線圈同步交流驅動電路的製作方法

2023-10-24 03:51:52

線圈同步交流驅動電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了線圈同步交流驅動電路，包括：振蕩反饋控制器件、振蕩電路、被驅動線圈，本發明的優點是適合於線圈的高效交流驅動、特別是適合於低頻應用及要求能精準控制其頻率及相位的場合，本發明在沒有外部控制頻率的情況下，振蕩器按自身固有的頻率振蕩，而且還可以通過反饋控制部件關閉振蕩器，即關閉對線圈的驅動，本發明具有結構簡單、成本低、運行可靠、同時具有高驅動效率的特點。
【專利說明】線圈同步交流驅動電路

【技術領域】
[0001] 本發明涉及線圈同步交流驅動電路，尤其是涉及以改進的電子振蕩電路來實現 高效交流驅動線圈並能精準控制其頻率的同步驅動電路，屬於電子【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 鎖相環頻率合成電路和數字直接合成電路可以精準的產生所需要的頻率，不過目 前這些傳統的電路產生的都是小信號控制頻率。當要交流驅動一定功率的線圈時，如執行 部件，磁場發生部件，還要通過功率放大電路完成。模擬類功率放大電路存在效率不高的 問題，從而導致發熱和浪費電能。開關類功率放大電路需要複雜的開關電路，增加成本，並 產生電磁幹擾等問題。一般LC振蕩電路，例如考比茲（Colpitts)振蕩電路或者哈特萊 (Hartley)振蕩電路，具有高驅動效率，不過其頻率由振蕩電感L和電容C固定，普通LC回 路自身不夠穩定，特別是對於低頻電路，電感L和電容C的數值和體積相對較大，少有電控 調整零件，不好通過電子方式調整，更難以實現精準地由數字電路產生的頻率來控制。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的在於提供一種能夠克服上述技術問題的線圈同步交流驅動電路，本 發明採用驅動線圈的基本振蕩電路和振蕩反饋控制器件，通過控制振蕩電路中振蕩迴路到 振蕩驅動管的反饋，實現了振蕩頻率與外部控制頻率的同步，即本發明的振蕩頻率可以由 外部的控制頻率來精準控制。本發明適合於要求對線圈精準頻率高效交流驅動的場合，如 交變磁場發生器。
[0004] 本發明的技術方案是：基於LC振蕩電路，例如考比茲（Colpitts)振蕩電路或者哈 特萊（Hartley)振蕩電路，或者其它包含LC振蕩迴路的振蕩電路，通過增加反饋控制部件 來控制振蕩迴路到振蕩驅動的反饋的使能，使所述振蕩電路的振蕩頻率與外部的控制頻率 同步，並能在一定範圍內跟隨所述控制頻率，同時由於被驅動線圈所在的振蕩電路的振蕩 迴路仍然處在諧振狀態，具有高效率，從而實現了對被驅動線圈的高效交流驅動。
[0005] 本發明包括振蕩反饋控制器件、振蕩電路、被驅動線圈，所述被驅動線圈在所述振 湯電路的振湯迴路中並被振湯電路的振湯電流所驅動；所述振湯反饋控制器件根據控制頻 率來控制振蕩電路從而使振蕩電路的驅動頻率與所述控制頻率同步。
[0006] 所述振蕩電路為考比茲（Colpitts)振蕩電路或哈特萊（Hartley)振蕩電路之一。
[0007] 所述振蕩反饋控制器件為M0S型電晶體、單結型電晶體、雙極型電晶體、光電耦合 器、模擬開關之一。
[0008] 所述控制頻率由鎖相環頻率合成電路或者數字直接合成電路產生；振蕩電路的驅 動頻率與所述控制頻率相同。
[0009] 所述振蕩電路的驅動頻率與所述控制頻率是倍頻關係。
[0010] 本發明的線圈同步交流驅動電路用來驅動線圈產生開放的交變磁場。
[0011] 本發明的線圈同步交流驅動電路的一種應用是通過驅動開放的線圈來產生開放 的交變電磁場。另外本發明的線圈同步交流驅動電路也可以用來交流驅動其它線圈，例如 大功率超聲波的換能器件。
[0012] 本發明的優點是適合於線圈的高效交流驅動、特別是適合於低頻應用及要求能精 準控制其頻率及相位的場合，本發明在沒有外部控制頻率的情況下，振蕩器按自身固有的 頻率振蕩，而且還可以通過反饋控制部件關閉振蕩器，即關閉對線圈的驅動，本發明具有結 構簡單、成本低、運行可靠、同時具有高驅動效率的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明的電路原理圖；
[0014] 圖2為本發明的典型應用電路原理圖；
[0015] 圖3為本發明的典型應用電路在不同控制頻率下的被驅動線圈電流曲線示意圖； [0016] 圖4為本發明的典型應用電路在不同控制頻率下的線圈驅動效率示意圖。

【具體實施方式】
[0017] 以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明做詳細說明。
[0018] 如圖1所示，VI為電路的電源，L1和R1為被驅動線圈，R1為所述被驅動線圈的內 阻，L1和R1與(：1、02、1?3、電晶體01和1^2構成了考比茲（(：〇1?丨《8)振蕩電路，其中1?2為 L2的等效內阻，電晶體Q2是所述振蕩反饋控制器件，R3為反饋電阻，二極體D1保護驅動管 電晶體Q1的柵極。V2是所述外部控制頻率，R4為其內阻。所述外部控制頻率V2通過鎖相 環頻率合成電路和數字直接合成電路產生精準的頻率。電晶體Q2能在所述外部控制頻率 V2的控制下，控制振蕩迴路反饋到振蕩驅動開關管電晶體Q1的使能：當所述外部控制頻率 V2為高電位時，電晶體Q2導通，旁路掉控制振蕩迴路到電晶體Q1的反饋；當所述外部控制 頻率V2為低電位時，電晶體Q2截止，振蕩器按其固有的方式振蕩。於是所述電路的實際振 蕩頻率在一定範圍內與所述外部控制頻率V2有特定的同步關係，可以是相同頻率，也可以 二倍或二倍以上的倍頻關係，還可以是分頻關係。
[0019] 在沒有外部控制頻率的情況下，若所述外部控制頻率V2為低電位，振蕩反饋控制 器件電晶體Q2不起作用，所述振蕩器按自身固有的頻率振蕩；若所述外部控制頻率V2為高 電位，振湯反饋被完全芳路，所述振湯器關閉。
[0020] 在本發明的一種典型應用電路中，如圖2所示，VI為電路的電源，R7為電源內阻， L1和R1為被驅動線圈，R1為所述被驅動線圈的內阻，L1為所述被驅動線圈的電感，所述被 驅動線圈的R1和L1與(：1、02、1?3、1?5工3、電晶體01、04和1^2構成了考比茲（(：〇1?丨《8)振 蕩電路，其中R2為L2的內阻，R5為電晶體Q1設置工作點，二極體D7保護電晶體Q1的柵 極，R3為反饋電阻，電晶體Q2是所述振蕩反饋控制器件，R6為電晶體Q2的偏置電阻，使其 在沒有輸入信號的情況下關閉所述振蕩器。所述外部控制頻率V2是外部控制頻率，R4為 其內阻。所述振蕩電路的振蕩頻率在一定範圍內可以同所述外部控制頻率V2同步，可以是 相同頻率，也可以二倍或二倍以上的倍頻關係。如圖2所示實施電路，在不同頻率下，所述 被驅動線圈L1的電流波形如圖3所示，其橫軸為時間，堅軸為線圈的電流。所述外部控制 頻率V2在9. 5kHz到12kHz間變化，步進頻率為500Hz。所述線圈同步交流驅動電路的驅動 效率如圖4所示，不同頻率下的驅動效率基本在90%左右。
[0021] 本發明是利用所述振蕩反饋控制器件來控制振蕩迴路反饋到振蕩驅動開關管的 使能，也就是由所述振蕩反饋控制器件控制振蕩驅動開關管完全關閉還是受振蕩迴路的反 饋信號控制，例如在圖2的電路中，當反饋控制器件Q2導通時，Q1振蕩開關管處於關閉狀 態，不受振蕩迴路反饋信號的控制，當Q2關閉時，Q1可以受振蕩迴路反饋信號的控制，實現 振蕩頻率的同步，同理可以應用於哈特萊（Hartley)振蕩電路，同樣實現對線圈的同步高 效交流驅動。
[0022] 在如圖1和圖2的電路中振蕩反饋控制器件電晶體Q2是M0S型電晶體，實際電 路中它也可以是雙極型電晶體，單結型電晶體，光電耦合器，模擬開關或者其他電子開關器 件。
[0023] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何 熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明公開的範圍內，能夠輕易想到的變化或替換，都應涵 蓋在本發明權利要求的保護範圍內。
【權利要求】
1. 線圈同步交流驅動電路，其特徵在於，包括：振蕩反饋控制器件、振蕩電路、被驅動 線圈，所述被驅動線圈在所述振蕩電路的振蕩迴路中並被振蕩電路的振蕩電流所驅動；所 述振蕩反饋控制器件根據控制頻率來控制振蕩電路從而使振蕩電路的驅動頻率與所述控 制頻率同步。
2. 根據權利要求1所述的線圈同步交流驅動電路，其特徵在於，所述振蕩電路為考比 茲振蕩電路或哈特萊振蕩電路之一。
3. 根據權利要求1所述的線圈同步交流驅動電路，其特徵在於，所述振蕩反饋控制器 件為MOS型電晶體、單結型電晶體、雙極型電晶體、光電耦合器、模擬開關之一。
4. 根據權利要求1所述的線圈同步交流驅動電路，其特徵在於，所述控制頻率由鎖相 環頻率合成電路或者數字直接合成電路產生；振蕩電路的驅動頻率與所述控制頻率相同。
5. 根據權利要求1所述的線圈同步交流驅動電路，其特徵在於，所述振蕩電路的驅動 頻率與所述控制頻率是倍頻關係。
【文檔編號】H03B5/18GK104092461SQ201410318363
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】耿得力, 謝志鵬 申請人:廣州市易軒生物科技有限公司