[發明專利]一種與負載變化無關的E類電路設計方法

在審

• 申請號: 202110170869.0
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112994632A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 蔣祎璠;傅旻帆
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217;H03F1/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明提供了一種與負載變化無關的E類電路設計方法，所述E類電路的輸入為直流電壓源V_I；電容C₁與開關器件S并聯；電容C，電感L，電感L_x與負載電阻R串聯，且電感L和電容C在開關頻率下完全諧振。其特征在于，電感L₁連接在電源V_I的正極，另一端與并聯的電容C₁和開關器件S相連，電感L₁在開關頻率的q倍頻率下與電容C₁諧振，電感L_x的值是電感L₁的值的k倍。本發明提出了一種使E類電路對負載變化無關的設計方法，使電路在不同負載下實現零電壓開關以保證較高的效率，并且實現恒定電壓輸出。本發明既保證E類電路有恒定的輸出電壓，又使電路保持零電壓開關而有較高效率。

技術領域

本發明涉及一種與負載變化無關的E類電路設計方法。

背景技術

E類電路因具有較高的電路效率而受到關注。相比于橋式電路，E類電路可以運行在更高的運行頻率下，因此獲得更大的控制帶寬，并且可以減小設備體積。傳統的E類電路如圖1所示，其輸入為直流電壓源V_I；L_f為保證輸入電流為直流的大電感；C₁為并聯在開關器件S兩端的電容；電容C，電感L，電感L_x與負載電阻R串聯，且電感L和電容C在開關頻率下完全諧振。傳統的E類電路對負載變化非常敏感，一旦負載發生變化，電路效率會大大降低，輸出信號也會隨之變化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：傳統的E類電路由于對負載變化非常敏感，因此并不適用于負載值會發生波動的實際應用中。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案提供了一種與負載變化無關的E類電路設計方法，所述E類電路的輸入為直流電壓源V_I；電容C₁與開關器件S并聯；電容C、電感L、電感L_x與負載電阻R串聯，且電感L和電容C在開關頻率下完全諧振。其特征在于，電感L₁連接在電源V_I的正極，另一端與并聯的電容C₁和開關器件S相連，電感L₁在開關頻率的q倍頻率下與電容C₁諧振，電感L_x的值是電感L₁的值的k倍；

在占空比D確定的前提下，設計q值和k值，以獲得相應的電感L₁及電感L_x，找出使所述E類電路同時實現與負載變化無關的輸出電壓以及與負載變化無關的零電壓開關的q值和k值；電感L和電容C要在開關頻率下完全諧振，q值和k值的設計增加了電路的自由度。

優選地，在占空比D確定的前提下：在[1,3]范圍內按照0.05為步長使得q值發生變化，實現對q值的設計；在[0,k_max]范圍內實現對k值的設計，不同占空比D對應不同的k_max，k_max為預先設定的k值的最大值。

優選地，q值由下式(1)表示：

式(1)中，ω為角頻率；

k值由下式(2)表示：

合理設計電路參數，可以使電路同時實現與負載無關的恒定電壓輸出，及與負載無關的零電壓開關，進而保證電路的高效率。

本發明提出了一種使E類電路對負載變化無關的設計方法，既保證在變化的負載下E類電路有恒定的輸出電壓，又使電路保持零電壓開關而有較高效率。

附圖說明

圖1為傳統的E類電路的電路原理圖；

圖2為本發明提供的一種E類電路的電路原理圖；