[實用新型]一種新型驅動壓電陶瓷類負載的逆變拓撲結構

有效

• 申請號: 202220428930.7
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN217643183U
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 李凱利;王禾;王東升;吳世杰;黃淑梅
• 申請（專利權）人: 西安超霸電氣科技有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M5/10;H02M1/08;H02M1/12
• 代理公司: 北京深川專利代理事務所(普通合伙) 16058
• 代理人: 鄭凱

本實用新型公開了一種新型驅動壓電陶瓷類負載的逆變拓撲結構，包括：Input為逆變拓撲的輸入源，所述輸入源連接MOS管Q1、MOS管Q2，所述MOS管Q1、MOS管Q2按照壓電陶瓷本身固有的諧振頻率將輸入電壓變換為該頻率的PWM波，若滿功率輸出時為帶死區的方波，若降功率輸出時采用移相控制或脈寬調制控制，所述MOS管Q1、MOS管Q2與諧振電容Cr1、諧振電容Cr2并聯，且所述諧振電容Cr1、諧振電容Cr2與電感Lr形成諧振，該諧振使得MOS管Q1、MOS管Q2實現軟開關。其輸出的高頻交流電用以驅動壓電陶瓷負載，將常用的變壓器次邊串聯補償電感改進為變壓器原邊串聯電感，在變壓器原邊構成串聯諧振電路，實現諧振軟開關，極大地提高變換效率，降低諧波等影響。

技術領域

本實用新型涉及調節電感感量電路結構領域，特別涉及一種新型驅動壓電陶瓷類負載的逆變拓撲結構。

背景技術

壓電陶瓷類負載在實際的生產生活中應用廣泛，包括揚聲器、麥克風，超聲清洗、超聲加工等領域廣泛應用的壓電陶瓷類超聲換能器，水聲探測應用中的聲吶等。但由于壓電陶瓷種類不同，應用場景的功率等級等不同，需要對驅動它的電源做硬件參數調節和對壓電陶瓷進行匹配補償才能使兩者均處于最佳的工作狀態，現有技術方案多數采用串聯電感的補償方式，需在應用時對電感感量進行調節，這種調節電感感量的方案不利于量產和多應用場景的適配。

實用新型內容

針對現有技術中的上述不足，本實用新型提供了一種新型驅動壓電陶瓷類負載的逆變拓撲結構，其輸出的高頻交流電用以驅動壓電陶瓷負載，將常用的變壓器次邊串聯補償電感改進為變壓器原邊串聯電感，在變壓器原邊構成串聯諧振電路，實現諧振軟開關，極大地提高變換效率，降低諧波等影響。

為了達到上述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種新型驅動壓電陶瓷類負載的逆變拓撲結構，包括：Input為逆變拓撲的輸入源，所述輸入源連接 MOS管Q1、MOS管Q2，所述MOS管Q1、MOS管Q2按照壓電陶瓷本身固有的諧振頻率將輸入電壓變換為該頻率的PWM波，若滿功率輸出時為帶死區的方波，若降功率輸出時采用移相控制或脈寬調制控制，所述MOS 管Q1、MOS管Q2與諧振電容Cr1、諧振電容Cr2并聯，且所述諧振電容Cr1、諧振電容Cr2與電感Lr形成諧振，該諧振使得MOS管Q1、MOS管Q2實現軟開關，其諧振腔諧振頻率小于壓電陶瓷的固有諧振頻率，使諧振工作點處于感性區，所述電感Lr串聯電感Lm。

更進一步的，所述輸入源為恒壓源，且是直流電壓或是整流后的饅頭波電壓。

更進一步的，所述MOS管Q1、MOS管Q2為功率開關器件，為MOS管。

更進一步的，所述電感Lr與諧振電容Cr1、諧振電容Cr2構成諧振后，該諧振電路不限定是半橋諧振或全橋諧振亦或是單個諧振電容Cr的拓撲，在進行參數設計時諧振腔諧振頻率要小于壓電陶瓷的固有諧振頻率，即使得工作時，諧振腔處于感性區；該諧振頻率計算公式為

更進一步的，所述電感Lm為高頻功率傳輸變壓器，次邊的激磁電感和壓電陶瓷的內部電容進行并聯匹配，若應用于不同數量壓電陶瓷陣列時，不需要再對硬件電路參數進行調整，即可完成適配。

更進一步的，變壓器次邊激磁電感的感量設計應結合壓電陶瓷內部電容的容值，電感和電容形成并聯諧振后，其諧振頻率應在壓電陶瓷本身諧振頻率的正負10KHz范圍內。

本實用新型的有益效果為：

其輸出的高頻交流電用以驅動壓電陶瓷負載，將常用的變壓器次邊串聯補償電感改進為變壓器原邊串聯電感，在變壓器原邊構成串聯諧振電路，實現諧振軟開關，極大地提高變換效率，降低諧波等影響；同時利用變壓器本身固有的激磁電感對壓電陶瓷的內部電容做并聯補償，這樣的補償方式使得驅動電源對于壓電陶瓷陣列并聯數量不再敏感，也即可以使得驅動電源在不做硬件改動、不調節電感的情況下適配不同數量的壓電陶瓷陣列系統，更加適合量產和多種應用場景。

附圖說明