[发明专利]压电变压器在电路中的驱动控制方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路中应用压电变压器的驱动控制方法及电路，尤其涉及一种压电变压器在电路中的驱动控制方法及电路，本发明属于自动控制领域。

背景技术

压电陶瓷变压器是新兴出现的功率电子元器件，其具有低EMI，良好的EMC特性，高效率，功率密度高，轻薄短小等特点。作为变压器，其主要应用在各种电源产品上。压电变压器与电磁变压器相比，最大的区别就是压电变压器的变比是在一个较窄的频率范围内，呈现非线性的变化(呈抛物线关系)，如图1所示，当变压器输入信号频率等于谐振频率时，变压器输出、输入电压变比达到最大，即位于抛物线定点位置，输入信号频率小于或大于谐振频率时，变压器变比下降较快，远离时，变压器几乎不工作；而对于传统的电磁变压器，其电压变比在一个较宽的频率范围内，保持恒定。

在使用传统电磁变压器的开关电源中，通常使用的是PWM(脉冲宽度调制)来调整电源的输出电压在需要的范围内。对于压电变压器，其工作的频率范围是在其谐振点和反谐振点之间，在此频率区间之外，压电变压器的损耗很大，无法正常工作；同时，压电变压器的谐振点和反谐振点(即压电变压器的工作区域)会随着负载和温度发生变化。如图2所示，为变比随负载的变化；图3为变比随温度的变化。随着变压器负载的逐渐增大，变比曲线向右移动，即谐振频率向高频方向移动。温度变化时，变压器变比随温度的升高而增大，同时谐振频率也向高频移动。如果采用传统电磁变压器的控制方式，固定频率仅调节输入变压器脉冲宽度，那么对于压电变压器来说，设定一个固定的频率，将无法满足压电变压器在不同的负载和温度条件下，此频率都落在压电变压器的谐振频率点和反谐振频率点之间，由此导致压电变压器无法工作。调节压电变压器驱动电压的频率可以实现对输出电压的调节，即PFM(脉冲频率调节)。实际使用中发现，单纯通过PFM和PWM的控制方法，无法满足输入电压波动范围较大的问题。IEEE TRANSACTIONS ONPOWER ELECTRONICS，VOL.18，NO.1，JANUARY 2003公开了一篇题为《Combined PWM and PFM Control for Universal Line Voltage of a PiezoelectricTransformer Off-Line Converter》的文章，文中提到了一种将PWM和PFM相结合的方式对压电变压器进行控制，在实际的使用过程中可以满足较大范围的输入电压波动，但同时当出现负载和温度波动范围较大的情况时，压电变压器的工作频率点出现了超出谐振点和反谐振点频率范围的问题，导致压电变压器没有办法正常工作。

发明内容

为了解决现有技术中压电变压器的工作频率点出现了超出谐振点和反谐振点频率范围的问题，本发明提供一种压电变压器的驱动控制方法，使得在温度和负载出现较大波动的情况下，压电变压器的工作频率区间仍然能够落在谐振点和反谐振点之间，同时当输入电压出现波动时，保证输出电压的稳定。

为实现上述目的，本发明提供了一种降压型大功率压电变压器的驱动控制方法，包括：

侦测压电变压器的输入电压和输出电压相位差；

根据所述侦测到的所述输入电压和输出电压之间的相位差与设定的相位差定值比较，从而获得变压器工作频率范围；

将获得的频率范围的初始频率设为谐振点，以及终止频率为反谐振点；

将所述谐振点所对应的压电变压器的输出电压与预先设定的基准电压进行比较；

当压电变压器的输出电压偏低于所述基准电压，则调整驱动压电变压器的脉冲宽度。

所述的压电变压器电源的驱动控制方法还包括以下步骤：

当压电变压器的输出电压偏高于所述基准电压，增加驱动压电变压器的脉冲频率；

然后将驱动变压器的脉冲频率与所述反谐振点的频率进行比较，如果等于反谐振点的频率，则调整驱动压电变压器的脉冲宽度；如果小于反谐振点的频率，则将所述输出电压与所述基准电压比较，如果输出电压偏低，则减少驱动变压器的脉冲频率。

当输出电压与所述基准电压比较，输出电压偏高时，将重复执行增加压电变压器的驱动脉冲频率。

所述压电变压器的输出电压的侦测是通过电阻分压采样。

所述将所述谐振点所对应的压电变压器的输出电压与预先设定的基准电压进行比较是通过电压比较器进行比较的。