[发明专利]串联谐振充电电源的零电流检测电路及设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电电源工作状态检测电路及设计方法，特别是涉及一种串联谐振充电电源零电流状态检测电路及设计方法。 

背景技术

高压电容器充电电源基于高频变换器技术设计，变换器的拓扑为串联谐振开关变换器结构。这种拓扑的特点是变换器开关在谐振电流为零时动作，变换器开关的导通时间与谐振频率为固定值，并存在一定关系。开关在每次谐振电流发生的第一次回到零时关断，也就是所谓零电流开关(软开关)，避免了开关在其电流非零时切换而出现的所谓硬开关现象。电源输出调节依靠开关频率的改变。然而，高压充电工程中谐振频率不可避免的漂移，使变换器开关不在谐振电流为零时动作，造成变换器的特性发生改变。因此设计一种自动监测并判断谐振频率漂移的电路，它可以在充电电源的变换器工作正常时无输出，当变换器现非零电流开关状况时，输出一个脉冲电压信号。用这个信号即可调整变换器开关状态，恢复正常特性。 

工业电子学报中《一种采用串联谐振拓扑，固定导通时间，变频控制和零电流开关的电容器充电电源》(A capacitor-charging power supple using a series-resonant lopology，constant on-time/vfariabe frequenency control，and zero-current switching IEEE Transactions on Industrial Electronics，Vol.38，No.6，December，1991)，对这种电容器充电电源作了详细说明。但电源在它的输出变压器变比较大和负载变 化也大的情况下，变压器的分布电容会使谐振频率变化。变换器不再零电流时开关，使变换器开关器件的电流应力和电磁辐射加大。对这种现象该文章作了忽略处理。因此，这类电容器充电电源都用加大变换器开关器件的电流参数值，来处应对问题，显然还未解决电磁辐射。另外办法是改用其它变换器拓扑设计充电电源。在《串并联谐振变换器在电容器充电电源中的应用》(Using the series parallel resonant converter in capacitor charging applications.The 7th Applied Power Electronics Conference and Exposition，Barry C Pollard，Boston，M A，USA，1992)中，用并用串-并联谐振变换器方式设计电容器充电电源，由于工作原理不同因而不涉及上述现象。但这种电容器充电电源不及采用串联谐振零电流开关变换器设计电容充电电源使用广泛。 

这样对出现的问题：一个是忽略，另一个采取其它的电路拓扑结构设计。忽略的原因是串联谐振零电流开关变换器是依靠固定开关时间，变化开关频率的方式工作。而开关时间与谐振频率存在固定的对应关系。本发明针对谐振频率的漂移，自动调节变换器开关时间，可维持其固定的对应关系。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中基于串联谐振开关变换器技术设计的电容器充电电源中谐振频率漂移，引起的变换器开关非零关断的问题，提供一种串联谐振充电电源的零电流检测电路及设计方法，当出现非零开关时，电路输出一个电压信号，这个信号被用于调节变换器开关时间，使变换器的开关关断，再回到谐振电流过零刻。可使串联谐振充电电源中的变换器开关始终保持在零电流时动作。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种串联谐振充电电源的零电流检测电路，包括比较器A1；谐振信号整流电路，用于对串联谐振电容器充电电源谐振电流信号(互感器T2获取)进行整流处理；谐振信号直流偏置电路，用于将电压信号偏置设置为电路所需电路；开关信号整流电路，用于对串联谐振变换器式电容器充电电源的变换器开关信号进行整流处理，开关信号取自数字或模拟控制器输出的的变换器开关驱动信号；开关信号幅度调节电路，用于将电压信号进行幅度调节，产生可调的阈值电压；谐振信号整流电路、谐振信号直流偏置电路、比较器顺序电连接，开关信号整流电路、开关信号幅度调节电路、比较器顺序电连接；