[实用新型]一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构

说明书

本实用新型公开了一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，包括：Input为逆变拓扑的输入源，所述输入源连接MOS管Q1、MOS管Q2，所述MOS管Q1、MOS管Q2按照压电陶瓷本身固有的谐振频率将输入电压变换为该频率的PWM波，若满功率输出时为带死区的方波，若降功率输出时采用移相控制或脉宽调制控制，所述MOS管Q1、MOS管Q2与谐振电容Cr1、谐振电容Cr2并联，且所述谐振电容Cr1、谐振电容Cr2与电感Lr形成谐振，该谐振使得MOS管Q1、MOS管Q2实现软开关。其输出的高频交流电用以驱动压电陶瓷负载，将常用的变压器次边串联补偿电感改进为变压器原边串联电感，在变压器原边构成串联谐振电路，实现谐振软开关，极大地提高变换效率，降低谐波等影响。

技术领域

本实用新型涉及调节电感感量电路结构领域，特别涉及一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构。

背景技术

压电陶瓷类负载在实际的生产生活中应用广泛，包括扬声器、麦克风，超声清洗、超声加工等领域广泛应用的压电陶瓷类超声换能器，水声探测应用中的声呐等。但由于压电陶瓷种类不同，应用场景的功率等级等不同，需要对驱动它的电源做硬件参数调节和对压电陶瓷进行匹配补偿才能使两者均处于最佳的工作状态，现有技术方案多数采用串联电感的补偿方式，需在应用时对电感感量进行调节，这种调节电感感量的方案不利于量产和多应用场景的适配。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，其输出的高频交流电用以驱动压电陶瓷负载，将常用的变压器次边串联补偿电感改进为变压器原边串联电感，在变压器原边构成串联谐振电路，实现谐振软开关，极大地提高变换效率，降低谐波等影响。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种新型驱动压电陶瓷类负载的逆变拓扑结构，包括：Input为逆变拓扑的输入源，所述输入源连接 MOS管Q1、MOS管Q2，所述MOS管Q1、MOS管Q2按照压电陶瓷本身固有的谐振频率将输入电压变换为该频率的PWM波，若满功率输出时为带死区的方波，若降功率输出时采用移相控制或脉宽调制控制，所述MOS 管Q1、MOS管Q2与谐振电容Cr1、谐振电容Cr2并联，且所述谐振电容Cr1、谐振电容Cr2与电感Lr形成谐振，该谐振使得MOS管Q1、MOS管Q2实现软开关，其谐振腔谐振频率小于压电陶瓷的固有谐振频率，使谐振工作点处于感性区，所述电感Lr串联电感Lm。

更进一步的，所述输入源为恒压源，且是直流电压或是整流后的馒头波电压。

更进一步的，所述MOS管Q1、MOS管Q2为功率开关器件，为MOS管。

更进一步的，所述电感Lr与谐振电容Cr1、谐振电容Cr2构成谐振后，该谐振电路不限定是半桥谐振或全桥谐振亦或是单个谐振电容Cr的拓扑，在进行参数设计时谐振腔谐振频率要小于压电陶瓷的固有谐振频率，即使得工作时，谐振腔处于感性区；该谐振频率计算公式为

更进一步的，所述电感Lm为高频功率传输变压器，次边的激磁电感和压电陶瓷的内部电容进行并联匹配，若应用于不同数量压电陶瓷阵列时，不需要再对硬件电路参数进行调整，即可完成适配。

更进一步的，变压器次边激磁电感的感量设计应结合压电陶瓷内部电容的容值，电感和电容形成并联谐振后，其谐振频率应在压电陶瓷本身谐振频率的正负10KHz范围内。

本实用新型的有益效果为：

其输出的高频交流电用以驱动压电陶瓷负载，将常用的变压器次边串联补偿电感改进为变压器原边串联电感，在变压器原边构成串联谐振电路，实现谐振软开关，极大地提高变换效率，降低谐波等影响；同时利用变压器本身固有的激磁电感对压电陶瓷的内部电容做并联补偿，这样的补偿方式使得驱动电源对于压电陶瓷阵列并联数量不再敏感，也即可以使得驱动电源在不做硬件改动、不调节电感的情况下适配不同数量的压电陶瓷阵列系统，更加适合量产和多种应用场景。

附图说明