[发明专利]功率调整器

说明书

本发明涉及一种功率调整器和一种调整功率的方法。具体地说，本发明涉及这样一种功率调整器，其中通过改变交流电源的频率使之靠近或远离调谐电路的谐振频率，或者在有固定频率交流电源的场合通过改变调谐电路的谐振频率使之靠近或远离交流电源的频率，实现功率调整。

已知几种用来调节电源输出功率的方法。在切换模式电源中，借助于脉冲宽度调制的调节是最常用的方法。调节输出功率的另一种方法是使用与交流电压源串联的调谐电路。调谐电路包括一个电感和一个电容器，并且具有与它有关的谐振频率。图1表示作为LC滤波器的电感L和电容C的串联连接的衰减曲线，作为频率的函数。对于能用于对于采用谐振电路(一个LC滤波器)的电阻负载的功率调整的最简单电路，电感L和电容C的谐振频率Fres由公式1给出： Fres = 1 / ( 2 π LC ) ]]>   (公式1)

通过定义，在频率Fres处的衰减是1，意味着所有能量都通过电路，并且有最大功率。在与谐振频率Fres相邻的区域中，只有一部分能量通过。

通过调节在交流电源的频率与由带有电感L和电容C的LC滤波器形成的谐振电路的频率之间的对应性，可以调节从LC滤波器至负载电阻的功率输出。通过改变交流电源的频率使之靠近或远离谐振电路的谐振频率，或者在有固定频率交流电源的情况下通过改变谐振电路的谐振频率使之靠近或远离交流电源的频率，可以调节在交流电源的频率与谐振电路的频率之间的对应性。图2表明通过改变谐振电路的谐振频率使之靠近或远离交流电源的频率实现的功率调整的衰减曲线。更具体地说，在图2中，Fac是交流电源信号的频率。Fres.1是LC滤波器的衰减曲线，如图1中所示。其中对于具有谐振频率Fres的LC滤波器交流电源的频率Fac穿过衰减曲线的的点A，表明由LC滤波器实现的交流电源频率Fac的衰减量。在表明的情形中，LC滤波器之后的信号振幅由LC滤波器减小到交流电源频率Fac的振幅的约15％，如由点A所示的那样。

然而，如果谐振频率曲线在交流电源频率Fac的方向上运动，则通过LC滤波器的交流电源频率Fac的衰减变化，并且电压输出振幅升高，增大功率输出。谐振频率曲线通过按照以上公式1改变电感L和电容C的值的一个或两个，可以在交流电源频率Fac的方向上运动。在图2中，这种移动通过把谐振频率Fres.1的曲线在水平箭头的方向运动到新的谐振频率Fres.2表明。其中交流电源频率Fac穿过新衰减曲线的点B表示，LC滤波器之后的信号增大到交流电源信号频率Fac的振幅的约90％，如由竖直箭头所示。因而，输出电压并因此输出功率增大。通过改变谐振电路的电感L和电容C的谐振频率，能调节由电源输送到负载电阻的输出功率。

通过改变交流电源的频率使之靠近或远离谐振电路的谐振频率实现功率调整的第二种方法。图3图示表明该方法，其中谐振频率Fres保持恒定，而交流电源的频率曲线在水平箭头方向从Fac1至Fac2变化。对于交流电源的第一频率Fac1，穿过衰减曲线和Fac1的点导致LC滤波器之后的振幅是交流电源频率Fac的振幅的约15％，当交流电源频率按由水平箭头指示的减小到值Fac2时，通过LC滤波器的交流电源频率的衰减变化，并且输出振幅升高。在交流电源新频率Fac2处，穿过衰减曲线的点B增大到交流电源频率的振幅的约90％，如由竖直箭头所示。因而，增大输出电压即至负载电阻的输出功率。通过把交流电源的频率从Fac1改变到Fac2，能调整功率。