CN217307263U - 一种自动阻抗匹配与检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动阻抗匹配与检测电路，包括前级调压电路以及继电器程控切换电路；前级调压电路包括全桥电路、LC滤波电路和变压器，全桥电路和LC滤波电路电连接用于对输入电压进行逆变，LC滤波电路电连接变压器用于调节电压范围，变压器连接继电器程控切换电路，继电器程控切换电路包括对变压器初级线圈电流检测的电流检测电路以及对变压器副边每一个变压器输出抽头进行调节匝比的继电器，继电器切换调节匝比时设置有时间间隔。本实用新型通过前级调压电路对输入电压进行逆变后进行电压范围调节，通过继电器程控切换电路调节匝比，在继电器切换后，按照设置的时间间隔进行自动阻抗匹配与检测电路之间的匝比调节来匹配负载的阻抗范围。

Description

一种自动阻抗匹配与检测电路

技术领域

本实用新型涉及光伏面板镀膜、半导体镀膜领域，特别是涉及一种自动阻抗匹配与检测电路。

背景技术

由于输入电压范围较宽，谐振电路在使用占空比进行宽范围调压时，会出现小占空比波形畸变情况，同时损耗增加。通过检测输出电压幅度，或检测占空比是否处于最小值或最大值，或根据设定电压范围，程控输出变压器匝比进行调整，使电路工作在较窄的占空比调节范围，输出波形畸变低。

中国专利申请CN202121762388.0使用多个互感器进行副边电流采样，如果抽头数过多，导致副边互感器数目过多，降低可靠性。如果使用MOS管进行变压器挡位切换，则需要设计MOS驱动电路，并需要设计隔离的驱动电路，设计难度增加，使用继电器切换，可以降低以上难度，但是无法有效匹配负载的阻抗范围。

实用新型内容

基于此，有必要针对宽范围电压调压时损耗大、结构复杂等缺点，提供一种自动阻抗匹配与检测电路。

一种自动阻抗匹配与检测电路，包括前级调压电路以及继电器程控切换电路；所述前级调压电路包括全桥电路、LC滤波电路和变压器，所述全桥电路和LC滤波电路电连接用于对输入电压进行逆变，所述LC滤波电路电连接变压器用于调节电压范围，所述变压器连接继电器程控切换电路，所述继电器程控切换电路包括对变压器初级线圈电流检测的电流检测电路以及对变压器副边每一个变压器输出抽头进行调节匝比的继电器，所述继电器切换调节匝比时设置有时间间隔。

作为本方案进一步的改进，所述全桥电路包括MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10和MOS管Q11，所述MOS管Q8的漏极、源极之间并联一个二极管D8，所述MOS管Q9的漏极、源极之间并联一个二极管D9，所述MOS管Q10的漏极、源极之间并联一个二极管D10，所述MOS管Q11的漏极、源极之间并联一个二极管D11，所述MOS管Q8与MOS管Q10串联组成第一桥臂，所述MOS管Q10、MOS管Q11串联组成第二桥臂，所述第一桥臂与第二桥臂并联于电压Vbus的正负极之间，所述MOS管Q8与MOS管Q10之间的第一桥臂与所述MOS管Q10、MOS管Q11之间的第二桥臂之间连接有LC滤波电路。

作为本方案进一步的改进，所述LC滤波电路连接变压器中变压器T8的原边，所述变压器T8设有多个副边，变压器T8的每个副边的输出抽头均与所述继电器程控切换电路连接。

在输入范围电压时，Vbus电压经过MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10和MOS管Q11的全桥电路和LC滤波电路进行逆变后，使用变压器T8进行电压范围调节。

作为本方案进一步的改进，所述变压器T8的每一个变压器输出抽头均通过一个继电器连接交流电压输出端，所述变压器T8的每一个变压器输出抽头之间的继电器相互并联。

作为本方案进一步的改进，所述继电器包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K4、继电器K5、继电器K6以及继电器K7，在继电器程控切换时，闭合其中一个继电器。

作为本方案进一步的改进，变压器连接电流检测电路，所述电流检测电路包括与所述变压器T8原边的初级线圈互感的变压器T1和变压器T2，所述变压器T1用于检测变压器T8原边的第一初级线圈的初级电流，变压器T2用于检测变压器T8原边的第二初级线圈的初级电流。

作为本方案进一步的改进，所述变压器T2上连接有电阻R1，所述电阻R1用于将所述变压器T1和变压器T2检测的初级电流的电流信号转换为电压CS信号。

作为本方案进一步的改进，还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括一个输入管脚与电压CS信号连接的集成电路U1，所述集成电路U1另一个输入管脚连接供电电压VCC、供电电压VCC与地线GND之间串联的电阻R2、电阻R3，所述集成电路U1分压后的电压大于电压CS信号时发生过流保护。

作为本方案进一步的改进，所述过流保护电路还包括一个输入管脚与电压CS信号连接的集成电路U2，所述集成电路U2另一个输入管脚连接供电电压-VCC、供电电压-VCC与地线GND之间串联的电阻R4、电阻R5，所述集成电路U2分压后的电压小于电压CS信号时发生过流保护OC，继电器异常或输出发生电流弧时，所述继电器程控切换电路上为多个变压器同时闭合，全桥电路的MOS驱动电路断开。

与现有技术相比较而言，本实用新型的有益效果为：

本实用新型设计自动阻抗匹配与检测电路，通过前级调压电路对输入电压进行逆变后进行电压范围调节，通过继电器程控切换电路调节匝比，在继电器切换后，一般要间隔一段时间，按照设置的时间间隔进行自动阻抗匹配与检测电路之间的匝比调节来匹配负载的阻抗范围。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的自动阻抗匹配与检测电路的方框原理图；

图2为本实用新型的自动阻抗匹配与检测电路的电路原理图。

图3为本实用新型的自动阻抗匹配与检测电路中过流保护电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种自动阻抗匹配与检测电路，包括前级调压电路以及继电器程控切换电路4。

所述前级调压电路包括全桥电路1、LC滤波电路2和变压器3，所述全桥电路1和LC滤波电路2电连接用于对输入电压进行逆变，所述LC滤波电路2电连接变压器3用于调节电压范围，所述变压器3连接继电器程控切换电路4。

所述继电器程控切换电路4包括对变压器3初级线圈电流检测的电流检测电路5以及对变压器3副边每一个变压器输出抽头进行调节匝比的继电器，所述继电器切换调节匝比时设置有时间间隔。

本实用新型设计自动阻抗匹配与检测电路，通过前级调压电路对输入电压进行逆变后进行电压范围调节，通过继电器程控切换电路4调节匝比。

在本实施例中，参见图1和图2所示，所述全桥电路1包括MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10和MOS管Q11，所述MOS管Q8的漏极、源极之间并联一个二极管D8，所述MOS管Q9的漏极、源极之间并联一个二极管D9，所述MOS管Q10的漏极、源极之间并联一个二极管D10，所述MOS管Q11的漏极、源极之间并联一个二极管D11，所述MOS管Q8与MOS管Q10串联组成第一桥臂，所述MOS管Q10、MOS管Q11串联组成第二桥臂，所述第一桥臂与第二桥臂并联于电压Vbus的正负极之间，所述MOS管Q8与MOS管Q10之间的第一桥臂与所述MOS管Q10、MOS管Q11之间的第二桥臂之间连接有LC滤波电路2。

在本实施例中，所述LC滤波电路2连接变压器3中变压器T8的原边，所述变压器T8设有多个副边，变压器T8的每个副边的输出抽头均与所述继电器程控切换电路4连接。

在输入范围电压时，Vbus电压经过MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10和MOS管Q11的全桥电路1和LC滤波电路2进行逆变后，使用变压器T8进行电压范围调节。

在本实施例中，所述变压器T8的每一个变压器输出抽头均通过一个继电器连接交流电压输出端，所述变压器T8的每一个变压器输出抽头之间的继电器相互并联。

其中，所述继电器包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K4、继电器K5、继电器K6以及继电器K7，在继电器程控切换时，闭合其中一个继电器。所述变压器3连接电流检测电路5，所述电流检测电路5包括与所述变压器T8原边的初级线圈互感的变压器T1和变压器T2，所述变压器T1用于检测变压器T8原边的第一初级线圈的初级电流，变压器T2用于检测变压器T8原边的第二初级线圈的初级电流，所述变压器T1检测的初级电流和变压器T2检测的初级电流包含了所述变压器T8初级副边每个绕组的电流情况，不需要额外增加更多的传感器来进行检测。

所述变压器T2上连接有电阻R1，所述电阻R1用于将所述变压器T1和变压器T2检测的初级电流的电流信号转换为电压CS信号。

在继电器程控切换时，通过以下两种方式调节变压器3匝比：

1、检测MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11控制占空比，假定占空比＜最小占空比阈值，且＞输出电压目标值+Δ，则调小匝比。

检测MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11控制占空比，假定占空比＞最大占空比阈值，且＜输出电压目标值-Δ，则调大匝比。

2、检测输出电压，输出功率、输出电流经过闭环控制，且＞设定目标值超过一定时间，则调小匝比；

检测输出电压，输出功率、输出电流经过闭环控制，且＜设定目标值超过一定时间，则调大匝比。

由于变压器存在一定的失效情况，变压器T8副边如果出现工作过程中两个变压器同时导通情况，则会出现变压器匝间短路情况，只检测VACOUT电压的输出电流，则会出现匝间短路无法检测的情况，变压器匝间出现短路现象烧毁。

在本实用新型的一个实施例中，参见图3所示，本实用新型提供的一种自动阻抗匹配与检测电路还包括过流保护电路6，所述过流保护电路6包括一个输入管脚与电压CS信号连接的集成电路U1，所述集成电路U1另一个输入管脚连接供电电压VCC、供电电压VCC与地线GND之间串联的电阻R2、电阻R3，所述集成电路U1分压后的电压大于电压CS信号时发生过流保护。

所述过流保护电路6还包括一个输入管脚与电压CS信号连接的集成电路U2，所述集成电路U2另一个输入管脚连接供电电压-VCC、供电电压-VCC与地线GND之间串联的电阻R4、电阻R5，所述集成电路U2分压后的电压小于电压CS信号时发生过流保护OC，继电器异常或输出发生电流弧时，所述继电器程控切换电路4上为多个变压器3同时闭合，全桥电路1的MOS驱动电路断开。

在发生多个变压器3同时闭合情况，过流保护电路6输出低电平，发生保护，关闭全桥电路1的MOS驱动电路，避免变压器3匝间出现短路现象烧毁。在本实施例中，通过变压器T1、变压器T2检测变压器T8初级电流，变压器T1、变压器T2电流包含了初级副边每个绕组的电流情况，不需要额外增加更多的传感器来进行检测。

在本实施例中，当变压器采集T1和变压器T2采集的电流信号经过电阻R1转换为电压CS信号以后，与电源电压VCC、电阻R2、电阻R3分压后的电压，当大于该分压电压时，发生了过流保护；与电源电压-VCC、电阻R4、电阻R5分压后的信号进行比较，当小于该分压信号，发生了过流保护OC。过流保护OC保护包含两种情况，一种是继电器异常，一种是输出发生电流弧，以上两种保护都需要关闭所有MOS管。发生保护时，关闭MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10和MOS管Q11的驱动电路，按照设置的时间间隔进行自动阻抗匹配与检测电路之间的匝比调节来匹配负载的阻抗范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，包括前级调压电路以及继电器程控切换电路(4)；所述前级调压电路包括全桥电路(1)、LC滤波电路(2)和变压器(3)，所述全桥电路(1)和LC滤波电路(2)电连接用于对输入电压进行逆变，所述LC滤波电路(2)电连接变压器(3)用于调节电压范围，所述变压器(3)连接继电器程控切换电路(4)，所述继电器程控切换电路(4)包括对变压器(3)初级线圈电流检测的电流检测电路(5)以及对变压器(3)副边每一个变压器输出抽头进行调节匝比的继电器，所述继电器切换调节匝比时设置有时间间隔。

2.根据权利要求1所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，所述全桥电路(1)包括MOS管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10和MOS管Q11，所述MOS管Q8的漏极、源极之间并联一个二极管D8，所述MOS管Q9的漏极、源极之间并联一个二极管D9，所述MOS管Q10的漏极、源极之间并联一个二极管D10，所述MOS管Q11的漏极、源极之间并联一个二极管D11，所述MOS管Q8与MOS管Q10串联组成第一桥臂，所述MOS管Q10、MOS管Q11串联组成第二桥臂，所述第一桥臂与第二桥臂并联于电压Vbus的正负极之间。

3.根据权利要求2所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，所述MOS管Q8与MOS管Q10之间的第一桥臂与所述MOS管Q10、MOS管Q11之间的第二桥臂之间连接有LC滤波电路(2)。

4.根据权利要求3所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，所述LC滤波电路(2)连接变压器(3)中变压器T8的原边，所述变压器T8设有多个副边，变压器T8的每个副边的输出抽头均与所述继电器程控切换电路(4)连接。

5.根据权利要求4所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，所述变压器T8的每一个变压器输出抽头均通过一个继电器连接交流电压输出端，所述变压器T8的每一个变压器输出抽头之间的继电器相互并联。

6.根据权利要求5所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，所述继电器包括继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K4、继电器K5、继电器K6 以及继电器K7，在继电器程控切换时，闭合其中一个继电器。

7.根据权利要求4-6任一所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，所述变压器(3)连接电流检测电路(5)，所述电流检测电路(5)包括与所述变压器T8原边的初级线圈互感的变压器T1和变压器T2，所述变压器T1用于检测变压器T8原边的第一初级线圈的初级电流，变压器T2用于检测变压器T8原边的第二初级线圈的初级电流。

8.根据权利要求7所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，所述变压器T2上连接有电阻R1，所述电阻R1用于将所述变压器T1和变压器T2检测的初级电流的电流信号转换为电压CS信号。

9.根据权利要求8所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，还包括过流保护电路(6)，所述过流保护电路(6)包括一个输入管脚与电压CS信号连接的集成电路U1，所述集成电路U1另一个输入管脚连接供电电压VCC、供电电压VCC与地线GND之间串联的电阻R2、电阻R3，所述集成电路U1分压后的电压大于电压CS信号时发生过流保护。

10.根据权利要求9所述的自动阻抗匹配与检测电路，其特征在于，还包括一个输入管脚与电压CS信号连接的集成电路U2，所述集成电路U2另一个输入管脚连接供电电压-VCC、供电电压-VCC与地线GND之间串联的电阻R4、电阻R5，所述集成电路U2分压后的电压小于电压CS信号时发生过流保护OC，继电器异常或输出发生电流弧时，所述继电器程控切换电路(4)上为多个变压器(3)同时闭合，全桥电路(1)的MOS驱动电路断开。

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