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无线供电与功率谐振电路之(一)Royer之改进

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无线供电与功率谐振电路之(一)Royer之改进
目前本工作室对无线供电的认识和实践局限于磁共振原理,因此对谐振功率电路追踪良久,有了一些初步的总结,包括:
(1)单管直驱(电压馈电)、并联谐振
(2)单管电感电流馈电、串联谐振
(3)单管反激变压器馈电(电压充能,电流放能)并联谐振
(4)MCU控制实现的(3)。
(5)双管半桥,串联谐振。自由谐振时需要控制幅度,可用DC–DC或MCU逐周控制周期
(6)双管推挽电流馈电,并(串?)联谐振,俗称Royer。因为馈电总是通过半个电感和电容进行的,我认为应该为串联谐振。
(7)Royer的扩展:独立的变压器返回方式,可简化主电感振子;或完整的变压器振子,独立的电感、电容回路。
(8)Royer的改进之“比Royer还Royer”呵呵,:只需要增加一个馈电电感,即可免去主振电感的抽头之苦。
这篇**讨论的就是(8),其电路图如下:http://blog.sina.com.cn/s/blog_68f89e690100leyy.html



与实用无线供电模块博文中的电路比较,增加了一个电感,免去了主振荡回路电感的抽头,因此,
(1)电感更易制作,可以与无线接收模块的主振荡电感完全一致,调整更加简单。
(2)更适合平面大直径空心电感
以上电路确系本室原创,但很可能不是首创,高手若知其学名,请告知,谢谢!
关于振荡的原理,这里简要罗列:
(1)21IC论坛上有观点说,Royer电路振荡状态的反转是变压器的饱和,我认为是错误的,为何?这是受了RCC电路的理解的影响。状态的反转其实简单,即振荡回路本身的反转。振荡幅度的大小在空载时也基本与振荡回路自身参数无关,一般的结论是振荡回路的峰值电压Vpp=PI*Vcc。可以参考以下书籍:http://blog.sina.com.cn/s/blog_68f89e690100leyy.html
原理也不难理解,抓住馈电电感的直流平衡这个原则即可,也就是说,馈电电感两端的平均直流电压必须基本相等,否则其电流就会失控,无限大或无限小都不行,因此,Vpp=PI*Vcc。
(2)功率谐振振荡电路的核心原理或关键我认为只抓住两点即可,一是状态的反转,二是能量的平滑馈送,
状态的反转从物理意义上讲一定要以结构中存在两种不同性质的力(势)为运动之基础,而能量之馈送也同样必然。例如对并联回路馈能多为给电容充电,因此必须用大电感馈送;对串联回路馈能因为主振电感作用,可以直接加电压源。这个例子是严格的谐振,也有不严格的,如电磁炉的回路,并联回路,但是是给电感馈能,因此其频率不稳,变化范围很大。功率谐振电路的状态反转相对RCC开关电源振荡电路的状态反转的理解要容易的多,其反转即其振荡的自身。(而RCC是利用变压器的寄生电容,其实RCC振荡波形的形成至少取决于两个LC回路,因此RCC是多谐振荡器,只是其中的一个高频回路幅度小,与基频回路频差过大,易被忽视罢了)

说明:这个电路已经通过仿真和试验板调试!其性能参数与标准Royer完全相同
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沙发
cdzcdz1979|  楼主 | 2010-11-3 18:35 | 只看该作者
补充(2)功率谐振振荡电路的核心原理或关键我认为只抓住两点即可,一是状态的反转,二是能量的平滑馈送,
我认为还要抓住一点,即功率管的最大可能电流必须在安全范围,即放大态(不稳定)时,尤其在启动过程中时,确保功管无法过流,即确保一个可用的(可向两边翻转的)放大态。 总之,这一点,我用场效应管仿真即证明,其结果是,过流,无法翻转,即无法震荡。

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板凳
PowerAnts| | 2010-11-3 18:57 | 只看该作者
原型是哈特莱(电感三点式),两个扼流电感部份接入谐振回路,其分担的谐振电流就是其纹波分量。反馈变压器可以去掉,改用两个电容耦合即可振荡。

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地板
ldl252| | 2010-11-3 19:17 | 只看该作者

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5
Siderlee| | 2010-11-3 20:56 | 只看该作者
:)慢慢学习

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6
cdzcdz1979|  楼主 | 2010-11-3 22:14 | 只看该作者
谢谢 3楼的建议,可以考虑以下,但是有点担心激励不足,尤其是在换相的时刻,两个管必须确保有一个是导通的

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7
PowerAnts| | 2010-11-3 22:34 | 只看该作者
一回事的,晶体管多谐振荡器,把上面两个电阻改成电感,两个集电极接个电容谐振,选出基波,也就是正弦波,你这个就这么回事儿。
多谐振荡+选频 = 电感三点式

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8
cdzcdz1979|  楼主 | 2010-11-4 12:41 | 只看该作者
回复powerAnts  

电阻和电感馈电还是有不同的,我说的两管必须有一个导通是为了保证恒流电感续流。

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9
PowerAnts| | 2010-11-4 13:23 | 只看该作者
没说你两个管子不是始终有一个导通的

实际上,你把电感换成电阻,也是必须有一个处于导通的,不然另一个不可能截止

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10
cdzcdz1979|  楼主 | 2010-11-4 18:21 | 只看该作者
原理上可以。我一直侧重的是说如果用电容反馈时的激励问题。

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11
PowerAnts| | 2010-11-4 18:37 | 只看该作者
电容反馈也好,变压器反馈也好,都只是引入一个正反馈,没有本质上的区别。
变压器反馈的,原边电感要计入谐振回路考虑,而电容反馈的,两个电容也要并进去。
这个可以去试一下,毕竟电容的成本、体积和损耗都比变压器要小得多

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12
PowerAnts| | 2010-11-4 18:38 | 只看该作者
变压器反馈量由匝比决定,电容反馈量由容量决定

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13
PowerAnts| | 2010-11-5 11:05 | 只看该作者
无线供电,重点在于MPPT、回路。。。至于功率部份那已经相当的成熟

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14
cdzcdz1979|  楼主 | 2010-11-5 12:46 | 只看该作者
呵呵 MPPT这个词语第一次学习,刚在网上查了一下,好像是一种使得功率输出最大的方法,我的无线能量接受电路没有使用主动地跟踪,只是在输出回路加了一个匹配变压器而已。其目的有二,跟大家探讨啊,一是最大功率匹配,二是通过电流变压器的模式隔离直流回路与交流回路,以免直流回路影响交流回路的谐振。也可以直接在交流回路上直接加整流二极管,取出电压,但是二极管输出到直流回路上要加大电感隔离。

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15
PowerAnts| | 2010-11-5 13:09 | 只看该作者
:dizzy:

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16
cdzcdz1979|  楼主 | 2010-11-5 13:22 | 只看该作者
输出回路的电路已经上传刷新,请重新新打开链接即可

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17
PowerAnts| | 2010-11-5 14:23 | 只看该作者
本帖最后由 PowerAnts 于 2010-11-5 17:02 编辑

接收端那个变压器,本是多余

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18
cdzcdz1979|  楼主 | 2010-11-5 19:46 | 只看该作者
本帖最后由 cdzcdz1979 于 2010-11-5 19:50 编辑

再上一个引用无线供电的隔离通信器。其基本参数如下:
1、通信方式:RS232转RS485 即本地端为RS232,隔离端为RS485模式
2、隔离距离:3cm
3、隔离不击穿电压:>30kV
4、隔离击穿承受的电流:>3kA
5、本地端电源:V=3-5V,i<300mA
6、无线电源发送模式:反激变压器馈电,MCU tiny13A同步谐振控制,场效应管(在电容下面)单端驱动。
7、隔离端接收的电源功率:>100mW,电压:+/- 6V
8、通信速率:>300-38400bps
9、隔离端增强性485,用分立元件输出,比较强输入。接收门限:20mV,发送差动电压:Vpp最大>6V。

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19
PowerAnts| | 2010-11-5 21:13 | 只看该作者
一黄一黑的这两根“长管子”是个啥?

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cdzcdz1979|  楼主 | 2010-11-5 22:33 | 只看该作者
光耦合器

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