本實用新型涉及一種磁調(diào)諧驅(qū)動電路，尤其涉及一種高效率磁調(diào)諧器件驅(qū)動電路。

背景技術(shù)：

磁調(diào)諧器件工作時需要提供高精度、可調(diào)諧的恒定磁場，目前常用實現(xiàn)方法為通過驅(qū)動器提供恒定電流實現(xiàn)恒定磁場，一般采用如本實用新型圖1所示的單級線性恒流電路構(gòu)成驅(qū)動器，該電路通過電流取樣電路獲得通過磁調(diào)諧器件繞組的電流值，然后與設定電壓進行比較，通過V/I放大電路控制達林頓管的導通電阻，從而改變施加于磁調(diào)諧器件繞組上的電流，在磁調(diào)諧器件內(nèi)部獲得可調(diào)諧的恒定磁場，該電路可以獲得性能優(yōu)良的恒定磁場。

另一種改進思路是單級開關(guān)恒流電路，其原理如本實用新型圖2，該電路通過采樣，反饋的方式實現(xiàn)，但采用DC/DC變換電路實現(xiàn)恒流，即電流取樣后反饋至DC/DC電路的設定端，通過改變DC/DC電壓輸出實現(xiàn)磁調(diào)諧，采用PWM模式的DC/DC大幅提升了系統(tǒng)效率。

但單級線性恒流的問題在于：

1、工作電壓范圍窄，效率低。

由于輸入輸出電流相等，因此其驅(qū)動效率η為：

其中，V_d為磁調(diào)諧器件工作電壓，V_i為輸入電壓。

從該式可知，驅(qū)動效率隨著輸入電壓的升高而急劇降低，而磁調(diào)諧器件的驅(qū)動器一般和系統(tǒng)配用，一般由用戶提供12V/24V總線電壓，如果要提高效率，則需要用戶提供特定的電壓。

2、達林頓管壓降過大

達林頓管飽和電壓約2V，大量的功率消耗在達林頓管上，因此需要選擇大體積的器件，并采取足夠的散熱措施，即便這樣，達林頓管的溫升依然很高。

以ZJS00806J7型數(shù)控YIG帶通濾波器為例，其最大工作頻率為6GHz，所需最大驅(qū)動電流為460mA，此時工作電壓為4.8V，當用戶提供輸入電壓為9V時，驅(qū)動效率為53％，其中有約2W的功率以熱能的形式浪費掉，該熱量導致系統(tǒng)溫度升高，降低了系統(tǒng)可靠性。當用戶采用12V或24V總線電壓驅(qū)動時，則效率更低，溫升更高。

單級開關(guān)恒流電路可以實現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率，但其輸出所包含的開關(guān)紋波電壓會耦合至磁調(diào)諧器件，從而影響微波性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就在于提供一種解決上述問題，可以適應寬輸入電壓范圍，適用于驅(qū)動多路磁調(diào)諧器件,可大幅提高驅(qū)動效率，降低系統(tǒng)功耗和產(chǎn)品溫升，提高產(chǎn)品可靠性，同時具備高性能和低干擾的優(yōu)點的一種高效率磁調(diào)諧器件驅(qū)動電路。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的：一種高效率磁調(diào)諧器件驅(qū)動電路，包括輸入電壓電路、磁調(diào)諧器件，還包括DC/DC變換器和壓控線性恒流源電路；

所述壓控線性恒流源電路包括電流取樣電路、功率管、設定電壓電路、誤差放大電路，

所述輸入電壓電路經(jīng)DC/DC變換器、電流取樣電路、功率管后接磁調(diào)諧器件，使磁調(diào)諧器件內(nèi)部產(chǎn)生恒定磁場，

所述電流取樣電路的輸出端與設定電壓電路同時接入到誤差放大電路中；

所述誤差放大電路的輸出端連接功率管的控制端；用于放大設定電壓與電壓放大電路輸出電壓的差值，并將差值電壓送入功率管的控制端，控制其輸出電流的大小。

作為優(yōu)選：所述輸入電壓電路和DC/DC變化器間還設有濾波電路，所述功率管為mosfet或晶體管。

作為優(yōu)選：所述濾波電路為PI型濾波電路，所述DC/DC變化器為BUCK變換型DC/DC或Boost變換型DC/DC，所述電流取樣電路為高精度高穩(wěn)定性無感電阻或電阻放大器組合，所述誤差放大電路為加法器電路或誤差比較電路。

本實用新型中，所述濾波電路用于對輸入電壓進行濾波,并濾除DC/DC對輸入的干擾；

所述DC/DC變換器用于將濾波后的輸入電壓轉(zhuǎn)換為合適的中間值電壓；

所述壓控線性恒流源電路用于提供恒定電流,從而在磁調(diào)諧器件內(nèi)部產(chǎn)生所需恒定磁場同時消除前級DC/DC產(chǎn)生的開關(guān)紋波電壓；

所述磁調(diào)諧器件內(nèi)部磁場強度隨電流變化；

由于所述壓控線性恒流源電路包括電流取樣電路、功率管、設定電壓電路、誤差放大電路，其中：

所述電流取樣電路用于檢測電流獲得磁調(diào)諧器件的磁場強度，并將電流轉(zhuǎn)換為電壓；在這里，電流取樣電路可以通過一個大電阻實現(xiàn)，也可以通過小電阻兩端并聯(lián)一電壓放大電路實現(xiàn)；

所述功率管受誤差電壓的控制實現(xiàn)恒流輸出；

所述誤差放大電路用于放大設定電壓與電流采樣電路輸出電壓的差值；

所述設定電壓電路用于產(chǎn)生設定電壓，我們通過改變設定電壓電路的電壓輸入值，可以改變誤差放大電路的輸出電壓，從而改變壓控線性恒流源電路輸出電流的大小，最終改變磁場強度。

磁調(diào)諧器件是以磁性材料為諧振元件，通過磁場進行調(diào)諧的器件，器件可以是振蕩器或濾波器，諧振元件材料可以是單晶或多晶，形狀可以是球形、塊狀或膜片形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：提供了一種新思路的高效率驅(qū)動電路驅(qū)動磁調(diào)諧器件，核心在于采用DC/DC變換器和壓控線性恒流源電路結(jié)合的方式實現(xiàn)驅(qū)動,綜合了DC/DC的高效率和線性恒流源的低干擾，因此在提高效率的同時對性能沒有影響，且本實用新型為單反饋環(huán)路,前級DC/DC不影響后級線性恒流源，還可以實現(xiàn)多路驅(qū)動。具有：

1、可以適應寬輸入電壓范圍，由于前級DC/DC的調(diào)整作用,輸入電壓可以在很寬的范圍內(nèi)變動,而整體效率沒有太大變化。

2、可以大幅提高驅(qū)動效，降低系統(tǒng)功耗，降低產(chǎn)品溫升，提高產(chǎn)品可靠性。

3、同時具備高性能和低干擾的優(yōu)點，前級DC/DC具有很高的效率,后級線性恒流源具有很高的恒流性能,同時可以消除前級DC/DC產(chǎn)生的開關(guān)紋波電壓對于磁調(diào)諧器件的影響。

4、安裝靈活，可適用于各種電流等級。采用分離器件實現(xiàn)線性恒流源,可以在適合散熱的位置安裝,從而可以滿足各種電流等級要求。

所以本實用新型應用于磁調(diào)諧器件，具有輸入范圍寬，效率高，同時可具有大電流的特點。該驅(qū)動電路可解決現(xiàn)有磁調(diào)諧器件驅(qū)動效率低的問題，具有很強的實用價值。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的單級線性恒流電路；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的單級開關(guān)恒流電路；

圖3為本實用新型的電路原理圖；

圖4為本實用新型實施例2的電路圖。

圖5為實施例1與現(xiàn)有技術(shù)的方法在不同輸入電壓下的效率對比圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。

實施例1：參見圖1到圖3，一種高效率磁調(diào)諧器件驅(qū)動電路，包括輸入電壓電路、磁調(diào)諧器件，還包括DC/DC變換器和壓控線性恒流源電路；

所述壓控線性恒流源電路包括電流取樣電路、功率管、設定電壓電路、誤差放大電路，

所述輸入電壓電路經(jīng)DC/DC變換器、電流取樣電路、功率管后接磁調(diào)諧器件，使磁調(diào)諧器件內(nèi)部產(chǎn)生恒定磁場，

所述電流取樣電路的輸出端與設定電壓電路同時接入到誤差放大電路中；

所述誤差放大電路的輸出端連接功率管的控制端；用于放大設定電壓與電壓放大電路輸出電壓的差值，并將差值電壓送入功率管的控制端，控制其輸出電流的大小。

本實施例中，所述輸入電壓電路和DC/DC變化器間還設有濾波電路，所述濾波電路為PI型濾波電路，所述功率管為mosfet或晶體管，所述DC/DC變化器為BUCK變換型DC/DC或Boost變換型DC/DC，所述電流取樣電路為高精度高穩(wěn)定性無感電阻或電阻放大器組合，所述誤差放大電路為加法器電路或誤差比較電路。本實施例中，若功率管為mosfet，控制端為柵極，若功率管為晶體管，控制管則為基極。

當然，各模塊不僅限于本實施例中所述的形式。

實用新型中，首先，輸入電壓經(jīng)濾波電路濾波，DC/DC變換器轉(zhuǎn)換為合適的中間值電壓，經(jīng)過電流取樣電路后，提供給功率管，由其產(chǎn)生恒流來使磁調(diào)諧器件產(chǎn)生磁場，通過改變設定電壓，能改變誤差放大電路的輸出，從而改變功率管輸出的恒流大小，從而改變磁場。

本實用新型能減小系統(tǒng)功耗，提高驅(qū)動效率。

設η為驅(qū)動器總體效率，V_d為磁調(diào)諧器件工作電壓，V_o為DC/DC的輸出電壓，η_d為DC/DC的轉(zhuǎn)換效率,一般為90％～97％，則采用本方案的總體效率為:

采用所述驅(qū)動電路比單級線性恒流電路節(jié)約的功率P為：

其中，V_i為輸入電壓,I_d為磁調(diào)諧器件工作電流。

假設輸入為9-24V,DC/DC轉(zhuǎn)換效率為90％,磁調(diào)諧器件ZLT00806J7型數(shù)控YIG帶通濾波器,其工作于最高頻率時所需磁場強度為2140Gs,對應所需電壓為5V,V_o設置為6V,則本實用新型實施例和現(xiàn)有技術(shù)的方法在不同輸入電壓下的效率對比見圖5,從圖可見,在寬輸入范圍內(nèi),采用本實用新型方案驅(qū)動效率得到大幅度提升。

實施例2：參見圖4，為了更進一步的說明本實用新型的方案，參見圖4，根據(jù)本實用新型思路，設計了一種具體的電路。

圖中，所述輸入電壓范圍為7～36VDC，

L2、C4、C5構(gòu)成了PI型濾波電路；

U6、C2、L1、C3、R7，R9構(gòu)成BUCK變換型DC/DC，其中R7，R9設置該DC/DC的輸出電壓，其中U6采用LT8609，但不排除其它DC/DC控制芯片；

R1,Q1,U2,R4,C1,R3,R5,U3,U4,R2構(gòu)成了可以數(shù)字控制的壓控恒流源，其中：

R1和U2構(gòu)成電流取樣電路，R1為取樣電阻，通過檢測電流獲得磁調(diào)諧器件的磁場強度，并將電流轉(zhuǎn)換為電壓，U2為高性能電流檢測放大器,型號為AD8418,用于放大取樣電壓,通過這種小取樣電阻和放大電路的組合,可降低取樣電阻功耗,從而提高整體驅(qū)動電路效率。

Q1為高性能N_MOSFET功率管IRF120N，其受誤差電壓的控制實現(xiàn)恒流輸出；

U3為高精度DAC,型號為MAX5541,通過SPI控制改變設定電壓；

U4A及周邊電容電阻構(gòu)成了誤差放大電路,該電路通過放大設定電壓和電流采樣電壓的差值產(chǎn)生誤差電壓,該誤差電壓作用于Q1的柵極，改變Q1的導通電阻實現(xiàn)恒流輸出。

U1為磁調(diào)諧器件，為ZLT00806J7型數(shù)控YIG帶通濾波器。

R6，Q2，U7，R8，C6，R10，R11，R12，U4B，U8，U5也構(gòu)成了一個可以數(shù)字控制的壓控恒流源，其功能和上述可以數(shù)字控制的壓控恒流源相同，不再贅述。

輸入電壓經(jīng)PI型濾波電路濾波，經(jīng)DC/DC變換器轉(zhuǎn)換成合適的中間值電壓，再由R1取樣，最終經(jīng)MOSFET功率管后送入磁調(diào)諧器件中，產(chǎn)生恒定的磁場，R1采樣后，經(jīng)電壓放大，再與設定電壓電路U5和U4B一起送入誤差放大電路中，通過改變設定電壓的電壓值，可以改變誤差電壓，從而達到改變YIG工作頻率的目的。

當然，本實施例僅為本實用新型的一種方式，其余電路能符合本實用新型思路，均在本實用新型保護范圍內(nèi)。