本發(fā)明涉及一種磁調(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，一般采用如本發(fā)明圖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(shè)定電壓進(jìn)行比較，通過V/I放大電路控制達(dá)林頓管的導(dǎo)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(jìn)思路是單級開關(guān)恒流電路，其原理如本發(fā)明圖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(shè)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(dá)林頓管壓降過大

達(dá)林頓管飽和電壓約2V，大量的功率消耗在達(dá)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(dá)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(dāng)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(fèi)掉，該熱量導(dǎo)致系統(tǒng)溫度升高，降低了系統(tǒng)可靠性。當(dāng)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：

本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問題，可以適應(yīng)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(diǎn)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，本發(fā)明采用的技術(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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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。

本發(fā)明中，所述濾波電路用于對輸入電壓進(jìn)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(qiáng)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(shè)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(qiáng)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(shè)定電壓與電流采樣電路輸出電壓的差值；

所述設(shè)定電壓電路用于產(chǎn)生設(shè)定電壓，我們通過改變設(shè)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(qiáng)度。

磁調(diào)諧器件是以磁性材料為諧振元件，通過磁場進(jìn)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，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)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，且本發(fā)明為單反饋環(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(yīng)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(diǎn)，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。

所以本發(fā)明應(yīng)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(diǎn)。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(qiáng)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為本發(fā)明的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明實施例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)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)然，各模塊不僅限于本實施例中所述的形式。

發(fā)明中，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(shè)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。

本發(fā)明能減小系統(tǒng)功耗，提高驅(qū)動效率。

設(shè)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(shè)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(qiáng)度為2140Gs,對應(yīng)所需電壓為5V,V_o設(shè)置為6V,則本發(fā)明實施例和現(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),采用本發(fā)明方案驅(qū)動效率得到大幅度提升。

實施例2：參見圖4，為了更進(jìn)一步的說明本發(fā)明的方案，參見圖4，根據(jù)本發(fā)明思路，設(shè)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(shè)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(qiáng)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(shè)定電壓電路U5和U4B一起送入誤差放大電路中，通過改變設(shè)定電壓的電壓值，可以改變誤差電壓，從而達(dá)到改變YIG工作頻率的目的。

當(dāng)然，本實施例僅為本發(fā)明的一種方式，其余電路能符合本發(fā)明思路，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。