專利名稱：一種光控占空比的隔離開關的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子開關，一種用于電磁共振接收端的光控占空比的隔離開關。
背景技術：
電磁共振通過磁耦合可以實現近距離內的大功能電能傳輸，使得電器的無線供電 成為可能。實現這種電能傳輸的器件是兩個工作頻率相同的LC諧振回路，分別是發射LC 諧振回路和接收LC諧振回路，其中發射LC諧振回路受控于發射驅動器，而接收LC諧振回 路將電流輸出給用電器使用。實際應用中，有一個特殊的現象是LC諧振接收回路輸出的 輸出電壓，隨著負載的不同而發生很大的變化，空載電壓和負載電壓往往相差數倍甚至十 倍以上，導致電器或電路元件的嚴重損壞；同時LC諧振接收回路處于諧振狀態，接收的能 量因為沒有輸出，只能自耗，用于發熱，更為嚴重的是，這時發射電路的發射電流持續以大 電流在工作，更增加了空耗發熱。如何才能做到讓接收LC諧振接收電路有一個相對穩定的輸出電壓和減少空耗？ 發明內容本發明是一種用于電磁共振接收端的光控占空比的隔離開關，它有兩對接線端， 一對是開關端，另一對是控制端，它由四部分組成一個低阻電子開關，一個壓控脈寬振蕩 器，一個光控電壓調節器和一組內部電源，其中低阻電子開關是由兩個FET管的漏-源兩個 電極反向串聯而成的，兩個漏極作為開關端，兩個源極為公共地線，兩個FET管的公共棚極 與壓控脈寬振蕩器的輸出端相連，壓控振蕩器的輸入端與光控電壓調節器的輸出端相連， 光控電壓調節器的輸入端是一個發光二極管，電源為壓控振蕩器和光控電壓調節器提供工 作電壓和電流；其工作原理是通過改變發光管亮度來改變電壓調節器的輸出電壓高低， 進一步改變壓控振蕩器的方波的占空比，進一步改變電子開關的導通占空比；由于光耦中 的發光管是隔離的，所以就得到了一個光控占空比的隔離開關。光控占空比的隔離開關是一個功率器件，其最大特征是通過光來調節開關的占空比。低阻電子開關是一個毫歐級電阻的雙向電子開關，可由兩個低阻的CMOS FET管的 反向串聯而成，即兩個FET管的源極(S極)串接，兩個FET管的漏極(D極)作為開關的兩 端，同時兩個FET管的柵極(G極)并聯，這是低阻電子開關的控制端，若在共公的G極和S 極上加一個控制電壓(高電平)，兩個FET將同時導通，即兩個FET管的D極之間呈低阻狀 態，電子開關導通，否則兩個FET管同時截止，即兩個FET的D極之間呈高阻狀態，電子開關 截止。FET管的公共G極與壓控脈寬振蕩器的輸出端相連。壓控脈寬振蕩器是一個方波振蕩器，方波的占空比由控制端的電壓決定，電壓越 高，占空比越大，反之越小。壓控脈寬振蕩器的控制端與光控電壓調節器的輸出端相連。[0010]光控電壓調節器主要由一個光耦和一個三極管組成，它是一個線性的電壓跟隨 器，受控于光耦中的發光管，發光管越亮，輸出端電壓越低，反之越高。這個電壓調節器的電 源由電源電路提供。這樣，就有以下鏈鎖關系發光管亮度大小一電壓調節器的輸出電壓高低一壓控 振蕩器的方波的占空比一電子開關的通斷時間，即發光管的亮度決定電子開關的通斷時 間。光控占空比的隔離開關有一個內部電源，為電壓調節器和壓控振蕩器提供工作電 流和電壓，這個電源是從開關的兩端通過分流電容后整流濾波得到的。光控占空比的隔離開關是一個獨立的電子器件，它共有兩對接線端，一對是開關 端，開并兩端分別與兩個FET管的漏極相連，另一對是控制端，分別與光耦中的發光管相 連；由于光耦中的發光管是隔離的，所以就得到了一個光控占空比的隔離開關。光控占空比的隔離開關是通過隔離的發光管的亮度來調節電子開關的輸出占空 比，以控制電子開關的通斷時間，達到調節輸出電流或電壓的目的。這種電子開關在電磁 共振的接收中的作用是至關重要的，它不但可以保持接收電路的負載電壓與空載電壓的一 致，防止空載時的過壓燒毀電路元件，還可以防止接受電路空載時，因過度接收引起的發熱 現象，同時還可以減少與之供電的發射電路的發射電流，對于節能是有益的。
附圖1是光控占空比的隔離開關的電路原理圖。附圖2是光控占空比的隔離開關模塊的引腳示意圖。附圖3是光控占空比的隔離開關的應用原理圖之一。附圖4是光控占空比的隔離開關的應用原理圖之二。附圖1中，虛框1為低阻電子開關，虛框2為壓控方波振蕩器，虛框3為光控電壓 調節器，虛框4為電源電路。Tl、T2是兩個CMOS FET管，VO是壓控方波振蕩器，Ql為三極 管，TP為光耦，DW為穩壓管，BGl為全橋整流電路，C3為濾波電容，Cl和C2為分流電容，R1、 R2、R3、R4和R5為電阻。A、B、C和D為四個電極，A、B為開關的兩個輸出端，C、D為控制端。低阻電子開關1中，Tl和T2為兩個低阻CMOS FET管，電阻值通常為毫歐級，T 1 和T 2的兩個源極(S極)串聯作為公共地線，兩個漏極(D極)作為開關的兩個輸出端，兩 個柵極(G極)并聯作為公共控制端，這樣，只要在Tl和T2的公共端，即S極和G極上加一 個高電平，Tl和T2就會同時導通，兩個D極之間呈低電阻，電子開關導通，否則，Tl和T2截 止，兩個D極之間呈高電阻，電子開關關閉。控制低阻電子開關1的高電平來自壓控方波振蕩器2，壓控方波振蕩器是一個方 波發生器，0端為輸出端，輸出一個占空比可調的方波信號，Vp為電壓控制端，改變這個電 壓就可以改變輸出方波的占空比。控制電壓Vp由光控電壓調節器3決定，當光耦TP中的發光管越亮，三極管Ql的 偏壓越高，則Vp就越低，反之則越高。所以就有以下的關系當光耦TP中的發光管越亮，三 極管Ql的偏壓越高，則Vp就越低，壓控方波振蕩器2的輸出方波的占空比越小，低阻電子 開關1的導通時間越短；當光耦TP中的發光管越暗，三極管Ql的偏壓越低，則Vp就越高， 壓控方波振蕩器2的輸出方波的占空比越大，低阻電子開關1的導通時間越長。[0023]低阻電子開關1、壓控方波振蕩器2和光控電壓調節器3所需要的下作電壓由電源 電路4提供，A和B兩端的交流電經C1、C2分流后，由全橋整流管BGl整流后，經C3濾波和 DW穩壓后，提供一個相當穩定的電壓。由于兩個FET管在導通時，A和B兩端處于短路狀態， 這時電源電路沒有能量補充，因此，光控占空比的隔離開關的最大占空比就不能為100%， 為確保電源電路的能量補充，通常光控占空比的隔離開關的占空比范圍為0-95%之間。這種光控占空比的隔離開關在導通時的電阻為毫歐級，因此，在實際工作中，它的 發熱量非常小。附圖2是將整個光控占空比的隔離開關當作一個模塊(或IC)，A、B、C和D為兩 對電極，其中A、B為開關端，C、D為控制端，即為LED的兩端。組成模塊可以大大減小應用 電路的體積，提高電路的穩定性，降低使用成本。附圖3中，VK為光控占空比的隔離開關，L為諧振接收線圈，C為諧振接收電容， BG2為全橋，C6為濾波電容，DW2為穩壓管，R6電阻。附圖4中，VK為光控占空比的隔離開關，L為諧振接收線圈，C為諧振接收電容， D1、D2為整流管，C6為濾波電容，DW2為穩壓管，R6電阻。
具體實施方式
以下結合實例，進一步說明光控占空比的隔離開關的功能和使用方法。實例一、光控占空比的隔離開關在電磁共振的接收電路中的應用之一。附圖3中，諧振電容C與光控占空比的隔離開關VK的一個輸出端A串聯后，另一 個輸出端B與諧振線圈L并聯，L兩端的交流電經整流橋BG2和C6濾波后輸出，Vo表示輸 出電壓，這個電壓經DW2降壓后為VK中的LED供電，由于DW2是一個穩壓管，兩端具有固定 的電壓降，因此，Vo的變化就直接影響了 LED兩端的電壓，即影響到LED的亮度，當Vo升高， LED亮度增加，VK的輸出占空比減小，諧振電容C的工作時間減少，諧振線圈L兩端的輸出 電壓減小，迫使Vo下降；反之，當Vo下降，LED亮度減小，VK的輸出占空比加大，諧振電容C 的工作時間加長，諧振線圈L兩端的輸出電壓增加，迫使Vo上升，這樣Vo就維持在一定值， 實現了穩壓輸出的目的。這里，光控占空比的隔離開關V K的主要作用有三1、調節諧振電容的工作時間， 使輸出電壓穩定；2、當輸出端空載時，VK的輸出占空比為0，電路不再處于諧振狀態，接收 能力大大下降，不僅保護了電路元件，而且減少了熱耗；3、由于接收端不再諧振，處于共振 狀態的發射端的發射電流因此會大幅度下降，有利于節能。實例二、光控占空比的隔離開關在電磁共振的接收電路中的應用之二。附圖4中，光控占空比的隔離開關V K的開關端還是與諧振電容C串聯，不同的 是，諧振線圈不是一個一個，而是兩個Ll和L2串聯，中心抽頭作為地線，另外，整流管不是 全橋，而是由Dl和D2組成的半橋，其工作原理及效果與附圖3相同，不再復述。
權利要求1.一種用于電磁共振接收端的光控占空比的隔離開關，它有兩對接線端，一對是開關 端，另一對是控制端，它由四部分組成一個低阻電子開關，一個壓控脈寬振蕩器，一個光控 電壓調節器和一組內部電源，其特征是其中低阻電子開關是由兩個FET管反向串聯而成 的，兩個FET管的公共棚極與壓控脈寬振蕩器的輸出端相連，壓控振蕩器的輸入端與光控 電壓調節器的輸出端相連，光控電壓調節器的輸入端是一個嵌在光耦中的發光二極管。
2.根據權利要求1所述的光控占空比的隔離開關，其特征是低阻電子開關是一個毫 歐級電阻的雙向電子開關，可由兩個低阻的CMOS FET管的反向串聯而成，即兩個FET管的 源極即S極串接作為公共地線兩個FET管的柵極即G極并聯，作為控制端，兩個FET管的漏 極即D極作為開關的兩端。
3.根據權利要求1所述的光控占空比的隔離開關，其特征是壓控脈寬振蕩器是一個 方波振蕩器，方波的占空比由控制端的電壓決定，且成反比關系。
4.根據權利要求1所述的光控占空比的隔離開關，其特征是光控電壓調節器主要由 一個光耦和一個三極管組成，光耦的發光管的兩端就是光控脈寬的隔離開關的輸入端即控 制端。
5.根據權利要求1所述的光控占空比的隔離開關，其特征是內部電源是從開關兩端 通過兩個電容分流后整流濾波得到的。
6.根據權利要求1所述的光控占空比的隔離開關，其特征是整個光控占空比的隔離 開關可以當作一只具有兩對電極的模塊即ic，其中一對電極為開關端，分別與兩個FET管 的漏極相連，另外一對電極為控制端，分別與LED的兩端相連。
專利摘要本實用新型是一種用于電磁共振接收端的光控占空比的隔離開關，它由四部分組成一個低阻電子開關1，一個壓控脈寬振蕩器2，一個光控電壓調節器3和一組電源4，其中低阻電子開關受控于壓控脈寬振蕩器，壓控振蕩器受控于光控電壓調節器，電源為壓控振蕩器和光控電壓調節器提供工作電壓和電流。它是通過隔離的發光管的亮度來調節電子開關的輸出占空比，以控制電子開關的通斷時間，達到調節輸出電流或電壓的目的。這種電子開關在電磁共振的接收中可以保持接收電路的負載電壓與空載電壓的一致，防止空載時的過壓燒毀電路元件，還可以防止接受電路空載的發熱現象，同時還可以減少與之供電的發射電路的發射電流，對于節能是有益的。
文檔編號H03K17/78GK201854252SQ20102055567
公開日2011年6月1日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者朱斯忠 申請人:朱斯忠