專利名稱：一種可以調(diào)節(jié)控制脈沖的寬度的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制器，尤其是一種可以對(duì)開關(guān)電源中PWM波形及驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前最常用的脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)有PWM、調(diào)頻、調(diào)開通時(shí)間、調(diào)關(guān)斷時(shí)間等，但方式上主要有以下兩種。第一種通過專用的PWM控制器(如UC3842等)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這也是使用最多的技術(shù)。另一種是使用數(shù)字電路，即使用單片機(jī)或DSP對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，但這種方法相對(duì)復(fù)雜。
磁開關(guān)一般被用于多路輸出開關(guān)電源的主功率回路中，可以通過控制磁開關(guān)復(fù)位的深度對(duì)開關(guān)電源的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)。在沒有飽和時(shí)，磁開關(guān)相當(dāng)于一個(gè)感值很大的電感，電路中電流幾乎不變，因而這時(shí)電路中的電壓信號(hào)不能被傳遞，電路相當(dāng)于斷開；當(dāng)磁開關(guān)受到電壓乘以時(shí)間(伏秒)達(dá)到一定值使之飽和時(shí)，磁開關(guān)飽和，則相當(dāng)于短路，從磁開關(guān)不飽和到飽和這段時(shí)間即為被磁開關(guān)電路斬去的脈沖波形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過線性量控制實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量調(diào)節(jié)，即對(duì)脈沖實(shí)施后處理來最終實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)變換器中被控制對(duì)象電流或電壓等具體變量進(jìn)行調(diào)節(jié)。在數(shù)字電路產(chǎn)生的脈沖后處理中特別有利。在單個(gè)控制器中可以用來實(shí)現(xiàn)防止橋式電路磁偏及多電平變換器的中性點(diǎn)的平衡等。
本發(fā)明專利所述的控制器，包括輸入功率放大電路，磁開關(guān)電路，輸出功率放大電路，磁復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路即協(xié)調(diào)控制器及磁復(fù)位電路。輸入功率放大電路輸入端與開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端相連；輸出功率放大電路輸出端與開關(guān)變換器中的驅(qū)動(dòng)變壓器控制信號(hào)輸入端相連；磁開關(guān)電路輸入端與輸入功率放大電路輸出端相連，輸出端與輸出功率放大電路輸入端相連；協(xié)調(diào)控制器輸入端分別與被控對(duì)象采集信號(hào)端、信號(hào)母線端相連，輸出端與磁復(fù)位電路輸入端相連；磁復(fù)位電路輸出端與磁開關(guān)電路被控制端相連；從開關(guān)變換器中的被控對(duì)象采集信號(hào)經(jīng)協(xié)調(diào)控制器通過磁復(fù)位電路控制磁開關(guān)電路，由磁開關(guān)的斬波特性使磁開關(guān)電路將開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端調(diào)整為開關(guān)變換器中的驅(qū)動(dòng)變壓器控制信號(hào)輸入端的信號(hào)。
上述輸入功率放大電路及輸出功率放人電路，采用圖騰柱電路。
上述磁復(fù)位電路可以采用電流型復(fù)位電路，也可以采用電壓型復(fù)位電路。
上述調(diào)整器可以采用比例積分控制器。
上述磁開關(guān)電路可以包括磁開關(guān)與假負(fù)載電阻；假負(fù)載電阻與磁開關(guān)并聯(lián)；磁開關(guān)與磁復(fù)位電路中的復(fù)位繞組耦合。
上述磁開關(guān)電路也可以包括磁開關(guān)、假負(fù)載電阻及開關(guān)管；假負(fù)載電阻與磁開關(guān)串聯(lián)；開關(guān)管與磁開關(guān)串聯(lián)；磁開關(guān)與磁復(fù)位電路中的復(fù)位繞組耦合。
上述控制器可以多個(gè)相互連接，組成一個(gè)控制系統(tǒng)。
上述開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端輸入的信號(hào)可以是PWM信號(hào)，也可以是其他調(diào)頻的開關(guān)量信號(hào)、脈沖信號(hào)等。
本發(fā)明則利用磁開關(guān)能夠?qū)Ψ讲ㄟM(jìn)行斬波的特性控制脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過對(duì)被控信號(hào)的采樣反饋，對(duì)原始脈寬進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，通過一些簡單的電路來取代一些專用芯片或者單片機(jī)的功能，節(jié)省了成本，有很高的工業(yè)使用價(jià)值。


圖1本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2本發(fā)明控制器電路的一種電路圖；圖3本發(fā)明控制器電路的另一種電路圖；圖4本發(fā)明控制器產(chǎn)生的工作波形；圖5本發(fā)明磁開關(guān)電壓的工作波形；圖6本發(fā)明輸出工作波形。
各圖中1為開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端；2為開關(guān)變換器中的驅(qū)動(dòng)變壓器控制信號(hào)輸入端；3為被控對(duì)象采集信號(hào)端；4為信號(hào)母線端；110為輸入功率放大電路；120為輸出功率放大電路；130為磁開關(guān)電路；140為磁復(fù)位電路150為協(xié)調(diào)控制器；R0、R1、R2、R3、R4均為電阻；Q1、Q2、Q3、Q4、Q5均為三級(jí)管；Q6為開關(guān)管；T1為磁開關(guān)；T2為復(fù)位繞組；C1為電容；U1為運(yùn)算放大器。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例1本發(fā)明專利所述的控制器，包括輸入功率放大電路110，磁開關(guān)電路130，輸出功率放大電路120，磁復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路即協(xié)調(diào)控制器150及磁復(fù)位電路140。輸入功率放大電路110輸入端與開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端1相連；輸出功率放大電路120輸出端與開關(guān)變換器中的驅(qū)動(dòng)變壓器控制信號(hào)輸入端2相連；磁開關(guān)電路130輸入端與輸入功率放大電路110輸出端相連，輸出端與輸出功率放大電路120輸入端相連；協(xié)調(diào)控制器150輸入端分別與被控對(duì)象采集信號(hào)端3、信號(hào)母線端4相連，輸出端與磁復(fù)位電路140輸入端相連；磁復(fù)位電路140輸出端與磁開關(guān)電路130被控制端相連；從開關(guān)變換器中的被控對(duì)象采集信號(hào)3經(jīng)協(xié)調(diào)控制器通過磁復(fù)位電路140控制磁開關(guān)電路，由磁開關(guān)的斬波特性使磁開關(guān)電路130將開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端1調(diào)整為開關(guān)變換器中的驅(qū)動(dòng)變壓器控制信號(hào)2輸入端的信號(hào)。輸入功率放大電路110及輸出功率放大電路120，采用圖騰柱電路。協(xié)調(diào)控制器150采用電流型復(fù)位電路調(diào)整器采用比例積分控制器。磁開關(guān)電路130包括磁開關(guān)T1與假負(fù)載電阻R0；假負(fù)載電阻R0與磁開關(guān)T1并聯(lián)；磁開關(guān)T1與磁復(fù)位電路140中的復(fù)位繞組T2耦合。被控對(duì)象是多個(gè)開關(guān)變換器。
具體實(shí)施例2具體實(shí)施例1中所述的開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端輸入的信號(hào)可以是PWM信號(hào)，也可以是其他調(diào)頻的開關(guān)量信號(hào)、脈沖信號(hào)等。
具體實(shí)施例3具體實(shí)施例1中所述的磁復(fù)位電路采用電壓型復(fù)位電路。
具體實(shí)施例4具體實(shí)施例1中所述的磁開關(guān)電路130包括磁開關(guān)T1、假負(fù)載電阻R0及開關(guān)管Q6；假負(fù)載電阻R0與磁開關(guān)T1串聯(lián)；開關(guān)管Q6與磁開關(guān)T1串聯(lián)。
磁放大器在沒有飽和的時(shí)候由于電感量很大，可以認(rèn)為是一個(gè)處于斷開狀態(tài)的開關(guān)，當(dāng)其飽和之后則相當(dāng)于開關(guān)閉合。利用這一特性可以對(duì)脈沖信號(hào)的占空比進(jìn)行削減。其具體波形如圖4、圖5及圖6。由于脈沖信號(hào)所能提供的電流大多數(shù)情況下非常有限，其輸出電流不足以使磁放大器飽和，因而在磁放大器之前加了一級(jí)功率放大電路，使得磁放大器能夠飽和，當(dāng)然如果此處使用其它的功率放大電路也是可以的，唯一的要求就是脈寬和占空比較必須與輸入脈沖一致。假負(fù)載R0和磁開關(guān)T1提供了這個(gè)電路對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行斬波的通路。R0與T1連接端則是經(jīng)過這個(gè)電路處理之后的需要的脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)經(jīng)過圖騰柱放大之后可以用于開關(guān)變換器的驅(qū)動(dòng)，同樣這里也可以采用光耦。對(duì)占空比削減的量通過控制磁開關(guān)復(fù)位繞組中的復(fù)位電流來控制。這里的復(fù)位電流通過由PNP三極管構(gòu)成的普通恒流源電路產(chǎn)生，即電流型復(fù)位；也可以采用恒壓源電路，即為電壓型復(fù)位。這里主要以電流型復(fù)位來闡述，復(fù)位電流的大小則由帶積分環(huán)的運(yùn)放來控制。運(yùn)放的輸入負(fù)端C是要反饋的采樣出來的變量，即通過負(fù)反饋的經(jīng)過上述脈寬調(diào)節(jié)電路對(duì)這個(gè)變量進(jìn)行調(diào)節(jié)使之達(dá)到需要的值。而運(yùn)放的輸入正端D則是由被控制對(duì)象電流或電壓等具體變量采集信號(hào)匯集經(jīng)過邏輯運(yùn)算(取平均，取最大或取最小等)得到的信號(hào)母線，信號(hào)母線也可以由外部信號(hào)單獨(dú)提供。這樣整個(gè)控制器就成為了一個(gè)可以穩(wěn)定工作的負(fù)反饋系統(tǒng)。
本發(fā)明控制器可以通過多種磁開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)功能。如圖3便是其中一種，但這些電路共同的特征是用磁開關(guān)來實(shí)現(xiàn)斬波。Q1，Q2構(gòu)成的圖騰柱驅(qū)動(dòng)開關(guān)管Q6，而Q3，Q4構(gòu)成反相圖騰進(jìn)行信號(hào)輸出。當(dāng)輸入脈沖信號(hào)為低時(shí)，Q6關(guān)斷，反相圖騰(Q3，Q4)輸入為高電平，電路輸出為低；當(dāng)輸入脈沖信號(hào)為高時(shí)，Q6開通，此時(shí)由于磁開關(guān)的作用在其飽和前，反相圖騰輸入仍高電平，電路輸出為低，但當(dāng)磁開關(guān)飽和之后，反相圖騰輸入為低電平，電路輸出為高。這樣同樣實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入脈沖的斬波。
權(quán)利要求
1.一種可以調(diào)節(jié)控制脈沖的寬度的控制器，包括輸入功率放大電路(110)，磁開關(guān)電路(130)，輸出功率放大電路(120)，磁復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路即協(xié)調(diào)控制器(150)及磁復(fù)位電路(140)，其特征是輸入功率放大電路(110)輸入端與開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端(1)相連；輸出功率放大電路(120)輸出端與開關(guān)變換器中的驅(qū)動(dòng)變壓器控制信號(hào)輸入端(2)相連；磁開關(guān)電路(130)輸入端與輸入功率放大電路(110)輸出端相連，輸出端與輸出功率放大電路(120)輸入端相連；協(xié)調(diào)控制器(150)輸入端分別與被控對(duì)象采集信號(hào)端(3)、信號(hào)母線端(4)相連，輸出端與磁復(fù)位電路(140)輸入端相連；磁復(fù)位電路(140)輸出端與磁開關(guān)電路(130)被控制端相連；從開關(guān)變換器中的被控對(duì)象采集信號(hào)經(jīng)協(xié)調(diào)控制器(150)通過磁復(fù)位電路(140)控制磁開關(guān)電路(130)，由磁開關(guān)的斬波特性使磁開關(guān)電路(130)將開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端(1)調(diào)整為開關(guān)變換器中的驅(qū)動(dòng)變壓器控制信號(hào)輸入端(2)的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是所述輸入功率放大電路(110)及輸出功率放大電路(120)可以是圖騰柱電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是所述磁復(fù)位電路(140)可以是電流型復(fù)位電路或者是電壓型復(fù)位電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是所述協(xié)調(diào)控制器(150)可以是比例積分控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是所述磁開關(guān)電路(130)包括磁開關(guān)(T1)與假負(fù)載電阻(R0)；假負(fù)載電阻(R0)與磁開關(guān)(T1)并聯(lián)；磁開關(guān)(T1)與磁復(fù)位電路(140)中的復(fù)位繞組(T2)耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是所述的磁開關(guān)電路(130)包括磁開關(guān)(T1)，開關(guān)管(Q6)及假負(fù)載電阻(R0)；假負(fù)載電阻(R0)與磁開關(guān)(T1)串聯(lián)；開關(guān)管(Q6)與磁開關(guān)(T1)串聯(lián)；磁開關(guān)(T1)與磁復(fù)位電路(140)中的復(fù)位繞組(T2)耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是所述的開關(guān)變換器驅(qū)動(dòng)控制脈沖端(1)輸入的信號(hào)可以是PWM信號(hào)，也可以是其他調(diào)頻的開關(guān)量信號(hào)、脈沖信號(hào)等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的控制器，其特征是所述的控制器可以多個(gè)相互連接，組成一個(gè)控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制器，尤其是一種可以對(duì)開關(guān)電源中PWM波形及驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制器。由輸入功率放大電路，磁開關(guān)電路，輸出功率放大電路，磁復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路即協(xié)調(diào)控制器及磁復(fù)位電路相互關(guān)聯(lián)而成。本發(fā)明則利用磁開關(guān)能夠?qū)Ψ讲ㄟM(jìn)行斬波的特性控制脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過對(duì)被控信號(hào)的采樣反饋，對(duì)原始脈寬進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，通過一些簡單的電路來取代一些專用芯片或者單片機(jī)的功能，節(jié)省了成本，有很高的工業(yè)使用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02M1/08GK1728551SQ20051005064
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者呂征宇, 毛昭祺, 鄧彥彥 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)