專利名稱：一種帶有軟加載功能的軟啟動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽車控制電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有軟加載功能的軟啟動電路。
背景技術(shù)：
軟啟動電路是指被應(yīng)用于各種電源管理IC抑制芯片啟動階段由于功率開關(guān)管以100%占空比導(dǎo)通產(chǎn)生較大的浪涌電流而損壞功率開關(guān)管和其他器件以及發(fā)生機械扭矩等；汽車電子調(diào)節(jié)器軟啟動功能的作用是當(dāng)負載發(fā)生變化的時候，減少發(fā)動機速度的變化，在 軟啟動起作用時占空比逐漸增加，發(fā)電機的皮帶不過分繃緊。如果調(diào)節(jié)器沒有軟啟動，當(dāng)芯片在啟動階段或者負載增加的時候，勵磁占空比立即增加，勵磁電流隨著增大，勵磁轉(zhuǎn)矩增大使得汽車發(fā)動機的負載增大，皮帶隨著緊張，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速對負載的變化非常敏感，這種占空比的突然增加會發(fā)生機械扭矩造成發(fā)動機熄火，軟啟動功能就要避免這種不利影響的產(chǎn)生；目前，公知的軟啟動電路是通過一個電流源給電容充電得到斜坡上升的軟啟動電壓，用軟啟動電壓與鋸齒波電壓比較，獲得一個占空比逐漸增大的控制信號來控制開關(guān)管的導(dǎo)通，從而達到軟啟動的目的。這種方法的優(yōu)點是簡單易用，缺點是需要一個軟啟動電容來控制軟啟動時間，該電容往往較大，并且難以靈活控制，無法集成在芯片上，這將增加應(yīng)用面積和應(yīng)用成本。尤其是汽車電子調(diào)節(jié)器這種在低頻下工作的電路，既要在啟動階段實現(xiàn)軟啟動又要在正常工作階段實現(xiàn)軟加載，智能化控制要求較高，軟啟動時間需要3-5S，電容方式將無法勝任。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題提供一種帶有軟加載功能的軟啟動電路，以解決目前汽車電子調(diào)節(jié)器軟啟動電路中由于采用軟啟動電容且電容體積比較大，導(dǎo)致的無法集成在芯片上，電路應(yīng)用面積增加和成本增加，以及不能滿足智能化控制需求和軟啟動時間需求等問題。本實用新型技術(shù)方案一種帶有軟加載功能的軟啟動電路，它包括頻率測量電路，根據(jù)發(fā)電機相電壓轉(zhuǎn)換而來的矩形波輸入頻率確定電路的工作狀態(tài)，頻率測量電路與計數(shù)器電路通過導(dǎo)線連接；延時電路，為占空比檢測電路提供復(fù)位信號，延時電路與占空比檢測電路通過導(dǎo)線連接；占空比檢測電路，用于檢測每個勵磁周期的占空比，占空比檢測電路與計數(shù)器電路通過導(dǎo)線連接；計數(shù)器電路，給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路提供數(shù)字輸入信號，與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路通過導(dǎo)線連接;數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將計數(shù)器電路數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量信號，以產(chǎn)生軟啟動電壓，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與比較器電路通過導(dǎo)線連接；比較器電路，根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出信號和系統(tǒng)產(chǎn)生的鋸齒波信號進行比較，輸出一個占空比預(yù)勵磁信號去控制開關(guān)管的導(dǎo)通。頻率測量電路包括兩個帶復(fù)位、保持功能的D觸發(fā)器和一個鎖存器，兩個D觸發(fā)器構(gòu)成一個兩位的計數(shù)器，兩位計數(shù)器的復(fù)位端接鎖存器的引出端。占空比檢測電路包括五個D觸發(fā)器構(gòu)成的五位計數(shù)器和五個鎖存器組成，五個D觸發(fā)器組成一個五位計數(shù)器。 計數(shù)器電路包括五個具有可置數(shù)、復(fù)位和保持功能的D觸發(fā)器構(gòu)成的五位計數(shù)器。本實用新型有益效果本實用新型電路采用數(shù)字數(shù)模轉(zhuǎn)換電路控制、頻率測量電路以及占空比檢測電路，不僅實現(xiàn)了上電軟啟動的功能，而且在電路正常工作時由于大負載的應(yīng)用而造成電壓大范圍下降時，該電路會啟動軟加載功能，避免了大負載應(yīng)用造成的大電流沖擊和機械扭矩現(xiàn)象，軟啟動時間易控制，可集成在低頻系統(tǒng)中，易于實現(xiàn)預(yù)勵磁，既能夠在啟動階段實現(xiàn)軟啟動功能，又能在正常工作時由于大負載的應(yīng)用實現(xiàn)軟加載功能，解決了目前汽車電子調(diào)節(jié)器軟啟動電路中由于采用軟啟動電容且電容比較大而導(dǎo)致的無法集成在芯片上，電路應(yīng)用面積增加和成本增加，以及不能滿足智能化控制需求和軟啟動時間需求等問題。


圖I為本實用新型接線原理圖。
具體實施方式
一種帶有軟加載功能的軟啟動電路，它包括(見圖I)頻率測量電路，根據(jù)發(fā)電機相電壓轉(zhuǎn)換而來的矩形波輸入頻率確定電路的工作狀態(tài)，頻率測量電路與計數(shù)器電路通過導(dǎo)線連接，頻率測量電路包括一個二位帶復(fù)位的計數(shù)器和一個鎖存器組成，基準(zhǔn)頻率脈沖輸入端Phasejest是鎖存器的引出端并通過延時后接到二位計數(shù)器的復(fù)位端，基準(zhǔn)頻率脈沖輸入端phasejest接頻率為1/2倍切入轉(zhuǎn)速頻率的窄脈沖信號，相位輸入端Phase接脈沖信號作為計數(shù)脈沖，若能在1/2倍切入轉(zhuǎn)速頻率的窄脈沖信號周期內(nèi)計數(shù)大于等于2，則相頻率達到切入轉(zhuǎn)速，鎖存輸出為低電平，允許計數(shù)器電路計數(shù)，開始軟啟動操作，退出預(yù)勵磁，否則計數(shù)器電路處在復(fù)位狀態(tài)，沒有計數(shù)，軟啟動電路處于預(yù)勵磁狀態(tài)。預(yù)勵磁占空比可通過設(shè)定重疊電阻串的第一基準(zhǔn)電壓端VH的值與鋸齒波進行比較來確定，計數(shù)器電路不計數(shù)時數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值就是第一基準(zhǔn)電壓端VH的值，恒定的第一基準(zhǔn)電壓端VH的值與鋸齒波比較獲得一個恒定占空比的預(yù)勵磁信號。延時電路，為占空比檢測電路提供復(fù)位信號，延時電路與占空比檢測電路通過導(dǎo)線連接，延時電路的輸入端與占空比檢測電路的鎖存信號端latch連接，輸出端與占空比檢測電路的內(nèi)部計數(shù)器復(fù)位端連接。占空比檢測電路，用于檢測每個勵磁周期的占空比，占空比檢測電路與計數(shù)器電路通過導(dǎo)線連接，占空比檢測電路包括五個D觸發(fā)器構(gòu)成的五位計數(shù)器和五個鎖存器組成，五個D觸發(fā)器組成一個五位計數(shù)器，占空比檢測電路的五位輸出分別與計數(shù)器電路的置數(shù)輸入端連接，占空比檢測電路的鎖存信號端latch與系統(tǒng)的pwm控制電路的輸出電平的非連接，提供鎖存信號和通過延時電路提供復(fù)位信號，占空比檢測電路的計數(shù)脈沖輸入端cpl與系統(tǒng)時鐘相連接。計數(shù)器電路，給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路提供數(shù)字輸入信號，與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路通過導(dǎo)線連接；計數(shù)器電路由五個具有可置數(shù)、復(fù)位、保持功能的D觸發(fā)器構(gòu)成的五位計數(shù)器，計數(shù)器計數(shù)滿時可保持原狀態(tài)不再計數(shù)，此時結(jié)束軟啟動，溢出端C端輸出高電平，選通與門電路，用作軟加載等待信號，計數(shù)器電路的五位輸出與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)的五位輸入連接，計數(shù)脈沖輸入端CP端與控制軟啟動時間的計數(shù)脈沖連接，計數(shù)器電路的溢出端C和與門的一個輸入端相連接，與門的另一個輸入端接軟加載端，與門的輸出與計數(shù)器的預(yù)置數(shù)端PE相連接，計數(shù)器電路的五個置數(shù)端分別與占空比檢測電路相應(yīng)的輸出端相連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將計數(shù)器電路數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量信號，以產(chǎn)生軟啟動電壓，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與比較器電路通過導(dǎo)線連接；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路為五位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用重疊電阻器串轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，第一基準(zhǔn)電壓端VH和第二基準(zhǔn)電壓端VL為重疊電阻器串的兩端，接基準(zhǔn)電壓用以決定軟啟動電壓的上限電壓和下限電壓；本實用新型的鋸齒波的上限電壓為3. 5V，下限電壓為2. 5V，當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出為3. 2V時和比較器電路比較可獲得29%占空比的預(yù)勵磁占空比，因此第一基準(zhǔn)電壓端VH與3. 2V基準(zhǔn)電壓源連接，第二基準(zhǔn)電壓端VL端與2. 5V基準(zhǔn)電壓源連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中的譯碼器電路的輸入從高位到低位分別與計數(shù)器電路的高位到低位的輸出相連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端與比較器電路的第一輸入端連接。比較器電路，根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出信號和系統(tǒng)產(chǎn)生的鋸齒波信號進行比較，輸出端out輸出占空比預(yù)勵磁信號去控制開關(guān)管的導(dǎo)通，系統(tǒng)產(chǎn)生的鋸齒波信號接到比較器電路的第二輸入端Vramp。本實用新型工作原理當(dāng)電路上電時，汽車剛啟動，汽車發(fā)電機的相電壓頻率較低，而頻率測量電路中的二位計數(shù)器的復(fù)位端接的是頻率為1/2倍切入轉(zhuǎn)速頻率的窄脈沖，在每個窄脈沖周期內(nèi)對相頻率脈沖進行計數(shù)，若計數(shù)器計數(shù)到2則溢出，不再計數(shù)，保持原有狀態(tài)，窄脈沖一個周期結(jié)束時鎖存器鎖存溢出狀態(tài)，而后對二位計數(shù)器復(fù)位，溢出時，鎖存器輸出為低電平，否則為高電平，鎖存器的輸出即為頻率測量電路的輸出。因此當(dāng)鎖存器輸出為低電平時，說明在1/2倍切入頻率的時間計數(shù)的相頻率脈沖數(shù)大于等于2，即相頻率大于等于一倍的切入頻率。為了讓汽車容易啟動，在相電壓低于一倍切入轉(zhuǎn)速時，使調(diào)節(jié)器處于一個較小的固定占空比導(dǎo)通狀態(tài)，即預(yù)勵磁狀態(tài)，因此該軟啟動電路設(shè)計了預(yù)勵磁功能，由于頻率測量電路的輸出與計數(shù)器電路的復(fù)位端R連接，當(dāng)頻率測量電路輸出為高電平時，其二位計數(shù)器處于復(fù)位狀態(tài)，不進行計數(shù)。通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后獲得一個幅值與基準(zhǔn)電壓相同的電壓，這個電壓通過比較器電路與鋸齒波電壓進行比較，比較器電路的輸出就可以獲得一個占空比確定的預(yù)勵磁信號去控制開關(guān)管的導(dǎo)通，通過設(shè)定基準(zhǔn)電壓的值就可以很方便控制預(yù)勵磁狀態(tài)的占空比。根據(jù)系統(tǒng)需要通過設(shè)定基準(zhǔn)電壓的值即確定預(yù)勵磁占空比的大小。當(dāng)相頻率達到一倍的切入轉(zhuǎn)速之后，頻率測量電路輸出低電平，允許其二位計數(shù)器開始計數(shù)，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，從而獲得一個斜坡電壓，該電壓與比較器電路進行比較就可以獲得一個占空比由預(yù)勵磁狀態(tài)占空比逐漸增大達到100%占空比的軟啟動方波信號。當(dāng)其二位計數(shù)器計數(shù)到溢出時，溢出信號控制二位計數(shù)器停止計數(shù)，保持溢出狀態(tài)，軟啟動結(jié)束，此時軟起動輸出為占空比100%的波形。而由于軟啟動電路的輸出與pwm控制器的輸出是邏輯與的關(guān)系，此時系統(tǒng)的控制權(quán)移交給Pwm控制器。占空比檢測電路的鎖存信號端latch端接的是pwm控制器輸出的pwm信號的反相信號，因此當(dāng)鎖存信號端latch端為低電平時候，占空比檢測電路允許其內(nèi)部的五位計數(shù)器計數(shù)，當(dāng)鎖存信號端latch端為高電平時候，鎖存信號端latch端的上升沿通過內(nèi)部的鎖存器把此時五位計數(shù)器的狀態(tài)鎖存下來，經(jīng)過延時電路延時后對五位計數(shù)器進行清零，確保先鎖存后復(fù)位，這樣占空比檢測電路就把當(dāng)前的pwm信號的占空比記錄下來。由于該系統(tǒng)的鋸齒波電路也是數(shù)模轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)，軟啟動也用數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，只要數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的時鐘相同，等待軟加載信號到來時置數(shù)到計數(shù)器電路里面通過軟啟動電路即可還原其占空比。占空比檢測電路記錄著上一個勵磁周期pwm控制器輸出的占空比。計數(shù)器電路溢出信號接與門，此時軟加載使能端LRC處于待命狀態(tài)，當(dāng)大負載應(yīng)用時，只有符合軟加載條件，提供出高電平給LRC端，這時才允許占空比檢測電路記錄的狀 態(tài)置數(shù)到計數(shù)器電路里，計數(shù)器電路開始計數(shù)，此時的pwm控制器輸出的勵磁占空比從上一個勵磁周期的占空比逐漸增大，避免了大負載的應(yīng)用使得電壓下降，勵磁占空比突然增大，實現(xiàn)軟加載功能。
權(quán)利要求1.一種帶有軟加載功能的軟啟動電路，其特征在于它包括頻率測量電路與計數(shù)器電路通過導(dǎo)線連接，延時電路與占空比檢測電路通過導(dǎo)線連接，占空比檢測電路與計數(shù)器電路通過導(dǎo)線連接，計數(shù)器電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與比較器電路通過導(dǎo)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶有軟加載功能的軟啟動電路，其特征在于頻率測量電路包括兩個帶復(fù)位、保持功能的D觸發(fā)器和一個鎖存器，兩個D觸發(fā)器構(gòu)成一個兩位的計數(shù)器，兩位計數(shù)器的復(fù)位端接鎖存器的引出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶有軟加載功能的軟啟動電路,其特征在于占空比檢測電路包括五個D觸發(fā)器構(gòu)成的五位計數(shù)器和五個鎖存器組成，五個D觸發(fā)器組成一個五位計數(shù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶有軟加載功能的軟啟動電路，其特征在于計數(shù)器電路包括五個具有可置數(shù)、復(fù)位和保持功能的D觸發(fā)器構(gòu)成的五位計數(shù)器。
專利摘要本實用新型公開了一種帶有軟加載功能的軟啟動電路，它包括頻率測量電路與計數(shù)器電路通過導(dǎo)線連接，延時電路與占空比檢測電路通過導(dǎo)線連接，占空比檢測電路與計數(shù)器電路通過導(dǎo)線連接，計數(shù)器電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與比較器電路通過導(dǎo)線連接；解決了目前汽車電子調(diào)節(jié)器軟啟動電路中由于采用軟啟動電容且電容比較大而導(dǎo)致的無法集成在芯片上，電路應(yīng)用面積增加和成本增加，以及不能滿足智能化控制需求和軟啟動時間需求等問題。
文檔編號H02M1/36GK202652058SQ20122035838
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者傅興華, 馬奎, 楊發(fā)順, 黃連帥, 王建衛(wèi) 申請人:貴州大學(xué)