專利名稱：一種可以調節控制脈沖的寬度的控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制器，尤其是一種可以對開關電源中PWM波形及驅動波形進行調節的控制器。
背景技術：
當前最常用的脈寬調節技術有PWM、調頻、調開通時間、調關斷時間等，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)進行調節，這也是使用最多的技術。另一種是使用數字電路，即使用單片機或DSP對信號進行處理，但這種方法相對復雜。
磁開關一般被用于多路輸出開關電源的主功率回路中，可以通過控制磁開關復位的深度對開關電源的輸出進行調節。在沒有飽和時，磁開關相當于一個感值很大的電感，電路中電流幾乎不變，因而這時電路中的電壓信號不能被傳遞，電路相當于斷開；當磁開關受到電壓乘以時間(伏秒)達到一定值使之飽和時，磁開關飽和，則相當于短路，從磁開關不飽和到飽和這段時間即為被磁開關電路斬去的脈沖波形。
發明內容
本發明通過線性量控制實現對開關量調節，即對脈沖實施后處理來最終實現對開關變換器中被控制對象電流或電壓等具體變量進行調節。在數字電路產生的脈沖后處理中特別有利。在單個控制器中可以用來實現防止橋式電路磁偏及多電平變換器的中性點的平衡等。
本發明專利所述的控制器，包括輸入功率放大電路，磁開關電路，輸出功率放大電路，磁復位信號產生電路即協調控制器及磁復位電路。輸入功率放大電路輸入端與開關變換器驅動控制脈沖端相連；輸出功率放大電路輸出端與開關變換器中的驅動變壓器控制信號輸入端相連；磁開關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；協調控制器輸入端分別與被控對象采集信號端、信號母線端相連，輸出端與磁復位電路輸入端相連；磁復位電路輸出端與磁開關電路被控制端相連；從開關變換器中的被控對象采集信號經協調控制器通過磁復位電路控制磁開關電路，由磁開關的斬波特性使磁開關電路將開關變換器驅動控制脈沖端調整為開關變換器中的驅動變壓器控制信號輸入端的信號。
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。
上述磁復位電路可以采用電流型復位電路，也可以采用電壓型復位電路。
上述調整器可以采用比例積分控制器。
上述磁開關電路可以包括磁開關與假負載電阻；假負載電阻與磁開關并聯；磁開關與磁復位電路中的復位繞組耦合。
上述磁開關電路也可以包括磁開關、假負載電阻及開關管；假負載電阻與磁開關串聯；開關管與磁開關串聯；磁開關與磁復位電路中的復位繞組耦合。
上述控制器可以多個相互連接，組成一個控制系統。
上述開關變換器驅動控制脈沖端輸入的信號可以是PWM信號，也可以是其他調頻的開關量信號、脈沖信號等。
本發明則利用磁開關能夠對方波進行斬波的特性控制脈沖的寬度進行調節。通過對被控信號的采樣反饋，對原始脈寬進行相應調節，通過一些簡單的電路來取代一些專用芯片或者單片機的功能，節省了成本，有很高的工業使用價值。
圖1本發明的電路結構框圖；圖2本發明控制器電路的一種電路圖；圖3本發明控制器電路的另一種電路圖；圖4本發明控制器產生的工作波形；圖5本發明磁開關電壓的工作波形；圖6本發明輸出工作波形。
各圖中1為開關變換器驅動控制脈沖端；2為開關變換器中的驅動變壓器控制信號輸入端；3為被控對象采集信號端；4為信號母線端；110為輸入功率放大電路；120為輸出功率放大電路；130為磁開關電路；140為磁復位電路150為協調控制器；R0、R1、R2、R3、R4均為電阻；Q1、Q2、Q3、Q4、Q5均為三級管；Q6為開關管；T1為磁開關；T2為復位繞組；C1為電容；U1為運算放大器。
具體實施例方式
具體實施例1本發明專利所述的控制器，包括輸入功率放大電路110，磁開關電路130，輸出功率放大電路120，磁復位信號產生電路即協調控制器150及磁復位電路140。輸入功率放大電路110輸入端與開關變換器驅動控制脈沖端1相連；輸出功率放大電路120輸出端與開關變換器中的驅動變壓器控制信號輸入端2相連；磁開關電路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；協調控制器150輸入端分別與被控對象采集信號端3、信號母線端4相連，輸出端與磁復位電路140輸入端相連；磁復位電路140輸出端與磁開關電路130被控制端相連；從開關變換器中的被控對象采集信號3經協調控制器通過磁復位電路140控制磁開關電路，由磁開關的斬波特性使磁開關電路130將開關變換器驅動控制脈沖端1調整為開關變換器中的驅動變壓器控制信號2輸入端的信號。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。協調控制器150采用電流型復位電路調整器采用比例積分控制器。磁開關電路130包括磁開關T1與假負載電阻R0；假負載電阻R0與磁開關T1并聯；磁開關T1與磁復位電路140中的復位繞組T2耦合。被控對象是多個開關變換器。
具體實施例2具體實施例1中所述的開關變換器驅動控制脈沖端輸入的信號可以是PWM信號，也可以是其他調頻的開關量信號、脈沖信號等。
具體實施例3具體實施例1中所述的磁復位電路采用電壓型復位電路。
具體實施例4具體實施例1中所述的磁開關電路130包括磁開關T1、假負載電阻R0及開關管Q6；假負載電阻R0與磁開關T1串聯；開關管Q6與磁開關T1串聯。
磁放大器在沒有飽和的時候由于電感量很大，可以認為是一個處于斷開狀態的開關，當其飽和之后則相當于開關閉合。利用這一特性可以對脈沖信號的占空比進行削減。其具體波形如圖4、圖5及圖6。由于脈沖信號所能提供的電流大多數情況下非常有限，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功率放大電路，使得磁放大器能夠飽和，當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。假負載R0和磁開關T1提供了這個電路對脈沖信號進行斬波的通路。R0與T1連接端則是經過這個電路處理之后的需要的脈沖信號，這個信號經過圖騰柱放大之后可以用于開關變換器的驅動，同樣這里也可以采用光耦。對占空比削減的量通過控制磁開關復位繞組中的復位電流來控制。這里的復位電流通過由PNP三極管構成的普通恒流源電路產生，即電流型復位；也可以采用恒壓源電路，即為電壓型復位。這里主要以電流型復位來闡述，復位電流的大小則由帶積分環的運放來控制。運放的輸入負端C是要反饋的采樣出來的變量，即通過負反饋的經過上述脈寬調節電路對這個變量進行調節使之達到需要的值。而運放的輸入正端D則是由被控制對象電流或電壓等具體變量采集信號匯集經過邏輯運算(取平均，取最大或取最小等)得到的信號母線，信號母線也可以由外部信號單獨提供。這樣整個控制器就成為了一個可以穩定工作的負反饋系統。
本發明控制器可以通過多種磁開關電路實現功能。如圖3便是其中一種，但這些電路共同的特征是用磁開關來實現斬波。Q1，Q2構成的圖騰柱驅動開關管Q6，而Q3，Q4構成反相圖騰進行信號輸出。當輸入脈沖信號為低時，Q6關斷，反相圖騰(Q3，Q4)輸入為高電平，電路輸出為低；當輸入脈沖信號為高時，Q6開通，此時由于磁開關的作用在其飽和前，反相圖騰輸入仍高電平，電路輸出為低，但當磁開關飽和之后，反相圖騰輸入為低電平，電路輸出為高。這樣同樣實現了對輸入脈沖的斬波。
權利要求
1.一種可以調節控制脈沖的寬度的控制器，包括輸入功率放大電路(110)，磁開關電路(130)，輸出功率放大電路(120)，磁復位信號產生電路即協調控制器(150)及磁復位電路(140)，其特征是輸入功率放大電路(110)輸入端與開關變換器驅動控制脈沖端(1)相連；輸出功率放大電路(120)輸出端與開關變換器中的驅動變壓器控制信號輸入端(2)相連；磁開關電路(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；協調控制器(150)輸入端分別與被控對象采集信號端(3)、信號母線端(4)相連，輸出端與磁復位電路(140)輸入端相連；磁復位電路(140)輸出端與磁開關電路(130)被控制端相連；從開關變換器中的被控對象采集信號經協調控制器(150)通過磁復位電路(140)控制磁開關電路(130)，由磁開關的斬波特性使磁開關電路(130)將開關變換器驅動控制脈沖端(1)調整為開關變換器中的驅動變壓器控制信號輸入端(2)的信號。
2.根據權利要求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.根據權利要求1所述的控制器，其特征是所述磁復位電路(140)可以是電流型復位電路或者是電壓型復位電路。
4.根據權利要求1所述的控制器，其特征是所述協調控制器(150)可以是比例積分控制器。
5.根據權利要求1所述的控制器，其特征是所述磁開關電路(130)包括磁開關(T1)與假負載電阻(R0)；假負載電阻(R0)與磁開關(T1)并聯；磁開關(T1)與磁復位電路(140)中的復位繞組(T2)耦合。
6.根據權利要求1所述的控制器，其特征是所述的磁開關電路(130)包括磁開關(T1)，開關管(Q6)及假負載電阻(R0)；假負載電阻(R0)與磁開關(T1)串聯；開關管(Q6)與磁開關(T1)串聯；磁開關(T1)與磁復位電路(140)中的復位繞組(T2)耦合。
7.根據權利要求1所述的控制器，其特征是所述的開關變換器驅動控制脈沖端(1)輸入的信號可以是PWM信號，也可以是其他調頻的開關量信號、脈沖信號等。
8.根據權利要求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相互連接，組成一個控制系統。
全文摘要
本發明涉及一種控制器，尤其是一種可以對開關電源中PWM波形及驅動波形進行調節的控制器。由輸入功率放大電路，磁開關電路，輸出功率放大電路，磁復位信號產生電路即協調控制器及磁復位電路相互關聯而成。本發明則利用磁開關能夠對方波進行斬波的特性控制脈沖的寬度進行調節。通過對被控信號的采樣反饋，對原始脈寬進行相應調節，通過一些簡單的電路來取代一些專用芯片或者單片機的功能，節省了成本，有很高的工業使用價值。
文檔編號H02M1/08GK1728551SQ20051005064
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月8日 優先權日2005年7月8日
發明者呂征宇, 毛昭祺, 鄧彥彥 申請人:浙江大學