專利名稱：一種pwm控制電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及到開關變換器技術領域，尤其是一種基于混沌理論的PWM控制電路。
背景技術：
現有的開關變換器電磁干擾抑制措施大多從消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑出發。如利用金屬或高分子材料屏蔽開關變換器電磁藕合輻射；利用電阻型、電介質型和磁介質型吸波材料將開關變換器所產生的電磁輻射能量轉化為其它能量(主要是熱能)而耗散掉；利用各種濾波器或用高功率因數整流器抑制開關變換器傳導電磁干擾，以及利用接地、浮置、光電耦合、PCB板布線技術減少電磁污染傳播和發射。但它們的明顯缺點是沒有直接控制干擾源而消除干擾，僅增加了硬件體積和成本，具有較大的盲目性。
軟開關技術試圖通過降低功率開關管的電流、電壓應力，達到減少電流、電壓高頻諧波，以提高電磁兼容性，1996年，CPES研究中心的研究人員分別采用零電壓轉換與硬開關電路對兩個單相400W PFC升壓變換器實驗模型的傳導干擾進行對比實驗，測試結果出人意料，采用ZVT技術的軟開關變換器與硬開關變換器間的EMI差異很小，甚至于如果ZVT的諧振電路不當，會使EMI更高。在軟開關電路拓撲中，主開關元件的電磁干擾降低，但輔助開關元件引入新的電磁干擾，成為重要的干擾源，難以實現主拓撲和輔助拓撲的同時優化。因為軟開關技術也沒有從機理上根本改善EMI，實際效果有限。
目前主要的PWM芯片制造商TI、IR、SG、onsemi、Intersil、Fairchild等開發的各種電壓、電流型PWM，SPWM控制芯片大都是固定載波頻率，人們已經逐漸意識到固定載波頻率決定的周期工作狀態是電力電子系統EMI的主要來源。因此近年來各大芯片制造商在PWM芯片中引入了抖頻(frequency jitter)的概念，即指開關變換器的工作頻率并非固定不變，而是周期性地線性變化。各大PWM芯片制造商紛紛開發了NCP101X系列、SM8012、TOP249等一系列具有抖頻功能的PWM芯片；Maxim開發了具有抖頻功能的振蕩器DS1090配合Maxim的DC-DC變換器使用以降低EMI。
頻率抖動的表達式如下 式中fs—中心工作頻率；fm—調制頻率 其頻譜的復傅立葉系數為 n＝0，±1，±2，… 由于頻譜疊加，在各處，存在單個包絡幅度為0，但總的包絡幅度不為0，在和其他頻率處，頻譜幅度相互疊加，不會達到最大值，也可能不為0。抖頻PWM雖然可以部分降低PWM脈沖功率譜的峰值，但得到的還是一個離散頻譜，能量集中在以nfs±kfm為中心的特定頻點，沒有得到完全的擴展，頻率抖動抑制EMI的效果還是有限的，往往不能達到人們的要求。
開關變換器中PWM控制方式決定的周期工作狀態，使頻譜能量集中在開關頻率及其倍頻處，導致開關變換器電磁干擾的峰值也主要集中在開關頻率的倍頻處，從機理上說明周期態的PWM驅動脈沖是開關變換器EMI的源頭。
非線性動力學的研究成果顯示混沌信號具有連續頻譜，混沌態時系統能量分配在較寬的頻帶內。近年來的研究表明，開關變換器是一個典型的混沌系統，當系統參數在一定范圍變化時，它將產生倍周期分岔、邊界碰撞分岔、霍夫分岔和混沌運動。并且可以通過控制參數變化，使開關變換器在混沌態和正常運行狀態切換。開關變換器中分岔混沌復雜行為的研究近年來不斷深入，研究結果顯示混沌態時系統能量不再集中在開關頻率及其倍頻處，因此為有效抑制開關變換器的電磁干擾提供了一個理論基礎。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術沒有直接控制干擾源而消除干擾、僅增加了硬件體積和成本、易引入新的電磁干擾，難以實現主拓撲和輔助拓撲的同時優化、EMI控制效果有限的技術問題，提供一種可以通過混沌擴頻特性提高開關變換器的電磁兼容性，從機理上達到控制開關變換器電磁污染和極大地改善其EMI的目的。
為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案一種PWM控制電路，包括PWM芯片，還包括有用于產生混沌信號的混沌電路，該混沌電路與所述PWM芯片的晶振控制端電連接。
混沌信號產生后從PWM控制芯片的晶振控制端疊加到芯片內部恒流源上，從而產生混沌的PWM工作頻率，使芯片工作在混沌的狀態，降低系統的EMI。
所述混沌電路包括依次電連接的負阻抗電路、回轉器，該負阻抗電路經回轉器阻抗變換后輸出到所述PWM芯片的晶振控制端。
所述負阻抗電路包括第三放大器、第四放大器，所述回轉器包括第一放大器、第二放大器，所述第三放大器的正相輸入端和輸出端之間電連接有第五電阻，反相輸入端和輸出端之間電連接有第四電阻，反向輸入端與所述第二放大器的反相輸入端之間電連接有第九電阻和第六電阻，正相輸入端分別與所述第四放大器、第二放大器、第一放大器的正相輸入端電連接； 所述第四放大器的正相輸入端和輸出端之間電連接有第八電阻，反相輸入端和輸出端之間電連接有第七電阻，該反相輸入端通過第十電阻電連接到所述第九電阻和第六電阻之間； 所述第一放大器的正相輸入端和輸出端之間電連接有第二電阻，反相輸入端和輸出端之間電連接有第三電阻，正相輸入端輸出電連接到所述PWM芯片的晶振控制端，其反相輸入端通過第一電阻與所述第二放大器的輸出端電連接，在所述第二放大器的反相輸入端和輸出端之間電連接有濾波電容。
還包括有一端電連接于所述第四放大器、第一放大器的正相輸入端之間，另一端電連接于所述第四放大器、第二放大器的反相輸入端之間濾波電路。
與抖頻相比，混沌PWM頻譜為 混沌PWM頻譜具有連續性，能量不再集中分布在特定的頻點，而是包含了各個頻點的能量，在整個頻率范圍上能量擴展，所以混沌PWM比抖頻PWM的EMI抑制效果要好得多，也成為解決開關變換器EMI問題的有效途徑。
本發明與現有技術相比，具有如下優點該混沌PWM控制器不同于常規的固定頻率PWM控制器，本發明的PWM控制器可以從源頭上根本抑制開關變換器的電磁干擾。
圖1為本發明PWM控制電路。
具體實施例方式 下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的內容做進一步詳細說明。
實施例 請參閱圖1所示，一種PWM控制電路，包括PWM芯片U1，還包括有用于產生混沌信號的混沌電路，該混沌電路與所述PWM芯片U1的晶振控制端RI電連接。混沌信號產生后從PWM控制芯片的晶振控制端疊加到芯片內部恒流源上，從而產生混沌的PWM工作頻率，使芯片工作在混沌的狀態，降低系統的EMI。
混沌電路包括依次電連接的負阻抗電路102、濾波電路101、回轉器103，該負阻抗電路102經回轉器103阻抗變換后輸出到PWM芯片U1的晶振控制端RI。
根據非線性理論，一個自治電路能夠產生混沌必須滿足三個條件1)至少一個非線性元件；2)至少一個有源阻抗；3)至少三個儲能元件，依據該條件，本實施例中的具體電路連接結構如下 負阻抗電路102包括第三放大器X3、第四放大器X4，回轉器103包括第一放大器X1、第二放大器X2，第三放大器X3的正相輸入端和輸出端之間電連接有第五電阻R5，反相輸入端和輸出端之間電連接有第四電阻R4，反向輸入端與第二放大器X2的反相輸入端之間電連接有第九電阻R9和第六電阻R6，正相輸入端分別與第四放大器X4、第二放大器X2、第一放大器X1的正相輸入端電連接；第四放大器X4的正相輸入端和輸出端之間電連接有第八電阻R8，反相輸入端和輸出端之間電連接有第七電阻R7，該反相輸入端通過第十電阻R10電連接到第九電阻R9和第六電阻R6之間；第一放大器X1的正相輸入端和輸出端之間電連接有第二電阻R2，反相輸入端和輸出端之間電連接有第三電阻R3，正相輸入端輸出電連接到PWM芯片U1的晶振控制端RI，其反相輸入端通過第一電阻R1與第二放大器X2的輸出端電連接，在第二放大器X2的反相輸入端和輸出端之間電連接有濾波電容C5。
其中電阻R4，R5，R7，R8，R9，R10構成負阻抗電路102，該電路由兩個相同負阻組件第三放大器X3和第四放大器X4并聯而成，電路簡單且對器件要求低。對一個負阻抗組件而言，由于受運放飽和電壓的限制，其特性曲線為分段折線，X3的等效阻抗為X4的等效阻抗為兩個負阻組件并聯后的等效阻抗為 電阻R1，R2，R3，R6，電容C5構成回轉器103起阻抗變換的作用，回轉器的等效電感為
本實施例中第一放大器X1、第二放大器X2，第三放大器X3、第四放大器X4的兩端分別通過電源V1和V2接地，在電源V1和V2上分別串聯有電容C4和電容C3為電源濾波。PWM控制芯片U1為SG6846，主電路拓撲為反激電路，開關管和整流二極管分別采用的是coolMOS管SPI07N65C3和SIC二極管STP41H100CR。
上列詳細說明是針對本發明可行實施例的具體說明；該實施例并非用以限制本發明的專利范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求
1、一種PWM控制電路，包括PWM芯片(U1)，其特征在于還包括有用于產生混沌信號的混沌電路，該混沌電路與所述PWM芯片(U1)的晶振控制端電連接。
2、如權利要求1所述的PWM控制電路，其特征在于所述混沌電路包括依次電連接的負阻抗電路(102)、回轉器(103)，該負阻抗電路(102)經回轉器(103)阻抗變換后輸出到所述PWM芯片(U1)的晶振控制端。
3、如權利要求2所述的PWM控制電路，其特征在于所述負阻抗電路(102)包括第三放大器(X3)、第四放大器(X4)，所述回轉器(103)包括第一放大器(X1)、第二放大器(X2)，所述第三放大器(X3)的正相輸入端和輸出端之間電連接有第五電阻(R5)，反相輸入端和輸出端之間電連接有第四電阻(R4)，反向輸入端與所述第二放大器(X2)的反相輸入端之間電連接有第九電阻(R9)和第六電阻(R6)，正相輸入端分別與所述第四放大器(X4)、第二放大器(X2)、第一放大器(X1)的正相輸入端電連接；
所述第四放大器(X4)的正相輸入端和輸出端之間電連接有第八電阻(R8)，反相輸入端和輸出端之間電連接有第七電阻(R7)，該反相輸入端通過第十電阻(R10)電連接到所述第九電阻(R9)和第六電阻(R6)之間；
所述第一放大器(X1)的正相輸入端和輸出端之間電連接有第二電阻(R2)，反相輸入端和輸出端之間電連接有第三電阻(R3)，正相輸入端輸出電連接到所述PWM芯片(U1)的晶振控制端，其反相輸入端通過第一電阻(R1)與所述第二放大器(X2)的輸出端電連接，在所述第二放大器(X2)的反相輸入端和輸出端之間電連接有濾波電容(C5)。
4、如權利要求3所述的PWM控制電路，其特征在于還包括有一端電連接于所述第四放大器(X4)、第一放大器(X1)的正相輸入端之間，另一端電連接于所述第四放大器(X4)、第二放大器(X2)的反相輸入端之間濾波電路(101)。
全文摘要
本發明公開了一種PWM控制電路，包括PWM芯片，還包括有用于產生混沌信號的混沌電路，該混沌電路與所述PWM芯片的晶振控制端電連接。所述混沌電路包括依次電連接的負阻抗電路、回轉器，該負阻抗電路經回轉器阻抗變換后輸出到所述PWM芯片的晶振控制端。混沌信號產生后從PWM控制芯片的晶振控制端疊加到芯片內部恒流源上，從而產生混沌的PWM工作頻率，使芯片工作在混沌的狀態，降低系統的EMI。該混沌PWM控制器不同于常規的固定頻率PWM控制器，本發明的PWM控制器可以從源頭上根本抑制開關變換器的電磁干擾。
文檔編號H02M1/44GK101488702SQ200910037208
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月17日 優先權日2009年2月17日
發明者汝 楊 申請人:汝 楊