兩路脈沖寬度調制切換電路的制作方法

本實用新型涉及電子電路領域，特別是涉及一種兩路脈沖寬度調制切換電路。

背景技術：

脈沖寬度調制即PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)電路是利用微處理器的數字信號輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在測量、通信、功率控制與變換等領域。單路的脈沖寬度調制電路主要由一個脈寬調制器控制一路電路開關，以開關電源電路為例，其用一個脈寬調制器控制開關器件，例如三極管、MOS管(Metal Oxide Semiconductor，金屬-氧化物-半導體場效應晶體管)等進行電路的開關，通過調整占空比的大小，從而調整能量的傳輸，該類型的電路有典型的正、反激式開關電源電路。目前，市場上有兩路的PWM電路，其一般為每一路PWM控制一個開關器件，由兩個開關器件構成推挽電路，通過調整占空比的大小，從而調整能量的傳輸，該類型的電路有推挽式開關電源電路。

然而，單路的脈沖寬度調制電路用于反激式開關電源時，其主要為峰值電流模式輸入的PWM電路，因此在輸入電壓過低時，根據伏秒平衡方程，需輸出較大占空比以得到設定的輸出電壓，由于電流模式的固有缺陷，在占空比大于50％時容易產生次諧波震蕩，而讓系統不穩定。而兩路的PWM電路，不能針對每一路進行反饋，不能同時驅動一個開關器件進行電路開關，而且多為負反饋系統，控制模式單一，不能滿足開關電源電路中的復雜需求。

技術實現要素：

基于此，有必要針對上述問題，提供一種兩路脈沖寬度調制切換電路。

一種兩路脈沖寬度調制切換電路，包括控制端、輸出端、信號放大模塊、邏輯控制模塊、第一脈沖寬度調制模塊以及第二脈沖寬度調制模塊；所述控制 端與所述信號放大模塊的輸入端連接，用于輸出控制信號至所述信號放大模塊；所述信號放大模塊的輸出端與所述邏輯控制模塊的輸入端連接；所述邏輯控制模塊分別與所述第一脈沖寬度調制模塊和所述第二脈沖寬度調制模塊連接；所述邏輯控制模塊用于根據所述信號放大模塊的工作狀態，控制所述第一脈沖寬度調制模塊或者所述第二脈沖寬度調制模塊工作，產生脈沖寬度調制信號，并經所述輸出端輸出所述脈沖寬度調制信號。

上述兩路脈沖寬度調制切換電路，信號放大模塊通過控制端接收控制信號并工作在不同的狀態下，邏輯控制模塊根據信號放大模塊的工作狀態，進行脈沖寬度調制信號輸出的切換，由于電源的輸入為混合電壓源及電流源時將產生不同的控制信號，從而使得信號放大模塊和邏輯控制模塊工作在相應的工作模式下以適應電源的實際輸入情況，當電源的輸入為電壓源時工作于負反饋狀態并消除次諧波震蕩，當電源的輸入為電流源時工作于正反饋狀態，以吸收電流源所提供的最大電流，獲得更為快速的系統響應及更高的系統可靠性。

附圖說明

圖1為一個實施例中兩路脈沖寬度調制切換電路的功能模塊示意圖；

圖2為另一個實施例中兩路脈沖寬度調制切換電路的功能模塊示意圖；

圖3為一個實施例中兩路脈沖寬度調制切換電路的電路結構示意圖；

圖4為另一個實施例中兩路脈沖寬度調制切換電路的電路結構示意圖。

具體實施方式

在一個實施例中，提供一種兩路脈沖寬度調制切換電路。為使本實施例的目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。

值得一提的是，本實施例的兩路脈沖寬度調制切換電路用于開關電源電路，下面主要以應用在開關電源電路為例以作說明。在其它實施例中，兩路脈沖寬度調制切換電路也可用于逆變電路、交流變換電路、整流應用電路等場合。

如圖1所示，兩路脈沖寬度調制切換電路包括控制端110、輸出端120、信 號放大模塊130、邏輯控制模塊140、第一脈沖寬度調制模塊150以及第二脈沖寬度調制模塊160。

控制端110與信號放大模塊130的輸入端連接，用于輸出控制信號至信號放大模塊130。該控制信號來源于本實施例的外圍電路，包括高電平的控制信號和低電平的控制信號。

信號放大模塊130的輸出端與邏輯控制模塊140的輸入端連接。信號放大模塊130在控制信號的作用下工作在相應的工作狀態，并傳輸相應的信號至邏輯控制模塊140。

邏輯控制模塊140分別與第一脈沖寬度調制模塊150和第二脈沖寬度調制模塊160以及輸出端120連接。第一脈沖寬度調制模塊150和第二脈沖寬度調制模塊160工作時將分別產生脈沖寬度調制信號。

邏輯控制模塊140用于根據信號放大模塊130的工作狀態，控制第一脈沖寬度調制模塊150或者第二脈沖寬度調制模塊160工作，以將第一脈沖寬度調制模塊150工作產生的脈沖寬度調制信號或者第二脈沖寬度調制模塊160工作產生的脈沖寬度調制信號經輸出端120輸出至本實施例以外的外圍電路。

上述兩路脈沖寬度調制切換電路中，信號放大模塊130通過控制端110接收控制信號并工作在不同的狀態下，邏輯控制模塊140根據信號放大模塊130的工作狀態，進行脈沖寬度調制信號輸出的切換，由于電源的輸入為混合電壓源及電流源時將產生不同的控制信號，從而使得信號放大模塊130和邏輯控制模塊140工作在相應的工作模式下以適應電源的實際輸入情況，當電源的輸入為電壓源時工作于負反饋狀態并消除次諧波震蕩，當電源的輸入為電流源時工作于正反饋狀態，以吸收電流源所提供的最大電流，獲得更為快速的系統響應及更高的系統可靠性。

可以理解，在開關電源電路中，通過本實施例的兩路脈沖寬度調制切換電路的切換，兩路PWM同時控制一個開關器件(例如該開關器件與本實施例中的輸出端連接)，但又具備兩路獨立的反饋輸入，可以工作于不同的工作模式，只要給控制端輸入一定的電平(例如典型值為3V-15V)，即可實現電路的切換，讓開關電源電路系統運行于不同工作模式與不同反饋信號的復雜應用場合，并 通過本實施例以外的外圍電路的配合，即可讓開關電源電路系統自適應于較為惡劣的輸入狀況，如超寬的輸入電壓、輸入電壓波動較大、輸入為恒流源等復雜情況。

如圖2所示，在一個實施例中，信號放大模塊130包括信號放大電路131和RC電路132。控制端110與信號放大電路131連接，信號放大電路131分別與邏輯控制模塊140和RC電路132連接，RC電路132還與邏輯控制模塊140連接。由于RC電路132的阻容特性，可以對信號放大電路131在工作時產生的漏電流以及干擾波形信號進行吸收，以提高電路的穩定性和可靠性。

進一步的，在一個實施例中，信號放大電路131為共基極放大電路，RC電路132為RC并聯電路。在其它實施例中，信號放大電路131可以為共發射極放大電路，也可以為共集電極放大電路或者其它放大電路。

如圖2所示，在一個實施例中，邏輯控制模塊140包括控制電路141和切換電路142。控制電路141分別與切換電路142、第一脈沖寬度調制模塊150、第二脈沖寬度調制模塊160以及信號放大模塊130連接，切換電路142分別與第一脈沖寬度調制模塊150、第二脈沖寬度調制模塊160以及輸出端120連接。控制電路141用于根據信號放大模塊130的工作狀態，控制第一脈沖寬度調制模塊150產生脈沖寬度調制信號或者控制第二脈沖寬度調制模塊160產生脈沖寬度調制信號，并且通過控制切換電路142以實現脈沖寬度調制信號的選擇輸出。

進一步的，切換電路142包括第一切換單元和第二切換單元。第一切換單元分別與信號放大模塊130、第二脈沖寬度調制模塊160以及輸出端120連接。第二切換單元分別與信號放大模塊130、第一脈沖寬度調制模塊150以及輸出端120連接。當控制端110輸入高電平的控制信號時，信號放大模塊130工作于峰值電流控制模式。在峰值電流控制模式下，第一脈沖寬度調制模塊150關閉，而第二脈沖寬度調制模塊160和第一切換單元工作，由此第二脈沖寬度調制模塊160產生脈沖寬度調制信號，并且通過第一切換單元及輸出端120輸出脈沖寬度調制信號。同理，當控制端110輸入低電平的控制信號時，信號放大模塊130工作于電壓控制模式。在電壓控制模式下，第二脈沖寬度調制模塊160關閉， 而第一脈沖寬度調制模塊150和第二切換單元工作，由此第一脈沖寬度調制模塊150產生脈沖寬度調制信號，并且通過第二切換單元及輸出端120輸出脈沖寬度調制信號。

如圖2所示，在一個實施例中，兩路脈沖寬度調制切換電路還包括電路保護模塊170。電路保護模塊170分別與控制端110和信號放大模塊130連接。具體的，電路保護模塊170連接于控制端110和信號放大模塊130的信號放大電路131之間。電路保護模塊170用于防止控制信號輸入異常時，保護兩路脈沖寬度調制切換電路，避免其因控制信號的輸入異常而短路或導致溫升等現象。

如圖3所示，兩路脈沖寬度調制切換電路包括：控制端Control、輸出端OUTPUT、供電電壓端VCC。其中，供電電壓端VCC用于連接外部的為電路提供電壓的電源。共基極放大電路包括晶體管Q1、場效應管Q5、電阻R1、R2。RC并聯電路包括電阻R3和電容C2。晶體管Q1的發射極連接供電電壓端VCC并通過電阻R2與基極連接，基極還通過電阻R1與場效應管Q5的漏極連接，集電極分別與電阻R3和電容C2并聯后的一端以及邏輯控制模塊140連接。場效應管Q5的柵極與控制端110連接，源極接地。電阻R3和電容C2并聯后的另一端接地。控制電路141包括場效應管Q2、Q3、Q6以及電阻R4。切換電路142包括場效應管Q4、Q7。場效應管Q2的柵極分別與場效應管Q4的柵極、場效應管Q6的柵極以及信號放大模塊130的輸出端連接，漏極通過電阻R4與供電電壓端VCC連接，源極接地。場效應管Q3的柵極分別與場效應管Q2的漏極和場效應管Q7的柵極連接，漏極與第一脈沖寬度調制模塊150連接，源極接地。場效應管Q6的漏極與第二脈沖寬度調制模塊160連接，源極接地。場效應管Q4的源極與第二脈沖寬度調制模塊160連接，漏極與輸出端120連接。場效應管Q7的源極與第一脈沖寬度調制模塊150連接，漏極與輸出端120連接。

第一脈沖寬度調制模塊150包括第一PWM發生器及第一外圍電路。本實施例中，第一PWM發生器為芯片U1(以UC3842為例)。第一外圍電路包括電阻R5、R8、R10、R11，電容C4、C7、C8，基準電壓端REF，以及節點COMP2，節點a1、b1。其中基準電壓端REF用于連接外部的高穩定度的電壓源，以為芯片供電。芯片U1具有引腳1至8，引腳1對應為COMP端口，引腳2對應為 VFB端口，引腳3對應為IS端口，引腳4對應為RT/CT端口，引腳5對應為GND端口，引腳6對應為OUT端口，引腳7對應為VCC端口，引腳8對應為VREF端口。COMP端口連接節點COMP2。節點COMP2通過電阻R5連接至基準電壓端REF。VFB端口通過電容C8連接至節點COMP2且VFB端口還接地。IS端口連接至節點a1。節點a1通過電阻R11接地，通過R10連接至節點b1。節點b1通過電容C7接地，通過電阻R18連接至基準電壓端REF。RT/CT端口連接至節點b1。GND端口接地。OUT端口連接至場效應管Q7的柵極。VCC端口連接至供電電壓端VCC。VREF端口連接至基準電壓端REF，且還通過電容C4接地。

第二脈沖寬度調制模塊160包括第二PWM發生器及第二外圍電路。本實施例中，第二PWM發生器為芯片U2(以UC3842為例)。第二外圍電路包括電阻R9、R12、R13、R14，電容C3、C5、C9，基準電壓端REF，以及節點COMP1，節點a2、b2。其中基準電壓端REF用于連接外部的高穩定度的電壓源，以為芯片供電。同理，芯片U2具有引腳1至8，引腳1對應為COMP端口，引腳2對應為VFB端口，引腳3對應為IS端口，引腳4對應為RT/CT端口，引腳5對應為GND端口，引腳6對應為OUT端口，引腳7對應為VCC端口，引腳8對應為VREF端口。COMP端口連接節點COMP1。節點COMP1通過電阻R9連接至基準電壓端REF。VFB端口通過電容C3連接至節點COMP1且VFB端口還接地。IS端口連接至節點a2。節點a2通過電阻R14接地，通過R13連接至節點b2。節點b2通過電容C9接地，通過電阻R12連接至基準電壓端REF。RT/CT端口連接至節點b2。GND端口接地。OUT端口連接至場效應管Q4的柵極。VCC端口連接至供電電壓端VCC，且還通過電容C5接地。VREF端口連接至基準電壓端REF。

如圖4所示，兩路脈沖寬度調制切換電路中，邏輯控制模塊140還包括濾波電容C6。濾波電容C6的一端與場效應管Q3的柵極連接，另一端接地。進一步的，邏輯控制模塊140還包括延時電阻R6。延時電阻R6的一端與場效應管Q2的柵極連接，另一端與場效應管Q6的柵極連接。

如圖4所示，進一步的，兩路脈沖寬度調制切換電路還包括并聯的穩壓二 極管ZD1、電容C1和電阻R7。并聯的穩壓二極管ZD1、電容C1和電阻R7組成電路保護模塊170。穩壓二極管ZD1的陰極、電容C1和電阻R7的一端分別與控制端110和信號放大模塊130連接，穩壓二極管ZD1的陽極、電容C1和電阻R7的另一端接地。

可以理解，在圖4中，Q5、R1、R2、Q1構成控制信號的放大電路，放大后的電壓用于驅動后級切換器件Q2、Q4、Q6。Q2、R4、Q3、Q4、Q6、Q7構成邏輯控制電路，邏輯控制電路用于判別由哪一路PWM輸出。U1、U2為PWM發生器(電路圖以UC3842為例)，根據反饋信號調制脈沖寬度。

現以一個電路的具體的工作過程為例，對本實施例做出說明：

當控制端口(電路圖中的Control端口)為高電平時，Q5導通，電流經由VCC、R1流過Q1基極，Q1導通后，Q2、Q4、Q6柵極獲得高電平而導通，Q3、Q7則關閉，Q6導通后，拉低U1的PIN1電壓使U1關閉PWM輸出，而U2由于Q3的關閉正常輸出PWM信號，經由Q4把PWM信號傳遞至PWM輸出端口(電路圖中的OUTPUT端口)，此狀態下為U2在運行，U1關閉，可設置U2周邊參數讓其工作于設定的工作模式下。同理，當控制端口為低電平時，Q5截止，Q1截止，Q2截止，R4分壓限流，Q3、Q7導通，則U1在運行，U2關閉，U1發出的PWM信號經由Q7傳遞至PWM輸出端口，可設置U1周邊參數讓其工作于設定的工作模式下。由此通過控制端口電平變化，實現U1、U2的兩路PWM輸出的切換，讓U1、U2工作于不同的模式下，以應對復雜的電源電壓輸入情況。

由此，通過上述實施例的兩路脈沖寬度調制切換電路，在超寬電壓輸入時(典型值為AC20-300V)，通過設置控制端口的電平，可讓系統在低電壓輸入時候工作于電壓控制模式，以消除次諧波震蕩，在高電壓輸入時工作于峰值電流控制模式，以獲得更為快速的系統響應，及更高的系統可靠性。

此外，通過上述實施例的兩路脈沖寬度調制切換電路，在電源輸入端為電壓源及電流源混合使用的情況時，通過設置控制端口的電平，可讓切換電路在電壓源輸入時工作于負反饋狀態。當控制端口的電平為低電平時，為傳統開關電源的反饋方式；控制端口的電平為高電平時，在電流源輸入時讓系統工作于 正反饋狀態，以吸收電流源所提供的最大電流，使系統達到穩定狀態。

如此，用于開關電源中當電源輸入電壓較為惡劣、電壓源與電流源混合輸入的場合時，開關電源匹配本實施例的兩路脈沖寬度調制切換電路后，即可實現超寬的市電電壓輸入及電壓源與電流源的交替輸入，以滿足復雜的應用場合，增加系統的可靠性。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。