PWM功率控制裝置的制作方法

本發明屬于電子控制技術領域，特別是涉及一種PWM功率控制裝置。

背景技術：

現有PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)信號功率控制電路包含以下兩種方式，第一種，采用PWM信號直接驅動開關管，控制輸出功率；第二種，采用PWM驅動器驅動功率開關，控制輸出功率。然而，上述方式要輸出頻率固定的PWM信號，往往輸入與輸出的頻率要匹配，無法控制PWM信號的占空比精度。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種PWM功率控制裝置，用于解決現有技術中信號功率控制電裝置無法控制PWM信號占空比精度的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種PWM功率控制裝置，包括：

調理單元，適于將脈沖寬度調制源信號轉化為直流信號；

驅動信號參數調節單元，與所述調理單元的輸出端相連，適于比較三角波信號與直流信號生成符合預設工作頻率的參考脈沖信號；

功率驅動單元，與所述驅動信號參數調節單元的輸出端相連，適于根據所述參考脈沖信號驅動開關管輸出功率信號。

如上所述，本發明的PWM功率控制裝置，具有以下有益效果：

相比同樣的功率控制裝置，在系統性能不變的前提下，降低了PWM信號的輸入頻率，同時，提高了PWM信號的占空比控制精度；減小了儲能元件尺寸，節約成本，提高了其工作效率。

附圖說明

圖1顯示為本發明提供的一種PWM功率控制裝置結構框圖；

圖2顯示為本發明提供的一種PWM功率控制裝置的調理單元的結構框圖；

圖3顯示為本發明提供的一種PWM功率控制裝置的驅動信號參數調節單元的結構框圖；

圖4顯示為本發明提供的一種PWM功率控制裝置的功率驅動單元的結構框圖；

圖5顯示為本發明提供的一種PWM功率控制裝置的電路結構圖。

元件標號說明：

1 調理單元

2 驅動信號參數調節單元

3 功率驅動單元

11 第一開關電路

12 第二開關電路

13 第一濾波電路

21 震蕩子單元

22 驅動信號產生子單元

31 驅動子單元

32 開關管子單元

33 第二濾波電路

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。

請參閱圖1，本發明提供一種PWM功率控制裝置結構框圖，包括：

調理單元1，適于將脈沖寬度調制源信號轉化為直流信號；

驅動信號參數調節單元2，與所述調理單元的輸出端相連，適于比較三角波信號與直流信號生成符合預設工作頻率的參考脈沖信號；

功率驅動單元3，與所述驅動信號參數調節單元的輸出端相連，適于根據所述參考脈沖信號驅動開關管輸出功率信號。

在本實施例中，所述調理單元1輸入低頻的脈沖寬度調制源信號(即初始輸入的PWM信號)，如1KHZ，降低了輸入的系統的硬件要求，同時，由于輸入驅動信號參數調節單元2的直流信號占空比精度穩定，驅動信號參數調節單元2可將其調制為預設工作頻率的參考脈沖信號(即調制后的PWM信號)，即把低頻轉換成高頻，使得輸出的參考脈沖信號占空比大、精度較高，功率驅動單元3采用參考脈沖信號驅動開關管的通斷，提高了功率輸出。

請參閱圖2，為本發明提供的一種PWM功率控制裝置的調理單元的結構框圖，包括：

第一開關電路11，適于接收所述脈沖寬度調制源信號導通一三極管，輸出第一脈沖信號，三極管根據脈沖寬度調制源信號的高低電平處于導通或截至狀態。

第二開關電路12，為兩個對稱且負載相同的三極管構成，與所述第一開關電路的輸出端相連，適于根據第一脈沖調制信號導通兩三極管輸出占空比均衡的第二脈沖信號；通過對稱的開關管Q2與Q3構成第二開關電路12，且它們負載相同，使得輸出PWM的占空比信號精度能夠穩定。

第一濾波電路13，與所述第二開關電路12的輸出端相連，適于對所述第二脈制信號濾波得到直流信號，所述第一濾波電路優選為阻容濾波，濾除第二脈沖信號中的交流信號得到直流信號，該電路濾波效率較高，具有降壓限流的作用，被廣泛應用于負載較大，電流較小及波紋系數較小的場景。

具體地，調理單元按照上述電路進行展開，其連接關系為如圖5所示，詳述如下：

所述第一開關電路11包括第一三極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻與第一電容，所述第一電阻的一端連接所述脈沖寬度調制源信號，其另一端連接所述第一三極管的基極，所述第二電阻連接于該三極管的發射極與基極之間，所述第一電容連接于該三極管的集電極與發射極之間，所述第三電阻連接所述第一三極管的集電極，其中，負載電阻(第一電阻、第二電阻、第三電阻)，當第一三極管導通，其發射極接地，其處于截止時，第一與第二電阻分壓，而第二電阻為了確保第一三極管沒有輸入時其處于截狀態，所述第一電容為了穩定輸出的第一脈沖信號的波形。

所述第二開關電路12包括第二三極管、第三三極管、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻與第八電阻，所述第二三極管的基極分別連接第四電阻、第五電阻的一端，所述第三三極管的基極分別連接第六電阻、第七電阻的一端，所述第四電阻與第六電阻的另一端連接第一三極管的集電極，所述第五電阻、第七電阻的另一端分別對應連接第二三極管、第三三極管的發射極，所述第二三極管與第三三極管的發射極相互連接作為輸出端，第二三極管與第三三極管兩者之間形成對應的對稱開關管，且第八電阻為第三三極管的下拉電阻，用于穩定阻抗，保證輸出端輸出的第二脈沖信號占空比精度穩定，第五電阻與第七電阻與第二電阻作用相同，在此不一一贅述。

所述第一濾波電路13包括第九電阻、第十電阻、第二電容與第三電容，所述第九電阻與第十電阻依次串聯于第二開關電路的輸出端，所述第二電容一端連接于第九電阻與第十電阻之間，所述第三電容的一端連接于第十電阻的另一端作為輸出端，所述第二電容與第三電容的另一端均接地。

在本實施例中，通過導通第一開關電路11輸出幅值為VREF的第一脈沖信號，根據第一脈沖信號導通第二開關電路12輸出占空比穩定且頻率較低的第二脈沖信號，采用RC濾波電路對所述第二脈沖信號進行濾波，過濾掉干擾信號輸出直流信號。

請參閱圖3，為本發明提供的一種PWM功率控制裝置的驅動信號參數調節單元的結構框圖包括：

震蕩子單元21，適于根據震蕩電路配置三角波信號的工作頻率；

驅動信號產生子單元22，與所述震蕩子單元的輸出端相連，適于根據直流信號與固定工作頻率的三角波信號生成預設工作頻率的參考脈沖信號。

如圖5所示，震蕩子單元21包括第十一電阻和第六電容，通過第十一電阻和第六電容即可配置三角波信號的工作頻率，通過調整三角波信號的工作頻率即可調整輸出參考脈沖信號的頻率，所述驅動信號產生子單元U1為固定頻率脈寬調制電路，其中，該固定頻率脈寬調制電路的型號可為TL494，其內部設有誤差比較器，由于因為三角波與直流信號的電壓進行比較產生預設工作頻率的參考脈沖信號，只有當三角波的電壓大于直流信號的電壓時，才能輸出參考脈沖信號，且隨著直流信號增大，輸出的參考脈沖信號的脈寬減小。由于固定頻率脈寬調制電路包含了開關電源控制所需的全部功能，廣泛應用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關電源。

請參閱圖4，為本發明提供的一種PWM功率控制裝置的功率驅動單元的結構框圖，包括：

驅動子單元31，適于根據參考脈沖信號為輸入，輸出開關管驅動信號；

具體地，驅動子單元31如圖5中的U2為開關驅動芯片，其型號優選為IR2110，兼有光耦隔離與電磁隔離的優點，被廣泛應用于中小功率變換裝置中驅動器。

開關管子單元32，與所述驅動子單元的輸出端相連，適于根據所述開關管驅動信號驅動開關管工作，輸出功率信號。

具體地，如附圖5中開關管Q4，開關管驅動芯片U2輸出端連接有濾波電路(C9、R18)，其具有隔直通交的作用，其中，開關管Q4優選為場效應管。

第二濾波電路33，適于對輸出的功率信號進行濾波得到特定頻率下的功率信號。

具體地，包括電感、第四電容與第五電容，所述電感一端連接所述驅動子單元的輸出端相連，所述電感的另一端依次并聯第四電容與第五電容的一端輸出功率信號，所述第四電容與第五電容的另一端均接地，濾除干擾信號，使得其輸出特定頻率的功率信號，相比于其它功率輸出信號，采用電感與電容，不僅具有儲能的功能，減小了儲能器件的尺寸，還節約成本，提高了工作的效率。

在本實施例中，48V的電源電壓通過濾波電容(C7與C8)可使得連接開關管Q4的電壓穩定，對穩壓有利，反向并聯的二極管D2具有保護開關管Q4，防止其被損壞。另外，當驅動信號參數調節單元輸出特定頻率的驅動信號時，通過驅動開關管芯片使其發出導通開關管，輸出功率信號，對所述功率信號進行濾波穩壓，使其變換為穩定的功率控制信號。

綜上所述，本發明相比同樣的功率控制裝置，在系統性能不變的前提下，降低了PWM信號的輸入頻率，同時，提高了PWM信號的占空比控制精度；減小了儲能元件尺寸，節約成本，提高了其工作效率。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。