一種采用pwm控制的大電流開關放大電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種開關電路，尤其涉及一種采用PWM方法控制的大電流開關放大電路，適用于醫用領域的大功率光源照明。
【背景技術】
[0002]目前，我國大中型醫院普遍使用的高端醫療器械長期依賴國外進口，《國家十二五科技發展規劃》明確將醫療器械和先進醫療設備作為大力發展的對象。因此，開發具有自主知識產權的高端醫療器械及其配套設備來填補國內技術的空缺是十分必要的。
[0003]隨著電子信息技術的發展和元器件加工工藝的進步，對高端醫療設備的穩定性和可靠性提出了更高的要求。具有大功率、大電流的設備照明光源一直占有市場主要地位，但傳統技術由于電源內部功耗大，一直存在散熱困難，系統輸出效率低等一系列難題。
[0004]采用PffM控制的開關放大電路，是將模擬信號轉換成占空比可調的開關信號，開關開啟時才進行能量輸出，關閉時幾乎不從電源索取能量，故輸出電壓要么接近電源電壓，要么接近零。因此，通過PWM控制的工作電路，其效率比傳統的線性功放提高很多。
【發明內容】
[0005]本發明實例的目的是針對現有技術的缺陷提供一種采用PWM控制的大電流開關放大電路及相應系統的設計。
[0006]本發明實例為實現上述目的，采用如下技術方案:
[0007]本發明實例采用PWM方式控制開關放大電路，提供一種大功率光源的亮度控制與顯示設計方法，所述電路包括按鍵控制單元、MCU芯片、PffM控制信號、開關放大電路、電源模塊、大功率光源、電流反饋單元、顯示單元。其中，電源模塊分別給MCU芯片、開關放大電路和大功率光源提供電能支持；
[0008]上述MCU芯片通過接收上述按鍵控制單元的信息，來調節PffM控制信號的輸出占空比;
[0009]進一步，上述PffM控制信號通過控制開關放大電路的通斷、來調節通過大功率光源的電流大小；
[0010]更進一步，上述電流反饋單元將通過大功率光源的電流大小反饋給MCU芯片，MCU芯片通過上述顯示單元將電流大小直觀顯示出來。
[0011]本發明具有如下優點:
[0012]I)與傳統線性功放相比，本發明系統輸出效率提高很多；
[0013]2)輸出電流大，可靈活控制并及時顯示大功率光源的亮度；
[0014]3)電路簡單，無需專用的集成電路的復雜控制，成本低，可靠性好，穩定性高。
【附圖說明】
[0015]圖1:本發明實例提供的系統整體結構原理圖；
[0016]圖2:本發明實例提供的開關放大電路一個實施例原理圖；
[0017]圖3:本發明實例提供的軟件設計的一個實施例流程圖。
[0018]圖中:1.按鍵控制單元、2.MCU芯片、3.PffM控制信號、4.開關放大電路、5.電源模塊、6.大功率光源、7.電流反饋單元、8.顯示單元。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細介紹:
[0020]如圖1所示，一種采用PWM控制的大電流開關放大電路，包括按鍵控制單元1、MCU芯片2、PffM控制信號3、開關放大電路4、電源模塊5、大功率光源6、電流反饋單元7、顯示單元8。其中，上述電源模塊5分別給MCU芯片2、開關放大電路4和大功率光源6提供電能支持；上述按鍵控制單元I和上述電流反饋單元7屬于上述MCU芯片2的信號輸入單元，而上述PffM控制信號3和上述電流反饋單元7)則屬于上述MCU芯片2的信號輸出單元；
[0021]上述MCU芯片2通過接收上述按鍵控制單元I的信息，從而調節PffM控制信號3的輸出占空比，進一步，上述PWM控制信號3通過控制開關放大電路4的通斷，來調節通過上述大功率光源6的電流大小；上述電流反饋單元7將通過上述大功率光源6的電流大小反饋給上述MCU芯片2，進一步，上述MCU芯片2通過上述顯示單元8將流經上述大功率光源6電流大小直觀顯示出來。
[0022]如圖2所示，所述開關放大電路4工作過程如下:
[0023]上述開關放大電路4分別由開關管驅動模塊、穩壓吸收模塊和大功率電源工作模塊組成。其中，上述開關管驅動模塊由電阻R1、電阻R2、三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3組成，其中Q1和Q2為相同的NPN型三極管，Q3是和Q1互補對稱的PNP型三極管。
[0024]上述穩壓吸收模塊由電阻R3、電阻R4、二極管Zl和二極管Z2組成，用于迅速吸收MOS管Q4于關斷瞬間在寄生電容兩端產生的正電壓，將二極管Z2與MOS管Q4反向并聯，能夠使MOS管Q4的漏極D和源極S之間的電壓穩定在安全電壓范圍內，防止流過MOS管的瞬間電流過大而發生擊穿的現象。
[0025]如圖3所示，所述系統整體結構所涉及的軟件程序流程圖，其工作流程如下:
[0026]上述軟件程序流程圖主要包括初始化管理模塊，按鍵處理模塊，電流檢測反饋模塊和IXD顯示模塊，系統上電后，首先對I/O 口，內部A/D，PffM模塊和IXD顯示進行初始化，讀取EEPROM中的時間累積數據，控制LCD顯示累積工作時間，然后等待按鍵控制信號，針對不同的按鍵控制信號通過調整PWM輸出占空比做出不同的處理。
[0027]以上對本發明所提供的一種采用PffM控制的大電流開關放大電路系統進行了詳細介紹，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上，本說明內容不應理解為對本發明的限制。
【主權項】
1.一種采用PffM控制的大電流開關放大電路，其特征在于，它包括按鍵控制單元(I)、MCU芯片(2)、PWM控制信號(3)、開關放大電路(4)、電源模塊(5)、大功率光源(6)、電流反饋單元(7)、顯示單元(8)，其中，電源模塊(5)分別給MCU芯片(2)、開關放大電路(4)和大功率光源(6)提供電能支持；按鍵控制單元⑴和電流反饋單元(7)屬于MCU芯片⑵的信號輸入單元，而PWM控制信號(3)和電流反饋單元(7))則屬于MCU芯片(2)的信號輸出單元。2.根據權利要求1所述的開關放大電路，其特征在于，所述開關放大電路(4)分別由開關管驅動模塊、穩壓吸收模塊和大功率電源工作模塊組成。3.根據權利要求2所述的開關管驅動模塊，其特征在于，所述開關管驅動模塊由電阻R1、電阻R2、三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3組成，其中Q1和Q2為相同的NPN型三極管，Q3是和Q1互補對稱的PNP型三極管。4.根據權利要求2所述的穩壓吸收模塊，其特征在于，所述穩壓吸收模塊由電阻R3、電阻R4、二極管Zl和二極管Z2組成，用于迅速吸收MOS管Q4于關斷瞬間在寄生電容兩端產生的正電壓。
【專利摘要】本發明適用于醫用光源領域，提供一種采用PWM控制的大電流開關放大電路設計方法，所述電路包括按鍵控制單元(1)、MCU芯片(2)、PWM控制信號(3)、開關放大電路(4)、電源模塊(5)、大功率光源(6)、電流反饋單元(7)、顯示單元(8)。MCU芯片(2)通過接收按鍵控制單元(1)的信息，來調節PWM控制信號(3)的輸出占空比，之后通過控制開關放大電路(4)的通斷、來調節通過大功率光源(6)的電流大小，電流反饋單元(7)將通過大功率光源(6)的電流大小反饋給MCU芯片(2)，MCU芯片(2)通過顯示單元(8)將電流大小直觀顯示出來。本發明大大降低了傳統設計的繁冗性，其輸出電流大，成本低，實用性強，可靠性高，可應用于靈活控制大功率光源的亮度和顯示等醫用照明設備。
【IPC分類】H05B37/02
【公開號】CN105636301
【申請號】CN201410605936
【發明人】曹守秀, 陳立晶, 孟軍合, 朱立新
【申請人】天津津航技術物理研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月31日