申请/专利权人：重庆西山科技股份有限公司

申请日：2017-02-28

公开（公告）日：2023-05-23

公开（公告）号：CN106712471B

主分类号：H02M1/08

分类号：H02M1/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.23#授权;2017.06.16#实质审查的生效;2017.05.24#公开

摘要：本发明提供一种PWM功率控制装置，包括：调理单元，适于将脉冲宽度调制源信号转化为直流信号；驱动信号参数调节单元，与所述调理单元的输出端相连，适于比较三角波信号与直流信号生成符合预设工作频率的参考脉冲信号；功率驱动单元，与所述驱动信号参数调节单元的输出端相连，适于根据所述参考脉冲信号驱动开关管，输出功率信号。相比同样的功率控制装置，在系统性能不变的前提下，降低了PWM信号的输入频率，同时，提高了PWM信号的占空比控制精度；减小了储能元件尺寸，节约成本，提高了其工作效率。

主权项：1.一种PWM功率控制装置，其特征在于，包括：调理单元，适于将脉冲宽度调制源信号转化为直流信号；其中，所述调理单元包括：第一开关电路，适于接收所述脉冲宽度调制源信号导通一三极管，输出第一脉冲信号；第二开关电路，为两个对称且负载相同的三极管构成，与所述第一开关电路的输出端相连，适于根据第一脉冲调制信号导通两三极管输出占空比均衡的第二脉冲信号；第一滤波电路，与所述第二开关电路的输出端相连，适于对所述第二脉冲信号滤波得到直流信号；驱动信号参数调节单元，与所述调理单元的输出端相连，适于比较三角波信号与直流信号生成符合预设工作频率的参考脉冲信号；功率驱动单元，与所述驱动信号参数调节单元的输出端相连，适于根据所述参考脉冲信号驱动开关管输出功率信号。

全文数据：PWM功率控制装置技术领域[0001]本发明属于电子控制技术领域，特别是涉及一种PWM功率控制装置。背景技术[0002]现有PWMPulseWidthModulation，脉冲宽度调制信号功率控制电路包含以下两种方式，第一种，采用PWM信号直接驱动开关管，控制输出功率;第二种，采用PWM驱动器驱动功率开关，控制输出功率。然而，上述方式要输出频率固定的PWM信号，往往输入与输出的频率要匹配，无法控制PWM信号的占空比精度。发明内容[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种PWM功率控制装置，用于解决现有技术中信号功率控制电装置无法控制PWM信号占空比精度的问题。[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种PWM功率控制装置，包括：[0005]调理单元，适于将脉冲宽度调制源信号转化为直流信号；[0006]驱动信号参数调节单元，与所述调理单元的输出端相连，适于比较三角波信号与直流信号生成符合预设工作频率的参考脉冲信号；[0007]功率驱动单元，与所述驱动信号参数调节单元的输出端相连，适于根据所述参考脉冲信号驱动开关管输出功率信号。[0008]如上所述，本发明的PWM功率控制装置，具有以下有益效果：[0009]相比同样的功率控制装置，在系统性能不变的前提下，降低了PWM信号的输入频率，同时，提高了信号的占空比控制精度;减小了储能元件尺寸，节约成本，提高了其工作效率。附图说明[0010]图1显示为本发明提供的一种PWM功率控制装置结构框图；[0011]图2显示为本发明提供的一种P功率控制装置的调理单元的结构框图；[0012]图3显示为本发明提供的一种功率控制装置的驱动信号参数调节单元的结构框图；[0013]图4显示为本发明提供的一种PWM功率控制装置的功率驱动单元的结构框图；[0014]图5显示为本发明提供的一种PWM功率控制装置的电路结构图。[0015]元件标号说明：一[0016]1调理单元[0017]2驱动信号参数调节单元[0018]3功率驱动单兀[0019]11第一开关电路[0020]12第二开关电路[0021]13第一滤波电路[0022]21震荡子单元[0023]22驱动信号产生子单元[0024]31驱动子单元[0025]32开关管子单元[0026]33第二滤波电路具体实施方式[0027]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0028]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。[0029]请参阅图1，本发明提供一种PWM功率控制装置结构框图，包括：[0030]调理单元1，适于将脉冲宽度调制源信号转化为直流信号；[0031]驱动信号参数调节单元2,与所述调理单元的输出端相连，适于比较三角波信号与直流信号生成符合预设工作频率的参考脉冲信号；[0032]功率驱动单元3,与所述驱动信号参数调节单元的输出端相连，适于根据所述参考脉冲信号驱动开关管输出功率信号。[0033]在本实施例中，所述调理单元1输入低频的脉冲宽度调制源信号（即初始输入的PWM信号），如1KHZ，降低了输入的系统的硬件要求，同时，由于输入驱动信号参数调节单元2的直流信号占空比精度稳定，驱动信号参数调节单元2可将其调制为预设工作频率的参考脉冲信号（即调制后的HVM信号），即把低频转换成高频，使得输出的参考脉冲信号占空比大、精度较高，功率驱动单元3采用参考脉冲信号驱动开关管的通断，提高了功率输出。[0034]请参阅图2,为本发明提供的一种PWM功率控制装置的调理单元的结构框图，包括：[0035]第一开关电路11，适于接收所述脉冲宽度调制源信号导通一三极管，输出第一脉冲信号，三极管根据脉冲宽度调制源信号的高低电平处于导通或截至状态。[0036]第二开关电路12,为两个对称且负载相同的三极管构成，与所述第一开关电路的输出端相连，适于根据第一脉冲调制信号导通两三极管输出占空比均衡的第二脉冲信号；通过对称的开关管Q2与Q3构成第二开关电路12,且它们负载相同，使得输出PWM的占空比信号精度能够稳定。[0037]第一滤波电路13,与所述第二开关电路12的输出端相连，适于对所述第二脉制信号滤波得到直流信号，所述第一滤波电路优选为阻容滤波，滤除第二脉冲信号中的交流信号得到直流信号，该电路滤波效率较高，具有降压限流的作用，被广泛应用于负载较大，电流较小及波纹系数较小的场景。[0038]具体地，调理单元按照上述电路进行展开，其连接关系为如图5所示，详述如下：[0039]所述第一开关电路11包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻与第一电容，所述第一'电阻的一端连接所述脉冲宽度调制源丨目号，其另一端连接所述第一三极管的基极，所述第二电阻连接于该三极管的发射极与基极之间，所述第一电容连接于该三极管的集电极与发射极之间，所述第三电阻连接所述第一三极管的集电极，其中，负载电阻第一电阻、第二电阻、第三电阻），当第一三极管导通，其发射极接地，其处于截止时，第一与第二电阻分压，而第二电阻为了确保第一三极管没有输入时其处于截状态，所述第一电容为了稳定输出的第一脉冲信号的波形。[0040]所述第二开关电路12包括第二三极管、第三三极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻与第八电阻，所述第二三极管的基极分别连接第四电阻、第五电阻的一端，所述第三三极管的基极分别连接第六电阻、第七电阻的一端，所述第四电阻与第六电阻的另一端连接第一三极管的集电极，所述第五电阻、第七电阻的另一端分别对应连接第二三极管、第三三极管的发射极，所述第二三极管与第三三极管的发射极相互连接作为输出端，第二三极管与第三三极管两者之间形成对应的对称开关管，且第八电阻为第三三极管的下拉电阻，用于稳定阻抗，保证输出端输出的第二脉冲信号占空比精度稳定，第五电阻与第七电阻与第二电阻作用相同，在此不一一赘述。[0041]所述第一滤波电路13包括第九电阻、第十电阻、第二电容与第三电容，所述第九电阻与第十电阻依次串联于第二开关电路的输出端，所述第二电容一端连接于第九电阻与第十电阻之间，所述第三电容的一端连接于第十电阻的另一端作为输出端，所述第二电容与第三电容的另一端均接地。[0042]在本实施例中，通过导通第一开关电路11输出幅值为VREF的第一脉冲信号，根据第一脉冲信号导通第二开关电路12输出占空比稳定且频率较低的第二脉冲信号，采用RC滤波电路对所述第二脉冲信号进行滤波，过滤掉干扰信号输出直流信号。[0043]请参阅图3，为本发明提供的一种PWM功率控制装置的驱动信号参数调节单元的结构框图包括：[0044]震荡子单元21，适于根据震荡电路配置三角波信号的工作频率；[0045]驱动信号产生子单元22,与所述震荡子单元的输出端相连，适于根据直流信号与固定工作频率的三角波信号生成预设工作频率的参考脉冲信号。[0046]如图5所示，震荡子单元21包括第十一电阻和第六电容，通过第十一电阻和第六电容即可配置三角波信号的工作频率，通过调整三角波信号的工作频率即可调整输出参考脉冲信号的频率，所述驱动信号产生子单元U1为固定频率脉宽调制电路，其中，该固定频率脉宽调制电路的型号可为TL494，其内部设有误差比较器，由于因为三角波与直流信号的电压进行比较产生预设工作频率的参考脉冲信号，只有当三角波的电压大于直流信号的电压时，才能输出参考脉冲信号，且随着直流信号增大，输出的参考脉冲信号的脉宽减小。由于固定频率脉宽调制电路包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。[0047]请参阅图4,为本发明提供的一种PWM功率控制装置的功率驱动单元的结构框图，包括：[0048]驱动子单元31，适于根据参考脉冲信号为输入，输出开关管驱动信号；[0049]具体地，驱动子单元31如图5中的U2为开关驱动芯片，其型号优选为1R2110,兼有光耦隔离与电磁隔离的优点，被广泛应用于中小功率变换装置中驱动器。[0050]开关管子单元32，与所述驱动子单元的输出端相连，适于根据所述开关管驱动信号驱动开关管工作，输出功率信号。[0051]具体地，如附图5中开关管Q4,开关管驱动芯片U2输出端连接有滤波电路（C9、R18，其具有隔直通交的作用，其中，开关管Q4优选为场效应管。[0052]第二滤波电路33,适于对输出的功率信号进行滤波得到特定频率下的功率信号。[0053]具体地，包括电感、第四电容与第五电容，所述电感一端连接所述驱动子单元的输出端相连，所述电感的另一端依次并联第四电容与第五电容的一端输出功率信号，所述第四电容与第五电容的另一端均接地，滤除干扰信号，使得其输出特定频率的功率信号，相比于其它功率输出信号，采用电感与电容，不仅具有储能的功能，减小了储能器件的尺寸，还节约成本，提高了工作的效率。[0054]在本实施例中，48V的电源电压通过滤波电容C7与C8可使得连接开关管Q4的电压稳定，对稳压有利，反向并联的二极管D2具有保护开关管Q4,防止其被损坏。另外，当驱动信号参数调节单元输出特定频率的驱动信号时，通过驱动开关管芯片使其发出导通开关管，输出功率信号，对所述功率信号进行滤波稳压，使其变换为稳定的功率控制信号。[0055]综上所述，本发明相比同样的功率控制装置，在系统性能不变的前提下，降低了PWM信号的输入频率，同时，提高了HVM信号的占空比控制精度;减小了储能元件尺寸，节约成本，提高了其工作效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[0056]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

权利要求：1.一种PWM功率控制装置，其特征在于，包括：调理单元，适于将脉冲宽度调制源信号转化为直流信号；驱动信号参数调节单元，与所述调理单元的输出端相连，适于比较三角波信号与直流信号生成符合预设工作频率的参考脉冲信号；功率驱动单元，与所述驱动信号参数调节单元的输出端相连，适于根据所述参考脉冲信号驱动开关管输出功率信号。2.根据权利要求1所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述调理单元包括：第一开关电路，适于接收所述脉冲宽度调制源信号导通一三极管，输出第一脉冲信号；第二开关电路，为两个对称且负载相同的三极管构成，与所述第一开关电路的输出端相连，适于根据第一脉冲调制信号导通两三极管输出占空比均衡的第二脉冲信号；第一滤波电路，与所述第二开关电路的输出端相连，适于对所述第二脉制信号滤波得到直流信号。3.根据权利要求2所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述第一开关电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻与第一电容，所述第一电阻的一端连接所述脉冲宽度调制源信号，其另一端连接所述第一三极管的基极，所述第二电阻连接于该三极管的发射极与基极之间，所述第一电容连接于该三极管的集电极与发射极之间，所述第三电阻连接所述第一三极管的集电极。4.根据权利要求2所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述第二开关电路包括第二三极管、第三三极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻与第八电阻，所述第二三极管的基极分别连接第四电阻、第五电阻的一端，所述第三三极管的基极分别连接第六电阻、第七电阻的一端，所述第四电阻与第六电阻的另一端连接第一三极管的集电极，所述第五电阻、第七电阻的另一端分别对应连接第二三极管、第三三极管的发射极，所述第二三极管与第三三极管的发射极相互连接作为输出端。5.根据权利要求2所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述第一滤波电路包括第九电阻、第十电阻、第二电容与第三电容，所述第九电阻与第十电阻依次串联于第二开关电路的输出端，所述第二电容一端连接于第九电阻与第十电阻之间，所述第三电容的一端连接于第十电阻的另一端作为输出端，所述第二电容与第三电容的另一端均接地。6.根据权利要求1所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述驱动信号参数调节单元包括：震荡子单元，适于根据震荡电路配置三角波信号的工作频率；驱动信号产生子单元，与所述震荡子单元的输出端相连，适于根据直流信号与固定工作频率的三角波信号生成预设工作频率的参考脉冲信号。7.根据权利要求6所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述驱动信号参数调节单元为包含震荡子单兀与驱动信号产生子单元的固定频率脉宽调制电路。8.根据权利要求1所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述功率驱动单元包括：驱动子单元，适于根据参考脉冲信号为输入，输出开关管驱动信号；开关管子单元，与所述驱动子单元的输出端相连，适于根据所述开关管驱动信号驱动开关管工作，输出功率信号。第二滤波电路，适于对输出的功率信号进行滤波得到特定频率下的功率信号。9.根据权利要求8所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述驱动子单元为开关管驱动芯片，所述开关管子单元为输出功率信号的开关管。10.根据权利要求8所述的PWM功率控制装置，其特征在于，所述第二滤波电路包括电感、第四电容与第五电容，所述电感一端连接所述驱动子单元的输出端相连，所述电感的另一端依次并联第四电容与第五电容的一端输出功率信号，所述第四电容与第五电容的另一端均接地。

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