一種頻率可變的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)適用于電子電路領(lǐng)域，提供了一種頻率可變的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制器，包括：鋸齒波發(fā)生電路，頻率控制電路以及PWM發(fā)生器，所述PWM發(fā)生器的輸出端與所述頻率控制電路的輸入端相連，所述頻率控制電路的輸出端與所述鋸齒波發(fā)生器的輸入端相連，所述鋸齒波發(fā)生器的輸出端與所述PWM發(fā)生器的輸入端相連。利用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值作為其頻率的控制信號(hào)，提取PWM信號(hào)的直流分量，來控制鋸齒波發(fā)生電路，實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的變化，達(dá)到PWM信號(hào)頻率的變化。這樣，就可以根據(jù)開關(guān)電源的輸入、輸出條件自動(dòng)改變脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率，優(yōu)化不同工況下的電源轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可解決占空比非常大時(shí)脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)不可靠的問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電子電路領(lǐng)域，尤其涉及一種頻率可變的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制O
技術(shù)介紹
開關(guān)電源中，磁性元件的大小主要由開關(guān)頻率和輸入、輸出條件決定，對(duì)于輸入或輸出電壓變化范圍很寬的電源，其電感的設(shè)計(jì)通常以最嚴(yán)酷的條件下不飽和為依據(jù)，而在輸入輸出條件寬松，即輸入輸出相差很小時(shí)，電感的設(shè)計(jì)裕度就很大，造成體積和效率的不均衡狀態(tài)。通過采用開關(guān)頻率變化的開關(guān)電源脈寬調(diào)制控制方法可以選用感值更優(yōu)的電感，提高功率密度和電源效率。對(duì)于輸入、輸出電壓范圍寬的隔離型拓?fù)洌缯ね負(fù)洌S著輸入、輸出電壓的變化，當(dāng)占空比較大時(shí)，變壓器的激磁電流也較大，為了防止飽和，變壓器的原邊電感量和磁芯大小均需較大；而當(dāng)占空比減小時(shí)，同樣的電感量和磁芯大小，變壓器難以飽和，此時(shí)適當(dāng)可以降低開關(guān)頻率，以實(shí)現(xiàn)效率上的提升。對(duì)于非隔離型升壓拓?fù)洌鏐OOST拓?fù)洌?dāng)輸出電壓較高，占空比較大時(shí)，電感電流的紋波也較大，為了滿足指標(biāo)要求，電感的設(shè)計(jì)往往以此時(shí)的紋波系數(shù)為參考，當(dāng)輸出電壓變低，占空比減小時(shí)，電感電流紋波相應(yīng)減小，但只需滿足同樣紋波系數(shù)，便可達(dá)到指標(biāo)要求，故可降低開關(guān)頻率以實(shí)現(xiàn)效率的優(yōu)化。對(duì)于非隔離型降壓拓?fù)湟踩绱耍鏐UCK拓?fù)洌皇瞧溟_關(guān)頻率的變化趨勢(shì)應(yīng)為隨著占空比的增大而減小。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)實(shí)施例的目的在于提供一種頻率可變的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制器。本專利技術(shù)實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種頻率可變的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制器，所述控制器包括一個(gè)頻率隨控制電壓增大而增大或降低的鋸齒波發(fā)生電路，一個(gè)頻率控制電路以及一個(gè)PWM發(fā)生器，所述PWM發(fā)生器的輸出端與所述頻率控制電路的輸入端相連，所述頻率控制電路的輸出端與所述鋸齒波發(fā)生器的輸入端相連，所述鋸齒波發(fā)生器的輸出端與所述PWM發(fā)生器的輸入端相連。進(jìn)一步地，所述控制器還包括與所述PWM發(fā)生器的輸入端相連的誤差放大器。進(jìn)一步地，所述鋸齒波發(fā)生電路包括定時(shí)器、電容C1003、電源VCC、電阻R1001、電阻R1002、電阻R1003、電容C1001以及PNP 三極管Q1001，所述電阻R1001和電阻R1002串聯(lián)，三極管Q1001的基極連接到R1001和R1002的串聯(lián)點(diǎn)，電阻R1001的另一端接頻率控制信號(hào)1007，Q1001的發(fā)射極接電阻R1002，R1002的另一端接固定電源電壓，Q1001的集電極接電容C1001，所述定時(shí)器的高觸發(fā)端、低觸發(fā)端和放電端接到一起，同時(shí)接到電容C1001的正端，所述電壓控制端接電容C1003的正端，清零端接電源電壓。進(jìn)一步地，所述鋸齒波發(fā)生電路1200包括定時(shí)器、電容C1203、電源VCC、電阻R1201、電阻R1202、電阻R1203、電容C1201以及PNP 三極管Q1201，所述電阻R1201和電阻R1203串聯(lián)，三極管Q1201的基極連接到R1201和R1203的串聯(lián)點(diǎn)，電阻R1201的另一端接定時(shí)器，Q1201的發(fā)射極接電阻R1202，R1202的另一端接頻率控制電路，Q1201的集電極接電容C1201，所述定時(shí)器的高觸發(fā)端、低觸發(fā)端和放電端接到一起，同時(shí)接到電容C1201的正端，所述電壓控制端接電容C1203的正端，清零端接電源電壓。進(jìn)一步地，所述頻率控制電路包括電阻R1006、電阻R1004、電阻R1005、電容 C1002和運(yùn)算放大器U1001，電阻R1006和電容C1002組成RC濾波電路，提取PWM信號(hào)的占空比值，并且，所述電阻 R1006分別與電容C1002的一端、運(yùn)算放大器U1001的同相輸入端相連，所述電容C1002的另一端接地；電阻R1004、電阻R1005和運(yùn)算放大器U1001構(gòu)成同相放大器，對(duì)頻率控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，并且所述電阻R1004、電阻R1005的一端均連接至運(yùn)算放大器U1001的反相輸入端，所述電阻R1004的另一端接運(yùn)算放大器U1001的輸出端，所述電阻R1005的另一端接地。進(jìn)一步地，所述誤差放大器包括運(yùn)算放大器1005和外圍補(bǔ)償電路。進(jìn)一步地，所述鋸齒波發(fā)生電路包括電阻R301、電阻R302、電阻R303、電容C301、 電容C302、三極管Q301、三極管Q302，定時(shí)器以及對(duì)上述元件進(jìn)行供電的電源VCC，所述電阻R301 —端連接到三極管Q301的射極，另一端連接到電阻R303的一端，所述電阻R303的另一端連接到三極管Q301的集電極，所述三極管Q301的基極連接三極管Q302 的基極，所述三極管Q302的集電極分別連接電容C301的一端以及定時(shí)器，所述定時(shí)器還連接了電容C302。進(jìn)一步地，所述鋸齒波發(fā)生電路包括電阻R501、電阻R502、電阻R503、電容C501、 電容C502、三極管Q501、三極管Q502、定時(shí)器以及對(duì)上述元件供電的電源VCC，所述三極管Q501的射極與電阻R501相連，所述三極管Q501的集電極與電容C501相連，所述三極管Q501的基極連接三極管Q502的基極，所述三極管Q502的集電極連接電阻 R503，所述三極管Q502的射極連接電阻R502的一端，所述電阻R502、三極管Q501的集電極均與定時(shí)器連接，所述定時(shí)器還連接了電容C502。進(jìn)一步地，所述鋸齒波發(fā)生電路包括電容C901、電阻R901、電阻R902、電阻R903、 電阻R904、三極管Q901、三極管Q902以及比較器U901，所述三極管Q901的射極與電阻R901相連，所述三極管Q901的集電極與電容C901相連，所述三極管Q901的基極連接于電阻R902與電阻R903之間，所述三極管Q902的集電極連接至三極管Q901的集電極，所述三極管Q902的射極連接電容C901的另一端，所述電阻R902、三極管Q901的集電極均與定時(shí)器連接，所述定時(shí)器還連接了電容C902。在本專利技術(shù)的實(shí)施例中，利用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值作為其頻率的控制信號(hào)，提取PWM信號(hào)的直流分量，表示占空比的大小，來控制鋸齒波發(fā)生電路，實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的變化，達(dá)到PWM信號(hào)頻率的變化。這樣，就可以根據(jù)開關(guān)電源的輸入、輸出條件自動(dòng)改變脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率，優(yōu)化不同工況下的電源轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可解決占空比非常大時(shí)脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)不可靠的問題。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的頻率自動(dòng)變化的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制方法的控制原理；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的開關(guān)頻率可自動(dòng)調(diào)整的脈沖寬度調(diào)制控制方法的實(shí)現(xiàn)示意框圖3是本專利技術(shù)第一實(shí)施例提供的振蕩頻率隨控制電壓的增大而降低的鋸齒波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)圖4是圖3所示鋸齒波發(fā)生器電路的仿真波形圖5為本專利技術(shù)第二實(shí)施例提供的振蕩頻率隨控制電壓的減小而降低的鋸齒波發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)圖6是圖5所示鋸齒波發(fā)生器電路的仿真波形圖7是圖3所示的振蕩頻率隨控制電壓增大而降低的鋸齒波發(fā)生器的簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)形式； 圖8是圖5所示的振蕩頻率隨控制電壓減小而降低的鋸齒波發(fā)生器的簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)形式； 圖9是本專利技術(shù)第三實(shí)施例提供的鋸齒波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖10是開關(guān)頻率隨占空比增大而減小的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制方法的具體實(shí)現(xiàn)電路；圖11是圖10所述開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制器的輸出波形圖； 圖12是開關(guān)頻率隨占空比減小而減小的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制方法的具體實(shí)現(xiàn)電路；圖13是圖12所述開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制器的輸出波形圖。 具體實(shí)施例本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種頻率可變的開關(guān)電源脈沖寬度調(diào)制控制器，其特征在于，所述控制器包括：一個(gè)頻率隨控制電壓增大而增大或降低的鋸齒波發(fā)生電路，一個(gè)頻率控制電路以及一個(gè)ＰＷＭ發(fā)生器，　　　　所述ＰＷＭ發(fā)生器的輸出端與所述頻率控制電路的輸入端相連，所述頻率控制電路的輸出端與所述鋸齒波發(fā)生器的輸入端相連，所述鋸齒波發(fā)生器的輸出端與所述ＰＷＭ發(fā)生器的輸入端相連。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡杰，王騫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳航天科技創(chuàng)新研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：94