CN1728551A - 一种可以调节控制脉冲的宽度的控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制器，尤其是一种可以对开关电源中PWM波形及驱动波形进行调节的控制器。由输入功率放大电路，磁开关电路，输出功率放大电路，磁复位信号产生电路即协调控制器及磁复位电路相互关联而成。本发明则利用磁开关能够对方波进行斩波的特性控制脉冲的宽度进行调节。通过对被控信号的采样反馈，对原始脉宽进行相应调节，通过一些简单的电路来取代一些专用芯片或者单片机的功能，节省了成本，有很高的工业使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制器，尤其是一种可以对开关电源中PWM波形及驱动波形进行调节的控制器。
背景技术
当前最常用的脉宽调节技术有PWM、调频、调开通时间、调关断时间等，但方式上主要有以下两种。第一种通过专用的PWM控制器(如UC3842等)进行调节，这也是使用最多的技术。另一种是使用数字电路，即使用单片机或DSP对信号进行处理，但这种方法相对复杂。
磁开关一般被用于多路输出开关电源的主功率回路中，可以通过控制磁开关复位的深度对开关电源的输出进行调节。在没有饱和时，磁开关相当于一个感值很大的电感，电路中电流几乎不变，因而这时电路中的电压信号不能被传递，电路相当于断开；当磁开关受到电压乘以时间(伏秒)达到一定值使之饱和时，磁开关饱和，则相当于短路，从磁开关不饱和到饱和这段时间即为被磁开关电路斩去的脉冲波形。
发明内容
本发明通过线性量控制实现对开关量调节，即对脉冲实施后处理来最终实现对开关变换器中被控制对象：电流或电压等具体变量进行调节。在数字电路产生的脉冲后处理中特别有利。在单个控制器中可以用来实现防止桥式电路磁偏及多电平变换器的中性点的平衡等。
本发明专利所述的控制器，包括输入功率放大电路，磁开关电路，输出功率放大电路，磁复位信号产生电路即协调控制器及磁复位电路。输入功率放大电路输入端与开关变换器驱动控制脉冲端相连；输出功率放大电路输出端与开关变换器中的驱动变压器控制信号输入端相连；磁开关电路输入端与输入功率放大电路输出端相连，输出端与输出功率放大电路输入端相连；协调控制器输入端分别与被控对象采集信号端、信号母线端相连，输出端与磁复位电路输入端相连；磁复位电路输出端与磁开关电路被控制端相连；从开关变换器中的被控对象采集信号经协调控制器通过磁复位电路控制磁开关电路，由磁开关的斩波特性使磁开关电路将开关变换器驱动控制脉冲端调整为开关变换器中的驱动变压器控制信号输入端的信号。
上述输入功率放大电路及输出功率放人电路，采用图腾柱电路。
上述磁复位电路可以采用电流型复位电路，也可以采用电压型复位电路。
上述调整器可以采用比例积分控制器。
上述磁开关电路可以包括磁开关与假负载电阻；假负载电阻与磁开关并联；磁开关与磁复位电路中的复位绕组耦合。
上述磁开关电路也可以包括磁开关、假负载电阻及开关管；假负载电阻与磁开关串联；开关管与磁开关串联；磁开关与磁复位电路中的复位绕组耦合。
上述控制器可以多个相互连接，组成一个控制***。
上述开关变换器驱动控制脉冲端输入的信号可以是PWM信号，也可以是其他调频的开关量信号、脉冲信号等。
本发明则利用磁开关能够对方波进行斩波的特性控制脉冲的宽度进行调节。通过对被控信号的采样反馈，对原始脉宽进行相应调节，通过一些简单的电路来取代一些专用芯片或者单片机的功能，节省了成本，有很高的工业使用价值。
附图说明
图1本发明的电路结构框图；
图2本发明控制器电路的一种电路图；
图3本发明控制器电路的另一种电路图；
图4本发明控制器产生的工作波形；
图5本发明磁开关电压的工作波形；
图6本发明输出工作波形。
各图中：1为开关变换器驱动控制脉冲端；2为开关变换器中的驱动变压器控制信号输入端；3为被控对象采集信号端；4为信号母线端；110为输入功率放大电路；120为输出功率放大电路；130为磁开关电路；140为磁复位电路150为协调控制器；R0、R1、R2、R3、R4均为电阻；Q1、Q2、Q3、Q4、Q5均为三级管；Q6为开关管；T1为磁开关；T2为复位绕组；C1为电容；U1为运算放大器。
具体实施方式
具体实施例1：本发明专利所述的控制器，包括输入功率放大电路110，磁开关电路130，输出功率放大电路120，磁复位信号产生电路即协调控制器150及磁复位电路140。输入功率放大电路110输入端与开关变换器驱动控制脉冲端1相连；输出功率放大电路120输出端与开关变换器中的驱动变压器控制信号输入端2相连；磁开关电路130输入端与输入功率放大电路110输出端相连，输出端与输出功率放大电路120输入端相连；协调控制器150输入端分别与被控对象采集信号端3、信号母线端4相连，输出端与磁复位电路140输入端相连；磁复位电路140输出端与磁开关电路130被控制端相连；从开关变换器中的被控对象采集信号3经协调控制器通过磁复位电路140控制磁开关电路，由磁开关的斩波特性使磁开关电路130将开关变换器驱动控制脉冲端1调整为开关变换器中的驱动变压器控制信号2输入端的信号。输入功率放大电路110及输出功率放大电路120，采用图腾柱电路。协调控制器150采用电流型复位电路调整器采用比例积分控制器。磁开关电路130包括磁开关T1与假负载电阻R0；假负载电阻R0与磁开关T1并联；磁开关T1与磁复位电路140中的复位绕组T2耦合。被控对象是多个开关变换器。
具体实施例2：具体实施例1中所述的开关变换器驱动控制脉冲端输入的信号可以是PWM信号，也可以是其他调频的开关量信号、脉冲信号等。
具体实施例3：具体实施例1中所述的磁复位电路采用电压型复位电路。
具体实施例4：具体实施例1中所述的磁开关电路130包括磁开关T1、假负载电阻R0及开关管Q6；假负载电阻R0与磁开关T1串联；开关管Q6与磁开关T1串联。
磁放大器在没有饱和的时候由于电感量很大，可以认为是一个处于断开状态的开关，当其饱和之后则相当于开关闭合。利用这一特性可以对脉冲信号的占空比进行削减。其具体波形如图4、图5及图6。由于脉冲信号所能提供的电流大多数情况下非常有限，其输出电流不足以使磁放大器饱和，因而在磁放大器之前加了一级功率放大电路，使得磁放大器能够饱和，当然如果此处使用其它的功率放大电路也是可以的，唯一的要求就是脉宽和占空比较必须与输入脉冲一致。假负载R0和磁开关T1提供了这个电路对脉冲信号进行斩波的通路。R0与T1连接端则是经过这个电路处理之后的需要的脉冲信号，这个信号经过图腾柱放大之后可以用于开关变换器的驱动，同样这里也可以采用光耦。对占空比削减的量通过控制磁开关复位绕组中的复位电流来控制。这里的复位电流通过由PNP三极管构成的普通恒流源电路产生，即电流型复位；也可以采用恒压源电路，即为电压型复位。这里主要以电流型复位来阐述，复位电流的大小则由带积分环的运放来控制。运放的输入负端C是要反馈的采样出来的变量，即通过负反馈的经过上述脉宽调节电路对这个变量进行调节使之达到需要的值。而运放的输入正端D则是由被控制对象：电流或电压等具体变量采集信号汇集经过逻辑运算(取平均，取最大或取最小等)得到的信号母线，信号母线也可以由外部信号单独提供。这样整个控制器就成为了一个可以稳定工作的负反馈***。
本发明控制器可以通过多种磁开关电路实现功能。如图3便是其中一种，但这些电路共同的特征是用磁开关来实现斩波。Q1，Q2构成的图腾柱驱动开关管Q6，而Q3，Q4构成反相图腾进行信号输出。当输入脉冲信号为低时，Q6关断，反相图腾(Q3，Q4)输入为高电平，电路输出为低；当输入脉冲信号为高时，Q6开通，此时由于磁开关的作用在其饱和前，反相图腾输入仍高电平，电路输出为低，但当磁开关饱和之后，反相图腾输入为低电平，电路输出为高。这样同样实现了对输入脉冲的斩波。
Claims (8)
1.一种可以调节控制脉冲的宽度的控制器，包括输入功率放大电路(110)，磁开关电路(130)，输出功率放大电路(120)，磁复位信号产生电路即协调控制器(150)及磁复位电路(140)，其特征是：输入功率放大电路(110)输入端与开关变换器驱动控制脉冲端(1)相连；输出功率放大电路(120)输出端与开关变换器中的驱动变压器控制信号输入端(2)相连；磁开关电路(130)输入端与输入功率放大电路(110)输出端相连，输出端与输出功率放大电路(120)输入端相连；协调控制器(150)输入端分别与被控对象采集信号端(3)、信号母线端(4)相连，输出端与磁复位电路(140)输入端相连；磁复位电路(140)输出端与磁开关电路(130)被控制端相连；从开关变换器中的被控对象采集信号经协调控制器(150)通过磁复位电路(140)控制磁开关电路(130)，由磁开关的斩波特性使磁开关电路(130)将开关变换器驱动控制脉冲端(1)调整为开关变换器中的驱动变压器控制信号输入端(2)的信号。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征是：所述输入功率放大电路(110)及输出功率放大电路(120)可以是图腾柱电路。
3.根据权利要求1所述的控制器，其特征是：所述磁复位电路(140)可以是电流型复位电路或者是电压型复位电路。
4.根据权利要求1所述的控制器，其特征是：所述协调控制器(150)可以是比例积分控制器。
5.根据权利要求1所述的控制器，其特征是：所述磁开关电路(130)包括磁开关(T1)与假负载电阻(R0)；假负载电阻(R0)与磁开关(T1)并联；磁开关(T1)与磁复位电路(140)中的复位绕组(T2)耦合。
6.根据权利要求1所述的控制器，其特征是：所述的磁开关电路(130)包括磁开关(T1)，开关管(Q6)及假负载电阻(R0)；假负载电阻(R0)与磁开关(T1)串联；开关管(Q6)与磁开关(T1)串联；磁开关(T1)与磁复位电路(140)中的复位绕组(T2)耦合。
7.根据权利要求1所述的控制器，其特征是：所述的开关变换器驱动控制脉冲端(1)输入的信号可以是PWM信号，也可以是其他调频的开关量信号、脉冲信号等。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的控制器，其特征是：所述的控制器可以多个相互连接，组成一个控制***。
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