專利名稱：Pwm脈沖控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及六種PWM (脈寬調(diào)制)脈沖控制器，簡(jiǎn)稱PWM控制器或脈沖控制 器，屬電力電子設(shè)備與自控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力電子設(shè)備在生產(chǎn)裝備、電力傳輸、電氣傳動(dòng)、汽車電子、電子消費(fèi)品等各種 產(chǎn)品中占據(jù)的比重日益增大，在生產(chǎn)實(shí)踐與人類生活中作用也日趨重要，但由于電力 電子器件熱量耗散能力的限制、大功率電動(dòng)裝備節(jié)能的需要，PWM控制的高效率的 電力驅(qū)動(dòng)裝置日益受到重視。
PWM脈沖控制器主要有數(shù)字電路與模擬電路二種形式。
數(shù)字形式的PWM控制器通常采用單片機(jī)系統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)，與外部設(shè)備信號(hào)傳輸 還需要模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換接口，其電路與算法都比較復(fù)雜、成本相對(duì)較高，其系統(tǒng)可靠性 對(duì)于電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電磁干擾較為敏感。
模擬形式的PWM控制器通常采用PI (或PID)調(diào)節(jié)器(或類似功能的調(diào)節(jié)器)、 由三角波發(fā)生器構(gòu)成的PWM脈沖發(fā)生器及模擬運(yùn)算電路等組成，結(jié)構(gòu)相對(duì)數(shù)字形式 的PWM控制器要簡(jiǎn)單些，電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電磁干擾對(duì)其可靠性的影響也相對(duì)較小， 成本相對(duì)較低，但普通PWM控制器的結(jié)構(gòu)仍然太過(guò)復(fù)雜，且效能相對(duì)較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供六種PWM脈沖控制器。 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種慣性型PWM脈沖控制器，采用雙電源的方式供電，即雙電源慣性型PWM 脈沖控制器，有一個(gè)接地端GND、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè) 信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào)輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一 個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj;其特征在于雙電源慣性型PWM 脈沖控制器由電壓比較器Bl、接地型慣性環(huán)節(jié)、接地型微分滯環(huán)比較器、反相功率 驅(qū)動(dòng)器B4、 二極管D41與D42組成，接地型慣性環(huán)節(jié)有一個(gè)信號(hào)輸入端gs21和一 個(gè)信號(hào)輸出端gs22、一個(gè)接地端GND，接地型微分滯環(huán)比較器有一個(gè)信號(hào)輸入端zs31 和一個(gè)信號(hào)輸出端zs32、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 一個(gè)接地端
GND;比較器Bl的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM控制器的反相輸入端psl與 同相輸入端ps2，比較器Bl的輸出端與慣性環(huán)節(jié)的輸入端gs21連接并接為PWM控 制器的誤差極性輸出端Epol，慣性環(huán)節(jié)的輸出端gs22與滯環(huán)比較器的輸入端zs31連 接并接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj，滯環(huán)比較器的輸出端zs32與驅(qū)動(dòng)器 B4的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器B4的輸出端接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二極管 D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42的正負(fù) 端分別接PWM控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，慣性環(huán)節(jié)、滯環(huán)比較器的接地 端相連接并接為PWM控制器的接地端GND，比較器Bl、滯環(huán)比較器、驅(qū)動(dòng)器B4 的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控制器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所述的 接地型慣性環(huán)節(jié)由電阻R21與R22、電容C21組成，電阻R21與R22、電容C21接 成星型形式即各有一端連接在一起，電阻R21與R22的另一端分別接為慣性環(huán)節(jié)的 輸入端gs21與輸出端gs22，電容C21的另一端接為慣性環(huán)節(jié)的接地端GND;所述的 接地型微分滯環(huán)比較器由電壓比較器B3、電阻R30與R31、電容C31組成，比較器 B3的負(fù)輸入端接為滯環(huán)比較器的輸入端zs31，比較器B3的正輸入端通過(guò)電阻R30 接滯環(huán)比較器的接地端GND，電容C31與電阻R31串聯(lián)并跨接在比較器B3的輸出 端與正輸入端之間，比較器B3的輸出端接為滯環(huán)比較器的輸出端zs32，比較器B3 的正負(fù)電源端分別接為滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
雙電源慣性型PWM脈沖控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示，雙電源慣性型PWM脈 沖控制器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。
一種慣性型PWM脈沖控制器，采用單電源的方式供電，即單電源慣性型PWM 脈沖控制器，有二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相 信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào)輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一個(gè)誤差極性輸出端 Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj;其特征在于單電源慣性型PWM脈沖控制器由電 壓比較器B1、電源型慣性環(huán)節(jié)、電源型微分滯環(huán)比較器、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4、 二極 管D41與D42組成，電源型慣性環(huán)節(jié)有一個(gè)信號(hào)輸入端gs21和一個(gè)信號(hào)輸出端gs22、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv，電源型微分滯環(huán)比較器有一個(gè)信號(hào)輸入 端zs31和一個(gè)信號(hào)輸出端zs32、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv;比較器 Bl的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM控制器的反相輸入端psl與同相輸入端ps2， 比較器B1的輸出端與慣性環(huán)節(jié)的輸入端gs21連接并接為PWM控制器的誤差極性輸 出端Epol，慣性環(huán)節(jié)的輸出端gs22與滯環(huán)比較器的輸入端zs31連接并接為PWM控
制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj，滯環(huán)比較器的輸出端zs32與驅(qū)動(dòng)器B4的輸入端連接， 驅(qū)動(dòng)器B4的輸出端接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二極管D41的正負(fù)端分別 接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42的正負(fù)端分別接PWM控 制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，比較器B1、慣性環(huán)節(jié)、滯環(huán)比較器、驅(qū)動(dòng)器B4 的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控制器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所述的 電源型慣性環(huán)節(jié)由電阻R21與R22、電容C21a與C21b組成，電阻R21與R22、電 容C21a與C21b接成星型形式即各有一端連接在一起，電阻R21與R22的另一端分 別接為慣性環(huán)節(jié)的輸入端gs21與輸出端gs22，電容C21a與C21b的另一端分別接為 慣性環(huán)節(jié)的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv;所述的電源型微分滯環(huán)比較器由電壓比較 器B3、電阻R30a與R30b及R31、電容C31組成，比較器B3的負(fù)輸入端接為滯環(huán) 比較器的輸入端zs31，比較器B3的正輸入端通過(guò)電阻R30a與R30b分別接滯環(huán)比較 器的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv，電容C31與電阻R31串聯(lián)并跨接在比較器B3的 輸出端與正輸入端之間，比較器B3的輸出端接為滯環(huán)比較器的輸出端zs32，比較器 B3的正負(fù)電源端分別接為滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
單電源慣性型PWM脈沖控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，單電源慣性型PWM脈 沖控制器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖4所示。
一種積分型PWM脈沖控制器，采用雙電源的方式供電，即雙電源積分型PWM 脈沖控制器，有一個(gè)接地端GND、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè) 信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào)輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一 個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj;其特征在于雙電源積分型PWM 脈沖控制器由電壓比較器B1、雙電源積分環(huán)節(jié)、雙電源分壓滯環(huán)比較器、二極管D41 與D42組成，雙電源積分環(huán)節(jié)有一個(gè)信號(hào)輸入端gs21和一個(gè)信號(hào)輸出端gs22、 二個(gè) 電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 一個(gè)接地端GND，雙電源分壓滯環(huán)比較器有 一個(gè)信號(hào)輸入端zs31和一個(gè)信號(hào)輸出端zs32、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源 端+Pv、 一個(gè)接地端GND;比較器Bl的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM控制器 的反相輸入端psl與同相輸入端ps2，比較器Bl的輸出端與積分環(huán)節(jié)的輸入端gs21 連接并接為PWM控制器的誤差極性輸出端Epol，積分環(huán)節(jié)的輸出端gs22與滯環(huán)比 較器的輸入端zs31連接并接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj，滯環(huán)比較器的 輸出端zs32接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二極管D41的正負(fù)端分別接PWM 控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42的正負(fù)端分別接PWM控制器的輸
出端ps3與正電源端+Pv，積分環(huán)節(jié)、滯環(huán)比較器的接地端相連接并接為PWM控制 器的接地端GND，比較器B1、積分環(huán)節(jié)、滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端分別相連接并分 別接為PWM控制器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所述的雙電源積分環(huán)節(jié)由運(yùn)算放大器 A2、電阻R20與R21及R22、電容C21及雙向穩(wěn)壓管D21組成，運(yùn)放A2的正輸入 端通過(guò)電阻R20接積分環(huán)節(jié)的接地端GND，運(yùn)放A2的負(fù)輸入端通過(guò)電阻R21接積 分環(huán)節(jié)的輸入端gs21，電容C21與穩(wěn)壓管D21并聯(lián)并跨接在運(yùn)放A2的輸出端與負(fù) 輸入端之間，運(yùn)放A2的輸出端通過(guò)電阻R22接積分環(huán)節(jié)的輸出端gs22，運(yùn)放A2的 正負(fù)電源端分別接為積分環(huán)節(jié)的正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所述的雙電源分壓滯環(huán)比較 器由電壓比較器B3、電阻R30與R31組成，比較器B3的負(fù)輸入端接為滯環(huán)比較器 的輸入端zs31，比較器B3的正輸入端通過(guò)電阻R30接滯環(huán)比較器的接地端GND， 電阻R31跨接在比較器B3的輸出端與正輸入端之間，比較器B3的輸出端接為滯環(huán) 比較器的輸出端zs32，比較器B3的正負(fù)電源端分別接為滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端+Pv 與-Pv。
雙電源積分型PWM脈沖控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示，雙電源積分型PWM脈 沖控制器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖6所示。
一種積分型PWM脈沖控制器，采用單電源的方式供電，即單電源積分型PWM 脈沖控制器，有二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相 信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào)輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一個(gè)誤差極性輸出端 Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj;其特征在于單電源積分型PWM脈沖控制器由電 壓比較器B1、單電源積分環(huán)節(jié)、單電源分壓滯環(huán)比較器、二極管D41與D42組成， 單電源積分環(huán)節(jié)有一個(gè)信號(hào)輸入端gs21和一個(gè)信號(hào)輸出端gs22、 二個(gè)電源端即負(fù)電 源端-Pv和正電源端+Pv，單電源分壓滯環(huán)比較器有一個(gè)信號(hào)輸入端zs31和一個(gè)信號(hào) 輸出端zs32、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv;比較器B1的負(fù)輸入端與正 輸入端分別接為PWM控制器的反相輸入端psl與同相輸入端ps2，比較器Bl的輸出 端與積分環(huán)節(jié)的輸入端gs21連接并接為PWM控制器的誤差極性輸出端Epol，積分 環(huán)節(jié)的輸出端gs22與滯環(huán)比較器的輸入端zs31連接并接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù) 調(diào)整端Tadj，滯環(huán)比較器的輸出端zs32接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二極管 D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42的正負(fù) 端分別接PWM控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，比較器B1、積分環(huán)節(jié)、滯環(huán)比 較器的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控制器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所
述的單電源積分環(huán)節(jié)由運(yùn)算放大器A2、電阻R20a與R20b及R21和R22、電容C21 及雙向穩(wěn)壓管D21組成，運(yùn)放A2的正輸入端通過(guò)電阻R20a與R20b分別接積分環(huán) 節(jié)的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv，運(yùn)放A2的負(fù)輸入端通過(guò)電阻R21接積分環(huán)節(jié)的 輸入端gs21，電容C21與穩(wěn)壓管D21并聯(lián)并跨接在運(yùn)放A2的輸出端與負(fù)輸入端之 間，運(yùn)放A2的輸出端通過(guò)電阻R22接積分環(huán)節(jié)的輸出端gs22，運(yùn)放A2的正負(fù)電源 端分別接為積分環(huán)節(jié)的正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所述的單電源分壓滯環(huán)比較器由電壓 比較器B3、電阻R30a與R30b及R31組成，比較器B3的負(fù)輸入端接為滯環(huán)比較器 的輸入端zs31，比較器B3的正輸入端通過(guò)電阻R30a與R30b分別接滯環(huán)比較器的負(fù) 電源端-Pv與正電源端+Pv,電阻R31跨接在比較器B3的輸出端與正輸入端之間， 比較器B3的輸出端接為滯環(huán)比較器的輸出端zs32，比較器B3的正負(fù)電源端分別接 為滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
單電源積分型PWM脈沖控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示，單電源積分型PWM脈 沖控制器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖8所示。
一種簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器，采用雙電源的方式供電，即雙電源簡(jiǎn)約型PWM 脈沖控制器，有一個(gè)接地端GND、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè) 信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào)輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一 個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj;其特征在于雙電源簡(jiǎn)約型PWM 脈沖控制器由電壓比較器B1與B3、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4、電阻R21與R30及R31、 電容C21、二極管D41與D42組成，比較器Bl的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM 控制器的反相輸入端psl與同相輸入端ps2，比較器Bl的輸出端接為PWM控制器的 誤差極性輸出端Epol，電阻R21跨接在比較器B1的輸出端與比較器B3的負(fù)輸入端 之間，比較器B3的負(fù)輸入端接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj、同時(shí)通過(guò)電 容C21接PWM控制器的接地端GND，比較器B3的正輸入端通過(guò)電阻R30接PWM 控制器的接地端GND，電阻R31跨接在比較器B3的輸出端與正輸入端之間，比較 器B3的輸出端與驅(qū)動(dòng)器B4的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器B4的輸出端接為PWM控制器的 信號(hào)輸出端ps3， 二極管D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端 ps3， 二極管D42的正負(fù)端分別接PWM控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，電壓比 較器Bl與B3、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控制 器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
雙電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器的電路原理圖如圖9所示。
一種簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器，采用單電源的方式供電，即單電源簡(jiǎn)約型PWM 脈沖控制器，有二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相 信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào)輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一個(gè)誤差極性輸出端 Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj;其特征在于單電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器由電 壓比較器Bl與B3、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4、電阻R21與R30a和R30b及R31、電容 C21a與C21b、 二極管D41與D42組成，比較器Bl的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為 PWM控制器的反相輸入端psl與同相輸入端ps2，比較器Bl的輸出端接為PWM控 制器的誤差極性輸出端Epol，電阻R21跨接在比較器B1的輸出端與比較器B3的負(fù) 輸入端之間，比較器B3的負(fù)輸入端接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj、同時(shí) 通過(guò)電容C21a與C21b分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv，比較器 B3的正輸入端通過(guò)電阻R30a與R30b分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與正電源 端+Pv，電阻R31跨接在比較器B3的輸出端與正輸入端之間，比較器B3的輸出端與 驅(qū)動(dòng)器B4的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器B4的輸出端接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二極管D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42 的正負(fù)端分別接PWM控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，電壓比較器Bl與B3、 反相功率驅(qū)動(dòng)器B4的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控制器的正負(fù)電源端 +Pv與-Pv。
單電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器的電路原理圖如圖10所示。 所述的雙電源慣性型PWM脈沖控制器或雙電源積分型PWM脈沖控制器或雙電 源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器集成在一個(gè)單片上作為一個(gè)通用單片控制器件使用，雙電 源PWM脈沖單片控制器共有八個(gè)引腳 一個(gè)接地端GND、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相 輸入端與同相輸入端、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj、 二個(gè) 電源端即負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv、 一個(gè)PWM脈沖信號(hào)輸出端。
雙電源PWM脈沖控制器的電路圖形符號(hào)如圖lla所示，簡(jiǎn)約符號(hào)如圖llb所示。 所述的單電源慣性型PWM脈沖控制器或單電源積分型PWM脈沖控制器或單電 源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器集成在一個(gè)單片上作為一個(gè)通用單片控制器件使用，單電 源PWM脈沖單片控制器共有七個(gè)引腳二個(gè)信號(hào)輸入端即反相輸入端與同相輸入 端、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端 -Pv與正電源端+Pv、 一個(gè)PWM脈沖信號(hào)輸出端。
單電源PWM脈沖控制器的電路圖形符號(hào)如圖12a所示，簡(jiǎn)約符號(hào)如圖12b所示。
為了便于集成化，組成PWM脈沖控制器的電容可采用小容量電容，需較長(zhǎng)延遲 時(shí)可通過(guò)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj外接電容來(lái)增加時(shí)間常數(shù)；或?qū)㈦娙荻诉B接至PWM 控制器的外部引腳(接線端)，電容外置，以便將整個(gè)電路集成在一個(gè)單芯片上。
PWM脈沖控制器的誤差極性輸出端Epol輸出為PWM脈沖控制器輸入信號(hào)誤差 的極性信號(hào)。時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj可外接電容，用于調(diào)節(jié)PWM脈沖控制器的時(shí)間 常數(shù)。誤差極性輸出端Epol與時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj還也可以通過(guò)外接電路來(lái)實(shí)現(xiàn)其 它不同的功能。
組成慣性型PWM脈沖控制器的微分滯環(huán)比較器也可采用分壓滯環(huán)比較器代替， 而組成積分型PWM脈沖控制器的分壓滯環(huán)比較器也可采用微分滯環(huán)比較器代替。
PWM控制器與控制對(duì)象及反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)(控制對(duì)象與反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)的組合通常 為慣性或近似慣性的系統(tǒng))組成同相自控系統(tǒng)，如圖13所示。PWM控制器的一個(gè) 信號(hào)輸入端接控制給定，PWM控制器的另一個(gè)信號(hào)輸入端通過(guò)電阻Rl接地、同時(shí) 通過(guò)電阻R2接反饋?zhàn)兞?，PWM控制器的信號(hào)輸出端輸出PWM脈沖信號(hào)用于調(diào)節(jié) 控制對(duì)象的輸出，控制對(duì)象的直接受控變量經(jīng)反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)輸出一個(gè)反饋?zhàn)兞拷尤?PWM控制器的信號(hào)輸入端從而構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋?zhàn)兞客ㄟ^(guò)電阻R2與 PWM控制器二個(gè)信號(hào)輸入端之一的具體連接應(yīng)使自控系統(tǒng)的整個(gè)閉環(huán)回路呈負(fù)反饋 形式。
PWM控制器與控制對(duì)象及反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)(控制對(duì)象與反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)的組合通常 為慣性或近似慣性的系統(tǒng))組成反相自控系統(tǒng)，如圖14所示。PWM控制器的一個(gè) 信號(hào)輸入端接地，PWM控制器的另一個(gè)信號(hào)輸入端通過(guò)電阻Rl接控制給定、同時(shí) 通過(guò)電阻R2接反饋?zhàn)兞浚琍WM控制器的信號(hào)輸出端輸出PWM脈沖信號(hào)用于調(diào)節(jié) 控制對(duì)象的輸出，控制對(duì)象的直接受控變量經(jīng)反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)輸出一個(gè)反饋?zhàn)兞拷尤?PWM控制器的信號(hào)輸入端從而構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋?zhàn)兞客ㄟ^(guò)電阻R2與 PWM控制器二個(gè)信號(hào)輸入端之一的具體連接應(yīng)使自控系統(tǒng)的整個(gè)閉環(huán)回路呈負(fù)反饋 形式。
控制對(duì)象的直接受控變量經(jīng)反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)輸出一個(gè)反饋?zhàn)兞?，反饋?zhàn)兞颗c控制給 定輸入通過(guò)PWM控制器的比較器Bl進(jìn)行比較輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)積分 環(huán)節(jié)或慣性環(huán)節(jié)產(chǎn)生一個(gè)三角波或近似三角波或鋸齒波的信號(hào)波形，該信號(hào)波形通過(guò) 滯環(huán)比較器生成一個(gè)PWM脈沖控制信號(hào)，PWM控制器輸出的PWM脈沖控制信號(hào) 作用于控制對(duì)象從而調(diào)節(jié)其輸出變量大小。
慣性型PWM脈沖控制器的工作波形如圖15所示，積分型PWM脈沖控制器的 工作波形如圖16所示，簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器的工作波形如圖17所示。
由于給定輸入的改變、負(fù)載變化、參數(shù)變化、電源電壓變化等因素的影響導(dǎo)致反 饋?zhàn)兞科x給定輸入時(shí)，PWM控制器的比較器B1輸出脈沖信號(hào)經(jīng)慣性環(huán)節(jié)與滯環(huán) 比較器及驅(qū)動(dòng)器(或積分環(huán)節(jié)與滯環(huán)比較器)輸出一個(gè)控制信號(hào)，使控制對(duì)象的輸出 變量朝著輸入給定的目標(biāo)變化，而當(dāng)輸出脈沖的持續(xù)作用使控制對(duì)象的輸出變量超越 輸入給定的目標(biāo)時(shí)，即反饋?zhàn)兞繌牧硪环较蚱x給定輸入時(shí)，比較器B1輸出一個(gè)極 性相反的脈沖信號(hào)，經(jīng)慣性環(huán)節(jié)與滯環(huán)比較器及驅(qū)動(dòng)器(或積分環(huán)節(jié)與滯環(huán)比較器) 輸出一個(gè)極性相反的控制信號(hào)，使控制對(duì)象的輸出變量朝著相反的方向(即輸入給定 目標(biāo)的方向)變化，從而使控制對(duì)象的輸出跟蹤輸入給定的目標(biāo)。輸出控制信號(hào)是一 個(gè)占空比根據(jù)給定輸入得到并自動(dòng)補(bǔ)償由于負(fù)載、參數(shù)或電源電壓等因素變化對(duì)輸出 產(chǎn)生影響的PWM脈沖信號(hào)波形。
在PWM脈沖控制器驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象串有電感(如LC濾波器等)而呈感性時(shí)， 二極管D41與D42具有續(xù)流作用，可以避免過(guò)電壓沖擊導(dǎo)致末級(jí)功放管被擊穿。
組成PWM控制器的電壓比較器可以用運(yùn)算放大器或具有類似功能的電路代替。 慣性型PWM控制器與簡(jiǎn)約型PWM控制器的反相功率驅(qū)動(dòng)器可采用功率運(yùn)算放大 器、功率電壓比較器或功率開關(guān)電路等組成功率放大電路或脈沖開關(guān)電路(其電壓放 大倍數(shù)的絕對(duì)值應(yīng)大于1)，或組成輸出與輸入反相的滯環(huán)比較器電路實(shí)現(xiàn)反相功率 驅(qū)動(dòng)器的功能。在無(wú)需大電流驅(qū)動(dòng)及相關(guān)功能時(shí)，反相功率驅(qū)動(dòng)器可以省略，由滯環(huán) 比較器的電壓比較器直接輸出，但在使用時(shí)需要注意由連接關(guān)系決定的PWM控制器 輸出與輸入的極性關(guān)系。當(dāng)PWM脈沖控制器采用滯環(huán)比較器的電壓比較器直接輸出 時(shí)，電壓比較器也可采用功率運(yùn)算放大器、功率電壓比較器或功率開關(guān)電路等組成功 率型滯環(huán)比較器以增強(qiáng)PWM脈沖控制器的功率或電流輸出能力。
電容外置、反相功率驅(qū)動(dòng)器省略的雙電源簡(jiǎn)易PWM脈沖控制器如圖18所示。 電容外置、反相功率驅(qū)動(dòng)器省略的單電源簡(jiǎn)易PWM脈沖控制器如圖19所示。
組成同相自控系統(tǒng)的電阻Rl阻值通常(但不限于)取5KQ ooQ， ooQ的電阻 即為開路；電阻R2阻值通常(但不限于)取0Q 50KQ， 0Q的電阻即為短路。
組成反相自控系統(tǒng)的電阻R1、 R2阻值通常(但不限于)取5KQ 50KQ。
PWM脈沖控制器的電阻R20、 R21、 R22阻值通常(但不限于)取5KQ 50KQ， 通常(但不限于)取電阻R20a=R20b，電阻R20a、 R20b阻值通常(但不限于)取5KQ 100KQ，電阻R30、 R31阻值通常(但不限于)取5KQ 50KQ，通常(但不 限于)取電阻R30a=R30b，電阻R30a、 R30b阻值通常(但不限于)取5KQ 100KQ， 通常(但不限于)取電容C21a-C21b，電容C21、 C21a、 C21b、 C31容值取決于PWM 輸出脈沖信號(hào)波形所需的振蕩頻率，雙向穩(wěn)壓管可以采用二個(gè)反向串聯(lián)的普通穩(wěn)壓管 代替，雙向穩(wěn)壓管D21的工作電壓可取略低于運(yùn)放A2的輸出飽和電壓值以避免積分 環(huán)節(jié)進(jìn)入飽和狀態(tài)，在性能要求不高時(shí)雙向穩(wěn)壓管D21也可以省略。
PWM脈沖控制器與控制對(duì)象及反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)等組成的PWM脈沖閉環(huán)自動(dòng)控制 系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱PWM控制系統(tǒng)或脈沖控制系統(tǒng)。PWM控制系統(tǒng)的輸入為模擬電壓給定 值，PWM控制器輸出為PWM脈沖電壓波形，控制對(duì)象輸出為一個(gè)受控的物理變量， 輸入給定與反饋?zhàn)兞恳黄鸾?jīng)過(guò)PWM脈沖控制器輸出一個(gè)控制量來(lái)調(diào)節(jié)控制對(duì)象的 輸出變量的大小。
本發(fā)明的PWM脈沖控制器僅采用半導(dǎo)體器件與阻容元件構(gòu)成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低廉、性能穩(wěn)定、可靠性好、系統(tǒng)效率高、響應(yīng)速度快、易于集成化等特點(diǎn)，在 交流變頻器、直流電機(jī)控制器、伺服系統(tǒng)、開關(guān)電源、功率放大器等電氣自控系統(tǒng)與 電力電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
圖l雙電源慣性型PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)框圖。
圖2雙電源慣性型PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3單電源慣性型PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)框圖。
圖4單電源慣性型PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖5雙電源積分型PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)框圖。
圖6雙電源積分型PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖7單電源積分型PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)框圖。
圖8單電源積分型PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖9雙電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器電路原理圖。
圖10單電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器電路原理圖。
圖lla、 lib雙電源PWM脈沖控制器電路符號(hào)與簡(jiǎn)約符號(hào)圖。
圖12a、 12b單電源PWM脈沖控制器電路符號(hào)與簡(jiǎn)約符號(hào)圖。
圖13同相PWM脈沖自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖14反相PWM脈沖自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖15慣性型PWM脈沖控制器的工作波形。
圖16積分型PWM脈沖控制器的工作波形。
圖17簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器的工作波形。
圖18電容外置雙電源簡(jiǎn)易PWM脈沖控制器電路原理圖。
圖19電容外置單電源簡(jiǎn)易PWM脈沖控制器電路原理圖。
圖20 PWM波形發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖21 PWM波形發(fā)生器輸出脈沖波形。
圖22 PWM開關(guān)電源結(jié)構(gòu)原理圖。
圖23 PWM開關(guān)電源輸出電壓波形。
圖24 D類音頻功放結(jié)構(gòu)原理圖。
圖25 D類音頻功放輸出電壓波形。
圖26動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的D類音頻功放結(jié)構(gòu)原理圖。
圖27直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。 實(shí)施例l
PWM波形發(fā)生器
PWM波形發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理圖如圖20所示。
PWM波形發(fā)生器由PWM脈沖控制器、RC濾波器、輸出緩沖單元組成，PWM 波形發(fā)生器輸入一個(gè)給定信號(hào)，并與反饋?zhàn)兞枯斎胍黄鸾?jīng)PWM控制器輸出一個(gè) PWM脈沖信號(hào)，PWM脈沖信號(hào)經(jīng)RC濾波器輸出一個(gè)脈動(dòng)的直流電壓反饋?zhàn)兞俊?br>
設(shè)脈沖信號(hào)波形的脈寬差合比(簡(jiǎn)稱差合比)2為正脈寬"與負(fù)脈寬77的
差(72-77)與整周期(rvr"之比。
—71
即0 = :^i
2在正負(fù)脈沖寬度相同時(shí)為o，僅有正脈沖時(shí)為i，僅有負(fù)脈沖時(shí)為-i。
則PWM控制器輸出脈沖信號(hào)波形的差合比0與給定輸入電壓"及PWM控制 器輸出脈沖的峰值電壓t/p的關(guān)系為
PWM脈沖控制器輸出一個(gè)差合比受給定輸入控制的PWM脈沖信號(hào)，經(jīng)輸出緩 沖單元輸出一個(gè)可控的PWM脈沖信號(hào)波形。 PWM控制器輸出脈沖波形如圖21所示。
PWM波形發(fā)生器在信號(hào)處理與自控系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 實(shí)施例2
PWM開關(guān)電源
PWM開關(guān)電源結(jié)構(gòu)原理圖如圖22所示。
PWM開關(guān)電源由可變電阻R0、 PWM脈沖控制器Pl、反相大功率驅(qū)動(dòng)器P2、 LC濾波器等組成。PWM開關(guān)電源由可變電阻RO輸入一個(gè)電壓給定信號(hào)，與反饋?zhàn)?量輸入一起經(jīng)PWM控制器PI輸出一個(gè)PWM脈沖信號(hào)，PWM脈沖信號(hào)經(jīng)大功率驅(qū) 動(dòng)器P2的功率放大及LC濾波器的波形平滑輸出一個(gè)脈動(dòng)的直流電壓波形，并將經(jīng) 電阻R1、 R2分壓的輸出作為反饋?zhàn)兞拷尤隤WM控制器P1的輸入端。
PWM開關(guān)電源的工作波形如圖23所示。
選擇適當(dāng)?shù)腜WM輸出脈沖信號(hào)的振蕩頻率與LC濾波器參數(shù)，可以降低輸出直 流電壓的紋波，達(dá)到直流電源所需的要求。
可調(diào)電阻R0的輸出電壓給定的可調(diào)范圍可正可負(fù)，PWM開關(guān)電源的電壓輸出 范圍正負(fù)可調(diào)，此PWM開關(guān)電源為一低成本、高效率、正負(fù)可調(diào)的高性能開關(guān)電源。
PWM開關(guān)電源在實(shí)驗(yàn)室與電氣裝備中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 實(shí)施例3
D類音頻功率放大器
D類音頻功率放大器結(jié)構(gòu)原理圖如圖24所示。
D類音頻功率放大器由PWM脈沖控制器、LC濾波器等組成。D類音頻功率放 大器輸入一個(gè)音頻電壓信號(hào)，與反饋?zhàn)兞糠謩e經(jīng)電阻R1、R2輸入PWM控制器，PWM 控制器輸出一個(gè)PWM脈沖信號(hào)，PWM脈沖信號(hào)經(jīng)LC濾波器的波形平滑輸出一個(gè) 功率音頻電壓，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。PWM脈沖信號(hào)波形如圖25所示。
由于電阻R1、 R2的作用，此D類音頻功率放大器的輸出電壓相對(duì)輸入音頻信號(hào) 呈比例關(guān)系，其輸出電壓U。與輸入電壓f/!之間的關(guān)系為
電磁線繞制的動(dòng)圈式揚(yáng)聲器有一定漏感，選取適當(dāng)?shù)腜WM脈沖振蕩頻率，可以
用PWM脈沖輸出電壓直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音，此時(shí)將揚(yáng)聲器直接連PWM控制器的輸 出，直接驅(qū)動(dòng)式D類音頻功率放大器結(jié)構(gòu)原理圖如圖26所示。
D類音頻功率放大器成本低、效率高、易于集成化，在家用電器與音響設(shè)備中有 著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 實(shí)施例4
直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)
直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖27所示。
直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)由誤差比較環(huán)節(jié)、速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)、PWM脈沖控制器、功 率開關(guān)單元、電流檢測(cè)與速度檢測(cè)環(huán)節(jié)等組成。PWM控制器、功率開關(guān)單元、電流 檢測(cè)環(huán)節(jié)組成內(nèi)閉環(huán)作為電流控制器，速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)、電流控制器、速度檢測(cè)環(huán)節(jié)組 成外閉環(huán)即速度閉環(huán)作為速度控制器(即調(diào)速控制系統(tǒng))。
電流控制器輸入為電流給定，電流檢測(cè)環(huán)節(jié)將輸出電流變換為相應(yīng)的反饋?zhàn)兞枯?入PWM控制器，PWM控制器輸出一個(gè)PWM脈沖控制信號(hào)，經(jīng)功率開關(guān)單元輸出 一個(gè)PWM脈沖電壓，控制輸出電流跟蹤電流給定。電流控制器輸出大電流驅(qū)動(dòng)直流 電機(jī)工作。由于直流電機(jī)有一定的漏感，選取適當(dāng)?shù)腜WM脈沖振蕩頻率，電流控制 器輸出電壓雖為PWM脈沖電壓，但電流控制器輸出電流近似為連續(xù)控制電流。
直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)輸入為速度給定值，速度檢測(cè)環(huán)節(jié)將電機(jī)轉(zhuǎn)速變換為相應(yīng) 的反饋?zhàn)兞?，?jīng)誤差比較環(huán)節(jié)將速度給定值與速度反饋?zhàn)兞康牟钪递斎胨俣日{(diào)節(jié)環(huán) 節(jié)，速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)輸出一個(gè)電流給定信號(hào)，經(jīng)電流控制器輸出一個(gè)大電流驅(qū)動(dòng)直流電 機(jī)并帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載工作，并使直流電機(jī)的速度保持在速度給定值所確定的目標(biāo)值上。
直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)是一個(gè)電流為內(nèi)環(huán)、速度為外環(huán)的雙閉環(huán)控制器，具有響 應(yīng)速度快、系統(tǒng)效率高等特點(diǎn)，在電力傳動(dòng)等自動(dòng)控制裝備中有著廣泛的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1. 一種雙電源慣性型PWM脈沖控制器，采用雙電源的方式供電，有一個(gè)接地端GND、二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、二個(gè)信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸入端ps1和同相信號(hào)輸入端ps2、一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、一個(gè)誤差極性輸出端Epol、一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj；其特征在于雙電源慣性型PWM脈沖控制器由電壓比較器B1、接地型慣性環(huán)節(jié)、接地型微分滯環(huán)比較器、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4、二極管D41與D42組成，接地型慣性環(huán)節(jié)有一個(gè)信號(hào)輸入端gs21和一個(gè)信號(hào)輸出端gs22、一個(gè)接地端GND，接地型微分滯環(huán)比較器有一個(gè)信號(hào)輸入端zs31和一個(gè)信號(hào)輸出端zs32、二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、一個(gè)接地端GND；比較器B1的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM控制器的反相輸入端ps1與同相輸入端ps2，比較器B1的輸出端與慣性環(huán)節(jié)的輸入端gs21連接并接為PWM控制器的誤差極性輸出端Epol，慣性環(huán)節(jié)的輸出端gs22與滯環(huán)比較器的輸入端zs31連接并接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj，滯環(huán)比較器的輸出端zs32與驅(qū)動(dòng)器B4的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器B4的輸出端接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3，二極管D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3，二極管D42的正負(fù)端分別接PWM控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，慣性環(huán)節(jié)、滯環(huán)比較器的接地端相連接并接為PWM控制器的接地端GND，比較器B1、滯環(huán)比較器、驅(qū)動(dòng)器B4的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控制器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv；所述的接地型慣性環(huán)節(jié)由電阻R21與R22、電容C21組成，電阻R21與R22、電容C21接成星型形式即各有一端連接在一起，電阻R21與R22的另一端分別接為慣性環(huán)節(jié)的輸入端gs21與輸出端gs22，電容C21的另一端接為慣性環(huán)節(jié)的接地端GND；所述的接地型微分滯環(huán)比較器由電壓比較器B3、電阻R30與R31、電容C31組成，比較器B3的負(fù)輸入端接為滯環(huán)比較器的輸入端zs31，比較器B3的正輸入端通過(guò)電阻R30接滯環(huán)比較器的接地端GND，電容C31與電阻R31串聯(lián)并跨接在比較器B3的輸出端與正輸入端之間，比較器B3的輸出端接為滯環(huán)比較器的輸出端zs32，比較器B3的正負(fù)電源端分別接為滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
2. —種單電源慣性型PWM脈沖控制器，采用單電源的方式供電，有二個(gè)電源端即 負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào) 輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整 端Tadj;其特征在于單電源慣性型PWM脈沖控制器由電壓比較器B1、電源型 慣性環(huán)節(jié)、電源型微分滯環(huán)比較器、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4、 二極管D41與D42組 成，電源型慣性環(huán)節(jié)有一個(gè)信號(hào)輸入端gs21和一個(gè)信號(hào)輸出端gs22、 二個(gè)電源端 即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv，電源型微分滯環(huán)比較器有一個(gè)信號(hào)輸入端zs31 和一個(gè)信號(hào)輸出端zs32、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv;比較器B1 的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM控制器的反相輸入端psl與同相輸入端 ps2，比較器Bl的輸出端與慣性環(huán)節(jié)的輸入端gs21連接并接為PWM控制器的誤 差極性輸出端Epol，慣性環(huán)節(jié)的輸出端gs22與滯環(huán)比較器的輸入端zs31連接并 接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj，滯環(huán)比較器的輸出端zs32與驅(qū)動(dòng)器 B4的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器B4的輸出端接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二極 管D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42 的正負(fù)端分別接PWM控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，比較器Bl、慣性環(huán) 節(jié)、滯環(huán)比較器、驅(qū)動(dòng)器B4的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控制器的 正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所述的電源型慣性環(huán)節(jié)由電阻R21與R22、電容C21a與 C21b組成，電阻R21與R22、電容C21a與C21b接成星型形式即各有一端連接 在一起，電阻R21與R22的另一端分別接為慣性環(huán)節(jié)的輸入端gs21與輸出端gs22， 電容C21a與C21b的另一端分別接為慣性環(huán)節(jié)的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv; 所述的電源型微分滯環(huán)比較器由電壓比較器B3、電阻R30a與R30b及R31、電容 C31組成，比較器B3的負(fù)輸入端接為滯環(huán)比較器的輸入端zs31，比較器B3的正 輸入端分別通過(guò)電阻R30a與R30b接滯環(huán)比較器的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv， 電容C31與電阻R31串聯(lián)并跨接在比較器B3的輸出端與正輸入端之間，比較器 B3的輸出端接為滯環(huán)比較器的輸出端zs32，比較器B3的正負(fù)電源端分別接為滯 環(huán)比較器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
3. —種雙電源積分型PWM脈沖控制器，采用雙電源的方式供電，有一個(gè)接地端 GND、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸 入端psl和同相信號(hào)輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj;其特征在于雙電源積分型PWM脈沖控制器由電壓 比較器B1、雙電源積分環(huán)節(jié)、雙電源分壓滯環(huán)比較器、二極管D41與D42組成， 雙電源積分環(huán)節(jié)有一個(gè)信號(hào)輸入端gs21和一個(gè)信號(hào)輸出端gs22、t個(gè)電源端即負(fù) 電源端-Pv和正電源端+Pv、 一個(gè)接地端GND，雙電源分壓滯環(huán)比較器有一個(gè)信 號(hào)輸入端zs31和一個(gè)信號(hào)輸出端zs32、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端 +Pv、 一個(gè)接地端GND;比較器B1的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM控制器 的反相輸入端psl與同相輸入端ps2，比較器B1的輸出端與積分環(huán)節(jié)的輸入端gs21 連接并接為PWM控制器的誤差極性輸出端Epol，積分環(huán)節(jié)的輸出端gs22與滯環(huán) 比較器的輸入端zs31連接并接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj，滯環(huán)比較 器的輸出端zs32接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二極管D41的正負(fù)端分別 接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42的正負(fù)端分別接PWM 控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，積分環(huán)節(jié)、滯環(huán)比較器的接地端相連接并接 為PWM控制器的接地端GND，比較器B1、積分環(huán)節(jié)、滯環(huán)比較器的正負(fù)電源 端分別相連接并分別接為PWM控制器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所述的雙電源積 分環(huán)節(jié)由運(yùn)算放大器A2、電阻R20與R21及R22、電容C21及雙向穩(wěn)壓管D21 組成，運(yùn)放A2的正輸入端通過(guò)電阻R20接積分環(huán)節(jié)的接地端GND，運(yùn)放A2的 負(fù)輸入端通過(guò)電阻R21接積分環(huán)節(jié)的輸入端gs21，電容C21與穩(wěn)壓管D21并聯(lián) 并跨接在運(yùn)放A2的輸出端與負(fù)輸入端之間，運(yùn)放A2的輸出端通過(guò)電阻R22接積 分環(huán)節(jié)的輸出端gs22，運(yùn)放A2的正負(fù)電源端分別接為積分環(huán)節(jié)的正負(fù)電源端+Pv 與-Pv;所述的雙電源分壓滯環(huán)比較器由電壓比較器B3、電阻R30與R31組成， 比較器B3的負(fù)輸入端接為滯環(huán)比較器的輸入端zs31，比較器B3的正輸入端通過(guò) 電阻R30接滯環(huán)比較器的接地端GND，電阻R31跨接在比較器B3的輸出端與正 輸入端之間，比較器B3的輸出端接為滯環(huán)比較器的輸出端zs32，比較器B3的正 負(fù)電源端分別接為滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
4. 一種單電源積分型PWM脈沖控制器，采用單電源的方式供電，有二個(gè)電源端即 負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào) 輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整 端Tadj;其特征在于單電源積分型PWM脈沖控制器由電壓比較器B1、單電源 積分環(huán)節(jié)、單電源分壓滯環(huán)比較器、二極管D41與D42組成，單電源積分環(huán)節(jié)有 一個(gè)信號(hào)輸入端gs21和一個(gè)信號(hào)輸出端gs22、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電 源端+Pv，單電源分壓滯環(huán)比較器有一個(gè)信號(hào)輸入端zs31和一個(gè)信號(hào)輸出端zs32、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv;比較器B1的負(fù)輸入端與正輸入端分 別接為PWM控制器的反相輸入端psl與同相輸入端ps2，比較器Bl的輸出端與 積分環(huán)節(jié)的輸入端gs21連接并接為PWM控制器的誤差極性輸出端Epol，積分環(huán)節(jié)的輸出端gs22與滯環(huán)比較器的輸入端zs31連接并接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù) 調(diào)整端Tadj，滯環(huán)比較器的輸出端zs32接為PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二 極管D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42 的正負(fù)端分別接PWM控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，比較器B1、積分環(huán) 節(jié)、滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控制器的正負(fù)電源端 十Pv與-Pv;所述的單電源積分環(huán)節(jié)由運(yùn)算放大器A2、電阻R20a與R20b及R21 和R22、電容C21及雙向穩(wěn)壓管D21組成，運(yùn)放A2的正輸入端分別通過(guò)電阻R20a 與R20b接積分環(huán)節(jié)的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv,運(yùn)放A2的負(fù)輸入端通過(guò)電 阻R21接積分環(huán)節(jié)的輸入端gs21，電容C21與穩(wěn)壓管D21并聯(lián)并跨接在運(yùn)放A2 的輸出端與負(fù)輸入端之間，運(yùn)放A2的輸出端通過(guò)電阻R22接積分環(huán)節(jié)的輸出端 gs22，運(yùn)放A2的正負(fù)電源端分別接為積分環(huán)節(jié)的正負(fù)電源端+Pv與-Pv;所述的 單電源分壓滯環(huán)比較器由電壓比較器B3、電阻R30a與R30b及R31組成，比較 器B3的負(fù)輸入端接為滯環(huán)比較器的輸入端zs31，比較器B3的正輸入端分別通過(guò) 電阻R30a與R30b接滯環(huán)比較器的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv，電阻R31跨接 在比較器B3的輸出端與正輸入端之間，比較器B3的輸出端接為滯環(huán)比較器的輸 出端zs32，比較器B3的正負(fù)電源端分別接為滯環(huán)比較器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
5. —種雙電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器，采用雙電源的方式供電，有一個(gè)接地端 GND、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸 入端psl和同相信號(hào)輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj;其特征在于雙電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器由電壓 比較器B1與B3、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4、電阻R21與R30及R31、電容C21、 二 極管D41與D42組成，比較器Bl的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM控制器 的反相輸入端psl與同相輸入端ps2，比較器Bl的輸出端接為PWM控制器的誤 差極性輸出端Epol，電阻R21跨接在比較器Bl的輸出端與比較器B3的負(fù)輸入 端之間，比較器B3的負(fù)輸入端接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj、同時(shí)通 過(guò)電容C21接PWM控制器的接地端GND,比較器B3的正輸入端通過(guò)電阻R30 接PWM控制器的接地端GND，電阻R31跨接在比較器B3的輸出端與正輸入端 之間，比較器B3的輸出端與驅(qū)動(dòng)器B4的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器B4的輸出端接為 PWM控制器的信號(hào)輸出端ps3， 二極管D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電 源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42的正負(fù)端分別接PWM控制器的輸出端ps3與 正電源端+Pv，電壓比較器B1與B3、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4的正負(fù)電源端分別相連 接并分別接為PWM控制器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
6. —種單電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器，采用單電源的方式供電，有二個(gè)電源端即 負(fù)電源端-Pv和正電源端+Pv、 二個(gè)信號(hào)輸入端即反相信號(hào)輸入端psl和同相信號(hào) 輸入端ps2、 一個(gè)信號(hào)輸出端ps3、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整 端Tadj;其特征在于單電源簡(jiǎn)約型PWM脈沖控制器由電壓比較器B1與B3、 反相功率驅(qū)動(dòng)器B4、電阻R21與R30a和R30b及R31、電容C21a與C21b、 二 極管D41與D42組成，比較器Bl的負(fù)輸入端與正輸入端分別接為PWM控制器 的反相輸入端psl與同相輸入端ps2，比較器B1的輸出端接為PWM控制器的誤 差極性輸出端Epol，電阻R21跨接在比較器Bl的輸出端與比較器B3的負(fù)輸入 端之間，比較器B3的負(fù)輸入端接為PWM控制器的時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj、同時(shí)通 過(guò)電容C21a與C21b分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv，比較器 B3的正輸入端通過(guò)電阻R30a與R30b分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與正電 源端+Pv，電阻R31跨接在比較器B3的輸出端與正輸入端之間，比較器B3的輸 出端與驅(qū)動(dòng)器B4的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器B4的輸出端接為PWM控制器的信號(hào)輸 出端ps3， 二極管D41的正負(fù)端分別接PWM控制器的負(fù)電源端-Pv與輸出端ps3， 二極管D42的正負(fù)端分別接PWM控制器的輸出端ps3與正電源端+Pv，電壓比較 器Bl與B3、反相功率驅(qū)動(dòng)器B4的正負(fù)電源端分別相連接并分別接為PWM控 制器的正負(fù)電源端+Pv與-Pv。
7. 按權(quán)利要求1或權(quán)利要求3或權(quán)利要求5所述的PWM脈沖控制器，其特征在于 雙電源PWM脈沖控制器集成在一個(gè)單片上作為一個(gè)通用單片控制器件使用，雙 電源PWM脈沖單片控制器共有八個(gè)引腳 一個(gè)接地端GND、 二個(gè)信號(hào)輸入端即 反相輸入端與同相輸入端、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj、 二個(gè)電源端即負(fù)電源端-Pv與正電源端+Pv、 一個(gè)PWM脈沖信號(hào)輸出端。
8. 按權(quán)利要求2或權(quán)利要求4或權(quán)利要求6所述的PWM脈沖控制器，其特征在于 單電源PWM脈沖控制器集成在一個(gè)單片上作為一個(gè)通用單片控制器件使用，單 電源PWM脈沖單片控制器共有七個(gè)引腳二個(gè)信號(hào)輸入端即反相輸入端與同相 輸入端、 一個(gè)誤差極性輸出端Epol、 一個(gè)時(shí)間常數(shù)調(diào)整端Tadj、 二個(gè)電源端即負(fù) 電源端-Pv與正電源端+Pv、 一個(gè)PWM脈沖信號(hào)輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及六種PWM(脈寬調(diào)制)脈沖控制器，屬于電力電子與自控技術(shù)領(lǐng)域。PWM脈沖控制器由電壓比較器、慣性環(huán)節(jié)或積分環(huán)節(jié)、滯環(huán)比較器等組成。由PWM控制器、控制對(duì)象與反饋?zhàn)儞Q等組成PWM脈沖控制系統(tǒng)，控制對(duì)象的受控變量經(jīng)反饋?zhàn)儞Q環(huán)節(jié)輸出反饋?zhàn)兞?，與控制給定一起通過(guò)比較器輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)慣性或積分環(huán)節(jié)產(chǎn)生類三角波信號(hào)，再通過(guò)滯環(huán)比較器生成PWM脈沖控制信號(hào)，作用于控制對(duì)象調(diào)節(jié)其輸出變量大小。當(dāng)條件變化或輸出脈沖持續(xù)作用導(dǎo)致反饋?zhàn)兞科x給定時(shí)，PWM控制器輸出脈沖控制信號(hào)，使控制對(duì)象的輸出跟蹤給定的目標(biāo)。PWM脈沖控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、成本低、系統(tǒng)響應(yīng)快效率高，有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02M1/00GK101388595SQ20081009289
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者霞 司, 張金龍, 明 朱, 梅衛(wèi)東 申請(qǐng)人:上海大學(xué)