CN102355241A - 一种脉宽调制电路的同步电路 - Google Patents

Abstract

一种脉宽调制电路的同步电路。本电路的主要技术特征为与电容C和脉宽调制电路IC1的C端子相接的运放电路IC2、RS触发器型集成电路IC3、运放电路IC4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、同步输入端子、输出A端子、输出B端子等。这一同步脉宽调制电路能在同步触发脉冲的需要驱动下，在同步触发脉冲的频率下工作，实现晶体振荡器稳频、多台逆变器并机、三相逆变器的同步要求。在使用脉宽调制电路作为仪器、设备的电路中，如因差频干扰等原因需要调制脉宽电路固定在一个频率上或与某一相关频率联动变化以降低或消除干扰时，也可使用这一同步电路。这种类型的电路如仪器设备中常用的电源变换电路。

Description

一种脉宽调制电路的同步电路

 技术领域

 本发明涉及一种脉宽调制电路的同步电路，用于晶体振荡器稳频、多台逆变器并机、三相逆变器电路。

背景技术

 电子线路中常常用到脉宽调制电路来实现逆变、电压变换、定时等功能。在这些电路中，常用到的电路如图1所示，图中IC1为脉宽调制集成电路，R为定时电阻，C为定时电容。电路开始工作后，IC1内部恒流源对C进行充电，输出一个过程开始，这一恒流源电流的大小是由电阻R的大小来决定的， R大时充电电流小，R小时充电电流大。一般IC1对电阻R、电容C的取值范围有一定限制，使用中应该在使用范围内取值。在工作中C充电后其电压Uc逐渐升高，当Uc升高至IC1的设定上限翻转电压Ucg时，IC1内部翻转，输出波形的一个过程结束，翻转的同时电路的内部放电电路也开始工作，将电容C上电压迅速放掉，电容C上电压下降至IC1设定下限放电电压Ucd时，IC1内部再次翻转，放电电路停止工作，IC1内部恒流源又对C进行充电，输出波形的下一个过程开始。这一电路的波形如图2所示。

在很多情况下，如使用晶体振荡器稳频、多台逆变器并机、三相逆变器等时，这种类型的电路如仪器设备中常用的电源变换电路。常需对脉宽调制电路进行同步，再有因如差频干扰等原因需要调制脉宽电路固定在一个频率上或与某一相关频率联动变化以降低或消除干扰时，也需使用同步电路。

发明内容

为此，本发明的目的是现将以上所述的电路进行改进，实现多种脉宽调制电路的同步工作。

    本发明的目的是通过以下电路来实现：

本发明主要电路包括脉宽调制电路 IC1，与其相接的运放电路IC2、RS触发器型集成电路IC3、运放电路IC4，以及与以上器件相匹配工作的电阻、电容。本发明的具体电路结构为：电容 C一端接地，另一端与调宽集成电路IC1的C端子相接后再与运放电路IC2的负输入端子相接，运放电路IC2的正输入端子与电阻R7的一端相接后再与电阻R6的一端以及电阻R5的一端相接，电阻R7的另一端接地，电阻R6的另一端与电源正极相接，电阻R5的另一端与运放电路IC2的输出端相接后再与RS触发器型集成电路IC3的S输入端子相接，RS触发器型集成电路IC3的R输入端子为同步输入端，RS触发器型集成电路IC3的Q输出端子与运放电路IC4 的正输入端子相接，运放电路IC4的负输入端子与电阻R3的一端相接后再与电阻R4的一端相接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的另一端与电源正极相接，运放电路IC4的输出端子与电阻R1的一端相接后再与电阻R2的一端相接，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端与调宽集成电路IC1的R端子相接,调宽集成电路IC1的OA端子作为电路的输出A端 ，OB端子作为电路的输出B端。

本发明同步脉宽调制电路能在同步触发脉冲的需要驱动下，在同步触发脉冲的频率下工作，实现晶体振荡器稳频、多台逆变器并机、三相逆变器的同步要求。在使用脉宽调制电路作为仪器、设备的电路中，如因差频干扰等原因需要调制脉宽电路固定在一个频率上或与某一相关频率联动变化以降低或消除干扰时，也可使用这一同步电路。这种类型的电路如仪器设备中常用的电源变换电路。本发明电路设计简单，输出稳定，是一种应用很广的脉宽调制电路的同步电路。

附图说明

图1是现有的脉宽调制电路原理示意图；

图2是现有的脉宽调制电路的波形图；

图3是本发明电路原理图；

图4是同步触发脉冲变化时，本发明同步脉宽调制电路的波形图。

具体实施方式

    本发明中由运放IC2，电阻R5、R6、R7组成的施密特触发器的两个触发电压，低点触发电压UIC2d和高点触发电压UIC2g，要求高于脉宽调制电路IC1的设定下限放电电压Ucd，低于上限翻转电压Ucg。一般低点触发电压UIC2d要求接近脉宽调制电路IC1的设定下限放电电压Ucd，低点触发电压UIC2d和高点触发电压UIC2g的压差要小。

    本发明中要求运放IC2为高输入阻抗型运放。

    本发明中RS触发器型集成电路IC3的R端S端通常为零电压，并且其输出Q端为高电压，R端输入高电压触发脉冲时，输出Q端被置为零电压，电路中要求这一触发脉冲尽量窄，它过去之后R端仍为零电压。S端输入高电压时输出Q端被置为高电压。

    本发明中要求运放IC4为集电极开路型运放。

    本发明中要求电阻R2和电容C的最小值大于脉宽调制型集成电路IC1要求的最小RC值，电阻R1加电阻R2和电容C的最大值小于脉宽调制型集成电路IC1要求的最大RC值，一般电阻R1的值应为电阻R2值的10倍或10倍以上。

电路工作中先使同步输入端保持零电压，这时电容C上电压UC由低到高，再由高到低，不断变化，当UC低于施密特触发器的低点触发电压UIC2d时，施密特触发器翻转，此时RS触发器型集成电路IC3的S输入端为高电压，因这时它的Q输出端为高电压，故S输入端电压的变化对它的工作状态无影响，当电容 C上电压UC由低到高变化高过施密特触发器的高点触发电压UIC2g时，施密特触发器电路翻转，其输出端变为低电压。因RS触发器型集成电路 IC3的 Q输出端为高电压，使运放IC4的输出为开路状态，这样，在同步输入端保持零电压时，这一电路的工作状态与普通脉宽调制电路一样。这时电容C上电压UC上升的斜率由电阻 R1加 R2和电容 C的值来决定。

    当加入同步触发脉冲时，RS触发器型集成电路IC3在 R输入端为高电压时翻转，其Q输出端跳变为低电压，与其相连的运放 IC4输出为零电位，将电阻 R1短路，这时脉宽调制型集成电路IC1的定时电阻由 R1加 R2变为 R2，由于电阻 R2的值远小于电阻 R1的值，使得电容 C上电压迅速升至脉宽调制电路 IC1 的设定上限翻转电压 Ucg，IC1内部翻转，将电容 C上电压 UC迅速放至施密特触发器的低点触发电压UIC2d  时，施密特触发器翻转，此时RS触发器型集成电路 IC3的 S 输入端为高电压，因这时它的Q输出端为低电压，故 S 输入端的高电压使得RS触发器翻转，它的Q输出端跳变为高电压，使运放 IC4的输出为开路状态。电容 C上电压 UC 的电压继续下降至脉宽调制电路 IC1的设定下限放电电压 Ucd 时，脉宽调制电路 IC1的放电电路停止放电，电容 C上电压 UC开始上升，这时其上升的斜率由电阻R1加R2和电容C的值来决定。当其升至施密特触发器的高点触发电压 IC2g 时，施密特触发器电路翻转，其输出端变为低电压。这时RS触发器型集成电路IC3的 R输入端和 S输入端都为零电压，电容C上电压 UC上升的斜率依然不变，由电阻 R1加 R2和电容C的值来决定，直至下一个同步触发脉冲到来时，RS触发器型集成电路 IC3在 R 输入端为高电压时再次翻转。于是，这一脉宽调制电路电路在同步触发脉冲的频率下振荡工作，实现了脉宽调制电路电路与同步触发脉冲的同步。

    依据其工作原理，可以看出，同步触发脉冲最迟应在电容 C上电压升至脉宽调制电路 IC1的设定上限翻转电压Ucg，IC1内部翻转前到达，这种脉宽调制电路才能正常同步运行，所以同步触发脉冲的频率应高于脉宽调制电路集成 IC1由电阻 R1加电阻 R2的值与电容 C形成的电路自主振荡频率。又由于同步触发脉冲到达后，脉宽调制电路恢复至初始状态需要：

    1）电容 C上电压 UC 要在脉宽调制电路集成 IC1由电阻 R2  的值与电容 C组成的时间常数下运行至升高到脉宽调制电路 IC1的设定上限翻转电压 Ucg 的时间。这是第一段时间。

    2）脉宽调制电路IC1内部翻转后，将电容C上电压 UC 迅速放至施密特触发器的低点触发电压UIC2d 时，施密特触发器翻转，此时RS触发器型集成电路IC3的S 输入端为高电压，因这时它的Q 输出端为低电压，故 S 输入端的高电压使得 RS 触发器电路翻转，它的Q 输出端跳变为高电压，使运放IC4的输出为开路状态。电容C上电压 UC 的电压继续下降至脉宽调制电路IC1的设定下限放电电压Ucd 时，脉宽调制电路IC1的放电电路停止放电，电容C上电压 UC 开始上升，这时其上升的斜率由电阻R1加电阻R2和电容C的值来决定。当其升至施密特触发器的高点触发电压IC2g时，施密特触发器电路翻转，其输出端变为低电压。此时RS触发器型集成电路IC3的 R输入端和S输入端都又变回原初始状态，同为零电压。这是第二段时间。

即下一个同步触发脉冲应在脉宽调制电路经历上述两个时间段恢复至初始状态后到来，脉宽调制电路才能正常工作。并且同步触发脉冲的宽度要小于其到来后电容C上电压UC在脉宽调制电路集成IC1由电阻R2的值与电容C组成的时间常数下运行至升高到脉宽调制电路 IC1的设定上限翻转电压 Ucg 的时间。这也就是这一电路对最高同步脉冲频率的要求。

Claims (5)

1.  一种脉宽调制电路的同步电路，其特征在于：主要电路包括脉宽调制电路 IC1，与其相接的运放电路IC2、RS触发器型集成电路IC3、运放电路IC4，以及与以上器件相匹配工作的电阻、电容。

2. 根据权利要求1所述的同步电路，其特征在于：电容 C一端接地，另一端与调宽集成电路IC1的C端子相接后再与运放电路IC2的负输入端子相接，运放电路IC2的正输入端子与电阻R7的一端相接后再与电阻R6的一端以及电阻R5的一端相接，电阻R7的另一端接地，电阻R6的另一端与电源正极相接，电阻R5的另一端与运放电路IC2的输出端相接后再与RS触发器型集成电路IC3的S输入端子相接，RS触发器型集成电路IC3的R输入端子为同步输入端，RS触发器型集成电路IC3的Q输出端子与运放电路IC4 的正输入端子相接，运放电路IC4的负输入端子与电阻R3的一端相接后再与电阻R4的一端相接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的另一端与电源正极相接，运放电路IC4的输出端子与电阻R1的一端相接后再与电阻R2的一端相接，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端与调宽集成电路IC1的R端子相接,调宽集成电路IC1的OA端子作为电路的输出A端 ，OB端子作为电路的输出B端。

3. 根据权利要求2所述的同步电路，其特征在于：IC1为脉宽调制型集成电路，IC2为高输入阻抗型运放，IC3为RS触发器型集成电路，IC4为集电极开路型运放。

4. 根据权利要求2或3所述的同步电路，其特征在于：运放IC2、电阻R5、R6、R7组成的施密特触发器的两个触发电压，低点触发电压和高点触发电压，要求高于脉宽调制电路IC1的设定下限放电电压，低于上限翻转电压；

IC3的R端S端通常为零电压，并且其输出Q端为高电压，R端输入高电压触发脉冲时，输出Q端被置为零电压，电路中要求这一触发脉冲尽量窄，它过去之后R端仍为零电压，S端输入高电压时输出Q端被置为高电压；

    电阻R2和电容C的最小值大于脉宽调制型集成电路IC1要求的最小RC值，电阻R1加电阻R2和电容C的最大值小于脉宽调制型集成电路IC1要求的最大RC值，电阻R1的值应为电阻R2值的10倍或10倍以上。

5.根据权利要求4所述的同步电路，其特征在于：电路工作中先使同步输入端保持零电压，这时电容C上电压UC由低到高，再由高到低，不断变化，当UC低于施密特触发器的低点触发电压时，施密特触发器翻转，此时RS触发器型集成电路IC3的S输入端为高电压，因这时它的Q输出端为高电压，故S输入端电压的变化对它的工作状态无影响；当电容 C上电压UC由低到高变化高过施密特触发器的高点触发电压时，施密特触发器电路翻转，其输出端变为低电压；

因RS触发器型集成电路 IC3的 Q输出端为高电压，使运放IC4的输出为开路状态，这样，在同步输入端保持零电压时，这一电路的工作状态与普通脉宽调制电路一样；

这时电容C上电压UC上升的斜率由电阻 R1加 R2和电容 C的值来决定；

    当加入同步触发脉冲时，RS触发器型集成电路IC3在 R输入端为高电压时翻转，其Q输出端跳变为低电压，与其相连的运放 IC4输出为零电位，将电阻 R1短路，这时脉宽调制型集成电路IC1的定时电阻由 R1加 R2变为 R2，由于电阻 R2的值远小于电阻 R1的值，使得电容 C上电压迅速升至脉宽调制电路 IC1 的设定上限翻转电压，IC1内部翻转；将电容 C上电压 UC迅速放至施密特触发器的低点触发电压时，施密特触发器翻转，此时RS触发器型集成电路 IC3的 S 输入端为高电压，因这时它的Q输出端为低电压，故 S 输入端的高电压使得RS触发器翻转，它的Q输出端跳变为高电压，使运放 IC4的输出为开路状态；

电容 C上电压 UC 的电压继续下降至脉宽调制电路 IC1的设定下限放电电压 Ucd 时，脉宽调制电路 IC1的放电电路停止放电，电容 C上电压 UC开始上升，这时其上升的斜率由电阻R1加R2和电容C的值来决定；

当其升至施密特触发器的高点触发电压时，施密特触发器电路翻转，其输出端变为低电压；这时RS触发器型集成电路IC3的 R输入端和 S输入端都为零电压，电容C上电压 UC上升的斜率依然不变，由电阻 R1加 R2和电容C的值来决定，直至下一个同步触发脉冲到来时，RS触发器型集成电路 IC3在 R 输入端为高电压时再次翻转；于是，这一脉宽调制电路电路在同步触发脉冲的频率下振荡工作，实现了脉宽调制电路电路与同步触发脉冲的同步。

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