CN109756133B - 一种随载可变pwm控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种随载可变PWM控制器，包括频率信号产生电路以及主控制电路，所述频率信号产生电路包括移位寄存器芯片U2，所述移位寄存器芯片U2的1号引脚与2号引脚之间通过导线相连接，所述移位寄存器芯片U2的1号引脚第一支路通过导线接反相器芯片U4A的输出端，第二支路通过导线接与非门芯片U1C的输入端，所述移位寄存器芯片U2的9号引脚通过导线接反相器芯片U4C的输入端，所述移位寄存器芯片U2的8号引脚通过导线接与非门芯片U1A的输出端，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：该设计实现了占空比控制和移相控制的无缝切换的功能，提高了开关频率轻载情况下的满量程输出，降低了假负载应力。

Description

一种随载可变PWM控制器

技术领域

本发明是一种随载可变PWM控制器，属于开关电源设备领域。

背景技术

开关电源广泛应用于现代工业和国防等领域，随着现代科技的发展，对电源的功率等级、电压等级、效率以及体积与重量等要求不断提高，提高开关频率是减小功率变换器体积、重量，提高变换器功率密度的有效途径，大功率AC/DC变换器，一般采用相移控制的全桥拓扑技术，该方法可获得较高的dv/dt值，并且为功率级的所有初级侧半导体提供零电压开关，传统控制方式主要采用集成式移相控制芯片，比如UC38XX系列PWM控制IC，该方案的主要优点是简化设计步骤，节省调试时间，现有的控制方式移相角度并不能调节到接近零，在开关频率提高的情况下会导致电源空载小电压输出不受控，有定值输出，无法满足测试电源的输出要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种随载可变PWM控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种随载可变PWM控制器，包括频率信号产生电路以及主控制电路，所述频率信号产生电路包括移位寄存器芯片U2，所述移位寄存器芯片U2的1号引脚与2号引脚之间通过导线相连接，所述移位寄存器芯片U2的1号引脚第一支路通过导线接反相器芯片U4A的输出端，第二支路通过导线接与非门芯片U1C的输入端，所述移位寄存器芯片U2的9号引脚通过导线接反相器芯片U4C的输入端，所述移位寄存器芯片U2的8号引脚通过导线接与非门芯片U1A的输出端，所述与非门芯片U1A的一个输入端通过电阻R2接电源端子VCC，另一个输入端通过电阻R1接与非门芯片U1A的输出端，所述晶振Y1与电阻R1之间并联连接，所述晶振Y1的一端通过电容C1接地，另一端通过电容C2接地，所述与非门芯片U1B的一个输入端通过电阻R3接地，另一个输入端通过导线接反相器芯片U4C的输出端，所述与非门芯片U1B的输出端通过导线接与非门芯片U1C的一个输入端，所述与非门芯片U1C的输出端通过导线接D触发器U5的输入端，所述D触发器U5的输出端引出端子QDA，所述移位寄存器芯片U3的1号引脚通过导线接反相器芯片U4B的输出端，所述反相器芯片U4B的输入端第一支路通过导线接移位寄存器芯片U3的5号引脚，第二支路通过导线接D触发器U5的控制端，所述移位寄存器芯片U3的2号引脚通过导线接移位寄存器芯片U3的1号引脚，所述移位寄存器芯片U3的3号引脚通过导线接D触发器U6的控制端，所述移位寄存器芯片U3的4号引脚通过导线接反相器芯片U4D的输入端，所述反相器芯片U4D输出端通过导线接D触发器U7的输入端，所述移位寄存器芯片U3的8号引脚通过导线接D触发器芯片U6和U7的输入端，所述D触发器U6的输出端引出端子QDB，所述D触发器U7的输出端引出端子QDC，所述主控制电路包括EPLD芯片U8，所述EPLD芯片U8的5号引脚通过电阻R81接反相器芯片U16F的输入端，所述反相器芯片U16F的输入端通过电容C49接地，所述反相器芯片U16F的输出端通过电阻R72接反相器芯片U16E的输入端，所述反相器芯片U16E的输入端通过电容C41接地，所述反相器芯片U16E的输出端通过导线接EPLD芯片U8的11号引脚，所述EPLD芯片U8的7号引脚通过导线接D触发器芯片U13的输出端，所述比较器芯片U12D的同相端引出端子IH，所述比较器芯片U12D的反相端引出端子SAWTOOTH，所述比较器芯片U12D的输出端接D触发器芯片U13的输入端，所述EPLD芯片U8的12号引脚通过导线接比较器芯片U10D的输出端，所述比较器芯片U10D的同相输入端第一支路通过电阻R26接地，第二支路通过电阻R21接电源端子VCC，所述电容C15与电阻R26之间并联连接，所述比较器芯片U10D的反相输入端第一支路通过导线接电阻R17并由电阻R17的另一端引出端子VB，第二支路通过导线接二极管D5的阴极，所述二极管D5的阳极接地，所述二极管D5的阴极第一支路通过电阻R16以及二极管D2接端子VB，第二支路通过导线接电阻R14并由电阻R14的另一端引出端子I_GD，所述比较器芯片U10D的输出端通过电阻R30接比较器芯片U10D的反相输入端，所述电容C16与电阻R30之间并联连接。

进一步地，所述EPLD芯片U8的20号引脚通过电阻R153接驱动电路，所述驱动电路包括三极管Q15，所述三极管Q15的集电极通过导线分别与驱动芯片U25的2号引脚以及4号引脚相连接，所述三极管Q15的发射极接地，所述三极管Q15的基极第一支路通过电阻R146接MOS管Q11的漏极，第二支路通过导线接三极管Q12的发射极，所述MOS管Q11的漏极通过电阻R145接电源端子VCC，所述MOS管Q11的源极接地，所述MOS管Q11的栅极引出端子DR_STOP，所述驱动芯片U25的5号引脚通过导线接二极管D45的阴极，所述驱动芯片U25的8号引脚通过导线接二极管D44的阳极，所述二极管D44的阴极接电源端子VC，所述二极管D45的阳极接地，所述二极管D44的阳极引出端子OUT4。

进一步地，所述驱动电路设置有四个，四个所述驱动电路分别与EPLD芯片U8的20号引脚、21号引脚、22号引脚以及23号引脚相连接，从而实现了驱动EPLD控制信号的功能。

进一步地，所述比较器芯片U10、比较器芯片U12的芯片型号为LM239，所述D触发器芯片U5、D触发器芯片U6、D触发器芯片U7、D触发器芯片U13的芯片型号均为74LS74，所述与非门芯片U1的芯片型号为74LS00，所述EPLD芯片型号为ATF22V10CQ。

本发明的有益效果：本发明的一种随载可变PWM控制器，本发明通过添加频率信号产生电路以及主控制电路，实现了占空比控制和移相控制的无缝切换的功能，提高了开关频率轻载情况下的满量程输出，降低了假负载应力，解决了现有的控制方式移相角度并不能调节到接近零，在开关频率提高的情况下会导致电源空载小电压输出不受控，有定值输出，无法满足测试电源的输出要求的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种随载可变PWM控制器的主控制电路的电路原理图；

图2为本发明一种随载可变PWM控制器中频率信号产生电路的电路原理图；

图3为本发明一种随载可变PWM控制器中的电路原理框图；

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种随载可变PWM控制器，包括频率信号产生电路以及主控制电路，频率信号产生电路包括移位寄存器芯片U2，移位寄存器芯片U2的1号引脚与2号引脚之间通过导线相连接，移位寄存器芯片U2的1号引脚第一支路通过导线接反相器芯片U4A的输出端，第二支路通过导线接与非门芯片U1C的输入端，移位寄存器芯片U2的9号引脚通过导线接反相器芯片U4C的输入端，移位寄存器芯片U2的8号引脚通过导线接与非门芯片U1A的输出端，与非门芯片U1A的一个输入端通过电阻R2接电源端子VCC，另一个输入端通过电阻R1接与非门芯片U1A的输出端，晶振Y1与电阻R1之间并联连接，晶振Y1的一端通过电容C1接地，另一端通过电容C2接地，与非门芯片U1B的一个输入端通过电阻R3接地，另一个输入端通过导线接反相器芯片U4C的输出端，与非门芯片U1B的输出端通过导线接与非门芯片U1C的一个输入端，与非门芯片U1C的输出端通过导线接D触发器U5的输入端，D触发器U5的输出端引出端子QDA，移位寄存器芯片U3的1号引脚通过导线接反相器芯片U4B的输出端，反相器芯片U4B的输入端第一支路通过导线接移位寄存器芯片U3的5号引脚，第二支路通过导线接D触发器U5的控制端，移位寄存器芯片U3的2号引脚通过导线接移位寄存器芯片U3的1号引脚，移位寄存器芯片U3的3号引脚通过导线接D触发器U6的控制端，移位寄存器芯片U3的4号引脚通过导线接反相器芯片U4D的输入端，反相器芯片U4D输出端通过导线接D触发器U7的输入端，移位寄存器芯片U3的8号引脚通过导线接D触发器芯片U6和U7的输入端，D触发器U6的输出端引出端子QDB，D触发器U7的输出端引出端子QDC，主控制电路包括EPLD芯片U8，EPLD芯片U8的5号引脚通过电阻R81接反相器芯片U16F的输入端，反相器芯片U16F的输入端通过电容C49接地，反相器芯片U16F的输出端通过电阻R72接反相器芯片U16E的输入端，反相器芯片U16E的输入端通过电容C41接地，反相器芯片U16E的输出端通过导线接EPLD芯片U8的11号引脚，EPLD芯片U8的7号引脚通过导线接D触发器芯片U13的输出端，所述比较器芯片U12D的同相端引出端子IH，所述比较器芯片U12D的反相端引出端子SAWTOOTH，所述比较器芯片U12D的输出端接D触发器芯片U13的输入端，EPLD芯片U8的12号引脚通过导线接比较器芯片U10D的输出端，比较器芯片U10D的同相输入端第一支路通过电阻R26接地，第二支路通过电阻R21接电源端子VCC，电容C15与电阻R26之间并联连接，比较器芯片U10D的反相输入端第一支路通过导线接电阻R17并由电阻R17的另一端引出端子VB，第二支路通过导线接二极管D5的阴极，二极管D5的阳极接地，二极管D5的阴极第一支路通过电阻R16以及二极管D2接端子VB，第二支路通过导线接电阻R14并由电阻R14的另一端引出端子I_GD，比较器芯片U10D的输出端通过电阻R30接比较器芯片U10D的反相输入端，电容C16与电阻R30之间并联连接，频率信号产生电路中无源晶振Y1与谐振电容C1和电容C2产生的微弱信号经过放大器芯片U1A的识别放大，提供给移位寄存器U2做时钟信号，移位寄存器U2对源频率做8分频，而后该将信号经移位寄存器U3继续做6分频，从而产生需要的开关频率，同时移位寄存器U3的输出QA、QB、QC，各自接D触发器，产生相位角正好互差120°的方波信号，传送给外部功率模组，端子I_GD是内模组的电流大小，端子VB是电源输出电压反馈，二者求和可以作为电源输出功率的指标，电阻R21和电阻R26分压产生基准信号供给比较器芯片U10D，输出功率值和基准值做比较，产生高低电平提供给EPLD芯片做驱动方式切换信号，通过比较比较器芯片U10D积分电平和三角波的幅值，切出调节需要的移相角大小，传送给EPLD芯片的输入脚，电阻R81与电容C49和电阻R72与电容C41构成的两组RC延时信号经过反相器后，EPLD芯片的11号引脚信号滞后于5号引脚，调节电阻值和电容值，产生滞后角度作为功率器件死区时间，保证开通关断安全，通过对EPLD内部编程，实现占空比硬开关和移相软开关的无缝切换，兼容硬开关轻载和软开关重载的优势，频率发生器由晶振、谐振电容、与非门等组成，用来产生稳定可靠的源频率，分频电路对源频率做分频处理，同时产生三路相位角差别相同的方波信号，振荡器电路采用RC积分环节产生同频三角波，分立元件产生的三角波比较灵活，可以提高三角波的幅值，使得系统具有更宽的动态和良好的稳定性，误差放大器基于EPLD的设定值和输出反馈值的差值得到调节电平变量，脉宽调制电路通过比较误差放大器输出变量和振荡器三角波信号，产生需要的调制脉宽信号，功率检测电路通过检测输出电压和电流来判断输出端负载大小，以提供给控制器切换控制方式。

作为本发明的一个实施例：EPLD芯片U8的20号引脚通过电阻R153接驱动电路，驱动电路包括三极管Q15，三极管Q15的集电极通过导线分别与驱动芯片U25的2号引脚以及4号引脚相连接，三极管Q15的发射极接地，三极管Q15的基极第一支路通过电阻R146接MOS管Q11的漏极，第二支路通过导线接三极管Q12的发射极，MOS管Q11的漏极通过电阻R145接电源端子VCC，MOS管Q11的源极接地，MOS管Q11的栅极引出端子DR_STOP，驱动芯片U25的5号引脚通过导线接二极管D45的阴极，驱动芯片U25的8号引脚通过导线接二极管D44的阳极，二极管D44的阴极接电源端子VC，二极管D45的阳极接地，二极管D44的阳极引出端子OUT4。

作为本发明的一个实施例：驱动电路设置有四个，四个驱动电路分别与EPLD芯片U8的20号引脚、21号引脚、22号引脚以及23号引脚相连接，从而实现了驱动EPLD控制信号的功能。

作为本发明的一个实施例：比较器芯片U10、比较器芯片U12的芯片型号为LM239，D触发器芯片U5、D触发器芯片U6、D触发器芯片U7、D触发器芯片U13的芯片型号均为74LS74，与非门芯片U1的芯片型号为74LS00，EPLD芯片型号为ATF22V10CQ。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种随载可变PWM控制器，包括频率信号产生电路以及主控制电路，其特征在于：所述频率信号产生电路包括移位寄存器芯片U2，所述移位寄存器芯片U2的1号引脚与2号引脚之间通过导线相连接，所述移位寄存器芯片U2的1号引脚第一支路通过导线接反相器芯片U4A的输出端，第二支路通过导线接与非门芯片U1C的输入端，所述移位寄存器芯片U2的9号引脚通过导线接反相器芯片U4C的输入端，所述移位寄存器芯片U2的8号引脚通过导线接与非门芯片U1A的输出端，所述与非门芯片U1A的一个输入端通过电阻R2接电源端子VCC，另一个输入端通过电阻R1接与非门芯片U1A的输出端，晶振Y1与电阻R1之间并联连接，所述晶振Y1的一端通过电容C1接地，另一端通过电容C2接地，所述与非门芯片U1B的一个输入端通过电阻R3接地，另一个输入端通过导线接反相器芯片U4C的输出端，所述与非门芯片U1B的输出端通过导线接与非门芯片U1C的一个输入端，所述与非门芯片U1C的输出端通过导线接D触发器U5的输入端，所述D触发器U5的输出端引出端子QDA，所述移位寄存器芯片U3的1号引脚通过导线接反相器芯片U4B的输出端，所述反相器芯片U4B的输入端第一支路通过导线接移位寄存器芯片U3的5号引脚，第二支路通过导线接D触发器U5的控制端，所述移位寄存器芯片U3的2号引脚通过导线接移位寄存器芯片U3的1号引脚，所述移位寄存器芯片U3的3号引脚通过导线接D触发器U6的控制端，所述移位寄存器芯片U3的4号引脚通过导线接反相器芯片U4D的输入端，所述反相器芯片U4D输出端通过导线接D触发器U7的输入端，所述移位寄存器芯片U3的8号引脚通过导线接D触发器芯片U6和U7的输入端，所述D触发器U6的输出端引出端子QDB，所述D触发器U7的输出端引出端子QDC；

所述主控制电路包括EPLD芯片U8，所述EPLD芯片U8的5号引脚通过电阻R81接反相器芯片U16F的输入端，所述反相器芯片U16F的输入端通过电容C49接地，所述反相器芯片U16F的输出端通过电阻R72接反相器芯片U16E的输入端，所述反相器芯片U16E的输入端通过电容C41接地，所述反相器芯片U16E的输出端通过导线接EPLD芯片U8的11号引脚，所述EPLD芯片U8的7号引脚通过导线接D触发器芯片U13的输出端，比较器芯片U12D的同相端引出端子IH，所述比较器芯片U12D的反相端引出端子SAWTOOTH，所述比较器芯片U12D的输出端接D触发器芯片U13的输入端，所述EPLD芯片U8的12号引脚通过导线接比较器芯片U10D的输出端，所述比较器芯片U10D的同相输入端第一支路通过电阻R26接地，第二支路通过电阻R21接电源端子VCC，所述电容C15与电阻R26之间并联连接，所述比较器芯片U10D的反相输入端第一支路通过导线接电阻R17并由电阻R17的另一端引出端子VB，第二支路通过导线接二极管D5的阴极，所述二极管D5的阳极接地，所述二极管D5的阴极第一支路通过电阻R16以及二极管D2接端子VB，第二支路通过导线接电阻R14并由电阻R14的另一端引出端子I_GD，所述二极管D5的阴极第二支路通过电阻R15以及二极管D1接端子I_GD，所述比较器芯片U10D的输出端通过电阻R30接比较器芯片U10D的反相输入端，所述电容C16与电阻R30之间并联连接。

2.根据权利要求1所述的一种随载可变PWM控制器，其特征在于：所述EPLD芯片U8的20号引脚通过电阻R153接驱动电路，所述驱动电路包括三极管Q15，所述三极管Q15的集电极通过导线分别与驱动芯片U25的2号引脚以及4号引脚相连接，所述三极管Q15的发射极接地，所述三极管Q15的基极第一支路通过电阻R146接MOS管Q11的漏极，第二支路通过导线接三极管Q12、Q13以及Q14的发射极，所述MOS管Q11的漏极通过电阻R145接电源端子VCC，所述MOS管Q11的源极接地，所述MOS管Q11的栅极引出端子DR_STOP，所述驱动芯片U25的5号引脚通过导线接二极管D45的阴极，所述驱动芯片U25的8号引脚通过导线接二极管D44的阳极，所述二极管D44的阴极接电源端子VC，所述二极管D45的阳极接地，所述二极管D44的阳极引出端子OUT4。

3.根据权利要求2所述的一种随载可变PWM控制器，其特征在于：所述驱动电路设置有四个，四个所述驱动电路分别与EPLD芯片U8的20号引脚、21号引脚、22号引脚以及23号引脚相连接，从而实现了驱动EPLD控制信号的功能。

4.根据权利要求1所述的一种随载可变PWM控制器，其特征在于：所述比较器芯片U10、比较器芯片U12的芯片型号为LM239，所述D触发器芯片U5、D触发器芯片U6、D触发器芯片U7、D触发器芯片U13的芯片型号均为74LS74，所述与非门芯片U1的芯片型号为74LS00，所述EPLD芯片型号为ATF22V10CQ。

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