CN112332637A - 一种可调式pwm驱动控制电路 - Google Patents

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孟庆涛
龚思扬
周慧芳
郭一鸣
曹春芳
和龙
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Abstract

本发明提供了一种可调式PWM驱动控制电路，包括通过比较器U1A产生振荡电路基准电压；通过比较器U1B构成的迟滞比较器和比较器U1C构成的三角波发生器，组合成波形振荡器，产生振荡三角波；通过比较器U1D与分压网络提供的基准电压进行比较，输出控制信号。控制信号通过栅极电阻至MOS管，驱动MOS管导通和关断，向负载输出占空比和频率可调的方波信号。本发明创造所述的一种可调式PWM驱动控制电路，可输出频率及占空比可调的方波控制信号。其电路结构简单，容易实现；对电阻、电容的精度要求低，误差小，为后续的设计工作提供便利，节约了设计成本；设置的比较器为普通电压比较器，通用性强，适用范围广。

Description

一种可调式PWM驱动控制电路
技术领域
本发明属于PWM调制技术领域，尤其是涉及一种可调式PWM驱动控制电路。
背景技术
PWM脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极，来实现电源输出晶体管基级或MOS管栅极的偏置，实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。
这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。但是，可调式PWM驱动控制电路以应用PWM控制信号的频率变化和占空比变化需求设计，需要尽可能结构简单、器件通用化、易实现。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种可调式PWM驱动控制电路，以提供一种PWM驱动信号控制灵活、元器件通用性强、电路结构简单的可调式PWM驱动控制电路。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的构思：为实现电路结构简单，首先通过比较器产生振荡电路的基准电压，和由迟滞比较器和三角波发生器组成的波形振荡器输出基准三角波，再将三角波与分压网络的基准电压进行比较，输出可控制MOS管导通和关断的驱动信号。当三角波的电压高于基准电压，比较器输出高电平，MOS管导通，负载形成电流回路。当三角波电压低于基准电压时，比较器输出低电平，MOS管截止，负载的电流回路被切断，负载断电。负载驱动电压与MOS管源极之间的二极管在负载为感性负载时，将避免电流反向回流，起到保护MOS管的作用。
一种可调式PWM驱动控制电路，其特征在于：包括比较器U1A、比较器U1B、比较器U1C、比较器U1D，
所述比较器U1A的正向输入端分别接电阻R8、电阻R9的一端，所述电阻R8的另一端连接至基准电压VREF1，所述电阻R9的另一端连接至GND；所述比较器U1A的负向输入端连接比较器U1A的输出端；所述比较器U1A的输出端分别接比较器U1B的负向输入端、比较器U1C的正向输入端；
所述比较器U1B的正向输入端分别接电阻R3的一端、电阻R4的一端，所述电阻R3的另一端比较器U1B的输出端，所述电阻R4的另一端分别连接至比较器U1D的负向输入端、U1C的输出端；所述比较器U1B的输出端还通过电阻R2连接比较器U1C的负向输入端，比较器U1C的负向输入端与输出端之间并联可调电容C1；
所述比较器U1D的正向输入端分别接电阻R6、可调电阻R7的一端，所述电阻R6的另一端连接至基准电压VREF2，所述可调电阻R7的另一端连接至GND；所述比较器U1D的输出端接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接MOS管Q1的栅级；所述MOS管Q1的漏极连接至GND，所述MOS管Q1的源极分别连接至二极管D1的正极、外接输出OUT-；所述二极管D1的负极分别连接至VDD、外接输出OUT+；所述外接输出OUT+、外接输出OUT-为驱动负载连接端。
相对于现有技术，本发明所述的电路具有以下优势：
(1)本发明创造所述的可调式PWM驱动控制电路，结构简单，容易实现；对电阻的精度要求低，误差小，数据采集值准确，为后续的试验和设计工作提供便利，节约了设计成本。
(2)本发明创造所述的可调式PWM驱动控制电路，设置的比较器均为普通电压比较器，通用性强，适用范围广。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的可调式PWM驱动控制电路的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例的一种可调式PWM驱动控制电路的设计方法，包括
步骤一：通过比较器U1A产生振荡三角波电路的基准电压；
步骤二：通过比较器U1B构成的迟滞比较器和比较器U1C构成的积分电路，组合成为基于基准电压的三角波发生器，产生振荡三角波。其中，通过积分电路的电容参数改变实现输出振荡三角波形的频率变化。
步骤三：通过分压网络提供的基准电压与比较器U1C输出的三角波进行比较，比较器U1D产生高低电平控制信号，驱动MOS管的导通和关断。其中，分压网络提供的基准电压变化用于实现输出PWM驱动信号占空比的变化。
步骤四：基于控制驱动MOS管的导通和关断，完成负载驱动PWM信号的控制。
具体的，一种可调式PWM驱动控制电路，如图1所示，包括比较器U1A、比较器U1B、比较器U1C、比较器U1D，
所述比较器U1A的正向输入端分别接电阻R8、电阻R9的一端，所述电阻R8的另一端连接至基准电压1(VREF1)，所述电阻R9的另一端连接至GND；所述比较器U1A的负向输入端分别接比较器U1A的输出端、比较器U1B的负向输入端、比较器U1C的正向输入端，所述比较器U1A的输出端分别接比较器U1A的负向输入端、比较器U1B的负向输入端、比较器U1C的正向输入端。
所述比较器U1B的正向输入端分别接电阻R3的一端、电阻R4的一端，所述电阻R3的另一端分别连接至电阻R2的一端、比较器U1B的输出端，所述电阻R4的另一端分别连接至比较器U1D的负向输入端、比较器U1C的输出端、电容C1的一端；所述比较器U1B的负向输入端分别接比较器U1A的负向输入端、比较器U1A的输出端、比较器U1C的正向输入端；所述比较器U1B的输出端分别接电阻R3的另一端、电阻R2的一端；所述电阻R2的另一端连接至比较器U1C的负向输入端、电容C1的另一端。
所述比较器U1C的正向输入端分别接比较器U1A的输出端、比较器U1A的负向输入端、比较器U1B的负向输入端；所述比较器U1C的负向输入端分别接电阻R2、电容C1的一端，所述电阻R2的另一端分别接比较器U1B的输出端、电阻R3的一端，所述电容C1的另一端分别接比较器U1C的输出端，比较器U1D的负向输入端、电阻R4的一端。所述比较器U1C的输出端分别接比较器U1D的负向输入端、电容C1、电阻R4的一端。
所述比较器U1D的正向输入端分别接电阻R6、电阻R7的一端，所述电阻R6的另一端连接至基准电压2(VREF2)，所述电阻R7的另一端连接至GND；所述比较器U1D的负向输入端分别接比较器U1C的输出端、电容C1的一端、电阻R4的一端；所述比较器U1D的输出端接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接MOS管Q1的栅级；所述MOS管Q1的漏极连接至GND，所述MOS管Q1的源极分别连接至二极管D1的正极、外接输出OUT-；所述二极管D1的负极分别连接至VDD、外接输出OUT+。
所述比较器U1A、所述比较器U1B、所述比较器U1C、所述比较器U1D集成于同一芯片，为四个相互独立的电压比较器，型号可为LM124或LM139。
所述比较器U1A、所述比较器U1B、所述比较器U1C、所述比较器U1D为同一单电源供电，芯片电源端连接至VCC，地端连接至GND。
所述电阻R7为可调电阻。
所述电容C1为可调电容。
所述电阻R8、电阻R9为基准电压1(振荡三角波基准电压)分压电阻，其阻值精度为1％。
所述电阻R6、电阻R7为基准电压2(脉宽比较输出基准电压)分压电阻，其阻值精度为1％。
所述MOS管Q1为硅N沟道MOS场效应晶体管，型号可为IRF540或IRF530。
所述二极管D1为硅开关二极管，型号可为1N4007或1N4148。
所述外接输出OUT+、外接输出OUT-为驱动负载连接端。
上述可调式PWM驱动控制电路的工作原理为：
基准电压VREF1通过分压电阻R8、电阻R9产生电压输入至比较器U1A的正向输入端，比较器U1A的负向输入端与输出端连接形成回路，输出振荡三角波基准电压。由比较器U1B、电阻R3、电阻R4组成的迟滞比较器，和由比较器U1C、电阻R2、可调电容C1组成的积分电路，通过首尾组合成为三角波发生器。比较器U1A输出振荡三角波基准电压分别输入比较器U1B的负向输入端和比较器U1C的正向输入端，由比较器U1C的输出端输出基于振荡三角波基准电压的可调频率三角波。
基于振荡三角波基准电压的三角波输入至比较器U1D的负向输入端，基准电压VREF2通过电阻R6、可调电阻R7产生脉宽比较输出基准电压，并输入至比较器U1D的正向输入端，脉宽比较输出基准电压与基于振荡三角波基准电压的三角波进行比较，使比较器U1D的输出端输出占空比可调的PWM驱动控制信号。PWM驱动控制信号通过电阻R5输入至MOS管Q1的栅极，当三角波的电压高于基准电压，比较器输出高电平，MOS管Q1导通。当三角波电压低于基准电压时，比较器输出低电平，MOS管Q1截止。
MOS管Q1导通使外部负载回路产生电流，驱动电流从OUT+端经过负载输出至OUT-端，再经过MOS管源极至漏极，最后输入GND；MOS管Q1截止，MOS管源极至漏极断开，负载的电流回路断开。
电路可通过可调电容C1的容值变化改变振荡三角波的频率，通过可调电阻R7的阻值变化改变PWM驱动控制信号的占空比，实现PWM驱动控制信号的可调输出。
本发明的实施例电路中基准电压分压电阻的精度为1％时，可以稳定并准确的输出基准电压值，满足控制信号的精确输出要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可调式PWM驱动控制电路，其特征在于：包括比较器U1A、比较器U1B、比较器U1C、比较器U1D，
所述比较器U1A的正向输入端分别接电阻R8、电阻R9的一端，所述电阻R8的另一端连接至基准电压VREF1，所述电阻R9的另一端连接至GND；所述比较器U1A的负向输入端连接比较器U1A的输出端；所述比较器U1A的输出端分别接比较器U1B的负向输入端、比较器U1C的正向输入端；
所述比较器U1B的正向输入端分别接电阻R3的一端、电阻R4的一端，所述电阻R3的另一端比较器U1B的输出端，所述电阻R4的另一端分别连接至比较器U1D的负向输入端、U1C的输出端；所述比较器U1B的输出端还通过电阻R2连接比较器U1C的负向输入端，比较器U1C的负向输入端与输出端之间并联可调电容C1；
所述比较器U1D的正向输入端分别接电阻R6、可调电阻R7的一端，所述电阻R6的另一端连接至基准电压VREF2，所述可调电阻R7的另一端连接至GND；所述比较器U1D的输出端接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接MOS管Q1的栅级；所述MOS管Q1的漏极连接至GND，所述MOS管Q1的源极分别连接至二极管D1的正极、外接输出OUT-；所述二极管D1的负极分别连接至VDD、外接输出OUT+；所述外接输出OUT+、外接输出OUT-为驱动负载连接端。
2.根据权利要求1所述的一种可调式PWM驱动控制电路，其特征在于：所述比较器U1A、所述比较器U1B、所述比较器U1C、所述比较器U1D集成于同一芯片，为四个相互独立的电压比较器，型号可为LM124或LM139。
3.根据权利要求2所述的一种可调式PWM驱动控制电路，其特征在于：所述比较器U1A、所述比较器U1B、所述比较器U1C、所述比较器U1D为同一单电源供电，芯片电源端连接至VCC，地端连接至GND。
4.根据权利要求1所述的一种可调式PWM驱动控制电路，其特征在于：所述MOS管Q1为硅N沟道MOS场效应晶体管，型号为IRF540或IRF530。
5.根据权利要求1所述的一种可调式PWM驱动控制电路，其特征在于：所述二极管D1为硅开关二极管，型号为1N4007或1N4148。
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