CN112953212B - 非对称性半桥无级调功率装置及无级调功率方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非对称性半桥无级调功率装置及无级调功率方法，其中，非对称性半桥无级调功率装置，包括：功率调节信号发生电路，其用于提供功率调节信号，方波信号发生电路，其用于生成并输出互补的第一方波信号、第二方波信号；时序调制信号发生电路，其用于接收功率调节信号，并生成第一时序调制信号、第二时序调制信号；第一调制电路，其用于接收第一方波信号、第二时序调制信号，并调制生成第一功率开关管驱动信号；第二调制电路，其用于接收第一方波信号、第一时序调制信号，并调制生成第三方波信号；信号合并处理电路，其用于调制生成第二功率开关管驱动信号。实现了非对称性半桥输出功率的连续无级可调。

Description

非对称性半桥无级调功率装置及无级调功率方法

技术领域

本发明涉及半桥功率调节技术领域，具体涉及一种非对称性半桥无级调功率装置及无级调功率方法。

背景技术

LC谐振电源，大多采用半桥方式驱动，通过半桥架构中的两个推挽功率开关管交替驱动；

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

LC谐振电源在正常工作时段中除了死区时间基本实现两个功率开关管同时关闭的现象，而功率开关管的损耗主要由导通、关断、开通、回路反馈损耗引起，其中导通损耗占比最小，LC谐振输出又是一个双向环路，所以在一个周期中半桥架构中两个功率开关管同时关闭时是有关断损耗和输出回路反馈损耗的，这就使得在驱动波形占空比在一定范围内越小时(一个周期中占空比越小两管同时关闭时间就越长，输出功率也越小)，损耗越大，温升越高，所以相同功率、相同时间和散热条件下，非对称性半桥比对称性半桥温升要低30℃-40℃，这就使得对功率开关管和散热片以及冷却风扇的要求降低很多(相同额定功率机型下，功率开关管额定电流可以小一半，同时散热片的尺寸体积也可以减少2/3)，综合起来成本只有对称性半桥的70％；

但采用非对称半桥驱动LC谐振电源，难以推出输入信号与输出功率的必然关系，调节过程相对困难、繁琐，在节省成本的同时并不能给使用者提供良好的使用体验。

发明内容

鉴于上述采用非对称半桥驱动LC谐振电源，难以推出输入信号与输出功率的必然关系，调节过程相对困难的问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的非对称性半桥无级调功率装置及无级调功率方法。

依据本发明的一个方面，提供一种非对称性半桥无级调功率装置，包括：

功率调节信号发生电路，其用于提供功率调节信号，所述功率调节信号是连续可调的电压信号；

方波信号发生电路，其用于生成并输出互补的第一方波信号、第二方波信号；

时序调制信号发生电路，其用于接收所述功率调节信号，并生成第一时序调制信号、第二时序调制信号；

第一调制电路，其用于接收所述第一方波信号、第二时序调制信号，并调制生成第一功率开关管驱动信号，以驱动半桥架构中的第一功率开关管；

第二调制电路，其用于接收所述第一方波信号、第一时序调制信号，并调制生成第三方波信号；

信号合并处理电路，其用于将所述第三方波信号的下降沿与所述第二方波信号的上升沿之间的死区时间合并到所述第三方波信号上，调制生成第二功率开关管驱动信号，以通过所述第二功率开关管驱动信号及所述第二方波信号共同驱动所述半桥架构中的第二功率开关管。

优选的，所述时序调制信号发生电路，包括：

第一时序调制信号发生模块，其用于接收锯齿波信号及所述功率调节信号，并生成所述第一时序调制信号；

第二时序调制信号发生模块，其用于接收死区时间控制信号及所述锯齿波信号，并生成所述第二时序调制信号，所述死区时间控制信号是跟随所述功率调节信号的变化而变化的电压信号。

优选的，所述方波信号发生电路，包括：

PWM控制芯片，其VT2引脚、VT1引脚分别用于输出所述第一方波信号、第二方波信号。

优选的，所述非对称性半桥无级调功率装置，还包括锯齿波发生电路，用于生成最大值一定的所述锯齿波信号；

所述锯齿波发生电路包括并联的第一电容、第二电容以及串联的第一电阻、第二电阻；

所述第一电容的一端与所述PWM控制芯片的CT引脚连接，所述第一电容的另一端与所述第一电阻连接，所述第二电阻连接至所述PWM控制芯片的RT引脚；

所述PWM控制芯片的RT引脚还连接有一可变电阻，所述第一电容、第一电阻共同连接有锯齿波信号输出端子，以输出所述锯齿波信号。

优选的，所述第一时序调制信号发生模块，包括：

第一比较器，其正相输入端与所述锯齿波发生电路连接，用于接收所述锯齿波信号，其反向输入端与所述功率调节信号发生电路连接，用于接收所述功率调节信号。

优选的，所述第一比较器的反向输入端通过第一保护电阻与所述功率调节信号发生电路连接；

所述第一时序调制信号发生模块还包括死区信号输出子模块，该死区信号输出子模块包括：

串联的第一调节电阻、第二调节电阻，所述第一调节电阻的输入端与所述第一比较器的反向输入端相连；

串联的防逆流二极管、第三调节电阻，所述防逆流二极管的输入端与所述第一比较器的反向输入端连接；

死区时间控制信号输出端子，其与所述第三调节电阻的输出端连接，以输出死区时间控制信号；

其中，第二调节电阻的输出端与所述第三调节电阻的输入端连接。

优选的，所述第二时序调制信号发生模块，包括：

第二比较器，其正相输入端与所述死区时间控制信号输出端子连接，其反相输入端与所述锯齿波信号输出端子连接。

优选的，所述信号合并处理电路，包括：

第一三极管，其基极与所述第二调制电路的输出端连接，其集电极与供电线缆连接；

第二三极管，其基极与所述第一三极管的发射极连接，其集电极与所述供电线缆连接，其发射极连接有第二功率开关管驱动信号输出端子；

第三三极管，其集电极与所述供电线缆连接，其发射极与所述第二三极管的基极连接；

调制输入模组，以控制所述第三三极管与所述第二三极管的导通与否。

优选的，所述调制输入模组，包括：

第四三极管，其基极与所述第一调制电路的输出端连接，其集电极与所述第三三极管的基极连接；

第五三极管，其基极与所述方波信号发生电路连接，以接收所述第二方波信号，其集电极与所述第三三极管的基极连接。

依据本发明的另一个方面，提供一种非对称性半桥无级调功率方法，包括：

方波信号发生电路发出两路互补的第一方波信号、第二方波信号，所述第一方波信号、第二方波信号的占空比相同；

时序调制信号发生电路接收功率调节信号后生成第一时序调制信号、第二时序调制信号；

第一调制电路接收所述第一方波信号、第二时序调制信号，并调制生成第一功率开关管驱动信号，驱动半桥架构中的第一功率开关管；

第二调制电路接收所述第一方波信号、第一时序调制信号，并调制生成第三方波信号；

信号合并处理电路将所述第三方波信号的下降沿与所述第二方波信号的上升沿之间的死区时间合并到所述第三方波信号上，调制生成第二功率开关管驱动信号；

由所述第二功率开关管驱动信号及所述第二方波信号共同驱动所述半桥架构中的第二功率开关管；

其中，调节所述功率调节信号的大小，以调节所述第一功率开关管驱动信号的占空比，从而调节所述半桥架构的输出功率。

本发明的有益效果为：本发明结构设计合理巧妙，提供了一种非对称性半桥无级调功率装置，通过方波信号发生电路、时序调制信号发生电路、第一调制电路、第二调制电路、信号合并处理电路的设置，由第一功率开关管驱动信号以及第二方波信号+第三方波信号两路驱动半桥架构中的两个功率开关管，只需调节功率调节信号的信号大小，改变第一功率开关管驱动信号的占空比，即可实现输出功率的连续无级可调；调节过程方便，给使用者带来了便捷的使用体验，另外，通过死区信号输出子模块，避免了半桥架构中两个功率开关管同时导通的风险，提高了本非对称性半桥无级调功率装置的使用安全性及使用寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种非对称性半桥无级调功率装置的电路图；

图2是本发明实施例中方波信号发生电路的结构示意图；

图3是本发明实施例中第二时序调制信号发生模块、第一调制电路的结构示意图；

图4是本发明实施例中第一时序调制信号发生模块、第二调制电路的结构示意图；

图5是本发明实施例中信号合并处理电路的结构示意图；

图6是本发明实施例中输出功率最大点出现在VPOWER1＝5V时，VPOWER1与输出功率的关系图；

图7是本发明实施例中输出功率最大点出现在占空比DRC<DRD时，VPOWER1与输出功率的关系图；

图8是本发明实施例中非对称性半桥无级调功率装置的信号时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1至图8，依据本发明的另一个方面，本发明实施例提供一种非对称性半桥无级调功率装置，包括：

功率调节信号发生电路，其用于提供功率调节信号VPOWER1，所述功率调节信号VPOWER1是连续可调的电压信号；

方波信号发生电路，其用于生成并输出互补的第一方波信号DSA、第二方波信号DRD；

时序调制信号发生电路，其用于接收所述功率调节信号VPOWER1，并生成第一时序调制信号CT-OL、第二时序调制信号CT-OH；

第一调制电路，其用于接收所述第一方波信号DSA、第二时序调制信号CT-OH，并调制生成第一功率开关管驱动信号DRC，以驱动半桥架构中的第一功率开关管；

第二调制电路，其用于接收所述第一方波信号DSA、第一时序调制信号CT-OL，并调制生成第三方波信号DRE1；

信号合并处理电路，其用于将所述第三方波信号DRE1的下降沿与所述第二方波信号DRD的上升沿之间的死区时间合并到所述第三方波信号DRE1上，调制生成第二功率开关管驱动信号DRE，以通过所述第二功率开关管驱动信号DRE及所述第二方波信号DRD共同驱动所述半桥架构中的第二功率开关管。

具体地，其原理是由方波信号发生电路发出两路占空比相同(约等于50％)、相位相差180度(就是反相)的互补方波信号：第一方波信号DSA、第二方波信号DRD，把其中的第一方波信号DSA调制拆分成第一功率开关管驱动信号DRC和第三方波信号DRE1两路方波信号，在时序上DSA≈DRC+DRE1；再把第二方波信号DRD和第三方波信号DRE1两路方波信号调制合成为一路方波信号：第二功率开关管驱动信号DRE，最终由DRC和DRD+DRE1两路方波信号驱动半桥架构中的两个推挽功率开关管，最终由两个推挽功率开关管带动正激变压器把能量传输到负载LC电路。并且，所述第一功率开关管驱动信号DRC、第二功率开关管驱动信号DRE也是方波信号。

其中，所述第一功率开关管、第二功率开关管均为推挽功率开关管，由功率调节信号发生电路提供连续可调的电压信号，本实施例中，所述连续可调的电压信号为0-5V连续可调电压信号；所述功率调节信号发生电路采用现有技术中的功率调节信号发生电路，其原理是：

通过高性能电流互感器采样输入电流，采样到的信号经过整流运算放大与积分处理后与外部供给的功率调节电压进行运算放大和分压处理获得一个0-5V可连续变化的电压信号VPOWER1，该0-5V可连续变化的电压信号VPOWER1即所述由功率调节信号发生电路提供连续可调的电压信号。

而现有技术中的功率调节信号发生电路发展经已十分完善，因此在操控上，与传统的对称性半桥驱动无极调节无异，给使用者带来了便捷的使用体验。

需要注意的是，在设计过程中，本非对称性半桥无级调功率装置通过现有技术中的时序图获取装置/软件、及实验示波器，获得如图8所示本非对称性半桥无级调功率装置的信号时序图；

进一步地，本实施例选取的死区时间≈3％；由下文可知，所述方波信号发生电路包括PWM控制芯片，且其型号为SG3525，故其发出的人一路方波信号的占空比必然＝50％，结合死区时间≈3％，也就是说第一功率开关管驱动信号DRC能从最小值0％连续可调到最大值＝第二方波信号DRD≈47％；

故容易得出，功率调节信号VPOWER1对应着占空比0％-47％连续变化，结合上文提到的功率调节信号VPOWER1生成原理，随着输入电流的增大，导致功率调节信号VPOWER1的减小，引起第一功率开关管驱动信号DRC占空比的减小，再导致输入电流的减小，形成一个负反馈闭环，使输入电流恒定在一个值，此值和功率调节信号VPOWER1成线性关系；则在频率和输入电压一定的情况下：

如图6，一是，输出功率最大点出现在功率调节信号VPOWER1＝5V时：同时设计好正激变压器和LC谐振回路的参数，确保变压器、电感能量转换器件在占空比DRC到最大，第三方波信号DRE1＝0＝第二方波信号DRD≈47％时，都还留有余量没有达到饱和状态，众所周知，在非对称性半桥驱动中当变压器工作在不饱和状态下，脉宽较小的驱动信号占空比的变化和输出功率大小的变化是一致的，所以余量的大小，决定了最大输出功率，功率调节信号VPOWER1＝5时第一功率开关管驱动信号DRC的占空比大小(余量越大占空比就越小)。

如图7，二是，输出功率最大点出现在占空比DRC<DRD时；如果此时再加大功率调节信号VPOWER1到5V，在此过程中DRC会连续增加，直到占空比DRC到最大(DRE1＝0)＝DRD≈47％，然后一直保持，在此过程中由于负载等效阻抗偏大，输出回路电压已经在刚到输出功率最大点时已经达到最大值，输出电流也就达到了一个最大值，这个情况下输出功率一直保持最大值，不随DRC占空比的增加而改变；如果此时再减少功率调节信号VPOWER1到0V，在此过程中DRC会连续减少，直到占空比DRC＝0，此过程中输出功率随DRC占空比的减少而连续减小，直到为0停止功率输出。

综上所述，可以得出，在此种情况下，DRC占空比的变化和输出功率是一一对应的，故通过调节功率调节信号VPOWER1的信号大小，即可实现输出功率的连续无级可调。

上述过程为本非对称性半桥无级调功率装置的设计原理思路，并非其实现无极调功率的实施过程，其实施过程将在下文中具体叙述。

优选的，所述时序调制信号发生电路，包括：

第一时序调制信号发生模块1，其用于接收锯齿波信号DRCT及所述功率调节信号VPOWER1，并生成所述第一时序调制信号CT-OL；

第二时序调制信号发生模块2，其用于接收死区时间控制信号及所述锯齿波信号DRCT，并生成所述第二时序调制信号CT-OH，所述死区时间控制信号是跟随所述功率调节信号VPOWER1的变化而变化的电压信号。

优选的，所述方波信号发生电路，包括：

PWM控制芯片，其VT2引脚、VT1引脚分别用于输出所述第一方波信号DSA、第二方波信号DRD。

具体地，所述PWM控制芯片的型号为SG3525。

优选的，所述非对称性半桥无级调功率装置，还包括锯齿波发生电路，用于生成最大值一定的所述锯齿波信号DRCT；

所述锯齿波发生电路包括并联的第一电容C16、第二电容C17以及串联的第一电阻R9、第二电阻R40；

所述第一电容C16的一端与所述PWM控制芯片的CT引脚连接，所述第一电容C16的另一端与所述第一电阻R9连接，所述第二电阻R40连接至所述PWM控制芯片的RT引脚；

所述PWM控制芯片的RT引脚还连接有一可变电阻VR194，所述第一电容C16、第一电阻R9共同连接有锯齿波信号DRCT输出端子，以输出所述锯齿波信号DRCT。

具体地，所述锯齿波发生电路用于生成最大值一定的所述锯齿波信号DRCT，从所述锯齿波信号DRCT输出端子输出；

进一步地，所述PWM控制芯片的第5引脚和第7引脚串接有振荡放电电阻R10，其阻值决定了PWM控制芯片输出的第一方波信号DSA、第二方波信号DRD的死区时间大小，本实施例中选定的阻值是让第一方波信号DSA、第二方波信号DRD的死区时间≈3％。

优选的，所述第一时序调制信号发生模块1，包括：

第一比较器，其正相输入端与所述锯齿波发生电路连接，用于接收所述锯齿波信号DRCT，其反向输入端与所述功率调节信号发生电路连接，用于接收所述功率调节信号VPOWER1。

具体地，该第一时序调制信号发生模块1，把所述锯齿波信号DRCT半周期的锯齿波以略小于功率调节信号VPOWER1的值分成两段，通过第一比较器对应调制成第一时序调制信号CT-OL。

进一步地，所述第一时序调制信号发生模块1，还包括：

组成图腾柱式驱动的第六三极管Q33、第七三极管Q34，所述第六三极管Q33为NPN型三极管，所述第七三极管Q34为PNP型三极管，所述第六三极管Q33的发射极、所述第七三极管Q34的发射极连接有第三方波信号输出端子，用于输出所述第三方波信号DRE1；

第三比较器，其输出端与所述第六三极管Q33的基极、所述第七三极管Q34的基极连接，其正相输入端用于接收CS调制信号，其反向输入端与交流电源的电源端连接。

其中，CS调制信号是TTL高/低电平，当为低电平时强制使第三方波信号DRE1始终为低电平,使控制半桥架构中其中一个功率管始终关闭，整个系统无功率输出，产品处于待机状态，实现第三方波信号DRE1的调制。

另外，所述第六三极管Q33、第七三极管Q34组成图腾柱式驱动，增大驱动能力的同时也提高了驱动信号上升沿和下降沿的响应速度。

优选的，所述第一比较器的反向输入端通过第一保护电阻R120与所述功率调节信号发生电路连接；

所述第一时序调制信号发生模块1还包括死区信号输出子模块，该死区信号输出子模块包括：

串联的第一调节电阻R121、第二调节电阻R122，所述第一调节电阻R121的输入端与所述第一比较器的反向输入端相连；

串联的防逆流二极管D19、第三调节电阻R123，所述防逆流二极管D19的输入端与所述第一比较器的反向输入端连接；

死区时间控制信号输出端子，其与所述第三调节电阻R123的输出端连接，以输出死区时间控制信号VPSL；

其中，第二调节电阻R122的输出端与所述第三调节电阻R123的输入端连接。

具体地，死区时间控制信号的作用是，提供比较参考给所述第二比较器，以在把第一方波信号DSA拆分成第一功率开关管驱动信号DRC、第三方波信号DRE1时，在DRC和DRE1的连接处产生一个第二死区时间，该第二死区时间不同于前文叙述的死区时间。所述第一调节电阻R121的目的是使其与第一保护电阻R120并联。

由死区信号输出子模块的结构可知：

VPSL＝[(VPOWER1-0.7)/(R120+R123)]*R123+[0.7/(R122+R121)]*R122；

显然死区时间控制信号VPSL是随着功率调节信号VPOWER1的变化而线性改变的；又由于第一保护电阻R120上一定会有压降，所以功率调节信号VPOWER1>死区时间控制信号VPSL必然成立，确保了第一功率开关管驱动信号DRC、第三方波信号DRE1之间的所述第二死区时间一定不为0，从而避免了半桥架构中两个功率管同时导通的风险，使得非对称性半桥驱动LC谐振电源成为可能，提高了本非对称性半桥无级调功率装置的使用安全性及使用寿命。

优选的，所述第二时序调制信号发生模块2，包括：

第二比较器，其正相输入端与所述死区时间控制信号输出端子连接，其反相输入端与所述锯齿波信号DRCT输出端子连接。

具体地，该第二时序调制信号发生模块2，把所述锯齿波信号DRCT半周期的锯齿波以略小于功率调节信号VPOWER1的值分成两段，通过第二比较器对应调制成第二时序调制信号CT-OH。

进一步地，所述第二时序调制信号发生模块2，还包括：

组成图腾柱式驱动的第八三极管Q29、第九三极管Q30，所述第八三极管Q29为NPN型三极管，所述第九三极管Q30为PNP型三极管，所述第八三极管Q29的发射极、所述第九三极管Q30的发射极连接有第一功率开关管驱动信号输出端子，用于输出所述第一功率开关管驱动信号DRC；

第四比较器，其输出端与所述第八三极管Q29的基极、所述第九三极管Q30的基极连接，其正相输入端用于接收CS调制信号，其反向输入端与交流电源的电源端连接。

其中，CS调制信号是TTL高/低电平，当为低电平时强制使第一功率开关管驱动信号DRC始终为低电平,使控制半桥架构中其中一个功率管始终关闭，整个系统无功率输出，产品处于待机状态，实现第一功率开关管驱动信号DRC的调制。

另外，所述第八三极管Q29、第九三极管Q30组成图腾柱式驱动，增大驱动能力的同时也提高了驱动信号上升沿和下降沿的响应速度。

优选的，所述信号合并处理电路，包括：

第一三极管Q3，其基极与所述第二调制电路的输出端连接，其集电极与供电线缆连接；

第二三极管Q1，其基极与所述第一三极管Q3的发射极连接，其集电极与所述供电线缆连接，其发射极连接有第二功率开关管驱动信号DRE输出端子；

第三三极管Q4，其集电极与所述供电线缆连接，其发射极与所述第二三极管Q1的基极连接；

调制输入模组3，以控制所述第三三极管Q4与所述第二三极管Q1的导通与否。

优选的，所述调制输入模组3，包括：

第四三极管Q7，其基极与所述第一调制电路的输出端连接，其集电极与所述第三三极管Q4的基极连接；

第五三极管Q8，其基极与所述方波信号发生电路连接，以接收所述第二方波信号DRD，其集电极与所述第三三极管Q4的基极连接。

具体地，所述第一三极管Q3、第二三极管Q1、第三三极管Q4、第四三极管Q7、第五三极管Q8均为NPN型三极管；所述所述信号合并处理电路由DRE1和DRC与DRD调制产生第二功率开关管驱动信号DRE，当第三方波信号DRE1从L到HL是低电平0V，H是高电平12V，第一三极管Q3、第二三极管Q1都导通，再由信号时序图上可以得出，此时，第一功率开关管驱动信号DRC、第二方波信号DRD必然都为L，所以Q4也导通，第二功率开关管驱动信号DRE输出为H，这种状态一直保持到第三方波信号DRE1为L且第一功率开关管驱动信号DRC、第二方波信号DRD不同时为L时，第二功率开关管驱动信号DRE输出才为L，其目的是使第三方波信号DRE1下降沿信号到DRD上升沿信号之间的死区时间合并到DRE信号上，让驱动半桥架构中其中一个功率管的同相信号DRE和DRD合并成一个连续的信号。

进一步地，还包括三极管Q5、三极管Q6，所述三极管Q5为NPN型三极管，所述三极管Q6为PNP型三极管；

所述三极管Q5的基极与所述第三三极管Q4的发射极连接，所述三极管Q5的集电极与所述三极管Q6的基极连接，所述三极管Q6的发射极与所述供电线缆连接，所述三极管Q5的发射极、三极管Q6的集电极连接有接地端子。

依据本发明的另一个方面，提供一种非对称性半桥无级调功率方法，包括：

方波信号发生电路发出两路互补的第一方波信号DSA、第二方波信号DRD，所述第一方波信号DSA、第二方波信号DRD的占空比相同；

时序调制信号发生电路接收功率调节信号VPOWER1后生成第一时序调制信号CT-OL、第二时序调制信号CT-OH；

第一调制电路接收所述第一方波信号DSA、第二时序调制信号CT-OH，并调制生成第一功率开关管驱动信号DRC，驱动半桥架构中的第一功率开关管；

第二调制电路接收所述第一方波信号DSA、第一时序调制信号CT-OL，并调制生成第三方波信号DRE1；

信号合并处理电路将所述第三方波信号DRE1的下降沿与所述第二方波信号DRD的上升沿之间的死区时间合并到所述第三方波信号DRE1上，调制生成第二功率开关管驱动信号DRE；

由所述第二功率开关管驱动信号DRE及所述第二方波信号DRD共同驱动所述半桥架构中的第二功率开关管；

其中，调节所述功率调节信号VPOWER1的大小，以调节所述第一功率开关管驱动信号DRC的占空比，从而调节所述半桥架构的输出功率。

在使用时，方波信号发生电路发出两路互补且占空比≈47％的第一方波信号DSA、第二方波信号DRD；通过时序调制信号发生电路接收功率调节信号VPOWER1后生成第一时序调制信号CT-OL、第二时序调制信号CT-OH；再由第一调制电路接收所述第一方波信号DSA、第二时序调制信号CT-OH，并调制生成第一功率开关管驱动信号DRC，驱动半桥架构中的第一功率开关管；

而第二调制电路接收所述第一方波信号DSA、第一时序调制信号CT-OL，并调制生成第三方波信号DRE1；由信号合并处理电路将所述第三方波信号DRE1的下降沿与所述第二方波信号DRD的上升沿之间的死区时间合并到所述第三方波信号DRE1上，调制生成第二功率开关管驱动信号DRE；由所述第二功率开关管驱动信号DRE及所述第二方波信号DRD共同驱动所述半桥架构中的第二功率开关管，实现对LC谐振电源的非对称性半桥驱动；

在需要调节半桥的输出功率时，只需调节所述功率调节信号VPOWER1的大小，以调节所述第一功率开关管驱动信号DRC的占空比，从而调节所述半桥架构的输出功率。

本发明结构设计合理巧妙，提供了一种非对称性半桥无级调功率装置，通过方波信号发生电路、时序调制信号发生电路、第一调制电路、第二调制电路、信号合并处理电路的设置，由第一功率开关管驱动信号DRC以及第二方波信号DRD+第三方波信号DRE1两路驱动半桥架构中的两个功率开关管，只需调节功率调节信号VPOWER1的信号大小，改变第一功率开关管驱动信号DRC的占空比，即可实现非对称性半桥输出功率的连续无级可调；调节过程方便，给使用者带来了便捷的使用体验，另外，通过死区信号输出子模块，避免了半桥架构中两个功率开关管同时导通的风险，提高了本非对称性半桥无级调功率装置的使用安全性及使用寿命。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解，在本发明实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，包括：

功率调节信号发生电路，其用于提供功率调节信号，所述功率调节信号是连续可调的电压信号；

方波信号发生电路，其用于生成并输出互补的第一方波信号、第二方波信号；

时序调制信号发生电路，其用于接收所述功率调节信号，并生成第一时序调制信号、第二时序调制信号；

第一调制电路，其用于接收所述第一方波信号、第二时序调制信号，并调制生成第一功率开关管驱动信号，以驱动半桥架构中的第一功率开关管；

第二调制电路，其用于接收所述第一方波信号、第一时序调制信号，并调制生成第三方波信号；

信号合并处理电路，其用于将所述第三方波信号的下降沿与所述第二方波信号的上升沿之间的死区时间合并到所述第三方波信号上，调制生成第二功率开关管驱动信号，以通过所述第二功率开关管驱动信号及所述第二方波信号共同驱动所述半桥架构中的第二功率开关管。

2.根据权利要求1所述非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，所述时序调制信号发生电路，包括：

第一时序调制信号发生模块，其用于接收锯齿波信号及所述功率调节信号，并生成所述第一时序调制信号；

第二时序调制信号发生模块，其用于接收死区时间控制信号及所述锯齿波信号，并生成所述第二时序调制信号，所述死区时间控制信号是跟随所述功率调节信号的变化而变化的电压信号。

3.根据权利要求2所述非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，所述方波信号发生电路，包括：

PWM控制芯片，其VT2引脚、VT1引脚分别用于输出所述第一方波信号、第二方波信号；

所述PWM控制芯片的型号为SG3525。

4.根据权利要求3所述非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，其还包括锯齿波发生电路，用于生成最大值一定的所述锯齿波信号；

所述锯齿波发生电路包括并联的第一电容、第二电容以及串联的第一电阻、第二电阻；

所述第一电容的一端与所述PWM控制芯片的CT引脚连接，所述第一电容的另一端与所述第一电阻连接，所述第二电阻连接至所述PWM控制芯片的RT引脚；

所述PWM控制芯片的RT引脚还连接有一可变电阻，所述第一电容、第一电阻共同连接有锯齿波信号输出端子，以输出所述锯齿波信号。

5.根据权利要求4所述非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，所述第一时序调制信号发生模块，包括：

第一比较器，其正相输入端与所述锯齿波发生电路连接，用于接收所述锯齿波信号，其反相输入端与所述功率调节信号发生电路连接，用于接收所述功率调节信号。

6.根据权利要求5所述非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，所述第一比较器的反相输入端通过第一保护电阻与所述功率调节信号发生电路连接；

所述第一时序调制信号发生模块还包括死区信号输出子模块，该死区信号输出子模块包括：

串联的第一调节电阻、第二调节电阻，所述第一调节电阻的输入端与所述第一比较器的反相输入端相连；

串联的防逆流二极管、第三调节电阻，所述防逆流二极管的输入端与所述第一比较器的反相输入端连接；

死区时间控制信号输出端子，其与所述第三调节电阻的输出端连接，以输出死区时间控制信号；

其中，第二调节电阻的输出端与所述第三调节电阻的输入端连接。

7.根据权利要求6所述非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，所述第二时序调制信号发生模块，包括：

第二比较器，其正相输入端与所述死区时间控制信号输出端子连接，其反相输入端与所述锯齿波信号输出端子连接。

8.根据权利要求1所述非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，所述信号合并处理电路，包括：

第一三极管，其基极与所述第二调制电路的输出端连接，其集电极与供电线缆连接；

第二三极管，其基极与所述第一三极管的发射极连接，其集电极与所述供电线缆连接，其发射极连接有第二功率开关管驱动信号输出端子；

第三三极管，其集电极与所述供电线缆连接，其发射极与所述第二三极管的基极连接；

调制输入模组，以控制所述第三三极管与所述第二三极管的导通与否。

9.根据权利要求8所述非对称性半桥无级调功率装置，其特征在于，所述调制输入模组，包括：

第四三极管，其基极与所述第一调制电路的输出端连接，其集电极与所述第三三极管的基极连接；

第五三极管，其基极与所述方波信号发生电路连接，以接收所述第二方波信号，其集电极与所述第三三极管的基极连接。

10.一种非对称性半桥无级调功率方法，其特征在于，包括：

方波信号发生电路发出两路互补的第一方波信号、第二方波信号，所述第一方波信号、第二方波信号的占空比相同；

时序调制信号发生电路接收功率调节信号后生成第一时序调制信号、第二时序调制信号；

第一调制电路接收所述第一方波信号、第二时序调制信号，并调制生成第一功率开关管驱动信号，驱动半桥架构中的第一功率开关管；

第二调制电路接收所述第一方波信号、第一时序调制信号，并调制生成第三方波信号；

信号合并处理电路将所述第三方波信号的下降沿与所述第二方波信号的上升沿之间的死区时间合并到所述第三方波信号上，调制生成第二功率开关管驱动信号；

由所述第二功率开关管驱动信号及所述第二方波信号共同驱动所述半桥架构中的第二功率开关管；

其中，调节所述功率调节信号的大小，以调节所述第一功率开关管驱动信号的占空比，从而调节所述半桥架构的输出功率。

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