专利名称：一种带有软加载功能的软启动电路的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车控制电路技术领域，尤其涉及一种带有软加载功能的软启动电路。
背景技术：
软启动电路是指被应用于各种电源管理IC抑制芯片启动阶段由于功率开关管以100%占空比导通产生较大的浪涌电流而损坏功率开关管和其他器件以及发生机械扭矩等；汽车电子调节器软启动功能的作用是当负载发生变化的时候，减少发动机速度的变化，在软启动起作用时占空比逐渐增加，发电机的皮带不过分绷紧。如果调节器没有软启动，当芯片在启动阶段或者负载增加的时候，励磁占空比立即增加，励磁电流随着增大，励磁转矩增大使得汽车发动机的负载增大，皮带随着紧张，发动机的转速对负载的变化非常敏感，这种占空比的突然增加会发生机械扭矩造成发动机熄火，软启动功能就要避免这种不利影响的产生；目前，公知的软启动电路是通过一个电流源给电容充电得到斜坡上升的软启动电压，用软启动电压与锯齿波电压比较，获得一个占空比逐渐增大的控制信号来控制开关管的导通，从而达到软启动的目的。这种方法的优点是简单易用，缺点是需要一个软启动电容来控制软启动时间，该电容往往较大，并且难以灵活控制，无法集成在芯片上，这将增加应用面积和应用成本。尤其是汽车电子调节器这种在低频下工作的电路，既要在启动阶段实现软启动又要在正常工作阶段实现软加载，智能化控制要求较高，软启动时间需要3-5S，电容方式将无法胜任。
发明内容
本发明要解决的技术问题提供一种带有软加载功能的软启动电路，以解决目前汽车电子调节器软启动电路中由于采用软启动电容且电容体积比较大，导致的无法集成在芯片上，电路应用面积增加和成本增加，以及不能满足智能化控制需求和软启动时间需求等问题。本发明技术方案
一种带有软加载功能的软启动电路，它包括
频率测量电路，根据发电机相电压转换而来的矩形波输入频率确定电路的工作状态，频率测量电路与计数器电路通过导线连接；
延时电路，为占空比检测电路提供复位信号，延时电路与占空比检测电路通过导线连
接;
占空比检测电路，用于检测每个励磁周期的占空比，占空比检测电路与计数器电路通过导线连接；
计数器电路，给数模转换电路提供数字输入信号，与数模转换电路通过导线连接；数模转换电路，将计数器电路数字输入信号转变为模拟量信号，以产生软启动电压，数模转换电路与比较器电路通过导线连接；、比较器电路，根据数模转换电路的输出信号和系统产生的锯齿波信号进行比较，输出一个占空比预励磁信号去控制开关管的导通。频率测量电路包括两个带复位、保持功能的D触发器和一个锁存器，两个D触发器构成一个两位的计数器，两位计数器的复位端接锁存器的引出端。占空比检测电路包括五个D触发器构成的五位计数器和五个锁存器组成，五个D触发器组成一个五位计数器。计数器电路包括五个具有可置数、复位和保持功能的D触发器构成的五位计数
器。 本发明有益效果
本发明电路采用数字数模转换电路控制、频率测量电路以及占空比检测电路，不仅实现了上电软启动的功能，而且在电路正常工作时由于大负载的应用而造成电压大范围下降时，该电路会启动软加载功能，避免了大负载应用造成的大电流冲击和机械扭矩现象，软启动时间易控制，可集成在低频系统中，易于实现预励磁，既能够在启动阶段实现软启动功能，又能在正常工作时由于大负载的应用实现软加载功能，解决了目前汽车电子调节器软启动电路中由于采用软启动电容且电容比较大而导致的无法集成在芯片上，电路应用面积增加和成本增加，以及不能满足智能化控制需求和软启动时间需求等问题。
图I为本发明接线原理图。
具体实施例方式 一种带有软加载功能的软启动电路，它包括(见图I):
频率测量电路，根据发电机相电压转换而来的矩形波输入频率确定电路的工作状态，频率测量电路与计数器电路通过导线连接，频率测量电路包括一个二位带复位的计数器和一个锁存器组成，基准频率脉冲输入端phase_test是锁存器的引出端并通过延时后接到二位计数器的复位端，基准频率脉冲输入端phasejest接频率为1/2倍切入转速频率的窄脉冲信号，相位输入端Phase接脉冲信号作为计数脉冲，若能在1/2倍切入转速频率的窄脉冲信号周期内计数大于等于2，则相频率达到切入转速，锁存输出为低电平，允许计数器电路计数，开始软启动操作，退出预励磁，否则计数器电路处在复位状态，没有计数，软启动电路处于预励磁状态。预励磁占空比可通过设定重叠电阻串的第一基准电压端VH的值与锯齿波进行比较来确定，计数器电路不计数时数模转换电路输出的电压值就是第一基准电压端VH的值，恒定的第一基准电压端VH的值与锯齿波比较获得一个恒定占空比的预励磁信号。延时电路，为占空比检测电路提供复位信号，延时电路与占空比检测电路通过导线连接，延时电路的输入端与占空比检测电路的锁存信号端latch连接，输出端与占空比检测电路的内部计数器复位端连接。占空比检测电路，用于检测每个励磁周期的占空比，占空比检测电路与计数器电路通过导线连接，占空比检测电路包括五个D触发器构成的五位计数器和五个锁存器组成，五个D触发器组成一个五位计数器，占空比检测电路的五位输出分别与计数器电路的置数输入端连接，占空比检测电路的锁存信号端latch与系统的pwm控制电路的输出电平的非连接，提供锁存信号和通过延时电路提供复位信号，占空比检测电路的计数脉冲输入端CPI与系统时钟相连接。计数器电路，给数模转换电路提供数字输入信号，与数模转换电路通过导线连接；计数器电路由五个具有可置数、复位、保持功能的D触发器构成的五位计数器，计数器计数满时可保持原状态不再计数，此时结束软启动，溢出端C端输出高电平，选通与门电路，用作软加载等待信号，计数器电路的五位输出与数模转换电路对应的五位输入连接，计数脉冲输入端CP端与控制软启动时间的计数脉冲连接，计数器电路的溢出端C和与门的一个输入端相连接，与门的另一个输入端接软加载端，与门的输出与计数器的预置数端PE相连接，计数器电路的五个置数端分别与占空比检测电路相应的输出端相连接。数模转换电路，将计数器电路数字输入信号转变为模拟量信号，以产生软启动电压，数模转换电路与比较器电路通过导线连接；数模转换电路为五位的数模转换器，数模转换电路采用重叠电阻器串转换器结构，第一基准电压端VH和第二基准电压端VL为重叠电阻器串的两端，接基准电压用以决定软启动电压的上限电压和下限电压；本发明的锯齿波的上限电压为3. 5V，下限电压为2. 5V，当数模转换电路输出为3. 2V时和比较器电路比较可获得29%占空比的预励磁占空比，因此第一基准电压端VH与3. 2V基准电压源连接，第二基 准电压端VL端与2. 5V基准电压源连接，数模转换电路中的译码器电路的输入从高位到低位分别与计数器电路的高位到低位的输出相连接，数模转换电路的输出端与比较器电路的第一输入端连接。比较器电路，根据数模转换电路的输出信号和系统产生的锯齿波信号进行比较，输出端out输出占空比预励磁信号去控制开关管的导通，系统产生的锯齿波信号接到比较器电路的第二输入端Vramp。本发明工作原理当电路上电时，汽车刚启动，汽车发电机的相电压频率较低，而频率测量电路中的二位计数器的复位端接的是频率为1/2倍切入转速频率的窄脉冲，在每个窄脉冲周期内对相频率脉冲进行计数，若计数器计数到2则溢出，不再计数，保持原有状态，窄脉冲一个周期结束时锁存器锁存溢出状态，而后对二位计数器复位，溢出时，锁存器输出为低电平，否则为高电平，锁存器的输出即为频率测量电路的输出。因此当锁存器输出为低电平时，说明在1/2倍切入频率的时间计数的相频率脉冲数大于等于2，即相频率大于等于一倍的切入频率。为了让汽车容易启动，在相电压低于一倍切入转速时，使调节器处于一个较小的固定占空比导通状态，即预励磁状态，因此该软启动电路设计了预励磁功能，由于频率测量电路的输出与计数器电路的复位端R连接，当频率测量电路输出为高电平时，其二位计数器处于复位状态，不进行计数。通过数模转换电路转换后获得一个幅值与基准电压相同的电压，这个电压通过比较器电路与锯齿波电压进行比较，比较器电路的输出就可以获得一个占空比确定的预励磁信号去控制开关管的导通，通过设定基准电压的值就可以很方便控制预励磁状态的占空比。根据系统需要通过设定基准电压的值即确定预励磁占空比的大小。当相频率达到一倍的切入转速之后，频率测量电路输出低电平，允许其二位计数器开始计数，通过数模转换电路进行转换，从而获得一个斜坡电压，该电压与比较器电路进行比较就可以获得一个占空比由预励磁状态占空比逐渐增大达到100%占空比的软启动方波信号。当其二位计数器计数到溢出时，溢出信号控制二位计数器停止计数，保持溢出状态，软启动结束，此时软起动输出为占空比100%的波形。而由于软启动电路的输出与pwm控制器的输出是逻辑与的关系，此时系统的控制权移交给pwm控制器。占空比检测电路的锁存信号端latch端接的是pwm控制器输出的pwm信号的反相信号，因此当锁存信号端latch端为低电平时候，占空比检测电路允许其内部的五位计数器计数，当锁存信号端latch端为高电平时候，锁存信号端latch端的上升沿通过内部的锁存器把此时五位计数器的状态锁存下来，经过延时电路延时后对五位计数器进行清零，确保先锁存后复位，这样占空比检测电路就把当前的pwm信号的占空比记录下来。由于该系统的锯齿波电路也是数模转换电路实现，软启动也用数模转换电路，只要数模转换电路的时钟相同，等待软加载信号到来时置数到计数器电路里面通过软启动电路即可还原其占空比。占空比检测电路记录着上一个励磁周期pwm控制器输出的占空比。计数器电路溢出信号接与门，此时软加载使能端LRC处于待命状态，当大负载应用时，只有符合软加载条件，提供出高电平给LRC端，这时才允许占空比检测电路记录的状 态置数到计数器电路里，计数器电路开始计数，此时的pwm控制器输出的励磁占空比从上一个励磁周期的占空比逐渐增大，避免了大负载的应用使得电压下降，励磁占空比突然增大，实现软加载功能。
权利要求
1.一种带有软加载功能的软启动电路，它包括 频率测量电路，根据发电机相电压转换而来的矩形波输入频率确定电路的工作状态，频率测量电路与计数器电路通过导线连接； 延时电路，为占空比检测电路提供复位信号，延时电路与占空比检测电路通过导线连接; 占空比检测电路，用于检测每个励磁周期的占空比，占空比检测电路与计数器电路通过导线连接； 计数器电路，给数模转换电路提供数字输入信号，与数模转换电路通过导线连接；数模转换电路，将计数器电路数字输入信号转变为模拟量信号，以产生软启动电压，数模转换电路与比较器电路通过导线连接； 比较器电路，根据数模转换电路的输出信号和系统产生的锯齿波信号进行比较，输出一个占空比预励磁信号去控制开关管的导通。
2.根据权利要求I所述的一种带有软加载功能的软启动电路，其特征在于频率测量电路包括两个带复位、保持功能的D触发器和一个锁存器，两个D触发器构成一个两位的计数器，两位计数器的复位端接锁存器的引出端。
3.根据权利要求I所述的一种带有软加载功能的软启动电路,其特征在于占空比检测电路包括五个D触发器构成的五位计数器和五个锁存器组成，五个D触发器组成一个五位计数器。
4.根据权利要求I所述的一种带有软加载功能的软启动电路，其特征在于计数器电路包括五个具有可置数、复位和保持功能的D触发器构成的五位计数器。
全文摘要
本发明公开了一种带有软加载功能的软启动电路，它包括频率测量电路，与计数器电路通过导线连接，延时电路，与占空比检测电路通过导线连接，占空比检测电路，与计数器电路通过导线连接，计数器电路，与数模转换电路通过导线连接，数模转换电路，与比较器电路通过导线连接；比较器电路，根据数模转换电路的输出信号和系统产生的锯齿波信号进行比较，输出一个占空比预励磁信号去控制开关管的导通；解决了目前汽车电子调节器软启动电路中由于采用软启动电容且电容比较大而导致的无法集成在芯片上，电路应用面积增加和成本增加，以及不能满足智能化控制需求和软启动时间需求等问题。
文档编号H02M1/36GK102751860SQ20121025594
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者傅兴华, 杨发顺, 王建卫, 马奎, 黄连帅 申请人:贵州大学