基于频率调制的三角波发生电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于频率调制的三角波发生电路，其包括：一次绕组与交流输入信号相连的电流互感器；连接在电流互感器的二次绕组上的电感移相电路；连接在电感移相电路两端的过零比较电路，用于将电感移相电路两端的交流电压信号分别利用一个过零比较器转换成方波信号；连接在过零比较电路输出端的倍频电路，用于使方波信号的频率为交流输入信号频率的两倍；连接在倍频电路输出端的三角波产生电路，用于利用方波信号驱动三极管对电容进行充放电控制产生频率调制的三角波信号。本发明产生随输入交流信号频率变化的三角波信号，能够大大降低电磁干扰的强度。
【专利说明】
基于频率调制的三角波发生电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种波形发生电路，尤其是涉及一种频率及幅值随输入信号频率变化的三角波发生电路。
【背景技术】
[0002]为了使输出电压自动稳定，不随运行条件(输入电压波动、负载变动)以及外界干扰的影响，在开关电源的反馈控制系统中，通常采用闭环控制模式:电压控制模式和电流控制模式以及电压电流双环控制模式。在这些控制模式中，通常是将设定信号与反馈信号进行比较，通过一个PI调节器进行调节得到反馈控制系统的输出信号，用这个输出信号去对三角波进行切割，得到控制开关管工作的驱动方波。
[0003]传统的PWM技术一般采用固定频率的三角波，也可以实现开关电源输出电压的自动稳定。传统的PWM斩波技术采用固定频率调制方案，在其高次谐波分布规律中，开关频率的整数倍及其旁频的干扰水平相当高，而且固定频率对提高输出功率方面也比较困难。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种基于频率调制的三角波发生电路，产生的三角波信号的频率及幅值随输入信号频率变化。
[0005]本发明采用如下技术方案实现:一种基于频率调制的三角波发生电路，其特征在于，包括:一次绕组与交流输入信号相连的电流互感器；连接在电流互感器的二次绕组上的电感移相电路；连接在电感移相电路两端的过零比较电路，用于将电感移相电路两端的交流电压信号分别利用一个过零比较器转换成方波信号；连接在过零比较电路输出端的倍频电路，用于使方波信号的频率为交流输入信号频率的两倍；连接在倍频电路输出端的三角波产生电路，用于利用方波信号驱动三极管对电容进行充放电控制生产频率调制的三角波信号。
[0006]其中，电感移相电路包括均连接电流互感器的二次绕组的电感LI和电感L2、连接在电感LI与地之间的电阻R41以及连接在电感L2与地之间的电阻R42。
[0007]其中，过零比较电路至少包括两个过零比较器U17和U18，两个过零比较器U17和U18的同相输入端分别通过电阻R18、电阻R43连接在电感LI与电感L2的两个共接端，两个过零比较器U17和U18的反相输入端分别经电阻R19和电阻R44接地，在过零比较器U17的同相输入端与非反相输出端之间串接阻R20，在过零比较器U18的同相输入端与非反向输出端之间串接阻R21。
[0008]其中，倍频电路包括级联的3个二输入与非门U20A、U20B和U20C，比较器U17的同相输出端和比较器U18的反相输出端分别接到二输入与非门U20C的两个输入端，比较器U17的反相输出端和比较器U18的同相输出端分别接到二输入与非门U20B的两个输入端，而二输入与非门U20C的输出端及二输入与非门U20B的输出端分别接到二输入与非门U20C的两个输入端，而二输入与非门U20A的输出端连接三角波产生电路。
[0009]其中，基极通过电阻R26与倍频电路输出端相连的三极管Q1，三极管Ql的集电极通过两个并联的电容C17和C18接地，且三极管Ql的集电极与发射极直接连接稳压管DZl，该稳压管DZl的阴极通过电阻R30与+12V电源相连。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0011]本发明产生随输入交流信号频率变化的三角波信号，能够大大降低电磁干扰的强度，同时频率的变化对提高开关电源功率更易于实现，适用于采用PWM控制技术的有源功率因数校正器以及开关电源等电子电力变换器。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的电路模块连接示意图；
[0013]图2是图1的部分电路示意图；
[0014]图3是图1中三角波产生电路的示意图。
【具体实施方式】
[0015]本发明涉及一种频率及幅值随输入信号变化的三角波发生电路，输入为交流信号源经过零比较器转换成方波后控制高速三极管对电容进行充放电来产生频率调制的三角波。
[0016]如图1所示，本发明包括依次连接的电流互感器、电感移相电路、实现交流信号到方波信号转换的过零比较电路、实现倍频输出高频方波信号的倍频电路及驱动高速三极管对电容进行充放电控制产生频率调制的三角波信号的三角波产生电路。
[0017]结合图2所示:电流互感器T3的一次绕组与输入信号(比如交流电源)相连，电流互感器T3的二次绕组连接电感移相电路；电感移相电路包括并联的电感LI和电感L2、连接在电感LI与地之间的电阻R41以及连接在电感L2与地之间的电阻R42，其中电感LI和电感L2均连接电流互感器T3的二次绕组；过零比较电路主要包括两个比较器U17和U18(在一个优选实施例中，两个比较器U17和U18均采用德州仪器公司所生产型号为LM361的高速差动比较器(High Speed Differential Comparator)),电感LI和电感L2的第一共接端经电阻R18与比较器U17的同相输入端相连，电感LI和电感L2的第二共接端经电阻R43与比较器U18的同相输入端相连，比较器U17及比较器U18的反相输入端分别经电阻R19和电阻R44接地，而电阻R20 —端连接比较器U17的同相输入端，电阻R20的另一端连接U17的非反相输出端，电阻R21 —端连接比较器U18的同相输入端，电阻R21的另一端连接比较器U18的非反相输出端，而电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13和电容C25为比较器U17和比较器U18的去藕电容；倍频电路由一个四二输入与非门U20 (比如，由德州仪器公司型号为74LS132的芯片实现)实现，本实施例中使用该四二输入与非门U20中的其中3个二输入与非门U20A、U20B和U20C，其中，比较器U17的同相输出端和比较器U18的反相输出端分别接到二输入与非门U20C的两个输入端，比较器U17的反相输出端和比较器U18的同相输出端分别接到二输入与非门U20B的两个输入端，而二输入与非门U20C的输出端及二输入与非门U20B的输出端分别接到二输入与非门U20C的两个输入端，而二输入与非门U20A的输出端连接三角波产生电路；三角波产生电路包括通过电阻R26连接的三极管Ql，该三极管Ql的基极通过电阻R27接地，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极通过两个并联的电容C17和C18接地，且三极管Ql的集电极与发射极直接连接稳压管DZl，该稳压管DZl的阴极通过电阻R30与+12V电源相连。
[0018]本发明的工作原理如下:根据由电流互感器T3输入交流电源的信号频率的不同，在电感移相电路中，两个电感LI和L2与两个电阻R41和R42两端的电压就存在相位差，当输入交流电源的信号频率越大，两个电感LI和L2两端的电压就超前两个电阻R41和R42的电压越多；而两个比较器U17和比较器U18均为高速的过零比较器，在其输出端得到与输入信号频率一致的方波；两个比较器U17和比较器U18所输出的方波信号经三个二输入与非门U20A、U20B和U20C倍频处理，得到频率为输入信号2倍的方波驱动信号，这个驱动信号控制着三角波产生电路中三极管Ql对电容C17和C18进行充放电产生频率调制的三角波；二输入与非门U20A的输出端输出的高频方波驱动信号经电阻R26控制三极管Ql与开通与关断，当方波驱动信号的高电平到来时，三极管Ql导通，电容C17和电容C18通过三极管Ql进行快速放电，电容C17和电容C18放电完毕后保持低电平，直至方波驱动信号的低电平到来，此时三极管Ql截止，+12V电源经过电阻R30对电容C17和电容C18进行充电，充电电压的幅值大小与驱动方波的频率有关，频率越大幅值越小，频率越小，幅值越大，因为有稳压管DZl的存在，所以电容C17和电容C18的充电电压的幅值最大为6.2V。
[0019]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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于频率调制的三角波发生电路，其特征在于，包括:一次绕组与交流输入信号相连的电流互感器；连接在电流互感器的二次绕组上的电感移相电路；连接在电感移相电路两端的过零比较电路，用于将电感移相电路两端的交流电压信号分别利用一个过零比较器转换成方波信号；连接在过零比较电路输出端的倍频电路，用于使方波信号的频率为交流输入信号频率的两倍；连接在倍频电路输出端的三角波产生电路，用于利用方波信号驱动三极管对电容进行充放电控制产生频率调制的三角波信号。
2.根据权利要求1所述基于频率调制的三角波发生电路，其特征在于，电感移相电路包括均连接电流互感器的二次绕组的电感LI和电感L2、连接在电感LI与地之间的电阻R41以及连接在电感L2与地之间的电阻R42。
3.根据权利要求2所述基于频率调制的三角波发生电路，其特征在于，过零比较电路至少包括两个过零比较器U17和U18，两个过零比较器U17和U18的同相输入端分别通过电阻R18、电阻R43连接在电感LI与电感L2的两个共接端，两个过零比较器U17和U18的反相输入端分别经电阻R19和电阻R44接地，在过零比较器U17的同相输入端与非反相输出端之间串接阻R20，在过零比较器U18的同相输入端与非反向输出端之间串接阻R21。
4.根据权利要求3所述基于频率调制的三角波发生电路，其特征在于，倍频电路包括级联的3个二输入与非门U20A、U20B和U20C，比较器U17的同相输出端和比较器U18的反相输出端分别接到二输入与非门U20C的两个输入端，比较器U17的反相输出端和比较器U18的同相输出端分别接到二输入与非门U20B的两个输入端，而二输入与非门U20C的输出端及二输入与非门U20B的输出端分别接到二输入与非门U20C的两个输入端，而二输入与非门U20A的输出端连接三角波产生电路。
5.根据权利要求1-4任何一项所述基于频率调制的三角波发生电路，其特征在于，基极通过电阻R26与倍频电路输出端相连的三极管Q1，三极管Ql的集电极通过两个并联的电容C17和C18接地，且三极管Ql的集电极与发射极直接连接稳压管DZl，该稳压管DZl的阴极通过电阻R30与+12V电源相连。
【文档编号】H02M1/08GK104377944SQ201310352487
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月14日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】韦谊忠 申请人:南宁市跃龙科技有限公司