述。
[0022] 在图1所示的实施例中，本发明单侧桥臂倍频驱动的三电平开关功率放大器包括 控制器1、缓冲电路2、光耦隔离及开关驱动电路3、功率变换电路4和电流检测电路5。其 中，功率变换电路4含有H桥电路4-1。
[0023] 控制器1接收外部设备提供的电流给定信号iraf和电流检测电路5输出的电流反 馈信号i_，其中，电流反馈信号i_是电流检测电路5对检测到的电磁线圈L (即电磁线圈 负载）的实际电流进行正比例放大或缩小而得到与控制器1的输入电平相匹配的信号，使 得其与控制器1。
[0024] 控制器1根据接收到的电流给定信号UP电流反馈信号i _产生相应的四路开 关逻辑信号Ugl~u g4，并将四路开关逻辑信号Ugl~u g4输出后经缓冲电路2发送给光耦隔 离及驱动电路3,光耦隔离及驱动电路3对输入的四路开关逻辑信号U gl~u g4进行放大、隔 离，产生四路全控型开关器件的驱动信号Udl~u d4并发送到功率变换电路4,功率变换电路 4中的H桥电路的四个全控型开关器件在驱动信号Udl~u d4的控制下完成相应的导通、关 断动作，实现功率变换电路4的电磁线圈L中的电流的上升、不变或下降，电磁线圈L的实 际电流值经电流检测电路5的测量、放大而生成实时更新的电流反馈信号i_并发送给控 制器1，由此形成一个反馈控制回路。
[0025] 作为本发明的一种实施方式，控制器1可通过单片FPGA数字电路实现，利用VHDL、 Verilog等硬件描述语言编程实现控制器功能；此外，控制器1也可使用DSP数字控制器实 现。
[0026] 作为本发明的另一种实施方式，控制器1也可使用能够实现相应功能的模拟电 路。作为其中的一种具体的示例，控制器1可以包括电流控制模块1-1、PWM信号产生模 块1-2、上升沿触发模块1-3、方波产生模块1-4和A/D转换模块1-5。其中，A/D转换模块 1-5同时接收来自上一级控制设备的外部电流给定信号i raf和由电流检测电路5输出的电 流反馈信号i_，并对这两路信号进行采样、保持和A/D转换而生成数字形式的电流给定信 号iraf(k)和电流反馈信号i_(k)发送至电流控制模块1-1，其中k表示当前采样时刻。电 流控制模块1-1的输入端接收电流给定信号iraf (k)和电流反馈信号i_(k)，并根据以下公 式，通过PI控制算法计算得到控制信号U :
[0027] u (k) =U (k-Ι) + (ΚΡ+Κ;Τ) e (k) -Kpe (k~l)
[0028] 上式中，u(k)为当前采样时刻的控制信号的值；u(k-l)为上一采样时刻的控制信 号的值；&和K i分别为标准PI控制算法中的比例系数、积分系数，为保证系统稳定，可使 Kp>0, K1X), Kp和K 具体取值可使用常规PI控制算法的参数整定方法获得；e (k)为当前 采样时刻的电流跟踪误差信号，e(k) = i"f(k)-i_(k) ;e(k_l)为上一个采样时刻的电流 跟踪误差?目号。
[0029] 电流控制模块1-1发送当前采样时刻的控制信号u (k)给PffM信号产生模块1-2， PWM信号产生模块1-2产生周期为Ts的脉宽调制（PffM)形式的开关逻辑信号（简称"PWM 开关逻辑信号"）。在一个开关周期Ts内，开关逻辑信号u gl的高电平对应全控型开关器件 Tl的导通状态，Ugl的低电平则对应Tl的关断状态，将全控型开关器件Tl导通状态的持续 时间表示为T cin，则PffM开关逻辑信号的占空比为a =TJTs，且0彡α彡1。PffM信号产 生模块1-2输出的第一路PWM开关逻辑信号Ugl的占空比α与1!〇〇的大小成正比，第二路 PffM开关逻辑信号ug2与u gl成互补关系，即：若u gl为高电平，则u g2为低电平；若u gl为低电 平，则Ug2为高电平。Ug2的占空比等于（l-α)。PffM信号产生模块1-2输出的两路PffM开 关逻辑信号u gdP u g2依次经缓冲电路2、光耦隔离及驱动电路3进行信号隔离和放大后分 别对应成为功率变换电路中的H桥电路的桥臂1上的全控型开关器件Tl的驱动信号u dl、 全控型开关器件T2的驱动信号ud2，驱动信号udl和u d2分别被发送给功率变换电路4,进而 通过控制全控型开关器件Tl和T2的导通、关断来实现电磁线圈L(负载）的充放电，从而 提高、维持或降低功放的输出电流。
[0030] 同时，上升沿触发模块1-3接收开关逻辑信号Ugl并检测Ugl的上升沿，生成并发送 同步触发信号到方波产生模块1-4,作为方波产生模块1-4的启动信号。相应地，方波产生 模块1-4生成两路状态互补的方波形式的开关逻辑信号u g3和u g4，可看做占空比为0. 5的 特殊的PffM开关逻辑信号，但ug3和u g4的开关周期是u gl和u g2的一半，即T s/2。开关逻辑信 号Ug3和u g4依次经缓冲电路、光耦隔离及驱动电路而实现信号隔离和放大后，对应地成为H 桥电路4-1中的桥臂2上的全控型开关器件T3的驱动信号ud3和全控型开关器件T4的驱 动信号u d4。
[0031] 如图2所示，作为本发明的一种实施方式，缓冲电路2由八个与非门Ul~U8组成， 光耦隔离及驱动电路3由四个光耦U9~U12组成。控制器1产生并发送开关逻辑信号U gl 到缓冲电路2中的与非门Ul的输入端，Ul与U2串联，U2的输出端连接到光耦隔离及驱动 电路3的光親U9的输入端，H桥电路4-1中的全控型开关器件Tl的驱动信号U dl由光親U 9 输出。同理，控制器1输出的开关逻辑信号ug2、ug3和u g4经缓冲电路2和光耦隔离及驱动 电路3生成全控型开关器件T2、T3、T4的驱动信号ud2、u d3、ud4的过程类似于全控型开关器 件的Tl驱动信号Udl的生成过程，在此不再赘述。
[0032] 如图3所示，功率变换电路4包括H桥电路。图3中，H桥电路4-1由四个全控型 开关器件Tl、T2、T3、T4和电压为U d。的直流母线电源组成，其中全控型开关器件Tl和T2组 成桥臂1，Tl和T2的连接中点为a点，a点连接电磁线圈L(即负载）的一端，该a点处的 电压为Ua;全控型开关器件T3和T4组成桥臂2, T3和T4的连接中点为b点，b点连接电磁 线圈L的另一端，b点处的电压为Ub，故电磁线圈L两端的电压（即负载电压）uab= u a-ub; 全控型开关器件Tl的控制端接收光耦隔离及驱动电路3中的光耦U9输出的驱动信号u dl， 全控型开关器件T2的控制端接收光耦隔离及驱动电路3中的光耦UlO输出的驱动信号ud2， 全控型开关器件T3的控制端接收光耦隔离及驱动电路3中的光耦Ul 1输出的驱动信号ud3， 全控型开关器件T4的控制端接收光耦隔离及驱动电路3中的光耦U12输出的驱动信号u d4。
[0033] 如图3所示，电流检测电路5包括电流传感器5-1和电平转换电路5-2。其中，电 平转换电路5-2是由集成运算放大器U13和电阻RpRpR 3组成的比例放大器。电流传感器 5-1的原边与功率变换电路4的电磁线圈L串联；电流传感器5-1的副边输出与电磁线圈 L中的实际电流大小成正比的电压信号，该电压信号经电阻&发送到集成运算放大器U 13的 正输入端进行电平转换，从而由集成运算放大器