专利名称：宽范围稳定型脉宽调制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种宽范围稳定型脉宽调制器，是电流控制型脉宽调制器(恒频模式)，尤其是一种宽范围稳定的电流控制型脉宽调制器背景技术目前，脉宽调制变换器大多由电流控制型脉宽调制器搭建而成，这种开关电源电路当工作在宽范围输出为通用状态时，(如要求0---100V、0---30A输出且连续可调)，由于匝比固定，其输出在低压段轻载的时候，控制环路就处于不稳定状况了，所以它不能做到从零起调，不能做成通用开关电源。同样逆变式焊机电源也是处于此类情形，由于它频繁地工作在空载---燃弧---短路这种恶劣的环境下，为了使系统稳定，有的电路不惜采用大功率的假负载电阻(靠增大空载电流)；有的采用高精度的霍尔传感器来检测峰值电流等方式。前者不仅会降低电源使用效率，还会增加体积；后者需使用单独的供电方式，而且还需要良好的屏蔽与隔离，很明显也增加了成本和电路的复杂性；这些措施都是为了克服在轻载时控制环路的不稳定。造成环路不稳定的原因是因为在低压段或轻载时输出负载回路折射到高频变压器原边的阻抗较重载时增大了许多，这样电感电流变小了，其斜率也小了很多，而电路中电流检测环的参数又是固定的，所以峰值电流检测放大器检出的只是噪声信号或者根本检测不出，这样一来输出取样的误差电压就失去了比较信号，自然电流控制型脉宽调制器输出的占空比就是失控的，而失控的占空比其电路肯定是不稳定的。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述电流控制型脉宽调制器存在的不足，提供一种能在低压段轻载时有一个正确的比较信号来控制占空比的关断，真正达到从零起调的宽范围稳定型脉宽调制器。
本实用新型的技术方案本实用新型的宽范围稳定型脉宽调制器包括电流控制型脉宽调制器1、输出电压取样电路及识别电路2、输出电流取样电路及识别电路3、锯齿取出电路及自动切换电路4和直流输出回路5，输出电压取样电路及识别电路2通过电阻采样直流输出回路5的输出电压信号，识别后送给锯齿取出电路及自动切换电路4里的二输入与逻辑电路的一个输入端4-1；同样输出电流取样电路及识别电路3也是采样直流输出回路5的输出电流信号，放大及识别后送给锯齿取出电路及自动切换电路4中的二输入与逻辑电路的另一个输入端4-2；锯齿取出电路及自动切换电路中的锯齿取出电路的输入端接电流控制型脉宽调制器1的锯齿产生端第8脚，锯齿取出电路的输出端接电流控制型脉宽调制器1的电流检测放大器的同相输入端第4脚。
所述的宽范围稳定型脉宽调制器，输出电流取样电路及识别电路3由电流取样环、运算放大器、运放比较器构成，电流取样环的电阻Rs串接在输出负载回路，其产生的信号接运算放大器的输入端，而运算放大器的输出端则接比较器的输入端，比较器的输出端接由二极管构成的与逻辑电路的另一个输入端。
所述的宽范围稳定型脉宽调制器，锯齿取出电路及自动切换电路4是由一个射极跟随放大器构成锯齿取出电路；由二极管构成的二输入与逻辑电路和一个开关管组成自动切换电路，锯齿取出电路的输入端接单元1电流控制型脉宽调制器的锯齿产生端第8脚，输出端则接单元1电流控制型脉宽调制器的电流检测放大器的同相输入端第4脚；自动切换电路的输入端接与逻辑电路的输出端，自动切换电路的输出回路则串接在锯齿取出电路的输出回路中，控制着锯齿取出电路的通断。
本实用新型的优点宽范围稳定型脉宽调制器设计独到，结构合理、简单，其运行优点所采取的技术方案属主动控制型而非被动补偿型，该方案保证了每一个占空比的正确关断，故其稳定性强、稳压范围宽、电路实现容易(勿需改变原电路拓扑的任何结构，也不需改变匝比)、适应范围广、特别适合构成通用直流开关电源以及逆变式焊机电源空载阶段的稳定。
图1是宽范围稳定型脉宽调制器的电路方框图；图2是图1所示宽范围稳定型脉宽调制器的电原理图(虚线框里代表已知技术)。
具体实施方式
本实用新型宽范围稳定型脉宽调制器的设计原理是由输出电压取样电路及识别电路2、输出电流取样电路及识别电路3分别采样直流输出回路5的输出电压和输出电流进行比较识别，然后再送给锯齿取出电路及自动切换电路4去执行。当输出在低压段轻载时，由锯齿取出电路及自动切换电路4里的锯齿取出电路撷取锯齿波的一段坡度，代替前馈的电感电流信号与误差电压进行比较，再由电流控制型脉宽调制器1产生关断信号后输出正确的占空比。当达到一定的输出功率时(如输出电压大于15V或是输出电流大于3A)，输出电压取样电路及识别电路2和输出电流取样电路及识别电路3会产生相应的控制信号，去控制锯齿取出电路及自动切换电路4里的锯齿取出电路的通断。简言之就是让控制环路重载和大部分的时段工作在电流控制型、低压段轻载时工作在电压控制型，这就是本实用新型的核心。
本实用新型宽范围稳定型脉宽调制器的具体结构由附图和实施例详细给出。
从图1可以清楚地看到宽范围稳定型脉宽调制器由电流控制型脉宽调制器1、输出电压取样电路及识别电路2、输出电流取样及识别电路3、锯齿取出电路及自动切换电路4和直流输出回路5构成。由于本实用新型适合所有电流控制型脉宽调制器，只需在采用的IC(集成块)外围增加2、3、4三个单元即可实现宽范围的稳定。其基本结构为输出电压取样电路及识别电路2通过电阻采样输出电压的信号，识别后送给锯齿取出电路及自动切换电路4里的二输入与逻辑电路的一个输入端4-1；同样输出电流取样电路及识别电路3也是采样输出电流的信号，放大及识别后送给锯齿取出电路及自动切换电路4里的二输入与逻辑电路的另一个输入端4-2；锯齿取出电路及自动切换电路4里的锯齿取出电路的输入端4-3接电流控制型脉宽调制器1的锯齿产生端第8脚，锯齿取出电路的输出端4-4接电流控制型脉宽调制器1的电流检测放大器的同相输入端第4脚，自动切换电路串接在锯齿取出电路的输出回路中，控制其通断。
如图2所述的电流控制型脉宽调制器1采用UC3846(这里例举的是UC3846)。
一、取样电路及识别电路1、所述的输出电压取样电路及识别电路2由电阻取样电路和开关管构成，该取样电路接输出电压、开关管的输出接由二极管构成的与逻辑电路的一个输入端。
具体接法电阻R1、R2作为分压电阻取样输出电压，其输出端接晶体三极管Q1的基极，电阻R3是晶体三极管Q1的集电极电阻，晶体三极管Q1的集电极接二极管D1的负极。
工作原理选定电阻R1、R2的分压值，如在15V以下时令晶体三极管Q1截止，锯齿取出电路正常工作，15V以上时晶体三极管Q1再饱和导通，锯齿取出电路断开。
2、所述的输出电流取样电路及识别电路3由电流取样环、运算放大器、运放比较器构成，电流取样环的电阻Rs(也可为电流互感器)串接在输出负载回路，其产生的信号接运算放大器的输入端，而运算放大器的输出端则接比较器的输入端，比较器的输出端去接由二极管构成的与逻辑电路的另一个输入端。
具体接法电阻R4、R5、R6和运算放大器U1-A构成一个差分放大器，电阻R4、R5接电阻Rs的两端，电阻R6是其反馈电阻；电阻R7、R8和运算放大器U1-B构成同相端固定分压的比较器，其输出端7脚接二极管D2的负极。
工作原理在电阻Rs上检测的信号经放大后，若运算放大器U1-A的1脚输出的电位比运算放大器U1-B的5脚低，锯齿取出电路正常工作，反之当比5脚电位高时，U1-B的7脚输出端翻转为低电位，锯齿取出电路断开。电流检测环当然也可采样峰值电流信号，不过峰值电流的干扰脉冲太多容易误动作，不能做成高增益的电流放大器。
二、锯齿取出电路及自动切换电路所述的锯齿取出电路及自动切换电路4是由一个射极跟随放大器构成锯齿取出电路；由二极管构成的二输入与逻辑电路和一个开关管组成自动切换电路。锯齿取出电路的输入端接单元1电流控制型脉宽调制器(UC3846)的8脚，输出端则接单元1电流控制型脉宽调制器(UC3846)的4脚；本单元的开关管晶体三极管Q2其输入端接二极管D1、D2构成的与逻辑电路的输出端，开关管Q2的输出回路则串接在锯齿取出电路的输出回路中，控制着锯齿取出电路的通断。
具体接法电阻R10和晶体三极管Q3是一个上拉的射极跟随器(起隔离缓冲作用)，晶体三极管Q3的基极从单元1电流控制型脉宽调制器(UC3846)的8脚取锯齿信号，然后从射极经电阻R11、电容C2送到单元1电流控制型脉宽调制器(UC3846)的4脚去取代电感电流信号，其集电极接地。
电阻R9、晶体三极管Q2组成自动切换电路，晶体三极管Q2的集电极接电源，射极接电阻R10，基极通过电阻R9接电源也和二极管D1、D2的正极相连受其与逻辑的控制。电阻R9既是晶体三极管Q2的上偏电阻也是与逻辑电路的上拉电阻。
自动切换电路的输入端接二极管D1、D2与逻辑电路的输出端，自动切换电路的输出回路则串接在锯齿取出电路的输出回路里，控制其通断。
工作原理该单元的关键在晶体三极管Q2的通与断取决于单元2输出电压取样电路及识别电路、单元3输出电流取样电路及识别电路的设定值。若在0-100V连续可调的电路里高频变压器设计时的匝比关系首要考虑能满足高压端和重载时的情形，而低压段轻载是靠缩小占空比来实现的，这种电路结构在低压段轻载时就取不出电感电流的信号了，导致误差电压失去了比较信号，为了不使占空比失控我们取来了锯齿波和误差电压进行比较，让环路工作在电压控制模式下，所以说晶体三极管Q2的通与断是整个系统稳定的关键，在具体电路里设定好电压取样和电流环检测的值，让晶体三极管Q2适时的通断，从而保证了电路在宽范围的稳定。
权利要求1.一种宽范围稳定型脉宽调制器，包括直流输出回路、电流控制型脉宽调制器和采样回路，其特征在于输出电压取样电路及识别电路(2)的一端与直流输出回路(5)连接，对输出电压采样，经识别后送给锯齿取出及自动切换电路(4)的二输入与逻辑电路的一个输入端(4-1)；输出电流取样电路及识别电路(3)的一端与直流输出回路(5)连接，对输出电流采样，经放大及识别后送给锯齿取出及自动切换电路(4)里的二输入与逻辑电路的另一个输入端(4-2)；锯齿取出及自动切换电路(4)中的锯齿取出电路的输入端(4-3)接电流控制型脉宽调制器(1)的锯齿产生端第8脚，锯齿取出电路的输出端(4-4)接电流控制型脉宽调制器(1)中电流检测放大器的同相输入端第4脚。
2.根据权利要求1所述的宽范围稳定型脉宽调制器，其特征在于输出电流取样电路及识别电路(3)由电流取样环、运算放大器、运放比较器构成，电流取样环的电阻Rs串接在输出负载回路，其产生的信号接运算放大器的输入端，而运算放大器的输出端则接比较器的输入端，比较器的输出端接由二极管构成的与逻辑电路的另一个输入端。
3.根据权利要求1或2所述的宽范围稳定型脉宽调制器，其特征在于锯齿取出电路及自动切换电路(4)是由一个射极跟随放大器构成锯齿取出电路；由二极管构成的二输入与逻辑电路和一个开关管组成自动切换电路，锯齿取出电路的输入端接单元(1)电流控制型脉宽调制器的锯齿产生端8脚，输出端则接单元(1)电流控制型脉宽调制器的电流检测放大器的同相输入端第4脚；自动切换电路的输入端接与逻辑电路的输出端，自动切换电路的输出回路则串接在锯齿取出电路的输出回路中，控制着锯齿取出电路的通断。
专利摘要本实用新型提供一种的宽范围稳定型脉宽调制器，包括电流控制型脉宽调制器、输出电压取样电路及识别电路、输出电流取样电路及识别电路、锯齿取出电路及自动切换电路和直流输出回路，输出电压取样电路及识别电路的输出经识别后送给锯齿取出电路及自动切换电路的二输入与逻辑电路的一个输入端；输出电流取样电路及识别电路的输出电流经放大及识别后送给锯齿取出电路及自动切换电路中的二输入与逻辑电路的另一个输入端；锯齿取出电路的输入端接电流控制型脉宽调制器的锯齿产生端第8脚，锯齿取出电路的输出端接电流控制型脉宽调制器的电流检测放大器的同相输入端第4脚。
文档编号H03K7/00GK2744070SQ20042011142
公开日2005年11月30日 申请日期2004年11月18日 优先权日2004年11月18日
发明者罗晓光 申请人:罗晓光