一种应用于pwm脉冲整形的电路系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电子信息技术，特别是一种应用于PffM脉冲整形的电路系统。
【背景技术】
[0002] PWM(PulseWidth Modulation)控制，即脉宽调制技术，它的思想源于通信技术，基 本原理是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅 值）jWM控制技术是在电力电子领域有着广泛应用，并对电力电子技术产生深远影响的一 项技术。IGBT、电力MOSFET等为代表的全控型电力电子器件的不断完善给PffM控制技术提供 了强大的物质基础。目前，在功率变换领域，P丽控制技术的应用随处可见，如PWM整流器、 PWM逆变器等，其主要电路拓扑结构大多都是由全控型电力电子器件（IGBT、电力MOSFET等） 构成的单相H桥或三相全桥式电路结构，这些全控型器件一般通过PffM脉宽调制技术控制其 通断来产生特定频率、幅值及相位的波形，而这些全控型电力电子器件（IGBT、电力MOSFET 等)一般功率较大，需要使用专用的驱动电路。这类驱动电路的主要要求除了良好的电气隔 离能力、驱动能力及延时小等外，另外一个主要作用就是对PWM脉冲进行整形处理。目前市 场上主流的驱动产品如瑞士的CONCEPT公司和德国的INFINEON公司推出的产品具有较高的 集成度，数字化程度高，保护功能较齐全，在风能和太阳能逆变器中应用广泛，但这些产品 价格昂贵，在实际使用时不易根据实际应用场合调整参数及满足用户的某些可定制化要 求;而国内的厂商推出的产品价格适中，但功能单一，可靠性较低，因此限制了其应用的范 围。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种应用PWM脉冲整形的电路模块，该电路模块具有输入 阻抗高、功能扩展性强、电气参数可调、保护功能可靠、成本低、外形尺寸小、适用性强等特 点，非常适合应用于全控型器件(如IGBT、电力MOSFET等）的专用驱动电路中。
[0004] -种应用于PffM脉冲整形的电路系统，包括两个PffM脉冲输入端，还包括一电源、一 输入电平选择模块、两个PWM脉冲整形模块、一 PWM脉冲死区时间发生器与级联方式选择模 块、一逻辑故障保护模块。
[0005] 电源用于提供工作电压;输入电平选择模块用于选择输入脉冲的电平类型，如TTL 或CMOS型，并为PWM脉冲整形提供反相输入端的参考电压;PWM脉冲整形模块用于对输入的 PffM脉冲进行整形处理，过滤掉信号中的虚假脉冲;PWM脉冲死区时间发生器与级联方式选 择模块用于选择两路PWM脉冲工作的两种模式;逻辑故障保护模块用于若工作电路发生故 障时，封锁PWM脉冲输出；两个开关逻辑控制模块，用于使输出的脉冲分别与输入的脉冲保 持同相;所述两种PWM脉冲工作模式包括:第一，两路输入PWM脉冲独立驱动不同负载;第二， 两路输入脉冲互补驱动同一负载。
[0006] 本发明与现有技术相比，其显著优点：（1)参数易调整、功能扩展性强，可以通过选 择开关的闭合和断开来选择输入脉冲电平为TTL或CMOS型，同时可以通过选择开关的闭合 和断开来设置输入脉冲PffMl和PWM2工作于独立驱动单个功率开关管模式或两者互补驱动 同一个桥臂上的两个功率开关管模式，允许用户通过在并联端子上并联电阻调节PWM脉冲 死区时间来满足实际使用功率开关管的开关特性要求；（2)成本低、结构简单，该电路模块 采用分立式元件实现，但成本低、元器件数量少，占用PCB印制板表面积小，易于安装使用； (3)稳定可靠、通用性高，本发明电路使用采用标准接口，同时具有可靠的保护功能，非常适 合应用于全控型功率器件(如IGBT、电力MOSFET等）的专用驱动电路中。
[0007] 下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明原理框图。
[0009] 图2为本发明实施电路的原理图。
[0010] 图3为本发明实施电路在第四选择开关S4闭合时各点典型波形示意图。
[0011] 图4为本发明实施电路在第四选择开关S4断开时各点典型波形示意图。
【具体实施方式】
[0012] 结合图1，一种应用于PWM脉冲整形的电路系统，包括两个P丽脉冲输入端，还包括 一电源6，一输入电平选择模块1，两个PWM脉冲整形模块2_1、2-2, 一PWM脉冲死区时间发生 器与级联方式选择模块3，一逻辑故障保护模块4，两个开关逻辑控制模块5-1、5-2。
[0013] 电源6用于提供工作电压;输入电平选择模块1用于选择输入脉冲的电平类型，如 TTL或CMOS型，并为PffM脉冲整形提供反相输入端的参考电压;PWM脉冲整形模块2-1、2-2用 于对输入的PWM脉冲进行整形处理，过滤掉信号中的虚假脉冲;PWM脉冲死区时间发生器与 级联方式选择模块3用于选择两路PWM脉冲工作的两种模式;逻辑故障保护模块4用于若工 作电路发生故障时，封锁PWM脉冲输出；两个开关逻辑控制模块5-1、5-2用于使输出的脉冲 分别与输入的脉冲保持同相;所述两种PWM脉冲工作模式包括:第一，两路输入PWM脉冲独立 驱动不同负载;第二，两路输入脉冲互补驱动同一负载。
[0014] 图3和图4中输入脉冲PWMl和PWM2的占空比均为50 %，脉冲的幅值为Vref，假设两脉 冲相位差为180°，电源电压VCC为15V。
[0015] 所述输出脉冲的驱动负载为功率开关管。
[0016] 一个提供工作电压的电源VCC，本实例中VCC选取15V。
[0017] 一个TTL或CMOS输入电平选择模块，由电源VCC、第一选择开关Sl、第十九电阻R19、 第二十电阻R20、晶体管Q3、第十八电阻R18、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一电容Cl组 成，可用于选择输入脉冲为TTL电平或CMOS电平，并给PWM脉冲整形电路提供反相输入端的 参考电压；其中电源VCC经第一选择开关Sl、第十九电阻R19、第二十电阻R20接至GND，晶体 管Q3的基极接至第十九电阻R19与第二十电阻R20连接的公共端，晶体管Q3的发射极接至 GND，晶体管Q3的集电极经第十八电阻R18和第十六电阻R16接至电源VCC，第十七电阻R17与 第一电容Cl连接的一个公共端接至第十八电阻R18和第十六电阻R16连接的公共端，第十七 电阻R17与第一电容Cl连接的另一个公共端接至GND;
[0018] TTL或CMOS输入电平选择模块的具体工作过程及原理:取第十九电阻R19、第二十 电阻R20、第十八电阻R18、第十六电阻R16、第十七电阻R17之间的阻值关系为：
[0020]当第一选择开关SI打开时，第三晶体管Q3由于基极电压为零而不导通，则第一电 压比较器Ul和第二电压比较器U2的反相输入参考电压Vref的数值近似为：
[0022] 此时，设置了输入脉冲Pmil和P丽2为CMOS电平。
[0023]当第一选择开关Sl闭合时，第三晶体管Q3的基极电压为：
[0025]因此第三晶体管Q3导通，则第一电压比较器Ul和第二电压比较器U2的反相输入参 考电压Vref的数值近似为：
[0027] 此时，设置了输入脉冲Pmil和P丽2为TTL电平。
[0028] 一个PffM脉冲整形电路，主要包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻 R5、第六电阻R6、第一电压比较器U1、第二电压比较器U2、第十电阻R10、第^^一电阻Rll、第 十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、电源VCC、第一选择开关S1、第二十三电阻 R23、第二十四电阻R24、晶体管Q1、第二^^一电阻R21、第二十二电阻R22、晶体管Q2,其主要 作用为针对PWM信号在传输过程中可能产生的波形畸变，对输入的PffM脉冲进行整形处理， 过滤掉信号中的虚假脉冲;其中输入脉冲PWMl经过第二电阻R2接至第一电压比较器Ul的同 相输入端，同时第一电压比较器Ul的同相输入端经第三电阻R3、第五电阻R5接至第一电压 比较器Ul的输出端，电源VCC经第六电阻R6接至第一电压比较器Ul的输出端，第一电压比较 器Ul的反相输入端接至第十八电阻R18和第十六电阻R16连接的公共端，第四电阻R4的一端 接至第三电阻R3和第五电阻R5连接的公共端，第四电阻R4的另一端接至晶体管Ql的集电 极，晶体管Ql的发射极接至GND，晶体管Ql的基极经第二十四电阻R24接至GND，同时晶体管 Ql的基极经第二十三电阻R23、第一选择开关Sl接至电源VCC;输入脉冲PWM2经过第十四电 阻R14接至第二电压比较器U2的同相输入端，同时第二电压比较器U2的同相输入端经第十 三电阻R13、第十一电阻Rll接至第二电压比较器U2的输出端，电源VCC经第十电阻RlO接至 第二电压比较器U2的输出端，第二电压比较器U2的反相输入端接至第十八电阻R18和第十 六电阻R16连接的公共端，第十二电阻R12的一端接至第十三电阻R13和第^^一电阻Rll连接 的公共端，第十二电阻R12的另一端接至晶体管Q2的集电极，晶体管Q2的发射极接至GND，晶 体管Q2的基极经第二十二电阻R22接至GND，同时晶体管Q2的基极经第二^^一电阻R21、第一 选择开关Sl接至电源VCC。
[0029] Pmi脉冲整形电路的具体工作过程及原理:第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、 第二十一电阻R21、第二十二电阻R22之间有如下关系：