一种PWM信号发生器电路的制作方法

本实用新型涉及pwm信号发生器电路技术领域，特别涉及一种pwm信号发生器电路。

背景技术：

如今，随着电子产业的极速发展，电子产品朝着小型化、便捷性以及高可靠性的方向发展；要满足这些应用需求，要求产品涉及的功率转换部分需要具备越来越高的开关频率，正如我们所知道的，随着开关频率的增加，功率电感或变压器的尺寸能够大大减小，从而能够满足产品小型化的需求；但是，随着开关频率的提升，emi以及输出上冲等问题也随之而来；为了解决emi问题，一般采用增加屏蔽或隔离疏通的方法，为了解决输出上冲的问题，需要调整系统的反馈系统。

现有技术一般是在信号的传输过程或接收过程进行处理；这些技术在实际应用中都会增加系统的复杂程度，不利于产品的小型化与较高性价比的主流趋势；在传统的设计方案中，容易出现图6所示的情况，即在系统开机过程与掉电过程中，会出现占空比大于45％的现象，从而导致mos管与电感等元件因为过流而烧毁，因此，传统方案在实际产品应用中可能存在较大的风险，特别是在高压系统中，容易出现炸机的现象。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种pwm信号发生器电路，用以保证系统开机、正常工作到系统掉电的整个过程中，输出占空比不会高于45％，从而从根本上保证了系统的安全与可靠。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种pwm信号发生器电路，包括三角波发生器电路、直流电压发生器电路和比较电路，所述直流电压发生器电路分别与三角波发生器电路和比较电路电连接，所述比较电路与外设的推挽电路电连接，所述推挽电路与外设的buck降压电路电连接。

本实用新型的有益效果在于：

通过设置三角波信号发生器电路和直流电压发生器电路，经过比较电路后产生pwm信号，用于控制开关管，从而实现在系统的开机过程中，系统的占空比是缓慢上升；在系统的掉电过程中，输出占空比是缓慢下降；从系统开机、正常工作到系统掉电的整个过程中，输出占空比不会高于45％，从而从根本上保证了系统的安全与可靠。本方案设计的pwm信号发生器电路，该电路能够产生具备软启动功能的pwm信号，主要应用于高效率转换的ac-dc开关电源电路、dc-dc转换电路、电机驱动电路等领域；本方案提出的方案适用于市面上各种功率的开关电源，如各种功率的适配器，主板上面的dc-dcbuck降压电路，以及空调、洗衣机、工业风扇等应用；而且还可以节省传统方式复杂的外围电路，一方面节约方案成本，另一方案减小系统的pcba面积，有利于产品的小型化。

附图说明

图1为根据本实用新型的一种pwm信号发生器电路的电路连接框图；

图2为根据本实用新型的一种pwm信号发生器电路的三角波发生器电路、直流电压发生器电路和比较电路的电路原理图；

图3为根据本实用新型的一种pwm信号发生器电路的推挽电路的电路原理图；

图4为根据本实用新型的一种pwm信号发生器电路的buck降压电路的电路原理图；

图5为根据本实用新型的一种pwm信号发生器电路的比较器u1b的输入电压与输出pwm波形示意图；

图6为现有技术中的比较器u1b的输入电压与输出pwm波形示意图；

标号说明：

1、三角波发生器电路；2、直流电压发生器电路；3、比较电路；4、推挽电路；5、buck降压电路。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本实用新型提供的技术方案：

一种pwm信号发生器电路，包括三角波发生器电路、直流电压发生器电路和比较电路，所述直流电压发生器电路分别与三角波发生器电路和比较电路电连接，所述比较电路与外设的推挽电路电连接，所述推挽电路与外设的buck降压电路电连接。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：

通过设置三角波信号发生器电路和直流电压发生器电路，经过比较电路后产生pwm信号，用于控制开关管，从而实现在系统的开机过程中，系统的占空比是缓慢上升；在系统的掉电过程中，输出占空比是缓慢下降；从系统开机、正常工作到系统掉电的整个过程中，输出占空比不会高于45％，从而从根本上保证了系统的安全与可靠。本方案设计的pwm信号发生器电路，该电路能够产生具备软启动功能的pwm信号，主要应用于高效率转换的ac-dc开关电源电路、dc-dc转换电路、电机驱动电路等领域；本方案提出的方案适用于市面上各种功率的开关电源，如各种功率的适配器，主板上面的dc-dc(直流转直流)buck降压电路，以及空调、洗衣机、工业风扇等应用；而且还可以节省传统方式复杂的外围电路，一方面节约方案成本，另一方案减小系统的pcba面积，有利于产品的小型化。

进一步的，所述三角波发生器电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2和比较器u1a，所述比较器u1a的第一端分别与电阻r3的一端、电阻r4的一端和电阻r5的一端电连接，所述比较器u1a的第二端分别与电阻r5的另一端、电容c2和直流电压发生器电路电连接，所述比较器u1a的第三端分别与电阻r3的另一端、电阻r1的一端和电阻r2的一端电连接，所述电容c2的另一端分别与电阻r2的另一端和电容c1的一端电连接，所述电容c1的另一端分别与电阻r1的另一端和电阻r4的另一端电连接且电容c1的另一端、电阻r1的另一端和电阻r4的另一端均接电源，所述比较器u1a的第四端接地，所述比较器u1a的第八端接电源。

由上述描述可知，电容c1起到滤波作用，保证系统电源的稳定；电阻r1、电阻r3和电阻r4起到分压与限流作用，电阻r2起到分压作用，通过设置r5电阻的阻值大小可以调整电容c2的充放电速率，即可以改变三角波的上升沿与下降沿的陡峭程度；电容c2的大小直接影响到三角波的频率大小。

进一步的，所述直流电压发生器电路包括电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c3和三极管q1，所述三极管q1的基极分别与电阻r6的一端和电阻r8的一端电连接，所述三极管q1的集电极分别与电阻r8的另一端和电容c3的一端电连接且三极管q1的集电极、电阻r8的另一端和电容c3的一端均接地，所述三极管q1的发射极分别与电阻r7的一端、电容c3的另一端和比较电路电连接，所述电阻r7的另一端与电阻r6的另一端电连接且电阻r7的另一端和电阻r6的另一端均接电源。

由上述描述可知，系统上电时，电源通过电阻r7给电容c3充电，电容c3两端电压逐渐上升到时，电压趋于稳定(三极管q1的发射极电压跟随基极电压)；电阻r6阻值可调，实际工作中可以通过调整r6电阻阻值来改变三极管q1的基极电压，从而改变比较器u1b的第五端的阈值电压，达到对占空比的调节目的；系统掉电时，由于电源电压逐渐降低到零，电容c3的电压通过三极管q1迅速泄放干净。

进一步的，所述比较电路包括电阻r9和比较器u1b，所述比较器u1b的正相输入端和反相输入端均与直流电压发生器电路电连接，所述比较器u1b的输出端分别与电阻r9的一端和推挽电路电连接，所述电阻r9的另一端接电源。

由上述描述可知，通过设置电阻r9起到上拉作用。

进一步的，所述推挽电路包括电阻r13、电阻r18、电阻r21、三极管q3和三极管q4，所述三极管q3的基极分别与电阻r21的一端、比较电路、三极管q4的基极和电阻r13的一端电连接，所述电阻r13的另一端与电阻r18的一端电连接且电阻r13的另一端和电阻r18的一端均接地，所述三极管q4的集电极与电阻r8的另一端电连接，所述三极管q4的发射极分别与三极管q3的发射极和buck降压电路电连接，所述三极管q3的集电极与电阻r21的另一端电连接且三极管q3的集电极和电阻r21的另一端均接电源。

由上述描述可知，通过设置电阻r13、电阻r18、电阻r21、三极管q3和三极管q4构成推挽电路，用于保证pwm信号在高电平时能够快速开通主开关管，在低电平时能够快速泄放栅源电容上的电荷，使主开关管关闭。

进一步的，所述buck降压电路包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c4、电感l1和mos管q2，所述mos管q2的栅极分别与电阻r10的一端和电阻r11的一端电连接，所述电阻r10的另一端与推挽电路电连接，所述mos管q2的源极分别与电阻r11的另一端、二极管d1的阴极和电感l1的一端电连接，所述二极管d1的阳极接地，所述电感l1的另一端分别与电容c4的一端和电阻r12的一端电连接，所述电容c4的另一端与电阻r12的另一端电连接且电容c4的另一端和电阻r12的另一端均接地，所述mos管q2的漏极接电源。

从上述描述可知，buck电感电路是电路的主拓扑结构，在mos管q2导通期间，电感l1充电，同时给输出电容c4充电，mos管q2关闭时，电感l1通过续流回路继续给输出电容c4充电。

请参照图1至图5，本实用新型的实施例一为：

请参照图1，一种pwm信号发生器电路，包括三角波发生器电路1、直流电压发生器电路2和比较电路3，所述直流电压发生器电路2分别与三角波发生器电路1和比较电路3电连接，所述比较电路3与外设的推挽电路4电连接，所述推挽电路4与外设的buck降压电路5电连接。

请参照图2，所述三角波发生器电路1包括电阻r1(电阻值为9.1kω)、电阻r2(电阻值为9.1kω)、电阻r3(电阻值为9.1kω)、电阻r4(电阻值为9.1kω)、电阻r5(电阻值为9.1kω)、电容c1(电容值为0.1μf，电压值为50v)、电容c2(电容值为3nf，电压值为50v)和比较器u1a(型号为lm358)，所述比较器u1a的第一端分别与电阻r3的一端、电阻r4的一端和电阻r5的一端电连接，所述比较器u1a的第二端分别与电阻r5的另一端、电容c2和直流电压发生器电路2电连接，所述比较器u1a的第三端分别与电阻r3的另一端、电阻r1的一端和电阻r2的一端电连接，所述电容c2的另一端分别与电阻r2的另一端和电容c1的一端电连接，所述电容c1的另一端分别与电阻r1的另一端和电阻r4的另一端电连接且电容c1的另一端、电阻r1的另一端和电阻r4的另一端均接电源，所述比较器u1a的第四端接地，所述比较器u1a的第八端接电源。

请参照图2，所述直流电压发生器电路2包括电阻r6(电阻值为18kω)、电阻r7(电阻值为180kω)、电阻r8(电阻值为9.1kω)、电容c3(电容值为2.2μf，电压值为25v)和三极管q1(型号为ss8550)，所述三极管q1的基极分别与电阻r6的一端和电阻r8的一端电连接，所述三极管q1的集电极分别与电阻r8的另一端和电容c3的一端电连接且三极管q1的集电极、电阻r8的另一端和电容c3的一端均接地，所述三极管q1的发射极分别与电阻r7的一端、电容c3的另一端和比较电路3电连接，所述电阻r7的另一端与电阻r6的另一端电连接且电阻r7的另一端和电阻r6的另一端均接电源。

请参照图2，所述比较电路3包括电阻r9(电阻值为9.1kω)和比较器u1b(型号为lm358)，所述比较器u1b的正相输入端和反相输入端均与直流电压发生器电路2电连接，所述比较器u1b的输出端分别与电阻r9的一端和推挽电路4电连接，所述电阻r9的另一端接电源。

请参照图3，所述推挽电路4包括电阻r13、电阻r18(电阻值为1kω)、电阻r21(电阻值为9.1kω)、三极管q3(型号为ss8050)和三极管q4(型号为ss8050)，所述三极管q3的基极分别与电阻r21的一端、比较电路3、三极管q4的基极和电阻r13的一端电连接，所述电阻r13的另一端与电阻r18的一端电连接且电阻r13的另一端和电阻r18的一端均接地，所述三极管q4的集电极与电阻r8的另一端电连接，所述三极管q4的发射极分别与三极管q3的发射极和buck降压电路5电连接，所述三极管q3的集电极与电阻r21的另一端电连接且三极管q3的集电极和电阻r21的另一端均接电源。

请参照图4，所述buck降压电路5包括电阻r10(电阻值为10kω)、电阻r11(电阻值为10kω)、电阻r12(电阻值为1kω)、电容c4(电容值为220μf，电压值为25v)、电感l1(电感值为560μh，电压值为300ma)和mos管q2(型号为nce0106r)，所述mos管q2的栅极分别与电阻r10的一端和电阻r11的一端电连接，所述电阻r10的另一端与推挽电路4电连接，所述mos管q2的源极分别与电阻r11的另一端、二极管d1的阴极和电感l1的一端电连接，所述二极管d1的阳极接地，所述电感l1的另一端分别与电容c4的一端和电阻r12的一端电连接，所述电容c4的另一端与电阻r12的另一端电连接且电容c4的另一端和电阻r12的另一端均接地，所述mos管q2的漏极接电源。

上述的pwm信号发生器电路的工作原理为：

当比较器u1a的第三端的电压高于比较器u1a的第二端的电压时，比较器u1a的第一端输出高电平，此时比较器u1a的第三端的阈值电压为

当比较器u1a的第三端的电压低于比较器u1a的第二端的电压时，比较器u1a的第一端的输出低电平，此时比较器u1a的第三端的的电压为

系统刚上电时，比较器u1a的第三端的电压高于比较器u1a的第二端的电压时，比较器u1a的第一端的输出高电平，此时比较器u1a的第三端的电压为vcc电源分别经过电阻r1与电阻r3串联后再与电阻r4并联，再经过电阻r5对电容c2充电，此时电容c2电压开始上升，直到比较器u1a第二端的电压高于比较器u1a的第三端的电压时，比较器u1a的输出才变为低电平，电容c2通过电阻r5对地放电，此时比较器u1a第三端的电压切换为由于电容c2上的电荷经过电阻r5泄放后，电压逐渐下降，当比较器u1a的第二端的电压低于比较器u1a的第三端的电压时，比较器u1a的第三端的电压重新切换为电容c2继续充电；因此，电容c2两端的压降呈现三角波变换，三角波的峰值电压为谷值电压为

电容c1起到滤波作用，保证系统电源的稳定；电阻r1、电阻r3和电阻r4起到分压与限流作用，电阻r2起到分压作用，通过设置r5电阻的阻值大小可以调整电容c2的充放电速率，即可以改变三角波的上升沿与下降沿的陡峭程度；电容c2的大小直接影响到三角波的频率大小。

系统上电时，电源通过电阻r7给电容c3充电，电容c3两端电压逐渐上升到时，电压趋于稳定(三极管q1的发射极电压跟随基极电压)；电阻r6阻值可调，实际工作中可以通过调整r6电阻阻值来改变三极管q1的基极电压，从而改变比较器u1b的第五端的阈值电压，达到对占空比的调节目的；系统掉电时，由于电源电压逐渐降低到零，电容c3的电压通过三极管q1迅速泄放干净。

为了实现系统的软起动功能，保证系统在开机瞬间，占空比是缓慢上升，并且不超过45％，要求比较器u1b的第五端的电压上升斜率要低于比较器u1b的第六端的电压的上升斜率，因此电阻r7阻值需要设置较大值，一般设置在100kω以上；在系统的掉电过程中，要求比较器u1b的第五端的电压的下降斜率要大于比较器u1b的第六端的电压的下降斜率，由于系统掉电后，电源电压下降，电容c3上面的电荷通过三极管q1泄放；而电容c2上面的电荷通过电阻r1、电阻r3、电阻r4和电阻r5对电源泄放，因此电容c3两端的电压下降的速度远远大于电容c2两端的电压，从而保证了系统掉电过程中，不会出现输出占空比大于45％的现象。

这种工作方式，能够使系统在开机、正常工作与掉电三个过程中趋于稳定。比较器u1b的输入电压与输出pwm波形如图5所示。

综上所述，本实用新型提供的一种pwm信号发生器电路，通过设置三角波信号发生器电路和直流电压发生器电路，经过比较电路后产生pwm信号，用于控制开关管，从而实现在系统的开机过程中，系统的占空比是缓慢上升；在系统的掉电过程中，输出占空比是缓慢下降；从系统开机、正常工作到系统掉电的整个过程中，输出占空比不会高于45％，从而从根本上保证了系统的安全与可靠。本方案设计的pwm信号发生器电路，该电路能够产生具备软启动功能的pwm信号，主要应用于高效率转换的ac-dc开关电源电路、dc-dc转换电路、电机驱动电路等领域；本方案提出的方案适用于市面上各种功率的开关电源，如各种功率的适配器，主板上面的dc-dcbuck降压电路，以及空调、洗衣机、工业风扇等应用；而且还可以节省传统方式复杂的外围电路，一方面节约方案成本，另一方案减小系统的pcba面积，有利于产品的小型化。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。