模拟电压控制开关放大器的制作方法

本实用新型属于开关放大器技术领域，涉及一种模拟电压控制开关放大器。

背景技术：

目前，在多种自动控制领域需要使用较大功率的电机，而控制电机的运转方向和运转速度就需要功率放大器。

市场上现有的功率放大器有线性功率放大器和开关放大器，线性功率放大器由于其自身损耗较高的特点，在大功率应用场合及对温度敏感的应用场合往往不具备优势，因此开关放大器的应用越来越广泛。而开关放大器根据控制方式分为模拟电压控制与PWM控制两种类型。现有的模拟电压控制开关放大器，在使用中存在工作频率不固定，输出电流太小达不到大功率电机的使用要求，死区时间不可调，不能实现100％占空比驱动等缺点。

技术实现要素：

为了达到上述目的，本实用新型提供一种模拟电压控制开关放大器，工作频率固定、输出电流大、死区时间可调，有效地解决了现有技术中开关放大器工作不能实现100％占空比驱动的问题，有效地避免了现有技术中H桥电路工作时出现直通的现象。

本实用新型所采用的技术方案是，一种模拟电压控制开关放大器，由三角波电路、比较器电路、自举电路、死区时间设置电路、H桥驱动电路、H桥电路和滤波电路七部分电路组成；三角波电路与比较器电路连接，比较器电路、死区时间设置电路、自举电路分别与H桥驱动电路连接，H桥驱动电路、滤波电路分别与H桥电路连接，H桥驱动电路包括控制芯片U1。

本实用新型的特征还在于，进一步的，三角波电路由控制芯片U2、电阻R13、电阻R14、电容C9和电容C10组成；VCC电压同时与电阻R13的一端、控制芯片U2的4脚、控制芯片U2的8脚连接，电阻R13的另一端接控制芯片U2的7脚；电阻R14的一端接控制芯片U2的7脚，电阻R14的另一端接控制芯片U2的6脚、控制芯片U2的2脚；电容C9和电容C10串联后，电容C9接控制芯片U2的2脚，电容C10接控制芯片U2的5脚；控制芯片U2接地；

所述比较器电路由电阻R11和电阻R12组成；输入INPUT模拟电压信号接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接控制芯片U1的6脚；控制芯片U2的2脚与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与控制芯片U1的7脚连接。

进一步的，自举电路由二极管D5、二极管D6、电容C11、电容C12组成；VCC电压接二极管D5、二极管D6的A极，二极管D5的C极接控制芯片U1的10脚和电容C11的一端，电容C11的另一端接控制芯片U1的12脚；二极管D6的C极接控制芯片U1的1脚和电容C12的一端，电容C12的另一端接控制芯片U1的19脚。

进一步的，死区时间设置电路由电阻R9和电阻R10组成；电阻R9的一端与控制芯片U1的8脚连接，电阻R9的另一端接地；电阻R10的一端与控制芯片U1的9脚连接，电阻R10的另一端接地。

进一步的，H桥驱动电路由控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成；所述H桥电路由MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4组成；电阻R1的一端接控制芯片U1的11脚，电阻R1的另一端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的源极与控制芯片U1的12脚连接，MOS管Q1的漏极连接电源正极；电阻R2的一端接控制芯片U1的13脚，电阻R2的另一端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的漏极与控制芯片U1的12脚连接，MOS管Q2的源极与控制芯片U1的14脚连接；电阻R3的一端接控制芯片U1的20脚，电阻R3的另一端与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的源极与控制芯片U1的19脚连接，MOS管Q3的漏极连接电源正极；电阻R4的一端接控制芯片U1的18脚，电阻R4的另一端与MOS管Q4的栅极连接，MOS管Q4的漏极与控制芯片U1的19脚连接，MOS管Q4的源极与控制芯片U1的17脚连接。

进一步的，H桥驱动电路还包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；电阻R1与二极管D1并联后一端接控制芯片U1的11脚，并联后另一端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的源极与控制芯片U1的12脚连接，MOS管Q1的漏极连接电源正极；电阻R2与二极管D2并联后一端接控制芯片U1的13脚，并联后另一端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的漏极与控制芯片U1的12脚连接，MOS管Q2的源极与控制芯片U1的14脚连接；电阻R3与二极管D3并联后一端接控制芯片U1的20脚，并联后另一端与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的源极与控制芯片U1的19脚连接，MOS管Q3的漏极连接电源正极；电阻R4与二极管D4并联后一端接控制芯片U1的18脚，并联后另一端与MOS管Q4的栅极连接，MOS管Q4的漏极与控制芯片U1的19脚连接，MOS管Q4的源极与控制芯片U1的17脚连接。

进一步的，滤波电路由电容C1、电容C2、电容C3和电容C4组成；电容C1、电容C2、电容C3和电容C4均并联连接后，一端连接电源正极，另一端接地。

进一步的，模拟电压控制开关放大器还包括吸收电路，吸收电路与所述H桥电路连接，所述吸收电路由电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8组成；电阻R5、电容C5、电阻R6和电容C6依次串联后，电阻R5连接电源正极，电容C6接地，电容C5和电阻R6的串联结点分别连接控制芯片U1的12脚和AOUT端；电阻R7、电容C7、电阻R8和电容C8依次串联后，电阻R7连接电源正极，电容C8接地，电容C7和电阻R8的串联结点分别连接控制芯片U1的19脚和BOUT端。

本实用新型的有益效果是：本实用新型内置固定频率三角波发生器，利用死区时间设置电路设置固定的死区时间，避免同一桥臂MOS管出现共通现象；H桥电路按照H桥驱动电路的逻辑顺序能够实现高压大电流的导通；本实用新型具有工作频率固定、输出电流大、死区时间可调、能实现100％占空比驱动的优点，同时具有禁止功能；本实用新型最高功率电压可达80V，输出电流最大可达80A，能广泛的应用于大功率直流电机驱动方面。本实用新型的电路结构简单，电路使用全N沟道MOS管组成功率桥臂，内部损耗得到极大减小，提高了电路的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的电路图。

图中，1.三角波电路，2.比较器电路，3.自举电路，4.死区时间设置电路，5.H桥驱动电路，6.H桥电路，7.吸收电路，8.滤波电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型模拟电压控制开关放大器，结构如图1所示，由三角波电路1、比较器电路2、自举电路3、死区时间设置电路4、H桥驱动电路5、H桥电路6、吸收电路7、滤波电路8八部分电路组成；三角波电路1与比较器电路2连接，比较器电路2、死区时间设置电路4、自举电路3分别与H桥驱动电路5连接，H桥驱动电路5、滤波电路8、吸收电路7分别与H桥电路6连接；H桥驱动电路5：由控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成。

三角波电路1的作用：产生固定频率的三角波，保证本实用新型的工作频率固定。

比较器电路2的作用：将输入的INPUT模拟电压信号与三角波电路产生的三角波进行比较，产生相应占空比的PWM信号输入H桥驱动电路5，来控制后端H桥电路MOS管的导通顺序与占空比。

死区时间设置电路4的作用：设置固定时间的死区时间，避免同一桥臂MOS管出现共通现象。

自举电路3的作用：与H桥驱动电路5内部电路配合，为桥臂上端MOS管的驱动提供悬浮电源，确保H桥驱动电路5能完全驱动上端MOS管。

H桥驱动电路5的作用：根据比较器电路2提供的PWM信号，驱动H桥电路6中四个MOS管的导通时间与导通顺序。

H桥电路6的作用：按照H桥驱动电路5的逻辑顺序实现高压大电流的导通，是电路中的功率回路。

滤波电路8的作用：对功率电压进行滤波，降低开关放大器工作时产生的干扰。

吸收电路7的作用：降低H桥电路6工作时产生的电压尖峰，使电机能更平顺的工作，并降低H桥电路6中MOS管承受的尖峰电压。

本实用新型的电路图，如图2所示：

三角波电路1：由控制芯片U2、电阻R13、电阻R14、电容C9和电容C10组成；

具体来说，VCC电压同时与电阻R13的一端、控制芯片U2的4脚、控制芯片U2的8脚连接，电阻R13的另一端接控制芯片U2的7脚；电阻R14的一端接控制芯片U2的7脚，电阻R14的另一端接控制芯片U2的6脚、控制芯片U2的2脚；电容C9和电容C10串联后，电容C9接控制芯片U2的2脚，电容C10接控制芯片U2的5脚；控制芯片U2接地；

比较器电路2：由电阻R11和电阻R12组成；

具体来说，输入INPUT模拟电压信号接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接控制芯片U1的6脚；控制芯片U2的2脚与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与控制芯片U1的7脚连接；

自举电路3：由二极管D5、二极管D6、电容C9、电容C10组成；

具体来说，VCC电压接二极管D5、二极管D6的A极，二极管D5的C极接控制芯片U1的10脚，同时与电容C9的一端连接，电容C9的另一端接控制芯片U1的12脚；二极管D6的C极接控制芯片U1的1脚，同时与电容C10的一端连接，电容C10的另一端接控制芯片U1的19脚；

死区时间设置电路4：由控制芯片U1、电阻R9和电阻R10组成；

具体来说，电阻R9的一端与控制芯片U1的8脚连接，电阻R9的另一端接地；电阻R10的一端与控制芯片U1的9脚连接，电阻R10的另一端接地。

H桥驱动电路5：由控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成；H桥电路6由MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4组成；

具体来说，电阻R1的一端接控制芯片U1的11脚，电阻R1的另一端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的源极与控制芯片U1的12脚连接，MOS管Q1的漏极连接电源正极；电阻R2的一端接控制芯片U1的13脚，电阻R2的另一端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的漏极与控制芯片U1的12脚连接，MOS管Q2的源极与控制芯片U1的14脚连接；电阻R3的一端接控制芯片U1的20脚，电阻R3的另一端与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的源极与控制芯片U1的19脚连接，MOS管Q3的漏极连接电源正极；电阻R4的一端接控制芯片U1的18脚，电阻R4的另一端与MOS管Q4的栅极连接，MOS管Q4的漏极与控制芯片U1的19脚连接，MOS管Q4的源极与控制芯片U1的17脚连接。

或者H桥驱动电路5由控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成；电阻R1与二极管D1并联后一端接控制芯片U1的11脚，并联后另一端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的源极与控制芯片U1的12脚连接，MOS管Q1的漏极连接电源正极；电阻R2与二极管D2并联后一端接控制芯片U1的13脚，并联后另一端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的源极与控制芯片U1的12脚连接，MOS管Q2的源极与控制芯片U1的14脚连接；电阻R3与二极管D3并联后一端接控制芯片U1的20脚，并联后另一端与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的源极与控制芯片U1的19脚连接，MOS管Q3的漏极连接电源正极；电阻R4与二极管D4并联后一端接控制芯片U1的18脚，并联后另一端与MOS管Q4的栅极连接，MOS管Q4的漏极与控制芯片U1的19脚连接，MOS管Q4的源极与控制芯片U1的17脚连接。

吸收电路7：由电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8组成；

具体来说，电阻R5、电容C5、电阻R6和电容C6依次串联后，电阻R5连接电源正极，电容C6接地，电容C5和电阻R6的串联结点分别连接控制芯片U1的12脚和AOUT端；电阻R7、电容C7、电阻R8和电容C8依次串联后，电阻R7连接电源正极，电容C8接地，电容C7和电阻R8的串联结点分别连接控制芯片U1的19脚和BOUT端；

滤波电路8：由电容C1、电容C2、电容C3和电容C4组成；

具体来说，电容C1、电容C2、电容C3和电容C4均并联连接后，一端连接电源正极，另一端接地。

控制芯片U1的3脚连接DIS禁止端。

吸收电路7可以吸收MOS管开关过程中产生的电压尖峰，使电路输出波形更加平缓，避免出现过冲现象而损坏电路。去掉吸收电路7后本实用新型仍能解决上述技术问题。

H桥驱动电路5中二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4的作用：实现MOS管的“缓开快关”，进一步避免同一桥臂上的MOS管出现直通现象。

控制芯片U1内部具有电荷泵，为桥臂中上端MOS管的导通提供了供电回路，在上电时即可实现上端MOS管的完全导通，保证本实用新型可以实现100％占空比驱动；控制芯片U1具有较高的驱动能力，并且N沟MOS管的开关速度较快，以使本实用新型可以在500KHz范围内工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。