两路脉冲宽度调制切换电路的制作方法
【专利摘要】一种两路脉冲宽度调制切换电路，包括控制端、输出端、信号放大模块、逻辑控制模块、第一脉冲宽度调制模块以及第二脉冲宽度调制模块；控制端与信号放大模块连接；信号放大模块与逻辑控制模块连接；逻辑控制模块分别与第一脉冲宽度调制模块和第二脉冲宽度调制模块以及输出端连接；逻辑控制模块用于控制第一脉冲宽度调制模块或者第二脉冲宽度调制模块工作，产生脉冲宽度调制信号，并经输出端输出脉冲宽度调制信号。上述两路脉冲宽度调制切换电路，当电源的输入为电压源时工作于负反馈状态并消除次谐波震荡，当电源的输入为电流源时工作于正反馈状态，以吸收电流源所提供的最大电流，获得更为快速的系统响应及更高的系统可靠性。
【专利说明】
两路脉冲宽度调制切换电路
技术领域
[0001]本发明涉及电子电路领域，特别是涉及一种两路脉冲宽度调制切换电路。
【背景技术】
[0002]脉冲宽度调制即PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)电路是利用微处理器的数字信号输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在测量、通信、功率控制与变换等领域。单路的脉冲宽度调制电路主要由一个脉宽调制器控制一路电路开关，以开关电源电路为例，其用一个脉宽调制器控制开关器件，例如三极管、MOS管(Metal Oxide Semiconductor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)等进行电路的开关，通过调整占空比的大小，从而调整能量的传输，该类型的电路有典型的正、反激式开关电源电路。目前，市场上有两路的PWM电路，其一般为每一路PffM控制一个开关器件，由两个开关器件构成推挽电路，通过调整占空比的大小，从而调整能量的传输，该类型的电路有推挽式开关电源电路。
[0003]然而，单路的脉冲宽度调制电路用于反激式开关电源时，其主要为峰值电流模式输入的PWM电路，因此在输入电压过低时，根据伏秒平衡方程，需输出较大占空比以得到设定的输出电压，由于电流模式的固有缺陷，在占空比大于50%时容易产生次谐波震荡，而让系统不稳定。而两路的PWM电路，不能针对每一路进行反馈，不能同时驱动一个开关器件进行电路开关，而且多为负反馈系统，控制模式单一，不能满足开关电源电路中的复杂需求。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种两路脉冲宽度调制切换电路。
[0005]一种两路脉冲宽度调制切换电路，包括控制端、输出端、信号放大模块、逻辑控制模块、第一脉冲宽度调制模块以及第二脉冲宽度调制模块;所述控制端与所述信号放大模块的输入端连接，用于输出控制信号至所述信号放大模块;所述信号放大模块的输出端与所述逻辑控制模块的输入端连接;所述逻辑控制模块分别与所述第一脉冲宽度调制模块和所述第二脉冲宽度调制模块连接;所述逻辑控制模块用于根据所述信号放大模块的工作状态，控制所述第一脉冲宽度调制模块或者所述第二脉冲宽度调制模块工作，产生脉冲宽度调制信号，并经所述输出端输出所述脉冲宽度调制信号。
[0006]上述两路脉冲宽度调制切换电路，信号放大模块通过控制端接收控制信号并工作在不同的状态下，逻辑控制模块根据信号放大模块的工作状态，进行脉冲宽度调制信号输出的切换，由于电源的输入为混合电压源及电流源时将产生不同的控制信号，从而使得信号放大模块和逻辑控制模块工作在相应的工作模式下以适应电源的实际输入情况，当电源的输入为电压源时工作于负反馈状态并消除次谐波震荡，当电源的输入为电流源时工作于正反馈状态，以吸收电流源所提供的最大电流，获得更为快速的系统响应及更高的系统可靠性。
【附图说明】
[0007]图1为一个实施例中两路脉冲宽度调制切换电路的功能模块示意图；
[0008]图2为另一个实施例中两路脉冲宽度调制切换电路的功能模块示意图；
[0009]图3为一个实施例中两路脉冲宽度调制切换电路的电路结构示意图；
[0010]图4为另一个实施例中两路脉冲宽度调制切换电路的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]在一个实施例中，提供一种两路脉冲宽度调制切换电路。为使本实施例的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0012]值得一提的是，本实施例的两路脉冲宽度调制切换电路用于开关电源电路，下面主要以应用在开关电源电路为例以作说明。在其它实施例中，两路脉冲宽度调制切换电路也可用于逆变电路、交流变换电路、整流应用电路等场合。
[0013]如图1所示，两路脉冲宽度调制切换电路包括控制端110、输出端120、信号放大模块130、逻辑控制模块140、第一脉冲宽度调制模块150以及第二脉冲宽度调制模块160。
[0014]控制端110与信号放大模块130的输入端连接，用于输出控制信号至信号放大模块130。该控制信号来源于本实施例的外围电路，包括高电平的控制信号和低电平的控制信号。
[0015]信号放大模块130的输出端与逻辑控制模块140的输入端连接。信号放大模块130在控制信号的作用下工作在相应的工作状态，并传输相应的信号至逻辑控制模块140。
[0016]逻辑控制模块140分别与第一脉冲宽度调制模块150和第二脉冲宽度调制模块160以及输出端120连接。第一脉冲宽度调制模块150和第二脉冲宽度调制模块160工作时将分别产生脉冲宽度调制信号。
[0017]逻辑控制模块140用于根据信号放大模块130的工作状态，控制第一脉冲宽度调制模块150或者第二脉冲宽度调制模块160工作，以将第一脉冲宽度调制模块150工作产生的脉冲宽度调制信号或者第二脉冲宽度调制模块160工作产生的脉冲宽度调制信号经输出端120输出至本实施例以外的外围电路。
[0018]上述两路脉冲宽度调制切换电路中，信号放大模块130通过控制端110接收控制信号并工作在不同的状态下，逻辑控制模块140根据信号放大模块130的工作状态，进行脉冲宽度调制信号输出的切换，由于电源的输入为混合电压源及电流源时将产生不同的控制信号，从而使得信号放大模块130和逻辑控制模块140工作在相应的工作模式下以适应电源的实际输入情况，当电源的输入为电压源时工作于负反馈状态并消除次谐波震荡，当电源的输入为电流源时工作于正反馈状态，以吸收电流源所提供的最大电流，获得更为快速的系统响应及更高的系统可靠性。
[0019]可以理解，在开关电源电路中，通过本实施例的两路脉冲宽度调制切换电路的切换，两路PffM同时控制一个开关器件(例如该开关器件与本实施例中的输出端连接)，但又具备两路独立的反馈输入，可以工作于不同的工作模式，只要给控制端输入一定的电平(例如典型值为3V-15V)，即可实现电路的切换，让开关电源电路系统运行于不同工作模式与不同反馈信号的复杂应用场合，并通过本实施例以外的外围电路的配合，即可让开关电源电路系统自适应于较为恶劣的输入状况，如超宽的输入电压、输入电压波动较大、输入为恒流源等复杂情况。
[0020]如图2所不，在一个实施例中，信号放大模块130包括信号放大电路131和RC电路132。控制端110与信号放大电路131连接，信号放大电路131分别与逻辑控制模块140和RC电路132连接，RC电路132还与逻辑控制模块140连接。由于RC电路132的阻容特性，可以对信号放大电路131在工作时产生的漏电流以及干扰波形信号进行吸收，以提高电路的稳定性和可靠性。
[0021]进一步的，在一个实施例中，信号放大电路131为共基极放大电路，RC电路132为RC并联电路。在其它实施例中，信号放大电路131可以为共发射极放大电路，也可以为共集电极放大电路或者其它放大电路。
[0022]如图2所示，在一个实施例中，逻辑控制模块140包括控制电路141和切换电路142。控制电路141分别与切换电路142、第一脉冲宽度调制模块150、第二脉冲宽度调制模块160以及信号放大模块130连接，切换电路142分别与第一脉冲宽度调制模块150、第二脉冲宽度调制模块160以及输出端120连接。控制电路141用于根据信号放大模块130的工作状态，控制第一脉冲宽度调制模块150产生脉冲宽度调制信号或者控制第二脉冲宽度调制模块160产生脉冲宽度调制信号，并且通过控制切换电路142以实现脉冲宽度调制信号的选择输出。
[0023]进一步的，切换电路142包括第一切换单元和第二切换单元。第一切换单元分别与信号放大模块130、第二脉冲宽度调制模块160以及输出端120连接。第二切换单元分别与信号放大模块130、第一脉冲宽度调制模块150以及输出端120连接。当控制端110输入高电平的控制信号时，信号放大模块130工作于峰值电流控制模式。在峰值电流控制模式下，第一脉冲宽度调制模块150关闭，而第二脉冲宽度调制模块160和第一切换单元工作，由此第二脉冲宽度调制模块160产生脉冲宽度调制信号，并且通过第一切换单元及输出端120输出脉冲宽度调制信号。同理，当控制端110输入低电平的控制信号时，信号放大模块130工作于电压控制模式。在电压控制模式下，第二脉冲宽度调制模块160关闭，而第一脉冲宽度调制模块150和第二切换单元工作，由此第一脉冲宽度调制模块150产生脉冲宽度调制信号，并且通过第二切换单元及输出端120输出脉冲宽度调制信号。
[0024]如图2所示，在一个实施例中，两路脉冲宽度调制切换电路还包括电路保护模块170。电路保护模块170分别与控制端110和信号放大模块130连接。具体的，电路保护模块170连接于控制端110和信号放大模块130的信号放大电路131之间。电路保护模块170用于防止控制信号输入异常时，保护两路脉冲宽度调制切换电路，避免其因控制信号的输入异常而短路或导致温升等现象。
[0025]如图3所示，两路脉冲宽度调制切换电路包括:控制端Contro 1、输出端OUTPUT、供电电压端VCC。其中，供电电压端VCC用于连接外部的为电路提供电压的电源。共基极放大电路包括晶体管Ql、场效应管Q5、电阻Rl、R2。RC并联电路包括电阻R3和电容C2。晶体管Ql的发射极连接供电电压端VCC并通过电阻R2与基极连接，基极还通过电阻Rl与场效应管Q5的漏极连接，集电极分别与电阻R3和电容C2并联后的一端以及逻辑控制模块140连接。场效应管Q5的栅极与控制端110连接，源极接地。电阻R3和电容C2并联后的另一端接地。控制电路141包括场效应管Q2、Q3、Q6以及电阻R4。切换电路142包括场效应管Q4、Q7。场效应管Q2的栅极分别与场效应管Q4的栅极、场效应管Q6的栅极以及信号放大模块130的输出端连接，漏极通过电阻R4与供电电压端VCC连接，源极接地。场效应管Q3的栅极分别与场效应管Q2的漏极和场效应管Q7的栅极连接，漏极与第一脉冲宽度调制模块150连接，源极接地。场效应管Q6的漏极与第二脉冲宽度调制模块160连接，源极接地。场效应管Q4的源极与第二脉冲宽度调制模块160连接，漏极与输出端120连接。场效应管Q7的源极与第一脉冲宽度调制模块150连接，漏极与输出端120连接。
[0026]第一脉冲宽度调制模块150包括第一PWM发生器及第一外围电路。本实施例中，第一卩￥1发生器为芯片1]1(以1^3842为例)。第一外围电路包括电阻1?5、1?8、1?10、1?11，电容〇4、C7、C8，基准电压端REF，以及节点C0MP2，节点al、bl。其中基准电压端REF用于连接外部的高稳定度的电压源，以为芯片供电。芯片Ul具有引脚I至8，引脚I对应为COMP端口，引脚2对应为VFB端口，引脚3对应为IS端口，引脚4对应为RT/CT端口，引脚5对应为GND端口，引脚6对应为OUT端口，引脚7对应为VCC端口，引脚8对应为VREF端口。⑶MP端口连接节点C0MP2。节点C0MP2通过电阻R5连接至基准电压端1^?。￥?8端口通过电容08连接至节点0)1032且￥?8端口还接地OIS端口连接至节点a I。节点a I通过电阻Rl I接地，通过Rl O连接至节点b I。节点b I通过电容C7接地，通过电阻R18连接至基准电压端REFIT/CT端口连接至节点bUGND端口接地。OUT端口连接至场效应管Q7的栅极。VCC端口连接至供电电压端VCC JREF端口连接至基准电压端REF，且还通过电容C4接地。
[0027]第二脉冲宽度调制模块160包括第二PWM发生器及第二外围电路。本实施例中，第二PWM发生器为芯片U2(以UC3842为例)。第二外围电路包括电阻R9、R12、R13、R14，电容C3、C5、C9，基准电压端REF，以及节点C0MP1，节点a2、b2。其中基准电压端REF用于连接外部的高稳定度的电压源，以为芯片供电。同理，芯片U2具有引脚I至8，引脚I对应为COMP端口，引脚2对应为VFB端口，引脚3对应为IS端口，引脚4对应为RT/CT端口，引脚5对应为GND端口，引脚6对应为OUT端口，引脚7对应为VCC端口，引脚8对应为VREF端口 XOMP端口连接节点COMPl。节点COMPI通过电阻R9连接至基准电压端REF JFB端口通过电容C3连接至节点COMPI且VFB端口还接地。IS端口连接至节点a2。节点a2通过电阻R14接地，通过R13连接至节点b2。节点b2通过电容C9接地，通过电阻Rl 2连接至基准电压端REF。RT/CT端口连接至节点b2 XND端口接地。OUT端口连接至场效应管Q4的栅极。VCC端口连接至供电电压端VCC，且还通过电容C5接地。VREF端口连接至基准电压端REF。
[0028]如图4所示，两路脉冲宽度调制切换电路中，逻辑控制模块140还包括滤波电容C6。滤波电容C6的一端与场效应管Q3的栅极连接，另一端接地。进一步的，逻辑控制模块140还包括延时电阻R6。延时电阻R6的一端与场效应管Q2的栅极连接，另一端与场效应管Q6的栅极连接。
[0029]如图4所示，进一步的，两路脉冲宽度调制切换电路还包括并联的稳压二极管ZDl、电容Cl和电阻R7。并联的稳压二极管ZD1、电容Cl和电阻R7组成电路保护模块170。稳压二极管ZDI的阴极、电容Cl和电阻R7的一端分别与控制端110和信号放大模块130连接，稳压二极管ZDl的阳极、电容Cl和电阻R7的另一端接地。
[0030]可以理解，在图4中，Q5、R1、R2、Q1构成控制信号的放大电路，放大后的电压用于驱动后级切换器件Q2、Q4、Q6。Q2、R4、Q3、Q4、Q6、Q7构成逻辑控制电路，逻辑控制电路用于判别由哪一路Pmi输出。Ul、U2为Pmi发生器(电路图以UC3842为例)，根据反馈信号调制脉冲宽度。
[0031]现以一个电路的具体的工作过程为例，对本实施例做出说明:
[0032]当控制端口(电路图中的Contrο I端口)为高电平时，Q5导通，电流经由VCC、RI流过Ql基极，Ql导通后，Q2、Q4、Q6栅极获得高电平而导通，Q3、Q7则关闭，Q6导通后，拉低Ul的PINl电压使Ul关闭PffM输出，而U2由于Q3的关闭正常输出PffM信号，经由Q4把PffM信号传递至Pmi输出端口(电路图中的OUTPUT端口)，此状态下为U2在运行，Ul关闭，可设置U2周边参数让其工作于设定的工作模式下。同理，当控制端口为低电平时，Q5截止，Ql截止，Q2截止，R4分压限流，Q3、Q7导通，则UI在运行，U2关闭，UI发出的PTOl信号经由Q7传递至HVM输出端口，可设置Ul周边参数让其工作于设定的工作模式下。由此通过控制端口电平变化，实现U1、U2的两路PffM输出的切换，让U1、U2工作于不同的模式下，以应对复杂的电源电压输入情况。
[0033]由此，通过上述实施例的两路脉冲宽度调制切换电路，在超宽电压输入时(典型值为AC20-300V)，通过设置控制端口的电平，可让系统在低电压输入时候工作于电压控制模式，以消除次谐波震荡，在高电压输入时工作于峰值电流控制模式，以获得更为快速的系统响应，及更高的系统可靠性。
[0034]此外，通过上述实施例的两路脉冲宽度调制切换电路，在电源输入端为电压源及电流源混合使用的情况时，通过设置控制端口的电平，可让切换电路在电压源输入时工作于负反馈状态。当控制端口的电平为低电平时，为传统开关电源的反馈方式;控制端口的电平为高电平时，在电流源输入时让系统工作于正反馈状态，以吸收电流源所提供的最大电流，使系统达到稳定状态。
[0035]如此，用于开关电源中当电源输入电压较为恶劣、电压源与电流源混合输入的场合时，开关电源匹配本实施例的两路脉冲宽度调制切换电路后，即可实现超宽的市电电压输入及电压源与电流源的交替输入，以满足复杂的应用场合，增加系统的可靠性。
[0036]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0037]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，包括控制端、输出端、信号放大模块、逻辑控制模块、第一脉冲宽度调制模块以及第二脉冲宽度调制模块； 所述控制端与所述信号放大模块的输入端连接，用于输出控制信号至所述信号放大模块； 所述信号放大模块的输出端与所述逻辑控制模块的输入端连接； 所述逻辑控制模块分别与所述第一脉冲宽度调制模块和所述第二脉冲宽度调制模块连接； 所述逻辑控制模块用于根据所述信号放大模块的工作状态，控制所述第一脉冲宽度调制模块或者所述第二脉冲宽度调制模块工作，产生脉冲宽度调制信号，并经所述输出端输出所述脉冲宽度调制信号。2.根据权利要求1所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，所述信号放大模块包括信号放大电路和RC电路，所述控制端与所述信号放大电路连接，所述信号放大电路分别与所述逻辑控制模块和所述RC电路连接，所述RC电路还与所述逻辑控制模块连接。3.根据权利要求2所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，所述信号放大电路为共基极放大电路，所述RC电路为RC并联电路。4.根据权利要求3所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，还包括供电电压端VCC，所述共基极放大电路包括晶体管Q1、场效应管Q5以及电阻R1、R2 ；所述RC并联电路包括电阻R3和电容C2; 所述晶体管Ql的发射极连接所述供电电压端VCC并通过电阻R2与所述晶体管Ql的基极连接，所述晶体管Ql的基极通过电阻Rl与场效应管Q5的漏极连接，所述晶体管Ql的集电极与所述电阻R3和电容C2并联后的一端以及所述逻辑控制模块连接;所述场效应管Q5的栅极与所述控制端连接，所述场效应管Q5的源极接地;所述电阻R3和电容C2并联后的另一端接地。5.根据权利要求1所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，所述逻辑控制模块包括控制电路和切换电路， 所述控制电路分别与所述切换电路、所述第一脉冲宽度调制模块、所述第二脉冲宽度调制模块以及所述信号放大模块连接，所述切换电路分别与所述第一脉冲宽度调制模块、所述第二脉冲宽度调制模块以及所述输出端连接。6.根据权利要求5所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，还包括供电电压端VCC，所述控制电路包括场效应管Q2、Q3、Q6以及电阻R4，所述切换电路包括场效应管Q4、Q7， 所述场效应管Q2的栅极分别与场效应管Q4的栅极、场效应管Q6的栅极以及所述信号放大模块的输出端连接，所述场效应管Q2的漏极通过电阻R4与供电电压端VCC连接，所述场效应管Q2的源极接地； 所述场效应管Q3的栅极分别与场效应管Q2的漏极和场效应管Q7的栅极连接，所述场效应管Q3的漏极与所述第一脉冲宽度调制模块连接，所述场效应管Q3的源极接地； 所述场效应管Q6的漏极与所述第二脉冲宽度调制模块连接，所述场效应管Q6的源极接地； 所述场效应管Q4的源极与所述第二脉冲宽度调制模块的输出端连接，所述场效应管Q4的漏极与所述输出端连接； 所述场效应管Q7的源极与所述第一脉冲宽度调制模块的输出端连接，所述场效应管Q7的漏极与所述输出端连接。7.根据权利要求6所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，所述逻辑控制模块还包括滤波电容C6，所述滤波电容C6的一端与场效应管Q3的栅极连接，所述滤波电容C6的另一端接地。8.根据权利要求6所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，所述逻辑控制模块还包括延时电阻R6，所述延时电阻R6的一端与场效应管Q2的栅极连接，所述延时电阻R6的另一端与场效应管Q6的栅极连接。9.根据权利要求1所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，还包括电路保护模块，所述电路保护模块连接于所述控制端和所述信号放大模块之间。10.根据权利要求9所述的两路脉冲宽度调制切换电路，其特征在于，所述电路保护模块包括并联的稳压二极管ZD1、电容Cl和电阻R7，所述稳压二极管ZDl的阴极、所述电容Cl和电阻R7的一端分别与所述控制端和所述信号放大模块的输入端连接，所述稳压二极管ZDl的阳极、所述电容Cl和电阻R7的另一端接地。
【文档编号】H02M1/32GK105896953SQ201610335195
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】胡荣辉
【申请人】惠州Tcl照明电器有限公司