一种移相与有限双极性控制方式的切换电路的制作方法

xiaoxiao2020-08-01  1

专利名称:一种移相与有限双极性控制方式的切换电路的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种高频开关电源技术领域,具体涉及一种移相与有限双极性控制方式的切换电路。
背景技术
功率开关管的电压和电流定额相同时,变换器的输出功率通常与所用功率开关管的数量成正比,因此目前在中大功率直流电源应用中,通常采用全桥变换器,全桥变换器包括全桥逆变器和输出整流滤波电路。全桥逆变器通常采用移相控制方式和有限双极性控制方式,全桥逆变器在有限双极性控制方式下实现软开关范围广、效率高,但是轻载、空载损耗非常严重,对功率器件有一定损伤;而在移相控制方式下实现软开关的范围较窄、有环流现象、加重了 IGBT发热现象,但相对于有限双极性控制方式,全桥逆变器在移相控制方式下轻载及空载时,损耗较小。

实用新型内容本实用新型的目的公布一种移相与有限双极性控制方式的切换电路,利用全桥功率电路在有限双极性控制方式与移相控制方式下的硬件拓扑结构基本一致的特点,通过两种控制方式的转换,解决了全桥功率电路轻载及空载时,在有限双极性控制方式下损耗大的问题,也解决了全桥功率电路在移相控制方式下实现软开关范围小、存在环流、发热严重等问题。为解决上述问题,本实用新型提供以下技术方案:一种移相与有限双极性控制方式的切换电路,包括DSP处理器电路、输出电压及电流反馈电路、PWM驱动切换电路、PWM驱动电路及全桥功率电路;所述DSP处理器电路分别与输出电压及电流反馈电路、PWM驱动切换电路、PWM驱动电路连接;所述全桥功率电路分别与输出电压及电流反馈电路和PWM驱动电路连接;所述PWM驱动切换电路还与PWM驱动电路连接;所述DSP处理器电路用于产生6路PWM信号,并根据输出电压和输出电流来决定对全桥功率电路采用移相控制方式还是有限双极性控制方式,同时提供选择信号给PWM驱动切换电路;所述PWM驱动切换电路根据DSP处理器电路提供的选择信号对PWM信号进行选择,以实现移相控制方式和有限双极性控制方式的选择;所述PWM驱动电路用于对DSP处理器电路产生的PWM信号进行放大到足以驱动全桥功率电路的功率开关管;所述输出电压及电流反馈电路用于对全桥功率电路的输出电压和输出电流进行采样,并提供给DSP处理器电路。进一步的,所述DSP处理器电路产生的6路PWM信号中第一路PWM信号、第三路PWM信号、第五路PWM信号和第六路PWM信号组成移相控制方式下所需的4路PWM信号;第二路PWM信号、第四路PWM信号、第五路PWM信号和第六路PWM信号组成有限双极性控制方式下所需的4路PWM信号;第五路PWM信号和第六路PWM信号为移相控制方式和有限双极性控制方式的共用PWM信号,由DSP处理器电路产生后直接提供给PWM驱动电路。[0007]进一步的,所述PWM驱动切换电路由两个同相2选I数据选择器组成,第一数据选择器的第一输入端连接到DSP处理器电路的第一路PWM信号引脚,第二数据选择器的第一输入端连接到DSP处理器电路的第三路PWM信号引脚;第一数据选择器的第二输入端连接到DSP处理器电路的第二路PWM信号引脚,第二数据选择器的第二输入端连接到DSP处理器电路的第四路PWM信号引脚;第一数据选择器和第二数据选择器的数据选择引脚均连接到DSP处理器电路的选择信号输出引脚,用来切换移相控制方式和有限双极性控制方式下的PWM信号,选择信号输出引脚的信号输出周期与DSP处理器电路产生的PWM信号周期相同,并且同步。进一步的,所述全桥功率电路为DC/DC全桥变换器,包括全桥逆变器和输出整流滤波电路。上述一种移相与有限双极性控制方式的切换电路的控制方法是:所述DSP处理器电路根据输出电压及电流反馈电路采集的全桥功率电路的输出电压和输出电流计算输出功率;当全桥功率电路处于移相控制方式时,DSP处理器电路将全桥功率电路的输出功率计算值与有限双极性控制方式下全桥功率电路软开关实现点的第一设定功率值比较,当输出功率的计算值大于第一设定功率值时,DSP处理器电路的选择信号输出引脚输出低电平给第一数据选择器和第二数据选择器的数据选择引脚,PWM驱动切换电路转入有限双极性PWM驱动输出,即PWM驱动切换电路选择输出第二路PWM信号和第四路PWM信号;若输出功率的计算值不大于第一设定功率值时,全桥功率电路仍处于移相控制方式;当全桥功率电路处于有限双极性控制方式时,DSP处理器电路将全桥功率电路的输出功率计算值与移相控制方式下全桥功率电路轻载点的第二设定功率值进行比较,若输出功率的计算值小于第二设定功率值,DSP处理器电路的选择信号输出引脚输出高电平给第一数据选择器和第二数据选择器的数据选择引脚,PWM驱动切换电路转入移相控制PWM驱动输出,即PWM驱动切换电路选择输出第一路PWM信号和第三路PWM信号;若输出功率的计算值不小于第二设定功率值时,全桥功率电路仍处于有限双极性控制方式。所述第一设定功率值大于第二设定功率值,且第一设定功率值与第二设定功率值的差值满足PWM驱动信号不被频繁切换,使系统平稳输出。所述DSP处理器电路的选择信号输出引脚在DSP处理器电路刚开始上电工作时均输出高电平,PWM驱动切换电路选择输出第一路PWM信号和第三路PWM信号,即全桥功率电路开始上电工作时均为移相控制方式下的PWM信号驱动。相对于现在的有限双极性控制技术,本实用新型的有益效果是:1、电路简单实用,通过对DSP处理器的PWM信号的控制,可以实现移相PWM驱动信号与有限双极性PWM驱动信号在PWM周期起始时的无缝转换,不影响系统工作;2、全桥功率电路在轻载或者空载时采用移相控制方式,解决了有限双极性控制方式下损耗严重的问题;全桥功率电路在重载时采用有限双极性控制方式,也解决移相控制方式时实现软开关范围小、存在环流损耗、IGBT发热大等问题。3、利用全桥功率电路在移相控制方式与有限双极性控制方式下PWM驱动信号的特点,共用两路PWM驱动信号,节省了 DSP处理器的容量。
图1是实施方式的移相与有限双极性控制方式的切换电路结构框图。图2是实施方式的移相控制方式下的4路PWM信号示意图。图3是实施方式的有限双极性控制方式下的4路PWM信号示意图。图4是实施方式的PWM驱动切换电路图。图5是实施方式的移相与有限双极性控制方式的切换电路的控制方法流程图。
具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细叙述。如图1所示,一种移相与有限双极性控制方式的切换电路,包括DSP处理器电路、输出电压及电流反馈电路、PWM驱动切换电路、PWM驱动电路及全桥功率电路;所述DSP处理器电路分别与输出电压及电流反馈电路、PWM驱动切换电路、PWM驱动电路连接;所述全桥功率电路分别与输出电压及电流反馈电路和PWM驱动电路连接;所述PWM驱动切换电路还与PWM驱动电路连接;所述DSP处理器电路用于产生6路PWM信号,并根据输出电压和输出电流来决定对全桥功率电路采用移相控制方式还是有限双极性控制方式,同时提供选择信号给PWM驱动切换电路;所述PWM驱动切换电路根据DSP处理器电路提供的选择信号对PWM信号进行选择,以实现移相控制方式和有限双极性控制方式的选择;所述PWM驱动电路用于对DSP处理器电路产生的PWM信号进行放大到足以驱动全桥功率电路的功率开关管;所述输出电压及电流反馈电路用于对全桥功率电路的输出电压和输出电流进行采样,并提供给DSP处理器电路。如图2所示,所述DSP处理器电路产生的6路PWM信号中第一路PWM信号PWMA、第三路PWM信号PWMB、第五路PWM信号PWME和第六路PWM信号PWMF组成移相控制方式下所需的4路PWM信号;如图3所示,第二路PWM信号PWMB、第四路PWM信号PWMD、第五路PWM信号PWME和第六路PWM信号PWMF组成有限双极性控制方式下所需的4路PWM信号;第五路PWM信号PWME和第六路PWM信号PWMF为移相控制方式和有限双极性控制方式的共用PWM信号,由DSP处理器电路产生后直接提供给PWM驱动电路。如图4所示,所述PWM驱动切换电路由两个同相2选I数据选择器Yl、Y2组成,第一数据选择器Yl的第一输入端Al连接到DSP处理器电路的第一路PWM信号引脚1,第二数据选择器Y2的第一输入端A2连接到DSP处理器电路的第三路PWM信号引脚3 ;第一数据选择器Yl的第二输入端BI连接到DSP处理器电路的第二路PWM信号引脚2,第二数据选择器Y2的第二输入端B2连接到DSP处理器电路的第四路PWM信号引脚4 ;第一数据选择器Yl和第二数据选择器Y2的数据选择引脚SEL1、SEL2均连接到DSP处理器电路的选择信号输出引脚7,用来切换移相控制方式和有限双极性控制方式下的PWM信号,选择信号输出引脚7的信号输出周期与DSP处理器电路产生的PWM信号周期相同,并且同步。所述第一数据选择器Yl的选通端GNl和第二数据选择器Y2的选通端GN2均接地。作为优选的,所述第一数据选择器Yl和第二数据选择器Y2可选用数据选择器74157。所述全桥功率电路为DC/DC全桥变换器,包括全桥逆变器和输出整流滤波电路。如图5所示,上述一种移相与有限双极性控制方式的切换电路的控制方法如下:[0031]DSP处理器电路根据输出电压及电流反馈电路采集的全桥功率电路的输出电压和输出电流计算输出功率;当全桥功率电路处于移相控制方式时,DSP处理器电路将全桥功率电路的输出功率计算值与有限双极性控制方式下全桥功率电路软开关实现点的第一设定功率值比较,当输出功率的计算值大于第一设定功率值时,DSP处理器电路的选择信号输出引脚7输出低电平给第一数据选择器Yl和第二数据选择器Y2的数据选择引脚SEL1、SEL2,PWM驱动切换电路转入有限双极性PWM驱动输出,即PWM驱动切换电路选择输出第二路PWM信号PWMB和第四路PWM信号PWMD ;若输出功率的计算值不大于第一设定功率值时,全桥功率电路仍处于移相控制方式;当全桥功率电路处于有限双极性控制方式时,DSP处理器电路将全桥功率电路的输出功率计算值与移相控制方式下全桥功率电路轻载点的第二设定功率值进行比较,若输出功率的计算值小于第二设定功率值,DSP处理器电路的选择信号输出引脚7输出高电平给第一数据选择器Yl和第二数据选择器Y2的数据选择引脚SEL1、SEL2,PWM驱动切换电路转入移相控制PWM驱动输出,即PWM驱动切换电路选择输出第一路PWM信号PWMA和第三路PWM信号PWMC ;若输出功率的计算值不小于第二设定功率值时,全桥功率电路仍处于有限双极性控制方式。上述第一设定功率值大于第二设定功率值,且第一设定功率值与第二设定功率值的差值满足PWM驱动信号不被频繁切换,使系统平稳输出。DSP处理器电路的选择信号输出引脚7在DSP处理器电路刚开始上电工作时均输出高电平,PWM驱动切换电路选择输出第一路PWM信号PWMA和第三路PWM信号PWMC,即全桥功率电路开始上电工作时均为移相控制方式下的PWM信号驱动。可见,通过对DSP处理器的PWM信号的控制,可以实现移相PWM驱动信号与有限双极性PWM驱动信号在PWM周期起始时的无缝转换,不影响系统工作。全桥功率电路在轻载或者空载时采用移相控制方式,解决了有限双极性控制方式下损耗严重的问题;全桥功率电路在重载时采用有限双极性控制方式,也解决移相控制方式时实现软开关范围小、存在环流损耗、IGBT发热大等问题。本领域技术人员可以在不违背本实用新型的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代,但是这些改动均落入本实用新型的保护范围。因此本实用新型技术范围不局限于上述实施例。
权利要求1.一种移相与有限双极性控制方式的切换电路,其特征在于包括DSP处理器电路、输出电压及电流反馈电路、PWM驱动切换电路、PWM驱动电路及全桥功率电路;所述DSP处理器电路分别与输出电压及电流反馈电路、PWM驱动切换电路、PWM驱动电路连接;所述全桥功率电路分别与输出电压及电流反馈电路和PWM驱动电路连接;所述PWM驱动切换电路还与PWM驱动电路连接;所述DSP处理器电路用于产生6路PWM信号,并根据输出电压和输出电流来决定对全桥功率电路采用移相控制方式还是有限双极性控制方式,同时提供选择信号给PWM驱动切换电路;所述PWM驱动切换电路根据DSP处理器电路提供的选择信号对PWM信号进行选择,以实现移相控制方式和有限双极性控制方式的选择;所述PWM驱动电路用于对DSP处理器电路产生的PWM信号进行放大到足以驱动全桥功率电路的功率开关管;所述输出电压及电流反馈电路用于对全桥功率电路的输出电压和输出电流进行采样,并提供给DSP处理器电路。
2.根据权利要求1所述的一种移相与有限双极性控制方式的切换电路,其特征在于所述DSP处理器电路产生的6路PWM信号中第一路PWM信号、第三路PWM信号、第五路PWM信号和第六路PWM信号组成移相控制方式下所需的4路PWM信号;第二路PWM信号、第四路PWM信号、第五路PWM信号和第六路PWM信号组成有限双极性控制方式下所需的4路PWM信号;第五路PWM信号和第六路PWM信号为移相控制方式和有限双极性控制方式的共用PWM信号,由DSP处理器电路产生后直接提供给PWM驱动电路。
3.根据权利要求1所述的一种移相与有限双极性控制方式的切换电路,其特征在于所述PWM驱动切换电路由两个同相2选I数据选择器组成,第一数据选择器的第一输入端连接到DSP处理器电路的第一路PWM信号引脚,第二数据选择器的第一输入端连接到DSP处理器电路的第三路PWM信号引脚;第 一数据选择器的第二输入端连接到DSP处理器电路的第二路PWM信号引脚,第二数据选择器的第二输入端连接到DSP处理器电路的第四路PWM信号引脚;第一数据选择器和第二数据选择器的数据选择引脚均连接到DSP处理器电路的选择信号输出引脚,用来切换移相控制方式和有限双极性控制方式下的PWM信号,选择信号输出引脚的信号输出周期与DSP处理器电路产生的PWM信号周期相同,并且同步。
4.根据权利要求1所述的一种移相与有限双极性控制方式的切换电路,其特征在于所述全桥功率电路为DC/DC全桥变换器,包括全桥逆变器和输出整流滤波电路。
专利摘要本实用新型公开一种移相与有限双极性控制方式的切换电路,切换电路包括DSP处理器电路、输出电压及电流反馈电路、PWM驱动切换电路、PWM驱动电路及全桥功率电路;DSP处理器电路分别与输出电压及电流反馈电路、PWM驱动切换电路、PWM驱动电路连接;全桥功率电路分别与输出电压及电流反馈电路和PWM驱动电路连接;PWM驱动切换电路还与PWM驱动电路连接。DSP处理器电路根据输出功率判断使用移相控制方式还是有限双极性控制方式。本实用新型既解决了重载时移相控制下全桥功率电路损耗大具有环流、IGBT发热严重、软开关范围小等问题,又避免了空载及轻载时有限双极性控制下全桥功率电路损耗大的问题。
文档编号H02M7/5387GK203086372SQ201320014918
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月12日 优先权日2013年1月12日
发明者杜贵平 申请人:华南理工大学

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