[發明專利]對稱PWM控制信號發生器

無效

• 申請號: 200710054583.6
• 申請日: 2007-06-19
• 公開（公告）號: CN101106371A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 史敬灼;肖雋亞;劉躍敏;田葳;姚春麗
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明涉及PWM(Pulse?Width?Modulation脈沖寬度調制)技術領域，尤其涉及一種應用于超聲波電機驅動控制系統的對稱PWM控制信號發生器。

背景技術

超聲波電機驅動電路有多種不同的結構形式，推挽式驅動電路是其中一種，由于成本低、可靠性高，該種驅動電路結構具有廣闊的應用前景。

超聲波電機推挽式驅動電路的基本結構如圖1所示，推挽電路與超聲波電機直接相連，實現電壓幅值放大，并利用變壓器次級繞組與超聲波電機的容性壓電陶瓷片構成諧振，濾除方波驅動電壓中的諧波成分，實現近似的正弦波驅動。圖中的超聲波電機為兩相超聲波電機，故需要A、B兩相推挽電路。超聲波電機驅動中實際應用的兩相推挽電路如圖2所示。

對于單相超聲波電機，圖1中的對稱PWM控制信號發生器應產生一相兩路對稱PWM信號。對于兩相超聲波電機，對稱PWM控制信號發生器應產生兩相互差一定角度(可調節)的PWM信號，每相包含兩路對稱PWM信號。這兩路對稱PWM信號經驅動放大環節控制一相推挽式電路中的上、下兩個開關管動作，實現推挽式驅動。這里所謂的“對稱PWM信號”如圖3所示，是指用于控制上、下兩個開關管的兩路PWM信號脈沖寬度相同，相位互差180°電角度。

由于對超聲波電機進行控制的需要，不僅要求圖1中的對稱PWM控制信號發生器能夠給出對稱PWM控制信號，而且要求給出的對稱PWM控制信號的頻率、占空比(脈沖寬度，對應于超聲波電機驅動電壓幅值)可以調節，兩相四路PWM信號的相位差亦可調節；即可調頻、調幅、調相。

傳統電機的變頻驅動，用于控制逆變器一相上、下橋臂兩個開關管的PWM信號是兩路“互補PWM信號”，如圖4所示，兩路信號互為反相，脈沖寬度之和為固定值(等于PWM周期；此為理想情況，不考慮死區等因素)。目前各個系列的電機專用控制芯片，均是針對傳統電機應用場合設計的，其內置PWM控制信號發生器自動生成的PWM信號均為互補形式。

對于超聲波電機的推挽式驅動，如何根據控制需要產生適當的對稱PWM控制信號，成為一個必須解決的基本問題。現有的能夠給出對稱PWM控制信號的功能模塊，通常為獨立的芯片，難于集成；且沒有直接符合超聲波電機推挽式驅動要求的對稱PWM控制信號發生器功能模塊，難于產生可調頻、調幅、調相的兩相四路PWM信號。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于超聲波電機推挽式驅動電路的對稱PWM控制信號發生器，用于產生可調頻、調幅、調相的兩相四路PWM信號。

一種對稱PWM控制信號發生器，外部的壓控振蕩器為其輸送調頻信號，其中：所述信號發生器中包括一個二進制N+1位計數器，其輸入端接收壓控振蕩器(VCO)的輸出脈沖，從0計數至全1狀態為一個周期，其處理信號的低N位分別送至N位比較器A以及N+1位加法器的一個輸入端；

A相對稱PWM控制信號的產生過程：N位比較器A的另外一個輸入端接收控制器輸出的N位比較值A，比較器A將兩輸入端的接收信號進行比較，輸出相應處理信號，該信號對應于N+1位計數器的一個計數周期內輸出兩個脈沖信號，將該脈沖信號輸出至二分頻電路A的一個輸入端，二分頻電路A的另外一個輸入端接收N+1位計數器輸出計數值的最高位，進行邏輯運算后在二分頻電路的兩個輸出端分別輸出N位比較器A的兩個輸出脈沖，實現二分頻；

B相對稱PWM控制信號的產生過程：N+1位加法器的另一輸入端接收控制器送出的N+1位偏移量進行加法計算，其輸出信號的低N位輸送至N位比較器B的一個輸入端；N位比較器B的另一個輸入端接收控制器輸出的N位比較值B，進行比較后得到的輸出信號是在N+1位加法器的一個計數周期內輸出兩個脈沖信號，送至二分頻電路B的一個輸入端，二分頻電路B的另外一個輸入端接收N+1位加法器輸出計數值的最高位，進行邏輯運算后在二分頻電路的兩個輸出端分別輸出N位比較器B的兩個輸出脈沖，實現二分頻。

所述的一種對稱PWM控制信號發生器，其中：所述二分頻電路A包括兩個與門(U1、U2)和一個非門(U3)，其中，N+1位計數器輸出計數值的最高位一路經非門(U3)運算后的非值送至其中一個與門(U1)的一個輸入端，N+1位計數器輸出信號最高位的原值送至另一個與門(U2)的一個輸入端；兩與門(U1、U2)的另一個輸入端均接收N位比較器A的輸出信號。