[發(fā)明專利]調(diào)速開關(guān)中實現(xiàn)降頻的電路結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410121443.6
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103840665A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田劍彪;章少杰;胡俊材;王慶斌;顧川;胡建偉;何遲
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興光大芯業(yè)微電子有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02P7/29
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及PWM驅(qū)動調(diào)速領(lǐng)域，具體是指一種調(diào)速開關(guān)中實現(xiàn)降頻的電路結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

直流電動機的應(yīng)用在19世紀末已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。雖然隨著交流應(yīng)用系統(tǒng)的逐漸普及，直流電動機應(yīng)用有下降的趨勢，但直流電動機本身具有良好線性調(diào)速和簡單易控的優(yōu)點，使得其在工業(yè)場合具有不可替代的作用。相對于交流電動機，直流電動機主要有以下幾個特點：（1）較寬的調(diào)速范圍；（2）較快的動態(tài)響應(yīng)過程；（3）加、減速時具有自動平滑的過渡過程；（4）低速運轉(zhuǎn)時能提供較大力矩。直流電動機在數(shù)控機床、造紙印刷、紡織印染、包裝機械、電工機械、生物設(shè)備、機車車輛、雷達設(shè)備等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。直流調(diào)速器是調(diào)節(jié)直流電動機速度的設(shè)備，其調(diào)速方式采用脈寬調(diào)制（PWM，Pulse?Width?Modulator）調(diào)速。常見的應(yīng)用系統(tǒng)如圖1所示。

圖1中，功率管M1的柵壓V_G的等效直流電壓值為D*V_W1，則調(diào)速開關(guān)通過改變輸出信號W1的占空比，調(diào)節(jié)功率管M1的柵電壓V_G，進而調(diào)節(jié)直流電機回路的電流，來控制直流電動機的速度。在通常的應(yīng)用系統(tǒng)中，采用定頻PWM調(diào)速，即頻率固定，控制PWM信號的占空比，來實現(xiàn)調(diào)速的功能。由于直流電動機的調(diào)速范圍很寬，隨著占空比的增大，直流電機回路的電流也增大，此時，功率管M1的開關(guān)損耗會影響系統(tǒng)的整體效率，同時，過大的損耗甚至?xí)筂1過熱而燒毀。所以，直流電動機調(diào)速的頻率一般較低（如幾KHz）。雖然較低的工作頻率降低了M1的開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)的整體效率，但是由于工作頻率較低，在人的音頻范圍內(nèi)，因此增加了音頻噪聲，給用戶帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)在保證大電流驅(qū)動狀態(tài)下的效率基礎(chǔ)上、改善小電流驅(qū)動狀態(tài)下的音頻噪聲、具有更廣泛應(yīng)用范圍的調(diào)速開關(guān)中實現(xiàn)降頻的電路結(jié)構(gòu)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的調(diào)速開關(guān)中實現(xiàn)降頻的電路結(jié)構(gòu)具有如下構(gòu)成：

該調(diào)速開關(guān)中實現(xiàn)降頻的電路結(jié)構(gòu)，其主要特點是，所述的電路結(jié)構(gòu)包括：

頻率選擇模塊，用以當初始輸入信號低于系統(tǒng)預(yù)設(shè)輸入限值時輸出系統(tǒng)預(yù)設(shè)低電平的頻率選擇信號以及當初始輸入信號高于系統(tǒng)預(yù)設(shè)輸入限值時輸出系統(tǒng)預(yù)設(shè)高電平的頻率選擇信號；

脈寬調(diào)制信號控制模塊，用以當所述的頻率選擇信號為系統(tǒng)預(yù)設(shè)低電平時，輸出系統(tǒng)預(yù)設(shè)高頻率的脈沖驅(qū)動信號，以及當所述的頻率選擇信號為系統(tǒng)預(yù)設(shè)高電平時，輸出系統(tǒng)預(yù)設(shè)低頻率的脈沖驅(qū)動信號。

較佳地，所述的脈寬調(diào)制信號控制模塊包括：

振蕩器，用以生成相同頻率的數(shù)字時鐘信號和三角波信號，當所述的頻率選擇信號為系統(tǒng)預(yù)設(shè)低電平時，所述的數(shù)字時鐘信號和三角波信號的頻率值為系統(tǒng)預(yù)設(shè)高頻率值，以及當所述的頻率選擇信號為系統(tǒng)預(yù)設(shè)高電平時，所述的數(shù)字時鐘信號和三角波信號的頻率值為系統(tǒng)預(yù)設(shè)低頻率值。

脈寬調(diào)制單元，用以根據(jù)所述的數(shù)字時鐘信號的頻率確定輸出的脈沖驅(qū)動信號的頻率以及根據(jù)所述的初始輸入信號和三角波信號的比較確定輸出的脈沖驅(qū)動信號的占空比。

更佳地，所述的振蕩器包括數(shù)字時鐘信號生成子單元和三角波信號生成子單元，所述的數(shù)字時鐘信號生成子單元包括：

第二比較器，所述的第二比較器的正向輸入端輸入第一偏置電壓信號，所述的第二比較器的反向輸入端輸入所述的三角波信號；

第三比較器，所述的第三比較器的正向輸入端輸入所述的三角波信號，所述的第三比較器的反向輸入端輸入第二偏置電壓信號；

數(shù)字時鐘信號電平控制器，用以根據(jù)所述的第二比較器和第三比較器的輸出結(jié)果確定所述的數(shù)字時鐘信號的邏輯電平值。

更進一步地，所述的數(shù)字時鐘信號電平控制器用以當所述的三角波信號小于第一偏置電壓信號的電壓值，確定所述的數(shù)字時鐘信號為邏輯高電平，當所述的三角波信號大于第一偏置電壓信號的電壓值，確定所述的數(shù)字時鐘信號為邏輯低電平，以及當所述的三角波信號小于所述的第二偏置電壓的電壓值，確定所述的數(shù)字時鐘信號為邏輯高電平。

更佳地，所述的頻率選擇模塊包括：

第一比較器，所述的第一比較器的正向輸入端輸入所述的初始輸入信號，所述的第一比較器的反向輸入端輸入具有系統(tǒng)預(yù)設(shè)值的閾值信號；

D觸發(fā)器，所述的D觸發(fā)器的D端輸入所述的第一比較器的輸出信號，所述的D觸發(fā)器的CK端輸入所述的數(shù)字時鐘信號，所述的D觸發(fā)器的R端輸入復(fù)位信號，所述的D觸發(fā)器的Q端輸出所述的頻率選擇信號。