專利名稱：Pwm脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)節(jié))脈沖發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域， 特別是涉及脈沖產(chǎn)生和脈寬調(diào)節(jié)分別獨(dú)立的雙路脈沖發(fā)生器。
背景技術(shù)：
目前，電解行業(yè)需要的直流電流通常在幾十萬安培，使用整流變壓器、及二極管整 流方式，并采用飽和電抗器整流變壓器，使整流輸出的直流電流穩(wěn)定可控。調(diào)節(jié)整流變壓 器的二次電壓來調(diào)節(jié)直流輸出，就是調(diào)節(jié)飽和電抗器的控制繞組的電流，實(shí)質(zhì)是通過調(diào)節(jié) IGBTdnsulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)觸發(fā)脈沖的占空比。整流變壓器為一拖二形式，需要兩組觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖發(fā)生器大多采用以單片 機(jī)為控制核心的控制器產(chǎn)生并調(diào)節(jié)PWM脈沖，即兩組觸發(fā)脈沖直接由單片機(jī)的兩個I/O端 口發(fā)出，單片機(jī)發(fā)出的高低電平間的切換實(shí)現(xiàn)觸發(fā)脈沖占空比的調(diào)節(jié)，單片機(jī)輸出的兩組 脈沖通過整形后，連接IGBT的驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊輸出的脈沖提供給IGBT，精確控制IGBT 的開關(guān)，從而完成斬波功能。通過對現(xiàn)有技術(shù)的研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這種脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖和調(diào)節(jié)脈沖均由 單片機(jī)控制產(chǎn)生，在電解大電流大磁場的環(huán)境下，單片機(jī)很容易受到干擾，導(dǎo)致現(xiàn)有的脈沖 發(fā)生器抗干擾性能極差，一旦單片機(jī)受到干擾，將導(dǎo)致飽和電抗器的控制電流失控，使得整 流變壓器的直流輸出電流失衡，整個電解系統(tǒng)將不能正常工作，甚至燒壞IGBT。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本申請實(shí)施例提供一種PWM脈沖發(fā)生器，以實(shí)現(xiàn)脈沖產(chǎn)生 和脈寬調(diào)節(jié)相互獨(dú)立，從而提高整個雙路脈沖發(fā)生裝置的抗干擾性能，技術(shù)方案如下一種PWM脈沖發(fā)生器，包括控制器和脈沖產(chǎn)生單元，其中所述控制器的輸出端與所述脈沖產(chǎn)生單元的輸入端相連，在所述脈沖產(chǎn)生單元的 輸出端輸出脈沖信號。優(yōu)選地，所述PWM脈沖發(fā)生器，還包括與所述脈沖產(chǎn)生單元相連的脈沖限寬單元。優(yōu)選地，所述控制器為單片機(jī)。優(yōu)選地，所述脈沖產(chǎn)生單元包括計數(shù)器單元和觸發(fā)器單元，所述觸發(fā)器單元包括 第一觸發(fā)器單元和第二觸發(fā)器單元，其中所述計數(shù)器單元的輸入端作為所述脈沖產(chǎn)生單元的輸入端與所述控制器輸出端 相連；所述計數(shù)器單元的第一輸出端與第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器單元的置位端相連；所述計數(shù)器單元的第二輸出端與第一觸發(fā)器的復(fù)位端相連；所述計數(shù)器單元的第三輸出端與第二觸發(fā)器的復(fù)位端相連；所述第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器的輸出端分別與所述脈沖限寬單元的第一輸入端、第二輸入端相連。優(yōu)選地，所述 第一觸發(fā)器單元和所述第二觸發(fā)器單元為D觸發(fā)器。優(yōu)選地，所述PWM脈沖發(fā)生器，還包括電源電路單元，其電源輸出端分別與所述控 制器、脈沖產(chǎn)生單元、脈沖限寬單元的電源端相連。由以上本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案可見，所述PWM脈沖發(fā)生器由控制器控制所 述脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生所需的脈沖，實(shí)現(xiàn)了脈沖產(chǎn)生和脈寬調(diào)節(jié)相對獨(dú)立；所述控制器可以 控制脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生脈沖，而且可以調(diào)節(jié)脈沖產(chǎn)生單元所產(chǎn)生脈沖的特征參數(shù)，所述脈 沖特征參數(shù)包括脈沖頻率、占空比等參數(shù)，控制器將所需脈沖的參數(shù)對應(yīng)的特征數(shù)值賦予 脈沖產(chǎn)生單元，該脈沖單元具有記憶功能，當(dāng)控制器受到干擾不能正常工作時，所述脈沖產(chǎn) 生單元仍可以產(chǎn)生之前接收到的脈沖特征數(shù)值所對應(yīng)的脈沖信號，從而提高了所述脈沖發(fā) 生器的抗干擾性能。

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實(shí)施例公開的一種PWM脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本申請實(shí)施例公開的另一種PWM脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本申請實(shí)施例公開的另一種PWM脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本申請實(shí)施例公開的另一種PWM脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本申請實(shí)施例提供一種PWM脈沖發(fā)生器，應(yīng)用于飽和電抗器整流裝置中，用于觸 發(fā)IGBT實(shí)現(xiàn)直流斬波，該脈沖發(fā)生器包括控制器和脈沖產(chǎn)生單元，控制器控制脈沖產(chǎn)生單 元產(chǎn)生脈沖，同時控制器可以調(diào)節(jié)脈沖產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的脈沖的特征參數(shù)，所述PWM脈沖 發(fā)生器實(shí)現(xiàn)了脈沖產(chǎn)生和脈沖調(diào)節(jié)的相對獨(dú)立，從而提高了脈沖發(fā)生器的抗干擾性能。該 脈沖發(fā)生器應(yīng)用于飽和電抗器整流裝置中，該脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖觸發(fā)整流裝置中的 IGBT完成斬波功能，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的占空比調(diào)節(jié)飽和電抗器整流裝置的直流輸出。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí) 施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù) 的范圍。參見圖1所示的一種PWM脈沖發(fā)生器，主要包括控制器100、脈沖產(chǎn)生單元200，所述控制器100的輸出端與所述脈沖產(chǎn)生單元200的輸入端相連，在所述脈沖產(chǎn) 生單元200的輸出端即可得到所需的脈沖信號。具體實(shí)施時，所述控制器100可以由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述脈沖產(chǎn)生單元200可以通過 計數(shù)器和觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。[0029]控制器100將需要產(chǎn)生的脈沖的特征參數(shù)轉(zhuǎn)換成控制字并提供給所述脈沖產(chǎn)生 單元200，脈沖產(chǎn)生單元200根據(jù)接收到的控制字，產(chǎn)生與所述控制字相對應(yīng)的脈沖信號， 所述脈沖的特征參數(shù)包括脈沖的頻率、占空比等參數(shù)。由于脈沖產(chǎn)生單元200具有記憶功能，在一次賦值后，可以連續(xù)產(chǎn)生給控制字對 應(yīng)的脈沖信號，即使控制器100受到干擾無法正常工作，此時脈沖產(chǎn)生單元仍可以按照之 前接收到的控制字繼續(xù)產(chǎn)生脈沖信號，從而提高了該脈沖發(fā)生器的抗干擾性能。 參見圖2所示的另一種PWM脈沖發(fā)生器，應(yīng)用于飽和電抗器整流裝置中，觸發(fā)IGBT 完成斬波功能，主要包括控制器100、脈沖產(chǎn)生單元200。所述脈沖產(chǎn)生單元200包括計數(shù)器單元210和觸發(fā)器單元220，觸發(fā)器單元220 包括第一觸發(fā)器221和第二觸發(fā)器222?？刂破?00的輸出端與計數(shù)器單元210的輸入端相連，計數(shù)器單元210的第一輸 出端與第一觸發(fā)器221和第二觸發(fā)器222的置位端相連；計數(shù)器單元210的第二輸出端、第三輸出端分別與第一觸發(fā)器221、第二觸發(fā)器 222的復(fù)位端相連。第一觸發(fā)器221、第二觸發(fā)器222的輸出端分別與所述脈沖限寬單元300的第一輸
出端、第二輸出端相連。本實(shí)施例中的PWM脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的頻率、占空比等參數(shù)通過控制器100調(diào) 節(jié)，所述控制器100具體可以由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)根據(jù)所述飽和電抗器整流裝置輸出的 電流值與預(yù)設(shè)電流值之間的誤差通過比例-積分PI運(yùn)算得到控制量的大小，進(jìn)而計算出所 需的觸發(fā)脈沖的特征參數(shù)的計數(shù)值，然后通過數(shù)據(jù)總線分時傳輸給計數(shù)器單元210。所述計數(shù)器單元210中至少包含有三個獨(dú)立的計數(shù)器，三個計數(shù)器的輸出端分別 對應(yīng)計數(shù)器單元210的三個輸出端。計數(shù)器單元210中第一計數(shù)器計數(shù)達(dá)到對應(yīng)的預(yù)設(shè)數(shù)值時，第一輸出端輸出有效 電平，第一觸發(fā)器221和第二觸發(fā)器222均輸出高電平。計數(shù)器單元210中第二計數(shù)器計數(shù)達(dá)到對應(yīng)的預(yù)設(shè)數(shù)值時，第二輸出端輸出有效 電平，第一觸發(fā)器221的輸出由高電平切換到低電平。計數(shù)器單元210中第三計數(shù)器計數(shù)達(dá)到對應(yīng)的預(yù)設(shè)數(shù)值時，第三輸出端輸出有效 電平，第二觸發(fā)器221的輸出由高電平切換到低電平。脈沖產(chǎn)生單元200就是通過計數(shù)器來控制觸發(fā)器輸出高低電平之間的切換產(chǎn)生 需要的脈沖信號。計數(shù)器單元210的第一輸出端輸出的信號決定第一觸發(fā)器221和第二觸 發(fā)器222產(chǎn)生的脈沖信號的頻率；計數(shù)器單元210的第二輸出端輸出的信號決定第一觸發(fā) 器產(chǎn)生脈沖信號的占空比；計數(shù)器單元210的第三輸出端輸出的信號決定第二觸發(fā)器產(chǎn)生 脈沖信號的占空比。具體的，所述控制器100可以是單片機(jī)，所述計數(shù)器單元210可以是可編程計數(shù)器 8254，所述第一觸發(fā)器221和第二觸發(fā)器222可以是D觸發(fā)器。單片機(jī)將所需脈沖的特征 參數(shù)轉(zhuǎn)換成計數(shù)值提供給可編程計數(shù)器8254，所述可編程計數(shù)器8254中包含有3個獨(dú)立的 計數(shù)器，計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，其中，計數(shù)器單元210的第一輸出端、第二輸出端、 第三輸出端分別是計數(shù)器0、計數(shù)器1、計數(shù)器2的輸出端。 參見圖3所示的另一種PWM脈沖發(fā)生器，與圖2所示的脈沖發(fā)生器之間的區(qū)別在于增加脈沖限寬單元300，所述脈沖發(fā)生器主要包括控制器100、脈沖產(chǎn)生單元200、脈沖 限寬單元300，所述脈沖產(chǎn)生單元200包括計數(shù)器單元210，觸發(fā)器單元220，觸發(fā)器單元 220包括第一觸發(fā)器221和第二觸發(fā)器222。所述脈沖限寬單元300包括第一脈沖限寬子 單元301、第二脈沖限寬子單元302，控制器100、計數(shù)器單元210、第一觸發(fā)器221和第二觸發(fā)器222之間的連接關(guān)系 與圖2所示的脈沖發(fā)生器的連接關(guān)系相同，此處不再贅述。第一觸發(fā)器221的輸出端與第一脈沖限寬子單元301的輸入端相連，第二觸發(fā)器 222的輸出端與第二脈沖限寬子單元302的輸入端相連。在第一脈沖限寬子單元301和第 二脈沖限寬子單元302的輸出端即可得到兩路限寬后的脈沖信號。脈沖限寬單元300產(chǎn)生的脈沖中包含預(yù)設(shè)寬度的高電平，脈沖產(chǎn)生單元200所產(chǎn) 生的脈沖信號與脈沖限寬單元300產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過與門后輸出，從而避免了由于意外 事件導(dǎo)致脈沖產(chǎn)生單元200輸出脈沖信號的占空比失衡，導(dǎo)致后級的通過該脈沖觸發(fā)的電 路出現(xiàn)非正常工作情況。
具體的，脈沖限寬單元300可以通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123和電阻、電容實(shí)現(xiàn)，通 過調(diào)節(jié)電阻的阻值調(diào)節(jié)脈沖限寬單元300輸出脈沖信號的極限寬度。為保證脈沖限寬單元 所產(chǎn)生的脈沖信號與第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器所產(chǎn)生的脈沖信號同步，需要將單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器的清零端與計數(shù)器單元210的第一輸出端相連接。本實(shí)施例中的PWM脈沖發(fā)生器增加了脈沖限寬單元，避免了由于意外事件導(dǎo)致脈 沖產(chǎn)生單元輸出的脈沖信號的占空比失衡，從而解決了 IGBT觸發(fā)脈沖的非正常情況。參見圖4所示的另一種PWM脈沖發(fā)生器，本實(shí)施例中的脈沖發(fā)生器與圖3所示脈 沖發(fā)生器的不同之處在于，還包括電源電路單元400，所述電源電路單元400的輸出端分別 于控制器100、脈沖產(chǎn)生單元200、脈沖限寬單元300的電源端相連為脈沖發(fā)生器中的各個 電路單元提供工作電源。所述脈沖發(fā)生器中的電路單元所需要的工作電壓包括+5V、+15V、-10V，該電源 電路單元400將24V開關(guān)電源分別轉(zhuǎn)換成各個電路單元所需要的工作電壓，具體可以通過 LM2576系列的電源芯片實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個實(shí)施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實(shí)施。以上所述僅是本申請的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本申請的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種PWM脈沖發(fā)生器，其特征在于，包括控制器和脈沖產(chǎn)生單元，其中所述脈沖產(chǎn)生單元的輸入端與所述控制器的輸出端相連，所述脈沖產(chǎn)生單元的輸出端 得到脈沖信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PWM脈沖發(fā)生器，其特征在于，還包括與所述脈沖產(chǎn)生單元 相連的脈沖限寬單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PWM脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述控制器為單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PWM脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述脈沖產(chǎn)生單元包括計數(shù) 器單元和觸發(fā)器單元，所述觸發(fā)器單元包括第一觸發(fā)器單元和第二觸發(fā)器單元，其中所述計數(shù)器單元的輸入端作為所述脈沖產(chǎn)生單元的輸入端與所述控制器輸出端相連；所述計數(shù)器單元的第一輸出端與第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器單元的置位端相連； 所述計數(shù)器單元的第二輸出端與第一觸發(fā)器的復(fù)位端相連； 所述計數(shù)器單元的第三輸出端與第二觸發(fā)器的復(fù)位端相連；所述第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器的輸出端分別與所述脈沖限寬單元的第一輸入端、第二 輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PWM脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述第一觸發(fā)器單元和所述第 二觸發(fā)器單元為D觸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5中任一項所述的PWM脈沖發(fā)生器，其特征在于，還包括電源 電路單元，其電源輸出端分別與所述控制器、脈沖產(chǎn)生單元、脈沖限寬單元的電源端相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種PWM脈沖發(fā)生器，包括控制器和脈沖產(chǎn)生單元，其中所述控制器的輸出端與所述脈沖產(chǎn)生單元的輸入端相連，在所述脈沖產(chǎn)生單元的輸出端輸出脈沖信號。實(shí)現(xiàn)了脈沖產(chǎn)生和脈寬調(diào)節(jié)相對獨(dú)立；所述控制器可以控制脈沖產(chǎn)生單元產(chǎn)生脈沖，而且可以調(diào)節(jié)脈沖產(chǎn)生單元所產(chǎn)生脈沖的特征參數(shù)，所述脈沖特征參數(shù)包括脈沖頻率、占空比等參數(shù)，控制器將所需脈沖的參數(shù)對應(yīng)的特征數(shù)值賦予脈沖產(chǎn)生單元，該脈沖單元具有記憶功能，當(dāng)控制器受到干擾不能正常工作時，所述脈沖產(chǎn)生單元仍可以產(chǎn)生之前接收到的脈沖特征數(shù)值所對應(yīng)的脈沖信號，從而提高了所述脈沖發(fā)生器的抗干擾性能。
文檔編號H03K3/021GK201893761SQ20102062480
公開日2011年7月6日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者周鵬 申請人:株洲科瑞變流電氣有限公司