技術(shù)特征：

1.一種三角波的發(fā)生裝置和調(diào)節(jié)方法，其結(jié)構(gòu)特征包括：

①一塊單片機系統(tǒng)M₁、一個PWM驅(qū)動放大電路M₂、五個功率開關(guān)，兩個電容、一個直流電源DC和一個可調(diào)電阻r。五個功率開關(guān)分別為第一功率開關(guān)S₁、第二功率開關(guān)S₂、第三功率開關(guān)S₃、第四功率開關(guān)S₄和第五功率開關(guān)S₅。兩個電容分別為第一電容C₁、第二電容C₂。

②單片機系統(tǒng)產(chǎn)生三路PWM波信號：兩路互補的開關(guān)PWM信號和一路電源PWM信號。三路PWM信號經(jīng)過驅(qū)動放大電路輸出。單片機系統(tǒng)和驅(qū)動電路組成了信號發(fā)生電路。電源PWM信號通過驅(qū)動電路隔離放大后，用于第五功率開關(guān)S₅，與直流電壓源DC一起輸出矩形波。兩路互補的開關(guān)PWM信號通過驅(qū)動電路隔離放大后，輸出4路隔離的PWM信號，其中2路PWM信號用于驅(qū)動第一功率開關(guān)S₁和第三功率開關(guān)S₃；另外2路互補PWM信號用于驅(qū)動第二功率開關(guān)S₂和第四功率開關(guān)S₄。第一電容C₁并聯(lián)在第一功率開關(guān)S₁和第二功率開關(guān)S₂串聯(lián)連接后的兩端，第二電容C₂并聯(lián)在第三功率開關(guān)S₃和第四功率開關(guān)S₄串聯(lián)連接后的兩端。第二功率開關(guān)S₂和第三功率開關(guān)S₃的兩端作為矩形波的輸入端。

③第一電容C₁和第二電容C₂的兩端作為三角波的輸出端。五個功率開關(guān)S₁～S₅和兩個電容C₁～C₂構(gòu)成三角波發(fā)生電路。

2.一種用于權(quán)利1所述的三角波的發(fā)生裝置和調(diào)節(jié)方法，其控制步驟如下：

①由單片機系統(tǒng)產(chǎn)生三路PWM波信號：兩路互補的開關(guān)PWM信號和一路電源PWM信號。三路PWM信號經(jīng)過驅(qū)動放大電路輸出。電源PWM信號通過驅(qū)動電路隔離放大后，用于第五功率開關(guān)S₅，與直流電壓源DC一起輸出周期為T、占空比為D的矩形波。前半電源周期[0，DT]輸出電壓為M_i，后半電源周期[(1-D)T，T]輸出電壓為0。

②兩路互補的開關(guān)PWM信號通過驅(qū)動電路隔離放大后，輸出4路周期為T_s、占空比為D_s隔離的PWM信號；其中2路PWM信號用于驅(qū)動第一功率開關(guān)S₁和第三功率開關(guān)S₃；另外2路互補PWM信號用于驅(qū)動第二功率開關(guān)S₂和第四功率開關(guān)S₄。在前半開關(guān)周期[0，D_sT_s]，第一功率開關(guān)S₁和第三功率開關(guān)S₃閉合；在后半開關(guān)周期[(1-D_s)T_s，T_s]第二功率開關(guān)S₂和第四功率開關(guān)S₄閉合。

③在前半電源周期[0，DT]的一個開關(guān)周期中，第一電容C₁上升時間為前半個開關(guān)周期即[0，D_sT_s]，后半開關(guān)周期[(1-D_s)T_s，T_s]電壓保持不變。第二電容上升時間為后半個開關(guān)周期[(1-D_s)T_s，T_s]，前半個開關(guān)周期電壓[0，D_sT_s]保持不變。假設(shè)串聯(lián)電阻為r，第一電容值和第二電容值相等。則在一個開關(guān)周期中，第一電容的電壓表達(dá)式為：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{c1}(t_0+t)=u_i+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-t}{\mathrm{\τ}}},0\≤t\≤D_s{T}_s\\ u_{c1}(t_0+t)=u_i+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{-\frac{{\mathrm{DT}}_s}{\mathrm{\τ}}},D_s{T}_s\≤t\≤T_s\end{array}\right.$

(其中τ＝rc，c為電容值，u_c1(t₀)為電容初始電壓值)期間第二電容的電壓表達(dá)式為：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{c2}(t_0+t)=u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-t_0}{\mathrm{\τ}}},0\≤t\≤D_s{T}_s\\ u_{c2}(t_0+t)=u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-({\mathrm{DT}}_s+t)}{\mathrm{\τ}}},D_s{T}_s\≤t\≤T_s\end{array}\right.$

在一個開關(guān)周期中，輸出電壓表達(dá)式為：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_o(t_0+t)=2u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-t_0}{\mathrm{\τ}}}+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-t}{\mathrm{\τ}}},0\≤t\≤D_s{T}_s\\ u_o(t_0+t)=2u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-({\mathrm{DT}}_s+t)}{\mathrm{\τ}}}+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-{\mathrm{DT}}_s}{\mathrm{\τ}}},D_s{T}_s\≤t\≤T_s\end{array}\right.$

電容下一個開關(guān)周期的電壓可以通過迭代上一個開關(guān)周期末的電壓值。

第一電容上升時間為前半個開關(guān)周期即[0，D_sT_s]，后半開關(guān)周期[(1-D_s)T_s，T_s]電壓保持不變。第二電容上升時間為后半個開關(guān)周期[(1-D_s)T_s，T_s]，前半個開關(guān)周期電壓[0，D_sT_s]保持不變。所以在下一個開關(guān)周期中第一電容的電壓為：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{c1}(t_0+T_s+t)=u_i+\[u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e\frac{-D_s{T}_s}{\mathrm{\τ}}-u_i\]e^{\frac{-t}{\mathrm{\τ}}},0\≤t\≤D_s{T}_s\\ u_{c1}(t_0+T_s+t)=u_i+\[u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-D_s{T}_s}{\mathrm{\τ}}}-u_i\]e^{\frac{-{\mathrm{DT}}_s}{\mathrm{\τ}}},D_s{T}_s\≤t\≤T_s\end{array}\right.$

化簡得：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{c1}(t_0+T_s+t)=u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-(D_s{T}_s+t)}{\mathrm{\τ}}},0\≤t\≤D_s{T}_s\\ u_{c1}(t_0+T_s+t)=u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-2D_s{T}_s}{\mathrm{\τ}}},D_s{T}_s\≤t\≤T_s\end{array}\right.$

下一個開關(guān)周期中第二電容的電壓為：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{c1}(t_0+T_s+t)=u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-(D_s{T}_s+t_0)}{\mathrm{\τ}}},0\≤t\≤D_s{T}_s\\ u_{c1}(t_0+T_s+t)=u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-(2D_s{T}_s+t)}{\mathrm{\τ}}},D_s{T}_s\≤t\≤T_s\end{array}\right.$

在一個電源周期[0，T]中，于是有

$\left\{\begin{array}{c}{u}_o(t_0+t)=2u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-t}{2\mathrm{\τ}}}+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-t}{2\mathrm{\τ}}},0\≤t\≤DT\\ u_o(t_0+t)=2u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-(t_0+DT+t)}{2\mathrm{\τ}}}+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-(t_0+DT+t)}{2\mathrm{\τ}}},DT\≤t\≤T\end{array}\right.$

④根據(jù)所輸入的矩形波頻率，調(diào)節(jié)串聯(lián)電阻r。使電路的時間常數(shù)τ是約為T_r(上升時間)的2倍或以上。輸入矩形波高電平時間為三角波的上升時間，矩形波的低電平時間為三角波下降時間。

后半個電源周期[(1-D)T，T]末第一電容C₁和第二電容C₂的放電結(jié)束的電壓值為下一個電源周期的初始值。因此：

$u_{c1}\left(t_0\right)=u_{c2}\left(t_0\right)=\{u_i+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-\left(DT\right)}{2\mathrm{\τ}}}\}{e}^{\frac{-(1-D)T}{2\mathrm{\τ}}}$

由此解得：

$u_{c1}\left(t_0\right)=u_{c2}\left(t_0\right)=u_i\·(e^{-\frac{(1-D)T}{2\mathrm{\τ}}}-e^{-\frac{T}{2\mathrm{\τ}}})/(1-e^{-\frac{T}{2\mathrm{\τ}}})$

三角波的峰峰值為

$2u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-DT}{2\mathrm{\τ}}}+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-DT}{2\mathrm{\τ}}}-u_{c1}\left(t_0\right)-u_{c2}\left(t_0\right)$

化簡得

$\frac{e^{\frac{T}{2\mathrm{\τ}}}-e^{\frac{DT}{2\mathrm{\τ}}}}{e^{\frac{T}{2\mathrm{\τ}}}-1}{u}_i$

⑤D、T、u_i為常量，因此上式取決于τ的大小。峰峰值可由r調(diào)節(jié)，r越大峰峰值越小。

由三角波的輸出電壓

$\left\{\begin{array}{c}{u}_o(t_0+t)=2u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-t}{2\mathrm{\τ}}}+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-t}{2\mathrm{\τ}}},0\≤t\≤DT\\ u_o(t_0+t)=2u_i+\[u_{c2}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-(t_0+DT+t)}{2\mathrm{\τ}}}+\[u_{c1}\left(t_0\right)-u_i\]e^{\frac{-(t_0+DT+t)}{2\mathrm{\τ}}},DT\≤t\≤T\end{array}\right.$

可知，三角波的幅值可由輸入矩形波的幅值來調(diào)節(jié)。