[实用新型]一种驱动芯片脉宽限幅保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电学领域，特别是一种PWM驱动信号的脉宽限幅保护。

背景技术

随着电力电子开关器件的迅速发展，脉宽调制（PWM）技术已经得到广泛的应用。PWM波形的占空比通常在0到1之间变化。通过PWM波形的占空比，可以控制开关器件的工作状态，从而控制输出电流。 而单片机的PWM信号需要经过驱动电路才能驱动开关管的工作，所以驱动电路在整个系统中是比较关键的部分。然而开关电源中很多拓扑要求占空比小于0.5(例如：双管正激，推挽升压等)，如果超过0.5会因为来不及磁复位而导致高频变压器的磁饱和。一旦发生磁饱和，对开关电源危害极大，轻则使元器件过热，重则会使元件损坏。很多驱动芯片内部并不具备脉宽限幅保护电路,所以设计一种脉宽限制保护电路非常有必要。

实用新型内容

为了解决技术背景中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种驱动芯片脉宽限幅保护电路，通过芯片外部外加的脉宽限幅保护，起到限制脉宽、避免磁饱和及保护功率器件的作用。

本实用新型的技术方案是：一种驱动芯片脉宽限幅保护电路，包括最大脉宽限幅电路和信号逻辑电路，所述最大脉宽限幅电路包括D触发电路、RC充放电路、PWM信号输入端和最大脉宽限幅信号输出端，所述PWM信号输入端与D触发电路连接，D触发电路输出端与RC充放电路连接，最大脉宽限幅信号输出端和PWM信号输入端分别与信号逻辑电路输入端连接，信号逻辑电路输出为具有脉宽限幅保护的PWM信号。

所述D触发电路包括D、S、CLK、R四个控制端，所述D接高电平，S接低电平，CLK与PWM信号输入端连接，输出端Q和复位端R与RC充放电电路相连。

采用RC充放电路和上升沿D触发器CD4013组成一个最大脉宽限幅电路。

利用PWM信号作为D触发器时钟信号，可以产生和PWM信号相同频率的最大脉宽限幅信号。

利用RC的充电特性，让D触发器的输出端和复位端互相控制。

利用二极管快速放电，保证下个脉冲来临时，已经将电容的电放尽，保证复位端为低电平。

利用“与”“或”使得信号为最大脉宽限幅或最小脉宽限幅。

本实用新型的有益效果是：本实用新型具有元器件少，成本低，性能可靠，限幅大小可调且调整方便，限幅效果好等优点。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：本实用新型驱动芯片脉宽限幅保护电路与驱动芯片连接，包括最大脉宽限幅电路（12）和信号逻辑电路（2），最大脉宽限幅电路（12）包括D触发电路（11）、RC充放电路（14）、PWM信号输入端（9）和最大脉宽限幅信号输出端（1），PWM信号输入端（9）与D触发电路（11）连接，D触发电路（11）输出端与RC充放电路（14）连接，最大脉宽限幅信号输出端（1）和PWM信号输入端（9）分别与信号逻辑电路（2）输入端连接，信号逻辑电路（2）输出为具有脉宽限幅保护的PWM信号（3）。

本实用新型采用上升沿触发器CD4013，控制端分别是D（8）、S（6）、CLK（9）。其中D接高电平（VCC）（7），S接低电平（5），CLK（10）接PWM信号输入端（9）。因此复位端R（13）控制着D触发器Q（4）的输出。由D触发器真值表可知，触发信号来的时刻，当R=0时，Q=D=1；而当R=1时，立刻复位Q=0。 

而输出端Q（4）和复位端R（13）是通过一个RC充放电电路（14）相连，所以R和Q之间是相互控制着。初始状态Q为0，R为0，当CLK（10）第一个上升沿到来时，使得Q跳转到1（此时R=0，所以Q=D=1），这时RC电路开始充电，根据RC充放电基本知识知道，经过时间t=RCln(Vc/(Vc-Vt)电容C被充到Vt，R端变成高电平，Q端复位（此时R=1时，立刻复位Q=0），电容开始通过二极管快速放电。使得R端变成低电平0，当下一个触发沿到来时，Q端又跳转到1，如此周而复始Q端输出一个t/Ts为占空比的方波。

只要选取合适的RC参数就能确定Q端方波的占空比。这个信号再与PWM信号做“与”逻辑后输入到驱动芯片。如此当PWM信号小于t/Ts时，输入驱动芯片的信号为PWM信号占空比；而占空比超过t/Ts时，输入驱动芯片的信号被限制在t/Ts，起到了脉宽限幅的作用。还有一些应用场合对于最小脉宽也有限制，只要将与门换成或门即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。