[发明专利]PWM死区时间控制系统

说明书

本发明特别涉及一种PWM死区时间控制系统，包括可控充放电电流生成模块、死区时间产生模块以及逻辑电路模块；可控充放电电流生成模块的输出端用于生成与电源电压相关的多组充放电电流源并输出给死区时间产生模块；死区时间产生模块的输入端接收原始PWM信号，并根据多组充放电电流源给其内部电容充放电从而输出带有延迟时间的延迟信号至逻辑电路模块；逻辑电路模块对原始PWM信号和延迟信号进行逻辑运算后输出至全桥或半桥栅极驱动芯片。这里利用模拟电路实现了PWM死区时间的产生、可控，该系统控制简单，摆脱了额外的软件开销；使用一路延时通路结合逻辑控制的方法，无需采用多路延迟电阻、电容，降低了硬件成本，同时本装置具有很高的电源稳定性。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种PWM死区时间控制系统。

背景技术

功率器件一般都会因为结电容而产生开启/关闭时候的延迟效应，这种延迟效应可能导致前后功率器件同时开启，进而造成大电流损坏设备的情况，死区时间正是PWM为了避免前后功率器件同时开启而设计的保护时间。如果死区时间过小，依然存在由于片间差异造成大电流的风险；如果死区时间过大，则会降低功率器件的效率。

一个常用的功率器件的控制系统，例如无线充电控制、电机控制，通常包含微控制器(MCU)、全桥或半桥栅极驱动芯片和功率器件，PWM死区控制可以由MCU或者栅极驱动芯片完成。通常情况，栅极驱动芯片的死区由外接电阻进行设置或者由芯片内部产生一个固定的死区时间，例如瑞萨公司的全桥控制芯片HIP4081由外接电阻控制死区时间，德州仪器公司的半桥控制芯片LM5109B则不支持外接电阻死区控制。这种方案缺点明显：额外的电阻增加了成本，死区时间控制失去灵活性。另外一种控制方法，是通过软件方法由MCU产生带死区时间的PWM，但该方法需要复杂的程序支持，消耗MCU资源，并且根据需求调整死区时间也更加复杂，甚至存在程序错乱造成死区时间失效的风险。东南大学于2013年4月8日申请的实用新型专利《一种调节死区时间及高低电平的脉冲宽度调制波转换电路》(申请号：201320170513.8)中，公开了一种较为灵活的死区控制方法，然而该方案中需要多个比较器、多个电阻电容延时单元以及两路分压电阻电路，电路成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PWM死区时间控制系统，成本低，易于控制，且能实现稳定准确的死区时间控制。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种PWM死区时间控制系统，包括可控充放电电流生成模块、死区时间产生模块以及逻辑电路模块；所述的可控充放电电流生成模块的输出端用于生成与电源电压相关的多组充放电电流源并输出给死区时间产生模块；死区时间产生模块的输入端接收原始PWM信号，并根据多组充放电电流源给其内部电容充放电从而输出带有延迟时间的延迟信号至逻辑电路模块；逻辑电路模块对原始PWM信号和延迟信号进行逻辑运算后输出至全桥或半桥栅极驱动芯片。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：这里主要利用模拟电路实现了PWM死区时间的产生、可控，该系统控制简单，摆脱了额外的软件开销；使用一路延时通路结合逻辑控制的方法，无需采用多路延迟电阻、电容，从而降低了硬件成本，同时本装置具有很高的电源稳定性，使用起来非常可靠。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明中电流生成单元的电路图；

图3是本发明中死区时间产生模块的电路图；

图4是本发明中逻辑电路模块的电路图；

图5是本发明输入输出信号的波形图。

具体实施方式

下面结合图1至图5，对本发明做进一步详细叙述。