[发明专利]一种高开通率的PWM死区控制电路

说明书

本发明公开一种高开通率的PWM死区控制电路，由三输入与门U4A和U4B，非门U5A、U5B、U1C和U1E；带斯密特特性非门U6A和U6B，双向限幅二极管D1和D3，上拉电阻R3和R4，电阻R1、R5、R7和R8，以及电容C1和C2组成；或者由与门U4A和U4B，非门U5A、U5B、U1C和U1E；带斯密特特性非门U6A和U6B，双向限幅二极管D1和D3，电阻R1、R5、R7和R8，以及电容C1和C2组成。本发明实现了对同臂上下功率开关管的PWM死区控制，输入上下管的一组无死区的PWM信号后，输出能避免同臂导通、开通率高达100％、死区时间用硬件可调PWM脉冲信号。

技术领域

本发明涉及PWM(脉冲宽度调制)控制技术领域，具体涉及一种高开通率的PWM死区控制电路。

背景技术

PWM控制是变频器、伺服驱动器、逆变器等电力电子变流控制领域广泛采用技术，通常由微控制器MPU(例如DSP、ARM等)或其外接计数器按控制要求输出周期确定、脉宽和时序可控的多路脉冲信号，控制功率开关管(例如IGBT或MOSFET)通断，实现控制输出电流的目的。所述电力电子变流控制的功率回路通常都是由上下两个功率开关管相连构成一臂、若干臂组成功能单元结构，常见的由两臂构成称为H型结构、由三臂构成的称为三相结构。做PWM控制时，脉宽和时序按要求变化，为避免同臂上下功率开关管同时导通导致短路损坏，某一开关功率开关管开通前，要采取措施确保同臂的另一功率开关管已经关断一段时间，这一时间间隔称为PWM死区时间，死区时间一般根据功率开关管有效关断时间决定，通常1～5微秒。

目前PWM死区控制的方法主要有两类：一类是软件控制方法，即以软件方式对微控制器MPU或其外接计数器发生PWM时强行引入死区时间△t；另一类是硬件控制方法，即以硬件线路对PWM信号开通前加入死区时间△t。虽然这两类死区控制方法均强制性引入固定的死区时间△t，都能避免同臂导通。但是这两类死区控制方法不论是否需要，都引入了固定的死区时间△t，使控制周期T内最大开通时间受限为(T-△t)，最大开通率为(T-△t)/T，以常见的功率开关管关断时间1～5微秒、控制周期50微秒为例，最大开通率降为90～98％，影响开通率进而影响功率电源的利用率，在锂电池和光伏作为供电功率电源的变流控制领域，开通率低影响电源利用率更明显。此外，采用软件控制方法还存在如下问题：1)一旦系统受干扰时，因死区时间△t无法确保，导致同臂导通、损坏功率开关管的概率提升，系统可靠性变差。2)常见的软件控制方法是基于MCU(DSP和ARM)或FPGA实现的，这些芯片属集成度较高进口器件，易受“卡脖子”，不易保证芯片自主可控。

发明内容

本发明所要解决的是现有PWM死区控制方法开通率低的问题，提供一种高开通率的PWM死区控制电路。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：