[实用新型]PWM驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流电机,特别涉及一种PWM驱动器。

背景技术

PWM(脉冲宽度调制)控制在直流电机驱动中被广泛使用，这种驱动方式具有连续调 节、效率高等优点。在某些应用中，需要实现供电电压变化下，PWM驱动输出的电压平 均值保持基本恒定的功能。例如，在汽车燃油控制中，某些工况下，允许供电电压在一 定范围波动，但需要电机端平均的电压恒定，从而保证供油稳定。

对于PWM控制的直流电机，当供电电压发生变化而负载保持不变时，如果可以根据 输入的变化调节PWM占空比，保持输出电压的平均值基本恒定，那么就可以获得稳定的 电机电流，从而保证稳定转矩输出能力。目前，实现以上功能的PWM驱动电路通常使用 微控制器或专用的硬件集成芯片。

针对微控制器实现的固定平均电压的PWM方案，可以使用复杂的算法，所以控制上 可以做的非常灵活，但存在以下问题：首先，需要微控制器芯片，并对控制芯片硬件资 源有一定的要求，例如需要具备A/D及定时器模块，因此，电路硬件成本较高；其次， 需要软件开发，存在相应投入；此外，由于存在软件失效的风险，对于可靠性要求较高 的情况，还需额外设计电路确保软件失效后的输出状态的可靠。

对于专用的硬件集成芯片方案，通常是由硬件将输出电压作为反馈与基准进行比较， 构成输出电压的闭环控制，例如常见的DC-DC开关电源电路。然而，考虑到闭环系统的 稳定性，需要对电路每个部分建立传递函数，分析并确认环路的稳定性，所以整个电路 设计起来比较复杂。此外，为了获得稳定的输出电压，电路中需要使用较大容值的输出 电容，电路的成本也相应升高。

汽车应用中，对于单向驱动的燃油油泵电机，可以使用微控制器，通过PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)控制调节其两端电压的平均值从而调整电机转速和 转矩。智能化的微控制器芯片的应用，使得油泵电机的控制更将灵活。然而，由于微控 制器在应用中都要涉及到软件的编写，并且随着芯片集成度的不断提高，内部功能模块 数目的增多，其失效的形式也随之增多。为避免这些失效对系统功能的影响，对于一些 安全性要求较高的油泵驱动器，就需要引入独立于微控制器外的监控电路，当监测到微 控制器功能异常，将主动将输出切换到一个系统上认为安全的状态，与之对应的驱动路 径可以称之为旁路驱动路径。对于PWM驱动路径和旁路驱动路径，硬件上存在两种结构。 一种是硬件上共用一个驱动电路，但这种结构需要保证驱动电路在微控制器失效后功能 保持正常，因此对驱动电路芯片的要求较高。另一种硬件结构是PWM驱动电路与旁路驱 动电路在硬件上相对独立，分别由不同的驱动电路实现。这种结构可以针对两个路径的 电路分别设计和优化，但两个驱动电路的输出存在相互影响的风险，同时器件利用率较 低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种PWM驱动器，当负载供电电压一定区间内 变化时，仅使用硬件电路便可在负载侧得到平均值固定的PWM驱动电压。

为解决上述区别技术特征，本实用新型提供的PWM驱动器，其包含基准电压源电路、 占空比自适应的PWM发生电路、功率开关驱动模块及功率开关电路；

所述基准电压源电路，输入端接负载供电电压Vs，输出第一分压电压Vx、第二分压 电压Vy；Vx＝K1Vs,Vy＝K2Vs，K1Vs-K2Vs>2V_ZD,K1、K2为分压系数，V_ZD为稳压电压值；

所述占空比自适应的PWM发生电路，包括参考输入模块、PWM信号发生模块和电压 调整模块；

所述参考输入模块，输出控制参考电压Vref到PWM信号发生模块，Vref＝Vx-V_ZD或 者Vref＝Vy+V_ZD；

所述PWM信号发生模块，第一输入端接控制参考电压Vref，第二输入端接所述电压 调整模块输出的反馈电压，并根据控制参考电压Vref及所述电压调整模块输出的反馈 电压，输出一定频率的PWM信号到所述电压调整模块的输入端；

当Vref＝Vx-V_ZD：Ton＝P/(Vx-V_ZD-Vy)，Toff＝P/V_ZD；

当Vref＝Vy+V_ZD：Ton＝P/V_Z，Toff＝P/(Vx-V_ZD-Vy)；