电源系统及其适用的脉宽调制方法技术方案

本公开涉及一种电源系统及其适用的脉宽调制方法，该电源系统包含脉宽调制装置，输出第一至第四驱动信号，且包含：控制单元，产生控制信号；以及脉宽调制单元，将控制信号区分为正及负周期信号，并箝位正周期信号的大于或等于最大电压阀值的部分于最大电压阀值以形成第一比较波形，且将正周期信号箝位于参考电压电平以作为第二比较波形；叠加低电压阀值和落入第一时间区间内的第一比较波形以形成第一斜波信号，并叠加低电压阀值和落入第一时间区间内的第二比较波形以形成第一脉宽信号，以通过第一斜波信号调整第一及第三驱动信号，且通过第一脉宽信号调整第二及第四驱动信号。过第一脉宽信号调整第二及第四驱动信号。过第一脉宽信号调整第二及第四驱动信号。

【技术实现步骤摘要】
电源系统及其适用的脉宽调制方法


[0001]本公开涉及一种电源系统，尤指一种可补偿最小脉宽限制所造成的输出电压失真的电源系统及其适用的脉宽调制方法

技术介绍

[0002]在各种不同的工业应用上，常会使用到电源系统来进行电压的转换。电源系统包含多个晶体管，通过多个晶体管分别进行导通或断开的开关切换，电源系统便将所接收的电压转换，以提供给负载使用。
[0003]此外，电源系统还包含控制单元及脉宽调制单元，控制单元输出控制信号，使电源系统的输出电压可依据控制信号来对应调整，脉宽调制单元则依据控制信号产生多个脉宽信号，使多个晶体管依据对应的脉宽信号来进行开关切换。
[0004]电源系统的每一个晶体管通常包含寄生二极管，而二极管有反向恢复电流(reverse recovery current)的特性，即寄生二极管会在一定的时间内有着反向的电流，故若在反向恢复电流期间使对应的晶体管切换为导通，则会瞬间切断寄生二极管上的反向电流，这种突然的电流截断会在电路上造成突波电压(surge voltage)，进而造成电源系统的电路元件的损坏。为了避免上述情况发生，目前大部分的电源系统都会在开关进行切换的实现上，附加最小脉宽限制技术，以确保晶体管的寄生二极管上的反向恢复电流能完整的结束。
[0005]然而由于电源系统附加了最小脉宽限制技术，故在最小脉宽限制的期间内，电源系统所输出的输出电压将依据最小脉宽限制而被箝制，并无法准确地追随控制单元输出的控制信号来调整，导致电源系统所输出的输出电能在最小脉宽限制的期间内存在失真的问题。
[0006]因此，实有必要发展一种改良的电源系统及其适用的脉宽调制方法，以解决上述现有技术所面临的问题。

技术实现思路

[0007]本公开的目的在于提供一种电源系统及其适用的脉宽调制方法，从而解决传统电源系统在使用最小脉宽限制技术时，电源系统的输出电压无法在最小脉宽限制的期间内准确地依据控制单元输出的控制信号来调整，导致输出电能存在失真的问题。
[0008]为达上述目的，本公开的一较广实施态样为一种电源系统，包含电源转换装置及一脉宽调制装置，其中脉宽调制装置输出第一至第四驱动信号以运行电源转换装置，并且脉宽调制装置包含：控制单元，用以产生控制信号，其中控制信号为周期性信号；以及脉宽调制单元，依据参考电压电平决定控制信号的临界时间点，且依据临界时间点将控制信号区分为正周期信号及负周期信号，其中控制信号于临界时间点接近参考电压电平于误差范围内；脉宽调制单元箝位正周期信号的大于或等于最大电压阀值的部分于最大电压阀值以形成第一比较波形，并且脉宽调制单元还将正周期信号箝位于参考电压电平以作为第二比
较波形，并且脉宽调制单元取样落入临界时间点至第一预定时间的第一时间区间内的第一及第二比较波形；其中脉宽调制单元叠加低电压阀值和落入第一时间区间内的第一比较波形以形成第一斜波信号；其中脉宽调制单元叠加低电压阀值和落入第一时间区间内的第二比较波形以形成第一脉宽信号；其中于第一时间区间内，脉宽调制单元比较第一斜波信号与第一三角波以调整第一及第三驱动信号，且脉宽调制单元比较第一脉宽信号与第二三角波以调整第二及第四驱动信号，其中第一及第二三角波之间的相位差为180度。
[0009]为达上述目的，本公开的另一较广实施态样为一种脉宽调制方法，包括：接收控制信号，其中控制信号为周期性信号；依据参考电压电平决定控制信号的临界时间点；依据临界时间点将控制信号区分为正周期信号及负周期信号，其中控制信号于临界时间点接近参考电压电平于误差范围内；箝位正周期信号的大于或等于最大电压阀值的部分于最大电压阀值以形成第一比较波形；箝位正周期信号于参考电压电平以作为第二比较波形；取样落入临界时间点至第一预定时间的第一时间区间内的第一及第二比较波形；叠加低电压阀值和落入第一时间区间内的第一比较波形以形成第一斜波信号；叠加低电压阀值和落入第一时间区间内的第二比较波形以形成第一脉宽信号；于第一时间区间内比较第一斜波信号与第一三角波以调整第一及第三驱动信号；以及于第一时间区间内脉宽调制单元比较第一脉宽信号与第二三角波以调整第二及第四驱动信号，其中第一及第二三角波之间的相位差为180度。
附图说明
[0010]图1A为本公开优选实施例的电源系统1的电路方框示意图；
[0011]图1B为图1A所示的电源转换装置3的第一优选实施例的电路结构示意图；
[0012]图1C为图1A所示的电源转换装置3的第二优选实施例的电路结构示意图；
[0013]图2为解释图1A所示的脉宽调制单元21在运行时的信号时序图；
[0014]图3A为解释脉宽调制单元21产生第一斜波信号S1a及第一参考波形S1
’
的信号时序图；
[0015]图3B为解释脉宽调制单元21产生第一脉宽信号S2a及第二参考波形S2
’
的信号时序图；
[0016]图4A为在第一时间区间ΔT1时第一三角波ePWM1、第二三角波ePWM2、第一斜波信号S1a、第一脉宽信号S2a、第一驱动信号P1至第四驱动信号P4的信号时序示意图；
[0017]图4B为在第一时间区间ΔT1时第一三角波ePWM1、第二三角波ePWM2、第一参考波形S1
’
、第二参考波形S2
’
、第一驱动信号P1至第四驱动信号P4的信号时序示意图；
[0018]图5A为解释脉宽调制单元21产生第二脉宽信号S3a及第三参考波形S3
’
的信号时序图；
[0019]图5B为解释脉宽调制单元21产生第二斜波信号S4a及第四参考波形S4
’
的信号时序图；
[0020]图6A为在第二时间区间时第一三角波ePWM1、第二三角波ePWM2、第二脉宽信号S3a、第二斜波信号S4a、第一驱动信号P1至第四驱动信号P4的信号时序示意图；
[0021]图6B为在第二时间区间时第一三角波ePWM1、第二三角波ePWM2、第三参考波形S3
’
、第四参考波形S4
’
、第一驱动信号P1至第四驱动信号P4的信号时序示意图；
[0022]图7为附加了最小脉宽限制技术的传统电源系统所输出的输出电流的波形示意图；
[0023]图8为本公开的电源系统1所输出的输出电流的波形示意图。
[0024]其中，附图标记说明如下：
[0025]1：电源系统
[0026]Vout：输出电压
[0027]2：脉宽调制装置
[0028]3：电源转换装置
[0029]P1～P4：第一驱动信号至第四驱动信号
[0030]30、30
’
：开关模块
[0031]Q1～Q4、Q1a～Q4a：第一晶体管至第四晶体管
[0032]Vdc：直流电压源
[0033]T、T1：输出节点
[0034]D1～D4、D1a～D4a：寄生二极管
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源系统，包含一电源转换装置及一脉宽调制装置，其中该脉宽调制装置输出一第一驱动信号至第四驱动信号以运行该电源转换装置，并且该脉宽调制装置包含：一控制单元，用以产生一控制信号，其中该控制信号为周期性信号；以及一脉宽调制单元，依据一参考电压电平决定该控制信号的一临界时间点，且依据该临界时间点将该控制信号区分为一正周期信号及一负周期信号，其中该控制信号于该临界时间点接近该参考电压电平于一误差范围内；其中该脉宽调制单元箝位该正周期信号的大于或等于一最大电压阀值的部分于该最大电压阀值以形成一第一比较波形，并且该脉宽调制单元还将该正周期信号箝位于该参考电压电平以作为一第二比较波形，并且该脉宽调制单元取样落入该临界时间点至一第一预定时间的一第一时间区间内的该第一比较波形及该第二比较波形；其中该脉宽调制单元叠加一低电压阀值和落入该第一时间区间内的该第一比较波形以形成一第一斜波信号；其中该脉宽调制单元叠加该低电压阀值和落入该第一时间区间内的该第二比较波形以形成一第一脉宽信号；其中于该第一时间区间内，该脉宽调制单元比较该第一斜波信号与一第一三角波以调整第一驱动信号及第三驱动信号，且该脉宽调制单元比较该第一脉宽信号与一第二三角波以调整第二驱动信号及第四驱动信号，其中该第一三角波及该第二三角波之间的一相位差为180度。2.如权利要求1所述的电源系统，其中，于该第一时间区间内，如果该脉宽调制单元判断该第一斜波信号大于该第一三角波，则该脉宽调制单元切换该第一驱动信号至一高电压电平且切换该第三驱动信号至一低电压电平；其中于该第一时间区间内，如果该脉宽调制单元判断该第一脉宽信号小于该第二三角波，则该脉宽调制单元切换该第二驱动信号至该高电压电平且切换该第四驱动信号至该低电压电平。3.如权利要求2所述的电源系统，其中，于该第一时间区间内，如果该脉宽调制单元判断该第一斜波信号小于或等于该第一三角波，则该脉宽调制单元切换该第一驱动信号至该低电压电平且切换该第三驱动信号至该高电压电平；其中于该第一时间区间内，如果该脉宽调制单元判断该第一脉宽信号大于或等于该第二三角波，该脉宽调制单元切换该第二驱动信号至该低电压电平且切换该第四驱动信号至该高电压电平。4.如权利要求2所述的电源系统，其中，该脉宽调制单元将该负周期信号箝位于该参考电压电平以作为一第三比较波形；其中该脉宽调制单元反相该负周期信号，且箝位已反相的负周期信号的大于或等于该最大电压阀值的部分于该最大电压阀值以形成一第四比较波形。5.如权利要求4所述的电源系统，其中，该脉宽调制单元取样落入该临界时间点至一第二预定时间的一第二时间区间内的该第三比较波形及该第四比较波形；其中该脉宽调制单元叠加该低电压阀值和落入该第二时间区间内的该第三比较波形以形成一第二脉宽信号；其中该脉宽调制单元叠加该低电压阀值和落入该第二时间区间内的该第四比较波形
以形成一第二斜波信号；其中于该第二时间区间内，该脉宽调制单元比较该第二脉宽信号与该第一三角波以调整该第一驱动信号及该第三驱动信号，且该脉宽调制单元比较该第二斜波信号与一第二三角波以调整该第二驱动信号及该第四驱动信号。6.如权利要求5所述的电源系统，其中，于该第二时间区间内，如果该脉宽调制单元判断该第二脉宽信号大于该第一三角波，则该脉宽调制单元切换该第一驱动信号至该高电压电平且切换该第三驱动信号至该低电压电平；其中于该第二时间区间内，如果该脉宽调制单元判断该第二斜波信号小于该第二三角波，则该脉宽调制单元切换该第二驱动信号至该高电压电平且切换该第四驱动信号至该低电压电平。7.如权利要求5所述的电源系统，其中，于该第二时间区间内，如果该脉宽调制单元判断该第二脉宽信号小于或等于该第一三角波，则该脉宽调制单元切换该第一驱动信号至该低电压电平且切换该第三驱动信号至该高电压电平；其中于该第二时间区间内，如果该脉宽调制单元判断该第二斜波信号大于或等于该第二三角波，则该脉宽调制单元切换该第二驱动信号至该低电压电平且切换该第四驱动信号至该高电压电平。8.如权利要求2所述的电源系统，其中，该脉宽调制单元还取样于该第一时间区间之外的该第一比较波形以作为一第一参考波形，且该脉宽调制单元还取样于该第一时间区间之外的该第二比较波形以作为一第二参考波形；其中该脉宽调制单元比较该第一参考波形与该第一三角波以调整该第一驱动信号及该第三驱动信号。9.如权利要求8所述的电源系统，其中，如果该脉宽调制单元判断该第一参考波形大于该第一三角波，则该脉宽调制单元切换该第一驱动信号至该高电压电平且切换该第三驱动信号至该低电压电平；如果该脉宽调制单元判断该第一参考波形小于或等于该第一三角波，则该脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡凯维，米达尔，吴秉衡，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：