阅读说明：本技术 一种高稳定可设置三角波发生器电路 (High-stability triangular wave generator circuit capable of being arranged ) 是由 周文华 魏海港 王成修 陈亚涛 翁志霞 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高稳定可设置三角波发生器电路。其包括波形比较控制回路、波形生成电路及信号整形放大回路；波形比较控制回路包括U3比较器,所述U3比较器输入反向端接地信号,输出端与NPN三极管D2基极、D1肖特基管阴极、R1其中一端相连接,R1另一端与D2三极管集电极相连并接入正电源V+,D2三极管发射极与D1肖特基管阳极并接形成控制输出。本发明全新的三角载波产生思路,通过合理的分立器件参数设计,不但能使电路改变三角波频率,且幅值大小也可调整。最主要的是其电路系统稳定性、可靠性都能自我掌控,且组合结构简单、调试十分方便。(The invention discloses a high-stability settable triangular wave generator circuit. The device comprises a waveform comparison control circuit, a waveform generation circuit and a signal shaping and amplifying circuit; the waveform comparison control loop comprises a U3 comparator, the input end of the U3 comparator is connected with a grounding signal, the output end of the U3 comparator is connected with the base electrode of an NPN triode D2, the cathode of a D1 Schottky tube and one end of R1, the other end of R1 is connected with the collector electrode of a D2 triode and is connected with a positive power supply V +, and the emitter electrode of the D2 triode and the anode of the D1 Schottky tube are connected in parallel to form control output. The novel triangular carrier wave generating idea of the invention not only enables the circuit to change the triangular wave frequency, but also enables the amplitude to be adjusted through reasonable parameter design of discrete devices. The most important is that the stability and reliability of the circuit system can be controlled by self, and the combined structure is simple and the debugging is very convenient.)

一种高稳定可设置三角波发生器电路

技术领域

本发明涉及一种高稳定可设置三角波发生器电路，属于电力系统技术领域。

背景技术

电力系统中，针对各类逆变、变频、光伏等应用场合，需要十分可靠的斩波技术，而斩波技术中最核心的参考一般为三角波形，又称为载波，因此其输出波形的稳定性细腻度十分重要。常规的做法是直接购买波形发生器芯片，外置少量阻容器件搭配而成。而此类芯片由于各厂家技术能力不一，整合性能差异甚远，尤其是长期各种环境下可靠运行的要求，导致芯片发热不匀或温湿度问题常常罢工。而现代运放技术的发展已经基本完善，只要是品牌厂商，其性能非常可靠优良。

为了克服上述缺陷，通过基本元件选型，合理配置，使用合适的原理自我搭配，其使用效果十分明显。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高稳定可设置三角波发生器电路，全新的三角载波产生思路，通过合理的分立器件参数设计，不但能使电路改变三角波频率，且幅值大小也可调整。最主要的是其电路系统稳定性、可靠性都能自我掌控，且组合结构简单、调试十分方便。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：一种高稳定可设置三角波发生器电路，其包括波形比较控制回路、波形生成电路及信号整形放大回路；

波形比较控制回路包括U3比较器，所述U3比较器输入反向端接地信号，输出端与NPN三极管D2基极、D1肖特基管阴极、R1其中一端相连接，R1另一端与D2三极管集电极相连并接入正电源V+,D2三极管发射极与D1肖特基管阳极并接形成控制输出；

所述波形生成电路包括电阻R2，电阻R2与R5一端并联，最终与波形比较控制回路输出端相连接，形成网标N2，R5另一端与积分电容C1其中一端、JFET运放U2反向输入端相连接形成网标N3；积分电容C1另一端与U2运放输出端、R6其中一端相衔接构成网标N4；最后R6另一端与R5串联分压后整体构成运放闭环回路，电阻R5与R6串联分压后形成的网标N5接入波形比较器U3的正向输入端；

信号整形放大回路包括隔直电容C2，所述隔直电容C2其中一端与JFET运放U2输出端相连，另一端与放大整形电路中的R3电阻一端相衔接，R3电阻另一端与R4电阻一端、JFET运放U1反相输入端相连接，而U1运放正向输入端直接接参考零电平，最后U1 JFET运放输出端与R4另一端构成闭环。

所述U1、U2采用低偏置/失调电流的JFET类型运放，其它电阻和电容采用高精度低温漂系数规格，二极管D1采用低正向压降的肖特基管。

波形比较控制回路最终输出网标N2基于输入参考端U3正向输入端产生正负电平的切换功能；若U3正向输入端参考电平高于基准零电平，则比较器通过上拉电阻R1驱动三极管BE极从而激活NPN三极管D2，进而加速开通N2电平上升边沿；若低于基准零电平，则回路最终通过肖特基二极管D1使得网标N2输出为负电平。

所述波形生成电路的前级电路输出网标N2输出为V+，则回路通过R2对C1充电，当N3电位超过运放U2基准零电平时则其输出为负电平，并通过C1电容进行反馈积分，此时此刻N2为V+电位，N4为不断减小的负电平；当串联分压电阻R5、R6取设定值时，并且当N4减小到分压电阻设定的值时，则N5电位低于比较器U3基准，此刻比较器输出N1即为V-，D2三极管失效，并通过肖特基二极管D1将N2强置为V-状态，以此往复，不断循环，从而生成三角原始波形。

所述三角原始波形输出网标N4，通过隔直电容接入放大回路，通过R3、R4阻值设定，可调节最终三角输出波形F_out幅度大小，如此最终完成三角波形的生成。

本发明涉及电力电子系统斩波技术领域中最核心的，所解决的是为保证PWM斩波功能所提供的高稳定度高可靠性三角载波发生器的技术问题。

本发明的有益效果是：该设计思路巧妙，电路结构灵活，器件分布均匀时散热匀称，参数计算方便，满足批量生产要求，可显著提高生产、测试效率和高可靠性高稳定性，具有广泛的应用价值。

附图说明

附图1为本发明电路图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种高稳定可设置三角波发生器电路，其包括波形比较控制回路、波形生成电路及信号整形放大回路；

波形比较控制回路包括U3比较器，所述U3比较器输入反向端接地信号，输出端与NPN三极管D2基极、D1肖特基管阴极、R1其中一端相连接，R1另一端与D2三极管集电极相连并接入正电源V+,D2三极管发射极与D1肖特基管阳极并接形成控制输出；

所述波形生成电路包括电阻R2，电阻R2与R5一端并联，最终与波形比较控制回路输出端相连接，形成网标N2，R5另一端与积分电容C1其中一端、JFET运放U2反向输入端相连接形成网标N3；积分电容C1另一端与U2运放输出端、R6其中一端相衔接构成网标N4；最后R6另一端与R5串联分压后整体构成运放闭环回路，电阻R5与R6串联分压后形成的网标N5接入波形比较器U3的正向输入端；

信号整形放大回路包括隔直电容C2，所述隔直电容C2其中一端与JFET运放U2输出端相连，另一端与放大整形电路中的R3电阻一端相衔接，R3电阻另一端与R4电阻一端、JFET运放U1反相输入端相连接，而U1运放正向输入端直接接参考零电平，最后U1 JFET运放输出端与R4另一端构成闭环。

所述U1、U2采用低偏置/失调电流的JFET类型运放，其它电阻和电容采用高精度低温漂系数规格，二极管D1采用低正向压降的肖特基管。

波形比较控制回路最终输出网标N2基于输入参考端U3正向输入端产生正负电平的切换功能；若U3正向输入端参考电平高于基准零电平，则比较器通过上拉电阻R1驱动三极管BE极从而激活NPN三极管D2，进而加速开通N2电平上升边沿；若低于基准零电平，则回路最终通过肖特基二极管D1使得网标N2输出为负电平。

所述波形生成电路的前级电路输出网标N2输出为V+，则回路通过R2对C1充电，当N3电位超过运放U2基准零电平时则其输出为负电平，并通过C1电容进行反馈积分，此时此刻N2为V+电位，N4为不断减小的负电平；当串联分压电阻R5、R6取设定值时，并且当N4减小到分压电阻设定的值时，则N5电位低于比较器U3基准，此刻比较器输出N1即为V-，D2三极管失效，并通过肖特基二极管D1将N2强置为V-状态，以此往复，不断循环，从而生成三角原始波形。

所述三角原始波形输出网标N4，通过隔直电容接入放大回路，通过R3、R4阻值设定，可调节最终三角输出波形F_out幅度大小，如此最终完成三角波形的生成。

所述为保证电路高稳定性能指标，U1、U2须采用低偏置/失调电流的JFET类型运放，其它电阻电容须采用高精度低温漂系数规格，二极管D1采用低正向压降的肖特基管。

所述U3比较器、上拉电阻R1、肖特基二极管D1、NPN三极管D2共同构建成波形比较控制回路。所述U3反向输入端接入零电位，其正相输入端接收来自三角波生成回路中分压电阻R5、R6回环信号。比较器输出端直接与三极管D2基极、D1肖特基管阴极、R1电阻一端相连接；三极管D2发射极与肖特基管D1阳极直连，其集电极与R1电阻另一端相连并接入正工作电源。

所述电阻R2与R5一端并联且与波形比较控制回路输出端相连接，形成网标N2，另一端与积分电容C1其中一端、JFET运放U2反向输入端相连接形成网标N3；积分电容C1另一端与U2运放输出端、R6其中一端相衔接构成网标N4；最后R6另一端与R5串联分压后整体构成运放闭环回路。电阻R5与R6串联分压后形成的网标N5接入波形比较器U3的正向输入端。如此组织闭环连接构成波形形成电路。

所述隔直电容C2其中一端与JFET运放U2输出端相连，另一端与放大整形电路中的R3电阻一端相衔接，R3电阻另一端与R4电阻一端、JFET运放U1反向输入端相连接；而U1运放正向输入端直接接参考零电平，最后U1 JFET运放输出端与R4另一端构成闭环形成放大整形电路。

本发明的工作原理是：

电路上电后，基于回路内在特征，电路很快自建平衡。若假设U3正向输入端参考电平高于基准零电平，则比较器U3通过上拉电阻R1驱动三极管BE极从而激活NPN三极管D2，进而加速开通网标N2电平上升边沿直至最高接近V+电位；若低于基准零电平，则回路最终通过肖特基二极管D1使得网标N2输出为负电平。

所述JFET运放U2、电容C1、电阻R2、R5、R6组合构成三角波形生成电路。若前级电路输出网标N2输出为接近V+电位，则其通过R2对C1充电，当N3电位超过运放U2基准零电平时则其输出网标N4为负电平，并通过C1电容进行反馈积分，此时此刻N2为高电位，N4为不断减小的负电平。当串联分压电阻R5、R6取设定值时，并且当N4减小到分压电阻设定的值时，则N5电位低于比较器U3基准，此刻比较器输出N1即为V-，D2三极管失效，并通过肖特基二极管D1将N2强置为V-状态；此时此刻N4达到最小负电位(负向峰值，大小受限于R4,R5参数)，N2为V-电位，N3由于此前充电、积分关系，电位达到正向最大值，回路开始通过R2对C1进行放电过程，此后N4、N2电位保持不变(通过R2、C1参数的合理设置，时间很短暂)，N3电位逐渐降低，当达到略小于参考零电位时，JFET运放U2输出反转，此时此刻，N4电位从负向峰值逐渐升高，N3为略低于零电位(鉴于运放的灵敏度关系，可考虑N3即为零电位)，N2为V-电位，比较器回路状态保持不变；随着U2、C1反馈积分，加上N2通过R2持续对N3放电，N3电位逐渐小于零电位，且有降低的趋势，而N4电位开始逐渐走出负向低谷往上抬升，当达到正向最大设定值时，此刻N2仍为V-电位，通过R2、C1串联关系，使得N3达到负向最小峰值电位；N4、N2通过电阻R6、R5分压关系，其N5电位达到高于零基准的参考条件，比较器U3回路开始电位反转，使得N2为正向峰值电位，此刻，N4处于正向设定的峰值电位，而N2处于接近V+电位，N3处于负向最小电位状态，N2开始通过电阻R2对C1进行充电，当N3端电位逐渐抬高超过零电位基准时，运放U2输出极性又开始反转，通过C1反馈积分…以此往复，周而复始，从而生成三角原始波形。

所述JFET运放U1、电阻R3、R4、电容C2构成波形整形放大回路。三角原始波形输出网标N4，通过隔直电容高通滤波接入放大回路，通过R3、R4阻值设定，可调节最终三角输出波形F_out幅度大小，如此最终完成三角波形的生成。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。