本實用新型實施例涉及電機控制技術技術，尤其涉及一種PWM調制電路及直流無刷電機控制器。

背景技術：

常規直流無刷電機調速是通過滑動變阻器調節輸出到電機VSP電壓來實現無極調速，該方案成本低且可靠性較高。但隨著直流電機調速需求的不斷提升，目前市面上開始出現采用PWM占空比調速的直流無刷電機，現有的上位機無法滿足需求。

目前，PWM占空比調速的直流無刷電機常用調速方式是采用單片機并進行軟件編程實現可調占空比輸出，該方案中的單片機價格較貴。因此，現有技術所存在的缺陷是，PWM調速電路及直流無刷電機控制器制造成本較高。

技術實現要素：

本實用新型實施例提出一種PWM調制電路及直流無刷電機控制器，以有效降低PWM調制電路及直流無刷電機控制器的制造成本。

第一方面，本實用新型實施例提供了一種PWM調制電路，包括：

鋸齒波生成模塊，用于生成鋸齒波；

PWM調速信號生成模塊，與鋸齒波生成模塊連接，接收鋸齒波，用于根據鋸齒波生成PWM調速信號，PWM調速信號的占空比可調。

上述PWM調制電路中，可選地，PWM調速信號生成模塊包括：

第一比較器和第一參考電壓電路，第一參考電壓電路用于提供第一參考電壓，第一比較器的第一輸入端與第一參考電壓電路電連接，用于接收第一參考電壓，第一比較器的第二輸入端與鋸齒波生成模塊電連接，用于接收鋸齒波信號，第一比較器根據第一參考電壓的變化輸出不同占空比的PWM調速信號。

上述PWM調制電路中，可選地，第一參考電壓電路包括：

電源和第一可變電阻器，第一可變電阻器的第一端與電源電連接，第一可變電阻器的第二端接地，第一可變電阻器的第三端輸出所述第一參考電壓。

上述PWM調制電路中，可選地，PWM調速信號生成模塊還包括：第一電阻和第二電阻，第一比較器的第一輸入端為正輸入端，第一電阻的第一端與第一比較器的輸出端電連接，第一電阻的第二端與第一比較器的第一輸入端電連接，第二電阻的第一端與第一電阻的第二端電連接，第二電阻的第二端與鋸齒波生成模塊電連接，用于接收鋸齒波信號。

上述PWM調制電路中，可選地，鋸齒波生成模塊包括：

第二參考電壓電路、第二比較器和積分運算電路，第二參考電壓電路用于提供第二參考電壓，第二比較器的第一輸入端與第二參考電壓電路電連接，用于接收第二參考電壓，第二比較器的第二輸入端與積分運算電路的輸出端電連接，第二比較器的輸出端與積分運算電路的輸入端電連接，積分運算電路的輸出端與PWM調速信號生成模塊電連接，輸出所述鋸齒波。

上述PWM調制電路中，可選地，鋸齒波生成模塊還包括：

第三電阻和第四電阻，第二比較器的第一輸入端為正輸入端，第三電阻的第一端與第二比較器的第一輸入端電連接，第三電阻的第二端與第二比較器的輸出端電連接；第四電阻的第一端與第三電阻的第一端電連接，第四電阻的第二端與第二參考電壓電路電連接，用于接收第二參考電壓。

上述PWM調制電路中，可選地，第三電阻和/或第四電阻為可變電阻器。

上述PWM調制電路中，可選地，積分運算電路包括：反相積分電路，反相積分電路包括第一運放、第一電容和第五電阻，第一電容的第一端與第一運放的輸出端電連接，第一電容的第二端與第一運放的反相輸入端電連接，第五電阻的第一端與第一運放的反相輸入端電連接，第五電阻的第二端與第二比較器的輸出端電連接，第一運放的同相輸入端與第二參考電壓電路電連接，用于接收第二參考電壓，第一運放的輸出端與PWM調速信號生成模塊電連接，輸出所述鋸齒波。

上述PWM調制電路中，可選地，積分運算電路包括：同相積分電路，同相積分電路包括第二運放、第二電容和第六電阻，第二電容的第一端與第二運放的輸出端電連接，第二電容的第二端與第二運放的反相輸入端電連接，第六電阻的第一端與第二運放的反相輸入端電連接，第六電阻的第二端與第二參考電壓電路電連接，用于接收第二參考電壓，第二運放的同相輸入端與第二比較器的輸出端電連接，第二運放的輸出端與PWM調速信號生成模塊電連接，輸出所述鋸齒波。

上述PWM調制電路中，可選地，積分運算電路包括：RC積分電路，RC 積分運算電路包括第三電容和第七電阻，第三電容的一端接地，另一端與第七電阻的第一端電連接，第七電阻的第二端與第二比較器的輸出端電連接，第七電阻的第一端與PWM調速信號生成模塊電連接，輸出所述鋸齒波。

上述PWM調制電路中，可選地，第一電容容值和/或第五電阻阻值可調節。

上述PWM調制電路中，可選地，第二電容容值和/或第六電阻阻值可調節。

上述PWM調制電路中，可選地，第三電容容值和/或第七電阻阻值可調節。

第二方面，本實用新型實施例提供了一種直流無刷電機控制器，包括上述 PWM調制電路，還包括整流濾波電路和開關電源，整流濾波電路用于將交流電整流濾波成為直流電，提供直流無刷電機的母線電壓和開關電源的電壓，開關電源與整流濾波電路和PWM調制電路連接，用于向PWM調制電路提供直流電壓。

本實用新型實施例提供的技術方案中，由于沒有采用價格較高且需要編程的單片機電路實現，而是采用了價格較低的電阻、電容以及運放等常用器件，有效降低PWM調制電路及直流無刷電機控制器的制造成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對本實用新型實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據本實用新型實施例的內容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型實施例一提供的PWM調制電路的電路示意圖；

圖2是本實用新型實施例二提供的積分運算電路為反相積分電路的PWM 調制電路的電路示意圖；

圖3是本實用新型實施例二提供的積分運算電路為同相積分電路的PWM 調制電路的電路示意圖；

圖4是本實用新型實施例二提供的積分運算電路為RC積分電路的PWM調制電路的電路示意圖；

圖5是本實用新型實施例三提供的PWM調制電路的電路示意圖；

圖6(a)是本實用新型實施例三提供的u1o仿真波形示意圖；

圖6(b)是本實用新型實施例三提供的u2o仿真波形示意圖；

圖6(c)是本實用新型實施例三提供的u3o仿真波形示意圖；

圖7是本實用新型實施例四提供的直流無刷電機控制器電路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部結構。

實施例一

本實用新型實施例提供了一種PWM調制電路，請參考圖1，其是本實用新型實施例一提供的一種PWM調制電路示意圖。

本實施例提供了一種PWM調制電路，可以包括：鋸齒波生成模塊11，用于生成鋸齒波；PWM調速信號生成模塊12，與鋸齒波生成模塊11連接，接收鋸齒波，用于根據鋸齒波生成PWM調速信號，PWM調速信號的占空比可調。

具體地，鋸齒波生成模塊可以由比較器和積分電路構成，也可以由D/A轉換電路構成，還可以由其他電路構成。PWM調速信號生成模塊可以由比較器構成，也可以由遲滯比較器電路構成，還可以由其他電路構成。

實施例二

本實用新型實施例提供了三種PWM調制電路，請參考圖2，圖3和圖4，其分別是本實用新型實施例二提供的三種不同的PWM調制電路的電路示意圖。

上述PWM調制電路中，可選地，PWM調速信號生成模塊12可以包括：第一比較器122和第一參考電壓電路121，第一參考電壓電路121用于提供第一參考電壓，第一比較器122的第一輸入端與第一參考電壓電路121電連接，用于接收第一參考電壓，第一比較器122的第二輸入端與鋸齒波生成模塊11電連接，用于接收鋸齒波信號，第一比較器122根據第一參考電壓的變化輸出不同占空比的PWM調速信號。

具體地，第一比較器可以由運放構成，第一參考電壓電路可以是由電阻構成的分壓電路，也可以是由可變電阻器構成的分壓電路。第一比較器的第一輸入端可以是圖2中的運放U3的同相輸入端，也可以是圖4中運放U3的反相輸入端。同理，第一比較器的第二輸入端可以是運放U3的同相輸入端或反相輸入端。運放的同相輸入端和反相輸入端可以交換，增加了電路設計的靈活性，同時也減少了錯誤設計的產生。

上述PWM調制電路中，可選地，第一參考電壓電路121包括：電源和第一可變電阻器RP1，第一可變電阻器RP1的第一端與電源電連接，第一可變電阻器RP1的第二端接地，第一可變電阻器RP1的第三端輸出所述第一參考電壓。通過調節第一可變電阻器RP1可以調節第一參考電壓的大小，進而達到調整 PWM調速信號占空比的效果。可變電阻器為常用器件，價格便宜且有插件、貼片等多種封裝可供選擇，降低了PWM調制電路的成本且增加了設計的靈活性。上述PWM調制電路中，可選地，如圖3所示，PWM調速信號生成模塊12還可以包括：第一電阻R9和第二電阻R8，第一比較器122的第一輸入端為正輸入端，第一電阻R9的第一端與第一比較器122的輸出端電連接，第一電阻R9 的第二端與第一比較器122的第一輸入端電連接，第二電阻R8的第一端與第一電阻的第二端電連接，第二電阻R8的第二端與鋸齒波生成模塊電連接，用于接收鋸齒波信號。同樣地，第二電阻R8的第二端也可以與第一參考電壓電路連接，用于接收第一參考電壓。增加了第一電阻R9和第二電阻R8，使得比較器電路引入了正反饋，變成了遲滯比較器，提高了電路的抗干擾性能。

上述PWM調制電路中，可選地，鋸齒波生成模塊11可以包括：第二參考電壓電路111、第二比較器112和積分運算電路113，第二參考電壓電路111用于提供第二參考電壓，第二比較器112的第一輸入端與第二參考電壓電路111 電連接，用于接收第二參考電壓，第二比較器112的第二輸入端與積分運算電路113的輸出端電連接，第二比較器112的輸出端與積分運算電路113的輸入端電連接，積分運算電路113的輸出端與PWM調速信號生成模塊12電連接，輸出所述鋸齒波。

具體地，第二參考電壓電路可以由分壓電路構成。積分運算電路可以是反相積分電路，也可以是同相積分電路，還可以是RC積分電路，還可以是RC積分電路和運放一起構成的積分電路以及其他積分電路。

第二比較器可以根據上述積分運算電路的不同類型，選取同相比較器或者反相比較器。

示例性的，參考圖2，圖2是本實施例提供的一種積分運算電路為反相積分電路的PWM調制電路的電路示意圖。由圖2可以看出，第二比較器為同相比較器，第二比較器112的負輸入端與第二參考電壓電路111電連接，用于接收第二參考電壓，第二比較器112的正輸入端與反相積分電路113的輸出端電連接，第二比較器112的輸出端與反相積分電路113的負輸入端電連接，反相積分電路113的正輸入端與第二參考電壓電路111電連接，用于接收第二參考電壓，反相積分電路113的輸出端與PWM調速信號生成模塊12電連接，輸出所述鋸齒波。

參考圖3，圖3是本實施例提供的一種PWM調制電路中積分運算電路為同相積分電路的電路示意圖。由圖3可以看出，第二比較器為反相遲滯比較器，可以由運放U1、電阻R3和電阻R5構成，電阻R3的第一端與第二比較器的正輸入端電連接，電阻R3的第二端與第二比較器的輸出端電連接；電阻R5的第一端與電阻R3的第一端電連接，電阻R5的第二端與第二參考電壓電路111連接，用于接收第二參考電壓。第二比較器112的負輸入端與同相積分電路113 的輸出端電連接，第二比較器112的輸出端與同相積分電路113的正輸入端電連接，同相積分電路113的負輸入端與第二參考電壓電路111電連接，用于接收第二參考電壓，同相積分電路113的輸出端與PWM調速信號生成模塊12電連接，輸出所述鋸齒波。

參考圖4，圖4是本實施例提供的中PWM調制電路中積分運算電路為RC 積分電路的電路示意圖。由圖4可以看出，第二比較器為反相比較器，第二比較器112的正輸入端與第二參考電壓電路111電連接，用于接收第二參考電壓，第二比較器112的負輸入端與RC積分電路113的輸出端電連接，第二比較器 112的輸出端與RC積分電路113的輸入端電連接，RC積分電路113的輸出端與PWM調速信號生成模塊12電連接，輸出所述鋸齒波。

第二比較器和積分運算電路均由運放以及電阻等器件構成，運放和電阻均為通用器件，價格低易于采購，降低了PWM調制電路的生產成本。

上述PWM調制電路中，可選地，如圖3所示，鋸齒波生成模塊11還包括：第三電阻R3和第四電阻R5，第二比較器112的第一輸入端為正輸入端，第三電阻R3的第一端與第二比較器的第一輸入端電連接，第三電阻R3的第二端與第二比較器的輸出端電連接；第四電阻R5的第一端與第三電阻R3的第一端電連接，第四電阻R5的第二端與第二參考電壓電路111連接，用于接收第二參考電壓。同樣地，第四電阻R5的第二端也可以與積分運算電路113的輸出端電連接，第二比較器112的負輸入端與第二參考電壓電路111電連接，用于接收第二參考電壓。同樣地，圖2和圖4中也可以增加前述電路。增加了第三電阻R3 和第四電阻R5，使得比較器電路引入了正反饋，變成了遲滯比較器，提高了電路的抗干擾性能。

上述PWM調制電路中，可選地，第三電阻和/或第四電阻可以為可變電阻器。第三電阻、第四電阻或者第三電阻和第四電阻可以是可變電阻器，通過調節可變電阻器就可以調節鋸齒波的頻率，增加了PWM調制電路的頻率可調特性。

上述PWM調制電路中，可選地，如圖2所示，積分運算電路123可以包括：反相積分電路，反相積分電路可以包括第一運放U2、第一電容C1和第五電阻R7，第一電容C1的第一端與第一運放U2的輸出端電連接，第一電容C1 的第二端與第一運放U2的反相輸入端電連接，第五電阻R7的第一端與第一運放U1的反相輸入端電連接，第五電阻R7的第二端與第二比較器112的輸出端電連接，第一運放U2的同相輸入端與第二參考電壓電路111電連接，用于接收第二參考電壓，第一運放U2的輸出端與PWM調速信號生成模塊12電連接，輸出所述鋸齒波。積分運算電路123可以采用反相積分電路，增加了電路設計的靈活性。

上述PWM調制電路中，可選地，如圖3所示，積分運算電路123可以包括：同相積分電路，同相積分電路包括第二運放U2、第二電容C1和第六電阻 R7，第二電容C1的第一端與第二運放U2的輸出端電連接，第二電容C1的第二端與第二運放U2的反相輸入端電連接，第六電阻R7的第一端與第二運放 U2的反相輸入端電連接，第六電阻R7的第二端與第二參考電壓電路111電連接，用于接收第二參考電壓，第二運放U2的同相輸入端與第二比較器112的輸出端電連接，第二運放U2的輸出端與PWM調速信號生成模塊12電連接，輸出所述鋸齒波。積分運算電路123可以采用同相積分電路，增加了電路設計的靈活性。

上述PWM調制電路中，可選地，如圖4所示，積分運算電路123可以包括：RC積分電路，RC積分運算電路可以包括第三電容C1和第七電阻R7，第三電容C1的一端接地，另一端與第七電阻R7的第一端電連接，第七電阻R7 的第二端與第二比較器112的輸出端電連接，第七電阻R7的第一端與PWM調速信號生成模塊12電連接，輸出所述鋸齒波。積分運算電路123可以采用RC 積分電路，增加了電路設計的靈活性。

上述PWM調制電路中，可選地，第一電容容值和/或第五電阻阻值可調節。第一電容的容值、第五電阻的阻值或者第一電容的容值和第五電阻的阻值是可以調節的，即為可變電容或可變電阻。通過調節可變電阻或可變電容就可以調節鋸齒波的頻率，增加了PWM調制電路的頻率可調特性。

上述PWM調制電路中，可選地，第二電容容值和/或第六電阻阻值可調節。第二電容的容值、第六電阻的阻值或者第二電容的容值和第六電阻的阻值是可以調節的，即為可變電容或可變電阻。通過調節可變電阻或可變電容就可以調節鋸齒波的頻率，增加了PWM調制電路的頻率可調特性。

上述PWM調制電路中，可選地，第三電容容值和/或第七電阻阻值可調節。第三電容的容值、第七電阻的阻值或者第三電容的容值和第七電阻的阻值是可以調節的，即為可變電容或可變電阻。通過調節可變電阻或可變電容就可以調節鋸齒波的頻率，增加了PWM調制電路的頻率可調特性。

實施例三

在上述實用新型實施例的基礎上，本實用新型實施例提供了一種PWM調制電路，請參考圖5，其是本實用新型實施例三提供的一種PWM調制電路示意圖。與圖2相比，增加了電阻R3、R4、R5和R6。其中，R3、R5和第二比較器一起構成同相遲滯比較器，R6為上拉電阻。R1、R2、R3、R5、R7、C1中任意一個或多個的值可變，以實現調整輸出鋸齒波頻率的目的。其原理如下：

關于運放U1，根據運放虛短虛斷原理可得：

U1+≈U1-＝Vref，I1+＝I1-≈0 式(1)

由式(1)可得：

由式(2)可得：

由于u1o為固定幅值的高低電平信號，理想情況下，高電平為電源VCC，低電平為0，可分別求出U1的上下門限電壓：

上門限：

下門限：

關于運放U2，根據運放虛短虛斷原理可得：

U2+≈U2-＝Vref，I2+＝I2-≈0 式(4)

由式(4)可得：

設t＝0時接通電源，有u1o為低電平信號，則u1o經R7向C1充電，使輸出電壓u2o按線性規律增長。當u2o上升到U1的上門限電壓V1_IH時，使得運放U1輸出u1o由低電平向高電平跳變，同時門限電壓下跳到V1_IL值，此后u1o 為高電平經R7反向向C1充電，u2o下降，當下降到門限電壓V1IL時，運放 U1輸出u1o又從高電平向低電平跳變，由此周而復始，產生震蕩，根據U1的上下門限電壓以及式(5)可算出震蕩周期：通過調節R1、R2、R3、R5、R7、C1中任意一個或多個的值，就可以調節振蕩周期，也就可以調節鋸齒波的頻率。增加了電阻R4，可以減小負載引起的振蕩，增加了上拉電阻R6，可以抬高u3o的輸出高點平，也就是PWM調制電路的輸出高電平。

為了更加清晰了解電路的工作過程，搭建仿真模型，仿真參數如下， Vcc＝15V，R1＝6kΩ，R2＝6kΩ，R3＝4.7kΩ，R4＝1kΩ，R5＝5.1KΩ，R6＝10K Ω，C1＝470nf，R7＝5.3kΩ和RP1(阻值設為4.5k)為10KΩ可調電阻。u1o的仿真波形如圖6(a)所示，u2o的仿真波形如圖6(b)所示，u3o的仿真波形如圖6(c) 所示。

實施例四

本實用新型實施例提供了一種直流無刷電機控制器，請參考圖7，其是本實用新型實施例四提供的一種直流無刷電機控制器電路示意圖。

一種直流無刷電機控制器，包括上述PWM調制電路1，還包括整流濾波電路3和開關電源2，整流濾波電路3用于將交流電整流濾波成為直流電，提供直流無刷電機的母線電壓和開關電源2的電壓，開關電源2與整流濾波電路3 和PWM調制電路1連接，用于向PWM調制電路1提供直流電壓。

本實用新型實施例提供的技術方案中，由于沒有采用價格較高且需要編程的單片機電路實現，而是采用了價格較低的電阻、電容以及運放等常用器件，有效降低PWM調制電路及直流無刷電機控制器的制造成本。

注意，上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本實用新型不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本實用新型的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本實用新型進行了較為詳細的說明，但是本實用新型不僅僅限于以上實施例，在不脫離本實用新型構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本實用新型的范圍由所附的權利要求范圍決定。