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摘要：本文采用DVCC为基本器件组成了一个三角波发生器，然后用该三角波发生器提出了电流模式多载波脉冲宽度调制（PWM）电路调制方案，实现了一个电流模式多载波PWM电路。面向实际电路完成Pspice仿真分析，结果验证了该电路的合理性和有效性。
关键词：三角波发生器;脉冲宽度调制;电流模式
中图分类号：TP3
文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）34-0244-02
波脉宽调制电路在电子测量、仪器仪表和电力电子领域中具有广泛的应用，特别是近年来电压型和电流型多电平逆变器的发展使得多载波PWM成为近期研究的热点[1-3]。目前常见的PWM实现方式根据载波相位的不同主要分为如下三种：PD（Phase Dis-position）、POD（Phase Opposition Disposition）和APOD（AlternativePhase Opposition Disposition）[4-6]。本文基于DVCC器件提出了一种三角波发生电路，该电路可以产生多路不同相位的电流输出，因而只要合适选择三角波输出电流就可以实现三种PWM调制方式。
1 电路构成
1.1 DVCC
DVCC，差分电压电流传输器，其电路符号如图1所示。对于一个理想DVCC器件的X输入端口具有输入阻抗为零的特性，而Y1、Y2这两个电压输入端和电流输出端有阻抗无穷大的特性[7-8]。
1.2三角波发生电路
电流模式三角波产生电路如图3所示，三角波信号直接从DVCC（2）的高阻抗端得到，内部采用DVCC为核心器件来实现。
2 多载波PWM电路调制方案
由于本文所提出的三角波发生电路可以产生多路不同相位的电流输出，因而只要选择合适的三角波输出电流就可以实现三种PWM调制方式，其实现方案如图4所示。根据PWM的实现方式选择四路三角波输出信号并分别叠加不同的直流电流使之垂直分布在器件的动态范围之内，并将四路垂直分布的三角波载波与电流调制信号同时进行比较，则可以实现四路不同的PWM信号输出。
电流比较器采用单端输出的DVCC实现，见图5。由于X端直接接地，DVCC实现了一个单门限电流比较器，当Y1端和Y2端接相同的电阻，如果调制信号Iin的幅度大于载波信号Ic的幅度，则比较器产生高电平电流输出，反之则比较器产生低电平电流输出。
3 仿真分析
为了检验所提PWM电路原理上是否正确，对所提的电流模式PWM电路进行了Pspice仿真分析，仿真过程中采用图2的内部电路结构，其中电源电压取值 5V。
根据图4所示的PWM调制方案，如果我们选取由图3得出的四路正极性三角波信号作为载波信号则可以实现PD调制方式，如果选择两路正极性三角波电流信号和两路负极性电流信号作为四路载波信号，则可以实现POD调制方式。限于本文篇幅，本文选择了四路极性依次相反的三角波信号作为载波，即采用APOD方式对提出的PWM电路进行仿真分析。为了便于观察，通过调节图1电路中的R2使三角波的峰峰值限制在40uA，并分别在四路载波上叠加 60uA和 20uA直流电流使四路信号垂直分布在[-80uA 80uA]的范围内，见图6（a）。调制信号Iin=60sin（50t）uA同时与四路载波进行比较，当调制信号大于载波信号时电流比较器输出高电平电流，反之电流比较器则输出低电平电流，四路PWM信号的仿真结果如图6（b）所示。从图可以看出仿真结果与理论分析上吻合良好。
4 结论
本文提出了一种电流模式多载波PWM电路，只要恰当地选好三角波电路中输出电流的相位，该电路就可以实现PD、POD和APOD三种调制方式，具有良好的通用性。同时对提出电流模式多载波PWM电路进行了仿真分析，仿真结果证明了电路的可行性和有效性。
参考文献：
[1]侯世英，万江，郑含博，单相五电平逆变器的多载波PWM方法分析[J].电力自动化设备，2007 （09）.
[2]刘艳.多电平逆变器的PWM控制技术[Jl.知识经济，2011（11）.
[3] AGHDAM M G H，FATHl S H，GHAREHPETIAN G B.Analy-sis of multi-carrier PWM methods for asymmetricmulti-levelinverter. IEEE Conference on IndustriaIElectronics and Appli-cations （ICIEA）. 2008
[4]白志红，张仲超.一类单相电流型多电平逆变器拓扑及其PWM方法的研究[J].中国电机工程学报，2007，27（25）：73-77.
[5] CHIEN H.C.Voltage-controlled dual slope operation square/triangular wavegenerator and its applications as a dual modeoperation pulse widthmodulator employing differential voltagecurrent conveyors[Jl. Microelectronj， 2013， 43 （12）：962-974.
[6] KIM H.K， KIM H.J， CHUNG W.S.Pulsewidth modulation cir-cuits using CMOSOTAs[Jl. IEEE Trans. Circuits Syst.I，2007，54 （9）：1869-1878.
[7]賀静，李志军，吴明权，吴湘锋.一种基于CMOS的电流模式线性分类器[J].云南大学学报：自然科学版，2014，36（1）：32-39.
[8] ALMASHARY B，ALHOKAIL H.Current-mode triangular wavegenerator using CCll[J].Microelectron. J，2000，31（4）：239-243.
[通联编辑：梁书]
收稿日期：2019-09-20
基金项目：湖南文理学院校级科研项目（15YB04）;湖南文理学院校级教改项目aGYB1932）
作者简介：齐庭庭，女，硕士，研究方向为电力电子与电能变换。
关键词：三角波发生器;脉冲宽度调制;电流模式
中图分类号：TP3
文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）34-0244-02
波脉宽调制电路在电子测量、仪器仪表和电力电子领域中具有广泛的应用，特别是近年来电压型和电流型多电平逆变器的发展使得多载波PWM成为近期研究的热点[1-3]。目前常见的PWM实现方式根据载波相位的不同主要分为如下三种：PD（Phase Dis-position）、POD（Phase Opposition Disposition）和APOD（AlternativePhase Opposition Disposition）[4-6]。本文基于DVCC器件提出了一种三角波发生电路，该电路可以产生多路不同相位的电流输出，因而只要合适选择三角波输出电流就可以实现三种PWM调制方式。
1 电路构成
1.1 DVCC
DVCC，差分电压电流传输器，其电路符号如图1所示。对于一个理想DVCC器件的X输入端口具有输入阻抗为零的特性，而Y1、Y2这两个电压输入端和电流输出端有阻抗无穷大的特性[7-8]。
1.2三角波发生电路
电流模式三角波产生电路如图3所示，三角波信号直接从DVCC（2）的高阻抗端得到，内部采用DVCC为核心器件来实现。
2 多载波PWM电路调制方案
由于本文所提出的三角波发生电路可以产生多路不同相位的电流输出，因而只要选择合适的三角波输出电流就可以实现三种PWM调制方式，其实现方案如图4所示。根据PWM的实现方式选择四路三角波输出信号并分别叠加不同的直流电流使之垂直分布在器件的动态范围之内，并将四路垂直分布的三角波载波与电流调制信号同时进行比较，则可以实现四路不同的PWM信号输出。
电流比较器采用单端输出的DVCC实现，见图5。由于X端直接接地，DVCC实现了一个单门限电流比较器，当Y1端和Y2端接相同的电阻，如果调制信号Iin的幅度大于载波信号Ic的幅度，则比较器产生高电平电流输出，反之则比较器产生低电平电流输出。
3 仿真分析
为了检验所提PWM电路原理上是否正确，对所提的电流模式PWM电路进行了Pspice仿真分析，仿真过程中采用图2的内部电路结构，其中电源电压取值 5V。
根据图4所示的PWM调制方案，如果我们选取由图3得出的四路正极性三角波信号作为载波信号则可以实现PD调制方式，如果选择两路正极性三角波电流信号和两路负极性电流信号作为四路载波信号，则可以实现POD调制方式。限于本文篇幅，本文选择了四路极性依次相反的三角波信号作为载波，即采用APOD方式对提出的PWM电路进行仿真分析。为了便于观察，通过调节图1电路中的R2使三角波的峰峰值限制在40uA，并分别在四路载波上叠加 60uA和 20uA直流电流使四路信号垂直分布在[-80uA 80uA]的范围内，见图6（a）。调制信号Iin=60sin（50t）uA同时与四路载波进行比较，当调制信号大于载波信号时电流比较器输出高电平电流，反之电流比较器则输出低电平电流，四路PWM信号的仿真结果如图6（b）所示。从图可以看出仿真结果与理论分析上吻合良好。
4 结论
本文提出了一种电流模式多载波PWM电路，只要恰当地选好三角波电路中输出电流的相位，该电路就可以实现PD、POD和APOD三种调制方式，具有良好的通用性。同时对提出电流模式多载波PWM电路进行了仿真分析，仿真结果证明了电路的可行性和有效性。
参考文献：
[1]侯世英，万江，郑含博，单相五电平逆变器的多载波PWM方法分析[J].电力自动化设备，2007 （09）.
[2]刘艳.多电平逆变器的PWM控制技术[Jl.知识经济，2011（11）.
[3] AGHDAM M G H，FATHl S H，GHAREHPETIAN G B.Analy-sis of multi-carrier PWM methods for asymmetricmulti-levelinverter. IEEE Conference on IndustriaIElectronics and Appli-cations （ICIEA）. 2008
[4]白志红，张仲超.一类单相电流型多电平逆变器拓扑及其PWM方法的研究[J].中国电机工程学报，2007，27（25）：73-77.
[5] CHIEN H.C.Voltage-controlled dual slope operation square/triangular wavegenerator and its applications as a dual modeoperation pulse widthmodulator employing differential voltagecurrent conveyors[Jl. Microelectronj， 2013， 43 （12）：962-974.
[6] KIM H.K， KIM H.J， CHUNG W.S.Pulsewidth modulation cir-cuits using CMOSOTAs[Jl. IEEE Trans. Circuits Syst.I，2007，54 （9）：1869-1878.
[7]賀静，李志军，吴明权，吴湘锋.一种基于CMOS的电流模式线性分类器[J].云南大学学报：自然科学版，2014，36（1）：32-39.
[8] ALMASHARY B，ALHOKAIL H.Current-mode triangular wavegenerator using CCll[J].Microelectron. J，2000，31（4）：239-243.
[通联编辑：梁书]
收稿日期：2019-09-20
基金项目：湖南文理学院校级科研项目（15YB04）;湖南文理学院校级教改项目aGYB1932）
作者简介：齐庭庭，女，硕士，研究方向为电力电子与电能变换。