[發明專利]用于脈波寬度調制的降低電磁干擾

有效

• 申請號: 201110460475.5
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102882495B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 大衛·G·懷特
• 申請（專利權）人: 賽普拉斯半導體公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 周靖,鄭霞

相關申請案

本申請案主張2011年7月15日申請的第61/508,235號美國臨時申請案的權利，所述申請案在此以引用方式并入本文中。

技術領域

本發明涉及驅動電負載的領域，且更明確地說，涉及在以脈波寬度調制信號驅動負載時降低電磁干擾。

背景技術

所有電裝置均需要電能以便運行。許多電裝置從電源接收電能。舉例來說，電源可從例如能量傳輸系統、電池等的源獲得能量，且將電壓和電流提供到電裝置(其可稱作負載)以使得其操作能夠進行。

視負載的類型而定，可能需要變化提供到所述負載的電壓和/或電流。舉例來說，例如發光二極管(LED)的特定類型的光源的強度和/或色彩可視電源所提供的電壓而變化。另外，可通過變化應用于特定類型的馬達的電源來控制所述馬達的速度。

在常規系統中，當僅僅需要部分功率時，(例如)通過與馬達串聯連接的可變電阻網絡來降低電源的輸出。此情形調整了流過馬達的電流的量，但也將電力浪費為電阻元件中的熱。此外，當在少于全功率的功率下操作時，可能存在在馬達自身中所實現的低效。

脈波寬度調制(PWM)為用于控制用于電裝置的功率而同時維持較大效率和/或控制簡易性的技術。通過以迅速步調來接通和關斷電源來控制饋入負載的電壓和/或電流的平均值。PWM切換頻率通常遠快于將影響負載的頻率且可視所述負載的要求而變化。術語“工作周期”描述電源接通(即，將功率提供到負載)對規則時間間隔或時間周期的時間比例。因此，低工作周期對應于低平均功率，因為電力大部分時間是關斷的。可將工作周期表達為百分數，其中100％為完全接通且0％為完全關斷。

通過PWM，在特定頻率和工作周期下重復地使負載通電和斷電。此情形導致了在切換頻率處輻射的發射(例如，電磁干擾(EMI))且在其諧波處發射到較小范圍。此發射在大的電抗性負載(即，具有大的電感或電容組件的負載，例如，馬達)的情況下可為實質性的。此發射由于眾多原因而可為不當的，例如，法規遵循問題、對于負載的負面效應(例如，音頻系統中的噪音)，或其它原因。

按照常規，可通過使用展頻時鐘來降低輻射發射的效應。在展頻計時中，切換頻率根據切換曲線(例如，三角形曲線、“赫氏吻合(Hershey?kiss)”曲線，等)連續地或周期性地變化，以使得所述發射跨越某范圍頻率擴展。此可降低任何給定頻率下的峰值發射，從而有可能使得系統遵循法規，或降低EMI的負面效應。

展頻計時在僅僅平均功率重要的應用中有效。盡管平均功率在給定數目個周期內保持相同，但應用于負載的瞬時功率可顯著變化。在特定應用中，基于逐個周期的精確時序可為重要的。一種此類應用為三相馬達控制。展頻計時通常使得時鐘頻率(其控制切換)恒定地改變或以小的離散步階非常頻繁地改變。盡管平均工作周期將保持恒定，但每一個PWM周期的工作周期將變化。此情形可對敏感負載的時序具有負面效應。

舉例來說，考慮經配置用于1/256工作周期的8位PWM電路。對于每256個時鐘周期當中的一個而言，PWM輸出為高(即，“傳號”周期)，且對于剩余255個時鐘周期(即，“空號”周期)來說，PWM輸出為低。因此，如果(例如)通過5％調制來擴展時鐘，那么所述傳號周期可高于或低于平均時鐘周期達5％。在極端實例中，傳號周期可比平均周期高5％，且空號周期可比平均周期低5％，導致為約9.5％的工作周期誤差。

發明內容

在一些實施例中揭示一種方法，其包括：使用脈波寬度調制(PWM)信號來驅動負載；以及通過處理裝置來跨越復數個頻率擴展所述PWM信號的頻譜而同時維持所述負載的恒定工作周期。

在另一些實施例中揭示一種設備，其包括：脈波寬度調制(PWM)電路，其經配置以使用PWM信號驅動負載；以及耦合到所述PWM電路的PWM控制電路，其經配置以跨越復數個頻率擴展所述PWM信號的頻譜而同時維持所述負載的所要工作周期。

在一些額外實施例中揭示一種方法，其包括：比較計數器的值與工作周期計數寄存器值，其中所述計數器是由時鐘信號計時；如果所述計數器的所述值等于所述工作周期計數寄存器值，那么將用以驅動負載的脈波寬度調制(PWM)電路的輸出從第一狀態切換到第二狀態；比較所述計數器的所述值與終端計數寄存器值；如果所述計數器的所述值等于所述終端計數值，那么將所述PWM電路的所述輸出從所述第二狀態切換到所述第一狀態。

本發明實施例提供了一種方法，包括：

使用脈波寬度調制PWM信號來驅動負載；以及