[發明專利]一種數字脈沖寬度調制器

有效

• 申請號: 201710304981.2
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107222189B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 張錦濤;邱昕;慕福奇;冷永清;郭瑞;趙瀟騰
• 申請（專利權）人: 中科眾志信通（大連）科技有限公司
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明屬于電子技術領域，涉及一種數字脈沖寬度調制器。包括：差分時鐘選擇模塊、粗調模塊、細調模塊和PWM信號產生模塊；其中粗調模塊根據同步計數器來決定輸出PWM波的頻率，差分時鐘選擇模塊選擇細調模塊的輸入時鐘，細調模塊使用紋波計數器來產生PWM波的結束位置控制信號，PWM信號產生模塊根據粗調和細調模塊的控制信號控制PWM信號輸出。由此解決了現有技術中PWM精度低的技術問題，達到了提高PWM精度，并減少產生高精度PWM波對可編程邏輯門芯片的依賴程度的技術效果。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，特別涉及一種數字脈沖寬度調制器。

背景技術

脈沖寬度調制器(PWM，Phase Width Modulators)被廣泛用在電機控制和功率轉換領域。在電機控制領域，不同占空比的波形可以控制電機的工作速度，高精度的PWM可以提高電機的工作效率。在功率轉換領域，如直流到直流轉換(DC-DC)領域，PWM的精度一般決定了電源的轉換效率；一般來說，PWM的頻率往往體現了該系統所工作的條件，而PWM的精度決定了控制輸出電壓或電流的精確性。PWM的精度往往能影響整個系統的性能。

目前產生PWM的方法有很多，可以使用單片機來實現不同頻率的PWM波輸出，某些單片機芯片還有專用的實現管腳，但由于單片機內部的工作時鐘頻率不高，往往不能產生高精度的PWM波。一些高端的DSP可以工作在很高頻率下工作，許多廠家也提供了相應的庫函數，可以快速方便的實現高頻率的PWM波形輸出，但產生的PWM波無法實現很高的精度。在可編程邏輯門領域，可以使用芯片內部的一些資源，如時鐘管理器和邏輯門，通過設計恰當的電路結構，就可以實現高精度高頻率的PWM波。

使用可編程邏輯門器件改進高精度的PWM波主要圍繞在兩個方向，一個是通過改變硬件電路結構實現輸出DPWM的最小時間步長，如采用混合型的DPWM(Hybrid PWM)，可以實現穩定的高精度DPWM輸出；另一個是通過改變輸出信號來增加有效占空比精度，目前常用的方法有數字抖動法(Digital Dither)、△-δ法等。

其中，混合型的DPWM得到了很廣泛的應用，利用計數器和延遲鏈的特點，通過粗調模塊初步確定輸出PWM的脈沖占空比，再通過細調模塊精確地控制輸出的PWM的精度。但是，現有的混合型的DPWM技術存在以下缺點：

1.實現方案復雜，精度不高。專利“一種數字脈沖寬度調制電路”(專利號為：CN102832914A)中提出了一種實現PWM的方法，就是采用混合型結構的方法，實現了PWM的輸出，但是由于該方法在細調模塊中使用了大量的延遲單元，使其結構復雜，芯片面積變大，增加了成本。況且，該方案實現的PWM精度也不是很高。

2.對芯片的依賴程度比較高。專利“基于DCM調制的數字脈沖寬度調制器”(專利號為：CN106209037A)使用了混合型結構的方法產生了高精度的PWM波，該方法雖然簡單，對芯片的要求較高，需要芯片工作在一個很高的時鐘頻率下才能保證高精度PWM的輸出，在低端的可編程邏輯門芯片上不一定可以實現高精度PWM的輸出。專利“基于IODELAY固件的數字脈沖寬度調制器”(專利號為：CN106209038A)中使用可編程邏輯門芯片的IODELAY功能實現芯片引腳的相位延遲，這種方法只能在高端的可編程邏輯門芯片中實現。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種數字脈沖寬度調制器，以解決現有技術中PWM精度低的技術問題。