[发明专利]一种数字脉宽调制器方法及系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及脉宽调制器（Pulse Width Modulators，PWMs），尤其是数字脉宽调制器（Digital Pulse Width Modulators，DPWMs）。

背景技术

在大功率应用中，PWM（Pulse Width Modulator，脉宽调制器）的输出通常用于控制大型半导体开关器件，所述半导体开关器件具有相对较长的开启或者关闭时间。这样导致的一个问题是实际操作中在最终开关状态为稳定的关闭或开启之前可以实现施加最小和最大占空比（duty cycle）。这被称为最小/最大导通时间（Ton time）并影响接近其极限的调控能力。需要提供一种围绕这些情况不产生损害整体性能的间断(discontinuities)，提高DPWM分辨率的方法。

所有电子设备都会发射射频干扰。要求这些设备通过FCC测试以保证与其他设备的正常运行。需要提供一种改善符合EMI标准的机制。

在典型的多相位PWM应用中，要求所有PWM电路都能被频率锁定，使得它们可在有规律的预定间隔上发生。这使得运行中获得最佳效率。需要有一种将DPWM电路锁定在一起并在他们之间传递重要联系信息的机制。

发明内容

在一个实施方案中，本发明数字脉宽调制器包括比较器和多个相位，并能在不提高时钟频率下提高分辨率。在一个实例中，利用两个比较器和锯齿波（ramp）来判断占空比大于或者小于锯齿波。在另一个实例中，利用三个比较器和上/下锯齿波（up/down ramp）来得到双缘调制器（dual edge modulator）。

在另一实施方案中，本发明数字脉冲调制器（DPWM）包括多个相等比较器（equality comparator）和多个相位，并在不提高时钟频率下提高分辨率。在一个实例中，实施方案采用足够大于PWM速率的自由运行计数器（free running counter）；所述计数器用来测试计数器输出和占空比指令输入是否相等。在另一个实例中，采用足够大于PWM速率的自由运行计数器并且将计数器的输出与占空比指令输入之间的相等用于双缘调制。

在又一个实施方案中，本发明的系统包括将占空比指令与预设最小值进行比较的优先编码比较部件（priority encoded comparator component）(在一个实例中包括多个比较器)，所述实施方案被称为频率折返（frequency Foldback）部件。

本文还公开了本发明的其他实施方案及其方法的实施方案。

附图说明

为了更好理解本发明及其他和进一步的需要，下面结合附图及详细的描述对本发明的具体实施方案作进一步说明，其范围在随附的权利要求中指出。

图1显示了本发明的一个实施方案，单板（veneer）如何提高PWM的分辨率；

图2是本发明的电路方框图；

图3是本发明的另一电路方框图；

图4是本发明的系统的方框图；

图5是本发明另一系统的方框图；

图6是本发明另一电路方框图；

图7是显示根据本发明的一个实施方案改变PWM开关频率对分辨率位的影响的图；

图8是本发明另一系统的方框图；以及

图9是本发明另一系统的方框图。

具体实施方式

本发明数字脉宽调制器（DPWM）的一个实施方案采用多相位数控振荡器（Digitally Controlled Oscillator，DCO）和锁相环（Phase Locked Loop，PLL）以使DCO输出时钟与已知的参考时钟同步。DPWM时基（time base）包括通过称为ph0的DCO的第一相位来计时的自由运行计数器。分辨率取决于DCO的时钟速率和DCO的相位数。在该实施方案中，使用4个相位及其互补（compliments）相位（8个相位），形成PWM分辨率额外的3位。应该指出的是，尽管上述实施方案中采用DCO和锁相环来得到多个具有相同频率的时钟信号（相位）且每个时钟信号具有不同的相位，其他获得多个时钟信号的方法也在本发明的保护范围之内。

在一些实施方案中，使用基于4相位DCO的PLL 以产生ph0、ph45、ph90和ph135。通过使用时钟缓冲器，可由ph0、ph45、ph90和ph135相应地得到ph180、ph225、ph270和ph315。这里所述8个相位一起被称为单板（veneer）（图1）。