[发明专利]一种脉宽调制器以及双向积分器

说明书

本申请是申请日为2010年6月1日、申请号为201010191889.8、名称为“具有双向积分器的脉宽调制器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及脉宽调制器，并且更具体而言，涉及具有双向积分器的脉宽调制器。

背景技术

脉宽调制器（PWM）是一种可以用在例如（但不限于）发动机控制、开关功率变换器，或数据传输等应用中的电路。脉宽调制器可输出一PWM信号，该PWM信号是一种在两个逻辑状态——诸如逻辑高状态和逻辑低状态——之间切换的逻辑信号。在一种PWM的设计中，电容器可被用于对表示输入信号的输入电流进行积分，以确定PWM信号在每个连续周期期间内的占空比。PWM信号被设计成根据一个或多个输入来改变占空比。更具体地，占空比可被限定为PWM信号位于特定逻辑状态的时间相对于给定时间周期的比值。一般而言，占空比是PWM信号位于逻辑高状态的时间相对于给定周期T_S的量。周期T_S，可被限定为PWM信号的一个完整循环的持续时间。更具体地，PWM信号的一个完整循环可以由当PWM信号切换到第一个状态时与当PWM信号再次切换到第一个状态时之间的持续时间来定义。

在设计PWM过程中的一个现实考虑是确定PWM信号的最大占空比。出于很多原因，这是很重要的。在包含用于积分的电容器的PWM中，有必要控制最大占空比使得能提供足够的时间允许电容器复位（放电），从而使电容器能够在下个周期Ts的开始处为积分做好准备。例如，如果最大占空比被设置为99%，同时保持PWM信号频率位于66KHz以上，电容器将仅具有周期的1%——也就是150ns——用于在下个周期T_S开始之前复位电容器。

使问题进一步复杂化的是，所用电容器的设计在低电压下还可能有非线性变化的电容量。为了保持脉宽调制器的正确功能，对电容器能于其间进行积分的电压范围进行偏移，使得对输入电流的积分发生在电容器值运行在线性范围内的情形下。例如，由于用于集成电路中的电容器的材料的特性，当电容器上的电压低于1V时，电容器可能不连续地积分，因此电容器仅从偏置电压为1V时开始积分。这就阻止了电容器使用接地点（0V）以及阻止了电容器被复位到零伏。因此，因为高占空比（如99%），电容器必须不仅能在短时间内复位，并且需要复位到一个预先预定的电压参考值（如1V），以避免在电容器的非线性区内进行积分。

在一个例子中，LED（发光二极管）光源由直流电源提供能量。因为能量一般经过作为高压交流电源的墙上插座传递，需要使用例如功率变换器的装置将高电压交流电源转换成LED光源可用的直流电源。在操作中，包含在功率变换器中的功率变换器控制器可以输出PWM信号来驱动功率变换器的功率开关，以控制传输到LED光源的能量。在一个例子中，表示在LED光源处的输出电压和/或输出电流的反馈信息可被输入进PWM，以调整PWM信号的占空比。这样，在功率变换器的输出端的预期输出电压、输出电流，和/或输出功率可以被控制。

附图说明

本发明的非限制及非穷尽性的实施方案和实施例通过参考下列附图进行描述，其中在各个视图中，相同的附图标记表示相同的部件，除非另有说明。

图1是一功能方块图，其示出了根据本发明的教导的一个包括双向积分器和定时器的示例脉宽调制器（PWM）。

图2进一步示出了根据本发明的教导的包含在图1的示例PWM中的双向积分器。

图3是一时序图，其示出了根据本发明的教导的与图1中的PWM相关的信号的特定波形。

图4是一功能方块图，其示出了根据本发明的教导的一个包括双向积分器和双向振荡器的脉宽调制器（PWM）。

图5是一时序图，其示出了根据本发明的教导的与图4中的PWM相关的信号的特定波形。

图6进一步示出了根据本发明的教导的包括在图4的示例PWM中的双向积分器。

图7是一功能方块图，其示出了根据本发明的教导的一个包括双向积分器和双向振荡器的脉宽调制器（PWM），所述双向振荡器包括附加的偏置电流源（offset current source）。

具体实施方案