[发明专利]采用FPGA的PWM脉宽调制电路

摘要

采用FPGA的PWM脉宽调制电路，属于信号调制技术领域，其特征在于含有：采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元、RC滤波器单元、电压比较器单元。采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元产生的PWM三角载波与RC滤波器单元输入端相连，经过RC滤波器单元后与电压比较器单元的反相输入端相连，电压比较器通过比较RC滤波器单元输出结果和外部参考电压值，输出脉宽根据外部参考电压值调制的PWM波。本发明提出的采用FPGA、RC滤波电路以及电压比较器实现新型PWM脉宽调制电路的方法，具有灵活度更高、实时调节性能更好、抗温度变化能力更强的优点，不需要使用传统的PWM专用电路。

主权项

采用FPGA的PWM脉宽调制电路，其特征在于含有：采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元、RC滤波器单元、电压比较器单元，采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元的输出与RC滤波器单元相连，RC滤波器的输出与电压比较器单元的反相输入端相连，其中：采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元，设有：输出端；所述输出端包括一个PWM三角载波输出端；所述一个PWM三角载波输出端和后续的RC滤波器单元PWM三角载波输入端相连；采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元的功能为：按位输出事先计算好的长度为每个三角波周期大于700位的0、1序列，产生PWM三角载波的计算方式如下：采用自然采样法进行计算，这里的输出的PWM三角载波0、1序列相当于三角基波，将每一个周期的三角基波与若干个周期更小的三角载波进行调制，具体调制的方式为：将每一个周期的三角基波分为0、1序列位数个时间段，在每个时间段起始点分别计算三角基波和三角载波的值，当三角基波的值大于三角载波时，采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元输出的序列值为1，反之输出序列值为0(本专利提供的PWM三角载波0、1参考1000位序列见附表1)；RC滤波器单元，设有：输入端和输出端；所述输入端包括一个PWM三角载波输入端；所述PWM三角载波输入端和采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元PWM三角载波输出端相连；所述输出端包括一个三角载波输出端；所述三角载波输出端和后续的电压比较器单元电压比较器反相输入端相连；其中，RC滤波器的截止频率约为RC滤波器生成的三角载波固定频率的三到五倍；电压比较器单元，设有：输入端和输出端；所述输入端包括一个三角载波输入端和一个参考电压输入端；所述三角载波输入端和RC滤波器单元三角载波输出端相连；所述参考电压输入端与外部电路输入的参考电压相连；所述输出端包括一个占空比经过调制后的PWM波输出端；所述占空比经过调制后的PWM波输出端和相关外部电路相连；所述采用FPGA的PWM脉宽调制电路的各组成部分分别按以下步骤进行工作：首先，采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元按位输出事先计算好的0、1序列，这个输出的序列即为PWM三角载波，然后采用FPGA芯片实现的PWM数字序列发生单元中输出的PWM三角载波经过RC滤波器滤波后，即可生成频率固定的三角载波，RC滤波器单元中输出的频率固定的三角载波、外部电路输入的实时变化的参考电压在经过电压比较器比较后即可输出根据输入的参考电压值实时调制占空比的PWM波。