本發(fā)明涉及微電子器件領(lǐng)域，特別是涉及一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、脈沖寬度調(diào)制，英文簡寫為pwm，是一種常用的調(diào)制技術(shù)；其通過改變脈沖的寬度來控制電能的輸送和設(shè)備的運(yùn)行。pwm廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制、led調(diào)光、電源調(diào)節(jié)和音頻信號處理等領(lǐng)域。pwm是在固定開關(guān)頻率下，通過改變脈沖寬度來調(diào)節(jié)占空比的，因此pwm抗電磁干擾能力更強(qiáng)，輸出電壓紋波較小，動態(tài)響應(yīng)速度較快，且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡單。但是pwm在輕負(fù)載條件下每個周期仍然進(jìn)行開關(guān)操作，造成了功率管的開關(guān)損耗。脈頻調(diào)制是一種脈寬不變，頻率可變的調(diào)制技術(shù)，由于其頻率可變的特性導(dǎo)致其在輕負(fù)載條件下的功耗較低。因此，現(xiàn)有技術(shù)通常采用同時設(shè)計(jì)pwm、脈頻調(diào)制以及模型切換模塊的方法來解決pwm在輕負(fù)載下功耗過高這一問題。

2、然而，如何準(zhǔn)確、快速進(jìn)行模型切換較為困難，同時脈頻調(diào)制的頻率變化特性也會產(chǎn)生電磁干擾，并且脈頻調(diào)制濾波負(fù)載、外圍器件選取困難等問題。此外，在進(jìn)行模型切換是電路也會產(chǎn)生噪聲和延遲，對于長時間或模型切換頻繁的場景可能會對電路的正常運(yùn)行帶來負(fù)面影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法和系統(tǒng)，通過在pwm產(chǎn)生電路后面添加一個輔助電路和比較器實(shí)現(xiàn)對輕負(fù)載狀態(tài)的識別和對輕負(fù)載信號的處理，以解決pwm電路輕負(fù)載每個周期均要翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的額外功耗；通過上升沿檢測實(shí)現(xiàn)對原始脈寬信號突變信號的檢測，使得電路響應(yīng)速度更迅速和更準(zhǔn)確；通過輔助電路產(chǎn)生使能端，實(shí)現(xiàn)對使能控制比較器周期控制，使整個電路邏輯更合理。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法，包括：

4、收集脈寬編程信息；

5、將所述脈寬編程信息輸入到pwm產(chǎn)生電路，得到原始脈寬信號；

6、當(dāng)輔助電路檢測到所述原始脈寬信號的上升沿后，經(jīng)過預(yù)設(shè)延遲后，采集所述原始脈寬信號的臨界點(diǎn)電壓值；

7、當(dāng)所述臨界點(diǎn)電壓值為低電平時，控制所述輔助電路輸出低電平和使能信號；

8、當(dāng)使能控制比較器接收到使能信號后，采集所述原始脈寬信號和所述輔助電路的輸出電壓大小，得到第一輸入電壓值和第二輸入電壓值；

9、當(dāng)所述第一輸入電壓值和所述第二輸入電壓值均為高電平時，控制所述使能控制比較器輸出高電平；

10、當(dāng)所述第一輸入電壓值和所述第二輸入電壓值中僅有一個高電平時，控制所述使能控制比較器輸出低電平；

11、將所述使能控制比較器的輸出輸入二階rc低通濾波器進(jìn)行濾波，得到目標(biāo)電平輸出。

12、優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)延遲的計(jì)算公式為：td＝t(pi*wi≥p0*w0)min；td為所述預(yù)設(shè)延遲；t()min為預(yù)設(shè)條件下最小脈寬計(jì)算；pi為第i類脈寬對應(yīng)的發(fā)生頻率；wi為第i類脈寬單詞出現(xiàn)產(chǎn)生的功耗值；p0為最大允許發(fā)生頻率；w0為最大允許低功耗值。

13、優(yōu)選地，將所述脈寬編程信息輸入到pwm產(chǎn)生電路，得到原始脈寬信號，包括：

14、利用誤差放大器計(jì)算所述脈寬編程信息對應(yīng)的電壓值與基準(zhǔn)電壓的壓差，得到誤差輸出；

15、利用電路晶振信號生成固定頻率的三角波信號；

16、將所述誤差輸出和所述三角波信號輸入到基本比較器中，得到所述原始脈寬信號。

17、優(yōu)選地，當(dāng)輔助電路檢測到所述原始脈寬信號的上升沿后，經(jīng)過預(yù)設(shè)延遲后，采集所述原始脈寬信號的臨界點(diǎn)電壓值，包括：

18、當(dāng)上升沿觸發(fā)器檢測到所述原始脈寬信號由低電平突變成高電平時，控制計(jì)數(shù)器對電路晶振進(jìn)行計(jì)數(shù)；所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)次數(shù)的計(jì)算公式為：c為所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)次數(shù)；fn為電路晶振的固有頻率；

19、當(dāng)所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)完成后輸出所述上升沿觸發(fā)器的輸出電壓，得到所述臨界點(diǎn)電壓值。

20、優(yōu)選地，所述二階rc低通濾波器參數(shù)的確定過程包括：

21、確定所述二階rc低通濾波器內(nèi)每個器件的標(biāo)準(zhǔn)范圍；

22、設(shè)置每個器件的仿真節(jié)點(diǎn)數(shù)；

23、根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)范圍和所述仿真節(jié)點(diǎn)數(shù)對所述二階rc低通濾波器進(jìn)行蒙特卡羅仿真，得到仿真數(shù)據(jù)集；

24、根據(jù)所述仿真數(shù)據(jù)集確定所述二階rc低通濾波器內(nèi)每個器件的最佳范圍；

25、根據(jù)所述最佳范圍重新設(shè)置每個器件的精細(xì)仿真步長；

26、根據(jù)所述最佳范圍和所述精細(xì)仿真步長對所述二階rc低通濾波器進(jìn)行蒙特卡羅仿真，得到精細(xì)仿真數(shù)據(jù)；

27、根據(jù)所述精細(xì)仿真數(shù)據(jù)對每個器件的參數(shù)進(jìn)行篩選，得到最佳參數(shù)配置。

28、優(yōu)選地，一種電力電子脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，包括：所述pwm產(chǎn)生電路、所述輔助電路、所述使能控制比較器以及所述濾波器；

29、所述pwm產(chǎn)生電路的輸出端與所述輔助電路和所述使能控制比較器的輸入端連接；所述輔助電路的輸出端和使能端分別與所述使能控制比較器的輸入端和控制端連接；所述使能控制比較器的輸出端與所述濾波器的輸入端連接；

30、所述pwm產(chǎn)生電路用于根據(jù)所述脈寬編程信息產(chǎn)生原始脈寬信號；所述輔助電路用于檢測負(fù)載狀態(tài)；所述使能控制比較器用于耦合所述pwm產(chǎn)生電路和所述輔助電路的輸出；所述濾波器用于將所述使能控制比較器的輸出轉(zhuǎn)換成直流電平。

31、優(yōu)選地，所述pwm產(chǎn)生電路包括：誤差放大器、基本比較器、晶振生成器以及三角波產(chǎn)生器；

32、所述誤差放大器的輸入端分別與脈寬編程端和基準(zhǔn)電壓連接；所述三角波產(chǎn)生器的輸入端與所述晶振生成器連接；所述基本比較器的輸入端分別與所述誤差放大器和所述三角波產(chǎn)生器的輸出端連接；

33、所述誤差放大器用于提取所述脈寬編程信息和所述基準(zhǔn)電壓的誤差信號；所述晶振生成器用于生成電路晶振信號；所述三角波產(chǎn)生器用于根據(jù)所述電路晶振信號產(chǎn)生三角波信號；所述基本比較器用于根據(jù)所述誤差信號和所述三角波信號生成原始脈寬信號。

34、優(yōu)選地，所述輔助電路包括：上升沿觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及使能產(chǎn)生器；

35、所述上升沿觸發(fā)器的輸出端與所述計(jì)數(shù)器的輸入端連接；所述計(jì)數(shù)器的輸出端與所述使能產(chǎn)生器連接；

36、所述上升沿觸發(fā)器用于檢測所述原始脈寬信號的上升沿；所述計(jì)數(shù)器用于對電路晶振信號進(jìn)行計(jì)數(shù)；所述使能產(chǎn)生器用于在所述計(jì)數(shù)器計(jì)算完成時向所述使能控制比較器發(fā)送使能信號。

37、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

38、本發(fā)明提供了一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法和系統(tǒng)，通過在pwm產(chǎn)生電路后面添加一個輔助電路和比較器，解決了pwm電路輕負(fù)載每個周期均要翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的額外功耗，實(shí)現(xiàn)了對輕負(fù)載狀態(tài)的識別和對輕負(fù)載信號的處理；通過輔助電路產(chǎn)生使能端，解決了使能控制比較器的控制問題，實(shí)現(xiàn)了對使能控制比較器工作狀態(tài)的周期控制；通過上升沿檢測，解決了原始脈寬信號周期起點(diǎn)識別問題，實(shí)現(xiàn)了原始脈寬信號突變位置的檢測。

技術(shù)特征：

1.一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)延遲的計(jì)算公式為：td＝t(pi*wi≥p0*w0)min；td為所述預(yù)設(shè)延遲；t()min為預(yù)設(shè)條件下最小脈寬計(jì)算；pi為第i類脈寬對應(yīng)的發(fā)生頻率；wi為第i類脈寬單詞出現(xiàn)產(chǎn)生的功耗值；p0為最大允許發(fā)生頻率；w0為最大允許低功耗值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，將所述脈寬編程信息輸入到pwm產(chǎn)生電路，得到原始脈寬信號，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，當(dāng)輔助電路檢測到所述原始脈寬信號的上升沿后，經(jīng)過預(yù)設(shè)延遲后，采集所述原始脈寬信號的臨界點(diǎn)電壓值，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法，其特征在于，所述二階rc低通濾波器參數(shù)的確定過程包括：

6.一種電力電子脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法，所述系統(tǒng)包括：所述pwm產(chǎn)生電路、所述輔助電路、所述使能控制比較器以及所述濾波器；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電力電子脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，其特征在于，所述pwm產(chǎn)生電路包括：誤差放大器、基本比較器、晶振生成器以及三角波產(chǎn)生器；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電力電子脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助電路包括：上升沿觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及使能產(chǎn)生器；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于微電子器件領(lǐng)域，提供了一種電力電子脈寬調(diào)制控制方法和系統(tǒng)，包括：脈寬編程信息收集、原始脈寬信號生成、臨界點(diǎn)電壓值提取、輔助電路輸出和使能信號獲取、使能控制比較器分析以及低通濾波。本發(fā)明通過在PWM產(chǎn)生電路后面添加一個輔助電路和比較器實(shí)現(xiàn)了對輕負(fù)載狀態(tài)的識別和對輕負(fù)載信號的處理，解決了PWM電路輕負(fù)載每個周期均要翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的額外功耗；通過上升沿檢測實(shí)現(xiàn)了對原始脈寬信號突變信號的檢測，使得電路響應(yīng)速度更迅速和更準(zhǔn)確；通過輔助電路產(chǎn)生使能端，實(shí)現(xiàn)了對使能控制比較器周期控制，使整個電路邏輯更合理。

技術(shù)研發(fā)人員：王光訓(xùn),金虎林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥新普儀測科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19