用于产生脉宽调制信号的方法及电路技术

本申请案涉及用于产生脉宽调制信号的方法及电路。产生脉宽调制PWM信号的方法包含接收(700)与在所述PWM信号中产生的脉冲的宽度相关的粗信号。产生(702)触发信号，且响应于所述触发信号而触发(706)单稳态装置。所述单稳态装置产生(706)具有与所述粗信号相关的宽度的脉冲。接收(708)与在所述PWM信号中产生的所述脉冲的所述宽度相关的控制信号，且响应于所述控制信号而调整(710)由所述单稳态装置产生的所述脉冲的所述宽度。

Method and circuit for generating pulse width modulation signal

This application relates to a method and circuit for generating a pulse width modulation signal. The method of generating a pulse width modulation PWM signal includes a coarse signal that is received (700) related to the width of the pulse generated in the PWM signal. A (702) triggering signal is generated and responds to the trigger signal and triggers (706) a monostable device. The monostable device produces (706) a pulse with a width associated with the rough signal. Receiving (708) the control signal related to the width of the pulse generated in the PWM signal, and adjusting the width of the pulse generated by the monostable device in response to the control signal. (710)

【技术实现步骤摘要】
用于产生脉宽调制信号的方法及电路
本专利技术涉及用于产生脉宽调制信号的方法及电路。
技术介绍
大部分直流-直流转换器使用基于脉宽调制(PWM)的开关电路以将输入直流电压转换为输出直流电压。PWM信号的脉宽与PWM信号的周期的比与直流输出电压成比例。直流-直流功率转换趋向于转换器具有极高开关频率，这要求PWM信号中的周期极低。包含转换器的一些应用要求以固定PWM频率操作开关。常规的模拟控制PWM产生器依赖于锯齿信号以产生PWM信号。将锯齿信号与参考电压进行比较，其中所得信号是具有与参考电压成比例的脉宽的PWM信号。此类常规的PWM产生器在以无抖动方式产生窄脉冲的能力方面是有限的。系统噪声及寄生元件影响PWM产生器形成适用于高转换频率下的功率转换的窄脉冲的能力。
技术实现思路
一种产生脉宽调制(PWM)信号的方法包含接收与在所述PWM信号中产生的脉冲的宽度相关的粗信号。产生触发信号，且响应于所述触发信号而触发单稳态装置。所述单稳态装置产生具有与所述粗信号相关的宽度的脉冲。接收与在所述PWM信号中产生的所述脉冲的所述宽度相关的控制信号，且响应于所述控制信号而调整由所述单稳态装置产生的所述脉冲的所述宽度。附图说明图1是说明常规PWM产生器的示意图。图2是展示使用图1的PWM产生器产生PWM信号的曲线图。图3是基于单稳态装置的PWM产生器的框图。图4是图3的单稳态装置的延时部分的框图。图5是图4的单稳态装置的延时部分中的实例延时单元的框图。图6是产生图3的粗信号的实例电路的框图。图7是描述图3的PWM产生器的操作的实例的流程图。图8是包含图3的PWM产生器的直流-直流转换器的框图。具体实施方式大部分直流-直流转换器使用基于脉宽调制(PWM)信号的开关电路以将输入直流电压转换为输出直流电压。PWM信号切换转换器内的晶体管以产生输出信号，其与PWM信号的脉宽与PWM信号的周期的比成比例。此类直流-直流转换器的实例是降压及升压转换器。直流-直流转换器趋向于开关晶体管上具有极高的开关频率，其中一些应用最佳地以固定开关频率操作。由本文中所述的PWM产生器及方法产生的PWM信号能够产生极窄脉宽，这实现极高开关频率。本文中所述的PWM产生器及方法具有直流-直流转换器中的应用及其中需要PWM信号的其它应用。图1是常规PWM产生器100的示意图，且图2是展示使用图1的PWM产生器100产生PWM信号的曲线图200。PWM产生器100包含比较器102，其具有耦合到控制电压VC的第一输入104及耦合到产生锯齿波形的源的第二输入106。图2提供了控制电压波形202及锯齿波形204的实例。当锯齿波形204的值小于控制电压波形202时，比较器102产生高电压。当锯齿波形204的值大于控制电压波形202时，比较器102产生低电压。由比较器102产生的信号的结果是图2的PWM信号208。PWM信号208被称为固定频率PWM信号，因为锯齿波形204及所得PWM信号208的频率是恒定的或固定的。常规的基于模拟控制的锯齿式固定频率PWM产生器(例如PWM产生器100)在以无抖动方式产生窄PWM脉冲的能力方面是有限的。例如，常规的PWM产生器通常不能产生小于30ns的脉冲而没有抖动。例如系统噪声及集成电路寄生元件的若干因素影响常规PWM产生器产生适合于在高转换频率下的功率转换的干净、窄脉冲的能力。常规模拟PWM产生器的增益与占空比的变化除以控制电压VC的变化成比例，且通过锯齿斜坡的斜率与控制电压VC的比较来确定。图2中展示锯齿波形204的斜坡210。将PWM产生器100的增益提高到更高的水平必须要降低锯齿波形204的振幅，以在锯齿波形204的斜坡210中提供较浅的斜率。随着锯齿波形204的振幅降低，PWM产生器100的信噪比降低，这导致脉宽抖动或开环系统不稳定性。参考图2，锯齿波形204的波谷214附近的斜率可含有导致窄脉宽处的增益不规则或抖动的非线性。此问题的一种解决方案是偏移控制电压VC及使脉冲的部分“消隐”。虽然此确实有助于减少非线性问题，但是缺点是由于消隐而导致的脉宽的动态范围受到限制。本文中所述的电路及方法通过使用单稳态装置产生PWM信号克服PWM产生器的上述问题。图3是基于单稳态装置302的PWM产生器300的框图。PWM产生器300包含单稳态装置302、振荡器304、粗信号电路306及反馈电路308。PWM产生器300的元件被示为单个组件；然而，它们可被集成到单个装置中。单稳态装置302具有接收由振荡器304产生的触发信号的第一输入310。触发信号可为以固定频率操作的一系列时钟脉冲，或脉冲可在频率上变化。第二输入312接收由电路306产生的粗设定，所述电路提供关于由单稳态装置302产生的脉宽的粗设定。本文中所述的脉宽涉及脉宽与PWM信号的周期的比。因而，长脉宽通常是指相对于PWM信号的周期的长脉宽。第三输入314接收由反馈电路308产生的微调脉宽的微调控制信号。在一些实例中，例如当PWM产生器300用于电源或电压转换器时，控制信号可为指示经测量输出电压与经编程输出电压之间的误差的误差信号。反馈电路308产生用于调整由单稳态装置302产生的脉冲的宽度的控制信号。更具体地，控制信号为由单稳态装置302产生的脉冲的宽度提供微调。在一些实例中，例如当PWM产生器300并入电压转换器中时，控制信号与经编程输出电压与经测量输出电压之间的差成比例。控制信号提供反馈，使得PMW产生器300或耦合到PWM产生器的装置通过微调由单稳态装置302产生的脉宽来将经测量输出电压与经编程输出电压匹配。粗信号电路306对由单稳态装置302产生的脉冲的宽度进行粗设定。在一些实例中，粗设定是单稳态装置302的初始脉宽设定。电路306具有输出318，其向单稳态装置302输出指示由单稳态装置302产生的脉冲的粗宽度的信号。实例电路306具有用于接收由电路306解码以产生粗信号的信号的三个输入。第一输入320接收指示经编程输出电压的信号。在一些实例中，经编程输出电压是与PWM产生器300相关联的电压转换器经编程以输出的电压。在其它应用中使用PWM产生器300的实例中，输入320指示经编程输出信号。第二输入322接收指示电压转换器的输入电压的信号。在其它应用中使用PWM产生器300的实例中，输入322可为除输入电压以外的输入信号。第三输入324接收指示单稳态装置302产生脉冲的频率的信号。振荡器304产生用于单稳态装置302的触发信号，所述单稳态装置响应于触发信号产生PWM信号。在一些实例中，振荡器304是接收上述信号(例如电压或电流)的压控振荡器或电流控制振荡器。信号指示单稳态装置302产生脉冲的频率。振荡器304将经接收信号转换成产生触发信号的频率。在操作中，PWM产生器300接收指示期望输出的信号。在图3的实例中，期望输出是经编程输出电压。此外，PWM产生器300接收指示输入的信号及指示PWM产生器300产生脉冲的频率的信号。在图3的实例中，输入信号是电压转换器的输入电压。振荡器304接收频率输入并产生输出到单稳态装置302的触发信号。电路306接收输入信号并确定粗或初始脉宽并产生指示此脉宽的粗信号。在图3的实例中，电路306接收指示经编程输出电压、输入电压及PWM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生脉宽调制PWM信号的方法，所述方法包括：接收与在所述PWM信号中产生的脉冲的宽度相关的粗信号；产生触发信号；响应于所述触发信号而触发单稳态装置，所述单稳态装置产生具有与所述粗信号相关的宽度的脉冲；接收与在所述PWM信号中产生的所述脉冲的所述宽度相关的控制信号；及响应于所述控制信号而调整由所述单稳态装置产生的所述脉冲的所述宽度。

【技术特征摘要】
2016.07.20 US 15/215,3951.一种产生脉宽调制PWM信号的方法，所述方法包括：接收与在所述PWM信号中产生的脉冲的宽度相关的粗信号；产生触发信号；响应于所述触发信号而触发单稳态装置，所述单稳态装置产生具有与所述粗信号相关的宽度的脉冲；接收与在所述PWM信号中产生的所述脉冲的所述宽度相关的控制信号；及响应于所述控制信号而调整由所述单稳态装置产生的所述脉冲的所述宽度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述触发装置包含多个延时单元，且其中产生具有与所述粗信号相关的宽度的脉冲包括激活与所述脉冲的所述宽度相关的许多延时单元。3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括将所述粗信号解码到待激活的许多延时单元。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述PWM信号结合具有经编程输出信号及经测量输出信号的装置使用，且其中所述控制信号与所述经测量输出信号与所述经编程输出信号之间的差成比例。5.根据权利要求1所述的方法，其中响应于所述控制信号而调整由所述单稳态装置产生的所述脉冲的所述宽度包括响应于所述控制信号而调整由所述单稳态装置产生的所述脉冲以最小化所述控制信号。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述PWM信号结合具有经编程输出信号及输入信号的装置使用，且所述方法进一步包括产生所述粗信号，其中所述粗信号与所述PWM信号的周期乘以所述经编程输出信号与所述输入信号的比成比例。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述PWM信号结合具有经编程输出电压及输入电压的电压转换器使用，且所述方法进一步包括产生所述粗信号，其中所述粗信号与所述PWM信号的所述周期乘以所述经编程输出信号与所述输入信号的所述比成比例。8.一种PWM产生器，其包括：单稳态装置，其包括：串联耦合的多个延时单元；用于接收触发信号的第一输入，所述第一输入耦合到串联耦合的所述延时单元中的第一者；用于接收粗信号的第二输入，所述粗信号用于确定所述多个延时单元中的哪些延时单元是活动的；用于接收控制信号的第三输入，所述第三输入耦合到可变延时，其中所述控制信号用于设定所述可变延时的延时周期；及耦合到所述多个延时单元中的最后者的输出，其中所述输出用于输出PWM信号。9.根据权利要求8所述的PWM产生器，其中所述延时单元中的至少一者耦合到旁通电路用于使得信号能够旁通所述可变延时。10.根据权利要求9所述的PWM产生器，其中所述旁通电路包含开关，且其中所述PWM产生器进一步包括解码器，所述解码器用于将所述粗信号解码为用于控制所述开关的状态的信号。11.根据权利要求10所述的PWM产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·托马斯·林奇，斯特凡·沃齐米日·维克托，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US