用于提供可调整的高分辨率死时间的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于提供可调整的高分辨率死时间的方法和装置。本发明专利技术大体上涉及用于提供可调整的高分辨率死时间的方法和装置，并且更具体地，涉及用于在PWM信号中插入可调整的高分辨率死时间的方法和装置。根据本发明专利技术的实施例，提供有一种用于在PWM信号中插入可调整的高分辨率死时间的方法，所述方法包括：在延迟电路处接收时钟信号，并通过延迟电路生成多个相位；在第一复用器处接收所生成的多个相位；通过第一复用器基于第一高分辨率死时间值来选择和转发多个相位中的第一相位；以及使用接收到的第一复用器转发的第一相位将PWM信号的上升沿和/或下降沿进行移位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及用于提供可调整的高分辨率死时间的方法和装置，并且更具体地，涉及用于在PWM信号中插入可调整的高分辨率死时间的方法和装置。
技术介绍
脉宽调制（PWM）是用于将消息编码到脉冲信号中的技术。尽管该调制技术可以因此用于编码供传输的信息，但是其主要用途是允许对供应到电气设备、尤其是供应到诸如电机的惯性负载的功率的控制。通过以快速速率导通和关断供应部与负载之间的开关来控制馈送到负载的电压（和电流）的平均值。导通时段与关断时段相比越长，供应到负载的总功率越高。PWM切换频率必须比将影响负载（使用功率的设备）的频率高得多，使得负载感知到的作为结果的波形必须尽可能的平滑。典型地切换必须在电灶中一分钟进行若干次、在灯调光器中以120Hz进行、对于电动机以从几千赫（kHz）到几十kHz进行以及在音频放大器和计算机电源中良好地在几十或几百kHz中进行。术语占空比描述了“导通”时间与常规间隔或时间段的比例；低占空比对应于低功率，因为功率在大多数时间内关断。占空比用百分比来表达，100%是全导通。PWM的主要优点在于在切换设备中的功率损耗非常低。当开关关断时，实际上没有电流，并且当开关导通并且功率正被传送至负载时，几乎没有跨开关的电压降。作为电压和电流的乘积的功率损耗因此在两种情况中接近于零。PWM在数字控制的情况下也良好地工作，数字控制由于它们的导通/关断特性而可以容易地设置所需的占空比。PWM可以用于在不引起将从通过电阻装置的线性功率输送产生的损耗的情况下控制输送到负载的功率的量。该技术的缺点在于，负载汲取的功率不是恒定的而是不连续的，并且输送到负载的能量也不是连续的。在大多数情况中，来自供应部的功率流不是恒定的并且将要求在供应侧的能量存储。PWM功率控制系统是利用诸如MOSFET或绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的半导体开关可容易实现的。如上文所解释的，在导通或关断状态下开关几乎不耗散功率。然而，在导通和关断状态之间的转变期间，电压和电流二者都是非零的并因此功率在开关中耗散。通过快速地在全导通和全关断之间改变状态，开关中的功率耗散与功率被输送到负载相比可以非常低。诸如半桥或同步降压变换器的同步开关拓扑的使用进一步降低了功率损耗，但是导致电路复杂性的显著增加。在半桥、同步降压变换器或其他同步开关拓扑中，必须实现开关驱动器来防止两个开关被同时导通——称为“直通（shootthrough）”的故障。用于避免直通的最简单的技术是在第一开关的关断到第二开关的导通之间以及反过来的时间延迟。然而，将该时间延迟设置得足够长以确保第一和第二开关决不二者同时导通本身将导致过度功率损耗。因此，在开关模式电源中，当使用诸如半桥或同步降压变换器的同步开关拓扑时，要求在互补开关的导通与关断之间插入死时间。尽管该死时间插入避免了开关之间的短接，但是如果死时间的长度被不正确地设置，将影响变换器本身的总体效率。然而，所要求的死时间不是恒定的，因为当最优值也取决于电源的输出负载时，所要求的死时间不但取决于变换器的诸如温度变化或恶化的操作条件，而且取决于系统的当前条件。这强制死时间必须经由控制回路在运行中来修改/更新。在当前或至少将来的同步拓扑中，归因于变换器的不断增加的切换频率，需要利用非常细的粒度（亚纳秒范围）连同PWM占空比的导通/关断一起来调整死时间。但是这强制计数器需要在包含例如5.5ns的死时间的实际值的PWM信号一转变（导通或关断）时就被启动并且在运行中被解码。这意味着其当前是非常复杂的，如果并非不可能以皮秒的量级在运行中解码计数器值并在PWM信号上应用选通/未选通以生成该高准确死时间的话。出于这些或其他原因，需要用于控制阵列单元中的电流的改进的方法和/或装置。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供有一种用于在PWM信号中插入可调整的高分辨率死时间的方法。所述方法包括：在延迟电路处接收时钟信号，并通过延迟电路生成多个相位；在第一复用器处接收所生成的多个相位；通过第一复用器基于第一高分辨率死时间值来选择和转发多个相位中的第一相位；以及使用接收到的第一复用器转发的第一相位将PWM信号的上升沿和/或下降沿进行移位。根据本专利技术的另一方面，提供有一种用于在PWM信号中插入可调整的高分辨率死时间的装置。所述装置包括：延迟电路，被配置为接收时钟信号并输出多个相位；第一复用器，耦合到延迟电路以接收延迟电路输出的多个相位并被配置为基于第一高分辨率死时间值来转发多个相位中的第一相位；以及电路，耦合到第一复用器以接收第一复用器转发的第一相位并被配置为接收PWM信号和使用接收到的第一复用器转发的第一相位将PWM信号的上升沿和/或下降沿进行移位。附图说明附图被包括来提供对本专利技术的进一步理解并且合并在本说明书中并构成本说明书的一部分。这些图图示了本专利技术的实施例并且与描述一起用来解释本专利技术的原理。本专利技术的其他实施例和本专利技术的许多意图的优点将是容易意识到的，因为通过参考以下具体实施方式它们变得更好理解。图1示出了根据本专利技术的实施例的PWM占空比和死时间插入流水线的示意图。图2示出了根据本专利技术的另外的实施例的PWM占空比和死时间插入流水线的示意图。图3示出了根据本专利技术的另外的实施例的PWM占空比和死时间插入流水线的示意图。图4示出了根据本专利技术的另外的实施例的PWM占空比和死时间插入流水线的示意图。具体实施方式在以下具体实施方式中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中作为说明示出了其中可以实践本专利技术的特定实施例。应理解的是，可以利用其他实施例，并且可以在不偏离本专利技术的范围的情况下做出结构或其他改变。因此，以下具体实施方式不应视为是限制性意义的，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。图1示出了根据本专利技术的实施例的PWM占空比和死时间插入流水线的示意图。图1示出了包括第一级102、第二级104、第三级106以及第四级108的多个流水线级。在第一级102中，基于低分辨率占空比值来生成低分辨率占空比，这例如可以使用计时器或计数器来实行。包括低分辨率占空比的信号被转发到第二级104。在第二级104中，生成互补信号，即，生成与接收到的信号的低分辨率占空比互补的低分辨率占空比。将低分辨率死时间插入信号和互补信号中，其中低分辨率死时间大于或等于0。因此，在第二级104中提供包括一对互补低分辨率占空比具有低分辨率死时间的两个信号。此外，计时器或计数器可以用于基于低分辨率死时间值来生成低分辨率死时间。包括低分辨率占空比具有低分辨率死时间的一对信号被转发到第三级106。在第三级106中，通过将从第二级104接收到的信号的导通/关断和/或关断/导通转变的边沿进行移位来提供高分辨率占空比。延迟链或延迟锁相环（DLL）110可以用于提供多个相位。然而，也可以使用门延迟或延迟串。相位复用器112可以从延迟链或DLL110接收多个相位，基于高分辨率占空比值来选择接收到的相位中的一个，以及将所选相位转发到电路，所述电路被配置为使用由相位复用器112转发的所选相位来将两个接收到的信号的导通/关断和/或关断/导通转变的边沿进行移位。具有所生成的高分辨率占空比的信号被转发到第四级108。在第四级108中，通过将从第三级106接收到的信号的导通/关断和/或关断/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在PWM信号中插入可调整的高分辨率死时间的装置，所述装置包括：延迟电路，被配置为接收时钟信号并输出多个相位；第一复用器，耦合到延迟电路以接收多个相位并被配置为基于第一高分辨率死时间值来转发多个相位中的第一相位；以及电路，耦合到第一复用器以接收第一相位并被配置为接收PWM信号和使用接收到的第一相位将PWM信号的上升沿和/或下降沿进行移位。

【技术特征摘要】
2015.07.17 DE 102015009245.61.一种用于在PWM信号中插入可调整的高分辨率死时间的装置，所述装置包括：延迟电路，被配置为接收时钟信号并输出多个相位；第一复用器，耦合到延迟电路以接收多个相位并被配置为基于第一高分辨率死时间值来转发多个相位中的第一相位；以及电路，耦合到第一复用器以接收第一相位并被配置为接收PWM信号和使用接收到的第一相位将PWM信号的上升沿和/或下降沿进行移位。2.如权利要求1所述的装置，其中延迟电路是延迟锁相环（DLL）、门延迟和延迟串之一。3.如权利要求1所述的装置，其中提供给复用器的第一高分辨率死时间值通过软件来更新。4.如权利要求1所述的装置，还包括耦合到延迟电路的第二复用器，并且其中第二复用器被配置为基于第二高分辨率死时间值来转发多个相位中的第二相位；并且所述电路还被配置为接收第一复用器和第二复用器转发的第一相位和第二相位，并且使用第一复用器转发的第一相位来移位PWM信号的上升沿和使用第二复用器转发的第二相位来移位PWM信号的下降沿。5.如权利要求1所述的装置，还包括第一计数器，用于基于至少一个低分辨率死时间值来提供要插入到PWM信号中的至少一个低分辨率死时间。6.如权利要求5所述的装置，其中至少一个低分辨率死时间值包括第一低分辨率死时间值和第二低分辨率死时间值，并且其中第一计数器被配置为基于第一低分辨率死时间值来提供要插入在PWM信号的上升沿处的第一低分辨率死时间，并基于第二低分辨率死时间值来提供要插入在PWM信号的下降沿处的第二低分辨率死时间。7.如权利要求5所述的装置，其中低分辨率死时间值包括完整死时间值的最高有效比特（MSB）。8.如权利要求7所述的装置，其中高分辨率死时间值包括完整死时间值的最低有效比特（LSB）。9.如权利要求5所述的装置，其中高分辨率死时间插入在具有插入的低分辨率死时间的PWM信号中。10.一种用于生成具有可调整的高分辨率死时间的PWM信号的系统，所述系统包括：第一计数器，用于提供用于PWM信号的低分辨率占空比；第二计数器，用于提供低分辨率死时间；延迟锁相环（DLL），被配置为接收时钟信号并输出多个相位；复用器，耦合到DLL以接收多个相位并被配置为基于高分辨率死时间值来转发多个相位中的一个相位；以及电路，耦合到复用器以接收所述一个相位并被配置为使用接收到的一个相位插入高分辨率死时间。11.如权利要求10所述的系统，还包括：第一复用器，连接到DLL以接收DLL输出的多个相位并被配置为基于高分辨率占空比值来转发多个相位中的单个相位；以及另外的电路，连接到另外的复用器以接收另外...

【专利技术属性】
技术研发人员：P科斯塔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE