一种雾化器精细调制脉宽与死区时间的电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种雾化器精细调制脉宽与死区时间的电路，该电路包括有基准频率发生器、输出频率控制位、锁相环、占空比调整电路、异或运算器、两相非交叠时钟产生电路及两路互补PWM信号输出链路和PWM输出信号选择与输出单元，所述基准频率发生器连接于锁相环，锁相环输出分为两路，一路接于占空比调整电路，另一路接于两相非交叠时钟产生电路；占空比调整电路后接于异或运算器，异或运算器输出PWM信号给PWM输出信号选择与输出单元；两相非交叠时钟产生电路则分别接互补PWM信号1输出链路、互补PWM信号2输出链路，输出互补PWM信号给PWM输出信号选择与输出单元。

A circuit for fine modulation of pulse width and dead time in nebulizer

The utility model discloses a circuit for fine modulation of the pulse width and dead time of the atomizer. The circuit consists of a reference frequency generator, an output frequency control bit, a phase locked loop, a duty cycle adjustment circuit, a XOR arithmetic operator, a two phase non overlapping clock generation circuit, a two channel complementary PWM signal output link and a PWM output signal selection. With the output unit, the reference frequency generator is connected to the phase-locked loop, the PLL output is divided into two routes, one is connected to the duty cycle adjustment circuit, the other is connected to the two phase non overlapping clock generation circuit, the duty ratio adjusting circuit is connected to the XOR operator, and the XOR operator outputs the PWM signal to select and output the output signal of the PWM output signal. The two phase non overlapping clock generation circuits are connected to the complementary PWM signal 1 output link and the complementary PWM signal 2 output link, and the complementary PWM signal is output to the PWM output signal selection and output unit.

【技术实现步骤摘要】
一种雾化器精细调制脉宽与死区时间的电路
本技术属于电子雾化器
，特别涉及电子雾化器的用于微控制芯片输出单路调制占空比或输出死区调制的互补电路及方法，非常有利于电子烟、低EMI雾化器等应用方案的设计。
技术介绍
随着众多场所对传统卷烟的限制，电子烟产品凭借对身体伤害小、不会触发烟雾报警器等特点得到迅速普及。早期的EGO电子烟采用普通的内置振荡器进行分频，通过控制不同时间段PWM波的占空比进行烟丝功率的控制。现阶段，采用这种电路形式的电子烟，PWM由内部关联的振荡器进行分频得到，常用的内部系统振荡器为16MHz、30MHz、32MHz。采用16MHz的内部振荡器，在该振荡器支持PWM一分频的前提下，选用300KHz的PWM进行输出，则有53阶(16M/300K≈53)可供调制，每阶的步进为5.6K(300K/53≈5.6K)，调频精度1.9％。同理，若采用32MHz的内部振荡器，在该振荡器支持PWM一分频的前提下，选用300KHz的PWM进行输出，则有106阶(32M/300K≈106)可供调制，每阶的步进为2.8K(300K/106≈2.8K)，调频精度为0.9％。为了进一步减小纹波，提升电压的平稳度，设计者会将输出频率进一步提升，如到达400KHz，在选用32MHz内部振荡器的前提下，此时调频的精度为1.25％，且仅有80阶可调。从上述的数据，可以得知采用速度较低的振荡器进行PWM波的输出，则调频精度较低；若采用速度较高的振荡器进行PWM波的输出，虽然精度会有改良，但在输出频率进一步提升的情况下，可调阶数下降，精度降低。此外，内部振荡器通常随工艺、温度、湿度等因素的变化，会产生1％～5％甚至更大范围的频率偏差，导致频率不准，调压效果不好，严重情况下会损坏MOS，影响产品的品质与批量一致性。另外一个领域，如加湿器、香薰机，已经分布在生活中的各个角落，如日常家居、假山景观、超市果蔬保湿、酒店、农业大棚、公共场所降温等应用场合。市面上的加湿器、香薰机目前均采用单边驱动雾化片的方式，这种驱动方式对供电的要求较高，如电感升压前的电压需要达到24V，这个要求会导致电源成本上升，也会导致设计者在设计电路的时候要采用高耐压值的MOS(如100V)，驱动雾化片的过程也仅有单边有效，效率较低。如果能采用2个MOS管进行双边驱动，则输入电压可以减半，但又能保障雾化的效果不受影响。如果采用2个MOS管进行驱动，则MOS管的驱动波形需要反向互补。如果加湿器选用的是1.7MHz频率的雾化片，设定死区时间为振荡频率的2％，则死区时间为1/(1.7M*50)＝1/(85MHz)。如果加湿器选用的是3MHz频率的雾化片，设定死区时间为振荡频率的2％，则1/(3M*50)＝1/(150MHz)。所以在若需要满足3MHz雾化片的双MOS驱动需求，需要控制信号有150MHz单个时钟信号控制的能力。目前低成本8位MCU的时钟多设计为16MHz、24MHz、32MHz，有部分韩国的MCU可以达到约60MHz的时钟，但在该应用场合下，仍无法满足需求。在32位MCU领域，则存在200MHz以上的时钟的MCU，但售价高昂，不适用于加湿器领域。在加湿器的实际设计中，每一片雾化片之间的频率会有±5％以内的偏差，按照业界的要求，1.7MHz频率雾化片的驱动频率要控制在0.5％的精度，所以死区的时间也需要同步按照0.5％的精度进行调整，因此采用单个固定时钟进行死区时间设置的方法无法满足设计的需求。高性能雾化器系统需要根据雾化片所属频段如1.7MHz、2.4MHz、3MHz，在±10％范围内实现0.5％的步进调频，若采用双MOS驱动的方式，则在保证精准调频的同时还需提供精准的死区时间。虽然双MOS驱动加湿器存在很多的优点，但目前市面不存在能满足该死区时间调节需求的MCU。
技术实现思路
基于此，因此本技术的首要目地是提供一种雾化器精细调制脉宽与死区时间的电路，该电路可以在PWM中实现精准的占空比调制，让电子烟等需要PWM进行调压的应用场景实现高精度调压。本技术的另一个目地在于提供一种雾化器精细调制脉宽与死区时间的电路，该电路可以实现互补PWM的死区时间精细调制，让双MOS驱动雾化片的电路得到实现，降低驱动电压，提高EMI性能。为实现上述目的，本技术的技术方案为：一种雾化器精细调制脉宽与死区时间的电路，其特征在于该电路包括：基准频率发生器，负责产生系统所需要的基准频率；输出频率控制位，负责向锁相环提供调频信息；锁相环，负责提供稳定的基准频率倍频信号；占空比调整电路，负责精细调整脉宽；异或运算器，负责合成调整过占空比后的PWM信号；占空比可调PWM信号输出链路，作为合成后的PWM信号的输出缓存；两相非交叠时钟产生电路，负责产生精准死区时间的互补PWM；互补PWM信号1输出链路，作为合成后的互补PWM信号1的输出缓存；互补PWM信号2输出链路，作为合成后的互补PWM信号2的输出缓存；PWM输出信号选择与输出单元，作为PWM输出信号选择器；所述基准频率发生器和输出频率控制位均连接于锁相环，锁相环输出分为两路，一路接于占空比调整电路，另一路接于两相非交叠时钟产生电路；占空比调整电路后接于异或运算器，异或运算器输出PWM信号给PWM输出信号选择与输出单元；两相非交叠时钟产生电路则分别接互补PWM信号1输出链路、互补PWM信号2输出链路，输出互补PWM信号给PWM输出信号选择与输出单元。基准频率发生器连接锁相环，向锁相环模块提供基频；输出频率控制位单元连接锁相环，向锁相环提供输出频率的调整信息；锁相环连接占空比调整电路、异或运算器、两相非交叠时钟产生模块，向这些模块提供倍频调整再经分频后的稳定信号；占空比调整电路连接异或运算器；异或运算器连接占空比可调PWM信号输出链路，将锁相环提供的倍频信号与占空比调整信号异或的结果提供给输出链路，等待输出；两相非交叠时钟产生电路连接互补PWM信号1、2输出链路，等待输出；占空比可调PWM信号输出链路、互补PWM信号1、2输出链路连接PWM输出信号选择与输出单元，输出单元根据选择输出的情况输出符合系统需求的PWM控制信号。进一步，所述电路还包括有占空比调整电路控制位，占空比调整电路控制位单元连接占空比调整电路，占空比调整电路根据控占空比制位信息对脉宽进行精细调制。进一步，所述电路还包括有死区调整电路控制位，死区调整电路控制位单元连接两相非交叠时钟产生电路，两相非交叠时钟产生电路根据死区调整控制位信息进行互补PWM死区时间的调制。本技术所述的电路，通过在PWM中实现精准的占空比调制，可以让电子烟等需要PWM进行调压的应用场景实现低成本、高精度调压，有利于减小纹波，实现功率的细分控制；同时可让双MOS驱动的雾化器电路得到实现，降低输入电压，提升雾化效率，降低EMI。附图说明图1是本技术所实施的电路原理图。图2是本技术所实施两相非交叠时钟产生的PWM1和PWM2信号图。图3是本技术所实施新型双MOS雾化器驱动电路的电路图。图4是本技术所实施新型双MOS雾化器驱动电路工作时雾化器两端波形示意图。图5是本技术所实施20％占空比输出波形示意图。图6是本技术所实施80％占空比输出波形示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精细调制脉宽与死区时间的电路，其特征在于该电路包括：基准频率发生器，负责产生系统所需要的基准频率；输出频率控制位，负责向锁相环提供调频信息；锁相环，负责提供稳定的基准频率倍频信号；占空比调整电路，负责精细调整脉宽；异或运算器，负责合成调整过占空比后的PWM信号；占空比可调PWM信号输出链路，作为合成后的PWM信号的输出缓存；两相非交叠时钟产生电路，负责产生精准死区时间的互补PWM；互补PWM信号1输出链路，作为合成后的互补PWM信号1的输出缓存；互补PWM信号2输出链路，作为合成后的互补PWM信号2的输出缓存；PWM输出信号选择与输出单元，作为PWM输出信号选择器；所述基准频率发生器和输出频率控制位均连接于锁相环，锁相环输出分为两路，一路接于占空比调整电路，另一路接于两相非交叠时钟产生电路；占空比调整电路后接于异或运算器，异或运算器输出PWM信号给PWM输出信号选择与输出单元；两相非交叠时钟产生电路则分别接互补PWM信号1输出链路、互补PWM信号2输出链路，输出互补PWM信号给PWM输出信号选择与输出单元。

【技术特征摘要】
1.一种精细调制脉宽与死区时间的电路，其特征在于该电路包括：基准频率发生器，负责产生系统所需要的基准频率；输出频率控制位，负责向锁相环提供调频信息；锁相环，负责提供稳定的基准频率倍频信号；占空比调整电路，负责精细调整脉宽；异或运算器，负责合成调整过占空比后的PWM信号；占空比可调PWM信号输出链路，作为合成后的PWM信号的输出缓存；两相非交叠时钟产生电路，负责产生精准死区时间的互补PWM；互补PWM信号1输出链路，作为合成后的互补PWM信号1的输出缓存；互补PWM信号2输出链路，作为合成后的互补PWM信号2的输出缓存；PWM输出信号选择与输出单元，作为PWM输出信号选择器；所述基准频率发生器和输出频率控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：林俊盛，王伟，褚晓峰，刘帅锋，
申请(专利权)人：芯海科技深圳股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44