一种恒定均方根电压输出装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种恒定均方根电压输出装置及方法，包括供电电源、功率开关(SW)和PWM信号发生器(100)，所述功率开关(SW)一端接所述供电电源(VDD)，另一端为电压输出端(OUT)，另一端接电阻负载(R

【技术实现步骤摘要】
一种恒定均方根电压输出装置及方法
本专利技术涉及一种恒定均方根电压输出装置及方法。
技术介绍
市场中一些温控直流加热产品，其负载为电热丝。为了控制电热丝的温度，对电热丝施于恒定功率驱动，为获得恒定功率驱动，需输出恒定均方根电压，比如电子烟产品等。现有直流电压输出装置存在的不足之处在于，在不同供电电源电压下，输出的均方根电压随供电电源电压变化而波动较大，不能实现恒定功率驱动。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种恒定均方根电压输出装置及方法，输出稳定的均方根电压，输出的均方根电压不随供电电源电压变化。基于同一专利技术构思，本专利技术具有两个独立的技术方案：1、一种恒定均方根电压输出装置，包括供电电源、功率开关(SW)和PWM信号发生器(100)，其特征在于：所述功率开关(SW)一端接所述供电电源(VDD)，另一端为电压输出端(OUT)，另一端接电阻负载(RL)；所述PWM信号发生器(100)用于产生方波信号以控制所述功率开关(SW)吸合，使所述电压输出端OUT输出恒定均方根电压Vorms；其中，所述PWM信号发生器输出的方波信号为，脉宽为N×TCLK，周期为(N+n)×TCLK，TCLK为时钟周期,N和n分别为常数，N≥2n,且n＝(Vop-Vref)/(Vref/2N)，式中，Vop为所述功率开关(SW)吸合时的输出端直流电压；Vref为预设的均方根输出电压；Vref/2N为步进值。进一步地，所述PWM信号发生器包括模数转换器(101)和占空比发生器(102)，所述模数转换器(101)用于获得所述常数n的值；所述占空比发生器(102)根据获得的所述常数n的值，产生PWM信号发生器输出的方波信号。进一步地，所述模数转换器包括可编程分压单元、第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)，比较器(201)和累加器(202)；所述比较器的反相输入端耦接带隙基准源，同相输入端耦接第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)之间的连接端，所述第二分压电阻(R2)的另一端耦接所述可编程分压单元；所述比较器(201)的输出控制所述累加器，所述累加器(202)用于累加所述常数n的值，所述累加器(202)的输出控制所述可编程分压单元和所述占空比发生器。进一步地，所述可编程分压单元基于步进值Vref/2N进行分压控制，当恒定均方根电压输出装置处于输出恒定均方根电压Vorms状态时，所述可编程分压单元两端的分压值为nVref/2N。进一步地，预设的均方根输出电压Vref为所述带隙基准源的(R1+R2)/R1倍，R1表示电阻(R1)的阻值，R2表示电阻(R2)的阻值。进一步地，所述可编程分压单元包括电阻串联单元(203)和开关阵列单元(204)，所述电阻串联单元包括多个串联的阻值相同的电阻(R01)，所述电阻的阻值R01＝(R1+R2)/2N；所述开关阵列单元包括多个与所述电阻(R01)相对应的开关，所述开关的通断由所述累加器(202)输出的信号控制，所述开关用于控制所对应的电阻(R01)处于短路或分压状态。进一步地，当电压输出装置处于输出恒定均方根电压Vorms状态时，所述电阻串联单元的电阻为n×R01。进一步地，当电压输出装置处于输出恒定均方根电压Vorms状态时，所述电阻串联单元(203)的电阻为n×R01+f(n,R01)，其中，f(n,R01)为调节函数，用于调节所述恒定均方根电压Vorms与预设的均方根输出电压Vref之间的误差；f(n,R01)＝-kR01，k表示根据所述常数n的值计算获得的调节系数。进一步地，f(n,R01)＝-R01×(b×0.2+c×0.4+d×0.8+e×1.6+f×3.2)，将所述常数n转换成六位二进制数，b表示所述六位二进制数的第二位，c表示所述六位二进制数的第三位，d表示所述六位二进制数的第四位，e表示所述六位二进制数的第五位,f表示所述六位二进制数的第六位。2、一种利用上述装置的恒定均方根电压输出方法，PWM信号发生器通过输出方波信号，控制功率开关吸合，进而控制供电电源与电压输出端的通断，使得电压输出端输出恒定均方根电压。本专利技术具有的有益效果：本专利技术包括供电电源，还包括功率开关，所述功率开关一端接所述供电电源，另一端为电压输出端，另一端接电阻负载；还包括PWM信号发生器，所述PWM信号发生器用于产生方波信号，所述方波信号用于控制所述功率开关吸合，使所述电压输出端输出恒定均方根电压Vorms。本专利技术通过PWM信号控制功率开关吸合，进而控制输出稳定的均方根电压，均方根电压输出与供电电源电压变化无关，进而实现稳定的功率输出。本专利技术PWM信号发生器输出的方波信号为，脉宽为N×TCLK，周期为(N+n)×TCLK，TCLK为时钟周期,N和n分别为常数；所述PWM信号发生器包括模数转换器和占空比发生器，所述模数转换器用于获得所述常数n的值；所述占空比发生器根据获得的所述常数n的值，产生PWM信号发生器输出的方波信号。本专利技术电路设计简单合理，不需乘法器、除法器等复杂电路。本专利技术所述模数转换器包括可编程分压单元、第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)，比较器和+1/-1累加器；所述比较器的反相输入端耦接带隙基准源，同相输入端耦接第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)之间的连接端，所述第二分压电阻(R2)的另一端耦接所述可编程分压单元；所述比较器的输出控制所述+1/-1累加器，所述+1/-1累加器可累加获得所述常数n的值，所述+1/-1累加器输出控制所述可编程分压单元和所述占空比发生器；所述可编程分压单元可基于步进值Vref/2N，进行分压控制，当电压输出装置处于输出恒定均方根电压Vorms状态时，所述可编程分压单元两端的分压值为nVref/2N；预设的均方根输出电压Vref为所述带隙基准源的(R1+R2)/R1倍。本专利技术模数转换器包括可编程分压单元、比较器和+1/-1累加器，通过上述单元即可获得常数n的值，提供给占空比发生器，进而使得输出的恒定均方根电压Vorms始终近似于均方根输出电压Vref，而与供电电源电压变化无关，电路设计简单合理。本专利技术所述可编程分压单元包括电阻串联单元和开关阵列单元，所述电阻串联单元由多个相同的电阻(R01)串联，R01＝(R1+R2)/2N；所述开关阵列单元包括多个与所述电阻(R01)相对应的开关，所述开关的通断由+1/-1累加器输出的信号控制，所述开关用于控制所对应的电阻(R01)处于短路或分压状态。本专利技术通过对模数转换器中可编程编程分压单元的有效设计，进一步保证了占空比发生器获得常数n值的可靠性。附图说明图1为本专利技术恒定均方根电压输出装置的电路原理图；图2为本专利技术PWM信号发生器的电路原理图；图3为本专利技术可编程分压单元实施例的示意图。具体实施方式下面结合附图所示的实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒定均方根电压输出装置，包括供电电源、功率开关(SW)和PWM信号发生器(100)，其特征在于：/n所述功率开关(SW)一端接所述供电电源(VDD)，另一端为电压输出端(OUT)，另一端接电阻负载(R

【技术特征摘要】
1.一种恒定均方根电压输出装置，包括供电电源、功率开关(SW)和PWM信号发生器(100)，其特征在于：
所述功率开关(SW)一端接所述供电电源(VDD)，另一端为电压输出端(OUT)，另一端接电阻负载(RL)；
所述PWM信号发生器(100)用于产生方波信号以控制所述功率开关(SW)吸合，使所述电压输出端OUT输出恒定均方根电压Vorms；
其中，所述PWM信号发生器输出的方波信号为，脉宽为N×TCLK，周期为(N+n)×TCLK，TCLK为时钟周期,N和n分别为常数，N≥2n,且
n＝(Vop-Vref)/(Vref/2N)，
式中，Vop为所述功率开关(SW)吸合时的输出端直流电压；Vref为预设的均方根输出电压；Vref/2N为步进值。


2.根据权利要求1所述的恒定均方根电压输出装置，其特征在于：所述PWM信号发生器包括模数转换器(101)和占空比发生器(102)，所述模数转换器(101)用于获得所述常数n的值；所述占空比发生器(102)根据获得的所述常数n的值，产生PWM信号发生器输出的方波信号。


3.根据权利要求1所述的恒定均方根电压输出装置，其特征在于：所述模数转换器包括可编程分压单元、第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)，比较器(201)和累加器(202)；
所述比较器的反相输入端耦接带隙基准源，同相输入端耦接第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)之间的连接端，所述第二分压电阻(R2)的另一端耦接所述可编程分压单元；
所述比较器(201)的输出控制所述累加器，所述累加器(202)用于累加所述常数n的值，所述累加器(202)的输出控制所述可编程分压单元和所述占空比发生器。


4.根据权利要求3所述的恒定均方根电压输出装置，其特征在于：所述可编程分压单元基于步进值Vref/2N进行分压控制，当恒定均方根电压输出装置处于输出恒定均方根电压Vorms状态时，所述可编程分压单元两端的分压值为nVref/2N。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈华，
申请(专利权)人：无锡市晶源微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32