一种数字信号的调制方法及装置、开关电源控制方法及开关电源制造方法及图纸

本申请提供了一种数字信号的调制方法，包括：根据目标占空比和计数器的初始值，获取比较器的调制值；根据所述目标占空比、所述计数器的初始值和所述比较器的调制值，获取修正值；根据所述比较器的调制值和所述计数器的初始值，生成周期性的PWM信号，根据所述修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制。本申请在不增加硬件成本的前提下，通过对每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制，提高每个周期的PWM信号的占空比精度，以输出更高精度的PWM信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种数字信号的调制方法及装置、开关电源控制方法及开关电源
本申请涉及数字编码
，特别涉及一种数字信号的调制方法及装置、开关电源控制方法及开关电源。
技术介绍
随着碳化硅(SiC)器件和氮化镓(GaN)器件的制造工艺日趋成熟，越来越多的开关电源采用SiC开关管或GaN开关管来设计。SiC开关管或GaN开关管的开关特性较好，可以实现数百KHz(千赫兹)的开关频率，其中GaN开关管的开关频率甚至可以达到更高。更高的开关频率可以显著减小开关电源中的电感电容变压器的体积，是提升整机功率密度的关键。针对开关电源的不同应用场景，在小功率应用场景，可以采用模拟芯片生成模拟PWM信号来控制开关电源的工作，在中大功率应用场景，可以采用可编程控制器生成数字PWM信号来控制开关电源的工作。其中，模拟PWM信号为连续变化的信号，一旦校准，不存在精度问题。而数字PWM信号是通过离散值来模拟连续变化的信号，常用的数字PWM发生器的时钟不超过200MHz，因此在开关频率较高时，离散值太高，会影响数字PWM信号的精度。如图1所示，数字PWM发生器通过设定计数器(Counter)的值和比较器(Compare)的值来生成对应的PWM信号，根据比较器的值和计数器的值的比值可得到PWM信号的占空比。对该PWM信号的调制方式可分为脉冲宽度调制(Pulsewidthmodulation，PWM)和脉冲频率调制(Pulsefrequencymodulation，PFM)两种。其中，在脉冲宽度调制下，可以通过修改比较器的值来改变脉冲宽度，以改变占空比，在脉冲频率调制下，可以通过修改计数器的值或同时修改计数器的值和比较器的值来改变脉冲频率，以改变占空比。但是脉冲频率调制通常会造成脉冲频率在一个较宽的范围抖动，对于一般的开关电源，其不太可能在一个很宽的频率范围下工作，因此脉冲频率调制的实际可调的占空比范围不大，适用范围也相对较小，例如通常在LLC谐振电路中使用。采用脉冲宽度调制对PWM信号进行调制时，现有的单片机可配置PWM信号输出为抖动(Dither)模式，通过使比较器的值在一定范围内抖动，实现平均占空比精度的提高。如图2所示，假设该PWM信号的计数器的值为10，通过设定比较器的值在4个周期内有规律的选择4和5之间抖动，可以实现平均占空比为4.25/10、4.5/10、4.75/10的PWM信号。一般单片机最多可配置4bit的抖动。抖动模式的缺陷是需要时间换精度，根据抖动值与时间的指数关系，例如，如果提升2bit的抖动值，在实现4.75/10的占空比精度时，需要4个周期才能实现，如果提升4bit的抖动值，在实现4.75/10的占空比时，则需要16个周期才能实现。对于需要更高精度的场合，采用4bit的抖动模式，大大降低了输出的响应速度，同时，抖动模式还会增大输出的滤波难度，并且其输出的PWM信号的占空比只是平均值的精度更高，而每个周期的占空比精度仍然较低。PWM信号的占空比的抖动，会造成输出电压电流的抖动，容易造成开关电源的开关频率低于振荡纹波频率。基于上述缺陷，可通过选用更高主频和性能的单片机，但是其频率和性能也仅比普通单片机高2-3倍，带来的提升有限，但成本会相对增加很多，且发热量较大。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种数字信号的调制方法及装置、开关电源控制方法及开关电源，在不增加硬件成本的前提下，通过对每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制，提高每个周期的PWM信号的占空比精度，以输出更高精度的PWM信号。为达到上述目的，本申请的第一方面提供一种数字信号的调制方法，包括：根据目标占空比和计数器的初始值，获取比较器的调制值；根据所述目标占空比、所述计数器的初始值和所述比较器的调制值，获取修正值；根据所述比较器的调制值和所述计数器的初始值生成周期性的PWM信号；根据所述修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制。由上，通过本方法，首先采用PWM技术，根据比较器的调制值和计数器的初始值生成周期性的PWM信号，然后采用PFM技术，根据修正值对每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制，通过适当改变频率的方法提高每个周期的PWM信号的占空比精度，在不增加硬件成本的前提下，实现更高精度的PWM信号。根据第一方面，在该数字信号的调制方法的第一种可能的实现方式中，所述根据目标占空比和计数器的初始值，获取比较器的调制值包括：根据所述目标占空比和所述计数器的初始值，计算得到比较器的精确值，对所述比较器的精确值取整得到所述比较器的调制值。由上，根据目标占空比和计数器的初始值，进行乘法计算即可得到比较器的精确值，该比较器的精确值具有小数位时，进行取整得到比较器的调制值。根据第一方面的第一种可能的实现方式，在该数字信号的调制方法的第二种可能的实现方式中，所述根据所述目标占空比、所述计数器的初始值和所述比较器的调制值，获取修正值包括：所述PWM信号的占空比小于0.5时，根据所述比较器的调制值与所述比较器的精确值的差值、所述比较器的调制值和所述计数器的初始值，计算得到第一精度值，对所述第一精度值取整得到第一修正值。由上，根据PWM信号的占空比是否小于0.5，选择对应的计算方式计算出修正值，其中，所述PWM信号的占空比小于0.5时，根据所述比较器的调制值与比较器的精确值的差值、比较器的调制值和计数器的初始值，计算得到第一精度值，该第一精度值具有小数位时，进行取整得到第一修正值，利用该第一修正值对计数器的初始值进行调制，以实现对生成的每个周期的PWM信号的频率调制，从而进一步提高每个周期的PWM信号的占空比精度。根据第一方面的第二种可能的实现方式，在该数字信号调制方法的第三种可能的实现方式中，所述根据所述修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制包括：根据所述第一修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值进行调制。由上，脉冲频率调制包括高电平定长的脉冲频率调制和低电平定长的脉冲频率调制，其中高电平定长的脉冲频率调制是指高电平脉宽不变，仅调制计数器的初始值，低电平定长的脉冲频率调制是指低电平脉宽不变，需要同时调制比较器的调制值和计数器的初始值。本方法中，当生成的PWM信号的占空比小于0.5时，可选择采用高电平定长的脉冲频率调制，对计数器的初始值进行调制，从而提高最终输出的PWM信号的占空比精度。根据第一方面的第三种可能的实现方式，在该数字信号的调制方法的第四种可能的实现方式中，对所述比较器的精确值向下取整时，根据所述第一修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值进行减法调制；对所述比较器的精确值向上取整时，根据所述第一修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值进行加法调制。由上，当生成的PWM信号的占空比小于0.5时，选择高电平定长的脉冲频率调制，即需要根据第一修正值对计数器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字信号的调制方法，其特征在于，包括：/n根据目标占空比和计数器的初始值，获取比较器的调制值；/n根据所述目标占空比、所述计数器的初始值和所述比较器的调制值，获取修正值；/n根据所述比较器的调制值和计数器的初始值，生成周期性的脉冲宽度调制PWM信号；/n根据所述修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种数字信号的调制方法，其特征在于，包括：
根据目标占空比和计数器的初始值，获取比较器的调制值；
根据所述目标占空比、所述计数器的初始值和所述比较器的调制值，获取修正值；
根据所述比较器的调制值和计数器的初始值，生成周期性的脉冲宽度调制PWM信号；
根据所述修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标占空比和计数器的初始值，获取比较器的调制值包括：
根据所述目标占空比和所述计数器的初始值，计算得到比较器的精确值，对所述比较器的精确值取整得到所述比较器的调制值。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标占空比、所述计数器的初始值和所述比较器的调制值，获取修正值包括：
所述PWM信号的占空比小于0.5时，根据所述比较器的调制值与所述比较器的精确值的差值、所述比较器的调制值和所述计数器的初始值，计算得到第一精度值，对所述第一精度值取整得到第一修正值。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制包括：
根据所述第一修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值进行调制。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
对所述比较器的精确值向下取整时，根据所述第一修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值进行减法调制；
对所述比较器的精确值向上取整时，根据所述第一修正值对所述每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值进行加法调制。


6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
所述PWM信号的占空比大于等于0.5时，根据所述比较器的调制值与所述比较器的精确值的差值、所述比较器的调制值与所述计数器的初始值的差值和所述计数器的初始值，计算得到第二精度值，对所述第二精度值取整得到第二修正值。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制包括：
根据所述第二修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值和所述比较器的调制值进行调制。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
对所述比较器的精确值向下取整时，根据所述第二修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值和所述比较器的调制值进行加法调制；
对所述比较器的精确值向上取整时，根据所述第二修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号的所述计数器的初始值和所述比较器的调制值进行减法调制。


9.根据权利要求5或8所述的方法，其特征在于，所述取整包括：
取最接近的整数值的方式进行所述取整。


10.一种数字信号的调制装置，其特征在于，包括：
计算单元，用于根据目标占空比和计数器的初始值，获取比较器的调制值；根据所述目标占空比、所述计数器的初始值和所述比较器的调制值，获取修正值；
脉冲宽度调制单元，用于根据所述比较器的调制值和所述计数器的初始值，生成周期性的PWM信号；
脉冲频率调制单元，用于根据所述修正值对所述周期性的PWM信号中每个周期的PWM信号进行脉冲频率调制。


11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述根据目标占空比和计数器的初始值，获取比较器的调制值包括：
根据所述目标占空比和所述计数器的初始值，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丽雯，冯辉，王德源，金新宇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44