恒功率输出的脉宽调制电路及脉宽调制方法技术

本发明专利技术公开了一种恒功率输出的脉宽调制电路及脉宽调制方法，功率开关与采样电路根据输出功率生成反馈电压，并将反馈电压输出至比较器；比较器根据反馈电压和三角波发生器的一路输出信号生成比较结果，并将比较结果发送给逻辑控制电路；逻辑控制电路根据比较信号和三角波发生器的另一路输出信号生成脉宽调制信号，通过缓冲器将脉宽调制信号发送给功率开关与采样电路，脉宽调制信号用于控制功率开关与采样电路的输出功率和输出占空比；其中，恒功率输出的脉宽调制电路通过控制输出占空比，以使输出功率恒定。该电路具有输出功率稳定、检测精度高和功耗低等优点。

【技术实现步骤摘要】
恒功率输出的脉宽调制电路及脉宽调制方法
本专利技术涉及功率驱动技术，特别涉及一种恒功率输出的脉宽调制电路及脉宽调制方法，属于集成电路

技术介绍
功率驱动技术可以应用于加热装置中，加热装置中的负载一般是阻性负载，这样，可以通过控制负载的输出电流和输出电压来控制输出功率，从而通过不同的输出功率来产生不同的发热效果。传统驱动电路的输出功率会随输出电压的变化而变化，在阻性负载驱动电路中，一般情况下，输出功率是输出电压的平方率关系，而输出电压一般与电源电压正相关，因此，在电源电压降低时，输出功率也会快速减小，这样就会导致在实际应用中获得很不理想的体验和效果。例如，发热装置的温度上升过快，并且在不同电源电压下温度的上升时间不相同，从而导致产品的使用体验较差。为解决上述问题，现有技术中提供了两种恒功率的脉宽调制电路，如图1所示，一种脉宽调制电路中包括检测电路、模-数转换电路和其它数字逻辑运算电路，通过其产生的脉宽调制信号(PulseWidthModulation，PWM)来驱动功率开关器件，且脉宽调制信号的占空比随输出电压动态变化，以实现在某个电压区间内保持输出功率的近似不变。如图2所示，另一种脉宽调制电路包括模拟电路和若干逻辑控制电路，其在不同电源电压下产生不同占空比的脉宽调制信号(PWM)来控制开关器件，以获得稳定的平均输出电压。上述两种脉宽调制电路都有各自的缺点，第一种脉宽调制电路中，模-数转换电路的结构复杂，功耗较高，精度越高版图面积越大；第二种脉宽调制电路中，检测电路所检测的是电源电压而不是输出电压，且功率开关器件导通时压降的存在会降低检测精确度，从而降低PWM调制的精确度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种恒功率输出的脉宽调制电路及脉宽调制方法，具有输出功率稳定、检测精度高和功耗低等优点，从而解决相关技术中的脉宽调制电路的输出功率不稳定，检测精度低、功耗高的技术问题。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种恒功率输出的脉宽调制电路，所述恒功率输出的脉宽调制电路中包括三角波发生器、比较器、逻辑控制电路、缓冲器、功率开关与采样电路；所述三角波发生器的第一输出端与所述逻辑控制电路的第一输入端相连，所述三角波发生器的第二输出端与所述比较器的第一输入端相连；所述比较器的第二输入端与功率开关与采样电路的第二输出端相连，所述比较器的输出端与所述逻辑控制电路的第二输入端相连；所述逻辑控制电路的输出端与所述缓冲器的输入端相连，所述缓冲器的输出端与所述功率开关与采样电路的输入端相连，所述功率开关与采样电路的第一输出端作为所述恒功率输出的脉宽调制电路的输出端与负载相连；其中，所述恒功率输出的脉宽调制电路的脉宽调制信号用于控制输出占空比，所述输出占空比用于调节所述恒功率输出的脉宽调制电路的输出功率，以使所述输出功率恒定。在一种可能的实现方式中，所述功率开关与采样电路中包括功率开关器件、电流采样电路、电压采样电路和运算电路；所述功率开关器件的输入端分别与所述缓冲器的输出端和所述电流采样电路的输入端相连，所述功率开关器件的输出端分别与所述电压采样电路的输入端和所述负载相连；所述电流采样电路的输出端与所述运算电路的第一输入端相连；所述电压采样电路的输出端与所述运算电路的第二输入端相连；所述运算电路的输出端与所述比较器的第二输入端相连；所述电流采样电路用于采样所述功率开关器件的输出电流，并将根据所述输出电流生成的第一输出电压输出至所述运算电路，所述第一输出电压与所述输出电流成线性关系或分段线性关系；所述电压采样电路用于采样所述功率开关器件的第二输出电压，并将根据所述第二输出电压生成的第三输出电压输出至所述运算电路，所述第三输出电压与所述第二输出电压成线性关系或分段线性关系；所述运算电路用于将对所述第一输出电压和所述第三输出电压进行运算，将得到的第四输出电压确定为输出至所述比较器的反馈电压，所述反馈电压与所述第一输出电压和所述第三输出电压的运算乘积或运算之和成正比例关系。在一种可能的实现方式中，所述三角波发生器的第二输出电压是三角波或锯齿波。在一种可能的实现方式中，功率开关与采样电路中包括功率开关器件和电流采样电路；所述功率开关器件的输入端分别与所述缓冲器的输出端和所述电流采样电路的输入端相连，所述功率开关器件的输出端与所述负载相连；所述电流采样电路的输出端与所述比较器的第二输入端相连；所述电流采样电路用于采样功率开关器件的输出电流，并将根据所述输出电流生成的第一输出电压确定为输出至所述比较器的反馈电压，所述反馈电压与所述输出电流成线性关系或分段线性关系。在一种可能的实现方式中，所述功率开关与采样电路中包括功率开关器件和电压采样电路；所述功率开关器件的输入端与所述缓冲器的输出端相连，所述功率开关器件的输出端分别与所述电压采样电路的输入端和所述负载相连；所述电压采样电路输出端与所述比较器的第二输入端相连；所述电压采样电路用于采样功率开关器件的第二输出电压，并将根据所述第二输出电压生成的第三输出电压确定为输出至所述比较器的反馈电压，所述反馈电压与所述第二输出电压成线性关系或分段线性关系。在一种可能的实现方式中，所述恒功率输出的脉宽调制电路中还包括分段控制器；所述分段控制器用于比较所述输出电流与基准电流，并根据比较结果调整所述反馈电压与不同输出电流的比例关系；和/或；所述分段控制器用于比较所述第二输出电压与基准电压，并根据比较结果调整所述反馈电压与不同第二输出电压的比例关系。在一种可能的实现方式中，所述功率开关器件是N沟道金属氧化物半导体场效应管或P沟道金属氧化物半导体场效应管。在一种可能的实现方式中，在所述缓冲器的输出由高电平变化为低电平时，所述逻辑控制电路用于控制所述功率开关器件导通；在所述缓冲器的输出由低电平变化为高电平时，所述逻辑控制电路用于控制所述功率开关器件关断。在一种可能的实现方式中，所述三角波发生器中第一输出端的输出信号为方波信号；第二输出端的输出信号为三角波信号，且所述第二输出端与所述第一输出端的输出频率相同。一种脉宽调制方法，用于如上所述的恒功率输出的脉宽调制电路中，所述方法包括：所述功率开关与采样电路根据输出功率生成反馈电压，并将所述反馈电压输出至所述比较器；所述比较器根据所述反馈电压和所述三角波发生器的一路输出信号生成比较结果，并将所述比较结果发送给所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路根据所述比较信号和所述三角波发生器的另一路输出信号生成脉宽调制信号，通过所述缓冲器将所述脉宽调制信号发送给所述功率开关与采样电路，所述脉宽调制信号用于控制所述功率开关与采样电路的输出占空比，所述输出占空比用于调节所述恒功率输出的脉宽调制电路的输出功率，以使所述输出功率恒定。与现有技术相比，本专利技术采用的技术方案具有如下优点和显著效果：(1)输出电压或电流检测精度高；(2)具有更稳定的输出功率；(3)功耗较低。...

【技术保护点】
1.一种恒功率输出的脉宽调制电路，其特征在于，所述恒功率输出的脉宽调制电路中包括三角波发生器、比较器、逻辑控制电路、缓冲器、功率开关与采样电路；/n所述三角波发生器的第一输出端与所述逻辑控制电路的第一输入端相连，所述三角波发生器的第二输出端与所述比较器的第一输入端相连；/n所述比较器的第二输入端与功率开关与采样电路的第二输出端相连，所述比较器的输出端与所述逻辑控制电路的第二输入端相连；/n所述逻辑控制电路的输出端与所述缓冲器的输入端相连，所述缓冲器的输出端与所述功率开关与采样电路的输入端相连，所述功率开关与采样电路的第一输出端作为所述恒功率输出的脉宽调制电路的输出端与负载相连；/n其中，所述恒功率输出的脉宽调制电路的脉宽调制信号用于控制输出占空比，所述输出占空比用于调节所述恒功率输出的脉宽调制电路的输出功率，以使所述输出功率恒定。/n

【技术特征摘要】
1.一种恒功率输出的脉宽调制电路，其特征在于，所述恒功率输出的脉宽调制电路中包括三角波发生器、比较器、逻辑控制电路、缓冲器、功率开关与采样电路；
所述三角波发生器的第一输出端与所述逻辑控制电路的第一输入端相连，所述三角波发生器的第二输出端与所述比较器的第一输入端相连；
所述比较器的第二输入端与功率开关与采样电路的第二输出端相连，所述比较器的输出端与所述逻辑控制电路的第二输入端相连；
所述逻辑控制电路的输出端与所述缓冲器的输入端相连，所述缓冲器的输出端与所述功率开关与采样电路的输入端相连，所述功率开关与采样电路的第一输出端作为所述恒功率输出的脉宽调制电路的输出端与负载相连；
其中，所述恒功率输出的脉宽调制电路的脉宽调制信号用于控制输出占空比，所述输出占空比用于调节所述恒功率输出的脉宽调制电路的输出功率，以使所述输出功率恒定。


2.根据权利要求1所述的恒功率输出的脉宽调制电路，其特征在于，所述功率开关与采样电路中包括功率开关器件、电流采样电路、电压采样电路和运算电路；所述功率开关器件的输入端分别与所述缓冲器的输出端和所述电流采样电路的输入端相连，所述功率开关器件的输出端分别与所述电压采样电路的输入端和所述负载相连；所述电流采样电路的输出端与所述运算电路的第一输入端相连；所述电压采样电路的输出端与所述运算电路的第二输入端相连；所述运算电路的输出端与所述比较器的第二输入端相连；
所述电流采样电路用于采样所述功率开关器件的输出电流，并将根据所述输出电流生成的第一输出电压输出至所述运算电路，所述第一输出电压与所述输出电流成线性关系或分段线性关系；
所述电压采样电路用于采样所述功率开关器件的第二输出电压，并将根据所述第二输出电压生成的第三输出电压输出至所述运算电路，所述第三输出电压与所述第二输出电压成线性关系或分段线性关系；
所述运算电路用于将对所述第一输出电压和所述第三输出电压进行运算，将得到的第四输出电压确定为输出至所述比较器的反馈电压，所述反馈电压与所述第一输出电压和所述第三输出电压的运算乘积或运算之和成正比例关系。


3.根据权利要求2所述的恒功率输出的脉宽调制电路，其特征在于，所述三角波发生器的第二输出电压是三角波或锯齿波。


4.根据权利要求1所述的恒功率输出的脉宽调制电路，其特征在于，功率开关与采样电路中包括功率开关器件和电流采样电路；所述功率开关器件的输入端分别与所述缓冲器的输出端和所述电流采样电路的输入端相连，所述功率开关器件的输出端与所述负载相连；所述电流采样电路的输出端与所述比较器的第二输入端相连；
所述电流采样电路用于采样功率开关器件的输出电流，并将根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张允武，陆扬扬，孟海迪，
申请(专利权)人：国硅集成电路技术无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32