PWM驱动电路和方法技术

本公开的实施例涉及PWM驱动电路和方法。在实施例中，用于成形PWM信号的方法包括：接收输入PWM信号；基于输入PWM信号，通过以下项生成输出PWM信号：当输入PWM信号利用输入PWM信号的第一边沿转换时，利用输出PWM信号的第一边沿转换输出PWM信号；并且在输出PWM信号的第一边沿转换前，当输入PWM信号利用第二边沿转换时，基于输出PWM信号的第一边沿，延迟输出PWM信号的第二边沿。PWM信号的第二边沿。PWM信号的第二边沿。

【技术实现步骤摘要】
PWM驱动电路和方法


[0001]本公开总体涉及电子系统和方法，并且在特定实施例中涉及脉冲宽度调制(PWM)驱动电路和方法。

技术介绍

[0002]D类放大器是开关放大器，其将输出晶体管用作电子开关而不是在线性区域中操作。图1示出了用于驱动音频扬声器114的常规D类放大器100的示意图。D类放大器100包括比较器102、驱动电路104、输出级105、电感器110、以及电容器112。
[0003]在正常操作期间，比较器502接收音频输入信号116和三角波形118(例如，锯齿波形)并且生成脉冲宽度调制(PWM)信号120。PWM信号120被用于控制驱动电路104，这进而基于PWM信号120驱动输出级105的晶体管106和108。输出级105产生输出信号122，该输出信号122驱动扬声器114通过低通滤波器(LPF)109(也称为解调滤波器)。
[0004]PWM信号120包括放大的原始可听信号和在人类可听范围之上(例如，大于20kHz)的高频开关分量，该PWM信号120可以通过LPF 109滤波。例如，在EMI不严格的一些应用中，LPF 109可以被移除，这是因为扬声器114的阻抗本身被用作低通滤波器。
[0005]图2示出了用于驱动音频扬声器114的另一常规D类放大器200的示意图。D类放大器200以与D类放大器100类似的方式操作。然而，D类放大器200包括积分器202和反馈电阻器210，该积分器202被耦合到比较器，以便基于音频输出信号116驱动比较器102，该反馈电阻器210被耦合在输出级105的输出与积分器202之间。
[0006]在正常操作期间，输出级105的方波输出与音频输入信号116求和以提供负反馈。积分器电路202将得到的信号提供给比较器102中，该比较器102以与D类放大器100类似的方式操作。

技术实现思路

[0007]根据实施例，用于成形脉冲宽度调制(PWM)信号的方法包括：接收输入PWM信号；基于输入PWM信号，通过以下项来生成输出PWM信号：当输入PWM信号利用输入PWM信号的第一边沿转换时，利用输出PWM信号的第一边沿转换输出PWM信号；并且在输出PWM信号的第一边沿转换前，当输入PWM信号利用第二边沿转换时，基于输出PWM信号的第一边沿，延迟输出PWM信号的第二边沿，其中输入PWM信号的第二边沿是在输入PWM信号的第一边沿之后的输入PWM信号的下一个边沿，并且其中输出PWM信号的第二边沿是在输出PWM信号的第一边沿后的输出PWM信号的下一个边沿。
[0008]根据实施例，一种用于成形脉冲宽度调制(PWM)信号的方法包括：接收输入PWM信号；利用基于高侧中间信号驱动的高侧晶体管、以及基于低侧中间信号驱动的低侧晶体管，基于所述输入PWM信号生成输出PWM信号；当所述输入PWM信号利用所述输入PWM信号的第一边沿转换时，驱动所述高侧中间信号和所述低侧中间信号，以导致利用所述输出PWM信号的第一边沿转换所述输出PWM信号；以及当在所述输出PWM信号的所述第一边沿转换后，所述
输入PWM信号利用第二边沿转换时，基于所述输出PWM信号的所述第一边沿，转换所述高侧中间信号和所述低侧中间信号，以导致所述输出PWM信号的第二边沿，其中所述输入PWM信号的所述第二边沿是在所述输入PWM信号的所述第一边沿后的所述输入PWM信号的下一个边沿，并且其中所述输出PWM信号的所述第二边沿是在所述输出PWM信号的所述第一边沿后的所述输出PWM信号的下一个边沿。
[0009]根据实施例，一种脉宽调制(PWM)预调节电路包括：PWM输入，被配置为接收输入PWM信号；高侧输出和低侧输出，所述高侧输出和所述低侧输出被配置为分别耦合到高侧晶体管和低侧晶体管的控制端子；开关检测输入，被配置为耦合到所述高侧晶体管和所述低侧晶体管，以监测输出PWM信号；以及控制器，被配置为：当所述输入PWM信号利用所述输入PWM信号的第一边沿转换时，驱动所述高侧输出和所述低侧输出，以导致所述输出PWM信号利用所述输出PWM信号的第一边沿转换；以及当在所述输出PWM信号的所述第一边沿转换前，所述输入PWM信号利用第二边沿转换时，基于所述输出PWM信号的所述第一边沿，驱动所述高侧输出和所述低侧输出，以延迟所述输出PWM信号的第二边沿，其中所述输入PWM信号的所述第二边沿是在所述输入PWM信号的所述第一边沿后的所述输入PWM信号的下一个边沿，并且其中所述输出PWM信号的所述第二边沿是在所述输出PWM信号的所述第一边沿后的所述输出PWM信号的下一个边沿。
附图说明
[0010]为了更全面地理解本专利技术及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：
[0011]图1示出了用于驱动音频扬声器的常规D类放大器的示意图；
[0012]图2示出了用于驱动音频扬声器的另一常规D类放大器的示意图；
[0013]图3示出了根据本专利技术的实施例的D类放大器；
[0014]图4示出了根据本专利技术的实施例的用于调节PWM信号的实施例方法的流程图；
[0015]图5至图8示出了根据本专利技术的实施例的图3的D类放大器的信号的波形；
[0016]图9和图10图示了根据本专利技术的实施例的图3的D类放大器的所调节的预滤波输出电压的占空比；
[0017]图11图示了根据本专利技术的实施例的在具有预调节的图3的D类放大器和不具有预调节的图3的D类放大器的功耗之间的比较的模拟结果；
[0018]图12图示了根据本专利技术的实施例的在图3的输出级的晶体管被作为n型DMOS晶体管而实现时的输出功率的基极
‑
漏极二极管RMS电流；
[0019]图13和图14图示了根据本专利技术的实施例的图3的D类放大器的预滤波输出信号与后滤波输出信号(具有预调节和不具有预调节)的模拟结果；
[0020]图15示出了根据本专利技术的实施例的图3的预调节电路；
[0021]图16至图19示出了根据本专利技术的实施例的与图15的预调节电路相关联的信号的波形；
[0022]图20示出了根据本专利技术的实施例的图15的预调节控制器；
[0023]图21A和图21B分别图示了根据本专利技术的实施例的图20的A型脉冲生成器电路和相关联的波形；
[0024]图22A和图22B分别示出了根据本专利技术的实施例的图20的B型脉冲生成器电路和相
关联的波形；
[0025]图23A和图23B分别示出了根据本专利技术的实施例的图20的C型延迟电路和相关联的波形；以及
[0026]图24A和图24B分别示出了根据本专利技术的实施例的图20的D型延迟电路和相关联的波形。
[0027]不同附图中对应的标记和符号指示对应的部件，除非另外指出。绘制附图是为了清楚地示出优选实施例的相关方面，而不一定按比例绘制。
具体实施方式
[0028]下文将详细讨论所公开的实施例的制造和使用。然而，应该理解的是，本专利技术提供许多可应用的专利技术概念，它们可以在各种具体的上下文中呈现。所讨论的具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于成形脉冲宽度调制PWM信号的方法，所述方法包括：接收输入PWM信号；基于所述输入PWM信号，通过以下项生成输出PWM信号：当所述输入PWM信号利用所述输入PWM信号的第一边沿转换时，利用所述输出PWM信号的第一边沿转换所述输出PWM信号；以及当在所述输出PWM信号的所述第一边沿转换前，所述输入PWM信号利用第二边沿转换时，基于所述输出PWM信号的所述第一边沿，延迟所述输出PWM信号的第二边沿，其中所述输入PWM信号的所述第二边沿是在所述输入PWM信号的所述第一边沿后的所述输入PWM信号的下一个边沿，并且其中所述输出PWM信号的所述第二边沿是在所述输出PWM信号的所述第一边沿后的所述输出PWM信号的下一个边沿。2.根据权利要求1所述的方法，其中延迟所述输出PWM信号的所述第二边沿包括：延迟所述输出PWM信号的所述第二边沿预设时间加上驱动延迟，其中所述驱动延迟基于驱动所述输出PWM信号的驱动电路的延迟。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述驱动电路包括在预滤波节点处耦合的高侧晶体管和低侧晶体管、耦合到所述高侧晶体管的控制端子的高侧栅极驱动器、以及耦合到所述低侧晶体管的控制端子的低侧栅极驱动器。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述输出PWM信号与第一阈值进行比较；将所述输出PWM信号与不同于所述第一阈值的第二阈值进行比较；以及当所述输入PWM信号的所述第二边沿在所述输出PWM信号的所述第一边沿跨越所述第一阈值前发生时，延迟转换高侧中间信号和低侧中间信号，直到所述输出PWM信号的所述第一边沿跨越所述第二阈值为止，其中生成所述输出PWM信号包括：利用基于所述高侧中间信号驱动的高侧晶体管、以及基于所述低侧中间信号驱动的低侧晶体管，生成所述输出PWM信号。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一阈值高于所述第二阈值。6.根据权利要求4所述的方法，其中转换所述高侧中间信号和所述低侧中间信号包括：同步转换所述高侧中间信号和所述低侧中间信号。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：当在所述输出PWM信号的所述第一边沿转换后，所述输入PWM信号利用所述第二边沿转换时，基于所述输出PWM信号的所述第一边沿转换高侧中间信号和低侧中间信号，其中生成所述输出PWM信号包括：利用基于所述高侧中间信号驱动的高侧晶体管、以及基于所述低侧中间信号驱动的低侧晶体管，生成所述输出PWM信号。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：将所述输出PWM信号与第一阈值进行比较；将所述输出PWM信号与不同于所述第一阈值的第二阈值比较；以及当所述输入PWM信号的所述第二边沿在所述输出PWM信号的所述第一边沿跨越所述第一阈值后发生时，当所述输出PWM信号的所述第一边沿跨越所述第二阈值时，转换所述高侧中间信号和所述低侧中间信号。9.根据权利要求8所述的方法，其中利用所述第一边沿转换所述输出PWM信号包括：利
用所述高侧中间信号和所述低侧中间信号之间的预设延迟，转换所述高侧中间信号和所述低侧中间信号，并且其中当所述输入PWM信号的所述第二边沿在所述输出PWM信号的所述第一边沿跨越所述第一阈值后发生时，利用所述高侧中间信号和所述低侧中间信号之间的第二延迟时间，转换所述高侧中间信号和所述低侧中间信号，所述第二延迟时间小于所述预设延迟。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述PWM输入信号的所述第一边沿是上升边沿，所述PWM输入信号的所述第二边沿是下降边沿，所述PWM输出信号的所述第一边沿是上升边沿，并且所述PWM输出信号的所述第二边沿是下降边沿。11.一种用于成形脉冲宽度调制PWM信号的方法，所述方法包括：接收输入PWM信号；利用基于高侧中间信号驱动的高侧晶体管、以及基于低侧中间信号驱动的低侧晶体管，基于所述输入PWM信号生成输出PWM信号；当所述输入PWM信号利用所述输入PWM信号的第一边沿转换时，驱动所述高侧中间信号和所述低侧中间信号，以导致利用所述输出PWM信号的第一边沿转换所述输出PWM信号；以及当在所述输出PWM信号的所述第一边沿转换后，所述输入PWM信号利用第二边沿转换时，基于所述输出PWM信号的所述第一边沿，转换所述高侧中间信号和所述低侧中间信号，以导致所述输出PWM信号的第二边沿，其中所述输入PWM信号的所述第二边沿是在所述输入PWM信号的所述第一边沿后的所述输入PWM信号的下一个边沿，并且其中所述输出PWM信号的所述第二边沿是在所述输出PWM信号的所述第一边沿后的所述输出PWM信号的下一个边沿。12.根据权利要求11所述的方法，还包括：当在所述输出PWM信号的所述第一边沿转换前，所述输入PWM信号利用所述第二边沿转换时，延迟转换所述高侧中间信号和所述低侧中间信号，以基于所述输出PWM信号的所述第一边沿延迟所述输出PWM信号的所述第二边沿。13.一种脉冲宽度调制PWM预调节电路，包括：PWM输入，被配置为接收输...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鸿武，G，
申请(专利权)人：意法半导体研发深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：