【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电压控制，更具体地涉及一种基于脉冲宽度调制的电压调节电路。
技术介绍
1、在现代电子应用中，脉冲宽度调制(pwm)技术被广泛应用于电子设备的电压调节和控制领域。然而，传统的电压输出控制方法通常需要使用开关元件和电感元件来实现功率的传输和存储，继而实现对输出电压的调节。但是，这些方案可能收到电感尺寸、成本和能量损耗等方面的限制，无法实现动态调节和高效的能量转换。
2、针对这些问题，一些现有技术方法试图通过比例积分器和放大器等组件将方波信号转换为模拟电压，以实现输出电压的调节。例如，现有技术的方案使用比例积分器将输入pwm信号进行积分，得到一个与输入信号的占空比d成正比的电压，然后将积分器的输出电压与参考电压vref进行比较，比较器的输出会控制一个开关元件，将输出连接到比例积分器，从而可以根据比较器输出的高低，将积分器的输出电压稳定在vref/d的值，最终通过这种方式来实现输入方波信号的占空比对输出电压的动态调节。
3、然而，现有技术的这些方法可能会受到电路复杂性、精度损失和能量浪费等问题的限制，尤其在需要高精度、高效率的应用中可能存在局限性。此外，现有技术的方案只能根据输入脉冲的占空比实现对输出电压的单一方向的调节(例如，升压调节或降压调节)，无法同时实现升降压调节。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于脉冲宽度调制的电压调节电路，可以基于方波信号的占空比同时实现升压、降压以及升降压的调节功能，可以在不同的应用场景下灵活应
2、根据本专利技术的一方面，提供一种基于脉冲宽度调制的电压调节电路，包括：第一电压-电流转换电路，用于将参考电压转换成与其线性相关的参考电流；第二电压-电流转换电路，用于将第一输入电压转换成与其线性相关的第一输入电流，所述第一输入电压具有与一方波信号的周期时间对应的电压值；第三电压-电流转换电路，用于将第二输入电压转换成与其线性相关的第二输入电流，所述第二输入电压具有与所述方波信号的高电平时间对应的电压值，所述第二输入电压与所述第一输入电压的比值为所述方波信号所表征的占空比；电流减法器，用于获得所述第一输入电流与所述第二输入电流之间的差值电流；电流运算电路，用于对所述参考电流、差值电流及所述第二输入电流进行运算，获得输出电流；以及电流-电压转换电路，用于将所述输出电流转换成输出电压。
3、可选地，所述电流运算电路配置为根据以下公式得到所述输出电流：iout＝iref×(it―iton)÷iton，其中，iout表示输出电流，iref表示所述参考电流，it表示所述第一输入电流，iton表示所述第二输入电流。
4、可选地，所述第一电压-电流转换电路包括：第一晶体管；第一电阻器，其第一端与所述第一晶体管连接，第二端与地连接；第一运算放大器，其非反相输入端与所述参考电压连接，反相输入端与所述第一晶体管和所述第一电阻器的公共节点连接，输出端与所述第一晶体管的控制端连接，所述第一运算放大器用于基于所述参考电压和所述第一电阻器的电阻值在所述第一晶体管产生所述参考电流；以及第一电流镜像电路，与所述第一晶体管的第一端连接，用于将所述参考电流输出至所述电流运算电路，所述第二电压-电流转换电路包括：第二晶体管；第二电阻器，其第一端与所述第二晶体管连接，第二端与地连接；第二运算放大器，其非反相输入端与所述第一输入电压连接，反相输入端与所述第二晶体管和所述第二电阻器的公共节点连接，输出端与所述第二晶体管的控制端连接，所述第二运算放大器用于基于所述第一输入电压和所述第二电阻器的电阻值在所述第二晶体管产生所述第一输入电流，所述电流减法器通过第二电流镜像电路实现，所述第二电流镜像电路的电流输入端用于接收所述第一输入电流及所述第二输入电流，其电流输出端用于将二者之间的所述差值电流输出至所述电流运算电路，所述第三电压-电流转换电路包括：第三晶体管；第三电阻器，其第一端与所述第三晶体管连接，第二端与地连接；第三运算放大器，其非反相输入端与所述第二输入电压连接，反相输入端与所述第三晶体管和所述第三电阻器的公共节点连接，输出端与所述第三晶体管的控制端连接，所述第三运算放大器用于基于所述第二输入电压和所述第三电阻器的电阻值在所述第三晶体管产生所述第二输入电流；以及第三电流镜像电路，与所述第三晶体管的第一端连接，用于将所述第二输入电流输出至所述电流减法器及所述电流运算电路，所述电流-电压转换电路包括：第八电流镜像电路；以及第四电阻器，其第一端与所述第八电流镜像电路连接，其第二端与地连接，其中，所述第八电流镜像电路用于将所述输出电流镜像到所述第四电阻器上，以在二者的公共节点产生所述输出电压。
5、可选地，所述电流运算电路包括：第一双极型晶体管，其第一端与所述参考电流连接，其第二端与地连接；第二双极型晶体管，其第一端与所述差值电流连接，其第二端与所述第一双极型晶体管的控制端及第一偏置电流连接；第三双极型晶体管，其第一端与所述第二输入电流连接，其第二端与第二偏置电流连接，其控制端与所述第二双极型晶体管的控制端连接；第四双极型晶体管，其第一端用于提供所述输出电流，其控制端与所述第三晶体管的第二端及所述第二偏置电流连接，其第二端与地连接；第四晶体管，其第一端与电源电压连接，其控制端与所述第一双极型晶体管的第一端连接，其第二端与所述第一双极型晶体管的控制端连接，所述第四晶体管用于向所述第一双极型晶体管提供电压偏置；第五晶体管，其控制端与所述第二双极型晶体管的第一端连接，其第二端与所述第二双极型晶体管的控制端连接；第四电流镜像电路，其电流输入端与所述第五晶体管的第一端连接，其电流输出端用于反馈输出所述第二双极型晶体管的控制端电流；第五电流镜像电路，与所述差值电流、所述第四电流镜像电路的电流输出端及所述第二双极型晶体管的第二端连接，用于基于所述差值电流和所述第二双极型晶体管的控制端电流之和得到所述第一偏置电流；第六晶体管，其控制端与所述第三双极型晶体管的第一端连接，其第二端与所述第三双极型晶体管的控制端连接；第六电流镜像电路，其电流输入端与所述第六晶体管的第一端连接，其电流输出端用于反馈输出所述第三双极型晶体管的控制端电流；以及第七电流镜像电路，与所述第二输入电流、所述第六电流镜像电路的电流输出端及所述第三双极型晶体管的第二端连接，用于基于所述第二输入电流和所述第三双极型晶体管的控制端电流之和得到所述第二偏置电流。
6、可选地，所述电流运算电路还包括：第四运算放大器，其非反相输入端与所述第三双极型晶体管的第二端连接，其反相输入端及输出端与所述第四双极型晶体管的控制端连接，所述第四运算放大器用于构成所述第三双极型晶体管和所述第四双极型晶体管之间的第一电压跟随器。
7、可选地，还包括：方波转电压电路，用于将所述方波信号转换为所述第一输入电压和所述第二输入电压，所述方波信号具有相邻的采样周期和保持周期，其中，所述方波转电压电路包括：斜坡电压产生模块，用于在所述方波信号的采样周期产生线性上升的斜坡电压信号；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于脉冲宽度调制的电压调节电路，包括：
2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其中，所述电流运算电路配置为根据以下公式得到所述输出电流：
3.根据权利要求1所述的电压调节电路，其中，所述第一电压-电流转换电路包括：
4.根据权利要求1所述的电压调节电路，其中，所述电流运算电路包括：
5.根据权利要求4所述的电压调节电路，其中，所述电流运算电路还包括：
6.根据权利要求1所述的电压调节电路，还包括：
7.根据权利要求6所述的电压调节电路，其中，
8.根据权利要求7所述的电压调节电路，其中，所述方波转电压电路还包括：
9.根据权利要求8所述的电压调节电路，其中，所述斜坡电压产生模块包括：
10.根据权利要求9所述的电压调节电路，其中，
【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲宽度调制的电压调节电路，包括：
2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其中，所述电流运算电路配置为根据以下公式得到所述输出电流：
3.根据权利要求1所述的电压调节电路，其中，所述第一电压-电流转换电路包括：
4.根据权利要求1所述的电压调节电路，其中，所述电流运算电路包括：
5.根据权利要求4所述的电压调节电路，...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄育江，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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