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CN107342676A - 一种精确控制功率桥输出的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功率桥技术领域，公开了一种精确控制功率桥输出的方法。具体包括以下过程：利用数字模拟转换器产生第一参考电压和第二参考电压；将第一参考电压和第二参考电压分别和斜坡电压做比较，获取具有相位差的第一PWM(pulse width modulation脉冲宽度调制)和第二PWM；第一PWM和第二PWM分别通过驱动器来控制功率桥的输出。本方法能产生很小的相位差的PWM对，并且无需很高的主频率，并且产生的相位差精度非常高，可扩展性好；相位差小的PWM对可以精确控制功率桥的输出。本发明还公开了一种精确控制功率桥输出的系统。

Description

一种精确控制功率桥输出的方法及系统
技术领域
本发明涉及功率桥技术领域，特别是一种精确控制功率桥输出的方法及系统。
背景技术
PWM(pulse width modulation脉冲宽度调制)波形外接驱动电路即可驱动功率桥，但是要精确控制全功率桥(或半功率桥)的功率，必须有相位差比较小的两个PWM(PWM对)。
现有的方案都是利用高频的计数来控制PWM对的相位差，需要用很高的主频率才能产生需要的相位精度，或者说低的主频率只能产生较低的精度。如图1所示，MCLK表示的是产生相位差的主频率，要使PWM_A和PWM_B产生0.42°的相位差ΔT，主频率fMCLK是参考频率fREF的360/0.42＝857倍。如果需要fREF＝200kHz,fMCLK＝200kHz*857＝171.4MHz，这是很高的主频率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种精确控制功率桥输出的方法及系统。
本发明采用的技术方案如下：一种精确控制功率桥输出的方法，具体包括以下过程：
步骤1、利用数字模拟转换器产生第一参考电压和第二参考电压；
步骤2、将第一参考电压和第二参考电压分别和斜坡电压做比较，获取具有相位差的第一PWM和第二PWM；
步骤3、将第一PWM和第二PWM分别通过驱动器来控制功率桥的输出。
进一步的，所述步骤1中，将所述数字模拟转换器中的串联电阻串一端接地，在电阻串其中的一个电阻两端分别输出第一参考电压和第二参考电压。
进一步的，所述步骤2包括以下过程：步骤21、将第一参考电压分别与第一斜坡电压和第二斜坡电压比较，分别输出第一高低电平和第二高低电平，将第二参考电压分别与第一斜坡电压和第二斜坡电压比较，分别输出第三高低电平和第四高低电平；步骤22、将第一高低电平和第二高低电平通过第一锁存器缓存，当第一高低电平为1时锁存器输出为1，当第二高低电平为1时锁存器输出为0，获取第一PWM；将第三高低电平和第四高低电平通过第二锁存器缓存，当第三高低电平为1时锁存器输出为1，当第四高低电平为1时锁存器输出为0，获取第二PWM。
本发明还公开了一种精确控制功率桥输出的系统，包括数字模拟转换器、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第一锁存器、第二锁存器、第一驱动器、第二驱动器和负载，所述数字模拟转换器包括电阻串，所述电阻串一端接地，所述电阻串中外接引线作为第一参考电压端和第二参考电压端，所述第一参考电压端和第二参考电压端之间具有电阻串中的电阻，所述第一参考电压端和第一斜坡电压端连接第一比较器的输入端，所述第一参考电压端和第二参考电压端连接第二比较器的输入端，所述第二参考电压端和第一斜坡电压端连接第三比较器的输入端，所述第二参考电压端和第二斜坡电压端连接第四比较器的输入端，所述第一比较器和第二比较器的输出端连接第一锁存器，所述第三比较器和第四比较器的输出端连接第二锁存器，所述第一锁存器和第二锁存器分别连接驱动器后再连接在负载的两端。
进一步的，所述第一参考电压端和第二参考电压端之间具有一个电阻。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
(1)本发明采用高解析度的数字模拟转换器(DAC)来控制参考电压，能产生很小的相位差的PWM对，并且无需很高的主频率，并且产生的相位差精度非常高，可扩展性好；再者，本发明产生的PWM可以精确控制功率桥的输出；
(2)本发明由于不需用很高的主频率，可以使用更多的微控制单元(MCU)，应用范围很广；
(3)本发明用的方法很容易在集成电路工艺中实现。
附图说明
图1是用高的主频率产生小的PWM相位差的原理示意图。
图2是本发明通过数字模拟转换器产生两个参考电压来产生PWM相位差的原理示意图。
图3是本发明用于控制控制功率输出的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本实施例采用了第一斜坡电压RAMP1和第二斜坡电压RAMP2。
利用数字模拟转换器(DAC)具有第一参考电压端和第二参考电压端，产生第一参考电压V1和第二参考电压V2，其中第一参考电压V1和第二参考电压V2具有电压差ΔV。
将第一参考电压V1和第二参考电压分别V2和第一斜坡电压RAMP1和第二斜坡电压RAMP2做比较，获取具有相位差的第一PWM和第二PWM；
如图2-3所示，第一参考电压端和第一斜坡电压端连接第一比较器的输入端，将第一参考电压V1与第一斜坡电压RAMP1比较，当第一斜坡电压RAMP1大于第一参考电压V1，输出高电平，这样获取第一高低电平S1；第一参考电压端和第二斜坡电压端连接第二比较器的输入端，将第一参考电压V1与第二斜坡电压RAMP2比较，当第二斜坡电压RAMP2大于第一参考电压V1，输出高电平，这样获取第二高低电平R1；第一比较器和第二比较器的输出端连接第一锁存器RS latch 1，第一高低电平S1和第二高低电平R1通过第一锁存器RS latch 1缓存，当第一高低电平S1为1(即为高电平时)第一锁存器RS latch 1输出为1，当第二高低电平R1为1时第一锁存器RS latch 1输出为0(即为低电平)，第一锁存器RS latch 1输出即为第一PWM1，获取第一PWM1。第二参考电压端和第一斜坡电压端连接第三比较器的输入端，将第二参考电压V2与第一斜坡电压RAMP1比较，当第一斜坡电压RAMP1大于第二参考电压V2，输出高电平，这样获取第三高低电平S2；第二参考电压端和第二斜坡电压端连接第四比较器的输入端，将第二参考电压V2与第二斜坡电压RAMP2比较，当第二斜坡电压RAMP2大于第二参考电压V2，输出高电平，这样获取第四高低电平R2；第三高低电平S2和第四高低电平R2通过第二锁存器RS latch 2缓存，当第三高低电平S2为1(即为高电平时)第二锁存器RSlatch 2输出为1，当第四高低电平R2为1时第二锁存器RS latch 2输出为0(即为低电平)，第二锁存器RS latch 2输出即为第二PWM2，获取第二PWM2。其中第一PWM1、第二PWM2的宽度分别由第一参考电压V1和第二参考电压V2决定。第一PWM1和第二PWM2的相位差ΔT由第一参考电压V1和第二参考电压V2的电压差决定。以10位二进制的数字模拟转换器为例，最小可以得到一个数字模拟转换器的一个精度LSB＝VFS/2^10，其中VFS为全幅电压。
将第一PWM和第二PWM分别通过驱动器作用在负载load的两端，来控制功率桥的输出。当第一PWM1为高电平的时候，通过驱动器DRIVER1的驱动，输出到负载的电压VO1就是功率级电路输出电压VP的电压水平；当第一PWM1低电平的时候，输出到负载的电压VO1就是接地电压GND的电压水平。同样的道理，当第二PWM2高电平的时候，通过驱动器DRIVER2的驱动，输出到负载的电压VO2(电压VO2的产生过程在图2中未示出)就是功率级电路输出电压VP的电压水平；当第二PWM2低电平的时候，输出到负载的电压VO2就是接地电压GND的电压水平。负载load接在VO1和VO2之间，所以只有它们之间有电压差时才有功率输出。这个电压差VO1-VO2是由PWM1和PWM2的相位差ΔT决定；这个相位差又是由数字模拟转换器DAC输出的电压差决定。以10位二进制的数字模拟转换器为例，功率调节的精度
其中R为负载的阻抗，D为数字输入，ΔT为相位差，T为周期，这样功率调节的精度最小就是1/1024,如果用高分辨率的DAC，这个精度还可以提高。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种精确控制功率桥输出的方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤1、利用数字模拟转换器产生第一参考电压和第二参考电压；
步骤2、将第一参考电压和第二参考电压分别和斜坡电压做比较，获取具有相位差的第一PWM和第二PWM；
步骤3、将第一PWM和第二PWM分别通过驱动器来控制功率桥的输出。
2.如权利要求1所述的精确控制功率桥输出的方法，其特征在于，所述步骤1中，将所述数字模拟转换器中的串联电阻串一端接地，在电阻串其中的一个电阻两端分别输出第一参考电压和第二参考电压。
3.如权利要求2所述的精确控制功率桥输出的方法，其特征在于，所述步骤2包括以下过程：步骤21、将第一参考电压分别与第一斜坡电压和第二斜坡电压比较，分别输出第一高低电平和第二高低电平，将第二参考电压分别与第一斜坡电压和第二斜坡电压比较，分别输出第三高低电平和第四高低电平；步骤22、将第一高低电平和第二高低电平通过第一锁存器缓存，当第一高低电平为1时锁存器输出为1，当第二高低电平为1时锁存器输出为0，获取第一PWM；将第三高低电平和第四高低电平通过第二锁存器缓存，当第三高低电平为1时锁存器输出为1，当第四高低电平为1时锁存器输出为0，获取第二PWM。
4.一种精确控制功率桥输出的系统，其特征在于，包括数字模拟转换器、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第一锁存器、第二锁存器、第一驱动器、第二驱动器和负载，所述数字模拟转换器包括电阻串，所述电阻串一端接地，所述电阻串中外接引线作为第一参考电压端和第二参考电压端，所述第一参考电压端和第二参考电压端之间具有电阻串中的电阻，所述第一参考电压端和第一斜坡电压端连接第一比较器的输入端，所述第一参考电压端和第二参考电压端连接第二比较器的输入端，所述第二参考电压端和第一斜坡电压端连接第三比较器的输入端，所述第二参考电压端和第二斜坡电压端连接第四比较器的输入端，所述第一比较器和第二比较器的输出端连接第一锁存器，所述第三比较器和第四比较器的输出端连接第二锁存器，所述第一锁存器和第二锁存器分别连接驱动器后再连接在负载的两端。
5.如权利要求4所述的精确控制功率桥输出的系统，其特征在于，所述第一参考电压端和第二参考电压端由一个DAC的电阻串之间具有一个电阻。
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Applicant after: Chengdu Yichong Semiconductor Co., Ltd.

Address before: 610000 South section of Tianfu Avenue, Tianfu New District, Chengdu City, Sichuan Province 2039 and 1609, 16th floor, Mei Haitang Center (Tianfu Chuangke)

Applicant before: Chengdu Yi Chong Wireless Technology Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information
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GR01 Patent grant
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Granted publication date: 20190312

Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee

Pledgor: CHENGDU YICHONG WIRELESS POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Granted publication date: 20190312

Pledgee: Chengdu SME financing Company Limited by Guarantee

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