本發(fā)明涉及微電子器件領域，特別是涉及一種電力電子脈寬調制控制方法和系統(tǒng)。

背景技術：

1、脈沖寬度調制，英文簡寫為pwm，是一種常用的調制技術；其通過改變脈沖的寬度來控制電能的輸送和設備的運行。pwm廣泛應用于電機控制、led調光、電源調節(jié)和音頻信號處理等領域。pwm是在固定開關頻率下，通過改變脈沖寬度來調節(jié)占空比的，因此pwm抗電磁干擾能力更強，輸出電壓紋波較小，動態(tài)響應速度較快，且設計結構較為簡單。但是pwm在輕負載條件下每個周期仍然進行開關操作，造成了功率管的開關損耗。脈頻調制是一種脈寬不變，頻率可變的調制技術，由于其頻率可變的特性導致其在輕負載條件下的功耗較低。因此，現(xiàn)有技術通常采用同時設計pwm、脈頻調制以及模型切換模塊的方法來解決pwm在輕負載下功耗過高這一問題。

2、然而，如何準確、快速進行模型切換較為困難，同時脈頻調制的頻率變化特性也會產生電磁干擾，并且脈頻調制濾波負載、外圍器件選取困難等問題。此外，在進行模型切換是電路也會產生噪聲和延遲，對于長時間或模型切換頻繁的場景可能會對電路的正常運行帶來負面影響。

技術實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電力電子脈寬調制控制方法和系統(tǒng)，通過在pwm產生電路后面添加一個輔助電路和比較器實現(xiàn)對輕負載狀態(tài)的識別和對輕負載信號的處理，以解決pwm電路輕負載每個周期均要翻轉產生的額外功耗；通過上升沿檢測實現(xiàn)對原始脈寬信號突變信號的檢測，使得電路響應速度更迅速和更準確；通過輔助電路產生使能端，實現(xiàn)對使能控制比較器周期控制，使整個電路邏輯更合理。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種電力電子脈寬調制控制方法，包括：

4、收集脈寬編程信息；

5、將所述脈寬編程信息輸入到pwm產生電路，得到原始脈寬信號；

6、當輔助電路檢測到所述原始脈寬信號的上升沿后，經過預設延遲后，采集所述原始脈寬信號的臨界點電壓值；

7、當所述臨界點電壓值為低電平時，控制所述輔助電路輸出低電平和使能信號；

8、當使能控制比較器接收到使能信號后，采集所述原始脈寬信號和所述輔助電路的輸出電壓大小，得到第一輸入電壓值和第二輸入電壓值；

9、當所述第一輸入電壓值和所述第二輸入電壓值均為高電平時，控制所述使能控制比較器輸出高電平；

10、當所述第一輸入電壓值和所述第二輸入電壓值中僅有一個高電平時，控制所述使能控制比較器輸出低電平；

11、將所述使能控制比較器的輸出輸入二階rc低通濾波器進行濾波，得到目標電平輸出。

12、優(yōu)選地，所述預設延遲的計算公式為：td＝t(pi*wi≥p0*w0)min；td為所述預設延遲；t()min為預設條件下最小脈寬計算；pi為第i類脈寬對應的發(fā)生頻率；wi為第i類脈寬單詞出現(xiàn)產生的功耗值；p0為最大允許發(fā)生頻率；w0為最大允許低功耗值。

13、優(yōu)選地，將所述脈寬編程信息輸入到pwm產生電路，得到原始脈寬信號，包括：

14、利用誤差放大器計算所述脈寬編程信息對應的電壓值與基準電壓的壓差，得到誤差輸出；

15、利用電路晶振信號生成固定頻率的三角波信號；

16、將所述誤差輸出和所述三角波信號輸入到基本比較器中，得到所述原始脈寬信號。

17、優(yōu)選地，當輔助電路檢測到所述原始脈寬信號的上升沿后，經過預設延遲后，采集所述原始脈寬信號的臨界點電壓值，包括：

18、當上升沿觸發(fā)器檢測到所述原始脈寬信號由低電平突變成高電平時，控制計數(shù)器對電路晶振進行計數(shù)；所述計數(shù)器的計數(shù)次數(shù)的計算公式為：c為所述計數(shù)器的計數(shù)次數(shù)；fn為電路晶振的固有頻率；

19、當所述計數(shù)器計數(shù)完成后輸出所述上升沿觸發(fā)器的輸出電壓，得到所述臨界點電壓值。

20、優(yōu)選地，所述二階rc低通濾波器參數(shù)的確定過程包括：

21、確定所述二階rc低通濾波器內每個器件的標準范圍；

22、設置每個器件的仿真節(jié)點數(shù)；

23、根據(jù)所述標準范圍和所述仿真節(jié)點數(shù)對所述二階rc低通濾波器進行蒙特卡羅仿真，得到仿真數(shù)據(jù)集；

24、根據(jù)所述仿真數(shù)據(jù)集確定所述二階rc低通濾波器內每個器件的最佳范圍；

25、根據(jù)所述最佳范圍重新設置每個器件的精細仿真步長；

26、根據(jù)所述最佳范圍和所述精細仿真步長對所述二階rc低通濾波器進行蒙特卡羅仿真，得到精細仿真數(shù)據(jù)；

27、根據(jù)所述精細仿真數(shù)據(jù)對每個器件的參數(shù)進行篩選，得到最佳參數(shù)配置。

28、優(yōu)選地，一種電力電子脈寬調制控制系統(tǒng)，包括：所述pwm產生電路、所述輔助電路、所述使能控制比較器以及所述濾波器；

29、所述pwm產生電路的輸出端與所述輔助電路和所述使能控制比較器的輸入端連接；所述輔助電路的輸出端和使能端分別與所述使能控制比較器的輸入端和控制端連接；所述使能控制比較器的輸出端與所述濾波器的輸入端連接；

30、所述pwm產生電路用于根據(jù)所述脈寬編程信息產生原始脈寬信號；所述輔助電路用于檢測負載狀態(tài)；所述使能控制比較器用于耦合所述pwm產生電路和所述輔助電路的輸出；所述濾波器用于將所述使能控制比較器的輸出轉換成直流電平。

31、優(yōu)選地，所述pwm產生電路包括：誤差放大器、基本比較器、晶振生成器以及三角波產生器；

32、所述誤差放大器的輸入端分別與脈寬編程端和基準電壓連接；所述三角波產生器的輸入端與所述晶振生成器連接；所述基本比較器的輸入端分別與所述誤差放大器和所述三角波產生器的輸出端連接；

33、所述誤差放大器用于提取所述脈寬編程信息和所述基準電壓的誤差信號；所述晶振生成器用于生成電路晶振信號；所述三角波產生器用于根據(jù)所述電路晶振信號產生三角波信號；所述基本比較器用于根據(jù)所述誤差信號和所述三角波信號生成原始脈寬信號。

34、優(yōu)選地，所述輔助電路包括：上升沿觸發(fā)器、計數(shù)器以及使能產生器；

35、所述上升沿觸發(fā)器的輸出端與所述計數(shù)器的輸入端連接；所述計數(shù)器的輸出端與所述使能產生器連接；

36、所述上升沿觸發(fā)器用于檢測所述原始脈寬信號的上升沿；所述計數(shù)器用于對電路晶振信號進行計數(shù)；所述使能產生器用于在所述計數(shù)器計算完成時向所述使能控制比較器發(fā)送使能信號。

37、本發(fā)明公開了以下技術效果：

38、本發(fā)明提供了一種電力電子脈寬調制控制方法和系統(tǒng)，通過在pwm產生電路后面添加一個輔助電路和比較器，解決了pwm電路輕負載每個周期均要翻轉產生的額外功耗，實現(xiàn)了對輕負載狀態(tài)的識別和對輕負載信號的處理；通過輔助電路產生使能端，解決了使能控制比較器的控制問題，實現(xiàn)了對使能控制比較器工作狀態(tài)的周期控制；通過上升沿檢測，解決了原始脈寬信號周期起點識別問題，實現(xiàn)了原始脈寬信號突變位置的檢測。

技術特征：

1.一種電力電子脈寬調制控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種電力電子脈寬調制控制方法，其特征在于，所述預設延遲的計算公式為：td＝t(pi*wi≥p0*w0)min；td為所述預設延遲；t()min為預設條件下最小脈寬計算；pi為第i類脈寬對應的發(fā)生頻率；wi為第i類脈寬單詞出現(xiàn)產生的功耗值；p0為最大允許發(fā)生頻率；w0為最大允許低功耗值。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種電力電子脈寬調制控制方法，其特征在于，將所述脈寬編程信息輸入到pwm產生電路，得到原始脈寬信號，包括：

4.根據(jù)權利要求1所述的一種電力電子脈寬調制控制方法，其特征在于，當輔助電路檢測到所述原始脈寬信號的上升沿后，經過預設延遲后，采集所述原始脈寬信號的臨界點電壓值，包括：

5.根據(jù)權利要求1所述的一種電力電子脈寬調制控制方法，其特征在于，所述二階rc低通濾波器參數(shù)的確定過程包括：

6.一種電力電子脈寬調制控制系統(tǒng)，應用于權利要求1所述的一種電力電子脈寬調制控制方法，所述系統(tǒng)包括：所述pwm產生電路、所述輔助電路、所述使能控制比較器以及所述濾波器；

7.根據(jù)權利要求6所述的一種電力電子脈寬調制控制系統(tǒng)，其特征在于，所述pwm產生電路包括：誤差放大器、基本比較器、晶振生成器以及三角波產生器；

8.根據(jù)權利要求6所述的一種電力電子脈寬調制控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助電路包括：上升沿觸發(fā)器、計數(shù)器以及使能產生器；

技術總結
本發(fā)明屬于微電子器件領域，提供了一種電力電子脈寬調制控制方法和系統(tǒng)，包括：脈寬編程信息收集、原始脈寬信號生成、臨界點電壓值提取、輔助電路輸出和使能信號獲取、使能控制比較器分析以及低通濾波。本發(fā)明通過在PWM產生電路后面添加一個輔助電路和比較器實現(xiàn)了對輕負載狀態(tài)的識別和對輕負載信號的處理，解決了PWM電路輕負載每個周期均要翻轉產生的額外功耗；通過上升沿檢測實現(xiàn)了對原始脈寬信號突變信號的檢測，使得電路響應速度更迅速和更準確；通過輔助電路產生使能端，實現(xiàn)了對使能控制比較器周期控制，使整個電路邏輯更合理。

技術研發(fā)人員：王光訓,金虎林
受保護的技術使用者：合肥新普儀測科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19