[发明专利]用于功率变换器脉宽控制的高精度脉宽除法实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及脉宽除法实现方法。更具体地说，本发明涉及一种新的高精度脉宽除法实现方法用于功率变换器的各种脉宽控制方案的实施。 

背景技术

在已有使用脉宽除法电路的实现方案中（图1），它是首先将对应的脉宽量转换成相应的模拟量，然后通过模拟除法电路来完成这两个模拟量的除法计算而输出相应的模拟量商值。具体地说，它需要先将对应的脉宽信号经积分电路转换成模拟电压信号，采样保持电路对该模拟电压信号进行采样保持处理；电压电流转换电路负责将接收到的模拟电压信号换成相应的模拟电流信号。两种模拟电流信号（例如为图2所述的导通时间ton和周期脉宽长度ts对应的模拟电流信号）通过模拟除法电路计算得到输出模拟量商值电流。电流电压转换电路再将上述模拟量商值电流再转换成模拟量商值电压信号。输出的模拟量商值电压信号用于完成相应的脉宽控制方案。由于脉宽的宽动态范围对应积分电路实现难度大，及对模拟采样保持电路要求精度高，从而导致相应的采样保持电路占用面积大；另外模拟除法电路及各种电压电流转换电路受制于精度低、电路复杂、对生产工艺要求高等限制，这些限制了脉宽除法电路的精度并大大增加该脉宽除法电路的实现成本。

发明内容

本发明提供一种用于功率变换器脉宽控制的高精度脉宽除法实现方法，它使得用于功率变换器控制的高精度脉宽除法实现电路简单、精度高、成本低、适用于不同的生产工艺；对于不同的功率变换器拓扑结构可以对不同的时间量进行精确计算并输出。        

本发明的用于功率变换器脉宽控制的高精度脉宽除法实现方法是由如下功能块组成（如图3所示）：产生时钟信号的时钟产生模块、计量脉宽的脉宽计量模块、用于存储脉宽计量结果的计量存储模块、以及将存储的脉宽计量结果计算和转化成模拟电压输出的除法模块；所述脉宽计量模块用于分别计量两种脉宽信号。

时钟产生模块根据计量的脉宽及计量的精度要求产生固定的时钟输出，作为计量模块的参考时钟；根据不同功率变换器拓扑控制结构，脉宽计量模块分别对输入的两种脉宽信号进行计量并输出；计量存储模块在被计量的脉宽每周期结束时存储脉宽计量模块的输出，并保持到下一周期结束，该模块起到采样和保持的作用；除法模块根据计量存储模块存储的数字量进行数字模拟转化并同时进行除法运算；脉宽信号通过数字的方式进行计量，除法模块中包括两个数模转换器（即，数模转换模块），其中一个数模转换器的输出作为另外一个数模转换器的参考量来进行除法运算。

作为本发明的用于功率变换器脉宽控制的高精度脉宽除法实现方法的改进：脉宽信号包括导通时间（Ton）、关断时间（Toff）、断续时间（Tdis）和周期脉宽长度（Ts）。

作为本发明的用于功率变换器脉宽控制的高精度脉宽除法实现方法的进一步改进：除法模块包括运放A、场效应管Q、权电阻网络RA、电流镜Icouple和权电阻网络RB；运放A与场效应管Q和权电阻网络RA形成一个电流源，所述电流源的值是由参考电压Vr除以权电阻网络RA决定；该电流源的值经电流镜Icouple耦合输出至权电阻网络RB，产生对应的模拟电压。

作为本发明的用于功率变换器脉宽控制的高精度脉宽除法实现方法的进一步改进：权电阻网络RA中包含存储器控制的一个开关网络，权电阻网络RA电阻值以2进制权变化；权电阻网络RB中包含存储器控制的另一个开关网络，权电阻网络RB电阻值以2进制权变化。

本发明的用于功率变换器脉宽控制的高精度脉宽除法实现方法，可用于不同的拓扑结构的各种脉宽控制方案在各种应用场合中使用，如发光二极管驱动应用和电池充电应用，交直流变换器等。

本发明具有如下优点：

1、本发明为数字模拟混合电路，它充分利用数字电路的特点，简化了已有脉宽除法电路中的模拟电路结构；又使用了模拟电路的方法，简化了数字除法器的复杂结构；

2、可实现宽动态范围下的脉宽除法；

3、本发明能实现高精度、低成本；

4、通过对不同的脉宽计量时钟频率的选择，可以有效的克服有限字长的误差。

附图说明

图1 是已有脉宽除法电路的方框示意图；

图2是2种不同的脉冲序列图；

图3是本发明的用于功率变换器脉宽控制的高精度脉宽除法实现方法的方框示意图；  

图4 对应的是图3中的时钟产生模块、脉宽计量模块、计量存储模块的具体实施方式示意图；

图5 对应的是图3中的除法模块的具体实施方式示意图。

具体实施方式