[发明专利]一种适用于不同开关频率的高线性度混合数字脉宽调制器

说明书

一种适用于不同开关频率的高线性度混合数字脉宽调制器，属于电力电子技术领域。包括精度选择模块、粗调模块、细调模块和数字逻辑模块，粗调模块用于产生计数信号，计数信号的高x位作为频率检测信号，精度选择模块根据频率检测信号将脉宽控制信号分为高位信号和低位信号，并通过调节高位信号和低位信号的位数调整粗调和细调的精度；随后将高位信号输入到粗调模块与计数信号进行比较得到粗调信号，低位信号输入到细调模块进行细调得到细调信号，最后利用数字逻辑模块根据粗调信号和细调信号产生脉宽调制信号作为混合型数字脉宽调制器的输出信号。本发明可以适用于不同开关频率，具有线性度高、精度高、面积功耗小等特点。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种适用于不同开关频率的高线性度混合数字脉宽调制器(Digital Pulse With Modulation,DPWM)。

背景技术

近几年来数字开关电源的研究得到越来越多的关注和快速的发展，在数字开关电源中，数字脉宽调制器(Digital Pulse With Modulation,DPWM)是由数字信号驱动用于产生脉冲信号作为控制信号的模块，负责将数字补偿器通过补偿得到的数字信号转化成一定占空比的脉冲信号，作为栅控制信号输出给功率管用以控制功率级中功率管的开关时间，并通过调控开关时间，最终调控主体电路的输出电压。数字脉宽调制器DPWM的精度、线性度、面积、功耗等指标是影响数字电源系统指标的重要部分。数字脉宽调制器DPWM的精度直接决定了占空比信号的控制精度，其线性度会对环路的稳定性产生重要影响，而其面积和功耗的关系也应很好的折中。

近年来，国内外的学术界和工业界涌现出的DPWM的结构总结起来，一共有四种，分别是：计数器型，延迟链型，抖动型以及混合模型。其中，混合型DPWM是计数器型和延迟链型DPWM的结合，是目前最先进的DPWM实现方法，具有面积小、精度高、功耗低的优点。混合型DPWM结合了计数器型和延迟链型DPWM，通过粗调和细调两种方式依次对精度进行调控。计数器进行计数后通过比较器进行比较，得到占空比的粗调，相比延迟链型DPWM减少了多路复用器的位数，也减少了延迟链的长度，从而减少了DPWM的面积；随后让多路复用器选择通过延迟链的波形，从而进行占空比的细调，相比计数器型DPWM，混合型DPWM的计数器时钟频率能够降低到可以接受的水平，从而减小功耗。

混合型DPWM的工作原理如图1所示，传统混合型DPWM只能适用于一种固定的开关频率，以位数为12bit、开关周期为2MHz、计数时钟为100MHz的混合型DPWM为例，12位占空比信号被分为了2组，高6位为计数比较的粗调机制使用，在计数时钟100MHz的条件下，与内部计数器的数字比较。当高6位数值与计数器中数字一致时，输出宽度为1/100MHz(10ns)的脉冲信号进入延迟链，至此粗调完成，细调开始。细调模块一般由延迟链和多路复用器组成，延迟信号被用来选择作为低6位输入的多路复用器的输入信号。在这里，每个延迟单元的延迟时间t作为时间分辨率，在传统细调系统中，缓冲延迟单元的最小时钟分辨率的精细程度依赖于其应用的CMOS工艺，因此很难做小。

发明内容

针对上述传统混合型DPWM只能适用于一种固定的开关频率、应用单一，以及精度不高、依赖工艺的问题，本发明提出一种混合数字脉宽调制器，能够适用于不同的开关频率和不同的工艺，具有线性度高、精度高、面积功耗小等特点。

本发明的技术方案为：

一种适用于不同开关频率的高线性度混合数字脉宽调制器，所述混合数字脉宽调制器能够适用于s档开关频率，并根据不同开关频率产生对应的脉宽调制信号dpwm，其中s为正整数；

所述混合数字脉宽调制器包括精度选择模块、粗调模块、细调模块和数字逻辑模块；

所述粗调模块用于产生计数信号counter_out，所述计数信号counter_out为在开关时钟信号clkp的一个周期内计数的时钟信号clks的周期数的二进制编码；