脉宽调制电路、包含脉宽调制电路的装置和脉宽调制方法.docx

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1、说明书脉宽调制电路、包含脉宽调制电路的装置和脉宽调制方法技术领域0001本发明涉及一种数字信号调制，特别涉及一种脉宽调制电路，包括脉宽调制电路的装置和脉宽调制的方法。背景技术0002 在包含脉宽调制（PWM）电路的装置中，为确保装置能正常工作，需要控制脉宽调制电路的最大输出占空比，例如不超过90%。0003由公式（1）限定的增益是脉宽调制电路另一个重要的参数：0004增益=占空比VY Ctrl130005其中，占空比为由PWM电路输出的调制信号的占空比，V,山为提供该PWM电路的控制信号的电压。0006 通常，PWM电路有一个可控的最大占空比，但同时没有一个可控的增益。可控增益对于保持其它元件

2、（如反馈环）的稳定是需要的。没有了稳定性，反馈环将不能产生理想的输出信号。0007因此，有着可控的最大占空比和可控增益的PWM电路是值得找的。发明内容0008本发明要解决的技术问题是提供一种脉宽调制电路，其具有可控最大占空比的同时，还具有可控增益。0009为解决上述技术问题，本发明的脉宽调制电路，包括：0010充放电电路，用于接收初始信号，根据所接收到的初始信号，在所述充放电电路的输出端线性地增加或降低电压；0011比较器，所述比较器的正输入端用于接收控制信号，负输入端连接至所述充放电电路的输出端；0012电压传输电路，所述电压传输电路的第一输入端用于接收所述初始信号，第二输入端连接至所述比较

3、器的输出端，用于接收所述比较器的输出，所述电压传输电路用于当比较器的输出端为数字1时，传送初始信号到所述电压传输电路的输出端，当比较器的输出为数字0时，输出数字0。0013本发明还提供一种脉宽调制的方法，包括如下步骤：0014用脉宽调制电路接收一初始信号，所述脉宽调制电路包括充放电电路，用于接收初始信号，根据所接收到的初始信号，在所述充放电电路的输出端线性地增加或降低电压；比较器,所述比较器的正输入端用于接收控制信号，负输入端连接至所述充放电电路的输出端；电压传输电路，所述电压传输电路的第一输入端用于接收所述初始信号，第二输入端连接至所述比较器的输出端，用于接收所述比较器的输出，所述电压传输电

4、路用于当比较bro力祖uy说明书3/5页器的输出端为数字1时，传送初始信号到所述电压传输电路的输出端，当比较器的输出为数字0时，输出数字0 ;0015用所述脉宽调制电路调制所述初始信号。0016本发明还提供一种包含脉宽调制电路的装置，该装置包括脉宽调制电路，所述脉宽调制电路包括充放电电路，比较器和电压传输电路；0017所述充放电电路用于接收初始信号，根据所接收到的初始信号，在所述充放电电路的输出端线性地增加或降低电压；0018所述比较器的正输入端用于接收控制信号，负输入端连接至所述充放电电路的输出端；0019所述电压传输电路的第一输入端用于接收所述初始信号，第二输入端连接至所述比较器的输出端，

5、用于接收所述比较器的输出，所述电压传输电路用于当比较器的输出端为数字1时，传送初始信号到所述电压传输电路的输出端，当比较器的输出为数字0时，输出数字0。0020通过本发明的脉宽调制电路，实现了信号的占空比和增益之间的线性关系。附图说明0021下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：0022图1为应用本发明的升压换流器的示意框图；0023图2为应用本发明的升压换流器的电路示意图；0024图3为本发明的PWM电路的示意框图；0025图4为本发明的PWM电路的电路示意图；0026 图5为图4中PWM电路的细节图；0027图6为在图4中PWM电路的信号波形示意图；0028图7为在图4中P

6、WM电路的信号波形示意图；0029图8为在图4中PWM电路的信号波形示意图；0030图9为本发明中PWM输出信号的占空比和控制信号电压的关系示意图；0031图10为本发明的方法流程示意图。具体实施方式0032在很多装置中都集成有PWM电路。不失一般性的，直流升压转换器为直流-直流转换器的一种，将作为这种装置的重要例子。其他实例包括D类音频功率放大器等。0033 图1为应用本发明的升压转换器的示意框图。图2为应用本发明的升压转换器的电路示意图。0034 在图1所示的升压转换器中，信号源，如振荡器30,用于产生一初始信号20,该初始信号为有着适合的占空比（如90%或更低）的方波信号。脉宽调制电路1

7、0（PWM电路）和反馈电路40接收来自反馈环的待转换信号25o当PWM电路10在来自反馈电路40的控制信号22的作用下工作时，反馈电路40根据待转换信号22和来自PWM电路的调制信号23来生成控制信号22和转换后信号26o转换后信号26也是升压转换器的输出信号。0035根据本发明的PWM电路参考图3进行更详细的介绍。如图3所示，充放电电路11用于接收初始信号20和参考信号21o参考信号21有着一个参考电压，例如约0.6到0.7之间。参考信号21的可参考的实现方法由一个电流源和一个NMOS晶体管实现。NMOS晶体管的源极接地，栅极连接至NMOS晶体管的漏极和电流源的负极。电流源的正极连接至正工作

8、电压源，如Vdd。在本发明的不同实施例中，参考信号的提供源能从充放电电路11.PWM电路10中分离或集成在充放电电路11中。0036 在图3中的PWM邨各10还包括比较器12,其正输入端来接收控制信号22,负输入端蜴至充放电电路11的输出端H5o控制信号被引入用来脉宽调制。当控制信号的电压高于输出端115的电压时，比较器12输出数字1,否则输出数字0003刀 电压传输电路14通过第一输入端接收来自比较器12的输出，通过第二输入端接收初始信号20o在比较器12的输出的控制下，电压传输电路14传输初始信号20到电压传输电路14的输出端23或输出数字0o可见输出信号23的占空比将不大于初始信号20的

9、占空比。因此，输出信号的最大占空比能通过设计初始信号20的占空比来设置。0038图3中所示的PWM电路将参考图4进行详细描述。0039特定的，充放电电路11包括反相器110,第一开关113（即开关113）,电容112,第二开关111和第一电流源113,反相器110接收初始信号20并生成反相后信号。0040 在图4所示的实例中，开关111和113包含三端口开关。每个开关以接收到的反相后信号作为控制信号，控制其他两个端口之间的断开或闭合，并以此用在PWM电路11上。特定的，当反相后信号为数字0,第一开关113闭合，使得电流源114对电容112的第二端口115充电，从而使电容112的第二端口 115

10、的电压线性增加。当反相后信号为数字1,第一开关113断开，开关111闭合。因此电容112通过开关111放电，电压115急剧地降低至参考电压21o0041开关111和113有不同的实现方式，显示在图5中的PWM邨各10a的就是其中一个。在图5中，在充放电电路11a里，开关111通过第一NMOS晶体管llla（也称晶体管111a）实现，开关113通过第一PMOS晶体管113a（称晶体管113a）显示。NMOS晶体管111a的栅极和PMOS晶体管113a的栅极分别接收反相后信号。NMOS晶体管111a的漏极和电容112的第一端（在图4和图5的左边）相互连接，并与参考电压21相连。电流源114的正极连

11、接至正工作电压，如Vdd24o电流源114的负极连接至PMOS晶体管113a的漏极。NMOS晶体管111a的源极连接至PMOS晶体管113a的漏极和电容112的第二端（在图4和图5的右边），来形成充放电电路11的输出端H5o0042在图4中的PWM邨各10包含电压传输电路13,该电压传输电路有着第二PMOS晶体管131（称晶体管131）,第三PMOS晶体管132（称晶体管132）,第二NMOS晶体管133（称晶体管133）,第二反相器134（称反相器134）和第二电流源136（也称电流源136） o0043 PMOS晶体管131的栅极连接至电容12的输出端，源极连接至Vdd24o PMOS晶体

12、管131的漏极连接NMOS晶体管133的漏极、PMOS晶体管132的漏极和反相器134的输入端。NMOS晶体管133的源极连接至电流源136的正极，电流源136的负极接地。反相器134的输出端用于作为电压传输电路13的输出端，也就是PWM E各10的输出端。0044当反相器134的输入为数字0时它将输出数字1,否则将输出数字0o最后，反相器134也有不同的实现方式，显示在图5的PWM电路中的即为其中一例。反相器134a包含第四PMOS晶体管1341（也称晶体管1341）和第三NMOS晶体管1342（也称晶体管1342） oPM0S晶体管1341的栅极连接至NMOS晶体管1342的栅极，来形成反

13、相器134a的输入端，PMOS晶体管1341的漏极连接至NMOS晶体管1342的漏极，以形成反相器134a的输出端，NMOS晶体管1342的源极接地。0045通过以下几个例子，在图5中的PWM电路10将作出参考。通常，初始信号20的占空比为90%。0046实例1 ：控曲言号22的电压低于参考电压，也就是Vctr Vrefo0047图5中根据本发明的信号波形将解释在图6中。在t = 0的时刻，信号20为数字0,反相后信号为lo从而NMOS晶体管111a导通，因此对电容112来说形成了一放电回路。结果是，电容112的两端具有相同的电压，也就是参考电压。0048在t = a的时刻，信号20从0回到1

14、,反相后信号为0。从而NMOS e固本管111a断开而PMOS晶体管113a导通。电流源114通过导通的PMOS晶体管113a在第二端115对电容112充电。因此，在输出端115的电压从参考电压呈线性地增加，如图6所示。0049 在t = b时刻，当信号20回到0,电容112通过导通的NMOS晶体管111a快速放电，使得在输出端115的电压降低，而后电容的两端再次具有相同电压。0050 当控制信号22的电压低于参考电压时，在充放电电路11的输出端115的电压并不低于参考电压21,在比较器12的正输入端的电压低于其负输入端的电压。因此，比较器12的输出为常数00051从而，在这个例子中，PMOS

15、晶体管131始终为导通的。0052 一旦信号20为0, PMOS晶体管132导通，并起先进入饱和区域。然而，NMOS晶体管133仍旧为断开，驱使PMOS晶体管132立即从饱和区域进入线性区域。而后在PMOS晶体管132的源极和漏极之间的电压趋向于0,现在，在PMOS晶体管132的源极和漏极之间可被认为是良好的电导体。因此，138点的电压，即为在PMOS晶体管132漏极的电压，为数字lo同时NMOS晶体管1342将导通。此外，NMOS晶体管1342将通过PMOS晶体管1341被迫进入线性区域。同样地，NMOS晶体管1342的源极和漏极之间也可被认为是良好的电导体，在NMOS晶体管1342的漏极电压，即输出端23的电压将具有地的电势，也就是说数字00053 当信号20为1时，即从时亥U a至I时亥J b,从时刻c到时刻d等，晶体管133闭合。在138点的电压由晶体