占空比检测电路和占空比检测方法与流程

本发明涉及电子电路技术领域，更具体地，涉及占空比检测电路和占空比检测方法。

背景技术：

脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation,pwm)技术是利用微处理器提供的脉冲信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，目前被广泛地应用于功率控制与变换、测量以及通信等众多领域中。

在pwm技术中，脉冲信号的占空比是脉冲信号的重要信息，因此需要设计电路对脉冲信号的占空比进行检测。在传统的针对脉冲信号的占空比检测电路中，通常利用电阻-电容网络对脉冲信号进行滤波以将脉冲信号还原为能够表征脉冲信号的占空比的模拟信号。

图1示出了传统的占空比检测电路的结构示意图。如图1所示，传统的占空比检测电路100直接利用电阻r0和电容c0对脉冲信号vpwm进行滤波以得到输出信号vout，从而时间将脉冲信号vpwm的占空比d转换成的直流电压的过程。然而，当脉冲信号的频率较低时，例如当脉冲信号vpwm的频率等于1khz时，电阻r0和电容c0产生的时间常数需要达到5ms级别，假设电压r0的阻值取为5mω，那么电容c0的容值需要达到1nf，然而这种容值的电容无法集成到芯片内部，需要将电容外置，同时对芯片增设额外的管脚以用于与外置电容相接，不仅提高了电路连接的复杂程度，还增大了占空比检测电路的面积。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种占空比检测电路和占空比检测方法，能够对低频率的脉冲信号的占空比进行检测而无需采用外置电容，从而得到用于表征被检测的脉冲信号的占空比的稳定直流输出电压。

根据本发明的一方面，提供了一种针对脉冲信号的占空比检测电路，其特征在于，包括：开关单元，其用于根据所述脉冲信号的电平状态选择第一电压和第二电压之一作为参考电压；跨导放大器，与所述开关单元相连接，其用于根据所述参考电压与输出电压的反馈信号之间的差值产生误差电流；电容，与所述跨导放大器相连接，其用于对所述误差电流积分以获得积分电压；以及输出单元，与所述电容和所述跨导放大器相连接，其用于根据所述积分电压产生所述输出电压和所述反馈信号，所述输出电压表征所述脉冲信号的占空比，所述反馈信号表征所述输出电压的大小。

优选地，所述脉冲信号的电平状态包括第一电平状态和第二电平状态，所述开关单元包括：第一开关，与所述跨导放大器相连接，其用于在所述脉冲信号为所述第一电平状态时导通、在所述脉冲信号为所述第二电平状态时关断，所述第一开关的第一通路端接收所述第一电压；第二开关，与所述跨导放大器相连接，其用于在所述脉冲信号为所述第二电平状态时导通、在所述脉冲信号为所述第一电平状态时关断，所述第二开关的第一通路端接收所述第二电压，所述第一开关的第二通路端和所述第二开关的第二通路端相连并提供所述参考电压。

优选地，所述第一电压等于基准电压，所述第二电压等于0。

优选地，所述开关单元还包括反相器，所述第一开关的控制端和所述反相器的输入端接收所述脉冲信号，所述反相器输出所述脉冲信号的反相信号，所述第二开关的控制端与所述反相器的输出端相连以接收所述反相信号。

优选地，所述第一开关和所述第二开关由晶体管实现。

优选地，所述反馈信号等于所述输出电压或等于所述输出电压与反馈系数的乘积，其中反馈系数大于1或小于1。

优选地，所述跨导放大器的正相输入端接收所述参考信号，所述跨导放大器的反相输入端接收所述反馈信号，所述跨导放大器的输出端提供所述误差电流。

优选地，所述电容的第一端与所述跨导放大器的输出端相连以接收所述误差电流并提供所述积分电压，所述电容的第二端接地或接收设定电压。

优选地，所述输出单元包括第二放大器，所述第二放大器用于按一定比例放大所述积分电压并根据放大后的所述积分电压产生所述输出电压。

优选地，所述第二放大器还用于提供直流偏移量，放大后的所述积分电压与所述直流偏移量之差等于所述输出电压。

优选地，所述输出单元包括：计数模块，与所述电容相连接，其用于产生计数值，当所述积分电压上升一个单位量时，所述计数值加一，当所述积分电压降低一个所述单位量时，所述计数值减一；数模转换模块，与所述计数模块相连接，其用于根据所述计数值产生所述输出电压。

优选地，所述输出单元还包括复位模块，所述复位模块与所述电容相连接，所述复位模块用于当所述积分电压上升至第三电压时将所述积分电压复位至复位电压，并当所述积分电压下降至第四电压时将所述积分电压复位至所述复位电压。

优选地，所述单位量等于所述第三电压与所述第四电压之差的二分之一。

优选地，所述复位电压等于所述第三电压和所述第四电压的平均值。

优选地，所述计数模块包括：第一比较器，其正相输入端与所述电容相连以接收所述积分电压，其反相输入端接收所述第三电压，其输出端提供第一触发信号；第二比较器，其正相输入端与所述电容相连以接收所述积分电压，其反相输入端接收所述第四电压，其输出端提供第二触发信号；第一脉冲发生器，与所述第一比较器的输出端相连以接收所述第一触发信号，其用于根据所述第一触发信号产生加法计数信号，当所述第一触发信号出现上升沿时，所述加法计数信号中出现有效脉冲；第二脉冲发生器，与所述第二比较器的输出端相连以接收所述第二触发信号，其用于根据所述第二触发信号产生减法计数信号，当所述第二触发信号出现下降沿时，所述减法计数信号中出现有效脉冲；计数器，与所述第一脉冲发生器和所述第二脉冲发生器相连接以接收所述加法计数信号和所述减法计数信号，其用于提供所述计数值，并当所述加法计数信号中出现有效脉冲时将所述计数值加一、当所述减法计数信号中出现有效脉冲时将所述计数值减一。

优选地，所述复位模块包括：第三开关，其第一通路端接收所述复位电压，其第二通路端与所述电容相连以控制所述积分电压，其控制端与所述第一脉冲发生器相连以接收所述加法计数信号，当所述加法计数信号出现有效脉冲时，所述第三开关导通；第四开关，其与所述第三开关并联，其控制端与所述第二脉冲发生器相连以接收所述减法计数信号，当所述减法计数信号出现有效脉冲时，所述第四开关导通。

根据本发明实施例的占空比检测电路利用开关单元、跨导放大器、电容以及输出单元构成闭环结构以实现脉冲信号的占空比检测，尤其是能够实现对极低频脉冲信号的占空比检测，最终输出用于表征脉冲信号的占空比的稳定直流输出电压。占空比检测电路仅需采用小容值的可以被集成的电容，因此无需外置电容，从而无需针对外置电容设置额外的管脚，不仅在应用过程中连接方便，还能够减小占空比检测电路的面积。同时，本发明实施例的占空比检测电路的线路简单且易于集成，能够对低频的脉冲信号的占空比进行检测。

根据本发明的另一方面，还提供了一种针对脉冲信号的占空比检测方法，其特征在于，包括：根据所述脉冲信号的电平状态选择第一电压和第二电压之一作为参考电压；根据所述参考电压与输出电压的反馈信号之间的差值产生误差电流；对所述误差电流积分以获得积分电压；以及根据所述积分电压产生所述输出电压和所述反馈信号，其中，所述输出电压表征所述脉冲信号的占空比，所述反馈信号表征所述输出电压的大小。

优选地，根据所述脉冲信号的电平状态选择第一电压和第二电压之一作为参考电压的步骤包括：当所述脉冲信号的电平状态为第一电平状态时，选择所述第一电压作为所述参考电压；当所述脉冲信号的电平状态为第二电平状态时，选择所述第二电压作为所述参考电压。

优选地，所述第一电压等于基准电压，所述第二电压等于0。

优选地，根据所述参考电压与输出电压的反馈信号之间的差值产生误差电流的步骤包括：当所述输出电压小于所述参考电压时，利用所述误差电流进行充电使得所述积分电压增大；当所述输出电压大于等于所述参考电压时，利用所述误差电流放电使得所述积分电压减小。

优选地，根据所述积分电压产生所述输出电压和所述反馈信号的步骤包括：按一定比例放大所述积分电压；根据放大后的所述积分电压产生所述输出电压；根据所述输出电压产生所述反馈信号。

优选地，根据放大后的所述积分电压产生所述输出电压的步骤包括：将放大后的所述积分电压与所述直流偏移量之差作为所述输出电压。

优选地，根据所述积分电压产生所述输出电压和所述反馈信号的步骤包括：根据所述积分电压产生计数值；将所述计数值转换为所述输出电压；根据所述输出电压产生所述反馈信号。

优选地，根据所述积分电压产生计数值的步骤包括：当所述积分电压上升一个单位量时，将所述计数值加一；当所述积分电压下降一个所述单位量时，将所述计数值减一。

优选地，所述单位量等于第三电压与第四电压之差的二分之一，当所述积分电压上升至所述第三电压或下降至所述第四电压时，将所述积分电压复位至复位电压，所述复位电压等于所述第三电压与所述第四电压的平均值。

优选地，根据所述输出电压产生所述反馈信号的步骤包括：将所述输出电压直接作为所述反馈信号输出，或将所述输出电压与反馈系数的乘积作为所述反馈信号输出，其中所述反馈系数大于1或小于1。

根据本发明实施例的占空比检测方法能够实现脉冲信号的占空比检测，尤其是能够实现对极低频脉冲信号的占空比检测，最终输出用于表征脉冲信号的占空比的稳定直流输出电压。并且由于本发明实施例中的占空比检测方法仅需采用小容值的可以被集成的电容，因此无需外置电容，使得用于实现该方法的占空比检测电路易于集成、连接方便、并具有较小的面积。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了传统的占空比检测电路的结构示意图。

图2示出本发明第一实施例的占空比检测电路的结构示意图。

图3a示出本发明第一实施例的一种开关单元的示意性电路图。

图3b示出本发明一种替代实施例的开关单元的示意性电路图。

图4a示出本发明第一实施例的输出单元的结构示意图。

图4b示出本发明的一种替代实施例的输出单元的结构示意图。

图4c示出本发明第二实施例的占空比检测电路中输出单元的结构示意图。

图4d示出本发明第三实施例的占空比检测电路中输出单元的结构示意图。

图5示出本发明第四实施例的占空比检测方法的流程示意图。

图6示出本发明第四实施例的占空比检测方法中步骤s330的一种流程示意图。

图7示出本发明第四实施例的占空比检测方法中步骤s330的另一种流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图2示出本发明第一实施例的占空比检测电路的结构示意图。

如图2所示，本发明第一实施例的占空比检测电路200包括开关单元210、跨导放大器220、电容c1以及输出单元230。占空比检测电路200用于通过检测脉冲信号vpwm的占空比d获得输出信号vout，其中输出信号vout跟随脉冲信号vpwm的占空比d的变化而变化。

开关单元210用于根据脉冲信号vpwm的电平状态选择第一电压v1和第二电压v2之一作为参考电压vp。由于脉冲信号vpwm通常为方波信号，因此脉冲信号vpwm的电平状态为高电平或低电平。当脉冲信号vpwm的电平状态为高电平时，开关单元210输出的参考电压vp等于第一电压v1；当脉冲信号vpwm的电平状态为低电平时，开关单元210输出的参考电压vp等于第二电压v2。具体地，第一电压v1例如来源于基准电压模块产生的基准电压，第二电压v2优选为0v。

跨导放大器220用于根据参考电压vp和输出电压vout的反馈信号vbf之间的差值产生误差电流ie。具体地，跨导放大器220正相输入端接收参考电压vp，其反相输入端接收反馈信号vbf，其输出端提供误差电流ie，该误差电流ie＝gm*(vp-vbf)，其中gm为跨导放大器220的跨导。当脉冲信号vpwm为高电平时，误差电流ie＝gm*(v1-vbf)；当脉冲信号vpwm为低电平时，误差电流ie＝gm*(v2-vbf)。跨导gm的大小决定了输出电压vout的纹波电压大小。

电容c1用于对误差电流ie进行积分以得到积分电压vc。具体地，电容c1连接在跨导放大器220的输出端和地(或其他的设定电压)之间，误差电流ie对电容c1的上极板进行充放电以积分得到积分电压vc。

输出单元230用于根据积分电压vc产生输出电压vout和输出电压vout的反馈信号vbf，其中，反馈信号vbf用于表征输出电压vout的大小。在一些实施例中，反馈信号vbf等于输出电压vout，在另一些实施例中，反馈信号vbf可以等于输出电压vout与反馈系数q的乘积，其中反馈系数q大于1或小于1。

下面以两种开关单元的电路为例对开关单元210进行详细说明。

图3a示出本发明第一实施例的一种开关单元的示意性电路图。

如图3a所示，开关单元210包括第一开关k1和第二开关k2。其中，第一开关k1的第一端接收第一电压v1，第二开关k2的第一端接收不同于第一电压的第二电压v2，第一开关k1的第二端和第二开关k2的第二端相连并提供参考电压vp。当脉冲信号vpwm为高电平时，第一开关k1导通而第二开关k2关断，此时参考电压vp等于第一电压v1；当脉冲信号vpwm为低电平时，第二开关k2导通而第一开关k1关断，此时参考电压vp等于第二电压v2。

在本实施例中，如图3a所示，第一开关k1的控制端和第二开关k2的控制端均受控于脉冲信号vpwm。具体地，第一开关k1例如由n沟道场效应晶体管实现，第二开关k2例如由p沟道场效应晶体管实现。

图3b示出本发明一种替代实施例的开关单元的示意性电路图。

作为开关单元的一种替代的实施例，如图3b所示，开关单元210不仅包括第一开关k1和第二开关k2，还包括反相器inv。反相器inv的输入端接收脉冲信号vpwm，反相器inv的输出端提供脉冲信号的反相信号vpwm_b，第一开关k1的控制端受控于脉冲信号vpwm，第二开关k2的控制端受控于反相信号vpwm_b。因此，当脉冲信号vpwm为高电平时，反相信号vpwm_b为低电平，第一开关k1导通，即第一开关k1的第一端和第二端连通，使得参考电压vp等于第一电压v1，同时第二开关k2关断；当脉冲信号vpwm为低电平时，反相信号vpwm_b为高电平，第二开关k2导通，即第二开关k2的第一端和第二端连通，使得参考电压vp等于第二电压v2，同时第一开关k2关断。具体地，第一开关k1和第二开关例如均由n沟道场效应晶体管实现。

下面以四种输出单元的结构为例对输出单元230进行详细说明。

图4a示出本发明第一实施例的输出单元的结构示意图。

如图4a所示，输出单元230包括放大器u1，并将输出电压vout直接作为反馈信号vbf反馈至跨导放大器220的反相输入端。放大器u1对积分电压vc按照比例系数k进行放大并提供大于0的直流偏移量voffset，使得放大器u1提供的输出电压vout等于k*vc-voffset，从而当输出电压vout电压接近0时，跨导放大器220仍能正常工作。例如当输出电压vout＝0.01v、比例系数k＝1时，由于放大器u1提供直流偏移量voffset，此时积分电压vc＝0.01v+voffset>0.01v，即放大器u1将积分电压vc抬高了一个直流偏移量voffset，因此跨导放大器220不会因积分电压vc的值过小而出现异常。

在本实施例中，当脉冲信号vpwm的占空比d恒定时，经过占空比检测电路200的环路控制达到稳定后，输出电压vout达到稳定值，误差电流ie的平均电流值为0。此时，在第二电压v2＝0的情况下，在脉冲信号vpwm的一个周期内，误差电流ie的平均电流等于gm*[(v1-vout)*d+(0-vout)*(1-d)]＝gm*(v1*d-vout)＝0，因此反馈信号vbf＝vout＝v1*d，因此输出电压vout可以用于表征脉冲信号vpwm的占空比d，从而占空比检测电路200完成了对脉冲信号vpwm的占空比d的检测。

当脉冲信号vpwm的频率较低时，例如当脉冲信号vpwm的频率为1khz、占空比d＝50％时，假设第一电压v1＝1v、第二电压v2＝0v、反馈信号vbf等于输出电压vout(对于如图4b所示的输出单元的第二种结构来说，反馈系数q等于1)，则可以计算得到输出电压vout＝v1*d＝0.5v。假定跨导放大器220的跨导gm＝0.01ua/v，并将电容c1的容值设定为200pf(可以被集成)，则当脉冲信号vpwm为高电平时，误差电流ie约为gm*(v1-vout)＝0.01ua/v*(1v-0.5v)＝5na，当脉冲信号vpwm为低电平时，误差电流ie约为gm*(v2-vout)＝0.01ua/v*(0v-0.5v)＝-5na，即在脉冲信号vpwm的一个周期内(1ms)，电容c1的充放电时间都是0.5ms，积分电压vc的纹波电压等于5na*0.5ms/200pf＝12.5mv，计算得到积分电压vc的纹波电压占比为12.5mv/0.5v＝2.5％，可以看出跨导放大器220的跨导gm的大小决定了输出电压vout的纹波电压大小。

图4b示出本发明的一种替代实施例的输出单元的结构示意图。

作为输出单元的第一种替代的实施例，与上述实施例相比，如图4b所示，输出单元230包括放大器u1和反馈模块231。其中放大器u1与如图4a所示的输出单元中的放大器u1相同，均对积分电压vc按照比例系数k进行放大并提供大于0的直流偏移量voffset，在此不再赘述。反馈模块231用于根据输出电压vout产生反馈信号vbf，其中，反馈信号vbf用于表征输出电压vout的大小，反馈信号vbf例如等于输出电压vout或等于输出电压vout与反馈系数q的乘积，反馈系数q大于1或小于1。

在本实施例的占空比检测电路200的工作过程中，当脉冲信号vpwm的占空比d恒定时，经过占空比检测电路200的环路控制达到稳定后，输出电压vout达到稳定值，误差电流ie的平均电流值为0。此时，在第二电压v2＝0的情况下，在脉冲信号vpwm的一个周期内，误差电流ie的平均电流等于gm*[(v1-vbf)*d+(0-vbf)*(1-d)]＝gm*(v1*d-vbf)＝0，因此反馈信号vbf＝v1*d。而由于反馈信号vbf能够表征输出电压vout，即反馈信号vbf＝vout*q，因此输出电压vout可以用于表征脉冲信号vpwm的占空比d，从而占空比检测电路200完成了对脉冲信号vpwm的占空比d的检测。

占空比检测电路200利用开关单元、跨导放大器、电容以及输出单元构成闭环结构以实现脉冲信号的占空比检测，能够实现对低频的脉冲信号的占空比检测，最终输出用于表征脉冲信号的占空比的稳定直流输出电压。占空比检测电路仅需采用小容值的可以被集成的电容，因此无需外置电容，从而无需针对外置电容设置额外的管脚，不仅在应用过程中连接方便，还能够减小占空比检测电路的面积，并且线路简单且易于集成，能够对低频的脉冲信号的占空比进行检测。

然而，当脉冲信号vpwm的频率进一步降低时(例如降低至100hz以下)，由上述分析可知，上述各实施例的占空比检测电路200所提供的输出电压vout的纹波电压将达到25％，因此需要减小跨导放大器220的跨导gm和/或增大电容c1的容值，但这可能导致误差电流ie的值过小，使得占空比检测电路200容易受到干扰而导致检测结果不准确或电路出现异常。因此，为了进一步完善针对脉冲信号的占空比检测电路，本发明针对不同的输出单元结构提出了下述各占空比检测电路的实施例，由于下述各实施例的占空比检测电路中除输出单元之外的部分与上述第一实施例完全相同，因此不再赘述。

图4c示出本发明第二实施例的占空比检测电路中输出单元的结构示意图。

如图4c所示，占空比检测电路200中的输出单元230用于根据积分电压vc的变化量产生计数值n，并将数字信号形式的计数值n转换成模拟信号形式的输出信号vout，最后根据输出信号vout产生反馈信号vbf，并将反馈信号vbf返回至跨导放大器220的反相输入端。输出单元230包括复位模块232、计数模块233、数模转换模块234以及反馈模块231，其中计数模块233用于产生计数值n，并在积分电压vc上升一个单位量δv时令计数值n加1、在积分电压vc下降一个单位量δv时令计数值n减1；复位模块232用于在计数值n每完成一次加1或减1运算后将积分电压vc复位至复位电压vrst；数模转换模块234用于将数字信号形式的计数值n转换成模拟信号形式的输出信号vout；反馈模块231用于根据输出电压vout产生反馈信号vbf，其中，反馈信号vbf用于表征输出电压vout的大小，反馈信号vbf例如等于输出电压vout或等于输出电压vout与反馈系数q的乘积，其中反馈系数q大于1或小于1。

在本实施例中，如图4c所示，计数模块233包括第一比较器u3、第二比较器u4、第一脉冲发生器u5、第二脉冲发生器u6以及计数器u7。第一比较器u3的正相输入端接收积分电压vc、反相输入端接收第三电压v3、输出端提供第一触发信号en1；第一脉冲发生器u5根据第一触发信号en1产生加法计数信号cal_p，例如当第一触发信号en1出现上升沿时(即当积分电压vc上升至第三电压v3时)，加法计数信号cal_p由低电平跳变至高电平，经过一段窄脉冲时间后再由高电平跳变至低电平；第二比较器u4的正相输入端接收积分电压vc、反相输入端接收第四电压v4、输出端提供第二触发信号en2；第二脉冲发生器u6根据第二触发信号en2产生减法计数信号cal_n，例如当第二触发信号en2出现下降沿时(即当积分电压vc下降至第四电压v4时)，减法计数信号cal_n由低电平跳变至高电平，经过一段窄脉冲时间后再由高电平跳变至低电平；计数器u7用于提供计数值n，并根据加法计数信号cal_p和减法计数信号cal_n对计数值n进行加减运算，当加法计数信号cal_p中出现有效脉冲时，计数值n加1，当减法计数信号cal_n中出现有效脉冲时，计数值n减1。

复位模块232包括第三开关k3和第四开关k4。第三开关k3的第一通路端接收复位电压vrst、第二通路端用于控制积分电压vc、控制端接收加法计数信号cal_p；第四开关k4与第三开关k3并联，第四开关k4的控制端接收减法计数信号cal_n。具体地，第三开关k3和第四开关k4可以由相应的晶体管实现。

作为一种优选的实施例，复位电压vrst等于(v3+v4)/2，积分电压vc上升/下降的单位量δv等于(v3-v4)/2。当输出电压vout小于参考电压vp时，跨导放大器220所输出的误差电流ie对电容c1进行充电，使得积分电压vc增大，当积分电压vc由复位电压vrst＝(v3+v4)/2上升至第三电压v3时，即积分电压vc上升了一个单位量δv＝(v3-v4)/2时，第一比较器u3所输出的第一触发信号en1由低电平变为高电平，使得第一脉冲发生电路u5所输出的加法计数信号cal_p出现一个有效脉冲，因此计数器u7对计数值n进行加1运算，数模转换模块234将加1后的计数值n转换为模拟信号形式的输出电压vout，且第三开关k3在加法计数信号cal_p中的有效脉冲的作用下导通一段窄脉冲时间，使得积分电压vc被复位至复位电压vrst；当输出电压vout大于参考电压vp时，跨导放大器220所输出的误差电流ie对电容c1进行放电，使得积分电压vc减小，当积分电压vc由复位电压vrst＝(v3+v4)/2下降至第三电压v4时，即积分电压vc下降了一个单位量δv＝(v3-v4)/2时，第二比较器u4所输出的第二触发信号en2由高电平变为低电平，使得第二脉冲发生电路u6所输出的减法计数信号cal_n出现一个有效脉冲，因此计数器u7对计数值n进行减1运算，数模转换模块234将减1运算后的计数值n转换为模拟信号形式的输出电压vout，且第四开关k4在减法计数信号cal_n中的有效脉冲的作用下导通一段窄脉冲时间，使得积分电压vc被复位至复位电压vrst，如此循环，直至输出电压vout达到稳定值时，输出电压vout即可表征脉冲信号vpwm的占空比d。

图4d示出本发明第三实施例的占空比检测电路中输出单元的结构示意图。

如图4d所示，与图4c所示的第二实施例相比，本实施例中的输出单元230中省略了反馈模块231，数模转换模块234直接将输出电压vout作为反馈信号vbf输出至跨导放大器220的反相输入端。其余部分与图4c所示的输出单元相同，在此不再赘述。

上述第二实施例和第三实施例的占空比检测电路200利用开关单元、跨导放大器、电容以及输出单元构成闭环结构以实现脉冲信号的占空比检测，尤其是在输出单元中利用计数器以及数模转换模块等实现环路控制，从而能够实现对极低频的脉冲信号的占空比检测，最终输出用于表征脉冲信号的占空比的稳定直流输出电压。占空比检测电路仅需采用小容值的可以被集成的电容，因此无需设置外置电容，从而无需针对外置电容设置额外的管脚，不仅在应用过程中连接方便、线路简单且易于集成，还减小了占空比检测电路在印刷电路板上的占用面积。同时，能够对低频的脉冲信号的占空比进行检测，并且相比于第一实施例的占空比检测电路，基于第二实施例和第三实施例的占空比检测电路能够对具有更低频率的脉冲信号的占空比进行检测。

图5示出本发明第四实施例的占空比检测方法的流程示意图。包括步骤s310至s330。

在步骤s310中，根据脉冲信号vpwm的电平状态选择第一电压v1和第二电压v2之一作为参考电压vp。其中，当脉冲信号vpwm的电平状态为第一电平状态时，选择第一电压v1作为参考电压vp；当脉冲信号的电平状态为第二电平状态时，选择第二电压v2作为参考电压vp。优选地，第一电压v1等于基准电压，第二电压v2等于0。

在步骤s320中，根据参考电压vp与输出电压vout的反馈信号vbf之间的差值产生误差电流ie，并对误差电流ie积分以获得积分电压vc。本步骤例如由跨导放大器和连接在跨导放大器的输出端和地之间的电容实现。具体地，当输出电压vout小于参考电压vp时，利用误差电流ie进行充电使得积分电压vc增大；当输出电压vout大于等于参考电压vc时，利用误差电流ie放电使得积分电压vc减小。

在步骤s330中，根据积分电压vc产生输出电压vout和反馈信号vbf，其中，输出电压vout表征脉冲信号vpwm的占空比d，反馈信号vbf表征输出电压vout的大小。

图6示出本发明第四实施例的占空比检测方法中步骤s330的一种流程示意图。包括步骤s331a至s333a。

在步骤s331a中，按比例系数k放大积分电压vc。本步骤例如由放大器实现。

在步骤s332a中，根据放大后的积分电压产生输出电压vout。优选地，将放大后的积分电压与直流偏移量voffset之差作为输出电压vout，即输出电压vout等于k*vc-voffset，从而当输出电压vout电压接近0时，用于实现产生误差电流ie的跨导放大器仍能正常工作。例如当输出电压vout＝0.01v、比例系数k＝1时，由于此时的积分电压vc＝0.01v+voffset>0.01v，即积分电压vc被抬高了一个直流偏移量voffset，因此用于产生误差电流ie的跨导放大器不会因积分电压vc的值过小而出现异常。

在步骤s333a中，根据输出电压vout产生反馈信号vbf。优选地，将输出电压vout直接作为反馈信号vbf输出，或将输出电压vout与反馈系数q的乘积作为反馈信号vbf输出，其中反馈系数q大于1或小于1。

在脉冲信号vpwm的占空比d恒定的情况下，当输出电压vout达到稳定值时，误差电流ie的平均电流值为0。此时，假设在第二电压v2＝0的情况下，在脉冲信号vpwm的一个周期内，误差电流ie的平均电流等于gm*[(v1-vbf)*d+(0-vbf)*(1-d)]＝gm*(v1*d-vbf)＝0(其中gm为用于产生误差电流ie的跨导放大器的跨导)，此时反馈信号vbf＝v1*d，而由于反馈信号vbf等于输出电压vout或等于输出电压vout与反馈系数q的乘积，因此输出电压vout可以用于表征脉冲信号vpwm的占空比d，从而完成了对脉冲信号vpwm的占空比d的检测。

图7示出本发明第四实施例的占空比检测方法中步骤s330的另一种流程示意图。包括步骤s331b至s333b。

在步骤s331b中，根据积分电压vc产生计数值n。其中，当积分电压vc上升一个单位量δv时，将计数值n加一；当积分电压vc下降一个单位量δv时，将计数值n减一。优选地，单位量δv等于第三电压v3与第四电压v4之差的二分之一，当积分电压vc上升至第三电压v3或下降至第四电压v4时，将积分电压vc复位至复位电压vrst，其中，复位电压vrst等于第三电压v3与第四电压v4的平均值。

在步骤s332b中，将计数值n转换为输出电压vout。例如通过数模转换模块实现。

在步骤s333b中，根据输出电压vout产生反馈信号vbf。优选地，将输出电压vout直接作为反馈信号vbf输出，或将输出电压vout与反馈系数q的乘积作为反馈信号vbf输出，其中反馈系数q大于1或小于1。

当输出电压vout小于参考电压vp时，误差电流ie对电容c1进行充电，使得积分电压vc增大，当积分电压vc由复位电压vrst＝(v3+v4)/2上升至第三电压v3时，即积分电压vc上升了一个单位量δv＝(v3-v4)/2时，对计数值n进行加1运算，并将将加1后的计数值n转换为模拟信号形式的输出电压vout，并且将积分电压vc被复位至复位电压vrst。

当输出电压vout大于等于参考电压vp时，误差电流ie对电容c1进行放电，使得积分电压vc减小，当积分电压vc由复位电压vrst＝(v3+v4)/2下降至第三电压v4时，即积分电压vc下降了一个单位量δv＝(v3-v4)/2时，对计数值n进行减1运算，并将积分电压vc被复位至复位电压vrst，如此循环，直至输出电压vout达到稳定值时，输出电压vout即可表征脉冲信号vpwm的占空比d。

根据本发明实施例的占空比检测方法能够实现脉冲信号的占空比检测，尤其是能够实现对极低频脉冲信号的占空比检测，最终输出用于表征脉冲信号的占空比的稳定直流输出电压。并且由于本发明实施例中的占空比检测方法仅需采用小容值的可以被集成的电容，因此无需外置电容，使得用于实现该方法的占空比检测电路易于集成、连接方便、并具有较小的面积。

依照本发明的实施例如上文，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。