专利名称：一种基于直接扩频技术的 pwm调制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于开关电源EMI技术领域，涉及一种PWM (脉冲宽度调制)调制方法，尤其涉及一种基于直接扩频技术的PWM调制方法；同时，本发明还涉及一种基于直接扩频技术的PWM调制系统。
背景技术：
随着电子产业的发展，各种电子产品对电源的要求也越来越 高，开关电源以体积小、损耗小、效率高等优点，在电源领域得到了快速的发展，其应用范围也越来越广泛，开关电源技术已经成为电源领域中的主流技术。但应用在通信、仪器仪表等设备中时，开关电源的开关脉冲及其谐波与寄生振荡带来的电磁干扰(EMI)，使得这些系统中的某些性能或指标有不同程度的下降。如何减小开关电源对系统中其他设备及外界的电磁干扰，一直是电源设计中不可回避的问题。通常，根据传播路径的不同，开关电源产生的电磁干扰可以分为传导干扰和辐射干扰两大类，传导干扰沿电源的输入、输出线传播；而辐射干扰属于射频干扰，以空间辐射为主。针对传导干扰和辐射干扰的不同特点，抑制EMI的传统做法分别是采用滤波和屏蔽技术。只要设计合理，效果都比较明显。但是，在有些场合却很难满足设计要求。扩频技术原本是应用于无线通信领域中的一种新技术，它通过频率调制把射频能量拓展到一个比较宽的频率范围内，扩频技术主要应用于方波信号，方波信号由基频信号和其奇次谐波构成。而主要的电磁辐射能量来自于基频信号、3次和5次谐波分量。将基频信号的能量分布到一定的频率范围内，同时也将其各次谐波的能量分布到了一个更广的频率范围。因为经过调制η次谐波的频率范围是经过调制后基频范围的η倍。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于直接扩频技术的PWM调制方法，可解决目前开关电源抑制EMI难以满足设计要求的问题，并在一定程度上提高了电源效率，具有简单、高效、调制度可控、在要求范围随机性好的特点。此外，本发明还提供一种基于直接扩频技术的PWM调制系统，可解决目前开关电源抑制EMI难以满足设计要求的问题，并在一定程度上提高了电源效率，具有简单、高效、调制度可控、在要求范围随机性好的特点。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种基于直接扩频技术的PWM调制方法，所述方法包括如下步骤步骤SI、将一列PWM信号以及一列扩频序列作为输入信号输入至一直接扩频运算单元；步骤S2、所述直接扩频运算单元以一个基准信号为准，对PWM信号和扩频序列在规定范围内进行直接扩频运算；步骤S3、根据步骤S2的运算结果来决定输出的状态；
步骤S4、循环进行步骤SI、步骤S2、步骤S3，得到随机的直接扩频的PWM信号，将此PWM信号进行处理后驱动开关管，或直接驱动开关管。作为本发明的一种优选方案，所述步骤SI还包括利用一 PWM信号生成单元生成被调制的PWM信号；利用一扩频序列生成单元生成需要的扩频序列。作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中，所述直接扩频运算单元直接利用具有高码率的扩频码序列采用各种调制方式来扩展频谱；将信源与设定的伪随机码进行模二加；直接扩频运算的处理流程包括在触发信号控制下，直接将PWM信号和伪随机序列进行异或运算。作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中，被调制的PWM信号任意选择调制范围。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中的基准信号由内部产生或者由外部提供。作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3中，由输出的正态分布结果来决定其输出高低状态；或者对运算结果使用哈希算法或次幂运算，由哈希算法或次幂运算结果来决定其输出高低状态；或者直接判断步骤S2的运算状态为“I”或则“0”，来输出其高低状态。作为本发明的一种优选方案，所述步骤S4中，对PWM信号进行处理包括对扩频后的PWM进行放大、取样、采集边沿、延长长度、去噪、电压电流双重采样中的一种或多种。—种基于直接扩频技术的PWM调制系统，所述系统包括PWM信号生成单元，用以生成被调制的PWM信号；扩频序列生成单元，用以生成扩频序列；信号输入单元，用于将所述PWM信号生成单元生成的PWM信号以及扩频序列生成单元生成的扩频序列作为输入信号，输入至一直接扩频运算单元；直接扩频运算单元，用于以一个基准信号为准，对PWM信号和扩频序列在规定范围内进行直接扩频运算；状态输出单元，用以根据所述直接扩频运算单元的运算结果来决定输出的状态。作为本发明的一种优选方案，所述系统还包括信号处理单元，用于将经过直接扩频的随机的PWM信号进行处理后用于驱动开关管。作为本发明的一种优选方案，所述系统还包括调制范围选择单元，用以任意选择被调制的PWM信号的调制范围。作为本发明的一种优选方案，所述基准信号由内部产生或者由外部提供。作为本发明的一种优选方案，所述系统利用可编程逻辑器件、在可编程逻辑器件内完成，或者利用分离模块完成。本发明的有益效果在于本发明提出的基于直接扩频技术的PWM调制方法及系统，将PWM和扩频序列送入运算器进行运算，该运算器则是为完成PWM和这个扩频序列的直接扩频而特意设计的，使用该方法就可将以该扩频序列为准对PWM的特定部分进行直接扩频。本发明解决了目前开关电源抑制EMI难以满足设计要求的问题，并在一定程度上提高了电源效率，具有简单、高效、调制度可控、在要求范围随机性好的特点。
图I为本发明基于直接扩频技术的PWM调制系统的作用原理图。图2为本发明基于直接扩频技术的PWM调制系统的组成示意图。图3为本发明PWM调制系统在可编程逻辑器件中的架构图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。实施例一请参阅图I、图2，本发明揭示了一种基于直接扩频技术的PWM调制系统，所述系统包括PWM信号生成单元11、扩频序列生成单元12、信号输入单元13、调制范围选择单元14、直接扩频运算单元15、状态输出单元16、信号处理单元17。
PWM信号生成单元11用以生成被调制的PWM信号。扩频序列生成单元12用以生成扩频序列。信号输入单元13用于将PWM信号生成单元11生成的PWM信号以及扩频序列生成单元12生成的扩频序列作为输入信号，输入至直接扩频运算单元15。调制范围选择单元14用以根据需要任意选择被调制的PWM信号的调制范围。直接扩频运算单元15用于以一个基准信号为准，对PWM信号和扩频序列在规定范围内进行直接扩频运算。所述直接扩频运算单元直接利用具有高码率的扩频码序列采用各种调制方式来扩展频谱；将信源与设定的伪随机码进行模二加。本实施例中，直接扩频运算的处理流程包括但不限于在触发信号控制下，直接将PWM信号和伪随机序列进行异或运算。此外，在规定范围内是为了确定扩频调制率不会太大，比如规定扩频序列和PWM的调制率不超过20%。所述基准信号由内部产生或者由外部提供。状态输出单元16用以根据所述直接扩频运算单元的运算结果来决定输出的状态。具体方式包括但不限于由输出的正态分布结果来决定其输出高低状态；或者对运算结果使用哈希算法或次幂运算，由哈希算法或次幂运算结果来决定其输出高低状态；或者直接判断步骤S2的运算状态为“I”或则“0”，来输出其高低状态。由于此处判断并非固定不变的，这里仅举例说明比如，在运算后判断的状态为I或则0，那么当I比O多时输出为高电平，I比O少时输出低电平，I和O相同时输出高阻状态。信号处理单元17用于将经过直接扩频的随机的PWM信号进行处理，处理后的信号用于驱动开关管；当然，也可以不经过信号处理单元，而直接将经过直接扩频的随机的PWM信号用于驱动开关管。本发明系统可以利用可编程逻辑器件、在可编程逻辑器件内完成，也可以利用分离模块完成。如图3所示，本实施例中，本发明系统利用可编程逻辑器件完成。以上介绍了本发明基于直接扩频技术的PWM调制系统的组成，本发明在揭示上述系统的同时，还揭示了一种基于直接扩频技术的PWM调制方法，所述方法包括如下步骤步骤SI将一列PWM信号以及一列扩频序列作为输入信号输入至一直接扩频运算单元。具体地，利用PWM信号生成单元生成被调制的PWM信号；利用扩频序列生成单元生成需要的扩频序列。步骤S2所述直接扩频运算单元以一个基准信号为准(所述基准信号由内部产生或者由外部提供)，对PWM信号和扩频序列在规定范围内进行直接扩频运算。被调制的PWM信号可以任意选择调制范围，并进行直接扩频调制。所述直接扩频运算单元直接利用具有高码率的扩频码序列采用各种调制方式来扩展频谱；将信源与设定的伪随机码进行模二力口。本实施例中，直接扩频运算的处理流程包括但不限于在触发信号控制下，直接将PWM信号和伪随机序列进行异或运算。此外，在规定范围内是为了确定扩频调制率不会太大，比如规定扩频序列和PWM的调制率不超过20%。步骤S3根据步骤S2的运算结果来决定输出的状态。具体方式包括但不限于由输出的正态分布结果来决定其输出高低状态；或者对运算结果使用哈希算法或次幂运算，由哈希算法或次幂运算结果来决定其输出高低状态；或者直接判断步骤S2的运算状态为“I”或则“0”，来输出其高低状态。由于此处判断并非固定不变的，这里仅举例说明比如，在运算后判断的状态为I或则0，那么当I比O多时输出为高电平，I比O少时输出低电平，I和O相同时输出高阻状态。步骤S4循环进行步骤SI、步骤S2、步骤S3，得到随机的直接扩频的PWM信号，将此PWM信号进行处理后用于驱动开关管，或直接用于驱动开关管，从而达到本发明的技术效果。对PWM信号进行处理的方式包括但不限于对扩频后的PWM进行放大、取样、采集边 沿、延长长度、去噪、电压电流双重采样等等。这里的直接扩频后的PWM是在未经扩频的PWM经过随机序列调制而来的，相当于扩频后的PWM只是在原来的PWM上作了某些改变。综上所述，本发明提出的基于直接扩频技术的PWM调制方法及系统，将PWM和扩频序列送入运算器进行运算，该运算器则是为完成PWM和这个扩频序列的直接扩频而特意设计的，使用该方法就可将以该扩频序列为准对PWM的特定部分进行直接扩频。本发明解决了目前开关电源抑制EMI难以满足设计要求的问题，并在一定程度上提高了电源效率，具有简单，高效，调制度可控，在要求范围随机性好的特点。这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求
1.一种基于直接扩频技术的PWM调制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 步骤SI、将一列PWM信号以及一列扩频序列作为输入信号输入至一直接扩频运算单元; 步骤S2、所述直接扩频运算单元以一个基准信号为准，对PWM信号和扩频序列在规定范围内进行直接扩频运算； 步骤S3、根据步骤S2的运算结果来决定输出的状态； 步骤S4、循环进行步骤SI、步骤S2、步骤S3，得到随机的直接扩频的PWM信号，将此PWM信号进行处理后用于驱动开关管，或直接用于驱动开关管。
2.根据权利要求I所述的基于直接扩频技术的PWM调制方法，其特征在于所述步骤SI还包括 利用一 PWM信号生成单元生成被调制的PWM信号； 利用一扩频序列生成单元生成需要的扩频序列。
3.根据权利要求I所述的基于直接扩频技术的PWM调制方法，其特征在于 所述步骤S2中，所述直接扩频运算单元直接利用具有高码率的扩频码序列采用各种调制方式来扩展频谱；将信源与设定的伪随机码进行模二加；直接扩频运算的处理流程包括在触发信号控制下，直接将PWM信号和伪随机序列进行异或运算。
4.根据权利要求I所述的基于直接扩频技术的PWM调制方法，其特征在于 所述步骤S2中，被调制的PWM信号任意选择调制范围；所述步骤S2中的基准信号由内部产生或者由外部提供。
5.根据权利要求I所述的基于直接扩频技术的PWM调制方法，其特征在于 所述步骤S3中，由输出的正态分布结果来决定其输出高低状态；或者对运算结果使用哈希算法或次幂运算，由哈希算法或次幂运算结果来决定其输出高低状态；或者直接判断步骤S2的运算状态为“ I”或则“O”，来输出其高低状态。
6.根据权利要求I所述的基于直接扩频技术的PWM调制方法，其特征在于 所述步骤S4中，对PWM信号进行处理包括对扩频后的PWM进行放大、取样、采集边沿、延长长度、去噪、电压电流双重采样中的一种或多种。
7.一种基于直接扩频技术的PWM调制系统，其特征在于，所述系统包括 PWM信号生成单元，用以生成被调制的PWM信号； 扩频序列生成单元，用以生成扩频序列； 信号输入单元，用于将所述PWM信号生成单元生成的PWM信号以及扩频序列生成单元生成的扩频序列作为输入信号，输入至一直接扩频运算单元； 直接扩频运算单元，用于以一个基准信号为准，对P丽信号和扩频序列在规定范围内进行直接扩频运算； 状态输出单元，用以根据所述直接扩频运算单元的运算结果来决定输出的状态。
8.根据权利要求7所述的基于直接扩频技术的PWM调制系统，其特征在于 所述系统还包括信号处理单元，用于将经过直接扩频的随机的PWM信号进行处理后用于驱动开关管。
9.根据权利要求7所述的基于直接扩频技术的PWM调制系统，其特征在于 所述系统还包括调制范围选择单元，用以任意选择被调制的PWM信号的调制范围。
10.根据权利要求7所述的基于直接扩频技术的PWM调制系统，其特征在于所述基准信号由内部产生或者由外部提供。
11.根据权利要求7所述的基于直接扩频技术的PWM调制系统，其特征在于所述系统利用可编程逻辑器件、在可编程逻辑器件内完成，或者利用分离模块完成。
全文摘要
本发明揭示了一种基于直接扩频技术的PWM调制方法及系统，所述方法包括如下步骤步骤S1、将一列PWM信号以及一列扩频序列作为输入信号输入至一直接扩频运算单元；步骤S2、所述直接扩频运算单元以一个基准信号为准，对PWM信号和扩频序列在规定范围内进行直接扩频运算；步骤S3、根据步骤S2的运算结果来决定输出的状态；步骤S4、循环进行步骤S1、步骤S2、步骤S3，得到随机的直接扩频的PWM信号，将此PWM信号进行处理后用于驱动开关管，或直接用于驱动开关管。本发明解决了目前开关电源抑制EMI难以满足设计要求的问题，并在一定程度上提高了电源效率，具有简单，高效，调制度可控，在要求范围随机性好的特点。
文档编号H02M1/44GK102820772SQ201210282249
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月9日 优先权日2012年8月9日
发明者史宣汉, 周冬 申请人:江苏中江物联网科技有限公司