专利名称：具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(pwm)控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脉宽调制(PWM)控制器，特别涉及一种具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器。
背景技术：
于1997年5月13日公开的第5,629,610号的美国专利，其名称为“具有对偶门阈值的电流模式的数字式脉宽调制(PWM)控制器”，该专利的内容是关于一种全数字式的电流模式的脉宽调制(PWM)控制器，该控制器是由两个不同的比较器组合而实现，两个不同的比较器都会读入在一个感测电阻上的电压降。第一比较器运用开回路电流模式控制，第二比较器建立一个较高的第二电流阈值，该电流阈值比第一比较器的电流阈值高，当流过输出级的电流的电平无可控制地超过第二电流门阈值时，第二比较器触发一个输出功率晶体管的截止电路，而持续一段预设的时间。这种情形可能会发生，因为输出功率晶体管于关闭阶段(off-phase)，额外贮存的电能经由负载电路电感不充份地放电，而突发序列的频率可精确良好地控制在有意的频率范围之外，以避免干扰。
于2002年4月16日公开的第6,373,334B1号的美国专利，其名称为“数字式脉宽调制(PWM)放大器的实时更正”，该专利是关于降低高功率数字式脉宽调制(PWM)放大器的扭曲与噪声，而通过测量所要的输出信号与真实的输出信号差值，而于一脉波与脉波的基础上。这种模拟的误差，由模拟数字转换器转换成数字信号。数字误差信号稍后用于实时修正Δδ调制器(delta-sigma modulator)。更佳地是，不止一时信号的调变信号，可通过反馈而更正，而且已知电路的预测误差，可通过Δδ调制器的反馈而更正。一种特别指明的模拟数字转换器允许循环延迟降到最低，而不牺牲准确性。
发明内容
本发明第一个目的，是针对输出电压(Vo)的变化，利用核心数字处理单元接收相信号输出一个脉宽调制(PWM)信号时，并当观测到输出电压(Vo)逐渐下降或上升时，改变于输出端的脉宽调制(PWM)信号，使得相信号的高电平与低电平所历的时间恰好相等，也就是，相信号的负荷比恰维持在百分之五十的程度。
本发明第二个目的，是针对输出电压(Vo)的变化，利用核心数字处理单元接收相信号输出一个脉宽调制(PWM)信号时，并当观测到输出电压(Vo)逐渐下降或上升时，改变于输出端的脉宽调制(PWM)信号，使得相信号达到转换器单元的输出电压(Vo)与参考电压(Vref)的均方根值恰相等。
本发明第三个目的，是避免使用模拟数字转换器转换成数字信号，而采用以一个比较器使在转换器单元输出电压(Vo)的电压电平介于参考电压(Vref)的最高峰的电压电平值与最低峰的电压电平值间，且不包括最高峰的电压电平值与最低峰的电压电平值，以进行脉宽调制(PWM)的数字式动态轨迹的调节方式。
根据本发明的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器包含一个转换器单元，一个比较器单元和一个核心数字处理单元，所述比较器单元被输入输出电压(Vo)与参考电压(Vref)，并输出一个具有高电平与低电平两种电平的相信号，所述核心数字处理单元输出一个脉宽调制(PWM)信号。本发明为一种具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，其针对输出电压(Vo)的变化，利用核心数字处理单元接收相信号，输出一个脉宽调制(PWM)信号时，当并观测到输出电压(Vo)逐渐下降或上升时，改变于输出端的脉宽调制(PWM)信号，使得相信号的负荷比维持在恰为百分之五十的程度。
并且，通过上述的单元，能够使转换器单元的输出电压(Vo)与参考电压(Vref)的均方根值恰相等。
以下将结合附图对本发明的上述目的及所具功效进行进一步说明。
图1是依据本发明第一实施例的各单元功能方块图。
图2是依据本发明第一实施例的各单元相关信号时序图。
图3是依据本发明的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器第一实施例的各单元的细部接线图。
图4是依据本发明的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器第二实施例的各单元的细部接线图。
图中1转换器单元12 输出电压(Vo)12a 输出电压(Vo)12b 输出电压(Vo)14 同步驱动器2比较器单元20 参考电压(Vref)20a 参考电压(Vref)20b 参考电压(Vref)22 相信号22a 相信号22b 相信号3核心数字处理单元32 脉波宽度调变(PWM)信号32a 脉波宽度调变(PWM)信号32b 脉波宽度调变(PWM)信号具体实施方式
图1是依据本发明第一实施例的各单元功能方块图，本发明的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，其具有相信号22的高电平与低电平所历的时间恰好相等的特征，也就是说，其具有相信号22的负荷比恰为百分之五十的程度的特征，并且具有使转换器单元1的输出电压(Vo)12与参考电压(Vref)20的均方根值恰相等的特征。
本发明的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器包括一个转换器单元1，该转换器单元1具有至少一个输入端与至少一个输出端，输入端本身是一个脉宽调制(PWM)信号32的输入通道，转换器单元1通过所输入的脉宽调制(PWM)信号32的控制，输出端产生一个输出电压(Vo)12，供给至少一个负载使用。转换器单元1的输出电压(Vo)12的电压电平介于参考电压(Vref)20的最高峰的电压电平值与最低峰的电压电平值之间，且不包括最高峰的电压电平值与最低峰的电压电平值；一个比较器单元2，该比较器单元2具有一个正输入端，一个负输入端与一个输出端，其中正输入端与负输入端分别取自来自转换器单元1的输出电压(Vo)12与一个参考电压(Vref)20，输出端提供一个相信号22的输出，相信号22具有高电平与低电平两种电平，而相信号22为高电平时所连续经历的时间会随输出电压(Vo)12的逐渐下降而逐渐增长，和/或相信号22为低电平时所连续经历的时间会随输出电压(Vo)12的逐渐下降而逐渐变短，并且，相信号22为高电平时所连续经历过的时间，会随输出电压(Vo)12的逐渐上升而逐渐变短，和/或相信号22为低电平时所连续经历的时间，会随输出电压(Vo)12的逐渐上升而逐渐变长；一个核心数字处理单元3，该核心数字处理单元3具有至少一个输入端与至少一个输出端，输入端接收相信号22的输入，并于输出端输出一个脉宽调制(PWM)信号32。
脉宽调制(PWM)信号32具有一个高侧电平与一个低侧电平，于高侧电平的脉宽调制(PWM)信号32足以使转换器单元1的输出电压(Vo)12驱动负载，而于低侧电平的脉宽调制(PWM)信号32不足以使转换器单元1的输出电压(Vo)12驱动负载。
核心数字处理单元3自输入端接收相信号22的输入，并于输出端输出一个脉宽调制(PWM)信号32时，会观测到相信号22为高电平时所连续经历过的时间会随输出电压(Vo)12的逐渐下降而逐渐增长，和/或相信号22为低电平时所连续经历过的时间会随输出电压(Vo)12的逐渐下降而逐渐变短的现象，从而改变于输出端的脉波宽度调变(PWM)32信号，使得转换器单元1的输出电压(Vo)12上升，最后到达相信号22为高电平时所连续经历的时间等于相信号22为低电平时所连续经历的时间而停止，换言之，使得相信号22的负荷比为百分之五十的程度时停止。
图2是依据本发明第一实施例的各单元相关信号时序图。本发明的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，从理论上是，转换器单元1的输出端产生一个输出电压(Vo)12a，理想的设计是希望输出电压(Vo)12a维持在一个恒定的电压值，由此供给至少一个负载使用，但输出电压(Vo)12a具有纹波的性质，纹波的波峰与波谷的差值为数个毫伏(mV)，以b表示。
在比较器单元2，参考电压(Vref)20a输入至负输入端，而于转换器单元1输出端产生的输出电压(Vo)12a，输入至比较器单元2的正输入端，在比较器单元2的输出端产生相信号22a，相信号22a具有高电平与低电平两种电平。
应注意的是转换器单元1的输出电压(Vo)12a的电压电平介于参考电压(Vref)20a的最高峰的电压电平值与最低峰的电压电平值之间，且不包括最高峰的电压电平值与最低峰的电压电平值。
所以理论上，核心数字处理单元3的输入端接收相信号22a的输入，并于输出端输出一个脉宽调制(PWM)信号32a。脉宽调制(PWM)信号32a具有一个高侧电平与一个低侧电平，于高侧电平的脉宽调制(PWM)信号32a，足以使转换器单元1的输出电压(Vo)12a驱动负载，而于低侧电平的脉宽调制(PWM)信号32a，不足以使转换器单元1的输出电压(Vo)12a驱动负载。
但是实际上，由于在运作中负载会发生改变，负载的改变会导致输出电压(Vo)12b的变化，稍后在比较器单元2，参考电压(Vref)20b输入至负输入端，而与转换器单元1输出端产生的输出电压(Vo)12b输入至比较器单元2的正输入端，在比较器单元2的输出端产生相信号22b，该相信号22b在一个周期间，高电平与低电平的两种电平分别所经历的时间因而出现不同的变化。
本发明的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，就是为了针对这种输出电压(Vo)12b的变化，因此利用核心数字处理单元3自输入端接收相信号22b的输入，并于输出端输出一个脉宽调制(PWM)信号32b时，能够观测到相信号22b为高电平时所连续经历的时间会随输出电压(Vo)12b的逐渐下降而逐渐增长，和/或相信号22b为低电平时所连续经历的时间会随输出电压(Vo)12b的逐渐下降而逐渐变短的现象，从而改变于输出端的脉宽调制(PWM)信号32b，使得转换器单元1的输出电压(Vo)12b上升，最后到达相信号22b为高电平时所连续经历的时间等于相信号22b为低电平时所连续经历的时间而停止，换言之，使得相信号22b的负荷比为百分之五十的程度时停止。
图3是依据本发明具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器第一实施例的各单元的细部接线图，图4是依据本发明具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器第二实施例的各单元的细部接线图，它们的差别在于原先每个同步驱动器14最大只能输出10安培，若要使转换器单元1输出端输出20安培时，就必须于转换器单元1中并联两个这样的同步驱动器14。
本发明的第二实施例，也可达到具有相信号22b的高电平与低电平所历的时间恰好相等的特征，且能使该转换器单元1的输出电压(Vo)12b与参考电压(Vref)20b的均方根值恰相等。
虽然本发明已用较佳实施例加以说明，但本领域技术人员在不偏离本发明的精神及观点的基础上可对上述实施例加以更改及变更；以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，凡依据本发明权利要求范围所做的均等变化及修饰，皆应属本发明权利要求所涵盖范围内。
权利要求
1.一种具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，该控制器包括一个转换器单元，该转换器单元具有至少一个输入端与至少一个输出端，该输入端是一脉宽调制(PWM)信号的输入通道，经由对所输入的脉宽调制(PWM)信号的控制，该输出端产生一个输出电压(Vo)，以供给至少一个负载使用；一个比较器单元，该比较器单元具有一个正输入端，一个负输入端与一个输出端，其中在该正输入端与该负输入端输入来自所述转换器单元的输出电压(Vo)与一个参考电压(Vref)，该输出端提供一个相信号的输出，该相信号具有高电平与低电平两种电平，而该相信号为高电平时所连续经历的时间会随该输出电压(Vo)的逐渐下降而逐渐增长，和/或该相信号为低电平时所连续经历的时间，会随该输出电压(Vo)的逐渐下降而逐渐变短，又该相信号为高电平时所连续经历的时间，会随该输出电压(Vo)的逐渐上升而逐渐变短，和/或该相信号为低电平时所连续经历过的时间，会随该输出电压(Vo)阿逐渐上升而逐渐变长；及一个核心数字处理单元，该核心数字处理单元具有至少一个输入端与至少一个输出端，该输入端接收所述相信号的输入，并于该输出端输出一脉宽调制(PWM)信号；通过上述的单元，所述控制器具有相信号的高电平与低电平所历的时间恰好相等的特征，且使所述转换器单元的输出电压(Vo)与所述参考电压(Vref)的均方根值恰相等。
2.根据权利要求1所述的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，其中该转换器单元的输出电压(Vo)的电压电平介于该参考电压(Vref)的最高峰的电压电平值与最低峰的电压电平值之间，且不包括最高峰的电压电平值与最低峰的电压电平值。
3.根据权利要求1所述的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，其中所述脉宽调制(PWM)信号具有一个高侧电平与一个低侧电平，处于该高侧电平的脉宽调制(PWM)信号，足以使所述转换器单元的输出电压(Vo)驱动负载，而处于该低侧电平的该脉宽调制(PWM)信号，不足以使该转换器单元的该输出电压(Vo)驱动负载。
4.根据权利要求1所述的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，其中所述核心数字处理单元自其输入端接收相信号的输入，并于其输出端输出一脉宽调制(PWM)信号时，可观测到该相信号为高电平时所连续经历的时间会随该输出电压(Vo)的逐渐下降而逐渐增长，和/或该相信号为低电平时所连续经历的时间会随该输出电压(Vo)的逐渐下降而逐渐变短的现象，从而改变于该输出端的脉宽调制(PWM)信号，使得该转换器单元的输出电压(Vo)上升，最后到达该相信号为高电平时所连续经历的时间等于该相信号为低电平时所连续经历的时间而停止，换言之，使得该相信号的负荷比为百分之五十的程度时停止。
5.根据权利要求1所述的具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，其中所述核心数字处理单元自该输入端接收相信号的输入，并于该输出端输出一脉宽调制(PWM)信号时，可观测到该相信号为高电平时所连续经历的时间会随该输出电压(Vo)的逐渐上升而逐渐变短，和/或该相信号为低电平时所连续经历的时间会随该输出电压(Vo)的逐渐上升而逐渐变长的现象，从而改变于该输出端的脉宽调制(PWM)信号，使得该转换器单元的该输出电压(Vo)下降，最后到达该相信号为高电平时所连续经历的时间等于该相信号为低电平时所连续经历的时间而停止，换言之，使得该相信号的负荷比为百分之五十的程度时停止。
全文摘要
本发明涉及一种具有数字式动态轨迹调节的脉宽调制(PWM)控制器，该控制器针对输出电压(V
文档编号H02M3/155GK1527171SQ0310516
公开日2004年9月8日 申请日期2003年3月3日 优先权日2003年3月3日
发明者洪清财, 周重甫, 彭道文, 卢俊廷 申请人:丰昱科技股份有限公司