CN115313812A - 一种消除pwm调制信号中窄脉冲的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法，涉及窄脉冲消除技术技术领域，其中，PWM1是数字控制器中原始PWM调制信号，这个信号是一个数字信号，以数值0代表输出低电平，数字1代表高电平，PWM2是在数字控制器中采用缓存数组Cache[N]得到的原始PWM信号的延时一个窄脉冲时间Tmin后得到的调制信号，PWM3是根据PWM1和PWM2信号计算的消除窄脉冲后的输出PWM信号，本发明提出一种不需要借助外部电路也不依赖PWM调制波信号的PWM调制信号窄脉冲消除电路，在不改变原PWM调制信号脉冲宽度的前提下，只需要借助常见的数字信号处理器编程，就可以实现PWM调制信号中窄脉冲的消除，而且消除的窄脉冲宽度可以通过编程修改，提高了窄脉冲消除的灵活性。

Description

一种消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法

技术领域

本发明涉及窄脉冲消除技术技术领域，具体是一种消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法。

背景技术

开关变换器中广泛使用PWM调制信号控制功率开关管的开通和关断，从而实现对输出电压的整形和调制。由于功率开关器件存在一定的开通和关断时间以及由此产生的开关损耗，PWM调制信号中的窄脉冲不能实现功率开关管的有效导通，进而无法实现对输出电压的有效调制，反而增大了功率开关管的开关损耗和散热压力，从而降低了开关变换器的功率密度和效率。因此，有必要对PWM调制信号中窄脉冲进行消除，从而减小功率开关管的开关损耗。

现有的窄脉冲消除电路主要有两种方法：

第一种方法是增加额外的外部的电阻电容延时电路、比较电路和逻辑电路实现，这种方法需要根据消除的窄脉冲宽度设计精确的延时阻容值，而且增加了硬件设计的难度和成本，此外这种方法会导致原PWM调制信号脉宽缩小一个窄脉冲的宽度。

第二种方法主要是根据生成PWM的调制波信号的大小来提前计算出PWM信号的宽度，当计算的PWM调制信号小于窄脉冲宽度，则修改调制波信号，避免输出窄脉冲。但是这种方法仅适用于采样信号频率和PWM载波信号频率相同的场合，当采样信号频率大于PWM载波信号时，在一个PWM载波周期调制波信号出现多次变化，将出现多个窄脉冲，这些窄脉冲难以准确预测和消除。

针对上述信号，现在提供一种消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法，以解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法，PWM1是数字控制器中原始PWM调制信号，这个信号是一个数字信号，以数值0代表输出低电平，数字1代表高电平，PWM2是在数字控制器中采用缓存数组Cache[N]得到的原始PWM信号的延时一个窄脉冲时间Tmin后得到的调制信号，PWM3是根据PWM1和PWM2信号计算的消除窄脉冲后的输出PWM信号，其计算方法如公式(1)所示：

公式(1)中，当PWM2信号出现上升沿且此时PWM1信号等于1时，输出信号PWM3等于1；在PWM2下降沿，将PWM3信号设置为0，当PWM1中出现小于窄脉冲时间Tmin的脉冲时，在输出信号PWM3中被消除；而PWM1中出现大于等于窄脉冲时间Tmin的脉冲则被保留输出，达到窄脉冲消除的目的。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

在一种可选方案中：延时脉冲PWM2的具体生成方法如下：在数字控制器中采用定时器以频率fs记录原始PWM信号PWM1的值，并循环记录在缓冲数组Cache[N]中，定时器等的定时周期1/fs要小于最小脉冲宽度Tmin的一半，其中N是缓冲数组元素个数，其计算方法如公式(2)所示：

N＝T_min·f_s+1 (2)

缓冲数组Cache中所有元素的初始值全部等于0，设置一个缓冲数组写入索引index，初始值等于0，设置一个全部变量DelayValue，用于保存记录每个定时器中断PWM2信号的数值，设置一个全局变量PWMOut记录PWM3信号当前值，初始值设置为0。

在一种可选方案中：延时调制信号PWM2和消除窄脉冲后的输出信号PWM3的实现方法，首先将缓冲数组中Cache[index]存入全局变量DelayVaulue中，该信号是PWM1信号延时Tmin时长后得到的，即PWM2信号，然后索引变量index增加1，之后Cache[index]等于下一个定时器中断的PWM2信号，通过判断判断DelayValue和Cache[index]数值，可以判断PWM2信号的上升沿和下降沿；

当DelayValue<1且Cache[index]>0时，PWM2信号上升沿，若此时PWM1信号是高电平，PWM3信号对应的缓冲器PWMOut＝1,代表PWM3输出高电平，在不改变PWMOut数值之前，PWM3信号的输出保持高电平不变；

当DelayValue<1且Cache[index]>0，PWM2信号出现下降沿，PWM3信号对应的缓冲器PWMOut＝0,代表PWM3输出低电平，在不改变PWMOut数值之前，PWM3信号的输出保持低电平不变。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明提出一种不需要借助外部电路也不依赖PWM调制波信号的PWM调制信号窄脉冲消除电路，在不改变原PWM调制信号脉冲宽度的前提下，只需要借助常见的数字信号处理器编程，就可以实现PWM调制信号中窄脉冲的消除，而且消除的窄脉冲宽度可以通过编程修改，提高了窄脉冲消除的灵活性。

附图说明

图1为本申请中消除PWM调制信号中窄脉冲的控制框图。

图2为本申请中延时信号PWM2和消除窄脉冲后的调制信号PWM3生成方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

在一个实施例中，如图1所示，一种消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法，其中PWM1是数字控制器中原始PWM调制信号，这个信号是一个数字信号，以数值0代表输出低电平，数字1代表高电平。PWM2是在数字控制器中采用缓存数组Cache[N]得到的原始PWM信号的延时一个窄脉冲时间Tmin后得到的调制信号。PWM3是根据PWM1和PWM2信号计算的消除窄脉冲后的输出PWM信号，其计算方法如公式(1)所示：

公式(1)中，当PWM2信号出现上升沿且此时PWM1信号等于1时，输出信号PWM3等于1；在PWM2下降沿，将PWM3信号设置为0。从图1可以看出，当PWM1中出现小于窄脉冲时间Tmin的脉冲时，在输出信号PWM3中被消除；而PWM1中出现大于等于窄脉冲时间Tmin的脉冲则被保留输出，达到窄脉冲消除的目的。

本发明中延时脉冲PWM2的具体生成方法如下，在数字控制器中采用定时器以频率fs记录原始PWM信号PWM1的值，并循环记录在缓冲数组Cache[N]中。定时器等的定时周期1/fs要小于最小脉冲宽度Tmin的一半。其中N是缓冲数组元素个数，其计算方法如公式(2)所示：

N＝T_min·f_s+1 (2)

缓冲数组Cache中所有元素的初始值全部等于0。设置一个缓冲数组写入索引index，初始值等于0。设置一个全部变量DelayValue，用于保存记录每个定时器中断PWM2信号的数值。设置一个全局变量PWMOut记录PWM3信号当前值，初始值设置为0。

在每个定时器中断中，延时调制信号PWM2和消除窄脉冲后的输出信号PWM3的实现方法如图2所示；

图2中，首先将缓冲数组中Cache[index]存入全局变量DelayVaulue中，该信号是PWM1信号延时Tmin时长后得到的，即PWM2信号。然后索引变量index增加1，之后Cache[index]等于下一个定时器中断的PWM2信号。通过判断判断DelayValue和Cache[index]数值，可以判断PWM2信号的上升沿和下降沿。

当DelayValue<1且Cache[index]>0时，PWM2信号上升沿，若此时PWM1信号是高电平，PWM3信号对应的缓冲器PWMOut＝1,代表PWM3输出高电平，在不改变PWMOut数值之前，PWM3信号的输出保持高电平不变。

当DelayValue<1且Cache[index]>0，PWM2信号出现下降沿，PWM3信号对应的缓冲器PWMOut＝0,代表PWM3输出低电平，在不改变PWMOut数值之前，PWM3信号的输出保持低电平不变。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法，其特征在于：

PWM1是数字控制器中原始PWM调制信号，这个信号是一个数字信号，以数值0代表输出低电平，数字1代表高电平，PWM2是在数字控制器中采用缓存数组Cache[N]得到的原始PWM信号的延时一个窄脉冲时间Tmin后得到的调制信号，PWM3是根据PWM1和PWM2信号计算的消除窄脉冲后的输出PWM信号，其计算方法如公式(1)所示：

公式(1)中，当PWM2信号出现上升沿且此时PWM1信号等于1时，输出信号PWM3等于1；在PWM2下降沿，将PWM3信号设置为0，当PWM1中出现小于窄脉冲时间Tmin的脉冲时，在输出信号PWM3中被消除；而PWM1中出现大于等于窄脉冲时间Tmin的脉冲则被保留输出，达到窄脉冲消除的目的。

2.根据权利要求1所述的消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法，其特征在于，延时脉冲PWM2的具体生成方法如下：在数字控制器中采用定时器以频率fs记录原始PWM信号PWM1的值，并循环记录在缓冲数组Cache[N]中，定时器的定时周期1/fs要小于最小脉冲宽度Tmin的一半，其中N是缓冲数组元素个数，其计算方法如公式(2)所示：

N＝T_min·f_s+1 (2)

缓冲数组Cache中所有元素的初始值全部等于0，设置一个缓冲数组写入索引index，初始值等于0，设置一个全部变量DelayValue，用于保存记录每个定时器中断PWM2信号的数值，设置一个全局变量PWMOut记录PWM3信号当前值，初始值设置为0。

3.根据权利要求1所述的消除PWM调制信号中窄脉冲的控制方法，其特征在于，延时调制信号PWM2和消除窄脉冲后的输出信号PWM3的实现方法为，将缓冲数组中Cache[index]存入全局变量DelayVaulue中，该信号是PWM1信号延时Tmin时长后得到的，即PWM2信号，然后索引变量index增加1，之后Cache[index]等于下一个定时器中断的PWM2信号，通过判断判断DelayValue和Cache[index]数值，可以判断PWM2信号的上升沿和下降沿；

当DelayValue<1且Cache[index]>0时，PWM2信号上升沿，若此时PWM1信号是高电平，PWM3信号对应的缓冲器PWMOut＝1,代表PWM3输出高电平，在不改变PWMOut数值之前，PWM3信号的输出保持高电平不变；

当DelayValue<1且Cache[index]>0，PWM2信号出现下降沿，PWM3信号对应的缓冲器PWMOut＝0,代表PWM3输出低电平，在不改变PWMOut数值之前，PWM3信号的输出保持低电平不变。

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