[发明专利]一种提高计数器型数字脉宽调制器输出精度的方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种提高计数器型数字脉宽调制器输出精度的方法。

背景技术

数字脉宽调制器由于其控制灵活、响应速度快、效率高等优点被广泛应用于热电制冷器驱动等滞后系统领域。数字脉宽调制器输出的PWM波通过控制热电制冷器驱动的主电路的通断，起到调节主电路输出电压的作用，因此数字脉宽调制器的输出精度直接决定主电路输出电压的稳态精度。也就是说，在热电制冷器驱动中，数字脉宽调制器输出的精度决定着热电制冷器的控制精度，影响着整个滞后系统快速反馈控制的精度。

目前，数字脉宽调制器主要包括计数器型和延时链型两类。要想提高延时链型数字脉宽调制器的输出精度需要大量延时时间一致的延时单元，实际应用中均难以实现。计数器型数字脉宽调制器包括一个同步计数器和一个判断逻辑，输入信号包括时钟信号、占空比大小和设定的PWM周期数值，同步计数器对时钟信号连续计数，判断逻辑不断比较计数值和占空比的大小，在计数值低于占空比大小时输出高电平，高于占空比大小时输出低电平，并且在达到PWM周期时清零计数器开始新的循环。其中，输入占空比大小和PWM周期均为二进制数，位数为M位。数字脉宽调制器输出的PWM周期等于输入时钟信号周期乘上所设定PWM周期数值。输出PWM波频率越高(周期越小)，即速度越快，输出PWM波的精度与占空比的位数成正比。鉴于实际情况中，计数器型数字脉宽调制器的分频时钟频率常常无法提高，即无法改变输入时钟信号周期。在这个前提下，输出的PWM波频率越高(周期越小)，所设定的PWM周期数值越小(PWM位数越小)。即计数器型数字脉宽调制器输出PWM的速度和精度是矛盾的。而在要求速度的前提下，要想提高有效输出精度，又必须提高分频时钟频率。

综上所述，如何在不提高分频时钟频率的前提下，提高计数器型数字脉宽调制器的输出精度是亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种提高计数器型数字脉宽调制器输出精度的方法，以解决精度和速度存在矛盾的问题。

一种提高计数器型数字脉宽调制器输出精度的方法，包括：

确定输入所述计数器型数字脉宽调制器的分频时钟周期宽度、PWM周期数值和占空比数值；

确定所述计数器型数字脉宽调制器输出的一组PWM波包括2^N个，所述PWM波的占空比的数字信号为M+N位，其中，M为高位，N为低位，所述占空比的大小取M位；

确定与所述低位N的取值相对应的所有的数字量；

控制所述计数器型数字脉宽调制器输出的每组PWM波形的占空比大小随所述数字量的增加依次增加一个分频时钟周期宽度，使低N位数字从0变化到2^N-1时，所述计数器型数字脉宽调制器所控制的主电路输出电压依次增加了0到2N-1/2N个分频时钟周期宽度对应的输出电压值。

优选的，在上述提高计数器型数字脉宽调制器输出精度的方法中，调整所述计数器型数字脉宽调制器的同步计数器的计数方式，使得当计数值小于所述占空比数值+1时，输出每组PWM波形的高电平，当计数值大于所述占空比数值+1时，输出每组PWM波形的低电平。

优选的，在上述提高计数器型数字脉宽调制器输出精度的方法中，占空比信号低N位的取值为2或3。

通过以数字脉宽调制器输出的每2^N个相同占空比的脉宽调制(PWM)波形为一组，受控地为每组波形中的部分脉冲逐次加上一个分频时钟周期宽度，不提高分频时钟频率的前提下，使数字脉宽调制器控制的有效输出精度得到最大N位的提高。本发明适用于滞后系统的快速反馈控制，在脉宽调制器的分频时钟无法提高的前提下，同时满足精度与速度要求，具有较强的通用性和适用性。

附图说明

图1为利用本发明提供的计数器型数字脉宽调制器的工作流程示意图；

图2为利用本发明提供的提高计数器型数字脉宽调制器输出精度的方法将数字脉宽信号提高3位有效位的波形输出过程示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详细说明。如图1所示，利用本发明提供的方法的计数器型数字脉宽调制器，是通过添加了一个分频时钟周期宽度模块来实现提高有效输出精度的。具体实现过程将结合图2进行说明。图2为利用本发明提供的提高计数器型数字脉宽调制器输出精度的方法将数字脉宽信号提高3位有效位的波形输出过程示意图。过程包括如下步骤：