[发明专利]一种开关频率范围可调的数字脉宽调制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关频率范围可调的数字脉宽调制装置及方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

脉宽调制PWM技术已广泛应用于电力电子技术中，但是，固定频率的PWM信号在开关频率和开关频率的整数倍附近含有大量的高次谐波，会引起电磁干扰问题。随机PWM调制技术是将某种概率规律分布的随机信号加入到开关信号，使开关信号变为非周期信号，可以使电力电子装置的电磁辐射和电压电流谐波分量均匀的分布在一个较宽的频率范围内，从而抑制了开关电路中的传导电磁干扰，改善系统电磁兼容性。另外，在电力系统中，由于载波通讯在电网抄表中的广泛应用，目前对于载波频率没有统一的规定，开关电源的频率有可能会对载波通讯产品造成干扰，随机脉宽调制可以改变开关频率，避免频率冲突而影响载波通讯。

目前已有的方法是通过DSP芯片来实现，在中国发明专利《一种电力电子装置随机开关频率脉宽调制实现方法》（CN201210083780.1）中，描述了一种随机开关频率脉宽调制实现方法：当前开关周期内，DSP芯片利用数学算法产生一个随机数，并利用随机数计算周期寄存器值和比较寄存器值，采用DSP的计数和比较电路，输出PWM信号。该方法基于专用的DSP芯片的实现，脉冲发生需要依赖DSP的时钟脉冲发生电路，而且其随机算法运算量大，硬件成本高，无法应用于开关电源的控制芯片设计。

发明内容

本发明的目的是提出一种开关频率范围可调的随机脉宽调制装置及方法，用于开关电源的控制芯片设计，实现开关频率范围可调，以避免开关电源对特定频率的通信信号的干扰，满足特殊应用场合的电磁辐射要求。

本发明为解决上述技术问题而提供了一种开关频率范围可调的数字脉宽调制装置，该调制装置包括：

伪随机码产生模块，用于在当前开关周期开始时刻产生伪随机码R(m)；

周期计算模块，用于计算由伪随机码产生模块产生的伪随机码在当前周期的周期计数点数C(m)；

信号调制模块，用于比较当前周期参考波幅值V_R(m)与脉宽调制参考波输入上限值V_M，根据V_R(m)大小所占V_M比例，以及C(m)大小计算确定当前周期正电平计数点数W(m)；

脉冲发生模块，用于将当前周期正电平计数点数W(m)与当前周期的周期计数点数C(m)大小进行比较确定输出占空比，根据占空比输出该周期的脉宽调制脉冲

所述周期计算模块中伪随机码的周期计数点数C(m)的计算如下：

C(m)=CD+ROUND((CU-CD)·R(m)(2M-1))]]>

其中，C(m)为第m个周期的周期计数点数，C_D和C_U分别是依据开关频率下限f_D和上限f_U设置的周期计数点数的上限值和下限值，当周期计数时钟CLK的频率为F_k时，C_D＝F_k/f_D，C_U=F_K/f_U，R(m)为伪随机码，M为伪随机码的长度，ROUND(x)表示实数x四舍五入后的整数。

所述信号调制模块中正电平计数点数计算公式为：