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DA转换电路、PWM移相控制方法及相关产品

申请号 CN202410340522.X 申请日 2024-03-25 公开(公告)号 CN117938131A 公开(公告)日 2024-04-26
申请人 深圳市云天数字能源有限公司; 发明人 廖荣辉;
摘要 本 发明 公开了一种DA转换 电路 、PWM移相控制方法及相关产品,该方法包括:在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;通过第一PWM生成模 块 生成第一PWM控制 信号 ;通过第一PWM 控制信号 控制第一DA转换电路产生第一 电压 信号;获取针对第二DA转换电路的预设 相位 差;在第二DA转换电路中,通过第二计数器基于预设 相位差 和第一基准载波产生第二基准载波;通过第二PWM生成模块生成第二PWM控制信号;通过第二PWM控制信号控制第二DA转换电路产生第二电压信号;通过输出模块输出第一电压信号和第二电压信号。采用本发明 实施例 ,降低了PWM DA转换电路对基准源 稳定性 的影响。
权利要求

1.一种DA转换电路,其特征在于,所述DA转换电路包括:PWM生成模、参考源模块、低通滤波模块;所述PWM生成模块连接所述参考源模块的第一端;所述参考源模块的第二端还连接所述低通滤波模块的一端,所述参考源模块的第三端接地;所述低通滤波模块的另一端连接外接负载;所述参考源模块包括目标基准源;其中,
所述PWM生成模块用于产生PWM控制信号,通过所述PWM控制信号用于控制所述参考源模块的启动或关闭;所述参考源模块用于通过所述目标基准源提供高精度的基准电压;所述低通滤波模块用于滤除所述DA转换电路的交流分量,保留直流分量
2.如权利要求1所述的DA转换电路,其特征在于,所述参考源模块还包括:场效应管、第一电阻;所述第一电阻用于分压限流;其中,
所述目标基准源连接所述第一电阻的一端,所述第一电阻的另一端连接所述场效应管的漏极,所述场效应管的漏极还作为所述参考源模块的第二端连接所述低通滤波模块的一端,所述场效应管的栅极作为所述参考源模块的第一端连接所述PWM生成模块,所述场效应管的源极作为所述参考源模块的第三端接地;
所述PWM控制信号用于控制所述场效应管的导通或截止。
3.如权利要求2所述的DA转换电路,其特征在于,所述低通滤波模块包括:第一电容、第二电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运算放大器,其中,
所述第二电阻的一端作为所述低通滤波模块的一端连接所述参考源模块的第二端,所述第二电阻的另一端分别连接所述第一电容的一端、所述第三电阻的一端;所述第三电阻的另一端分别连接所述第二电容的一端、所述运算放大器的第一端;所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端均接地;所述第四电阻的一端连接所述运算放大器的第一端,所述第四电阻的另一端连接所述运算放大器的第三端;所述运算放大器的第三端还作为所述低通滤波模块的另一端连接外接负载。
4.如权利要求1‑3任一项所述的DA转换电路,其特征在于,所述PWM生成模块包括MCU,或者,FPGA。
5.一种PWM移相控制方法,其特征在于,应用于DA转换系统,所述DA转换系统包括n路如权利要求1‑4任一项所述的DA转换电路,所述DA转换系统还包括输出模块,n为大于1的整数,所述方法包括:
在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;所述第一DA转换电路包括第一PWM生成模块,所述第一PWM生成模块包括所述第一计数器;所述第一DA转换电路为所述DA转换系统中任一DA转换电路;
通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号;
通过所述第一PWM控制信号控制所述第一DA转换电路产生所述第一DA转换电路输出的第一电压信号;
获取针对第二DA转换电路的预设相位差;所述第二DA转换电路为所述DA转换系统中除了所述第一DA转换电路之外的任一DA转换电路;所述第二DA转换电路包括第二PWM生成模块;所述第二PWM生成模块包括第二计数器;
在所述第二DA转换电路中,通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波;
通过所述第二PWM生成模块生成所述第二基准载波对应的第二PWM控制信号;
通过所述第二PWM控制信号控制所述第二DA转换电路产生所述第二DA转换电路输出的第二电压信号;
通过所述输出模块输出所述第一电压信号和所述第二电压信号。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述通过第一计数器产生第一基准载波,包括:
确定所述第一计数器的第一初始值;
通过所述第一计数器从所述第一初始值计数到目标预设值,每次计数均得到一个计数值及对应的计数时间,得到m个计数值和m个计数时间;所述目标预设值大于所述第一初始值;m为正整数;
基于所述m个计数值和所述m个计数时间生成第一波形图;
在所述第一计数器第一次计数至所述目标预设值之后,通过所述第一计数器开始从0到所述目标预设值进行循环计数指定次数,每次计数均得到一个计数值及对应的计数时间,得到i个计数值和i个计数时间;i为正整数;
基于所述i个计数值和所述i个计数时间生成所述指定次数个第二波形图;
将所述指定次数个第二波形图和所述第一波形图进行合并,得到所述第一基准载波。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波,包括:
确定所述预设相位差对应的目标计数差值;
根据所述目标计数差值确定所述第二计数器的第二初始值;
通过所述第二计数器基于所述第二初始值生成所述第二基准载波。
8.如权利要求5‑7任一项所述的方法,其特征在于,所述通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号,包括:
确定所述第一PWM生成模块的预设调制信号;
将所述第一基准载波与所述预设调制信号进行比较,得到比较结果;
根据所述比较结果确定所述第一PWM控制信号。
9.一种PWM移相控制装置,其特征在于,应用于DA转换系统,所述DA转换系统包括n路如权利要求1‑4任一项所述的DA转换电路,所述DA转换系统还包括合成模块和输出模块,n为大于1的整数,所述装置包括:生成单元、控制单元、输出单元,其中,所述生成单元,用于在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;所述第一DA转换电路包括第一PWM生成模块,所述第一PWM生成模块包括所述第一计数器;所述第一DA转换电路为所述DA转换系统中任一DA转换电路;通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号;
所述控制单元,用于通过所述第一PWM控制信号控制所述第一DA转换电路产生所述第一DA转换电路输出的第一电压信号;
所述生成单元,还用于获取针对第二DA转换电路的预设相位差;所述第二DA转换电路为所述DA转换系统中除了所述第一DA转换电路之外的任一DA转换电路;所述第二DA转换电路包括第二PWM生成模块;所述第二PWM生成模块包括第二计数器;在所述第二DA转换电路中,通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波;通过所述第二PWM生成模块生成所述第二基准载波对应的第二PWM控制信号;
所述控制单元,还用于通过所述第二PWM控制信号控制所述第二DA转换电路产生所述第二DA转换电路输出的第二电压信号;
所述输出单元,用于通过所述输出模块输出所述第一电压信号和所述第二电压信号。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储用于电子数据交换的计算机程序,其中,所述计算机程序使得计算机执行如权利要求5‑8任一项所述的方法。

说明书全文

DA转换电路、PWM移相控制方法及相关产品

技术领域

[0001] 本发明涉及电电子技术领域,尤其涉及一种DA转换电路、PWM移相控制方法及相关产品。

背景技术

[0002] 在基于脉宽调制(Pulse Width Modulation PWM)的数模转换(Digital‑to‑Analog Converter DA)电路中,为了保证输出模拟量的准确度,电源多采用基准源的方式,基准源的带载能力一般都比较弱,而且该基准源还可以和DA转换电路共用,因此基准源的稳定性尤其重要。
[0003] 在需要多路PWM DA转换电路的电路或设备中,如果对PWM DA的输出不做控制,那么在多路PWM DA转换电路同时动作时,将对基准源造成负载冲击,导致基准源抖动甚至损坏,因此如何降低PWM DA转换电路对基准源稳定性的影响的问题亟待解决。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种DA转换电路、PWM移相控制方法及相关产品,通过控制多路PWM DA转换电路的输出信号相位,使得不同的输出信号相位不同,互相错开,从而,减小了基准源的瞬态负载响应,降低了对基准源的带载需求,进而,降低了PWM DA转换电路对基准源稳定性的影响。
[0005] 第一方面,本发明实施例提供了一种DA转换电路,所述DA转换电路包括:PWM生成模、参考源模块、低通滤波模块;所述PWM生成模块连接所述参考源模块的第一端;所述参考源模块的第二端还连接所述低通滤波模块的一端,所述参考源模块的第三端接地;所述低通滤波模块的另一端连接外接负载;所述参考源模块包括目标基准源;其中,所述PWM生成模块用于产生PWM控制信号,通过所述PWM控制信号用于控制所述参考源模块的启动或关闭;所述参考源模块用于通过所述目标基准源提供高精度的基准电压;所述低通滤波模块用于滤除所述DA转换电路的交流分量,保留直流分量
[0006] 可选的,所述参考源模块还包括:场效应管、第一电阻;所述第一电阻用于分压限流;其中,所述目标基准源连接所述第一电阻的一端,所述第一电阻的另一端连接所述场效应管的漏极,所述场效应管的漏极还作为所述参考源模块的第二端连接所述低通滤波模块的一端,所述场效应管的栅极作为所述参考源模块的第一端连接所述PWM生成模块,所述场效应管的源极作为所述参考源模块的第三端接地;所述PWM控制信号用于控制所述场效应管的导通或截止。
[0007] 可选的,所述低通滤波模块包括:第一电容、第二电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运算放大器,其中,所述第二电阻的一端作为所述低通滤波模块的一端连接所述参考源模块的第二端,所述第二电阻的另一端分别连接所述第一电容的一端、所述第三电阻的一端;所述第三电阻的另一端分别连接所述第二电容的一端、所述运算放大器的第一端;所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端均接地;所述第四电阻的一端连接所述运算放大器的第一端,所述第四电阻的另一端连接所述运算放大器的第三端;所述运算放大器的第三端还作为所述低通滤波模块的另一端连接外接负载。
[0008] 可选的,所述PWM生成模块包括MCU,或者,FPGA。
[0009] 第二方面,本发明实施例提供了一种PWM移相控制方法,应用于DA转换系统,所述DA转换系统包括n路如第一方面所述的任一DA转换电路,所述DA转换系统还包括合成模块和输出模块,n为大于1的整数,所述方法包括:在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;所述第一DA转换电路包括第一PWM生成模块,所述第一PWM生成模块包括所述第一计数器;所述第一DA转换电路为所述DA转换系统中任一DA转换电路;
通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号;
通过所述第一PWM控制信号控制所述第一DA转换电路产生所述第一DA转换电路输出的第一电压信号;
获取针对第二DA转换电路的预设相位差;所述第二DA转换电路为所述DA转换系统中除了所述第一DA转换电路之外的任一DA转换电路;所述第二DA转换电路包括第二PWM生成模块;所述第二PWM生成模块包括第二计数器;
在所述第二DA转换电路中,通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波;
通过所述第二PWM生成模块生成所述第二基准载波对应的第二PWM控制信号;
通过所述第二PWM控制信号控制所述第二DA转换电路产生所述第二DA转换电路输出的第二电压信号;
通过所述输出模块输出所述第一电压信号和所述第二电压信号。
[0010] 第三方面,本发明实施例提供了一种PWM移相控制装置,应用于DA转换系统,所述DA转换系统包括n路如第一方面所述的任一DA转换电路,所述DA转换系统还包括合成模块和输出模块,n为大于1的整数,所述装置包括:生成单元、控制单元、输出单元,其中,所述生成单元,用于在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;所述第一DA转换电路包括第一PWM生成模块,所述第一PWM生成模块包括所述第一计数器;所述第一DA转换电路为所述DA转换系统中任一DA转换电路;通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号;所述控制单元,用于通过所述第一PWM控制信号控制所述第一DA转换电路产生所述第一DA转换电路输出的第一电压信号;
所述生成单元,还用于获取针对第二DA转换电路的预设相位差;所述第二DA转换电路为所述DA转换系统中除了所述第一DA转换电路之外的任一DA转换电路;所述第二DA转换电路包括第二PWM生成模块;所述第二PWM生成模块包括第二计数器;在所述第二DA转换电路中,通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波;通过所述第二PWM生成模块生成所述第二基准载波对应的第二PWM控制信号;
所述控制单元,还用于通过所述第二PWM控制信号控制所述第二DA转换电路产生所述第二DA转换电路输出的第二电压信号;
所述输出单元,用于通过所述输出模块输出所述第一电压信号和所述第二电压信号。
[0011] 第四方面,本申请提供了一种计算机可读存储介质,其中,上述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序,其中,上述计算机程序使得计算机执行如本申请第一方面中所描述的部分或全部步骤。
[0012] 可以看出,本申请中所描述的PWM移相控制方法,应用于DA转换系统,DA转换系统包括n路DA转换电路,DA转换系统还包括合成模块和输出模块,n为大于1的整数,在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;第一DA转换电路包括第一PWM生成模块,第一PWM生成模块包括第一计数器;第一DA转换电路为DA转换系统中任一DA转换电路;通过第一PWM生成模块生成第一基准载波对应的第一PWM控制信号;通过第一PWM控制信号控制第一DA转换电路产生第一DA转换电路输出的第一电压信号;获取针对第二DA转换电路的预设相位差;第二DA转换电路为DA转换系统中除了第一DA转换电路之外的任一DA转换电路;第二DA转换电路包括第二PWM生成模块;第二PWM生成模块包括第二计数器;在第二DA转换电路中,通过第二计数器基于预设相位差和第一基准载波产生第二基准载波;通过第二PWM生成模块生成第二基准载波对应的第二PWM控制信号;通过第二PWM控制信号控制第二DA转换电路产生第二DA转换电路输出的第二电压信号;通过输出模块输出第一电压信号和第二电压信号,即通过控制多路DA转换电路的输出信号的相位,使得不同的输出信号相位不同,互相错开,从而,减小了基准源的瞬态负载响应,降低了对基准源的带载需求,进而,降低了PWM DA转换电路对基准源稳定性的影响。
附图说明
[0013] 为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
[0014] 图1是本申请实施例提供的一种DA转换电路的电路框图;图2是本申请实施例提供的一种DA转换电路的结构示意图;
图3是本申请实施例提供的一种DA转换原理的示意图;
图4是本申请实施例提供的一种PWM移相控制方法的流程图
图5是本申请实施例提供的一种基准载波的波形图;
图6是本申请实施例提供的一种PWM控制信号产生的原理图;
图7是本申请实施例提供的一种基准源电压和PWM控制信号的关系图;
图8是本申请实施例提供的一种PWM移相控制装置的功能单元组成框图。

具体实施方式

[0015] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0016] 本申请的说明书权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
[0017] 在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0018] 需要解释的是,本申请中提及的DA转换电路,均可以为PWM DA转换电路。
[0019] 下面将对本申请涉及的相关名称进行简要介绍:DA转换电路:是数模转换器的英文缩写,它是一种将数字信号转换为模拟信号电子电路或设备。在数字系统中,信号以二进制数字的形式表示,而在模拟系统中,信号以连续的电压或电流形式表示。DA转换的作用是将数字信号的二进制码转换为相应的模拟电压。
[0020] PWM DA转换电路:是通过脉宽调制技术将数字信号转换为模拟信号的电子电路或设备,它的基本原理是利用数字信号的高电平时间和低电平时间来控制模拟信号的平均值,从而实现数字到模拟的转换。相比于传统的DA转换电路,PWM DA转换电路具有更高的效率和精度,并且可以通过调整脉宽来实现对模拟信号的精确控制。
[0021] PWM:是脉冲宽度调制的英文缩写,是一种常用的模拟信号调制技术。PWM控制信号是一种矩形脉冲信号,其脉冲宽度可以根据需要进行调整,从而控制模拟信号的平均值。PWM在DA转换中的作用是通过调整脉冲宽度来控制模拟信号的平均值,从而实现数字信号到模拟信号的转换。
[0022] PWM移相:是PWM技术中的一种控制方法,它通过改变PWM控制信号的相位来控制电力电子设备的输出。在PWM移相中,PWM控制信号的相位被延迟或提前,以改变输出电压的相位。通过控制PWM控制信号的相位,可以控制电力电子设备的输出电压和电流的相位,从而实现对电力电子设备的控制。
[0023] 占空比:占空比等于高电平时间除以总周期时间,其中,高电平时间是指在一个完整的正脉冲序列中高电平持续的时间;总周期时间是指一个完整的正脉冲序列的总时间。
[0024] 基准源:是一个提供参考电压或电流的电路,它的作用是为DA转换提供一个稳定的、精确的参考信号。基准源的稳定性和精度直接影响到DA转换的转换精度和稳定性。
[0025] 低通滤波模块:是一种滤波器,它可以过滤掉输入信号中高于截止频率的高频成分,只保留低于截止频率的低频成分。在DA转换中,低通滤波的作用是对数字信号进行平滑处理,以减少数字信号中的高频噪声和抖动,从而提高DA转换的转换精度和稳定性。
[0026] MCU:即微控制器(Microcontroller Unit)的英文缩写,又称单片机,MCU生成PWM控制信号的原理是通过计数器产生周期性的脉冲信号,然后通过设置计数器的比较值来控制脉冲信号的占空比,从而实现PWM控制信号的输出。
[0027] FPGA:即现场可编程阵列(Field Programmable Gate Array)的英文缩写,FPGA生成PWM控制信号的原理是通过计数器产生周期性的脉冲信号,然后通过设置计数器的比较值来控制脉冲信号的占空比,从而实现PWM控制信号的输出。
[0028] MOS管(Metal‑Oxide‑Semiconductor Field‑Effect Transistor)是开关管的一种,MOS管是一种场效应晶体管,它有三个引脚:源极、栅极和漏极。MOS管的工作原理是利用电场效应来控制电流。当给栅极施加一个电压时,会在源极和漏极之间形成一个导电沟道,使电流从源极流向漏极。当栅极电压消失或减小到一定程度时,导电沟道消失,电流无法通过。因此,MOS管可以实现源极对栅极/漏极的开关控制。
[0029] 本申请实施例中所提及的场效应管可以为MOS管,当然,也可为其他具有相同功能的场效应管。
[0030] 请参阅图1,图1是本申请实施例提供的一种DA转换电路100的电路框图;如图1所示的DA转换电路100包括:PWM生成模块101、参考源模块102、低通滤波模块103;PWM生成模块101连接参考源模块102的第一端;参考源模块102的第二端还连接低通滤波模块103的一端,参考源模块102的第三端接地;低通滤波模块103的另一端连接外接负载110;参考源模块102包括目标基准源;其中,PWM生成模块101用于产生PWM控制信号,通过PWM控制信号用于控制参考源模块
102的启动或关闭;参考源模块102可以用于通过目标基准源Vref提供高精度的基准电压,参考源模块102还可以为DA转换电路100供电;低通滤波模块103用于滤除DA转换电路100的交流分量,保留直流分量。
[0031] 其中,图1中参考源模块102周围的数字1、2、3表示的是端口号,1表示参考源模块102的第一端,以此类推。
[0032] 其中,在DA转换电路100进行DA转换时,可以是通过PWM生成模块101生成一个PWM控制信号,接着,可以通过低通滤波模块103对该PWM控制信号进行滤波,滤除该PWM控制信号的交流分量,保留直流分量,从而,得到相应的输出信号,该输出信号为模拟量,另外,在DA转换时,基准源可以提供高精度基准电压(一般电源的精度可能在1%,基准源的精度可以达到0.1%)作为DA转换电路100的参考信号,作用是提高DA转换电路100的输出信号精度。
[0033] 可选的,请参阅图2,图2是本申请实施例提供的一种DA转换电路100的结构示意图,如图2所示,参考源模块102还包括:场效应管Q、第一电阻R1;第一电阻R1用于分压限流;其中,目标基准源Vref连接第一电阻R1的一端,第一电阻R1的另一端连接场效应管Q的漏极,场效应管Q的漏极还作为参考源模块102的第二端连接低通滤波模块103的一端,场效应管Q的栅极作为参考源模块102的第一端连接PWM生成模块GM,场效应管Q的源极作为参考源模块102的第三端接地;场效应管Q用于接收PWM控制信号,并根据PWM控制信号进行导通或截止。
[0034] 可选的,低通滤波模块103包括:第一电容C1、第二电容C2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、运算放大器OA,其中,第二电阻R2的一端作为低通滤波模块103的一端连接参考源模块102的第二端,第二电阻R2的另一端分别连接第一电容C1的一端、第三电阻R3的一端;第三电阻R3的另一端分别连接第二电容C2的一端、运算放大器OA的第一端;第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地;第四电阻R4的一端连接运算放大器OA的第一端,第四电阻R4的另一端连接运算放大器OA的第三端;运算放大器OA的第三端还作为低通滤波模块103的另一端连接外接负载RL。
[0035] 其中,图2中运算放大器OA周围的数字1、2、3表示的是端口号,1表示运算放大器OA的第一端,以此类推。
[0036] 其中,图2中的外接负载RL与图1中的外接负载110为同一模块,只是为了在图1和图2中做出区分,所以二者的名称不同。
[0037] 可选的,PWM生成模块GM包括MCU,或者,FPGA。
[0038] 其中,图2中的PWM生成模块GM与图1中的PWM生成模块101为同一模块,只是为了在图1和图2中做出区分,所以二者的名称不同。
[0039] 其中,在DA转换电路100进行DA转换过程中,PWM生成模块GM可以通过调整PWM控制信号的脉冲宽度来控制模拟信号的平均值,具体的,请参阅图3,图3是本申请实施例提供的一种DA转换原理的示意图,如图3所示,PWM控制信号的脉冲周期为T,高电平脉冲宽度为t,也即在一个脉冲周期中的维持高电平的时间为t,PWM控制信号的最大值为Vmax,占空比D=t/T,平均值Vrms=Vmax×D;平均值Vrms即为DA转换电路100输出信号的平均值。
[0040] 其中,在DA转换电路100进行DA转换时,可以是通过PWM生成模块GM生成一个PWM控制信号,具体的,PWM生成模块GM可以是MCU或者FPGA,如果,PWM生成模块GM是MCU,则可以通过MCU内置的计数器产生周期性的脉冲信号,然后通过设置计数器的比较值来控制脉冲信号的占空比,从而,实现PWM控制信号的输出。
[0041] 接着,可以通过低通滤波模块103对该PWM控制信号进行滤波,滤除该PWM控制信号的交流分量,保留直流分量,从而,得到相应的输出信号,该输出信号为模拟量,另外,在DA转换时,基准源可以提供高精度基准电压(一般电源的精度可能在1%,基准源的精度可以达到0.1%)作为DA转换电路100的参考信号,作用是提高DA转换电路100的输出信号精度。
[0042] 如此,实现了从数字信号到模拟信号的转换。PWM控制信号的频率通常较高,可以有效地减少信号中的噪声和干扰,提高转换精度。
[0043] 上述数字信号是一组二进制数字,表示的是要转换为模拟信号的数值,上述数字信号通常由微控制器(MCU)、数字信号处理器或其他数字电路产生。
[0044] 请参阅图4,图4是本申请实施例提供的一种PWM移相控制方法的流程图,该PWM移相控制方法,应用于DA转换系统,所述DA转换系统包括n路如图2所示的DA转换电路,所述DA转换系统还包括合成模块和输出模块,n为大于1的整数,所述方法包括但不限于如下步骤:S401、在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;所述第一DA转换电路包括第一PWM生成模块,所述第一PWM生成模块包括所述第一计数器;所述第一DA转换电路为所述DA转换系统中任一DA转换电路。
[0045] 本申请实施例中,PWM生成模块可以为MCU,或者,为FPGA。
[0046] 具体实施例中,PWM生成模块可以是MCU,MCU可以通过内置的计数器,也即第一计数器产生一个周期性的脉冲信号,可以通过MCU设置该脉冲信号的各类参数如频率、占空比、相位等,从而,得到第一基准载波。
[0047] 需要说明的是,DA转换系统中的n路DA转换电路可以是共用一个基准源。
[0048] 可选的,步骤S401,所述通过第一计数器产生第一基准载波,可以包括如下步骤:11、确定所述第一计数器的第一初始值;
12、通过所述第一计数器从所述第一初始值计数到目标预设值,每次计数均得到一个计数值及对应的计数时间,得到m个计数值和m个计数时间;所述目标预设值大于所述第一初始值;m为正整数;
13、基于所述m个计数值和所述m个计数时间生成第一波形图;
14、在所述第一计数器第一次计数至所述目标预设值之后,通过所述第一计数器开始从0到所述目标预设值进行循环计数指定次数,每次计数均得到一个计数值及对应的计数时间,得到i个计数值和i个计数时间;i为正整数;
15、基于所述i个计数值和所述i个计数时间生成所述指定次数个第二波形图;
16、将所述指定次数个第二波形图和所述第一波形图进行合并,得到所述第一基准载波。
[0049] 本申请实施例中,第一初始值可以为默认值或人工设置值,指定次数也可以为默认值或人工设置值,为了便于理解,可以假设指定次数为j,j为正整数。
[0050] 具体实施例中,可以先确定第一计数器的第一初始值;通过第一计数器从第一初始值计数到目标预设值,每次计数均得到一个计数值及对应的计数时间,得到m个计数值和m个计数时间;根据这m个计数值和m个计数时间生成第一波形图,第一波形图的横轴可以为时间,纵轴为电压或电流。
[0051] 在第一计数器第一次计数至目标预设值之后,可以重置第一计数器的计数值,让第一计数器从0到目标预设值进行循环计数,循环计数可以执行j次,得到i个计数值和i个计数时间,则可以根据这i个计数值和i个计数时间生成j个第二波形图;将这j个第二波形图和第一波形图按照时间顺序进行合并,从而,得到第一基准载波。
[0052] 举个例子说明下,请参阅图5,图5是本申请实施例提供的一种基准载波的波形图,如图5所示的基准载波A从点(0,0)开始,这说明基准载波A的初始值为0,在0 T时间段的波~形为第一波形图,另外,由于图5的篇幅有限,图5中只画出了基准载波A的两个第二波形图,也即T 2T、2T 3T这两个时间段内的波形,如果基准载波A就只包含上述一个第一波形图和~ ~
两个第二波形图的话,那么基准载波A的指定次数j就等于2,因为有两个第二波形图,也即循环计数一共执行2次。
[0053] 另外,图5中还提供了基准载波B的波形图,可以看出,基准载波A和基准载波B的不同之处在于0 0.5T时间的第一波形图,基准载波B不是从点(0,0)开始的,说明基准载波B的~初始值不为0,这就导致基准载波B的第一波形图是从点(0,第一初始值)开始,其他部分与基准载波A产生的方式相同。
[0054] 需要解释的是,第一波形图和第二波形图的最大值可以均为目标预设值,波形图的大小可以是与计数值的大小相等,也即波形图在某个时间点上的坐标可以是(计数时间,计数值);当然,波形图的大小也可以与计数值的大小不相等。
[0055] S402、通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号。
[0056] 本申请实施例中,PWM生成模块生成PWM控制信号的原理可以是先由模块内置的计数器生成基准载波,接着,可以通过设置计数器的比较值来控制脉冲信号的占空比,从而,实现PWM控制信号的输出。
[0057] 可选的,步骤S402,所述通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号,可以包括如下步骤:21、确定所述第一PWM生成模块的预设调制信号;
22、将所述第一基准载波与所述预设调制信号进行比较,得到比较结果;
23、根据所述比较结果确定所述第一PWM控制信号。
[0058] 本申请实施例中,预设调制信号可以是默认或预先设置的信号。
[0059] 具体实施例中,可以先获取第一PWM生成模块的预设调制信号,预设调制信号可以是一个固定的电压值;接着,可以将第一基准载波与预设调制信号进行比较,具体的,可以是通过PWM生成模块中内置的比较器对二者进行比较,从而,得到比较结果;根据比较结果确定第一PWM控制信号,可以是第一基准载波中小于预设调制信号的部分输出为高(低)电平信号,第一基准载波中大于预设调制信号的部分输出为低(高)电平信号,进而,得到第一PWM控制信号。
[0060] 举个例子说明下,请参阅图6,图6是本申请实施例提供的一种PWM控制信号产生的原理图,图6中的预设调制信号可以为一个固定值,可以看出,图6中生成PWM控制信号的规则是可以是基准载波中小于预设调制信号的部分输出为高电平信号,基准载波中大于预设调制信号的部分输出为低电平信号。第一基准载波对应的第一PWM控制信号的波形图如图6所示。
[0061] S403、通过所述第一PWM控制信号控制所述第一DA转换电路产生所述第一DA转换电路输出的第一电压信号。
[0062] 本申请实施例中,第一DA转换电路可以包括场效应管。
[0063] 具体实施例中,可以是将第一PWM控制信号应用于场效应管的栅极,以控制上述场效应管的导通(截止),从而,间接的控制第一DA转换电路的输出电压大小,进而,产生第一电压信号;第一PWM控制信号的占空比越大,场效应管导通的时间越长,第一DA转换电路输出的电压信号也越高。
[0064] S404、获取针对第二DA转换电路的预设相位差;所述第二DA转换电路为所述DA转换系统中除了所述第一DA转换电路之外的任一DA转换电路;所述第二DA转换电路包括第二PWM生成模块;所述第二PWM生成模块包括第二计数器。
[0065] 本申请实施例中,预设相位差可以是默认值或是人为设置值。
[0066] 具体实施例中,可以通过第二PWM生成模块来获取针对第二DA转换电路的预设相位差,预设相位差可以是第一DA转换电路和第二DA转换电路输出的电压的相位差。
[0067] 由于DA转换电路输出的电压与PWM控制信号相关,PWM控制信号又与基准载波相关,所以可以通过确定基准载波的相位差来间接确定针对第二DA转换电路的预设相位差。
[0068] S405、在所述第二DA转换电路中,通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波。
[0069] 本申请实施例中,由于预设相位差和第一基准载波在上述步骤已经得到了,那么在第二DA转换电路中,可以直接通过第二计数器根据预设相位差和第一基准载波产生第二基准载波。
[0070] 可选的,步骤S405,所述通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波,可以包括如下步骤:51、确定所述预设相位差对应的目标计数差值;
52、根据所述目标计数差值确定所述第二计数器的第二初始值;
53、通过所述第二计数器基于所述第二初始值生成所述第二基准载波。
[0071] 本申请实施例中,第二计数器产生第二基准载波的方法与第一计数器产生第一基准载波的方法可以相同。
[0072] 具体实施例中,可以确定预设相位差对应的目标计数差值,具体的,可以是预先存储预设的相位差与计数差值之间的映射关系,基于该映射关系确定预设相位差对应的目标计数差值;接着,可以根据目标计数差值确定第二计数器的第二初始值,例如,第二初始值可以等于第一初始值减(加)目标计数差值;通过第二计数器基于第二初始值生成第二基准载波。
[0073] 举个例子说明下,请参阅图6,图6是本申请实施例提供的一种PWM控制信号产生的原理图,图6中的预设调制信号可以为一个固定值,可以看出,图6中生成PWM控制信号的规则是可以是基准载波中小于预设调制信号的部分输出为高电平信号,基准载波中大于预设调制信号的部分输出为低电平信号。
[0074] 如图6所示,第二基准载波比第二基准载波超前了周期的一半,假设周期为360度,那么目标计数差值就等于目标预设值的一半,也就是说第二基准载波的第一波形图是从点(0,目标预设值的一半)开始,其他部分与第二基准载波产生的方式相同。第二基准载波的波形图如图6所示。
[0075] S406、通过所述第二PWM生成模块生成所述第二基准载波对应的第二PWM控制信号。
[0076] 本申请实施例中,第二PWM生成模块生成第二PWM控制信号的原理可以是先由模块内置的第二计数器生成基准载波,接着,可以通过设置第二计数器的比较值来控制脉冲信号的占空比,从而,实现PWM控制信号的输出。产生第二PWM控制信号的方法与第一PWM控制信号的方法是相同的,具体方法在上文已经详细阐述了,在此不再赘述。
[0077] S407、通过所述第二PWM控制信号控制所述第二DA转换电路产生所述第二DA转换电路输出的第二电压信号。
[0078] 本申请实施例中,第二DA转换电路可以包括场效应管。
[0079] 具体实施例中,可以是将第二PWM控制信号应用于场效应管的栅极,以控制上述场效应管的导通(截止),从而,间接的控制第二DA转换电路的输出电压大小,进而,产生第二电压信号;第二PWM控制信号的占空比越大,场效应管导通的时间越长,第二DA转换电路输出的电压信号也越高。
[0080] S408、通过所述输出模块输出所述第一电压信号和所述第二电压信号。
[0081] 本申请实施例中,输出模块可以包括放大器。
[0082] 具体实施例中,通过输出模块输出第一电压信号和第二电压信号,具体的,由于第一电压信号和第二电压信号的相位不同,二者不会同时输出,可以通过输出模块在不同的时间输出第一电压信号和第二电压信号,也即分时输出电压信号。
[0083] 需要解释的是,因为第一PWM控制信号和第二PWM控制信号的相位不同,所以第一电压信号和第二电压信号的相位也不同,最终输出的电压信号的极值会相对较小,从而,减小了基准源的瞬态负载响应,降低了对基准源的带载需求,进而,降低了PWM DA转换电路对基准源稳定性的影响。
[0084] 举个例子说明下,请参阅图7,图7是本申请实施例提供的一种基准源电流和PWM控制信号的关系图,图7中的PWM1、PWM2、PWM1’、PWM2’均代表一个PWM控制信号,最大值为X,Vref代表基准源,X为正数。
[0085] 从图7中的(A)可以看出,PWM1和PWM2的相位不同,相位不同导致二者的电流不会完全重合,所以PWM1和PWM2的第一叠加信号的电流最大值也只是与PWM1的最大值相等,也即Vref的电流最大值为X,不会产生更大的电流,从而,减小了Vref的瞬态负载响应,降低了对Vref的带载需求,进而,提高了Vref的稳定性。
[0086] 从图7中的(B)可以看出,PWM1’和PWM2’的相位相同,相位相同导致二者的高电流将会完全重合,所以PWM1’和PWM2’的第二叠加信号会等于PWM1’的最大值的两倍,也即Vref的电流最大值为2X,产生了更大的电流,这会加大Vref的瞬态负载响应,提高了对Vref的带载需求,从而,对Vref造成负载冲击,严重的甚至会导致Vref损坏。
[0087] 可以看出,本申请中所描述的PWM移相控制方法,应用于DA转换系统,DA转换系统包括n路如图2所示的DA转换电路,DA转换系统还包括合成模块和输出模块,n为大于1的整数,在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;第一DA转换电路包括第一PWM生成模块,第一PWM生成模块包括第一计数器;第一DA转换电路为DA转换系统中任一DA转换电路;通过第一PWM生成模块生成第一基准载波对应的第一PWM控制信号;通过第一PWM控制信号控制第一DA转换电路产生第一DA转换电路输出的第一电压信号;获取针对第二DA转换电路的预设相位差;第二DA转换电路为DA转换系统中除了第一DA转换电路之外的任一DA转换电路;第二DA转换电路包括第二PWM生成模块;第二PWM生成模块包括第二计数器;在第二DA转换电路中,通过第二计数器基于预设相位差和第一基准载波产生第二基准载波;通过第二PWM生成模块生成第二基准载波对应的第二PWM控制信号;通过第二PWM控制信号控制第二DA转换电路产生第二DA转换电路输出的第二电压信号;通过输出模块输出第一电压信号和第二电压信号,即通过控制多路DA转换电路的输出信号的相位,使得不同的输出信号相位不同,互相错开,从而,减小了基准源的瞬态负载响应,降低了对基准源的带载需求,进而,降低了DA转换电路对基准源稳定性的影响。
[0088] 请参阅图8,图8是本申请实施例提供的一种PWM移相控制装置800的功能单元组成框图,应用于DA转换系统,所述DA转换系统包括n路如图2所示的DA转换电路,所述DA转换系统还包括合成模块和输出模块,n为大于1的整数,所述PWM移相控制装置800包括:生成单元801、控制单元802、输出单元803,其中,
所述生成单元801,用于在第一DA转换电路中,通过第一计数器产生第一基准载波;所述第一DA转换电路包括第一PWM生成模块,所述第一PWM生成模块包括所述第一计数器;所述第一DA转换电路为所述DA转换系统中任一DA转换电路;通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号;
所述控制单元802,用于通过所述第一PWM控制信号控制所述第一DA转换电路产生所述第一DA转换电路输出的第一电压信号;
所述生成单元801,还用于获取针对第二DA转换电路的预设相位差;所述第二DA转换电路为所述DA转换系统中除了所述第一DA转换电路之外的任一DA转换电路;所述第二DA转换电路包括第二PWM生成模块;所述第二PWM生成模块包括第二计数器;在所述第二DA转换电路中,通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波;通过所述第二PWM生成模块生成所述第二基准载波对应的第二PWM控制信号;
所述控制单元802,还用于通过所述第二PWM控制信号控制所述第二DA转换电路产生所述第二DA转换电路输出的第二电压信号;
所述输出单元803,用于通过所述输出模块输出所述第一电压信号和所述第二电压信号。
[0089] 可选的,所述通过第一计数器产生第一基准载波,所述生成单元801具体用于:确定所述第一计数器的第一初始值;
通过所述第一计数器从所述第一初始值计数到目标预设值,每次计数均得到一个计数值及对应的计数时间,得到m个计数值和m个计数时间;所述目标预设值大于所述第一初始值;m为正整数;
基于所述m个计数值和所述m个计数时间生成第一波形图;
在所述第一计数器第一次计数至所述目标预设值之后,通过所述第一计数器开始从0到所述目标预设值进行循环计数指定次数,每次计数均得到一个计数值及对应的计数时间,得到i个计数值和i个计数时间;i为正整数;
基于所述i个计数值和所述i个计数时间生成所述指定次数个第二波形图;
将所述指定次数个第二波形图和所述第一波形图进行合并,得到所述第一基准载波。
[0090] 可选的,所述通过所述第二计数器基于所述预设相位差和所述第一基准载波产生第二基准载波,所述生成单元801还具体用于:确定所述预设相位差对应的目标计数差值;
根据所述目标计数差值确定所述第二计数器的第二初始值;
通过所述第二计数器基于所述第二初始值生成所述第二基准载波。
[0091] 可选的,所述通过所述第一PWM生成模块生成所述第一基准载波对应的第一PWM控制信号,所述生成单元801还具体用于:确定所述第一PWM生成模块的预设调制信号;
将所述第一基准载波与所述预设调制信号进行比较,得到比较结果;
根据所述比较结果确定所述第一PWM控制信号。
[0092] 具体实现中,本发明实施例中所描述的PWM移相控制装置800还可以执行上述本发明实施例提供的PWM移相控制方法中所描述的其他实施方式,在此不再赘述。
[0093] 本申请实施例还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序,该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤,上述计算机包括电子设备。
[0094] 需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本申请并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本申请,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
[0095] 在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
[0096] 在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置,可通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如上述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
[0097] 上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0098] 另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0099] 上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储器中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括:U盘、只读存储器(ROM,Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0100] 以上对本申请实施例进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
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