脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法和系统与流程

本发明涉及电子，具体地，涉及一种脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法和系统。

背景技术：

1、在产生pwm的源时钟频率确定以后，pwm的平滑步长随之确定，如果平滑步长太大，会带来一些不利影响，例如风扇控制中，如果平滑步长太大，会使得风扇的转速忽然变大，发出噪声。

2、公布号cn105375907的发明专利，提出了一种编码方式和系统通过相邻pwm的占空比的组合然后求平均的方式实现高分辨率，其实现方式不适合asic实现。

3、申请号为202210932293.1的发明专利通过动态调整分频系数和占空比的值，构造出高分辨率的pwm波形；pwm输出频率会有波动。

4、本发明出现的专业术语：

5、pwm：pulse width modulation，脉宽调制。

6、占空比：duty，高电平在pwm一个周期中的占比。

7、分辨率：占空比变化的最小值，取决于产生pwm的时钟源的频率和分频系数。

8、时钟源：产生pwm的时钟源头。

9、分频系数：将时钟源分频，产生不同频率的pwm；如10khz频率2分频得到5khz频率。

10、asic：application specific integrated circuit，专用集成电路。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法和系统。

2、根据本发明提供的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法，包括：

3、步骤1：源时钟通过分频电路产生n分频的pwm波形，n为分频系数；

4、步骤2：配置当前占空比的值m，则pwm的占空比为m/n，其中m<＝n；

5、步骤3：配置目标占空比的值d，当m<d时，当前占空比m的值逐一递增，步长为1/n，直到m＝d。

6、优选地，当m<d时，将占空比加1的过程分解成n*n的过程，具体为：

7、占空比每n个周期变化一次，分频计数器从1增加到n为一个pwm周期；

8、这n个周期分别由占空比为m和占空比为m+1的pwm波形组成；

9、第一次波形输出由n个占空比为m的pwm组成；

10、第二次波形输出由n-1个占空比为m的pwm和1个占空比为m+1的pwm组成；

11、第三次波形输出由n-2个占空比为m的pwm和2个占空比为m+1的pwm组成；

12、第n-1次波形输出由1个占空比为m的pwm和n-1个占空比为m+1的pwm组成；

13、第n次波形输出由n个占空比为m+1的pwm组成。

14、优选地，第一次n个m，占空比的平均值为m*n/n2＝m/n；第二次n-1个m，占空比的平均值为((n-1)*m+(m+1))/n2＝(n*m+1)/n；第三次n-2个m，占空比的平均值为((n-2)*m+(m+2))/n2＝((n-1)*m+2)/n2；依次类推直到1个m，n-1个m+1；第二次和第一次占空比的平均值变化为(n*m+1)/n2-m/n＝1/n2，步长提高n倍。

15、优选地，源时钟频率为1mhz，分频系数n为10，pwm频率为100khz。

16、优选地，分频计数器根据分频系数进行计数，计数器计数到n后重新计数；当计数器的值不大于m时pwm输出为高，当计数器的值大于m小于n时pwm输出为低；当m＝n时，pwm一直为高。

17、根据本发明提供的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现系统，包括：

18、模块m1：源时钟通过分频电路产生n分频的pwm波形，n为分频系数；

19、模块m2：配置当前占空比的值m，则pwm的占空比为m/n，其中m<＝n；

20、模块m3：配置目标占空比的值d，当m<d时，当前占空比m的值逐一递增，步长为1/n，直到m＝d。

21、优选地，当m<d时，将占空比加1的过程分解成n*n的过程，具体为：

22、占空比每n个周期变化一次，分频计数器从1增加到n为一个pwm周期；

23、这n个周期分别由占空比为m和占空比为m+1的pwm波形组成；

24、第一次波形输出由n个占空比为m的pwm组成；

25、第二次波形输出由n-1个占空比为m的pwm和1个占空比为m+1的pwm组成；

26、第三次波形输出由n-2个占空比为m的pwm和2个占空比为m+1的pwm组成；

27、第n-1次波形输出由1个占空比为m的pwm和n-1个占空比为m+1的pwm组成；

28、第n次波形输出由n个占空比为m+1的pwm组成。

29、优选地，第一次n个m，占空比的平均值为m*n/n2＝m/n；第二次n-1个m，占空比的平均值为((n-1)*m+(m+1))/n2＝(n*m+1)/n；第三次n-2个m，占空比的平均值为((n-2)*m+(m+2))/n2＝((n-1)*m+2)/n2；依次类推直到1个m，n-1个m+1；第二次和第一次占空比的平均值变化为(n*m+1)/n2-m/n＝1/n2，步长提高n倍。

30、优选地，源时钟频率为1mhz，分频系数n为10，pwm频率为100khz。

31、优选地，分频计数器根据分频系数进行计数，计数器计数到n后重新计数；当计数器的值不大于m时pwm输出为高，当计数器的值大于m小于n时pwm输出为低；当m＝n时，pwm一直为高。

32、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

33、(1)本发明提出一种便于asic实现的方案，在不改变源时钟和pwm输出频率的情况下，提高pwm的平滑变化的步长，实现方法简单；

34、(2)本发明提出了一种适合asic实现的方式，只需要配置当前占空比和目标占空比的值，占空比的值逐一递增，硬件实现简单，而且无须软件过多干预，效率更高。

技术特征：

1.一种脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法，其特征在于，当m<d时，将占空比加1的过程分解成n*n的过程，具体为：

3.根据权利要求2所述的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法，其特征在于，第一次n个m，占空比的平均值为m*n/n2＝m/n；第二次n-1个m，占空比的平均值为((n-1)*m+(m+1))/n2＝(n*m+1)/n；第三次n-2个m，占空比的平均值为((n-2)*m+(m+2))/n2＝((n-1)*m+2)/n2；依次类推直到1个m，n-1个m+1；第二次和第一次占空比的平均值变化为(n*m+1)/n2-m/n＝1/n2，步长提高n倍。

4.根据权利要求1所述的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法，其特征在于，源时钟频率为1mhz，分频系数n为10，pwm频率为100khz。

5.根据权利要求1所述的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法，其特征在于，分频计数器根据分频系数进行计数，计数器计数到n后重新计数；当计数器的值不大于m时pwm输出为高，当计数器的值大于m小于n时pwm输出为低；当m＝n时，pwm一直为高。

6.一种脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现系统，其特征在于，当m<d时，将占空比加1的过程分解成n*n的过程，具体为：

8.根据权利要求7所述的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现系统，其特征在于，第一次n个m，占空比的平均值为m*n/n2＝m/n；第二次n-1个m，占空比的平均值为((n-1)*m+(m+1))/n2＝(n*m+1)/n；第三次n-2个m，占空比的平均值为((n-2)*m+(m+2))/n2＝((n-1)*m+2)/n2；依次类推直到1个m，n-1个m+1；第二次和第一次占空比的平均值变化为(n*m+1)/n2-m/n＝1/n2，步长提高n倍。

9.根据权利要求6所述的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现系统，其特征在于，源时钟频率为1mhz，分频系数n为10，pwm频率为100khz。

10.根据权利要求6所述的脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现系统，其特征在于，分频计数器根据分频系数进行计数，计数器计数到n后重新计数；当计数器的值不大于m时pwm输出为高，当计数器的值大于m小于n时pwm输出为低；当m＝n时，pwm一直为高。

技术总结本发明提供了一种脉宽调制高分辨率平滑的专用集成电路实现方法和系统，包括：步骤1：源时钟通过分频电路产生N分频的PWM波形，N为分频系数；步骤2：配置当前占空比的值M，则PWM的占空比为M/N，其中M<＝N；步骤3：配置目标占空比的值D，当M<D时，当前占空比M的值逐一递增，步长为1/N，直到M＝D。本发明在不改变源时钟和PWM输出频率的情况下，提高PWM的平滑变化的步长，实现方法简单。技术研发人员：李国静,刘博瑞受保护的技术使用者：上海申矽凌微电子科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5