术语和定义

参考

有关文件及软件，请浏览:

//www.xmece.com/configurable-mixed-signal．

下载免费GreenPAK Designer软件[1]以打开。gp文件[2]并查看所提出的电路设计。使用GreenPak开发工具[3.]在几分钟内将设计冻结到您自己的定制IC中。yabo国际娱乐对话框半导体提供完整的应用程序笔记库[4]，包括设计实例，以及对Dialog IC的功能和模块的解释。

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3. GreenPAK开发工具， GreenPAK开发工具网页，Dialog半导体yabo国际娱乐
4. GreenPAK应用笔记，GreenPak应用笔记网页，对话框半导体yabo国际娱乐
5. SLG46620数据表，数据表，对话框半导体yabo国际娱乐
6. Bhattacharya, Subhadeep等。“一种用于电力牵引驱动器降噪的离散随机PWM技术。”能源与环境学报，2015。IEEE 2015
7. Capitaneanu, Stefan Laurentiu等。“关于PWM交流电机驱动所辐射的噪声。”自动化学报43.4 (2003):137-145
8. 等。优化的RPWM技术用于异步电机的变速驱动器。电磁兼容性(EMC)， 2012年国际会议。IEEE 2012
9. Trzynadlowski，Andrzej M.等人。随机脉冲宽度调制“通过随机脉冲宽度调制减轻车辆驱动器中的电磁干扰和声学噪声。”电力电子产品在运输中，2004年。IEEE，2004年
10. 赖延欣，陈博元。全桥DC/DC变换器的新随机PWM技术，谐波强度降低并考虑效率。电力电子学报28 (2013):5013-5023
11. 迈克尔·M·贝克，弗雷德·布拉约格，约翰·k·彼得森。三相电源变换器用固定开关频率的随机调制技术电力电子学报15.4 (2000):753-761

介绍

在电力电子器件中，根据特定应用程序成功使用了几种脉冲宽度调制（PWM）方案。大多数传统的PWM方案，在性质中是确定性的，产生预定的谐波含量。这可以在现实世界应用中创建许多问题，如声噪声，无线电干扰和机械振动[2-5]。亚博国际官网平台网址在需要亚博国际官网平台网址减轻环境和其他设备的干扰的应用中，例如在工业电机驱动器中，牵引驱动器，电动车辆，传统的PWM方案固有地不有效地执行，并且需要电磁干扰（EMI）过滤器等附加设备添加 。一个可选择应对导致这些应用程序的问题的选项是增加传统PWM方案的开关频率，即18KHz [亚博国际官网平台网址7］.然而，这导致开关损耗显著增加。在这些应用中，随亚博国际官网平台网址机脉宽调制(RPWM)已被发现在不需要大量增加开关频率的情况下有效地缓解上述问题。

在RPWM中，每个开关脉冲的宽度随机变化。这导致谐波群集扩散到一个大范围，从而减少了单独滤波器的大小或完全避免在某些应用程序中使用滤波器。亚博国际官网平台网址RPWM技术已成功地应用于许多电力电子应用，如工业电机控制驱动器的噪声需要检查。亚博国际官网平台网址

通常商用复杂系统的高频PWM和RPWM信号是用数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)实现的。然而，这些设备更通用、更强大、更灵活，这使得它们相当昂贵。低成本的Dialog GreenPAK IC可以满足RPWM产生所需的类似精度和高频定时要求。许多适合的RPWM方案，特别是开环应用，都可以使用Dialog GreenPAK IC实现。亚博国际官网平台网址因此，嵌入式dsp、mcu或fpga的显式编程或编码被一个简单的接口所取代GreenPAK™设计师。另外，整体控制电路的尺寸显着降低。

有几种方法可以为三相逆变器应用产生RPWM。亚博国际官网平台网址在此应用笔记中，提出了一种可以使用可用实现的合适的RPWM技术GreenPAKGreenPak IC的资源。使用双矩阵IC SLG46620来实现RPWM技术。还提出了适当的理论提案和实验结果，包括输出电压波形及其谐波含量，这些谐波含量可以证明提出的策略。

提出的RPWM计划

RPWM方案驱动三相逆变器的框图如图所示图1．

将标记为P2和P3（具有值范围：0-1），180μC相位的两个锯齿信号与恒定值P1（具有值范围：0-1）进行比较，以提供不同类型的脉冲标记作为p5和p6。这些脉冲（P5和P6）的波形显示在图2和图3．使用波形显示的二进制伪随机数发生器（标记为P4）图4使用上面框图所示的逻辑运算符从信号p5和p6中随机选择一个脉冲。这就产生了一列p10脉冲，如图所示图5．信号P10通过脉冲发生器1至6的10ms长脉冲传递并搭配，并且标记为P11，P12，P13，P14，P15和P16。注意，脉冲发生器输出脉冲相对于完整的180˚C传导模式相对于彼此具有60°C相位差。最后，之后和操作，信号P17，P18，P19，P20，P21和P22成为用于三相逆变器的功率级采用的电源开关的栅极驱动信号。

开关(通常是mosfet或igbt)根据应用的门信号开关和关断，以获得逆变器输出的三相平衡电压波形。

在Matlab/Simulink环境下对一个50hz(基频)RPWM三相逆变器系统进行了仿真，相相输出波形如图所示图3．有效地，输出电压波形由随机信号p10调制，并在120˚C之间相互移位。

参考价值的选择

参考信号p1提供了一种根据主观声响应控制特定应用的逆变器输出频谱含量的方法。参考值从1到0.5的变化会使光谱含量变平，从而降低开关频率倍数处的尖峰。然而，它也降低了信号的基本成分的幅度。图4图示了输出相位电压的光谱含量如何通过将参考值从P1 = 0.8降低到P1 = 0.5，对于VDC = 312V和载波频率= 12.5kHz。

不推荐在0.5进一步减小0.5，因为它开始增加开关频率倍数的尖峰，并且基本组件也减少。

GreenPak设计

图5显示所选对话的GreenPak IC SLG4620如何适合整个方案。IC的基本操作是生成在逆变器功率级的开关装置的栅极端子处施加的随机PWM调制信号。

逆变器输出电压的基频选择为50hz。选择SLG46220是因为它提供了足够的资源来进行预定的设计。矩阵0和1的设计如图所示图6和图7分别。在矩阵0中，通过将DFFS以连接的方式连接并在反馈回路中使用XOR门来实现伪随机信号（PBRS）P0，如图所示图6．DFF由振荡器块OUT0的12.5 kHz时钟信号驱动。

对于锯齿载波信号的产生，提出了使用有限状态机块的方法。FSM0和FSM1配置为UP=0的set模式，分别由计数器CNT1/DLY1和CNT3/DLY3提供，产生频率为1.6875 MHz的脉冲。在两个FSMs的计数器值被设置为134(输出周期80 us)，以实现所需的12.5 kHz离散锯齿信号。为了实现两个锯齿信号之间的180°C相移，FSM0在FSM1之后使用CNT9/DLY9提供的管道延迟使能40 us。

通过FSM0和FSM1的Q字节输出端口向DCMP0和DCMP1馈送到DCMP0和DCMP1，与恒定的参考信号（在寄存器DCMP0和DCMP1内配置）进行比较，如图所示图7．由于计数器向上运行到134的值，所以参照134给出的参考值，例如67将相当于0.5(67/134)的值。两个DCMPs (p5和p6)的输出随着LFSR (p4)的输出信号及其反转值(p7)进一步通过两个and门。一个OR门被输入这些与门的输出，以随机获得dcmp的两个输出之一。OR门(p10)的输出被进一步用于调制逆变器的驱动信号。

计数器CNT0/DLY0配置为产生10毫秒周期的脉冲，以输出频率为50 Hz(基频)的电压。这些脉冲被馈送到配置为反相模式的DFF，输出反馈到输入，以产生一个50 Hz的方波脉冲序列。为了确保标记为p11到p16的输出脉冲相隔60°C的相位，建议使用管道延迟块。计数器CNT5/DLY5、CNT6/DLY6和CNT7/DLY7级联提供周期为3.33 ms的脉冲。这些脉冲通过非门传输到管道延迟，因为管道延迟通过计算输入上升边的数量而产生延迟，而计数器，在重置输入时被重置为0，产生周期为3.33 ms的巧合下降边。输出管道延迟0和1分别为输入脉冲提供3.33 ms和6.66 ms的时间延迟。将管道延时的三个输入信号和两个延时输出信号进一步倒置，共提供6个相互移相60°的脉冲(p11-p16)。这些50 Hz, 60˚C移相脉冲与随机脉冲序列(p10)一起进一步传递到AND门，为三相逆变器提供最终的驱动信号。

实验结果

中描述的硬件原型图8为实验验证所提出的RPWM方案。为了确保同一支路的两个开关不会同时打开，硬件上产生了死区。

图9显示输出相位电压放大后的波形。很明显，波形是按要求随机调制的。

在图10示出了输出相位电压信号VAB（以黄色）和VAC（以蓝色为单色）。此外，还描绘了用于参考值的VAB（以红色）的FFT图≈0.8（107/134）。虽然频谱中的差异是明显的，但由于理论表明，观察到切换频率的两倍的尖峰即25 kHz

图11描述了输出相相电压信号Vab(黄色)和Vac(蓝色)，以及Vab(红色)的FFT图(红色)，参考值= 0.5(67/134)。可以看到，光谱变得更平坦，显著的传播也实现了。

结论

可以使用不同的技术产生三相逆变器的RPWM信号，并且通常在工业应用中使用昂贵的DSP和FPGA来实现所需的结果。亚博国际官网平台网址在本申请中，已经概述了使用低成本对话框SLG4620 IC的三相逆变器应用的合适的RPWM生成技术。亚博国际官网平台网址通过适当的仿真和实验结果，已经确定了所提出的技术是功能性的，SLG46620 IC提供足够的资源来执行预期的结果。