CN110996449A - 一种pwm脉冲宽度调制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PWM脉冲宽度调制方法及装置，方法包括当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，并通过降低所述PWM灰度g以提高刷新频率FREQ，其中，所述PWM灰度g小于等于预设的最小PWM灰度；获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度GRAY和PWM输出的帧频刷新周期T，并通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度GRAY，其中，N为大于等于1的整数。本发明实施例既可以提高PWM灰度GRAY，又可以提高PWM刷新频率FREQ。

Description

一种PWM脉冲宽度调制方法及装置

技术领域

本发明涉及灯具技术领域，尤其是涉及一种PWM脉冲宽度调制方法及装置。

背景技术

目前，PWM脉冲宽度调制是通过对一系列脉冲的占空比进行调制，来等效地获得等比例功率输出的信号的波形。现有技术在系统时钟GCLK固定的情况下，PWM可调制的灰度GRAY＝GCLK/FREQ，PWM灰度GRAY与PWM刷新频率FREQ成反比例关系，即PWM灰度GRAY越大，PWM频率FREQ越小，使得PWM灰度GRAY和PWM刷新频率FREQ不能同时提高。

发明内容

本发明实施例提供一种PWM脉冲宽度调制方法及装置，既可以提高PWM灰度GRAY，又可以提高PWM刷新频率FREQ。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种PWM脉冲宽度调制方法，至少包括以下步骤：

当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，并通过降低所述PWM灰度g以提高刷新频率FREQ，其中，所述PWM灰度g小于等于预设的最小PWM灰度；

获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度GRAY和PWM输出的帧频刷新周期T，并通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度GRAY，其中，N为大于等于1的整数。

作为优选方案，所述方法还包括：

在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制。

作为优选方案，所述在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制，具体为：

在所述帧频刷新周期T内，平均分配至每一PWM脉冲的占空比为D＝GRAY/N；

将超出N倍脉冲的灰度R从第一个PWM脉冲开始逐一分配最小单元的灰度脉冲，直至分配完所述超出N倍脉冲的灰度R，其中，灰度R＝Gray％N。

作为优选方案，所述帧频刷新周期T大于PWM刷新周期。

本发明实施例还提供一种PWM脉冲宽度调制装置，包括微处理器，用于：

当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，并通过降低所述PWM灰度g以提高刷新频率FREQ，其中，所述PWM灰度g小于等于预设的最小PWM灰度；

获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度GRAY和PWM输出的帧频刷新周期T，并通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度GRAY，其中，N为大于等于1的整数。

作为优选方案，所述方微处理器还用于：

在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制。

作为优选方案，所述微处理器还用于：

在所述帧频刷新周期T内，平均分配至每一PWM脉冲的占空比为D＝GRAY/N；

将超出N倍脉冲的灰度R从第一个PWM脉冲开始逐一分配最小单元的灰度脉冲，直至分配完所述超出N倍脉冲的灰度R，其中，灰度R＝Gray％N。

作为优选方案，所述帧频刷新周期T大于PWM刷新周期。

综上，本发明提供一种PWM脉冲宽度调制方法及装置，其任一种实施例具有如下有益效果：

当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，由于刷新频率FREQ＝GCLK/g，通过降低所述PWM灰度g的方式能够提高刷新频率FREQ，也即减小PWM周期提高刷新频率FREQ；

获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度GRAY和PWM输出的帧频刷新周期T，通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度GRAY；

这样，既可以提高PWM灰度GRAY，又可以提高PWM刷新频率FREQ。

附图说明

图1是本发明实施例中的PWM脉冲宽度调制方法的流程步骤图；

图2是本发明实施例中的PWM脉冲宽度调制方法的PWM脉冲宽度按顺序递增调制原理图；

图3是本发明实施例中的PWM脉冲宽度调制方法的PWM脉冲宽度按顺序递增调制原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本发明实施例提供了一种PWM脉冲宽度调制方法，至少包括以下步骤：

S101、当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，并通过降低所述PWM灰度g以提高刷新频率FREQ，其中，所述PWM灰度g小于等于预设的最小PWM灰度；

S102、获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度Gray和PWM输出的帧频刷新周期T，并通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度Gray，其中，N为大于等于1的整数。

在本实施例中，在系统时钟GCLK固定的情况下，首先在一个PWM周期t内输出较小的PWM灰度g，从而获得较大的刷新频率FREQ，FREQ＝GCLK/g，然后将N个PWM灰度g相加组成所述调光灰度Gray，即Gray＝gxN，而此时PWM输出的帧频刷新周期T＝txN，这样，既可以提高PWM灰度Gray，又可以提高PWM刷新频率FREQ。

作为优选方案，为了保证每个最小PWM周期内都有PWM脉冲波形输出，所述方法还包括：

S103、在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制。

优选的，所述在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制，具体为：

在所述帧频刷新周期T内，平均分配至每一PWM脉冲的占空比为D＝GRAY/N；

将超出N倍脉冲的灰度R(灰度R＝Gray％N)从第一个PWM脉冲开始逐一分配最小单元的灰度脉冲，直至分配完所述超出N倍脉冲的灰度R。

其中，所述帧频刷新周期T大于PWM刷新周期。

如图2所示，图2演示的是调光灰度递增的PWM输出波形，PWM调光灰度Gray随着周期T的重复循环而增加。此时帧频刷新周期为T，最小PWM周期为t，则10个PWM周期组成一个帧频刷新周期T＝10t，在一个最小PWM周期t内的灰度为g＝100，在一个帧频刷新周期T内的调光灰度Gray＝g*N＝100*10＝1000。

PWM调光灰度为Gray，

当Gray＝1时，在第一个帧频同期T1内有1个脉冲push1；

当Gray＝2时，在第二个帧频同期T2内有2个脉冲push1、push2；

当Gray＝3时，在第三个帧频同期T3内有3个脉冲push1、push2、push3；

…以此类推，

当Gray＝10时，在第十个帧频同期T10内有10个脉冲push1－push10；

接着如图3所示，

当Gray＝11时，每一个PWM脉冲的占空比D＝Gray1/N＝11/10＝1，余数为R＝Gray％N＝1。在一个帧频刷新周期T内每一个脉冲的占空比平均分配为D，超出的灰度R＝1分配给第1个脉冲；

当Gray＝12时，超出的灰度R＝2分配给第1、2个脉冲；

当Gray＝13时，超出的灰度R＝3分配给第1、2、3个脉冲；

…以此类推，按递增的方式分配给每一个PWM不同的脉冲宽度。

作为示例性的，要实现灰阶16bit和刷新频率10K的PWM调制，按传统的PWM脉宽调制方式需要的时钟GCLK＝65536*10000＝655MHz，达到655MHz的时钟需要很高速度的处理器，而且现今的驱动电路无法在这么高频率下工作，传统PWM脉宽调制方式很难在电路上实现高灰阶、高刷新频率的PWM调制信号。

而采用本发明的PWM脉冲宽度调制方法，以时钟GCLK＝50M为例，实现灰阶16bit的调光灰度，输出一个完整画面的帧频刷新频率为50M/65536＝762Hz，此时帧频Ft与刷新频率FREQ相等也是762Hz。如果将12bit灰阶为一个最小的PWM刷新周期，那么PWM刷新频率为FREQ＝50M/4096＝12.2K，将16个PWM刷新周期t组成一帧完整的画面，此时帧频Ft还是762Hz，从而用50M时钟实现，高灰阶16bit,高刷新频率12.2K的PWM脉宽调制。

对应所述PWM脉冲宽度调制方法，本发明实施例还提供一种PWM脉冲宽度调制装置，包括微处理器，用于：

当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，并通过降低所述PWM灰度g以提高刷新频率FREQ，其中，所述PWM灰度g小于等于预设的最小PWM灰度；

获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度Gray和PWM输出的帧频刷新周期T，并通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度Gray，其中，N为大于等于1的整数。

作为优选方案，所述方微处理器还用于：

在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制。

作为优选方案，所述微处理器还用于：

在所述帧频刷新周期T内，平均分配至每一PWM脉冲的占空比为D＝Gray/N；

将超出N倍脉冲的灰度R(灰度R＝Gray％N)从第一个PWM脉冲开始逐一分配最小单元的灰度脉冲，直至分配完所述超出N倍脉冲的灰度R。

作为优选方案，所述帧频刷新周期T大于PWM刷新周期。

本发明提供一种PWM脉冲宽度调制方法及装置，具有如下有益效果：

1、当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，由于刷新频率FREQ＝GCLK/g，通过降低所述PWM灰度g的方式能够提高刷新频率FREQ，也即减小PWM周期提高刷新频率FREQ。

2、获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度GRAY和PWM输出的帧频刷新周期T，通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度GRAY。

3、调光灰度GRAY由多个PWM灰度相加的和组成；

4、PWM刷新频率和帧频不等，帧频刷新周期大于PWM刷新周期；

5、PWM脉冲宽度按顺序随着灰度递增而增加，在一个帧频刷新周期内，每个PWM以最小灰度按顺序递增。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种PWM脉冲宽度调制方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，并通过降低所述PWM灰度g以提高刷新频率FREQ，其中，所述PWM灰度g小于等于预设的最小PWM灰度；

获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度GRAY和PWM输出的帧频刷新周期T，并通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度GRAY，其中，N为大于等于1的整数。

2.如权利要求1所述的PWM脉冲宽度调制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制。

3.如权利要求2所述的PWM脉冲宽度调制方法，其特征在于，所述在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制，具体为：

在所述帧频刷新周期T内，平均分配至每一PWM脉冲的占空比为D＝GRAY/N；

将超出N倍脉冲的灰度R从第一个PWM脉冲开始逐一分配最小单元的灰度脉冲，直至分配完所述超出N倍脉冲的灰度R，其中，灰度R＝Gray％N。

4.如权利要求1所述的PWM脉冲宽度调制方法，其特征在于，所述帧频刷新周期T大于PWM刷新周期。

5.一种PWM脉冲宽度调制装置，其特征在于，包括微处理器，用于：

当时钟GCLK固定为预设值时，在一个PWM周期t内输出PWM灰度g，并通过降低所述PWM灰度g以提高刷新频率FREQ，其中，所述PWM灰度g小于等于预设的最小PWM灰度；

获得N个所述PWM灰度g相加后的调光灰度GRAY和PWM输出的帧频刷新周期T，并通过增加所述帧频刷新周期以增加所述调光灰度GRAY，其中，N为大于等于1的整数。

6.如权利要求1所述的PWM脉冲宽度调制装置，其特征在于，所述方微处理器还用于：

在所述帧频刷新周期T内按顺序递增PWM脉冲宽度进行调制。

7.如权利要求6所述的PWM脉冲宽度调制装置，其特征在于，所述微处理器还用于：

在所述帧频刷新周期T内，平均分配至每一PWM脉冲的占空比为D＝GRAY/N；

将超出N倍脉冲的灰度R从第一个PWM脉冲开始逐一分配最小单元的灰度脉冲，直至分配完所述超出N倍脉冲的灰度R，其中，灰度R＝Gray％N。

8.如权利要求5所述的PWM脉冲宽度调制装置，其特征在于，所述帧频刷新周期T大于PWM刷新周期。

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