CN1210862C - 与电压无关的脉宽调变方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与电压无关的脉宽调变方法及其装置，该方法首先以一电压线性相关电流源对一电容器充电，将此电容器的端电压耦合至一电压线性相关的基频电位比较器。当电容器的输出电压达到基频参考电压值时，基频电位比较器输出的信号将使电容器进行放电，而输出一系列的基频锯齿波在不同的电源电压下，所产生的基频锯齿波均具有相同的周期时间。将基频锯齿波传送到速控比较器中，然后采用脉波宽度调变方式，以速控参考电压调整比较器的输出脉波宽度，进而控制马达的转速。

Description

与电压无关的脉宽调变方法及其装置

技术领域

本发明是有关于一种脉波宽度调变方式(Pulse Width Modulation，PWM)，特别是指一种与电源电压无关的脉波宽度调变方法及其装置。

背景技术

在一般无刷式直流马达(DC Brushless Motor)的速度控制系统中，马达的转速调整是以线圈上驱动电压电流的作用时间来进行控制。若线圈电流的作用时间增长，感应磁场的持续时间亦增长，则马达转子受力作用较久，转速因而加快。反之，线圈电流的作用时间缩短时，感应磁场的持续时间、以及马达转子受力作用的时间较短，则转速减慢。

图1为马达线圈上驱动电压信号对时间的波形函数图。其中，图形甲所示的驱动电压信号将使电流作用时间为二分之一，图形乙所示的驱动电压信号将使电流作用时间为四分之一(若低电平时驱动电流，则为四分之三)，而图形丙所示的驱动电压信号将使电流作用时间为四分之三(或四分之一)。因此，三驱动信号所产生的马达转速大小顺序为：丙＞甲＞乙(若低电平时驱动电流，则为乙＞甲＞丙)。在一般的电子电路应用技术中，常以脉波宽度调变方式(Pulse Width Modulation，PWM)，来对此一驱动电压信号的作用时间进行控制。

典型的脉波宽度调变方式(PWM)，是将一系列的锯齿波传送到一比较器(Comparator)中，并以比较器所接收的参考电压信号为基准，将此锯齿波转换成方形波。图2显示一脉波宽度调变方式中，比较器的输出入信号关系图，其中二横轴分别代表输出及输入信号位准为0的时间轴。在此一图中，曲线V(t)为输入的锯齿波信号；曲线V_m(t)为输入的参考电压信号，此一参考电压信号并不必然是常数值；而方形波V_p(t)则是比较器的输出信号。由图中可以看出，当锯齿波信号大于参考电压时，比较器输出一定值正电压；而当锯齿波信号小于参考电压时，比较器则输出一定值负电压。当参考电压越大时，输出的脉波宽度越小，反之则越大。因此由参考电压信号的大小，可以控制输出方形波的脉波宽度，此即称为脉波宽度调变方式(PWM)。

在上述的脉波宽度调变方式中，提供一稳定的锯齿波作为基频输入信号，是进行脉波宽度调变极重要的基本条件。有稳定的基频锯齿波输入信号，才能以适当的参考电压订出所需求的脉波宽度。在图3中显示出一简单的锯齿波产生电路。其中晶体管10的源极(Source)与漏极(Drain)分别连接电容器20的两端；且源极接地，漏极连接至电位比较器(LevelDetector)30的输入端，并经由电阻40连接至电源电压V_cc；电位比较器的输出端则连接至晶体管10的栅极(Gate)；而晶体管10的漏极连接至负载VD。

当一外加电压V_cc供应至电路的输入端时，电容器20受到由电阻40所传过来的电流作用，开始充电，端电压逐渐升高，此时晶体管10为开路。若电位比较器30的参考电位小于电源电压，且其输出正电压高于晶体管10的起始电压，则当电容器20充电至参考电位时，电位比较器30输出正电压至晶体管栅极，而使晶体管的源极与漏极D形成通路，于是电容器20放电而回复原状。图4显示出此一充电、放电过程的负载电压对时间的关系曲线。其中，曲线AB代表电容器20充电时的负载电压变化情形，在极短的时间内，曲线AB近乎直线，斜率约为电源电压V_cc与电阻40的电阻率的比值。在B点时负载电压到达比较器30的参考电压值，于是晶体管10形成通路，电容器20开始放电，负载回复至D点时的电压。反复进行电容器20的充放电过程，则可于负载端生成一系列的锯齿波。

在上述锯齿波产生过程中，锯齿波的脉波宽度将会受到电容器20的充电速度(即电压变化率)所影响，而电容器的电压变化率则与电容器本身电容率的大小成反比，而与充电电流大小成正比。由于充电电流是由电源电压所支配，当电源电压改变时，充电电流的大小随之变动，将会影响到电容器的充电速度以及产生锯齿波的周期时间。此外，比较器30的参考电压大小也会受到电源电压的影响而改变，多重的变动参数将使得锯齿波周期时间的变化更难掌握。对于马达的速控运用而言，控制信号将受到马达转子、定子线圈及材料选择等机械结构的限制，有其最适当的频率范围，不宜变动过大。因此，如何在不同的电源电压范围中，应用脉波宽度调变方式控制驱动信号的比例，以及马达的转速，实为一颇为复杂的课题。

由上述的发明背景中可以看出，在将传统的脉波宽度调变方式(PWM)应用于不同的电源电压范围中时，会有基频锯齿波的周期时间难以掌握的问题，使脉波宽度的控制极为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种与电压无关的脉宽调变方法及其装置，使得对马达转速的调整与控制更为简单方便，且不受电源电压的影响。

为达到上述目的，本发明提供了一种与电压无关的脉宽调变方法及其装置。其中，本发明的与电压无关的脉宽调变方法包含：以一电压线性相关电流源对一电容器充电，该电流源的输出电流与一电源电压成线性关系，其中电压线性相关电流源由一与电压相关的电流源及一与电压无关的电流源并联组成；以一电压线性相关基频电位比较器控制电容器放电，以产生一基频锯齿波，该电压线性相关基频电位比较器的基频参考电压与该电源电压成线性关系；将该基频锯齿波传送到一速控比较器中；调整该速控比较器的速控参考电压；以该速控参考电压调整该速控比较器所输出的控制信号的脉波宽度；并以该控制信号控制马达转速。

本发明的实现与电压无关的脉宽调变装置包含：一电压线性相关电流源，具有一电流输出端及一电压输入端，该电压输入端耦合至一第一参考电位，该第一参考电位提供电能，该电压线性相关电流源的输出电流与该第一参考电位成线性关系；一电容器，具有一第一端及一第二端，该第一端耦合至该电压线性相关电流源的该电流输出端，该第二端耦合至一第二参考电位；一电子开关，耦合于该电容器的该第一端与该第二端之间，并具有一控制端；一电压线性相关基频电位比较器，具有一输出端及一输入端，该输入端耦合至该电容器的该第一端，该输出端耦合至该电子开关的该控制端，该电压线性相关基频电位比较器的参考电压与该第一参考电位成线性关系；以及一速控比较器，具有一信号输出端及一信号输入端，该信号输入端耦合至该电容器的该第一端，该输出端输出一电压信号。

本发明所公开的一种与电压无关的脉宽调变方法及其装置，采用与电源电压无关的脉波宽度调变方式(PWM)对马达的转速进行调控，且以简单的电路实现控制，达到使输入的基频锯齿波不受电源电压影响的效果。

附图说明

本发明的较佳实施例将于往后的说明文字中辅以下列图形做更详细的阐述：

图1为马达线圈上典型的驱动电压信号对时间的波形函数图；

图2为一典型的脉波宽度调变方式的输出入信号对时间的关系图；

图3为一传统的锯齿波产生器的电路图；

图4为传统锯齿波产生电路中，电容充电放电过程的负载电压对时间的关系曲线；

图5为本发明所公开的无刷式直流马达运转速度控制方法的实施流程图；

图6为本发明中，与电源电压无关的脉波宽度调变装置(PWM)的元件构成图；

图7为本发明与电源电压无关的脉波宽度调变装置在不同的电源电压下，电容充电电压对时间的关系图；

图8为本发明中所采用的施密特触发器(Smith Tigger比较器)的电路图；

图9为本发明电压线性相关电流源的元件构成图：

图10为本发明与电压相关的电流源的元件构成图；

图11为本发明与电压相关的电流源的输出电流对电源电压的特性函数图；

图12为本发明与电压相关的电流源一实施例的电路图；

图13为本发明与电压无关的电流源一实施例的电路图；

图14为本发明与电压无关的电流源的输出电流对电源电压的特性函数图；

图15为本发明中，与电源电压无关的脉波宽度调变装置(PWM)一实施例的电路图；以及

图16为本发明与电压相关的电流源的输出电流对电源电压的特性函数图。

符号说明：

100电压线性相关电流源

200基频电位比较器

300电容器

400电子开关

500速控比较器

450放电回路

110与电压相关的电流源

150与电压无关的电流源

210，220，230，142，144，172，174，176 P型场效应晶体管

240，250，260，132，134，162，164 N型场效应晶体管

120，154电阻器

130，140电流镜

具体实施方式

图5描述本发明所公开的无刷式直流马达运转速度控制方法的实施流程图。本发明以脉波宽度调变方式进行转速控制，必须提供一基频锯齿波。首先构建一电流源及一基频电位比较器，使电流源的输出电流与电源电压值成线性关系，并使基频电位比较器的基频参考电压与电源电压值成线性关系。以此电压线性相关电流源对一电容器进行充电(步骤501)，使电容器的端电压升高。将此电容器的端电压耦合至电压线性相关的基频电位比较器的输入端，当电容器的输出电压达到基频参考电压值时，基频电位比较器输出的信号将使电容器进行放电(步骤502)，此一放电程序可以采用晶体管或其它形式的电子开关予以控制。

在电容充电放电之间，其输出端即输出一锯齿状脉冲电压；重复进行步骤501及步骤502即可输出一系列的锯齿波作为基频信号。将此基频锯齿波输入一速控比较器中(步骤503)，并根据所要调整的马达转速，推算出需求的速控比较器的速控参考电压，然后采用脉波宽度调变方式(PWM)，以速控参考电压调整速控比较器的输出脉波宽度(步骤504)。再以此输出脉波作为驱动信号，控制马达的转速(步骤505)。

图6显示本发明与电源电压无关的脉波宽度调变装置(PWM)的元件构成图。其中包含一输出电流与电源电压值成线性关系的电流源100、一参考电压值与电源电压值成线性关系的基频电位比较器200、一电容器300、一电子开关400、及一速控比较器500。电压线性相关电流源100输出电流I到电容器300中；电容器300的一端接地；另一端输出电压V_D到基频电位比较器200及速控比较器500中，并经由电流源100耦合至电源电压V_CC。在电容器300的两端间连接一开关400，形成一放电回路450。开关400耦合到基频电位比较器200的输出端，放电回路450的导通与否由基频电位比较器200的输出信号V_G所控制，速控比较器500接收电容器300的输出电压V_D作为基频，并接收一速控参考电压V_R以进行脉波宽度调变。

在此一电路装置中，由电压供应端输入电源电压后电压线性相关电流源100的输出电流I与电源电压V_CC之间的关系为：

     I＝a×V_CC

其中a为常数。当此电流源100对电容器300进行充电时，电容器300的端电压V_D与时间t的关系为

     V_D＝Q/C＝(a×V_CC/C)×t

其中C为电容器300的电容率(capacitance)，Q为电容器300的电容量(capacity)，在充电电流为定值的情形下，Q＝I×t；电容器300的电容量Q及端电压V_D随着时间成线性增加

在上述电源电压为V_CC的情形下，电压线性相关的基频电位比较器200的基频参考电压V_r电源电压V_CC之间的关系为：

        V_r＝b×V_CC

其中b为常数。当传送到基频电位比较器200中的电容器端电压V_D达到此一基频参考电压值时，电位比较器的输出信号V_G将启动电子开关400，使放电回路450形成通路，电容器300放电，端电压回复原状。在放电过程开始时V_D＝V_r，亦即

        (a×V_CC/C)×t＝b×V_CC

由此可得

            t＝b×C/a

此即电容器一次充电的时间，若放电回路450的电阻极小，电容器的放电时间可以忽略，此即基频锯齿波的周期时间。

由于a、b、C都是定值，所以电容器的充电时间t也是定值，将不会受到电源电压改变的影响。图7中所示的图形，即为不同电源电压下，同一电容器以不同的充电速率，在同一时间内，达到各状况下不同的基频参考电压值。其中V₁、V₂、V₃分别代表在不同电源电压V_CC1、V_CC2、V_CC3。(V_CC1＜V_CC2＜V_CC3)时，电容器300端电压V_D对时间的关系曲线，各曲线分别在同一时间达到所对应的基频参考电压V_r1、V_r2、V_r3。因此，根据此一设计，本发明可以在任何不同的电源电压下，由电容器300的电压输出端，输出一系列周期时间固定不变的基频锯齿波，提供速控比较器进行脉波宽度调变，以控制马达的转速。

要达到本发明以上所述目的，必须提供一电压线性相关的电流源及一电压线性相关的基频电位比较器。在一实施例中，对于电压线性相关的基频电位比较器，可以采用如图8中所示的施密特触发器来达成。在施密特触发器110中，P型场效应晶体管210栅极连接输入信号V_D，源极连接电源电压V_CC，漏极连接晶体管220的源极与晶体管230的源极。P型场效应晶体管220栅极连接输入信号VD，漏极连接N型场效应晶体管240的漏极与晶体管230的栅极，并输出信号V_G。N型场效应晶体管240的栅极连接输入信号V_D，源极连接晶体管250的漏极与晶体管260的源极。N型场效应晶体管250的栅极连接输入信号V_D，源极接地。P型场效应晶体管230栅极连接N型场效应晶体管260的栅极，漏极接地。N型场效应晶体管260的源极连接电源电压V_CC。

图9为本发明电压线性相关电流源的实施例，采用一与电压相关的电流源110及一与电压无关的电流源150，在电源电压V_CC及电容器电压供应端V_D之间并联组成。图10为与电压相关的电流源110一实施例的元件构成图。其中，电阻120一端连接电源电压V_CC，另一端耦合至电流镜(currentmirror，或称电流反应器)130的输入端。电流镜130的输出端则耦合至电流镜140的输入端，参考端接地。电流镜140的参考端耦合至电源电压V_CC，输出端耦合至电容器300的电压供应端V_D。在图10的电路结构中，电流I₁经由电阻120流入电流镜130的输入端，而

       I₁＝(V_CC-V_t)/R₁

其中R₁为电阻120的电阻值，V_t为电流镜130的起始电压(thresholdvoltage)。在电流镜130及140的作用下，电流镜140的输出端将输出同样的电流I₁到电容器300的电压供应端V_D。此时，输出电流I₁对电源电压V_CC的特性函数图将如图11中所显示，在电源电压V_CC小于V_t时，电流源110的输出电流为0，而当电源电压V_CC大于V_t时，输出电流I₁与(V_CC-V_t)成正比，比值为1/R₁。

图12中显示图10电路结构的一实施例。在此一实施例中，采用两个全等的N型场效应晶体管132及134构成电流镜130，两个全等的P型场效应晶体管142及144构成电流镜140。其中N型场效应晶体管132的漏极为电流镜130的输入端，连接电阻120；栅极耦合至电阻120的同一端以及晶体管134的栅极，源极接地。N型场效应晶体管134的源极同样接地，漏极为电流镜130的输出端，连接至电流镜140的输入端，即P型场效应晶体管142的漏极。P型场效应晶体管142源极连接电源电压V_CC，栅极耦合至本身的漏极以及晶体管144的栅极。P型场效应晶体管144的源极同样连接电源电压V_CC，漏极为电流镜140的输出端，连接至电容器300的电压供应端V_D。在本发明的其它实施例中，任何形式的电流镜，如魏德勒电流镜(Widlar电流镜)等，也都可以采用在本发明之中。

图13显示出本发明与电压无关的电流源150的实施例。电路中包含一PNP双载子晶体管152、一电阻154、两个全等的N型场效应晶体管162、164，及三P型场效应晶体管172、174及176。其中PNP双载子晶体管152的基极与集极，射极连接晶体管162的源极。N型场效应晶体管162的栅极耦合至晶体管164的栅极以及本身的漏极，漏极连接晶体管172的漏极。P型场效应晶体管172的栅极耦合至晶体管174的栅极与晶体管176的栅极，源极连接电源电压V_CC。P型场效应晶体管174的源极同样接电源电压V_CC，漏极连接晶体管164的漏极。N型场效应晶体管164的源极连接电阻154的一端，电阻154的另一端接地。P型场效应晶体管176源极连接电源电压V_CC，漏极为电流输出端，连接至电容器300的电压供应端V_D。

图14为图13中所示电路的输出电流I₂对电源电压V_CC的特性函数图。在此一电路中，电阻154的端电压与PNP双载子晶体管152的基极至射极间电压V_EB相同，输出电流I₂与电阻154传出的电流相同。于是，当电源电压V_CC小于PNP双载子晶体管152的饱和电压(build-in voltage)V_b时，电阻154的端电压为V_EB＝V_CC，输出电流I₂＝V_CC/R₂，随着电源电压V_CC呈现性变化，其中R₂为电阻154的电阻值。而当电源电压V_CC大于PNP双载子晶体管152的饱和电压V_b时，电阻154的端电压为V_EB＝V_b，为一定值。于是输出电流I₂＝V_EB/R₂，亦为一定值。

图15为本发明的脉波宽度调变装置(PWM)一实施例的完整电路图；其中包含图12中的与电压相关的电流源110，以及图13中的与电压无关的电流源150，组合成电压线性相关电流源100。组合电流源100的输出电流I为电流源110及150的个别输出电流I₁与I₂的总和。在适当的电路参数选择下，使电流镜130的起始电压V_t，等于PNP双载子晶体管152的饱和电压V_b，并使R₁＝R₂，则可以得到如图16中所示的电压线性相关的输出电流I。此外，本实施例中采用一场效应晶体管作为电子开关400，晶体管的栅极耦合至基频电位比较器的输出端，源极与漏极耦合至电容器300的两端。当基频电位比较器的输出电压信号高于场效应晶体管400的起始电压值时，晶体管的源极与漏极导通，形成放电回路，使电容器300进行放电。

采用本发明以上述的方法及电路装置，可以籍着简单的电压线性相关电流源及电压线性相关的基频电位比较器的使用，产生与电源电压无关的基频锯齿波，具有固定的周期时间，不受电源电压改变的影响。以此固定周期的基频锯齿波作为基频输入，以进行脉波宽度调变方式可以在各种不同的电压范围中，达到相同的控制信号周期以及脉波宽度调整效果，使马达在稳定的驱动周期中运作，对于使用、调控、以及维护保养等均有极大的助益。

本发明所提方法的应用范围并不限于马达转速的控制，凡其他采用脉波宽度调变方式的技术领域，以及其他应用到基频锯齿波且要求其行为不受电源电压影响的，均可适用本发明。

因此，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围。

Claims (53)

1、一种与电压无关的脉宽调变方法，其特征在于该方法至少包含：

以一电压线性相关电流源对一电容器充电，该电流源的输出电流与一电源电压成线性关系，其中电压线性相关电流源由一与电压相关的电流源及一与电压无关的电流源并联组成；

以一电压线性相关基频电位比较器控制电容器放电，以产生一基频锯齿波，该电压线性相关基频电位比较器的基频参考电压与该电源电压成线性关系；

将该基频锯齿波传送到一速控比较器中；

调整该速控比较器的速控参考电压；以该速控参考电压调整该速控比较器所输出的控制信号的脉波宽度；并

以该控制信号控制马达转速。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的与电压相关的电流源具有一起始电压，当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差低于该起始电压时，该与电压相关的电流源不输出电流；而当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差高于该起始电压时，该与电压相关的电流源的输出电流随该电位差的升高成线性增加。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的与电压相关的电流源至少包含下列元件：

一第一电流镜，具有一输出端、一输入端及一参考端，其中该第一电流镜的参考端耦合至该第二参考电位；

一电阻，耦合于该第一电流镜的输入端与该第一参考电位之间；及

一第二电流镜，具有一输出端、一输入端及一参考端，其中该第二电流镜的输入端耦合至该第一电流镜的输出端，该第二电流镜的参考端耦合至该第一参考电位，该第二电流镜的输出端耦合至该电容器的该第一端。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的第一电流镜由两相同的晶体管组成。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的两相同的晶体管为N型场效应晶体管。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的两相同的N型场效应晶体管各具有一栅极、一源极以及一漏极，且该两栅极互相耦合，该两源极连接至该第二参考电压，该一漏极连接至该两栅极作为该第一电流镜的输入端，该另一漏极作为该第一电流镜的输出端。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的第二电流镜由两相同的晶体管组成。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的两相同的晶体管为P型场效应晶体管。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的两相同的P型场效应晶体管各具有一栅极、一源极以及一漏极，其连接方式为：该两栅极互相耦合，该两源极连接至该第一参考电压，该一漏极连接至该两栅极作为该第一电流镜的输入端，该另一漏极作为该第一电流镜的输出端。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述与电压无关的电流源具有一饱和电压，当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差低于该饱和电压时，该与电压无关的电流源的输出电流随该电位差的升高成线性增加；而当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差大于该饱和电压时，该与电压无关的电流源的输出电流为定值。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的与电压无关的电流源至少包含下列元件：

一PNP双载子晶体管，具有一基极、一集极与一射极，其中该基极与该集极耦合至该第二参考电位；

一第一N型场效应晶体管，具有一第一栅极、一第一漏极与一第一源极，其中该第一源极耦合至该双载子晶体管的该射极；

一第二N型场效应晶体管，具有一第二栅极、一第二漏极与一第二源极，其中该第二栅极耦合至该第一N型场效应晶体管的该第一栅极；

一第三P型场效应晶体管，具有一第三栅极、一第三漏极与一第三源极，其中该第三漏极耦合至该第一N型场效应晶体管的该第一漏极与该第一栅极，该第三源极耦合至该第一参考电位；

一第四P型场效应晶体管，具有一第四栅极、一第四漏极与一第四源极，其中该第四栅极耦合至该第三P型场效应晶体管的该第三栅极，该第四源极耦合至该第一参考电位，该第四漏极耦合至该第二N型场效应晶体管的该第二漏极；

一电阻，耦合于该第二N型场效应晶体管的该第二源极与该第二参考电位之间；以及

一第五P型场效应晶体管，具有一第五栅极、一第五漏极与一第五源极，其中该第五栅极耦合至该第三P型场效应晶体管的该第三栅极，该第五源极耦合至该第一参考电位，该第四漏极耦合至该电容器的该第一端。

12、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电压线性相关的基频电位比较器为施密特触发器。

13、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电容器的放电过程由一电子开关所控制。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：当上述电子开关导通时，该电容器进行放电。

15、根据权利要求13所述的方法，其特征在于：上述电子开关的导通与否，由该电压线性相关基频电位比较器的输出信号所控制。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述的电子开关为一晶体管。

17、根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述的电子开关为一场效应晶体管。

18、根据权利要求17所述的方法，其特征在于：上述场效应晶体管的栅极接收该电压线性相关基频电位比较器的输出信号，该场效应晶体管的源极与漏极耦合于该电容器的两端之间。

19、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的速控参考电压是根据所调变的脉波宽度予以设定。

20、一种实现与电压无关的脉宽调变装置，其特征在于该装置至少包含：

一电压线性相关电流源，具有一电流输出端及一电压输入端，该电压输入端耦合至一第一参考电位，该第一参考电位提供电能，该电压线性相关电流源的输出电流与该第一参考电位成线性关系；

一电容器，具有一第一端及一第二端，该第一端耦合至该电压线性相关电流源的该电流输出端，该第二端耦合至一第二参考电位；

一电子开关，耦合于该电容器的该第一端与该第二端之间，并具有一控制端；

一电压线性相关基频电位比较器，具有一输出端及一输入端，该输入端耦合至该电容器的该第一端，该输出端耦合至该电子开关的该控制端，该电压线性相关基频电位比较器的参考电压与该第一参考电位成线性关系；以及

一速控比较器，具有一信号输出端及一信号输入端，该信号输入端耦合至该电容器的该第一端，该输出端输出一电压信号。

21、根据权利要求20所述的装置，其特征在于：上述的电压线性相关电流源包含一与电压相关的电流源及一与电压无关的电流源。

22、根据权利要求21所述的装置，其特征在于：上述的与电压相关的电流源具有一起始电压，当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差低于该起始电压时，该与电压相关的电流源不输出电流；而当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差高于该起始电压时，该与电压相关的电流源的输出电流随该电位差的升高成线性增加。

23、根据权利要求22所述的装置，其特征在于：上述的与电压相关的电流源至少包含下列元件：

一第一电流镜，具有一输出端、一输入端及一参考端，其中该第一电流镜的参考端耦合至该第二参考电位；

一电阻，耦合于该第一电流镜的输入端与该第一参考电位之间；及

一第二电流镜，具有一输出端、一输入端及一参考端，其中该第二电流镜的输入端耦合至该第一电流镜的输出端，该第二电流镜的参考端耦合至该第一参考电位，该第二电流镜的输出端耦合至该电容器的该第一端。

24、根据权利要求23所述的装置，其特征在于：上述的第一电流镜由两相同的晶体管组成。

25、根据权利要求24所述的装置，其特征在于：上述的两相同的晶体管为N型场效应晶体管。

26、根据权利要求25所述的装置，其特征在于：上述的两相同的N型场效应晶体管各具有一栅极、一源极以及一漏极，其连接方式为：该两栅极互相耦合，该两源极连接至该第二参考电压，该一漏极连接至该两栅极作为该第一电流镜的输入端，该另一漏极作为该第一电流镜的输出端。

27、根据权利要求23所述的装置，其特征在于：上述的第二电流镜由两相同的晶体管组成。

28、根据权利要求27所述的装置，其特征在于：上述的两相同的晶体管为P型场效应晶体管。

29、根据权利要求28所述的装置，其特征在于：上述的两相同的P型场效应晶体管各具有一栅极、一源极以及一漏极，其连接方式为：该两栅极互相耦合，该两源极连接至该第一参考电压，该一漏极连接至该两栅极作为该第一电流镜的输入端，该另一漏极作为该第一电流镜的输出端。

30、根据权利要求21所述的装置，其特征在于：上述的与电压无关的电流源具有一饱和电压，当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差低于该饱和电压时，该与电压无关的电流源的输出电流随该电位差的升高成线性增加；而当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差大于该饱和电压时，该与电压无关的电流源的输出电流为定值。

31、根据权利要求30所述的装置，其特征在于：上述的与电压无关的电流源至少包含下列元件：

一PNP双载子晶体管，具有一基极、一集极与一射极，其中该基极与该集极耦合至该第二参考电位；

一第一N型场效应晶体管，具有一第一栅极、一第一漏极与一第一源极，其中该第一源极耦合至该双载子晶体管的该射极；

一第二N型场效应晶体管，具有一第二栅极、一第二漏极与一第二源极，其中该第二栅极耦合至该第一N型场效应晶体管的该第一栅极；

一第三P型场效应晶体管，具有一第三栅极、一第三漏极与一第三源极，其中该第三漏极耦合至该第一N型场效应晶体管的该第一漏极与该第一栅极，该第三源极耦合至该第一参考电位；

一第四P型场效应晶体管，具有一第四栅极、一第四漏极与一第四源极，其中该第四栅极耦合至该第三P型场效应晶体管的该第三栅极，该第四源极耦合至该第一参考电位，该第四漏极耦合至该第二N型场效应晶体管的该第二漏极；

一电阻，耦合于该第二N型场效应晶体管的该第二源极与该第二参考电位之间；以及

一第五P型场效应晶体管，具有一第五栅极、一第五二极与一第五源极，其中该第五栅极耦合至该第三P型场效应晶体管的该第三栅极，该第五源极耦合至该第一参考电位，该第四漏极耦合至该电容器的该第一端。

32、根据权利要求20所述的装置，其特征在于：上述的电压线性相关基频电位比较器为施密特触发器。

33、根据权利要求20所述的装置，其特征在于：上述的电子开关为一晶体管。

34、根据权利要求33所述的装置，其特征在于：上述的电子开关为一场效应晶体管。

35、根据权利要求34所述的装置，其特征在于：上述场效应晶体管的栅极为该电子开关的控制端，该场效应晶体管的源极与漏极耦合于该电容器的该第一端与该第二端之间。

36、根据权利要求20所述的装置，其特征在于：上述的速控比较器具有一参考信号输入端，以接收速控参考信号的输入。

37、根据权利要求36所述的装置，其特征在于：上述的速控参考信号是根据所调变的脉波宽度予以设定。

38、一种实现权利要求1所述方法的锯齿波产生装置，用以产生周期时间不受电源电压影响的锯齿波，该装置至少包含：

一电压线性相关电流源，具有一电流输出端及一电压输入端，该电压输入端耦合至一第一参考电位，该第一参考电位提供电能，该电压线性相关电流源的输出电流与该第一参考电位成线性关系；

一电容器，具有一第一端及一第二端，该第一端耦合至该电压线性相关电流源的该电流输出端，该第二端耦合至一第二参考电位；

一电子开关，耦合于该电容器的该第一端与该第二端之间，并具有一控制端；以及

一电压线性相关基频电位比较器，具有一输出端及一输入端，该输入端耦合至该电容器的该第一端，该输出端耦合至该电子开关的该控制端，该电压线性相关基频电位比较器的参考电压与该第一参考电位成线性关系。

39、根据权利要求38所述的装置，其特征在于：上述的电压线性相关电流源包含一与电压相关的电流源及一与电压无关的电流源。

40、根据权利要求39所述的装置，其特征在于：上述的与电压相关的电流源具有一起始电压，当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差低于该起始电压时，该与电压相关的电流源不输出电流；而当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差高于该起始电压时，该与电压相关的电流源的输出电流随该电位差的升高成线性增加。

41、根据权利要求40所述的装置，其特征在于：上述的与电压相关的电流源至少包含下列元件：

一第一电流镜，具有一输出端、一输入端及一参考端，其中该第一电流镜的参考端耦合至该第二参考电位；

一电阻，耦合于该第一电流镜的输入端与该第一参考电位之间；及

一第二电流镜，具有一输出端、一输入端及一参考端，其中该第二电流镜的输入端耦合至该第一电流镜的输出端，该第二电流镜的参考端耦合至该第一参考电位，该第二电流镜的输出端耦合至该电容器的该第一端。

42、根据权利要求41所述的装置，其特征在于：上述的第一电流镜由两相同的晶体管组成。

43、根据权利要求42所述的装置，其特征在于：上述的两相同的晶体管为N型场效应晶体管。

44、根据权利要求43所述的装置，其特征在于：上述的两相同的N型场效应晶体管各具有一栅极、一源极以及一漏极，其连接方式为：该两栅极互相耦合，该两源极连接至该第二参考电压，该一漏极连接至该两栅极作为该第一电流镜的输入端，该另一漏极作为该第一电流镜的输出端。

45、根据权利要求41所述的装置，其特征在于：上述的第二电流镜由两相同的晶体管组成。

46、根据权利要求45所述的装置，其特征在于：上述的两相同的晶体管为P型场效应晶体管。

47、根据权利要求46所述的装置，其特征在于：上述的两相同的P型场效应晶体管各具有一栅极、一源极以及一漏极，其连接方式为：该两栅极互相耦合，该两源极连接至该第一参考电压，该一漏极连接至该两栅极作为该第一电流镜的输入端，该另一漏极作为该第一电流镜的输出端。

48、根据权利要求39所述的装置，其特征在于：上述的与电压无关的电流源具有一饱和电压，当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差低于该饱和电压时，该与电压无关的电流源的输出电流随该电位差的升高成线性增加；而当该第一参考电位与该第二参考电位间的电位差大于该饱和电压时，该与电压无关的电流源的输出电流为定值。

49、根据权利要求48所述的装置，其特征在于：上述的与电压无关的电流源至少包含下列元件：

一PNP双载子晶体管，具有一基极、一集极与一射极，其中该基极与该集极耦合至该第二参考电位；

一第一N型场效应晶体管，具有一第一栅极、一第一漏极与一第一源极，其中该第一源极耦合至该双载子晶体管的该射极；

一第二N型场效应晶体管，具有一第二栅极、一第二漏极与一第二源极，其中该第二栅极耦合至该第一N型场效应晶体管的该第一栅极；

一第三P型场效应晶体管，具有一第三栅极、一第三漏极与一第三源极，其中该第三漏极耦合至该第一N型场效应晶体管的该第一漏极与该第一栅极，该第三源极耦合至该第一参考电位；

一第四P型场效应晶体管，具有一第四栅极、一第四漏极与一第四源极，其中该第四栅极耦合至该第三P型场效应晶体管的该第三栅极，该第四源极耦合至该第一参考电位，该第四漏极耦合至该第二N型场效应晶体管的该第二漏极；

一电阻，耦合于该第二N型场效应晶体管的该第二源极与该第二参考电位之间；以及

一第五P型场效应晶体管，具有一第五栅极、一第五漏极与一第五源极，其中该第五栅极耦合至该第三P型场型晶体管的该第三栅极，该第五源极耦合至该第一参考电位，该第四漏极耦合至该电容器的该第一端。

50、根据权利要求38所述的装置，其特征在于：上述的电压线性相关基频电位比较器为施密特触发器。

51、根据权利要求38所述的装置，其特征在于：上述的电子开关为一晶体管。

52、根据权利要求51所述的装置，其特征在于：上述的电子开关为一场效应晶体管。

53、根据权利要求52所述的装置，其特征在于：上述场效应晶体管的栅极为该电子开关的控制端，该场效应晶体管的源极与漏极耦合于该电容器的该第一端与该第二端之间。

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