脉冲信号产生器的制作方法

1.本公开涉及一种脉冲信号产生器，且特别是产生可变脉冲宽度的脉冲信号产生器。


背景技术：

2.现有的电磁加热装置包含脉冲产生器，脉冲产生器用来驱动电磁加热装置中位于线盘上的谐振电路，在同一运行功率下，脉冲产生器可产生固定宽度的脉冲信号，因此当电磁加热装置操作在最大功率时(例如，2100w)，会造成严重的电磁干扰(emi)。近年来，健康环保的观念抬头，世界各国相继要求各式电子产品必须限制emi发射与考虑抗电磁(emc)与电磁相容(ems)问题，因应各国国情需求，制定出各式电磁干扰emi/emc/ems等标准规范与实施行程，在要求上也有愈来愈严格趋势，所有电子产品必须通过特定授权允许单位或机构，依据标准规范进行测试通过，方可进行产品的贩售。
3.因此，若未在产品开发阶段重视emi问题，在产品开发后期，若仅通过外部印刷电路板增加抗emi元件，仅能有限地的降低emi而无法解决严重的emi问题，此时可能需重新设计产品，延误上市时间。因此，由emi的主要产生来源来看，emi问题出现在电磁加热装置低功率工作时，其绝缘栅双极晶体管(igbt)具有硬导通的问题，以及电磁加热装置高功率工作时，igbt的工作电压过高。为了有效降低igbt的硬导通问题，现有的电磁加热装置中已增大线圈盘与炉面之间的距离，但造成igbt产生过高的反压，导致电磁加热装置无法运行在最大功率，同时引发更严重的emi问题。


技术实现要素：

4.在一实施例中，一种脉冲信号产生器包含触发电路、处理电路及脉冲产生电路。触发电路检测一交流电源的一过零点，交流电源是供应电子装置操作于一运行功率，触发电路在检测到过零点时产生一触发信号。处理电路在触发电路产生触发信号后输出对应运行功率的一第一宽度初始值，且在经过一第一预设时间时输出一第一宽度中间值，第一宽度中间值为第一宽度初始值变化一第一变化量而逼近第一宽度目标值，并判断第一宽度中间值朝第一宽度目标值变化一第二变化量后是否达到第一宽度目标值，当判断为否时，处理电路在输出第一宽度中间值后经过一第二预设时间时输出一第二宽度中间值，第二宽度中间值为第一宽度中间值变化第二变化量而逼近第一宽度目标值，当判断为是时，处理电路在输出第一宽度中间值后经过第二预设时间时输出第一宽度目标值。脉冲产生电路在处理电路输出第一宽度初始值时产生脉冲宽度为第一宽度初始值的一第一脉冲信号，且在处理电路输出第一宽度中间值时产生脉冲宽度为第一宽度中间值的一第二脉冲信号，且在处理电路输出第二宽度中间值时产生脉冲宽度为第二宽度中间值的一第三脉冲信号，且在处理电路输出第一宽度目标值时产生脉冲宽度为第一宽度目标值的一第四脉冲信号。
附图说明
5.图1为根据本公开的适于电子装置的脉冲信号产生器的一实施例的方框示意图。
6.图2为图1的脉冲产生电路产生具有不同脉冲宽度的不同脉冲信号的一实施例的波形图。
7.图3为图1的计时电路所计时的一时间区间的一实施例的示意图。
8.图4为图1的脉冲产生电路产生具有不同脉冲宽度的不同脉冲信号的另一实施例的波形图。
9.图5为图1的处理电路于不同时间点输出的不同脉冲宽度的变化趋势的一实施例的示意图。
10.附图标记说明：
11.1：脉冲信号产生器
12.11：触发电路
13.12：处理电路
14.13：脉冲产生电路
15.14：计时电路
16.s1：触发信号
17.s2：计时信号
18.s3：脉冲宽度信号
19.s4：脉冲信号
20.t1：第一时间区间
21.t2：第二时间区间
22.t3：第三时间区间
23.t4：第四时间区间
具体实施方式
24.图1为根据本公开的适于电子装置的脉冲信号产生器1的一实施例的方框示意图。请参照图1，脉冲信号产生器1可产生电子装置操作于使用者设定的运行功率所需的脉冲信号s4，电子装置可为电磁炉、微波炉或电磁感应式(induction heating；ih)电锅，运行功率可为1600瓦、1800瓦或2000瓦。若电子装置操作在2000瓦，脉冲信号产生器1可对应2000瓦的运行功率产生具有不同脉冲宽度的脉冲信号s4，使具有不同脉冲宽度的脉冲信号s4在一预设时间长度内产生平均功率为2000瓦的运行功率；若电子装置操作在1600瓦，脉冲信号产生器1可对应1600瓦的运行功率产生具有不同脉冲宽度的脉冲信号s4，使具有不同脉冲宽度的脉冲信号s4在一预设时间长度内产生平均功率为1600瓦的运行功率，依此类推，于此不再赘述。
25.如图1所示，脉冲信号产生器1包含触发电路11、处理电路12及脉冲产生电路13。处理电路12耦接在触发电路11与脉冲产生电路13之间。当电子装置接收交流电源而运行在使用者设定的运行功率时，触发电路11检测交流电源的过零(zero-crossing)点，触发电路11在检测到过零点时产生触发信号s1。在触发电路11产生触发信号s1后，根据电子装置的运行功率，处理电路12在第一时间点输出对应的一宽度初始值(为方便描述，以下称为第一宽
度初始值)为脉冲宽度信号s3，且在经过一预设时间(以下称为第一预设时间)时在第二时间点输出一宽度中间值(以下称为第一宽度中间值)为脉冲宽度信号s3，第一宽度中间值位于第一宽度初始值与第一宽度目标值之间，且第一宽度中间值为第一宽度初始值变化一第一变化量而逼近一宽度目标值(以下称为第一宽度目标值)，并且，处理电路12判断第一宽度中间值朝第一宽度目标值变化一第二变化量后是否达到第一宽度目标值。
26.当判断为“否”时，表示变化后的第一宽度中间值未达到第一宽度目标值，于是，自第二时间点起经过一预设时间(以下称为第二预设时间)后，处理电路12在第三时间点输出另一宽度中间值(以下称为第二宽度中间值)为脉冲宽度信号s3，第二宽度中间值位于第一宽度中间值与第一宽度目标值之间，第二宽度中间值为第一宽度中间值变化前述的第二变化量而逼近第一宽度目标值。基此，处理电路12可不断地输出未达到第一宽度目标值的宽度中间值为脉冲宽度信号s3，直到处理电路12判断出(即，判断为“是”)一宽度中间值变化一变化量后达到第一宽度目标值，处理电路12即在前次输出宽度中间值后经过一预设时间点后的一时间点输出第一宽度目标值为脉冲宽度信号s3。
27.时间点脉冲宽度备注第一时间点25μs第一宽度初始值第二时间点24.5μs第一宽度中间值第三时间点24μs第二宽度中间值第四时间点23.5μs其他宽度中间值第n时间点20.5μs其他宽度中间值第n 1时间点20μs第一宽度目标值第n 2时间点20μs第一宽度目标值
28.表(一)
29.举例来说，如表(一)所示，以第一宽度初始值为25μs、第一宽度目标值为20μs、第一变化量为0.5μs且第二变化量为0.5μs为例，处理电路12在第一时间点输出为25μs的第一宽度初始值，且在第二时间点输出为24.5μs的第一宽度中间值，处理电路12判断出第一宽度中间值未达到第一宽度目标值，因此处理电路12在第三时间点输出为24μs的第二宽度中间值，当处理电路12判断出各宽度中间值未达到为20μs的第一宽度目标值时，处理电路12在各不同的时间点将前一时间点输出的第一宽度中间值变化0.5μs并将其输出，使各宽度中间值逐步地递减而朝20μs逼近，直到处理电路12判断出第n时间点输出的为20.5μs的宽度中间值变化0.5μs后达到第一宽度目标值，处理电路12即在第n 1时间点输出为20μs的第一宽度目标值，且可在第n 2时间点输出为20μs的第一宽度目标值。
30.其中，值得说明的是，前述实施例是以第一宽度目标值小于第一宽度初始值为例，因此各宽度中间值之间是呈现递减的关系，然本公开不以此为限，根据不同的电子装置或电子装置的不同运行功率，第一宽度目标值亦可大于第一宽度初始值，使各宽度中间值之间呈现递增的关系。
31.根据处理电路12输出的各脉冲宽度信号s3，脉冲产生电路13可根据处理电路12的输出而产生具有对应脉冲宽度的脉冲信号s4，以产生具有不同脉冲宽度的脉冲信号s4。例如，处理电路12输出前述的第一宽度初始值为脉冲宽度信号s3，脉冲产生电路13产生脉冲宽度为25μs的第一脉冲信号，处理电路12输出前述的第一宽度中间值为脉冲宽度信号s3，
脉冲产生电路13产生脉冲宽度为24.5μs的第二脉冲信号，处理电路12输出前述的第二宽度中间值为脉冲宽度信号s3，脉冲产生电路13产生脉冲宽度为24μs的第三脉冲信号，依此类推，直到处理电路12输出前述的第一宽度目标值为脉冲宽度信号s3，脉冲产生电路13产生脉冲宽度为20μs的第四脉冲信号。
32.基此，如图2所示，脉冲产生电路13可产生具有脉冲宽度为递减或递增的脉冲信号s4，使电子装置提供使用者所设定的运行功率，且同时可降低电子装置发射于单一频率的强度，使emi影响降低而可符合emi标准规范。并且，脉冲产生电路13发送具可变宽度的脉冲信号s4至电子装置中以绝缘栅双极晶体管实现的开关电路，如此可降低绝缘栅双极晶体管产生的反压，使电子装置可运行在最大功率。
33.在一实施例中，脉冲信号产生器1还包含计时电路14，计时电路14耦接在触发电路11与处理电路12之间。计时电路14接收触发电路11产生的触发信号s1，以得知交流电源通过过零点，计时电路14接收到触发信号s1即开始计时。请参照图3，计时电路14根据预设的设计计时两时间区间t1、t2(以下分别称为第一时间区间t1及第二时间区间t2)，在第一时间区间t1中，处理电路12是输出固定的脉冲宽度值为脉冲宽度信号s3，例如处理电路12不断地输出前述的第一宽度初始值，使脉冲产生电路13在第一时间区间t1中产生具有固定脉冲宽度为25μs的脉冲信号s4；在第二时间区间t2中，处理电路12始输出自第一宽度初始值逐步地变化至第一宽度目标值的宽度中间值为脉冲宽度信号s3，使脉冲产生电路13在第二时间区间t2中产生具有可变宽度的脉冲信号s4(即前述的第一脉冲信号、第二脉冲信号、第三脉冲信号及第四脉冲信号)。
34.据此，计时电路14发送计时信号s2给处理电路12，使处理电路12得知在交流电源通过过零点后是否进入第二时间区间t2，且处理电路12可根据计时信号s2得知自前一时间点是否已经过第一预设时间及第二预设时间，处理电路12即可在第二时间区间t2中的对应时间点(例如前述的第一时间点至第n 2时间点)输出宽度初始值、各宽度中间值及宽度目标值，如表(一)所示例的。其中，值得说明的是，根据第二时间区间t2的时间长短，处理电路12在第二时间区间t2中的最后一时间点可输出第一宽度目标值，或是输出第一宽度初始值与第一宽度目标值之间还未变化至第一宽度目标值的任一宽度中间值，以下将处理电路12在第二时间区间t2中的最后一时间点输出的脉冲宽度称为第一宽度终点值。
35.进一步，如图3所示，计时电路14更计时一第三时间区间t3，处理电路12在第三时间区间t3中是根据第一宽度终点值及一第二宽度目标值输出一脉冲宽度值为脉冲宽度信号s3，也就是处理电路12可输出自第一宽度终点值逐步地变化至第二宽度目标值的各宽度中间值，且第二宽度目标值不同于第一宽度目标值。详细而言，处理电路12根据计时信号s2在第三时间区间t3中的其中一时间点(以下称为第一时间点)输出第一宽度终点值朝第二宽度目标值变化一第三变化量后的一宽度中间值(以下称为第三宽度中间值)为脉冲宽度信号s3，且处理电路12判断第三宽度中间值朝第二宽度目标值变化一第四变化量后是否达到第二宽度目标值。当判断为“否”时，表示变化后的第三宽度中间值未达到第二宽度目标值，于是，根据计时信号s2，自第三时间区间t3中的第一时间点起经过一预设时间(以下称为第三预设时间)后，处理电路12在第二时间点输出另一宽度中间值(以下称为第四宽度中间值)为脉冲宽度信号s3，第四宽度中间值位于第三宽度中间值与第二宽度目标值之间，且第四宽度中间值为第三宽度中间值变化前述的第四变化量而逼近第二宽度目标值。
36.基此，处理电路12可不断地输出未达到第二宽度目标值的宽度中间值为脉冲宽度信号s3，直到处理电路12判断出(即，判断为“是”)一宽度中间值变化一变化量后达到第二宽度目标值，处理电路12即在前次输出宽度中间值后经过一预设时间后的一时间点输出第二宽度目标值为脉冲宽度信号s3。
[0037][0038]
表(二)
[0039]
举例来说，如表(二)所示，以第三变化量及第四变化量为0.5μs且第二宽度目标值为22.5μs为例，处理电路12在第一时间点输出的第三宽度中间值为第一宽度目标值(即，20μs)朝22.5μs变化0.5μs，使第三宽度中间值为20.5μs，且处理电路12判断出第三宽度中间值朝22.5μs变化0.5μs后未达到第二宽度目标值，因此处理电路12在第二时间点输出为21μs的第四宽度中间值，当处理电路12判断出各宽度中间值未达到为22.5μs的第二宽度目标值时，处理电路12在各不同的时间点将前一时间点输出的宽度中间值变化0.5μs并将其输出，使各宽度中间值逐步地递增而朝22.5μs逼近，直到处理电路12判断出第n时间点输出为22μs的宽度中间值变化0.5μs后达到第二宽度目标值，处理电路12即在第n 1时间点输出为22.5μs的第二宽度目标值，且可在第n 2时间点输出为22.5μs的第二宽度目标值。
[0040]
其中，值得说明的是，根据第三时间区间t3的时间长短，处理电路12在第三时间区间t3中的最后一时间点可输出第二宽度目标值，或是输出第一宽度终点值与第二宽度目标值之间还未变化至第二宽度目标值的任一宽度中间值，以下将处理电路12在第三时间区间t3中的最后一时间点输出的脉冲宽度称为第二宽度终点值。
[0041]
于是，脉冲产生电路13在第三时间区间中t3可根据处理电路12输出的为脉冲宽度信号s3而产生具有对应脉冲宽度信号s3的脉冲信号s4。例如，处理电路12输出前述的第三宽度中间值为脉冲宽度信号s3，脉冲产生电路13产生脉冲宽度为20.5μs的第五脉冲信号，处理电路12输出前述的第四宽度中间值为脉冲宽度信号s3，脉冲产生电路13产生脉冲宽度为21μs的第六脉冲信号，依此类推，直到处理电路12输出前述的第二宽度目标值为脉冲宽度信号s3，脉冲产生电路13产生脉冲宽度为22.5μs的第七脉冲信号。其中，值得说明的是，前述实施例是以第二宽度目标值大于第一宽度目标值为例，因此各宽度中间值之间呈现递增的关系，然本公开不以此为限，根据不同的电子装置或电子装置的不同运行功率，第二宽度目标值亦可小于第一宽度目标值，使各宽度中间值之间呈现递减的关系。如图4所示，脉冲产生电路13可输出脉冲宽度由递减变化至递增的脉冲信号s4，或输出脉冲宽度由递增变化至递减的脉冲信号s4。
[0042]
在一实施例中，计时电路14可以三个暂存器来进行三个时间区间t1、t2、t3的计时
程序。
[0043]
在一实施例中，前述的第一预设时间、第二预设时间及第三预设时间之间可为相同或不相同，处理电路12可根据电子装置的运行功率决定各预设时间。例如，第一预设时间、第二预设时间及第三预设时间可均为三个时脉周期时间，或是第一预设时间及第一预设时间分别为三个时脉周期时间及五个时脉周期时间，第三预设时间为两个时脉周期时间。再者，前述的第一变化量、第二变化量、第三变化量及第四变化量之间可为相同或不相同，处理电路12可根据电子装置的运行功率决定各变化量。例如前述的第一变化量、第二变化量、第三变化量及第四变化量均为0.5μs，或是第一变化量与第二变化量分别为0.5μs及1.5μs，第三变化量与第四变化量分别为1.5μs及1μs。
[0044]
在一实施例中，当处理电路12在不同时间点所输出的各脉冲宽度信号s3之间的变化量为不同时，处理电路12在第二时间区间t2所输出的各脉冲宽度信号s3之间的变化量之间的差值以及处理电路12在第三时间区间t3所输出的各脉冲宽度信号s3之间的变化量之间的差值是其中一者为大于零而另一者为小于零。以前述的第一变化量、第二变化量、第三变化量及第四变化量为例，当前述的第一变化量、第二变化量、第三变化量及第四变化量之间不相同时，第一变化量与第二变化量之间的差值(以下称为第一差值)与第三变化量与第四变化量之间的差值(以下称为第二差值)是其中一者为大于零而另一者为小于零，例如第一变化量为大于零而第二变化量为小于零，或是第一变化量为小于零而第二变化量为大于零，且第一差值的绝对值等于第二差值的绝对值。
[0045][0046]
表(三)
[0047]
举例来说，如表(三)所示，以第一宽度目标值及第二宽度目标值分别为102μs及128μs为例，在第二时间区间t2中，处理电路12可根据分别为4μs、5μs、6μs、7μs及8μs的变化量输出递增的各脉冲宽度信号s3至脉冲产生电路13，也就是第二时间区间t2中的各变化量之间的差值为 1μs；在第三时间区间t3中，处理电路12可根据分别为7μs、6μs、5μs及4μs的变化量输出递增的各脉冲宽度信号s3至脉冲产生电路13，也就是第三时间区间t3中各变化量之间的差值为-1μs且各差值的绝对值之间为相等。于是，如图5所示，第二时间区间t2中的各变化量的变化趋势(以下称为第一变化趋势)以及第三时间区间t3中的各变化量的变化趋势(以下称为第二变化趋势)可呈现各种曲线，例如抛物线，且第一变化趋势与第二变
化趋势是其中一者为递增而另一者为递减。
[0048]
在一实施例中，如图3所示，计时电路14更在交流电源下一次通过过零点前计时一第四时间区间t4，以产生计时信号s2至处理电路12。处理电路12在第四时间区间t4中是输出固定的脉冲宽度值为脉冲宽度信号s3，例如处理电路12在第四时间区间t4中不断地输出为22.5μs的第二宽度目标值，或是不断地输出第二宽度终点值，例如21.5μs，使脉冲产生电路13在第四时间区间t4中产生具有固定脉冲宽度为22.5μs或21.5μs的脉冲信号s4。
[0049]
在一实施例中，脉冲信号产生器1可以微控制器(mcu)实现，或脉冲信号产生器1可为特殊应用集成电路(asic)，也就是脉冲信号产生器1是以硬件描述语言例如verilog语言来设计并实作为一集成电路芯片，如此可避免以软件运算动态调整脉冲宽度会受限于软件处理排程优先顺序的问题，且避免在微控制器的有限资源条件下动态调整脉冲宽度会占掉大部分微控制器的处理资源，以致无法及时处理其他需求的问题。再者，前述的各变化量、各宽度初始值及各宽度目标值可存储在耦接处理电路12的一存储电路中，处理电路12可实时地根据电子装置的运行功率自存储电路中读取对应的变化量、宽度初始值及宽度目标值，并发送给脉冲产生电路13产生对应的脉冲信号s4，使电子装置可提供使用者所设定的运行功率。
[0050]
综上所述，根据本公开的脉冲信号产生器的一实施例，脉冲产生电路可产生具有脉冲宽度为递减或递增的脉冲信号，以降低电子装置发射于单一频率的强度，使emi影响降低而可符合emi标准规范，且同时使电子装置提供使用者所设定的运行功率，以对物体进行加热。并且，脉冲产生电路发送具可变宽度的脉冲信号至电子装置中以绝缘栅双极晶体管实现的开关电路，如此可降低绝缘栅双极晶体管产生的反压，使电子装置可运行在最大功率。再者，以硬件电路来实现可避免受限于软件处理排程优先顺序的问题，以避免占去大部分微控制器的处理资源。
[0051]
虽然本公开已以实施例公开如上然其并非用以限定本公开，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本公开的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本公开的保护范围当视相关申请文件所界定者为准。