CN101878588B - 用于外部同步多相位脉宽调制信号的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
通过在主时基电路中提供捕获寄存器来解决由外部同步信号所导致的多相位PWM信号之间的波形误差。所述捕获寄存器由所述外部同步信号触发以便在所述外部同步信号的上升边缘出现时‘捕获’主时基计数器的值。接着，将此所捕获的计数器值提供到相位PWM信号产生器中的每一者的本地时基作为有效PWM周期以代替每一PWM信号产生器的本地存储的PWM周期值。提供到个别PWM产生器时基的所捕获时基值确保所述个别PWM产生器在所有相位的PWM循环期间保持与主时基完全同步。
Description
相关专利申请案
本申请案主张布莱恩·克里斯(Bryan Kris)于2008年1月23日提出申请的标题为“外部同步多相位脉宽调制信号(Externally Synchronizing Multi-Phase Pulse WidthModulation Signals)”的共同拥有的序列号为61/022,980的美国临时专利申请案的优先权，且出于所有目的所述专利申请案借此以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及使用脉宽调制，且更特定来说涉及外部同步多相位脉宽调制信号。
背景技术
脉宽调制(PWM)控制器有效用于控制电力供应中的电压电平且用于控制电动机的转动速度及方向。对于电动机控制来说，以各种速率接通及关断直流(DC)电源以产生用于控制电动机的速度及转动方向的交流(AC)波形。电动机及一些功率负载需要多相位功率(例如，三相位功率)来操作。在多相位PWM功率控制器中，PWM波形的频率与PWM波形中的每一者之间的相位推迟相同，例如，三相位通常将是PWM波形之间的120度相位推迟。
在典型数字多相位PWM产生器电路中，存在由计数器、周期寄存器及数字比较器组成的“主”时基电路。主计数器从零向上计数直到其值匹配存储于周期寄存器中的值。当比较器在主计数器与周期寄存器之间检测到相等情况时，所述比较器产生复位主计数器且被广播到所有个别PWM产生器电路的信号。此主时基复位信号命令个别PWM产生器电路将其内部时基计时器初始化为预定值。在主时基计数器复位信号以后，个别时基计数器向上计数直到其匹配翻转值(周期)。接着，个别计数器中的每一者可复位且计数过程再次开始(重复地)。
使共享同一周期及工作循环的多相位PWM信号与外部同步信号同步允许所述多相位PWM信号获得同步信号的相同相位及周期。然而，借助现有已知的PWM同步技术，使用外部同步信号来同步许多多相位脉宽调制(PWM)信号可能成问题。同步信号提供相位及周期信息两者，但现有的外部同步技术仅从外部同步信号恢复相位信息。在多相位PWM产生过程中，同步周期信息的丢失造成讹误的多相位PWM波形。
发明内容
因此，需要一种其中外部同步信号可与多相位PWM产生系统的每一PWM产生器的内部时基计数器一同使用以便产生在PWM相位之间无实质PWM波形讹误的所期望经同步的多相位PWM信号的方法。
当借助多相位PWM执行外部同步时，不知晓外部同步信号的周期。此可导致多相位PWM信号之间的波形误差，因为相应相位PWM产生器中的每一者均使用本地(内部)时基值而主时基由外部同步信号控制。
根据本发明的教示，一种解决在与外部同步信号一同使用时导致多相位PWM信号之间的波形误差的问题的解决方案是在主时基电路中提供内部捕获寄存器。所述捕获寄存器由所述外部同步信号触发以便在所述外部同步信号的上升边缘出现时“捕获”主时基计数器的值。接着，将此所捕获的计数器值提供到所述相位PWM信号产生器中的每一者的本地时基作为有效PWM周期以代替每一PWM信号产生器的本地所存储的PWM周期值。提供到个别PWM产生器时基的所捕获时基值确保个别PWM产生器在所有相位的所有PWM循环期间保持与主时基完全同步。
使用所捕获的主时基值将防止个别PWM产生器时基计数器排序穿过无效计数值。举例来说，假设经编程的周期值是1000(十进制)且外部同步信号的周期是900。在无主时基计数器捕获寄存器限定计数序列的情况下，个别PWM产生器时基计数器将计数到900、901、902等，并高达经编程的值1000(十进制)。所产生的多相位PWM波形工作循环及相位偏移将变得严重失真。因此，使用主时基捕获寄存器防止在个别PWM产生器时基计数器中发生错误的“大数”计数序列。
当在外部使多相位PWM信号同步时可发生的另一问题是每当主时基计数器翻转时，个别PWM产生器时基计数器的被迫“初始化”可删除计数序列的较小“数”。通常，期望主时基计数器翻转事件迫使个别PWM产生器时基计数器向其自身重新加载有其相关联相位偏移寄存器的内容。此过程是形成多相位PWM信号的相移关系的过程。
然而，如果外部同步信号的周期随时间变化，那么被迫“重新初始化”过程也可使个别PWM产生器时基计数器的计数序列失真。不是个别PWM产生器时基计数器计数高达其最大值且接着翻转为零，借此以空白方式进行其整个计数序列，而是所述“初始化”过程可导致个别PWM产生器时基计数器经历数序列上的跳跃或甚到漏失可能的计数值。通常，前述初始化过程将删除有效“小数”计数序列。
根据本发明的教示，一种用于上述问题的解决方案是迫使个别PWM产生器时基计数器仅在相关联相位寄存器值已被更新时重新初始化。主时基捕获寄存器与个别PWM产生器时基计数器过程的“限定”使用的此组合在下文中应称为“软同步”。此操作组合的结果是多相位PWM信号不在同步信号边缘出现时即刻被同步，而是其在整个PWM周期上发生。与在“硬同步”期间由个别PWM产生器时基计数器的同时及即刻复位所导致的所得波形失真相比，软同步的优点是所生成的多相位PWM信号波形不失真。
根据本发明的具体实例性实施例，一种用于外部同步多相位脉宽调制(PWM)信号的设备可包括：主时基产生器(500)，其可包括：主计数器(508)，其具有主计数值且耦合到产生多个时钟脉冲的时钟，其中所述主计数器(508)针对所接收的所述多个时钟脉冲中的每一者递增所述主计数值；周期寄存器(512)，其具有周期值；周期比较器(510)，其耦合到所述周期寄存器(512)及所述主计数器(508)，其中所述周期比较器(510)将所述主计数值与所述周期值相比较且在所述主计数值等于或大于所述周期值时产生经断言的输出；捕获寄存器(542)，其具有耦合到所述主计数器(508)的输入及耦合到主时基同步(TBS)信号(548)的控制输入，其中当所述主TBS信号(548)被断言时所述捕获寄存器(542)存储所述主计数值；多路复用器(544)，其具有耦合到所述周期寄存器(512)的第一输入、耦合到所述捕获寄存器(542)的第二输入、包括翻转值(546)的输出及耦合到外部同步启用信号(552)的控制输入，其中在外部同步启用信号(552)被断言时所述第二输入耦合到所述输出(546)，否则所述第一输入耦合到所述多路复用器(544)的所述输出；主同步逻辑，其中当外部同步信号(550)及外部同步启用信号(552)被断言时或当来自所述周期比较器(510)的输出被断言时，所述主同步逻辑断言主TBS信号(548)；多个脉宽调制(PWM)产生器(630)，其用于产生多个与相位相关的PWM信号，所述多个PWM产生器(630)中的每一者可包括：相位寄存器(662)，其存储多个相位值中的一者；工作循环计数器(660)，其耦合到所述相位寄存器(662)及产生所述多个时钟脉冲的所述时钟，其中当软同步负载信号(670)被断言时所述多个相位值中的所述一者被加载到工作循环计数器(660)中作为工作循环计数值，借此所述工作循环计数器(660)针对所接收的所述多个时钟脉冲中的每一者递增所述工作循环计数值；工作循环寄存器(656)，其存储工作循环值；工作循环比较器(658)，其耦合到所述工作循环寄存器(656)及所述工作循环计数器(660)，其中所述工作循环比较器(658)将所述工作循环计数值与所述工作循环值相比较且在所述工作循环计数值小于或等于所述工作循环值时产生所述多个与相位相关的PWM信号中的一者；翻转比较器(664)，其耦合到所述多路复用器(544)的所述输出且耦合到所述工作循环计数器(660)，其中所述翻转比较器(664)将所述翻转值(546)与所述工作循环计数值相比较，接着每当所述工作循环计数值等于或大于所述翻转值(546)时将所述工作循环计数值复位到零；及从属同步逻辑，其具有同步超限检测存储器(668)，其中同步超限检测信号(672)在所述主TBS信号(548)被断言时从所述同步超限检测存储器(668)被断言且在所述翻转比较器(664)每当所述工作循环计数值等于或大于所述翻转值(546)将所述工作循环计数值复位到零时被清除，其中当所述同步超限检测信号(672)及所述主TBS信号(548)被断言时，所述软同步负载信号(670)被断言，且其中当所述同步超限检测信号(672)及新相位值就绪信号被断言时，所述软同步负载信号(670)被断言。
根据本发明的另一具体实例性实施例，一种用于外部同步多相位脉宽调制(PWM)信号的设备可包括：主时基产生器(500)，其可包括：主计数器(508)，其具有主计数值且耦合到产生多个时钟脉冲的时钟，其中所述主计数器(508)针对所接收的所述多个时钟脉冲中的每一者递增所述主计数值；周期寄存器(512)，其具有周期值；周期比较器(510)，其耦合到所述周期寄存器(512)及所述主计数器(508)，其中所述周期比较器(510)将所述主计数值与所述周期值相比较且在所述主计数值等于或大于所述周期值时产生经断言的输出；捕获寄存器(542)，其具有耦合到所述主计数器(508)的输入及耦合到主时基同步(TBS)信号(548)的控制输入，其中当所述主TBS信号(548)被断言时所述捕获寄存器(542)存储所述主计数值；多路复用器(544)，其具有耦合到所述周期寄存器(512)的第一输入、耦合到所述捕获寄存器(542)的第二输入、包括翻转值(546)的输出及耦合到外部同步启用信号(552)的控制输入，其中当所述外部同步启用信号(552)被断言时所述第二输入耦合到所述输出(546)，否则所述第一输入耦合到所述多路复用器(544)的所述输出；主同步逻辑，其中当外部同步信号(550)及所述外部同步启用信号(552)被断言时或当来自所述周期比较器(510)的所述输出被断言时，所述主同步逻辑断言所述主TBS信号(548)；多个脉宽调制(PWM)产生器(630)，其用于产生多个与相位相关的PWM信号，所述多个PWM产生器(630)中的每一者可包括：相位寄存器(662)，其存储多个相位值中的一者；工作循环计数器(660)，其耦合到所述相位寄存器(662)及产生所述多个时钟脉冲的所述时钟，其中当同步负载信号(770)被断言时所述多个相位值的所述一者被加载到所述工作循环计数器(660)中作为工作循环计数值，借此所述工作循环计数器(660)针对所接收的所述多个时钟脉冲中的每一者递增所述工作循环计数值；工作循环寄存器(656)，其存储工作循环值；工作循环比较器(658)，其耦合到所述工作循环寄存器(656)及所述工作循环计数器(660)，其中所述工作循环比较器(658)将所述工作循环计数值与所述工作循环值相比较且在所述工作循环计数值小于或等于所述工作循环值时产生所述多个与相位相关的PWM信号中的一者；翻转比较器(664)，其耦合到所述多路复用器(544)的所述输出且耦合到所述工作循环计数器(660)，其中所述翻转比较器(664)将所述翻转值(546)与所述工作循环计数值相比较，接着每当所述工作循环计数值等于或大于所述翻转值(546)时将所述工作循环计数值复位到零；及软/硬同步多路复用器(774)，其具有耦合到软同步启用信号(772)的控制输入、耦合到软同步负载信号(670)的第一输入、耦合到所述主TBS信号(548)的第二输入及产生所述同步负载信号(770)的输出，其中当所述软同步启用信号(772)被断言时所述软同步负载信号(670)产生所述同步负载信号(770)且当所述软同步启用信号(772)未被断言时所述主TBS信号(548)产生所述同步负载信号(770)；同步逻辑，其具有同步超限检测存储器(668)，其中同步超限检测信号(672)在所述主TBS信号(548)被断言时从所述同步超限检测存储器(668)被断言且在所述翻转比较器(664)每当所述工作循环计数值等于或大于所述翻转值(546)将所述工作循环计数值复位到零时被清除，且其中当所述同步超限检测信号(672)及所述主TBS信号(548)被断言时，所述软同步负载信号(670)被断言。
根据本发明的又一具体实例性实施例，一种用于外部同步多相位脉宽调制(PWM)信号的方法可包括以下步骤：(a)当时基同步(TBS)信号被断言为主计数器的复位输入时，复位所述主计数器中的计数值，且接着复位所述TBS信号；(b)随着来自时钟信号的时钟脉冲，递增所述主计数器的所述计数值；(c)确定同步输入是否被断言，其中如果所述同步输入被断言，那么去往步骤(e)，否则去往步骤(d)；(d)借助第一比较器将所述计数值与周期值相比较，其中如果所述计数值等于所述周期值，那么去往步骤(e)，否则返回到步骤(b)；(e)在捕获寄存器中捕获所述计数值且断言所述TBS信号，接着返回到步骤(a)；(f)将相位值加载到多个从属计数器中；(g)随着来自所述时钟信号的所述时钟脉冲，递增所述多个从属计数器中的所述相位值；(h)借助相应第二比较器将所述多个从属计数器中的所述相位值与所述捕获寄存器中的所述所捕获计数值相比较，其中如果所述相位值中的一者等于所述所捕获计数值，那么去往步骤(i)，否则去往步骤(j)；(i)将所述从属计数器中的所述相位值复位到零且将相关联同步超限存储器复位到第一逻辑电平，接着去往步骤(g)；(j)确定所述TBS信号是否被断言，其中如果所述TBS信号未被断言，那么去往步骤(g)，且如果所述TBS信号被断言，那么去往步骤(k)；(k)确定所述相关联同步超限存储器是处在第一逻辑电平还是处在第二逻辑电平，其中如果处在所述第二逻辑电平，那么去往步骤(f)，且如果处在所述第一逻辑电平，那么去往步骤(l)；(l)将所述相关联同步超限存储器设定到所述第二逻辑电平，接着去往步骤(m)；(m)确定是否存在新相位值，其中如果存在所述新相位值，那么去往步骤(f)，否则去往步骤(g)。
附图说明
结合附图参照以上说明可获得对本发明的更全面理解，附图中：
图1图解说明脉宽调制(PWM)功率控制器的示意性框图及功率驱动器电路的示意性连接图；
图2图解说明三个在相位上移位的PWM波形信号的示意性时序图；
图3图解说明驱动多相位用电装备的多相位PWM功率控制器的示意性框图；
图4图解说明多相位PWM产生系统的示意性框图，所述多相位PWM产生系统具有耦合到主时基的多个个别PWM产生器，所述主时基具有在外部同步信号事件时将主时基周期值加载到所述多个个别PWM产生器中的外部同步；
图5图解说明根据本发明的具体实例性实施例的具有外部同步的主时基的示意性框图；
图6图解说明根据本发明的具体实例性实施例的耦合到图5中所示的主时基且具有与其的软同步的多个PWM产生器的示意性框图；
图7图解说明根据本发明的另一具体实例性实施例的耦合到图5中所示的主时基且具有与其的可选择硬同步或软同步的多个PWM产生器的示意性框图；
图8图解说明根据本发明的具体实例性实施例的主时基的代表性操作的示意性流程图；且
图9图解说明根据本发明的具体实例性实施例的所述PWM产生器时基中的一者的代表性操作的示意性流程图。
虽然本发明容许各种修改及替代形式，但已在图式中显示并在本文中详细描述了其具体实例性实施例。然而，应了解，本文对具体实例性实施例的说明并非打算将本发明限定于本文所揭示的特定形式，而相反，本发明将涵盖所附权利要求书所界定的所有修改及等效形式。
具体实施方式
现在参照图式，其示意性地图解说明实例性实施例的细节。图式中相同元件将由相同编号表示，且相似元件将由具有不同小写字母后缀的相同编号表示。
参照图1，其描绘脉宽调制(PWM)功率控制器102的示意性框图及功率驱动器电路106的示意性连接图。PWM功率控制器102可包括：数字装置104，其具有多个PWM信号产生能力；及功率驱动器电路106，其用于驱动负载(例如，电动机、感应加热器等)。功率驱动器电路106可包括功率驱动器晶体管110及112，其用于交替地将所述负载(未显示)连接到+V(晶体管110接通)或-V(晶体管112接通)。晶体管110及112两者不能同时接通，否则可发生电流直通，其对电源电路可极具破坏性。来自数字装置104的互补PWM信号220及222分别控制接通及关断晶体管110及112。所示晶体管110及112表示用于感应负载的单个相位的驱动器电路106。对于多相位感应负载(例如，多相位电动机)来说，一对晶体管110及112将用于所述相位(例如，三个相位)中的每一者。
参照图2，其描绘三个PWM波形信号在时间上的移位的示意性时序图。所述三个相位PWM信号波形202、204及206在时间上移位(例如)120度，且PWM信号波形202、204及206的三个时间相位位置分别由
及
表示。
参照图3，其描绘驱动多相位用电装备的多相位PWM功率控制器的示意性框图。PWM功率控制器302可包括：数字装置304，其具有至少三个PWM信号产生能力；及功率驱动器电路306，其用于驱动多相位用电装备308，例如电动机、电阻加热器、感应加热器、功率转换装备、功率反相器、可变驱动器等。
参照图4，其描绘多相位PWM产生系统的示意性框图，所述多相位PWM产生系统具有耦合到主时基的多个个别PWM产生器，所述主时基具有在外部同步信号事件时将主时基周期值加载到所述多个个别PWM产生器中的外部同步。主时基400包括：计数器408、比较器410及周期寄存器412。每当计数器计数与周期寄存器412中的周期值相同的值(也就是所述计数值等于所述周期值)时，将负载脉冲402发送到PWM产生器430，且另外将计数器408中的值复位到(例如)零。当启用外部同步(同步启用＝1)并接收外部同步脉冲(同步信号＝1)时，也将负载脉冲402发送到PWM产生器430。图4中所表示的电路利用“硬同步”操作。AND门406执行用于硬同步启用的逻辑且OR门404将硬同步脉冲与来自比较器410的循环结束脉冲组合以产生负载脉冲402。
PWM产生器430包括：工作循环寄存器414、工作循环比较器416、计数器418、周期比较器420及相位寄存器422。周期比较器420将来自周期寄存器412的周期值与计数器418的计数值相比较，直到二者相等，接着比较器420将计数器418的计数值复位到零。然而，每当存在负载脉冲402(因为比较器确定循环结束或在启用外部同步的情况下接收外部同步)时，计数器418将被加载有来自相位寄存器422的相位值。可如上文所述控制多个PWM产生器430。然而，当借助多相位PWM执行外部同步时，并不知晓外部同步信号的周期。此可导致多相位PWM信号之间的波形误差，因为相应相位PWM产生器430中的每一者使用工作循环寄存器414中的内部时基值，而主时基400由外部同步信号控制。
参照图5，其描绘根据本发明的具体实例性实施例的具有外部同步的主时基的示意性框图。主时基500包括：计数器508、比较器510、周期寄存器512、捕获寄存器542、多路复用器544、AND门506及OR门504。计数器510在每一时钟处在其中递增计数值，直到此计数值等于存储于周期寄存器512中的周期值。接着，就在所述计数值被复位到零之前比较器510经由OR门504导致捕获寄存器542存储(“捕获”)所述计数值且致使计数器508将计数值复位到零。在不启用外部同步(外部同步启用552处在逻辑低)的正常计数操作期间，捕获寄存器542中所捕获的值将与存储于周期寄存器512中的周期值相同。多路复用器544将耦合周期寄存器512中的周期值以变成多路复用器542的输出546上的翻转值。
然而，如果外部同步启用552处在逻辑高(被启用)且外部同步信号552被断言，那么捕获寄存器542将在断言外部同步信号550时经由AND门506及OR门504存储(“捕获”)所述计数值且接着将所述计数值复位到零。此可在任一计数值处发生。多路复用器544将耦合捕获寄存器542中的计数值以变成多路复用器542的输出546上的翻转值。当计数器508的计数值与存储于周期寄存器512中的周期值相等时或当启用外部同步启用552且外部同步信号552被断言时，产生OR门504的输出上的主时基同步(TBS)信号548。
参照图6，其描绘根据本发明的具体实例性实施例的耦合到图5中所示的主时基且具有与其的软同步的多个PWM产生器的示意性框图。多个PWM产生器630中的每一者包括：工作循环寄存器656、工作循环比较器658、计数器660、相位寄存器662、周期比较器664、触发器668、OR门654及AND门650和652。
多路复用器544选择周期寄存器512中的周期值或捕获寄存器542中的所捕获计数值作为个别PWM产生器时基计数器(图6及图7)的翻转值源。此选择由外部同步启用552(图5)控制。来自多路复用器544的选定翻转值(周期值或所捕获计数值)被广播到多个PWM产生器630。多个PWM产生器630中的每一者中的比较器664不断地将来自多路复用器544的输出546的所广播翻转值(图5中所示的翻转值)与时基计数器660中的每一者中的计数值相比较以在两个值相等或计数器660的计数值大于来自输出546的翻转值时确定何时应将相应计数器660复位到零(翻转)。
当来自OR门654的输出的同步负载信号670被断言时，将存储于相位寄存器662中的相位值加载到计数器660中。当新相位值在相位寄存器662中就绪且从OR门504的输出断言主时基同步信号548时，断言同步负载信号670。当来自触发器668的Q输出的同步超限检测信号672被断言且从OR门504的输出断言主时基同步信号548时，也断言同步负载信号670。当从OR门504的输出断言主时基同步信号548时，触发器的Q输出被设定为逻辑高，且停留在所述逻辑高处，除非在将计数器660中的计数值翻转为零期间由比较器664的输出复位。
每一外部同步脉冲550捕获主时基计数器508的现有计数值，接着复位主时基计数器508且产生时基同步(TBS)信号548供广播到PWM产生器630中的每一者。存储于捕获寄存器542中的所捕获主计数器值(CMCV)表示自从接收到先前同步脉冲550以来的时间周期。CMCV变成每一PWM产生器630的输出信号的时间周期。如果未接收到外部同步脉冲550，那么主计数器508继续计数直到其达到用户在周期寄存器512中所指定的最终计数值。在那时，产生主TBS信号548且复位主计数器508。在两种情况下，计数循环主计数器508连续重复。
在多数情况下，每一PWM产生器630的计数器660将计数直到其值匹配CMCV，接着复位并从头开始计数循环。在这些情况下，作为TBS信号548的周期的CMCV确保输出PWM信号具有与TBS信号548相同的周期。来自PWM产生器630的PWM输出将追踪同步信号。此过程称为软同步。
如果主TBS信号548的周期从循环到循环变化巨大(从长周期到短周期)，那么个别PWM产生器630可能变得不同步，因为当请求下一同步相位调整时其个别PWM计数器660中具有大相位偏移(延迟)的那些计数器仍在处理先前的同步相位调整过程。此等情形称为“同步超限”。根据界定，如果在接收到下一主TBS信号548之前，仍未完成先前的软同步过程，那么会检测到同步超限情况。
如果同步超限发生(在每一产生器的基础上检测)，那么PWM产生器630执行“硬同步”以恢复次序。在这些情况下，个别PWM计数器660立即被加载有其相关联相位寄存器662的内容。同样，如果用户修正相位寄存器662的内容，那么PWM产生器630在下一主TBS信号548出现时迫使发生硬同步事件。
参照图7，其描绘根据本发明的另一具体实例性实施例的耦合到图5中所示的主时基且具有与其的可选择硬同步或软同步的多个PWM产生器的示意性框图。除添加允许用户选择硬同步或软同步的多路复用器774以外，图7中所示的PWM产生器电路与在图6中所示且在上文中描述的电路类似。当多路复用器774的控制输入772上的SSYNC信号处在逻辑低(“0”)时，PWM产生器730a以与图4中所示的电路类似的硬同步模式操作，且当多路复用器770的控制输入772上的SSYNC信号处在逻辑高(“1”)时，PWM产生器730a针对图6中所示电路以更加全面描述的软同步模式操作。因此，经由SSYNC输入772用户可选择使用硬同步或软同步。
参照图8，其描绘根据本发明的具体实例性实施例的主时基的代表性操作的示意性流程图。主时基500以步骤800开始。在步骤802中，当主TBS信号548被断言时复位主计数器508。在步骤804中，主计数器508在每一时钟上递增直到由来自步骤810的主TBS信号548再次复位。主计时器508继续递增直到在步骤806中检测到对同步信号550的断言。当在步骤806中检测到同步信号550时，步骤810在捕获寄存器542中捕获主计数器508中的当前计数值。步骤808检测主计数器508中的计数值何时等于存储于周期寄存器512中的周期值，且借助主TBS信号548的断言导致步骤810复位主计数器508。同样，在主计数器508计数复位回零之前，步骤810对主TBS信号548的断言在捕获寄存器542中捕获主计数器508中的当前计数值。
参照图9，其描绘根据本发明的具体实例性实施例的所述PWM产生器时基中的一者的代表性操作的示意性流程图。PWM产生器630或730中的每一者将以步骤900开始，其在步骤902中导致适当相位值被加载到相应从属计数器660中。接着在步骤904中，从属计数器660的内容将在每一时钟上递增直到步骤906确定从属计数器660的计数值等于翻转值546(主周期寄存器512的值或捕获寄存器542的值)。接着，步骤908将复位从属计数器660及同步超限触发器668。
在步骤910中，如果主TBS信号548未被断言，那么从属计数器660的计数值将继续在每一时钟上递增。当步骤810断言主TBS信号548时，步骤910检测到对主TBS信号548的断言，且接着步骤914确定同步超限触发器668的输出是否被断言(例如，处在逻辑1)。如果同步超限触发器668的输出未被断言，那么步骤912设定同步超限触发器668使得现在断言其输出。然而，如果同步超限触发器668的输出被断言，那么步骤914导致步骤902将适当相位值加载到相应从属计数器660中。如果在步骤916中确定无新相位，那么从属计数器660的内容将在每一时钟上递增。如果在步骤916中确定新相位值，那么步骤902将导致所述新相位值被加载到相应从属计数器660中。
虽然已参照本发明的实例性实施例描绘、描述及界定了本发明的各实施例，但此种参照并非暗示对本发明的限定，且不应推断出存在此种限定。所揭示的标的物可在形式及功能上具有大量修改、替代及等效形式，受益于本发明的所属领域的技术人员将会想出所述修改、替代及等效形式。所描绘及描述的本发明的实施例仅作为实例，而非对本发明范围的穷尽性说明。
Claims (14)
1.一种用于外部同步多相位脉宽调制信号的设备，所述设备包括：
主时基产生器，其具有外部同步输入且与多个脉宽调制产生器耦合，
其中所述主时基产生器包括：
主计数器，其具有主计数值且耦合到产生多个时钟脉冲的时钟，其中所述主计数器针对所接收的所述多个时钟脉冲中的每一者递增所述主计数值；
周期寄存器，其具有周期值；
周期比较器，其耦合到所述周期寄存器及所述主计数器，其中所述周期比较器将所述主计数值与所述周期值相比较且在所述主计数值等于或大于所述周期值时产生有效的输出；
捕获寄存器，其具有耦合到所述主计数器的输入及耦合到主时基同步信号的控制输入，其中当所述主时基同步信号有效时所述捕获寄存器存储所述主计数值；
多路复用器，其具有耦合到所述周期寄存器的第一输入、耦合到所述捕获寄存器的第二输入、和输出，所述输出包括翻转值且由所述外部同步输入控制；
主同步逻辑，其中当外部同步信号及外部同步启用信号有效时或当来自所述周期比较器的所述输出有效时，所述主同步逻辑使所述主时基同步信号有效。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述多路复用器包括耦合到外部同步启用信号的控制输入，其中当所述外部同步启用信号有效时所述第二输入耦合到所述多路复用器的所述输出，否则所述第一输入耦合到所述多路复用器的所述输出。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述多个脉宽调制产生器中的每一者包括：
相位寄存器，其存储多个相位值中的一者；
工作循环计数器，其耦合到所述相位寄存器及产生所述多个时钟脉冲的所述时钟，其中当软同步负载信号有效时所述多个相位值中的所述一者被加载到所述工作循环计数器中作为工作循环计数值，借此所述工作循环计数器针对所接收的所述多个时钟脉冲中的每一者递增所述工作循环计数值；
工作循环寄存器，其存储工作循环值；
工作循环比较器，其耦合到所述工作循环寄存器及所述工作循环计数器，其中所述工作循环比较器将所述工作循环计数值与所述工作循环值相比较且在所述工作循环计数值小于或等于所述工作循环值时产生多个与相位相关的脉宽调制信号中的一者；
翻转比较器，其耦合到所述多路复用器的所述输出且耦合到所述工作循环计数器，其中所述翻转比较器将所述翻转值与所述工作循环计数值相比较，接着每当所述工作循环计数值等于或大于所述翻转值时将所述工作循环计数值复位到零；及
软同步电路，其产生供给所述工作循环计数器的软同步信号。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述软同步电路包括同步超限检测存储器，
其中当所述主时基同步信号有效时所述同步超限检测存储器使同步超限检测信号有效且在所述翻转比较器每当所述工作循环计数值等于或大于所述翻转值将所述工作循环计数值复位到零时被清除，
其中当所述同步超限检测信号及所述主时基同步信号有效时，所述软同步负载信号有效，且
其中当所述同步超限检测信号及新相位值就绪信号有效时，所述软同步负载信号有效。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述同步超限检测存储器为触发器。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其中所述软同步电路包括OR门和AND门。
7.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述多个脉宽调制产生器中的每一者包括：
相位寄存器，其存储多个相位值中的一者；
工作循环计数器，其耦合到所述相位寄存器及产生所述多个时钟脉冲的所述时钟，其中当同步负载信号有效时所述多个相位值中的所述一者被加载到所述工作循环计数器中作为工作循环计数值，借此所述工作循环计数器针对所接收的所述多个时钟脉冲中的每一者递增所述工作循环计数值；
工作循环寄存器，其存储工作循环值；
工作循环比较器，其耦合到所述工作循环寄存器及所述工作循环计数器，其中所述工作循环比较器将所述工作循环计数值与所述工作循环值相比较且在所述工作循环计数值小于或等于所述工作循环值时产生多个与相位相关的脉宽调制信号中的一者；
翻转比较器，其耦合到所述多路复用器的所述输出且耦合到所述工作循环计数器，其中所述翻转比较器将所述翻转值与所述工作循环计数值相比较，接着每当所述工作循环计数值等于或大于所述翻转值时将所述工作循环计数值复位到零；及
同步逻辑，其包括具有耦合到软同步启用信号的控制输入的软/硬同步多路复用器且产生供给所述工作循环计数器的硬同步信号或软同步信号。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述软/硬同步多路复用器包括耦合到软同步负载信号的第一输入、耦合到所述主时基同步信号的第二输入及产生所述同步负载信号的输出，
其中当所述软同步启用信号有效时所述软同步负载信号产生所述同步负载信号且
当所述软同步启用信号无效时所述主时基同步信号产生所述同步负载信号；
其中所述同步逻辑包括同步超限检测存储器，
其中当所述主时基同步信号有效时所述同步超限检测存储器使同步超限检测信号有效且在所述翻转比较器每当所述工作循环计数值等于或大于所述翻转值将所述工作循环计数值复位到零时被清除，且
其中当所述同步超限检测信号及所述主时基同步信号有效时，所述软同步负载信号有效。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述同步超限检测存储器为触发器。
10.一种用于外部同步多相位脉宽调制信号的方法，所述方法包括以下步骤：
（a）当时基同步信号使主计数器的复位输入有效时，复位所述主计数器中的计数值；
（b）随着来自时钟信号的时钟脉冲，递增所述主计数器的所述计数值；
（c）确定外部同步输入是否有效，其中如果所述同步输入有效，那么去往步骤（e），否则去往步骤（d）；
（d）借助第一比较器将所述计数值与周期值相比较，其中如果所述计数值等于所述周期值，那么去往步骤（g），否则返回到步骤（b）；
（e）在捕获寄存器中捕获所述计数值且使所述时基同步信号有效；
（f）耦合经捕获的计数值以变成翻转值，且将所述翻转值以及所述时基同步信号提供到多个脉宽调制产生器，接着返回到步骤（a）；
（g）耦合所述周期值以变成翻转值，且将所述翻转值以及所述时基同步信号提供到多个脉宽调制产生器，接着返回到步骤（a）。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括在每一脉宽调制产生器中选择从属计数器的硬或软同步的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中对于硬同步，基于每一时基同步信号重新加载从属计数器的值。
13.根据权利要求10-12中任一者所述的方法，其中对于软同步，所述方法进一步包括进一步步骤：
（h）将相位值加载到多个从属计数器中；
（i）随着来自所述时钟信号的所述时钟脉冲，递增所述多个从属计数器中的所述相位值；
（j）借助相应第二比较器将所述多个从属计数器中的所述相位值与所述捕获寄存器中的所捕获计数值相比较，其中如果所述相位值中的一者等于所述所捕获计数值，那么去往步骤（k），否则去往步骤（l）；
（k）在所述从属计数器中将所述相位值复位到零且将相关联的同步超限存储器复位到第一逻辑电平，接着去往步骤（i）；
（l）确定所述时基同步信号是否有效，其中如果所述时基同步信号无效，那么去往步骤（i），且如果所述时基同步信号有效，那么去往步骤（m）；
（m）确定所述相关联的同步超限存储器是处在第一逻辑电平还是处在第二逻辑电平，其中如果处在所述第二逻辑电平，那么去往步骤（h），且如果处在所述第一逻辑电平，那么去往步骤（n）；
（n）将所述相关联的同步超限存储器设定到所述第二逻辑电平，接着去往步骤（o）；
（o）确定是否存在新相位值，其中如果存在所述新相位值，那么去往步骤（h），否则去往步骤（i）。
14.根据权利要求11-12任一者所述的方法，其中所述外部同步输入接收同步信号和同步启用信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |