CN103493349B - Pwm信号生成电路和处理器系统 - Google Patents

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Abstract

一种PWM信号生成电路，包括：占空设置单元（10），其基于初始占空数值、目标占空值、时钟信号以及指定斜率设置值的斜率设置信号而生成指定PWM信号的每个周期的占空比的占空控制信号，该斜率设置值指定初始占空值以其达到目标占空值时的斜率；周期设置单元（20），其输出指示PWM信号的一个周期的长度的周期设置值；和输出控制单元（30），其基于所述时钟信号而生成其周期根据该周期设置值并且其占空比根据该占空控制信号的值的PWM信号。该占空设置单元（10）在每次时钟信号的时钟达到该周期设置值的数量达到该斜率设置值时将该初始占空值增加至该目标占空值。

Description

PWM信号生成电路和处理器系统
技术领域
本发明涉及一种PWM信号生成电路和处理器系统，尤其涉及一种具有逐渐增加PWM信号的占空的软启动功能的PWM信号生成电路和处理器系统。
背景技术
近年来，各种类型的电路都经常使用脉冲宽度调制（PWM）信号。例如，开关电源电路使用PWM信号执行开关操作。此时，该开关电源电路能够通过改变PWM信号的脉冲宽度而对由此所生成的输出电压的电压电平进行控制。在使用PWM信号时，开关电源电路能够通过执行软启动控制而将PWM信号的初始占空比设置为小数值并且随后在一段时间内增加占空比而对输出电压的上升波形进行整形。
已经提出了许多这样的PWM信号生成电路，其使用软启动控制来生成PWM信号。专利文献1公开了一种这样的PWM信号生成电路的示例。专利文献1中所公开的用于对开关电源进行软启动的方法包括在对开关电源电路的输出电压VOUT的电压电平进行监视的同时逐渐增加所要生成的PWM信号的占空比。然而，专利文献1中所公开的用于对开关电源进行软启动的方法涉及始终计算基准电压Vref和输出电压VOUT之间的差。因此，假设处理器通过计算处理来计算该差，则不利的是，该处理器被要求具有高的计算能力。
鉴于上文，专利文献2和3公开了对PWM信号进行软启动控制而并不必对所要监视的诸如开关电源电路之类的电路的输出电压进行监视的PWM信号生成电路。
专利文献2通过向逻辑电路提供各种设置信号来生成PWM信号（专利文献2的图1至3）。此时，专利文献2使用专利文献2的图7中所示的电路执行软启动控制。紧随启动操作之后，专利文献2的图7中所示的电路将DFF5的输出值设置为“0H”并且将信号EN1设置为“L”。由于输出电压为“0H”并且信号PM1ONS为“L”，所以门电路612的输出被设置为“H”，而DFF5的输出值“0H”变为“1H”并且被发送至CB15。在该装置中执行与开启宽度为“1H”时相类似的计算。在信号PM1从“L”变为“H”的同时，信号EN1为“L”。因此，信号PWM1被门电路205保持在“L”。由于信号PM1ONS为“H”而信号RDWN1为“L”，所以DFF5的输出值在保持为“0H”时被输入至CB15。随后，DFF5的寄存器值通过预定计算而被更新为“1H”。开启宽度输出控制单元61的信号EN1也变为“H”，从而PWM信号被输出。
专利文献3公开了一种开关电源的软启动电路。该开关电源包括三角波发生电路、误差放大器和PWM比较器。正常情况下，该开关电源通过使用PWM比较器将三角波发生电路的三角波振幅输出与用作基准（比较）电压的误差放大器的输出电压进行比较而获得PWM脉冲。该开关电源的软启动电路包括软启动基准值设置部分和计数电路。该软启动基准值设置部分包括电阻网络和开关并且使用相同器件作为上/下限设置部分，其包括用于设置三角波发生电路在电源开启时所生成的三角波的振幅的上限和下限的网络和开关。该计数电路对三角波发生电路所生成的三角波的周期进行计数以获得任意多个长度的软启动时间以便在开关之间进行切换。
引用列表
专利文献
[专利文献1]日本未审专利申请号2004-297985
[专利文献2]日本未审专利申请号9-74737
[专利文献3]日本未审专利申请号2002-218737
发明内容
技术问题
如以上所描述的，专利文献2和3能够对PWM信号进行软启动控制而并不必对开关电源等的输出电压进行监视。然而，参考专利文献2的图11或专利文献3的图6，专利文献2和3从PWM信号生成处理开始直到PWM信号实际输出占用了预定时间（例如，直至专利文献2的图11中的时序t4的周期，专利文献3的图6中的周期tsoft1）。也就是说，不利的是，专利文献2和3无法在开始生成PWM信号之后立即输出PWM信号也无法对PWM信号的目的地电路从停止状态移动至操作状态的时序进行最优控制（例如，对于该电路移动至操作状态的时序具有限制）。
问题的解决方案
本发明的一个方面是一种用于生成PWM信号的PWM信号生成电路，包括：占空设置单元，其被配置为，基于指定在开始生成PWM信号时的PWM信号的初始占空比的值的初始占空设置信号、指定PWM信号的目标占空比的值的目标占空设置信号、指定对占空比从初始占空比变为目标占空比的速率进行指定的斜率设置值的斜率设置信号、以及时钟信号，来生成指定与PWM信号的每个周期相对应的占空比的占空控制信号；周期设置单元，其被配置为，基于周期设置信号而输出指示PWM信号的一个周期的长度的周期设置值；以及输出控制单元，其被配置为，基于该时钟信号而生成具有与该周期设置值相对应的周期并且具有与该占空控制信号的值相对应的占空比的PWM信号。每当时钟信号的时钟脉冲达到周期设置值的数量达到斜率设置值时，该占空设置单元将初始占空比的值增加至目标占空比的值。
本发明的一个方面是一种用于向布置在处理器系统之外的待控制电路输出PWM信号的处理器系统，其包括被配置为存储该处理器系统中使用的程序和设置值的存储器MEM、PWM信号生成单元和计算核心。该PWM信号生成单元包括：占空设置单元，其被配置为，基于指定在开始生成PWM信号时的PWM信号的初始占空比的值的初始占空设置信号、指定PWM信号的目标占空比的值的目标占空设置信号、指定对占空比从初始占空比变为目标占空比的速率进行指定的斜率设置值的斜率设置信号、以及时钟信号，来生成指定与PWM信号的每个周期相对应的占空比的占空控制信号；周期设置单元，其被配置为，基于周期设置信号而输出指示PWM信号的一个周期的长度的周期设置值；以及输出控制单元，其被配置为，基于该时钟信号而生成具有与该周期设置值相对应的周期并且具有与该占空控制信号的值相对应的占空比的PWM信号。每当时钟信号的时钟脉冲达到周期设置信号的值的数量达到斜率设置信号值时，该占空设置单元将初始占空比的值增加至目标占空比的值；并且该计算核心读取该程序和设置值以生成该初始占空设置信号、目标占空设置信号、斜率设置信号和周期设置信号，并且将所生成的信号提供至该PWM信号生成单元。
根据本发明的PWM信号生成单元和处理器系统基于均指示固定值的初始占空设置信号、目标占空设置信号、斜率设置信号和周期设置信号而生成PWM信号。因此，根据本发明的PWM信号生成电路和处理器系统能够在开始生成PWM信号之后立即生成PWM信号。另外，根据本发明的PWM信号生成电路和处理器系统基于时钟信号生成PWM信号。此时，根据本发明的PWM信号生成电路和处理器系统基于该时钟信号对初始占空比的值进行更新。因此，根据本发明的PWM信号生成电路和处理器系统能够在开始生成PWM信号之后随时间改变占空比以执行软启动控制。
本发明的有益效果
根据基于本发明的PWM信号生成电路和处理器系统，可能在生成PWM信号的处理开始之后立即输出经软启动控制的PWM信号。
附图说明
图1是对其应用本发明的处理器系统的框图；
图2A是图1所示的处理器系统所控制的电源电路的电路图示例；
图2B是图1所示的处理器系统所控制的电源电路的电路图示例；
图2C是图1所示的处理器系统所控制的电源电路的电路图示例；
图2D是图1所示的处理器系统所控制的电源电路的电路图示例；
图3是根据第一实施例的PWM信号生成电路的框图；
图4是示出根据第一实施例的PWM信号生成电路的操作的时序图；
图5是示出PWM信号生成电路中所使用的初始占空值和目标占空值与根据第一实施例的电源电路的输出电压之间的关联的第一时序图；
图6是示出PWM信号生成电路中所使用的初始占空值和目标占空值与根据第一实施例的电源电路的输出电压之间的关联的第二时序图；
图7是示出PWM信号生成电路中所使用的初始占空值和目标占空值与根据第一实施例的电源电路的输出电压之间的关联的第三时序图；
图8是示出PWM信号生成电路中所使用的初始占空值和目标占空值与根据第一实施例的电源电路的输出电压之间的关联的第四时序图；
图9是示出PWM信号生成电路中所使用的初始占空值和目标占空值与根据第一实施例的电源电路的输出电压之间的关联的第五时序图；
图10是根据第二实施例的PWM信号生成电路的框图；
图11是根据第二实施例的输出监视器单元的详细框图的第一示例；
图12是根据第二实施例的输出监视器单元的详细框图的第二示例；
图13是示出使用图11所示的输出监视器单元的输出电压检测结果的第一时序图；
图14是示出使用图11所示的输出监视器单元的输出电压检测结果的第二时序图；
图15是示出使用图11所示的输出监视器单元的输出电压检测结果的第三时序图；
图16是示出根据第二实施例的软启动的设置值的设置步骤的流程图；
图17是根据第三实施例的PWM信号生成电路的框图；
图18是根据第三实施例的由PWM信号生成电路所生成的PWM信号以及电源电路基于PWM信号所生成的输出电源的时序图；
图19是根据第四实施例的PWM信号生成电路的框图。
具体实施方式
第一实施例
现在，将参考附图对本发明的实施例进行描述。
在对本发明的实施例进行详细描述之前，将对针对其应用本发明的处理器系统进行概述。虽然本发明被应用于以下所描述的处理器系统，但是该处理器系统仅是说明性的并且本发明也可应用于其它处理器系统。
图1是针对其应用本发明的处理器系统MCU的示意图。如图1所示，根据本发明的处理器系统MCU包括存储器MEM、计算核心PE、时钟生成单元CG、PWM信号生成单元PG、输出监视器单元MON、IO单元IOU以及外围电路PERI。注意，图1示出了由处理器系统MCU所控制的待控制电路PWR。该待控制电路PWR例如是基于PWM信号生成单元PG所生成的PWM信号增高或降低电源电压并且随后将所产生的电压提供至另一电路的电源电路。
存储器MEM存储由处理器系统MCU所使用的程序、用来运行处理器系统MCU的设置值等。计算核心PE基于存储器MEM中所存储的程序或者从外部读取的程序而执行要求处理器系统MCU执行的具体处理。时钟生成单元CG生成由处理器系统MCU的电路模块所使用的时钟信号。时钟生成单元CG所生成的时钟信号可以被输出至外部。注意，在处理器系统MCU中所使用的时钟信号可以由外部电路来提供。
PWM信号生成单元PG生成被输出至外部的PWM信号。PWM信号生成单元PG例如可以通过使用处理器系统MCU的计时器功能来实现，或者可以被实施为与计时器功能有所不同的功能电路。
输出监视器单元MON对外部电路的节点的电压进行监视。输出监视器单元MON将模拟电压值转换为数字值。输出监视器单元MON将从外部所获取的电压值的电压电平以数字值的形式传送至处理器系统MCU之中。在图1所示的实施例中，输出监视器单元MON对布置在外部的电源电路的输出电压进行监视并且能够将对应于该输出电压的水平的数字值包含至处理器系统MCU中。诸如模数转换器（ADC）或比较器电路之类的能够将模拟值转换为数字值的电路能够用作输出监视器单元MON。
IO单元IOU与外部电路进行通信，例如接收传送至处理器系统MCU的控制信号等或者传送由处理器系统MCU所执行的处理的结果。IO单元IOU可能的具体示例包括SPI单元和UART单元。SPI单元根据系统分组接口（SPI）标准执行通信，这是三线或四线的串行通信。UART（通用异步接收器传送器）单元将启停同步串行信号转换为并行信号且反之亦然。
外围电路PERI是以上所提到的电路模块以外的电路并且包括由计算核心PE所使用的电路模块。外围电路PERI的可能示例包括计时器单元、看门狗计时器单元、直接存储器访问（DMA）单元、低压检测单元和启动重置（POR）单元。
对其应用本发明的处理器系统MCU具有在其中计算核心PE、存储器MEM、PWM信号生成单元PG、PWM信号生成单元PG、输出监视器单元MON、IO单元IOU和外围电路PERI经由总线连接在一起的配置。虽然没有示出，处理器系统MCU从另一电路接收电源。以上所描述的处理器系统MCU示出了对其应用本发明的示例处理器系统。例如，存储器MEM中所存储的程序和数据能够根据系统规范而适当地有所变化。另外，电路模块例如可以经由多个总线连接在一起，或者外围电路PERI和其它电路模块可以在不经由总线的情况下直接连接在一起。
处理器系统MCU能够生成PWM信号并且将其提供至待控制电路PWR。处理器系统MCU还能够使用待控制电路的节点电压、另一电路所提供的控制信号等对PWM信号的占空、其生成时序等进行控制。为了清楚，将对由处理器系统MCU、作为待控制电路PWR的示例的电源电路所生成的PWM信号的使用进行描述。虽然以下所描述的电源电路对作为负载电路对发光二极管（LED）进行驱动，但是负载电路并不局限于LED并且可以是通用电路。
图2A至2D示出了驱动LED的电源电路的示例。在图2A至2D中，电源电路被给予附图标记PWR。虽然图2A至2D中所示出的电源电路PWR均使用NMOS晶体管作为执行开关操作的输出晶体管，但是这些电源电路可以使用PMOS晶体管或者PNP晶体管或NPN晶体管作为这样的输出晶体管。
图2A所示的电源电路PWR是降压电源电路。该电源电路PWR包括NMOS晶体管OM、电感器L、二极管Di、电容器C和电阻器Rm。NMOS晶体管OM的漏极连接至被给予输入电压Vin的电源端子；其源极则连接至二极管Di的阴极。NMOS晶体管OM在其栅极接收PWM信号并且根据该PWM信号的电压电平执行开关操作。二极管Di的阳极连接至接地端子。电感器L的一端连接至NMOS晶体管OM的源极和二极管Di的阴极之间的节点。电容器C连接至电感器L的另一端与接地端子之间。在电容器C的一端和电感器L的另一端之间的节点生成与电容器C中所累积的电荷数量相对应的输出电压VOUT。另外，在电容器C中所累积的电荷以输出电流IOUT的形式被提供至LED。电阻器Rm连接在LED的阴极和接地端子之间。已经通过LED的输出电流IOUT通过电阻器Rm。也就是说，跨电阻器Rm出现与输出电流IOUT和电阻器Rm的电阻相对应的电压。用作输出电流监视器电压的这一电压被提供至处理器系统MCU的输出监视器单元MON。处理器系统MCU生成具有占空比或频率的PWM信号以使得该输出电流监视器电压的电压电平固定。也就是说，如果使用图2A所示的电源电路PWR，则处理器系统MCU和该电源电路PWR形成使用恒定电流驱动LED的电路。
图2B所示的电源电路PWR是增压电源电路。该电源电路PWR包括NMOS晶体管OM、电感器L、二极管Di、电容器C和电阻器Rm。电感器的一端连接至被给予输入电压Vin的电源端子。NMOS晶体管OM的漏极连接至电感器L的另一端；其源极则连接至接地端子。NMOS晶体管OM在其栅极接收PWM信号并且根据该PWM信号的电压电平执行开关操作。二极管Di的阳极连接至电感器L的另一端和NMOS晶体管OM的漏极之间的节点。电容器C连接在二极管Di的阳极和接地端子之间。在电容器C的一端与二极管Di的阴极之间的节点处生成与电容器C中所累积的电荷数量相对应的输出电压VOUT。另外，电容器C中所累积的电荷以输出电流IOUT的形式而被提供至LED。电阻器Rm连接至LED的阴极和接地端子之间。已经通过该LED的输出电流IOUT通过电阻器Rm。也就是说，跨电阻器Rm出现与输出电流IOUT和电阻器Rm的电阻相对应的电压。用作输出电流监视器电压的这一电压被提供至处理器系统MCU的输出监视器单元MON。处理器系统MCU生成具有占空比或频率的PWM信号以使得该输出电流监视器电压的电压电平固定。也就是说，如果使用图2B所示的电源电路PWR，则处理器系统MCU和该电源电路PWR形成使用恒定电流驱动LED的电路。
图2C中所示的电源电路PWR是降压电源电路。该电源电路PWR包括NMOS晶体管OM、电感器L、二极管Di、电容器C以及电阻器Rm1和Rm2。NMOS晶体管OM的漏极连接至被给予输入电压Vin的电源端子；其源极则连接至二极管Di的阴极。NMOS晶体管OM在其栅极接收PWM信号并且根据该PWM信号的电压电平执行开关操作。二极管Di的阳极连接至接地端子。电感器的一端连接在NMOS晶体管OM的源极和二极管Di的阳极之间的节点。电容器C连接在电感器L的另一端和接地端子之间。在电容器C的一端和电感器L的另一端之间的节点处生成与电容器C中所累积的电荷数量相对应的输出电压VOUT。电容器C中所累积的电荷以输出电流IOUT的形式而被提供至LED。电阻器Rm1和Rm2以与该LED并行的方式串行连接在一起。也就是说，输出电压VOUT跨LED以及跨电阻器Rm1和Rm2被施加。通过根据两个电阻器之间的电阻比对输出电压VOUT进行分压而获得的输出电压监视器电压从电阻器Rm1和Rm2之间的节点输出。该输出电压监视器电压被提供至处理器系统MCU的输出监视器单元MON。处理器系统MCU生成具有占空比或频率的PWM信号以使得该输出电流监视器电压的电压电平固定。也就是说，如果使用图2C所示的电源电路PWR，则处理器系统MCU和该电源电路PWR形成使用恒定电压驱动LED的电路。
图2D所示的电源电路PWR是增压电源电路。该电源电路PWR包括NMOS晶体管OM、电感器L、二极管Di、电容器C以及电阻器Rm1和Rm2。电感器的一端连接至被给予输入电压Vin的电源端子。NMOS晶体管OM的漏极连接至电感器L的另一端；其源极则连接至接地端子。NMOS晶体管OM在其栅极接收PWM信号并且根据该PWM信号的电压电平执行开关操作。二极管Di的阳极连接至电感器L的另一端与NMOS晶体管OM的漏极之间的节点。电容器C连接在二极管Di的阴极和接地端子之间。在电容器C的一端与二极管Di的阴极之间的节点处生成与电容器C中所累积的电荷数量相对应的输出电压VOUT。另外，在电容器C中所累积的电荷以输出电流IOUT的形式而被提供至LED。电阻器Rm1和Rm2以与该LED并行的方式串行连接在一起。也就是说，输出电压VOUT跨LED以及跨电阻器Rm1和Rm2被施加。通过根据两个电阻器之间的电阻比对输出电压VOUT进行分压而获得的输出电压监视器电压从电阻器Rm1和Rm2之间的节点输出。该输出电压监视器电压被提供至处理器系统MCU的输出监视器单元MON。处理器系统MCU生成具有占空比或频率的PWM信号以使得该输出电流监视器电压的电压电平固定。也就是说，如果使用图2D所示的电源电路PWR，则处理器系统MCU和该电源电路PWR形成使用恒定电压驱动LED的电路。
以上对处理器系统MCU的描述意在描述对其应用本发明的处理器系统的总体配置。然而，在该处理器系统MCU的描述中并未提及的组件也将适当地在本发明实施例中另外进行描述。
本发明的一个特征在于处理器系统MCU的PWM信号生成单元PG。图3示出了PWM信号生成单元PG中所包括的PWM信号生成电路1的框图。如图3所示，PWM信号生成电路1包括占空设置电路10、周期设置单元20和输出控制单元30。PWM信号生成电路1接收时钟信号、初始占空设置信号、目标占空设置信号、斜率设置信号和周期设置信号。虽然在该实施例中，初始占空设置信号、目标占空设置信号、斜率设置信号和周期设置信号由处理器系统MCU的计算核心PE所提供，但是这些信号也可以由另一电路来提供。
初始占空设置信号指定PWM信号的初始占空比的值，这是PWM信号在其刚开始生成时的占空比。目标占空比设置信号指定PWM信号的目标占空比的值。斜率设置信号指定斜率设置值，其指定了占空比从初始占空比变为目标占空比的速率。
占空设置电路10基于初始占空设置信号、目标占空设置信号和斜率设置信号生成指定与PWM信号的每个周期相对应的占空比。每当时钟信号的时钟脉冲达到周期设置信号的值的数量达到所述斜率设置信号的值时，占空设置电路10将初始占空比的值增加至目标占空比的值。在该实施例中，通过对以下所描述的周期开始信号CRS1的脉冲数量进行计数而获得时钟信号的时钟脉冲达到周期设置信号的值的数量。
更具体地，占空设置电路10包括第一计数器12、第一比较器13、第二比较器16和选择电路17。占空设置电路10还包括斜率寄存器11、初始占空寄存器14和目标占空寄存器15。斜率寄存器11存储由斜率设置信号所提供的斜率设置值SLP。初始占空寄存器14存储由初始占空设置信号所提供的初始占空比的值（此后被称作初始占空值SRT）。目标占空寄存器15存储由目标占空设置信号所提供的目标占空比的值（此后被称作目标占空值TGT）。
第一计数器通过对时钟信号的时钟脉冲达到周期设置信号的值的数量进行计数，也就是通过对周期开始信号CRS1的脉冲数量进行计数而生成第一计数值CNT1。响应于第一计数值CNT1达到斜率设置信号，第一比较器13将第一计数值CNT1重置为初始计数值，而且增加初始占空比的值。更具体地，响应于第一计数值CNT1达到斜率设置信号，第一比较器13认定要被提供至第一计数器12的第一重置信号CLR1。响应于该第一重新信号CLR1被认定，第一计数器12将第一计数值CNT1重置为初始计数值（例如，1）。另外，响应于第一计数值CNT1达到斜率设置值SLP，第一比较器13认定增大初始占空值SRT的加法指令信号ADD。响应于加法指令信号ADD被认定，初始占空寄存器14增大存储于其中的初始占空值SRT（例如，初始占空寄存器14将存储于其中的初始占空值SRT加1以更新初始占空值SRT）。
第二比较器16生成指示初始占空寄存器14中所存储的初始占空值SRT与目标占空寄存器15中所存储的目标占空值TGT之间的幅度关系的选择信号SEL。更具体地，当目标占空值小于初始占空值SRT时，第二比较器将选择信号SEL设置为第一逻辑电平（例如，0）。当初始占空值SRT大于或等于目标占空值TGT时，第二比较器16将选择信号SEL设置为第二逻辑电平（例如，1）。
根据选择信号SEL的逻辑电平，选择电路17输出初始占空值SRT和目标占空值TGT之一作为占空控制信号DUT。更具体地，当选择信号SEL指示0时，选择电路17输出初始占空值SRT作为占空控制信号DUT；当选择信号SEL指示1时，其输出目标占空值TGT作为占空控制信号DUT。
周期设置单元20基于周期设置信号而输出指示PWM信号的一个周期的长度的周期设置值TRM。更具体地，周期设置单元20包括周期寄存器21。周期寄存器21存储由周期设置信号所指示的周期设置值TRM。周期设置单元20输出存储在周期寄存器21中的周期设置值TRM。
输出控制单元30基于时钟信号而生成具有占空比的PWM信号，该占空比与对应于周期设置值的周期以及占空控制信号的值相对应。输出控制单元30包括第二计数器31、第三比较器32、第四比较器33和PWM信号生成器34。
第二计数器31对时钟信号的时钟脉冲进行计数以生成第二计数值CNT2。第三比较器32接收周期设置值TRM和第二计数值CNT2。响应于第二计数值CNT达到周期设置值TRM，第三比较器32将第二计数值CNT2重置为初始计数值，以及输出指示周期开始的周期开始信号CRS1。更具体地，响应于第二计数值CNT2达到周期设置值TRM，第三比较器32认定要提供至第二计数器31的第二重置信号CLR2。响应于第二重置信号CLR2被认定，第二计数器31将第二计数值CNT2重置为初始计数值（例如，1）。
响应于第二计数值CNT2达到指示由占空控制信号DUT所指示的占空比的值，第四比较器33输出切换信号CRS2，其提供指令以切换PWM信号的逻辑电平。
根据周期开始信号CRS1，PWM信号生成器34将输出信号（PWM信号）的逻辑电平设置为初始逻辑电平；根据切换信号CRS2，PWM信号生成器34将PWM信号的逻辑电平设置为结束逻辑电平，这是与初始逻辑电平相反的逻辑电平。在该实施例中，所要输出的PWM信号的一个周期开始处的逻辑电平（初始逻辑电平）被设置为1；PWM信号的一个周期结束处的逻辑电平（结束逻辑电平）被设置为0。
接下来，将对根据第一实施例的PWM信号生成电路1的操作进行描述。响应于使用初始占空值SRT、目标占空值TGT、斜率设置值SLP和周期设置值TRM，初始占空设置信号、目标占空设置信号、斜率设置信号和周期设置信号被存储在相对应的寄存器中，PWM信号生成电路1开始PWM信号的生成处理。图4示出了其中PWM信号生成电路1根据这些设置值生成PWM信号的操作的时序图。如图4所示，PWM信号生成电路1与时钟信号相同步地执行PWM信号生成处理。
在图4所示的时序图中，在时间t1，初始占空值SRT、目标占空值TGT、斜率设置值SLP和周期设置值TRM被存储在相对应的寄存器中。在图4所示的示例操作中，在时间t1，初始占空值SRT被设置为1；目标占空值TGT被设置为3；斜率设置值SLP被设置为2；并且周期设置值TRM被设置为4。响应于这些数值被设置在寄存器中，第一计数器12开始对周期开始信号CRS1的脉冲数量进行计数，而第二计数器31开始对时钟信号的时钟脉冲开始计数。
由于初始占空值SRT在时间t1小于目标占空值TGT，所以第二比较器16将选择信号SEL设置为0。因此，在时间t1，选择电路17输出初始占空值SRT（在图4所示的示例中为1）作为占空控制信号DUT。由于占空控制信号DUT的数值在时间t1与第二计数值CNT2相同，所以第四比较器33将切换信号CRS2保持在高电平直至后续时钟信号被输入。响应于第二计数值CNT2变换为2，第四比较器33将切换信号CRS2设置为低电平。在切换信号CRS2的下降沿，PWM信号生成器34将PWM信号从高电平切换至低电平。随后，当第二计数值CNT2达到周期设置值TRM（在图4所示的示例中为4）时，只要第二计数值CNT2为4第三比较器32就将周期开始信号CRS1保持为高电平。而且，只要第二计数值CNT2为4，第三比较器32就认定第二重置信号CLR2（将其保持在高电平）。在时间t2，根据第二重置信号CLR2，第二计数值CNT2被重置为初始计数值（例如，1）。由于第二计数值CNT2在时间t2与周期设置值TRM不同，所以周期开始信号CRS1被切换至低电平。在周期开始信号CRS1的下降沿，PWM信号生成器34将PWM信号设置为初始逻辑电平（例如，高电平）。
随后，在时间t2和t3之间的周期期间，第二计数值CNT2根据时钟信号从1变换为4。根据第二计数值CNT2的变换，输出控制单元30重复在时间t1和t2之间所执行的操作。
另一方面，第一计数值CNT1并不在时间t2进行重置，周期开始信号CRS1在时间t1和t3之间的周期期间被连续计数。也就是说，第一计数值CNT1在时间t1和t3之间的周期期间从1变换为2。当第一计数值CNT1达到斜率设置值SLP（在图4所示的示例中为2）时，只要第一计数值CNT1为2，第一比较器13就认定第一重置信号CLR1和加法指令信号ADD（将这些信号保持在高电平）。响应于第一重置信号CLR1被认定，第一计数值CNT1被重置为初始计数值（例如，1）。由于第一技术数值CNT1在时间t3不同于斜率设置值SLP，所以第一比较器13否定加法指令信号ADD。响应于加法指令信号ADD被否定，初始占空寄存器14使用通过向初始占空值SRT加1所获得的数值更新初始占空值SRT。
在时间t1和t3之间的周期期间，加法指令信号ADD被否定直至第一计数值CNT1达到斜率设置值SLP。因此，初始占空值SRT保持相同。出于该原因，由占空控制信号DUT所指示的数值在时间t1和t3之间的期间保持相同。也就是说，PWM信号的占空比在时间t1和t3之间的周期期间保持相同。
由于初始占空值SRT在时间t3小于目标占空值TGT，所以第二比较器将选择信号SEL设置为0。因此，在时间t3，选择电路17输出初始占空值SRT（在图4所示的示例中为2）作为占空控制信号DUT。第二计数值CNT2变换为2，从而第二计数值CNT2与占空控制信号DUT相同。因此，第四比较器33将切换信号CRS2保持在高电平直至后续时钟信号被输入。响应于第二计数值CNT2变换为3，第四比较器33将切换信号CRS2设置为低电平。在切换信号CRS2的下降沿，PWM信号生成器34将PWM信号从高电平切换为低电平。随后，当第二计数值CNT2达到周期设置值TRM（在图4所示的示例中为4）时，只要第二计数值CNT2为4，第三比较器32就将周期开始信号CRS1保持为高电平。只要第二计数值CNT2为4，第三比较器32就认定第二重置信号CLR2（例如，将其设置为高电平）。根据第二重置信号CLR2，第二计数值CNT2在时间t4被重置为初始计数值（例如，1）。另外，由于第二计数值CNT2在时间t4与周期设置值TRM不同，所以周期开始信号CRS1被切换至低电平。在周期开始信号CRS1的下降沿，PWM信号生成器34将PWM信号设置为初始逻辑电平（例如，高电平）。
随后，在时间t4和t5之间的周期期间，第二计数值CNT2根据时钟信号而从1变换至4。响应于第二计数值CNT2进行该变换，输出控制单元30重复时间t3和t4之间所执行的操作。
另一方面，第一计数值CNT1并不在时间t4进行重置，并且周期开始信号CRS1在时间t3和t5之间的周期期间被连续计数。也就是说，第一计数值CNT1在时间t3和t5之间的周期期间从1变换为2。当第一计数值CNT1达到斜率设置值SLP（在图4所示的示例中为2）时，只要第一计数值CNT1为2，第一比较器13就认定第一重置信号CLR1和加法指令信号ADD（将这些信号保持为高电平）。响应于第一重置信号CLR1被认定，第一计数值CNT1被重置为初始计数值（例如，1）。由于第一计数值CNT1在时间t5不同于斜率设置值SLP，所以第一比较器否定加法指令信号ADD。响应于加法指令信号ADD被否定，初始占空寄存器14使用通过向初始占空值SRT加1所获得的值更新初始占空值SRT。
在时间t3和t5之间的周期期间，加法指令信号ADD被否定直至第一计数值CNT1达到斜率设置值SLP。因此，初始占空值SRT保持相同。出于该原因，由占空控制信号DUT所指示的值在时间t3和t5之间的周期期间保持相同。也就是说，PWM信号的占空比在时间t3和t5之间的周期期间保持相同。占空控制信号DUT的值在时间t3和t5之间的周期期间比在时间t1和t3之间的周期期间的值更大。因此，在时间t3和t5之间的周期期间生成的PWM信号的占空比比在时间t1和t3之间的周期期间生成的PWM信号的占空比更大。
由于初始占空值SRT在时间t5与目标占空值TGT相同，所以第二比较器16将选择信号SEL设置为1。因此，在时间t5，选择电路17输出目标占空值TGT（在图4所示的示例中为3）作为占空控制信号DUT。随后，第二计数值CNT2变换为3，从而第二计数值CNT2与占空控制信号DUT相同。因此，第四比较器33将切换信号CRS2保持在高电平直至后续时钟信号被输入。响应于第二计数值CNT2变换为4，第四比较器33将切换信号CRS2设置为低电平。在切换信号CRS2的下降沿，PWM信号生成器34将PWM信号从高电平切换至低电平。随后，当第二计数值CNT2达到周期设置值TRM（在图4所示的实例中为4）时，只要第二计数值CNT2为4，第三比较器32就将周期开始信号CRS1保持为高电平。只要第二计数值CNT2为4，第三比较器32还认定第二重置信号CLR2（例如，将其保持为高电平）。响应于第二重置信号CLR2，第二计数值CNT2在时间t6被重置为初始计数值（例如，1）。另外，由于第二计数值CNT2在时间t6与周期设置值TRM不同，所以周期开始信号CRS1被切换至低电平。在周期开始信号CRS1的下降沿，PWM信号生成器34将PWM信号设置为初始逻辑电平（例如，高电平）。
随后，在时间t6和t7之间的周期期间，第二计数值CNT2根据时钟信号而从1变换为4。响应于第二计数值CNT2进行该变换，输出控制单元30重复在时间t5和t6之间的周期期间所执行的操作。
在另一方面，第一计数值CNT1在时间t6并不被重置，并且周期开始信号CRS1在时间t5和t7之间的周期期间被连续计数。也就是说，第一计数值CNT1在时间t5和t7之间的周期期间从1变换为2。当第一计数值CNT1达到斜率设置值SLP（在图4所示的示例中为2）时，只要第一计数值CNT1为2，第一比较器13就认定第一重置信号CLR1和加法指令信号SDD（将这些信号保持为高电平）。响应于第一重置信号CLR1被认定，第一计数值CNT1被重置为初始计数值（例如，1）。由于第一计数值CNT1在时间5与斜率设置值SLP不相同，所以第一比较器13否定加法指令信号ADD。响应于加法指令信号ADD被否定，初始占空寄存器14使用通过向初始占空值SRT加1所获得的数值更新初始占空值SRT。
从时间t5向前，即使在初始占空值SRT增加时，目标占空值TGT也保持为小于或等于初始占空值SRT的值。出于该原因，占空控制信号DUT所指示的值从时间t5向前保持相同（目标占空值TGT）。也就是说，PWM信号的占空比从时间t5向前保持相同。从时间t5向前，占空控制信号DUT的值保持比时间t3和t5之间的周期期间的值更大。因此，从时间t5向前所生成的PWM信号的占空比保持大于在时间t3和t5之间的周期期间所生成的PWM信号的占空比。
假设根据第一实施例的PWM信号生成单元1所生成的PWM信号被提供至电源电路（例如，图2B的电源那点路PWR），则该PWM信号的软启动控制和输出电压之间的关系在图5至9中示出。参考图5至9，将要对根据第一实施例的PWM信号生成单元所使用的初始占空值SRT、目标占空值TGT和斜率设置值SLP与输出电压之间的关系进行描述。在图5至7所示的示例中，假设目标占空值TGT和斜率设置值SLP是恒定的；在图5、8和9所示的示例中，假设初始占空值SRT和目标占空值TGT是恒定的。
图5所示的第一时序图示出了在初始占空值SRT和目标占空值TGT被设置为适当值时的输出电压的上升波形。在图5所示的示例中，开始生成PWM信号之后直至输出电压达到目标下限值VREF1所用时间为TSS1。在超过目标下限值VREF1之后，输出电压稳定在目标下限值VREF1和目标上限值VREF2之间的电压电平。
在图6所示的第二时序图中，初始占空值SRT小于第一时序图中所示的值。由于斜率设置值SLP与图5所示的相同，所以直至输出电压达到目标下限VREF1所用的时间TSS2比图5中的TSS1更长。在这种情况下，如果TSS2比标准值更长，则会出现问题。
在图7所示的第三时序图中，初始占空值SRT大于第一时序图中所示。由于斜率设置值SLP与图5所示的相同，所以直至输出电压达到目标下限值VREF1所用的时间TSS3比图5中的TSS1更短。然而，如图7所示，存在着输出电压在其间超过目标上限值VREF2的周期。也就是说，图7所示的示例涉及可能在输出电压的上升沿出现过冲的问题。
在图8所示的第四时序图中，斜率设置值SLP小于第一时序图中所示。由于斜率设置值SLP小于图5中所示，所以直至输出电压达到目标下限值VREF1所用的时间TSS4比图5中的TSS1更长。在这种情况下，如图8所示，存在着输出电压在超过目标下限值VERF1之后在其间再次低于目标下限值VREF1的周期。也就是说，图8所示的示例涉及可能在输出电压的上升沿出现负冲的问题。
在图9所示的第五时序图中，斜率设置值SLP大于第一时序图中所示。由于斜率设置值SLP大于图5中所示，所以直至输出电压达到目标下限值VREF1所用的时间TSS5比图5中的TSS1更短。然而，如图9中所示，存在着输出电压在其间超过目标上限值VREF2的周期。也就是说，图9所示的示例涉及可能在输出电压的上升沿出现过冲的问题。
令输出电压稳定上升要求预先设定初始占空值SRT、目标占空值TGT和斜率设置值SLP以使得输出电压具有如图5所示的上升波形。这样的设置值能够通过在此前使用PWM信号生成电路1对输出电压进行测量以获得最优值而进行优化。注意到，增大或减小目标占空值TGT允许输出电压的最终电压电平被增加或降低。
如以上所描述的，响应于初始占空值SRT、目标占空值TGT、斜率设置值SLP和周期设置值TRM得以被设定，根据第一实施例的PWM信号生成电路开始生成PWM信号。此时，根据第一实施例的PWM信号生成电路直接从这些设置值确定PWM信号的占空比。也就是说，当PWM信号生成电路开始生成PWM信号时，其能够确定PWM信号的占空比而不必对其进行计算。另外，由于PWM信号生成单元1并不要求提供基准电压等作为模拟电压，所以其能够开始生成PWM信号而不必等待这样的电压上升。出于这些原因，PWM信号生成单元能够在开始生成PWM信号之后立即生成PWM信号。
另外，根据第一实施例的PWM信号生成电路1与时钟信号同步地生成PWM信号，而且根据时钟信号的计数频率改变PWM信号的占空比。为了改变占空比，PWM信号生成电路1仅根据所计数的时钟脉冲对占空比的值进行更新。因此，PWM信号生成电路1能够在简化与计算相关联的处理的同时对PWM信号进行软启动控制。
另外，根据第一实施例的PWM信号生成电路1能够通过改变初始占空值SRT、目标占空值TGT和斜率设置值SLP的设置值而对电源电路等所输出的电压的上升特性进行优化。如果电源电路所驱动的负载电路为如图2A至2D所示的LED，则存在着输出电压的过冲会减少LED寿命的问题。还存在着对LED进行驱动的输出电压的下冲会导致闪烁等的问题。然而，根据第一实施例的PWM信号生成电路能够使用设置值对PWM信号的上升波形进行优化，并且因此能够轻易地解决与待控制电路（电源电路和负载电路）相关联的上述问题。
另外，根据第一实施例的PWM信号生成电路能够由诸如计数器、寄存器、比较器和选择电路之类的小尺寸的电路所组成。因此，可能减小PWM信号生成电路1的电路大小和芯片面积。
第二实施例
在第二实施例中，将对用于对根据第一实施例的PWM信号生成操作中所使用的初始占空值SRT、目标占空值TGT、斜率设置值SLP等进行自动调节的方法进行描述。根据第二实施例的用于调节设置值的方法使用图1所示的计算核心PE、输出监视器单元MON、存储器MEM和PWM信号生成单元PG。而且，在第二实施例中，PWM信号生成电路2被用作PWM信号生成单元PG。
图10示出了根据第二实施例的PWM信号生成电路2的框图。如图10所示，PWM信号生成电路2通过向根据第一实施例的PWM信号生成电路1增加使用PWM信号生成开始信号的操作控制功能而获得。PWM信号生成电路2设有第一计数器12a和第二计数器31a以分别替代第一计数器12和第二计数器31。
第一计数器12a对时钟信号的时钟脉冲达到周期设置信号的值的数量进行计数，也就是对周期开始信号CRS1的脉冲数量进行计数，以生成第一计数值CNT1。响应于第一重置信号CLR1被认定，第一计数器12a将第一计数值CNT1重置为初始计数值。当PWM信号生成开始信号被认定时，第一计数器12a对时钟信号的时钟脉冲进行计数；当PWM信号生成开始信号被否定时，其停止对时钟信号的时钟脉冲进行计数。
第二计数器31a对时钟信号的时钟脉冲进行计数以生成第二计数值CNT2。响应于第二重置信号CLR2被认定，第二计数器31a将第二计数值CNT2重置为初始计数值。当PWM信号生成开始信号被认定时，第二计数器31a对时钟信号的时钟脉冲进行计数；当PWM信号生成开始信号被否定时，其停止对时钟信号的时钟脉冲进行计数。
当第一计数器12a和第二计数器31a停止时，这些计数器并不对时钟信号的时钟脉冲进行计数。因此，PWM信号生成电路2停止生成PWM信号。与之相比，当第一计数器12a和第二计数器31a进行操作时，PWM信号生成电路2根据这些计数器的计数操作而生成PWM信号。也就是说，PWM信号生成开始信号是用于控制PWM信号生成电路2所进行的PWM信号生成处理的开始和停止的信号。在第二实施例中，假设PWM信号生成开始信号是其认定和否定由计算核心PE进行控制的信号。
图11和12示出了输出监视器单元MON的详细框图。图11示出了输出监视器单元MON的示例。图11所示的输出监视器单元40包括比较器COMP1和COMP2以及时间序列信息存储寄存器41。
比较器COMP1在其非反向输入端子接收处从待控制电路（例如，电源电路PWR）所获取的监视器电压并且在其反向输入端子处接收目标下限值VREF1。当监视器电压大于目标下限值VREF1时，比较器COMP1将输出信号（例如，下限检测信号）设置为高电平。
比较器COMP2在其非反向输入端子处接收从电源电路PWR所获取的监视器电压并且在其反向输入端子处接收目标上限值VREF2。当监视器电压大于目标上限值VREF2时，比较器COMP2将输出信号（例如，上限检测信号）设置为高电平。
时间序列信息存储寄存器41接收时钟信号（例如，与提供至PWM信号生成电路2的时钟信号相似的信号）和PWM信号生成开始信号。在PWM信号生成开始信号被认定时，时间序列信息存储寄存器41使用时钟信号作为采样时钟而累加下限和上限检测信号的逻辑电平。也就是说，时间序列信息存储寄存器41生成测量值的时间序列信息，其具有PWM信号生成开始信号被认定时的时间点作为开始时间点并且具有PWM信号生成开始信号被否定时的时间点作为结束时间点。该时间序列信息被计算核心PE所引用。
图12示出了示出另一种形式的输出监视器单元MON的框图。图12所示的输出监视器单元50包括A/D转换器51和时间序列信息存储寄存器52。
A/D转换器51输出与从电源电路PWR所获得的监视器电压的电压电平相对应的监视器电压值信号。该监视器电压值信号是数字信号并且具有指示监视器电压的电压电平的值。
时间序列信息存储寄存器52接收时钟信号（例如，与提供至PWM信号生成电路2的时钟信号相似的信号）和PWM信号生成开始信号。在PWM信号生成开始信号被认定时，时间序列信息存储寄存器52使用时钟信号作为采样时钟而累加监视器电压值信号的值。也就是说，时间序列信息存储寄存器52生成测量值的时间序列信息，其具有PWM信号生成开始信号被认定时的时间点作为开始时间点并且具有PWM信号生成开始信号被否定时的时间点作为结束时间点。该时间序列信息被计算核心PE所引用。
现在，将对使用输出监视器单元40作为输出监视器单元MON时的监视器电压的检测结果进行描述。图13至15示出了示出电源电路所生成的输出电压的上升波形与在对输出电压的上升波形进行监视时的上限和下限检测信号的变化之间的关系的时序图。
图13中所示的第一时序图示出了输出电压的过冲和下冲落入由目标下限值VREF1和目标上限值VREF2所限定的预定范围之内的情况下的时序图。在图13所示的示例中，PWM信号生成开始信号被认定；过去了时间TSS；并且随后输出电压超过目标下限值VREF1。出于该原因，在自PWM信号生成开始信号认定之后过去时间TSS之后，下限检测信号上升。随后，下降检测信号被保持在高电平。另一方面，输出电压并未超过目标上限值VREF2并且因此上限检测信号保持在低电平。
图14所示的第二时序图示出了出现输出电压的过冲的情况下的时序图。在图14所示的示例中，PWM信号生成开始信号被认定；过去了时间TSS；并且随后输出电压超过目标下限值VREF1。出于该原因，在自PWM信号生成开始信号认定之后过去时间TSS之后，下限检测信号上升。随后，下降检测信号被保持在高电平。另一方面，在与输出电压在其间超过目标上限值VREF2的周期相对应的周期期间，上限检测信号保持在高电平。
图15所示的第三时序图示出了出现输出电压的下冲的情况下的时序图。在图15所示的示例中，PWM信号生成开始信号被认定；过去了时间TSS；并且随后输出电压超过目标下限值VREF1。出于该原因，在自PWM信号生成开始信号认定之后过去时间TSS之后，下限检测信号上升。随后，输出电压下降至低于目标下限值。出于该原因，下限检测信号在与输出电压在其间低于目标下限值的周期相对应的周期期间保持在低电平。当输出电压再次超过目标下限值VREF1时，下限检测信号被设置为高电平。由于输出电压并未超过目标上限值VREF2，所以上限检测信号保持在低电平。
如图13至15所示，在输出监视器单元40中，下限和上限检测信号的逻辑电平根据输出电压的变化而有所变化。输出监视器单元40通过以时间序列的方式将下限和上限检测信号的逻辑电平累加在时间序列信息存储寄存器中而记录输出电压的时间序列变化。通过引用测量值的时间序列信息，计算核心PE能够确定输出电压的变化是否适宜，以及应当改变哪些参数设置值。
此后，将对由计算核心所执行的设置值调节处理进行描述。图16示出了示出根据第二实施例的调节方法的步骤的流程图。计算核心PE沿图16所示的流程图执行处理。在图16所示的示例中，计算核心PE在测试模式周期期间对设置值进行调节。就时序而言，设置值的调节例如可以作为启动处理器系统MCU的处理的一部分来执行，或者可以始终被执行。
如图16所示，当测试模式开始时，计算核心PE从存储器MEM读取用于对PWM信号生成电路2进行操作的设置值（例如，初始占空值等）并且将所读取的值存储在PWM信号生成电路2的寄存器中（步骤S1）。
随后，计算核心PE认定PWM信号生成开始信号，并且在预定时间之后否定它（步骤S2）。因此，PWM信号生成电路在预定时间内生成PWM信号。输出监视器单元40在时间序列信息存储寄存器41中生成通过测量输出电压所获取的测量值的时间序列信息。计算核心PE随后从时间序列信息存储寄存器41获取该时间序列信息（步骤S3）。
计算核心PE随后引用于所获取的时间序列信息中的最后周期相对应的值来确定下限检测信号的最后周期的值是否为低电平（步骤S4）。如果下限检测信号的最后周期的值在步骤S4中为低电平，则计算核心PE增加目标占空值（步骤S5）。计算核心PE随后使用增加后的目标占空值更新存储器MEM中所存储的目标占空值（步骤S6）。计算核心PE随后再次执行步骤S1至S3的处理。
如果下限检测信号的最后周期的值在步骤S4中为低电平，则计算核心确定上限检测信号的最后周期的值是否为高电平（步骤S7）。如果上限检测信号的最后周期的值在步骤S7中为高电平，则计算核心PE减小目标占空值（步骤S8）。计算核心PE随后使用减小后的目标占空值更新存储器MEM中所存储的目标占空值（步骤S6）。计算核心PE随后再次执行步骤S1至S3的处理。
如果上限检测信号的最后周期的值在步骤S7中为低电平，则计算核心PE确定上升时间TSS是否长于预定范围（步骤S9）。如果上升时间TSS长于步骤S9中的预定范围，则计算核心增加初始占空值（步骤S10）。计算核心PE随后使用增加后的目标占空值更新存储器MEM中所存储的目标占空值（步骤S6）。计算核心PE随后再次执行步骤S1至S3的处理。
如果上升时间TSS并不长于步骤S9中的预定范围，则计算核心PE确定上升时间TSS是否短于预定范围（步骤S11）。如果上升时间TSS在步骤S11短于预定范围，则计算核心PE减小目标占空值（步骤S12）。计算核心PE随后使用减小后的目标占空值更新存储器MEM中所存储的目标占空值（步骤S6）。计算核心PE随后再次执行步骤S1至S3的处理。
如果上升时间TSS并不短于步骤S11中的预定范围，则计算核心PE确定是否存在下限检测信号在处于高电平之后在其间处于低电平的周期（步骤S13）。如果在步骤13中存在下限检测信号在处于高电平之后在其间处于低电平的周期，则计算核心PE增加斜率设置值（步骤S14）。计算核心PE随后使用增加后的斜率设置值更新存储器MEM中所存储的斜率设置值（步骤S6）。计算核心PE随后再次执行步骤S1至S3的处理。
如果在步骤13不存在下限检测信号在处于高电平之后在其间处于低电平的周期，则计算核心PE确定是否存在上限检测信号在其间处于高电平的周期（步骤S15）。如果在步骤S15存在限检测信号在其间处于高电平的周期，则计算核心PE减小斜率设置值（步骤S16）。计算核心PE随后使用减小后的斜率设置值更新存储器MEM中所存储的斜率设置值（步骤S6）。计算核心PE随后再次执行步骤S1至S3的处理。
当计算核心PE通过所有的步骤S4、S7、S9、S11、S13和S15时，测试模式结束。当测试模式以这种方式结束时，通过接收由PWM信号生成单元2所生成的PWM信号而生成输出电压，该PWM信号生成电路2基于经调节的设置值进行操作而并不导致过冲或下冲，并且电压值落入由目标下限值VREF1和目标上限值VREF2所限定的范围之内。也就是说，输出电压具有如图13所示的上升波形。
如以上描述中所看到的，基于使用根据第二实施例的调节方法所确定的设置值进行操作的PWM信号生成电路2能够生成使得电路被控制而理想操作的PWM信号。
另外，如果能够执行根据第二实施例的调节方法的处理器系统MCU对驱动LED的电源电路进行控制，则LED的寿命能够延长。通常，LED的特性由于老化衰退而变化。处于该原因，当LED基于以固定设置值为基础而生成的PWM信号进行控制时，其会经历衰退，诸如亮度降低。然而，通过在适当执行根据第二实施例的调节方法的同时生成用于驱动LED的PWM信号，可能生成对LED的特性的衰退进行补偿的输出电压。通过生成对LED的特性衰退进行补偿的输出电压，可能实质性地延长LED的寿命。
使用根据第二实施例的设置值调节方法所更新的设置值被存储在存储器MEM中。因此，通过在重启时从存储器MEM读取设置值，处理器系统MCU能够使得PWM信号生成电路2使用经优化的设置值以优化状态开始操作，而并不必对设置值进行调节。
第三实施例
图17示出了根据第三实施例的PWM信号生成电路3的框图。如图17所示，根据第三实施例的PWM信号生成电路3使用PWM信号生成器34a替代根据第一实施例的PWM信号生成电路1的PWM信号生成器34。在图17中，包括PWM信号生成器34a的输出控制单元被给予附图标记30a。
PWM信号生成器34a接收周期设置信号CRS1和切换信号CRS2以及PWM输出门信号。当PWM输出门信号被认定时，PWM信号生成器34a执行与PWM信号生成器34相同的操作。与之相反，当PWM输出门信号被否定时，PWM信号生成器34a停止生成PWM信号。
PWM输出门信号由计算核心PE有选择地认定或否定。在PWM输出门信号被认定时的时间点，计算核心PE基于从存储器MEM所读取的设置值设置要被存储在PWM信号生成电路3的斜率寄存器11中的斜率设置值，要被存储在其初始占空寄存器14中的初始占空值，要被存储在其目标占空寄存器15中的目标占空寄存器，以及要被存储在其周期寄存器21中的周期设置值。
接下来，将对根据第三实施例的PWM信号生成电路3的操作进行描述。图18示出了示出根据第三实施例的PWM信号生成电路3的操作的时序图。如图18所示，根据第三实施例的PWM信号生成电路3在PWM输出门信号在时间t11被认定时开始生成PWM信号。此时，PWM信号被生成同时被软启动控制。基于经软启动控制的PWM信号而生成的电源电路的输出电压在不导致过冲或下冲的情况下上升。
随后，当PWM输出门信号在时间t12被否定时，PWM信号生成电路3停止输出PWM信号，这使得电源电路的输出电压下降。
随后，当PWM输出门信号在时间t13再次被认定时，PWM信号生成电路3生成PWM信号同时对其进行软启动控制。随后，电源电路的输出电压基于所生成的PWM信号而上升。
如图18所示，PWM信号生成电路3间歇性地认定PWM输出门信号，由此间歇性地生成PWM信号。间歇间隔可以基于PWM输出门信号的认定周期TH和否定周期TL之间的比率来确定。另外，PWM信号生成电路3每当重新开始生成PWM信号，其都使用软启动控制来生成PWM信号。
如果由电源电路所驱动的负载电路为LED，则控制PWM输出门信号的认定周期TH和否定周期TL之间的比率允许对LED执行调光。这是因为LED的亮度能够使用LED在其间点亮的时间的整体值来进行控制。
如在以上描述中所看到的，使用根据第三实施例的PWM信号生成电路3允许LED的调光控制。每当其认定PWM输出门信号，根据第三实施例的PWM信号生成电路3都使用软启动控制来生成PWM信号。因此，电源电路的输出信号在不在任何上升时间导致过冲或下冲的情况下上升。执行这样的控制能够防止过电流被应用于LED并且导致LED的衰退。
另外，可能经由处理器系统MCU的IO单元IOU从外部电路接收控制信号（例如，调光控制信号），并且使用计算核心PE基于所接收的调光控制信号对PWM输出门信号的认定周期TH和否定周期TL之间的比率进行控制。由于这样的配置，包括根据第三实施例的PWM信号生成电路3的处理器系统MCU能够基于来自外界的指令而对LED执行调光。
第四实施例
图19示出了根据第四实施例的PWM信号生成电路4的框图。如图19所示，PWM信号生成电路4包括占空设置单元10a和10b、周期设置单元20和输出控制单元30b。周期设置单元20与根据第一实施例的相同并且因此将不对其进行描述。
虽然占空设置单元10a和10b具有与根据第一实施例的占空设置单元10相同的配置，但是它们接收相互独立的设置信号。在图19所示的示例中，占空设置单元10a接收第一斜率设置信号、第一初始占空设置信号和第一目标占空设置信号。占空设置单元10b接收第二斜率设置信号、第二初始占空设置信号和第二目标占空设置信号。基于具有互相独立的值的设置信号，占空设置单元10a和10b分别输出具有相互独立的值的占空控制信号DUT1和DUT2。
输出控制单元30b通过向根据第一实施例的输出控制单元30增加第五比较器35并且包括PWM信号生成器34b替代PWM信号生成器34而形成。响应于第二计数值CNT2达到指示由占空控制信号DUT2所指示的占空比的值，第五比较器35输出提供指令以切换PWM信号的逻辑电平的切换信号CRS3。虽然第四比较器33对应于根据第一实施例的第四比较器33，但是其接收占空控制信号DUT1作为与占空控制信号DUT相对应的信号。
PWM信号生成器34b根据周期开始信号CRS1将第一PWM信号的逻辑电平设置为初始逻辑电平；其根据切换信号CRS2将第一PWM信号的逻辑电平设置为结束逻辑电平，这是与初始逻辑电平相反的逻辑电平。另外，PWM信号生成器34b根据周期开始信号CRS1将第二PWM信号的逻辑电平设置为初始逻辑电平；其根据切换信号CRS3将该第二PWM信号的逻辑电平设置为结束逻辑电平，这是与初始逻辑电平相反的逻辑电平。在该实施例中，所要输出的PWM信号的一个周期开始处的逻辑电平（初始逻辑电平）被设置为1；PWM信号的一个周期结束处的逻辑电平（结束逻辑电平）被设置为0。
也就是说，输出控制单元30b生成多个PWM信号，它们具有与由多个占空设置单元输出的占空控制信号所指示的占空比的值相对应的占空比。
由于以上配置，根据第四实施例的PWM信号生成电路4生成具有相同周期以及相互独立的占空比的第一和第二PWM信号。将不对PWM信号生成电路4的操作进行描述，原因在于所要输出的信号数量被简单增加为两个并且其实质性操作与根据第一实施例的PWM信号生成电路1相同。
如以上描述中所看到的，根据第四实施例的PWM信号生成电路4能够独立执行占空比的设置以及PWM信号的软启动控制的设置。虽然所要输出的PWM信号的数量在以上描述中为两个，但是可以通过应用PWM信号生成电路1根据其变为PWM信号生成电路4的相同规则而生成三个PWM信号。使用LED的照明系统近年来能够使用对应于三种颜色的LED。在这样的情况下，特征可以在LED之间有所变化。然而，使用PWM信号生成电路4则允许多个PWM信号的特征得以被独立设置。因此，通过使用PWM信号生成电路4，可能对用作发光设备集合的LED之间的变化进行补偿并且因此使得LED的特征统一。
另外，可以将根据第二实施例的用于调节PWM信号生成电路的设置值的方法应用于根据第四实施例的PWM信号生成电路4。另外，根据第三实施例的PWM信号生成电路3的PWM信号间歇输出功能可以被添加至根据第四实施例的PWM信号生成电路4。特别地，通过添加PWM信号生成电路3的PWM信号间歇输出功能，可能对三个LED中的每一个的亮度进行调节并且因此对LED执行调光以及调色。
本发明并不局限于以上实施例，并且能够对实施例进行适当改变而并不背离本发明的精神和范围。例如，根据第二实施例的用于调节设置值的方法中设置参数的顺序可以根据规范而适当有所变化。
本申请要求于2011年3月28日提交的日本未审专利申请号2011-070437的优先权，其全文通过引用被包含于此。
附图标记列表
1至4PWM信号生成电路
10，10a，10b占空设置单元
11斜率寄存器
12，12a，31，31a计数器
13，16，32，33，35比较器
14初始占空寄存器
15目标占空寄存器
17选择电路
20周期设置单元
21周期寄存器
30，30a，30b输出控制单元
34，34a，34b信号生成器
40，50输出监视器单元
41，52时间序列信息存储寄存器
51A/D转换器
C电容器
L电感器
Di二极管
R电阻器
OM晶体管
MCU处理器系统
MEM存储器
MON输出监视器单元
PE计算核心
PERI外围电路
PGPWM信号生成单元
CG时钟生成单元

Claims (15)

1.一种用于生成PWM信号的PWM信号生成电路，包括：
占空设置单元，所述占空设置单元被配置为基于初始占空设置信号、目标占空设置信号、斜率设置信号和时钟信号来生成占空控制信号，所述初始占空设置信号用于指定在开始生成所述PWM信号时的所述PWM信号的初始占空比的值，所述目标占空设置信号用于指定所述PWM信号的目标占空比的值，所述斜率设置信号用于指定斜率设置值，该斜率设置值指定占空比从所述初始占空比变为所述目标占空比的速率，所述占空控制信号用于指定与所述PWM信号的每个周期相对应的占空比；
周期设置单元，所述周期设置单元被配置为基于周期设置信号来输出周期设置值，所述周期设置值指示所述PWM信号的一个周期的长度；和
输出控制单元，所述输出控制单元被配置为基于所述时钟信号，来生成具有与所述周期设置值相对应的周期并且具有与所述占空控制信号的值相对应的占空比的所述PWM信号，
其中，每当所述时钟信号的时钟脉冲达到所述周期设置值的数量达到所述斜率设置值时，所述占空设置单元将所述初始占空比的值增加至所述目标占空比的值。
2.根据权利要求1所述的PWM信号生成电路，其中，所述占空设置单元包括：
第一计数器，所述第一计数器被配置为：对所述时钟信号的时钟脉冲达到所述周期设置值的数量进行计数，以生成第一计数值；
第一比较器，所述第一比较器被配置为：响应于达到所述斜率设置值的所述第一计数器，来将所述第一计数值重置为初始计数值，以及增加所述初始占空比的值；
第二比较器，所述第二比较器被配置为生成选择信号，该选择信号指示在所述初始占空比的值和所述目标占空比的值之间的幅度关系；和
选择电路，所述选择电路被配置为：当所述选择信号指示所述目标占空比的值小于所述初始占空比的值时，输出所述初始占空比的值，并且，当所述选择信号指示所述初始占空比的值大于或等于所述目标占空比的值时，输出所述目标占空比的值。
3.根据权利要求1所述的PWM信号生成电路，其中，
所述占空设置单元包括：
初始占空寄存器，所述初始占空寄存器被配置为存储所述初始占空比的值；
目标占空寄存器，所述目标占空寄存器被配置为存储所述目标占空比的值；和
斜率寄存器，所述斜率寄存器被配置为存储所述斜率设置值，并且
所述周期设置单元包括被配置为存储所述周期设置值的周期寄存器。
4.根据权利要求1所述的PWM信号生成电路，其中，所述输出控制单元包括：
第二计数器，所述第二计数器被配置为对所述时钟信号的时钟脉冲进行计数，以生成第二计数值；
第三比较器，所述第三比较器被配置为接收所述周期设置值和所述第二计数值，并且响应于达到所述周期设置值的所述第二计数值而将所述第二计数值重置为初始计数值，以及输出指示周期的开始的周期开始信号；
第四比较器，所述第四比较器被配置为：响应于达到指示由所述占空控制信号所指示的占空比的值的所述第二计数值，来输出切换信号，该切换信号用于提供以便切换所述PWM信号的逻辑电平的指令；和
PWM信号生成器，所述PWM信号生成器被配置为：根据所述周期开始信号来将所述PWM信号的逻辑电平设置为初始逻辑电平，以及根据所述切换信号来将所述PWM信号的逻辑电平设置为结束逻辑电平，该结束逻辑电平与所述初始逻辑电平相反。
5.根据权利要求4所述的PWM信号生成电路，其中，
所述PWM信号生成器接收PWM输出门信号，并且根据所述PWM输出门信号的逻辑电平选择是否输出所述PWM信号。
6.根据权利要求1所述的PWM信号生成电路，其中，
所述占空设置单元包括多个占空设置单元，并且
所述输出控制单元生成具有与由所述占空设置单元输出的占空控制信号所指示的占空比的值相对应的占空比的多个PWM信号。
7.一种处理器系统，其用于向布置在该处理器系统之外的待控制电路输出PWM信号，该处理器系统包括：
存储器MEM，所述存储器MEM被配置为存储所述处理器系统中用于运行所述处理器系统的程序和设置值；
PWM信号生成单元；和
计算核心，其中，
所述PWM信号生成单元包括：
占空设置单元，所述占空设置单元被配置为基于初始占空设置信号、目标占空设置信号、斜率设置信号和时钟信号来生成占空控制信号，所述初始占空设置信号用于指定在开始生成所述PWM信号时的所述PWM信号的初始占空比的值，所述目标占空设置信号用于指定所述PWM信号的目标占空比的值，所述斜率设置信号用于指定斜率设置值，该斜率设置值指定占空比从所述初始占空比变为所述目标占空比的速率，所述占空控制信号用于指定与所述PWM信号的每个周期相对应的占空比；
周期设置单元，所述周期设置单元被配置为基于周期设置信号来输出周期设置值，所述周期设置值指示所述PWM信号的一个周期的长度；和
输出控制单元，所述输出控制单元被配置为基于所述时钟信号，来生成具有与所述周期设置值相对应的周期并且具有与所述占空控制信号的值相对应的占空比的所述PWM信号，
每当所述时钟信号的时钟脉冲达到所述周期设置值的数量达到所述斜率设置值时，所述占空设置单元将所述初始占空比的值增加至所述目标占空比的值，并且
所述计算核心读取在所述存储器MEM中存储的所述程序和所述设置值，以生成所述初始占空设置信号、所述目标占空设置信号、所述斜率设置信号和所述周期设置信号，并且将所生成的信号提供至所述PWM信号生成单元。
8.根据权利要求7所述的处理器系统，其中，
所述计算核心输出PWM信号生成开始信号，并且
所述PWM信号生成单元根据所述PWM信号生成开始信号来开始生成所述PWM信号。
9.根据权利要求8所述的处理器系统，进一步包括输出监视器单元，所述输出监视器单元被配置为生成用于指示在所述待控制电路中的节点处所生成的电压的电平的测量值的时间序列信息，
其中，所述输出监视器单元根据所述PWM信号生成开始信号，来开始生成所述测量值的时间序列信息。
10.根据权利要求9所述的处理器系统，其中，
当所述测量值的时间序列信息的最后值低于预定目标下限值时，所述计算核心增加所述目标占空比的值，
当所述测量值的时间序列信息的最后值超出预定目标上限值时，所述计算核心减小所述目标占空比的值，
当从所述测量值的时间序列信息的开始时间点直至所述测量值首次超出所述目标下限值时的时间点所用的时间短于预定上升时间时，所述计算核心增加所述初始占空比的值，
当从所述测量值的时间序列信息的开始时间点直至所述测量值首次超出所述目标下限值时的时间点所用的时间长于所述预定上升时间时，所述计算核心减小所述初始占空比的值，
当所述测量值在首次超过所述下限值之后再次低于所述目标下限值时，所述计算核心增加所述斜率设置值，
当所述测量值在首次超过所述上限值之后再次低于所述目标上限值时，所述计算核心减小所述斜率设置值，并且
所述计算核心对存储在所述存储器中的设置值中所包括的所述目标占空比的值、所述初始占空比的值和所述斜率设置值进行更新。
11.根据权利要求8所述的处理器系统，其中，
每当所述计算核心输出所述PWM信号生成开始信号时，所述计算核心从所述存储器读取所述设置值，并且将所述初始占空设置信号、所述目标占空设置信号、所述斜率设置信号和所述周期设置信号提供至所述PWM信号生成单元。
12.根据权利要求8所述的处理器系统，其中，
所述计算核心使用所述PWM信号生成开始信号来执行控制，以使得所述PWM信号生成单元间歇性地输出所述PWM信号。
13.根据权利要求7所述的处理器系统，进一步包括IO单元，所述IO单元被配置为接收由布置在所述处理器系统之外的电路所提供的控制信号，
其中，所述计算核心基于经由所述IO单元所获得的所述控制信号，来生成用于提供以便开始或者停止由所述PWM信号生成单元所进行的所述PWM信号的输出的指令的PWM输出门信号，使用所述PWM输出门信号对所述PWM信号生成单元输出所述PWM信号的间隔进行控制，并且每当所述计算核心提供指令以开始输出所述PWM信号时，从所述存储器读取所存储的设置值，并且将所述初始占空设置信号、所述目标占空设置信号、所述斜率设置信号和所述周期设置信号提供至所述PWM信号生成单元。
14.根据权利要求7所述的处理器系统，其中，
所述待控制电路是电源电路，该电源电路被配置为基于切换操作来控制输出电压的电压电平。
15.根据权利要求14所述的处理器系统，其中，
所述电源电路对LED元件进行驱动。
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