CN1522555A - 用于控制镇流器的可编程pwm模块 - Google Patents

用于控制镇流器的可编程pwm模块 Download PDF

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Abstract

揭示了可编程脉冲宽度调制(PWM)产生器，其中单个模块提供四个不同的信号，被利用来控制用于照明装置的镇流器。通过改变在单个寄存器中的数值，得到各种波形。

Description

用于控制镇流器的可编程PWM模决
                      技术领域
本发明涉及照明系统的控制，更具体地，涉及用于控制镇流器以驱动照明装置或类似的这样的装置的改进了的方法和设备。
                      发明背景
脉冲宽度调制(PWM)产生器在各种各样的应用中被使用来控制供给电子装置的功率。在用于驱动电子照明或类似的装置的镇流器的控制中，典型地利用四个不同的模式之一。更具体地，用于镇流器的控制电路通常产生四组不同的信号之一，其中该模式规定从控制电路发出以及被利用来驱动镇流器的两个不同脉冲(即，波形)序列的特定关系。两个控制波形然后被输入到不同的晶体管开关的栅极，关断或接通开关，产生所需要的脉冲宽度的已调信号。所以，这两个波形被称为G1和G2，因为它们被用作为对于两个不同的开关的选通信号。开关通常用晶体管来实施。
在第一模式下，产生在图2上被表示为201的波形。在附加模式中利用的控制波形G1和G2在图2上分别被表示为202到204。四个不同的模式都产生两个选通信号G1和G2，但在不同模式之间有差别。
如图2所示，在第一模式中，波形是互相反相的，两个波形之间没有偏移或延时。在第二模式202中，波形被间隔开一段在G1的结尾点与脉冲G2的开始点之间的延时T3。在模式3，波形也被间隔开延时T3，但两个波形的脉冲宽度在两个波形之间是不同的，以及在模式4，波形是重叠的，以及具有不同的宽度。
在实际系统中，诸如由本发明的受让人利用的那些系统，这里描述的四组波形适合于满足大多数系统的命令和控制需要。
典型地，控制波形是通过使用模拟或硬线连接的数字电路产生的。模拟实施方案传统上使用压控振荡器(VCO)和模拟比较器，根据模拟反馈环来控制脉冲宽度。数字PWM控制电路典型地通过使用数字计数器和寄存器实施。
数字实施方案由于它的增加的精度和它对温度改变不敏感等等，通常是优选的。然而，至今为止，还没有灵活的、能够产生任何所需要的四个波形的、并包括可靠的保护电路的PWM产生器。存在有对于这样的系统的需要，连同改变用于不同类型的工作的模式的能力。
                      发明概要
现有技术的以上的和其他的问题可按照本发明被克服。更具体地，多功能PWM模块被设计成产生可被利用来驱动镇流器的几种波形中的任一种。
本发明技术使用与可配置逻辑电路相组合的可编程寄存器组，以便模拟不同的硬件装置，这些不同的硬件装置会产生四个可能的波形组中的一个特定的波形组。
在优选实施例中，数值被编程为控制寄存器，然后这样的数值被使用来配置用于相对于两个信号的特定的延时和偏移的逻辑电路。
                      附图简述
图1表示本发明的示例性实施例的示例性硬件和功能图；
图2表示一组波形，可用来驱动可利用本发明的那种电子镇流器；
图3表示一种可被使用来产生对于本发明的第一工作模式所需要的信号的示例性装置；
图3A表示在所述第一模式中利用的几个信号的时序图；
图4表示一种可被使用来产生对于本发明的第二工作模式所需要的信号的示例性装置；
图4A表示在所述第二模式中利用的几个信号的时序图；
图5表示一种可被使用来产生对于本发明的第三工作模式所需要的信号的示例性装置；
图5A表示在所述第三模式中利用的几个信号的时序图；
图6表示一种可被使用来产生对于本发明的第四工作模式所需要的信号的示例性装置；以及
图6A表示在所述第四模式中利用的几个信号的时序图。
               优选实施例详细描述
图1表示按照本发明的装置的示例性方框图。该装置包括基本逻辑电路1，它可以利用分立元件、和可编程逻辑阵列，或其他类似的装置来实施。图1的系统也包括控制寄存器102，用于存储下面描述的各种数值和装载这些数值供逻辑电路101使用。计数器103和104以及寄存器105和106用来加上相关的信号在电路101中使用。计数器110和112馈送如图所示的输出逻辑114，以便产生信号G1和G2。这些计数器通过如图所示的寄存器116和118被装载。
在控制寄存器102中的存储位置0到7包含用于操纵PWM模块的信息。SR位置0是软件复位，具有把所有的计数器和寄存器(除了控制寄存器以外)复位到0的功能。被表示为PM(1)和PM(2)的存储位置1和2代表被利用来规定四个可能的模式中特定的模式的两个比特，这四个可能的模式应当被利用来产生信号G1和G2。存储位置3和4代表用于信号G1和G2与信号GE1和GE2(GE1和GE2用于电极加热控制)的同步停止比特。
控制寄存器102的存储位置5到6代表保护控制比特，它用来设置要供给的最大电压。这在PWM占空比变大到足以产生过压条件的情形下可以保护该电路。最后，存储位置7被标记为T锁定，以及代表时序参量锁定控制比特。当对于PWM信号的所有的其他参量是正确时，T锁定单元被置位。这防止PWM信号在对于信号的所有的参量被正确地设置之前开始出现。
寄存器105、106、116、118和120被利用来设置各种时序、频率和脉冲宽度参量，以用于产生波形G1和G2。更具体地，在示例性实施例中，寄存器105代表要产生的PWM信号的频率。寄存器116是参量T1，它代表信号G1的脉冲宽度。寄存器118是被标为T2的参量，它代表信号G2的脉冲宽度。最后，寄存器106是参量T3，它被设置为等于在G1与G2脉冲之间的想要的延时，以便得到正确的偏移。
寄存器120被使用来存储参量TE，它是GE1/GE2的想要的脉冲宽度。GE1和GE2被使用于电极加热控制，而不是镇流器控制。寄存器122存储最小脉冲宽度的数值，以便在过压条件下提供对电路的保护。
被表示为103、104、110、112和128的所有的计数器是二进制可编程计数器。这些计数器利用被存储在它们的相关的寄存器中的数来表示，然后从这些数向上或向下计数，以便产生所需要的脉冲宽度、时序、延时等等。
现在参照图1到4描述在四个不同的想要的模式中系统的工作。
在模式1，希望产生如图2所示的波形201。当控制寄存器102被设置为实施模式1时，逻辑101处在图3所示的状态。图1的其余单元在模式1中没有被使用。在图3A上显示如3图所示的系统的时序图。模式1中PWM模块的工作如下：在G-FC＝1时标出的时间期间，A1保持高以及A2保持低。计数器110能够工作以及计数器112被禁止。由于寄存器116代表G1的脉冲宽度，计数器110的输出端Q1将保持高，直至计数器110结束计数为止。计数器110然后停止计数以及把G1设置为0。
正如时序图(图3A)所示，然后，在把G2上推到逻辑高电平后，第二计数器112然后开始计数。在T2时计数器112中的数值达到，该计数器将停止计数以及把G2设置回0，正如图3A的时序图所示。图3A上的虚线表示每个信号G1和G2的可能的长度。可以看到，在模式1时的工作提供，G1和G2是分开的非重叠的脉冲串，以及每个典型地是另一个的倒置值。
图4上表示模式2，其相应的时序图表示于图4A。应当指出，不像先前的工作模式，模式2的装置包括由计数器104产生的信号，因此，造成延时，在图4A的时序图上表示为T3。在模式2下系统工作期间，计数器104和110是能够工作的，以及开始计数。当适当的延时T3达到时，计数器104将停止计数，把输出端Q3变为逻辑低电平。这将使得信号G1在由T1设置的持续时间内变为高电平。当G1变成低时，图4的电路在把信号G2设置为高电平之前造成T3的附加延时。因此，这两个信号G1和G2代表被间隔开延时T3的方脉冲串。
图4所示的附加逻辑是与图3的附加逻辑不同的。附加逻辑402通过如图所示的锁存器409、逻辑门410、复接器411实施延时T3。适当的逻辑的实际实施方案并不是本质的，本领域技术人员将能够容易地实施正确的逻辑功能，以便产生在信号之间的特定的延时T3。
在图5所示的第三模式中，表示了通过把适当的状态编程到寄存器102的位置1和2中而建立的等效电路。正如从图5A的时序图看到的，模式3打算产生间隔开延时的T3的脉冲串G1和G2，但其中脉冲串可以重叠，因此是在同时接通的。另外，脉冲串可以是不同的长度。在工作时，产生小的负脉冲A1，如图5A所示。这使得计数器110用脉冲G1开始计数到足以表示T1的量。在Q3保持由计数器104规定的适当的延时T3后，计数器112将计数出适当的量到T2，以便设置脉冲G2的宽度。因此，系统产生两个脉冲串，它们互相延时一个距离T3，以及每个宽度是互相独立的。另外，占空比可以是如同所需要那样大，即使大于PWM信号的整个周期的50％。
最后，在图6上显示工作模式4，相应的时序图表示于图6A。模式4允许G1和G2的宽度超过每个信号的整个周期的50％，也允许G1和G2重叠一个由T3设置的量。可以产生对于镇流器控制所需要的四个可能的信号组。
从以上说明将会看到，在单个逻辑电路中和从同一个时钟与信号源可以产生四种想要的模式中的任一种模式。因此，改变工作模式是简单的软件编程的事情。
以上描述了本发明的优选实施例，但各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的。这样的修改包括利用不同的、用于产生信号的电路。

Claims (13)

1.用于产生控制电子镇流器的一组信号(201)的设备，所述设备包括控制寄存器(102)，用于接受多个状态，每个状态代表一个模式，所述信号应当在这个模式下被产生，其中不同的模式决定在所述该组信号中的两个信号(1)是否在时间上互相重叠或(2)是否互相相对延时。
2.权利要求1中的设备，其中所述控制寄存器(102)被连接到一组逻辑门(306)，以及其中在所述控制寄存器(102)中的状态被利用来配置逻辑门(306)，以实施(1)信号之间的延时和(2)在时间上信号重叠中的一项或多项。
3.权利要求2的设备，其中所述延时是被编程在寄存器(106)中的时间量，以及所述寄存器被连接到计数器(104)，把来自所述寄存器的数值装载入计数器，由此确定所述延时的所述时间量。
4.权利要求3的设备，其中所述信号是脉冲宽度调制信号(PWM)。
5.权利要求4的设备，还包括第二寄存器(105)，它存储表示所述PWM信号应当具有的频率的数值。
6.权利要求5的设备，还包括第三寄存器(116)，它存储表示在所述脉冲宽度调制信号中脉冲的宽度的数值。
7.用PWM信号驱动电子镇流器的方法，该方法包括产生两个不同的PWM信号(201)，以及编程计算机(101、102)，以确定所述两个信号(1)是否应当互相相对延时一个偏移值，或(2)是否应当在时间上互相重叠。
8.权利要求7的方法，其中所述编程包括实施多个数值在多个寄存器(102)中的贮存，所述数值代表在信号之间的延时、脉冲的宽度、和产生脉冲的频率。
9.权利要求8的方法，还包括利用逻辑模块(101)，它从控制寄存器(102)中读出数值，以及响应于所述读数来配置被包括在其中的一个或多个门(306)，以便根据被存储在所述控制寄存器(102)中的信息在具有延时时实施延时和在具有偏移时实施偏移。
10.权利要求8的方法，还包括在故障的情形下利用等于PWM信号的最小脉冲宽度的量来编程附加寄存器(102(7))的步骤。
11.用于控制两个PWM信号的设备，所述两个PWM信号用来使数字镇流器进行工作，所述设备包括用于产生两个PWM信号的装置(114)、和可配置的逻辑门(101)，用于响应于被编程到计算机(101、102)中的数值互相相对地定位所述信号。
12.权利要求11的设备，还包括可配置的模块，用于响应于被编程到计算机(101、102)中的数值设置PWM信号的长度和频率。
13.权利要求12的设备，其中所述长度和频率被利用来控制供给照明装置的功率。
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