DE102006043881B4

DE102006043881B4 - PBM-Singal-Erzeugungsvorrichtung und Verfahren dazu sowie Motorregelungsvorrichtung und Verfahren dazu

Info

Publication number: DE102006043881B4
Application number: DE102006043881.7A
Authority: DE
Inventors: Masashi Tsubota
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2015-12-31
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: DE102006043881A1; US7449854B2; JP2007104769A; US20070145940A1; JP4837354B2

Abstract

Pulsbreitemodulations- oder PBM-Signal-Erzeugungsvorrichtung, welche Folgendes aufweist: einen Auf-/Ab-Zähler; ein wiederbeschreibbares Vergleichsregister, welches einen Vergleichswert speichert; einen Vergleicher, welcher den Vergleichswert des Vergleichsregisters mit einem Zählerwert des Auf-/Ab-Zählers vergleicht und ein Identitätssignal ausgibt; eine PBM-Signal-Erzeugungseinheit, welche eine Impulsbreite eines PBM-Signals gemäß einem ersten Identitätssignal von dem Vergleicher in einem Aufwärtszählbetrieb des Auf-/Ab-Zählers sowie einem zweiten Identitätssignal von dem Vergleicher in einem Abwärtszählbetrieb des Auf-/Ab-Zählers spezifiziert; ein zusätzliches Bitsetzregister, welches ein zusätzliches Bit speichert, das bereitgestellt wird, um die Impulsbreite des PBM-Signals zu ändern; und einen Verzögerungsschaltkreis, der entweder das Identitätssignal von dem Vergleicher in dem Aufwärtszählbetrieb oder das Identitätssignal von dem Vergleicher in dem Abwärtszählbetrieb verzögert, wenn das zusätzliche Bit in dem zusätzlichen Bitsetzregister gesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die PBM-Signal-Erzeugungseinheit die Impulsbreite des PBM-Signals gemäß dem durch den Verzögerungsschaltkreis um einen Taktzyklus verzögerten Indentitätssignal ändert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine PBM-Signal-Erzeugungsvorrichtung und ein Verfahren dazu zur Erzeugung eines PBM-Signals sowie eine Motorregelungsvorrichtung und ein Verfahren dazu zur Regelung eines Elektromotors mit Hilfe eines PBM-Signals. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine PBM-Signal-Erzeugungsvorrichtung und ein Verfahren dazu zur Erzeugung eines PBM-Signals mit Hilfe eines Zählers sowie eine Motorregelungsvorrichtung und ein Verfahren dazu, welches ein PBM-Signal verwendet.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Im Allgemeinen wird ein Verfahren zur Pulsbreitemodulationsregelung oder PBM-Regelungsverfahren zur Regelung eines Elektromotors verwendet. In dem PBM-Regelungsverfahren wird mit einem Konstantschaltzyklus (PBM-Ausgangszyklus) eine an einen Elektromotor angelegte Spannung durch Zeitänderung an einem Schaltungs-Schaltkreis geregelt. Dies bedeutet, dass in dem PBM-Regelungsverfahren eine Drehzahl eines Elektromotors durch Änderung eines Betriebsverhältnisses eines Impulssignals geregelt wird.
Eine digitale Dreiphasen-Wellenform-Erzeugungsvorrichtung zur Durchführung dieser PBM-Regelung ist in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung der Patentanmeldung JP 002004301806A offenbart. Diese Vorrichtung weist einen Auf-/Ab-Zähler auf, welcher eine Dreieckswellenform ändert, sowie ein Register. Eine Impulsbreite wird durch Vergleichen eines Zählerwertes des Auf-/Ab-Zählers und eines Registerwertes des Registers bestimmt. Anders gesagt wird eine Impulsbreite durch eine derartige Zeitgebung bestimmt, dass der Registerwert während des Aufwärtszählens gleich dem Zählerwert ist, und eine derartige Zeitgebung, dass der Registerwert während des Abwärtszählens gleich dem Zählerwert ist. Eine Impulsbreitemodulation wird durch Änderung des Registerwertes durchgeführt. In dieser Vorrichtung kann der Dreiphasenmotor durch einen Betrieb zur Neuschreibung von drei Registern geregelt werden. Dementsprechend kann die Anzahl von Vorrichtungen auf einem Minimum gehalten werden, wodurch die Verarbeitungskapazität einer Mikroregeleinheit reduziert wird.
In einer herkömmlichen PBM-Wellenform-Erzeugungsvorrichtung wird eine Impulsbreite durch Vergleich eines Auf-/Ab-Zählerwertes bestimmt, welcher eine Dreieckswellenform ändert, sowie den Registerwert (siehe 6A). Dies bedeutet, dass eine Impulsbreite die Zeit zwischen einer derartigen Zeitgebung, dass der Zählerwert während des Aufwärtszählens gleich dem Registerwert ist, und einer derartigen Zeitgebung ist, dass der Zählerwert während des Abwärtszählens gleich dem Registerwert ist.
Es wird angenommen, dass die Zähleranzahl des Auf-/Ab-Zählers M ist. Der Auf-/Ab-Zähler zählt wiederholt aufwärts und abwärts von 0 bis M und von M bis 0. Es wird angenommen, dass ein Register zur Erzeugung einer PBM-Ausgangs-Wellenform N ist (wobei M > N). Für den Fall, dass ein Zyklus eines Taktes eines Zählers 1 ist, ist eine Impulsbreite eines PBM-Ausgangssignals 2 × (M – N). Es bedeutet, dass ein Zählerwert von dem Registerwert bis zur Zähleranzahl beim Aufwärtszählen gleich (M – N) ist. Andererseits ist die Zähleranzahl von der Zähleranzahl M bis zum Registerwert N beim Abwärtszählen ebenfalls (M – N). Dementsprechend ist eine Impulsbreite des PBM-Ausgangssignals eine Summe der Zähleranzahlen, welche gleich 2 × (M – N) ist.
Die Impulsbreite des PBM-Ausgangssignals wird in Übereinstimmung mit einem Identitätssignal basierend auf einem Vergleich zwischen dem Registerwert und dem Zählerwert bestimmt. Für den Fall, dass eine Impulsbreite gleich 100 ist, wenn ein in einem Vergleichsregister gespeicherter Vergleichswert gleich 50 ist, wird beispielsweise, falls der Vergleichswert sich auf 49 ändert, die Impulsbreite gleich 102. Für den Fall, dass der Vergleichswert gleich 51 wird, wird die Impulsbreite gleich 98. Dementsprechend verursacht ein Anstieg/Abfall des Vergleichswertes um 1 einen Anstieg/Abfall der Impulsbreite um 2. In diesem Beispiel wird die Totzeit zur Vereinfachung der Erläuterung nicht berücksichtigt.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Impulsbreite des PBM-Ausgangssignals zweifach (m – n). In einem herkömmlichen PBM-Regelungsverfahren kann eine Impulsbreite daher nur bis zum Zweifachen der Zeit eines Taktzyklus eines Auf-/Ab-Zählers geändert werden. Es wurde nun herausgefunden, dass in einer herkömmlichen PBM-Wellenform-Erzeugungsvorrichtung die Auflösungsleistung des PBM-Ausgangssignals nur 1/2 derer des Vergleichswertes und 1/2 derer des Zählers beträgt. In der herkömmlichen PBM-Wellenform-Erzeugungsvorrichtung kann eine Impulsbreite nicht fein konfiguriert werden, wodurch es schwierig wird, eine Präzision einer Motorregelung zu verbessern.
Aus US 6,310,912 B1 ist ein System zur Auflösungserhöhung bei der Umwandlung eines digitalen Datums in ein PWM-Signal zum Treiben einer Vollbrücke-Ausgangsstufe bekannt.
Aus US 6,385,067 B2 ist ein analoger/digitaler PWM-Regelkreis einer Wicklung bekannt, wobei ein herkömmliches PWM-Erzeugungsverfahren offenbart ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Pulsbreitemodulations- oder PBM-Signal-Erzeugungsvorrichtung bereitgestellt, welche Folgendes aufweist: einen Auf-/Ab-Zähler, ein wiederbeschreibbares Vergleichsregister, welches einen Vergleichswert speichert, einen Vergleicher, welcher den Vergleichswert des Vergleichsregisters mit einem Zählerwert des Auf-/Ab-Zählers vergleicht und ein Identitätssignal ausgibt, eine PBM-Signal-Erzeugungseinheit, welche eine Impulsbreite eines PBM-Signals gemäß einem ersten Identitätssignal von dem Vergleicher in einem Aufwärtszählbetrieb des Auf-/Ab-Zählers sowie einem zweiten Identitätssignal von dem Vergleicher in einem Abwärtszählbetrieb des Auf-/Ab-Zählers spezifiziert, und ein zusätzliches Bitsetzregister, welches ein zusätzliches Bit speichert, das bereitgestellt wird, um die Impulsbreite des PBM-Signals zu ändern. Die PBM-Signal-Erzeugungseinheit ändert die Impulsbreite des PBM-Signals gemäß dem zusätzlichen Bit. Dies ermöglicht eine feine Regelung einer Impulsbreite eines PBM-Signals, wodurch eine Auflösungsleistung des PBM-Signals erhöht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein PBM-Signal-Erzeugungsverfahren bereitgestellt, welches folgende Schritte aufweist: Speichern eines Vergleichswertes, welcher mit einem Zählerwert eines Auf-/Ab-Zählers verglichen werden soll, gemäß einem Setzwert von außerhalb und einem zusätzlichen Bit zur Änderung einer Impulsbreite eines PBM-Signals, wiederholte Durchführung eines Aufwärtszählbetriebs bis zu einer bestimmten Zähleranzahl und eines Abwärtszählbetriebs von der bestimmten Zähleranzahl durch einen Auf-/Ab-Zähler, Vergleichen des Vergleichswertes mit einem Zählerwert im Aufwärtszählbetrieb und einem Zählerwert im Abwärtszählbetrieb, Ausgeben eines Identitätssignals gemäß einem Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Zähler und den Vergleichswerten, Spezifizieren einer Impulsbreite eines PBM-Signals gemäß dem Identitätssignal im Aufwärtszählbetrieb und dem Identitätssignal im Abwärtszählbetrieb, und Erzeugen eines PBM-Signals durch Ändern der spezifizierten Impulsbreite des PBM-Signals gemäß dem zusätzlichen Bit. Dies ermöglicht eine feine Regelung der Impulsbreite des PBM-Signals, wodurch die Auflösungsleistung des PBM-Signals verbessert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Motorregelungsvorrichtung zur Erzeugung eines PBM-Signals zum Antrieb eines Elektromotors gemäß einem Status des Motors und Regelung des Motors gemäß dem PBM-Signal bereitgestellt, wobei die Motorregelungsvorrichtung Folgendes aufweist: eine Rückkopplungs-Regeleinheit, welche einen Setzwert zum Setzen einer Impulsbreite des PBM-Signals gemäß einem Ausgangssignal berechnet, das dem Status des Motors entspricht, einen Auf-/Ab-Zähler, ein Vergleichsregister, welches einen Vergleichswert gemäß dem Setzwert speichert, der durch die Rückkopplungs-Regeleinheit berechnet wird, einen Vergleicher, welcher den Vergleichswert des Vergleichsregisters mit einem Zählerwert des Auf-/Ab-Zähler vergleicht und ein Identitätssignal ausgibt, eine PBM-Signal-Erzeugungseinheit, welche das PBM-Signal mit einer Impulsbreite erzeugt, die gemäß dem Identitätssignal in einem Aufwärtszählbetrieb des Auf-/Ab-Zählers und dem Identitätssignal in einem Abwärtszählbetrieb des Auf-/Ab-Zählers erzeugt wird, und eine zusätzliche Biterzeugungseinheit, welche ein zusätzliches Bit gemäß einem niedrigeren Bit als der Vergleichswert unter dem in der Rückkopplungs-Regeleinheit berechneten Setzwert erzeugt. Die Motorregelungsvorrichtung ändert die Impulsbreite des PBM-Signals, welches durch die PBM-Signal-Erzeugungseinheit gemäß dem in der zusätzlichen Biterzeugungseinheit erzeugten zusätzlichen Bit erzeugt wird. Dies ermöglicht eine feine Regelung der Impulsbreite des PBM-Signals, wodurch die Auflösungsleistung des PBM-Signals verbessert wird. Die vorliegende Erfindung stellt daher eine Motorregelungsvorrichtung zur präzisen Regelung eines Elektromotors bereit.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Motorregelungsverfahren zur Erzeugung eines PMB-Signals zum Antrieb eines Elektromotors in Abhängigkeit von einem Status des Motors und Regelung des Motors gemäß dem PBM-Signal bereitgestellt, wobei das Motorregelungsverfahren folgende Schritte aufweist: Berechnung eines Setzwertes zum Setzen einer Impulsbreite des PBM-Signals gemäß dem Status des Motors, Speichern eines Vergleichswertes, welcher mit einem Zählerwert eines Auf-/Ab-Zählers verglichen werden soll, gemäß einem Setzwert von außerhalb, und eines zusätzlichen Bits zum Ändern einer Impulsbreite eines PBM-Signals, wiederholte Durchführung eines Aufwärtszählbetriebs bis zu einer bestimmten Zähleranzahl und eines Abwärtszählbetriebs von der bestimmten Zähleranzahl durch einen Auf-/Ab-Zähler, Vergleichen des Vergleichswertes mit einem Zählerwert im Aufwärtszählbetrieb und einem Zählerwert im Abwärtszählbetrieb, Ausgeben eines Identitätssignals gemäß einem Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Zähler und den Vergleichswerten, Spezifizieren einer Impulsbreite eines PBM-Signals entsprechend dem Identitätssignal im Aufwärtszählbetrieb und dem Identitätssignal im Abwärtszählbetrieb, und Erzeugen eines PBM-Signals durch Ändern der spezifizierten Impulsbreite des PBM-Signals gemäß dem zusätzlichen Bit. Dies ermöglicht eine feine Regelung der Impulsbreite des PBM-Signals, wodurch die Auflösungsleistung des PBM-Signals verbessert wird. Die vorliegende Erfindung stellt daher eine Motorregelungsvorrichtung zur präzisen Regelung eines Elektromotors bereit.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine PSM-Signal-Erzeugungsvorrichtung bereitgestellt, welche Folgendes aufweist: einen Zähler, ein wiederbeschreibbares Vergleichsregister, welches einen Vergleichswert speichert, einen Vergleicher, welcher den Vergleichswert des Vergleichsregisters mit einem Zählerwert des Zählers vergleicht und ein Identitätssignal ausgibt, eine PBM-Signal-Erzeugungseinheit, welche eine Impulsbreite eines PBM-Signals gemäß dem Identitätssignal spezifiziert; und eine Einrichtung, welche die spezifizierte Impulsbreite ändert. Dies ermöglicht eine feine Regelung der Impulsbreite des PBM-Signals, wodurch die Auflösungsleistung des PBM-Signals verbessert wird.
Erfindungsgemäß ist es durch Änderung einer Impulsbreite eines PBM-Signals, welches aus einem Vergleich zwischen einem Zähler und einem Vergleicher erhalten wird, möglich, eine PBM-Signal-Erzeugungsvorrichtung und ein Verfahren dazu zur Erzeugung eines PBM-Signals mit hoher Auflösungsleistung bereitzustellen, sowie eine Motorregelungsvorrichtung und ein Verfahren dazu zur Regelung eines Elektromotors mit hoher Präzision.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden sowie andere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, welche Folgendes darstellen:
1 eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motorregelungssystems zeigt, das eine erfindungsgemäße Motorregelungsvorrichtung verwendet;
2 eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Konfiguration eines Inverterschaltkreises zeigt, der in einer erfindungsgemäßen Motorregelungsvorrichtung verwendet wird;
3A bis 3C Ansichten, welche ein Beispiel eines in einer PBM-Erzeugungsvorrichtung erzeugten PBM-Signals zeigen, die in einer erfindungsgemäßen Motorregelungsvorrichtung verwendet wird;
4 eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Schaltkreiskonfiguration einer PBM-Ausgabeeinheit zeigt, die in einer erfindungsgemäßen Motorregelungsvorrichtung verwendet wird;
5A bis 5E Ansichten, welche Wellenformen eines PBM-Signals zeigen, wobei ein zusätzliches Bit eine Vielzahl von Bits aufweist; und
6A bis 6C Ansichten, welche ein in einer PBM-Ausgabeeinheit des Standes der Technik erzeugtes PBM-Signal zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung wird nunmehr hierin mit Bezug auf veranschaulichende Ausführungsbeispiele beschrieben. Fachleute werden erkennen, dass zahlreiche alternative Ausführungsformen mit Hilfe der Lehren der vorliegenden Erfindung erzielt werden können und dass die Erfindung nicht auf die für erläuternde Zwecke dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Identische Bauteile in den Zeichnungen sind mit darin identischen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf die ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
Eine Regelung eines bürstenlosen Dreiphasen-Elektromotors wird nachfolgend ausführlich als eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motorregelungssystems gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Das Motorregelungssystem weist eine MCU (Micro Controller Unit oder Mikroregelungseinheit) 10, eine PBM-Ausgabeeinheit 11, ein zusätzliches Bitsetzregister 16, eine Rückkopplungs-Regeleinheit 18, einen Elektromotor 20, einen Sensor 21, einen Inverterschaltkreis 23 etc. auf.
Ein allgemeiner Betrieb des Motorregelungssystems wird nachfolgend ausführlich mit Bezug auf 1 beschrieben. Das Motorregelungssystem weist den Elektromotor 20, die MCU 10 zur Regelung des Elektromotors 20, den Inverterschaltkreis 23 zur Erzeugung eines Antriebsstroms durch ein Antriebssignal von der MCU 10, sowie den Sensor 21 zur Erfassung eines Motorstatus, wie beispielsweise eines Rotationswinkels, auf. Die MCU 10 erzeugt ein Antriebssignal zum Antrieb des Elektromotors 20 gemäß einer Zielrotationszahl, welche von außerhalb in ein Zielwert-Setzregister 111 eingegeben wird. Das Antriebssignal wird durch die PBM-Ausgabeeinheit 11 erzeugt. Insbesondere führt die PBM-Ausgabeeinheit 11 eine PBM (Pulsbreitemodulation) durch und gibt ein PBM-Signal aus, welches als Antriebssignal zum Antrieb des Elektromotors 20 dient. Das PBM-Signal wird in den Inverterschaltkreis 23 eingegeben. Dann erzeugt der Inverterschaltkreis 23 einen Antriebsstrom zum Antrieb des Elektromotors 20 gemäß dem PBM-Signal von der MCU 10. Der Elektromotor 20 ist beispielsweise ein Dreiphasenmotor. Der Motor wird angetrieben durch U-, V- und W-Phasen-Antriebsströme von dem Inverter 23. Der Sensor 21 gibt ein Ausgangssignal aus, welches einem Rotationswinkel des Elektromotors 20 entspricht. Ein Resolver kann beispielsweise für den Sensor 21 verwendet werden. Ein Ausgangssignal aus dem Sensor 21 wird in die MCU 10 eingegeben. Die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 der MCU 10 führt eine Rückkopplungsregelung gemäß dem Ausgangssignal von dem Sensor 21 durch und gibt ein Regelsignal an die PBM-Ausgabeeinheit 11 aus. Die PBM-Ausgabeeinheit 11 setzt einen Vergleichswert im Vergleichsregister 62 gemäß der Zielrotationszahl, welche in dem Zielsetzregister 111 spezifiziert ist, und dem Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit 18. Das Vergleichsregister 62 ist in der PBM-Ausgabeeinheit 11 angeordnet. Die PBM-Ausgabeeinheit 11 erzeugt ein PBM-Signal aus einem Zählerwert des Zählers 61 und dem Vergleichswert, um das PBM-Signal an den Inverterschaltkreis 23 auszugeben. Eine Rückkopplungsregelung wird durch Wiederholung dieses Betriebs durchgeführt.
Für den Fall, dass ein Regelsignal von außerhalb geliefert wird, um den Motor mit einer bestimmten Drehzahl zu rotieren, erzeugt die in der MCU 10 angeordnete PBM-Ausgabeeinheit 11 ein PBM-Signal, um den Motor mit der Drehzahl zu rotieren. Ein Fall, in welchem der Elektromotor 20 ein bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor ist, wird nachfolgend beschrieben. In diesem Fall besteht das PBM-Signal aus 6 Antriebssignalen, den u1-, u2-, v1-, v2-, w1- und w2-Phasen. Es sollte sich verstehen, dass die u2-, v2- und w2-Phasen jeweils den u1-, v1- und w1-Phasen entgegengesetzt sind. Insbesondere sind die u1-, v1- und w1-Phasen positive Ausgaben, während die u2-, v2- und w2-Phasen negative Ausgaben sind. Es versteht sich, dass der Elektromotor 20 nicht auf den bürstenlosen Dreiphasen-Gleichstrommotor beschränkt ist.
Die MCU 10 regelt den Elektromotor 20 durch PBM oder Pulsbreitemodulation. Insbesondere ändert die MCU 10 die Zeit eines Dreiphasen-Schaltungsschaltkreises, welcher am Inverterschaltkreis 23 angebracht ist, um den Elektromotor 20 zu regeln. Weiter wird die Ein-Zeit eines Schaltungsschaltkreises in eine bestimmte Schaltungszyklus- oder PBM-Impulszyklus-Breite geändert. Dies bedeutet, dass ein Betriebsverhältnis jeder Phase geregelt wird, indem die Impulsbreite in einem bestimmten PBM-Zyklus geändert wird. Das Betriebsverhältnis wird durch einen dem Zähler 61 und dem Vergleichsregister 62 spezifizierten Vergleichswert bestimmt. Ein Strom, welcher zu dem Motor fließt, kann geregelt werden, da eine an jede Phase des Motors 20 angelegte Spannung in Abhängigkeit von diesem Betriebsverhältnis geändert wird. Eine Erhöhung des Betriebsverhältnisses, um eine längere Ein-Zeit zu erhalten, erhöht die Drehzahl. Eine Verringerung des Betriebsverhältnisses, um eine kürzere Ein-Zeit zu erhalten, verringert die Drehzahl.
Die PBM-Ausgabeeinheit 11 weist den Zeitgeberzähler 61 und das Vergleichsregister 62 auf, um die vorstehenden Operationen durchzuführen. Der Zeitgeberzähler 61 ist beispielsweise ein Auf-/Ab-Zähler zum Betrieb in Übereinstimmung mit einem Taktimpuls und bildet eine Dreieckswelle. Insbesondere zählt der Zeitgeberzähler 62 aufwärts in einem Taktzyklus und zählt abwärts, wenn ein Zählerwert eine bestimmte Zähleranzahl erreicht. Dann, wenn der Zählerwert 0 wird, beginnt der Zeitgeberzähler 61 erneut aufwärts zu zählen. Die Dreieckswelle wird durch Wiederholung dieses Betriebs gebildet. Der in dem Vergleichsregister 62 spezifizierte Vergleichswert wird in Übereinstimmung mit einer Ziel-Drehzahl spezifiziert, welche in dem Ziel-Setzregister 111 gesetzt wird, sowie dem Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit 18.
Wie in 1 gezeigt, wird ein Antriebssignal, dessen Impulsbreite von der PBM-Ausgabeeinheit 11 der MCU 10 moduliert ist, in den Inverterschaltkreis 23 eingegeben. Der Inverterschaltkreis 23 weist Schaltungsschaltkreise auf, welche bereitgestellt sind, um jeder Phase wie vorstehend beschrieben zu entsprechen. Der Inverterschaltkreis 23 schaltet die Schaltungsschaltkreise gemäß den u1-, u2-, v1-, v2-, w1- und w2-Phasen-Antriebssignalen ein und aus und gibt U-, V- und W-Phasen-Antriebsströme an den Elektromotor 20 aus. Der Elektromotor 20 rotiert basierend auf den Antriebsströmen von dem Inverterschaltkreis 23.
Eine Konfiguration des Inverterschaltkreises 23 wird nachfolgend mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 ist eine Schaltkreisansicht, welche schematisch eine Konfiguration des Inverterschaltkreises 23 zeigt. Der Inverterschaltkreis 23 weist Transistoren (nachfolgend als Tr bezeichnet) 51 bis 56 als Schaltungsschaltkreise auf. Tr 51 bis 56 sind Leistungstransistoren zur Lieferung des Antriebsstroms an den Elektromotor 20. Tr 51 bis 56 können beispielsweise Leistungs-MOSFETs sein. Das U1-Phasen-Antriebssignal wird in einen Gate-Anschluss von Tr 51 eingegeben. Das U2-Phasen-Antriebssignal wird in einen Gate-Anschluss von Tr 52 eingegeben. Tr 51 wird durch das u1-Phasen-Antriebssignal ein- und ausgeschaltet. Tr 52 wird durch das u2-Phasen-Antriebssignal ein- und ausgeschaltet. Ein Source-Anschluss von Tr 51 wird mit Stromversorgungsspannung versorgt. Ein Drain-Anschluss von Tr 52 ist mit Masse verbunden. Ein Drain-Anschluss von Tr 51 ist mit einem Source-Anschluss von Tr 52 verbunden. Weiter sind der Drain-Anschluss von Tr 51 und der Source-Anschluss von Tr 52 mit einem Ausgangsanschluss eines U-Phasen-Antriebsstroms 57 verbunden. Entsprechend fließt in dem Fall, dass Tr 51 ein und Tr 52 aus ist, der U-Phasen-Antriebsstrom 57. Andererseits fließt in dem Fall, dass Tr 51 aus und Tr 52 ein ist, der U-Phasen-Antriebsstrom 57 nicht. Eine Totzeit ist zwischen dem u1-Phasen-Antriebssignal und dem u2-Phasen-Antriebssignal eingeschlossen, so dass Tr 51 und Tr 52 nicht zur gleichen Zeit eingeschaltet werden. Diese Konfiguration erlaubt eine Ausgabe des U-Phasen-Antriebssignals 57 gemäß einem PBM-Signal.
Das V-Phasen-Antriebssignal 58 und das W-Phasen-Antriebssignal 59 werden auf dieselbe Weise wie vorstehend erzeugt. Insbesondere wird das v1-Phasen-Antriebssignal in Tr 53 eigegeben, das v2-Phasen-Antriebssignal wird in Tr 54 eingegeben. Tr 53 und Tr 54 werden ein und aus geregelt wie vorstehend beschrieben, um das V-Phasen-Antriebssignal 58 auszugeben. Das W1-Phasen-Antriebssignal wird in Tr 55 eingegeben, und das w2-Phasen-Antriebssignal wird in Tr 56 eingegeben. Dann werden Tr 55 und Tr 56 so geregelt, dass sie ein und aus sind wie vorstehend beschrieben, um ein W-Phasen-Antriebssignal 59 auszugeben. Der Inverterschaltkreis 23 gibt ein Dreiphasen-Antriebssignal an den Elektromotor 20 gemäß dem PBM-Signal aus.
Nun zurück zur Erläuterung von 1. Der Sensor 21 detektiert einen Status des Elektromotors 20, beispielsweise einen Rotationswinkel. Dann gibt der Sensor 21 ein Sensorsignal basierend auf dem Rotationswinkel aus. Das Sensorsignal wird in die MCU 10 eingegeben. Die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 der MCU 10 berechnet einen Rotationswinkel und eine Drehzahl des Motors gemäß dem Sensorsignal von dem Sensor 21, Die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 gibt ein Regelsignal an die PBM-Ausgabeeinheit 11 basierend auf dem berechneten Wert aus. So wird eine Rückkopplungsregelung durchgeführt.
Insbesondere regelt die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 zur Erhöhung der Drehzahl für den Fall, dass der Motorrotationswinkel einen erwünschten Rotationswinkel nicht erreicht. Für den Fall, dass der Motorrotationswinkel einen erwünschten Rotationswinkel übersteigt, regelt die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 zur Verlangsamung der Drehzahl. Die PBM-Ausgabeeinheit 11 berechnet einen Setzwert zum Setzen eines Betriebsverhältnisses (Impulsbreite) eines PBM-Signals gemäß dem Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 und einer erwünschten Drehzahl, welche in dem Zielwert-Setzregister 111 gesetzt wird. Der auf dem Setzwert basierende Wert ist ein Vergleichswert, welcher in dem Vergleichsregister 62 der PBM-Ausgabeeinheit 11 gespeichert werden soll. Dann erzeugt die PBM-Ausgabeeinheit 11 ein PBM-Signal gemäß dem Setzwert. Beispielsweise in dem Fall, dass der Motorrotationswinkel einen erwarteten Rotationswinkel nicht erreicht, spezifiziert die PBM-Ausgabeeinheit 11 einen Vergleichswert, um ein Betriebsverhältnis zu erhöhen. In diesem Fall wird die Impulsbreite des PBM-Signals für Ein ausgedehnt, wodurch die Motordrehzahl erhöht wird. Dementsprechend kann der Rotationswinkel des Elektromotors 20 den erwarteten Rotationswinkel erreichen. Umgekehrt spezifiziert in dem Fall, dass der Motorrotationswinkel den erwarteten Rotationswinkel übersteigt, die PBM-Ausgabeeinheit 11 den Vergleichswert, um ein Betriebsverhältnis zu verringern. Dies verkürzt die Impulsbreite, wodurch die Rotation des Elektromotors 20 verlangsamt wird. Dies ermöglicht es dem Rotationswinkel, den erwarteten Rotationswinkel zu erreichen.
In dieser Ausführungsform weist die MCU 10 das zusätzliche Bitsetzregister 16 auf. Während ein zusätzliches Bit in das zusätzliche Bitsetzregister 16 gesetzt wird, regelt die PBM-Ausgabeeinheit 11 zur Erhöhung oder Verringerung einer Impulsbreite eines PBM-Signals in Abhängigkeit von dem zusätzlichen Bit. Insbesondere erzeugt die PBM-Ausgabeeinheit 11 ein zusätzliches Bit basierend auf einem Bit, welches niedriger ist als der in dem Vergleichsregister gespeicherte Vergleichswert unter dem Setzwert. Für den Fall, dass ein 16-Bit-Setzwert in der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 berechnet wird, können beispielsweise die oberen 15 Bit des Setzwertes der Vergleichswert sein, und ein am wenigsten signifikantes Bit kann das zusätzliche Bit sein. In diesem Fall wird für den Fall, dass das in dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 gesetzte Bit 1 ist, die Impulsbreite des PBM-Signals so geregelt, dass sie sich für die Zeit entsprechend einem Zyklus eines Taktes zusätzlich zur Impulsbreite erstreckt, welche durch den Vergleichswert spezifiziert wird. Anders gesagt, wird für den Fall, dass das zusätzliche Bit 1 ist, ein Impuls entsprechend 1 Zyklus eines Taktes zu dem Impuls des PBM-Signals hinzugefügt. Andererseits bleibt für den Fall, dass das in dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 gesetzte Bit 0 ist, die Impulsbreite des PBM-Signals die durch den Vergleichswert spezifizierte. Eine Erweiterung der Impulsbreite des PBM-Signals für die Zeit entsprechend 1 Zyklus eines Taktes in Abhängigkeit von dem zusätzlichen Bit ermöglicht eine Verbesserung einer Auflösungsleistung des PBM-Signals. Die Impulsbreite des PBM-Signals, welches ein Betriebsverhältnis ist, wird durch den Vergleichswert bestimmt, welcher in dem Vergleichsregister 62 spezifiziert ist, sowie das zusätzliche Bit, welches in dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 spezifiziert ist. Das zusätzliche Bit wird in dem Register gespeichert. Das zusätzliche Bitsetzregister zur Speicherung des zusätzlichen Bitsetzregisters kann ein Teil des Vergleichsregisters sein. Andererseits kann das zusätzliche Bitsetzregister ein von dem Vergleichsregister getrenntes Register sein.
Das PBM-Signal mit längerer Impulsbreite durch das zusätzliche Bit ist in 3A bis 3C gezeigt. 3A ist eine Ansicht, welche einen Zählerwert des Auf-/Ab-Zählers zeigt. 3B ist eine Ansicht, welche das u1-Phasen-PBM-Signal zeigt. 3C ist eine Ansicht, welche das u2-Phasen-PBM-Signal zeigt. Wie in 3A gezeigt, zählt der Auf-/Ab-Zähler wiederholt auf- und abwärts von/bis zu einer bestimmten Zähleranzahl. Dies bildet eine in 3A gezeigte Dreieckswelle. Die horizontale Linie in 3A zeigt den Vergleichswert an, welcher in dem Vergleichsregister gespeichert ist. Die Impulsbreite des PBM-Signals wird gemäß dem Vergleichswert bestimmt. Anders gesagt wird die Impulsbreite durch Zeitgebungen geregelt, zu welchen der Zählerwert des Auf-/Ab-Zählers und der Vergleichswert gleich sind, und zwar während des Vergleichs dieser Werte.
Wie in 3B und 3C gezeigt, ist eine Totzeit d zwischen den u1- und u2-Phasen-PBM-Signalen bereitgestellt, so dass die u1- und u2-Phasen-PBM-Signale nicht zur selben Zeit eingeschaltet werden. Insbesondere ist die Zeit, für welche Tr 52 ausgeschaltet wird, so konfiguriert, dass sie für die bestimmte Totzeit länger ist als die Zeit, für welche Tr 51 eingeschaltet ist. Dementsprechend wird, nachdem Tr 52 ausgeschaltet ist, Tr 51 eingeschaltet, um den Antriebsstrom weiterzuleiten. Dann, nachdem Tr 51 ausgeschaltet ist, um die Lieferung des Antriebsstroms einzustellen, wird Tr 52 eingeschaltet. Ein Überstrom wird auf diese Weise verhindert.
In 3B und 3C ist ein PBM-Signal mit erweiterter Impulsbreite durch ein zusätzliches Bit dargestellt. Die durch das zusätzliche Bit erweiterte Impulsbreite ist mit einem schattierten Abschnitt dargestellt. Für den Fall, dass das zusätzliche Bit 1 ist, werden Impulsbreiten von u1- und u2-Phasen-PBM-Signalen für 1 Takt erweitert. Dies bedeutet, dass das u1-Phasen-PBM-Signal eine Impulsbreite erweitert, um hoch zu sein, und das u2-Phasen-PBM-Signal eine Impulsbreite erweitert, um niedrig zu sein. Die Zeit, für welche eine Impulsbreite erweitert wird, entspricht einer Impulsbreite eines Taktes des Auf-/Ab-Zählers. Die Erweiterung der Impulsbreite des PBM-Signals gemäß dem zusätzlichen Bit ermöglicht eine Verbesserung der Auflösungsleistung des PBM-Signals. In diesem Beispiel werden Impulsbreiten sowohl von positiven als auch umgekehrten Phasen-PBM-Signalen erweitert, um die Totzeit zu sichern.
Es wird angenommen, dass eine Zähleranzahl des Auf-/Ab-Zählers M ist und ein Registerwert zur Erzeugung eines PBM-Signals N ist (wobei M > N). In diesem Beispiel ist die Totzeit 0, und ein Taktzyklus des Zählers ist 1, um die Erläuterung zu vereinfachen. Für den Fall, dass das zusätzliche Bit 0 ist, was bedeutet, dass die Impulsbreite nicht erweitert wird, beträgt die Impulsbreite des PBM-Signals 2 × (M – N). Andererseits ist das zusätzliche Bit 1, was bedeutet, dass die Impulsbreite erweitert wird, die Impulsbreite des PBM-Signals wird für einen Taktzyklus erweitert, was 2 × (M – N) + 1 ergibt. Für den Fall, dass der Vergleichswert 50 ist, das zusätzliche Bit 0 ist, und die Impulsbreite 100 wird, wird, falls das zusätzliche Bit 1 wird, die Impulsbreite beispielsweise auf 101 erweitert. Dementsprechend ändert sich in einer herkömmlichen Technik die Impulsbreite um 2 für eine Änderung des Vergleichswertes um 1. Jedoch kann die Impulsbreite in der vorliegenden Erfindung um nur 1 geändert werden. Daher ist es möglich, ein PBM-Signal mit derselben Auflösungsleistung wie der des Zählers zu erzeugen. Dies ermöglicht eine Einstellung der Impulsbreite des PBM-Signals durch Taktzyklus, wodurch eine präzise Regelung des Elektromotors 20 möglich ist.
Eine Konfiguration der PBM-Ausgabeeinheit 11 zur Erweiterung der Impulsbreite durch das zusätzliche Bit ist nachfolgend mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Schaltkreiskonfiguration der PBM-Ausgabeeinheit 11 zeigt. Die PBM-Ausgabeeinheit 11 weist den Zähler 61 und das Vergleichsregister 62 auf. Die PBM-Ausgabeeinheit 11 weist weiter den Vergleicher 62 zur Ausgabe eines Identitätssignals 67 gemäß Ausgangssignalen von dem Zähler 61 und dem Vergleichsregister 63 auf. Die PBM-Ausgabeeinheit 11 weist weiter einen PBM-Signal-Erzeugungsschaltkreis 80 zur Erzeugung von u1- und u2-Phasen-PBM-Signalen gemäß dem Identitätssignal 67 von dem Vergleicher 63 auf. Der Zähler 61 ist beispielsweise ein 15-Bit-Auf-/Ab-Zähler. Das Vergleichsregister 62 ist ein 16-Bit-Register, welches die durch die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 spezifizierten Setzwerte speichert. Obere 15 Bit des Vergleichsregisters 62 stellen den Vergleichswert dar, welcher mit dem Zählerwert des Zählers 61 verglichen werden soll. Ein am wenigsten signifikantes Bit des Vergleichsregisters 62 ist das zusätzliche Bit. Dies bedeutet, dass das am wenigsten signifikante Bit des Vergleichsregisters 62 das zusätzliche Bitsetzregister 16 ist, welches das zusätzliche Bit speichert. Das zusätzliche Bit wird nicht in einem Vergleich durch den Vergleicher 63 verwendet. Insbesondere werden obere Bits für die Anzahl von Bits, welche der Anzahl von Bits für den Zähler entsprechen, zum Vergleichswert, welcher durch den Vergleicher 63 verglichen werden soll. Jedes Mal, wenn der Setzwert in der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 berechnet wird, werden der Vergleichswert und das zusätzliche Bit neu geschrieben. Dann werden der Vergleichswert und das zusätzliche Bit in dem Register gespeichert, bis der nächste Setzwert in der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 berechnet wird.
Der Vergleicher 63 vergleicht den Zählerwert des Zählers 61 mit einem Vergleichswert mit derselben Anzahl an Bits wie der Zähler 61, um das Identitätssignal 67 auszugeben. Das Identitätssignal 67 wird hoch, wenn der Vergleichs- und der Zählerwert gleich sind, und wird niedrig, wenn die Werte unterschiedlich sind. Das Identitätssignal 67, welches hoch wird, wenn der Zähler- und der Vergleichswert gleich sind, wird aus dem Vergleicher 63 ausgegeben. Das Identitätssignal 67 von dem Vergleicher 63 wird in die UND-Schaltkreise 64 und 65 eingegeben. Ein Aufwärtszählsignal zur Anzeige eines Aufwärtszählbetriebs des Zählers 61 wird in den UND-Schaltkreis 64 eingegeben. Ein Abwärtszählsignal zur Anzeige eines Abwärtszählbetriebs des Zählers 61 wird in den UND-Schaltkreis 65 eingegeben. Das Aufwärtszählsignal wird hoch, wenn der Zähler 61 sich im Aufwärtszählbetrieb befindet. Das Abwärtszählsignal wird hoch, wenn der Zähler 61 sich im Abwärtszählbetrieb befindet. Das Aufwärtszählsignal wird in den UND-Schaltkreis 64 eingegeben. Der UND-Schaltkreis 64 gibt ein Signal aus, welches hoch wird, wenn der Zähler- und der Registerwert im Aufwärtszählbetrieb gleich sind. Andererseits wird das Abwärtszählsignal zur Anzeige, dass der Zähler 61 zählt, in den UND-Schaltkreis 65 eingegeben. Der UND-Schaltkreis 65 gibt ein Signal aus, wenn der Zähler- und der Registerwert im Abwärtszählbetrieb gleich sind. Anders gesagt ist das Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 64 das Identitätssignal 67 im Aufwärtszählbetrieb, und das Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 65 ist das Identitätssignal 67 im Abwärtszählbetrieb.
Das Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 64 wird in einen Setz-Eingangsanschluss eines RS-Flipflop-Schaltkreises 72 eingegeben. Ein Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 65 wird in eine Verzögerung 66 und einen UND-Schaltkreis 70 eingegeben. Die Verzögerung 66 verzögert das von dem UND-Schaltkreis 65 eingegebene Signal für einen Taktzyklus des Zählers 61, um das Signal an den UND-Schaltkreis 68 auszugeben. Das in dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 gespeicherte zusätzliche Bit wird in den UND-Schaltkreis 68 eingegeben. Ein zusätzliches Bit wird umgekehrt und in einen UND-Schaltkreis 70 eingegeben.
Eine Verzögerung des Ausgangssignals aus dem UND-Schaltkreis 65 wird nachfolgend ausführlich beschrieben. Ein Fall des zusätzlichen Bit 0 wird zunächst erläutert. Für den Fall, dass das zusätzliche Bit 0 ist, wird niedrig in einen mit dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 des UND-Schaltkreises 68 verbundenen Eingangsanschluss eingegeben. Dementsprechend ist für den Fall, dass das zusätzliche Bit 0 ist, ein Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 68 niedrig, und zwar ungeachtet des Identitätssignals 67. Andererseits wird ein Eingangssignal von dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 an den UND-Schaltkreis 70 über einen Umkehrschaltkreis 69 eingegeben. Somit wird hoch in einen mit dem Vergleichsregister 62 des UND-Schaltkreises 70 verbundenen Eingangsanschluss eingegeben. Für den Fall, dass das zusätzliche Bit 0 und das Identitätssignal 67 im Abwärtszählbetrieb hoch ist, ist ein Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 70 hoch. Ausgangssignale aus den UND-Schaltkreisen 68 und 70 werden in einen ODER-Schaltkreis 71 eingegeben. Dementsprechend ist für den Fall, dass das Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 70 hoch ist, ein Ausgangssignal aus dem ODER-Schaltkreis 71 hoch. Wie vorstehend beschrieben, sind für den Fall, dass das zusätzliche Bit 0 ist, Ausgangssignale aus dem UND-Schaltkreis 70 und dem ODER-Schaltkreis 71 gleich. Dies bedeutet, dass für den Fall, dass das zusätzliche Bit 0 ist und das Identitätssignal von dem UND-Schaltkreis 65 hoch ist, das Ausgangssignal aus dem ODER-Schaltkreis 71 hoch ist.
Ein Fall des zusätzlichen Bit 1 wird nachfolgend beschrieben. Für den Fall, dass das zusätzliche Bit 1 ist, wird hoch in einen weiteren Eingangsanschluss des UND-Schaltkreises 68 eingegeben. Dementsprechend ist für den Fall, dass das zusätzliche Bit 1 ist und das Identitätssignal 67 von dem UND-Schaltkreis 65 hoch ist, ein Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 68 hoch. Andererseits wird ein Eingangssignal von dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 an den UND-Schaltkreis 70 über den Umkehrschaltkreis 69 eingegeben. Dementsprechend wird niedrig von dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 in einen weiteren Eingangsanschluss des UND-Schaltkreises 70 eingegeben. Ein Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 70 ist ungeachtet des Identitätssignals 67 niedrig. Daher ist für den Fall, dass ein Ausgangssignal aus dem UND-Schaltkreis 68 hoch ist, ein Ausgangssignal aus dem ODER-Schaltkreis hoch. Wie vorstehend beschrieben, sind für den Fall, dass das zusätzliche Bit 1 ist, Ausgangssignale aus dem UND-Schaltkreis 68 und dem ODER-Schaltkreis 71 gleich. Anders gesagt ist für den Fall, dass das zusätzliche Bit 1 ist und das Identitätssignal 67, welches von dem UND-Schaltkreis 65 über die Verzögerung in den UND-Schaltkreis 68 eingegeben wird, hoch ist, das Ausgangssignal aus dem ODER-Schaltkreis 71 hoch.
Wie vorstehend beschrieben, wird für den Fall, dass das zusätzliche Bit 1 ist, das Identitätssignal 67 von dem UND-Schaltkreis 65, welches das Identitätssignal im Abwärtszählbetrieb ist, durch die Verzögerung 66 verzögert. Dann wird das Identitätssignal 67 in einen Rücksetz-Eingangsanschluss des RS-Flipflop-Schaltkreises 72 eingegeben. Andererseits wird für den Fall, dass das zusätzliche Bit 0 ist, das Identitätssignal 67 von dem UND-Schaltkreis 65, welches das Identitätssignal im Abwärtszählbetrieb ist, nicht durch die Verzögerung 66 verzögert. Dann wird das Identitätssignal 67 in den Rücksetz-Eingangsanschluss des RS-Flipflop-Schaltkreises 72 eingegeben. Ob das Identitätssignal 67 im Abwärtszählbetrieb verzögert oder nicht verzögert wird, wird durch das in dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 gespeicherte zusätzliche Bit bestimmt, und dann wird das Identitätssignal 67 in den Rücksetz-Eingangsanschluss des RS-Flipflop-Schaltkreises 72 eingegeben.
Ein PBM-Signal wird gemäß einem Ausgangssignal aus dem RS-Flipflop-Schaltkreis 72 erzeugt. Insbesondere wird das Ausgangssignal aus dem RS-Flipflop-Schaltkreis 72 zum u1-Phasen-PBM-Signal, und ein umgekehrtes Ausgangssignal aus dem RS-Flipflop-Schaltkreis 72 ist das u2-Phasen-PBM-Signal. Der PBM-Signal-Erzeugungsschaltkreis 80 weist weiter einen Totzeit-Erzeugungsschaltkreis 73 auf. Der Totzeit-Erzeugungsschaltkreis 73 verzögert eine ansteigende Flanke des Eingangssignals für 2 Taktzyklen. Dies erzeugt eine Totzeit zwischen dem u1- und dem u2-Phasen-PBM-Signal, wie in 3 gezeigt. Eine Erweiterung der Impulsbreite von sowohl positivem als auch umgekehrtem Phasensignal in Abhängigkeit von dem zusätzlichen Bit sichert die Totzeit. Dies verhindert ein Fehlen von Totzeit und die Erzeugung eines Überstroms.
Obgleich das u1- und das u2-Phasen-PBM-Signal vorstehend erläutert sind, können PBM-Signale in v- und w-Phase auf dieselbe Weise erzeugt werden. Wie vorstehend beschrieben, wird in Abhängigkeit von dem in dem zusätzlichen Bitsetzregister 16 gespeicherten Wert bestimmt, dass das Identitätssignal 67 im Abwärtszählbetrieb durch die Verzögerung 66 verzögert oder nicht verzögert wird. Dementsprechend kann die Impulsbreite des PBM-Signals für die 1 Takt entsprechende Zeit erweitert werden. Dies verbessert die Auflösungsleitung und ermöglicht auch eine präzise Regelung des Elektromotors 20. In der vorstehenden Erläuterung wird das Identitätssignal im Abwärtszählbetrieb verzögert. Jedoch kann das Identitätssignal im Aufwärtszählbetrieb verzögert sein. Anders gesagt kann durch Verzögerung des Identitätssignals entweder im Abwärts- oder im Aufwärtszählbetrieb die Impulsbreite für einen Taktzyklus erweitert werden. Eine derartige Verwendung des zusätzlichen Bit ermöglicht eine feine Regelung der Impulsbreite des PBM-Signals.
In der vorstehenden Erläuterung ist das am wenigsten signifikante Bit des Vergleichsregisters 62 das zusätzliche Bitsetzregister 16. Jedoch ist es nicht darauf beschränkt, sondern das zusätzliche Bitsetzregister 16 kann ein anderes Register als das Vergleichsregister 62 sein. Genauer gesagt wird das Vergleichsregister 62 zu einem Register zur Speicherung der Anzahl von Bits, welche der Anzahl von Bits in dem Zähler 61 entspricht, und das zusätzliche Bitsetzregister 16 wird zu einem 1-Bit-Register. Es ist möglich, die Auflösungsleistung zu verbessern, ohne die Taktfrequenz zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Auflösungsleistung zu verbessern, ohne den Energieverbrauch zu erhöhen.
Weiter ist es durch Konfiguration des zusätzlichen Bitsetzregisters 16 als Teil des Vergleichsregisters 62 möglich, einen Teil des durch die MCU 10 berechneten Setzwertes direkt in das zusätzliche Bitsetzregister 16 zu schreiben. Die Belastung der Software wird daher reduziert. Weiter ist es dadurch, dass niedrigere Bits, welche nicht durch den Vergleicher in dem Vergleichsregister 62 verglichen werden, zum zusätzlichen Bit werden, nicht nötig, ein Register für das zusätzliche Bit zu bilden. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Auflösungsleistung mit einfacher Konfiguration.
Das zusätzliche Bit 1 ist 1 Bit in der vorstehenden Erläuterung, jedoch kann das zusätzliche Bit eine Vielzahl von Bits sein. Dies wird mit Bezug auf 5A bis 5E erläutert. 5A bis 5E sind Ansichten, welche ein Beispiel einer Wellenform eines PBM-Signals zeigen, wo das zusätzliche Bit eine Vielzahl von Bits, in diesem Fall 2 Bit, ist. 5A ist eine Signal-Wellenform eines Auf-/Ab-Zählers. 5B bis 5E sind Ansichten, welche Wellenformen eines PBM-Signals unterschiedlicher zusätzlicher Bitwerte zeigen.
5B ist eine Wellenform eines zusätzlichen Bit ”00”, 5C ist eine Wellenform eines zusätzlichen Bit ”01”, 5D ist eine Wellenform eines zusätzlichen Bit ”10”, und 5E ist eine Wellenform eines zusätzlichen Bit ”11”. In 5A sind Dreieckswellenformen für 4 Zyklen des Auf-/Ab-Zählers dargestellt. Die Vergleichswerte in den Dreieckswellen sind konstant.
In jeder der vier Dreieckswellen werden der Vergleichs- und der Zählerwert verglichen, um das PBM-Signal zu erzeugen. Insbesondere wird die Impulsbreite gemäß dem Vergleichs- und dem Zählerwert bestimmt. Die Impulsbreite wird gemäß dem zusätzlichen Bitwert wie in 5B bis 5E gezeigt geändert. Beispielsweise wird mit dem zusätzlichen Bit ”11” die Impulsbreite von 3 Impulsen von den 4 PBM-Signal-Impulsen erweitert. Insbesondere werden die Impulsbreiten des zweiten, dritten und vierten Impulses von den vier Impulsen erweitert. Auf ähnliche Weise wird mit dem zusätzlichen Bit ”10” die Impulsbreite von zwei Impulsen von den 4 PBM-Signal-Impulsen erweitert. Mit dem zusätzlichen Bit ”01” wird die Impulsbreite von 1 Impuls von den 4 PBM-Signal-Impulsen erweitert. Mit dem zusätzlichen Bit ”00” bleiben Impulsbreiten der 4 PBM-Signal-Impulse dieselben. Eine Vielzahl von Impulslängen von PBM-Signalen werden gemäß dem zusätzlichen Bit auf diese Weise geändert. Dies ermöglicht eine weitere Verbesserung der Auflösungsleistung mit einer einfachen Konfiguration. Es sollte sich verstehen, dass eine Reihenfolge der durch das zusätzliche Bit erweiterten Impulse nicht auf die in 5C bis 5E gezeigte Reihenfolge beschränkt ist.
Das zusätzliche Bit der Impulsbreite entsprechend dem Taktzyklus wird in eine Vielzahl von zu addierenden Impulsen des PBM-Signals geteilt. Dies bedeutet, dass unter einer Vielzahl von Impulsen des PBM-Signals Impulsbreiten eines Teils der Impulse erweitert werden. Beispielsweise kann die Berechnungsgeschwindigkeit des Setzwertes langsam sein, und die Berechnungsgeschwindigkeit kann die Zeit von zwei Zählzyklen des Auf-/Ab-Zählers überschreiten. In diesem Fall können der Vergleichswert und das zusätzliche Bit nicht in jedem Zählzyklus neu geschrieben werden. Durch Erweiterung der Impulse durch das zusätzliche Bit, so dass sie ein Teil der Vielzahl von Impulsen werden, können niedrigere Bits als der Setzwert verwendet werden. Dies verbessert die Auflösungsleistung weiter. Dementsprechend ist es für den Fall, dass ein Neuschreibzyklus des Vergleichswertes und des zusätzlichen Bit länger ist als ein Zählzyklus des Auf-/Ab-Zählers, möglich, den Elektromotor präzise zu regeln. Die Anzahl der Bits des zusätzlichen Bit kann größer als 2 sein. Die Anzahl von Bits des zusätzlichen Bit kann gemäß dem Neuschreibzyklus des Vergleichswertes und des zusätzlichen Bit konfiguriert sein. Das zusätzliche Bit mit mindestens 2 Bit kann die niedrigeren Bit des Setzwertes sein. Dies bedeutet, dass das zusätzliche Bit Bits nach dem Zählerwert unter dem Setzwert sein kann. Genauer gesagt wird angenommen, dass der Auf-/Ab-Zähler 14 Bit sein kann und der Setzwert 16 Bit ist, die zusätzlichen Bits können niedrigere 2 Bit sein, welche 15. und 16. Bit sind. In diesem Fall ist der Vergleichswert die oberen 14 Bit.
Das Ausführungsbeispiel hat erläutert, dass eine Impulsbreite während des Abwärtszählens verändert wird, jedoch kann die Impulsbreite während des Aufwärtszählens verändert werden. In diesem Fall werden, wie beim vorstehenden Fall, Impulsbreiten für sowohl die positive als auch die umgekehrte Phase verändert, um eine Totzeit zu erhalten. Ein Auflöser, ein Hallsensor, ein Stromsensor oder ähnliches können als Sensor verwendet werden. Weiter wird in diesem Beispiel ein Dreiphasenmotor erläutert, jedoch ist er nicht darauf beschränkt, sondern kann jeder sein, so lange ein Zähler- und ein Vergleichswert verglichen und ein Impuls erzeugt werden. Weiter wird eine Impulsbreite eines PBM-Signals in diesem Beispiel durch einen Auf-/Ab-Zähler erzeugt. Jedoch kann der Zähler ein beliebiger Zähler sein und kann eine Impulsbreite mit einer Auflösungsleistung erzeugen, welche besser ist als die Auflösungsleistung des Zählers.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt ist und modifiziert und verändert werden kann, ohne vom Schutzumfang und Geist der Erfindung abzuweichen.

Claims

Pulsbreitemodulations- oder PBM-Signal-Erzeugungsvorrichtung, welche Folgendes aufweist: einen Auf-/Ab-Zähler; ein wiederbeschreibbares Vergleichsregister, welches einen Vergleichswert speichert; einen Vergleicher, welcher den Vergleichswert des Vergleichsregisters mit einem Zählerwert des Auf-/Ab-Zählers vergleicht und ein Identitätssignal ausgibt; eine PBM-Signal-Erzeugungseinheit, welche eine Impulsbreite eines PBM-Signals gemäß einem ersten Identitätssignal von dem Vergleicher in einem Aufwärtszählbetrieb des Auf-/Ab-Zählers sowie einem zweiten Identitätssignal von dem Vergleicher in einem Abwärtszählbetrieb des Auf-/Ab-Zählers spezifiziert; ein zusätzliches Bitsetzregister, welches ein zusätzliches Bit speichert, das bereitgestellt wird, um die Impulsbreite des PBM-Signals zu ändern; und einen Verzögerungsschaltkreis, der entweder das Identitätssignal von dem Vergleicher in dem Aufwärtszählbetrieb oder das Identitätssignal von dem Vergleicher in dem Abwärtszählbetrieb verzögert, wenn das zusätzliche Bit in dem zusätzlichen Bitsetzregister gesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die PBM-Signal-Erzeugungseinheit die Impulsbreite des PBM-Signals gemäß dem durch den Verzögerungsschaltkreis um einen Taktzyklus verzögerten Indentitätssignal ändert.
PBM-Signal-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auf-/Ab-Zähler gemäß einem Takt arbeitet und der Verzögerungsschaltkreis entweder das erste oder das zweite Identitätssignal um einen Zyklus des Taktes verzögert.