DE102015009245A1

DE102015009245A1 - Verfahren und vorrichtung zum vorsehen einer anpassbaren totzeit mit hoher auflösung

Info

Publication number: DE102015009245A1
Application number: DE102015009245.6A
Authority: DE
Inventors: Pedro Costa
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-07-18
Also published as: US9935623B2; US20170040988A1; CN106357243A; CN106357243B; DE102015009245B4

Abstract

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsehen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einfügen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung in ein PWM-Signal. Gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Einfügen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung in ein PWM-Signal vorgesehen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Taktsignals an einer Verzögerungsschaltungsanordnung und Generieren, mittels der Verzögerungsschaltungsanordnung, einer Vielzahl von Phasen; Empfangen der generierten Vielzahl von Phasen an einem ersten Multiplexer; Auswählen und Weiterleiten, durch den ersten Multiplexer, einer ersten Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines ersten Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung; und Verschieben einer steigenden Flanke und/oder einer fallenden Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der empfangenen ersten Phase, die durch den ersten Multiplexer weitergeleitet wurde.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsehen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einfügen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung in ein PWM-Signal.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
PWM (Puls-Width Modulation, Pulsbreitenmodulation) ist eine Technik, mit der eine Nachricht in ein pulsierendes Signal codiert wird. Obwohl diese Modulationstechnik somit zum Codieren von Informationen für die Übertragung verwendet werden kann, besteht ihr hauptsächlicher Einsatzbereich darin, eine Steuerung der Leistung zu erlauben, mit der elektrische Vorrichtungen, insbesondere träge Lasten, wie beispielsweise Motoren, versorgt werden.
Der Mittelwert einer Spannung (und eines Stroms), mit der eine Last versorgt wird, wird gesteuert, indem ein Schalter zwischen der Versorgungseinheit und der Last schnell ein- und ausgeschaltet wird. Je länger der Schalter eingeschaltet ist, im Vergleich zu Zeiträumen, in denen er ausgeschaltet ist, desto höher ist die Gesamtleistung, mit der die Last versorgt wird.
Die PWM-Schaltfrequenz muss viel höher sein als ein Wert, der die Last (die Vorrichtung, welche die Leistung nutzt) beeinträchtigen würde, sodass die sich ergebende Wellenform, die von der Last wahrgenommen wird, so glatt wie möglich sein muss. Typischerweise muss das Schalten in einem elektrischen Ofen mehrere Male pro Minute erfolgen, in einem Lampen-Dimmer mit 120 Hz, in einem Antrieb eines Elektromotors zwischen einigen Kilohertz (kHz) bis zu zig kHz und bei Audio-Verstärkern sowie Netzteilen von Computern bis hin zu zig oder Hunderten von kHz.
Mit dem Begriff „Tastgrad” wird das Verhältnis der Einschaltzeit zu dem regulären Intervall bzw. der Periode angegeben; ein geringer Wert für den Tastgrad entspricht einer geringen Leistung, weil während der meisten Zeit keine Leistung zur Verfügung steht. Der Tastgrad wird in Prozent ausgedrückt, wobei 100% bedeutet, dass die Leistung ständig zur Verfügung steht.
Der Hauptvorteil von PWM besteht darin, dass die Verlustleistung in den Schaltvorrichtungen sehr gering ist. Wenn ein Schalter ausgeschaltet ist, fließt praktisch kein Strom, und wenn er eingeschaltet ist und Leistung an die Last übertragen wird, gibt es fast keinen Spannungsabfall in dem gesamten Schalter. Die Verlustleistung, die das Produkt aus Spannung und Strom ist, ist somit in beiden Fällen nahe null. PWM funktioniert auch sehr gut bei digitalen Steuerungen, die aufgrund ihrer Ein/Aus-Charakteristik den benötigten Tastgrad problemlos einstellen können.
PWM kann verwendet werden, um die Menge an Leistung zu steuern, mit der eine Last versorgt wird, ohne dass dabei Verluste auftreten, die bei einer linearen Leistungsabgabe durch ohmsche Mittel entstehen würden. Nachteile dieser Technik bestehen darin, dass die mittels der Last abgenommene Leistung nicht konstant ist, sondern eher diskontinuierlich, und dass die Energie, mit der die Last versorgt wird, ebenfalls nicht kontinuierlich ist. Der Leistungsfluss von der Versorgungseinheit ist nicht konstant und erfordert in den meisten Fällen eine versorgungsseitige Energiespeicherung.
PWM-Leistungssteuerungssysteme sind mithilfe von Halbleiterschaltern wie MOSFETs oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors, Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode) einfach auszuführen. Wie oben erläutert, tritt bei dem Schalter sowohl in dem eingeschalteten als auch in dem ausgeschalteten Zustand fast keine Verlustleistung auf. Während der Übergänge zwischen dem eingeschalteten und dem ausgeschalteten Zustand sind jedoch sowohl die Spannung als auch der Strom ungleich null, und somit tritt in den Schaltern eine Verlustleistung auf. Indem der Zustand zwischen vollständig eingeschaltet und vollständig ausgeschaltet schnell geändert wird, kann die Verlustleistung in den Schaltern im Verhältnis zu der an die Last abgegebenen Leistung relativ niedrig sein. Die Verwendung von synchronen Schaltertopologien, wie beispielsweise Halbbrücken oder synchronen Abwärtswandlern, verringert die Verlustleistung weiter, führt aber zu einer deutlichen Erhöhung der Komplexität der Schaltungen.
Bei einer Halbbrücke, einem synchronen Abwärtswandler oder anderen synchronen Schaltertopologien muss eine Schalteransteuerung implementiert werden, um zu verhindern, dass beide Schalter gleichzeitig eingeschaltet werden, wobei dieser Fehler als Wechselrichterkippen bekannt ist. Die einfachste Technik zum Vermeiden eines Wechselrichterkippens besteht darin, eine Zeitverzögerung zwischen dem Ausschalten eines ersten Schalters und dem Einschalten eines zweiten Schalters vorzusehen, und umgekehrt. Allerdings führt auch das Einstellen dieser Zeitverzögerung auf einen Wert, der groß genug ist, um sicherzustellen, dass der erste und der zweite Schalter niemals beide gleichzeitig eingeschaltet sind, zu einer übermäßigen Verlustleistung.
Somit ist bei Schaltnetzteilen, wenn diese synchrone Schaltertopologien, wie beispielsweise Halbbrücken oder synchrone Abwärtswandler nutzen, das Einfügen einer Totzeit zwischen dem Einschalten und dem Ausschalten der komplementären Schalter erforderlich. Während das Einfügen dieser Totzeit Kurzschlüsse zwischen den Schaltern vermeidet, beeinträchtigt sie den Gesamtwirkungsgrad des Wandlers selbst, wenn die Länge der Totzeit nicht korrekt eingestellt ist. Die erforderliche Totzeit ist jedoch nicht konstant, da sie nicht nur von den Betriebsbedingungen des Wandlers abhängt, wie beispielsweise Temperaturabweichungen oder Zustandsverschlechterung, sondern auch von den aktuellen Bedingungen des Systems abhängt, da der optimale Wert auch von der Ausgangslast der Stromversorgungseinheit abhängt. Dies erfordert, dass die Totzeit in dem laufenden Betrieb über einen Regelkreis geändert/aktualisiert werden muss.
In aktuellen oder wenigstens zukünftigen synchronen Topologien muss die Totzeit aufgrund der zunehmenden Schaltfrequenz der Wandler mit sehr feiner Genauigkeit (in dem Bereich unterhalb einer Nanosekunde) zusammen mit dem Ein-/Ausschalten des PWM-Tastgrades angepasst werden. Dies erfordert allerdings, dass bei einem Übergang in dem PWM-Signal (EIN oder AUS) ein Zähler gestartet werden muss, der den Ist-Wert der Totzeit enthält, zum Beispiel 5,5 ns, und der in dem laufenden Betrieb decodiert werden kann. Dies bedeutet, dass es aktuell sehr kompliziert, wenn nicht gar unmöglich ist, einen Zählerwert in dem laufenden Betrieb in der Größenordnung von Picosekunden zu decodieren und ein Austasten/Abtasten des PWM-Signals anzuwenden, um diese äußerst exakte Totzeit zu generieren.
Aus diesen oder anderen Gründen besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren und/oder einer verbesserten Vorrichtung, um den Strom in einer Zelle eines Speicherfeldes zu steuern.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Einfügen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung in ein PWM-Signal vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Empfangen eines Taktsignals an einer Verzögerungsschaltungsanordnung und das Generieren, mittels der Verzögerungsschaltungsanordnung, einer Vielzahl von Phasen; Empfangen der generierten Vielzahl von Phasen an einem ersten Multiplexer; Auswählen und Weiterleiten, durch den ersten Multiplexer, einer ersten Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines ersten Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung; und Verschieben einer steigenden Flanke und/oder einer fallenden Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der empfangenen ersten Phase, die mittels des ersten Multiplexers weitergeleitet wurde.
Gemäß einer weiteren Erscheinungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einfügen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung in ein PWM-Signal vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst eine Verzögerungsschaltungsanordnung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Taktsignal empfängt und eine Vielzahl von Phasen ausgibt; einen ersten Multiplexer, der mit der Verzögerungsschaltungsanordnung gekoppelt ist, um die Vielzahl von Phasen zu empfangen, die von der Verzögerungsschaltungsanordnung ausgegeben werden, und der so konfiguriert ist, dass er eine erste Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines ersten Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung weiterleitet; und eine Schaltungsanordnung, die mit dem ersten Multiplexer gekoppelt ist, um die erste, von dem ersten Multiplexer weitergeleitete Phase zu empfangen, und die so konfiguriert ist, dass sie das PWM-Signal empfängt und eine steigende Flanke und/oder eine fallende Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der empfangenen ersten Phase, die von dem ersten Multiplexer weitergeleitet wurde, verschiebt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen wurden hinzugefügt, um ein tieferes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, und sind in diese Schrift aufgenommen und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und viele der angestrebten Vorteile der vorliegenden Erfindung können ohne Weiteres gewürdigt werden, da sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden.
1 zeigt ein Schemadiagramm eines PWM-Tastgrades und einer Pipeline zum Einfügen einer Totzeit gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
2 zeigt ein Schemadiagramm eines PWM-Tastgrades und einer Pipeline zum Einfügen einer Totzeit gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
3 zeigt ein Schemadiagramm eines PWM-Tastgrades und einer Pipeline zum Einfügen einer Totzeit gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
4 zeigt ein Schemadiagramm eines PWM-Tastgrades und einer Pipeline zum Einfügen einer Totzeit gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele dargestellt sind, mit denen die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann. Es versteht sich, dass weitere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und strukturelle oder andere Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Die folgende ausführliche Beschreibung soll daher nicht in beschränkendem Sinne aufgefasst werden, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
1 zeigt ein Schemadiagramm eines PWM-Tastgrades und einer Pipeline zum Einfügen einer Totzeit gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine Vielzahl von Pipelinestufen, die eine erste Stufe 102, eine zweite Stufe 104, eine dritte Stufe 106 und eine vierte Stufe 108 umfassen.
In der ersten Stufe 102 wird auf der Grundlage eines Wertes für einen Tastgrad mit niedriger Auflösung ein Tastgrad mit niedriger Auflösung generiert, was zum Beispiel unter Verwendung eines Zeitgebers oder Zählers erfolgen kann. Ein Signal, das den Tastgrad mit niedriger Auflösung umfasst, wird an die zweite Stufe 104 weitergeleitet.
In der zweiten Stufe 104 wird ein Komplementärsignal generiert, das heißt, es wird ein Tastgrad mit niedriger Auflösung generiert, der komplementär zu dem Tastgrad mit niedriger Auflösung des empfangenen Signals ist. In das Signal und in das Komplementärsignal wird eine Totzeit mit niedriger Auflösung eingefügt, wobei die Totzeit mit niedriger Auflösung größer als oder gleich 0 ist. Somit werden in der zweiten Stufe 104 zwei Signale, die ein Paar von komplementären Tastgraden mit niedriger Auflösung mit Totzeiten mit niedriger Auflösung umfassen, bereitgestellt. Wiederum kann ein Zeitgeber oder Zähler verwendet werden, um die Totzeit mit niedriger Auflösung auf der Grundlage eines Wertes für eine Totzeit mit niedriger Auflösung zu generieren. Ein Paar von Signalen, welche die Tastgrade mit niedriger Auflösung mit Totzeiten mit niedriger Auflösung umfassen, wird an die dritte Stufe 106 weitergeleitet.
In der dritten Stufe 106 wird durch Verschieben der Flanken der EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergänge der von der zweiten Stufe 104 empfangenen Signale ein Tastgrad mit hoher Auflösung bereitgestellt. Eine Verzögerungskette oder eine DLL (Delay-Locked Loop, Verzögerungs-Regelschleife) 110 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Phasen bereitzustellen. Es kann jedoch auch ein Gatterverzögerungselement oder ein Verzögerungs-String verwendet werden. Ein Phasenmultiplexer 112 kann die Vielzahl von Phasen von der Verzögerungskette oder der DLL 110 empfangen, eine der empfangenen Phasen auf der Grundlage eines Wertes für den Tastgrad mit hoher Auflösung auswählen und die ausgewählte Phase an eine Schaltungsanordnung weiterleiten, die so konfiguriert ist, dass sie die Flanken der EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergänge der beiden empfangenen Signale unter Verwendung der ausgewählten, von dem Phasenmultiplexer 112 weitergeleiteten Phase verschiebt. Die Signale mit den generierten Tastgraden mit hoher Auflösung werden an die vierte Stufe 108 weitergeleitet.
In der vierten Stufe 108 wird durch Verschieben der Flanken der EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergänge der von der dritten Stufe 106 empfangenen Signale eine Totzeit mit hoher Auflösung eingefügt. Eine Verzögerungskette oder DLL 110 kann zum Bereitstellen einer Vielzahl von Phasen verwendet werden, wobei es sich bei der verwendeten Verzögerungskette oder DLL um diejenige handeln kann, die in der dritten Stufe 106 verwendet wurde (wie in 1 gezeigt), oder es kann sich um eine andere Verzögerungskette oder DLL handeln. Ein Phasenmultiplexer 113 kann die Vielzahl von Phasen von der Verzögerungskette oder der DLL empfangen, eine der empfangenen Phasen auf der Grundlage eines Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung auswählen und die ausgewählte Phase an eine Schaltungsanordnung weiterleiten, die so konfiguriert ist, dass sie die Flanken der EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergänge der beiden empfangenen Signale unter Verwendung der ausgewählten, von dem Phasenmultiplexer 113 weitergeleiteten Phase verschiebt. Die vierte Stufe gibt zwei Signale aus, die Tastgrade mit hoher Auflösung mit eingefügten Totzeiten mit hoher Auflösung umfassen.
Die Eingabe des Wertes für den Tastgrad mit hoher Auflösung in die dritte Stufe 106 und die Eingabe des Wertes für die Totzeit mit hoher Auflösung in die vierte Stufe 108 können mittels Software bereitgestellt und aktualisiert werden, wobei die Werte für den Tastgrad mit hoher Auflösung und die Werte für die Totzeit mit hoher Auflösung mittels Software in unterschiedlichen Zeitschlitzen und/oder mit unterschiedlicher Periodizität berechnet/aktualisiert werden, das heißt, sie brauchen nicht zu demselben Zeitpunkt berechnet/aktualisiert zu werden. Der Tastgrad mit hoher Auflösung und die Totzeit mit hoher Auflösung werden durch Verschieben der Flanken von EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergängen in dem jeweiligen Signal eingefügt, wobei geeignete Phasen verwendet werden, die auf der Grundlage von mittels einer Software bereitgestellten und aktualisierten Werten ausgewählt werden. Da eine die Geschwindigkeit und/oder Auflösung des Einfügens einer Totzeit beschränkende Decodierung von Zählern in dem laufenden Betrieb nicht mehr erforderlich ist, wird somit ein hochgenaues Einfügen der Totzeit (das heißt ein Einfügen einer Totzeit mit hoher Auflösung) erreicht.
2 zeigt ein Schemadiagramm eines PWM-Tastgrades und einer Pipeline zum Einfügen einer Totzeit gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine Vielzahl von Pipelinestufen, die eine erste Stufe 202, eine zweite Stufe 204, eine dritte Stufe 206 und eine vierte Stufe 208 umfassen.
In der ersten Stufe 202 wird auf der Grundlage eines Wertes für einen Tastgrad mit niedriger Auflösung ein Tastgrad mit niedriger Auflösung generiert, was zum Beispiel unter Verwendung eines Zeitgebers oder Zählers erfolgen kann. Ein Signal, das den Tastgrad mit niedriger Auflösung umfasst, wird an die zweite Stufe 204 weitergeleitet.
In der zweiten Stufe 204 wird durch Verschieben der Flanken der EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergänge des von der ersten Stufe 202 empfangenen Signals, das den Tastgrad mit niedriger Auflösung umfasst, ein Tastgrad mit hoher Auflösung bereitgestellt. Eine Verzögerungskette oder eine DLL (Delay-Locked Loop, Verzögerungs-Regelschleife) 210 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Phasen bereitzustellen. Ein Phasenmultiplexer 212 kann die Vielzahl von Phasen von der Verzögerungskette oder der DLL 210 empfangen, eine der empfangenen Phasen auf der Grundlage eines Wertes für den Tastgrad mit hoher Auflösung auswählen und die ausgewählte Phase an eine Schaltungsanordnung weiterleiten, die so konfiguriert ist, dass sie die Flanken der EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergänge des empfangenen Signals unter Verwendung der ausgewählten, von dem Phasenmultiplexer 212 weitergeleiteten Phase verschiebt. Das Signal mit dem generierten Tastgrad mit hoher Auflösung wird an die dritte Stufe 206 weitergeleitet.
In der dritten Stufe 206 wird ein Komplementärsignal generiert, das heißt, es wird ein Tastgrad mit hoher Auflösung generiert, der komplementär zu dem Tastgrad mit hoher Auflösung des empfangenen Signals ist. In das Signal und in das Komplementärsignal wird eine Totzeit mit niedriger Auflösung eingefügt, wobei die Totzeit mit niedriger Auflösung größer als oder gleich 0 ist. Somit werden in der dritten Stufe 206 zwei Signale, die ein Paar von komplementären Tastgraden mit hoher Auflösung mit Totzeiten mit niedriger Auflösung umfassen, bereitgestellt. Wiederum kann ein Zeitgeber oder Zähler verwendet werden, um die Totzeit mit niedriger Auflösung auf der Grundlage eines Wertes für eine Totzeit mit niedriger Auflösung zu generieren. Ein Paar von Signalen, welche die Tastgrade mit hoher Auflösung mit Totzeiten mit niedriger Auflösung umfassen, wird an die vierte Stufe 208 weitergeleitet.
In der vierten Stufe 208 wird durch Verschieben der Flanken der EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergänge der von der dritten Stufe 206 empfangenen Signale eine Totzeit mit hoher Auflösung eingefügt. Eine Verzögerungskette oder DLL 210 (oder ein Gatterverzögerungselement oder ein Verzögerungs-String) kann zum Bereitstellen einer Vielzahl von Phasen verwendet werden, wobei es sich bei der verwendeten Verzögerungskette oder DLL um diejenige handeln kann, die in der zweiten Stufe 204 verwendet wurde (wie in 2 gezeigt), oder es kann sich um eine andere Verzögerungskette oder DLL handeln. Ein Phasenmultiplexer 213 kann die Vielzahl von Phasen von der Verzögerungskette oder der DLL empfangen, eine der empfangenen Phasen auf der Grundlage eines Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung auswählen und die ausgewählte Phase an eine Schaltungsanordnung weiterleiten, die so konfiguriert ist, dass sie die Flanken der EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergänge der beiden empfangenen Signale unter Verwendung der ausgewählten, von dem Phasenmultiplexer 213 weitergeleiteten Phase verschiebt. Die vierte Stufe gibt zwei Signale aus, die Tastgrade mit hoher Auflösung mit eingefügten Totzeiten mit hoher Auflösung umfassen.
Die Eingabe des Wertes für den Tastgrad mit hoher Auflösung in die zweite Stufe 204 und die Eingabe des Wertes für die Totzeit mit hoher Auflösung in die vierte Stufe 208 können mittels Software bereitgestellt und aktualisiert werden, wobei die Werte für den Tastgrad mit hoher Auflösung und die Werte für die Totzeit mit hoher Auflösung mittels Software in unterschiedlichen Zeitschlitzen und/oder mit unterschiedlicher Periodizität berechnet/aktualisiert werden, das heißt sie brauchen nicht zu demselben Zeitpunkt berechnet/aktualisiert zu werden. Der Tastgrad mit hoher Auflösung und die Totzeit mit hoher Auflösung werden durch Verschieben der Flanken von EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergängen in dem jeweiligen Signal eingefügt, wobei geeignete Phasen verwendet werden, die auf der Grundlage von mittels einer Software bereitgestellten und aktualisierten Werten ausgewählt werden. Da eine die Geschwindigkeit und/oder Auflösung des Einfügens einer Totzeit beschränkende Decodierung von Zählern in dem laufenden Betrieb nicht mehr erforderlich ist, wird somit ein hochgenaues Einfügen der Totzeit (das heißt ein Einfügen einer Totzeit mit hoher Auflösung) erreicht.
3 zeigt ein Schemadiagramm einer Vorrichtung zum Generieren von PWM-Signalen mit anpassbaren Tastgraden mit hoher Auflösung und mit anpassbaren Totzeiten mit hoher Auflösung.
Die in 3 gezeigte Vorrichtung kann in einer ersten Stufe einen ersten Zeitgeber oder Zähler 302 und einen ersten synchronen Speicher 304, wie zum Beispiel ein erstes Flipflop, aufweisen; in einer zweiten Stufe einen zweiten Zeitgeber oder Zähler 306 und einen zweiten synchronen Speicher 308, wie zum Beispiel ein zweites Flipflop; in einer dritten Stufe einen ersten Speicher 310, eine erste DLL (Delay-Locked Loop, Verzögerungs-Regelschleife) 314 und einen ersten Multiplexer 318; und in einer vierten Stufe einen zweiten Speicher 312, eine zweite DLL 316 und einen zweiten Multiplexer 320. Es sei angemerkt, dass anstelle der ersten und der zweiten DLL auch Gatterverzögerungselemente oder Verzögerungs-Strings verwendet werden können.
In der ersten Stufe wird ein PWM-Tastgrad mit niedriger Auflösung generiert. Der erste Zähler 302 empfängt ein Taktsignal und gibt einen Zählwert aus, der mit einem Wert für einen Tastgrad mit niedriger Auflösung verglichen wird und außerdem mit einem Wert für eine Periodenlänge, der die Gesamtlänge einer Periode angibt, verglichen wird. Der Wert für den Tastgrad mit niedriger Auflösung und der Wert für die Periodenlänge können mittels Software bereitgestellt und aktualisiert werden. Wenn der Zählwert kleiner als oder gleich dem Wert für den Tastgrad mit niedriger Auflösung ist, kann eine „1” (das heißt ein EIN-Signal) an den ersten synchronen Speicher 304 ausgegeben werden. Wenn der Zählwert größer als der Wert für den Tastgrad mit niedriger Auflösung ist, kann eine „0” (das heißt ein AUS-Signal) an den ersten synchronen Speicher 304 ausgegeben werden. Der erste synchrone Speicher 304 leitet den empfangenen Wert/das empfangene Signal an die zweite Stufe weiter, bevor er den nächsten Wert/das nächste Signal empfängt. Dies erfolgt, solange der Zählwert kleiner als oder gleich dem Wert für die Periodenlänge ist, das heißt für die Dauer einer ganzen Periode. Wenn der Zählwert größer als der Wert für die Periodenlänge ist (das heißt nach einer ganzen Periode), wird der erste synchrone Speicher 304 geleert, der erste Zähler 302 wird zurückgesetzt, und der oben beschriebene Vorgang beginnt erneut, um einen PWM-Tastgrad mit niedriger Auflösung für die nächste Periode des Tastgrades zu generieren.
In der zweiten Stufe wird eine Totzeit mit niedriger Auflösung in das von der ersten Stufe empfangene Signal und in ein Komplementärsignal eingefügt, das einen PWM-Tastgrad mit niedriger Auflösung umfasst, der komplementär zu dem PWM-Tastgrad mit niedriger Auflösung des von der ersten Stufe empfangenen Signals ist. Die Totzeit mit niedriger Auflösung ist größer als oder gleich 0.
Der zweite Zähler 306 empfängt das von der ersten Stufe bereitgestellte Signal und das Taktsignal. Wenn in dem von der ersten Stufe empfangenen Signal ein Übergang (zum Beispiel von „0” auf „1” oder von „1” auf „0”) stattfindet, wird der zweite Zähler 306 zurückgesetzt und beginnt zu zählen. Der von dem zweiten Zähler 306 ausgegebene Zählwert wird mit einem Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung verglichen. Wenn der Zählwert kleiner als oder gleich dem Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung ist, kann eine „0” (bzw. ein „AUS”-Signal) ausgegeben werden, und ansonsten (wenn der Zählwert größer als der Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung ist), kann eine „1” (bzw. ein „EIN”-Signal) ausgegeben werden. Dieser Wert (zum Beispiel „0” oder „1”) und das von der ersten Stufe empfangene Signal werden in ein erstes UND-Gatter eingegeben. Außerdem werden dieser Wert (zum Beispiel „0” oder „1”) und das Komplementärsignal in ein zweites UND-Gatter eingegeben. Das erste und das zweite UND-Gatter können ihre jeweiligen Ausgangssignale, das Signal und das Komplementärsignal mit der Totzeit mit niedriger Auflösung, an den zweiten synchronen Speicher 308 weiterleiten, der sie an die dritte Stufe weiterleitet. Da der synchrone Speicher 308 jedoch optional ist, können das erste und das zweite UND-Gatter ihre jeweiligen Ausgangssignale direkt an die dritte Stufe weiterleiten, wenn die Vorrichtung von 3 keinen zweiten synchronen Speicher 308 umfasst.
Der Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung, der mittels Software bereitgestellt und aktualisiert werden kann, kann einen ersten Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung für steigende Flanken des PWM-Tastgrades und einen zweiten Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung für fallende Flanken des PWM-Tastgrades umfassen. Also wird eine erste Totzeit mit niedriger Auflösung gemäß dem ersten Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung an steigenden Flanken (zum Beispiel an Übergängen von „0” auf „1”) der Tastgrade des Signals und des Komplementärsignals eingefügt, und es wird eine zweite Totzeit mit niedriger Auflösung gemäß dem zweiten Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung an fallenden Flanken (zum Beispiel an Übergängen von „1” auf „0”) der Tastgrade des Signals und des Komplementärsignals eingefügt.
In der dritten Stufe wird ein Tastgrad mit hoher Auflösung für das Signal und das Komplementärsignal generiert, das heißt die Tastgrade mit niedriger Auflösung des Signals und des Komplementärsignals werden auf der Grundlage eines Wertes für einen Tastgrad mit hoher Auflösung angepasst oder verschoben, um Tastgrade mit hoher Auflösung vorzusehen.
Die erste DLL 314 empfängt das Taktsignal und generiert daraus eine Vielzahl von unterschiedlichen Phasen und leitet sie an den ersten Multiplexer 318 weiter. Auf der Grundlage eines Wertes für einen Tastgrad mit hoher Auflösung wählt der erste Multiplexer 318 aus der Vielzahl von mittels der ersten DLL 314 bereitgestellten Phasen eine Phase aus und leitet sie weiter. Das Signal und das Komplementärsignal, die von der zweiten Stufe empfangen wurden, werden mit der ausgewählten Phase abgetastet, was eine Verschiebung zum Beispiel der steigenden Flanken des Signals und des Komplementärsignals bewirkt. Alternativ können das Signal und das Komplementärsignal, die von der zweiten Stufe empfangen wurden, mit der ausgewählten Phase abgetastet werden, was eine Verschiebung zum Beispiel der fallenden Flanken des Signals und des Komplementärsignals bewirkt. Das resultierende Signal und das resultierende Komplementärsignal werden an den ersten Speicher 310 ausgegeben, der sie an die vierte Stufe weiterleitet.
In der vierten Stufe werden Totzeiten mit hoher Auflösung in das Signal und in das Komplementärsignal eingefügt, die von der dritten Stufe empfangen wurden. Also werden die in der zweiten Stufe in das Signal und in das Komplementärsignal eingefügten Totzeiten mit niedriger Auflösung auf der Grundlage von wenigstens einem Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung angepasst oder verschoben, um Totzeiten mit hoher Auflösung vorzusehen.
Eine DLL, bei der es sich um die erste DLL 314 der dritten Stufe oder um eine zweite DLL 316 handeln kann, die sich von der ersten DLL 314 unterscheidet (wie in 3 abgebildet), empfängt das Taktsignal und generiert daraus eine Vielzahl von unterschiedlichen Phasen und leitet sie an den zweiten Multiplexer 320 weiter. Auf der Grundlage eines Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung wählt der zweite Multiplexer 320 aus der Vielzahl von mittels der DLL (das heißt der ersten DLL 314 oder der zweiten DLL 316) bereitgestellten Phasen eine Phase aus und leitet sie weiter. Das Signal und das Komplementärsignal, die von der dritten Stufe empfangen wurden, werden mit der ausgewählten Phase abgetastet, was eine Verschiebung zum Beispiel der steigenden Flanken (oder zum Beispiel der fallenden Flanken) des Signals und des Komplementärsignals bewirkt.
Der Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung, der mittels Software bereitgestellt und aktualisiert werden kann, kann einen ersten Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung für steigende Flanken der PWM-Signale und einen zweiten Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung für fallende Flanken der PWM-Signale umfassen. Also werden steigende Flanken (zum Beispiel Übergänge von „0” auf „1”) der PWM-Signale entsprechend dem ersten Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung verschoben, und fallende Flanken (zum Beispiel Übergänge von „1” auf „0”) der PWM-Signale werden entsprechend dem zweiten Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung verschoben. Hierzu ist ein zusätzlicher Multiplexer (in 3 nicht gezeigt) erforderlich, der die Vielzahl von Phasen von der DLL (das heißt der ersten DLL 314 oder der zweiten DLL 316) empfängt.
Wenn gewünscht wird, unterschiedliche Totzeiten für das PWM-Signal und das komplementäre PWM-Signal einzufügen, ist ein zusätzlicher Multiplexer (in 3 nicht gezeigt) erforderlich, der die Vielzahl von Phasen von der DLL (das heißt der ersten DLL 314 oder der zweiten DLL 316) empfängt. In diesem Fall kann der zweite Multiplexer 320 eine erste Phase gemäß einem Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung für das PWM-Signal auswählen und weiterleiten, und der zusätzliche Multiplexer kann eine zweite Phase gemäß einem Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung für das komplementäre PWM-Signal auswählen und weiterleiten.
Wenn gewünscht wird, nicht nur unterschiedliche Totzeiten an steigenden und fallenden Flanken der PWM-Signale einzufügen, sondern auch unterschiedliche Totzeiten für das PWM-Signal und das komplementäre PWM-Signal, sind drei zusätzliche Multiplexer (in 3 nicht gezeigt) erforderlich, welche die Vielzahl von Phasen von der DLL (das heißt der ersten DLL 314 oder der zweiten DLL 316) empfangen.
Der Wert für den Tastgrad mit niedriger Auflösung kann die MSBs (Most Significant Bits, höchstwertige Bits) eines vollständigen Wertes für den Tastgrad umfassen, und der Wert für den Tastgrad mit hoher Auflösung kann die LSBs (Least Significant Bits, niedrigstwertige Bits) des gesamten Wertes für den Tastgrad umfassen. Zum Beispiel können die MSBs des Wertes für den Tastgrad die Zeit, während der der PWM-Tastgrad auf „hoch” gesetzt ist („EIN” oder „1”) als ganze Zahl von Taktzyklen des Taktsignals angeben, und die LSBs des Wertes für den Tastgrad können die zusätzliche Zeit, während der der PWM-Tastgrad ebenfalls auf „hoch” gesetzt ist („EIN” oder „1”) als Bruchteile eines Taktzyklus des Taktsignals angeben.
Der Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung kann die MSBs (Most Significant Bits, höchstwertige Bits) eines vollständigen Wertes für die Totzeit umfassen, und der Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung kann die LSBs (Least Significant Bits, niedrigstwertige Bits) des gesamten Wertes für die Totzeit umfassen. Zum Beispiel können die MSBs des Wertes für die Totzeit die Dauer der Totzeit als ganze Zahl von Taktzyklen des Taktsignals angeben, und die LSBs des Wertes für die Totzeit können die zusätzliche Dauer der Totzeit als Bruchteile eines Taktzyklus des Taktsignals angeben.
Wie oben beschrieben ist, werden der Tastgrad mit hoher Auflösung und die Totzeit mit hoher Auflösung eingefügt, indem die Flanken von EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergängen in dem jeweiligen Signal unter Verwendung geeigneter Phasen verschoben werden, die auf der Grundlage von mittels Software bereitgestellten und aktualisierten Werten ausgewählt werden, wobei die Werte für den Tastgrad mit hoher Auflösung und die Werte für die Totzeit mit hoher Auflösung mittels Software in unterschiedlichen Zeitschlitzen und/oder mit unterschiedlicher Periodizität berechnet/aktualisiert werden können, das heißt, sie brauchen nicht zu demselben Zeitpunkt berechnet/aktualisiert zu werden. Da eine die Geschwindigkeit und/oder Auflösung des Einfügens einer Totzeit beschränkende Decodierung von Zählern in dem laufenden Betrieb nicht mehr erforderlich ist, kann ein hochgenaues Einfügen der Totzeit (das heißt ein Einfügen einer Totzeit mit hoher Auflösung) erreicht werden. Somit kann ein PWM-Signal mit einer hochgenauen EIN/AUS-Zeit und Totzeit in der Größenordnung von Picosekunden generiert werden.
4 zeigt ein Schemadiagramm einer Vorrichtung zum Generieren von PWM-Signalen mit anpassbaren Tastgraden mit hoher Auflösung und mit anpassbaren Totzeiten mit hoher Auflösung.
Die in 4 gezeigte Vorrichtung kann in einer ersten Stufe einen ersten Zeitgeber oder Zähler 402 und einen ersten synchronen Speicher 404, wie zum Beispiel ein erstes Flipflop, aufweisen; in einer zweiten Stufe einen ersten Speicher 410, eine erste DLL (Delay-Locked Loop, Verzögerungs-Regelschleife) 414 und einen ersten Multiplexer 418; in einer dritten Stufe einen zweiten Zeitgeber oder Zähler 406 und einen zweiten synchronen Speicher 408, wie zum Beispiel ein zweites Flipflop; und in einer vierten Stufe einen dritten Speicher 412, eine zweite DLL 416 und einen zweiten Multiplexer 420. Es sei angemerkt, dass anstelle der ersten und der zweiten DLL auch Gatterverzögerungselemente oder Verzögerungs-Strings verwendet werden können.
In der ersten Stufe wird ein PWM-Tastgrad mit niedriger Auflösung generiert. Der erste Zähler 402 empfängt ein Taktsignal und gibt einen Zählwert aus, der mit einem Wert für einen Tastgrad mit niedriger Auflösung verglichen wird und außerdem mit einem Wert für eine Periodenlänge, der die Gesamtlänge einer Periode angibt, verglichen wird. Der Wert für den Tastgrad mit niedriger Auflösung und der Wert für die Periodenlänge können mittels Software bereitgestellt und aktualisiert werden. Wenn der Zählwert kleiner als oder gleich dem Wert für den Tastgrad mit niedriger Auflösung ist, kann eine „1” (das heißt ein EIN-Signal) an den ersten synchronen Speicher 404 ausgegeben werden. Wenn der Zählwert größer als der Wert für den Tastgrad mit niedriger Auflösung ist, kann eine „0” (das heißt ein AUS-Signal) an den ersten synchronen Speicher 404 ausgegeben werden. Der erste synchrone Speicher 404 leitet den empfangenen Wert/das empfangene Signal an die zweite Stufe weiter, bevor er den nächsten Wert/das nächste Signal empfängt. Dies erfolgt, solange der Zählwert kleiner als oder gleich dem Wert für die Periodenlänge ist, das heißt für die Dauer einer ganzen Periode. Wenn der Zählwert größer als der Wert für die Periodenlänge ist (das heißt nach einer ganzen Periode), wird der erste synchrone Speicher 404 geleert, der erste Zähler 402 wird zurückgesetzt, und der oben beschriebene Vorgang beginnt erneut, um einen PWM-Tastgrad mit niedriger Auflösung für die nächste Periode des Tastgrades zu generieren.
In der zweiten Stufe wird ein Tastgrad mit hoher Auflösung für das Signal generiert, das den PWM-Tastgrad mit niedriger Auflösung umfasst, das heißt, der Tastgrad mit niedriger Auflösung des Signals wird auf der Grundlage eines Wertes für einen Tastgrad mit hoher Auflösung angepasst oder verschoben, um den Tastgrad mit hoher Auflösung vorzusehen.
Die erste DLL 414 empfängt das Taktsignal und generiert daraus eine Vielzahl von unterschiedlichen Phasen und leitet sie an den ersten Multiplexer 418 weiter. Auf der Grundlage eines Wertes für einen Tastgrad mit hoher Auflösung wählt der erste Multiplexer 418 aus der Vielzahl von mittels der ersten DLL 414 bereitgestellten Phasen eine Phase aus und leitet sie weiter. Das von der ersten Stufe empfangene Signal wird mit der ausgewählten Phase abgetastet, was eine Verschiebung zum Beispiel der steigenden Flanke(n) des Signals bewirkt. Alternativ kann das von der ersten Stufe empfangene Signal mit der ausgewählten Phase so abgetastet werden, dass dies eine Verschiebung zum Beispiel der fallenden Flanke(n) des Signals bewirkt. Das resultierende Signal wird an den ersten Speicher 410 ausgegeben, der es an die dritte Stufe weiterleitet.
In der dritten Stufe wird eine Totzeit mit niedriger Auflösung in das von der zweiten Stufe empfangene Signal und in ein weiteres generiertes Signal eingefügt, sodass es komplementär zu dem von der zweiten Stufe empfangenen Signal ist. Die Totzeit mit niedriger Auflösung ist größer als oder gleich 0.
Der zweite Zähler 406 empfängt das von der zweiten Stufe bereitgestellte Signal und ein verschobenes Taktsignal, das dem Taktsignal entspricht, aber in der zweiten Stufe mittels der von dem ersten Multiplexer ausgewählten Phase verschoben wurde. Wenn in dem von der zweiten Stufe empfangenen Signal ein Übergang (zum Beispiel von „0” auf „1” oder von „1” auf „0”) stattfindet, wird der zweite Zähler 406 zurückgesetzt und beginnt zu zählen. Der von dem zweiten Zähler 406 ausgegebene Zählwert wird mit einem Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung verglichen. Wenn der Zählwert kleiner als oder gleich dem Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung ist, kann eine „0” (bzw. ein „AUS”-Signal) ausgegeben werden, und ansonsten (wenn der Zählwert größer als der Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung ist), kann eine „1” (bzw. ein „EIN”-Signal) ausgegeben werden. Dieser Wert (zum Beispiel „0” oder „1”) und das von der zweiten Stufe empfangene Signal werden in ein erstes UND-Gatter eingegeben. Außerdem werden dieser Wert (zum Beispiel „0” oder „1”) und das generierte Komplementärsignal in ein zweites UND-Gatter eingegeben. Das erste und das zweite UND-Gatter können ihre jeweiligen Ausgangssignale, das Signal und das Komplementärsignal mit der Totzeit mit niedriger Auflösung an den zweiten Speicher 408 weiterleiten, der sie an die vierte Stufe weiterleitet. Da der Speicher 408 jedoch optional ist, können das erste und das zweite UND-Gatter ihre jeweiligen Ausgangssignale direkt an die vierte Stufe weiterleiten, wenn ein zweiter Speicher 408 nicht vorgesehen ist.
Der Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung, der mittels Software bereitgestellt und aktualisiert werden kann, kann einen ersten Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung für steigende Flanken des PWM-Tastgrades und einen zweiten Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung für fallende Flanken des PWM-Tastgrades umfassen. Also wird eine erste Totzeit mit niedriger Auflösung gemäß dem ersten Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung an steigenden Flanken (zum Beispiel an Übergängen von „0” auf „1”) der Tastgrade des Signals und des Komplementärsignals eingefügt, und es wird eine zweite Totzeit mit niedriger Auflösung gemäß dem zweiten Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung an fallenden Flanken (zum Beispiel an Übergängen von „1” auf „0”) der Tastgrade des Signals und des Komplementärsignals eingefügt.
In der vierten Stufe werden Totzeiten mit hoher Auflösung in das Signal und in das Komplementärsignal eingefügt, die von der dritten Stufe empfangen wurden. Also werden die in der dritten Stufe in das Signal und in das Komplementärsignal eingefügten Totzeiten mit niedriger Auflösung auf der Grundlage von wenigstens einem Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung angepasst oder verschoben, um Totzeiten mit hoher Auflösung vorzusehen.
Eine DLL, bei der es sich um die erste DLL 414 der zweiten Stufe oder um eine zweite DLL 416 handeln kann, die sich von der ersten DLL 414 unterscheidet (wie in 4 abgebildet), empfängt das Taktsignal und generiert daraus eine Vielzahl von unterschiedlichen Phasen und leitet sie an den zweiten Multiplexer 420 weiter. Auf der Grundlage eines Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung wählt der zweite Multiplexer 420 aus der Vielzahl von mittels der DLL (das heißt der ersten DLL 414 oder der zweiten DLL 416) bereitgestellten Phasen eine Phase aus und leitet sie weiter. Das Signal und das Komplementärsignal, die von der dritten Stufe empfangen wurden, werden mit der ausgewählten Phase abgetastet, was eine Verschiebung zum Beispiel der steigenden Flanken (oder zum Beispiel der fallenden Flanken) des Signals und des Komplementärsignals bewirkt.
Der Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung, der mittels Software bereitgestellt und aktualisiert werden kann, kann einen ersten Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung für steigende Flanken der PWM-Signale und einen zweiten Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung für fallende Flanken der PWM-Signale umfassen. Also werden steigende Flanken (zum Beispiel Übergänge von „0” auf „1”) der PWM-Signale entsprechend dem ersten Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung verschoben, und fallende Flanken (zum Beispiel Übergänge von „1” auf „0”) der PWM-Signale werden entsprechend dem zweiten Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung verschoben. Hierzu ist ein zusätzlicher Multiplexer (in 4 nicht gezeigt) erforderlich, der die Vielzahl von Phasen von der DLL (das heißt der ersten DLL 414 oder der zweiten DLL 416) empfängt.
Wenn gewünscht wird, unterschiedliche Totzeiten für das PWM-Signal und das komplementäre PWM-Signal einzufügen, ist ein zusätzlicher Multiplexer (in 4 nicht gezeigt) erforderlich, der die Vielzahl von Phasen von der DLL (das heißt der ersten DLL 414 oder der zweiten DLL 416) empfängt. In diesem Fall kann der zweite Multiplexer 420 eine erste Phase gemäß einem ersten Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung für das PWM-Signal auswählen und weiterleiten, und der zusätzliche Multiplexer kann eine zweite Phase gemäß einem zweiten Wert für eine Totzeit mit hoher Auflösung für das komplementäre PWM-Signal auswählen und weiterleiten.
Wenn gewünscht wird, nicht nur unterschiedliche Totzeiten an steigenden und fallenden Flanken der PWM-Signale einzufügen, sondern auch unterschiedliche Totzeiten für das PWM-Signal und das komplementäre PWM-Signal, sind drei zusätzliche Multiplexer (in 4 nicht gezeigt) erforderlich, welche die Vielzahl von Phasen von der DLL (das heißt der ersten DLL 414 oder der zweiten DLL 416) empfangen.
Der Wert für den Tastgrad mit niedriger Auflösung kann die MSBs (Most Significant Bits, höchstwertige Bits) eines vollständigen Wertes für den Tastgrad umfassen, und der Wert für den Tastgrad mit hoher Auflösung umfasst die LSBs (Least Significant Bits, niedrigstwertige Bits) des gesamten Wertes für den Tastgrad. Zum Beispiel können die MSBs des Wertes für den Tastgrad die Zeit, während der der PWM-Tastgrad auf „hoch” gesetzt ist („EIN” oder „1”) als ganze Zahl von Taktzyklen des Taktsignals angeben, und die LSBs des Wertes für den Tastgrad können die zusätzliche Zeit, während der der PWM-Tastgrad ebenfalls auf „hoch” gesetzt ist („EIN” oder „1”) als Bruchteile eines Taktzyklus des Taktsignals angeben.
Der Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung kann die MSBs (Most Significant Bits, höchstwertige Bits) eines vollständigen Wertes für die Totzeit umfassen, und der Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung umfasst die LSBs (Least Significant Bits, niedrigstwertige Bits) des gesamten Wertes für die Totzeit. Zum Beispiel können die MSBs des Wertes für die Totzeit die Dauer der Totzeit als ganze Zahl von Taktzyklen des Taktsignals angeben, und die LSBs des Wertes für die Totzeit können die zusätzliche Dauer der Totzeit als Bruchteile eines Taktzyklus des Taktsignals angeben.
Wie oben beschrieben ist, werden der Tastgrad mit hoher Auflösung und die Totzeit mit hoher Auflösung eingefügt, indem die Flanken von EIN/AUS- und/oder AUS/EIN-Übergängen in dem jeweiligen Signal unter Verwendung geeigneter Phasen verschoben werden, die auf der Grundlage von mittels Software bereitgestellten und aktualisierten Werten ausgewählt werden, wobei die Werte für den Tastgrad mit hoher Auflösung und die Werte für die Totzeit mit hoher Auflösung mittels Software in unterschiedlichen Zeitschlitzen und/oder mit unterschiedlicher Periodizität berechnet/aktualisiert werden können, das heißt, sie brauchen nicht zu demselben Zeitpunkt berechnet/aktualisiert zu werden. Da eine die Geschwindigkeit und/oder Auflösung des Einfügens einer Totzeit beschränkende Decodierung von Zählern in dem laufenden Betrieb nicht mehr erforderlich ist, kann ein hochgenaues Einfügen der Totzeit (das heißt ein Einfügen einer Totzeit mit hoher Auflösung) erreicht werden. Somit kann ein PWM-Signal mit einer hochgenauen EIN/AUS-Zeit und Totzeit in der Größenordnung von Picosekunden generiert werden.
Obwohl in dem vorliegenden Dokument spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben wurden, werden es die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet würdigen, dass die gezeigten und beschriebenen, spezifischen Ausführungsbeispiele durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen ersetzt werden können, ohne dass von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Diese Anmeldung soll jegliche Adaptionen oder Variationen der in dem vorliegenden Dokument erörterten, spezifischen Ausführungsbeispiele umfassen. Daher soll diese Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt werden.

Claims

Vorrichtung zum Einfügen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung in ein PWM-Signal, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Verzögerungsschaltungsanordnung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Taktsignal empfängt und eine Vielzahl von Phasen ausgibt; einen ersten Multiplexer, der mit der Verzögerungsschaltungsanordnung gekoppelt ist, um die Vielzahl von Phasen zu empfangen, und der so konfiguriert ist, dass er eine erste Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines ersten Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung weiterleitet; und eine Schaltungsanordnung, die mit dem ersten Multiplexer gekoppelt ist, um die erste Phase zu empfangen, und die so konfiguriert ist, dass sie das PWM-Signal empfängt und eine steigende Flanke und/oder eine fallende Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der empfangenen ersten Phase verschiebt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Verzögerungsschaltungsanordnung um eines von einer DLL (Delay-Locked Loop, Verzögerungs-Regelschleife), einem Gatterverzögerungselement und einem Verzögerungs-String handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der dem Multiplexer bereitgestellte erste Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung mittels Software aktualisiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen zweiten, mit der Verzögerungsschaltungsanordnung gekoppelten Multiplexer umfasst, und wobei der zweite Multiplexer so konfiguriert ist, dass er eine zweite Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines zweiten Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung weiterleitet; und die Schaltungsanordnung ferner so konfiguriert ist, dass sie die von dem ersten Multiplexer weitergeleitete erste Phase und die von dem zweiten Multiplexer weitergeleitete zweite Phase empfängt und eine steigende Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der von dem ersten Multiplexer weitergeleiteten ersten Phase verschiebt und eine fallende Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der von dem zweiten Multiplexer weitergeleiteten zweiten Phase verschiebt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen ersten Zähler umfasst, um wenigstens eine Totzeit mit niedriger Auflösung bereitzustellen, die auf der Grundlage wenigstens eines Wertes für eine Totzeit mit niedriger Auflösung in das PWM-Signal eingefügt werden soll.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der wenigstens eine Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung einen ersten Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung und einen zweiten Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung umfasst, und wobei der erste Zähler so konfiguriert ist, dass er eine erste Totzeit mit niedriger Auflösung bereitstellt, die auf der Grundlage des ersten Wertes für eine Totzeit mit niedriger Auflösung an steigenden Flanken des PWM-Signals eingefügt werden soll, und eine zweite Totzeit mit niedriger Auflösung, die auf der Grundlage des zweiten Wertes für eine Totzeit mit niedriger Auflösung an fallenden Flanken des PWM-Signals eingefügt werden soll.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung die MSBs (Most Significant Bits, höchstwertige Bits) eines vollständigen Wertes für eine Totzeit umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung die LSBs (Least Significant Bits, niedrigstwertige Bits) des vollständigen Wertes für die Totzeit umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Totzeit mit hoher Auflösung in das PWM-Signal eingefügt wird, in das die Totzeit mit niedriger Auflösung eingefügt wurde.
System zum Generieren von PWM-Signalen mit einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung, wobei das System Folgendes umfasst: einen ersten Zähler, um für ein PWM-Signal einen Tastgrad mit niedriger Auflösung vorzusehen; einen zweiten Zähler, um eine Totzeit mit niedriger Auflösung vorzusehen; eine DLL (Delay-Locked Loop, Verzögerungs-Regelschleife), die so konfiguriert ist, dass sie ein Taktsignal empfängt und eine Vielzahl von Phasen ausgibt; einen Multiplexer, der mit der DLL gekoppelt ist, um die Vielzahl von Phasen zu empfangen, und der so konfiguriert ist, dass er eine Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung weiterleitet; und eine Schaltungsanordnung, die mit dem Multiplexer gekoppelt ist, um die eine Phase zu empfangen, und die so konfiguriert ist, dass sie unter Verwendung der empfangenen einen Phase eine Totzeit mit hoher Auflösung einfügt.
System nach Anspruch 10, das ferner Folgendes aufweist: einen weiteren Multiplexer, der mit der DLL gekoppelt ist, um die Vielzahl von Phasen zu empfangen, die von der DLL ausgegeben werden, und der so konfiguriert ist, dass er eine einzelne Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines Wertes für einen Tastgrad mit hoher Auflösung weiterleitet; und eine weitere Schaltungsanordnung, die mit dem weiteren Multiplexer gekoppelt ist, um die einzelne, von dem weiteren Multiplexer weitergeleitete Phase zu empfangen, um einen Tastgrad mit hoher Auflösung vorzusehen.
System nach Anspruch 10, das ferner Folgendes aufweist: eine weitere DLL, die so konfiguriert ist, dass sie das Taktsignal empfängt und eine weitere Vielzahl von Phasen ausgibt; einen weiteren Multiplexer, der mit der weiteren DLL gekoppelt ist, um die weitere Vielzahl von Phasen zu empfangen, die von der weiteren DLL ausgegeben werden, und der so konfiguriert ist, dass er eine einzelne Phase der weiteren Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines Wertes für einen Tastgrad mit hoher Auflösung weiterleitet; und eine weitere Schaltungsanordnung, die mit dem weiteren Multiplexer gekoppelt ist, um die einzelne, von dem weiteren Multiplexer weitergeleitete Phase zu empfangen, und die so konfiguriert ist, dass sie unter Verwendung der empfangenen einzelnen Phase einen Tastgrad mit hoher Auflösung vorsieht.
System nach Anspruch 11, wobei die weitere Schaltungsanordnung so konfiguriert ist, dass sie den Tastgrad mit hoher Auflösung vorsieht, indem sie eine steigende Flanke und/oder eine fallende Flanke des Tastgrades mit niedriger Auflösung des PWM-Signals unter Verwendung der empfangenen einzelnen Phase verschiebt.
System nach Anspruch 10, wobei der zweite Zähler so konfiguriert ist, dass er eine Totzeit mit niedriger Auflösung vorsieht, die in das PWM-Signal und in ein komplementäres PWM-Signal eingefügt werden soll, das einen Tastgrad mit niedriger Auflösung aufweist, der komplementär zu dem Tastgrad mit niedriger Auflösung des PWM-Signals ist.
System nach Anspruch 14, wobei die weitere Schaltungsanordnung so konfiguriert ist, dass sie den Tastgrad mit hoher Auflösung vorsieht, indem sie, mittels der empfangenen einzelnen Phase, eine steigende Flanke und/oder eine fallende Flanke des Tastgrades mit niedriger Auflösung des PWM-Signals, bei dem die Totzeit mit niedriger Auflösung eingefügt wurde, und/oder eine steigende Flanke und/oder eine fallende Flanke des Tastgrades mit niedriger Auflösung des komplementären PWM-Signals, bei dem die Totzeit mit niedriger Auflösung eingefügt wurde, verschiebt.
Verfahren zum Einfügen einer anpassbaren Totzeit mit hoher Auflösung in ein PWM-Signal, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Taktsignals an einer Verzögerungsschaltungsanordnung und Generieren, mittels der Verzögerungsschaltungsanordnung, einer Vielzahl von Phasen; Empfangen der generierten Vielzahl von Phasen an einem ersten Multiplexer; Auswählen und Weiterleiten, durch den ersten Multiplexer, einer ersten Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines ersten Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung; und Verschieben einer steigenden Flanke und/oder einer fallenden Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der empfangenen ersten Phase, die durch den ersten Multiplexer weitergeleitet wurde.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der dem Multiplexer bereitgestellte erste Wert für die Totzeit mit hoher Auflösung mittels Software aktualisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner Folgendes umfasst: Empfangen der generierten Vielzahl von Phasen an einem zweiten Multiplexer; und Auswählen und Weiterleiten, durch den zweiten Multiplexer, einer zweiten Phase der Vielzahl von Phasen auf der Grundlage eines zweiten Wertes für eine Totzeit mit hoher Auflösung; wobei der Schritt des Verschiebens einer steigenden Flanke und/oder einer fallenden Flanke des PWM-Signals das Verschieben einer steigenden Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der von dem ersten Multiplexer weitergeleiteten ersten Phase und das Verschieben einer fallenden Flanke des PWM-Signals unter Verwendung der von dem zweiten Multiplexer weitergeleiteten zweiten Phase umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner das Einfügen von wenigstens einer Totzeit mit niedriger Auflösung in das PWM-Signal auf der Grundlage wenigstens eines Wertes für eine Totzeit mit niedriger Auflösung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der wenigstens eine Wert für die Totzeit mit niedriger Auflösung einen ersten Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung und einen zweiten Wert für eine Totzeit mit niedriger Auflösung umfasst und der Schritt des Einfügens wenigstens einer Totzeit mit niedriger Auflösung in das PWM-Signal das Einfügen einer ersten Totzeit mit niedriger Auflösung an steigenden Flanken des PWM-Signals auf der Grundlage des ersten Wertes für die Totzeit mit niedriger Auflösung und das Einfügen einer zweiten Totzeit mit niedriger Auflösung an fallenden Flanken des PWM-Signals auf der Grundlage des zweiten Wertes für die Totzeit mit niedriger Auflösung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Totzeit mit hoher Auflösung nach dem Einfügen der Totzeit mit niedriger Auflösung in das PWM-Signal eingefügt wird.