DE102018117014A1 - Fahrzeugmontierte signalgeneratorschaltung und fahrzeugmontierte stromversorgungseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Lehre vorgestellt, gemäß welcher eine Periodendauer eines PWM-Signals geändert werden kann und ein Tastverhältnis eines PWM-Signals näher an ein Solltastverhältnis gebracht werden kann.
Wenn in einer Signalgeneratorschaltung 1 eine Ein-Zeit, die auf einem idealen Tastverhältnis D1, das ein Wert ist, in welchem ein durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit 102 festgelegtes Solltastverhältnis Da widergespiegelt ist, und auf einem durch eine Periodendauer-Festlegeinheit 105 festgelegte Periodendauer-Festlegwert Ts basiert, als eine erste Ein-Zeit ty1 festgelegt ist und ein Wert, der basierend auf einer vorbestimmten Auflösung aus mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt ist und der ersten Ein-Zeit ty1 am nächsten liegt, als eine zweite Ein-Zeit ty2 festgelegt ist, erzeugt eine Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104 einen Periodendauer-Anpasswert derart, dass ein angepasstes Verhältnis (ein Verhältnis der zweiten Ein-Zeit ty2 zu dem Periodendauer-Anpasswert, der durch Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts Ts erlangt wird) näher an ein ideales Tastverhältnis D1 gebracht wird. Dann wird ein Ausgangstastverhältnis Dr derart festgelegt, dass der Periodendauer-Anpasswert eine Periodendauer der PWM-Signale ist und die zweite Ein-Zeit ty2 die Ein-Zeit der PWM-Signale ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung und eine fahrzeugmontierte Stromversorgungseinrichtung.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Herkömmlicherweise sind Spannungswandlungseinrichtungen zum Wandeln einer Spannung durch Ansteuern eines Schaltelements mit PWM-Signalen (Pulsweitenmodulations-Signalen) weit verbreitet. Bei diesen PWMgesteuerten Spannungswandlungseinrichtungen wird zum Beispiel basierend auf einem Sollwert einer Spannung ein Spannungsbefehlswert berechnet, ein Wert entsprechend dem berechneten Spannungsbefehlswert wird in einer PWM-Signalgeneratoreinheit festgelegt, und dadurch werden PWM-Signale mit einem Tastverhältnis generiert, das dem festgelegten Wert entspricht. So kann durch Ändern des Tastverhältnisses der PWM-Signale, die das Schaltelement ansteuern, entsprechend dem Sollwert der Spannung eine dem Sollwert des Spannungswerts entsprechende Ausgangsspannung erlangt werden.
  • Falls eine bei der PWM-Signalgeneratoreinheit festlegbare kleinste Einheit (das heißt, ein kleinstes Inkrement) eines Werts vergleichsweise groß ist, kann hier das Tastverhältnis der PWM-Signale Änderungen des Sollwerts nicht stetig folgen - die Ausgangsspannung ändert sich also stufenweise. Falls außerdem zum Beispiel der in der PWM-Signalgeneratoreinheit festzulegende Sollwert als eine Betriebsdauer der PWM-Steuerung berechnet wird, kann, wenn die kleinste festlegbare Einheit des Werts größer als die kleinste Einheit des Sollwerts ist, das Tastverhältnis der PWM-Signale Änderungen des Sollwerts der Spannung und Lastvariationen nicht stetig folgen - es treten also Fehler bei der Ausgangsspannung auf.
  • Diesbezüglich offenbart die JP 3-98470A einen PWM-Umrichter, bei welchem beim Berechnen einer Ein-Aus-Zeit eines PWM-Signals in jeder PWM-Steuerungsperiode die Ein-Aus-Zeit berechnet wird, indem eine Berechnung durchgeführt wird, bei welcher der Rest einer Division mit einem Spannungsbefehlswert als Dividend abgerundet wird, und basierend auf dem Berechnungsergebnis ein PWM-Puls ausgegeben wird. Der bei der genannten Berechnung auftretende Rest entspricht einem Spannungsbefehlswert, der in der Ein-Aus-Zeit nicht widergespiegelt ist und abgerundet wurde.
  • Bei diesem PWM-Umrichter wird der abgerundete Rest in der nächsten Periode und in den darauf folgenden Perioden bei der Berechnung sequenziell zu dem Spannungsbefehlswert addiert. Der bei der vorherigen Berechnung nicht in der Ein-Aus-Zeit widergespiegelte Rest wird bei der nächstmaligen Berechnung in der neuen Ein-Aus-Zeit widergespiegelt, der diesmalige Rest wird ferner bei der nächsten Berechnung widergespiegelt, und diese Berechnungen werden wiederholt. Als Ergebnis kann der Durchschnittswert der für die PWM-Signalgeneratoreinheit festzulegenden Ein-Aus-Zeit näher an einen ursprünglich festzulegenden Sollwert der Ein-Aus-Zeit gebracht werden. Das heißt, das kleinste Inkrement des für die PWM-Signalgeneratoreinheit festgelegten Werts kann im Mittel auf weniger als das tatsächliche Inkrement festgelegt werden.
  • Ein weiteres, in Zusammenhang mit der PWM-Steuerung auftretendes Problem ist das Problem des Rauschens, welches durch Unveränderlichmachen der PWM-Periodendauer verursacht wird. Als Verfahren zur Verringerung dieser Art von Rauschen wurde PWM-Steuerung mit Frequenzspreizung vorgeschlagen. Bei der PWM-Steuerung mit Frequenzspreizung wird das Auftreten von Rauschen durch zufälliges Ändern der PWM-Periodendauer unterdrückt. Die in der JP 2010-130850A offenbarte Lehre ist zum Beispiel eine Lehre, die eine solche PWM-Steuerung mit Frequenzspreizung betrifft.
  • VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
  • PATENTDOKUMENTE
  • JP 3-98470A und JP 2010-130850A sind Beispiele für den Stand der Technik.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
  • Es wurde jedoch keine Lehre vorgeschlagen, bei welcher ein Zeitteilungssteuerverfahren zum Erzielen von wesentlich kleineren kleinsten Einheiten des für die Generatoreinheit festgelegten Werts als die tatsächliche kleinste Einheit, wie es in der JP 3-98470A offenbart ist, und ein Verfahren zur Rauschverringerung durch Frequenzspreizung, wie es in der JP 2010-130850A offenbart ist, kombiniert sind. Die Vorteile der beiden Methoden wurden somit in keiner herkömmlichen Lehre gemeinsam bereitgestellt. Selbst wenn die Zeitteilungssteuermethode, wie sie in der JP 3-98470A offenbart ist, und die Frequenzspreizungsmethode, wie sie in der JP 2010-130850A offenbart ist, kombiniert werden, tritt, wenn diese Methoden gemeinsam verwendet werden, ohne ihren gegenseitigen Einfluss zu berücksichtigen, eine Situation auf, bei welcher die jeweiligen Vorteile nicht vollständig bereitgestellt werden können. Wenn ein Tastverhältnis unter Verwendung des in der JP 3-98470A offenbarten Zeitteilungssteuerverfahrens angepasst wird und die Frequenzspreizungsmethode einfach damit kombiniert wird, wird das Solltastverhältnis nicht wie erwartet festgelegt, da die Periodendauer auch dann zufällig geändert wird, wenn das Tastverhältnis durch die Zeitteilungssteuerung fein angepasst werden soll - der Vorteil der Zeitteilungssteuerung kann also nicht vollständig bereitgestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der vorstehend beschriebenen Situation und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, eine Lehre bereitzustellen, gemäß welcher eine Periodendauer eines PWM-Signals geändert werden kann und ein Tastverhältnis des PWM-Signals näher an ein Solltastverhältnis gebracht werden kann.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Eine fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung, welche ein Beispiel für die vorliegende Erfindung ist, ist eine fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung zum Generieren eines PWM-Signals zur Bereitstellung an eine Spannungswandlungseinrichtung, welche eine Ausgangsspannung ausgibt, die durch Wandeln einer Eingangsspannung mittels Ein- und Ausschalten eines Schalters gemäß dem PWM-Signal generiert wird, wobei die fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung aufweist:
    • eine Generatoreinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein PWM-Signal für die Spannungswandlungseinrichtung zu generieren;
    • eine Solltastverhältnis-Festlegeinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Solltastverhältnis, das ein Sollwert eines Tastverhältnisses des PWM-Signals ist, basierend auf einer Ausgabe von der Spannungswandlungseinrichtung festzulegen;
    • eine Periodendauer-Festlegeinheit, welche dazu eingerichtet ist, einen Periodendauer-Festlegwert des PWM-Signals festzulegen und den festgelegten Periodendauer-Festlegwert im Laufe der Zeit zu ändern; und
    • eine Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit, welche dazu eingerichtet ist, in der Generatoreinheit ein Ausgangstastverhältnis festzulegen, das ein Wert eines Tastverhältnisses ist, das auf dem durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Solltastverhältnis und dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwert basiert,
    • wobei die Generatoreinheit ein PWM-Signal generiert, bei welchem das Tastverhältnis auf das durch die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit festgelegte Ausgangstastverhältnis festgelegt wird, und,
    • wenn eine Ein-Zeit, die auf einem idealen Tastverhältnis, welches ein Wert ist, in welchem das durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegte Solltastverhältnis widergespiegelt ist, und auf dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwert basiert, als erste Ein-Zeit angesehen wird und ein nahe bei der ersten Ein-Zeit liegender Wert, der unter mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt ist, die basierend auf einer vorbestimmten Auflösung definiert sind, als eine zweite Ein-Zeit angesehen wird,
    • die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit dazu eingerichtet ist, einen Periodendauer-Anpasswert derart zu erzeugen, dass ein angepasstes Verhältnis, welches ein Verhältnis der zweiten Ein-Zeit zu dem Periodendauer-Anpasswert ist, der durch Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts erlangt wird, näher an das ideale Tastverhältnis gebracht wird, und das Ausgangstastverhältnis derart festzulegen, dass der Periodendauer-Anpasswert als Periodendauer des PWM-Signals dient und die zweite Ein-Zeit als Ein-Zeit des PWM-Signals dient.
  • Eine fahrzeugmontierte Stromversorgungseinrichtung, welche ein weiteres Beispiel für die vorliegende Erfindung ist, weist die vorstehend beschriebene fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung, eine Spannungswandlungseinrichtung und eine Solltastverhältnis-Erzeugungseinheit auf.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Funktion der Signalgeneratorschaltung das Ändern der Periodendauer des PWM-Signals, und sie kann die Periodendauer ändern, ohne die Periodendauer unveränderlich zu machen. Somit kann Rauschen, welches durch Unveränderlichmachen der Periodendauer verursacht wird, verringert werden.
  • Ferner erzeugt die Tastverhältnis-Festlegeinheit den Periodendauer-Anpasswert derart, dass das angepasste Verhältnis (das Verhältnis der zweiten Ein-Zeit zu dem Periodendauer-Anpasswert, der durch Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts erlangt wird) näher an das ideale Tastverhältnis gebracht wird, und sie legt das Ausgangstastverhältnis derart fest, dass der Periodendauer-Anpasswert die Periodendauer des PWM-Signals wird und die zweite Ein-Zeit eine Ein-Zeit des PWM-Signals wird. Selbst wenn das Ausgangstastverhältnis unter alleiniger Verwendung des Periodendauer-Festlegwerts (des durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Werts) und der zweiten Ein-Zeit (der gemäß der Auflösung definierten Ein-Zeit) festgelegt wird, ist es somit möglich, wenn die Abweichung zwischen dem Ausgangstastverhältnis und dem idealen Tastverhältnis groß wird, ein feines Anpassen der Periodendauer zum Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts durchzuführen, und das dem Ausgangstastverhältnis entsprechende (angepasste) Verhältnis nach der feinen Anpassung kann dem Solltastverhältnis näher gebracht werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltbild, das ein fahrzeugmontiertes Stromversorgungssystem mit einer fahrzeugmontierten Signalgeneratorschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
    • 2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das jede Funktion der fahrzeugmontierten Signalgeneratorschaltung gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf einer durch die fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung durchgeführten Steuerung zum Festlegen eines Ausgangstastverhältnisses gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines ersten Anpassungsvorgangs der in 3 gezeigten Steuerung zum Festlegen eines Ausgangstastverhältnisses veranschaulicht.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines zweiten Anpassungsvorgangs der in 3 gezeigten Steuerung zum Festlegen eines Ausgangstastverhältnisses veranschaulicht.
    • 6 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das ein Festlegungsbeispiel für potenzielle Periodendauerwerte und unter Verwendung der potenziellen Periodendauerwerte änderbare Periodendauern veranschaulicht.
    • 7A ist ein veranschaulichendes Diagramm, das ein Festlegungsbeispiel für ein ideales Tastverhältnis, einen Periodendauer-Festlegwert und eine erste Ein-Zeit zeigt.
    • 7B ist ein veranschaulichendes Diagramm, das ein Bestimmungsverfahren einer zweiten Ein-Zeit unter den in 7A gezeigten Bedingungen veranschaulicht.
    • 8 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das ein Beispiel für ein Beziehen des Periodendauer-Anpasswerts durch Ändern des Periodendauer-Festlegwerts und für ein Verringern eines Unterschieds zu einem idealen Tastverhältnis veranschaulicht.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
  • Die Signalgeneratorschaltung kann eine Korrekturwert-Erzeugungseinheit aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, basierend auf einem Unterschied zwischen dem durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Solltastverhältnis und dem durch die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Ausgangstastverhältnis einen Korrekturwert zu erzeugen, der ab dem nächsten Mal von der Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit verwendet wird. Die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit kann dazu eingerichtet sein, die erstmalige Ein-Zeit auf eine Ein-Zeit festzulegen, die basierend auf dem idealen Tastverhältnis bestimmt wird, welches ein Wert ist, der durch Korrigieren des durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Solltastverhältnisses mit dem bis zum letzten Mal durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit erzeugten Korrekturwert und dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwert erlangt wird.
  • So ist es möglich, das Ausgangstastverhältnis jedes Mal näher an das Solltastverhältnis zu bringen, und es ist auch möglich, einen nicht im Ausgangstastverhältnis widergespiegelten Abschnitt des Solltastverhältnisses ab dem nächsten Mal im Ausgangstastverhältnis widerzuspiegeln, und diese Genauigkeit nimmt durch mehrere Erzeugungsvorgänge zu.
  • Die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit kann dazu eingerichtet sein, einen addierten Wert, welcher durch Addieren des beim letzten Mal durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit erzeugten Korrekturwerts zu dem Solltastverhältnis erlangt wird, als ein ideales Tastverhältnis festzulegen, einen durch Multiplizieren des idealen Tastverhältnisses mit dem Periodendauer-Festlegwert erlangten Multiplikationswert als die erste Ein-Zeit festzulegen und einen der ersten Ein-Zeit am nächsten liegenden Wert, welcher aus den mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt ist, als die zweite Ein-Zeit festzulegen.
  • So ist es möglich, einen nicht im Ausgangstastverhältnis widergespiegelten Abschnitt des Solltastverhältnisses ab dem nächsten Mal im Ausgangstastverhältnis widerzuspiegeln.
  • Die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit kann so arbeiten, dass sie, wenn ein Unterschied zwischen einem Referenzverhältnis, welches ein Verhältnis der zweiten Ein-Zeit zu dem Periodendauer-Festlegwert ist, und dem idealen Tastverhältnis kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, das Referenzverhältnis als das Ausgangstastverhältnis festlegt, und dass sie, wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis und dem idealen Tastverhältnis größer als der oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, den Periodendauer-Anpasswert erzeugt und ein Ausgangstastverhältnis festlegt, bei welchem jener Periodendauer-Anpasswert die Periodendauer des PWM-Signals ist und die zweite Ein-Zeit die Ein-Zeit des PWM-Signals ist.
  • Wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis und dem idealen Tastverhältnis klein ist, kann auf diese Weise das Referenzverhältnis so, wie es ist, als Ausgangstastverhältnis festgelegt werden. Somit kann das Ausgangstastverhältnis, in welchem das Solltastverhältnis mit hoher Genauigkeit widergespiegelt ist, rasch erzeugt werden. Wenn andererseits der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis und dem idealen Tastverhältnis groß ist, wird der Periodendauer-Anpasswert durch Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts erzeugt. Somit kann das nahe bei dem idealen Tastverhältnis liegende angepasste Verhältnis erlangt werden. Selbst wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis und dem idealen Tastverhältnis groß ist, ist es demgemäß möglich, eine Situation zu verhindern, bei welcher ein Ausgangstastverhältnis festgelegt wird, das stark von dem idealen Tastverhältnis abweicht.
  • Die Periodendauer-Festlegeinheit kann dazu eingerichtet sein, den Periodendauer-Festlegwert derart festzulegen, dass ein Wert aus mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt wird, welche mit einem ersten Periodendauerintervall bestimmt sind. Die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit kann dazu eingerichtet sein, den Periodendauer-Anpasswert durch Ändern des durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwerts mit einem zweiten Periodendauerintervall zu erzeugen, das kürzer ist als das erste Periodendauerintervall.
  • So kann der Periodendauer-Anpasswert mit einem Verfahren erlangt werden, bei welchem der durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegte Periodendauer-Festlegwert feiner geändert wird. Somit ist es einfacher, einen Periodendauer-Anpasswert zu erlangen, der wünschenswerter für ein Näherbringen des angepassten Verhältnisses an das ideale Tastverhältnis ist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet „eine vorbestimmte Auflösung“ „eine Auflösung einer festlegbaren Ein-Zeit“, insbesondere die Feinheit (Granularität), mit der die Signalgeneratorschaltung eine Ein-Zeit ändern kann. Wenn die Auflösung grob ist, wird die kleinste Einheit, mit der die Generatoreinheit die Ein-Zeit ändern kann, groß. Wenn hingegen die Auflösung fein ist, wird die kleinste Einheit, mit der die Generatoreinheit die Ein-Zeit ändern kann, klein. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet „ein nahe bei der ersten Ein-Zeit liegender Wert wird als zweite Ein-Zeit festgelegt, wobei der Wert aus mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt ist, die basierend auf der vorbestimmten Auflösung bestimmt sind“, dass die nahe bei der ersten Ein-Zeit liegende Ein-Zeit aus den durch die Generatoreinheit ausgebbaren Ein-Zeiten (den gemäß der Auflösung schaltbaren Ein-Zeiten) ausgewählt wird.
  • Erste Ausführungsform
  • Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Ein in 1 gezeigtes fahrzeugmontiertes Stromversorgungssystem 100 umfasst hauptsächlich eine fahrzeugmontierte Stromversorgungseinrichtung 90 (im Folgenden auch als „Stromversorgungseinrichtung 90“ bezeichnet), welche durch eine Signalgeneratorschaltung 1, eine Spannungswandlungseinrichtung 2, eine Batterie 3, die als Stromversorgungseinheit dient, und eine mit Strom versorgte Last 4 gebildet ist. Das fahrzeugmontierte Stromversorgungssystem 100 ist als ein fahrzeugmontiertes Stromversorgungssystem eingerichtet, das die fahrzeugmontierte Last 4 basierend auf dem von der Batterie 3 zugeführten Strom mit Strom versorgt.
  • Die Batterie 3 ist durch ein bekanntes elektrisches Speichermittel wie etwa eine Bleispeicherbatterie gebildet und generiert eine vorbestimmte Spannung. Zum Beispiel ist ein Anschluss an einer Hochpotenzialseite der Batterie 3 elektrisch mit einem ersten Leitungspfad 31 verbunden, und ein Anschluss an einer Niederpotenzialseite der Batterie 3 ist elektrisch mit Masse verbunden.
  • Eine Funktion der Spannungswandlungseinrichtung 2 ist das Erzeugen einer Ausgangsspannung durch Wandeln einer Eingangsspannung mittels Ein- und Ausschalten von Schaltern 21 und 22 gemäß dem PWM-Signal. Die Spannungswandlungseinrichtung 2 ist elektrisch mit der externen Batterie 3 und der Last 4 verbunden, und eine ihrer Funktionen ist das Tiefsetzen einer von der Batterie 3 zugeführten Gleichspannung und Bereitstellen der tiefgesetzten Spannung an die Last 4. Diese Spannungswandlungseinrichtung 2 weist einen Wandler CV, der eine Gleichspannung tiefsetzt, eine Ansteuerschaltung 26, die den Wandler CV ansteuert, einen Kondensator 25, der die durch den Wandler CV tiefgesetzte Spannung glättet, und eine Stromerfassungsschaltung 28 zum Erfassen eines Ausgangsstroms auf. Der Ausgangsstrom des Wandlers CV wird der Last 4 über die Stromerfassungsschaltung 28 zugeführt, und eine der Last 4 zugeführte Spannung wird der Signalgeneratorschaltung 1 bereitgestellt.
  • Zwischen dem ersten Leitungspfad 31 und einem zweiten Leitungspfad 32 ist der Wandler CV bereitgestellt, welcher ein sogenannter einphasiger Wandler ist. Der Wandler CV weist die Schalter 21 und 22 und einen Induktor 23 auf und führt Spannungswandlungen durch Umschalten der Schalter 21 und 22 durch. Der Schalter 21 auf der High-Seite ist zum Beispiel durch ein Halbleiterschaltelement gebildet, und in dem in 1 gezeigten Beispiel ist er ein n-Kanal-MOSFET, bei welchem eine von der Batterie 3 zugeführte Gleichspannung (eine am ersten Leitungspfad 31 anliegende Gleichspannung) am Drain anliegt. Der Schalter 22 auf der Low-Seite wird zum Beispiel durch ein Halbleiterschaltelement gebildet, und in dem in 1 gezeigten Beispiel wird er durch ein n-Kanal-MOSFET gebildet. Der Drain des Schalters 22 ist elektrisch mit einem Knoten verbunden, der den Schalter 21 und den Induktor 23 verbindet, und die Source des Schalters 22 ist mit Masse verbunden. Ein Ende des Induktors 23 ist elektrisch mit dem Kondensator 25 verbunden, und sein anderes Ende ist elektrisch mit der Source des Schalters 21 verbunden.
  • Der als Leitungspfad auf der Eingangsseite dienende erste Leitungspfad 31 ist mit dem Drain des high-seitigen Schalters 21 verbunden, und der Drain des low-seitigen Schalters 22 und das eine Ende des Induktors 23 sind elektrisch mit der Source des Schalters 21 verbunden. Ein Ansteuersignal (Ein-Signal) und ein Nichtansteuersignal (Aus-Signal), die von der Ansteuerschaltung 26 bereitgestellt werden, werden an das Gate des Schalters 21 eingegeben, und der Schalter 21 ist dazu eingerichtet, als Reaktion auf das von der Ansteuerschaltung 26 bereitgestellte Signal zwischen ein und aus umgeschaltet zu werden. Ebenso werden ein Ansteuersignal (Ein-Signal) und ein Nichtansteuersignal (Aus-Signal), die von der Ansteuerschaltung 26 bereitgestellt werden, an das Gate des Schalters 22 eingegeben, und der Schalter 22 ist dazu eingerichtet, als Reaktion auf das von der Ansteuerschaltung 26 bereitgestellte Signal zwischen ein und aus umgeschaltet zu werden.
  • Die Ansteuerschaltung 26 legt an die Gates der Schalter 21 und 22 basierend auf dem durch eine Generatoreinheit 16 bereitgestellten PWM-Signal ein Ein-Signal zum abwechselnden Einschalten der Schalter 21 und 22 bei jeweiligen Steuerperioden an. Dem Gate des Schalters 21 wird ein Ein-Signal bereitgestellt, dessen Phase in Bezug auf das dem Gate des Schalters 22 bereitgestellte Ein-Signal und unter Berücksichtigung einer sogenannten Totzeit invertiert ist.
  • Die Signalgeneratorschaltung 1 bildet einen Abschnitt der Stromversorgungseinrichtung 90 und ist dazu eingerichtet, PWM-Signale zu generieren, die der Spannungswandlungseinrichtung 2 der Stromversorgungseinrichtung 90 bereitzustellen sind. Die Signalgeneratorschaltung 1 ist als eine Schaltung eingerichtet, welche die Ein-Zeit der an die Spannungswandlungseinrichtung 2 auszugebenden PWM-Signale aus mehreren vorbestimmten festlegbaren Werten basierend auf dem festgelegten Sollwert (eine später beschriebene Soll-Ein-Zeit ta) auswählt, und sie kann die Ein-Zeit auf die ausgewählte Ein-Zeit festlegen. Die Details der Signalgeneratorschaltung 1 werden später beschrieben.
  • Eine Steuereinheit 10 weist einen Mikrocomputer mit einer CPU 11 auf. Die CPU 11 ist über einen Bus mit einem ROM 12, in welchem Informationen wie etwa ein Programm gespeichert sind, einem RAM 13, das generierte Informationen vorübergehend speichert, und einem A/D-Wandler 14 verbunden, der eine analoge Spannung in einen digitalen Wert wandelt. Die CPU 11 ist über den Bus auch mit der Generatoreinheit 16 verbunden. Eine von der Stromerfassungsschaltung 28 bereitgestellte Erfassungsspannung und eine an die Last 4 zuzuführende Ausgangsspannung werden dem A/D-Wandler 14 bereitgestellt. Bei dieser Ausgestaltung bilden die Stromerfassungsschaltung 28 und ein Pfad 18, über welchen eine Spannung an den A/D-Wandler 14 eingegeben wird, eine Ausgangserfassungseinheit, deren Funktion darin besteht, einen Ausgangsstrom und eine Ausgangsspannung des Wandlers CV (Spannungswandlungseinheit) zu erfassen. Man beachte, dass der Pfad 18 in dem in 1 gezeigten Beispiel dazu eingerichtet ist, eine Spannung des ausgangsseitigen zweiten Leitungspfads 32 an den A/D-Wandler 14 einzugeben, er kann jedoch auch dazu eingerichtet sein, eine durch Teilen einer Spannung des zweiten Leitungspfads 32 erlangte Spannung an den A/D-Wandler 14 einzugeben.
  • Die Generatoreinheit 16 ist als eine bekannte PWM-Signalgeneratorschaltung eingerichtet und erzeugt PWM-Signale mit einer Periodendauer und einem Ein-Signal, die durch die Steuereinheit 10 festgelegt sind. Die Generatoreinheit 16 weist zum Beispiel eine interne Uhr (nicht gezeigt) auf und erzeugt PWM-Signale mit einer Ein-Zeit, die ein ganzzahliges Vielfaches des Takts der internen Uhr beträgt. Die durch die Generatoreinheit 16 erzeugten PWM-Signale werden der Ansteuerschaltung 26 bereitgestellt.
  • Die Stromerfassungsschaltung 28 weist einen Widerstand 24 und einen Differenzverstärker 27 auf. Ein Spannungsabfall an dem Widerstand 24, der durch den Ausgangsstrom verursacht wird, der von dem Wandler CV fort fließt, wird von dem Differenzverstärker 27 verstärkt und wird zu einer Erfassungsspannung, die dem Ausgangsstrom entspricht. Diese Erfassungsspannung wird durch den A/D-Wandler 14 in einen digitalen Wert gewandelt.
  • Die auf diese Weise eingerichtete Spannungswandlungseinrichtung 2 dient als Tiefsetzwandler mit Synchrongleichrichtung, schaltet den low-seitigen Schalter 22 synchron mit dem Betrieb des high-seitigen Schalters 21 ein und aus, setzt eine am ersten Leitungspfad 31 anliegende Gleichspannung tief und legt die tiefgesetzte Ausgangsspannung an den zweiten Leitungspfad 32 an. Die „am ersten Leitungspfad 31 anliegende Gleichspannung“ ist eine Eingangsspannung, die an den Wandler CV eingegeben wird. Insbesondere ist sie ein Potenzialunterschied zwischen einem Potenzial an dem ersten Leitungspfad 31 und einem vorbestimmten Referenzpotenzial (Massepotenzial). Die „am zweiten Leitungspfad 32 anliegende Gleichspannung“ ist eine Ausgangsspannung, die von dem Wandler CV ausgegeben wird. Insbesondere ist sie ein Potenzialunterschied zwischen einem Potenzial an dem zweiten Leitungspfad 32 und einem vorbestimmten Referenzpotenzial (Massepotenzial). Bei der in 1 gezeigten Spannungswandlungseinrichtung 2 werden der erste Zustand, bei welchem der Schalter 21 im Ein-Zustand ist und der Schalter 22 im Aus-Zustand ist, und der zweite Zustand, bei welchem der Schalter 21 im Aus-Zustand ist und der Schalter 22 im Ein-Zustand ist, durch PWM-Signale, die von der Ansteuerschaltung 26 komplementär an die Gates der Schalter 21 und 22 zugeführt werden, abwechselnd umgeschaltet und dabei wird die Totzeit festgelegt. Durch dieses Vorgehen wird die am ersten Leitungspfad 31 anliegende Gleichspannung tiefgesetzt, und die tiefgesetzte Spannung wird an den zweiten Leitungspfad 32 ausgegeben. Die Ausgangsspannung am zweiten Leitungspfad 32 hängt von dem Tastverhältnis der dem Gate des Schalters 21 bereitzustellenden PWM-Signale ab.
  • Als Nächstes werden Details der Signalgeneratorschaltung 1 beschrieben.
  • Bei der Stromversorgungseinrichtung 90 (Steuereinrichtung), welche die Spannungswandlungseinrichtung 2 (gesteuerte Einheit) umfasst, deren Ausgang bzw. Ausgabe durch die PWM-Signale gesteuert wird, ist die Signalgeneratorschaltung 1 als eine Schaltung eingerichtet, welche die der Spannungswandlungseinrichtung 2 bereitzustellenden PWM-Signale generiert.
  • Die Steuereinheit 10 der Signalgeneratorschaltung 1 weist die in 2 gezeigten Funktionen auf und führt mit dem in 3 gezeigten Ablauf arithmetische Steuerungen durch. Die in 3 gezeigte arithmetische Steuerung wird zum Beispiel zu jeder einzelnen Periode der PWM-Signale von der Steuereinheit 10 durchgeführt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird beim Durchführen der Steuerung in 3 in Schritt S1 zu jeder Periode der PWM-Signale die Ausgangsspannung bezogen, die am Leitungspfad (dem zweiten Leitungspfad 32) an der Ausgangsseite der Spannungswandlungseinrichtung 2 anliegt. Die Funktion einer Ausgangsspannungsbezugseinheit 101 wird insbesondere durch den A/D-Wandler 14 und die CPU 11 durchgeführt, und es wird ein Wert der Spannung (Ausgangsspannung) bezogen, die am zweiten Leitungspfad 32 anliegt. Diese Ausgangsspannung wird vorübergehend in einer Speichereinheit in der Steuereinheit 10 gespeichert.
  • Nachdem in dem in 3 gezeigten Schritt S1 die Spannung bezogen worden ist, die am zweiten Leitungspfad 32 anliegt, (Ausgangsspannung V2), wird Schritt S2 durchgeführt und es wird ein Solltastverhältnis Da festgelegt. Eine in 2 gezeigte Solltastverhältnis-Festlegeinheit 102 ist ein Abschnitt zum Verwirklichen einer Funktion von Schritt S2. Insbesondere dient die Steuereinheit 10 (oder die Steuereinheit 10 und das Speichermittel) als Solltastverhältnis-Festlegeinheit 102 und legt das Solltastverhältnis Da, welches ein Sollwert des Tastverhältnisses der PWM-Signale ist, entsprechend der Ausgabe von der Spannungswandlungseinrichtung 2 fest. Das Solltastverhältnis Da beträgt ta/Tb, wobei es sich um das Verhältnis der Soll-Ein-Zeit ta zu einer vorbestimmten Referenzperiodendauer Tb handelt, und in Schritt S2 werden die Referenzperiodendauer Tb und die Soll-Ein-Zeit ta als Werte zum Bestimmen des Solltastverhältnisses Da spezifiziert. Die Referenzperiodendauer Tb ist ein vorbestimmter unveränderlicher Wert, der durch eine Referenzperiodendauer-Festlegeinheit 102B festgelegt worden ist. Die Referenzperiodendauer-Festlegeinheit 102B kann eine Ausgestaltung aufweisen, die die Referenzperiodendauer Tb als unveränderlichen Wert bereithalten kann, und sie ist durch eine Speichereinheit wie etwa das ROM 12 verwirklicht. Da die Referenzperiodendauer Tb ein unveränderlicher Wert ist, ist auch das Solltastverhältnis Da festgelegt, wenn die Soll-Ein-Zeit ta bestimmt ist. Demgemäß wird in Schritt S2 die Soll-Ein-Zeit ta berechnet.
  • In Schritt S2 berechnet die Steuereinheit 10 basierend auf dem in Schritt S1 bezogenen Ausgangswert V2 und auf einer vorbestimmten Sollspannung Vt eine Betriebsdauer (eine Soll-Ein-Zeit ta) unter Verwendung einer bekannten Rückkopplungsberechnung. Die Funktion einer Rückkopplungsberechnungseinheit (einer PID-Berechnungseinheit) 102A (in 2 gezeigt), welche Schritt S2 ausführt, wird im Speziellen von der CPU 11 durchgeführt. Die CPU 11 dient als Rückkopplungsberechnungseinheit, welche die Betriebsdauer basierend auf der Ausgabe von der Spannungswandlungseinrichtung 2 festlegt. In diesem Beispiel entspricht die Ausgangsspannung einer Steuerungsdauer bei der PID-Steuerung und die Ein-Zeit entspricht einer Betriebsdauer bei der PID-Steuerung. Insbesondere wird basierend auf einer Abweichung zwischen der Ausgangsspannung V2, die am zweiten Leitungspfad 32 anliegt, und der vorbestimmten Sollspannung Vt mittels einer bekannten PID-Berechnung eine Rückkopplungsberechnung durchgeführt und die in der nächsten Periode als Sollwert dienende Ein-Zeit (Soll-Ein-Zeit ta) als Betriebsdauer festgelegt. Bei der Durchführung der Rückkopplungsberechnung durch PID-Steuerung bestehen hinsichtlich der Festlegung einer proportionalen Verstärkung, einer differenziellen Verstärkung oder einer integralen Verstärkung keine Einschränkungen, und es können diverse Werte festgelegt werden. Das Beziehen der Betriebsdauer (der Soll-Ein-Zeit ta) und der Referenzperiodendauer Tb auf diese Weise ist ein „Festlegen des Solltastverhältnisses Da“ in Schritt S2.
  • Nach dem in 3 gezeigten Schritt S2 wird Schritt S3 ausgeführt und das ideale Tastverhältnis D1 bestimmt. Eine in 2 gezeigte Einheit 104A zur Bestimmung des idealen Tastverhältnisses ist ein Abschnitt zum Verwirklichen der Funktion des Schritts S2. Insbesondere dient die Steuereinheit 10 als Einheit 104A zur Bestimmung des idealen Tastverhältnisses und bestimmt das ideale Tastverhältnis D1. Das ideale Tastverhältnis D1 ist ein ideales Tastverhältnis, das durch Widerspiegeln des durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit 102 festgelegten Solltastverhältnisses Da erlangt ist. Insbesondere ist es ein Wert, der durch Korrigieren des Solltastverhältnisses Da mit einem bis zum letzten Mal durch eine Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 generierten Korrekturwert Df erlangt ist, (spezieller ein addierter Wert (Da + Df), der durch Addieren des beim letzten Mal durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 erzeugten Korrekturwerts Df zu dem Solltastverhältnis Da erlangt ist). Die Einheit 104A zur Bestimmung des idealen Tastverhältnisses führt Schritt S3 in jeder Periode eines PWM-Signals aus und berechnet einen Wert, welcher durch Addieren des Tastverhältnisses Da (der Wert ta/Tb, der durch Dividieren der jüngsten durch die Rückkopplungsberechnungseinheit 102A festgelegten Soll-Ein-Zeit ta durch die Referenzperiodendauer Tb erlangt wird) und des jüngsten durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 bestimmten Korrekturwerts Df (der Rest aus der vorherigen Periode) erlangt wird, als das ideale Tastverhältnis D1. Das heißt, das ideale Tastverhältnis D1 wird in jeder Periode der PWM-Signale unter Verwendung des arithmetischen Ausdrucks D 1=ta/Tb+Df berechnet.
  • Nach dem in 3 gezeigten Schritt S3 wird Schritt S4 ausgeführt und ein Periodendauer-Festlegwert Ts erlangt. Die in 2 gezeigte Periodendauer-Festlegeinheit 105 ist ein Abschnitt zum Verwirklichen der Funktion von Schritt S4. Im Speziellen dienen die CPU 11 und die Speichereinheit (zum Beispiel das ROM 12) als Periodendauer-Festlegeinheit 105. In der Periodendauer-Festlegeinheit 105 werden mehrere Periodendauern, bei welchen es sich um Periodendauern handelt, die durch die Generatoreinheit 16 festgelegt werden können und die innerhalb eines vorbestimmten Periodendauer-Wertebereichs liegen, als potenzielle Periodendauern vorbereitet, und es wird eine Periodendauer zufällig aus diesen mehreren Periodendauern ausgewählt. Im ROM 12 sind Daten gespeichert, in welchen die mehreren Periodendauern tabelliert sind, bei welchen es sich um Periodendauern handelt, die durch die Generatoreinheit 16 festgelegt werden können und die innerhalb des vorbestimmten Periodendauer-Wertebereichs liegen (Frequenzspreizungstabelle), und die CPU 11 wählt in Schritt S4, der zu jeder Periode ausgeführt wird, zufällig eine Periodendauer aus der Frequenzspreizungstabelle aus. Dieser ausgewählte Periodendauerwert wird in der Speichereinheit (zum Beispiel im RAM 13) als Periodendauer-Festlegwert Ts bereitgehalten. Der Periodendauer-Festlegwert Ts ist ein in der tatsächlichen Periodendauer der nächsten neu erzeugten PWM-Signale widerzuspiegelnder Wert. Wenn die vorbestimmte erste Bedingung erfüllt ist, dient der Periodendauer-Festlegwert, so wie er ist, als eine tatsächliche Periodendauer, und wenn die vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt ist, dient ein Wert, der durch feines Anpassen des Periodendauer-Festlegwerts Ts durch ein später beschriebenes Verfahren (zum Beispiel die in 4 und 5 gezeigten Verfahren) erlangt wird, als die tatsächliche Periodendauer. Wie vorstehend beschrieben ist, ist eine Funktion der Periodendauer-Festlegeinheit 105 das Festlegen des Periodendauer-Festlegwerts Ts. Eine weitere ihrer Funktionen ist das Ändern des Periodendauer-Festlegwerts Ts im Laufe der Zeit. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel wird Schritt S4 in jeder Periode der PWM-Signale ausgeführt, und der Wert des Periodendauer-Festlegwerts Ts wird bei jeder Ausführung des Schritts S4 aktualisiert.
  • Nach dem in 3 gezeigten Schritt S4 wird Schritt S5 ausgeführt und eine erste Ein-Zeit ty1 (ideale Ein-Zeit) bestimmt. Eine in 2 gezeigte Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit ist ein Abschnitt zum Verwirklichen einer Funktion von Schritt S5. Insbesondere dient die CPU 11 als Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit. Die erste Ein-Zeit ty1 ist eine ideale Ein-Zeit zum Erlangen des idealen Tastverhältnisses D1 bei festgelegter Periodendauer-Festlegwert Ts, und sie ist eine Ein-Zeit, die auf dem idealen Tastverhältnis D1 und dem Periodendauer-Festlegwert Ts basiert (spezieller ist sie ein multiplizierter Wert, der durch Multiplizieren des idealen Tastverhältnisses D1 mit dem Periodendauer-Festlegwert Ts erlangt wird (D1×Ts)). Die Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit führt Schritt S5 in jeder Periode von PWM-Signalen aus und bestimmt die erste Ein-Zeit ty1 (die ideale Ein-Zeit) durch Multiplizieren des in Schritt S3 bestimmten idealen Tastverhältnisses D1 (eines Werts, der erlangt wird, indem ein Wert, welcher durch Dividieren der jüngsten durch die Rückkopplungsberechnungseinheit 102A festgelegten Soll-Ein-Zeit ta durch die Referenzperiodendauer Tb erlangt wird, zu dem jüngsten durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 bestimmten Korrekturwert Df (dem vorherigen Rest) addiert wird) mit dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit 105 bestimmten jüngsten Periodendauer-Festlegwert Ts. Das heißt, die erste Ein-Zeit ty1 wird durch Berechnen von ty1=Ts×D1 in Schritt S5 in jeder Periode der PWM-Signale erlangt.
  • Die Einheit 104A zur Bestimmung des idealen Tastverhältnisses und die Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit führen in jeder Periode von PWM-Signalen Schritt S3 und S5 aus und bestimmen die erste Ein-Zeit ty1 basierend auf dem jüngsten idealen Tastverhältnis D1 und dem jüngsten Periodendauer-Festlegwert Ts.
  • Nach dem in 3 gezeigten Schritt S5 wird Schritt S6 ausgeführt und eine zweite Ein-Zeit ty2 (tatsächliche Ein-Zeit) bestimmt. Eine in 2 gezeigte Einheit 104C zur Bestimmung der zweiten Ein-Zeit ist ein Abschnitt zum Verwirklichen einer Funktion von Schritt S6. Insbesondere dient die CPU 11 als Einheit 104C zur Bestimmung der zweiten Ein-Zeit und bestimmt die zweite Ein-Zeit ty2 (tatsächliche Ein-Zeit) basierend auf der ersten Ein-Zeit ty1 (der idealen Ein-Zeit) und einer PWM-Auflösung. Die zweite Ein-Zeit ty2 ist ein nahe bei der ersten Ein-Zeit ty1 hegender Wert, wobei der Wert aus den mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt wird, welche basierend auf der (vorbestimmten) Auflösung des Festlegens der Ein-Zeit in der Signalgeneratorschaltung 1 bestimmt werden (insbesondere ein der ersten Ein-Zeit ty1 am nächsten liegender Wert, wobei der Wert aus den mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt wird). Die Einheit 104C zur Bestimmung der zweiten Ein-Zeit führt Schritt S6 in jeder Periode der PWM-Signale aus und bestimmt den potenziellen Festlegwert, welcher nahe bei der jüngsten durch die Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit bestimmten ersten Ein-Zeit liegt, als zweite Ein-Zeit ty2, wobei der potenzielle Festlegwert aus den mehreren Festlegwerten ausgewählt wird, bei welchen es sich um Ein-Zeit-Werte handelt, die die Generatoreinheit 16 ausgeben kann. Vorliegend ist mit „potenzieller Festlegwert“ ein Wert gemeint, welcher ein ganzzahliges Vielfaches einer minimalen Einheit (eines minimalen Inkrements) ist und welcher sich in einer Änderung des ausgegebenen PWM-Signals widerspiegelt, wenn er in der Generatoreinheit 16 festgelegt wird. Hierbei ist die kleinste Einheit die Auflösung, d. h., das kleinste festlegbare Ein-Zeit-Intervall. Im Speziellen ist die Ein-Zeit von PWM-Signalen, die die Generatoreinheit 16 ausgibt, unter den ganzzahligen Vielfachen der vorstehend erwähnten minimalen Einheit (den potenziellen Festlegwerten) auszuwählen. Die Einheit 104C zur Bestimmung der zweiten Ein-Zeit bestimmt aus den mehreren vorbestimmten potenziellen Festlegwerten, welche größer als oder gleich bzw. kleiner als oder gleich der jüngsten durch die Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit bestimmten ersten Ein-Zeit ty1 sind, den am nächsten bei der jüngsten ersten Ein-Zeit liegenden potenziellen Festlegwert als die zweite Ein-Zeit ty2.
  • Nach dem in 3 gezeigten Schritt S6 werden die Schritte S7 bis S10 durchgeführt, und das Ausgangstastverhältnis wird festgelegt. Eine PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D ist ein Abschnitt zum Verwirklichen der Funktionen der Schritte S7 bis S10. Insbesondere dient die CPU 11 als PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D und legt das Ausgangstastverhältnis, das ein Wert eines tatsächlich für die PWM-Signale verwendeten Tastverhältnisses ist, basierend auf dem durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Solltastverhältnis Da und dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwert fest. Die als PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D dienende CPU 11 führt zuerst Schritt S7 aus und vergleicht das ideale Tastverhältnis D1 mit dem Referenzverhältnis Db. Das Referenzverhältnis Db beträgt ty2/Ts, wobei es sich ein Verhältnis der zweiten Ein-Zeit ty2 zur Periodendauer-Festlegwert Ts handelt. Das heißt, Db=ty2/Ts. In Schritt S7 vergleicht die CPU 11 D1 mit Db. Falls D1=Db ist, führt die CPU 11 Schritt S8 aus; falls D1<Db ist, führt sie Schritt S9 aus, und falls D1>Db ist, führt sie Schritt S10 aus.
  • Falls die CPU 11 (die PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) in Schritt S7 bestimmt, dass D1=Db ist, legt sie in Schritt S8 das Referenzverhältnis Db (ty2/Ts) als das Ausgangstastverhältnis Dr fest. Der Fall D1=Db ist ein Fall, bei welchem, wenn als Periodendauer der Periodendauer-Festlegwert Ts und als Ein-Zeit die zweite Ein-Zeit ty2 festgelegt sind, das Tastverhältnis mit dem idealen Tastverhältnis D1 übereinstimmt. Wenn die PWM-Signale mit der Periodendauer des Periodendauer-Festlegwerts Ts und der Ein-Zeit der zweiten Ein-Zeit ty2 erzeugt werden, besteht in diesem Fall keine Abweichung zwischen dem Tastverhältnis (Referenzverhältnis) und dem idealen Tastverhältnis D1, das Referenzverhältnis wird somit als das Ausgangstastverhältnis festgelegt. In diesem Fall wird die Periodendauer der PWM-Signale auf Ts aktualisiert, die Ein-Zeit der PWM-Signale wird auf ty2 aktualisiert, und beide Werte werden in der Speichereinheit oder dergleichen gespeichert. Wenn die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) die Periodendauer der PWM-Signale auf Ts und die Ein-Zeit der PWM-Signale auf ty2 aktualisiert, legt die Generatoreinheit 16 die Periodendauer auf Ts und die Ein-Zeit auf ty2 fest und generiert dann die PWM-Signale, deren Ausgangstastverhältnis Dr auf das Referenzverhältnis Db (ty2/Ts) festgelegt ist. Man beachte, dass die Generatoreinheit 16 dazu eingerichtet ist, die Periodendauer und die zweite Ein-Zeit, die in der Speichereinheit oder dergleichen gespeichert sind, (die jüngste durch die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104 festgelegte Ein-Zeit (zweite Ein-Zeit) und Periodendauer) in jeder Periode der PWM-Signale widerzuspiegeln, und dazu eingerichtet ist, die PWM-Signale zu generieren.
  • In Schritt S8 wird außerdem, wenn das Referenzverhältnis Db (ty2/Ti) als das Ausgangstastverhältnis Dr festgelegt wird, bei der Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 der Korrekturwert Df auf null aktualisiert. In diesem Fall wird der beim nächstmaligen Erzeugen des idealen Tastverhältnisses D1 in Schritt S3 verwendete Korrekturwert Df null. Es sei darauf hingewiesen, dass in Schritt S7 und S8 nicht nur der Fall als D1=Db betrachtet werden kann, bei welchem der Unterschied zwischen dem idealen Tastverhältnis D1 und dem Referenzverhältnis Db genau null beträgt, sondern auch Fälle als D1=Db betrachtet werden können, bei denen der Unterschied zwischen dem idealen Tastverhältnis D1 und dem Referenzverhältnis Db weniger als ein vorbestimmter Wert (ein geringfügiger Wert größer null) beträgt.
  • Als Nächstes wird der in 3 gezeigte erste Anpassungsvorgang beschrieben. Falls in Schritt S7 bestimmt wird, dass D1<Db ist, führt die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) in Schritt S9 den in 4 gezeigten ersten Anpassungsvorgang durch. Bei dem in 4 gezeigten Anpassungsvorgang werden durch Erhöhen des Periodendauer-Festlegwerts Ts in einem Erhöhungsbereich mehrere geänderte Periodendauern Tr erlangt, und dann wird aus den erlangten mehreren geänderten Periodendauern Tr ein Wert erlangt, bei welchem ein Änderungsverhältnis Dc (ty2/Tr) dem idealen Tastverhältnis D1 am nächsten liegt. Im Speziellen wird als Erstes in Schritt S21 N auf 1 gesetzt. Als Nächstes wird in Schritt S22 die geänderte Periodendauer Tr beim aktuellen Wert von N als Tr=Ts+N×D2 berechnet, und dann wird das zugehörige Änderungsverhältnis Dc als Dc=ty2/Tr berechnet. Dann bestimmt die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) in dem auf Schritt S22 folgenden Schritt S23, ob der aktuelle Wert von N ein Maximalwert Nmax ist, und falls der aktuelle Wert von N kleiner als der Maximalwert Nmax ist, erhöht die CPU 11 in Schritt S24 N um 1 und legt ein neues N fest (inkrementiert N). Nach Schritt S24 kehrt die CPU 11 zu Schritt S22 zurück und setzt die Verarbeitung beginnend mit Schritt S22 fort. Auf diese Weise wird der Wert von N sequenziell von 1 bis Nmax geändert, und die geänderte Periodendauer und das Änderungsverhältnis werden für jeden Wert von N erlangt.
  • Wenn in Schritt S23 bestimmt wird, dass der aktuelle Wert von N der Maximalwert Nmax ist (im Fall von „Ja“ in Schritt S23), identifiziert die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) das dem idealen Tastverhältnis D1 am nächsten liegende Änderungsverhältnis unter den mehreren Änderungsverhältnissen Dc (ty2/Tr), die durch sequenzielles Ändern des Werts von N von 1 bis Nmax erlangt wurden, und wählt die geänderte Periodendauer bei diesem Änderungsverhältnis als den Periodendauer-Anpasswert Tx (Schritt S25). Auf diese Weise wird der Periodendauer-Anpasswert Tx derart erzeugt, dass ein angepasstes Verhältnis Dg (ty2/Tx: das Verhältnis der zweiten Ein-Zeit ty2 zu dem Periodendauer-Anpasswert Tx, der durch Erhöhen des Periodendauer-Festlegwerts Ts erlangt wird) näher an das ideale Tastverhältnis D1 gebracht.
  • Nach Schritt S25 legt die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) den Periodendauer-Anpasswert Tx als Periodendauer von PWM-Signalen fest, legt die zweite Ein-Zeit ty2 als Ein-Zeit der PWM-Signale fest, und legt das angepasste Verhältnis Dg (ty2/Tx: das Verhältnis der zweiten Ein-Zeit ty2 zu dem Periodendauer-Anpasswert Tx, der durch Erhöhen des Periodendauer-Festlegwerts Ts erlangt wird) als das Ausgangstastverhältnis Dr fest (Schritt S26). In diesem Fall wird die Periodendauer der PWM-Signale auf Tx aktualisiert, die Ein-Zeit der PWM-Signale wird auf ty2 aktualisiert, und beide Werte werden in der Speichereinheit oder dergleichen gespeichert.
  • Wenn D1<Db ist, das heißt, wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis Db (ty2/Ts) und dem idealen Tastverhältnis größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist und das Referenzverhältnis Db größer als das ideale Tastverhältnis D1 ist, erzeugt somit die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) den Periodendauer-Anpasswert Tx und legt das Ausgangstastverhältnis fest, bei welchem der Periodendauer-Anpasswert Tx die Periodendauer der PWM-Signale ist und die zweite Ein-Zeit ty2 die Ein-Zeit der PWM-Signale ist. Dann generiert die Generatoreinheit 16 die PWM-Signale, bei welchen die Periodendauer Tx beträgt, die Ein-Zeit ty2 beträgt und das Ausgangstastverhältnis Dr das angepasste Verhältnis Dg (ty2/Tx) ist.
  • Ferner wird nach Schritt S26 der Schritt S27 ausgeführt. Die in 2 gezeigte Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 ist ein Abschnitt zum Verwirklichen einer Funktion von Schritt S26. Insbesondere dienen die CPU 11 und die Speichereinheiten (das RAM 13 zum Beispiel) als die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109. Die CPU 11 (Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109) führt in jeder einzelnen Periode der PWM-Signale einen der Schritte S8 bis S10 aus und bestimmt den Korrekturwert Df, der beim nächsten Mal bei der Einheit 104A zur Bestimmung des idealen Tastverhältnisses verwendet wird, basierend auf der jüngsten durch die Rückkopplungsberechnungseinheit 102A festgelegten Soll-Ein-Zeit ta, der Referenzperiodendauer Tb, dem jüngsten in Schritt S8 bis S10 der vorherigen Periode festgelegten Korrekturwert Df, dem jüngsten durch die Periodendauer-Festlegeinheit 105 festgelegten Wert der Periodendauer Ts und der jüngsten durch die Einheit 104C zur Bestimmung der zweiten Ein-Zeit bestimmten zweiten Ein-Zeit ty2. Man beachte, dass der Korrekturwert Df auf null aktualisiert wird, wenn wie vorstehend beschrieben Schritt S8 ausgeführt wird.
  • Wenn der Korrekturwert in Schritt S27 erzeugt wird, legt die CPU 11 (Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109) den Korrekturwert Df auf den Unterschied (den Rest) zwischen dem im vorherigen Schritt S3 bestimmten idealen Tastverhältnis D1 und dem im vorherigen Schritt S26 festgelegten Ausgangstastverhältnis Dr fest. Das heißt, Df=D1-Dr. Der auf diese Weise berechnete Korrekturwert Df (der Unterschied (der Rest) der Tastverhältnisse) wird in den Speichereinheiten (im RAM 13 zum Beispiel) als jüngster Korrekturwert gespeichert und dient bei der nächsten Berechnung (in der nächsten Periode) von Schritt S3 als bei der Einheit 104A zur Bestimmung des idealen Tastverhältnisses verwendeter Korrekturwert.
  • Als Nächstes wird ein in 3 gezeigter zweiter Anpassungsvorgang beschrieben. Falls in dem in 3 gezeigten Schritt S7 bestimmt wird, dass D1>Db ist, führt die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) in Schritt S10 den in 5 gezeigten zweiten Anpassungsvorgang durch. Der in 5 gezeigte zweite Anpassungsvorgang ist grundsätzlich dem in 4 gezeigten ersten Anpassungsvorgang ähnlich, und es unterscheidet sich nur das Verfahren zur Bestimmung der geänderten Periodendauer Tr in Schritt S32 von demjenigen des in 4 gezeigten ersten Anpassungsvorgangs. Bei dem in 5 gezeigten zweiten Anpassungsvorgang werden durch Verringern des Periodendauer-Festlegwerts Ts innerhalb eines Erhöhungsbereichs mehrere geänderte Periodendauern Tr erlangt, und dann wird aus den mehreren erlangten geänderten Periodendauern Tr ein Wert erlangt, bei welchem das Änderungsverhältnis Dc (ty2/Tr) dem idealen Tastverhältnis D1 am nächsten liegt.
  • Bei dem Vorgang aus 5 wird in Schritt S31 N auf 1 gesetzt. In Schritt S32 wird die geänderte Periodendauer Tr beim aktuellen Wert von N auf Tr=Ts-N×D2 festgelegt, und das zugehörige Änderungsverhältnis Dc wird aus Dc=ty2/Tr berechnet. In dem auf Schritt S32 folgenden Schritt S33 bestimmt die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D), ob der aktuelle Wert von N der Maximalwert Nmax ist, und falls der aktuelle Wert von N kleiner als der Maximalwert Nmax ist, erhöht die CPU 11 in Schritt S34 N um 1 und legt ein neues N fest (inkrementiert N). Nach Schritt S34 kehrt die CPU 11 zu Schritt S32 zurück und setzt die Verarbeitung beginnend mit Schritt S32 fort. Auf diese Weise wird der Wert von N sequenziell von 1 bis Nmax geändert, und die geänderte Periodendauer und das Änderungsverhältnis werden für jeden Wert von N erlangt.
  • Wenn in Schritt S33 bestimmt wird, dass der aktuelle Wert von N der Maximalwert Nmax ist (im Fall von „Ja“ in Schritt S33), spezifiziert die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) das am nächsten bei dem idealen Tastverhältnis D1 liegende Änderungsverhältnis unter den mehreren Änderungsverhältnissen Dc (ty2/Tr), die durch sequenzielles Ändern des Werts von N von 1 bis Nmax erlangt wurden, und wählt die geänderte Periodendauer bei diesem Änderungsverhältnis als den Periodendauer-Anpasswert Tx (Schritt S35). Auf diese Weise wird der Periodendauer-Anpasswert Tx derart erzeugt, dass das angepasste Verhältnis Dg (ty2/Tx: das Verhältnis der zweiten Ein-Zeit ty2 zu dem Periodendauer-Anpasswert Tx, der durch Verringern des Periodendauer-Festlegwerts Ts erlangt wird) näher an das ideale Tastverhältnis D1 gebracht. Nach Schritt S35 legt die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) den Periodendauer-Anpasswert Tx als Periodendauer der PWM-Signale fest, legt die zweite Ein-Zeit ty2 als Ein-Zeit der PWM-Signale fest, und legt das angepasste Verhältnis Dg (ty2/Tx: das Verhältnis der zweiten Ein-Zeit ty2 zu dem Periodendauer-Anpasswert Tx) als das Ausgangstastverhältnis Dr fest (Schritt S36). In diesem Fall wird die Periodendauer der PWM-Signale auf Tx aktualisiert, die Ein-Zeit der PWM-Signale wird auf ty2 aktualisiert, und beide Werte werden in der Speichereinheit oder dergleichen gespeichert.
  • Wenn D1>Db ist, das heißt, wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis Db (ty2/Ts) und dem idealen Tastverhältnis größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist und das Referenzverhältnis Db kleiner als das ideale Tastverhältnis D1 ist, erzeugt somit die CPU 11 (PWM-Ausgabe-Festlegeinheit 104D) den Periodendauer-Anpasswert Tx und legt das Ausgangstastverhältnis fest, bei welchem der Periodendauer-Anpasswert Tx die Periodendauer der PWM-Signale ist und die zweite Ein-Zeit ty2 die Ein-Zeit der PWM-Signale ist. Dann generiert die Generatoreinheit 16 die PWM-Signale, bei welchen die Periodendauer Tx beträgt, die Ein-Zeit ty2 beträgt und das Ausgangstastverhältnis Dr das angepasste Verhältnis Dg (ty2/Tx) ist.
  • Ferner wird nach Schritt S36 der Schritt S37 ausgeführt. Wenn der Korrekturwert in Schritt S37 erzeugt wird, legt die CPU 11 (Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109) den Korrekturwert Df auf den Unterschied (den Rest) zwischen dem im vorherigen Schritt S3 bestimmten idealen Tastverhältnis D1 und dem im vorherigen Schritt S36 festgelegten Ausgangstastverhältnis Dr fest. Das heißt, Df=D1-Dr. Der auf diese Weise berechnete Korrekturwert Df (der Unterschied (der Rest) von Tastverhältnissen) wird in der Speichereinheit (im RAM 13 zum Beispiel) als jüngster Korrekturwert gespeichert, und es handelt sich bei ihm um den Korrekturwert, der bei der nächsten Berechnung von Schritt S3 (nächste Periode) bei der Einheit 104A zur Bestimmung des idealen Tastverhältnisses verwendet wird.
  • 6 bis 8 sind veranschaulichende Diagramme, die konkrete Beispiele für die vorstehend beschriebene Steuerung veranschaulichen. Wenn bei dieser Ausgestaltung die in 2 gezeigte Periodendauer-Festlegeinheit 105 den Periodendauer-Festlegwert Ts festlegt, ist der Periodendauer-Festlegwert Ts durch Auswählen eines der mit dem ersten Periodendauerintervall definierten mehreren potenziellen Periodendauerwerte festzulegen. In dem in 6 gezeigten Beispiel beträgt das erste Periodendauerintervall 50 ns und die potenziellen Periodendauerwerte werden in 50-ns-Inkrementen bestimmt, so etwa 10175 ns, 10225 ns und 10275 ns. Die Periodendauer-Festlegeinheit 105 weist eine Periodendauertabelle auf, in welcher diese mehreren potenziellen Periodendauerwerte tabelliert sind. Eine Zufallszahlenerzeugungseinheit, welche, während Schritt S4 ausgeführt wird, zufällig einen der mehreren potenziellen Periodendauerwerte auswählt, wählt einen der mehreren auf diese Weise ausgewählten potenziellen Periodendauerwerte aus und legt ihn als Periodendauer-Festlegwert Ts fest. Außerdem legt die Periodendauer-Festlegeinheit 105 jedes Mal, wenn Schritt S4 ausgeführt wird, einen neuen potenziellen Periodendauerwert fest und aktualisiert den Periodendauer-Festlegwert Ts.
  • Andererseits ist ein Variationsbereich D2, der in dem in 4 gezeigten Schritt S22 verwendet wird, das zweite Periodendauerintervall, welches kürzer ist als das vorstehend beschriebene Intervall der potenziellen Periodendauerwerte (das erste Periodendauerintervall). Weiterhin ist in dem ersten und zweiten Anpassungsvorgang, die in 4 und 5 gezeigt sind, die CPU 11 (Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104) dazu eingerichtet, den Periodendauer-Anpasswert Tx durch Ändern des Periodendauer-Festlegwerts Ts zu erzeugen, der durch die Periodendauer-Festlegeinheit 105 mit dem zweiten Periodendauerintervall (Variationsbereich D2) festgelegt ist, das kürzer ist als das erste Periodendauerintervall. In dem in 6 gezeigten Beispiel beträgt das zweite Periodendauerintervall (der Variationsbereich D2) 5 ns. Außerdem beträgt in dem in 6 gezeigten Beispiel Nmax in 4 und 5 vier. Wenn der Periodendauer-Festlegwert Ts zum Beispiel auf 10225 ns festgelegt ist, kann die Periodendauer auf einen der Werte 10230 ns, 10235 ns, 10240 ns und 10245 ns erhöht werden oder auf einen der Werte 10220 ns, 10215 ns, 10210 ns und 10205 ns verringert werden.
  • Es wird ein Fall beschrieben, in welchem die potenziellen Periodendauerwerte auf diese Weise bestimmt werden und, wie in 7A gezeigt ist, das ideale Tastverhältnis D1 in Schritt S3 zu 23,40 % bestimmt wird und der Periodendauer-Festlegwert Ts in Schritt S4 zu 10225 ns bestimmt wird. Wenn der Periodendauer-Festlegwert Ts 10225 ns beträgt und das ideale Tastverhältnis D1 23,40 % beträgt, beträgt die in Schritt S5 bestimmte erste Ein-Zeit ty1 (ideale Ein-Zeit) 2392,65 ns.
  • Wie in 7B gezeigt ist, beträgt, wenn die Auflösung der Ein-Zeit 5 ns beträgt und die festlegbaren potenziellen Festlegwerte wie in 7B gezeigt definiert sind, der potenzielle Festlegwert, der 2392,65 ns - der ersten Ein-Zeit (der idealen Ein-Zeit) - am nächsten liegt, 2395 ns. Somit wird 2395 ns als die zweite Ein-Zeit ty2 (tatsächliche Ein-Zeit) ausgewählt. In diesem Fall beträgt das Referenzverhältnis (ty2/Ts) 23,4230 %, als Rest verbleiben jedoch 0,0230 %: der Unterschied zwischen dem idealen Tastverhältnis D1 und dem Referenzverhältnis (ty2/Ts).
  • Demgemäß kann bei dem in 4 gezeigten Vorgang die geänderte Periodendauer Tr durch Erhöhen des festgelegten Periodendauer-Festlegwerts Ts (10225 ns) um jeweils ein zweites Periodendauerintervall (einen Variationsbereich D2: 5 ns) erlangt werden. 8 ist ein Diagramm, das diesen Punkt erläutert. Die geänderten Periodendauern 10230 ns, 10235 ns, 10240 ns und 10245 ns werden ausgehend von 10225 ns durch jeweiliges Erhöhen der geänderten Periodendauer um 5 ns erlangt. Als Ergebnis können die Änderungsverhältnisse (ty2/Tr) erlangt werden, die den jeweiligen geänderten Periodendauern entsprechen. In dem in 8 gezeigten Beispiel werden die Änderungsverhältnisse wie etwa das 10230 ns entsprechende Änderungsverhältnis 23,4115 % und das 10235 ns entsprechende Änderungsverhältnis 23,4001 % erlangt. Dann beträgt das aus den erlangten mehreren Änderungsverhältnissen ausgewählte, am nächsten bei dem idealen Tastverhältnis D1 liegende Änderungsverhältnis (Tastverhältnis der jeweiligen Periode) 23,4001 %, und die zugehörige Periodendauer (geänderte Periodendauer Tr) zu dieser Zeit beträgt 10235 ns. In diesem Fall wird 10235 ns als Periodendauer-Anpasswert Tx ausgewählt, und dieser Wert ist die für die PWM-Signale verwendete tatsächliche Periodendauer. Außerdem ist das Änderungsverhältnis (das heißt, ty2/Tx) bei diesem Periodendauer-Anpasswert Tx das Ausgangstastverhältnis Dr der PWM-Signale. Wenn man nun das Ausgangstastverhältnis Dr mit dem zugehörigen idealen Tastverhältnis vergleicht, ist das Ausgangstastverhältnis nur um 0,0001 % größer. Somit wird dieser Wert als neuer Korrekturwert Df gespeichert. Der Korrekturwert Df wird in die nächste PWM-Periode übertragen.
  • Hier wird der Effekt dieser Ausgestaltung beispielhaft beschrieben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Funktion der Signalgeneratorschaltung 1 das Ändern der Periodendauer der PWM-Signale, und sie kann die Periodendauer ändern, ohne die Periodendauer unveränderlich zu machen. Somit kann Rauschen, welches durch Unveränderlichmachen der Periodendauer verursacht wird, verringert werden.
  • Ferner generiert die Tastverhältnis-Festlegeinheit 104 den Periodendauer-Anpasswert Tx derart, dass das angepasste Verhältnis (das Verhältnis der zweiten Ein-Zeit ty2 zu dem Periodendauer-Anpasswert Tx, der durch Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts Ts erlangt wird) näher an das ideale Tastverhältnis D1 gebracht wird, und sie legt das Ausgangstastverhältnis Dr fest, bei welchem der Periodendauer-Anpasswert Tx die Periodendauer der PWM-Signale ist und die zweite Ein-Zeit ty2 die Ein-Zeit der PWM-Signale ist. Wenn das Ausgangstastverhältnis nur durch den Periodendauer-Festlegwert Ts (den durch die Periodendauer-Festlegeinheit 105 festgelegten Wert) und die zweite Ein-Zeit ty2 (der gemäß der Auflösung bestimmten Ein-Zeit) festgelegt ist und die Abweichung von dem idealen Tastverhältnis D1 groß wird, kann auf diese Weise das Verhältnis nach der feinen Anpassung, das dem Ausgangstastverhältnis (angepassten Verhältnis) entspricht, durch feines Anpassen der Periodendauer mittels Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts Ts näher an das Solltastverhältnis Da gebracht werden.
  • Die Signalgeneratorschaltung 1 weist die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 auf, welche basierend auf dem Unterschied zwischen dem durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit 102 festgelegten Solltastverhältnis Da und dem durch die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104 festgelegten Ausgangstastverhältnis Dr (insbesondere dem Unterschied zwischen dem idealen Tastverhältnis D1 und dem Ausgangstastverhältnis Dr) den Korrekturwert Df erzeugt, der ab dem nächsten Mal bei der Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104 verwendet wird. Die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104 legt die Ein-Zeit, die basierend auf dem idealen Tastverhältnis D1 bestimmt wird, welches ein Wert ist, der durch Korrigieren des durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit 102 festgelegten Solltastverhältnisses Da mit dem bis zum letzten Mal durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 erzeugten Korrekturwert Df und dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit 105 festgelegten Periodendauer-Festlegwert Ts erlangt wird, auf die erste Ein-Zeit ty1 fest.
  • So ist es möglich, das Ausgangstastverhältnis jedes Mal näher an das Solltastverhältnis Da heran zu bringen, und es ist auch möglich, einen nicht im Ausgangstastverhältnis Dr widergespiegelten Anteil des Solltastverhältnisses Da in dem Ausgangstastverhältnis widerzuspiegeln, das bei und nach dem nächsten Mal generiert wird, und diese Genauigkeit nimmt durch mehrere Erzeugungsvorgänge zu.
  • Die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104 legt einen addierten Wert, welcher durch Addieren des beim letzten Mal durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 erzeugten Korrekturwerts zu dem Solltastverhältnis Da erlangt wurde, als ideales Tastverhältnis D1 fest, legt den durch Multiplizieren des idealen Tastverhältnisses D1 mit dem Periodendauer-Festlegwert Ts erlangten Multiplikationswert als die erste Ein-Zeit fest und setzt einen am nächsten bei der ersten Ein-Zeit liegenden Wert, welcher aus den mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt ist, als die zweite Ein-Zeit fest. So ist es möglich, einen nicht im Ausgangstastverhältnis Dr widergespiegelten Anteil des Solltastverhältnisses Da in dem Ausgangstastverhältnis widerzuspiegeln, welches ab dem nächsten Mal generiert werden wird.
  • Wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis (ty2/Ts), welches das Verhältnis der zweiten Ein-Zeit ty2 zu dem Periodendauer-Festlegwert Ts ist, und dem idealen Tastverhältnis D1 kleiner als der vorbestimmte Wert ist, legt die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104 das Referenzverhältnis (ty2/Ts) als Ausgangstastverhältnis Dr fest. Wenn hingegen der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis (ty2/Ts) und dem idealen Tastverhältnis D1 größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, erzeugt die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit 104 den Periodendauer-Anpasswert Tx und legt das Ausgangstastverhältnis Dr fest, bei welchem der Periodendauer-Anpasswert Tx die Periodendauer der PWM-Signale ist und die zweite Ein-Zeit ty2 eine Ein-Zeit der PWM-Signale ist.
  • Wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis (ty2/Ts) und dem idealen Tastverhältnis D1 klein ist, kann auf diese Weise das Referenzverhältnis (ty2/Ts), so wie es ist, als das Ausgangstastverhältnis Dr festgelegt werden. Somit kann ein Ausgangstastverhältnis Dr, in welchem das Solltastverhältnis D1 mit hoher Genauigkeit widergespiegelt ist, rasch erzeugt werden. Wenn andererseits der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis (ty2/Ts) und dem idealen Tastverhältnis D1 groß ist, kann der Periodendauer-Anpasswert Tx durch Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts Ts erzeugt werden. Somit kann ein angepasstes Verhältnis (ty2/Tx) erlangt werden, dass nahe bei dem idealen Tastverhältnis D1 ist. Selbst wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis (ty2/Ts) und dem idealen Tastverhältnis D1 groß ist, ist es daher möglich, eine Situation zu verhindern, bei welcher ein Ausgangstastverhältnis festgelegt wird, das deutlich von dem idealen Tastverhältnis D1 abweicht.
  • Die Periodendauer-Festlegeinheit 105 legt den Periodendauer-Festlegwert Ts derart fest, dass ein Wert aus den mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt wird, die mit dem ersten Periodendauerintervall bestimmt wurden. Die Tastverhältnis-Festlegeinheit 104 erzeugt den Periodendauer-Anpasswert Tx durch Ändern des durch die Periodendauer-Festlegeinheit 105 festgelegten Periodendauer-Festlegwerts Ts mit dem zweiten Periodendauerintervall (dem Variationsbereich D2), das kürzer ist als das erste Periodendauerintervall. So kann der Periodendauer-Anpasswert Tx mit einem Verfahren erlangt werden, bei welchem der durch die Periodendauer-Festlegeinheit 105 festgelegte Periodendauer-Festlegwert Ts feiner geändert wird. Somit ist es einfacher, den Periodendauer-Anpasswert Tx zu erlangen, der wünschenswerte ist, um das angepasste Verhältnis (ty2/Tx) näher an das ideale Tastverhältnis D1 zu bringen.
  • Weitere Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben anhand der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnungen beschriebene Ausführungsform beschränkt, und Ausführungsformen wie die nachstehenden fallen ebenfalls in den technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
  • In der ersten Ausführungsform ist ein Tiefsetz-Gleichstromwandler als Spannungswandlungseinrichtung veranschaulicht, in allen in der ersten Ausführungsform und ihren Abwandlungen gezeigten Beispielen kann die Spannungswandlungseinrichtung jedoch auch eine durch PWM-Signale gesteuerte Spannungswandlungseinrichtung, ein Hochsetz-Gleichstromwandler oder ein Hoch-/Tiefsetz-Gleichstromwandler sein. Außerdem kann die Spannungswandlungseinrichtung ein unidirektionaler Gleichstromwandler, bei welchem die Eingangs- und Ausgangsseite fest vorgegeben sind, oder ein bidirektionaler Gleichstromwandler sein.
  • In der ersten Ausführungsform ist ein einphasiger Gleichstromwandler veranschaulicht, in allen in der ersten Ausführungsform und ihren Abwandlungen gezeigten Beispielen kann die Spannungswandlungseinrichtung jedoch auch ein mehrphasiger Gleichstromwandler sein.
  • In der ersten Ausführungsform ist ein Gleichstromwandler veranschaulicht, der ein Synchrongleichrichtverfahren verwendet, in allen in der ersten Ausführungsform und ihren Abwandlungen gezeigten Beispielen kann die Spannungswandlungseinrichtung jedoch auch ein Gleichstromwandler vom Diodentyp sein, bei welchem einige Schaltelemente durch Dioden ersetzt sind.
  • In der ersten Ausführungsform sind als Schaltelemente der Spannungswandlungsschaltung die als n-Kanal-MOSFETs eingerichteten Schalter 21 und 22 veranschaulicht, in allen in der ersten Ausführungsform und ihren Abwandlungen gezeigten Beispielen können die Schaltelemente jedoch auch p-Kanal-MOSFETs oder andere Schaltelemente wie etwa Bipolartransistoren sein.
  • In der ersten Ausführungsform ist die Steuereinheit 10 als ein Mikrocomputer eingerichtet und es ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher die Generatoreinheit 16 die PWM-Signale basierend auf der durch die Steuereinheit 10 etablierten Festlegung generiert, die Funktion der Generatoreinheit 16 kann jedoch auch von der Steuereinheit 10 übernommen werden. Die Ausgestaltung kann zum Beispiel auch eine Ausgestaltung sein, bei welcher der Mikrocomputer die Funktion der Generatoreinheit 16 übernehmen kann.
  • In der ersten Ausführungsform ist die Steuereinheit 10 hauptsächlich durch einen Mikrocomputer eingerichtet, die Steuereinheit 10 kann jedoch auch durch mehrere Hardwareschaltungen verwirklicht sein, die kein Mikrocomputer sind.
  • In der ersten Ausführungsform ist das Beispiel gezeigt, bei welchem die als Rückkopplungsberechnungseinheit dienende Rückkopplungsberechnungseinheit 102A eine Rückkopplungsberechnung mit dem PID-Verfahren basierend auf der Abweichung zwischen der am zweiten Leitungspfad 32 anliegenden Ausgangsspannung V2 und der vorbestimmten Sollspannung Vt durchführt, um die Ein-Zeit (Soll-Ein-Zeit ta) zu berechnen, die in der nächsten Periode als Sollwert des Betriebsausmaßes dienen soll. In allen in der ersten Ausführungsform und ihren Abwandlungen gezeigten Beispielen können jedoch auch diverse bekannte Rückkopplungsberechnungsverfahren verwendet werden, solange das Rückkopplungsberechnungsverfahren die Soll-Ein-Zeit ta derart bestimmt, dass - basierend auf der am zweiten Leitungspfad 32 anliegenden Ausgangsspannung V2 und der vorbestimmten Sollspannung Vt - die Ausgangsspannung V2 näher an die Sollspannung Vt gebracht werden kann.
  • In der ersten Ausführungsform bestimmt die Einheit 104C zur Bestimmung der zweiten Ein-Zeit aus den mehreren potenziellen Festlegwerten, die größer gleich oder kleiner gleich der jüngsten durch die Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit bestimmten ersten Ein-Zeit ty1 sind, denjenigen potenziellen Festlegwert, der am nächsten bei der jüngsten ersten Ein-Zeit liegt, als die zweite Ein-Zeit ty2. In allen in der ersten Ausführungsform und ihren Abwandlungen gezeigten Beispielen kann die Einheit 104C zur Bestimmung der zweiten Ein-Zeit jedoch auch aus den mehreren potenziellen Festlegwerten, die kleiner gleich der jüngsten durch die Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit bestimmten ersten Ein-Zeit ty1 sind, denjenigen potenziellen Festlegwert, der am nächsten bei der jüngsten Ein-Zeit liegt, als die zweite Ein-Zeit ty2 bestimmen, oder sie kann aus den mehreren potenziellen Festlegwerten, die größer gleich der jüngsten durch die Einheit 104B zur Bestimmung der ersten Ein-Zeit bestimmten ersten Ein-Zeit ty1 sind, denjenigen potenziellen Festlegwert, der am nächsten bei der jüngsten Ein-Zeit liegt, als die zweite Ein-Zeit ty2 bestimmen.
  • In der ersten Ausführungsform ist die Ausgestaltung gezeigt, bei welcher die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 bereitgestellt ist und das ideale Tastverhältnis D1 durch Widerspiegeln des Korrekturwerts Df erzeugt wird, die Ausgestaltung kann jedoch auch eine Ausgestaltung sein, bei welcher die Korrekturwert-Erzeugungseinheit 109 nicht bereitgestellt ist. In diesem Fall kann das Solltastverhältnis Da auf das ideale Tastverhältnis D1 festgelegt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung
    2
    Spannungswandlungseinrichtung
    16
    Generatoreinheit
    21, 22
    Schalter
    90
    fahrzeugmontierte Stromversorgungseinrichtung
    102
    Solltastverhältnis-Festlegeinheit
    104
    Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit
    105
    Periodendauer-Festlegeinheit
    109
    Korrekturwert-Erzeugungseinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 3098470 A [0004, 0007, 0008]
    • JP 2010130850 A [0006, 0007, 0008]

Claims (6)

  1. Fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung zum Generieren eines PWM-Signals zur Bereitstellung an eine Spannungswandlungseinrichtung, welche eine Ausgangsspannung ausgibt, die durch Wandeln einer Eingangsspannung mittels Ein- und Ausschalten eines Schalters gemäß dem PWM-Signal generiert wird, wobei die fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung aufweist: eine Generatoreinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein PWM-Signal für die Spannungswandlungseinrichtung zu generieren; eine Solltastverhältnis-Festlegeinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Solltastverhältnis, das ein Sollwert eines Tastverhältnisses des PWM-Signals ist, basierend auf einer Ausgabe von der Spannungswandlungseinrichtung festzulegen; eine Periodendauer-Festlegeinheit, welche dazu eingerichtet ist, einen Periodendauer-Festlegwert des PWM-Signals festzulegen und den festgelegten Periodendauer-Festlegwert im Laufe der Zeit zu ändern; und eine Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit, welche dazu eingerichtet ist, in der Generatoreinheit ein Ausgangstastverhältnis festzulegen, das ein Wert eines Tastverhältnisses ist, das auf dem durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Solltastverhältnis und dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwert basiert, wobei die Generatoreinheit ein PWM-Signal generiert, bei welchem das Tastverhältnis auf das durch die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit festgelegte Ausgangstastverhältnis festgelegt wird, und, wenn eine Ein-Zeit, die auf einem idealen Tastverhältnis, welches ein Wert ist, in welchem das durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegte Solltastverhältnis widergespiegelt ist, und auf dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwert basiert, als erste Ein-Zeit angesehen wird und ein nahe bei der ersten Ein-Zeit liegender Wert, der unter mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt ist, die basierend auf einer vorbestimmten Auflösung definiert sind, als eine zweite Ein-Zeit angesehen wird, die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit dazu eingerichtet ist: einen Periodendauer-Anpasswert derart zu erzeugen, dass ein angepasstes Verhältnis, welches ein Verhältnis der zweiten Ein-Zeit zu dem Periodendauer-Anpasswert ist, der durch Erhöhen oder Verringern des Periodendauer-Festlegwerts erlangt wird, näher an das ideale Tastverhältnis gebracht wird, und das Ausgangstastverhältnis derart festzulegen, dass der Periodendauer-Anpasswert als Periodendauer des PWM-Signals dient und die zweite Ein-Zeit als Ein-Zeit des PWM-Signals dient.
  2. Fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Korrekturwert-Erzeugungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, basierend auf einem Unterschied zwischen dem durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Solltastverhältnis und dem durch die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Ausgangstastverhältnis einen Korrekturwert zu erzeugen, der ab dem nächsten Mal von der Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit verwendet wird, wobei die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit dazu eingerichtet ist, die erste Ein-Zeit auf eine Ein-Zeit festzulegen, die basierend auf dem idealen Tastverhältnis bestimmt wird, welches ein Wert ist, der durch Korrigieren des durch die Solltastverhältnis-Festlegeinheit festgelegten Solltastverhältnisses mit dem bis zum letzten Mal durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit erzeugten Korrekturwert und dem durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwert erlangt wird.
  3. Fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung nach Anspruch 2, wobei die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit dazu eingerichtet ist, einen addierten Wert, welcher durch Addieren des beim letzten Mal durch die Korrekturwert-Erzeugungseinheit erzeugten Korrekturwerts zu dem Solltastverhältnis erlangt wird, als ein ideales Tastverhältnis festzulegen, einen durch Multiplizieren des idealen Tastverhältnisses mit dem Periodendauer-Festlegwert erlangten Multiplikationswert als die erste Ein-Zeit festzulegen und einen der ersten Ein-Zeit am nächsten liegenden Wert, welcher aus den mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt ist, als die zweite Ein-Zeit festzulegen.
  4. Fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit dazu eingerichtet ist, wenn ein Unterschied zwischen einem Referenzverhältnis, welches ein Verhältnis der zweiten Ein-Zeit zu dem Periodendauer-Festlegwert ist, und dem idealen Tastverhältnis kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, das Referenzverhältnis als das Ausgangstastverhältnis festzulegen, und, wenn der Unterschied zwischen dem Referenzverhältnis und dem idealen Tastverhältnis größer als der oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, den Periodendauer-Anpasswert zu erzeugen und ein Ausgangstastverhältnis festzulegen, bei welchem jener Periodendauer-Anpasswert die Periodendauer des PWM-Signals ist und die zweite Ein-Zeit eine Ein-Zeit des PWM-Signals ist.
  5. Fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Periodendauer-Festlegeinheit dazu eingerichtet ist, den Periodendauer-Festlegwert derart festzulegen, dass ein Wert aus mehreren potenziellen Festlegwerten ausgewählt wird, welche mit einem ersten Periodendauerintervall bestimmt sind, und die Ausgangstastverhältnis-Festlegeinheit dazu eingerichtet ist, den Periodendauer-Anpasswert durch Ändern des durch die Periodendauer-Festlegeinheit festgelegten Periodendauer-Festlegwerts mit einem zweiten Periodendauerintervall zu erzeugen, das kürzer als das erste Periodendauerintervall ist.
  6. Fahrzeugmontierte Stromversorgungseinrichtung, aufweisend: die fahrzeugmontierte Signalgeneratorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; die Spannungswandlungseinrichtung; und die Solltastverhältnis-Festlegeinheit.
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