DE10297126T5 - Leistungswandler - Google Patents

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signal
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Masahiko Yoshida
Masahiro Kimata
Yasushi Ikawa
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Leistungswandler, der folgendes aufweist:
eine Sägezahnschwingungs-Trägersignal-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Sägezahnschwingungs-Trägersignals während eines ersten Zyklus;
eine erste Abtastvorrichtung zum Abtasten eines ersten Befehlsstromwerts für eine Leistungswandlervorrichtung während eines zweiten Zyklus, der eingestellt ist, um kürzer als eine Hälfte des ersten Zyklus zu sein, und zum Erzeugen eines zweiten Befehlsstromwerts;
eine zweite Abtastvorrichtung zum Abtasten, während des zweiten Zyklus, eines ersten erfassten Stromwerts für eine durch die Leistungswandlervorrichtung anzutreibende Last und zum Erzeugen eines zweiten erfassten Stromwerts;
eine Befehlsspannungswert-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Befehlsspannungswerts auf der Basis des zweiten Befehlsstromwerts und des zweiten erfassten Stromwerts;
eine Vergleichsvorrichtung zum Erzeugen eines ersten Impulsbreitenmodulations-(PWM-)Signals durch Vergleichen des zweiten Befehlsspannungswerts mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal;
eine Inversionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Inversion des ersten PWM-Signals; und
eine Inversionsverhinderungsvorrichtung zum Antreiben der Leistungswandlervorrichtung mittels eines zweiten PWM-Signals, das eine Inversion des ersten PWM-Signals während des ersten Zyklus verhindert, auf der Basis eines Ergebnisses...

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Leistungswandler, der eine Impulsbreitenmodulations-(PWM-)Steuerung verwendet, und insbesondere eine Steuerung, die einen Stromwert einer durch den Leistungswandler anzutreibenden Last erfasst und über eine Rückkopplung veranlasst, dass der Stromwert einem Befehlsstromwert folgt.
  • Stand der Technik
  • Ein über eine PWM-Steuerung anzutreibender Leistungswandler in Bezug auf den Stand der Technik berechnet einen Befehlsspannungswert aus einem Befehlsstromwert für eine Last und einen erfassten Stromwert, vergleicht den Befehlsspannungswert mit einem Sägezahnschwingungs-Trägersignal und treibt den Leistungswandler durch Erzeugen eines PWM-Impulssignals an, um dadurch die Last zu steuern. Dabei ist ein Abtast- und Halteverfahren zum gleichzeitigen Abtasten des Befehlswerts und des erfassten Werts und Lesen der so abgetasteten Werte angenommen.
  • Jedoch sind pulsierende Komponenten (Stromwelligkeiten) in einem erfassten Stromwert vorhanden. Aus diesem Grund ist in JP-A-9-154283 ein Leistungswandler vorgeschlagen, der weniger anfällig gegenüber dem Einfluss von pulsierenden Komponenten ist.
  • Zum Eliminieren der pulsierenden Komponenten ist der so vorgeschlagene Leistungswandler mit einem Abtastwertkompensator zum Bilden eines Durchschnitts einer Ausgabe von einer Abtast- und Haltevorrichtung zum Abtasten eines Befehlswerts versehen, um dadurch eine pulsierende Komponente zu eliminieren.
  • Jedoch hat ein solcher Leistungswandler einen Abtastwertkompensator zum Eliminieren von pulsierenden Komponenten, die in einem erfassten Stromwert enthalten sind. Ein durchschnittlicher Stromwert, der mittels des Abtastwertkompensators erhalten wird, ist durch den Leistungswandler zu steuern. Selbst wenn eine plötzliche Änderung im erfassten Stromwert aufgetreten ist, bildet der Abtastwertkompensator einen Durchschnitt der Änderung, um dadurch ein Erreichen einer Reaktion mit ausreichend hoher Geschwindigkeit zu behindern.
  • Wenn ein durch den Abtastkompensator erzeugter Durchschnitt entspannt bzw. gekippt wird, um eine Reaktion hoher Geschwindigkeit zu erreichen, werden Stromwelligkeiten, die von der PWM-Steuerung stammen, einem erfassten Stromwert überlagert. In einem solchen Fall sind keine Stromwelligkeiten im Befehls-Stromwert enthalten, und somit erzeugt eine Spannungsbefehlswert-Berechnungseinheit eine Spannung, die zum Reduzieren von Stromwelligkeiten zu verwenden ist. Als Ergebnis werden Variationen im Befehlsspannungswert größer. 19 zeigt den Zustand, in welchem ein Befehlsspannungswert stark variiert, und ein Sägezahnschwingungs-Trägersignal und der Befehlsspannungswert kreuzen einander eine Vielzahl von Malen während eines halben Zyklus eines Sägezahnschwingungs-Trägersignals. Daher erhöht sich die Anzahl von Impulsen des von einem Komparator ausgegebenen PWM-Signals in Bereichen, die in der Zeichnung durch Kreise umgeben sind. Das PWM-Signal dient zum Antreiben eines im Leistungswandler vorgesehenen Leistungsschaltelements. Wenn eine Erhöhung bezüglich der Anzahl von Impulsen ansteigt, wird auch die Anzahl von Malen erhöht, für welche das Leistungsschaltelement geschaltet wird, um dadurch einen Schaltverlust zu erhöhen. Aus diesem Grund entsteht ein Problem einer Notwendigkeit zum Annehmen eines Leistungsschaltelements mit einer groß bemessenen Kapazität.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung ist erdacht, um die vorangehenden Probleme zu lösen, und zielt auf ein Bereitstellen eines Leistungswandlers ab, der eine Stromreaktion mit hoher Geschwindigkeit ohne Beteiligung einer Erhöhung bezüglich der Anzahl von Impulsen eines Impulsbreitenmodulations-(PWM-) Signals, d.h. ein Auftreten von Mehrfachimpulsen, zur Verfügung stellt.
  • Ein Leistungswandler gemäß einer ersten Erfindung weist folgendes auf:
    eine Sägezahnschwingungs-Trägersignal-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Sägezahnschwingungs-Trägersignals während eines ersten Zyklus;
    eine erste Abtastvorrichtung zum Abtasten eines ersten Befehlsstromwerts für eine Leistungswandlervorrichtung während eines zweiten Zyklus, der derart eingestellt ist, um kürzer als eine Hälfte des ersten Zyklus zu werden, und zum Erzeugen eines zweiten Befehlsstromwerts;
    eine zweite Abtastvorrichtung zum Abtasten eines ersten erfassten Stromwerts für eine durch die Leistungswandlervorrichtung anzutreibende Last während des zweiten Zyklus und zum Erzeugen eines zweiten erfassten Stromwerts;
    eine Befehlsspannungswert-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Befehlsspannungswerts auf der Basis des zweiten Befehlsstromwerts und des zweiten erfassten Stromwerts;
    eine Vergleichsvorrichtung zum Erzeugen eines ersten Impulsbreitenmodulations-(PWM-)Signals durch Vergleichen des zweiten Befehlsspannungswerts mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal;
    eine Inversionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Inversion des ersten PWM-Signals; und
    eine Inversionsverhinderungsvorrichtung zum Antreiben der Leistungswandlervorrichtung mittels eines zweiten PWM-Signals, das eine Inversion des ersten PWM-Signals während des ersten Zyklus verhindert, und zwar auf der Basis eines Ergebnisses einer Erfassung der Inversionserfassungsvorrichtung.
  • Mittels eines solchen Leistungswandlers erfasst die Inversionserfassungsvorrichtung in einem Zustand, in welchem der Abtastzyklus der ersten und der zweiten Abtastvorrichtung auf einen zweiten Zyklus eingestellt ist, der kürzer als ein halber Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals ist, eine Inversion des ersten PWM-Signals. Die Inversionsverhinderungsvorrichtung erzeugt ein zweites PWM-Signal, das eine Inversion des ersten PWM-Signals während eines halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals verhindert, und zwar auf der Basis eines Ergebnisses einer durch die Inversionserfassungsvorrichtung durchgeführten Erfassungsoperation. Die Leistungswandlervorrichtung wird durch Verwenden des zweiten PWM-Signals angetrieben. Daher wird die Leistungswandlervorrichtung 2 durch Verwenden des zweiten PWM-Signals angetrieben, das ein Auftreten von mehreren Impulsen verhindert, während eine Stromreaktion hoher Geschwindigkeit realisiert wird. Somit wird ein Vorteil der Fähigkeit hervorgebracht, ein Auftreten eines Schaltverlustes der Leistungswandlervorrichtung zu verhindern.
  • Ein Leistungswandler gemäß einer zweiten Erfindung weist folgendes auf:
    eine Sägezahnschwingungs-Trägersignal-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Sägezahnschwingungs-Trägersignals während eines ersten Zyklus;
    eine erste Abtastvorrichtung zum Abtasten eines ersten Befehlsstromwerts für eine Leistungswandlervorrichtung während eines zweiten Zyklus, der derart eingestellt ist, dass er kürzer als eine Hälfte des ersten Zyklus ist, und zum Erzeugen eines zweiten Befehlsstromwerts;
    eine Schnittstellenerfassungsvorrichtung zum Abtasten eines ersten erfassten Stroms einer durch die Leistungswandlervorrichtung anzutreibenden Last während des zweiten Zyklus und zum Erfassen eines Auftretens einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal;
    eine Befehlsspannungswert-Unterdrückungsvorrichtung zum Erzeugen eines zweiten Befehlsspannungswerts, der ein Auftreten einer Änderung bei dem ersten Befehlsspannungswert verhindert, um ein erneutes Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal innerhalb des ersten Zyklus zu verhindern, und zwar auf der Basis eines Ergebnisses einer durch die Schnittstellen-Erfassungsvorrichtung durchgeführten Erfassung; und
    eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen des zweiten Befehlsspannungswerts mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal, um dadurch ein PWM-Signal zu erzeugen und die Leistungswandlervorrichtung durch Verwenden des PWM-Signals anzutreiben.
  • Mittels eines solchen Leistungswandlers erfasst die Schnittstellen-Erfassungsvorrichtung in einem Zustand, in welchem der Abtastzyklus der ersten und der zweiten Abtastvorrichtung auf einen zweiten Zyklus eingestellt ist, der kürzer als ein halber Zyklus des Sägezahnschwingungs- Trägersignals ist, ein Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem Befehlsspannungswert und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal. Die Befehlsspannungs-Unterdrückungsvorrichtung erzeugt einen zweiten Befehlsspannungswert zum Unterdrücken eines Auftretens einer Änderung bei dem ersten Befehlsspannungswert, so dass der Befehlsspannungswert und das Sägezahnschwingungs-Trägersignal innerhalb eines halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals einander nicht wieder kreuzen. Daher wird ein Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem zweiten Befehlsspannungswert und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal verhindert, um dadurch eine Inversion bzw. Umkehr des ersten PWM-Signals zu verhindern. Folglich wird die Leistungswandlervorrichtung mittels des ersten PWM-Signals angetrieben, das ein Auftreten von Mehrfachimpulsen verhindert, während eine Stromreaktion hoher Geschwindigkeit realisiert wird. Daher wird ein Vorteil der Fähigkeit bekommen, einen Schaltverlust zu unterdrücken.
  • Ein Merkmal eines Leistungswandlers gemäß einer dritten Erfindung liegt in einer Fehlerkompensationsvorrichtung, die eine Differenz zwischen einer Impulsbreite des ersten PWM-Signals und derjenigen des zweiten PWM-Signals bestimmt, ein drittes PWM-Signal durch Addieren der Differenz zu der Impulsbreite des zweiten PWM-Signals erzeugt, das im nächsten halben Zyklus oder einem darauffolgenden halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals zu erzeugen ist, und die Leistungswandlervorrichtung mittels des dritten PWM-Signals anstelle des zweiten PWM-Signals antreibt.
  • Mittels eines solchen Leistungswandlers bestimmt die Impulsbreiten-Berechnungsvorrichtung als eine Differenz-Impulsbreite eine Differenz zwischen der Impulsbreite des ersten PWM-Signals und derjenigen des zweiten PWM-Signals. Das dritte PWM-Signal – das durch eine Addition der Differenz-Impulsbreite zu einem zweiten PWM-Signal gebildet wird, das während des ersten halben Zyklus oder eines darauffolgenden halben Zyklus zu erzeugen ist – wird zum Antreiben der Leistungswandlervorrichtung verwendet. Daher kann ein Schaltverlust der Leistungswandlervorrichtung durch Verhindern einer Inversion des zweiten PWM-Signals unterdrückt werden, während eine Stromreaktion hoher Geschwindigkeit erreicht wird. Weiterhin sind das erste und das dritte PWM-Signal bezüglich einer gesamten Impulsbreite einander gleich, und somit wird ein Vorteil der Fähigkeit bekommen, eine Operation bzw. einen Betrieb der Leistungswandlervorrichtung zu realisieren, die bzw. der für den Befehlsspannungswert vertrauenswürdig ist.
  • Ein Leistungswandler gemäß einer vierten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes aufweist:
    eine Befehlsspannungsdifferenz-Berechnungsvorrichtung zum Bestimmen eines Differenz-Befehlsspannungswerts, der eine Differenz zwischen dem ersten Befehlsspannungswert und dem zweiten Befehlsspannungswert darstellt, während eines ersten halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals;
    eine Befehlsspannungs-Korrekturvorrichtung zum Addieren eines dritten Befehlsspannungswerts, zu welchem der Differenz-Befehlsspannungswert addiert ist, zu dem während des ersten halben Zyklus oder eines darauffolgenden halben Zyklus erzeugten zweiten Befehlsspannungswert; und
    eine Vergleichsvorrichtung, die den dritten Befehlsspannungswert anstelle des zweiten Befehlsspannungswerts mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal vergleicht, um dadurch das PWM-Signal zu erzeugen, und die die Leistungswandlervorrichtung durch Verwenden des PWM-Signals antreibt.
  • Daher wird ein Vorteil der Fähigkeit bekommen, ein Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem Befehlsspannungswert und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal zu verhindern, während eine Stromreaktion hoher Geschwindigkeit implementiert wird. Als Ergebnis dessen, dass eine Inversion des ersten PWM-Signals verhindert wird, kann ein Schaltverlust der Leistungswandlervorrichtung unterdrückt werden. Darüber hinaus wird ein Vorteil der Fähigkeit bekommen, eine Operation der Leistungswandlervorrichtung zu realisieren, die für den ersten Befehlsspannungswert vertrauenswürdig ist, der als ursprüngliche Befehlsspannung dient.
  • Ein Leistungswandler gemäß einer fünften Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes aufweist:
    eine erste Umschaltvorrichtung, die das zweite oder das dritte PWM-Signal basierend auf dem ersten PWM-Signal mittels eines Umschaltbefehlssignals schaltet, um dadurch die Leistungswandlervorrichtung anzutreiben.
  • Beispielsweise ergibt ein solcher Leistungswandler einen Vorteil der Fähigkeit, eine Reaktion hoher Geschwindigkeit auf einen Befehl mittels der ersten Umschaltvorrichtung zu realisieren, die das erste PWM-Signal auswählt, wenn ein Spielraum für einen Schaltverlust der Leistungswandlervorrichtung zur Verfügung gestellt wird, und auch einen Vorteil der Fähigkeit, ein Auftreten des Schaltverlustes mittels der ersten Umschaltvorrichtung zu verhindern, die das zweite PWM-Signal auswählt, wenn kein Spielraum für den Schaltverlust zur Verfügung gestellt ist.
  • Ein Leistungswandler gemäß einer sechsten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes aufweist:
    eine zweite Umschaltvorrichtung, die den zweiten oder den dritten Befehlsspannungswert zu dem ersten Befehlsspannungswert mittels eines Umschalt-Befehlssignals schaltet.
  • Beispielsweise ergibt ein solcher Leistungswandler einen Vorteil der Fähigkeit, eine Reaktion hoher Geschwindigkeit auf einen Befehl zu realisieren, indem die zweite Umschaltvorrichtung den ersten Befehlsspannungswert auswählt, wenn ein Spielraum für einen Schaltverlust der Leistungswandlervorrichtung zur Verfügung gestellt ist. Gegensätzlich dazu ergibt der Leistungswandler auch einen Vorteil der Fähigkeit, ein Auftreten des Schaltverlustes zu verhindern, indem die zweite Umschaltvorrichtung den zweiten Befehlsspannungswert auswählt, wenn kein Spielraum für den Schaltverlust zur Verfügung gestellt ist.
  • Ein Leistungswandler gemäß einer siebten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes aufweist:
    eine Stromvergleichsvorrichtung, die eine Differenz zwischen dem zweiten Befehlsstromwert und dem zweiten erfassten Stromwert mit einem vorbestimmten Referenzstromwert vergleicht und die dass Umschalt-Befehlssignal erzeugt, wenn die Differenz den Referenzstromwert übersteigt.
  • Ein solcher Leistungswandler ergibt einen Vorteil der Fähigkeit, eine Reaktion hoher Geschwindigkeit durch Auswählen der ersten Befehlsspannung oder des ersten PWM-Signals durch Verwenden des Umschalt-Befehlssignals zu realisieren, wenn die Differenz den Referenzstromwert übersteigt. Gegensätzlich ergibt der Leistungswandler auch einen Vorteil der Fähigkeit, ein Auftreten eines Schaltverlustes zu verhindern, indem die erste oder die zweite Umschaltvorrichtung die zweite Befehlsspannung oder das zweite PWM-Signal auswählt, wenn die Stromdifferenz kleiner als der Referenzstromwert ist.
  • Ein Leistungswandler gemäß einer achten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes aufweist:
    eine Zählerfassungsvorrichtung, die die Anzahl von Schaltoperationen der Leistungswandlervorrichtung innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode zählt und einen erfassten Zählwert ausgibt; und
    eine Zählvergleichsvorrichtung, die einen vorbestimmten Referenzzählwert mit dem erfassten Zählwert vergleicht und das Umschalt-Befehlssignal erzeugt, wenn der erfasste Zählwert niedriger als der Referenzzählwert ist.
  • Ein solcher Leistungswandler ergibt einen Vorteil der Fähigkeit, eine Reaktion hoher Geschwindigkeit zu realisieren, indem die Zählvergleichsvorrichtung das erste PWM-Signal oder den ersten Befehlsspannungswert auswählt, wenn der erfasste Zählwert niedriger als der Referenzzählwert ist. Gegensätzlich dazu ergibt der Leistungswandler auch einen Vorteil der Fähigkeit, ein Auftreten eines Schaltverlustes zu verhindern, indem die Zählvergleichsvorrichtung den zweiten Befehlsspannungswert oder das zweite PWM-Signal auswählt, wenn der erfasste Zählwert den Referenzzählwert übersteigt.
  • Ein Leistungswandler gemäß einer neunten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes aufweist:
    eine Temperatur-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Temperatur der Leistungswandlervorrichtung; und
    eine Temperatur-Vergleichsvorrichtung, die eine vorbestimmte Referenztemperatur mit der erfassten Temperatur vergleicht und die das Umschalt-Befehlssignal erzeugt, wenn die erfasste Temperatur niedriger als die Referenztemperatur ist.
  • Ein solcher Leistungswandler ergibt einen Vorteil der Fähigkeit, eine Reaktion hoher Geschwindigkeit zu realisieren, indem die Temperatur-Vergleichsvorrichtung das erste PWM-Signal oder den ersten Befehlsspannungswert auswählt, wenn die erfasste Temperatur niedriger als die Referenztemperatur ist. Gegensätzlich dazu ergibt der Leistungswandler auch einen Vorteil der Fähigkeit, ein Auftreten eines Schaltverlustes zu verhindern, indem die Temperatur-Erfassungsvorrichtung den zweiten Befehlsspannungswert oder das zweite PWM-Signal auswählt, wenn die erste erfasste Temperatur die Referenztemperatur übersteigt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Leistungswandler gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 2 ist ein internes schematisches Diagramm einer Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels;
  • 3 ist ein Zeitdiagramm, das Sägezahnträger zeigt, die in einer Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung des Ausführungsbeispiel entstehen;
  • 4 ist ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 5 ist ein Zeitdiagramm einer Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung, die bei dem in 4 gezeigten Leistungswandler verwendet wird;
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung, die in 5 gezeigt ist;
  • 7 ist ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, das Sägezahnträger zeigt, die in dem in 7 gezeigten Leistungswandler und einer Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels entstehen;
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb des in 8 gezeigten Leistungswandlers zeigt;
  • 10 ist ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 11 ist ein Zeitdiagramm, das Sägezahnträger zeigt, die in dem in 10 gezeigten Leistungswandler und einer Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung des Ausführungsbeispiel entstehen;
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb des in 11 gezeigten Leistungswandlers zeigt;
  • 13 ist ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 14 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb des in 13 gezeigten Leistungswandlers zeigt;
  • 15 ist ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 16 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb des in 15 gezeigten Leistungswandlers zeigt;
  • 17 ist ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 18 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb des in 17 gezeigten Leistungswandlers zeigt; und
  • 19 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Betriebs eines Leistungswandlers nach dem Stand der Technik.
  • Beste Arten zum Implementieren der Erfindung Erstes Ausführungsbeispiel
  • Ein Leistungswandler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm beschrieben werden, das in 1 gezeigt ist.
  • In 1 weist ein Leistungswandler 1 folgendes auf: eine Leistungswandlervorrichtung (Leistungswandlervorrichtung) 2 mit einem Leistungsschaltelement, wie beispielsweise einem Transistor; einen Befehlsstromwert-Generator 4, der als Befehlsstromwert-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Befehlsstromwerts für die Leistungswandlervorrichtung 2 dient; eine erste Abtastvorrichtung (erste Abtastvorrichtung) 5, die einen ersten Befehlsstromwert für die Leistungswandlervorrichtung 2 abtastet und einen zweiten Befehlsstromwert ausgibt; eine zweite Abtastvorrichtung (zweite Abtastvorrichtung) 6, die einen ersten Stromwert abtastet, der durch einen Stromdetektor 2s erfasst ist, wobei der Detektor einen Strom erfasst, der durch eine Last 3 fließt, und einen zweiten erfassten Stromwert ausgibt; einen Abtastsignalgenerator 7, der Abtastzeiten der ersten und der zweiten Abtastvorrichtung 5, 6 bestimmt und ein Abtastsignal mit einem zweiten Zyklus erzeugt, wobei der Zyklus kürzer als eine Hälfte des Zyklus eines Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc ist, das später zu beschreiben ist, d.h. tc/2, synchron zu dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal; einen Subtrahierer 8, der eine Differenz zwischen einer Ausgabe von der ersten Abtastvorrichtung 5 und einer Ausgabe von der zweiten Abtastvorrichtung 6 bestimmt; d.h. eine Differenz zwischen dem zweiten Befehlsstromwert und dem zweiten erfassten Stromwert; eine Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 zum Berechnen eines Befehlsspannungswerts der Leistungswandlervorrichtung 2 gemäß einer Ausgabe vom Subtrahierer 8; einen Sägezahnschwingungs- Trägersignal-Generator 10, der das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc vom ersten Zyklus erzeugt, und ein Dreiecks- bzw. Sägezahn-Synchronsignal Tc bei jedem halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc, wobei das Synchronsignal einer Wiederholung einer Inversion von einem Anstieg zu einem Abfall unterzogen wird, d.h. einem Anstieg synchron zu einem minimalen Amplitudenwert Vcmin des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc und einem Abfall von einem angestiegenen Pegel synchron zu einem maximalen Amplitudenwert Vcmax des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc; einen Komparator (eine Vergleichsvorrichtung) 11, der ein erstes PWM-Signal mit einem Impuls erzeugt, und zwar durch Vergleichen des Befehlsspannungswerts Vr mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc, wobei der Impuls einer Inversion von einem Anstieg zu einem Abfall unterzogen wird; eine Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12, die das erste PWM-Signal empfängt und ein zweites PWM-Signal ausgibt; und einen Leistungswandler 2, der durch das zweite PWM-Signal anzutreiben ist.
  • Ein Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Last, die durch den Leistungswandler 2 anzutreiben ist.
  • Eine Änderung von einem Anstieg (Abfall) eines Impulses des ersten PWM-Signals zu einem Abfall (Anstieg) wird Inversion genannt. Die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 weist folgendes auf: eine Inversions-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Inversion des ersten PWM-Signals; und eine Inversions-Verhinderungsvorrichtung, die das zweite PWM-Signal auf der Basis eines Ergebnisses einer durch die Inversions-Erfassungsvorrichtung durchgeführten Erfassung erzeugt, wobei das zweite PWM-Signal eine Inversion verhindert, d.h. eine erneute Inversion des ersten PWM-Signals, die innerhalb eines halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc entstehen würde, und die die Leistungswandlervorrichtung 2 durch Verwenden des zweiten PWM-Signals antreibt.
  • Die spezifische Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 weist ein Exklusiv-ODER-Element 13 auf, das ein Signal Sa durch Berechnen eines Exklusiv-ODER-Ergebnisses zwischen einem Eingangssignal P_in, das als das erste PWM-Signal P_in (das hierin nachfolgend oft "erstes PWM-Signal P_in" genannt wird) dient, und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Tc; ein UND-Element 14, das ein Signal Sc durch Berechnen eines UND-Ergebnisses aus dem Signal Sa und einem Hochfrequenz-Taktsignal CLK erzeugt; und ein Zwischenspeicherungselement 15, das aus einem D-Typ-Flip-Flop gebildet ist, welches das Signal Sc empfängt und ein Ausgangssignal P_out erzeugt, das als das zweite PWM-Signal dient (das hierin nachfolgend oft "zweites PWM-Signal P_out" genannt wird).
  • Ein Gesamtbetrieb des Leistungswandlers mit der vorangehenden Konfiguration wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben werden. Die erste Abtastvorrichtung 5 tastet den durch den Befehlsstromwert-Generator 4 erzeugten ersten Befehlsstromwert ab, um dadurch einen zweiten Befehlsstromwert auszugeben. Die zweite Abtastvorrichtung 6 tastet einen ersten erfassten Strom ab, welcher als Ergebnis eines Stroms erzeugt wird, der durch die Leistungswandlervorrichtung 2 fließt, wobei er durch den Stromdetektor 2S erfasst wird, um dadurch einen zweiten Befehlsstromwert Vr auszugeben. Der Subtrahierer 8 berechnet eine Abweichung zwischen dem Befehlsstromwert und dem erfassten Stromwert und sendet die Abweichung zu der Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9. Die Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 berechnet einen Befehlsspannungswert Vc für den Spannungswandler 2, um die Abweichung klein zu machen, um dadurch den Befehlsspannungswert auszugeben. Der Komparator 11 vergleicht den Befehlsspannungswert Vr mit dem Sägezahnschwingungs- Trägersignal Vc, um dadurch das erste PWM-Signal zu erzeugen, welches als Impulszug dient, um zum Antreiben der Spannungswandlervorrichtung 2 verwendet zu werden.
  • Die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 erzeugt das zweite PWM-Signal P_out aus dem ersten PWM-Signal P_in und dem Sägezahn-Synchronsignal Tc und gibt das so erzeugte zweite PWM-Signal P_out zur Leistungswandlervorrichtung 2 aus, um dadurch das Schaltelement der Leistungswandlervorrichtung 2 zu aktivieren. Als Ergebnis ist eine Spannung aus, um dadurch die Last 3 anzutreiben.
  • Der durch die Leistungswandlervorrichtung 2 fließende Strom wird durch die zweite Abtastvorrichtung 6 abgetastet. Die Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 führt eine Steueroperation durch, um die Abweichung zwischen dem Befehlsstromwert und dem erfassten Stormwert klein zu machen. Somit wird die Leistungswandlervorrichtung 2 betrieben, um dem Befehlsstromwert zu folgen.
  • Als nächstes wird nun ein Betrieb der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben werden. Zuerst erfasst und speichert die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 eine Inversion des ersten PWM-Signals P_in und gibt das zweite PWM-Signal P_out aus, das ein Auftreten einer erneuten Inversion innerhalb eines halben Zyklus tc/2 des Sägezahnträgers Vc verhindert.
  • Genauer gesagt vergleicht, wie es in 3 gezeigt ist, der Komparator 11 den Befehlsspannungswert Vr mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc, um dadurch das erste PWM-Signal P_in auszugeben. Ein Impuls des ersten PWM-Signals P_in steigt zu einer Zeit t0 an und wird bis zu einer Zeit t1 in einem halben Zyklus tc/2 des Sägezahnträgers Vc nicht in einen Abfall invertiert. Der Impuls wird zu einer Zeit t2 wieder in einen Anstieg invertiert und weiterhin zu einer Zeit t3 einer Inversion in einen Abfall unterzogen.
  • Das Exklusiv-ODER-Element 13 empfängt das sägezahnförmige synchrone Signal Tc und das erste PWM-Signal P_in, um dadurch das Signal Sa auszugeben. Das UND-Element 14 empfängt das Signal SA und das Taktsignal CLK, um dadurch das Signal Sc auszugeben. Das Zwischenspeicherungselement 15 empfängt das Signal Sc und das Sägezahnschwingungs-Snychronsignal Tc, um dadurch das zweite PWM-Signal P_out als Zwischenspeicherungsausgabe auszugeben. Das zweite PWM-Signal P_out steigt im Wesentlichen synchron zu einem Anstieg bezüglich des ersten PWM-Signals an. Das Zwischenspeicherungselement 15 erfasst eine erste Inversion des ersten PWM-Signals zu der Zeit t1 und speichert die so erfasste Inversion. Darauffolgend entsteht keine andere Inversion bei irgendeiner der Zeiten t1 bis t4. Insbesondere sind Impulse bezüglich des ersten PWM-Signals P_in zu den Zeiten t2 bis t3 angestiegen, wohingegen keine Pulse bezüglich des zweiten PWM-Signals P_out zu diesen Zeiten angestiegen sind.
  • Der Leistungswandler 1 verhindert ein Auftreten von mehrfachen Impulsen bezüglich des zweiten PWM-Signals, das zum Antreiben der Leistungswandlervorrichtung 2 zu verwenden ist. Somit wird die Anzahl von Schaltoperationen des Leistungsschaltelements, das die Leistungswandlervorrichtung 2 bildet, reduziert, was wiederum einen Anstieg bezüglich der Temperatur des Leistungsschaltelements unterdrückt. Weiterhin kann deshalb, weil ein Abtastsignal, dessen Zyklus kürzer als ein halber Zyklus des Sägezahnträgers ist, verwendet wird, eine Stromreaktion hoher Geschwindigkeit erlangt werden.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm eines in 4 gezeigten Leistungswandlers beschrieben werden. In 4 bezeichnen die Bezugszeichen, die dieselben wie diejenigen sind, die in 1 gezeigt sind, dieselben oder entsprechende Elemente, und somit wird eine Wiederholung ihrer Erklärungen weggelassen.
  • Eine in 4 gezeigte zweite Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 weist folgendes auf: eine Schnittstellen-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Auftretens einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert, der durch die Befehlsspannungswert-Berechnungsvorrichtung 9 erzeugt ist, und einem Sägezahnschwingungs-Trägersignal; eine Befehlsspannungswert-Unterdrückungsvorrichtung zum Erzeugen eines zweiten Befehlsspannungswerts, der ein Auftreten einer Änderung bezüglich des ersten Befehlsspannungswert verhindert, um nicht wieder eine Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc innerhalb eines ersten halben Zyklus davon zu verursachen, und zwar auf der Basis eines Ergebnisses einer durch die Schnittstellen-Erfassungsvorrichtung durchgeführten Erfassungsoperation; und einen Komparator 11, der den zweiten Befehlsspannungswert mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc vergleicht, um dadurch das erste PWM-Signal zu erzeugen und die Leistungswandlervorrichtung durch Verwenden des ersten PWM-Signals anzutreiben.
  • <Beschreibung einer Grundoperation>
  • Eine Grundoperation der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 wird nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben werden. Wie es in 4 gezeigt ist, ist der Zyklus eines Abtastsignals, das durch den Abtastsignal-Generator 7 erzeugt wird, ein Fünftel eines halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc.
  • Ein Abtastsignal entsteht am Anfang von Abschnitten 1 bis 5. Eine Zeitperiode, während welcher das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc kleiner wird, wird als Mode 1 genommen, und eine Zeitperiode, während welcher das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc größer wird, wird als Mode 2 genommen. Für den Abtastsignal-Generator 7 ist angenommen, dass er ein einziges Abtastsignal Sm zu der ersten und der zweiten Abtastvorrichtung 5, 6 zuführt. Für die Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 ist angenommen bzw. vorausgesetzt, dass sie einen ersten Befehlsspannungswert ohne Verzögerungszeit ausgibt, die sonst durch eine Berechnung verursacht werden würde, und zwar mittels eines Abastens eines Befehlsstromwerts und eines erfassten Stromwerts. In dieser Situation wird der erste Befehlsspannungswert am Anfang jedes Abschnitts aktualisiert.
  • In einem Fall, in welchem die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 nicht vorgesehen ist, d.h., in welchem eine Ausgabe von der Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 direkt mit dem Komparator 11 verbunden ist, erfasst der Komparator 11 dann, wenn sich der erste Befehlsspannungswert Vr1 von einem Pegel, der niedriger als die Sägezahn-Trägerwelle Vc ist, zu einem Pegel verschoben hat, der höher als dieselbe im Mode 1 ist, ein Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnträger Vc, um dadurch ein ursprüngliches PWM-Signal auszugeben, nachdem er es invertiert hat.
  • Im Mode 2 erfasst der Komparator 11 dann, wenn sich der erste Befehlsspannungswert Vr1 von dem Pegel, der höher als das Sägezahnschwingungs-Trägersignal ist, zu einem Pegel verschoben hat, der niedriger als dasselbe ist, ein Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc, um dadurch das ursprüngliche PWM-Signal zu invertieren.
  • Angesichts der vorangehenden Beschreibung wird eine Bestimmung diesbezüglich, ob das ursprüngliche PWM-Signal zu invertieren ist oder nicht, mittels eines Untersuchens der Größe bzw. Amplitude des ersten Befehlsspannungswert Vr1 in jedem Abschnitt und durch Bestimmen, ob eine Schnittstelle zwischen dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc und dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 entsteht oder nicht, durchgeführt.
  • Der Kürze halber nehmen wir an, dass der Spannungswert des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc sich linear über dem Bereich von 0,0 bis 1,0 ändert. Wenn der Spannungswert des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc kleiner gemacht wird, wie in dem Fall des Abschnitts 1, nimmt das Sägezahnschwingungssignal Vc Spannungswerte von 1.0, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2 und 0.0 bei jeweiligen Grenzen zwischen den Abschnitten an. Gegensätzlich dazu nimmt das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc dann, wenn der Spannungswert des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc erhöht wird, wie in dem Fall des Abschnitts 2, Spannungswerte von 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 und 1.0 bei jeweiligen Grenzen zwischen den Abschnitten an.
  • Beim Abschnitt 1 vom Mode 1 nimmt der erste Befehlsspannungswert Vr1 einen Wert von 0.7 an, und dieser Wert ist kleiner als ein Grenzwert von 0.8, der zwischen den Abschnitten 1 und 2 vom Mode 1 entsteht und als der Spannungswert des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc dient. Somit entsteht keine Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc.
  • Beim Abschnitt 2 vom Mode 1 ist der erste Befehlsspannungswert 0.78, und dieser Wert ist höher als ein Grenzwert von 0.6, der zwischen den Abschnitten 2 und 3 vom Mode 1 entsteht und als der Spannungswert des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc dient. Somit entsteht eine Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc. Folglich wird das ursprüngliche PWM-Signal einer Inversion beim Abschnitt 2 vom Mode 1 innerhalb eines halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc unterzogen.
  • Im Mode 1 verschiebt sich, nachdem der erste Befehlsspannungswert Vr1 und das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc einander gekreuzt haben, der erste Befehlsspannungswert Vr1 von einem Pegel, der niedriger als das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc ist, zu einem Pegel, der höher als dasselbe ist, wodurch der erste Befehlsspannungswert Vr1 und das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc einander wieder kreuzen, wovon es ein Ergebnis ist, dass das ursprüngliche PWM-Signal bei der letzten Grenze des Abschnitts 3 invertiert wird.
  • Im Mode 2 verschiebt sich der erste Befehlsspannungswert Vr1 wieder von einem Pegel, der niedriger als das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc ist, zu einem Pegel, der höher als dasselbe ist, woraufhin sich das erste Befehlsspannungssignal Vr1 und das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc einander wieder kreuzen.
  • Folglich wird dann, wenn der erste Befehlsspannungswert Vr1 größer als das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc im Mode 1 geworden ist, ein zweiter Befehlsspannungswert Vr2 erzeugt, der den ersten Befehlsspannungswert Vr1 mittels eines Unterdrückens eines Auftretens von Variationen bezüglich des ersten Befehlsspannungswerts Vr1 konstant macht und der unverändert bleibt, bis der Träger in den nächsten Mode eintritt. Der zweite Befehlsspannungswert Vr2 wird erzeugt, um sich nicht zu einem Zustand zu verschieben, in welchem der zweite Befehlsspannungswert Vr2 kleiner als das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc wird.
  • Wenn der erste Befehlsspannungswert Vr1 kleiner als das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc geworden ist, und zwar im Mode 2, wird der zweite Befehlsspannungswert Vr2 erzeugt, der den ersten Befehlsspannungswert Vr1 mittels eines Unterdrückens eines Auftretens von Variationen bezüglich des ersten Befehlsspannungswerts Vr1 konstant macht und der unverändert bleibt, bis der Träger in den nächsten Mode eintritt. Der zweite Befehlsspannungswert Vr2 wird erzeugt, um sich nicht zu einem Zustand zu verschieben, in welchem der zweite Befehlsspannungswert Vr2 kleiner als das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc wird.
  • Folglich kann verhindert werden, dass der zweite Befehlsspannungswert Vr2 wieder das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc kreuzt, um dadurch ein Auftreten von Mehrfachimpulsen zu verhindern, wie es der Fall bei dem Komparator 11 ausgegebenen ersten PWM-Signal ist.
  • <Beschreibung einer Operation bzw. eines Betriebs der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung gemäß dem Ablaufdiagramm>
  • Nun wird eine Operation der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 mit dem vorangehenden Aufbau unter Bezugnahme auf ein in 8 gezeigtes Ablaufdiagramm beschrieben werden. Die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 liest den ersten Befehlsspannungswert Vr1 (Schritt S20a), und eine Bestimmung wird diesbezüglich durchgeführt, ob das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc sich zu einer neuen Hälfte verschoben hat oder nicht (Schritt S20b). Wenn sich das Sägezahnschwingungs- Trägersignal Vc zu dem halben Zyklus verschoben hat, wird ein Flag flg, das zum Erfassen und Speichern einer Schnittstelle zwischen der ersten Befehlsspannung Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc zu verwenden ist, gelöscht (Schritt S20c).
  • Die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 wertet das Flag flg aus (Schritt S20d). Wenn noch keine Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc bis zu einem vorangehenden Abschnitt entstanden ist, bestimmt die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 ein Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem im Schritt S20e oder in darauffolgenden Schritten erhaltenen ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc. Zuerst wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob der gegenwärtige Mode der Mode 1 oder der Mode 2 ist (Schritt S20e), weil Grenzwerte, die zwischen den Abschnitten im Mode 1 existieren, in welchem das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc erniedrigt wird, sich von denjenigen unterscheiden, die zwischen den Abschnitten im Mode 2 existieren, in welchem das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc erhöht wird.
  • Als nächstes wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob der erste Befehlsspannungswert Vr1 und das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc einander kreuzen oder nicht, indem eine Ausgabe vom Komparator 11 invertiert wird (Schritt S20f oder S20g). Wenn im Schritt S20f oder S20g bestimmt wird, dass die Schnittstelle entstanden ist, wird der gegenwärtige erste Befehlsspannungswert Vr1 als Vtmp gespeichert und wird das Flag flg gesetzt (Schritt S20h). Der gegenwärtige Befehlsspannungswert Vr1 wird als Ausgabe Vout ausgegeben.
  • Wenn im Schritt S20f oder S20g bestimmt wird, dass keine Schnittstelle entstanden ist, wird der gegenwärtige erste Befehlsspannungswert Vr1 als die Ausgabe Vout ausgegeben (Schritt S20i). Wenn als Ergebnis einer Bestimmung des Flags flg, die im Schritt S20d durchgeführt wird, bestimmt wird, dass sich der erste Befehlsspannungswert Vr1 und das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc einander vor einem vorangehenden Abschnitt gekreuzt haben, wird der Befehlsspannungswert Vtmp, der dann gespeichert ist, wenn die Schnittstelle zwischen dem gegenwärtigen ersten Befehlswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc entstanden ist, als die Ausgabe Vout ausgegeben (Schritt S20j). Wenn eine Verarbeitung den Schritt S20k mittels irgendeinem Pfad im Ablaufdiagramm erreicht hat, gibt die zweite Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 den zweiten Befehlsspannungswert Vr2 als die Ausgabe Vout aus (Schritt S20k).
  • Wie es oben angegeben ist, kann der Leistungswandler 1 des Ausführungsbeispiels den ersten Befehlsstromwert und den ersten erfassten Stromwert durch Verwenden des Abtastsignals abtasten, dessen Zyklus kürzer als der halbe Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc ist. Somit kann die zweite Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 ein Auftreten von mehrfachen Impulsen im PWM-Signal zuverlässiger verhindern, das zum Antreiben der Leistungswandlervorrichtung 2 zu verwenden ist, während eine Stromreaktion mit hoher Geschwindigkeit sichergestellt wird.
  • In den Beschreibungen ist die Zeit, die für die Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 zum Durchführen einer Berechnung erforderlich ist, auf Null eingestellt. Jedoch dann, wenn die Zeit nicht auf Null eingestellt ist, entsteht ein Versatz in Abschnitten oder Moden um nur ein Ausmaß entsprechend einer Berechnungszeit. Ein Vorteil, der gleich demjenigen ist, der dann erhalten wird, wenn die Berechnungszeit auf Null eingestellt ist, kann erhalten werden, solange eine Schnittstelle zwischen dem Befehlsspannungswert Vr und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc bei einem Abschnitt und einem Mode bestimmt wird, bei welchem ein Berechnungsergebnis ausgegeben wird.
  • Die Beschreibungen haben das Ausführungsbeispiel erklärt, bei welchem der halbe Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc fünfmal der Zyklus des Abtastsignals ist. Jedoch kann ein gleicher Vorteil selbst dann erreicht werden, wenn der halbe Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc auf ein beliebiges integrales Vielfaches des Zyklus des Abtastsignals eingestellt wird.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 9 beschrieben werden, die ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zur Verfügung stellt. In 9 bezeichnen die Bezugszeichen, die dieselben wie diejenigen sind, die in 1 gezeigt sind, dieselben oder entsprechende Elemente.
  • Beim ersten Ausführungsbeispiel wird die Leistungswandlervorrichtung 2 durch Verwenden des zweiten PWM-Signals aktiviert, was eine Inversion des ersten PWM-Signals verhindert, das als Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem Befehlsspannungswert Vr und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc erzeugt wird. Als Ergebnis wird das zweite PWM-Signal gegenüber einem Befehl, der zu dem Befehlsspannungswert Vr gehört, um nur ein Ausmaß entsprechend einem Ausmaß versetzt, bis zu welchem ein Auftreten von Mehrfachimpulsen im ersten PWM-Signal verhindert wird.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Leistungswandlervorrichtung 2 aktiviert, um dem Befehlsspannungswert Vr vertrauenswürdig zu folgen, während ein Auftreten von Mehrfachimpulsen verhindert wird.
  • Wie es in den 7 bis 8E gezeigt ist, bestimmt ein Spannungsfehler-Kompensator 21 eine Differenz ΔP(t) zwischen dem ersten PWM-Signal, das zum Dienen als das Ausgangssignal P_in vom Komparator 11 dient, und dem zweiten PWM-Signal, das zum Dienen als das Ausgangssignal P_out von der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 dient. Weiterhin wird ein drittes PWM-Signal P0 entsprechend einem Ergebnis ausgegeben, das durch eine Addition der Differenz ΔP(t) zu der Impulsbreite des zweiten PWM-Signals, das im nächsten halben Zyklus oder im darauffolgenden Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc gebildet wird, ausgegeben. Dadurch wird die Leistungswandlervorrichtung 2 angetrieben.
  • <Beschreibung der Grundoperation des Leistungswandlers>
  • Nun wird ein Betrieb bzw. eine Operation des Spannungsfehler-Kompensators 21 im Leistungswandler mit dem vorangehenden Aufbau unter Bezugnahme auf die 7 bis 8E beschrieben werden.
  • Wenn eine Schnittstelle zwischen dem Befehlsspannungswert Vr und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal V als Ergebnis des Befehlsspannungswerts Vr mit angestiegenen mehrfachen Impulsen zweimal entsteht; d.h. ein Impuls Va, entsteht eine Ausgabe vom Komparator 11 (8A). Die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 gibt einen Impuls aus, der zum Werden zum zweiten PWM-Signal dient, um ein Auftreten einer Änderung im ersten PWM-Signal zu verhindern, das invertiert worden ist (8B). Eine Differenz zwischen der Impulsbreite des ersten PWM-Signals und derjenigen des zweiten PWM-Signals ist ΔP(t). Insbesondere wird die Differenz eine Impulsbreite ta, in welche das erste PWM-Signal durch die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 geändert worden ist (8C).
  • Ein Gesamtfehler wird durch Summierung der Differenz ΔP(t) erhalten (8D). Beispielsweise kann der Gesamtfehler durch Aufwärtszählen von z.B. eines Hochfrequenz-Taktsignals nur über eine Zeitperiode erhalten werden, während welcher der Impuls Pa entsteht, und zwar durch Verwenden eines Zählers.
  • Der Zählwert wird abwärts gezählt, wenn die Ausgabe vom Komparator 11 sich nach einem Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc ändert. Wenn ein Auftreten einer Änderung in der Ausgabe vom Komparator 11 verhindert wird, bis der Zählwert zu Null zurückkehrt, kann die Breite eines Impulses, der nach einem Verstreichen eines Zyklus entsteht, um nur ein Ausmaß entsprechend der Breite des Impulses erhöht werden, der durch die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 geändert ist. Die Operationen entsprechen den Operationen des Spannungsfehler-Kompensators 21, und eine Ausgabe vom Spannungsfehler-Kompensator ist dargestellt (8E). Mittels eines Vergleichs zwischen dem ersten und dem dritten PWM-Signal wird die Breite des Impulses, der nach einem Verstreichen eines Zyklus angestiegen ist, um nur ein Ausmaß entsprechend der Breite des Impulses erhöht, der durch die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 geändert ist. Die Gesamtheit der Impulsbreite, d.h. der Durchschnitt der Spannungsausgabe von der Leistungswandlervorrichtung 2, wird beibehalten.
  • <Beschreibung der Operation unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm>
  • Nun wird eine Operation des Spannungsfehler-Kompensators 21 unter Bezugnahme auf ein in 9 gezeigtes Ablaufdiagramm beschrieben werden. In 9 sind Operationsschritte des Spannungsfehler-Kompensators 21 durch Bezugszeichen S21 bezeichnet. Hier sind Definitionen der Bezugszeichen Tc, P_in und P_out dieselben wie diejenigen, die in 3 gezeigt sind.
  • Es wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob Mehrfachimpulse entstanden sind oder nicht (Schritt S21a). Es wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 arbeitet, um eine Ausgabe zu erhöhen oder zu erniedrigen (Schritt S21b). Ein Zählen wird gemäß einem Wert durchgeführt, der als Ergebnis einer Bestimmung eines Auftretens von Mehrfachimpulsen erhalten wird, um dadurch ein Fehlerzählmaß Vdrp zu erzeugen (Schritte S21c, 21d). Wenn eine Änderung bei der Ausgabe P_out von der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 entstanden ist, wird eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob das Fehlerzählmaß Vdrp rückzusetzen ist (Schritte S21e, S21f). Wenn im Schritt S21e das zu der Zeit einer Erfassung einer Anstiegsflanke der Ausgabe P_out erhaltene Fehlerzählmaß negativ ist, wird eine korrigierte Ausgabe P_out' auf einem niedrigen Pegel gehalten, um dadurch zum Zählmaß zu addieren (Schritt S21g). Zum Speichern des Zustands der Flanke wird ein Flag iflg aktiviert. Gleichermaßen wird dann, wenn in Schritt S21f das zu der Zeit einer Erfassung einer Abfallflanke der Ausgabe P_out erhaltene Fehlerzählmaß positiv ist, die korrigierte Ausgabe P_out' auf einem hohen Pegel gehalten, um dadurch zum Zählmaß zu addieren. Zum Speichern des Zustands der Flanke wird ein Flag dflg aktiviert (Schritt S21h). Wenn das Fehlerzählmaß im Schritt S21j Null erreicht hat, werden die Flags iflg und dflg gelöscht (Schritt S21k).
  • Beim Leistungswandler 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 ein Auftreten von Mehrfachimpulsen im PWM-Signal zuverlässig verhindern und einen Spannungsfehler, der von einer Verhinderung eines Auftretens von Mehrfachimpulsen stammt, kompensieren, um dadurch eine Stromreaktion bzw. aktuelle Reaktion hoher Geschwindigkeit zu erlangen.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Nun wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 10 beschrieben werden, welche ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers ist. In 10 bezeichnen die Bezugszeichen, die dieselben wie diejenigen sind, die in 6 gezeigt sind, dieselben oder entsprechende Elemente, und ihre wiederholten Erklärungen werden weggelassen.
  • Beim zweiten Ausführungsbeispiel erfasst die Schnittstellen-Erfassungsvorrichtung ein Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc und dem ersten Befehlsspannungswert Vr1. Auf der Basis eines Ergebnisses einer Erfassung erzeugt die Befehlsspannungs-Verhinderungsvorrichtung den zweiten Befehlsspannungswert Vr2, der ein Auftreten einer Änderung im ersten Befehlsspannungswert Vr1 verhindert, um ein erneutes Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc innerhalb des ersten Zyklus zu verhindern. Das erste PWM-Signal wird durch Vergleichen des zweiten Befehlsspannungswert Vr2 mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc erzeugt. Der Leistungswandler 2 wird mittels des ersten PWM-Signals aktiviert.
  • Jedoch aktiviert der zweite Befehlsspannungswert Vr2 die Leistungswandlervorrichtung 2 durch Verwenden eines Spannungsbefehls, der gegenüber dem ursprünglichen Spannungsbefehl (d.h. dem ersten Befehlsspannungswert Vr1) um nur ein Ausmaß entsprechend dem Ausmaß versetzt worden ist, bis zu welchem ein Auftreten einer Änderung beim ersten Befehlsspannungswert Vr1 unterdrückt wird.
  • Hier wird bei dem Ausführungsbeispiel die Leistungswandlervorrichtung 2 vertrauenswürdig zu dem Befehlsspannungswert Vr aktiviert, während ein Auftreten von Mehrfachimpulsen verhindert wird.
  • Wie es in 10 gezeigt ist, kompensiert ein zweiter Spannungsfehler-Kompensator 22 einen Spannungsfehler mittels eines Bestimmens einer Spannungsdifferenz ΔV zwischen der ersten Befehlsspannung Vr1, die zum Dienen als Ausgabe von der Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 dient, und dem zweiten Befehlsspannungswert Vr2, der zum Dienen als Ausgabe von der zweiten Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 dient; mittels eines Summierens von Fehlern, die in einem Spannungswert entstehen, der durch die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 geändert ist, d.h. einen Fehler in einer Spannungsausgabe vom Spannungswandler 2; und mittels Addieren des durch die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 geänderten Spannungswerts zu dem in dem nächsten halben Zyklus oder einem darauffolgenden halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc erzeugten Befehlsspannungswert.
  • <Beschreibung der Grundoperation des zweiten Spannungsfehler-Kompensators>
  • Nun wird eine Operation des zweiten Spannungsfehler-Kompensators 22, der im Leistungswandler 1 mit der vorangehenden Konfiguration vorgesehen ist, unter Bezugnahme auf die 11A bis 11E beschrieben werden.
  • Wie es in den 11A bis 11E gezeigt ist, vergleicht der Komparator 11 dann, wenn der durch die Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 (durch gestrichelte Linien gezeigt) erzeugte erste Befehlsspannungswert Vr1 direkt zum Komparator 11 eingegeben wird, das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc mit dem ersten Befehlsspannungswert Vr1, um dadurch das erste PWM-Signal zu erzeugen. Als Ergebnis davon, dass sich das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc und der erste Befehlsspannungswert Vr1 einander kreuzen, entstehen Mehrfachimpulse, d.h. der Impuls Pa, im ersten PWM-Signal (11A). Die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 erzeugt ein erstes PWM-Signal, das ein Auftreten einer Änderung nach einer ersten Inversion verhindert (11B). Eine Differenz zwischen dem ersten PWM-Signal und dem zweiten PWM-Signal wird eine Impulsbreite (11C). Diese Impulsbreite ist eine, die als Ergebnis dessen erhalten wird, dass das erste PWM-Signal durch die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 zum zweiten PWM-Signal geändert worden ist. Eine Summe der Impulsbreite entspricht einer Gesamtsumme von Fehlern (11D). Die Gesamtsumme kann aus einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten PWM-Signal berechnet werden. Wie in dem Fall eines Befehls, der nach einer Kompensation ausgegeben wird, die durch eine durchgezogene Linie in der Zeichnung gezeigt ist, wird die so berechnete Gesamtsumme von Fehlern zu der Befehlsspannung entsprechend einem halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc addiert. Wie es in 11E gezeigt ist, kann als Ergebnis die Impulsbreite um nur ein Ausmaß entsprechend der Impulsbreite erhöht werden, die durch die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 geändert ist. Diese Operationen werden durch den zweiten Spannungsfehler-Kompensator 22 durchgeführt. Mittels eines Vergleichs der 11A und 11E wird die Breite des nächsten Impulses um nur das Ausmaß erhöht, bis zu welchem die Impulsbreite durch die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 geändert worden ist. Eine gesamte Impulsbreite; d.h. eine durchschnittliche Spannungsausgabe von der Leistungswandlervorrichtung 2, wird beibehalten.
  • <Beschreibung der Operationen unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm>
  • Nun wird eine Operation des zweiten Spannungsfehler-Kompensators 22 und diejenige der zweiten Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 unter Bezugnahme auf ein in 12 gezeigtes Ablaufdiagramm beschrieben werden. Wie es in 12 gezeigt ist, sind Schritte, die zu Operationen gehören, die durch den zweiten Spannungsfehler-Kompensator 22 durchzuführen sind, durch Bezugszeichen S22 bezeichnet. Schritte, die zu Operationen gehören, die durch die zweite Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 durchzuführen sind, sind durch Bezugszeichen S20a bis S20k bezeichnet. Die Bezugszeichen, die dieselben wie diejenigen sind, die in 8 gezeigt sind, bezeichnen dieselben oder entsprechende Elemente, und die Definition des Modes und diejenige des Abschnitts sind dieselben wie diejenigen, die in Zusammenhang mit 7 zur Verfügung gestellt sind.
  • Der zweite Spannungsfehler-Kompensator 22 liest den ersten Befehlsspannungswert Vr1 (Schritt S20a), um dadurch zu bestimmen, ob sich das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc zu einem neuen halben Zyklus verschoben hat oder nicht (Schritt S20b). Wenn sich das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc zu einem neuen halben Zyklus verschoben hat, wird das Flag flg, das ein Auftreten einer Schnittstelle zwischen der ersten Befehlsspannung Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc speichert, gelöscht (Schritt S20c). Ein summierter Fehler Verrsum, der während des vorangehenden halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc berechnet ist, wird als Vofst gesichert, und der summierte Fehler Verrsum wird auf Null zurückgesetzt, um Fehler zu summieren, die während eines gegenwärtigen halben Zyklus des Sägezahnschwingungs- Trägersignals Vc entstehen (Schritt S22a). Die Summe von Fehler Vofst, die während des vorangehenden halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc berechnet sind, wird zu dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 addiert (Schritt S22b), und das Flag flg wird bestimmt (S22d). Wenn bestimmt wird, dass der erste Befehlsspannungswert Vr1 das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc nicht vor dem vorangehenden Abschnitt gekreuzt hat, wird im Schritt S20e und in darauffolgenden Schritten eine Bestimmung diesbezüglich durchgeführt, ob eine Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc entstanden ist. Eine Bestimmung bezüglich eines Auftretens einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc ist dieselbe wie diejenige, die in Zusammenhang mit 8 beschrieben ist, und somit wird eine Wiederholung ihrer Erklärung weggelassen. Wenn ein Ergebnis einer Bestimmung des Flags flg, die im Schritt S20d durchgeführt wird, zeigt, dass eine Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1 und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc vor dem vorangehenden Abschnitt entstanden ist, wird ein Mode bestimmt (Schritt S22c). Dieser Schritt wird angesichts dessen ausgeführt, dass ein Ausdruck, der zum Berechnen der Summe von Fehlern im Mode 1 verwendet wird, in welchem das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc kleiner wird, sich von demjenigen unterscheidet, der zum Berechnen der Summe von Fehlern im Mode 2 verwendet wird, in welchem sich das Sägezahnschwingungs-Trägersignal Vc erhöht. Weiterhin wird im Schritt S22d eine Fehlerspannung Verr entsprechend dem Mode 1 berechnet, und eine Fehlerspannung Verr entsprechend dem Mode 2 wird im Schritt S22e berechnet. Die im Schritt S22d berechnete Fehlerspannung Verr und die in S22e berechnete Fehlerspannung Verr enthalten jeweils den maximalen und den minimalen Wert. In den Schritten S22f bis S22n wird die Fehlerspannung Verr durch den maximalen oder den minimalen Wert geklemmt. Im Schritt S22p wird die so berechnete Fehlerspannung in jedem Abschnitt zu dem summierten Fehlerwert Verrsum addiert, der zu einem halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals gehört.
  • Wie es oben angegeben ist, verhindert die zweite Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 bei dem Leistungswandler 1 des Ausführungsbeispiels 1 ein Auftreten von mehrfachen Impulsen im PWM-Signal zuverlässiger. Weiterhin kann ein Spannungsfehler, der von einer Verhinderung eines Auftretens von mehrfachen Impulsen stammt, kompensiert werden, um dadurch ein Erreichen einer Stromreaktion hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen.
  • Die obigen Beschreibungen haben das Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem der halbe Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc fünfmal der Zyklus des Abtastsignals ist. Jedoch kann derselbe Vorteil auch erhalten werden, selbst wenn der halbe Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals Vc ein beliebiges Vielfaches des Zyklus des Abtastsignals ist.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Nun wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 13 beschrieben werden, welche ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers ist. In 13 bezeichnen die Bezugszeichen, die dieselben wie diejenigen sind, die in 1 gezeigt sind, dieselben oder entsprechende Elemente, und ihre wiederholten Erklärungen werden weggelassen.
  • Der Leistungswandler 1 der 13 weist einen Umschaltschalter 23 auf, der als Stromvergleichsvorrichtung dient, die eines von dem ersten PWM-Signal, das vom Komparator 11 auszugeben ist, und vom zweiten PWM-Signal, das von der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 auszugeben ist, auswählt; einen zweiten Komparator 24 zum Ausgeben eines ersten Umschaltbefehlssignals zum Umschaltschalter 23; und einen Umschaltreferenzgenerator 25 zum Erzeugen eines Referenzstromwerts Δir, der zu einer Differenz Δi zwischen einem zweiten Befehlsstrom, der zum Schalten des Umschaltschalters 23 zu verwenden ist, und einem zweiten erfassten Stromwert gehört, auf.
  • Wie es in 14 gezeigt ist, folgt der zweite (erste) erfasste Stromwert dann, wenn eine abrupte Änderung im zweiten (oder ersten) Befehlsstromwert entstanden ist, dem zweiten (ersten) Befehlsstromwert mit einer Verzögerung. Zu dieser Zeit erhöht sich die Differenz Δi zwischen dem zweiten Befehlsstromwert und dem zweiten erfassten Stromwert. Die Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9 erzeugt einen großen Befehlsstromwert, um dadurch zu veranlassen, dass sich ein erfasster Stromwert schnell dem Befehlsstromwert nähert.
  • Jedoch in dem Fall eines Auftretens von mehrfachen Impulsen im ersten PWM-Signal erzeugt die zweite Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 das zweite PWM-Signal, um dadurch ein Auftreten von Mehrfachimpulsen zu verhindern. Folglich arbeitet die Leistungswandlervorrichtung 2 nicht gemäß der Befehlsspannungswert-Ausgabe von der Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit 9, um dadurch zu einem Auftreten einer Verzögerung bei dem erfassten Stromwert zu führen, der dem Befehlsstromwert folgt.
  • Aus diesem Grund gibt der zweite Komparator 24 dann, wenn die Differenz Δi zwischen dem zweiten Befehlsstromwert und dem zweiten erfassten Stromwert den Referenzstromwert Δir übersteigt, ein Schaltsignal aus, um dadurch das zweite PWM-Signal zum ersten PWM-Signal zu schalten. Insbesondere wird die Ausgabe vom Komparator 11 zu der Ausgabe von der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 geschaltet, und die so geschaltete Ausgabe wird zu der Leistungswandlervorrichtung 2 eingegeben, um dadurch ein Ansprechverhalten bzw. eine Reaktion auf den Befehlsstromwert zu verbessern. Allgemein ist eine Zeitperiode, während welcher die Differenz Δi groß bleibt, beschränkt. Somit fällt ein Erhöhen bezüglich des Verlustes der Leistungswandlervorrichtung 2 innerhalb von Toleranzgrenzen.
  • Wie es oben angegeben ist, kann der Umschaltschalter 23 bei dem Leistungswandler 1 des Ausführungsbeispiels zwischen dem ersten PWM-Signal und dem zweiten PWM-Signal auswählen. Somit wird dann, wenn der Verlust der Leistungswandlervorrichtung 2 kein Problem darstellt, ein Vorteil der Fähigkeit, ein viel schnelleres Ansprechverhalten ohne eine Verwendung der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 zu erlangen.
  • Alternativ kann der Umschaltschalter 23 eines von dem ersten PWM-Signal und dem zweiten PWM-Signal durch eine Kombination aus dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und dem dritten Ausführungsbeispiel (7) auswählen.
  • Sechstes Ausführungsbeispiel
  • Nun wird ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 15 beschrieben werden, die ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers ist. In 15 bezeichnen die Bezugszeichen, die dieselben wie diejenigen sind, die in 13 gezeigt sind, dieselben oder entsprechende Elemente, und ihre wiederholten Erklärungen werden weggelassen.
  • Der Leistungswandler 1 weist folgendes auf: den Umschaltschalter 23, der eines von dem ersten PWM-Signal, das vom Komparator 11 auszugeben ist, und dem zweiten PWM-Signal, das von der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 auszugeben ist, auswählt; den zweiten Komparator 24, der als Zählvergleichsvorrichtung zum Ausgeben eines Umschaltbefehlssignals zum Umschaltschalter 23 dient; den Umschaltreferenzgenerator 25 zum Erzeugen eines Referenzzählwerts, der zu der Anzahl von Schaltoperationen des Leistungsschaltelements im Hinblick auf die Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 gehört; und einen Schaltzähldetektor 26, der die Anzahl von Schaltoperationen zählt, die durch das Leistungsschaltelement der Leistungswandlervorrichtung 2 durchgeführt werden, nämlich die Anzahl von Anstiegen oder Abfällen eines zur Leistungswandlervorrichtung 2 eingegebenen Impulses, innerhalb einer gegebenen Zeitperiode, um dadurch einen erfassten Zählwert auszugeben.
  • Nun wird eine Operation des Leistungswandlers 1 mit einer solchen Konfiguration beschrieben werden. Der zweite Komparator 24 vergleicht den Referenzzählwert, der durch den Umschaltreferenzgenerator 25 erzeugt wird, mit dem vom Schaltzähldetektor 26 ausgegebenen erfassten Zählwert. Wenn der erfasste Zählwert den Referenzzählwert übersteigt, erzeugt der zweite Komparator 24 ein erstes Umschaltbefehlssignal, um dadurch zu veranlassen, dass der Umschaltschalter 23 das erste PWM-Signal zum zweiten PWM-Signal schaltet. Somit wird die Anzahl von Schaltoperationen, die durch das Leistungsschaltelement durchzuführen sind, reduziert, um dadurch ein Erhöhen bezüglich der Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 zu verhindern.
  • Wenn der erfasste Zählwert niedriger als der Referenzzählwert ist, wird ein Spielraum für die Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 zur Verfügung gestellt. Daher gibt der zweit Komparator 24 ein zweites Umschaltbefehlssignal aus, um dadurch zu veranlassen, dass der Umschaltschalter 23 das zweite PWM-Signal zum ersten PWM-Signal schaltet. Somit wird ein Ansprechverhalten hoher Geschwindigkeit implementiert.
  • In diesem Fall ist eine Verwendung eines Hysterese-Komparators als der zweite Komparator 24 auf die in 16 dargestellte Weise bevorzugt, weil die Breite einer Änderung bezüglich der Anzahl von Schaltoperationen mittels eines maximalen Hysteresefehlers gesteuert werden kann.
  • Wie es oben angegeben ist, kann der erste Umschaltschalter 23 beim Leistungswandler 1 des Ausführungsbeispiels entweder das erste PWM-Signal oder das zweite PWM-Signal auswählen. Wenn der Verlust der Leistungswandlervorrichtung 2 kein Problem darstellt, wird das erste PWM-Signal zur Leistungswandlervorrichtung 2 eingegeben, um dadurch einen Vorteil der Fähigkeit zu ergeben, ein Ansprechverhalten höherer Geschwindigkeit zu erreichen.
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann mit dem dritten Ausführungsbeispiel (siehe 7) kombiniert werden, um dadurch zu veranlassen, dass der Umschaltschalter 23 entweder das erste PWM-Signal oder das zweite PWM-Signal auswählt.
  • Siebtes Ausführungsbeispiel
  • Nun wird ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 17 beschrieben werden, die ein Blockdiagramm eines Leistungswandlers ist. In 17 bezeichnen die Bezugszeichen, die dieselben wie diejenigen sind, die in 1 gezeigt sind, dieselben oder entsprechende Elemente, und ihre wiederholten Erklärungen werden weggelassen.
  • Der Leistungswandler 1 in 17 weist folgendes auf: den ersten Umschaltschalter 23, der eines von dem ersten PWM-Signal, das vom Komparator 11 auszugeben ist, und dem zweiten PWM-Signal, das von der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 auszugeben ist, auswählt; den zweiten Komparator 24, der als Temperaturvergleichsvorrichtung zum Ausgeben eines Umschaltbefehlssignals zum Umschaltschalter 23 dient; den Umschaltreferenzgenerator 25 zum Erzeugen einer Referenztemperatur der Leistungswandlervorrichtung 2, um dazu verwendet zu werden, zu veranlassen, dass der Umschaltschalter 23 eine Schaltoperation durchführt; und einen Temperatursensor 27 zum Erfassen der Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2.
  • Im Leistungswandler 1 variiert die Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 normalerweise gemäß einer Betriebsfrequenz der Last 3 und einem Auftreten/Nichtauftreten von Mehrfachimpulsen. Beispielsweise variiert, wie es in 18 gezeigt ist, die Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 mit einem Verstreichen an Zeit. Hier vergleicht der zweite Komparator 24 eine durch den Umschaltreferenzgenerator 25 erzeugte Referenztemperatur mit der Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2, welche Temperatur durch den Temperatursensor 27 erfasst wird. Wenn die erfasste Temperatur die Referenztemperatur übersteigt, wählt der Umschaltschalter 23 eine Ausgabe von der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12, um dadurch die Leistungswandlervorrichtung 2 durch Verwenden des zweiten PWM-Signals anzutreiben und um somit ein Auftreten einer Erhöhung bezüglich der Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 zu verhindern.
  • Jedoch dann, wenn die erfasste Temperatur niedriger als die Referenztemperatur ist, wird ein Spielraum für die Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 zur Verfügung gestellt. Somit wählt der Umschaltschalter 23 eine Ausgabe vom Komparator 11 aus, um dadurch ein Ansprechverhalten hoher Geschwindigkeit zu realisieren. Zu dieser Zeit kann dann, wenn ein Hysterese-Komparator als der zweite Komparator 24 verwendet wird, die Breite einer Änderung bezüglich der Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 mittels eines maximalen Hysteresefehlers gesteuert werden.
  • Wie es oben angegeben ist, kann der Umschaltschalter 23 bei dem Leistungswandler 1 des Ausführungsbeispiels entweder das erste PWM-Signal oder zweite PWM-Signal auf der Basis eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der erfassten Temperatur der Leistungswandlervorrichtung 2 und der Referenztemperatur auswählen. Demgemäß wird dann, wenn der Verlust der Leistungswandlervorrichtung 2 kein Problem darstellt, die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 12 nicht verwendet, um dadurch einen Vorteil der Fähigkeit zu ergeben, ein Ansprechverhalten höherer Geschwindigkeit zu erreichen.
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann mit dem dritten Ausführungsbeispiel (siehe 7) kombiniert werden, um dadurch zu veranlassen, dass der Umschaltschalter 23 entweder das erste PWM-Signal oder das zweite PWM-Signal auswählt.
  • Achtes Ausführungsbeispiel
  • Die in Zusammenhang mit dem fünften bis zum siebten Ausführungsbeispiel beschriebenen Techniken können auch mit dem zweiten oder dem vierten Ausführungsbeispiel kombiniert werden. Insbesondere bewirkt der Umschaltschalter 23 bei den fünften bis siebten Ausführungsbeispielen ein Schalten zwischen dem ersten PWM-Signal und dem zweiten PWM-Signal. Jedoch kann derselbe Vorteil auch durch das zweite Ausführungsbeispiel (4) oder das vierte Ausführungsbeispiel (10) erhalten werden, selbst wenn der Umschaltschalter 23 ein Schalten zwischen dem ersten Befehlsspannungswert Vr1, der von der Befehlsspannungs-Berechnungseinheit 9 ausgegeben wird, und dem zweiten Befehlsspannungswert Vr2, der von der Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung 20 ausgegeben wird, bewirkt.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie es oben angegeben ist, ist der Leistungswandler der Erfindung zur Verwendung mit einem Inverter geeignet.
  • Zusammenfassung
  • Ein Leistungswandler enthält eine erste Abtastvorrichtung (5), die einen ersten Befehlsstromwert für eine Leistungswandlervorrichtung (2) während eines zweiten Zyklus abtastet und einen zweiten Befehlsstromwert erzeugt; eine zweite Abtastvorrichtung (6), die einen ersten erfassten Stromwert abtastet, der zu einer Last (3) gehört, und einen zweiten erfassten Stromwert erzeugt; eine Befehlsspannungswert-Berechnungseinheit (9) zum Berechnen eines Befehlsspannungswerts aus dem zweiten Befehlsstromwert und dem zweiten erfassten Stromwert; einen Komparator (11) zum Vergleichen des zweiten Befehlsspannungswerts mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal, um dadurch ein erstes Impulsbreitenmodulations-(PWM-)Signal zu erzeugen; und eine Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung (12). Die Mehrfachimpuls-Verhinderungsvorrichtung (12) hat eine Inversionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Inversion des ersten PWM-Signals und eine Inversionsverhinderungsvorrichtung zum Antreiben der Leistungswandlervorrichtung (2) durch Verwenden eines zweiten PWM-Signals, das eine Inversion des ersten PWM-Signals verhindert, und zwar auf der Basis eines Ergebnisses einer durch die Inversionserfassungsvorrichtung durchgeführten Erfassungsoperationen.

Claims (9)

  1. Leistungswandler, der folgendes aufweist: eine Sägezahnschwingungs-Trägersignal-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Sägezahnschwingungs-Trägersignals während eines ersten Zyklus; eine erste Abtastvorrichtung zum Abtasten eines ersten Befehlsstromwerts für eine Leistungswandlervorrichtung während eines zweiten Zyklus, der eingestellt ist, um kürzer als eine Hälfte des ersten Zyklus zu sein, und zum Erzeugen eines zweiten Befehlsstromwerts; eine zweite Abtastvorrichtung zum Abtasten, während des zweiten Zyklus, eines ersten erfassten Stromwerts für eine durch die Leistungswandlervorrichtung anzutreibende Last und zum Erzeugen eines zweiten erfassten Stromwerts; eine Befehlsspannungswert-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Befehlsspannungswerts auf der Basis des zweiten Befehlsstromwerts und des zweiten erfassten Stromwerts; eine Vergleichsvorrichtung zum Erzeugen eines ersten Impulsbreitenmodulations-(PWM-)Signals durch Vergleichen des zweiten Befehlsspannungswerts mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal; eine Inversionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Inversion des ersten PWM-Signals; und eine Inversionsverhinderungsvorrichtung zum Antreiben der Leistungswandlervorrichtung mittels eines zweiten PWM-Signals, das eine Inversion des ersten PWM-Signals während des ersten Zyklus verhindert, auf der Basis eines Ergebnisses einer Erfassung der Inversionserfassungsvorrichtung.
  2. Leistungswandler, der folgendes aufweist: eine Sägezahnschwingungs-Trägersignal-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Sägezahnschwingungs-Trägersignals während eines ersten Zyklus; eine erste Abtastvorrichtung zum Abtasten eines ersten Befehlsstromwerts für eine Leistungswandlervorrichtung während eines zweiten Zyklus, der eingestellt ist, um kürzer als eine Hälfte des ersten Zyklus zu werden, und zum Erzeugen eines zweiten Befehlsstromwerts; eine Schnittstellenerfassungsvorrichtung zum Abtasten eines ersten erfassten Stroms einer durch die Leistungswandlervorrichtung anzutreibenden Last während des zweiten Zyklus und zum Erfassen eines Auftretens einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal; eine Befehlsspannungswert-Unterdrückungsvorrichtung zum Erzeugen eines zweiten Befehlsspannungswerts, der ein Auftreten einer Änderung bezüglich des ersten Befehlsspannungswerts verhindert, um ein erneutes Auftreten einer Schnittstelle zwischen dem ersten Befehlsspannungswert und dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal innerhalb des ersten Zyklus zu verhindern, und zwar auf der Basis eines Ergebnisses einer durch die Schnittstellenerfassungsvorrichtung durchgeführten Erfassung; und eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen des zweiten Befehlsspannungswerts mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal, um dadurch ein PWM-Signal zu erzeugen, und die Leistungswandlervorrichtung durch Verwenden des PWM-Signals anzutreiben.
  3. Leistungswandler nach Anspruch 1, der weiterhin folgendes aufweist: eine Fehlerkompensationsvorrichtung, die eine Differenz zwischen einer Impulsbreite des ersten PWM-Signals und derjenigen des zweiten PWM-Signals bestimmt, ein drittes PWM-Signal mittels eines Addierens der Differenz zu der Impulsbreite des zweiten PWM-Signals erzeugt, das in dem nächsten halben Zyklus oder einem darauffolgenden halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals zu erzeugen ist, und die Leistungswandlervorrichtung mittels des dritten PWM-Signals anstelle des zweiten PWM-Signals antreibt.
  4. Leistungswandler nach Anspruch 2, der weiterhin folgendes aufweist: eine Befehlsspannungsdifferenz-Berechnungsvorrichtung zum Bestimmen eines Differenz-Befehlsspannungswerts, der eine Differenz zwischen dem ersten Befehlsspannungswert und dem zweiten Befehlsspannungswert während eines ersten halben Zyklus des Sägezahnschwingungs-Trägersignals darstellt; eine Befehlsspannungs-Korrekturvorrichtung zum Addieren eines dritten Befehlsspannungswerts, zu dem der Differenz-Befehlsspannungswert addiert ist, zu dem während des ersten halben Zyklus oder eines darauffolgenden halben Zyklus erzeugten zweiten Befehlsspannungswert; und eine Vergleichsvorrichtung, die den dritten Befehlsspannungswert anstelle des zweiten Befehlsspannungswerts mit dem Sägezahnschwingungs-Trägersignal vergleicht, um dadurch das PWM-Signal zu erzeugen, und die die Leistungswandlervorrichtung durch Verwenden des PWM-Signals antreibt.
  5. Leistungswandler nach Anspruch 1 oder 3, der weiterhin folgendes aufweist: eine erste Umschaltvorrichtung, die das zweite oder das dritte PWM-Signal basierend auf dem ersten PWM-Signal mittels eines Umschaltbefehlssignals zum Antreiben der Leistungswandlervorrichtung schaltet.
  6. Leistungswandler nach Anspruch 2 oder 4, der weiterhin folgendes aufweist: eine zweite Umschaltvorrichtung, die den zweiten oder den dritten Befehlsspannungswert zu dem ersten Befehlsspannungswert mittels eines Umschalt-Befehlssignals schaltet.
  7. Leistungswandler nach Anspruch 5 oder 6, der weiterhin folgendes aufweist: eine Stromvergleichsvorrichtung, die eine Differenz zwischen dem zweiten Befehlsstromwert und dem zweiten erfassten Stromwert mit einem vorbestimmten Referenzstromwert vergleicht und die dass Umschalt-Befehlssignal erzeugt, wenn die Differenz den Referenzstromwert übersteigt.
  8. Leistungswandler nach Anspruch 5 oder 6, der weiterhin folgendes aufweist: eine Zählerfassungsvorrichtung, die die Anzahl von Schaltoperationen der Leistungswandlervorrichtung innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode zählt und einen erfassten Zählwert ausgibt; und eine Zähl-Vergleichsvorrichtung, die einen vorbestimmten Referenzzählwert mit dem erfassten Zählwert vergleicht und das Umschalt-Befehlssignal erzeugt, wenn der erfasste Zählwert niedriger als der Referenzzählwert ist.
  9. Leistungswandler nach Anspruch 5 oder 6, der weiterhin folgendes aufweist: eine Temperatur-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Temperatur der Leistungswandlervorrichtung; und eine Temperatur-Vergleichsvorrichtung, die eine vorbestimmte Referenztemperatur mit der erfassten Temperatur vergleicht und das Umschalt-Befehlssignal erzeugt, wenn die erfasste Temperatur niedriger als die Referenztemperatur ist.
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