DE112016000949T5 - Signalerzeugungsschaltung, spannungsumwandlungsvorrichtung undsignalerzeugungsverfahren - Google Patents

Signalerzeugungsschaltung, spannungsumwandlungsvorrichtung undsignalerzeugungsverfahren Download PDF

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Takenori Abe
Seji Takahashi
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Bereitgestellt werden eine Signalerzeugungsschaltung, eine Spannungsumwandlungsvorrichtung und ein Signalerzeugungsverfahren, welche es ermöglichen, eine kleinste Einheit von Werten, die jeweils einzustellen sind in einer Erzeugungseinheit, die ein Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit erzeugt, die eingestellten Werten entsprechen, in substantieller Weise kleiner zu machen als eine tatsächliche kleinste Einheit. Eine CPU 11 bestimmt, alle N Perioden eines von einer Erzeugungseinheit 16 erzeugten PWM-Signals, einen EIN-Zeit-Einstellwert, mit dem die Erzeugungseinheit 16 ein PWM-Signal erzeugt, dessen EIN-Zeit einem Produkt einer vorbestimmten Periode und eines Solltastgrads am nächsten kommt, und stellt den bestimmten Einstellwert in der Erzeugungseinheit 16 ein. Weiterhin dividiert die CPU 11 die EIN-Zeit des PWM-Signals, das von der Erzeugungseinheit 16 basierend auf dem bestimmten EIN-Zeit-Einstellwert erzeugt wird, durch den Solltastgrad, multipliziert N mit der als Ergebnis der Division erhaltenen Periode und ermittelt einen einstellbaren Perioden-Wert, mit dem ein PWM-Signal erzeugt wird, dessen Periode dem Ergebnis der Multiplikation am nächsten kommt. Ferner bestimmt die CPU 11 Perioden-Einstellwerte für N Perioden, basierend auf einem Quotienten und einem Rest aus einer Division des ermittelten einstellbaren Werts durch N, und stellt die bestimmten einstellbaren Werte jeweils zu den Perioden des PWM-Signals in der Erzeugungseinheit 16 ein.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalerzeugungsschaltung, eine Spannungsumwandlungsvorrichtung und ein Signalerzeugungsverfahren, bei denen eine Erzeugungseinheit, welche ein Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit erzeugt, die Einstellwerten entsprechen, sowie eine Steuereinheit, welche einstellbare Werte für Periode und EIN-Zeit (einstellbarer Periodenwert und EIN-Zeitwert) einstellt, die in der Erzeugungseinheit entsprechend einem Solltastgrad einstellbar sind, vorgesehen sind.
  • Technischer Hintergrund
  • Spannungsumwandlungsvorrichtungen, die eine Spannung umwandeln, indem sie ein Schaltelement mit einem PWM-Signal (Pulsweitenmodulationssignal) ansteuern, finden im Stand der Technik breite Anwendung. Bei derartigen PWM-gesteuerten Spannungsumwandlungsvorrichtungen wird z. B. auf der Grundlage eines Spannungssollwertes ein Spannungsbefehlswert berechnet, wobei in einer PWM-Signalerzeugungseinheit ein Wert eingestellt wird, der dem berechneten Spannungsbefehlswert entspricht, um ein PWM-Signal mit einem Tastgrad zu erzeugen, der dem eingestellten Wert entspricht. Durch derartiges Ändern des Tastgrads des die Schaltelemente ansteuernden PWM-Signals entsprechend dem Spannungssollwert kann eine Ausgangsspannung erhalten werden, die dem Spannungssollwert entspricht.
  • Weisen hierbei die Werte, die in der PWM-Signalerzeugungseinheit einstellbar sind (nachfolgend als „einstellbare Werte“ bezeichnet), eine vergleichsweise große kleinste Einheit (d. h. Mindestinkrement) auf, so kann auf Änderungen des Sollwerts nicht durch sanftes Ändern des Tastgrads des PWM-Signals reagiert werden, was zu einer sich stufenweise ändernden Ausgangsspannung führt. Wenn darüber hinaus z. B. ein in der PWM-Signalerzeugungseinheit einzustellender Sollwerte als Betriebsgröße der PWM-Steuerung berechnet werden und die kleinste Einheit der einstellbaren Werte größer als eine kleinste Einheit des Sollwerts ist, ist es nicht mehr möglich, auf Änderungen des Spannungssollwertes und Lastschwankungen durch sanftes Ändern des Tastgrads des PWM-Signals zu reagieren, und es treten Fehler in der Ausgangsspannung auf.
  • Demgegenüber offenbart Patentdokument 1 einen PWM-Wechselrichter, der in jeder Periode der PWM-Steuerung die EIN/AUS-Zeit eines PWM-Signals durch eine Division mit dem Spannungsbefehlswert als Dividenden berechnet, bei der ein Rest abgeschnitten wird, und einen auf dem Berechnungsergebnis basierenden PWM-Puls ausgibt. Der in dieser Berechnung aufgetretene Rest entspricht einem Spannungsbefehlswert, der abgeschnitten wird, ohne in der EIN/AUS-Zeit widergespiegelt worden zu sein.
  • In diesem PWM-Wechselrichter werden die abgeschnittenen Reste der Reihe nach zu den Spannungsbefehlswerten in den Berechnungen der nachfolgenden Perioden addiert, wodurch ein Rest, der von der vorherigen Berechnung nicht in der EIN/AUS-Zeit widergespiegelt wurde, bei der nächsten Berechnung in einer neuen EIN/AUS-Zeit widergespiegelt wird, der dabei auftretende Rest in der übernächsten Berechnung widergespiegelt wird, und sich dies wiederholt. Dementsprechend ist es möglich, den Durchschnittswert der EIN/AUS-Zeiten, die in der PWM-Signalerzeugungseinheit eingestellt werden, einer idealerweise einzustellenden Soll-EIN/AUS-Zeit anzunähern. Es kann, anders ausgedrückt, die kleinste Einheit des in der Erzeugungseinheit einzustellenden Werts, im Mittel betrachtet, kleiner als die tatsächliche kleinste Einheit gemacht werden.
  • Dokumente aus dem Stand der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: JP H03 98470 A
  • Abriss der Erfindung
  • Aufgabe, welche die Erfindung zu lösen sucht
  • Bei der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technik tritt jedoch, da in jeder Periode der PWM-Steuerung zur Bestimmung der EIN/AUS-Zeit der PWM-Signale eine Berechnung mit einer Division ausgeführt wird, in jeder Periode eine hohe Verarbeitungslast auf. Dementsprechend besteht die Gefahr, dass ein kostengünstiger Mikrocomputer mit niedrigem Durchsatz den oben beschriebenen Berechnungsschritt innerhalb einer Periode der PWM-Steuerung nicht abschließen könnte.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung solcher Umstände gemacht und setzt sich zum Ziel, eine Signalerzeugungsschaltung, eine Spannungsumwandlungsvorrichtung und ein Signalerzeugungsverfahren bereitzustellen, mit denen es möglich ist, die kleinste Einheit von Werten, welche in einer Erzeugungseinheit einzustellen sind, die ein Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit erzeugt, die den eingestellten Werten entsprechen, in substantieller Weise kleiner als eine tatsächliche kleinste Einheit zu machen.
  • Mittel zur Lösung der Aufgabe
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Signalerzeugungsschaltung eine Erzeugungseinheit, welche ein PWM-Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit, die eingestellten Werten entsprechen, erzeugt, sowie eine Steuereinheit, welche in der Erzeugungseinheit jeweils einstellbare Werte für die Periode und die EIN-Zeit basierend auf einem Solltastgrad einstellt, wobei die Erzeugungseinheit das PWM-Signal einer externen Spannungsumwandlungsschaltung zuführt, um durch PWM-Steuerung der Spannungsumwandlungsschaltung eine Spannung umzuwandeln. Die Steuereinheit umfasst eine erste Bestimmungseinheit, welche alle N Perioden (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist) des Signals einen einstellbaren EIN-Zeit-Wert zur Einstellung in der Erzeugungseinheit bestimmt, mit dem ein Signal erzeugt wird, dessen EIN-Zeit einem Produkt einer vorbestimmten Periode und des Solltastgrads nahekommt, eine erste Berechnungseinheit, welche die EIN-Zeit des Signals, das basierend auf dem von der ersten Bestimmungseinheit bestimmten einstellbaren EIN-Zeit-Wert erzeugt wird, durch den Solltastgrad dividiert und N mit einer als Ergebnis der Division erhaltenen Periode multipliziert, um eine Gesamtsumme davon für N Perioden zu berechnen, eine Ermittlungseinheit, welche einen einstellbaren Perioden-Wert ermittelt, mit dem ein Signal erzeugt wird, dessen Periode der von der ersten Berechnungseinheit berechneten Gesamtsumme nahekommt, eine zweite Berechnungseinheit, welche den von der Ermittlungseinheit ermittelten einstellbaren Perioden-Wert durch N dividiert, um einen Quotienten und einen Rest zu erhalten, sowie eine zweite Bestimmungseinheit, welche basierend auf dem Quotienten und dem Rest, die von der zweiten Berechnungseinheit berechnet wurden, N einstellbare Perioden-Werte für die N Perioden zur Einstellung in der Erzeugungseinheit bestimmt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Signalerzeugungsschaltung dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bestimmungseinheit ausgebildet ist, die N einstellbaren Perioden-Werte dadurch zu bestimmen, dass der Quotient als Referenzwert für die einstellbaren Perioden-Werte festgelegt wird, der Rest in kleinste Einheiten der einstellbaren Perioden-Werte aufgespalten wird sowie die kleinsten Einheiten zu mindestens einem der Referenzwerte addiert werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Signalerzeugungsschaltung ferner durch eine Speichereinheit gekennzeichnet, in welcher einstellbare Perioden- und EIN-Zeit-Werte für N Perioden verknüpft mit einem vorbestimmten Tastgrad gespeichert werden, wobei die erste und zweite Bestimmungseinheit ausgebildet sind, die einstellbaren Perioden- und EIN-Zeit-Werte, die dem vorbestimmten Tastgrad entsprechen, aus der in der Speichereinheit gespeicherten Information zu bestimmen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Signalerzeugungsschaltung dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, aus der Speichereinheit die von der zweiten Bestimmungseinheit bestimmten einstellbaren Perioden- und EIN-Zeit-Werte für N Perioden zu lesen sowie die gelesenen einstellbaren Werte in der Erzeugungseinheit einzustellen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Spannungsumwandlungsvorrichtung die oben beschriebene Signalerzeugungsschaltung, eine Spannungsumwandlungsschaltung, welche eine Spannung durch Schalten auf der Grundlage von Tastgraden von Signalen umwandelt, die von der Signalerzeugungsschaltung erzeugt werden und eine Detektionseinheit, welche die von der Spannungsumwandlungsschaltung umgewandelte Spannung detektiert, wobei die in der Signalerzeugungsschaltung vorgesehene Steuereinheit eine dritte Berechnungseinheit umfasst, welche den Solltastgrad auf der Grundlage der von der Detektionseinheit detektierten Spannung berechnet.
  • In einem Signalerzeugungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt eine Signalerzeugungsschaltung PWM-Signale. Die Signalerzeugungsschaltung weist eine Erzeugungseinheit, welche ein PWM-Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit, die eingestellten Werten entsprechen, erzeugt, sowie eine Steuereinheit auf, welche in der Erzeugungseinheit jeweils einstellbare Werte für die Periode und die EIN-Zeit basierend auf einem Solltastgrad einstellt, wobei die Erzeugungseinheit das PWM-Signal einer externen Spannungsumwandlungsschaltung zuführt, um durch PWM-Steuerung der Spannungsumwandlungsschaltung eine Spannung umzuwandeln. Das Verfahren umfasst: Bestimmen, alle N Perioden (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist) des Signals, eines einstellbaren EIN-Zeit-Werts zur Einstellung in der Erzeugungseinheit, mit dem ein Signal erzeugt wird, dessen EIN-Zeit einem Produkt einer vorbestimmten Periode und des Solltastgrads nahekommt, Dividieren der EIN-Zeit des Signals, das basierend auf dem von der ersten Bestimmungseinheit bestimmten einstellbaren EIN-Zeit-Wert erzeugt wird, durch den Solltastgrad und Multiplizieren von N mit einer als Ergebnis der Division erhaltenen Periode, um eine Gesamtsumme davon für N Perioden zu berechnen, Ermitteln eines einstellbaren Perioden-Werts, mit dem ein Signal erzeugt wird, dessen Periode der von der ersten Berechnungseinheit berechneten Gesamtsumme nahekommt, Dividieren des von der Ermittlungseinheit ermittelten einstellbaren Perioden-Werts durch N, um einen Quotienten und einen Rest zu erhalten, sowie Bestimmen N einstellbarer Perioden-Werte für die N Perioden zur Einstellung in der Erzeugungseinheit, basierend auf dem Quotienten und dem Rest, die von der zweiten Berechnungseinheit berechnet wurden.
  • Gemäß einem Aspekt bestimmt die Steuereinheit, entsprechend einem Solltastgrad, einstellbare Perioden- und EIN-Zeit-Werte, die in der Erzeugungseinheit eingestellt werden können, und stellt diese in der Erzeugungseinheit ein. In diesem Zusammenhang bedeutet „einstellbarer Wert“ einen Wert, der ein ganzzahliges Vielfaches der kleinsten Einheit eines Wertes beträgt, der in der Erzeugungseinheit eingestellt werden kann. Konkret bestimmt die Steuereinheit jede N Perioden eines Signals, das von der Erzeugungseinheit erzeugt wird, einen einstellbaren EIN-Zeit-Wert, mit dem ein Signal mit einer EIN-Zeit erhalten wird, die der einem Produkt einer vorbestimmten Periode und des Solltastgrads entsprechenden EIN-Zeit nahekommt, und stellt den ermittelten einstellbaren EIN-Zeit-Wert in der Erzeugungseinheit ein. Parallel dazu dividiert die Steuereinheit die EIN-Zeit des Signals, das von der Erzeugungseinheit basierend auf dem bestimmten einstellbaren EIN-Zeit-Wert erzeugt wird, durch den Solltastgrad, multipliziert N mit der als Ergebnis der Division erhaltenen Periode, ermittelt einen einstellbaren Perioden-Wert, mit dem ein Signal mit einer Periode erzeugt wird, die dem Ergebnis der Multiplikation nahekommt, dividiert den ermittelten einstellbaren Wert durch N, um einen Quotienten und einen Rest zu erhalten, bestimmt Perioden-Einstellwerte für N Perioden, basierend auf dem Quotienten und dem Rest, und stellt die bestimmten einstellbaren Werte nacheinander jeweils zu den Perioden des Signals in der Erzeugungseinheit ein.
  • Demgemäß werden die einstellbaren Perioden-Werte für N Perioden von der Steuereinheit derart bestimmt, dass ein Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden des von der Erzeugungseinheit erzeugten Signals dem Solltastgrad nahekommt, um sie in der Erzeugungseinheit einzustellen. Folglich wird ein Durchschnittswert der einstellbaren Perioden-Werte für N Perioden als Ganzes feiner als eine kleinste Einheit (Mindestinkrement) der einstellbaren Perioden-Werte reguliert.
  • Gemäß einem Aspekt wird der Quotient, der als Ergebnis der obigen Division erhalten wurde, als Referenzwert für die einstellbaren Perioden-Werte für N Perioden insgesamt bestimmt, und der als Ergebnis der Division erhaltene Rest in kleinste Einheiten (d. h. Mindestinkremente) der einstellbaren Perioden-Werte aufgeteilt, wobei der Wert der aufgeteilten kleinsten Einheiten zu mindestens einem der Referenzwerte für N Perioden addiert wird, um die einstellbaren Perioden-Werte für N Perioden zu bestimmen.
  • Dementsprechend werden die durch Aufspalten des Rests in kleinste Einheiten erhaltenen Werte angemessen auf die N einstellbaren Perioden-Werte für N Perioden verteilt, so dass mindestens einer der N einstellbaren Perioden-Werte für N Perioden als gleich einem Wert ermittelt wird, der durch Addieren des Werts der kleinsten Einheit der einstellbaren Perioden-Werte zu dem Referenzwert erhalten wird, und die übrigen einstellbaren Werte außer dem mindestens einen einstellbaren Wert als gleich dem Referenzwert ermittelt werden. Gemäß einem Aspekt werden vorbestimmte einstellbare Perioden- und EIN-Zeit-Werte für N Perioden mit einem Solltastgrad verknüpft in einer Speichereinheit gespeichert. Die Steuereinheit bestimmt die einstellbaren Perioden- und EIN-Zeit-Werte für N Perioden, die dem Solltastgrad entsprechen und die in der Erzeugungseinheit einzustellen sind, auf der Grundlage von in der Speichereinheit gespeicherter Information.
  • Dies ermöglicht, einstellbare Perioden- und EIN-Zeit-Werte für N Perioden, die basierend auf dem Solltastgrad zu bestimmen sind, auf einfache Weise zur Ausführungszeit der Steuerung durch die Steuereinheit zu bestimmen. Gemäß einem Aspekt wandelt eine Spannungsumwandlungsschaltung eine Spannung durch Schalten auf der Grundlage eines Tastgraden eines Signals um, das von der oben beschriebenen Signalerzeugungsschaltung erzeugt wird, und die Steuereinheit berechnet den Solltastgrad auf der Grundlage der umgewandelten Spannung.
  • Hierdurch wird die Signalerzeugungsschaltung, die dazu in der Lage ist, eine kleinste Einheit der in der Erzeugungseinheit, die periodisch Signale erzeugt, einzustellenden Werte kleiner als eine tatsächliche kleinste Einheit zu machen, auf die Spannungsumwandlungsschaltung angewendet, wodurch sich die Genauigkeit einer Ausgangsspannung erhöht.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Da wie oben beschrieben einstellbare Perioden-Werte für N Perioden von der Steuereinheit derart bestimmt werden, dass ein Durchschnittswert des Tastgrads über N Perioden eines von der Erzeugungseinheit erzeugten Signals einem Solltastgrad nahekommt, und in der Erzeugungseinheit eingestellt werden, wird der Durchschnittswert der einstellbaren Perioden-Werte für N Perioden als Ganzes feiner als die kleinste Einheit (d. h. das Mindestinkrement) der einstellbaren Perioden-Werte reguliert.
  • Damit wird ermöglicht, eine kleinste Einheit von in der Erzeugungseinheit, die ein Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit erzeugt, welche einem einzustellenden Wert entsprechen, einzustellenden Werten in substantieller Weise kleiner als eine tatsächliche kleinste Einheit zu machen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Spannungsumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Aufbaubeispiel eines Teils einer Signalerzeugungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 3 enthält Zeitdiagramme, die den Betrieb einer Erzeugungseinheit darstellen.
  • 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Betriebs, bei dem mittels Einstellwerten für N Perioden ein durchschnittlicher Tastgrad eines PWM-Signals festgelegt wird.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in einer CPU, wenn die Signalerzeugungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eine periodische Interruptverarbeitung ausführt.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in der CPU gemäß einer Unterroutine zur Einstellwertbestimmung.
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Teils einer anderen Verarbeitung in der CPU gemäß der Unterroutine zur Einstellwertbestimmung.
  • 8 ist eine Tabelle, die eine Liste von Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerten für N Perioden darstellt, die auf der Grundlage eines Sollwerts bestimmt wurden.
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in der CPU, wenn die Signalerzeugungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eine PWM-Interruptverarbeitung ausführt.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in einer CPU, wenn eine Signalerzeugungsschaltung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eine periodische Interruptverarbeitung ausführt.
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in der CPU, wenn die Signalerzeugungsschaltung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eine PWM-Interruptverarbeitung ausführt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsführungsformen der Erfindung dargestellt sind, erläutert.
  • (Ausführungsform 1)
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Spannungsumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ein Blockdiagramm, das ein Aufbaubeispiel eines Teils einer Signalerzeugungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. In den Zeichnungen ist die Signalerzeugungsschaltung mit „1“ bezeichnet. Die Signalerzeugungsschaltung 1 erzeugt ein PWM-Signal, dessen Periode und EIN-Zeit sich ändern, und gibt das erzeugte PWM-Signal an eine Spannungsumwandlungsschaltung 2. Die Spannungsumwandlungsschaltung 2 wandelt die Spannung einer externen Batterie 3 um und liefert die umgewandelte Spannung an eine Last 4. Hier setzt die Spannungsumwandlungsschaltung 2 die Spannung der Batterie 3 herab, kann aber auch ausgebildet sein, die Spannung der Batterie 3 heraufzusetzen oder herauf- und herabzusetzen.
  • Die Signalerzeugungsschaltung 1 ist ein Mikrocomputer, der mit einer CPU (zentralen Verarbeitungseinheit) 11 versehen ist. Die CPU 11 ist über einen Bus verbunden mit einem ROM (Festwertspeicher) 12, in dem Information wie ein Programm gespeichert ist, einem RAM (Arbeitsspeicher) 13 zur vorrübergehenden Speicherung von Information, einem A/D-Wandler (entsprechend einer „Detektionseinheit“) 14, der eine analoge Spannung in einen digitalen Wert umwandelt, einer Interruptsteuerung 15, die eine Vielzahl von Interruptanforderungen verarbeitet, und einer Erzeugungseinheit 16, die ein PWM-Signal erzeugt. Die Bestandteile der Signalerzeugungsschaltung 1 bis auf die Erzeugungseinheit 16 bilden eine Steuereinheit 10, wobei die Erzeugungseinheit 16 aber auch in der Steuereinheit 10 enthalten sein darf.
  • Die Interruptsteuerung 15 ist so konfiguriert, dass sie mehrere Interruptanforderungen annehmen kann, wobei sie bei Empfang irgendeiner Interruptanforderung ein Signal (sog. INT-Signal) an die CPU 11, um sie aufzufordern, einen Interrupt durchzuführen, und sendet bei Empfang eines Bestätigungssignals (sog. INTA-Signal) von der CPU 11 einen Interruptvektor, der den Interruptanforderungen entspricht, in den Bus aus. Die CPU 11 ist ausgebildet, eine der Interruptanforderung entsprechende Interruptverarbeitung auszuführen, wenn der in den Bus ausgesendete Interruptvektor von der CPU 11 gelesen wird.
  • Die Spannungsumwandlungsschaltung 2 beinhaltet einen n-Kanal-MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, im Folgenden einfach als „FET“ bezeichnet) 21, dessen Drain mit einem positiven Pol der Batterie 3 verbunden ist, einen FET 22, dessen Drain mit der Source des FET 21 und dessen Source mit einem negativen Pol der Batterie 3 verbunden ist, sowie eine Treiberschaltung 26, die die Gates des FET 21 und des FET 22 mit Treibersignalen auf der Grundlage eines von der Erzeugungseinheit 16 abgegebenen PWM-Signals beaufschlagt.
  • Die Last 4 ist, über eine Reihenschaltung eines Induktors 23 und eines Widerstands 24, zwischen dem Drain und der Source des FET 22 angeschlossen. Ein Kondensator 25 ist in Parallelschaltung mit der Last 4 verbunden. Die Spannung eines Verbindungspunktes des Widerstands 24 mit dem Kondensator 25 wird einem A/D-Wandler 14 zugeführt. Ein Stromdetektor 27 ist an die beiden Enden des Widerstands 24 angeschlossen, und eine Detektionsspannung des Stromdetektors 27 wird dem A/D-Wandler 14 zugeführt.
  • Mit Bezug nun auf 2 beinhaltet das ROM 12 eine Einstellwertspeichertabelle (entsprechend einer „Speichereinheit“) 121, in der vorab eine Vielzahl vorbestimmter Einstellwerte verknüpft mit Solltastgraden gespeichert wird, die später beschrieben werden. Man beachte, dass die Einstellwertspeichertabelle 121 in Ausführungsform 1 nicht verwendet wird.
  • Das RAM 13 beinhaltet verdoppelte Einstellwertspeicherbereiche 131a und 131b, um das Speichern und Lesen einer Vielzahl von Einstellwerten zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu ermöglichen. Die im Einstellwertspeicherbereich 131a (oder 131b) gespeicherten Einstellwerte werden durch eine von der Interruptsteuerung 15 vermittelte, weiter unten beschriebene Interruptverarbeitung der Reihe nach in der Erzeugungseinheit 16 eingestellt.
  • Die Erzeugungseinheit 16 umfasst Registerpuffer 161 und 162, in denen noch zu beschreibende Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte eingestellt werden, ein Periodenregister 163 und ein Tastgradregister 164, in die der Inhalt der Registerpuffer 161 und 162 periodisch geladen wird, sowie einen PWM-Signalgenerator 165, der ein PWM-Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit generiert, die dem Inhalt des Periodenregisters 163 und des Tastgradregisters 164 entsprechen. Der PWM-Signalgenerator 165 gibt dem Periodenregister 163 und dem Tastgradregister 164 Ladesignale zum Laden des Inhalts der Registerpuffer 161 und 162.
  • Der PWM-Signalgenerator 165 generiert, basierend auf einem nicht dargestellten internen Takt sowie dem Inhalt des Periodenregisters 163 und des Tastgradregisters 164, ein PWM-Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit, die ganzzahligen Vielfachen der internen Taktperiode entsprechen. Das vom PWM-Signalgenerator 165 generierte PWM-Signal wird an die Treiberschaltung 26 und zugleich als eine Interruptanforderung an die Interruptsteuerung 15 gegeben.
  • In dem oben beschriebenen Aufbau steuert die CPU 11 der Signalerzeugungsschaltung 1 die Spannung, die der Last 4 zugeführt werden soll, beispielsweise durch ein Strommodus-Steuerverfahren, bei welchem Spannungsschleifensteuerung und Stromschleifensteuerung parallel ausgeführt werden. In der Spannungsschleifensteuerung berechnet die CPU 11 eine Betriebsgröße, die als Sollstromwert in der Stromschleifensteuerung der nachfolgenden Stufe dient, basierend auf einer Abweichung, die durch Subtrahieren der der Last 4 zugeführten Ausgangsspannung, mittels des A/D-Wandlers 14 gewandelt in einen digitalen Wert, von einem Sollspannungswert erhalten wird. Bei dieser Spannungsschleifensteuerung dient die von der Spannungsumwandlungsschaltung 2 ausgegebene Spannung als Steuergröße.
  • In der Stromschleifensteuerung berechnet die CPU 11 eine Betriebsgröße in bezug auf die Erzeugungseinheit 16, basierend auf einer Abweichung, die durch Subtrahieren der Detektionsspannung des Stromdetektors 27, mittels des A/D-Wandlers 14 gewandelt in einen digitalen Wert, von dem Sollstromwert aus der Spannungsschleifensteuerung der vorherigen Stufe erhalten wird. Auf der Grundlage der berechneten Betriebsgröße (nachfolgend als „Solltastgrad“ bezeichnet) bestimmt die CPU 11 zudem einstellbare Werte für jeweils Periode und EIN-Zeit, die in der Erzeugungseinheit 16 einstellbar sind. In diesem Zusammenhang bezieht sich „einstellbarer Wert“ auf einen Wert, der gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer kleinsten Einheit (Mindestinkrement) ist, die sich bei Einstellung in der Erzeugungseinheit 16 in einer Änderung in einem ausgegebenen PWM-Signal widerspiegelt. Nachfolgend werden der Einfachheit halber die einstellbaren Werte, die zur Einstellung in der Erzeugungseinheit 16 bestimmt sind, als „Einstellwerte“ bezeichnet. Die Erzeugungseinheit 16 erzeugt aufgrund dessen, dass die bestimmten Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte eingestellt werden, ein PWM-Signale mit einer Periode und einem Tastgrad, die den Einstellwerten entsprechen. Bei dieser Stromschleifensteuerung dient ein von der Spannungsumwandlungsschaltung 2 ausgegebener elektrischer Strom als Steuergröße.
  • Wenn sich die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom der Spannungsumwandlungsvorrichtung über die Zeit relativ sanft ändern, kann es ausreichend sein, dass obige Spannungsschleifensteuerung und Stromschleifensteuerung mit einer Periode durchgeführt werden, die das N-Fache (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist) der PWM-Periode beträgt. Dementsprechend werden in Ausführungsform 1 alle N PWM-Perioden zusammengefasst für N Perioden die Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für die Erzeugungseinheit 16 ermittelt und in dem Einstellwertspeicherbereich 131a bzw. 131b gespeichert. Durch eine mit der PWM-Periode erfolgende Interruptverarbeitung werden die Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte in der Erzeugungseinheit 16 eingestellt.
  • Im Folgenden wird der Einfachheit halber angenommen, dass N = 4 sei. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt, und N kann 2, 3, 5 oder größer sein. Weiterhin brauchen die Einstellwerte für N Perioden nicht unbedingt in jeder Periode in der Erzeugereinheit 16 eingestellt zu werden, sondern es lässt sich auch vorsehen, dass das Einstellen nur erfolgt, wo sich von dem Einstellwert für die Periode (Perioden-Einstellwert) und dem Einstellwert für die EIN-Zeit (EIN-Zeit-Einstellwert) mindestens einer von einer Periode auf die nachfolgende Periode ändert.
  • Als nächstes soll erläutert werden, wie der PWM-Signalgenerator 165 ein PWM-Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit generiert, die jeweils dem Inhalt des Periodenregisters 163 und des Tastgradregisters 164 entsprechen.
  • 3 enthält Zeitdiagramme, die einen Betrieb der Erzeugungseinheit 16 darstellen. Alle fünf Zeitdiagramme in 3 weisen die gleiche Zeitachse als horizontale Achse auf. Die vertikalen Achsen zeigen, von oben nach unten, einen Signalpegel eines PWM-Signals, einen Ausführungszustand der entsprechend dem PWM-Signal ausgeführten Interruptverarbeitung, den Inhalt des Registerpuffers 161 oder 162 der Erzeugungseinheit 16, einen EIN/AUS-Zustand eines Ladesignals zum Laden des Inhalts der Registerpuffer 161 und 162 in das Periodenregister 163 und das Tastgradregister 164 sowie den Inhalt des Periodenregisters 163 oder des Tastgradregisters 164.
  • Ein PWM-Signal hat, innerhalb von N Perioden (n = 4), eine erste Periode von Zeitpunkt t21 bis t22, eine zweite Periode von Zeitpunkt t22 bis t23, eine dritte Periode von Zeitpunkt t23 bis t24 und eine vierte Periode von Zeitpunkt t24 bis t31. Die Zeit von t14 bis t21 ist die vierte Periode der vorherigen N Perioden. Die Zeitpunkte, wo das PWM-Signal ansteigt, stimmen mit den Zeitpunkten des jeweiligen Periodenbeginns überein. Eine fallende Flanke in jeder Periode des PWM-Signals, wenn sein Signalpegel von H nach L wechselt, wird durch die Interruptsteuerung 15 als Interruptanforderung angenommen, so dass die Interruptverarbeitung einmal ausgeführt wird.
  • Insbesondere wird die Interruptverarbeitung ausgeführt, nachdem ab den Zeitpunkten t14, t21, t22, t23 und t24 in den jeweiligen Perioden die EIN-Zeitspannen T14, T21, T22, T23 und T24 verstrichen sind. Bei der Interruptverarbeitung werden ein Perioden- und ein EIN-Zeit-Einstellwert zur Verwendung in der nachfolgenden PWM-Periode aus dem im RAM 13 enthaltenen Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b gelesen sowie in den Registerpuffern 161 und 162 eingestellt. Allerdings wird in dem Fall, dass über die Zeit von N Perioden ein einziger EIN-Zeit-Einstellwert bestimmt wird, wie weiter unten erläutert werden soll, nur einmal in N Perioden ein Einstellwert für die EIN-Zeit im Registerpuffer 162 eingestellt.
  • Das Speichern der Einstellwerte für Periode und EIN-Zeit im Einstellwertspeicherbereich 131a (bzw. 131b) wird während N Perioden durchgeführt, in denen das Lesen aus dem Einstellwertspeicherbereich 131b (bzw. 131a) erfolgt, und die der Periode vorausgehen, in der das Lesen aus dem Einstellwertspeicherbereich 131a (bzw. 131b) beginnt. Beispielsweise werden die Einstellwerte, die in der vierten Periode, ersten Periode, zweiten Periode und dritten Periode, welche ab der Zeit t14 aufeinanderfolgen, aus dem Einstellwertspeicherbereich 131a (bzw. 131b) gelesen werden, während der vierten Periode, ersten Periode, zweiten Periode und dritten Periode, die dem Zeitpunkt t14 vorausgehend aufeinanderfolgen, berechnet und im Einstellwertspeicherbereich 131a (bzw. 131b) gespeichert. In diesem Fall wird das Lesen von Einstellwerten während der vierten Periode, ersten Periode, zweiten Periode und dritten Periode, die dem Zeitpunkt t14 vorausgehend aufeinanderfolgen, aus dem Einstellwert-Speicherbereich 131b (bzw. 131a) durchgeführt.
  • Die jeweiligen Einstellwerte, die für die erste Periode, zweite Periode, dritte Periode und vierte Periode in dem Einstellwertspeicherbereich 131a (bzw. 131b) gespeichert sind, werden durch phasenspezifische Interruptverarbeitungen in der vierten Periode, ersten Periode, zweiten Periode und dritten Periode, die nach dem Speichern der Einstellwerte aufeinanderfolgen, der Reihe nach ausgelesen und in den Registerpuffern 161 und 162 eingestellt. Dementsprechend wird bei den jeweiligen Interruptverarbeitungen in der vierten Periode, ersten Periode, zweiten Periode und dritten Periode der Inhalt der Registerpuffer 161 und 162 mit den Einstellwerten für die erste Periode, zweite Periode, dritte Periode und vierte Periode überschrieben.
  • Andererseits wird bei steigenden Flanken des PWM-Signals, wenn der Signalpegel von L nach H wechselt, d. h. zu den Zeitpunkten t14, t21, t22, t23, t24 und t31, von dem PWM-Signalgenerator 165 an das Periodenregister 163 und das Tastgradregister 164 Ladesignale zum Laden des Inhalts der Registerpuffer 161 und 162 gegeben. Dementsprechend wird während der ersten Periode, zweiten Periode, dritten Periode und vierten Periode der Inhalt des Periodenregisters 163 und des Tastgradregisters 164 durch die Einstellwerte für die erste Periode, zweite Periode, dritte Periode und vierte Periode aufrechterhalten. Diese Einstellwerte legen die Periode und den Tastgrad des PWM-Signals in der ersten Periode, der zweiten Periode, der dritten Periode und der vierten Periode fest.
  • Im Folgenden wird ein konkretes Beispiel beschrieben, bei dem in der Erzeugungseinheit 16 Einstellwerte für Periode und EIN-Zeit eingestellt werden, die einem Solltastgrad entsprechen.
  • 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Betriebs, bei dem mittels Einstellwerten für N Perioden ein durchschnittlicher Tastgrad eines PWM-Signals festgelegt wird. In der Zeichnung bezeichnet die horizontale Achse die Zeit, und die vertikalen Achsen bezeichnen den Signalpegel des PWM-Signals. 4 zeigt eine Situation, in der sich das PWM-Signal in den ersten, zweiten, dritten und vierten PWM-Perioden zweier Folgen von N Perioden zwischen EIN und AUS ändern. Auch hier wird der Einfachheit halber angenommen, dass N = 4 ist.
  • In Ausführungsform 1 beträgt eine normale Periode (im Folgenden „Referenzperiode“ genannt) eines PWM-Signals, das von der Erzeugungseinheit 16 erzeugt wird, 10 μs, und die kleinste Einheit (d. h. das Mindestinkrement) der Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte, die in der Erzeugungseinheit 16 einstellbar sind, ist 1. Diese kleinste Einheit „1“ entspricht hierbei 1 μs von sowohl der Periode als auch der EIN-Zeit des PWM-Signals. Mit anderen Worten können die Periode und die EIN-Zeit eines von der Erzeugungseinheit 16 erzeugten PWM-Signals in Einheiten von 1 μs eingestellt werden. Andererseits wird angenommen, dass die kleinste Einheit eines Solltastgrads, der von der CPU 11 mittels PID-Berechnung berechnet wird, 0,1% beträgt.
  • Bei dem in 4 gezeigten Zeitablauf wird von einem Fall ausgegangen, wo als Ergebnis der PID-Berechnung der vorhergehenden N Perioden der Solltastgrad 52,0 % beträgt. Wenn im Hinblick auf diesen Solltastgrad die Einstellwerte für Periode und EIN-Zeit eines PWM-Signals z. B. auf 10 bzw. 5 (oder 6) gesetzt werden, ist der Tastgrad des PWM-Signals gleich 55,6 % (oder 45,5 %). Dementsprechend gilt für ein PWM-Signal mit einer Referenzperiode und einer EIN-Zeit, die fast halb so lang wie die Periode ist, dass der Tastgrad des PWM-Signals sich in Schritten von 10 % ändert, wenn der EIN-Zeit-Einstellwert um 1 verändert wird, und der Tastgrad des PWM-Signals sich in Schritten von etwa 5 % ändert, wenn der Perioden-Einstellwert um 1 verändert wird. Die Abweichung von dem Solltastgrad von 52,0 % ist somit nicht vernachlässigbar.
  • In Ausführungsform 1 wird nun unter der Annahme, dass die Perioden des PWM-Signals Referenzperioden sind, ein EIN-Zeit-Einstellwert bestimmt, mit dem eine EIN-Zeit nahe einer dem Solltastgrad entsprechenden Soll-EIN-Zeit erhalten werden kann. Vorzugsweise ist hier der EIN-Zeit-Einstellwert zu bestimmen, mit dem die der Soll-EIN-Zeit am nächsten liegende EIN-Zeit erhalten werden kann. Dann wird ein einstellbarer Periodenwert, mit dem eine Periode erhalten werden kann, die nahe der N-fachen Periode einer durch die EIN-Zeit, die mit dem EIN-Zeit-Einstellwert erhalten wird, und den Solltastgrad festgelegten Periode liegt, so gleichmäßig wie möglich in N einstellbare Werte aufgeteilt, um so die Perioden-Einstellwerte für die nächsten N Perioden zu bestimmen. Auch hier ist es wünschenswert, den Perioden-Einstellwert zu bestimmen, mit dem die der oben erwähnten N-fachen Periode am nächsten liegende Periode erhalten werden kann. Konkret beträgt, wenn die Referenzperiode als 10 µs angenommen wird, die dem Solltastgrad (52,0 %) entsprechende Soll-EIN-Zeit 5,20 µs, so dass der EIN-Zeit-Einstellwert als 5 bestimmt wird. Dann wird von einer Periode, die durch Dividieren der auf der Grundlage dieses EIN-Zeit-Einstellwerts zu erhaltenden EIN-Zeit (5 µs) durch den Solltastgrad (0,520) erhalten wird, die vierfache Periode (38,46 µs) gebildet, um den dieser zunächst liegenden einstellbare Periodenwert (38) in vier Einstellwerte aufzuteilen, womit die Perioden-Einstellwerte z. B. als 10, 9, 10 und 9 bestimmt werden.
  • Dementsprechend betragen die Perioden des PWM-Signals 10 µs, 9 µs, 10 µs und 9 µs in der ersten Periode, zweiten Periode, dritten Periode und vierten Periode der nachfolgenden N Perioden, während die EIN-Zeiten konstant 5 µs betragen. Dies bedeutet, dass die Summe der ersten Periode, der zweiten Periode, der dritten Periode und der vierten Periode gleich 38 µs ist, die Summe der EIN-Zeiten gleich 20 µs ist sowie der auf diesen Summen basierende Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden 52,63 % beträgt. Dies zeigt, dass die Abweichung von den 52,0 %, die der Solltastgrad beträgt, innerhalb von 0,63 % liegt.
  • Die oben beschriebenen Perioden-Einstellwerte können z. B. auch als 10, 10, 9, 9 oder als 9, 10, 9, 10 bestimmt werden. Mit anderen Worten kann eine beliebige Kombination der Einstellwerte 10 und 9 aus den Perioden-Einstellwerten für N Perioden gewählt werden, beispielsweise dem Ziel entsprechend, Spannungsschwankungen zu vermeiden. Die Bestimmung von Perioden-Einstellwerten für N Perioden auf diese Weise ermöglicht, die Summe der in der Erzeugungseinheit 16 einzustellenden Perioden-Einstellwerte für die Perioden in Einheiten von 1 zu bestimmen, und ermöglicht, den Durchschnitt der Perioden-Einstellwerte über die N Perioden in Einheiten von 1/N (hier in Einheiten von 0,25) zu bestimmen.
  • Im Folgenden wird ein Betrieb der Signalerzeugungsschaltung 1, der die oben beschriebenen Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden bestimmt, unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramme desselben erläutert. Die nachfolgend beschriebene Verarbeitung wird von der CPU 11 gemäß einem zuvor im ROM 12 gespeicherten Steuerprogramm ausgeführt.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in der CPU 11, wenn die Signalerzeugungsschaltung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eine periodische Interruptverarbeitung ausführt, und 6 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in der CPU 11 bei Ausführung einer Unterroutine zur Einstellwertbestimmung.
  • Eine Periodennummer J in 5, Information, die anzeigt, welcher der Einstellwertspeicherbereiche 131a und 131b zum Speichern (oder Lesen) verwendet wird, sowie ein in 6 gezeigter Periodenzähler L werden im RAM 13 gespeichert. Der Anfangswert der Periodennummer J ist N. Die Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden werden bei der Verarbeitung von 6 der Reihe nach an aufeinanderfolgenden Adressen im Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b gespeichert. Ein periodischer Interrupt, der als Auslöser für die in 5 gezeigte periodische Interruptverarbeitung dient, tritt zum Zeitpunkt des Beginns jeder in den N Perioden enthaltenen Periode auf. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der periodische Interrupt bei den ansteigenden Flanken des von der Erzeugungseinheit 16 erzeugten PWM-Signals auftritt.
  • Wenn der periodische Interrupt aufgetreten und die Steuerung der CPU 11 zur Verarbeitung von 5 übergegangen ist, bestimmt die CPU 11, ob die Periodennummer J gleich N (hier 4) ist (Schritt S10). Wenn sie gleich N ist (Ja in Schritt S10), wird J auf 1 gesetzt (Schritt S11), und die Einstellwertspeicherbereiche 131a und 131b werden in bezug auf Speichern und Lesen umgeschaltet (Schritt S12). Wenn beispielsweise der Einstellwertspeicherbereich 131b (oder 131a) vor Schritt S12 zum Speichern gedient hatte, wird in Schritt S12 der Einstellwertspeicherbereich 131a (bzw. 131b) auf Speichern umgeschaltet und der Einstellwert-Speicherbereich 131b (bzw. 131a) auf Lesen umgeschaltet.
  • Der in Schritt S12 auf Speichern umgeschaltete Einstellwertspeicherbereich 131a (bzw. 131b) dient nun als der Bereich, worin Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden, die durch die Unterroutine zur Einstellwertbestimmung bestimmt werden, gespeichert werden sollen. Andererseits dient der auf Lesen umgeschaltete Einstellwertspeicherbereich 131b (bzw. 131a) nun als der Bereich, woraus die Einstellwerte durch eine PWM-Interruptverarbeitung gelesen werden sollen, die weiter unten beschrieben wird.
  • Als nächstes importiert die CPU 11 einen Ausgangsspannungswert, in den die der Last 4 zugeführte Ausgangsspannung durch den A/D-Wandler 14 umgewandelt worden ist (Schritt S13) und führt auf der Grundlage des importierten Spannungswerts und des Spannungssollwerts eine Berechnung unter Verwendung der Spannungsschleifensteuerung aus (Schritt S14), um einen Stromsollwert zu erhalten, der als Betriebsgröße dient.
  • Dann importiert die CPU 11 einen Ausgangsstromwert, in den der A/D-Wandler 14 die Detektionsspannung des Stromdetektors 27 umgewandelt hat (Schritt S15) und führt auf der Grundlage des importierten Stromwerts und des Stromsollwerts eine Berechnung unter Verwendung der Stromschleifensteuerung aus (Schritt S16), um einen Solltastgrad zu erhalten, der als Betriebsgröße dient (einem Teil der „dritten Berechnungseinheit“ entsprechend). Es ist auch möglich, die Schritte S15 und S16 nicht auszuführen, so dass die Stromschleifensteuerung weggelassen wird. Wenn Schritt S15 und S16 nicht ausgeführt werden, ist ein in Schritt S14 berechneter Wert der Solltastgrad.
  • Nachdem die CPU 11 anschließend die Unterroutine zur Einstellwertbestimmung aufgerufen und ausgeführt hat (Schritt S17), kehrt sie zu der unterbrochenen Routine zurück. Wenn in Schritt S10 andererseits J nicht gleich N ist (Nein in Schritt S10), erhöht die CPU 11 J um 1 (Schritt S18) und kehrt dann zu der unterbrochenen Routine zurück. Mit anderen Worten werden einmal alle N periodischen Interrupts Schritt S11 bis S17 ausgeführt und Perioden- sowie EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden bestimmt.
  • Wenn, mit Blick auf 6, die Unterroutine zur Einstellwertbestimmung aus der periodischen Interruptverarbeitung aufgerufen worden ist, bestimmt die CPU 11 einen EIN-Zeit-Einstellwert, welcher geeignet ist, die Erzeugungseinheit 16 ein PWM-Signal erzeugen zu lassen, dessen EIN-Zeit der EIN-Zeit am nächsten liegt, die dem Produkt der Referenzperiode des von der Erzeugungseinheit 16 erzeugten PWM-Signals und des in Schritt S14 berechneten Solltastgrads entspricht (Schritt S20: der „ersten Berechnungseinheit“ entsprechend). In dem in 4 gezeigten Beispiel wird, da der Solltastgrad 52,0 % beträgt, im Hinblick auf die Referenzperiode von 10 µs eine Soll-EIN-Zeit von 5,20 µs berechnet, und der EIN-Zeit-Einstellwert, mit dem die Erzeugungseinheit 16 ein PWM-Signal erzeugt, dessen EIN-Zeit von 5 µs die der Soll-EIN-Zeit von 5,20 µs am nächsten kommende tatsächliche EIN-Zeit ist, als „5“ bestimmt.
  • Danach speichert die CPU den bestimmten EIN-Zeit-Einstellwert im Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b (Schritt S21). Welcher der Einstellwertspeicherbereiche 131a und 131b zur Speicherung verwendet wird, ist bestimmt durch die Umschaltverarbeitung in Schritt S12, der in 5 gezeigt ist.
  • Als nächstes dividiert die CPU 11 die EIN-Zeit des PWM-Signals, das auf der Grundlage des bestimmten EIN-Zeit-Einstellwerts erzeugt wird, durch den Solltastgrad und multipliziert die mit dem Ergebnis übereinstimmende Periode mit N, um so eine Gesamtsumme für N Perioden zu berechnen (Schritt S22: der „ersten Berechnungseinheit“ entsprechend), und ermittelt einen einstellbaren Wert, der zum Erzeugen eines PWM-Signals mit einer Periode geeignet ist, die der berechneten Gesamtsumme für N Perioden am nächsten liegt (Schritt S23: der „Ermittlungseinheit“ entsprechend). Bei dem in 4 gezeigten Beispiel wird, da die EIN-Zeit des erzeugten Signals 5 µs und der Solltastgrad 52,0 % ist, die Gesamtsumme für N Perioden als (5/0,520) × 4 = 38,46 berechnet und der nächstliegende einstellbare Wert als „38“ ermittelt.
  • Dann dividiert die CPU 11 den ermittelten einstellbaren Wert durch N, um einen Quotienten Q und einen Rest R zu erhalten (Schritt S24: der „zweiten Berechnungseinheit“ entsprechend). Bei dem in 4 gezeigten Beispiel wird der einstellbare Wert „38“ durch vier dividiert, woraus sich der Quotient Q als „9“ und der Rest R als „2“ ergibt.
  • Dann setzt die CPU 11 vorübergehend alle Perioden-Einstellwerte für die N Perioden auf den Quotienten Q und speichert sie im Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b (Schritt S25). Der Quotient Q entspricht hier einem Referenzwert für die einstellbaren Periodenwerte. Welcher der Einstellwertspeicherbereiche 131a und 131b zur Speicherung verwendet wird, ist bestimmt durch die Umschaltverarbeitung in Schritt S12, der in 5 gezeigt ist. Dann setzt die CPU 11 den Periodenzähler L auf 1 zurück (Schritt S26).
  • Als nächstes bestimmt die CPU 11, ob der in Schritt S24 berechnete Rest R (falls Schritt S29, der weiter unten beschrieben wird, ausgeführt wurde, ein Rest R als Ergebnis der Berechnung von Schritt S29) gleich 0 ist (Schritt S27). Wenn der Rest R gleich 0 ist (Ja in Schritt S27), kehrt die CPU 11 zur aufrufenden Routine zurück. Dass der Rest R gleich 0 ist, bedeutet entweder, dass die Verarbeitung, bei der der als Divisionsergebnis erhaltene Rest R in kleinste Einheiten der einstellbaren Periodenwerte aufgeteilt wird und die kleinsten Einheiten zu mindestens einem der Referenzwerte addiert werden, beendet ist oder dass der in kleinste Einheiten aufzuteilende Rest R von Anfang an 0 war.
  • Wenn R nicht gleich 0 ist (Nein in Schritt S27), setzt die CPU 11 den Perioden-Einstellwert in der L-ten Periode auf die Summe des Quotienten Q und der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte (Schritt S28) und überschreibt mit der Summe den bereits im Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b gespeicherten Perioden-Einstellwert (Q). Bei dem in 4 gezeigten Beispiel kann, da die minimale Einheit der einstellbaren Periodenwerte gleich 1 ist, die Verarbeitung in Schritt S28 durch eine Verarbeitung zum Inkrementieren der im Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b gespeicherten Perioden-Einstellwerte um 1 ersetzt werden.
  • Danach setzt die CPU 11 den Rest R auf einen neuen Wert, der durch Subtrahieren der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte von R erhalten wird (Schritt S29), inkrementiert den Periodenzähler L um 1 (Schritt S30) und gibt die Verarbeitung an Schritt S27. Durch Wiederholen der oben beschriebenen Schritte S27 bis S30 (der „zweiten Bestimmungseinheit“ entsprechend), wenn der in Schritt S24 berechnete Rest R nicht 0 ist, wird der Rest R in kleinste Einheiten der einstellbaren Periodenwerte aufgeteilt, und die kleinsten Einheiten werden nacheinander zu einem oder mehreren Referenzwerten der Perioden-Einstellwerte addiert.
  • Im Ablaufdiagramm der oben erwähnten Subroutine zur Einstellwertbestimmung, das in 6 gezeigt ist, werden Perioden-Einstellwerte für N Perioden in aufsteigender Reihenfolge im Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b gespeichert. Falls der Wert von N fest ist, können die Perioden-Einstellwerte in der am meisten bevorzugten Speicherreihenfolge gespeichert werden.
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil einer anderen Verarbeitung in der CPU 11 gemäß der Unterroutine zur Einstellwertbestimmung darstellt. Die in 7 gezeigte Verarbeitung wird im Anschluss an Schritt S25, der in 6 gezeigt ist, ausgeführt.
  • Nachdem in dem in 6 gezeigten Schritt S25 die Perioden-Einstellwerte (Q) für N Perioden im Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b gespeichert worden sind (Schritt S25), beurteilt die CPU 11, ob der in Schritt S24 berechnete Rest R gleich 0 ist (Schritt S31). Falls er gleich 0 ist (Ja in Schritt S31), kehrt die CPU 11 zur aufrufenden Routine zurück.
  • Falls der Rest R nicht gleich 0 ist (Nein in Schritt S31), bestimmt die CPU 11, ob der Rest R gleich 1 ist (Schritt S32). Falls er gleich 1 ist (Ja in Schritt S32), überschreibt die CPU 11 mit der Summe des Quotienten Q und der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte den Perioden-Einstellwert für die erste Periode (Schritt S33) und kehrt zur aufrufenden Routine zurück. In Schritt S33 kann auch der Perioden-Einstellwert für die zweite, dritte oder vierte Periode überschrieben werden.
  • Falls der Rest R nicht gleich 1 ist (Nein in Schritt S32), bestimmt die CPU 11, ob der Rest R gleich 2 ist (Schritt S34). Falls er gleich 2 ist (Ja in Schritt S34), überschreibt die CPU 11 mit der Summe des Quotienten Q und der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte den Perioden-Einstellwert für die erste Periode (Schritt S35), überschreibt mit der Summe des Quotienten Q und der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte zudem den Perioden-Einstellwert für die dritte Periode (Schritt S36) und kehrt zur aufrufenden Routine zurück. In Schritt S35 und S36 können auch z. B. die Perioden-Einstellwerte für die zweite und vierte Periode überschrieben werden oder die Perioden-Einstellwerte für die erste und vierte Periode überschrieben werden.
  • Falls der Rest R nicht gleich 2 ist (Nein in Schritt S34), d. h., wenn der Rest gleich 3 ist, überschreibt die CPU 11 mit der Summe des Quotienten Q und der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte den Perioden-Einstellwert für die erste Periode (Schritt S37), überschreibt mit der Summe des Quotienten Q und der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte den Perioden-Einstellwert für die zweite Periode (Schritt S38), überschreibt mit der Summe des Quotienten Q und der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte zudem den Perioden-Einstellwert für die dritte Periode (Schritt S39) und kehrt zur aufrufenden Routine zurück. In Schritt S37 bis S39 kann der Perioden-Einstellwert, der nicht überschrieben wird, beliebig gewählt werden.
  • Im Folgenden werden Beispiele für die Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden beschrieben, die in der oben beschriebenen Weise bestimmt werden.
  • 8 ist eine Tabelle, die eine Liste von Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerten, die auf der Grundlage eines Solltastgrads bestimmt wurden, für N Perioden darstellt. Der Solltastgrad (%) wird durch Zahlenwerte mit ein oder zwei Dezimalstellen ausgedrückt. Man beachte, dass in 8 bezüglich der Perioden-Einstellwerte für N Perioden, die in ein und derselben Zeile angegeben sind, eine beliebige Kombination der Einstellwerte untereinander bestimmt werden kann.
  • Wenn z. B. ein Solltastgrad im Bereich von 34,79 % bis 34,99 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 9, 8, 9, 8 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 3 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 35,29 %. Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 35,00 % bis 35,16 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 12, 11, 12, 11 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 4 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 34,78 %.
  • Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 43,84 % bis 44,49 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 9, 9, 9, 9 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 4 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 44,44 %. Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 45,00 % bis 45,97 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 11, 11, 11, 11 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 45,45 %. Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 45,98 % bis 47,05 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 11, 11, 11, 10 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 46,51 %.
  • Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 47,06 % bis 48,19 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 11, 10, 11, 10 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 47,62 %. Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 48,20 % bis 49,38 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 11, 10, 10, 10 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 48,78 %. Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 49,39 % bis 50,63 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 10, 10, 19, 10 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 50,00 %.
  • Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 50,64 % bis 51,94 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 10, 10, 10, 9 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 51,28 %. Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 51,95 % bis 53,33 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 10, 9, 10, 9 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 52,63 %. Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 53,34 % bis 54,79 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 9, 9, 9, 9 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 54,05 %.
  • Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 54,80 % bis 54,99 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 9, 9, 9, 9 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 5 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 55,56 %. Wenn ein Solltastgrad im Bereich von 55,00 % bis 55,17 % liegt, werden die Perioden-Einstellwerte für N Perioden als 11, 11, 11, 11 bestimmt, und der EIN-Zeit-Einstellwert wird als 6 bestimmt. In diesem Fall ist der Durchschnittswert des Tastgrads über die N Perioden gleich 54,55 %.
  • Im Folgenden wird das Lesen der Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden beschrieben, die im Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b gespeichert sind.
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in der CPU 11, wenn die Signalerzeugungsschaltung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eine PWM-Interruptverarbeitung ausführt. Die Periodennummer J in 9, die durch die in 5 gezeigte periodische Interruptverarbeitung aktualisiert wird, ist im RAM 13 gespeichert. Die PWM-Interrupts, die als Auslöser für die in 9 gezeigte Interruptverarbeitung dienen, treten bei fallenden Flanken des PWM-Signals auf, das durch die in 1 dargestellte Erzeugungseinheit 16 erzeugt wird.
  • Wenn ein PWM-Interrupt aufgetreten und die Steuerung der CPU 11 zur Verarbeitung in 9 übergegangen ist, ermittelt die CPU 11, welcher der Einstellwertspeicherbereiche 131a und 131b zum Lesen verwendet wird (Schritt S40). Danach beurteilt die CPU 11, ob die Periodennummer J gleich 1 ist (Schritt S41). Falls die Periodennummer J gleich 1 ist (Ja in Schritt S41), berechnet die CPU 11 eine Leseadresse für den EIN-Zeit-Einstellwert in dem ermittelten Einstellwertspeicherbereich 131a (oder 131b) (Schritt S42). Die Leseadresse stimmt hier mit einer Speicheradresse überein, an welcher der EIN-Zeit-Einstellwert in Schritt S21 der in 6 gezeigten Subroutine zur Einstellwertbestimmung gespeichert wird.
  • Als nächstes liest die CPU den EIN-Zeit-Einstellwert aus dem ermittelten Einstellwertspeicherbereich 131a (oder 131b) (Schritt S43) und stellt den gelesenen Einstellwert im Registerpuffer 162 der Erzeugungseinheit 16 ein (Schritt S44). Nachdem die Verarbeitung in Schritt S44 beendet ist oder falls der Periodenzähler J nicht gleich 1 ist (Nein in Schritt S41), berechnet die CPU 11 Leseadressen für Perioden-Einstellwerte im ermittelten Einstellwertspeicherbereich 131a (oder 131b). Die Leseadressen stimmen hier mit Speicheradressen überein, an welchen die Perioden-Einstellwerte in Schritt S25 und S28 der in 6 gezeigten Subroutine zur Einstellwertbestimmung gespeichert werden.
  • Dann liest die CPU 11 einen der Perioden-Einstellwerte für die J-te Periode aus dem ermittelten Einstellwertspeicherbereich 131a (oder 131b) (Schritt S46), stellt den gelesenen Einstellwert im Registerpuffer 161 der Erzeugungseinheit 16 ein (Schritt S47) und kehrt zur unterbrochenen Routine zurück.
  • Wie vorstehend beschrieben bestimmt gemäß Ausführungsform 1 die CPU 11, die als Zentrum der Steuereinheit 10 fungiert, Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte, die in der Erzeugungseinheit 16 auf der Grundlage eines Solltastgrads eines von der Erzeugungseinheit 16 erzeugten PWM-Signals einstellbar sind. Konkret bestimmt die CPU 11, alle N (= 4) Perioden des von der Erzeugungseinheit 16 erzeugten PWM-Signals, einen EIN-Zeit-Einstellwert, der geeignet ist, die Erzeugungseinheit 16 ein PWM-Signal erzeugen zu lassen, dessen EIN-Zeit der EIN-Zeit am nächsten kommt, die einem durch Multiplizieren der Referenzperiode und des Solltastgrads erhaltenen Produkt entspricht, und stellt den bestimmten EIN-Zeit-Einstellwert in der Erzeugungseinheit 16 ein. Parallel dazu dividiert die CPU 11 die EIN-Zeit des von der Erzeugungseinheit 16 entsprechend dem bestimmten EIN-Zeit-Einstellwert erzeugten PWM-Signals durch den Solltastgrad, multipliziert die daraus erhaltene Periode mit N, ermittelt einen einstellbaren Periodenwert, der geeignet ist, ein PWM-Signal mit einer Periode erzeugen zu lassen, die einem Ergebnis dieser Multiplikation am nächsten kommt, dividiert den ermittelten einstellbaren Wert durch N, um einen Quotienten Q und einen Rest R zu erhalten, bestimmt Perioden-Einstellwerte für N Perioden auf der Grundlage des Quotienten Q und des Rests R, und stellt die bestimmten Perioden-Einstellwerte nacheinander zu den jeweiligen Perioden des PWM-Signals ein.
  • Da auf diese Weise die von der CPU 11 bestimmten und in der Erzeugungseinheit 16 einzustellenden Perioden-Einstellwerte für N Perioden derart bestimmt werden, dass sich der über die N Perioden gemittelte Wert des Tastgrads des von der Erzeugungseinheit 16 erzeugten PWM-Signals dem Sollwert annähert, wird der Durchschnittswert der Perioden-Einstellwerte für N Perioden als Ganzes feiner eingestellt als eine kleinste Einheit der Perioden-Einstellwerte.
  • Dies ermöglicht, die kleinste Einheit von Werten, die in der Erzeugungseinheit 16 einzustellen sind, welche ein Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit entsprechend einem Einstellwert erzeugt, in substantieller Weise kleiner als eine tatsächliche kleinste Einheit zu machen.
  • Weiterhin wird gemäß Ausführungsform 1 der als Ergebnis der oben erwähnten Division erhaltene Quotient Q als Referenzwert für die Gesamtheit der Perioden-Einstellerte für N Perioden ermittelt, wobei der als Divisionsergebnis erhaltene Rest R in kleinste Einheiten (d. h. Mindestinkremente) der einstellbaren Periodenwerte aufgeteilt und die aus der Aufteilung erhaltenen Kleinste-Einheits-Werte zu mindestens einem der Referenzwerte für die N Perioden addiert werden, um die Perioden-Einstellwerte für N Perioden zu bestimmen.
  • Demzufolge werden die durch Aufteilen des Restes R in die kleinsten Einheiten erhaltenen Werte (= 1) geeignet auf die Perioden-Einstellwerte für N Perioden verteilt, so dass mindestens einer der Perioden-Einstellwerte für N Perioden als gleich einem Wert bestimmt werden kann, der durch Addieren des Wertes der kleinsten Einheit der einstellbaren Periodenwerte zum Referenzwert erhalten wird, und die ohne den mindestens einen Perioden-Einstellwert verbleibenden Einstellwerte als gleich dem Referenzwert bestimmt werden können.
  • Ausführungsform 2
  • In Ausführungsform 1 werden die bestimmten Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden vorübergehend in dem im RAM 13 enthaltenen Einstellwertspeicherbereich 131a oder 131b gespeichert, um dann der Reihe nach in den PWM-Perioden ausgelesen zu werden. In Ausführungsform 2 dagegen werden die Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden basierend auf dem Inhalt bestimmt, der vorab in der im ROM 12 enthaltenen Einstellwertspeichertabelle 121 gespeichert wurde, und nacheinander in den PWM-Perioden gelesen.
  • Eine Spannungsumwandlungsvorrichtung und eine Signalerzeugungsschaltung 1 von Ausführungsform 2 gleichen im Aufbau denjenigen von Ausführungsform 1 aus 1 und 2. In der vorliegenden Ausführungsform 2 werden allerdings die im RAM 13 enthaltenen Einstellwertspeicherbereiche 131a und 131b nicht benutzt. In der im ROM 12 enthaltenen Einstellwertspeichertabelle 121 sind vorab mehrere Gruppen von Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerten für N Perioden gespeichert, die jeweils den in 8 angegebenen Solltastgradbereichen von Ausführungsform 1 entsprechen. Enthalten sein kann die Einstellwertspeichertabelle 121 auch in einem anderen Speicher außerhalb der Steuereinheit 10. Eine der mehreren Gruppen von Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerten für N Perioden, die in der Einstellwertspeichertabelle 121 gespeichert sind, wird durch die in jeder von N Perioden erfolgende Interruptverarbeitung bestimmt.
  • Das Zeitschaubild von Ausführungsform 2, das den Betrieb der Erzeugungseinheit 16 zeigt, gleicht dem in 3 gezeigten von Ausführungsform 1. Der Betrieb gemäß Ausführungsform 2, bei dem die Signalerzeugungsschaltung 1 mittels der Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden den durchschnittlichen Tastgrad eines PWM-Signal festlegt, ist auf gleiche Weise anhand des 4 gezeigten Diagramms von Ausführungsform 1 zu verstehen.
  • Darüber hinaus sind die Strukturen, die solchen von Ausführungsform 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei auf deren Erläuterung verzichtet wird.
  • Die Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden, die auf der Grundlage des in der Einstellwertspeichertabelle 121 gespeicherten Inhalts bestimmt werden, werden durch Interruptverarbeitungen in einer vierten Periode, einer ersten Periode, einer zweiten Periode und einer dritten Periode, die sich nach der Bestimmung der Einstellwerte aneinander anschließen, der Reihe nach ausgelesen und in den Registerpuffern 161 und 162 eingestellt. Nachfolgend soll ein Betrieb der Signalerzeugungsschaltung 1, der Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden einstellt, anhand von Ablaufdiagrammen desselben beschrieben werden.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in der CPU 11, wenn die Signalerzeugungsschaltung 1 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eine periodische Interruptverarbeitung ausführt, und 11 ist ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung in der CPU 11, wenn die Signalerzeugungsschaltung 1 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eine PWM-Interruptverarbeitung ausführt. Die Auslöser, bei denen diese Interruptverarbeitungen auftreten, stimmen mit denen im Falle von Ausführungsform 1 überein.
  • Man beachte, dass die Verarbeitung in den in 10 gezeigten Schritten S50 bis S58 bis auf Schritt S52 und S57 mit der Verarbeitung in den in 5 gezeigten Schritten S10 bis S18 übereinstimmt, weswegen auf einen Teil der Erläuterungen verzichtet wird. Ferner ist die Verarbeitung in den in 11 gezeigten Schritten S60 bis S67 der Verarbeitung in den in 9 von Ausführungsform 1 gezeigten Schritten S40 bis S47 ähnlich, weswegen ein Teil der Erläuterungen vereinfacht wird.
  • Wenn ein periodischer Interrupt aufgetreten und die Steuerung der CPU 11 zu der Verarbeitung von 10 übergegangen ist, bestimmt die CPU 11, ob die Periodennummer J gleich N (hier 4) ist (Schritt S50). Wenn sie gleich N ist (Ja in Schritt S50), setzt sie J auf 1 (Schritt S51) und fixiert die in der Interruptverarbeitung der vorhergehenden Periode bestimmte Zeile (vgl. den weiter unten beschriebenen Schritt S57) als die Zeile der Einstellwertspeichertabelle 121, aus der gelesen werden soll (Schritt S52). Danach führt die CPU 11 eine Berechnung unter Verwendung der Spannungsschleifensteuerung basierend auf der Ausgangsspannung sowie der Stromschleifensteuerung basierend auf dem Ausgangsstrom aus (Schritt S53 bis S56), um einen Solltastgrad zu erhalten (entsprechend einem Teil der „dritten Berechnungseinheit“).
  • Die CPU 11 gleicht dann den Inhalt der Einstellwertspeichertabelle 121, d. h. die in der Tabelle gespeicherten Solltastgradbereiche, mit dem mittels der oben erwähnten Rechnung berechneten Solltastgrad ab, um eine Zeile zu bestimmen, aus der gelesen werden soll (Schritt S57: entsprechend der „ersten Bestimmungseinheit“ und „zweiten Bestimmungseinheit“), und kehrt danach zur aufrufenden Routine zurück. Als Ergebnis dieses Abgleichs gelten die Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden, die in der Einstellwertspeichertabelle 121 in Verknüpfung mit dem den Solltastgrad einschließenden Bereich gespeichert sind, als die bestimmten Einstellwerte.
  • Wenn als nächstes ein PWM-Interrupt erfolgt und die Steuerung der CPU 11 zur Verarbeitung von 11 übergegangen ist, ermittelt die CPU 11 die auszulesende Zeile der Einstellwertspeichertabelle (Schritt S60). Dann bestimmt die CPU 11, ob der Periodenzähler J gleich 1 ist (Schritt S61). Wenn er gleich 1 ist (Ja in Schritt S61), berechnet die CPU 11 eine Leseadresse für den ermittelten EIN-Zeit-Einstellwert in der Einstellwertspeichertabelle 121 (Schritt S62), liest den EIN-Zeit-Einstellwert von der berechneten Adresse der Einstellwertspeichertabelle 121 (Schritt S63) und stellt den gelesenen Einstellwert im Registerpuffer 161 ein (Schritt S64).
  • Nachdem die Verarbeitung in Schritt S64 beendet ist oder falls der Periodenzähler J nicht gleich 1 ist (Nein in Schritt S61), berechnet die CPU 11 eine Leseadresse für den Perioden-Einstellwert in der ermittelten Zeile auf der Grundlage des Periodenzählers J (Schritt S65), liest den Perioden-Einstellwert für die J-te Periode von der berechneten Adresse (Schritt S66), stellt den gelesenen Einstellwert im Registerpuffer 162 ein (Schritt S67) und kehrt zu der unterbrochenen Routine zurück.
    und berechnet entsprechend der Periodennummer J die Leseadressen der Einstellwerte innerhalb der ermittelten Zeile (Schritt S61). Bei der hier ermittelten Zeile handelt es sich um die Zeile, die in dem in 9 gezeigten Schritt S52 fixiert worden ist.
  • Gemäß Ausführungsform 2 sind, wie oben beschrieben, vorbestimmte Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden verknüpft mit Solltastgraden in der Einstellwertspeichertabelle 121 gespeichert. Die CPU 11 bestimmt basierend auf einem Solltastgrad Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden, die in der Erzeugungseinheit 16 einzustellen sind, aus der Speicherinformation der Einstellwertspeichertabelle 121.
  • Dies ermöglicht, die entsprechend dem Solltastgrad einzustellenden Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden auf einfache Weise zur Zeit der Ausführung der Steuerung durch die CPU 11 zu bestimmen.
  • Gemäß Ausführungsform 2 liest ferner die CPU 11 Perioden- und EIN-Zeit-Einstellwerte für N Perioden sequentiell in jeder der N Perioden der PWM-Steuerung aus der Einstellwertspeichertabelle 121 und stellt diese jeweils in der Erzeugungseinheit 16 ein.
  • Dies ermöglicht, den Inhalt der Einstellwertspeichertabelle 121 über N Perioden sequentiell in der Erzeugungseinheit 16 einzustellen. Gemäß Ausführungsform 1 oder 2 wandelt weiterhin, mittels Schaltens entsprechend einem Tastgrad eines durch die oben beschriebene Signalerzeugungsschaltung 1 erzeugten PWM-Signals, die Spannungsumwandlungsschaltung 2 eine Spannung um, wobei die CPU 11 der Signalerzeugungsschaltung 1 den oben beschriebenen Solltastgrad durch PWM-Steuerung auf der Grundlage der umgewandelten Spannung berechnet.
  • Dies ermöglicht, die Signalerzeugungsschaltung 1, welche die kleinste Einheit von Werten, die in der Erzeugungseinheit 16 zum periodischen Erzeugen von PWM-Signalen einzustellen sind, in substantieller Weise kleiner als eine tatsächliche kleinste Einheit machen kann, auf die Spannungsumwandlungsvorrichtung anzuwenden, und damit die Genauigkeit der Ausgangsspannung zu erhöhen.
  • Bei den hier offenbarten Ausführungsformen handelt es sich in allen Punkten um Beispiele, die als nicht als einschränkend ausgelegt werden sollten. Definiert ist der Bereich der vorliegenden Erfindung nicht durch die obigen Bedeutungen, sondern durch die Ansprüche, wobei beabsichtigt ist, alle Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche und äquivalente Bedeutungen einzuschließen. Ferner können die in den Ausführungsformen offenbarten technischen Merkmale miteinander kombiniert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Signalerzeugungsschaltung
    10
    Steuereinheit
    11
    CPU (erste Bestimmungseinheit, erste Berechnungseinheit, Ermittlungseinheit, zweite Berechnungseinheit, dritte Berechnungseinheit)
    12
    ROM
    121
    Einstellwertspeichertabelle (Speichereinheit)
    13
    RAM
    131a, 131b
    Einstellwertspeicherbereich
    14
    A/D-Wandler (Detektionseinheit)
    16
    Erzeugungseinheit
    161, 162
    Registerpuffer
    165
    PWM-Signalgenerator
    17
    Stromerfassungsschaltung
    2
    Spannungsumwandlungsschaltung
    27
    Stromdetektor
    3
    Batterie
    4
    Last

Claims (6)

  1. Signalerzeugungsschaltung, aufweisend eine Erzeugungseinheit, welche ein PWM-Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit, die eingestellten Werten entsprechen, erzeugt, sowie eine Steuereinheit, welche in der Erzeugungseinheit jeweils einstellbare Werte für die Periode und die EIN-Zeit basierend auf einem Solltastgrad einstellt, wobei die Erzeugungseinheit das PWM-Signal einer externen Spannungsumwandlungsschaltung zuführt, um durch PWM-Steuerung der Spannungsumwandlungsschaltung eine Spannung umzuwandeln, wobei die Steuereinheit aufweist: eine erste Bestimmungseinheit, welche alle N Perioden (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist) des Signals einen einstellbaren EIN-Zeit-Wert zur Einstellung in der Erzeugungseinheit bestimmt, mit dem ein Signal erzeugt wird, dessen EIN-Zeit einem Produkt einer vorbestimmten Periode und des Solltastgrads nahekommt; eine erste Berechnungseinheit, welche die EIN-Zeit des Signals, das basierend auf dem von der ersten Bestimmungseinheit bestimmten einstellbaren EIN-Zeit-Wert erzeugt wird, durch den Solltastgrad dividiert und N mit einer als Ergebnis der Division erhaltenen Periode multipliziert, um eine Gesamtsumme davon für N Perioden zu berechnen; eine Ermittlungseinheit, welche einen einstellbaren Perioden-Wert ermittelt, mit dem ein Signal erzeugt wird, dessen Periode der von der ersten Berechnungseinheit berechneten Gesamtsumme nahekommt; eine zweite Berechnungseinheit, welche den von der Ermittlungseinheit ermittelten einstellbaren Perioden-Wert durch N dividiert, um einen Quotienten und einen Rest zu erhalten; sowie eine zweite Bestimmungseinheit, welche basierend auf dem Quotienten und dem Rest, die von der zweiten Berechnungseinheit berechnet wurden, N einstellbare Perioden-Werte für die N Perioden zur Einstellung in der Erzeugungseinheit bestimmt.
  2. Signalerzeugungsschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Bestimmungseinheit ausgebildet ist, die N einstellbaren Perioden-Werte dadurch zu bestimmen, dass der Quotient als Referenzwert für die einstellbaren Perioden-Werte festgelegt wird, der Rest in kleinste Einheiten der einstellbaren Perioden-Werte aufgespalten wird sowie die kleinsten Einheiten zu mindestens einem der Referenzwerte addiert werden.
  3. Signalerzeugungsschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend eine Speichereinheit, in welcher einstellbare Perioden- und EIN-Zeit-Werte für N Perioden verknüpft mit einem vorbestimmten Tastgrad gespeichert werden, wobei die erste und zweite Bestimmungseinheit ausgebildet sind, die einstellbaren Perioden- und EIN-Zeit-Werte, die dem vorbestimmten Tastgrad entsprechen, aus der in der Speichereinheit gespeicherten Information zu bestimmen.
  4. Signalerzeugungsschaltung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, aus der Speichereinheit die von der zweiten Bestimmungseinheit bestimmten einstellbaren Perioden- und EIN-Zeit-Werte für N Perioden zu lesen sowie die gelesenen einstellbaren Werte in der Erzeugungseinheit einzustellen.
  5. Spannungsumwandlungsvorrichtung, aufweisend: eine Signalerzeugungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4; eine Spannungsumwandlungsschaltung, welche eine Spannung durch Schalten auf der Grundlage von Tastgraden von Signalen umwandelt, die von der Signalerzeugungsschaltung erzeugt werden; und eine Detektionseinheit, welche die von der Spannungsumwandlungsschaltung umgewandelte Spannung detektiert, wobei die in der Signalerzeugungsschaltung vorgesehene Steuereinheit eine dritte Berechnungseinheit umfasst, welche den Solltastgrad auf der Grundlage der von der Detektionseinheit detektierten Spannung berechnet.
  6. Signalerzeugungsverfahren zur Erzeugung von PWM-Signalen durch eine Signalerzeugungsschaltung mit einer Erzeugungseinheit, welche ein PWM-Signal mit einer Periode und einer EIN-Zeit, die eingestellten Werten entsprechen, erzeugt, sowie einer Steuereinheit, welche in der Erzeugungseinheit jeweils einstellbare Werte für die Periode und die EIN-Zeit basierend auf einem Solltastgrad einstellt, wobei die Erzeugungseinheit das PWM-Signal einer externen Spannungsumwandlungsschaltung zuführt, um durch PWM-Steuerung der Spannungsumwandlungsschaltung eine Spannung umzuwandeln, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen, alle N Perioden (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 2 ist) des Signals, eines einstellbaren EIN-Zeit-Werts zur Einstellung in der Erzeugungseinheit, mit dem ein Signal erzeugt wird, dessen EIN-Zeit einem Produkt einer vorbestimmten Periode und des Solltastgrads nahekommt; Dividieren der EIN-Zeit des Signals, das basierend auf dem von der ersten Bestimmungseinheit bestimmten einstellbaren EIN-Zeit-Wert erzeugt wird, durch den Solltastgrad und Multiplizieren von N mit einer als Ergebnis der Division erhaltenen Periode, um eine Gesamtsumme davon für N Perioden zu berechnen; Ermitteln eines einstellbaren Perioden-Werts, mit dem ein Signal erzeugt wird, dessen Periode der von der ersten Berechnungseinheit berechneten Gesamtsumme nahekommt; Dividieren des von der Ermittlungseinheit ermittelten einstellbaren Perioden-Werts durch N, um einen Quotienten und einen Rest zu erhalten; sowie Bestimmen N einstellbarer Perioden-Werte für die N Perioden zur Einstellung in der Erzeugungseinheit, basierend auf dem Quotienten und dem Rest, die von der zweiten Berechnungseinheit berechnet wurden.
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DE102022203733A1 (de) 2022-04-13 2023-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung von Ansteuersignalen für Leistungsschalter in einem resonanten DC/DC-Wandler

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