EP1430602A2 - Vorrichtung und verfahren zum erzeugen pulsweitenmodulierter ausgangssignale - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erzeugen pulsweitenmodulierter ausgangssignale

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Publication number
EP1430602A2
EP1430602A2 EP02747160A EP02747160A EP1430602A2 EP 1430602 A2 EP1430602 A2 EP 1430602A2 EP 02747160 A EP02747160 A EP 02747160A EP 02747160 A EP02747160 A EP 02747160A EP 1430602 A2 EP1430602 A2 EP 1430602A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pulse width
timer
output signals
pulse
smallest
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP02747160A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lambros Dalakuras
Michael Schumpelt
Bruno Floreani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1430602A2 publication Critical patent/EP1430602A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation

Definitions

  • the invention is based on a device and a method for generating pulse-width-modulated output signals according to the category of the independent claims.
  • the actuation of actuators via pulse width modulation (PWM) is used as standard in a wide range of applications.
  • the pulse width modulated signals are generated using configurable hardware timer structures that are already integrated on most microcontrollers. In order to generate several independent PWM signals, the corresponding timer structures are required several times. These require additional silicon area and thus lead to an increase in costs.
  • the object of the present invention is to generate a plurality of pulse-width-modulated output signals in a simple and inexpensive manner. This object is solved by the features of the independent claims.
  • the device according to the invention for generating pulse-width-modulated output signals has detection means which detects at least one input variable as a measure of a pulse width to be generated by means of a corresponding pulse-width-modulated output signal. Sorting means are provided for sorting according to the size of the pulse width. A control means sets the output signals corresponding to the detected input quantities, starts a timer with the smallest pulse width other than zero and resets the output signal corresponding to the smallest pulse width when the timer expires. In addition to the timer determining the basic frequency of the pulse-width-modulated signal, only a further timer has to be provided for generating the current pulse width of the one to be controlled
  • the pulse width modulated output signals generated in this way are only logically but not physically connected to one another via external hardware. Since fewer components are required, the overall system is characterized by a lower probability of failure.
  • the use of a timer continues to guarantee one synchronous control of the pulse width modulated output signals to be generated. Diagnosis is very easy thanks to the software-controlled signal generation. Additional pulse width modulated output signals can easily be added by software changes. The implementation also allows further degrees of freedom in the circuit design, since the output signals are not physically linked to hardware timer outputs.
  • FIG. 1 shows a block diagram
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a possible exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a state diagram of an alternative exemplary embodiment.
  • a microcontroller 10 comprises a processor core 12 as well as a first timer 14 and a second timer 16. First and second timers 14, 16 exchange signals with the processor core 12.
  • the microcontroller 10 generates a first, a second and a third output signal YI, Y2, Y3, with each of which a first switching means 18, a second switching means 22 and a third switching means 26 are controlled.
  • the electrical energy supply of the first, second and third consumers 20, 24, 28 is ensured via the switching means 18, 22, 26.
  • any desired output signals Yi can already be provided via the microcontroller 10.
  • the mode of operation of the device shown in FIG. 1 can be explained in more detail on the basis of the flow diagram according to FIG.
  • the control of actuators such as an electric motor, lamps, ect.
  • Pulse width modulation is used in a wide range of applications. Particularly in the area of the motor vehicle, the requirements to control the vehicle lighting via pulse-width-modulated signals are increasing. This can increase the service life of the lamps, for example by controlling the lamps with a smaller pulse width in the event of high voltages.
  • a pulse-width-modulated control also supports the replacement function of lamps if, for example, the rear fog lamp can be switched on in a dimmed manner if a marker lamp fails. Dimmed switching on and off of the interior light is also desirable as part of an increase in comfort.
  • the first timer 14 is used, for example, to determine the basic frequency of the pulse-width-modulated signal or the basic period Tp. This basic frequency is not changed and is, for example, on the order of 100 Hz. This results in a percentage that is between 0% and 100%.
  • the microcontroller 10 now functions as a detection means for, for example, two input variables PI, Px, which serve as a measure of the pulse width of the output signal Yi to be generated.
  • the pulse widths Pl to Px which act as input variables and are to be generated can be communicated to the microcontroller 10, for example, directly via a bus system which is connected to control devices.
  • the microcontroller 10 could itself generate the pulse widths Pl to Px to be controlled on the basis of further incoming input signals.
  • Possible operating signals could be input signals, for example when a locking system of a motor vehicle is activated, when a light switch or is activated other output signals from sensors are used.
  • the microcontroller 10 uses the incoming input signals to determine the associated pulse width Pl to Px, the sizes of which determine the associated pulse widths of the associated output signals Yi. These output signals Yi serve the switching means 18, 22, 26 as control variables in order to supply the electrical loads 20, 24, 28 with electrical energy by switching the supply voltage on and off in accordance with the pulse width.
  • the first timer 14 generates the basic frequency of the pulse width.
  • step 101 the timers 14, 16 are reset.
  • step 105 the sorted list is simplified. Only pulse widths that are greater than 0 and less than 1 are taken into account in the list (0 ⁇ Pi ⁇ 1). The same pulse widths are only taken into account once in the list. The result is a field with the pulse widths in ascending order:
  • the corresponding output signals in step 105 remain within the compressed list, set (Y3, YI, Y4, Y2).
  • the set output signals Y3, Yl, Y4, Y2 now assume the value Logical 1. If the second timer 16 started with the smallest pulse width P3 has expired, there is a corresponding feedback to the processor core 12 so that a jump is made in step 121.
  • step 123 in which the output signal Y3 corresponding to the minimum pulse width P3 is reset.
  • the output signal Y3 changes from the logic 1 state to the logic 0 state.
  • Running the second timer 16 would again activate a program step, not shown, in which the associated output signal Y2 would be reset.
  • the entire procedure is started again in step 101 when the first timer 14 expires.
  • the second counter 16 is now triggered again with the difference between the next larger pulse width and the previous pulse width. At least only a second counter 16 is required to generate any number of output signals Yi.
  • two lists L1, L2 can now be provided, in which the sorted pulse widths are stored.
  • the first list L1 is updated with the sorted pulse widths, on the basis of which the control of the second timer 16 with the associated setting and resetting of the outputs Yi is carried out in the subsequent second period Tp.
  • a second list L2 of the pulse widths is now sorted according to the size, which is then used as the basis for the control of the second timer 16 and the outputs Yi for the third period Tp.
  • the first list L1 is updated again.
  • the provision of two lists L1, L2 ensures that period durations are also realized that have a shorter time span than is required for the computing time of the sorting algorithm.
  • the associated state diagram is shown in FIG. 3 for a more detailed explanation of the alternative exemplary embodiment.
  • two hardware timers 14, 16 are used.
  • the function is active (at least one PWM signal with a pulse width between greater than 0% and less than 100% is to be output)
  • the basic frequency Tp of the pulse width is generated via the first timer 14.
  • the first timer 14 is configured as a free-running timer, which generates an event (interrupt) each time a complete period Tp has elapsed.
  • the different pulse widths are implemented using corresponding delay times that are generated by the second timer 16.
  • Step 201 First, at any time T x, the pulse widths (pulse times) of the n different PWM signals Pi to P n are sorted according to increasing size in a first list L1. Efficient sorting algorithms for solving this task are generally known from the literature. The Ver- Driving 'Sort by selection' offers the following advantages:
  • the sorted first list L1 is simplified. Only pulse times in the list that are greater than 0% and less than 100% are taken into account. The same pulse times are only considered once in the list.
  • Step 203 In the event of a Ti er event (START), the signal outputs or output signals Out 1 [Y 1 # ..., Y n ] are set.
  • the second timer 16 is started with the smallest pulse time T1.
  • Step 204 After the time T1 has elapsed, the second timer 16 triggers the first event (interrupt). The new output values or output signals result from ARl ⁇ Out 2 [Yi, ..., Y n ] ⁇ . The second timer 16 is restarted with the delay time T2-T1.
  • Step 205 for calculating the second list L2 In order to be able to continue with the next period immediately after the 100% grid has expired, it is necessary in the meantime to create a second list L2 with the new values. At time ⁇ (T P + T x ), the new pulse widths (pulse times) of the various PWM signals Px to P n in the second list L2 are calculated according to increasing size, cf. Step 201. Using the second list L2, the second array AR2 with times T and associated output values Out [Y ... Y n ] is created, cf. Step 202. Step 206: If the second timer 16 (timer2 event) continues to run, step 204 is repeated accordingly. The second timer 16 is started again with the delay time Tn + l-Ti. The process continues until the last valid Tm value is reached.
  • Step 207 When the first timer 14 (timer event; END RASTER / START RASTER) has expired, the second list L2 and the second array AR2 are accepted as valid and steps 203 to 205 are carried out again with these values.
  • first state 151 the first list L1 and the first array AR1 are valid
  • second state 152 the second list L2 and the second array AR2 are valid.
  • a change from the first state 151 to the second state 152 takes place when the first timer 14 has expired.
  • the second list L2 and the second array AR2 are accepted as valid.
  • Step 204 to 206 again correspond accordingly for the second list L2 and the second array AR2.
  • the first list L1 and the first array AR1 are updated in the second state 152, for example on the basis of the input signals now pending.
  • the change from the second state 152 to the first state 151 takes place after the first timer 1 has expired again.
  • the first list L1 and the first array AR1 are adopted as valid.
  • the microcontroller 10 calculates the second list L2 and the second array AR2 for the second state 152 while the first timer 14 is running. Otherwise, as already described, steps 203 to 206 are carried out until the first timer 14 runs again in the second state 152.
  • the device according to the invention and the method according to the invention are preferably used, in particular, for controlling consumers arranged in the motor vehicle, but without being restricted thereto.

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Pulse Circuits (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen pulsweitenmodulierter Ausgangssignale vorgeschlagen, mit Erfassungsmitteln (10, 12), die zumindest eine Eingangsgrösse als Mass für jeweils eine mittels eines korrespondierenden pulsweitenmodulierten Ausgangssignals (Yi) zu erzeugende Pulsweite erfassen, mit Sortiermitteln (10, 12) zum Sortieren nach der Grösse der Pulsweite (Pi), Steuermittel (10, 12) zum Setzen des mit der erfassten Eingangsgrösse korrespondierenden Ausgangssignals (Yi), zum Starten eines Timers (16) mit der kleinstens, von Null verschiedenen Pulsweite (P1), und zum Rücksetzen des mit der kleinstens Pulsweite korrespondierenden Ausgangssignals (Y1) bei Ablauf des Timer (16).

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen pulsweitenmodulierter Ausgangssignale
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Erzeugen pulsweitenmodulierter Ausgangssignale nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Die Ansteuerung von Aktoren über Pulsweitenmodulation (PWM) wird in einem breiten Spektrum von Anwendungen standardmäßig eingesetzt. Die Erzeugung der pulsweitenmodulierten Signale erfolgt mit Hilfe konfigurierbarer Hardwaretimerstrukturen, die auf den meisten MikroControllern bereits integriert sind. Um mehrere unabhängige PWM-Signale zu erzeugen, werden die entsprechenden Timers rukturen mehrfach benötigt. Diese benötigen zu- sätzliche Siliziumfläche und führen somit zu einer Erhöhung der Kosten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mehrere pulswei- tenmodulierte Ausgangssignale in einfacher und kostengünsti- ger Weise zu erzeugen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen pulsweitenmodulierter Ausgangssignale weist Erfassungsmittel auf, die zumindest eine Eingangsgröße als Maß für jeweils eine mit- tels eines korrespondierenden pulsweitenmodulierten Ausgangssignals zu erzeugende Pulsweite erfasst. Es sind Sortiermittel vorgesehen zum Sortieren nach der Größe der Pulsweite. Ein Steuermittel setzt die mit den erfassten Eingangsgrößen korrespondierenden AusgangsSignale, startet ei- nen Timer mit der kleinsten, von Null verschiedenen Pulsweite und setzt das mit der kleinsten Pulsweite korrespondierende Ausgangssignal bei Ablauf des Timers zurück. Neben dem die Grundfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals bestimmenden Timer ist lediglich ein weiterer Timer vorzusehen für die Erzeugung der aktuellen Pulsweite des anzusteuernden
Ausgangssignals. Gestartet wird der Timer mit der kleinsten Pulsweite. Nach Ablauf dieses Timers wird das korrespondierende Ausgangssignal zurückgesetzt. Anschließend wird der Timer mit der Differenz zwischen der nächstkleineren Puls- weite und der kleinsten Pulsweite erneut gestartet. Bei Ablauf -des Timers wird nun das Ausgangssignal mit der nächstkleineren Pulsweite zurückgesetzt. Durch den Rückgriff auf den Timer kann die Rechenbelastung der Steuermittel gering gehalten werden. Durch einfache Anpassungen in der Software können zusätzliche pulsweitenmodulierten Ausgangssignale erzeugt werden. Somit werden die vorhandenen Ressourcen effektiv und flexibel eingesetzt. Da in der Regel MikroController mit zumindest zwei Timern als integrierte Lösung verfügbar sind, wird darüber hinaus keine zusätzliche externe Hardware benötigt. Somit fallen auch die hiermit verbundenen Ein- und Ausgänge weg. Weiterhin sind die so erzeugten pulsweitenmodulierten Ausgangssignale nur logisch, aber nicht physikalisch über eine externe Hardware miteinander verbunden. Da weniger Bauteile benötigt werden, zeichnet sich das Gesamt- syste durch eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit aus. Der Rückgriff auf einen Timer gewährleistet weiterhin eine synchrone Ansteuerung der zu erzeugenden pulsweitenmodulierten Ausgangssignale. Durch die softwaregesteuerte Signalerzeugung ist eine Diagnose sehr einfach möglich. Zusätzliche pulsweitenmodulierte Ausgangssignale können durch Software- änderungen leicht hinzugefügt werden. Die Realisierung erlaubt zudem weitere Freiheitsgrade bei der Schaltungsauslegung, da die Ausgangssignale nicht physikalisch an Hardwaretimerausgänge gebunden sind.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen die Figur 1 ein Blockschaltbild, die Figur 2 ein Flussdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispieles sowie die Figur 3 ein Zu- standsdiagram eines alternativen Ausführungsbeispiels.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein MikroController 10 umfasst einen Prozessorkern 12 sowie einen ersten Timer 14 und einen zweiten Timer 16. Erster und zweiter Timer 14, 16 tauschen Signale aus mit dem Prozessorkern 12. Der Mikrocontroller 10 erzeugt ein erstes, ein zweites und ein drittes Ausgangssignal YI, Y2, Y3, mit welchem jeweils ein erstes Schaltmittel 18, ein zweites Schaltmittel 22 und ein drittes Schaltmittel 26 angesteuert wer- den. Ober die Schaltmittel 18, 22, 26 ist die elektrische E- nergieversorgung der ersten, zweiten und dritten Verbraucher 20, 24, 28 sichergestellt. Über den Mikrocontroller 10 können noch weitere, beliebige Ausgangssignale Yi bereitsgestellt werden. Die Betriebsweise der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung läßt sich anhand des Flussdiagramms gemäß Figur 2 näher erläutern. Die Ansteuerung von Aktoren, wie beispielsweise Elektromotor, Lampen, ect. über Pulsweitenmodulation (PWM) wird in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt. Insbeson- dere im Bereich des Kraftfahrzeugs nehmen die Anforderungen immer stärker zu, die Fahrzeugbeleuchtung über pulsweitenmo- dulierte Signale anzusteuern. Dadurch kann die Lebensdauer der Lampen erhöht werden, indem beispielsweise bei Oberspannungen die Lampen mit einer geringeren Pulsweite angesteuert werden. Eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung unterstützt weiterhin die Ersatzfunktion von Lampen, wenn beispielsweise bei Ausfall einer Begrenzungsleuchte die Nebelschlußleuchte gedimmt eingeschaltet werden kann. Auch im Rahmen einer Komforterhöhung ist eine gedimmte Ein- und Ausschaltung des In- nenlichts gewünscht.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind nun zwei Timer 14, 16 angedeutet. Der erste Timer 14 dient beispielsweise der Festlegung der Grundfrequenz des pulsweitenmodu- lierten Signals bzw. der Grundperiodendauer Tp. Diese Grundfrequenz wird nicht verändert und liegt beispielsweise in der Größenordnung von 100 Hz. Als Pulsweite versteht man nun das Verhältnis von Einsehaltdauer zu Grundperiodendauer. Hierbei ergibt sich ein Prozentwert, der zwischen 0 % und 100 % liegt. Der Mikrocontroller 10 fungiert nun als Erfassungsmittel für beispielsweise zwei Eingangsgrößen PI, Px, die als Maß für die zu erzeugende Pulsweite des Ausgangssignals Yi dienen. Die als Eingangsgrößen fungierenden und zu erzeugenden Pulsweiten Pl bis Px können dem Mikrocontroller 10 beispielsweise direkt über ein Bussystem, das mit Steuergeräten verbunden ist, mitgeteilt werden. Alternativ könnte der Mikrocontroller 10 die anzusteuernden Pulsweiten Pl bis Px anhand weiterer eingehender Eingangssignale selbst erzeugen. Als Eingangssignale könnten mögliche Bediensignale bei- spielsweise bei der Aktivierung einer Schließanlage eines Kraftfahrzeugs, bei Betätigung eines Lichtschalters oder sonstige Ausgangssignale von Sensoren Verwendung finden. Der Mikrocontroller 10 ermittelt aus den eingehenden Eingangssignalen die zugehörige Pulsweite Pl bis Px, deren Größen die zugehörigen Pulsweiten der zugehörigen Ausgangssignale Yi festlegen. Diese Ausgangssignale Yi dienen den Schaltmitteln 18, 22, 26 als Steuergrößen, um die elektrischen Verbraucher 20, 24, 28 durch Zu- und Abschalten der Versorgungsspannung entsprechend der Pulsweite mit elektrischer E- nergie zu versorgen. Der erste Timer 14 erzeugt die Grund- frequenz der Pulsweite. Er ist hierzu als freilaufender Timer konfiguriert, der jeweils bei Ablauf einer vollständigen Periode Tp ein Ereignis (interrupt) generiert. Diese Funktionalität des ersten Timers 14 wird in Schritt 101 angedeutet. Die Grundperiodendauer Tp beträgt beispielsweise 10 ms. In Schritt 103 werden die Timer 14, 16 zurückgesetzt. Gemäß Schritt 105 werden die Pulsweiten Pl bis Px nach der Größe sortiert. Für ein nachfolgendes Beispiel wird davon ausgegangen, dass 6 Ausgangssignale Yl bis Y6 entsprechend folgender Pulsweiten anzusteuern sind: Pl = 0,2; P2 = 0,5; P3 = 0,1; P4 = 0,2; P5 = 0,0; P6 = 1,1. In Schritt 105 werden nun diese Pulsweiten Pl bis P6 nach der Größe sortiert. Diese Sortierung erfolgt anhand bekannter Sortieralgorithmen, die in dem Mikrocontroller 10 entsprechend programmiert werden. Somit ergibt sich bei aufsteigender Pulsweite fol- gende Reihenfolge: P5 , P3 , Pl, P4, P2 , P6. In dem Schritt 105 wird die sortierte Liste vereinfacht. Es werden nur Pulsweiten in der Liste berücksichtigt, die größer 0 und kleiner 1 sind (0 < Pi < 1) . Gleiche Pulsweiten werden in der Liste nur einmal berücksichtigt. Als Ergebnis erhält man ein Feld mit den Pulsweiten in aufsteigender Reihenfolge:
P3 = 0,1; Pl = 0,2; P2 = 0,5. Gleiche Werte wurden nur einmal berücksichtigt.
Gemäß Schritt 107 wird nun der zweite Timer 16 mit der kleinsten Pulsweite (P3 = 0,1) gestartet. Gleichzeitig werden die korrespondierenden Ausgangssignale, die in Schritt 105 im Rahmen der komprimierten Liste verbleiben, gesetzt (Y3, YI, Y4, Y2) . Die gesetzten Ausgangssignale Y3 , Yl , Y4, Y2 nehmen nun den Wert Logisch 1 an. Ist der mit der kleinsten Pulsweite P3 gestartete zweite Timer 16 abgelaufen, so erfolgt eine entsprechende Rückmeldung an den Prozessorkern 12, so dass in Schritt 121 gesprungen wird. Hieran schließt sich Schritt 123 an, in dem das mit der minimalen Pulsweite P3 korrespondierende Ausgangssignal Y3 zurückgesetzt wird. Somit wechselt das Ausgangssignal Y3 vom Zustand Logisch 1 in den Zustand Logisch 0. Somit verblieb das Ausgangssignal Y3 für die Zeitspanne der minimalen Pulsweite P3 im Zustand Logisch 1. Der Zustand der weiteren Ausgangssignale Yl, Y4, Y2 verbleibt weiterhin bei Logisch 1. In Schritt 125 wird der zweite Timer 16 nun mit einer Zeitspanne gestartet, die sich aus der Differenz der nächstkleineren Pulsweite und der kleinsten Pulsweite ergibt, nämlich mit Pl - P3 = 0,2 - 0,1 = 0,1. Damit ist die entsprechende Programmsequenz abgeschlossen, Schritt 127. Läuft nun der mit der Differenz aus nächstkleinerer Pulsweite und minimaler Pulsweite gestartete zweite Timer 16 ab, wird in den Programmschritt 131 gesprungen. Dann werden die mit Pulsweite Pl korrespondierenden Ausgangssignale Yl und Y4 zurückgesetzt, Schritt 133. Somit verblieben die Ausgangssignale Yl, Y4 für die Pulsweite Pl im Zustand Logisch 1. Daran anschliessend wird der zweite Timer 16 nun mit der Differenz aktuellen Pulsweite (Pl) und der nächstgrößeren Pulsweite (P2) gestartet, also mit dem Wert P2 - Pl = 0,3. Das Ablaufen des zweiten Timers 16 würde wieder einen nicht dargestellten Programmschritt aktivieren, in dem das zugehörige Ausgangssignal Y2 zurückgesetzt würde. Die ganze Prozedur wird bei Ablaufen des ersten Timers 14 wieder erneut gestartet im Schritt 101. Der zweite Zähler 16 wird nun mit der Differenz aus nächstgrößerer Pulsweite und rückliegender Pulsweite erneut angesteuert. Es ist zumindest lediglich ein zweiter Zähler 16 erforderlich, um beliebig viele Ausgangssignale Yi zu generieren. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können nun zwei Listen Ll , L2 vorgesehen werden, in denen die sortierten Pulsweiten abgelegt sind. Innerhalb der ersten Periodendauer Tp wird beispielsweise die erste Liste Ll mit den sortieren Pulsweiten aktualisiert, auf deren Basis in der sich an- schliessenden zweiten Periodendauer Tp die Ansteuerung des zweiten Timers 16 mit dem zugehörigen Setzen und Rücksetzen der Ausgänge Yi vorgenommen wird. In dieser zweiten Periodendauer wird nun eine zweite Liste L2 der Pulsweiten nach der Größe sortiert, die dann für die dritte Periodendauer Tp die Ansteuerung des zweiten Timers 16 und der Ausgänge Yi zugrunde gelegt wird. In der dritten Periodendauer wird die erste Liste Ll erneut aktualisiert. Das Vorsehen zweier Listen Ll, L2 gewährleistet, dass auch Periodendauern reali- siert werden, die eine kleinere Zeitspanne aufweisen als sie für die Rechenzeit des Sortieralgoritmus erforderlich ist. In Figur 3 ist zur näheren Erläuterung des alternativen Ausführungsbeispiels das zughörige Zustandsdiagramm gezeigt.
Zur Realisierung mehrerer (n-) synchroner PWM Signale werden wiederum zwei Hardware Timer 14, 16 eingesetzt. Bei aktiver Funktion (es soll mindestens ein PWM Signal mit einer Pulsbreite zwischen größer 0% und kleiner 100% ausgegeben werden) wird über den ersten Timer 14 die Grundfrequenz Tp der Pulsweite generiert. Der erste Timer 14 wird hierzu als freilaufender Timer konfiguriert, der jeweils beim Ablauf einer vollständigen Periode Tp ein Ereignis (Interrupt) generiert. Die unterschiedlichen Pulsbreiten werden über entsprechende Verzögerungszeiten realisiert, die über den zwei- ten Timer 16 generiert werden.
Schritt 201: Zunächst werden zum beliebigen Zeitpunkt Tx die Pulsweiten (Pulszeiten) der n verschiedenen PWM Signale Pi bis Pn in einer ersten Liste Ll nach aufsteigender Größe sortiert. Effiziente Sortieralgorithmen zur Lösung dieser Aufgabe sind aus der Literatur allgemein bekannt. Das Ver- fahren 'Sortieren durch Auswählen' bietet hierbei folgende Vorzüge :
Der mittlere Aufwand der für Bewegungen ist deutlich geringer als bei der Sortierung mit direktem Einfügen,- - Die Varianz bzgl . der Anzahl an Vergleichen und Kopiervorgängen ist klein, was zu einer konstanteren Laufzeit führt.
In einem weiteren Schritt 202 wird die sortierte erste Liste Ll vereinfacht. Es werden nur Pulszeiten in der Liste berücksich- tigt, die größer 0% und kleiner 100% sind. Gleiche Pulszeiten werden in der Liste nur einmal berücksichtigt. Als Ergebnis erhält man ein erstes Array ARl mit den Zeiten T1 bis Tm (n >= m) und den zugehörigen Ausgangswerten bzw. Ausgangssignalen Out Y., ... ,Yn] bis Out Yx, ... ,Yn] .
Schritt 203: Bei einem Ti erl-Ereignis (START) werden die Signalausgänge bzw. Ausgangssignale Out1 [Y1# ... , Yn] gesetzt. Der zweite Timer 16 wird mit der kleinsten Pulszeit Tl gestartet.
Schritt 204: Nach Ablauf der Zeit Tl wird vom zweiten Timer 16 das erste Ereignis (Interrupt) ausgelöst. Die neuen Ausgangwerte bzw. Ausgangssignale ergeben sich aus ARl{Out2 [Yi, ... , Yn] } . Der zweite Timer 16 wird mit der Verzögerungszeit T2-T1 neu gestartet.
Schritt 205 zur Berechnung der zweiten Liste L2 : Um nach Ablauf des 100%-Rasters sofort mit der nächsten Periode weitermachen zu können, ist es notwendig, in der Zwischenzeit eine zweite Liste L2 mit den neuen Werten anzulegen. Zum Zeitpunkt ~(TP + Tx) werden die neuen Pulsweiten (Pulszeiten) der verschiedenen PWM Signale Px bis Pn in der zweiten Liste L2 nach aufsteigender Größe errechnet, vgl. Schritt 201. Mit Hilfe der zweiten Liste L2 wird das zweite Array AR2 mit Zeitpunkten T und zugehörigen Ausgangwerten Out[Y ...Yn] erstellt, vgl. Schritt 202. Schritt 206: Bei einem weiteren Ablaufen des zweiten Timers 16 (Timer2 Ereignis) wird Schritt 204 entsprechend wiederholt. Der zweite Timer 16 wird mit der Verzögerungszeit Tn+l-Ti erneut gestartet. Der Vorgang wird fortgesetzt, bis der letzte gültige Tm- Wert erreicht wird.
Schritt 207: Bei Ablauf des ersten Timers 14 (Timerl-Ereignis; ENDE RASTER/START RASTER) werden die zweite Liste L2 und das zweite Array AR2 als gültig übernommen und die Schritte 203 bis 205 mit diesen Werten neu durchlaufen.
In Figur 3 sind die beschriebenen Schritte in Kurzform dargestellt. In einem ersten Zustand 151 sind die erste Liste Ll und das erste Array AR1 gültig, in einem zweiten Zustand 152 die zweite Liste L2 und das zweite Array AR2.
Ein Wechsel von dem ersten Zustand 151 in den zweiten Zustand 152 erfolgt, wenn der erste Timer 14 abgelaufen ist. Hierbei werden die zweite Liste L2 und das zweite Array AR2 als gültig übernom- men. Die entsprechenden Ausgangswerte bzw. Ausgangssignale
Out1 [Y1, ... , Yn] des zweiten Arrays AR2 zu der Zeit Tl werden ausgegeben, der zweite Timer 16 gesetzt, entsprechend Schritt 203 (dort beispielhaft für den ersten Zustand 151 beschrieben) . Wiederum schließen sich die Schritte 204 bis 206 entsprechend für die zweite Liste L2 und das zweite Array AR2 an. Solange der erste Timer 14 noch läuft, werden im zweiten Zustand 152 die erste Liste Ll und das erste Array ARl aktualisiert besipielsweise auf Basis der nun anstehenden Eingangssignale.
Der Wechsel vom zweiten Zustand 152 in den ersten Zustand 151 erfolgt nach erneutem Ablaufen des ersten Timers 1 . Hierbei werden die erste Liste Ll und das erste Array ARl als gültig übernommen. Im ersten Zustand 151 errechnet der Mikrocontroller 10 bei laufendem ersten Timer 14 die zweite Liste L2 und das zweite Array AR2 für den zweiten Zustand 152. Ansonsten werden - wie bereits beschrieben - die Schritte 203 bis 206 durchlaufen, bis mit Ab- lauf des ersten Timers 14 der erneute Wechsel in den zweiten Zustand 152 erfolgt.
Bevorzugte Verwendung finden erfindungsgemäße Vorrichtung und erfindungsgemäßes Verfahren insbesondere bei der Ansteuerung von im Kraftfahrzeug angeordneten Verbrauchern, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Erzeugen pulsweitenmodulierter Ausgangssignale, umfassend Erfassungsmittel (10, 12) zumindest einer Eingangsgröße als Maß für jeweils eine mittels ei- nes korrespondierenden pulsweitenmodulierten Ausgangssignals (Yi) zu erzeugende Pulsweite,
Sortiermittel (10, 12) zum Sortieren nach der Größe der zu erzeugenden Pulsweiten (Pi) ,
Steuermittel (10, 12) zum Setzen des mit der erf ssten Eingangsgröße korrespondierenden Ausgangssignals (Yi) , zum Starten eines Timers (16) mit der kleinsten, von Null verschiedenen Pulsweite (Pl) und zum Rücksetzen des mit der kleinsten Pulsweite (Pl) korrespondierenden Ausgangssignals (Yl) bei Ablauf des Timers (16) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (10, 12) den Timer (16) starten mit der Differenz der nächstkleinsten Pulsweite (P2) und der kleinsten Pulsweite (Pl) .
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Timer (14) vorge- sehen ist, der die Grundperiodendauer (Tp) des pulsweitenmodulierten Ausgangssignals (Yi) bestimmt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sortiermittel (10, 12) in einem ersten Zustand (151) die zu erzeugenden Pulsweiten (Pi) sortieren und/oder die koresspondierenden Ausgangs- signale (Yi) ermitteln, und die Steuermittel (10, 12) in einem zweiten Zustand (152) die im ersten Zustand (151) ermittelten Ausgangssignale (Yi) setzten und den Timer (16) mit der kleinsten, von Null verschiedenen Pulsweite (Pl) , wie im ersten Zustand (151) ermittelt, starten.
5. Verfahren zum Erzeugen pulsweitenmodulierter Ausgangssignale mit folgenden Schritten:
Erfassen zumindest einer Eingangsgröße als Maß für zumindest eine mittels eines korrespondierenden pulsweitenmodulierten Ausgangssignals (Yi) zu erzeugende Pulsweite (Pi) ,
Sortieren der zu erzeugenden Pulsweiten (Pi) nach der
Größe,
Setzen der mit der erfassten Eingangsgröße korrespondierenden Ausgangssignale (Yi) ,
Starten eines Timers (16) mit der kleinsten, von Null verschiedenen Pulsweite (Pl) ,
Rücksetzen des mit der kleinsten Pulsweite (Pl) korres- pondierenden AusgangsSignals (Yl) bei Ablauf des Timers
(16) .
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Schritt ein Starten des Timers (16) mit der Differenz der nächstkleineren Pulsweite (P2) und der kleinsten Pulsweite (Pl) vorgesehen ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Zustand (151) die zu erzeugenden Pulsweiten (Pi) sortiert und/oder die köresspondierenden Ausgangssignale (Yi) ermittelt werden, und in einem zweiten Zustand (152) die im ersten Zustand (151) ermittelten Ausgangssignale (Yi) gesetzt werden, und der Timer (16) mit der kleinsten, von Null verschiedenen Pulsweite (Pl) , wie im ersten Zustand (151) ermittelt, gestartet wird.
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