JP2004096815A - Ｐｗｍ制御動作のキャリア同期方法及びｐｗｍ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＰＷＭ制御処理の制御動作時間と、このＰＷＭ制御処理におけるＰＷＭキャリア信号と同期をとるための同期用キャリア信号の周波数とを独立に最適化する。
【解決手段】キャリア発生回路１１で発生した同期用キャリア信号Ｓ１の立ち上がりをトリガとしてキャリア同期信号Ｓ２を生成し、このキャリア同期信号Ｓ２のパルス数をカウントする。このパルス数が規定値となったときに、所定の遅延時間をもって立ち上がるＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４と、キャリア同期信号Ｓ２との論理和をとり、キャリア同期信号Ｓ２のパルス数が規定値であり且つキャリア同期信号Ｓ２が立ち上がるときをトリガとして、ＰＷＭ制御回路１６を起動する。キャリア同期信号Ｓ２の規定値を変えることにより、ＰＷＭ制御回路１６の起動タイミングを調整することができるから、キャリア同期信号Ｓ２の周波数をＰＷＭ制御回路１６の制御動作時間に関わらず設定することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】キャリア発生回路１１で発生した同期用キャリア信号Ｓ１の立ち上がりをトリガとしてキャリア同期信号Ｓ２を生成し、このキャリア同期信号Ｓ２のパルス数をカウントする。このパルス数が規定値となったときに、所定の遅延時間をもって立ち上がるＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４と、キャリア同期信号Ｓ２との論理和をとり、キャリア同期信号Ｓ２のパルス数が規定値であり且つキャリア同期信号Ｓ２が立ち上がるときをトリガとして、ＰＷＭ制御回路１６を起動する。キャリア同期信号Ｓ２の規定値を変えることにより、ＰＷＭ制御回路１６の起動タイミングを調整することができるから、キャリア同期信号Ｓ２の周波数をＰＷＭ制御回路１６の制御動作時間に関わらず設定することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＰＷＭ制御を行う際に、当該ＰＷＭ制御を、ＰＷＭキャリア信号に同期して実行する際の同期方法に関し、特に、ＰＷＭキャリア信号の周期に制約されることなく前記ＰＷＭ制御を実行することの可能な、ＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法及びＰＷＭ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータや、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換装置においては、複数のスイッチング素子を用いて電力変換装置を構成し、前記スイッチング素子を、ＰＷＭ制御することにより、電力変換をするようにしたものが知られている。
前記ＰＷＭ制御を行う方法としては、前記ＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御処理において用いられるＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用キャリア信号を利用し、この同期用キャリア信号に同期して、前記ＰＷＭ制御処理を起動するようにした方法が知られている。このようにすることによって、ＰＷＭキャリア信号に同期してＰＷＭ制御処理を実行するようにしている。
【０００３】
図７は、その一例を示したものであって、前記同期用キャリア信号としての三角波Ｓ５１（図７（ａ））の立ち上がりに同期した同期パルス信号Ｓ５２（図７（ｂ））を生成し、この同期パルス信号Ｓ５２の立ち上がりをトリガとして、所定のＰＷＭ制御動作を行う制御処理Ｃ５１を起動するようにしている。そして、この制御処理Ｃ５１では、前記同期用キャリア信号Ｓ５１に同期した図示しないＰＷＭキャリア信号に基づいて、ＰＷＭ制御を行うようになっている。
【０００４】
したがって、制御処理Ｃ５１は、同期用キャリア信号に同期したタイミングで起動され、且つ制御処理Ｃ５１は、この同期用キャリア信号の周期の所定倍の周期を有するＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行うことから、ＰＷＭキャリア信号の立ち上がりでＰＷＭ制御処理が開始されることになって、ＰＷＭキャリア信号とＰＷＭ制御処理の開始タイミングとがずれることに起因する、制御誤差の発生を防止することができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、同期用キャリア信号Ｓ５１に同期して制御処理Ｃ５１を動作させる方法にあっては、同期用キャリア信号Ｓ５１の立ち上がりで、制御処理Ｃ５１が起動されるため、制御処理Ｃ５１の制御動作時間は、前記同期用キャリア信号Ｓ５１の周期に相当する時間よりも短い時間に設定する必要がある。
【０００６】
このため、例えば、前記同期用キャリア信号を生成するためのキャリア発生回路をカウンタ回路等で構成した場合、キャリア発生回路の小型化を図る目的で、同期用キャリア信号の周波数を高くしようとしても、複雑で制御動作時間のかかる制御処理を実行する必要がある場合には、この制御処理の制御動作時間に応じて同期用キャリア信号の周波数を設定する必要があるため、同期用キャリア信号の周波数を高くすることができず、小型化を図ることができないという問題がある。また、同期用キャリア信号の周期と、制御処理の制御動作時間とが互いに制約を受けるため、同期用キャリア信号及び制御動作時間を、それぞれ最適化することが困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、ＰＷＭ制御処理の制御動作時間と、このＰＷＭ制御処理におけるＰＷＭキャリア信号と同期をとるための同期信号の周波数とを独立に最適化することの可能なＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法及びＰＷＭ制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法は、ＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御手段を、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスに同期して起動するようにした、ＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法であって、前記同期用パルスのパルス数をカウントし、当該パルス数が規定値の整数倍であるときに、この同期用パルスをトリガとして前記ＰＷＭ制御手段を起動するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係るＰＷＭ制御装置は、ＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御手段を、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスに同期して起動するようにしたＰＷＭ制御装置であって、前記同期用パルスを発生する同期用パルス発生手段と、当該同期用パルス発生手段で発生した同期用パルスのパルス数をカウントするカウント手段と、当該カウント手段のカウント値が規定値の整数倍である間、前記ＰＷＭ制御を許可する制御許可手段と、当該制御許可手段で前記許可がなされているとき、前記同期用パルスをトリガとして前記ＰＷＭ制御手段を起動する起動手段と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３に係るＰＷＭ制御装置は、前記同期用パルス発生手段は、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用キャリア信号を生成するキャリア信号発生回路と、前記同期用キャリア信号に同期したパルスを前記同期用パルスとして生成するパルス生成手段と、を備えることを特徴としている。さらに、請求項４に係るＰＷＭ制御装置は、カウンタ機能を有するタイマ回路及びマスク回路を備えたワンチップマイコンで構成され、前記同期用パルス発生手段は前記タイマ回路であって、前記カウント手段は、前記タイマ回路のカウンタ機能によりそのカウント値が同期用パルス規定値となる毎に出力されるパルスを前記同期用パルスとしてカウントすると共に、前記同期用パルスのカウント値が前記規定値の整数倍である間、前記マスク回路に対してマスク解除を指示し、前記起動手段は前記マスク回路であって、当該マスク回路は前記同期用パルスを入力し、これを前記マスク解除が指示されているときのみ前記ＰＷＭ制御手段に出力し、当該ＰＷＭ制御手段は、前記同期用パルスを入力したとき前記マスク回路に対してマスク指示を行うと共に前記ＰＷＭ制御を実行するようになっていることを特徴としている。
【００１１】
この請求項１乃至４に係る発明では、ＰＷＭ制御動作において用いられるＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスに同期してＰＷＭ制御手段を起動する際に、同期用パルスのパルス数をカウントし、このパルス数が規定値の整数倍であるときに、この同期用パルスをトリガとしてＰＷＭ制御手段を起動する。前記同期用パルスは前記ＰＷＭキャリア信号に同期しているから、ＰＷＭ制御手段は、ＰＷＭキャリア信号に同期して起動されることになる。また、前記規定値を変更することによって、ＰＷＭ制御手段を起動するタイミングを調整することができるから、ＰＷＭ制御手段によるＰＷＭ制御の制御動作時間に応じて規定値を設定することによって、同期用パルスの周波数と、ＰＷＭ制御手段の制御動作時間とを独立に設定することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、第１の実施の形態におけるＰＷＭ制御装置の一例を示すブロック図である。
【００１３】
このＰＷＭ制御装置は、図１に示すように、同期用キャリア信号Ｓ１を発生するキャリア発生回路１１と、このキャリア発生回路１１で発生した同期用キャリア信号Ｓ１をもとに、キャリア同期信号Ｓ２を生成するキャリア同期信号発生ブロックＡ１と、キャリア同期信号発生ブロックＡ１で生成したキャリア同期信号Ｓ２のパルス数をカウントするキャリアカウントブロックＡ２と、当該キャリアカウントブロックＡ２でのカウント結果に応じて後述のＰＷＭ制御回路に対してマスク処理を行うＰＷＭ制御マスクブロックＡ３と、当該ＰＷＭ制御マスクブロックＡ３からのＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４及び前記キャリア同期信号発生ブロックＡ１からのキャリア同期信号Ｓ２に応じて、ＰＷＭ制御回路１６を起動させるＰＷＭ制御実行ブロックＡ４と、から構成されている。
【００１４】
前記キャリア発生回路１１は、例えば、カウンタ回路等で構成され、図示しない発振器の発振パルスをカウントしこれに基づいて予め設定した所定周期の三角波を生成し、これを同期用キャリア信号Ｓ１として出力する。
前記キャリア同期信号発生ブロックＡ１は、例えばアナログコンパレータ１２で構成され、その非反転入力端子には、前記同期用キャリア信号Ｓ１が入力され、反転入力端子には、予め設定された比較電圧信号Ｖｒｅｆ が入力され、これらの比較結果に応じてキャリア同期信号Ｓ２が生成される。つまり、同期用キャリア信号Ｓ１の立ち上がりに同期したキャリア同期信号Ｓ２を生成する。
【００１５】
なお、前記比較電圧信号Ｖｒｅｆ は、前記三角波からなる同期用キャリア信号Ｓ１と前記比較電圧信号Ｖｒｅｆとの比較結果から生成されるキャリア同期信号Ｓ２のパルス幅が、後述の回路を動作させることの可能な十分なパルス幅となるように設定される。
前記キャリアカウントブロックＡ２は、カウントアップクロック入力端子ＵｐＣｌｋと、クロック同期リセット入力端子Ｒｅｓｅｔとを備えたカウンタ回路１３で構成され、カウントアップクロック入力端子ＵｐＣｌｋには、前記キャリア同期信号Ｓ２が入力され、クロック同期リセット入力端子Ｒｅｓｅｔには前記ＰＷＭ制御マスクブロックＡ３からのＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が入力される。そして、カウンタ回路１３によって、キャリア同期信号Ｓ２のパルス数がカウントされ、このパルスカウント数が、キャリアカウント数Ｓ３として出力され、また、このパルスカウント数は、ＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４の立ち上がりでリセットされるようになっている。
【００１６】
前記ＰＷＭ制御実行ブロックＡ３は、ディジタルコンパレータ１４と、遅延回路１４ａとから構成され、ディジタルコンパレータ１４は、予め設定された規定値と、キャリアカウント数Ｓ３とを比較し、キャリアカウント数Ｓ３が、前記規定値に達したとき立ち上がるパルス信号を出力し、このパルス信号は、遅延回路１４ａで所定の遅延時間だけ遅延された後、ＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４として出力される。そして、このＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４は、前記キャリアカウントブロックＡ２のカウンタ回路１３のクロック同期リセット入力端子Ｒｅｓｅｔに入力されると共に、前記ＰＷＭ制御実行ブロックＡ４に入力される。
【００１７】
このＰＷＭ制御実行ブロックＡ４は、前記キャリア同期信号発生ブロックＡ１からのキャリア同期信号Ｓ２及び前記ＰＷＭ制御実行ブロックＡ３からのＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が入力されるＡＮＤ回路１５と、所定のＰＷＭ制御処理を実行するディジタル制御回路１６とから構成され、このディジタル制御回路１６の入力側及び出力側には、スイッチング素子を含んで構成されるサンプル／ホールド回路１７ａ及び１７ｂが接続されている。
【００１８】
これらサンプル／ホールド回路１７ａ及び１７ｂは、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５の立ち上がりをトリガとして導通状態となり、これによって、前記ディジタル制御回路１６が起動され、当該ディジタル制御回路１６の１回の動作が終了可能な所定時間が経過した後、遮断状態に切り替わるようになっている。
つまり、ＰＷＭ制御実行ブロックＡ４は、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５の立ち上がりをトリガとして、サンプル／ホールド回路１７ａ及び１７ｂが導通状態となって前記ディジタル制御回路１６を起動し、このディジタル制御回路１６での所定の動作が終了すると、その後サンプル／ホールド回路１７ａ及び１７ｂが遮断状態となり、この処理を繰り返し行うことによって、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５の立ち上がりをトリガとしてディジタル制御回路１６において所定の動作が繰り返し行われるようになっている。
【００１９】
したがって、ディジタル制御回路１６は、キャリアカウント数Ｓ３が、規定値に達する毎に、所定の動作を行うように制御される。
次に、第１の実施の形態の動作を説明する。
今、ディジタル制御回路１６では、前記キャリア発生回路１１で発生した同期用キャリア信号Ｓ１の周期に同期し且つ同期用キャリア信号Ｓ１の周期の所定倍の周期を有するＰＷＭキャリア信号に基づいて所定のＰＷＭ制御処理を実行するものとする。
【００２０】
前記キャリア発生回路１１では、図２（ａ）に示すように、所定の傾き、所定周期の三角波からなる同期用キャリア信号Ｓ１を生成し、これを出力する。
ディジタルコンパレータ１２では、この同期用キャリア信号Ｓ１と比較電圧Ｖｒｅｆ とを比較し、同期用キャリア信号Ｓ１の立ち上がりに同期したキャリア同期信号Ｓ２（図２（ｂ））を生成する。
【００２１】
カウンタ回路１３では、キャリア同期信号Ｓ２の立ち上がりをトリガとして、キャリア同期信号Ｓ２のパルス数をカウントするから、パルスカウント数Ｓ３は、図２（ｃ）に示すように、同期用キャリア信号Ｓ１の立ち上がりに同期してカウントアップする。
このパルスカウント数Ｓ３は、ディジタルコンパレータ１４で規定値と比較され、時点ｔ１ で規定値となったとき、この場合“４”となったときに、ディジタルコンパレータ１４の出力が立ち上がり、遅延回路１４ａで所定時間Δｔの遅れをもって時点ｔ２ で出力される（図２（ｄ））。
【００２２】
したがって、カウンタ回路１３のクロック同期リセット入力端子Ｒｅｓｅｔに入力されるＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が立ち上がることから、カウントパルス数Ｓ３は、キャリア同期信号Ｓ２が次に立ち上がる時点ｔ３ でリセットされる（図２（ｃ））。
これによって、ディジタルコンパレータ１４の出力は立ち下がるが、ＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４は、遅延回路１４ａを介して出力されることから、時点ｔ３ から遅延時間Δｔが経過した時点ｔ４Ａで立ち下がることになる（図２（ｄ））。
【００２３】
このＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が入力されるＡＮＤ回路１５では、ＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４がハイレベルであり且つ、キャリア同期信号Ｓ２が立ち上がる時点ｔ３ で、その出力Ｓ５が立ち上がり、キャリア同期信号Ｓ２が立ち下がる時点ｔ４ で立ち下がる（図２（ｅ））。
したがって、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５が時点ｔ３ で立ち上がることから、サンプル／ホールド回路１７ａ、１７ｂが導通状態となり、これによって、ディジタル制御回路１６が起動され、ＰＷＭ制御処理が開始されることになる（図２（ｆ））。
【００２４】
なお、前記遅延回路１４ａにおける遅延時間Δｔは、前記ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５の立ち上がりパルスを受けて、サンプル／ホールド回路１７ａ、１７ｂが動作するのに十分な時間に設定される。
そして、ディジタル制御回路１６における所定のＰＷＭ制御処理が時点ｔ５ で終了した後、時点ｔ３ から所定時間が経過した時点で、サンプル／ホールド回路１７ａ、１７ｂは遮断状態となる。
【００２５】
そして、時点ｔ６ で、再度パルスカウント数Ｓ３（図２（ｃ））が規定値に達すると、ディジタルコンパレータ１４の出力が立ち上がり、遅延時間Δｔをもって、時点ｔ７ でＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が立ち上がる（図２（ｄ））。
そして、時点ｔ８ で、キャリア同期信号Ｓ２が立ち上がった時点で、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５が立ち上がり（図２（ｅ））、これを受けて、サンプル／ホールド回路１７ａ、１７ｂが作動し、ディジタル制御回路１６が起動される。
【００２６】
ここで、ディジタル制御回路１６では、同期用キャリア信号Ｓ１に同期するＰＷＭキャリア信号に基づいて制御を行い、また、ディジタル制御回路１６におけるＰＷＭ制御処理は同期用キャリア信号Ｓ１に同期して起動される。したがって、ディジタル制御回路１６におけるＰＷＭ制御処理は同期用キャリア信号Ｓ１に同期して起動され、また、同期用キャリア信号Ｓ１に同期したＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御処理が実行されることになる。
【００２７】
また、このように、ＰＷＭ制御処理を、キャリア発生回路１１で発生した同期用キャリア信号Ｓ１の周期の所定倍の周期を有するキャリア同期信号Ｓ２と同期して実行させることができるから、例えば、ディジタル制御回路１６におけるＰＷＭ制御処理で一連の処理をＰＷＭ制御を行うために必要な制御動作時間が同期用キャリア信号Ｓ１の周期より長い場合であっても、前記制御動作時間に応じてＰＷＭ制御処理の実行周期、つまり、ディジタルコンパレータ１４における規定値を設定することによって、ＰＷＭ制御処理を同期用キャリア信号Ｓ１と同期して実行させることができる。よって、従来のように、同期用キャリア信号Ｓ１の周期とＰＷＭ制御処理の制御動作時間とに制約を受けることはなく、同期用キャリア信号Ｓ１の周期とＰＷＭ制御処理の制御動作時間とを任意に設定することができる。
【００２８】
また、このように、同期用キャリア信号Ｓ１の周期を変更しなくても、同期用キャリア信号Ｓ１の周期よりも制御動作時間の長いＰＷＭ制御処理を実行することができるから、例えば装置の小型化を図るためにキャリア周波数を高くした場合であっても、制御動作時間の長いＰＷＭ制御処理を実行することができ、ＰＷＭ制御処理の制御動作時間に関わらず同期用キャリア信号Ｓ１の周波数を高くすることができ、また装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、このとき、同期用キャリア信号Ｓ１の周波数に関わらず、ＰＷＭ制御処理の制御動作時間を設定することができるから、同期用キャリア信号Ｓ１の周波数に対して、ＰＷＭ制御処理の処理速度が低速であっても十分可能な場合には、処理速度の遅い安価なプロセッサを用いてＰＷＭ制御回路１６を構成することができ、その分、コスト削減を図ることができる。
【００３０】
また、前記ディジタルコンパレータ１４の規定値を変更することによって、キャリア同期信号Ｓ２の周期を変更することができるから、ＰＷＭ制御処理における制御動作時間が変更された場合であっても、前記規定値を変更するだけで、容易に対処することができる。
なお、上記第１の実施の形態において、ＰＷＭ制御回路１６がＰＷＭ制御手段に対応し、キャリア発生回路１１及びキャリア同期信号発生ブロックＡ１が同期用パルス発生手段に対応し、キャリア発生回路１１がキャリア信号発生回路に対応し、キャリア同期信号発生ブロックＡ１がパルス生成手段に対応し、キャリアカウントブロックＡ２がカウント手段に対応し、ＰＷＭ制御マスクブロックＡ３が制御許可手段に対応し、ＰＷＭ制御実行ブロックＡ４が起動手段に対応している。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、汎用タイマを内蔵したワンチップマイコンにおいて、キャリア信号に同期して、ＰＷＭ制御処理を実行するようにしたものである。図３は、ワンチップマイコン３３の機能構成を示したものであって、ワンチップマイコン３３には、汎用タイマ３１、割り込みマスク３２が搭載され、このワンチップマイコン３３は、前記汎用タイマ３１からのキャリア同期信号Ｓ１２をカウントするキャリアカウント処理３４、所定のＰＷＭ制御処理を実行するＰＷＭ制御処理３５を実行するようになっている。
【００３２】
前記汎用タイマ３１は、公知の汎用タイマと同様に構成され、また、カウント機能を備えており、タイマ出力をカウントし、そのカウント値が、予め設定されたカウント上限値に達する毎にカウント値を初期値にリセットし、再度初期値からカウントを繰り返す。そして、このカウント値を、三角波からなる同期用キャリア信号Ｓ１１として出力する。また、カウント値がカウント上限値に達したときに、パルス信号を発生し、これをキャリア同期信号Ｓ１２として出力する。
【００３３】
前記割り込みマスク３２は、公知の割り込みマスクと同様に構成され、汎用タイマ３１からのキャリア同期信号Ｓ１２の立ち上がりをトリガとして立ち上がる起動指令信号Ｓ１５を出力する。このとき、割り込み許可信号Ｓ１４が割り込みを許可する信号であるときに前記起動指令信号Ｓ１５を出力し、割り込み許可信号Ｓ１４が割り込みを許可しない信号であるときには、前記起動指令信号１５を出力しない。
【００３４】
なお、前記汎用タイマ３１及び割り込みマスク３２は、通常マイコンの機能として搭載されている。
前記キャリアカウント処理３４では、前記汎用タイマ３１から出力されるキャリア同期信号Ｓ１２のパルス数をカウントし、このパルス数が規定値となったときに割り込みを許可する割り込み許可信号Ｓ１４を出力する。
【００３５】
具体的には、汎用タイマ３１からのキャリア同期信号Ｓ１２の立ち上がりのタイミングで、図４のフローチャートを起動し、まず、ｓｔｅｐ１で、キャリア同期信号Ｓ１２のパルス数の前回までのカウント値Ｓ１３が規定値Ｎを超えたかどうかを判定し、超えない時にはｓｔｅｐ２に移行する。そして、カウント値Ｓ１３を“１”だけインクリメントし処理を終了する。
【００３６】
そして、カウント値Ｓ１３が規定値Ｎを超えない間は、キャリア同期信号Ｓ１２の立ち上がりをトリガとして順次そのパルス数をカウントする。そして、カウント値Ｓ１３が、規定値Ｎを超えたときｓｔｅｐ３に移行し、前記割り込みマスク３２に対する割り込み許可信号Ｓ１４を割り込み許可とする。そして、カウント値Ｓ１３を零にリセットし、処理を終了する。
【００３７】
一方、前記ＰＷＭ制御処理３５では、前記起動指令信号Ｓ１５の立ち上がりで、図５のフローチャートを起動し、まず、ｓｔｅｐ１１で、前記割り込みマスク３２に対する割り込み許可信号Ｓ１４を割り込み不許可とする。そして、ｓｔｅｐ１２に移行し、予め設定された所定のＰＷＭ制御処理を実行する。
図６は、図３のワンチップマイコン３３の各部の信号波形及び、ＰＷＭ制御処理３５の制御動作時間を示したものである。
【００３８】
この第２の実施の形態においては、図６（ａ）に示すように汎用タイマ３１においてカウント上限値までのカウントが行われて、同期用キャリア信号Ｓ１１が生成され、カウント値がカウント上限値となったときに、キャリア同期信号Ｓ１２（図６（ｂ））が出力されると共にカウント値は零にリセットされる。
キャリアカウント処理３４では、割り込みによってキャリア同期信号Ｓ１２の立ち上がりを検出すると、図４のフローチャートにしたがって、まず、キャリアカウント処理３４における前回までのパルスカウント値Ｓ１３（図６（ｃ））が規定値Ｎに達したかを判定し、このとき、まだ達していないものとすると、ｓｔｅｐ１１からｓｔｅｐ１２に移行し、パルスカウント値Ｓ１３を“１”だけインクリメントする。
【００３９】
この処理を繰り返すことによって、汎用タイマ３１でのカウント値に応じてキャリア信号Ｓ１１が生成され、また、汎用タイマ３１でのカウント値つまり同期用キャリア信号Ｓ１１がリセットされるタイミングでキャリア同期信号Ｓ１２が出力される。そして、このキャリア同期信号Ｓ１２のパルス数がキャリアカウント処理３４でカウントされ、キャリア同期信号Ｓ１２が入力される毎に、カウントパルス数Ｓ１３は増加する。
【００４０】
この間、割り込みマスク３２では、汎用タイマ３１からキャリア同期信号Ｓ１２を入力するが、割り込み許可信号Ｓ１４は、割り込み不許可に維持されるから、ＰＷＭ制御処理３５への作動指令の出力は行われない。
そして、時点ｔ１１で、キャリアカウント処理３４におけるパルスカウント数Ｓ１３が規定値、図６の場合“４”に達すると、ｓｔｅｐ１からｓｔｅｐ３に移行し、時点ｔ１２で割り込み許可信号Ｓ１４を、割り込み許可を表すオン状態に設定する。したがって、タイマ割り込みマスク３２では、時点ｔ１３でキャリア同期信号Ｓ１２が立ち上がった時点で、起動指令信号Ｓ１５を出力する。
【００４１】
よって、この起動指令信号Ｓ１５を受けて、ＰＷＭ制御処理３５が起動され（図６（ｆ））、まず、時点ｔ１４で割り込み許可信号Ｓ１４を、割り込み不許可を表すオフ状態に設定した後、所定のＰＷＭ制御処理を実行する。
このＰＷＭ制御処理３５が処理実行中、キャリア同期信号Ｓ１２が割り込みマスク３２に入力されるが、割り込み許可信号Ｓ１４は割り込み不許可に設定されているから、ＰＷＭ制御処理３５に対して作動指示が行われることはない。
【００４２】
そして、時点ｔ１５でＰＷＭ制御処理３５の処理が終了し、時点ｔ１６で再度、パルスカウント数Ｓ１３が規定値に達すると、時点ｔ１７で割り込み許可信号Ｓ１４が割り込み許可を表すオン状態となり、時点ｔ１８でキャリア同期信号Ｓ１２が立ち上がった時点で、ＰＷＭ制御処理３５に対して起動指令信号Ｓ１５が出力される。そして、ＰＷＭ制御処理３５が起動されて時点ｔ１９で、割り込み許可信号Ｓ１４が割り込み不許可に設定された後、所定のＰＷＭ制御処理が実行される。
【００４３】
したがって、この場合も上記第１の実施の形態と同様に、同期用キャリア信号Ｓ１１に同期して発生されるキャリア同期信号Ｓ１２に同期してＰＷＭ制御処理３５を起動することができるから、上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
また、この場合、すでにワンチップマイコン３３の機能として搭載されている、汎用タイマ３１及び割り込みマスク３２を利用するようにしているから、その分、新たに機能を追加する必要がない。
【００４４】
なお、上記各実施の形態においては、ＰＷＭ制御処理で用いるＰＷＭキャリア信号と、同期用キャリア信号Ｓ１、Ｓ１１とは異なるキャリア信号を用いるようにした場合について説明しているが、前記ＰＷＭ制御処理で用いるＰＷＭキャリア信号を、前記同期用キャリア信号として流用するようにしてもよい。また、ＰＷＭ制御処理で用いるＰＷＭキャリア信号と同期用キャリア信号とは周期が一致している必要はなく、一方の周期が、他方の周期の所定倍となる関係にあればよい。
【００４５】
なお、上記第２の実施の形態において、ＰＷＭ制御処理３５がＰＷＭ制御手段に対応し、汎用タイマ３１が同期用パルス発生手段に対応し、キャリアカウント処理３４がカウント手段に対応し、図４のキャリアカウント処理３４でのｓｔｅｐ３の処理及び図５のＰＷＭ制御処理３５でのｓｔｅｐ１１の処理が制御許可手段に対応し、割り込みマスク３２が起動手段に対応している。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至４に係る発明によれば、ＰＷＭ制御動作において用いられるＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスのパルス数をカウントし、このパルス数が規定値の整数倍であるときに、この同期用パルスをトリガとしてＰＷＭ制御手段を起動するようにしたから、ＰＷＭ制御手段は、ＰＷＭキャリア信号に同期して起動されることになり、また、前記規定値を変更することによって、ＰＷＭ制御手段を起動するタイミングを調整することができるから、同期用パルスの周波数と、ＰＷＭ制御手段の制御動作時間とを独立に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＰＷＭ制御装置の一例を示す概略構成図で。る。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作説明に供する、図１のＰＷＭ制御装置の各部の信号波形及び、ＰＷＭ制御処理の動作タイミングを表すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるＰＷＭ制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】図３のカウント処理部３４の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図３のＰＷＭ制御処理部３５の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態の動作説明に供する、図３のＰＷＭ制御装置の各部の信号波形及び、ＰＷＭ制御処理の動作タイミングを表すタイミングチャートである。
【図７】従来のＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１１ キャリア発生回路
１２ アナログコンパレータ
１３ カウンタ回路
１４ ディジタルコンパレータ
１５ ＡＮＤ回路
１６ ＰＷＭ制御回路
３１ 汎用タイマ
３２ 割り込みマスク
３３ ワンチップマイコン
３４ キャリアカウント処理
３５ ＰＷＭ制御処理
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＰＷＭ制御を行う際に、当該ＰＷＭ制御を、ＰＷＭキャリア信号に同期して実行する際の同期方法に関し、特に、ＰＷＭキャリア信号の周期に制約されることなく前記ＰＷＭ制御を実行することの可能な、ＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法及びＰＷＭ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータや、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換装置においては、複数のスイッチング素子を用いて電力変換装置を構成し、前記スイッチング素子を、ＰＷＭ制御することにより、電力変換をするようにしたものが知られている。
前記ＰＷＭ制御を行う方法としては、前記ＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御処理において用いられるＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用キャリア信号を利用し、この同期用キャリア信号に同期して、前記ＰＷＭ制御処理を起動するようにした方法が知られている。このようにすることによって、ＰＷＭキャリア信号に同期してＰＷＭ制御処理を実行するようにしている。
【０００３】
図７は、その一例を示したものであって、前記同期用キャリア信号としての三角波Ｓ５１（図７（ａ））の立ち上がりに同期した同期パルス信号Ｓ５２（図７（ｂ））を生成し、この同期パルス信号Ｓ５２の立ち上がりをトリガとして、所定のＰＷＭ制御動作を行う制御処理Ｃ５１を起動するようにしている。そして、この制御処理Ｃ５１では、前記同期用キャリア信号Ｓ５１に同期した図示しないＰＷＭキャリア信号に基づいて、ＰＷＭ制御を行うようになっている。
【０００４】
したがって、制御処理Ｃ５１は、同期用キャリア信号に同期したタイミングで起動され、且つ制御処理Ｃ５１は、この同期用キャリア信号の周期の所定倍の周期を有するＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行うことから、ＰＷＭキャリア信号の立ち上がりでＰＷＭ制御処理が開始されることになって、ＰＷＭキャリア信号とＰＷＭ制御処理の開始タイミングとがずれることに起因する、制御誤差の発生を防止することができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、同期用キャリア信号Ｓ５１に同期して制御処理Ｃ５１を動作させる方法にあっては、同期用キャリア信号Ｓ５１の立ち上がりで、制御処理Ｃ５１が起動されるため、制御処理Ｃ５１の制御動作時間は、前記同期用キャリア信号Ｓ５１の周期に相当する時間よりも短い時間に設定する必要がある。
【０００６】
このため、例えば、前記同期用キャリア信号を生成するためのキャリア発生回路をカウンタ回路等で構成した場合、キャリア発生回路の小型化を図る目的で、同期用キャリア信号の周波数を高くしようとしても、複雑で制御動作時間のかかる制御処理を実行する必要がある場合には、この制御処理の制御動作時間に応じて同期用キャリア信号の周波数を設定する必要があるため、同期用キャリア信号の周波数を高くすることができず、小型化を図ることができないという問題がある。また、同期用キャリア信号の周期と、制御処理の制御動作時間とが互いに制約を受けるため、同期用キャリア信号及び制御動作時間を、それぞれ最適化することが困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、ＰＷＭ制御処理の制御動作時間と、このＰＷＭ制御処理におけるＰＷＭキャリア信号と同期をとるための同期信号の周波数とを独立に最適化することの可能なＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法及びＰＷＭ制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法は、ＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御手段を、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスに同期して起動するようにした、ＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法であって、前記同期用パルスのパルス数をカウントし、当該パルス数が規定値の整数倍であるときに、この同期用パルスをトリガとして前記ＰＷＭ制御手段を起動するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係るＰＷＭ制御装置は、ＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御手段を、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスに同期して起動するようにしたＰＷＭ制御装置であって、前記同期用パルスを発生する同期用パルス発生手段と、当該同期用パルス発生手段で発生した同期用パルスのパルス数をカウントするカウント手段と、当該カウント手段のカウント値が規定値の整数倍である間、前記ＰＷＭ制御を許可する制御許可手段と、当該制御許可手段で前記許可がなされているとき、前記同期用パルスをトリガとして前記ＰＷＭ制御手段を起動する起動手段と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３に係るＰＷＭ制御装置は、前記同期用パルス発生手段は、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用キャリア信号を生成するキャリア信号発生回路と、前記同期用キャリア信号に同期したパルスを前記同期用パルスとして生成するパルス生成手段と、を備えることを特徴としている。さらに、請求項４に係るＰＷＭ制御装置は、カウンタ機能を有するタイマ回路及びマスク回路を備えたワンチップマイコンで構成され、前記同期用パルス発生手段は前記タイマ回路であって、前記カウント手段は、前記タイマ回路のカウンタ機能によりそのカウント値が同期用パルス規定値となる毎に出力されるパルスを前記同期用パルスとしてカウントすると共に、前記同期用パルスのカウント値が前記規定値の整数倍である間、前記マスク回路に対してマスク解除を指示し、前記起動手段は前記マスク回路であって、当該マスク回路は前記同期用パルスを入力し、これを前記マスク解除が指示されているときのみ前記ＰＷＭ制御手段に出力し、当該ＰＷＭ制御手段は、前記同期用パルスを入力したとき前記マスク回路に対してマスク指示を行うと共に前記ＰＷＭ制御を実行するようになっていることを特徴としている。
【００１１】
この請求項１乃至４に係る発明では、ＰＷＭ制御動作において用いられるＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスに同期してＰＷＭ制御手段を起動する際に、同期用パルスのパルス数をカウントし、このパルス数が規定値の整数倍であるときに、この同期用パルスをトリガとしてＰＷＭ制御手段を起動する。前記同期用パルスは前記ＰＷＭキャリア信号に同期しているから、ＰＷＭ制御手段は、ＰＷＭキャリア信号に同期して起動されることになる。また、前記規定値を変更することによって、ＰＷＭ制御手段を起動するタイミングを調整することができるから、ＰＷＭ制御手段によるＰＷＭ制御の制御動作時間に応じて規定値を設定することによって、同期用パルスの周波数と、ＰＷＭ制御手段の制御動作時間とを独立に設定することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、第１の実施の形態におけるＰＷＭ制御装置の一例を示すブロック図である。
【００１３】
このＰＷＭ制御装置は、図１に示すように、同期用キャリア信号Ｓ１を発生するキャリア発生回路１１と、このキャリア発生回路１１で発生した同期用キャリア信号Ｓ１をもとに、キャリア同期信号Ｓ２を生成するキャリア同期信号発生ブロックＡ１と、キャリア同期信号発生ブロックＡ１で生成したキャリア同期信号Ｓ２のパルス数をカウントするキャリアカウントブロックＡ２と、当該キャリアカウントブロックＡ２でのカウント結果に応じて後述のＰＷＭ制御回路に対してマスク処理を行うＰＷＭ制御マスクブロックＡ３と、当該ＰＷＭ制御マスクブロックＡ３からのＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４及び前記キャリア同期信号発生ブロックＡ１からのキャリア同期信号Ｓ２に応じて、ＰＷＭ制御回路１６を起動させるＰＷＭ制御実行ブロックＡ４と、から構成されている。
【００１４】
前記キャリア発生回路１１は、例えば、カウンタ回路等で構成され、図示しない発振器の発振パルスをカウントしこれに基づいて予め設定した所定周期の三角波を生成し、これを同期用キャリア信号Ｓ１として出力する。
前記キャリア同期信号発生ブロックＡ１は、例えばアナログコンパレータ１２で構成され、その非反転入力端子には、前記同期用キャリア信号Ｓ１が入力され、反転入力端子には、予め設定された比較電圧信号Ｖｒｅｆ が入力され、これらの比較結果に応じてキャリア同期信号Ｓ２が生成される。つまり、同期用キャリア信号Ｓ１の立ち上がりに同期したキャリア同期信号Ｓ２を生成する。
【００１５】
なお、前記比較電圧信号Ｖｒｅｆ は、前記三角波からなる同期用キャリア信号Ｓ１と前記比較電圧信号Ｖｒｅｆとの比較結果から生成されるキャリア同期信号Ｓ２のパルス幅が、後述の回路を動作させることの可能な十分なパルス幅となるように設定される。
前記キャリアカウントブロックＡ２は、カウントアップクロック入力端子ＵｐＣｌｋと、クロック同期リセット入力端子Ｒｅｓｅｔとを備えたカウンタ回路１３で構成され、カウントアップクロック入力端子ＵｐＣｌｋには、前記キャリア同期信号Ｓ２が入力され、クロック同期リセット入力端子Ｒｅｓｅｔには前記ＰＷＭ制御マスクブロックＡ３からのＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が入力される。そして、カウンタ回路１３によって、キャリア同期信号Ｓ２のパルス数がカウントされ、このパルスカウント数が、キャリアカウント数Ｓ３として出力され、また、このパルスカウント数は、ＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４の立ち上がりでリセットされるようになっている。
【００１６】
前記ＰＷＭ制御実行ブロックＡ３は、ディジタルコンパレータ１４と、遅延回路１４ａとから構成され、ディジタルコンパレータ１４は、予め設定された規定値と、キャリアカウント数Ｓ３とを比較し、キャリアカウント数Ｓ３が、前記規定値に達したとき立ち上がるパルス信号を出力し、このパルス信号は、遅延回路１４ａで所定の遅延時間だけ遅延された後、ＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４として出力される。そして、このＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４は、前記キャリアカウントブロックＡ２のカウンタ回路１３のクロック同期リセット入力端子Ｒｅｓｅｔに入力されると共に、前記ＰＷＭ制御実行ブロックＡ４に入力される。
【００１７】
このＰＷＭ制御実行ブロックＡ４は、前記キャリア同期信号発生ブロックＡ１からのキャリア同期信号Ｓ２及び前記ＰＷＭ制御実行ブロックＡ３からのＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が入力されるＡＮＤ回路１５と、所定のＰＷＭ制御処理を実行するディジタル制御回路１６とから構成され、このディジタル制御回路１６の入力側及び出力側には、スイッチング素子を含んで構成されるサンプル／ホールド回路１７ａ及び１７ｂが接続されている。
【００１８】
これらサンプル／ホールド回路１７ａ及び１７ｂは、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５の立ち上がりをトリガとして導通状態となり、これによって、前記ディジタル制御回路１６が起動され、当該ディジタル制御回路１６の１回の動作が終了可能な所定時間が経過した後、遮断状態に切り替わるようになっている。
つまり、ＰＷＭ制御実行ブロックＡ４は、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５の立ち上がりをトリガとして、サンプル／ホールド回路１７ａ及び１７ｂが導通状態となって前記ディジタル制御回路１６を起動し、このディジタル制御回路１６での所定の動作が終了すると、その後サンプル／ホールド回路１７ａ及び１７ｂが遮断状態となり、この処理を繰り返し行うことによって、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５の立ち上がりをトリガとしてディジタル制御回路１６において所定の動作が繰り返し行われるようになっている。
【００１９】
したがって、ディジタル制御回路１６は、キャリアカウント数Ｓ３が、規定値に達する毎に、所定の動作を行うように制御される。
次に、第１の実施の形態の動作を説明する。
今、ディジタル制御回路１６では、前記キャリア発生回路１１で発生した同期用キャリア信号Ｓ１の周期に同期し且つ同期用キャリア信号Ｓ１の周期の所定倍の周期を有するＰＷＭキャリア信号に基づいて所定のＰＷＭ制御処理を実行するものとする。
【００２０】
前記キャリア発生回路１１では、図２（ａ）に示すように、所定の傾き、所定周期の三角波からなる同期用キャリア信号Ｓ１を生成し、これを出力する。
ディジタルコンパレータ１２では、この同期用キャリア信号Ｓ１と比較電圧Ｖｒｅｆ とを比較し、同期用キャリア信号Ｓ１の立ち上がりに同期したキャリア同期信号Ｓ２（図２（ｂ））を生成する。
【００２１】
カウンタ回路１３では、キャリア同期信号Ｓ２の立ち上がりをトリガとして、キャリア同期信号Ｓ２のパルス数をカウントするから、パルスカウント数Ｓ３は、図２（ｃ）に示すように、同期用キャリア信号Ｓ１の立ち上がりに同期してカウントアップする。
このパルスカウント数Ｓ３は、ディジタルコンパレータ１４で規定値と比較され、時点ｔ１ で規定値となったとき、この場合“４”となったときに、ディジタルコンパレータ１４の出力が立ち上がり、遅延回路１４ａで所定時間Δｔの遅れをもって時点ｔ２ で出力される（図２（ｄ））。
【００２２】
したがって、カウンタ回路１３のクロック同期リセット入力端子Ｒｅｓｅｔに入力されるＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が立ち上がることから、カウントパルス数Ｓ３は、キャリア同期信号Ｓ２が次に立ち上がる時点ｔ３ でリセットされる（図２（ｃ））。
これによって、ディジタルコンパレータ１４の出力は立ち下がるが、ＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４は、遅延回路１４ａを介して出力されることから、時点ｔ３ から遅延時間Δｔが経過した時点ｔ４Ａで立ち下がることになる（図２（ｄ））。
【００２３】
このＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が入力されるＡＮＤ回路１５では、ＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４がハイレベルであり且つ、キャリア同期信号Ｓ２が立ち上がる時点ｔ３ で、その出力Ｓ５が立ち上がり、キャリア同期信号Ｓ２が立ち下がる時点ｔ４ で立ち下がる（図２（ｅ））。
したがって、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５が時点ｔ３ で立ち上がることから、サンプル／ホールド回路１７ａ、１７ｂが導通状態となり、これによって、ディジタル制御回路１６が起動され、ＰＷＭ制御処理が開始されることになる（図２（ｆ））。
【００２４】
なお、前記遅延回路１４ａにおける遅延時間Δｔは、前記ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５の立ち上がりパルスを受けて、サンプル／ホールド回路１７ａ、１７ｂが動作するのに十分な時間に設定される。
そして、ディジタル制御回路１６における所定のＰＷＭ制御処理が時点ｔ５ で終了した後、時点ｔ３ から所定時間が経過した時点で、サンプル／ホールド回路１７ａ、１７ｂは遮断状態となる。
【００２５】
そして、時点ｔ６ で、再度パルスカウント数Ｓ３（図２（ｃ））が規定値に達すると、ディジタルコンパレータ１４の出力が立ち上がり、遅延時間Δｔをもって、時点ｔ７ でＰＷＭ制御動作許可信号Ｓ４が立ち上がる（図２（ｄ））。
そして、時点ｔ８ で、キャリア同期信号Ｓ２が立ち上がった時点で、ＡＮＤ回路１５の出力Ｓ５が立ち上がり（図２（ｅ））、これを受けて、サンプル／ホールド回路１７ａ、１７ｂが作動し、ディジタル制御回路１６が起動される。
【００２６】
ここで、ディジタル制御回路１６では、同期用キャリア信号Ｓ１に同期するＰＷＭキャリア信号に基づいて制御を行い、また、ディジタル制御回路１６におけるＰＷＭ制御処理は同期用キャリア信号Ｓ１に同期して起動される。したがって、ディジタル制御回路１６におけるＰＷＭ制御処理は同期用キャリア信号Ｓ１に同期して起動され、また、同期用キャリア信号Ｓ１に同期したＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御処理が実行されることになる。
【００２７】
また、このように、ＰＷＭ制御処理を、キャリア発生回路１１で発生した同期用キャリア信号Ｓ１の周期の所定倍の周期を有するキャリア同期信号Ｓ２と同期して実行させることができるから、例えば、ディジタル制御回路１６におけるＰＷＭ制御処理で一連の処理をＰＷＭ制御を行うために必要な制御動作時間が同期用キャリア信号Ｓ１の周期より長い場合であっても、前記制御動作時間に応じてＰＷＭ制御処理の実行周期、つまり、ディジタルコンパレータ１４における規定値を設定することによって、ＰＷＭ制御処理を同期用キャリア信号Ｓ１と同期して実行させることができる。よって、従来のように、同期用キャリア信号Ｓ１の周期とＰＷＭ制御処理の制御動作時間とに制約を受けることはなく、同期用キャリア信号Ｓ１の周期とＰＷＭ制御処理の制御動作時間とを任意に設定することができる。
【００２８】
また、このように、同期用キャリア信号Ｓ１の周期を変更しなくても、同期用キャリア信号Ｓ１の周期よりも制御動作時間の長いＰＷＭ制御処理を実行することができるから、例えば装置の小型化を図るためにキャリア周波数を高くした場合であっても、制御動作時間の長いＰＷＭ制御処理を実行することができ、ＰＷＭ制御処理の制御動作時間に関わらず同期用キャリア信号Ｓ１の周波数を高くすることができ、また装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、このとき、同期用キャリア信号Ｓ１の周波数に関わらず、ＰＷＭ制御処理の制御動作時間を設定することができるから、同期用キャリア信号Ｓ１の周波数に対して、ＰＷＭ制御処理の処理速度が低速であっても十分可能な場合には、処理速度の遅い安価なプロセッサを用いてＰＷＭ制御回路１６を構成することができ、その分、コスト削減を図ることができる。
【００３０】
また、前記ディジタルコンパレータ１４の規定値を変更することによって、キャリア同期信号Ｓ２の周期を変更することができるから、ＰＷＭ制御処理における制御動作時間が変更された場合であっても、前記規定値を変更するだけで、容易に対処することができる。
なお、上記第１の実施の形態において、ＰＷＭ制御回路１６がＰＷＭ制御手段に対応し、キャリア発生回路１１及びキャリア同期信号発生ブロックＡ１が同期用パルス発生手段に対応し、キャリア発生回路１１がキャリア信号発生回路に対応し、キャリア同期信号発生ブロックＡ１がパルス生成手段に対応し、キャリアカウントブロックＡ２がカウント手段に対応し、ＰＷＭ制御マスクブロックＡ３が制御許可手段に対応し、ＰＷＭ制御実行ブロックＡ４が起動手段に対応している。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、汎用タイマを内蔵したワンチップマイコンにおいて、キャリア信号に同期して、ＰＷＭ制御処理を実行するようにしたものである。図３は、ワンチップマイコン３３の機能構成を示したものであって、ワンチップマイコン３３には、汎用タイマ３１、割り込みマスク３２が搭載され、このワンチップマイコン３３は、前記汎用タイマ３１からのキャリア同期信号Ｓ１２をカウントするキャリアカウント処理３４、所定のＰＷＭ制御処理を実行するＰＷＭ制御処理３５を実行するようになっている。
【００３２】
前記汎用タイマ３１は、公知の汎用タイマと同様に構成され、また、カウント機能を備えており、タイマ出力をカウントし、そのカウント値が、予め設定されたカウント上限値に達する毎にカウント値を初期値にリセットし、再度初期値からカウントを繰り返す。そして、このカウント値を、三角波からなる同期用キャリア信号Ｓ１１として出力する。また、カウント値がカウント上限値に達したときに、パルス信号を発生し、これをキャリア同期信号Ｓ１２として出力する。
【００３３】
前記割り込みマスク３２は、公知の割り込みマスクと同様に構成され、汎用タイマ３１からのキャリア同期信号Ｓ１２の立ち上がりをトリガとして立ち上がる起動指令信号Ｓ１５を出力する。このとき、割り込み許可信号Ｓ１４が割り込みを許可する信号であるときに前記起動指令信号Ｓ１５を出力し、割り込み許可信号Ｓ１４が割り込みを許可しない信号であるときには、前記起動指令信号１５を出力しない。
【００３４】
なお、前記汎用タイマ３１及び割り込みマスク３２は、通常マイコンの機能として搭載されている。
前記キャリアカウント処理３４では、前記汎用タイマ３１から出力されるキャリア同期信号Ｓ１２のパルス数をカウントし、このパルス数が規定値となったときに割り込みを許可する割り込み許可信号Ｓ１４を出力する。
【００３５】
具体的には、汎用タイマ３１からのキャリア同期信号Ｓ１２の立ち上がりのタイミングで、図４のフローチャートを起動し、まず、ｓｔｅｐ１で、キャリア同期信号Ｓ１２のパルス数の前回までのカウント値Ｓ１３が規定値Ｎを超えたかどうかを判定し、超えない時にはｓｔｅｐ２に移行する。そして、カウント値Ｓ１３を“１”だけインクリメントし処理を終了する。
【００３６】
そして、カウント値Ｓ１３が規定値Ｎを超えない間は、キャリア同期信号Ｓ１２の立ち上がりをトリガとして順次そのパルス数をカウントする。そして、カウント値Ｓ１３が、規定値Ｎを超えたときｓｔｅｐ３に移行し、前記割り込みマスク３２に対する割り込み許可信号Ｓ１４を割り込み許可とする。そして、カウント値Ｓ１３を零にリセットし、処理を終了する。
【００３７】
一方、前記ＰＷＭ制御処理３５では、前記起動指令信号Ｓ１５の立ち上がりで、図５のフローチャートを起動し、まず、ｓｔｅｐ１１で、前記割り込みマスク３２に対する割り込み許可信号Ｓ１４を割り込み不許可とする。そして、ｓｔｅｐ１２に移行し、予め設定された所定のＰＷＭ制御処理を実行する。
図６は、図３のワンチップマイコン３３の各部の信号波形及び、ＰＷＭ制御処理３５の制御動作時間を示したものである。
【００３８】
この第２の実施の形態においては、図６（ａ）に示すように汎用タイマ３１においてカウント上限値までのカウントが行われて、同期用キャリア信号Ｓ１１が生成され、カウント値がカウント上限値となったときに、キャリア同期信号Ｓ１２（図６（ｂ））が出力されると共にカウント値は零にリセットされる。
キャリアカウント処理３４では、割り込みによってキャリア同期信号Ｓ１２の立ち上がりを検出すると、図４のフローチャートにしたがって、まず、キャリアカウント処理３４における前回までのパルスカウント値Ｓ１３（図６（ｃ））が規定値Ｎに達したかを判定し、このとき、まだ達していないものとすると、ｓｔｅｐ１１からｓｔｅｐ１２に移行し、パルスカウント値Ｓ１３を“１”だけインクリメントする。
【００３９】
この処理を繰り返すことによって、汎用タイマ３１でのカウント値に応じてキャリア信号Ｓ１１が生成され、また、汎用タイマ３１でのカウント値つまり同期用キャリア信号Ｓ１１がリセットされるタイミングでキャリア同期信号Ｓ１２が出力される。そして、このキャリア同期信号Ｓ１２のパルス数がキャリアカウント処理３４でカウントされ、キャリア同期信号Ｓ１２が入力される毎に、カウントパルス数Ｓ１３は増加する。
【００４０】
この間、割り込みマスク３２では、汎用タイマ３１からキャリア同期信号Ｓ１２を入力するが、割り込み許可信号Ｓ１４は、割り込み不許可に維持されるから、ＰＷＭ制御処理３５への作動指令の出力は行われない。
そして、時点ｔ１１で、キャリアカウント処理３４におけるパルスカウント数Ｓ１３が規定値、図６の場合“４”に達すると、ｓｔｅｐ１からｓｔｅｐ３に移行し、時点ｔ１２で割り込み許可信号Ｓ１４を、割り込み許可を表すオン状態に設定する。したがって、タイマ割り込みマスク３２では、時点ｔ１３でキャリア同期信号Ｓ１２が立ち上がった時点で、起動指令信号Ｓ１５を出力する。
【００４１】
よって、この起動指令信号Ｓ１５を受けて、ＰＷＭ制御処理３５が起動され（図６（ｆ））、まず、時点ｔ１４で割り込み許可信号Ｓ１４を、割り込み不許可を表すオフ状態に設定した後、所定のＰＷＭ制御処理を実行する。
このＰＷＭ制御処理３５が処理実行中、キャリア同期信号Ｓ１２が割り込みマスク３２に入力されるが、割り込み許可信号Ｓ１４は割り込み不許可に設定されているから、ＰＷＭ制御処理３５に対して作動指示が行われることはない。
【００４２】
そして、時点ｔ１５でＰＷＭ制御処理３５の処理が終了し、時点ｔ１６で再度、パルスカウント数Ｓ１３が規定値に達すると、時点ｔ１７で割り込み許可信号Ｓ１４が割り込み許可を表すオン状態となり、時点ｔ１８でキャリア同期信号Ｓ１２が立ち上がった時点で、ＰＷＭ制御処理３５に対して起動指令信号Ｓ１５が出力される。そして、ＰＷＭ制御処理３５が起動されて時点ｔ１９で、割り込み許可信号Ｓ１４が割り込み不許可に設定された後、所定のＰＷＭ制御処理が実行される。
【００４３】
したがって、この場合も上記第１の実施の形態と同様に、同期用キャリア信号Ｓ１１に同期して発生されるキャリア同期信号Ｓ１２に同期してＰＷＭ制御処理３５を起動することができるから、上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
また、この場合、すでにワンチップマイコン３３の機能として搭載されている、汎用タイマ３１及び割り込みマスク３２を利用するようにしているから、その分、新たに機能を追加する必要がない。
【００４４】
なお、上記各実施の形態においては、ＰＷＭ制御処理で用いるＰＷＭキャリア信号と、同期用キャリア信号Ｓ１、Ｓ１１とは異なるキャリア信号を用いるようにした場合について説明しているが、前記ＰＷＭ制御処理で用いるＰＷＭキャリア信号を、前記同期用キャリア信号として流用するようにしてもよい。また、ＰＷＭ制御処理で用いるＰＷＭキャリア信号と同期用キャリア信号とは周期が一致している必要はなく、一方の周期が、他方の周期の所定倍となる関係にあればよい。
【００４５】
なお、上記第２の実施の形態において、ＰＷＭ制御処理３５がＰＷＭ制御手段に対応し、汎用タイマ３１が同期用パルス発生手段に対応し、キャリアカウント処理３４がカウント手段に対応し、図４のキャリアカウント処理３４でのｓｔｅｐ３の処理及び図５のＰＷＭ制御処理３５でのｓｔｅｐ１１の処理が制御許可手段に対応し、割り込みマスク３２が起動手段に対応している。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至４に係る発明によれば、ＰＷＭ制御動作において用いられるＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスのパルス数をカウントし、このパルス数が規定値の整数倍であるときに、この同期用パルスをトリガとしてＰＷＭ制御手段を起動するようにしたから、ＰＷＭ制御手段は、ＰＷＭキャリア信号に同期して起動されることになり、また、前記規定値を変更することによって、ＰＷＭ制御手段を起動するタイミングを調整することができるから、同期用パルスの周波数と、ＰＷＭ制御手段の制御動作時間とを独立に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＰＷＭ制御装置の一例を示す概略構成図で。る。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作説明に供する、図１のＰＷＭ制御装置の各部の信号波形及び、ＰＷＭ制御処理の動作タイミングを表すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるＰＷＭ制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】図３のカウント処理部３４の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図３のＰＷＭ制御処理部３５の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態の動作説明に供する、図３のＰＷＭ制御装置の各部の信号波形及び、ＰＷＭ制御処理の動作タイミングを表すタイミングチャートである。
【図７】従来のＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１１ キャリア発生回路
１２ アナログコンパレータ
１３ カウンタ回路
１４ ディジタルコンパレータ
１５ ＡＮＤ回路
１６ ＰＷＭ制御回路
３１ 汎用タイマ
３２ 割り込みマスク
３３ ワンチップマイコン
３４ キャリアカウント処理
３５ ＰＷＭ制御処理
Claims (4)
- ＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御手段を、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスに同期して起動するようにした、ＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法であって、
前記同期用パルスのパルス数をカウントし、当該パルス数が規定値の整数倍であるときに、この同期用パルスをトリガとして前記ＰＷＭ制御手段を起動するようにしたことを特徴とするＰＷＭ制御動作のキャリア同期方法。 - ＰＷＭキャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御手段を、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用パルスに同期して起動するようにしたＰＷＭ制御装置であって、
前記同期用パルスを発生する同期用パルス発生手段と、
当該同期用パルス発生手段で発生した同期用パルスのパルス数をカウントするカウント手段と、
当該カウント手段のカウント値が規定値の整数倍である間、前記ＰＷＭ制御を許可する制御許可手段と、
当該制御許可手段で前記許可がなされているとき、前記同期用パルスをトリガとして前記ＰＷＭ制御手段を起動する起動手段と、を備えることを特徴とするＰＷＭ制御装置。 - 前記同期用パルス発生手段は、前記ＰＷＭキャリア信号の周期の所定倍の周期を有する同期用キャリア信号を生成するキャリア信号発生回路と、
前記同期用キャリア信号に同期したパルスを前記同期用パルスとして生成するパルス生成手段と、を備えることを特徴とする請求項２記載のＰＷＭ制御装置。 - カウンタ機能を有するタイマ回路及びマスク回路を備えたワンチップマイコンで構成され、
前記同期用パルス発生手段は前記タイマ回路であって、
前記カウント手段は、前記タイマ回路のカウンタ機能によりそのカウント値が同期用パルス規定値となる毎に出力されるパルスを前記同期用パルスとしてカウントすると共に、前記同期用パルスのカウント値が前記規定値の整数倍である間、前記マスク回路に対してマスク解除を指示し、
前記起動手段は前記マスク回路であって、当該マスク回路は前記同期用パルスを入力し、これを前記マスク解除が指示されているときのみ前記ＰＷＭ制御手段に出力し、
当該ＰＷＭ制御手段は、前記同期用パルスを入力したとき前記マスク回路に対してマスク指示を行うと共に前記ＰＷＭ制御を実行するようになっていることを特徴とする請求項２記載のＰＷＭ制御装置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2002
- 2002-08-29 JP JP2002251214A patent/JP2004096815A/ja active Pending
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