JP2004208428A - 3相パルス幅変調波形発生装置 - Google Patents

3相パルス幅変調波形発生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】上アームと下アームとについて個別にデッドタイム値を設定することができる3相パルス幅変調波形発生装置を提供すること。
【解決手段】アップダウンカウンタ1と、比較用レジスタ2と、比較器3と、正相用遅延回路5と、波形生成部6と、出力極性制御回路13と、逆相用遅延回路16と、選択回路18と、トライステートバッファ20と、トライステートバッファ21と、を備え、正相用遅延回路5は、上アーム用のデッドタイム値が設定され、逆相用遅延回路16は、下アーム用のデッドタイム値が設定される。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、3相パルス幅変調波形発生装置に関し、特に交流電動機等を可変速制御するパルス幅変調インバータに用いられる3相パルス幅変調波形発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、3相モータを制御するために図15に示すパルス幅変調(以下PWMと記す。)インバータが用いられる。先ずAC/DC変換回路102により交流電源101が所望の直流電圧に変換される。次にパワーモジュール103を構成する高電位電源電圧側の上アーム104と低電位電源電圧側の下アーム105とに含まれる6つのパワートランジスタのスイッチングによりこの直流電圧が3相交流電圧に変換されてモータ106のコイルに印加される。図16に示すように、三角波キャリア信号がPWM変調されて生成されたU相、V相及びW相のPWM電圧によりU相、V相及びW相の3相交流電圧が復元される。6つのパワートランジスタは、マイクロコンピュータ制御の3相パルス幅変調波形発生装置から出力されるU相PWM信号、/U相PWM信号、V相PWM信号、/V相PWM信号、W相PWM信号及び/W相PWM信号により駆動される。/U相PWM信号はU相PWM信号の相補信号であり、/V相PWM信号はV相PWM信号の相補信号であり、/W相PWM信号はW相PWM信号の相補信号である。U相、V相及びW相のそれぞれについて、上下アームにおいて対応する2つのパワートランジスタが相補的にオンオフしてプッシュプル動作を行う。
【0003】
6つのパワートランジスタによる上アーム104と下アーム105とが同時にオンすると短絡による過電流が流れるので、これを回避するためにU相、V相及びW相のそれぞれについて、U相PWM信号及び/U相PWM信号、V相PWM信号及び/V相PWM信号、W相PWM信号及び/W相PWM信号の各出力波形のオンオフ間、オフオン間に短絡防止時間いわゆるデッドタイムを設ける必要がある。例えば特許文献1には、上アームと下アームとのオンオフ間、オフオン間に遅延回路に設定したデッドタイムを有するPWM波形を生成する技術が記載されている。その構成を図17に示す。図17に示すように、アップダウンカウンタ201をカウントクロック204で動作させる。そして、書き替え可能な比較用レジスタ202の値とアップダウンカウンタ201の値とが一致すると、比較器203から一致検出信号208が出力されて遅延回路205に入力され、遅延回路205が短絡防止用のデッドタイムのカウント動作を開始する。また、出力極性制御回路213からPWM信号の出力極性切り替え時に制御信号215が出力されて遅延回路205に入力され、遅延回路205がデッドタイムのカウント動作を開始する。デッドタイムのカウント動作が終了すると遅延回路205から遅延信号210が出力される。波形生成部206にアップダウンカウンタ201からアップカウントとダウンカウントとのカウント方向を示すカウント方向信号209と、一致検出信号208と、遅延信号210と、出力極性制御回路213からのPWM信号の出力極性を示す制御信号214と、が入力される。波形生成部206から出力停止信号207により制御されるトライステートバッファを介してU相PWM信号211と/U相PWM信号212とが出力される。U相PWM信号211は、正極性時はアップカウント時の一致検出信号208により論理1レベルを出力し、ダウンカウント時の一致検出信号208による遅延信号210により論理0レベルを出力する。逆極性時は、アップカウント時の一致信号208による遅延信号210により論理0レベルを出力し、ダウンカウント時の一致検出信号208により論理1レベルを出力する。また、正極性時から逆極性時へ切り替わった時の制御信号215により論理1レベルを出力し、逆極性時から正極性時へ切り替わった時の制御信号215による遅延信号210により論理0レベルを出力する。/U相PWM信号212は、正極性時はアップカウント時の一致検出信号208による遅延信号210により論理0レベルを出力し、ダウンカウント時の一致検出信号208により論理1レベルを出力する。逆極性時は、アップカウント時の一致検出信号208により論理1レベルを出力し、ダウンカウント時の一致検出信号208による遅延信号210により論理0レベルを出力する。また、正極性時から逆極性時へ切り替わった時の制御信号215による遅延信号210により論理0レベルを出力し、逆極性時から正極性時へ切り替わった時の制御信号215により論理1レベルを出力する。以上の構成により、上アームのパワートランジスタと下アームのパワートランジスタとが同時にオンしないように短絡防止用のデッドタイムを確保することができる。なお、V相及び/V相のPWM信号生成、W相及び/W相のPWM信号生成についても同様であり説明を省略するが、アップダウンカウンタ201は3相共用である。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−112982号公報(図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上アームのパワートランジスタと下アームのパワートランジスタとでは駆動能力即ちスイッチング時間が異なるため、上アームのパワートランジスタと下アームのパワートランジスタとが両方オフする時間を減らして最適な相補スイッチング動作を行うためには、上アームのデッドタイムと下アームのデッドタイムとを個別に設定する必要がある。
【0006】
しかし、図17に示す従来例の3相パルス幅変調波形発生装置ではデッドタイム値を任意に設定できるようになっているが、デッドタイム値を決定する遅延回路を1つしか備えておらず上アームと下アームとで同じ遅延回路を用いる構成となっており、また上アームと下アームとで個別にデッドタイム値を設定可能な制御構成にもなっていないため、上アームと下アームとのデッドタイム値は同じとなる。したがって、上アームと下アームとのうちスイッチング時間が長い方に合わせて上アームと下アームとの共通のデッドタイムを設定しなければならず、上アームのパワートランジスタと下アームのパワートランジスタとが両方オフする時間が増大し、最適な相補スイッチング動作を行うことができないという問題があった。
【0007】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、上アームと下アームとについて個別にデッドタイム値を設定することができる3相パルス幅変調波形発生装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の3相パルス幅変調波形発生装置は、U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、前記U相パルス幅変調信号の波形の一方の縁における前記U相パルス幅変調信号及び前記/U相パルス幅変調信号間の第1のデッドタイムと、前記U相パルス幅変調信号の波形の他方の縁における前記U相パルス幅変調信号及び前記/U相パルス幅変調信号間の第2のデッドタイムと、を個別に設定する手段と、前記V相パルス幅変調信号の波形の一方の縁における前記V相パルス幅変調信号及び前記/V相パルス幅変調信号間の第3のデッドタイムと、前記V相パルス幅変調信号の波形の他方の縁における前記V相パルス幅変調信号及び前記/V相パルス幅変調信号間の第4のデッドタイムと、を個別に設定する手段と、前記W相パルス幅変調信号の波形の一方の縁における前記W相パルス幅変調信号及び前記/W相パルス幅変調信号間の第5のデッドタイムと、前記W相パルス幅変調信号の波形の他方の縁における前記W相パルス幅変調信号及び前記/W相パルス幅変調信号間の第6のデッドタイムと、を個別に設定する手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
また、U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値とカウント方向信号とを出力するアップダウンカウンタと、U相用レジスタと、V相用レジスタと、W相用レジスタと、前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較してU相用一致検出信号を出力するU相用比較器と、前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較してV相用一致検出信号を出力するV相用比較器と、前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較してW相用一致検出信号を出力するW相用比較器と、前記U相用一致検出信号を遅延させた第1の遅延信号を出力する第1の遅延回路と、前記U相用一致検出信号を遅延させた第2の遅延信号を出力する第2の遅延回路と、前記V相用一致検出信号を遅延させた第3の遅延信号を出力する第3の遅延回路と、前記V相用一致検出信号を遅延させた第4の遅延信号を出力する第4の遅延回路と、前記W相用一致検出信号を遅延させた第5の遅延信号を出力する第5の遅延回路と、前記W相用一致検出信号を遅延させた第6の遅延信号を出力する第6の遅延回路と、前記カウント方向信号により前記第1の遅延信号と前記第2の遅延信号とを選択して出力するU相用選択回路と、前記カウント方向信号により前記第3の遅延信号と前記第4の遅延信号とを選択して出力するV相用選択回路と、前記カウント方向信号により前記第5の遅延信号と前記第6の遅延信号とを選択して出力するW相用選択回路と、前記カウント方向信号と前記U相用一致検出信号と前記U相用選択回路の出力信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記カウント方向信号と前記V相用一致検出信号と前記V相用選択回路の出力信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記カウント方向信号と前記W相用一致検出信号と前記W相用選択回路の出力信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする。
【0010】
また、U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値とカウント方向信号とを出力するアップダウンカウンタと、U相用レジスタと、V相用レジスタと、W相用レジスタと、前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較してU相用一致検出信号を出力するU相用比較器と、前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較してV相用一致検出信号を出力するV相用比較器と、前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較してW相用一致検出信号を出力するW相用比較器と、第1の動作開始信号が入力されて第1の遅延信号を出力する第1の遅延回路と、第2の動作開始信号が入力されて第2の遅延信号を出力する第2の遅延回路と、第3の動作開始信号が入力されて第3の遅延信号を出力する第3の遅延回路と、第4の動作開始信号が入力されて第4の遅延信号を出力する第4の遅延回路と、第5の動作開始信号が入力されて第5の遅延信号を出力する第5の遅延回路と、第6の動作開始信号が入力されて第6の遅延信号を出力する第6の遅延回路と、前記カウント方向信号により前記U相用一致検出信号を前記第1の動作開始信号又は前記第2の動作開始信号として出力するU相用デッドタイム制御回路と、前記カウント方向信号により前記V相用一致検出信号を前記第3の動作開始信号又は前記第4の動作開始信号として出力するV相用デッドタイム制御回路と、前記カウント方向信号により前記W相用一致検出信号を前記第5の動作開始信号又は前記第6の動作開始信号として出力するW相用デッドタイム制御回路と、前記カウント方向信号と前記U相用一致検出信号と前記第1の遅延信号と前記第2の遅延信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記カウント方向信号と前記V相用一致検出信号と前記第3の遅延信号と前記第4の遅延信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記カウント方向信号と前記W相用一致検出信号と前記第5の遅延信号と前記第6の遅延信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする。
【0011】
また、U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力するアップダウンカウンタと、U相用レジスタと、V相用レジスタと、W相用レジスタと、前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較してU相用一致検出信号を出力するU相用比較器と、前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較してV相用一致検出信号を出力するV相用比較器と、前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較してW相用一致検出信号を出力するW相用比較器と、第1のデッドタイム設定レジスタと、第2のデッドタイム設定レジスタと、第3のデッドタイム設定レジスタと、第4のデッドタイム設定レジスタと、第5のデッドタイム設定レジスタと、第6のデッドタイム設定レジスタと、前記アップカウント時に前記U相用一致検出信号により前記第1のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了するとU相用カウント動作終了信号を出力し前記ダウンカウント時に前記U相用一致検出信号により前記第2のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了すると前記U相用カウント動作終了信号を出力するU相用デッドタイムカウンタと、前記アップカウント時に前記V相用一致検出信号により前記第3のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了するとV相用カウント動作終了信号を出力し前記ダウンカウント時に前記V相用一致検出信号により前記第4のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了すると前記V相用カウント動作終了信号を出力するV相用デッドタイムカウンタと、前記アップカウント時に前記W相用一致検出信号により前記第5のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了するとW相用カウント動作終了信号を出力し前記ダウンカウント時に前記W相用一致検出信号により前記第6のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了すると前記W相用カウント動作終了信号を出力するW相用デッドタイムカウンタと、前記U相用一致検出信号と前記U相用カウント動作終了信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記V相用一致検出信号と前記V相用カウント動作終了信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記W相用一致検出信号と前記W相用カウント動作終了信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする。
【0012】
また、U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力するアップダウンカウンタと、第1のレジスタと、第2のレジスタと、第3のレジスタと、第4のレジスタと、第5のレジスタと、第6のレジスタと、前記カウント値と前記第1のレジスタのデータとを比較して第1の一致検出信号を出力する第1の比較器と、前記カウント値と前記第2のレジスタのデータとを比較して第2の一致検出信号を出力する第2の比較器と、前記カウント値と前記第3のレジスタのデータとを比較して第3の一致検出信号を出力する第3の比較器と、前記カウント値と前記第4のレジスタのデータとを比較して第4の一致検出信号を出力する第4の比較器と、前記カウント値と前記第5のレジスタのデータとを比較して第5の一致検出信号を出力する第5の比較器と、前記カウント値と前記第6のレジスタのデータとを比較して第6の一致検出信号を出力する第6の比較器と、前記第1の一致検出信号と前記第2の一致検出信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記第3の一致検出信号と前記第4の一致検出信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記第5の一致検出信号と前記第6の一致検出信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする。
【0013】
また、U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力する第1のアップダウンカウンタと、前記カウント値に第1のオフセット値を加えたカウント値を有してアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力する第2のアップダウンカウンタと、前記第2のアップダウンカウンタの前記カウント値に第2のオフセット値を加えたカウント値を有してアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力する第3のアップダウンカウンタと、U相用レジスタと、V相用レジスタと、W相用レジスタと、前記第1のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較して第1の一致検出信号を出力する第1の比較器と、前記第2のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較して第2の一致検出信号を出力する第2の比較器と、前記第3のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較して第3の一致検出信号を出力する第3の比較器と、前記第1のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較して第4の一致検出信号を出力する第4の比較器と、前記第2のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較して第5の一致検出信号を出力する第5の比較器と、前記第3のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較して第6の一致検出信号を出力する第6の比較器と、前記第1のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較して第7の一致検出信号を出力する第7の比較器と、前記第2のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較して第8の一致検出信号を出力する第8の比較器と、前記第3のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較して第9の一致検出信号を出力する第9の比較器と、前記第1の一致検出信号と前記第2の一致検出信号と前記第3の一致検出信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記第4の一致検出信号と前記第5の一致検出信号と前記第6の一致検出信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記第7の一致検出信号と前記第8の一致検出信号と前記第9の一致検出信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。先ず本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成について図1を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【0015】
図1に示すように本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、半導体集積回路装置であって、アップダウンカウンタ1と、比較用レジスタ2と、比較器3と、正相用遅延回路5と、波形生成部6と、出力極性制御回路13と、逆相用遅延回路16と、選択回路18と、トライステートバッファ20と、トライステートバッファ21と、を備える。
【0016】
本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、外付けされるパワーモジュールがU相、V相及びW相の3相交流電圧を復元するために、3相交流電圧の周期より短い周期を有する三角波キャリア信号をPWM変調して、パワーモジュールに含まれるパワー素子であるパワートランジスタを駆動するためのU相PWM信号、/U相PWM信号、V相PWM信号、/V相PWM信号、W相PWM信号及び/W相PWM信号を生成する。
【0017】
ここで、/U相PWM信号はU相PWM信号の相補信号であり、/V相PWM信号はV相PWM信号の相補信号であり、/W相PWM信号はW相PWM信号の相補信号である。
【0018】
アップダウンカウンタ1は、カウントクロック4によりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値とアップカウント状態であるかダウンカウント状態であるかを示すカウント方向信号9とを出力する。アップダウンカウンタ1のアップカウントとダウンカウントとの1周期が三角波キャリア信号の1周期となる。
【0019】
比較用レジスタ2には生成したいPWM波形のパルス幅即ちPWM信号の論理1レベル期間と論理0レベル期間のデューティ比を設定するためのデータがマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれる。
【0020】
比較器3は、アップダウンカウンタ1のカウント値と比較用レジスタ2のデータとを比較し、一致すると一致検出信号8を出力する。出力極性制御回路13は、PWM信号の出力極性即ち正極性であるか逆極性であるかを示す制御信号14を出力し、その出力極性切り替え時には制御信号15を出力する。
【0021】
正相用遅延回路5は、上アーム用のデッドタイム値が設定され、一致検出信号8が入力されるとカウント動作を開始し、また、制御信号15が入力されるとカウント動作を開始し、そのカウント動作が終了すると正相用遅延信号10を出力する。即ち、正相用遅延回路5は、一致検出信号8を遅延した正相用遅延信号10を出力する。
【0022】
逆相用遅延回路16は、下アーム用のデッドタイム値が設定され、一致検出信号8が入力されるとカウント動作を開始し、また、制御信号15が入力されるとカウント動作を開始し、そのカウント動作が終了すると逆相用遅延信号17を出力する。即ち、逆相用遅延回路16は、一致検出信号8を遅延した逆相用遅延信号17を出力する。
【0023】
選択回路18は、カウント方向信号9と制御信号14とにより正相用遅延信号10と逆相用遅延信号17とを選択して遅延信号19として波形生成部6に入力する。
【0024】
波形生成部6は、一致検出信号8とカウント方向信号9と制御信号14と遅延信号19とが入力され、出力停止信号7により制御されるトライステートバッファ20を介してU相PWM信号11を出力し、出力停止信号7により制御されるトライステートバッファ21を介して/U相PWM信号12を出力する。
【0025】
次に動作について図2及び図3を参照して説明する。図2は本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図であり、図3は本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置が備える選択回路18の動作説明図である。
【0026】
図2に示すように、書き替え可能な比較用レジスタ2のデータとアップダウンカウンタ1のカウント値とが一致すると比較器3から一致検出信号8が出力され、正相用遅延回路5及び逆相用遅延回路16が各々のデッドタイムのカウント動作を開始する。また、PWM信号の出力極性切り替え時に出力極性制御回路13から制御信号15が出力され、正相用遅延回路5及び逆相用遅延回路16が各々のデッドタイムのカウント動作を開始する。各々のデッドタイムのカウント動作が終了すると正相用遅延回路5から正相用遅延信号10が出力されて選択回路18に入力され、逆相用遅延回路16から逆相用遅延信号17が出力されて選択回路18に入力される。
【0027】
図3に示すように、選択回路18により、PWM信号の出力極性を示す制御信号14が論理1レベル(PWM信号出力極性が正極性)でカウント方向信号9が論理0レベル(アップカウント)のとき、一致検出信号8が論理1レベルで出力されると、遅延信号19として正相用遅延信号10が選択される。
【0028】
また、制御信号14が論理1レベル(PWM信号出力極性が正極性)でカウント方向信号9が論理1レベル(ダウンカウント)のとき、一致検出信号8が論理1レベルで出力されると、遅延信号19として逆相用遅延信号17が選択される。
【0029】
また、正極性から逆極性への切り替わり時は、制御信号15が論理1レベルで出力され、遅延信号19として正相用遅延信号10が選択される。
【0030】
次に、PWM信号の出力極性を示す制御信号14が論理0レベル(PWM信号出力極性が逆極性)でカウント方向信号9が論理0レベル(アップカウント)のとき、一致検出信号8が論理1レベルで出力されると、遅延信号19として逆相用遅延信号17が選択される。
【0031】
また、制御信号14が論理0レベル(PWM信号出力極性が逆極性)でカウント方向信号9が論理1レベル(ダウンカウント)のとき、一致検出信号8が論理1レベルで出力されると、遅延信号19として正相用遅延信号10が選択される。
【0032】
また、逆極性から正極性への切り替わり時は、制御信号15が論理1レベルで出力され、遅延信号19として逆相用遅延信号17が選択される。
【0033】
図2に示すように、波形生成部6により、U相PWM信号11は、制御信号14が論理1レベル(PWM信号出力極性が正極性)でカウント方向信号9が論理0レベル(アップカウント)のとき一致検出信号8により論理0レベルから論理1レベルとなる。その後、制御信号14が論理1レベル(PWM信号出力極性が正極性)でカウント方向信号9が論理1レベル(ダウンカウント)のとき遅延信号19により論理0レベルとなる。その後、正極性から逆極性への切り替わり時は制御信号15により論理1レベルとなる。その後、制御信号14が論理0レベル(PWM信号出力極性が逆極性)でカウント方向信号9が論理0レベル(アップカウント)のとき遅延信号19により論理0レベルとなる。その後、制御信号14が論理0レベル(PWM信号出力極性が逆極性)でカウント方向信号9が論理1レベル(ダウンカウント)のとき一致検出信号8により論理1レベルとなる。その後、逆極性から正極性への切り替わり時は遅延信号19により論理0レベルとなる。
【0034】
同様に、/U相PWM信号12は、制御信号14が論理1レベル(PWM信号出力極性が正極性)でカウント方向信号9が論理0レベル(アップカウント)のとき遅延信号19により論理0レベルとなる。その後、制御信号14が論理1レベル(PWM信号出力極性が正極性)でカウント方向信号9が論理1レベル(ダウンカウント)のとき一致検出信号8により論理1レベルとなる。その後、正極性から逆極性への切り替わり時は遅延信号19により論理0レベルとなる。その後、制御信号14が論理0レベル(PWM信号出力極性が逆極性)でカウント方向信号9が論理0レベル(アップカウント)のとき一致検出信号8により論理1レベルとなる。その後、制御信号14が論理0レベル(PWM信号出力極性が逆極性)でカウント方向信号9が論理1レベル(ダウンカウント)のとき遅延信号19により論理0レベルとなる。その後、逆極性から正極性への切り替わり時は制御信号15により論理1レベルとなる。
【0035】
U相PWM信号11が論理0レベルのとき、パワーモジュールの上アームに含まれるU相用パワートランジスタがオンされ、U相PWM信号11が論理1レベルのとき、U相用パワートランジスタがオフされる。同様に、/U相PWM信号12が論理0レベルのとき、パワーモジュールの下アームに含まれる/U相用パワートランジスタがオンされ、/U相PWM信号12が論理1レベルのとき、/U相用パワートランジスタがオフされる。したがって、U相PWM信号11の波形が論理0レベルから論理1レベルに切り替わる時刻から/U相PWM信号12が論理1レベルから論理0レベルに切り替わる時刻までの期間d0が、正相用遅延回路5により設定される上アーム用のデッドタイム値となる。同様に、/U相PWM信号12の波形が論理0レベルから論理1レベルに切り替わる時刻からU相PWM信号11が論理1レベルから論理0レベルに切り替わる時刻までの期間d1が、逆相用遅延回路16により設定される下アーム用のデッドタイム値となる。即ち、上アーム用のデッドタイムは、U相PWM信号11の波形の一方の縁におけるU相PWM信号11及び/U相PWM信号12間のデッドタイムを示し、下アーム用のデッドタイムは、U相PWM信号11の波形の他方の縁におけるU相PWM信号11及び/U相PWM信号12間のデッドタイムを示す。
【0036】
なお、以上はU相PWM信号及び/U相PWM信号生成部分の構成について述べたが、V相PWM信号及び/V相PWM信号生成部分の構成とW相PWM信号及び/W相PWM信号生成部分の構成とについても同様であるためその説明を省略するが、アップダウンカウンタ1については3相共通である。
【0037】
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置によれば、第1の効果として、正相用遅延回路5と逆相用遅延回路16とを備えることにより、上アームと下アームとについて個別にデッドタイム値を設定することができるので、上アームのパワートランジスタと下アームのパワートランジスタとで駆動能力即ちスイッチング時間が異なる場合であっても、その駆動能力に合わせて最適なデッドタイム値の設定が可能となり、上下アームのパワートランジスタが両方オフしている時間即ちモータに電力を供給していない無駄な時間を削減して高効率のパワーモジュール制御が可能となる。図4(a)はスイッチング時間が小さい上アームとスイッチング時間が大きい下アームとについて従来のように個別にデッドタイム値を設定できない場合(d0=d1)のPWM波形を示し、図4(b)はその上アームと下アームとについて個別にデッドタイム値を設定できる場合(d0<d1)のPWM波形を示している。図4(b)の方がオフ時間が短いことがわかる。これによりトータルトルクが上がり消費電力を削減することができ、家電製品を含む全ての分野に有効である。
【0038】
また、第2の効果として、デッドタイム時にはモータは慣性で回るため、デッドタイム期間が小さいほど三相交流電圧波形は滑らかな正弦波となる。図5(a)はデッドタイム値が小さい場合を示し、図5(b)はデッドタイム値が大きい場合を示している。図5(a)に示すように滑らかな正弦波であるとモータの振動が少なくなり騒音レベルを下げることができる。
【0039】
また、第3の効果として、正相用遅延信号10と逆相用遅延信号17とを切り替える選択回路18を備えることにより、カウント方向信号9と制御信号14とによりPWM信号の正相及び逆相の変化点を判別して個別のデッドタイム値をもったPWM信号を容易に生成することができるようにし、さらに動作開始前に1回デッドタイム値を設定することにより、自動でデッドタイムを有するPWM波形を生成できるようにしたので、ソフトウェアによる処理負担が小さくなりCPUの処理時間が遅いマイクロコンピュータにおいては他のソフト処理への影響を小さくすることができる。
【0040】
次に本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成について図6を参照して説明する。図6は本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【0041】
図6に示す本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成と図1に示す本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成との相違部分は、図1に示す本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置における正相用遅延回路5と逆相用遅延回路16と選択回路18とを図6に示す本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置では正相用遅延回路22と逆相用遅延回路23とOR回路24とデッドタイム制御回路25とに変更した部分のみであり、他の構成部分は同一であるため図1に示す構成と図6に示す構成との同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【0042】
図6に示すように本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、アップダウンカウンタ1と、比較用レジスタ2と、比較器3と、波形生成部6と、出力極性制御回路13と、トライステートバッファ20と、トライステートバッファ21と、正相用遅延回路22と、逆相用遅延回路23と、OR回路24と、デッドタイム制御回路25と、を備える。
【0043】
デッドタイム制御回路25は、カウント方向信号9と制御信号14と一致検出信号8と制御信号15とが入力され、一致検出信号8を、所定のパターンにしたがって正相用遅延回路22のデッドタイムのカウント動作を開始させる動作開始信号26と逆相用遅延回路23のデッドタイムのカウント動作を開始させる動作開始信号信号28とのうちの一方として出力する。
【0044】
正相用遅延回路22は、上アーム用のデッドタイム値が設定され、動作開始信号26が入力されるとデッドタイムのカウント動作を開始し、そのカウント動作が終了すると正相用遅延信号27を出力する。
【0045】
逆相用遅延回路23は、下アーム用のデッドタイム値が設定され、動作開始信号28が入力されるとデッドタイムのカウント動作を開始し、そのカウント動作が終了すると逆相用遅延信号29を出力する。
【0046】
正相用遅延信号27と逆相用遅延信号29とはOR回路24により論理和されて遅延信号30として波形生成部6に入力される。
【0047】
次に動作について図7及び図8を参照して説明する。図7は本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図であり、図8は本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置が備えるデッドタイム制御回路25の動作説明図である。
【0048】
図7及び図8に示すように、デッドタイム制御回路25により、PWM信号の出力極性を示す制御信号14が論理1レベル(PWM信号出力極性が正極性)でカウント方向信号9が論理0レベル(アップカウント)のとき、一致検出信号8が論理1レベルで出力されると、一致検出信号8が動作開始信号26として出力される。
【0049】
また、制御信号14が論理1レベル(PWM信号出力極性が正極性)でカウント方向信号9が論理1レベル(ダウンカウント)のとき、一致検出信号8が論理1レベルで出力されると、一致検出信号8が動作開始信号28として出力される。
【0050】
また、正極性から逆極性への切り替わり時は、制御信号15が論理1レベルで出力され、制御信号15が動作開始信号26として出力される。
【0051】
次に、PWM信号の出力極性を示す制御信号14が論理0レベル(PWM信号出力極性が逆極性)でカウント方向信号9が論理0レベル(アップカウント)のとき、一致検出信号8が論理1レベルで出力されると、一致検出信号8が動作開始信号28として出力される。
【0052】
また、制御信号14が論理0レベル(PWM信号出力極性が逆極性)でカウント方向信号9が論理1レベル(ダウンカウント)のとき、一致検出信号8が論理1レベルで出力されると、一致検出信号8が動作開始信号26として出力される。
【0053】
また、逆極性から正極性への切り替わり時は、制御信号15が論理1レベルで出力され、制御信号15が動作開始信号28として出力される。
【0054】
以上のように、遅延信号30は、図1に示す本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置における遅延信号19と同じであるため、図1に示す本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置と同じU相PWM信号11及び/U相PWM信号12が生成される。
【0055】
なお、以上はU相PWM信号及び/U相PWM信号生成部分の構成について述べたが、V相PWM信号及び/V相PWM信号生成部分の構成とW相PWM信号及び/W相PWM信号生成部分の構成とについても同様であるためその説明を省略するが、アップダウンカウンタ1については3相共通である。
【0056】
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置によれば、本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置においては正相用遅延回路5と逆相用遅延回路16とが同時動作を行う構成であるのに対し、正相用遅延回路22と逆相用遅延回路23とが交互に動作を行う構成としたので、消費電力を削減することができ、ノイズ低減も可能となる。
【0057】
次に本発明の第3の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成について図9を参照して説明する。図9は本発明の第3の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【0058】
図9に示すように本発明の第3の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、半導体集積回路装置であって、アップダウンカウンタ31と、比較用レジスタ32と、比較器33と、デッドタイムカウンタ36と、正相用デッドタイム設定レジスタ37と、逆相用デッドタイム設定レジスタ38と、波形生成部40と、を備える。
【0059】
本発明の第3の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、外付けされるパワーモジュールがU相、V相及びW相の3相交流電圧を復元するために、3相交流電圧の周期より短い周期を有する三角波キャリア信号をPWM変調して、パワーモジュールに含まれるパワー素子であるパワートランジスタを駆動するためのU相PWM信号、/U相PWM信号、V相PWM信号、/V相PWM信号、W相PWM信号及び/W相PWM信号を生成する。
【0060】
ここで、/U相PWM信号はU相PWM信号の相補信号であり、/V相PWM信号はV相PWM信号の相補信号であり、/W相PWM信号はW相PWM信号の相補信号である。
【0061】
アップダウンカウンタ31は、カウントクロック34によりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力する。アップダウンカウンタ31のアップカウントとダウンカウントとの1周期が三角波キャリア信号の1周期となる。
【0062】
比較用レジスタ32には生成したいPWM波形のパルス幅即ちPWM信号の論理1レベル期間と論理0レベル期間のデューティ比を設定するためのデータがマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれる。
【0063】
比較器33は、アップダウンカウンタ31のカウント値と比較用レジスタ32のデータとを比較し、一致すると一致検出信号35を出力する。
【0064】
デッドタイムカウンタ36は、一致検出信号35が入力されてカウント動作終了信号39を出力する。
【0065】
正相用デッドタイム設定レジスタ37には、上アームのデッドタイム値を設定するためのデータがマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれ、逆相用デッドタイム設定レジスタ38には、下アームのデッドタイム値を設定するためのデータがマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれる。
【0066】
波形生成部40は、一致検出信号35とカウント動作終了信号39とが入力され、U相PWM信号41及び/U相PWM信号42を出力する。
【0067】
次に動作について図10を参照して説明する。図10は本発明の第3の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図である。
【0068】
図10に示すように、アップダウンカウンタ31がカウントクロック34で動作を開始し、アップカウント時にアップダウンカウンタ31のカウント値と比較用レジスタ32のデータとが一致すると比較器33から一致検出信号35が出力され、デッドタイムカウンタ36に正相用デッドタイム設定レジスタ37のデータがセットされてカウント動作を開始するとともに、波形生成部40は一致検出信号35によりU相PWM信号41を論理0レベルから論理1レベルに反転する。その後、デッドタイムのカウント動作が終了するとカウント動作終了信号39が出力され、波形生成部40は/U相PWM信号42を論理1レベルから論理0レベルに反転する。その後、アップダウンカウンタ31がダウンカウント時にアップダウンカウンタ31のカウント値と比較用レジスタ32のデータとが一致すると比較器33から一致検出信号35が出力され、デッドタイムカウンタ36に逆相用デッドタイム設定レジスタ38のデータがセットされてカウント動作を開始するとともに、波形生成部40は一致検出信号35により/U相PWM信号42を論理0レベルから論理1レベルに反転する。その後、デッドタイムのカウント動作が終了するとカウント動作終了信号39が出力され、波形生成部40はU相PWM信号41を論理1レベルから論理0レベルに反転する。
【0069】
したがって、U相PWM信号41の波形が論理0レベルから論理1レベルに切り替わる時刻から/U相PWM信号42が論理1レベルから論理0レベルに切り替わる時刻までの期間d0が、正相用デッドタイム設定レジスタ37により設定される上アーム用のデッドタイム値となる。同様に、/U相PWM信号42の波形が論理0レベルから論理1レベルに切り替わる時刻からU相PWM信号41が論理1レベルから論理0レベルに切り替わる時刻までの期間d1が、逆相用デッドタイム設定レジスタ38により設定される下アーム用のデッドタイム値となる。
【0070】
なお、以上はU相PWM信号及び/U相PWM信号生成部分の構成について述べたが、V相PWM信号及び/V相PWM信号生成部分の構成とW相PWM信号及び/W相PWM信号生成部分の構成とについても同様であるためその説明を省略するが、アップダウンカウンタ31については3相共通である。
【0071】
以上説明したように、本発明の第3の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置によれば、動作開始前に1回、上アームと下アームとの個別のデッドタイム値を設定することにより、上アームと下アームとで異なるデッドタイムを有するPWM波形を生成することができる。
【0072】
次に本発明の第4の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成について図11を参照して説明する。図11は本発明の第4の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【0073】
図11に示すように本発明の第4の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、半導体集積回路装置であって、アップダウンカウンタ51と、正相用比較レジスタ52と、比較器53と、逆相用比較レジスタ56と、比較器57と、波形生成部59と、を備える。
【0074】
本発明の第4の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、外付けされるパワーモジュールがU相、V相及びW相の3相交流電圧を復元するために、3相交流電圧の周期より短い周期を有する三角波キャリア信号をPWM変調して、パワーモジュールに含まれるパワー素子であるパワートランジスタを駆動するためのU相PWM信号、/U相PWM信号、V相PWM信号、/V相PWM信号、W相PWM信号及び/W相PWM信号を生成する。
【0075】
ここで、/U相PWM信号はU相PWM信号の相補信号であり、/V相PWM信号はV相PWM信号の相補信号であり、/W相PWM信号はW相PWM信号の相補信号である。
【0076】
アップダウンカウンタ51は、カウントクロック54によりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力する。アップダウンカウンタ51のアップカウントとダウンカウントとの1周期が三角波キャリア信号の1周期となる。
【0077】
正相用比較レジスタ52には生成したいPWM波形のパルス幅即ちPWM信号の論理1レベル期間と論理0レベル期間のデューティ比を設定するためのデータがマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれる。
【0078】
比較器53は、アップダウンカウンタ51のカウント値と正相用比較レジスタ52のデータとを比較し、一致すると一致検出信号55を出力する。
【0079】
逆相用比較レジスタ56には生成したいPWM波形のパルス幅即ちPWM信号の論理1レベル期間と論理0レベル期間のデューティ比を設定するためのデータがマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれる。
【0080】
比較器57は、アップダウンカウンタ51のカウント値と逆相用比較レジスタ56のデータとを比較し、一致すると一致検出信号58を出力する。
【0081】
波形生成部59は、一致検出信号55と一致検出信号58とが入力され、U相PWM信号60及び/U相PWM信号61を出力する。
【0082】
次に動作について図12を参照して説明する。図12は本発明の第4の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図である。
【0083】
図12に示すように、アップダウンカウンタ51がカウントクロック54で動作を開始し、アップカウント時にアップダウンカウンタ51のカウント値と正相用比較レジスタ52のデータとが一致すると比較器53から一致検出信号55が出力され、波形生成部59は一致検出信号55によりU相PWM信号60を論理0レベルから論理1レベルに反転する。その後、ダウンカウント時にアップダウンカウンタ51のカウント値と正相用比較レジスタ52のデータとが一致すると比較器53から一致検出信号55が出力され、波形生成部59は一致検出信号55によりU相PWM信号60を論理1レベルから論理0レベルに反転する。
【0084】
また、アップカウント時にアップダウンカウンタ51のカウント値と逆相用比較レジスタ56のデータとが一致すると比較器57から一致検出信号58が出力され、波形生成部59は/U相PWM信号61を論理1レベルから論理0レベルに反転する。その後、ダウンカウント時にアップダウンカウンタ51のカウント値と逆相用比較レジスタ56のデータとが一致すると比較器57から一致検出信号58が出力され、波形生成部59は/U相PWM信号61を論理0レベルから論理1レベルに反転する。
【0085】
したがって、アップカウント時及びダウンカウント時に正相用比較レジスタ52と逆相用比較レジスタ56とを書き替えることにより、U相PWM信号60の波形が論理0レベルから論理1レベルに切り替わる時刻から/U相PWM信号61が論理1レベルから論理0レベルに切り替わる時刻までの期間d0が、上アーム用のデッドタイム値となり、/U相PWM信号61の波形が論理0レベルから論理1レベルに切り替わる時刻からU相PWM信号60が論理1レベルから論理0レベルに切り替わる時刻までの期間d1が、下アーム用のデッドタイム値となる。
【0086】
なお、以上はU相PWM信号及び/U相PWM信号生成部分の構成について述べたが、V相PWM信号及び/V相PWM信号生成部分の構成とW相PWM信号及び/W相PWM信号生成部分の構成とについても同様であるためその説明を省略するが、アップダウンカウンタ51については3相共通である。
【0087】
以上説明したように、本発明の第4の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置によれば、上アームと下アームとで異なるデッドタイムを有するPWM波形を生成することができ、さらに上アームと下アームとのデッドタイム値を動作中に変えることが可能となる。
【0088】
次に本発明の第5の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成について図13を参照して説明する。図13は本発明の第5の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【0089】
図13に示すように本発明の第5の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、半導体集積回路装置であって、周期設定レジスタ71と、アップダウンカウンタ(1)用周期設定レジスタ72と、デッドタイム設定レジスタ73と、カウンタ制御回路74と、アップダウンカウンタ(0)75と、アップダウンカウンタ(1)76と、アップダウンカウンタ(2)77と、比較器78と、比較器79と、比較器80と、波形生成部81と、デューティ設定レジスタ82と、を備える。
【0090】
本発明の第5の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置は、外付けされるパワーモジュールがU相、V相及びW相の3相交流電圧を復元するために、3相交流電圧の周期より短い周期を有する三角波キャリア信号をPWM変調して、パワーモジュールに含まれるパワー素子であるパワートランジスタを駆動するためのU相PWM信号、/U相PWM信号、V相PWM信号、/V相PWM信号、W相PWM信号及び/W相PWM信号を生成する。
【0091】
ここで、/U相PWM信号はU相PWM信号の相補信号であり、/V相PWM信号はV相PWM信号の相補信号であり、/W相PWM信号はW相PWM信号の相補信号である。
【0092】
アップダウンカウンタ(0)75は基本カウンタであり、アップダウンカウンタ(1)76はアップダウンカウンタ(0)75に同期して下アームのデッドタイム値d1に相当するカウント値のオフセットd1を有し、アップダウンカウンタ(2)77はアップダウンカウンタ(0)75に同期して上アームのデッドタイム値d0に相当するカウント値のオフセットd0を有する。アップダウンカウンタ(0)75、アップダウンカウンタ(1)76及びアップダウンカウンタ(2)77は、カウントクロック(図示されていない。)によりアップカウントとダウンカウントとを繰り返し、その1周期が三角波キャリア信号の1周期となる。
【0093】
デッドタイム設定レジスタ73には、オフセットd0がマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれて設定される。
【0094】
周期設定レジスタ71には、キャリア周期の1/2に相当するカウント値とデッドタイム設定レジスタ73の設定値との和、即ちキャリア周期の1/2+オフセットd0がマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれて設定される。
【0095】
アップダウンカウンタ(1)用周期設定レジスタ72には、周期設定レジスタ71の設定値とオフセットd1との和、即ちキャリア周期の1/2+オフセットd0+オフセットd1がマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれて設定される。
【0096】
カウンタ制御回路74は、周期設定レジスタ71、アップダウンカウンタ(1)用周期設定レジスタ72及びデッドタイム設定レジスタ73の設定値に基づきアップダウンカウンタ(0)75、アップダウンカウンタ(1)76及びアップダウンカウンタ(2)77のカウント制御を行う。
【0097】
デューティ設定レジスタ82には、生成したいPWM波形のパルス幅即ちPWM信号の論理1レベル期間と論理0レベル期間のデューティ比を設定するためのデータがマイクロコンピュータ(図示されていない。)から書き込まれて設定される。
【0098】
比較器78は、アップダウンカウンタ(0)75のカウント値とデューティ設定レジスタ82のデータとを比較し、一致すると正相/逆相用一致検出信号83を出力する。
【0099】
比較器79は、アップダウンカウンタ(1)76のカウント値とデューティ設定レジスタ82のデータとを比較し、一致すると正相用一致検出信号84を出力する。
【0100】
比較器80は、アップダウンカウンタ(2)77のカウント値とデューティ設定レジスタ82のデータとを比較し、一致すると逆相用一致検出信号85を出力する。
【0101】
波形生成部81は、正相/逆相用一致検出信号83と正相用一致検出信号84と逆相用一致検出信号85とが入力され、U相PWM信号86及び/U相PWM信号87を出力する。
【0102】
次に動作について図14を参照して説明する。図14は本発明の第5の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図である。
【0103】
図14に示すように、アップダウンカウンタ(0)75は、カウンタ制御回路74により、デッドタイム設定レジスタ73の設定値であるオフセットd0が自動的に初期値として設定され、周期設定レジスタ71の設定値までアップカウント動作を行い、周期設定レジスタ71の設定値と一致するとダウンカウント動作に切り替わる。その後、デッドタイム設定レジスタ73の設定値と一致すると再びアップカウント動作に切り替わり、この動作を繰り返す。
【0104】
アップダウンカウンタ(1)76は、カウンタ制御回路74により、オフセットd0+オフセットd1が自動的に初期値として設定され、アップダウンカウンタ(1)用周期設定レジスタ72の設定値までアップカウント動作を行い、アップダウンカウンタ(1)用周期設定レジスタ72の設定値と一致するとダウンカウント動作に切り替わる。その後、オフセットd0+オフセットd1と一致すると再びアップカウント動作に切り替わり、この動作を繰り返す。
【0105】
アップダウンカウンタ(2)77は、例えば16ビットカウンタであれば、カウンタ制御回路74により、初期値として0000H(Hは16進数を示す。)が設定され、周期設定レジスタ71の設定値−オフセットd0までアップカウント動作を行い、周期設定レジスタ71の設定値−オフセットd0と一致するとダウンカウント動作に切り替わる。その後、0000Hになると再びアップカウント動作に切り替わり、この動作を繰り返す。
【0106】
アップカウント時にアップダウンカウンタ(0)75のカウント値とデューティ設定レジスタ82のデータとが一致すると波形生成部81はU相PWM信号86を論理0レベルから論理1レベルに反転する。その後、ダウンカウント時にアップダウンカウンタ(1)76のカウント値とデューティ設定レジスタ82のデータとが一致すると波形生成部81はU相PWM信号86を論理1レベルから論理0レベルに反転する。
【0107】
アップカウント時にアップダウンカウンタ(2)77のカウント値とデューティ設定レジスタ82のデータとが一致すると波形生成部81は/U相PWM信号87を論理1レベルから論理0レベルに反転する。その後、ダウンカウント時にアップダウンカウンタ(0)75のカウント値とデューティ設定レジスタ82のデータとが一致すると波形生成部81は/U相PWM信号87を論理0レベルから論理1レベルに反転する。
【0108】
したがって、U相PWM信号86の波形が論理0レベルから論理1レベルに切り替わる時刻から/U相PWM信号87が論理1レベルから論理0レベルに切り替わる時刻までの期間d0が上アーム用のデッドタイム値となる。同様に、/U相PWM信号87の波形が論理0レベルから論理1レベルに切り替わる時刻からU相PWM信号86が論理1レベルから論理0レベルに切り替わる時刻までの期間d1が下アーム用のデッドタイム値となる。
【0109】
なお、以上はU相PWM信号及び/U相PWM信号生成部分の構成について述べたが、V相PWM信号及び/V相PWM信号生成部分の構成とW相PWM信号及び/W相PWM信号生成部分の構成とについても同様であるためその説明を省略するが、周期設定レジスタ71、アップダウンカウンタ(1)用周期設定レジスタ72、デッドタイム設定レジスタ73、カウンタ制御回路74、アップダウンカウンタ(0)75、アップダウンカウンタ(1)76及びアップダウンカウンタ(2)77については3相共通である。
【0110】
以上説明したように、本発明の第5の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置によれば、上アームと下アームとで異なるデッドタイムを有するPWM波形を生成することができる。
【0111】
【発明の効果】
本発明による効果は、上アームと下アームとについて個別にデッドタイム値を設定することができる3相パルス幅変調波形発生装置を実現することができることである。
【0112】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置が備える選択回路18の動作説明図である。
【図4】図4(a)及び図4(b)は本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置における上下アームのオフ時間の説明図である。
【図5】図5(a)及び図5(b)は本発明の第1の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置による効果の説明図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置が備えるデッドタイム制御回路25の動作説明図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図である。
【図11】本発明の第4の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【図12】本発明の第4の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図である。
【図13】本発明の第5の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【図14】本発明の第5の実施の形態の3相パルス幅変調波形発生装置の動作説明図である。
【図15】パルス幅変調インバータの構成図である。
【図16】3相パルス幅変調波形の説明図である。
【図17】従来例の3相パルス幅変調波形発生装置の構成図である。
【符号の説明】
1 アップダウンカウンタ
2 比較用レジスタ
3 比較器
4 カウントクロック
5 正相用遅延回路
6 波形生成部
7 出力停止信号
8 一致検出信号
9 カウント方向信号
10 正相用遅延信号
11 U相PWM信号
12 /U相PWM信号
13 出力極性制御回路
14 制御信号
15 制御信号
16 逆相用遅延回路
17 逆相用遅延信号
18 選択回路
19 遅延信号
20 トライステートバッファ
21 トライステートバッファ
22 正相用遅延回路
23 逆相用遅延回路
24 OR回路
25 デッドタイム制御回路
26 動作開始信号
27 正相用遅延信号
28 動作開始信号
29 逆相用遅延信号
30 遅延信号
31 アップダウンカウンタ
32 比較用レジスタ
33 比較器
34 カウントクロック
35 一致検出信号
36 デッドタイムカウンタ
37 正相用デッドタイム設定レジスタ
38 逆相用デッドタイム設定レジスタ
39 カウント動作終了信号
40 波形生成部
41 U相PWM信号
42 /U相PWM信号
51 アップダウンカウンタ
52 正相用比較レジスタ
53 比較器
54 カウントクロック
55 一致検出信号
56 逆相用比較レジスタ
57 比較器
58 一致検出信号
59 波形生成部
60 U相PWM信号
61 /U相PWM信号
71 周期設定レジスタ
72 アップダウンカウンタ(1)用周期設定レジスタ
73 デッドタイム設定レジスタ
74 カウンタ制御回路
75 アップダウンカウンタ(0)
76 アップダウンカウンタ(1)
77 アップダウンカウンタ(2)
78 比較器
79 比較器
80 比較器
81 波形生成部
82 デューティ設定レジスタ
83 正相/逆相用一致検出信号
84 正相用一致検出信号
85 逆相用一致検出信号
86 U相PWM信号
87 /U相PWM信号
101 交流電源
102 AC/DC変換回路
103 パワーモジュール
104 上アーム
105 下アーム
106 モータ
201 アップダウンカウンタ
202 比較用レジスタ
203 比較器
204 カウントクロック
205 遅延回路
206 波形生成部
207 出力停止信号
208 一致検出信号
209 カウント方向信号
210 遅延信号
211 U相PWM信号
212 /U相PWM信号
213 出力極性制御回路
214 制御信号
215 制御信号

Claims (6)

  1. U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、前記U相パルス幅変調信号の波形の一方の縁における前記U相パルス幅変調信号及び前記/U相パルス幅変調信号間の第1のデッドタイムと、前記U相パルス幅変調信号の波形の他方の縁における前記U相パルス幅変調信号及び前記/U相パルス幅変調信号間の第2のデッドタイムと、を個別に設定する手段と、前記V相パルス幅変調信号の波形の一方の縁における前記V相パルス幅変調信号及び前記/V相パルス幅変調信号間の第3のデッドタイムと、前記V相パルス幅変調信号の波形の他方の縁における前記V相パルス幅変調信号及び前記/V相パルス幅変調信号間の第4のデッドタイムと、を個別に設定する手段と、前記W相パルス幅変調信号の波形の一方の縁における前記W相パルス幅変調信号及び前記/W相パルス幅変調信号間の第5のデッドタイムと、前記W相パルス幅変調信号の波形の他方の縁における前記W相パルス幅変調信号及び前記/W相パルス幅変調信号間の第6のデッドタイムと、を個別に設定する手段と、を備えることを特徴とする3相パルス幅変調波形発生装置。
  2. U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値とカウント方向信号とを出力するアップダウンカウンタと、U相用レジスタと、V相用レジスタと、W相用レジスタと、前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較してU相用一致検出信号を出力するU相用比較器と、前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較してV相用一致検出信号を出力するV相用比較器と、前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較してW相用一致検出信号を出力するW相用比較器と、前記U相用一致検出信号を遅延させた第1の遅延信号を出力する第1の遅延回路と、前記U相用一致検出信号を遅延させた第2の遅延信号を出力する第2の遅延回路と、前記V相用一致検出信号を遅延させた第3の遅延信号を出力する第3の遅延回路と、前記V相用一致検出信号を遅延させた第4の遅延信号を出力する第4の遅延回路と、前記W相用一致検出信号を遅延させた第5の遅延信号を出力する第5の遅延回路と、前記W相用一致検出信号を遅延させた第6の遅延信号を出力する第6の遅延回路と、前記カウント方向信号により前記第1の遅延信号と前記第2の遅延信号とを選択して出力するU相用選択回路と、前記カウント方向信号により前記第3の遅延信号と前記第4の遅延信号とを選択して出力するV相用選択回路と、前記カウント方向信号により前記第5の遅延信号と前記第6の遅延信号とを選択して出力するW相用選択回路と、前記カウント方向信号と前記U相用一致検出信号と前記U相用選択回路の出力信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記カウント方向信号と前記V相用一致検出信号と前記V相用選択回路の出力信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記カウント方向信号と前記W相用一致検出信号と前記W相用選択回路の出力信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする3相パルス幅変調波形発生装置。
  3. U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値とカウント方向信号とを出力するアップダウンカウンタと、U相用レジスタと、V相用レジスタと、W相用レジスタと、前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較してU相用一致検出信号を出力するU相用比較器と、前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較してV相用一致検出信号を出力するV相用比較器と、前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較してW相用一致検出信号を出力するW相用比較器と、第1の動作開始信号が入力されて第1の遅延信号を出力する第1の遅延回路と、第2の動作開始信号が入力されて第2の遅延信号を出力する第2の遅延回路と、第3の動作開始信号が入力されて第3の遅延信号を出力する第3の遅延回路と、第4の動作開始信号が入力されて第4の遅延信号を出力する第4の遅延回路と、第5の動作開始信号が入力されて第5の遅延信号を出力する第5の遅延回路と、第6の動作開始信号が入力されて第6の遅延信号を出力する第6の遅延回路と、前記カウント方向信号により前記U相用一致検出信号を前記第1の動作開始信号又は前記第2の動作開始信号として出力するU相用デッドタイム制御回路と、前記カウント方向信号により前記V相用一致検出信号を前記第3の動作開始信号又は前記第4の動作開始信号として出力するV相用デッドタイム制御回路と、前記カウント方向信号により前記W相用一致検出信号を前記第5の動作開始信号又は前記第6の動作開始信号として出力するW相用デッドタイム制御回路と、前記カウント方向信号と前記U相用一致検出信号と前記第1の遅延信号と前記第2の遅延信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記カウント方向信号と前記V相用一致検出信号と前記第3の遅延信号と前記第4の遅延信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記カウント方向信号と前記W相用一致検出信号と前記第5の遅延信号と前記第6の遅延信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする3相パルス幅変調波形発生装置。
  4. U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力するアップダウンカウンタと、U相用レジスタと、V相用レジスタと、W相用レジスタと、前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較してU相用一致検出信号を出力するU相用比較器と、前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較してV相用一致検出信号を出力するV相用比較器と、前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較してW相用一致検出信号を出力するW相用比較器と、第1のデッドタイム設定レジスタと、第2のデッドタイム設定レジスタと、第3のデッドタイム設定レジスタと、第4のデッドタイム設定レジスタと、第5のデッドタイム設定レジスタと、第6のデッドタイム設定レジスタと、前記アップカウント時に前記U相用一致検出信号により前記第1のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了するとU相用カウント動作終了信号を出力し前記ダウンカウント時に前記U相用一致検出信号により前記第2のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了すると前記U相用カウント動作終了信号を出力するU相用デッドタイムカウンタと、前記アップカウント時に前記V相用一致検出信号により前記第3のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了するとV相用カウント動作終了信号を出力し前記ダウンカウント時に前記V相用一致検出信号により前記第4のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了すると前記V相用カウント動作終了信号を出力するV相用デッドタイムカウンタと、前記アップカウント時に前記W相用一致検出信号により前記第5のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了するとW相用カウント動作終了信号を出力し前記ダウンカウント時に前記W相用一致検出信号により前記第6のデッドタイム設定レジスタのデータがセットされてカウント動作を開始しカウント動作が終了すると前記W相用カウント動作終了信号を出力するW相用デッドタイムカウンタと、前記U相用一致検出信号と前記U相用カウント動作終了信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記V相用一致検出信号と前記V相用カウント動作終了信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記W相用一致検出信号と前記W相用カウント動作終了信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする3相パルス幅変調波形発生装置。
  5. U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力するアップダウンカウンタと、第1のレジスタと、第2のレジスタと、第3のレジスタと、第4のレジスタと、第5のレジスタと、第6のレジスタと、前記カウント値と前記第1のレジスタのデータとを比較して第1の一致検出信号を出力する第1の比較器と、前記カウント値と前記第2のレジスタのデータとを比較して第2の一致検出信号を出力する第2の比較器と、前記カウント値と前記第3のレジスタのデータとを比較して第3の一致検出信号を出力する第3の比較器と、前記カウント値と前記第4のレジスタのデータとを比較して第4の一致検出信号を出力する第4の比較器と、前記カウント値と前記第5のレジスタのデータとを比較して第5の一致検出信号を出力する第5の比較器と、前記カウント値と前記第6のレジスタのデータとを比較して第6の一致検出信号を出力する第6の比較器と、前記第1の一致検出信号と前記第2の一致検出信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記第3の一致検出信号と前記第4の一致検出信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記第5の一致検出信号と前記第6の一致検出信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする3相パルス幅変調波形発生装置。
  6. U相パルス幅変調信号と、V相パルス幅変調信号と、W相パルス幅変調信号と、前記U相パルス幅変調信号の相補信号としての/U相パルス幅変調信号と、前記V相パルス幅変調信号の相補信号としての/V相パルス幅変調信号と、前記W相パルス幅変調信号の相補信号としての/W相パルス幅変調信号と、を出力する3相パルス幅変調波形発生装置であって、クロックによりアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力する第1のアップダウンカウンタと、前記カウント値に第1のオフセット値を加えたカウント値を有してアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力する第2のアップダウンカウンタと、前記第2のアップダウンカウンタの前記カウント値に第2のオフセット値を加えたカウント値を有してアップカウントとダウンカウントとを繰り返してカウント値を出力する第3のアップダウンカウンタと、U相用レジスタと、V相用レジスタと、W相用レジスタと、前記第1のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較して第1の一致検出信号を出力する第1の比較器と、前記第2のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較して第2の一致検出信号を出力する第2の比較器と、前記第3のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記U相用レジスタのデータとを比較して第3の一致検出信号を出力する第3の比較器と、前記第1のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較して第4の一致検出信号を出力する第4の比較器と、前記第2のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較して第5の一致検出信号を出力する第5の比較器と、前記第3のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記V相用レジスタのデータとを比較して第6の一致検出信号を出力する第6の比較器と、前記第1のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較して第7の一致検出信号を出力する第7の比較器と、前記第2のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較して第8の一致検出信号を出力する第8の比較器と、前記第3のアップダウンカウンタの前記カウント値と前記W相用レジスタのデータとを比較して第9の一致検出信号を出力する第9の比較器と、前記第1の一致検出信号と前記第2の一致検出信号と前記第3の一致検出信号とが入力されて前記U相パルス幅変調信号と前記/U相パルス幅変調信号とを出力するU相用波形生成部と、前記第4の一致検出信号と前記第5の一致検出信号と前記第6の一致検出信号とが入力されて前記V相パルス幅変調信号と前記/V相パルス幅変調信号とを出力するV相用波形生成部と、前記第7の一致検出信号と前記第8の一致検出信号と前記第9の一致検出信号とが入力されて前記W相パルス幅変調信号と前記/W相パルス幅変調信号とを出力するW相用波形生成部と、を備えることを特徴とする3相パルス幅変調波形発生装置。
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