JP2006269930A - Pulse control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータを駆動するためのパルス幅変調されたパルス信号を制御して、アクチュエータの駆動回路に出力するパルス制御回路に関する。 The present invention relates to a pulse control circuit that controls a pulse signal subjected to pulse width modulation for driving an actuator and outputs the pulse signal to an actuator drive circuit.
ソレノイドやモータなどのアクチュエータに流れる電流を制御して、これらのアクチュエータの動作を制御する方式として、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)がよく知られている。一般的にこのPWMでは、一定周期のパルスの一周期内において、そのパルス信号のハイレベル(以下、Hレベル)と、ロウレベル(以下、Lレベル)との割合、即ちデューティー比を変更する。このデューティー比により、一周期内での有効期間(例えば、Hレベル)の割合が定まり、この割合によってアクチュエータに流れる電流を制御する。 Pulse width modulation (PWM) is well known as a method for controlling the operation of actuators such as solenoids and motors to control the operation of these actuators. In general, in this PWM, the ratio between the high level (hereinafter referred to as H level) and the low level (hereinafter referred to as L level) of the pulse signal, that is, the duty ratio is changed within one cycle of the pulse having a constant cycle. By this duty ratio, the ratio of the effective period (for example, H level) within one cycle is determined, and the current flowing through the actuator is controlled by this ratio.
このようなPWMでは、パルス信号のデューティー比は変動するが、パルスの周期は上述したように一定である。パルス信号は、その波形の立上がり、立下りの波形変化時に、高周波成分を含む信号である。従って、パルス信号によるアクチュエータの駆動に際して、この高周波成分が輻射ノイズとなる。アクチュエータの駆動には、マイクロコンピュータなどの電子回路に比べて大きな電流を必要とする。従って、アクチュエータの駆動に伴って発生するこの輻射ノイズはエネルギー(電力)も大きく、他の回路や機器等に与える影響も大きい。他の回路の誤動作の原因となったり、音響機器や画像機器の雑音や画像の乱れの原因となったりする場合がある。 In such PWM, the duty ratio of the pulse signal varies, but the pulse period is constant as described above. The pulse signal is a signal including a high-frequency component when the waveform rises and falls. Therefore, when the actuator is driven by a pulse signal, this high frequency component becomes radiation noise. Driving the actuator requires a larger current than an electronic circuit such as a microcomputer. Therefore, this radiation noise generated when the actuator is driven has a large energy (electric power) and has a great influence on other circuits and devices. It may cause malfunction of other circuits, noise of audio equipment or image equipment, or disturbance of images.
そこで、この高周波成分のピーク周波数を分散させ、輻射ノイズのエネルギーが特定の周波数に集中しないようにする対策が種々提案されている。下記に示す特許文献1には、アクチュエータとしてのソレノイドをPWM制御にて駆動する駆動方法が記載されている。これによると、PWM制御するためのデューティー比を計算し、このデューティー比を維持しながらパルスの周期を周期的あるいはランダムに増減させるようにしている。つまり、パルスの周期を変動させることによって、上述した高周波成分による輻射ノイズが特定の周波数に固定化されることを防いでいる。 Therefore, various measures have been proposed to disperse the peak frequency of the high frequency component so that the energy of the radiation noise does not concentrate on a specific frequency. Patent Document 1 shown below describes a driving method for driving a solenoid as an actuator by PWM control. According to this, the duty ratio for PWM control is calculated, and the period of the pulse is increased or decreased periodically or randomly while maintaining this duty ratio. That is, by changing the pulse period, the radiation noise due to the above-described high frequency component is prevented from being fixed to a specific frequency.
ところで、PWMを行うためのデューティー比の計算は一般的にはマイクロコンピュータ等を用いて行われる場合が多い。そして、デューティ比の変動幅に対して、パルスの周期の変動幅は小さいので、パルスの周期を変動するにはより細かな制御が必要となる。マイクロコンピュータでより細かな制御を行うには、その細かさに見合った動作周波数が必要となる。アクチュエータの制御が比較的低速な場合、つまりパルスの周期が比較的長い場合には問題が無いが、高速な制御が必要な場合にはマイクロコンピュータにも高速動作が求められる。 Incidentally, the calculation of the duty ratio for performing the PWM is generally performed using a microcomputer or the like in many cases. Since the fluctuation range of the pulse cycle is smaller than the fluctuation range of the duty ratio, finer control is required to change the pulse cycle. In order to perform finer control with a microcomputer, an operating frequency corresponding to the fineness is required. There is no problem when the actuator control is relatively slow, that is, when the pulse period is relatively long, but the microcomputer is also required to operate at high speed when high speed control is required.
即ち、発生するパルスの周期やデューティー制御に関しては充分な性能を有するマイクロコンピュータであっても、パルスの周期を微細に変動するには不充分な場合がある。この場合、パルス周期の変動のためにマイクロコンピュータの動作クロックを高速化したり、高性能のマイクロコンピュータを用いたりするなどの対応が必要となる。しかし、クロックの高速化により新たな輻射ノイズの原因を作ることにもなる。また、このためだけに高性能なマイクロコンピュータを用いることはコストの増大につながり、何れも好ましくない。また、過去の設計資産を活用できる環境下にありながら、周期の変動のために別のマイクロコンピュータを用いると、プログラム開発等の工数も余分に発生する。 That is, even a microcomputer having sufficient performance with respect to the period of generated pulses and duty control may not be sufficient to finely vary the period of pulses. In this case, due to fluctuations in the pulse period, it is necessary to take measures such as increasing the operating clock of the microcomputer or using a high-performance microcomputer. However, increasing the clock speed will also create a new cause of radiation noise. In addition, the use of a high-performance microcomputer only for this purpose leads to an increase in cost, which is not preferable. In addition, when another microcomputer is used for the fluctuation of the cycle in an environment where past design assets can be utilized, extra man-hours such as program development are generated.
ここで、マイクロコンピュータ等より出力されたパルス信号の周期を変動させて駆動回路に出力するパルス制御回路を設ければ、マイクロコンピュータ等のパルス発生手段に依存せずパルス信号の周期を変動することができる。近年、機器の高速動作に伴って、パルス信号の高周波成分による輻射ノイズの問題はますます重要となっている。そのため、一定周期で入力されるパルス信号の周期を一定周期で変動させるスペクトラム拡散を行う回路(集積回路)も種々提供されている。 Here, if a pulse control circuit for changing the cycle of the pulse signal output from the microcomputer or the like and outputting it to the drive circuit is provided, the cycle of the pulse signal can be changed without depending on the pulse generation means such as the microcomputer. Can do. In recent years, with the high-speed operation of equipment, the problem of radiation noise due to high-frequency components of pulse signals has become increasingly important. For this reason, various circuits (integrated circuits) that perform spread spectrum that changes the period of a pulse signal input at a constant period at a constant period are also provided.
このような回路は安価で幅広い周波数に対応可能なものが種々提供されているが、これらは周期を変動する際に元の信号のデューティー比を考慮しない。一般的なスペクトラム拡散の回路には、PLL(Phase Locked Loop)と称される周波数のフィードバック制御回路が利用されている。PLLは、主として位相比較器、ローパスフィルタ、電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)を有して構成されている。そして、PLLは、VCOで発生したパルスのエッジを位相比較器で比較することにより、周波数(周期)を確定するように動作するものである。従って、出力する信号はVCOで生成したものとなるので、入力されたパルス信号のデューティー比は考慮されない。このため、このようなスペクトラム拡散回路を利用して、PWM制御された信号の周期を変動させると、PWM制御のデューティー比が崩れてしまう。 Various types of such circuits are available that are inexpensive and can handle a wide range of frequencies, but these do not take into account the duty ratio of the original signal when changing the period. As a general spread spectrum circuit, a frequency feedback control circuit called PLL (Phase Locked Loop) is used. The PLL mainly includes a phase comparator, a low-pass filter, and a voltage controlled oscillator (VCO). The PLL operates so as to determine the frequency (period) by comparing the edges of the pulses generated by the VCO with a phase comparator. Therefore, since the output signal is generated by the VCO, the duty ratio of the input pulse signal is not considered. For this reason, if the period of the PWM-controlled signal is changed using such a spread spectrum circuit, the duty ratio of the PWM control is destroyed.
本願発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、パルス幅変調された信号を入力信号とし、この入力信号のデューティー比を維持して周期を変動させた出力信号を出力するパルス制御回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a pulse control circuit that uses a pulse-width modulated signal as an input signal and outputs an output signal whose period is changed while maintaining the duty ratio of the input signal. The purpose is to do.
上記目的を達成するための本発明に係るパルス制御回路の特徴構成は、
パルス幅変調された第一パルス信号に基づいて、アクチュエータの駆動回路に第二パルス信号を出力するものであって、入力される前記第一パルス信号の少なくともデューティー比を含む波形情報を計測する計測部と、前記デューティー比を維持して前記第一パルス信号の周期を変更して前記第二パルス信号を出力するパルス出力部と、を備える点にある。
In order to achieve the above object, the characteristic configuration of the pulse control circuit according to the present invention is:
Based on the pulse width modulated first pulse signal, the second pulse signal is output to the actuator drive circuit, and measurement is performed to measure waveform information including at least the duty ratio of the input first pulse signal. And a pulse output unit that outputs the second pulse signal by changing the cycle of the first pulse signal while maintaining the duty ratio.
この特徴構成によれば、パルス幅変調された第一パルス信号の波形情報を計測する計測部を有するので、パルス幅変調する制御手段と全く別体としてパルス制御回路を設けることができる。また、パルス出力部は計測された波形情報によるデューティー比に基づいて、任意の周期で第二パルス信号を出力するので、デューティー比を維持してパル信号の周期を変更することができる。 According to this characteristic configuration, since the measurement unit that measures the waveform information of the first pulse signal subjected to the pulse width modulation is provided, the pulse control circuit can be provided completely separate from the control unit that performs the pulse width modulation. Moreover, since the pulse output unit outputs the second pulse signal at an arbitrary period based on the duty ratio based on the measured waveform information, the period of the pal signal can be changed while maintaining the duty ratio.
また、乱数生成部を有し、この乱数生成部が生成した乱数に基づいて前記第二パルス信号の周期となる拡散周期を定める拡散周期設定部を備え、前記パルス出力部は、前記拡散周期と前記波形情報とに基づいて前記第二パルス信号を出力すると好適である。 A random number generation unit; and a diffusion period setting unit that determines a diffusion period that is a period of the second pulse signal based on the random number generated by the random number generation unit, wherein the pulse output unit includes the diffusion period and The second pulse signal is preferably output based on the waveform information.
パルス周期の変更を、例えば一定周期で変動させると、高周波成分による輻射ノイズのピーク電力は減衰するが、変動の一定周期に対応した山も出現する。上記のように、パルス周期の変更を乱数に基づいてランダムに変更すると、この変動周期に対応する輻射ノイズのピークも減じることができる。 When the change of the pulse period is varied at a constant period, for example, the peak power of the radiation noise due to the high frequency component is attenuated, but a mountain corresponding to the constant period of the fluctuation also appears. As described above, when the change of the pulse period is changed randomly based on the random number, the peak of the radiation noise corresponding to this fluctuation period can also be reduced.
また、前記計測部は、計測した前記波形情報を保持する波形情報保持部を備えると好適である。 The measurement unit preferably includes a waveform information holding unit that holds the measured waveform information.
一定周期で第一パルス信号の周期を変動させる場合は、次の周期の予測ができる。しかし、乱数等を用いてランダムに第一パルス信号の周期を変動させる場合には、次の周期の予測ができない。例えば、第一パルス信号の周期に比べて、著しく短いパルス周期の設定が続くと、第一パルス信号が入力される前に第二パルス信号を出力しなければならない場合が生じる。従って、少なくとも1〜2周期程度の数周期分の波形情報を蓄えておいて、上記のような場合に対応することが好ましい。従って、上記特徴のように、計測した波形情報を保持する波形情報保持部を備えると、良好に第一パルス信号に基づいて、第二パルス信号を出力することができる。 When the period of the first pulse signal is changed at a constant period, the next period can be predicted. However, when the period of the first pulse signal is changed randomly using a random number or the like, the next period cannot be predicted. For example, if the setting of a significantly shorter pulse period than the period of the first pulse signal continues, the second pulse signal may have to be output before the first pulse signal is input. Therefore, it is preferable to store the waveform information for several cycles of at least about 1 to 2 cycles to deal with the above case. Therefore, as described above, when the waveform information holding unit that holds the measured waveform information is provided, the second pulse signal can be output satisfactorily based on the first pulse signal.
また、前記第一パルスの中断を検出し、中断した期間に補間パルスを発生するように指示する異常処理部を備え、前記パルス出力部が、前記異常処理部からの指示に応じ、前記拡散周期と前記波形情報とに基づいて前記第二パルス信号を出力すると好適である。 In addition, an abnormality processing unit that detects interruption of the first pulse and instructs to generate an interpolated pulse during the interrupted period, and the pulse output unit responds to an instruction from the abnormality processing unit according to the instruction from the diffusion period. And outputting the second pulse signal based on the waveform information.
この特徴によれば、ノイズ等により、1〜2周期程度、第一パルス信号の入力が途切れたような場合、これを補間するのでアクチュエータを良好に駆動することができる。ここで、第一パルス信号が途切れるような場合とは、例えば明らかに不連続な周期を計測したり、明らかにPWM制御としては不正確なデューティー比が算出されたりしたような場合を含むものである。PWM制御のデューティー比は通常離散的ではなく、連続的に変化する。従って、既に保持している過去の波形情報に基づいて、途切れた部分のデューティー比を予測することができる。また、第一パルス信号の周期は一定値であるので、これを利用できる。このように、保持している波形情報を利用して補間パルスを生成すると、第一パルス信号に不具合が生じても、最終目的であるアクチュエータの駆動に影響を与えず、好ましい。 According to this feature, when the input of the first pulse signal is interrupted for about 1 to 2 periods due to noise or the like, the interpolation is performed, so that the actuator can be driven satisfactorily. Here, the case where the first pulse signal is interrupted includes, for example, a case where an apparently discontinuous period is measured, or an apparently inaccurate duty ratio is calculated as PWM control. The duty ratio of PWM control is usually not discrete but changes continuously. Therefore, the duty ratio of the interrupted portion can be predicted based on the past waveform information already held. Moreover, since the period of a 1st pulse signal is a fixed value, this can be utilized. As described above, it is preferable to generate the interpolation pulse by using the held waveform information, even if a failure occurs in the first pulse signal, it does not affect the drive of the actuator that is the final purpose.
また、入力される異常検出信号を検知し、検知した異常に応じて前記第二パルスの出力停止を指示する異常処理部を備え、前記パルス出力部が、前記異常処理部からの指示に応じ、前記第二パルスの出力を停止すると好適である。 In addition, it includes an abnormality processing unit that detects an input abnormality detection signal and instructs the output stop of the second pulse according to the detected abnormality, and the pulse output unit responds to an instruction from the abnormality processing unit, It is preferable to stop the output of the second pulse.
本発明に係るパルス制御回路は、入力された第一パルス信号に基づいて第二パルス信号を生成する。従って、第二パルス信号は、第一パルス信号に比べて少なくとも1周期、好適には数周期遅れて出力される。そのため、例えば、異常検出信号が第一パルス信号を生成する装置(例えば、マイクロコンピュータ)にも同時に入力され、これが第一パルス信号の出力を停止しても、第二パルス信号は直ちには停止しない。しかし、異常検出信号に基づいて、異常処理部がパルス出力部にパルス停止指示を指示すれば、迅速に第二パルス信号を停止することができる。 The pulse control circuit according to the present invention generates a second pulse signal based on the input first pulse signal. Therefore, the second pulse signal is output with a delay of at least one cycle, preferably several cycles, compared to the first pulse signal. Therefore, for example, the abnormality detection signal is simultaneously input to a device (for example, a microcomputer) that generates the first pulse signal, and even if this stops the output of the first pulse signal, the second pulse signal does not stop immediately. . However, the second pulse signal can be quickly stopped if the abnormality processing unit instructs the pulse output unit to stop the pulse based on the abnormality detection signal.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係るパルス制御回路を備えたアクチュエータ駆動システムの一例を示すブロック図である。このアクチュエータ駆動システムは、例えば自動車のアクティブマウント用の電磁ソレノイドを制御するものである。アクティブマウントとは、エンジンの振動を吸収するように電磁ソレノイドを出退させ、エンジンフレームへ伝わる振動を抑制するものである。エンジンの振動に追従して電磁ソレノイドを制御する必要があるため、例えばドアロック等のソレノイド等と比較して高い周波数(短い周期)のPWM制御が求められる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of an actuator drive system provided with a pulse control circuit according to the present invention. This actuator drive system controls, for example, an electromagnetic solenoid for an active mount of an automobile. The active mount is to suppress the vibration transmitted to the engine frame by moving the electromagnetic solenoid so as to absorb the vibration of the engine. Since it is necessary to control the electromagnetic solenoid following the vibration of the engine, for example, PWM control with a higher frequency (shorter cycle) than that of a solenoid such as a door lock is required.
パルス発生部としてのマイクロコンピュータ4は、PWM制御を行い、変調されたパルス信号(第一パルス信号)Pを出力する。パルス制御回路3は、第一パルス信号Pに基づいてこのデューティ比を維持してパルスの周期を拡散し、第二パルス信号CPを出力する。パルス制御回路3は、発振回路3Xを備えており、独自のクロックによってマイクロコンピュータ4とは独立して動作可能である。また、パルス制御回路3には、車両内部の各種センサ9からの検出信号F(本発明の異常検出信号に相当する。)も入力される。尚、検出信号Fは一つだけに限らず複数種類のセンサ9からの複数の信号線であってもよい。また、マイクロコンピュータ4からの信号であってもよい。つまり、各種センサからの検出信号がマイクロコンピュータ4に入力され、内部で信号処理されて、マイクロコンピュータ4がセンサ9として検出信号をパルス制御回路3に入力するものであってもよい。
The
パルス制御回路3によって周期を拡散され、出力された第二パルス信号CPは、駆動回路8へ入力される。駆動回路8は、パルスドライバ部5と駆動部2とを有している。ここで、駆動回路8を説明する前に、本実施形態のアクチュエータ駆動システムの電源について説明する。
The second pulse signal CP whose period is spread by the
アクチュエータ駆動システムのシステム電源は、電源電圧+Bの車両のバッテリ6から供給される。ここで、+Bは、一般的な車両であれば約12Vである。マイクロコンピュータ4やパルス制御回路3は、3.3Vや5Vを電源電圧とする半導体素子単体もしくは組み合わせにより構成されている。従って、マイクロコンピュータ4やパルス制御回路3に供給される電源は、安定化電源部7で所望の電源電圧VCC(例えば3.3Vや5V)に安定化される。
System power for the actuator drive system is supplied from a vehicle battery 6 having a power supply voltage + B. Here, + B is about 12V for a general vehicle. The
一方、アクチュエータ1としての電磁ソレノイド1aは、充分な駆動力を確保するため、+Bの電源によって駆動することが望ましい。しかし、上述したようにパルス制御回路3は電源電圧VCCで動作しているため、第二パルス信号CPも、グラウンド−VCC間で振れるパルスである。従って、パルスドライバ部5において、これをグラウンド−+B間で触れるパルス(第三パルス信号)DPにドライブ(電圧変換)する。この時、このパルスドライバ部5によって信号の遅延が発生することは好ましくないため、パワートランジスタやパワーFET(電解効果トランジスタ)を用いた高速ドライバ回路が使用される。パルスドライバ部5の出力信号である第三パルス信号DPによって、駆動部2のスイッチング回路が駆動され、駆動電流が流れて、電磁ソレノイド1aが動作する。駆動部2は、パワーFET等を用いてよく知られたH型ブリッジ回路やハーフブリッジ回路によって構成されている。
On the other hand, the
以上、本実施形態のアクチュエータ駆動システムによって電磁ソレノイド1aを駆動する一連の動作について説明した。以下、このアクチュエータ駆動システムが備えるパルス制御回路3の動作の詳細について説明する。図2は、本発明に係るパルス制御回路3の一例を示すブロック図である。図3は、本発明に係るパルス制御回路3の入力信号(第一パルス信号P)と出力(第二パルス信号CP)との関係を説明するタイミングチャートである。
The series of operations for driving the
計測部31は、パルス制御回路3に入力された第一パルス信号Pの波形情報を計測するブロックである。ここで、波形情報とは、第一パルス信号Pの周期やパルス幅、デューティー比である。本実施形態では、周期とは、パルスの立ち上がりから立上がりまでの期間をいい、パルス幅とは一つの周期中でのパルスのHレベルの期間及びLレベルの期間の何れか又は双方をいう。計測部31は、パルス幅計測部11と、周期計測部12と、デューティー算出部13と、デューティー保持部(波形情報保持部)14とを備えている。
The measuring
周期計測部12は、第一パルス信号Pの周期を計測する。つまり、上述したように第一パルス信号Pのパルスの立上がりから立上がりまでの期間を計測する。その結果、図3に示すように、一定周期の期間Tが計測される。尚、この波形例において、パルスの立下がりから立下がりまでの期間を計測すると、期間Tとは異なる時間が計測され、また期間ごとに計測結果が異なるようになる。これは、第一パルス信号PがPWM制御された信号であるためである。マイクロコンピュータ4が立上がり又は立下がりの何れで周期を規定してパルス信号Pを発生しているかについて、独立して動作するパルス制御回路3は必ずしも事前に知り得ない。従って、周期計測部12は、立上がりから立上がり、及び立下がりから立下がりの双方の期間を計測し、一定周期と認められる計測結果に基づいて期間Tを認定する。
The
パルス幅計測部11は、図3に示すように第一パルス信号PのHレベルの期間TH及びLレベルの期間TLを逐次計測する。又は、Hレベルの期間TH及びLレベルの期間TLの何れかを逐次計測する。そして、周期計測部12で認定した周期内に対応するHレベルの期間THとLレベルの期間TLとがどのような割合であるか、つまりデューティー比をデューティー算出部13で算出する。そして、この算出結果を順次、デューティー保持部(波形情報保持部)14に保持する。
As shown in FIG. 3, the pulse width measurement unit 11 sequentially measures the H-level period TH and the L-level period TL of the first pulse signal P. Alternatively, either the H level period TH or the L level period TL is sequentially measured. Then, the ratio of the H level period TH and the L level period TL within the period recognized by the
拡散周期設定部32は、乱数生成部21と、演算部22と、拡散周期保持部23とを有している。乱数生成部21は所定の値域内の数値をランダムに取り出して乱数を生成する。演算部21は、生成された乱数と計測部31で計測された周期T(期間T)とに基づいて、第二パルス信号CPの周期STを演算する。周期STは、第一パルス信号Pの周期Tとは異なり、一周期ごとに異なる値となる。従って、演算部22は計測部31(周期計測部12)が一つの立上がりエッジ(一周期)を検出するたびに、乱数生成部21から乱数を受け取って、一つの周期STを演算する。演算された周期STは、拡散周期保持部23に順次保持される。
The diffusion
拡散パルス生成部33は、上述したようにデューティー保持部(波形情報保持部)14に保持された波形情報(デューティー比)と、拡散周期保持部23に保持された周期STとに基づいて、新たに第二パルス信号CPを生成して出力する。図3に示すように、1つ目の周期においては第二パルス信号CPの周期STは、第一パルス信号Pの周期Tの1.5倍と設定されている。この場合、デューティー比を維持するため、Hレベル期間TH1の1.5倍の期間である期間STH1を第二パルス信号のHレベル期間STHとして出力している。同様にLレベル期間TL1の1.5倍の期間である期間STL1を第二パルス信号のLレベル期間STLとして出力している。
Based on the waveform information (duty ratio) held in the duty holding unit (waveform information holding unit) 14 and the cycle ST held in the diffusion
以下、2つ目の周期、3つ目の周期、4つ目の周期において、第二パルス信号CPの周期STは、ST2=T×0.5、ST3=T×0.67、ST4=T×1.25と、ランダムに拡散されている。これに対応して、それぞれのデューティー比は、TH2:TL2=STH2:STL2、TH3:TL3=STH3:STL3、TH4:TL4=STH4:STL4、の関係を維持している。即ち、TH:TL=STH:STLのデューティー比を維持して、周期を拡散している。 Hereinafter, in the second period, the third period, and the fourth period, the period ST of the second pulse signal CP is ST2 = T × 0.5, ST3 = T × 0.67, ST4 = T × 1.25 and randomly diffused. Correspondingly, the respective duty ratios maintain the relationship of TH2: TL2 = STH2: STL2, TH3: TL3 = STH3: STL3, TH4: TL4 = STH4: STL4. That is, the cycle is spread while maintaining the duty ratio of TH: TL = STH: STL.
図4は、本発明に係るパルス制御回路3による周期Tの拡散効果を説明するグラフである。第一パルス信号Pの周期を拡散しなかった場合、図の波形E1に示すように、期間Tの一定周期で出力されるPWM基本波による輻射ノイズが周波数fclkとして、強い強度で現れる。そして、このn次高調波成分(二次高調波2fclk、三次高調波3fclk、・・・)がそれぞれ高いピーク強度を有して現れる。このため、これらピーク強度を示す周波数の輻射ノイズが他の回路や機器に影響を与える可能性が高くなる。しかし、本発明のように周期Tを拡散させると、波形E2に示すように上記のようなピーク強度を有する周波数の出現を抑制することができる。
FIG. 4 is a graph for explaining the diffusion effect of the period T by the
尚、本実施形態では、乱数生成部21によって発生させた乱数に基づいて第二パルス信号CPの周期STを定めたが、周期Tを中心として周期的に増減させる方式を用いてもよい。この場合、増減する周期に対応した輻射ノイズの小さな山が現れるが、そのピーク値は、波形E1よりは低く、波形E2よりは高い値となる。乱数生成部21を備えない分、パルス制御回路3の規模を小さくすることができるので、輻射ノイズの抑制効果が充分に認められる場合には、このような構成を採ってもよい。
In the present embodiment, the cycle ST of the second pulse signal CP is determined based on the random number generated by the random
また、図2に示すようにパルス制御回路3は、異常検出部39を備えている。異常検出部39は、第一パルス信号Pの瞬間的な中断等、第一パルス信号Pの異常を検知する中断監視部91を備えている。この瞬間的な中断とは、外来ノイズの影響等により、例えば明らかに不連続な周期を計測したり、明らかにPWM制御としては不正確なデューティー比が算出されたりしたような場合を含むものである。このような場合、正規の第一パルス信号Pが入力されたとはみなされず、1〜2周期程度のパルスの抜けと認定される。そして、中断監視部91がこの瞬間的な中断を検知すると、補間パルス発生指示部92が拡散パルス生成部33に補間パルスの発生指示を出す。拡散パルス生成部33は、この指示に基づいて補間パルスを発生する。
Further, as shown in FIG. 2, the
PWM制御のデューティー比は通常離散的ではなく、連続的に変化する。従って、既に保持している過去の波形情報に基づいて、途切れた部分のデューティー比を予測することができる。また、第一パルス信号Pの周期は一定値であるので、途切れた周期の数は把握できる。このように、保持している波形情報を利用して補間パルスを生成すると、第一パルス信号Pに不具合が生じても、第二パルス信号CPを出力することができる。 The duty ratio of PWM control is usually not discrete but changes continuously. Therefore, the duty ratio of the interrupted portion can be predicted based on the past waveform information already held. Further, since the period of the first pulse signal P is a constant value, the number of interrupted periods can be grasped. As described above, when the interpolation pulse is generated using the held waveform information, the second pulse signal CP can be output even if the first pulse signal P is defective.
上記にて、計測部31及び拡散周期設定部32は、第一パルス信号Pの周期に対応して、計測及び拡散周期の設定を行うと説明した。しかし、第一パルス信号Pの周期は一定である。従って、動作の初期に第一パルス信号Pの周期を計測して認定し、その後はパルス制御回路3の内部のタイマ(不図示)に従って制御し、確認のために第一パルス信号Pの周期Tの計測を行ってもよい。特に、拡散周期STに関しては、必ずしも第一パルス信号Pの周期Tに同調させる必要はなく、多少のストックを持つようにしていてもよい。そして、補間パルスを発生する際の周期にストックした周期STを使用してもよい。
As described above, it has been described that the
また、異常処理部39には異常検知部93と、パルス停止指示部94とを備えている。異常検知部93は外部のセンサ9より入力された検出信号から異常状態を検知する。ここで異常状態とは、例えばアクチュエータ1が機械的トラブル等で動作しなくなり、過電流が流れる可能性があること等であり、これはエンコーダやフォトマイクロセンサ等によって検出される。このような検出信号Fの入力を異常検知部93が検知すると、パルス停止指示部94は、拡散パルス生成部33に対して、第二パルス信号CPの出力を停止するように指示する。この指示を受けた拡散パルス生成部39は、第二パルス信号CPの出力を停止する。
In addition, the
パルス制御回路3では、入力された第一パルス信号Pのデューティー比を算出した後に、このデューティー比を用いて第二パルス信号CPを生成する。従って、図3からも判るように、第二パルス信号CPは、第一パルス信号Pに比べて1〜2周期遅れて出力される。そのため、例えば、検出信号Fに相当する信号がマイクロコンピュータ4に入力され、マイクロコンピュータ4が第一パルス信号Pの出力を停止しても、第二パルス信号CPは直ちには停止されない。しかし、検出信号Fに基づいて、異常処理部39が拡散パルス生成部(パルス出力部)33にパルス停止指示を指示すれば、迅速に第二パルス信号CPを停止することができる。
In the
尚、パルス制御回路3は、一群の電子回路やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、PLD(Programmable Logic Device)によって構築される。また、単機能の専用マイクロコンピュータやプロセッサを用いて構築してもよい。単機能のマイクロコンピュータ等であれば、高速動作でも安価な製品を選択可能である。また、上記説明したパルス制御回路3の各部は、機能としての分担を示すものであり、必ずしも物理的に独立した回路等を示すものではない。従って、パルス制御回路3の各部は、マイクロコンピュータ等のハードウェア上で実行されるプログラムなどのソフトウェアによって各機能を分担するものであってもよい。
The
また、上記においては、1つの第一パルス信号Pを1つの第二パルス信号CPへ変換する場合の例を示したが、信号の数はこれに限定されない。例えば、アクチュエータ1を駆動する電流の向きを反転制御するような場合には、駆動回路8(駆動部2)として、ブリッジ回路等が用いられ、正逆両方向の制御が必要となる。当然、正逆両方向の制御は同期して行う必要があるので、2種類の第一パルス信号Pを2種類の第二パルス信号CPに変換する場合もある。また、ブリッジ回路を利用する場合には、アクチュエータ1が発生する誘導電流を還流(回生)するための制御信号が加わる場合もある。この還流用の制御信号は、駆動電流の制御信号に同期する必要がある。従って、駆動電流を制御する1つの第一パルス信号Pを、駆動電流及び還流電流を制御する2つの第二パルス信号に変換する場合もある。もちろん、これらの場合にも、本発明を適用できる。 In the above description, an example in which one first pulse signal P is converted into one second pulse signal CP has been described, but the number of signals is not limited thereto. For example, when the direction of the current for driving the actuator 1 is reversely controlled, a bridge circuit or the like is used as the drive circuit 8 (drive unit 2), and control in both forward and reverse directions is required. Of course, since control in both the forward and reverse directions needs to be performed synchronously, two types of first pulse signals P may be converted into two types of second pulse signals CP. Further, when a bridge circuit is used, a control signal for returning (regenerating) the induced current generated by the actuator 1 may be added. The control signal for recirculation needs to be synchronized with the control signal for the drive current. Therefore, one first pulse signal P that controls the drive current may be converted into two second pulse signals that control the drive current and the return current. Of course, the present invention can also be applied to these cases.
以上説明したように、本発明によって、パルス幅変調された信号を入力信号とし、この入力信号のデューティー比を維持して周期を変動させた出力信号を出力するパルス制御回路を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a pulse control circuit that uses a pulse-width modulated signal as an input signal and outputs an output signal whose period is changed while maintaining the duty ratio of the input signal. .
3 パルス制御回路
P 第一パルス信号
CP 第二パルス信号
31 計測部
33 パルス出力部
3 Pulse control circuit P 1st pulse signal CP
Claims (5)
入力される前記第一パルス信号の少なくともデューティー比を含む波形情報を計測する計測部と、
前記デューティー比を維持して前記第一パルス信号の周期を変更して前記第二パルス信号を出力するパルス出力部と、
を備えるパルス制御回路。 A pulse control circuit that outputs a second pulse signal to the actuator drive circuit based on the pulse width modulated first pulse signal,
A measurement unit for measuring waveform information including at least a duty ratio of the input first pulse signal;
A pulse output unit that outputs the second pulse signal by changing the period of the first pulse signal while maintaining the duty ratio;
A pulse control circuit comprising:
前記パルス出力部は、前記拡散周期と前記波形情報とに基づいて前記第二パルス信号を出力する請求項1に記載のパルス制御回路。 A random number generation unit, and a diffusion period setting unit that determines a diffusion period that is a period of the second pulse signal based on the random number generated by the random number generation unit,
The pulse control circuit according to claim 1, wherein the pulse output unit outputs the second pulse signal based on the diffusion period and the waveform information.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2005
- 2005-03-25 JP JP2005088687A patent/JP2006269930A/en active Pending
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