JP2008092670A - Pwm信号生成回路およびそれを備えた電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】PWM信号生成回路は、非反転素子31と、反転素子32とを備え、クロック信号の立上りでカウントするカウンタ11と、クロック信号の立下りでカウントするカウンタ12と、比較回路21、22と、マルチプレクサ20とを備え、これらはPWM制御手段10によって制御される。その他の回路要素として、論理和素子33とを備える。PWM信号生成回路は、出力するPWM信号の、周期と論理“H”時間の両方を、クロック周期の1/2の時間間隔で任意に変化させ、PWM信号の分解能を広いデューティ範囲において向上し、広い出力電力範囲において出力電力を細かく制御した電源装置を提供する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態によるPWM信号生成回路1の構成を示す図である。このPWM信号生成回路1は、カウンタ11、12と、比較回路21、22と、マルチプレクサ20とを備え、これらはPWM制御手段10によって制御される。その他の回路要素として、非反転素子31と、反転素子32と、論理和素子33とを備えている。
図3および図4は、本発明の実施形態によるPWM信号生成回路1の動作例を説明する波形図である。以下の説明からも分かるように、例えば図3及び4に示される方法を採用すれば、PWM信号におけるON時間も周期も0.5クロック周期ずつ操作することができる。これにより、図5に示すようなPWM信号のデューティを細かく変化させることができるので、PWM信号の分解能を向上させることができるのである。
図3を参照しながら本発明の実施形態によるPWM信号生成回路1の動作例1を詳細に説明する。
以下、図4を参照しながら本発明の実施形態によるPWM信号生成回路1の動作例2を詳細に説明する。
上述したように、PWM制御手段10には、デューティ設定信号と、非反転クロック信号と、反転クロック信号と、カウンタ11のカウント値と、カウンタ12のカウント値とが入力される。PWM制御手段10は、これらの入力信号に基づいて、カウンタ11、12をリセットするリセット1、2信号と、比較回路21、22に入力されるしきい値と、マルチプレクサ20に入力される出力選択信号を出力する。以下、このPWM制御手段10の動作について詳細に説明する。
しきい値はMとされる。そして、出力選択信号としては、PWM3信号を選択する信号がPWM制御手段10から出力される。
(ii)PWM論理“H”時間=Mクロック周期の場合
しきい値はMとされる。出力選択信号としては、PWM1信号とPWM2信号とを交互に選択する信号がPWM制御手段10から出力される。
しきい値はMとされる。出力選択信号としては、PWM3信号を選択する信号がPWM制御手段10から出力される。
(ii)PWM論理“H”時間=Mクロック周期の場合
しきい値はMとされる。出力選択信号としては、PWM1信号とPWM2信号との一方を選択する信号がPWM制御手段10から出力される。
次に、本発明の実施形態によるPWM信号生成回路1が出力するPWM信号の、周期と論理“H”時間の両方を、適切に制御した場合の効果(技術的意義)を図5乃至図8を用いて説明する。
続いて、以上で説明したPWM信号生成回路を備えた電源装置について説明する。
本実施形態によるPWM信号生成回路は、PWM信号のデューティを制御して所望のPWM信号を生成する回路であり、クロック信号に基づいてクロック数をカウントするカウンタ手段と、カウンタ手段のカウント値としきい値とを比較して出力レベルを変化させ、所望のPWM信号を出力するPWM信号出力手段と、生成すべき所望のPWM信号から定まるデューティ設定信号に基づいてPWM信号の周期としきい値とを変化させて、PWM信号出力手段が出力するPWM信号のデューティを制御するPWM制御手段と、を備える。上記カウンタ手段は、クロック信号の立上りに基づいてカウントする第1のカウンタと、クロック信号の立下りに基づいてカウントする第2のカウンタとで構成される。また、デューティ設定信号は、所望のPWM信号の周期及び論理“H”時間から定められる。このようにすることにより、クロック周波数を上げず、かつクロック非同期の遅延回路を用いずに、PWM信号の分解能をデューティ50%付近において1ビット程度よりもさらに向上させることができる。
Claims (22)
- PWM信号のデューティを制御して所望のPWM信号を生成するPWM信号生成回路であって、
クロック信号に基づいてクロック数をカウントするカウンタ手段と、
前記カウンタ手段のカウント値としきい値とを比較して出力レベルを変化させ、前記所望のPWM信号を出力するPWM信号出力手段と、
前記生成すべき所望のPWM信号から定まるデューティ設定信号に基づいて前記PWM信号の周期と前記しきい値とを変化させて、前記PWM信号出力手段が出力するPWM信号のデューティを制御するPWM制御手段と、
を備えることを特徴とするPWM信号生成回路。 - 前記デューティ設定信号は、前記所望のPWM信号の周期及び論理“H”時間から定められることを特徴とする請求項1に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM制御手段は、前記PWM信号の周期及び/又は論理“H”時間を、前記クロック信号の論理“H”時間及び/又はクロック信号の論理“L”時間分ずつ変化させることを特徴とする請求項1又は2に記載のPWM信号生成回路。
- 前記カウンタ手段は、前記クロック信号の立上りに基づいてカウントする第1のカウンタと、前記クロック信号の立下りに基づいてカウントする第2のカウンタとを備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM信号出力手段は、前記デューティ設定信号から決定される出力選択信号に応答して前記第1のカウンタのカウント値と前記第2のカウンタのカウント値のいずれかを選択する選択手段と、前記しきい値と前記選択されたカウント値とを比較する比較回路とを備えることを特徴とする請求項4に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM信号出力手段は、前記第1のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第1の比較回路と、前記第2のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第2の比較回路と、を備えることを特徴とする請求項4に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM信号出力手段は、さらに、前記デューティ設定信号から決定される出力選択信号に応答して前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号のいずれかを選択して出力する選択手段を備えたことを特徴とする請求項6に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM信号出力手段は、
さらに、前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号との論理和信号及び/又は論理積信号を生成する論理和素子及び/又は論理積素子と、
前記デューティ設定信号から決定される出力選択信号に応答して、前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号と前記論理和信号及び/又は前記論理積信号のいずれかを選択して出力する選択手段を備えることを特徴とする請求項6に記載のPWM信号生成回路。 - 前記PWM制御手段は、前記デューティ設定信号から決定されるカウンタリセット信号に応答して、前記第1及び第2のカウンタをリセットし、初期値に設定することを特徴とする請求項4に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM制御手段は、前記第1及び第2のカウンタの初期値を示さない期間である動作期間を交互に変更してリセットすることを特徴とする請求項9に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM制御手段は、前記第1のカウンタを前記クロック信号の立上りでリセットした直後の前記クロック信号の立下りで前記第2のカウンタをリセットするようにしたことを特徴とする請求項9に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM制御手段は、前記第2のカウンタを前記クロック信号の立下りでリセットした直後の前記クロック信号の立上りで前記第1のカウンタをリセットするようにしたことを特徴とする請求項9に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM制御手段は、前記第1のカウンタを前記クロック信号の立上りでリセットした直後の前記クロック信号の立下りで前記第2のカウンタをリセットし、前記第2のカウンタのリセット直後の前記クロック信号の立上りで前記第1のカウンタをリセットする動作を繰り返すことを特徴とする請求項9に記載のPWM信号生成回路。
- 前記所望のPWM信号の周期がN+(1/2)クロック周期の場合(Nは自然数)、前記PWM制御手段は、前記第1及び第2のカウンタの動作期間をNと(N−1)クロック周期で交互に繰り返してリセットすることを特徴とする請求項10に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM信号出力手段は、
前記第1のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第1の比較回路と、
前記第2のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第2の比較回路と、
前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号との論理和信号及び/又は論理積信号を生成する論理和素子及び/又は論理積素子と、
前記デューティ設定信号から決定される出力選択信号に応答して、前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号と前記論理和信号及び/又は前記論理積信号のいずれかを選択して出力する選択手段と、を備え、
前記所望のPWM信号の論理“H”時間がM+(1/2)クロック周期の場合(Mは自然数)、前記PWM制御手段は、前記しきい値をMに設定し、前記出力選択信号として前記論理和信号及び/又は前記論理積信号を選択する信号を設定することを特徴とする請求項14に記載のPWM信号生成回路。 - 前記PWM信号出力手段は、
前記第1のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第1の比較回路と、
前記第2のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第2の比較回路と、
前記デューティ設定信号から決定される出力選択信号に応答して前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号のいずれかを選択して出力する選択手段と、を備え、
前記所望のPWM信号の論理“H”時間がMクロック周期の場合(Mは自然数)、前記PWM制御手段は、前記しきい値をMに設定し、出力選択信号として前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号を交互に選択する信号を設定することを特徴とする請求項14に記載のPWM生成回路。 - 前記所望のPWM信号の周期がNクロック周期の場合(Nは自然数)、前記PWM制御手段は、前記第1及び第2のカウンタの初期値を示さない期間である動作期間を共に(N−1)クロック周期としてリセットすることを特徴とする請求項9に記載のPWM信号生成回路。
- 前記PWM信号出力手段は、
前記第1のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第1の比較回路と、
前記第2のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第2の比較回路と、
前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号との論理和信号及び/又は論理積信号を生成する論理和素子及び/又は論理積素子と、
前記デューティ設定信号から決定される出力選択信号に応答して、前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号と前記論理和信号及び/又は前記論理積信号のいずれかを選択して出力する選択手段と、を備え、
前記所望のPWM信号の論理“H”時間がM+(1/2)クロック周期の場合(Mは自然数)、前記PWM制御手段は、前記しきい値をMに設定し、前記出力選択信号として前記論理和信号及び/又は前記論理積信号を選択する信号を設定することを特徴とする請求項17に記載のPWM信号生成回路。 - 前記PWM信号出力手段は、
前記第1のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第1の比較回路と、
前記第2のカウンタのカウント値と前記しきい値とを比較して出力レベルを変化させる第2の比較回路と、
前記デューティ設定信号から決定される出力選択信号に応答して前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の比較回路の出力信号のいずれかを選択して出力する選択手段と、を備え、
前記所望のPWM信号の論理“H”時間がMクロック周期の場合(Mは自然数)、前記PWM制御手段は、前記しきい値をMに設定し、出力選択信号として前記第1の比較回路の出力信号と前記第2の出力信号の一方を選択する信号を設定することを特徴とする請求項17に記載のPWM生成回路。 - 電源ライン間で電力を変換する電源装置であって、
複数の電源ラインに接続され、センサとスイッチング素子とを備えた電源回路と、
クロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
前記センサに接続され、前記スイッチング素子のデューティを決定する制御手段と、
前記制御手段と前記スイッチング素子とに接続されたPWM信号生成回路と、を備え、
前記PWM信号生成回路は、PWM信号のデューティを制御して所望のPWM信号を生成するPWM信号生成回路であって、
クロック信号に基づいてクロック数をカウントするカウンタ手段と、
前記カウンタ手段のカウント値としきい値とを比較して出力レベルを変化させ、前記所望のPWM信号を出力するPWM信号出力手段と、
前記生成すべき所望のPWM信号から定まるデューティ設定信号に基づいて前記PWM信号の周期と前記しきい値とを変化させて、前記PWM信号出力手段が出力するPWM信号のデューティを制御するPWM制御手段と、を備えることを特徴とする電源装置。 - 電源ライン間で電力を変換する電源装置であって、
複数の電源ラインに接続され、センサとスイッチング素子とを備えた電源回路と、
クロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
前記センサと前記スイッチング素子とに接続され、前記スイッチング素子のデューティを決定する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、PWM信号のデューティを制御して所望のPWM信号を生成するPWM信号生成回路を有し、
前記PWM信号生成回路は、
クロック信号に基づいてクロック数をカウントするカウンタ手段と、
前記カウンタ手段のカウント値としきい値とを比較して出力レベルを変化させ、前記所望のPWM信号を出力するPWM信号出力手段と、
前記生成すべき所望のPWM信号から定まるデューティ設定信号に基づいて前記PWM信号の周期と前記しきい値とを変化させて、前記PWM信号出力手段が出力するPWM信号のデューティを制御するPWM制御手段と、を備えることを特徴とする電源装置。 - 前記制御手段は、前記PWM信号生成回路を備えたマイクロプロセッサまたはプログラマブルロジックデバイスで構成したことを特徴とする請求項21に記載の電源装置。
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