JP2010068415A - Pulse width modulation waveform generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パルス幅変調(Pulse Width Modulatuin、以降PWMと記す)波形発生装置に関するものである。 The present invention relates to a pulse width modulation (Pulse Width Modulator, hereinafter referred to as PWM) waveform generator.
図18に示すように、U相コイル(51)、V相コイル(52)、W相コイル(53)のそれぞれの一端が互いに接続されたいわゆるスター結線のコイル構造を用いた3相モータ(50)のロータ(図示せず)の励磁電流を制御するために、PWMインバータ(60が一般的に利用される。PWMインバータ(60)は、6つのパワートランジスタ(62、63、62、63、62、63)からなるパワーモジュール(61)と、パワーモジュール(61)の6つのパワートランジスタ(62、63、62、63、62、63)のオンまたはオフを制御するPWM波形発生装置(90)から構成される。 As shown in FIG. 18, a three-phase motor (50 using a so-called star connection coil structure in which one ends of a U-phase coil (51), a V-phase coil (52), and a W-phase coil (53) are connected to each other. The PWM inverter (60) is generally used to control the excitation current of the rotor (not shown) of the motor. The PWM inverter (60) is composed of six power transistors (62, 63, 62, 63, 62). 63) and a PWM waveform generator (90) for controlling on / off of the six power transistors (62, 63, 62, 63, 62, 63) of the power module (61). Composed.
パワーモジュール(61)は、2つのパワートランジスタ(62、63)が直列に接続されたアーム部(64)が3つ並列に配置されており、この3つのアーム部(64)の中間点a、b、cに、U相コイル(51)、V相コイル(52)、W相コイル(53)の他端が、それぞれ接続されている。このU相コイル(51)、V相コイル(52)、W相コイル(53)に接続された6つのパワートランジスタ(62、63、62、63、62、63)のオンまたはオフを制御することにより、U相コイル(51)、V相コイル(52)、W相コイル(53)を流れる電流が制御され、3相モータ(50)のロータ(図示せず)の回転トルクや回転速度が制御される。 In the power module (61), three arm portions (64) in which two power transistors (62, 63) are connected in series are arranged in parallel, and an intermediate point a of the three arm portions (64), The other ends of the U-phase coil (51), the V-phase coil (52), and the W-phase coil (53) are connected to b and c, respectively. Controlling on / off of the six power transistors (62, 63, 62, 63, 62, 63) connected to the U-phase coil (51), V-phase coil (52), and W-phase coil (53) Thus, the current flowing through the U-phase coil (51), the V-phase coil (52), and the W-phase coil (53) is controlled, and the rotational torque and rotational speed of the rotor (not shown) of the three-phase motor (50) are controlled. Is done.
6つのパワートランジスタ(62、63、62、63、62、63)のオンまたはオフを制御するとき、一つのアーム部(64)のハイサイド・トランジスタ(62)とローサイド・トランジスタ(63)が同時にオンされる(アーム短絡と呼ばれる)と、電源70と接地80が短絡し、ハイサイド・トランジスタ(62)とローサイド・トランジスタ(63)に過電流が流れることとなり、ハイサイド・トランジスタ(62)とローサイド・トランジスタ(63)の破損の原因となる。そこで、ハイサイド・トランジスタ(62)がオフした後にローサイド・トランジスタ(63)がオンするまでの間に、または、ローサイド・トランジスタ(63)がオフした後にハイサイド・トランジスタ(62)がオンするまでの間にアーム短絡を防止するために、ハイサイド・トランジスタ(62)およびローサイド・トランジスタ(63)をともにオフにする時間、いわゆるデッドタイムを設ける必要がある。
When controlling on or off of the six power transistors (62, 63, 62, 63, 62, 63), the high side transistor (62) and the low side transistor (63) of one arm portion (64) are simultaneously turned on. When turned on (called an arm short circuit), the
最も一般的なPWM波形発生装置(90)により、デッドタイムを設けた相補型PWM信号の発生方法を説明するタイミング・チャートを図19に示す。図19に示す方法は、「計数値を順次増加する」(以降、インクリメントと記す)動作または「計数値を順次減少する」(以降、デクリメントと記す)動作を行うことが可能な両方向カウンタを使用して、その計数値で形成される三角搬送波信号とデューティ値を比較して、その比較結果に基づいて、ハイサイド・トランジスタ(62)をオンまたはオフする信号(以降、ハイサイドPWM信号GHと記す)およびローサイド・トランジスタ(63)をオンまたはオフする信号(以降、ローサイドPWM信号GLと記す)を発生させ、ハイサイド・トランジスタ(62)のオンからローサイド・トランジスタ(63)のオンに切り換える際のデッドタイムの生成に遅延回路を用いて、アーム短絡を防止する方法である。図19では、PWM波形発生装置(90)をデジタル回路で構成した場合を想定しているが、アナログ回路でも同様の機能を実現するPWM波形発生装置(90)を構成することができる。 FIG. 19 shows a timing chart for explaining a method of generating a complementary PWM signal having a dead time by the most general PWM waveform generator (90). The method shown in FIG. 19 uses a bidirectional counter capable of performing an operation of “increasing the count value sequentially” (hereinafter referred to as increment) or an operation of “decreasing the count value sequentially” (hereinafter referred to as decrement). Then, the triangular carrier wave signal formed by the count value is compared with the duty value, and a signal for turning on or off the high side transistor (62) based on the comparison result (hereinafter referred to as the high side PWM signal GH) And a signal for turning on or off the low-side transistor (63) (hereinafter referred to as a low-side PWM signal GL) and switching from turning on the high-side transistor (62) to turning on the low-side transistor (63) This is a method of preventing an arm short circuit by using a delay circuit for generating the dead time. In FIG. 19, it is assumed that the PWM waveform generator (90) is configured by a digital circuit, but the PWM waveform generator (90) that realizes the same function can also be configured by an analog circuit.
図19では、クロック信号(図示せず)およびカウント方向信号DIRにより、両方向カウンタがインクリメント動作とデクリメント動作を交互に繰り返し、両方向カウンタの計数値で三角搬送波を形成し、両方向カウンタの計数値ud_cntとデューティ値dutyを比較し、それらが一致した(duty=ud_cnt)ときにCMP信号(CMP=1)が発生されることを示している。この例では、両方向カウンタは、DIR=0でインクリメントし、DIR=1でデクリメントしている。 In FIG. 19, the bidirectional counter alternately repeats the increment operation and the decrement operation by a clock signal (not shown) and the count direction signal DIR to form a triangular carrier wave with the count value of the bidirectional counter, and the count value ud_cnt of the bidirectional counter The duty values duty are compared, and it is shown that a CMP signal (CMP = 1) is generated when they match (duty = ud_cnt). In this example, the bidirectional counter increments with DIR = 0 and decrements with DIR = 1.
図19では、遅延回路として、デクリメント動作のみを行う単方向カウンタ(以降、遅延カウンタと記し、その計数値をDTcntとする)を使用した例を示している。CMP信号が発生した時に、初期値として所定のデッドタイムに対応する計数値tdが遅延カウンタに設定されて(DTcnt=td)、デクリメント動作を開始する。遅延カウンタがカウントアップした(DTcnt=0)ときに、CMPdly信号(CMPdly=1)を発生する。DIR信号、CMP信号およびCMPdly信号に基づき、デッドタイムを設けた相補型PWM波形信号(ハイサイドPWM信号GH,ローサイドPWM信号GL)を発生する。 FIG. 19 shows an example in which a unidirectional counter that performs only a decrement operation (hereinafter referred to as a delay counter and its count value is DTcnt) is used as the delay circuit. When the CMP signal is generated, a count value td corresponding to a predetermined dead time is set as an initial value in the delay counter (DTcnt = td), and a decrement operation is started. When the delay counter counts up (DTcnt = 0), a CMPdly signal (CMPdly = 1) is generated. Based on the DIR signal, the CMP signal, and the CMPdly signal, complementary PWM waveform signals (high-side PWM signal GH, low-side PWM signal GL) having a dead time are generated.
図19の時刻t1およびt3において、DIR=0のときにCMP信号が発生したので、ハイサイドPWM信号GHを「0」にするとともに、遅延カウンタを計数値DTcnt=tdからデクリメント動作を開始させる。そして、遅延カウンタがカウントアップしてCMPdly信号が発生したときにローサイドPWM信号GLを「1」にするとともに、遅延カウンタの動作を停止する。すなわち、ハイサイドPWM信号GHを「0」にしてから、計数値tdに対応する遅延時間が経過したら、ローサイドPWM信号GLを「1」にするとともに、遅延カウンタの動作を停止する。 At time t1 and t3 in FIG. 19, since the CMP signal is generated when DIR = 0, the high-side PWM signal GH is set to “0” and the delay counter starts the decrement operation from the count value DTcnt = td. When the delay counter counts up and the CMPdly signal is generated, the low-side PWM signal GL is set to “1” and the operation of the delay counter is stopped. That is, when the delay time corresponding to the count value td has elapsed since the high-side PWM signal GH is set to “0”, the low-side PWM signal GL is set to “1” and the operation of the delay counter is stopped.
また、図19の時刻t2およびt4において、DIR=1のときにCMP信号が発生したので、ローサイドPWM信号GLを「0」にするとともに、遅延カウンタをDTcnt=tdからデクリメント動作を開始させる。そして、遅延カウンタがカウントアップしてCMPdly信号が発生したときにローサイドPWM信号GHを「1」にするとともに、遅延カウンタの動作を停止する。すなわち、ローサイドPWM信号GLを「0」にしてから、計数値tdに対応する遅延時間が経過したら、ハイサイドPWM信号GHを「1」にするとともに、遅延カウンタの動作を停止する。 Further, at time t2 and t4 in FIG. 19, since the CMP signal is generated when DIR = 1, the low-side PWM signal GL is set to “0” and the delay counter is started to decrement from DTcnt = td. When the delay counter counts up and the CMPdly signal is generated, the low-side PWM signal GH is set to “1” and the operation of the delay counter is stopped. That is, after the low side PWM signal GL is set to “0”, when the delay time corresponding to the count value td has elapsed, the high side PWM signal GH is set to “1” and the operation of the delay counter is stopped.
このようにすることで、ハイサイド・トランジスタ(62)がオフした後にローサイド・トランジスタ(63)がオンするまでの間、または、ローサイド・トランジスタ(63)がオフした後にハイサイド・トランジスタ(62)がオンするまでの間にデッドタイムを設けることができる。 Thus, the high side transistor (62) is turned on after the high side transistor (62) is turned off until the low side transistor (63) is turned on, or after the low side transistor (63) is turned off. It is possible to provide a dead time before turning on.
図19の例では、デューティ値dutyと両方向カウンタの計数値ud_cntが一致した(duty=ud_cnt)ときに、CMP=1を発生させると同時に遅延カウンタを動作させて、遅延カウンタがカウントアップしたら、CMPdly=1を発生させているが、それをデューティ値dutyと両方向カウンタの計数値ud_cntの大小比較を行い、その比較結果が変化したときに、その比較結果に基づいて、CMP=1を発生させ、遅延カウンタを動作させるようにする。そうすることで、デューティ値dutyの変化に即応した相補型PWM波形信号を出力することができる。その例を図20の時刻t1および図21の時刻t1に示す。 In the example of FIG. 19, when the duty value duty matches the count value ud_cnt of the bidirectional counter (duty = ud_cnt), CMP = 1 is generated and the delay counter is operated at the same time. = 1 is generated, but the duty value duty is compared with the count value ud_cnt of the bidirectional counter, and when the comparison result changes, CMP = 1 is generated based on the comparison result, Activate the delay counter. By doing so, it is possible to output a complementary PWM waveform signal that responds quickly to changes in the duty value duty. Examples thereof are shown at time t1 in FIG. 20 and time t1 in FIG.
このような遅延回路を使用してデッドタイムを生成する方法では、デューティが0%または100%においても、デッドタイムが生成されることから、いわゆるフルデューティのPWM波形信号を発生することができない。 In the method of generating the dead time using such a delay circuit, the dead time is generated even when the duty is 0% or 100%, so that a so-called full-duty PWM waveform signal cannot be generated.
これに対し、デッドタイムを有し、フルデューティ可能なPWM波形発生装置についての発明がある(特許文献1参照)。この発明は、相補型PWM波形信号において、ハイサイドPWM信号GHとローサイドPWM信号GLの切り換え時に、必ずデッドタイム(ノーオーバーラップ時間)を有し、かつ、デューティ値が0%から100%まで(フルデューティ)出力可能な相補型PWM波形出力を行うものである。 On the other hand, there is an invention relating to a PWM waveform generator having a dead time and capable of full duty (see Patent Document 1). In the complementary PWM waveform signal, the present invention always has a dead time (no overlap time) at the time of switching between the high-side PWM signal GH and the low-side PWM signal GL, and the duty value ranges from 0% to 100% ( Complementary PWM waveform output capable of full duty output is performed.
上記発明のPWM波形発生装置のPWM信号を生成する方法を説明するタイミング・チャートを図22に示す。同時に、インクリメント動作とデクリメント動作を交互に繰り返し、かつ、デッドタイムに相当する時間差を有する2つの両方向カウンタTCNT3とTCNT4、計数値が高い領域(TCDRとTGR3の間Tb1)と低い領域(ゼロとTDDRの間Tb2)でのみインクリメント動作とデクリメント動作とを行い、それ以外ではカウントを停止する両方向カウンタTCNTSを使用し、デューティ値が格納されているTGR4レジスタの内容と3つの両方向カウンタの計数値とそれぞれ比較して、それらの比較結果に基づいて、ハイサイドPWM信号に相当する正相出力信号GHと、ローサイドPWM信号に相当する逆相出力信号GLを発生する。 FIG. 22 shows a timing chart for explaining a method for generating a PWM signal of the PWM waveform generator of the present invention. At the same time, the increment operation and the decrement operation are alternately repeated, and two bidirectional counters TCNT3 and TCNT4 having a time difference corresponding to the dead time, a high count value region (Tb1 between TCDR and TGR3) and a low count region (zero and TDDR) During the interval Tb2), the increment and decrement operations are performed only. Otherwise, the count counter TCNTS is used to stop the count. The contents of the TGR4 register storing the duty value and the count values of the three bidirectional counters are respectively used. In comparison, based on the comparison result, a normal phase output signal GH corresponding to the high side PWM signal and a negative phase output signal GL corresponding to the low side PWM signal are generated.
このようにデッドタイムに相当する時間差を有する2つの両方向カウンタを用いて、デッドタイムを生成する方法は、タイミング・チャートにおいて、2つの両方向カウンタの計数値を表すラインとデューティ値のラインが水平方向で交差する時間、すなわち、デッドタイムの期間は、デューティ値が保持されなければならない。それは、デューティ値が格納されるTGR4レジスタの内容が変更されると、タイミング・チャートにおいて、見かけ上、TGR4の垂直方向のラインが発生し、それが両方向カウンタの計数値のラインと交差する場合、所定のデッドタイムを生成できないからである。 In this way, the dead time is generated using the two bidirectional counters having a time difference corresponding to the dead time. In the timing chart, the line representing the count value of the two bidirectional counters and the duty value line are arranged in the horizontal direction. The duty value must be maintained during the crossing time, i.e., the dead time period. That is, when the contents of the TGR4 register in which the duty value is stored is changed, an apparent vertical line of TGR4 is generated in the timing chart, and this crosses the count value line of the bidirectional counter. This is because a predetermined dead time cannot be generated.
したがって、デューティ値が変更されてもすぐにTGR4レジスタに設定せずに、一旦、別のレジスタTemp_R(図示せず)に格納して、適切なタイミングになったら、Temp_RレジスタからTGR4レジスタに転送するように構成されている。その転送タイミングは、図22のTb1区間の終わり、またはTb1およびTb2の区間の終わりになっている。それでも、Tb1およびTb2の区間内でデューティ値が変更された場合、変更されたデューティ値がTemp_Rレジスタに格納され、それがそれらの期間の終わりにTemp_RレジスタからTGR4レジスタに転送されると、適切なPWM波形信号が生成できなくなる場合がある。 Therefore, even if the duty value is changed, it is not immediately set in the TGR4 register, but is temporarily stored in another register Temp_R (not shown), and transferred from the Temp_R register to the TGR4 register at an appropriate timing. It is configured as follows. The transfer timing is the end of the Tb1 section in FIG. 22, or the end of the Tb1 and Tb2 sections. Nevertheless, if the duty value is changed within the interval between Tb1 and Tb2, the changed duty value is stored in the Temp_R register and transferred to the TGR4 register from the Temp_R register at the end of those periods. The PWM waveform signal may not be generated.
そのため、それらの期間をTemp_R禁止区間とし、更に別のレジスタBR(図示せず)を設け、Temp_R禁止区間内で変更されたデューティ値を一旦BRレジスタに格納し、そのTemp_R禁止区間の終わりに、Temp_Rレジスタの内容をTGR4レジスタに転送するとともに、BRレジスタの内容をTemp_Rレジスタに転送するようにしている。それ以外のta区間では、デューティ値を変更すると、デューティ値はBRレジスタに格納されると同時にTemp_Rレジスタに格納される。その結果、デューティ値を格納するレジスタは3層構造になり、デューティ値の変更に対して遅れたPWM波形信号が生成される。
《一般的なPWM波形発生装置の課題》
最も一般的なPWM波形発生装置(90)で採用されている、遅延カウンタを使用したデッドタイム生成方法では、デューティ値が上限値(デューティ100%)近傍および下限値(デューティ0%)近傍で、所望のデューティのPWM波形信号を発生することができないという問題がある。以下に、図20および図21にて、それについて説明する。
<< Problems of general PWM waveform generator >>
In the dead time generation method using a delay counter adopted in the most general PWM waveform generator (90), the duty value is in the vicinity of the upper limit value (
図20は、デューティ値dutyが下限値0(ゼロ)に設定された場合のPWM波形信号の発生方法を説明するためのタイミング・チャートである。duty=0(デューティ0%)に設定された場合は、ローサイドPWM信号GLを常時「1」にし、ローサイド・トランジスタを連続してオンしたい。すなわち、ローサイドPWM信号GLが「0」になる時間をなくしたい。
FIG. 20 is a timing chart for explaining a method of generating a PWM waveform signal when the duty value duty is set to the lower limit value 0 (zero). When duty = 0 (
しかしながら、図20の時刻t2(t3)において、duty=ud_cnt=0となり、CMP=1が発生されると、ローサイドPWM信号GLが一旦「0」になり、ローサイド・トランジスタをオフする。同時に、遅延カウンタが計数値DTcnt=td(デッドタイム値)からデクリメント動作を開始する。そして、遅延カウンタがカウントアップ(DTcnt=0)して、CMPdly=1が発生されると、遅延カウンタの動作を停止するとともに、ローサイドPWM信号GLを再び「1」にして、ローサイド・トランジスタをオンにする。したがって、duty=0(デューティ0%)のときでも、ローサイドPWM信号GLは遅延時間(デッドタイム)だけ「0」が出力され、ローサイド・トランジスタをオフする時間が発生する。すなわち、ローサイドPWM信号GLを常時「1」にし、ローサイド・トランジスタを連続してオンとすることができない。
However, at time t2 (t3) in FIG. 20, when duty = ud_cnt = 0 and CMP = 1 is generated, the low-side PWM signal GL once becomes “0”, and the low-side transistor is turned off. At the same time, the delay counter starts a decrement operation from the count value DTcnt = td (dead time value). When the delay counter counts up (DTcnt = 0) and CMPdly = 1 is generated, the operation of the delay counter is stopped and the low side PWM signal GL is set to “1” again to turn on the low side transistor. To. Therefore, even when duty = 0 (
図21は、デューティ値dutyが上限値Tph(三角搬送波の半周期に対応する値)に設定された場合に発生されるPWM波形信号を説明するためのタイミング・チャートである。duty=Tph(デューティ100%)に設定された場合は、ハイサイドPWM信号GHを常時「1」とし、ハイサイド・トランジスタを連続してオンしたい。すなわち、ハイサイドPWM信号GHが「0」になる時間をなくしたい。
FIG. 21 is a timing chart for explaining a PWM waveform signal generated when the duty value duty is set to the upper limit value Tph (a value corresponding to a half cycle of a triangular carrier wave). When duty = Tph (
しかしながら、図21の時刻t2(t3)において、duty=ud_cnt=Tphとなり、CMP=1が発生されると、ハイサイドPWM信号GHが一旦「0」になり、遅延カウンタが計数値DTcnt=tdからデクリメント動作を開始する。そして、遅延カウンタがカウントアップ(DTcnt=0)して、CMPdly=1が発生されると、遅延カウンタの動作を停止するとともに、ハイサイドPWM信号GHを再び「1」になる。そのため、duty=Tph(デューティ100%)のときでも、ハイサイドPWM信号GHは遅延時間(デッドタイム値td)だけ「0」が出力され、ハイサイド・トランジスタをオフする時間が発生する。すなわち、ハイサイドPWM信号GHを常時「1」にし、ハイサイド・トランジスタを連続してオンとすることができない。
However, at time t2 (t3) in FIG. 21, when duty = ud_cnt = Tph and CMP = 1 is generated, the high-side PWM signal GH once becomes “0”, and the delay counter counts from the count value DTcnt = td. Start decrement operation. When the delay counter counts up (DTcnt = 0) and CMPdly = 1 is generated, the operation of the delay counter is stopped and the high-side PWM signal GH is set to “1” again. Therefore, even when duty = Tph (
このように、三角搬送波を形成する両方向カウンタとデッドタイムを生成する遅延カウンタを使用した方法では、デューティ0%からデューティ100%までに対応するハイサイドPWM信号GHおよびローサイドPWM信号GLを発生できないことから、フルデューティのPWM波形信号を出力できないという課題がある。 As described above, the method using the bidirectional counter that forms the triangular carrier wave and the delay counter that generates the dead time cannot generate the high-side PWM signal GH and the low-side PWM signal GL corresponding to the duty from 0% to 100%. Therefore, there is a problem that a full-duty PWM waveform signal cannot be output.
特許文献1に記されたPWM波形発生装置では、デッドタイムを生成するために、3つの両方向カウンタのうちのいずれか2つの両方向カウンタの時間差(デッドタイムに相当)を利用していることから、それらの計数値と比較するデューティ値は適切なタイミングで設定されなければならない。そのために、デューティ値を記憶するレジスタが3層構造になり、デューティ値の変更が実際に出力に反映されるまで、最大でPWM搬送波の約1周期分またはその約半周期分の遅れが発生するという問題がある。
In the PWM waveform generator described in
また、デッドタイムを有し、フルデューティ可能な相補型PWM波形信号を生成するために、3つの両方向カウンタを使用している。インクリメントおよびデクリメントの両方向にカウント可能な両方向カウンタは、インクリメントまたはデクリメントのいずれか一方の方向のみにカウントする単方向カウンタと比較すると回路規模が大きい。さらに、デューティ値を記憶するレジスタの3層構造化により、回路構成が複雑化し、回路規模も大きくなる。回路規模が大きくなると、使用するトランジスタの数が多くなってしまうというデメリットがある。 Also, three bidirectional counters are used to generate a complementary PWM waveform signal having a dead time and capable of full duty. A bidirectional counter that can count in both increment and decrement directions has a larger circuit scale than a unidirectional counter that counts only in one direction of increment or decrement. Further, the three-layer structure of the register for storing the duty value complicates the circuit configuration and increases the circuit scale. As the circuit scale increases, there is a demerit that the number of transistors used increases.
従来の一般的なPWM波形発生装置(90)では、所定のデッドタイムを生成する遅延カウンタ(遅延回路)を1つしか備えておらず、「ハイサイド・トランジスタがオン、かつ、ローサイド・トランジスタがオフ」から「ハイサイド・トランジスタがオフ、かつ、ローサイド・トランジスタがオン」へ変更する場合の第1デッドタイムと、「ハイサイド・トランジスタがオフ、かつ、ローサイド・トランジスタがオン」から「ハイサイド・トランジスタがオン、かつ、ローサイド・トランジスタがオフ」へ変更する場合の第2デッドタイムも、同じ時間となる。これは、特許文献1に記されたPWM波形発生装置も設定できるデッドタイムは1つで、第1デッドタイムと第2デッドタイムは同じ時間となる。
The conventional general PWM waveform generator (90) has only one delay counter (delay circuit) for generating a predetermined dead time, and “the high side transistor is on and the low side transistor is on. The first dead time when changing from “off” to “high-side transistor off and low-side transistor on” and “high-side transistor off and low-side transistor on” to “high-side The second dead time when the transistor is turned on and the low-side transistor is turned off is the same time. This is because the PWM waveform generator described in
一般的に、トランジスタのスイッチング速度は、使用するパワーデバイスで異なる。また、ハイサイド・トランジスタおよびローサイド・トランジスタに同じトランジスタを使用しも、回路構成の違いで、ハイサイド側とローサイド側のスイッチング速度が異なる場合がある。そのような場合、第1デッドタイムおよび第2デッドタイムは、デッドタイムの長い方に合わせて共通のデッドタイムを設定することになり、「ハイサイド・トランジスタがオン、かつ、ローサイド・トランジスタがオフ」から「ハイサイド・トランジスタがオフ、かつ、ローサイド・トランジスタがオン」にする場合、「ハイサイド・トランジスタがオフ、かつ、ローサイド・トランジスタがオン」から「ハイサイド・トランジスタがオン、かつ、ローサイド・トランジスタがオフ」にする場合、それぞれに最適なスイッチング動作を行えないという課題がある。 In general, the switching speed of a transistor differs depending on the power device used. Even when the same transistor is used as the high-side transistor and the low-side transistor, the switching speed on the high-side side and the low-side side may be different depending on the circuit configuration. In such a case, for the first dead time and the second dead time, a common dead time is set in accordance with the longer dead time, and “the high side transistor is on and the low side transistor is off. ”To“ High-side transistor off and low-side transistor on ”,“ High-side transistor off and low-side transistor on ”to“ High-side transistor on and low-side transistor on ” When the transistor is turned off, there is a problem that the optimum switching operation cannot be performed for each.
そこで、本発明の目的は、デッドタイム生成に遅延カウンタを採用してデューティ値の変更に遅れることなくPWM波形信号を発生すること、遅延カウンタを利用したデッドタイム生成方法でもフルデューティのPWM波形信号を発生すること、および、第1デッドタイムおよび第2デッドタイムを個別に設定してパワーモジュールに最適なスイッチング動作を行えるようにすることである。さらに、それらを実現するPWM波形発生装置において、構成の簡単化と回路の小規模化を実現することである。 Therefore, an object of the present invention is to use a delay counter for dead time generation to generate a PWM waveform signal without delay in changing the duty value, and to generate a full-duty PWM waveform signal even in a dead time generation method using the delay counter. And the first dead time and the second dead time are individually set so that the optimum switching operation for the power module can be performed. Furthermore, in the PWM waveform generator which realizes them, the simplification of the configuration and the miniaturization of the circuit are realized.
従来方式での課題を解決するために、本発明のPWM波形発生装置(1)において、デューティ値の変更に遅れることなくPWM波形信号を発生するために遅延カウンタを採用し、フルデューティ可能なPWM波形信号を発生するためにインクリメント動作を行うカウンタとデクリメント動作を行うカウンタを使用し、それらを計数値の高い領域と低い領域の二箇所でデッドタイム値に対応する期間で交差するように動作させ、それらの計数値で目標デューティ値と比較する三角搬送波を形成する。次に、三角搬送波およびPWM波形信号の発生方法の概略について説明する。 In order to solve the problems in the conventional method, the PWM waveform generator (1) of the present invention employs a delay counter to generate a PWM waveform signal without delaying the change of the duty value, and is capable of full duty. Use a counter that performs an increment operation and a counter that performs a decrement operation to generate a waveform signal, and operate them so that they intersect in a period corresponding to the dead time value in two locations, a high count value region and a low count value region. Then, the triangular carrier wave to be compared with the target duty value is formed by these count values. Next, an outline of a method for generating a triangular carrier wave and a PWM waveform signal will be described.
本発明のPWM波形発生装置(1)は、インクリメント動作を行うカウンタとデクリメント動作を行うカウンタを制御し、三角搬送波を形成する、それらのカウンタの計数値を出力する三角搬送波制御部(2)と、三角搬送波制御部(2)から供給される計数値と外部の制御装置から供給される目標デューティ値とを比較し、その比較結果に基づいて、デッドタイムを設けた相補型PWM波形信号を出力するPWM波形出力制御部(3)とを備える。 The PWM waveform generator (1) according to the present invention controls a counter that performs an increment operation and a counter that performs a decrement operation, forms a triangular carrier wave, and outputs a count value of these counters. Compares the count value supplied from the triangular carrier wave control unit (2) with the target duty value supplied from the external control device, and outputs a complementary PWM waveform signal with dead time based on the comparison result And a PWM waveform output control unit (3).
PWM波形発生装置(1)を動作させるには、第1設定値L1、第1設定値L1よりも小さい第2設定値L2、第2設定値L2よりも小さい第3設定値L3(=第1デッドタイム値td1)、第2デッドタイム値td2、PWMクロックモード指令値CKMやPWMスタート・フラグなどを含むPWM制御データcmdおよび目標デューティ値dutyが設定値レジスタ(4)に格納される必要がある。 In order to operate the PWM waveform generator (1), the first set value L1, the second set value L2 smaller than the first set value L1, and the third set value L3 smaller than the second set value L2 (= first The dead time value td1), the second dead time value td2, the PWM control data cmd including the PWM clock mode command value CKM and the PWM start flag, and the target duty value duty need to be stored in the set value register (4). .
[L1、L2、L3の定義]
ここで、三角搬送波周期に対応する値をT、相補型PWM波形信号(GH,GL)を「(1,0)から(0,1)へ切換える」ときのデッドタイムに対応する第1デッドタイム値をtd1、「(0,1)から(1,0)へ切換える」ときのデッドタイムに対応する第2デッドタイム値をtd2と表すと、第1設定値L1、第2設定値L2および第3設定値L3はそれぞれ、L1=(T+td1+td2)/2、L2=(T+td1−td2)/2、L3=td1と定義する。
[Definition of L1, L2, and L3]
Here, the value corresponding to the triangular carrier wave period is T, and the first dead time corresponding to the dead time when the complementary PWM waveform signal (GH, GL) is “switched from (1, 0) to (0, 1)”. When the value is td1, and the second dead time value corresponding to the dead time when “switching from (0, 1) to (1, 0)” is represented by td2, the first set value L1, the second set value L2, and the second The three set values L3 are defined as L1 = (T + td1 + td2) / 2, L2 = (T + td1−td2) / 2, and L3 = td1, respectively.
三角搬送波制御部(2)は、第1制御部(21)、第1カウンタ(22)、第2カウンタ(23)、第1選択器(24)、第2選択器(25)、第1比較器(26)および第2比較器(27)を備え、PWM波形出力制御部(3)、設定値レジスタ(4)およびPWMクロック生成部(5)に接続され、設定値レジスタ(4)からPWMスタート信号STR、PWMクロック信号CK0、第1設定値L1、第2設定値L2および第3設定値L3が供給される。 The triangular carrier wave control unit (2) includes a first control unit (21), a first counter (22), a second counter (23), a first selector (24), a second selector (25), and a first comparison. (26) and a second comparator (27), connected to the PWM waveform output control unit (3), the set value register (4), and the PWM clock generation unit (5). From the set value register (4) to the PWM A start signal STR, a PWM clock signal CK0, a first set value L1, a second set value L2, and a third set value L3 are supplied.
第1カウンタ(22)は、ゼロ値から第1設定値L1までインクリメント動作をし、第1カウンタ(22)の計数値ucntを出力する。第2カウンタ(23)は第1設定値L1または第3設定値L3からゼロ値までデクリメント動作をし、第2カウンタ(23)の計数値dcntを出力するとともに、カウントアップしたときに第2カウンタゼロ信号ZC2を発生して出力する。 The first counter (22) increments from the zero value to the first set value L1, and outputs the count value ucnt of the first counter (22). The second counter (23) decrements from the first set value L1 or the third set value L3 to the zero value, outputs the count value dcnt of the second counter (23), and the second counter when counted up. Generate and output a zero signal ZC2.
第1選択器(24)は、第1制御部(21)から供給される第1選択指令信号SL1に基づき、設定値レジスタ(4)から供給される第1設定値L1および第2設定値L2のいずれか一方を選択して出力し、第1比較器(26)に供給する。第2選択器(25)は、第1制御部(2)から供給される第2選択指令信号SL2に基づき、設定値レジスタ(4)から供給される第1設定値L1および第3設定値L3のいずれか一方を選択して出力し、第2比較器(27)に供給する。 The first selector (24), based on the first selection command signal SL1 supplied from the first controller (21), the first set value L1 and the second set value L2 supplied from the set value register (4). Is selected and output, and supplied to the first comparator (26). The second selector (25), based on the second selection command signal SL2 supplied from the first controller (2), the first set value L1 and the third set value L3 supplied from the set value register (4). Is selected and output, and supplied to the second comparator (27).
第1比較器(26)は、インクリメント動作中の第1カウンタ(22)の計数値ucntと第1選択器(24)から供給される第1設定値L1または第2設定値L2とを比較し、それらが一致したときに第1比較信号CM1を発生して出力し、第1制御部(21)に供給する。第2比較器(27)は、デクリメント動作中の第2カウンタ(23)の計数値dcntと第3設定値L3を比較し、それらが一致したときに第2比較信号CM2を発生して出力し、第1制御部(21)に供給する。 The first comparator (26) compares the count value ucnt of the first counter (22) during the increment operation with the first set value L1 or the second set value L2 supplied from the first selector (24). When they match, the first comparison signal CM1 is generated and output and supplied to the first controller (21). The second comparator (27) compares the count value dcnt of the second counter (23) during the decrement operation with the third set value L3, and generates and outputs the second comparison signal CM2 when they match. To the first control unit (21).
第1制御部(21)は、PWMスタート信号STRが供給されて第1カウンタ(22)の動作を開始するとき、または、第2選択指令信号SL2および第2比較信号CM2により第2カウンタ(23)の計数値dcntと第3設定値L3が一致したと判断したときは、第1カウンタ(22)に対しゼロ値からのインクリメント動作の開始を指令する第1カウンタ制御信号SC1および第1カウンタクロック信号CK1を発生または更新して供給し、第1選択器(24)に対し第2設定値L2の選択を指令する第1選択指令信号SL1を発生または更新して供給する。 When the PWM start signal STR is supplied to start the operation of the first counter (22), or the first control unit (21) uses the second selection command signal SL2 and the second comparison signal CM2 to start the second counter (23 ) And the third set value L3, the first counter control signal SC1 for instructing the first counter (22) to start the increment operation from the zero value and the first counter clock. The signal CK1 is generated or updated and supplied, and the first selection command signal SL1 for instructing the first selector (24) to select the second set value L2 is generated or updated and supplied.
第1制御部(21)は、また、デクリメント動作中の第2カウンタ(23)から第2カウンタ(23)がゼロになったことを通知する第2カウンタゼロ信号ZC2が供給されたときは、第2カウンタ(23)に対しデクリメント動作を停止し、第2選択器(25)から供給される第1設定値L1の読み込みを指令する第2カウンタ制御信号SC2を発生または更新して供給する。 When the second counter zero signal ZC2 notifying that the second counter (23) has become zero is supplied from the second counter (23) during the decrement operation, the first control unit (21) The decrement operation is stopped with respect to the second counter (23), and a second counter control signal SC2 for instructing reading of the first set value L1 supplied from the second selector (25) is generated or updated and supplied.
第1制御部(21)は、また、第2カウンタ(23)に対し、PWMスタート信号STRが供給されて第2カウンタ(23)の動作を開始するときは第3設定値L3からの、または、インクリメント動作中の第1カウンタ(22)が第2設定値L2に達したことを通知する第1比較信号CM1が第1比較器(26)から供給されたときは第1設定値L1からの、デクリメント動作の開始を指令する第2カウンタ制御信号SC2および第2カウンタクロック信号CK2を発生または更新して供給するとともに、第1選択器(24)に対し第1設定値L1の選択を指令する第1選択指令信号SL1を発生または更新して供給する。 The first controller (21) also supplies the second counter (23) with the PWM start signal STR and starts the operation of the second counter (23) from the third set value L3, or When the first comparison signal CM1 notifying that the first counter (22) during the increment operation has reached the second set value L2 is supplied from the first comparator (26), the first set value L1 The second counter control signal SC2 and the second counter clock signal CK2 for instructing the start of the decrement operation are generated or updated and supplied, and the first selector (24) is instructed to select the first set value L1. The first selection command signal SL1 is generated or updated and supplied.
第1制御部(21)は、また、インクリメント動作中の第1カウンタ(22)が第1設定値L1に達したことを通知する第1比較信号CM1が第1比較器(26)から供給されたときは、第1カウンタ(22)に対しインクリメント動作を停止し、計数値をゼロ値にクリアすることを指令する第1カウンタ制御信号SC1を発生または更新して供給する。 The first controller (21) is also supplied with a first comparison signal CM1 from the first comparator (26) for notifying that the first counter (22) during the increment operation has reached the first set value L1. When this occurs, the increment operation is stopped for the first counter (22), and the first counter control signal SC1 that instructs to clear the count value to zero is generated or updated and supplied.
このように、第1制御部(21)は、第1デッドタイム値td1と同じに設定されるゼロ値から第3設定値L3の間、および、第2デッドタイム値td2と同じに設定される第2設定値L2から第1設定値L1の間において、第1カウンタ(22)と第2カウンタ(23)とを同時に動作させ、第3設定値L3と第2設定値L2の間では、第1カウンタ(22)または第2カウンタ(23)のいずれか一方を動作させるように第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)を制御する。 Thus, the first control unit (21) is set between the zero value and the third set value L3, which are set to be the same as the first dead time value td1, and the same as the second dead time value td2. The first counter (22) and the second counter (23) are operated simultaneously between the second set value L2 and the first set value L1, and between the third set value L3 and the second set value L2, The first counter (22) and the second counter (23) are controlled so that either the first counter (22) or the second counter (23) is operated.
第1制御部(21)は、また、第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)の動作状態に対応するカウンタモード値Smを設定し出力する。 The first controller (21) also sets and outputs a counter mode value Sm corresponding to the operating states of the first counter (22) and the second counter (23).
三角搬送波制御部(2)は、三角搬送波を形成する第1カウンタ(22)の計数値ucnt、第2カウンタ(23)の計数値dcnt、並びに、第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)の動作状態を表すカウンタモード値SmをPWM波形出力制御部(3)に供給される。 The triangular carrier wave control unit (2) includes the count value ucnt of the first counter (22) forming the triangular carrier wave, the count value dcnt of the second counter (23), and the first counter (22) and the second counter (23 ) Is supplied to the PWM waveform output control unit (3).
PWM波形出力制御部(3)は、三角搬送波制御部(2)、設定値レジスタ(4)およびPWMクロック生成部(5)に接続され、三角搬送波制御部(2)から第1カウンタ(22)の計数値ucnt、第2カウンタ(23)の計数値dcntおよびカウンタモード値Smが供給され、設定値レジスタ(4)からは、第1デッドタイム値td1、第2デッドタイム値td2、目標デューティ値dutyおよびPWMスタート信号STRが供給され、PWMクロック生成部(5)からはPWMクロック信号CK0が供給される。 The PWM waveform output control unit (3) is connected to the triangular carrier wave control unit (2), the set value register (4) and the PWM clock generation unit (5), and the first counter (22) from the triangular carrier wave control unit (2). Count value ucnt, the count value dcnt of the second counter (23) and the counter mode value Sm are supplied from the set value register (4), the first dead time value td1, the second dead time value td2, the target duty value The duty and the PWM start signal STR are supplied, and the PWM clock signal CK0 is supplied from the PWM clock generation unit (5).
PWM波形出力制御部(3)は、第2制御部(31)、第3カウンタ(32)、第3選択器(33)、第3比較器(34)および第4比較器(35)を備え、相補型PWM波形信号を発生または更新して出力する。 The PWM waveform output control unit (3) includes a second control unit (31), a third counter (32), a third selector (33), a third comparator (34), and a fourth comparator (35). The complementary PWM waveform signal is generated or updated and output.
第3比較器(34)は、目標デューティ値dutyと第1カウンタ(22)の計数値ucntを比較し、その大小比較結果である第3比較信号CM3を発生して出力し、第4比較器(35)目標デューティ値dutyと第2カウンタ(23)の計数値dcntを比較し、その大小比較結果である第4比較信号CM4を発生して出力する。第3比較信号CM3および第4比較信号CM4は第2制御部(31)に供給される。 The third comparator (34) compares the target duty value duty with the count value ucnt of the first counter (22), generates and outputs a third comparison signal CM3 as a result of the magnitude comparison, and a fourth comparator (35) The target duty value duty is compared with the count value dcnt of the second counter (23), and a fourth comparison signal CM4 which is a result of the magnitude comparison is generated and output. The third comparison signal CM3 and the fourth comparison signal CM4 are supplied to the second control unit (31).
第3選択器(33)は、第2制御部(31)から供給される第3選択指令信号SL3により、第1デッドタイム値td1または第2デッドタイム値td2のいずれか一方を選択して出力し、第3カウンタ(32)に供給する。 The third selector (33) selects and outputs either the first dead time value td1 or the second dead time value td2 according to the third selection command signal SL3 supplied from the second controller (31). To the third counter (32).
第3カウンタ(32)は、第2制御部(31)から供給される第3カウンタ制御信号SC3および第3カウンタクロック信号CK3により、第1デッドタイム値td1または第2デッドタイム値td2のいずれか一方の計数値からデクリメント動作を開始し、カウントアップしたら第3カウンタゼロ信号ZC3を発生して出力し、第2制御部(31)に供給する。 The third counter (32) is either the first dead time value td1 or the second dead time value td2 according to the third counter control signal SC3 and the third counter clock signal CK3 supplied from the second controller (31). The decrement operation is started from one of the count values. When the count-up is performed, the third counter zero signal ZC3 is generated and output and supplied to the second control unit (31).
[Gm、Pm、Dm]
第2制御部(31)は、設定し出力する相補型PWM波形信号に対応付けたPWM出力モード値Gmを設定して記憶し出力し、デッドタイム動作に入る直前のPWM出力モード値Gmを事前出力モード値Pmとして記憶し出力し、第3カウンタが第1デッドタイム値td1または第2デッドタイム値td2のどちらのデッドタイム動作を行っているかを示すデッドタイムモード値Dmを設定して記憶し出力する。
[Gm, Pm, Dm]
The second control unit (31) sets, stores and outputs the PWM output mode value Gm associated with the complementary PWM waveform signal to be set and output, and previously outputs the PWM output mode value Gm immediately before entering the dead time operation. Store and output as the output mode value Pm, and set and store the dead time mode value Dm indicating whether the third counter is performing the dead time operation of the first dead time value td1 or the second dead time value td2. Output.
第2制御部(31)は、PWM出力モード値Gmに基づいて、相補型PWM波形信号(GH,GL)を設定し出力する。 The second control unit (31) sets and outputs complementary PWM waveform signals (GH, GL) based on the PWM output mode value Gm.
第2制御部(31)は、カウンタモード値Sm、第3比較信号CM3、第4比較信号CM4、第3カウンタゼロ信号ZC3、PWM出力モード値Gm、事前出力モード値Pmおよびデッドタイムモード値Dmに基づいて、PWM出力モード値Gm、事前出力モード値Pmおよびデッドタイムモード値Dmを設定して記憶し、第3カウンタ(32)を制御する。 The second control unit (31) includes a counter mode value Sm, a third comparison signal CM3, a fourth comparison signal CM4, a third counter zero signal ZC3, a PWM output mode value Gm, a prior output mode value Pm, and a dead time mode value Dm. The PWM output mode value Gm, the preliminary output mode value Pm, and the dead time mode value Dm are set and stored based on the above, and the third counter (32) is controlled.
PWM波形出力制御部(3)における相補型PWM波形信号(GH,GL)の発生方法は、第2設定値L2と第3設定値L3の間で、第1カウンタ(22)または第2カウンタ(23)のいずれか一方のみが動作する、Sm=1およびSm=3の区間では、図19に示す従来の一般的なPWM波形発生装置と基本的に同じである。 In the PWM waveform output control unit (3), the complementary PWM waveform signal (GH, GL) is generated between the second set value L2 and the third set value L3 by the first counter (22) or the second counter ( 23) In the section where Sm = 1 and Sm = 3 in which only one of them operates, it is basically the same as the conventional general PWM waveform generator shown in FIG.
第2カウンタ(22)のみが動作するSm=1の区間では、第4比較信号CM4および第3カウンタゼロ信号ZC3に基づいて、第3カウンタ(32)および第3選択器(33)を制御し、PWM出力モード値Gm、事前出力モード値Pmおよびデッドタイムモード値Dmを設定または更新して記憶する。第1カウンタ(22)のみが動作するSm=3の区間では、第3比較信号CM3および第3カウンタゼロ信号ZC3に基づいて、第3カウンタ(32)および第3選択器(33)を制御し、PWM出力モード値Gm、事前出力モード値Pmおよびデッドタイムモード値Dmを設定または更新して記憶する。また、更新され記憶されたPWM出力モード値Gmに基づいて、相補型PWMは計信号が更新され出力される。 In the section of Sm = 1 in which only the second counter (22) operates, the third counter (32) and the third selector (33) are controlled based on the fourth comparison signal CM4 and the third counter zero signal ZC3. The PWM output mode value Gm, the prior output mode value Pm, and the dead time mode value Dm are set or updated and stored. In the section of Sm = 3 in which only the first counter (22) operates, the third counter (32) and the third selector (33) are controlled based on the third comparison signal CM3 and the third counter zero signal ZC3. The PWM output mode value Gm, the prior output mode value Pm, and the dead time mode value Dm are set or updated and stored. Further, based on the updated and stored PWM output mode value Gm, the complementary PWM is updated and the total signal is output.
そして、第3カウンタ(32)がカウントアップしてZC3信号が発生したときに、PWM出力モード値Gmおよびデッドタイムモード値Dmに基づいて、PWM出力モード値Gmを設定または更新して記憶するとともに、事前出力モード値Pmおよびデッドタイムモード値Dmをクリアし記憶して、第3カウンタ(32)の動作を停止する。また、更新され記憶されたPWM出力モード値Gmに基づいて、相補型PWMは計信号が更新され出力される。 When the third counter (32) counts up and the ZC3 signal is generated, the PWM output mode value Gm is set or updated based on the PWM output mode value Gm and the dead time mode value Dm and stored. The prior output mode value Pm and the dead time mode value Dm are cleared and stored, and the operation of the third counter (32) is stopped. Further, based on the updated and stored PWM output mode value Gm, the complementary PWM is updated and the total signal is output.
一方、第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)が同時に動作する、Sm=0およびSm=2の区間では、それらの区間で目標デューティ値dutyが変更されなければ、第3比較信号CM3および第4比較信号CM4の両方が発生する。それらの区間では、第3比較信号CM3および第4比較信号CM4の発生する順番でPWM出力モード値Gmを設定または更新する方法が異なる。次に、それらの区間で目標デューティ値を変更しない場合について説明する。 On the other hand, in the sections where Sm = 0 and Sm = 2 in which the first counter (22) and the second counter (23) operate simultaneously, if the target duty value duty is not changed in those sections, the third comparison signal CM3 And the fourth comparison signal CM4 is generated. In these sections, the method for setting or updating the PWM output mode value Gm is different in the order in which the third comparison signal CM3 and the fourth comparison signal CM4 are generated. Next, a case where the target duty value is not changed in those sections will be described.
Sm=0の区間において、Gm=2、Pm=0、Dm=0のときに、先にduty=ucntであることを示す第3比較信号CM3が発生すると、Gmを記憶して(Pm=2)、Gm=0と更新し、第3カウンタ(32)を第1デッドタイム値td1からデクリメント動作を開始させる(Dm=1)。次にduty=dcntであることを示す第4比較信号CM4が発生したら、GmおよびPmは変更せずに、第3カウンタ(32)に第2デッドタイム値td2を再設定してデクリメント動作を継続させる(Dm=2)。そして、第3カウンタ(32)がカウントアップしたら、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、第3カウンタ(32)の動作を停止する。 In the section where Sm = 0, when Gm = 2, Pm = 0, and Dm = 0, if the third comparison signal CM3 indicating that duty = ucnt is generated first, Gm is stored (Pm = 2) ), Gm = 0, and the third counter (32) starts the decrement operation from the first dead time value td1 (Dm = 1). Next, when the fourth comparison signal CM4 indicating that duty = dcnt is generated, the second dead time value td2 is reset in the third counter (32) without changing Gm and Pm, and the decrement operation is continued. (Dm = 2). When the third counter (32) counts up, Gm = 2, Pm = 0, and Dm = 0 are set, and the operation of the third counter (32) is stopped.
Sm=0の区間において、Gm=2、Pm=0、Dm=0のときに、先にduty=dcntであることを示す第4比較信号CM4が発生すると、GmおよびPmは変更せずに、第3カウンタ(32)を第2デッドタイム値td2からデクリメント動作を開始させる(Dm=2)。次にduty=ucntであることを示す第3比較信号CM3が発生したら、Gmを記憶して(Pm=2)、Gm=0とし、第3カウンタ(32)はそのままデクリメント動作を継続させる。そして、第3カウンタ(32)がカウントアップしたら、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、第3カウンタ(32)の動作を停止する。 In the section of Sm = 0, when Gm = 2, Pm = 0, and Dm = 0, if the fourth comparison signal CM4 indicating that duty = dcnt is generated first, Gm and Pm are not changed. The third counter (32) starts the decrement operation from the second dead time value td2 (Dm = 2). Next, when the third comparison signal CM3 indicating that duty = ucnt is generated, Gm is stored (Pm = 2), Gm = 0 is set, and the third counter (32) continues the decrement operation as it is. When the third counter (32) counts up, Gm = 2, Pm = 0, and Dm = 0 are set, and the operation of the third counter (32) is stopped.
Sm=2の区間において、Gm=1、Pm=0、Dm=0のときに、先にduty=dcntであることを示す第4比較信号CM4が発生すると、Gmを記憶して(Pm=1)、Gm=0とし、第3カウンタ(32)を第2デッドタイム値td2からデクリメント動作を開始させる(Dm=2)。次にduty=ucntであることを示す第3比較信号CM3が発生したら、GmおよびPmは変更せずに、第3カウンタ(32)に第1デッドタイム値td1に再設定して、デクリメント動作を継続させる(Dm=1)。そして第3カウンタ(32)がカウントアップしたら、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、第3カウンタ(32)の動作を停止する。 In the section of Sm = 2, when Gm = 1, Pm = 0, and Dm = 0, when the fourth comparison signal CM4 indicating that duty = dcnt is generated first, Gm is stored (Pm = 1 ), Gm = 0, and the third counter (32) starts the decrement operation from the second dead time value td2 (Dm = 2). Next, when the third comparison signal CM3 indicating that duty = ucnt is generated, Gm and Pm are not changed, and the third counter (32) is reset to the first dead time value td1, and the decrement operation is performed. Continue (Dm = 1). When the third counter (32) counts up, Gm = 1, Pm = 0 and Dm = 0 are set, and the operation of the third counter (32) is stopped.
Sm=2の区間において、Gm=1、Pm=0、Dm=0のときに、先にduty=ucntであることを示す第3比較信号CM3が発生すると、GmおよびPmは変更せずに、第3カウンタ(32)を第1デッドタイム値td1からデクリメント動作を開始させる(Dm=1)。次にduty=dcntであることを示す第4比較信号CM4が発生したら、Gmを記憶して(Pm=1)、Gm=0とし、第3カウンタ(32)はそのままデクリメント動作を継続させる。そして、第3カウンタ(32)がカウントアップしたら、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、第3カウンタ(32)の動作を停止する。 In the section of Sm = 2, when Gm = 1, Pm = 0, Dm = 0, if the third comparison signal CM3 indicating that duty = ucnt is generated first, Gm and Pm are not changed. The third counter (32) starts the decrement operation from the first dead time value td1 (Dm = 1). Next, when the fourth comparison signal CM4 indicating that duty = dcnt is generated, Gm is stored (Pm = 1), Gm = 0 is set, and the third counter (32) continues the decrement operation as it is. When the third counter (32) counts up, Gm = 1, Pm = 0, and Dm = 0, and the operation of the third counter (32) is stopped.
上記のような相補型PWM波形信号(GH,GL)の発生方法により、本発明は、デューティの変更に即応し、かつ、フルデューティ(0%から100%まで)可能な相補型PWM波形信号(GH,GL)を発生するPWM波形発生装置を実現している。 By the generation method of the complementary PWM waveform signals (GH, GL) as described above, the present invention is capable of responding to the change of duty and capable of full duty (from 0% to 100%). A PWM waveform generator that generates (GH, GL) is realized.
次に、本発明の実施例を図1から図4に基づいて説明する。図1は、本発明の実施例のPWM波形発生装置(1)の構成を示すシステム・ブロック図である。図2は、三角搬送波制御部(2)に備わる第1制御部(21)の構成を示すブロック図である。図3は、三角搬送波制御部(2)で形成される三角搬送波を説明するタイム・チャート図である。図4は、PWM波形出力制御部(3)に備わる第2制御部(31)の構成を示すブロック図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a system block diagram showing a configuration of a PWM waveform generator (1) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the first control unit (21) included in the triangular carrier wave control unit (2). FIG. 3 is a time chart for explaining the triangular carrier wave formed by the triangular carrier wave control unit (2). FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the second control unit (31) included in the PWM waveform output control unit (3).
図1に示すように、本実施例のPWM波形発生装置(1)は、三角搬送波制御部(2)、PWM波形出力制御部(3)、設定値レジスタ(4)、PWMクロック生成部(5)、演算器(6)、搬送波デッドタイム設定手段(7)およびPWMデューティ設定手段(8)を備える。 As shown in FIG. 1, the PWM waveform generator (1) of this embodiment includes a triangular carrier wave control unit (2), a PWM waveform output control unit (3), a set value register (4), and a PWM clock generation unit (5). ), A calculator (6), a carrier dead time setting means (7), and a PWM duty setting means (8).
PWMデューティ設定手段(8)は、本実施例のPWM波形発生装置(1)から出力される相補型PWM波形信号の目標デューティ値dutyを指令するものである。目標デューティ値dutyは、本実施例のPWM波形発生装置(1)が使用される制御装置(図示せず)により設定され、供給される。 The PWM duty setting means (8) commands the target duty value duty of the complementary PWM waveform signal output from the PWM waveform generator (1) of this embodiment. The target duty value duty is set and supplied by a control device (not shown) in which the PWM waveform generator (1) of this embodiment is used.
搬送波デッドタイム設定手段(7)は、PWM動作・クロック設定手段(7a)、搬送波周期設定手段(7b)、第1デッドタイム設定手段(7c)および第2デッドタイム設定手段(7d)を備え、PWM動作・クロック設定手段(7a)はPWMスタート信号STRとPWMクロックモード指令値CKMを、搬送波周期設定手段(7b)は三角搬送波周期値Tを、第1デッドタイム設定手段(7c)は第1デッドタイム値td1を、第2デッドタイム設定手段(7d)は第2デッドタイム値td2を、それぞれ指令するものである。これらの設定値は本実施例のPWM波形発生装置(1)が使用される制御装置(図示せず)により設定され、供給される。 The carrier wave dead time setting means (7) includes a PWM operation / clock setting means (7a), a carrier wave period setting means (7b), a first dead time setting means (7c), and a second dead time setting means (7d). The PWM operation / clock setting means (7a) is the PWM start signal STR and the PWM clock mode command value CKM, the carrier wave period setting means (7b) is the triangular carrier wave period value T, and the first dead time setting means (7c) is the first. The dead time value td1, and the second dead time setting means (7d) commands the second dead time value td2. These set values are set and supplied by a control device (not shown) in which the PWM waveform generator (1) of this embodiment is used.
搬送波デッドタイム設定手段(7)は、設定値レジスタ(4)および演算器(6)に接続され、第3設定値L3(=第1デッドタイム値td1)、第2デッドタイム値td2、PWMスタート信号STRとPWMクロックモード指令値CKMを含むPWM制御データcmdを設定値レジスタ(4)に供給し、三角搬送波周期値T、第1デッドタイム値td1および第2デッドタイム値td2を演算器(6)に供給する。 The carrier wave dead time setting means (7) is connected to the setting value register (4) and the arithmetic unit (6), and the third setting value L3 (= first dead time value td1), second dead time value td2, PWM start The PWM control data cmd including the signal STR and the PWM clock mode command value CKM is supplied to the set value register (4), and the triangular carrier period value T, the first dead time value td1, and the second dead time value td2 are calculated by the calculator (6 ).
演算器(6)は、設定値レジスタ(4)および搬送波デッドタイム設定手段(7)に接続され、搬送波デッドタイム設定手段(7)から三角搬送波周期値T、第1デッドタイム値td1および第2デッドタイム値td2が供給され、これらに基づいて、第1設定値L1および第2設定値L2を算出して設定値レジスタ(4)に供給する。ここで、搬送波周期値Tの半分(T/2)をTh、第1デッドタイム値td1の半分(td1/2)をtd1h、第2デッドタイム値td2の半分(td2/2)をtd2hと表すと、本実施例において、L1=Th+td1h+td2f、L2=L1−td2=Th+td1h−td2fとなる。 The computing unit (6) is connected to the set value register (4) and the carrier dead time setting means (7). From the carrier dead time setting means (7), the triangular carrier period value T, the first dead time value td1, and the second The dead time value td2 is supplied, and based on these, the first set value L1 and the second set value L2 are calculated and supplied to the set value register (4). Here, half of the carrier wave period value T (T / 2) is represented as Th, half of the first dead time value td1 (td1 / 2) is represented as td1h, and half of the second dead time value td2 (td2 / 2) is represented as td2h. In this embodiment, L1 = Th + td1h + td2f and L2 = L1−td2 = Th + td1h−td2f.
設定値レジスタ(4)は、PWMクロック生成部(5)、演算器(6)、搬送波デッドタイム設定手段(7)およびPWMデューティ設定手段(8)に接続される。そして、演算器(6)から第1設定値L1および第2設定値L2が供給され、搬送波デッドタイム設定手段(7)から第3設定値L3(=第1デッドタイム値td1)、第2デッドタイム値td2およびPWM制御データcmd(PWMクロックモード指令値CKMおよびPWMスタート信号STRを含む)が供給され、PWMデューティ設定手段(8)から目標デューティ値dutyが供給され、それらの設定値を格納し保持する。 The set value register (4) is connected to the PWM clock generator (5), the arithmetic unit (6), the carrier wave dead time setting means (7), and the PWM duty setting means (8). Then, the first set value L1 and the second set value L2 are supplied from the computing unit (6), and the third set value L3 (= first dead time value td1), the second dead value are supplied from the carrier wave dead time setting means (7). The time value td2 and the PWM control data cmd (including the PWM clock mode command value CKM and the PWM start signal STR) are supplied, the target duty value duty is supplied from the PWM duty setting means (8), and these set values are stored. Hold.
PWMクロック生成部(5)は、三角搬送波制御部(2)、PWM波形出力制御部(3)および設定値レジスタ(4)に接続され、設定値レジスタ(4)から供給されるPWMスタート信号STRおよびPWMクロックモード指令値CKMにより、本実施例のPWM波形発生装置(1)の外部または内部にあるクロック発生回路(図示せず)から供給される基準クロック信号CLKから、指令されたPWMクロック信号CK0を発生し、三角搬送波制御部(2)およびPWM波形出力制御部(3)に供給する。PWMクロック信号CK0は、それらの制御部に必要ならば、位相差のある複数のクロック信号で構成されてもよい。 The PWM clock generation unit (5) is connected to the triangular carrier wave control unit (2), the PWM waveform output control unit (3), and the set value register (4), and is supplied from the set value register (4). And a PWM clock mode command value CKM, a PWM clock signal commanded from a reference clock signal CLK supplied from a clock generation circuit (not shown) outside or inside the PWM waveform generator (1) of this embodiment. CK0 is generated and supplied to the triangular carrier wave control unit (2) and the PWM waveform output control unit (3). The PWM clock signal CK0 may be composed of a plurality of clock signals having phase differences if necessary for those control units.
尚、本実施例のPWM波形発生装置(1)が使用される制御装置(図示せず)において、搬送波デッドタイム設定手段(7)およびPWMデューティ設定手段(8)の各機能を実現し、第1設定値L1および第2設定値L2も予め演算し提供する場合は、搬送波デッドタイム設定手段(7)、演算器(6)およびPWMデューティ設定手段(8)をPWM波形発生装置(1)内に備えないようにしてもよい。 In the control device (not shown) in which the PWM waveform generator (1) of the present embodiment is used, the functions of the carrier wave dead time setting means (7) and the PWM duty setting means (8) are realized. When the first set value L1 and the second set value L2 are also calculated and provided in advance, the carrier wave dead time setting means (7), the calculator (6) and the PWM duty setting means (8) are included in the PWM waveform generator (1). You may make it not prepare for.
また、本実施例のPWM波形発生装置(1)の外部または内部にあるクロックパルス発生装置(図示せず)で、適切なPWMクロック信号CK0を発生し供給する場合は、PWMクロック生成部(5)およびPWMクロックモード指令値CKMを省略してもよい。 In addition, when a suitable PWM clock signal CK0 is generated and supplied by a clock pulse generator (not shown) outside or inside the PWM waveform generator (1) of this embodiment, the PWM clock generator (5 ) And PWM clock mode command value CKM may be omitted.
次に、図1に基づき、三角搬送波制御部(2)の構成について説明する。三角搬送波制御部(2)は、第1制御部(21)、第1カウンタ(22)、第2カウンタ(23)、第1選択器(24)、第2選択器(25)、第1比較器(26)および第2比較器(27)を備え、PWM波形出力制御部(3)、設定値レジスタ(4)、PWMクロック生成部(5)に接続され、設定値レジスタ(4)からPWMスタート信号STR、第1設定値L1、第2設定値L2および第3設定値L3が、PWMクロック生成部(5)からPWMクロック信号CK0が供給され、三角搬送波を形成する2つのカウンタの計数値とそれらの動作状態を表す搬送波カウンタ状態信号SmをPWM波形出力制御部(3)に供給する。 Next, the configuration of the triangular carrier wave control unit (2) will be described with reference to FIG. The triangular carrier wave control unit (2) includes a first control unit (21), a first counter (22), a second counter (23), a first selector (24), a second selector (25), and a first comparison. (26) and a second comparator (27), connected to the PWM waveform output controller (3), the set value register (4), and the PWM clock generator (5). From the set value register (4) to the PWM The start signal STR, the first set value L1, the second set value L2, and the third set value L3 are supplied with the PWM clock signal CK0 from the PWM clock generator (5), and the count values of the two counters forming the triangular carrier wave And a carrier wave counter state signal Sm representing these operation states are supplied to the PWM waveform output control section (3).
第1制御部(21)は、PWMクロック生成部(5)、第1カウンタ(22)、第2カウンタ(23)、第1選択器(24)、第2選択器(25)、第1比較器(26)および第2比較器に接続され、PWMクロック生成部(5)、第2カウンタ(23)、第1比較器(26)および第2比較器(27)のそれぞれから供給される信号に基づいて、第1カウンタ(22)、第2カウンタ(23)、第1選択器(24)および第2選択器(25)に対し、それらを制御する指令信号を発生または更新して供給する。 The first control unit (21) includes a PWM clock generation unit (5), a first counter (22), a second counter (23), a first selector (24), a second selector (25), and a first comparison. Connected to the comparator (26) and the second comparator, and supplied from the PWM clock generator (5), the second counter (23), the first comparator (26) and the second comparator (27), respectively. Based on the above, the first counter (22), the second counter (23), the first selector (24), and the second selector (25) are supplied with a command signal for controlling or generating them. .
第1カウンタ(22)は、第1制御部(21)、第1比較器(26)およびPWM波形出力制御部(3)に接続され、第1制御部(21)から供給される第1カウンタ制御信号SC1および第1カウンタクロック信号CK1により、計数値ゼロから第1設定値L1までのインクリメント動作を行い、第1カウンタ(22)の計数値ucntを出力し、第1比較器(26)およびPWM波形出力制御部(3)供給する。 The first counter (22) is connected to the first controller (21), the first comparator (26), and the PWM waveform output controller (3), and is supplied from the first controller (21). In response to the control signal SC1 and the first counter clock signal CK1, an increment operation from the count value zero to the first set value L1 is performed, the count value ucnt of the first counter (22) is output, and the first comparator (26) and The PWM waveform output control unit (3) is supplied.
第2カウンタ(23)は、第1制御部(21)、第2選択器(25)、第2比較器(27)およびPWM波形出力制御部(3)に接続され、第1制御部(21)から供給される第2カウンタ制御信号SC2および第2カウンタクロック信号CK2により、第2選択器(25)から供給される第1設定値L1または第3設定値L3のうちいずれか一方の値(計数値)よりデクリメント動作を行い、第2カウンタ(23)の計数値dcntを出力し、第2比較器(27)およびPWM波形出力制御部(3)に供給する。第2カウンタ(23)は、また、デクリメント動作によりカウントアップした(dcnt=0)ときに第2カウンタゼロ信号ZC2を発生して第2カウンタゼロ信号ZC2を第1制御部に供給する。 The second counter (23) is connected to the first controller (21), the second selector (25), the second comparator (27), and the PWM waveform output controller (3), and the first controller (21 ) Supplied from the second counter control signal SC2 and the second counter clock signal CK2, either the first set value L1 or the third set value L3 supplied from the second selector (25) ( The count value is decremented, the count value dcnt of the second counter (23) is output, and supplied to the second comparator (27) and the PWM waveform output controller (3). The second counter (23) also generates a second counter zero signal ZC2 and supplies the second counter zero signal ZC2 to the first control unit when it counts up by the decrement operation (dcnt = 0).
第1選択器(24)は、設定値レジスタ(4)、第1制御部(21)および第1比較器(26)に接続され、設定レジスタ7から第1設定値L1および第2設定値L2が供給さ、第1制御部(21)から第1設定値L1または第2設定値L2のうちいずれか一方の選択を指令する第1選択指令信号SL1が供給され、第1選択指令信号SL1に基づいて第1設定値L1または第2設定値L2のうちいずれか一方を選択し出力して第1比較器(26)に供給する。
The first selector (24) is connected to the set value register (4), the first controller (21), and the first comparator (26), and the first set value L1 and the second set value L2 from the
第2選択器(25)は、設定値レジスタ(4)、第1制御部(21)および第2カウンタ(23)に接続され、設定値レジスタ(4)から第1設定値L1および第3設定値L3が供給され、第1制御部(21)から第1設定値L1または第3設定値L3のうちいずれか一方の選択を指令する第2選択指令信号SL2が供給され、第2選択指令信号SL2に基づいて第1設定値L1または第3設定値L3のうちいずれか一方を選択し出力して第2カウンタ(23)に供給する。 The second selector (25) is connected to the set value register (4), the first control unit (21), and the second counter (23), and the first set value L1 and the third set value are set from the set value register (4). A value L3 is supplied, and a second selection command signal SL2 is supplied from the first control unit (21) to command selection of either the first set value L1 or the third set value L3. Based on SL2, one of the first set value L1 and the third set value L3 is selected, outputted, and supplied to the second counter (23).
第1比較器(26)は、第1制御部(21)、第1選択器(24)および第1カウンタ(22)に接続され、第1カウンタ(22)からその計数値ucntが供給され、第1選択器(24)から第1設定値L1または第2設定値L2のいずれか一方の値が供給され、第1カウンタ(22)の計数値ucntと第1選択器(24)から供給された設定値を比較して両者が一致したときに、第1比較信号CM1を発生し出力して第1制御部(21)に供給する。 The first comparator (26) is connected to the first controller (21), the first selector (24) and the first counter (22), and the count value ucnt is supplied from the first counter (22), Either the first set value L1 or the second set value L2 is supplied from the first selector (24), and is supplied from the count value ucnt of the first counter (22) and the first selector (24). When the set values are compared with each other, the first comparison signal CM1 is generated and output and supplied to the first control unit (21).
第2比較器(27)は、設定値レジスタ(4)、第1制御部(21)および第2カウンタ(23)に接続され、設定値レジスタ(4)から第3設定値L3が供給され、第2カウンタ(23)からその計数値dcntが供給され、それらを比較して両者が一致したときに、第2比較信号CM2を発生し出力して第1制御部(21)に供給する。 The second comparator (27) is connected to the set value register (4), the first control unit (21) and the second counter (23), and the third set value L3 is supplied from the set value register (4). The count value dcnt is supplied from the second counter (23), and when the two values are compared with each other, the second comparison signal CM2 is generated and output to be supplied to the first controller (21).
次ぎに、図2に基づいて、第1制御部(21)の構成および機能について説明する。第1制御部(21)は、三角搬送波生成手段(21a)および第1状態レジスタ(21b)を備え、設定値レジスタ(4)、PWMクロック生成部(5)、第1カウンタ(22)、第2カウンタ(23)、第1選択器(24)、第2選択器(25)、第1比較器(26)、第2比較器(27)およびPWM波形出力制御部(3)に接続される。
Next, the configuration and function of the first control unit (21) will be described with reference to FIG. The first control unit (21) includes a triangular carrier wave generating means (21a) and a first status register (21b), and includes a set value register (4), a PWM clock generation unit (5), a first counter (22), a
三角搬送波制御部(2)の外部から入力され、第1制御部(21)に供給される信号には、設定値レジスタ(4)からのPWMスタート信号STRと、PWMクロック生成部(5)からのPWMクロック信号CK0がある。また、第1制御部(21)が出力し、三角搬送波制御部(2)の外部へ供給する信号には、PWM波形出力制御部(3)へのカウンタモード値Smがある。 Signals input from outside the triangular carrier wave control unit (2) and supplied to the first control unit (21) include a PWM start signal STR from the set value register (4) and a PWM clock generation unit (5). PWM clock signal CK0. A signal output from the first control unit (21) and supplied to the outside of the triangular carrier wave control unit (2) includes a counter mode value Sm to the PWM waveform output control unit (3).
三角搬送波生成手段(21a)は、設定値レジスタ(4)、PWMクロック生成部(5)、第1状態レジスタ(21b)、第1カウンタ(22)、第2カウンタ(23)、第1選択器(24)、第2選択器(25)、第1比較器(26)および第2比較器(27)に接続され、PWM波形発生装置(1)の動作の開始を指令するPWMスタート信号STRおよびPWMクロック信号CK0が供給されると、第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)の動作を開始し、所定の三角搬送波を形成する計数信号を発生して出力する。 The triangular carrier wave generating means (21a) includes a set value register (4), a PWM clock generator (5), a first status register (21b), a first counter (22), a second counter (23), and a first selector. (24), a PWM start signal STR that is connected to the second selector (25), the first comparator (26), and the second comparator (27) and commands the start of the operation of the PWM waveform generator (1); When the PWM clock signal CK0 is supplied, the operations of the first counter (22) and the second counter (23) are started, and a count signal that forms a predetermined triangular carrier wave is generated and output.
三角搬送波生成手段(21a)は、設定値レジスタ(4)からPWMスタート信号STR、PWMクロック生成部(5)からPWMクロック信号CK0、第1比較器(26)から第1比較信号CM1、第2比較器(27)から第2比較信号CM2、および第2カウンタ(23)から第2カウンタゼロ信号ZC2がそれぞれ供給され、それらの信号に基づいて、第1カウンタ(22)、第2カウンタ(23)、第1選択器(24)、第2選択器(25)および第1状態レジスタ(21b)に対しそれぞれの動作を制御する指令信号を設定または更新して供給する。三角搬送波生成手段(21a)は、また、第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)の動作状態を表すカウンタモード値Smを設定または更新し、第1状態レジスタ(21b)に格納する。 The triangular carrier wave generating means (21a) includes a PWM start signal STR from the set value register (4), a PWM clock signal CK0 from the PWM clock generator (5), a first comparison signal CM1 from the first comparator (26), and a second comparison signal CM1. A second comparison signal CM2 is supplied from the comparator (27), and a second counter zero signal ZC2 is supplied from the second counter (23). Based on these signals, the first counter (22) and the second counter (23 ), Command signals for controlling the respective operations are set or updated and supplied to the first selector (24), the second selector (25), and the first status register (21b). The triangular carrier wave generation means (21a) also sets or updates the counter mode value Sm indicating the operation state of the first counter (22) and the second counter (23), and stores it in the first state register (21b).
本実施例において、カウンタモード値Smは、計数値が第1設定値L1と第2設定値L2の間で第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)が同時に動作する区間をSm=0、計数値が第2設定値L2と第3設定値L3の間で第2カウンタ(23)のみが動作する区間をSm=1、計数値が第3設定値L3とゼロ値の間で第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)が同時に動作する区間をSm=2、計数値が第2設定値L2と第3設定値L3の間で第1カウンタ(23)のみが動作する区間をSm=3と定義される。 In this embodiment, the counter mode value Sm is an interval in which the first counter (22) and the second counter (23) operate simultaneously when the count value is between the first set value L1 and the second set value L2. Sm = 1 during the interval in which only the second counter (23) operates between the second set value L2 and the third set value L3, and the first value between the third set value L3 and the zero value. A section in which the counter (22) and the second counter (23) operate simultaneously is Sm = 2, and a section in which only the first counter (23) operates between the count value of the second set value L2 and the third set value L3. It is defined as Sm = 3.
第1状態レジスタ(21b)は、三角搬送波生成手段(21a)およびPWM波形出力制御部(3)に接続され、三角搬送波生成手段(21a)によって設定または更新されたカウンタモード値Smを出力してPWM波形出力制御部(3)に供給する。 The first state register (21b) is connected to the triangular carrier wave generating means (21a) and the PWM waveform output control unit (3), and outputs the counter mode value Sm set or updated by the triangular carrier wave generating means (21a). The PWM waveform output control unit (3) is supplied.
以下、図1から図4に基づき、三角搬送波制御部(2)の動作を時系列(図3における時刻t0からt9)に沿って説明する。なお、図3において横軸は時刻を、縦軸は計数値を示し、同図において、破線は第1カウンタ(22)の計数値ucntを示し、実線は第2カウンタ(23)の計数値dcntを示す。 Hereinafter, the operation of the triangular carrier wave control unit (2) will be described along the time series (from time t0 to time t9 in FIG. 3) based on FIGS. In FIG. 3, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates the count value, the broken line indicates the count value ucnt of the first counter (22), and the solid line indicates the count value dcnt of the second counter (23). Indicates.
三角搬送波生成手段(21a)は、PWM波形発生装置(1)の動作の開始を指令するPWMスタート信号STRとPWMクロック信号CK0が供給されると、第2選択器(25)に対し第3設定値L3の選択を指令する第2選択指令信号SL2を設定し供給する。 When the PWM carrier signal (21a) is supplied with the PWM start signal STR and the PWM clock signal CK0 for instructing the start of the operation of the PWM waveform generator (1), the triangular carrier wave generator (21a) is set to the third selector (25). A second selection command signal SL2 for commanding selection of the value L3 is set and supplied.
第2選択器(25)は、第3設定値L3の選択を指令する第2選択指令信号SL2が供給されると、設定値レジスタ(4)から供給される第1設定値L1および第3設定値L3のうち第3設定値L3を選択して第2カウンタ(23)に供給する。 The second selector (25) is supplied with the first setting value L1 and the third setting supplied from the setting value register (4) when the second selection command signal SL2 for instructing the selection of the third setting value L3 is supplied. The third set value L3 is selected from the values L3 and supplied to the second counter (23).
そして、図3の時刻t0において、三角搬送波生成手段(21a)は、第1カウンタ(22)に対し計数値ゼロからインクリメント動作を開始するように第1カウンタ制御信号SC1および第1カウンタクロック信号CK1を発生して第1カウンタ(22)に供給するとともに、第2カウンタ(23)に対し第2選択器(25)から供給されている第3設定値L3を読み込んでデクリメント動作を開始するように第2カウンタ制御信号SC2および第2カウンタクロック信号CK2を発生して第2カウンタ(23)に供給する。 Then, at time t0 in FIG. 3, the triangular carrier wave generating means (21a) starts the increment operation from the count value zero to the first counter (22), and the first counter control signal SC1 and the first counter clock signal CK1. Is generated and supplied to the first counter (22), and the decrementing operation is started by reading the third set value L3 supplied from the second selector (25) to the second counter (23). The second counter control signal SC2 and the second counter clock signal CK2 are generated and supplied to the second counter (23).
このとき、三角搬送波生成手段(21a)は、カウンタモード値Smを「2」と設定し、第1状態レジスタ(21b)に記憶する。 At this time, the triangular carrier wave generation means (21a) sets the counter mode value Sm to “2” and stores it in the first state register (21b).
第1カウンタ(22)は、第1カウンタ制御信号SC1および第1カウンタクロック信号CK1が供給されると、計数値をゼロにクリアして(ucnt=0)インクリメント動作を開始する。第2カウンタ(23)は、第2カウンタ制御信号SC2および第2カウンタクロック信号CK2が供給されると、第2選択器(25)から供給される第3設定値L3を読み込んでデクリメント動作を開始する。このようにして、図3の時刻t0から、第1カウンタ(22)は計数値ゼロからインクリメント動作を開始し、第2カウンタ(23)は第3設定値L3の計数値からデクリメント動作を開始する。 When the first counter control signal SC1 and the first counter clock signal CK1 are supplied, the first counter (22) clears the count value to zero (ucnt = 0) and starts an increment operation. When the second counter control signal SC2 and the second counter clock signal CK2 are supplied, the second counter (23) reads the third set value L3 supplied from the second selector (25) and starts a decrement operation. To do. In this way, from time t0 in FIG. 3, the first counter (22) starts the increment operation from the count value zero, and the second counter (23) starts the decrement operation from the count value of the third set value L3. .
三角搬送波生成手段(21a)は、第2カウンタ(23)が第3設定値L3からのデクリメント動作を開始したら、第2選択器(25)に対し第1設定値L1を選択するように第2選択指令信号SL2を更新し、第2選択器(25)に供給する。 When the second counter (23) starts the decrement operation from the third set value L3, the triangular carrier wave generating means (21a) is configured to select the first set value L1 for the second selector (25). The selection command signal SL2 is updated and supplied to the second selector (25).
第2選択器(25)は、第1設定値L1の選択を指令する第2選択指令信号SL2が供給されると、設定値レジスタ(4)から供給される第1設定値L1および第3設定値L3のうち第1設定値L1を選択して第2カウンタ(23)に供給する。以降、三角搬送波制御部(2)の動作を停止されるまで、第2選択指令信号SL2の更新は行われず、第2選択器(25)は第1設定値L1を出力し続ける。 When the second selection command signal SL2 for commanding selection of the first set value L1 is supplied to the second selector (25), the first set value L1 and the third set value supplied from the set value register (4). Among the values L3, the first set value L1 is selected and supplied to the second counter (23). Thereafter, the second selection command signal SL2 is not updated until the operation of the triangular carrier wave control unit (2) is stopped, and the second selector (25) continues to output the first set value L1.
次に、図3の時刻t1において、第2カウンタ(23)は、デクリメント動作により計数値dcntがゼロになると、カウントアップしたことを通知する第2カウンタゼロ信号ZC2を発生して三角搬送波生成手段(21a)に供給する。 Next, at time t1 in FIG. 3, when the count value dcnt becomes zero by the decrement operation, the second counter (23) generates a second counter zero signal ZC2 for notifying that the count has been incremented, thereby generating a triangular carrier wave. (21a).
三角搬送波生成手段(21a)は、第2カウンタゼロ信号ZC2が供給されると、第2カウンタ(23)に対しデクリメント動作を停止して第2選択器(25)から供給されている第2設定値L2を読み込むように第2カウンタ制御信号SC2を発生または更新して第2カウンタ(23)に供給する。このとき、三角搬送波生成手段(21a)は、カウンタモード値Smを「3」と設定し、第1状態レジスタ(21b)に記憶する。 When the second counter zero signal ZC2 is supplied, the triangular carrier wave generating means (21a) stops the decrement operation to the second counter (23) and is supplied from the second selector (25). The second counter control signal SC2 is generated or updated so as to read the value L2, and supplied to the second counter (23). At this time, the triangular carrier wave generating means (21a) sets the counter mode value Sm to “3” and stores it in the first state register (21b).
第2カウンタ(23)は、第2カウンタ制御信号SC2が供給されると、デクリメント動作を停止して第2設定値L2を読み込む。なお、この時点では、第2カウンタ(23)のデクリメント動作を停止するだけにし、第2設定値L2の読み込みは、次のデクリメント動作の開始時に行うようにしてもよい。 When the second counter control signal SC2 is supplied, the second counter (23) stops the decrement operation and reads the second set value L2. At this time, the decrement operation of the second counter (23) may be stopped, and the second set value L2 may be read at the start of the next decrement operation.
次に、図3の時刻t2において、第1比較器(26)は、インクリメント動作中の第1カウンタ(22)の計数値ucntと第1選択器(24)から供給されている第2設定値L2が一致したことを検出すると、ucnt=L2になったことを通知する第1比較信号CM1を発生して三角搬送波生成手段(21a)に供給する。 Next, at time t2 in FIG. 3, the first comparator (26) counts the count value ucnt of the first counter (22) during the increment operation and the second set value supplied from the first selector (24). When it is detected that L2 matches, a first comparison signal CM1 for notifying that ucnt = L2 is generated and supplied to the triangular carrier wave generation means (21a).
三角搬送波生成手段(21a)は、第1比較信号CM1が供給されると、第1選択器(24)に供給している第1選択信号SL1により、ucnt=L2であると判断し、第2カウンタ(23)に対し第1設定値L1からデクリメント動作を開始するように第2カウンタ制御信号SC2を発生または更新して第2カウンタ(23)に供給するとともに、第1選択器(24)に対し第1設定値L1を選択するように第1選択指令信号SL1を設定して第1選択器(24)に供給する。 When the first comparison signal CM1 is supplied, the triangular carrier wave generation means (21a) determines that ucnt = L2 by the first selection signal SL1 supplied to the first selector (24), and the second A second counter control signal SC2 is generated or updated so as to start the decrement operation from the first set value L1 to the counter (23) and is supplied to the second counter (23), and also to the first selector (24). On the other hand, the first selection command signal SL1 is set so as to select the first set value L1, and is supplied to the first selector (24).
このとき、三角搬送波生成手段(21a)は、カウンタモード値Smを「0」と設定し、第1状態レジスタ(21b)に記憶する。 At this time, the triangular carrier wave generating means (21a) sets the counter mode value Sm to “0” and stores it in the first state register (21b).
第2カウンタ(23)は、第1設定値L1からのデクリメント動作の開始を指令する第2カウンタ制御信号SC2が供給されると、すでに読み込まれている第1設定値L1からのデクリメント動作を開始する。なお、この時点で、第2カウンタ(23)は第1設定値L1を読み込んでから、デクリメント動作を開始するようにしてもよい。 The second counter (23) starts the decrement operation from the already read first set value L1 when the second counter control signal SC2 instructing the start of the decrement operation from the first set value L1 is supplied. To do. At this time, the second counter (23) may read the first set value L1 and then start the decrement operation.
次に、図3の時刻t3において、第1比較器(26)は、インクリメント動作中の第1カウンタ(22)の計数値ucntと第1選択器(24)から供給されている第1設定値L1が一致したことを検出すると、ucnt=L1になったことを通知する第1比較信号CM1を発生して三角搬送波生成手段(21a)に供給する。 Next, at time t3 in FIG. 3, the first comparator (26) counts the count value ucnt of the first counter (22) during the increment operation and the first set value supplied from the first selector (24). When it is detected that L1 matches, a first comparison signal CM1 for notifying that ucnt = L1 is generated and supplied to the triangular carrier wave generation means (21a).
三角搬送波生成手段(21a)は、第1比較信号CM1が供給されると、第1選択器(24)に供給している第1選択信号SL1により、ucnt=L1であると判断し、第1カウンタ(22)に対しインクリメント動作を停止して、その計数値をクリア(ucnt=0)するように第1カウンタ制御信号SC1を発生または更新して供給する。 When the first comparison signal CM1 is supplied, the triangular carrier wave generation means (21a) determines that ucnt = L1 by the first selection signal SL1 supplied to the first selector (24), The increment operation is stopped for the counter (22), and the first counter control signal SC1 is generated or updated so as to clear the count value (ucnt = 0).
このとき、三角搬送波生成手段(21a)は、カウンタモード値Smを「1」と設定し、第1状態レジスタ(21b)に記憶する。 At this time, the triangular carrier wave generation means (21a) sets the counter mode value Sm to “1” and stores it in the first state register (21b).
第1カウンタ(22)は、インクリメント動作の停止と計数値のクリアを指令する第1カウンタ制御信号SC1が供給されると、第1カウンタ(22)はカウント動作を停止し、その計数値をクリア(ucnt=0)する。なお、ここでは、第1カウンタ(22)のインクリメント動作を停止するだけにし、計数値のクリアは、次のインクリメント動作の開始時に行うようにしてもよい。 When the first counter (22) is supplied with the first counter control signal SC1 that instructs to stop the increment operation and clear the count value, the first counter (22) stops the count operation and clears the count value. (Ucnt = 0). Here, the increment operation of the first counter (22) may only be stopped, and the count value may be cleared at the start of the next increment operation.
次に、図3の時刻t4において、第2比較器(27)は、デクリメント動作中の第2カウンタ(23)の計数値dcntと第3設定値L3が一致したことを検出したら、dcnt=L3であることを通知する第2比較信号CM2を発生して三角搬送波生成手段(21a)に供給する。 Next, at time t4 in FIG. 3, when the second comparator (27) detects that the count value dcnt of the second counter (23) during the decrement operation matches the third set value L3, dcnt = L3 Is generated and supplied to the triangular carrier wave generation means (21a).
三角搬送波生成手段(21a)は、第2比較信号CM2が供給されると、dcnt=L3であると判断し、第1カウンタ(22)に対し計数値ゼロからインクリメント動作を開始するように第1カウンタ制御信号SC1を発生または更新して第1カウンタ(22)に供給する。このとき、三角搬送波生成手段(21a)は、カウンタモード値Smを「2」と設定し、第1状態レジスタ(21b)に記憶する。 When the second comparison signal CM2 is supplied, the triangular carrier wave generation means (21a) determines that dcnt = L3 and starts the increment operation from the count value zero to the first counter (22). A counter control signal SC1 is generated or updated and supplied to the first counter (22). At this time, the triangular carrier wave generation means (21a) sets the counter mode value Sm to “2” and stores it in the first state register (21b).
第1カウンタ(22)は、計数値ゼロからインクリメント動作開始を指令する第1カウンタ制御信号SC1が供給されると、すでに計数値をクリアされているのでゼロ値からのインクリメント動作を開始する。なお、この時点で、第2カウンタ(23)をゼロにクリアしてからインクリメント動作を開始するようにしてもよい。 When the first counter control signal SC1 for instructing the start of the increment operation from the count value zero is supplied, the first counter (22) starts the increment operation from the zero value because the count value has already been cleared. At this point, the second counter (23) may be cleared to zero before starting the increment operation.
以上が、発生する三角搬送波の一周期の動作であり、図3の時刻t5以降は、同図時刻1から時刻4の動作が繰り返される。すなわち、時刻t5は時刻1と、時刻6は時刻2と、時刻7は時刻3と、時刻8は時刻4と、そして時刻9は再び時刻1と、同じ動作が実行される。
The above is the operation of one cycle of the generated triangular carrier wave, and after time t5 in FIG. 3, the operations from
図3に示すように、カウンタモードSm=0およびSm=2の区間では、第1カウンタ(22)および第2カウンタ(23)の計数値が交差する形の三角搬送波が生成される。もし、第1デッドタイムtd1がゼロ(td1=0)の場合は、Sm=2の区間がなくなり、第1カウンタ(22)と第2カウンタ(23)は計数値0(ゼロ)で接する形になる。もし、第2デッドタイムtd2がゼロ(td2=0)の場合は、Sm=0の区間がなくなり、第1カウンタ(22)と第2カウンタ(23)の計数値は第1設定値L1で接する形になる。 As shown in FIG. 3, in the interval between the counter modes Sm = 0 and Sm = 2, a triangular carrier wave in which the count values of the first counter (22) and the second counter (23) intersect is generated. If the first dead time td1 is zero (td1 = 0), the section of Sm = 2 disappears, and the first counter (22) and the second counter (23) are in contact with each other with a count value of 0 (zero). Become. If the second dead time td2 is zero (td2 = 0), the section of Sm = 0 disappears, and the count values of the first counter (22) and the second counter (23) are in contact with the first set value L1. Become a shape.
次に、図1に基づき、PWM波形出力制御部(3)の構成について説明する。PWM波形出力制御部(3)は、第2制御部(31)、第3カウンタ(32)、第3選択器(33)、第3比較器(34)および第4比較器(35)を備え、三角搬送波制御部(2)、設定値レジスタ(4)およびPWMクロック生成部(5)に接続され、相補型PWM波形信号(GH,GL)を出力する。 Next, the configuration of the PWM waveform output control unit (3) will be described with reference to FIG. The PWM waveform output control unit (3) includes a second control unit (31), a third counter (32), a third selector (33), a third comparator (34), and a fourth comparator (35). The triangular carrier wave control unit (2), the set value register (4) and the PWM clock generation unit (5) are connected to output complementary PWM waveform signals (GH, GL).
第2制御部(31)は、第3カウンタ(32)、第3選択器(33)、第3比較器(34)、第4比較器(35)および第1制御部(21)に接続され、第3カウンタ(32)から第3カウンタゼロ信号ZC3が、第3比較器(34)から第3比較信号CM3が、第4比較器(35)から第4比較信号CM4が、および第1制御部(21)からカウンタモード値Smがそれぞれ供給され、これらの信号に基づいて、ハイサイドPWM信号GHおよびローサイドPWM信号GLを発生または更新し、出力する。 The second control unit (31) is connected to the third counter (32), the third selector (33), the third comparator (34), the fourth comparator (35), and the first control unit (21). The third counter zero signal ZC3 from the third counter (32), the third comparison signal CM3 from the third comparator (34), the fourth comparison signal CM4 from the fourth comparator (35), and the first control. The counter mode value Sm is supplied from the unit (21), and based on these signals, the high-side PWM signal GH and the low-side PWM signal GL are generated or updated and output.
第3選択器(33)は、設定値レジスタ(4)、第2制御部(31)および第3カウンタ(32)に接続され、設定値レジスタ(4)から第3設定値L3の第1デッドタイム値td1および第2デッドタイム値td2が供給され、第2制御部(31)から第1デッドタイム値td1または第2デッドタイム値td2のいずれか一方の選択を指令する第3選択指令信号SL3が供給され、第3選択指令信号SL3により第1デッドタイム値td1または第2デッドタイム値td2のいずれか一方を選択し出力して第3カウンタ(32)に供給する。 The third selector (33) is connected to the set value register (4), the second control unit (31), and the third counter (32), and the first deadline of the third set value L3 from the set value register (4). The time value td1 and the second dead time value td2 are supplied, and a third selection command signal SL3 for commanding selection of either the first dead time value td1 or the second dead time value td2 from the second control unit (31). Is selected, and either the first dead time value td1 or the second dead time value td2 is selected and output by the third selection command signal SL3, and supplied to the third counter (32).
第3カウンタ(32)は、第2制御部(31)および第3選択器(33)に接続され、第2制御部(31)から第3カウンタ制御信号SC3および第3カウンタクロック信号CK3が供給される。本実施例において、第3カウンタ(32)は、第3カウンタ制御信号SC3が供給されると、第3選択器(33)から供給される第1デッドタイム値td1または第2デッドタイム値td2のいずれか一方を初期値としてデクリメント動作を開始し、カウントアップしたら(計数値がゼロになったら)、第3カウンタゼロ信号ZC3を発生し(ZC3=1)出力して第2制御部(31)に供給する。 The third counter (32) is connected to the second controller (31) and the third selector (33), and the third counter control signal SC3 and the third counter clock signal CK3 are supplied from the second controller (31). Is done. In the present embodiment, when the third counter control signal SC3 is supplied to the third counter (32), the third counter (32) receives the first dead time value td1 or the second dead time value td2 supplied from the third selector (33). Decrement operation is started with either one as an initial value, and when the count-up is performed (when the count value becomes zero), a third counter zero signal ZC3 is generated (ZC3 = 1) and output, and the second control unit (31) To supply.
本実施例では、第3カウンタ(32)にデクリメント動作を行うカウンタを使用した例を示しているが、第3カウンタ(32)にインクリメント動作を行うカウンタを使用することも可能である。その場合には、第3選択器(33)から供給される第1デッドタイム値td1または第2デッドタイム値td2のいずれか一方のデッドタイム値と第3カウンタ(32)の計数値を比較する比較器を追加し、それらが一致したときに一致信号を発生し出力して第2制御部(31)に供給する。この一致信号は、第3カウンタにデクリメント動作を行うカウンタを使用したときの第3カウンタゼロ信号ZC3と同じ役割をもつことになる。 In the present embodiment, an example in which a counter that performs a decrement operation is used as the third counter (32) is shown, but a counter that performs an increment operation can also be used as the third counter (32). In that case, either the first dead time value td1 or the second dead time value td2 supplied from the third selector (33) is compared with the count value of the third counter (32). A comparator is added, and when they match, a match signal is generated and output and supplied to the second control unit (31). This coincidence signal has the same role as the third counter zero signal ZC3 when a counter that performs a decrement operation is used for the third counter.
第3比較器(34)は、設定値レジスタ(4)、第1カウンタ(22)および第2制御部(31)に接続され、設定値レジスタ(4)から目標デューティ値dutyが供給され、と、第1カウンタ(22)からその計数値ucntが供給され、dutyとucntを比較し、その比較結果の第3比較信号CM3を発生または更新し出力して第2制御部(31)へ供給する。 The third comparator (34) is connected to the set value register (4), the first counter (22), and the second control unit (31), and the target duty value duty is supplied from the set value register (4). The count value ucnt is supplied from the first counter (22), the duty and ucnt are compared, a third comparison signal CM3 as a result of the comparison is generated or updated, and is output to the second control unit (31). .
第3比較器(34)に入力される目標デューティ値duty[比較入力A]と第1カウンタ(22)の計数値ucnt[比較入力B]の大小比較関係は、イ)dutyとucntが一致した(A=B)場合、ロ)dutyがucntよりも小さい(A<B)場合、ハ)dutyがucntよりも大きい(A>B)場合の3通りある。第3比較器(34)はそれら3つの状態に対応した第3比較信号CM3を発生または更新する。 The magnitude comparison relationship between the target duty value duty [comparison input A] input to the third comparator (34) and the count value ucnt [comparison input B] of the first counter (22) is as follows: a) duty and ucnt match When (A = B), (b) when duty is smaller than ucnt (A <B), c) there are three cases where duty is larger than ucnt (A> B). The third comparator (34) generates or updates the third comparison signal CM3 corresponding to these three states.
例えば、第3比較器(34)が、A=BならばCM3=1、また、A<BならばCM3=2、また、A>BならばCM3=0を出力するようにした場合、第2制御部(31)では、CM3=1ならばduty=ucnt、また、CM3=2ならばduty<ucnt、また、CM3=0ならばduty>ucntの状態であると判断する。
For example, if the
また、これら3つの状態に対応する個別の比較信号を発生または更新し出力するようにしてもよい。例えば、A=BであればCM31信号を、A<BであればCM32信号を、A>BであればCM33信号を発生または更新しし出力する。また、例えば、CM33信号を省略して、CM31信号およびCM32信号が出力されていないときはA>Bと判断するようにしてもよい。 In addition, individual comparison signals corresponding to these three states may be generated or updated and output. For example, if A = B, a CM31 signal is generated, if A <B, a CM32 signal is generated, and if A> B, a CM33 signal is generated or updated and output. Further, for example, the CM33 signal may be omitted, and A> B may be determined when the CM31 signal and the CM32 signal are not output.
第4比較器(35)は、設定値レジスタ(4)、第2カウンタ(23)および第2制御部(31)に接続されており、第4比較器(35)では設定値レジスタ(4)から供給される目標デューティ値duty[比較入力A]と、第2カウンタ22から供給される第2カウンタ(23)の計数値dcnt[比較入力B]とを比較し、その比較結果の第4比較信号CM4を発生または更新し出力して第2制御部(31)へ供給する。
The fourth comparator (35) is connected to the set value register (4), the second counter (23), and the second control unit (31). In the fourth comparator (35), the set value register (4). The target duty value duty [comparison input A] supplied from the
第4比較器(35)に入力される目標デューティ値duty[比較入力A]と第2カウンタ(23)の計数値dcnt[比較入力B]の大小比較関係は、イ)dutyとdcntが一致した(A=B)場合、ロ)dutyがdcntよりも小さい(A<B)場合、ハ)dutyがdcntよりも大きい(A>B)場合の3通りある。第4比較器(35)はそれら3つの状態に対応した第4比較信号CM4を発生または更新し出力する。 The magnitude comparison relationship between the target duty value duty [comparison input A] input to the fourth comparator (35) and the count value dcnt [comparison input B] of the second counter (23) is as follows: a) duty and dcnt match In the case of (A = B), b) in the case where the duty is smaller than dcnt (A <B), and c) in the case where the duty is larger than dcnt (A> B). The fourth comparator (35) generates or updates the fourth comparison signal CM4 corresponding to these three states and outputs it.
例えば、A=BならばCM4=1、また、A<BならばCM4=2、また、A>BならばCM4=0を出力するようにした場合、第2制御部(31)では、CM4=1ならばduty=ucnt、また、CM4=2ならばduty<ucnt、また、CM4=0ならばduty>ucntの状態であると判断する。 For example, if A = B, CM4 = 1 is output, if A <B, CM4 = 2, and if A> B, CM4 = 0 is output, the second control unit (31) receives CM4. If = 1, it is determined that duty = ucnt. If CM4 = 2, it is determined that duty <ucnt. If CM4 = 0, it is determined that duty> ucnt.
また、これら3つの状態に対応する個別の比較信号を発生または更新し出力するようにしてもよい。例えば、A=BであればCM41信号を、A<BであればCM42信号を、A>BであればCM43信号を発生または更新しし出力する。また、例えば、CM43信号を省略して、CM41信号およびCM42信号が発生されていないときはA>Bと判断するようにしてもよい。 In addition, individual comparison signals corresponding to these three states may be generated or updated and output. For example, if A = B, a CM41 signal is generated, if A <B, a CM42 signal is generated, and if A> B, a CM43 signal is generated or updated and output. Further, for example, the CM43 signal may be omitted, and A> B may be determined when the CM41 signal and the CM42 signal are not generated.
次ぎに、図4に基づき、第2制御部(31)の構成および機能について説明する。第2制御部(31)は、PWM波形生成手段(31a)および第2状態レジスタ(31b)を備え、三角搬送波制御部(2)、設定値レジスタ(4)、PWMクロック生成部(5)、第3カウンタ(32)、第3選択器(33)、第3比較器(34)および第4比較器(35)に接続される。 Next, the configuration and function of the second control unit (31) will be described with reference to FIG. The second control unit (31) includes a PWM waveform generation unit (31a) and a second state register (31b). The triangular carrier control unit (2), the set value register (4), the PWM clock generation unit (5), The third counter (32), the third selector (33), the third comparator (34) and the fourth comparator (35) are connected.
PWM波形出力制御部(3)の外部から入力され、第2制御部(31)に供給される信号には、設定値レジスタ(4)からのPWMスタート信号STRと、PWMクロック生成部(5)からのPWMクロック信号CK0がある。また、第2制御部(31)で発生され、PWM波形出力制御部(3)の外部へ出力する信号には、相補型PWM波形信号(GH,GL)がある。 A signal input from the outside of the PWM waveform output control unit (3) and supplied to the second control unit (31) includes a PWM start signal STR from the set value register (4) and a PWM clock generation unit (5). From the PWM clock signal CK0. The signals generated by the second control unit (31) and output to the outside of the PWM waveform output control unit (3) include complementary PWM waveform signals (GH, GL).
PWM波形生成手段(31a)は、PWMスタート信号STRおよびPWMクロック信号CK0が供給されると、三角搬送波制御部(2)からのカウンタモード値Sm、第3カウンタ(32)からの第3カウンタゼロ信号ZC3、第3比較器(34)からの第3比較信号CM3、第4比較器(35)からの第4比較信号CM4、および第2状態レジスタ(31b)からのPWM出力モード値Gmとデッドタイムモード値Dmと事前出力モード値Pmに基づいて、PWM出力モード値Gm、デッドタイムモード値Dmおよび事前出力モード値Pmを設定または更新し、第2状態レジスタ(31b)に格納する。 When the PWM start signal STR and the PWM clock signal CK0 are supplied, the PWM waveform generation means (31a) receives the counter mode value Sm from the triangular carrier wave control unit (2) and the third counter zero from the third counter (32). Dead signal ZC3, third comparison signal CM3 from third comparator (34), fourth comparison signal CM4 from fourth comparator (35), and PWM output mode value Gm from second state register (31b) Based on the time mode value Dm and the prior output mode value Pm, the PWM output mode value Gm, the dead time mode value Dm, and the prior output mode value Pm are set or updated and stored in the second state register (31b).
PWM波形生成手段(31a)は、また、PWM出力モード値Gmに対応する相補型PWM波形信号(GH,GL)を設定して出力する。相補型PWM波形信号(GH,GL)は、一般的には出力バッファ回路(図示せず)を介して、PWM波形発生装置(1)の外部へ出力される。 The PWM waveform generation means (31a) also sets and outputs complementary PWM waveform signals (GH, GL) corresponding to the PWM output mode value Gm. The complementary PWM waveform signals (GH, GL) are generally output to the outside of the PWM waveform generator (1) via an output buffer circuit (not shown).
第2状態レジスタ(31b)は、PWM波形生成手段(31a)に接続され、PWM波形生成手段(31a)により設定または更新された、PWM出力モード値Gm、デッドタイムモード値Dmおよび事前出力モード値Pmを出力し、PWM出力モード値Gm、デッドタイムモード値Dmおよび事前出力モード値PmをPWM波形生成手段(31a)に供給する。 The second state register (31b) is connected to the PWM waveform generation means (31a), and is set or updated by the PWM waveform generation means (31a), the PWM output mode value Gm, the dead time mode value Dm, and the prior output mode value. Pm is output, and the PWM output mode value Gm, the dead time mode value Dm, and the prior output mode value Pm are supplied to the PWM waveform generation means (31a).
本実施例において、PWM出力モード値Gmと相補型PWM波形信号(GH,GL)の関係は、Gm=0ならばPWM波形信号(0,0)を、Gm=1ならばPWM波形信号(0,1)を、Gm=2ならばPWM波形信号(1、0)を出力するように定義されている。そしてGm=3の設定は禁止され、PWM波形信号(1,1)は出力されない。 In this embodiment, the relationship between the PWM output mode value Gm and the complementary PWM waveform signal (GH, GL) is as follows: if Gm = 0, the PWM waveform signal (0, 0); if Gm = 1, the PWM waveform signal (0 , 1) is defined to output a PWM waveform signal (1, 0) if Gm = 2. The setting of Gm = 3 is prohibited, and the PWM waveform signal (1, 1) is not output.
事前出力モード値Pmは、PWM波形生成手段(31a)が、Gm=1またはGm=2からGm=0に設定または更新して、デッドタイム状態に入るときに、その更新前のGm=1またはGm=2の値である。事前出力モード値Pmは、デッドタイム動作中にPWMデューティ値dutyが変更されて、元のPWM出力モード値Gmに戻したい場合に、デッドタイム動作なしで復帰させるために設けられたパラメータである。したがって、デッドタイム動作中のPWMデューティ値duty変更によりデッドタイムモード値Dmを再設定するようにし、事前出力モード値Pmを省略してもよい。 When the PWM waveform generation means (31a) sets or updates Gm = 1 or Gm = 2 to Gm = 0 and enters the dead time state, the prior output mode value Pm is set to Gm = 1 before the update or The value of Gm = 2. The prior output mode value Pm is a parameter provided for returning without the dead time operation when the PWM duty value duty is changed during the dead time operation and it is desired to return to the original PWM output mode value Gm. Therefore, the dead time mode value Dm may be reset by changing the PWM duty value duty during the dead time operation, and the prior output mode value Pm may be omitted.
デッドタイムモード値Dmは、PWM波形生成手段(31a)がデッドタイムを生成するときに、第3カウンタ(32)の初期値として設定される計数値に対応する。本実施例において、第3カウンタ(32)が第1デッドタイム値td1からデクリメント動作をスタートまたは再スタートした場合はDm=1、第3カウンタ(32)が第2デッドタイム値td2からデクリメント動作をスタートまたは再スタートした場合はDm=2、第3カウンタ(32)が動作していない場合はDm=0と設定される。 The dead time mode value Dm corresponds to a count value set as an initial value of the third counter (32) when the PWM waveform generating means (31a) generates a dead time. In this embodiment, when the third counter (32) starts or restarts the decrement operation from the first dead time value td1, Dm = 1, and the third counter (32) performs the decrement operation from the second dead time value td2. Dm = 2 is set when starting or restarting, and Dm = 0 is set when the third counter (32) is not operating.
上記の例は、第3カウンタ(32)にデクリメント動作を行うカウンタを使用した例を示しているが、第3カウンタ(32)にインクリメント動作を行うカウンタを使用した場合は、第1デッドタイム値td1または第2デッドタイム値td2のいずれか一方の選択を指令する第3選択信号SL3がデッドタイムモード値Dmに対応する。第1デッドタイム値td1を選択してデッドタイム動作を行う場合はDm=1、第2デッドタイム値td2の選択を選択してデッドタイム動作を行う場合はDm=2、デッドタイム動作を行わない場合はDm=0と設定される。 The above example shows an example in which a counter that performs a decrement operation is used for the third counter (32). However, if a counter that performs an increment operation is used for the third counter (32), the first dead time value is used. The third selection signal SL3 that commands selection of either td1 or the second dead time value td2 corresponds to the dead time mode value Dm. When selecting the first dead time value td1 and performing the dead time operation, Dm = 1, when selecting the second dead time value td2 and performing the dead time operation, Dm = 2, and not performing the dead time operation. In this case, Dm = 0 is set.
次に第2制御部(31)の動作について説明する。PWM波形生成手段(31a)は、PWM波形生成手段(31a)に供給される、カウンタモード値Sm、第3カウンタゼロ信号ZC3、第3比較信号CM3、第4比較信号CM4、PWM出力モード値Gm、デッドタイムモード値Dmおよび事前出力モード値Pmに基づき、第3カウンタ(32)および第3選択器(33)を制御し、第2状態レジスタ(31b)の内容を設定または更新する。 Next, the operation of the second control unit (31) will be described. The PWM waveform generation means (31a) is supplied to the PWM waveform generation means (31a), and includes a counter mode value Sm, a third counter zero signal ZC3, a third comparison signal CM3, a fourth comparison signal CM4, and a PWM output mode value Gm. Based on the dead time mode value Dm and the prior output mode value Pm, the third counter (32) and the third selector (33) are controlled to set or update the contents of the second state register (31b).
本実施例では、目標デューティ値dutyと第1カウンタ(22)の計数値ucntとの比較結果である第1比較信号CM1および目標デューティ値dutyと第2カウンタ(23)の計数値dcntとの比較結果である第2比較信号CM2の少なくとも一方の信号と、カウンタモード値Sm、PWM出力モード値Gm、デッドタイムモード値Dmおよび事前出力モード値Pmから、PWM波形信号の発生または更新に繋がる事象および状態の発生をイベントとし、それらのイベントに優先順位をつけ、さらにカウンタモード値Smより分類した一覧表を図5から図9に示す。 In the present embodiment, the first comparison signal CM1, which is a comparison result between the target duty value duty and the count value ucnt of the first counter (22), and the comparison of the target duty value duty and the count value dcnt of the second counter (23). From the resulting at least one of the second comparison signals CM2, the counter mode value Sm, the PWM output mode value Gm, the dead time mode value Dm, and the prior output mode value Pm, an event that leads to generation or update of the PWM waveform signal and FIGS. 5 to 9 show lists in which occurrence of a state is an event, priorities are assigned to those events, and further classified by the counter mode value Sm.
図5から図9の一覧表の左側の欄には、イベントの発生要因となる、カウンタモード値Sm、目標デューティ値dutyと第1カウンタ(22)の計数値との比較結果、目標デューティ値dutyと第2カウンタ(23)の計数値との比較結果、イベント発生時の動作状態を表す更新前の、PWM出力モード値Gm、事前出力モード値Pmおよびデッドタイムモード値Dmの項目がある。それらの一覧表の右側の欄には、イベントにより更新されるPWM出力モード値Gm、デッドタイムモード値Dmおよび事前出力モード値Pmの項目がある。 The columns on the left side of the tables of FIGS. 5 to 9 show the counter mode value Sm, the target duty value duty, the comparison result of the first counter (22), and the target duty value duty, which are the cause of the event. And the count value of the second counter (23), there are items of the PWM output mode value Gm, the prior output mode value Pm, and the dead time mode value Dm before the update indicating the operation state at the time of event occurrence. In the right column of the list, there are items of a PWM output mode value Gm, a dead time mode value Dm, and a prior output mode value Pm that are updated by an event.
イベント発生要件(一覧表の左側の欄)は、先ずカウンタモード値Smをチェックし、次にカウンタモード値Smごとの一覧表にて、優先順位にしたがって、イベントの発生要因をチェックして、イベントを発生する事象および状態が見つかれば、該当するイベントNoの更新内容(一覧表の右側の欄)が実行される。 For the event occurrence requirement (left column of the list), first check the counter mode value Sm, then check the cause of the event according to the priority in the list for each counter mode value Sm, If the event and the state that generate the error are found, the update contents of the corresponding event No (the right column in the list) are executed.
また、図5から図9に示したイベント発生時の更新条件に、第1デッドタイム値td1および第2デッドタイム値td2を含めている。それは、第1デッドタイム値td1および第2デッドタイム値td2のうち少なくとも一方がゼロの場合にも対応できるようにしたからである。td1=0またはtd2=0の場合は、該当するデッドタイム動作なしで、Gmのみが更新されて、PmおよびDmはともに「0」が設定されることになる。 Further, the first dead time value td1 and the second dead time value td2 are included in the update conditions at the time of occurrence of the event shown in FIGS. This is because it is possible to cope with the case where at least one of the first dead time value td1 and the second dead time value td2 is zero. When td1 = 0 or td2 = 0, only Gm is updated without corresponding dead time operation, and both Pm and Dm are set to “0”.
一般的なPWMパワーインバータではデッドタイムが不可欠なので、td1=0およびtd2=0が含まれるイベントは省略してもよい。アーム短絡防止のため、デッドタイムありが基本なので、以降の説明ではデッドタイムがゼロのイベントについては省略する。 Since a dead time is indispensable in a general PWM power inverter, an event including td1 = 0 and td2 = 0 may be omitted. In order to prevent an arm short circuit, there is basically a dead time, so in the following explanation, an event with a dead time of zero is omitted.
最初に、基本動作の説明のために、第1カウンタ(22)のみが動作するSm=1の区間、次に第2カウンタ(23)のみが動作するSm=3について説明する。それらの区間では、従来の一般的なPWM波形発生装置の動作例を示した、図19の時刻1から時刻4、図20の時刻1の時刻1および図20の時刻1における動作と基本的に同じである。
First, in order to explain the basic operation, a section of Sm = 1 in which only the first counter (22) operates, and then Sm = 3 in which only the second counter (23) operates will be described. In those sections, an operation example of the conventional general PWM waveform generator is basically shown as the operation from
Sm=1の区間での本実施例を図6に示す。Sm=1の区間では、目標デューティ値dutyと第2カウンタ(23)の計数値dcntの比較結果のみを利用し、duty=dcntに伴うイベントが最優先される。この区間の基本的な制御は、duty≧dcntと判断されたとき、ローサイドPWM信号GLをオフして、ハイサイドPWM信号GHをオンにするように動作し、duty<dcntと判断されたときには、ハイサイドPWM信号GHをオフして、ローサイドPWM信号GLをオンにするように動作する。 FIG. 6 shows this embodiment in the section where Sm = 1. In the section of Sm = 1, only the comparison result between the target duty value duty and the count value dcnt of the second counter (23) is used, and the event associated with duty = dcnt has the highest priority. The basic control of this section is to turn off the low-side PWM signal GL and turn on the high-side PWM signal GH when it is determined that duty ≧ dcnt. When it is determined that duty <dcnt, The high-side PWM signal GH is turned off and the low-side PWM signal GL is turned on.
Sm=1、かつ、Gm=1の場合に、duty=dcntとなるとき、PWM波形生成手段(31a)は、第3選択器(33)に対し第2デッドタイム値td2の選択を指令する第3選択指令信号SL3を発生または更新して供給する。第3選択器(33)は、第2デッドタイム値td2の選択を指令する第3選択指令信号SL3を供給されると、第2デッドタイム値td2を選択して第3カウンタ(32)に供給する。そして、PWM波形生成手段(31a)は、第2状態レジスタ(31b)にPm=1を記憶して、Gm=0およびDm=2を設定するとともに、第3カウンタ(32)に対し第3選択器(33)から出力される計数値、この場合、第2デッドタイム値td2を読み込んでデクリメント動作を開始するように第3カウンタ制御信号SC3と第3カウンタクロック信号CK3を発生または更新して第3カウンタ(32)に供給する。第3カウンタ(32)は、第3カウンタ制御信号SC3と第3カウンタクロック信号CK3を供給されると、3選択器(33)から出力される計数値、この場合、第2デッドタイム値td2を読み込んでデクリメント動作を開始する。これは、図6のイベントNo30に該当する。 When Sm = 1 and Gm = 1, when duty = dcnt, the PWM waveform generation means (31a) instructs the third selector (33) to select the second dead time value td2. 3 selection command signal SL3 is generated or updated and supplied. When the third selector (33) is supplied with the third selection command signal SL3 for instructing the selection of the second dead time value td2, the third selector (33) selects the second dead time value td2 and supplies it to the third counter (32). To do. The PWM waveform generation means (31a) stores Pm = 1 in the second state register (31b), sets Gm = 0 and Dm = 2, and selects the third counter (32) with the third selection. The third counter control signal SC3 and the third counter clock signal CK3 are generated or updated so as to start the decrement operation by reading the count value output from the counter (33), in this case, the second dead time value td2. 3 is supplied to the counter (32). When the third counter (32) is supplied with the third counter control signal SC3 and the third counter clock signal CK3, the third counter (32) outputs the count value output from the three selector (33), in this case, the second dead time value td2. Read and start decrementing. This corresponds to event No. 30 in FIG.
上記のような動作手順の説明を、以降は、「Sm=1、Gm=1の場合に、duty=dcntとなるときは、イベントNo30に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する」というように簡単化して表現する。 The operation procedure as described above will be described below. “When Sm = 1 and Gm = 1, when duty = dcnt, it corresponds to event No30, so Pm = 1 is stored and Gm = 0. And start the dead time operation of Dm = 1 ”.
Sm=1、Gm=1の場合に、duty>dcntとなるときは、イベントNo39に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 When duty> dcnt when Sm = 1 and Gm = 1, it corresponds to event No. 39, so Pm = 1 is stored and Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started. .
Sm=1、Gm=0の場合に、duty=dcntとなるときは、イベントNo32に該当する。ところで、Gm=0であれば、Dm=1またはDm=2のどちらかのデッドタイム動作中であるが、ここではどちらの場合でも、Gm、Pmは変更せず、Dm=2とし、第3カウンタ(32)に計数値td2を再設定してデッドタイム動作を継続する。以降、これを「Gm、Pmは変更せず、Dm=2のデッドタイム動作に切換える」と表現する。 In the case of Sm = 1 and Gm = 0, if duty = dcnt, it corresponds to event No. 32. By the way, if Gm = 0, the dead time operation of either Dm = 1 or Dm = 2 is in progress. However, in either case, Gm and Pm are not changed, and Dm = 2 is set. The count value td2 is reset in the counter (32) and the dead time operation is continued. Hereinafter, this is expressed as “Gm and Pm are not changed and the operation is switched to the dead time operation of Dm = 2”.
Sm=1、Gm=0の場合に、duty>dcntとなるときは、イベントNo41に該当する。このときは、Dm=1のデッドタイム動作中である場合のみ、Gm、Pmは変更せず、Dm=2のデッドタイム動作に切換える。したがって、Dm=2のデッドタイム動作中である場合は、第3カウンタ(32)に計数値td2を再設定せずに、Dm=2のデッドタイム動作をそのまま継続する。 In the case of Sm = 1 and Gm = 0, if duty> dcnt, it corresponds to event No41. At this time, only when the dead time operation of Dm = 1 is being performed, Gm and Pm are not changed, and the operation is switched to the dead time operation of Dm = 2. Therefore, when the dead time operation of Dm = 2 is being performed, the dead time operation of Dm = 2 is continued without resetting the count value td2 in the third counter (32).
Sm=1、Gm=0の場合に、duty<dcntとなるときは、Dm≠1かつPm=2ならば、図6のイベントNo35に該当するので、Gm、Pmは変更せず、Dm=1のデッドタイム動作に切換える。このとき、Dm≠1かつPm≠2ならば、図6のイベントNo36に該当するので、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 In the case of Sm = 1 and Gm = 0, when duty <dcnt, if Dm ≠ 1 and Pm = 2, it corresponds to event No. 35 in FIG. 6, so Gm and Pm are not changed and Dm = 1 Switch to the dead time operation. At this time, if Dm ≠ 1 and Pm ≠ 2, since it corresponds to event No. 36 in FIG. 6, Gm = 1, Pm = 0 and Dm = 0 are set, and the dead time operation is stopped.
Sm=1、Gm=2の場合に、duty=dcntとなるときは、イベントNo28に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。これは、そのタイミングでduty>dcntからduty=dcntに変更されたときに発生するイベントである。図6の実施例では、それ以降を、図6のイベントNo30の、Sm=1、Gm=1、duty=dcntのときのPWM波形信号と同じになるようにしている。 When duty = dcnt when Sm = 1 and Gm = 2, since it corresponds to event No. 28, Pm = 2 is stored and Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 2 is started. . This is an event that occurs when duty> dcnt is changed to duty = dcnt at that timing. In the embodiment of FIG. 6, the subsequent processing is the same as the PWM waveform signal of event No. 30 of FIG. 6 when Sm = 1, Gm = 1, and duty = dcnt.
Sm=1、Gm=2の場合に、duty<dcntとなるときは、イベントNo34に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 If duty <dcnt when Sm = 1 and Gm = 2, it corresponds to event No. 34, so Pm = 2 is stored and Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started. .
Sm=1、Gm=2の場合に、duty>dcntであれば、Gmを変更する必要がないので、基本的にイベントは発生しない(したがって、図6にない)。 If Sm = 1 and Gm = 2, if duty> dcnt, there is no need to change Gm, so basically no event occurs (thus not in FIG. 6).
次に、Sm=3の区間での本実施例を図8に示す。Sm=3の区間では、目標デューティ値dutyと第1カウンタ(23)の計数値ucntの比較結果のみを利用し、duty=ucntに伴うイベントが最優先される。この区間の基本的な制御は、duty≦ucntと判断されたとき、ハイサイドPWM信号GHをオフして、ローサイドPWM信号GLをオンにし、duty>dcntと判断されたときには、ローサイドPWM信号GLをオフして、ハイサイドPWM信号GHをオンする。 Next, this embodiment in the section of Sm = 3 is shown in FIG. In the section of Sm = 3, only the comparison result between the target duty value duty and the count value ucnt of the first counter (23) is used, and the event associated with duty = ucnt has the highest priority. The basic control of this section is to turn off the high-side PWM signal GH and turn on the low-side PWM signal GL when it is determined that duty ≦ ucnt, and to turn on the low-side PWM signal GL when it is determined that duty> dcnt. Turns off and turns on the high-side PWM signal GH.
Sm=3、Gm=2の場合に、duty=ucntとなるときは、イベントNo70に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 When duty = ucnt when Sm = 3 and Gm = 2, it corresponds to event No. 70, so Pm = 2 is stored and Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started. .
Sm=3、Gm=2の場合に、duty<ucntとなるときは、イベントNo72に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 If duty <ucnt when Sm = 3 and Gm = 2, it corresponds to event No. 72, so Pm = 2 is stored and Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started. .
Sm=3、Gm=1の場合に、duty=ucntとなるときは、のイベントNo71に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。これは、そのタイミングでduty<dcntからduty=dcntに変更されたときに発生するイベントで、本実施例では、それ以降を、図8のイベントNo70の、Sm=3およびGm=2、duty=ucntの場合と同じPWM波形信号を発生するようにしている。 When Sm = 3 and Gm = 1, if duty = ucnt, it corresponds to event No. 71, so Pm = 1 is stored and Gm = 0 and a dead time operation of Dm = 1 is started. To do. This is an event that occurs when duty <dcnt is changed to duty = dcnt at that timing. In this embodiment, the subsequent events are Sm = 3 and Gm = 2, duty = The same PWM waveform signal as in the case of ucnt is generated.
Sm=3、Gm=1の場合に、duty>dcntとなるときは、イベントNo75に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 When duty> dcnt in the case of Sm = 3 and Gm = 1, it corresponds to event No. 75, so Pm = 1 is stored and Gm = 0 and a dead time operation of Dm = 2 is started. .
Sm=3およびGm=1の場合に、duty<ucntであれば、Gmを変更する必要がないので、基本的にイベントは発生しない。 In the case of Sm = 3 and Gm = 1, if duty <ucnt, there is no need to change Gm, so basically no event occurs.
Sm=3、Gm=0の場合に、duty=dcntとなるときは、イベントNo73に該当するので、Dm値に無関係に、Gm、Pmは変更せず、Dm=1のデッドタイム動作に切換える。 In the case of Sm = 3 and Gm = 0, if duty = dcnt, it corresponds to event No. 73, so Gm and Pm are not changed regardless of the Dm value, and the operation is switched to the dead time operation of Dm = 1.
Sm=3およびGm=0の場合に、duty>dcntとなるときは、Dm≠2およびPm=1ならば、イベントNo76に該当するので、Gm、Pmは変更せず、Dm=2のデッドタイム動作に切換える。このとき、Dm≠2およびPm≠1ならば、イベントNo77に該当するので、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 When Sm = 3 and Gm = 0, if duty> dcnt, if Dm ≠ 2 and Pm = 1, it corresponds to event No. 76, so Gm and Pm are not changed, and the dead time of Dm = 2 Switch to operation. At this time, if Dm ≠ 2 and Pm ≠ 1, since it corresponds to event No. 77, Gm = 2, Pm = 0 and Dm = 0 are set, and the dead time operation is stopped.
Sm=3、Gm=0の場合に、duty<dcntとなるときは、イベントNo82に該当するので、Dm=2の場合のみ、Gm、Pmは変更せず、Dm=1のデッドタイム動作に切換える。 When Sm = 3 and Gm = 0, if duty <dcnt, it corresponds to event No. 82. Therefore, only when Dm = 2, Gm and Pm are not changed, and the operation is switched to the dead time operation of Dm = 1. .
Sm=3、Gm=1の場合に、duty<ucntであれば、Gmを変更する必要がないので、基本的にイベントは発生しない(したがって、図8にない)。 If Sm = 3 and Gm = 1, if duty <ucnt, there is no need to change Gm, so basically no event occurs (thus not in FIG. 8).
次に、Sm=0の区間での本実施例を図5に示す。この区間では、PWMデューティ値dutyが変更されなければ、duty=dcntおよびduty=ucntの両方のイベントが発生し、それらの発生する順番でPWM出力モード値Gm、事前出力モード値Pmおよびデッドタイムモード値Dmの更新方法が異なっている。この区間では、duty=dcntに伴うイベントが最優先される。 Next, this embodiment in the section where Sm = 0 is shown in FIG. In this section, if the PWM duty value duty is not changed, both events of duty = dcnt and duty = ucnt occur, and the PWM output mode value Gm, the prior output mode value Pm, and the dead time mode occur in the order in which they occur. The updating method of the value Dm is different. In this section, the event associated with duty = dcnt has the highest priority.
Sm=0、Gm=2の場合に、先にduty=dcntが発生する場合、このとき、duty>ucntであれば、図5のイベントNo2に該当するので、GmおよびPmは変更せずに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。その後、duty=ucntが発生したとき、duty>dcntであれば、図5のイベントNo8に該当するので、Dm=2のデッドタイム動作をそのまま継続するとともに、Pm=2を記憶してGm=0とする。 When duty = dcnt occurs first in the case of Sm = 0 and Gm = 2, if duty> ucnt at this time, since it corresponds to event No. 2 in FIG. 5, Gm and Pm are not changed. The dead time operation of Dm = 2 is started. After that, when duty = ucnt occurs, if duty> dcnt, it corresponds to event No. 8 in FIG. 5, so the dead time operation of Dm = 2 is continued as it is, and Pm = 2 is stored and Gm = 0 And
Sm=0、Gm=2の場合に、先にduty=ucntが発生したときは、duty<dcntであれば、イベントNo7に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。その後、duty=dcntが発生したとき、duty<ucntであれば、イベントNo5に該当するので、GmおよびPmは変更せず、Dm=2のデッドタイム動作に切り換える。 In the case of Sm = 0 and Gm = 2, when duty = ucnt occurs first, if duty <dcnt, it corresponds to event No7, so Pm = 2 is stored and Gm = 0. The Dm = 1 dead time operation is started. After that, when duty = dcnt occurs, if duty <ucnt, it corresponds to event No5, so Gm and Pm are not changed, and the operation is switched to the dead time operation of Dm = 2.
Sm=0、Gm=2の場合に、duty=dcntおよびduty=ucntが同時に発生したときは、イベントNo1に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 When duty = dcnt and duty = ucnt occur at the same time in the case of Sm = 0 and Gm = 2, it corresponds to event No1, so Pm = 2 is stored and Gm = 0 is set, and Dm = 2 Start dead time operation.
Sm=0におけるその他のイベントは、基本的に、dutyが変更されたことによって発生する。 Other events at Sm = 0 are basically caused by a change in duty.
Sm=0、Gm=2の場合に、duty=dcntが発生したときは、duty<ucntであれば、イベントNo1に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。これは、イベントNo2によって起動されたDm=2のデッドタイム動作中に、dutyが変更された場合に発生し得るイベントである。 When duty = dcnt occurs when Sm = 0 and Gm = 2, if duty <ucnt, it corresponds to event No1, so Pm = 2 is stored and Gm = 0, and Dm = 2 dead time operation is started. This is an event that can occur when the duty is changed during the dead time operation of Dm = 2 activated by event No2.
Sm=0、Gm=2の場合に、duty<ucntとなるときは、duty<dcntであれば、イベントNo16に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0にし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。他方、このとき、duty>dcntであれば、イベントNo17に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0にし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 When duty <ucnt when Sm = 0 and Gm = 2, if duty <dcnt, it corresponds to event No16, so Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and Dm = 1 is dead Start time operation. On the other hand, if duty> dcnt at this time, since it corresponds to event No17, Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 2 is started.
Sm=0、Gm=1の場合に、duty=dcntとなるときは、イベントNo3に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 When duty = dcnt when Sm = 0 and Gm = 1, it corresponds to event No3, so Pm = 1 is stored and Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 2 is started. .
Sm=0、Gm=1の場合に、duty=ucntとなるときは、duty<dcntであれば、イベントNo10に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。他方、このとき、duty>dcntであれば、イベントNo11に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 When duty = ucnt when Sm = 0 and Gm = 1, if duty <dcnt, it corresponds to event No. 10, so Pm = 1 is stored, Gm = 0, and Dm = 1 dead Start time operation. On the other hand, if duty> dcnt at this time, since it corresponds to event No11, Pm = 1 is stored, Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 2 is started.
Sm=0、Gm=1の場合に、duty>ucntとなるときは、duty≠dcntであれば、イベントNo20に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 When duty> ucnt when Sm = 0 and Gm = 1, if duty ≠ dcnt, it corresponds to event No20, so Pm = 1 is stored and Gm = 0 and Dm = 2 Start dead time operation.
Sm=0、Gm=1の場合に、duty>dcntとなるときは、duty≠ucntであれば、イベントNo21に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 When duty> dcnt when Sm = 0 and Gm = 1, if duty ≠ ucnt, it corresponds to event No21, so Pm = 1 is stored and Gm = 0 and Dm = 2 Start dead time operation.
Sm=0、Gm=0の場合に、duty>ucntとなるときは、Pm≠1であれば、図5のイベントNo22に該当するので、Gm=2、Pm=0とする。更に、このとき、Dm=1、かつ、duty>dcntであれば、図5のイベントNo23に該当するので、Dm=2のデッドタイム動作に切り換える。他方、このとき、Dm=1、かつ、duty<dcntであれば、図5のイベントNo24に該当するので、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。ここで、イベントNo22は、イベントNo23またはイベントNo24と同時に実行される場合がある。 In the case of Sm = 0 and Gm = 0, when duty> ucnt, if Pm ≠ 1, it corresponds to event No. 22 in FIG. 5, and therefore Gm = 2 and Pm = 0. Further, at this time, if Dm = 1 and duty> dcnt, it corresponds to the event No. 23 in FIG. 5, so that the operation is switched to the dead time operation of Dm = 2. On the other hand, if Dm = 1 and duty <dcnt at this time, since it corresponds to event No. 24 in FIG. 5, Dm = 0 is set and the dead time operation is stopped. Here, event No22 may be executed simultaneously with event No23 or event No24.
Sm=0(図5)のその他のイベントについては、説明を割愛する。 Description of other events with Sm = 0 (FIG. 5) is omitted.
次に、Sm=2の区間での本実施例を図7に示す。この区間では、PWMデューティ値dutyが変更されなければ、duty=dcntおよびduty=ucntの両方のイベントが発生し、それらの発生する順番でPWM出力モード値Gm、事前出力モード値Pmおよびデッドタイムモード値Dmの更新方法が異なっている。この区間では、duty=dcntに伴うイベントが最優先される。 Next, this embodiment in the section of Sm = 2 is shown in FIG. In this section, if the PWM duty value duty is not changed, both events of duty = dcnt and duty = ucnt occur, and the PWM output mode value Gm, the prior output mode value Pm, and the dead time mode occur in the order in which they occur. The updating method of the value Dm is different. In this section, the event associated with duty = dcnt has the highest priority.
Sm=2、Gm=1の場合に、先にduty=ucntが発生したときは、duty<dcntであれば、イベントNo44に該当するので、GmおよびPmは変更せずに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。その後、duty=dcntが発生したとき、duty<ucntであれば、イベントNo51に該当するので、Dm=1のデッドタイム動作はそのまま継続するとともに、Pm=1を記憶してGm=0とする。
In the case of Sm = 2 and Gm = 1, if duty = ucnt occurs first, if duty <dcnt, it corresponds to
Sm=2、Gm=1の場合に、先にduty=dcntが発生したときは、duty>ucntであれば、イベントNo50に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。その後、duty=ucntが発生したとき、duty>dcntであれば、イベントNo46に該当するので、GmおよびPmは変更せず、Dm=1のデッドタイム動作に切り換える。 In the case of Sm = 2 and Gm = 1, if duty = dcnt occurs first, if duty> ucnt, it corresponds to event No50, so Pm = 1 is stored and Gm = 0 is set. The dead time operation of Dm = 2 is started. Thereafter, when duty = ucnt occurs, if duty> dcnt, it corresponds to event No. 46, so Gm and Pm are not changed, and the operation is switched to the dead time operation of Dm = 1.
Sm=2、Gm=1の場合に、duty=dcntおよびduty=ucntが同時に発生したときは、イベントNo43に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。
When duty = dcnt and duty = ucnt occur at the same time in the case of Sm = 2 and Gm = 1, it corresponds to
Sm=2におけるその他のイベントは、基本的に、dutyが変更されたことによって発生する。 Other events at Sm = 2 are basically caused by a change in the duty.
Sm=2、Gm=1の場合に、duty=ucntが発生したときは、duty>dcntであれば、イベントNo43に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。これは、イベントNo44によって起動されたDm=1のデッドタイム動作中に、dutyが変更された場合に発生し得るイベントである。
When duty = ucnt occurs in the case of Sm = 2 and Gm = 1, if duty> dcnt, it corresponds to
Sm=2、Gm=1の場合に、duty>dcntとなるときは、duty>ucntであれば、イベントNo59に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0にし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。他方、このとき、duty<ucntであれば、イベントNo60に該当するので、Pm=1を記憶してGm=0にし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 In case of Sm = 2 and Gm = 1, if duty> dcnt, if duty> ucnt, it corresponds to event No. 59, so Pm = 1 is stored, Gm = 0 is set, and Dm = 2 dead Start time operation. On the other hand, if duty <ucnt at this time, since it corresponds to event No. 60, Pm = 1 is stored, Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started.
Sm=2、Gm=2の場合に、duty=ucntとなるときは、イベントNo42に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 When Sm = 2 and Gm = 2, when duty = ucnt, it corresponds to event No. 42, so Pm = 2 is stored and Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started. .
Sm=2、Gm=2の場合に、duty=dcntとなるときは、duty>ucntであれば、イベントNo47に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。他方、このとき、duty<dcntであれば、イベントNo48に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 When duty = dcnt in the case of Sm = 2 and Gm = 2, if duty> ucnt, it corresponds to event No. 47, so Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and Dm = 2 dead Start time operation. On the other hand, if duty <dcnt at this time, since it corresponds to event No. 48, Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started.
Sm=2、Gm=2の場合に、duty<dcntとなるときは、duty≠ucntであれば、イベントNo56に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 In the case of Sm = 2 and Gm = 2, if duty <dcnt, if duty ≠ ucnt, it corresponds to event No. 56, so Pm = 2 is stored and Gm = 0 and Dm = 1 Start dead time operation.
Sm=2、Gm=2の場合に、duty<ucntとなるときは、このとき、duty≠dcntであれば、イベントNo57に該当するので、Pm=2を記憶してGm=0とするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 When duty <ucnt when Sm = 2 and Gm = 2, if duty ≠ dcnt, this corresponds to event No57, so Pm = 2 is stored and Gm = 0. The Dm = 1 dead time operation is started.
Sm=2、Gm=0の場合に、duty<dcntとなるときは、Pm≠2であれば、イベントNo63に該当するので、Gm=1、Pm=0とする。更に、このとき、Dm=2、かつ、duty<ucntあれば、イベントNo64に該当するので、Dm=1のデッドタイム動作に切り換える。他方、このとき、Dm=2、かつ、duty>ucntであれば、イベントNo65に該当するので、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。ここで、イベントNo63と、イベントNo64またはイベントNo65は同時に実施される場合がある。
In the case of Sm = 2 and Gm = 0, if duty <dcnt, if Pm ≠ 2, the event corresponds to
Sm=2(図7)のその他のイベントについては、説明を割愛する。 Description of other events with Sm = 2 (FIG. 7) is omitted.
図9は、イベントNo1からNo82に該当するイベントが発生していない場合に、第3カウンタ(32)がカウントアップして、ZC3=1が発生したとき、PWM出力モード値Gm、デッドタイムモード値Dmおよび事前出力モード値Pmを更新する規則を示す表である。同図に示すように、Gm=0、Dm=2の場合に、ZC3=1が発生したときは、イベントNo83に該当するので、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。また、Gm=0、Dm=1の場合に、ZC3=1が発生したときは、イベントNo84に該当し、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。また、Gm≠0の場合に、ZC3=1が発生したときは、イベントNo85に該当し、GmおよびPmは変更せずに、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 FIG. 9 shows that when an event corresponding to events No1 to No82 has not occurred, when the third counter (32) counts up and ZC3 = 1 occurs, PWM output mode value Gm, dead time mode value It is a table | surface which shows the rule which updates Dm and prior output mode value Pm. As shown in the figure, when Gm = 0 and Dm = 2, if ZC3 = 1 occurs, it corresponds to event No. 83, so Gm = 2, Pm = 0, Dm = 0 and dead time operation To stop. When Gm = 0 and Dm = 1 and ZC3 = 1 occurs, it corresponds to event No. 84, Gm = 1, Pm = 0, Dm = 0, and the dead time operation is stopped. When Gm ≠ 0 and ZC3 = 1 occurs, it corresponds to event No. 85, Gm and Pm are not changed, Dm = 0 is set, and the dead time operation is stopped.
(動作の説明)次に、本発明の実施例で示したPWM波形発生装置(1)における、具体的な動作例を図10から図15を用いて説明する。図10から図15において、最上段には第1カウンタ(22)の計数値ucntと第2カウンタ(23)の計数値dcntでそれらの動作を表すタイミング・チャートが示されている。このタイミング・チャートは、横軸に時刻を示し、縦軸に計数値が示されており、第1カウンタ(22)から出力される計数値ucntを破線で、第2カウンタ(23)から出力される計数値dcntを実線で示している。その下には、カウンタモード値Sm、PWM出力モード値Gm、デッドタイムモード値Dm、および事前出力モード値Pmを表示している。さらにその下に、発生したイベント発生要因を図5から図9におけるイベントNoで表示し、その下は、第3カウンタ(32)の動作を表す計数値DTcntと、PWM出力状態部(31c)から出力される相補型PWM波形信号(GH,GL)を示すタイミング・チャートを表示している。 (Description of Operation) Next, a specific operation example in the PWM waveform generator (1) shown in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to FIG. 15, the timing chart showing the operations of the count value ucnt of the first counter (22) and the count value dcnt of the second counter (23) is shown at the top. In this timing chart, the horizontal axis indicates the time, the vertical axis indicates the count value, and the count value ucnt output from the first counter (22) is output from the second counter (23) by a broken line. The counted value dcnt is indicated by a solid line. Below that, a counter mode value Sm, a PWM output mode value Gm, a dead time mode value Dm, and a prior output mode value Pm are displayed. Furthermore, the event occurrence factor that has occurred is displayed as an event number in FIGS. 5 to 9 below, and below that is from the count value DTcnt representing the operation of the third counter (32) and the PWM output state section (31c). A timing chart showing the complementary PWM waveform signals (GH, GL) to be output is displayed.
図10は、目標デューティ値dutyが、第3設定値L3と第2設定値L2の間の値に設定され、変化しない場合のPWM波形発生装置(1)の動作を示すものである。 FIG. 10 shows the operation of the PWM waveform generator (1) when the target duty value duty is set to a value between the third set value L3 and the second set value L2 and does not change.
図10の時刻t1(t5)において、Sm=3、duty=dcnt、Gm=2、Pm=0、Dm=0であるので、イベントNo70に該当し、Pm=2を記憶してGm=0にするとともに、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。同図時刻t2(t6)において、Sm=3、Gm=0、Pm=2、Dm=1、ZC3=1であるので、イベントNo84に該当し、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t1 (t5) in FIG. 10, since Sm = 3, duty = dcnt, Gm = 2, Pm = 0, and Dm = 0, it corresponds to event No. 70, Pm = 2 is stored, and Gm = 0. At the same time, the dead time operation of Dm = 1 is started. At time t2 (t6) in the figure, since Sm = 3, Gm = 0, Pm = 2, Dm = 1, and ZC3 = 1, it corresponds to event No. 84, and Gm = 1, Pm = 0, and Dm = 0. Stop dead time operation.
図10の時刻t3(t7)において、Sm=1、duty=ucnt、Gm=1であるので、イベントNo30に該当し、Gm=0、Dm=2、Pm=1に更新され、第3カウンタ(32)は、計数値td2からデクリメント動作を開始する。同図時刻t4(t8)において、Gm=0、Pm=1、Dm=2、ZC3=1であるので、イベントNo83に該当し、Gm=2、Pm=0、Dm=0に更新され、第3カウンタ(32)はデクリメント動作を停止する。 At time t3 (t7) in FIG. 10, since Sm = 1, duty = ucnt, and Gm = 1, it corresponds to event No. 30 and is updated to Gm = 0, Dm = 2, and Pm = 1, and the third counter ( 32) starts the decrement operation from the count value td2. At time t4 (t8) in the figure, since Gm = 0, Pm = 1, Dm = 2, and ZC3 = 1, it corresponds to event No. 83 and is updated to Gm = 2, Pm = 0, Dm = 0, The 3 counter (32) stops the decrement operation.
図11は、目標デューティ値dutyが、第3設定値L3と第2設定値L2の間の値に設定され、変化する場合のPWM波形発生装置(1)の動作を示すものである。ここで、同図時刻t5および時刻t7においてdutyが変更されて、dutyとucnt、または、dutyとdcntとの比較結果が変化している。同図時刻t5および時刻t7におけるイベント発生によるPWM波形発生装置(1)の動作について以下説明する。 FIG. 11 shows the operation of the PWM waveform generator (1) when the target duty value duty is set to a value between the third set value L3 and the second set value L2, and changes. Here, the duty is changed at time t5 and time t7 in the figure, and the comparison result between the duty and ucnt or the duty and dcnt is changed. The operation of the PWM waveform generator (1) by event generation at time t5 and time t7 will be described below.
図11の時刻t5において、Sm=3、duty<ucnt、Gm=2であるので、イベントNo80に該当し、Gm=0、Pm=2、Dm=1に更新され、第3カウンタ(32)は、計数値td1からデクリメント動作を開始する。そして、同図時刻t6において、Gm=0、Pm=2、Dm=1、ZC3=1で、イベントNo84に該当し、Gm=1、Pm=0、Dm=0に更新され、第3カウンタ(32)はデクリメント動作を停止する。 At time t5 in FIG. 11, since Sm = 3, duty <ucnt, Gm = 2, it corresponds to event No. 80, updated to Gm = 0, Pm = 2, Dm = 1, and the third counter (32) is updated. The decrement operation is started from the count value td1. At time t6 in the figure, Gm = 0, Pm = 2, Dm = 1, ZC3 = 1, corresponding to event No. 84, updated to Gm = 1, Pm = 0, Dm = 0, and the third counter ( 32) stops the decrement operation.
図11の時刻t7において、Sm=1、duty>dcnt、Gm=1で、イベントNo39に該当する。したがって、Gm=0、Pm=1、Dm=2に更新され、第3カウンタ(32)は、計数値td2からデクリメント動作を開始する。同図時刻t8において、Gm=0、Pm=1、Dm=2、ZC3=1で、イベントNo83に該当し、Gm=2、Pm=0、Dm=0に更新され、第3カウンタ(32)はデクリメント動作を停止する。 At time t7 in FIG. 11, Sm = 1, duty> dcnt, Gm = 1, which corresponds to event No39. Accordingly, Gm = 0, Pm = 1, and Dm = 2 are updated, and the third counter (32) starts the decrement operation from the count value td2. At time t8 in the figure, Gm = 0, Pm = 1, Dm = 2, ZC3 = 1, corresponding to event No. 83, updated to Gm = 2, Pm = 0, Dm = 0, and the third counter (32) Stops decrementing.
続いて、あるイベントにより、Gm=0とし、デッドタイム動作が開始された後に、そのデッドタイム動作中に、次のイベントが発生した場合の動作を、図12および図13に基づいて説明する。 Subsequently, an operation when Gm = 0 is set by an event and the next event occurs during the dead time operation after the start of the dead time operation will be described with reference to FIGS.
図12において、時刻t3にて、dcntのラインに対してdutyのラインが水平方向で交差し、それによって開始したデッドタイム動作中の同図時刻t4にて、dutyが変化して、dcntのラインに対してdutyのラインが垂直方向で再び交差している。また、同図時刻t8にて、dutyが変化して、ucntのラインに対してdutyのラインが垂直方向で交差し、それによって開始したデッドタイム時間中の同図時刻t9にて、ucntのラインに対してdutyのラインが水平方向で再び交差している。このような場合の動作について、以下に説明する。 In FIG. 12, at time t3, the duty line intersects the dcnt line in the horizontal direction, and at the time t4 during the dead time operation started thereby, the duty changes, and the dcnt line In contrast, the duty lines intersect again in the vertical direction. Also, at time t8 in the figure, the duty changes, and the duty line intersects the ucnt line in the vertical direction, and at the time t9 in the figure during the dead time started thereby, the ucnt line In contrast, the duty line intersects again in the horizontal direction. The operation in such a case will be described below.
図12の時刻t3において、Sm=1、Gm=1の場合に、duty=dcntとなるので、イベントNo30が該当し、Pm=1を記憶しGm=0とし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 At time t3 in FIG. 12, when Sm = 1 and Gm = 1, duty = dcnt, so event No. 30 corresponds, Pm = 1 is stored, Gm = 0 is set, and Dm = 2 dead time operation is performed. Start.
その後、同図時刻4において、dutyが小さい値に変更され、duty<dcntとなる。このとき、Gm=0、Pm=1、Dm=2であるので、イベントNo36に該当し、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。
Thereafter, at
本実施例では上述のように設定されているが、Sm=1、Gm=0、Pm=1の状態で、Dm=2のデクリメント動作中に、duty<dcntと判断されたときには、GmおよびPmは変更せずに、Dm=1のデッドタイム動作に切り換えるようにしてもよい。 In the present embodiment, the setting is made as described above. When it is determined that duty <dcnt during the decrement operation of Dm = 2 in the state of Sm = 1, Gm = 0, Pm = 1, Gm and Pm May be switched to a dead time operation of Dm = 1 without changing.
図12の時刻t9において、Sm=3、Gm=1のときに、dutyが大きい値に変更され、duty>ucntとなるので、イベントNo75に該当し、Pm=1を記憶しGmとし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 At time t9 in FIG. 12, when Sm = 3 and Gm = 1, the duty is changed to a large value and duty> ucnt, so that it corresponds to event No75, Pm = 1 is stored and Gm is stored, and Dm = 2 dead time operation is started.
その後、同図時刻t10において、Sm=3、Gm=0、Pm=1、Dm=2のときに、duty=ucntとなるので、イベントNo73に該当し、GmおよびPmは変更せずに、Dm=1のデッドタイム動作に切り換える。これは、以降のPWM波形信号を、Sm=3、Gm=2のとき、duty=ucntとなった場合のイベント70により発生されるPWM波形信号と同じにしているからである。
Thereafter, at time t10, when Sm = 3, Gm = 0, Pm = 1, and Dm = 2, duty = ucnt is satisfied, so that it corresponds to event No. 73, and Gm and Pm are not changed, and Dm = 1 Switch to dead time operation. This is because the subsequent PWM waveform signal is the same as the PWM waveform signal generated by
本実施例では上述のように設定されているが、Sm=3、Gm=0、Pm=1、Dm=2のときに、duty=ucntと判断された場合は、Gm=1に戻し、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止してもよい。 In this embodiment, the setting is made as described above. However, when duty = ucnt is determined when Sm = 3, Gm = 0, Pm = 1, and Dm = 2, Gm = 1 is returned to Pm. = 0 and Dm = 0, and the dead time operation may be stopped.
図13は、図12と同様に短い時間内に続けてイベントが発生する場合の動作例を示している。図13は、dutyの変化によるイベントと、duty=ucntまたはduty=dcntによるイベントの発生順序が、図12の場合と逆になっている。 FIG. 13 shows an operation example when an event occurs continuously within a short time, as in FIG. In FIG. 13, the occurrence order of the event due to the change of the duty and the event due to the duty = ucnt or the duty = dcnt is reversed from the case of FIG.
図13の時刻t5において、Sm=1、Gm=2のときに、dutyが小さい値に変更され、duty<dcntとなるので、イベント34に該当し、Pm=2を記憶しGm=0とし、Dm=1のデクリメント動作を開始する。
At time t5 in FIG. 13, when Sm = 1 and Gm = 2, the duty is changed to a small value and duty <dcnt, so that it corresponds to the
同図時刻t6において、Sm=1、Gm=0、Pm=2、Dm=1のときに、duty=dcntとなるので、イベントNo32に該当し、GmおよびPmは変更せずに、Dm=2のデッドタイム動作に切り換える。これは、以降のPWM波形信号を、Sm=1、Gm=1のとき、duty=dcntとなった場合のイベント30により発生されるPWM波形信号と同じにしているからである。
At time t6 in the figure, when Sm = 1, Gm = 0, Pm = 2, and Dm = 1, duty = dcnt, which corresponds to event No. 32, Gm and Pm remain unchanged, and Dm = 2 Switch to the dead time operation. This is because the subsequent PWM waveform signal is the same as the PWM waveform signal generated by
本実施例では、このように設定されているが、Sm=1、Gm=0、Pm=2、Dm=1のときに、duty=dcntと判断された場合は、Gm=2に戻し、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止してもよい。 In this embodiment, the setting is made as described above, but when Sm = 1, Gm = 0, Pm = 2, and Dm = 1, if it is determined that duty = dcnt, the setting is returned to Gm = 2, and Pm = 0 and Dm = 0, and the dead time operation may be stopped.
図13の時刻t8において、Sm=3、Gm=2のときに、duty=ucntとなるので、イベントNo70に該当し、Pm=2を記憶しGm=0とし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 At time t8 in FIG. 13, when Sm = 3 and Gm = 2, since duty = ucnt, it corresponds to event No. 70, Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and Dm = 1 dead time operation is performed. Start.
同図時刻t9において、dutyが大きい値に変更され、duty>ucntとなる。このとき、Sm=3、Gm=0、Pm=2、Dm=1であるので、イベントNo77に該当して、Gm=2に戻し、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t9 in the figure, the duty is changed to a large value, and duty> ucnt is satisfied. At this time, since Sm = 3, Gm = 0, Pm = 2, and Dm = 1, corresponding to event No. 77, Gm = 2 is restored, Pm = 0 and Dm = 0 are set, and the dead time operation is stopped. .
本実施例では、このように設定されているが、Sm=3、Gm=0、Pm=2、Dm=1のときに、duty>dcntと判断された場合、Gm、Pmは変更せずに、Dm=2のデッドタイム動作に切り換えてもよい。 In this embodiment, the setting is made as described above. However, when duty> dcnt is determined when Sm = 3, Gm = 0, Pm = 2, and Dm = 1, Gm and Pm are not changed. , Dm = 2 may be switched to the dead time operation.
図14および図15は、dutyが高い値(第2設定値L2から第1設定値L1の間)に設定された場合の動作を示す図である。これは、Sm=0の区間でイベントが発生することを意味する。従来のPWM波形発生装置では、このような高いPWMデューティ値に対応したPWM波形信号を発生できないという問題点があった。 14 and 15 are diagrams illustrating an operation when the duty is set to a high value (between the second set value L2 and the first set value L1). This means that an event occurs in a section where Sm = 0. The conventional PWM waveform generator has a problem that a PWM waveform signal corresponding to such a high PWM duty value cannot be generated.
Sm=0の区間では、第1カウンタ(22)から出力される計数値ucntのラインと、第2カウンタ(23)から出力される計数値dcntのラインは、第1設定値L1から第2デッドタイム値の半分td2hを差引いた値、すなわち計数値LCH(=Th+td1h)にて交差している。 In the interval of Sm = 0, the count value ucnt line output from the first counter (22) and the count value dcnt line output from the second counter (23) are second dead from the first set value L1. It intersects at a value obtained by subtracting half of the time value td2h, that is, a count value LCH (= Th + td1h).
図14において、dutyは、最初にL2に設定されおり、それが最初のSm=0の区間を過ぎてから、2番目のSm=0の区間に入る前に、L2<duty<LCHの値に変更され、さらに、2番目のSm=0の区間を過ぎてから、3番目のSm=0の区間に入る前に、LCHに変更されている。以下、図14に基づき、本実施例での動作を説明する。 In FIG. 14, the duty is initially set to L2, and after passing through the first Sm = 0 section, before entering the second Sm = 0 section, the value of L2 <duty <LCH is set. In addition, after passing through the second Sm = 0 section and before entering the third Sm = 0 section, it is changed to LCH. The operation in this embodiment will be described below with reference to FIG.
図14の時刻t1において、ucnt=L2となり、第2カウンタ(23)が第1設定値L1からインクリメント動作を開始し、Sm=0の区間の始点になっている。同時に、duty=ucntとなっていて、このとき、Gm=2、duty<dcntであるので、イベントNo7に該当し、Pm=2を記憶しGm=0とし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 At time t1 in FIG. 14, ucnt = L2, the second counter (23) starts the increment operation from the first set value L1, and is the starting point of the section of Sm = 0. At the same time, duty = ucnt, and at this time, Gm = 2 and duty <dcnt, so it corresponds to event No7, Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and dead time operation of Dm = 1 is started. To do.
同図時刻t2において、ucnt=L1となり、第1カウンタ(22)がインクリメント動作を停止し、Sm=1の区間の始点になっている。同時に、duty=dcntとなっていて、このとき、Gm=0、Pm=2、Dm=1であるので、イベントNo32に該当し、GmおよびPmは変更せずに、Dm=2のデッドタイム動作に切り換える。 At time t2 in the figure, ucnt = L1, the first counter (22) stops the increment operation, and is the starting point of the section of Sm = 1. At the same time, duty = dcnt, and Gm = 0, Pm = 2, and Dm = 1. Therefore, it corresponds to event No. 32, and Gm and Pm are not changed, and Dm = 2 dead time operation. Switch to.
同図時刻t3において、Gm=0、Dm=2のときに、ZC3=1が発生しているので、イベントNo83に該当し、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t3 in the figure, when Gm = 0 and Dm = 2, ZC3 = 1 occurs, so it corresponds to event No. 83, Gm = 2, Pm = 0, Dm = 0, and dead time operation is performed. Stop.
図14の時刻t4において、Sm=0、Gm=2、duty<dcntのときに、duty=ucntとなっているので、イベントNo7に該当し、Pm=2を記憶しGm=0とし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 At time t4 in FIG. 14, when Sm = 0, Gm = 2, and duty <dcnt, since duty = ucnt, it corresponds to event No7, Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and Dm = 1 dead time operation is started.
同図時刻t5において、Sm=0、Gm=0、Pm=2、Dm=1、duty>ucntのときに、duty=dcntとなっているので、イベントNo5に該当し、GmおよびPmは変更せずに、Dm=2のデッドタイム動作に切り換える。 At time t5 in the figure, when Sm = 0, Gm = 0, Pm = 2, Dm = 1, and duty> ucnt, duty = dcnt is satisfied, so that it corresponds to event No. 5, and Gm and Pm must be changed. Without switching to the dead time operation of Dm = 2.
同図時刻t6において、Gm=0、Dm=2のときに、ZC3=1が発生しているので、イベントNo83に該当し、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t6 in the figure, when Gm = 0 and Dm = 2, ZC3 = 1 occurs, so it corresponds to event No. 83, Gm = 2, Pm = 0, Dm = 0, and dead time operation is performed. Stop.
図14の時刻t7において、duty=dcntとなると同時にduty=ucntとなっている。このとき、Sm=0、Gm=2であるので、イベントNo1に該当し、Pm=2を記憶しGm=0とし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 At time t7 in FIG. 14, duty = dcnt and at the same time duty = ucnt. At this time, since Sm = 0 and Gm = 2, it corresponds to event No.1, Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 2 is started.
同図時刻t8において、Gm=0、Dm=2のときに、ZC3=1が発生しているので、イベントNo83に該当し、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t8 in the figure, when Gm = 0 and Dm = 2, ZC3 = 1 occurs, so it corresponds to event No. 83, Gm = 2, Pm = 0, Dm = 0, and dead time operation is performed. Stop.
続いて、目標デューティ値dutyを上限値である第1設定値L1(デューティ100%)まで変更した場合の動作を図15に示す。同図において、dutyは、最初、LCH<duty<L1の値を設定されており、最初のSm=0の区間を過ぎた後、2番目のSm=0の区間に入る前に、duty=L1に変更されている。
Next, FIG. 15 shows an operation when the target duty value duty is changed to the first set value L1 (
図15の時刻t1において、Sm=0、duty>ucnt、Gm=2のときに、duty=dcntとなっているので、イベントNo2に該当し、Gm=2のまま、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 At time t1 in FIG. 15, when Sm = 0, duty> ucnt, and Gm = 2, since duty = dcnt, it corresponds to event No. 2, Gm = 2 remains, and Dm = 2 dead time operation To start.
同図時刻t2において、Sm=0、Gm=2、Pm=0、Dm=2、duty>dcntのとき、duty=ucntとなっているので、イベントNo8に該当し、Pm=2を記憶してGm=0とし、Dm=2のデッドタイム動作はそのまま継続する。 At time t2 in the figure, when Sm = 0, Gm = 2, Pm = 0, Dm = 2, and duty> dcnt, since duty = ucnt, it corresponds to event No. 8, and Pm = 2 is stored. The dead time operation of Gm = 0 and Dm = 2 is continued as it is.
同図時刻t3において、Gm=0、Dm=2のときに、ZC3=1が発生しているので、イベントNo83に該当し、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t3 in the figure, when Gm = 0 and Dm = 2, ZC3 = 1 occurs, so it corresponds to event No. 83, Gm = 2, Pm = 0, Dm = 0, and dead time operation is performed. Stop.
図15の時刻t4において、duty=L1(計数値の上限値で、デューティ100%に対応)に変更されるが、Sm=2、Gm=2、duty>ucnt、duty>dcntであるので、イベント発生はない。 At time t4 in FIG. 15, the duty is changed to L1 (the upper limit value of the count value, corresponding to the duty of 100%), but since Sm = 2, Gm = 2, duty> ucnt, and duty> dcnt, There is no occurrence.
図15の時刻t5において、ucnt=L2となり、第2カウント(23)が計数値L1からデクリメント動作を開始し、Sm=0の区間の始点となっている。同時に、duty=dcntとなっていて、このとき、duty>ucnt、Gm=2であるので、イベントNo2に該当し、Gm=2のまま、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 At time t5 in FIG. 15, ucnt = L2, the second count (23) starts the decrement operation from the count value L1, and is the starting point of the section of Sm = 0. At the same time, duty = dcnt, and at this time, since duty> ucnt and Gm = 2, it corresponds to the event No. 2 and the dead time operation of Dm = 2 is started while Gm = 2.
同図時刻t6において、duty=ucntとなり、第1カウンタ(22)がインクリメント動作を停止し、Sm=1の区間の始点となっている。同時に、ZC3=1が発生している。このとき、Gm=2、Dm=2であるので、イベントNo85に該当し、Gm=2のまま、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t6 in the figure, the duty becomes ucnt, the first counter (22) stops the increment operation, and becomes the start point of the section of Sm = 1. At the same time, ZC3 = 1 occurs. At this time, since Gm = 2 and Dm = 2, it corresponds to event No. 85, Gm = 2 is maintained, Dm = 0 is set, and the dead time operation is stopped.
図15の時刻t7は同図時刻5と同じイベントNo2の動作になり、時刻t8は同図時刻6と同じイベントNo85の動作になる。このようにして、dutyが上限値(デューティ100%)の場合は、第3カウンタ(32)が動作するだけで、Gm=0とはならない。したがって、「ハイサイドPWM信号GHがオン(GH=1)、かつ、ローサイドPWM信号GLがオフ(GL=0)」の状態が連続して出力される。
At time t7 in FIG. 15, the operation of event No. 2 is the same as that at
このようにして、本実施例のPWM波形発生装置(1)は、目標デューティ値dutyが上限値(デューティ100%)に近づくに従い、ハイサイドPWM信号GHのオン時間が線形に増加し、duty=L1(デューティ100%)で連続的にオンになる一方、ローサイドPWM信号GLのオン時間は線形に減少し、duty≧Thでは連続的にオフする相補型PWM波形信号を発生することができる。
Thus, the PWM waveform generator (1) of the present embodiment linearly increases the on-time of the high-side PWM signal GH as the target duty value duty approaches the upper limit value (
図16および図17は、dutyが低い値(ゼロ値から第3設定値L3の間)に設定された場合の動作を示す図である。これは、Sm=2の区間でイベントが発生することを意味する。従来のPWM波形発生装置では、このような低いデューティ値に対応したPWM信号を発生できないという問題点があった。 16 and 17 are diagrams illustrating an operation when the duty is set to a low value (between the zero value and the third set value L3). This means that an event occurs in the section of Sm = 2. The conventional PWM waveform generator has a problem that a PWM signal corresponding to such a low duty value cannot be generated.
Sm=2の区間では、第1カウンタ(22)から出力される計数値ucntのラインと、第2カウンタ(23)から出力される計数値dcntのラインは、第1デッドタイム値の半分td1hの値、すなわち計数値LCL(=td1h)にて交差している。 In the section of Sm = 2, the count value ucnt line output from the first counter (22) and the count value dcnt line output from the second counter (23) are half of the first dead time value td1h. The values intersect, that is, the count value LCL (= td1h).
図16において、dutyは、最初にL3に設定されおり、それが最初のSm=2の区間を過ぎてから、2番目のSm=2の区間に入る前に、0<duty<LCLの値に変更され、さらに、2番目のSm=2の区間を過ぎてから、3番目のSm=2の区間に入る前に、LCLに変更されている。以下、図16に基づき、本実施例での動作を説明する。 In FIG. 16, the duty is initially set to L3, and after it passes the first Sm = 2 interval and before entering the second Sm = 2 interval, the value of 0 <duty <LCL is set. In addition, after passing the second Sm = 2 section and before entering the third Sm = 2 section, it is changed to LCL. The operation in this embodiment will be described below with reference to FIG.
図16の時刻t1において、dcnt=L3となり、第1カウンタ(22)が計数値ゼロからインクリメント動作を開始し、Sm=2の区間の始点になっている。同時に、duty=dcntとなっていて、このとき、Gm=1、duty>ucntであるので、イベントNo50に該当し、Pm=1を記憶しGm=0とし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 At time t1 in FIG. 16, dcnt = L3 is established, and the first counter (22) starts the increment operation from the count value zero, which is the start point of the section of Sm = 2. At the same time, since duty = dcnt and Gm = 1 and duty> ucnt, it corresponds to event No. 50, Pm = 1 is stored, Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 2 is started. To do.
同図時刻t2において、Sm=2、Gm=0、Dm=2のときに、ZC3=1が発生するので、イベントNo83に該当し、Gm=2、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t2 in the figure, when Sm = 2, Gm = 0, and Dm = 2, ZC3 = 1 occurs, so it corresponds to event No. 83, Gm = 2, Pm = 0, Dm = 0, and dead time Stop operation.
同図時刻t3において、dcnt=0となり、第2カウント(23)がデクリメント動作を停止する、Sm=3の区間の始点になっている。同時に、duty=ucntとなっている。このとき、Gm=2であるので、イベントNo70に該当し、Pm=2を記憶してGm=0とし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 At time t3 in the figure, dcnt = 0 and the second count (23) is the start point of the section of Sm = 3 where the decrement operation is stopped. At the same time, duty = ucnt. At this time, since Gm = 2, it corresponds to event No. 70, Pm = 2 is stored, Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started.
同図時刻t4において、Sm=3、Gm=0、Dm=1のときに、ZC3=1が発生するので、イベントNo84に該当し、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t4 in the figure, when Sm = 3, Gm = 0, and Dm = 1, ZC3 = 1 occurs, so it corresponds to event No. 84, Gm = 1, Pm = 0, Dm = 0, and dead time Stop operation.
図16の時刻t5において、Sm=2、Gm=1、duty>ucntのとき、duty=dcntとなっているので、イベントNo50に該当し、Pm=1を記憶してGm=0とし、Dm=2のデッドタイム動作を開始する。 At time t5 in FIG. 16, when Sm = 2, Gm = 1, and duty> ucnt, since duty = dcnt, it corresponds to event No50, Pm = 1 is stored, Gm = 0 is set, and Dm = 2 dead time operation is started.
同図時刻t6において、ZC3=1が発生する一方、duty=ucntとなっている。このとき、Sm=2、duty>dcnt、Gm=0、Pm=1、Dm=2であるので、イベント46に該当する。このような場合、ZC3=1によるイベントは無効とするので、GmおよびPmは変更せずに、Dm=1のデッドタイム動作に切り換える。
At time t6 in the figure, while ZC3 = 1 occurs, duty = ucnt. At this time, since Sm = 2, duty> dcnt, Gm = 0, Pm = 1, and Dm = 2, it corresponds to the
同図時刻t7において、Gm=0、Dm=1のときに、ZC3=1が発生するので、イベントNo84に該当し、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t7 in the figure, when Gm = 0 and Dm = 1, ZC3 = 1 occurs. Therefore, it corresponds to event No. 84, Gm = 1, Pm = 0, Dm = 0, and dead time operation is stopped. .
図16の時刻t8において、duty=dcntになると同時にduty=ucntとなっている。このとき、Sm=2、Gm=1であるので、イベントNo43に該当し、Pm=1を記憶してGm=0とし、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 At time t8 in FIG. 16, duty = dcnt and at the same time duty = ucnt. At this time, since Sm = 2 and Gm = 1, it corresponds to event No. 43, Pm = 1 is stored, Gm = 0 is set, and a dead time operation of Dm = 1 is started.
同図時刻t9において、Gm=0、Dm=1のときに、ZC3=1が発生しているので、イベントNo84に該当し、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t9 in the figure, when Gm = 0 and Dm = 1, ZC3 = 1 occurs, so it corresponds to event No. 84, Gm = 1, Pm = 0, Dm = 0, and dead time operation is performed. Stop.
続いて、目標デューティ値dutyを下限値であるゼロ(デューティ0%)まで変更した場合の動作を図17に示す。同図において、dutyは、最初、0<duty<LCLの値を設定されており、最初のSm=2の区間を過ぎた後、2番目のSm=2の区間に入る前に、duty=0に変更されている。
Next, FIG. 17 shows an operation when the target duty value duty is changed to zero (
図17の時刻t1において、Sm=2、Gm=1、duty<dcntのときに、duty=ucntとなっているので、イベントNo44に該当し、Gm=1のまま、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 At time t1 in FIG. 17, when Sm = 2, Gm = 1, and duty <dcnt, since duty = ucnt, it corresponds to event No. 44, Gm = 1, Dm = 1 dead time operation To start.
同図時刻t2において、Sm=2、Gm=1、Dm=1、duty<ucntのときに、duty=dcntとなっているので、イベントNo51に該当し、Gm=0、Pm=1とし、Dm=1のデッドタイム動作はそのまま継続する。 At time t2 in the figure, when Sm = 2, Gm = 1, Dm = 1, and duty <ucnt, duty = dcnt, so it corresponds to event No. 51, Gm = 0, Pm = 1, and Dm = 1 dead time operation continues.
同図17の時刻t3において、Gm=0、Dm=1のときに、ZC3=1が発生しているので、イベントNo84に該当し、Gm=1、Pm=0、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t3 in FIG. 17, when Gm = 0 and Dm = 1, ZC3 = 1 occurs, so it corresponds to event No. 84, Gm = 1, Pm = 0, Dm = 0, and dead time Stop operation.
図17の時刻t4において、duty=0(計数値の下限値で、デューティ0%に対応)に変更されるが、Gm=1、duty<ucnt、duty<dcntであるので、イベント発生はない。 At time t4 in FIG. 17, the duty is changed to 0 (the lower limit value of the count value and corresponds to 0% duty). However, since Gm = 1, duty <ucnt, and duty <dcnt, no event occurs.
図17の時刻t5において、dcnt=L3となり、第1カウント(22)が計数値ゼロからインクリメント動作を開始し、Sm=2の区間の始点になっている。同時に、duty=ucntとなっていて、このとき、duty<dcnt、Gm=1であるので、イベントNo44に該当し、Gm=1のまま、Dm=1のデッドタイム動作を開始する。 At time t5 in FIG. 17, dcnt = L3, the first count (22) starts the increment operation from the count value zero, and is the starting point of the section of Sm = 2. At the same time, duty = ucnt, and at this time, duty <dcnt, Gm = 1, so that it corresponds to event No. 44, and the dead time operation of Dm = 1 is started while Gm = 1.
同図時刻t6において、ZC2=1が発生していて、第2カウンタ(23)がデクリメント動作を停止し、Sm=3の区間の始点になっている。同時に、ZC3=1が発生している。このとき、Gm=1、Dm=1であるので、イベントNo85に該当し、Dm=0とし、デッドタイム動作を停止する。 At time t6 in the figure, ZC2 = 1 occurs, the second counter (23) stops the decrement operation, and is the starting point of the section of Sm = 3. At the same time, ZC3 = 1 occurs. At this time, since Gm = 1 and Dm = 1, it corresponds to event No. 85, Dm = 0 is set, and the dead time operation is stopped.
図17の時刻t7は同図時刻5と同じイベントNo44の動作になり、同図時刻t8は同図時刻6と同じイベントNo85の動作になる。このようにして、dutyが下限値(デューティ0%)の場合は、第3カウンタ(32)が動作するだけで、Gm=0とはならない。したがって、「ハイサイドPWM信号GHがオフ(GH=0)、かつ、ローサイドPWM信号GLがオン(GL=1)の状態が連続して出力される。
At time t7 in FIG. 17, the operation of event No. 44 is the same as that at
このようにして、本実施例のPWM波形発生装置(1)は、目標デューティ値dutyが下限値(デューティ0%)に近づくに従い、ハイサイドPWM信号GHのオン時間が線形に減少し、duty≦td1h+td2hでは連続的にオフする一方、ローサイドPWM信号GLのオン時間が線形に増加し、duty=0(デューティ0%)で連続的にオンする相補型PWM波形信号を発生することが可能になる。
Thus, the PWM waveform generator (1) of the present embodiment linearly decreases the ON time of the high side PWM signal GH as the target duty value duty approaches the lower limit value (
以上より本発明の実施例のPWM波形発生装置(1)は、デューティ0%から100%までに対応した相補型PWM波形信号(GH,GL)を生成し、フルデューティのPWM波形信号を発生できるPWM波形発生装置(1)を実現している。
As described above, the PWM waveform generator (1) according to the embodiment of the present invention can generate complementary PWM waveform signals (GH, GL) corresponding to
また、デッドタイムを生成するために、遅延カウンタを使用することで、デューティ値の変更に即応した、相補型PWM波形信号(GH,GL)を発生できるPWM波形発生装置(1)を実現している。 Also, by using a delay counter to generate the dead time, a PWM waveform generator (1) that can generate a complementary PWM waveform signal (GH, GL) in response to a change in duty value is realized. Yes.
また、出力する相補型PWM波形信号(GH,GL)において、「(GH,GL)=(1,0)から(GH,GL)=(0,1)へ切換える」ときの第1デッドタイム、および、「(GH,GL)=(0,1)から(GH,GL)=(1,0)へ切換える」ときの第2デッドタイムに異なる時間を設定できるようにしたことで、使用するパワーモジュールに最適な相補スイッチング動作を行える相補型PWM波形信号(GH,GL)を発生できるPWM波形発生装置(1)を実現している。 In addition, in the complementary PWM waveform signal (GH, GL) to be output, the first dead time when “(GH, GL) = (1,0) is switched to (GH, GL) = (0, 1)”, In addition, it is possible to set a different time for the second dead time when “switching from (GH, GL) = (0, 1) to (GH, GL) = (1, 0)”. A PWM waveform generator (1) capable of generating complementary PWM waveform signals (GH, GL) capable of performing an optimal complementary switching operation for a module is realized.
また、第1カウンタ、第2カウンタおよび遅延カウンタに、両方向カウンタに比較して回路規模の小さい単方向カウンタを採用し、さらに、目標デューティ値を格納するレジスタを1つに留めることで、回路構成の簡単化と回路規模の低減を実現している。 Further, as the first counter, the second counter, and the delay counter, a unidirectional counter having a circuit scale smaller than that of the bi-directional counter is adopted, and furthermore, the register for storing the target duty value is limited to one so that the circuit configuration Simplification and circuit size reduction.
1 パルス幅変調(PWM)波形発生装置
2 三角搬送波制御部
3 PWM波形出力制御部
4 設定値レジスタ
5 PWMクロック生成部
6 演算器
7 搬送波デッドタイム設定手段
7a PWM動作・クロック設定手段
7b 搬送波周期設定手段
7c 第1デッドタイム設定手段
7d 第2デッドタイム設定手段
8 PWMデューティ設定手段
21 第1制御部
21a 三角搬送波生成手段
21b 第1状態レジスタ
22 第1カウンタ
23 第2カウンタ
24 第1選択器
25 第2選択器
26 第1比較器
27 第2比較器
31 第2制御部
31a PWM波形生成手段
31b 第2状態レジスタ
32 第3カウンタ
33 第3選択器
34 第3比較器
35 第4比較器
50 3相モータ
51 U相コイル
52 V相コイル
53 W相コイル
60 パルス幅変調(PWM)インバータ
61 パワーモジュール
62 ハイサイド・トランジスタ
63 ローサイド・トランジスタ
90 パルス幅変調(PWM)波形発生装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記パルス幅変調波形発生装置は、「前記ハイサイドPWM信号がオンであり、前記ローサイドPWM信号がオフである」状態から「前記ハイサイドPWM信号がオフであり、前記ローサイドPWM信号がオンである」状態へ変更するときに設ける「前記ハイサイドPWM信号がオフであり、前記ローサイドPWM信号がオフである」状態の時間に対応する第1デッドタイム値、「前記ハイサイドPWM信号がオフであり、前記ローサイドPWM信号がオンである」状態から「前記ハイサイドPWM信号がオンであり、前記ローサイドPWM信号がオフである」状態へ変更するときに設ける「前記ハイサイドPWM信号がオフであり、前記ローサイドPWM信号がオフである」状態の時間に対応する第2デッドタイム値、三角搬送波の周期をT、前記第1デッドタイム値をtd1、第2デッドタイム値をtd2としたとき、(T+td1+td2)/2で示される第1設定値、および(T+td1−td2)/2で示される第2設定値および前記目標デューティ値が格納され、格納された前記第1設定値および前記第2設定値、並びに格納された前記第1デッドタイムを第3設定値として前記三角波制御部に供給し、格納された前記第1デッドタイム、前記第2デッドタイム、および前記目標デューティ値を前記PWM波形出力制御部に供給する設定値レジスタを備え、
前記パルス幅変調波形発生装置に備えられる前記三角搬送波制御部は、前記第1カウンタおよび前記第2カウンタの動作状態に対応するカウンタモード値を設定して記憶し、前記第2カウンタの計数値と前記第3設定値とを比較し、前記第2カウンタの計数値が前記第3設定値と一致したときに前記第1カウンタを計数値ゼロからインクリメント動作を開始させるとともに前記カウンタモード値を設定し、かつ、前記第1カウンタの計数値と前記第1設定値とを比較し、前記第1カウンタの計数値が前記第1設定値と一致したときに前記第1カウンタのインクリメント動作を停止させるとともに前記カウンタモード値を設定し、並びに前記第1カウンタの計数値と前記第2設定値とを比較し、前記第1カウンタの計数値が前記第2設定値と一致したときに前記第2カウンタを前記第1設定値からデクリメント動作を開始させるとともに前記カウンタモード値を設定し、かつ、前記第2カウンタの計数値を監視し、前記第2カウンタの計数値がゼロになったときに前記第2カウンタのデクリメント動作を停止させるとともに前記カウンタモード値を設定し、前記第1カウンタの計数値、前記第2カウンタの計数値および記憶した前記カウンタモード値を前記PWM波形出力制御部に供給し、
前記パルス幅変調波形発生装置に備えられる前記PWM波形出力制御部は、出力する相補型パルス幅変調波形信号に対応付けたPWM出力モード値を設定して記憶し、前記PWM出力モード値を変更してデッドタイム動作を開始するときに変更前のPWM出力モード値を事前出力モード値として記憶し、第1デッドタイム値または第2デッドタイム値のどちらに対応したデッドタイム動作であるかを示すデッドタイムモード値を設定して記憶し、前記カウンタモード値、前記目標デューティ値と第1カウンタの計数値との比較結果、前記目標デューティ値と第2カウンタの計数値との比較結果、前記PWM出力モード値、前記事前出力モード値および前記デッドタイムモード値とに基づいて、前記PWM出力モード値、前記事前出力モード値Pmおよび前記デッドタイムモード値を更新するとともに、前記PWM出力モード値に基づいて前記相補型PWM波形信号を出力することを特徴とするパルス幅変調波形発生装置。 A first counter that performs an increment operation and outputs a count value corresponding thereto; and a second counter that performs a decrement operation and outputs a count value corresponding to the first counter, and the count value of the first counter and the second counter A triangular carrier wave control unit that forms a triangular carrier wave according to the count value of the counter, a third counter that performs an increment or decrement operation and generates a predetermined dead time, and a target duty value supplied from an external control device; The count value of the first counter and the count value of the second counter supplied from the triangular wave conveyance control unit are respectively compared, and based on the comparison result, a dead time is generated by the third counter, Generates high-side and low-side PWM signals that form complementary pulse-width modulated waveform signals In pulse-width modulation waveform generator and a PWM waveform output controller for outputting,
The pulse width modulation waveform generation device starts from the state that “the high-side PWM signal is on and the low-side PWM signal is off” from “the high-side PWM signal is off and the low-side PWM signal is on”. The first dead time value corresponding to the time of “the high-side PWM signal is off and the low-side PWM signal is off” provided when changing to the state, “the high-side PWM signal is off” The low side PWM signal is turned on "to change from the state where the high side PWM signal is on and the low side PWM signal is off. The high side PWM signal is off. The second dead time value corresponding to the time in the state where the low-side PWM signal is OFF, and the period of the triangular carrier wave When the first dead time value is td1 and the second dead time value is td2, a first set value represented by (T + td1 + td2) / 2, a second set value represented by (T + td1−td2) / 2, and The target duty value is stored, the stored first set value and the second set value, and the stored first dead time are supplied to the triangular wave control unit as a third set value, and the stored A set value register for supplying the first dead time, the second dead time, and the target duty value to the PWM waveform output control unit;
The triangular carrier wave control unit provided in the pulse width modulation waveform generator sets and stores a counter mode value corresponding to the operating state of the first counter and the second counter, and the count value of the second counter The third set value is compared, and when the count value of the second counter matches the third set value, the first counter starts to increment from the count value zero and sets the counter mode value. And the count value of the first counter is compared with the first set value, and when the count value of the first counter matches the first set value, the increment operation of the first counter is stopped. The counter mode value is set, the count value of the first counter is compared with the second set value, and the count value of the first counter matches the second set value. The second counter starts to decrement from the first set value, sets the counter mode value, monitors the count value of the second counter, and the count value of the second counter is zero. The decrementing operation of the second counter is stopped and the counter mode value is set, and the count value of the first counter, the count value of the second counter, and the stored counter mode value are set to the PWM waveform. To the output controller,
The PWM waveform output control unit provided in the pulse width modulation waveform generator sets and stores a PWM output mode value associated with a complementary pulse width modulation waveform signal to be output, and changes the PWM output mode value. When the dead time operation is started, the PWM output mode value before the change is stored as a prior output mode value, and the dead time operation corresponding to the first dead time value or the second dead time value is indicated. The time mode value is set and stored, the counter mode value, the comparison result of the target duty value and the count value of the first counter, the comparison result of the target duty value and the count value of the second counter, the PWM output Based on the mode value, the advance output mode value, and the dead time mode value, the PWM output mode value, the advance output mode value m and renews the dead time mode value, a pulse width modulated waveform generator and outputs the complementary PWM waveform signal based on the PWM output mode value.
2. The pulse width modulation waveform generator according to claim 1, wherein the carrier wave period, the first dead time value, and the second dead time value are set, the triangular carrier control unit, and the PWM waveform output control unit. Generating means for generating a PWM clock signal, means for setting a PWM start signal for commanding start or stop of operation of the triangular carrier wave control unit and the PWM waveform output control unit, a first set value and a second set value And a means for setting the target duty value. A pulse width modulation waveform generator.
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JP2013162643A (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-19 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Power conversion device |
CN113098454A (en) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 上海电气风电集团股份有限公司 | PWM signal generation method, single-phase PWM signal generation module and three-phase PWM signal generation module |
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