JP2794441B2 - Pwm制御装置 - Google Patents

Pwm制御装置

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JP2794441B2 JP4658289A JP4658289A JP2794441B2 JP 2794441 B2 JP2794441 B2 JP 2794441B2 JP 4658289 A JP4658289 A JP 4658289A JP 4658289 A JP4658289 A JP 4658289A JP 2794441 B2 JP2794441 B2 JP 2794441B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機のスイッチング電源の制御等に用い
られるPWM(Pulse Width Modulation)制御装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
従来、この種のPWM制御装置は、National Technical
Report VoL 24,No.1,Feb,1978 第154頁〜第165頁に示さ
れているAN 6510の如くアナログ方式のものであった。
〔発明が解決しようとする課題〕 従来例においては、制御方式がアナログ方式のため、
デジタル方式であるCPUによる制御が困難であった。特
に、そのデータのやりとりをするインターフェース部の
データ変換や同期をとる事がむずかしく、又回路規模が
大きくなる欠点があった。
しかし、アナログ方式のPWM回路における制御精度そ
のものは良好であり、デジタル回路で同等の制御精度を
得るためにはクロック周波数を16MHz等の高周波とする
必要があり、デジタル方式のPWM回路の設計はそのよう
な高速クロックで誤動作が生じずしかも制御容易なシス
テムとする必要があった。
本発明は、このような事情のもとでなされたもので、
高速クロックで誤動作することのないデジタル方式のPW
M制御装置を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するため、PWM制御装置を
つぎの(1),(2)のとおりに構成する。
(1)つぎのa,b,c,d,eの構成要素を備えるようにす
る。
a.CPUの制御のもとに、PWM出力信号にかかる制御デー
タをラッチするラッチ手段。
b.PWM出力信号の周期を決めるアップダウンカウン
タ。
c.所定のタイミングで発せられるデータセット信号に
応じて、上記アップダウンカウンタのカウント出力デー
タがセットされるダウンカウンタ。
d.上記データセット信号に応じて上記ラッチ手段より
取り出された第1の制御データにより、上記アップダウ
ンカウンタを制御するアップダウン制御手段。
e.上記データセット信号に応じて上記ラッチ手段より
取り出された第2の制御データと、上記ダウンカウンタ
のカウント出力データと、上記データセット信号により
PWM出力信号を成形する波形成形手段。
(2)上記(1)において、更にCPUの制御のもとに、
データセット信号を別途発生させると共にPWM出力信号
の出力を停止させる手段を備えるようにする。
〔作用〕
上記(1),(2)の構成により、PWM制御装置はデ
ータセット信号に同期して動作し、(2)の構成では更
に、CPUにより別のデータセット信号を発生し、同信号
によりPWM出力信号の発生を停止させる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により説明する。
第1図は本発明の第1実施例であるPWM制御装置のブ
ロック図である。
図において、1はアップダウン制御回路であり、2の
アップダウンカウンタ(以下U/Dカウンタという)のカ
ウントアップ,カウントダウンを制御する回路であり、
そのクロック出力端子が20を通じてU/Dカウンタ2のク
ロック入力端子に接続され、又U/D制御端子が10の信号
線を通じて、U/Dカウンタ2のU/D制御信号入力端子に接
続されている。
又、PWMによる制御のためのフィードバック信号端子
8が9の信号ラインを通じてアップダウン制御回路1の
フィードバック信号入力端子に接続されている。U/Dカ
ウンタ2のカウント値は11のバスラインを通して3のダ
ウンカウンタのデータ入力端子と5の波形成形回路のU/
Dカウントデータ入力端子に接続されている。ダウンカ
ウンタ3のカウント値データ出力端子は、バス12を通じ
て4aのカウント値判定回路のデータ入力端子と、波形成
形回路5のダウンカウンタデータ入力端子に接続されて
いる。カウント値判定回路4aは、ダウンカウンタ3のカ
ウント値に応じて13の信号ライン上にPWM信号の1周期
のパルス出力が終了し、次のパルス信号形成スタートの
タイミングを示すデータセット信号を出力する機能を有
する回路である。データセット信号ライン13は、波形成
形回路5の制御信号入力端子に接続されている。波形成
形回路5には、さらに6のデータラッチの一部の信号が
信号ライン14を通じて入力されている。そのため、信号
線11,12,13,14,15上の信号に応じ、波形成形回路5はPW
M出力を生成し、16の信号線を通して17のPWM信号出力端
子にPWM信号を出力する。信号ライン13は、ダウンカウ
ンタ3及びアップダウン制御回路1及びデータラッチ6
のデータセット信号入力端子に接続されている。データ
ラッチ回路6は7のCPUの制御データを18の信号バスを
通じて受取り、14,19のデータバスを通じて波形成形回
路5及びアップダウン制御回路1に伝達する。7−1
は、CPU7がデータラッチ6に情報を書き込むための書込
み信号を伝送するラインである。
又、回路全体のタイミングの基準を与えるクロック信
号は、15の信号線を通じてダウンカウンタ3,カウント値
判定回路4a,波形成形回路5のクロック信号入力端子に
接続されている。
次に本実施例の動作について説明する。
CPU7は、PWM制御装置を制御する制御データを信号ラ
イン18上に出力し、同時に信号ライン7−1に書き込み
信号を出力し、データラッチ6上にPWM制御装置を制御
するためのデータをセットする。ただし、信号ライン1
4,19上にそのデータが出力されるのは、データセット信
号ライン13上におけるデータセット信号の立ち上がりの
タイミングとする。ここで信号ライン13上の1の値をデ
ータセット信号とする。今信号ライン13上に1が立つ
と、波形成形回路5はセットされ、信号ライン16を通じ
てPWM信号出力端子17には1が出力される様に動作す
る。又、ダウンカウンタ3の回路に、U/Dカウンタ2の
出力値がセットされる。アップダウン制御回路1は、デ
ータセット信号13(ロード信号)の立ち上がり及び立ち
下がりのエッジに同期して動作する。即ち、回路1はラ
イン13上のデータセット信号の立ち上がりのタイミング
に同期してフィードバック信号入力端子8及びデータバ
ス19上の信号(第1の制御データ)状態を判定し、信号
線10上に出力するデータを決定し、ロード信号の立ち下
がりのタイミングに同期して、20の信号ライン上にクロ
ックを出力し、U/Dカウンタ2のカウント出力値を1増
加,又は1減少させるか、又は、アップダウンカウンタ
のU/Dカウント動作を停止すべく信号ライン20上にカウ
ントアップ又はダウンの為のクロックを出力させぬ様に
動作する。
ダウンカウンタ3は、アップダウンカウンタ2のカウ
ント出力値をその最大値として、その値からダウンカウ
ンタのカウント値を信号ライン15上にクロック信号が1
から0に変化する毎に減少するものとする。そして、波
形成形回路5は、ダウンカウンタ3のカウント出力値を
信号ライン12を通じてその中にとりこみ、データバス14
上の制御データ(第2の制御データ)と信号ライン15上
のクロック信号の立ち下がりエッジで比較判定を行い、
その両者の値が一致すると、信号ライン16を通じPWM信
号出力端子17に出力されるデータを1から0に変更する
ことで出力端子17に出力される信号のデューティコント
ロールを行う。回路5は又、信号ライン11上のデータも
信号ライン13上の信号の立ち下がりエッジでとりこみ、
その値とデータバス14上に与えられる出力動作制御デー
タとの大小比較を行い、信号ライン11上のデータが信号
ライン14上に与えられる出力動作制御データより小のと
きには、PWM信号出力端子17は単に1となり、PWM信号の
出力が停止し、大のときのみPWM信号が出力する様な構
造となっている。又、ダウンカウンタ3はそれを構成す
る全てのフリップフロップが信号線15上に加わるクロッ
ク信号の立ち下がりに同期して動作し、信号線13上に1
が立っているときは、ダウンカウンタ3の動作が停止
し、そのバスライン12のカウント出力値は信号バス11上
のデータに変更され、そのまま持続される。
今、信号ライン11上のデータが信号ライン14上に与え
られる出力動作制御データより大の動作状態を考える。
カウント値判定回路4aは、ダウンカウンタ3のカウン
ト値をデータバス12を通じてライン15上のクロック信号
の立ち下がりエッジ毎に判定し、零値近傍の所定値で信
号ライン13上にデータセット信号を出力するのと共に、
バス12上の、信号ライン13上にデータセット信号が出力
されたこと(ロード状態)を示すデータを、15上のクロ
ック信号の立ち下がりエッジのタイミング毎に判定し、
もしそのデータが検出されたなら、信号ライン13上のデ
ータセット信号をリセットし、0にする様に動作する。
本実施例は、この様にデータセット信号に同期して動
作する為、たとえPWM出力信号による外部制御回路の制
御精度を上げるため、信号ライン15上に入力されるクロ
ック信号の周波数を16MHz〜30MHz程度まで上げても信号
ライン13上に出力されるデータセット信号のパルス幅を
広げる事によって回路の中では誤動作が防止でき、容易
に正確なPWM信号のデューティコントロールを行う事が
可能である。
次に本発明の第2実施例について説明する。
第2図が第2実施例のPWM制御装置を示すブロック図
である。基本的動作及びタイミングは上記第1実施例と
同じなので、共通部分に関する説明は省略し、異ってい
る部分に関してのみ説明する。
第1実施例に比較して、6−1のラッチ回路(フラ
グ),6−4のインバータ回路,6−5のアンドゲート回路
が追加されている。
ラッチ回路6−1のデータ入力端子Iにはデータバス
18中の1ラインが接続され、ラッチ信号入力端子Lには
6−2の信号ラインが接続されており、それがCPU7のラ
ッチ制御用信号出力端子に接続されている。ラッチ回路
6−1のQ出力端子は6−3の信号ラインを通じて、6
−4のインバータの入力端子とデータラッチ回路6のリ
セット入力端子と、カウント値判定回路4のフラグ制御
信号入力端子に接続されている。インバータ6−4の出
力端子は、6−5のアンドゲートの一入力端子に接続さ
れており、アンドゲート16の他方の入力端子は信号線16
を通し波形成形回路5のPWM信号出力端子に接続してい
る。そして、アンドゲート6−5の出力端子がPWM信号
出力端子17に接続している。
動作の説明のために、カウント値判定回路4bのブロッ
クの内部回路を第3図に示す。先ず、第3図の回路につ
いて説明する。ブロック4bは、4−1のカウント値検出
回路,4−2のオア回路,4−3のDタイプフリップフロッ
プ回路で構成されている。
信号ライン12はカウント値検出回路4bの入力端子に接
続され、カウント値検出回路4−1の出力端子は4−4
の信号ラインを通じてオアゲート4−2の一方の入力端
子に接続されている。オアゲート4−2の他方の入力端
子に6−3の信号線が接続されており、オアゲート4−
2の出力端子が4−5の信号ラインを通じてDタイプフ
リップフロップ4−3のD入力端子に接続されている。
Dタイプフリップフロップ4−3のQ出力は13の信号線
に接続されており、又、クロック入力端子は信号ライン
15に接続されている。ただし、Dタイプフリップフロッ
プ4−3は信号ライン15上の信号の立ち下がりエッジで
D入力端子上のデータをQ出力端子にとりこむタイプの
フリップフロップとする。
次に本実施例の動作に関し説明する。第1実施例と共
通部分は省略し異っている部分についてのみ述べる。ラ
ッチ回路6−1は、システムの制御用フラグであり、CP
U7が信号ライン6−2及びデータバス18上に制御信号を
出力し、ラッチ回路6−1にセット信号を出力すること
によって、ラッチ6−1のQ出力をコントロールする様
に構成されている。ラッチ回路6−1のQ出力が1のと
きは、6−3上のデータが1となり、インバータ6−4
を通じてアンドゲート6−5の一方の入力にその反転信
号0が加わるため、PWM出力端子は0に固定される。同
時に、オアゲート4−2を通じてDタイプフリップフロ
ップ4−3のD入力端子に1が加わるため、その信号は
信号ライン15上の信号の立ち下がりエッジで、Q出力端
子に1の値が出力される。そして、Dタイプフリップフ
ロップ4−3のQ出力端子に1が立っているときは、信
号ライン13上のデータセット信号が1となりつづけてPW
M回路の動作が停止する。カウント値検出回路4−1
は、信号ライン13上のデータセット信号の検出と、ダウ
ンカウンタ3のカウント値を判定する機能を有するた
め、信号ライン6−3に1が加わっている状態では、カ
ウント値検出回路4−1の出力端子が0となっている。
このため、CPU7がラッチ回路6−1のQ出力のセットデ
ータが1から0に変更すると、信号ライン6−3上の信
号が1から0となり、信号ライン4−5上の信号も1か
ら0に変化する。又、信号ライン6−3が0となると、
アンドゲート6−5の出力端子には信号ライン16の信号
がそのまま出力可能な状態となる。そして、信号ライン
4−5上の信号が1から0に変化した後に信号ライン15
上の信号が1から0に立ち下がるタイミングで、フリッ
プフロップ4−3のQ出力のデータが1から0に変化
し、その後の動作は従来例と同じになる。
なお、データラッチ6は、信号ライン6−3が1のと
きには、バス14,19上のデータがCPU7の命令で自由に変
更可能な状態になるものとする。このデータラッチの出
力データが変化しても、信号ライン13上に1が出力され
ている範囲では回路の動作は停止しており、誤動作が生
じない。
以上の様に本実施例は動作するため、CPU回路とPWM回
路とが互いに非同期動作をしようとも容易にCPU回路に
よってPWM回路の動作を誤動作なく制御可能である。な
お、6−1のラッチ回路は、Dタイプフリップフロップ
に容易に置き換え可能である。
次に本発明の第3実施例について説明する。
第4図が第3実施例であるPWM制御装置を示すブロッ
ク図である。上記第2実施例と異なる点のみについて説
明し、その他に関しては説明を省略する。
本実施例では、信号ライン6−3が、第2実施例と比
較してU/Dカウンタ2のリセット端子に接続されている
点が異っている。U/Dカウンタ2はリセットがかかる
と、ライン16に出力されるPWM信号のデューティ比が最
小となる様な値にリセットされる様な回路構成となって
いる。
次に本実施例の動作について説明する。第2実施例と
異なる点は、CPU7がラッチ6−1のQ出力端子を1にセ
ットすると、PWM信号の出力端子の制御をすると同時にU
/Dカウンタ2をリセットする点があげられる。その結
果、CPU7の制御によって容易にPWM信号出力端子17に出
力されるPWM出力信号を初期化し、新たにソフトスター
ト制御を行いながら、スイッチング電源電圧制御を再開
する事が可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、PWM制御装置の
各回路がデータセット信号に同期して動作するので、基
本のクロック信号が10MHz以上の程度の高周波となって
も誤動作なく動作が可能で、アナログ方式と同程度の制
御精度が期待できる。又、データセット信号が出力され
ているとき、PWM出力信号の出力が停止する様に構成さ
れているため、そのタイミングでCPUが制御データをか
きかえても装置全体で誤動作を生じることがない。その
ため、データセット信号を別途発生する事によりCPUに
より容易にPWM出力信号の制御が可能となる。
特に、ソフトスタートの制御,CPUへの割り込み等によ
るPWM制御装置の制御操作に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実施例のブロック図、第2図は第2実施例
のブロック図、第3図は第2,第3実施例で用いるカウン
ト値判定回路の結線図、第4図は第3実施例のブロック
図である。 1……アップダウン制御回路 2……U/Dカウンタ 3……ダウンカウンタ 4a,4b……カウント値判定回路 5……波形成形回路 6……データラッチ 7……CPU 6−1……ラッチ 6−4……インバータ 6−5……アンドゲート

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】つぎのa,b,c,d,eの構成要素を備えている
    ことを特徴とするPWM制御装置。 a.CPUの制御のもとに、PWM出力信号にかかる制御データ
    をラッチするラッチ手段。 b.PWM出力信号の周期を決めるアップダウンカウンタ。 c.所定のタイミングで発せられるデータセット信号に応
    じて、上記アップダウンカウンタのカウント出力データ
    がセットされるダウンカウンタ。 d.上記データセット信号に応じて上記ラッチ手段より取
    り出された第1の制御データにより、上記アップダウン
    カウンタを制御するアップダウン制御手段。 e.上記データセット信号に応じて上記ラッチ手段より取
    り出された第2の制御データと、上記ダウンカウンタの
    カウント出力データと、上記データセット信号によりPW
    M出力信号を成形する波形成形手段。
  2. 【請求項2】CPUの制御のもとに、データセット信号を
    別途発生させると共にPWM出力信号の出力を停止させる
    手段を備えていることを特徴とする請求項1記載のPWM
    制御装置。
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