JPH01321722A - Pwm制御装置 - Google Patents

Pwm制御装置

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JPH01321722A
JPH01321722A JP63153542A JP15354288A JPH01321722A JP H01321722 A JPH01321722 A JP H01321722A JP 63153542 A JP63153542 A JP 63153542A JP 15354288 A JP15354288 A JP 15354288A JP H01321722 A JPH01321722 A JP H01321722A
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譲二 永平
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機、プリンタなどの低圧、高圧電源をル
制御するPWM (パルス幅変5i4)制御装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
第6図は従来のPWM制御装置の要部を示す回路構成図
である。この制御装置は、出力電圧の検出値と基準とな
る設定値とを比較して増幅する誤差増幅器1及び発掘器
2を備えており、ダイオードD+を通して上記出力電圧
の制御レベルとなる直流レベル(Sl)が得られる。ま
た、発振器2は、抵抗R1とコンデンサC1で周波数が
決定された三角波信号(S2)を出力し、この信号(S
2)が上記直流レベル(Sl)とコンパレータ3で比較
される。そして、このコンパレータ3の出力(S3)に
よりスイッチング素子が駆動(ON、0FF)され、電
源の出力電圧が制御される。その際、抵抗R2、R3に
よりPWMのデユーティ(Duty)の最大値が決定さ
れる。
第7図はL述の各出力波形を示したものである。
なお、図中、D2はダイオード、R4は抵抗である。
(発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記のようなPWM制御装置にあっては
、発振器2から出力される一制御用の三角波信号(S2
)がアナログ信号であるため、ノイズによる波形の乱れ
が多く、従って周波数精度が悪く、三角波の上限値及び
下限値の精度も悪くなるので、デユーティ比設定の誤差
が大きいという問題点があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので
、ノイズの影響が小さく、周波数精度が高く、またデユ
ーティ比設定の誤差が小さいPWM制御装置を提供する
ものである。
(課題を解決するための手段) 本発明のPWM制御装置は、電源の出力値を基準値と比
較するコンパレータと、このコンパレータの出力に応じ
て所定値範囲内でカウント値が変化するアップ/ダウン
カウンタと、このアップ/ダウンカウンタのカウント値
を設定値と比較するディジタルコンパレータとを備え、
このディジタルコンパレータの出力により前記スイッチ
ング素子をPWM制御することをにより電源の出力を制
御する・ようにしたものである。
また、この発明のPWM制御装置は、前記コンパレータ
、アップ/ダウンカウンタ及びディジタルコンパレータ
を、CPU、ROJ  RAM、タイマ、システムクロ
ックゼネレータと共に同一チップ上に形成したものであ
り、更に、前記コンパレータで比較する基準値を前記R
OMに記憶されたアナログデータあるいはCPUの演算
処理によってRAMに記憶されたアナログデータとし、
111記デイジタルコンパレータで比較する設定値は、
ROMに記憶されたデータあるいはCPUの演算処理に
よってRAMに記憶されたデータとし、前記アップ/ダ
ウンカウンタ及びカウンタを、システムクロックゼネレ
ータからのクロックあるいはその分周クロックにより駆
動させ、前記アップ/ダウンカウンタのカウントする所
定値を前記ROMに記憶されたデータあるいはcPUの
演算処理によってRAMに記憶されたデータにより設定
し、また前記CPUの指示により、ディジタルコンパレ
ータの出力が一定となるように制御するようにしたもの
である。
〔作用〕
本発明のPWM制御装置においては、制御用の信号を出
力するコンパレータ及びカウンタ等がディジタル回路で
構成されるので、ノイズに強く、また発振器をセラミッ
ク、水晶などの発振素子を用いて構成できるので周波数
精度が高く、デユーティ比設定誤差も小さい。
また、上記各回路をCPU、ROM、RAMタイマ、シ
ステムクロックゼネレータと共に同一チップ上に形成す
ることができ、そのROMに記憶されたデータあるいは
CPUの演算処理によってRAMに記憶されたデータを
コンパレータ及びディジタルコンパレータで比較する基
準値及び設定値とすることができる。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1実施例を示す回路図である。図に
おいて、11は外部回路の電源トランスTの出力値を基
準値と比較するコンパレータ、12はラッチ、13はコ
ンパレータ11の出力に応じて所定値範囲内でカウント
値が変化するアップ/ダウンカウンタ、14はそのアッ
プ/ダウンカウンタ13のカウント値をカウントするカ
ウンタ、15はアップ/ダウンカウンタ13のカウント
値を設定値と比較するディジタルコンパレータで、比較
データが人力される。16はアップ/ダウンカウンタ1
3の最大カウント値を検知する最大値検知回路、17は
アップ/ダウンカウンタ13の最小カウント値を検知す
る最小値検知回路、18はこれらの検知回路16.17
及びラッチ12の出力に応じてアップ/ダウンカウンタ
13のゲートを制御するゲート選択回路、19゜20は
セラミック、水晶などの発FA素子を用いた発振3(o
sc)、21はカウンタ14のカウント終了を検知する
カウント終了検知回路、EはトランスTの直流電源、Q
は上記ディジタルコンパレータ15の出力によりPWM
制御されるスイッチグ素子で、このON、OFFにより
トランスTが駆動し、出力電圧Vが発生する。なお、図
中RI1.R1□は抵抗、DIl+  D I2はダイ
オード、C,、、C,2はコンデンサである。
次に動作について説明する。
トランスTから得られたAC出力は、ダイオードDI2
で整流され、コンデンサC32で平滑される。平滑され
た直流出力は、抵抗R,,,R,,で分圧され、コンパ
レータ11で基準値と比較される。このコンパレータ1
1の出力はラッチ12でラッチされる。ここで、アップ
/ダウンカウンタ13は、ラッチ12の出力がH(高レ
ベル)のときアップカウンタに、ラッチ12の出力がL
(低レベル)のときダウンカウンタになる。また、ゲー
ト選択回路18は、最大値検知回路16により最大カウ
ント値が検知されかつラッチ12の出力がHのときと、
最小値回路17により最小カウント値が検知されかつラ
ッチ12の出力がLのとき、アップ/ダウンカンシタ1
3のカウントゲートを閉じ、カウント動作を停止させる
。このとき、発振器19はラッチ12とアップ/ダウン
カウンタ13の駆動用クロックを与えている。
すなわち、コンデンサCI2の両端の電圧Vが小さいと
きには、アップ/ダウンカウンタ!3の値を発振器19
のタイミングでカウントアツプして行き、上限(カウン
ト値最大検知)に達したときにカウントを停止し、電圧
Vが大きいときに、アップ/ダウンカウンタ13の値を
発振器19のタイミングでカウントダウンして行き、下
限(カウント値最小検知)に達したときにカウントを停
止する。そして、上記電圧Vと基準値との比較結果に応
じて、アップ/ダウンカウンタ13のカウント値が上下
する。
また、カウンタ14は1発振器20のクロックでカウン
トダウンする。そして、カウント終了検知回路21がカ
ウンタ14の値が0であることを検知すると、その検知
したタイミングでカウンタ14を介してアップ/ダウン
カウンタ!3の値がリードされ、ディジタルコンパレー
タ15に出力される。このディジタルとコンパレータ1
5は、カウンタ14のデータと所定のデータとを比較す
るもので、その出力はスイッチング素子Qのベースに与
えられ、スイッチング素子QがOFF幅−1−定のPW
M波形信号で駆動される。このようにして、スイッチン
グ素子QをON、OFFすることにより、トランスTを
介して2次側に所定の電力を給電することができる。
すなわち、カウンタ14とディジタルコンパレータ15
でPWM信号を発生させ、アップ/ダウンカウンタ13
でPWMの幅(デユーティ比)を変化させ、またコンパ
レータ11の出力でアップ/ダウンカウンタ13のカウ
ント値を変化させることにより、出力電圧Vを一定に制
御している。
第2図は本発明の第2実施例を示す図である。
図中、22はcpu、23はROM、24はRAM、2
5はCPU22で制御されるタイマ、26はシステムク
ロックゼネレータ、27はラッチ、28はラッチ27の
出力データをD/A(ディジタル/アナログ)変換する
D/A変換器で、これらはコンパレータ11、アップ/
ダウンカウンタ13、カウンタ14、ディジタルコンパ
レータ15等の各回路と共に同一チップ上に形成されて
いる。
上記ROM23にはCPU22を動かすプログラム及び
必要なデータがあらかじめ記憶されており、CPU22
の演算処理によって得られたデータはRAM24に記憶
される。そして、CPU22はROM23あるいはRA
M24上のデータをラッチ27へ転送し、ラッチ27の
データはD/A変換器28でD/A変換された後、コン
パレータ11に基準の電圧値として供給される。すなわ
ち、CPU22は、コンパレータ11の入力基準電圧を
設定し、出力電圧Vを任意に設定することができる。ま
た、このCPU22により、タイマを用いてD/A変換
器28の出方を所定の時間ごとに、1]標設定値に近づ
けていくことができ、これによりソフトスタート機能を
持たせることができる。
第3図は、本発明の第3実施例を示す図である。図中、
29.30はCPUバスに接続されたラッチ、31はラ
ッチ29とアップ/ダウンカウンタ13のデータを比較
するコンパレータである。CPU22はROM23あル
イはRAM24上のデータをラッチ3oへ転送し、コン
パレータ15はそのラッチ30とカウンタ14のデータ
を比較してPWM出力を出す。このとき、ラッチ30の
データにより、スイッチング素子QのOFF時間が決定
される。すなわち、CPU22により、トランスT、コ
ンデンサc■などの部品に依存する最適なOFF時間を
設定することができる。また、CPU22は、CPUバ
ス、ラッチ30を介してコンパレータ15に最大値を送
り、スイッチング素子Qを常にOFFすることができる
。同時に、CPU22はROM23あるいはRAM24
上のデータをラッチ29へ転送する。
コンパレータ31はこのラッチ29がらのデータとアッ
プ/ダウンカウンタ13のデータを比較し、アップ/ダ
ウンカウンタ13のデータがラッチ29からのデータと
等しいが大きいときはゲート選択回路18を通してアッ
プ/ダウンカウンタ13のカウントアツプを禁止する。
このコンパレータ31は一致回路であってもよい。すな
わち、アップ/ダウンカウンタ13の上限をCPU22
によりラッチ29に送られたデータで設定でき、コンパ
レータ15のON時間の最大値もCPU22により設定
でき、スイッチング素子Q +2に対し、過大のON時
間を与えすぎて破壊する危険をなくすることができる。
また、出力電圧Vの過電圧も防ぐことができ、更にCP
U22によりコンパレータ31へのデータを所定の時間
ごとに設定値へ近づけていくことにより、ソフトスター
ト機能を持たせることができる。
第4図は本発明の第4実施例を示す図である。
この実施例においては、ラッチ12.アップダウンカウ
ンタ13のクロック及びカウンタ14のクロックとして
、システムクロックゼネレータ26の発振機の出力ある
いはその分周クロックを供給している。すなわち、余分
な発振器を必要とせず、CPU22と同期しているため
、クロックによるノイズ、誤動作を軽減できると共に、
CPU22によるデータ転送時の同期がとれ、異常カウ
ントを′防ぐことができる。
以上、谷実施例について述べたが、本発明の制御装置は
、従来装置と比較して以下のような種々の利点を有して
いる。すなちわ、  ′(イ)カウンタでPWM制御回
路を構成しているため、ノイズに強く、周波数、最大デ
ユーティの粘度が高い。
(ロ)また、周波数、最大デユーティのバラツキが小さ
い。
(ハ)周波数、デユーティ比をディジタルデータで設定
できる。
(ニ)電源変動に強い。
(ホ)誤差増幅器、A/D変換器を必要とせず、コンパ
レータのみで構成でき制御積度な高くできる。
(へ)ゲートアレイなどのディジタルIC化が可能であ
り、またマイクロコンピュータと同一チップ上に構成す
ることができる。
第5図は上記実施例で示したCPU22のデータ人力動
作を示すフローチャートである。前述のように、検出値
など各データが入力されると(ステップS、)、CPU
22は演算処理を行い(ステップS2)、その処理結果
をRAM24に記憶する(ステップS3)。そして、こ
のRAM24に記憶されたデータあるいはROM23に
記憶されたデータを各ラッチに転送しくステップS4)
、そのデータなり/A変換した後、各コンパレータ11
あるいはディジタルコンパレータ15に比較データとし
て人力させる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、制御用の信号を出力、
するコンパレータ及びカウンタ等がディジタル回路で構
成されるので、ノイズの影響が小さく、周波数精度が高
くなると共に、デユーティ比設定の誤差が小さくなると
いう効果があり、また、各回路をCPU、ROM、RA
M、タイマ。
システムクロックゼネレータと共に同一チップ上に設け
ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す回路構成図、第2図
は本発明の第2実施例を示す回路構成図、第3図は本発
明の第3実施例を示す回路構成図、第4図は本発明の第
4実施例を示す回路構成図、第5図はCPUのデータ人
力動作を示すフローチャート、第6図は従来のPWM制
御装置の要部を示す回路構成図、第7図は第6図の各部
の出力波形図である。 11−−−−−−コンパレータ 13−・−アップ/ダウンカウンタ 14−−−−−カウンタ 15−・−ディジタルコンパレータ 19.20−−−−−発振器 22−−−−CPU 23−−−− ROM 24−−−− RA M 25・峠・−タイマ 26−−−−−システムクロックゼネレータ7.29.
30−−−−−ラッチ 31−−−−−コンパレータ T −−−−一重部トランス E −−−−−−直流電源 Q −−−−−−スイッチング素子

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)スイッチング素子のPWM制御により電源の出力
    を制御するPWM制御装置において、前記電源の出力値
    を基準値と比較するコンパレータと、このコンパレータ
    の出力に応じて所定値範囲内でカウント値が変化するア
    ップ/ダウンカウンタと、このアップ/ダウンカウンタ
    のカウント値を設定値と比較するディジタルコンパレー
    タとを備え、このディジタルコンパレータの出力により
    前記スイッチング素子をPWM制御することを特徴とす
    るPWM制御装置。
  2. (2)前記コンパレータ、アップ/ダウンカウンタ及び
    ディジタルコンパレータは、CPU、ROM、RAM、
    タイマ、システムクロックゼネレータと共に同一チップ
    上に形成したことを特徴とする請求項1記載のPWM制
    御装置。
  3. (3)前記コンパレータで比較する基準値は、ROMに
    記憶されたアナログデータあるいはCPUの演算処理に
    よってRAMに記憶されたアナログデータとしたことを
    特徴とする請求項2記載のPWM制御装置。
  4. (4)前記ディジタルコンパレータで比較する設定値は
    、ROMに記憶されたデータあるいはCPUの演算処理
    によってRAMに記憶されたデータとしたことを特徴と
    する請求項2または3記載のPWM制御装置。
  5. (5)前記アップ/ダウンカウンタ及びカウンタは、シ
    ステムクロックゼネレータからのクロックあるいはその
    分周クロックにより駆動することを特徴とする請求項2
    ないし4何れか記載のPWM制御装置。
  6. (6)前記アップ/ダウンカウンタのカウントする所定
    値は、ROMに記憶されたデータあるいはCPUの演算
    処理によってRAMに記憶されたデータにより設定する
    ことを特徴とする請求項2ないし5何れか記載のPWM
    制御装置。
  7. (7)前記CPUの指示により、ディジタルコンパレー
    タの出力が一定となるように制御することを特徴とする
    請求項2ないし6何れか記載のPWM制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6448827B1 (en) 1999-11-26 2002-09-10 Nec Corporation Three-phase pulse width modulation waveform generator
US7362591B2 (en) 2005-07-12 2008-04-22 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Power supply device and image forming apparatus

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US6448827B1 (en) 1999-11-26 2002-09-10 Nec Corporation Three-phase pulse width modulation waveform generator
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