KR101388730B1 - Pwm 신호의 듀티비 검출 회로 및 방법 - Google Patents

Pwm 신호의 듀티비 검출 회로 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PWM 신호의 듀티비 검출 회로 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 PWM 신호의 듀티비 검출 회로는, 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM라 함) 신호를 카운트하는 카운트부와, 상기 PWM 신호의 듀티비에 대한 검출 시작을 지시하는 검출 지시 신호의 입력을 판정하는 검출 지시 판정부와, 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출하는 에지 검출부와, 상기 검출 지시 신호의 입력이 판정된 후 상기 PWM 에지가 검출되는 제k 시점(T(k), K는 1 이상의 자연수)부터, 그 다음에 상기 검출 지시 신호의 입력이 판정된 후 상기 PWM 에지가 검출되는 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 카운트부로부터의 카운트 값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 듀티 계산부를 포함할 수 있다.

Description

PWM 신호의 듀티비 검출 회로 및 방법{CIRCUIT AND METHOD FOR DETECT DUTY RATIO OF PWM SIGNAL}
본 발명은 BLDC(BLDC) 모터에 적용될 수 있고, 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM라 함) 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지에 기초해서 듀티비를 계산하는 PWM 신호의 듀티비 검출 회로 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, BLDC 모터의 회전속도를 제어하기 위해, PWM을 이용하는 제어 방식은, PWM의 폭을 변화시켜서 구동전압의 평균전압을 제어하는 방식이다.
이러한 BLDC 모터는, 팬, 펌프, HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning) 송풍기 및 압축기의 서보시스템, 트랙션 컨트롤, 재봉틀 및 트레드밀(Treadmills) 등과 같은 다양한 제품에 사용될 수 있다.
이와 같이 PWM 신호를 이용하는 구동 장치에서는, 하이레벨 또는 오프레벨을 포함하는 PWM 신호에 포함되는 정보중에서, 하이레벨과 로우레벨을 포함하는 1주기에 대비해서 하이레벨의 비율인 듀티비는 가장 중요한 정보이다. 따라서, 오차없이 정확하게 PWM 신호의 듀티비를 측정하는 것이 매우 중요하다.
기존의 PWM 신호의 듀티를 검출하는 방식을 간단히 설명하면 다음과 같다.
기존의 듀티비 검출 회로는, 일정한 시간간격마다 발생되는 검출 지시 신호를 검출하고, 이 검출 지시 신호(T(k))가 검출되면, 다음 검출 지시 신호(T(k+1))가 검출될 때까지의 전체 시간(Tall=Thigh+Tlow)을 카운트하고, 두 검출 지시 신호(T(k)~T(k+1)) 사이의 하이레벨이 유지되는 하이레벨 유지시간(Thigh)을 카운트하여, 상기 카운트 값을 이용하여 상기 전체 시간(Tall=Thigh+Tlow)과 하이레벨 유지시간(Thigh)과의 비율을 계산함으로써, PWM 신호의 듀티비를 계산할 수 있다.
이와 같은 방식으로 PWM 신호의 듀티비를 계산하여, 각 주기별로 듀티비가 계속적으로 업데이트 된다.
이와 같은 기존의 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 방식에서는, PWM 신호가 들어와도 검출 지시 신호마다 PWM 카운트 레지스터가 업데이트 된다.
그런데, 검출 지시 신호가 생성되는 시점과 PWM 신호의 하이레벨이 시작되는 시점이 정확하게 일치하지 않으므로, 검출 지시 신호가 생성되는 시점은 하이레벨의 중간이나 로우레벨의 중간지점이 될 수 있으며, 이러한 경우에는 검출 지시 신호의 경계에서 듀티비 계산의 오차가 발생하게 되는 문제점이 있다.
이와 같은 오차는 PWM 신호의 주파수가 낮아질수록 오차의 비율이 커지게 되는 문제점이 있다.
하기 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1은, 모터 제어 장치에 관한 것으로, 듀티를 계산하는 기술적 사항을 개시하고 있으나, 듀티비 검출을 위해 검출 지시 신호와 PWM 신호의 에지를 이용하는 기술적 사항을 개시하고 있지 않다.
일본 공개특허공보 제10-1994-91977호
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, BLDC(BLDC) 모터에 적용될 수 있고, PWM 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지에 기초해서 듀티를 계산하는 PWM 신호의 듀티비 검출 회로 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면으로써, 본 발명은, PWM 신호를 카운트하는 카운트부; 상기 PWM 신호의 듀티비에 대한 검출 시작을 지시하는 검출 지시 신호의 입력을 판정하여 상기 검출 지시 신호의 입력 판정시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 지시 검출 신호를 생성하는 검출 지시 판정부; 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출하는 에지 검출부; 및 상기 검출 지시 판정부로부터 상기 지시 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 에지가 검출되는 제k 시점(T(k), K는 1 이상의 자연수)부터, 그 다음에 상기 검출 지시 판정부로부터 상기 지시 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 에지가 검출되는 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 카운트부로부터의 카운트 값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 듀티 계산부를 포함하는 PWM 신호의 듀티비 검출 회로를 제안한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에서, 상기 카운트부는, 상기 PWM 신호의 하이레벨 유지시간 및 로우레벨 유지시간을 카운트하여, 하이레벨 계수값 및 로우레벨 계수값을 상기 듀티 계산부에 제공하도록 이루어질 수 있다.
삭제
상기 에지 검출부는, 상기 검출 지시 신호의 입력 판정시, 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출하여 사전에 설정된 레벨을 갖는 에지 검출 신호를 생성하도록 이루어질 있다.
상기 PWM 에지는, 상기 PWM 신호의 라이징 에지와 폴링 에지중 하나의 에지가 될 수 있다.
상기 듀티 계산부는, 상기 제k 시점(T(k))부터 상기 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 카운트부로부터 제공받은 하이레벨 계수값 및 로우레벨 계수값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하도록 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 기술적인 측면으로써, 본 발명은, PWM 신호를 카운트하는 단계; 상기 PWM 신호의 듀티비에 대한 검출 시작을 지시하는 검출 지시 신호의 입력을 판정하여 상기 검출 지시 신호의 입력 판정시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 지시 검출 신호를 생성하는 단계; 상기 검출 지시 신호의 입력 판정시, 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출하는 단계; 및 상기 지시 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 에지가 검출되는 제k 시점(T(k), K는 1 이상의 자연수)부터, 그 다음의 상기 지시 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 에지가 검출되는 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계로부터의 카운트 값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 단계를 포함하는 PWM 신호의 듀티비 검출 방법을 제안한다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에서, 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계는, 상기 PWM 신호의 하이레벨 유지시간 및 로우레벨 유지시간을 카운트하여, 하이레벨 계수값 및 로우레벨 계수값을 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 단계에 제공하도록 이루어질 수 있다.
삭제
상기 PWM 에지를 검출하는 단계는, 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지의 검출시까지 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계가 수행되고, 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지의 검출시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 에지 검출 신호를 생성하도록 이루어질 수 있다.
상기 PWM 에지는 상기 PWM 신호의 라이징 에지와 폴링 에지중 하나의 에지가 될 수 있다.
상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 단계는, 상기 제k 시점(T(k))부터 상기 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계로부터 제공받은 하이레벨 계수값 및 로우레벨 계수값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, BLDC(BLDC) 모터에 적용될 수 있고, PWM 신호의 라이징 에지 또는 폴링 에지에 기초해서 듀티를 계산하도록 함으로써, 보다 정확한 듀티를 검출할 수 있으며, 이에 따라 적용되는 시스템에서 해당 부하(예, 모터)를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 신호의 듀티비 검출 회로의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 신호의 듀티비 검출 방법의 순서도.
도 3은 기존 기술에 따른 검출 지시 신호에 기초한 듀티비 계산 예시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 검출 지시 신호 및 PWM 에지에 기초한 듀티비 계산 예시도.
이하에서는, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 일 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 신호의 듀티비 검출 회로의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 신호의 듀티비 검출 회로는, 카운트부(100), 검출 지시 판정부(200), 에지 검출부(300) 및 듀티 계산부(400)를 포함할 수 있다.
상기 카운트부(100)는, PWM 신호(Spwm)를 카운트하여, 카운트 값(VC)을 상기 듀티 계산부(400)에 제공할 수 있다. 상기 PWM 신호(Spwm)는 반복되는 하이레벨과 로우레벨을 포함한다.
이때, 본 발명이 적용되는 제품(예, 모터)의 동작을 정확하게 제어하기 위해서, 상기 PWM 신호(Spwm)의 듀티비를 계산할 필요가 있다.
또한, 상기 카운트부(100)는, 상기 PWM 신호(Spwm)의 하이레벨 유지시간 및 로우레벨 유지시간을 카운트하여, 하이레벨 계수값(VCH) 및 로우레벨 계수값(VCL)을 상기 듀티 계산부(400)에 제공할 수 있다.
상기 검출 지시 판정부(200)는, 상기 PWM 신호(Spwm)의 듀티비에 대한 검출 시작을 지시하는 검출 지시 신호(Scom)의 입력을 판정할 수 있다. 여기서, 상기 검출 지시 신호(Scom)는, 상기 PWM 신호(Spwm)의 주기와 관계없이, 사전에 설정된 시간 간격으로 하이레벨의 펄스 신호를 포함하는 신호이다.
상기 검출 지시 판정부(200)는, 상기 검출 지시 신호(Scom)의 입력 판정시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 지시 검출 신호(Sdcom)를 생성하여 상기 듀티 계산부(400)에 제공할 수 있다.
상기 에지 검출부(300)는, 상기 PWM 신호(Spwm)중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출할 수 있다. 이때, 상기 PWM 에지는 상기 PWM 신호(Spwm)의 라이징 에지와 폴링 에지중 하나의 에지가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 PWM 에지가 상기 PWM 신호(Spwm)의 라이징 에지인 경우에는 상기 PWM 신호(Spwm)의 라이징 에지가 듀티비 계산을 위한 기준시점이 될 수 있다. 이와 달리, 상기 PWM 에지가 상기 PWM 신호(Spwm)의 폴링 에지인 경우에는 상기 PWM 신호(Spwm)의 폴링 에지가 듀티비 계산을 위한 기준시점이 될 수 있다.
또한, 상기 에지 검출부(300)는, 상기 검출 지시 신호(Scom)의 입력 판정시, 상기 PWM 신호(Spwm)중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출하여 사전에 설정된 레벨을 갖는 에지 검출 신호(Sed)를 생성할 수 있다.
그리고, 상기 듀티 계산부(400)는, 상기 검출 지시 신호(Scom)의 입력이 판정된 후 상기 PWM 에지가 검출되는 제k 시점(T(k), K는 1 이상의 자연수)부터, 그 다음에 상기 검출 지시 신호(Scom)의 입력이 판정된 후 상기 PWM 에지가 검출되는 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 카운트부(100)로부터의 카운트 값(VC)을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산할 수 있다.
상기 듀티 계산부(400)는, 상기 제k 시점(T(k))부터 상기 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 카운트부(100)로부터 제공받은 하이레벨 계수값(VCH) 및 로우레벨 계수값(VCL)을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 신호의 듀티비 검출 방법의 순서도이다.
도 1 및 도 2를 차조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 신호의 듀티비 검출 방법을 설명하면, 카운트부(100)가, 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM라 함) 신호(Spwm)를 카운트할 수 있다(S100).
이때, 상기 카운트부(100)는, 상기 PWM 신호(Spwm)의 하이레벨 유지시간 및 로우레벨 유지시간을 카운트하여, 하이레벨 계수값(VCH) 및 로우레벨 계수값(VCL)을 제공할 수 있다.
상기 검출 지시 판정부(200)가, 상기 PWM 신호(Spwm)의 듀티비에 대한 검출 시작을 지시하는 검출 지시 신호(Scom)의 입력을 판정할 수 있다(S200).
상기 검출 지시 판정부(200)는, 상기 검출 지시 신호(Scom)의 입력 판정시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 지시 검출 신호(Sdcom)를 생성하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 단계(S400)에 제공할 수 있다.
상기 에지 검출부(300)가, 상기 검출 지시 신호(Scom)의 입력 판정시, 상기 PWM 신호(Spwm)중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출할 수 있다(S300).
상기 에지 검출부(300)는, 상기 PWM 신호(Spwm)중 사전에 설정된 PWM 에지의 검출시까지 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계(S100)가 수행되고, 상기 PWM 신호(Spwm)중 사전에 설정된 PWM 에지의 검출시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 에지 검출 신호(Sed)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 PWM 에지는 상기 PWM 신호(Spwm)의 라이징 에지와 폴링 에지중 하나의 에지가 될 수 있다.
상기 듀티비 계산부(400)가, 상기 PWM 에지가 검출되는 제k 시점(T(k), K는 1 이상의 자연수)부터, 그 다음의 상기 PWM 에지가 검출되는 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계(S100)로부터의 카운트 값(VC)을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산할 수 있다.
상기 듀티비 계산부(400)는, 상기 제k 시점(T(k))부터 상기 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 카운트부(100)로부터 제공받은 하이레벨 계수값(VCH) 및 로우레벨 계수값(VCL)을 이용하여 상기 PWM 신호(Spwm)의 듀티비(DR)를 계산할 수 있다.
도 3은 기존 기술에 따른 검출 지시 신호에 기초한 듀티비 계산 예시도이다.
도 3을 참조하면, 기존 기술에 따른 검출 지시 신호(Scom)에 기초해서, 듀티비 계산을 계산하는 경우에, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 검출 지시 신호(Scom)와 PWM 신호(Spwm)의 라이징 에지 또는 폴링 에지가 일치하지 않다.
따라서, 각 구간별로 계산되는 듀티비가, 예를 들어, 60%, 73%, 60%, 73% 등으로 일정하지 않다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 검출 지시 신호 및 PWM 에지에 기초한 듀티비 계산 예시도이다.
도 4를 참조라면, 본 발명의 실시 예에 따른 검출 지시 신호(Scom) 및 PWM 에지에 기초해서 PWM 신호(Spwm)의 듀티비를 계산하는 경우에는, 상기 검출 지시 신호(Scom)의 입력이 판정된 이후에 PWM 에지를 다시 검출하여, PWM 에지를 기초로 듀티비를 계산한다.
이에 따라, 예를 들어, 67%로 항상 일정한 듀티비가 계산될 수 있음을 알 수 있다.
100: 카운트부
200: 검출 지시 신호 검출부
300: 에지 검출부
400: 듀티 계산부
Spwm: PWM 신호
Scom: 검출 지시 신호
DR: 듀티비

Claims (12)

  1. 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM라 함) 신호를 카운트하는 카운트부;
    상기 PWM 신호의 듀티비에 대한 검출 시작을 지시하는 검출 지시 신호의 입력을 판정하여 상기 검출 지시 신호의 입력 판정시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 지시 검출 신호를 생성하는 검출 지시 판정부;
    상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출하는 에지 검출부; 및
    상기 검출 지시 판정부로부터 지시 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 에지가 검출되는 제k 시점(T(k), K는 1 이상의 자연수)부터, 그 다음에 상기 검출 지시 판정부로부터 지시 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 에지가 검출되는 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 카운트부로부터의 카운트 값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 듀티 계산부
    를 포함하는 PWM 신호의 듀티비 검출 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카운트부는,
    상기 PWM 신호의 하이레벨 유지시간 및 로우레벨 유지시간을 카운트하여, 하이레벨 계수값 및 로우레벨 계수값을 상기 듀티 계산부에 제공하는 PWM 신호의 듀티비 검출 회로.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 에지 검출부는,
    상기 검출 지시 신호의 입력 판정시, 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출하여 사전에 설정된 레벨을 갖는 에지 검출 신호를 생성하는 PWM 신호의 듀티비 검출 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 PWM 에지는
    상기 PWM 신호의 라이징 에지와 폴링 에지중 하나의 에지인 PWM 신호의 듀티비 검출 회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 듀티 계산부는,
    상기 제k 시점(T(k))부터 상기 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 카운트부로부터 제공받은 하이레벨 계수값 및 로우레벨 계수값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 PWM 신호의 듀티비 검출 회로.
  7. 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 PWM라 함) 신호를 카운트하는 단계;
    상기 PWM 신호의 듀티비에 대한 검출 시작을 지시하는 검출 지시 신호의 입력을 판정하여 상기 검출 지시 신호의 입력 판정시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 지시 검출 신호를 생성하는 단계;
    상기 검출 지시 신호의 입력 판정시, 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지를 검출하는 단계; 및
    상기 지시 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 에지가 검출되는 제k 시점(T(k), K는 1 이상의 자연수)부터, 그 다음의 상기 지시 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 에지가 검출되는 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계로부터의 카운트 값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 단계
    를 포함하는 PWM 신호의 듀티비 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계는,
    상기 PWM 신호의 하이레벨 유지시간 및 로우레벨 유지시간을 카운트하여, 하이레벨 계수값 및 로우레벨 계수값을 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 단계에 제공하는 PWM 신호의 듀티비 검출 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 PWM 에지를 검출하는 단계는,
    상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지의 검출시까지 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계가 수행되고, 상기 PWM 신호중 사전에 설정된 PWM 에지의 검출시, 사전에 설정된 레벨을 갖는 에지 검출 신호를 생성하는 PWM 신호의 듀티비 검출 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 PWM 에지는
    상기 PWM 신호의 라이징 에지와 폴링 에지중 하나의 에지인 PWM 신호의 듀티비 검출 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 단계는,
    상기 제k 시점(T(k))부터 상기 제k+1 시점(T(k+1))까지의 구간동안에 대해, 상기 PWM 신호를 카운트하는 단계로부터 제공받은 하이레벨 계수값 및 로우레벨 계수값을 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 계산하는 PWM 신호의 듀티비 검출 방법.
KR1020120122297A 2012-10-31 2012-10-31 Pwm 신호의 듀티비 검출 회로 및 방법 KR101388730B1 (ko)

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