KR102158773B1 - 펄스 폭 변조기 및 이를 이용한 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법 - Google Patents

펄스 폭 변조기 및 이를 이용한 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

펄스 폭 변조 신호를 모니터링하는 펄스 폭 변조기로서, 제어부가 듀티 사이클과 신호 주파수를 포함하는 펄스 생성 요청 신호를 수신하면, 펄스 생성 요청 신호를 토대로 펄스 폭 변조부는 펄스 폭 변조 신호를 생성한다. 펄스 폭 변조 신호 모니터링부는 펄스 폭 변조 신호를 루프백 입력으로 받아 잡음을 필터링하고, 잡음이 필터링된 펄스 폭 변조 신호에 오류 발생 여부를 실시간으로 모니터링한다.

Description

펄스 폭 변조기 및 이를 이용한 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법{Pulse Width Modulator and method for PWM signal monitoring using the same}
본 발명은 펄스 폭 변조기 및 이를 이용한 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법에 관한 것이다.
펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)는 디지털 신호를 아날로그 펄스 신호로 나타내기 위한 변조 방식으로, 듀티 사이클(duty cycle) 제어를 통해 신호를 변조한다. 펄스 폭 변조는 모터 제어회로나 전원 공급 장치 등과 같은 전자 회로 상에 널리 사용되며, 듀티 사이클은 주기(period)에 따른 온 타임(on time)을 나타낸다.
종래에는 펄스 폭 변조기에서 출력되는 펄스 폭 변조 출력 신호의 이상유무를 판단하기 위하여, 펄스 폭 변조 출력 신호를 타이머의 입력으로 연결하는 방식을 사용하였다. 타이머는 입력으로 받은 펄스 폭 변조 출력 신호의 주파수와 듀티 사이클을 측정하여 펄스 폭 변조기에 포함된 레지스터에 측정 값을 저장한다.
그리고, 사용자로부터 입력된 제어 신호에 따라 레지스터에 저장된 측정 값을 제어부가 읽어, 펄스 폭 변조기의 출력에 대한 오류 여부를 검사할 수 있었다. 이와 같이, 타이머를 사용하여 펄스 폭 변조기의 이상 유무를 판단하는 방식은, 사용자로부터 별도의 제어 신호가 입력되어야만 오류 여부를 검사할 수 있기 때문에, 실시간으로 펄스 폭 변조 출력에 대한 검사할 수 없다.
그리고 출력되고 있는 펄스 폭 변조 신호에 대해 이상 여부를 확인하기 위해서는, 레지스터로부터 타이머의 주파수 및 듀티 사이클과 같은 측정 값을 제어부가 계속 읽어야 하기 때문에, 펄스 폭 변조기의 부하로 작용된다. 따라서, 종래에는 일시적인 오류(transient fault)를 검출하지 못하고, 영구적인 오류(permanent fault)만 검출할 수 있었다.
또한, 펄스 폭 변조기의 출력 신호를 타이머의 입력으로 받기 위해서는, 별도의 핀(pin)을 사용해야 한다. 이러한 방식은 펄스 폭 변조기에서 가용할 수 있는 핀의 개수가 줄어들기 때문에, 시스템을 구성에 제한을 받게 된다.
또한, 펄스 폭 변조 출력의 루프 백 신호는 신호를 받아들이는 핀에 의한 잡음에 취약하다. 다시 말해, 펄스 폭 변조 출력이 루프 백 되어 다시 핀으로 입력될 때, 잡음이 신호에 섞일 수 있다. 따라서, 정상적인 출력이 발생하고 있음에도, 잡음으로 인하여 정상적인 출력도 잘못 된 출력으로 오인 할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 펄스 폭 변조기가 실시간으로 펄스 폭 변조 신호를 모니터링할 수 있는 펄스 폭 변조기 및 이를 이용한 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 펄스 폭 변조 신호를 모니터링하는 펄스 폭 변조기로서,
듀티 사이클과 신호 주파수를 포함하는 펄스 생성 요청 신호를 수신하는 제어부, 상기 펄스 생성 요청 신호를 토대로 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 펄스 폭 변조부, 상기 펄스 폭 변조 신호를 루프백 입력으로 받아 잡음을 필터링하고, 상기 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 예측한 상태 카운터를 이용하여 상기 잡음이 필터링된 펄스 폭 변조 신호의 오류 발생 여부를 모니터링하는 펄스 폭 변조 신호 모니터링부를 포함한다.
상기 펄스 폭 변조 신호 모니터링부는, 상기 루프백 입력으로 전달되는 펄스 폭 변조 신호에서 잡음을 필터링하는 잡음 필터링 모듈, 그리고 상기 상태 카운터를 예측하고, 상기 잡음이 필터링된 상기 펄스 폭 변조 신호를 상기 예측한 상태 카운터를 이용하여 오류가 발생하였는지 모니터링하는 모니터링 모듈을 포함할 수 있다.
상기 잡음 필터링 모듈은, 상기 펄스 폭 변조 신호에 대하여 매 클럭 주기마다 미리 설정된 초기 카운트 값으로부터 필터 카운트 값을 증가시키고, 상기 필터 카운트 값을 상기 펄스 폭 변조 신호에 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하면 상기 초기 카운트 값으로 리셋할 수 있다.
상기 잡음 필터링 모듈은, 미리 설정된 임계 주기보다 짧은 주기에 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하면, 노이즈에 의한 상승 에지 또는 하강 에지가 발생한 것으로 판단하여 상기 필터 카운트 값을 초기 카운트 값으로 리셋할 수 있다.
상기 잡음 필터링 모듈은, 상기 필터 카운트 값이 미리 설정한 필터링 값이 되면, 상기 입력되는 펄스 폭 변조 신호를 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호로 출력할 수 있다.
상기 모니터링 모듈은, 상기 펄스 생성 요청 신호에 포함된 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 생성될 신호에 대한 제1 하이 카운터와 제1 로우 카운터를 상기 상태 카운터로 예측하고, 상기 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호에 대하여 매 클럭 주기마다 제2 로우 카운터 또는 제2 하이 카운터를 계산할 수 있다.
상기 모니터링 모듈은, 상기 예측한 제1 하이 카운터와 계산한 제2 하이 카운터, 또는 상기 예측한 제1 로우 카운터와 계산한 제2 로우 카운터를 비교하고, 상기 제1 하이 카운터와 제2 하이 카운터, 또는 상기 제1 로우 카운터와 제2 로우 카운터 중 어느 하나가 일치하지 않으면, 상기 펄스 폭 변조 신호에 오류가 발생한 것으로 모니터링할 수 있다.
상기 펄스 폭 변조부에서 생성된 펄스 폭 변조 신호를 목적지 시스템으로 출력할 핀에 부여된 포트 정보에 따라 상기 핀으로 전달되도록 매핑하는 포트 매퍼, 그리고 상기 포트 매퍼에서 매핑된 핀을 포함하며, 상기 펄스 폭 변조 신호를 상기 목적지 시스템으로 전달하는 복수의 핀들을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 핀들을 통해 출력되는 펄스 폭 변조 신호를 수신하고, 상기 수신한 펄스 폭 변조 신호가 상기 잡음 필터링 모듈로 루프백 입력되도록 매핑하는 잡음 필터 매퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 펄스 폭 변조기가 펄스 폭 변조 신호를 모니터링하는 방법으로서,
입력되는 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계, 상기 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 제1 로우 상태 카운터와 제1 하이 상태 카운터를 포함하는 제1 상태 카운터를 예측하는 단계, 상기 생성한 펄스 폭 변조 신호를 루프백 입력으로 수신하면, 상기 펄스 폭 변조 신호로부터 노이즈를 제거하는 단계, 그리고
노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호의 제2 로우 상태 카운터와 제2 하이 상태 카운터를 각각 포함하는 제2 상태 카운터를 계산하고, 계산한 상기 제2 상태 카운터와 예측한 상기 제1 상태 카운터를 비교하여 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호의 오류 발생 여부를 확인하는 단계를 포함한다.
상기 노이즈를 제거하는 단계는, 상기 루프 백 입력으로 수신한 상기 펄스 폭 변조 신호에 대하여, 매 클럭 주기마다 미리 설정된 초기 카운트 값으로부터 필터 카운트 값을 증가시키는 단계, 그리고 미리 설정된 임계 주기보다 짧은 주기에 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하면, 노이즈가 삽입된 것으로 확인하여 상기 초기 카운트 값으로 리셋하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 필터 카운트 값을 증가시키는 단계 이후에, 상기 필터 카운트 값이 미리 설정한 필터링 값이 되면, 상기 수신한 펄스 폭 변조 신호를 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 펄스 폭 변조 신호의 오류 발생 여부를 확인하는 단계는, 상기 제1 하이 상태 카운터와 상기 제2 하이 상태 카운터, 또는 상기 제1 로우 상태 카운터와 상기 제2 로우 상태 카운터를 비교하는 단계, 상기 제1 하이 상태 카운터와 상기 제2 하이 상태 카운터, 또는 상기 제1 로우 상태 카운터와 상기 제2 로우 상태 카운터 중 어느 하나가 일치하지 않으면, 상기 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호에 오류가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 펄스 폭 변조 데이터 모니터링 시스템은 실시간으로 펄스 폭 변조 출력을 검사할 수 있으며, 이상이 발생했을 경우 이를 검출하여 인터럽트 또는 외부 신호로 알릴 수 있다.
도 1은 일반적인 펄스 폭 변조기의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조기의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 필터에서 펄스에 잡음을 제거하는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 모듈의 동작 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 발생할 수 있는 오류들을 나타낸 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조기 및 이를 이용한 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 실시예에 대해 설명하기 앞서, 일반적인 펄스 폭 변조기에 대해 도 1을 참조로 설명한다.
도 1은 일반적인 펄스 폭 변조기의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 펄스 폭 변조기(10)는 펄스 폭 변조 모듈(12)로부터 출력되는 디지털 신호에 대해 이상유무를 판단하기 위하여, 펄스 폭 변조 모듈(12)의 출력 신호를 타이머(15)의 입력으로 루프 백(Loopback)한다.
타이머(15)는 펄스 폭 변조 모듈(12)로부터 출력된 출력 신호의 주파수와 듀티 사이클을 측정하여 타이머(15) 내에 구현되어 있는 레지스터(도면 미도시)에 측정 값으로 저장한다. 사용자는 펄스 폭 변조 모듈(12)의 출력에 이상이 있는지 여부를 검사하기 위해 오류 확인 요청 신호를 입력하면, 제어부(11)는 오류 확인 요청 신호에 따라 레지스터에 저장된 측정 값을 읽어들인다.
이때, 사용자는 듀티 사이클과 원하는 주파수를 펄스 폭 변조기(10)에 입력으로 제공할 수 있으므로, 제어부(11)는 입력된 주파수와 듀티 사이클을 레지스터에 저장된 측정 값들과 비교한다. 이를 토대로 제어부(11)는 펄스 폭 변조 모듈(12)에서 출력된 출력 신호의 이상 유무를 검사할 수 있다.
이와 같이 펄스 폭 변조 모듈(12)에서 출력한 출력 신호의 이상 여부를 확인하기 위해서는, 제어부(11)는 레지스터로부터 측정 값을 계속 읽어들여, 사용자에 의해 입력된 주파수 및 듀티 사이클과 비교해야만 한다. 이를 실시간으로 검사하기 위해서는 계속 레지스터를 읽는 동작이 필요하므로, 시스템의 부하로 작용된다.
또한, 펄스 폭 변조 모듈(12)의 출력 신호를 루프 백(loopback) 신호로서 타이머(15)로 입력될 수 있도록 해야 한다. 이 과정에서 류프 백 신호를 타이머(15)로 전달하기 위한 또 다른 핀(14)을 사용해야 한다.
핀 매퍼(13)는 PWM 출력을 핀으로 매핑시켜주는 기능을 수행한다. 이러한 방식은 펄스 폭 변조기(10)에 구성되어 있는 한정된 핀 중 어느 하나를 타이머(15)와 반드시 연결 상태가 되도록 유지해야 하기 때문에, 펄스 폭 변조기(10)에서 가용할 수 있는 핀의 개수가 줄어든다.
그리고, 루프 백 신호는 타이머(15)와 연결 상태를 유지하는 핀(14)에 의한 잡음에 취약하다. 출력 신호가 루프 백 되어 다시 펄스 폭 변조기(10)로 입력될 때, 핀(14)에서 잡음이 신호에 섞일 수 있다. 따라서, 펄스 폭 변조 모듈(12)에서 정상적으로 출력이 발생하고 있음에도, 핀(14)을 통과하는 과정에 삽입된 잡음으로 인하여 잘못된 출력으로 오인 할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 펄스 폭 변조 신호를 실시간으로 모니터링할 수 있는 펄스 폭 변조기를 제안한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조기의 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조기(100)는 제어부(110), 펄스 폭 변조부(120), 포트 매퍼(130), 잡음 필터 매퍼(140), 펄스 폭 변조 신호 모니터링부(160)를 포함한다. 펄스 폭 변조 신호 모니터링부(160)는 모니터링 모듈(161)과 잡음 필터링 모듈(162)을 포함한다.
제어부(110)는 사용자로부터 입력되는 펄스 생성 요청 신호, 트리거 발생 요청 신호, 오류 해결 신호를 입력으로 수신한다. 여기서 제어부(110)가 사용자로부터 입력되는 다양한 신호를 입력으로 받는 방법은 어느 하나로 한정하지 않는다. 펄스 생성 요청 신호에는 듀티 사이클과 신호 주파수, 그리고 생성된 신호가 전달될 목적지 시스템(예를 들어, LCD 백 라이트, 엑츄에이터 드라이버 등)(도면 미도시)의 정보를 포함한다.
펄스 폭 변조부(120)는 제어부(110)로부터 듀티 사이클과 신호 주파수를 포함하는 펄스 생성 요청 신호를 수신하면, 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 아날로그 펄스 신호를 디지털 형태로 생성한다. 여기서 생성한 디지털 형태의 신호를, 본 발명의 실시예에서는 'PWM 출력 신호'라 지칭한다. 그리고 펄스 폭 변조부(120)에서 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 펄스 폭 신호를 생성하는 방법은 이미 알려진 것으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
포트 매퍼(130)는 펄스 폭 변조부(120)에서 출력된 PWM 출력을 목적지 시스템으로 향하도록 복수의 핀(150)들 중 어느 하나의 핀을 매핑한다. 또한, 포트 매퍼(130)는 핀(150)으로 입력된 PWM 출력이 잡음 필터 매퍼(140)로도 입력되도록 신호 경로를 설정한다.
잡음 필터 매퍼(140)는 복수의 핀(150)들 중 어느 하나의 핀으로부터 PWM 출력을 입력으로 받으면, PWM 출력이 잡음 필터링 모듈(162)로 향하도록 경로를 설정한다.
잡음 필터링 모듈(162)은 잡음 필터 매퍼(140)로부터 수신한 PWM 출력 신호에 노이즈가 삽입되었는지 확인한다. 노이즈 삽입 여부를 확인하기 위해, 잡음 필터링 모듈(162)은 PWM 출력 신호에서 상승 에지(rising edge)와 하강 에지(falling edge)가 발생하는 시간 간격을 확인한다.
일반적으로, 클럭 신호에서 데이터에 의한 상승 에지와 하강 에지는 듀티 사이클에 따라 일정 시간 간격을 두고 발생한다. 그러나, 노이즈에 의한 상승 에지와 하강 에지는 데이터에 의한 에지의 시간 간격보다 짧은 간격으로 반복적으로 발생된다. 따라서, 잡음 필터링 모듈(162)은 미리 설정한 임계 시간보다 빠른 시간 간격으로 PWM 출력 신호에 상승 에지와 하강 에지가 발생한 것으로 확인하면, 해당 구간에 노이즈가 삽입된 것으로 판단한다.
여기서, 잡음 필터링 모듈(162)은 PWM 출력 신호에 노이즈 삽입 여부를 확인하는 과정에서, 필터 카운터 값을 증가 카운팅 하거나, 클리어한다. 즉, 필터링 값으로 최소 값인 0부터 최대 값인 임의의 값까지 미리 설정되어 있다고 가정한다.
잡음 필터링 모듈(162)은 PWM 출력 신호에 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하면 필터 카운터 값을 최소 값인 0으로 클리어시킨다. 그리고 상승 에지 또는 하강 에지가 발생한 후 PWM 출력 신호가 지속적으로 유지되면, 필터링 값이 최대 값이 될 때까지 필터 카운터 값을 증가시킨다.
필터 카운터 값이 증가되어 필터링 값이 최대가 되면, PWM 출력 신호에 잡음이 없는 것으로 확인한다. 잡음 필터링 모듈(162)은 처음 필터 카운터 값을 클리어 한 시점부터 필터링 값이 최대가 된 시점까지의 시간 길이만큼을, 이전 신호 상태를 유지하도록 딜레이한다. 이에 대해서는 이후 상세히 설명한다.
모니터링 모듈(161)은 제어부(110)로부터 트리거 신호와 펄스 생성 요청 신호를 수신하면, PWM 출력 신호를 모니터링하기 위해 상태를 대기 상태(IDLE)에서 준비 상태(READY)로 변경한다. 그리고 펄스 생성 요청 신호에 포함된 듀티 사이클과 주파수를 기초로, 로우 카운터와 하이 카운터를 계산한다.
여기서 로우 카운터는 펄스 신호가 로우 상태(Low Phase)를 유지하면서 상승 에지가 발생할 때까지 카운트 한 상태 값을 의미한다. 반대로 하이 카운터는, 펄스 신호가 하이 상태(High Phase)를 유지하면서 하강 에지가 발생할 때까지 카운트 한 상태 값을 의미한다.
이때, 펄스 생성 요청 신호를 기초로 계산한 로우 카운터와 하이 카운터를 본 발명의 실시예에서는 '예측 로우 카운터'와 '예측 하이 카운터'라 지칭한다. 모니터링 모듈(161)이 듀티 사이클과 주파수를 기초로 예측 로우 카운터와 예측 하이 카운터를 예측하는 방법은 다양하게 실행할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나로 한정하지 않는다.
모니터링 모듈(161)은 PWM 출력 신호가 잡음 필터링 모듈(162)로부터 전달되면, PWM 출력 신호가 하이 상태 또는 로우 상태를 유지하는 동안 상태 카운터(하이 카운터, 또는 로우 카운터)를 하나씩 증가시킨다. 하이 상태 또는 로우 상태를 유지하다가 하강 에지 또는 상승 에지가 발생하면, 상태 카운터의 증가를 종료한다.
모니터링 모듈(161)은 최종적으로 카운팅된 값(이하, 설명의 편의를 위하여 '측정 로우 카운터'와 '측정 하이 카운터'라 지칭함)을 예측 로우 카운터 또는 예측 하이 카운터와 비교하여, 일치하는지 확인한다. 측정한 값과 예측한 값이 일치하면 모니터링 모듈(161)은 펄스 폭 변조부(120)에서 생성한 PWM 출력 신호는 이상이 없는 것으로 확인한다.
그러나, 측정한 값과 예측한 값이 일치하지 않으면, 모니터링 모듈(161)은 PWM 출력 신호에 오류가 발생한 것으로 확인하여, 제어부(110)로 인터럽트 신호를 발생한다. 모니터링 모듈(161)이 인터럽트 신호를 발생하는 방법은 다양하므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.
이상에서 설명한 펄스 폭 변조기(100) 중 잡음 필터링 모듈(162)이 PWM 출력 신호에서 잡음을 제거하는 예에 대해 도 3을 참조로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 필터에서 펄스에 잡음을 제거하는 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기준 PWM 출력 신호는 제어부(110)가 수신한 펄스 생성 요청 신호에 따라 생성되는 펄스 폭 변조 신호이다. 루프백 PWM 출력 신호는 펄스 폭 변조부(120)에서 출력된 PWM 출력 신호를 잡음 필터 매퍼(140)를 통해 잡음 필터링 모듈(162)로 루프백하여 입력한 신호를 의미한다. 루프백 PWM 출력 신호는 핀(150)에 의해 삽입된 잡음이 포함되어 있음을 알 수 있다.
상승 에지는 잡음 필터링 모듈(162)이 루프백 PWM 출력 신호에서 상승 에지가 발생한 것으로 판단한 위치를 나타낸 신호이다. 마찬가지로, 하강 에지는 잡음 필터링 모듈(162)이 루프백 PWM 출력 신호에서 하강 에지가 발생한 것으로 판단한 위치를 나타내는 신호이다. 도 3에 도시한 예시도에서, 잡음 필터링 모듈(162)은 루프백 PWM 출력 신호의 한 주기에서 두 개의 상승 에지(①, ②)와 하나의 하강 에지(③)가 있음을 판단할 수 있다.
필터링 값은 미리 설정된 임의의 값으로, 잡음 필터링 모듈(162)은 0으로 클리어된 값에서부터 시작하여 클럭의 한 주기마다 필터 카운터 값을 하나씩 증가시킨다. 그리고 필터링 값이 임의의 값을 유지하면, 잡음 필터링 모듈(162)은 루프백 PWM 출력 신호에 잡음이 없는 것으로 확인할 수 있다.
즉, 상승 에지가 발생한 위치(①, ②) 또는 하강 에지가 발생한 위치(③)마다 필터 카운터 값이 0으로 클리어되는 것을 알 수 있다. 잡음 필터링 모듈(162)은 루프백 PWM 출력 신호의 한 주기에서 처음 에지가 발생하여 필터 카운트가 클리어된 위치(④)부터 필터링 값이 되는 지점(⑤)까지는 이전 주기의 루프백 PWM 출력 신호 상태를 유지시킨다.
도 3에서 현재 주기의 신호는 하이 상태이고, 이전 주기의 신호는 로우 상태이다. 따라서, 잡음 필터링 모듈(162)은 필터 카운트 값을 하나씩 증가시켜 필터링 값이 될 때 까지 이전 주기인 로우 상태가 유지되도록 한다. 이와 같은 동작을 통해 PWM 출력 신호에서 노이즈를 제거하여, 모니터링 모듈(161)로 전달한다.
다음은, 펄스 폭 변조기(100) 중 모니터링 모듈(161)이 PWM 출력 신호를 모니터링하는 동작 예에 대해 도 4를 참조로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 모듈의 동작 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 펄스 폭 변조기(100)에서 출력되는 신호를 모니터링하기 위해 트리거 발생을 요청하면, 제어부(110)는 트리거 신호를 발생하여 모니터링 모듈(161)로 전달한다.
트리거 신호가 발생되기 전의 모니터링 모듈(161)은 대기 상태(IDLE)를 유지한다. 그러나, 트리거 신호가 발생하면, 준비 상태(READY)로 상태 천이한다.
이와 동시에 잡음 필터링 모듈(162)에서 잡음이 제거된 PWM 출력 신호를 수신한 모니터링 모듈(161)은 PWM 출력 신호가 로우 상태에서 하이 상태로 변화되는 시점에 카운트 상태로 천이한다. 그리고, PWM 출력 신호가 하이 상태를 유지하는 동안 하이 상태를 카운터한다.
PWM 출력 신호가 하이 상태에서 로우 상태로 바뀌면, 모니터링 모듈(161)은 로우 상태를 카운트한다. 그리고 카운트 종료한 하이 카운터를 미리 계산한 예측 하이 카운터와 비교한다(HIGH COMPARE). 즉, 모니터링 모듈(161)은 이미 펄스 생성 요청 신호를 기초로 예측 로우 카운터와 예측 하이 카운터를 계산해 두고 있다. 따라서, PWM 출력 신호의 상태가 변경되어 카운트가 종료된 하이 카운터를 예측 하이 카운터와 비교한다.
그리고, 예측 하이 카운터와 상이한 값을 나타내는 경우(Error Occurs), 모니터링 모듈(161)은 펄스 폭 변조기(100)에 오류가 발생한 것으로 확인하고, 인터럽트 신호를 발생한다. 발생한 인터럽트 신호는 제어부(110)로 전달되어, 사용자가 펄스 폭 변조기(100)에 오류가 발생하였음을 인지하도록 한다.
이상에서 설명한 펄스 폭 변조기(100)를 이용하여 펄스 폭 변조 신호를 모니터링하는 방법에 대해 도 5를 참조로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법에 대한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 펄스 폭 변조기(100)는 사용자로부터 듀티 사이클과 주파수를 포함하는 펄스 생성 요청 신호를 수신하면(S100), 수신한 펄스 생성 요청 신호에 따라 펄스를 생성한다(S101). 펄스 폭 변조기(100)가 듀티 사이클과 주파수를 토대로 펄스 신호를 생성하는 방법은 이미 알려진 것으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
이때, 사용자가 펄스 폭 변조기(100)에서 생성되는 펄스 신호의 오류 검출을 위해 트리거 발생을 요청하면, 펄스 폭 변조기(100)는 트리거 신호를 발생한다(S102). 트리거 신호가 발생되면, 펄스 폭 변조기(100)는 S100 단계에서 수신한 펄스 생성 요청 신호에 포함된 듀티 사이클과 주파수를 토대로 펄스 폭 신호의 로우 카운터와 하이 카운터를 계산한다(S103). 이렇게 계산된 로우 카운터와 하이 카운터를 '예측 로우 카운터'와 '예측 하이 카운터'라 지칭한다.
펄스 폭 변조기(100)는 S101 단계에서 생성한 PWM 출력 신호를 루프백하고(S104), 루프백한 PWM 출력 신호에서 노이즈를 제거한다(S105). S105 단계에서 PWM 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 방법은, 상기 도 3에서 설명한 바와 같이 상승 에지나 하강 에지가 발생한 위치에서는 필터 카운트 값을 0으로 클리어하고, 필터 카운트 값을 하나씩 증가시키면서 필터링 값이 될 때 신호를 노이즈 제거 신호로 출력한다.
노이즈가 제거된 신호를 수신한 펄스 폭 변조기(100)는 상기 도 4에서 설명한 바와 같이 PWM 출력 신호의 하나의 주기마다 하이 상태에 대한 카운터와 로우 상태의 카운터를 계산하면서 신호를 모니터링한다(S106). 그리고 S106 단계에서 계산한 상태 카운터가 S103 단계에서 예측한 상태 카운터와 일치하는지 확인한다(S107).
계산한 상태 카운터와 예측한 상태 카운터가 일치할 경우, 펄스 폭 변조기(100)는 모니터링 절차를 종료한다. 그러나, 두 카운터가 일치하지 않은 경우, 두 카운터가 일치하지 않은 위치에서 인터럽트를 발생하여(S108), 사용자가 펄스 폭 변조기(100)에 오류가 발생하였음을 실시간으로 알 수 있도록 제공한다. 이때, 사용자에게 오류 발생을 알리는 방법은 다양하므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.
다음은, 펄스 폭 변조기(100)에서 출력될 수 있는 다양한 형태의 오류에 대해 도 6을 참조로 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 발생할 수 있는 오류들을 나타낸 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 펄스 폭 변조기(100)는 생략 오류(omission error), 실행 오류(commission error), 카운트 에러(compare error)를 발생할 수 있다.
즉, 모니터링 모듈(161)이 대기 상태(IDLE)를 유지하고 있는 중에 출력이 발생하는 경우, 펄스 폭 변조기(100)에서 의도치 않은 출력이 발생하였다고 판단하여 실행 오류를 발생시킨다.
또한, 트리거 신호가 발생하여 모니터링 모듈(161)이 준비 상태(READY)를 유지하고 있음에도, 잡음 필터링 모듈(162)에서 미리 설정된 시간이 지나도 PWM 출력 신호가 전송되지 않는 경우 등이 발생하면, 펄스 폭 변조기(100)는 동작하지 않고 있다고 판단하여 생략 오류를 발생시킨다.
또한, 모니터링 모듈(161)이 카운트 상태에서 카운트한 PWM 출력 신호의 로우 상태 카운트와 하이 상태 카운트 중 어느 하나의 카운트가 이미 예측한 상태 카운터와 일치하지 않는 경우, 카운트 에러를 발생한다.
다양한 상태에서 발생된 에러에 따라 모니터링 모듈(161)은 인터럽트를 발생시켜 에러가 발생하였음을 사용자에게 알린다. 사용자가 에러에 대한 후속 처리를 수행한 후 오류 해결 신호를 제어부(110)로 입력하면, PWM 모니터링 절차를 새로 실행한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

  1. 펄스 폭 변조 신호를 모니터링하는 펄스 폭 변조기로서,
    듀티 사이클과 신호 주파수를 포함하는 펄스 생성 요청 신호를 수신하는 제어부,
    상기 펄스 생성 요청 신호를 토대로 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 펄스 폭 변조부,
    상기 펄스 폭 변조 신호를 루프백 입력으로 받아 잡음을 필터링하고, 상기 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 예측한 상태 카운터를 이용하여 상기 잡음이 필터링된 펄스 폭 변조 신호의 오류 발생 여부를 모니터링하는 펄스 폭 변조 신호 모니터링부
    를 포함하는 펄스 폭 변조기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 폭 변조 신호 모니터링부는,
    상기 루프백 입력으로 전달되는 펄스 폭 변조 신호에서 노이즈를 제거하는 잡음 필터링 모듈, 그리고
    상기 상태 카운터를 예측하고, 상기 잡음 필터링 모듈에서 노이즈가 제거된 상기 펄스 폭 변조 신호를 상기 예측한 상태 카운터를 이용하여 오류가 발생하였는지 모니터링하는 모니터링 모듈
    을 포함하는 펄스 폭 변조기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 잡음 필터링 모듈은,
    상기 펄스 폭 변조 신호에 대하여 매 클럭 주기마다 미리 설정된 초기 카운트 값으로부터 필터 카운트 값을 증가시키고,
    상기 필터 카운트 값을 상기 펄스 폭 변조 신호에 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하면 상기 초기 카운트 값으로 리셋하는 펄스 폭 변조기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 잡음 필터링 모듈은,
    미리 설정된 임계 주기보다 짧은 주기에 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하면, 노이즈에 의한 상승 에지 또는 하강 에지가 발생한 것으로 판단하여 상기 필터 카운트 값을 초기 카운트 값으로 리셋하는 펄스 폭 변조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 잡음 필터링 모듈은,
    상기 필터 카운트 값이 미리 설정한 필터링 값이 되면, 상기 입력되는 펄스 폭 변조 신호를 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호로 출력하는 펄스 폭 변조기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 펄스 생성 요청 신호에 포함된 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 생성될 신호에 대한 제1 하이 카운터와 제1 로우 카운터를 상기 상태 카운터로 예측하고,
    상기 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호에 대하여 매 클럭 주기마다 제2 로우 카운터 또는 제2 하이 카운터를 계산하는 펄스 폭 변조기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 예측한 제1 하이 카운터와 계산한 제2 하이 카운터, 또는 상기 예측한 제1 로우 카운터와 계산한 제2 로우 카운터를 비교하고,
    상기 제1 하이 카운터와 제2 하이 카운터, 또는 상기 제1 로우 카운터와 제2 로우 카운터 중 어느 하나가 일치하지 않으면, 상기 펄스 폭 변조 신호에 오류가 발생한 것으로 모니터링하는 펄스 폭 변조기.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 펄스 폭 변조부에서 생성된 펄스 폭 변조 신호를 목적지 시스템으로 출력할 핀에 부여된 포트 정보에 따라 상기 핀으로 전달되도록 매핑하는 포트 매퍼, 그리고
    상기 포트 매퍼에서 매핑된 핀을 포함하며, 상기 펄스 폭 변조 신호를 상기 목적지 시스템으로 전달하는 복수의 핀들
    을 더 포함하는 펄스 폭 변조기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 핀들을 통해 출력되는 펄스 폭 변조 신호를 수신하고, 상기 수신한 펄스 폭 변조 신호가 상기 잡음 필터링 모듈로 루프백 입력되도록 매핑하는 잡음 필터 매퍼
    를 더 포함하는 펄스 폭 변조기.
  10. 펄스 폭 변조기가 펄스 폭 변조 신호를 모니터링하는 방법으로서,
    입력되는 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계,
    상기 듀티 사이클과 신호 주파수를 토대로 제1 로우 상태 카운터와 제1 하이 상태 카운터를 포함하는 제1 상태 카운터를 예측하는 단계,
    상기 생성한 펄스 폭 변조 신호를 루프백 입력으로 수신하면, 상기 펄스 폭 변조 신호로부터 노이즈를 제거하는 단계, 그리고
    노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호의 제2 로우 상태 카운터와 제2 하이 상태 카운터를 각각 포함하는 제2 상태 카운터를 계산하고, 계산한 상기 제2 상태 카운터와 예측한 상기 제1 상태 카운터를 비교하여 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호의 오류 발생 여부를 확인하는 단계
    를 포함하는 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 노이즈를 제거하는 단계는,
    상기 루프 백 입력으로 수신한 상기 펄스 폭 변조 신호에 대하여, 매 클럭 주기마다 미리 설정된 초기 카운트 값으로부터 필터 카운트 값을 증가시키는 단계, 그리고
    미리 설정된 임계 주기보다 짧은 주기에 상승 에지 또는 하강 에지가 발생하면, 노이즈가 삽입된 것으로 확인하여 상기 초기 카운트 값으로 리셋하는 단계
    를 포함하는 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필터 카운트 값을 증가시키는 단계 이후에,
    상기 필터 카운트 값이 미리 설정한 필터링 값이 되면, 상기 수신한 펄스 폭 변조 신호를 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호로 출력하는 단계
    를 포함하는 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 펄스 폭 변조 신호의 오류 발생 여부를 확인하는 단계는,
    상기 제1 하이 상태 카운터와 상기 제2 하이 상태 카운터, 또는 상기 제1 로우 상태 카운터와 상기 제2 로우 상태 카운터를 비교하는 단계,
    상기 제1 하이 상태 카운터와 상기 제2 하이 상태 카운터, 또는 상기 제1 로우 상태 카운터와 상기 제2 로우 상태 카운터 중 어느 하나가 일치하지 않으면, 상기 노이즈가 제거된 펄스 폭 변조 신호에 오류가 발생한 것으로 판단하는 단계
    를 포함하는 펄스 폭 변조 신호 모니터링 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05266601A (ja) * 1992-03-23 1993-10-15 Sony Corp パルス幅変調信号復調装置
KR20120121508A (ko) * 2011-04-27 2012-11-06 주식회사 동운아나텍 스위칭 모드 전원공급장치 및 그의 제어 방법

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