WO2009123054A1 - スイッチング制御装置 - Google Patents

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WO2009123054A1
WO2009123054A1 PCT/JP2009/056294 JP2009056294W WO2009123054A1 WO 2009123054 A1 WO2009123054 A1 WO 2009123054A1 JP 2009056294 W JP2009056294 W JP 2009056294W WO 2009123054 A1 WO2009123054 A1 WO 2009123054A1
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pulse
time
turn
period
modulation processing
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PCT/JP2009/056294
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English (en)
French (fr)
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偉文樹 森
佳央 山田
正志 光野
春夫 小林
寿男 杉山
Original Assignee
国立大学法人群馬大学
旭化成東光パワーデバイス株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators

Definitions

  • the present invention relates to a switching control device that drives a switching element in a power supply device and a motor control device that use an output voltage or output current generated in a switching operation, and more specifically, switching noise generated by the switching operation.
  • the present invention relates to a technique for spreading the frequency spectrum of a wide range and reducing the noise level at a specific frequency.
  • the switching type power supply device and motor control device have the advantage of lower power loss than the serial control method.
  • switching noise is generated in the switching operation, and the switching noise adversely affects other electronic devices and electronic devices.
  • a switching power supply is installed near an audio device such as a radio that emits voice, music, or melody as an electronic device, switching noise generated from the power supply is superimposed on the voice, music, or melody. In some cases, the sound quality of the sound emitted from the audio device is deteriorated.
  • FIG. 11 shows an example of the configuration of a switching control device for suppressing the noise level of a specific frequency by spreading the frequency spectrum of switching noise and a power supply device incorporating the switching control device.
  • reference numeral 1 denotes a detector, which includes a switching control device 2 on the output side, and a driver 3 is disposed on the output side of the switching control device 2.
  • a step-down DC / DC converter 5 is interposed between the driver 3 and the load 4.
  • the step-down DC / DC converter 5 includes a switching transistor Q1 and a choke coil L1 connected in series between the power supply line Vcc and the load 4, and a rectifying transistor Q2 connected between one end of the choke coil L1 and the ground.
  • the smoothing capacitor C1 is connected between the other end of the choke coil L1 and the ground.
  • a detector 1, a switching control device 2, and a driver 3 are installed to operate the step-down DC / DC converter 5.
  • the detector 1 operates to detect an output voltage supplied from the step-down DC / DC converter 5 to the load 4 and to supply a feedback signal corresponding to the output voltage to the switching control device 2.
  • the switching control device 2 operates to generate a pulse signal having an on-duty cycle and a duty ratio (hereinafter simply referred to as “on-duty cycle”) according to the input feedback signal.
  • the driver 3 operates so as to turn on or off the switching transistor Q1 and the rectifying transistor Q2 in accordance with the pulse signal.
  • the switching control device 2 shown in FIG. 11 will be described in more detail.
  • the switching control device 2 includes a pulse width modulation processing means (PWM) 2a and a pulse cycle operation processing means 2b inside thereof.
  • the pulse width modulation processing means (PWM) 2a is processing means for setting the on-duty cycle of the pulse signal in accordance with the signal supplied from the detector 1.
  • the pulse cycle manipulation processing means 2b is a processing means for manipulating the cycle of the pulse waveform according to a predetermined waveform pattern so that two or more pulses having different periods are mixed in a predetermined number of continuous pulse waveforms.
  • the pulse signals generated through the pulse width modulation processing means (PWM) 2a and the pulse period manipulation processing means 2b have waveforms shown in FIGS. 12A and 12B, for example.
  • the pulse signal shown in FIG. 12A consists of a combination of three pulses T1, T2 and T3 in a series of pulse signal periods T4.
  • Each high-value period of the three pulses T1, T2, and T3 has a length corresponding to the feedback signal supplied from the detector 1 and the period of each of the pulses T1, T2, and T3.
  • T2 and T3 have the same on-duty cycle, for example, 50 (%).
  • the period of each of the pulses T1, T2, and T3 is operated according to a predetermined waveform pattern, the pulse T1 is shorter than the pulse T2, and the pulse T3 is set to have the same length as the pulse T2. Yes.
  • the pulse signal shown in FIG. 12B is also composed of a combination of three pulses T6, T7 and T8 in a series of pulse signal periods T5, and the high value period of each pulse T6, T7 and T8 is shown in FIG. 12A. Similar to each pulse T1, T2, T3, it has a length corresponding to the signal supplied from the detector 1 and the period of each pulse T6, T7, T8, and each has the same on-duty cycle, for example 50 (%). It is set to length. However, the period of each pulse T6, T7, and T8 is operated according to a waveform pattern different from that shown in FIG. 12A. The period of pulse T6 is shorter than that of pulse T7, and the period of pulse T8 is also longer than that of pulse T7. Is set to be shorter. As a result, the period of a series of pulse signals generated according to each pattern, that is, the pattern periods T4 and T5 are set to have different lengths for each waveform pattern.
  • the switching element that is, the switching transistor Q1 shown in FIG. 11 is turned on when the level of each pulse T1, T2, T3 is high, and is turned off when the level is low. Therefore, when the switching transistor Q1 is operated by a series of pulse signal waveforms shown in FIG. 12A, that is, a pulse signal having a waveform pattern, pulses having different periods, for example, pulses T1 and T2 shown in FIG. 12A are mixed in the waveform pattern. Therefore, the operation cycle of the switching transistor Q1 varies. That is, the spectrum of the switching frequency is spread. Along with this, the frequency spectrum of switching noise is also spread, and the noise level at a specific frequency is reduced.
  • the switching transistor Q1 is driven only by the pulse signal having the waveform pattern shown in FIG. 12A, the turn-off time of the pulse that continues before and after that, that is, the interval between the falling edges of the pulse in the specific on-duty cycle is the pattern period T4.
  • the noise level of the switching noise at a specific frequency is increased by a fraction of an integer. Therefore, when the waveform pattern is switched according to the on-duty cycle, specifically, when switching from the waveform pattern of FIG. 12A to FIG. 12B, the lengths of the pattern periods T4 and T5 are different, and the specific frequency at a specific on-duty cycle. It becomes possible to prevent the noise level of the switching noise from increasing.
  • the waveform pattern is not switched.
  • different shift times ⁇ 0 to ⁇ 2 may be provided for the turn-on times between the pulse waveforms T9 to T16 in the pattern periods T17 and T17.
  • FIG. 13A shows a waveform pattern before the shift times ⁇ 0 to ⁇ 2 are provided.
  • the processing means for providing a plurality of types of shift times in the pulse turn-on time is referred to herein as pulse position modulation processing means (Pulse Position Modulation).
  • the pulse position modulation processing means (PPM) 2c is driven after the pulse period manipulation processing means 2b is driven as shown in FIG.
  • the pulse position modulation processing means (PPM) 2c is necessary in the switching controller 2 as shown in FIG. A simple configuration is provided.
  • the delay circuit or the like is provided on the output side of the switching control device 2, the front stage of the driver 3, or the driver 3 It may be arranged in.
  • the pulse width modulation processing means (PWM) 2a, the pulse cycle operation processing means 2b, and the pulse position modulation processing means (PPM) 2c are configured with a processing function such as a microcomputer.
  • FIG. 15 shows a specific hardware configuration of the switching control device 2 at that time.
  • the switching control device 2 shown in FIG. 15 includes an A / D conversion unit 2A, a calculation unit 2B, and a memory 2C.
  • the memory 2C stores data necessary for forming a waveform pattern and data for setting a shift time in advance.
  • the A / D converter 2A converts the analog signal supplied from the detector 1 into a digital signal and outputs it.
  • the calculation unit 2B reads the data stored in the memory 2C in a timely manner, and generates a pulse signal having a predetermined waveform pattern according to the data.
  • the calculation unit 2B simultaneously performs an operation of taking in the digital signal generated by the A / D conversion unit 2A in a timely manner and setting the high value period of each pulse to a length corresponding to the digital signal.
  • a pulse signal having a waveform pattern as shown in FIG. 13 is input from the switching control device 2 to the driver 3.
  • the pulse period manipulation processing means 2b shown in FIG. 14 is for manipulating the period of the pulse waveform according to a predetermined pattern so that pulse waveforms with different periods are mixed in a predetermined number of continuous pulse waveforms. .
  • the purpose of this pulse cycle operation processing means 2b is to vary the operating cycle of the switching element and to spread the frequency spectrum of the switching frequency and switching noise. In order to achieve this object, it is only necessary to mix pulse waveforms with different periods in a predetermined number of continuous pulse waveforms, and even if the period of the pulse waveform is manipulated randomly without following the waveform pattern. Good.
  • Processing means for randomly manipulating the period of the pulse waveform is referred to as asynchronous modulation processing means (Asynchronous Modulation), and research results are reported in Non-Patent Document 1 for this asynchronous modulation processing means (ASM).
  • Asynchronous Modulation asynchronous modulation processing means
  • the pulse position modulation processing means (PPM) 2c is applied instead of switching the waveform pattern.
  • PWM pulse width modulation processing means
  • ASM asynchronous modulation processing means
  • the frequency spectrum of the switching noise can be effectively diffused by the synergistic effect of each function of the means (PPM) 2c.
  • PPM pulse position modulation processing means
  • the longest shift time ⁇ 0 to ⁇ 2 in the turn-on time of each pulse T9 to T16 is the shift time ⁇ 2.
  • the shift time ⁇ 2 In order to sufficiently spread the frequency spectrum of switching noise and reduce the noise level at a specific frequency, it is desirable to lengthen the shift time ⁇ 2 and increase the number of types of shift time set.
  • the shift time ⁇ 2 is set to 1 ⁇ 2 of the pulse T9, the on-duty cycle of the pulse signal at this time must be 50 (%) or less. This is because when the on-duty cycle exceeds that, the high-value periods of the previous pulse T9 and the subsequent pulse T10 overlap, and the on-duty cycle in the pulses T9, T10 and the pattern period T17 deviates from the original values.
  • An object of the present invention is to provide a switching control device capable of obtaining a pulse signal having an on-duty cycle of 50 (%) or more even when set to / 2.
  • a switching control device including pulse width modulation processing means for determining a duty ratio of a pulse signal for the switching element in accordance with an output from the switching element.
  • a switching means connected to the pulse width modulation processing means for setting the first code or the second code, an asynchronous modulation processing means operating when the switching means sets the first code, First and second pulse position modulation processing means that operate when the switching means sets the second code, and the asynchronous modulation processing means sets a first operation period different from a reference period.
  • the first pulse position modulation processing means calculates the first shift time of the second operation period and the on period of the pulse signal that are the same as the reference period when the duty ratio is 0% or more and 50% or less. And setting a second turn-on time and a second turn-off time of the pulse signal based on the operation cycle, the duty ratio, and the first shift time, and the second pulse position modulation processing means.
  • the second operation period that is the same as the reference period and the second shift time of the off period of the pulse signal are set, and the operation period
  • the third turn-on time and the third turn-off time of the pulse signal are set based on the duty ratio and the second shift time.
  • the switching control device can generate a pulse signal in which a pulse signal from the asynchronous modulation processing means (ASM) and a pulse signal from the pulse position modulation processing means (PPM) are mixed.
  • ASM asynchronous modulation processing means
  • PPM pulse position modulation processing means
  • the functioning pulse position modulation processing means has two systems, the turn-on time is changed so that the first pulse position modulation processing means shifts the ON period, and then the OFF period is shifted by the second pulse position modulation processing means.
  • the turn-off time is changed so that the first pulse position modulation processing means functions when the on-duty cycle (duty ratio) is 50 (%) or less, and the on-duty cycle (duty ratio) is 50 ( %)),
  • the second pulse position modulation processing means is made to function to There is an effect that tee cycle (duty ratio) can be prevented from being limited by the shift time.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a switching control device according to the present invention and a power supply device incorporating the same.
  • FIG. 2A is a pulse waveform diagram obtained by functioning asynchronous modulation processing means (ASM) provided in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 2B is a pulse waveform diagram obtained by functioning the first pulse position modulation processing means (PPM1) provided in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 2C is a pulse waveform diagram obtained by functioning the second pulse position modulation processing means (PPM2) provided in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the switching control apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is an operation timing chart in each component shown in FIG. FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of computation and data processing that operate in the computation unit shown in FIG.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between the feedback signal VFB and the duty ratio D in the operation of the arithmetic unit shown in FIG.
  • FIG. 7A is a flowchart showing a specific processing flow of the ASM processing routine, which is an operation in the asynchronous modulation processing means (ASM) according to the present invention.
  • FIG. 7B is an operation in the asynchronous modulation processing means (ASM) according to the present invention, and is a waveform diagram of pulses obtained thereby.
  • FIG. 8A is a flowchart showing a specific processing flow of the PPM1 processing routine, which is an operation in the first pulse position modulation processing means (PPM1).
  • PPM1 pulse position modulation processing means
  • FIG. 8B is an operation in the first pulse position modulation processing means (PPM1), and is a waveform diagram of pulses obtained thereby.
  • FIG. 9A is a flowchart showing a specific processing flow of the PPM2 processing routine, which is an operation in the second pulse position modulation processing means (PPM2).
  • FIG. 9B is an operation in the second pulse position modulation processing means (PPM2), and is a waveform diagram of pulses obtained thereby.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the flow of specific processing performed by the pulse generator in the switching control apparatus according to the present invention.
  • FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a conventional switching control device and a power supply device incorporating the same.
  • FIG. 12A is a waveform diagram showing an example of a waveform pattern formed by a pulse period manipulation process in a conventional switching control device.
  • FIG. 12B is a waveform diagram showing an example of a waveform pattern formed by a pulse period manipulation process in a conventional switching control device.
  • FIG. 13 is a waveform diagram showing an example of a waveform pattern when a shift time is provided for the turn-on time of each pulse waveform in the prior art.
  • FIG. 14 is a circuit configuration diagram showing a configuration in which a configuration of a pulse position modulation (PPM) processing operation is added in order to provide a shift time, which is a conventional switching control device.
  • FIG. 15 is a block diagram showing an example of the configuration of a switching control device in the prior art.
  • PPM pulse position modulation
  • FIG. 1 shows the configuration of a switching control device 6A according to the present invention and a power supply device incorporating the same. Except for the part of the switching control device 6A, the power supply device according to the present invention and the power supply device according to the prior art have the same configuration, where the power supply device 6 is the detector 1, the switching control device 6A, the driver 3, and a step-down DC / DC converter 5 and a load 4 are provided on the output side of the driver 3 as in the prior art.
  • the switching control device 6A shown in FIG. 1 has an arithmetic unit 8 having an arithmetic processing function as shown in FIG. 3, and realizes the following functions of the processing means through the arithmetic processing in the arithmetic unit 8.
  • a pulse width modulation process is performed by a pulse width modulation processing means (PWM) 2a shown in FIG. 1 which receives a feedback signal corresponding to an output from the detector 1 and determines an on-duty cycle of the pulse signal.
  • PWM pulse width modulation processing means
  • the switch switching means 2d and the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e and the pulse position are processed.
  • the modulation processing means (PPM) is selected at random and branched, and when the pulse position modulation processing means (PPM) is selected, the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f and the second pulse position modulation Branch processing for selecting the processing means (PPM2) 2g according to the on-duty cycle is performed.
  • Asynchronous modulation processing means (ASM) 2e When the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e is selected by the branch processing by the switch switching means 2d described above, the operation cycle is set to a period different from the reference cycle, and the turn-off according to the operation cycle and the on-duty cycle is set.
  • Asynchronous modulation processing means (ASM) 2e functions to set the time.
  • the operation period is set to the same period as the reference period, and the shift time of the on period is set.
  • the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f that sets and sets the turn-on time and the turn-off time according to the operation period, shift time, and on-duty cycle functions.
  • the operation period is set to the same period as the reference period, and the shift time of the off period is set. Then, the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g for setting the turn-off time and the turn-on time according to the operation period, shift time and on-duty cycle functions.
  • the pulse waveform formed through the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e, the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f, or the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g is used as a pulse signal. It is supplied to the driver 3.
  • the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e that functions inside the switching control device 6A shapes a pulse waveform as shown in FIG. 2A.
  • 2A to 2C are formed by the pulse width modulation processing means (PWM) 2a, then the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e, the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f,
  • PWM pulse width modulation processing means
  • PPM1 first pulse position modulation processing means
  • T0 is a reference period and corresponds to the reference period.
  • the pulse waveform shown by the solid line in FIG. 2A shows the shape of the pulse waveform input to the driver 3 after the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e functions.
  • a pulse waveform indicated by a solid line obtained by causing the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e to function has an operation cycle T18 of a period different from the reference cycle T0, and the end of the cycle is the difference between the reference cycle T0 and the operation cycle T18. It is getting faster.
  • the turn-on time when the pulse waveform rises from a low value to a high value is the same, but the turn-off time when the pulse waveform falls from a high value to a low value is shortened according to the ratio of the operation cycle T1 and the reference cycle T0.
  • the frequency spectrum of the pulse itself is spread by changing the operation cycle T18. Further, by shortening the turn-off time according to the ratio of the operation cycle T18 and the reference cycle T0, the on-duty cycle set before the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e functions can be saved. It has become.
  • the operation cycle T18 is set to a period different from the reference cycle T0.
  • the turn-off time is set according to the operation cycle T18 and the on-duty cycle. Based on these two set values, the pulse waveform has a high value at the start of the cycle, the pulse waveform has a low value when the turn-off time has elapsed from the start of the cycle, and the cycle ends at the end of the operation cycle T18. If the pulse waveform is shaped, the pulse waveform shown by the solid line in FIG. 2A can be obtained.
  • the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f functioning inside the switching control device 6A shapes a pulse waveform as shown in FIG. 2B.
  • the broken line shown in FIG. 2B indicates the pulse waveform of the reference pulse T0, and the solid line indicates the pulse waveform input to the driver 3 after the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f is activated.
  • the operation cycle T19 is the same as the reference cycle T0, and the ON period is also the same as the reference pulse. However, the difference is that the turn-on time when the pulse waveform rises from a low value to a high value is shifted from the turn-on time when the pulse waveform falls from a high value to a low value.
  • the ON period set before the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f functions before it functions. The duty cycle is saved.
  • the interval between the pulse waveform before and after the turn-on time and the turn-on time change according to the shift amount of the turn-on time, that is, the shift time.
  • the three pulse waveforms including the pulse waveform and the pulse waveforms before and after the pulse waveform form one waveform pattern having a total period three times the reference period T0.
  • the period is the same as the period of each pulse waveform is changed. For example, when the turn-on time of the central pulse waveform of three consecutive pulse waveforms changes as shown in FIG.
  • the period of the subsequent pulse waveform is the reference period Although it is the same as T0, the period of the previous pulse waveform is longer, and the period of the central pulse waveform is shorter. As a result, the frequency spectrum of the pulse waveform is spread.
  • the operation period T19 is first set to the same period as the reference period T0, The shift time is set randomly or according to a predetermined pattern. Then, a turn-on time and a turn-off time are set according to the shift time. Based on these set values, the pulse becomes low at the start of the cycle, high at the end of the turn-on time, low at the end of the turn-off time, and ended at the end of the operating cycle T19. If the waveform is shaped, the pulse waveform shown by the solid line in FIG. 2B can be obtained.
  • the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g functioning inside the switching control device 6A shapes a pulse waveform as shown in FIG. 2C.
  • the broken line in FIG. 2C indicates the shape of the reference pulse, and the solid line indicates the shape of the pulse waveform input to the driver 3 after the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g functions. Since the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g is selected in a high range of the on-duty cycle, the pulse waveform shown in FIG. 2C has an inverse relationship between the on period and the off period in FIG. 2B. It has become.
  • the operation period T20 is the same as the reference period T0, and the off period or the on period is also the same as the reference pulse.
  • the difference is that the turn-off time at which the pulse waveform falls from a high value to a low value is shifted, and the pulse waveform rises again from a low value to a high value when the same off period as that of the reference pulse has elapsed, that is, is turned on.
  • the on-duty set before the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g functions before it functions. The cycle is saved.
  • the interval between the turn-off times of the pulse waveforms before and after the turn-off time changes according to the shift time of the turn-off time.
  • PPM1 2f this is equivalent to having the period equivalently changed for each pulse.
  • the frequency spectrum of the pulse is spread.
  • the operation cycle T20 is set to the same period as the reference cycle T0, and the shift time of the off period Set. Then, a turn-off time and a turn-on time are set according to the shift time. Based on these set values, the pulse waveform becomes high at the start of the cycle, becomes low when the turn-off time elapses, becomes high again when the turn-on time elapses, and the cycle ends when the operation cycle T20 elapses. If the pulse waveform is shaped into a pulse waveform, the pulse waveform shown by the solid line in FIG.
  • the maximum value of the turn-on time shift time is set to 1 ⁇ 2 of T19 (reference period T0). At this time, it is possible to change the on-duty cycle of the pulse waveform within a range of 0 to 50 (%).
  • the pulse waveform of FIG. 2C obtained by the function of the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g the maximum value of the shift time of the turn-off time is set to 1 ⁇ 2 of T20 (reference period T0). The on-duty cycle of the pulse waveform can be changed within a range of 50 to 100 (%).
  • the switching control device 6A uses the functions of the two first and second pulse position modulation processing means (PPM1) (PPM2) 2f and 2g, and performs these two processes according to the on-duty cycle.
  • PPM1 pulse position modulation processing means
  • PPM2 pulse position modulation processing means
  • the switching control device 6A is specifically configured with the configuration shown in FIG. In FIG. 3, the switching control device 6 ⁇ / b> A includes an A / D conversion unit 7, a calculation unit 8, a register unit 9, and a pulse generation unit 10 therein.
  • the switching control device 6A operates as follows.
  • the A / D converter 7 converts the feedback signal input from the detector 1 to the switching control device 6A from an analog value to a digital value.
  • the calculation unit 8 includes a pulse width modulation processing means (PWM) 2a, a switch switching means 2d, an asynchronous modulation processing means (ASM) 2e, a first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f, and a second
  • the pulse position modulation processing means (PPM2) 2g is provided in software or hardware, receives a digital feedback signal from the A / D converter 7, and receives pulse width modulation processing means (PWM) 2a, asynchronous.
  • the modulation processing means (ASM) 2e, the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f, and the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g manage the functions of calculation and data processing.
  • the register unit 9 receives the data obtained from the calculation and data processing function from the calculation unit 8 and holds the data.
  • the pulse generation unit 10 reads the data held in the register unit 9 immediately before the start of the period of the pulse waveform, in other words, immediately before the start of the generation operation of one pulse waveform, and according to the data Asynchronous modulation processing means (ASM) 2e, first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f after the pulse waveform is set to a high value or low value and the desired pulse waveform, ie, pulse width modulation processing means (PWM) 2a functions, or The second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g generates a functioning pulse.
  • ASM Asynchronous modulation processing means
  • PPM1 pulse position modulation processing means
  • PWM pulse width modulation processing means
  • PPM2 pulse position modulation processing means
  • the operating frequency of the switching element that is, the switching frequency has been increased, and the period of the pulse waveform has been shortened accordingly.
  • the calculation processing time becomes a length that cannot be ignored compared to the period of the pulse waveform due to the shortening of the cycle, the operations of the calculation unit 8 and the pulse generation unit 10 are caused to function in parallel.
  • FIG. 4C it is assumed that the pulse generation unit 10 starts a pulse generation operation at a predetermined time ts1. After the operation starts, the pulse generation unit 10 reads data from the register unit 9 and generates a pulse waveform according to the data.
  • the calculation unit 8 is also configured to start the operation after the time ts1.
  • the calculation unit 8 receives a digital feedback signal from the A / D conversion unit 7 and receives pulse width modulation processing means (PWM) 2a.
  • the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e, the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f, and the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g are responsible for calculation and data processing.
  • the register unit 9 receives the data obtained from the calculation and data processing function from the calculation unit 8 and holds the data. Incidentally, the data obtained here is input to the register unit 9 when the operation and data processing functions are completed. Thereafter, as shown in FIG.
  • the calculation unit 8 is in a standby state until a time ts2 when the next pulse generation operation is started. In this way, if the calculation unit 8 and the pulse generation unit 10 are simultaneously operated in parallel, the generation of the pulse signal is not affected even if the calculation processing time is increased.
  • the pulse generation unit 10 takes some time for the pulse generation unit 10 to read the data, start the pulse generation operation, and output the pulse waveform generated as a result. However, since the time is shorter than the calculation processing time in the calculation unit 8, it may be ignored. Incidentally, the time depends on the selection result of the switch switching means 2d, the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e, the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f, or the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g. Unlike the calculation processing time that is alternatively performed, it can be easily made almost constant each time. If the period of the pulse waveform is corrected in advance only for that time, it can be ignored.
  • ASM asynchronous modulation processing means
  • PPM1 first pulse position modulation processing means
  • PPM2 second pulse position modulation processing means
  • FIG. 5 is an operation routine showing the operation of the calculation unit 8 and shows a flow of specific calculation and data processing operation (hereinafter simply referred to as “processing operation”).
  • processing operation When the arithmetic processing operation is started in step 1, a VFB input processing operation for fetching the digitized feedback signal VFB from the A / D conversion unit 7 is performed in step 2, and according to the magnitude of the value of the feedback signal in step 3 A duty ratio setting processing operation for determining the duty ratio D is sequentially performed.
  • the duty ratio setting processing operation for example, the duty ratio is set according to the feedback signal based on the relationship between the feedback signal VFB and the duty ratio D as shown in FIG.
  • a random variable setting processing operation in step 4 and a modulation method selection processing operation in step 5 are sequentially performed.
  • the random variable A set in the random variable setting processing operation 1 takes a code of “0” or “1”, and the modulation method selection processing operation has a processing operation flow according to the code of the random variable A. Divide. For example, when the random variable A is “0”, the processing operation proceeds in the direction of the ASM processing routine by the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e shown in step 6, and when the random variable A is “1”, the first and second The processing operation is advanced in the direction of the PPM selection processing operation by the pulse position modulation processing means (PPM1) (PPM2) 2f, 2g.
  • PPM1 pulse position modulation processing means
  • the PPM selection processing operation further divides the flow of the processing operation according to the duty ratio D. Specifically, when the duty ratio D is 50 (%) or less, the processing operation proceeds in the direction of the PPM1 processing routine by the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f in step 8, and the duty ratio D is 50 ( %)), The processing operation is advanced in the direction of the PPM2 processing routine by the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g in step 9.
  • PPM2 pulse position modulation processing means
  • the ASM processing routine in step 6 is the processing operation flow shown in FIG. 7A.
  • an asynchronous modulation processing operation starts in step 11 shown in FIG. 7A.
  • the random variable setting processing operation and the operation cycle setting processing operation are sequentially performed.
  • This random variable setting process operation is to set the random variable B to a value selected randomly and alternatively from a plurality of values, and the operation cycle setting process operation is performed according to the value of the random variable B.
  • the operation cycle is changed.
  • the random variable B is set to one of “0”, “1”, “2”, and “3”.
  • the operation period is set to a period obtained by multiplying the reference period T0 by 1/8 and the random variable B, that is, a period shorter than the reference period T0 by T0 ⁇ 1/8 ⁇ B.
  • step 14 the processing operation for setting the standard turn-off time is performed in step 14.
  • the standard turn-off time t1 is obtained and set from the operation cycle set in the processing operation for setting the operation cycle and the duty ratio D set in the processing operation for setting the duty ratio.
  • the processing operation for outputting the calculation data is performed in step 15.
  • This calculation data output processing operation includes all set values set in the processing operations of FIGS. 5 and 7A after the calculation processing operation starts, for example, duty ratio D, random variable A, operation cycle, and
  • the standard turn-off time t1 is transmitted as data to the register unit 9 shown in FIG. After performing this operation data output processing operation in step 15, the ASM processing routine ends in step 16.
  • Step 11 to Step 16 In the flow from Step 11 to Step 16 from the start of the arithmetic processing to the end of the arithmetic processing, the processing operations from Step 1 to Step 5 shown in FIG. 5 and the processing operations from Step 11 to Step 16 shown in FIG. If the pulse waveform is generated based on the data set in these processing operations, the result is as shown in FIG. 7B.
  • Each pulse waveform shown in FIG. 7B shows a case where the random variable B is set to “0”, “1”, “2”, and “3”, respectively. Accordingly, the operation period and the length of the standard turn-off time t1 also change.
  • the PPM1 processing routine shown in step 8 in the processing operation flow of FIG. 5 becomes the processing operation flow shown in FIG. 8A.
  • the processing operation for setting the operation cycle in step 18 and the processing operation for setting the standard turn-off time in step 19 are sequentially performed.
  • the processing operation for setting the operation cycle is to set the operation cycle to the reference cycle T0, and the processing operation for setting the standard turn-off time is obtained by obtaining the standard turn-off time t1 from the operation cycle and the duty ratio D obtained earlier. To do.
  • a random variable setting processing operation is sequentially performed in step 20 and a shift time setting processing operation is performed in step 21.
  • This random variable setting processing operation is to set the random variable B to a value selected randomly and alternatively from among a plurality of values.
  • the shift time setting processing operation is the random variable B in step 21.
  • the shift time ts of the on period of the pulse waveform is set according to the value of.
  • the random variable B is set to one of “0”, “1”, “2”, and “3”.
  • the shift time ts is set to a period of a size obtained by multiplying the reference period T0 by 1/8 and the random variable B, that is, T0 ⁇ 1/8 ⁇ B.
  • a correction turn-on time setting processing operation is performed in step 22 and a correction turn-off time setting processing operation is sequentially performed in step 23.
  • the modified turn-on time t2 is set to the shift time ts so that the on-period of the pulse waveform is shifted by the shift time ts, and the modified turn-off time t3. Is set to a value obtained by increasing the shift time ts from the standard turn-off time t1.
  • the corrected turn-on time t2 is set to a value increased from 0 by a shift time ts of a predetermined time from the top to the bottom as shown by the pulse waveform in FIG. 8B.
  • step 24 the processing operation for the calculation data output is performed in step 24.
  • This calculation data output processing operation includes all the set values set by the processing operations of FIGS. 5 to 8A since the calculation processing operation started, specifically, the duty ratio D, the random variable A, the operation cycle, The corrected turn-on time t2 and the corrected turn-off time t3 are transmitted to the register unit 9 as data. After this calculation data output processing operation has been performed, the PPM1 processing routine ends in step 25.
  • each processing operation from step 1 to step 5 and step 7 in FIG. 5 and each processing operation from step 17 to step 25 in FIG. shows the result as shown in FIG. 8B.
  • Each pulse waveform in FIG. 8B shows the case where the random variable B is set to any one of “0”, “1”, “2”, and “3” from the top to the bottom. .
  • the PPM2 processing routine in the processing operation shown in step 9 of FIG. 5 has a processing operation flow as shown in FIG. 9A.
  • the processing operation for setting the operation cycle in step 27 and the processing operation for setting the standard turn-off time in step 28 are sequentially performed.
  • the processing operation for setting the operation cycle is to set the operation cycle to the reference cycle T0, and the processing operation for setting the standard turn-off time is obtained by obtaining the standard turn-off time t1 from the operation cycle and the duty ratio D obtained earlier. To do.
  • the random variable setting processing operation in step 29 and the shift time setting processing operation in step 30 are sequentially performed.
  • This random variable setting processing operation sets the random variable B to a value selected randomly and alternatively from a plurality of values
  • the shift time setting processing operation sets the random variable B to the value of the random variable B.
  • the shift time ts of the pulse OFF period that is, the shift amount is set.
  • the random variable B is set to one of “0”, “1”, “2”, and “3”.
  • the shift time ts is set to a period having a size obtained by multiplying the reference period T0 by 1/8 and the random variable B.
  • the processing operation for setting the modified turn-off time in step 31 and the processing operation for setting the modified turn-on time in step 32 are sequentially performed.
  • the modified turn-off time t4 is reduced from the standard turn-on time t1 by the shift time ts so that the OFF period of the pulse waveform is shifted by the shift time ts. It is set to a value, and the corrected turn-on time t5 is set to a value obtained by subtracting the shift period ts from the operation cycle.
  • the operation cycle shown at the top of FIG. 9B is the same as the corrected turn-on time t5.
  • the calculation data output processing operation includes all set values set by the processing operations of FIGS. 5 to 9A after the calculation processing starts, that is, the duty ratio D, the random variable A, the operation cycle, and the corrected turn-off time t4. , And the corrected turn-on time t5 is transmitted as data to the register unit 9.
  • the PPM2 processing routine is ended in step 34.
  • each processing operation from step 1 to step 5 and step 7 in FIG. 5 and each processing operation from step 26 to step 34 in FIG. shows a case where the random variable B is set to any one of “0”, “1”, “2”, and “3” from the top to the bottom.
  • the pulse generation unit 10 configured in the switching control device 6A generates a pulse waveform based on each data obtained by the arithmetic processing operation in the arithmetic unit 8 and then held in the register unit 9.
  • FIG. 10 shows a flow of specific processing operations performed in the pulse generation unit 10.
  • the pulse generation processing operation is started in step 35, the data held in the register unit 9 is read in the data input processing operation of step 36.
  • a modulation system confirmation processing operation is performed in step 37.
  • the flow of the processing operation is divided according to the code of the random variable A in the read data. For example, when the random variable A is “0”, the processing operation is advanced in the direction of the output signal setting processing operation in step 38, and when the random variable A is “1”, the processing is performed in the direction of the PPM confirmation processing operation in step 39. Advance the movement.
  • the processing operation for PPM confirmation further divides the flow of the processing operation according to the duty ratio D.
  • the duty ratio D is 50 (%) or less
  • the processing operation proceeds in the direction of the output signal setting processing operation of step 40
  • the duty ratio D exceeds 50 (%) the output signal setting processing operation of step 41 is performed.
  • the processing operation proceeds in the direction.
  • step 38 When processing proceeds in the direction of the output signal setting processing operation in step 38 in accordance with the sign of the random variable A, first, the output signal setting processing operation in step 38 is performed and the output signal DRV is set to “1”. Is set. Here, when the output signal DRV is “1”, the pulse waveform has a high value, and when it is “0”, the pulse waveform has a low value.
  • a time count processing operation is performed in step 42. This time count processing operation stops the transition to the next processing operation until the time t reaches the standard turn-off time t1 from 0.
  • the output signal setting processing operation is subsequently performed in step 43, and the output signal DRV is set to “0”.
  • the time count processing operation is performed. This time count processing operation stops the transition to the next processing operation until the time t reaches the operation cycle from the standard turn-off time t1.
  • the generation processing of one pulse waveform is completed in step 45.
  • the modulation method confirmation processing operation shown in step 37 of FIG. 10 corresponds to the modulation method selection processing operation of step 5 shown in FIG. 5, and the PPM confirmation processing operation of step 39 shown in FIG. 10 is step 7 shown in FIG. Corresponding to the PPM selection processing operation. For this reason, when the read data is obtained by executing the ASM processing routine of step 6 shown in FIG. 5, the processing operations of steps 38 to 44 described above are performed. Therefore, the waveform of the pulse output from the pulse generation unit 10 by performing each processing operation is as shown in FIG. 7B.
  • the processing operation of the output signal setting in step 40 is first performed.
  • the output signal DRV is set to “0”.
  • the time count processing operation is performed in step 46, and until the time t reaches the corrected turn-on time t2 from 0, the next processing operation is performed.
  • the migration is stopped.
  • the time count processing operation is performed in step 48, and the next processing operation is performed until the time t reaches the corrected turn-off time t3 from the corrected turn-on time t2.
  • the migration of is stopped.
  • step 48 When the time t reaches the corrected turn-off time t3 in the time count processing operation in step 48, the output signal setting processing operation is subsequently performed in step 49, and the output signal DRV is set to “0” again. After the output signal setting processing operation is performed, the time count processing operation is performed in step 50, and the transition to the next processing operation is stopped until the time t reaches the operation cycle from the corrected turn-off time t3. Is done. When the time t reaches the operation cycle in the time count processing operation in step 50, the generation processing of one pulse waveform is completed in step 45.
  • the modulation system confirmation processing operation shown in step 37 of FIG. 10 corresponds to the modulation system selection processing operation of step 5 shown in FIG. 5, and the PPM confirmation processing operation of step 39 shown in FIG. This corresponds to the processing operation of PPM selection in step 7 shown in FIG.
  • the PPM1 processing routine shown in FIG. 8A when the read data is obtained by executing the PPM1 processing routine shown in FIG. 8A, the processing operations of steps 40 to 50 described above are performed. Therefore, the shape of the pulse waveform output from the pulse generation unit 10 by performing each processing operation is as shown in FIG. 8B.
  • the output signal setting processing operation in step 54 is performed, and the output signal DRV is set to “1” again.
  • the time count processing operation is performed in step 55, and the transition to the next processing operation is performed until the time t reaches the operation cycle from the corrected turn-on time t5. Stopped.
  • the generation processing of one pulse waveform is completed in step 45.
  • the read data is obtained by executing the PPM2 processing routine shown in FIG. 5, the processing operations shown in steps 41 to 55 in FIG. 10 described above are performed. Therefore, the pulse waveform output from the pulse generation unit 10 by performing each processing operation has a shape as shown in FIG. 9B.
  • the output signal setting process operation of step 40 or the time count of step 46 is equivalent to the PPM confirmation process operation of step 39.
  • the required time is shorter than when the processing operation proceeds. Therefore, if it is necessary to make the required time the same in any of the three directions, dummy processing is performed between the modulation method confirmation processing operation in step 37 and the output signal setting processing operation in step 38.
  • This determination processing means may be inserted.
  • the switching control device 6A according to the present invention shown in FIG. 3 the flow of processing operations that function in the arithmetic unit 8 and the pulse generation unit 10 configured therein are as shown in FIGS.
  • the switching control device 6A shown in FIG. 1 has pulse width modulation processing means (PWM) 2a, and the VFB input processing operation and step of step 2 shown in FIG. 5 by this pulse width modulation processing means (PWM) 2a. 3 is performed.
  • a portion 2d surrounded by a dotted line is a two-stage switch switching means.
  • the random variable setting processing operation in step 4 the modulation system selection processing operation in step 5, and the step 7 shown in FIG. PPM selection processing operation, modulation method confirmation processing operation in step 37 shown in FIG. 10, and PPM confirmation processing operation in step 39 are performed.
  • the asynchronous modulation processing means (ASM) 2e shown in FIG. 1 performs the ASM processing routine in step 6 in FIG. 5 and the processing operations in steps 38 and 42 to 44 in FIG.
  • the first pulse position modulation processing means (PPM1) 2f shown in FIG. 1 the PPM1 processing routine of Step 8 of FIG. 5 and the processing operations of Step 40 and Step 46 to Step 50 of FIG.
  • the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g shown in FIG. 1 performs the PPM2 processing routine in step 9 in FIG. 5 and the processing operations in steps 41 and 51 to 55 in FIG.
  • the switching control device 6A shown in FIG. It is configured separately so that the calculation unit 8 and the pulse generation unit 10 can execute processing operations simultaneously. If the calculation time for the asynchronous modulation processing operation or the pulse position modulation processing operation is negligible compared to the period of the pulse waveform, the calculation unit 8 and the pulse generation unit 10 can be configured separately. Absent. In that case, the pulse generator 10 is omitted, and the processing operations of Step 38 and Step 42 to Step 44 of FIG. 10 are performed at the end of the ASM processing routine in Step 6 of FIG. 5, and the PPM1 processing shown in FIG. 8A is performed. 10 are performed at the end of the routine, and steps 41 and 51 to 55 of FIG. 10 are performed at the end of the PPM2 processing routine shown in FIG. 9A.
  • the processing flow is modified so that
  • the pulse waveform obtained by the switching control device 6A a pulse waveform in which an asynchronous modulation operation is performed for each pulse waveform or a pulse waveform in which a pulse position modulation operation is performed appears.
  • the pulse waveform obtained by the technique of the present invention can have a maximum shift time longer than the pulse waveform of the prior art, and can increase the number of types of the set shift time. Therefore, the diffusion effect of the frequency spectrum of the noise of the pulse waveform obtained in the present invention can be made comparable to the conventional pulse waveform of FIG.
  • the on-duty cycle of the pulse waveform obtained by the technique of the present invention is selected by switching between the first pulse position modulation processing means (PPM1) and the second pulse position modulation processing means (PPM2) 2g. It is not limited by the shift time as in the prior art pulse waveform.

Landscapes

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Abstract

　スイッチング動作によって生じるスイッチングノイズの周波数スペクトルを広範囲に拡散させると共に特定周波数におけるノイズレベルを低減するための技術を提供する。スイッチング制御装置（６Ａ）は、その内部に演算処理機能を有する演算部を有し、その演算部において、先ず、検出器１からの出力に応じた帰還信号を受信してパルス信号のオンデューティサイクルを決定するパルス幅変調処理手段（２ａ）によりパルス幅変調処理を行う。次にパルス幅変調処理手段（２ａ）で得られた信号やデータに周波数スペクトルを拡散させるための更なる変調処理をするため、切替手段（２ｄ）により非同期変調処理手段（２ｅ）とパルス位置変調処理手段をランダムに選択して分岐処理し、パルス位置変調処理手段が選択されたときには、更に第１のパルス位置変調処理手段（２ｆ）と第２のパルス位置変調処理手段（２ｇ）をオンデューティサイクルに応じて選択する分岐処理を行う。

Description

スイッチング制御装置
　本発明は、スイッチング動作で生じる出力電圧や出力電流を利用する電源装置及びモータ制御装置等の内部において、スイッチング素子を駆動するスイッチング制御装置に関するものであって、詳しくは、スイッチング動作によって生じるスイッチングノイズの周波数スペクトルを広範囲に拡散させると共に特定周波数におけるノイズレベルを低減するための技術に関するものである。
　スイッチング方式の電源装置及びモータ制御装置は、直列制御方式に比較し電力損失が少ないといった利点がある。しかし反面、スイッチング動作でスイッチングノイズが発生してそのスイッチングノイズが他の電子装置や電子機器に悪影響を及ぼすといった問題があった。具体的には電子機器として音声や楽曲、メロディを発するラジオ等のオーディオ機器の近くにスイッチング方式の電源装置が設置されている場合、該電源装置から発せられるスイッチングノイズが音声や楽曲、メロディに重畳され、オーディオ機器から発する音の音質が悪くなることがあった。
　叙上したスイッチングノイズの問題に対し、従来技術に於いては、電源装置及びモータ制御装置の内部にノイズ対策部品を組み込むと共にスイッチング周波数をラジオ周波数と重畳しない値や可聴周波数領域から逸脱した値に設定するなどして対策していた。しかし、近年の電子機器では多種多様な周波数域の信号が使用されており、他に使用している電子機器の全ての信号に干渉しないようにスイッチング周波数を設定するのは現実としては困難である。そこで最近では、特許文献１、特許文献２に示されているように、スイッチング素子を駆動する駆動パルスの周期や駆動パルスの立ち上がる時点の時間を様々に変化させる。これにより、スイッチングノイズの周波数スペクトルを拡散させて、特定周波数のノイズレベルを低く抑えるといった技術が提案されていた。
　図１１は、スイッチングノイズの周波数スペクトルを拡散することで特定周波数のノイズレベルを低く抑えるためのスイッチング制御装置と、それを内蔵した電源装置の構成の一例を示している。
　図１１において、１は検出器でありその出力側にはスイッチング制御装置２を備え、このスイッチング制御装置２の出力側にドライバ３を配置している。このドライバ３と負荷４との間に降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５が介装されている。この降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電源ラインＶｃｃと負荷４の間に直列に接続したスイッチングトランジスタＱ１およびチョークコイルＬ１と、チョークコイルＬ１の一端とグランドとの間に接続された整流用トランジスタＱ２と、チョークコイルＬ１の他端とグランドとの間に接続された平滑コンデンサＣ１とにより構成されている。
　図１１に示す電源装置では、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５を動作させるために、検出器１、スイッチング制御装置２およびドライバ３が設置されている。ここで検出器１は、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５から負荷４に供給される出力電圧を検出し、その出力電圧に応じた帰還信号をスイッチング制御装置２に供給するように動作する。スイッチング制御装置２は、入力された帰還信号に応じたオンデューティサイクル、デューティ比（以下単に「オンデューティサイクル」という。）を持つパルス信号を発生させるように動作する。そしてドライバ３は、パルス信号に応じてスイッチングトランジスタＱ１および整流用トランジスタＱ２をオンあるいはオフするように動作する。
　図１１に示すスイッチング制御装置２について更に詳しく説明すると、このスイッチング制御装置２は、その内部においてパルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａとパルス周期操作処理手段２ｂとで構成されている。ここで、パルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａは、検出器１から供給される信号に応じてパルス信号のオンデューティサイクルを設定する処理手段のことである。一方、パルス周期操作処理手段２ｂは、所定数の連続したパルス波形の中に２以上の異なった周期のパルスが混在するように、所定の波形パターンに従ってパルス波形の周期を操作する処理手段を示す。このパルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａとパルス周期操作処理手段２ｂを経て生成されたパルス信号は例えば、図１２Ａ、１２Ｂに示す波形となる。
　図１２Ａに示すパルス信号は一連のパルス信号周期Ｔ４に於いて、３つパルスＴ１、Ｔ２およびＴ３の組合せから成っている。この３つパルスＴ１、Ｔ２、Ｔ３の各高値期間は、検出器１から供給された帰還信号と各パルスＴ１、Ｔ２、Ｔ３の周期に応じた長さを持ち、図１２Ａでは、それぞれのパルスＴ１、Ｔ２、Ｔ３が同一オンデューティサイクル例えば５０（％）となる長さになっている。そして、各パルスＴ１、Ｔ２およびＴ３のそれぞれの周期は、所定の波形パターンに従って操作されており、パルスＴ１はパルスＴ２よりも短く、パルスＴ３はパルスＴ２と同じ長さになるように設定されている。
　一方、図１２Ｂに示すパルス信号も、一連のパルス信号周期Ｔ５に於いて３つパルスＴ６、Ｔ７およびＴ８の組合せから成っており、各パルスＴ６、Ｔ７、Ｔ８の高値期間は、図１２Ａに示す各パルスＴ１、Ｔ２、Ｔ３と同様に、検出器１から供給された信号と各パルスＴ６、Ｔ７、Ｔ８の周期に応じた長さを持ち、それぞれが同一オンデューティサイクル例えば５０（％）となる長さに設定されている。しかし、各パルスＴ６、Ｔ７およびＴ８の周期については、図１２Ａに示すものとは別の波形パターンに従って操作されており、パルスＴ６はパルスＴ７よりも周期が短く、パルスＴ８もパルスＴ７よりも周期が短くなるように設定されている。その結果として、各パターンに従って生成された一連のパルス信号の周期すなわちパターン周期Ｔ４とＴ５については、波形パターン毎に異なった長さになるように設定されている。
　ここで、図１２Ａに示すパルス信号において、各パルスＴ１、Ｔ２、Ｔ３のレベルが高値の時にスイッチング素子すなわち図１１に示すスイッチングトランジスタＱ１がオンとなり、低値の時にオフとなる。
　そこで図１２Ａに示す一連のパルス信号波形すなわち波形パターンを持つパルス信号でスイッチングトランジスタＱ１を動作させると、波形パターン内に周期の異なるパルス、例えば図１２Ａに示すパルスＴ１とパルスＴ２が混在しているため、スイッチングトランジスタＱ１の動作周期が変動する。つまり、スイッチング周波数のスペクトルが拡散する。これに伴ってスイッチングノイズの周波数スペクトルも拡散し、特定周波数におけるノイズレベルが低減される。
　しかし、図１２Ａに示す波形パターンを持つパルス信号のみでスイッチングトランジスタＱ１を駆動すれば、特定のオンデューティサイクルにおいて、前後に連続したパルスのターンオフ時間すなわちパルスの立ち下がり部位の間隔がパターン周期Ｔ４の整数分の１になり、特定周波数のスイッチングノイズのノイズレベルが高くなるという可能性がある。そこで、オンデューティサイクルに応じて波形パターンを切り換え、具体的には図１２Ａから図１２Ｂの波形パターンに切り換えればパターン周期Ｔ４とＴ５の長さが異なり、特定のオンデューティサイクルにおいて特定の周波数のスイッチングノイズのノイズレベルが高くなるのを防止できるようになる。
　図１２Ａに示す前後に連続したパルス波形のターンオフ時間の間隔がパターン周期Ｔ４の整数分の１になり、特定周波数におけるノイズのレベルが高くなるのを防止するには、波形パターンを切り換えなくとも、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、パターン周期Ｔ１７、Ｔ１７に於ける各パルス波形Ｔ９ないしＴ１６間でのターンオン時間にそれぞれ異なったシフト時間φ０～φ２を設けるようにしてもよい。なお、図１３（ａ）に示すものは、シフト時間φ０～φ２を設ける前の波形パターンである。このように、パルスのターンオン時間に複数種類のシフト時間を設ける処理手段は、ここではパルス位置変調処理手段（Ｐｕｌｓｅ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と称する。
　図１３（ｂ）に示す波形パターンは、パルス波形の種類を２つに設定し、シフト時間の種類を３つ、つまりφ０、φ１、φ２を設定する。そして、同一パルス波形とシフト時間の組合せの発生頻度を低くすることで、スイッチングノイズの周波数スペクトルの拡散が効果的に行われるようにしている。このような波形パターンのパルス信号を得るには、図１４に示すようにパルス周期操作処理手段２ｂを駆動した後にパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃを駆動する。例えば、パルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃをパルス周期操作処理手段２ｂと共に構成する場合には、図１４に示すように、スイッチング制御装置２の中にパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃに必要な構成を設けておく。しかし、遅延回路などで代用してパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃと同一機能を確保する場合には、該遅延回路等は、スイッチング制御装置２の出力側又はドライバ３の前段若しくはドライバ３内に配置することもある。
　パルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａ、パルス周期操作処理手段２ｂ、およびパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃは、マイクロコンピュータのような演算処理機能を有するもので構成される。その際の具体的なスイッチング制御装置２のハードウェアとしての構成を図１５に示す。図１５に示すスイッチング制御装置２は、その内部にＡ／Ｄ変換部２Ａ、演算部２Ｂ、メモリ２Ｃを備えたものとなっている。
　図１５に示すスイッチング制御装置２において、メモリ２Ｃは、波形パターンの形成に必要なデータやシフト時間を設定するためのデータを予め記憶している。Ａ／Ｄ変換部２Ａは、検出器１から供給されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、出力している。このような状態において、演算部２Ｂは、メモリ２Ｃに記憶されたデータを適時読み込み、そのデータに従って所定の波形パターンのパルス信号を生成する。その際、演算部２Ｂは、Ａ／Ｄ変換部２Ａで生成されたデジタル信号を適時取り込み、各パルスの高値期間をデジタル信号に応じた長さにするといった動作も同時に行う。これら各部の動作の結果、スイッチング制御装置２からドライバ３に対し、図１３に示すような波形パターンを持つパルス信号が入力されることになる。
　一方、図１４に示すパルス周期操作処理手段２ｂは、所定数の連続したパルス波形の中に異なった周期のパルス波形が混在するように、所定のパターンに従ってパルス波形の周期を操作するものである。このパルス周期操作処理手段２ｂの目的は、スイッチング素子の動作周期を変動させ、スイッチング周波数およびスイッチングノイズの周波数スペクトルを拡散させることにある。この目的を達成するためには、所定数の連続したパルス波形の中に異なった周期のパルス波形が混在していれば良く、波形パターンに従わずにランダムにパルス波形の周期を操作してもよい。パルス波形の周期をランダムに操作する処理手段を非同期変調処理手段（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）といい、この非同期変調処理手段（ＡＳＭ）については、非特許文献１において研究結果が報告されている。
　図１３（ａ）（ｂ）に示す一連のパルス信号周期Ｔ１７では、波形パターンを切り換える代わりにパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃを適用している。前記パルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａの直後にパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃのみを適用した場合も、パルス周期操作処理手段２ｂや非同期変調処理手段（ＡＳＭ）を適用した場合と同様に、スイッチング周波数およびスイッチングノイズの周波数スペクトルが拡散する。このため、パルス周期操作処理手段２ｂとパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃの両方を適用した図１３（ｂ）の波形パターンのパルス信号によれば、パルス周期操作処理手段２ｂとパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃの各作用の相乗効果で、スイッチングノイズの周波数スペクトルの拡散を効果的に行わせることもできる。しかし、単純にパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃを適用すると、以下のようにオンデューティサイクルがシフト時間によって制限されるという問題を生じる。
　例えば、図１３（ｂ）に示す波形図において、各パルスＴ９ないしＴ１６のターンオン時間に於けるシフト時間φ０～φ２の中で最も長いものはシフト時間φ２である。スイッチングノイズの周波数スペクトルを充分に拡散させ、特定周波数におけるノイズレベルを低減するには、シフト時間φ２を長くすると共に、シフト時間の設定種類数を多くすることが望ましい。ところで、シフト時間φ２をパルスＴ９の１／２の時間に設定したとすると、この時のパルス信号のオンデューティサイクルは５０（％）以下でなければならない。オンデューティサイクルがそれを越えると、前のパルスＴ９と後ろのパルスＴ１０の高値期間が重なってしまい、パルスＴ９、Ｔ１０およびパターン周期Ｔ１７におけるオンデューティサイクルが本来の値からズレてしまうためである。
　このように、パルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃを適用した場合、オンデューティサイクルとシフト時間φ０ないしφ２のそれぞれの最大値はトレードオフの関係となり、シフト時間φ０ないしφ２を長く設定すると、その分、オンデューティサイクルが制限されてしまっていた。
　そこで本発明は、パルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）２ｃを適用してもシフト時間φ０ないしφ２によってオンデューティサイクルが制限されることなく、具体的に、最長のシフト時間をパルス波形の周期の１／２に設定した場合にも５０（％）以上のオンデューティサイクルのパルス信号を得ることが可能なスイッチング制御装置を提供することを目的とする。
特開２００６－２８８１０３号公報 特開２００６－２８８１０４号公報 田中哲郎、他２名、「ランダム・スイッチング方式ＤＣ－ＤＣコンバータの低周波出力雑音について」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、２０００年９月、Ｖｏｌ．Ｊ３８－Ｂ、Ｎｏ．９、ｐ．１３３５－１３４１
　このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、スイッチング素子からの出力に応じて前記スイッチング素子に対するパルス信号のデューティ比を決定するパルス幅変調処理手段を備えるスイッチング制御装置において、前記パルス幅変調処理手段と接続され、第１の符号または第２の符号を設定する切替手段と、前記切替手段が前記第１の符号を設定した場合に動作する非同期変調処理手段と、前記切替手段が前記第２の符号を設定した場合に動作する第１および第２のパルス位置変調処理手段とを備え、前記非同期変調処理手段は、基準周期と異なる第１の動作周期を設定して、前記第１の動作周期および前記パルス幅変調処理手段が決定した前記デューティ比に基づいて前記パルス信号の第１のターンオフ時間を設定し、前記第１のパルス位置変調処理手段は、前記デューティ比が０％以上５０％以下のときに、前記基準周期と同一の第２の動作周期および前記パルス信号のオン期間の第１のシフト時間を設定して、前記動作周期、前記デューティ比、および前記第１のシフト時間に基づいて前記パルス信号の第２のターンオン時間および第２のターンオフ時間を設定し、前記第２のパルス位置変調処理手段は、前記デューティ比が５０％を超え１００％以下のときに、前記基準周期と同一の前記第２の動作周期および前記パルス信号のオフ期間の第２のシフト時間を設定して、前記動作周期、前記デューティ比、および前記第２のシフト時間に基づいて前記パルス信号の第３のターンオン時間および第３のターンオフ時間を設定することを特徴とする。
　また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記デューティ比、前記切替手段の前記設定、および、前記第１または第２の動作周期と、前記第１のターンオフ時間、前記第２のターンオン時間およびターンオフ時間、ならびに前記第３のターンオン時間およびターンオフ時間のいずれかとをデータとして周期毎に保持するレジスタ部と、前記レジスタ部に保持された前記データを周期毎に読み込んで、前記データに基づくパルス波形を生成すると共に前記パルス波形に基づくパルス信号を出力するパルス生成部とをさらに備えることを特徴とする。
　本発明に係るスイッチング制御装置は、非同期変調処理手段（ＡＳＭ）によるパルス信号とパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）によるパルス信号が混在したパルス信号を生成することができ、当該スイッチング制御装置の内部で機能するパルス位置変調処理手段は２系統を有し、第１のパルス位置変調処理手段でオン期間をシフトさせるようにターンオン時間を変化させ、次いで第２のパルス位置変調処理手段でオフ期間をシフトさせるようにターンオフ時間を変化させるように構成し、オンデューティサイクル（デューティ比）が５０（％）以下のときには第１のパルス位置変調処理手段を機能させ、オンデューティサイクル（デューティ比）が５０（％）を越えるときには第２のパルス位置変調処理手段を機能させることで、オンデューティサイクル（デューティ比）がシフト時間によって制限されないようにすることができるという効果がある。
図１は本発明に係るスイッチング制御装置及びそれを内蔵した電源装置を示す回路構成図である。 図２Ａは図１に示す構成に備えた非同期変調処理手段（ＡＳＭ）を機能することで得られるパルス波形図である。 図２Ｂは図１に示す構成に備えた第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）を機能することで得られるパルス波形図である。 図２Ｃは図１に示す構成に備えた第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）を機能することで得られるパルス波形図である。 図３は本発明に係るスイッチング制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図４は図３に示す各構成部に於ける動作タイミングチャートである。 図５は図３に示す演算部において動作する演算およびデータ処理の流れを示すフローチャートである。 図６は図５に示す演算部の動作に於いて帰還信号ＶＦＢとデューティ比Ｄの関係を示す特性図である。 図７Ａは本発明に係る非同期変調処理手段（ＡＳＭ）に於ける動作であって、ＡＳＭ処理ルーチンの具体的な処理の流れを示すフローチャートである。 図７Ｂは本発明に係る非同期変調処理手段（ＡＳＭ）に於ける動作であって、それにより得られるパルスの波形図である。 図８Ａは第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）に於ける動作であって、ＰＰＭ１処理ルーチンの具体的な処理の流れを示すフローチャートである。 図８Ｂは第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）に於ける動作であって、それにより得られるパルスの波形図である。 図９Ａは第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）に於ける動作であって、ＰＰＭ２処理ルーチンの具体的な処理の流れを示すフローチャートである。 図９Ｂは第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）に於ける動作であって、それにより得られるパルスの波形図である。 図１０は本発明に係るスイッチング制御装置に於けるパルス生成部で行われる具体的な処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は従来の技術に於けるスイッチング制御装置及びそれを内蔵した電源装置を示す回路構成図である。 図１２Ａは従来のスイッチング制御装置に於けるパルス周期操作処理によって形成された波形パターンの一例を示す波形図である。 図１２Ｂは従来のスイッチング制御装置に於けるパルス周期操作処理によって形成された波形パターンの一例を示す波形図である。 図１３は従来の技術に於ける各パルス波形のターンオン時間にシフト時間を設けた場合の波形パターンの一例を示す波形図である。 図１４は従来の技術に於けるスイッチング制御装置であって、シフト時間を設けるためにパルス位置変調（ＰＰＭ）処理動作の構成を追加した構成を示す回路構成図である。 図１５は従来の技術に於けるスイッチング制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
　以下に、本発明に係るスイッチング制御装置の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明に係るスイッチング制御装置６Ａと、それを内蔵した電源装置の構成を示している。該スイッチング制御装置６Ａの部分を除けば、本発明に係るものと従来の技術に係る電源装置は同一構成となっており、ここで電源装置６は検出器１と、スイッチング制御装置６Ａと、ドライバ３とで構成され、該ドライバ３の出力側には従来の技術と同様に降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ５及び負荷４を備えている。
　図１に示すスイッチング制御装置６Ａは、その内部に図３に示すように演算処理機能を有する演算部８を有し、その演算部８における演算処理を通して次のような各処理手段の機能を実現する。
　先ず、検出器１からの出力に応じた帰還信号を受信してパルス信号のオンデューティサイクルを決定する図１に示すパルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａによりパルス幅変調処理を行う。次にパルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａで得られた信号やデータに周波数スペクトルを拡散させるための更なる変調処理をするため、スイッチ切替手段２ｄにより非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅとパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）をランダムに選択して分岐処理し、パルス位置変調処理手段（ＰＰＭ）が選択されたときには、更に第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆと第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇをオンデューティサイクルに応じて選択する分岐処理を行う。
　そして前述したスイッチ切替手段２ｄによる分岐処理で非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅを選択された場合には、動作周期を基準周期と異なる期間に設定し、その動作周期とオンデューティサイクルに応じたターンオフ時間を設定するように非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅが機能する。また、前述したスイッチ切替手段２ｄによる分岐処理で第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆが選択された場合には、動作周期を基準周期と同一期間に設定し、オン期間のシフト時間を設定し、これら動作周期、シフト時間およびオンデューティサイクルに応じてターンオン時間とターンオフ時間を設定する第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆが機能する。
　そして前述したスイッチ切替手段２ｄによる分岐処理で第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが選択された場合には、動作周期を基準周期と同一期間に設定し、オフ期間のシフト時間を設定し、これら動作周期、シフト時間およびオンデューティサイクルに応じてターンオフ時間とターンオン時間を設定する第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが機能する。このように、非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅ、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆ、あるいは第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇを経て形成されたパルス波形がパルス信号としてドライバ３に供給される。
　具体的には、スイッチング制御装置６Ａの内部で機能する非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅは、図２Ａに示すようなパルス波形を成形する。なお、図２Ａ～２Ｃの破線で示すパルス波形は、パルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａで成形した後、非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅ、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆ、あるいは第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇを機能させることなしにドライバ３に直接入力した場合のパルスつまり基準パルスの形状を示している。Ｔ０は基準周期であり、前記基準周期に相当する。一方、図２Ａの実線で示すパルス波形は、非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅが機能した後にドライバ３に入力されるパルス波形の形状を示している。
　非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅを機能させた実線で示すパルス波形は、基準周期Ｔ０とは異なる期間の動作周期Ｔ１８を持ち、その周期の終了する時点が基準周期Ｔ０と動作周期Ｔ１８の差分だけ早くなっている。そして、パルス波形が低値から高値に立ち上がるターンオン時間は同一であるが、高値から低値に立ち下がるターンオフ時間は、動作周期Ｔ１と基準周期Ｔ０の比率に応じて短くなっている。この実線で示すパルス波形においては、動作周期Ｔ１８が変化させることでパルス自体の周波数スペクトルが拡散される。また、ターンオフ時間が動作周期Ｔ１８と基準周期Ｔ０の比率に応じて短くすることで、非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅが機能した後にも機能する前に設定されたオンデューティサイクルが保存されるようになっている。
　ここで非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅを機能させ、図２Ａの実線で示すパルス波形を生成する場合、先ず、その動作周期Ｔ１８を基準周期Ｔ０とは異なる期間に設定する。そして、この動作周期Ｔ１８とオンデューティサイクルに応じてターンオフ時間を設定する。この２つの設定値に基づき、周期の開始時点でパルス波形が高値になり、周期の開始からターンオフ時間の経過時点でパルス波形が低値となり、動作周期Ｔ１８の経過時点で周期が終了するようにパルス波形を成形すれば、図２Ａの実線で示すパルス波形を得ることができる。
　一方、スイッチング制御装置６Ａの内部で機能する第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆは図２Ｂに示すようなパルス波形を成形する。図２Ｂに示す破線は基準パルスＴ０のパルス波形を示し、実線は第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆを働かせた後にドライバ３に入力されるパルス波形を示している。
　第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆを機能させた後の実線で示すパルス波形は、動作周期Ｔ１９が基準周期Ｔ０と同一で、オン期間も基準パルスと同一である。しかし、パルス波形が低値から高値に立ち上がるターンオン時間と高値から低値に立ち下がるターンオン時間がシフトしている点で異なる。この実線で示すパルス波形においては、動作周期Ｔ１９とオン期間が基準パルスと同一であることにより、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆが機能した後も機能する前に設定されたオンデューティサイクルが保存される。
　また、この実線で示すパルス波形においては、ターンオン時間のシフト量つまりシフト時間に応じて、その前後のパルス波形とターンオン時間の間隔が変化する。これはそのパルス波形とその前後のパルス波形を合わせた３つのパルス波形が、全体周期が基準周期Ｔ０の３倍の長さを持つ一つの波形パターンを形成していると考えたとき、等価的に各パルス波形毎に周期が変化したのと同じ状態になっている。例えば、３つの連続したパルス波形の中央のパルス波形のターンオン時間が図２Ｂに示すように変化し、その前後のパルス波形のターンオン時間が変化しなかった場合、後のパルス波形の周期は基準周期Ｔ０と同一であるが、前のパルス波形の周期はそれよりも長くなり、中央のパルス波形の周期はそれよりも短くなる。その結果、パルス波形の周波数スペクトルが拡散されることになる。
　ここで第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆを機能させ、図２Ｂの実線で示すパルス波形を生成する場合、先ず動作周期Ｔ１９を基準周期Ｔ０と同一の期間に設定し、オン期間のシフト時間をランダム、あるいは定められたパターンに従って設定する。そして、このシフト時間に応じてターンオン時間およびターンオフ時間を設定する。これらの設定値に基づき、周期の開始時点で低値になり、ターンオン時間の経過時点で高値となり、ターンオフ時間の経過時点で低値となり、動作周期Ｔ１９の経過時点で周期が終了するようにパルス波形を成形すれば、図２Ｂの実線で示すパルス波形を得ることができる。
　最後に、スイッチング制御装置６Ａの内部で機能する第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇは、図２Ｃに示すようなパルス波形を成形する。図２Ｃの破線は基準パルスの形状を示し、実線は第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが機能した後にドライバ３に入力するパルス波形の形状を示している。なお、第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇはオンデューティサイクルの高い範囲で選択されるため、図２Ｃに示すパルス波形は図２Ｂのそれとはオン期間とオフ期間の長短の関係が逆となっている。
　第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが機能した後の実線で示すパルス波形は、動作周期Ｔ２０が基準周期Ｔ０と同一で、オフ期間又はオン期間も基準パルスと同一である。しかし、パルス波形が高値から低値に立ち下がるターンオフ時間をシフトさせ、基準パルスと同一のオフ期間が経過した時点で改めてパルス波形を低値から高値に立ち上げることすなわちターンオンさせる点で異なる。この実線で示すパルス波形においては、動作周期Ｔ２０とオフ期間が基準パルスと同一であるので、第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが機能した後も機能する前に設定されたオンデューティサイクルが保存される。
　また、この実線で示すパルス波形においては、ターンオフ時間のシフト時間に応じてその前後のパルス波形のターンオフ時間との間隔が変化する。これは、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆの場合と同様に、等価的に各パルス毎に周期が変化したのと同一状態となる。その結果、パルスの周波数スペクトルが拡散することになる。
　第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが機能し、図２Ｃの実線で示すパルス波形を生成する場合、先ず動作周期Ｔ２０を基準周期Ｔ０と同一の期間に設定し、オフ期間のシフト時間を設定する。そして、このシフト時間に応じてターンオフ時間およびターンオン時間を設定する。これら設定値に基づき、周期の開始時点でパルス波形が高値になり、ターンオフ時間の経過時点で低値となり、ターンオン時間の経過時点で再び高値となり、動作周期Ｔ２０の経過時点で周期が終了するようにパルス波形を成形すれば、図２Ｂの実線で示すパルス波形を得ることができる。
　第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆが機能することで得られる図２Ｂのパルス波形は、例えば、ターンオン時間のシフト時間の最大値をＴ１９（基準周期Ｔ０）の１／２に設定したとき、パルス波形のオンデューティサイクルを０～５０（％）の範囲内で変化させることが可能である。一方、第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが機能して得られる図２Ｃのパルス波形は、ターンオフ時間のシフト時間の最大値をＴ２０（基準周期Ｔ０）の１／２に設定したとき、パルス波形のオンデューティサイクルを５０～１００（％）の範囲内で変化させることが可能である。本発明に係るスイッチング制御装置６Ａは、この２つの第１、及び第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）（ＰＰＭ２）２ｆ及び２ｇの機能を利用し、オンデューティサイクルに応じてこの２つの処理手段を切替えることで、シフト時間によってオンデューティサイクルが制限されない制御装置を実現することができる。
　本発明に係るスイッチング制御装置６Ａは、具体的には図３に示す構成で成立する。図３において、スイッチング制御装置６Ａは、その内部にＡ／Ｄ変換部７、演算部８、レジスタ部９、およびパルス生成部１０より構成されている。当該スイッチング制御装置６Ａは、次のように動作する。
　先ず、Ａ／Ｄ変換部７は、検出器１からスイッチング制御装置６Ａに入力された帰還信号をアナログ値からデジタル値に変換する。演算部８は、図１に示すようにパルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａ、スイッチ切替手段２ｄ、非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅ、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆ及び第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇをソフトウェア的あるいはハードウェア的に備えており、Ａ／Ｄ変換部７からデジタル化された帰還信号を受信し、パルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａ、非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅ、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆ、および第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇで演算およびデータ処理の機能を司る。そしてレジスタ部９は、演算部８からの演算およびデータ処理機能で得られたデータを受信し、これを保持する。
　また、パルス生成部１０は、パルス波形の周期が開始する直前に、換言すれば、１つのパルス波形の生成動作の開始直前にレジスタ部９に保持されているデータを読み込み、そのデータに応じてパルス波形を高値あるいは低値とし、所望のパルス波形すなわちパルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａが機能した後に非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅ、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆ、あるいは第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが機能したパルスを生成する。このパルス生成部１０におけるパルス生成動作は連続して行われ、数種のパルス波形が連なってできたパルス信号がスイッチング制御装置６Ａからドライバ３に入力される。
　近年では、電源等の各種装置の小型化のために、スイッチング素子の動作周波数つまりスイッチング周波数は高周波化しており、これに伴いパルス波形の周期は短期化している。周期の短期化により演算処理時間がパルス波形の周期に比べて無視できない長さになる場合は、演算部８とパルス生成部１０の動作を平行して機能させる。
　図４（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ前記演算部８、前記レジスタ部９、前記パルス生成部１０の各動作を示すものである。
　例えば、図４（ｃ）に於いて、所定の時間ｔｓ１においてパルス生成部１０がパルス生成動作を開始したとする。動作開始後、パルス生成部１０はレジスタ部９からデータを読み込み、当該データに従ってパルス波形を生成する。ここで、演算処理時間がパルス波形の周期に比べて無視できない長さになる場合、演算部８も時間ｔｓ１以後に動作を開始させるように構成する。
　演算部８で行われる具体的な演算およびデータ処理機能は後述するが、要するに演算部８は、Ａ／Ｄ変換部７からデジタル形式の帰還信号を受信し、パルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａ、非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅ、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆ、および第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇで演算およびデータ処理に機能を司る。そしてレジスタ部９は、演算部８からの演算およびデータ処理機能で得られたデータを受信し、これを保持する。
　ちなみに、ここで得られたデータは、演算およびデータ処理の機能が終わると、レジスタ部９に入力される。その後、演算部８は図４（ａ）に示すように次のパルス生成動作が開始される時間ｔｓ２まで待機状態となる。このようにして演算部８とパルス生成部１０を同時に平行して動作させれば、演算処理時間が長くなっても、パルス信号の生成に影響が及ばない。
　なお、パルス生成部１０がデータを読み込んでパルス生成動作を開始し、その結果生成されたパルス波形が出力されるまでに多少の時間を要する。しかしその時間は、演算部８における演算処理時間に比較すると短いので、無視してよい。ちなみにその時間は、スイッチ切替手段２ｄの選択結果に応じて非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅ、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆ、あるいは第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇが択一的に行われる演算処理時間とは相異し、毎回ほぼ一定にすることが容易にできる。そして、その時間のみ予めパルス波形の周期を補正すれば無視することも可能になる。
　図５は、演算部８の動作を示す動作ルーチンであって具体的な演算およびデータ処理動作（以下、単に「処理動作」という）の流れを示している。
　ステップ１で演算処理動作が開始されると、ステップ２でＡ／Ｄ変換部７からデジタル化した帰還信号ＶＦＢを取り込むＶＦＢ入力処理動作を行い、ステップ３で帰還信号の値の大きさに応じてデューティ比Ｄを決めるデューティ比設定の処理動作が順次行われる。ここで、デューティ比設定の処理動作においては、例えば、図６に示すような帰還信号ＶＦＢとデューティ比Ｄの関係に基づき、帰還信号に応じてデューティ比を設定する。
　デューティ比設定の処理動作に続いて、ステップ４でランダム変数設定の処理動作とステップ５で変調方式選択処理動作が順次行われる。このランダム変数設定の処理動作１において設定されるランダム変数Ａは“０”か“１”のいずれかの符号を取り、変調方式選択処理動作はランダム変数Ａの符号に応じて処理動作の流れを分ける。例えば、ランダム変数Ａが“０”のときにはステップ６に示す非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅによるＡＳＭ処理ルーチンの方向に処理動作を進行させ、ランダム変数Ａが“１”のときには第１、第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）（ＰＰＭ２）２ｆ、２ｇによるＰＰＭ選択処理動作の方向に処理動作を進行させる。
　ここで、ステップ７でＰＰＭ選択処理動作の方向に処理動作が進行した場合、ＰＰＭ選択処理動作はデューティ比Ｄに応じて処理動作の流れを更に分ける。具体的には、デューティ比Ｄが５０（％）以下のときにはステップ８の第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆによるＰＰＭ１処理ルーチンの方向に処理動作を進行させ、デューティ比Ｄが５０（％）を越えるときにはステップ９の第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇによるＰＰＭ２処理ルーチンの方向に処理動作を進行させる。以上の二つのステップ５、ステップ７の選択処理動作によって、択一的にステップ６のＡＳＭ処理ルーチン、ステップ８のＰＰＭ１処理ルーチン、あるいはステップ９のＰＰＭ２処理ルーチンが動作した後に、ステップ１０で一つの演算処理は終了となる。
　図５に示す処理動作の流れの中でステップ６のＡＳＭ処理ルーチンは、図７Ａに示す処理動作の流れとなる。ＡＳＭ処理ルーチンが開始されると、図７Ａに示すステップ１１で非同期変調処理動作が開始する。ステップ１２、ステップ１３でランダム変数設定処理動作と動作周期設定処理動作が順次行われる。このランダム変数設定処理動作は、ランダム変数Ｂを複数の値の中からランダムかつ択一的に選択された値に設定するものであり、動作周期設定処理動作は、ランダム変数Ｂの値に応じて動作周期を変化させるものである。例えば、ランダム変数Ｂは“０”、“１”、“２”、“３”のいずれかの値に設定される。一方、動作周期は、基準周期Ｔ０に１／８とランダム変数Ｂを乗じて得られた期間、すなわちＴ０・１／８・Ｂだけ基準周期Ｔ０より短くした期間に設定される。
　ステップ１３の動作周期設定の処理動作が終わった後、ステップ１４で標準ターンオフ時間設定の処理動作が行われる。ここでは、動作周期設定の処理動作で設定された動作周期とデューティ比設定の処理動作で設定されたデューティ比Ｄから標準ターンオフ時間ｔ１を求め、設定している。そして、標準ターンオフ時間設定の処理動作が行われた後、ステップ１５で演算データ出力の処理動作が行われる。この演算データ出力の処理動作は、演算処理動作が開始してから図５と図７Ａの処理動作の中で設定された全ての設定値、例えば、デューティ比Ｄ、ランダム変数Ａ、動作周期、および標準ターンオフ時間ｔ１をデータとして図３に示すレジスタ部９に送信するものである。ステップ１５のこの演算データ出力の処理動作を行った後、ステップ１６でＡＳＭ処理ルーチンが終了となる。
　演算処理開始から演算処理終了までのステップ１１からステップ１６の流れの中で、図５に示すステップ１からステップ５の各処理動作および図７Ａに示すステップ１１からステップ１６の各処理動作が連続して行われた場合、それらの処理動作で設定された各データに基づいてパルス波形を生成すると図７Ｂに示すようになる。図７Ｂに示す各パルス波形は、ランダム変数Ｂが、それぞれ“０”、“１”、“２”、“３”に設定された場合を示している。これに従って動作周期及び標準ターンオフ時間ｔ１の長さも変化する。
　次に、図５の処理動作の流れの中でステップ８に示すＰＰＭ１処理ルーチンは、図８Ａに示す処理動作の流れとなる。ステップ１７でＰＰＭ１処理ルーチンが開始されると、ステップ１８で動作周期設定の処理動作とステップ１９で標準ターンオフ時間設定の処理動作とが順次行われる。この動作周期設定の処理動作は動作周期を基準周期Ｔ０に設定するものであり、標準ターンオフ時間設定の処理動作は、先に得られた動作周期とデューティ比Ｄから標準ターンオフ時間ｔ１を求め、設定するものである。
　ステップ１９で標準ターンオフ時間設定の処理動作が行われた後、ステップ２０でランダム変数設定処理動作とステップ２１でシフト時間設定の処理動作とが順次行われる。このランダム変数設定の処理動作は、ランダム変数Ｂを複数の値の中からランダムかつ択一的に選択された値に設定するものであり、シフト時間設定の処理動作は、ステップ２１でランダム変数Ｂの値に応じてパルス波形のオン期間のシフト時間ｔｓを設定するものである。例えば、ランダム変数Ｂは“０”、“１”、“２”、“３”のいずれかの値に設定される。一方、シフト時間ｔｓは、基準周期Ｔ０に１／８とランダム変数Ｂを乗じた大きさの期間すなわちＴ０・１／８・Ｂに設定される。
　ステップ２１でシフト時間設定の処理動作が行われた後、ステップ２２で修正ターンオン時間設定の処理動作とステップ２３で修正ターンオフ時間設定の処理動作とが順次行われる。この修正ターンオン時間設定の処理動作と修正ターンオフ時間設定の処理動作は、パルス波形のオン期間をシフト時間ｔｓだけシフトさせるように、それぞれ修正ターンオン時間ｔ２をシフト時間ｔｓに設定し、修正ターンオフ時間ｔ３を標準ターンオフ時間ｔ１からシフト時間ｔｓだけ増加させた値に設定するものとなっている。ここで、修正ターンオン時間ｔ２については、図８Ｂのパルス波形で示すように最上段から最下段に向って０から所定時間のシフト時間ｔｓだけ増加させた値に設定する。
　そして、修正ターンオフ時間設定の処理動作が行われた後、ステップ２４で演算データ出力の処理動作が行われる。この演算データ出力の処理動作は、演算処理動作が開始してから図５ないし図８Ａの処理動作で設定された全ての設定値、具体的には、デューティ比Ｄ、ランダム変数Ａ、動作周期、修正ターンオン時間ｔ２、および修正ターンオフ時間ｔ３をデータとしてレジスタ部９に送信する。この演算データ出力の処理動作が行われた後、ステップ２５でＰＰＭ１処理ルーチンが終了となる。
　演算処理動作開始から演算処理動作終了までの流れの中で図５のステップ１からステップ５およびステップ７の各処理動作および図８Ａのステップ１７からステップ２５の各処理動作が連続して行われた場合、それらの処理動作で設定された各データに基づいてパルス波形を生成すると図８Ｂに示すようになる。図８Ｂの各パルス波形は、最上段から最下段まで、ランダム変数Ｂが、それぞれ“０”、“１”、“２”、“３”　のいずれかの値に設定された場合を示している。
　そして、図５のステップ９に示す処理動作でＰＰＭ２処理ルーチンは、図９Ａに示すような処理動作の流れとなる。
　ステップ２６でＰＰＭ２処理ルーチンが開始されると、ステップ２７の動作周期設定の処理動作とステップ２８の標準ターンオフ時間設定の処理動作とが順次行われる。この動作周期設定の処理動作は動作周期を基準周期Ｔ０に設定するものであり、標準ターンオフ時間設定の処理動作は、先に得られた動作周期とデューティ比Ｄから標準ターンオフ時間ｔ１を求め、設定するものである。
　ステップ２８で標準ターンオフ時間設定の処理動作が行われた後、ステップ２９のランダム変数設定の処理動作とステップ３０のシフト時間設定の処理動作とが順次行われる。このランダム変数設定の処理動作は、ランダム変数Ｂを複数の値の中からランダムかつ択一的に選択された値に設定するものであり、シフト時間設定の処理動作は、ランダム変数Ｂの値に応じてパルスのオフ期間のシフト時間ｔｓすなわちシフト量を設定するものである。例えば、ランダム変数Ｂは“０”、“１”、“２”、“３”のいずれかの値に設定される。一方、シフト時間ｔｓは、基準周期Ｔ０に１／８とランダム変数Ｂを乗じた大きさの期間に設定される。
　ステップ３０のシフト時間設定の処理動作が行われた後、ステップ３１の修正ターンオフ時間設定の処理動作とステップ３２の修正ターンオン時間設定の処理動作とが順次行われる。この修正ターンオフ時間設定の処理動作と修正ターンオン時間設定の処理動作は、パルス波形のオフ期間をシフト時間ｔｓだけシフトさせるように、それぞれ修正ターンオフ時間ｔ４を標準ターンオン時間ｔ１からシフト時間ｔｓだけ減じた値に設定し、修正ターンオン時間ｔ５を動作周期からシフト時間ｔｓだけ減じた値に設定するものとなっている。図９Ｂの最上段に示す動作周期は修正ターンオン時間ｔ５と同一となる。
　そして、ステップ３２の修正ターンオン時間設定の処理動作が行われた後、ステップ３３の演算データ出力の処理動作が行われる。この演算データ出力の処理動作は、演算処理が開始してから図５から図９Ａの処理動作で設定された全ての設定値、すなわち、デューティ比Ｄ、ランダム変数Ａ、動作周期、修正ターンオフ時間ｔ４、および修正ターンオン時間ｔ５をデータとしてレジスタ部９に送信する。ステップ２４の演算データ出力の処理動作が行われた後、ステップ３４でＰＰＭ２処理ルーチンが終了となる。
　演算処理動作開始から演算処理動作終了までの流れの中で、図５のステップ１からステップ５およびステップ７の各処理動作および図９Ａのステップ２６からステップ３４の各処理動作が連続して行われた場合、それらの処理動作で設定された各データに基づいてパルス波形を生成すると図９Ｂに示すようになる。図９Ｂの各パルス波形は、最上段から最下段までランダム変数Ｂが、それぞれ“０”、“１”、“２”、“３”　のいずれかの値に設定された場合を示している。
　そして、スイッチング制御装置６Ａ内に構成されたパルス生成部１０は、演算部８での演算処理動作で得られ、その後レジスタ部９に保持された各データに基づいてパルス波形を生成する。
　図１０は、パルス生成部１０において行われる具体的な処理動作の流れを示している。ステップ３５でパルスの生成処理動作が開始されると、ステップ３６のデータ入力処理動作において、レジスタ部９に保持されているデータの読み込みが行われる。データ入力の処理動作が行われた後、ステップ３７で変調方式確認の処理動作が行われる。この変調方式確認の処理動作では、読み込まれたデータ中のランダム変数Ａの符号に応じて処理動作の流れを分ける。例えば、ランダム変数Ａが“０”のときにはステップ３８で出力信号設定の処理動作の方向に処理動作を進行させ、ランダム変数Ａが“１”のときにはステップ３９でＰＰＭ確認の処理動作の方向に処理動作を進行させる。
　ここで、ＰＰＭ確認の処理動作の方向に処理動作が進行した場合、ＰＰＭ確認の処理動作は、デューティ比Ｄに応じて処理動作の流れを更に分ける。デューティ比Ｄが５０（％）以下のときにはステップ４０の出力信号設定の処理動作の方向に処理動作を進行させ、デューティ比Ｄが５０（％）を越えるときにはステップ４１の出力信号設定の処理動作の方向に処理動作を進行させる。
　ランダム変数Ａの符号に応じてステップ３８の出力信号設定の処理動作の方向に処理が進行した場合、先ず、ステップ３８の出力信号設定の処理動作が行われると共に、出力信号ＤＲＶが“１”に設定される。ここで、出力信号ＤＲＶが“１”の場合にはパルス波形が高値にあり、“０”の場合にはパルス波形が低値にある。出力信号設定の処理動作が行われた後、ステップ４２でタイムカウント処理動作が行われる。このタイムカウント処理動作は、時間ｔが０から標準ターンオフ時間ｔ１に到達するまでの間、次の処理動作への移行を停止させる。
　ステップ４２のタイムカウント処理動作で時間ｔが標準ターンオフ時間ｔ１に到達すると、ステップ４３で続いて出力信号設定の処理動作が行われ、出力信号ＤＲＶが“０”に設定される。ステップ４３の出力信号設定の処理動作が行われた後、タイムカウントの処理動作が行われる。このタイムカウントの処理動作は、時間ｔが標準ターンオフ時間ｔ１から動作周期に到達するまでの間、次の処理動作への移行を停止させる。ステップ４４のタイムカウント処理動作で時間ｔが動作周期に到達するとステップ４５で一つのパルス波形の生成処理が終了する。
　図１０のステップ３７で示す変調方式確認の処理動作は図５に示すステップ５の変調方式選択の処理動作に対応し、図１０に示すステップ３９のＰＰＭ確認の処理動作は図５に示すステップ７のＰＰＭ選択の処理動作に対応している。このため、読み込まれたデータが図５に示すステップ６のＡＳＭ処理ルーチンを実行して得られたものである場合、上述した各ステップ３８ないしステップ４４の処理動作が行われる。そこで、この各処理動作が行われることによってパルス生成部１０から出力されるパルスは、その波形の形状が図７Ｂに示すようになる。
　一方、図１０において、ランダム変数Ａの符号とデューティ比Ｄの値に応じてステップ４０の出力信号設定の処理動作の方向に処理動作が進行した場合、先ずステップ４０の出力信号設定の処理動作が行われ、出力信号ＤＲＶが“０”に設定される。このステップ４０の出力信号設定の処理動作が行われた後、ステップ４６でタイムカウントの処理動作が行われ、時間ｔが０から修正ターンオン時間ｔ２に到達するまでの間、次の処理動作への移行が停止される。ステップ４６のタイムカウントの処理動作で時間ｔが修正ターンオン時間ｔ２に到達すると、続いてステップ４７で出力信号設定の処理動作が行われ、出力信号ＤＲＶが“１”に設定される。ステップ４７の出力信号設定の処理動作が行われた後、ステップ４８でタイムカウントの処理動作が行われ、時間ｔが修正ターンオン時間ｔ２から修正ターンオフ時間ｔ３に到達するまでの間次の処理動作への移行が停止される。
　ステップ４８のタイムカウントの処理動作で時間ｔが修正ターンオフ時間ｔ３に到達すると、続いてステップ４９で出力信号設定の処理動作が行われ、出力信号ＤＲＶが再び“０”に設定される。出力信号設定の処理動作が行われた後、ステップ５０でタイムカウントの処理動作が行われ、時間ｔが修正ターンオフ時間ｔ３から動作周期に到達するまでの間、次の処理動作への移行が停止される。ステップ５０のタイムカウントの処理動作で時間ｔが動作周期に到達するとステップ４５で一つのパルス波形の生成処理が終了する。
　前述したように、図１０のステップ３７で示す変調方式確認の処理動作は図５に示すステップ５の変調方式選択の処理動作に対応し、図１０に示すステップ３９のＰＰＭ確認の処理動作は図５に示すステップ７のＰＰＭ選択の処理動作に対応している。このため、読み込まれたデータが図８Ａに示すＰＰＭ１処理ルーチンを実行して得られたものである場合、上述した各ステップ４０ないしステップ５０の処理動作が行われる。そこで、この各処理動作が行われることによってパルス生成部１０から出力されるパルス波形は、その形状が図８Ｂのようになる。
　また、図１０において、ランダム変数Ａの符号とデューティ比Ｄの値に応じてステップ４１の出力信号設定の処理動作の方向に処理動作が進行した場合、先ず、ステップ４１の出力信号設定の処理動作が行われ、その出力信号ＤＲＶが“１”に設定される。出力信号設定の処理動作が行われた後、ステップ５１でタイムカウントの処理動作が行われ、時間ｔが０から修正ターンオフ時間ｔ４に到達するまでの間、次の処理動作への移行が停止される。ステップ５１のタイムカウントの処理動作で時間ｔが修正ターンオフ時間ｔ４に到達すると、続いてステップ５２で出力信号設定の処理動作が行われ、出力信号ＤＲＶが“０”に設定される。ステップ５２で出力信号設定の処理動作が行われた後、ステップ５３でタイムカウントの処理動作が行われ、時間ｔが修正ターンオフ時間ｔ４から修正ターンオン時間ｔ５に到達するまでの間、次の処理動作への移行が停止される。
　ステップ５３のタイムカウントの処理動作で時間ｔが修正ターンオン時間ｔ５に到達すると続いてステップ５４の出力信号設定の処理動作が行われ、出力信号ＤＲＶが再び“１”に設定される。その出力信号設定の処理動作が行われた後、ステップ５５でタイムカウントの処理動作が行われ、時間ｔが修正ターンオン時間ｔ５から動作周期に到達するまでの間、次の処理動作への移行が停止される。ステップ５５のタイムカウントの処理動作で時間ｔが動作周期に到達するとステップ４５で一つのパルス波形の生成処理が終了する。ちなみに、読み込まれたデータが図５に示すＰＰＭ２処理ルーチンを実行して得られたものである場合、上述した図１０のステップ４１ないしステップ５５に示す各処理動作が行われる。そこで、この各処理動作が行われることによってパルス生成部１０から出力されるパルス波形は、その形状が図９Ｂのようになる。
　なお、パルス信号を連続して発生させるためには一つのパルス波形の生成処理が終了すると直ちに次のパルス波形の生成処理に移行させる必要がある。このため図１０においてステップ４５の生成処理終了に各処理動作の流れが到達するとスイッチング制御装置６Ａが正常に動作している限りそこからステップ３５の生成処理開始に無条件に回帰することになる。
　上述したパルス生成部１０の処理動作の流れの中でパルス波形の生成処理が開始してからステップ３８、ステップ４０及びステップ４１で出力信号ＤＲＶを設定する各処理動作が行われるまでに所定の時間を要することが見込まれる。ここで、ステップ３５の生成処理開始からステップ３８の出力信号設定の処理動作に進行した場合、ステップ３９のＰＰＭ確認処理動作の分だけ、ステップ４０の出力信号設定の処理動作あるいはステップ４６のタイムカウントに処理動作が進行した場合よりも所要時間が短くなる。そこで、３つのどの方向に処理が進行した場合にも所要時間を同一にする必要がある場合には、ステップ３７の変調方式確認の処理動作とステップ３８の出力信号設定の処理動作の間にダミーの判定処理手段を挿入しておけばよい。
　図３に示す本発明に係るスイッチング制御装置６Ａにおいて、その内部に構成された演算部８およびパルス生成部１０で機能する処理動作の流れは、図５及び図１０に示す通りである。ここで、図１に示すスイッチング制御装置６Ａは、パルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａを有し、このパルス幅変調処理手段（ＰＷＭ）２ａで図５に示すステップ２のＶＦＢ入力処理動作とステップ３のデューティ比設定処理動作を行う。また、図１に於いて点線で囲まれた部分２ｄは２段のスイッチ切替手段であり、図５に示すステップ４のランダム変数設定の処理動作、ステップ５の変調方式選択の処理動作およびステップ７のＰＰＭ選択の処理動作と、図１０に示すステップ３７の変調方式確認の処理動作およびステップ３９のＰＰＭ確認の処理動作を行う。
　そして、図１に示す非同期変調処理手段（ＡＳＭ）２ｅでは、図５のステップ６のＡＳＭ処理ルーチンと図１０のステップ３８およびステップ４２からステップ４４の各処理動作を行う。図１に示す第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）２ｆでは、図５のステップ８のＰＰＭ１処理ルーチンと図１０のステップ４０およびステップ４６からステップ５０の各処理動作を行う。図１に示す第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇでは図５のステップ９のＰＰＭ２処理ルーチンと図１０のステップ４１およびステップ５１からステップ５５の各処理動作を行う。
　図３に示すスイッチング制御装置６Ａは、非同期変調処理動作やパルス位置変調処理動作のための演算時間がパルス波形の周期に比べて無視できない長さになるので、演算部８とパルス生成部１０を個別に構成し、演算部８とパルス生成部１０が同時に処理動作を実行できるように構成してある。もし、非同期変調処理動作やパルス位置変調処理動作のための演算時間がパルス波形の周期に比べて無視できる長さである場合には、演算部８とパルス生成部１０を個別に構成することはない。その場合には、パルス生成部１０は省略され、図５のステップ６でＡＳＭ処理ルーチンの最後に図１０のステップ３８およびステップ４２からステップ４４の各処理動作が行われ、図８Ａで示すＰＰＭ１処理ルーチンの最後に図１０のステップ４０およびステップ４６からステップ５０の各処理動作が行われ、図９Ａに示すＰＰＭ２処理ルーチンの最後に図１０のステップ４１およびステップ５１からステップ５５の各処理動作が行われるように処理の流れが修正される。
　本発明に係るスイッチング制御装置６Ａで得られるパルス波形は、パルス波形毎に非同期変調動作が行われたパルス波形かあるいはパルス位置変調動作が行われたパルス波形が出現する。本発明技術で得られるパルス波形は、従来技術のパルス波形よりも最大のシフト時間を長くでき該シフト時間の設定種類数を多くできる。このため、本発明で得られるパルス波形のノイズの周波数スペクトルの拡散効果は、図１３（ｂ）の従来のパルス波形に比べ遜色ない程度にすることができる。当然のことながら、本発明技術で得られるパルス波形のオンデューティサイクルは、第１のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ１）と第２のパルス位置変調処理手段（ＰＰＭ２）２ｇを切り換えて選択するため、従来技術のパルス波形のようにシフト時間によって制限されることはない。

Claims (5)

  1. 　スイッチング素子からの出力に応じて前記スイッチング素子に対するパルス信号のデューティ比を決定するパルス幅変調処理手段を備えるスイッチング制御装置において、
    　前記パルス幅変調処理手段と接続され、第１の符号または第２の符号を設定する切替手段と、
    　前記切替手段が前記第１の符号を設定した場合に動作する非同期変調処理手段と、
    　前記切替手段が前記第２の符号を設定した場合に動作する第１および第２のパルス位置変調処理手段と
    を備え、
    　前記非同期変調処理手段は、基準周期と異なる第１の動作周期を設定して、前記第１の動作周期および前記パルス幅変調処理手段が決定した前記デューティ比に基づいて前記パルス信号の第１のターンオフ時間を設定し、
    　前記第１のパルス位置変調処理手段は、前記デューティ比が０％以上５０％以下のときに、前記基準周期と同一の第２の動作周期および前記パルス信号のオン期間の第１のシフト時間を設定して、前記動作周期、前記デューティ比、および前記第１のシフト時間に基づいて前記パルス信号の第２のターンオン時間および第２のターンオフ時間を設定し、
    　前記第２のパルス位置変調処理手段は、前記デューティ比が５０％を超え１００％以下のときに、前記基準周期と同一の前記第２の動作周期および前記パルス信号のオフ期間の第２のシフト時間を設定して、前記動作周期、前記デューティ比、および前記第２のシフト時間に基づいて前記パルス信号の第３のターンオン時間および第３のターンオフ時間を設定することを特徴とするスイッチング制御装置。
  2. 　前記デューティ比、前記切替手段の前記設定、および、前記第１または第２の動作周期と、前記第１のターンオフ時間、前記第２のターンオン時間およびターンオフ時間、ならびに前記第３のターンオン時間およびターンオフ時間のいずれかとをデータとして周期毎に保持するレジスタ部と、
    　前記レジスタ部に保持された前記データを周期毎に読み込んで、前記データに基づくパルス波形を生成すると共に前記パルス波形に基づくパルス信号を出力するパルス生成部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング制御装置。
  3. 　前記パルス生成部は、読み込んだ前記データ中の前記切替手段の前記設定が前記第１の符号である場合に、周期の開始時に前記パルス波形の信号レベルを高値にし、前記第１のターンオフ時間のデータに応じて前記信号レベルを低値にし、前記第１の動作周期のデータに応じて周期を終了させるように動作し、
    　前記パルス生成部は、前記切替手段の前記設定が前記第２の符号である場合に、前記デューティ比が５０％以下であるとき、周期の開始時に前記パルス波形の信号レベルを低値にし、前記第２のターンオン時間のデータに応じて前記信号レベルを高値にし、前記第２のターンオフ時間のデータに応じて前記信号レベルを低値にし、前記第２の動作周期のデータに応じて周期を終了させるように動作し、
    　前記パルス生成部は、前記切替手段の前記設定が前記第２の符号である場合に、前記デューティ比が５０％を超えるであるとき、周期の開始時に前記パルス波形の信号レベルを高値にし、前記第３のターンオフ時間のデータに応じて前記信号レベルを低値にし、前記第３のターンオン時間のデータに応じて前記信号レベルを高値にし、前記第２の動作周期のデータに応じて周期を終了させることを特徴とする請求項２に記載したスイッチング制御装置。
  4. 　前記第１のパルス位置変調処理手段は、前記オン期間の前記第１のシフト時間をランダムかつ択一的に設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載したスイッチング制御装置。
  5. 　前記第２のパルス位置変調処理手段は、前記オフ期間の前記第２のシフト時間をランダムかつ択一的に設定することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載したスイッチング制御装置。
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