用于模数转换器的触发装置的制作方法

1.本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种用于模数转换器的触发装置。


背景技术：

2.微控制单元(mcu)被广泛应用在直流无刷电机(bldc)和永磁同步电机(pmsm)的控制器中。用于电机控制的mcu除了包括中央处理单元(cpu)外还包括脉宽调制(pwm)控制器、模数转换器(adc)、以及定时器，其中，pwm控制器用于控制半导体开关的开关动作，adc用于采样电机的相线电压，定时器用于计时或产生定时信号。
3.目前，用于电机控制的mcu中的pwm控制器不能触发adc或者只能单次触发adc。一方面，如果pwm控制器不能触发adc，则需要cpu定时触发adc，这会增加cpu的负担。另一方面，如果pwm控制器只能单次触发adc，则不能适应新型控制算法的要求。


技术实现要素：

4.鉴于目前的用于模数转换器的触发机制存在的一个或多个问题，本实用新型提供了一种用于模数转换器的触发装置。
5.根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置，包括系统时钟、定时计数器、边沿发生器、第一和第二比较器、以及第一和第二逻辑与门，其中：定时计数器的时钟端连接到系统时钟、清零端连接到第二逻辑与门的输出端、输出端连接到第一比较器的正相输入端；第一比较器的反相输入端用于接收用户设置的阈值信号、输出端连接到第一逻辑与门的第一输入端；第一逻辑与门的第二输入端用于接收用户设置的定时触发-模数转换使能信号、输出端用于向触发装置的外部输出触发模数转换器进行模数转换的定时触发-模数转换信号；第二比较器的输入端用于从触发装置的外部接收脉宽调制信号、输出端连接到边沿发生器的输入端；边沿发生器的输出端连接到第二逻辑与门的第一输入端；第二逻辑与门的第二输入端用于接收用户设置的脉宽调制-定时同步使能信号。
6.根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置，可以基于脉宽调制信号实现模数转换器的单次触发。因此，可以避免由cpu触发adc导致的cpu负担的增加，并且可以避免由pwm控制器触发adc导致的pwm控制器的电路复杂性的增加。
7.根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置，包括系统时钟、定时计数器、边沿发生器、d触发器、逻辑或门、第一和第二比较器、以及第一、第二、和第三逻辑与门，其中：定时计数器的时钟端连接到系统时钟、清零端连接到逻辑或门的输出端、输出端连接到第一比较器的正相输入端；第一比较器的反相输入端用于接收用户设置的阈值信号、输出端连接到第一逻辑与门的第一输入端；第一逻辑与门的第二输入端用于接收用户设置的定时触发-模数转换使能信号、输出端用于向触发装置的外部输出触发模数转换器进行模数转换的定时触发-模数转换信号并且连接到d触发器的时钟端；第二比较器的输入端用于从触发装置的外部接收脉宽调制信号、输出端连接到边沿发生器的输入端；边沿发生器的输出端连接到第二逻辑与门的第一输入端；第二逻辑与门的第二输入端用于接收用户设置
的脉宽调制-定时同步使能信号、输出端连接到逻辑或门的第一输入端；d触发器的输出端连接到第三逻辑与门的第一输入端；第三逻辑与门的第二输入端用于接收用户设置的连续触发使能信号、输出端连接到逻辑或门的第二输入端。
8.根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置，可以基于脉宽调制信号实现adc的连续触发，并且在应用在用于电机控制的mcu中时可以显著降低电机控制算法对cpu计算能力的要求。
附图说明
9.从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，其中：
10.图1示出了根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置的示例框图；
11.图2示出了根据本实用新型另一实施例的用于模数转换器的触发装置的示例框图；
12.图3示出了与图2所示的第二比较器和边沿发生器有关的多个信号的波形图；
13.图4示出了与图2所示的系统时钟、定时计数器、和第一比较器有关的多个信号的波形图；
14.图5示出了与图2所示的第二比较器、定时计数器、和第一比较器有关的多个信号的波形图；
15.图6示出了与图2所示的第一比较器和d触发器有关的多个信号的波形图；
16.图7示出了与图2所示的定时计数器、第一和第二比较器、以及d触发器有关的多个信号的波形图。
具体实施方式
17.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素和部件的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。另外，需要说明的是，这里使用的用语“a与b连接”可以表示“a与b直接连接”也可以表示“a与b经由一个或多个其他元件间接连接”。
18.鉴于目前的用于模数转换器的触发机制存在的一个或多个问题，本实用新型提供了一种用于模数转换器的触发装置。
19.图1示出了根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置100的示例框图。如图1所示，用于模数转换器的触发装置100包括系统时钟102、定时计数器104、第一比较器106、第二比较器108、边沿发生器110、第一逻辑与门112、以及第二逻辑与门114，其中：定时计数器104的时钟端(即，clk端)连接到系统时钟102、清零端(即，clr端)连接到第二逻辑与门114的输出端、输出端连接到第一比较器106的正相输入端；第一比较器106的反相输入端
用于接收用户设置的阈值信号timerperiod、输出端连接到第一逻辑与门112的第一输入端；第一逻辑与门112的第二输入端用于接收用户设置的定时触发-模数转换使能信号timertrigadc_en、输出端用于向触发装置100的外部输出触发模数转换器进行模数转换的定时触发-模数转换信号timer_trig_adc_signal；第二比较器108的输入端用于从触发装置100的外部接收脉宽调制信号pwmx、输出端连接到边沿发生器110的输入端；边沿发生器110的输出端连接到第二逻辑与门114的第一输入端；第二逻辑与门114的第二输入端用于接收用户设置的脉宽调制-定时同步使能信号pwm_timer_align_en。
20.这里，脉宽调制信号pwmx可以是信号选择器从pwm控制器产生的4路、6路、或8路pwm信号中选择的一路pwm信号。脉宽调制信号pwmx可以灵活配置，以适应不同的控制算法的变化。
21.根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置100，可以基于脉宽调制信号实现模数转换器的单次触发。因此，可以避免由cpu触发adc导致的cpu负担的增加，并且可以避免由pwm控制器触发adc导致的pwm控制器的电路复杂性的增加。
22.图2示出了根据本实用新型另一实施例的用于模数转换器的触发装置100’的示例框图。如图2所示，用于模数转换器的触发装置100’除了包括系统时钟102、定时计数器104、第一比较器106、第二比较器108、边沿发生器110、第一逻辑与门112、以及第二逻辑与门114以外，还包括d触发器116、第三逻辑与门118、以及逻辑或门120，其中：定时计数器104的时钟端(即，clk端)连接到系统时钟102、清零端连接到逻辑或门120的输出端、输出端连接到第一比较器106的正相输入端；第一比较器106的反相输入端用于接收用户设置的阈值信号timerperiod、输出端连接到第一逻辑与门112的第一输入端；第一逻辑与门112的第二输入端用于接收用户设置的定时触发-模数转换使能信号timertrigadc_en、输出端用于向触发装置100’的外部输出触发模数转换器进行模数转换的定时触发-模数转换信号timer_trig_adc_signal并且连接到d触发器116的时钟端；第二比较器108的输入端用于从触发装置100’的外部接收脉宽调制信号pwmx、输出端连接到边沿发生器110的输入端；边沿发生器110的输出端连接到第二逻辑与门114的第一输入端；第二逻辑与门114的第二输入端用于接收用户设置的脉宽调制-定时同步使能信号pwm_timer_align_en、输出端连接到逻辑或门120的第一输入端；d触发器116的输出端(即，q端)连接到第三逻辑与门118的第一输入端；第三逻辑与门118的第二输入端用于接收用户设置的连续触发使能信号continuous_trig_en、输出端连接到逻辑或门120的第二输入端。
23.类似地，脉宽调制信号pwmx可以是信号选择器从pwm控制器产生的4路、6路、或8路pwm信号中选择的一路pwm信号。脉宽调制信号pwmx可以灵活配置，以适应不同的控制算法的变化。
24.根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置100’，可以基于脉宽调制信号实现adc的连续触发，并且在应用在用于电机控制的mcu中时可以显著降低电机控制算法对cpu计算能力的要求。
25.如图1至2所示，在一些实施例中，系统时钟102可以包括振荡器、分频器、以及信号选择器，其中：振荡器的输出端连接到分频器的输入端和信号选择器的第一输入端；分频器的输出端连接到信号选择器的第二输入端；信号选择器的输出端连接到定时计数器104的时钟端。具体地，振荡器产生第一时钟信号，分频器对第一时钟信号进行分频以产生第二时
钟信号，信号选择器从第一时钟信号和第二时钟信号中选择一个时钟信号提供给定时计数器104。
26.图3至图7示出了与图2所示的用于模数转换器的触发装置100’有关的多个信号的波形图。下面结合图3至图7，对用于模数转换器的触发装置100’的工作原理进行说明。需要说明的是，用于模数转换器的触发装置100和100’中的同名功能模块的工作原理相同，所以本文省去对用于模数转换器的触发装置100的工作原理的说明。
27.在图2所示的用于模数转换器的触发装置100’中，第二比较器108判断脉宽调制信号pwmx是否为有效电平，并输出指示脉宽调制信号pwmx是否为有效电平的有效电平指示信号pwmx_active。在一些示例中，当脉宽调制信号pwmx为高电平时，认为脉宽调制信号pwmx为有效电平。在另一些示例中，当脉宽调制信号pwmx为低电平时，认为脉宽调制信号pwmx为有效电平。这里，当有效电平指示信号pwmx_active为高电平时，指示脉宽调制信号pwmx为有效电平；当有效电平指示信号pwmx_active为低电平时，指示脉宽调制信号pwmx为无效电平。
28.在图2所示的用于模数转换器的触发装置100’中，边沿发生器110在检测到有效电平指示信号pwmx_active从低电平跳变到高电平时，产生上升沿信号pos-edge_signal；第二逻辑与门114对脉宽调制-定时同步使能信号pwm_timer_align_en与上升沿信号pos-edge_signal进行逻辑与得到脉宽调制-定时同步信号pwm_timer_align_signal。在实际应用中，通过将脉宽调制-定时同步使能信号pwm_timer_align_en设置为低电平，可以关闭上升沿发生器110的输出。图3示出了与图2所示的第二比较器108和边沿发生器110有关的多个信号的波形图。
29.在图2所示的用于模数转换器的触发装置100’中，定时计数器104的计数值随着来自系统时钟102的时钟信号clk的跳变而累加。第一比较器106对定时计数器104的计数值timer_counter与用户设置的阈值timerperiod进行比较得到溢出信号，即定时信号timing_signal。可以由用户设置的阈值配合一定的时钟频率，可以得到可调定时时间。第一逻辑与门112对来自第一比较器106的定时信号与定时触发-模数转换使能信号timertrigadc_en进行逻辑与，得到用于触发adc进行模数转换的定时触发_模数转换信号timer_trig_adc_signal。图4示出了与图2所示的系统时钟、定时计数器、和第一比较器有关的多个信号的波形图。
30.在实际应用中，要求定时计数器的起始点与脉宽调制信号pwmx的上升沿同步。因此，需要基于有效电平指示信号pwmx_active来产生脉宽调制-定时同步信号pwm_timer_align_signal。脉宽调制-定时同步信号pwm_timer_align_signal将定时计数器104中的计数器清0，计数器重新计数，即有效电平指示信号pwmx_active的上升沿复位计数器，得到可控的延迟时刻。图5示出了与图2所示的第二比较器、定时计数器、和第一比较器有关的多个信号的波形图。
31.图2所示的用于模数转换器的触发装置100’还可以连续触发adc，产生连续的定时触发_模数转换信号timer_trig_adc_signal。具体地，如图2所示，定时触发_模数转换信号timer_trig_adc_signal被返回到d触发器116的时钟端，由d触发器116产生另外一路的计数器复位信号，该复位信号受连续触发使能信号continuous_trig_en控制。第三逻辑与门118的输出信号为连续触发信号continuous_trig_signal，该信号将定时计数器104的计数
器复位，重新开始计时，直到产生下一个定时触发_模数转换信号timer_trig_adc_signal；周而复始，得到连续的定时触发_模数转换信号timer_trig_adc_signal。图6示出了与图2所示的第一比较器和d触发器有关的多个信号的波形图。
32.在实际应用中，可以将用于模数转换器的触发装置100’配置为在脉宽调制信号pwmx的有效电平区间连续触发adc，并在脉宽调制信号pwmx的无效电平区间不触发adc。因此，在一些实施例中，用于模数转换器的触发装置100’还可以包括反相器122和第四逻辑与门124，其中，反相器122的输入端连接到第二比较器108的输出端、输出端连接到第四逻辑与门124的第一输入端，第四逻辑与门124的第二输入端用于接收用户设置的无效使能信号inactive_en、输出端连接到d触发器116的清零端(clr端)。反相器122通过对有效电平指示信号pwmx_active进行反相得到信号pwmx_inactive，第四逻辑与门124对信号pwmx_inactive和无效使能信号inactive_en进行逻辑与得到的结果可以控制d触发器116只在脉宽调制信号pwmx的有效电平区间工作。图7示出了与图2所示的定时计数器、第一和第二比较器、以及d触发器有关的多个信号的波形图。
33.综上所述，图2所示的用于模数转换器的触发装置100’涉及到多个使能信号。通过对这些使能信号进行配置，可以获得不同的功能。表1示出了使能信号和相应功能的对应关系表。
34.表1
[0035][0036]
应该明白的是，根据本实用新型实施例的用于模数转换器的触发装置不仅可以用在诸如，无刷直流电机和永磁同步电机的电机中，也可以用在例如，逆变器的电能转换装置中。
[0037]
本实用新型可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本实用新型的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变都被包括在本实用新型的范围中。