脉冲发生装置及脉冲发生方法
脉冲发生装置及脉冲发生方法
【专利摘要】脉冲发生电路(12)包括：PWM波形输出单元(20)，输出以第1比特数确定1个线性PWM脉冲的占空比的PWM波形；输入连接器(22)，输入表示以大于第1比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号；以及设定单元(24)，基于输入到输入连接器(22)的控制信号，设定从PWM波形输出单元(20)输出的PWM波形，以根据第2比特数将由连续的多个线性PWM脉冲构成的组作为1周期。
【专利说明】脉冲发生装置及脉冲发生方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脉冲发生装置及脉冲发生方法。
【背景技术】
[0002]调制要输出的脉冲的占空比的脉宽调制(pulse width modulation:PWM)是被广泛使用的技术。
[0003]脉宽调制，例如，如专利文献I所记载的，在恒流控制电路中，用于控制负载电流的晶体管的导通、截止控制。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:特开2001-318721号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]但是，以脉宽调制方式输出的脉冲的占空比的精度，依赖于确定所输出的脉冲的占空比的比特数。即，在控制从脉冲发生电路输出的脉冲的占空比的控制信号的比特数大于脉冲发生电路输出的脉冲的比特数的情况下，脉冲发生电路输出的脉冲不具有由控制信号所示的占空比的精度。
[0009]本发明鉴于这样的情况而完成，目的在于提供能够输出与确定要输出的脉冲的占空比的比特数相比，表示高精度的占空比的PWM波形的脉冲发生装置及脉冲发生方法。
[0010]解决问题的方案
[0011]为了解决上述课题，本发明的脉冲发生装置及脉冲发生方法采用以下的方案。
[0012]S卩，本发明的第一方式的脉冲发生装置包括:输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形的PWM波形输出单元，输入表示以大于所述第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号的输入单元；以及基于输入到所述输入单元的所述控制信号，设定所述PWM波形输出单元输出的所述PWM波形，以根据所述第2比特数将由连续的多个所述脉冲构成的组作为I周期的设定单元。
[0013]根据上述方式，由PWM波形输出单元输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形。可是，表示由输入单元输入的占空比的控制信号，以大于第I比特数的第2比特数确定。即，从PWM波形输出单元输出的一个脉冲，不具有以上述第2比特数确定的占空比的精度。
[0014]因此，由设定单元基于输入到输入单元的控制信号，设定PWM波形输出单元输出的PWM波形，以根据第2比特数将由连续的多个脉冲构成的组作为I周期。即，以第I比特数确定的一个脉冲中，不能获得以第2比特数确定的占空比的精度，所以通过将连续的多个脉冲组合，将它作为I周期，从而获得以第2比特数确定的占空比的精度。
[0015]例如，第I比特数为6比特，一个脉冲为I周期的情况下的占空比的分辨率(精度)是每I周期为63，能以约1.6%增量设定占空比。另一方面，若第2比特数为7比特，则输出由两个6比特的脉冲构成的组作为I周期的PWM波形。由此，虚拟地输出以7比特(6比特X2)确定的占空比的PWM波形。该情况下的占空比的分辨率是每I周期126，能以约0.8%增量设定占空比。
[0016]因此，根据本方式，能够输出与确定要输出的脉冲的占空比的比特数相比，表示高精度的占空比的PWM波形。
[0017]在上述第一方式中，在所述第2比特数和所述第I比特数之差为η的情况下，优选将构成所述组的多个所述脉冲的数设为2η个。
[0018]根据上述结构，仅计算第2比特数和第I比特数之差，就能够简单地求构成组的第I比特数的脉冲的数。
[0019]在上述第一方式中，优选所述设定单元进行设定，以在由所述第2比特所示的所述控制信号中，将相当于所述第I比特数的高位比特用以所述第I比特数确定的一个所述脉冲表示，将剩余的比特以2η-1个(η为所述第2比特数和所述第I比特数之差)所述脉冲表示。
[0020]根据上述结构，例如，在第I比特数为6比特，第2比特数为7比特的情况下，输出将由两个6比特的脉冲构成的组作为I周期的PWM波形，所以在以7比特所示的控制信号中，高位6比特的控制信号以一脉冲表示，剩余以另一脉冲表示。此外，例如，在第I比特数为6比特，第2比特数为8比特的情况下，输出将由四个6比特的脉冲构成的组作为I周期的PWM波形，所以在以8比特所示的控制信号中，高位6比特的控制信号以一个脉冲表示，剩余以三个脉冲表示。因此，本结构能够简单地生成构成组的多个脉冲。
[0021]在上述第一方式中，优选所述设定单元进行设定，以将所述剩余的比特，从高位起位数每增加一位，以前面位数的两倍的数的所述脉冲来表示。
[0022]根据上述结构，例如，在第I比特数为6比特，第2比特数为9比特的情况下，从控制信号的高位I比特起6比特以一个脉冲表示，控制信号的第7比特以一个脉冲表示，控制信号的第8比特以第7比特的2倍数的脉冲即2个脉冲表示，控制信号的第9比特以第8比特的2倍数的脉冲即四个脉冲表示。因此，本结构能够将表示构成控制信号的各比特的脉冲简单地生成。
[0023]另一方面，本发明的第二方式的脉冲发生方法，用于输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形，该方法包括:输入表示以大于所述第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号的第I步骤；基于所述控制信号进行设定，以根据所述第2比特数将由连续的多个所述脉冲构成的组作为I周期的第2步骤，以及将通过所述第2步骤设定的所述组作为I周期来输出PWM波形的第3步骤。
[0024]发明的效果
[0025]根据本发明，具有以下良好的效果:能够输出与确定要输出的脉冲的占空比的比特数相比，表示高精度的占空比的PWM波形。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是表示包括了本发明的实施方式的脉冲发生电路的驱动电路的结构的方框图。[0027]图2是表示本发明的实施方式的脉冲发生电路的功能的功能方框图。
[0028]图3是表示一例本发明的实施方式的以6比特确定的占空比的PWM脉冲的图。
[0029]图4是表示一例本发明的实施方式的使用6比特的线性PWM脉冲虚拟地输出7比特的PWM脉冲的情况下的设定的图。
[0030]图5是表示一例本发明的实施方式的使用6比特的线性PWM脉冲虚拟地输出8比特的PWM脉冲的情况下的设定的图。
[0031]图6是表示本发明的实施方式的控制信号为“0101011”的情况下的PWM脉冲的示意图。
[0032]图7是表示本发明的实施方式的控制信号为“01010101”的情况下的P丽脉冲的
示意图。
[0033]图8是表示本发明的实施方式的控制信号为“01010110”的情况下的P丽脉冲的
示意图。
[0034]图9是说明本发明的实施方式的PWM脉冲的规律性所需的示意图。
[0035]标号说明
[0036]10驱动电路
[0037]12脉冲发生电路
[0038]20 PWM波形输出单元
[0039]22输入连接器
[0040]24设定单元
【具体实施方式】
[0041]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的脉冲发生装置及脉宽调制方法的一实施方式。
[0042]图1是表示本实施方式的驱动电路10的结构的方框图。驱动电路10包括脉冲发生电路12、隔离变压器14、整流电路16、被驱动体18。再有，假设流过隔离变压器14的初级侧的电流以未图示的电流测定装置测定。
[0043]本实施方式的驱动电路10包括对隔离变压器14的初级侧输出将电力作为脉冲电压的脉冲发生电路12，通过整流电路16对次级侧连接着进行计测、驱动、及控制的其中一个的被驱动体18。而且，驱动电路10测定因连接到次级侧的被驱动体18消耗电力所产生的初级侧的电流的变化，进行计测装置进行的计测、以及驱动、控制等装置进行的驱动或控制、以及对象电路中的有无断线或短路等或信号状态的诊断、即健全性诊断。
[0044]图2是表示本实施方式的脉冲发生电路12的功能的功能方框图。脉冲发生电路12包括:输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM(PulseWidth Modulation)波形的PWM波形输出单元20 ;以及输入表示以大于第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号的输入连接器22。
[0045]再有，作为一例，如图3所示，本实施方式的脉冲发生电路12，通过将IOns (IOOMHz)的微小脉冲以O个到63个的任何一个排列的波形反复而将6比特、即分辨率(精度)为63的PWM脉冲以630ns (100 / 63=1.58MHz)周期输出。即，脉冲发生电路12能以第I比特数为6比特、约1.6%增量设定PWM脉冲的占空比。
[0046]另一方面，输入到脉冲发生电路12的控制信号的第2比特数，作为一例被设为20比特。因此，以6比特的PWM脉冲本身，不可能实现20比特的控制信号的分辨率1032192。
[0047]因此，脉冲发生电路12包括:设定单元24，基于输入到输入连接器22的控制信号，设定从PWM波形输出单元20输出的PWM波形，以根据第2比特数将由连续的多个PWM脉冲构成的组作为I周期。
[0048]S卩，在一个6比特的PWM脉冲中，不能获得以20比特的控制信号确定的占空比的精度，所以通过将连续的多个6比特的PWM脉冲组合，从而获得以20比特确定的占空比的精度。
[0049]接着，具体地说明使用多个6比特的PWM，虚拟地输出7比特以上的PWM脉冲的情况。在以下的说明中，将6比特的PWM脉冲称为线性PWM脉冲，将7比特以上的PWM脉冲仅称为PWM脉冲。
[0050]图4是表示一例使用设定单元24产生的6比特的线性PWM脉冲，虚拟地输出7比特的PWM脉冲的情况下的设定的图。再有，在7比特的PWM脉冲中，能以约0.8%增量设定占空比。
[0051]在使用分辨率63的6比特的线性PWM脉冲输出分辨率126的7比特的PWM脉冲的情况下，通过组合2周期来实现6比特的线性PWM脉冲。而且，通过将这样设定的7比特的PWM脉冲连续输出，成为PWM波形。
[0052]在图4的例子中，通过占空比50.8% (32 /63: W 8)的线性PWM脉冲A和占空比49.2% (31 /63= 49.2)的线性PWM脉冲A’作为一组，被反复输出，从而50% (63 /126=50)的占空比即7比特(6比特X2=7比特)的PWM脉冲B产生的PWM波形被虚拟地实现。再有，组合两个6比特的线性PWM脉冲来实现7比特的PWM脉冲B，所以周期为
1.26 μ s (790kHz)。
[0053]图5是表示一例使用设定单元24产生的6比特的线性PWM脉冲而虚拟地输出8比特的PWM脉冲的情况下的设定的图。再有，在8比特的PWM脉冲中，能够以约0.4%增量设定占空比。
[0054]使用6比特的线性PWM脉冲输出分辨率252的8比特的PWM脉冲的情况下，通过将7比特的PWM脉冲组合2周期、即6比特的线性PWM脉冲进行4周期组合来实现。
[0055]在图5的例子中，将占空比50.8% (32 /63= 50.8)的线性PWM脉冲A作为2周期一组设为7比特的PWM脉冲B，将占空比50.8% (32 /63= 50.8)的线性PWM脉冲A和占空比49.2% (31 / 63= 49 2 )的线性PWM脉冲A’作为一组设为7比特的PWM脉冲B’。而且，通过将7比特的PWM脉冲B和PWM脉冲B’作为一组，反复输出，虚拟地实现50.4%(127 / 252=50.4)的占空比即8比特的PWM脉冲C产生的PWM波形。再有，线性PWM脉冲组合4组来实现8比特的PWM脉冲C，所以周期为2.52 μ s (395kHz)。
[0056]以下，同样地，设定单元24通过增加组合的线性PWM脉冲的数，虚拟地设定20比特的PWM脉冲。再有，通过将2周期19比特的PWM脉冲组合，即线性PWM脉冲组合16384个来实现20比特的PWM脉冲。由此，实现在6比特的线性PWM脉冲中不能实现的、分辨率1032192的PWM脉冲产生的PWM波形。再有，20比特的PWM脉冲的周期为10.3ms (96.5Hz)。
[0057]于是，脉冲发生电路12通过设定单元24的设定，使线性PWM脉冲的占空比时间性地变化，与确定线性PWM脉冲的占空比的比特数相比，输出表示高精度的占空比的PWM波形。换句话说，脉冲发生电路12将PWM和PDM(Pulse Density Modulation:脉冲密度调制)组合来发生脉冲。
[0058]此外，构成组的多个线性PWM脉冲的数，如在第I比特数为6比特、第2比特数为7比特的情况中为2个，在第I比特数为6比特、第2比特数为8比特的情况中为4个，在第I比特数为6比特、第2比特数为9比特的情况中为8个，在第I比特数为6比特、第2比特数为20比特的情况中为16384个那样，在第2比特数和第I比特数之差(以下，称为‘比特差’)为η的情况下，为2η个。因此，设定单元24通过计算第2比特数和第I比特数之差，能够简单地求构成作为第2比特数的PWM脉冲的线性PWM脉冲的数。
[0059]接着，说明构成第2比特数的PWM脉冲的线性PWM脉冲各自的占空比的确定方法。
[0060]如上述，将由多个线性PWM脉冲构成的组作为I周期来实现第2比特数的PWM脉冲。即，由多个线性PWM脉冲构成的第2比特数的PWM脉冲的占空比，只要与由控制信号所示的占空比一致,则构成组的线性PWM脉冲各自的占空比为多少者可以。
[0061]但是，为了在脉冲发生电路12中组装设定单元24的功能(编程)，优选在构成组的线性PWM脉冲各自的占空比的确定上具有规律性。
[0062]因此，本实施方式的设定单元24进行设定，以在由第2比特所示的控制信号中，将相当于第I比特数的高位比特以I个线性PWM脉冲表示，将剩余的比特以2η-1个线性PWM脉冲表示。η是比特差。此外，相当于第I比特数的高位比特是与第I比特数同数的高位比特，第I比特数为6比特的情况下,高位比特指高位6比特。
[0063]图6是设定单元24进行设定的具体例子，是第I比特数为6比特且第2比特数为7比特，控制信号为“0101011” (=43)的情况中输出的PWM波形。在该情况下，比特差η为7-6=1。而且，如图6所示，7比特的控制信号中，相当于第I比特数即6比特的高位6比特“010101”(=21)以I个线性PWM脉冲表示，剩余的低位I比特即第7比特“010101+000001”(=21+1=22)以 I 个(2^1=1)线性 PWM 脉冲表示。
[0064]图7是控制信号为8比特的“01010101” (=85)的情况下的PWM波形。在该情况下，比特差η为8-6=2。而且，如图8所示，在控制信号中，相当于第I比特数即6比特的高位比特“010101” (=21)以线性PWM脉冲表示，剩余的低位2比特以3个(22-1=3)线性PWM脉冲表示。而且，在图7的例子中，控制信号的第7比特以I个线性PWM脉冲表示，第8比特以2个线性PWM脉冲表示。具体地说，第7比特的线性PWM脉冲表示“010101+000000” (=21+0=21)，第8比特的2个线性PWM脉冲分别表示“010101+000001” (=21+2=22)和 “010101+000000”(=21+0=21)。
[0065]图8是控制信号为8比特的“01010110” (=86)的情况下的PWM波形。如图8所示，在控制信号中，相当于第I比特数即6比特的高位比特“010101”(=21)以I个线性PWM脉冲表示，与图7的例子同样地，剩余的第7比特以I个线性PWM脉冲表示，第8比特以2个线性PWM脉冲表示。在图8的例子中，第7比特的线性PWM脉冲表示“010101+000001” (=21+1=22)，第8比特的线性PWM脉冲分别表示“010101+000000” (=21+0=21)和 “010101+000001”(=21+1=22)。
[0066]而且，控 制信号例如为10比特的情况下，在控制信号中，相当于第I比特数即6比特的高位6比特以I个线性PWM脉冲表示，剩余的低位4比特以15个(24-1=15)的线性PWM脉冲表示。具体地说，第7比特以I个线性PWM脉冲表示，第8比特以2个线性PWM脉冲表示，第9比特以4个线性P丽脉冲表示，第10比特以8个线性PWM脉冲表示。[0067] 即，控制信号中除了相当于第I比特数的高位比特之外的剩余的比特，从高位起位数每增加一位，以前面的位数的2倍的线性PWM脉冲来表示。
[0068]利用这一事实，设定单元24进行设定，以将控制信号中除了相当于第I比特数的高位比特之外的剩余的比特，从高位起位数每增加一位，以前面的位数的2倍的线性PWM脉冲来表示。
[0069]而且，如上述，考虑以6比特的线性PWM脉冲的I周期作为I单位，7比特的PWM脉冲以2周期线性PWM脉冲来表示，8比特的PWM脉冲以4周期线性PWM脉冲来表示，9比特的P丽脉冲以8周期线性PWM脉冲来表示，以下同样地，比特的位数每提高一位,线性PWM脉冲的周期每次增加2倍。改变表现时，发现在从脉冲发生电路12输出的PWM波形中，表示控制信号的第7比特的比特在2周期中被加I次，表示控制信号的第8比特的比特在4周期中被加I次，表示控制信号的第9比特的比特在8周期中被加I次，以下同样地，表示控制信号的各比特的比特在2n(n为比特差)周期中被加I次这样的、与位数上升为相同的递归关系的规律性。
[0070]参照图9说明该规律性。
[0071]在图9中，线性表示从控制信号的最高位的第I比特到第6比特的值，ΤΥΡΕ_Α表示控制信号的第7比特的值，ΤΥΡΕ_Β表示控制信号的第8比特的值，TYPE_C表示控制信号的第9比特的值，TYPE_D表示控制信号的第10比特的值，TYPE_E表示控制信号的第11比特的值。再有，以下同样地接续，在控制信号以20比特表示的情况下，TYPE_N表示控制信号的第20比特的值。
[0072]具体地说，设定单元24在控制信号为6比特的情况时设定I个线性PWM脉冲，在控制信号为7比特的情况时设定线性PWM脉冲和表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲，并进行设定，以在控制信号为8比特的情况时除了设定线性PWM脉冲和表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲以外，还将表示是控制信号的第8比特的TYPE_B的线性PWM脉冲和表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲作为连续的组输出。
[0073]此外，设定单元24进行设定，以在控制信号为9比特的情况中，除了线性PWM脉冲、表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲、表示是控制信号的第8比特的TYPE_B的线性PWM脉冲及表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲以外，还将表示是控制信号的第9比特的TYPE_C的线性PWM脉冲、表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲、表示是控制信号的第8比特的TYPE_B的线性PWM脉冲、及表示是控制信号的第?比特的TYPE_A的线性PWM脉冲作为连续的组输出。
[0074]以下，同样地，设定单元24在控制信号为10比特的情况中，进一步加入8个线性PWM脉冲，其包含表示控制信号的第10比特的TYPE_D的线性PWM脉冲，在控制信号为11比特的情况中，进一步加入16个线性PWM脉冲，其包含表示控制信号的第11比特的TYPE_E的线性PWM脉冲。
[0075]这里，说明用于输出图9所示的例子的PWM波形的计算机程序的一例子。
[0076]将线性PWM脉冲的周期的计数表示为blkcnt，将想输出的20比特的值表示为PWM_DATA[19: O]时，各TYPE为下列表1的关系。
[0077][表1]
【权利要求】
1.一种脉冲发生装置，包括: PWM波形输出单元，输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形； 输入单元，输入表示以大于所述第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号；以及 设定单元，基于输入到所述输入单元的所述控制信号，设定所述PWM波形输出单元输出的所述PWM波形，以根据所述第2比特数将由连续的多个所述脉冲构成的组作为I周期。
2.如权利要求1所述的脉冲发生装置， 构成所述组的多个所述脉冲的数，在所述第2比特数和所述第I比特数之差为η的情况下，被设为2η个。
3.如权利要求2所述的脉冲发生装置， 所述设定单元进行设定，以在由所述第2比特表示的所述控制信号中，将相当于所述第I比特数的高位比特以由所述第I比特数确定的一个所述脉冲表示，将剩余的比特以2η-1个所述脉冲表示，其中η是所述第2比特数和所述第I比特数之差。
4.如权利要求3所述的脉冲发生装置， 所述设定单元进行设定，以将所述剩余的比特，从高位起位数每增加一位，以前面位数的两倍的数的所述脉冲来表示。
5.一种脉冲发生方法，用于输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形，所述脉冲发生方法包括: 第I步骤，输入表示以大于所述第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号；第2步骤，基于所述控制信号进行设定，以根据所述第2比特数将由连续的多个所述脉冲构成的组作为I周期；以及 第3步骤，将根据所述第2步骤设定的所述组作为I周期来输出PWM波形。
【文档编号】H03K7/08GK103988430SQ201280047192
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年10月4日 优先权日:2011年10月13日
【发明者】江本英晃, 白江光行 申请人:三菱日立电力系统株式会社
【专利摘要】脉冲发生电路(12)包括：PWM波形输出单元(20)，输出以第1比特数确定1个线性PWM脉冲的占空比的PWM波形；输入连接器(22)，输入表示以大于第1比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号；以及设定单元(24)，基于输入到输入连接器(22)的控制信号，设定从PWM波形输出单元(20)输出的PWM波形，以根据第2比特数将由连续的多个线性PWM脉冲构成的组作为1周期。
【专利说明】脉冲发生装置及脉冲发生方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及脉冲发生装置及脉冲发生方法。
【背景技术】
[0002]调制要输出的脉冲的占空比的脉宽调制(pulse width modulation:PWM)是被广泛使用的技术。
[0003]脉宽调制，例如，如专利文献I所记载的，在恒流控制电路中，用于控制负载电流的晶体管的导通、截止控制。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:特开2001-318721号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]但是，以脉宽调制方式输出的脉冲的占空比的精度，依赖于确定所输出的脉冲的占空比的比特数。即，在控制从脉冲发生电路输出的脉冲的占空比的控制信号的比特数大于脉冲发生电路输出的脉冲的比特数的情况下，脉冲发生电路输出的脉冲不具有由控制信号所示的占空比的精度。
[0009]本发明鉴于这样的情况而完成，目的在于提供能够输出与确定要输出的脉冲的占空比的比特数相比，表示高精度的占空比的PWM波形的脉冲发生装置及脉冲发生方法。
[0010]解决问题的方案
[0011]为了解决上述课题，本发明的脉冲发生装置及脉冲发生方法采用以下的方案。
[0012]S卩，本发明的第一方式的脉冲发生装置包括:输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形的PWM波形输出单元，输入表示以大于所述第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号的输入单元；以及基于输入到所述输入单元的所述控制信号，设定所述PWM波形输出单元输出的所述PWM波形，以根据所述第2比特数将由连续的多个所述脉冲构成的组作为I周期的设定单元。
[0013]根据上述方式，由PWM波形输出单元输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形。可是，表示由输入单元输入的占空比的控制信号，以大于第I比特数的第2比特数确定。即，从PWM波形输出单元输出的一个脉冲，不具有以上述第2比特数确定的占空比的精度。
[0014]因此，由设定单元基于输入到输入单元的控制信号，设定PWM波形输出单元输出的PWM波形，以根据第2比特数将由连续的多个脉冲构成的组作为I周期。即，以第I比特数确定的一个脉冲中，不能获得以第2比特数确定的占空比的精度，所以通过将连续的多个脉冲组合，将它作为I周期，从而获得以第2比特数确定的占空比的精度。
[0015]例如，第I比特数为6比特，一个脉冲为I周期的情况下的占空比的分辨率(精度)是每I周期为63，能以约1.6%增量设定占空比。另一方面，若第2比特数为7比特，则输出由两个6比特的脉冲构成的组作为I周期的PWM波形。由此，虚拟地输出以7比特(6比特X2)确定的占空比的PWM波形。该情况下的占空比的分辨率是每I周期126，能以约0.8%增量设定占空比。
[0016]因此，根据本方式，能够输出与确定要输出的脉冲的占空比的比特数相比，表示高精度的占空比的PWM波形。
[0017]在上述第一方式中，在所述第2比特数和所述第I比特数之差为η的情况下，优选将构成所述组的多个所述脉冲的数设为2η个。
[0018]根据上述结构，仅计算第2比特数和第I比特数之差，就能够简单地求构成组的第I比特数的脉冲的数。
[0019]在上述第一方式中，优选所述设定单元进行设定，以在由所述第2比特所示的所述控制信号中，将相当于所述第I比特数的高位比特用以所述第I比特数确定的一个所述脉冲表示，将剩余的比特以2η-1个(η为所述第2比特数和所述第I比特数之差)所述脉冲表示。
[0020]根据上述结构，例如，在第I比特数为6比特，第2比特数为7比特的情况下，输出将由两个6比特的脉冲构成的组作为I周期的PWM波形，所以在以7比特所示的控制信号中，高位6比特的控制信号以一脉冲表示，剩余以另一脉冲表示。此外，例如，在第I比特数为6比特，第2比特数为8比特的情况下，输出将由四个6比特的脉冲构成的组作为I周期的PWM波形，所以在以8比特所示的控制信号中，高位6比特的控制信号以一个脉冲表示，剩余以三个脉冲表示。因此，本结构能够简单地生成构成组的多个脉冲。
[0021]在上述第一方式中，优选所述设定单元进行设定，以将所述剩余的比特，从高位起位数每增加一位，以前面位数的两倍的数的所述脉冲来表示。
[0022]根据上述结构，例如，在第I比特数为6比特，第2比特数为9比特的情况下，从控制信号的高位I比特起6比特以一个脉冲表示，控制信号的第7比特以一个脉冲表示，控制信号的第8比特以第7比特的2倍数的脉冲即2个脉冲表示，控制信号的第9比特以第8比特的2倍数的脉冲即四个脉冲表示。因此，本结构能够将表示构成控制信号的各比特的脉冲简单地生成。
[0023]另一方面，本发明的第二方式的脉冲发生方法，用于输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形，该方法包括:输入表示以大于所述第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号的第I步骤；基于所述控制信号进行设定，以根据所述第2比特数将由连续的多个所述脉冲构成的组作为I周期的第2步骤，以及将通过所述第2步骤设定的所述组作为I周期来输出PWM波形的第3步骤。
[0024]发明的效果
[0025]根据本发明，具有以下良好的效果:能够输出与确定要输出的脉冲的占空比的比特数相比，表示高精度的占空比的PWM波形。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是表示包括了本发明的实施方式的脉冲发生电路的驱动电路的结构的方框图。[0027]图2是表示本发明的实施方式的脉冲发生电路的功能的功能方框图。
[0028]图3是表示一例本发明的实施方式的以6比特确定的占空比的PWM脉冲的图。
[0029]图4是表示一例本发明的实施方式的使用6比特的线性PWM脉冲虚拟地输出7比特的PWM脉冲的情况下的设定的图。
[0030]图5是表示一例本发明的实施方式的使用6比特的线性PWM脉冲虚拟地输出8比特的PWM脉冲的情况下的设定的图。
[0031]图6是表示本发明的实施方式的控制信号为“0101011”的情况下的PWM脉冲的示意图。
[0032]图7是表示本发明的实施方式的控制信号为“01010101”的情况下的P丽脉冲的
示意图。
[0033]图8是表示本发明的实施方式的控制信号为“01010110”的情况下的P丽脉冲的
示意图。
[0034]图9是说明本发明的实施方式的PWM脉冲的规律性所需的示意图。
[0035]标号说明
[0036]10驱动电路
[0037]12脉冲发生电路
[0038]20 PWM波形输出单元
[0039]22输入连接器
[0040]24设定单元
【具体实施方式】
[0041]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的脉冲发生装置及脉宽调制方法的一实施方式。
[0042]图1是表示本实施方式的驱动电路10的结构的方框图。驱动电路10包括脉冲发生电路12、隔离变压器14、整流电路16、被驱动体18。再有，假设流过隔离变压器14的初级侧的电流以未图示的电流测定装置测定。
[0043]本实施方式的驱动电路10包括对隔离变压器14的初级侧输出将电力作为脉冲电压的脉冲发生电路12，通过整流电路16对次级侧连接着进行计测、驱动、及控制的其中一个的被驱动体18。而且，驱动电路10测定因连接到次级侧的被驱动体18消耗电力所产生的初级侧的电流的变化，进行计测装置进行的计测、以及驱动、控制等装置进行的驱动或控制、以及对象电路中的有无断线或短路等或信号状态的诊断、即健全性诊断。
[0044]图2是表示本实施方式的脉冲发生电路12的功能的功能方框图。脉冲发生电路12包括:输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM(PulseWidth Modulation)波形的PWM波形输出单元20 ;以及输入表示以大于第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号的输入连接器22。
[0045]再有，作为一例，如图3所示，本实施方式的脉冲发生电路12，通过将IOns (IOOMHz)的微小脉冲以O个到63个的任何一个排列的波形反复而将6比特、即分辨率(精度)为63的PWM脉冲以630ns (100 / 63=1.58MHz)周期输出。即，脉冲发生电路12能以第I比特数为6比特、约1.6%增量设定PWM脉冲的占空比。
[0046]另一方面，输入到脉冲发生电路12的控制信号的第2比特数，作为一例被设为20比特。因此，以6比特的PWM脉冲本身，不可能实现20比特的控制信号的分辨率1032192。
[0047]因此，脉冲发生电路12包括:设定单元24，基于输入到输入连接器22的控制信号，设定从PWM波形输出单元20输出的PWM波形，以根据第2比特数将由连续的多个PWM脉冲构成的组作为I周期。
[0048]S卩，在一个6比特的PWM脉冲中，不能获得以20比特的控制信号确定的占空比的精度，所以通过将连续的多个6比特的PWM脉冲组合，从而获得以20比特确定的占空比的精度。
[0049]接着，具体地说明使用多个6比特的PWM，虚拟地输出7比特以上的PWM脉冲的情况。在以下的说明中，将6比特的PWM脉冲称为线性PWM脉冲，将7比特以上的PWM脉冲仅称为PWM脉冲。
[0050]图4是表示一例使用设定单元24产生的6比特的线性PWM脉冲，虚拟地输出7比特的PWM脉冲的情况下的设定的图。再有，在7比特的PWM脉冲中，能以约0.8%增量设定占空比。
[0051]在使用分辨率63的6比特的线性PWM脉冲输出分辨率126的7比特的PWM脉冲的情况下，通过组合2周期来实现6比特的线性PWM脉冲。而且，通过将这样设定的7比特的PWM脉冲连续输出，成为PWM波形。
[0052]在图4的例子中，通过占空比50.8% (32 /63: W 8)的线性PWM脉冲A和占空比49.2% (31 /63= 49.2)的线性PWM脉冲A’作为一组，被反复输出，从而50% (63 /126=50)的占空比即7比特(6比特X2=7比特)的PWM脉冲B产生的PWM波形被虚拟地实现。再有，组合两个6比特的线性PWM脉冲来实现7比特的PWM脉冲B，所以周期为
1.26 μ s (790kHz)。
[0053]图5是表示一例使用设定单元24产生的6比特的线性PWM脉冲而虚拟地输出8比特的PWM脉冲的情况下的设定的图。再有，在8比特的PWM脉冲中，能够以约0.4%增量设定占空比。
[0054]使用6比特的线性PWM脉冲输出分辨率252的8比特的PWM脉冲的情况下，通过将7比特的PWM脉冲组合2周期、即6比特的线性PWM脉冲进行4周期组合来实现。
[0055]在图5的例子中，将占空比50.8% (32 /63= 50.8)的线性PWM脉冲A作为2周期一组设为7比特的PWM脉冲B，将占空比50.8% (32 /63= 50.8)的线性PWM脉冲A和占空比49.2% (31 / 63= 49 2 )的线性PWM脉冲A’作为一组设为7比特的PWM脉冲B’。而且，通过将7比特的PWM脉冲B和PWM脉冲B’作为一组，反复输出，虚拟地实现50.4%(127 / 252=50.4)的占空比即8比特的PWM脉冲C产生的PWM波形。再有，线性PWM脉冲组合4组来实现8比特的PWM脉冲C，所以周期为2.52 μ s (395kHz)。
[0056]以下，同样地，设定单元24通过增加组合的线性PWM脉冲的数，虚拟地设定20比特的PWM脉冲。再有，通过将2周期19比特的PWM脉冲组合，即线性PWM脉冲组合16384个来实现20比特的PWM脉冲。由此，实现在6比特的线性PWM脉冲中不能实现的、分辨率1032192的PWM脉冲产生的PWM波形。再有，20比特的PWM脉冲的周期为10.3ms (96.5Hz)。
[0057]于是，脉冲发生电路12通过设定单元24的设定，使线性PWM脉冲的占空比时间性地变化，与确定线性PWM脉冲的占空比的比特数相比，输出表示高精度的占空比的PWM波形。换句话说，脉冲发生电路12将PWM和PDM(Pulse Density Modulation:脉冲密度调制)组合来发生脉冲。
[0058]此外，构成组的多个线性PWM脉冲的数，如在第I比特数为6比特、第2比特数为7比特的情况中为2个，在第I比特数为6比特、第2比特数为8比特的情况中为4个，在第I比特数为6比特、第2比特数为9比特的情况中为8个，在第I比特数为6比特、第2比特数为20比特的情况中为16384个那样，在第2比特数和第I比特数之差(以下，称为‘比特差’)为η的情况下，为2η个。因此，设定单元24通过计算第2比特数和第I比特数之差，能够简单地求构成作为第2比特数的PWM脉冲的线性PWM脉冲的数。
[0059]接着，说明构成第2比特数的PWM脉冲的线性PWM脉冲各自的占空比的确定方法。
[0060]如上述，将由多个线性PWM脉冲构成的组作为I周期来实现第2比特数的PWM脉冲。即，由多个线性PWM脉冲构成的第2比特数的PWM脉冲的占空比，只要与由控制信号所示的占空比一致,则构成组的线性PWM脉冲各自的占空比为多少者可以。
[0061]但是，为了在脉冲发生电路12中组装设定单元24的功能(编程)，优选在构成组的线性PWM脉冲各自的占空比的确定上具有规律性。
[0062]因此，本实施方式的设定单元24进行设定，以在由第2比特所示的控制信号中，将相当于第I比特数的高位比特以I个线性PWM脉冲表示，将剩余的比特以2η-1个线性PWM脉冲表示。η是比特差。此外，相当于第I比特数的高位比特是与第I比特数同数的高位比特，第I比特数为6比特的情况下,高位比特指高位6比特。
[0063]图6是设定单元24进行设定的具体例子，是第I比特数为6比特且第2比特数为7比特，控制信号为“0101011” (=43)的情况中输出的PWM波形。在该情况下，比特差η为7-6=1。而且，如图6所示，7比特的控制信号中，相当于第I比特数即6比特的高位6比特“010101”(=21)以I个线性PWM脉冲表示，剩余的低位I比特即第7比特“010101+000001”(=21+1=22)以 I 个(2^1=1)线性 PWM 脉冲表示。
[0064]图7是控制信号为8比特的“01010101” (=85)的情况下的PWM波形。在该情况下，比特差η为8-6=2。而且，如图8所示，在控制信号中，相当于第I比特数即6比特的高位比特“010101” (=21)以线性PWM脉冲表示，剩余的低位2比特以3个(22-1=3)线性PWM脉冲表示。而且，在图7的例子中，控制信号的第7比特以I个线性PWM脉冲表示，第8比特以2个线性PWM脉冲表示。具体地说，第7比特的线性PWM脉冲表示“010101+000000” (=21+0=21)，第8比特的2个线性PWM脉冲分别表示“010101+000001” (=21+2=22)和 “010101+000000”(=21+0=21)。
[0065]图8是控制信号为8比特的“01010110” (=86)的情况下的PWM波形。如图8所示，在控制信号中，相当于第I比特数即6比特的高位比特“010101”(=21)以I个线性PWM脉冲表示，与图7的例子同样地，剩余的第7比特以I个线性PWM脉冲表示，第8比特以2个线性PWM脉冲表示。在图8的例子中，第7比特的线性PWM脉冲表示“010101+000001” (=21+1=22)，第8比特的线性PWM脉冲分别表示“010101+000000” (=21+0=21)和 “010101+000001”(=21+1=22)。
[0066]而且，控 制信号例如为10比特的情况下，在控制信号中，相当于第I比特数即6比特的高位6比特以I个线性PWM脉冲表示，剩余的低位4比特以15个(24-1=15)的线性PWM脉冲表示。具体地说，第7比特以I个线性PWM脉冲表示，第8比特以2个线性PWM脉冲表示，第9比特以4个线性P丽脉冲表示，第10比特以8个线性PWM脉冲表示。[0067] 即，控制信号中除了相当于第I比特数的高位比特之外的剩余的比特，从高位起位数每增加一位，以前面的位数的2倍的线性PWM脉冲来表示。
[0068]利用这一事实，设定单元24进行设定，以将控制信号中除了相当于第I比特数的高位比特之外的剩余的比特，从高位起位数每增加一位，以前面的位数的2倍的线性PWM脉冲来表示。
[0069]而且，如上述，考虑以6比特的线性PWM脉冲的I周期作为I单位，7比特的PWM脉冲以2周期线性PWM脉冲来表示，8比特的PWM脉冲以4周期线性PWM脉冲来表示，9比特的P丽脉冲以8周期线性PWM脉冲来表示，以下同样地，比特的位数每提高一位,线性PWM脉冲的周期每次增加2倍。改变表现时，发现在从脉冲发生电路12输出的PWM波形中，表示控制信号的第7比特的比特在2周期中被加I次，表示控制信号的第8比特的比特在4周期中被加I次，表示控制信号的第9比特的比特在8周期中被加I次，以下同样地，表示控制信号的各比特的比特在2n(n为比特差)周期中被加I次这样的、与位数上升为相同的递归关系的规律性。
[0070]参照图9说明该规律性。
[0071]在图9中，线性表示从控制信号的最高位的第I比特到第6比特的值，ΤΥΡΕ_Α表示控制信号的第7比特的值，ΤΥΡΕ_Β表示控制信号的第8比特的值，TYPE_C表示控制信号的第9比特的值，TYPE_D表示控制信号的第10比特的值，TYPE_E表示控制信号的第11比特的值。再有，以下同样地接续，在控制信号以20比特表示的情况下，TYPE_N表示控制信号的第20比特的值。
[0072]具体地说，设定单元24在控制信号为6比特的情况时设定I个线性PWM脉冲，在控制信号为7比特的情况时设定线性PWM脉冲和表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲，并进行设定，以在控制信号为8比特的情况时除了设定线性PWM脉冲和表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲以外，还将表示是控制信号的第8比特的TYPE_B的线性PWM脉冲和表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲作为连续的组输出。
[0073]此外，设定单元24进行设定，以在控制信号为9比特的情况中，除了线性PWM脉冲、表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲、表示是控制信号的第8比特的TYPE_B的线性PWM脉冲及表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲以外，还将表示是控制信号的第9比特的TYPE_C的线性PWM脉冲、表示是控制信号的第7比特的TYPE_A的线性PWM脉冲、表示是控制信号的第8比特的TYPE_B的线性PWM脉冲、及表示是控制信号的第?比特的TYPE_A的线性PWM脉冲作为连续的组输出。
[0074]以下，同样地，设定单元24在控制信号为10比特的情况中，进一步加入8个线性PWM脉冲，其包含表示控制信号的第10比特的TYPE_D的线性PWM脉冲，在控制信号为11比特的情况中，进一步加入16个线性PWM脉冲，其包含表示控制信号的第11比特的TYPE_E的线性PWM脉冲。
[0075]这里，说明用于输出图9所示的例子的PWM波形的计算机程序的一例子。
[0076]将线性PWM脉冲的周期的计数表示为blkcnt，将想输出的20比特的值表示为PWM_DATA[19: O]时，各TYPE为下列表1的关系。
[0077][表1]
【权利要求】
1.一种脉冲发生装置，包括: PWM波形输出单元，输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形； 输入单元，输入表示以大于所述第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号；以及 设定单元，基于输入到所述输入单元的所述控制信号，设定所述PWM波形输出单元输出的所述PWM波形，以根据所述第2比特数将由连续的多个所述脉冲构成的组作为I周期。
2.如权利要求1所述的脉冲发生装置， 构成所述组的多个所述脉冲的数，在所述第2比特数和所述第I比特数之差为η的情况下，被设为2η个。
3.如权利要求2所述的脉冲发生装置， 所述设定单元进行设定，以在由所述第2比特表示的所述控制信号中，将相当于所述第I比特数的高位比特以由所述第I比特数确定的一个所述脉冲表示，将剩余的比特以2η-1个所述脉冲表示，其中η是所述第2比特数和所述第I比特数之差。
4.如权利要求3所述的脉冲发生装置， 所述设定单元进行设定，以将所述剩余的比特，从高位起位数每增加一位，以前面位数的两倍的数的所述脉冲来表示。
5.一种脉冲发生方法，用于输出以第I比特数确定一个脉冲的占空比的PWM波形，所述脉冲发生方法包括: 第I步骤，输入表示以大于所述第I比特数的第2比特数确定的占空比的控制信号；第2步骤，基于所述控制信号进行设定，以根据所述第2比特数将由连续的多个所述脉冲构成的组作为I周期；以及 第3步骤，将根据所述第2步骤设定的所述组作为I周期来输出PWM波形。
【文档编号】H03K7/08GK103988430SQ201280047192
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年10月4日 优先权日:2011年10月13日
【发明者】江本英晃, 白江光行 申请人:三菱日立电力系统株式会社
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