用于產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號的數(shù)字電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨立權利要求的前序部分的用于產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號、尤其用于調(diào)節(jié)模擬變量的數(shù)字電路裝置。
【背景技術】
[0002]通過集成數(shù)字地連接的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號產(chǎn)生模擬電氣變量、例如電壓或電流在直流/直流變換器或開關調(diào)整器中本身是已知的。在這種情況下，使用開關、存儲元件(Speicherglied)和特殊的調(diào)節(jié)電路，其中這種調(diào)節(jié)電路以不同的實施方案大多作為集成電路可用。所提到的存儲元件例如是電感或電容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所基于的構思是，借助于脈沖寬度調(diào)制并且特別是通過Α/D變換器與數(shù)字計時器的結合來調(diào)節(jié)所提到的模擬電氣變量(電壓，電流等)。目前可用的例如被用于控制電動車輛的電動機的所謂的“嵌入式”微控制器包括已經(jīng)提到的Α/D變換器和計時器，使得Α/D變換器與數(shù)字計時器的根據(jù)本發(fā)明的結合并且尤其是直接的僅僅由電子部件控制或者實現(xiàn)的調(diào)節(jié)回路的結構可以簡單地并且因此低成本地實現(xiàn)。
[0004]利用根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字電路裝置，可以借助僅僅少量的外部部件控制或調(diào)節(jié)在這里所涉及的模擬變量。由于不需要微控制器的持續(xù)的指令執(zhí)行用于實際的調(diào)節(jié)過程，因此該電路的死區(qū)時間是顯著更小的。而且，可預期死區(qū)時間的僅僅非常小的抖動(波動)。如果調(diào)節(jié)回路通過微控制器的指令執(zhí)行而被閉合，那么指令的執(zhí)行所需的時間導致明顯更大的死區(qū)時間。如果微控制器此外具有其他任務，在實踐中通常情況如此，那么由此形成死區(qū)時間的相當大的抖動，在調(diào)節(jié)回路中這是很有干擾性的。相對于現(xiàn)有技術目前的其中借助于軟件實現(xiàn)由于所需的數(shù)據(jù)處理導致由運行時間或死區(qū)時間效應決定的抖動的信號處理的微控制器，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的代替該微控制器存在的分立結構避免所提到的缺點。
[0005]此外，微控制器相應地被減輕負擔，并且因此可供用于其他任務。微控制器的可編程性也可被用于調(diào)整用于調(diào)節(jié)的參數(shù)或使所述參數(shù)適應于當前的要求。
[0006]由于本發(fā)明，在這里所涉及的調(diào)節(jié)可以通過在(例如嵌入式)微控制器中已經(jīng)存在的集成邏輯結構來實現(xiàn)。這尤其涉及如下系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中使用微控制器，以便最小化外部所需的部件的數(shù)量。
[0007]本發(fā)明可以尤其以于此所描述的優(yōu)點應用于電動車輛的電氣驅(qū)動和/或電池供電中或電氣逆變器或逆變器中。
[0008]由說明書和附圖得到本發(fā)明的另外的優(yōu)點和擴展方案。易于理解的是，前面提到的和后面還要解釋的特征不僅可以以相應的所說明的組合而且可以以其他的組合或單獨地使用，而不離開本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0009]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術的用于閾值監(jiān)控的數(shù)字比較器的電路裝置。
[0010]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號的脈沖寬度比的數(shù)字電路裝置的第一實施例。
[0011]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整PWM信號的脈沖寬度比的電路裝置的第二實施例。
[0012]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整PWM信號的脈沖寬度比的電路裝置的另一實施例。
【具體實施方式】
[0013]整個電路裝置的在圖1中所示出的第一部分本身在現(xiàn)有技術中已知。，整個電路裝置分別通過將第一電路部分與根據(jù)圖2或3的第二電路部分合并而得到。
[0014]圖1中所示出的第一電路部分包括模擬/數(shù)字(Α/D)變換器105，其將施加在其模擬輸入端100上的模擬輸入變量、當前調(diào)節(jié)變量的作為電壓或電流值存在的實際值轉換為數(shù)字輸出變量。如同樣本身已知的，用于對模擬信號100數(shù)字化的采樣率通過單獨的輸入端110被輸送給Α/D變換器。Α/D變換器的數(shù)字輸出變量的數(shù)值與模擬輸入變量有直接成比例的關系。
[0015]Α/D變換器105的數(shù)字輸出變量不僅被輸送給第一數(shù)字比較器115，該第一數(shù)字比較器將該輸出變量的值與上閾值120進行比較并且優(yōu)選地基本上同時通過第二數(shù)字比較器125與下閾值130進行比較。作為這兩個比較運算的結果在相應比較器115、125的輸出端135、140上存在以下三種信息之一或相應的數(shù)字信號:
[0016]Α/D變換器105的輸出變量的值位于:
[0017]a.上閾值120之上；
[0018]b.下閾值130之下；
[0019]c.下閾值130和上閾值120之間。
[0020]所提到的可能的信息a.-c.分別用作在圖2和3中所示出的根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的輸入數(shù)據(jù)或輸入變量135、140，所述輸入數(shù)據(jù)或輸入變量將所提到的Α/D變換器105和該比較器或所述比較器115、125與可以產(chǎn)生所提到的PWM信號的各一個計時器單元215、320連接，使得在相應電路的輸出端225、330上存在的PWM信號的脈沖寬度比是可調(diào)整的。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字電路裝置的在圖2中所示出的第一實施例中，輸入變量135、140首先被輸送給狀態(tài)受控制的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)元件(觸發(fā)器)200。在該實施例中，觸發(fā)器200是本身已知的“RS-FF”(即復位/置位或Reset-Set)類型的觸發(fā)器。根據(jù)在觸發(fā)器200上施加的用信號通知超過上閾值(上述情況a.)或者低于下閾值的變量的值，在第一種情況下從觸發(fā)器200或其輸出端選擇具有的第一脈沖寬度比205的PWM信號，而在第二種情況(上述的情況b)下選擇具有y%的第二脈沖寬度比210的PWM信號。
[0022]將如上所述分別被選擇的脈沖寬度比與時鐘信號220 —起輸送給計時器215。計時器215在當前的實施例中被構造為“捕獲/比較(Capture/Compare)單元”，即，該計時器具有以下工作模式:
[0023]1.“定時器模式”:利用作為時鐘發(fā)生器的不同源向上計數(shù)。當計數(shù)器溢出時可以觸發(fā)中斷。
[0024]2.“捕獲模式”:當出現(xiàn)外部信號時，相關的(運行的)定時器的內(nèi)容被存儲。在這里，中斷也可以被觸發(fā)。
[0025]3.“比較模式”:相關的定時器的計數(shù)器讀數(shù)與寄存器相比較。在一致時，中斷可以被觸發(fā)。
[0026]為了產(chǎn)生PWM信號，使用比較模式:當超過時，作為輸出信號(225)，計數(shù)器例如在(205或210中的)比較值超過時提供邏輯I并且在未超過時提供邏輯O。邏輯I的持續(xù)時間與完整的計數(shù)器運行的持續(xù)時間之比因此與比較值是成比例的。
[0027]因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，定時器信號根據(jù)施加的模擬變量而被影響。因此所提到的比較的結果已經(jīng)提供足夠好的脈沖寬度比，使得僅在兩個狀態(tài)之間發(fā)生的切換與相應的定時器信號能夠?qū)崿F(xiàn)相對于現(xiàn)有技術更粗略的調(diào)節(jié)回路。在當前電路裝置的數(shù)字輸出端225上因此存在相應的脈沖寬度調(diào)制信號。
[0028]如果在比較模式中不使用計數(shù)器，那么例如也可以產(chǎn)生輸出信號(225)，該輸出信號立即或在可改變的延遲時間之后提供信息“ >”或“ <”作為數(shù)字信息。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的在圖3中所示出的第二實施例中，輸入變量135、140首先被輸送給加法器/減法器300。在此，上比較器115所提供的信號135被輸送給加法器300的減法輸入端(_)，以及下比較器125所提供的信號140被輸送給加法器300的加法輸入端⑴。附加地，用于模擬信號100的數(shù)字化所需的采樣率305 (典型地與110相同)以及用于改變脈沖寬度比的預定的步長310被輸送給加法器300。
[0030]在超過上閾值120的情況下(上述情況a.)，脈沖寬度比315因此被減小了預定的步長310的量值，而在低于下閾值130的情況下(上述情況b.)，脈沖寬度比被擴大了步長310。應當說明的是，步長310在兩種情況下(上述情況a.和b.)是可自由配置的。
[0031]如此被改變的脈沖寬度比315最終又與時鐘信號325 —起被輸送給計時器320，該計時器在當前的實施例中也被構造為“捕獲/比較單元”，并且因此具有上面所描述的功能性。在當前的電路裝置的數(shù)字輸出330上