半導體裝置、電子設備以及控制信號生成方法
2023-05-05 14:56:56 1
半導體裝置、電子設備以及控制信號生成方法
【專利摘要】本發明提供一種即使利用較為廉價且處理能力低的微控制器也能夠容易地生成任意的控制信號的半導體裝置、電子設備以及控制信號生成方法。在電機控制系統（12）的微控制器（20）中，PWM裝置（30）具備PWM設定寄存器（34）。PWM設定寄存器（34）具備佔空比更新周期寄存器（54）、佔空比更新值寄存器（56）以及佔空比更新次數寄存器（58）。PWM生成部（32）根據PWM設定寄存器的各寄存器中設定的值生成並輸出PWM信號。在PWM裝置進行軟開關控制動作時，即使沒有基於軟體（39（CPU36））的中斷，也能夠利用PWM生成部根據PWM設定寄存器中設定的值來自動地生成並輸出PMW信號。
【專利說明】半導體裝置、電子設備以及控制信號生成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生成控制信號的半導體裝置、電子設備以及控制信號生成方法。
【背景技術】
[0002]通常，大多使用無刷DC電機作為風扇電機。該無刷DC電機通常由若干線圈和安裝有永磁鐵的旋轉件構成，通過利用被供給至線圈的電流對線圈進行勵磁來使旋轉件旋轉。即，根據旋轉件的旋轉位置來控制線圈內的電流以使磁場變化，從而使旋轉件旋轉。作為對線圈通電流來進行勵磁的方法之一，舉出了向線圈的兩端施加恆壓的方法。在使用該方法的情況下，通過所施加的電壓電平來控制旋轉速度。與此相對，作為更普遍的方法，舉出了通過用於使電力效率提高的脈衝寬度調製(PWM)信號來施加電壓的方法。在使用該方法的情況下，通過PWM信號的佔空比控制旋轉速度。
[0003]為了檢測旋轉件的旋轉位置，利用了霍爾元件或交替切換時的反電動勢。電機驅動電路基於檢測出霍爾信號或反電動勢的時刻來切換施加於線圈的電壓的極性。在該切換時刻的前後，使用電機驅動電路，該電機驅動電路進行為了降低電機驅動音而使施加於線圈的電壓和極性緩慢地變化的、所謂軟開關控制控制。電機驅動音的降低效果根據在該軟開關控制控制的開始時刻、在軟開關控制控制開始後使電壓如何變化等特性而變化，因此需要結合實際所使用的電機的種類、使用條件來匹配電機驅動電路以使得驅動音最小。
[0004]例如，專利文獻I記載了以下技術:使軟開關控制控制開始位置為霍爾元件信號的半周期的62.5%,75%或者87.5%以後，將剩餘的37.5%,25%或12.5%的區域劃分成8個階段或16個階段，使施加於線圈的PWM信號的佔空比慢慢減少地進行驅動。
[0005]另外，例如在專利文獻2中記載有以下技術:能夠根據預先設定的恆定數值來任意選擇軟開關控制控制實行時的電壓的變化周期(電壓變化的斜率)和軟開關控制控制的實行時間。
[0006]另外，例如專利文獻3中記載有對佔空比的變化量等進行表管理的技術。在該技術中，被預先寫入ROM的程序讀取表中的數值，並利用由子流程的組合而構成的程序的控制生成PWM信號。
[0007]專利文獻1:日本特開2007-174778號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2011-19386號公報
[0009]專利文獻3:日本特開2006-174017號公報
[0010]然而，無論是上述哪一種方法，在更換電機而更換為其他特性的電機的情況等，均存在著無法靈活應對這樣的問題。
[0011]例如，在專利文獻I公開的技術中，雖然能夠變更軟開關控制控制開始位置(霍爾元件信號的半周期的62.5%、75%或87.5%)和軟開關控制實行時的PMW信號的佔空比變更周期(8階段和16階段)，但為了進行該變更，需要硬體(電機驅動電路)的變更。另外，能夠選擇的位置也僅能從所限定的範圍選擇，因此並非一定能夠在眾多電機中設定成最佳特性。
[0012]另外，例如在專利文獻2公開的技術中，雖然能夠通過對預先設定的恆定數值進行變更來改變軟開關控制控制實行時間，但無法改變軟開關控制控制的開始位置，終究並非一定能夠在眾多電機中設定成最佳特性。
[0013]另一方面，例如在專利文獻3公開的技術中，由於利用中斷處理來執行PWM信號的一個脈衝的High / Low的切換，因此負荷會因軟體的中斷處理而增大，處理有可能來不及。
【發明內容】
[0014]本發明是為了解決上述技術問題而提出的，目的在於提供即使利用較為廉價且處理能力低的微控制器也能夠容易地生成任意的控制信號的半導體裝置、電子設備以及控制信號生成方法。
[0015]為了達成上述目的，本發明的半導體裝置具備:控制信息存儲部，其存儲至少包括表示控制驅動部的動作的控制信號的控制信號信息和表示上述控制信號的變更時刻的變更時刻信息；基於上述控制信息生成上述控制信號的控制信號生成部；以及以使上述控制信息存儲部存儲上述控制信息的方式進行控制的存儲控制部。
[0016]本發明的電子設備具備:本發明的半導體裝置、利用由上述半導體裝置生成的控制信號來控制動作的驅動部、以及被上述驅動部驅動的驅動部件。
[0017]本發明的控制信號生成方法具備:使控制信息存儲於控制信息存儲部的步驟；和基於上述控制信息生成上述控制信號的步驟，上述控制信息至少包括表示控制驅動部的動作的控制信號的控制信號信息、和表示上述控制信號的變更時刻的變更時刻信息。
[0018]根據本發明，能夠起到下述效果:即使利用較為廉價且處理能力低的微控制器也能夠容易地生成任意的控制信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是表示第I實施方式的電子設備的一個例子的概略構成的概略構成圖。
[0020]圖2是表示第I實施方式的電機控制系統的一個例子的概略構成的概略構成圖。
[0021]圖3是表示第I實施方式的PWM設定寄存器的一個例子的概略構成的概略構成圖。
[0022]圖4是表示第I實施方式的電機控制系統的整體動作的一個例子的流程的流程圖。
[0023]圖5是由第I實施方式的微控制器輸出的PMW信號的佔空比的一個例子的時間圖。
[0024]圖6是表示基於第I實施方式的電機控制系統的軟開關控制控制動作的一個例子的流程的流程圖。
[0025]圖7是將由第I實施方式的軟開關控制控制動作輸出的PMW信號的佔空比的一個例子放大而得的時間圖。
[0026]圖8是表示第2實施方式的電機控制系統的一個例子的概略構成的概略構成圖。
[0027]圖9是表示第2實施方式中的佔空比更新表的具體的一個例子的說明圖。
[0028]圖10是表示利用第2實施方式的PMW裝置生成PMW控制信號的動作的一個例子的流程的流程圖。
[0029]圖11是第2實施方式的PMW信號的佔空比的一個例子的時間圖。[0030]圖12是將由第2實施方式的軟開關控制動作輸出的PMW信號的佔空比的一個例子放大而得的時間圖。
[0031]圖13是表示第2實施方式中的佔空比更新表的其他具體例子的說明圖。
[0032]圖14是表示比較例的電機控制系統的一個例子的概略構成的概略構成圖。
[0033]圖15是表示比較例的PWM設定寄存器的一個例子的概略構成的概略構成圖。 [0034]圖16是比較例的PWM裝置的動作的一個例子的時間圖。
[0035]圖17是表示基於比較例的電機控制系統的軟開關控制動作的一個例子的流程的流程圖。
[0036]圖18是比較例的PWM信號的佔空比的一個例子的時間圖。
[0037]附圖符號說明:
[0038]10…電子設備；12…電機控制系統；20…微控制器；22...電機驅動部；24...電機；30…PWM裝置；32…PWM生成部；34…PWM設定寄存器；40…計時器；52...佔空比寄存器；54…佔空比更新周期寄存器；56…佔空比更新值寄存器；60…佔空比更新表。
【具體實施方式】
[0039]為了能夠在更換成不同特性的電機的情況下也能夠容易地通過改變電機的控制信號來生成目標控制信號，本發明的發明人們對利用微控制器的軟體而並非專用硬體來控制電機的半導體裝置(電機控制裝置)以及電機控制方法進行了研究。
[0040]首先，對基於以下比較例中所示的半導體裝置(電機控制裝置)的電機控制方法進行了研究。對基於作為比較例的半導體裝置(電機控制裝置)的電機控制方法進行說明。
[0041](比較例)
[0042]在圖14中表示比較例的電機控制系統112的一個例子的概要構成圖。
[0043]比較例的電機控制系統112具備微控制器120、電機驅動部122以及電機124。電機驅動部122具有用於將與來自微控制器120的控制信號(PWM(Pulse Width Modulation:脈衝寬度調製)信號)對應的電流通向電機124的線圈125的功能。電機124具備線圈125和霍爾元件126。霍爾元件126具有用於檢測電機124所具備的旋轉件(未圖示)的旋轉位置的功能。由霍爾元件126生成根據旋轉件的位置而相應變化的信號H+、H-並輸出至微控制器120的比較儀144。
[0044]微控制器120具備PWM裝置130、CPU136、R0M138、計時器140、周期計數計時器142以及比較儀144。
[0045]ROMl38中保存有用於控制微控制器120整體的軟體139。需要說明的是，ROMl38可以是能夠改寫所保存的軟體139的非易失性存儲器。計時器140具有用於設定軟開關控制的時刻的功能。周期計數計時器142具有用於測定電機124的旋轉周期的功能。另外，比較儀144具有根據比較霍爾信號H+和霍爾信號-的大小而得到的比較結果來輸出高(H)電平或低(L)電平的信號的功能。
[0046]PWM裝置130具有生成控制信號(PWM信號)並向電機驅動部122輸出的功能，並且具備PWM生成部132以及PWM設定寄存器134。PWM設定寄存器134具有保存用於控制PWM信號的信號波形的信息的功能。將PWM設定寄存器134的一個例子的概略構成圖示於圖15。如圖15所示，PWM設定寄存器134具備周期寄存器150以及佔空比寄存器152。周期寄存器150用於設定PWM信號的周期。佔空比寄存器152用於設定PWM信號的佔空比(以下僅稱為佔空比)的值。P麗生成部32基於保存在PWM設定寄存器134中的信息來生成PWM信號。
[0047]對比較例的電機控制系統112的動作的一個例子進行說明。將該動作的時間圖的一個例子示於圖16。
[0048]若對PMW設定寄存器134的周期寄存器150和佔空比寄存器152中設定期望的周期和佔空比，並使PWM裝置130的動作開始，則PWM裝置130根據周期寄存器150和佔空比寄存器152的設定值來在PWM生成部132生成PWM信號，並向電機驅動部122輸出。另外，PWM信號從輸出端子PO或輸出端子Pl中的任一端子輸出。利用電機驅動部122向電機124的線圈125供給與PWM信號對應的電流，電機開始旋轉。
[0049]若旋轉開始，則通過安裝於旋轉件的霍爾元件126生成與旋轉同步的霍爾信號H+和霍爾信號H-。比較儀144根據比較霍爾信號H+和霍爾信號H-的大小而得到的比較結果來輸出高(H)電平或低(L)電平的輸出信號。在周期計數計時器142中，通過測定比較儀144的輸出信號的脈衝寬度來計算電機124的旋轉周期。
[0050]另外，在進行比較儀144的輸出信號的電平的切換的同時使中斷產生。PWM裝置130在比較儀144的輸出信號電平的切換的時刻、即比較儀144的輸出的每半個周期，在兩個輸出端子PO和輸出端子Pl之間相應地切換輸出目的地來進行輸出。具體而言，首先向輸出端子PO輸出了 PWM信號的情況下，利用檢測出源自比較儀144的中斷的軟體139使PWM裝置130的輸出暫時停止後，將PWM裝置130的輸出信號的輸出目的地變更為輸出端子Pl，並對周期寄存器150和佔空比寄存器152設定期望的周期和佔空比，使PWM裝置130的動作開始。
[0051]對在比較儀144的輸出的半周期(電機的旋轉周期)的末尾，例如通過軟開關控制使從PWM裝置130輸出的PWM信號的佔空比以恆定的斜率減少時的動作進行說明。在圖17中表示由比較例的電機控制系統112進行的軟開關控制動作的一個例子的流程的流程圖。另外，圖18中示出所輸出的PWM信號的佔空比的一個例子的時間圖。需要說明的是，圖18是在圖16所示的時間圖中以虛線X包圍的部分的放大圖。
[0052]利用軟體139 (CPU136)，並根據測定出的電機的旋轉周期來決定與電機特性對應的軟開關控制開始位置(開始時刻)tl (圖17中步驟400)。
[0053]計時器140測定從電機的旋轉周期的開始位置(參照圖16中的t0)起的經過時間，並在該經過時間到達tl的時間點(圖17中步驟402為是)，為了使基於軟體139 (CPU136)的中斷產生，對計時器140 (圖17中步驟401)進行設定。若產生中斷(圖17中步驟402為是)，則利用軟體139來設定計時器140以使得以與使PWM裝置130的輸出信號(佔空比)減少的斜率對應的間隔產生中斷(圖17中步驟404)。然後，若該中斷產生(圖17中步驟406為是)，則利用軟體139將佔空比寄存器152的值更新為減少了一定值(以下稱為佔空比更新值)而得的值。另外，反覆進行計時器的設定、中斷的產生以及佔空比的更新(圖17中步驟410為否)，若達到期望的值(此處佔空比=0)則結束軟開關控制動作(圖17中步驟410為是)。
[0054]由於能夠根據電機的種類、旋轉周期、其他狀況，利用軟體139來將軟開關控制開始位置tl、佔空比更新周期以及佔空比更新值設定為任意的值，所以能夠生成任意的電機控制信號(PWM信號)。但是，在該方法中，在軟開關控制開始後會頻繁產生用於佔空比更新的中斷。通常而言，在小型且廉價的風扇電機中，所使用的微控制器大多使用較為廉價且處理能力低的8比特左右的微控制器。對於這種微控制器而言，軟體的處理負荷會因軟開關控制動作中頻繁發生的中斷而變重，有可能產生處理來不及的問題。
[0055]因此，為了還能夠適用於小型且廉價的風扇電機、且即便是利用較為廉價且處理能力低的微控制器也能夠容易地生成任意的控制信號，本發明的發明人們對即使不頻繁產生中斷也能夠進行軟開關控制的電機控制系統進行了研究。研究結果為發現了以下實施方式中所說明的半導體裝置以及電機控制方法。以下對本發明的實施方式進行詳細說明。
[0056][第I實施方式]
[0057]以下參照附圖對本實施方式的半導體裝置亦即電機控制裝置進行說明。在圖1中示出了具備基於本發明的實施方式的半導體裝置(電機控制裝置的)的電機控制系統的電子設備的一個例子的概略構成圖。如圖1所示，在本實施方式中，對具備利用半導體裝置(微控制器)20來驅動電機24的電機控制系統12的電子設備進行說明。
[0058]本實施方式的電子設備10具備:具有微控制器20、電機驅動部22、電機24的電機控制系統12、被電機24驅動(旋轉)的驅動部件14以及其他裝置16。作為具體的一個例子，舉出下述情況:電子設備10為個人計算機(Personal Computers),其他裝置16為驅動個人計算機所需的母板等其他裝置(電路)，被電機24驅動的驅動部件14是用於冷卻其他裝置16等發熱部分的冷卻扇。
[0059]在本實施方式的電機控制系統12中，利用PWM (Pulse Width Modulation:脈衝寬度調製)信號來控制電機24的驅動。將本實施方式的電機控制系統12的一個例子的概略構成圖表於圖2。
[0060]如上所述，本實施方式的電機控制系統12具備微控制器20、電機驅動部22以及電機24。電機驅動部22具有用於使與來自微控制器20的控制信號(PWM信號)對應的電流通向電機24的線圈25的功能。電機24具備線圈25和霍爾元件26。霍爾元件26具有用於檢測電機24所具備的旋轉件(未圖示)的旋轉位置的功能。利用霍爾元件26生成根據旋轉件的位置而相應變化的霍爾信號H+、H-並輸出至微控制器20的比較儀44。
[0061]控制電機24的驅動的電機控制裝置亦即微控制器20具備PWM裝置30、CPU36、R0M38、計時器40、周期計數計時器42以及比較儀44。
[0062]R0M38中保存有用於控制微控制器20整體的軟體39。另外，R0M38可以是能夠改寫所保存的軟體39的非易失性存儲器。CPU36具有通過讀出並實行軟體39來控制微控制器20整體的功能。
[0063]計時器40具有用於設定軟開關控制的時刻的功能。另外，周期計數計時器42具有用於測定電機24的旋轉周期的功能。另外，比較儀44具有比較從電機24的霍爾元件26輸出的霍爾信號H+和霍爾信號-的大小並根據比較結果來輸出高(H)電平或低(L)電平的信號的功能。
[0064]PWM裝置30具有生成控制信號(PWM信號)並輸出至電機驅動部22的功能。本實施方式的PWM裝置30具備PWM生成部32和PWM設定寄存器34。PWM設定寄存器34具有保存用於控制PWM信號的信號波形的信息的功能。PWM生成部32基於PWM設定寄存器34所保存的信息來在與動作時鐘對應的時刻生成PWM信號。[0065]將本實施方式的PWM設定寄存器34的一個例子的概略構成圖示於圖3。如圖3所示，PWM設定寄存器34具備:周期寄存器50、佔空比寄存器52、佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56、以及佔空比更新次數寄存器58。周期寄存器50用於設定PWM信號的周期。佔空比寄存器52用於設定PWM信號的佔空比(以下僅稱為佔空比)的值。
[0066]佔空比更新周期寄存器54用於設定佔空比的變更周期。佔空比更新值寄存器56用於設定佔空比的變化量。佔空比更新次數寄存器58用於設定進行變化的周期的反覆次數。如這樣在本實施方式中，在佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56以及佔空比更新次數寄存器58中保存有使P麗信號的佔空比自動變化時的設定值。由此，使PWM裝置30 (PWM生成部32)生成並輸出的PWM信號的佔空比的值以恆定周期自動地變化所設定的反覆次數。即，在本實施方式中，進行軟開關控制時，根據佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56、以及佔空比更新次數寄存器58的設定，使PWM信號的佔空比的值以恆定周期自動地變化所設定的反覆次數。
[0067]接著，對本實施方式的電機控制系統12的動作的一個例子進行說明。在圖4中示出表示本實施方式的電機控制系統12的全體動作的一個例子的流程的流程圖。另外，圖5中示出由微控制器20輸出的PMW信號的佔空比的一個例子的時間圖。
[0068]在為了驅動驅動部件14而使電機24旋轉的情況下，首先對PWM設定寄存器34的周期寄存器50和佔空比寄存器52設定所期望的周期和佔空比(圖4中步驟100)。需要說明的是，在本實施方式中，所期望的周期或佔空比被預先保存在R0M38內。CPU36通過實行軟體39來分別將從R0M38讀取出的期望的周期和佔空比對周期寄存器50和佔空比寄存器52進行設定。
[0069]在對周期寄存器50以及佔空比寄存器52進行設定後，PWM裝置30的動作開始(參照圖5中t0)。在PWM裝置30中，根據周期寄存器50和佔空比寄存器52的設定值而由PWM生成部32生成PWM信號，並向電機驅動部22輸出(圖4中步驟102)。在本實施方式中，PWM信號從PWM生成部32的輸出端子PO或輸出端子Pl的任一個端子被輸出(參照圖5的PO輸出、Pl輸出)。利用電機驅動部22向電機24的線圈25供給與所輸出的PWM信號對應的電流(圖4、步驟104)。在電機24中，通過向線圈25的兩端供給電壓而形成旋轉磁場，從而旋轉件開始旋轉(圖4中步驟106)。
[0070]若開始旋轉，則通過安裝於旋轉件的霍爾元件26生成與旋轉同步的霍爾信號H+和霍爾信號H-並輸出至微控制器20的比較儀44(圖4、步驟108)。比較儀44比較霍爾信號H+和霍爾信號H-的大小並根據該比較結果來輸出高(H)電平或低(L)電平的輸出信號(圖4中步驟110)。
[0071]直到比較儀44的輸出信號的電平被切換為止一直維持該狀態(圖4中步驟114為否)。另一方面，在輸出信號的電平被切換(參照圖4中步驟114為是、圖5的t2)的同時使中斷產生(圖4中步驟116)。在周期計數計時器42中測定比較儀44的輸出信號的脈衝寬度(圖4中步驟107、115)。利用所測定出的脈衝寬度來計算電機24的旋轉周期。
[0072]PWM裝置30能夠在比較儀44的輸出信號電平的切換時刻、即比較儀44的輸出的每半個周期，在兩個輸出端子PO和輸出端子Pl之間相應地切換輸出目的地並進行輸出。具體而言，如圖5所示，首先若向輸出端子PO輸出PWM信號，則利用檢測到源自比較儀44的中斷的軟體39 (CPU36)，使PWM裝置30的輸出暫時停止(圖4中步驟118)。之後，將PWM裝置130的輸出(PWM信號)的輸出目的地變更為輸出端子Pl (圖4中步驟120)。另外，分別對周期寄存器50以及佔空比寄存器52設定期望的周期和佔空比(圖4中步驟122)，使PWM裝置130的動作開始，並使PWM信號從PWM裝置30輸出(圖4中步驟124)。之後，直到使電機24的旋轉停止為止反覆進行圖4的步驟108?步驟124的動作。
[0073]此處，對在比較儀44的輸出的半周期(電機的旋轉周期)的末尾，例如通過軟開關控制使從PWM裝置30輸出的PWM信號的佔空比以恆定的斜率減少時的動作進行說明。圖6中不出了表不基於本實施方式的電機控制系統12的軟開關控制動作的一個例子的流程的流程圖。
[0074]由軟體39 (CPU36)根據利用周期計數計時器42測定出的電機的旋轉周期來決定與電機特性對應的軟開關控制開始位置(開始時刻)tl (圖6中步驟200)。需要說明的是，作為軟開關控制開始位置tl的決定方法沒有特別限定，例如可以將旋轉周期和軟開關控制開始位置tl的對應關係預先保存於R0M38，基於該對應關係進行決定。
[0075]計時器40測定自電機的旋轉周期的開始位置(參照圖5、t0)的經過時間，並在該經過時間達到tl的時間點(圖6中步驟202為是)，由軟體39 (CPU36)對PWM設定寄存器34的佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56以及佔空比更新次數寄存器58設定與電機的特性對應的任意的值。
[0076]本實施方式的PWM裝置30在對佔空比更新次數寄存器58設定了「I」以上的值的情況下，每經過佔空比更新周期寄存器54中被設定的時間(圖6、在步驟206中為是)，則以佔空比更新值寄存器56中設定的值對佔空比寄存器52中設定的佔空比的當前值進行更新(圖6中步驟208)，該動作僅實行佔空比更新次數寄存器58中設定的次數。
[0077]若如此更新佔空比寄存器52中設定的佔空比的值，則會反映到由PWM裝置30生成並輸出的PWM信號。具體而言，PWM裝置30生成並輸出與更新而得的佔空比對應的脈衝寬度的PWM信號。使佔空比更新次數寄存器58中設定的值按每進行I次佔空比的更新則減少I (圖6中步驟210)。反覆進行佔空比寄存器52的更新直至設定的值達到「O」為止(圖6中步驟212為否)，在達到「O」的情況下，不再進行佔空比寄存器52的更新(圖6中步驟212為是)。
[0078]另外，在本實施方式中為如下構成:按每進行I次這樣的佔空比的更新，則使佔空比更新次數寄存器58中設定的值減少1，並在達到「O」的情況下不再進行佔空比寄存器52的更新，但並不限於此。例如，也可以為如下構成:按每進行I次佔空比的更新，就使佔空比更新次數寄存器58中設定的值增加1，在達到規定值的情況或超過規定值的情況下不再進行佔空比寄存器52的更新。
[0079]示出了在電機的旋轉周期的末尾使PWM信號的佔空比減少的情況的具體的一個例子。對佔空比寄存器52的值為「80」、佔空比更新周期寄存器54的值為「100」、佔空比更新值寄存器56的值為「-10」以及佔空比更新次數寄存器58的值為「8」的情況進行了說明。將該情況下輸出的PWM信號的佔空比的一個例子的時間圖示於圖7。需要說明的是，圖7是圖5所示的時間圖中的由虛線X包圍的部分的放大圖。
[0080]PWM裝置30的輸出信號(PWM信號)的佔空比每經過佔空比更新周期寄存器54中設定的100計數(本實施方式中以PWM裝置30的動作時鐘進行計數)，則如70、60、50、...、
10、0這樣以佔空比更新值寄存器56中設定的值亦即-10為單位變化佔空比更新次數寄存器58中設定的次數亦即8次。由圖7可知，該情況下的佔空比更新期間為800計數(佔空比更新周期X佔空比更新次數=800)。
[0081]需要說明的是，在上述內容中，對在電機的旋轉周期的末尾使PWM信號的佔空比減少的情況進行了說明，但也可以按在電機的旋轉周期的前端(參照圖5的t0)使PWM信號的佔空比從O開始增加的方式進行設定。作為該情況的具體的一個例子，對在旋轉周期的前端佔空比更新周期寄存器54的值被設定為「100」、佔空比更新值寄存器56的值被設定為「+10」以及佔空比更新次數寄存器58的值被設定為「8」的情況進行說明。PWM裝置30的輸出信號(PWM信號)的佔空比每經過佔空比更新周期寄存器54中設定的100計數(本實施方式中以PWM裝置30的動作時鐘進行計數)，則如10、20、30、...、70、80這樣以佔空比更新值寄存器56中設定的值亦即+10為單位變化佔空比更新次數寄存器58中設定的次數亦即8次。由上述同樣地，該情況下的佔空比更新期間為800計數(佔空比更新周期100X佔空比更新次數8=800)。
[0082]另外，也可以為如下構成:在如上述那樣地使佔空比階段性地變化的中途的任意時刻，對佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56以及佔空比更新次數寄存器58的值進行變更，來從階段性變化的中途對佔空比的變化量進行變更。該情況下，若在中途將佔空比更新次數寄存器58的值設定為「0」，則能夠在該時間點停止佔空比的更新。
[0083]在提高電機的轉速的情況下，會增大PWM裝置30輸出的PWM信號的佔空比，但此時，比較儀44的輸出信號的周期變化，在PWM裝置30輸出PWM信號的中途會產生源自比較儀44的中斷。此時，與以往技術同樣地，利用檢測出中斷的軟體39使PWM裝置30的輸出停止，從之前輸出了 PWM信號的輸出端子(PO或Pl)切換為另一個輸出端子(PO或Pl)以使信號新輸出。
[0084]如上所述那樣，在本實施方式的電機控制系統12的微控制器20中，PWM裝置30具備PWM設定寄存器34。PWM設定寄存器34具備佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56以及佔空比更新次數寄存器58。PWM生成部32根據PWM設定寄存器34的各寄存器中設定的值生成並輸出PWM信號。
[0085]由此，在PWM裝置30進行軟開關控制動作時，即使沒有基於軟體39 (CPU36)的中斷，也能夠由PWM生成部32根據PWM設定寄存器34中設定的設定值來自動地生成並輸出PWM信號。因此，能夠減小軟體39 (CPU36)的處理負荷。
[0086]另外，能夠利用軟體39根據電機的特性或其他動作條件以任意的時刻設定軟開關控制動作的開始時刻。另外，能夠任意地控制PWM信號的佔空比的變化量。由此，即使將電機24更換為其他種類的電機，也能夠通過更換軟體39的處理，不變更硬體而容易地進行與電機的種類或特性對應的電機控制信號的匹配。
[0087]因此，即使利用較為廉價且處理能力低的微控制器也能夠容易地生成任意的控制信號。
[0088][第2實施方式]
[0089]本實施方式包含與第I實施方式同樣的構成和動作，因此對於同樣的構成和動作，記述該意思並省略詳細的說明。具備電機控制系統12的電子設備10的整體構成與第I實施方式(參照圖1)同樣，故省略說明。
[0090]在本實施方式中，電機控制系統12具備的微控制器20的構成與第I實施方式不同，因此對電機控制系統12和微控制器20的構成進行說明。將本實施方式的電機控制系統12的一個例子的概略構成圖不於圖8。
[0091]對於本實施方式的電機控制系統12而言，代替第I實施方式的電機控制系統12具備的計時器40而具備佔空比更新表60。具體而目，具備保存有佔空比更新表60的存儲器61。佔空比更新表60是保存用於向PWM設定寄存器34的佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56、以及佔空比更新次數寄存器58依次轉送的數據的表。佔空比更新表60的具體的一個例子示於圖9。在圖9所示的佔空比更新表60中，保存有多個、具體而言為第I?第4的四種佔空比更新周期、佔空比更新值、以及與佔空比更新次數之間的對應關係(表)
[0092]接著，對本實施方式的電機控制系統12的動作的一個例子進行說明。本實施方式的電機控制系統12的整體動作的流程與第I實施方式同樣。在本實施方式中，PWM裝置30中的包括軟開關控制動作的生成PWM控制信號的動作不同，因此對PWM裝置30中的生成PWM控制信號的動作進行說明。
[0093]圖10示出了表示由本實施方式的PWM裝置30生成PWM控制信號的動作的一個例子的流程的流程圖。另外，圖11中示出了由微控制器20輸出的PMW信號的佔空比的一個例子的時間圖。並且，在圖12中示出了圖11中的由虛線X和虛線y包圍的軟開關控制動作部分的放大圖。
[0094]首先，利用軟體39 (CPU36)根據基於周期計數計時器42測定出的電機的旋轉周期來登記與電機的特性對應的軟開關控制開始位置(開始時刻)tl、軟開關控制時的佔空比變化量等、與電機的旋轉周期中的佔空比的變化對應的佔空比更新表60(圖10、步驟300)。需要說明的是，在本實施方式中為如下構成:佔空比更新表60被預先保存在R0M38中，從R0M38讀取後進行登記。
[0095]當電機24開始旋轉時，PWM裝置30在旋轉周期的開始位置(參照圖11中t0)讀出佔空比更新表60的最初的數據(圖9的序號I的數據)(圖10的步驟302)。進一步將讀出的各值分別對佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56、以及佔空比更新次數寄存器58進行設定(圖10的步驟304)。在PWM生成部32中，基於所設定的值開始PWM信號的生成，並輸出所生成的PWM信號。
[0096]若開始PWM信號的生成，則與第I實施方式中所說明的圖6的步驟206?步驟212同樣地進行動作。即，按每經過佔空比更新周期寄存器54中設定的時間(圖10的步驟306為是)，就以佔空比更新值寄存器56中設定的值對佔空比寄存器52中設定的佔空比的當前值進行更新(圖10的步驟308)，當進行該動作時，反覆執行使佔空比更新次數寄存器58的值減少I (圖10中步驟310)的處理直至佔空比更新次數寄存器58成為「O」為止(步驟S312)。
[0097]若佔空比更新次數寄存器58為「0」，則判斷佔空比更新表60中是否具有下一數據(圖10中步驟314)。在圖9所示的佔空比更新表60中，在基於第I?第3生成PWM信號的情況下，判定為具有下一數據(圖10的步驟314為是)，並從佔空比更新表60讀出下一序號的數據(圖10的步驟316)後，返回上述步驟304，反覆進行以後的該系列動作。
[0098]另一方面，在基於第4而生成PWM信號的情況下，由於沒有下一序號的數據，故使PWM生成部32的動作暫時停止。[0099]對圖9所示的佔空比更新表60中的動作進行詳細說明。從電機的旋轉周期的開始位置(參照圖11、圖12的to)起，基於序號I的數據，PWM裝置30的輸出信號(PWM信號)的佔空比每經過佔空比更新周期寄存器54中設定的100計數(本實施方式中以PWM裝置30的動作時鐘進行計數)，則如20、40、60、80這樣地以佔空比更新值寄存器56中設定的值亦即+20為單位變化空比更新次數寄存器58中設定的次數亦即4次。如圖11和圖12所示，在時刻t0?tl之間，基於佔空比更新表60的第I數據來生成並輸出PWM信號。
[0100]接著，基於第2數據，當經過佔空比更新周期寄存器54中設定的10000計數時，使PWM信號的佔空比以佔空比更新值寄存器56中設定的值亦即-10變化空比更新次數寄存器58中設定的次數亦即I次。更具體而言，PWM生成部32在時刻tl?t2之間基於佔空比更新表60的第2數據來生成並輸出佔空比為70的PWM信號。
[0101]接著，基於第3數據，PWM信號的佔空比按每經過佔空比更新周期寄存器54中設定的200計數則以佔空比更新值寄存器56中設定的值亦即-10為單位變化佔空比更新次數寄存器58中設定的次數亦即3次。PWM生成部32在時刻t2?t3之間基於佔空比更新表60的第3數據來生成並輸出PWM信號。
[0102]接著，基於第4數據，PWM信號的佔空比按每經過佔空比更新周期寄存器54中設定100計數則以佔空比更新值寄存器56中設定的值亦即-20佔空比更新次數寄存器58中設定的次數亦即2次。PWM生成部32在時刻t3?t4之間基於佔空比更新表60的第4數據來生成並輸出PWM信號。
[0103]另外，關於讀出佔空比更新表60來向佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56以及佔空比更新次數寄存器58傳送各數據的方法，可以不經由CPU36而直接進行的所謂DMA (Direct Memory Access)這樣的方法。通過使用這種方法,可以進一步降低CPU36的處理負荷。
[0104]另外，圖9所示的佔空比更新表60為一個例子，對於佔空比更新表60的定義方式並沒有特別限定。例如，將與圖9所示的佔空比更新表60等同的表示軟開關控制動作的佔空比更新表60的一個例子示於圖13。圖13所示的佔空比更新表60與圖9所示的佔空比更新表60在第2數據和第3數據不同，但均如圖12所示那樣地生成PWM信號。
[0105]如以上所說明的那樣，在本實施方式中，能夠預先將多個對PWM設定寄存器34的佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56以及佔空比更新次數寄存器58設定的值登記在佔空比更新表60中，通過將這些設定值讀入各寄存器來自動地持續進行反映。
[0106]由此，在電機的旋轉周期的全體區間中，對於如何更新佔空比，只要在PWM裝置30的動作開始時進行一次設定就能夠自動地得到任意的PWM信號。因此，除了在第I實施方式中得到的效果之外，還能夠減輕軟體39 (CPU36)的處理負荷，即便使用較為廉價且處理能力低的微控制器也能夠容易生成任意的控制信號。
[0107]另外，在上述實施方式中，還能夠在與佔空比更新次數寄存器58中設定的值相應的次數的佔空比更新結束一旦時，使中斷從PWM裝置30向CPU36產生。在上述第I實施方式中，能夠在產生該中斷的時刻，利用軟體39持續地對佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56以及佔空比更新次數寄存器58設定新的值，從而能夠利用所設定的新的值來繼續佔空比的更新。另外，在上述第2實施方式中也同樣地在按照從佔空比更新表60讀入的一組數據完成佔空比的更新處理時，能夠使中斷產生。在該中斷產生的時刻利用軟體39向佔空比更新表60追加新的數據，從而該值被寫入佔空比更新周期寄存器54、佔空比更新值寄存器56、以及佔空比更新次數寄存器58，持續地進行佔空比的更新處理。
[0108]另外，在上述各實施方式中，在提高由PWM裝置30生成的PWM信號的佔空比並提高了電機的旋轉速度的情況下，在PWM信號的輸出中途，比較儀44的輸出信號的電平被切換並產生中斷，利用檢測中斷的軟體39來使PWM裝置30的輸出停止，但並不限於此。例如，還可以如下述那樣:檢測出中斷的PWM裝置30自身自動地停止輸出，並將輸出目的地的輸出端子(PO或Pl)切換成另一個端子。通過如此構成，能夠省略基於軟體39的PWM裝置30的停止處理和輸出端子的替換處理，只要僅進行以下的比較儀44輸出的半周期的輸出設定(各值向PWM設定寄存器34的設定)和輸出開始處理即可，因此能夠提高PWM裝置30的輸出停止和輸出目的地的替換處理的響應速度。
[0109]另外，保存在PWM設定寄存器34中的信息並不限於上述各實施方式。關於保存在PWM設定寄存器34中的信息，只要是用於在PWM生成部32中生成PWM信號的控制信息即可，只要至少包括表示要生成的PWM信號的信息和表示PWM信號的更新(變更)的信息即可。在上述各實施方式中，使用佔空比更新值作為表示PWM信號的信息，但並不限於這種表示與當前的佔空比的變化量的信息，例如可以為變更後的佔空比本身。另外，在上述實施方式中，使用佔空比更新周期和佔空比更新次數作為表示PWM信號的更新的信息，但並不限於此。例如，可以為對佔空比進行更新的所有時刻。另外，例如為如下構成:以佔空比的閾值作為更新信息，對更新後的佔空比與該閾值進行比較，將超過閾值的時刻作為更新時刻。
[0110]另外，對於上述各實施方式中的電機24並沒有特別限定。例如可以為單相的無刷DC電機。另外，能夠如下那樣地構成:在微控制器20具備多個PWM裝置30的情況下，對多相電機進行控制。例如，在驅動3相電機的情況下，也可以構成下述的電機控制系統12，在上述電機控制系統中，對電機的3個線圈搭載3個頻道的PWM裝置30，對各電機24的線圈25按照PWM設定寄存器34的設定值輸出任意的輸出信號。
[0111]另外，在上述實施方式中，對PWM設定寄存器34使用了寄存器，對佔空比更新表60使用了存儲器61，但只要能夠分別保存所需的信息(值)即可，沒有特別限定。需要說明的是，使用寄存器的情況下，與存儲器相比能夠進行高速化。
[0112]另外，在電子設備10中，也可以在驅動部件14被變更為其他部件的情況下，進行對PWM設定寄存器34中設定的值或佔空比更新表60的設定、登記以使微控制器20的CPU36檢測該驅動部件14的變更，從而根據驅動部件14使電機24進行動作。
[0113]另外，在上述各實施方式中所說明的電子設備10、電機控制系統12、微控制器20、PWM裝置30等的構成、動作等為一個例子，不言而喻，能夠在不脫離本發明的主旨的範圍內根據狀況而進行變更。
【權利要求】
1.一種半導體裝置，其特徵在於，具備: 控制信息存儲部，其存儲控制信息，所述控制信息至少包括控制信號信息和變更時刻信息，所述控制信號信息表示控制驅動部的動作的控制信號，所述變更時刻信息表示所述控制信號的變更時刻； 控制信號生成部，其基於所述控制信息來生成所述控制信號；以及 存儲控制部，其進行控制以使得所述控制信息存儲於所述控制信息存儲部。
2.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特徵在於， 具備通知部，所述通知部通知所述控制信號生成部的生成時刻， 所述控制信號生成部根據所述通知並基於所述控制信息來生成所述控制信號。
3.根據權利要求2所述的半導體裝置，其特徵在於， 所述通知部通知生成用於使所述驅動部的動作開始的所述控制信號和用於使所述驅動部的動作停止的所述控制信號中的至少一個信號的時刻。
4.根據權利要求1所述的半導體裝置，其特徵在於， 具備保存部，所述保存部保存多個所述控制信息， 所述存儲控制部進行控制以使得根據由所述控制信號生成部進行的所述控制信號的生成來依次使被保存在所述保存部中的多個所述控制信息存儲於所述控制信息存儲部。
5.根據權利要求4所述的半導體裝置，其特徵在於， 所述保存部所保存的多個所述控制信息是用於生成從用於使動作開始的所述控制信號到用於使動作停止的所述控制信號的、與所述驅動部的動作對應的多個所述控制信號的控制信息。
6.根據權利要求1?5中任意一項所述的半導體裝置，其特徵在於， 所述控制信號信息是所述控制信號的佔空比的更新值， 所述變更時刻信息是上述佔空比的更新周期和更新次數。
7.—種電子設備,其特徵在於,具備: 所述權利要求1?6中任意一項所述的半導體裝置； 利用由所述半導體裝置生成的控制信號來控制動作的驅動部；以及 被所述驅動部驅動的驅動部件。
8.—種控制信號生成方法，其特徵在於，具備: 使控制信息存儲於控制信息存儲部的步驟，所述控制信息至少包括控制信號信息和變更時刻信息，所述控制信號信息表示控制驅動部的動作的控制信號，所述變更時刻信息表示所述控制信號的變更時刻；和 基於所述控制信息生成所述控制信號的步驟。
【文檔編號】H02P6/08GK103595311SQ201310350625
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月13日 優先權日:2012年8月13日
【發明者】平木康嗣, 岡田敏治 申請人:拉碧斯半導體株式會社