專利名稱：用于控制鎮(zhèn)流器的可編程pwm模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明系統(tǒng)的控制，更具體地，涉及用于控制鎮(zhèn)流器以驅(qū)動(dòng)照明裝置或類似的這樣的裝置的改進(jìn)了的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
脈沖寬度調(diào)制(PWM)產(chǎn)生器在各種各樣的應(yīng)用中被使用來控制供給電子裝置的功率。在用于驅(qū)動(dòng)電子照明或類似的裝置的鎮(zhèn)流器的控制中，典型地利用四個(gè)不同的模式之一。更具體地，用于鎮(zhèn)流器的控制電路通常產(chǎn)生四組不同的信號之一，其中該模式規(guī)定從控制電路發(fā)出以及被利用來驅(qū)動(dòng)鎮(zhèn)流器的兩個(gè)不同脈沖(即，波形)序列的特定關(guān)系。兩個(gè)控制波形然后被輸入到不同的晶體管開關(guān)的柵極，關(guān)斷或接通開關(guān)，產(chǎn)生所需要的脈沖寬度的已調(diào)信號。所以，這兩個(gè)波形被稱為G1和G2，因?yàn)樗鼈儽挥米鳛閷τ趦蓚€(gè)不同的開關(guān)的選通信號。開關(guān)通常用晶體管來實(shí)施。
在第一模式下，產(chǎn)生在圖2上被表示為201的波形。在附加模式中利用的控制波形G1和G2在圖2上分別被表示為202到204。四個(gè)不同的模式都產(chǎn)生兩個(gè)選通信號G1和G2，但在不同模式之間有差別。
如圖2所示，在第一模式中，波形是互相反相的，兩個(gè)波形之間沒有偏移或延時(shí)。在第二模式202中，波形被間隔開一段在G1的結(jié)尾點(diǎn)與脈沖G2的開始點(diǎn)之間的延時(shí)T3。在模式3，波形也被間隔開延時(shí)T3，但兩個(gè)波形的脈沖寬度在兩個(gè)波形之間是不同的，以及在模式4，波形是重疊的，以及具有不同的寬度。
在實(shí)際系統(tǒng)中，諸如由本發(fā)明的受讓人利用的那些系統(tǒng)，這里描述的四組波形適合于滿足大多數(shù)系統(tǒng)的命令和控制需要。
典型地，控制波形是通過使用模擬或硬線連接的數(shù)字電路產(chǎn)生的。模擬實(shí)施方案傳統(tǒng)上使用壓控振蕩器(VCO)和模擬比較器，根據(jù)模擬反饋環(huán)來控制脈沖寬度。數(shù)字PWM控制電路典型地通過使用數(shù)字計(jì)數(shù)器和寄存器實(shí)施。
數(shù)字實(shí)施方案由于它的增加的精度和它對溫度改變不敏感等等，通常是優(yōu)選的。然而，至今為止，還沒有靈活的、能夠產(chǎn)生任何所需要的四個(gè)波形的、并包括可靠的保護(hù)電路的PWM產(chǎn)生器。存在有對于這樣的系統(tǒng)的需要，連同改變用于不同類型的工作的模式的能力。
發(fā)明概要現(xiàn)有技術(shù)的以上的和其他的問題可按照本發(fā)明被克服。更具體地，多功能PWM模塊被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生可被利用來驅(qū)動(dòng)鎮(zhèn)流器的幾種波形中的任一種。
本發(fā)明技術(shù)使用與可配置邏輯電路相組合的可編程寄存器組，以便模擬不同的硬件裝置，這些不同的硬件裝置會(huì)產(chǎn)生四個(gè)可能的波形組中的一個(gè)特定的波形組。
在優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)值被編程為控制寄存器，然后這樣的數(shù)值被使用來配置用于相對于兩個(gè)信號的特定的延時(shí)和偏移的邏輯電路。
附圖簡述

圖1表示本發(fā)明的示例性實(shí)施例的示例性硬件和功能圖；圖2表示一組波形，可用來驅(qū)動(dòng)可利用本發(fā)明的那種電子鎮(zhèn)流器；圖3表示一種可被使用來產(chǎn)生對于本發(fā)明的第一工作模式所需要的信號的示例性裝置；圖3A表示在所述第一模式中利用的幾個(gè)信號的時(shí)序圖；圖4表示一種可被使用來產(chǎn)生對于本發(fā)明的第二工作模式所需要的信號的示例性裝置；圖4A表示在所述第二模式中利用的幾個(gè)信號的時(shí)序圖；圖5表示一種可被使用來產(chǎn)生對于本發(fā)明的第三工作模式所需要的信號的示例性裝置；圖5A表示在所述第三模式中利用的幾個(gè)信號的時(shí)序圖；圖6表示一種可被使用來產(chǎn)生對于本發(fā)明的第四工作模式所需要的信號的示例性裝置；以及圖6A表示在所述第四模式中利用的幾個(gè)信號的時(shí)序圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述圖1表示按照本發(fā)明的裝置的示例性方框圖。該裝置包括基本邏輯電路1，它可以利用分立元件、和可編程邏輯陣列，或其他類似的裝置來實(shí)施。圖1的系統(tǒng)也包括控制寄存器102，用于存儲(chǔ)下面描述的各種數(shù)值和裝載這些數(shù)值供邏輯電路101使用。計(jì)數(shù)器103和104以及寄存器105和106用來加上相關(guān)的信號在電路101中使用。計(jì)數(shù)器110和112饋送如圖所示的輸出邏輯114，以便產(chǎn)生信號G1和G2。這些計(jì)數(shù)器通過如圖所示的寄存器116和118被裝載。
在控制寄存器102中的存儲(chǔ)位置0到7包含用于操縱PWM模塊的信息。SR位置0是軟件復(fù)位，具有把所有的計(jì)數(shù)器和寄存器(除了控制寄存器以外)復(fù)位到0的功能。被表示為PM(1)和PM(2)的存儲(chǔ)位置1和2代表被利用來規(guī)定四個(gè)可能的模式中特定的模式的兩個(gè)比特，這四個(gè)可能的模式應(yīng)當(dāng)被利用來產(chǎn)生信號G1和G2。存儲(chǔ)位置3和4代表用于信號G1和G2與信號GE1和GE2(GE1和GE2用于電極加熱控制)的同步停止比特。
控制寄存器102的存儲(chǔ)位置5到6代表保護(hù)控制比特，它用來設(shè)置要供給的最大電壓。這在PWM占空比變大到足以產(chǎn)生過壓條件的情形下可以保護(hù)該電路。最后，存儲(chǔ)位置7被標(biāo)記為T鎖定，以及代表時(shí)序參量鎖定控制比特。當(dāng)對于PWM信號的所有的其他參量是正確時(shí)，T鎖定單元被置位。這防止PWM信號在對于信號的所有的參量被正確地設(shè)置之前開始出現(xiàn)。
寄存器105、106、116、118和120被利用來設(shè)置各種時(shí)序、頻率和脈沖寬度參量，以用于產(chǎn)生波形G1和G2。更具體地，在示例性實(shí)施例中，寄存器105代表要產(chǎn)生的PWM信號的頻率。寄存器116是參量T1，它代表信號G1的脈沖寬度。寄存器118是被標(biāo)為T2的參量，它代表信號G2的脈沖寬度。最后，寄存器106是參量T3，它被設(shè)置為等于在G1與G2脈沖之間的想要的延時(shí)，以便得到正確的偏移。
寄存器120被使用來存儲(chǔ)參量TE，它是GE1/GE2的想要的脈沖寬度。GE1和GE2被使用于電極加熱控制，而不是鎮(zhèn)流器控制。寄存器122存儲(chǔ)最小脈沖寬度的數(shù)值，以便在過壓條件下提供對電路的保護(hù)。
被表示為103、104、110、112和128的所有的計(jì)數(shù)器是二進(jìn)制可編程計(jì)數(shù)器。這些計(jì)數(shù)器利用被存儲(chǔ)在它們的相關(guān)的寄存器中的數(shù)來表示，然后從這些數(shù)向上或向下計(jì)數(shù)，以便產(chǎn)生所需要的脈沖寬度、時(shí)序、延時(shí)等等。
現(xiàn)在參照圖1到4描述在四個(gè)不同的想要的模式中系統(tǒng)的工作。
在模式1，希望產(chǎn)生如圖2所示的波形201。當(dāng)控制寄存器102被設(shè)置為實(shí)施模式1時(shí)，邏輯101處在圖3所示的狀態(tài)。圖1的其余單元在模式1中沒有被使用。在圖3A上顯示如3圖所示的系統(tǒng)的時(shí)序圖。模式1中PWM模塊的工作如下在G-FC＝1時(shí)標(biāo)出的時(shí)間期間，A1保持高以及A2保持低。計(jì)數(shù)器110能夠工作以及計(jì)數(shù)器112被禁止。由于寄存器116代表G1的脈沖寬度，計(jì)數(shù)器110的輸出端Q1將保持高，直至計(jì)數(shù)器110結(jié)束計(jì)數(shù)為止。計(jì)數(shù)器110然后停止計(jì)數(shù)以及把G1設(shè)置為0。
正如時(shí)序圖(圖3A)所示，然后，在把G2上推到邏輯高電平后，第二計(jì)數(shù)器112然后開始計(jì)數(shù)。在T2時(shí)計(jì)數(shù)器112中的數(shù)值達(dá)到，該計(jì)數(shù)器將停止計(jì)數(shù)以及把G2設(shè)置回0，正如圖3A的時(shí)序圖所示。圖3A上的虛線表示每個(gè)信號G1和G2的可能的長度?？梢钥吹?，在模式1時(shí)的工作提供，G1和G2是分開的非重疊的脈沖串，以及每個(gè)典型地是另一個(gè)的倒置值。
圖4上表示模式2，其相應(yīng)的時(shí)序圖表示于圖4A。應(yīng)當(dāng)指出，不像先前的工作模式，模式2的裝置包括由計(jì)數(shù)器104產(chǎn)生的信號，因此，造成延時(shí)，在圖4A的時(shí)序圖上表示為T3。在模式2下系統(tǒng)工作期間，計(jì)數(shù)器104和110是能夠工作的，以及開始計(jì)數(shù)。當(dāng)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)T3達(dá)到時(shí)，計(jì)數(shù)器104將停止計(jì)數(shù)，把輸出端Q3變?yōu)檫壿嫷碗娖健＿@將使得信號G1在由T1設(shè)置的持續(xù)時(shí)間內(nèi)變?yōu)楦唠娖?。?dāng)G1變成低時(shí)，圖4的電路在把信號G2設(shè)置為高電平之前造成T3的附加延時(shí)。因此，這兩個(gè)信號G1和G2代表被間隔開延時(shí)T3的方脈沖串。
圖4所示的附加邏輯是與圖3的附加邏輯不同的。附加邏輯402通過如圖所示的鎖存器409、邏輯門410、復(fù)接器411實(shí)施延時(shí)T3。適當(dāng)?shù)倪壿嫷膶?shí)際實(shí)施方案并不是本質(zhì)的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠容易地實(shí)施正確的邏輯功能，以便產(chǎn)生在信號之間的特定的延時(shí)T3。
在圖5所示的第三模式中，表示了通過把適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)編程到寄存器102的位置1和2中而建立的等效電路。正如從圖5A的時(shí)序圖看到的，模式3打算產(chǎn)生間隔開延時(shí)的T3的脈沖串G1和G2，但其中脈沖串可以重疊，因此是在同時(shí)接通的。另外，脈沖串可以是不同的長度。在工作時(shí)，產(chǎn)生小的負(fù)脈沖A1，如圖5A所示。這使得計(jì)數(shù)器110用脈沖G1開始計(jì)數(shù)到足以表示T1的量。在Q3保持由計(jì)數(shù)器104規(guī)定的適當(dāng)?shù)难訒r(shí)T3后，計(jì)數(shù)器112將計(jì)數(shù)出適當(dāng)?shù)牧康絋2，以便設(shè)置脈沖G2的寬度。因此，系統(tǒng)產(chǎn)生兩個(gè)脈沖串，它們互相延時(shí)一個(gè)距離T3，以及每個(gè)寬度是互相獨(dú)立的。另外，占空比可以是如同所需要那樣大，即使大于PWM信號的整個(gè)周期的50％。
最后，在圖6上顯示工作模式4，相應(yīng)的時(shí)序圖表示于圖6A。模式4允許G1和G2的寬度超過每個(gè)信號的整個(gè)周期的50％，也允許G1和G2重疊一個(gè)由T3設(shè)置的量。可以產(chǎn)生對于鎮(zhèn)流器控制所需要的四個(gè)可能的信號組。
從以上說明將會(huì)看到，在單個(gè)邏輯電路中和從同一個(gè)時(shí)鐘與信號源可以產(chǎn)生四種想要的模式中的任一種模式。因此，改變工作模式是簡單的軟件編程的事情。
以上描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。這樣的修改包括利用不同的、用于產(chǎn)生信號的電路。
權(quán)利要求
1.用于產(chǎn)生控制電子鎮(zhèn)流器的一組信號(201)的設(shè)備，所述設(shè)備包括控制寄存器(102)，用于接受多個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)代表一個(gè)模式，所述信號應(yīng)當(dāng)在這個(gè)模式下被產(chǎn)生，其中不同的模式?jīng)Q定在所述該組信號中的兩個(gè)信號(1)是否在時(shí)間上互相重疊或(2)是否互相相對延時(shí)。
2.權(quán)利要求1中的設(shè)備，其中所述控制寄存器(102)被連接到一組邏輯門(306)，以及其中在所述控制寄存器(102)中的狀態(tài)被利用來配置邏輯門(306)，以實(shí)施(1)信號之間的延時(shí)和(2)在時(shí)間上信號重疊中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
3.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述延時(shí)是被編程在寄存器(106)中的時(shí)間量，以及所述寄存器被連接到計(jì)數(shù)器(104)，把來自所述寄存器的數(shù)值裝載入計(jì)數(shù)器，由此確定所述延時(shí)的所述時(shí)間量。
4.權(quán)利要求3的設(shè)備，其中所述信號是脈沖寬度調(diào)制信號(PWM)。
5.權(quán)利要求4的設(shè)備，還包括第二寄存器(105)，它存儲(chǔ)表示所述PWM信號應(yīng)當(dāng)具有的頻率的數(shù)值。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備，還包括第三寄存器(116)，它存儲(chǔ)表示在所述脈沖寬度調(diào)制信號中脈沖的寬度的數(shù)值。
7.用PWM信號驅(qū)動(dòng)電子鎮(zhèn)流器的方法，該方法包括產(chǎn)生兩個(gè)不同的PWM信號(201)，以及編程計(jì)算機(jī)(101、102)，以確定所述兩個(gè)信號(1)是否應(yīng)當(dāng)互相相對延時(shí)一個(gè)偏移值，或(2)是否應(yīng)當(dāng)在時(shí)間上互相重疊。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述編程包括實(shí)施多個(gè)數(shù)值在多個(gè)寄存器(102)中的貯存，所述數(shù)值代表在信號之間的延時(shí)、脈沖的寬度、和產(chǎn)生脈沖的頻率。
9.權(quán)利要求8的方法，還包括利用邏輯模塊(101)，它從控制寄存器(102)中讀出數(shù)值，以及響應(yīng)于所述讀數(shù)來配置被包括在其中的一個(gè)或多個(gè)門(306)，以便根據(jù)被存儲(chǔ)在所述控制寄存器(102)中的信息在具有延時(shí)時(shí)實(shí)施延時(shí)和在具有偏移時(shí)實(shí)施偏移。
10.權(quán)利要求8的方法，還包括在故障的情形下利用等于PWM信號的最小脈沖寬度的量來編程附加寄存器(102(7))的步驟。
11.用于控制兩個(gè)PWM信號的設(shè)備，所述兩個(gè)PWM信號用來使數(shù)字鎮(zhèn)流器進(jìn)行工作，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生兩個(gè)PWM信號的裝置(114)、和可配置的邏輯門(101)，用于響應(yīng)于被編程到計(jì)算機(jī)(101、102)中的數(shù)值互相相對地定位所述信號。
12.權(quán)利要求11的設(shè)備，還包括可配置的模塊，用于響應(yīng)于被編程到計(jì)算機(jī)(101、102)中的數(shù)值設(shè)置PWM信號的長度和頻率。
13.權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述長度和頻率被利用來控制供給照明裝置的功率。
全文摘要
揭示了可編程脈沖寬度調(diào)制(PWM)產(chǎn)生器，其中單個(gè)模塊提供四個(gè)不同的信號，被利用來控制用于照明裝置的鎮(zhèn)流器。通過改變在單個(gè)寄存器中的數(shù)值，得到各種波形。
文檔編號H03K7/00GK1522555SQ02813396
公開日2004年8月18日 申請日期2002年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月2日
發(fā)明者王生洪 申請人:皇家菲利浦電子有限公司