(57)【要約】【課題】製造コストおよび部品点数の増加を抑制しつつ、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルを低減させる。【解決手段】制御装置１は、周波数変化部２０および記憶部３０を備える。記憶部３０は、制御信号の周波数の変化値が定められ、スイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルを記憶する。周波数変化手段２０は、予め定められた期間が経過するたびに、周波数テーブルに定められた変化値に応じて制御信号の周波数を変化させ、具体的には、周波数変化部２０は、周波数テーブルに定められた変化値に応じて、周波数変化の上限値および下限値の間で周波数を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ素子のオンオフを制御する制御信号の周波数を制御する制御装置であって、
前記制御信号の周波数の変化値が定められ、前記スイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルを記憶する記憶手段と、
予め定められた期間が経過するたびに、前記周波数テーブルに定められた変化値に応じて前記制御信号の周波数を変化させる周波数変化手段と、
を備え、
前記周波数変化手段は、前記周波数テーブルに定められた変化値に応じて、周波数変化の上限値および下限値の間で周波数を変化させることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記周波数変化手段は、前記制御信号の周波数に対して、前記周波数テーブルに定められた変化値に基づいて演算を行って、前記制御信号の周波数を前記演算結果に変化させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記周波数変化手段は、前記制御信号の周波数に対して、前記周波数テーブルに定められた変化値を加算または減算して、前記制御信号の周波数を前記加算または減算の結果に変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記周波数変化手段は、
前記制御信号の周波数に対して、前記周波数テーブルに定められた変化値を加算した値が、予め定められた前記上限値より大きい場合に、前記制御信号の周波数を前記上限値に変化させることと、
前記制御信号の周波数に対して、前記周波数テーブルに定められた変化値を減算した値が、予め定められた前記下限値より小さい場合に、前記制御信号の周波数を前記下限値に変化させることと、のいずれかを行うことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記周波数変化手段は、スペクトラム拡散を用いて、前記制御信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の制御装置。
【請求項６】
制御信号の周波数の変化値が定められ、スイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルを記憶する記憶手段と、周波数変化手段とを備え、スイッチ素子のオンオフを制御する制御信号の周波数を制御する制御装置における制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記周波数変化手段が、前記周波数テーブルに定められた変化値に応じて、周波数変化の上限値および下限値を設定し、該設定された周波数の変化範囲内において、予め定められた期間が経過するたびに、前記記憶手段に記憶された周波数テーブルに定められた変化値に応じて前記制御信号の周波数を変化させるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ素子のオンオフを制御する制御信号の周波数を制御する制御装置およびそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチ素子のオンオフにより、ノイズが発生することがある。そこで、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルを低減させる方法として、フィルターを強化する方法がある。
【０００３】
しかし、この方法では、製造コストや部品点数の増加を招いていた。そこで、スイッチング電源を有する電子機器において、スイッチング電源のスイッチング周波数を変動させることで、スイッチ素子のオンオフによるノイズエネルギーを分散させて、ノイズピークレベルを低減させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６８２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示されている技術では、スイッチング電源のスイッチング周波数の整数倍の周波数がＡＭラジオ放送信号の受信周波数領域に入ったときに、スイッチング電源に負荷を加えて、スイッチング周波数を変動させる。このため、スイッチング周波数を変動させるためには、ＡＭラジオ放送信号の受信周波数領域を検知したり、この受信周波数領域にスイッチング周波数の整数倍の周波数が入っているか否かを判別したりする必要がある。したがって、製造コストや部品点数の増加を、十分には抑制できなかった。
【０００６】
上述の課題に鑑み、本発明は、製造コストおよび部品点数の増加を抑制しつつ、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）  本発明は、スイッチ素子（例えば、図１のスイッチ素子１００に相当）のオンオフを制御する制御信号の周波数を制御する制御装置（例えば、図１の制御装置１に相当）であって、前記制御信号の周波数の変化値が定められ、前記スイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルを記憶する記憶手段（例えば、図１の記憶部３０に相当）と、予め定められた期間が経過するたびに、前記周波数テーブルに定められた変化値に応じて前記制御信号の周波数を変化させる周波数変化手段（例えば、図１の周波数変化部２０に相当）と、を備え、前記周波数変化手段は、前記周波数テーブルに定められた変化値に応じて、周波数変化の上限値および下限値の間で周波数を変化させることを特徴とする制御装置を提案している。
【０００８】
この発明によれば、周波数変化手段により、予め定められた期間が経過するたびに制御信号の周波数を変化させることとした。このため、スイッチ素子のオンオフによるノイズエネルギーを分散させて、特定の周波数にノイズエネルギーが集中してしまうのを防止することができる。したがって、フィルターを強化したり、スイッチ素子のオンオフによるノイズの影響を受ける信号（例えば、上述のＡＭラジオ放送信号など）の周波数領域を検知したりすることなく、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることができる。よって、製造コストおよび部品点数の増加を抑制しつつ、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることができる。
【０００９】
また、この発明によれば、制御信号の周波数の変化を、記憶手段に記憶されているスイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルに基づいて行うこととした。このため、制御信号の周波数の変化を、スイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルに基づいて細かく制御することができる。したがって、スイッチ素子のオンオフによるノイズエネルギーをより効果的に分散させて、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルをさらに低減させることができる。
【００１０】
また、この発明によれば、制御信号の周波数の変化を、記憶手段に記憶されているスイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルに基づいて行うこととした。このため、スイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルを用意しておくことで、スイッチ素子の周囲や制御信号に応じて的確に制御信号の周波数を変化させることができる。したがって、様々な機器や装置に適用することができる。
【００１１】
（２）  本発明は、（１）の制御装置について、前記周波数変化手段は、前記制御信号の周波数に対して、前記周波数テーブルに定められた変化値に基づいて演算を行って、前記制御信号の周波数を前記演算結果に変化させることを特徴とする制御装置を提案している。
【００１２】
この発明によれば、（１）の制御装置において、周波数変化手段により、制御信号の周波数に対して、周波数テーブルに定められた変化値に基づいて演算を行って、制御信号の周波数を演算結果に変化させることとした。このため、いわゆるデジタル処理で制御信号の周波数を変化させることができるので、制御信号の周波数の変化を高精細に制御することができる。したがって、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルをより的確に低減させることができる。
【００１３】
（３）  本発明は、（１）または（２）の制御装置について、前記周波数変化手段は、前記制御信号の周波数に対して、前記周波数テーブルに定められた変化値を加算または減算して、前記制御信号の周波数を前記加算または減算の結果に変化させることを特徴とする制御装置を提案している。
【００１４】
この発明によれば、（１）または（２）の制御装置において、周波数変化手段により、制御信号の周波数に対して、周波数テーブルに定められた変化値を加算または減算して、この加算または減算による演算結果に制御信号の周波数を変化させることとした。このため、簡易な演算で、制御信号の周波数を変化させることができるので、処理負荷を軽減しつつ、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることができる。
【００１５】
（４）  本発明は、（３）の制御装置について、前記周波数変化手段は、前記制御信号の周波数に対して、前記周波数テーブルに定められた変化値を加算した値が、予め定められた上限値より大きい場合に、前記制御信号の周波数を前記上限値に変化させることと、前記制御信号の周波数に対して、前記周波数テーブルに定められた変化値を減算した値が、予め定められた下限値より小さい場合に、前記制御信号の周波数を前記下限値に変化させることと、のいずれかを行うことを特徴とする制御装置を提案している。
【００１６】
ここで、（３）の制御装置において、制御信号の周波数に対して、周波数テーブルに定められた変化値を加算した際に、オーバーフローが発生してしまったり、制御信号の周波数に対して、周波数テーブルに定められた変化値を減算した際に、アンダーフローが発生してしまったりするおそれがある。そこで、この発明によれば、（３）の制御装置において、周波数変化手段により、以下の２つの手順のうちいずれかを行うこととした。１つ目の手順は、制御信号の周波数に対して、周波数テーブルに定められた変化値を加算した値が、上限値より大きい場合に、制御信号の周波数を上限値に変化させることである。２つ目の手順は、制御信号の周波数に対して、周波数テーブルに定められた変化値を減算した値が、下限値より小さい場合に、制御信号の周波数を下限値に変化させることである。このため、周波数変化手段による演算において、オーバーフローやアンダーフローが発生してしまうのを防止することができる。
【００１７】
（５）  本発明は、（１）から（４）のいずれかの制御装置について、前記周波数変化手段は、スペクトラム拡散を用いて、前記制御信号の周波数を変化させることを特徴とする制御装置を提案している。
【００１８】
この発明によれば、（１）から（４）のいずれかの制御装置において、周波数変化手段により、制御信号の周波数をスペクトラム拡散を用いて変化させることとした。このため、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることができる。
【００１９】
（６）  本発明は、制御信号の周波数の変化値が定められ、スイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルを記憶する記憶手段と、周波数変化手段とを備え、スイッチ素子のオンオフを制御する制御信号の周波数を制御する制御装置における制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記周波数変化手段が、前記周波数テーブルに定められた変化値に応じて、周波数変化の上限値および下限値を設定し、該設定された周波数の変化範囲内において、予め定められた期間が経過するたびに、前記記憶手段に記憶された周波数テーブルに定められた変化値に応じて前記制御信号の周波数を変化させるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【００２０】
この発明によれば、コンピュータを用いてプログラムを実行することで、予め定められた期間が経過するたびに、スイッチ素子の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルに定められた変化値に応じて制御信号の周波数を変化させることとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、製造コストおよび部品点数の増加を抑制しつつ、スイッチ素子のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置を備える駆動装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御装置が用いる周波数テーブルを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御装置が行う周波数変更処理のフローチャートである。
【図４】スイッチ素子のノイズピークレベルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置１を備える駆動装置ＡＡのブロック図である。駆動装置ＡＡは、制御装置１に加えてスイッチ素子１００を備える。
【００２５】
制御装置１は、スイッチ素子１００に制御信号を供給して、スイッチ素子１００のオンオフを制御する。この制御装置１は、制御信号供給部１０、周波数変化部２０、および記憶部３０を備える。
【００２６】
制御信号供給部１０は、制御信号を生成し、生成した制御信号をスイッチ素子１００に供給する。また、制御信号供給部１０は、周波数変化部２０から送信される後述の周波数制御信号に応じて、生成する制御信号の周波数を変化させる。
【００２７】
記憶部３０は、予め定められた周波数テーブルを記憶する。この周波数テーブルには、制御信号の周波数の変化値が定められている。
【００２８】
図２は、記憶部３０が記憶している周波数テーブルを示す図である。周波数テーブルには、インデックス番号ｉ（ｉは、０≦ｉ≦ｎを満たす任意の整数であり、ｎは、周波数テーブルの要素数を示し、ｎ≧１を満たす整数）と、変化値ΔＴｉと、が１対１で定められている。なお、変化値ΔＴｉは、正の値に限らず、負の値やゼロであってもよい。
【００２９】
図１に戻って、周波数変化部２０は、予め定められた期間が経過するたびに、周波数テーブルに定められた変化値ΔＴｉに応じて、制御信号の周波数を変化させる。この周波数変化部２０は、ＭＣＵ（Micro  Controller  Unit）やＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）といったマイコンで構成され、非一時的な記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することによって、以下に説明する各処理を実現する。上述の記憶媒体としては、例えば、マイコンに設けられたＲＯＭ（Read  Only  Memory）や、ＥＰＲＯＭやフラッシュメモリといった不揮発性のメモリ、ハードディスクといった磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどを適用できる。
【００３０】
図３は、周波数変化部２０が行う周波数変更処理のフローチャートである。この図３に示す周波数変更処理は、予め定められた期間が経過するたびに、周波数変化部２０において実行される。
【００３１】
ステップＳ１において、周波数変化部２０は、インデックス番号ｉに「１」を加算して、ステップＳ２に処理を移す。
【００３２】
ステップＳ２において、周波数変化部２０は、インデックス番号ｉが周波数テーブルの要素数ｎよりも大きいか否かを判別する。インデックス番号ｉが周波数テーブルの要素数ｎより大きいと判別した場合には、ステップＳ３に処理を移し、インデックス番号ｉが周波数テーブルの要素数ｎ以下であると判別した場合には、ステップＳ４に処理を移す。
【００３３】
ステップＳ３において、周波数変化部２０は、インデックス番号ｉを「０」に初期化して、ステップＳ４に処理を移す。
【００３４】
ステップＳ４において、周波数変化部２０は、周波数テーブルから、インデックス番号ｉに対応する変化値ΔＴｉを読み出して、ステップＳ５に処理を移す。
【００３５】
ステップＳ５において、周波数変化部２０は、ステップＳ４において読み出した変化値ΔＴｉを周波数Ｔに足し合せて、ステップＳ６に処理を移す。なお、この処理では、変化値ΔＴｉが正の値である場合には、いわゆる加算演算が行われ、変化値ΔＴｉが負の値である場合には、いわゆる減算演算が行われることになる。
【００３６】
また、周波数Ｔは、予め定められた値であってもよいし、制御信号供給部１０で生成された制御信号の周波数に等しいものとしてもよい。周波数Ｔが予め定められた値である場合には、この周波数Ｔは、周波数変化部２０で記憶されているものとする。また、周波数Ｔが制御信号供給部１０で生成された制御信号の周波数に等しい場合には、制御信号供給部１０で生成された制御信号の周波数が、制御信号供給部１０から周波数変化部２０に逐次送信されるものとする。
【００３７】
ステップＳ６において、周波数変化部２０は、ステップＳ５における演算結果が予め定められた上限周波数Ｔｍａｘより高いか否かを判別する。ステップＳ５における演算結果が上限周波数Ｔｍａｘより高いと判別した場合には、ステップＳ７に処理を移し、ステップＳ５における演算結果が上限周波数Ｔｍａｘ以下であると判別した場合には、ステップＳ８に処理を移す。
【００３８】
ステップＳ７において、周波数変化部２０は、周波数Ｔを上限周波数Ｔｍａｘとして、ステップＳ８に処理を移す。
【００３９】
ステップＳ８において、周波数変化部２０は、ステップＳ５における演算結果が予め定められた下限周波数Ｔｍｉｎより低いか否かを判別する。ステップＳ５における演算結果が下限周波数Ｔｍｉｎより低いと判別した場合には、ステップＳ９に処理を移し、ステップＳ５における演算結果が下限周波数Ｔｍｉｎ以上であると判別した場合には、ステップＳ１０に処理を移す。
【００４０】
ステップＳ１０において、周波数変化部２０は、上述の周波数制御信号として、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９のうちいずれかの処理により求めた周波数Ｔを示す信号を、上述の周波数制御信号として制御信号供給部１０に送信し、図３に示した周波数変更処理を終了する。これによれば、制御信号供給部１０では、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９のうちいずれかの処理により求められた周波数Ｔの制御信号が、生成される。
【００４１】
図４は、スイッチ素子１００のノイズピークレベルを示す図である。図４において、縦軸は、スイッチ素子１００のノイズレベルを示し、横軸は、スイッチ素子１００のスイッチング周波数を示す。また、実線の波形は、図３に示した周波数変更処理を行った場合におけるスイッチ素子１００のノイズ波形を示し、一点鎖線の波形は、図３に示した周波数変更処理を行わなかった場合におけるスイッチ素子１００のノイズ波形を示している。
【００４２】
図４によれば、周波数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５において集中していたノイズエネルギーを、図３に示した周波数変更処理を行うことによって、分散できることが分かる。
【００４３】
以上の制御装置１によれば、以下の効果を奏することができる。
【００４４】
制御装置１は、周波数変化部２０により、予め定められた期間が経過するたびに制御信号の周波数を変化させる。このため、スイッチ素子１００のオンオフによるノイズエネルギーを分散させて、特定の周波数にノイズエネルギーが集中してしまうのを防止することができる。したがって、フィルターを強化したり、スイッチ素子１００のオンオフによるノイズの影響を受ける信号の周波数領域を検知したりすることなく、スイッチ素子１００のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることができる。よって、製造コストおよび部品点数の増加を抑制しつつ、スイッチ素子１００のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることができる。
【００４５】
また、制御装置１は、制御信号の周波数の変化を、記憶部３０に記憶されている周波数テーブルに基づいて行う。このため、制御信号の周波数の変化を、周波数テーブルに基づいて、周波数変化部２０を構成するマイコンが扱うことのできる最小値まで細かく制御することができる。したがって、スイッチ素子１００のオンオフによるノイズエネルギーをより効果的に分散させて、スイッチ素子１００のオンオフによるノイズピークレベルをさらに低減させることができる。
【００４６】
また、制御装置１は、制御信号の周波数の変化を、記憶部３０に記憶されている周波数テーブルに基づいて行う。このため、スイッチ素子１００の周囲や制御信号に応じた周波数テーブルを用意しておくことで、スイッチ素子１００の周囲や制御信号に応じて的確に制御信号の周波数を変化させることができる。したがって、様々な機器や装置に適用することができる。
【００４７】
また、制御装置１は、周波数変化部２０により、制御信号の周波数に対して、周波数テーブルに定められた変化値ΔＴｉに基づいて演算を行って、制御信号の周波数を演算結果に変化させる。このため、いわゆるデジタル処理で制御信号の周波数を変化させることができるので、制御信号の周波数の変化を高精細に制御することができる。したがって、スイッチ素子１００のオンオフによるノイズピークレベルをより的確に低減させることができる。
【００４８】
また、制御装置１は、周波数変化部２０により、周波数Ｔに対して、周波数テーブルに定められた変化値ΔＴｉに応じて加算演算または減算演算を行って、この演算結果に制御信号の周波数を変化させる。このため、簡易な演算で、制御信号の周波数を変化させることができるので、処理負荷を軽減しつつ、スイッチ素子１００のオンオフによるノイズピークレベルを低減させることができる。
【００４９】
また、制御装置１は、ステップＳ６、Ｓ７の処理により、制御信号の周波数の上限を上限周波数Ｔｍａｘに制限する。このため、周波数変化部２０による演算において、オーバーフローが発生してしまうのを防止することができる。
【００５０】
また、制御装置１は、ステップＳ８、Ｓ９の処理により、制御信号の周波数の下限を下限周波数Ｔｍｉｎに制限する。このため、周波数変化部２０による演算において、アンダーフローが発生してしまうのを防止することができる。
【００５１】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００５２】
例えば、上述の実施形態では、ステップＳ５の処理において、ステップＳ４において読み出した変化値ΔＴｉを周波数Ｔに足し合せるものとしたが、これに限らず、例えば、変化値ΔＴｉを周波数Ｔから引いたり、変化値ΔＴｉを周波数Ｔに掛け合わせたりしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
ＡＡ；駆動装置
１；制御装置
１０；制御信号供給部
２０；周波数変化部
３０；記憶部
１００；スイッチ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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