(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準クロックに応じたパルス幅およびパルス周期のＰＷＭ出力を出力するＰＷＭ出力部と、
前記ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となるように前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更するＰＷＭ制御部と、
前記ＰＷＭ出力部から出力された前記ＰＷＭ出力から直流電圧を生成する平滑部と、
前記基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となる前記パルス幅とパルス周期との組合せであって、所定の入出力特性を備える被制御装置に前記平滑部から出力される直流電圧を入力する場合に、前記被制御装置の出力値が略等間隔で変更可能となる入力値に対応する直流電圧値が得られる前記組合せを記憶する組合せ記憶部とを備え、
前記ＰＷＭ制御部は、前記組合せ記憶部に記憶されている前記パルス幅とパルス周期との組合せの中から、実現すべきデューティ比に対応する前記パルス幅とパルス周期との組合せを選択し、該選択した組合せに、前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更すること
を特徴とするＰＷＭ直流電圧制御装置。
【請求項２】
基準クロックに応じたパルス幅およびパルス周期のＰＷＭ出力を出力するＰＷＭ出力部と、
前記ＰＷＭ出力部から出力された前記ＰＷＭ出力から直流電圧を生成する平滑部と、
前記基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となる前記パルス幅とパルス周期との組合せを記憶する組合せ記憶部と、
前記ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となるように前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更するＰＷＭ制御部であって、前記組合せ記憶部に記憶されている前記パルス幅とパルス周期との組合せの中から、実現すべきデューティ比に対応する前記パルス幅とパルス周期との組合せを選択し、該選択した組合せに、前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更するＰＷＭ制御部と、
前記基準クロックに応じた第２パルス幅および第２パルス周期の第２ＰＷＭ出力を出力する第２ＰＷＭ出力部と、
前記ＰＷＭ制御部が選択した組合せにおけるパルス周期を前記第２パルス周期とすると共に、前記第２パルス幅を変更することによって前記第２ＰＷＭ出力部から出力される前記第２ＰＷＭ出力のデューティ比を変更する第２ＰＷＭ制御部と、
前記第２ＰＷＭ出力部から出力された前記第２ＰＷＭ出力から第２直流電圧を生成する第２平滑部とを備えること
を特徴とするＰＷＭ直流電圧制御装置。
【請求項３】
前記組合せ記憶部は、前記ＰＷＭ出力のデューティ比が所定の範囲内となる前記組合せを記憶すること
を特徴とする請求項１又は２に記載のＰＷＭ直流電圧制御装置。
【請求項４】
前記平滑部から出力される直流電圧に所定のオフセット電圧を加えるオフセット部をさらに備えること
を特徴とする請求項３に記載のＰＷＭ直流電圧制御装置。
【請求項５】
前記オフセット部は、前記オフセット電圧を変更可能であること
を特徴とする請求項４に記載のＰＷＭ直流電圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ出力から生成される直流電圧の電圧値を制御可能なＰＷＭ直流電圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、可変容量コンデンサや電圧制御電流源等の、制御電圧の電圧値に応じて制御される電子回路では、マイクロコンピュータ（マイコン）等によって電子制御するために、前記制御電圧は、例えば、マイコンから出力されるＰＷＭ出力をローパスフィルタ回路で平滑することによって生成されている（例えば、特許文献１参照）。このように生成される制御電圧の電圧値の制御（変更）は、ＰＷＭ出力のデューティ比（Duty比）を制御することによって実現され、このデューティ比の制御は、マイコン内のカウンタにおけるカウンタ値を指定することによって実現されている。
【特許文献１】特開平１１−３４１８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、マイコン内のカウンタは、マイコンに供給される基準クロックによって動作するため、通常、デューティ比の制御は、この基準クロックのクロック幅（クロック周期）単位で実現されることになり、デューティ比の分解能は、（基準クロックのクロック幅）／（ＰＷＭ出力のパルス周期）で決まることになる。
【０００４】
このため、電子制御を高精度に行うために、デューティ比の分解能を上げようとすると、基準クロックのクロック幅を狭く、すなわち、クロック周波数を上げる必要が生じる。この結果、消費電力やコストが増加してしまう。一方、ＰＷＭ出力のパルス周期を長くすることも考えられるが、この場合、ローパスフィルタ回路の時定数を大きくする必要が生じる。この結果、直流電圧の立ち上がり時間が増加してしまう。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、分解能を上げるために、基準クロックのクロック周波数を上げたり、ＰＷＭ出力のパルス周期を長くしたりすることなく、分解能を上げることができるＰＷＭ直流電圧制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるＰＷＭ直流電圧制御装置は、基準クロックに応じたパルス幅およびパルス周期のＰＷＭ出力を出力するＰＷＭ出力部と、前記ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となるように前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更するＰＷＭ制御部と、前記ＰＷＭ出力部から出力された前記ＰＷＭ出力から直流電圧を生成する平滑部と、前記基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となる前記パルス幅とパルス周期との組合せであって、所定の入出力特性を備える被制御装置に前記平滑部から出力される直流電圧を入力する場合に、前記被制御装置の出力値が略等間隔で変更可能となる入力値に対応する直流電圧値が得られる前記組合せを記憶する組合せ記憶部とを備え、前記ＰＷＭ制御部は、前記組合せ記憶部に記憶されている前記パルス幅とパルス周期との組合せの中から、実現すべきデューティ比に対応する前記パルス幅とパルス周期との組合せを選択し、該選択した組合せに、前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ＰＷＭ制御部は、ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更
可能となるようにＰＷＭ出力部から出力されるＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組
合せを変更する。すなわち、従来では、デューティ比を調整するためにパルス幅のみが変
更されるが、本発明では、パルス幅だけでなく、パルス周期も基準クロックから生成可能
な範囲で変更される。このため、パルス周期が一定であってパルス幅のみが変更される場
合に較べて、より高い分解能でデューティ比が変更可能となる。したがって、このような
構成のＰＷＭ直流電圧制御装置は、基準クロックのクロック周波数を上げたり、ＰＷＭ出
力のパルス周期を長くしたりすることなく、分解能を上げることができる。
また、予め設定された所定の分解能でＰＷＭ出力の複数のデューティ比に対応するパルス幅とパルス周期との複数の組合せが組合せ記憶部に記憶され、これら記憶されている複数の組合せの中から、実現すべきデューティ比に対応する組合せが選択され、この選択された組合せのパルス幅およびパルス周期に、ＰＷＭ出力部から出力されるＰＷＭ出力が変更される。このため、ＰＷＭ制御部は、実現すべきデューティ比に対応する組合せを組合せ記憶部に記憶されている組合せから選択するだけで、所定の分解能でＰＷＭ出力部から出力されるＰＷＭ出力のデューティ比を制御（変更）することが可能となる。
また、組合せ記憶部に記憶されている組合せを選択するだけで、前記被制御装置の出力を略線形（リニア）に制御することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の他の一態様にかかるＰＷＭ直流電圧制御装置は、基準クロックに応じたパルス幅およびパルス周期のＰＷＭ出力を出力するＰＷＭ出力部と、前記ＰＷＭ出力部から出力された前記ＰＷＭ出力から直流電圧を生成する平滑部と、前記基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となる前記パルス幅とパルス周期との組合せを記憶する組合せ記憶部と、前記ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となるように前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更するＰＷＭ制御部であって、前記組合せ記憶部に記憶されている前記パルス幅とパルス周期との組合せの中から、実現すべきデューティ比に対応する前記パルス幅とパルス周期との組合せを選択し、該選択した組合せに、前記ＰＷＭ出力部から出力される前記ＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更するＰＷＭ制御部と、前記基準クロックに応じた第２パルス幅および第２パルス周期の第２ＰＷＭ出力を出力する第２ＰＷＭ出力部と、前記ＰＷＭ制御部が選択した組合せにおけるパルス周期を前記第２パルス周期とすると共に、前記第２パルス幅を変更することによって前記第２ＰＷＭ出力部から出力される前記第２ＰＷＭ出力のデューティ比を変更する第２ＰＷＭ制御部と、前記第２ＰＷＭ出力部から出力された前記第２ＰＷＭ出力から第２直流電圧を生成する第２平滑部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、ＰＷＭ制御部は、ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更
可能となるようにＰＷＭ出力部から出力されるＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組
合せを変更する。すなわち、従来では、デューティ比を調整するためにパルス幅のみが変
更されるが、本発明では、パルス幅だけでなく、パルス周期も基準クロックから生成可能
な範囲で変更される。このため、パルス周期が一定であってパルス幅のみが変更される場
合に較べて、より高い分解能でデューティ比が変更可能となる。したがって、このような
構成のＰＷＭ直流電圧制御装置は、基準クロックのクロック周波数を上げたり、ＰＷＭ出
力のパルス周期を長くしたりすることなく、分解能を上げることができる。
また、予め設定された所定の分解能でＰＷＭ出力の複数のデューティ比に対応するパルス幅とパルス周期との複数の組合せが組合せ記憶部に記憶され、これら記憶されている複数の組合せの中から、実現すべきデューティ比に対応する組合せが選択され、この選択された組合せのパルス幅およびパルス周期に、ＰＷＭ出力部から出力されるＰＷＭ出力が変更される。このため、ＰＷＭ制御部は、実現すべきデューティ比に対応する組合せを組合せ記憶部に記憶されている組合せから選択するだけで、所定の分解能でＰＷＭ出力部から出力されるＰＷＭ出力のデューティ比を制御（変更）することが可能となる。
また、所定の分解能のデューティ比から生成される直流電圧が前記平滑部で生成される一方で、（基準クロックのクロック幅）／（ＰＷＭ制御部が選択した組合せにおけるパルス周期の下限値）で決まる分解能のデューティ比から生成される直流電圧が第２平滑部で生成可能となる。
【００１０】
また、上述のＰＷＭ直流電圧制御装置において、前記組合せ記憶部は、前記ＰＷＭ出力のデューティ比が所定の範囲内となる前記組合せを記憶することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、組合せ記憶部には、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せから生成可能なＰＷＭ出力のデューティ比において、所定の範囲内のデューティ比が選択され、この選択されたデューティ比を生成するパルス幅とパルス周期との組合せが記憶される。このため、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せがすべて記憶される場合に較べて、組合せ記憶部の記憶容量を低減することができる。特に、マイコン等の記憶素子の記憶容量が比較的少ない場合に、このような構成のＰＷＭ直流電圧制御装置が好適に適用される。
【００１２】
また、上述のＰＷＭ直流電圧制御装置において、前記平滑部から出力される直流電圧に所定のオフセット電圧を加えるオフセット部をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、オフセット部によって直流電圧にオフセット電圧を加えることによって、所定の分解能で調整したい直流電圧の範囲を変更することができる。例えば、ＰＷＭ直流電圧制御装置から出力される直流電圧の電圧値で他の回路の出力を制御する場合に、前記回路の入力範囲に応じてオフセット部によって直流電圧にオフセット電圧を加えることによって、前記回路を所定の分解能で好適に制御することが可能となる。
【００１４】
また、上述のＰＷＭ直流電圧制御装置において、前記オフセット部は、前記オフセット電圧を変更可能であることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、直流電圧に加えるオフセット電圧を変更することができるので、１個のＰＷＭ直流電圧制御装置で様々な所定の分解能で調整したい直流電圧の範囲に対応することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明にかかるＰＷＭ直流電圧制御装置は、基準クロックのクロック周波数を上げたり、ＰＷＭ出力のパルス周期を長くしたりすることなく、分解能を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置の構成を示すブロック図である。図２は、パルス周期、パルス幅、デューティ比およびステップ幅の関係を示す図である。図３は、デューティ比およびステップ幅の関係を示す図である。図３の横軸は、％単位で示すデューティ比であり、その縦軸は、％単位で示すステップ幅である。図４は、第１の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００２４】
図１において、第１の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ１は、ＰＷＭ出力部１と、ＰＷＭ制御部２と、平滑部３Ａとを備えて構成される。図１に示す例では、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ１は、基準クロック生成部４をさらに備えている。
【００２５】
基準クロック生成部４は、予め設定された所定の周波数（所定の周期、所定のクロック幅）で基準クロックを生成し、ＰＷＭ出力部１へ出力する回路である。基準クロック生成部４は、例えば、水晶振動子、コンデンサおよびトランジスタ等から構成される発振回路を備えて構成される。
【００２６】
ＰＷＭ出力部１は、基準クロック生成部４から入力された基準クロックに応じたパルス幅およびパルス周期のＰＷＭ出力を出力するものである。ＰＷＭ出力部１は、本実施形態では、マイクロコンピュータ（マイコン）５Ａによって実現されており、マイコン５Ａ内のカウンタ等が利用されている。マイコン５Ａは、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路を備えて構成される。
【００２７】
ＰＷＭ制御部２は、ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となるようにＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更するものである。ＰＷＭ制御部２は、本実施形態では、マイコン５Ａによって機能的に実現されている。
【００２８】
ＰＷＭ制御部２は、パルス幅およびパルス周期を決定すると、ＰＷＭ出力のＰＷＭパルスを生成すべく、基準クロック生成部４から基準クロックのクロックパスルが入力されるタイミングでＰＷＭ出力のＰＷＭパルスを立ち上げると共に０からクロックパルスのカウント（計数）を開始し、このカウントしたクロックパルスの個数が前記決定したパルス幅に対応する個数になると（前記カウントは継続される）、このタイミングでＰＷＭ出力のＰＷＭパルスを立ち下げ、そして、このカウントしたクロックパルスの個数が前記決定したパルス周期に対応する個数になると、ＰＷＭ出力における次のＰＷＭパルスを生成すべく、このタイミングでＰＷＭ出力のＰＷＭパルスを立ち上げると共に０からクロックパルスのカウントを開始し、このカウントしたクロックパルスの個数が前記決定したパルス幅に対応する個数になると（前記カウントは継続される）、このタイミングでＰＷＭ出力のＰＷＭパルスを立ち下げ、そして、このカウントしたクロックパルスの個数が前記決定したパルス周期に対応する個数になると、ＰＷＭ出力における次のＰＷＭパルスを生成すべく、このタイミングでＰＷＭ出力のＰＷＭパルスを立ち上げると共に０からクロックパルスのカウントを開始し、以下、同様に繰り返す。このようにＰＷＭ制御部２は、ＰＷＭ出力におけるパルス幅およびパルス周期を基準クロックにおけるクロックパルスの個数によって設定する。このように動作することによってＰＷＭ制御部２は、ＰＷＭ出力部１を制御し、基準クロック生成部４から入力された基準クロックに応じたパルス幅およびパルス周期のＰＷＭ出力をＰＷＭ出力部１に出力させる。
【００２９】
このように動作するＰＷＭ制御部２によって生成可能なＰＷＭ出力は、パルス周期の取り得る値とパルス幅の取り得る値との組合せが可能である。例えば、パルス周期がクロック幅の２５５個以下に設定されると、パルス周期の取り得る値は、１個のクロック幅から２５５個のクロック幅である。このパルス周期の取り得る値の中から１つの値がパルス周期として設定されると、パルス幅の取り得る値が決定され、０個のクロック幅からこの設定されたパルス周期に対応する個数のクロック幅までである。したがって、このパルス周期がクロック幅の２５５個以下に設定される場合では、ＰＷＭ制御部２によって生成可能なＰＷＭ出力は、図２および図３に示すものが可能である。図２には、左からパルス周期、パルス幅、デューティ比（Ｄｕｔｙ比）およびステップ幅の各欄が示されている。パルス周期およびパルス幅は、それぞれ、クロック幅の個数で表され、そのクロック幅の個数がそれぞれパルス周期およびパルス幅の各欄に登録されている。例えば、パルス周期の欄に「２５５」が登録されている場合では、パルス周期は、（クロック幅）×２５５であり、そして、パルス幅の欄に「１」が登録されている場合では、パルス幅は、（クロック幅）×１である。デューティ比の欄には、パルス周期およびパルス幅の各欄に登録されているパルス周期およびパルス幅によって生成されるＰＷＭ出力のデューティ比が登録される。そして、図２は、パルス周期の上限が設定されている場合に、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期とのすべての組合せについてそれぞれデューティ比が求められ、小さい順に並べ替えられている。このように順に並べ替えられた場合に、当該デューティ比と次順のデューティ比との差がステップ幅であり、ステップ幅の欄に登録される。
【００３０】
図３は、このように生成した基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との組合せ、および、この組合せによって生成可能なデューティ比およびステップ幅の図２に基づいて、所定のデューティ比に対して設定可能なステップ幅を表している。例えば、デューティ比が０％〜２７％の範囲内のいずれかに設定される場合やデューティ比が７３％〜１００％の範囲内のいずれかに設定される場合では、０．１％以下のステップ幅でデューティ比が変更可能であることが図３から理解される。
【００３１】
図１に戻って、そして、本実施形態では、ＰＷＭ制御部２は、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、実現すべきデューティ比に最も近いデューティ比に対応するパルス幅とパルス周期との組合せを選択し、この選択した組合せに、ＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更するものである。
【００３２】
平滑部３Ａは、ＰＷＭ出力部１から出力されたＰＷＭ出力から直流電圧を生成する回路である。平滑部３Ａは、例えば、ローパスフィルタ回路であり、例えば、図１に示すように、直列に接続された抵抗素子Ｒ１およびコンデンサＣ１から構成され、この直列接続の抵抗素子Ｒ１およびコンデンサＣ１の両端にＰＷＭ出力が印加され、これら抵抗素子Ｒ１とコンデンサＣ１との接続点が平滑部３Ａの出力とされている。平滑部３Ａの出力は、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ１の出力でもある。
【００３３】
このような構成のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ１では、例えば、図略のデューティ比の入力を受け付けるデューティ比設定部からデューティ比が設定されると、この設定されたデューティ比を実現すべく、ＰＷＭ制御部２は、図４に示すように動作する。すなわち、図４において、ステップＳ１１では、パルス周期Ｔが０に設定される。次に、ステップＳ１２では、パルス周期Ｔが１つだけインクリメントされる（Ｔ←Ｔ＋１）。次に、ステップＳ１３では、前記設定されたデューティ比Ｄとパルス周期Ｔから実現可能なデューティ比との差ｄｘが１式によって求められる。
ｄｘ＝ａｂｓ（Ｄ−ＲＯＵＮＤ（Ｔ×Ｄ）／Ｔ）      ・・・（式１）
ここで、ａｂｓ（ｘ）は、ｘの絶対値を求める演算子であり、ＲＯＵＮＤ（ｘ）は、ｘの小数点以下を四捨五入する演算子である。
【００３４】
次に、ステップＳ１４では、この差ｄｘが今までで最小であったか否かが判断され、この判断の結果、最小である場合には、ステップＳ１５が実行された後にステップＳ１６が実行され、最小ではない場合には、ステップＳ１６が実行される。
【００３５】
ステップＳ１５では、差ｄｘの最小値として、マイコン５Ａの記憶素子（不図示）に前記差ｄｘが上書き保存され、そして、パルス周期Ｔおよびパルス幅Ｗがマイコン５Ａの前記記憶素子（不図示）に上書き保存される。
【００３６】
ステップＳ１６では、パルス周期Ｔが上限、例えば、上述の例では「２５５」に達したか否かが判断され、この判断の結果、上限に達している場合には、ステップＳ１７が実行され、上限に達していない場合には、ステップＳ１２に処理が戻される。
【００３７】
そして、ステップＳ１７では、マイコン５Ａの前記記憶素子（不図示）に保存されているパルス周期Ｔおよびパルス幅Ｗが前記設定されたデューティ比を実現するパルス周期およびパルス幅として採用される。
【００３８】
このように動作することによって、ＰＷＭ制御部２は、パルス周期の上限が設定されている場合に、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、実現すべきデューティ比に最も近いデューティ比に対応するパルス幅Ｗとパルス周期Ｔとの組合せを選択する。そして、ＰＷＭ制御部２は、この選択した組合せに、ＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更し、このパルス幅Ｗとパルス周期Ｔとを持つＰＷＭ出力をＰＷＭ出力部１から出力させる。
【００３９】
以上のように、ＰＷＭ制御部は、ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となるようにＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更する。すなわち、従来では、デューティ比を調整するためにパルス幅のみが変更されるが、本実施形態では、パルス幅だけでなく、パルス周期も所定の上限以下で基準クロックから生成可能な範囲で変更される。このため、パルス周期が一定であってパルス幅のみが変更される場合に較べて、より高い分解能でデューティ比が変更可能となる。
【００４０】
例えば、パルス周期が２５５個のクロック幅に固定されている場合（（パルス周期）＝（クロック幅）×２５５）では、パルス幅を１個のクロック幅から２個のクロック幅へインクリメントした場合にデューティ比のステップ幅は、約０．４％であるが、パルス幅をインクリメントする代わりに（パルス幅を１個のクロック幅として）、パルス周期を２５５個のクロック幅から２５４個のクロック幅へデクリメントした場合にデューティ比のステップ幅は、約０．００１５％であり、パルス周期を固定する場合に較べて、はるかに小さいステップ幅（より高い分解能）が実現される。
【００４１】
したがって、このような構成のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ１は、基準クロックのクロック周波数を上げたり、ＰＷＭ出力のパルス周期を長くしたりすることなく、分解能を上げることができる。
【００４２】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置の構成を示すブロック図である。図６は、デューティ比およびステップ幅の関係を示す図である。図６の横軸は、％単位で示すデューティ比であり、その縦軸は、％単位で示すステップ幅である。
【００４３】
図５において、第２の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２は、図１に示す第１の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ１に較べて、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、ＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となるパルス幅とパルス周期との組合せを記憶する組合せ記憶部６をさらに備え、ＰＷＭ制御部２は、組合せ記憶部６に記憶されているパルス幅とパルス周期との組合せの中から、実現すべきデューティ比に対応するパルス幅とパルス周期との組合せを選択し、この選択した組合せに、ＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更する点で異なり、他の点では、同様である。この同様の点については、その説明を省略する。組合せ記憶部６は、例えば、本実施形態では、マイコン５Ｂによって機能的に実現されている。マイコン５Ｂは、マイコン５Ａと同様に、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路を備えて構成される。
【００４４】
例えば、ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能（所定の分解能とならない場合には所定の分解能に最も近い分解能を含む）で変更可能となるパルス幅とパルス周期との組合せを図２から抽出することによって、このような組合せを登録したテーブルが作成され、このテーブルが組合せ記憶部６に記憶される。例えば、パルス周期が２５５以下のクロック幅であって、０％から１００％までの範囲でデューティ比が約０．１％の分解能で変化する場合には、図６に示すようになる。この場合では、図６に示すように、Ｐ１、Ｐ２およびＰ３の各点におけるデューティ比の場合のみ、ステップ幅が０．１％以下とならないが、概ねステップ幅が０．１％以下とされる。したがって、第２の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２は、この例では、約０．１％の分解能でデューティ比を０％から１００％まで変更することができ、直流電圧が約０．１％の分解能で制御することができる。
【００４５】
第２の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２では、デューティ比が設定されると、この設定されたデューティ比を実現すべく、ＰＷＭ制御部２は、組合せ記憶部６に記憶されているパルス幅とパルス周期との組合せの中から、実現すべきデューティ比に対応するパルス幅とパルス周期との組合せを選択する。そして、ＰＷＭ制御部２は、この選択した組合せに、ＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のパルス幅とパルス周期との組合せを変更し、このパルス幅Ｗとパルス周期Ｔとを持つＰＷＭ出力をＰＷＭ出力部１から出力させる。そして、組合せ記憶部６には、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、ＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で変更可能となるパルス幅とパルス周期との組合せが記憶されている。したがって、第２の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２は、実現すべきデューティ比に対応する組合せを組合せ記憶部６に記憶されている組合せから選択するだけで、所定の分解能でＰＷＭ出力部１から出力されるＰＷＭ出力のデューティ比を制御（変更）することが可能となる。そして、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せは、パルス幅だけでなくパルス周期も変更され得るので、基準クロックのクロック周波数を上げたり、ＰＷＭ出力のパルス周期を長くしたりすることなく、前記所定の分解能を上げることができる。
【００４６】
ここで、上述の第２の実施形態のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２において、組合せ記憶部６は、ＰＷＭ出力のデューティ比が所定の範囲内となる組合せを記憶するように構成されてもよい。
【００４７】
例えば、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２から必要なＰＷＭ出力のデューティ比が約０．１％の分解能であって０％から３０％までの範囲である場合に、組合せ記憶部６には、図６に示す場合のうちの０％から３０％までの範囲におけるデューティ比を実現するパルス幅とパルス周期との複数の組合せが記憶される。
【００４８】
このような構成では、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せから生成可能なＰＷＭ出力のデューティ比において、所定の範囲内のデューティ比が選択され、この選択されたデューティ比を生成するパルス幅とパルス周期との組合せが組合せ記憶部６に記憶される。このため、パルス周期の上限が設定されている場合に基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せがすべて組合せ記憶部６に記憶される場合に較べて、組合せ記憶部６の記憶容量を低減することができる。特に、マイコン５Ｂ等の記憶素子の記憶容量が比較的少ない場合に、このような構成のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２が好適に適用される。
【００４９】
図７は、第２の実施形態のＰＷＭ直流電圧制御装置における第１の変形形態の構成を示すブロック図である。図８は、第２の実施形態のＰＷＭ直流電圧制御装置における第２の変形形態の構成を示すブロック図である。
【００５０】
そして、このような構成のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２は、平滑部３Ａから出力される直流電圧に所定のオフセット電圧を加えるオフセット部１１をさらに備えてもよい。
【００５１】
このオフセット部１１は、例えば、図７に示すように、抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３と、オペアンプＯＰ１とを備える。抵抗素子Ｒ１１と抵抗素子Ｒ１２とは、互いに直列に接続され、抵抗素子Ｒ１１の一方端が定電圧の電源電圧Ｖａに接続され、他端が抵抗素子Ｒ１２の一方端に接続され、抵抗素子Ｒ１２の他方端が平滑部３Ａの出力に接続される。抵抗素子Ｒ１１と抵抗素子Ｒ１２との接続点は、オペアンプＯＰ１の非反転入力に接続される。抵抗素子Ｒ１３の両端は、それぞれ、オペアンプＯＰ１の非反転入力および出力に接続される。そして、オペアンプＯＰ１の反転入力は、接地される。このような構成のオフセット部１１は、平滑部３Ａの出力に固定値のオフセット電圧を加えて出力する。
【００５２】
このような構成では、オフセット部１１によって直流電圧にオフセット電圧が加えられるので、所定の分解能で調整したい直流電圧の範囲が変更可能となる。例えば、ＰＷＭ出力のデューティ比が約０．１％の分解能であって０％から３０％までの範囲で変化すると、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２の出力が０Ｖから３Ｖまでの範囲で変化する場合に、オフセット部１１が２Ｖのオフセット電圧を平滑部３Ａの直流電圧に加えることによって、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２の出力が２Ｖから５Ｖまでの範囲に変更可能となる。特に、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２から出力される直流電圧の電圧値で他の装置や回路等の出力を制御する場合に、前記装置等の入力範囲に応じてオフセット部１１により直流電圧にオフセット電圧を加えることによって、前記装置等を所定の分解能で好適に制御することが可能となる。
【００５３】
また、上記第１変形形態のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２において、オフセット部１１は、オフセット電圧を変更可能であってもよい。このような構成では、図７に示すオフセット部１１は、定電圧の電圧電源Ｖａが抵抗素子Ｒ１１の一方端に接続されたが、定電圧の電圧電源Ｖａの代わりに可変電圧の電圧電源Ｖｒが抵抗素子Ｒ１１の一方端に接続される。例えば、この変形形態のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２では、図８に示すように、マイコン５Ｃは、マイコン５ＢのＰＷＭ出力部（第１ＰＷＭ出力部）１、ＰＷＭ制御部（第１ＰＷＭ制御部）２および組合せ記憶部（第１組合せ記憶部）６に加えて、これらＰＷＭ出力部１、ＰＷＭ制御部２および組合せ記憶部６と同様に機能する第２ＰＷＭ出力部１２、第２ＰＷＭ制御部１３および第２組合せ記憶部１４を機能的に備えて構成され、第２ＰＷＭ出力部１２の出力を平滑する第２平滑部３Ｂがさらに備えられる。この第２平滑部３Ｂは、抵抗素子Ｒ１およびコンデンサＣ１を備えて構成される平滑部３Ａと同様に、抵抗素子Ｒ２およびコンデンサＣ２を備えて構成され、第２平滑部３Ｂの出力が抵抗素子Ｒ１１の一方端に接続される。マイコン５Ｃは、マイコン５Ａやマイコン５Ｂと同様に、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路を備えて構成される。
【００５４】
このような構成では、直流電圧に加えるオフセット電圧を変更することができるので、１個のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２で、所定の分解能で調整したい直流電圧の様々な範囲に対応することが可能となる。例えば、マイコン５Ｃおよび平滑部３Ａでは、ＰＷＭ出力のデューティ比が約０．１％の分解能であって０％から２５％までの範囲で変化し、マイコン５Ｃおよび第２平滑部３Ｂでは、ＰＷＭ出力のデューティ比が約２５％の分解能であって０％から７５％までの範囲で変化すると、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２は、約０．１％で０から１００％の範囲で直流電圧を出力することが可能となる。
【００５５】
また、上記第２変形形態のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２において、第２ＰＷＭ制御部１３は、ＰＷＭ制御部２が選択した組合せにおけるパルス周期を、第２ＰＷＭ出力部１２が出力する第２ＰＷＭ出力における第２パルス周期とすると共に、第２ＰＷＭ出力の第２パルス幅を変更することによって第２ＰＷＭ出力のデューティ比を変更するように構成されてもよい。このような構成では、所定の分解能のディーティ比から生成される直流電圧が平滑部３Ａで生成される一方で、（基準クロックのクロック幅）／（ＰＷＭ制御部が選択した組合せにおけるパルス周期の下限値）で決まる分解能のディーティ比から生成される直流電圧が第２平滑部３Ｂで生成可能となる。このようにマイコン５Ｃが複数、図８に示す例では２個のＰＷＭ出力を出力する場合、回路構成上、通常、パルス周期のカウンタが共通となる場合が多いが、このような構成では、第２ＰＷＭ出力のパルス周期を設定するためのカウンタが第１ＰＷＭ出力のパルス周期を設定するカウンタと共通となる低コストなマイコンでも、第２ＰＷＭ出力のデューティ比を所定の分解能で第２ＰＷＭ出力が利用可能となる。なお、このような構成では、第２平滑部３Ｂに要求される分解能に応じてＰＷＭ制御部２が選択可能なパルス周期の下限が決定される。このため、第２ＰＷＭ出力部１２のデューティ比を予め設定される所定の分解能で変更可能となるように、ＰＷＭ制御部２は、所定の値以上のパルス周期を選択することが好ましい。例えば、第２平滑部３Ｂに要求される分解能が１％である場合では、ＰＷＭ制御部２が選択可能なパルス周期の下限は、１００クロックパルスであり、また例えば、第２平滑部３Ｂに要求される分解能が２％である場合では、ＰＷＭ制御部２が選択可能なパルス周期の下限は、５０クロックパルスであり、また例えば、第２平滑部３Ｂに要求される分解能が０．５％である場合では、ＰＷＭ制御部２が選択可能なパルス周期の下限は、２００クロックパルスである。
【００５６】
次に、このような実施形態のＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２によって制御される被制御装置の一例について説明する。
【００５７】
図９は、実施形態のＰＷＭ直流電圧制御装置によって制御される被制御装置を説明するための図である。図１０は、被制御装置における制御入力と出力との関係を示す図である。図１０の横軸は、制御入力の電圧であり、その縦軸は、出力の周波数である。
【００５８】
図９において、被制御装置２１は、可変容量コンデンサＶＣと、発振部２１１とを備えて構成される。可変容量コンデンサＶＣは、制御入力の電圧値に応じて容量が変更され、発振部２１１は、可変容量コンデンサＶＣの容量に応じて発振周波数が変化する。これにより被制御装置２１は、所定の入出力特性、この場合では、制御入力と発振周波数との所定の関係を備えている。そして、被制御装置２１には、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２（平滑部３Ａ）から出力される直流電圧がこの制御入力として入力される。
【００５９】
このような構成では、被制御装置２１の発振周波数が設定されると、発振部２１１の発振周波数と可変容量コンデンサＶＣの容量との関係に従って、この設定された発振周波数に応じた可変容量コンデンサＶＣの容量が決定され、可変容量コンデンサの制御入力と容量との関係に従って、この決定された容量に応じた制御入力の電圧値が決定され、この決定された電圧値に応じてＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２の出力が決定される。このため、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２の組合せ記憶部６には、基準クロックで生成可能なパルス幅とパルス周期との複数の組合せの中から、実現すべき発振周波数に応じた制御入力の電圧値、すなわち、この制御入力の電圧値に応じたパルス幅とパルス周期との組合せが記憶される。
【００６０】
ここで、被制御装置２１の入出力特性、この例では、制御入力と発振周波数との関係が図１０に示すように非線形である場合には、組合せ記憶部６には、好ましくは、この発振周波数と制御入力の非線形な関係に応じて被制御装置２１の発振周波数（出力値）が略等間隔で変更可能となる制御入力の電圧値（入力値）に対応するパルス幅とパルス周期との組合せが記憶される。このように構成することによって、ＰＷＭ直流電圧制御装置Ｅ２は、組合せ記憶部６に記憶されている組合せを選択するだけで、被制御装置２１の発振周波数を略線形（リニア）に制御することが可能となる。
【００６１】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】パルス周期、パルス幅、デューティ比およびステップ幅の関係を示す図である。
【図３】デューティ比およびステップ幅の関係を示す図である。
【図４】第１の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態におけるＰＷＭ直流電圧制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】デューティ比およびステップ幅の関係を示す図である。
【図７】第２の実施形態のＰＷＭ直流電圧制御装置における第１の変形形態の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態のＰＷＭ直流電圧制御装置における第２の変形形態の構成を示すブロック図である。
【図９】実施形態のＰＷＭ直流電圧制御装置によって制御される被制御装置を説明するための図である。
【図１０】被制御装置における制御入力と出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｅ１、Ｅ２  ＰＷＭ直流電圧制御装置
１  ＰＷＭ出力部
２  ＰＷＭ制御部
３Ａ  平滑部
３Ｂ  第２平滑部
４  基準クロック生成部
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  マイコン
６  組合せ記憶部
１１  オフセット部
１２  第２ＰＷＭ出力部
１３  第２ＰＷＭ制御部
１４  第２組合せ記憶部
２１  被制御装置
【図１】
0005143515.tif 000002
【図２】
0005143515.tif 000003
【図３】
0005143515.tif 000004
【図４】
0005143515.tif 000005
【図５】
0005143515.tif 000006
【図６】
0005143515.tif 000007
【図７】
0005143515.tif 000008
【図８】
0005143515.tif 000009
【図９】
0005143515.tif 000010
【図１０】
0005143515.tif 000011