專利名稱：：使用脈寬調制信號進行控制的控制單元和方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及的是帶有多個輸入信號的多個電負載，其中，在此借助脈寬調制信號控制電負載，并且輸入信號為脈寬調制(PWM)信號。另外本發(fā)明還涉及一種用本發(fā)明的控制單元來控制多個帶有多個輸入信號的電負載的方法。
背景技術：
：對電負載例如電燈、熱轉換器以及步進電機的控制，常常借助脈寬調制方法(P鵬方法)來實現(xiàn)。對此加載在負載上的功率可以通過流入負載的電流的脈寬調制來調節(jié)和控制。脈寬調制控制的主要優(yōu)點是，通過脈寬調制方法的開關操作，可以使控制電器中的功率損失保持很小。因此，脈寬調制方法在汽車中經常用來控制電器元件例如電燈。脈寬調制信號，通過它例如開/關電流流入負載中，在汽車控制儀器中通常通過集成到微控制器中的定時器模塊來產生，其中，所有脈寬調制信號在同一時間點接通即設為邏輯高電平，根據(jù)脈寬調制信號的占空比(Duty-Cycle)在不同的時間點斷開即設為邏輯低電平。這導致了一個問題，也是脈寬調制方法的一個缺點，即在接通脈沖時可能在脈寬調制信號中產生非常高的接通瞬時峰值。按照目前的技術水平，降低接通瞬時峰值可以采取不同的實施方案。對此，首先在一個占空周期中接通時間點的分布要使交流部分、從而使阻尼最小，同時使形成的輸入電流的基波盡可能高，從而使所需的極限頻率和阻尼盡可能高。這一點可以通過固定相關系的接通時間點的布置來實現(xiàn)。當然，如果很多調節(jié)任務同時進行，即多個電負載由相應數(shù)量的脈寬調制信號同時來調節(jié)和控制，那么控制電器中的工作量會大大增加，各個輸入線路的可供使用的計算工作量會減少。
發(fā)明內容因此，本發(fā)明的任務是提出一種開頭所述方式的控制單元以及一種相應的方法，它們可以用較少的計算工作量和在控制電器上所需的工作量，同時用盡可能少量的脈寬調制信號來控制多個電負載。這個任務通過具有權利要求1中所述特征的控制單元和具有權利要求4所述特征的方法可以得到解決。本發(fā)明有利的結構形式是從屬權利要求的內容。本發(fā)明的核心思想是，布置可控制的開關的控制單元和展示一種相應的方法，其中借助這個開關可以將每個被控制的電負載分別與多個不同的脈寬調制輸入端口的一個接通。在此，每個與多個脈寬調制輸入端口中的一個相接的電負載的接通應該可以不依賴于所有其它的負載單獨進行。另外，還應該可以用一個共同的脈寬調制信號同步控制多個電負載。帶有可控制開關的控制單元可以優(yōu)先但不是只能通過一個數(shù)字界面，例如SPI總線來控制。但是，本發(fā)明的這種控制單元及本發(fā)明的這種方法特別、但不是只能應用于脈寬調制的汽車電燈、電機和暖風轉換器的控制。下面結合實施例、附圖以及表格對本發(fā)明作進一步詳細描述。附圖中只顯示了描述本發(fā)明的控制單元和本發(fā)明的方法所需的主要部件。特別是本發(fā)明的可控開關元件在圖中沒有出來。通常情況下本發(fā)明的控制單元及實現(xiàn)本發(fā)明方法所用的電子電路布置根據(jù)不同的實施情況要復雜的多。圖1至圖3是一個實施例的示意圖。圖中顯示了本發(fā)明用于控制多個負載的控制單元，這些負載通過同樣多個不同脈寬調制輸入信號來控制。"不同的脈寬調制輸入信號"意味著脈寬調制輸入信號具有不同的相位和占空比。在這個實施例中，M個負載由N個脈寬調制輸入信號來控制，在此最好M〉N:M大于N。同樣M^N:M遠遠大于N也可以考慮。其中M和N為任意自然數(shù)。如在圖3和表1所示，在此N個脈寬調制輸入信號中的每個信號多多少少都具有不同的相位和占空比。表l顯示了圖1中顯示出的所有脈寬調制輸入信號PWMJn1,......,PWMJnN的相位值和占空比值。其中第一個脈寬調制輸入信號PWMJn1的相位為0、占空比為37.5°/0;第三個脈寬調制輸入信號PWMJn3的相位為9(T，占空比為25%。這些不同的脈寬調制輸入信號然后借助本發(fā)明的控制單元對應地與各個電負載連接。在此，主要借助集成在控制單元中的可控開關件根據(jù)需要選擇這些信號，同樣借助這些可控開關件與各自的電負載連接。在此，一個脈寬調制輸入信號可以連接多個電負載。如圖1所示，例如第一個脈寬調制輸入端口在工作時間點t1與電負載Last1，Last3和Last4接通，這樣電負載Last1,Last3和Last4就由一個共同的脈寬調制輸入信號PWMJn1同步控制，而第二個輸入端口的脈寬調制輸入信號PWM—In2同步控制負載Lastm和Lastm+1。如圖2所示，在另一個工作時間點t2，脈寬調制輸入端口即脈寬調制信號PWM一ln1除了控制負載Last1，Last3和Last4之外，還控制負載Last2。在工作時間點t1控制Last2的脈寬調制輸入端口即脈寬調制信號PWMJnN現(xiàn)在控制負載LastM。在本發(fā)明中例如通過集成在控制單元中的可控開關件借助多路復用/分路方法將脈寬調制輸入端口與被控制負載連接。脈寬調制輸入信號可以例如通過一個與本發(fā)明的控制單元隔離設計的單獨的脈寬調制信號發(fā)生器來產生和調節(jié)，也可以通過一個集成在本發(fā)明的控制單元中的脈寬調制信號發(fā)生器來產生和調節(jié)。本發(fā)明的可控開關件的控制可以例如借助數(shù)字界面，例如SPI總線來實現(xiàn)。圖4至圖6顯示了另一個實施例，其中圖5和圖6只是描述本發(fā)明實施例的圖4的一個片斷。這個實施例描述了一個控制單元和一種相應的方法，借助它們多個負載或由與單個負載相諧調的脈寬調制輸入端口來控制，或者在保持各自相位的情況下由一個共同的脈寬調制輸入端口來控制。具體實施例方式在這個實施例中為每個負載預先規(guī)定了一個單獨的脈寬調制輸入端口。為那些在工作時根據(jù)需要既可以用不同的相位和不同的占空比，也可以用相同的相位和相同的占空比來控制的負載，規(guī)定了一個共同的脈寬調制輸入信號。如圖4所示，每個負載都配置有自己單獨的、可開關的脈寬調制輸入信號，下面稱作局部脈寬調制輸入端口。除了局部脈寬調制輸入端口，每個負載此外還可以與第二個、負載特有的共同的脈寬調制輸入端口接通。這個負載特有的、可共同與多個負載連接的的脈寬調制輸入端口，下面稱為全局脈寬調制輸入端口。"負載特有"這個詞是指，由一個共同的脈寬調制輸入端口同步控制的負載，具有共同的物理功能特性，例如汽車右側的轉向燈。在本發(fā)明的控制單元中為每個負載布置了一個開關件。每個開關件按照需要在局部和全局脈寬調制輸入端口之間來回轉接負載。這樣，每個負載就可以或者由局部或者由全局脈寬調制輸入端口來控制。局部和全局脈寬調制輸入信號之間的轉接通過一個專為每個全局輸入端口規(guī)定的轉換信號PWWI—Enable來實現(xiàn)。每個到達每個全局脈寬調制輸入信號的脈寬調制Enable信號都有一個二進制數(shù)字字符串(bits)，這個二進制數(shù)字字符串的位數(shù)正好等于每個全局脈寬調制輸入端口同時最多控制的負載數(shù)。從圖4中可以看出，全局脈寬調制輸入端口PWWLGIobal1同時最多控制Last1至Last4的4個負載。這4個負載的每一個都應該可以不依賴于另外3個負載，單獨和全局脈寬調制輸入端口PWM—Global1連接和斷開。這一點通過轉換信號PWWLEnable，這里為4位信號PWWI—Enable1，即可實現(xiàn)。這個轉換信號PWM—Enable1將全局脈寬調制輸入端口PWM—Global1加載給每個負載。如圖5所示，例如轉換信號PWM—Enable1在工作時間點t1被加載上一個二進制信號值0110。這樣全局脈寬調制輸入端口PWWLGIobaM就與負載Last2和Last3接通。負載Last1和Last4分別由各自的局部脈寬調制輸入信號PWMJokal1和PWMJokal4來控制。如圖6所示，例如在工作時間點t2，轉換信號PWIVLEnable1被加載上一個二進制信號值1100。這樣全局脈寬調制輸入端口PWM—Global1就與負載Last1和Last2接通。負載Last3和Last4分別與局部脈寬調制輸入端口PWMJokal3和PWMJokal4接通。通過引入一個或多個全局脈寬調制輸入端口，可以由唯一一個全局脈寬調制輸入端口來控制多個受工作條件制約必須或可以由相同相位和相同占空比的脈寬調制輸入信號來控制的負載，例如汽車的遠燈。這樣一來就減少了激活的脈寬調制輸入信號的數(shù)量，從而也減少了多余的脈寬調制輸入信號造成的EMV-輻射(EMV:電磁兼容性)。本發(fā)明的另外一個實施例是，將前面所述的兩個實施例組合起來。這樣一來就可以靈活地、以相對較小的工作量和較低的EMV干擾來控制多個電子負載。上面所述的實施例闡明了，用本發(fā)明的控制單元和方法以脈寬調制的方式控制多個負載的優(yōu)點，即可以靈活地由一個共同的脈寬調制輸入端口同步地、而且以最佳相位來控制這些負載°此外，通過用唯一一個脈寬調制信號來控制多個負載減少了激活的脈寬調制信號，從而也減少了所要求的計算工作量。通過按照上述的方法布置，可以在控制工作量最小、脈寬調制信號分布最佳的同時達到最大的輸出靈活性。在下面的表2中顯示了按照圖4至圖6實施例編程的一個二進制數(shù)字字符串表。寄存器1至4:CH1control至CH4control用于為4個局部脈寬調制輸入端口PWWLIokal1至PWMJokal4，按照脈寬調制輸入信號占空比和相位單獨進行編程，在此例如為10位D0至D7用于占空比的設定，2位D8至D9相位的設定。利用寄存器5:globalPWMenable控制單元可以將負載Last1至Last4在局部脈寬調制輸入端口PWMJokal1bis4和全局脈寬調制輸入端口PWM—Global1之間來回轉接。寄存器5:globalPWMenable有4位，其中每位對應一個負載。寄存器6主要用于設定全局脈寬調制輸入端口的脈寬調制值，艮卩PWM—Global的脈寬調制占空比和相位。在接通全局脈寬調制端口時，主要從局部端口直接接收相位，而不用放棄多相位操作。這種方法在調節(jié)可變直流電源的光源時非常有幫助(例如在車載電網中有穩(wěn)流電阻的燈泡或發(fā)光二極管)，大大減少了程序步驟的數(shù)量和控制單元的負擔。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權利要求1.一種控制多個電負載的控制單元，-其中，借助脈寬調制信號控制電負載，-其中，控制單元具有多個脈寬調制端口，各對應一個脈寬調制信號，其特征在于，-規(guī)定了可控開關件，其中借助開關件，負載至少可以與兩個不同脈寬調制端口中的一個接通。2.如權利要求L所述的控制單元，其特征在于，為至少一組負載，特別是每個負載規(guī)定了一個單獨的脈寬調制端口，額外還規(guī)定了一個全局脈寬調制端口，其中，通過開關件，這個負載組中的每個負載即可以與其自己的脈寬調制端口連接，也可以與全局脈寬調制端口連接。3.如上述權利要求所述的控制單元，其特征在于，一個脈寬調制端口可以同步控制至少兩個負載，其中負載由不同的相位控制。4.如上述權利要求所述的控制單元，其特征在于，每個負載與至少兩個脈寬調制端口中的—個接通不依賴于其它負載獨立實現(xiàn)。5.控制多個電負載的方法，-其中借助脈寬調制信號控制電負載，-其中負載由各帶一個脈寬調制端口的多個脈寬調制端口控制，其特征在于，-至少一個負載與至少兩個不同脈寬調制端口中的一個接通。6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，一個脈寬調制端口同步控制至少兩個負載。7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，一個脈寬調制端口由不同相位同步控制至少兩個負載。8.如權利要求5至7所述的方法，其特征在于，每個負載與至少兩個脈寬調制端口中的一個接通不依賴于其它負載獨立實現(xiàn)。9.用權利要求1至4中所述的至少一個控制單元或權利要求5至8中所述的至少一種方法控制電燈、電動機以及熱轉換器等電負載。10.機動車帶有權利要求1至4中所述的至少一個控制單元或使用權利要求5至8中所述的至'.一種方法。全文摘要本發(fā)明涉及的是控制帶有多個輸入信號的多個電負載的控制單元，其中，借助脈寬調制信號控制電負載，并且輸入信號為脈寬調制(PWM)信號。另外本發(fā)明還涉及一種用本發(fā)明的控制單元來控制多個帶有多個輸入信號的電負載的方法。本發(fā)明的控制單元有可控開關件，其中，這些開關件將負載與至少兩個不同脈寬調制端口的一個接通。脈寬調制控制的主要優(yōu)點是，通過脈寬調制方法的開關操作，可以使控制電器中的功率損失保持很小。因此，脈寬調制方法在汽車中經常用來控制電器元件例如電燈。此外還描述了一種借助本發(fā)明的控制單元控制多個電負載的方法。文檔編號H03K17/00GK101617470SQ200780047482公開日2009年12月30日申請日期2007年12月14日優(yōu)先權日2006年12月22日發(fā)明者J·施內爾,T·羅斯勒,T·邁克爾,U·約斯申請人:康蒂特米克微電子有限公司