BR212016016507Y1

BR212016016507Y1 - motor drive device

Info

Publication number: BR212016016507Y1
Application number: BR212016016507-7U
Authority: BR
Inventors: Hidehisa Tanaka; Yoshinori Takeoka
Original assignee: Panasonic Intellectual Propert Management Co., Ltd.
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2020-06-30
Also published as: CN206041860U; WO2015107867A1; BR212016016507U2

Abstract

Trata-se de um dispositivo de acionamento de motor que inclui : um motor de CC sem escova (1); um inversor (2); uma fonte de alimentação de inicialização (6) que aciona um elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, 2c, 2e) do inversor (2); e uma fonte de alimentação de bomba de carga (7) , que é uma fonte de alimentação de acionamento para um comutador (6b) da fonte de alimentação de inicialização (6) . Ademais, um capacitor (7b) da fonte de alimentação de bomba de carga (7) é carregado enquanto um elemento de comutação de lado de baixa tensão (2b, 2d, 2f) do inversor (2) está desligado e um tempo ligado e um tempo desligado do elemento de comutação de lado de baixa tensão (2b, 2d, 2f) são controlados de modo que um período de tempo em que o elemento de comutação de lado de baixa tensão (2b, 2d, 2f) estiver ligado não seja maior do que um período de tempo predeterminado.It is a motor drive device that includes: a brushless DC motor (1); an inverter (2); an initialization power supply (6) that drives a high voltage side switching element (2a, 2c, 2e) of the inverter (2); and a charge pump power supply (7), which is a drive power supply for a switch (6b) of the boot power supply (6). In addition, a capacitor (7b) from the charge pump power supply (7) is charged while a low voltage side switching element (2b, 2d, 2f) of the inverter (2) is off and a time on and a time off of the low voltage side switching element (2b, 2d, 2f) is controlled so that a period of time when the low voltage side switching element (2b, 2d, 2f) is on is no longer than a predetermined period of time.

Description

ENGINE DRIVING DEVICE

TECHNICAL FIELD

O presente dispositivo se refere a um dispositivo de acionamento de motor com o uso de controle de inversor.The present device refers to a motor drive device using inverter control.

BACKGROUND OF THE TECHNIQUE

Em um dispositivo de acionamento de motor convencional, uma fonte de alimentação de inicialização é usada em um acionamento de elemento de comutação de lado de alta tensão de um circuito inversor, e a fonte de alimentação de inicialização é configurada com um díodo, um resistor e um capacitor . No momento de dar a partida no motor, o capacitor da fonte de alimentação de inicialização é carregado a um potencial estável por um elemento de comutação de lado de baixa tensão do circuito inversor ser ligado e desligado (por exemplo, consulte a PTL 1).In a conventional motor drive device, a boot power supply is used in a high voltage side switching element drive of an inverter circuit, and the boot power supply is configured with a diode, resistor and a capacitor. At the time of starting the motor, the capacitor of the initialization power supply is charged to a stable potential by a low voltage side switching element of the inverter circuit being switched on and off (for example, see PTL 1).

A Figura 6 mostra um dispositivo de acionamento de motor convencional descrito na PTL 1. A Figura 6 ilustra como um inversor, um circuito de acionamento e um circuito de inicialização para uma fase (fase U) de um dispositivo de acionamento de motor para acionar um motor de três fases são conectados.Figure 6 shows a conventional motor drive device described in PTL 1. Figure 6 illustrates how an inverter, a drive circuit and a start circuit for a phase (U phase) of a motor drive device to drive a three-phase motor are connected.

Na Figura 6, o inversor 102 para acionar o motor de três fases é configurado com uma ponte completa trifásica em que seis circuitos são usados, em cada um dos quais um dispositivo de comutação e um díodo são conectados em paralelo de modo reverso (a Figura 6 mostra um circuito para apenas uma fase).In Figure 6, the inverter 102 to drive the three-phase motor is configured with a complete three-phase bridge in which six circuits are used, in each of which a switching device and a diode are connected in parallel in reverse (Figure 6 shows a circuit for only one phase).

Um circuito de acionamento de lado de alta tensão 104 e um circuito de acionamento de lado de baixa tensão 105, respectivamente, controlam a ligação e o desligamento do elemento de comutação de lado de alta tensão 102a e do elemento de comutação de lado de baixa tensão 102b, dependendo dos estados de sinal de entrada Up e do sinal de entrada Un.A high voltage side drive circuit 104 and a low voltage side drive circuit 105, respectively, control the connection and shutdown of the high voltage side switching element 102a and the low voltage side switching element. 102b, depending on input signal states Up and input signal Un.

O circuito de inicialização de fase U 106 é configurado com fonte de alimentação de CC 106a de cerca de 15 V e uma conexão em série de díodo 106b, resistor 106c e capacitor 106d. Um terminal de lado de potencial negativo do capacitor 106d é conectado a um terminal de lado de potencial negativo de um circuito de acionamento de lado de alta tensão 104 e ambos os terminais são coletivamente conectados a um terminal emissor do elemento de comutação de lado de alta tensão 102a. Um terminal de lado positivo do capacitor 106d é conectado a um terminal de lado de fonte de alimentação do circuito de acionamento de lado de alta tensão 104.The U 106 phase start circuit is configured with DC power supply 106a of about 15 V and a series connection of diode 106b, resistor 106c and capacitor 106d. A negative potential side terminal of capacitor 106d is connected to a negative potential side terminal of a high voltage side drive circuit 104 and both terminals are collectively connected to an emitting terminal of the high side switching element. tension 102a. A positive side terminal of capacitor 106d is connected to a power supply side terminal of the high voltage side drive circuit 104.

Imediatamente antes de dar a partida no motor, o elemento de comutação de lado de baixa tensão 102b é intermitentemente abastecido com uma corrente em uma tarefa de ligar/desligar de 50 %, para que o capacitor 106d seja inicialmente carregado através da fonte de alimentação de CC 106a através do díodo 106b e do resistor 106c quando o elemento de comutação de lado de baixa tensão 102b estiver em um estado ligado. Através dessa operação, uma fonte de alimentação para circuito de acionamento de lado de alta tensão 104 é assegurada e o elemento de comutação de lado de alta tensão 102a, portanto, pode ser acionado.Immediately before starting the motor, the low-voltage side switching element 102b is intermittently supplied with a current in a 50% on / off task, so that capacitor 106d is initially charged via the power supply. DC 106a through diode 106b and resistor 106c when the low voltage side switching element 102b is in an on state. Through this operation, a power supply for high voltage side drive circuit 104 is ensured and the high voltage side switching element 102a can therefore be activated.

Em seguida, a fim de fazer com que o motor comece a girar, o elemento de comutação de lado de alta tensão 102a é controlado por PWM. Uma operação de carregamento no circuito de inicialização 106 será descrita abaixo. Quando o elemento de comutação de lado de alta tensão 102a é desligado, uma energia acumulada em uma indutância de motor (não mostrada) flui através do díodo de lado de baixa tensão 102h como uma corrente regenerativa. Nessa operação, um terminal negativo do capacitor 106d do circuito de inicialização 106 se torna próximo a um circuito de nível de GND do inversor 102, de modo que o capacitor 106d seja carregado. Portanto, quando o elemento de comutação de lado de baixa tensão 102b é ligado ou quando o elemento de comutação de lado de alta tensão 102a é desligado após estar ligado, o capacitor 106d é carregado, de modo que o potencial de inicialização seja mantido a um potencial estável.Then, in order to start the motor to turn, the high voltage side switching element 102a is controlled by PWM. A loading operation on the initialization circuit 106 will be described below. When the high voltage side switching element 102a is switched off, energy accumulated in a motor inductance (not shown) flows through the low voltage side diode 102h as a regenerative current. In this operation, a negative terminal of capacitor 106d of initialization circuit 106 becomes close to a GND level circuit of inverter 102, so that capacitor 106d is charged. Therefore, when the low voltage side switching element 102b is switched on or when the high voltage side switching element 102a is switched off after being switched on, capacitor 106d is charged, so that the start-up potential is maintained at a stable potential.

A configuração convencional acima precisa de um díodo de alta velocidade como o díodo do circuito de inicialização e precisa de um resistor de limitação de corrente para manter a corrente de carregamento para o capacitor abaixo da classificação do díodo, e o díodo de alta velocidade deve poder ligar e desligar a uma alta velocidade e deve ter uma classificação de corrente relativamente grande para injetar uma carga elétrica de carregamento no capacitor em um tempo curto. Ademais, o circuito de inicialização é exigido para cada uma das três fases e cada circuito tem uma alta tensão e, portanto, precisa ter uma distância de isolamento suficiente dependendo dos regulamentos de segurança, segundo os quais uma área de segurança deve ser grande.The above conventional configuration needs a high speed diode like the initialization circuit diode and needs a current limiting resistor to keep the charging current for the capacitor below the diode rating, and the high speed diode must be able to turn on and off at a high speed and must have a relatively large current rating to inject a charging electric charge into the capacitor in a short time. In addition, the initialization circuit is required for each of the three phases and each circuit has a high voltage and therefore needs to have a sufficient insulation distance depending on the safety regulations, according to which a safety area must be large.

Para solucionar esses problemas, foi usada uma configuração nos últimos anos, em que o díodo do circuito de inicialização é substituído por um MOSFET que pode comutar em alta velocidade e em que o circuito de inicialização é carregado através do carregamento de uma fonte de alimentação de bomba de carga em que uma porta do MOSFET é acionada em sincronia com um sinal de acionamento para o elemento de comutação de lado de baixa tensão. Ademais, foi proposto alcançar a redução na quantidade de componentes e a redução do tamanho através do uso de um elemento de um chip em que um circuito de inicialização e um acionador para um dispositivo de comutação de um inversor são construídos em um circuito integrado.To solve these problems, a configuration has been used in recent years, in which the diode of the initialization circuit is replaced by a MOSFET that can switch at high speed and in which the initialization circuit is charged by charging a power supply of load pump in which a MOSFET port is activated in sync with a trigger signal for the low voltage side switching element. In addition, it has been proposed to achieve a reduction in the number of components and a reduction in size through the use of a chip element in which an initialization circuit and a driver for an inverter switching device are built into an integrated circuit.

Entretanto, com tal configuração convencional, o elemento de comutação de lado de baixa tensão é continuamente abastecido com uma corrente em uma taxa de acionamento de baixa velocidade imediatamente antes de dar a partida no motor; portanto, o potencial da fonte de alimentação de bomba de carga para acionar a porta do MOSFET é diminuído. Essa diminuição do potencial faz com que um comutador da fonte de alimentação de inicialização esteja em um estado desligado e causa uma falha ao dar a partida no motor.However, with such a conventional configuration, the low voltage side switching element is continuously supplied with a current at a low speed drive rate just before starting the motor; therefore, the potential of the charge pump power supply to drive the MOSFET door is diminished. This decrease in potential causes a switch on the startup power supply to be in a disconnected state and causes a failure to start the engine.

List of citations Patent Literature

PTL 1: Publicação de Patente Japonesa Não Examinada n⍛ 2000-23484PTL 1: Unexamined Japanese Patent Publication No. 2000-23484

SUMMARY OF THE DEVICE

O presente dispositivo é um dispositivo de acionamento de motor produzido em vista dos problemas convencionais; e no dispositivo de acionamento de motor, uma tensão estável é assegurada em uma fonte de alimentação de acionamento para um comutador de uma fonte de alimentação de inicialização e o comutador da fonte de alimentação de inicialização pode, portanto, ser certamente ligado e desligado. Ou seja, o dispositivo de acionamento de motor do presente dispositivo compreende: um motor de CC sem escova que tem um rotor com um imã permanente e um estator; e um inversor que converte uma tensão de CC em uma tensão de CA. O dispositivo de acionamento de motor compreende: um circuito de acionamento que tem um acionador de lado alto que aciona um elemento de comutação de lado de alta tensão do inversor e um acionador de lado de baixa tensão que aciona um elemento de comutação de lado de baixa tensão; um capacitor, que abastece uma tensão de acionamento ao elemento de comutação de lado de alta tensão conectado ao lado de alta tensão do inversor; e uma fonte de alimentação de inicialização que tem um comutador. O dispositivo de acionamento de motor tem adicionalmente uma fonte de alimentação de bomba de carga com que o comutador da fonte de alimentação de inicialização é acionado, e o capacitor da fonte de alimentação de bomba de carga é carregado quando um dispositivo de comutação do inversor está em um estado desligado. Ademais, no dispositivo de acionamento de motor, o capacitor da fonte de alimentação de bomba de carga é carregado ao passo que períodos de tempo de um estado ligado e um estado desligado de um dispositivo de comutação são controlados, de modo que o período de tempo em que o dispositivo de comutação do inversor estiver ligado não exceda um período de tempo predeterminado.The present device is a motor drive device produced in view of conventional problems; and in the motor drive device, a stable voltage is ensured in a drive power supply for a switch from a boot power supply and the switch of the boot power supply can therefore certainly be switched on and off. That is, the motor drive device of the present device comprises: a brushless DC motor that has a rotor with a permanent magnet and a stator; and an inverter that converts a DC voltage to an AC voltage. The motor drive device comprises: a drive circuit that has a high side drive that drives a high voltage side switching element of the inverter and a low voltage side drive that drives a low side switching element voltage; a capacitor, which supplies a drive voltage to the high voltage side switching element connected to the high voltage side of the inverter; and a boot power supply that has a switch. The motor drive device additionally has a charge pump power supply with which the start-up power supply switch is activated, and the charge pump power supply capacitor is charged when an inverter switching device is in an off state. In addition, in the motor drive device, the capacitor of the charge pump power supply is charged while time periods of an on state and an off state of a switching device are controlled, so that the time period where the inverter switching device is connected does not exceed a predetermined period of time.

Com tal configuração conforme descrito acima, é possível assegurar estavelmente um potencial que não tenha menos do que um determinado valor na fonte de alimentação de bomba de carga com que o comutador da fonte de alimentação de inicialização é acionado mesmo em um momento de acionamento de baixa velocidade imediatamente antes de dar a partida no motor. Essa disposição possibilita que o comutador da fonte de alimentação de inicialização seja certamente ligado. Ademais, visto que o potencial que não tem menos do que um determinado valor é assegurado estavelmente no circuito de acionamento fonte de alimentação para o elemento de comutação de lado de alta tensão do inversor, o elemento de comutação de lado de alta tensão pode certamente ser controlado para ligar e desligar.With such a configuration as described above, it is possible to stably secure a potential that has not less than a certain value in the load pump power supply with which the switch of the initialization power supply is activated even in a moment of low activation speed just before starting the engine. This arrangement allows the switch on the boot power supply to be switched on. In addition, since the potential that has no less than a certain value is securely ensured in the power supply drive circuit for the high voltage side switching element of the inverter, the high voltage side switching element can certainly be controlled to turn on and off.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

A Figura 1 é um diagrama de blocos de um dispositivo de acionamento de motor de uma primeira modalidade exemplificativa e uma segunda modalidade exemplificativa do presente dispositivo;Figure 1 is a block diagram of a motor drive device of a first exemplary embodiment and a second exemplary embodiment of the present device;

A Figura 2 é um gráfico de temporização no momento de dar a partida em um motor na primeira modalidade exemplificativa e na segunda modalidade exemplificativa do presente dispositivo;Figure 2 is a timing graph when starting an engine in the first exemplary mode and in the second exemplary mode of the present device;

A Figura 3 é um gráfico de temporização no momento do posicionamento pelo dispositivo de acionamento de motor na primeira modalidade exemplificativa do presente dispositivo;Figure 3 is a timing graph at the moment of positioning by the motor drive device in the first exemplary embodiment of the present device;

A Figura 4 é um diagrama de blocos de um gerador de sinal de acionamento na segunda modalidade exemplificativa do presente dispositivo;Figure 4 is a block diagram of a trigger signal generator in the second exemplary embodiment of the present device;

A Figura 5 é um gráfico de temporização no momento do posicionamento pelo dispositivo de acionamento de motor na segunda modalidade exemplificativa do presente dispositivo; eFigure 5 is a timing graph at the moment of positioning by the motor drive device in the second exemplary embodiment of the present device; and

A Figura 5 é um diagrama de circuito que mostra um circuito para uma fase de um dispositivo de acionamento de motor convencional.Figure 5 is a circuit diagram showing a circuit for a phase of a conventional motor drive device.

DESCRIPTION OF THE MODALITIES

Doravante, uma modalidade exemplificativa do presente dispositivo será descrita com referência aos desenhos . É observado que as seguintes modalidades exemplificativas não limitam o presente dispositivo.Hereinafter, an exemplary embodiment of the present device will be described with reference to the drawings. It is noted that the following exemplary modalities do not limit the present device.

FIRST EXEMPLIFICATIVE MODE

A Figura 1 é um diagrama de blocos de um dispositivo de acionamento de motor em uma primeira modalidade exemplificativa do presente dispositivo.Figure 1 is a block diagram of a motor drive device in a first exemplary embodiment of the present device.

Na Figura 1, o motor de CC sem escova 1 é configurado com: o rotor 1a que tem um imã permanente; e o estator 1b que tem uma bobina trifásica. O inversor 2 é configurado com uma ponte completa trifásica em que três circuitos são paralelamente conectados e em cada um dos três circuitos, seis dispositivos de comutação 2a a 2f são conectados em série. É observado que, cada dispositivo de comutação é conectado em paralelo de modo reverso a cada um dos díodos 2g a 21.In Figure 1, the brushless DC motor 1 is configured with: the rotor 1a which has a permanent magnet; and stator 1b which has a three-phase coil. The inverter 2 is configured with a complete three-phase bridge in which three circuits are connected in parallel and in each of the three circuits, six switching devices 2a to 2f are connected in series. It is observed that each switching device is connected in parallel in reverse to each of the diodes 2g to 21.

Cada terminal da bobina trifásica do estator 1b do motor de CC sem escova 1 é conectado a um ponto de conexão em série entre os dispositivos de comutação do inversor 2. No presente documento, o circuito de acionamento 3 será descrito. É observado que, na Figura 1 e na presente modalidade exemplificativa, o circuito de acionamento 3 é descrito apenas a respeito de um circuito, para uma fase, que inclui o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a e o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, visando a simplicidade. Os circuitos para as outras duas fases (a fase que inclui o elemento de comutação de lado de alta tensão 2c e o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2d, e a fase que inclui o elemento de comutação de lado de alta tensão 2e e o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2f) também são conectadas aos circuitos de acionamento similar ao circuito de acionamento 3 a ser descrito abaixo.Each terminal of the three-phase coil of stator 1b of the brushless DC motor 1 is connected to a connection point in series between the switching devices of the inverter 2. In this document, the drive circuit 3 will be described. It is observed that, in Figure 1 and in the present exemplary embodiment, the drive circuit 3 is described only with respect to a circuit, for a phase, which includes the high voltage side switching element 2a and the side switching element low voltage 2b for simplicity. The circuits for the other two phases (the phase including the high voltage side switching element 2c and the low voltage side switching element 2d, and the phase including the high voltage side switching element 2e and the low voltage side switching element 2f) are also connected to the drive circuits similar to drive circuit 3 to be described below.

O circuito de acionamento 3 é um circuito de acionamento para os dispositivos de comutação do inversor 2 . O elemento de comutação de lado de alta tensão 2a conectado a um lado de alta tensão do inversor 2 é acionado por um acionador de elemento de lado de alta tensão 4, dependendo de um sinal Hin a ser inserido no acionador de elemento de lado de alta tensão 4 do circuito de acionamento 3. Ademais, o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b conectado a um lado de solo do inversor 2 é acionado através do acionador de elemento de lado de baixa tensão 5, dependendo de um sinal Lin a ser inserido no acionador de elemento de lado de baixa tensão 5 do circuito de acionamento 3.The drive circuit 3 is a drive circuit for the switching devices of the inverter 2. The high voltage side switching element 2a connected to a high voltage side of the inverter 2 is driven by a high voltage side element driver 4, depending on a Hin signal to be inserted in the high side element driver. voltage 4 of the drive circuit 3. In addition, the low voltage side switching element 2b connected to a ground side of the inverter 2 is driven via the low voltage side element driver 5, depending on a Lin signal to be inserted into the low voltage side element driver 5 of the drive circuit 3.

A fonte de alimentação de inicialização 6 é configurada com o díodo 6a, o comutador 6b e o capacitor 6c. A fonte de alimentação de inicialização 6 é uma fonte de alimentação para o acionador de elemento de lado de alta tensão 4 e abastece uma tensão de acionamento ao comutador 6b. É observado que como o comutador 6b, um elemento de comutação de elemento semicondutor é usado preferencialmente, e um MOSFET é usado, por exemplo.The boot power supply 6 is configured with diode 6a, switch 6b and capacitor 6c. The boot power supply 6 is a power supply for the high voltage side element driver 4 and supplies a switching voltage to switch 6b. It is observed that like switch 6b, a semiconductor switching element is used preferably, and a MOSFET is used, for example.

A fonte de alimentação de bomba de carga 7 que funciona como um acionador de comutador é configurada com o díodo 7a, o capacitor 7b e o acionador 7c. A fonte de alimentação de bomba de carga 7 abastece uma tensão ao comutador 6b de modo a ligar o comutador 6b. Visto que um sinal de acionamento Lin para o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b é inserido no acionador 7c, o acionador 7c é acionado em sincronia com o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f.The charge pump power supply 7 that functions as a switch driver is configured with diode 7a, capacitor 7b and driver 7c. The load pump power supply 7 supplies a voltage to switch 6b in order to connect switch 6b. Since a Lin drive signal for the low voltage side switching element 2b is inserted in the driver 7c, the driver 7c is driven in sync with the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f.

Ademais, no circuito de fonte de alimentação de inicialização 6 (circuito de inicialização) , um díodo de alta velocidade é usado geralmente em um circuito em série do díodo 6a e do comutador 6b; entretanto, um MOSFET que pode comutar em alta velocidade é usado na presente modalidade exemplificativa. Ademais, o díodo 6a é inserido em série em uma orientação com que uma carga elétrica carregada no capacitor 6c é impedida de refluir para um lado de VCC.In addition, in the initialization power supply circuit 6 (initialization circuit), a high speed diode is generally used in a series circuit of diode 6a and switch 6b; however, a MOSFET that can switch at high speed is used in the present example mode. In addition, diode 6a is inserted in series in an orientation whereby a charged electrical charge on capacitor 6c is prevented from flowing back to a side of VCC.

No caso de um MOSFET ser usado como o comutador 6b, é possível configurar o acionador de elemento de lado de alta tensão 4, o acionador de elemento de lado de baixa tensão 5, o díodo 6a, o comutador (MOSFET) 6b e a fonte de alimentação de bomba de carga 7 como um circuito integrado de um chip. Com essa disposição, é possível reduzir a quantidade de componentes no circuito de acionamento 3, para diminuir o tamanho e para reduzir o custo.If a MOSFET is used as switch 6b, it is possible to configure the high voltage side element driver 4, the low voltage side element driver 5, diode 6a, the switch (MOSFET) 6b and the source charge pump power supply 7 as a chip integrated circuit. With this arrangement, it is possible to reduce the number of components in the drive circuit 3, to decrease the size and to reduce the cost.

No presente documento, uma operação de fonte de alimentação de inicialização 6 será descrita.In this document, a boot power supply operation 6 will be described.

Na Figura 1, o capacitor 6c da fonte de alimentação de inicialização 6 é conectado à VCC quando o comutador 6b é ligado, e o capacitor 6c é carregado se a diferença de potencial entre um potencial de VCC e um potencial de capacitor 6c for maior do que uma tensão direta do díodo 6a.In Figure 1, capacitor 6c of the boot power supply 6 is connected to the VCC when switch 6b is turned on, and capacitor 6c is charged if the potential difference between a VCC potential and a capacitor potential 6c is greater than than a direct voltage from diode 6a.

É observado que há duas trajetórias através das quais o capacitor 6c é carregado. Uma é quando o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b está ligado (primeiro modo de carregamento) , e a outra é quando uma corrente flui para o díodo 2h no lado de baixa tensão (segundo modo de carregamento) imediatamente após a energização do elemento de comutação de lado de alta tensão 2a (a transição de "ligado" para "desligado").It is observed that there are two paths through which capacitor 6c is charged. One is when the low voltage side switching element 2b is switched on (first charging mode), and the other is when a current flows to diode 2h on the low voltage side (second charging mode) immediately after energizing the high voltage side switching element 2a (the transition from "on" to "off").

Primeiramente, no primeiro modo de carregamento, quando o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b é ligado, o potencial no ponto de conexão A (mostrado na Figura 1) diminui próximo ao GND, e o capacitor 6c é carregado por uma corrente que flui da fonte de alimentação VCC através do díodo 6a e do comutador 6b.First, in the first charging mode, when the low voltage side switching element 2b is switched on, the potential at connection point A (shown in Figure 1) decreases near GND, and capacitor 6c is charged by a current that flows from the VCC power supply through diode 6a and switch 6b.

Em seguida, no segundo modo de carregamento, quando o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a é deslocado de um estado ligado para um estado desligado, uma energia armazenada em uma bobina de motor do estator 1b é liberada, através do díodo 2h, em um modo de refluxo. Portanto, o potencial no ponto de conexão A diminui abaixo do nível de GND, e o capacitor 6c, portanto, é carregado por uma corrente que flui da fonte de alimentação VCC.Then, in the second charging mode, when the high voltage side switching element 2a is moved from a switched state to a switched off state, an energy stored in a motor coil of stator 1b is released, via diode 2h, in a reflux mode. Therefore, the potential at connection point A decreases below the GND level, and capacitor 6c is therefore charged by a current that flows from the VCC power supply.

Em seguida, uma operação da fonte de alimentação de bomba de carga 7 será descrita.Next, an operation of the charge pump power supply 7 will be described.

Quando um sinal de baixo nível como o sinal Lin for inserido no acionador de elemento de lado de baixa tensão 5 do circuito de acionamento 3, o acionador de elemento de lado de baixa tensão 5 emite um sinal de baixo nível e o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, portanto, está em um estado desligado. Ao mesmo tempo, um sinal de baixo nível é inserido no acionador 7c da fonte de alimentação de bomba de carga 7 e o acionador 7c, portanto, emite um sinal de baixo nível. Através dessa operação, o terminal do capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7, conectado ao acionador 7c passa a ter um potencial próximo ao GND, e o capacitor 7b é carregado através de uma corrente que flui para dentro a partir da VCC através do díodo 7a. Essa operação faz com que a tensão de acionamento para o comutador 6b seja uma tensão em que uma tensão ligada do díodo 7a é subtraída da VCC. Quando a diferença de potencial entre essa tensão e a tensão do capacitor 6c da fonte de alimentação de inicialização for superior a uma diferença de potencial predeterminada, o comutador 6b é ligado . Em outras palavras, quando a tensão do capacitor 6c é inferior a um determinado nível, o comutador 6b está em um estado ligado. Em seguida, quando o sinal Lin é alterado do sinal de baixo nível para um sinal de alto nível, a saída do acionador 7c se torna VCC, e o potencial do capacitor 7b aumenta para o potencial em que uma tensão direta do díodo 7a é subtraída do dobro da tensão VCC. Nesse momento, se o potencial do capacitor 6c da fonte de alimentação de inicialização 6 estiver próximo à VCC, o comutador 6b é ligado.When a low level signal such as the Lin signal is inserted into the low voltage side element driver 5 of the drive circuit 3, the low voltage side element driver 5 emits a low level signal and the switching element from low voltage side 2b is therefore in an off state. At the same time, a low level signal is inserted into the driver 7c of the charge pump power supply 7 and the driver 7c therefore emits a low level signal. Through this operation, the terminal of capacitor 7b of the load pump power supply 7, connected to the driver 7c, has a potential close to the GND, and capacitor 7b is charged through a current that flows in from the VCC through diode 7a. This operation causes the drive voltage for switch 6b to be a voltage at which a connected voltage from diode 7a is subtracted from the VCC. When the potential difference between this voltage and the voltage of capacitor 6c of the initialization power supply is greater than a predetermined potential difference, switch 6b is turned on. In other words, when the voltage of capacitor 6c is below a certain level, switch 6b is in an on state. Then, when the Lin signal is changed from the low-level signal to a high-level signal, the output of the driver 7c becomes VCC, and the potential of capacitor 7b increases to the potential where a direct voltage from diode 7a is subtracted. double the DC voltage. At that time, if the potential of capacitor 6c of the boot power supply 6 is close to the VCC, switch 6b is turned on.

A Figura 2 mostra os sinais de acionamento de dispositivos de comutação diferentes no momento de dar a partida no motor de CC sem escova 1. Na Figura 2, as áreas sombreadas mostram o momento em que os dispositivos de comutação estão ligados.Figure 2 shows the activation signals of different switching devices when starting the brushless DC motor 1. In Figure 2, the shaded areas show the moment when the switching devices are connected.

O controle do motor de CC sem escova 1 no momento da partida será descrito com referência à Figura 2. Quando o motor de CC sem escova 1 está em um estado parado, sinais de baixo nível são inseridos (período A) nos sinais de acionamento Lin (Un, Vn e Wn na Figura 2) , e a saída do acionador 7c é próxima ao nível de GND. Ademais, o capacitor 7b é carregado próximo à tensão VCC.Control of the brushless DC motor 1 at startup will be described with reference to Figure 2. When the brushless DC motor 1 is in a stopped state, low level signals are inserted (period A) into the Lin drive signals (Un, Vn and Wn in Figure 2), and the output of driver 7c is close to the GND level. In addition, capacitor 7b is charged close to the DC voltage.

O intervalo de tempo B na Figura 2 é um intervalo de carregamento inicial do capacitor 6c do circuito de inicialização. Quando uma instrução for emitida para acionar o motor de CC sem escova 1, um sinal de alto nível é inserido nos sinais de acionamento Lin (Un, Vn, Wn) a serem transmitidos para todos os três elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d e 2f do inversor 2. Através dessa operação, os elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d e 2f são ligados. Nesse momento, um sinal de alto nível é emitido a partir do acionador 7c da fonte de alimentação de bomba de carga 7, o potencial do capacitor 7b se torna o potencial em que a queda de tensão no díodo 7a é subtraída do dobro da VCC, por meio do que o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6 é ligado. Nesse momento, visto que os elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d e 2f estão em um estado ligado, o terminal do capacitor 6c do circuito de inicialização no lado de conexão aos dispositivos de comutação 2a a 2f, está em um potencial próximo ao nível de GND. Portanto, o capacitor 6c do circuito de inicialização é carregado através de uma carga elétrica que é injetada a partir da VCC, e uma tensão de fonte elétrica para o acionador de elemento de lado de alta tensão 4 é, portanto, assegurada, por meio da qual o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a pode ser acionado.The time interval B in Figure 2 is an initial charging interval for capacitor 6c of the initialization circuit. When an instruction is issued to start the brushless DC motor 1, a high level signal is inserted into the Lin drive signals (Un, Vn, Wn) to be transmitted to all three low voltage side switching elements 2b , 2d and 2f of inverter 2. Through this operation, the low voltage side switching elements 2b, 2d and 2f are connected. At that moment, a high level signal is emitted from the driver 7c of the load pump power supply 7, the potential of capacitor 7b becomes the potential where the voltage drop at diode 7a is subtracted from twice the VCC, whereby the switch 6b of the boot power supply 6 is switched on. At this point, since the low voltage side switching elements 2b, 2d and 2f are in a connected state, the capacitor terminal 6c of the initialization circuit on the side connecting to the switching devices 2a to 2f, is at a potential close to the GND level. Therefore, the capacitor 6c of the initialization circuit is charged through an electrical charge that is injected from the VCC, and an electrical source voltage for the high voltage side element driver 4 is therefore ensured by means of the which the high-voltage side switching element 2a can be activated.

O intervalo de tempo C na Figura 2 é um intervalo de tempo inativo fornecido para impedir que os dispositivos de comutação superior e inferior na mesma fase (por exemplo, na Figura 2, o elemento de comutação de lado de alta tensão 2e da fase W, e o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2f na fase W) estejam simultaneamente ligados antes de ligar o elemento de comutação de lado de alta tensão no intervalo de tempo D. Esse intervalo de tempo não é necessário se um elemento for usado, em que o mesmo impede logicamente que os elementos de comutação superior e inferior estejam simultaneamente ligados, através do uso de um acionador de porta de uma configuração de meia ponte, por exemplo.Time slot C in Figure 2 is an inactive time slot provided to prevent the upper and lower switching devices in the same phase (for example, in Figure 2, the high voltage side switching element 2e of phase W, and the low voltage side switching element 2f in phase W) are simultaneously switched on before switching on the high voltage side switching element in time interval D. This time interval is not necessary if an element is used, in that it logically prevents the upper and lower switching elements from being simultaneously connected, through the use of a door trigger of a half-bridge configuration, for example.

O intervalo de tempo D na Figura 2 é um período de "controle de posicionamento" em que uma fase arbitrária dos fios de bobina do estator 1b do motor de CC sem escova 1 são energizados, de modo que a posição de rotação do rotor 1a seja fixada em uma posição predeterminada. Nesse intervalo de tempo, o elemento de comutação de lado de alta tensão 2e e o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b estão em um estado ligado.The time interval D in Figure 2 is a "positioning control" period in which an arbitrary phase of the stator coil wires 1b of the brushless DC motor 1 is energized, so that the rotational position of rotor 1a is fixed in a predetermined position. In that time, the high voltage side switching element 2e and the low voltage side switching element 2b are in an on state.

A posição de polo magnético do rotor 1a é localizada em uma posição predeterminada no intervalo de tempo D conforme descrito acima e um padrão de acionamento predeterminado dos dispositivos de comutação (em outras palavras, os fios de bobina para iniciar a energização) será comutado no intervalo de tempo E; assim, pode ser dada a partida no motor e o mesmo pode ser acionado de modo estável.The magnetic pole position of rotor 1a is located at a predetermined position in the time interval D as described above and a predetermined drive pattern of the switching devices (in other words, the coil wires to start energizing) will be switched in the interval time E; thus, the engine can be started and it can be started in a stable way.

Em um acionamento de onda retangular em que os fios de bobina do motor de CC sem escova 1 são energizados em um ângulo elétrico de 150 graus ou menor, uma tensão aplicada ao motor de CC sem escova 1 é ajustada (controlada por PWM) através da comutação de um dispositivo de comutação no lado de alta tensão ou no lado de baixa tensão a uma frequência arbitrária e a uma razão de tempo ligado/desligado arbitrária.In a rectangular wave drive in which the coil wires of the brushless DC motor 1 are energized at an electrical angle of 150 degrees or less, a voltage applied to the brushless DC motor 1 is adjusted (controlled by PWM) via the switching of a switching device on the high voltage or low voltage side at an arbitrary frequency and at an arbitrary on / off time ratio.

Enquanto o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e estiver ligado, a tensão através de ambas as extremidades do capacitor 6c diminui devido ao consumo e descarga da carga elétrica carregada no capacitor 6c da fonte de alimentação de inicialização 6. Portanto, no caso em que o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e fica continuamente ligado por um longo período, o capacitor deve ter uma grande capacitância, o que significa que um componente maior e um aumento no custo são necessários. Para solucionar esse problema, na presente modalidade exemplificativa, um método é empregado em que os elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, e 2e são ligados e desligados através de controle de PWM e em que uma trajetória de carregamento para capacitor 6c de fonte de alimentação de inicialização 6 é fornecida.As long as the high-voltage side switching element 2a, 2c, 2e is connected, the voltage across both ends of capacitor 6c decreases due to the consumption and discharge of the electric charge charged to capacitor 6c of the boot power supply 6. Therefore , in the event that the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e remains on continuously for a long period, the capacitor must have a large capacitance, which means that a larger component and an increase in cost are required. To solve this problem, in the present exemplary modality, a method is employed in which the high voltage side switching elements 2a, 2c, and 2e are switched on and off through PWM control and in which a charging path for capacitor 6c boot power supply 6 is provided.

Entretanto, se o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f ficar ligado durante um longo período de tempo, ocapacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 não é carregado por um longo período de tempo, por meio do qual a tensão é diminuída por uma influência de uma corrente de vazamento interno ou similares.However, if the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f remains on for a long period of time, capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is not charged for a long period of time, via the which the voltage is decreased by the influence of an internal leakage current or the like.

Portanto, na presente modalidade exemplificativa, em um "período de controle de posicionamento para estator" e um "período de acionamento de baixa velocidade após a partida", em que o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f está em um estado ligado durante um tempo especialmente longo (em outras palavras, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 não é carregado por um longo período de tempo) , o tempo que os elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, e 2f estão um estado ligado e um estado desligado é controlado de modo que os elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, e 2f, no lado de baixa tensão, em uma fase de energizaçáo sejam ligados e desligados em um intervalo de tempo predeterminado, juntamente com os elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, e 2e, no lado de alta tensão, em uma fase de energizaçáo, por meio da qual um período de carregamento é fornecido para que o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 seja carregado.Therefore, in the present exemplary modality, in a "positioning control period for stator" and a "low speed activation period after starting", in which the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f is in an on state for an especially long time (in other words, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is not charged for a long period of time), the time that the low voltage side switching elements 2b, 2d, and 2f are in an on state and an off state is controlled so that the low voltage side switching elements 2b, 2d, and 2f, on the low voltage side, in an energizing phase are switched on and off in one predetermined time interval, together with the high voltage side switching elements 2a, 2c, and 2e, on the high voltage side, in an energizing phase, through which a charging period is provided so that capacitor 7b bo power supply load MBA 7 is loaded.

A Figura 3 é um gráfico de temporização dos dispositivos de comutação em uma fase de energizaçáo (em que uma corrente flui a partir de um fio de bobina de fase W para um fio de bobina de fase U) no momento do posicionamento do rotor 1a na presente modalidade exemplificativa . O símbolo de referência Wp representa um sinal de acionamento para o elemento de comutação de lado de alta tensão de fase W e o símbolo de referência Un representa um sinal de acionamento para o elemento de comutação de lado de baixa tensão de fase U.Figure 3 is a timing graph of switching devices in an energizing phase (where a current flows from a phase coil wire W to a phase coil wire U) at the time of rotor 1a positioning on the present exemplary modality. The reference symbol Wp represents a trigger signal for the W phase high voltage side switching element and the reference symbol Un represents a trigger signal for the U phase low voltage side switching element.

Na Figura 3, o intervalo de tempo T representa um ciclo de PWM, o intervalo de tempo D1 representa umperíodo ligado do elemento de comutação de lado de alta tensão de fase W e o intervalo de tempo D2 representa um período desligado do elemento de comutação de lado de baixa tensão de fase U.In Figure 3, the time interval T represents a PWM cycle, the time interval D1 represents a switched-on period of the W phase high voltage side switching element and the time interval D2 represents a switched-off period of the switching element of low voltage side of U phase.

No intervalo de tempo D2 da Figura 3, o sinal Lin na Figura 1 se torna um sinal de baixo nível, e o sinal de saída do acionador 7c da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é emitido para ser um sinal de baixo nível. Através dessa operação, o capacitor 7b é carregado por uma corrente da VCC; portanto, uma tensão estável é assegurada mesmo em um memento do controle de posicionamento. Portanto, uma tensão estável é assegurada em uma fonte de alimentação de acionamento para o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6, de modo que o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6 possa certamente ser ligado e desligado.In the time interval D2 of Figure 3, the signal Lin in Figure 1 becomes a low level signal, and the output signal from the driver 7c of the charge pump power supply 7 is output to be a low level signal. Through this operation, capacitor 7b is charged by a current from the VCC; therefore, a stable voltage is ensured even in a position control position. Therefore, a stable voltage is ensured in a drive power supply for switch 6b of the boot power supply 6, so that switch 6b of the boot power supply 6 can certainly be turned on and off.

Conforme descrito acima, visto que os elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c e 2e podem certamente estar em um estado ligado no controle de posicionamento, o estator 1b pode certamente ser fixado em uma posição predeterminada no controle de posicionamento no momento da partida. Essa operação permite que o motor de CC sem escova 1 tenha um desempenho de partida estável.As described above, since the high voltage side switching elements 2a, 2c and 2e can certainly be in a connected state in the positioning control, stator 1b can certainly be fixed in a predetermined position in the positioning control at the time of match. This operation allows the brushless DC motor 1 to have a stable starting performance.

É observado que, na Figura 3, um ciclo ligado/desligado do elemento de comutação de lado de baixa tensão de fase U é produzido para que seja idêntico ao ciclo de PWM da fase W no lado de alta tensão. Entretanto, o ciclo ligado/desligado pode ser definido arbitrariamente como um período de tempo em que a carga elétrica no capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é descarregada.It is observed that, in Figure 3, an on / off cycle of the low voltage U-phase switching element is produced so that it is identical to the PWM cycle of the W phase on the high voltage side. However, the on / off cycle can be arbitrarily defined as a period of time in which the electrical charge on capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is discharged.

Conforme descrito acima, um dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa inclui: motor de CC sem escova 1 que inclui o rotor 1a que tem um ímã permanente e o estator 1b; e o inversor 2 que inclui três pares dos dispositivos de comutação conectados paralelamente, em que cada par dos dispositivos de comutação é um elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) e um elemento de comutação de lado de baixa tensão (2b, por exemplo) que são conectados em série, e o inversor 2 recebe uma tensão de CC através de ambas as extremidades dos três pares de dispositivos de comutação conectados paralelamente e emite uma tensão de CA. O dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa inclui adicionalmente: a fonte de alimentação de inicialização 6 que aciona o elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) do inversor 2 e que inclui o capacitor 6c e o comutador 6b; e a fonte de alimentação de bomba de carga 7 que aciona o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6.As described above, a motor drive device of the present exemplary embodiment includes: brushless DC motor 1 that includes rotor 1a having a permanent magnet and stator 1b; and inverter 2 which includes three pairs of switching devices connected in parallel, where each pair of switching devices is a high voltage side switching element (2a, for example) and a low voltage side switching element ( 2b, for example) that are connected in series, and the inverter 2 receives a DC voltage across both ends of the three pairs of switching devices connected in parallel and emits an AC voltage. The motor drive device of the present exemplary embodiment additionally includes: the initialization power supply 6 which drives the high voltage side switching element (2a, for example) of the inverter 2 and which includes capacitor 6c and switch 6b ; and the charge pump power supply 7 that drives the switch 6b of the boot power supply 6.

No dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado quando o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f do inversor 2 é desligado. Ademais, em um "período de controle de posicionamento para estator" e um "período de acionamento de baixa velocidade após a partida", em que o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f do inversor 2 fica ligado durante um longo tempo, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado ao passo que o elemento de comutação de lado de baixa tensão em uma fase de energização também é controlado de modo que o elemento de comutação de lado de baixa tensão não fique ligado durante um período de tempo maior do que um período de tempo predeterminado.In the motor drive device of the present exemplary embodiment, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged when the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f of the inverter 2 is switched off. In addition, in a "positioning control period for stator" and a "low speed actuation period after start", in which the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f of the inverter 2 remains on for a long time, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged while the low voltage side switching element in an energizing phase is also controlled so that the low voltage side switching element is not stay connected for a longer period of time than a predetermined period of time.

Com a configuração descrita acima, a fonte de alimentação de bomba de carga 7, que aciona o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6, pode assegurar estavelmente um potencial superior a um determinado valor; assim, o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6 pode ser ligado certa e estavelmente.With the configuration described above, the load pump power supply 7, which drives the switch 6b of the initialization power supply 6, can stably ensure a potential greater than a certain value; thus, the switch 6b of the boot power supply 6 can be connected securely and stably.

Portanto, na fonte de alimentação para o circuito de acionamento de elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c e 2e do inversor 2, um potencial de um determinado valor ou superior pode ser assegurado de modo estável; portanto, os elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c e 2e podem ser certamente controlados para ligar e desligar.Therefore, in the power supply for the drive circuit of high voltage side switching elements 2a, 2c and 2e of inverter 2, a potential of a certain value or higher can be assured in a stable manner; therefore, the high voltage side switching elements 2a, 2c and 2e can certainly be controlled for switching on and off.

Ademais, no caso em que um MOSFET que pode comutar em alta velocidade é usado como o díodo 6a da fonte de alimentação de inicialização 6, é configurado que uma porta do MOSFET seja acionada através do carregamento da fonte de alimentação de bomba de carga 7 em sincronia como sinal de acionamento para o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f. Com essa disposição, é possível usar um elemento de um chip em que o circuito de inicialização e o dispositivo de comutação do acionador (acionador de elemento de lado de alta tensão 4 e acionador de elemento de lado de baixa tensão 5) do inversor 2 sejam construídos em um circuito integrado. Essa disposição possibilita a redução na quantidade de componentes, diminuição do tamanho e redução de custos do circuito.In addition, in the event that a MOSFET that can switch at high speed is used as the diode 6a of the boot power supply 6, it is configured that a MOSFET port is triggered by charging the load pump power supply 7 at synchronization as a trigger signal for the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f. With this arrangement, it is possible to use an element of a chip in which the initialization circuit and the switching device of the driver (high voltage side element driver 4 and low voltage side element driver 5) of the inverter 2 are built in an integrated circuit. This arrangement makes it possible to reduce the number of components, decrease the size and reduce circuit costs.

Ademais, quando uma posição de rotação do rotor 1a é fixada no momento da partida do motor de CC sem escova 1 energizando-se um fio de bobina do estator 1b arbitrariamente, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado desligando-se, a uma frequência arbitrária, o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f do inversor 2 em um estado ligado. Através dessa operação, mesmo no momento de posicionamento do rotor 1a, em que o mesmo fio de bobina deve ser mantido energizado por um tempo relativamente longo, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado com uma quantidade suficiente de carga elétrica, por meio da qual a fonte de alimentação de bomba de carga 7 pode reter uma tensão predeterminada. Portanto, o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6 é certamente ligado, de modo que o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e do inversor 2 possam ser certamente acionados. Dessa forma, pode ser dada a partida no motor de CC sem escova 1 de modo estável.In addition, when a rotor rotation position 1a is fixed at the time of starting the brushless DC motor 1 by energizing a stator coil wire 1b arbitrarily, capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged by turning off the low-voltage side switching element 2b, 2d, 2f of the inverter 2 is switched on at an arbitrary frequency. Through this operation, even when rotor 1a is positioned, where the same coil wire must be kept energized for a relatively long time, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged with a sufficient amount of charge electrical, by means of which the charge pump power supply 7 can retain a predetermined voltage. Therefore, the switch 6b of the initialization power supply 6 is certainly switched on, so that the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e of the inverter 2 can certainly be activated. In this way, the brushless DC motor 1 can be started in a stable manner.

SECOND EXEMPLIFICATIVE MODE

Em seguida, uma segunda modalidade exemplificativa do presente dispositivo será descrita. Os componentes similares aos componentes na primeira modalidade exemplificativa não serão descritos novamente.In the following, a second exemplary embodiment of the present device will be described. Components similar to components in the first exemplary embodiment will not be described again.

Um diagrama de blocos de um dispositivo de acionamento de motor da segunda modalidade exemplificativa do presente dispositivo é ilustrado na Figura 1 da mesma forma que a primeira modalidade exemplificativa.A block diagram of a motor drive device of the second exemplary embodiment of the present device is illustrated in Figure 1 in the same way as the first exemplary embodiment.

Ademais, o motor de CC sem escova 1 do dispositivo de acionamento de motor na segunda modalidade exemplificativa é controlado, no momento da partida, basicamente de uma forma similar à primeira modalidade exemplificativa mostrada na Figura 2; entretanto, na segunda modalidade exemplificativa, o seguinte controle é realizado além do controle realizado na primeira modalidade exemplificativa. Especificamente, na segunda modalidade exemplificativa, o período de tempo do estado ligado de elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c e 2e é corrigido adicionalmente dependendo do período de tempo do estado desligado de elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d e 2f, de modo que o tempo de energização seja aumentado. O motivo para que tal configuração seja realizada será descrito a seguir. Falando especificamente, em um "período de controle de posicionamento para estator" e um "período de acionamento de baixa velocidade após a partida", em que o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f está em um estado ligado por um tempo especialmente longo (em outras palavras, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 não é carregado por um longo período de tempo) , o elemento de comutação de lado de baixa tensão na fase de energização é ligado a um intervalo de tempo predeterminado, juntamente com o elemento de comutação de lado de alta tensão na fase de energização, fornecendo, assim, um tempo de carregamento para o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7.In addition, the brushless DC motor 1 of the motor drive device in the second exemplary mode is controlled, upon departure, basically in a similar way to the first exemplary mode shown in Figure 2; however, in the second exemplary modality, the following control is carried out in addition to the control carried out in the first exemplary modality. Specifically, in the second exemplary embodiment, the time period of the on state of high voltage side switching elements 2a, 2c and 2e is further corrected depending on the time period of the off state of low voltage side switching elements 2b, 2d and 2f, so that the energization time is increased. The reason for such a configuration to be performed will be described below. Specifically speaking, a "stator positioning control period" and a "low speed actuation period after start", in which the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f is in a state connected by an especially long time (in other words, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is not charged for a long period of time), the low voltage side switching element in the energizing phase is connected to an interval of predetermined time, together with the high voltage side switching element in the energizing phase, thus providing a charging time for capacitor 7b of the charge pump power supply 7.

Entretanto, quando um estado desligado é fornecido para o dispositivo de comutação, no lado de baixa tensão, em uma fase de energização, o mesmo é associado à redução na corrente da bobina de motor no momento de controle de posicionamento enquanto é dada a partida no motor de CC sem escova 1 e no momento de acionamento de baixa velocidade. Para solucionar esse problema, um tempo de energização é aumentado corrigindo-se o tempo ligado dos elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c e 2e, em resposta ao tempo desligado dos elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d e 2f. Através desse controle, é possível reduzir a redução em uma corrente no momento da partida e do acionamento de baixa velocidade.However, when an off state is provided for the switching device, on the low voltage side, in an energizing phase, it is associated with a reduction in the motor coil current at the time of positioning control while starting the brushless DC motor 1 and at low speed start. To solve this problem, an on time is increased by correcting the on time of the high voltage side switching elements 2a, 2c and 2e, in response to the off time of the low voltage side switching elements 2b, 2d and 2f. Through this control, it is possible to reduce the reduction in a current at the time of starting and the low speed drive.

A Figura 4 é um diagrama de blocos do gerador de sinal de acionamento 10 para dispositivos de comutação 2a a 2f na segunda modalidade exemplificativa. A Figura 4 ilustra como gerar sinais de ligado e sinais de desligado dos dispositivos de comutação, inclusive como corrigir os tempos ligados dos elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c e 2e.Figure 4 is a block diagram of the drive signal generator 10 for switching devices 2a to 2f in the second exemplary embodiment. Figure 4 illustrates how to generate on and off signals from switching devices, including how to correct the on times of the high voltage side switching elements 2a, 2c and 2e.

Na Figura 4, as saídas do gerador de sinal de acionamento 10 são os sinais de acionamento Hin para os elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c e 2e e os sinais de acionamento Lin para os elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d e 2f em cada fase do inversor 2 (fase U, fase V e fase W). Esses sinais emitidos fazem com que os dispositivos de comutação 2a a 2f sejam ligados ou desligados.In Figure 4, the outputs of the drive signal generator 10 are the drive signals Hin for the high voltage side switching elements 2a, 2c and 2e and the Lin drive signals for the low voltage side switching elements 2b, 2d and 2f in each phase of inverter 2 (phase U, phase V and phase W). These emitted signals cause switching devices 2a to 2f to be switched on or off.

Na Figura 4, ao gerador de forma de onda de acionamento de lado de baixa tensão 11 são inseridos: um período de tempo de um estado desligado definido através da unidade de definição de tempo desligado de elemento de lado de baixa tensão 12; segundo temporizador de PWM 17; e um ciclo de comunicação, que é da unidade de instrução de ciclo de comutação 14 e tem por base uma velocidade de acionamento de um motor, de modo que os sinais de acionamento para elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d e 2f sejam gerados.In Figure 4, the low voltage side drive waveform generator 11 is inserted: a period of time of an off state defined through the low voltage side element off time setting unit 12; second PWM timer 17; and a communication cycle, which is of the switching cycle instruction unit 14 and is based on a motor driving speed, so that the driving signals for low voltage side switching elements 2b, 2d and 2f generated.

A unidade de instrução de tensão 15 instrui uma tensão a ser aplicada ao motor de CC sem escova 1, com base em um valor de corrente de posicionamento predeterminado, um valor de torque inicial no momento da partida no motor de CC sem escova 1, e controle de retroalimentação da velocidade no momento de acionar o motor de CC sem escova 1.The voltage instruction unit 15 instructs a voltage to be applied to the brushless DC motor 1, based on a predetermined positioning current value, an initial torque value at startup on the brushless DC motor 1, and speed feedback control when starting the brushless DC motor 1.

No corretor de tempo ligado 16, a tensão, que deve ser aplicada ao motor de CC sem escova 1 e é instruída a partir da unidade de instrução de tensão 15, é adicionada com um valor de correção em que o tempo desligado dos elementos de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d e 2f que foi definido através da unidade de definição de tempo desligado de elemento de lado de baixa tensão 12 é considerado, de modo que a tensão assim obtida seja inserida no gerador de forma de onda de acionamento de lado de alta tensão 18.In the on-time corrector 16, the voltage, which must be applied to the brushless DC motor 1 and is instructed from the voltage instruction unit 15, is added with a correction value in which the time off of the switching elements low voltage side unit 2b, 2d and 2f which has been defined through the low voltage side element off time setting unit 12 is considered, so that the voltage thus obtained is inserted into the drive waveform generator. high voltage side 18.

Ao gerador de forma de onda de acionamento de lado de alta tensão 18, são inseridos: o primeiro temporizador de PWM 13; e o ciclo de comunicação, que é da unidade de instrução de ciclo de comutação 14 e tem por base uma velocidade de acionamento do motor de CC sem escova 1, de modo que os sinais de acionamento para os elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c e 2e sejam gerados.The high voltage side drive waveform generator 18 includes: the first PWM timer 13; and the communication cycle, which is of the switching cycle instruction unit 14 and is based on a brushless DC motor drive speed 1, so that the drive signals for the high voltage side switching elements 2a, 2c and 2e are generated.

O seletor de fase de saída 19 é alimentado com o gerador de forma de onda de acionamento de lado de baixa tensão 11 e o sinal do gerador de forma de onda de acionamento de lado de alta tensão 18, e os sinais de ligado e os sinais de desligado dos dispositivos de comutação são emitidos em um padrão de saída para gerar uma tensão de CA trifásica.The output phase selector 19 is fed with the low voltage side drive waveform generator 11 and the high voltage side drive waveform generator signal 18, and the on signals and signals switching devices are emitted in an output pattern to generate a three-phase AC voltage.

É observado que a Figura 4 ilustra que temporizadores diferentes são usados como o primeiro temporizador de PWM e o segundo temporizador de PWM; entretanto, um temporizador de PWM comum pode ser usado como ambos os temporizadores.It is noted that Figure 4 illustrates that different timers are used as the first PWM timer and the second PWM timer; however, a common PWM timer can be used as both timers.

A Figura 5 é um gráfico de temporização dos dispositivos de comutação na fase de energização (em que uma corrente é fluida de um fio de bobina de fase W para um fio de bobina de fase U) no momento do posicionamento na segunda modalidade exemplificativa. O símbolo Wp representa o sinal de acionamento para o elemento de comutação de lado de alta tensão de fase W e o símbolo Un representa o sinal de acionamento para o elemento de comutação de lado de baixa tensão de fase U.Figure 5 is a timing graph of the switching devices in the energizing phase (where a current is flowing from a phase W coil wire to a phase U coil wire) at the time of positioning in the second exemplary embodiment. The Wp symbol represents the drive signal for the W phase high voltage side switching element and the Un symbol represents the drive signal for the U phase low voltage side switching element.

Na Figura 5, o primeiro temporizador de PWM 13 e o segundo temporizador de PWM 17 têm a mesma frequência; entretanto, as frequências podem ser diferentes. O intervalo de tempo T é o ciclo de PWM e é o ciclo do primeiro temporizador de PWM 13 e do segundo temporizador de PWM 17.In Figure 5, the first PWM timer 13 and the second PWM timer 17 have the same frequency; however, the frequencies may be different. Time interval T is the PWM cycle and is the cycle of the first PWM timer 13 and the second PWM timer 17.

O intervalo de tempo D1 é um período desligado do elemento de comutação de lado de baixa tensão de fase U no momento do controle de posicionamento do dispositivo de acionamento de motor e no momento de dar a partida no motor na segunda modalidade exemplificativa. O intervalo de tempo D1 é definido, através da unidade de definição de tempo desligado do elemento de lado de baixa tensão 12, como um tempo de carregamento do capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7. Devido ao fato de que, no intervalo de tempo D1, o sinal Lin na Figura 1 se torna um sinal de baixo nível, o acionador 7c da fonte de alimentação de bomba de carga emite um sinal de baixo nível. Nesse momento, o capacitor 7b é carregado a partir da VCC em todos os ciclos de PWM e um potencial estável e suficiente, portanto, é assegurado. Ou seja, mesmo no intervalo de tempo em que um fio de bobina específico é energizado por um longo período de tempo, por exemplo, o intervalo de tempo de controle de posicionamento do motor e o intervalo de tempo de acionamento de baixa velocidade imediatamente após a partida, se um período desligado do elemento de comutação de lado de baixa tensão for fornecido em uma base regular, um potencial predeterminado suficiente é assegurado na fonte de alimentação de bomba de carga 7 . Essa disposição assegura um estado em que o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6 é certamente acionado.The time interval D1 is a period off from the low voltage side switching element of phase U at the time of positioning control of the motor drive device and at the time of starting the motor in the second exemplary mode. The time interval D1 is defined, via the time setting unit off of the low voltage side element 12, as a charging time of capacitor 7b of the charge pump power supply 7. Due to the fact that, in the time interval D1, the signal Lin in Figure 1 becomes a low level signal, the driver 7c of the charge pump power supply emits a low level signal. At that time, capacitor 7b is charged from the VCC in all PWM cycles and a stable and sufficient potential is therefore ensured. That is, even in the time interval in which a specific coil wire is energized for a long period of time, for example, the motor positioning control time interval and the low speed activation time interval immediately after Starting, if a period of switching off of the low voltage side switching element is provided on a regular basis, a sufficient predetermined potential is ensured in the charge pump power supply 7. This arrangement ensures a state in which the switch 6b of the boot power supply 6 is certainly activated.

O intervalo de tempo D2 é um período ligado do elemento de comutação de lado de alta tensão definido através da unidade de instrução de tensão 15. No intervalo de tempo D2, uma tensão a ser aplicada (ou seja, uma tarefa de ligação do PWM) é definida anteriormente com base em uma corrente necessária para fixar certamente o rotor 1a do motor em uma posição predeterminada para o controle de posicionamento e em um torque inicial (ou seja, uma corrente de partida) para a partida após o posicionamento. Ademais, se o intervalo de tempo D2 for ajustado com base na tensão inserida ao inversor 2 (VDS na Figura 1), ou se o intervalo de tempo D2 for ajustado com base em uma tensão da fonte de alimentação de CA no caso em que a VDC é gerada retificando-se e suavizando-se uma fonte de alimentação de CA, pode ser dada a partida no motor sem ser influenciado pela flutuação da tensão inserida no inversor 2The D2 time interval is a connected period of the high voltage side switching element defined via the voltage instruction unit 15. In the D2 time interval, a voltage to be applied (ie a PWM connection task) it is defined previously on the basis of a current required to certainly fix the motor rotor 1a in a predetermined position for positioning control and an initial torque (ie a starting current) for starting after positioning. In addition, if the D2 time interval is adjusted based on the voltage input to the inverter 2 (VDS in Figure 1), or if the D2 time interval is adjusted based on an AC power supply voltage in the event that the VDC is generated by rectifying and softening an AC power source, the motor can be started without being influenced by the fluctuation of the voltage inserted in the inverter 2

O intervalo de tempo D3 é um período de tempo para corrigir o tempo ligado do elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e. O intervalo de tempo D3 é definido pelo corretor de tempo ligado 16, com base em um período de tempo que for definido pela unidade de definição de tempo desligado de elemento de lado de baixa tensão 12. Especificamente, por exemplo, no caso em que uma tarefa de desligamento do elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f é definida em 1 %, o corretor de tempo ligado define uma quantidade de correção de modo que 1 % da tarefa de ligação do elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e seja adicionado como a quantidade de correção. Adicionando-se, conforme descrito acima, a quantidade de correção ao período de tempo do estado ligado do elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e, dependendo do período desligado do elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f, é possível reduzir a redução na corrente que flui através da bobina de motor causada através do fornecimento do período desligado do elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f.The time interval D3 is a period of time to correct the on time of the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e. The time interval D3 is defined by the on time corrector 16, based on a time period that is defined by the low voltage side element off time setting unit 12. Specifically, for example, in the case where a low voltage side switching task 2b, 2d, 2f is set to 1%, the connected time corrector sets a correction amount so that 1% of the high side switching element connection task voltage 2a, 2c, 2e is added as the correction amount. Adding, as described above, the amount of correction to the time period of the on state of the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e, depending on the off period of the low voltage side switching element 2b, 2d , 2f, it is possible to reduce the reduction in the current flowing through the motor coil caused by supplying the off period of the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f.

Portanto, a soma do intervalo de tempo D2 e do intervalo de tempo D3 produz o período ligado do elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e; assim, a diferença entre o período ligado do elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e e o período desligado do elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f é estendida por um tempo predeterminado, de modo que a corrente no momento do controle de posicionamento e o torque no momento da partida sejam assegurados e o desempenho de partida do motor de CC sem escova 1 seja, assim, mantido. Ademais, no intervalo de tempo D2 e no intervalo de tempo D3, o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f também é ligado. No intervalo de tempo D2 e no intervalo de tempo D3, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é suficientemente carregado no intervalo de tempo D1; portanto, o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6 pode ser acionado. Dessa forma, no intervalo de tempo D2 e no intervalo de tempo D3, o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f é ligado e o capacitor 6c da fonte de alimentação de inicialização 6 é carregado no primeiro modo de carregamento.Therefore, the sum of time interval D2 and time interval D3 produces the connected period of the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e; thus, the difference between the switched on period of the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e and the switched off period of the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f is extended for a predetermined time, so that the current at the time of the positioning control and the torque at the time of the start are ensured and the starting performance of the brushless DC motor 1 is thus maintained. In addition, in time slot D2 and time slot D3, the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f is also switched on. In time slot D2 and time slot D3, capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is sufficiently charged in time slot D1; therefore, the switch 6b of the boot power supply 6 can be activated. Thus, in time interval D2 and time interval D3, the low-voltage side switching element 2b, 2d, 2f is switched on and capacitor 6c of the initialization power supply 6 is charged in the first charging mode.

No intervalo de tempo D4, o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e está desligado, e o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f está ligado. Nesse intervalo de tempo, mediante o desligamento do elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e, a energia armazenada na bobina de motor é liberada para um díodo que é conectado em paralelo de modo reverso a um elemento de comutação de lado de baixa tensão de fase W. O capacitor 6c da fonte de alimentação de inicialização 6 é carregado no segundo modo de carregamento.In the time interval D4, the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e is switched off, and the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f is switched on. In that time, by switching off the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e, the energy stored in the motor coil is released to a diode which is connected in parallel in reverse to a side switching element. low phase voltage W. Capacitor 6c of the boot power supply 6 is charged in the second charging mode.

É observado que, no intervalo de tempo D4, o sinal de acionamento Lin para o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f é um sinal de alto nível; assim, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 não é carregado, e além disso, o potencial diminui devido ao descarregamento da carga elétrica causado por uma corrente de vazamento interno. Entretanto, um ciclo de desligamento do elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f (o intervalo de tempo T na Figura 5) é definido mais curto do que o período de tempo em que o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é descarregado a uma extensão que o potencial do capacitor 7b seja inferior ao valor necessário para acionar o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6. Com essa disposição, é possível manter de modo estável o potencial do capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 superior ou igual a um potencial predeterminado. O controle descrito acima de ligado e desligado permite que a fonte de alimentação de inicialização 6 opere certamente, e a tensão de acionamento para o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e seja, assim, assegurada de modo estável. Através dessa operação, é possível alcançar o posicionamento certo do rotor 1a do motor de CC sem escova 1 e assegurar um torque inicial apropriado e, portanto, é possível dar a partida no motor de CC sem escova 1 de modo certo e estável.It is observed that, in the time interval D4, the drive signal Lin for the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f is a high level signal; thus, capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is not charged, and furthermore, the potential decreases due to the discharge of the electrical charge caused by an internal leakage current. However, a low voltage side switching element 2b, 2d, 2f cycle (the time interval T in Figure 5) is defined as shorter than the time period in which the capacitor 7b of the power supply charge pump 7 is discharged to an extent that the potential of capacitor 7b is less than the value needed to drive switch 6b of the initialization power supply 6. With this arrangement, it is possible to steadily maintain the potential of capacitor 7b of the source load pump power supply 7 greater than or equal to a predetermined potential. The control described above on and off allows the initialization power supply 6 to certainly operate, and the drive voltage for the high-voltage side switching element 2a, 2c, 2e is thus assured in a stable manner. Through this operation, it is possible to achieve the correct positioning of the rotor 1a of the brushless DC motor 1 and to ensure an appropriate initial torque and, therefore, it is possible to start the brushless DC motor 1 in a certain and stable manner.

É observado que, na Figura 5, o elemento de comutação de lado de baixa tensão de fase U é produzido de modo que tenha o mesmo ciclo ligado e ciclo desligado do ciclo de PWM do lado de alta tensão na fase W; entretanto, o ciclo pode ser definido arbitrariamente como um período de tempo em que a carga elétrica no capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é descarregada.It is observed that, in Figure 5, the switching element of the low voltage side of phase U is produced so that it has the same cycle on and off cycle of the PWM cycle of the high voltage side in phase W; however, the cycle can be arbitrarily defined as a period of time in which the electrical charge on capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is discharged.

Conforme descrito acima, um dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa inclui: motor de CC sem escova 1 que inclui o rotor 1a que tem um imã permanente e o estator 1b; e o inversor 2 que inclui três pares dos dispositivos de comutação conectados paralelamente, em que cada par dos dispositivos de comutação é um elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) e um elemento de comutação de lado de baixa tensão (2b, por exemplo) que são conectados em série, e o inversor 2 recebe uma tensão de CC através de ambas as extremidades dos três pares de dispositivos de comutação conectados paralelamente e emite uma tensão de CA. O dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa inclui adicionalmente: a fonte de alimentação de inicialização 6 que aciona o elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) do inversor 2 e que inclui o capacitor 6c e o comutador 6b; a fonte de alimentação de bomba de carga 7 que aciona o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6; e o corretor de tempo ligado 16 que corrige um período de tempo em que o elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) está em um estado ligado.As described above, a motor drive device of the present exemplary embodiment includes: brushless DC motor 1 that includes rotor 1a having a permanent magnet and stator 1b; and inverter 2 which includes three pairs of switching devices connected in parallel, where each pair of switching devices is a high voltage side switching element (2a, for example) and a low voltage side switching element ( 2b, for example) that are connected in series, and the inverter 2 receives a DC voltage across both ends of the three pairs of switching devices connected in parallel and emits an AC voltage. The motor drive device of the present exemplary embodiment additionally includes: the initialization power supply 6 which drives the high voltage side switching element (2a, for example) of the inverter 2 and which includes capacitor 6c and switch 6b ; the charge pump power supply 7 that drives the switch 6b of the boot power supply 6; and the on-time corrector 16 which corrects a period of time in which the high voltage side switching element (2a, for example) is in an on state.

No dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado quando o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f do inversor 2 está em um estado desligado. Ademais, quando um fio de bobina arbitrário do estator 1b é energizado para fixar um polo magnético do rotor 1a em uma posição predeterminada no momento de dar a partida no motor de CC sem escova 1, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado desligando-se o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f, do inversor 2, em um estado ligado a uma frequência arbitrária de modo que um período de tempo em que elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f que está em um estado ligado não seja maior do que um predeterminado. Juntamente com essa operação, no dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa, o corretor de tempo ligado 16 corrige um período de tempo em que o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e está em um estado ligado. Visto que o período de tempo em que os elementos de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e está em um estado ligado é corrigido, é possível reduzir a redução na corrente de motor no momento do controle de posicionamento ao dar a partida no motor e no momento do acionamento de baixa velocidade, causada pelo fato de que o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f entra em um estado desligado.In the motor drive device of the present exemplary embodiment, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged when the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f of the inverter 2 is in an off state. Furthermore, when an arbitrary coil wire from stator 1b is energized to fix a magnetic pole of rotor 1a in a predetermined position when starting the brushless DC motor 1, capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is loaded by turning off the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f, of the inverter 2, in a state connected to an arbitrary frequency so that a period of time in which the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f which is in a bound state is not greater than a predetermined one. Along with this operation, in the motor drive device of the present exemplary embodiment, the connected time corrector 16 corrects a period of time in which the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e is in a connected state. Since the time period in which the high voltage side switching elements 2a, 2c, 2e is in an on state is corrected, it is possible to reduce the reduction in motor current at the time of positioning control when starting the motor and at the time of the low speed drive, caused by the fact that the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f goes into an off state.

Com a configuração descrita acima, o capacitor 7b de fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado com uma carga elétrica suficiente e pode, então, manter uma tensão predeterminada mesmo em um momento de controle de posicionamento em que um fio de bobina predeterminado é energizado por um determinado período de tempo para fixar a posição do polo magnético de motor de CC sem escova 1 e mesmo no momento da operação de motor de CC sem escova 1 logo após a partida. Ademais, visto que a corrente de posicionamento pode ser assegurada, o rotor 1a do motor de CC sem escova 1 pode ser certamente posicionado e um torque inicial predeterminado pode ser assegurado. Dessa forma, uma partida assegurada do motor de CC sem escova 1 pode ser alcançado.With the configuration described above, the charge pump power supply capacitor 7b is charged with a sufficient electrical charge and can then maintain a predetermined voltage even in a position control moment when a predetermined coil wire is energized for a certain period of time to fix the position of the magnetic pole of brushless DC motor 1 and even at the time of operation of brushless DC motor 1 right after starting. Furthermore, since the positioning current can be ensured, the rotor 1a of the brushless DC motor 1 can certainly be positioned and a predetermined initial torque can be ensured. In this way, a guaranteed start of the brushless DC motor 1 can be achieved.

Ademais, no caso de um MOSFET que pode comutar em alta velocidade é usada como o díodo 6a usado no circuito de inicialização, o mesmo pode ser configurado para que uma porta do MOSFET seja acionada carregando-se a fonte de alimentação de bomba de carga 7 que está em sincronia com o sinal de acionamento para o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f. Com essa configuração, é possível usar um elemento de um chip em que o circuito de inicialização e o dispositivo de comutação do acionador (acionador de elemento de lado de alta tensão 4 e o acionador de elemento de lado de baixa tensão 5) do inversor 2 são construído em um circuito integrado e essa configuração, portanto, possibilita a redução nos diversos componentes, redução de tamanho e redução de custo do circuito.In addition, in the case of a MOSFET that can switch at high speed, it is used as diode 6a used in the initialization circuit, it can be configured so that a MOSFET port is activated by loading the load pump power supply 7 which is in sync with the drive signal for the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f. With this configuration, it is possible to use an element of a chip in which the initialization circuit and the switching device of the driver (high voltage side element driver 4 and the low voltage side element driver 5) of the inverter 2 they are built in an integrated circuit and this configuration, therefore, allows the reduction in the various components, size reduction and cost reduction of the circuit.

Conforme descrito acima, um dispositivo de acionamento de motor da primeira modalidade exemplificativa do presente dispositivo inclui: o motor de CC sem escova 1 que inclui o rotor 1a que tem um imã permanente e o estator 1b; e o inversor 2 que inclui três pares conectados paralelamente de dispositivos de comutação, em que cada par de dispositivos de comutação é umelemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) e um elemento de comutação de lado de baixa tensão (2b, por exemplo) que são conectados em série, e o inversor 2 recebe uma tensão de CC através de ambas as extremidades dos três pares conectados paralelamente dos dispositivos de comutação e emite uma tensão de CA. O dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa inclui adicionalmente: a fonte de alimentação de inicialização 6 que aciona o elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) do inversor 2 e que inclui o capacitor 6c e o comutador 6b; e a fonte de alimentação de bomba de carga 7 que aciona o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6.As described above, a motor drive device of the first exemplary embodiment of the present device includes: the brushless DC motor 1 which includes rotor 1a having a permanent magnet and stator 1b; and inverter 2 which includes three parallel connected pairs of switching devices, each switching device pair being a high voltage side switching element (2a, for example) and a low voltage side switching element (2b , for example) that are connected in series, and inverter 2 receives a DC voltage across both ends of the three pairs connected in parallel from the switching devices and emits an AC voltage. The motor drive device of the present exemplary embodiment additionally includes: the initialization power supply 6 which drives the high voltage side switching element (2a, for example) of the inverter 2 and which includes capacitor 6c and switch 6b ; and the charge pump power supply 7 that drives the switch 6b of the boot power supply 6.

No dispositivo de acionamento de motor da primeira modalidade exemplificativa do presente dispositivo, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado quando o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f do inversor 2 está em um estado desligado. Ademais, é configurado para que o capacitor 7b de fonte de alimentação de bomba de carga 7 seja carregado ao passo que os períodos de tempo de um estado ligado e um estado desligado de elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f são controlados de modo que um período de tempo em que o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f estiver ligado não seja maior do que um período de tempo predeterminado. Com essa configuração, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado com uma carga elétrica em uma base regular, e a tensão da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é mantida de modo estável a uma tensão predeterminada . Dessa forma, o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6 pode certamente ser ligado. Portanto, o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e do inversor 2 pode ser certamente acionado. Dessa forma, o motor de CC sem escova 1 pode ser acionado de modo estável.In the motor drive device of the first exemplary embodiment of the present device, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged when the low-voltage side switching element 2b, 2d, 2f of the inverter 2 is in a state off. In addition, it is configured so that the charge pump power supply capacitor 7b is charged while the time periods of a low state switching element on and off state 2b, 2d, 2f are controlled so that a period of time in which the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f is connected is not greater than a predetermined period of time. With this configuration, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged with an electrical charge on a regular basis, and the voltage of the charge pump power supply 7 is kept stable at a predetermined voltage. In this way, the switch 6b of the boot power supply 6 can certainly be connected. Therefore, the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e of inverter 2 can certainly be actuated. In this way, the brushless DC motor 1 can be driven in a stable manner.

Ademais, no dispositivo de acionamento de motor da primeira modalidade exemplificativa do presente dispositivo, quando uma posição de rotação do rotor 1a é fixada em uma posição predeterminada no momento de dar a partida no motor de CC sem escova 1 energizando-se um fio de bobina arbitrário do estator 1b, o controle é produzido de modo a carregar o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 através do desligamento, a uma frequência arbitrária, do elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f do inversor 2 em um estado ligado. Através dessa operação, mesmo no momento de posicionamento do rotor 1a, em que o mesmo fio de bobina deve ser mantido energizado por um tempo relativamente longo, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado com uma quantidade suficiente de carga elétrica, por meio da qual a fonte de alimentação de bomba de carga 7 pode reter uma tensão predeterminada. Portanto, o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6 é certamente ligado. Dessa forma, o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e do inversor 2 pode ser certamente acionado, e pode ser dada a partida no motor de CC sem escova 1 de modo estável.In addition, in the motor drive device of the first exemplary embodiment of the present device, when a rotor rotation position 1a is fixed in a predetermined position when starting the brushless DC motor 1 by energizing a coil wire control of the stator 1b, the control is produced in order to charge the capacitor 7b of the load pump power supply 7 by disconnecting, at an arbitrary frequency, the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f of the inverter 2 in a connected state. Through this operation, even when rotor 1a is positioned, where the same coil wire must be kept energized for a relatively long time, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged with a sufficient amount of charge electrical, by means of which the charge pump power supply 7 can retain a predetermined voltage. Therefore, switch 6b of boot power supply 6 is certainly turned on. In this way, the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e of the inverter 2 can certainly be actuated, and the brushless DC motor 1 can be started in a stable manner.

Ademais, um dispositivo de acionamento de motor da segunda modalidade exemplificativa do presente dispositivo inclui : o motor de CC sem escova 1 que inclui o rotor 1a que tem um imã permanente e o estator 1b; e o inversor 2 que inclui três pares conectados paralelamente de dispositivos de comutação, em que cada par de dispositivos de comutação é um elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) e um elemento de comutação de lado de baixa tensão (2b, por exemplo) que são conectados em série, e o inversor 2 recebe uma tensão de CC através de ambas as extremidades dos três pares conectados paralelamente dos dispositivos de comutação e emite uma tensão de CA. O dispositivo de acionamento de motor da presente modalidade exemplificativa inclui adicionalmente: a fonte de alimentação de inicialização 6 que aciona o elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) do inversor 2 e que inclui o capacitor 6c e o comutador 6b; a fonte de alimentação de bomba de carga 7 que aciona o comutador 6b da fonte de alimentação de inicialização 6; e o corretor de tempo ligado 16 que corrige um período de tempo em que o elemento de comutação de lado de alta tensão (2a, por exemplo) está em um estado ligado. O capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado quando o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f do inversor 2 está em um estado desligado. Ademais, quando um fio de bobina arbitrário do estator 1b é energizado para fixar um polo magnético do rotor 1a em uma posição predeterminada no momento da partida no motor de CC sem escova 1, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado desligando-se o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f em um estado ligado a uma frequência arbitrária de modo que um período de tempo em que o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f do inversor 2 estiver ligado não seja maior do que um predeterminado. Ademais, o corretor de tempo ligado 16 corrige um período de tempo em que o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e está ligado.In addition, a motor drive device of the second exemplary embodiment of the present device includes: the brushless DC motor 1 which includes rotor 1a which has a permanent magnet and stator 1b; and inverter 2 which includes three parallel connected pairs of switching devices, each switching device pair being a high voltage side switching element (2a, for example) and a low voltage side switching element ( 2b, for example) that are connected in series, and the inverter 2 receives a DC voltage across both ends of the three pairs connected in parallel from the switching devices and emits an AC voltage. The motor drive device of the present exemplary embodiment additionally includes: the initialization power supply 6 which drives the high voltage side switching element (2a, for example) of the inverter 2 and which includes capacitor 6c and switch 6b ; the charge pump power supply 7 that drives the switch 6b of the boot power supply 6; and the on-time corrector 16 which corrects a period of time in which the high voltage side switching element (2a, for example) is in an on state. The capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged when the low-voltage side switching element 2b, 2d, 2f of the inverter 2 is in an off state. Furthermore, when an arbitrary coil wire from stator 1b is energized to fix a magnetic pole of the rotor 1a in a predetermined position at the start on the brushless DC motor 1, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged by turning off the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f in a state connected to an arbitrary frequency so that a period of time in which the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f does inverter 2 is connected is not greater than a predetermined one. In addition, the on-time timer 16 corrects a period of time when the high-voltage side switching element 2a, 2c, 2e is on.

Com a disposição descrita acima, o capacitor 7b da fonte de alimentação de bomba de carga 7 é carregado com uma carga elétrica suficiente e pode, assim, manter uma tensão predeterminada mesmo em u momento de controle de posicionamento em que um fio de bobina predeterminado é energizado por um determinado período de tempo para fixar a posição do polo magnético do motor de CC sem escova 1. Além disso, é possível reduzir a redução, em uma corrente de posicionamento, causada pelo fato de que o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f entra em um estado desligado, corrigindo-se o período de tempo em que o elemento de comutação de lado de alta tensão 2a, 2c, 2e fica em um estado ligado. Dessa forma, é possível fixar certamente o rotor 1a do motor de CC sem escova 1 em uma posição predeterminada, de modo que uma partida segura no motor de CC sem escova 1 possa ser alcançada.With the arrangement described above, the capacitor 7b of the charge pump power supply 7 is charged with a sufficient electrical charge and can thus maintain a predetermined voltage even at a positioning control moment when a predetermined coil wire is energized for a certain period of time to fix the position of the magnetic pole of the brushless DC motor 1. In addition, it is possible to reduce the reduction, in a positioning current, caused by the fact that the low-side switching element voltage 2b, 2d, 2f goes into an off state, correcting the period of time when the high voltage side switching element 2a, 2c, 2e is in an on state. In this way, it is certainly possible to fix the rotor 1a of the brushless DC motor 1 in a predetermined position, so that a safe start on the brushless DC motor 1 can be achieved.

Ademais, o dispositivo de acionamento de motor da segunda modalidade exemplificativa do presente dispositivo pode ser configurado de modo que um MOSFET que pode comutar em alta velocidade seja usado como o díodo 6a do circuito de inicialização e que a porta do MOSFET seja acionada através do carregamento da fonte de alimentação de bomba de carga 7 em sincronia com o sinal de acionamento para o elemento de comutação de lado de baixa tensão 2b, 2d, 2f. Nesse caso, é possível usar um elemento semicondutor em que o circuito de inicialização e o dispositivo de comutação do acionador (acionador de elemento de lado de alta tensão 4 e o acionador de elemento de lado de baixa tensão 5) do inversor 2 são construídos em um circuito integrado e essa disposição, portanto, possibilita a redução na quantidade de componentes, a diminuição do tamanho e a redução de custo do circuito.In addition, the motor drive device of the second exemplary embodiment of the present device can be configured so that a MOSFET that can switch at high speed is used as diode 6a of the initialization circuit and that the MOSFET port is activated by charging of the load pump power supply 7 in sync with the drive signal for the low voltage side switching element 2b, 2d, 2f. In this case, it is possible to use a semiconductor element in which the initialization circuit and the switching device of the driver (high voltage side element driver 4 and the low voltage side element driver 5) of the inverter 2 are built in an integrated circuit and this arrangement, therefore, makes it possible to reduce the number of components, decrease the size and reduce the cost of the circuit.

INDUSTRIAL APPLICABILITY

Conforme descrito acima, um dispositivo de acionamento de motor de acordo com o presente dispositivo pode ser aplicado a qualquer aplicação para controlar qualquer aparelho, por exemplo, uma máquina de lavar em que um motor de CC sem escova trifásico seja acionado através do controle de inversor.
MARCAS DE REFERÊNCIA NOS DESENHOS
1 motor de CC sem escova
1a rotor
1b estator
2 inversor
2a elemento de comutação de lado de alta tensão
2b elemento de comutação de lado de baixa tensão
2c elemento de comutação de lado de alta tensão
2d elemento de comutação de lado de baixa tensão
2e elemento de comutação de lado de alta tensão
2f elemento de comutação de lado de baixa tensão
2h díodo
3 circuito de acionamento
4 acionador de elemento de lado de alta tensão
5 acionador de elemento de lado de baixa tensão
6 fonte de alimentação de inicialização
6a díodo
6b comutador
6c capacitor
7 fonte de alimentação de bomba de carga
7a díodo
7b capacitor
7c acionador
10 gerador de sinal de acionamento
11 gerador de forma de onda de acionamento de lado de baixa tensão
12 unidade de definição de tempo desligado de elemento de lado de baixa tensão
13 primeiro temporizador de PWM
14 unidade de instrução de ciclo de comutação
15 unidade de instrução de tensão
16 corretor de tempo ligado
17 segundo temporizador de PWM
18 gerador de forma de onda de acionamento de lado de alta tensão
19 selecionador de fase de saídaAs described above, a motor drive device according to the present device can be applied to any application to control any appliance, for example, a washing machine in which a three-phase brushless DC motor is driven via inverter control. .
REFERENCE MARKS IN THE DRAWINGS
1 brushless DC motor
1st rotor
1b stator
2 inverter
2nd high voltage side switching element
2b low voltage side switching element
2c high voltage side switching element
2d low voltage side switching element
2e high voltage side switching element
2f low voltage side switching element
2h diode
3 drive circuit
4 high voltage side element driver
5 low voltage side element driver
6 boot power supply
6th diode
6b switch
6c capacitor
7 charge pump power supply
7th diode
7b capacitor
7c trigger
10 trigger signal generator
11 low voltage side drive waveform generator
12 low voltage side element off time setting unit
13 first PWM timer
14 switching cycle instruction unit
15 voltage instruction unit
16 on-time broker
17 second PWM timer
18 high voltage side drive waveform generator
19 output phase selector

Claims

Motor drive device comprising: a brushless DC motor (1) that has a rotor (1a) with a permanent magnet and a stator (1b);
an inverter (2) configured to insert a DC voltage and emit an AC voltage through both ends of a circuit that is constructed by three pairs of switching devices (2a - 2f) that are connected to each other in parallel, in that each pair of switching devices (2a - 2f) is constructed by connecting a high voltage side switching element (2a, 2c, 2e) and a low voltage side switching element (2b, 2d, 2f ) in series;
a boot power supply (6) which has a capacitor (6c) and a switch (6b) which are configured to drive the high voltage side switching element (2a, 2c, 2e) of the inverter (2); and
a charge pump power supply (7) configured to trigger the switching of the boot power supply (6), characterized by the fact that the capacitor (7b) of the charge pump power supply (7) is charged when the low voltage side switching element (2b, 2d, 2f) of the inverter (2) is in an off state, and
the capacitor (7b) of the charge pump power supply (7) is charged while time periods of an on and off state of the low voltage side switching element (2b, 2d, 2f) are controlled so that a period of time in which the low voltage side switching element (2b, 2d, 2f) is connected does not exceed a predetermined period of time.

Motor drive device according to claim 1, characterized by the fact that when the brushless DC motor (1) is started, the capacitor (7b) of the charge pump power supply (7) be charged by energizing a stator coil wire (1b) and by disconnecting, at random frequency, the low voltage side switching element (2b, 2d, 2f) in the connected state of the inverter (2).

Motor drive device according to claim 1 or 2, characterized in that it additionally comprises:
an on time corrector (16) configured to correct a time period of an on state of the high voltage side switching element (2a, 2c, 2e) of the inverter (2),
wherein the on-time corrector (16) corrects the on-state time period of the high-voltage side switching element (2a, 2c, 2e) of the inverter (2).

Motor drive device according to claim 1, characterized in that it additionally comprises:
an on time corrector (16) configured to correct a time period of an on state of the high voltage side switching element (2a, 2c, 2e) of the inverter (2), and
wherein the on-time corrector (16) corrects the on-state time period of the high voltage side switching element (2a, 2c, 2e) of the inverter (2), and
when the brushless DC motor (1) is started, the capacitor (7b) of the charge pump power supply (7) is charged by energizing a stator coil wire (1b) and by shutting down , at a random frequency, of the low voltage side switching element (2b, 2d, 2f) in the connected state of the inverter (2).