CN103580585B - 马达驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种马达驱动装置。本发明的目的在于提供一种针对与马达转速的指示相关的输入装置的接口简化了结构的马达驱动装置。在根据速度指令（S2）变更马达（2）的转速的马达驱动装置（21）中，经由使输入输出之间绝缘并在输入输出之间传达速度指令（S2）的信号绝缘部（22）输入速度指令（S2）。

Description

马达驱动装置

技术领域

本发明涉及一种在冷冻橱窗或者冰箱等中，用于使冷气强制循环的风扇马达等马达驱动装置。

背景技术

以往，在冷冻橱窗或者冰箱等中的使冷气强制循环的风扇马达中，优选保持固定的转速或者根据箱内状况来切换转速，并且根据事前设置的程序使转速发生变化，通过马达驱动装置来进行这种转速的控制。从省电、容易控制等观点来看，这种马达驱动装置的驱动对象大多使用无刷马达。在这种情况下，马达驱动装置的整流电路、向无刷马达提供驱动电流的驱动电路等一部分结构容纳于马达壳体内。

并且近年来，在便利店或者超市中，要求集中管理多台陈列橱窗，或者分别管理陈列橱窗。因此期待能够分别控制设置于各陈列橱窗的风扇马达的转速，因此在马达驱动装置中，设置有能够从外部控制转速的接口。

图6是将具有能够从外部控制转速的接口的马达驱动装置与驱动对象一起示出的模块图。该马达驱动装置1的驱动对象为由三相无刷马达构成的风扇马达2。在该马达驱动装置1中，经由噪声滤波器4和电抗器5输入交流(AC)100V或者交流(AC)200V的商用电源3，通过整流电路6进行整流，由此，生成140V或者280V的直流电源。并且7为平滑电容器。马达驱动装置1在为开关式电源的调节器8中，由通过整流电路6生成的直流电源生成用于工作的电源。

并且，在马达驱动装置1中，将基于脉宽调制信号的速度指令从输入装置10输入到驱动器11，并且，获取设置于风扇马达2的霍尔元件10A、10B、10C的输出信号。驱动器11以通过霍尔元件10A～10C的输出信号所掌握的当前的转速为由速度指令所指示的转速的方式生成并输出驱动信号。电源块12根据从驱动器11输出的驱动信号，将风扇马达2的各相U、V、W与通过整流电路6输出的直流电源连接。由此在马达驱动装置1中，以根据速度指令的转速旋转驱动风扇马达2。另外马达驱动装置1通过由电阻器形成的电流检测元件13的端子电压在驱动器11检测以这样的方式驱动的风扇马达2的驱动电流，并以该驱动电流不超过固定基准值的方式，根据霍尔元件10A～10C的输出信号控制由电源块12进行驱动的时机。另外，在图6所示的结构中，整流电路6、平滑电容器7、调节器8、霍尔元件10A、10B、10C、驱动器11、电源块12以及电流检测元件13容纳于马达壳体。

然而，在如上述那样设置能够从外部控制转速的接口的情况下，与该接口相关的输入装置10需要满足和风扇马达所要求的安全基准相同的安全基准。更具体地说，由于风扇马达的驱动系与商用电源连接，因此需要满足使用商用电源时的UL等安全基准。在不采取任何方法的情况下，与速度的控制相关的输入装置10也需要满足该安全基准，针对触电、雷电冲击、噪声等也需要考虑很多对策，其结果是，存在结构变得复杂的问题。

发明内容

本发明是考虑了以上问题点而进行的发明，与以往相比、目的是将与速度控制的接口相关的输入装置的结构简化。

为了达成这个目的，本发明的发明人根据从主体装置将输出速度指令的结构电绝缘的构想，完成了本发明。

也就是说，本发明优选的实施方式所涉及的马达驱动装置采用以下结构：在根据从输入装置输出的速度指令变更马达的转速的马达驱动装置中，经由将输入输出之间绝缘并在输入输出之间传达所述速度指令的信号绝缘部输入所述速度指令。

根据本发明，输入速度指示的输入装置能够以不必满足商用电源所要求的安全基准而只要满足更加宽松的安全基准的方式构成。由此与以往相比，能够进一步简化结构。

在本发明所涉及的马达驱动装置中，通过将光电耦合器作为信号绝缘部，能够确保充分的频带而传送速度指令，并且能够适用于各种形式的速度指令传送。并且，若以脉冲宽度根据指示所涉及的马达的转速而变化的脉宽调制信号作为速度指令的话，则在更为具体的结构中，与以往相比，能够进一步简化结构。

并且，将所述输入装置构成为具有基准信号产生电路和第一比较电路，所述基准信号产生电路生成作为脉宽调制信号的生成基准的基准信号，所述第一比较电路将指示转速的速度指令电压与所述基准信号进行比较并生成脉宽调制信号。并且，能够将所述基准信号设为在固定频率下信号电平发生变化的充放电波形的信号，即信号电平上升时的信号电平变化比信号电平下降时急剧的信号。由此，在脉宽调制信号中，在上升沿以及下降沿中的一方侧中，在保持大致固定的时机的状态下，能够通过另一方边缘的时机的变更而生成脉宽调制信号。

并且，如果将所述基准信号产生电路作为通过将电容器的端子电压输入到输入端的第二比较电路的输出来控制所述电容器的充放电并生成所述基准信号的结构，将所述输入装置作为将第二比较电路的电源分压而生成速度指令电压的结构的话，则能够以不受电源电压的变动产生的影响的方式生成脉宽调制信号。

参照附图对以下本发明优选的实施方式进行的详细描述可以让本发明的上述实施方式以及其他特征、要素、方法、效果以及特性更加明确。

附图说明

根据以下参照附图所记述的详细说明可以更好的理解本发明。另外，附图用于例示，并不限定本发明。

图1是本发明的第一实施方式所涉及的马达驱动装置的模块图。

图2是示出图1的马达驱动装置的输入装置的连接图。

图3是用于说明基准信号的信号波形图。

图4是用于说明脉宽调制信号的信号波形图。

图5是示出速度指令电压与脉宽调制信号之间的关系的信号波形图。

图6是示出以往的马达驱动装置的模块图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施例。

1.第一实施方式

图1是将本发明的第一实施方式所涉及的马达驱动装置与前述图6对比示出的模块图。在该马达驱动装置21中，在驱动器11的前段设置有信号绝缘部22。并且在与速度指令相关的输入装置23设置有通过为二级电源的例如干电池工作，并且与信号绝缘部22相关的结构。这里，信号绝缘部22为在确保输入装置23与主体装置之间充分绝缘后，将速度指令从输入装置23传达到主体装置的结构，例如由光电耦合器构成。除了该信号绝缘部22以及关联结构不同之外，该实施方式的马达驱动装置21构成为与图6中说明的马达驱动装置1相同。通过与该信号绝缘部22相关的结构，在马达驱动装置21中，关于指示马达的转速的接口，与速度的指示输入相关的输入装置23能够不必满足商用电源所要求的安全基准，而以只满足更加宽松的安全基准的方式构成，由此，与以往相比，能够进一步简化结构。

图2是示出与该输入装置23相关的结构的模块图。输入装置23通过基准信号产生电路25生成在脉宽调制信号的生成中所必须的基准信号S1。这里，基准信号S1虽然能够应用信号电平根据固定频率发生变化的三角波、锯齿状波等信号，但是在该实施方式中，应用与下降时的时间常数相比，上升时的时间常数格外小的充放电波形。

具体地说，在基准信号产生电路25中，比较电路U2的输出端通过电阻R5和电容器C1的串联电路接地。由将阳极作为电容器C1侧端的二极管D1和电阻R6形成的串联电路与电阻R5并联连接。由此，若比较电路U2的输出端上升，则基准信号产生电路25以由电阻R5和电阻R6组成的并联电路的较小的时间常数，提高电容器C1的端子电压。与此相反，若比较电路U2的输出端下降，则以只由电阻R5组成的电路的时间常数，即比上升时大的时间常数降低电容器C1的端子电压。

电容器C1的端子电压被输入到比较电路U2的反相输入端，若电容器C1的端子电压上升到非反相输入端的端子电压以上的话，则比较电路U2的输出端电压下降。由于该比较电路U2的输出端电压下降，电容器C1的端子电压逐渐下降，若电容器C1的端子电压下降到比非反相输入端的端子电压低，则比较电路U2的输出端电压上升，电容器C1的端子电压上升。这里，通过由电阻R3和电阻R4组成的串联电路将电源电压VCC1分压的基准电压被输入到比较电路U2的非反相输入端。该非反相输入端通过由电阻R1与电阻R2组成的串联电路与电源电压VCC1连接，比较电路U2的输出端与该由电阻R1和电阻R2组成的串联电路的连接中点连接。由此比较电路U2在提高输出端的情况下和在降低输出端的情况下，切换非反相输入端的端子电压，确保滞后特性。

图3是示出电容器C1的端子电压S1与非反相输入端的电压V1之间的关系的信号波形图。这里若将电阻R3、电阻R4的电阻值分别设置为R3、R4，将电阻R1与电阻R4的并联电阻值设置为R14，将电阻R1与电阻R3的并联电阻值设置为R13，则在比较电路U2的输出端下降的情况下，非反相输入端的电压V1变为ＶＣＣ1×｛Ｒ14／（Ｒ14＋Ｒ3）｝，与此相对，若比较电路U2的输出端上升，则非反相输出端的电压V1变为ＶＣＣ1×｛Ｒ4／（Ｒ4＋Ｒ13）｝，由此，能够确保滞后特性而生成充放电波形S1。

输入装置23将以这种方式生成的电容器C1的端子电压S1作为基准信号S1输入到下一段的比较电路U1的反相输入端。并且，将速度指令电压V2通过由电阻R7与电阻R8形成的分压电路分压并输入到比较电路U1的非反相输入端。另外，在本实施方式中，速度指令电压V2通过下述方式来生成：通过被使用者进行变更操作的可变电阻对与基准信号产生电路25的充放电控制相关的电源VCC1进行分压。由此能够以精确追踪基准信号产生电路25的电源VCC1的电压变动的方式生成。由此，如图4所示，输入装置23生成频率固定且脉冲宽度根据速度指令电压V2的变化而变化的脉宽调制信号V3。

信号绝缘部22将设置于光电耦合部U3的发光二极管通过电阻R9与电源VCC1连接的同时，将发光二极管的阳极与比较电路U1的输出端连接，并且将光电耦合部U3的受光部侧输出作为速度指令来输出。图5是示出从该光电耦合部U3输出的脉宽调制信号S2与速度指令电压V2之间的关系的图。根据该图5，即使在通过光电耦合部U3实现绝缘的情况下，也能够没有丝毫问题地输出由脉宽调制信号产生的速度指令。

根据本实施方式，在通过信号绝缘部22确保输入装置与主体装置之间充分的绝缘状态之后，由于将速度指令从输入装置传达到主体装置，因此输入速度的指示的输入装置不必满足商用电源所要求的安全基准，而能够以只满足更加宽松的安全基准的方式构成，由此与以往相比，能够进一步简化结构。

并且，通过由光电耦合器U3构成信号绝缘部22，能够确保信号绝缘部22具有充分的频带，由此，能够广泛适用于各种形式的速度指令传送。

并且，由于速度指令为脉冲宽度根据马达的转速而发生变化的脉宽调制信号，因此与以往相比，能够进一步简化结构。此时，生成这样的基准信号：该基准信号基于信号电平上升时的信号电平变化比信号电平下降时的信号电平变化急剧的充放电波形。由于通过该基准信号生成脉宽调制信号，所以在上升边以及下降边中的一侧，能够在时机大致保持固定的状态下，通过另一侧边缘的时机的变更而生成脉宽调制信号。因此，在通过脉宽调制信号控制马达速度的一侧中，能够只通过另一侧的时机控制马达的速度，因此能够将结构简化。

并且，通过基于比较电路U2的充放电控制而生成该基准信号，由于通过可变电阻将与该比较电路U2的充放电控制相关的电源VCC1分压而生成速度指令电压，所以能够以高精度地跟踪电源VCC1的电压变动的方式生成速度指令电压，由此，即使在基准信号S1的振幅因电源VCC1的电压变动而发生变动的情况下，基于脉宽调制信号的速度指令S2也能够不受电源电压变动的影响，并且能够更加高精度地控制风扇马达2的转速。

2.其他实施方式

以上，详细说明了本发明的实施方式所优选的具体结构，但是在不超过本发明的主旨的范围内，上述实施方式的结构可以进行各种变更。例如，在上述实施方式中，描述了由光电耦合器构成信号绝缘部的情况，但是本发明并不限于这种方式，例如也可由绝缘变压器等构成信号绝缘部。

并且，在上述实施形态中，描述了通过脉宽调制信号来传达速度指令的情况，但是本发明并不限定于此，可广泛适用于例如通过频率调制信号等来传达速度指令等，通过多种信号来传达速度指令的情况。

并且，在上述实施方式中，描述了驱动由三相无刷马达构成的风扇马达的情况，但是本发明并不限定于此，能够广泛适用于驱动各种马达的情况。

Claims (3)

1.一种根据从输入装置输出的速度指令变更马达的转速的马达驱动装置，其特征在于，

经由使输入输出之间绝缘并在输入输出之间传达所述速度指令的信号绝缘部输入所述速度指令，

所述速度指令为脉冲宽度根据指示所涉及的马达的转速而发生变化的脉宽调制信号，

所述输入装置具有基准信号产生电路和第一比较电路，所述基准信号产生电路生成作为脉宽调制信号的生成基准的基准信号，所述第一比较电路通过对指示转速的速度指令电压和所述基准信号进行比较并输出比较结果而生成脉宽调制信号，

在所述基准信号产生电路中，第二比较电路的输出端通过第一电阻和电容器的串联电路接地，由将阳极作为所述电容器侧端的二极管和第二电阻形成的串联电路与所述第一电阻并联连接，

所述基准信号为在固定频率下信号电平发生变化的充放电波形的信号，信号电平上升时的信号电平变化比信号电平下降时的信号电平变化急剧。

2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，

所述信号绝缘部为光电耦合器。

3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，

所述基准信号产生电路通过将电容器的端子电压输入到输入端的第二比较电路的输出，控制所述电容器的充放电并生成所述基准信号，

所述输入装置将所述第二比较电路的电源分压而生成所述速度指令电压。