CN103944483A - 马达控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及马达控制电路，目的在于能够通过温度检测元件准确、并且高效地进行马达控制电路的温度监视。本发明的马达控制电路是控制马达电流的开关元件(35(FET7))与检测马达电流所使用的电流检测元件(43)被串联连接的马达控制电路，在FET(7)与电流检测元件(43)的电连接部位电连接有温度检测元件(52)的一个端子(52s)，该温度检测元件(52)的另一个端子(52e)与温度检测电路(50)电连接。

Description

马达控制电路
技术领域
本发明涉及控制马达电流的开关元件与检测马达电流所使用的电流检测元件被串联连接的马达控制电路。
背景技术
与此相关的马达控制电路记载于专利文献1。
上述马达控制电路是打桩机的马达的驱动所使用的电路，如图6(A)所示，具备FET101。FET101是控制马达电流的开关元件，漏极端子(D)与马达(图示省略)连接，源极端子S与地线E连接。另外，FET101的栅极端子(G)被输入来自控制部(图示省略)的驱动信号。
另外，如图6(A)、图7所示，FET101的源极端子S经由地线E连接有作为温度检测元件的热敏电阻103的一个端子。而且，热敏电阻103的另一个端子与温度检测电路104(参照图6(A))连接。这里，热敏电阻103是电阻根据温度变化而变化的元件，温度检测电路104基于热敏电阻103的端子间所产生的电压来检测温度。因此，热敏电阻103的一个端子一般与地线E连接。
根据上述构成，能够通过上述热敏电阻103检测从FET101的源极端子S经由地线E等导体、以及热敏电阻103的一个端子传导至热敏电阻103的FET101的温度。
专利文献1：日本特开2008-68357号公报
在上述的马达控制电路中检测马达电流的情况下，如图6(B)所示，一般进行使分流电阻105介于FET101的源极端子S与地线E之间。在这样的马达控制电路中，若将热敏电阻103的一个端子与地线E连接，则FET101的温度经由分流电阻105传导至热敏电阻103。因此，存在不能通过热敏电阻103准确地测量FET101的温度的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题点而完成的，本发明欲解决的课题是能够通过温度检测元件准确、并且高效地进行马达控制电路的温度监视。
上述的课题通过各技术方案的发明来解决。
技术方案1的发明是控制马达电流的开关元件与检测马达电流所使用的电流检测元件被串联连接的马达控制电路，其特征在于，在上述开关元件与电流检测元件的电连接部位电连接有温度检测元件的一个端子，将该温度检测元件的另一个端子与温度检测电路电连接。
根据本发明，在开关元件与电流检测元件的电连接部位电连接有温度检测元件的一个端子，该温度检测元件的另一个端子与温度检测电路电连接。因此，能够准确地测量顺着温度检测元件的一个端子传递来的开关元件的温度、或者电流检测元件的温度中较高的温度。因此，能够通过一台温度检测元件高效地进行马达控制电路的温度监视。
这里，温度检测元件的一个端子经由电流检测元件，例如，与地线端子连接，但电流检测元件的电阻与热敏电阻等温度检测元件的电阻相比较很小，因而起因于电流检测元件的电阻的温度检测元件的温度测量误差很小。
根据技术方案2的发明，其特征在于，温度检测元件的一个端子被焊接于在电路基板上形成的铜箔填充图案，在上述铜箔填充图案中宽度最窄的部位的宽度尺寸设定得比上述温度检测元件的端子的宽度尺寸大。
因此，开关元件的热量、以及电流检测元件的热量经由铜箔填充图案传导至温度检测元件，温度测量效率提高。
根据技术方案3的发明，其特征在于，开关元件以及电流检测元件与直流电源连接。
根据技术方案4的发明，其特征在于，开关元件以及电流检测元件与交流电源连接。
技术方案5的发明的特征在于，在从温度检测电路输出的温度信号超过规定值时，以使马达电流为零或者减少的方式来控制开关元件。
因此，能够防止开关元件等的破损。
根据本发明，能够通过温度检测元件准确、并且高效地进行马达控制电路的温度监视。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的马达控制电路的整体框图。
图2是表示上述马达控制电路的温度检测元件的局部的电路图。
图3是表示上述马达控制电路的温度检测元件的局部的电路基板的俯视图。
图4是上述马达控制电路的动作流程图。
图5是本发明的变更例所涉及的马达控制电路的整体框图。
图6是表示以往的马达控制电路的温度检测元件的局部的电路图(A图)(B图)。
图7是以往的马达控制电路的电路基板的俯视图。
附图标记说明
10…马达控制电路
14…电压检测电路
18…操作开关
20…DC无刷马达(马达)
34…旋转控制用开关元件(FET1～6)
35…停止控制用开关元件(FET7)
43…分流电阻(电流检测元件)
52…热敏电阻(温度检测元件)
70…控制部
82s··导体(铜箔填充图案)
94…马达
96…双向晶闸管(开关元件)
97…热敏电阻(温度检测元件)
98…分流电阻(电流检测元件)
具体实施方式
[实施方式1]
以下，基于图1～图5，对本发明的实施方式1所涉及的马达控制电路进行说明。
<马达控制电路10的概要>
马达控制电路10是用于使电动工具的DC无刷马达20(以下，称为马达20)驱动的电路。如图1所示，马达控制电路10具备：电压检测电路14，其检测电池电源12的电压；三相桥式电路30，其控制马达20的旋转；电流检测电路40，其检测马达电流；温度检测电路50；转子位置检测电路60，其检测马达20的转子(图示省略)的旋转位置；以及控制部70，其使上述三相桥式电路30动作。
上述三相桥式电路30由马达20的旋转控制所使用的6台旋转控制用开关元件34、和用于使马达20停止的一台停止控制用开关元件35构成。另外，三相桥式电路30具备三根(U相、V相、W相)输出线31，这些输出线31与设置于马达20的定子(图示省略)的对应的驱动线圈25(U相、V相、W相)连接。
这里，作为三相桥式电路30的旋转控制用开关元件34与停止控制用开关元件35，例如，使用场效应型晶体管(FET)。因此，在以下的说明中，以FET1～6表示旋转控制用开关元件34，以FET7表示停止控制用开关元件35。
电流检测电路40具备与FET7的源极端子S(参照图2)和地线E间电连接的分流电阻43，构成为能够将转换为电压信号的马达电流值传送给控制部70。
如后述，温度检测电路50是用于通过热敏电阻52检测FET7、或者分流电阻43等的温度的电路，构成为能够将温度信号传送给控制部70。
转子位置检测电路60是基于来自在圆周方向以120°间隔配置的马达20的三台磁传感器23的信号来检测转子(图示省略)的旋转位置的电路，构成为能够将上述转子的旋转位置信号传送给控制部70。
控制部70基于来自电动工具的扳动式的操作开关18和转子位置检测电路60的信号来使三相桥式电路30的FET1～6驱动，构成为能够进行马达20的旋转控制。另外，控制部70在电流检测电路40的马达电流信号，或者来自温度检测电路50的温度信号超过了允许值的情况下使三相桥式电路30的FET7进行截止动作，构成为能够使马达20停止。
<温度检测电路50的热敏电阻52的连接>
温度检测电路50的热敏电阻52是利用电阻随温度变化来进行温度的检测的温度检测元件。
如图2(图1的详细图)所示，热敏电阻52的一个端子52s与FET7的源极端子S和电流检测电路40的分流电阻43的电连接部位连接。
另外，热敏电阻52的另一个端子52e与温度检测电路50和基准电阻55的一端连接。而且，基准电阻55的另一端与恒压电源Vcc连接。这里，基准电阻55被设定为与热敏电阻52的电阻值配合的适当的电阻值。
一般来说，热敏电阻52的端子间电压由Vcc×(热敏电阻电阻值)÷(热敏电阻电阻值+基准电阻55)来表示。因此，能够根据热敏电阻52的端子间电压来检测温度。
然而，如上述，热敏电阻52的一个端子52s与FET7的源极端子S和电流检测电路40的分流电阻43的电连接部位连接。即，不是如一般的温度检测电路那样，热敏电阻52的一个端子52s与地线E连接的构成。因此，与热敏电阻52的一个端子52s与地线E连接的情况相比较，温度测量误差产生分流电阻43的电阻值的量。然而，热敏电阻52的电阻值与分流电阻43的电阻值相比足够地大，所以能够忽略温度测量误差(温度约为1℃)。
<马达控制电路10的电路基板80等>
马达控制电路10通过将FET1～7、分流电阻43等各元件通过焊接等与在电气电路基板80(参照图3)的表面形成的导体82电连接而构成。这里，作为电路基板80的导体82，优选使用铜箔填充图案。
例如，如图2、图3所示，对于构成马达控制电路10的电流检测电路40的分流电阻43而言，其一个端子43e与成为地线E的导体82e连接。另外，分流电阻43的另一个端子43s与连接FET7的源极端子S的导体82s连接。并且，FET7的漏极端子D与连接FET4～6的源极端子S的导体82d连接，栅极端子G与导体82f(参照图3)连接。而且，热敏电阻52的一个端子52s与连接FET7的源极端子S和分流电阻43的另一个端子43s的导体82s连接。另外，热敏电阻52的另一个端子52e通过导线84与温度检测电路50连接。
<连接热敏电阻52的一个端子52s的导体82s>
如图3所示，连接热敏电阻52的一端52s的导体82s(铜箔填充图案)由横杆部分和纵杆部分(参照虚线)形成为大致T字形。
导体82s的横杆部分从左侧依次设有前端部A、中间部B、以及基端部C，前端部A形成为宽度最窄。而且，中间部B的宽度尺寸随着接近基端部C侧而逐渐增加，且上述基端部C的宽度尺寸被设定为最大。
并且，导体82s(横杆部分)的前端部A的宽度尺寸被设定为热敏电阻52的端子52s的宽度尺寸的两倍以上，该前端部A连接有热敏电阻52的一个端子52s。另外，沿导体82s(横杆部分)的基端部C的边缘连接有分流电阻43的另一个端子43s。而且，在导体82s的纵杆部分的位置以与分流电阻43相对的方式连接有FET7的源极端子S。
因此，FET7的热量、以及分流电阻43的热量从导体82s(横杆部分)的宽幅的基端部C经由中间部B传导至前端部A，并从该前端部A传导至热敏电阻52的一个端子52s。由此，能够准确地测量顺着热敏电阻52的一个端子52s传递至热敏电阻52的FET7的温度、或者分流电阻43的温度中较高的温度。
即，热敏电阻52相当于本发明的温度检测元件，分流电阻43相当于本发明的电流检测元件，导体82s相当于本发明的铜箔填充图案。
<基于温度检测电路50的马达20的控制动作>
接下来，对基于温度检测电路50的马达20的控制动作进行说明。基于温度检测电路50的马达20的控制基于图4所示的流程图执行。这里，图4所示的流程图的处理基于储存于马达控制电路10的控制部70中的微型计算机的存储器的程序按照每个规定时间反复执行。
首先，若电动工具的操作开关18被操作而驱动马达20，则FET7、或者分流电阻43的温度通过热敏电阻52被检测(参照步骤S101)。而且，判定通过热敏电阻52检测出的温度是超过规定值(阈值)，还是在规定值(阈值)以下(步骤S102)。而且，在上述温度在规定值(阈值)以下的情况下(步骤S102：是)，将FET7保持为导通状态来继续马达20的驱动(步骤S103)。另外，在上述温度超过规定值(阈值)的情况下(步骤S102：否)，使FET7截止来停止马达20(步骤S104)。由此，能够防止FET7、或者分流电阻43的破损。
<本实施方式所涉及的马达控制电路10的优点>
根据本实施方式所涉及的马达控制电路10，在FET7与分流电阻43的电连接部位电连接有热敏电阻52的一个端子52s，该热敏电阻52的另一个端子52e与温度检测电路50电连接。因此，能够准确地测量顺着热敏电阻52的一个端子52s传递来的FET7的温度、或者分流电阻43的温度中较高的温度。因此，能够通过一台热敏电阻52高效地进行马达控制电路10的温度监视。
这里，热敏电阻52的一个端子52s经由分流电阻43与地线端子E连接，但分流电阻43的电阻与热敏电阻52的电阻相比较很小，所以起因于分流电阻43的电阻的热敏电阻52的温度测量误差很小。
另外，FET7的热量、以及分流电阻43的热量从导体82s(铜箔填充图案)的宽幅的基端部C经由中间部B传导至窄幅的前端部A，并从该前端部A传导至热敏电阻52。因此，将FET7等的热量高效地集中于导体82s的前端部A、以及热敏电阻52的端子52s，温度测量效率提高。
<变更例>
这里，本发明并不限定于上述实施方式，不脱离本发明的主旨的范围内的变更是可能的。例如，在本实施方式中，作为温度检测元件例示了热敏电阻52。然而，也能够使用正向电压取决于温度的二极管作为温度检测元件。
另外，在本实施方式中，作为开关元件例示了FET，但也能够使用功率晶体管等代替FET。
另外，在本实施方式中，对DC无刷马达20的马达控制电路10进行了说明，但如图5所示，本发明也能够应用于通过交流电源91驱动的马达控制电路90。
即，在马达控制电路90中，串联连接有电源开关92、马达94、双向晶闸管96、以及分流电阻98。而且，在双向晶闸管96与分流电阻98的电连接部位电连接有热敏电阻97的一个端子97s。另外，热敏电阻97的另一个端子97e与内置于控制部99的温度检测电路(图示省略)连接。由此，能够准确地测量顺着热敏电阻97的一个端子97s传递来的双向晶闸管96的温度、或者分流电阻98的温度中较高的温度。因此，能够通过一台热敏电阻97高效地进行马达控制电路90的温度监视。
这里，示出了在马达控制电路90中使用双向晶闸管96的例子，但能够使用晶闸管、IGBT、MOS-FET等代替双向晶闸管96。
另外，在本实施方式中，示出了在通过热敏电阻52检测出的温度超过规定值(阈值)的情况使FET7截止来停止马达20的例子。然而，也能够不使马达20停止，而以使马达电流减少的方式进行控制。
另外，也能够代替FET7而使用双向晶闸管96、IGBT、功率晶体管进行相同的控制。

Claims (5)

1.一种马达控制电路，是控制马达电流的开关元件与检测马达电流所使用的电流检测元件串联连接的马达控制电路，其特征在于，
在所述开关元件与电流检测元件的电连接部位电连接有温度检测元件的一个端子，将该温度检测元件的另一个端子与温度检测电路电连接。
2.根据权利要求1所述的马达控制电路，其特征在于，
所述温度检测元件的一个端子被焊接于形成在电路基板上的铜箔填充图案，
在所述铜箔填充图案中宽度最窄的部位的宽度尺寸被设定得比所述温度检测元件的端子的宽度尺寸大。
3.根据权利要求1或者权利要求2的任意一个所述的马达控制电路，其特征在于，
所述开关元件以及电流检测元件与直流电源连接。
4.根据权利要求1或者权利要求2的任意一项所述的马达控制电路，其特征在于，
所述开关元件以及电流检测元件与交流电源连接。
5.根据权利要求1～权利要求4中任意一项所述的马达控制电路，其特征在于，
从所述温度检测电路输出的温度信号超过规定值时，以使马达电流为零、或者使马达电流为零减少的方式来控制所述开关元件。
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