JP2004015946A - Motor drive circuit arrangement for laundry instrument - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯に関連した運転動作を行なうランドリー機器のモータを駆動するためのモータ駆動回路装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、洗濯機などのランドリー機器に使用されるモータを駆動するインバータ回路は、回路の信頼性向上やコストの圧縮、又は、回路を小型化して配置の自由度を向上させる目的で、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子を複数個一体化してなるモジュール:IPM(Integrated Power Module)として構成されたものが一般に用いられている。
【0003】
そして、現在のモータ駆動制御は、モータの電流(トルク)を直接制御することができないため制御精度の向上に限界があるという問題がある。また、駆動制御に、モータを構成するロータの回転位置を検出するためにホールセンサを必要とすることでコストアップしたり、その取付けを行なうことで構造的な自由度が制約されてしまう。更に、ホールセンサを複数個取り付けたとしても、詳細な位置情報を得る事が困難であるため高速な制御応答性が得られない、といったような問題があった。
【0004】
このような問題を解決する技術として、インバータ回路の駆動制御にベクトル制御を導入することが例えば、特願2002−27691などで提案されている。図9は、特願2002−27691に記載されているものと等価な構成を概略的に示すものである。インバータ回路1は、6個のIGBT(スイッチング素子)2a〜2fを三相ブリッジ接続して上述のようにIPM13として構成されており、各IGBT2a〜2fのコレクタ−エミッタ間には、フライホイールダイオード3a〜3fが接続されている。
【0005】
下アーム側のIGBT2d〜2fのエミッタは、シャント抵抗4u,4v,4wを介してグランドに接続されている。また、両者の共通接続点は、増幅回路5を介して制御回路6に接続されている。
【0006】
増幅回路5はオペアンプなどを含んで構成されており、シャント抵抗4u〜4wの端子電圧を増幅すると共にその増幅信号の出力範囲が正側に収まるように(例えば、0〜+5V)バイアスを与える。また、比較回路7は、インバータ回路1の上下アームが短絡した場合に回路の破壊を防止するために過電流検出を行うものである。
【0007】
また、インバータ回路1には、100Vの交流電源8を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路9及び直列接続された2個のコンデンサ10a,10bにより倍電圧全波整流した約280Vの直流電圧が印加されるようになっている。そして、インバータ回路1の出力端子は、モータ11の各相巻線11u,11v,11wに接続されている。
【0008】
制御回路6は、増幅回路5を介して得られるモータ11の巻線11u〜11wに流れる電流Iu〜Iwを検出し、その電流値に基づいて2次側の回転磁界の位相θ及び回転角速度ωを推定すると共に、三相電流を直交座標変換及びdq(direct−quadrature)座標変換することで励磁電流成分Id,トルク電流成分Iqを得る。
【0009】
そして、制御回路6は、外部より速度指令が与えられると、推定した位相θ及び回転角速度ω並びに電流成分Id,Iqに基づいて、電流指令Idref,Iqrefを生成し、それを電圧指令Vd,Vqに変換すると直交座標変換及び三相座標変換を行なう。最終的には、駆動信号がPWM信号として生成され、ゲートドライバ12を介してモータ11の巻線11u〜11wに出力される。
【0010】
斯様に構成されたセンサレス方式のベクトル制御によれば、q軸電流成分によってモータのトルクを直接制御することができるため高精度の制御を高速で行うことができ、洗濯機の振動や騒音を低減することができる。
【0011】
しかしながら、IPM13として構成されるインバータ回路1に外付けされるシャント抵抗4u〜4wには大電流が流れるため、そのサイズをある程度大きくせざるを得ない。また、放熱を効率的に行なうため抵抗外部にセメントがコーティングされることもあり、回路基板に大きなスペースを占有することになりコストアップの要因となってしまう。
また、最近の洗濯機においては、筐体をできるだけコンパクトにすると共に洗濯容量は増大させたいという厳しい要求がある。従って、制御回路用の基板といえども、サイズを極力小さくすることが望ましい。
【0012】
更に、回路基板には一般に片面基板が用いられているが、上述のようにシャント抵抗4には大電流が流れるため、シャント抵抗4のリードが挿入される部分には電流対策としてはとめ処理などを施す必要があり、作業工数が増加するといった問題がある。
【0013】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シャント抵抗により検出される相電流に基づいてベクトル制御を行う場合に、回路基板に必要とされる面積を削減すると共に、作業工数の増加を抑制することができるランドリー機器のモータ駆動回路装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載のランドリー機器のモータ駆動回路装置は、洗濯に関連した運転動作を行なうランドリー機器のモータを駆動するものにおいて、
前記モータの各相巻線に交流電源を印加するインバータ回路と、
このインバータ回路を構成する下アーム側のスイッチング素子とグランドとの間に配置され、前記モータをベクトル制御することを目的として当該モータの相電流を検出するためのシャント抵抗とを備え、
前記インバータ回路を構成するスイッチング素子と前記シャント抵抗とは、1つのパッケージ内に収められるIC(Integrated Circuit)として構成されていることを特徴とする。
【0015】
即ち、複数のスイッチング素子をパッケージ内に収めてなるICは、回路素子が配置される基板や、モールド材料などが大きな熱容量を有している。また、斯様なICでは、スイッチング素子の放熱効率を向上させるため、パッケージの外部にヒートシンクなどの放熱機構を付加するのが通常であるから、トータルでの熱容量はかなり大きくなっている。
【0016】
従って、この構成にシャント抵抗をも加えれば、シャント抵抗の放熱についてもその放熱機構を利用することができるため、シャント抵抗のサイズを小さくすることが可能である。そして、シャント抵抗の実装に関する密度を高めて更に小型化を図ることができ、加えてその実装作業が不要となるので組立てを容易に行なうことができる。
【0017】
この場合、請求項2に記載したように、ICを、シャント抵抗に発生する電圧を増幅するための増幅回路をもパッケージ内に収めて構成すると良い。斯様に構成すれば、実装密度を更に向上させることができる。
【0018】
この場合、請求項3に記載したように、増幅回路を、スルーレイトが0.5V/μ秒以上のオペアンプを用いて構成すると良い。即ち、ランドリー機器は、一般家庭の屋内に設置されることが多いため、インバータ回路のスイッチング周波数が耳障りな雑音となることを回避する目的で、当該周波数が例えば15kHz以上に設定されることが多い。これは、例えばエアコンの場合はスイッチング周波数が3〜5kHzであることに比較するとかなり高い周波数である。
従って、それに応じて、シャント抵抗により検出される電流パルスも高速化することになるので、スルーレイトが0.5V/μ秒以上のオペアンプを用いて増幅回路を構成すれば、電流検出に十分対応することができる。
【0019】
また、以上の場合において、請求項4に記載したように、ICを、スイッチング素子を駆動するためのドライバをもパッケージ内に収めて構成すると良い。斯様に構成すれば、実装密度をより一層向上させることができる。
【0020】
加えて、請求項5に記載したように、シャント抵抗の抵抗値を、20mΩから120mΩの間に設定することが好ましい。即ち、ランドリー機器に使用されるモータの回転制御範囲は一般にかなり広いため、モータに流れる相電流のダイナミックレンジも広くなる。すると、モータが低速回転して電流値が小さくなった場合のS/N比が十分に確保されるか否かが問題となる。そこで、シャント抵抗の抵抗値を20mΩから120mΩの間に設定することで、電流検出を支障なく行なえることが確認できた。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をランドリー機器たる洗濯機に適用した場合の一実施例について、図1乃至図8を参照して説明する。尚、図9と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図1は、本実施例のモータ駆動回路装置の電気的構成を示すものであるが、基本的には、図9に示すものと同様である。しかし、当該モータ駆動回路装置に使用されるIPM(IC)21は、インバータ回路22,シャント抵抗23u,23v,23w,増幅回路24,比較回路25及びゲートドライバ26を1枚の基板上に搭載することでハイブリッドICとして構成されている。
【0022】
図2は、IPM21のモールドパッケージ内の回路配置を示す平面図である。基板27は、厚さ1mm程度のアルミ基材の上に厚さ60μm程度の絶縁層28を配置し、その絶縁層28の上に厚さ40μm程度の銅箔によって必要な配線を施している。そして、各回路素子が配置され、素子と配線との間はボンディングワイヤ(何れも図示せず)によって接続されている。
【0023】
即ち、インバータ回路22を構成するIGBT(スイッチング素子)29a〜29f及びダイオード30a〜30fは、夫々単体のICチップとして構成され、各6個ずつ配置されている。そして、シャント抵抗23u,23v,23wは、例えば、チップ抵抗器の内部に配置されるような抵抗体が基板27上に直接配置され、配線と接続されている。尚、シャント抵抗23の抵抗値は、例えば50mΩに設定されている。
【0024】
ドライバIC部40は、増幅回路24,比較回路25及びゲートドライバ26をワンチップICとして一体に構成したものである。また、この構成では、基板27自体がIGBT29及びシャント抵抗23のヒートシンクとして作用することでこれらの放熱を促すようにもなっている。
【0025】
図3は、IPM21を樹脂モールドしたDIP(Dual In−line Package)パッケージの外観を示す平面図である。リードの配置ピッチが部分的に大きくなっているのは、高い電圧が印加される端子間の絶縁を確保するためである。そして、IPM21が基板に実装された場合は、モールドパッケージ上に金属製のヒートシンクがねじ止めによって固定される。
尚、洗濯機としての構成や制御回路6が行うベクトル制御については、特願2002−27691に記載されている内容と同様である。
【0026】
次に、本実施例の作用について図4乃至図8をも参照して説明する。図4は、制御回路6が増幅回路24を介して検出し、A/D変換してサンプリングしたモータ11の電流データの一例を示すものである。増幅回路24を構成する反転オペアンプの増幅率は5,スルーレイトは0.8V/μ秒,モータ11の駆動条件は、回転数800rpmで無負荷脱水運転を行った場合である。電流データは、単独値,4個分及び8個分の移動平均値をプロットしているが、何れも略正弦波状の波形として検出されている。
【0027】
一方、図5は、シャント抵抗の抵抗値を10mΩとし、反転オペアンプの増幅率を24として同様に電流データをサンプリングした場合を示す。この場合、データ値が正弦波から外れた値となってしまうケースがある。即ち、洗濯機に使用されるモータ11の回転制御範囲は一般にかなり広いため、モータ11に流れる相電流のダイナミックレンジも広くなる。従って、シャント抵抗の抵抗値が小さくなり過ぎると、モータ11が低速回転して電流値が小さくなった場合のS/N比が十分に確保されなくなる傾向を示す。
【0028】
また、図6は、シャント抵抗の抵抗値を10mΩ〜200mΩの範囲で変化させた場合に、サンプリングデータが本来の正弦波を示す値から外れることでエラー」となる率[%]と、シャント抵抗の発熱量[W]とを示すものである。尚、ここでの「エラー率」とは、データの真値が例えば100Vである場合にサンプリングデータ値が110Vであればエラー率を10%として、各データの平均をとって示したものである。即ち、抵抗値が高くなるとエラー率は低くなるが、発熱量は線形に増加する。そして、抵抗値が50mΩを下回る辺りからエラー率は上昇し始め、そこから抵抗値が低くなるほど急上昇する。
【0029】
この図6から、エラー率を許容できる抵抗値の下限を20mΩ,発熱量の上限を120mΩと規定し、シャント抵抗の抵抗値は20mΩ〜120mΩの範囲で設定することが好ましいと判断した。そして、本実施例では、シャント抵抗23の抵抗値を、エラー率の下降曲線と発熱量の上昇直線とが交差した直後の値となる50mΩに設定した。
【0030】
また、図7は、インバータ回路22を構成するIGBT29の下アーム側がオンとなった場合に、シャント抵抗23に流れる電流ISR(a),シャント抵抗23の端子電圧VSR(b),増幅回路24の出力信号VADCIN(c)の波形をオシロスコープで観測したものである。尚、電流ISR及び端子電圧VSRは負の値として観測されている。
【0031】
そして、図8は、図7と同様の観測を、増幅回路に使用される反転オペアンプのスルーレイトを0.3V/μ秒とした場合である。図8に示すケースでは、オペアンプの速度がIGBT29のスイッチングレートに応答することができず、(c)に示す出力信号VADCINの波形は、制御回路6が正しい値をサンプリングすることが不可能なほど歪んでいる。
【0032】
以上のように本実施例によれば、モータ11の各相巻線11u〜11wに交流電源を印加するインバータ回路22を構成するIGBT29a〜29fと、その下アーム側に接続され、モータ11をセンサレス方式によってベクトル制御するために当該モータ11の相電流を検出するシャント抵抗23u〜23wとを、1つのパッケージ内に収めてIPM21を構成した。
【0033】
即ち、基板27や樹脂モールド材、及びIGBT29を放熱させるためパッケージ外部に装着されるヒートシンクなどにより大きな熱容量を有しているIPM21にシャント抵抗23を内蔵させることで、シャント抵抗23の放熱についても熱容量の大きなそれらの機構を利用することができる。従って、シャント抵抗23のサイズを小さくすることが可能である。そして、シャント抵抗23回りの実装密度を高めてモータ駆動回路装置の小型化を更に図ることができ、加えて、その実装作業が不要となるので組立てを容易に行なうことができる。
【0034】
更に、シャント抵抗23をIPM21の内部に収容したことで、IGBT29とシャント抵抗23との間の配線距離は、シャント抵抗23を外部に実装する場合に比較して著しく短縮化されている。その結果として、電流検出においてノイズの影響を受けにくくなるため、シャント抵抗23の抵抗値をその分だけ小さく設定することも可能となっている。
【0035】
また、本実施例によれば、IPM21に、IGBT29を駆動するためのゲートドライバ26と、シャント抵抗23に発生する電圧を増幅するための増幅回路24も内蔵させたので、実装密度をより一層向上させることができ、モータ駆動回路装置を更に小型化することができる。
【0036】
そして、増幅回路24を、スルーレイトが0.8V/μ秒のオペアンプを用いて構成したので、インバータ回路22のスイッチング周波数が耳障りな雑音となることを回避する目的で15kHz以上に設定される場合でも、モータ11の巻線11u〜11wに流れる電流の検出に十分対応することができる。
【0037】
加えて、シャント抵抗23の抵抗値を50mΩに設定したので、モータ11が低速回転して電流値が小さくなった場合のS/N比を十分に確保することができると共に、シャント抵抗23の発熱量も十分に抑制することができる。
【0038】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
シャント抵抗23の抵抗値は50mΩに限ることはなく、20mΩ〜120mΩの範囲で設定すれば、許容できるエラー率と発熱量とのバランスを概ね良好に維持することができる。
増幅回路を構成するオペアンプのスルーレイトは0.8V/μ秒に限ることなく、0.5V/μ秒であれば、インバータ回路22のスイッチング周波数が15kHzをある程度超える場合でも電流検出に支障がないことを確認している。
また、上述の抵抗値やスルーレイトは、モータの定格や、インバータ回路のスイッチング周波数の設定など、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
【0039】
増幅回路24,比較回路25及びゲートドライバ26は、夫々異なるICチップとして構成しても良い。
ゲートドライバ26は、IPM21の外部に構成しても良い。また、増幅回路24,比較回路25についてもIPM21の外部に構成しても良い。
ICは、ハイブリッドICとして構成されるものに限らず、モノリシックICとして構成しても良い。
スイッチング素子はIGBT29に限ることなく、その他、パワートランジスタやパワーMOSFETなどでも良い。
ランドリー機器は洗濯機に限ることなく、その他、乾燥機や洗濯乾燥機などに適用しても良い。
【0040】
【発明の効果】
本発明のランドリー機器のモータ駆動回路装置によれば、インバータ回路を構成するスイッチング素子とモータをベクトル制御することを目的として当該モータの相電流を検出するためのシャント抵抗とを、1つのパッケージ内に収めてICとして構成した。従って、シャント抵抗の放熱についても、ICが備えている熱容量の大きな機構を利用することができるため、シャント抵抗のサイズを小さくすることが可能である。そして、シャント抵抗の実装に関する密度を高めることもでき、駆動回路装置の小型化を更に図ることができる。加えて、その実装作業が不要となるので組立てを容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をランドリー機器たる洗濯機に適用した場合の一実施例であり、モータ駆動回路装置の電気的構成を示す図
【図2】IPMのモールドパッケージ内の回路配置を示す平面図
【図3】IPMを樹脂モールドしたDIPパッケージの外観を示す平面図
【図4】制御回路が増幅回路を介して検出し、サンプリングしたモータの電流データの一例を示す図
【図5】シャント抵抗の抵抗値を10mΩとし、反転オペアンプの増幅率を24とした場合の図4相当図
【図6】シャント抵抗の抵抗値を10mΩ〜200mΩの範囲で変化させた場合における、データのエラー率とシャント抵抗の発熱量とを示す図
【図7】インバータ回路を構成するIGBTの下アーム側がオンとなった場合にオシロスコープで観測した、シャント抵抗に流れる電流ISR(a),端子電圧VSR(b),増幅回路の出力信号VADCIN(c)の波形を示す図
【図8】増幅回路に使用されるオペアンプのスルーレイトを0.3V/μ秒とした場合の図7相当図
【図9】従来技術を示す図1相当図
【符号の説明】
11はモータ、11u,11v,11wは巻線、21はIPM(IC)、22はインバータ回路、23u,23v,23wはシャント抵抗、24は増幅回路、26はゲートドライバ、29a〜29fはIGBT(スイッチング素子)を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive circuit device for driving a motor of a laundry machine that performs an operation related to washing.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
For example, an inverter circuit for driving a motor used in a laundry machine such as a washing machine is provided with, for example, an IGBT ( A module formed by integrating a plurality of switching elements, such as an Insulated Gate Bipolar Transistor, is generally used as an IPM (Integrated Power Module).
[0003]
In the current motor drive control, there is a problem that the control accuracy cannot be improved because the current (torque) of the motor cannot be directly controlled. Further, the drive control requires a Hall sensor to detect the rotational position of the rotor constituting the motor, thereby increasing the cost, and mounting the sensor limits the degree of structural freedom. Furthermore, even if a plurality of Hall sensors are mounted, it is difficult to obtain detailed positional information, so that a high-speed control response cannot be obtained.
[0004]
As a technique for solving such a problem, introduction of vector control to drive control of an inverter circuit has been proposed in, for example, Japanese Patent Application No. 2002-27691. FIG. 9 schematically shows a configuration equivalent to that described in Japanese Patent Application No. 2002-27691. The
[0005]
The emitters of the
[0006]
The
[0007]
In the
[0008]
The
[0009]
Then, when a speed command is given from the outside, the
[0010]
According to the sensorless vector control configured as described above, the motor torque can be directly controlled by the q-axis current component, so that high-precision control can be performed at high speed, and the vibration and noise of the washing machine can be reduced. Can be reduced.
[0011]
However, since a large current flows through the
In recent washing machines, there is a strict demand to make the housing as compact as possible and to increase the washing capacity. Therefore, it is desirable to reduce the size of the control circuit board as much as possible.
[0012]
Further, although a single-sided board is generally used for a circuit board, a large current flows through the shunt resistor 4 as described above. Therefore, there is a problem that the number of work steps increases.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the area required for a circuit board when performing vector control based on a phase current detected by a shunt resistor, and to reduce the work required. An object of the present invention is to provide a motor drive circuit device of a laundry machine which can suppress an increase in man-hours.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a motor drive circuit device for a laundry machine according to claim 1 drives a motor of a laundry machine that performs an operation related to washing.
An inverter circuit for applying AC power to each phase winding of the motor;
A shunt resistor for detecting a phase current of the motor is provided between the switching element on the lower arm side and the ground constituting the inverter circuit, and for the purpose of vector control of the motor,
The switching element and the shunt resistor that constitute the inverter circuit are configured as an IC (Integrated Circuit) housed in one package.
[0015]
That is, in an IC in which a plurality of switching elements are housed in a package, a substrate on which circuit elements are arranged, a molding material, and the like have a large heat capacity. In such an IC, a heat dissipation mechanism such as a heat sink is usually added to the outside of the package in order to improve the heat dissipation efficiency of the switching element. Therefore, the total heat capacity is considerably large.
[0016]
Therefore, if a shunt resistor is also added to this configuration, the heat dissipation mechanism can be used for heat dissipation of the shunt resistor, and the size of the shunt resistor can be reduced. Further, it is possible to further reduce the size by increasing the density relating to the mounting of the shunt resistor. In addition, since the mounting operation is not required, the assembly can be easily performed.
[0017]
In this case, it is preferable that the IC includes an amplifier circuit for amplifying a voltage generated in the shunt resistor in the package. With this configuration, the mounting density can be further improved.
[0018]
In this case, it is preferable that the amplifier circuit is configured using an operational amplifier having a slew rate of 0.5 V / μsec or more. That is, since laundry equipment is often installed indoors of a general household, the frequency is often set to, for example, 15 kHz or more for the purpose of avoiding the switching frequency of the inverter circuit from causing harsh noise. . This is a considerably higher frequency compared to a switching frequency of 3 to 5 kHz for an air conditioner, for example.
Accordingly, the speed of the current pulse detected by the shunt resistor is correspondingly increased. Therefore, if the amplifier circuit is configured using an operational amplifier having a slew rate of 0.5 V / μsec or more, it is sufficient for the current detection. can do.
[0019]
In the above case, it is preferable that the IC includes a driver for driving the switching element in a package. With this configuration, the mounting density can be further improved.
[0020]
In addition, it is preferable that the resistance value of the shunt resistor be set between 20 mΩ and 120 mΩ. That is, since the rotation control range of the motor used in the laundry machine is generally quite wide, the dynamic range of the phase current flowing through the motor is also widened. Then, it becomes a problem whether or not the S / N ratio when the motor rotates at a low speed and the current value becomes small is sufficiently ensured. Therefore, it was confirmed that the current detection can be performed without any trouble by setting the resistance value of the shunt resistor between 20 mΩ and 120 mΩ.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, one embodiment in which the present invention is applied to a washing machine as a laundry machine will be described with reference to FIGS. The same parts as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only different parts will be described below. FIG. 1 shows the electrical configuration of the motor drive circuit device of the present embodiment, which is basically the same as that shown in FIG. However, the IPM (IC) 21 used in the motor drive circuit device has an inverter circuit 22,
[0022]
FIG. 2 is a plan view showing a circuit arrangement in the mold package of the
[0023]
That is, the IGBTs (switching elements) 29a to 29f and the
[0024]
The
[0025]
FIG. 3 is a plan view showing the appearance of a DIP (Dual In-Line Package) package in which the
The configuration of the washing machine and the vector control performed by the
[0026]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows an example of current data of the
[0027]
On the other hand, FIG. 5 shows a case where the resistance value of the shunt resistor is 10 mΩ and the amplification factor of the inverting operational amplifier is 24, and current data is similarly sampled. In this case, the data value may be out of the sine wave. That is, since the rotation control range of the
[0028]
FIG. 6 shows the rate [%] at which an error occurs when the sampling data deviates from a value indicating an original sine wave when the resistance value of the shunt resistor is changed in the range of 10 mΩ to 200 mΩ, and the shunt resistance. Of heat generation [W]. Here, the “error rate” indicates an average of each data with the error rate being 10% if the true value of the data is 100 V and the sampling data value is 110 V, for example. . That is, as the resistance value increases, the error rate decreases, but the amount of generated heat increases linearly. Then, the error rate starts to increase when the resistance value falls below 50 mΩ, and then increases sharply as the resistance value decreases.
[0029]
From FIG. 6, it was determined that the lower limit of the resistance value allowing the error rate was set to 20 mΩ and the upper limit of the calorific value was set to 120 mΩ, and the resistance value of the shunt resistor was preferably set in the range of 20 mΩ to 120 mΩ. In the present embodiment, the resistance value of the shunt resistor 23 is set to 50 mΩ, which is a value immediately after the falling curve of the error rate and the rising line of the calorific value intersect.
[0030]
FIG. 7 shows the current ISR (a) flowing through the shunt resistor 23, the terminal voltage VSR (b) of the shunt resistor 23, and the
[0031]
FIG. 8 shows the same observation as in FIG. 7 except that the slew rate of the inverting operational amplifier used in the amplifier circuit is 0.3 V / μsec. In the case shown in FIG. 8, the speed of the operational amplifier cannot respond to the switching rate of the IGBT 29, and the waveform of the output signal VADCIN shown in (c) is such that the
[0032]
As described above, according to the present embodiment, the
[0033]
That is, the shunt resistor 23 is built in the
[0034]
Further, since the shunt resistor 23 is housed inside the
[0035]
Further, according to the present embodiment, the
[0036]
Since the
[0037]
In addition, since the resistance value of the shunt resistor 23 is set to 50 mΩ, the S / N ratio when the
[0038]
The present invention is not limited to the embodiment described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or extensions are possible.
The resistance value of the shunt resistor 23 is not limited to 50 mΩ, and if it is set in the range of 20 mΩ to 120 mΩ, the balance between the allowable error rate and the amount of generated heat can be generally kept good.
The slew rate of the operational amplifier constituting the amplifying circuit is not limited to 0.8 V / μsec. If the slew rate is 0.5 V / μsec, there is no problem in current detection even when the switching frequency of the inverter circuit 22 exceeds 15 kHz to some extent. Make sure that.
Further, the above-described resistance value and slew rate may be appropriately changed according to individual designs such as the rating of the motor and the setting of the switching frequency of the inverter circuit.
[0039]
The
The
The IC is not limited to being configured as a hybrid IC, but may be configured as a monolithic IC.
The switching element is not limited to the IGBT 29, but may be a power transistor or a power MOSFET.
The laundry equipment is not limited to a washing machine, and may be applied to a dryer, a washer / dryer, and the like.
[0040]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the motor drive circuit device of the laundry machine of this invention, the switching element which comprises an inverter circuit, and the shunt resistor for detecting the phase current of the said motor for the purpose of vector control of the motor in one package. And configured as an IC. Therefore, the mechanism of the IC having a large heat capacity can be used for heat dissipation of the shunt resistor, so that the size of the shunt resistor can be reduced. In addition, the density for mounting the shunt resistor can be increased, and the size of the drive circuit device can be further reduced. In addition, since the mounting operation is not required, the assembling can be easily performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing one embodiment in which the present invention is applied to a washing machine as a laundry machine, showing an electric configuration of a motor drive circuit device. FIG. 2 is a plan view showing a circuit arrangement in a mold package of the IPM. FIG. 3 is a plan view showing the appearance of a DIP package in which an IPM is resin-molded. FIG. 4 is a diagram showing an example of motor current data detected and sampled by a control circuit via an amplifier circuit. FIG. FIG. 4 corresponds to FIG. 4 when the resistance value is 10 mΩ and the amplification factor of the inverting operational amplifier is 24. FIG. 6: The data error rate and the shunt resistance when the resistance value of the shunt resistance is changed in the range of 10 mΩ to 200 mΩ. FIG. 7 is a graph showing the amount of heat generated by the shunt resistor observed by an oscilloscope when the lower arm of the IGBT constituting the inverter circuit is turned on. FIG. 8 shows waveforms of ISR (a), terminal voltage VSR (b), and output signal VADCIN (c) of the amplifier circuit. FIG. 8 shows a case where the slew rate of an operational amplifier used in the amplifier circuit is 0.3 V / μsec. FIG. 9 corresponding to FIG. 9 FIG. 9 corresponding to FIG.
11 is a motor, 11u, 11v, and 11w are windings, 21 is an IPM (IC), 22 is an inverter circuit, 23u, 23v, and 23w are shunt resistors, 24 is an amplifier circuit, 26 is a gate driver, and 29a to 29f are IGBTs ( Switching element).
Claims (5)
前記モータの各相巻線に交流電源を印加するインバータ回路と、
このインバータ回路を構成する下アーム側のスイッチング素子とグランドとの間に配置され、前記モータをベクトル制御することを目的として当該モータの相電流を検出するためのシャント抵抗とを備え、
前記インバータ回路を構成するスイッチング素子と前記シャント抵抗とは、1つのパッケージ内に収められるIC(Integrated Circuit)として構成されていることを特徴とするランドリー機器のモータ駆動回路装置。A motor drive circuit device for driving a motor of a laundry machine that performs an operation related to washing,
An inverter circuit for applying AC power to each phase winding of the motor;
A shunt resistor for detecting a phase current of the motor is provided between the switching element on the lower arm side and the ground constituting the inverter circuit, and for the purpose of vector control of the motor,
A motor drive circuit device for a laundry machine, wherein the switching element and the shunt resistor forming the inverter circuit are configured as an integrated circuit (IC) housed in one package.
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