JP2013021807A

JP2013021807A - モータ駆動回路、および、モータ装置

Info

Publication number: JP2013021807A
Application number: JP2011152796A
Authority: JP
Inventors: Soichi Sekihara; 原聡一関
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-31
Also published as: US20130015792A1; CN102882464A

Abstract

【課題】信号伝送の制約を回避しつつ、より適切に試験動作することが可能なモータ駆動回路を提供する。
【解決手段】モータ駆動回路は、前記モータを駆動する駆動電圧を前記モータに供給するドライバを、駆動制御信号により制御する駆動制御信号生成回路を備える。モータ駆動回路は、電源から前記ドライバに供給される電源電圧を検出し、前記電源電圧が予め設定された第１の閾値以上である場合には、前記駆動制御信号生成回路に通常動作を指示する通常動作モード信号を出力し、一方、前記電源電圧が前記第１の閾値未満である場合には、前記駆動制御信号生成回路に試験動作を指示する試験動作モード信号を出力するモード選択回路を備える。前記駆動制御信号生成回路は、前記通常動作モードに応じて、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを通常動作させ、一方、前記試験動作モード信号に応じて、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを試験動作させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、モータ駆動回路、および、モータ装置に関する。

近年、電子機器には様々な用途でモータが使用されている。このモータを駆動するモータ駆動回路は、用途によって駆動方式や特性が異なり、動作状況も異なる。

このようなモータ駆動回路に対しては、正常に動作するか否かを検査するための試験が必要になる。

特開２０１０−７１７２９

信号伝送の制約を回避しつつ、より適切に試験動作することが可能なモータ駆動回路を提供する。

実施例に従ったモータ駆動回路は、外部のマイコンとの通信に基づいて、モータの駆動を制御するモータ駆動回路である。モータ駆動回路は、前記モータを駆動する駆動電圧を前記モータに供給するドライバを、駆動制御信号により制御する駆動制御信号生成回路を備える。モータ駆動回路は、電源から前記ドライバに供給される電源電圧を検出し、前記電源電圧が予め設定された第１の閾値以上である場合には、前記駆動制御信号生成回路に通常動作を指示する通常動作モード信号を出力し、一方、前記電源電圧が前記第１の閾値未満である場合には、前記駆動制御信号生成回路に試験動作を指示する試験動作モード信号を出力するモード選択回路を備える。前記駆動制御信号生成回路は、前記通常動作モードに応じて、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを通常動作させ、一方、前記試験動作モード信号に応じて、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを試験動作させる。

図１は、実施例１に係るモータ駆動システム１０００の構成の一例を示す図である。図２は、実施例２に係るモータ駆動システム２０００の構成の一例を示す図である。

（比較例）
例えば、ユーザがモータ駆動回路を使って初期検討する際など、モータの仕様や負荷状態に関わらず通電波形を出力する試験動作モードをモータ駆動回路が備えると有効である。

また、モータ駆動回路を製造する際、通電試験やモータ無負荷状態での動作確認試験など実施する。この動作確認試験において、実際の負荷状態と異なるため所望の動作しないような場合がある。このため、試験動作モードをモータ駆動回路が備えると有効である。

この試験動作モードは、特に複雑な制御を要する３相ブラシレスＤＣモータを駆動する際に有効である。

モータ駆動回路が、マイコンからの試験信号に基づき、試験動作（強制通電、自動進角制御など付帯制御なしでの基本制御など）する技術もある。

ここで、一般的に、半導体装置であるモータ駆動回路がモータ装置（製品）に内蔵されている場合、モータ駆動回路の入出力は直流電源との２本とマイコンとの数本しか存在しない。この場合、上記モータ駆動回路の試験動作は、マイコンとモータ駆動回路、すなわちモータ装置との間の信号伝送の制約により制限される。

そこで、実施例においては、信号伝送の制約を回避しつつ、より適切に試験動作するモータ駆動回路について提案する。

以下、各実施例について図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例では、３相の駆動電圧により回転数が制御される３相モータの制御に適用した場合について説明する。しかし、駆動電圧により回転数が制御される他の種類のモータについても同様に適用することができる。

図１は、実施例１に係るモータ駆動システム１０００の構成の一例を示す図である。

図１に示すように、モータ駆動システム１０００は、モータ駆動回路１と、ドライバＤと、マイコン１０１と、モータＭと、直流電源ＶＤＤと、を備える。

このモータ駆動システム１０００は、例えば、エアコンや冷蔵庫等の製品に使用されるファンやコンプレッサの駆動用に適用される。

マイコン１０１は、モータＭの回転数を規定する回転数制御信号を、モータ駆動回路１に、出力するようになっている。また、このマイコン１０１は、上述のエアコンや冷蔵庫等の製品の所定の制御も実行するようになっている。

また、直流電源ＶＤＤは、電源電圧を出力するようになっている。

モータＭは、本実施例では、３相モータ（さらに詳しくは、３相ブラシレスＤＣモータ）である。なお、既述のように、モータＭは、駆動電圧により回転数が制御される他の種類のモータであってもよい。

ドライバＤは、直流電源ＶＤＤに接続され、この直流電源ＶＤＤから電源電圧が供給されるようになっている。このドライバＤは、該電源電圧からモータＭを駆動するための３相の駆動電圧を生成する。このドライバＤは、該駆動制御信号に応じて、モータＭに対して、モータＭを駆動するための３相の駆動電圧を供給するようになっている。

このドライバＤは、例えば、該電源電圧と接地電圧との間に２個ずつ直列に接続された計６個のＭＯＳトランジスタ（図示せず）を該該駆動制御信号により制御することにより、３相の駆動電圧をＭＯＳトランジスタ間の接続点から出力する。

モータＭは、これらの３相の駆動電圧により、３相のコイルに電流が流れて、駆動するようになっている。

また、モータ駆動回路１は、外部のマイコン１０１との通信に基づいて、駆動制御信号によりドライバＤを制御（モータＭに対する３相の駆動電圧を制御）して、モータＭの駆動を制御するようになっている。

このモータ駆動回路１は、モード選択回路１ａと、駆動制御信号生成回路１ｂと、を備える。

モード選択回路１ａは、電源ＶＤＤからドライバＤに供給される電源電圧を検出する。なお、このモード選択回路１ａによる電源電圧の検出は、電源電圧を抵抗分割して検出する等の既存の技術により実施可能である。

このモード選択回路１ａは、該電源電圧が予め設定された第１の閾値（例えば、１５０Ｖ）Ｖ１以上である場合には、駆動制御信号生成回路１ｂに通常動作を指示する通常動作モード信号を出力する。

一方、モード選択回路１ａは、該電源電圧が該第１の閾値Ｖ１未満である場合には、駆動制御信号生成回路１ｂに試験動作を指示する試験動作モード信号を出力する。

なお、モード選択回路１ａは、電源電圧が、予め設定された基準期間の間、継続して第１の閾値Ｖ１未満になった場合に、試験動作モード信号を出力するようにしてもよい。

さらに好ましくは、モード選択回路１ａは、該電源電圧が該第１の閾値Ｖ１よりも低い第２の閾値（例えば、１００Ｖ）Ｖ２未満である場合には、駆動制御信号生成回路１ｂに試験動作モード信号を出力するようにしてもよい。

これにより、通常動作と試験動作の区別を明確にすることができる。

特に、モード選択回路１ａは、該電源電圧が、予め設定された基準期間の間、継続して第２の閾値Ｖ２未満になった場合に、試験動作モード信号を出力するようにしてもよい。

さらに好ましくは、モード選択回路１ａは、該電源電圧が、第２の閾値Ｖ２未満、且つ、第２の閾値Ｖ２よりも低い第３の閾値（例えば、５０Ｖ）Ｖ３以上である場合には、駆動制御信号生成回路１ｂに試験動作モード信号を出力するようにしてもよい。

特に、モード選択回路１ａは、該電源電圧が、予め設定された基準期間の間、継続して第２の閾値Ｖ２未満、且つ、第３の閾値Ｖ３以上になった場合に、試験動作モード信号を出力するようにしてもよい。

これにより、電源電圧が正常に試験動作するために必要な最低電圧以上である場合に、試験動作させて、より確実に試験動作を実行することができる。

また、駆動制御信号生成回路１ｂは、ドライバＤを駆動制御信号により制御するようになっている。これにより、ドライバＤは、該駆動制御信号に応じて、モータＭに対して、モータＭを駆動するための３相の駆動電圧を供給する。
例えば、駆動制御信号生成回路１ｂは、通常動作時、マイコン１０１から入力された、モータＭの回転数を規定する回転数制御信号（指令）に基づいて、モータＭを回転数制御信号により規定された回転数で駆動するための駆動制御信号を生成する。すなわち、駆動制御信号生成回路１ｂは、通常動作モードに応じて、該駆動制御信号によりドライバＤを制御して、モータＭを通常動作させる。

一方、駆動制御信号生成回路１ｂは、試験動作時、試験動作用に規定された回転数で駆動するための駆動制御信号を生成する。すなわち、駆動制御信号生成回路１ｂは、試験動作モード信号に応じて、該駆動制御信号によりドライバＤを制御して、モータＭを試験動作させる。

駆動制御信号生成回路１ｂは、例えば、該電源電圧が該第１の閾値Ｖ１と該第２の閾値Ｖ２との間の電圧（例えば、１２５Ｖ）である場合、駆動制御信号を出力しないようにしてもよい。

ここで、該通常動作は、既述のように、例えば、マイコン１０１の指令（回転数制御信号）に応じた回転数でモータＭを回転させる動作である。この場合、試験動作は、例えば、モータＭを強制通電して一定の周波数で回転させる動作である。

さらに、該通常動作は、例えば、モータＭの駆動電流を検出して、この検出結果からモータＭの進角を推定し、この推定した進角が所定値になるように、モータＭの進角の制御をしてモータＭを回転させる動作を含んでもよい。この場合、該試験動作は、例えば、モータＭの進角の制御をしないでモータＭを回転させる動作である。

なお、駆動制御信号生成回路１ｂは、例えば、マイコン１０１から出力されたモータＭを回転させることを指示する回転数制御信号が入力されている場合、駆動制御信号を出力し、一方、マイコン１０１から出力されたモータを停止させることを指示する回転数制御信号が入力されている場合、駆動制御信号を出力しない。

また、該通常動作時および該試験動作時における駆動制御信号生成回路１ｂによる駆動制御信号の生成は、既存の技術で実施可能である。

既述のように、モータ駆動回路１がモータ装置１００に内蔵されている場合、モータ駆動回路１の入出力は直流電源との２本とマイコンとの数本しかない。

しかし、本実施例に係るモータ装置１００によれば、電源ＶＤＤの電圧に応じて試験動作させるようにしたため、従来と同様に試験が可能である。

ここで、以上のような構成を有するモータ装置１００の動作の一例について説明する。

先ず、第１の閾値で、通常動作と試験動作とを切り替える場合について説明する。

先ず、電源ＶＤＤが出力する電源電圧がゼロから上昇する。

そして、モード選択回路１ａは、予め設定された基準期間の間、電源電圧の値が継続して第１の閾値Ｖ１未満になった場合に、駆動制御信号生成回路１ｂに試験動作モード信号を出力する。

これにより、駆動制御信号生成回路１ｂは、試験動作モード信号に応じて、例えば、マイコン１０１から出力されたモータＭを回転させることを指示する回転数制御信号が入力された場合に、駆動制御信号によりドライバＤを制御して、モータＭを試験動作させる。

そして、モード選択回路１ａは、該電源電圧が、第１の閾値Ｖ１以上である場合には、駆動制御信号生成回路１ｂに通常動作モード信号を出力する。

駆動制御信号生成回路１ｂは、通常動作モードに応じて、マイコン１０１から入力された、モータＭの回転数を規定する回転数制御信号（指令）に基づいて、モータＭを回転数制御信号により規定された回転数で駆動するための駆動制御信号を生成する。駆動制御信号生成回路１ｂは、この駆動制御信号によりドライバＤを制御して、モータＭを通常動作させる。

また、既述のように、第２の閾値以下で、試験動作に切り替えるようにしてもよい。

この場合、先ず、電源ＶＤＤが出力する電源電圧がゼロから上昇する。

そして、該電源電圧がゼロから該第３の閾値Ｖ３との間の電圧（例えば、２５Ｖ）である場合、モード選択回路１ａは、通常動作モード信号および試験動作モード信号を出力しない。

これにより、駆動制御信号生成回路１ｂは、駆動制御信号を出力しない。すなわち、モータＭは、停止状態である。

そして、モード選択回路１ａは、該電源電圧が、該基準期間の間、継続して第２の閾値（例えば、１００Ｖ）Ｖ２未満、且つ、第３の閾値Ｖ３以上である場合には、駆動制御信号生成回路１ｂに試験動作モード信号を出力する。

このように、電源電圧が正常に試験動作するために必要な最低電圧以上である場合に、試験動作させて、より確実に試験動作を実行することができる。

そして、該電源電圧が該第１の閾値Ｖ１と該第２の閾値Ｖ２との間の電圧（例えば、１２５Ｖ）である場合、モード選択回路１ａは、通常動作モード信号および試験動作モード信号を出力しない。

これにより、駆動制御信号生成回路１ｂは、駆動制御信号を出力しない。すなわち、モータＭは、停止状態となる。

このように、停止状態を設けることにより、通常動作と試験動作の区別を明確にすることができる。

すなわち、マイコンとモータ駆動回路、すなわちモータ装置との間の信号伝送の制約に拘わらず、電源の電圧を変更することにより、試験動作と通常動作を切り替えることができる。

以上のように、本実施例１によれば、電源の電圧に応じて試験が可能となる。このため、マイコンとモータ駆動回路との間の信号に制約がなくなり、信号精度を高くすることが可能である。

また、ユーザがモータ駆動回路を使って初期検討する際など、モータの仕様や負荷状態に関わらず通電波形を出力するため、開発効率の向上が期待できる。

また、モータ駆動回路を搭載した制御回路を製造する際、通電試験やモータ無負荷状態での動作確認試験など実施する際、実際の負荷状態と異なるため所望の動作しないような場合には、試験動作モードでの試験が可能である。

また、例えば、試験動作としてモータ駆動回路の製造時の評価試験内容を入れた場合、評価試験が可能になるなどのメリットも考えられる。

以上のように、本実施例１に係るモータ装置１００によれば、信号伝送の制約を回避しつつ、より適切に試験動作することができる。

既述の実施例１では、ドライバがモータ駆動回路に含まれていない場合について説明した。

本実施例２では、ドライバがモータ駆動回路に含まれている場合について説明する。

図２は、実施例２に係るモータ駆動システム２０００の構成の一例を示す図である。なお、図２において、図１に示す符号と同じ符号は、特に説明がない限り実施例１と同様の構成を示す。

図２に示すように、モータ駆動システム２０００は、モータ駆動回路２０１と、マイコン１０１と、モータＭと、を備える。

モータ駆動回路２０１は、モータ選択回路１ａと、駆動制御信号生成回路１ｂと、ドライバ回路Ｄと、を備える。

このように、モータ駆動回路２０１は、実施例１のモータ駆動回路１と比較して、ドライバＤを備える点で、異なる。

しかし、モータ装置２００のその他の構成は、実施例１のモータ装置１００と同様である。

すなわち、本実施例に係るモータ装置２００によれば、実施例１と同様に、電源ＶＤＤの電圧に応じて試験動作させるようにしたため、従来と同様に試験が可能である。

以上のような構成を有するモータ装置２００の動作は、実施例１のモータ装置１００と同様である。

すなわち、本実施例２によれば、実施例１と同様に、電源の電圧に応じて試験が可能となる。このため、マイコンとモータ駆動回路との間の信号に制約がなくなり、信号精度を高くすることが可能である。

また、実施例１と同様に、ユーザがモータ駆動回路を使って初期検討する際など、モータの仕様や負荷状態に関わらず通電波形を出力するため、開発効率の向上が期待できる。

また、実施例１と同様に、モータ駆動回路を搭載した制御回路を製造する際、通電試験やモータ無負荷状態での動作確認試験など実施する際、実際の負荷状態と異なるため所望の動作しないような場合には、試験動作モードでの試験が可能である。

また、実施例１と同様に、例えば、試験動作としてモータ駆動回路の製造時の評価試験内容を入れた場合、評価試験が可能になるなどのメリットも考えられる。

以上のように、本実施例２に係るモータ装置２００によれば、実施例１と同様に、信号伝送の制約を回避しつつ、より適切に試験動作することができる。

なお、実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。

１、２０１モータ駆動回路
１ａモード選択回路
１ｂ駆動制御信号生成回路
１００、２００モータ装置
１０１マイコン
１０００、２０００モータ駆動システム
Ｄドライバ
Ｍモータ
ＶＤＤ直流電源

Claims

外部のマイコンとの通信に基づいて、モータの駆動を制御するモータ駆動回路であって、
前記モータを駆動する駆動電圧を前記モータに供給するドライバを、駆動制御信号により制御する駆動制御信号生成回路と、
電源から前記ドライバに供給される電源電圧を検出し、前記電源電圧が予め設定された第１の閾値以上である場合には、前記駆動制御信号生成回路に通常動作を指示する通常動作モード信号を出力し、一方、前記電源電圧が前記第１の閾値未満である場合には、前記駆動制御信号生成回路に試験動作を指示する試験動作モード信号を出力するモード選択回路と、を備え、
前記駆動制御信号生成回路は、
前記通常動作モードに応じて、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを通常動作させ、
一方、前記試験動作モード信号に応じて、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを試験動作させる
ことを特徴とするモータ駆動回路。
前記モード選択回路は、
前記電源電圧が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値未満である場合には、前記駆動制御信号生成回路に試験動作モード信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
前記駆動制御信号生成回路は、
前記電源電圧が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の電圧である場合、前記駆動制御信号を出力しない
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。
前記モード選択回路は、
前記電源電圧が、前記第２の閾値未満、且つ、前記第２の閾値よりも低い第３の閾値以上である場合には、前記駆動制御信号生成回路に試験動作モード信号を出力する
ことを特徴とする請求項２または３に記載のモータ駆動回路。
前記モード選択回路は、
前記電源電圧が、予め設定された基準期間の間、継続して前記第２の閾値未満になった場合に、前記試験動作モード信号を出力する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
前記モード選択回路は、
前記電源電圧が、予め設定された基準期間の間、継続して前記第１の閾値未満になった場合に、前記試験動作モード信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動回路。
前記通常動作は、前記マイコンの指令に応じた回転数で、又は前記モータの進角の制御をして、前記モータを回転させる動作であり、
前記試験動作は、前記モータを強制通電して一定の周波数で、又は前記モータの進角の制御をしないで前記モータを回転させる動作である
こと特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
前記駆動制御信号生成回路は、
前記モード選択回路から前記試験動作モード信号の出力を受けた場合で、前記マイコンから出力された前記モータを回転させることを指示する回転数制御信号が入力されている場合に、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを試験動作させ、
一方、前記モード選択回路から前記試験動作モード信号の出力を受けた場合で、前記マイコンから出力された前記モータを停止させることを指示する回転数制御信号が入力されている場合に、前記駆動制御信号を出力しない
ことを特徴とする請求項１ないし７に記載のモータ駆動回路。
モータと、
前記モータを駆動するための駆動電圧を前記モータに供給するドライバと、
外部のマイコンとの通信に基づいて、駆動制御信号によりドライバを制御することにより、前記モータの駆動を制御するモータ駆動回路と、を備え、
前記モータ駆動回路は、
前記ドライバを、駆動制御信号により制御する駆動制御信号生成回路と、
電源から前記ドライバに供給される電源電圧を検出し、前記電源電圧が予め設定された第１の閾値以上である場合には、前記駆動制御信号生成回路に通常動作を指示する通常動作モード信号を出力し、一方、前記電源電圧が前記第１の閾値未満である場合には、前記駆動制御信号生成回路に試験動作を指示する試験動作モード信号を出力するモード選択回路と、を備え、
前記駆動制御信号生成回路は、
前記通常動作モードに応じて、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを通常動作させ、
一方、前記試験動作モード信号に応じて、前記駆動制御信号により前記ドライバを制御して、前記モータを試験動作させる
ことを特徴とするモータ装置。