JP2013042614A - Electronic thermal protection device and method of operating electronic thermal protection device - Google Patents

Electronic thermal protection device and method of operating electronic thermal protection device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic thermal protection circuit that allows promptly responding to fault occurrence on an amplifier circuit side and thereby protecting a motor, in a motor drive device having a switching power-supply circuit such as a class D amplifier.SOLUTION: In an electronic thermal protection device detecting a driving current of a motor driven by a switching power-supply circuit, the electronic thermal protection device determines the presence or absence of abnormality by whether or not the amplitude of a switching ripple current of the switching power-supply circuit is larger than a predetermined ripple threshold.

Description

本発明は、負荷駆動電流に重畳されたスイッチングリップル電流の異常を検知する電子サーマル保護装置と電子サーマル保護装置の動作方法とに関する。   The present invention relates to an electronic thermal protection device that detects an abnormality in a switching ripple current superimposed on a load drive current and an operation method of the electronic thermal protection device.

交流電流又は直流電流を供給して駆動する交流又は直流のモータは、過剰電流供給等に起因する温度上昇により、絶縁耐力が低下して絶縁破壊等による焼損が生じる危険性がある。   An AC or DC motor that is driven by supplying an AC current or a DC current has a risk that the dielectric strength decreases and burnout due to dielectric breakdown occurs due to a temperature rise caused by excessive current supply or the like.

モータ等の負荷装置の温度を測定できない場合には、モータ駆動電流を検出し、消費電力の所定時間毎の累算値を求める。この累算値は、所定時間内の消費電力量を示すことになり、その消費電力量に比例して温度が上昇すると考えられる。   When the temperature of a load device such as a motor cannot be measured, a motor driving current is detected, and an accumulated value of power consumption every predetermined time is obtained. This accumulated value indicates the amount of power consumption within a predetermined time, and it is considered that the temperature rises in proportion to the amount of power consumption.

このため、累算値を予め設定した閾値と比較し、算出累算値が閾値を超えた場合には、モータ駆動電流の制限又は遮断を行って、モータ駆動装置の異常な温度上昇を低減する電子サーマル装置が知られている。   For this reason, the accumulated value is compared with a preset threshold value, and if the calculated accumulated value exceeds the threshold value, the motor drive current is limited or cut off to reduce an abnormal temperature rise of the motor drive device. Electronic thermal devices are known.

従来は、モータ等の負荷装置と、モータ駆動装置の種類に対応したモータ駆動電流を供給するインバータ又はコンバータの構成を有する電源装置と、マイクロプロセッサ等からなる電子サーマル装置と、電流センサと、電流検出回路と、Ａ／Ｄコンバータと、２乗演算部と、累算演算部と、比較部等とを備えて装置構成されている。   Conventionally, a load device such as a motor, a power supply device having a configuration of an inverter or converter that supplies a motor drive current corresponding to the type of the motor drive device, an electronic thermal device including a microprocessor, a current sensor, a current The apparatus includes a detection circuit, an A / D converter, a square calculation unit, an accumulation calculation unit, a comparison unit, and the like.

電源装置は、電池等の直流電源を入力電源とするが、交流電源を入力電源とする構成としてもよい。また、モータ駆動装置の構成に対応して、直流又は交流の出力電圧／電流を供給する構成を有してもよい。   The power supply apparatus uses a DC power supply such as a battery as an input power supply, but may be configured to use an AC power supply as an input power supply. Moreover, you may have the structure which supplies the output voltage / current of a direct current or alternating current corresponding to the structure of a motor drive device.

電源装置からモータ駆動装置に供給する電流を電流センサと電流検出回路とにより検出し、検出した電流値を電子サーマル装置に入力する。電子サーマル装置は、検出したアナログの電流値をＡ／Ｄコンバータによりサンプリング周期毎に、ディジタル信号に変換し、２乗演算部により２乗演算する。   The current supplied from the power supply device to the motor drive device is detected by a current sensor and a current detection circuit, and the detected current value is input to the electronic thermal device. The electronic thermal apparatus converts the detected analog current value into a digital signal at every sampling period by the A / D converter, and performs a square calculation by the square calculation unit.

２乗演算値は、モータ駆動装置の抵抗成分を一定の値とすると、モータ駆動装置に於ける消費電力に相当する。また、累算演算部により、リセット周期毎の累算処理を遂行する。この累算値は、検出電流値の２乗を、リセット周期にわたって時間積分したものとなるから、リセット周期内の消費電力量に相当する値を表すものとなる。   The square calculation value corresponds to the power consumption in the motor driving device when the resistance component of the motor driving device is a constant value. Further, the accumulation operation unit performs accumulation processing for each reset period. Since this accumulated value is obtained by time-integrating the square of the detected current value over the reset period, it represents a value corresponding to the amount of power consumed within the reset period.

累算値とアラーム設定値とを比較部に於いて比較し、アラーム設定値を超えると、モータ駆動装置の消費電力量が増加して、その温度が上昇しているものと推定できる。この場合、アラーム信号を電源装置に入力することにより、モータ駆動装置に供給する電流の制限又は遮断を行い、モータ駆動装置の異常温度上昇を防止する。   The accumulated value and the alarm set value are compared in the comparison unit, and when the alarm set value is exceeded, it can be estimated that the power consumption of the motor drive device increases and the temperature rises. In this case, by inputting an alarm signal to the power supply device, the current supplied to the motor drive device is limited or cut off to prevent an abnormal temperature rise of the motor drive device.

また、２乗演算部により求めた値を所定数について保持する容量を有するメモリを備える構成とし、Ａ／Ｄコンバータの変換周期を検出周期ｔとする場合、メモリのｎ個の領域によって、検出周期（ｔ）×メモリの個数（ｎ）＝Ｔの時間にわたる２乗演算出力値がメモリ保持される構成とできる。   In addition, when a memory having a capacity for holding a predetermined number of values obtained by the square calculation unit is provided and the conversion cycle of the A / D converter is set as a detection cycle t, the detection cycle depends on n areas of the memory. (T) × number of memories (n) = square calculation output value over time T can be held in the memory.

そして、時間的に最も古い２乗演算出力値を保持している領域に、最も新しい２乗演算出力値を順次上書きする。累算演算部は、メモリのｎ個の領域に保持されている２乗演算出力値を累算して、検出周期（ｔ）×メモリの個数（ｎ）＝Ｔの時間にわたる時間積分値を求める。   Then, the newest square calculation output value is sequentially overwritten in the area holding the oldest square calculation output value. The accumulation calculation unit accumulates the square calculation output values held in the n areas of the memory, and obtains a time integration value over the time of detection period (t) × number of memories (n) = T. .

また、時間積分値を、比較部に於いてアラーム設定値と比較し、アラーム設定値を超えると、モータ駆動装置の消費電力量が増加してその温度が上昇していると推定する。   Further, the time integration value is compared with the alarm set value in the comparison unit, and when the alarm set value is exceeded, it is estimated that the power consumption of the motor drive device increases and the temperature rises.

そして、アラーム信号を電源装置に入力する。これにより、電源装置はモータ駆動装置に供給する電流の制限又は遮断を行い、モータ駆動装置の過剰な温度上昇を低減する。このようなモータ駆動装置は、例えば下記特許文献１に示されている。   Then, an alarm signal is input to the power supply device. As a result, the power supply device limits or cuts off the current supplied to the motor drive device, and reduces an excessive temperature rise of the motor drive device. Such a motor drive device is shown, for example, in Patent Document 1 below.

特開２００８−１１３４７７号公報JP 2008-113477 A

従来、電子サーマル装置は、モータの故障や過負荷による過剰な発熱を回避対象として構成されている。このため、例えばＤ級アンプを用いたモータ駆動装置において、Ｄ級アンプ側の回路に障害が生じた場合には、これを検知できず、従来の電子サーマルの保護機能が遂行されるより早く瞬時に大電流がモータに流れる等により、モータが焼損する懸念があった。   Conventionally, an electronic thermal apparatus is configured to avoid excessive heat generation due to motor failure or overload. For this reason, for example, in a motor drive device using a class D amplifier, if a fault occurs in a circuit on the class D amplifier side, this cannot be detected, and the instantaneous electronic thermal protection function is performed sooner than the conventional function. In addition, there is a concern that the motor may burn out due to a large current flowing through the motor.

本発明は、上述した問題点に鑑み為された発明であって、Ｄ級アンプ等のスイッチング方式の電源回路を備えるモータ駆動装置において、アンプ回路側の障害発生に対しても迅速に対応してモータを保護することが可能な電子サーマル保護回路を実現することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a motor drive device including a switching-type power supply circuit such as a class D amplifier, it can quickly cope with the occurrence of a failure on the amplifier circuit side. An object is to realize an electronic thermal protection circuit capable of protecting a motor.

本発明の電子サーマル保護装置は、スイッチング電源回路により駆動されるモータの駆動電流を検出する電子サーマル保護装置であって、スイッチング電源回路のスイッチングリップル電流の振幅が所定のリップル閾値より大きいか否かにより異常有無判断をすることを特徴とする。   The electronic thermal protection device of the present invention is an electronic thermal protection device that detects the drive current of a motor driven by a switching power supply circuit, and whether or not the amplitude of the switching ripple current of the switching power supply circuit is larger than a predetermined ripple threshold value. It is characterized by determining the presence or absence of an abnormality.

本発明の電子サーマル保護装置は、好ましくはスイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）に複数のサンプリングデータを取得することを特徴とする。   The electronic thermal protection apparatus of the present invention is preferably characterized in that a plurality of sampling data is acquired in a cycle (Tsw) of a switching ripple current.

本発明の電子サーマル保護装置は、さらに好ましくは所定の期間ごとに、所定の期間内で取得した複数のサンプリングデータの最大値と最小値との差からスイッチングリップル電流の振幅を算出することを特徴とする。   The electronic thermal protection apparatus of the present invention more preferably calculates the amplitude of the switching ripple current from the difference between the maximum value and the minimum value of a plurality of sampling data acquired within a predetermined period for each predetermined period. And

本発明の電子サーマル保護装置は、さらに好ましくは所定の期間はスイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）であることを特徴とする。   The electronic thermal protection apparatus of the present invention is more preferably characterized in that the predetermined period is a period (Tsw) of the switching ripple current.

本発明の電子サーマル保護装置は、さらに好ましくはスイッチングリップル電流の振幅が所定のリップル閾値より大きい場合に、アラーム出力することを特徴とする。   More preferably, the electronic thermal protection device of the present invention outputs an alarm when the amplitude of the switching ripple current is larger than a predetermined ripple threshold.

本発明の電子サーマル保護装置は、さらに好ましくはサンプリングデータに基づいて、スイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）以上の周期ごとに、モータの駆動電流を算出し、算出したモータの駆動電流を累算し、該累算した結果でモータの異常判断を遂行することを特徴とする。   More preferably, the electronic thermal protection device of the present invention calculates the motor drive current for each cycle equal to or greater than the cycle (Tsw) of the switching ripple current based on the sampling data, and accumulates the calculated motor drive current. The abnormality determination of the motor is performed based on the accumulated result.

本発明の電子サーマル保護装置は、さらに好ましくは累算したモータの駆動電流が所定のモータ駆動電流閾値より大きい場合にアラーム出力することを特徴とする。   More preferably, the electronic thermal protection device of the present invention is characterized in that an alarm is output when the accumulated motor driving current is larger than a predetermined motor driving current threshold.

本発明の電子サーマル保護装置は、さらに好ましくはサンプリングデータの取得周期（Ｔｓａｍ）は、スイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）より小さいことを特徴とする。   The electronic thermal protection apparatus of the present invention is more preferably characterized in that the sampling data acquisition cycle (Tsam) is smaller than the switching ripple current cycle (Tsw).

本発明の電子サーマル保護装置は、さらに好ましくはサンプリングデータの取得周期（Ｔｓａｍ）は、スイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）の１／５〜１／１０であることを特徴とする。   The electronic thermal protection apparatus of the present invention is more preferably characterized in that the sampling data acquisition cycle (Tsam) is 1/5 to 1/10 of the switching ripple current cycle (Tsw).

本発明の電子サーマル保護装置は、さらに好ましくはスイッチング電源回路が、Ｄ級アンプを含むことを特徴とする。   The electronic thermal protection apparatus of the present invention is more preferably characterized in that the switching power supply circuit includes a class D amplifier.

本発明の電子サーマル保護装置の動作方法は、モータの駆動電流に重畳されたスイッチングリップル電流の振幅を検出する工程と、スイッチングリップル電流の振幅が所定のリップル閾値より大きいか否かを判断する工程と、スイッチングリップル電流の振幅が所定のリップル閾値より大きい場合にアラームを出力する工程と、を有することを特徴とする。   The operation method of the electronic thermal protection device of the present invention includes a step of detecting an amplitude of a switching ripple current superimposed on a driving current of a motor, and a step of determining whether or not the amplitude of the switching ripple current is larger than a predetermined ripple threshold. And outputting an alarm when the amplitude of the switching ripple current is larger than a predetermined ripple threshold value.

負荷駆動電流に重畳されたスイッチングリップル電流の異常を検知する電子サーマル保護装置と電子サーマル保護装置の動作方法とを実現できる。   An electronic thermal protection device that detects an abnormality in the switching ripple current superimposed on the load drive current and an operation method of the electronic thermal protection device can be realized.

また、アンプ回路側の障害発生に対しても迅速に対応してモータ等を保護することが可能な電子サーマル保護回路を実現できる。   In addition, it is possible to realize an electronic thermal protection circuit capable of quickly responding to a failure occurrence on the amplifier circuit side and protecting the motor and the like.

本発明の第一の実施形態の電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置の構成概念を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the composition concept of the motor drive device with an electronic thermal protection function of a first embodiment of the present invention. 電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置の動作概要を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the operation | movement outline | summary of the motor drive device with an electronic thermal protection function. 本発明の第二の実施形態の電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置の構成概念説明図である。It is a composition conceptual explanatory view of the motor drive device with an electronic thermal protection function of a second embodiment of the present invention. 本発明の第三の実施形態の電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置の構成概念説明図である。It is a composition conceptual explanatory view of the motor drive device with an electronic thermal protection function of a third embodiment of the present invention. 電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置が検出するモータ駆動電流と、モータ駆動電流に重畳されているスイッチングリップル電流とについて説明する図である。It is a figure explaining the motor drive current which a motor drive device with an electronic thermal protection function detects, and the switching ripple current superimposed on the motor drive current. スイッチングリップル電流のサンプリング状態を拡大して説明する図である。It is a figure which expands and demonstrates the sampling state of switching ripple current. 従来の電子サーマル保護装置のサンプリング周期について説明する図である。It is a figure explaining the sampling period of the conventional electronic thermal protection apparatus.

本実施形態において説明する電子サーマル保護装置は、従来のように負荷モータの過負荷保護を遂行するとともに、Ｄ級アンプ出力電流に重畳されるスイッチングリップルの振幅を監視することによりＤ級アンプの異常も検出する。   The electronic thermal protection apparatus described in the present embodiment performs overload protection of a load motor as in the prior art, and monitors the amplitude of the switching ripple superimposed on the class D amplifier output current, thereby causing an abnormality of the class D amplifier. Also detect.

このため、スイッチングリップル電流の振幅を検知できる程度にまでサンプリング周期を短くして、従来よりも多数のサンプリングデータの取り込みを遂行する。従来の電子サーマル保護装置においては、ＣＲ素子等により意図的に高周波成分を低減させることで、モータ駆動電流に重畳されたスイッチングリップル電流成分は検知していない。また、従来の電子サーマル装置においては、サンプリング周期が、スイッチングリップル電流の周波数に比較して相当長かったので、スイッチングリップル電流の振幅を検知できなかった。   For this reason, the sampling period is shortened to such an extent that the amplitude of the switching ripple current can be detected, and a larger number of sampling data is fetched than before. In the conventional electronic thermal protection device, the switching ripple current component superimposed on the motor driving current is not detected by intentionally reducing the high frequency component by the CR element or the like. In the conventional electronic thermal apparatus, since the sampling period is considerably longer than the frequency of the switching ripple current, the amplitude of the switching ripple current cannot be detected.

本実施形態においては、スイッチング周期より短いサンプリング周期としてスイッチングリップル電流の振幅を検出するとともに、短いサンプリング周期で取得した多数のデータを演算処理してデータ量を低減し、累算処理するメモリへの負荷を減らすことにより、モータの過負荷とともにＤ級アンプの異常も同時に検出できる電子サーマル装置を提案する。   In the present embodiment, the amplitude of the switching ripple current is detected as a sampling period shorter than the switching period, and a large amount of data acquired in a short sampling period is arithmetically processed to reduce the data amount, and to the memory for accumulating processing By reducing the load, we propose an electronic thermal device that can simultaneously detect abnormalities in the class D amplifier as well as motor overload.

（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態の電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００の構成概念を説明するブロック図である。図１に示すように、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、直流電源１００の電力を基に電流アンプ回路２００がモータ駆動電流ｉを生成し、モータ３００に供給する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration concept of a motor drive device 1000 with an electronic thermal protection function according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the motor drive device 1000 with an electronic thermal protection function, the current amplifier circuit 200 generates a motor drive current i based on the power of the DC power supply 100 and supplies the motor drive current i to the motor 300.

図１に示す電流アンプ回路２００は、スイッチング方式の回路として例えばＤ級アンプを含むことができる。また、電流アンプ回路２００は、ＰＷＭ制御回路４００からの入力信号に対応したスイッチング動作によりモータ駆動電流ｉを生成する。   The current amplifier circuit 200 illustrated in FIG. 1 can include, for example, a class D amplifier as a switching circuit. The current amplifier circuit 200 generates the motor drive current i by a switching operation corresponding to the input signal from the PWM control circuit 400.

電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、電子サーマル保護装置７００を備える。また、電子サーマル保護装置７００は、中央演算部（ＣＰＵ）７１０と、サンプリングデータや累算データを一時記憶するデータメモリ７２０と、制御プログラム等が格納されるプログラムメモリ７３０とを備える。   The motor drive device 1000 with an electronic thermal protection function includes an electronic thermal protection device 700. The electronic thermal protection apparatus 700 includes a central processing unit (CPU) 710, a data memory 720 that temporarily stores sampling data and accumulated data, and a program memory 730 that stores a control program and the like.

また、中央演算部（ＣＰＵ）７１０は、検出されたアナログ値のモータ駆動電流ｉをサンプリング周期（Ｔｓａｍ）毎にディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ７１１と、Ａ／Ｄコンバータ７１１でディジタル値に変換された直近のサンプリングデータを累算周期（Ｔｉｎｔ）で所定回数だけ順次累算処理するサンプリングデータ累算部７１３とを備える。   Further, the central processing unit (CPU) 710 converts the detected analog value motor driving current i into a digital value every sampling period (Tsam), and converts the digital value into a digital value by the A / D converter 711. A sampling data accumulating unit 713 that sequentially accumulates the converted latest sampling data a predetermined number of times at an accumulation period (Tint);

また、中央演算部（ＣＰＵ）７１０は、サンプリングデータ累算部７１３が累算処理した値と所定のモータ駆動電流閾値とを比較して累算値がモータ駆動電流閾値より大きければアラーム回路７１６にアラーム信号を出力させる比較部７１５を備える。   Further, the central processing unit (CPU) 710 compares the value accumulated by the sampling data accumulating unit 713 with a predetermined motor driving current threshold value, and if the accumulated value is larger than the motor driving current threshold value, the central processing unit (CPU) 710 notifies the alarm circuit 716. A comparison unit 715 for outputting an alarm signal is provided.

また、中央演算部（ＣＰＵ）７１０は、Ａ／Ｄコンバータ７１１でディジタル値に変換されたサンプリングデータからスイッチングリップル電流の振幅を算出するリップル振幅演算部７１２と、リップル振幅演算部７１２が算出したスイッチングリップル電流の振幅と所定のリップル閾値とを比較し、スイッチングリップル電流の振幅がリップル閾値より大きければアラーム回路７１６にアラーム信号を出力させる比較部７１４とを備える。   The central processing unit (CPU) 710 also includes a ripple amplitude calculation unit 712 that calculates the amplitude of the switching ripple current from the sampling data converted into a digital value by the A / D converter 711, and the switching calculated by the ripple amplitude calculation unit 712. A comparison unit 714 is provided that compares the amplitude of the ripple current with a predetermined ripple threshold and causes the alarm circuit 716 to output an alarm signal if the amplitude of the switching ripple current is larger than the ripple threshold.

ここで、リップル振幅演算部７１２は、スイッチング周期（Ｔｓｗ）１周期間内に取得したサンプリングデータの中で最大値（Ｍａｘ値）と最小値（Ｍｉｎ値）との差を演算し、スイッチング周期（Ｔｓｗ）の各期間毎にスイッチングリップルの振幅を算出し、算出したスイッチングリップルの振幅を各期間毎に比較部７１４に出力する。   Here, the ripple amplitude calculator 712 calculates the difference between the maximum value (Max value) and the minimum value (Min value) in the sampling data acquired within one switching cycle (Tsw), and the switching cycle ( The amplitude of the switching ripple is calculated for each period of Tsw), and the calculated amplitude of the switching ripple is output to the comparison unit 714 for each period.

図１においてアラーム回路７１６は、比較部７１４，７１５からの信号入力に応答して、スイッチング動作の停止やモータ駆動電流の出力制限等、モータ３００等を保護する動作を指示するアラーム信号をＰＷＭ制御回路４００に出力する。   In FIG. 1, an alarm circuit 716 performs PWM control on an alarm signal instructing an operation for protecting the motor 300 and the like, such as stopping of a switching operation and output limitation of a motor driving current, in response to a signal input from the comparison units 714 and 715. Output to the circuit 400.

また、発振器５００は、所定のスイッチング周期（Ｔｓｗ）を有するクロックを生成し、ＰＷＭ制御回路４００と、電子サーマル保護装置７００のリップル振幅演算部７１２とに当該クロックを供給する。また、電流検出部６００は、モータ駆動電流ｉを検出し、検出電流値をＰＷＭ制御回路４００にフィードバックするとともに、検出電流値をＡ／Ｄコンバータ７１１に出力する。   The oscillator 500 generates a clock having a predetermined switching period (Tsw), and supplies the clock to the PWM control circuit 400 and the ripple amplitude calculation unit 712 of the electronic thermal protection device 700. The current detection unit 600 detects the motor drive current i, feeds back the detected current value to the PWM control circuit 400, and outputs the detected current value to the A / D converter 711.

また、図１に示す電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００おいては、サンプリング周期（Ｔｓａｍ）≪スイッチング周期（Ｔｓｗ）≪累算周期（Ｔｉｎｔ）であるものとする。すなわち、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、スイッチングリップル電流の一周期期間（Ｔｓｗ）内に、スイッチングリップル電流が重畳されたモータ駆動電流ｉを複数回サンプリングして取得し、スイッチングリップル電流の一周期期間（Ｔｓｗ）毎にリップル振幅が所定の範囲内か否かを監視する。一方、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、一以上のリップル周期（Ｔｓｗ）に対応する累算周期（Ｔｉｎｔ）ごとに、取得したモータ駆動電流ｉを所定回数だけ累算し、累算されたモータ駆動電流ｉが所定の範囲内であるか否かを監視する。   Further, in the motor drive device 1000 with an electronic thermal protection function shown in FIG. 1, it is assumed that sampling cycle (Tsam) << switching cycle (Tsw) << accumulation cycle (Tint). In other words, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function obtains the motor drive current i on which the switching ripple current is superimposed by sampling a plurality of times within one cycle period (Tsw) of the switching ripple current. It is monitored whether or not the ripple amplitude is within a predetermined range every cycle period (Tsw). On the other hand, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function accumulates the acquired motor drive current i a predetermined number of times for each accumulation period (Tint) corresponding to one or more ripple periods (Tsw). Whether the motor drive current i is within a predetermined range is monitored.

図２は、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００の動作概要を説明するフロー図である。図２に示す各ステップに基づいて、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００の動作概要について、順次以下に説明する。   FIG. 2 is a flowchart for explaining an outline of the operation of the motor drive device 1000 with an electronic thermal protection function. Based on the steps shown in FIG. 2, an outline of the operation of the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function will be sequentially described below.

（ステップＳ２１０）
電子サーマル保護装置７００は、サンプリング周期（Ｔｓａｍ）毎に電流検出部６００からの出力電流をサンプリングする。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ７１１は、電流検出部６００が検出するモータ駆動電流ｉの検出電流のアナログ値を、サンプリング周期（Ｔｓａｍ）毎にディジタル値に変換してリップル振幅演算部７１２とサンプリングデータ累算部７１３とに出力する。 (Step S210)
The electronic thermal protection apparatus 700 samples the output current from the current detection unit 600 every sampling period (Tsam). In other words, the A / D converter 711 converts the analog value of the detected current of the motor drive current i detected by the current detection unit 600 into a digital value for each sampling period (Tsam), and the ripple amplitude calculation unit 712 and the sampling data accumulation. To the arithmetic unit 713.

（ステップＳ２２０）
リップル振幅演算部７１２は、スイッチング周期（Ｔｓｗ）ごとに、Ａ／Ｄコンバータ７１１から入力されたサンプリングデータの一周期期間（Ｔｓｗ）内での最大値と最小値とを抽出する。 (Step S220)
The ripple amplitude calculator 712 extracts a maximum value and a minimum value within one cycle period (Tsw) of the sampling data input from the A / D converter 711 for each switching cycle (Tsw).

（ステップＳ２３０）
リップル振幅演算部７１２は、ステップＳ２２０で抽出した最大値と最小値との差からスイッチングリップル電流の振幅（Ａ）を算出し、比較部７１４へと出力する。 (Step S230)
The ripple amplitude calculation unit 712 calculates the amplitude (A) of the switching ripple current from the difference between the maximum value and the minimum value extracted in step S220 and outputs the amplitude to the comparison unit 714.

（ステップＳ２４０）
比較部７１４は、リップル振幅演算部７１２から入力されたスイッチングリップル電流の振幅（Ａ）と所定のリップル閾値とを比較する。比較部７１４が、スイッチングリップル電流の振幅（Ａ）が所定のリップル閾値より大きいと判断すれば、ステップＳ２５０へと進む。比較部７１４が、スイッチングリップル電流の振幅（Ａ）が所定のリップル閾値より大きくないと判断すれば、ステップＳ２１０へと戻る。 (Step S240)
The comparison unit 714 compares the amplitude (A) of the switching ripple current input from the ripple amplitude calculation unit 712 with a predetermined ripple threshold value. If the comparison unit 714 determines that the amplitude (A) of the switching ripple current is larger than the predetermined ripple threshold, the process proceeds to step S250. If the comparison unit 714 determines that the amplitude (A) of the switching ripple current is not greater than the predetermined ripple threshold, the process returns to step S210.

（ステップＳ２５０）
アラーム回路７１６は、比較部７１４，７１５からの通知に応答してアラーム信号を出力する。また、ＰＷＭ制御回路４００等は、アラーム信号に応答して、モータ駆動電流を停止または低減したり電流アンプ回路２００のスイッチング動作を停止させる等により、モータ３００の保護動作とともに電流アンプ回路２００の保護動作も遂行する。また、アラーム回路７１６は、アラーム信号に応答して、音声やモニター画面を介してオペレータに通知する等のアラーム処理をしてもよい。 (Step S250)
The alarm circuit 716 outputs an alarm signal in response to the notification from the comparison units 714 and 715. In addition, the PWM control circuit 400 or the like responds to the alarm signal to stop or reduce the motor drive current or stop the switching operation of the current amplifier circuit 200 to protect the current amplifier circuit 200 together with the protection operation of the motor 300. It also performs operations. Further, the alarm circuit 716 may perform an alarm process such as notifying an operator via voice or a monitor screen in response to the alarm signal.

（ステップＳ２６０）
ここでは、従来の電子サーマル保護機能と同等の処理を遂行する。すなわち、電子サーマル保護装置７００は、モータ駆動電流ｉを監視する。このステップＳ２６０で監視するモータ駆動電流ｉは、モータ駆動電流ｉそれ自体であるので、スイッチングリップル電流が重畳されていてもよいし重畳されていなくてもよい。 (Step S260)
Here, a process equivalent to the conventional electronic thermal protection function is performed. That is, the electronic thermal protection device 700 monitors the motor driving current i. Since the motor drive current i monitored in step S260 is the motor drive current i itself, the switching ripple current may or may not be superimposed.

また、このステップＳ２６０による処理は、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００内においてステップＳ２２０〜ステップＳ２５０と同時並行で遂行される。サンプリングデータ累算部７１３は、累算周期（Ｔｉｎｔ）を一周期間として、累算周期（Ｔｉｎｔ）毎のサンプリングデータを順次所定回数だけ累算し、累算結果を比較部７１５に出力する。サンプリングデータ累算部７１３の累算回数は例えば５回程度とすることができ、５回分のサンプリングデータの中で最古のデータに最新のサンプリングデータが順次上書きされる。サンプリングデータ累算部７１３の累算回数は、例えば１秒から１０秒程度の期間に相当する累算回数とすることで、１秒から１０秒程度の比較的長期に亘る過剰なモータ駆動電流の有無を監視できることとなる。   Further, the processing in step S260 is performed in parallel with steps S220 to S250 in the motor drive device 1000 with an electronic thermal protection function. The sampling data accumulation unit 713 sequentially accumulates the sampling data for each accumulation cycle (Tint) a predetermined number of times with the accumulation cycle (Tint) as one cycle, and outputs the accumulation result to the comparison unit 715. The number of accumulations of the sampling data accumulating unit 713 can be set to about 5, for example, and the latest sampling data is sequentially overwritten on the oldest data among the sampling data for five times. The number of accumulations of the sampling data accumulating unit 713 is, for example, an accumulation number corresponding to a period of about 1 second to 10 seconds, so that an excessive motor driving current over a relatively long period of about 1 second to 10 seconds can be obtained. The presence or absence can be monitored.

（ステップＳ２７０）
比較部７１５は、サンプリングデータ累算部７１３から取得した累算値と所定のモータ駆動電流閾値とを比較する。比較部７１５が、サンプリングデータ累算部７１３から取得した累算値が所定のモータ駆動電流閾値より大きいと判断すればステップＳ２５０へと進み、比較部７１５が、サンプリングデータ累算部７１３から取得した累算値が所定のモータ駆動電流閾値より大きくないと判断すればステップＳ２１０へと戻る。 (Step S270)
The comparison unit 715 compares the accumulated value acquired from the sampling data accumulation unit 713 with a predetermined motor drive current threshold value. If the comparison unit 715 determines that the accumulated value acquired from the sampling data accumulation unit 713 is larger than the predetermined motor drive current threshold, the process proceeds to step S250, and the comparison unit 715 acquired from the sampling data accumulation unit 713. If it is determined that the accumulated value is not greater than the predetermined motor drive current threshold, the process returns to step S210.

上述の処理遂行により、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、モータ３００の保護を行うと同時に、Ｄ級アンプの異常も検出し、異常に対して迅速に装置保護動作を遂行することが可能となる。   By performing the above-described processing, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function can protect the motor 300 and simultaneously detect the abnormality of the class D amplifier, and can quickly perform the device protection operation against the abnormality. It becomes.

ここで、図５は、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００が検出するモータ駆動電流と、モータ駆動電流に重畳されているスイッチングリップル電流とについて説明する図である。   Here, FIG. 5 is a diagram for explaining the motor drive current detected by the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function and the switching ripple current superimposed on the motor drive current.

図５から理解できるように、スイッチングリップル電流は、電流アンプ回路２００内のスイッチング動作に起因して生じる高周波成分であって、モータ駆動電流の周期に比べて短い周期（Ｔｓｗ）を有する。高周波であるが故に従来の電子サーマル保護装置においては、監視対象とされることなく意図的に検知対象から除外されて、モータ駆動電流それ自体のみが検出・監視対象とされていた。   As can be understood from FIG. 5, the switching ripple current is a high-frequency component generated due to the switching operation in the current amplifier circuit 200, and has a shorter cycle (Tsw) than the cycle of the motor drive current. Because of the high frequency, the conventional electronic thermal protection apparatus is intentionally excluded from the detection target without being monitored, and only the motor drive current itself is the detection / monitoring target.

電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、一つのスイッチング周期（Ｔｓｗ）内で、好ましくは５〜１０回程度のサンプリングが可能な短いサンプリング周期でサンプリングを遂行する。これにより、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、スイッチングリップル電流の振幅を検出することが可能となり、電流アンプ回路２００のスイッチング動作の異常等を迅速に検知し、これに対応することが可能となる。   The motor driving device with electronic thermal protection function 1000 performs sampling within a single switching cycle (Tsw), preferably with a short sampling cycle capable of sampling about 5 to 10 times. As a result, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function can detect the amplitude of the switching ripple current, and can quickly detect and respond to an abnormality in the switching operation of the current amplifier circuit 200. It becomes.

また、図６は、図５に示したスイッチングリップル電流のサンプリング状態を拡大して説明する図である。図６から理解できるように、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、スイッチング周期（Ｔｓｗ）より小さなサンプリング周期（Ｔｓａｍ）でスイッチングリップル電流が重畳されたモータ駆動電流のサンプリングを遂行する。また、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、一スイッチング周期（Ｔｓｗ）ごとに最大値と最小値との差からスイッチングリップル電流の振幅を算出して、当該振幅が所定の範囲内であるか否かを監視する。   FIG. 6 is a diagram illustrating the sampling state of the switching ripple current shown in FIG. 5 in an enlarged manner. As can be understood from FIG. 6, the motor driving apparatus 1000 with the electronic thermal protection function performs sampling of the motor driving current on which the switching ripple current is superimposed at a sampling period (Tsam) smaller than the switching period (Tsw). Further, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function calculates the amplitude of the switching ripple current from the difference between the maximum value and the minimum value every switching cycle (Tsw), and whether the amplitude is within a predetermined range. Monitor whether or not.

また、モータ駆動電流が１００Ｈｚ未満であって、スイッチングリップル電流が１０〜２０ｋＨｚ程度である場合には、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、例えば１００ｋＨｚ程度のサンプリング取得とすることができる。   Further, when the motor drive current is less than 100 Hz and the switching ripple current is about 10 to 20 kHz, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function can obtain sampling of about 100 kHz, for example.

また、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、リップル閾値を例えば０．５アンペア〜１アンペア程度とすることができ、検出したスイッチングリップル電流の振幅がこの値を超える振幅となれば、アラーム処理を遂行してもよい。   In addition, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function can set the ripple threshold value to, for example, about 0.5 ampere to 1 ampere, and if the detected switching ripple current amplitude exceeds this value, alarm processing is performed. May be performed.

また、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、定常時のスイッチングリップル電流の振幅に対して例えば１０倍の振幅が検出された場合に、アラーム処理を遂行してもよい。また、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、モータ３００の駆動特性に対応して、当該モータ３００が故障する直前のリップル振幅が検出された場合に、アラーム処理を遂行してもよい。   In addition, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function may perform an alarm process when, for example, 10 times the amplitude of the switching ripple current in the steady state is detected. Further, the motor driving apparatus 1000 with the electronic thermal protection function may perform an alarm process when a ripple amplitude immediately before the motor 300 fails is detected corresponding to the driving characteristics of the motor 300.

また、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、モータ駆動電流の累算において、期間（Ｔｓｗ）ごとに最大値と最小値との平均値を算出し、この平均値を累算用のデータとしてもよい。このような処理により、データメモリ７２０の使用領域容量を１／５〜１／１０に低減することも可能であり、メモリへの負荷を低減できる。   Further, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function calculates an average value of the maximum value and the minimum value for each period (Tsw) in the accumulation of the motor drive current, and uses this average value as data for accumulation. Also good. By such processing, it is possible to reduce the used area capacity of the data memory 720 to 1/5 to 1/10, and the load on the memory can be reduced.

図７は、従来の電子サーマル保護装置のサンプリング周期について説明する図である。図７から理解できるように、従来はサンプリング周期がリップル電流を検出可能な程度に小さくなく、またＣＲ素子等により意図的に高周波成分を除去したモータ駆動電流を検出する場合もあった。   FIG. 7 is a diagram for explaining the sampling period of the conventional electronic thermal protection apparatus. As can be understood from FIG. 7, conventionally, the sampling period is not small enough to detect the ripple current, and the motor drive current from which the high-frequency component is intentionally removed may be detected by a CR element or the like.

電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、Ｄ級アンプやモータ３００の故障や発振等により、予期せぬリップル電流の突発的増大が生じた場合においても、このような状態を速やかに検出し、適切な対応をすることが可能となる。電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、例えば、モータ駆動電流指示値が０アンペアであるにも拘わらず、大きなスイッチングリップル電流が重畳された結果、モータ３００にリップル電流が入力されて障害が生じるような事態を回避することができる。   The motor drive device 1000 with an electronic thermal protection function detects such a state promptly even when an unexpected ripple current suddenly increases due to a failure or oscillation of the class D amplifier or the motor 300, Appropriate responses can be made. In the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function, for example, although the motor drive current instruction value is 0 ampere, a large switching ripple current is superimposed, and as a result, a ripple current is input to the motor 300 and a failure occurs. Such a situation can be avoided.

また、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、サンプリングデータの２乗計算や累算や閾値との比較等の処理について、マイコンで処理することとしてもよい。また、既存の従来の電子サーマル保護装置に対して、プログラムメモリ７３０に格納されている処理プログラムの変更・更新のみで、上述した電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００の各機能を追加的に処理させてもよい。   Moreover, the motor drive device 1000 with an electronic thermal protection function may perform processing such as square calculation of sampling data, accumulation, comparison with a threshold value, and the like by a microcomputer. In addition, the functions of the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function described above are additionally processed by only changing or updating the processing program stored in the program memory 730 with respect to the existing conventional electronic thermal protection device. You may let them.

また、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００は、モータ３００の過渡熱特性を検出して過熱が検知された場合に、保護機能を稼働させる従来公知の保護方法に比べて、極めて迅速かつ的確な検知及び応答を遂行し、装置を保護することが可能である。   Further, the motor drive device 1000 with the electronic thermal protection function is extremely quick and accurate as compared with a conventionally known protection method that activates the protection function when the transient heat characteristic of the motor 300 is detected and overheat is detected. It is possible to perform detection and response and protect the device.

（第二の実施形態）
図３は、本発明の第二の実施形態の電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置３０００の構成概念説明図である。第二の実施形態においては、サンプリング周期が短くてサンプリングデータが膨大であっても、データメモリの容量を増大させることなく処理が可能な電子サーマル保護装置について説明する。 (Second embodiment)
FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration concept of the motor drive device 3000 with an electronic thermal protection function according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, an electronic thermal protection apparatus capable of processing without increasing the capacity of the data memory even when the sampling period is short and the sampling data is enormous will be described.

図３において、３７００は電子サーマル保護装置、３７１０は中央演算部（ＣＰＵ）、３７２０は中央演算部３７１０の演算結果の保持等を行うリード、ライト可能なデータメモリ（ＲＡＭ）、３７３０はプログラム等を格納したリード専用のプログラムメモリ（ＲＯＭ）、３６００は電流検出部、３４００はＰＷＭ制御回路、３３００は負荷としてのモータ（Ｍ）、３１００は直流電源を示す。   In FIG. 3, 3700 is an electronic thermal protection device, 3710 is a central processing unit (CPU), 3720 is a read / writeable data memory (RAM) that holds the calculation result of the central processing unit 3710, 3730 is a program, etc. Stored read-only program memory (ROM), 3600 is a current detection unit, 3400 is a PWM control circuit, 3300 is a motor (M) as a load, and 3100 is a DC power supply.

図３に示す電子サーマル保護装置３７００は、１チップマイクロコンピュータの構成としてもよく、メモリ３７２０，３７３０は中央演算部３７１０と共に１チップ上に形成してもよい。   The electronic thermal protection device 3700 shown in FIG. 3 may be configured as a one-chip microcomputer, and the memories 3720 and 3730 may be formed on one chip together with the central processing unit 3710.

負荷であるモータ３３００に対する給電線は単線としてもよいし、単相交流電動機の場合には２線による給電線としてもよく、多相交流電動機の場合には相数に応じた数の線による給電線としてもよい。また、直流電動機を負荷とする場合は、２線の給電線とできる。   The power supply line for the motor 3300, which is a load, may be a single line, may be a two-line power supply line in the case of a single-phase AC motor, and may be supplied by a number of lines corresponding to the number of phases in the case of a multiphase AC motor. It is good also as an electric wire. When a DC motor is used as a load, it can be a two-wire feeder.

また図示していないが、モータ３３００が単相であるか又は多相であるかに対応して、直流電圧を単相又は多相の交流電圧に変換するインバータを適宜設けてもよい。   Although not shown, an inverter that converts a DC voltage into a single-phase or multi-phase AC voltage may be provided as appropriate in accordance with whether the motor 3300 is single-phase or multi-phase.

また、モータ３３００の回転数を制御する為に、交流電圧の周波数を変更可能な構成としてもよい。また、電源３１００は交流電源の３相としてもよく、交流電源から供給された交流電圧をコンバータにより直流電圧に変換し、コンデンサにより平滑化やノイズ成分除去した直流電圧をコンバータに供給する構成としてもよい。   Moreover, in order to control the rotation speed of the motor 3300, it is good also as a structure which can change the frequency of an alternating voltage. Further, the power source 3100 may be a three-phase AC power source. The AC voltage supplied from the AC power source may be converted into a DC voltage by a converter, and the DC voltage smoothed by a capacitor and noise components removed may be supplied to the converter. Good.

また、図３に示すように負荷として直流電動機を用いる場合は、インバータを用いずにコンバータの出力直流電圧を供給する構成としてもよい。なお、電流アンプ回路３２００は、例えばＤ級アンプ等のスイッチング回路を含む。   Moreover, when using a DC motor as a load as shown in FIG. 3, it is good also as a structure which supplies the output DC voltage of a converter, without using an inverter. The current amplifier circuit 3200 includes a switching circuit such as a class D amplifier.

また、図３においては電子サーマル保護装置３７００が、中央演算部３７１０と、メモリ３７２０，３７３０とを含む構成を有する場合を示している。また、モータ３３００の駆動電流は、電流検出部３６００により検出されて、電子サーマル保護装置３７００のＡ／Ｄコンバータ３７１１に入力される。   FIG. 3 shows a case where the electronic thermal protection device 3700 has a configuration including a central processing unit 3710 and memories 3720 and 3730. The drive current of the motor 3300 is detected by the current detection unit 3600 and input to the A / D converter 3711 of the electronic thermal protection device 3700.

また、Ａ／Ｄコンバータ３７１１は、検出電流を検出周期（Ｔｓａｍ）毎にサンプリングしてディジタル信号値に変換する。中央演算部３７１０は、第一サンプリングデータ累算３７１３部（１）と、第二サンプリングデータ累算部３７１３（２）と、比較部３７１５と、を少なくとも含む。   The A / D converter 3711 samples the detection current every detection cycle (Tsam) and converts it into a digital signal value. The central processing unit 3710 includes at least a first sampling data accumulation 3713 part (1), a second sampling data accumulation part 3713 (2), and a comparison part 3715.

第一サンプリングデータ累算３７１３（１）は、検出電流を２乗して第１の期間（Ｔｉｎｔ１）について累算し、その累算値をデータメモリ３７２０に保持させる。   The first sampling data accumulation 3713 (1) squares the detected current, accumulates the first current (Tint1), and stores the accumulated value in the data memory 3720.

また、第二サンプリングデータ累算３７１３（２）は、第１の期間の２乗値の累算値を順次第２の期間にわたってデータメモリ３７２０に保持させ、第２の期間（Ｔｉｎｔ２）内の累算値を求めて、比較部３７１５がアラーム設定閾値Ｘと比較し、アラーム設定閾値Ｘを超えた場合に、モータ３３００が過負荷状態にあると判断して、中央演算部３７１０内のアラーム回路３７１６がアラーム出力をする。   The second sampling data accumulation 3713 (2) causes the accumulated value of the square value of the first period to be sequentially held in the data memory 3720 over the second period, and accumulated in the second period (Tint2). An arithmetic value is obtained, and the comparison unit 3715 compares with the alarm setting threshold value X. When the alarm setting threshold value X is exceeded, it is determined that the motor 3300 is in an overload state, and the alarm circuit 3716 in the central processing unit 3710 is obtained. Outputs an alarm.

また、中央演算部３７１０は不図示のインバータの動作の停止、出力周波数の低下、出力電圧又は電流の低下等の制御により、モータ３３００の過負荷状態からの種々の周知な保護を行うことができる。   Further, the central processing unit 3710 can perform various well-known protections from the overload state of the motor 3300 by controlling the operation of an inverter (not shown), lowering the output frequency, lowering the output voltage or current, and the like. .

また、電流検出周期（Ａ／Ｄコンバータ３７１１に於けるディジタル信号に変換する為のサンプリング周期）をＴｓａｍとし、この周期（Ｔｓａｍ）に於ける検出電流のディジタル値Ｄの２乗を求めて、この２乗値Ｄ２を第１の期間（Ｔｉｎｔ１）にわたって２５６回累算した累算値ΣＤ２を、データメモリ３７２０に第２の期間（Ｔｉｎｔ２）にわたって、順次最古の累算値を最新の累算値に更新することにより保持する。 Further, Tsam is a current detection cycle (sampling cycle for conversion to a digital signal in the A / D converter 3711), and the square of the digital value D of the detection current in this cycle (Tsam) is obtained. 2 squared value D 2 an accumulated value .SIGMA.D 2 of accumulation 256 times for a first period of time (Tint1), for a second period of time (Tint2) in the data memory 3720, the oldest of the accumulated value latest sequential cumulative Retained by updating to arithmetic value.

すなわち、最新の第１の期間（Ｔｉｎｔ１）の累算値を含めて、第２の期間（Ｔｉｎｔ２）にわたって保持することになる。そして、第２の期間（Ｔｉｎｔ２）にわたって保持した第１の期間（Ｔｉｎｔ１）の累算値ΣＤ２を２５６回累算する（Σ（ΣＤ２））。 In other words, the accumulated value of the latest first period (Tint1) is held over the second period (Tint2). Then, the accumulated value ΣD 2 of the first period (Tint 1) held over the second period (Tint 2) is accumulated 256 times (Σ (ΣD 2 )).

この累算値Σ（ΣＤ２）とアラーム設定閾値Ｘとを比較し、アラーム設定値を超えた場合、前述のように、モータ３３００の消費電力量の増加により温度が上昇していると推定して、モータ３３００の保護制御を行ってもよい。 The accumulated value Σ (ΣD 2 ) is compared with the alarm setting threshold value X, and when the alarm setting value is exceeded, it is estimated that the temperature has increased due to the increase in the power consumption of the motor 3300 as described above. Thus, protection control of the motor 3300 may be performed.

データメモリ３７２０は、１チップマイクロプロセッサの場合には、例えば２５６バイト構成としてもよく、６４バイトを演算処理等に使用することができる。このため例えば、電流検出値を８ビット精度でディジタル信号に変換し、メモリの６４バイトの中の９バイトを演算処理用とすると、５５バイトの領域により８ビット構成の電流検出ディジタル値を、５５回分保持できることになる。   In the case of a one-chip microprocessor, the data memory 3720 may have a 256-byte configuration, for example, and 64 bytes can be used for arithmetic processing or the like. Therefore, for example, if the current detection value is converted into a digital signal with 8-bit precision and 9 bytes out of 64 bytes of the memory are used for arithmetic processing, an 8-bit current detection digital value is converted into 55 It can be held batchwise.

一方本実施形態では、２乗値Ｄ２は１６ビット構成となり、これを第１の期間（Ｔｉｎｔ１であるが、典型的にはＴｓｗである）にわたって２５６回累算した累算値ΣＤ２を例えば２４ビット構成とし、メモリの６４バイトの領域の中の１０バイトの領域を演算用とし、残りの５４バイトの領域を２４ビット構成の累算値ΣＤ２の保持用とすれば、この累算値ΣＤ２を１８回分保持することができる。 On the other hand, in this embodiment, the square value D 2 has a 16-bit configuration, and an accumulated value ΣD 2 obtained by accumulating 256 times over the first period (Tint 1 but typically Tsw) is, for example, If the 10-byte area of the 64-byte area of the memory is used for computation and the remaining 54-byte area is used for holding the accumulated value ΣD 2 of the 24-bit structure, this accumulated value ΣD 2 can be held 18 times.

この場合、電流検出値Ｄを、２５６×１８回＝４６０８回分保持して、第２の期間（Ｔｉｎｔ２）にわたる累算値を求めることができることとなるので、単位時間あたりのサンプリング回数が増大したとしてもメモリ容量を増大させる必要がない。また、電流のサンプリング周期を同一とした場合には、累積期間を約８０倍程度長くすることができるので、モータ駆動装置の監視の信頼性を向上することが可能となる。   In this case, the current detection value D can be held for 256 × 18 times = 4608 times, and the accumulated value over the second period (Tint2) can be obtained, so that the number of samplings per unit time has increased. However, it is not necessary to increase the memory capacity. Further, when the current sampling period is the same, the accumulation period can be increased by about 80 times, so that the reliability of monitoring of the motor drive device can be improved.

図３に示すように、モータ３３００の構成に対応した電源装置としてのインバータ又はコンバータ等を含む電流アンプ回路３２００から供給する電流ｉを、電流検出部３６００により検出し、検出した電流ｉを電子サーマル保護装置３７００に入力する。   As shown in FIG. 3, a current i supplied from a current amplifier circuit 3200 including an inverter or a converter as a power supply device corresponding to the configuration of the motor 3300 is detected by a current detection unit 3600, and the detected current i is electronic thermal Input to the protection device 3700.

電子サーマル保護装置３７００は、電流検出部３６００で検出した電流が入力されるＡ／Ｄコンバータ３７１１と、データメモリ３７２０と、プログラムメモリ３７３０と、中央演算部（ＣＰＵ）３７１０と、第一及び第二サンプリングデータ累算３７１３（１），３７１３（２）と、比較部３７１５と、リップル振幅演算部３７１２と、リップル振幅演算部３７１２の結果が入力される比較部３７１４と、アラーム回路３７１６とを含む。   The electronic thermal protection device 3700 includes an A / D converter 3711 to which a current detected by the current detection unit 3600 is input, a data memory 3720, a program memory 3730, a central processing unit (CPU) 3710, a first and a second. Sampling data accumulation 3713 (1), 3713 (2), a comparison unit 3715, a ripple amplitude calculation unit 3712, a comparison unit 3714 to which the result of the ripple amplitude calculation unit 3712 is input, and an alarm circuit 3716 are included.

リップル振幅演算部３７１２は、上述したような演算処理により、例えば期間（Ｔｓｗ）ごとに検出されたサンプリング電流値の最大値（Ｍａｘ）と最小値（Ｍｉｎ）との差異から、スイッチングリップル電流の振幅を算出する。また、比較部３７１４は、スイッチングリップル電流の振幅が所定のリップル閾値を超えた場合には、アラーム回路３７１６に対して、アラームを出力させる。なお、スイッチング周期（Ｔｓｗ）は、発振器３５００により生成されて必要とされる各部に入力される。   The ripple amplitude calculation unit 3712 performs, for example, the amplitude of the switching ripple current from the difference between the maximum value (Max) and the minimum value (Min) of the sampling current value detected every period (Tsw) by the above-described calculation process. Is calculated. The comparison unit 3714 causes the alarm circuit 3716 to output an alarm when the amplitude of the switching ripple current exceeds a predetermined ripple threshold. Note that the switching period (Tsw) is generated by the oscillator 3500 and input to each required unit.

また、Ａ／Ｄコンバータ３７１１におけるサンプリング周期（Ｔｓａｍ）をスイッチングリップルが重畳されたモータ駆動電流ｉの検出周期とし、電流検出部３６００による電流ｉをディジタル値Ｄに変換し、第一サンプリングデータ累算部３７１３（１）が２乗して消費電力値に相当する値とするとともにその２乗値Ｄ２を第１の周期（Ｔｉｎｔ１）、すなわち、累算値をリセットするリセット周期（Ｔｉｎｔ１であり典型的にはＴｓｗ）にわたって累算し、この累算値ΣＤ２をデータメモリ３７２０に順次保持させる。 Further, the sampling period (Tsam) in the A / D converter 3711 is set as a detection period of the motor driving current i on which the switching ripple is superimposed, the current i by the current detection unit 3600 is converted into a digital value D, and the first sampling data is accumulated. the squared value D 2 first cycle with parts 3713 (1) is a value corresponding to the power consumption value by squaring (Tint1), i.e., a reset period (Tint1 for resetting the accumulated value representative Specifically, the accumulated value ΣD 2 is sequentially held in the data memory 3720.

また、累算値ΣＤ２を、第１の期間（Ｔｉｎｔ１）のｎ倍の第２の期間（Ｔｉｎｔ２）にわたってそれぞれデータメモリ３７２０に保持するものであり、データメモリ３７２０内のΣＤ２１〜ΣＤ２ｎとして保持する。ここで、ｎは１以上の任意の数とすることができる。 Further, the accumulated value .SIGMA.D 2, is intended to hold the first period (Tint1) each data memory 3720 for n second period times (Tint2) of, .SIGMA.D in the data memory 3720 2 1～ShigumaD 2 Hold as n. Here, n can be an arbitrary number of 1 or more.

また、次の第２の周期（Ｔｉｎｔ２）の最初の累算値により、前の周期（Ｔｉｎｔ２）の最初の累算値を順次上書きして書き換えるようにして、データメモリ３７２０により第２の周期（Ｔｉｎｔ２）にわたる累算値を更新しながら保持する。   Further, the first accumulated value of the next second period (Tint2) is sequentially overwritten and rewritten by the first accumulated value of the previous period (Tint2), and the second period ( The accumulated value over Tint2) is held while being updated.

第二サンプリングデータ演算部３７１３（２）は、データメモリ３７２０に保持された第２の周期（Ｔｉｎｔ２）にわたる累算値ΣＤ２を累算する。この累算値Σ（ΣＤ２）を比較部３７１５に於いてアラーム設定閾値Ｘと比較し、このアラーム設定閾値Ｘを超えた場合、アラーム回路３７１６がアラーム信号をインバータ又はコンバータに入力する。 Second sampling data calculation section 3713 (2) accumulates the accumulated value .SIGMA.D 2 over a second period which is held in the data memory 3720 (Tint2). The accumulated value Σ (ΣD 2 ) is compared with the alarm setting threshold value X in the comparison unit 3715. When the alarm setting threshold value X is exceeded, the alarm circuit 3716 inputs an alarm signal to the inverter or converter.

累算値Σ（ΣＤ２）がアラーム設定閾値Ｘを超えた場合には、電子サーマル保護装置３７００はモータ３３００が温度上昇していると推測し、モータ駆動電流ｉを遮断又は低減させてオペレータに通知する等により、モータ３３００を過負荷状態から保護することができる。なお、上述した図３の説明において、好ましくはＴｓａｍ≪Ｔｓｗ＝Ｔｉｎｔ１≪Ｔｉｎｔ２であるものとする。 If the accumulated value Σ (ΣD 2 ) exceeds the alarm setting threshold value X, the electronic thermal protection device 3700 estimates that the motor 3300 has risen in temperature, and cuts off or reduces the motor drive current i to the operator. By notifying or the like, the motor 3300 can be protected from an overload state. In the description of FIG. 3 described above, it is preferable that Tsam << Tsw = Tint1 << Tint2.

（第三の実施形態）
図４は、本発明の第三の実施形態の電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置４０００の構成概念説明図である。図４においては、図１等と対応する部位については対応する符号を付すこととし、説明の重複を避けるためにここではその説明を省略する。 (Third embodiment)
FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration concept of the motor drive device 4000 with an electronic thermal protection function according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 4, parts corresponding to those in FIG. 1 and the like are denoted by corresponding reference numerals, and the description thereof is omitted here in order to avoid duplication of explanation.

図４から理解できるように、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置４０００は、発振器４５００で生成されたスイッチング周期（Ｔｓｗ）が、ＰＷＭ制御回路４４００のみに入力されてリップル振幅演算部４７１２には入力されない。   As can be understood from FIG. 4, in the motor drive device 4000 with the electronic thermal protection function, the switching period (Tsw) generated by the oscillator 4500 is input only to the PWM control circuit 4400 and not input to the ripple amplitude calculation unit 4712. .

このため、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置４０００は、電流検出部４６００が検出したスイッチングリップル電流が重畳されているモータ駆動電流から、スイッチング周期（Ｔｓｗ）を検出するスイッチング周波数検出回路４７４０を備える。スイッチング周波数検出回路４７４０は、検出したスイッチング周期（Ｔｓｗ）をリップル振幅演算部４７１２に付与入力する。   For this reason, the motor drive device 4000 with the electronic thermal protection function includes a switching frequency detection circuit 4740 that detects a switching cycle (Tsw) from the motor drive current on which the switching ripple current detected by the current detection unit 4600 is superimposed. The switching frequency detection circuit 4740 gives the detected switching period (Tsw) to the ripple amplitude calculation unit 4712 and inputs it.

電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置４０００は、電子サーマル保護装置４７００内にスイッチング周波数検出回路４７４０を備えることにより、電子サーマル保護装置４７００をＤ級アンプ回路と分離し易くなる。この場合に、電子サーマル保護装置４７００を外付けオプションにすることも可能である。図４に示す電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置４０００において、Ｔｓａｍ≪Ｔｓｗ≪Ｔｉｎｔであるものとする。   The motor drive device 4000 with the electronic thermal protection function includes the switching frequency detection circuit 4740 in the electronic thermal protection device 4700, so that the electronic thermal protection device 4700 can be easily separated from the class D amplifier circuit. In this case, the electronic thermal protection device 4700 may be an external option. In the motor drive device 4000 with the electronic thermal protection function shown in FIG. 4, it is assumed that Tsam << Tsw << Tint.

上述したように、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００，３０００，４０００は、モータに流れるモータ駆動電流を検出してモータの発熱を推測し、一定以上の電流が流れ続けると電流を制限したり停止したりする等のアラーム処理によりモータの焼損を防ぐとともに、電流アンプ回路の発振等のスイッチング動作の異常などをリップル電流の振幅から検知し、アラーム処理を遂行できる。なお、Ｄ級アンプの出力電流に重畳されるスイッチングリップルの振幅は、出力電流値に拘わらず大凡一定となるので、振幅を監視することで、スイッチング動作等の異常等を監視できる。   As described above, the motor drive devices 1000, 3000, and 4000 with the electronic thermal protection function detect the motor drive current flowing through the motor, estimate the heat generation of the motor, and limit the current when a current exceeding a certain level continues to flow. Alarm processing such as stopping can prevent motor burnout, and can detect an abnormality in switching operation such as oscillation of the current amplifier circuit from the amplitude of the ripple current and perform alarm processing. Note that the amplitude of the switching ripple superimposed on the output current of the class D amplifier is substantially constant regardless of the output current value, and therefore monitoring of the amplitude makes it possible to monitor an abnormality such as a switching operation.

また、電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置１０００，３０００，４０００は、各実施形態での説明に限定されるものではなく、適宜互いに組み合わせ適用してもよく、本実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び駆動方法等を変更することができる。   Further, the motor drive devices 1000, 3000, and 4000 with the electronic thermal protection function are not limited to the description in each embodiment, and may be applied in combination with each other as appropriate, and the scope of the technical idea described in this embodiment The configuration, operation, driving method, and the like can be changed as appropriate within the obvious range.

本発明の電子サーマル保護機能付きモータ駆動装置は、モータ等の各種負荷を駆動するドライバ、駆動装置、負荷装置等に広く適用できる。   The motor drive device with an electronic thermal protection function of the present invention can be widely applied to drivers, drive devices, load devices and the like for driving various loads such as motors.

１００・・直流電源、２００・・電流アンプ回路、３００・・モータ、４００・・ＰＷＭ制御回路、５００・・発振器、６００・・電流検出部、７００・・電子サーマル保護装置、７１０・・中央演算部、７２０・・データメモリ、７３０・・プログラムメモリ、７１１・・Ａ／Ｄコンバータ、７１２・・リップル振幅演算部、７１３・・サンプリングデータ累算部、７１４・・比較部、７１５・・比較部、７１６・・アラーム回路。   100 ... DC power supply 200 ... Current amplifier circuit 300 ... Motor 400 ... PWM control circuit 500 ... Oscillator 600 ... Current detection unit 700 ... Electronic thermal protection device 710 ... Central processing 720 ··· Data memory, 730 ··· Program memory, 711 ··· A / D converter, 712 · · Ripple amplitude calculation unit, 713 · · Sampling data accumulation unit, 714 · · Comparison unit, 715 ··· Comparison unit , 716 .. Alarm circuit.

Claims (11)

スイッチング電源回路により駆動されるモータの駆動電流を検出する電子サーマル保護装置において、
前記スイッチング電源回路のスイッチングリップル電流の振幅が所定のリップル閾値より大きいか否かにより異常有無判断をする
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 In an electronic thermal protection device that detects the drive current of a motor driven by a switching power supply circuit,
An electronic thermal protection device, wherein the presence or absence of an abnormality is determined based on whether or not the amplitude of the switching ripple current of the switching power supply circuit is greater than a predetermined ripple threshold value. 請求項１に記載の電子サーマル保護装置において、
前記スイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）に複数のサンプリングデータを取得する
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 The electronic thermal protection apparatus according to claim 1,
A plurality of sampling data is acquired in a cycle (Tsw) of the switching ripple current. 請求項２に記載の電子サーマル保護装置において、
所定の期間ごとに、前記所定の期間内で取得した前記複数のサンプリングデータの最大値と最小値との差から前記スイッチングリップル電流の振幅を算出する
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 The electronic thermal protection apparatus according to claim 2,
The electronic thermal protection device, wherein an amplitude of the switching ripple current is calculated from a difference between a maximum value and a minimum value of the plurality of sampling data acquired within the predetermined period for each predetermined period. 請求項３に記載の電子サーマル保護装置において、
前記所定の期間は前記スイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）である
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 In the electronic thermal protection apparatus according to claim 3,
The electronic thermal protection device, wherein the predetermined period is a period (Tsw) of the switching ripple current. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電子サーマル保護装置において、
前記スイッチングリップル電流の振幅が前記所定のリップル閾値より大きい場合に、アラーム出力する
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 In the electronic thermal protection apparatus according to any one of claims 1 to 4,
An electronic thermal protection device that outputs an alarm when the amplitude of the switching ripple current is larger than the predetermined ripple threshold value. 請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の電子サーマル保護装置において、
前記サンプリングデータに基づいて、前記スイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）以上の周期ごとに、前記モータの駆動電流を算出し、算出した前記モータの駆動電流を累算し、該累算した結果で前記モータの異常判断を遂行する
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 The electronic thermal protection apparatus according to any one of claims 2 to 5,
Based on the sampling data, the drive current of the motor is calculated for each period equal to or greater than the period (Tsw) of the switching ripple current, the calculated drive current of the motor is accumulated, and the accumulated result is the An electronic thermal protection device characterized by performing motor abnormality determination. 請求項６に記載の電子サーマル保護装置において、
前記累算した前記モータの駆動電流が所定のモータ駆動電流閾値より大きい場合にアラーム出力する
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 The electronic thermal protection device according to claim 6,
An electronic thermal protection device that outputs an alarm when the accumulated driving current of the motor is larger than a predetermined motor driving current threshold. 請求項２乃至請求項７のいずれか一項に記載の電子サーマル保護装置において、
前記サンプリングデータの取得周期（Ｔｓａｍ）は、前記スイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）より小さい
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 The electronic thermal protection apparatus according to any one of claims 2 to 7,
An electronic thermal protection device, wherein an acquisition cycle (Tsam) of the sampling data is smaller than a cycle (Tsw) of the switching ripple current. 請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の電子サーマル保護装置において、
前記サンプリングデータの取得周期（Ｔｓａｍ）は、前記スイッチングリップル電流の周期（Ｔｓｗ）の１／５〜１／１０である
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 In the electronic thermal protection apparatus according to any one of claims 2 to 8,
The sampling period (Tsam) for acquiring the sampling data is 1/5 to 1/10 of the period (Tsw) of the switching ripple current. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の電子サーマル保護装置において、
前記スイッチング電源回路は、Ｄ級アンプを含む
ことを特徴とする電子サーマル保護装置。 In the electronic thermal protection device according to any one of claims 1 to 9,
The switching power supply circuit includes a class D amplifier. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の電子サーマル保護装置の動作方法において、
前記モータの駆動電流に重畳されたスイッチングリップル電流の振幅を検出する工程と、
前記スイッチングリップル電流の振幅が所定のリップル閾値より大きいか否かを判断する工程と、
前記スイッチングリップル電流の振幅が前記所定のリップル閾値より大きい場合にアラームを出力する工程と、を有する
ことを特徴とする電子サーマル保護装置の動作方法。
In the operation method of the electronic thermal protection device according to any one of claims 1 to 10,
Detecting the amplitude of the switching ripple current superimposed on the drive current of the motor;
Determining whether the amplitude of the switching ripple current is greater than a predetermined ripple threshold;
And a step of outputting an alarm when the amplitude of the switching ripple current is larger than the predetermined ripple threshold value.
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