JP2637564B2 - モータコントローラ回路内蔵マイクロコンピュータ - Google Patents

モータコントローラ回路内蔵マイクロコンピュータ

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/0077Characterised by the use of a particular software algorithm

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  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Microcomputers (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、三相インバータモータ制御に使用するモ
ータコントローラ回路を内蔵するマイクロコンピュータ
に関するものである。
[従来の技術] 従来のモータコントローラ回路及びマイクロコンピュ
ータを第4図及び第5図を用いて説明する。第4図は従
来の三相インバータモータ制御用回路のブロック図であ
り、図において、1はマイクロコンピュータ(以下、マ
イコンという)であり、中央演算処理装置(以下、CP
U)や記憶装置であるROM,RAM、タイマ及びクロックを出
力するクロック発生手段である発振器などを備え、ワン
チップで形成されている。2は上記マイコン1からのパ
ルス幅変調(以下、PWMという)信号からなるPWM出力波
形をインバータ出力波形に変換するゲートアレイ又は追
加回路である。上記マイコン1と追加回路2は、第5図
に示すように、プリント配線された基板3上に設けら
れ、モータコントロールユニットを構成している。
次に動作について説明する。マイコン1から出力され
たPWM出力波形を追加回路2に通すことによって変換
し、モータコントロールに必要なモータドライブ信号
(U相〜相)からなる三相インバータ波形を得る。
[発明が解決しようとする課題] 従来のモータコントローラ回路内蔵マイクロコンピュ
ータは以上のように構成されているので、マイコン以外
にゲートアレイや追加回路を必要としなければならず、
多くの部品が必要で、第5図に示すようなユニットを作
製する場合、実装面積が広くなるとともに、ノイズに対
して弱く、コストも高くなるなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、マイコンとともにワンチップで構成でき、
かつノイズに対して強く、安価で、しかも、三相インバ
ータ波形の波形周期毎のスタートレベルを任意に変更で
きて、汎用性の高い三相インバータ波形を生成できるモ
ータコントローラ回路内蔵マイクロコンピュータを得る
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明の請求項1に係るモータコントローラ回路内
蔵マイクロコンピュータは、中央演算処理装置と、記憶
装置と、タイマと、クロックを出力するクロック発生手
段とを少なくとも備えたマイクロコンピュータに、モー
タコントローラ回路を内蔵させ、このモータコントロー
ラ回路を、上記クロックによって立ち上がりパルスを出
力する立ち上がりパルス生成手段と、この立ち上がりパ
ルスに基づき出力パルスを生成する3つの三相インバー
タ波形発生タイマと、上記立ち上がりパルスの周期に対
応する上記出力パルスの波形周期のスタート時点におけ
るレベル“H",“L"を決定するためのスタートレベル設
定信号が上記中央演算処理装置によって設定されるレジ
スタと、上記立ち上がりパルスと上記スタートレベル設
定信号との論理積をとる論理積回路と、上記出力パルス
を入力し、上記論理積回路の出力に基いて上記出力パル
スを反転させるか否かを決定して上記出力パルスの波形
周期のスタート時点のレベルが任意に設定されてなる三
相インバータ波形を生成するフリップフロップ回路とか
ら構成したものである。
また、請求項2では、モータコントローラ回路に、上
記フリップフロップ回路から出力される三相インバータ
波形をモータドライブ信号として出力するための出力バ
ッファ部と、この出力バッファ部を制御して上記モータ
ドライブ信号を出力するか否かを制御するための制御信
号を生成するための制御フリップフロップ回路とを備え
たものである。
さらに、請求項3では、モータコントローラ回路に、
上記中央演算処理装置により設定されるデッドタイムに
基いて上記出力パルスよりデッドタイムパルスを生成し
て出力するデッドタイムタイマと、上記デッドタイムパ
ルスに基づいて上記三相インバータ波形より上記デッド
タイムだけ位相のずれた波形を生成して出力するデッド
タイムフリップフロップ回路と、上記位相のずれた波形
と上記三相インバータ波形とを合成して、同時にオフと
なる期間をもつ三相インバータ波形を生成する論理積回
路とを備えたものである。
[作用] この発明におけるモータコントローラ回路内蔵マイク
ロコンピュータは、立ち上がりパルス生成手段がクロッ
ク発生手段からのクロックによって立ち上がりパルスを
出力し、この立ち上がりパルスに基づき3つの三相イン
バータ波形発生タイマが出力パルスを生成する。請求項
1では、立ち上がりパルスの周期に対応する出力パルス
の波形周期のスタート時点におけるレベル“H",“L"を
決定するためのスタートレベル設定信号が中央演算処理
装置によってレジスタに設定され、上記立ち上がりパル
スと上記スタートレベル設定信号との論理積をとる論理
積回路の出力に基いて、周期のスタート時点のレベルが
任意に変更されてなる三相インバータ波形がフリップフ
ロップ回路より出力される。請求項2では、制御フリッ
プフロップ回路で制御信号を生成して、これにより出力
バッファ部を介してモータドライブ信号を出力するか否
かを制御する。請求項3では、デッドタイムタイマから
の出力に基いてデッドタイムフリップフロップ回路を作
動させ、同時にオフとなる期間をもつ三相インバータ波
形を出力する。
[実施例] 以下、この発明の一実施例であるモータコントローラ
回路内蔵マイクロコンピュータを第1図乃至第3図を用
いて説明する。なお、第4図及び第5図と同じものは同
一の符号を用いて説明を省略する。第1図はマイコン1
のチップの平面図であり、1aはCPU、1bはRAM、1cはRO
M、1dは発振器、1eはタイマ、4はモータコントローラ
回路であり、同一チップ上にパターンが成形されてい
る。第2図は上記モータコントローラ回路4のブロック
図であり、5は立ち上がりパルス生成手段としての同期
用タイマであり、タイマモードで使用されており、上記
発振器1dからのクロックTにより立ち上がりパルスAを
出力する。6a〜6cは上記立ち上がりパルスAに基づき出
力パルスB1〜B3を生成する第1〜第3三相インバータ波
形発生タイマであり、ワンショットパルス出力モードで
使用されている。上記同期用タイマ5と第1〜第3三相
インバータ波形発生タイマ6a〜6cとは、上記マイコン1
内のタイマ1eの一部が割当てられている。すなわち、上
記3つの三相インバータ波形発生タイマ6a,6b,6cは、上
記立ち上がりパルスAの周期毎に任意にパルスを生成す
るものであり、出力パルスB1の波形は、立ち上がりパル
スAの出力周期毎に設定される。つまり、第3図の期間
t0,t1,t2,t3,・・・間において、三相インバータ波形発
生タイマの分周比を任意に設定できる。また、7は立ち
上がりパルスAの周期に対応する出力パルスB1,B2,B3
波形周期のスタート時点におけるレベル“H",“L"を決
定するためのスタートレベル設定信号C,DがCPU1aによっ
て任意に設定されるパルス出力波形スタートレベル設定
レジスタ、8は立ち上がりパルスAと上記スタートレベ
ル設定信号C,Dとの論理積をとる論理積回路(以下NAND
回路と称する)、9a,9b,9cは上記出力パルスB1,B2,B3
入力し、上記NAND回路8の出力E,Fに基いて上記出力パ
ルスB1,B2,B3を反転させるか否かを決定して上記出力パ
ルスB1,B2,B3の波形周期のスタート時点のレベルが任意
に設定されてなる三相インバータ波形G,Hを生成する第
1〜第3フリップフロップ回路である。10は各出力バッ
ファ11a〜11f間で短絡を起こさないように、上記三相イ
ンバータ波形G,Hが同時にオフとなる期間(デットタイ
ムtD)を設定するデットタイムタイマ、12は上記オフと
なる期間を設けるためのデットタイムフリップフロップ
回路、13は第1論理積回路(以下、AND回路)、14は上
記CPU1aから第2AND回路15を介して出力された各制御信
号により上記出力バッファ11a〜11fを制御する制御フリ
ップフロップ回路である。
次に動作について第3図に示すタイムチャート図に基
づいて説明する。まず、モータドライブ信号U相及び
相のインバータ波形において、発振器1dからのクロック
Tを同期用タイマ5によってワンショットパルスである
立ち上がりパルスAに変換し、この立ち上がりパルスA
によって第1三相インバータ波形発生タイマ6aをスター
トさせ、この三相インバータ波形発生タイマ6aからPWM
出力波形である出力パルスB1が出力される。また、上記
立ち上がりパルスAとレジスタ7からのスタートレベル
設定信号C,Dとに基いてNAND回路8により出力E,Fを得
る。フリップフロップ回路9aは、上記出力パルスB1を入
力して、かつ出力Eをセット入力,出力Fをリセット入
力とし、出力パルスB1の波形周期のスタート時点のレベ
ルが任意に設定されてなる三相インバータ波形G,Hを生
成するものである。すなわち、第3図で説明すると、立
ち上がりパルスAが出力される少し前にレベルが変化す
るようなスタートレベル設定信号Cを設定しておき、ス
タートレベル設定信号Cが“H"になってかつ立ち上がり
パルスAが出力されたときにセット信号(出力E)が生
成され、次にリセット信号(出力F)が生成されるま
で、Q出力からは出力パルスB1の波形がそのまま出力さ
れ(波形G)、出力からはその反転出力が出力される
(波形H)。次にスタートレベル設定信号Dが“H"にな
ってかつ次の立ち上がりパルスAが出力されたときにリ
セット信号(出力F)が生成され、次にセット信号(出
力E)が生成されるまで、Q出力からは出力パルスB1
波形を反転した波形が出力され(波形G)、出力から
はその反転出力が出力される(波形H)。すなわち、出
力E,Fによって、出力パルスB1を反転するか否かが決定
されることにより、周期の異なった長い出力パルスから
なる三相インバータ波形G,Hを得ることができる。
また、デットタイムタイマ10は、CPU1aによりデット
タイムtDが設定され、このデットタイムtDは出力パルス
B1のタイミングで出力され、デットタイムパルスIとな
る。このデットタイムパルスIと三相インバータ波形G,
Hとをデットタイムフリップフロップ回路12によって、
デットタイムtDだけ位相のずれた波形J,Kを得、この波
形J,Kと上記三相インバータ波形G,Hとを第1AND回路13に
より合成することで、オフ期間が設けられた三相インバ
ータ波形L,Mが得られる。この三相インバータ波形L,Mが
出力バッファ11a,11bを介して出力され、各端子16a,16d
から波形N,Oからなるモータドライブ信号U相及び相
を得る。また、制御フリップフロップ回路14は、出力バ
ッファ11a〜11fを制御して上記モータドライブ信号を出
力するか否かを制御するための制御信号を生成するため
のもので、セット端子に例えばCPU1aからの出力許可信
号を入力して出力バッファを機能させモータドライブ信
号を出力するようにできる。また、例えば、リセット端
子には第2AND回路15の出力を接続するようにして、この
第2AND回路15の第1入力端子には例えばCPU1aからの出
力禁止信号を,第2入力端子にはシステムリセット信号
を,第3入力端子には外部からの出力強制禁止信号(外
部割り込み信号)を供給し、論理和をとって出力バッフ
ァをハイインピーダンスにしてモータドライブ信号の出
力を禁止させるためのリセット出力を制御フリップフロ
ップ14に出力するようにすれば、モータドライブ信号の
出力を禁止することができる。同様にタイマ6b,6cから
の出力パルスB2,B3により各端子16b〜16fからモータド
ライブ信号V相,相及びW相,相を得ることがで
き、三相インバータ波形が生成される。
なお、本実施例においては、立ち上がりパルス生成手
段にマイコン1内のタイマ1eの同期用タイマ5を用いる
としたが、これに限定されず、クロックTから立ち上が
りパルスAであるワンショットパルスを生成するもので
あればよい。また、第1〜第3三相インバータ波形発生
タイマ6a〜6bをワンショットパルス出力モードで使用す
るとしたが、PWMモード又は連続パルス出力モードで使
用しても、上記実施例と同様の効果を奏する。また、上
記各タイマ5,6a〜6cはモータコントローラ回路4内に設
けてもよい。
[発明の効果] 以上のように、この発明の請求項1によれば、モータ
コントローラ回路をマイクロコンピュータに内蔵させ、
周期のスタート時点のレベルが任意に変更さてなる三相
インバータ波形を出力させるための回路を備えているの
で、ワンチップで構成できて、ノイズに対して強く、安
価で、かつ汎用性の高い三相インバータ波形を生成でき
るモータコントローラ回路内蔵マイクロコンピュータが
得られる。
また、請求項2では、制御フリップフロップ回路によ
り、モータドライブ信号を出力するか否かを制御でき
る。
さらに、請求項3では、同時にオフとなる期間をもつ
三相インバータ波形を生成できて、短絡を防止できるの
で、外部のパワーデバイスを破壊してしまうようなこと
を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例であるモータコントローラ
回路内蔵マイクロコンピュータのチップの平面図、第2
図及び第3図はモータコントローラ回路のブロック図及
びタイムチャート図、第4図は従来の三相インバータモ
ータ制御用回路のブロック図、第5図はモータコントロ
ーラユニットの平面図である。 1……マイクロコンピュータ、1a……CPU、1b……RAM、
1c……ROM、1d……発振器、1e……タイマ、4……モー
タコントローラ回路、5……同期用タイマ、6a〜6c……
三相インバータ波形発生タイマ、7……パルス出力波形
スタートレベル設定レジスタ、8……NAND回路、9a〜9c
……フリップフロップ回路、10……デットタイムタイ
マ、11a〜11f……出力バッファ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中央演算処理装置と、記憶装置と、タイマ
    と、クロックを出力するクロック発生手段とを少なくと
    も備えたマイクロコンピュータに、モータコントローラ
    回路を内蔵させ、 このモータコントローラ回路を、上記クロックによって
    立ち上がりパルスを出力する立ち上がりパルス生成手段
    と、この立ち上がりパルスに基づき出力パルスを生成す
    る3つの三相インバータ波形発生タイマと、上記立ち上
    がりパルスの周期に対応する上記出力パルスの波形周期
    のスタート時点におけるレベル“H",“L"を決定するた
    めのスタートレベル設定信号が上記中央演算処理装置に
    よって設定されるレジスタと、上記立ち上がりパルスと
    上記スタートレベル設定信号との論理積をとる論理積回
    路と、上記出力パルスを入力し、上記論理積回路の出力
    に基いて上記出力パルスを反転させるか否かを決定して
    上記出力パルスの波形周期のスタート時点のレベルが任
    意に設定されてなる三相インバータ波形を生成するフリ
    ップフロップ回路とから構成したことを特徴とするモー
    タコントローラ回路内蔵マイクロコンピュータ。
  2. 【請求項2】モータコントローラ回路は、さらに、上記
    フリップフロップ回路から出力される三相インバータ波
    形をモータドライブ信号として出力するための出力バッ
    ファ部と、この出力バッファ部を制御して上記モータド
    ライブ信号を出力するか否かを制御するための制御信号
    を生成するための制御フリップフロップ回路とを備えて
    いることを特徴とする請求項第1項記載のモータコント
    ローラ回路内蔵マイクロコンピュータ。
  3. 【請求項3】モータコントローラ回路は、さらに、上記
    中央演算処理装置により設定されるデッドタイムに基い
    て上記出力パルスよりデッドタイムパルスを生成して出
    力するデッドタイムタイマと、上記デッドタイムパルス
    に基づいて上記三相インバータ波形より上記デッドタイ
    ムだけ位相のずれた波形を生成して出力するデッドタイ
    ムフリップフロップ回路と、上記位相のずれた波形と上
    記三相インバータ波形とを合成して、同時にオフとなる
    期間をもつ三相インバータ波形を生成する論理積回路と
    を備えていることを特徴とする請求項第1項記載のモー
    タコントローラ回路内蔵マイクロコンピュータ。
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