JP6409663B2 - Semiconductor device for motor control - Google Patents
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Description
本発明は、モータを制御するためのモータ制御用の半導体装置に関する。 The present invention relates to a motor control semiconductor device for controlling a motor.
モータ制御用の半導体装置は、CPU等の主制御部と、例えばPWM制御する際のパルス幅やパルス周期などを設定するためのレジスタとを備えている(例えば、特許文献1参照)。このようなモータ制御用の半導体装置は、例えば三相モータを駆動する場合において、モータの回転位置に基づいて通電パターンを判定し、その通電パターンで通電相すべき相に通電されるようにアクセス先のレジスタを切り替える等の処理を行っている。 A semiconductor device for motor control includes a main control unit such as a CPU and a register for setting, for example, a pulse width and a pulse period when PWM control is performed (for example, see Patent Document 1). Such a semiconductor device for motor control, for example, when driving a three-phase motor, determines an energization pattern based on the rotational position of the motor and accesses so that the phase to be energized is energized by the energization pattern. Processing such as switching the previous register is performed.
しかしながら、従来では、上記した処理を主制御部でコンピュータプログラムを実行することでソフトウェア的に行っていた。そのため、主制御部の処理負荷の増大、およびプログラムコード長の増大を招いていた。また、高い処理能力が必要となることから、モータ制御用の半導体装置自体のコストが増加するとともに、プログラムコード長が増大することで大きな容量のメモリが必要となる等、周辺回路のコストが増加する要因にもなっていた。 However, conventionally, the above-described processing is performed by software by executing a computer program in the main control unit. For this reason, the processing load of the main control unit is increased and the program code length is increased. In addition, since high processing capacity is required, the cost of the semiconductor device for motor control itself increases, and the cost of peripheral circuits increases, such as the need for a large capacity memory due to the increase in program code length. It was also a factor.
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、主制御部の処理負荷およびプログラムコード長の増大を抑制することができるモータ制御用の半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a motor control semiconductor device capable of suppressing an increase in processing load and program code length of a main control unit. .
請求項1に記載した発明によれば、モータ制御用の半導体装置は、モータを駆動するための駆動指令を生成する主制御部と、主制御部に接続され、モータを駆動するための制御信号を生成するモータ制御部と、を備え、モータ制御部は、モータの回転位置を検出する位置検出部と、位置検出部で検出されたモータの回転位置に基づいて通電すべき相を自身で判定し、当該通電すべき相が通電されるように駆動指令が設定される仮想レジスタ部と、仮想レジスタ部に設定された駆動指令に基づいて制御信号を生成する信号生成部と、を備える。 According to the first aspect of the present invention, a semiconductor device for motor control includes a main control unit that generates a drive command for driving the motor, and a control signal that is connected to the main control unit and drives the motor. A motor control unit that generates a motor, and the motor control unit itself determines a position to be energized based on a position detection unit that detects a rotation position of the motor and a rotation position of the motor detected by the position detection unit. And a virtual register unit in which a drive command is set so that the phase to be energized is energized, and a signal generation unit that generates a control signal based on the drive command set in the virtual register unit.
これにより、モータ制御用の半導体装置では、従来のような通電パターンの特定および当該通電パターンで通電されるべき相に通電するための制御レジスタの選択等の処理を主制御部で行う必要がない。したがって、主制御部の処理負荷の増大およびプログラムコード長の増大を抑制することができる。また、必要なメモリ容量が削減されるため、コストの増加を抑制することができる。 As a result, in the semiconductor device for motor control, it is not necessary for the main control unit to perform processing such as specifying the energization pattern and selecting a control register for energizing the phase to be energized according to the energization pattern as in the prior art. . Therefore, an increase in processing load on the main control unit and an increase in program code length can be suppressed. In addition, since the necessary memory capacity is reduced, an increase in cost can be suppressed.
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について、図1から図7を参照しながら説明する。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially common in each embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
(First embodiment)
The first embodiment will be described below with reference to FIGS.
図1に示すように、モータ制御用の半導体装置1(以下、単に半導体装置1と称する)は、インバータ回路2に接続されている。本実施形態のインバータ回路2は、図示は省略するが、例えばIGBT等のスイッチング素子をハイサイド側とローサイド側に直列に接続した直列回路を、U相、V相、W相の三相分設けた構成となっている。以下、半導体装置1からインバータ回路2に与える信号を制御信号(図1にはUH、UL、VH、VL、WH、WLと示す)と称し、インバータ回路2からモータ3に与えられる信号を駆動信号(図1には、EU、EV、EWと示す)と称して説明する。
As shown in FIG. 1, a motor control semiconductor device 1 (hereinafter simply referred to as a semiconductor device 1) is connected to an
半導体装置1は、CPU4、モータ制御回路5、PWM信号生成回路6および位置検出回路7等を備えている。CPU4(主制御部に相当する)は、半導体装置1の主たる制御回路であり、図示しないROM等に記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、半導体装置1全体を制御する。また、CPU4は、モータ3を駆動するための駆動指令を生成する。
The
モータ制御回路5(モータ制御部に相当する)は、モータ3を制御するための制御信号を生成して出力する。本実施形態の場合、モータ制御回路5は、矩形波制御によりモータ3の駆動を制御する。このため、モータ制御回路5は、PWM信号生成回路6(信号生成部に相当する)で制御信号(いわゆるPWM(Pulse Width Modulation)信号)を生成して出力する。このとき、PWM信号生成回路6で生成される制御信号のパルス幅やパルス周期は、仮想レジスタ回路8(仮想レジスタ部に相当する)に設定されている駆動指令(レジスタ値)によって規定される。つまり、PWM信号生成回路6は、仮想レジスタ回路8から駆動指令を読み出すことで、ハードウェア的に制御信号を生成する。
A motor control circuit 5 (corresponding to a motor control unit) generates and outputs a control signal for controlling the
仮想レジスタ回路8は、内部バス9によってCPU4に接続されている。この仮想レジスタ回路8は、上記したインバータ回路2を構成するハイサイド側とローサイド側のスイッチング素子に対応して、ハイサイド側仮想レジスタ回路8Hとローサイド側仮想レジスタ回路8Lとに区分けされている。
The
このうち、ハイサイド側仮想レジスタ回路8Hは、U相のハイサイド側に対応する制御レジスタ10H、V相のハイサイド側に対応する制御レジスタ11H、および、W相のハイサイド側に対応する制御レジスタ12Hの3つの制御レジスタで構成されるハイサイド側レジスタ群14H(ハイサイド側のレジスタ群に相当する)と、このハイサイド側レジスタ群14Hを制御するレジスタ制御回路13H(レジスタ制御手段に相当する)とを備えている。
Among these, the high-side
各制御レジスタ10H、11H、12Hには、対応する制御信号のパルス幅やパルス周期を設定するための駆動指令がCPU4から設定される。このとき、ハイサイド側仮想レジスタ回路8Hは、データバスが共通化されているとともに、1つのアドレス比較器15Hによって単独のアドレス(ADD_H)に割り付けられている。このため、ハイサイド側仮想レジスタ回路8Hは、複数の制御レジスタ10H、11H、12Hを有しているものの、CPU4からは単一のレジスタとしてアクセスされることになる。
In each of the
このとき、データバスが共通化されているため、全ての制御レジスタ10H、11H、12Hにデータ(図1には駆動指令と示す)が到達するものの、実際にデータが設定される制御レジスタは、レジスタ制御回路13Hにより決定される。
このレジスタ制御回路13Hは、詳細は後述するが、単一のレジスタとしてCPU4からアクセスされた際、位置検出回路7(位置検出部に相当する)の検出結果に基づいて、CPU4のアクセス先を制御レジスタ10H、11H、12Hのいずれかに設定する。また、レジスタ制御回路13Hは、本実施形態の場合、詳細は後述するが、アクセス先に設定されなかった制御レジスタをオフする機能も備えている。
At this time, since the data bus is shared, data (shown as a drive command in FIG. 1) reaches all the
As will be described in detail later, the
一方、ローサイド側仮想レジスタ回路8Lは、U相のローサイド側に対応する制御レジスタ10L、V相のローサイド側に対応する制御レジスタ11L、およびW相のローサイド側に対応する制御レジスタ12Lの3つの制御レジスタで構成されるローサイド側レジスタ群14L(ローサイド側のレジスタ群に相当する)と、このローサイド側レジスタ群14Lを制御するレジスタ制御回路13L(レジスタ制御手段に相当する)とを備えている。
On the other hand, the low-side
各制御レジスタ10L、11L、12Lには、対応する制御信号のパルス幅やパルス周期を設定するための駆動指令がCPU4から設定される。このとき、ローサイド側仮想レジスタ回路8Lは、データバスが共通化されているとともに、1つのアドレス比較器15Lによって単独のアドレス(ADD_L)に割り付けられている。このため、ローサイド側仮想レジスタ回路8Lは、複数の制御レジスタ10L、11L、12Lを有しているものの、CPU4からは単一のレジスタとしてアクセスされることになる。
このとき、データバスが共通化されているため、全ての制御レジスタ10L、11L、12Lにデータ(図1には駆動指令と示す)が到達するものの、実際にデータが設定される制御レジスタは、レジスタ制御回路13Lにより決定される。
In each of the
At this time, since the data bus is shared, data (shown as a drive command in FIG. 1) reaches all the
このレジスタ制御回路13Lは、詳細は後述するが、単一のレジスタとしてCPU4からアクセスされた際、位置検出回路7の検出結果に基づいて、CPU4のアクセス先を制御レジスタ10L、11L、12Lのいずれかに設定する。また、レジスタ制御回路13Lは、本実施形態の場合、詳細は後述するが、アクセス先に設定されなかった制御レジスタをオフする機能も備えている。
The
位置検出回路7は、モータ3に設けられている位置センサ16から出力される位置信号に基づいて、モータ3の回転位置を検出する。また、詳細は後述するが、位置検出回路7は、モータ3の回転位置にもとづいて通電パターン(図3、図5参照)を特定し、その特定結果(図1には位置情報と示す)を出力する。
The
位置センサ16(16U、16V、16W)は、モータ3の各相の誘起電圧を検出する。また、位置センサ16は、検出した各相の誘起電圧と基準値とを比較した比較結果をHレベルまたはLレベルの位置信号として出力する。なお、位置センサ16は、使用環境等に応じて例えばホールIC等で構成してもよい。
The position sensor 16 (16U, 16V, 16W) detects an induced voltage of each phase of the
次に上記した構成の作用について説明する。
モータ3を矩形波制御する場合、ロータの回転角度に応じてスイッチング素子のオン/オフを切り替えてロータを回転させることになる。このとき、スイッチング素子のオン/オフ状態(動作態様)は、ロータが電気角で60度回転するごとに切り替えられる。つまり、モータ3が1回転する場合、6つの通電パターンが存在する。そのため、モータ3を正回転させる場合には、1回転中の駆動信号(EU、EV、EW)、位置信号(HU、HV、HW)および制御信号(UH、UL、VH、VL、WH、WL)は、図2に示すような対応関係となる。
Next, the operation of the above configuration will be described.
When the
なお、この図2のような対応関係は、モータ3を矩形波制御する際の一般的な関係であるため詳細な説明は省略するが、ハイサイド側のスイッチング素子がパルス状にオン/オフされ、対応するローサイド側のスイッチング素子のオンされることで、通電すべき相に通電が行われる。
The correspondence relationship as shown in FIG. 2 is a general relationship when the
例えばモータ3を正回転させる場合、位置信号と通電パターンとは、図3にも示すように、以下のような対応関係になる。なお、通電パターンの番号は便宜的なものである。
・HU=H、HV=L、HW=Hのとき通電パターン「1」
・HU=H、HV=L、HW=Lのとき通電パターン「2」
・HU=H、HV=H、HW=Lのとき通電パターン「3」
・HU=L、HV=H、HW=Lのとき通電パターン「4」
・HU=L、HV=H、HW=Hのとき通電パターン「5」
・HU=L、HV=L、HW=Hのとき通電パターン「6」
このとき、通電パターンと通電相との関係は、以下のようになる。
For example, when the
・ When HU = H, HV = L, HW = H, energization pattern “1”
・ When HU = H, HV = L, HW = L, energization pattern “2”
・ When HU = H, HV = H, HW = L, the energization pattern “3”
・ When HU = L, HV = H, HW = L, energization pattern “4”
・ When HU = L, HV = H, HW = H, energization pattern “5”
・ When HU = L, HV = L, HW = H, energization pattern “6”
At this time, the relationship between the energization pattern and the energized phase is as follows.
・通電パターン「1」:通電相はU相→V相
・通電パターン「2」:通電相はU相→W相
・通電パターン「3」:通電相はV相→W相
・通電パターン「4」:通電相はV相→U相
・通電パターン「5」:通電相はW相→U相
・通電パターン「6」:通電相はW相→V相
一方、モータ3を反転(正回転とは逆向きに回転)させる場合には、駆動信号、位置信号および制御信号は、図4に示すような動作態様となる。このため、反転時にも、正回転時と同様に6つの通電パターンが存在する。このとき、図5にも示すように、通電パターンと通電相との対応関係は正転時と同じであるものの、位置信号と通電パターンとの対応関係は、以下のようになる。
• Energization pattern “1”: Energized phase is U phase → V phase • Energized pattern “2”: Energized phase is U phase → W phase • Energized pattern “3”: Energized phase is V phase → W phase • Energized pattern “4” ”: Energized phase is V phase → U phase • Energized pattern“ 5 ”: Energized phase is W phase → U phase • Energized pattern“ 6 ”: Energized phase is W phase → V phase On the other hand, the
・HU=H、HV=L、HW=Hのとき通電パターン「4」
・HU=H、HV=L、HW=Lのとき通電パターン「5」
・HU=H、HV=H、HW=Lのとき通電パターン「6」
・HU=L、HV=H、HW=Lのとき通電パターン「1」
・HU=L、HV=H、HW=Hのとき通電パターン「2」
・HU=L、HV=L、HW=Hのとき通電パターン「3」
・ When HU = H, HV = L, HW = H, energization pattern “4”
・ When HU = H, HV = L, HW = L, energization pattern “5”
・ When HU = H, HV = H, HW = L, energization pattern “6”
・ When HU = L, HV = H, HW = L, energization pattern “1”
・ When HU = L, HV = H, HW = H, energization pattern “2”
・ When HU = L, HV = L, HW = H, energization pattern “3”
さて、ここで、比較例として従来の制御手法について説明する。従来の制御手法では、通電パターンとレジスタとの対応関係を記憶しておき、検出されたモータ3の回転位置に基づく通電パターンの特定、当該通電パターンで通電されるべき相に通電するためのレジスタの選択、選択したレジスタへの駆動指令の設定をソフトウェアで実行していた。このため、それぞれの通電パターンに対応するために6通りのプログラムコードを記述する必要があり、また、それぞれの通電パターンにおいてU相、V相およびW相の各スイッチング素子のオン/オフを制御するための駆動指令の設定が必要となっていた。その結果、処理負荷の増大やプログラムコード長の増大、それに伴うコストの増加を招いていた。
Now, a conventional control method will be described as a comparative example. In the conventional control method, the correspondence relationship between the energization pattern and the register is stored, the energization pattern is specified based on the detected rotational position of the
そこで、本実施形態では、以下のようにして処理負荷やプログラムコード長が増大すること、および、それに伴ってコストが増加してしまうことを抑制している。
半導体装置1の場合、レジスタ制御回路13には、上記したような通電パターンと通電すべき相との対応関係が予め設定されている。そして、レジスタ制御回路13は、位置検出回路7で特定された通電パターンに基づいて、CPU4のアクセス先を通電すべき相に対応する制御レジスタに設定する。具体的には、レジスタ制御回路13は、図6に示す対応関係が設定されている。本実施形態の場合、通電パターン「1」では、CPU4のアクセス先となる制御レジスタは、ハイサイド側がU相の制御レジスタ10H、ローサイド側がV相の制御レジスタ11Lになるように設定されている。
Therefore, in the present embodiment, the increase in processing load and program code length and the accompanying increase in cost are suppressed as follows.
In the case of the
このとき、位置検出回路7により通電パターンが「1」であると特定された場合には、ハイサイド側のレジスタ制御回路13Hは、CPU4のアクセス先を制御レジスタ10Hに切り替える。これにより、CPU4が単一アドレス(ここでは、ADD_H)にデータ(駆動指令)を書き込むアクセスを行った場合には、そのデータは、通電すべき相に対応する制御レジスタ、すなわち、ここでは制御レジスタ10Hに書き込まれることになる。なお、レジスタ制御回路13Hは、アクセス先でない制御レジスタ11H、12Hをオフ(スイッチング素子がオフされる状態)にする。
At this time, when the
そのため、CPU4がモータ3を制御する場合には、図7に示すように、CPU4は、モータ3の回転速度等を検出するモータ状態検出を行うと(S1)、それに対応するデータ(駆動指令)を、ハイサイド側仮想レジスタ回路8Hに出力する(S2)。このとき、上記したようにアクセス先つまりデータの書き込み先となる制御レジスタは、モータ制御回路5側で自動的に選択される。このため、CPU4から単一アドレス(ここでは、ADD_H)にアクセスすれば、データ(駆動指令)は、例えば制御レジスタ10Hに設定されることになる。つまり、半導体装置1では、通電パターンの特定および当該通電パターンで通電されるべき相に通電するためのレジスタの選択等の処理をCPU4で行わなくても、所望の制御レジスタに対して駆動指令を設定することができる。
Therefore, when the
一方、ローサイド側のレジスタ制御回路13Lにおいては、レジスタ制御回路13Lにより、位置検出回路7により通電パターンが「1」であると特定された場合には、CPU4のアクセス先を制御レジスタ11Lに設定される。このため、CPU4が単一アドレス(ここでは、ADD_L)にデータ(駆動指令)を設定するためのアクセスを行った場合には、そのデータは、通電すべき相に対応する制御レジスタ11Lに設定されることになる。なお、レジスタ制御回路13Lは、アクセス先でない制御レジスタ10L、12Lをオフにする。
On the other hand, in the low-side
そのため、CPU4は、モータ3の状態に対応するデータ(駆動指令)をローサイド側仮想レジスタ回路8Lに出力すれば(S3)、すなわち、単一アドレス(ここでは、ADD_L)に対してアクセスするだけで、所望の制御レジスタに対して駆動指令を設定することができる。
Therefore, if the
なお、通電パターンが「2」〜「6」の場合も同様であり、CPU4は、ハイサイド側仮想レジスタ回路8Hまたはローサイド側仮想レジスタ回路8Lに対して単一アドレスでアクセスするだけで、所望の制御レジスタにデータ(駆動指令)を設定することができる。例えば、このため、通電パターンが「2」の場合には、CPU4からのデータ(駆動指令)は、ハイサイド側ではU相の制御レジスタ10Hに、ローサイド側ではW相の制御レジスタ12Lに設定される。
The same applies to the energization patterns “2” to “6”, and the
また、通電パターンが「3」の場合には、CPU4のアクセス先となる制御レジスタは、ハイサイド側ではV相の制御レジスタ11H、ローサイド側がW相の制御レジスタ12Lになる。また、通電パターンが「4」の場合には、CPU4のアクセス先となる制御レジスタは、ハイサイド側がV相の制御レジスタ11H、ローサイド側がU相の制御レジスタ10Lになる。また、通電パターンが「5」の場合には、CPU4のアクセス先となる制御レジスタは、ハイサイド側がW相の制御レジスタ12H、ローサイド側がU相の制御レジスタ10Lになる。また、通電パターンが「6」の場合には、CPU4のアクセス先となる制御レジスタは、ハイサイド側がW相の制御レジスタ12H、ローサイド側がV相の制御レジスタ11Lになる。
When the energization pattern is “3”, the control registers to be accessed by the
このように、半導体装置1では、CPU4が仮想レジスタ回路8に対してアクセスを行った場合、そのアクセス先は、モータ制御回路5側で自動的に切り替えられる。これにより、CPU4での処理を削減することができる。なお、モータ3を正回転とするか反転とするかの判断はCPU4で行われており、正回転であるか反転であるかを仮想レジスタ回路8側に設定することで、特定された通電パターンに対応する制御レジスタが選択される。
As described above, in the
以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
モータ制御用の半導体装置1は、モータ3を駆動するための駆動指令を生成するCPU4(主制御部)と、CPU4に接続され、モータ3を駆動するための制御信号を生成するモータ制御回路5(モータ制御部)とを備えている。そして、このモータ制御回路5は、モータ3の回転位置を検出する位置検出回路7(位置検出部)と、位置検出回路7で検出したモータ3の回転位置に基づいて通電すべき相を自身で判定し、当該通電すべき相が通電されるように前記駆動指令が設定される仮想レジスタ回路8(仮想レジスタ部)と、仮想レジスタ回路8に設定された駆動指令に基づいて駆動信号を生成するPWM信号生成回路6(信号生成部)と、を備える。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
The
これにより、半導体装置1では、従来のような通電パターンの特定および当該通電パターンで通電されるべき相に通電するためのレジスタの選択等の処理をCPU4で行う必要がない。したがって、CPU4の処理負荷およびプログラムコード長の増大を抑制することができる。また、メモリ容量を削減することができるため、コストの増加を抑制することができる。
Thereby, in the
また、仮想レジスタ回路8は、制御信号として生成される信号数(本実施形態では、例えば6つ)に対応して複数設けられ、CPU4からアクセスされる際のアドレスが共通化されている複数の制御レジスタ10〜12と、位置検出回路7で検出されたモータ3の回転位置に基づいて通電すべき相に対応する制御レジスタ10〜12を判定し、当該判定した前記制御レジスタ10〜12に対して駆動指令を設定するレジスタ制御回路13(レジスタ制御手段)、により構成されている。
これにより、複数の制御レジスタ10〜12が設けられている場合であっても、CPU4のアクセス先は、モータ制御回路5側で自動的に切り替えられる。これにより、CPU4の処理負荷を低減することができる。
In addition, a plurality of
Thereby, even when the plurality of control registers 10 to 12 are provided, the access destination of the
このとき、CPU4からは単一アドレスにアクセスすればよいので、CPU4の処理負荷をさらに低減することができる。
また、本実施形態では、インバータ回路2によって駆動されるモータ3を対象としている。そして、仮想レジスタ回路8は、複数の制御レジスタ10〜12のうちインバータ回路2のハイサイド側の制御信号を生成するためのハイサイド側レジスタ群14Hと、インバータ回路2のローサイド側の制御信号を生成するためのローサイド側レジスタ群14Lとに区分けされている。さらに、ハイサイド側レジスタ群14Hに属する制御レジスタ10H、11H、12H、ローサイド側レジスタ群14Lに属する制御レジスタ10L、11L、12Lは、それぞれアドレスが共通化されている。
At this time, since the
In the present embodiment, the
このため、ハイサイド側とローサイド側とで異なる駆動指令を設定したい場合であっても、ハイサイド側のレジスタ群とローサイド側のレジスタ群とでアドレスを共通化しているので、CPU4からはいずれかのアドレスにアクセスすればそれぞれ適切な制御レジスタに駆動指令を設定することができ、最小限のCPU4の処理負荷でモータ3を制御することができる。
For this reason, even when it is desired to set different drive commands for the high side and the low side, the address is shared between the high side register group and the low side register group. If the address is accessed, a drive command can be set in each appropriate control register, and the
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、図8を参照しながら説明する。
本実施形態の場合、図8に示すように、モータ制御用の半導体装置20は、第1実施形態の半導体装置1の構成に加えて、位置信号生成回路21およびタイマ22を備えている。また、本実施形態の場合、モータ3は、位置センサレス制御によって制御されている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIG.
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
位置信号生成回路21(位置信号生成部に相当する)は、タイマ22を用いて、予め定められているパターンの位置信号を生成して位置検出回路7に出力する。そして、位置検出回路7は、モータ3を始動するとき、位置信号生成回路21で生成された位置信号に基づいてモータ3の回転位置を検出する。
The position signal generation circuit 21 (corresponding to the position signal generation unit) uses the
位置センサレス制御を行う場合、モータ3の始動時には回転位置を検出できないことから、一般的に、モータ3を強制的に回転させる強制転流が行われている。この場合、従来では、強制転流のための制御レジスタの選択や駆動指令の設定をCPU4で行っていた。つまり、半導体装置20は、第1実施形態と同様の構成を備えることで通常動作時の処理負荷を低減できるものの、位置センサレス制御を行う場合には、始動時にCPU4の処理負荷が増大する可能性があった。
When performing position sensorless control, since the rotational position cannot be detected when the
そこで、本実施形態では、位置信号生成回路21において予め定められているパターンの位置信号を生成している。この場合、位置信号生成回路21で生成される位置信号は、所定の周期で上記した通電パターンが切り替わるような態様の信号として生成される。そして、位置検出回路7は、位置信号生成回路21で生成された位置信号に基づいて、すなわち、所定の周期で通電パターンが切り替わる信号に基づいて、モータ3の始動時に通電すべき相を特定する。
Therefore, in this embodiment, the position
これにより、CPU4において通電すべき相の特定等の処理を行う必要が無くなり、CPU4の処理負荷を低減することができる。また、位置センサレス制御の始動時に位置情報が得られない場合でも、CPU4に負担をかけることなく、モータ3を始動させることができる。
Thereby, it is not necessary to perform processing such as specifying a phase to be energized in the
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、図9を参照しながら説明する。
本実施形態の場合、図9に示すように、モータ制御用の半導体装置30は、第1実施形態の半導体装置1の構成に加えて、異常検出回路31(異常検出部に相当する)を備えている。この異常検出回路31は、CPU4で異常を検出したときや、外部端子32に接続されている外部機器(図示省略)から異常が発生したことを示す信号が入力されたとき、あるいは、異常検出回路31自身で異常を検出したときなど、半導体装置30やモータ3あるいは周辺装置等になんらかの異常が生じた場合に、その旨を仮想レジスタ回路8に出力する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the motor
そして、仮想レジスタ回路8は、異常検出回路31によって異常が検出されたときには、CPU4からの駆動指令にかかわらず、モータ3への通電を停止する停止指令が設定される。より具体的には、異常検出回路31で検出した異常がレジスタ制御回路13に入力され、レジスタ制御回路13によって、全ての制御レジスタ10〜12がオフされる。この全ての制御レジスタ10〜12がオフされた状態が、停止指令が設定された状態に相当する。
When the
これにより、インバータ回路2の全てのスイッチング素子がオフされ、モータ3への通電が行われなくなる。つまり、モータ3が、強制遮断される。これにより、緊急に全出力をオフしなければならない強制遮断時に、CPU4の動作状態にかかわらず、速やかにモータ3を停止させることができる。
また、CPU4の動作状態にかかわらず強制遮断することができるため、CPU4が暴走したような状態であっても、モータ3を停止させることができる。
Thereby, all the switching elements of the
Moreover, since it can be forcibly cut off regardless of the operation state of the
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について、図10を参照しながら説明する。
本実施形態の場合、図10に示すように、モータ制御用の半導体装置40は、第1実施形態の半導体装置1と類似するものの、複数の制御レジスタ10〜12を有する仮想レジスタ回路8は、1つのレジスタ制御回路13によって制御されている。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 10, the motor
矩形波制御によりモータ3を制御する場合、上記した図2〜図6に示すようにハイサイド側は、CPU4からの駆動指令に基づいてパルス状にオン/オフを繰り返すものの、ローサイド側は、オンまたはオフのいずれかの状態になっている。このため、通電パターンと、ローサイド側の制御レジスタ10L、11L、12Lのオン/オフとの対応関係(図6参照)をレジスタ制御回路13に設定しておけば、矩形波制御においては、ローサイド側の制御レジスタ10L、11L、12Lに対してCPU4からアクセスを行わなくてもよいと考えられる。
When controlling the
そのため、半導体装置30では、複数の制御レジスタ10〜12を有する仮想レジスタ回路8を単一のアドレスに割り付け、データバスをハイサイド側の制御レジスタ10H、11H、12Hで共通化している。これにより、通電パターンが特定されたとき、レジスタ制御回路13は、CPU4からのアクセス先を通電パターンに応じたハイサイド側のいずれかの制御レジスタ10H、11H、12Hに切り替えるとともに、ローサイド側の制御レジスタ10L、11L、12Lに対しては、図6に示した対応関係に基づいて、オン/オフを設定する。
これにより、CPU4は、矩形波制御を行う場合には上記した図7のステップS3を省略することができる。つまり、CPU4の処理負荷をさらに低減することができる。
Therefore, in the
Thereby, the
(その他の実施形態)
本発明は、上記した実施形態で例示したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形あるいは拡張することができる。
各実施形態を組み合わせてもよい。例えば、第2実施形態の構成に第3実施形態の異常検出回路31を設けてもよいし、第3実施形態や第4実施形態の構成を第2実施形態のような位置センサレス制御に適用してもよい。
各実施形態で示した数値や制御レジスタの数等は一例であり、これに限定されるものでは無い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to those exemplified in the above-described embodiments, and can be arbitrarily modified or expanded without departing from the gist thereof.
You may combine each embodiment. For example, the
The numerical values, the number of control registers, and the like shown in each embodiment are examples, and are not limited thereto.
図面中、1、20、30、40は半導体装置(モータ制御用の半導体装置)、2はインバータ回路、3はモータ、4はCPU(主制御部)、5はモータ制御回路(モータ制御部)、6はPWM信号生成回路(信号生成部)、7は位置検出回路(位置検出部)、8は仮想レジスタ回路(仮想レジスタ部)、8Hはハイサイド側仮想レジスタ回路(仮想レジスタ部)、8Lはローサイド側仮想レジスタ回路(仮想レジスタ部)、10〜12、10H、10L、11H、11L、12H、12Lは制御レジスタは、13、13H、13Lはレジスタ制御回路(レジスタ制御部)、14はレジスタ群、14Hはハイサイド側レジスタ群(ハイサイド側のレジスタ群)、14Lはローサイド側レジスタ群(ローサイド側のレジスタ群)、21は位置信号生成回路(位置信号生成部)、31は異常検出回路(異常検出部)を示す。
In the drawings, 1, 20, 30, and 40 are semiconductor devices (semiconductor devices for motor control), 2 is an inverter circuit, 3 is a motor, 4 is a CPU (main control unit), and 5 is a motor control circuit (motor control unit). , 6 is a PWM signal generation circuit (signal generation unit), 7 is a position detection circuit (position detection unit), 8 is a virtual register circuit (virtual register unit), 8H is a high-side virtual register circuit (virtual register unit), 8L Is a low-side virtual register circuit (virtual register unit), 10-12, 10H, 10L, 11H, 11L, 12H, 12L are control registers, 13, 13H, 13L are register control circuits (register control units), and 14 is a
Claims (4)
前記主制御部(4)に接続され、前記モータを駆動するための制御信号を生成するモー
タ制御部(5)と、を備え、
前記モータ制御部(5)は、
前記モータの回転位置を検出する位置検出部(7)と、
前記位置検出部(7)で検出された前記モータの回転位置に基づいて通電すべき相を自身で判定し、当該通電すべき相が通電されるように前記駆動指令が設定される仮想レジスタ部(8)と、
前記仮想レジスタ部(8)に設定された前記駆動指令に基づいて前記制御信号を生成する信号生成部(6)と、を備え、
前記仮想レジスタ部(8)は、
前記制御信号として生成される信号数に対応して複数設けられ、前記主制御部(4)からアクセスされる際のアドレスが共通化されている複数の制御レジスタ(10、11、12)と、
前記位置検出部(7)で検出された前記モータの回転位置に基づいて通電すべき相に対応する前記制御レジスタ(10、11、12)を判定し、当該判定した前記制御レジスタ(10、11、12)に対して前記駆動指令が設定されるように制御するレジスタ制御手段(13)と、により構成されていることを特徴とするモータ制御用の半導体装置。 A main control unit (4) for generating a drive command for driving the motor;
A motor control unit (5) connected to the main control unit (4) and generating a control signal for driving the motor;
The motor control unit (5)
A position detector (7) for detecting the rotational position of the motor;
A virtual register unit that determines the phase to be energized by itself based on the rotational position of the motor detected by the position detection unit (7) and sets the drive command so that the phase to be energized is energized (8) and
A signal generation unit (6) that generates the control signal based on the drive command set in the virtual register unit (8) ,
The virtual register unit (8)
A plurality of control registers (10, 11, 12) provided in correspondence with the number of signals generated as the control signal and having a common address when accessed from the main control unit (4);
The control register (10, 11, 12) corresponding to the phase to be energized is determined based on the rotational position of the motor detected by the position detector (7), and the determined control register (10, 11) is determined. , 12), and a register control means (13) for controlling the drive command to be set, and a motor control semiconductor device.
前記仮想レジスタ部(8)は、複数の前記制御レジスタ(10、11、12)のうち前記インバータ回路(2)のハイサイド側の前記制御信号を生成するためのハイサイド側のレジスタ群(14H)と、前記インバータ回路のローサイド側の前記制御信号を生成するためのローサイド側のレジスタ群(14L)とに区分けされ、各レジスタ群(14H、14L)に属する前記制御レジスタ(10、11、12)のアドレスが共通化されていることを特徴とする請求項1記載のモータ制御用の半導体装置。The virtual register unit (8) includes a high-side register group (14H) for generating the control signal on the high-side side of the inverter circuit (2) among the plurality of control registers (10, 11, 12). ) And a low-side register group (14L) for generating the control signal on the low-side side of the inverter circuit, and the control registers (10, 11, 12) belonging to each register group (14H, 14L) 2. The motor control semiconductor device according to claim 1, wherein the address of the motor control is shared.
予め定められているパターンの位置信号を生成する位置信号生成部(21)を備え、A position signal generation unit (21) for generating a position signal of a predetermined pattern;
前記位置検出部(7)は、前記モータ(3)を始動するとき、前記位置信号生成部(21)で生成された前記位置信号に基づいて前記モータ(3)の回転位置を検出することを特徴とする請求項1または2記載のモータ制御用の半導体装置。 The position detector (7) detects the rotational position of the motor (3) based on the position signal generated by the position signal generator (21) when starting the motor (3). 3. The motor control semiconductor device according to claim 1, wherein the motor control semiconductor device is a motor control semiconductor device.
前記仮想レジスタ部(8)は、前記異常検出部(31)によって異常が検出されたとき、前記主制御部(4)からの前記駆動指令にかかわらず前記モータ(3)への通電を停止する停止指令が設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載のモータ制御用の半導体装置。The virtual register unit (8) stops energization of the motor (3) regardless of the drive command from the main control unit (4) when an abnormality is detected by the abnormality detection unit (31). 4. The motor control semiconductor device according to claim 1, wherein a stop command is set.
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