TWI460986B - 馬達驅動裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種藉由反向器電路來驅動複數馬達之洗衣機等馬達驅動裝置。
習知，一般是使用反向器電路作為三相感應電動機或如無刷馬達之三相同步電動機(以下簡略為「馬達」)之控制裝置。
而且，設置在控制裝置之控制電路係藉由以下顯示之方法，來檢測馬達之繞線電流並控制馬達之旋轉數等。
第1方法係對連結馬達繞線之電路(配線)使用霍爾感測器等電流檢測器來直接檢測馬達之繞線電流的方法。而，一般而言，三相馬達多使用2電路。該方法可在良好精度下檢測馬達之繞線電流。又，在使用霍爾元件(Hall element)之霍爾感測器時，馬達繞線與控制電路間可能產生絕緣。
但，相較之下，電流檢測器(或檢測電路)較大又高價。因此，一般而言，第1方法係使用在產業用伺服馬達之控制電路等需要有高精度控制之控制裝置。
第2方法係將直列插入反向器電路之-(負)側切換元件之負電源側且用於電流檢測的分路電阻之電壓下降加以放大，以檢測馬達之繞線電流之方法。即，是藉由對反向器電路之各切換元件等開/關時序流入分路電阻之電流變化
來檢測馬達之繞線電流之方法。屆時，控制電路必須有檢測電流之時序控制，因此一般是以微電腦等控制。此時，檢測之訊號電位為反向器電路之-側電位，因此，雖然在將控制電路設置為同電位之情況下不會有問題，但在將控制電路設置在與反向器電路呈絕緣之電位的情況下，則需有某種絕緣電路。
但，第2方法可以較低價位構成電流檢測電路，因此可廣泛使用在產業上用於三相感應電動機驅動之反向器、或洗衣機、冷氣機等家電用馬達之控制。
而，第2方法係揭示在例如特開2008-054812號公報(專利文獻1)中。
以下，將使用圖式來說明使用在專利文獻1之熱泵式洗衣乾燥機之馬達驅動裝置。
第7圖係顯示習知之馬達驅動裝置之方塊圖。如第7圖顯示，馬達驅動裝置係以至少交流電源1、整流電路2、複數反向器電路、控制部6、及複數馬達所構成。整流電路2係藉由全波整流電路20與電解電容器21構成，可將交流電轉換成直流電以構成直流電源。複數反向器電路係從第1反向器電路3A、第2反向器電路3B、及第3反向器電路3C構成，可將以整流電路2取得之直流電轉換成三相交流電。複數馬達係由例如旋轉滾筒驅動馬達4A、熱泵用壓縮機馬達4B及風扇馬達4C等形成。而且，複數馬達可藉由以第1反向器電路3A、第2反向器電路3B、及第3反向器電路3C所取得之三相交流電分別驅動。
又，控制部6具有反向器控制部60與直流電壓偵測部61，可檢測並控制上述各馬達之電流。具體而言，直流電壓偵測部61係藉由連接在第1反向器電路3A、第2反向器電路3B、及第3反向器電路3C之下臂切換電晶體之射極端子的第1電流檢測部5A、第2電流檢測部5B、及第3電流檢測部5C來檢測馬達之電流Isa、Isb、Isc。此外，反向器控制部60係由PWM控制第1反向器電路3A、第2反向器電路3B、及第3反向器電路3C之PWM控制部(未圖示)及內藏複數高速A/D轉換部(未圖示)之微電腦等高速處理器構成，可同時控制第1反向器電路3A、第2反向器電路3B、及第3反向器電路3C。藉此，可分別以不同的旋轉速度控制旋轉滾筒驅動馬達4A、壓縮機馬達4B、及風扇馬達4C。
又，第1反向器電路3A係藉由以位置檢測部40a所檢測之旋轉滾筒驅動馬達4A之轉子之永久磁鐵的位置H、及以第1電流檢測部5A所檢測之旋轉滾筒驅動馬達4A之馬達之電流Isa，來控制旋轉滾筒驅動馬達4A。
與上述第1反向器電路3A同樣地，第2反向器電路3B可控制壓縮機馬達4B、且第3反向器電路3C可控制風扇馬達4C。
又，第1電流檢測部5A、第2電流檢測部5B及第3電流檢測部5C係以從3個分路電阻與電流訊號放大部所構成之3分路式電流偵測方式來檢測馬達電流。而，第1電流檢測部5A、第2電流檢測部5B及第3電流檢測部5C之基本構成完全相同，僅分路電阻值依馬達電流值相異。
具體而言，第1電流檢測部5A、第2電流檢測部5B、及第3電流檢測部5C係將分路電阻之其中一方之端子連接至全橋式三相反向器電路之下臂電晶體之各射極端子(Nu、Nv、Nw)、且分路電阻之另一方之端子連接至直流電源之負側之G端子(GND)而構成。而且，由於是由各3個分路電阻構成，故稱為3分路式。
以下，將以圖詳細說明習知之馬達驅動裝置之反向器電路。
第8圖係習知之馬達驅動裝置之反向器電路之電路圖。如第8圖顯示，反向器電路係藉由以U相臂30A、V相臂30B、W相臂30C及控制用IC(未圖示)形成之功率模組所構成。
U相臂30A係將由絕緣閘雙極性電晶體(以下略稱為「IGBT」)形成之上臂電晶體31a1與反平行二極體32a1之並聯接體、及由IGBT形成之下臂電晶體31a2與反平行二極體32a2之並聯接體加以串聯所構成。而且，上臂電晶體31a1之集極端子係連接在直流電源之正電位側端子P，且上臂電晶體31a1之集極端子係連接在往馬達之輸出端子U。此外，下臂電晶體31a2之射極端子Nu係透過構成第1電流檢測部5A之U相分路電阻50a而連接至直流電源之負電位側端子G。
又，上臂電晶體31a1係藉由上臂驅動訊號Up透過上臂閘驅動電路33a1而驅動，且下臂電晶體31a2係藉由下臂驅動訊號Un透過下臂閘驅動電路33a2而切換控制。
同樣地，V相臂30B係將上臂電晶體31b1與反平行二極體32b1之並聯接體、及下臂電晶體31b2與反平行二極體32b2之並聯接體加以串聯所構成。而且，上臂電晶體31b1之集極端子係連接至直流電源之正電位側端子P，且上臂電晶體31b1之射極端子係連接至往馬達之輸出端子V。此時，上臂電晶體31b1係藉由上臂驅動訊號Vp透過上臂閘驅動電路33b1而驅動，且下臂電晶體31b2係藉由下臂驅動訊號Vn透過下臂閘驅動電路33b2而切換控制。
W相臂30C係將上臂電晶體31c1與反平行二極體32c1之並聯接體、及下臂電晶體31c2與反平行二極體32c2之並聯接體加以串聯所構成。而且，上臂電晶體31c1之集極端子係連接至直流電源之正電位側端子P，且上臂電晶體31c1之射極端子係連接至往馬達之輸出端子W。此時，上臂電晶體31c1係藉由上臂驅動訊號Wp透過上臂閘驅動電路33c1而驅動，且下臂電晶體31c2係藉由下臂驅動訊號Wn透過下臂閘驅動電路33c2而切換控制。
又，與U相臂30A同樣地，V相臂30B、W相臂30C之下臂電晶體31b2、31c2之射極端子Nv、Nw係連接在構成第2電流檢測部5B與第3電流檢測部5C之V相分路電阻50b、W相分路電阻50c之其中一端子。V相分路電阻50b、W相分路電阻50c之另一端子係連接在直流電源之負電位側端子G。
而，在藉由IGBT或功率MOSFET構成下臂電晶體以後，即可藉由閘電壓之控制來進行切換控制。此時，只要將電阻值設定成連接在IGBT時之射極端子-或是功率
MOSFET時之來源終端機-之分路電阻所產生的電壓在1V以下，即可在幾乎不影響切換動作的情況下藉由閘電壓之控制來切換控制下臂電晶體。因此，藉由檢測U相分路電阻50a之電壓veu、V相分路電阻50b之電壓vev、及W相分路電阻50c之電壓vew，可檢測反向器電路之輸出電流，即馬達電流。
以下，將以圖式說明在習知之馬達驅動裝置中，將以分路電阻所檢測之馬達電流予以放大之電流檢測部5的電流訊號放大部。
第9圖係習知之馬達驅動裝置之電流檢測部5之電流訊號放大部的放大電路之電路圖。
如第9圖顯示，電流訊號放大部51a、51b、51c係藉由非反向放大器503a將以U相分路電阻50a、V相分路電阻50b、W相分路電阻50c所測出之電流訊號轉換成電壓，並透過U相輸出端子54a、V相輸出端子54b及W相輸出端子54c輸出至控制部6。此時，經轉換之電壓係轉換成可在內藏於控制部6之微電腦等處理器中之A/D轉換器檢測的DC電壓準位而輸出。
然而，習知之馬達驅動裝置之第1電流檢測部5A係由檢測馬達電流作為電壓之U相分路電阻50a、V相分路電阻50b、W相分路電阻50c、及、決定運算放大器等非反向放大器503a與非反向放大器503a之增益(gain)的複數電阻器R31、R41與電容器或二極體等零件所形成之電流訊號放大部51a所構成。又，第2電流檢測部5B及第3電流檢測部5C
亦以同樣的方式構成。因此，需要許多的構成零件及寬廣的安裝面積，乃相當高成本。
爰此，一般而言，上述構成之電流檢測部係以例如混合IC等模組化所構成。但，經由模組化雖可達到某程度的小型化，但在進一步的小型化上將有所極限、且有無法降低成本之課題。
又，由於習知之馬達驅動裝置之放大器已固定電阻值，因此電流增益乃呈恆定。但，由於驅動之馬達所需要的電流值不同，因此在具有複數馬達的機器中，每一個馬達都需要有一個電流檢測部。故而，有無法消減電流檢測部之安裝面積的課題。
本發明之馬達驅動裝置具備將直流電轉換成交流電之反向器電路、藉由反向器電路驅動之複數馬達、將反向器電路之輸出切換至複數馬達的負載繼電器、檢測馬達電流之電流檢測部、及藉由電流檢測部之電流訊號來控制馬達之控制部。電流檢測部具有分路電阻、及具備可切換增益的差動放大電路之電流偵測IC，控制部負責切換負載繼電器與電流偵測IC之增益並控制馬達。藉此，藉由電流檢測部之小型化及安裝面積之削減可實現小型化、零件件數削減、且低成本之馬達驅動裝置。
又，本發明之馬達驅動裝置具備有將直流電轉換成交流電之反向器電路、藉由反向器電路驅動之馬達、檢測馬
達電流之電流檢測部、及藉由電流檢測部之電流訊號來控制馬達之控制部。電流檢測部具有分路電阻及具備可切換增益的差動放大電路之電流偵測IC，控制部係依照馬達之目標電流值來切換電流偵測IC之增益並控制馬達。藉此，即使馬達之負載(目標電流值)產生變化，亦可切換電流偵測IC之差動放大電路之增益並控制馬達。因此，可使用少數的零件構成來實現最佳的馬達驅動控制。
第1圖係本發明之實施形態1中馬達驅動裝置之系統方塊圖。
第2圖係同馬達驅動裝置之電流檢測部周邊的主要部分方塊圖。
第3圖係構成同馬達驅動裝置之電流檢測部的電流偵測IC之電路構成圖。
第4圖係本發明之實施形態2中反向器式洗衣機之浴槽泵(bath pump)驅動時之流程圖。
第5圖係使用本發明之實施形態3中之馬達驅動裝置的反向器式洗衣機等系統方塊圖。
第6圖係使用同馬達驅動裝置之反向器式洗衣機等風扇馬達驅動時之流程圖。
第7圖係顯示習知馬達驅動裝置之方塊圖。
第8圖係習知馬達驅動裝置之反向器電路之電路圖。
第9圖係習知馬達驅動裝置之電流檢測部之電流訊號放大部之放大電路之電路圖。
以下，將參考圖式說明本發明之實施形態。而，本發明非受本實施形態限定者。
第1圖係本發明之實施形態1中馬達驅動裝置之系統方塊圖。而，本實施形態1之馬達驅動裝置可使用在例如反向器式洗衣機等。
如第1圖顯示，馬達驅動裝置係以至少交流電源100、整流電路102、反向器電路103A、103B、電流檢測部107A、107B、控制部108、負載繼電器109、洗衣馬達(WM)104、風扇馬達(FM)105、及浴槽泵(BP)106所構成。整流電路102係藉由全波整流電路102A與電解電容器102B構成，可將交流電源100之交流電轉換成直流電以構成直流電源。反向器電路103A可驅動進行洗衣、清洗、及脫水等之洗衣馬達104。反向器電路103B可驅動使空氣循環之風扇馬達105、及供給用以洗衣之洗澡水的浴槽泵(bath pump)106。
又，電流檢測部107A會將反向器電路103A之電流訊號idc1輸出至控制部108。該電流訊號idc1係以出自以微電腦等所構成之控制部108之增益設定訊號zs1所設定的增益加以差動放大者。而且，控制部108藉由電流訊號idc1之輸入，可在最佳條件下將驅動洗衣馬達104之驅動訊號inv1輸出至反向器電路103A。
同樣地，電流檢測部107B會將以出自控制部108之增益
設定訊號zs2所設定的增益加以差動放大之反向器電路103B之電流訊號idc2輸出至控制部108。而且，控制部108會藉由電流訊號idc2之輸入，在最佳條件下將驅動風扇馬達105之驅動訊號inv2輸出至反向器電路103B。
又，控制部108會在例如洗衣步驟判斷驅動風扇馬達105或驅動浴槽泵106，並將切換訊號rl輸出至負載繼電器109。接著，依據切換訊號rl，以負載繼電器109將反向器電路103B之輸出切換成風扇馬達105或浴槽泵106，以驅動風扇馬達105或浴槽泵106。如上述方法，可構成本實施形態之馬達驅動裝置。
以下，將使用圖式詳細說明本實施形態之馬達驅動裝置之電流檢測部。
第2圖係本實施形態中之馬達驅動裝置之電流檢測部周邊的主要部分方塊圖。而，第2圖係舉例顯示第1圖中驅動洗衣馬達104的態樣。第3圖係構成同馬達驅動裝置之電流檢測部的電流偵測IC之電路構成圖。
如第2圖顯示，三相馬達驅動用之反向器電路係藉由將上臂切換元件131a1與下臂切換元件131a2、上臂切換元件131b1與下臂切換元件131b2、以及上臂切換元件131c1與下臂切換元件131c2分別加以串聯、並以2個1組並列成3組合計6個的切換元件所構成。此時，切換元件可使用例如IGBT。
而且，2個1組之切換元件之連接點係連接例如上臂切換元件131a1之射極側(下側)與下臂切換元件131a2之集極
側(上側)，並連接在未圖示之馬達。此外，各下臂切換元件131a2、131b2、131c2之射極側乃全部共通連接，並連接在用於電流檢測之電阻的分路電阻111。
又，分路電阻111之兩端係連接在電流偵測IC110，並藉由分路電阻111與電流偵測IC110而構成電流檢測部107A。
而且，如第2圖與第3圖顯示，電流偵測IC110係以差動放大電路112之放大器116將分路電阻111的兩端電壓予以放大，並作為類比電流訊號idc1從輸出端子7輸出至控制部108。已輸入控制部108之電流訊號idc1在A/D轉換後，係作為電流檢測值使用在各馬達之速度控制或轉矩控制(torque control)等。
以下，將使用第3圖詳細說明具有差動放大電路之電流偵測IC110。
如第3圖顯示，反向器電路之分路電阻111兩端係連接在電流偵測IC110之輸入端子T1、T2。而，以下將以輸入端子T1連接在第2圖中顯示之分路電阻111之右側(例如IGBT等之下側臂切換元件之射極側)、且輸入端子T2連接在第2圖中顯示之分路電阻111之左側(電解電容器102B側)的態樣加以說明。
在此，令進入輸入端子T1之輸入電壓為VT1
[V]、進入輸入端子T2之輸入電壓為VT2
[V]、進入輸出端子T7之輸出電壓為VOUT
[V]、電阻R4
之VREF
側之基準電壓為VREF
[V]、且電阻R1、R2、R4、R5之電阻值為R1
[Ω]、R2
[Ω]、R4
[Ω]、
R5
[Ω]。此時，輸出電壓VOUT
[V]係以下式表示：VOUT
={(R1
R2
+R1
R5
)VREF
+(R2
R4
+R4
R5
)VT1
+(-R1
R5
-R4
R5
)VT2
}/{R2
(R1
+R4
)}…(1)。
又，在一般構成差動放大電路的情況下，電阻R1、R2、R4、R5之值係設定為R1
=R2
、R4
=R5
(或R1：R4=R2：R5)。爰此，若將上述關係代入(1)式中，則輸出電壓VOUT
[V]為：VOUT
=VREF
+(VT1
-VT2
)R4
/R1
…(2)。而且，若將基準電壓VREF
設為虛擬GND，則以增益R4
/R1
所放大之電壓會以虛擬GND為中心往輸出端子T7輸出。
又，在本實施形態中，在電流偵測IC110中設置可調整或可選擇差動放大電路112之增益的增益設定功能，使其為設置有增益設定用端子之構成。
即，第3圖中顯示之輸入端子T13、T14為增益設定端子，與增益設定器114相連接。此時，由於輸入端子T13、T14有2條，因此可從例如控制部108藉由開/關訊號設定4種狀態。而且，藉由輸入端子T13、T14之4種狀態，增益設定器114可使差動放大電路112之電阻R4、R5之電阻值產生變化並變更。例如，當將電阻R1、R2之電阻值設為40kΩ時，增益設定器114可藉由輸入端子T13、T14之狀態使電阻R4、R5之電阻值同時變化並設定成100kΩ、200kΩ、400kΩ、800kΩ。藉此，差動放大電路112之增益將分別設定為2.5倍、5倍、10倍、及20倍。
具體而言，當控制馬達之電流值很小時(例如，電流最大在1A以下)，可將第2圖中顯示之用於電流檢測之分路電
阻111之電阻值設定在1Ω、並將差動放大電路112之增益設定在2.5倍。藉此，即便馬達電流很小，亦可設定成具良好S/N比之電流檢測。
另一方面，當馬達電流很大時，由於用於電流檢測之分路電阻111之電力損失會變大，因此宜盡量降低分路電阻111之電阻值。爰此，例如，當電流檢測值之最大值為20A時，將用於電流檢測之分路電阻111之電阻值設定在10mΩ、並將差動放大電路112之增益設定為20倍。藉此，可構成電流檢到部107A極力抑制住因分路電阻111所造成之電力損失。
以下，將以使驅動電流最大值在±8A(零-峰值)之洗衣馬達104予以驅動的情況為例，來說明第1圖構成中之馬達驅動裝置的各常數之設計值。
此時，以未影響構成反向器電路-例如由IGBT形成-之下臂切換元件131a2、131b2、131c2之動作的方式，將分路電阻111之電壓下降設在1V以下為佳。例如，將分路電阻111之電阻值設定在50mΩ時，因馬達最大電流所造成之電壓下降為8A×50mΩ=0.4V(<1V)。因此，即使馬達之驅動電流值超過8A，亦可很輕易地驅動反向器電路之切換元件。
又，在將已輸入到控制部108之電流訊號idc1進行A/D轉換時，若假定為微電腦之A/D轉換器，則一般而言可輸入之電壓為0V~5V。因此，宜以A/D轉換器之輸入電壓之中心電壓2.5V為基準，將差動放大器之輸出電壓VOUT
設定在±2.5V之範圍內。爰此，將電流偵測IC110內部之基準電壓
VREF
設定在2.5V。亦即，在藉由第3圖中顯示之電阻R6、R7與放大器113構成之基準電壓生成電路115中，係以基準電壓VREF
為2.5V的方式來設定電阻R6、R7。例如，藉由在電流偵測IC110之電源電壓VCC
為+5V的情況下將電阻R6與電阻R7之電阻值設為相等，可將基準電壓VREF
設定成2.5V。
在上述例中，當馬達之最大電流為8A時，將0.4V之電壓輸入電流偵測IC110之輸入端子T1、T2間。爰此，由於是將電流訊號idc1之電壓振幅設定在2.5V以下，因此，控制部108會以電流偵測IC110之差動放大電路112之增益變成5倍的方式，將增益設定訊號zs1輸出至電流偵測IC110之增益設定端子之輸入端子T13、T14。藉此，最大電流8A時之輸出端子T7之振幅會以基準電壓VREF
為中心值變成0.4V×5=2.0V。藉由上述方式，可有效地驅動洗衣馬達104。
接下來，以第2圖說明在負載繼電器109藉由控制部108之切換訊號rl來切換反向器電路103B之輸出，以驅動風扇馬達105或浴槽泵106之情況。而，第2圖中，將電流檢測部107A改寫成107B、將電流訊號idc1改寫成idc2、並將增益設定訊號zs1改寫成zs2加以說明。
此時，同於洗衣馬達104，以風扇馬達105之最大值為±2A、且浴槽泵106之最大值為±1A之情況為例加以說明。
屆時，若將電流檢測部107B之分路電阻111之電阻值設在0.2Ω，則風扇馬達105之最大電壓下降為0.4V、且浴槽泵106之最大電壓下降為0.2V。爰此，在風扇馬達105之驅動時，控制部108會以電流偵測IC110之差動放大電路112之增
益變成5倍的方式，將增益設定訊號zs2輸出至電流偵測IC110之增益設定端子之輸入端子T13、T14。同樣地，在浴槽泵106之驅動時，控制部108會以電流偵測IC110之差動放大電路112之增益變成10倍的方式，將增益設定訊號zs2輸出至電流偵測IC110之增益設定端子之輸入端子T13、T14。藉此，風扇馬達105或浴槽泵106亦與洗衣馬達104同樣地，可藉由具良好S/N比之電流檢測對風扇馬達105或浴槽泵106以良好精度地來驅動風扇馬達105或浴槽泵106。
即，依據本實施形態之馬達驅動裝置，可在1個反向器電路與1個電流檢測部將不同驅動電流值之複數馬達，以負載繼電器109切換反向器電路之輸出並加以驅動。又，依照複數馬達之驅動電流，可切換成最佳的增益並檢測出驅動電流加以控制。藉此，可在高精度下驅動複數馬達。
而，上述所說明之馬達驅動裝置之各常數之設計值為一例，依照馬達之電流值、到控制電路之輸出電壓等條件，值會產生變化。
又，第3圖中所示之電流偵測IC之電路方塊構成為一例，例如，亦可將輸入端子T1、T2與輸入到差動放大器之極性、或差動放大器之構成設為其他構成。
又，在本實施形態中，雖以彙整並檢測各反向器電路之三相分之電流之例說明電流檢測部，但並非限於此。例如，亦可將電流檢測部個別配置在三相之各相。藉此，可進行更高精度的馬達速度控制、及轉矩控制等。
又，在本實施形態中，雖在差動放大電路之增益設定
上使用2端子之增益設定端子並加以設定成4種態樣之例來進行說明，但並非限於此，可將增益設定端子之數量設為2端子以外之數量。例如，可將增益設定端子設定為1端子，並將差動放大電路之增益設定為5倍與10倍等2階段。此外，亦可將增益設定端子設定為3端子，並設定5種以上的差動放大電路之增益。
又，在本實施形態中，雖以將差動放大電路之增益設定為數位型之例加以說明，但亦可將差動放大電路之增益設定為類比型。屆時，例如可藉由將增益設定端子設定為1端子、且將電阻連接至增益設定端子與電路GND間進行類比輸入，並使用增益設定器114之內部電流鏡電路將電阻R4、R5之電阻值設定為可線性變化而加以實現。
如以上說明，依據本發明之馬達控制裝置，可藉由電流檢測部之小型化、以及以負載繼電器切換複數馬達，而達成無須在每一個馬達設置反向器電路或電流檢測部。又，可依照複數馬達之驅動電流，切換成最佳增益並檢測出驅動電流而加以控制。因此，可達成實現可實現小型化、零件件數削減、及低成本化之小型並低價的馬達控制裝置。
以下，將使用圖式說明本發明之實施形態2中之反向器式洗衣機之驅動方法。
第4圖係本發明之實施形態2中之反向器式洗衣機之浴槽泵驅動時的流程圖。而，馬達驅動裝置之基本構成與實施形態1相同。
本實施形態係在控制部108使反向器電路103B停止後，確認沒有出自電流檢測部107B之電流訊號idc2的變化後，驅動負載繼電器109之構成者。以下，將以從驅動風扇馬達105切換成驅動浴槽泵106之情況為例加以具體說明。
如第4圖顯示，首先，判斷是否驅動浴槽泵106(S200)。
接著，在驅動浴槽泵106之情況下，判定現在風扇馬達105是否為驅動中(S201)。此時，若風扇馬達105為驅動中(S201之YES)，便使風扇馬達105停止(S202)。
接下來，判定出自電流偵測IC110之電流訊號idc2為基準電壓之VREF
未有變化，亦即，判定未有電流流入馬達(S203)。此時，若有電流流入馬達(S203之NO)，即判定重複步驟S203之判定直到未有電流流入馬達為止。
接著，若未有電流流入馬達(S203之YES)，則控制部108便會將負載繼電器109切換至浴槽泵106側，並將令差動放大電路之增益為5倍的增益設定訊號zs2輸出至電流偵測IC110(S204)。
接下來，控制部108將驅動訊號inv2輸出至反向器電路103B、並開始驅動浴槽泵106(S205)。
依據本實施形態，由於是藉由判定未有電流流入馬達來切換馬達，因此可減少容易在以負載繼電器109切換反向器電路之輸出時產生的弧電流或突波電壓。因此，即便以廉價的繼電器等構成負載繼電器，亦可減低負載繼電器之損傷而實現高可靠性的馬達驅動裝置。
以下，將以圖式說明使用本發明之實施形態3中之馬達驅動裝置的反向器式洗衣機。
第5圖係使用本發明之實施形態3中之馬達驅動裝置的反向器式洗衣機之系統方塊圖。第6圖係使用同馬達驅動裝置之反向器式洗衣機在風扇馬達驅動時之流程圖。而，如第5圖顯示，本實施形態係省略實施形態1之馬達控制裝置之負載繼電器與浴槽泵者，其他構成及動作與實施形態1相同。爰此，主要就不同於實施形態1之以下各點加以說明。
本實施形態係控制部108依照風扇馬達105之目標電流值(目標旋轉數)切換電流偵測IC110之差動放大電路之增益並加以驅動之構成。
如第6圖顯示，首先，判斷是否驅動風扇馬達105(S300)。
接著，在驅動風扇馬達105的情況下，藉由洗衣之處理行程判定風扇馬達105之目標旋轉數為2000rpm、或為5000rpm(S301)。在此，例如，將風扇馬達105之旋轉數為2000rpm時之馬達電流最大值設為±2A、並將5000rpm時之馬達電流最大值設為±3.5A。並且，若將分路電阻111之電阻值設為0.2Ω，則分路電阻111之最大電壓下降為0.7V。亦即，如實施形態1中所說明，可將電壓下降設定在1.0V以下。
而且，若在步驟S301中目標旋轉數為2000rpm(S301之YES)，便將電流偵測IC110之差動放大電路之增益設定為5倍(S302)。藉此，電流偵測IC110之電流訊號idc2之範圍會變成2.5V±2.0V。
又，若在步驟S301中目標旋轉數並非2000rpm(S301之
NO)，便將目標旋轉數設定為5000rpm(S303)，並將電流偵測IC之差動放大電路之增益設定為2.5倍(S304)。藉此，電流偵測IC110之電流訊號idc2之範圍會變成2.5V±1.75V。
接下來，控制部108將電流偵測IC110之電流訊號idc2進行A/D轉換，並將對應目標電流值(目標旋轉數)之驅動訊號inv2輸出至反向器電路103B，以目標旋轉數來驅動風扇馬達105(S305)。
依據本實施形態，即使在馬達負載(目標電流值)產生變化的情況下，亦可藉由切換電流偵測IC110之差動放大電路之增益，在0~5V之範圍內將從電流偵測IC110輸出之電流訊號idc2之值控制設定在最大限度之振幅。因此，可進行具良好S/N比的電流檢測，並可在少量的零件構成下實現最佳的馬達驅動控制。
而，在本實施形態中，雖以未具有實施形態1或實施形態2中所示之負載繼電器109之構成加以說明，但並非限於此。例如，具備負載繼電器109亦可獲得同樣的效果或作用。
1、100‧‧‧交流電源
2、102‧‧‧整流電路
3A‧‧‧第1反向器電路
3B‧‧‧第2反向器電路
3C‧‧‧第3反向器電路
4A‧‧‧旋轉滾筒驅動馬達
4B‧‧‧壓縮機馬達
4C‧‧‧風扇馬達
5、107A、107B‧‧‧電流檢測部
5A‧‧‧第1電流檢測部
5B‧‧‧第2電流檢測部
5C‧‧‧第3電流檢測部
6、108‧‧‧控制部
7、U、V、W‧‧‧輸出端子
20‧‧‧全波整流電路
21‧‧‧電解電容器
30A‧‧‧U相臂
30B‧‧‧V相臂
30C‧‧‧W相臂
31a1、31b1、31c1‧‧‧上臂電晶體
31a2、31b2、31c2‧‧‧下臂電晶體
32a1、32a2、32b1、32b2、32c1、
32c2‧‧‧反平行二極體
33a1、33b1‧‧‧上臂閘驅動電路
33a2、33b2‧‧‧下臂閘驅動電路
40a‧‧‧位置檢測部
50a‧‧‧U相分路電阻
50b‧‧‧V相分路電阻
50c‧‧‧W相分路電阻
51a、51b、51c‧‧‧電流訊號放大部
54a‧‧‧U相輸出端子
54b‧‧‧V相輸出端子
54c‧‧‧W相輸出端子
60‧‧‧反向器控制部
61‧‧‧直流電壓偵測部
102A‧‧‧全波整流電路
102B‧‧‧電解電容器
103A、103B‧‧‧反向器電路
104‧‧‧洗衣馬達(WM)
105‧‧‧風扇馬達(FM)
106‧‧‧浴槽泵(BP)
109‧‧‧負載繼電器
110‧‧‧電流偵測IC
111‧‧‧分路電阻
112‧‧‧差動放大電路
113、116‧‧‧放大器
114‧‧‧增益設定器
115‧‧‧基準電壓生成電路
131a1、131b1、131c1‧‧‧上臂切換元件
131a2、131b2、131c2‧‧‧下臂切換元件
503a‧‧‧非反向放大器
GND‧‧‧G端子
G‧‧‧負電位側端子
H‧‧‧位置
Isa、Isb、Isc‧‧‧電流
idc1、idc2‧‧‧電流訊號
inv1、inv2‧‧‧驅動訊號
Nu、Nv、Nw‧‧‧射極端子
P‧‧‧正電位側端子
R31、R41‧‧‧電阻器
R1、R2、R4、R5、R6、R7‧‧‧電阻
R1
[Ω]、R2
[Ω]、R4
[Ω]、R5
[Ω]‧‧‧電阻值
rl‧‧‧切換訊號
T1、T2、T13、T14‧‧‧輸入端子
T7‧‧‧輸出端子
Up、Vp、Wp‧‧‧上臂驅動訊號
Un、Vn、Wn‧‧‧下臂驅動訊號
veu、vev、vew‧‧‧電壓
VCC
‧‧‧電源電壓
VT1
[V]、VT2
[V]‧‧‧輸入電壓
VOUT
[V]‧‧‧輸出電壓
VREF
[V]‧‧‧基準電壓
zs1、zs2‧‧‧增益設定訊號
S200~S205、S300~S305‧‧‧步驟
第1圖係本發明之實施形態1中馬達驅動裝置之系統方塊圖。
第2圖係同馬達驅動裝置之電流檢測部周邊的主要部分方塊圖。
第3圖係構成同馬達驅動裝置之電流檢測部的電流偵測IC之電路構成圖。
第4圖係本發明之實施形態2中反向器式洗衣機之浴槽
泵(bath pump)驅動時之流程圖。
第5圖係使用本發明之實施形態3中之馬達驅動裝置的反向器式洗衣機等系統方塊圖。
第6圖係使用同馬達驅動裝置之反向器式洗衣機等風扇馬達驅動時之流程圖。
第7圖係顯示習知馬達驅動裝置之方塊圖。
第8圖係習知馬達驅動裝置之反向器電路之電路圖。
第9圖係習知馬達驅動裝置之電流檢測部之電流訊號放大部之放大電路之電路圖。
100‧‧‧交流電源
102‧‧‧整流電路
102A‧‧‧全波整流電路
102B‧‧‧電解電容器
103A、103B‧‧‧反向器電路
104‧‧‧洗衣馬達(WM)
105‧‧‧風扇馬達(FM)
106‧‧‧浴槽泵(BP)
107A、107B‧‧‧電流檢測部
108‧‧‧控制部
109‧‧‧負載繼電器
VCC
‧‧‧電源電壓
idc1、idc2‧‧‧電流訊號
inv1、inv2‧‧‧驅動訊號
rl‧‧‧切換訊號
zs1、zs2‧‧‧增益設定訊號
VCC
‧‧‧電源電壓
Claims (3)
- 一種馬達驅動裝置，具備：將直流電轉換成交流電之反向器電路、由前述反向器電路驅動之複數馬達、將前述反向器電路之輸出切換至前述複數馬達之負載繼電器、檢測馬達電流之電流檢測部、及藉由前述電流檢測部之電流訊號控制前述馬達之控制部，前述電流檢測部具有分路電阻、及具備可切換增益之差動放大電路的電流偵測IC，前述控制部係切換前述負載繼電器與前述電流偵測IC之增益，以控制前述馬達。
- 如申請專利範圍第1項之馬達驅動裝置，其中前述控制部在使前述反向器電路停止之後，會在出自於前述電流檢測部之前述電流訊號未有變化時，將前述負載繼電器或前述電流偵測IC之增益予以切換。
- 一種馬達驅動裝置，其具備：將直流電轉換成交流電之反向器電路、由前述反向器電路驅動之馬達、檢測馬達電流之電流檢測部、及藉由前述電流檢測部之電流訊號控制前述馬達的控制部，前述電流檢測部具有分路電阻、及具備可切換增益之差動放大電路的電流偵測IC，前述控制部係依照前述馬達之目標電流值切換前述電流偵測IC之增益，以控制前述馬達。
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