專利名稱：電機驅(qū)動裝置及電機驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機驅(qū)動技術(shù)，特別是頻寬調(diào)制方式(PWMPulse WidthModulation)的電機驅(qū)動技術(shù)。


圖13示出了已往的峰值電流檢測方式下的電機驅(qū)動裝置的方框圖。圖13中，霍爾器件21A，21B，21C檢測電機10中的轉(zhuǎn)子的位置，并分別將霍爾器件輸出S11，S12，S13輸給位置檢測電路22。位置檢測電路22根據(jù)霍爾器件輸出S11，S12，S13求出位置信號S21，S22及S23，并將它們輸給通電相切換電路93。位置信號S21，S22及S23為將霍爾器件輸出S11，S12及S13的相位平移了30°的信號。
通電相切換電路93根據(jù)位置信號S21，S22及S23決定通電相。這時，為易于測量相電流，通電相切換電路93使3相中有1相的相電流不流?；鶞拭}沖PI被輸入后，邏輯控制電路95就被置位，而改變輸給通電相切換電路93的信號電平，以控制供向電機10的電流?；鶞拭}沖PI為周期性脈沖。
圖14示出了一組曲線，表示圖13中的由電機驅(qū)動裝置驅(qū)動的電機的各相電流是如何隨時間變化的。圖14示出了U相、V相、W相每一相的相電流I1、I2、I3，且設(shè)從每一個驅(qū)動晶體管1～6流向電機10的電流為正。如圖14所示，因1相的相電流一直為0，故在每一個電角60°下某一個相電流急劇地變化。
現(xiàn)在，假設(shè)邏輯控制電路95通過基準脈沖PI置位。通電相切換電路93如僅讓W相上方驅(qū)動晶體管5及U相下方驅(qū)動晶體管2導通。因此時電流經(jīng)由W相線圈13及U相線圈11流到電流檢測電阻7中，故可檢測出該電流的大小來作為在電流檢測電阻7中產(chǎn)生的電壓。因該電流流過感應(yīng)性線圈，故驅(qū)動晶體管2及5導通后，它逐漸地增大。
電流增大而使電流檢測電阻7上的電壓達到了轉(zhuǎn)矩指令電壓TI后，比較器96的輸出電平就發(fā)生變化，邏輯控制電路95就復(fù)位。邏輯控制電路95讓輸給通電相切換電路93的信號電平翻轉(zhuǎn)，通電相切換電路93使驅(qū)動晶體管2成為非導通狀態(tài)。
就這樣，從邏輯控制電路95置位到它復(fù)位為止這一段時間為開關(guān)操作的導通(on duty)期間。因邏輯控制電路95復(fù)位后，流過線圈11及13的電流還繼續(xù)不斷地流，故回流電流通過位于驅(qū)動晶體管1的源極/漏極間的二極管1D在流。因回流電流不通過電流檢測電阻7，故回流時電流檢測電阻7上的電壓為0。
回流電流逐漸減少，而當基準脈沖PI再次輸入后，邏輯控制電路95被置位，通電相切換電路93便讓驅(qū)動晶體管2導通。到通電相切換為止，通電相切換電路93重復(fù)進行以上操作。這樣，邏輯控制電路95被置位時的驅(qū)動電流和它復(fù)位時的回流電流就交替著流。結(jié)果是，基本上相當于轉(zhuǎn)矩指令電壓TI的相電流能流入規(guī)定的線圈中。
圖15示出了一組曲線，表示將時間軸放大后，圖14中的時間t＝tz附近的電流檢測電阻電壓(電機電流檢測信號)MC、V相及W相的相電流I2、I3。在圖15中，期間T91為U相、V相電流作為驅(qū)動電流流過的期間，該電流流過電流檢測電阻7；期間T92為U相、V相電流作為回流電流流過的期間；期間T93為U相、W相電流的作為驅(qū)動電流流過的期間，該電流流過電流檢測電阻7；期間T94為U相、W相電流作為回流電流流過的期間。
本發(fā)明要解決的問題然而，在圖13所示的已往的電機驅(qū)動裝置中，因如圖14所示，相電流發(fā)生急劇的變化，故在相電流切換時，電機不僅會振動，還會產(chǎn)生電磁聲。
若控制各相電流而不讓它們發(fā)生急劇的變化，這樣的問題就不會出現(xiàn)了。但是，為檢測多個相電流并對其進行控制，所需的電流檢測電阻個數(shù)就要和相數(shù)一樣多。又因很難將電流檢測電阻裝到集成電路中，結(jié)果電流檢測電阻個數(shù)一多，裝置的規(guī)模就變大，成本也隨之增加。
再就是，因電阻特性一般都有偏差，故在使用對應(yīng)于各相的電流檢測電阻的情況下，各相下的電流檢測特性就都不一樣。例如，就是在兩個相電流的大小實際上一樣大的情況下，檢測出的電流大小也不一樣。
解決方案為解決上述課題，第一方面的發(fā)明所述的方案為一電機驅(qū)動裝置，它包括多個由串聯(lián)的上方開關(guān)元件和下方開關(guān)元件組成的輸出電路，且將電流從上述每一個輸出電路中的上方開關(guān)元件和下方開關(guān)元件的連接點供到電機。該電機驅(qū)動裝置還包括串聯(lián)在上述多個輸出電路上且共用同一連接點，并用以檢測供到上述多個輸出電路中的電流的電流檢測電阻；輸出和上述電機中的轉(zhuǎn)子的位置相對應(yīng)的位置信號的位置檢測部；根據(jù)上述位置信號選擇上述多個輸出電路中之任一個輸出電路中的一個開關(guān)元件并讓它在規(guī)定電角所對應(yīng)的期間內(nèi)導通，同時，在使之導通的上述開關(guān)元件為上方開關(guān)元件的情況下，讓上述多個輸出電路中剩下幾個輸出電路中的下方開關(guān)元件進行開關(guān)操作；在使之導通的上述開關(guān)元件為下方開關(guān)元件的情況下，讓上述多個輸出電路中剩下幾個輸出電路中的上方開關(guān)元件進行開關(guān)操作的通電相切換電路；以及通電期間控制部，它根據(jù)所輸入的轉(zhuǎn)矩指令信號及上述電流檢測電阻中的電壓，產(chǎn)生并輸出控制由上述通電相切換電路控制的開關(guān)操作的開關(guān)操作控制信號，以做到在上述規(guī)定電角所對應(yīng)的期間又被分割為多個期間后的每一個期間內(nèi)，存在讓使其進行開關(guān)操作的開關(guān)元件中的多個開關(guān)元件導通的第1期間、及讓在上述第1期間導通的多個開關(guān)元件中的任一個開關(guān)元件繼續(xù)導通的第2期間。
根據(jù)第1方面的發(fā)明，因具有讓多個開關(guān)元件導通的第1期間、和讓在上述第1期間導通的多個開關(guān)元件中的一個開關(guān)元件繼續(xù)導通的第2期間，故用1個電流檢測電阻就能控制多個相電流。因此，可實現(xiàn)相電流間的大小無偏差的PWM控制，同時還能避免相電流發(fā)生急劇的變化，從而減少相切換時電機的振動和電磁聲。
還有，第2方面的發(fā)明，為在第1方面所述的電機驅(qū)動裝置中，上述通電期間控制部，包括交替著輸出對應(yīng)于上述轉(zhuǎn)矩指令信號的且和應(yīng)該在上述第1期間內(nèi)流入上述電流檢測電阻的電流的目標值相對應(yīng)的第1目標信號、和根據(jù)上述轉(zhuǎn)矩指令信號及上述位置信號求得且應(yīng)該在上述第2期間流入上述電流檢測電阻的電流的目標值相對應(yīng)的第2目標信號的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路；判斷上述電流檢測電阻中的電壓是否超過了上述相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路的輸出，并將結(jié)果輸出的比較器；根據(jù)決定上述開關(guān)操作的周期的基準脈沖及上述比較器的輸出，產(chǎn)生上述開關(guān)操作控制信號并將它輸出的邏輯控制電路。上述邏輯控制電路產(chǎn)生上述開關(guān)操作控制信號并將它輸出，以做到當上述比較器判斷出上述電流檢測電阻中的電壓超過了上述相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路對上述第1期間的輸出時，它就讓上述第1期間結(jié)束；當上述比較器判斷出上述電流檢測電阻中的電壓超過了上述相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路對上述第2期間的輸出時，它就讓上述第2期間結(jié)束。
根據(jù)第2方面的發(fā)明，可產(chǎn)生合適的開關(guān)操作控制信號。
還有，第3方面的發(fā)明，為在第2方面所述的電機驅(qū)動裝置中，上述邏輯控制電路，包括由上述基準脈沖置位且以上述比較器的輸出作為復(fù)位輸入的第1鎖存器、由上述基準脈沖置位的第2鎖存器、以及以上述第1鎖存器的輸出和上述比較器的輸出為輸入并將所得到的輸出作為復(fù)位輸入提供給上述第2鎖存器的邏輯電路，上述第1鎖存器及第2鎖存器的輸出被作為上述開關(guān)操作控制信號輸出。在上述比較器的輸出顯示出上述電流檢測電阻中的電壓超過上述第1目標信號時，上述第1鎖存器復(fù)位；當上述第1鎖存器的輸出顯示出上述第1鎖存器已復(fù)位時，上述邏輯電路就輸出上述比較器的輸出；當上述第1鎖存器的輸出顯示出上述第1鎖存器未復(fù)位時，上述邏輯電路不輸出上述比較器的輸出；當上述邏輯電路輸出上述比較器的輸出，且上述比較器的輸出顯示出上述電流檢測電阻中的電壓超過上述第2目標信號時，上述第2鎖存器復(fù)位。
根據(jù)第3方面的發(fā)明，因包括邏輯電路，故第2鎖存器工作可靠，因而可減少電機驅(qū)動裝置的誤操作。
還有，第4方面的發(fā)明，為在第3方面所述的電機驅(qū)動裝置中，上述邏輯控制電路，還包括讓上述第1鎖存器的輸出延遲規(guī)定時間后再將它輸出的延遲電路；上述第1鎖存器經(jīng)由上述延遲電路將該輸出供給上述邏輯電路。
根據(jù)第4方面的發(fā)明，可減少由于第2鎖存器的噪音而造成的誤操作。
還有，第5方面的發(fā)明，為在第1方面所述的電機驅(qū)動裝置中，上述通電期間控制部，包括交替著輸出對應(yīng)于上述轉(zhuǎn)矩指令信號且和應(yīng)該在上述第1期間內(nèi)流入上述電流檢測電阻的電流的目標值相對應(yīng)的第1目標信號及根據(jù)上述轉(zhuǎn)矩指令信號及上述位置信號求得且應(yīng)該在上述第2期間流入上述電流檢測電阻的電流的目標值相對應(yīng)的第2目標信號的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路、判斷上述電流檢測電阻中的電壓是否超過了上述第1目標信號并將結(jié)果輸出的第1比較器、判斷上述電流檢測電阻中的電壓是否超過了上述第2目標信號并將結(jié)果輸出的第2比較器、根據(jù)決定上述開關(guān)操作的周期的基準脈沖及上述第1及第2比較器的輸出來產(chǎn)生上述開關(guān)操作控制信號并將它輸出的邏輯控制電路；上述邏輯控制電路產(chǎn)生并輸出上述開關(guān)操作控制信號，以做到當上述第1比較器判斷出上述電流檢測電阻中的電壓超過了上述第1目標信號時，它就讓上述第1期間結(jié)束；當上述第2比較器判斷出上述電流檢測電阻中的電壓超過了上述第2目標信號時，它就讓上述第2期間結(jié)束。
根據(jù)第5方面的發(fā)明，因第1及第2比較器不易出現(xiàn)誤操作，故操作很穩(wěn)定。
還有，第6方面的發(fā)明，為在第5方面所述的電機驅(qū)動裝置中，上述邏輯控制電路，上述邏輯控制電路，包括由上述基準脈沖置位且以上述第1比較器的輸出作為復(fù)位輸入的第1鎖存器、由上述基準脈沖置位的第2鎖存器、以及以上述第1鎖存器的輸出和上述第2比較器的輸出為輸入并將所得到的輸出作為復(fù)位輸入提供給上述第2鎖存器的邏輯電路，且上述第1及第2鎖存器的輸出被作為上述開關(guān)操作控制信號輸出；在上述第1比較器的輸出顯示出上述電流檢測電阻中的電壓超過上述第1目標信號時，上述第1鎖存器復(fù)位；當上述第1鎖存器的輸出顯示出上述第1鎖存器已復(fù)位時，上述邏輯電路就輸出上述第2比較器的輸出，而當上述第1鎖存器的輸出顯示出上述第1鎖存器未復(fù)位時，上述邏輯電路不輸出上述第2比較器的輸出；當上述邏輯電路輸出上述第2比較器的輸出，且上述第2比較器的輸出顯示出上述電流檢測電阻中的電壓超過上述第2目標信號時，上述第2鎖存器復(fù)位。
根據(jù)第6方面的發(fā)明，因包括邏輯電路，故第2鎖存器工作可靠，因而可減少電機驅(qū)動裝置的誤操作。
還有，第7方面的發(fā)明，為在第2方面或者第5方面所述的電機驅(qū)動裝置中，上述基準脈沖的周期基本一定。
根據(jù)第7方面的發(fā)明，因讓驅(qū)動晶體管導通的時序的周期一定，故很容易采取措施，以便不輕易受開關(guān)引起的噪音的影響。
還有，第8方面的發(fā)明，為在第2方面或者第5方面所述的電機驅(qū)動裝置中，上述相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路，以對應(yīng)于上述轉(zhuǎn)矩指令信號的電壓作上述第1目標信號用；以根據(jù)上述位置信號及上述第1目標信號所產(chǎn)生的其周期為對應(yīng)于規(guī)定電角的期間，且其峰值大致和上述第1目標信號相等的鋸齒波作上述第2目標信號用。
根據(jù)第8發(fā)明的發(fā)明，可使相電流的波形近似為梯形，從而可避免相電流發(fā)生急劇的變化。
還有，第9方面的發(fā)明，為在第1方面所述的電機驅(qū)動裝置中，上述通電期間控制部，產(chǎn)生控制開關(guān)操作的信號并以其作為上述開關(guān)操作控制信號輸出，做到使其在上述第1期間內(nèi)導通的多個開關(guān)元件中在上述第2期間也讓其導通的開關(guān)元件，從上述第1期間開始到經(jīng)過了所規(guī)定的時間為止處于非導通。
根據(jù)第9方面的發(fā)明，因兩個相的相電流不會同時開始流，故可抑制開關(guān)噪音的影響。
還有，第10方面的發(fā)明，為一種電機驅(qū)動裝置的電機驅(qū)動方法，該電機驅(qū)動裝置包括多個由串聯(lián)的上方開關(guān)元件和下方開關(guān)元件組成的輸出電路、和串聯(lián)在上述多個輸出電路上且共用同一連接點，并用以檢測供到上述多個輸出電路中的電流的電流檢測電阻，且將電流從上述每一個輸出電路中的上方開關(guān)元件和下方開關(guān)元件的連接點供到電機。求出和上述電機中的轉(zhuǎn)子的位置相對應(yīng)的位置信號；根據(jù)上述位置信號選擇上述多個輸出電路中之任一個輸出電路中的一個開關(guān)元件并讓它在規(guī)定電角所對應(yīng)的期間內(nèi)導通，同時，在使之導通的上述開關(guān)元件為上方開關(guān)元件的情況下，讓上述多個輸出電路中剩下幾個輸出電路中的下方開關(guān)元件進行開關(guān)操作，而在使之導通的上述開關(guān)元件為下方開關(guān)元件的情況下，讓上述多個輸出電路中剩下幾個輸出電路中的上方開關(guān)元件進行開關(guān)操作；以及根據(jù)所輸入的轉(zhuǎn)矩指令信號及上述電流檢測電阻中的電壓，產(chǎn)生并輸出控制由上述通電相切換電路控制的開關(guān)操作的開關(guān)操作控制信號，以做到在上述規(guī)定電角所對應(yīng)的期間又被分割為多個期間后的的每一個期間內(nèi)，存在讓使其進行開關(guān)操作的開關(guān)元件中的多個開關(guān)元件導通的第1期間、及讓在上述第1期間導通的多個開關(guān)元件中的任一個開關(guān)元件繼續(xù)導通的第2期間。
圖2示出了一組曲線，表示電機的各相電流的目標波形。
圖3為表示圖1中的通電期間控制部的一個結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖4示出了一組曲線，表示有關(guān)位置檢測電路及相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路的信號。
圖5示出了一組曲線，表示圖1中的邏輯控制電路及比較器的輸出入信號。
圖6示出了一組曲線，表示圖1中的電機驅(qū)動裝置的相電流。
圖7用以說明在期間T1流過電機的電流的流經(jīng)途徑。
圖8用以說明在期間T2流過電機的電流的流經(jīng)途徑。
圖9用以說明在期間T3流過電機的電流的流經(jīng)途徑。
圖10為表示圖1中的邏輯控制電路的另一結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖11為本發(fā)明的第2個實施例所涉及的電機驅(qū)動裝置的方框圖。
圖12為表示圖11中的通電期間控制部的一個結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖13為已往的峰值電流檢測方式電機驅(qū)動裝置的方框圖。
圖14示出了一組曲線，表示是圖13中的由電機驅(qū)動裝置驅(qū)動的電機中的每一個相電流如何隨時間變化的。
圖15示出了一組曲線，表示將時間軸放大，圖14中的時間t＝tz附近的電流檢測電阻電壓、V相及W相的相電流。
具體實施例方式
下面，參看附圖，說明本發(fā)明的實施例。在以下實施例中，以由電機驅(qū)動裝置驅(qū)動3相無刷電機的情況為例進行說明。
(第1個實施例)圖1為本發(fā)明的第1個實施例所涉及的電機驅(qū)動裝置的方框圖。圖1中的電機驅(qū)動裝置中包括U相、V相及W相上方驅(qū)動晶體管1，3，5、U相、V相及W相下方驅(qū)動晶體管2，4，6、二極管1D，2D，3D，4D，5D，6D、電流檢測電阻7、霍爾元件電路21、位置檢測電路22、通電相切換電路23、預(yù)驅(qū)動電路24、相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30、邏輯控制電路40及比較器51。電機10中包括U相線圈11、V相線圈12及W相線圈13。由相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30、邏輯控制電路40及比較器51構(gòu)成通電期間控制部100。由霍爾元件電路21和位置檢測電路22構(gòu)成位置檢測部。
讓驅(qū)動晶體管1～6為n型MOS晶體管。二極管1D的陽極和陰極分別接在驅(qū)動晶體管1的源極和漏極上。二極管2D～6D也這樣和驅(qū)動晶體管2～6相連。驅(qū)動晶體管1，3，5的漏極接在電源VCC上，驅(qū)動晶體管2，4，6的源極接在電流檢測電阻7的一端。電流檢測電阻7的另一端接地。由驅(qū)動晶體管1～6構(gòu)成開關(guān)元件。
還有，由驅(qū)動晶體管1，2和二極管1D，2D構(gòu)成U相的輸出電路；由驅(qū)動晶體管3，4和二極管3D，4D構(gòu)成V相的輸出電路；由驅(qū)動晶體管5，6和二極管5D，6D構(gòu)成W相的輸出電路。
驅(qū)動晶體管1的源極不僅接在驅(qū)動晶體管2的漏極上，還接在電機10中的U相線圈11的一端。驅(qū)動晶體管3的源極不僅接在驅(qū)動晶體管4的漏極上，還接在電機10中的V相線圈12的一端。驅(qū)動晶體管5的源極不僅接在驅(qū)動晶體管6的漏極上，還接在電機10中的W相線圈13的一端。U相線圈11的另一端接在V相線圈12及W相線圈13的另一端。
這里，設(shè)從驅(qū)動晶體管1，2流向U相線圈11的電流為U相電流I1。同理，設(shè)從驅(qū)動晶體管3，4流向V相線圈12的電流為V相電流I2；設(shè)從驅(qū)動晶體管5，6流向W相線圈13的電流為W相電流I3。還稱從驅(qū)動晶體管1～6流向線圈11～13的電流為噴出電流，相反方向的電流為吸入電流，并設(shè)噴出電流的方向為各相電流的正方向。因電機10中的線圈11～13為Y結(jié)線，故各相電流和在各自的線圈中所流的電流相等。
霍爾元件電路21包括霍爾元件21A，21B，21C?；魻栐?1A，21B，21C中的每一個元件都檢測電機10中的轉(zhuǎn)子的位置，并將霍爾元件輸出S11，S12，S13輸給位置檢測電路22。位置檢測電路22根據(jù)霍爾元件輸出S11，S12，S13求位置信號S21，S22，S23及PS，并將位置信號S21，S22，S23輸給通電相切換電路23，將位置信號PS輸給相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30。
相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30，根據(jù)位置信號PS、轉(zhuǎn)矩指令電壓(轉(zhuǎn)矩指令信號)TI、基準脈沖PI及比較器51的輸出CP而產(chǎn)生對應(yīng)于流入電流檢測電阻7中的電流的目標值的電壓信號TP，并將它輸給比較器51的正輸入端。電流檢測電阻7中所產(chǎn)生的電壓(驅(qū)動晶體管2，4，6的源極電位)作為電機電流檢測信號MC被輸?shù)奖容^器51的負輸入端。比較器51將該輸出CP輸給相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30及邏輯控制電路40。還有，基準脈沖PI被輸入邏輯控制電路40。邏輯控制電路40產(chǎn)生決定使驅(qū)動晶體管1～6導通的導通期間的開關(guān)操作控制信號F1，F(xiàn)2，并將它們輸給通電相切換電路23。
通電相切換電路23，根據(jù)位置信號S21，S22，S23及控制信號F1，F(xiàn)2，從驅(qū)動晶體管1～6中選出應(yīng)該讓它導通的那一驅(qū)動晶體管，并將該信息告訴預(yù)驅(qū)動電路24。預(yù)驅(qū)動電路24根據(jù)通電相切換電路23的輸出將信號輸給驅(qū)動晶體管1～6的柵極，來控制驅(qū)動晶體管1～6的導通/非導通。
圖2示出了一組曲線，表示電機10的各相電流I1～I3的目標波形。為不使電機10的各相電流I1～I3發(fā)生急劇的變化，圖1中的電機驅(qū)動裝置象圖2所示那樣控制供向電機10的電流。在將電機10中的電角360°例如6等分后而得到的電角所對應(yīng)的那每一個期間，即電機10中的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一對應(yīng)于被分割的電角的角度，圖1中的電機驅(qū)動裝置就邊切換通電相，邊控制電機10的電流。
例如，圖2的期間TU1為所對應(yīng)的電角為60°的期間。在期間TU1，相電流I1為噴出電流，其大小基本一定；V相電流I2為吸入電流，其大小隨時間t逐漸減少；W相電流I3為吸入電流，其大小隨時間t從0逐漸增加。這里，讓U相的上方驅(qū)動晶體管1在期間TU1繼續(xù)導通。還有，如圖2所示，V相電流I2和W相電流I3使V相及W相的下方驅(qū)動晶體管4，6進行開關(guān)操作，以控制這些驅(qū)動晶體管4，6的導通期間/非導通期間。
圖3為方框圖，示出了圖1中的通電期間控制部100的一個結(jié)構(gòu)。通電期間控制部100中，包括相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30、邏輯控制電路40以及比較器51。圖3中的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30中，包括雙沿微分電路31、恒流源32、開關(guān)33，36、電容器34、電平控制電路35及RS觸發(fā)器37。圖3中的邏輯控制電路40中，包括作為第1鎖存器的RS觸發(fā)器41、作為第2鎖存器的RS觸發(fā)器42、延遲電路43、反相器44，45、“與非”門46。由反相器44，45和“與非”門46構(gòu)成邏輯電路49。
圖4示出了一組曲線，表示有關(guān)位置檢測電路22及相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30的信號。位置檢測電路22，根據(jù)霍爾元件輸出S11及S12求表示電機10中的轉(zhuǎn)子的位置的位置檢測信號S21。這里以設(shè)位置檢測信號S21(S21＝S11-S12)為霍爾元件輸出S11和S12之差為例?；魻栐敵鯯11和S12近似正弦波，當霍爾元件輸出S11的相位比S12的相位早120°時，位置檢測信號S21的相位比霍爾元件輸出S11的相位早30°。位置檢測電路22也同樣按S22＝S12-S13，S23＝S13-S11的關(guān)系求位置檢測信號S22，S23。
位置檢測電路22根據(jù)所求得的位置檢測信號S21，S22，S23求位置檢測信號PS。位置檢測信號PS為以下脈沖重復(fù)出現(xiàn)的信號，即當位置檢測信號S21從負變?yōu)檎龝r上升，當位置檢測信號S23從正變?yōu)樨摃r下降的脈沖；當位置檢測信號S22從負變?yōu)檎龝r上升，當位置檢測信號S21從正變?yōu)樨摃r下降的脈沖；當位置檢測信號S23從負變?yōu)檎龝r上升，當位置檢測信號S22從正變?yōu)樨摃r下降的脈沖。如圖4所示，位置檢測信號PS的邊沿的時刻為霍爾元件輸出S11，S12，S13的波形相交的那一時刻。
參看圖3及圖4，說明相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30的工作情況。由位置檢測電路22輸出的位置檢測信號PS被輸?shù)诫p沿微分電路31中。雙沿微分電路31一檢測到位置檢測信號PS的邊沿，就將一定期間為“L”，除此以外為“H”的復(fù)位脈沖信號S31作為控制信號輸給開關(guān)31(“H”和“L”分別代表邏輯高電平和低電平)。
電容器34的一端接在恒流源32的輸出上且通過開關(guān)33接地，電容器34的另一端接地；借助由恒流源32所輸出的電流給電容器34充電，開關(guān)33僅在復(fù)位脈沖信號S31為“L”時導通而讓電容器34放電。這樣，電容器34的電壓S32就成為圖4所示那樣的鋸齒波。
電平控制電路35以轉(zhuǎn)矩指令電壓TI和電壓S32為輸入，為使電壓S32的峰值和轉(zhuǎn)矩指令電壓TI相等，它用增益乘以電壓S32并將所得信號TS輸給開關(guān)36。開關(guān)36根據(jù)RS觸發(fā)器37的輸出，選擇作為第1目標信號的轉(zhuǎn)矩指令電壓TI和作為第2目標信號的信號TS中的任一個信號，并將它作為信號TP輸給比較器51。RS觸發(fā)器37由基準脈沖PI置位，RS觸發(fā)器37由比較器51的輸出復(fù)位。這樣，開關(guān)36就交替著輸出信號TI和信號TS作為信號TP(參看圖3、圖5)。
圖5示出了一組曲線，表示圖1中的邏輯控制電路40及比較器51的輸出入信號。圖6示出了一組曲線，表示圖1中的電機驅(qū)動裝置中的相電流，圖5及圖6放大顯示了圖2、圖4中的t＝t1附近。
參看圖3、圖5及圖6，說明邏輯控制電路40的工作情況及電機10中所流的電流。如圖5所示，基準脈沖PI為周期基本一定的脈沖信號，該周期是PWM控制的周期的基準。
基準脈沖PI被輸?shù)綀D3中的RS觸發(fā)器37及RS觸發(fā)器41，42的置位端，基準脈沖PI一下降，RS觸發(fā)器37就被置“1”而輸出“H”。此時，開關(guān)36選擇轉(zhuǎn)矩指令電壓TI，并將它作為信號TP輸給比較器51。因RS觸發(fā)器41，42也被置“1”，故控制信號F1，F(xiàn)2皆為“H”。
假設(shè)通電相切換電路23根據(jù)位置信號S21，S22，S23判斷出了現(xiàn)在正處于圖2中的期間TU1內(nèi)。如圖2所示，該期間TU1為設(shè)U相電流I1為大小基本一定的噴出電流的期間。因在期間TU1，U相電流I1是唯一的噴出電流，故通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管1繼續(xù)處于導通狀態(tài)。V相電流I2及W相電流I3為吸入電流。因必須讓它的大小發(fā)生變化，故通電相切換電路23就根據(jù)控制信號F1，F(xiàn)2而讓驅(qū)動晶體管4，6進行開關(guān)操作。在期間TU1，當控制信號F1為“H”時，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管4導通；當控制信號F2為“H”時，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管6導通。驅(qū)動晶體管2，3，5在這一期間一直處于非導通狀態(tài)。
讓控制信號F1，F(xiàn)2都成為“H”時，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管4，6導通(第1期間T1)。此時，從驅(qū)動晶體管1流向U相線圈11的電流作為噴出電流在流動。在U相線圈11內(nèi)流動的電流在V相線圈12和W相線圈13分流，且分別作為流向驅(qū)動晶體管4和6的吸入電流流動。
在驅(qū)動晶體管4和6同時導通的狀態(tài)下，流過V相線圈12及W相線圈13的V相電流I2及W相電流I3都流入電流檢測電阻7。流過電流檢測電阻7的電流的大小和流過U相線圈11的U相電流I1相等。電流檢測電阻7中產(chǎn)生和流過它的電流大小成正比的電壓，該電壓被作為電機電流檢測信號MC被輸?shù)奖容^器51的負輸入端。
因U相線圈11、V相線圈12及W相線圈13皆為感應(yīng)性負荷，故驅(qū)動晶體管4，6導通后，在期間T1內(nèi)，V相電流I2及W相電流I3逐漸地增大(參看圖6)。因此，電機電流檢測信號MC也逐漸升高。當電機電流檢測信號MC的電壓達到信號TP(參看圖5)的電壓后，比較器51就讓輸出CP變到“L”。于是，因RS觸發(fā)器41復(fù)位，輸出翻轉(zhuǎn)為“L”，故控制信號F1變?yōu)椤癓”，而移向第2期間T2。
因在期間T2，控制信號F1，F(xiàn)2分別成為“L”、“H”，故通電相切換電路23使驅(qū)動晶體管4為非導通，讓驅(qū)動晶體管6就那樣繼續(xù)地導通。驅(qū)動晶體管4一變?yōu)榉菍顟B(tài)，V相電流I2的回流電流就經(jīng)由驅(qū)動晶體管3的源、漏極間的二極管3D和驅(qū)動晶體管1在流。作為回流電流而流動的V相電流I2逐漸變小(參看圖6)。此時，因僅有流過W相線圈13的電流流入電流檢測電阻7，故可不受V相線圈12的電流的影響而檢測出W相線圈13的電流。
移到期間T2后，雖然被輸?shù)奖容^器51的正輸入端的信號TP的電平降到信號TS的電位(底電位bottom level)，但若V相線圈12的電流不流過電流檢測電阻7，電機電流檢測信號MC的電平就下降，且降到比信號TP的底電平還低，故比較器51的輸出CP重新回到“H”(參看圖5)。
在移向期間T2時，延遲電路43的輸出，在事先設(shè)定的一定時間過后，緊接著控制信號F1成為“L”，反相器44的輸出移向“H”。在反相器44的輸出為“L”的那一段時間里，“與非”門46的輸出為“H”，RS觸發(fā)器42卻不管比較器51的輸出有了變化而不復(fù)位。還有，在延遲電路43的輸出移向“L”后，且比較器51的輸出就為“L”，反相器45的輸出就為“H”時，RS觸發(fā)器42才第一次復(fù)位。
因在期間T2這一段時間內(nèi)，驅(qū)動晶體管1及6繼續(xù)導通，故W相線圈13的電流繼續(xù)增大(參看圖6)，流過電流檢測電阻7的電流也繼續(xù)增大。電機電流檢測信號MC的電壓增大，當它增大到從相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生器30輸出的信號TP的電壓時，比較器51就使輸出CP為“L”。于是，RS觸發(fā)器42就被置“O”，控制信號F2成為“L”，而移向期間T3的操作。
因在期間T3這一段時間內(nèi)，控制信號F1，F(xiàn)2皆為“L”，故通電相切換電路23使驅(qū)動晶體管4及6為非導通。
就這樣，在控制信號F1為“H”的那一期間，驅(qū)動晶體管4導通；而在控制信號F2為“H”的期間，驅(qū)動晶體管6導通。在控制信號F1，F(xiàn)2皆為“H”的期間T1，流過V相線圈12及W相線圈13的電流之和被控制在和信號TP相對應(yīng)的那一個值上；在控制信號F1，F(xiàn)2分別為“L”，“H”的期間T2內(nèi)，流過W相線圈13的電流被控制在和信號TP相對應(yīng)的那一值上。換句話說，讓在期間TU1進行開關(guān)操作的2相(V相和W相)的驅(qū)動晶體管4，6中在期間TU1電流應(yīng)減少的那一相(V相)的驅(qū)動晶體管4先成為非導通狀態(tài)(參看圖2)。
在控制信號F1，F(xiàn)2皆為“L”的期間T3內(nèi)，僅有回流電流在線圈11～13中流。作為回流電流而流的V相電流I2和W相電流I3逐漸地減少(參看圖6)?；鶞拭}沖PI一被輸?shù)较鄤e轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30及邏輯控制電路40中，控制信號F1，F(xiàn)2就又都變?yōu)椤癏”，而重復(fù)同樣的過程。
在不出現(xiàn)由于驅(qū)動晶體管1～6的開關(guān)噪聲而導致的誤操作的情況下，圖3中的邏輯控制電路40中可不設(shè)延遲電路43。
圖7用來說明在期間T1流過電機10的電流的流路。如圖7所示，在期間T1，流過V相線圈12的V相電流I2的流經(jīng)順序為自電源到驅(qū)動晶體管1、U相線圈11、V相線圈12、驅(qū)動晶體管4及電流檢測電阻7；流過W相線圈13的W相電流I3的流經(jīng)順序為自電源到驅(qū)動晶體管1、U相線圈11、W相線圈13、驅(qū)動晶體管6及電流檢測電阻7。結(jié)果是，可由電流檢測電阻7中的電壓檢測到V相電流I2及W相電流I3之和。
圖8用來說明在期間T2流過電機10的電流的流路。如圖8所示，在期間T2，流過V相線圈12的V相電流I2為回流電流，流經(jīng)順序為自驅(qū)動晶體管1、U相線圈11、V相線圈12到二極管3D，且為閉合環(huán)。而流過W相線圈13的W相電流I3的流經(jīng)順序和圖7所示的一樣，為自電源到驅(qū)動晶體管1、U相線圈11、W相線圈13、驅(qū)動晶體管6及電流檢測電阻7。結(jié)果是，僅W相電流I3可由電流檢測電阻7中的電壓檢測出來。
圖9用來說明在期間T3流過電機10的電流流路。如圖9所示，在期間T3，流過V相線圈12的V相電流I2為回流電流，流經(jīng)順序和圖8所示一樣，且為閉合環(huán)；流過W相線圈13的W相電流I3也為回流電流，流經(jīng)順序為自驅(qū)動晶體管1、U相線圈11、W相線圈13到二極管5D，且為閉合環(huán)。因此，電流檢測電阻7中無電流流過。如上所述，各相輸出電路中的驅(qū)動晶體管導通而流動的驅(qū)動電流、經(jīng)由各相輸出電路中的二極管而流動的回流電流交替著流過線圈11～13。
其次，說明圖1所示的電機驅(qū)動裝置在圖2所示的期間TU2的工作情況。如圖2所示，該期間TU2為一設(shè)U相電流I1為大小基本一定的吸入電流的期間。因在期間TU2，U相電流I1為唯一的吸入電流，故通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管2繼續(xù)處于導通狀態(tài)。V相電流I2和W相電流I3為噴出電流。因必須讓它的大小發(fā)生變化，故通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管3，5進行開關(guān)操作。在期間TU2內(nèi)，當控制信號F1為“H”時，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管3導通；而當控制信號F2為“H”時，讓驅(qū)動晶體管5導通。驅(qū)動晶體管1，4，6在這一期間一直處于非導通狀態(tài)。
當控制信號F1，F(xiàn)2皆為“H”時，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管3，5導通；當控制信號F1，F(xiàn)2分別為“L”、“H”時，它讓驅(qū)動晶體管3為非導通；當控制信號F1，F(xiàn)2皆為“L”時，它讓驅(qū)動晶體管5也為非導通。
結(jié)果，在期間TU2，U相電流I1、V相電流I2及W相電流I3的流向和在期間TU1內(nèi)的電流流向相反。其它地方皆和期間TU1一樣，故不再詳述。
圖1中的電機驅(qū)動裝置在期間TV1，TW1的工作情況，除以下幾點和期間TU1不一樣以外，其它地方都一樣。換句話說，在設(shè)V相電流I2為大小基本一定的噴出電流的期間TV1，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管3繼續(xù)處于導通狀態(tài)，來代替讓驅(qū)動晶體管1處于導通狀態(tài)。而且，通電相切換電路23還讓驅(qū)動晶體管6，2分別代替驅(qū)動晶體管4，6進行開關(guān)操作。驅(qū)動晶體管1，4，5在這一期間一直處于非導通狀態(tài)。
在設(shè)W相電流I3為大小基本一定的噴出電流的期間TW1，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管5代替驅(qū)動晶體管1而繼續(xù)處于導通狀態(tài)。而且，通電相切換電路23還讓驅(qū)動晶體管2，4分別代替驅(qū)動晶體管4，6進行開關(guān)操作。驅(qū)動晶體管1，3，6在這一期間一直處于非導通狀態(tài)。
圖1中的電機驅(qū)動裝置在期間TV2，TW2的工作情況，除以下幾點和期間TU2不一樣以外，其它地方都一樣。換句話說，在設(shè)V相電流I2為大小基本一定的吸入電流的期間TV2，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管4代替驅(qū)動晶體管2繼續(xù)處于導通狀態(tài)。而且，通電相切換電路23還讓驅(qū)動晶體管5，1分別代替驅(qū)動晶體管3，5進行開關(guān)操作。驅(qū)動晶體管2，3，6在這一期間一直處于非導通狀態(tài)。
在設(shè)W相電流I3為大小基本一定的吸入電流的期間TW2，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管6代替驅(qū)動晶體管2繼續(xù)處于導通狀態(tài)。而且，通電相切換電路23還讓驅(qū)動晶體管1，3分別代替驅(qū)動晶體管3，5進行開關(guān)操作。驅(qū)動晶體管2，4，5在這一期間一直處于非導通狀態(tài)。
圖10為方框圖，示出了圖1所示的邏輯控制電路的另一結(jié)構(gòu)。在邏輯控制電路40中再增加一延遲電路47，即構(gòu)成圖10中的邏輯控制電路140?；鶞拭}沖PI被輸?shù)窖舆t電路47，延遲電路47將所輸入的基準脈沖PI延遲一規(guī)定的時間后，再將它輸給RS觸發(fā)器42的置位端。
使用圖10中的邏輯控制電路140來代替圖3中的邏輯控制電路40以后，RS觸發(fā)器41被置“1”，控制信號F1變?yōu)椤癏”，從那時起一規(guī)定時間過后，RS觸發(fā)器42被置“1”，控制信號F2變?yōu)椤癏”。這樣一來，控制信號F1，F(xiàn)2就不會同時從“L”變到“H”。
例如在期間TU1，從驅(qū)動晶體管4先導通，V相電流I2開始流到一規(guī)定期間過后，驅(qū)動晶體管6導通，W相電流I3開始流。因此，2相電流同時開始流時所產(chǎn)生的開關(guān)噪音在接地線上重疊，從而可避免出現(xiàn)電流檢測電阻7中的電壓已超過目標值這樣的不良現(xiàn)象。而且，RS觸發(fā)器42接收驅(qū)動晶體管的開關(guān)噪聲而發(fā)生誤操作的可能性也減少。需提一下，若采取使接地線的布線電阻變小等措施，不用延遲電路47也可以。
如上所述，根據(jù)本實施例中的電機驅(qū)動裝置，可控制電機10的相電流I1～I3，而使其電流波形近似為振幅和圖2所示的轉(zhuǎn)矩指令電壓TI相對應(yīng)的梯形。故通電相切換時相電流的變化比較平緩。
還有，在對3相電流進行PWM控制的情況下，通常需要3個電流檢測電阻。但是，本實施例中的電機驅(qū)動裝置，卻可利用一個電流檢測電阻來控制3相電流，故可進行使相電流間的大小無偏差的PWM控制。因所需的電流檢測電阻的數(shù)量很少，故裝置的規(guī)模也變小。
(第2個實施例)圖11為本發(fā)明的第2個實施例所涉及的電機驅(qū)動裝置的方框圖。用相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230、邏輯控制電路240、第1比較器52及第2比較器53來代替圖1所示的電機驅(qū)動裝置中的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30、邏輯控制電路40及比較器51，即構(gòu)成圖11所示的電機驅(qū)動裝置。其它構(gòu)成元素皆和上述第1個實施例中的一樣，故用相同的符號來表示它們，且省略說明。由相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230、邏輯控制電路240及比較器52、53構(gòu)成通電期間控制部200。
在圖11中，相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230和圖3中的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30一樣，根據(jù)位置信號PS及轉(zhuǎn)矩指令電壓TI產(chǎn)生表示對應(yīng)于流過電流檢測電阻7的電流的目標值的電壓的信號TS。而且，相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230將轉(zhuǎn)矩指令電壓TI和信號TS分別輸給比較器52，53的正輸入端。也可不經(jīng)過相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230而將轉(zhuǎn)矩指令電壓TI輸給比較器52。
電流檢測電阻7中所產(chǎn)生的電壓(驅(qū)動晶體管2，4，6的源極電位)被作為電機電流檢測信號MC輸?shù)奖容^器52，53的負輸入端。比較器52，53將各自的輸出CP1，CP2輸給邏輯控制電路240。還有，基準脈沖PI被輸?shù)竭壿嬁刂齐娐?40。邏輯控制電路240產(chǎn)生決定使驅(qū)動晶體管1～6導通的期間的開關(guān)操作控制信號F1，F(xiàn)2并將其輸給通電相切換電路23。
圖12為表示圖11中的通電期間控制部200的一個結(jié)構(gòu)的方框圖。通電期間控制部200中，包括相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230、邏輯控制電路240、比較器52，53。圖12所示的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230中，包括雙沿微分電路31、恒流源32、開關(guān)33、電容器34以及電平控制電路35。相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230，除了將圖4所示的轉(zhuǎn)矩指令電壓TI和電平控制電路35的輸出TS直接輸給比較器52及53這一點和圖3中的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30不一樣以外，其它地方都和圖3中的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路30一樣。
圖12所示的邏輯控制電路240中，包括作為第1鎖存器的RS觸發(fā)器41、作為第2鎖存器的RS觸發(fā)器42、反相器44，45以及“與非”門46。由反相器44，45和“與非”門46構(gòu)成邏輯電路49。
參看圖5、圖12說明邏輯控制電路240的工作情況及電機10中所流的電流。圖12中，基準脈沖PI被輸?shù)絉S觸發(fā)器41，42的置位端。因若基準脈沖PI下降，RS觸發(fā)器41，42就被置“1”，故控制信號F1，F(xiàn)2就都變?yōu)椤癏”。因在控制信號F1為“H”時，反相器44的輸出為“L”，“與非”門46的輸出為“H”，故不管比較器53的輸出CP2的電平如何，RS觸發(fā)器42不復(fù)位。
假設(shè)現(xiàn)在在圖2中的期間TU1內(nèi)?？刂菩盘朏1，F(xiàn)2都為“H”，通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管4，6導通(第1期間T1)，讓流過V相線圈12的V相電流I2和流過W相線圈13的W相電流I3都流過電流檢測電阻7。電流檢測電阻7中產(chǎn)生和流過其中的電流的大小成正比的電壓，該電壓被作為電機電流檢測信號MC輸?shù)奖容^器52，53的負輸入端。
電機電流檢測信號MC逐漸地升高，當電機電流檢測信號MC的電壓升到信號TI的電壓時，比較器52就使輸出CP1變?yōu)椤癓”。于是，RS觸發(fā)器41復(fù)位，其輸出變?yōu)椤癓”，故控制信號F1變?yōu)椤癓”。這樣，因反相器44的輸出變?yōu)椤癏”，故RS觸發(fā)器42根據(jù)比較器53的輸出CP2的電平的變化而復(fù)位。
因控制信號F1，F(xiàn)2分別為“L”、“H”，故通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管4為非導通。驅(qū)動晶體管6仍處于導通狀態(tài)(第2期間T2)。因此時僅有流過W相線圈13的電流流入電流檢測電阻7，故可不受V相線圈12的電流的影響而檢測出W相線圈13的電流。
因驅(qū)動晶體管1及6繼續(xù)導通，故W相線圈13的電流繼續(xù)增大，流過電流檢測電阻7的電流也繼續(xù)增大。若電機電流檢測信號MC的電壓達到了相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路230所輸出的信號TS的電壓，比較器53就使輸出CP2變?yōu)椤癓”。于是，“與非”門46的輸出變?yōu)椤癓”，RS觸發(fā)器被置“0”，控制信號F2成為“L”。
因控制信號F1，F(xiàn)2皆為“L”，故通電相切換電路23讓驅(qū)動晶體管6也處于非導通狀態(tài)(期間T3)。
這樣，圖11所示的電機驅(qū)動裝置和圖1所示的電機驅(qū)動裝置一樣驅(qū)動電機10。因圖11所示的電機驅(qū)動裝置中的比較器52，53難以出現(xiàn)誤操作，故操作很穩(wěn)定。
在以上的實施例中，對包括二極管1D～6D的電機驅(qū)動裝置進行了說明，不僅如此，也可以用寄生二極管代替驅(qū)動晶體管1～6。換句話說，從結(jié)構(gòu)上看，驅(qū)動晶體管1～6所在的位置被二極管占據(jù)。
還有，驅(qū)動晶體管1～6也可為n型MOS管以外的晶體管。
還有，以上說明的是，在下方驅(qū)動晶體管2，4，6的源極及“地”間設(shè)上插入電流檢測電阻7的情況，不僅如此，還可在電源VCC和上方驅(qū)動晶體管1，3，5的漏極之間設(shè)上電流檢測電阻。
還有，以上舉例說明的是，以和電機10的電角360°被6等分后所對應(yīng)的期間為單位進行控制的情況，不僅如此，也可將它12等分而在更短的期間內(nèi)切換通電相。
還有，以上說明的是，電機的結(jié)線為Y結(jié)線的情況，不僅如此，電機的結(jié)線也可為Δ結(jié)線。
還有，舉例說明的是使進行開關(guān)操作的2相驅(qū)動晶體管中電流該減少那一相的驅(qū)動晶體管先為非導通的情況，不僅如此，若使用急劇上升且緩慢下降的鋸齒狀波的信號TS，先讓電流該增加的那一相的驅(qū)動晶體管處于非導通，和能實現(xiàn)同樣的操作。
還有，以上說明的是，3相電流的相位按從U相、V相到W相由早到晚的順序進行的情況，不僅如此，為讓電機逆轉(zhuǎn)，也可按從W相、V相到U相由早到晚的順序進行。
還有，以上說明的是驅(qū)動3相電機的情況，不僅如此，驅(qū)動4相以上的電機時情況也一樣。
還有，以上說明的是用霍爾元件檢測位置的情況，但并非一定要用霍爾元件。例如，也可分別在U相、V相及W相設(shè)一CR過濾電路來過濾PWM驅(qū)動電流中的高頻成分，并比較每一相下的過濾輸出和電機中的線圈的中點電位，這樣來檢測電機中的轉(zhuǎn)子的位置。但是，考慮到PWM驅(qū)動電流中的高頻成分會造成誤操作，還是用霍爾元件比較有利。
根據(jù)本發(fā)明中的電機驅(qū)動裝置，可使相電流不發(fā)生急劇的變化，故可抑制在相切換時，電機振動，電機噪音等。僅用一個電流檢測電阻就能代替通常所需的多個電流檢測電阻來控制多相電流，故可使裝置的規(guī)模變小。
權(quán)利要求
1.一種電機驅(qū)動裝置，它包括多個由串聯(lián)的上方開關(guān)元件和下方開關(guān)元件組成的輸出電路，且將電流從上述每一個輸出電路中的上方開關(guān)元件和下方開關(guān)元件的連接點供到電機，其中包括串聯(lián)在上述多個輸出電路上且共用同一連接點，并用以檢測供到上述多個輸出電路中的電流的電流檢測電阻；輸出和上述電機中的轉(zhuǎn)子的位置相對應(yīng)的位置信號的位置檢測部；根據(jù)上述位置信號選擇上述多個輸出電路中之任一個輸出電路中的一個開關(guān)元件并讓它在規(guī)定電角所對應(yīng)的期間內(nèi)導通，同時，在使之導通的上述開關(guān)元件為上方開關(guān)元件的情況下，讓上述多個輸出電路中剩下幾個輸出電路中的下方開關(guān)元件進行開關(guān)操作，而在使之導通的上述開關(guān)元件為下方開關(guān)元件的情況下，讓上述多個輸出電路中剩下幾個輸出電路中的上方開關(guān)元件進行開關(guān)操作的通電相切換電路；以及通電期間控制部，它根據(jù)所輸入的轉(zhuǎn)矩指令信號及上述電流檢測電阻中的電壓，產(chǎn)生并輸出控制由上述通電相切換電路控制的開關(guān)操作的開關(guān)操作控制信號，以做到在上述規(guī)定電角所對應(yīng)的期間又被分割為多個期間后的的每一個期間內(nèi)，存在讓使其進行開關(guān)操作的開關(guān)元件中的多個開關(guān)元件導通的第1期間、及讓在上述第1期間導通的多個開關(guān)元件中的任一個開關(guān)元件繼續(xù)導通的第2期間。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的電機驅(qū)動裝置，其中上述通電期間控制部，包括交替著輸出對應(yīng)于上述轉(zhuǎn)矩指令信號且和應(yīng)該在上述第1期間內(nèi)流入上述電流檢測電阻的電流的目標值相對應(yīng)的第1目標信號及根據(jù)上述轉(zhuǎn)矩指令信號及上述位置信號求得且應(yīng)該在上述第2期間流入上述電流檢測電阻的電流的目標值相對應(yīng)的第2目標信號的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路、判斷上述電流檢測電阻中的電壓是否超過了上述相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路的輸出并將結(jié)果輸出的比較器、根據(jù)決定上述開關(guān)操作的周期的基準脈沖及上述比較器的輸出來產(chǎn)生上述開關(guān)操作控制信號并將它輸出的邏輯控制電路；上述邏輯控制電路產(chǎn)生并輸出上述開關(guān)操作控制信號，以做到當上述比較器判斷出上述電流檢測電阻中的電壓超過了上述相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路對上述第1期間的輸出時，它就讓上述第1期間結(jié)束；當上述比較器判斷出上述電流檢測電阻中的電壓超過了上述相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路對上述第2期間的輸出時，它就讓上述第2期間結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求第2項所述的電機驅(qū)動裝置，其中上述邏輯控制電路，包括由上述基準脈沖置位且以上述比較器的輸出作為復(fù)位輸入的第1鎖存器、由上述基準脈沖置位的第2鎖存器、以及以上述第1鎖存器的輸出和上述比較器的輸出為輸入并將所得到的輸出作為復(fù)位輸入提供給上述第2鎖存器的邏輯電路，且上述第1及第2鎖存器的輸出被作為上述開關(guān)操作控制信號輸出；在上述比較器的輸出顯示出上述電流檢測電阻中的電壓超過上述第1目標信號時，上述第1鎖存器復(fù)位；當上述第1鎖存器的輸出顯示出上述第1鎖存器已復(fù)位時，上述邏輯電路就輸出上述比較器的輸出，而當上述第1鎖存器的輸出顯示出上述第1鎖存器未復(fù)位時，上述邏輯電路不輸出上述比較器的輸出；當上述邏輯電路輸出上述比較器的輸出，且上述比較器的輸出顯示出上述電流檢測電阻中的電壓超過上述第2目標信號時，上述第2鎖存器復(fù)位。
4.根據(jù)權(quán)利要求第3項所述的電機驅(qū)動裝置，其中上述邏輯控制電路，還包括讓上述第1鎖存器的輸出延遲規(guī)定時間后再將它輸出的延遲電路；上述第1鎖存器經(jīng)由上述延遲電路將該輸出供給上述邏輯電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的電機驅(qū)動裝置，其中上述通電期間控制部，包括交替著輸出對應(yīng)于上述轉(zhuǎn)矩指令信號且和應(yīng)該在上述第1期間內(nèi)流入上述電流檢測電阻的電流的目標值相對應(yīng)的第1目標信號及根據(jù)上述轉(zhuǎn)矩指令信號及上述位置信號求得且應(yīng)該在上述第2期間流入上述電流檢測電阻的電流的目標值相對應(yīng)的第2目標信號的相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路、判斷上述電流檢測電阻中的電壓是否超過了上述第1目標信號并將結(jié)果輸出的第1比較器、判斷上述電流檢測電阻中的電壓是否超過了上述第2目標信號并將結(jié)果輸出的第2比較器、根據(jù)決定上述開關(guān)操作的周期的基準脈沖及上述第1及第2比較器的輸出來產(chǎn)生上述開關(guān)操作控制信號并將它輸出的邏輯控制電路；上述邏輯控制電路產(chǎn)生并輸出上述開關(guān)操作控制信號，以做到當上述第1比較器判斷出上述電流檢測電阻中的電壓超過了上述第1目標信號時，它就讓上述第1期間結(jié)束；當上述第2比較器判斷出上述電流檢測電阻中的電壓超過了上述第2目標信號時，它就讓上述第2期間結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求第5項所述的電機驅(qū)動裝置，其中上述邏輯控制電路，包括由上述基準脈沖置位且以上述第1比較器的輸出作為復(fù)位輸入的第1鎖存器、由上述基準脈沖置位的第2鎖存器、以及以上述第1鎖存器的輸出和上述第2比較器的輸出為輸入并將所得到的輸出作為復(fù)位輸入提供給上述第2鎖存器的邏輯電路，且上述第1及第2鎖存器的輸出被作為上述開關(guān)操作控制信號輸出；在上述第1比較器的輸出顯示出上述電流檢測電阻中的電壓超過上述第1目標信號時，上述第1鎖存器復(fù)位；當上述第1鎖存器的輸出顯示出上述第1鎖存器已復(fù)位時，上述邏輯電路就輸出上述第2比較器的輸出，而當上述第1鎖存器的輸出顯示出上述第1鎖存器未復(fù)位時，上述邏輯電路不輸出上述第2比較器的輸出；當上述邏輯電路輸出上述第2比較器的輸出，且上述第2比較器的輸出顯示出上述電流檢測電阻中的電壓超過上述第2目標信號時，上述第2鎖存器復(fù)位。
7.根據(jù)權(quán)利要求第2項或者第5項所述的電機驅(qū)動裝置，其中上述基準脈沖的周期基本一定。
8.根據(jù)權(quán)利要求第2項或者第5項所述的電機驅(qū)動裝置，其中上述相別轉(zhuǎn)矩信號產(chǎn)生電路，以對應(yīng)于上述轉(zhuǎn)矩指令信號的電壓作上述第1目標信號用；以根據(jù)上述位置信號及上述第1目標信號所產(chǎn)生的其周期為對應(yīng)于上述規(guī)定電角的期間且其峰值大致和上述第1目標信號相等的鋸齒波作上述第2目標信號用。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的電機驅(qū)動裝置，其中上述通電期間控制部，產(chǎn)生控制開關(guān)操作的信號并以其作為上述開關(guān)操作控制信號輸出，做到在上述第1期間內(nèi)要導通的多個開關(guān)元件中在上述第2期間也要導通的開關(guān)元件，從上述第1期間開始到規(guī)定時間過后為止處于非導通狀態(tài)。
10.一種電機驅(qū)動裝置的電機驅(qū)動方法，該電機驅(qū)動裝置包括多個由串聯(lián)的上方開關(guān)元件和下方開關(guān)元件組成的輸出電路、和串聯(lián)在上述多個輸出電路上且共用同一連接點，并用以檢測供到上述多個輸出電路中的電流的電流檢測電阻，且將電流從上述每一個輸出電路中的上方開關(guān)元件和下方開關(guān)元件的連接點供到電機，其中包括求出和上述電機中的轉(zhuǎn)子的位置相對應(yīng)的位置信號的步驟；根據(jù)上述位置信號選擇上述多個輸出電路中之任一個輸出電路中的一個開關(guān)元件并讓它在規(guī)定電角所對應(yīng)的期間內(nèi)導通的步驟；在使之導通的上述開關(guān)元件為上方開關(guān)元件的情況下，讓上述多個輸出電路中剩下幾個輸出電路中的下方開關(guān)元件進行開關(guān)操作，而在使之導通的上述開關(guān)元件為下方開關(guān)元件的情況下，讓上述多個輸出電路中剩下幾個輸出電路中的上方開關(guān)元件進行開關(guān)操作的步驟；在上述使其進行開關(guān)操作的步驟下，根據(jù)所輸入的轉(zhuǎn)矩指令信號及上述電流檢測電阻中的電壓，產(chǎn)生并輸出控制由上述通電相切換電路控制的開關(guān)操作的開關(guān)操作控制信號，以做到在上述規(guī)定電角所對應(yīng)的期間又被分割為多個期間后的的每一個期間內(nèi)，存在讓使其進行開關(guān)操作的開關(guān)元件中的多個開關(guān)元件導通的第1期間、及讓在上述第1期間導通的多個開關(guān)元件中的任一個開關(guān)元件繼續(xù)導通的第2期間。
全文摘要
借助一個電流檢測電阻而不讓多個相電流急劇變化，以減少電機的振動和電磁聲。一種包括多個由串聯(lián)的上方和下方開關(guān)元件組成的輸出電路的電機驅(qū)動裝置。它還包括和上述多個輸出電路串聯(lián)且共為一個連接點，并用以檢測供到上述多個輸出電路中的電流的電流檢測電阻；讓上述多個輸出電路中之任一個中的一個開關(guān)元件在對應(yīng)于規(guī)定電角的期間內(nèi)導通，并讓上述多個輸出電路中的剩下幾個中的另一開關(guān)元件進行開關(guān)操作的通電相切換電路；及產(chǎn)生并輸出控制上述開關(guān)操作的信號，做到在上述期間又被分割為多個期間后的每個期間內(nèi)，存在讓多個開關(guān)元件導通的第1期間、讓在第1期間導通的多個開關(guān)元件中的任一個繼續(xù)導通的第2期間的通電期間控制部。
文檔編號H02P6/08GK1393989SQ0212439
公開日2003年1月29日 申請日期2002年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者坂井博文, 橫內(nèi)朋治, 山本泰永, 稻生正志, 巖永太志 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社