專利名稱：死時間產(chǎn)生電路和電機(jī)控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生用于反相器的切換控制的死時間的死時間產(chǎn)生電路，和用于控制電機(jī)的電機(jī)控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
在三相無刷直流電機(jī)驅(qū)動電路中，為了驅(qū)動電機(jī)通過PWM控制接通或斷開在三相反相器電路中的切換元件。在專利文獻(xiàn)1中公開了這樣的三相無刷直流電機(jī)驅(qū)動電路的示例。在該示例中，提供了一對MOSFET用于控制三相中的每一相，其中MOSFET為了控制電機(jī)的驅(qū)動而導(dǎo)通或截止。具體地，用于各個相的每對MOSFET作為切換元件在電機(jī)驅(qū)動電源和地之間串聯(lián)連接。以下，在電機(jī)驅(qū)動電源側(cè)的MOSFET被稱為“上級元件”，而在接地端一側(cè)的MOSFET被稱為“下級元件”。如果用于一相的上級元件和下級元件同時接通，則在電源和地之間流過大的電流，由此損壞元件。因此，當(dāng)上級元件和下級元件的接通或斷開狀態(tài)切換時，提供被稱為“死時間(dead-time) ”的時段，在該時段中上級元件和下級元件都斷開以防止對這些元件的損壞。然而，如果死時間太長，會產(chǎn)生諸如降低效率和扭矩并增加加速時間等缺點。因此，對于特定的系統(tǒng)有必要設(shè)置合適的死時間。圖1是指示在輸入到系統(tǒng)的PWM信號的輸入占空比和輸出到電機(jī)的輸出信號的輸出占空比之間的關(guān)系的圖，其中在垂直軸上和在水平軸上的正的和負(fù)的值分別示出電機(jī)在正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)期間的占空比。參考圖1，當(dāng)沒有死時間時，特征曲線是線性的，如通過虛線所示。如果存在死時間，則由于死時間的影響，在區(qū)域Al中(當(dāng)占空比小時)或者區(qū)域A2和A3(當(dāng)占空比高時)不能獲得線性的特征曲線。因此，死時間越長，則當(dāng)占空比低時不可控制區(qū)域(死區(qū))變得越長，并且當(dāng)占空比高時最大輸出占空比變得越低。因此，當(dāng)死時間太長時，當(dāng)電機(jī)以低速驅(qū)動或旋轉(zhuǎn)方向反向的情況下穩(wěn)定性降低。結(jié)果，在電機(jī)啟動時的加速時間增加，并且可控性降低。因此，死時間應(yīng)當(dāng)最小化。如果在從其中上級元件接通并且下級元件斷開的第一狀態(tài)到其中上級元件斷開并且下級元件接通的第二狀態(tài)的過渡期間死時間的長度與在以相反方向過渡(即，從第二狀態(tài)到第一狀態(tài))期間的死時間的長度不同，可控性也受影響。因此，也期望將這些死時間設(shè)置為在可控性觀點上具有相同長度。當(dāng)MOSFET的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)固定時，如果開/關(guān)控制的階段與死時間同步地改變的話應(yīng)當(dāng)沒有問題。然而，在不存在死時間的情況下，如果電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向改變，或者執(zhí)行了制動(brake)控制(例如通過接通三相反相器電路的所有的下級元件)，上級元件的狀態(tài)和下級元件的狀態(tài)同時改變，因此可能損壞元件。因此，需要確保死時間。圖2是按照專利文獻(xiàn)2的死時間產(chǎn)生電路200的電路圖。死時間產(chǎn)生電路200從 (未示出的)外部電路饋入了控制信號Μ并且輸出用于三相反相器電路的上級元件的控制信號Pout和用于下級元件的控制信號Nout。死時間產(chǎn)生電路200包括電流鏡電路201、延遲時間設(shè)置電路202和連接到終端TmlO的外部電阻器RlO。外部電阻器RlO設(shè)置由電流鏡電路201輸出的電流。延遲時間設(shè)置電路202包括電容器Cll和C12 ；分別與電容器Cll和C12并聯(lián)連接的放電晶體管T21和T22 ；配置為將電容器Cll和C12的電壓Vll和V12與閾值電壓進(jìn)行比較以輸出開或關(guān)控制信號Pout和Nout的緩沖器L12和L13 ；和用于將控制信號反相的反相器L11。當(dāng)控制信號M上升時，放電晶體管Τ21導(dǎo)通，以使得電容器Cll放電。同時，放電晶體管Τ22截止，以使得電容器C12由電流鏡電路201輸出的電流充電。當(dāng)電容器Cll放電并且電容器Cll的電壓降低到低于緩沖器L12的閾值時，控制信號Pout變成關(guān)信號。另一方面，當(dāng)電容器C12充電并且電容器C12的電壓超過緩沖器L13的閾值電壓時，控制信號 Nout變成開(ON)信號。當(dāng)控制信號M下降時，死時間產(chǎn)生電路200類似于上面所述地操作，其中放電晶體管T21和電容器Cll的操作以及放電晶體管T22和電容器C12的操作切換。因此，在死時間產(chǎn)生電路200中，基于電容器Cll和C12充電的時間，從控制信號M的上升和下降定時開始，產(chǎn)生兩個死時間。因為由電流鏡電路201輸出的電流的大小可以由外部電阻器RlO來設(shè)置，所以死時間的長度可以通過改變外部電阻器RlO來改變。在按照專利文獻(xiàn)2的死時間產(chǎn)生電路200中，即使電容器Cll和C12和緩沖器L12 和L13被設(shè)計為使得從控制信號M的上升和下降定時開始的死時間可以具有相同長度，用于切換控制輸出Pout和Nout的開和關(guān)狀態(tài)的閾值電壓也可能由于不同的原因而改變。例如，在半導(dǎo)體制造過程期間變化可能被引入到元件中。同樣，由于緩沖器L12是反相器并且具有與緩沖器L13的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)這一事實，閾值電壓也可能改變。結(jié)果，兩個死時間可以具有不同長度。圖3是示出了在閾值電壓不同時圖2中所示的死時間產(chǎn)生電路200的操作的時序圖。當(dāng)緩沖器L12和緩沖器L13都具有相同的閾值電壓Vthl時，從控制信號M上升和下降定時開始的死時間的長度是相同時間tl。然而，當(dāng)緩沖器L12具有低于閾值電壓Vthl的閾值電壓Vth2時，在控制信號Μ的下降定時開始的死時間具有比在控制信號Μ的上升定時開始的死時間tl的長度更短的時間t2。在專利文獻(xiàn)2中還描述了即使控制信號具有比電容器Cll和C12的放電時間更短的窄脈沖寬度，死時間的長度也不改變。在專利文獻(xiàn)2中，電容器Cll和C12放電所需的時間考慮為零。然而，取決于電容器Cll和C12、用于驅(qū)動控制信號M的元件和緩沖器Lll 的晶體管特性，電容器Cll和C12放電實際上需要至少幾個到幾打ns (納秒)。圖4是示出了將其H電平時段比電容器Cll的放電時間短的控制信號Μ饋入圖2所示的死時間產(chǎn)生電路200時的操作的時序圖。在這種情況下，因為其中控制信號M具有H電平的時段比電容器Cll放電所需的時間短，所以控制信號Μ在電容器Cll仍放電時假定具有L電平，以使得電容器Cl 1的電壓不會降到低于閾值電壓Vthl。因此，控制信號Pout固定在開狀態(tài)而控制信號Nout固定在關(guān)(OFF)狀態(tài)。圖5是示出了當(dāng)控制信號Μ的L電平時段比電容器 C12的放電時間短時圖2所示的死時間產(chǎn)生電路200的操作的時序圖。在這種情況下，也因為其中控制信號Μ具有L電平的時段比電容器C12放電所需的時間短，所以電容器C12的電壓不下降到低于閾值電壓Vthl。因此，控制信號Pout固定在關(guān)狀態(tài)而控制信號Nout固定在開狀態(tài)。如上所述，在任一情況下，電容器Cll以及電容器C12都沒有放電到低于閾值電壓 Vthl,以使得控制信號Pout和Nout不改變。當(dāng)控制三相無刷直流電機(jī)時，需要在確保死時間的同時在旋轉(zhuǎn)方向改變時或在制動控制期間改變控制信號狀態(tài)。因此，當(dāng)按照專利文獻(xiàn)2
4的死時間產(chǎn)生電路200應(yīng)用于控制無刷直流電機(jī)時，如果控制信號具有短脈沖以使得用于電容器的死時間不能保證時，會變得不可能執(zhí)行例如旋轉(zhuǎn)方向控制或制動控制。專利文獻(xiàn)1 JP2003-289687A專利文獻(xiàn)2 JP2003-051740A

發(fā)明內(nèi)容
按照一方面，本發(fā)明提供了死時間產(chǎn)生電路，包括配置為產(chǎn)生其大小由外部電阻器確定的恒定電流的恒定電流電路；配置為產(chǎn)生與恒定電流對應(yīng)的電容器充電電流的電流產(chǎn)生電路；配置為接收死時間控制信號和比較器信號的控制電路，該控制電路配置為基于死時間控制信號和比較器信號產(chǎn)生死時間產(chǎn)生信號，并基于死時間產(chǎn)生信號產(chǎn)生充電/放電信號，其中死時間產(chǎn)生信號從死時間控制信號的上升定時或下降定時延遲一延遲時間； 和充電/放電電路，配置為按照充電/放電信號使用來自于電流產(chǎn)生電路的電容器充電電流控制對電容器充電或放電，其中充電/放電電路也配置為將電容器的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，并且當(dāng)電容器的電壓超過閾值電壓時產(chǎn)生比較器信號，并且其中控制電路對于從死時間控制信號的上升或下降定時起已經(jīng)經(jīng)過延遲時間時的時間開始直到控制電路接收比較器信號為止的持續(xù)時間產(chǎn)生充電/放電信號。按照另一方面，本發(fā)明提供了電機(jī)控制設(shè)備，其具有用于按照PWM信號控制直流電機(jī)的驅(qū)動的驅(qū)動器電路。電機(jī)控制設(shè)備包括死時間產(chǎn)生電路。PWM信號輸入到死時間產(chǎn)生電路作為死時間控制信號。電機(jī)控制設(shè)備還包括輸出PWM產(chǎn)生電路，其配置為產(chǎn)生用于通過按照死時間產(chǎn)生信號保留死時間控制信號或者按照死時間控制信號復(fù)位來控制直流電機(jī)的PWM信號，PWM信號輸出到驅(qū)動器電路。


圖1是示出了按照現(xiàn)有技術(shù)在輸入到系統(tǒng)的PWM信號的輸入占空比和輸出到電機(jī)的輸出信號的輸出占空比之間的關(guān)系的圖；圖2是按照現(xiàn)有技術(shù)的死時間產(chǎn)生電路200的電路圖；圖3是示出了基于不同閾值電壓的圖2的死時間產(chǎn)生電路200的操作的時序圖；圖4是在控制信號M的H電平時段比電容器Cll的放電時間短的情況下的死時間產(chǎn)生電路200的操作的時序圖；圖5是在控制信號M的L電平時段比電容器C12的放電時間短的情況下的死時間產(chǎn)生電路200的操作的時序圖；圖6是按照本發(fā)明的第一實施例的死時間產(chǎn)生電路100的電路圖；圖7是按照本發(fā)明的第二實施例的死時間產(chǎn)生電路IOOa的電路圖；圖8是按照本發(fā)明的第一實施例的包含在單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105中的第一控制邏輯電路的電路圖；圖9是按照本發(fā)明的第一實施例的包含在單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105中的第二控制邏輯電路的電路圖；圖10是按照本發(fā)明的第一實施例的包含在單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105中的第三控制邏輯電路的電路圖11是按照本發(fā)明的第一實施例的死時間產(chǎn)生電路100的操作的時序圖；圖12是當(dāng)死時間控制信號S3的H電平時段比電容器Cl的放電時間短時的死時間產(chǎn)生電路100的操作的時序圖；圖13是當(dāng)死時間控制信號S3的L電平時段比電容器Cl的放電時間短時的死時間產(chǎn)生電路100的操作的時序圖；圖14是包括圖6所示的死時間產(chǎn)生電路100的電機(jī)控制系統(tǒng)的框圖；圖15是可以在圖14所示的電機(jī)控制系統(tǒng)中使用的N溝道-N溝道MOSFET驅(qū)動器電路400的電路圖；圖16是可以在圖14所示的電機(jī)控制系統(tǒng)中使用的P溝道-N溝道MOSFET驅(qū)動器電路400a的電路圖；并且圖17是可以在圖14所示的電機(jī)控制系統(tǒng)中使用的輸出PWM產(chǎn)生電路300的電路圖。
具體實施例方式圖6是按照本發(fā)明實施例的死時間產(chǎn)生電路100的電路圖。死時間產(chǎn)生電路100 包括外部電阻器Rl ；外部電阻器Rl所連接的端子Tml ；恒定電流電路102 ；電流鏡電路103 ； 充電/放電電路104和單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105。恒定電流電路102產(chǎn)生恒定電流 II。電流鏡電路103產(chǎn)生等于電流Il的電流12。充電/放電電路104包括電容器Cl，配置為以電流12充電以產(chǎn)生具有與電容器Cl的充電時間同樣長度的死時間。電流Il的大小可以通過改變電阻器Rl的值而改變，由此改變電容器Cl的充電時間。以此方式，可以設(shè)置死時間的長度。在死時間產(chǎn)生電路100中，死時間的長度可以設(shè)置為從數(shù)ns到數(shù)打ns 改變。恒定電流電路102包括具有運(yùn)算放大器AMP的電壓跟隨器電路。因為基于電源電壓在半導(dǎo)體集成電路(IC)內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定電壓VDD，并且穩(wěn)定電壓Vdd輸入到運(yùn)算放大器AMP的非反相輸入端，所以在IC 101側(cè)上的連接到運(yùn)算放大器AMP的反相輸入端的電阻器Rl的電壓是恒定電壓Vdd。這樣，恒定電流Il = Vdd/R1經(jīng)由電阻器Rl從IC 101流向地。通過改變電阻器Rl的值，可以改變電流Il的值。電流鏡電路103包括晶體管Tl和T2并且配置為產(chǎn)生等于電流Il的電流12，并且將電流12提供到充電/放電電路104。充電/放電電路104包括包含晶體管T4和T5和電容器Cl的反相器和比較器 C0MP。反相器配置為按照充電/放電信號Sl對電容器Cl充電或放電。將來自于電流鏡電路103的電流12提供到反相器。當(dāng)充電/放電信號Sl具有H電平時，P溝道晶體管T4導(dǎo)通，從而電流12流入電容器Cl，由此對電容器Cl充電。另一方面，當(dāng)充電/放電信號Sl具有L電平時，N溝道晶體管T5導(dǎo)通，從而電容器Cl經(jīng)由N溝道晶體管T5放電。比較器COMP 配置為比較電容器Cl的電壓V。與閾值電壓Vth，并且輸出比較器信號S2，該比較器信號S2 向單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105指示比較結(jié)果。比較器信號S2當(dāng)V。> Vth時具有H電平并且當(dāng)V。< Vth時具有L電平。如果閾值電壓Vth改變，則在電壓V。超過閾值電壓Vth之前的時間也改變，導(dǎo)致死時間長度的變化。然而，在死時間產(chǎn)生電路100中，閾值電壓對于下列原因可以看作是恒定的(1)閾值電壓Vth不容易受到電源電壓波動的影響，因為閾值電壓是使用電阻器R2和R3對穩(wěn)定電壓Vdd分壓而獲得的；和(2)在用于獲得閾值電壓Vth的電阻器R2和R3中的變化可以通過采用用于電阻的共質(zhì)心(common centroid)結(jié)構(gòu)來最小化。因此，在死時間產(chǎn)生電路100中，由于閾值電壓Vth的變化導(dǎo)致的死時間長度的變化最小化。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105接收來自于(未示出的)外部電路的死時間控制信號S3和來自于充電/放電電路104的比較器信號S2，并且向充電/放電電路104輸出充電/放電信號Sl和死時間產(chǎn)生信號S4。充電/放電信號Si、比較器信號S2、死時間控制信號S3和死時間產(chǎn)生信號S4具有H電平或L電平。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105在死時間控制信號S3的連續(xù)上升或下降時的最后的上升(或下降)定時處通過控制電容器Cl的充電和放電來產(chǎn)生死時間產(chǎn)生信號S4。圖8、圖9和圖10是詳細(xì)示出單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105的電路圖，其中D是信號輸入端并且R是復(fù)位信號輸入端。圖8示出了包括D觸發(fā)器FFll和FF12以及延時電路Dll的控制邏輯電路?？刂七壿嬰娐放渲脼榻邮账罆r間控制信號S3和比較器信號S2，并且產(chǎn)生放電信號Sdl和充電信號&1。圖9所示的控制邏輯電路包括反相器Li、D觸發(fā)器 FF21和FF22以及延時電路D21?？刂七壿嬰娐放渲脼榻邮账罆r間控制信號S3和比較器信號S2并且產(chǎn)生放電信號Sd2和充電信號&2。來自于圖8的控制邏輯電路的放電信號Sdl 和充電信號Scl饋入到圖10所示的控制邏輯電路。來自于圖9的控制邏輯電路的放電信號 Sd2和充電信號Sc2也饋入到圖10的控制邏輯電路。圖10的控制邏輯電路包括非門L2、 與門L3、或門L4和非門L5。圖10的控制邏輯電路基于放電信號Sdl和Sd2以及充電信號 Scl和Sc2產(chǎn)生充電/放電信號Sl和死時間產(chǎn)生信號S4。充電/放電信號Sl是指示放電信號Sdl和放電信號Sd2的邏輯或的非的信號，以及充電信號Scl和Sc2的邏輯或的信號的邏輯與。死時間產(chǎn)生信號S4是指示充電信號Scl和Sc2的邏輯或的非的信號。參考圖6和圖8至圖10，描述了單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制電路105的操作。因為死時間控制信號S3作為用于D觸發(fā)器FFll和FF21的時鐘輸入，所以當(dāng)死時間控制信號S3 上升時驅(qū)動圖8的電路，而當(dāng)死時間控制信號S3下降時驅(qū)動圖9的電路。在初始狀態(tài)下， 死時間控制信號S3、放電信號Sdl、充電信號&1、放電信號Sd2和充電信號Sc2都具有L電平，從而充電/放電信號Sl具有L電平并且死時間產(chǎn)生信號S4具有H電平。當(dāng)死時間控制信號S3上升時，驅(qū)動D觸發(fā)器FFl 1，從而放電信號Sdl具有H電平。結(jié)果，充電/放電信號Sl具有L電平，從而電容器Cl放電。放電信號Sdl輸入到延時電路D11。在一段持續(xù)時間之后，H電平輸入到D觸發(fā)器FF12的時鐘端并且輸入到D觸發(fā)器FFll的復(fù)位端。相應(yīng)地，D觸發(fā)器FFll復(fù)位并且放電信號Sdl具有L電平，而同時驅(qū)動D觸發(fā)器FF12并且充電信號Scl具有H電平，結(jié)果，充電/放電信號Sl具有H電平，并且由此電容器Cl的充電開始。此時，死時間產(chǎn)生信號S4具有L電平。當(dāng)隨著電容器Cl充電而電容器電壓超過閾值電壓Vt時，比較器COMP輸出H電平比較器信號S2。結(jié)果，D觸發(fā)器FF12復(fù)位，從而充電信號Scl也具有L電平，并且充電/放電信號Sl也具有L電平。此時，死時間產(chǎn)生信號S4具有H電平。當(dāng)死時間控制信號下降時，圖9的電路以圖8的電路相同的方式操作。圖8和圖9的延時電路Dll和D21分別配置為使得充電信號Scl和Sc2在放電信號Sdl和Sd2已經(jīng)假定具有H電平之后的延遲時間t3的末端具有H電平。因此，電容器Cl 可以放電一時段，該時段等于在電容器Cl充電之前的延遲時間t3。因為延遲時間t3包括在死時間長度內(nèi)，所以在死時間的長度設(shè)置為對應(yīng)于電容器Cl的充電時間時，延遲時間t3
7會在死時間中引入一誤差。因此，延遲時間t3應(yīng)當(dāng)最小化。然而，通過設(shè)置延遲時間t3長于將電容器Cl放電到OV所需的時間，可以確保電容器Cl從OV開始充電。以此方式，可以使得死時間的長度可靠地長于電容器Cl的充電時間。此外，通過降低電容器Cl的電容，可以使得電容器Cl的放電時間更短，并且由此可以使得延遲時間t3更短并且也可以減小電路面積。基于以上描述，死時間的長度Td能夠通過以下表達(dá)式(1)來表達(dá)Td= (CXVth)/I2+t3(1)其中C是電容器Cl的電容。表達(dá)式⑴指示死時間的長度Td是將電容器Cl通過電流12充電到閾值電壓Vth所需的時間和延遲時間t3之和。圖11是按照本實施例的死時間產(chǎn)生電路100的操作的時序圖。死時間控制信號 S3上升并且在延遲時間t3之后(其例如可以是10ns)，充電信號Scl上升。在延遲時間t3 期間，充電/放電信號Sl處于L電平，并且電容器Cl處于放電狀態(tài)。在延遲時間t3之后， 充電/放電信號Sl假定為H電平并且然后電容器Cl充電，而死時間產(chǎn)生信號S4下降。在時間t2 (諸如40ns)之后，當(dāng)充電/放電信號Sl下降時電容器電壓V。達(dá)到閾值電壓Vth。 同時，死時間產(chǎn)生信號S4上升。其中死時間產(chǎn)生信號S4處于L電平的時段是死時間。死時間產(chǎn)生電路100當(dāng)死時間控制信號S3下降時類似地操作。如上所述，在死時間控制信號 S3的上升和下降定時處，產(chǎn)生其中死時間產(chǎn)生信號S4處于L電平的階段，即死時間。在死時間產(chǎn)生電路100中，因為死時間是基于單個電容器Cl的充電時間，所以具有相同長度的死時間可以在死時間控制信號S3的上升和下降定時處產(chǎn)生。盡管死時間產(chǎn)生電路100的輸出信號是死時間產(chǎn)生信號S4，在圖11中示出控制信號Pout和Nout。這是為了與圖3至圖5中的現(xiàn)有技術(shù)的控制信號Pout和Nout進(jìn)行比較的目的。圖12是在死時間控制信號S3的H電平時段比電容器Cl的放電時間短的情況下的死時間產(chǎn)生電路100的操作的時序圖。在這種情況下，在電容器Cl在延遲時間t3期間放電時死時間控制信號S3上升并且然后下降。在控制信號S3的下降定時處電容器Cl再次放電，并且在延遲時間t3之后，電容器Cl開始充電。在時間t2之后當(dāng)電容器Cl的電壓超過閾值電壓Vth時，電容器Cl的放電開始。死時間產(chǎn)生信號S4當(dāng)在死時間控制信號S3 上升之后經(jīng)過延遲時間t3時假定具有L電平。死時間產(chǎn)生信號S4在電容器Cl完成充電時假定具有H電平。因此，即使當(dāng)死時間控制信號S3的H電平時段比電容器Cl的放電時間短，電容器Cl也在電容器Cl完全放電之后充電，從而可以可靠地獲得設(shè)置的死時間。圖13是在死時間控制信號S3的L電平時段比電容器Cl的放電時間短時的死時間產(chǎn)生電路100的操作的時序圖。在這種情況下，操作也類似于圖12的時序圖。盡管死時間產(chǎn)生電路100的輸出信號是死時間產(chǎn)生信號S4，在圖12和圖13中為了與前述現(xiàn)有技術(shù)的控制信號Pout和Nout進(jìn)行比較的目的示出了控制信號Pout和Nout。如上所述，在死時間控制信號S3上升和下降定時處，電容器Cl在通過圖8和9所示的延遲電路Dll和D12產(chǎn)生的延遲時間t3期間放電，并且然后在電容器電壓V。為零之后電容器Cl的充電開始。因此，即使死時間控制信號S3的脈沖寬度比電容器Cl放電所需的時間短時電容器也可以可靠地充電，以使得可以確保設(shè)置的死時間。圖14是并入圖6的死時間產(chǎn)生電路100的電機(jī)控制系統(tǒng)的框圖。除了死時間產(chǎn)生電路100，電機(jī)控制系統(tǒng)包括用于將輸入PWM信號反相的反相器；外部電阻器Rl ；外部電阻器Rl連接的端子Tml ；輸出PWM產(chǎn)生電路300 ；N溝道-N溝道MOSFET驅(qū)動器電路400 ；和電機(jī)Μ。如上所述，死時間產(chǎn)生電路100從外部電路(未示出)接收死時間控制信號S3， 產(chǎn)生死時間產(chǎn)生信號S4，并且然后將死時間產(chǎn)生信號S4輸出到輸出PWM產(chǎn)生電路300。圖17是可以在圖14的電機(jī)控制系統(tǒng)中使用的輸出PWM產(chǎn)生電路300的電路圖。 輸出PWM產(chǎn)生電路300包括D觸發(fā)器FF31和FF32以及反相器L7。輸出PWM產(chǎn)生電路300 接收死時間控制信號S3和死時間產(chǎn)生信號S4，產(chǎn)生用于切換元件的控制信號Hl至Η3和 Ll至L3，并且然后將這些控制信號輸出到N溝道-N溝道MOSFET驅(qū)動器電路400。雖然圖 17僅示出了控制信號Hl和Li，但輸出PWM產(chǎn)生電路300包括配置為輸出控制信號H2、L2、 H3和L3的兩個類似電路。圖15是可以在圖14所示的電機(jī)控制系統(tǒng)中使用的N溝道-N溝道MOSFET驅(qū)動器電路400的電路圖。作為配置為控制電機(jī)M的三相反相器電路的N溝道-N溝道MOSFET驅(qū)動器電路400包括N溝道晶體管T41至T45。N溝道晶體管T41、T43和T45提供用于不同相的上級元件，而N溝道晶體管T42、T44和Τ46提供用于這些相的下級元件。N溝道-N溝道MOSFET驅(qū)動器電路400接收用于各個相的上級元件的控制信號Hl至Η3，和用于下級元件的控制信號Ll至L3，并且然后輸出用于各個相的驅(qū)動信號W、V和U到電機(jī)Μ。雖然圖15的示例中上級元件和下級元件都包括N溝道晶體管，但是本發(fā)明不限于這樣的示例。替換地，可以采用包括P溝道晶體管和N溝道晶體管的如圖16所示的P溝道-N溝道MOSFET驅(qū)動電路400a。在這種情況下，電機(jī)M可以通過修改輸出PWM產(chǎn)生電路 300而不修改死時間產(chǎn)生電路100來控制。如上所述，按照本發(fā)明，在死時間控制信號S3上升和下降定時處產(chǎn)生基于單個電容器Cl的充電時間的死時間。結(jié)果，在死時間控制信號S3上升和下降定時處產(chǎn)生的死時間具有相同的長度。此外，即使當(dāng)死時間控制信號S3具有比電容器的放電時間短的脈沖時，電容器Cl也能在其充電之前可靠地放電。因此，等于或長于設(shè)置的長度的死時間可以得到確保。因為確保了死時間，所以防止切換元件由用于電機(jī)的反轉(zhuǎn)控制或制動控制的控制信號的瞬時反轉(zhuǎn)而損壞。此外，用于控制電機(jī)M的三相反轉(zhuǎn)電路通過修改輸出PWM產(chǎn)生電路300而不修改死時間產(chǎn)生電路100可以或者包括N溝道晶體管或者包括P和N溝道晶體管。該特征使得按照本實施例的死時間產(chǎn)生電路100可應(yīng)用于具有死時間的信號輸入到 MOSFET驅(qū)動器的任何應(yīng)用。第二實施例圖7是按照本發(fā)明的第二實施例的死時間產(chǎn)生電路IOOa的電路圖。死時間產(chǎn)生電路IOOa與圖6的死時間產(chǎn)生電路100的不同在于包括以級聯(lián)連接的晶體管T6和T7的電流鏡電路103a。因此，電流鏡電路103a比電流鏡電路103對電源電壓Vdd中的波動更具魯棒性，從而可以提高電流12的精度。如上所述，按照第二實施例，可以提高電流12的精度，使得死時間產(chǎn)生電路IOOa 能夠比按照第一實施例的死時間產(chǎn)生電路100更精確地產(chǎn)生死時間。因此，按照本發(fā)明的實施例，死時間產(chǎn)生電路配置為在控制信號的上升和下降定時處基于被充電并且然后放電的同一電容器的充電時間產(chǎn)生死時間。因為死時間基于相同的電容器的充電時間，所以在控制信號的上升和下降定時處產(chǎn)生的死時間具有相同的長度。此外，即使當(dāng)控制信號具有比電容器的放電時間短的脈沖時，電容器也可以使用延遲電路完全放電，由此使得死時間的產(chǎn)生能夠具有設(shè)置的長度。此外，通過與產(chǎn)生的死時間同步地修改輸出到三相反相器電路的控制信號，在旋轉(zhuǎn)方向改變時或在制動過程期間可以確保需要的死時間。以此方式，可以防止對三相反相器電路中包括的切換元件的損壞。盡管參考某些實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是在本發(fā)明的如下述權(quán)利要求所描述并定義的范圍和精神之內(nèi)存在改變和修改。本申請基于于2009年11月11日提交的日本優(yōu)先權(quán)申請No. 2009-210673，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
權(quán)利要求
1.一種死時間產(chǎn)生電路，其包括恒定電流電路，配置為產(chǎn)生其大小由外部電阻器確定的恒定電流； 電流產(chǎn)生電路，配置為產(chǎn)生與恒定電流相應(yīng)的電容器充電電流； 控制電路，配置為接收死時間控制信號和比較器信號，所述控制電路配置為基于死時間控制信號和比較器信號產(chǎn)生死時間產(chǎn)生信號，和基于死時間產(chǎn)生信號產(chǎn)生充電/放電信號，其中，所述死時間產(chǎn)生信號從所述死時間控制信號的上升定時或下降定時開始延遲一延遲時間；和充電/放電電路，配置為按照充電/放電信號使用來自于所述電流產(chǎn)生電路的電容器充電電流來控制電容器的充電或放電，其中，所述充電/放電電路也配置為將電容器的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，并且當(dāng)電容器的電壓超過閾值電壓時產(chǎn)生比較器信號，并且其中，所述控制電路對于從所述死時間控制信號的上升或下降定時起已經(jīng)經(jīng)過所述延遲時間時的時間開始直到所述控制電路接收比較器信號為止的持續(xù)時間產(chǎn)生所述充電/ 放電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的死時間產(chǎn)生電路，其中，所述控制電路包括第一鎖存電路，具有第一時鐘端和第一復(fù)位端，并且配置為按照輸入到所述第一時鐘端的信號來保留死時間控制信號，并按照輸入到所述第一復(fù)位端的信號復(fù)位； 延遲電路，配置為將從所述第一鎖存電路輸出的信號延遲所述延遲時間； 第二鎖存電路，具有第二時鐘端和第二復(fù)位端，并且配置為按照輸入到所述第二時鐘端的信號保留從所述延遲電路輸出的信號，并按照輸入到所述第二復(fù)位端的信號復(fù)位；其中，所述死時間控制信號輸入到所述第一時鐘端，并且由所述延遲電路輸出的信號輸入到所述第一復(fù)位端，其中，由所述延遲電路輸出的信號輸入到所述第二時鐘端，并且比較器信號輸入到所述第二復(fù)位端，并且其中，所述死時間產(chǎn)生信號由所述第二鎖存電路輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的死時間產(chǎn)生電路，其中，所述控制電路包括門電路，配置為在從所述第一鎖存電路輸出的信號不存在時停止輸出所述充電/放電信號。
4.一種電機(jī)控制設(shè)備，具有用于按照PWM信號控制直流電機(jī)的驅(qū)動的驅(qū)動器電路， 所述電機(jī)控制設(shè)備包括按照權(quán)利要求1所述的死時間產(chǎn)生電路，其中，所述PWM信號輸入到所述死時間產(chǎn)生電路作為死時間控制信號， 其中，所述電機(jī)控制設(shè)備還包括輸出PWM產(chǎn)生電路，配置為產(chǎn)生用于通過按照死時間產(chǎn)生信號保留死時間控制信號或者按照死時間控制信號復(fù)位來控制直流電機(jī)的PWM信號，所述PWM信號輸出到所述驅(qū)動器電路。
全文摘要
死時間產(chǎn)生電路包括恒定電流電路；產(chǎn)生電容器充電電流的電流產(chǎn)生電路；接收死時間控制信號和比較器信號的控制電路?？刂齐娐坊谒罆r間控制信號和比較器信號產(chǎn)生死時間產(chǎn)生信號，并基于死時間產(chǎn)生信號產(chǎn)生充電/放電信號。電容器的充電和放電由電容器充電電流按照充電/放電信號來控制。將電容器的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，以當(dāng)電容器的電壓超過閾值電壓時產(chǎn)生比較器信號?？刂齐娐穼τ趶乃罆r間控制信號的上升或下降定時起已經(jīng)經(jīng)過延遲時的時間開始直到控制電路接收比較器信號為止的持續(xù)時間產(chǎn)生充電/放電信號。
文檔編號H02M7/537GK102484434SQ201080039690
公開日2012年5月30日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者上田康雄, 塚越敏弘, 德田正志 申請人:株式會社理光