CN115347822A - 马达驱动控制装置、马达单元以及马达驱动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及马达驱动控制装置、马达单元以及马达驱动控制方法,马达驱动控制装置具有:目标点决定部,基于位置检测信号(Shu)来决定U相的线圈电流(Iu)的过零的目标点(P);电流过零点推定部,在PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测U相的线圈电流的电流方向的变化来推定U相的线圈电流的过零点(Q);调整指示信号生成部,以使目标点与过零点的相位差成为规定的范围内的方式,根据相位差来生成指示线圈电流的相位调整的相位调整指示信号(Sp)和指示PWM信号的频率调整的频率调整指示信号(Sf)中的至少一方;以及驱动控制信号生成部,基于相位调整指示信号和频率调整指示信号中的至少一方来生成驱动控制信号(Sd)。
Description
技术领域
本发明涉及马达驱动控制装置、马达单元以及马达驱动控制方法。
背景技术
已知通常在对具有多相线圈的马达进行正弦波驱动的情况下,对于马达的各相,将线圈的感应电压的相位与线圈电流(相电流)的相位匹配,由此能使马达高效地驱动。
然而,有时因由马达的转速、马达的负荷以及温度引起的马达特性的变化等,会在感应电压的相位与线圈电流(相电流)的相位之间产生偏差,马达的驱动效率恶化。
作为用于解决这样的问题的技术,专利文献1中公开了相对于马达的线圈电流的相位调整线圈的驱动电压的相位的方法。具体而言,专利文献1所公开的马达驱动控制装置在马达的规定相的线圈中产生的感应电压由于该线圈的驱动电压停止而成为零的点(电压过零点)的前后,设置用于检测感应电压的检测区间。并且,马达驱动控制装置通过在该检测区间中进行线圈的端子电压与阈值电压的大小比较来检测线圈的感应电压的相位,调整驱动电压的相位。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-23734号公报
专利文献2:日本特开2015-62329号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,专利文献1所公开的技术需要在检测期间中使线圈的驱动停止。因此,如果使线圈的驱动停止的期间(检测期间)的长度未适当地设定,则马达的驱动波形会紊乱,马达的旋转可能变得不稳定。
因此,本申请发明人们认为,需要用于提高马达的驱动效率的新的马达驱动控制技术。
本发明是用于消除上述的问题的发明,其目的在于提高马达的驱动效率。
技术方案
本发明的代表性的实施方式的马达驱动控制装置的特征在于,具备:控制电路,生成作为对具有至少1相的线圈的马达进行驱动的PWM信号的驱动控制信号;以及驱动电路,包括与所述马达的各相的线圈对应地设置的相互串联连接的高边开关和低边开关,根据所述驱动控制信号来使所述高边开关和所述低边开关交替地接通/断开,切换对应的相的线圈的通电方向,所述控制电路具有:目标点决定部,基于与所述马达的规定相的线圈的感应电压同步并且与所述马达的转子的旋转位置对应的位置检测信号来决定所述规定相的线圈电流的过零的目标点;电流过零点推定部,在所述PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测所述规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定所述规定相的线圈电流的过零点;调整指示信号生成部,以使由所述目标点决定部决定出的所述目标点与由所述电流过零点推定部推定出的所述过零点的相位差成为规定的范围内的方式,根据该相位差来生成指示所述线圈电流的相位调整的相位调整指示信号和指示所述PWM信号的频率调整的频率调整指示信号中的至少一方;以及驱动控制信号生成部,基于由所述调整指示信号生成部生成的所述相位调整指示信号和所述频率调整指示信号中的至少一方来生成所述驱动控制信号。
发明效果
根据本发明的一个方案,能提高马达的驱动效率。
附图说明
图1是表示具备本发明的第一实施方式的马达驱动控制装置的马达单元的构成的图。
图2是用于对由第一实施方式的马达驱动控制装置实现的相位调整功能进行说明的图,是用于对由第二实施方式的马达驱动控制装置实现的线圈电流调整功能中的相位调整进行说明的图。
图3A是表示在U相的线圈电流Iu从正(+)极性切换为负(-)极性时的U相的PWM信号Suu、Sul以及线圈Lu的驱动电压Vu的变化的定时图。
图3B是表示在U相的线圈电流Iu从负(-)极性切换为正(+)极性时的U相的PWM信号Suu、Sul以及线圈Lu的驱动电压Vu的变化的定时图。
图4A是用于对在U相的线圈Lu中流过正极性的线圈电流Iu的状态下、U相的高边开关QuH和低边开关QuL断开时的状态进行说明的图。
图4B是用于对在U相的线圈Lu中流过负极性的线圈电流Iu的状态下、U相的高边开关QuH和低边开关QuL断开时的状态进行说明的图。
图5是表示基于第一实施方式的马达驱动控制装置的马达驱动控制处理的流程的流程图。
图6是表示图5中的推定马达电流的过零点的处理(步骤S4)的流程的流程图。
图7是表示图5中的马达的通电定时的调整处理(步骤S5)的流程的流程图。
图8是表示在通过第一实施方式的马达驱动控制装置来进行马达的线圈电流Iu的相位调整时的各信号的电压以及线圈电流Iu的变化的定时图。
图9是表示具备本发明的第二实施方式的马达驱动控制装置的马达单元的构成的图。
图10是表示PWM指令部17_2的内部的构成的图。
图11是对要不要进行线圈电流调整的判定进行说明的图。
图13是表示基于第二实施方式的马达驱动控制装置的马达驱动控制处理的流程的流程图。
图14是表示图13中的推定线圈电流的过零点的处理(步骤S14)的流程的流程图。
图15是表示图13中的马达的线圈电流调整处理(步骤S15)的流程的流程图。
图16是表示图15中的频率调整1的处理(步骤S160)的流程的流程图。
图17是表示图15中的频率调整2的处理(步骤S163)的流程的流程图。
图18是表示在通过第二实施方式的马达驱动控制装置来进行马达的线圈电流Iu的相位调整时的各信号的电压以及线圈电流Iu的变化的定时图。
具体实施方式
1.实施方式的概要
首先,关于本申请中公开的发明的代表性的实施方式,对其概要进行说明。需要说明的是,在以下的说明中,作为一个例子,对与发明的构成要素对应的附图上的参考附图标记添加括号来进行记载。
〔1〕本发明的代表性的实施方式的马达驱动控制装置(1_1、1_2)的特征在于,具备:控制电路(2_1、2_2),生成作为对具有至少1相的线圈的马达(5_1、5_2)进行驱动的PWM信号的驱动控制信号(Sd,Suu、Sul、Svu、Svl、Swu、Swl);以及,驱动电路(3_1、3_2),包括与所述马达的各相的线圈(Lu、Lv、Lw)对应地设置的相互串联连接的高边开关(QuH、QvH、QwH)和低边开关(QuL、QvL、QwL),根据所述驱动控制信号来使所述高边开关和所述低边开关交替地接通/断开,切换对应的相的线圈的通电方向,所述控制电路具有:目标点决定部(12_1、12_2),基于与所述马达的规定相(例如,U相)的线圈的感应电压同步并且与所述马达的转子的旋转位置对应的位置检测信号(Shu)来决定所述规定相的线圈电流的过零的目标点(P(tp));电流过零点推定部(14_1、14_2),在所述PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测所述规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定所述规定相的线圈电流的过零点(Q(tq));调整指示信号生成部(15_1、19_2),以使由所述目标点决定部决定出的所述目标点与由所述电流过零点推定部推定出的所述过零点的相位差成为规定的范围内的方式,根据该相位差来生成指示所述线圈电流的相位调整的相位调整指示信号(Sp)和指示所述PWM信号的频率调整的频率调整指示信号(Sf)中的至少一方;以及驱动控制信号生成部(16_1、16_2),基于由所述调整指示信号生成部(15_1、19_2)生成的所述相位调整指示信号(Sp)和所述频率调整指示信号(Sf)中的至少一方来生成所述驱动控制信号。
〔2〕也可以是,在上述〔1〕所述的马达驱动控制装置中,所述电流过零点推定部按所述PWM信号的每一个周期,将所述规定相的线圈的驱动电压与使与所述规定相对应的所述高边开关接通/断开的信号的启用期间和断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来推定所述规定相的线圈电流的过零点,所述调整指示信号生成部由相位调整判定部构成,所述相位调整判定部基于由所述目标点决定部决定出的所述目标点与由所述电流过零点推定部推定出的所述过零点的相位差来判定要不要进行所述线圈电流的相位调整。
〔3〕也可以是,在上述〔2〕所述的马达驱动控制装置中,所述电流过零点推定部判定所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间是否一致,并且检测所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间从一致的状态切换为不一致的状态的定时、和所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间从不一致的状态切换为一致的状态的定时中的至少一方,将检测到的定时推定为所述规定相的线圈电流的过零点。
〔4〕也可以是,在上述〔3〕所述的马达驱动控制装置中,所述电流过零点推定部在所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间的差(|Th-Tv|)小于阈值(Tth)的情况下,判定为所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间一致,在所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间的差(|Th-Tv|)为所述阈值(Tth)以上的情况下,判定为所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间不一致。
〔5〕也可以是,在上述〔4〕所述的马达驱动控制装置中,所述驱动控制信号生成部在所述高边开关和所述低边开关的接通/断开状态进行切换时,以形成所述高边开关和所述低边开关同时断开的死区时间期间(Td)的方式生成所述驱动控制信号,所述阈值是基于所述死区时间期间(Td)的值。
〔6〕也可以是,在上述〔3〕所述的马达驱动控制装置中,所述电流过零点推定部将所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间从一致的状态切换为不一致的状态的定时判定为所述线圈电流的极性从正切换为负的过零点,将所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间从不一致的状态切换为一致的状态的定时判定为所述线圈电流的极性从负切换为正的过零点。
〔7〕也可以是,在上述〔2〕所述的马达驱动控制装置中,所述相位调整判定部计算所述目标点与所述线圈电流的过零点的相位差,对所述驱动控制信号生成部进行指示,以使所述驱动控制信号的输出定时偏移与所述相位差相应的时间。
〔8〕也可以是,在上述〔1〕所述的马达驱动控制装置中,所述电流过零点推定部将所述规定相的线圈的驱动电压与使与所述规定相对应的所述高边开关接通/断开的信号的启用期间和断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来检测所述规定相的线圈电流的电流方向的变化。
〔9〕也可以是,在上述〔1〕所述的马达驱动控制装置中,所述控制电路在对所述规定相的线圈电流的过零点进行推定之前的定时,实现所述PWM信号与所述位置检测信号的同步。
〔10〕也可以是,在上述〔1〕所述的马达驱动控制装置中,所述调整指示信号生成部在所述相位差在第一范围外的情况下,在所述相位差成为所述第一范围内之前,仅生成所述相位调整指示信号,当所述相位差成为所述第一范围内时,生成所述频率调整指示信号和所述相位调整指示信号中的至少一方。
〔11〕也可以是,在上述〔10〕所述的马达驱动控制装置中,所述调整指示信号生成部在所述相位差在处于所述第一范围的内侧的第二范围内的情况下,禁止所述相位调整指示信号的生成,仅生成所述频率调整指示信号。
〔12〕也可以是,在上述〔10〕所述的马达驱动控制装置中,所述调整指示信号生成部根据所述频率调整指示信号来指示按频率的最小单位调整所述PWM信号的频率,隔开规定时间间隔地生成所述频率调整指示信号。
〔13〕也可以是,在上述〔12〕所述的马达驱动控制装置中,所述调整指示信号生成部根据所述频率调整指示信号来指示使所述PWM信号的频率增加至达到规定的频率范围内的最大频率为止,或者指示使所述PWM信号的频率减少至达到所述规定的频率范围内的最小频率为止。
〔14〕也可以是,在上述〔11〕所述的马达驱动控制装置中,所述调整指示信号生成部在所述相位差成为处于所述第二范围的内侧的第三范围内时,结束所述频率调整指示信号的生成。
〔15〕也可以是,在上述〔1〕所述的马达驱动控制装置中,驱动控制信号生成部具有:PWM指令部,生成所述驱动控制信号的操作量;以及PWM信号生成部,基于所述操作量来生成所述驱动控制信号,所述PWM指令部具有:转速设定部,基于转速的指令值和当前的转速来决定转速的设定值;相位设定部,基于所述相位调整指示信号来决定相位的设定值;频率设定部,基于所述频率调整指示信号来决定频率的设定值;以及操作量决定部,基于决定出的所述转速的设定值、所述相位的设定值以及所述频率的设定值来决定所述操作量。
〔16〕本发明的代表性的实施方式的马达单元(100_1、100_2)的特征在于,具备:上述〔1〕至〔15〕中任一项所述的马达驱动控制装置(1_1、1_2);以及所述马达(5_1、5_2)。
〔17〕本发明的代表性的实施方式的方法是基于马达驱动控制装置(1_1、1_2)的马达控制方法,该马达驱动控制装置(1_1、1_2)具备:控制电路(2_1、2_2),生成作为对具有至少1相的线圈的马达进行驱动的PWM信号的驱动控制信号;以及驱动电路(3_1、3_2),包括与所述马达的各相的线圈对应地设置的相互串联连接的高边开关和低边开关,根据所述驱动控制信号来使所述高边开关和所述低边开关交替地接通/断开,切换对应的相的线圈的通电方向。本方法的特征在于包括:第一步骤(S3),所述控制电路基于与所述马达的规定相的线圈的感应电压同步并且与所述马达的转子的旋转位置对应的位置检测信号来决定所述规定相的线圈电流的过零的目标点;第二步骤(S4),所述控制电路在所述PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测所述规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定所述规定相的线圈电流的过零点,所述控制电路以使在所述第一步骤中决定出的所述目标点与在所述第二步骤中推定出的所述过零点的相位差成为规定的范围内的方式,根据该相位差来生成指示所述线圈电流的相位调整指示的相位调整指示信号和指示所述PWM信号的频率调整的频率调整指示信号中的至少一方;以及第四步骤(S54~S56),所述控制电路基于所述第三步骤中的判定结果来生成所述驱动控制信号。
〔18〕也可以是,在上述〔17〕所述的马达驱动控制方法中,所述第二步骤中包括:将所述规定相的线圈的驱动电压与使与所述规定相对应的所述高边开关接通/断开的信号的启用期间和断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来推定所述规定相的线圈电流的过零点,所述第三步骤中包括:基于在所述第一步骤中决定出的所述目标点与在所述第二步骤中推定出的所述过零点的相位差来判定要不要进行所述线圈电流的相位调整。
2.实施方式的具体例
以下,参照图,对本发明的实施方式的具体例进行说明。需要说明的是,在以下的说明中,对各实施方式中共同的构成要素标注同一参考附图标记,省略重复的说明。
《第一实施方式》
图1是表示具备本发明的第一实施方式的马达驱动控制装置的马达单元的构成的图。
图1所示的马达单元100_1具备马达5_1、位置检测器6_1以及马达驱动控制装置1_1。
马达5_1是具有至少一个线圈的马达。例如,马达5_1是具有3相(U相、V相以及W相)的线圈(绕组)Lu、Lv、Lw的无刷DC马达。
位置检测器6_1是生成与马达5_1的转子(rotor)的旋转相应的位置检测信号Shu的装置。位置检测器6_1例如是霍尔(HALL)元件。霍尔元件检测转子的磁极,输出电压根据转子的旋转而变化的霍尔信号。霍尔信号例如是脉冲信号,作为位置检测信号Shu输入至马达驱动控制装置1_1。
在马达单元100_1中,作为位置检测器6_1的一个霍尔元件配置于与马达5_1的U相、V相以及W相的线圈Lu、Lv、Lw中任一个线圈对应的位置。因此,从位置检测器6_1输出的霍尔信号成为与马达5_1的U相、V相以及W相的线圈Lu、Lv、Lw中任一个线圈的感应电压同步的信号。
在本实施方式中,作为位置检测器6_1的一个霍尔元件例如配置于与U相的线圈对应的位置。由此,位置检测信号(霍尔信号)Shu成为与马达5_1的U相的线圈Lu的感应电压同步并且与马达5_1的转子的旋转位置对应的信号。
需要说明的是,虽然将在后文对详情进行记述,但在本实施方式中,作为具体例,位置检测器6_1配置于能在从位置检测器6_1输出的位置检测信号(霍尔信号)Shu的上升沿从U相的线圈Lu的感应电压的过零点起延迟了电角30度的定时进行检测的位置。
马达驱动控制装置1_1是对马达5_1的驱动进行控制的装置。马达驱动控制装置1_1例如通过基于来自设于与U相的线圈Lu对应的位置的一个位置检测器6_1(霍尔元件)的位置检测信号Shu的1传感器驱动方式来进行马达5_1的正弦波驱动。
具体而言,马达驱动控制装置1_1具备控制电路2_1、驱动电路3_1以及相电压检测电路4_1。马达驱动控制装置1_1从外部的直流电源(未图示)接受直流电压Vdd的供给。直流电压Vdd例如经由保护电路等被供给至马达驱动控制装置1_1内的电源线(未图示),作为电源电压经由电源线向控制电路2_1和驱动电路3_1分别输入。
需要说明的是,在控制电路2_1中,也可以是,不直接供给直流电压Vdd,例如将由调节器电路对直流电压Vdd进行降压后的电压作为电源电压供给至控制电路2_1。
驱动电路3_1是基于后述的从控制电路2_1输出的驱动控制信号Sd来驱动马达5_1的电路。驱动控制信号Sd是用于控制马达5_1的驱动的信号。例如,驱动控制信号Sd是用于对马达5_1进行正弦波驱动的PWM(pulse width modulation:脉冲宽度调制)信号。
驱动电路3_1基于驱动控制信号Sd来将马达5_1的线圈的连接目的地在直流电压Vdd与接地电位GND之间进行切换,由此切换马达电流的流向,使马达5_1旋转。具体而言,驱动电路3_1包括与马达5_1的各相的线圈Lu、Lv、Lw对应地设置并且相同串联连接的高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL。驱动电路3_1根据作为驱动控制信号Sd的PWM信号Suu、Sul、Svu、Svl、Swu、Swl来使高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL接通/断开,从而切换各线圈Lu、Lv、Lw的通电方向。
PWM信号Suu、Sul、Svu、Svl、Swu、Swl与高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL的六个开关的每一个对应地输入,切换所对应的开关的接通/断开。
例如,高边开关QuH、QvH、QwH是P沟道型的MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField Effect Transistor:金属氧化物半导体场效晶体管),低边开关QuL、QvL、QwL是N沟道型的MOSFET。
需要说明的是,高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL例如也可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管)等其他种类的功率晶体管。
如图1所示,U相的高边开关QuH和低边开关QuL在直流电压Vdd与接地电位GND之间串联连接,构成一个开关支路(开关桥臂)。高边开关QuH与低边开关QuL的连接点连接于线圈Lu的一端。高边开关QuH的接通/断开由PWM信号Suu进行切换。低边开关QuL的接通/断开由PWM信号Sul进行切换。
V相的高边开关QvH和低边开关QvL在直流电压Vdd与接地电位GND之间串联连接,构成一个开关支路。高边开关QvH与低边开关QvL的连接点连接于线圈Lv的一端。高边开关QvH的接通/断开由PWM信号Svu进行切换。低边开关QvL的接通/断开由PWM信号Svl进行切换。
W相的高边开关QwH和低边开关QwL在直流电压Vdd与接地电位GND之间串联连接,构成一个开关支路。高边开关QwH与低边开关QwL的连接点连接于线圈Lw的一端。高边开关QwH的接通/断开由PWM信号Swu进行切换。低边开关QwL的接通/断开由PWM信号Swl进行切换。
需要说明的是,在作为高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL的各晶体管形成有寄生二极管,这些二极管作为使线圈电流回到直流电压Vdd或接地电位GND的续流二极管发挥功能。
需要说明的是,驱动电路3_1也可以具有用于基于驱动控制信号Sd来驱动各相的高边开关和低边开关的预驱动电路。此外,如图1所示,在驱动电路3_1的接地电位GND侧也可以连接有用于检测马达5_1的电流的感测电阻。
相电压检测电路4_1是用于检测马达5_1的规定相的线圈的驱动电压的电路。在本实施方式中,相电压检测电路4_1例如检测U相的线圈Lu的驱动电压Vu,并输入至控制电路2_1。相电压检测电路4_1例如是在连接有U相的高边开关QuH和低边开关QuL的线圈Lu的一端与接地电位GND之间连接的电阻分压电路。
需要说明的是,作为一个例子,在图1中示出了通过作为相电压检测电路4_1的电阻分压电路对线圈Lu的驱动电压Vu进行分压而输入至控制电路2_1的构成,但也可以是,不设置相电压检测电路4_1,向控制电路2_1直接输入线圈Lu的驱动电压Vu。
控制电路2_1是用于对马达驱动控制装置1_1的动作进行统括控制的电路。在本实施方式中,控制电路2_1是例如具有如下构成的程序处理装置:CPU(central processingunit:中央处理器)等处理器;RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM(Read-Only Memory:只读存储器)、闪存等各种存储装置;以及计数器(计时器)、A/D转换电路、D/A转换电路、时钟产生电路以及输入输出接口电路等周边电路经由总线、专用线相互连接。例如,控制电路2_1是微控制器(MCU:Micro Controller Unit)。
需要说明的是,控制电路2_1和驱动电路3_1既可以是封装为一个半导体集成电路(IC:Integrated Circuit)的构成,也可以是分别封装为单独的集成电路并安装于电路基板,在电路基板上相互电连接的构成。
控制电路2_1具有通过生成驱动控制信号Sd并提供给驱动电路3_1来进行马达5_1的通电控制的基本功能。具体而言,控制电路2_1基于从外部(例如,上位装置)输入的、指示与马达5_1的驱动相关的目标值的驱动指令信号Sc和从位置检测器6_1输入的位置检测信号Shu来生成驱动控制信号Sd并提供给驱动电路3_1,以使马达5_1成为由驱动指令信号Sc指定的驱动状态。
此外,控制电路2_1除了上述基本功能之外,为了提高马达5_1的驱动效率,还具有以马达5_1的规定相的线圈的感应电压的相位与线圈电流的相位一致的方式对马达5_1的通电定时进行调整的功能(以下,也称为“相位调整功能”)。
如图1所示,控制电路2_1例如具有驱动指令解析部11_1、目标点决定部12_1、相电压输入部13_1、电流过零点推定部14_1、相位调整判定部15_1以及驱动控制信号生成部16_1来作为用于实现上述的各功能的功能部。
控制电路2_1的上述的各功能部例如通过作为控制电路2_1的MCU的程序处理来实现。具体而言,构成作为控制电路2_1的MCU的处理器按照储存于存储器的程序来进行各种的运算从而对构成MCU的各种周边电路进行控制,由此实现上述的各功能部。
驱动指令解析部11_1例如接收从上位装置(未图示)输出的驱动指令信号Sc。驱动指令信号Sc是指示与马达5_1的驱动相关的目标值的信号,例如是指示马达5_1的目标转速的速度指令信号。
驱动指令解析部11_1解析由驱动指令信号Sc指定出的目标转速。例如,在驱动指令信号Sc是具有与目标转速对应的占空比的PWM信号的情况下,驱动指令解析部11_1解析驱动指令信号Sc的占空比,将与该占空比对应的转速的信息作为目标转速S1输出。
驱动控制信号生成部16_1以使马达5_1的转速与目标转速S1一致的方式计算马达5_1的操作量S3,基于计算出的操作量S3来生成驱动控制信号Sd。需要说明的是,对于驱动控制信号生成部16_1的功能中与相位调整相关的功能,将在后文记述。
驱动控制信号生成部16_1例如具有PWM指令部17_1和PWM信号生成部18_1。PWM指令部17_1基于从驱动指令解析部11_1输出的目标转速S1和后述来自相位调整判定部15_1的判定结果S2来计算马达5_1的操作量S3。
操作量S3包括指定使马达5_1以目标转速S1旋转所需的马达5_1的驱动量的信息。例如,在如本实施方式那样对马达5_1进行PWM驱动的情况下,操作量S3包括指定作为驱动控制信号Sd的PWM信号的周期(PWM周期)的值、指定PWM信号的启用期间的值以及指定PWM信号的输出定时的值。需要说明的是,对于指定PWM信号的输出定时的值的详情,将在后文记述。
例如,PWM指令部17_1基于从驱动指令解析部11_1输出的目标转速S1来计算指定驱动控制信号Sd的PWM周期的值和指定PWM信号的启用期间的值,并作为操作量S3输出。
需要说明的是,在马达驱动控制装置1_1具有反馈控制功能的情况下,例如也可以是,PWM指令部17_1基于位置检测信号Shu来计算马达5_1的实际转速,以使计算出的实际转速与目标转速S1一致的方式进行PID(Proportional-Integral-Differential:比例-积分-微分)控制运算,计算马达5_1的操作量S3(PWM周期和启用期间)。
PWM信号生成部18_1基于由PWM指令部17_1计算出的操作量S3来生成驱动控制信号Sd。具体而言,PWM信号生成部18_1分别生成具有由操作量S3指定的PWM周期和启用期间的六种PWM信号Suu、Sul、Svu、Svl、Swu、Swl,并作为驱动控制信号Sd输出。PWM信号Suu是对U相的高边开关QuH的接通/断开进行切换的信号。PWM信号Sul是对U相的低边开关QuL的接通/断开进行切换的信号。PWM信号Svu是对V相的高边开关QvH的接通/断开进行切换的信号。PWM信号Svl是对V相的低边开关QvL的接通/断开进行切换的信号。PWM信号Swu是对W相的高边开关QwH的接通/断开进行切换的信号。PWM信号Swl是对W相的低边开关QwL的接通/断开进行切换的信号。
在本实施方式中,为了使构成U相、V相以及W相的各开关支路的高边开关和低边开关不会同时接通,设有死区时间期间Td。即,PWM信号生成部18_1以在构成U相、V相以及W相的各开关支路的高边开关和低边开关的接通/断开状态切换时形成高边开关和低边开关同时断开的死区时间期间Td的方式,生成驱动控制信号Sd(上述六种PWM信号)。需要说明的是,对于死区时间期间Td的详情,将在后文记述。
目标点决定部12_1、相电压输入部13_1、电流过零点推定部14_1以及相位调整判定部15_1是用于实现上述的马达5_1的相位调整功能的功能部。在对各功能部进行详细说明之前,对本实施方式的相位调整功能的概要进行说明。
图2是用于对由第一实施方式的马达驱动控制装置1_1实现的相位调整功能进行说明的图。
图2的上段示出了从位置检测器6_1输出的位置检测信号(霍尔信号)Shu的波形200,中段示出了U相的线圈Lu的驱动电压Vu的波形201和U相的线圈Lu的感应电压的波形202,下段示出了U相的线圈Lu的线圈电流Iu的波形203。
如上所述,一般而言,有时因由马达的转速、马达的负荷以及温度引起的马达特性的变化等,会在马达的感应电压的相位与线圈电流的相位之间产生偏差。例如,图2中示出了U相的线圈电流Iu的相位相对于U相的线圈Lu的感应电压的相位延迟的情况。
如图2所示,在线圈电流Iu与感应电压之间产生了相位的偏差的情况下,马达5_1的驱动效率降低。因此,本实施方式的马达驱动控制装置1_1检测线圈电流Iu与感应电压之间的偏差(相位差),以使该相位差变小的方式调整马达的通电定时。
具体而言,首先,马达驱动控制装置1_1利用从与规定相对应地设置的位置检测器6_1(霍尔元件)输出的位置检测信号(霍尔信号)Shu与规定相的线圈的感应电压同步的情况来检测感应电压的过零点,并将其设为线圈电流Iu的过零的目标点P。
在本实施方式中,例如,如图2所示,在能在位置检测器6_1的位置检测信号Shu的上升沿从U相的线圈Lu的感应电压的过零点起延迟了电角30度的定时进行检测的位置处预先配置位置检测器6_1。由此,马达驱动控制装置1_1能通过检测位置检测信号Shu的上升沿来检测(推定)线圈Lu的感应电压的过零点。
需要说明的是,位置检测器6_1的设置场所是知晓检测到位置检测信号Shu的上升沿的定时与规定相的线圈的感应电压的过零点的相位差的位置即可,不限定于上述的例子。
马达驱动控制装置1_1检测位置检测信号Shu的上升沿或下降沿,根据检测出的至少一方的沿来推定感应电压的过零点。马达驱动控制装置1_1将推定出的感应电压的过零点决定为线圈电流Iu的过零的目标点P。
接着,马达驱动控制装置1_1将规定相(在本实施方式中,U相)的线圈的驱动电压(相电压),与用于接通/断开与规定相对应的高边开关的信号的启用期间及断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来推定马达的规定相的线圈电流的过零点Q。需要说明的是,线圈电流的过零点的推定方法的详情将在后文记述。
然后,马达驱动控制装置1_1以使推定出的线圈电流Iu的过零点Q与线圈电流Iu的过零的目标点P(感应电压的过零点)一致的方式,对线圈电流Iu的相位进行调整。例如,如图2所示,以使U相的线圈电流Iu的过零点Q与目标点P一致的方式,对施加U相的线圈Lu的驱动电压Vu的定时进行调整(进行超前控制或滞后控制),由此对线圈电流Iu的相位进行调整。由此,马达驱动控制装置1_1能使马达5_1的驱动效率提高。
以下,对用于实现上述的相位调整功能的各功能部进行详细说明。
目标点决定部12_1基于与马达5_1的规定相的线圈的感应电压同步并且与马达5_1的转子的旋转位置对应的位置检测信号Shu来决定规定相的线圈电流的过零的目标点。
在本实施方式中,目标点决定部12_1检测与U相的线圈Lu的感应电压同步的位置检测信号Shu的上升沿或下降沿,基于检测到的沿来决定U相的线圈Lu的感应电压的过零点,即U相的线圈电流Iu的过零的目标点P。例如,在图2中,在目标点决定部12_1在时刻t1检测到位置检测信号Shu的上升沿的情况下,目标点决定部12_1将比时刻t1提前电角30度的时刻(定时)t0决定为目标点P。需要说明的是,在检测位置检测信号Shu的下降沿的情况下,也用同样的方法来决定目标点P。
相电压输入部13_1获取马达5_1的规定相的电压的值。例如,相电压输入部13_1获取由相电压检测电路4_1检测到的U相的线圈Lu的驱动电压Vu,将其转换为数字值并提供给电流过零点推定部14_1。
电流过零点推定部14_1在PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定规定相的线圈电流的过零点。具体而言,电流过零点推定部14_1是如下的功能部:按作为PWM信号的驱动控制信号Sd的每一个周期,将规定相的线圈的驱动电压(相电压),与使与规定相对应的高边开关接通/断开的信号的启用期间及断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来推定规定相的线圈电流的过零点。以下,使用附图对基于电流过零点推定部14_1的线圈电流的过零点的推定方法进行详细说明。
图3A是表示在U相的线圈电流Iu从正(+)极性切换为负(-)极性时的U相的PWM信号Suu、Sul以及线圈Lu的驱动电压Vu的变化的定时图。
图3B是表示在U相的线圈电流Iu从负(-)极性切换为正(+)极性时的U相的PWM信号Suu、Sul以及线圈Lu的驱动电压Vu的变化的定时图。
在图3A和图3B中,从上段朝向下段依次示出了U相的线圈电流Iu、用于驱动U相的高边开关QuH的PWM信号Suu、用于驱动U相的低边开关QuL的PWM信号Sul、U相的线圈Lu的驱动电压Vu各自的波形。需要说明的是,在图3A和图3B中,横轴表示时间,纵轴表示电流或电压。
图4A是用于对在U相的线圈Lu中流过正(+)极性的线圈电流Iu的状态下、U相的高边开关QuH和低边开关QuL断开时的状态进行说明的图。
图4B是用于对在U相的线圈Lu中流过负(-)极性的线圈电流Iu的状态下、U相的高边开关QuH和低边开关QuL断开时的状态进行说明的图。
例如,如图3A所示,在PWM信号Suu为高电平,PWM信号Sul为低电平时,U相的高边开关QuH接通,并且U相的低边开关QuL断开。此时,电流从直流电压Vdd经由U相的高边开关QuH流入至U相的线圈Lu,因此U相的线圈电流Iu成为正(+)极性。
在该状态下,即U相的线圈Lu中流过正(+)极性的线圈电流Iu的状态下,U相的高边开关QuH和低边开关QuL一起断开时,线圈Lu中要继续流过电流。因此,如图4A所示,正极性的线圈电流Iu从接地电位GND经由低边开关QuL的寄生二极管流动。其结果是,线圈Lu的驱动电压Vu降低至接地电位GND附近。
因此,如图3A所示,在U相的线圈电流Iu为正(+)极性时的U相的高边开关QuH和低边开关QuL一起断开的死区时间期间Td中,U相的驱动电压Vu成为低电平。
其结果是,如图3A所示,在U相的线圈电流Iu成为正(+)极性的期间中,在PWM信号Suu的一个周期,U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的第一期间Tv与对U相的高边开关QuH的接通/断开进行切换的PWM信号Suu成为高电平的第二期间Th一致。
另一方面,如图3B所示,在PWM信号Suu为低电平,PWM信号Sul为高电平时,U相的高边开关QuH断开,U相的低边开关QuL接通。此时,电流从U相的线圈Lu经由U相的低边开关QuL流入至接地电位GND侧,因此U相的线圈电流Iu成为负(-)极性。
在该状态下,即U相的线圈Lu中流过负(-)极性的线圈电流Iu的状态下,U相的高边开关QuH和低边开关QuL一起断开时,线圈Lu中要继续流过电流。因此,如图4B所示,负极性的线圈电流Iu从U相的线圈Lu经由高边开关QuH的寄生二极管流至直流电压Vdd侧。其结果是,线圈Lu的驱动电压Vu上升至直流电压Vdd附近。
因此,如图3B所示,在U相的线圈电流Iu为负(-)极性时的U相的高边开关QuH和低边开关QuL一起断开的死区时间期间Td中,U相的驱动电压Vu成为高电平。
其结果是,如图3B所示,U相的线圈电流Iu成为负(-)极性的期间中,在PWM信号Suu的一个周期,U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的第一期间Tv比对U相的高边开关QuH的接通/断开进行切换的PWM信号Suu成为高电平的第二期间Th长,第一期间Tv与第二期间Th不一致。
如以上说明的那样,在对马达进行PWM驱动时,在PWM信号Suu的一个周期,在规定相的线圈电流成为正极性的期间中,第一期间Tv与第二期间Th一致,在线圈电流成为负极性的期间中,第一期间Tv与第二期间Th不一致。
因此,如图3A和图3B所示,如果检测到从第一期间Tv与第二期间Th一致的状态转移至第一期间Tv与第二期间Th不一致的状态的定时和从第一期间Tv与第二期间Th不一致的状态转移至第一期间Tv与第二期间Th一致的状态的定时,则能推定规定相的线圈电流的过零点。
因此,电流过零点推定部14_1监视由相电压输入部13_1获取到的U相的线圈Lu的驱动电压Vu和U相的高边开关QuH的PWM信号Suu,按PWM信号Suu的每一个周期,将U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的第一期间Tv与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为高电平的第二期间Th进行比较,判定第一期间Tv和第二期间Th是否一致。
如上所述,驱动电压Vu向高电平或低电平的切换,以及PWM信号Suu向高电平或低电平的切换对应于U相的高边开关QuH的接通/断开的切换。因此,在以下的说明中,有时将驱动电压Vu成为高电平的第一期间Tv称为“启用期间Tv”,将PWM信号Suu成为高电平的第二期间Th称为“启用期间Th”。
启用期间(第一期间)Tv和启用期间(第二期间)Th是否一致的判定如以下那样进行即可。
例如,电流过零点推定部14_1计算U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的启用期间Tv与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为高电平的启用期间Th的差|Th-Tv|,判定该差|Th-Tv|是否为阈值Tth以上。
在差|Th-Tv|为阈值Tth以上的情况下,电流过零点推定部14_1判定为启用期间Tv和启用期间Th并非一致(不一致),判定为U相的线圈电流Iu是负极性。另一方面,在差|Th-Tv|小于阈值Tth的情况下,电流过零点推定部14_1判定为启用期间Tv和启用期间Th一致,判定为U相的线圈电流Iu为正极性。
在此,基于作为PWM信号的驱动控制信号Sd的死区时间期间Td来设定用于判定启用期间Tv和启用期间Th的一致/不一致的阈值Tth即可。例如,也可以设为Tth=Td。
电流过零点推定部14_1检测启用期间Tv与启用期间Th从一致的状态切换为不一致的状态的定时和启用期间Tv与启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时中的至少一方(以下,也称为“过零检测”),将检测到的定时推定为U相的线圈电流Iu的过零点Q。
具体而言,电流过零点推定部14_1将U相的线圈Lu的驱动电压Vu的启用期间(第一期间Tv)和U相的高边开关QuH的PWM信号的启用期间(第二期间Th)从一致的状态切换为不一致的状态的定时判定为线圈电流Iu的极性从正切换为负的过零点Q。此外,电流过零点推定部14_1将启用期间Tv和启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时判定为线圈电流Iu的极性从负切换为正的过零点Q。
例如,电流过零点推定部14_1在启用期间Tv与启用期间Th一致的状态(线圈电流Iu为正极性)下成为高电平,在启用期间Tv与启用期间Th不一致的状态(线圈电流Iu为负极性)下成为低电平的过零点检测信号Sct输出至相位调整判定部15_1。
由此,相位调整判定部15_1能通过检测过零点检测信号Sct的沿(上升沿或下降沿)来获知线圈电流Iu的过零点Q。例如,检测到过零点检测信号Sct从高电平切换为低电平的下降沿的定时成为线圈电流Iu从正极性切换为负极性的过零点Q,检测到过零点检测信号Sct从低电平切换为高电平的上升沿的定时成为线圈电流Iu从负极性切换为正极性的过零点Q。
需要说明的是,在本实施方式中,如上所述,举例示出了电流过零点推定部14_1将U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的启用期间(第一期间)Tv与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为高电平的启用期间(第二期间)Th进行比较,从而决定线圈电流Iu的过零点Q的情况,但本实施方式不限定于此。例如,也可以是,电流过零点推定部14_1按PWM信号Suu的每一个周期,将U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为低电平的断开期间与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为低电平的断开期间进行比较,判定两个断开期间是否彼此一致,决定线圈电流Iu的过零点Q。
例如,如图2所示,相位调整判定部15_1计算从由目标点决定部12_1决定出的目标点P(U相的线圈Lu的感应电压的过零点)的相位(时刻tp)减去由电流过零点推定部14_1推定出的线圈电流Iu的过零点Q的相位(时刻tq)而得到的相位差
具体而言,相位调整判定部15_1在相位差为正(+)的值的情况下,例如,相位差为以上的情况下,判定为线圈电流Iu的相位比U相的线圈Lu的感应电压的相位提前,向驱动控制信号生成部16_1指示使线圈电流Iu的相位延迟的滞后控制。例如,相位调整判定部15_1输出指示执行使线圈电流Iu滞后相位差的滞后控制的判定结果S2。
在相位差为负(-)的值的情况下,例如,相位差为以下的情况下,相位调整判定部15_1判定为线圈电流Iu的相位比U相的线圈Lu的感应电压的相位延迟,向驱动控制信号生成部16_1指示执行使线圈电流Iu的相位提前的超前控制。例如,相位调整判定部15_1输出指示执行使线圈电流Iu超前相位差的超前控制的判定结果S2。
驱动控制信号生成部16_1基于相位调整判定部15_1的判定结果S2,以使线圈电流Iu的过零点Q与过零的目标点P的差变小的方式生成驱动控制信号Sd。具体而言,PWM指令部17_1基于相位调整判定部15_1的判定结果S2来生成指定PWM信号的输出定时的值,与PWM周期和PWM信号的启用期间的值一同作为操作量S3输出。
在此,指定PWM信号的输出定时的值是指定相对于用于输出作为驱动控制信号Sd的PWM信号的基准时刻的时间上的偏差幅度(偏移时间)的值。
例如,在从相位调整判定部15_1输出了指示执行超前相位差的超前控制的判定结果S2的情况下,PWM指令部17_1计算指示输出比基准时刻早相当于相位差的时间的PWM信号的值设为指定PWM信号的输出定时的值。
此外,例如,在从相位调整判定部15_1输出了指示执行滞后相位差的滞后控制的判定结果S2的情况下,PWM指令部17_1计算指示输出比基准时刻晚相当于相位差的时间的PWM信号的值设为指定PWM信号的输出定时的值。
此外,例如,根据来自相位调整判定部15_1的判定结果S2,在输出了指示不执行超前控制和滞后控制中任一方的判定结果S2的情况下,PWM指令部17_1将指定PWM信号的输出定时的值设为“0(零)”。
PWM信号生成部18_1在输出驱动控制信号Sd时,基于对操作量S3中包括的指定PWM信号的输出定时的值来使输出驱动控制信号Sd的定时变化。例如,预先设定用于输出驱动控制信号Sd的基准时刻,PWM信号生成部18_1在从基准时刻起偏移了由指定PWM信号的输出定时的值而指定出的时间的定时,输出驱动控制信号Sd。
此外,例如,在对PWM信号的输出定时进行指定的值为“0(零)”的情况下,PWM信号生成部18_1不使输出定时偏移,在基准时刻输出基于操作量S3中包括的PWM周期和启用期间的信息而生成的驱动控制信号Sd。需要说明的是,不使输出定时偏移是指,如果在该时间点正在进行相位调整(超前、滞后控制),则维持该该相位调整。
接着,对基于本实施方式的马达驱动控制装置1_1的马达5_1的驱动控制的流程进行说明。
图5是表示基于实施方式的马达驱动控制装置1_1的马达驱动控制处理的流程的流程图。
例如,在对马达驱动控制装置1_1施加直流电压Vdd,马达驱动控制装置1_1起动时,首先,马达驱动控制装置1_1判定是否输入驱动指令信号Sc(步骤S1)。在判定为未输入驱动指令信号Sc的情况下(步骤S1:否),马达驱动控制装置1_1待机至输入驱动指令信号Sc为止。
在输入了驱动指令信号Sc的情况下(步骤S1:是),马达驱动控制装置1_1开始马达5_1的驱动控制(步骤S2)。具体而言,驱动控制信号生成部16_1基于由驱动指令解析部11_1解析出的马达5_1的目标转速S1来决定PWM周期和启用期间,生成具有决定出的PWM周期和启用期间的六种PWM信号Suu等,并将其作为驱动控制信号Sd输入至驱动电路3_1。由此,驱动电路3_1切换马达5_1的线圈Lu、Lv、Lw的通电方向,使马达5_1旋转。
接着,马达驱动控制装置1_1决定U相的线圈电流Iu的过零的目标点P(步骤S3)。例如,如上所述,目标点决定部12_1将从位置检测信号Shu的上升沿起提前电角30度的定时决定为目标点P(参照图2)。
接着,马达驱动控制装置1_1推定U相的线圈电流Iu的过零点(步骤S4)。
图6是表示图5中的推定U相的线圈电流Iu的过零点的处理(步骤S4)的流程的流程图。
在步骤S4中,首先,电流过零点推定部14_1判定对U相的高边开关QuH进行驱动的PWM信号Suu的占空比是否为0%(步骤S41)。
在PWM信号Suu的占空比为0%的情况下(步骤S41:是),电流过零点推定部14_1判定为U相的线圈电流Iu是负极性(步骤S44)。在PWM信号Suu的占空比不为0%的情况下(步骤S41:否),电流过零点推定部14_1计算U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的启用期间Tv与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为高电平的启用期间Th的差|Th-Tv|,判定差|Th-Tv|是否为阈值Tth以上(步骤S42)。
在启用期间Tv与启用期间Th的差|Th-Tv|为阈值Tth以上的情况下(步骤S42:是),电流过零点推定部14_1判定为启用期间Tv与启用期间Th不一致,判定为U相的线圈电流Iu为负极性(步骤S44)。
另一方面,在启用期间Tv与启用期间Th的差|Th-Tv|小于阈值Tth的情况下(步骤S42:否),电流过零点推定部14_1判定为启用期间Tv与启用期间Th一致,判定为U相的线圈电流Iu为正极性(步骤S43)。
在步骤S43或步骤S44之后,电流过零点推定部14_1判定马达5_1的线圈电流Iu的极性是否已切换(步骤S45)。例如,电流过零点推定部14_1判定在步骤S43或步骤S44中判定出的线圈电流Iu的极性与在此之前的步骤S43或步骤S44中判定出的线圈电流Iu的极性是否不同。
在线圈电流Iu的极性未切换的情况下(步骤S45:否),即,在步骤S43或步骤S44中判定出的线圈电流Iu的极性与在此之前的步骤S43或步骤S44中判定出的线圈电流Iu的极性一致的情况下,电流过零点推定部14_1返回步骤S41,再次执行到步骤S41~S45为止的处理。
另一方面,在线圈电流Iu的极性已切换的情况下(步骤S45:是),即,在步骤S43或步骤S44中判定出的线圈电流Iu的极性与在此之前的步骤S43或步骤S44中判定出的线圈电流Iu的极性不一致的情况下,电流过零点推定部14_1推定U相的线圈电流Iu的过零点Q(步骤S46)。例如,电流过零点推定部14_1将执行步骤S43或步骤S44的时刻与执行在其紧前的步骤S43或步骤S44的时刻之间的期间(过零点存在范围)Tz1(或Tz2)内的一点设为U相的线圈电流Iu的过零点Q(参照图3A或图3B)。由此,步骤S4的处理结束。
如图5所示,在步骤S4的结束后,马达驱动控制装置1_1进行马达5_1的通电定时的调整(步骤S5)。
图7是表示图5中的马达5_1的通电定时的调整处理(步骤S5)的流程的流程图。
接着,相位调整判定部15_1判定在步骤S51中计算出的相位差是否为以上(步骤S52)。在相位差为以上的情况下(步骤S52:是),相位调整判定部15_1判定为线圈电流Iu的相位比U相的线圈Lu的感应电压的相位提前,对驱动控制信号生成部16_1指示执行使线圈电流Iu的相位延迟的滞后控制(步骤S54)。由此,如上所述,驱动控制信号生成部16_1在比基准时刻迟相当于相位差的时间的定时,输出驱动控制信号Sd。
另一方面,在步骤S52中,在相位差小于的情况下(步骤S52:否),相位调整判定部15_1判定相位差是否为以下(步骤S53)。在相位差为-以下的情况下(步骤S53:是),相位调整判定部15_1判定为线圈电流Iu的相位比U相的线圈Lu的感应电压的相位延迟,对驱动控制信号生成部16_1指示执行使线圈电流Iu的相位提前的超前控制(步骤S55)。由此,如上所述,驱动控制信号生成部16_1在比基准时刻早相当于相位差的时间的定时,输出驱动控制信号Sd。
另一方面,在步骤S53中,在相位差比大的情况下(步骤S53:否),相位调整判定部15_1判定为线圈电流Iu的过零点Q处于目标点P的目标范围内,对驱动控制信号生成部16_1不指示线圈电流Iu的相位调整(步骤S56)。由此,如上所述,驱动控制信号生成部16_1不使输出定时偏移,在基准时刻输出驱动控制信号Sd。
由此,步骤S5的处理结束。
如图5所示,在步骤S5的结束后,马达驱动控制装置1_1返回步骤S2,反复执行步骤S2~S5的处理。由此,驱动效率不会降低,马达5_1的旋转继续。
图8是表示在通过实施方式的马达驱动控制装置1_1来进行马达5_1的线圈电流的相位调整时的各信号的电压和线圈电流的变化的定时图。
图8中示出了在通过马达驱动控制装置1_1来执行马达5_1的U相的线圈电流Iu的相位调整时的马达单元100_1的各电压和电流的状态。
在图8中,从上段朝向下段依次示出了位置检测信号(霍尔信号)Shu、U相的高边开关QuH的PWM信号Suu、U相的驱动电压Vu、过零点检测信号Sct以及U相的线圈电流Iu各自的波形。此外,在图8中,横轴表示时间,纵轴表示电压或电流。
如图8所示,可以理解,在时刻t1,检测到U相的线圈电流Iu从负切换为正的过零点Q,以使该过零点Q与相位从位置检测信号(霍尔信号)Shu的上升沿起提前电角30度的位置处的目标范围(U相的线圈电流Iu的过零的目标点P)一致的方式,对线圈电流Iu的相位进行调整。由此,马达5_1的感应电压和线圈电流Iu的相位大致一致,因此能提高马达5_1的驱动效率。
以上,本实施方式的马达驱动控制装置1_1基于与马达5_1的规定相的线圈的感应电压同步的位置检测信号Shu来决定规定相的线圈电流的过零的目标点P,并且将规定相的线圈的驱动电压的启用期间(第一期间)Tv与使对规定相的线圈进行驱动的高边开关接通/断开的信号的启用期间(第二期间)Th进行比较,基于其比较结果来推定规定相的线圈电流的过零点Q。马达驱动控制装置1_1基于推定出的规定相的线圈电流的过零点Q与过零的目标点P的相位差来判定要不要进行线圈电流的相位调整,基于判定结果来生成用于驱动马达5_1的驱动控制信号Sd(PWM信号)。
如上所述,通过将位置检测器6_1(霍尔元件)配置于与马达5_1的规定相的线圈对应的位置,能获得与规定相的线圈的感应电压同步的位置检测信号Shu。并且,如果知晓位置检测信号Shu与感应电压之间的相位差,则能基于位置检测信号Shu的上升沿或下降沿来决定感应电压的过零点,即,马达5_1的规定相的线圈电流的过零的目标点P。
而且,如上所述,在马达5_1的规定相(例如,U相)的线圈电流为正(+)极性的期间中启用期间Tv与启用期间Th一致,在线圈电流为负(-)极性的期间中启用期间Tv与启用期间Th不一致,因此,能通过将启用期间Tv与启用期间Th进行比较来检测线圈电流从正极性切换为负极性的过零点或线圈电流从负极性切换为正极性的过零点。
具体而言,马达驱动控制装置1_1判定启用期间Tv与启用期间Th是否一致,并且检测启用期间Tv与启用期间Th从一致的状态切换为不一致的状态的定时和启用期间Tv与启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时中的至少一方,将检测到的定时推定为规定相的线圈电流的过零点。
据此,即使不对马达5_1的线圈电流进行直接监控,也能容易地推定线圈电流的过零点。
如以上那样,根据本实施方式的马达驱动控制装置1_1,能提高马达的驱动效率。
此外,马达驱动控制装置1_1在启用期间Tv与启用期间Th的差|Th-Tv|小于阈值Tth的情况下,判定为启用期间Tv与启用期间Th一致,在启用期间Tv与启用期间Th的差|Th-Tv|为阈值Tth以上的情况下,判定为启用期间Tv与启用期间Th不一致。
据此,与启用期间Tv与启用期间Th理论上一致的条件无关地,例如,即使在由于作为高边开关的晶体管的寄生二极管等各种因素而发生了启用期间Tv与启用期间Th不完全一致的状态的情况下,也能高精度地判定启用期间Tv与启用期间Th的一致/不一致。
此外,马达驱动控制装置1_1在对高边开关和低边开关的接通/断开状态进行切换时,以形成高边开关和低边开关同时断开的死区时间期间Td的方式生成驱动控制信号Sd。用于判定启用期间Tv与启用期间Th的一致/不一致的阈值Tth是基于死区时间期间Td的值。
如图3A和图3B所示,在启用期间Tv与启用期间Th不一致的情况下,理论上,启用期间Tv比启用期间Th长死区时间期间Td的2倍的时间。即,启用期间Tv与启用期间Th的差基于死区时间期间Td,因此,例如能通过设定Tth=Td来进一步提高与启用期间Tv与启用期间Th的一致/不一致相关的判定精度。
此外,马达驱动控制装置1_1将启用期间Tv与启用期间Th从一致的状态切换为不一致的状态的定时判定为线圈电流的极性从正切换为负的过零点,将启用期间Tv与启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时判定为线圈电流的极性从负切换为正的过零点。
据此,能容易地对线圈电流的极性从正切换为负的过零点和线圈电流的极性从负切换为正的过零点进行区分并进行检测。
据此,以与规定相的线圈电流的过零的目标点P与线圈电流的过零点Q的相位差即感应电压的相位与线圈电流的相位的偏差幅度相应的量对线圈电流(线圈的驱动电压)的相位进行调整,因此能将线圈电流的相位更可靠地接近于感应电压的相位。即,与上述的专利文献1那样未准确地检测线圈电流的过零点来进行超前控制或滞后控制的以往技术相比,能进行更高精度的相位调整,能进一步提高马达的驱动效率。
《第一实施方式的扩展》
以上,基于第一实施方式对本发明人们实现的发明进行了具体地说明,但是,本发明并不限定于此,当然能够在不脱离其主旨的范围内,进行各种变更。
例如,在上述第一实施方式中,举例示出了针对马达5_1的3相(U相、V相以及W相)中的U相的线圈配置位置检测器6_1,并且检测U相的驱动电压Vu和线圈电流Iu的过零点的情况,但本实施方式不限定于此,也可以针对V相的线圈Lv配置位置检测器6_1,检测V相的驱动电压Vv和线圈电流Iv的过零点从而进行线圈电流Iv的相位调整,还可以针对W相的线圈Lw配置位置检测器6_1,检测W相的驱动电压Vw和线圈电流Iw的过零点从而进行线圈电流Iw的相位调整。此外,也可以是,针对U相、V相、W相中的两个相或者所有相配置位置检测器6_1,检测任意相的驱动电压和线圈电流的过零点,进行检测出的相的线圈电流的相位调整。
此外,在上述第一实施方式中,举例示出了电流过零点推定部14_1检测线圈Lu的驱动电压Vu的启用期间(第一期间Tv)与U相的高边开关的PWM信号的启用期间(第二期间Th)从一致的状态切换为不一致的状态的定时(线圈电流Iu从正切换为负的过零点Q)和启用期间Tv启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时(线圈电流Iu从负切换为正的过零点Q)这两方的情况,但也可以检测任一方的过零点Q。例如,电流过零点推定部14_1也可以仅检测线圈电流Iu从负切换为正的过零点Q。
在上述第一实施方式中,马达5_1的种类不限定于无刷DC马达。此外,马达5_1不限定于3相,例如也可以是单相的无刷DC马达。
在上述第一实施方式中,举例示出了使用霍尔元件来作为位置检测器6_1的情况,但本实施方式不限定于此。例如也可以是,设置霍尔IC、编码器、旋转变压器等来作为位置检测器6_1,将它们的检测信号作为位置检测信号Shu输入至马达驱动控制装置1_1。
此外,上述的流程图是一个例子,本实施方式不限定于此,例如,也可以在各步骤间插入其他处理,还可以将处理并行化。
再者,作为用于解决马达的驱动效率的问题的技术,除专利文献1以外,还在专利文献2中公开了对马达的线圈电流的相位调整线圈的驱动电压的相位的马达驱动装置。专利文献2所公开的马达驱动装置根据用于控制无刷马达的通电的通电信号来以串联连接于直流电源与地之间的正侧晶体管和负侧晶体管互补地接通/断开的方式进行控制,从正侧晶体管与负侧晶体管之间的通电端子向无刷马达的线圈供给伪正弦波的驱动电压,从而对马达进行驱动。
在专利文献2所公开的马达驱动装置中,通过比较器,基于判定信号和位置检测信号来输出对驱动电压的相位进行调整的相位调整信号,由此对马达的线圈电流的相位调整线圈的驱动电压的相位进行调整,其中,该判定信号是基于对基于负侧晶体管的一端的电压的第一电压与基于负侧晶体管的另一端的电压的第二电压进行了比较的比较结果信号而判定流过负侧晶体管的马达电流的极性的信号。
然而,就专利文献2所公开的技术而言,当马达电流与作为驱动电压的PWM信号的同步发生偏差时,在马达电流的过零点与采样的定时之间会产生时间距离,无法制作正确的比较结果信号。其结果是,频繁地进行相位调整,转速可能会变得不稳定。
因此,本申请发明人们还认为需要新的马达驱动控制技术,其用于在不使马达的转速不稳定的情况下提高相位调整的精度,提高马达的驱动效率,则提出了第二实施方式。
第一实施方式的相位调整判定部15_1是如下的调整指示信号生成部的一个方案,即,相位调整判定部15_1以使由目标点决定部12_1决定出的目标点P与由电流过零点推定部14_1推定出的过零点Q的相位差处于规定的范围内的方式,根据相位差来生成指示线圈电流的相位调整的相位调整指示信号和指示PWM信号的频率调整的频率调整指示信号中的至少一方。
在第一实施方式中,相位调整判定部15_1判定要不要进行线圈电流的相位调整,因此基于该判定结果来生成驱动控制信号的驱动控制信号生成部16_1进行相位调整,而不进行频率调整。
虽然在第一实施方式中,由相位调整判定部15_1构成了调整指示信号生成部,但在第二实施方式中,代替相位调整判定部15_1,由能输出相位调整指示信号和频率调整指示信号的调整指示信号生成部19_2构成调整指示信号生成部。
通过第二实施方式的马达驱动控制装置,能在不使马达的转速不稳定的情况下提高相位调整的精度,提高马达的驱动效率。以下对第二实施方式的马达驱动控制装置进行说明。
《第二实施方式》
图9是表示具备本发明的第二实施方式的马达驱动控制装置的马达单元的构成的图。
图9所示的马达单元100_2具备马达5_2、位置检测器6_2以及马达驱动控制装置1_2。
马达5_2是具有至少一个线圈的马达。例如,马达5_2是具有3相(U相、V相以及W相)的线圈(绕组)Lu、Lv、Lw的无刷DC马达。
位置检测器6_2是检测与马达5_2的转子(rotor)的旋转相应的位置,并生成位置检测信号Shu的检测器。位置检测器6_2例如是霍尔(HALL)元件。霍尔元件检测转子的磁极,输出电压根据转子的旋转而变化的霍尔信号。霍尔信号例如是脉冲信号,作为位置检测信号Shu输入至马达驱动控制装置1_2。
在马达单元100_2中,作为位置检测器6_2的一个霍尔元件配置于与马达5_2的U相、V相以及W相的线圈Lu、Lv、Lw中任一个线圈对应的位置。因此,从位置检测器6_2输出的霍尔信号成为与马达5_2的U相、V相以及W相的线圈Lu、Lv、Lw中任一个线圈的感应电压同步的信号。
在本实施方式中,作为位置检测器6_2的一个霍尔元件例如配置于与U相的线圈对应的位置。由此,位置检测信号(霍尔信号)Shu成为与马达5_2的U相的线圈Lu的感应电压同步并且与马达5_2的转子的旋转位置对应的信号。
需要说明的是,虽然将在后文对详情进行记述,但在本实施方式中,作为具体例,位置检测器6_2配置于能在输出的位置检测信号(霍尔信号)Shu的上升沿从U相的线圈Lu的感应电压的过零点起延迟了电角30度的定时进行检测的位置。
马达驱动控制装置1_2是对马达5_2的驱动进行控制的装置。马达驱动控制装置1_2例如通过基于来自设于与U相的线圈Lu对应的位置的一个位置检测器6_2(霍尔元件)的位置检测信号Shu的1传感器驱动方式来进行马达5_2的正弦波驱动。
具体而言,马达驱动控制装置1_2具备控制电路2_2、驱动电路3_2以及相电压检测电路4_2。马达驱动控制装置1_2从外部的直流电源(未图示)接受直流电压Vdd的供给。直流电压Vdd例如经由保护电路等被供给至马达驱动控制装置1_2内的电源线(未图示),作为电源电压经由电源线向控制电路2_2和驱动电路3_2分别输入。
需要说明的是,在控制电路2_2中,也可以是,不直接供给直流电压Vdd,例如由调节器电路对直流电压Vdd进行降压后的电压作为电源电压被供给至控制电路2_2。
驱动电路3_2是基于后述的从控制电路2_2输出的驱动控制信号Sd来驱动马达5_2的电路。驱动控制信号Sd是用于控制马达5_2的驱动的信号。例如,驱动控制信号Sd是用于对马达5_2进行正弦波驱动的PWM(pulse width modulation:脉冲宽度调制)信号。
驱动电路3_2基于驱动控制信号Sd来将马达5_2的线圈的连接目的地在直流电压Vdd与接地电位GND之间进行切换,由此切换马达电流的流向,使马达5_2旋转。具体而言,驱动电路3_2包括与马达5_2的各相的线圈Lu、Lv、Lw对应地设置并且相同串联连接的高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL。驱动电路3_2根据作为驱动控制信号Sd的PWM信号Suu、Svu、Swu、Sul、Svl、Swl来使高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL接通/断开,从而切换各线圈Lu、Lv、Lw的通电方向。
高边开关QuH、QvH、QwH例如是P沟道型的MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField Effect Transistor:金属氧化物半导体场效晶体管),低边开关QuL、QvL、QwL例如是N沟道型的MOSFET。
需要说明的是,高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL例如也可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管)等其他种类的功率晶体管。
如图9所示,U相的高边开关QuH和低边开关QuL在直流电压Vdd与接地电位GND之间串联连接,构成一个开关支路(开关桥臂)。高边开关QuH与低边开关QuL的连接点连接于线圈Lu的一端。高边开关QuH的接通/断开由PWM信号Suu进行切换。低边开关QuL的接通/断开由PWM信号Sul进行切换。
V相的高边开关QvH和低边开关QvL在直流电压Vdd与接地电位GND之间串联连接,构成一个开关支路。高边开关QvH与低边开关QvL的连接点连接于线圈Lv的一端。高边开关QvH的接通/断开由PWM信号Svu进行切换。低边开关QvL的接通/断开由PWM信号Svl进行切换。
W相的高边开关QwH和低边开关QwL在直流电压Vdd与接地电位GND之间串联连接,构成一个开关支路。高边开关QwH与低边开关QwL的连接点连接于线圈Lw的一端。高边开关QwH的接通/断开由PWM信号Swu进行切换。低边开关QwL的接通/断开由PWM信号Swl进行切换。
需要说明的是,在作为高边开关QuH、QvH、QwH和低边开关QuL、QvL、QwL的各晶体管形成有寄生二极管,这些二极管作为使线圈电流回到直流电压Vdd或接地电位GND的续流二极管发挥功能。
需要说明的是,驱动电路3_2也可以具有用于基于驱动控制信号Sd来驱动各相的高边开关和低边开关的预驱动电路。此外,如图9所示,在驱动电路3_2的接地电位GND侧也可以连接有用于检测马达5_2的电流的感测电阻。
相电压检测电路4_2是用于检测马达5_2的规定相的线圈的驱动电压的电路。在本实施方式中,相电压检测电路4_2例如检测U相的线圈Lu的驱动电压Vu,并输入至控制电路2_2。相电压检测电路4_2例如是与连接有U相的高边开关QuH和低边开关QuL的线圈Lu的一端与接地电位GND之间连接的电阻分压电路。
需要说明的是,作为一个例子,在图9中示出了通过作为相电压检测电路4_2的电阻分压电路对线圈Lu的驱动电压Vu进行分压而输入至控制电路2_2的构成,但也可以是,不设置相电压检测电路4_2,向控制电路2_2直接输入线圈Lu的驱动电压Vu。
控制电路2_2是用于对马达驱动控制装置1_2的动作进行统括控制的电路。在本实施方式中,控制电路2_2是例如具有如下构成的程序处理装置:CPU等处理器;RAM、ROM、闪存等各种存储装置;以及计数器(计时器)、A/D转换电路、D/A转换电路、时钟产生电路以及输入输出接口电路等周边电路经由总线、专用线相互连接。例如,控制电路2_2是微控制器(MCU:Micro Controller Unit)。
需要说明的是,控制电路2_2和驱动电路3_2既可以是封装为一个半导体集成电路(IC:Integrated Circuit)的构成,也可以是分别封装为单独的集成电路并安装于电路基板,在电路基板上相互电连接的构成。
控制电路2_2具有通过生成驱动控制信号Sd并提供给驱动电路3_2来进行马达5_2的通电控制的基本功能。具体而言,控制电路2_2基于从外部(例如,上位装置)输入的、指示与马达5_2的驱动相关的目标值的驱动指令信号Sc和从位置检测器6_2输入的位置检测信号Shu来生成驱动控制信号Sd并提供给驱动电路3_2,以使马达5_2成为由驱动指令信号Sc指定的驱动状态。
此外,控制电路2_2除了上述基本功能之外,为了提高马达5_2的驱动效率,还具有以马达5_2的规定相的线圈的感应电压的相位与线圈电流的相位一致的方式对马达5_2的线圈电流的相位、周期进行调整的功能(以下,也称为“线圈电流调整功能”)。需要说明的是,在本实施方式中,“一致”包括其误差在规定的允许范围内,本实施方式不限定于通过线圈电流调整功能来使马达5_2的规定相的线圈的感应电压的相位与线圈电流的相位完全一致。
如图9所示,控制电路2_2例如具有驱动指令解析部11_2、目标点决定部12_2、相电压输入部13_2、电流过零点推定部14_2、调整指示信号生成部19_2以及驱动控制信号生成部16_2来作为用于实现上述的各功能的功能部。
控制电路2_2的上述的各功能部例如通过作为控制电路2_2的MCU的程序处理来实现。具体而言,构成作为控制电路2_2的MCU的处理器按照储存于存储器的程序来进行各种的运算从而对构成MCU的各种周边电路进行控制,由此实现上述的各功能部。
驱动指令解析部11_2例如接收从上位装置(未图示)输出的驱动指令信号Sc。驱动指令信号Sc是指示与马达5_2的驱动相关的目标值的信号,例如是指示马达5_2的目标转速的速度指令信号。
驱动指令解析部11_2解析由驱动指令信号Sc指定出的目标转速。例如,在驱动指令信号Sc是具有与目标转速对应的占空比的PWM信号的情况下,驱动指令解析部11_2解析驱动指令信号Sc的占空比,将与该占空比对应的转速的信息作为目标转速S1输出。
驱动控制信号生成部16_2以使马达5_2的转速与目标转速S11一致的方式计算马达5_2的操作量S13,基于计算出的操作量S13来生成驱动控制信号Sd。需要说明的是,对于驱动控制信号生成部16_2的功能中与线圈电流调整相关的功能,将在后文记述。
驱动控制信号生成部16_2例如具有PWM指令部17_2和PWM信号生成部18_2。PWM指令部17_2基于从位置检测器6_2输入的位置检测信号Shu、从驱动指令解析部11_2输入的目标转速S11以及后述从调整指示信号生成部19_2输入的相位调整指示信号Sp和频率调整指示信号Sf来计算马达5_2的操作量S13。
操作量S13包括指定使马达5_2以目标转速S11旋转所需的马达5_2的驱动量的信息。例如,在如本实施方式那样对马达5_2进行PWM驱动的情况下,操作量S13包括指定作为驱动控制信号Sd的PWM信号的周期(PWM周期)的值、指定PWM信号的启用期间的值以及指定PWM信号的输出定时的值。
图10是表示PWM指令部17_2的内部的构成的图。
如图10所示,PWM指令部17_2具有转速设定部171、相位设定部172、频率设定部173以及操作量决定部174。在PWM指令部17_2中,相位设定部172、频率设定部173以及操作量决定部174是用于实现上述的马达5_2的线圈电流调整功能的功能部。
转速设定部171根据从位置检测器6_2输入的位置检测信号Shu和从驱动指令解析部11_2输出的目标转速S11来决定转速的设定值。转速设定部171例如基于位置检测信号Shu来计算马达5_2的实际转速,以使计算出的实际转速与从驱动指令解析部11_2输出的目标转速S11的方式进行PID(Proportional-Integral-Differential:比例-积分-微分)控制运算,从而决定转速的设定值。
相位设定部172基于后述的从调整指示信号生成部19_2输出的相位调整指示信号Sp来决定相位的设定值。
频率设定部173基于后述的从调整指示信号生成部19_2输出的频率调整指示信号Sf来决定频率的设定值。
操作量决定部174基于由转速设定部171决定出的转速的设定值、由相位设定部172决定出的相位的设定值以及由频率设定部173决定出的频率的设定值来计算指定驱动控制信号Sd的PWM周期的值和指定PWM信号的启用期间的值,决定(生成)操作量S13(包括PWM周期、启用期间、输出定时),并输出至PWM信号生成部18_2。
需要说明的是,图9的马达驱动控制装置1_2具有反馈控制功能,但在不具有反馈控制功能的情况下,转速设定部171也可以根据从驱动指令解析部11_2输出的目标转速S11来决定转速的设定值。
PWM信号生成部18_2基于从PWM指令部17_2输出的操作量S13来生成驱动控制信号Sd。具体而言,PWM信号生成部18_2分别生成具有由操作量S13指定的PWM周期和启用期间的六种PWM信号Suu、Sul、Svu、Svl、Swu、Swl,并作为驱动控制信号Sd输出。
在本实施方式中,为了使构成U相、V相以及W相的各开关支路的高边开关和低边开关不会同时接通,设有死区时间期间Td。即,PWM信号生成部18_2以在构成U相、V相以及W相的各开关支路的高边开关和低边开关的接通/断开状态切换时形成高边开关和低边开关同时断开的死区时间期间Td的方式,生成驱动控制信号Sd(上述六种PWM信号)。需要说明的是,对于死区时间期间Td的详情,将在后文记述。
目标点决定部12_2、相电压输入部13_2、电流过零点推定部14_2以及调整指示信号生成部19_2是用于实现上述的马达5_2的线圈电流调整功能的功能部。在对各功能部进行详细说明之前,对本实施方式的线圈电流调整功能的概要进行说明。
图2是用于对由第二实施方式的马达驱动控制装置2_2实现的线圈电流调整功能中的相位调整进行说明的图。
图2的上段示出了从位置检测器6_2输出的位置检测信号(霍尔信号)Shu的波形200,中段示出了U相的线圈Lu的驱动电压Vu的波形201和U相的线圈Lu的感应电压的波形202,下段示出了U相的线圈Lu的线圈电流Iu的波形203。
如上所述,一般而言,有时因由马达的转速、马达的负荷以及温度引起的马达特性的变化等,会在马达的感应电压的相位与线圈电流的相位之间产生偏差。例如,图2中示出了U相的线圈电流Iu的相位相对于U相的线圈Lu的感应电压的相位延迟的情况。
如图2所示,在线圈电流Iu与感应电压中间产生了相位的偏差的情况下,马达5_2的驱动效率降低。因此,本实施方式的马达驱动控制装置1_2检测线圈电流Iu与感应电压之间的偏差(相位差),以使该相位差变小的方式调整马达的通电定时(PWM信号的输出定时)。
具体而言,首先,马达驱动控制装置1_2利用从与规定相对应地设置的位置检测器6_2(霍尔元件)输出的位置检测信号(霍尔信号)Shu与规定相的线圈的感应电压同步的情况来检测感应电压的过零点,并将其设为线圈电流Iu的过零的目标点P。
在本实施方式中,例如,如图2所示,在能在位置检测器6_2的位置检测信号Shu的上升沿从U相的线圈Lu的感应电压的过零点起延迟了电角30度的定时进行检测的位置处预先配置位置检测器6_2。由此,马达驱动控制装置1_2能通过检测位置检测信号Shu的上升沿来检测(推定)线圈Lu的感应电压的过零点。
需要说明的是,位置检测器6_2的设置场所是知晓检测到位置检测信号Shu的上升沿的定时与规定相的线圈的感应电压的过零点的相位差的位置即可,不限定于上述的例子。
马达驱动控制装置1_2检测位置检测信号Shu的上升沿或下降沿,根据检测出的至少一方的沿来推定感应电压的过零点。马达驱动控制装置1_2将推定出的感应电压的过零点决定为线圈电流Iu的过零的目标点P。
接着,马达驱动控制装置1_2在PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定规定相的线圈电流的过零点。具体而言,马达驱动控制装置1_2将规定相(在本实施方式中,U相)的线圈的驱动电压(相电压),与用于接通/断开与规定相对应的高边开关的信号的启用期间及断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来推定马达的规定相的线圈电流的过零点Q。需要说明的是,线圈电流的过零点Q的推定方法的详情将在后文记述。优选的是,在推定规定相的线圈电流的过零点之前的定时,实现PWM信号与位置检测信号的同步。
然后,马达驱动控制装置1_2以使推定出的线圈电流Iu的过零点Q与线圈电流Iu的过零的目标点P(感应电压的过零点)一致的方式,对线圈电流Iu的相位进行调整。例如,如图2所示,以使U相的线圈电流Iu的过零点Q与目标点P一致的方式,对施加U相的线圈Lu的驱动电压Vu的定时进行调整(进行超前调整或滞后调整),由此对线圈电流Iu的相位进行调整。由此,马达驱动控制装置1_2能提高马达5_2的驱动效率。
此时,在马达驱动信号的每一个周期的规定的定时推定马达的规定相的线圈电流的过零点Q,因此推定出的过零点Q在与马达驱动信号的一个周期对应的时间范围内可能会存在从实际的过零点起的偏差。通过基于实施方式的马达驱动控制装置1_2的线圈电流调整功能中的频率调整,能抑制在马达的规定相的线圈电流所推定出的过零点Q与实际的过零点之间存在偏差的可能性。
线圈电流调整功能中的频率调整通过调整PWM信号的频率来适当地调整马达驱动信号的周期。通过适当地调整马达驱动信号的周期,能将存在偏差的时间范围设为适当的时间范围来提高推定的精度。也可以设为,根据推定出的线圈电流Iu的过零点Q与线圈电流Iu的过零的目标点P的相位差来进行频率调整。
以下,对用于实现上述的线圈电流调整功能的各功能部进行详细说明。
目标点决定部12_2基于与马达5_2的规定相的线圈的感应电压同步并且与马达5_2的转子的旋转位置对应的位置检测信号Shu来决定规定相的线圈电流的过零的目标点。
在本实施方式中,目标点决定部12_2检测与U相的线圈Lu的感应电压同步的位置检测信号Shu的上升沿或下降沿,基于检测到的沿来决定U相的线圈Lu的感应电压的过零点,即U相的线圈电流Iu的过零的目标点P。例如,在图2中,在目标点决定部12_2在时刻t1检测到位置检测信号Shu的上升沿的情况下,目标点决定部12_2将比时刻t1仅提前电角30度的时刻(定时)t0决定为目标点P。需要说明的是,在检测位置检测信号Shu的下降沿的情况下,也用同样的方法来决定目标点P。
相电压输入部13_2获取马达5_2的规定相的电压的值。例如,相电压输入部13_2获取由相电压检测电路4_2检测到的U相的线圈Lu的驱动电压Vu,将其转换为数字值并提供给电流过零点推定部14_2。
电流过零点推定部14_2在PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定规定相的线圈电流的过零点。具体而言,电流过零点推定部14_2是如下的功能部:按作为PWM信号的驱动控制信号Sd的每一个周期,将规定相的线圈的驱动电压(相电压),与使与规定相对应的高边开关接通/断开的信号的启用期间及断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来推定规定相的线圈电流的过零点。以下,使用附图对基于电流过零点推定部14_2的线圈电流的过零点的推定方法进行详细说明。
图3A是表示在U相的线圈电流Iu从正(+)极性切换为负(-)极性时的U相的PWM信号Suu、Sul以及线圈Lu的驱动电压Vu的变化的定时图。
图3B是表示在U相的线圈电流Iu从负(-)极性切换为正(+)极性时的U相的PWM信号Suu、Sul以及线圈Lu的驱动电压Vu的变化的定时图。
在图3A和图3B中,从上段朝向下段依次示出了U相的线圈电流Iu、用于驱动U相的高边开关QuH的PWM信号Suu、用于驱动U相的低边开关QuL的PWM信号Sul、U相的线圈Lu的驱动电压Vu各自的波形。需要说明的是,在图3A和图3B中,横轴表示时间,纵轴表示电流或电压。
图4A是用于对在U相的线圈Lu中流过正(+)极性的线圈电流Iu的状态下、U相的高边开关QuH和低边开关QuL断开时的状态进行说明的图。
图4B是用于对在U相的线圈Lu中流过负(-)极性的线圈电流的状态下、U相的高边开关QuH和低边开关QuL断开时的状态进行说明的图。
例如,如图3A所示,在PWM信号Suu为高电平,PWM信号Sul为低电平时,U相的高边开关QuH接通,并且U相的低边开关QuL断开。此时,电流从直流电压Vdd经由U相的高边开关QuH流入至U相的线圈Lu,因此U相的线圈电流Iu成为正(+)极性。
在该状态下,即U相的线圈Lu中流过正(+)极性的线圈电流Iu的状态下,U相的高边开关QuH和低边开关QuL一起断开时,线圈Lu中要继续流过电流。因此,如图4A所示,正极性的线圈电流Iu从接地电位GND经由低边开关QuL的寄生二极管流动。其结果是,线圈Lu的驱动电压Vu降低至接地电位GND附近。
因此,如图3A所示,在U相的线圈电流Iu为正(+)极性时的U相的高边开关QuH和低边开关QuL一起断开的死区时间期间Td中,U相的驱动电压Vu成为低电平。
其结果是,如图3A所示,在U相的线圈电流Iu成为正(+)极性的期间中,在PWM信号Suu的一个周期,U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的第一期间Tv与对U相的高边开关QuH的接通/断开进行切换的PWM信号Suu成为高电平的第二期间Th一致。
另一方面,如图3B所示,在PWM信号Suu为低电平,PWM信号Sul为高电平时,U相的高边开关QuH断开,U相的低边开关QuL接通。此时,电流从U相的线圈Lu经由U相的低边开关QuL流入至接地电位GND侧,因此U相的线圈电流Iu成为负(-)极性。
在该状态下,即U相的线圈Lu中流过负(-)极性的线圈电流Iu的状态下,U相的高边开关QuH和低边开关QuL一起断开时,线圈Lu中要继续流过电流。因此,如图4B所示,负极性的线圈电流Iu从U相的线圈Lu经由高边开关QuH的寄生二极管流至直流电压Vdd侧。其结果是,线圈Lu的驱动电压Vu上升至直流电压Vdd附近。
因此,如图3B所示,在U相的线圈电流Iu为负(-)极性时的U相的高边开关QuH和低边开关QuL一起断开的死区时间期间Td中,U相的驱动电压Vu成为高电平。
其结果是,如图3B所示,U相的线圈电流Iu成为负(-)极性的期间中,在PWM信号Suu的一个周期,U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的第一期间Tv比对U相的高边开关QuH的接通/断开进行切换的PWM信号Suu成为高电平的第二期间Th长,第一期间Tv与第二期间Th不一致。
如以上说明的那样,在对马达进行PWM驱动时,在PWM信号Suu的一个周期,在规定相的线圈电流成为正极性的期间中,第一期间Tv与第二期间Th一致,在线圈电流成为负极性的期间中,第一期间Tv与第二期间Th不一致。
因此,如图3A和图3B所示,如果检测到从第一期间Tv与第二期间Th一致的状态转移至第一期间Tv与第二期间Th不一致的状态的定时和从第一期间Tv与第二期间Th不一致的状态转移至第一期间Tv与第二期间Th一致的状态的定时,则能推定规定相的线圈电流的过零点。
因此,电流过零点推定部14_2监视由相电压输入部13_2获取到的U相的线圈Lu的驱动电压Vu和U相的高边开关QuH的PWM信号Suu,按PWM信号Suu的每一个周期,将U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的第一期间Tv与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为高电平的第二期间Th进行比较,判定第一期间Tv和第二期间Th是否一致。
如上所述,驱动电压Vu向高电平或低电平的切换,以及PWM信号Suu向高电平或低电平的切换对应于U相的高边开关QuH的接通/断开的切换。因此,在以下的说明中,有时将驱动电压Vu成为高电平的第一期间Tv称为“启用期间Tv”,将PWM信号Suu成为高电平的第二期间Th称为“启用期间Th”。
启用期间(第一期间)Tv和启用期间(第二期间)Th是否一致的判定如以下那样进行即可。
例如,电流过零点推定部14_2计算U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的启用期间Tv与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为高电平的启用期间Th的差|Th-Tv|,判定该差|Th-Tv|是否为阈值Tth以上。
在差|Th-Tv|为阈值Tth以上的情况下,电流过零点推定部14_2判定为启用期间Tv和启用期间Th并非一致(不一致),判定为U相的线圈电流Iu是负极性。另一方面,在差|Th-Tv|小于阈值Tth的情况下,电流过零点推定部14_2判定为启用期间Tv和启用期间Th一致,判定为U相的线圈电流Iu为正极性。
在此,基于作为PWM信号的驱动控制信号Sd的死区时间期间Td来设定用于判定启用期间Tv和启用期间Th的一致/不一致的阈值Tth即可。例如,也可以设为Tth=Td。
电流过零点推定部14_2检测启用期间Tv与启用期间Th从一致的状态切换为不一致的状态的定时和启用期间Tv与启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时中的至少一方(以下,也称为“过零检测”),将检测到的定时推定为U相的线圈电流Iu的过零点Q。
即,电流过零点推定部14_2将U相的线圈Lu的驱动电压Vu的启用期间(第一期间Tv)和U相的高边开关QuH的PWM信号的启用期间(第二期间Th)从一致的状态切换为不一致的状态的定时判定为线圈电流Iu的极性从正切换为负的过零点Q。此外,电流过零点推定部14_2将启用期间Tv和启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时判定为线圈电流Iu的极性从负切换为正的过零点Q。
电流过零点推定部14_2按过零检测间隔执行过零检测,该过零检测间隔是与PWM信号的一个周期一致的间隔。即,电流过零点推定部14_2的过零检测的定时与PWM信号同步。因此,通过调整PWM信号的输出定时、周期,能调整过零检测的定时。在本实施方式中,设为通过调整电流过零点推定部14_2的过零检测的定时来抑制马达的规定相的线圈电流所推定出的过零点Q与实际的过零点之间的偏差。对于过零检测的定时调整将在后文记述。
例如,电流过零点推定部14_2在启用期间Tv与启用期间Th一致的状态(线圈电流Iu为正极性)下成为高电平,在启用期间Tv与启用期间Th不一致的状态(线圈电流Iu为负极性)下成为低电平的过零点检测信号Sct输出至调整指示信号生成部19_2。
由此,调整指示信号生成部19_2能通过检测过零点检测信号Sct的沿(上升沿或下降沿)来获知线圈电流Iu的过零点Q。例如,从产生过零点检测信号Sct从高电平切换为低电平的下降沿起,最初的过零检测定时成为线圈电流Iu从正极性切换为负极性的过零点Q,从产生过零点检测信号Sct从低电平切换为高电平的上升沿起,最初的过零检测定时成为线圈电流Iu从负极性切换为正极性的过零点Q。
需要说明的是,在本实施方式中,如上所述,举例示出了电流过零点推定部14_2将U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的启用期间(第一期间)Tv与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为高电平的启用期间(第二期间)Th进行比较,从而决定线圈电流Iu的过零点Q的情况,但本实施方式不限定于此。例如,也可以是,电流过零点推定部14_2按PWM信号Suu的每一个周期,将U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为低电平的断开期间与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为低电平的断开期间进行比较,判定两个断开期间是否相互一致,决定线圈电流Iu的过零点Q。
调整指示信号生成部19_2以使由目标点决定部12_2决定出的目标点P与由电流过零点推定部14_2推定出的过零点Q的相位差处于规定的范围内的方式,根据相位差来生成指示线圈电流的相位调整的相位调整指示信号和指示所述PWM信号的频率调整的频率调整指示信号中的至少一方。
例如,如图2所示,调整指示信号生成部19_2计算从由目标点决定部12_2决定出的目标点P(U相的线圈Lu的感应电压的过零点)的相位(时刻tp)减去由电流过零点推定部14_2推定出的线圈电流Iu的过零点Q的相位(时刻tq)而得到的相位差(=时刻tp的相位-时刻tq的相位)。
调整指示信号生成部19_2判定计算出的相位差是否在规定的范围内,根据判定结果来决定要不要进行线圈电流调整。在决定为要进行线圈电流调整的情况下,决定是否通过仅进行相位调整、仅进行频率调整或者进行相位调整和频率调整这两方之中的任一种方法来进行线圈电流调整。需要说明的是,相位调整也可以是“0(零)”(不进行实质性相位调整)。根据计算出的相位差的值来切换线圈电流调整的方法,由此,能适当地调整电流过零点推定部14_2的过零检测的定时并且使线圈电流的过零点Q与目标点P一致。
图11是对要不要进行线圈电流调整的判定进行说明的图。
在图11中,T1、T2、T3、T4、T1A、T2A表示对规定的范围进行定义的相位位置。T3和T2A是与由目标点决定部12_2决定出的目标点P一致的相位位置,从该相位位置起向超前侧偏移了PWM信号的0.5周期量的相位位置是T1A,比目标点P向超前侧偏移了PWM信号的1周期量的相位位置是T2,比目标点P向超前侧偏移了PWM信号的1.25周期量的位相位置是T1。同样,比目标点P向滞后侧偏移了PWM信号的0.5周期量的相位位置是T4。需要说明的是,将相位位置在T1与T4之间定义为第一范围E1,将相位位置在T2与T3(T2A)之间定义为第二范围E2,将相位位置在T1A与T2A之间定义为第三范围E3。即,可以定义三个范围,即,在第一范围E1的内侧存在第二范围E2,在第二范围E2的内侧存在第三范围E3。
图12中示出了,在从目标点P到提前了PWM信号的1周期量(相当于过零检测间隔)的位置之间存在实际的过零点的情况下,在与过零检测的定时相应的位置处检测到线圈电流的过零点Q。
如图12所示,在从目标点P到提前了PWM信号的1周期量的位置之间存在实际的线圈电流的过零点的情况下,相位差在超前方向上为PWM信号的1周期量以下,检测到的线圈电流的过零点Q偏离了与过零检测的定时相应的位置。因此,相位差在超前方向上为PWM信号的1周期量以下的情况下,作为线圈电流调整,不进行相位调整,而通过进行频率调整来调整过零检测间隔,实际的过零点所存在的位置靠近目标点P。在本实施方式中,在从目标点P到提前了PWM信号的0.5周期量的位置之间存在过零点Q的情况下,设为目标点P与线圈电流的过零点Q一致,不进行线圈电流调整。
此外,在比从目标点P提前了PWM信号的1周期量的位置或从目标点P延迟的位置靠外侧的位置存在过零点Q(相位差在超前方向上比PWM信号的1周期量大或滞后)的情况下,执行相位调整和频率调整这两方来作为线圈电流调整。不过,在比从目标点P提前了PWM信号的1.25周期量的位置或从目标点P延迟了PWM信号的0.5周期量的位置靠外侧存在过零点Q(相位差在超前方向上比PWM信号的1.25周期量大或在滞后方向上滞后PWM信号的0.5周期量)的情况下,仅进行相位调整来作为线圈电流调整。
具体而言,调整指示信号生成部19_2根据计算出的相位差相对于规定的范围(E1,E2,其中E1>E2)处于何种位置来决定调整方法。即,调整指示信号生成部19_2在判定为计算出的相位差在第二范围E2内(过零点Q所存在的位置在相位位置T2与T3之间)的情况下,决定仅进行频率调整。此外,调整指示信号生成部19_2在判定为计算出的相位差在第一范围E1外(过零点Q所存在的位置在相位位置T1的外或T4的外)的情况下,决定仅进行相位调整。此外,调整指示信号生成部19_2在判定为计算出的相位差不在第二范围E2内(过零点Q所存在的位置在相位位置T2与T3之间)并且在第一范围E1内(过零点Q所存在的位置在相位位置T1或T4的内侧)(T1与T2之间,T3与T4之间)的情况下,决定进行相位调整和频率调整中的至少一方。需要说明的是,调整指示信号生成部19_2在判定为计算出的相位差在第三范围E3(E2>E3)内(过零点Q所存在的位置在相位位置T1A与T2A(T3)之间)的情况下,既不进行相位调整也不进行频率调整。
调整指示信号生成部19_2在频率调整中,在使作为PWM信号的驱动控制信号Sd的频率在设定范围内按规定的最小单位增加(上升)之后,根据需要,将以使其在设定范围内按规定的最小单位减少(下降)的方式指示的频率调整指示信号Sf输出至驱动控制信号生成部16_2。
调整指示信号生成部19_2在使频率按规定的最小单位增减时,不是连续地增减,而是在每次经过规定的时间间隔时进行最小单位的频率的增减。通过不使频率急剧增减,转速不会急剧变化,马达电流不会变得不稳定。
具体而言,调整指示信号生成部19_2在相位差为正(+)的值的情况下,例如,相位差为阈值以上的情况下,判定为线圈电流Iu的相位比U相的线圈Lu的感应电压的相位提前,向驱动控制信号生成部16_2指示使线圈电流Iu的相位延迟的滞后调整的执行。例如,调整指示信号生成部19_2输出指示执行使线圈电流Iu滞后相位差的滞后调整的相位调整指示信号Sp。
在相位差为负(-)的值的情况下,例如,相位差为阈值以下的情况下,调整指示信号生成部19_2判定为线圈电流Iu的相位比U相的线圈Lu的感应电压的相位延迟,向驱动控制信号生成部16_2指示执行使线圈电流Iu的相位提前的超前调整。例如,调整指示信号生成部19_2将指示执行使线圈电流Iu提前相位差的滞后调整的相位调整指示信号Sp输出至驱动控制信号生成部16_2。
此外,调整指示信号生成部19_2例如在相位差比阈值大,且比阈值小的情况下,判定为线圈电流Iu的相位与U相的线圈Lu的感应电压的相位大致一致,将指示不执行超前调整和滞后调整的任一方的相位调整指示信号Sp输出至驱动控制信号生成部16_2。
驱动控制信号生成部16_2基于从调整指示信号生成部19_2输入的相位调整指示信号Sp和频率调整指示信号Sf中的至少一方,以使线圈电流Iu的过零点Q与过零的目标点P的差变小的方式生成驱动控制信号Sd。具体而言,PWM指令部17_2基于调整指示信号生成部19_2所生成的相位调整指示信号Sp和频率调整指示信号Sf中的至少一方来决定PWM信号的相位和频率的设定值,决定(生成)包括PWM周期和PWM信号的启用期间的值的操作量S13,并输出至PWM信号生成部18_2。
在此,PWM信号的相位的设定值是指定相对于用于输出作为驱动控制信号Sd的PWM信号的基准时刻的时间上的偏差幅度(偏移时间)的值。
例如,在从相位调整判定部19_2输出了指示执行超前相位差的超前调整的调整指示信号Sp的情况下,PWM指令部17_2计算指示输出比基准时刻早相当于相位差的时间的PWM信号的值设为PWM信号的相位的设定值。
此外,例如,在从相位调整判定部19_2输出了指示执行滞后相位差的滞后调整的调整指示信号Sp的情况下,PWM指令部17_2计算指示输出比基准时刻迟相当于相位差的时间的PWM信号的值设为PWM信号的相位的设定值。
此外,例如,在输出了来自调整指示信号生成部19_2的指示不执行超前调整和滞后调整中任一方的相位调整指示信号Sp的情况下,PWM指令部17_2将PWM信号的相位的设定值设为“0(零)”。
PWM信号生成部18_2在输出驱动控制信号Sd时,基于操作量S13中包括的PWM信号的相位的设定值来使输出驱动控制信号Sd的定时变化。例如,预先设定用于输出驱动控制信号Sd的基准时刻,PWM信号生成部18_2在从基准时刻起偏移了由PWM信号的相位的设定值指定出的时间的定时,输出驱动控制信号Sd。
此外,例如,在PWM信号的相位的设定值为“0(零)”的情况下,PWM信号生成部18_2以不使输出定时偏移的方式,在基准时刻输出基于操作量S13中包括的PWM周期和启用期间的信息而生成的驱动控制信号Sd。需要说明的是,不使输出定时偏移是指,如果在该时间点正在进行相位调整(超前、滞后调整),则维持该该相位调整。
接着,对基于本实施方式的马达驱动控制装置1_2的马达5_2的驱动控制的流程进行说明。
图13是表示基于实施方式的马达驱动控制装置1_2的马达驱动控制处理的流程的流程图。
例如,在对马达驱动控制装置1_2施加直流电压Vdd,马达驱动控制装置1_2起动时,首先,马达驱动控制装置1_2判定是否输入驱动指令信号Sc(步骤S11)。在判定为未输入驱动指令信号Sc的情况下(步骤S11:否),马达驱动控制装置11_2待机至输入驱动指令信号Sc为止。
在判定为输入了驱动指令信号Sc的情况下(步骤S11:是),马达驱动控制装置11_2开始马达5_2的驱动控制(步骤S12)。具体而言,驱动控制信号生成部16_2基于由驱动指令解析部11_2解析出的马达5_2的目标转速S11来决定PWM周期和启用期间,生成具有决定出的PWM周期和启用期间的六种PWM信号Suu等,并将其作为驱动控制信号Sd输入至驱动电路3_2。由此,驱动电路3_2切换马达5_2的线圈Lu、Lv、Lw的通电方向,使马达5_2旋转。
接着,马达驱动控制装置1_2决定U相的线圈电流Iu的过零的目标点P(步骤S13)。例如,如上所述,目标点决定部12_2将从位置检测信号Shu的上升沿起提前电角30度的定时决定为目标点P(参照图2)。
接着,马达驱动控制装置1_2推定U相的线圈电流Iu的过零点Q(步骤S14)。
图14是表示图13中的推定U相的线圈电流Iu的过零点Q的处理(步骤S14)的流程的流程图。
在推定线圈电流Iu的过零点Q的处理(步骤S14)中,首先,电流过零点推定部14_2判定对U相的高边开关QuH进行驱动的PWM信号Suu的占空比是否为0%(步骤S141)。
在PWM信号Suu的占空比为0%的情况下(步骤S141:是),电流过零点推定部14_2判定为U相的线圈电流Iu是负极性(步骤S144)。在判定为PWM信号Suu的占空比不为0%的情况下(步骤S141:否),电流过零点推定部14_2计算U相的线圈Lu的驱动电压Vu成为高电平的启用期间Tv与U相的高边开关QuH的PWM信号Suu成为高电平的启用期间Th的差|Th-Tv|,判定差|Th-Tv|是否为阈值Tth以上(步骤S142)。
在判定为启用期间Tv与启用期间Th的差|Th-Tv|为阈值Tth以上的情况下(步骤S142:是),电流过零点推定部14_2判定为启用期间Tv与启用期间Th并非一致(不一致),判定为U相的线圈电流Iu为负极性(步骤S144)。
另一方面,在判定为启用期间Tv与启用期间Th的差|Th-Tv|小于阈值Tth的情况下(步骤S142:否),电流过零点推定部14_2判定为启用期间Tv与启用期间Th一致,判定为U相的线圈电流Iu为正极性(步骤S143)。
在步骤S143或步骤S144之后,电流过零点推定部14_2判定马达5_2的线圈电流Iu的极性是否已切换(步骤S145)。例如,电流过零点推定部14_2判定在步骤S143或步骤S144中判定出的线圈电流Iu的极性与在此之前的步骤S143或步骤S144中判定出的线圈电流Iu的极性是否不同。
在判定为线圈电流Iu的极性未切换的情况下(步骤S145:否),即,在步骤S143或步骤S144中判定出的线圈电流Iu的极性与在此之前的步骤S143或步骤S144中判定出的线圈电流Iu的极性一致的情况下,电流过零点推定部14_2返回步骤S141,再次执行到步骤S141~S145为止的处理。
另一方面,在判定为线圈电流Iu的极性已切换的情况下(步骤S145:是),即,在步骤S143或步骤S144中判定出的线圈电流Iu的极性与在此之前的步骤S143或步骤S144中判定出的线圈电流Iu的极性不一致的情况下,电流过零点推定部14_2推定U相的线圈电流Iu的过零点Q(步骤S146)。例如,电流过零点推定部14_2将执行步骤S143或步骤S144的时刻与执行在其紧前的步骤S143或步骤S144的时刻之间的期间(过零点存在范围)Tz1(或Tz2)内的一点设为U相的线圈电流Iu的过零点Q(参照图3A或图3B)。由此,步骤S14的处理结束。
如图13所示,在步骤S14的结束后,马达驱动控制装置1_2进行马达5_2的通电定时的调整(步骤S15)。
图15是表示图13中的马达5_2的线圈电流调整处理(步骤S15)的流程的流程图。
在线圈电流调整处理(步骤S15)中,首先,调整指示信号生成部19_2计算在步骤S13中决定出的目标点P与在步骤S14中推定出的U相的线圈电流Iu的过零点Q的相位差(=时刻tp的相位-时刻tq的相位)(步骤S151)。
接着,调整指示信号生成部19_2判定步骤S151中计算出的相位差是否在第二范围E2内(U相的线圈电流Iu的过零点Q是否在相位位置T2与T3之间)(步骤S152)。调整指示信号生成部19_2在判定为计算出的相位差不在第二范围E2内的情况下(步骤S152:否),还判定计算出的相位差是否在第一范围E1外(U相的线圈电流Iu的过零点Q是否在相位位置T1的外侧,或T4的外侧)(步骤S153)。
调整指示信号生成部19_2在判定为计算出的相位差在第一范围E1外的情况下(步骤S153:是)决定为进行相位调整,允许相位调整(步骤S154)。调整指示信号生成部19_2还确认是否允许了相位调整(步骤S155),在判定为未允许相位调整的情况下(步骤S155:否),再次返回步骤S151。
另一方面,在判定为允许了相位调整的情况下(步骤S155:是),调整指示信号生成部19_2判定在步骤S151中计算出的相位差是否为阈值以上(步骤S156)。在判定为相位差为阈值以上的情况下(步骤S156:是),调整指示信号生成部19_2判定为线圈电流Iu的相位比U相的线圈Lu的感应电压的相位提前,生成对驱动控制信号生成部16_2指示执行使线圈电流Iu的相位延迟的滞后调整的相位调整指示信号Sp(步骤S157)。由此,如上所述,驱动控制信号生成部16_2在比基准时刻迟相当于相位差的时间的定时,输出驱动控制信号Sd。
另一方面,在步骤S156中,在判定为相位差小于阈值小于的情况下(步骤S156:否),调整指示信号生成部19_2判定相位差是否为阈值以下(步骤S158)。在相位差为阈值以下的情况下(步骤S158:是),调整指示信号生成部19_2判定为线圈电流Iu的相位比U相的线圈Lu的感应电压的相位延迟,生成对驱动控制信号生成部16_2指示执行使线圈电流Iu的相位提前的超前调整的相位调整指示信号Sp(步骤S159)。由此,如上所述,驱动控制信号生成部16_2在比基准时刻早相当于相位差的时间的定时,输出驱动控制信号Sd。
另一方面,在步骤S158中,在判定为相位差比阈值大的情况下(步骤S158:否),调整指示信号生成部19_2判定为线圈电流Iu的过零点Q处于目标点P的目标范围内,不生成对驱动控制信号生成部16_2指示进行线圈电流Iu的相位调整的相位调整指示信号Sp(步骤S161)。由此,如上所述,驱动控制信号生成部16_2以不使输出定时偏移的方式,在基准时刻输出驱动控制信号Sd。
由此,步骤S15的处理结束。
图16是表示图15中的频率调整1的处理(步骤S160)的图。
调整指示信号生成部19_2以规定的时间间隔对计数器进行增计数(步骤S171),判定计数器是否成为一定值以上(步骤S172)。调整指示信号生成部19_2在判定为计数器成为一定值以上的情况下(步骤S172:是),许可相位调整(步骤S173),并使计数器清零(步骤S174)。
另一方面,调整指示信号生成部19_2在判定为计数器未成为一定值以上的情况下(步骤S172:否),结束频率调整1的处理(步骤S160)。然而,由于未进行相位调整许可,因此再次执行从作为频率调整1的处理的最初的步骤的步骤S171起的处理。
调整指示信号生成部19_2在步骤S174中将计数器清零之后,判定相位差是否在第三范围E3外(步骤S175)。就频率调整1的处理而言,由于已经在步骤S152中判定了相位差不在第二范围E2内,因此也可以省略该处理。调整指示信号生成部19_2在判定为相位差不在第三范围E3外的情况下(步骤S175:否),进入图15的步骤S155。
调整指示信号生成部19_2在判定为相位差在第三范围E3外的情况下(步骤S175:是),当前设定的控制是否为频率上升控制(步骤S176)。频率控制以不使马达的旋转不稳定的方式在设定出的频率的范围内进行。在频率控制中,有进行使频率上升(增加)最小单位的处理的频率上升控制和进行使频率下降(减少)最小单位的处理的频率下降控制。在初始状态下,设定为频率上升控制。
调整指示信号生成部19_2在判定为执行频率上升控制的情况下(步骤S176:是),生成用于使PWM信号的频率上升(增加)最小单位的频率调整指示信号Sf(步骤S177)。调整指示信号生成部19_2判定频率是否达到了设定范围的最大值(步骤S178),在判定为未达到最大值的情况下(步骤S178:否),进入图15的步骤S155。
调整指示信号生成部19_2在判定为频率达到了设定范围的最大值的情况下(步骤S178:是),从频率上升控制切换至频率下降控制(步骤S179),进入图15的步骤S155。
调整指示信号生成部19_2在判定为不是频率上升控制的情况下(步骤S176:否),生成用于使PWM信号的频率下降(减少)最小单位的频率调整指示信号Sf(步骤S180)。调整指示信号生成部19_2在判定频率是否达到了设定范围的最小值(步骤S181),在判定为未达到最小值的情况下(步骤S181:否),进入图15的步骤S155。调整指示信号生成部19_2在判定为频率达到了设定范围的最小值的情况下(步骤S181:是),从频率下降控制切换至频率上升控制(步骤S182),进入图15的步骤S155。
在图15中,调整指示信号生成部19_2在判定为计算出的相位差在第二范围E2的情况下(步骤S152:是),禁止相位调整(步骤S162),决定为进行频率调整,执行图17所示的频率调整2的处理(步骤S163)。
图17是表示图15中的频率调整2的处理(步骤S163)的图。
图17的频率调整2是在相位差在第二范围E2内的情况下,通过调整指示信号生成部19_2来执行的频率调整的处理。在图17所示的频率调整2的处理中,除了不存在图16的频率调整1的处理中的步骤S173的处理(许可相位调整的处理)以外,执行大致同样的处理。
调整指示信号生成部19_2以规定的时间间隔对计数器进行增计数(步骤S191),判定计数器是否成为一定值以上(步骤S192)。调整指示信号生成部19_2在判定为计数器成为一定值以上的情况下(步骤S192:是),使计数器清零(步骤S194)。
另一方面,调整指示信号生成部19_2在判定为计数器未成为一定值以上的情况下(步骤S192:否),结束频率调整2的处理。然而,由于未进行相位调整许可,因此再次执行从作为频率调整2的处理的最初的步骤的步骤S191起的处理。
调整指示信号生成部19_2在判定为执行频率上升控制的情况下(步骤S196:是),生成用于使PWM信号的频率上升(增加)最小单位的频率调整指示信号Sf(步骤S197)。调整指示信号生成部19_2判定频率是否达到了设定范围的最大值(步骤S198),在判定为未达到最大值的情况下(步骤S198:否),进入图15的步骤S155。
调整指示信号生成部19_2在判定为频率达到了设定范围的最大值的情况下(步骤S198:是),从频率上升控制切换至频率下降控制(步骤S199),进入图15的步骤S155。
调整指示信号生成部19_2在判定为不是频率上升控制的情况下(步骤S196:否),生成用于使PWM信号的频率下降(减少)最小单位的频率调整指示信号Sf(步骤S1100)。调整指示信号生成部19_2在判定频率是否达到了设定范围的最小值(步骤S1101),在判定为未达到最小值的情况下(步骤S1101:否),进入图15的步骤S155。调整指示信号生成部19_2在判定为频率达到了设定范围的最小值的情况下(步骤S1101:是),从频率下降控制切换至频率上升控制(步骤S1102),进入图17的步骤S155。
调整指示信号生成部19_2在判定为相位差不在第三范围E3外的情况下(步骤S195:否),进入图15的步骤S155。在判定为相位差不在第三范围E3外的情况下,由于相位差处于不需要调整的第三范围内,因此能结束频率调整。
如图13所示,在步骤S15的结束后,马达驱动控制装置1_2返回步骤S12,反复执行步骤S12~S15的处理。由此,驱动效率不会降低,马达5_2的旋转继续。
图18是表示在通过实施方式的马达驱动控制装置1_2来进行马达5_2的线圈电流的频率调整和相位调整时的各信号的电压和线圈电流的变化的定时图。
图18中示出了在通过马达驱动控制装置1_2来执行马达5_2的U相的线圈电流Iu的相位调整时的马达单元100_2的各电压和电流的状态。
在图18中,从上段朝向下段依次示出了位置检测信号(霍尔信号)Shu、U相的高边开关QuH的PWM信号Suu、U相的驱动电压Vu、过零点检测信号Sct以及U相的线圈电流Iu各自的波形。此外,在图18中,横轴表示时间,纵轴表示电压或电流。
如图18所示,可以理解,在时刻t1,检测到U相的线圈电流Iu从负切换为正的过零点Q,以使该过零点Q与相位从位置检测信号(霍尔信号)Shu的上升沿起提前电角30度的位置处的目标范围(U相的线圈电流Iu的过零的目标点P)一致的方式,对线圈电流Iu的相位进行调整。由此,马达5_2的感应电压和线圈电流Iu的相位大致一致,因此能提高马达5_2的驱动效率。
以上,本实施方式的马达驱动控制装置1_2基于与马达5_2的规定相的线圈的感应电压同步的位置检测信号Shu来决定规定相的线圈电流的过零的目标点P(时刻tp的点),并且在PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定规定相的线圈电流的过零点Q(时刻tq的点)。马达驱动控制装置1_2以使推定出的规定相的线圈电流的过零点Q与过零的目标点P的相位差(=时刻tp的相位-时刻tq的相位)处于规定范围内的方式,根据相位差来生成指示线圈电流的相位调整的相位调整指示信号(Sp)和指示PWM信号的频率调整的频率调整指示信号(Sf)中的至少一方,基于生成的相位调整指示信号(Sp)和频率调整指示信号(Sf)中的至少一方来生成用于对马达5_2进行驱动的驱动控制信号Sd(PWM信号)。
如上所述,将规定相的线圈的驱动电压的启用期间(第一期间)Tv与使对规定相的线圈进行驱动的高边开关接通/断开的信号的启用期间(第二期间)Th进行比较,推定规定相的线圈电流的过零点Q(tq)。此外,通过将位置检测器6_2(霍尔元件)配置于与马达5_2的规定相的线圈对应的位置,能获得与规定相的线圈的感应电压同步的位置检测信号Shu。并且,如果知晓位置检测信号Shu与感应电压之间的相位差,则能基于位置检测信号Shu的上升沿或下降沿来决定感应电压的过零点,即,马达5_2的规定相的线圈电流的过零的目标点P。
而且,如上所述,在马达5_2的规定相(例如,U相)的线圈电流为正(+)极性的期间中启用期间Tv与启用期间Th一致,在线圈电流为负(-)极性的期间中启用期间Tv与启用期间Th不一致,因此,能通过将启用期间Tv与启用期间Th进行比较来检测线圈电流从正极性切换为负极性的过零点或线圈电流从负极性切换为正极性的过零点。
具体而言,马达驱动控制装置1_2判定启用期间Tv与启用期间Th是否一致,并且检测启用期间Tv与启用期间Th从一致的状态切换为不一致的状态的定时和启用期间Tv与启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时中的至少一方,将检测到的定时推定为规定相的线圈电流的过零点。
据此,即使不对马达5_2的线圈电流进行直接监控,也能容易地推定线圈电流的过零点。
如上所述,根据本实施方式的马达驱动控制装置1_2,能在不使马达5_2的转速不稳定的情况下提高相位调整的精度,提高马达的驱动效率。
此外,就马达驱动控制装置1_2而言,在控制电路中,在对规定相的线圈电流的过零点进行推定之前的定时,实现PWM信号与位置检测信号的同步。
据此,PWM信号相对于根据按每个调整周期的位置检测信号而决定的线圈电流的过零的目标点P的位置稳定,调整变得容易。
此外,就马达驱动控制装置1_2而言,在调整指示信号生成部19_2中,在相位差在第一范围外的情况下,在相位差成为第一范围内之前,仅生成相位调整指示信号,在相位差成为第一范围内时,生成频率调整指示信号和相位调整指示信号中的至少一方。
据此,在相位差大时仅进行相位调整,由此能高效地减小相位差。
此外,就马达驱动控制装置1_2而言,在调整指示信号生成部19_2中,在相位差在处于第一范围的内侧的第二范围内的情况下,禁止相位调整指示信号的生成,仅生成频率调整指示信号。
据此,在相位差小到某种程度时,禁止相位调整,仅进行频率调整,由此能稳定地进行相位差的微调整。
此外,就马达驱动控制装置1_2而言,在调整指示信号生成部19_2中,根据频率调整指示信号来指示按频率的最小单位调整PWM信号的频率,隔开规定时间间隔地生成频率调整指示信号。
据此,即使在从改变频率到旋转稳定为止需要时间的情况下,旋转不会不稳定,且相位不会大幅偏差,能在使旋转稳定的同时调整频率。
此外,就马达驱动控制装置1_2而言,在调整指示信号生成部19_2中,根据频率调整指示信号来指示使PWM信号的频率增加至达到规定的频率范围内的最大频率为止,或者指示使PWM信号的频率减少至达到规定的频率范围内的最小频率为止。
据此,通过将规定的频率范围设定为可认为相位调整的控制稳定的适当的范围,能快速进行相位调整,并且逐渐增减进行调整,由此占空比的变化缓和,能抑制电流、转速的急剧的变化。
此外,就马达驱动控制装置1_2而言,在调整指示信号生成部19_2中,在相位差成为处于第二范围的内侧的第三范围内时,结束频率调整指示信号的生成。
据此,能调整至期望的相位差。
此外,就马达驱动控制装置1_2而言,驱动控制信号生成部具有:PWM指令部,生成驱动控制信号的操作量;以及PWM信号生成部,基于操作量来生成驱动控制信号,PWM指令部具有:转速设定部,基于转速的指令值和当前的转速来决定转速的设定值;相位设定部,基于相位调整指示信号来决定相位的设定值;频率设定部,基于频率调整指示信号来决定频率的设定值;以及操作量决定部,基于决定出的转速的设定值、相位的设定值以及频率的设定值来决定操作量。
据此,能生成满足转速指令、相位指令、频率指令中的任一方的驱动控制信号。
《第二实施方式的扩展》
以上,基于第二实施方式对本发明人们实现的发明进行了具体地说明,但是,本发明并不限定于此,当然能够在不脱离其主旨的范围内,进行各种变更。
例如,在上述第二实施方式中,举例示出了针对马达5_2的3相(U相、V相以及W相)中的U相的线圈,配置位置检测器6_2,并且检测U相的驱动电压Vu和线圈电流Iu的过零点的情况,但本实施方式不限定于此,也可以针对V相的线圈Lv配置位置检测器6_2,检测V相的驱动电压Vv和线圈电流Iv的过零点从而进行线圈电流Iv的相位调整,还可以针对W相的线圈Lw配置位置检测器6_2,检测W相的驱动电压Vw和线圈电流Iw的过零点从而进行线圈电流Iw的相位调整。此外,也可以是,针对U相、V相、W相中的两个相或者所有相配置位置检测器6_2,检测任意相的驱动电压和线圈电流的过零点,进行检测出的相的线圈电流的相位调整。
此外,在上述第二实施方式中,举例示出了电流过零点推定部14_2检测线圈Lu的驱动电压Vu的启用期间(第一期间Tv)与U相的高边开关的PWM信号的启用期间(第二期间Th)从一致的状态切换为不一致的状态的定时(线圈电流Iu从正切换为负的过零点Q)和启用期间Tv启用期间Th从不一致的状态切换为一致的状态的定时(线圈电流Iu从负切换为正的过零点Q)这两方的情况,但也可以检测任一方的过零点Q。例如,电流过零点推定部14_2也可以仅检测线圈电流Iu从负切换为正的过零点Q。
在上述第二实施方式中,马达5_2的种类不限定于无刷DC马达。此外,马达5_2不限定于3相,例如也可以是单相的无刷DC马达。
在上述第二实施方式中,举例示出了使用霍尔元件来作为位置检测器6_2的情况,但本实施方式不限定于此。例如也可以是,设置霍尔IC、编码器、旋转变压器等来作为位置检测器6_2,将它们的检测信号作为位置检测信号Shu输入至马达驱动控制装置1_2。
此外,上述的流程图是一个例子,本实施方式不限定于此,例如,也可以在各步骤间插入其他处理,还可以将处理并行化。
附图标记说明
1_1、1_2:马达驱动控制装置;
2_1、2_2:控制电路;
3_1、3_2:驱动电路;
4_1、4_2:相电压检测电路;
5_1、5_2:马达;
6_1、6_2:位置检测器;
11_1、11_2:驱动指令解析部;
12_1、12_2:目标点决定部;
13_1、13_2:相电压输入部;
14_1、14_2:电流过零点推定部;
15_1:相位调整判定部;
16_1、16_2:驱动控制信号生成部;
17_1、17_2:PWM指令部;
18_1、18_2:PWM信号生成部;
19_2:调整指示信号生成部;
100_1、100_2:马达单元;
200:位置检测信号Shu的波形;
201:U相的线圈Lu的驱动电压Vu的波形;
202:U相的线圈Lu的感应电压的波形;
203:U相的线圈Lu的线圈电流Iu的波形;
Lu、Lv、Lw…线圈;
Iu:U相的线圈电流;
S1:目标转速;
S2:判定结果;
S3:操作量;
Sc:驱动指令信号;
Sct:过零点检测信号;
Shu:位置检测信号;
Sp:相位调整指示信号;
Sf:频率调整指示信号;
Sd:驱动控制信号;
Suu、Sul、Svu、Svl、Swu、Swl:PWM信号;
Tv:线圈Lu的驱动电压Vu的启用期间(第一期间);
Th:PWM信号Suu的启用期间(第二期间);
Td:死区时间期间;
Tz1、Tz2:过零点存在范围;
T1、T1A、T2、T2A、T3、T4:相位位置;
E1:第一范围(相位差的);
E2:第二范围(相位差的);
E3:第三范围(相位差的);
QuH、QvH、QwH:高边开关;
QuL、QvL、QwL:低边开关;
Tth:阈值;
Vu:线圈Lu的驱动电压;
Vv:线圈Lv的驱动电压;
Vw:线圈Lw的驱动电压;
Vdd:直流电压;
P:线圈电流Iu的过零的目标点;
Q:线圈电流Iu的过零点。
Claims (18)
1.一种马达驱动控制装置,所述马达驱动控制装置具备:
控制电路,生成作为对具有至少1相的线圈的马达进行驱动的PWM信号的驱动控制信号;和
驱动电路,包括与所述马达的各相的线圈对应地设置的相互串联连接的高边开关和低边开关,根据所述驱动控制信号来使所述高边开关和所述低边开关交替地接通/断开,切换对应的相的线圈的通电方向,
所述控制电路具有:
目标点决定部,基于与所述马达的规定相的线圈的感应电压同步并且与所述马达的转子的旋转位置对应的位置检测信号来决定所述规定相的线圈电流的过零的目标点;
电流过零点推定部,在所述PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测所述规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定所述规定相的线圈电流的过零点;
调整指示信号生成部,以使由所述目标点决定部决定出的所述目标点与由所述电流过零点推定部推定出的所述过零点的相位差成为规定的范围内的方式,根据该相位差来生成指示所述线圈电流的相位调整的相位调整指示信号和指示所述PWM信号的频率调整的频率调整指示信号中的至少一方;和
驱动控制信号生成部,基于由所述调整指示信号生成部生成的所述相位调整指示信号和所述频率调整指示信号中的至少一方来生成所述驱动控制信号。
2.根据权利要求1所述的马达驱动控制装置,其中,
所述电流过零点推定部按所述PWM信号的每一个周期,将所述规定相的线圈的驱动电压与使与所述规定相对应的所述高边开关接通/断开的信号的启用期间和断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来推定所述规定相的线圈电流的过零点,
所述调整指示信号生成部由相位调整判定部构成,所述相位调整判定部基于由所述目标点决定部决定出的所述目标点与由所述电流过零点推定部推定出的所述过零点的相位差来判定要不要进行所述线圈电流的相位调整。
3.根据权利要求2所述的马达驱动控制装置,其中,
所述电流过零点推定部判定所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间是否一致,并且检测所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间从一致的状态切换为不一致的状态的定时、和所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间从不一致的状态切换为一致的状态的定时中的至少一方,将检测到的定时推定为所述规定相的线圈电流的过零点。
4.根据权利要求3所述的马达驱动控制装置,其中,
所述电流过零点推定部在所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间的差小于阈值的情况下,判定为所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间一致,在所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间的差为所述阈值以上的情况下,判定为所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间不一致。
5.根据权利要求4所述的马达驱动控制装置,其中,
所述驱动控制信号生成部在所述高边开关和所述低边开关的接通/断开状态进行切换时,以形成所述高边开关和所述低边开关同时断开的死区时间期间的方式生成所述驱动控制信号,
所述阈值是基于所述死区时间期间的值。
6.根据权利要求3所述的马达驱动控制装置,其中,
所述电流过零点推定部将所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间从一致的状态切换为不一致的状态的定时判定为所述线圈电流的极性从正切换为负的过零点,将所述驱动电压的启用期间与使所述高边开关接通/断开的信号的启用期间从不一致的状态切换为一致的状态的定时判定为所述线圈电流的极性从负切换为正的过零点。
7.根据权利要求2所述的马达驱动控制装置,其中,
所述相位调整判定部计算所述目标点与所述线圈电流的过零点的相位差,对所述驱动控制信号生成部进行指示,以使所述驱动控制信号的输出定时偏移与所述相位差相应的时间。
8.根据权利要求1所述的马达驱动控制装置,其中,
所述电流过零点推定部将所述规定相的线圈的驱动电压与使与所述规定相对应的所述高边开关接通/断开的信号的启用期间和断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来检测所述规定相的线圈电流的电流方向的变化。
9.根据权利要求1所述的马达驱动控制装置,其中,
所述控制电路在对所述规定相的线圈电流的过零点进行推定之前的定时,实现所述PWM信号与所述位置检测信号的同步。
10.根据权利要求1所述的马达驱动控制装置,其中,
所述调整指示信号生成部在所述相位差在第一范围外的情况下,在所述相位差成为所述第一范围内之前,仅生成所述相位调整指示信号,当所述相位差成为所述第一范围内时,生成所述频率调整指示信号和所述相位调整指示信号中的至少一方。
11.根据权利要求10所述的马达驱动控制装置,其中,
所述调整指示信号生成部在所述相位差在处于所述第一范围的内侧的第二范围内的情况下,禁止所述相位调整指示信号的生成,仅生成所述频率调整指示信号。
12.根据权利要求10所述的马达驱动控制装置,其中,
所述调整指示信号生成部根据所述频率调整指示信号来指示按频率的最小单位调整所述PWM信号的频率,隔开规定时间间隔地生成所述频率调整指示信号。
13.根据权利要求12所述的马达驱动控制装置,其中,
所述调整指示信号生成部根据所述频率调整指示信号来指示使所述PWM信号的频率增加至达到规定的频率范围内的最大频率为止,或者指示使所述PWM信号的频率减少至达到所述规定的频率范围内的最小频率为止。
14.根据权利要求11所述的马达驱动控制装置,其中,
所述调整指示信号生成部在所述相位差成为处于所述第二范围的内侧的第三范围内时,结束所述频率调整指示信号的生成。
15.根据权利要求1所述的马达驱动控制装置,其中,
驱动控制信号生成部具有:PWM指令部,生成所述驱动控制信号的操作量;和PWM信号生成部,基于所述操作量来生成所述驱动控制信号,
所述PWM指令部具有:转速设定部,基于转速的指令值和当前的转速来决定转速的设定值;相位设定部,基于所述相位调整指示信号来决定相位的设定值;频率设定部,基于所述频率调整指示信号来决定频率的设定值;和操作量决定部,基于决定出的所述转速的设定值、所述相位的设定值以及所述频率的设定值来决定所述操作量。
16.一种马达单元,所述马达单元具备:
权利要求1至15中任一项所述的马达驱动控制装置;和
所述马达。
17.一种基于马达驱动控制装置的马达控制方法,所述马达驱动控制装置具备:控制电路,生成作为对具有至少1相的线圈的马达进行驱动的PWM信号的驱动控制信号;和
驱动电路,包括与所述马达的各相的线圈对应地设置的相互串联连接的高边开关和低边开关,根据所述驱动控制信号来使所述高边开关和所述低边开关交替地接通/断开,切换对应的相的线圈的通电方向,
所述马达控制方法包括:
第一步骤,所述控制电路基于与所述马达的规定相的线圈的感应电压同步并且与所述马达的转子的旋转位置对应的位置检测信号来决定所述规定相的线圈电流的过零的目标点;
第二步骤,所述控制电路在所述PWM信号的每一个周期的规定的定时,通过检测所述规定相的线圈电流的电流方向的变化来推定所述规定相的线圈电流的过零点;
第三步骤,所述控制电路以使在所述第一步骤中决定出的所述目标点与在所述第二步骤中推定出的所述过零点的相位差成为规定的范围内的方式,根据该相位差来生成指示所述线圈电流的相位调整的相位调整指示信号和指示所述PWM信号的频率调整的频率调整指示信号中的至少一方;和
第四步骤,所述控制电路基于所述第三步骤中的判定结果来生成所述驱动控制信号。
18.根据权利要求17所述的马达驱动控制方法,其中,
所述第二步骤中包括:将所述规定相的线圈的驱动电压与使与所述规定相对应的所述高边开关接通/断开的信号的启用期间和断开期间中的至少一方进行比较,基于其比较结果来推定所述规定相的线圈电流的过零点,
所述第三步骤中包括:基于在所述第一步骤中决定出的所述目标点与在所述第二步骤中推定出的所述过零点的相位差来判定要不要进行所述线圈电流的相位调整。
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