專利名稱：電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及使用它的電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如信息設(shè)備領(lǐng)域所使用的脈寬調(diào)制(pulse-widthmodulation)(以下，稱為PWM)驅(qū)動(dòng)方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)電機(jī)低功耗的無刷電機(jī)(以下，稱為電機(jī))的PWM驅(qū)動(dòng)裝置已知記載于日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平5-38184號(hào)公報(bào)。圖12示出現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。在圖12中，位置檢測(cè)元件1500例如采用霍爾元件。這些位置檢測(cè)元件1500檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵(未圖示)的位置。位置檢測(cè)元件1500所檢測(cè)出的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)位置檢測(cè)電路1400被輸入到通電狀態(tài)指令電路1300。該通電狀態(tài)指令電路1300輸出用于驅(qū)動(dòng)線圈1-3的換相的定時(shí)信號(hào)UHo、VHo、WHo、UL、VL及WL。
另一方面，相位比較器1204比較與電機(jī)速度成正比的頻率信號(hào)Fsp的相位、和基準(zhǔn)頻率信號(hào)Fref的相位。該相位比較器1204將兩個(gè)信號(hào)的相位誤差信號(hào)PD輸出到相位誤差放大器1202。相位誤差放大器1202放大輸入的信號(hào)PD，向PWM比較器1201的正相輸入端子輸出信號(hào)Vth。向PWM比較器1201的反相輸入端子輸入振蕩器1203的輸出信號(hào)Vosc。PWM比較器1201比較信號(hào)Vth和信號(hào)Vosc，輸出信號(hào)Vd。“與”門1101輸入該信號(hào)Vd、和上述信號(hào)UHo，將信號(hào)UH輸出到晶體管1009的基極。“與”門1102輸入該信號(hào)Vd、和上述信號(hào)VHo，將信號(hào)VH輸出到晶體管1007的基極。“與”門1103輸入該信號(hào)Vd、和上述信號(hào)WHo，將信號(hào)WH輸出到晶體管1005的基極。
上述信號(hào)UL被輸入到晶體管1021的基極。上述信號(hào)VL被輸入到晶體管1020的基極。上述信號(hào)WL被輸入到晶體管1019的基極。
晶體管1009上達(dá)林頓連接的晶體管1008的集電極、和晶體管1021的集電極相連，進(jìn)而在其連接點(diǎn)上連接有電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈1的第1端子。晶體管1007上達(dá)林頓連接的晶體管1006的集電極和晶體管1020的集電極相連，進(jìn)而在其連接點(diǎn)上連接有電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈2的第1端子。晶體管1005上達(dá)林頓連接的晶體管1004的集電極和晶體管1019的集電極相連，進(jìn)而在其連接點(diǎn)上連接有電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈3的第1端子。在晶體管1008的發(fā)射極和集電極間連接有二極管1003。在晶體管1006的發(fā)射極和集電極間連接有二極管1002。在晶體管1004的發(fā)射極和集電極間連接有二極管1001。在晶體管1021的集電極和發(fā)射極間連接有二極管1018。在晶體管1020的集電極和發(fā)射極間連接有二極管1017。在晶體管1019的集電極和發(fā)射極間連接有二極管1016。線圈1、線圈2及線圈3各自的第2端子被連接在一起。
這樣，晶體管1009、晶體管1008、二極管1003、晶體管1007、晶體管1006、二極管1002、晶體管1005、晶體管1004、二極管1001構(gòu)成上臂。晶體管1021、二極管1018、晶體管1020、二極管1017、晶體管1019、二極管1016構(gòu)成下臂。而在上臂和下臂之間，連接有線圈1、線圈2及線圈3。
按照轉(zhuǎn)子磁鐵的位置，隨著上述信號(hào)UHo、VHo、WHo、UL、VL及WL各自的High(高)/Low(低)狀態(tài)切換，向線圈1、線圈2及線圈3的通電狀態(tài)依次切換，電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
圖13是圖12所示的現(xiàn)有例的工作說明圖，示出得到PWM比較器1201的輸出信號(hào)Vd的工作。相位比較器1204例如由觸發(fā)器構(gòu)成。如圖12所示，相位比較器1204通過利用信號(hào)Fref及信號(hào)Fsp各自的上升沿使相位比較器1204(觸發(fā)器)進(jìn)行置位/復(fù)位工作來得到輸出信號(hào)PD。相位誤差放大器1202積分放大到與信號(hào)PD的High/Low的占空比對(duì)應(yīng)的電壓電平，輸出信號(hào)Vth。PWM比較器1201比較PWM驅(qū)動(dòng)的載頻信號(hào)-Vosc和信號(hào)Vth，輸出具有與信號(hào)Vth的電壓電平對(duì)應(yīng)的High/Low的占空比的信號(hào)Vd。
如圖13所示，在信號(hào)Fref和信號(hào)Fsp之間的相位差大時(shí)，信號(hào)PD的脈寬也大(High區(qū)間長(zhǎng))，信號(hào)Vth的電壓電平高。其結(jié)果是，信號(hào)Vd的High的區(qū)間增加，PWM驅(qū)動(dòng)的接通期間增加，電機(jī)被加速。相反，在信號(hào)Fref和信號(hào)Fsp之間的相位差小時(shí)，信號(hào)PD的脈寬也小(High區(qū)間短)，信號(hào)Vth的電壓電平低。其結(jié)果是，信號(hào)Vd的Low的區(qū)間增加，PWM驅(qū)動(dòng)的切斷期間增加，電機(jī)被減速。通過對(duì)PWM比較器1201的輸出信號(hào)Vd、和通電狀態(tài)指令電路1300的輸出信號(hào)UHo、VHo及WHo分別進(jìn)行邏輯合成，來得到給驅(qū)動(dòng)線圈的第1通電切換信號(hào)UH、VH及WH。即，上臂的晶體管組根據(jù)具有與相位誤差放大器1202的輸出電平成正比的占空比的接通(High電平)/切斷(Low電平)信號(hào)來進(jìn)行斬波工作。這樣，在圖12所示的現(xiàn)有例中，通過使上臂的晶體管組進(jìn)行斬波工作，能夠以低功耗來進(jìn)行電機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制。
然而，在上述現(xiàn)有例中，在上臂的各晶體管進(jìn)行PWM工作時(shí)，在PWM切斷期間，各線圈中積蓄的能量被與上臂的各晶體管成對(duì)的下臂的各晶體管上并聯(lián)連接的續(xù)流二極管作為再生電流而消耗。其結(jié)果是，具有續(xù)流二極管上的功率損耗大這一問題。這里，將只對(duì)上臂或下臂的晶體管組中的某一方晶體管組進(jìn)行PWM斬波驅(qū)動(dòng)的方式稱為單側(cè)PWM驅(qū)動(dòng)方式。
作為解決上述問題的方法，提出了日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平5-211780號(hào)公報(bào)所公開的同步整流PWM驅(qū)動(dòng)方式。該方式在PWM驅(qū)動(dòng)期間中，即某個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管截止時(shí)，使與該驅(qū)動(dòng)晶體管成對(duì)的驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通。由此，通過使驅(qū)動(dòng)線圈中積蓄的能量經(jīng)導(dǎo)通電阻比續(xù)流二極管小的驅(qū)動(dòng)晶體管進(jìn)行再生，降低了功率損耗。
一般，信息設(shè)備領(lǐng)域所使用的電機(jī)通過在起動(dòng)時(shí)流過大電流來在短時(shí)間內(nèi)完成起動(dòng)，能夠多么快地進(jìn)入設(shè)備就緒狀態(tài)是性能上的大的要素。為此，在起動(dòng)時(shí)，數(shù)倍于平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的起動(dòng)電流被提供給電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈。
然而，在上述現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，如果為了滿足電機(jī)所要求的旋轉(zhuǎn)精度而將PWM頻率設(shè)定得很高，則本來不那么要求旋轉(zhuǎn)精度的電機(jī)起動(dòng)時(shí)的PWM頻率也同樣提高。其結(jié)果是具有下述等問題驅(qū)動(dòng)晶體管在導(dǎo)通/截止時(shí)發(fā)生的功率損耗(開關(guān)損耗)增大，隨之而來的元件發(fā)熱造成可靠性降低及消耗電流增加。
此外，在同步整流PWM驅(qū)動(dòng)中，在上臂的某個(gè)晶體管、和與其成對(duì)的下臂的晶體管同時(shí)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在兩個(gè)晶體管中發(fā)生不期望的貫通電流。為了防止該貫通電流的發(fā)生，在同步整流PWM工作中，成對(duì)的上臂及下臂的兩個(gè)晶體管需要設(shè)定雙方都變?yōu)榻刂沟钠陂g(死區(qū))。一般，該死區(qū)不是由PWM頻率，而是由晶體管的開關(guān)特性來決定。因此，如果為了提高電機(jī)的旋轉(zhuǎn)精度而將PWM頻率設(shè)定得很高，而且使死區(qū)具有余量而設(shè)定得很長(zhǎng)，則死區(qū)相對(duì)于PWM占空比的比例增大，損害功率損耗降低的效果。相反，在重視功率損耗降低、設(shè)定沒有余量的死區(qū)的情況下，具有下述等問題晶體管的特性差異會(huì)使死區(qū)不足，發(fā)生貫通電流。此外，為了克服與死區(qū)有關(guān)的問題，需要開關(guān)特性良好的昂貴的開關(guān)元件或用于實(shí)現(xiàn)精度高的死區(qū)的復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)，必須接受成本提高這一事實(shí)。
此外，在同步整流PWM驅(qū)動(dòng)中，具有下述課題PWM占空比隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速變動(dòng)、負(fù)載變動(dòng)、或扭矩減少指令而減少等，使驅(qū)動(dòng)線圈中流過的再生電流逆流向電源(以下，稱為負(fù)電流)。再者，在該負(fù)電流流動(dòng)時(shí)，電源側(cè)的阻抗使電源電壓上升，有可能給電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、或搭載它們的裝置造成故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決上述課題，其目的在于提供一種高性能及高可靠性的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(motor driving apparatus)，能夠降低電機(jī)加速中的功率損耗，在平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)用足夠高的PWM頻率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)高旋轉(zhuǎn)精度。再者，其目的在于提供一種高性能及高可靠性的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，能夠防止電機(jī)的減速發(fā)生時(shí)的負(fù)電流。
本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(motor driving apparatus)具有以下結(jié)構(gòu)。
包含(a)第1驅(qū)動(dòng)器(first driver)，被連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈(motor drivingcoils)上，并且由第1電源線路上連接的多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件構(gòu)成；(b)第2驅(qū)動(dòng)器(second driver)，被連接在那些驅(qū)動(dòng)線圈上，并且由第2電源線路上連接的多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件構(gòu)成；(c)位置檢測(cè)器(position detectors)，用于檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵和驅(qū)動(dòng)線圈之間的位置關(guān)系；(d)通電切換器，用于根據(jù)那些位置檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)，向驅(qū)動(dòng)線圈輸出通電切換信號(hào)；(e)扭矩指令器，用于輸出控制電機(jī)產(chǎn)生的扭矩的扭矩指令信號(hào)；(f)脈寬調(diào)制器，用于輸出具有脈寬與扭矩指令信號(hào)對(duì)應(yīng)的占空比的頻率信號(hào)；(g)PWM控制器，用于按照通電切換器的輸出信號(hào)和脈寬調(diào)制器的輸出信號(hào)來控制第1驅(qū)動(dòng)器及第2驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)通/截止；(h)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，檢測(cè)加速模式、減速模式、平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)模式內(nèi)的至少某一個(gè)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；以及(i)PWM頻率切換器，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器的輸出信號(hào)來切換脈寬調(diào)制器的載頻；該載頻將起動(dòng)中的頻率設(shè)定得低于電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)。
這樣，本驅(qū)動(dòng)裝置包括在電機(jī)加速中和平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)中切換脈寬調(diào)制器的載頻的PWM頻率切換器。而該脈寬調(diào)制器的載頻將加速中的頻率設(shè)定得低于電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)的頻率。由此，降低電機(jī)加速時(shí)的PWM斬波(開關(guān))伴隨的功率損耗，同時(shí)在電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)用足夠高的PWM頻率來實(shí)現(xiàn)高旋轉(zhuǎn)精度的電機(jī)馬區(qū)動(dòng)。
除了上述結(jié)構(gòu)之外，上述PWM控制器也可以采用下述結(jié)構(gòu)，包括同步整流PWM模式，使上述第1驅(qū)動(dòng)器及上述第2驅(qū)動(dòng)器兩方進(jìn)行PWM工作；以及單側(cè)PWM模式，只使某一方進(jìn)行PWM工作；在電機(jī)起動(dòng)時(shí)用上述同步整流PWM模式來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
這樣，在包含電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電機(jī)加速中用同步整流PWM模式來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在減速及平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)切換到用單側(cè)PWM模式來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由此，除了在電機(jī)加速時(shí)用低的PWM頻率來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)元件的斬波之外，還能夠通過同步整流PWM驅(qū)動(dòng)來進(jìn)一步降低功率損耗。另一方面，在平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠用足夠高的PWM頻率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)高旋轉(zhuǎn)精度。
再者，在由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速變動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)等而使驅(qū)動(dòng)線圈中流過制動(dòng)電流時(shí)，通過不進(jìn)行同步整流PWM驅(qū)動(dòng)來防止負(fù)電流，由此，能夠消除由于負(fù)電流流過而發(fā)生的各種故障。


圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的PWM控制器的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3A-圖3C是圖1所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作說明圖。
圖4A-圖4C是圖1所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)時(shí)序圖。
圖5A及圖5B是圖1所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈電流波形說明圖。
圖6是本發(fā)明第2實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖7是圖6所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的PWM控制器的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖8A-圖8C是圖6所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作說明圖。
圖9A-圖9C是圖6所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)時(shí)序圖。
圖10A及圖10B是圖6所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈的電流路徑的工作說明圖。
圖11是本發(fā)明第3實(shí)施例的電機(jī)及用于驅(qū)動(dòng)該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。
圖12是現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖13是圖12所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。
(第1實(shí)施例)圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的電路結(jié)構(gòu)圖，圖2是該驅(qū)動(dòng)裝置中的PWM控制器的電路結(jié)構(gòu)圖，圖3A-圖3C是該驅(qū)動(dòng)裝置的工作說明圖，圖4A-圖4C是該驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)時(shí)序圖，圖5A及圖5B是該驅(qū)動(dòng)裝置所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈電流波形說明圖。
在圖1中，作為本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置所驅(qū)動(dòng)的無刷電機(jī)(以下，稱為電機(jī))，以具有驅(qū)動(dòng)線圈1、驅(qū)動(dòng)線圈2及驅(qū)動(dòng)線圈3的三相電機(jī)為例來進(jìn)行說明。線圈1-3分別被纏繞在與電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵(未圖示)對(duì)置而配設(shè)的定子鐵心上。驅(qū)動(dòng)元件-驅(qū)動(dòng)晶體管4、5及6的各漏極被連接在與電源端子VM相連的第1電源線路160上。晶體管4的源極被連接在線圈1的第1端子上。晶體管5的源極被連接在線圈2的第1端子上。晶體管6的源極被連接在線圈3的第1端子上。線圈1、線圈2及線圈3各自的第2端子被連接在一起。在晶體管4的源極-漏極間連接有續(xù)流二極管10。在晶體管5的源極-漏極間連接有續(xù)流二極管11。在晶體管6的源極-漏極間連接有續(xù)流二極管12。晶體管4-6及二極管10-12構(gòu)成第1驅(qū)動(dòng)器(first driver)、即上臂。
另一方面，驅(qū)動(dòng)晶體管7、8及9的各源極經(jīng)電阻16被連接在與接地端子相連的第2電源線路170上。晶體管7的漏極被連接在線圈1的第1端子上。晶體管8的漏極被連接在線圈2的第1端子上。晶體管9的漏極被連接在線圈3的第1端子上。在晶體管7的源極-漏極間連接有續(xù)流二極管13。在晶體管8的源極-漏極間連接有續(xù)流二極管14。在晶體管9的源極-漏極間連接有續(xù)流二極管15。晶體管7-9及二極管13-15構(gòu)成第2驅(qū)動(dòng)器(second driver)、即下臂。其中，晶體管7、8及9的各源極經(jīng)電阻16被連接在第2電源線路170上，但是也可以不經(jīng)電阻16而直接連接在第2電源線路170上。電阻16用于檢測(cè)流過它的電流，作為本發(fā)明的構(gòu)件不是必須的。
這里，晶體管4-6構(gòu)成第1驅(qū)動(dòng)器200的一部分，所以稱為第1驅(qū)動(dòng)晶體管組。同樣，晶體管7-9構(gòu)成第2驅(qū)動(dòng)器210的一部分，所以稱為第2驅(qū)動(dòng)晶體管組。
位置檢測(cè)器20例如根據(jù)霍爾元件的輸出信號(hào)、或電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈上感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)(back electromotive force)等，來檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁鐵相對(duì)于驅(qū)動(dòng)線圈的位置。在圖1所示的三相電機(jī)的情況下，位置檢測(cè)器20一般采用3個(gè)霍爾元件。通電切換器30輸入來自位置檢測(cè)器20的三相的位置檢測(cè)信號(hào)，將三相全波驅(qū)動(dòng)的換相信號(hào)Aa、Ba、Ca、Ab、Bb及Cb輸出到PWM控制器40。
相位比較電路50輸入與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比的頻率信號(hào)Fsp、和作為速度基準(zhǔn)的基準(zhǔn)頻率信號(hào)Fref，比較兩者的相位，將兩者的相位差作為輸出信號(hào)PD而輸出到誤差放大電路51。誤差放大電路51放大信號(hào)PD，變換為扭矩指令信號(hào)T，將其輸出到脈寬調(diào)制器70。這里，相位比較電路50和誤差放大電路51構(gòu)成本發(fā)明的扭矩指令器180。相位同步檢測(cè)電路80同樣輸入頻率信號(hào)Fsp和基準(zhǔn)頻率信號(hào)Fref，將信號(hào)ST輸出到PWM頻率切換器60。相位同步檢測(cè)電路80構(gòu)成本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300。PWM頻率切換器60輸入信號(hào)ST，將信號(hào)FCH輸出到脈寬調(diào)制器70。脈寬調(diào)制器70在PWM頻率切換器60所決定的PWM頻率上，將脈寬與扭矩指令信號(hào)T對(duì)應(yīng)的信號(hào)PWM1輸出到PWM控制器40。
PWM控制器40的6個(gè)輸出信號(hào)P3u、P2u、P1u、P1d、P2d及P3d被分別輸入到構(gòu)成第1驅(qū)動(dòng)器及第2驅(qū)動(dòng)器的6個(gè)晶體管4-9的各柵極。
作為PWM控制器40的具體結(jié)構(gòu)，例如考慮圖2所示的電路。在圖2中，通電切換器30的輸出信號(hào)Aa、Ba及Ca分別作為PWM控制器40的輸出信號(hào)P1u、P2u及P3u而被原封不動(dòng)地輸出。通電切換器30的輸出信號(hào)Ab、Bb及Cb被輸入到“與”門41、42及43各自的一個(gè)端子。脈寬調(diào)制器70的輸出信號(hào)PWM1被輸入到連接在一起的“與”門41、42及43的另一個(gè)端子。“與”門41、42及43的輸出構(gòu)成PWM控制器40的輸出，分別作為信號(hào)P1d、P2d及P3d被輸出。
下面說明如上所述構(gòu)成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作。圖3A-圖3C是圖1所示的本第1實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作說明圖，示出從電機(jī)起動(dòng)到平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速的推移、和驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300的輸出信號(hào)ST之間的關(guān)系。
圖3A示出從電機(jī)起動(dòng)到平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速的推移。從電機(jī)起動(dòng)到平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，存在大致3個(gè)期間起動(dòng)期間、速度或相位控制的引入期間及目標(biāo)以一定轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)期間。圖3B同樣示出從電機(jī)起動(dòng)到平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的、扭矩指令器180的扭矩指令信號(hào)T的推移。該信號(hào)T在起動(dòng)期間為最大加速電平以便使電機(jī)產(chǎn)生最大扭矩，在平穩(wěn)期間大致穩(wěn)定在一定的電壓電平。在途中的引入期間，按照電機(jī)轉(zhuǎn)速的過沖及下沖，該信號(hào)T也變?yōu)槎啻沃貜?fù)加速模式“e”及減速模式“d”的不穩(wěn)定狀態(tài)。圖3C示出相位同步檢測(cè)電路80、即驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300的輸出信號(hào)ST的定時(shí)。在與電機(jī)的速度成正比的頻率信號(hào)Fsp和基準(zhǔn)頻率信號(hào)Fref之間的相位同步完成時(shí)，即進(jìn)入電機(jī)的平穩(wěn)期間時(shí)，信號(hào)ST變?yōu)長(zhǎng)ow。該信號(hào)ST在平穩(wěn)期間為L(zhǎng)ow，在平穩(wěn)期間以外為High。
圖4A-圖4C是本第1實(shí)施例的工作說明圖，示出各部信號(hào)的定時(shí)。圖4A示出PWM頻率切換器60的輸出信號(hào)FCH根據(jù)相位同步檢測(cè)電路80的輸出信號(hào)ST來切換的工作。在該圖中，PWM頻率切換器60按照信號(hào)ST來切換PWM驅(qū)動(dòng)的載波信號(hào)-輸出信號(hào)FCH的頻率。即，PWM頻率切換器60在信號(hào)ST為High的情況下選擇低的頻率，在信號(hào)ST為L(zhǎng)ow的情況下選擇高的頻率，作為輸出信號(hào)FCH來輸出。
接著，說明信號(hào)ST為High、即從電機(jī)驅(qū)動(dòng)到平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的引入之前的工作。圖4B示出信號(hào)ST為High電平時(shí)各部的信號(hào)的定時(shí)。在該圖中，信號(hào)Aa至Cb是通電切換器30的輸出信號(hào)，是驅(qū)動(dòng)線圈1-3的通電狀態(tài)的切換、即換向的切換的定時(shí)。在此期間，PWM頻率切換器60的輸出信號(hào)FCH選擇低的頻率。脈寬調(diào)制器70根據(jù)與信號(hào)FCH對(duì)應(yīng)的低的載頻，將脈寬(占空比)與扭矩指令信號(hào)T對(duì)應(yīng)的信號(hào)PWM1輸出到PWM控制器40。經(jīng)圖2所示的電路結(jié)構(gòu)的PWM控制器40，向構(gòu)成第1驅(qū)動(dòng)器200的第1驅(qū)動(dòng)晶體管組各自的柵極輸入與通電切換器30的輸出信號(hào)Aa、Ba及Ca同樣的信號(hào)P1u、P2u及P3u。
作為構(gòu)成第2驅(qū)動(dòng)器210的第2驅(qū)動(dòng)晶體管組中的晶體管7的柵極信號(hào)P1d，由圖2所示的“與”門41輸出信號(hào)Ab和信號(hào)PWM1的邏輯“與”。同樣，作為晶體管8的柵極信號(hào)P2d，輸出信號(hào)Bb和信號(hào)PWM1的邏輯“與”。同樣，作為晶體管9的柵極信號(hào)P3d，輸出信號(hào)Cb和信號(hào)PWM1的邏輯“與”。根據(jù)這樣得到的信號(hào)P1u-P3d對(duì)晶體管4-9進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制。
接著，說明信號(hào)ST為L(zhǎng)ow、即電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)中的工作。圖4C示出信號(hào)ST為L(zhǎng)ow電平時(shí)各部的信號(hào)的定時(shí)。在該圖中，在信號(hào)ST為L(zhǎng)ow時(shí)，PWM頻率切換器60的輸出信號(hào)FCH選擇高的頻率。脈寬調(diào)制器70根據(jù)與信號(hào)FCH對(duì)應(yīng)的高的載頻，將脈寬(占空比)與扭矩指令信號(hào)T對(duì)應(yīng)的信號(hào)PWM1輸出到PWM控制器40。PWM控制器40的輸出信號(hào)P1u～P3d可用圖2所示的電路結(jié)構(gòu)與上述信號(hào)ST為High時(shí)同樣來得到，但是用高的頻率對(duì)晶體管4-9進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制。
圖5A及圖5B示出本第1實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)線圈1-3的電流波形。圖5A是信號(hào)ST為High時(shí)的電流波形，圖5B示出信號(hào)ST為L(zhǎng)ow時(shí)的電流波形。從兩個(gè)圖可知，驅(qū)動(dòng)線圈的電流波紋的情況是PWM載頻高的情況下的電流波紋B小于PWM載頻低的情況下的電流波紋A。而在PWM載頻高的情況下，電機(jī)的扭矩變動(dòng)分量小，控制性的分辨率也相應(yīng)地高，所以能夠進(jìn)行更高精度的旋轉(zhuǎn)控制。
從上述可知，本第1實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置需要使大的電流流過驅(qū)動(dòng)晶體管，在這些晶體管的發(fā)熱大的電機(jī)起動(dòng)時(shí)，用低的PWM載頻來進(jìn)行低損耗的驅(qū)動(dòng)。另一方面，在需要高精度的旋轉(zhuǎn)控制的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠用高的PWM載頻以低電流波紋來實(shí)現(xiàn)高控制分辨率的驅(qū)動(dòng)。
其中，在上述本第1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300采用了相位同步檢測(cè)電路80，但是驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器也可以采用其他各種結(jié)構(gòu)。例如，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間大概一定的情況下，可以應(yīng)用下述結(jié)構(gòu)用定時(shí)器電路等在電機(jī)的起動(dòng)指令信號(hào)之后的一定時(shí)間將信號(hào)ST變?yōu)镠igh。再者，也可以應(yīng)用下述結(jié)構(gòu)用頻率比較電路，在與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的頻率信號(hào)Fsp和基準(zhǔn)頻率信號(hào)Fref一致時(shí)，使信號(hào)ST變化。此外，作為驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300，只要能夠判別電機(jī)的平穩(wěn)期間，則不必特別限定其結(jié)構(gòu)，就能夠得到本發(fā)明的效果。
其中，第1驅(qū)動(dòng)器及第2驅(qū)動(dòng)器中包含的多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件也可以應(yīng)用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、絕緣柵型雙極型晶體管(IGBT)、雙極型晶體管等。
(第2實(shí)施例)圖6是本發(fā)明第2實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的電路結(jié)構(gòu)圖，圖7是該驅(qū)動(dòng)裝置中的PWM控制器的電路結(jié)構(gòu)圖，圖8A-圖8C是該驅(qū)動(dòng)裝置的工作說明圖，圖9A-圖9C是該驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)時(shí)序圖，圖10A及圖10B是該驅(qū)動(dòng)裝置所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈的電流路徑的工作說明圖。
在本第2實(shí)施例中，對(duì)與上述第1實(shí)施例功能等價(jià)者附以同一標(biāo)號(hào)，省略其說明。在圖6中，本第2實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與上述第1實(shí)施例的不同點(diǎn)如下所述。
在比較器53的一個(gè)輸入端子上，連接有扭矩指令器180的誤差放大電路51的輸出。在該比較器53的另一個(gè)輸入端子上，連接有一個(gè)端子接地的基準(zhǔn)電壓54的另一個(gè)端子。即，基準(zhǔn)電壓Vref被輸入到比較器53的另一個(gè)輸入端子。比較器53的輸出信號(hào)ST被分別輸入到PWM頻率切換器60及PWM控制器40。比較器53及基準(zhǔn)電壓54構(gòu)成本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300。PWM控制器40具有單側(cè)PWM模式和同步整流PWM模式。作為PWM控制器40的具體電路結(jié)構(gòu)，例如可以應(yīng)用圖7所示的結(jié)構(gòu)。
圖7記載了輸入到圖6所示的驅(qū)動(dòng)線圈1上連接的驅(qū)動(dòng)晶體管4及7的各柵極中的信號(hào)P1u及P1d。其他驅(qū)動(dòng)線圈2及3上連接的各驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極信號(hào)也可以由同樣的電路來形成，所以省略圖示。
在圖7中，信號(hào)Aa及Ab是通電切換器30的輸出信號(hào)。信號(hào)Aa被輸入到“或”門45。信號(hào)Ab被輸入到“與”門43及“與”門46。信號(hào)ST是比較器53的輸出信號(hào)，被輸入到“與”門44。信號(hào)PWM1是脈寬調(diào)制器70的輸出信號(hào)，被輸入到“與”門46，并且經(jīng)“非”門41被輸入到貫通防止電路42。貫通防止電路42的輸出被輸入到“與”門43?！芭c”門43的輸出被輸入到“與”門44?！芭c”門44的輸出被輸入到“或”門45?！盎颉遍T45及“與”門46的輸出分別構(gòu)成PWM控制器40的輸出P1u及P1d。PWM控制器40的輸出P2u、P2d、P3u及P3d也可以用同樣的電路結(jié)構(gòu)來得到。
以下說明如上所述構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)裝置的工作。圖8A及圖8B是本第2實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300的工作說明圖，示出從電機(jī)起動(dòng)到平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速的推移和驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300的輸出信號(hào)ST之間的關(guān)系。
圖8A及圖8B與第1實(shí)施例的圖3A及圖3B相同，省略說明。圖8C示出驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300的輸出信號(hào)ST的定時(shí)，通過將基準(zhǔn)電壓Vref設(shè)定得比扭矩指令的最大加速電平低規(guī)定的電平，能只在電機(jī)的起動(dòng)期間得到變?yōu)镠igh的信號(hào)。
圖9A-圖9C是本第2實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的工作說明圖，示出各部的信號(hào)的定時(shí)。圖9A示出PWM頻率切換器60的輸出信號(hào)FCH根據(jù)信號(hào)ST來切換的工作。在該圖中，信號(hào)ST只在電機(jī)起動(dòng)期間為High，在加速模式和減速模式混雜的引入期間及平穩(wěn)期間為L(zhǎng)ow。PWM頻率切換器60按照信號(hào)ST來切換PWM驅(qū)動(dòng)的載波信號(hào)-輸出信號(hào)FCH的頻率。PWM頻率切換器60在信號(hào)ST為High的情況下選擇低的頻率，在信號(hào)ST為L(zhǎng)ow的情況下選擇高的頻率。PWM頻率切換器60將信號(hào)FCH輸出到脈寬調(diào)制器70。
接著，說明信號(hào)ST為High、即電機(jī)起動(dòng)時(shí)的工作。圖9B示出信號(hào)ST為High時(shí)各部的信號(hào)的定時(shí)。脈寬調(diào)制器70用與PWM頻率切換器60的輸出信號(hào)FCH的頻率對(duì)應(yīng)的載頻，將脈寬與扭矩指令信號(hào)T對(duì)應(yīng)的信號(hào)PWM1輸出到PWM控制器40。PWM控制器40將信號(hào)PWM1、通電切換器30的輸出信號(hào)Ab之間的邏輯“與”信號(hào)P1d輸出到驅(qū)動(dòng)晶體管7的柵極。
此外，信號(hào)PWM1由圖7所示的“非”門41反轉(zhuǎn)，經(jīng)貫通防止電路42作為信號(hào)PWM1a被輸入到“與”門43。向該“與”門43輸入信號(hào)Ab?！芭c”門43的輸出由“與”門44與信號(hào)ST進(jìn)行邏輯“與”。信號(hào)ST為High，所以“與”門43的輸出原封不動(dòng)地通過“與”門44，被輸入到“或”門45。此外，向該“或”門45輸入來自通電切換器30的信號(hào)Aa?！盎颉遍T45作為PWM控制器40的輸出將信號(hào)P1u輸出到驅(qū)動(dòng)晶體管4的柵極。這樣，能夠得到圖9B所示的信號(hào)P1u及信號(hào)P1d。同樣，也能得到P2u、P2d、P3u及P3d。根據(jù)這樣得到的6個(gè)信號(hào)P1u-P3d對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管4-9進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制。這里，貫通防止電路42具有下述功能在構(gòu)成上臂的第1驅(qū)動(dòng)器的第1驅(qū)動(dòng)晶體管組、構(gòu)成下臂的第2驅(qū)動(dòng)器的第2驅(qū)動(dòng)晶體管組中，調(diào)整脈寬，使得上下成對(duì)的晶體管對(duì)、即晶體管4和7的對(duì)、晶體管5和8的對(duì)、晶體管6和9的對(duì)分別不同時(shí)導(dǎo)通。
圖10A是信號(hào)ST為High時(shí)的工作說明圖，示出圖9B所示的期間(X)中驅(qū)動(dòng)線圈1及3中流過的電流路徑。期間(X)是電流按從電源VM到線圈1、線圈3的順序流動(dòng)的換相的定時(shí)。在該期間中，晶體管4始終為導(dǎo)通狀態(tài)，另一方面，成對(duì)的晶體管6和晶體管9通過同步整流PWM驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行導(dǎo)通/截止工作。
這里，同步整流PWM驅(qū)動(dòng)是指下述方式在圖10A中，在PWM切斷期間中，即，在某個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管(晶體管9)為PWM切斷期間時(shí)，使與該驅(qū)動(dòng)晶體管成對(duì)的驅(qū)動(dòng)晶體管(晶體管6)導(dǎo)通。由此，通過使驅(qū)動(dòng)線圈(線圈1及3)中積蓄的能量經(jīng)導(dǎo)通電阻比續(xù)流二極管12小的驅(qū)動(dòng)晶體管(晶體管6)進(jìn)行再生，來降低功率損耗。
在圖10A中，晶體管4始終為導(dǎo)通狀態(tài)，對(duì)晶體管9進(jìn)行導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)切換的PWM驅(qū)動(dòng)。
首先，在晶體管9導(dǎo)通時(shí)，與其成對(duì)的晶體管6截止，在線圈1及3中流過圖10A中Ion1所示的電流。接著，在晶體管9截止的情況下，晶體管6導(dǎo)通，線圈1及3的能量使圖10A中Ioff1所示的再生電流經(jīng)晶體管6流過。
這樣，在晶體管9截止時(shí)，通過不經(jīng)壓降大的續(xù)流二極管12使電流再生，而通過旁路到壓降比較小的晶體管6，能夠?qū)崿F(xiàn)功率損耗的降低。此時(shí)的PWM頻率由PWM頻率切換器60選擇低的頻率。因此，也容易通過同步整流PWM驅(qū)動(dòng)來對(duì)付貫通電流。此外，由于開關(guān)頻率降低，所以單位時(shí)間的開關(guān)(導(dǎo)通/截止)次數(shù)相應(yīng)地減少，從而晶體管導(dǎo)通/截止時(shí)發(fā)生的開關(guān)損耗也相應(yīng)地減輕。
接著，說明信號(hào)ST為L(zhǎng)ow即電機(jī)為引入期間及平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)中的工作。圖9C示出信號(hào)ST為L(zhǎng)ow時(shí)各部的信號(hào)的定時(shí)。在信號(hào)ST為L(zhǎng)ow的情況下，圖7的“與”門44的輸出始終為L(zhǎng)ow。其結(jié)果是，信號(hào)Aa原封不動(dòng)地通過“或”門45，從“或”門45作為信號(hào)P1u來輸出。
圖10B是信號(hào)ST為L(zhǎng)ow時(shí)的工作說明圖，示出圖9C的期間(Y)中線圈1及3中流過的電流路徑。圖9C的期間(Y)是電流按從電源VM到線圈1、線圈3的順序流過的換相的定時(shí)?；竟ぷ髋c信號(hào)ST為High時(shí)同樣，但是是隨著晶體管9的導(dǎo)通/截止、晶體管6的導(dǎo)通/截止工作被抑制的狀態(tài)(晶體管6在期間(Y)中始終截止)的單側(cè)PWM驅(qū)動(dòng)模式。因此，在晶體管9為PWM工作的切斷時(shí)，經(jīng)二極管12向圖10B流過Ioff2所示的再生電流。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠按照信號(hào)ST來切換PWM的斬波頻率(載頻)及驅(qū)動(dòng)模式。即，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，通過用低的PWM頻率來進(jìn)行同步整流PWM驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通/截止時(shí)發(fā)生的開關(guān)損耗也少、極低損耗的驅(qū)動(dòng)。另一方面，在電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過用足夠高的PWM頻率來進(jìn)行單側(cè)PWM驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的驅(qū)動(dòng)。此外，對(duì)于同步整流PWM模式和單側(cè)PWM模式的切換，通過只在電機(jī)起動(dòng)期間的最大加速時(shí)變?yōu)橥秸鱌WM模式，能夠防止同步整流PWM驅(qū)動(dòng)中的課題一速度控制的引入時(shí)或平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)載變動(dòng)時(shí)等隨著扭矩指令的減速而發(fā)生的流向電源的負(fù)電流。
其中，在本第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，也如上述第1實(shí)施例所述，作為驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器300，用比較器53按照扭矩指令信號(hào)T的電平來檢測(cè)電機(jī)的起動(dòng)期間，但是作為驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器，也可以采用其他各種結(jié)構(gòu)。例如，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間大概一定的情況下，可以應(yīng)用下述結(jié)構(gòu)用定時(shí)器電路等在電機(jī)的起動(dòng)指令信號(hào)之后的一定時(shí)間將信號(hào)ST變?yōu)镠igh。再者，也可以應(yīng)用下述結(jié)構(gòu)用頻率比較電路，在與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的頻率信號(hào)Fsp和基準(zhǔn)頻率信號(hào)Fref第一次一致時(shí)，使信號(hào)ST變化。此外，作為驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器，只要能夠判別電機(jī)的起動(dòng)期間，則不必特別限定其方法，就能夠得到本發(fā)明的效果。
此外，在第1實(shí)施例及第2實(shí)施例中，PWM頻率切換器60包括多個(gè)振蕩源，可以切換該多個(gè)頻率信號(hào)，也可以切換對(duì)單一振蕩信號(hào)進(jìn)行分頻所得的頻率信號(hào)。特別是，在對(duì)單一振蕩信號(hào)進(jìn)行分頻來形成多個(gè)頻率信號(hào)的情況下，能夠簡(jiǎn)化振蕩電路，能夠更廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)。
(第3實(shí)施例)圖11是本發(fā)明第3實(shí)施例的電機(jī)及用于驅(qū)動(dòng)該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。在圖11中，在電機(jī)150的驅(qū)動(dòng)線圈1-3上連接有驅(qū)動(dòng)裝置100。驅(qū)動(dòng)裝置100被連接在電源端子VM上連接的第1電源線路160、和接地端子上連接的第2電源線路170之間。
這里，驅(qū)動(dòng)裝置100應(yīng)用上述說明過的本發(fā)明第1實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置或第2實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置。由此，本發(fā)明第3實(shí)施例的電機(jī)能夠得到上述第1實(shí)施例或第2實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)。
從上述第1實(shí)施例-第3實(shí)施例可知，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及使用其的電機(jī)，能夠降低電機(jī)加速時(shí)的PWM斬波(開關(guān))造成的功率損耗，而且在電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)中用足夠高的PWM頻率來實(shí)現(xiàn)高旋轉(zhuǎn)精度的驅(qū)動(dòng)。
此外，PWM控制器具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)模式，包含同步整流PWM模式，使第1驅(qū)動(dòng)器及第2驅(qū)動(dòng)器兩方進(jìn)行PWM工作；以及單側(cè)PWM模式，只使一方進(jìn)行PWM工作。只在電機(jī)加速中變?yōu)橥秸鱌WM模式，在平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)中切換到單側(cè)PWM模式。由此，在電機(jī)加速時(shí)用低的PWM頻率來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)元件的斬波(開關(guān))和同步整流PWM驅(qū)動(dòng)，能夠進(jìn)一步降低功率損耗。另一方面，在平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠用足夠高的PWM頻率進(jìn)行單側(cè)PWM驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)高旋轉(zhuǎn)精度。此外，在由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速變動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)等而使驅(qū)動(dòng)線圈中流過制動(dòng)電流時(shí)，通過不進(jìn)行同步整流PWM驅(qū)動(dòng)來防止負(fù)電流，由此，能夠預(yù)防由于負(fù)電流流過而發(fā)生的各種故障。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包含(a)第1驅(qū)動(dòng)器，連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈上，由第1電源線路上連接的多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件構(gòu)成；(b)第2驅(qū)動(dòng)器，連接在上述驅(qū)動(dòng)線圈上，由第2電源線路上連接的多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件構(gòu)成；(c)位置檢測(cè)器，用于檢測(cè)上述電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵和上述驅(qū)動(dòng)線圈之間的位置關(guān)系；(d)通電切換器，用于根據(jù)上述位置檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)，向上述驅(qū)動(dòng)線圈輸出通電切換信號(hào)；(e)扭矩指令器，用于輸出控制上述電機(jī)產(chǎn)生的扭矩的扭矩指令信號(hào)；(f)脈寬調(diào)制器，用于輸出具有脈寬與上述扭矩指令信號(hào)對(duì)應(yīng)的占空比的頻率信號(hào)；(g)PWM控制器，用于按照上述通電切換器的輸出信號(hào)和上述脈寬調(diào)制器的輸出信號(hào)來控制上述第1驅(qū)動(dòng)器及上述第2驅(qū)動(dòng)器中包含的上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件的導(dǎo)通/截止；(h)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器，在上述電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，檢測(cè)加速模式、減速模式、平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)模式內(nèi)的至少某一個(gè)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；以及(i)PWM頻率切換器，用于根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器的輸出信號(hào)來切換上述脈寬調(diào)制器的載頻；上述載頻將起動(dòng)中的頻率設(shè)定得低于上述電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中，上述PWM控制器具有同步整流PWM模式，使上述第1驅(qū)動(dòng)器及上述第2驅(qū)動(dòng)器兩方進(jìn)行PWM工作；以及單側(cè)PWM模式，只使其中一方進(jìn)行PWM工作；在電機(jī)起動(dòng)時(shí)用上述同步整流PWM模式來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中，上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)上述扭矩指令信號(hào)的最大加速狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中，上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)上述扭矩指令信號(hào)的最大加速狀態(tài)。
5.一種由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，其中，上述驅(qū)動(dòng)裝置包含(a)第1驅(qū)動(dòng)器，連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈上，由第1電源線路上連接的多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件構(gòu)成；(b)第2驅(qū)動(dòng)器，連接在上述驅(qū)動(dòng)線圈上，由第2電源線路上連接的多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件構(gòu)成；(c)位置檢測(cè)器，用于檢測(cè)上述電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵和上述驅(qū)動(dòng)線圈之間的位置關(guān)系；(d)通電切換器，用于根據(jù)上述位置檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)，向上述驅(qū)動(dòng)線圈輸出通電切換信號(hào)；(e)扭矩指令器，用于輸出控制上述電機(jī)產(chǎn)生的扭矩的扭矩指令信號(hào)；(f)脈寬調(diào)制器，用于輸出具有脈寬與上述扭矩指令信號(hào)對(duì)應(yīng)的占空比的頻率信號(hào)；(g)PWM控制器，用于按照上述通電切換器的輸出信號(hào)和上述脈寬調(diào)制器的輸出信號(hào)來控制上述第1驅(qū)動(dòng)器及上述第2驅(qū)動(dòng)器中包含的上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件的導(dǎo)通/截止；(h)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器，在上述電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，檢測(cè)加速模式、減速模式、平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)模式內(nèi)的至少某一個(gè)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)；以及(i)PWM頻率切換器，用于根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器的輸出信號(hào)來切換上述脈寬調(diào)制器的載頻；上述載頻將起動(dòng)中的頻率設(shè)定得低于上述電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)頻率。
6.如權(quán)利要求5所述的電機(jī)，其中，上述PWM控制器具有同步整流PWM模式，使上述第1驅(qū)動(dòng)器及上述第2驅(qū)動(dòng)器兩方進(jìn)行PWM工作；以及單側(cè)PWM模式，只使其中一方進(jìn)行PWM工作；在電機(jī)起動(dòng)時(shí)用上述同步整流PWM模式來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求5所述的電機(jī)，其中，上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)上述扭矩指令信號(hào)的最大加速狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其中，上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)上述扭矩指令信號(hào)的最大加速狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及使用它的方法。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具有脈寬調(diào)制器和用于切換該脈寬調(diào)制器的載頻的PWM頻率切換器。該P(yáng)WM頻率切換器切換電機(jī)起動(dòng)時(shí)的載頻、和起動(dòng)后進(jìn)入平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)的載頻。起動(dòng)時(shí)的載頻設(shè)定得比平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)的載頻低。由此，本驅(qū)動(dòng)裝置在電機(jī)起動(dòng)時(shí)降低構(gòu)成第1及第2驅(qū)動(dòng)器的各驅(qū)動(dòng)元件的開關(guān)產(chǎn)生的功率損耗。此外，本驅(qū)動(dòng)裝置在電機(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行伴隨有足夠高的載頻的PWM驅(qū)動(dòng)。由此，使用本驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)在平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高旋轉(zhuǎn)精度。
文檔編號(hào)H02P6/18GK1467910SQ0313824
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者清間利明, 橫內(nèi)朋治, 治 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社