JP2017229119A - 過電流保護回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】過電流保護回路3は、シャント抵抗7の端子間電圧を増幅するためのアンプ41と、アンプ41から所定のオフセット電圧が上乗せされた出力を得るためのオフセット付与回路44と、オフセット電圧よりも大きな所定の第1の基準電圧と、アンプ41の出力電圧とを比較し、アンプ41の出力電圧が第1の基準電圧よりも大きいときに貫通電流検知信号を出力する第1のコンパレータ42と、零よりも大きくかつオフセット電圧よりも小さな所定の第2の基準電圧と、アンプ41の出力電圧とを比較し、その比較結果に応じたアンプ故障判定信号を出力するアンプ故障判定回路46とを含む。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る過電流保護回路が適用された三相インバータ回路を含むモータ駆動制御装置の概略構成を示す模式図である。
モータ駆動制御装置1は、三相インバータ回路2と、過電流保護回路3と、制御装置4とを含む。モータ駆動制御装置1は、例えば、電動パワーステアリング装置用の電動モータを駆動制御するためのモータ駆動制御装置であってもよい。
過電流保護回路3は、アンプ(増幅回路)41と、第1のコンパレータ(貫通電流検知用比較回路)42と、時間長測定回路43と、オフセット付与回路44と、貫通電流模擬回路45と、アンプ故障判定回路46とを含む。
アンプ41は、シャント抵抗7の端子間電圧(V1−V2)を増幅するためのものである。V1は、シャント抵抗7の電源側端子の電位を表している。V2は、シャント抵抗7の接地側端子の電位を表している。
オフセット付与回路44は、アンプ41から所定のオフセット電圧VOFFSETが上乗せされた出力を得るための回路である。具体的には、オフセット付与回路44は、第1の直流電源Vcc1と、第1の直流電源Vcc1とアンプ41の非反転入力端子(+)との間に接続された抵抗R4とを含む。第1の直流電源Vcc1の電圧(Vcc1)は、例えば1.5Vである。
V3=(R2/R3)・(V1−V2)+Vcc1
=(R2/R3)・(V1−V2)+1.5 …(1)
この場合には、Vcc1が、オフセット電圧VOFFSETとなる。
第1のコンパレータ42は、アンプ41の出力電圧V3が第1の基準電圧VAよりも低いときには出力信号をLレベルとし、アンプ41の出力電圧V3が第1の基準電圧VAよりも高いときには出力信号をHレベルとする。以下において、Hレベルの出力信号を貫通電流検知信号という場合がある。
第1のスイッチ51がオンされると、定電流源53から第1のスイッチ51を介してコンデンサ52に電流が流れ、コンデンサ52が充電される。コンデンサ52と第1のスイッチ51との接続点の電圧(コンデンサ52の端子間電圧Vc)は、貫通電流時間長信号Vcとして制御装置4に与えられる。コンデンサ52の端子間電圧Vcは、アンプ41の出力電圧V3が第1の基準電圧VAよりも大きくなっているときに、コンデンサ52に充電された電荷量に応じた電圧となる。したがって、コンデンサ52の端子間電圧Vcは、貫通電流が流れている時間に応じた値となる。そこで、コンデンサ52の端子間電圧Vcは、貫通電流が流れている時間長を表す貫通電流時間長信号Vcとして、制御装置4に与えられる。
アンプ故障判定回路46は、第2のコンパレータ61を含む。第2のコンパレータ61の第1の入力端子には、アンプ41の出力電圧V3が入力する。第2のコンパレータ61の第2入力端子には、第4の直流電源Vcc4によって第2の基準電圧VBが入力する。第2の基準電圧VBは、零よりも大きくかつオフセット電圧VOFFSETよりも小さい値(例えば1.0V)に設定されている。第2のコンパレータ61は、アンプ41の出力電圧V3と第2の基準電圧VBとを比較し、その比較結果に応じたアンプ故障判定信号Saを出力する。
制御装置4は、モータ駆動制御装置1の動作開始後においては、スイッチング素子11〜16に対するゲート制御信号を生成して、対応するスイッチング素子11〜16のゲートにそれぞれ与える。また、制御装置4は、過電流保護回路3からの貫通電流時間長信号Vcを監視することにより、スイッチング素子11〜16または三相インバータ回路2に故障が発生しているか否か(貫通電流異常が発生しているか否か)を判定し、故障が発生していると判定したときに全てのスイッチング素子11〜16を強制的にオフにさせる。
チェック項目としては、次のようなものがある。
(1)アンプ41のHi固着故障:アンプ41の出力がHレベルに固着してしまう故障
(2)アンプ41のLow固着故障:アンプ41の出力がLレベル(接地レベル)に固着してしまう故障
(3)第1のコンパレータ42のHi固着故障:コンパレータ42の出力がHレベルに固着してしまう故障
(4)第1のコンパレータ42のLow固着故障:コンパレータ42の出力がLレベル(接地レベル)に固着してしまう故障
(5)第1のスイッチ51の短絡故障:スイッチ51が常にオンとなる故障
(6)第1のスイッチ51のオープン故障:スイッチ51が常にオフとなる故障
(7)コンデンサ52のショート故障:コンデンサ52が短絡状態となる故障
アンプ41のHi固着故障(項目(1))、第1のコンパレータ42のHi固着故障(項目(3))または第1のスイッチ51の短絡故障(項目(5))が発生している場合には、貫通電流が流れていなくても、コンデンサ52が充電される状態となるため、貫通電流異常が検出されてしまう。そこで、制御装置4は、モータ駆動制御装置1(三相インバータ回路2)の動作開始時に、貫通電流異常が検出された場合には、アンプ41のHi固着故障、第1のコンパレータ42のHi固着故障または第1のスイッチ51の短絡故障の発生の可能性が高いことを操作者に知らせるために、その旨を報知する。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Claims (3)
- 上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との直列回路を少なくとも1つ含む電子回路に適用される過電流保護回路であって、
貫通電流検出用シャント抵抗の端子間電圧を増幅するための増幅回路と、
前記増幅回路の入力端子に接続され、前記増幅回路から所定のオフセット電圧が上乗せされた出力を得るためのオフセット付与回路と、
前記オフセット電圧よりも大きな所定の第1の基準電圧と、前記増幅回路の出力電圧とを比較し、前記増幅回路の出力電圧が前記第1の基準電圧よりも大きいときに貫通電流検知信号を出力する貫通電流検知用比較回路と、
前記貫通電流検知用比較回路から貫通電流検知信号が出力されている時間長を測定するための時間長測定回路と、
零よりも大きくかつ前記オフセット電圧よりも小さな所定の第2の基準電圧と、前記増幅回路の出力電圧とを比較し、その比較結果に応じた増幅回路故障判定信号を出力する増幅回路故障判定回路とを含む、過電流保護回路。 - 前記時間長測定回路は、
常時はオフで、前記貫通電流検知用比較回路から貫通電流検知信号が出力されているときにオンされる第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの一方の端子に一方の電極が接続され、他方の電極が接地されたコンデンサと、
前記第1のスイッチの他方の端子に接続され、前記コンデンサを充電するための充電用電源とを含み、
前記コンデンサの端子間電圧が出力されるように構成されている、請求項1に記載の過電流保護回路。 - 任意のタイミングで、前記増幅回路から前記第1の基準電圧よりも大きな電圧を強制的に出力させるための貫通電流模擬回路をさらに含み、
前記貫通電流模擬回路は、所定の直流電源と前記増幅回路の入力端子との間に接続された第2のスイッチを含む、請求項1または2に記載の過電流保護回路。
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