JP4453517B2 - Motor drive circuit - Google Patents
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Description
本発明は、DCモータ等のモータ駆動システムにおいて、入力された回転方向指示信号およびPWMデューティ指示信号に基づいてモータ駆動用回路のHiサイド駆動信号およびローサイド駆動信号を生成する回路に関する。 The present invention relates to a circuit that generates a high-side drive signal and a low-side drive signal of a motor drive circuit based on an input rotation direction instruction signal and a PWM duty instruction signal in a motor drive system such as a DC motor.
従来からDCモータ用のプリドライバICとして、Hブリッジ回路駆動用に4信号を入力して、Hブリッジ回路のスイッチング素子駆動用の4信号を出力するものが用いられている。
また、モータ駆動電流制御としては、ほとんどの場合でPWM制御が用いられるが、その場合、発熱低減のため還流時にデッドタイムを付加して還流用のスイッチング素子をオンさせることがよく実施される。
これらの、プリドライバICから出力するスイッチング素子駆動用の4信号をCPUにて演算して生成するとCPUの負荷が高くなるため、CPUの演算負荷を軽減するために、モータ回転方向指示信号とPWM信号との入力により、Hブリッジ回路のスイッチング素子駆動用の4信号を出力するプリドライバICも用いられている。
そして、PWM信号を用いた制御を行う場合におけるPWMパルス生成回路としては、特許文献1に示すように、デューティ値にデッドタイムを加えた値、デューティ値からデッドタイムを引いた値、およびカウンタ出力値を用いてモータの実駆動パルスを生成するものがある。
In most cases, PWM control is used as motor drive current control. In that case, in order to reduce heat generation, it is often performed to add a dead time during reflux to turn on the switching element for reflux.
Since the CPU load increases when these four signals for driving the switching elements output from the pre-driver IC are generated by the CPU, the motor rotation direction instruction signal and the PWM signal are reduced in order to reduce the CPU load. A pre-driver IC that outputs four signals for driving a switching element of an H-bridge circuit by inputting the signal is also used.
As a PWM pulse generation circuit in the case of performing control using a PWM signal, as shown in
前述のように、回転方向信号とPWM信号のみを入力するプリドライバIC(PWM還流時にHiサイドのスイッチング素子をオンさせるもの)では、PWM制御する実際の駆動デューティは、CPUからの指示デューティからデッドタイム時間分少なくなって、指示値と異なる値となってしまう。
例えば、CPUからのPWM信号を基準にデッドタイムを生成する場合、図12に示すタイミングチャートの様に、実際の駆動信号(図12中の∨−相端子の出力)のHi時間(TON2)はPWM信号のHi時間(TON1)からデッドタイム(TDT)分少なくなる。
これにより、実駆動デューティ(=TON2/TPWM=(TON1−TDT)/TP
WM)と指示デューティ(=TON1/TPWM)とがずれてしまうこととなる。
As described above, in the pre-driver IC that inputs only the rotation direction signal and the PWM signal (the one that turns on the Hi-side switching element when the PWM is returned), the actual drive duty for PWM control is dead from the instruction duty from the CPU. The time is reduced and the value becomes different from the indicated value.
For example, when generating a dead time relative to the PWM signal from the CPU, as shown in the timing chart of FIG. 12, the actual drive signal (output of ∨- phase terminal in FIG. 12) Hi time (T ON2) Decreases from the Hi time (T ON1 ) of the PWM signal by the dead time (T DT ).
Thus, the actual driving duty (= T ON2 / T PWM = (T ON1 -T DT) / T P
WM ) and the indicated duty (= T ON1 / T PWM ) will be deviated.
このように、指示デューティと実駆動デューティとが異なると、デッドタイムが大きく、PWM周期に対してデッドタイムが無視できないような場合(モータ駆動電流制御で高精度が要求される場合等)には、CPUのPWM演算に補正が必要となり、CPU演算の負荷が高くなる。
なお、一般には、コスト的な問題でプリドライバ素子に内蔵されるCR遅延回路によりデッドタイムを生成していることが多くデッドタイムのばらつきが大きいため、システム設計時には貫通電流が流れることを防止するために、デッドタイムにマージンのあるプリドライバ素子を使用することになる。
In this way, if the command duty is different from the actual drive duty, the dead time is large and the dead time cannot be ignored with respect to the PWM cycle (when high accuracy is required for motor drive current control, etc.) , Correction is required for the PWM calculation of the CPU, and the load of the CPU calculation increases.
In general, due to cost problems, the dead time is often generated by the CR delay circuit built in the pre-driver element, and the variation in the dead time is large, so that a through current does not flow during system design. For this reason, a pre-driver element having a margin in dead time is used.
上記課題を解決するモータ駆動回路は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項1記載の如く、モータ駆動システムにおいて、入力された回転方向指示信号およびPWMデューティ指示信号に基づいてモータ駆動用回路のHiサイド駆動信号およびLoサイド駆動信号を生成する回路であって、Hiサイド駆動信号は、PWMデューティ指示信号にデッドタイムを付加して生成される信号であって、PWMデューティ指示信号の立ち下がりエッジからデッドタイム経過後にLo出力からHi出力に切り換わり、PWMデューティ指示信号の立ち上がりエッジよりデッドタイム分だけ前の時点でHi出力からLo出力に切り換わる信号であり、前記Hiサイド駆動信号の生成は、前記PWMデューティ指示信号の1周期間をタイマにてカウントした後、前記PWMデューティ指示信号の立ち上がりエッジから該PWMデューティ指示信号のオンタイム経過後に、PWMデューティ指示信号の立ち下がりエッジを検出し、前記PWMデューティ指示信号の立ち下がりエッジから前記デッドタイム経過後に、前記Hiサイド駆動信号をLo出力からHi出力に切り換え、その後、前記PWMデューティ指示信号の立ち上がりエッジから、PWMデューティ指示信号の1周期間よりデッドタイムを減じた時間が経過した時点で、前記Hiサイド駆動信号をHi出力からLo出力へ切り換えることにより行う。
これにより、モータの実駆動デューティを、モータ駆動回路に入力されるPWMデューティ指示信号と同じにすることができるため、高精度なモータ電流制御が必要な場合でも、0%に極近い程度の低いデューティから制御を行うことが可能である。
また、PWMデューティ指示信号と実駆動デューティとの間でのPWM演算の補正を行う必要がないため、演算を行うCPUの負荷を低減することができる。
A motor drive circuit that solves the above problems has the following characteristics.
That is, according to the first aspect of the present invention, in the motor drive system, the circuit generates the Hi side drive signal and the Lo side drive signal of the motor drive circuit based on the input rotation direction instruction signal and PWM duty instruction signal. , Hi-side driving signal is a signal which is generated by adding a dead time to the PWM duty command signal, switches from Lo output from the falling edge of the PWM duty instruction signal after elapse of the dead time to Hi output, PWM duty off switched signals der to Lo output from the Hi output at a time earlier by the dead time from the rising edge of the instruction signal is, generation of the Hi-side driving signal, the count of one cycle of the PWM duty instruction signal at the timer After that, from the rising edge of the PWM duty instruction signal After the on-time of the PWM duty instruction signal elapses, a falling edge of the PWM duty instruction signal is detected, and after the dead time elapses from the falling edge of the PWM duty instruction signal, the Hi side drive signal is changed from Lo output to Hi output. After switching, when the time obtained by reducing the dead time from one period of the PWM duty instruction signal has elapsed from the rising edge of the PWM duty instruction signal, the Hi side drive signal is switched from the Hi output to the Lo output. Do.
As a result, the actual drive duty of the motor can be made the same as the PWM duty instruction signal input to the motor drive circuit, so even when high-precision motor current control is required, it is as low as close to 0%. It is possible to control from the duty.
Further, since it is not necessary to correct the PWM calculation between the PWM duty instruction signal and the actual drive duty, it is possible to reduce the load on the CPU that performs the calculation.
また、請求項2記載の如く、前記モータ駆動回路は、回転方向指示信号およびPWMデューティ指示信号を出力するCPUと、デッドタイムを設定するデッドタイム設定部と、CPUから出力されるPWMデューティ指示信号および設定されたデッドタイムを用いてHiサイド駆動信号を生成するハイサイド信号生成部と、CPUから出力される回転方向指示信号に応じて駆動信号を選択する駆動信号選択部とを備える。
これにより、モータの実駆動デューティを、CPUから出力されるPWMデューティ指示信号と同じにすることができるため、高精度なモータ電流制御が必要な場合でも、0%に極近い程度の低いデューティから制御を行うことが可能である。
また、CPUにて、PWMデューティ指示信号と実駆動デューティとの間でのPWM演算の補正を行う必要がないため、CPU演算負荷を低減することができる。
According to a second aspect of the present invention, the motor drive circuit includes a CPU that outputs a rotation direction instruction signal and a PWM duty instruction signal, a dead time setting unit that sets a dead time, and a PWM duty instruction signal that is output from the CPU. And a high-side signal generation unit that generates a Hi-side drive signal using the set dead time, and a drive signal selection unit that selects a drive signal in accordance with a rotation direction instruction signal output from the CPU.
As a result, the actual drive duty of the motor can be made the same as the PWM duty instruction signal output from the CPU, so even when high-precision motor current control is required, the duty is as low as close to 0%. Control can be performed.
Further, since it is not necessary for the CPU to correct the PWM calculation between the PWM duty instruction signal and the actual drive duty, the CPU calculation load can be reduced.
本発明によれば、モータの実駆動デューティを、モータ駆動回路に入力されるPWMデューティ指示信号と同じにすることができるため、高精度なモータ電流制御が必要な場合でも、0%に極近い程度の低いデューティから制御を行うことが可能である。
また、PWMデューティ指示信号と実駆動デューティとの間でのPWM演算の補正を行う必要がないため、演算を行うCPUの負荷を低減することができる。
According to the present invention, since the actual drive duty of the motor can be made the same as the PWM duty instruction signal input to the motor drive circuit, even when highly accurate motor current control is required, it is very close to 0%. It is possible to control from a low duty.
Further, since it is not necessary to correct the PWM calculation between the PWM duty instruction signal and the actual drive duty, it is possible to reduce the load on the CPU that performs the calculation.
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。 Next, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示す、本発明のモータ駆動回路について説明する。
モータ駆動回路は、回転方向指示信号(DIR)およびPWMデューティ指示信号(以下、単に「PWM信号」とも言う)を出力するCPU1、CPU1からの信号の入力によりHブリッジ回路3駆動用の信号を生成・出力するプリドライバIC2、およびDCモータに構成されるモータ5を駆動するためのHブリッジ回路3を備えている。
The motor drive circuit of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
The motor driving circuit outputs a rotation direction instruction signal (DIR) and a PWM duty instruction signal (hereinafter also simply referred to as “PWM signal”), and generates a signal for driving the
プリドライバIC2は、演算部21、発振回路22、昇圧回路23、および出力バッファ24を備えており、演算部21は、Hiサイド信号生成部21a、デッドタイム設定部21b、および駆動信号選択部21cを備えている。
Hブリッジ回路3は、Hiサイド側における、パワーMOSトランジスタ等のスイッチング素子である第一スイッチSW1と第三スイッチSW3、およびLoサイド側の同じく第二スイッチSW2と第四スイッチSW4を有している。また、Hブリッジ回路3はモータ5に接続されており、モータ5には回転角度センサ6が付設されている。
The
The
また、プリドライバIC2のU+相端子およびV+相端子は、それぞれHiサイド側の第一スイッチSW1および第三スイッチSW3に接続され、U−相端子およびV−相端子は、それぞれLoサイド側の第二スイッチSW2および第四スイッチSW4に接続されている。
Further, the U + phase terminal and the V + phase terminal of the
前記演算部21のデッドタイム設定部21bでは、Hブリッジ回路3に用いられる各スイッチSW1・SW2・・・に応じたデッドタイムの設定を行う。この場合、温度センサ値等の情報を基にしてリアルタイムに最適なデッドタイムを設定する必要がある場合には、デッドタイム設定値をCPU1からデッドタイム設定部21bへシリアル通信等により入力し、その入力値に基づいてデッドタイムの設定を行う。
The dead
Hiサイド信号生成部21aでは、CPU1からのPWMデューティ指示信号に基づいて、Hiサイド側の第一スイッチSW1または第三スイッチSW3を還流時に駆動させる還流用のHiサイド駆動信号VHを、デジタル信号処理にて生成する。
このHiサイド駆動信号VHは、PWM信号がLo→Hi時点よりもデッドタイムTDTだけ前にHi→Loとなり、PWM信号がHi→Loとなった時点よりもデッドタイムTDTだけ後にLo→Hiとなるように制御される。
つまり、Hiサイド駆動信号VHは、PWM信号の立ち上がり時にはLo出力であり、PWM信号の立ち下がりエッジからデッドタイムTDT経過後にLo出力からHi出力に切り換わり、さらに、PWM信号の立ち上がりエッジよりデッドタイムTDT分だけ前の時点でHi出力からLo出力に切り換わる信号である。
In the Hi side
This Hi side drive signal V H becomes Hi → Lo before the dead time T DT before the PWM signal becomes Lo → Hi, and Lo → Lo after the dead time T DT after the PWM signal becomes Hi → Lo. It is controlled to become Hi.
That is, the Hi side drive signal V H is a Lo output when the PWM signal rises, switches from the Lo output to the Hi output after the dead time TDT elapses from the falling edge of the PWM signal, and further from the rising edge of the PWM signal. it is a cut-switched signal to the Lo output from the Hi output at a time earlier by the dead time T DT content.
駆動信号選択部21cでは、CPU1から出力される回転方向指示信号DIRがHiであるかLoであるかによってモータ5の駆動方向を切り換えて、Hiサイド信号生成部21aで生成されたHiサイド駆動信号VHと、PWMデューティ指示信号とに基づいて、図2に示すように、4つの駆動信号を選択し、出力バッファ24を通じてHブリッジ回路3へ出力する。
つまり、回転方向指示信号DIRがHiのときには、U+相端子からの出力はHiに保持され、U−相端子からの出力はLoに保持され、V+相端子からはHiサイド駆動信号VHが出力され、V−相端子からはPWM信号が出力される。
逆に、回転方向指示信号DIRがLoのときには、U+相端子からはHiサイド駆動信号VHが出力され、U−相端子からはPWM信号が出力され、V+相端子からの出力はHiに保持され、V−相端子からの出力はLoに保持される。
The drive
That is, when the rotation direction instruction signal DIR is Hi, the output from the U + phase terminal is held at Hi, the output from the U− phase terminal is held at Lo, and the Hi side drive signal V H is output from the V + phase terminal. The PWM signal is output from the V-phase terminal.
Conversely, when the rotation direction instruction signal DIR is Lo, the Hi side drive signal VH is output from the U + phase terminal, the PWM signal is output from the U− phase terminal, and the output from the V + phase terminal is held at Hi. The output from the V-phase terminal is held at Lo.
次に、本モータ駆動回路による駆動信号の生成例について図3、図4、図5により具体的に説明する。
なお、本例においては、基準クロックを生成する発振回路22に、周波数精度の高い水晶発振子22aを用いるものとする。
Next, an example of generating a drive signal by the motor drive circuit will be specifically described with reference to FIGS.
In this example, it is assumed that a
モータ駆動回路においては、まず、デッドタイム設定部21bによりデッドタイムが設定され、デッドタイム設定端子S1・S2のHiとLoとの組み合わせにより、予め設定された4種類の設定時間から一つの設定時間を選択する(S01)。
つまり、デッドタイム設定端子S1がLoで且つデッドタイム設定端子S2がLoであるときにはデッドタイムTDTが5μsに設定され、デッドタイム設定端子S1がHiで且つデッドタイム設定端子S2がLoであるときにはデッドタイムTDTが10μsに設定され、デッドタイム設定端子S1がLoで且つデッドタイム設定端子S2がHiであるときにはデッドタイムTDTが15μsに設定され、デッドタイム設定端子S1がHiで且つデッドタイム設定端子S2がHiであるときにはデッドタイムTDTが20μsに設定される。
In the motor drive circuit, first, the dead time is set by the dead
That is, when the dead time setting terminal S1 is and dead time set terminal S2 at Lo is Lo is set dead time T DT within 5 .mu.s, when the dead time set terminal S1 is and dead time setting terminal S2 is Lo in Hi is dead time T DT is set to 10 [mu] s, dead time T DT when dead time setting terminal S1 is and dead time set terminal S2 at Lo is Hi is set to 15 [mu] s, and the dead time dead time setting terminal S1 is at Hi dead time T DT is set to 20μs when setting terminal S2 is Hi.
なお、デッドタイム設定端子S1・S2のHiとLoとの組み合わせを、何れの組み合わせにするかはHブリッジ回路3の各スイッチSW1・SW2・・・に応じて適宜決定される。また、各組み合わせでのデッドタイムTDTの長さ(例えば本例における、S1=Lo、S2=LoであるときのTDT=5μs)も適宜値に設定することが可能である。
Note that the combination of Hi and Lo of the dead time setting terminals S1 and S2 is appropriately determined according to the switches SW1, SW2,... Of the
次に、Hiサイド信号生成部21aにて、CPU1からのPWM信号に基づいてHiサイド駆動信号VHを生成する(S02)。
この場合、PWM信号の立ち上りエッジ(PWM信号がLo→Hiへ切り換わる時点)にてタイマをリセットし、PWM信号の1周期間(TPWM)カウントさせる。その後、PWM信号の立ち上りエッジからオンタイムTON1経過後にPWM信号の立ち下がりエッジ(PWM信号がHi→Loへ切り換わる時点)を検出する。
Next, in Hi-side
In this case, the timer is reset at the rising edge of the PWM signal (when the PWM signal switches from Lo → Hi) and counted for one period (T PWM ) of the PWM signal. Thereafter, the falling edge of the PWM signal (when the PWM signal switches from Hi to Lo) is detected after the on-time TON1 has elapsed from the rising edge of the PWM signal.
そして、PWM信号の立ち下がりエッジからデッドタイムTDT経過後(PWM信号の立ち上がりエッジからTON1+TDT経過した時点)に、Hiサイド信号VHをLo→Hiへ切り換え、さらにその後のPWM信号の立ち上がりエッジからTPWM−TDT経過した時点で、Hiサイド信号VHをHi→Loへ切り換える。
このようにして、Hiサイド駆動信号VHが生成される。
生成されたHiサイド駆動信号VHにはデッドタイムTDTが付加されているが、このデッドタイムTDTを付加することにより、例えばスイッチSW3とスイッチSW4とが同時にオン状態となって、ハイサイド側とローサイド側との間で貫通電流が流れることを防止することができる。
Then, after the dead time T DT elapses from the falling edge of the PWM signal (the elapse T ON1 + T DT from the rising edge of the PWM signal), the Hi-side signal V H is switched to Lo → Hi, further subsequent PWM signal When T PWM −T DT has elapsed from the rising edge, the Hi side signal V H is switched from Hi to Lo.
In this way, the Hi side drive signal V H is generated.
Although the generated Hi-side driving signal V H is added dead time T DT, by adding the dead time T DT, for example, it is a switch SW3 and switch SW4 are simultaneously turned on, the high side It is possible to prevent a through current from flowing between the side and the low side.
Hiサイド駆動信号VHを生成した後は駆動信号選択部21cにて、プリドライバIC2から出力する駆動信号を、CPU1から出力されている回転方向指示信号DIRに応じて選択する(S03)。
選択される駆動信号は、前述のように、回転方向指示信号がDIR=Hiである場合は、U+=H、U−=L、V+=VH、V−=PWMとなり、回転方向指示信号がDIR=Loである場合は、U+=VH、U−=PWM、V+=H、V−=Lとなる。
なお、図5には、回転方向指示信号がDIR=Hiの場合の、各端子U+・U−・V+・V−における出力信号を示している。
After generating the Hi side drive signal V H , the drive
As described above, when the rotation direction instruction signal is DIR = Hi, the selected drive signal is U + = H, U− = L, V + = V H , V− = PWM, and the rotation direction instruction signal is When DIR = Lo, U + = V H , U− = PWM, V + = H, and V− = L.
FIG. 5 shows output signals at the terminals U +, U−, V +, and V− when the rotation direction instruction signal is DIR = Hi.
このようにして、プリドライバIC2にて生成されたモータ5の駆動信号が、各端子U+・U−・V+・V−から出力され、Hブリッジ回路3の各スイッチSW1・SW2・SW3・SW4を作動させてモータ5が駆動される。
In this way, the drive signal of the motor 5 generated by the
この駆動信号においては、Hiサイド信号VHがHi→Loへ切り換わるタイミングが、PWM信号の立ち上がりエッジよりもTDTだけ前の時点であり、モータ5の実駆動デューティ(=TON2/TPWM)を、CPU1から出力される指示デューティ(=TON1/TPWM)と同じにすることができるため、図6に示すように、高精度なモータ電流制御が必要な場合でも、0%に極近い程度の低いデューティから制御を行うことが可能である(図6においては、実線が本プリドライバIC2にて生成された駆動信号であり、点線が従来の駆動信号である)。
また、CPU1にてPWM演算の補正を行う必要がないため、CPU演算負荷を低減することができる。
In this drive signal, the timing at which the Hi side signal V H switches from Hi to Lo is a time point TDT before the rising edge of the PWM signal, and the actual drive duty of the motor 5 (= T ON2 / T PWM) ) Can be made the same as the instruction duty (= T ON1 / T PWM ) output from the
Further, since it is not necessary for the
また、モータ5の駆動信号を生成するプリドライバIC2は、次のような構成とすることもできる。
図7に示すように、本例のプリドライバIC2は、CR発振回路22bを発振回路22として用いており、モータ駆動回路を低コストで構成することを可能としている。
該プリドライバIC2の演算部21は、前記デッドタイム設定部21b、Hiサイド信号生成部21aおよび駆動信号選択部21cを備えており、さらに、CR発振回路22bに基づいて生成されるデッドタイムTDTの精度を向上するために、プリドライバIC2の演算部21にPWM周期学習部21dおよび時間補正部21eを備えている。
Further, the
As shown in FIG. 7, the
The
図7、図8に示すように、本例のモータ駆動回路においては、CPU1が、Hブリッジ回路3の各SW1・SW2・・・の温度情報等から最適と判断される設定デッドタイムTDT’を算出し、プリドライバIC2の演算部21におけるデッドタイム設定部21bが、CPU1にて算出された設定デッドタイムTDT’を、シリアル通信部21fを介して受信し設定する(S11、S12)。設定デッドタイムTDT’は、例えば5μsに設定される。
As shown in FIGS. 7 and 8, in the motor drive circuit of this example, the
一方、演算部21のPWM周期学習部21dでは、CPU1から出力されているPWM信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間(周期:TPWM)をプリドライバIC2が備える内部タイマにてカウントする(S13)。このCPU1から出力されるPWM信号の時間精度は非常に高いため、この周期TPWMを時間の基準とする。
On the other hand, the PWM
次に、時間補正部21eにて、前記設定デッドタイムTDT’、およびCPU1から出力されたPWM信号の周期TPWMの時間をCR発振回路22bでカウントした場合の周期TPWM’を用いて補正したデッドタイムTDTを数1により算出する(S14)。
Next, at
その後、Hiサイド信号生成部21aにより、CPU1からのPWM信号、および算出した補正後のデッドタイムTDTを用いて、Hiサイド信号VHを生成し(S15)、さらに駆動信号選択部21cにて、プリドライバIC2から出力する駆動信号を、CPU1から出力されている回転方向指示信号DIRに応じて選択する(S16)。
このHiサイド信号生成部21aでのHiサイド信号VHの生成、および駆動信号選択部21cでの駆動信号の選択は、前述のステップS02、S03の場合と同様であるので、説明を省略する。
Then, the Hi-side
The generation of the Hi side signal V H in the Hi side
そして、このようにして生成されたモータ5の駆動信号が、各端子U+・U−・V+・V−から出力され、Hブリッジ回路3の各スイッチSW1・SW2・SW3・SW4を作動させてモータ5が駆動されることとなる。
Then, the drive signal of the motor 5 generated in this way is outputted from each terminal U +, U−, V +, and V−, and the motors are operated by operating the switches SW1, SW2, SW3, and SW4 of the
また、本モータ駆動回路は、三相ブラシレスモータの120°通電方式におけるPWM制御を行う際の駆動信号の生成にも用いることができる。
図9に示すモータ駆動回路は、回転方向指示信号DIRおよびPWMデューティ指示信号(PWM信号)を出力するCPU1、CPU1からの信号の入力により三相フルブリッジ回路7駆動用の信号を生成・出力するプリドライバIC2、および三相ブラシレスモータ8を駆動するための三相フルブリッジ回路7を備えている。
The motor drive circuit can also be used to generate a drive signal when performing PWM control in the 120 ° energization method of a three-phase brushless motor.
The motor drive circuit shown in FIG. 9 generates and outputs a signal for driving the three-phase full bridge circuit 7 by inputting the signals from the
図9に示すモータ駆動回路のCPU1およびプリドライバIC2は、図1に示したモータ駆動回路におけるものと同様に構成されている。
三相フルブリッジ回路7は、Hiサイド側のスイッチング素子である第一スイッチSW1と第三スイッチSW3と第五スイッチSW5とを、およびLoサイド側のスイッチング素子である第二スイッチSW2と第四スイッチSW4と第六スイッチSW6とを有している。また、三相フルブリッジ回路7は三相ブラシレスモータ8に接続されており、三相ブラシレスモータ8には回転角度センサ6が付設されている。
The
The three-phase full-bridge circuit 7 includes a first switch SW1, a third switch SW3, and a fifth switch SW5 that are Hi-side switching elements, and a second switch SW2 and a fourth switch that are Lo-side switching elements. SW4 and sixth switch SW6 are provided. The three-phase full bridge circuit 7 is connected to a three-phase brushless motor 8, and the rotation angle sensor 6 is attached to the three-phase brushless motor 8.
また、プリドライバIC2のU+相端子、V+相端子、およびW+相端子は、それぞれHiサイド側の第一スイッチSW1、第三スイッチSW3、および第五スイッチSW5に接続され、U−相端子、V−相端子、およびW+相端子は、それぞれLoサイド側の第二スイッチSW2、第四スイッチSW4、および第六スイッチSW6に接続されている。
Further, the U + phase terminal, the V + phase terminal, and the W + phase terminal of the
このように構成されるモータ駆動回路においては、演算部21のデッドタイム設定部21bにて、三相フルブリッジ回路7に用いられる各スイッチSW1・SW2・・・に応じたデッドタイムの設定を行う。この場合、温度センサ値等の情報を基にしてリアルタイムに最適なデッドタイムを設定する必要がある場合には、デッドタイム設定値をCPU1からデッドタイム設定部21bへシリアル通信等により入力し、その入力値に基づいてデッドタイムの設定を行う。
In the motor drive circuit configured as described above, the dead
また、Hiサイド信号生成部21aでは、CPU1からのPWMデューティ指示信号に基づいて、Hiサイド側の第一スイッチSW1、第三スイッチSW3、または第五スイッチSW5を還流時に駆動させる還流用のHiサイド駆動信号VHを、デジタル信号処理にて生成する。
Further, in the Hi side
さらに、駆動信号選択部21cでは、CPU1から出力される回転方向指示信号DIRがHiであるかLoであるかによって三相ブラシレスモータ8の駆動方向を切り換えて、Hiサイド信号生成部21aで生成されたHiサイド駆動信号VHと、PWMデューティ指示信号とに基づいて、図10に示すように、電気角に応じて6つの駆動信号を選択し、出力バッファ24を通じて三相フルブリッジ回路7へ出力する。
Further, the drive
例えば、回転方向指示信号DIRがHiであって、電気角が0°〜60°の範囲にあるときには、U+相端子からの出力はHiに保持され、U−相端子からの出力はLoに保持され、V+相端子からはHiサイド駆動信号VHが出力され、V−相端子からはPWM信号が出力され、W+相端子からの出力はLoに保持され、W−相端子からの出力はLoに保持される。
また、回転方向指示信号DIRがLoであって、電気角が0°〜60°の範囲にあるときには、U+相端子からの出力はLoに保持され、U−相端子からの出力はLoに保持され、V+相端子からの出力はHiに保持され、V−相端子からの出力はLoに保持され、W+相端子からはHiサイド駆動信号VHが出力され、W−相端子からはPWM信号が出力される。
For example, when the rotation direction instruction signal DIR is Hi and the electrical angle is in the range of 0 ° to 60 °, the output from the U + phase terminal is held at Hi, and the output from the U− phase terminal is held at Lo. Then, the Hi side drive signal V H is output from the V + phase terminal, the PWM signal is output from the V− phase terminal, the output from the W + phase terminal is held at Lo, and the output from the W− phase terminal is Lo. Retained.
When the rotation direction instruction signal DIR is Lo and the electrical angle is in the range of 0 ° to 60 °, the output from the U + phase terminal is held at Lo and the output from the U− phase terminal is held at Lo. The output from the V + phase terminal is held at Hi, the output from the V− phase terminal is held at Lo, the Hi side drive signal V H is output from the W + phase terminal, and the PWM signal is output from the W− phase terminal. Is output.
このように出力される駆動信号のうち、回転方向指示信号DIRがHiである場合の各信号の波形を図11に示す。
図11に示すように、本モータ駆動回路では、CPU1から出力されるPWM信号を直接用いて、三相フルブリッジ回路7のLoサイド側の通電をPWM制御し、対応するHiサイド側の制御は、デジタル信号処理によりデッドタイムTDTを付加した信号にてオンさせて還流させている。
これにより、図1に示したDCモータに構成されるモータ5のHブリッジ回路3におけるPWM制御の場合と同様に、PWM実駆動デューティ値をCPU1から出力されるPWM信号の指示デューティ値と等しくすることが可能となっている。
Among the drive signals output in this way, the waveforms of the respective signals when the rotation direction instruction signal DIR is Hi are shown in FIG.
As shown in FIG. 11, in this motor drive circuit, the PWM signal output from the
As a result, the PWM actual drive duty value is made equal to the indicated duty value of the PWM signal output from the
1 CPU
2 プリドライバIC
3 Hブリッジ回路
5 モータ
21 演算部
21a Hiサイド信号生成部
21b デッドタイム設定部
21c 駆動信号選択部
1 CPU
2 Pre-driver IC
3 H bridge circuit 5
Claims (2)
Hiサイド駆動信号は、PWMデューティ指示信号にデッドタイムを付加して生成される信号であって、PWMデューティ指示信号の立ち下がりエッジからデッドタイム経過後にLo出力からHi出力に切り換わり、PWMデューティ指示信号の立ち上がりエッジよりデッドタイム分だけ前の時点でHi出力からLo出力に切り換わる信号であり、
前記Hiサイド駆動信号の生成は、
前記PWMデューティ指示信号の1周期間をタイマにてカウントした後、
前記PWMデューティ指示信号の立ち上がりエッジから該PWMデューティ指示信号のオンタイム経過後に、前記PWMデューティ指示信号の立ち下がりエッジを検出し、
前記PWMデューティ指示信号の立ち下がりエッジから前記デッドタイム経過後に、前記Hiサイド駆動信号をLo出力からHi出力に切り換え、
その後、前記PWMデューティ指示信号の立ち上がりエッジから、前記PWMデューティ指示信号の1周期間より前記デッドタイムを減じた時間が経過した時点で、前記Hiサイド駆動信号をHi出力からLo出力へ切り換えることにより行う、
ことを特徴とするモータ駆動回路。 In a motor drive system, a circuit for generating a Hi side drive signal and a Lo side drive signal of a motor drive circuit based on an input rotation direction instruction signal and a PWM duty instruction signal,
Hi-side driving signal is a signal which is generated by adding a dead time to the PWM duty command signal, switches from the falling edge of the PWM duty instruction signal from the Lo output to Hi output after elapse of the dead time, the PWM duty instruction signal der switching from Hi output at a time earlier by the dead time from the rising edge of the signal to the Lo output is,
The generation of the Hi side drive signal is as follows:
After counting one period of the PWM duty instruction signal with a timer,
After the on-time elapse of the PWM duty instruction signal from the rising edge of the PWM duty instruction signal, the falling edge of the PWM duty instruction signal is detected,
After the dead time has elapsed from the falling edge of the PWM duty instruction signal, the Hi side drive signal is switched from Lo output to Hi output,
Thereafter, when the time obtained by subtracting the dead time from one period of the PWM duty instruction signal has elapsed from the rising edge of the PWM duty instruction signal, the Hi side drive signal is switched from the Hi output to the Lo output. Do,
The motor drive circuit characterized by the above-mentioned.
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