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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