JP7501322B2 - Electronics - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器に係わり、より詳細には、モーター等を駆動する駆動回路での過電流を検出する構成に関する。 The present invention relates to electronic devices, and more specifically to a configuration for detecting overcurrent in a drive circuit that drives a motor or the like.
従来、電子機器において過電流を検知するものとして例えばモーターを駆動する駆動回路に所定値以上の電流が流れたことを検知する過電流検知回路を設けた技術が開示されている。(例えば、特許文献1参照。)。
Conventionally, a technology has been disclosed for detecting overcurrent in electronic devices, for example, by providing an overcurrent detection circuit that detects when a current above a predetermined value flows in a drive circuit that drives a motor. (See, for example,
しかしながら、例えば多数のモーターを駆動する電子機器では、この専用の過電流検出回路がモーターの個数分必要となりコストが上昇する問題があった。 However, for example, in electronic devices that drive multiple motors, a dedicated overcurrent detection circuit is required for each motor, resulting in increased costs.
本発明は以上述べた問題点を解決し、複数のモーター駆動回路を備えた電子機器において、駆動回路の過電流を検出する電流検出回路を安価に提供すること目的とする。 The present invention aims to solve the problems described above and provide an inexpensive current detection circuit that detects overcurrent in a drive circuit in an electronic device equipped with multiple motor drive circuits.
本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の発明は、
モーターと前記モーターを駆動する駆動回路とを少なくとも2組以上備え、
入力された停止信号に従って前記駆動回路への直流電源の供給を停止する電源部と、
前記電源部から全ての前記駆動回路へ供給される電流を検出して検出電流値として出力する電流検出部と、
入力された前記検出電流値により前記モーターと前記駆動回路の状態を状態信号として出力する電流判定手段と、
前記モーターの回転又は停止の制御信号を前記駆動回路ごとに出力するとともに、前記状態信号が入力される制御手段と、を備えた電子機器であって、
前記電流判定手段は、
前記駆動回路と対応する前記制御信号が入力された時、前記制御信号の状態と予め記憶した前記駆動回路ごとの消費電流値である標準電流値に基づいて、動作している前記駆動回路の消費電流の合計値を算出し、この算出した消費電流値よりも前記検出電流値が大きい時、過電流を示す前記状態信号を出力し、
前記制御手段は、過電流を示す前記状態信号が入力された時、前記停止信号により前記電源部から出力される前記直流電源の供給を停止させることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device comprising the steps of:
At least two sets of a motor and a drive circuit for driving the motor are provided,
a power supply unit that stops the supply of DC power to the drive circuit in accordance with an input stop signal;
a current detection unit that detects currents supplied from the power supply unit to all of the drive circuits and outputs the detected current value;
a current determination means for outputting a state signal indicating a state of the motor and the drive circuit based on the input detected current value;
a control unit that outputs a control signal for rotating or stopping the motor for each of the drive circuits and receives the state signal,
The current determination means
when the control signal corresponding to the drive circuit is input, a total current consumption value of the drive circuit in operation is calculated based on the state of the control signal and a standard current value which is a current consumption value for each drive circuit stored in advance, and when the detected current value is greater than this calculated current consumption value, the status signal indicating an overcurrent is output;
The control means is characterized in that, when the state signal indicating an overcurrent is input, the control means stops the supply of the DC power output from the power supply unit in response to the stop signal.
以上の手段を用いることにより、本発明による電子機器によれば、複数のモーター駆動回路を備えた電子機器において、一つの電流検出回路で複数の駆動回路の過電流を検出できるため、電流検出回路を安価にすることができる。 By using the above means, the electronic device of the present invention can detect overcurrents in multiple motor drive circuits with a single current detection circuit in an electronic device equipped with multiple motor drive circuits, making it possible to reduce the cost of the current detection circuit.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。なお、本発明に直接関係しない冷媒回路などは図示と説明を省略する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. Note that illustrations and descriptions of refrigerant circuits and other components that are not directly related to the present invention are omitted.
図1は本発明による電子機器の1つである空気調和機1の室内機3の実施例を示す斜視図である。
室内機3は、図示しないベースに本体が組み込まれ、そのベースをカバー2が上面と下面、左右面と前面を覆っている。室内機3は、その下部の前面側に吹出口9を備えており、吹出口9の下方には上下風向板4が上下方向に回動自在に取り付けられている。また、吹出口9の奥の左側には左側左右風向板5、吹出口9の奥の右側には右側左右風向板6が備えられており、左右の各風向板は独立して左右方向に回動するようになっている。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an
The
一方、カバー2の内部には、ユニット基板からなる室内機制御部30と、左側左右風向板5を回動させるためのモーター23と、右側左右風向板6を回動させるためのモーター24と、上下風向板4を回動させるためのモーター25が備えられている。
また、カバー2の内部には巻取り式のフィルタである左フィルタ8と右フィルタ7が設けられている。そして、カバー2の内部には、左フィルタ8を巻取り、巻き戻しするためのモーター21と、右フィルタ7を巻取り、巻き戻しするためのモーター22が、それぞれ設けられている。
Meanwhile, inside the
Furthermore, a left filter 8 and a right filter 7, which are wind-up type filters, are provided inside the
図2は本発明による空気調和機1を示すブロック図である。
この空気調和機1は通信接続された室内機3と室外機50が備えられている。室内機3は室内機制御部30と、モーター21と、モーター22と、モーター23と、モーター24と、モーター25が、それぞれ備えられている。各モーターは室内機制御部30に接続され、室内機制御部30から出力される駆動信号により各モーターの回転角度が変更される。
なお、室内機3はモーター21~モーター22のステッピングモーターの他に、図示しないファンを回転させるブラシレスモーターなどが搭載されている。
FIG. 2 is a block diagram showing an
This
In addition to the
室内機制御部30は、制御手段であるマイコン39と、+12ボルトの電圧を出力する直流電源である電源部38と、電源部38から出力される電流を検出し、検出した電流を検出電流値として出力する電流検出部36と、電流判定部(電流判定手段)40と、モーター21を駆動する駆動回路31と、モーター22を駆動する駆動回路32と、モーター23を駆動する駆動回路33と、モーター24を駆動する駆動回路34と、モーター25を駆動する駆動回路35を備えている。このようにモーターと駆動回路との組が2組以上備えられている。
The indoor
そして、マイコン39は電流判定部40から、モーター21~モーター22に流れる駆動電流が過電流の状態であるか否かの状態信号が入力され、この状態信号が過電流を示すとき、電源の出力を停止させる停止信号を電源部38へ出力する。電源部38からは+12ボルトの電圧が各駆動回路へ供給されており、停止信号がローレベルからハイレベルになった時に電源部38は+12ボルトの電圧の供給を停止する。
The
また、マイコン39は、制御信号C31を駆動回路31へ、制御信号C32を駆動回路32へ、制御信号C33を駆動回路33へ、制御信号C34を駆動回路34へ、制御信号C35を駆動回路35へそれぞれ出力している。また、制御信号C31~制御信号C35は電流判定部40へも出力されている。なお、制御信号C31~制御信号C35はハイレベルまたはローレベルの電圧信号である。
The
なお、モーター21~モーター25は複数の相で駆動されるステッピングモーターであるため、各駆動回路は入力された制御信号C31~制御信号C35がハイレベルのとき、それぞれがハイレベルである時間の長さに応じた数のパルス状の電圧を対応するモーターへ出力する。
制御信号C31~制御信号C35は、ローレベルの時に回転停止状態、つまり、回転位置を保持する状態を示しており、この時、対応するモーターへ保持トルクを発生させるため+6ボルトの電圧が供給され、ハイレベルの時、対応するモーターに+12ボルトのパルス状の電圧が供給されてモーターが回転する。
In addition, since
When control signals C31 to C35 are at a low level, they indicate a state in which rotation is stopped, that is, a state in which the rotational position is maintained. At this time, a voltage of +6 volts is supplied to the corresponding motor to generate a holding torque, and when at a high level, a pulsed voltage of +12 volts is supplied to the corresponding motor, causing the motor to rotate.
各モーター(負荷)は駆動される電圧が決定されていれば駆動電流も算出できる。このため、制御信号C31~制御信号C35の信号のハイレベル/ローレベルの状態により各モーターの消費電流を算出できる。電流判定部40は、制御信号C31~制御信号C35の状態に対応して各モーターの回転または停止状態における消費電流値を予め標準電流値として記憶している。電流判定部40は、制御信号C31~制御信号C35の状態に対応して各モーターの消費電流値(標準電流値)を選択してそれらを加算し、実際の消費電流である検出電流値と比較することにより過電流か否かの判定を行って、この判定結果を状態信号として出力する。
If the voltage at which each motor (load) is driven has been determined, the drive current can also be calculated. Therefore, the current consumption of each motor can be calculated based on the high/low level state of the control signals C31 to C35. The
図3は本発明による電流判定部40を示すブロック図である。
電流判定部40は、電流値記憶部41と、閾値算出部42と、電流比較部43を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a current determining
The
電流値記憶部41は、制御信号C31~制御信号C35が入力されている。前述したように、電流値記憶部41は、この制御信号C31~制御信号C35の状態に対応して、記憶している消費電流値を消費電流値T1~消費電流値T5として閾値算出部42へ出力する。
The control signals C31 to C35 are input to the current
図4はこの電流値記憶部41に格納されている消費電流値(標準電流値)を示す電流テーブルを説明する説明図である。
この電流テーブルは、横方向に「制御信号名」、「制御信号がハイレベル時の消費電流値」(回転時)、「制御信号がローレベル時の消費電流値(停止時)」、「出力される信号名」、「駆動部名称」の項目が配置されている。なお、「制御信号名」と「出力される信号名」と「駆動部名称」は説明のための項目であり、実際に記憶されているのは制御信号名とそれに対応するモーターの回転時および停止時の消費電流値のみである。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a current table showing the consumption current values (standard current values) stored in the current
This current table has the following items arranged horizontally: "Control signal name,""Current consumption value when control signal is at high level" (when rotating), "Current consumption value when control signal is at low level (when stopped),""Output signal name," and "Drive unit name." Note that "Control signal name,""Output signal name," and "Drive unit name" are items for explanation purposes, and the only things that are actually stored are the control signal names and the corresponding current consumption values when the motor is rotating and when stopped.
また、この電流テーブルは縦方向に、信号として入力される制御信号C31~制御信号C35を示している。電流値記憶部41は、これらの信号のハイレベル、又はローレベルの状態に基づいて電流テーブルに記憶されている消費電流値を選択し、消費電流値T1~T5として出力する。なお、消費電流値T1~T5は、各モーターの回転時、又は停止時の消費電流値(標準電流値)を示している。
This current table also shows vertically the control signals C31 to C35 that are input as signals. The current
一方、図3に示すように閾値算出部42は、消費電流値T1~T5の合計値を算出して合計電流値を求め、これに所定のマージン(例えば10%)を加えて判定閾値として電流比較部43へ出力する。前述した標準電流値はある標準的な条件(室温や入力電圧)で予め実験的に求めた値であり、実際には個々の室内機が設置されている環境や入力電圧、さらに個々の部品特性の誤差により、実際にモーターに流れる電流にはバラツキがある。このため、前述した所定のマージンを設けている。
Meanwhile, as shown in FIG. 3, the
一方、電流比較部43は入力された検出電流値と判定閾値の大きさの比較結果により状態信号を出力するものである。電流比較部43は判定閾値よりも、電流検出部36から入力された検出電流値が大きくなった時、状態信号をローレベルからハイレベルにしてマイコン39へ出力する。これが入力されたマイコンは停止信号をローレベルからハイレベルにして出力し、これが入力された電源部38は電源出力を停止する。
Meanwhile, the
図5は本発明による空気調和機の動作を示す説明図である。図5において横方向は時間を表し、縦方向において(1)~(5)は制御信号C31~C35を、(6)は+12V電源の電圧を、(7)は標準消費電流の合計値である合計電流値を、(8)は検出電流値を、(9)は状態信号を、(10)は停止信号をそれぞれ示している。なお、t0~t10は時刻である。また、制御信号C31~C35はステッピングモーターの動作を示しておりローレベルは現在の回転位置で停止状態を、ハイレベルは回転状態をそれぞれ示している。 Figure 5 is an explanatory diagram showing the operation of an air conditioner according to the present invention. In Figure 5, the horizontal direction represents time, and the vertical direction represents (1) to (5) control signals C31 to C35, (6) the voltage of the +12V power supply, (7) the total current value which is the total of the standard current consumption, (8) the detected current value, (9) the status signal, and (10) the stop signal. Note that t0 to t10 represent time. Also, the control signals C31 to C35 represent the operation of the stepping motor, with a low level indicating a stopped state at the current rotation position and a high level indicating a rotating state.
図5(8)の実線は+12ボルトの電源において流れる電流を検出した検出電流を示している。また、図5(8)の破線は閾値算出部42で算出した判定閾値の値を示している。次にこの判定閾値を求める動作を説明する。
The solid line in FIG. 5 (8) shows the detected current obtained by detecting the current flowing in the +12 volt power supply. The dashed line in FIG. 5 (8) shows the judgment threshold value calculated by the
t0において、制御信号C31~制御信号C35がローレベルのため、全てのモーターは停止状態である。この場合、モーター21~モーター25は回転を停止し、所定の回転角度で停止している。前述のようにモーター21~モーター25はステッピングモーターである。このため、モーター21~モーター25は、停止時であっても現在の回転角度を保持するための電圧が印加されている。従ってモーター21~モーター25は、停止時にも一定の電流を消費する。
At t0, control signals C31 to C35 are at a low level, so all motors are stopped. In this case,
図3で説明したように制御信号がローベルの時の消費電流が電流テーブルに格納されており、制御信号C31~制御信号C35がローレベルの時、対応するモーターの消費電流値は順に、0.1A,0.1A,0.05A,0.05A,0.05Aであり、図5(7)に示すようにt0において合計電流(標準電流値)は0.35Aとなる。 As explained in Figure 3, the current consumption when the control signal is low is stored in the current table. When control signals C31 to C35 are at a low level, the current consumption values of the corresponding motors are 0.1A, 0.1A, 0.05A, 0.05A, and 0.05A, respectively. As shown in Figure 5 (7), the total current (standard current value) at t0 is 0.35A.
また、t1~t2では制御信号C31と制御信号C32のみがハイレベルであるため、対応するモーターの消費電流値は、0.2A,0.2A,0.05A,0.05A,0.05Aであり、図5(7)に示すようにt0において合計電流(標準電流値)は0.55Aとなる。以下同様に算出した合計電流値と、これをグラフ化したものを図5(7)に示す。 Also, from t1 to t2, only the control signal C31 and the control signal C32 are at a high level, so the current consumption values of the corresponding motors are 0.2A, 0.2A, 0.05A, 0.05A, and 0.05A, and as shown in Figure 5 (7), the total current (standard current value) at t0 is 0.55A. The total current values calculated in the same manner below and their graphs are shown in Figure 5 (7).
図5(8)の検出電流値においてt0~t8の期間は、図7(7)の合計電流値とほぼ同じ電流が流れているが、駆動回路35の故障のため、t8以降は制御信号の指示とは異なる電流が流れている。t8~t9の期間は合計電流値が0.45アンペア(標準電流値)の電流となるはずであるが、実際は0.45アンペア程度の不安定な電流波形となっている。ただし、マージン10%を加えた判定閾値0.495アンペア未満であるため、電流判定部40は、過電流でなく正常な電流と判断するため、図5(9)に示すように状態信号はローレベルとなっている。
In the detected current value in Figure 5 (8), during the period t0 to t8, a current approximately equal to the total current value in Figure 7 (7) flows, but due to a failure in the
一方、t9以降は制御信号C35がハイレベルからローレベルに変化したにもかかわらず、駆動回路35での消費電流が減少しないため、t9以降も0.45アンペア程度の不安定な電流が流れ続けている。一方、t9以降は制御信号C35がハイレベルからローレベルに変化しているため、判定閾値も0.495アンペから0.44アンペアに低下する。
However, even though the control signal C35 changes from high to low after t9, the current consumption in the
従ってt9の時点で判定閾値よりも実際の検出電流値が大きくなったため、電流判定部40は、t9以降に状態信号をローレベルからハイレベルにして過電流の発生をマイコン39に出力する。これが入力されたマイコン39は、t10において停止信号をローレベルからハイレベルにして電源部38の電源出力を停止させる。このため、t10以降において+12ボルトの電源の電流はゼロになり、過電流による発火などを防止することができる。
Therefore, because the actual detected current value becomes greater than the judgment threshold at time t9, the
また、マイコン39は状態信号により過電流を検知し、それに基づいて故障が発生したことを判断する。マイコン39は過電流が発生したと判断した場合、個々の駆動回路に対して一つずつ制御信号をハイレベルにして再度、過電流の判定を行う駆動テストを実施することにより過電流が発生した駆動回路を特定することができるため、例えば過電流が発生している回路以外の回路を継続して動作させ、実際に修理が終了するまで暫定的に空気調和機1を運転することもできる。
The
また、本発明では、過電流が発生してから電源の出力を停止するまでの時間、つまり、状態信号がハイレベルとなってから停止信号を出力するまでの時間を遅延させることができる(本実施例ではt9~t10が遅延時間)。
これにより、モーターや駆動回路における一時的な突入電流による誤検出を抑止することができる。
Furthermore, in the present invention, it is possible to delay the time from when an overcurrent occurs to when the output of the power supply is stopped, that is, the time from when the status signal becomes high level to when the stop signal is output (in this embodiment, t9 to t10 are the delay times).
This makes it possible to prevent erroneous detection due to temporary inrush current in the motor or drive circuit.
以上説明したように、1つの電流判定部40が各駆動回路の動作状況により最適な判定閾値を用いて過電流を判定するため、複数の駆動回路に同一の電圧(+12V)を供給する電源部38を用いた空気調和機(電子機器)1において、駆動回路、又は駆動されるモーターでの過電流を検出する電流判定部を安価に構成することができる。
従来の方法では1つの駆動回路につき1つの過電流検出回路が必要であったが、本発明により1つの電流判定部(過電流検出回路)で複数の駆動回路の過電流を同時に判定できるため、過電流検出回路を安価に構成することができる。
As described above, a single
Conventional methods required one overcurrent detection circuit for each drive circuit, but with the present invention, a single current judgment unit (overcurrent detection circuit) can simultaneously judge overcurrents in multiple drive circuits, making it possible to construct an overcurrent detection circuit at low cost.
本実施例では閾値算出部42で過電流用の判定閾値のみを算出し、電流比較部43で過電流だけを判定しているが、これに限るものでなく、閾値算出部42で下限電流用の判定閾値も同時に算出し、電流比較部43で検出電流が過電流用の判定閾値と下限電流用の判定閾値の範囲内にあれば正常、範囲外に有れば異常と判定するようにしてもよい。これにより駆動電流が不足する故障にも対応することが可能になる。
In this embodiment, the
また、本実施例では状態信号で過電流を検出したマイコンが電源部を停止させる停止信号を出力する構成にしているが、これに限るものでなく、状態信号を停止信号の代わりに用いてもよい。これによりマイコンを介することなく、過電流が発生した時、即座に電源を停止させることができ安全性が向上する。
また、本実施例では電流判定部40をハードウェアとして説明しているが、これに限るものでなく、ソフトウェアで実現してもよい。
In addition, in this embodiment, the microcomputer detects an overcurrent in the status signal and outputs a stop signal to stop the power supply unit, but this is not limited to the above, and the status signal may be used instead of the stop signal. This allows the power supply to be stopped immediately when an overcurrent occurs without going through the microcomputer, improving safety.
Further, in this embodiment, the
1 空気調和機(電子機器)
2 カバー
3 室内機
4 上下風向板
5 左側左右風向板
6 右側左右風向板
7 右フィルタ
8 左フィルタ
9 吹出口
21 モーター
22 モーター
23 モーター
24 モーター
25 モーター
30 室内機制御部
31 駆動回路
32 駆動回路
33 駆動回路
34 駆動回路
35 駆動回路
36 電流検出部
38 電源部
39 マイコン(制御手段)
40 電流判定部(電流判定手段)
41 電流値記憶部
42 閾値算出部
43 電流比較部
1. Air conditioners (electronic devices)
2
40 Current determination unit (current determination means)
41 Current
Claims (2)
入力された停止信号に従って前記駆動回路への直流電源の供給を停止する電源部と、
前記電源部から全ての前記駆動回路へ供給される電流を検出して検出電流値として出力する電流検出部と、
入力された前記検出電流値により前記モーターと前記駆動回路の状態を状態信号として出力する電流判定手段と、
前記モーターの回転又は停止の制御信号を前記駆動回路ごとに出力するとともに、前記状態信号が入力される制御手段と、を備えた電子機器であって、
前記電流判定手段は、
前記駆動回路と対応する前記制御信号が入力された時、前記制御信号の状態と予め記憶した前記駆動回路ごとの消費電流値である標準電流値に基づいて、動作している前記駆動回路の消費電流の合計値を算出し、この算出した消費電流値よりも前記検出電流値が大きい時、過電流を示す前記状態信号を出力し、
前記制御手段は、過電流を示す前記状態信号が入力された時、前記停止信号により前記電源部から出力される前記直流電源の供給を停止させることを特徴とする電子機器。 At least two sets of a motor and a drive circuit for driving the motor are provided,
a power supply unit that stops the supply of DC power to the drive circuit in accordance with an input stop signal;
a current detection unit that detects currents supplied from the power supply unit to all of the drive circuits and outputs the detected current value;
a current determination means for outputting a state signal indicating a state of the motor and the drive circuit based on the input detected current value;
a control unit that outputs a control signal for rotating or stopping the motor for each of the drive circuits and receives the state signal,
The current determination means
when the control signal corresponding to the drive circuit is input, a total current consumption value of the drive circuit in operation is calculated based on the state of the control signal and a standard current value which is a current consumption value for each drive circuit stored in advance, and when the detected current value is greater than this calculated current consumption value, the status signal indicating an overcurrent is output;
The electronic device according to claim 1, wherein the control means stops the supply of the DC power output from the power supply unit in response to the stop signal when the status signal indicating an overcurrent is input.
前記標準電流値が予め記憶され、前記駆動回路と対応する前記制御信号が入力された時、前記駆動回路と対応する前記消費電流を出力する電流値記憶部と、
出力された前記消費電流の合計値に基づいて、電流を判定するための判定閾値を出力する閾値算出部と、
入力された前記検出電流値と前記判定閾値の大きさの比較結果により前記状態信号を出力する電流比較部と、を備えていることを特徴とする請求項1記載の電子機器。
The current determination means
a current value storage unit that stores the standard current value in advance, and outputs the consumption current corresponding to the drive circuit when the control signal corresponding to the drive circuit is input;
a threshold calculation unit that outputs a determination threshold for determining a current based on the output total value of the current consumption;
2. The electronic device according to claim 1, further comprising a current comparator that outputs the state signal based on a result of comparison between the input detected current value and the judgment threshold value.
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