电机控制装置制造方法
【专利摘要】本发明提供电机控制装置。电机控制装置具有：H桥电路，其对在电机中流动的电流Im进行通断控制；驱动电路，其驱动H桥电路；驱动指示信号生成部，其生成具有规定的驱动频率的脉冲信号即用于进行电机的驱动指示的驱动指示信号Vs；电流检测电路，其构成为包括与电机串联连接的电流检测电阻和比较器，并通过比较电机电流的电流检测信号Vi与目标值信号Va来输出比较输出信号Vc；锁存电路，其基于驱动指示信号Vs的接通信号Von和比较输出信号Vc来保持电流检测结果；以及门电路，其基于接通信号Von和来自锁存电路的锁存输出信号Vr对驱动电路进行驱动。
【专利说明】电机控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电机控制装置。
【背景技术】
[0002]作为电机控制装置，例如存在通过控制电机的旋转来进行车辆的电子节流阀控制的装置(例如，参照专利文献I)。
[0003]该电机控制装置构成为，在电子节流阀的阀门控制中，通过使用了廉价的微型计算机的数字控制进行阀门的开度控制，通过模拟控制进行设置在需要高响应、高精度的开度控制的小回路(minor loop)中的电机进行电流控制,并且通过变频式PWM控制进行电流控制的PWM控制。
[0004]专利文献1:日本特开2000 - 18069号公报
[0005]然而，若为通过可变频率PWM控制进行电流控制的PWM控制的构成，则存在有时在电机驱动控制时驱动频率发生变化而生成刺耳的蜂鸣声等问题。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于提供一种能够不受电机电流的上升时间限制地进行恒定周期的电机驱动控制的电机控制装置。
[0007][ I ]本发明为了实现上述目的，提供一种电机控制装置，其具有:H桥电路，其对在电机中流动的电流进行通断控制；驱动电路，其驱动上述H桥电路；驱动指示信号生成部，其生成具有规定的驱动频率的脉冲信号即用于进行上述电机的驱动指示的驱动指示信号；电流检测电路，其构成为包括与上述电机串联连接的电流检测用电阻和比较器(Comparator),通过比较电机电流的电流检测信号与目标值信号来输出比较输出信号；锁存电路，其基于上述驱动指示信号的接通信号和上述比较输出信号来保持电流检测结果；以及门电路，其基于上述接通信号和来自上述锁存电路的锁存输出信号来驱动上述驱动电路。
[0008][2]可以是根据上述[I]所记载的电机控制装置，其特征在于，上述锁存电路基于从上述电流检测电路输出的锁存打开(latch on)信号和上述驱动指示信号的锁存清除(latch clear)信号来将电平切换为驱动电平或者非驱动电平。
[0009][3]另外，也可以是根据上述[I]或[2]所记载的电机控制装置，其特征在于，上述门电路是以上述驱动指示信号的接通信号和上述锁存电路的锁存输出信号为输入的与门电路。
[0010]根据本发明，能够提供一种能够不受电机电流的上升时间的限制地进行恒定周期的电机驱动控制的电机控制装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的实施方式的电机控制装置的整体模块结构图。[0012]图2是本发明的实施方式的电机控制装置的电路结构图。
[0013]图3是本发明的实施方式的电机控制装置的主要点的波形图。
[0014]图4是本发明的实施方式的电机控制装置动作时的主要点的波形图。
[0015]图5是外加了噪声的情况下的动作时的主要点的波形图。
[0016]附图标记的说明
[0017]1…电机控制装置;100…H桥电路;110…电机；122、123、124…逻辑信号输入端子；200…驱动电路；300…驱动指示信号生成部；400…电流检测电路；410…电流检测电阻；420…比较器；500…锁存电路；600…门电路；700…目标值信号生成部；Im…电机电流；Va…目标值信号；Vc…比较输出信号；Vclr…锁存清除信号；Vd…驱动信号；Vi…电流检测信号；VofT…截止信号；Von…接通信号；Vr…锁存输出信号；Vron…锁存打开信号；Vs…驱动指示信号。
【具体实施方式】
[0018]电机控制装置I的整体结构
[0019]图1是本发明的实施方式的电机控制装置的整体模块结构图。图2是本发明的实施方式的电机控制装置的电路结构图。
[0020]本发明的实施方式的电机控制装置I大致构成为具有:H桥电路100，其对在电机110中流动的电流Im进行通断控制；驱动电路200，其驱动H桥电路100 ;驱动指示信号生成部300，其生成具有规定的驱动频率的脉冲信号即进行电机110的驱动指示的驱动指示信号Vs ;电流检测电路400，其由与电机110串联连接的电流检测电阻410和比较器420构成，并通过比较电机电流Im的电流检测信号Vi与目标值信号Va来输出比较输出信号Vc ；锁存电路500，其基于驱动指示信号Vs的接通信号Von和比较输出信号Vc保持电流检测结果；以及门电路600，其基于接通信号Von和来自锁存电路500的锁存输出信号Vr对驱动电路200进行驱动。
[0021]H桥电路100由4个MOSFET构成，H桥电路100是在FETl与FET3之间和在FET2与FET4之间连接有电机110的电桥。通过将FETl和FET4设为导通、将FET2和FET3设为截止来使电机110正转，相反地，通过将FETl和FET4设为截止、将FET2和FET3设为导通来使电机110反转，并通过这些MOSFET的导通、截止的组合、时序来对电机110的旋转进行控制。此外，上述的MOSFET的导通、截止的组合、时序使规定的通断信号被输入至驱动电路200和逻辑信号输入端子122、123、124。
[0022]驱动电路200的输入侧与门电路600连接，输出侧与H桥电路100连接。基于从门电路600输出的驱动信号Vd来对FET进行通断控制，从而驱动H桥电路100。
[0023]驱动指示信号生成部300生成作为PWM (Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)信号的进行电机110的驱动指示的驱动指示信号Ns。例如，能够使用微型计算机的PWM功能等生成以恒定间隔反转输出从高电平到低电平的输出的驱动指示信号Vs。作为该输出的驱动指示信号Vs与锁存电路500和门电路600连接。
[0024]电流检测电路400构成为包括与电机110串联连接的电流检测电阻410和比较器420，并通过比较电机电流Im的电流检测信号Vi与目标值信号Va来输出比较输出信号Vc。该电流检测电路400的输出作为比较输出信号Vc而与锁存电路500的输入侧连接。例如，若通过使驱动电路200接通来驱动H桥电路100而使电流在电机110中流动，则在与电机110连接的电流检测电阻410中也流动与在电机110中流动的电流相同的电流(Im)。由在电流检测电阻410的电阻Ra中流动的电机电流Im在电流检测电阻410的两端生成电流检测信号Vi = RaXIm0利用比较器420对电流检测信号Vi和由目标值信号生成部700生成的目标值信号Va进行比较，在目标值信号Va <电流检测信号Vi时生成比较器420的输出成为低电平的比较输出信号Vc，并向锁存电路500输出使该比较输出信号Vc反转后的锁存打开信号Vron。此外，若在从电流检测电阻410到比较器420之间加入LPF，则能够有望除去由流向电机110的冲击电流等所产生的噪声。
[0025]锁存电路500基于驱动指示信号Vs和比较输出信号Vc来锁存(保持)电流检测结果。该锁存电路500基于使电流检测电路400的输出亦即比较输出信号Vc反转后输入的锁存打开信号Vron被设为高电平，基于驱动指示信号Vs的锁存清除信号Vclr被设为低电平。锁存电路500保持比较器420的输出，并使锁存输出信号Vr反转后成为截止信号VofT向门电路600侧输出。此外，将截止信号Voff的初始值设为高电平输出。另外，锁存电路500通过比较器420的锁存打开信号Vron从低电平向高电平的边沿触发而成为保持状态，输出高电平。锁存电路的输出经由非门电路作为截止信号Voff被输入至门电路600 (锁存电路:高电平输出=“截止信号”低电平)。另外，若在保持状态时驱动指示信号Vs被切换为低电平，则作为锁存清除信号Vclr解除锁存电路500的保持状态，输出低电平。即，锁存电路500基于从电流检测电路400输出的锁存打开信号Vron和驱动指示信号Vs的锁存清除信号Vclr来将电平切换为驱动电平或者非驱动电平。锁存电路500的锁存输出信号Vr经由非门电路作为截止信号Voff被输入至门电路600 (锁存电路:低电平输出=“截止信号”高电平)。
[0026]门电路600基于驱动指示信号Vs和来自锁存电路500的锁存输出信号Vr驱动驱动电路200。该门电路600是以驱动指示信号Vs的接通信号Von和使锁存电路500的锁存输出信号Vr反转后得的截止信号Voff为输入的与门电路。在向门电路600输入的接通信号Von和截止信号Voff为高电平时，从门电路600输出高电平，能够经由驱动电路200使H桥电路100的FETl (FET2)导通。
[0027]目标值信号生成部700生成用于指示流向电流检测电路400的目标电流值的目标值信号Va。从该目标值信号生成部700输出的目标值信号Va作为DC电压被输入至电流检测电路400的比较器420。目标值信号Va例如使用利用微型计算机的PWM功能经由LPF转换为DC电压后的信号，但也可以使用微型计算机的D/A转换器输出。
[0028]图3是本发明的实施方式的电机控制装置的主要点的波形图。
[0029]驱动指示信号Vs的驱动频率例如是20kHz，是一个周期由接通信号部分(高电平)和锁存清除信号部分(低电平)构成的PWM (Pulse Width Modulation)信号。该驱动指示信号Vs被设定为具有由上述的接通信号部分和锁存清除信号部分所规定的规定占空比的脉冲波形。
[0030]这里，如图3等所示，驱动指示信号Vs由接通信号Von和锁存清除信号Vclr形成一个周期。接通信号Von是驱动指示信号Vs的高电平输出期间。锁存清除信号Vclr是驱动指示信号Vs的低电平输出期间。
[0031]驱动信号Vd从门电路600输入至驱动电路200，是对驱动电路200进行通断控制的信号。驱动信号Vd通过驱动指示信号Vs和截止信号Voff的与输出而生成。因此，在驱动指示信号Vs为高电平输入且将锁存输出信号Vr反转后得的截止信号Voff为高电平输出时，门电路600能够进行高电平输出对驱动电路200进行驱动。
[0032]目标值"[目号Va是指不流向电流检测电路400的目标电流值的DC电压的/[目号，是比较器420的基准电压(阈值)。通过调整该目标值信号Va，能够控制电机电流Im从而调节电机的稳定旋转速度。
[0033]如上所述，电流检测信号Vi是在电流检测电阻410的两端生成的电流检测信号Vi, Vi = RaXIm0如图3所示，由于在驱动信号Vd为高电平期间电机电流Im增加，所以在该期间成为目标值信号Va被增大为Max值的波形。
[0034]电机电流Im是在驱动信号Vd为高电平期间在由驱动电路200驱动的电机110中流动的电流。
[0035]比较电机电流Im的电流检测信号Vi与目标值信号Va从而生成比较输出信号Vc。在比较器420中，在目标值信号Va <电流检测信号Vi时生成比较器420的输出为低电平的比较输出信号Vc。此外，锁存电路500被输入使该比较输出信号Vc反转后的锁存打开信号 Vron0
[0036]如在上述的锁存电路500中说明的那样，锁存输出信号Vr基于从电流检测电路400输入的锁存打开信号Vron被设为高电平，基于驱动指示信号Vs的锁存清除信号Vclr被设为低电平。如图3所示，在锁存打开信号Vron的t2的上升沿处被边沿触发而成为高电平，在锁存清除信号Vclr (驱动指示信号Vs的t4的下降沿处)被触发而成为低电平。以下，根据相同的逻辑生成锁存输出信号Vr。
[0037]电机控制装置I的工作
[0038]图4是本发明的实施方式的电机控制装置的动作时的主要点的波形图。以下，按照在该图4所示的动作时的主要点的波形图上标注的编号(I)?(12)对电机控制装置I的工作进行说明。
[0039](I)驱动指示信号Vs成为高电平输出。
[0040](2)驱动信号Vd成为高电平输出(接通信号Von期间)，FETl (FET2)导通。
[0041](3)由电机电流Im生成电流检测信号Vi。
[0042](4)在电流检测信号Vi超过目标值信号Va时，锁存打开信号Vron输出高电平。
[0043](5)从锁存电路500反转输出的截止信号Voff成为低电平输出。
[0044](6)由于截止信号Voff为低电平输出，驱动信号Vd被切换为低电平，使FETl(FET2)截止。
[0045](7)由于FETl (FET2)截止，电流检测信号Vi成为0V，所以锁存打开信号Vron被切换为低电平输出。
[0046](8)即使将锁存打开信号Vron切换为低电平输出，由于锁存电路500也会持续截止信号Voff的低电平输出。
[0047](9)经过一定期间后，驱动指示信号Vs切换为低电平。(从接通信号Von成为锁存清除信号VcIr。)
[0048](10)驱动指示信号Vs在从高电平到低电平的切换边沿(锁存清除信号Vclr)解除锁存电路500的保持状态(来自锁存电路的截止信号Voff从低电平成为高电平)。[0049](11)在驱动指示信号Vs为低电平期间(锁存清除信号Vclr期间)，驱动信号Vd持续低电平。
[0050](12)经过一定期间后，驱动指示信号Vs切换为高电平(成为接通信号Von)。
[0051]之后重复(I)?(12)的动作，利用与由电流检测电路400指定的目标值信号Va对应的电流值对电机110进行恒流驱动。
[0052]在上述的动作(4)中，即使在驱动指示信号Vs为接通信号Von期间电流检测信号Vi未达到目标值信号Va的情况下，驱动信号Vd也一定会与驱动指示信号Vs从高电平到低电平的切换边沿同步地成为低电平。由此，与驱动指示信号Vs的驱动频率完全同步地重复电机110的驱动、非驱动。
[0053]这是由于只有在驱动指示信号Vs为高电平(接通信号Von)期间，锁存电路500才能够持续接通，如图1、图2所示，是由将驱动指示信号Vs作为锁存电路500的电源使用的结构所带来的效果。
[0054]本发明的实施方式的效果
[0055]根据如上述那样构成的电机控制装置1，其具有以下的效果。
[0056](I)本发明的实施方式的电机控制装置1，即使在驱动指示信号Vs为接通信号Von期间电流检测信号Vi未达到目标值信号Va的情况下，驱动信号Vd也一定会与驱动指示信号Vs从高电平到低电平的切换边沿同步地成为低电平。由此，与驱动指示信号Vs的驱动频率完全同步地重复电机110的驱动、非驱动。由此，抑制驱动频率的变化。例如，即使在驱动指示信号Vs为20kHz的情况下，由于不会产生像低频侧的频率偏移、不产生成为可听范围的驱动频率，所以能够抑制产生刺耳的蜂鸣声等。
[0057](2)利用将驱动指示信号Vs作为锁存电路500的电源使用的结构，仅在驱动指示信号Vs为高电平(接通信号Von)的期间，锁存电路500才持续接通，从而与驱动指示信号Vs的驱动频率完全同步地重复进行电机110的驱动、非驱动。由此，能够提供一种能够不受电机电流的上升时间限制地进行恒定周期的电机驱动控制的电机控制装置。
[0058](3)图5是外加了噪声的情况下的动作时的主要点的波形图。
[0059]在驱动指示信号Vs为高电平时外加了噪声810的情况下，驱动信号Vd变为截断，成为停止电机的错误工作模式，但实际上瞬间的噪声不会使电机停止，所以没有影响。另夕卜，在驱动指示信号Vs为低电平时外加了噪声820的情况下，驱动信号Vd变为接通，成为使电机运转的错误工作模式，但在该期间由于未用锁存电路500保持状态，所以实际上瞬间的噪声不会使电机工作。另外，在锁存打开信号Vron为低电平时外加了噪声830的情况下，驱动信号Vd成为截断，成为停止电机的工作模式。因此，能够实现在任意情况下，因噪声而产生错误动作时以安全模式(即，由于噪声而停止电机的工作模式)进行工作的电机控制装置。
[0060]以上，对本发明的实施方式进行了说明，这些实施方式不过是一个例子，并不限定权利要求的范围所涉及的发明。这些新的实施方式及其变形例能够以各种其他的方式来实施，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种省略、置换、变更等。另外，在这些实施方式中说明的特征的组合的全部并非是用于解决发明的课题的手段所必须的。并且，这些实施方式及其变形例包含于发明的范围和主旨中，并且包含于与权利要求的范围所记载的发明均等的范围内。
【权利要求】
1.一种电机控制装置，其特征在于，具有: H桥电路，其对在电机中流动的电流进行通断控制； 驱动电路，其驱动所述H桥电路； 驱动指示信号生成部，其生成具有规定的驱动频率的脉冲信号即用于进行所述电机的驱动指示的驱动指示信号； 电流检测电路，其构成为包括与所述电机串联连接的电流检测用电阻和比较器，并通过比较电机电流的电流检测信号与目标值信号来输出比较输出信号； 锁存电路，其基于所述驱动指示信号的接通信号和所述比较输出信号来保持电流检测结果；以及 门电路，其基于所述接通信号和来自所述锁存电路的锁存输出信号来驱动所述驱动电路。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于， 所述锁存电路基于从所述电流检测电路输出的锁存打开信号和所述驱动指示信号的锁存清除信号来将电平切换为驱动电平或者非驱动电平。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制装置，其特征在于， 所述门电路是以所述驱动指示信号的接通信号和所述锁存电路的锁存输出信号为输入的与门电路。
【文档编号】H02P27/08GK103633919SQ201310356432
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2012年8月27日
【发明者】臼井祐介 申请人:株式会社东海理化电机制作所