無刷dc電機驅動器的製作方法

2023-10-09 07:45:34 6

專利名稱：無刷dc電機驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一般的無刷DC電機驅動器，更詳細地說，涉及能夠有效降低在穩定階 段下經受過電流的多個開關元件的各自的溫度的無刷DC電機驅動器。
背景技術：
例如，1997年11月11日公開的日本專利申請公開編號H09-294392公開了無刷電 機驅動系統。該系統包含電容器和軟啟動電路。電容器用於減小起動階段中的急劇變化的 高電壓。軟啟動電路以減少多個開關元件的各自的導通佔空比的方式構成，使得起動階段 中的電流為過電流閾值(電流限制電平)以下。在該系統中，使用能夠下降的一個過電流 閾值，因此能夠減少在穩定階段中由過電流引起的多個開關元件所產生的熱。但是，在穩定 階段，經受過電流的多個開關元件的各自的溫度僅利用一個過電流閾值並不能夠有效地下 降。1998年3月24日公開的日本專利申請公開編號H10-080178公開了 DC無刷電機 驅動電路。該電路使用可變設定值，它與一定的實測值(過電流閾值)對應。例如，可變設 定值在Orpm的0. 8A到1030rpm的1. 7A以一定的比例增大，這與從Orpm到1030rpm的範圍 中的1.7A的過電流閾值對應。這樣，通過使用與電機的轉速對應的可變設定值，能夠利用 一定的過電流閾值限制流過電機繞組(電機線圈)的電流。但是，因為使用多個閾值(設 定值)，所以驅動電路需要有複雜的電路(例如CPU和編碼器等)。此外，在穩定階段中，利 用多個閾值也不能夠有效地使經受過電流的多個開關元件的各自的溫度下降。

發明內容
本發明的目的在於有效地使穩定階段中經受過電流的多個開關元件的各自的溫 度下降。本發明的無刷DC電機驅動器包括DC-AC變換電路、控制電路、檢測電路和比較電 路，在具有電機線圈的無刷DC電機中使用。DC-AC變換電路具有多個開關元件，它們以將 從DC電源供給的DC電壓變換為AC電壓的方式排列。控制電路控制該DC-AC變換電路的 開關，向該電機線圈供給用於驅動該無刷DC電機的AC電壓。檢測電路檢測流過該電機線 圈的電流。當通過該檢測電路檢測出的電流達到或超過過電流閾值時，該比較電路產生過 電流檢測信號。當該比較電路產生該過電流檢測信號時，控制電路在預先決定的時間的期 間，使多個開關元件的全部或部分斷開，不對它們供給電力。在本發明的特徵中，當在起動 階段通過該檢測電路檢測出的電流達到或超過該過電流閾值時，控制電路在第一截斷時間 的期間不對該多個開關元件供給電力，此外，當在穩定階段中通過該檢測電路檢測出的電 流達到或超過該過電流閾值時，控制電路在比該第一截斷時間長的第二截斷時間的期間， 不對該多個開關元件供給電力。在本發明中，當在起動階段中通過檢測電路檢測出的電流達到或超過過電流閾值 時，控制電路在第一截斷時間的期間不對多個開關元件供給電力。當多個開關元件在穩定
4階段中經受過電流時，控制電路在比第一截斷時間長的第二截斷時間的期間，不對多個開 關元件供給電力。由此，能夠有效降低在穩定階段中經受過電流的多個開關元件的各自的溫度。在一個實施方式中，比較電路在通過該檢測電路檢測出的電流達到或超過該過電 流閾值的期間，產生該過電流檢測信號。控制電路在從該過電流檢測信號結束開始的第一 截斷時間的期間，不對該多個開關元件供給電力。比較電路具有保持電路和延遲電路。當 該比較電路在該穩定階段中產生該過電流檢測信號時，保持電路不論通過該檢測電路檢測 出的電流如何，在保持時間的期間保持該比較電路的輸出，使得該比較電路持續產生該過 電流檢測信號。該保持時間與該第一截斷時間構成該第二截斷時間。延遲電路構成為，從 該無刷DC電機起動到預先決定的延遲時間結束，延遲該保持電路的動作。在該實施方式中，僅通過在比較電路中具有保持電路和延遲電路，就能夠有效地 降低經受過電流的多個開關元件的各自的溫度。在一個實施方式中，無刷DC電機還包括具有多個磁極的磁轉子。控制電路還具有 磁傳感器、第一驅動元件和第二驅動元件、以及第一延遲電路和第二延遲電路。磁傳感器根 據該磁轉子的旋轉產生矩形波信號。第一驅動元件和第二驅動元件以根據該矩形波信號使 該DC-AC變換電路中的該多個開關元件中的第一開關元件和第二開關元件交替導通和斷 開的方式排列。第一延遲電路和第二延遲電路與通過該檢測電路檢測出的電流無關地，在 該第一截斷時間的期間，分別使該第一開關元件和第二開關元件通過該第一驅動元件和第 二驅動元件導通的動作延遲。在一個實施方式中，DC-AC變換電路和檢測電路在該DC電源的正端子與負端子間 串聯連接。檢測電路具有電流檢測電阻。檢測電路以該電流檢測電阻檢測流過該電機線圈 的電流，產生檢測電壓。比較電路具有運算放大器，它具有第一輸入端子和第二輸入端子以 及輸出端子。運算放大器由該第一輸入端子和第二輸入端子分別接受該檢測電壓和作為該 過電流閾值的基準電壓，比較該檢測電壓和該過電流閾值。保持電路具有第一電阻、第二電 阻和電容器。第一電阻連接於該運算放大器的第一輸入端子與該DC電源的該負端子之間。 第二電阻具有第一端和第二端，該第一端與該第一輸入端子連接。電容器連接在該第二電 阻的該第二端與該運算放大器的該輸出端子之間。比較電路的延遲電路具有連接在該第二 電阻的該第二端與該DC電源的該負端子之間的延遲開關，從該無刷DC電機起動到該延遲 時間結束使該延遲開關導通，之後使該延遲開關斷開。


進一步詳細敘述本發明的優選實施方式。本發明的其它特徵和優點能夠通過以下 詳細的說明和附圖變得更為明確。圖1是本發明的一實施方式的無刷DC電機驅動器的概要圖；圖2表示該驅動器的一個具體例子；圖3表示穩定階段中的該驅動器的動作；圖4表示起動階段中的該驅動器的動作；以及圖5舉例表示穩定階段中的該驅動器的用於應對過負載的動作。
具體實施例方式圖1表示本發明的一實施方式的無刷DC電機驅動器。該驅動器包括DC-AC變換 電路1、檢測電路2、比較電路3和控制電路6，例如在燃料電池裝置或熱泵裝置等液體供給 裝置中的單相全波型的無刷DC電機7中使用。另外，並不限定於此，本發明的無刷DC電機 驅動器也能夠應用於三相全波型的無刷DC電機等各種無刷DC電機。如圖2所示，無刷DC電機7包括定子芯71、電機線圈72和磁轉子73。電機線圈 72卷繞於定子芯71。磁轉子73具有多個磁極(未圖示)，以各磁極面面對定子芯71的方 式被旋轉自由地支承。DC-AC變換電路1和檢測電路2 (詳細地說是後述的電流檢測電阻20)在DC電源 8的正端子81與負端子82之間串聯連接。DC-AC變換電路1包括以將從DC電源8供給的DC電壓變換為AC電壓的方式排列 的多個開關元件，並連接於DC電源8的正端子側，例如，DC-AC變換電路1具有構成H橋電 路的開關元件11 14和電阻15、16。開關元件11和12 (第一和第二開關元件)各為N溝道FET，開關元件13和14各 為P溝道FET。FET13和14的源極端子與DC電源8的正端子81連接，而它們的漏極端子 分別與FETll和12的漏極端子連接。FETll和12的源極端子經由檢測電路2 (電流檢測電 阻20)與DC電源8的負端子82連接。作為一個例子，開關元件11 14也可以為雙極晶 體管(例如NPN和PNP電晶體)。FET13的柵極端子經由電阻15與DC電源8的正端子81連接，而且與FET12的漏 極端子直接連接。FET14的柵極端子經由電阻16與DC電源8的正端子81連接，而且與 FETll的漏極端子直接連接。電機線圈72具有第一端和第二端，它們分別與FETll和13的 連接點以及FET12和14的連接點連接。作為一個例子，FET13的柵極端子可以經由電阻或 二極體與FET12的漏極端子連接，FET14的柵極端子也可以經由電阻或二極體與FETll的 漏極端子連接。檢測電路2構成為對流過電機線圈72的電流進行檢測。本實施方式中，檢測電路 2構成為對流過電機線圈72以及FETll或12的電流進行檢測。例如，檢測電路2具有電 流檢測電阻20和二極體21，它們配置在DC-AC變換電路1與DC電源8的負端子82之間， 以檢測流過電機線圈72的電流並產生檢測電壓(電流檢測值)。具體地說，電流檢測電阻 20連接在DC-AC變換電路1與DC電源8的負端子82之間。二極體21的陽極與DC-AC變 換電路1和電流檢測電阻20的連接點連接。二極體21的陰極與比較電路3連接。當通過檢測電路2檢測出的電流達到或超過過電流閾值時，比較電路3產生過電 流檢測信號。在圖2的例子中，比較電路3在通過檢測電路2檢測出的電流達到或超過該 過電流閾值的期間，產生過電流檢測信號。S卩，比較電路3由電阻31和32以及運算放大器30構成。電阻31和32連接在控 制電源9與地(ground)之間，對控制電源9的電壓進行分壓，產生基準電壓即過電流閾值， 在圖2的例子中，地為DC電源8的負端子82。過電流閾值被供給至運算放大器30的反轉 輸入端子(第二輸入端子)，放大器30的非反轉輸入端子(第一輸入端子)與二極體21的 陰極連接。因此，運算放大器30構成為，分別從非反轉輸入端子和反轉輸入端子接受檢測 電壓和過電流閾值，將檢測電壓與過電流閾值進行比較。更詳細地說，當檢測電壓達到或超
6過過電流閾值時，運算放大器30產生HIGH信號即過電流檢測信號，否則則產生LOW信號。 HIGH信號和LOW信號被供給至控制電路6 (和後述的電容器43)。此處，從電流檢測電阻20 的電壓減去二極體21的導通電壓而得到的電壓，作為檢測電壓被供給至運算放大器30的 非反轉輸入端子。因此，該過電流閾值被規定為與期望的過電流流過電流檢測電阻20時的 檢測電壓(非反轉輸入端子的輸入電壓)相同的電壓。換言之，控制電源9的電壓和電阻 31和32基於期望的過電流而進行設定。作為一個例子，比較電路3不限定於該放大器(運 算放大器30)，也可以由比較器和上拉電阻構成。控制電路6控制DC-AC變換電路1的開關，向電機線圈72供給用於驅動電機7的 AC電壓(矩形波電壓)。例如，控制電路6包含磁傳感器61、N0T電路62、開關63和64 (第 一和第二驅動元件)以及RC電路65和66 (第一和第二延遲電路)。磁傳感器61配置在磁轉子73附近，根據磁轉子73的旋轉(磁極的位置)產生矩 形波信號。例如，能夠將包含霍爾元件(霍爾效果元件)的霍爾IC用作該磁傳感器61。矩 形波信號經由NOT電路62供給至開關63，而且直接供給至開關64。開關63和64分別為 雙極電晶體或FET等，以根據供給至它們的控制端子(例如基極或柵極端子)的矩形波信 號，使FETll和12交替導通和斷開的方式排列。即，開關63連接在FETll的柵極端子與地 之間，而開關64連接在FET12的柵極端子與地之間。由此，當開關63或64導通時，FETll 或12的柵極端子分別與地直接連接。RC電路65和66與通過檢測電路2檢測出的電流無關地，使得在第一截斷時間的 期間FETll和12通過開關63和64導通的情況分別延遲。在圖2的例子中，RC電路65包 括電阻651和電容器652，該電阻651連接在控制電路9與FETll的柵極端子和開關63的 連接點之間，該電容器652連接在該連接點與地之間。同樣，RC電路66包括電阻661和電 容器662，該電阻661連接在控制電路9與FET12的柵極端子和開關64的連接點之間，該電 容器662連接在該連接點與地之間。由此，在開關63斷開時，FETll的導通時刻根據RC電 路65的時間常數，被延遲至直到電容器652的電壓達到FETll的閾值電壓。同樣，在開關 64斷開時，FET12的導通時刻根據RC電路66的時間常數，被延遲至直到電容器662的電壓 達到FET12的閾值電壓。即，第一截斷時間由RC電路65和66的各自的時間常數決定。換 言之，RC電路65和66的各自的時間常數基於第一截斷時間而設定。例如，與現有技術同 樣地決定第一截斷時間，RC電路65和66的各時間常數基於該決定了的第一截斷時間而設 定。此外，當比較電路3產生過電流檢測信號時，控制電路6在預先決定的時間(第一 或第二截斷時間)的期間，使多個開關元件11 14全部或部分斷開，使得不向多個開關元 件11 14供電。本實施方式中，控制電路6還包括開關67和68 (第一和第二截斷元件)， 實質上使多個開關元件11 14斷開。作為一個例子，控制電路6也可以構成為使開關11 和12斷開。開關67和68各自為雙極電晶體或FET等。開關67以根據供給至其本身的控制 端子(例如基極或柵極端子)的過電流檢測信號(HIGH信號)而導通，使FETll斷開的方 式排列。即，開關67連接在FETll的柵極端子和開關63的連接點與地之間，使得能夠將 FETll的柵極端子與地直接連接。開關68以根據來自比較電路3的過電流檢測信號導通， 使FET12斷開的方式排列。即，開關68連接在地與FET12的柵極端子和開關64的連接點
7之間，使得能夠將FET12的柵極端子與地直接連接。此外，開關67和68分別根據來自比較 電路3的LOW信號而斷開。這樣，控制電路6在從過電流檢測信號的結束(HIGH信號的下 降沿)到第一截斷時間的期間，使FETll 14斷開，對它們不進行供電。根據本發明的特徵，比較電路3還包括保持電路4和延遲電路5。當比較電路3在 穩定階段產生過電流檢測信號時，保持電路4與通過檢測電路2檢測出的電流無關地，在保 持時間的期間保持比較電路3的輸出，使得比較電路3持續產生該過電流檢測信號。保持 時間和接續該保持時間的第一截斷時間構成第二截斷時間。例如，保持電路4包括電阻41 和42 (第一和第二電阻)以及電容器43。電阻41連接在運算放大器30的非反轉輸入端子 與DC電源8的負端子82之間。電阻42具有第一端和第二端，該第一端與運算放大器30的 非反轉輸入端子連接。電容器43連接在電阻42的第二端與運算放大器30的輸出端子之 間。由此，保持時間由電阻41和42以及電容器43的時間常數決定。S卩，當運算放大器30 產生過電流檢測信號(HIGH信號)時，過電流檢測信號供給至控制電路6和電容器43，因此 電容器43利用過電流檢測信號而被充電。此時，從HIGH信號的電壓減去電容器43的電壓 所得到的電壓，通過電阻41和42被分壓，電阻41的電壓(分壓電壓)供給至運算放大器 30的非反轉輸入端子。由此，電容器43的電壓由於過電流檢測信號而逐漸增大，當電阻41 的電壓低於過電流閾值(基準電壓)時，運算放大器30產生LOW信號，電容器43通過電阻 41和42放電。S卩，在電阻41的電壓達到與保持時間對應的電壓之前，運算放大器30持續 產生過電流檢測信號。由此，電阻41和42以及電容器43基於保持時間而設定。該保持時 間和第一截斷時間構成第二截斷時間，因此，保持時間基於第二截斷時間決定。例如，第二 截斷時間決定為使得FETll 14的各結(Junction)溫度不超過最大額定溫度。第二截斷 時間沒有限定，但決定為第一截斷時間的至少20倍，電阻41和42以及電容器43基於根據 該決定了的第二截斷時間得到的保持時間進行設定。延遲電路5構成為，從電機7起動到預先決定的延遲時間結束，使保持電路4的動 作延遲(停止)。例如，延遲電路5包括延遲開關51、RC電路52和NOT電路53。延遲開關 51為雙極電晶體或FET等，連接在電阻42的第二端與DC電源8的負端子82之間。RC電 路52由電阻521和電容器522構成。電阻521連接在用於接收起動信號(HIGH信號)的 輸入端子50與NOT電路53的輸入端子之間。電容器522連接在電阻521和NOT電路53 的連接點與地之間。NOT電路53的輸出端子與延遲開關51的控制端子(例如基極或柵極 端子)連接。由此，當起動信號供給至輸入端子50時，NOT電路53產生HIGH信號直至電容 器522的電壓達到或超過NOT電路53的閾值電壓。之後，產生LOW信號。換言之，NOT電 路53在由RC電路52的時間常數決定的延遲時間結束之前產生HIGH信號，之後產生LOW 信號。這樣，延遲電路5構成為，從電機7起動到該延遲時間結束使延遲開關51導通，之後 使延遲開關51斷開。當延遲開關51導通時，電阻41和42的並聯電路連接在運算放大器 30的非反轉輸入端子與地之間，電容器43連接在運算放大器30的輸出端子與地之間。由 此，運算放大器30作為比較器起作用，保持電路4停止。此處，RC電路52的時間常數以該 延遲時間的結束包含於穩定階段的期間的方式設定。例如，該時間常數基於無刷DC電機7 的規格(例如直至電機被穩定驅動的時間等)而設定。優選的是，該時間常數設定為50 100msec的範圍內的時間或者為Isec以上。由此，在起動階段，當通過檢測電路2檢測出的電流達到或超過過電流閾值時，控
8制電路6在第一截斷時間的期間使FETll 14斷開，不對其供電。此外，在穩定階段，當通 過檢測電路2檢測出的電流達到或超過過電流閾值時，控制電路6在比第一截斷時間長的 第二截斷時間的期間，使FETll 14斷開，不對其供電。首先，參照圖3說明穩定階段中的本驅動器的動作。在穩定階段，磁傳感器61根 據磁轉子73的旋轉(磁極的位置)而產生矩形波信號。即，磁傳感器61交替產生HIGH信 號和LOW信號。當磁傳感器61產生HIGH信號時，LOff信號和HIGH信號分別被供給至開關63和 64的控制端子，開關63和64分別被斷開和導通。當開關64導通時，地與FET12的柵極端 子連接，因此FET12在開關64導通的時刻斷開。另一方面，FETll在從開關63的斷開時刻 起經過第一截斷時間(Td)後導通。S卩，當開關63斷開時，控制電路9經由RC電路65與 FETll的柵極端子連接。由此，RC電路65的電容器652的電壓根據其時間常數而增大，在 達到或超過FETll的閾值電壓時，FETll導通。也就是說，在第一截斷時間的期間，FETll 14斷開，因此不對其供電。當FETll導通時，FETll的漏極端子與DC電源8的負端子82連接，該漏極端子的 電壓與負端子82的電壓(即接地電壓(電位))相等。此外，FET14的柵極端子的電壓也 與負端子82的電壓相等。由此，FET14導通，DC電源8的電壓通過FETll和14施加於電機 線圈72。之後，當磁傳感器61產生LOW信號時，HIGH信號和LOW信號分別供給至開關63和 64的控制端子，由此開關63和64分別導通和斷開。當開關63導通時，地與FETll的柵極 端子連接，因此FETll在開關63導通的時刻斷開。此時，FETll的漏極端子經由電阻16與 DC電源8的正端子81連接，因此，該漏極端子的電壓與DC電源8的電壓相等，FET14的柵 極端子的電壓也與DC電源8的電壓相等。由此，FET14斷開。此外，RC電路66在從開關 64斷開的時刻開始的第一截斷時間(Td)的期間，延遲FET12的導通。由此，FETll 14在 第一截斷時間的期間斷開，不對其供電。當FET12導通時，FET12的漏極端子與DC電源8的負端子82連接，該漏極端子的 電壓與負端子82的電壓相等。此外，FET13的柵極端子的電壓也與負端子82的電壓相等。 由此，FET13導通，DC電源8的電壓通過FET12和13以相反的極性施加於電機線圈72。艮口， 通過FET12和13施加於電機線圈72的電壓具有與通過FETll和14施加的電壓相反的極性。這樣，FETll和14的組以及FET12和13的組根據磁傳感器61的輸出而交替地導 通和關閉，由此AC電壓(矩形波電壓)施加於電機線圈72。由此，從定子芯71產生交替磁 場，磁轉子73旋轉。接著，參照圖4說明起動階段中的本驅動器的動作。當起動信號供給至輸入端子 50時，延遲開關51導通直至由延遲電路5決定的延遲時間結束。在本實施方式中，保持電 路4至少在起動階段的期間停止。 在起動階段，在磁轉子73旋轉，磁傳感器61產生矩形波信號之前，磁傳感器61產 生與磁轉子73的磁極位置對應的信號(HIGH或LOW信號)。依據該信號，開關64或64起 動，FETll或12導通，而另一方則斷開。由此，FETll和14的第一組或FET12和13的第二 組導通。當第一組或第二組導通時，DC電源8的電壓施加於電機線圈72，因此，過渡電流流過電機線圈72(參照圖4的「流過電機線圈的電流」)。在起動階段，從電機線圈72不會產 生大的反電動勢，因此DC電源8的電壓除以電機線圈72的電阻成分得到的大電流流過電 機線圈72。當過渡電流經由FETll或12流至電流檢測電阻20時，過渡電流與電阻20的電阻 值相乘而得的過渡電壓產生於電阻20。從該過渡電壓減去二極體21的導通電壓而得的電 壓成為檢測電路2的檢測電壓，檢測電壓供給至運算放大器30的非反轉輸入端子。檢測電 壓與該過渡電流對應，因此檢測電壓能夠達到施加於運算放大器30的反轉輸入端子的過 電流閾值。當檢測電壓達到過電流閾值時，運算放大器30產生過電流檢測信號，該信號實 際上被供給至控制電路6的開關67和68。由此開關67和68導通。開關67和68剛一導通，FETll 14就斷開，電機線圈72和FETll 14不被供 給電力。此外，過渡電流也被截斷。由此，檢測電路2的輸出電壓變得低於過電流閾值，運 算放大器30產生LOW信號，將該信號供給至控制電路6的開關67和68。結果，與開關67 和68的斷開同時地，第一截斷時間(Td)開始。當開關67和68斷開時，FETll或12的柵極端子分別經由RC電路65或66與控制 電源9連接。由此，FETll或12在第一截斷時間(Td)之後導通。當FETll或12導通時， 第一組或第二組分別導通，DC電源8的電壓施加於電機線圈72。這樣，在每次檢測電壓達到過電流閾值時，本驅動器使FETll 14斷開，不對電機 線圈72和FETll 14供電，接著在第一截斷時間的期間，使FETll或12的導通延遲，同時 使電機7的轉速逐漸增大。之後，當電機7的轉速增大，反電動勢增大時，流過電流檢測電 阻20的電流減少，檢測電壓變得低於過電流閾值，驅動器的動作階段轉移至穩定階段。此 外，在由延遲電路5決定的延遲時間之後，保持電路4變得有效(實際上進行動作)。最後，參照圖5說明穩定階段中本驅動器的用於應對過負載的動作。在穩定階段， 本驅動器如果受到由於DC電源8的過電壓以及由對電機7的負載的增大和電機鎖引起的 流過電機線圈72的電流的增大所導致的過負載，則FETll 14和電機線圈72經受過電流， 這導致它們各自的溫度上升。依據本發明的特徵，保持電路4進行動作，使得在穩定階段經 受過電流的FETll 14和電機線圈72的各自的溫度有效下降。S卩，在本驅動器像圖3所示那樣動作的穩定階段中，當驅動器受到該過負載時，如 圖5所示，電流檢測電阻20的電壓(檢測電壓)達到施加於運算放大器30的反轉輸入端 子的過電流閾值(Ic)。當檢測電壓達到過電流閾值時，比較電路3產生過電流檢測信號，將 該信號供給至控制電路6和保持電路4。由此，在開關67和68導通、FETll 14斷開的同 時，保持電路4在保持時間(Th)的期間保持比較電路3的輸出，使得比較電路3持續產生 過電流檢測信號。經受過電流的FETll 14和電機線圈72的各自的溫度在保持時間的期 間例如通過周圍溫度而減少。當經過保持時間，比較電路3產生LOW信號，則該信號被供給至控制電路6。由此， 保持電路4的電容器43通過電阻41和42放電，而開關67和68斷開。當開關67和68斷 開時，FETll或12在第一截斷時間之後導通，DC電源8的電壓施加於電機線圈72。S卩，在 第二截斷時間之後，DC電源8的電壓施加於電機線圈72。這樣，保持電路4進行動作，使得在本驅動器沒受到該過負載之前，使經受過電流 的FETll 14和電機線圈72的各自的溫度有效地下降。在本實施方式中，通過採用在比較電路3之外具有保持電路4和延遲電路5的價廉且簡單的結構，能夠有效地使經受過電 流的開關元件11 14的各自的溫度下降。例如，如果第二截斷時間為第一截斷時間的至 少20倍長，則能夠將經受過電流的開關元件11 14的各自的溫度降低至元件11 14的 各自的發熱量為不具有保持電路4和延遲電路5的結構的各自的發熱量的1/3以下。
本發明記載了幾個優選的實施方式，但在不脫離本發明的主旨和權利範圍的情況 下，本領域的技術人員能夠進行各種修正和變形。
權利要求
一種無刷DC電機驅動器，其包括DC AC變換電路，其具有多個開關元件，該多個開關元件以將從DC電源供給的DC電壓變換為AC電壓的方式排列；控制電路，其控制該DC AC變換電路的開關，向無刷DC電機的電機線圈供給用於驅動該無刷DC電機的AC電壓；檢測電路，其檢測流過該電機線圈的電流；以及比較電路，當通過該檢測電路檢測出的電流達到或超過過電流閾值時，該比較電路產生過電流檢測信號，當該比較電路產生該過電流檢測信號時，該控制電路在預先決定的時間的期間，使該多個開關元件的全部或部分斷開，不對該多個開關元件供給電力，在該無刷DC電機驅動器中，其中，控制電路構成為當在起動階段通過該檢測電路檢測出的電流達到或超過該過電流閾值時，使得在第一截斷時間的期間不對該多個開關元件供給電力，而且，當在穩定階段中通過該檢測電路檢測出的電流達到或超過該過電流閾值時，使得在比該第一截斷時間長的第二截斷時間的期間，不對該多個開關元件供給電力。
2.如權利要求1所述的無刷DC電機驅動器，其中，該比較電路在通過該檢測電路檢測出的電流達到或超過該過電流閾值的期間，產生該 過電流檢測信號，該控制電路構成為使得在從該過電流檢測信號結束開始的第一截斷時間的期間，不 對該多個開關元件供給電力， 該比較電路具有保持電路，當該比較電路在該穩定階段中產生該過電流檢測信號時，保持電路不論通 過該檢測電路檢測出的電流如何，在與該第一截斷時間構成該第二截斷時間的保持時間的 期間，保持該比較電路的輸出，使得該比較電路持續產生該過電流檢測信號；以及延遲電路，從該無刷DC電機起動到預先決定的延遲時間結束，該延遲電路延遲該保持 電路的動作。
3.如權利要求2所述的無刷DC電機驅動器，其中， 該無刷DC電機還包括具有多個磁極的磁轉子， 該控制電路還具有磁傳感器，其根據該磁轉子的旋轉產生矩形波信號；第一驅動元件和第二驅動元件，其以根據該矩形波信號使該DC-AC變換電路中的該多 個開關元件中的第一開關元件和第二開關元件交替導通和斷開的方式排列；以及第一延遲電路和第二延遲電路，其與通過該檢測電路檢測出的電流無關地，在該第一 截斷時間的期間，分別使該第一開關元件和第二開關元件通過該第一驅動元件和第二驅動 元件導通的動作延遲。
4.如權利要求3所述的無刷DC電機驅動器，其中，該DC-AC變換電路和該檢測電路在該DC電源的正端子與負端子間串聯連接， 該檢測電路具有電流檢測電阻，該檢測電路以該電流檢測電阻檢測流過該電機線圈的電流，並產生檢測電壓， 該比較電路具有運算放大器，該運算放大器具有第一輸入端子和第二輸入端子以及輸 出端子，由該第一輸入端子和第二輸入端子分別接受該檢測電壓和作為該過電流閾值的基 準電壓，比較該檢測電壓和該過電流閾值，該保持電路具有第一電阻，其連接於該運算放大器的第一輸入端子與該DC電源的 該負端子之間；第二電阻，其具有第一端和第二端，該第一端與該第一輸入端子連接；電容 器，其連接在該第二電阻的該第二端與該運算放大器的該輸出端子之間，該比較電路的該延遲電路具有連接在該第二電阻的該第二端與該DC電源的該負端子 之間的延遲開關，從該無刷DC電機起動到該延遲時間結束使該延遲開關導通，之後使該延 遲開關斷開。
全文摘要
本發明提供無刷DC電機驅動器，該無刷DC電機驅動器包括DC-AC變換電路、檢測電路、比較電路和控制電路。DC-AC變換電路具有多個開關元件。檢測電路檢測流過無刷DC電機的電機線圈的電流。當該電流達到或超過過電流閾值時，比較電路產生過電流檢測信號。當檢測電路在起動階段產生過電流檢測信號時，控制電路在第一截斷時間的期間不對多個開關元件供給電力。此外，當檢測電路在穩定階段中產生過電流檢測信號時，控制電路在比第一截斷時間長的第二截斷時間的期間，不對多個開關元件供給電力。
文檔編號H02P6/12GK101965680SQ20098010828
公開日2011年2月2日 申請日期2009年3月10日 優先權日2008年3月11日
發明者植田英稔 申請人:松下電工株式會社