電動機驅動設備的製作方法
2024-03-10 05:17:15
專利名稱：電動機驅動設備的製作方法
技術領域：
本公開涉及通過脈衝寬度調製(PWM)控制來驅動電動機的電動機驅動設備。
背景技術：
已知通過在PWM控制下操作與電動機串聯連接的諸如MOSFET等半導體開關元件來將電動機作為電感負載驅動的電動機驅動設備。此外，在這種電動機驅動設備中，已經提出了具有檢測電動機的斷開的功能。例如，基於在電動機斷開時電動機的電流不流動並且不朝向電動機輸出PWM信號的事實來檢測電動機的斷開。然而，在這種檢測中，在電動機用作車輛的風扇電動機的情況下，如果電動機由於諸如風之類的幹擾而旋轉，則在電動機的繞組處產生電動勢。因此，由於對負載的PWM振蕩看起來是停止的，因此錯誤地檢測到斷開。 例如，對應於USP6，512，346的JP2001-298988A描述了具有斷開檢測功能的電動機驅動裝置。在所描述的裝置中，電阻元件與驅動電動機的電晶體並聯連接，並且監視電動機和電晶體之間的公共連接點處的電壓。當電壓未根據控制信號(PWM信號)波動的狀態持續了預定的時間段時，確定電動機是斷開的。此外，當平均電壓檢測電路檢測到的驅動電壓超過目標驅動電壓時，停止控制信號的輸出，從而避免了錯誤檢測。
發明內容
本公開的一個目的是提供一種能夠準確地檢測電動機的斷開同時不增加暗電流的電動機驅動設備。在根據一個方面的電動機驅動設備中，驅動開關元件在電源和地之間與電動機串聯連接，並且根據從控制電路輸出的脈衝寬度調製信號操作以驅動電動機。返回電流路徑形成單元與電動機並聯連接，並且在驅動開關元件關斷時提供電流路徑以允許返回電流。包括電流限制元件和與所述電流限制元件串聯連接的開關的串聯電路是與返回電流路徑形成單元並聯連接的。當由於在電動機和驅動開關元件之間的公共連接點處檢測到的電壓與第一閾值進行比較的結果確定向所述電動機施加未根據脈衝寬度調製信號波動的電壓時，斷開確定單元禁止控制電路輸出脈衝寬度調製信號並且閉合串聯電路的開關，並且如果在禁止脈衝寬度調製信號的輸出以及閉合串聯電路的開關的狀態中檢測到的電壓指示改變越過第二閾值，則確定電動機斷開。在這種結構中，當由於將輸出電壓與第一閾值進行比較的結果輸出電壓未根據PWM信號波動時，斷開確定單元禁止PWM信號的輸出，這是因為在該狀態中存在電動機斷開的可能。此外，當在串聯電路的開關閉合的狀態中檢測到的輸出電壓指示改變越過第二閾值時，斷開確定單元確定電動機斷開。這裡，「改變越過第二閾值」包括其中輸出電壓從大於第二閾值的值改變為低於第二閾值的值的改變，以及輸出電壓從低於第二閾值的值改變為高於第二閾值的值的改變。即，「改變越過第二閾值」意味著其中第二閾值存在於輸出電壓改變前的電勢和輸出電壓改變後的電勢之間的改變。
S卩，當串聯電路的開關閉合時，形成允許電流通過電流控制元件的電流路徑。在此狀態中，當由於電動機通過幹擾而旋轉，從而在電動機中產生電動勢時，所檢測的輸出電壓不指示改變越過第二閾值。通過這種方式，由於用兩個步驟來進行斷開的確定，因此可以辨別由於幹擾而引起的電動機的旋轉，並因此可以正確地檢測斷開。此外，可以檢測斷開不增加暗電流。
根據參考附圖進行的下列詳細描述，本發明的上述以及其它目的、特徵和優點將變得更加顯而易見，在附圖中，相似的附圖標記指示相似的部件，並且在附圖中圖I是根據第一實施例的電動機驅動設備的框圖；圖2是示出了根據第一實施例主要由電動機驅動設備的操作處理電路和斷開確定電路執行的處理的流程圖；
圖3A是示出了根據第一實施例在正常驅動狀態中在PWM控制下電動機驅動設備的電流Im和輸出電壓Wm的改變的波形圖；圖3B是示出了根據第一實施例在電動機繞組處產生電動勢的狀態中在PWM控制下電動機驅動設備的電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖3C是示出了根據第一實施例在電動機斷開的狀態中在PWM控制下電動機驅動設備的電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖4A是示出了根據第一實施例在正常驅動狀態中當持續向電動機供電時電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖4B是示出了根據第一實施例在電動機的繞組處產生電動勢的狀態中當持續向電動機供電時電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖4C是示出了根據第一實施例在電動機斷開的狀態中當持續向電動機供電時電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖5是根據第二實施例的電動機驅動設備的框圖；圖6A是根據第二實施例在正常驅動狀態中在PWM控制下電動機驅動設備的電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖6B是示出了根據第二實施例在電動機的繞組處產生電動勢的狀態中在PWM控制下電動機驅動設備的電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖6C是示出了根據第二實施例在電動機斷開的狀態中在PWM控制下電動機驅動設備的電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖7A是示出了根據第二實施例在正常驅動狀態中當持續向電動機供電時電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖7B是示出了根據第二實施例在電動機的繞組處產生電動勢的狀態中當持續向電動機供電時電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖7C是示出了根據第二實施例在電動機斷開的狀態中當持續向電動機供電時電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖；圖8是根據第三實施例的電動機驅動設備的框圖；圖9是示出了根據第三實施例主要由電動機驅動設備的操作處理電路和斷開確定電路執行的處理的流程圖；圖10是根據第四實施例的電動機驅動設備的部件；圖11是根據第五實施例的電動機驅動設備的部件；以及圖12是解釋作為對比示例的電動機驅動設備的控制操作的示圖。
具體實施例方式(第一實施例)下面將參照圖I至圖4描述第一實施例。圖I是示出了驅動風扇的電動機驅動設備I的結構的框圖。電動機驅動設備I從置於電動機驅動設備I外部的上位控制單元接收 控制命令。在電動機驅動設備I中，內部控制電路2的輸入處理電路3接收該控制命令。例如，控制命令被提供為具有諸如大約100赫茲(Hz)的低頻率的PWM信號(佔空比信號)。輸入處理電路3通過對PWM信號積分來產生電壓信號，並將該電壓信號發送給操作處理電路4。雖然沒有示出，但是操作處理電路4包括產生諸如三角形波等載波的電路。操作處理電路4通過將輸入至其的電壓信號與載波電平進行比較來產生PWM輸出信號，或者通過根據輸入至其的電壓信號進行數字計算來產生PWM輸出信號。操作處理電路4將PWM輸出信號發送至驅動電路5。P-溝道MOSFET 7和電動機8的串聯電路連接在作為電源的電池6 (電壓+B)和地之間。P-溝道MOSFET 7用作驅動開關元件Tl。例如，電動機8是風扇電動機。電動機8連接在電動機驅動設備I的外部。電阻元件10和開關11 (T2)的串聯電路以及二極體9與電動機8並聯連接，但是位於電動機驅動設備I的內部。二極體9與電動機8反並聯連接，並且在驅動開關元件Tl關斷時用作允許返回電流的返回電流路徑形成單元。電阻元件10用作電流限制元件。例如，通過諸如電晶體等開關元件來提供開關11。驅動電路5向P-溝道MOSFET 7的柵極提供驅動信號(PWM信號)。電動機驅動設備I被構造為高邊驅動器。控制電路2的平均電壓檢測電路12檢測施加至電動機8的電壓(輸出電壓)Vm的平均值。平均電壓檢測電路12將檢測結果提供給操作處理電路4。檢測結果對應於PWM控制的目標控制電壓。因此，操作處理電路4執行反饋控制以使得輸出電壓Vm與目標控制
電壓一致。電動機驅動設備I具有作為斷開確定單元的斷開確定電路13。用作電流檢測元件的差分放大電路14檢測P-溝道MOSFET 7的源極和漏極之間的差分電壓，並且將該差分電壓放大以向低電流確定電路15提供差分電壓信號。由差分放大電路14檢測出的差分電壓是P-溝道MOSFET 7的導通電阻與流經P-溝道MOSFET 7的漏極電流的乘積。因此，對差分電壓的檢測等同於對漏極電流的檢測。低電流確定電路15將從差分放大電路14提供的差分電壓信號的值與確定閾值進行比較，所述確定閾值諸如對應於閾值電流Ith的電壓值。當差分電壓信號的值低於確定閾值時，低電流確定電路15確定低電流狀態,並且向與門16的輸入端子中的一個以及向操作處理電路4提供指示活動狀態的確定信號(高電平)。還將輸出電壓Vm施加至振蕩停止確定電路17以及電動勢產生確定電路18。振蕩停止確定電路17施加有第一閾值Vthl。電動勢產生確定電路18施加有低於第一閾值Vthl 的第二閾值 Vth2(Vth2 < Vthl)。當輸出電壓Vm在如後面將描述的振蕩停止確定時段中沒有改變越過第一閾值Vthl,即沒有減小到低於第一閾值Vthl時，振蕩停止確定電路17檢測出輸出側的「振蕩停止」。當振蕩停止確定電路17檢測出「振蕩停止」時，振蕩停止確定電路17將振蕩停止檢測信號設置為活動狀態(高電平)。將振蕩停止檢測信號發送到與門16的另一輸入端子以及操作處理電路4。需要注意，上面的「振蕩停止」意味著輸出電壓Vm未根據PWM信號波動(改變)的狀態。同樣，將第一閾值Vthl設置為這樣一個電平其低於電負載斷開狀態中PWM關斷時段的最低電壓電平並且高於電負載斷開狀態中在P-溝道MOSFET 7 (Tl)關斷且開關11 (T2)導通時的最大電壓電平。將與門16的輸出信號發送到第一時間監視電路19。為了限制由於外部噪聲等引 起的錯誤確定，當與門16的輸出信號指示高電平的時段持續超過預定的監視時段時，第一時間監視電路19被鎖存，因此將高電平信號發送到與門20的輸入端子中的一個。該信號還被提供作為用於控制開關11的導通和關斷狀態的信號。當低電流檢測信號和振蕩停止檢測信號均為活動狀態時，與門16的輸出信號變為高電平。當輸出電壓Vm在將在後面描述的電動勢產生檢查時段中低於第二閾值Vth2時，電動勢產生確定電路18檢測出電動機8的斷開，並且將斷開檢測信號設置為活動狀態(低電平)。將斷開檢測信號通過非門21發送到第二時間監視電路22。將來自第二時間監視電路22的輸出信號發送到與門20的另一輸入端子。為了限制由於外部噪聲等引起的錯誤確定，在沒有產生電動勢的狀態中，S卩，當非門21的輸出信號指示高電平的狀態持續超過預定的監視時段時，第二時間監視電路22被鎖存，因此將高電平信號輸出到與門20的另一輸入端子。將與門20的輸出信號發送至警報輸出電路23。當與門20的輸出信號變為高電平時，警報輸出電路23向上位控制設備輸出警報信號。接下來，將參照圖2至圖4描述本實施例的操作。圖2是示出了主要由包括操作處理電路4的控制單元2和斷開確定電路13執行的處理的流程圖，但是通過硬體邏輯來執行這些操作。在SI，操作處理電路4確定低電流確定電路15是否檢測到了低電流狀態。當沒有檢測到低電流狀態時，對應於SI處的「否」，執行對電動機8的正常控制，S卩，在S2，繼續對電動機8的電流供應。當檢測到低電流狀態時，對應於SI處的「是」，存在電動機8斷開的可能。因此，在S3，確定電動機8那時是否處於100%佔空比下的持續導通狀態。當在S3電動機8處於100%佔空比下的持續導通狀態時，在S4，將電動機8的控制狀態強制切換到PWM控制，諸如以90%佔空比，然後處理前進至S5。當在S3電動機8處於PWM控制狀態中時，處理直接前進至S5。在S5，檢查PWM振蕩。即，在S5，在振蕩停止確定電路17處確定輸出電壓Vm是否低於第一閾值Vthl。當輸出電壓Vm低於第一閾值Vthl (Vm < Vthl)時，對應於S5處的「是」，確定輸出電壓Vm通過P-溝道MOSFET 7的開關操作根據PWM信號波動，即，輸出電壓Vm是振蕩的。因此，處理返回到SI。
另一方面，當輸出電壓Vm等於或大於第一閾值Vthl (Vm彡Vthl)時，對應於S5處的「否」，確定輸出電壓Vm未通過P-溝道MOSFET 7的開關操作根據PWM信號波動，即輸出電壓Vm不是振蕩的。在這種情況下，由于振蕩停止確定電路17將振蕩停止檢測信號設置為活動狀態，因此將指示高電平的信號通過與門16和第一時間監視電路19輸出。因此，在S6，操作處理電路4停止PWM控制，並且開關11導通。需要注意，在S5處進行確定的時段對應於「振蕩停止檢查時段」(例如，圖3B和3C中的Pl)。在S7，在電動勢產生電路18處確定輸出電壓Vm是否大於第二閾值Vth2 (Vm >Vth2)。當輸出電壓Vm大於第二閾值Vth 2時，對應於S7處的「是」，則假設在電動機8的繞組處產生了電動勢。例如，假設由於風扇通過諸如風等幹擾而旋轉，在電動機8的繞組處產生了電動勢。因此，在這種情況下，處理返回到SI。另一方面，在S7，當輸出電壓Vm等於或低於第二閾值Vth2(Vm彡Vth2)時，對應於S7處的「否」，則假設在電動機8的繞組處沒有產生電動勢，而是電動機8斷開了。因此，將高電平信號通過非門21和第二時間監視電路22輸出。據此，在S8，與門20的輸出信號變為高電平，並且將警報信號輸出至外部設備。需要注意，在S7處進行確定的時段對應於「電動勢產生檢查時段」(例如，圖3B和3C中的P2)。圖3A至3C是指示當操作處理電路4執行電動機8的PWM控制時流經電動機8的電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖。例如，圖3A示出了正常驅動狀態中電流Im和輸出電壓Vm的波形。雖然將輸出電壓Vm的低電平示例性地指示為對應於地電平的0V，但是在P-溝道MOSFET關斷的時段期間返回電流流經二極體9，因此由於二極體9的正向電壓Vf，輸出電壓Vm的低電平實際上處於低於OV的負電勢。圖3B示出了在電動機8的繞組處產生電動勢的狀態中電流Im和輸出電壓Vm的波形。在對應於第一時間監視電路19的監視時段的振蕩停止檢查時段Pl中在低電流確定電路17處檢測的電流Im的值降低。然而，電動勢電壓疊加在輸出電壓Vm上。因此，輸出電壓Vm大於第一閾值Vthl。此外，即使在對應於第二時間監視電路22的監視時段的電動勢產生檢查時段P2中停止PWM控制，電動勢也大於第二閾值Vth2。因此，可以確定電動勢的產生。圖3C示出了在電動機8斷開的狀態中電流Im和輸出電壓Vm的波形。雖然在振蕩停止檢查時段Pl中在低電流確定電路17處檢測的電流Im被降低，但是輸出電壓Vm基本上等於電源電壓+B。當在電動勢產生檢查時段P2中停止PWM控制時，輸出電壓Vm低於第二閾值Vth2。因此，可以確定電動機8的斷開。圖4A至4C是示出了當操作處理電路4以100%佔空比持續向發送機8供電時流經電動機8的電流Im和輸出電壓Vm的改變的波形圖。例如，圖4A示出了正常驅動狀態中電流Im和輸出電壓Vm的波形。在正常驅動狀態中，輸出電壓Vm等於電源電壓+B。圖4B示出了在電動機8的繞組處產生電動勢的狀態中電流Im和輸出電壓Vm的波形。在振蕩停止檢查時段Pl中在低電流確定電路17處檢測的電流Im降低。然而，當以90%的佔空比執行PWM控制時，電動勢電壓疊加到輸出電壓Vm上。因此，輸出電壓Vm高於第一閾值Vthl，類似於圖3B的輸出電壓Vm。此外，當在電動勢產生檢查時段P2中停止PWM控制時，電動勢電壓Vth2高於第二閾值Vth2。因此，可以確定電動勢的產生。圖4C示出了在電動機8斷開的狀態中電流Im和輸出電壓Vm的波形。電流Im和輸出電壓Vm在振蕩停止檢查時段Pl和電動勢產生檢查時段P2中以與圖3C所示的相似的方式改變。因此，可以確定電動機8的斷開。在PWM信號的佔空比具有下限的情況中，可以正確地檢測電動機8的斷開。例如，假設當由於電動機8產生的電動勢電壓而使電動機電壓超過目標控制電壓時，由於控制電路2使開關元件11關斷而不產生PWM振蕩，因此錯誤地檢測或者不能檢測到斷開。因此，可以通過向PWM信號的佔空比提供下限來正確地檢測斷開。圖12是解釋作為對比示例的電動機驅動設備的控制操作的圖表，該電動機驅動設備具有與JP2001-298988A相似的結構。在作為對比示例的電動機驅動設備中，如圖12的(b)中所示，當驅動電壓Vm高於目標驅動電壓時，停止控制信號(PWM信號)的輸出，以避免對斷開的錯誤檢測。然而，當以100%佔空比向電動機持續供電時，或者當以約100%佔空比驅動電動機時，如果在輸出電壓Vm稍低於目標驅動電壓的狀態中產生電動勢，則PWM振蕩變為看起來停止的狀態，其與斷開的狀態相似。因此，不能檢測到振蕩，並因此可能錯 誤地檢測到斷開，如圖12的(c)中所示。此外，在電阻元件與電晶體並聯連接的結構中，暗電流增加。另一方面，在本實施例的電動機驅動設備I中，該電動機驅動設備I是其中電動機8由P-溝道MOSFET 7驅動的高邊驅動器，斷開確定電路13將在電動機8和P-溝道MOSFET7之間的公共連接點處檢測到的輸出電壓Vm與第一閾值Vthl進行比較，並且確定輸出電壓Vm是否根據PWM信號波動。當輸出電壓Vm未根據PWM信號波動時，斷開確定電路13禁止PWM信號的輸出並且閉合與電動機8並聯連接的串聯電路的開關11。在該狀態中，當輸出電壓Vm降低到低於第二閾值Vth2時，斷開確定電路13確定電動機8斷開。以這種方式，用兩個步驟來進行斷開的確定。因此，可以正確地檢測電動機8的斷開，同時辨別由於幹擾引起的電動機8的旋轉。同樣，可以檢測電動機8的斷開而不增加暗電流。在控制電路2持續向電動機8提供電流的情況下，當電動機8的電流Im低於預定的確定閾值Ith時，將PWM信號的佔空比設置為低於100%的值，並且在該狀態中，斷開確定電路13將輸出電壓Vm與第一閾值Vthl進行比較。即，在電動機8被持續供電的狀態中，電流Im應當處於最大電平並且大於確定閾值Ith。在這種狀態中，如果電流Im低於確定閾值Ith，則存在電動機8斷開的可能。因此，即使在電動機8被持續供電的情況下，也可以檢測斷開。此外，當基於輸出到電動機8的電壓來在反饋控制中輸出PWM信號時，控制電路2向PWM信號的佔空比提供下限。因此，在電動機8沒有斷開的正常狀態中，輸出電壓Vm可以根據PWM信號適當地波動。(第二實施例)將參照圖5至7描述第二實施例。用相似的附圖標記來指示相似的部件，並且將不會重複對其的描述。下文中，將主要描述不同的結構。如圖5中所示，本實施例的電動機驅動設備31被構造為通過作為驅動開關元件Tl的N-溝道MOSFET 32來驅動電動機8的低邊驅動器。N-溝道MOSFET 32的源極接地。電阻元件10和開關11的串聯電路、電動機8以及二極體9在電池6的正極端子和N-溝道MOSFET 32的漏極之間彼此並聯連接。漏極處的電勢對應於輸出電壓Vm。控制電路2L的平均電壓檢測電路12L檢測電池6的正極端子和N-溝道MOSFET32的漏極之間的電壓。斷開確定電路13L的差分放大電路14L檢測N-溝道MOSFET 32的漏極電勢和地電勢之間的差分電壓，並且放大該差分電壓以向低電流確定電路15L提供差分電壓信號。振蕩停止確定電路17L施加有第一閾值Vthl，並且電動勢產生確定電路18L施加有第二閾值Vth2。在本實施例中，第一閾值Vthl和第二閾值Vth2具有與第一實施例中的第一閾值Vthl和第二閾值Vth2互逆的關係。即，在本實施例中，第一閾值Vthl小於第二閾值Vth2。當在振蕩停止檢查時段Pl中輸出電壓Vm低於第一閾值Vthl時，振蕩停止確定電路17L輸出指示高電平的振蕩停止檢測信號。當在電動勢產生檢查時段P2中輸出電壓Vm高於第二閾值Vth2時，電動勢產生確定電路18輸出指示高電平的電動勢產生檢查信號。圖6A至6C以及圖7A至7C是分別對應於圖3A至3C以及圖4A至4C的波形圖。圖6A至6C以及圖7A至7C的波形與圖3A至3C以及圖4A至4C的波形不同，這是因為在PWM控制下在振蕩停止檢查時段Pl中輸出電壓Vm低於第一閾值Vthl，並且如果電動機8斷開，則在電動勢產生檢查時段P2中輸出電壓Vm改變超過第二閾值Vth2。因此，在本實施例中，用於S5和S7處的確定的不等號與第一實施例中的相反。如上所述，在本實施例中，電動機驅動設備32是以低邊驅動方式通過N-溝道MOSFET 32驅動電動機8的低邊驅動器。在電動機驅動設備32中，斷開確定電路13L將第二閾值Vth2設置為大於第一閾值Vthl的值。因此，由於斷開而引起的輸出電壓Vm朝向電源電壓+B越過第二閾值Vth2的改變可以被捕獲。(第三實施例)將參照圖8和9描述第三實施例。下文中，將主要描述與第一實施例不同的結構。如圖8中所示，本實施例的電動機驅動設備41具有作為返回電流路徑形成單元和返回電流開關元件T3的N-溝道MOSFET 42，以代替第一實施例中的電動機驅動設備I的二極體9。在控制電路43中，將操作處理電路4的輸出信號通過非門44和第二驅動電路45發送至N-溝道MOSFET 42的柵極，以切換N-溝道MOSFET 42的操作。當P-溝道MOSFET 7處於關斷狀態時，N-溝道MOSFET 42導通，以使得返回電流在源極和漏極之間流動而不通過N-溝道MOSFET 42的體二極體。即，採用N-溝道MOSFET42來進行同步整流，以減小損耗。當從低電流確定電路17輸出的低電流檢測信號變為活動狀態時，控制電路43通過在電動機8被持續供電的情況下在S4處將佔空比設置為90%來強制執行PWM控制。此外，在Sll，控制電路43通過使N-溝道MOSFET 42關斷來停止同步整流。S卩，即使電動機8斷開，也在執行同步整流時如同輸出電壓Vm根據PWM信號波動一樣進行檢測。因此，在本實施例中，當存在由於所檢測的電流Im低於確定閾值Ith而導致斷開的可能時，停止同步整流。因此，可以正確地檢測電動機8的斷開。(第四實施例)將參照圖10描述第四實施例。在第四實施例中，將緩衝器電路添加到第一實施例的高邊驅動器。如圖10中所示，緩衝器電路53是電阻元件51和電容器52的串聯電路，並且與二極體9並聯連接。在這種結構中，當在電動機8中產生斷開時，可以進一步平穩地檢測輸出電壓Vm。此外，可以減小在P-溝道M0SFET7切換時產生的噪聲。、
(第五實施例)將參照圖11描述第五實施例。在第五實施例中，將緩衝器電路53添加到第一實施例的高邊驅動器。如圖11所示，為電阻元件51和電容器52的串聯電路的緩衝器53與P-溝道MOSFET 7並聯連接。在這種結構中，可以得到與第四實施例相似的有益效果。在上面描述的實施例中，當由於將輸出電壓Vm與第一閾值Vthl進行比較的結果，輸出電壓Vm未根據PWM信號波動時，斷開確定電路13禁止PWM信號的輸出，這是因為在那個狀態中存在電動機8斷開的可能。此外，只要在PWM信號的輸出停止並且串聯電路的開關
11閉合的狀態中檢測到的輸出電壓Vm指示改變越過第二閾值Vth2，則斷開確定電路13確定電動機8斷開。這裡，「改變越過第二閾值」包括其中輸出電壓Vm從大於第二閾值Vth2的值改變為低於第二閾值Vth2的值的改變，以及輸出電壓Vm從低於第二閾值Vth2的值改變為高於第二閾值Vth2的值的改變。 本公開不限於上面描述的示例性實施例，而是可以以各種其他的方式擴展或修改，諸如以下列方式可以將第一閾值Vthl和第二閾值Vth2設置為相等的值。電流限制元件不限於電阻元件10，而是可以提供有任何其他電源。控制電路2和/或斷開確定電路13的功能可以通過軟體來實現。開關元件不限於M0SFET，而是可以通過任何其他元件來提供，諸如雙極電晶體和IGBT。在沒有以100%佔空比持續向電動機8供電的情況中，可以取消電流檢測元件和SI處的確定。第二實施例的低邊驅動器可以具有與第四實施例相似的緩衝器電路。雖然已經參照本公開的示例性實施例描述了本公開，但是將理解，本公開不限於上面描述的示例性實施例和結構。本公開旨在覆蓋各種修改和等同配置。此外，雖然該各種組合和配置是優選的，但是包括更多、更少或僅單個元件的其他組合和配置也在本公開的精神和範圍內。
權利要求
1.一種用於驅動電動機的電動機驅動設備，包括 驅動開關元件(7、32、T1)，其在電源(6)和地之間與所述電動機串聯連接，並且由脈衝寬度調製信號來操作以驅動所述電動機； 返回電流路徑形成單元(9、42、T3)，其與所述電動機(8)並聯連接，並且在所述驅動開關元件(7、32、T1)關斷時提供電流路徑以允許返回電流； 串聯電路，其包括電流限制元件(10)和與所述電流限制元件(10)串聯連接的開關(11、T2)，所述串聯電路是與所述返回電流路徑形成單元(9)並聯連接的； 控制電路(2、2L、43)，其向所述驅動開關元件(7、32、T1)的控制端子提供所述脈衝寬度調製信號；以及 斷開確定單元(13、13L)，當由於將在所述電動機(8)和所述驅動開關元件(7、32、Tl)之間的公共連接點處檢測到的電壓(Vm)與第一閾值(Vthl)進行比較的結果確定向所述 電動機(8)施加未根據所述脈衝寬度調製信號波動的電壓時，所述斷開確定單元禁止所述控制電路(2、2L、43)輸出所述脈衝寬度調製信號並且閉合所述串聯電路的所述開關(11、T2)，並且只要在禁止所述脈衝寬度調製信號的輸出以及閉合所述串聯電路的所述開關(11、T2)的狀態中檢測到的所述電壓(Vm)指示改變越過第二閾值，則確定所述電動機(8)的斷開。
2.根據權利要求I所述的電動機驅動設備，還包括 電流檢測元件(14、14L)，其檢測通過所述驅動開關元件(7、32、T1)提供給所述電動機(8)的電流，其中 在所述控制電路(2、2L、43)持續向所述電動機(8)供電的情況中，所述斷開確定單元(13U3L)確定由所述電流檢測元件(14、14L)檢測到的所述電流是否低於預定閾值(Ith)，並且在所檢測的電流低於所述確定閾值(Ith)時，在所述脈衝寬度調製信號的佔空比被設置為低於100%水平的狀態中，將所述電壓(Vm)與所述第一閾值(Vthl)進行比較。
3.根據權利要求2所述的電動機驅動設備，其中 所述返回電流路徑形成單元(42)包括與所述電動機(8)並聯連接的返回電流開關元件(T3)，以及 所述控制電路(41)在所述驅動開關元件(7、T1)處於關斷狀態的時段中控制所述返回電流開關元件(T3)為導通狀態，並且在所述斷開確定單元(13)確定由所述電流檢測元件(14)檢測到的所述電流低於所述預定閾值(Ith)時停止所述返回電流開關元件(T3)的操作。
4.根據權利要求I至3中的任一項所述的電動機驅動設備，其中 當基於在所述公共連接點處檢測到的所述電壓(Vm)來通過反饋控制輸出所述脈衝寬度調製信號時，所述控制電路(2、2L、43)設置所述脈衝寬度調製信號的佔空比的下限。
5.根據權利要求I至3中的任一項所述的電動機驅動設備，還包括 緩衝器電路(53)，其與所述電動機(8)和所述驅動開關元件(7、32)中的一個並聯連接。
6.根據權利要求I至3中的任一項所述的電動機驅動設備，其中 所述驅動開關元件(7)被放置在相對於所述電源￠)的所述電動機(8)的上遊，以便以高邊的方式來驅動所述電動機(8)，以及所述第二閾值(Vth2)等於或者低於所述第一閾值(Vthl)。
7.根據權利要求I至3中的任ー項所述的電動機驅動設備，其中所述驅動開關元件(32)被放置在相對於所述電源(6)的所述電動機(8)的下遊，以便以低邊的方式來驅動所述電動機(8)，以及 所述第二閾值(Vth2)等於或大於所述第一閾值(Vthl)。
全文摘要
在電動機驅動設備中，驅動開關元件(7、32、T1)在電源(6)和地之間與電動機(8)串聯連接，並且由從控制電路(2、2L、43)輸出的PWM信號來操作。返回電流路徑形成單元(9、42、T3)與電動機(8)並聯連接，以在驅動開關元件(7、32、T1)關斷時允許返回電流。電流限制元件(10)和開關(11、T2)的串聯電路與返回電流路徑形成單元(9、42、T3)並聯連接。當施加至電動機(8)的電壓未根據PWM信號波動時，斷開確定單元(13)禁止PWM信號的輸出並閉合串聯電路的開關(11、T2)，並且只要在該狀態中檢測到的電壓(Vm)指示改變越過第二閾值(Vth2)，則確定電動機(8)斷開。
文檔編號H02P7/29GK102739141SQ20121009657
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月1日 優先權日2011年4月4日
發明者巖宮廣記 申請人:株式會社電裝