专利名称：电机锁定保护电路、集成电路以及电机锁定保护方法
技术领域：
本发明涉及电机锁定保护电路、集成电路以及电机锁定保护方法。
背景技术：
在用于冷却风扇等的电机陷入锁定状态(旋转停止的状态)的情况下，将电机驱动线圈的电流截止的锁定保护电路例如公开在(日本)特开2001-57793号公报(专利文献)中。在该锁定保护电路中，如该公报的图1所示，利用了外接的电容器。即，在陷入锁定状态时，外接电容器被充电，如果其端子电压达到规定值，则判定为锁定状态，实行锁定保护动作。
作为该锁定保护动作，并不只是截止电机驱动线圈的电流，有时也进行该电流截止后的再起动动作。即，在从将电流截止至再起动的时间中(以后，仅称为“关断期间”)，也设定对应于外接电容器的时间常数的放电时间。
(日本)特开2001-57793号公报在上述的现有技术中，特别是将电机用于冷却风扇等的情况下，需要确保长时间的关断期间。因此，必须外接比较大电容量的电容器，有基板面积变大和不能避免成本上升的问题。而且，由于电容器的电容量和充电电流等的零乱而关断期间产生零乱，产生不能设定精度好的期间的缺点。
发明内容
本发明的主要的发明为一种锁定保护电路，具有在将向驱动线圈提供电流的电机停止的锁定状态中输出起动脉冲的起动脉冲输出电路；该锁定保护电路包括起动脉冲计测部件，计数所述起动脉冲；锁定状态检测部件，根据所述计数的结果检测所述锁定状态；以及驱动线圈电流截止部件，在检测出所述锁定状态时，实行将向所述驱动线圈的所述电流截止的控制。
因此，在电机的锁定状态的检测时，不依赖于外接电容器的充放电动作，而通过计测起动脉冲进行检测。由于不使用外接电容器，可使电路面积变小，同时可减低成本。
对于本发明的其他特征，由附图和本说明书的描述可明白。
图1是表示本发明的一实施方式的电机驱动电路的电路方框图。
图2是表示本发明的一实施方式的锁定保护动作的流程图。
图3是表示本发明的一实施方式的脉冲计数器的结构例的电路方框图。
图4是表示本发明的一实施方式的实现锁定保护动作的电路的逻辑值的图表。
具体实施例方式
＝＝＝电机驱动电路的整体结构＝＝＝参照图1的电路方框图，说明本发明的电机驱动电路的整体结构。再有，该驱动电路以集成电路的方式实施。此外，在本实施方式中，电机是不具有用于检测转子和定子的相对位置的元件(例如，霍尔元件)的无传感器型电机。如图1所示，将U相驱动线圈2、V相驱动线圈4、W相驱动线圈6星形连接，同时具有120度的电力角，被固定在无传感器型电机上。
为了给U相驱动线圈2通电(提供电流)，所以N沟道型MOSFET8为供给侧的晶体管，N沟道型MOSFET10为吸入侧的晶体管。N沟道型MOSFET8、10的漏极源极回路串联连接在电源Vp和接地之间，同时其漏极源极连接部与U相驱动线圈2的一端连接。
同样地，为了给V相驱动线圈4通电，所以N沟道型MOSFET12为供给侧的晶体管，N沟道型MOSFET14为吸入侧的晶体管。N沟道型MOSFET12、14的漏极源极回路串联连接在电源Vp和接地之间，同时其漏极源极连接部与V相驱动线圈4的一端连接。
此外，同样地，为了给W相驱动线圈6通电，所以N沟道型MOSFET16为供给侧的晶体管，N沟道型MOSFET18为吸入侧的晶体管。N沟道型MOSFET16、18的漏极源极回路串联连接在电源Vp和接地之间，同时其漏极源极连接部与W相驱动线圈6的一端连接。
因而，通过以合适的定时导通关断这些N沟道型MOSFET8、10、12、14、16、18，驱动电流在U相驱动线圈2、V相驱动线圈4、W相驱动线圈6中流过，无传感器型电机的转子例如按正方向旋转。在该旋转动作中，在U相驱动线圈2、V相驱动线圈4、W相驱动线圈6的一端上出现具有电力角120度的相位差的驱动电压Vu、Vv、Vw，同时在U相驱动线圈2、V相驱动线圈4、W相驱动线圈6的共用连接部上出现中性点电压Vcom。再有，作为驱动晶体管，可使用双极晶体管来取代MOSFET。
切换电路20具有U端子、V端子、W端子，向U端子、V端子、W端子提供驱动电压Vu、Vv、Vw。切换电路20按电力角60度的定时切换U端子、V端子、W端子，输出驱动电压Vu、Vv、Vw。在无传感器型电机正向旋转时，切换电路20按U端子、W端子、V端子的顺序反复切换，而在无传感器型电机反向旋转时，切换电路20按U端子、V端子、W端子的顺序反复切换。
比较器22将从该切换电路获得的驱动电压Vu、Vv、Vw的其中之一与中性点的电压Vcom(一端子)进行比较。由此，由比较器22输出按电力角60度的定时变化的矩形的比较信号。
分配电路32具有U端子、V端子、W端子，按照与切换电路20相同的定时切换U端子、V端子、W端子。再有，在无传感器型电机正向旋转时，分配电路32按U端子、W端子、V端子的顺序反复切换，而在无传感器型电机反向旋转时，按U端子、V端子、W端子的顺序反复切换。
从分配电路32的U端子只获得电力角60度的部分信号，使U相驱动线圈2通电的电力角120度的信号有欠缺。同样地，从分配电路32的V端子也只获得电力角60度的部分信号，使V相驱动线圈4通电的电力角120度的信号有欠缺。另外同样地，从分配电路32的W端子也只获得电力角60度的部分信号，使W相驱动线圈6通电的电力角120度的信号有欠缺。
屏蔽电路34从分配电路32的U端子获得的电力角60度的信号中除去对应于反冲脉冲的噪声。用该电力角60度的信号生成用于驱动U相驱动线圈2的连续的屏蔽信号Umask并输出。同样地，从分配电路32的V端子获得的电力角60度的信号中除去对应于反冲脉冲的噪声。用该电力角60度的信号生成用于驱动V相驱动线圈4的连续的屏蔽信号Vmask并输出。另外同样地，从分配电路32的W端子获得的电力角60度的信号中除去对应于反冲脉冲的噪声。用该电力角60度的信号生成用于驱动W相驱动线圈6的连续的屏蔽信号Wmask并输出。再有，屏蔽信号Umask、Vmask、Wmask具有电力角120度的相位差。
合成电路38将从屏蔽电路34获得的屏蔽信号Umask、Vmask、Wmask合成，将按电力角60度的定时变化的矩形的合成信号FG输出。即，合成信号FG变成将来自比较信号CP的基于反冲脉冲的重叠脉冲除去的信号。
相位比较器40、滤波器42、缓冲器44、压控振荡器46、1/N分频器48构成PLL电路。相位比较器40将从合成电路38获得的合成信号FG和具有与从1/N分频器48获得的分频信号DV的相位差相对应的脉冲宽度的电压信号输出。例如，在合成信号FG的相位比分频信号DV的相位提前的状态下，相位比较器40输出正的电压信号，而在合成信号FG的相位比分频信号DV的相位落后的状态下，相位比较器40输出负的电压信号。该电压信号在滤波器42中被积分后，经由缓冲器44被提供给压控振荡器46。该压控振荡器46将对应于从缓冲器44获得的电压信号的频率信号VCO输出，提供给1/N分频器48。通过反复进行该动作，使合成信号FG的相位和分频信号DV的相位一致。
无传感器逻辑电路52将按适当的定时使U相驱动线圈2、V相驱动线圈4、W相驱动线圈6通电的信号输出。由于无传感器电机自身不能确定初期状态中的转子和定子之间的相对位置，无传感器逻辑电路52从Umask、Vmask、Wmask的预定的初期电平开始动作。因而，在通电信号Ulogic1变成“M”电平期间，无传感器逻辑电路52输出用于选择切换信号20的U端子和分配信号32的U端子的信号。同样地，在通电信号Vlogic1变成“M”电平期间，无传感器逻辑电路52输出用于选择切换信号20的V端子和分配信号32的V端子的信号。另外同样地，在通电信号Wlogic1变成“M”电平期间，无传感器逻辑电路52输出用于选择切换信号20的W端子和分配信号32的W端子的信号。接着，无传感器逻辑电路52生成并输出比通电信号Ulogic1、Vlogic1、Wlogic1延迟的通电信号Ulogic2、Vlogic2、Wlogic2。
正反电路54生成并输出使无传感器电机的制动器和旋转方向进行反转的动作的驱动信号。即，正反电路54基于外部装置等提供的制动器指示信号，输出反转扭矩制动器驱动信号。
在无传感器电机陷入锁定状态(转子停止旋转的状态)的情况下等，起动计数器58(起动脉冲输出电路)在未达到规定的旋转数的状态中，以合成信号的电力角60度的定时为基准进行计数，在计数了规定值时，生成起动脉冲并输出。接着，脉冲计数器(起动脉冲计测部件)60接受该起动脉冲。脉冲计数器60计数起动脉冲，将结果输出到无传感器逻辑电路52。该无传感器逻辑电路(锁定状态检测部件)52根据接受的计数结果，检测出其为锁定状态。
＝＝＝锁定保护＝＝＝按照图2的流程图并参照图1的电路方框图，对在现有技术项中已说明的无传感器电机陷入锁定状态(转子停止旋转的状态)的情况下、未达到希望的旋转数状态的检测和保护的结构和动作进行说明。
首先，如上所述，如果转子成为停止旋转的状态，则起动计数器58生成起动脉冲并输出(S100“是”→S200)。脉冲计数器60计数该起动脉冲(S300)。如果该起动脉冲的数目n(n为自然数)例如未达到10，则设为非锁定(unlock)状态，脉冲计数器60继续进行起动脉冲的计数(S400“是”→S300)。相反，在起动脉冲的数目n超过10的情况下(S400“否”)，无传感器逻辑电路(驱动线圈电流截止控制部件)52判定为锁定状态，实行将向U相驱动线圈2、V相驱动线圈4、W相驱动线圈6的电流截止的锁定保护的控制。即，无传感器逻辑电路52停止使各驱动线圈2、4、6通电的信号的输出。再有，如后所述，通过设定脉冲计数器60的结构，可适当变更成为判断锁定状态的指标的时间(起动脉冲的数目n＝10)。
在实行了该锁定保护控制后并经过规定的时间后，即，在起动脉冲的数目n达到100的情况下(S600“是”)，无传感器逻辑电路52(再起动部件)进行进入锁定解除状态的一系列判定，同时认定成为锁定状态并可能加热了的无传感器电机已充分冷却，实行向各驱动线圈2、4、6再次提供电流的控制。即，无传感器逻辑电路52再次输出用于向各驱动线圈2、4、6通电的信号，返回到所述S100的处理。具体地说，无传感器逻辑电路52将屏蔽信号Umask、Vmask、Wmask的电平变更为下一个电力角60度的电平。由此，可再起动无传感器电机。再有，如后所述，通过设定脉冲计数器60的结构，可适当变更截止各线圈2、4、6的电流的希望的锁定保护时间(至再起动的关断时间，起动脉冲的数目n＝100)。
＝＝＝脉冲计数器的结构例＝＝＝上述的脉冲计数器的结构仅仅是一例，作为参考，参照图3的方框图进行简单的说明。为了方便，在图3中还记载了由虚线包围的脉冲计数器60和协动的无传感器逻辑电路52的一部分结构电路部分(反相器、AND电路、恒流电路、上拉电阻器R、以及NPN型双极晶体管)。如图3所示，脉冲计数器60由将多个输入起动脉冲或复位信号的D型触发器连接而构成。即，将D端子和反转Q端子短路的D触发器级联(cascade)连接，作为分频电路工作。对应参照图2所述的成为判断锁定状态的指标的时间(起动脉冲的数目n＝10)，图3的D型触发器设有J个(J为例如“8”等的自然数)。此外，对应设定使各线圈2、4、6的电流截止的希望的锁定保护时间(起动脉冲的数目n＝100)，图3的D型触发器备有(J+K)个(K为例如“64”等的自然数)。
如图3所示，输入到反相器的信号A，输入到AND电路的两个信号B、C、以及AND电路的输出信号D如图4的表示逻辑值的图表所示，成为对应于复位状态、锁定状态、以及起动(再起动)的值(“H”或“L”)。根据这些信号A至D，从NPN型晶体管的发射极提供用于控制向各线圈2、4、6提供电流的信号。
以上基于该实施方式具体说明了本发明的实施方式，但并不限定于此，在不脱离其宗旨的范围内可有各种变形。
本实施方式具有以下的作用和效果。
对于电机的锁定状态的检测，不依赖于外接电容器的充放电动作，而通过计测起动脉冲进行检测。因此，不需要外接电容器。
不使用外接电容器而计测起动脉冲。因此，对应起动脉冲的计测结果的规定值，决定至再起动的关断时间。因此，与以外接电容器的模拟值作为放电时间决定至再起动的关断时间相比，可确保高精度的关断时间。
对应于起动脉冲的计测结果的规定值，可设定至再起动的关断时间。因此，与使用外接电容器的情况相比，关断时间的设定变更变得简便。
由于不使用外接电容器，可减小电路面积，同时可实现低成本。
权利要求
1.一种锁定保护电路，具有在将向驱动线圈提供电流的电机停止的锁定状态中输出起动脉冲的起动脉冲输出电路；其特征在于，该锁定保护电路包括起动脉冲计测部件，计数所述起动脉冲；锁定状态检测部件，根据所述计数的结果检测所述锁定状态；以及驱动线圈电流截止部件，在检测出所述锁定状态时，实行将向所述驱动线圈的所述电流截止的控制。
2.如权利要求1所述的电机锁定保护电路，其特征在于还包括再起动部件，该部件在实行了将向所述驱动线圈的所述电流截止的所述控制后，如果由所述起动脉冲计测部件获得的所述计数的结果达到规定值，则实行再次向所述驱动线圈提供所述电流的控制。
3.如权利要求2所述的电机锁定保护电路，其特征在于，所述规定值根据截止所述驱动线圈的所述电流的希望时间而设定。
4.一种集成电路，是用于对电机的驱动线圈提供的电流进行控制的驱动电路，其特征在于，将权利要求1至3的其中之一所述的电机锁定保护电路集成化。
5.一种电机锁定保护方法，其特征在于，在将向驱动线圈提供电流的电机停止的锁定状态中计数输出的起动脉冲；根据所述计数的结果检测所述锁定状态；以及在检测出所述锁定状态时，实行将向所述驱动线圈的所述电流截止的控制。
全文摘要
一种锁定保护电路，具有在将向驱动线圈提供电流的电机停止的锁定状态中输出起动脉冲的起动脉冲输出电路。该锁定保护电路包括起动脉冲计测部件，计数起动脉冲；锁定状态检测部件，根据计数的结果检测锁定状态；以及驱动线圈电流截止部件，在检测出锁定状态时，实行将向驱动线圈的电流截止的控制。
文档编号H02P6/00GK1581672SQ20041006373
公开日2005年2月16日 申请日期2004年7月7日 优先权日2003年7月31日
发明者齐藤和彦, 冈田宪明 申请人:三洋电机株式会社