专利名称：马达驱动装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种马达的驱动技术，特别涉及PWM控制的马达的驱动技术。
背景技术：
图22表示通过用PWM控制马达绕组的通电驱动3相(U相、V相以及W相)马达的现有的马达驱动装置的构成图。现有的马达驱动装置，包括驱动马达的电源1、霍尔信号处理部2、通电切换部3、电平移动部4、振荡部5、比较部6、PWM控制部7、并联连接的3组半桥电路、电流检测电阻以及放大其两端电压的放大器A。
霍尔信号处理部2，输入来自霍尔器件的霍尔信号，生成表示转子位置的逻辑信号。通电切换部3，输入该逻辑信号，确定通电相。图23表示在由通电切换部3确定的通电相中通电后的相电流以及确定相电流的电流大小的转矩指令信号TQ。图23(a)表示U相电流，图23(b)表示V相电流，图23(c)表示W相电流，图23(d)表示转矩指令信号TQ。在图23(a)、(b)、(c)中，在时间轴的上部为源电流通电，在下部为吸收(シソク)电流通电。此外，在图23中，由于转矩指令信号TQ的电平为恒定值，所以各相电流作为源电流或者吸收电流流动时的电流大小也为恒定值。
在现有的马达驱动装置中的向马达绕组的通电，在电角120°的期间，作为源电流(或者吸收电流)以对应于转矩指令信号TQ的电流大小进行。然后，在接下来的电角60°的期间，不进行通电，电流大小为0。这之后，转到吸收电流(或者源电流)，进行同样的通电。这样的矩形波的相电流通过在3相相互相差电角120°进行通电，在任意时刻，进行1相源电流和1相吸收电流共计2相中的通电，剩下的1相不进行通电。因此，现有的马达驱动装置中通电切换部3，作为通电相，确定为1相源电流和1相吸收电流共计2相。另外，通电相的确定，按相隔电角60°进行。
PWM控制部7，对于通电切换部3所确定的通电相，利用PWM控制信号P进行PWM控制。当PWM控制信号P接通时，通过通电切换部3以及电平移动部4，使半桥电路的三极管锁存导通，从电源1向马达绕组流入电流。然后，当PWM控制信号P关断时，使半桥电路的三极管锁存截止，停止从电源1的电流流入。PWM控制信号P所控制的只要是源电流侧或者吸收电流侧的任一方的三极管即可，而使不进行PWM控制侧的三极管固定导通。在此，假设对源电流侧的三极管进行PWM控制，使吸收电流侧的三极管固定导通。因此，在图23(a)、(b)、(c)中，阴影部分受PWM控制。
现有的马达驱动装置，如图23所示，在相电流的切换处，会产生相电流的急剧变化。这种相电流的急剧变化，会引起马达振动，还会成为马达产生噪音的原因。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于在PWM控制的马达驱动技术中，实现相电流不产生急剧变化的通电相的切换、降低马达振动和马达发出的噪音。
为解决上述课题，本发明的装置，作为通过PWM控制向马达绕组的通电驱动马达的马达驱动装置，包括以各定周期确定应进行PWM控制的第1以及第2通电相的通电切换部、输入原转矩指令信号的、产生与该原转矩指令信号对应的振幅的第1以及第2转矩指令信号的转矩指令信号发生部、输入上述第1以及第2转矩指令信号、和检测向上述马达供给的电流的电流检测信号的、对该第1以及第2转矩指令信号和该电流检测信号分别进行大小比较的、输出第1以及第2比较结果的比较部、产生第1以及第2设置脉冲信号的振荡部、输入上述第1以及第2设置脉冲信号、和上述第1以及第2比较结果的、根据该第1设置脉冲信号和第1比较结果产生第1PWM控制信号的、同时根据该第2设置脉冲信号和第2比较结果产生第2PWM控制信号的PWM控制部，分别根据由上述PWM控制部产生的第1以及第2PWM控制信号并行PWM控制向由上述通电切换部确定的第1以及第2通电相的通电。
依据本发明的马达驱动装置，对于由通电切换部确定的第1以及第2通电相，根据由转矩指令信号发生部产生的、相互不同的转矩指令的第1以及第2转矩指令信号的电流大小，通过PWM控制可以并行进行通电。这样，可以平滑进行相电流的切换。
优选上述转矩指令信号发生部产生上述第1以及第2PWM控制信号合成后的第3转矩指令信号，并且上述比较部对上述第3转矩指令信号与上述电流检测信号进行大小比较，输出第3比较结果。然后，本发明的马达驱动装置包括输入上述第1以及第2PWM控制信号、和上述第1、第2以及第3比较结果、根据该第1以及第2PWM控制信号、和该第3比较结果、控制对该第1以及第2比较结果是否进行屏蔽的屏蔽部。
这样，例如以高转矩PWM控制马达时，同时在2相中通过PWM控制进行通电时，可以根据在该2相中通电的通电电流大小进行PWM控制。
具体讲，上述屏蔽部在上述第1以及第2PWM控制信号均处于接通状态的期间，对上述第1以及第2比较结果进行屏蔽。
进一步，上述屏蔽部在上述第1以及第2PWM控制信号均处于接通状态的期间，当根据上述第3比较结果，检测到上述电流检测信号的电平达到上述第3转矩指令信号的电平时，解除对上述第1以及第2比较结果中的任一方的屏蔽，而另一方的屏蔽则在给定时间之后解除。
进一步，优选在上述给定周期中，上述第1转矩指令信号是持续增大，而上述第2转矩指令信号是持续减小，上述屏蔽部，在上述检测时，解除对上述第2比较结果的屏蔽。
另外，优选在上述给定周期中，上述第1转矩指令信号是持续增大，而上述第2转矩指令信号是持续减小，上述屏蔽部，在上述检测时，当该时刻，在上述给定周期的前半段时解除对上述第1比较结果的屏蔽，而在上述给定周期的后半段时解除对上述第2比较结果的屏蔽。
另一方面，具体讲，上述比较部具有3个比较器，利用各比较器，分别将上述第1、第2以及第3转矩指令信号与上述电流检测信号进行比较。
另外，具体讲，有关本发明的马达是3相马达，在本发明的马达驱动装置中上述通电切换部，向上述马达中各相的马达绕组通电的相电流的周期按相隔电角60°在上述第1以及第2通电相之间切换。
另外，具体讲，有关本发明的马达是4相马达，在本发明的马达驱动装置中上述通电切换部，向上述马达中各相的马达绕组通电的相电流的周期按相隔电角90°在上述第1以及第2通电相之间切换。
优选上述转矩指令信号发生部，输入转子检测信号，产生在该转子检测信号的周期中相当于上述电角的期间的周期的上述第1以及第2转矩指令信号。
另外，优选上述转矩指令信号发生部，输入转子检测信号，利用按相隔上述电角分割该转子检测信号的信号，产生上述第1以及第2转矩指令信号。
另一方面，具体讲，在本发明的马达驱动装置中上述振荡部，产生具有相互独立的周期的上述第1以及第2设置脉冲信号。
另外，具体讲，在本发明的马达驱动装置中上述振荡部，通过根据上述马达的转速改变上述第1以及第2设置脉冲信号的相位差，产生上述第1以及第2设置脉冲信号。
另外，具体讲，在本发明的马达驱动装置中上述PWM控制部，根据上述第1设置脉冲信号使上述第1PWM控制信号接通，根据上述第2设置脉冲信号使上述第2PWM控制信号接通。
另外，具体讲，在本发明的马达驱动装置中上述PWM控制部，从上述第1比较结果，检测到上述电流检测信号的电平达到上述第1转矩指令信号的电平时，使上述第1PWM控制信号关断，从上述第2比较结果，检测到上述电流检测信号的电平达到上述第2转矩指令信号的电平时，使上述第2PWM控制信号关断。
另外，具体讲，在本发明的马达驱动装置中上述PWM控制部，从上述第1PWM控制信号关断的时刻开始，经过给定的期间之后，使上述第1PWM控制信号接通，从上述第2PWM控制信号关断的时刻开始，经过给定的期间之后，使上述第2PWM控制信号接通。
另一方面，为了解决上述课题，本发明的方法，是通过PWM控制向马达绕组的通电而驱动马达的马达驱动方法，包括以给定的周期确定应进行PWM控制的第1以及第2通电相的通电切换过程、产生与所给出的原转矩指令信号对应的振幅的第1以及第2转矩指令信号的转矩指令信号产生过程、对上述第1以及第2转矩指令信号和检测向上述马达供给的电流的电流检测信号分别进行比较的比较过程、根据第1以及第2设置脉冲信号、和上述比较过程的比较结果产生上述第1和第2PWM控制信号的PWM控制过程，分别根据由上述PWM控制过程中产生的第1以及第2PWM控制信号并行PWM控制向由上述通电切换过程确定的第1以及第2通电相的通电。
依据本发明的马达驱动方法，对于在通电切换过程中确定的第1以及第2通电相，根据在转矩指令信号产生过程中产生的、相互不同的转矩指令的第1以及第2转矩指令信号的电流大小，通过PWM控制可以并行进行通电。这样，可以平滑进行相电流的切换。
优选在上述转矩指令信号产生过程中产生上述第1以及第2PWM控制信号合成后的第3转矩指令信号，在比较过程中对上述第3转矩指令信号与上述电流检测信号进行大小比较。然后，上述马达驱动方法包括根据上述第1以及第2PWM控制信号、和上述比较过程的比较结果、控制对上述比较结果是否进行屏蔽的屏蔽过程。
这样，例如，在马达以高转矩受到控制的情况下，相应2相PWM控制同时受到通电控制时，可以相应该2相所通电的电流大小进行PWM控制。
具体讲，有关本发明的马达是3相马达，在本发明的马达驱动方法中上述通电切换过程，向上述马达中各相的马达绕组通电的相电流的周期按相隔电角60°在上述第1以及第2通电相之间切换。
另外，具体讲，有关本发明的马达是4相马达，在本发明的马达驱动方法中上述通电切换过程，向上述马达中各相的马达绕组通电的相电流的周期按相隔电角90°在上述第1以及第2通电相之间切换。
图1是有关本发明的第1～实施例5的马达驱动装置的构成图。
图2是在有关本发明的第1、第4以及实施例5的马达驱动装置中的相电流以及各种转矩指令信号的图。
图3是在有关本发明的第1以及实施例2的马达驱动装置中的转矩指令信号发生部的构成图。
图4是由有关本发明的实施例1的图3所示转矩指令信号发生部在产生各种转矩指令信号时的时序图。
图5是在有关本发明的第1～实施例6的马达驱动装置中的PWM控制的流程图。
图6是在有关本发明的第1～实施例5的马达驱动装置中在低转矩时的PWM控制的时序图。
图7是在有关本发明的第1～实施例5的马达驱动装置中向马达绕组通电时的状况图。
图8是在有关本发明的第1～实施例5的马达驱动装置中向马达绕组通电时的状况图。
图9是在有关本发明的第1～实施例5的马达驱动装置中向马达绕组通电时的状况图。
图10是在有关本发明的第1～实施例5的马达驱动装置中向马达绕组通电时的状况图。
图11是在有关本发明的第1～实施例5的马达驱动装置中在高转矩时的PWM控制的时序图。
图12是在有关本发明的实施例2的马达驱动装置中的相电流以及各种转矩指令信号的图。
图13是由有关本发明的实施例2的图3所示转矩指令信号发生部在产生各种转矩指令信号时的时序图。
图14是在有关本发明的实施例3的马达驱动装置中的转矩指令信号发生部的构成图。
图15是由图14所示转矩指令信号发生部在产生各种转矩指令信号时的时序图。
图16是图14的俄转矩指令信号发生部中阶梯波发生部的电路图。
图17是在有关本发明的实施例4的马达驱动装置中设置脉冲信号的例子。
图18是在有关本发明的实施例5的马达驱动装置中设置脉冲信号、PWM控制信号以及计数脉冲信号的图。
图19是在有关本发明的实施例5的马达驱动装置中PWM控制信号的图。
图20是有关本发明的实施例6的马达驱动装置的构成图。
图21是在有关本发明的实施例6的马达驱动装置中的相电流以及各种转矩指令信号的图。
图22是现有的马达驱动装置的构成图。
图23是在现有的马达驱动装置中的相电流以及转矩指令信号的图。符号说明3A、3B-通电切换部；8、8A、8B、8C-转矩指令信号发生部；6A-比较部；61、62、63-比较器；5A、5B-振荡部；7A、7B-PWM控制部；9-屏蔽部；TQ-原转矩指令信号；DS-电流检测信号；TQ1-增加转矩指令信号(第1转矩指令信号)；TQ2-减少加转矩指令信号(第2转矩指令信号)；TQ3-合成转矩指令信号(第3转矩指令信号)；CR1-比较结果(第1比较结果)；CR2-比较结果(第2比较结果)；CR3-比较结果(第3比较结果)；SP1-设置脉冲信号(第1设置脉冲信号)；SP2-设置脉冲信号(第2设置脉冲信号)；P1-PWM控制信号(第1 PWM控制信号)；P2-PWM控制信号(第2 PWM控制信号)；DT21、DT22、DT23-霍尔信号(转子检测信号)。
具体实施例方式
以下参照
本发明的优选实施例。
(实施例1)图1表示有关本发明的实施例1的马达驱动装置的构成。有关本实施例的马达驱动装置，是通过PWM控制向马达绕组的通电驱动3相(U相、V相以及W相)马达的，它包括驱动马达的电源1、霍尔信号处理部2A、通电切换部3A、电平移动部4、振荡部5A、比较部6A、PWM控制部7A、转矩指令信号发生部8、屏蔽部9、并联连接的3组半桥电路、电流检测电阻R以及放大其两端电压的放大器A。
控制向U相的马达绕组C1通电的半桥电路，由控制源电流的通电的三极管Tr11、和控制吸收电流的通电的三极管Tr12所构成。同样，控制向V相的马达绕组C2通电的半桥电路，由控制源电流的通电的三极管Tr21、和控制吸收电流的通电的三极管Tr22所构成。并且，控制向W相的马达绕组C1通电的半桥电路，由控制源电流的通电的三极管Tr31、和控制吸收电流的通电的三极管Tr32所构成。
在三极管Tr11、Tr12的漏极和源极之间，与施加栅极电压所产生的电流方向相反的方向地分别连接二极管D11、D12。同样，在三极管Tr21、Tr2 2的漏极和源极之间，与施加栅极电压所产生的电流方向相反的方向地分别连接二极管D21、D22。然后，在三极管Tr31、Tr32的漏极和源极之间，与施加栅极电压所产生的电流方向相反的方向地分别连接二极管D31、D32。
霍尔信号处理部2A，输入来自霍尔器件的霍尔信号，生成表示转子位置的逻辑信号。通电切换部3A，输入该逻辑信号，确定通电相。图2表示在由通电切换部3A确定的通电相中通电后的相电流以及确定相电流的电流大小的各种转矩指令信号。图2(a)表示U相电流，图2(b)表示V相电流，图2(c)表示W相电流。在图2(a)、(b)、(c)中，在时间轴的上部为源电流通电，在下部为吸收电流通电。
图2(d)表示相当于本发明的第1转矩指令信号的增加转矩指令信号TQ1、相当于第2转矩指令信号的减少转矩指令信号TQ2、以及相当于第3转矩指令信号的合成转矩指令信号TQ3。这些转矩指令信号TQ1、TQ2、TQ3，是以相电流-周期中相当于电角60°的期间作为周期的信号，由转矩指令信号发生部8产生。增加转矩指令信号TQ1，在电角60°的期间为连续增加，减少转矩指令信号TQ2为连续减少。而合成转矩指令信号TQ3是增加转矩指令信号TQ1和减少转矩指令信号TQ2之和。
在有关本实施例的马达驱动装置中的各马达绕组C1、C2以及C3的通电，在电角60°的期间作为源电流(或者吸收电流)，相应增加转矩指令信号TQ1增加电流的大小，在接下来的电角60°的期间，相应合成转矩指令信号TQ3控制电流的大小，又在接下来的电角60°的期间，相应减少转矩指令信号TQ2减少电流的大小。然后，转换到吸收电流(或者源电流)，进行同样的通电。通过使这样的梯形波的相电流在3相中相互相差电角120°进行通电，整体上就形成了相应增加转矩指令信号TQ1的通电相、相应减少转矩指令信号TQ2的通电相、以及相应合成转矩指令信号TQ3的通电相为每隔电角60°进行切换。
通电切换部3A，在某-电角60°的区间，作为通电相选择源电流的2相和吸收电流的1相。并且，在接下来的电角60°的区间，作为通电相选择源电流的1相和吸收电流的2相。源电流侧或者吸收电流侧所选择的2相通电相，相当于相应增加转矩指令信号TQ1的通电相和相应减少转矩指令信号TQ2的通电相，用PWM控制这些通电相的通电。与其相反侧的源电流侧或者吸收电流侧所选择的1相通电相，相当于相应合成转矩指令信号TQ3的通电相，控制该通电相的三极管固定为导通。因此，在图2(a)、(b)、(c)中，阴影部分为进行PWM控制的区域。
电平移动部4，和现有的马达驱动装置中的部分具有相同的构成，根据来自通电切换部3A的信号，向半桥电路中的各三极管施加栅极电压。
振荡部5A，产生相当于本发明的第1以及第2设置脉冲信号的设置脉冲信号SP1以及SP2，并输出给PWM控制部7A，该设置脉冲信号SP1以及SP2，确定使PWM控制部7A所产生的PWM控制信号P1以及P2接通的时序。
比较部6A，具有3个比较器61、62、63。比较器61对转矩指令信号TQ1和电流检测信号DS进行比较，输出相当于本发明的第1比较结果的比较结果CR1。比较器62对转矩指令信号TQ2和电流检测信号DS进行比较，输出相当于本发明的第2比较结果的比较结果CR2。然后，比较器63对转矩指令信号TQ3和电流检测信号DS进行比较，输出相当于本发明的第3比较结果的比较结果CR3。此外，电流检测信号DS，是在马达绕组通电后的电流流经电流检测电阻R时将电流检测电阻R两端的电压用放大器A进行放大后的信号。
PWM控制部7A，输入来自振荡部5A的设置脉冲信号SP1以及SP2，同时输入来自比较部6A的比较结果CR1以及CR2，产生如图2所示的相电流通电的PWM控制信号P1以及P2。PWM控制信号P1以及P2相当于本发明的第1以及第2PWM控制信号。PWM控制部7A，将这些PWM控制信号P1以及P2输出给通电切换部3A，并行地进行对由通电切换部3A所确定的源电流侧或者吸收电流侧的2相通电相的PWM控制。
转矩指令信号发生部8，输入相当于本发明的原转矩指令信号的转矩指令信号TQ，同时输入从霍尔信号处理部2A经过波形整形后的霍尔信号DT21、DT22、DT23，产生增加转矩指令信号TQ1、减少转矩指令信号TQ2、合成转矩指令信号TQ3。霍尔信号DT21、DT22、DT23相当于本发明的转子检测信号。
图3表示转矩指令信号发生部8的内部构成。转矩指令信号发生部8包括区间分割部81、合成部82、振幅调制部83，它直接利用输入的霍尔信号DT21、DT22、DT23，产生各种转矩指令信号TQ1、TQ2、TQ3。
首先，区间分割部81，输入霍尔信号DT21、DT22、DT23(图4(a))，产生按电角60°分割的分割信号DT811、DT812、DT813、DT814、DT815以及DT816(图4(b))。然后，合成部82，相应每个分割信号DT811、DT812、DT813、DT814、DT815以及DT816切出霍尔信号DT21、DT22、DT23，并通过差动电路产生固定增加的三角波DT821和固定减少的三角波DT822(图4(c))。并且，将这些三角波DT821以及DT822合成，产生恒定值的合成波DT823(图4(c))最后，振幅调制部83，相应转矩指令信号TQ对合成部82所产生的三角波DT821以及DT822和合成波DT823进行幅度调制，根据三角波DT821产生增加转矩指令信号TQ1，根据三角波DT822产生减少转矩指令信号TQ2，根据合成波DT823产生合成转矩指令信号TQ3。
屏蔽部9，从比较部6A输入比较结果CR1、CR2以及CR3，同时从PWM控制部7A输入PWM控制信号P1以及P2，根据PWM控制信号P1以及P2和比较结果CR3对比较结果CR1、CR2进行屏蔽处理。该屏蔽处理在后面详细说明。
以下对由以上构成的马达驱动装置所进行的PWM控制，采用图5的流程图进行说明。此外，在此假定是在马达以低转矩驱动、PWM控制信号P1以及P2不会同时处于接通状态的情况下进行说明。
PWM控制开始后，在步骤S1，检查是否输入了设置脉冲信号SP1，如果没有输入则进入到步骤S2，如果已经输入则进入到步骤S3。在步骤S2，检查是否输入了设置脉冲信号SP2，如果没有输入则返回到步骤S1，如果已经输入则进入到步骤S7。
在步骤S3，接通PWM控制信号P1。然后进入到步骤S4，检查PWM控制信号P1以及P2是否均处于接通状态。在此所说明的是不会均处在接通的状态，因此进入到步骤S5。
在步骤S5，检查电流检测信号DS的电平是否达到增加转矩指令信号TQ1的电平，如果没有达到则返回到步骤S4，如果已经达到则进入到步骤S6。然后，在步骤S6，关断PWM控制信号，返回到步骤S1。
在步骤S7，接通PWM控制信号P2。然后，进入步骤S8，判断PWM控制信号P1及P2是否均为导通状态。在此，所说明的是不会均处在接通的状态，因此进入到步骤S9。
在步骤S9，对电流检测信号DS的电平是否已达到减少转矩指令信号TQ2的电平进行判断，若没有达到则返回步骤S8，若已达到则进入步骤S10。然后，在步骤S10中，断开PWM控制信号P2，返回步骤S1。
下面用将图2中的时刻t1前后在时间轴上放大后的图6中的时序图，来说明通过如上所述的PWM控制对马达绕组进行通电的情况。此外，在时刻t1所属的电角60°的区间内，作为通电相，源电流侧选择V相以及W相，吸收电流侧选择U相。V相电流由PWM控制信号P1实施PWM控制，W相电流由PWM控制信号P2实施PWM控制。
图6(a)表示设置脉冲信号SP1以及SP2。在此，设置脉冲信号SP1以及SP2的周期相同，相互之间相差半个周期。图6(b)表示PWM控制信号P1以及P2。图6(c)表示电流检测信号DS。图6(d)表示V相电流，图6(e)表示W相电流。此外，在图6(b)、(c)、(d)中的期间A相当于PWM控制信号P1的接通期间，在图6(b)、(c)、(e)中的期间B相当于PWM控制信号P2的接通期间。另外，在图6(d)、(e)中的期间C产生再生电流。
PWM控制部7A，输入设置脉冲信号SP1，就接通PWM控制信号P1。相应PWM控制信号P1的接通，通电切换部3A，经电平移动部4，使PWM控制信号P1所对应的通电相、也就是V相中源电流侧的三极管Tr21锁存导通，因而由电源1流入源电流。此外，控制吸收电流侧的通电相、也就是U相的三极管Tr12，在时刻t1所属的电角60°的区间内，为一直导通状态。
图7表示这时在马达绕组中的电流流动状况。随着PWM控制信号P1的接通，如图7中的实线所示，电流沿电源1-三极管Tr21-马达绕组C2-马达绕组C1-三极管Tr12的方向流动。然后，最后流经电流检测电阻R，产生电流检测信号DS。此外，图7中虚线所示的电流，是这时在马达绕组中流动的再生电流。
随着电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久达到增加转矩指令信号TQ1的电平(图6(c))。这时，比较部6A中的比较器61的比较结果CR1的输出改变。屏蔽部9，这时不进行屏蔽处理，将比较结果CR1直接输出给PWM控制部7A。
PWM控制部7A，输入比较结果CR1，检测到电流检测信号DS的电平已经达到增加转矩指令信号TQ1的电平，使PWM控制信号P1关断。这样，三极管Tr21锁存截止。然后，由在马达绕组中残存的电能，产生沿马达绕组C2-马达绕组C1-三极管Tr12-二极管D22的方向的再生电流。
然后，PWM控制部7A，输入设置脉冲信号SP2，接通PWM控制信号P2。相应PWM控制信号P2的接通，通电切换部3A，经电平移动部4，使PWM控制信号P2所对应的通电相的W相中源电流侧的三极管Tr31锁存导通，因而由电源1流入源电流。此外，控制吸收电流侧的通电相的U相的三极管Tr12，继续处于导通状态。
图8表示这时在马达绕组中的电流流动状况。随着PWM控制信号P2的接通，如图8中的实线所示，电流沿电源1-三极管Tr31-马达绕组C3-马达绕组C1-三极管Tr12的方向流动。然后，最后流经电流检测电阻R，产生电流检测信号DS。此外，图8中虚线所示的电流，是刚才PWM控制信号P1关断后在马达绕组中流动的再生电流。
随着电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久达到减少转矩指令信号TQ2的电平(图6(c))。这时，比较部6A中的比较器62的比较结果CR2的输出改变。屏蔽部9，这时不进行屏蔽处理，将比较结果CR2直接输出给PWM控制部7A。
PWM控制部7A，输入比较结果CR2，检测到电流检测信号DS的电平已经达到减少转矩指令信号TQ2的电平，使PWM控制信号P2关断。这样，三极管Tr231锁存截止。然后，由在马达绕组中残存的电能，产生沿马达绕组C3-马达绕组C1-三极管Tr12-二极管D32的方向的再生电流。
然后，说明图2中时刻t2所属的电角60°的区间内的PWM控制。该区间是时刻t1所属的区间的下一个区间。在时刻t2所属的电角60°的区间内，作为通电相，源电流侧选择V相，吸收电流侧选择U相以及W相。W相电流由PWM控制信号P1实施PWM控制，U相电流由PWM控制信号P2实施PWM控制。此外，时刻t2前后在时间轴上放大后的时序图，再次利用图6进行说明。这时，图6(d)表示W相的吸收电流，图6(e)表示U相的吸收电流。
PWM控制部7A，输入设置脉冲信号SP1，接通PWM控制信号P1。相应PWM控制信号P1的接通，通电切换部3A，经电平移动部4，使PWM控制信号P1所对应的通电相也就是W相中吸收电流侧的三极管Tr32锁存导通。此外，控制源电流侧的通电相也就是V相的三极管Tr21，在时刻t2所属的电角60°的区间内，为一直导通状态。
图9表示这时在马达绕组中的电流流动状况。随着PWM控制信号P1的接通，如图9中的实线所示，电流沿电源1-三极管Tr21-马达绕组C2-马达绕组C3-三极管Tr32的方向流动。然后，最后流经电流检测电阻R，产生电流检测信号DS。此外，图9中虚线所示的电流，是这时在马达绕组中流动的再生电流。
随着电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久达到增加转矩指令信号TQ1的电平(图6(c))。这时，比较部6A中的比较器61的比较结果CR1的输出改变。屏蔽部9，这时不进行屏蔽处理，将比较结果CR1直接输出给PWM控制部7A。
PWM控制部7A，输入比较结果CR1，检测到电流检测信号DS的电平已经达到增加转矩指令信号TQ1的电平，使PWM控制信号P1关断。这样，三极管Tr32锁存截止。然后，由在马达绕组中残存的电能，产生沿马达绕组C2-马达绕组C3-二极管D31-三极管Tr31的方向的再生电流。
然后，PWM控制部7A，输入设置脉冲信号SP2，接通PWM控制信号P2。相应PWM控制信号P2的接通，通电切换部3A，经电平移动部4，使PWM控制信号P2所对应的通电相也就是U相中吸收电流侧的三极管Tr12锁存导通。此外，控制源电流侧的通电相也就是V相的三极管Tr21，继续处于导通状态。
图10表示这时在马达绕组中的电流流动状况。随着PWM控制信号P2的接通，如图10中的实线所示，电流沿电源1-三极管Tr21-马达绕组C2-马达绕组C1-三极管Tr12的方向流动。然后，最后流经电流检测电阻R，产生电流检测信号DS。此外，图10中虚线所示的电流，是刚才PWM控制信号P1关断后在马达绕组中流动的再生电流。
随着电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久达到减少转矩指令信号TQ2的电平(图6(c))。这时，比较部6A中的比较器62的比较结果CR2的输出改变。屏蔽部9，这时不进行屏蔽处理，将比较结果CR2直接输出给PWM控制部7A。
PWM控制部7A，输入比较结果CR2，检测到电流检测信号DS的电平已经达到减少转矩指令信号TQ2的电平，使PWM控制信号P2关断。这样，三极管Tr12锁存截止。然后，由在马达绕组中残存的电能，产生沿马达绕组C2-马达绕组C1-二极管D11-三极管Tr21的方向的再生电流。
以上对于假定在马达以低转矩驱动、PWM控制信号P1以及P2不会同时处于接通状态的情况进行了说明。其次，假定在马达以高转矩驱动的情况。当马达以高转矩驱动，向马达绕组的通电量增加。因此，PWM控制信号P1以及P2均处于接通状态，出现源电流侧和吸收电流侧的2相均同时通电的情况。以下对于PWM控制信号P1以及P2均处于接通状态时的PWM控制，采用图5的流程图进行说明。
如果PWM控制信号P1以及P2均处于接通状态，从步骤S4或者步骤S8进入到步骤S11。在步骤S11，对比较结果CR1以及CR2进行屏蔽后进入到步骤S12。对比较结果CR1以及CR2进行屏蔽是因为以下的原因。如果PWM控制信号P1以及P2均处于接通状态，电流检测信号DS，成为对应源电流侧和吸收电流侧中均有2相同时通电时的合成电流。因此，增加转矩指令信号TQ1以及减少转矩指令信号TQ2不能以这时的电流检测信号DS作为比较对象，如果进行比较将输出错误的比较结果。
在步骤S12，检测电流检测信号DS的电平是否达到合成转矩指令信号TQ3的电平，在达到之前重复执行步骤S12。另一方面，如果达到则进入步骤S13。
步骤S13，使PWM控制信号P2关断，只解除对比较结果CR2的屏蔽，然后进入到步骤S14。在此，使PWM控制信号P2比PWM控制信号P1先关断是基于以下的原因。PWM控制信号P1是用于对相应增加转矩指令信号TQ1的相电流进行PWM控制的，而PWM控制信号P2是用于对相应减少转矩指令信号TQ2的相电流进行PWM控制的。因此，进行电能逐渐增加的控制的PWM控制信号P1，与进行电能逐渐减少的控制的PWM控制信号P2相比，需要更长的接通期间。为此，为了尽可能延长PWM控制信号P1的接通期间，所以先行关断PWM控制信号P2。
然后，在步骤S14，从在步骤S12检测到电流检测信号DS的电平达到合成转矩指令信号TQ3的电平的时刻开始，经过给定期间tm1之后，解除比较结果CR1的屏蔽，返回到步骤S4。在此，到解除比较结果CR1的屏蔽之前设置给定期间tm1是基于以下的理由。在步骤S13通过使PWM控制信号P2关断，电流检测信号DS成为表示PWM控制信号P1接通时的通电电流的信号。但是，在刚关断PWM控制信号P2的时刻，由于在放大器A中还残存有关断前的电能，所以这时产生的比较结果CR1有可能是错误的。另外，给定期间tm1优选设置在几百ns左右。
下面采用将图2中的时刻t1前后在时间轴上放大后的图11的时序图，来说明通过如上所述的PWM控制对马达绕组通电的情况。此外，在时刻t1所属的电角60°的区间内，作为通电相，源电流侧选择V相以及W相，吸收电流侧选择U相。V相电流由PWM控制信号P1实施PWM控制，W相电流由PWM控制信号P2实施PWM控制。
图11(a)表示设置脉冲信号SP1以及SP2。在此，设置脉冲信号SP1以及SP2的周期相同，相互之间相差半个周期。图11(b)表示PWM控制信号P1以及P2。图11(c)表示电流检测信号DS。图11(d)表示V相电流，图11(e)表示W相电流。此外，在图11(b)、(c)、(d)中的期间A相当于PWM控制信号P1的接通期间，在图11(b)、(c)、(e)中的期间B相当于PWM控制信号P2的接通期间。另外，在图11(d)、(e)中的期间C产生再生电流。另外，图11(c)中的期间D相当于PWM控制信号P1以及P2同时接通的期间。
PWM控制部7A，输入设置脉冲信号SP1，接通PWM控制信号P1。相应PWM控制信号P1的接通，通电切换部3A，经电平移动部4，使PWM控制信号P1所对应的通电相也就是V相中源电流侧的三极管Tr21锁存导通，因而从电源1流入源电流。此外，控制吸收电流侧的通电相的U相的三极管Tr12，在时刻t1所属的电角60°的区间内，为一直导通状态。
随着电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久接近增加转矩指令信号TQ1的电平(图11(c))。但是，在达到增加转矩指令信号TQ1的电平之前，PWM控制部7A，输入设置脉冲信号SP2，接通PWM控制信号P2。相应PWM控制信号P2的接通，通电切换部3A，经电平移动部4，使PWM控制信号P2所对应的通电相也就是W相中源电流侧的三极管Tr31锁存导通，因而从电源1流入源电流。从这时开始，V相以及W相的2相开始同时通电。
屏蔽部9检测到PWM控制信号P1以及P2均处于接通状态，对比较器6A的比较结果CR1以及CR2进行屏蔽，并输出给PWM控制部7A。通过屏蔽比较结果CR1以及CR2，PWM控制部7A不会使PWM控制信号P1以及P2关断，将继续向V相以及W相通电。
电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久达到合成转矩指令信号TQ3的电平。这时，比较部6A中的比较器63的比较结果CR3的输出改变。屏蔽部9，输入比较结果CR3，检测到电流检测信号DS的电平已经达到合成转矩指令信号TQ3的电平，解除对比较结果CR2的屏蔽。
PWM控制部7A，输入比较结果CR2，检测到电流检测信号DS的电平已经达到减少转矩指令信号TQ2的电平，使PWM控制信号P2关断。这样，三极管Tr31锁存截止。然后，由在马达绕组中残存的电能，产生再生电流。
屏蔽部9，从检测到电流检测信号DS的电平达到合成转矩指令信号TQ3的电平的时刻开始经过给定期间tm1之后，解除对比较结果CR1的屏蔽。这时电流检测信号DS的电平还没有达到增加转矩指令信号TQ1的电平。
电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久达到增加转矩指令信号TQ1的电平。这时，比较部6A中的比较器61的比较结果CR1的输出改变。PWM控制部7A，输入比较结果CR1，检测到电流检测信号DS的电平已经达到增加转矩指令信号TQ1的电平，使PWM控制信号P1关断。这样，三极管Tr21锁存截止。然后，由在马达绕组中残存的电能，产生再生电流。
然后，说明图2中时刻t2所属的电角60°的区间内的PWM控制。该区间是时刻t1所属的区间的下一个区间。在时刻t2所属的电角60°的区间内，作为通电相，源电流侧选择V相，吸收电流侧选择U相以及W相。W相电流由PWM控制信号P1实施PWM控制，U相电流由PWM控制信号P2实施PWM控制。此外，时刻t2前后在时间轴上放大后的时序图，再次利用图11进行说明。这时，图11(d)表示W相的吸收电流，图11(e)表示U相的吸收电流。
PWM控制部7A，输入设置脉冲信号SP1，接通PWM控制信号P1。相应PWM控制信号P1的接通，通电切换部3A，经电平移动部4，使PWM控制信号P1所对应的通电相也就是W相中吸收电流侧的三极管Tr32锁存导通。此外，控制源电流侧的通电相也就是V相的三极管Tr21，在时刻t2所属的电角60°的区间内，为一直导通状态。
随着电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久接近增加转矩指令信号TQ1的电平(图11(c))。但是，在达到增加转矩指令信号TQ1的电平之前，PWM控制部7A，输入设置脉冲信号SP2，接通PWM控制信号P2。相应PWM控制信号P2的接通，通电切换部3A，经电平移动部4，使PWM控制信号P2所对应的通电相也就是U相中吸收电流侧的三极管Tr12锁存导通。从这时开始，U相以及W相的2相开始同时通电。
屏蔽部9检测到PWM控制信号P1以及P2均处于接通状态，对比较器6A的比较结果CR1以及CR2进行屏蔽，并输出给PWM控制部7A。通过屏蔽比较结果CR1以及CR2，PWM控制部7A不会使PWM控制信号P1以及P2关断，继续向U相以及W相通电。
电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久达到合成转矩指令信号TQ3的电平。这时，比较部6A中的比较器63的比较结果CR3的输出改变。屏蔽部9，输入比较结果CR3，检测到电流检测信号DS的电平已经达到合成转矩指令信号TQ3的电平，解除对比较结果CR2的屏蔽。
PWM控制部7A，输入比较结果CR2，检测到电流检测信号DS的电平已经达到减少转矩指令信号TQ2的电平，使PWM控制信号P2关断。这样，三极管Tr12锁存截止。然后，由在马达绕组中残存的电能，产生再生电流。
屏蔽部9，从检测到电流检测信号DS的电平达到合成转矩指令信号TQ3的电平的时刻开始经过给定期间tm1之后，解除对比较结果CR1的屏蔽。这时电流检测信号DS的电平还没有达到增加转矩指令信号TQ1的电平。
电流检测信号DS的电平逐渐增大，不久达到增加转矩指令信号TQ1的电平。这时，比较部6A中的比较器61的比较结果CR1的输出改变。PWM控制部7A，输入比较结果CR1，检测到电流检测信号DS的电平已经达到增加转矩指令信号TQ1的电平，使PWM控制信号P1关断。这样，三极管Tr32锁存截止。然后，由在马达绕组中残存的电能，产生再生电流。
如上所述，依据本实施例，对2相的通电相，并行地进行PWM控制通电，可以使相电流圆滑变化。这样，可以抑制马达的振动，降低马达所产生的噪声。另外，由于可以平滑进行从低转矩向高转矩的控制转移，所以对于所有转矩情况，都可以获得相同的效果。
此外，在PWM控制信号P1以及P2同时接通的期间，当电流检测信号DS的电平达到合成转矩指令信号TQ3的电平时，虽然是使PWM控制信号P2关断，也可以使PWM控制信号P1先行关断。但是，如果使进行电能逐渐增加的控制的PWM控制信号P1先行关断，则难以相应增加转矩指令信号TQ1的电平进行通电，因此，优选使PWM控制信号P2先行关断。另外，也可以从电流检测信号DS的电平达到合成转矩指令信号TQ3的电平的时刻开始，在合成转矩指令信号TQ3的周期的前半时段使PWM控制信号P1关断，而后半时段使PWM控制信号P2关断。
另外，马达驱动装置虽然包括了放大器A，但也可以省略该放大器A，以电流检测电阻R两端的电压直接作为电流检测信号DS。另外，电流检测电阻R如图所示虽然连接在低电位侧，例如也可以连接在紧接电源1之后的高电位侧。
另外，比较部3A虽然包括3个比较器61、62以及63，但通过与PWM控制信号P1以及P2同步、选择与电流检测信号DS进行比较的转矩指令信号，也可以只采用1个比较器。
另外，马达绕组的再生电流，通过连接在半桥电路的各三极管的源极和漏极之间的二极管流动。但是，也可以不采用二极管，而是对与接通的三极管串联连接的三极管，进行错开时间从而不使贯通电流流入半桥电路中的反相同步控制。这样，将消除二极管在通电时的电压损失，从而可以降低马达驱动装置的消耗功率。另外，三极管也可以采用功率BJT、功率MOS、IGBT等。
另外，为了检测转子位置，虽然采用了霍尔器件的霍尔信号，也可以不采用霍尔信号，对于没有传感器的马达，可以根据马达绕组的反电动势来检测转子位置。
(实施例2)有关本发明实施例2的马达驱动装置，包括与实施例1的马达驱动装置中的转矩指令信号发生部8具有不同构成的转矩指令信号发生部8A。其余的构成以及动作和实施例1相同，在此省略其说明。此外，采用图1所示的符号说明有关本实施例的马达驱动装置的各构成要素以及各种信号。
有关本实施例的马达驱动装置，是采用正弦波的相电流对马达进行驱动的。图12表示在由通电切换部3A确定的通电相中通电后的相电流以及确定相电流的电流大小的各种转矩指令信号。图12(a)表示U相电流、V相电流、及W相电流。在图12(a)中，在时间轴的上部为源电流通电，在下部为吸收电流通电。
图12(b)表示相当于本发明的第1转矩指令信号的增加转矩指令信号TQ1、相当于第2转矩指令信号的减少转矩指令信号TQ2、以及相当于第3转矩指令信号的合成转矩指令信号TQ3。这些转矩指令信号TQ1、TQ2、TQ3，是以相电流一周期中相当于电角60°的期间作为周期的信号，由转矩指令信号发生部8A产生。增加转矩指令信号TQ1，在电角60°的期间为连续增加，减少转矩指令信号TQ2为连续减少。而合成转矩指令信号TQ3是增加转矩指令信号TQ1和减少转矩指令信号TQ2之和。
转矩指令信号发生部8A，输入相当于本发明的原转矩指令信号的转矩指令信号TQ，同时输入从霍尔信号处理部2A经过波形整形后的霍尔信号DT21、DT22、DT23，产生增加转矩指令信号TQ1、减少转矩指令信号TQ2、及合成转矩指令信号TQ3。
图3表示转矩指令信号发生部8A的内部构成。转矩指令信号发生部8A包括区间分割部81、合成部82A、振幅调制部83，直接利用输入的霍尔信号DT21、DT22、DT23，产生各种转矩指令信号。
首先，区间分割部81，输入霍尔信号DT21、DT22、DT23(图13(a))，产生按电角60°分割的分割信号DT811、DT812、DT813、DT814、DT815以及DT816(图13(b))。然后，合成部82A，相应每个分割信号DT811、DT812、DT813、DT814、DT815以及DT816从霍尔信号DT21、DT22、DT23切出电角0°～60°的第1正弦波DT821，电角120°～180°的第2正弦波DT822，电角60°～120°的第3正弦波DT823(图13(c))。最后，振幅调制部83，相应转矩指令信号TQ对合成部82A所产生的第1正弦波DT82、第2正弦波DT822、第3正弦波DT823进行幅度调制，根据第1正弦波DT821产生增加转矩指令信号TQ1，根据第2正弦波DT822产生减少转矩指令信号TQ2，根据第3正弦波DT823产生合成转矩指令信号TQ3。
如上所述，依据本实施例，可以在马达绕组中通入正弦波的相电流，可以进一步实现马达的低振动化以及低噪声化。
此外，为了检测转子位置，虽然采用了霍尔器件的霍尔信号，也可以不采用霍尔信号，对于没有传感器的马达，可以根据马达绕组的反电动势检测转子位置。
(实施例3)有关本发明实施例3的马达驱动装置，包括与实施例1的马达驱动装置中的转矩指令信号发生部8具有不同构成的转矩指令信号发生部8B。其余的构成以及动作和实施例1相同，在此省略其说明。此外，采用图1所示的符号说明有关本实施例的马达驱动装置的各构成要素以及各种信号。
转矩指令信号发生部8B，输入相当于本发明的原转矩指令信号的转矩指令信号TQ，同时输入从霍尔信号处理部2A经过波形整形后的霍尔信号DT21、DT22、DT23，产生增加转矩指令信号TQ1、减少转矩指令信号TQ2、合成转矩指令信号TQ3。这些转矩指令信号为阶梯波。
图14表示转矩指令信号发生部8B的内部构成。转矩指令信号发生部8B包括区间分割部81、区间细分部84、阶梯波发生部85。
首先，区间分割部81，输入霍尔信号DT21、DT22、DT23，产生按电角60°分割的分割信号DT811、DT812、DT813、DT814、DT815以及DT816。然后，区间细分部84将各分割信号DT811、DT812、DT813、DT814、DT815以及DT816，进一步8分割产生细分信号θ0、θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6以及θ7。图15表示抽出其中的分割信号DT811以及DT812后的时序图。图15(a)表示分割信号DT811以及DT812。图15(b)表示对分割信号DT811以及DT812细分后的细分信号θ0～θ7。
图16表示阶梯波发生部85的电路构成。阶梯波发生部85由串联连接的多个电阻、向这些电阻提供电流的放大器以及三极管、向串联在各细分信号θ0～θ7上的电阻提供电压的开关以及逻辑电路构成。输入细分信号θ0～θ7以及转矩指令信号TQ，产生增加转矩指令信号TQ1、减少转矩指令信号TQ2、及合成转矩指令信号TQ3(图15(c))。
如上所述，依据本实施例，通过改变阶梯波发生部85中串联连接的多个电阻的电阻比，可以产生各种各样的转矩指令信号。
此外，区间细分部84，虽然产生将区间分割信号分别8分割后的细分信号，也可以采用16分割和32分割等更细的分割方式。分割越细，就可以产生越接近正弦波的阶梯波的各种转矩指令信号。另外，转矩指令信号发生部8B，虽然输入的是霍尔信号，但并不限定于霍尔信号，只要是表示转子位置的信号即可。例如，对于没有传感器的马达，也可以输入马达绕组的反电动势。
(实施例4)有关本发明实施例4的马达驱动装置，包括与实施例1的马达驱动装置中的振荡部5A具有不同构成的振荡部5B。其余的构成以及动作和实施例1相同，在此省略其说明。此外，采用图1所示的符号说明有关本实施例的马达驱动装置的各构成要素以及各种信号。
振荡部5B，产生周期相互独立的设置脉冲信号SP1以及SP2，图17表示振荡部5B所产生的设置脉冲信号SP1以及SP2的几个例子。图17(a)表示设置脉冲信号SP1和SP2为相同的例子。图17(b)表示设置脉冲信号SP1和SP2的频率相互不同的例子。
图17(c)表示根据马达的转速改变设置脉冲信号SP1和SP2之间的相位差的例子。马达的转速为低速时，如d1那样增大相位差，高速时，如d2那样减小相位差。在高速转动时通过减少相位差，可以加长由PWM控制的2相同时通电的期间。
如上所述，依据本实施例，例如根据马达的转速改变设置脉冲信号SP1和SP2之间的相位差，可以调节由PWM控制的2相同时通电的期间。
(实施例5)有关本发明实施例5的马达驱动装置，包括与实施例1的马达驱动装置中的PWM控制部7A具有不同构成的PWM控制部7B。其余的构成以及动作和实施例1相同，在此省略其说明。此外，采用图1所示的符号说明有关本实施例的马达驱动装置的各构成要素以及各种信号。
PWM控制部7B，在将PWM控制信号P1(或者P2)关断并经过给定时间之后，接通。作为一例，图18(a)表示设置脉冲信号SP1，图18(b)表示PWM控制信号P1，图18(c)表示计数脉冲信号CP。此外，计数脉冲信号CP的周期比设置脉冲信号SP1要充分短。
PWM控制部7B，在从将PWM控制信号P1关断开始至计数脉冲信号CP的脉冲数达到给定数之前，不使PWM控制信号P1接通，设置一段PWM关断的期间。然后，在计数脉冲信号CP的脉冲数达到给定数之后，使PWM控制信号P1接通。
如上所述，依据本实施例，通过将PWM关断的期间保持为恒定，例如，在低转矩控制时，可以抑制PWM接通期间较短时所产生的马达不均匀。并且，可以进一步实现马达的低振动化以及低噪声化。
此外，PWM关断期间，没有必要使PWM控制信号P1以及P2相同。也可以是图19(a)的PWM控制信号P1的PWM关断期间d3，与图19(b)的PWM控制信号P2的PWM关断期间d4不相同的情况。
(实施例6)图20表示有关本发明的实施例6的马达驱动装置的构成。本实施例的马达驱动装置，是通过PWM控制向马达绕组的通电驱动4相(U相、V相、W相以及X相)马达的装置，包括驱动马达的电源1、霍尔信号处理部2B、通电切换部3B、电平移动部4、振荡部5A、比较部6A、PWM控制部7A、转矩指令信号发生部8C、屏蔽部9、并联连接的4组半桥电路、电流检测电阻R以及放大其两端电压的放大器A。
控制向X相的马达绕组C4通电的半桥电路，由控制源电流的通电的三极管Tr41、控制吸收电流的通电的三极管Tr42所构成。在三极管Tr41、Tr42的漏极和源极之间，按与施加栅极电压所产生的电流方向相反的方向分别连接二极管D41、D42。对于U相、V相、W相，由于和实施例1相同，在此省略其说明。另外，振荡部5A、比较部6A、PWM控制部7A以及屏蔽部9也和实施例1相同，在此省略其说明。
霍尔信号处理部2B，输入来自霍尔器件的霍尔信号，生成表示转子位置的逻辑信号。通电切换部3B，输入该逻辑信号，确定通电相。图21(a)表示在由通电切换部3B确定的通电相中通电后的U相、V相、W相以及X相的相电流。在图21(a)中，在时间轴的上部为源电流通电，在下部为吸收电流通电。
图21(b)表示相当于本发明的第1转矩指令信号的增加转矩指令信号TQ1、相当于第2转矩指令信号的减少转矩指令信号TQ2、以及相当于第3转矩指令信号的合成转矩指令信号TQ3。这些转矩指令信号TQ1、TQ2、TQ3，是以相电流一周期中相当于电角90°的期间作为周期的信号，由转矩指令信号发生部8C产生。增加转矩指令信号TQ1，在电角90°的期间为连续增加，减少转矩指令信号TQ2为连续减少。而合成转矩指令信号TQ3是增加转矩指令信号TQ1和减少转矩指令信号TQ2之和。
在4相马达的驱动中，相位相差180°的相组成1对，对共计2对进行PWM控制。即，在图21(a)中，如果将U相和W相组成第1对，V相和X相组成第2对，则在第1对以相应增加转矩指令信号TQ1的电流大小受到PWM控制时，使控制U相的源电流(或者吸收电流)通电的三极管Tr11(或者Tr12)以及控制W相的吸收电流(或者源电流)通电的三极管Tr32(或者Tr31)同时进行开关。因此，4相马达的驱动实质上成为2相马达的驱动。
通电切换部3B，在某一电角90°的区间，作为相应增加转矩指令信号TQ1的通电相选择第1对，作为相应减少转矩指令信号TQ2的通电相选择第2对。然后，在接下来的电角90°的区间，作为相应增加转矩指令信号TQ1的通电相选择第2对，作为相应减少转矩指令信号TQ2的通电相选择第1对。
电平移动部4A，根据来自通电切换部3B的信号，向4组半桥电路中的各三极管施加栅极电压。
转矩指令信号发生部8C，输入相当于本发明的原转矩指令信号的转矩指令信号TQ，同时输入从霍尔信号处理部2B经过波形整形后的霍尔信号DT21、DT22、DT23以及DT24，产生增加转矩指令信号TQ1、减少转矩指令信号TQ2、合成转矩指令信号TQ3，并输出给比较部6A。此外，各种转矩指令信号的生成，与实施例2相同，在此省略其说明。
对于以上构成的马达驱动装置中的PWM控制，与实施例1相同，在此省略其说明。
如上所述，依据本实施例，即使在驱动4相马达时，也可以对于2对通电相，并行地进行PWM控制的通电，从而使相电流圆滑变化。这样，可以抑制马达的振动，降低马达所产生的噪声。另外，由于可以平滑进行从低转矩向高转矩的控制转移，所以对于所有转矩情况，都可以获得相同的效果。
此外，马达驱动装置虽然包括了放大器A，但也可以省略该放大器A，以电流检测电阻R两端的电压直接作为电流检测信号DS。另外，电流检测电阻R如图所示虽然连接低电位侧，例如也可以连接在紧接电源1之后的高电位侧。
另外，比较部3A虽然包括3个比较器61、62以及63，但通过与PWM控制信号P1以及P2同步、选择与电流检测信号DS进行比较的转矩指令信号，也可以只采用1个比较器。
另外，马达绕组的再生电流，通过连接在半桥电路的各三极管的源极和漏极之间的二极管流动。但是，也可以不采用二极管，而对与接通的三极管串联连接的三极管，进行错开时间从而不使贯通电流流入半桥电路中的反相同步控制。这样，将消除二极管通电时的电压损失，降低马达驱动装置的消耗功率。另外，三极管也可以采用功率BJT、功率MOS、IGBT等。
另外，为了检测转子位置，虽然采用了霍尔器件的霍尔信号，但也可以不采用霍尔信号，对于没有传感器的马达，可以根据马达绕组的反电动势检测转子位置。
另外，即使对于比4相还多相的马达，通过采用本发明的各种转矩指令信号TQ1、TQ2、TQ3，2相并行地进行PWM控制的通电，也可以实现相电流的平滑切换。因此，依据本发明，也可以针对多相马达驱动装置，降低马达的振动和马达产生的噪声。发明的效果，如上所述，依据本发明，通过对于2相的通电相，并行地进行PWM控制的通电，从而可以不使相电流产生急剧的变化。另外，通过采用梯形波和正弦波的转矩指令信号，可以以梯形波或者正弦波向马达绕组通电。这样，可以抑制马达的振动，降低马达发出的噪声。
权利要求
1.一种马达驱动装置，是通过PWM控制向马达绕组的通电而驱动马达的马达驱动装置，其特征在于，包括以各给定的周期确定应进行PWM控制的第1及第2通电相的通电切换部；输入原转矩指令信号、并产生与该原转矩指令信号对应的振幅的第1及第2转矩指令信号的转矩指令信号发生部；输入所述第1及第2转矩指令信号、以及检测向所述马达供给的电流的电流检测信号，并对该第1及第2转矩指令信号与该电流检测信号分别进行大小比较、输出第1及第2比较结果的比较部；产生第1及第2设置脉冲信号的振荡部；以及输入所述第1及第2设置脉冲信号、和所述第1及第2比较结果，相应该第1设置脉冲信号和该第1比较结果产生第1PWM控制信号的同时、相应该第2设置脉冲信号和第2比较结果产生第2PWM控制信号的PWM控制部，分别相应由所述PWM控制部产生的第1及第2PWM控制信号，并行地对由所述通电切换部确定的第1及第2通电相的通电进行PWM控制。
2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述转矩指令信号发生部，产生将所述第1及第2PWM控制信号合成的第3转矩指令信号，所述比较部，对所述第3转矩指令信号与所述电流检测信号进行大小比较，并输出第3比较结果，该马达驱动装置，包括输入所述第1及第2PWM控制信号、和所述第1、第2及第3比较结果，并相应该第1及第2PWM控制信号、和该第3比较结果，控制对该第1及第2比较结果是否进行屏蔽的屏蔽部。
3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其特征在于，所述屏蔽部，在所述第1及第2PWM控制信号均处于接通状态的期间，对所述第1及第2比较结果进行屏蔽。
4.根据权利要求3所述的马达驱动装置，其特征在于，所述屏蔽部，在所述第1及第2PWM控制信号均处于接通状态的期间，当从所述第3比较结果，检测到所述电流检测信号的电平达到所述第3转矩指令信号的电平时，解除对所述第1及第2比较结果中的任一方的屏蔽，而另一方的屏蔽则在给定时间之后解除。
5.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，在所述给定周期中，所述第1转矩指令信号持续增大，而所述第2转矩指令信号持续减小，所述屏蔽部，在所述检测到时，解除对所述第2比较结果的屏蔽。
6.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，在所述给定周期中，所述第1转矩指令信号是持续增大，而所述第2转矩指令信号是持续减小，所述屏蔽部，在所述检测到时，该时刻，处于所述给定周期的前半段时解除对所述第1比较结果的屏蔽，而处于所述给定周期的后半段时解除对所述第2比较结果的屏蔽。
7.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其特征在于，所述比较部具有3个比较器，并通过各比较器，分别对所述第1、第2及第3转矩指令信号与所述电流检测信号进行比较。
8.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述马达是3相马达，所述通电切换部，相对所述马达中的各相的马达绕组中被通电的相电流的周期每隔电角60°，切换所述第1及第2通电相。
9.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述马达是4相马达，所述通电切换部，相对所述马达中的各相的马达绕组中被通电的相电流的周期每隔电角90°，切换所述第1及第2通电相。
10.根据权利要求8和9所述的马达驱动装置，其特征在于，所述转矩指令信号发生部，输入转子检测信号，产生相当于该转子检测信号的周期中的所述电角期间的周期的所述第1及第2转矩指令信号。
11.根据权利要求8和9所述的马达驱动装置，其特征在于，所述转矩指令信号发生部，输入转子检测信号，并利用按所述电角分割该转子检测信号的信号，产生所述第1及第2转矩指令信号。
12.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述振荡部，产生具有相互独立的周期的所述第1及第2设置脉冲信号。
13.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述振荡部，产生所述第1及第2设置脉冲信号，使所述第1及第2设置脉冲信号的相位差相应所述马达的转速而改变。
14.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述PWM控制部，根据所述第1设置脉冲信号使所述第1PWM控制信号接通，根据所述第2设置脉冲信号使所述第2PWM控制信号接通。
15.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述PWM控制部，当从所述第1比较结果，检测到所述电流检测信号的电平达到所述第1转矩指令信号的电平时，使所述第1PWM控制信号关断，当从所述第2比较结果，检测到所述电流检测信号的电平达到所述第2转矩指令信号的电平时，使所述第2PWM控制信号关断。
16.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，所述PWM控制部，从关断所述第1PWM控制信号的时刻开始，经过给定的期间之后，使所述第1PWM控制信号接通，从关断所述第2PWM控制信号的时刻开始，经过给定的期间之后，使所述第2PWM控制信号接通。
17.一种马达驱动方法，是通过PWM控制向马达绕组的通电而驱动马达的马达驱动方法，其特征在于，包括以各给定的周期确定应进行PWM控制的第1及第2通电相的通电切换过程；产生与所给出的原转矩指令信号对应的振幅的第1及第2转矩指令信号的转矩指令信号产生过程；对所述第1及第2转矩指令信号与检测供给所述马达的电流的电流检测信号分别进行比较的比较过程；以及相应第1及第2设置脉冲信号、和所述比较过程的比较结果，产生所述第1和第2PWM控制信号的PWM控制过程，分别相应由所述PWM控制过程中产生的第1及第2PWM控制信号，并行地对由所述通电切换过程确定的第1及第2通电相的通电进行PWM控制。
18.根据权利要求17所述的马达驱动方法，其特征在于，在所述转矩指令信号产生过程中产生所述第1及第2PWM控制信号合成后的第3转矩指令信号，在所述比较过程中对所述第3转矩指令信号与所述电流检测信号进行大小比较，该马达驱动方法，包括相应所述第1及第2PWM控制信号、和所述比较过程的比较结果，控制对所述比较结果是否进行屏蔽的屏蔽过程。
19.根据权利要求17所述的马达驱动方法，其特征在于，所述马达是3相马达，所述通电切换过程，相对所述马达中的各相的马达绕组中被通电的相电流的周期每隔电角60°，切换所述第1及第2通电相。
20.根据权利要求17所述的马达驱动方法，其特征在于，所述马达是4相马达，所述通电切换过程，相对所述马达中的各相的马达绕组中被通电的相电流的周期每隔电角90°，切换所述第1及第2通电相。
全文摘要
一种马达驱动装置及其驱动方法,PWM控制部(7A)产生相互独立的PWM控制脉冲信号(P1)及(P2),2相并行地对由通电切换部所确定的通电相的通电进行PWM控制。比较部(6A)对代表这时在马达绕组中的电流大小的电流检测信号(DS)、与由转矩指令信号发生部(8)所产生的各种转矩指令信号(TQ1、TQ2、TQ3)进行比较。然后,屏蔽部(9)根据需要对比较结果(CR1)及(CR2)进行屏蔽处理,确定PWM控制脉冲信号(P1)及(P2)的接通期间。这样从低转矩到高转矩,可以平滑进行相电流的切换,相电流就不会产生急剧变化。并可以降低马达的振动和所发出的噪声。
文档编号H02P6/08GK1423411SQ02152468
公开日2003年6月11日 申请日期2002年12月3日 优先权日2001年12月4日
发明者岩永太志, 山本泰永 申请人:松下电器产业株式会社