JP4816359B2 - Motor drive device - Google Patents
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Description
本発明は、家電空調機器などに用いられる小型ブラシレスモータに内蔵されるモータ駆動装置の過熱保護手段に関するものである。 The present invention relates to an overheat protection means for a motor driving device built in a small brushless motor used for home appliance air conditioning equipment and the like.
従来、ブラシレスモータに内蔵されるモータ駆動装置の過熱保護には、図5の回路図に示すものがある。 Conventionally, there is an overheat protection of a motor drive device built in a brushless motor as shown in the circuit diagram of FIG.
図5は、出力端子が、ブラシレスモータ駆動手段の1チップIC306のPWMDUTY指令信号入力端子316に接続された過熱保護手段307を設け、前記過熱保護手段307が、1チップIC306のスイッチ素子305の温度が所定値を超えた場合に、前記PWMDUTY指令信号入力端子316の入力電圧を低下もしくは、0にしてスイッチ素子305のON期間を制限もしくはOFFにして、前記スイッチ素子の過熱を抑制することにより、過負荷においても駆動装置の破壊を生じない高い信頼性がある。
FIG. 5 shows an overheat protection means 307 whose output terminal is connected to the PWMDUTY command
前記過熱保護手段307は、感温素子であるサーミスタ、抵抗、トランジスタにより簡単に構成されている(例えば特許文献1参照)。 The overheat protection means 307 is simply configured by a thermistor, a resistor, and a transistor that are temperature sensitive elements (see, for example, Patent Document 1).
しかしながらこのような構成では、サーミスタ周辺が高温環境になると、サーミスタの抵抗値が低下し、サーミスタに電流が増加し、サーミスタ自体の自己発熱が大きくなる。すなわち検出温度=環境温度+サーミスタ発熱温度であるので、前記サーミスタに自己発熱が大きい分、精度の良い温度検出ができないという不具合があった。
本発明が解決しようとする課題は、サーミスタのような感温素子の自己発熱を最小限に留め、精度よく温度を検出可能な過熱保護手段を有するモータ駆動装置を実現することである。 The problem to be solved by the present invention is to realize a motor drive device having overheat protection means that can detect the temperature accurately while minimizing the self-heating of a temperature sensitive element such as a thermistor.
本発明は、上記課題を解決するために定電圧源とGND間に感温素子、第一の抵抗、第二の抵抗の順に直列接続し、第一の抵抗と第二の抵抗の電圧を、温度検出結果として供したことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention connects in series the temperature sensing element, the first resistor, and the second resistor between the constant voltage source and GND, and the voltage of the first resistor and the second resistor is It was provided as a temperature detection result.
高温環境下において感温素子抵抗値が著しく低下しても、第一、第二の抵抗を所定の高抵抗とすることで、感温素子に流れる電流の増大による損失を抑制して感温素子の自己発熱を抑え、接続し、感温素子周囲の温度を精度良く検出することができるという効果がある。 Even if the resistance value of the temperature sensing element is remarkably lowered in a high temperature environment, the first and second resistances are set to a predetermined high resistance to suppress a loss due to an increase in the current flowing through the temperature sensing element. The self-heating is suppressed, and the temperature around the temperature sensing element can be accurately detected.
本発明の請求項1に記載の発明は、外部からのアナログ電圧信号によりモータ巻線への供給電力を可変する制御入力端子を備えた半導体集積回路と、温度が上昇すると抵抗値を減ずる感温素子を使用した過熱保護手段を有するモータ駆動装置で、該過熱保護手段の感温素子は、一端が定電圧源の正側出力に、他端は第一の抵抗に接続され、前記第一の抵抗の他端は、第二の抵抗の一端に接続されるとともに第一の抵抗内蔵トランジスタの入力端
子に接続され、前記第一の抵抗内蔵トランジスタの出力端子は、前記半導体集積回路の制御入力端子に接続され、前記第二の抵抗の他方、および前記第一の抵抗内蔵トランジスタのエミッタは定電圧源の負側出力に接続されて、高温環境下においても、第一の抵抗が無く感温素子の他端が第二の抵抗に直接接続される場合に比べて、感温素子に流れる電流による内部損失を小さくすることを特徴とするモータ駆動装置であり、感温素子の自己発熱を最小にした精度の良い過熱保護手段の提供することが出来るという作用を有する。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit having a control input terminal that varies the power supplied to the motor winding by an analog voltage signal from the outside, and a temperature sensitivity that reduces the resistance value when the temperature rises. In the motor drive device having the overheat protection means using the element, the temperature sensing element of the overheat protection means has one end connected to the positive output of the constant voltage source and the other end connected to the first resistor, The other end of the resistor is connected to one end of the second resistor and to the input terminal of the first resistor built-in transistor, and the output terminal of the first resistor built-in transistor is the control input terminal of the semiconductor integrated circuit And the other of the second resistor and the emitter of the first resistor-embedded transistor are connected to the negative output of the constant voltage source, so that there is no first resistor even in a high temperature environment. The other end of the second resistor Compared to the case of direct connection, the motor drive device is characterized by reducing internal loss due to the current flowing in the temperature sensing element, and provides high-precision overheat protection means that minimizes the self-heating of the temperature sensing element. It has the effect of being able to.
本発明の請求項2に記載の発明は、予め定められた所定の電圧に達するとモータ巻線へ電力供給を遮断する保護入力端子を備えた半導体集積回路と、温度が上昇すると抵抗値を減ずる感温素子を使用した過熱保護手段を有するモータ駆動装置で、該過熱保護手段の感温素子は、一端が定電圧源の正側出力に接続され他端は第一の抵抗に接続され、前記第一の抵抗の他端は、第二の抵抗の一端に接続されるとともに前記半導体集積回路の保護入力端子に接続され、第二の抵抗の他端が負側出力に接続されて、高温環境下においても、第一の抵抗が無く感温素子の他端が第二の抵抗に直接接続される場合に比べて、感温素子に流れる電流による内部損失を小さくすることを特徴とするモータ駆動装置であり、感温素子の自己発熱を最小にした精度の良い過熱保護手段を提供することが出来るという作用を有する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit having a protective input terminal that cuts off the power supply to the motor winding when a predetermined voltage is reached, and reduces the resistance value when the temperature rises. In the motor drive device having the overheat protection means using the temperature sensing element, the temperature sensing element of the overheat protection means has one end connected to the positive output of the constant voltage source and the other end connected to the first resistor, The other end of the first resistor is connected to one end of the second resistor and is connected to the protective input terminal of the semiconductor integrated circuit, and the other end of the second resistor is connected to the negative side output. Below, the motor drive is characterized in that the internal loss due to the current flowing through the temperature sensing element is reduced compared to the case where there is no first resistance and the other end of the temperature sensing element is directly connected to the second resistance. The accuracy of the device, which minimizes the self-heating of the temperature sensing element It has the effect of being able to provide good thermal protection means.
図1(a)は、本発明の請求項1記載のモータ駆動装置1を示し、(b)は、前記駆動装置1の過熱保護手段9の詳細図を示す。 FIG. 1A shows a motor drive device 1 according to claim 1 of the present invention, and FIG. 1B shows a detailed view of an overheat protection means 9 of the drive device 1.
図1(a)において、主電源2は、主電源入力端子5を介して13の半導体集積回路(IC)のVdc端子に接続される。制御電源3は、制御電源入力端子7を介して、前記IC13のVcc端子に接続され、レギュレータ10へ入力される。前記レギュレータ10は、定電圧VBを過熱保護手段9へ供する。アナログ信号源4は、制御入力端子7、R3を介して、IC13のVsp端子に接続され、PWM信号発生器11へ入力される。前記アナログ信号源4の電圧値が大きくなると、前記PWM信号発生器11の作用によりスイッチ手段12は、モータ巻線L1,L2,L3への電力供給を増加せしめ、逆に前記アナログ信号源4の電圧値が小さくなると、前記PWM信号発生器11の作用によりスイッチ手段12は、モータ巻線L1,L2,L3への電力供給を低下せしめる。
In FIG. 1A, the
図1(b)の過熱保護手段9において、感温素子であるサーミスタ(NTC)は、一方が定電圧VBと接続され他方は第一の抵抗(R1)の一方と接続される。前記R1の他方は、第2の抵抗(R2)の一方と接続されるとともに、抵抗内蔵トランジスタQ1の入力に接続され、R2の他方はGndに接続される。前記Q1のコレクタは、IC13のVsp端子に接続され、エミッタはGndに接続される。 In the overheat protection means 9 in FIG. 1B, one thermistor (NTC), which is a temperature sensitive element, is connected to the constant voltage VB, and the other is connected to one of the first resistors (R1). The other of R1 is connected to one of the second resistors (R2) and is connected to the input of the transistor with built-in resistor Q1, and the other of R2 is connected to Gnd. The collector of Q1 is connected to the Vsp terminal of the IC 13, and the emitter is connected to Gnd.
図1(c)、(d)は、NTCの環境温度Ta(℃)の変化に対するQ1の入力電圧Vin(V)、NTC自己損失Pd(mW)、Ta=25℃の損失Pd(25℃)との比率
Pd/Pd(25℃)の特性を示す表である。図1(c)は、従来例の特性をしめす為にR1=0kΩとし、Ta=95℃でQ1が導通するVin=約0.9VとなるようR2=0.56kΩに設計した特性表である。図1(d)は、本発明の特性を示すために図1(c)同様Ta=95℃でQ1が導通するVin=約0.9Vとなるよう、かつ、Ta=95℃での自己損失を小さくした実施例としてR1=9.1kΩ、R2=2.7kΩに設計した特性表である。
FIGS. 1C and 1D show Q1 input voltage Vin (V), NTC self-loss Pd (mW), and loss Pd at Ta = 25 ° C. (25 ° C.) with respect to changes in environmental temperature Ta (° C.) of NTC. It is a table | surface which shows the characteristic of ratio Pd / Pd (25 degreeC). FIG. 1C is a characteristic table in which R1 = 0 kΩ and R2 = 0.56 kΩ are designed so that Vin = about 0.9 V at which Ta1 is conducted at Ta = 95 ° C. in order to show the characteristics of the conventional example. . FIG. 1 (d) shows self-loss at Ta = 95 ° C. so that Vin = approximately 0.9V when Ta = 95 ° C. and Q1 conducts in order to show the characteristics of the present invention. 4 is a characteristic table designed as R1 = 9.1 kΩ and R2 = 2.7 kΩ as an example in which is reduced.
Ta=95℃のPd/Pd(25℃)に着目すると、図1(c)では、25℃比で17.118倍であるのに対し、図1(d)では、2.162倍であり、NTC自体の損失増大をR1=0kΩの場合に比べ最小限の増大に抑えている。 Focusing on Pd / Pd (25 ° C.) with Ta = 95 ° C., the ratio in FIG. 1 (c) is 17.118 times as compared with the 25 ° C. ratio, whereas FIG. 1 (d) is 2.162 times. , The loss increase of the NTC itself is suppressed to a minimum increase compared to the case of R1 = 0 kΩ.
図2(a)は、本発明の請求項2記載のモータ駆動装置21を示し、(b)は、前記駆動装置21の過熱保護手段23の詳細図を示す。
2A shows the motor drive device 21 according to
図2(a)において、主電源2は、主電源入力端子5を介して22の半導体集積回路(IC)のVdc端子に接続される。制御電源3は、制御電源入力端子7を介して、前記IC22のVcc端子に接続されるとともに過熱保護手段23へ供され、前記過熱保護手段23の出力は、TSD端子を介してIC22のTSD回路へ入力される。アナログ信号源4は、制御入力端子7、R3を介して、IC13のVsp端子に接続され、PWM信号発生器11へ入力される。前記アナログ信号源4の電圧値が大きくなると、前記PWM信号発生器11の作用によりスイッチ手段12は、モータ巻線L1,L2,L3への電力供給を増加せしめ、逆に前記アナログ信号源4の電圧値が小さくなると、前記PWM信号発生器11の作用によりスイッチ手段12は、モータ巻線L1,L2,L3への電力供給を低下せしめることは実施例1と同様である。
In FIG. 2A, the
図2(b)の過熱保護手段23において、感温素子であるサーミスタ(NTC)は、一方が制御電源Vccと接続され他方は第一の抵抗(R1)の一方と接続される。前記R1の他方は、第2の抵抗(R2)の一方と接続されるとともに、過熱保護手段23の出力を成してIC22のTSD端子に接続され、R2の他方はGndに接続される。
In the overheat protection means 23 of FIG. 2B, one thermistor (NTC), which is a temperature sensitive element, is connected to the control power supply Vcc, and the other is connected to one of the first resistors (R1). The other of the R1 is connected to one of the second resistors (R2), forms the output of the overheat protection means 23, is connected to the TSD terminal of the
図2(c)、(d)は、NTCの環境温度Ta(℃)の変化に対するIC22のTSD端子入力電圧Vtsd(V)、NTC自己損失Pd(mW)、Ta=25℃の損失Pd(25℃)との比率 Pd/Pd(25℃)の特性を示す表である。図2(c)は、従来例の特性をしめす為にR1=0kΩとし、Ta=95℃でIC22のTSD回路がスイッチ手段12のモータ巻電力供給停止レベルであるVtsd=約2.9VとなるようR2=0.91kΩに設計した特性表である。図2(d)は、本発明の特性を示すために図2(c)同様Ta=95℃でIC22のTSD回路がスイッチ手段12のモータ巻電力供給停止レベルであるVtsd=約2.9Vとなるよう、かつ、Ta=95℃での自己損失を小さくした実施例としてR1=9.1kΩ、R2=4.3kΩに設計した特性表である。
2C and 2D show the
Ta=95℃のPd/Pd(25℃)に着目すると、図2(c)では、25℃比で15.161倍であるのに対し、図2(d)では、1.849倍であり、NTC自体の損失増大をR1=0kΩの場合に比べ最小限の増大に抑えている。 Focusing on Pd / Pd (25 ° C.) at Ta = 95 ° C., in FIG. 2 (c), it is 15.161 times the ratio of 25 ° C., whereas in FIG. 2 (d) it is 1.849 times. , The loss increase of the NTC itself is suppressed to a minimum increase compared to the case of R1 = 0 kΩ.
なお、上記各実施例におけるIC13は、スイッチ手段とこれを制御する種々の回路とがモノリシックで一つのシリコンチップ上に集積化されたものであるが、その他に上記ICの代わりに、複数のパワースイッチ素子、もしくは複数のパワースイッチ素子とこれを駆動するドライバICを一体化したパワーモジュールに置換した構成であっても過熱保護手段を実施例1又は2と同じにすることにより同様の効果が得られる。 The IC 13 in each of the above embodiments is a monolithic switch unit and various circuits for controlling the switch unit integrated on a single silicon chip. In addition, a plurality of powers can be used instead of the IC. Even if the switch element or a configuration in which a plurality of power switch elements and a driver IC for driving the power switch element are replaced with a power module integrated with each other, the same effect can be obtained by using the same overheat protection means as in the first or second embodiment. It is done.
本発明はモータ駆動装置の過熱保護だけでなく、発熱部品を有するP板を内蔵した製品の信頼性向上に寄与する可能性がある。 The present invention may contribute not only to overheating protection of a motor drive device but also to improvement of reliability of a product incorporating a P plate having a heat generating component.
1 本発明の請求項1記載のモータ駆動装置
2 主電源
3 制御電源
4 アナログ電圧信号源
5 主電源入力端子
6 制御電源入力端子
7 制御入力端子
8 GND端子
9 請求項1記載の過熱保護手段
10 レギュレータ
11 PWM信号発生器
12 スイッチ手段
13 請求項1記載の半導体集積回路(IC)
21 本発明の請求項2記載のモータ駆動装置
22 請求項2記載の半導体集積回路(IC)
23 請求項2記載の過熱保護手段
24 TSD回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor drive device of Claim 1 of this
21. A motor driving device according to
23. Overheat protection means according to
Claims (2)
Motor having overheat protection means using a semiconductor integrated circuit having a protection input terminal that cuts off power supply to the motor winding when a predetermined voltage is reached, and a temperature sensing element that decreases the resistance value when the temperature rises In the driving device, the temperature sensing element of the overheat protection means has one end connected to the positive output of the constant voltage source, the other end connected to the first resistor, and the other end of the first resistor connected to the second resistor. A motor driving device characterized in that it is connected to one end of a resistor and connected to a protection input terminal of the semiconductor integrated circuit, and the other end of the second resistor is connected to a negative output.
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