电机驱动装置和电机系统制造方法及图纸

电机驱动装置和电机系统。当制动电流流动时，PWM调制电路控制三相低侧晶体管(u、v和w)全部成为导通状态，在制动电流在一个相位中流动的时段中控制这一个相位的用于感测的晶体管(u、v和w)成为导通状态，并且在两个相位的时段中控制三个相位的用于感测的晶体管(u、v和w)成为断开状态。当制动电流流动时，三相感测相位控制电路在制动电流在吸收方向上的时段中控制用于感测的晶体管(u、v和w)成为导通状态，并且在制动电流在相反方向上的时段中控制用于感测的晶体管(u、v和w)成为断开状态。

Motor Driver and Motor System

Motor drive device and motor system. When the braking current flows, the PWM modulation circuit controls all three-phase low-side transistors (u, V and w) to be on-state, the transistors (u, V and w) for sensing that control this phase in a phase flow period become on-state, and the transistors (u, V and w) for sensing that control three phases become off-state in two phase periods. When the braking current flows, the three-phase sensing phase control circuit controls the transistors (u, V and w) used for sensing to turn on in the absorption direction of the braking current, and the transistors (u, V and w) used for sensing to turn off in the opposite direction of the braking current.

【技术实现步骤摘要】
电机驱动装置和电机系统相关申请的交叉引用2017年6月28日提交的第2017-126500号日本专利申请的包括说明书、附图和摘要的公开内容作为整体通过引用合并于此。
本公开涉及电机驱动装置和电机系统，并且涉及例如在使电机的旋转停止时的制动技术。
技术介绍
日本未审查专利申请公开第2004-297904号公开了一种直流电机驱动系统，该直流电机驱动系统可以在不使用分流电阻器的情况下检测流过线圈的电流。具体地，以与低侧相位的输出MOS晶体管对应的方式设置有用于电流检测的MOS晶体管。每个相位的用于电流检测的MOS晶体管的源极和栅极分别耦合到对应相位的输出MOS晶体管的源极和栅极。日本未审查专利申请公开第2017-85799号公开了一种使用正弦波驱动三相电机的电机驱动装置。在该电机驱动装置中，将正弦波的一个周期(360度的电角度)划分成60度的时段，在每个时段中，将三个相位中的一个相位的端子电压固定为电源电压或接地电源电压，并且剩余两个相位的端子电压由PWM信号控制。
技术实现思路
例如，在诸如硬盘驱动器(在本说明书中被称为HDD)的电机系统中，根据大容量和加速度，要求实现电机旋转的加速并且提高效率(即，减少功率损耗)。对于这些要求，有利的是减小用于驱动电机的驱动晶体管的导通电阻或电机的线圈电阻、或者增大转矩常数。在诸如电源中断之类的紧急情况下，需要安全并且快速地停止电机。作为用于停止电机的系统的已知系统是短路制动器，该短路制动器将电源电压侧的驱动晶体管(在本说明书中被称为高侧晶体管)控制为处于断开状态，并且将接地电源电压侧的驱动晶体管(在本说明书中被称为低侧晶体管)控制为处于导通状态。通过执行短路制动，制动电流在低侧晶体管与电机之间流动。因此，电机的反电动势电压被消耗，由此使得能够快速地停止电机。然而，如所述的，随着驱动晶体管的导通电阻或电机的线圈电阻减小，或者随着反向电动势电压由于转矩常数的增大而增大，短路制动时的制动电流增加。结果，例如，驱动晶体管的操作点偏离ASO(安全操作区域)，包括最大额定电流、最大额定电压和最大温度，由此不合期望地降低安全性。为了解决上述问题，已经做出了稍后将描述的优选实施例，根据该说明书和附图的描述，任何其它目的和新特征将变得明显。根据一个实施例，提供了一种驱动外部地设置的三相电机的电机驱动装置。该装置包括三相驱动器、三相电流感测电路、三相感测相位控制电路和PWM调制电路，其中，三相驱动器包括三相高侧晶体管和三相低侧晶体管，PWM调制电路控制三相驱动器和三相电流感测电路。三相电流感测电路中的每个包括第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管，其中，第一晶体管耦合在对应相位的电机驱动节点与电流检测节点之间，第二晶体管耦合在电流检测节点与低电势侧电源电压之间并且被固定成为导通状态，第三晶体管耦合在电流检测节点与低电势侧电源电压之间。在用于使制动电流流过三相驱动器的第一操作模式下，三相感测相位控制电路控制其中制动电流在从电机驱动节点到低电势侧电源电压的方向(第一方向)上流动的相位的第一晶体管成为导通状态，并且控制其中制动电流在相反方向上流动的相位的第一晶体管成为断开状态。在第一操作模式下，PWM调制电路控制三相低侧晶体管全部成为导通状态，并且在制动电流在一个相位中沿第一方向流动的时段中仅控制这一个相位的第三晶体管成为导通状态，并且在制动电流在两个相位中沿第一方向流动的时段中控制三个相位的三个晶体管全部成为断开状态。根据这一个实施例，可以检测短路制动时的制动电流。附图说明图1是示出根据本专利技术的第一实施例的电机系统的示意性配置示例的功能框图。图2是示出根据本专利技术的第一实施例的电机驱动装置中的SPM驱动器和电流感测电路周边的配置示例的电路框图。图3是示出图2中的电流感测电路周边的具体配置示例的电路图。图4是示出当在图2和图3中在制动模式下执行电流感测时的操作示例的波形图。图5是示出根据本专利技术的第一实施例的电机驱动装置的主要部分的配置示例的框图。图6是用于说明图5中在制动模式下的PWM控制的操作示例的图。图7是示出图2中的预驱动器电路的具体配置示例的电路图。图8是示出根据本专利技术的第二实施例的电机驱动装置中的电流感测电路周边的具体配置示例的电路图。图9是示出当在图8中在电机驱动模式下执行电流感测时的操作示例的波形图。图10是示出当在图8中在制动模式下执行电流感测时的操作示例的波形图。图11是示出根据本专利技术的第三实施例的电机驱动装置的主要部分的配置示例的功能框图。图12是示出图11中的温度监测电路的示意性配置示例的模式图。图13是示出根据本专利技术的第四实施例的电机驱动装置的主要部分的配置示例的功能框图。图14是示出作为本专利技术的比较示例的电机驱动装置的主要部分的配置示例的功能框图。图15是示出图14中的SPM驱动器和电流感测电路周边的配置示例的电路框图。图16是示出当在图14和图15的电机驱动装置中进行短路制动时的操作示例的说明图。图17是示出图15中的电流感测电路周边的具体配置示例的电路图。图18是示出当在图17中在正常电机驱动时执行电流感测时的操作示例的波形图。图19是示出当在图17中在正常电机驱动时执行电流感测时的另一操作示例的波形图。图20A是示出当在图18中进行电流感测时的操作状态的补充图，以及图20B是示出当在图19中进行电流感测时的操作状态的补充图。具体实施方式在下面的优选实施例中，为了方便起见，如果需要，将描述划分的多个部分或优选实施方式，然而，除非另有说明，否则它们不是相互无关的，而是一个与其他的一部分或全部处于变型、详细说明、补充说明的关系。在下面的优选实施例中，在提及要素数目(包括数量、数值、量、范围)的情况下，除非另有说明并且除非原理上明确限制，否则本专利技术不限于指定的数目，并且可以使用超过或低于指定数目的数目。另外，在下面的优选实施例中，除非另有说明并且除非认为他们在原理上显然是需要的，否则构成要素(包括要素步骤)不一定是必不可少的。类似地，在下面的优选实施例中，在提及构成要素或位置关系的形式时，除非另有说明并且除非认为他们在原理上显然是不需要的，否则他们旨在包括基本上与所述形式近似或类似的那些形式等。前述的数值和范围也是如此。尽管没有做出特别限制，但是使用诸如公知的CMOS(互补MOS晶体管)之类的集成电路技术，将优选实施例的每个功能块中所包括的电路元件形成在半导体衬底(例如单晶硅)上。在该说明书中，将n沟道型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)称为nMOS晶体管，而将p沟道型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)称为pMOS晶体管。现在将基于图示对本专利技术的优选实施例进行具体描述。在以下用于说明优选实施例的附图中，相同的构成元素由相同的附图标记来标识，并且因此可以根据需要不会重复地描述。第一实施例<电机系统的概要>图1是示出根据本专利技术的第一实施例的电机系统的示意性配置示例的功能框图。图1示出作为电机系统的示例的硬盘驱动器(在该说明书中被称为HDD)的配置示例。图1中的HDD包括HDD控制器HDDCT、高速缓冲存储器CMEM、读取/写入装置RWIC、电机驱动装置MDIC和磁盘机构DSKM。HDD控制器HDDCT配置有包括例如处理器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机驱动装置，所述电机驱动装置驱动外部地设置的三相电机，所述电机驱动装置包括：三相驱动器，所述三相驱动器包括三相高侧晶体管和三相低侧晶体管，其中，所述三相高侧晶体管耦合在高电势侧电源电压与三相电机驱动节点之间，所述三相低侧晶体管耦合在低电势侧电源电压与三相电机驱动节点之间；三相电流感测电路，所述三相电流感测电路检测流过所述三相低侧晶体管的电流的大小，并且将电流检测结果输出到对于三个相位共同地设置的电流检测节点；三相感测相位控制电路；和脉宽调制PWM调制电路，所述PWM调制电路控制三相驱动器和三相电流感测电路，其中，所述三相电流感测电路中的每个包括：第一晶体管，第一晶体管耦合在对应相位的电机驱动节点与所述电流检测节点之间，第二晶体管，第二晶体管耦合在所述电流检测节点与所述低电势侧电源电压之间，并且固定为导通状态，和第三晶体管，第三晶体管耦合在所述电流检测节点与所述低电势侧电源电压之间，其中，在用于使制动电流流过所述三相驱动器的第一操作模式下，当将从所述电机驱动节点到所述低电势侧电源电压的方向假设为第一方向时，所述三相感测相位控制电路控制其中所述制动电流在第一方向上流动的相位的第一晶体管成为导通状态，并且控制其中所述制动电流在与第一方向相反的第二方向上流动的相位的第一晶体管成为断开状态，以及其中，所述PWM调制电路在第一操作模式下执行：第一过程，用于控制三相低侧晶体管全部成为导通状态，以及第二过程，用于在所述制动电流在一个相位中沿第一方向流动的时段中仅控制三个相位的第三晶体管中的这一个相位的第三晶体管成为导通状态，并且用于在所述制动电流在两个相位中沿第一方向流动的时段中控制三个相位的三个晶体管全部成为断开状态。...

【技术特征摘要】
2017.06.28 JP 2017-1265001.一种电机驱动装置，所述电机驱动装置驱动外部地设置的三相电机，所述电机驱动装置包括：三相驱动器，所述三相驱动器包括三相高侧晶体管和三相低侧晶体管，其中，所述三相高侧晶体管耦合在高电势侧电源电压与三相电机驱动节点之间，所述三相低侧晶体管耦合在低电势侧电源电压与三相电机驱动节点之间；三相电流感测电路，所述三相电流感测电路检测流过所述三相低侧晶体管的电流的大小，并且将电流检测结果输出到对于三个相位共同地设置的电流检测节点；三相感测相位控制电路；和脉宽调制PWM调制电路，所述PWM调制电路控制三相驱动器和三相电流感测电路，其中，所述三相电流感测电路中的每个包括：第一晶体管，第一晶体管耦合在对应相位的电机驱动节点与所述电流检测节点之间，第二晶体管，第二晶体管耦合在所述电流检测节点与所述低电势侧电源电压之间，并且固定为导通状态，和第三晶体管，第三晶体管耦合在所述电流检测节点与所述低电势侧电源电压之间，其中，在用于使制动电流流过所述三相驱动器的第一操作模式下，当将从所述电机驱动节点到所述低电势侧电源电压的方向假设为第一方向时，所述三相感测相位控制电路控制其中所述制动电流在第一方向上流动的相位的第一晶体管成为导通状态，并且控制其中所述制动电流在与第一方向相反的第二方向上流动的相位的第一晶体管成为断开状态，以及其中，所述PWM调制电路在第一操作模式下执行：第一过程，用于控制三相低侧晶体管全部成为导通状态，以及第二过程，用于在所述制动电流在一个相位中沿第一方向流动的时段中仅控制三个相位的第三晶体管中的这一个相位的第三晶体管成为导通状态，并且用于在所述制动电流在两个相位中沿第一方向流动的时段中控制三个相位的三个晶体管全部成为断开状态。2.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其中，在用于使驱动电流流过三相驱动器的第二操作模式下，所述PWM调制电路执行：第三过程，用于使用PWM信号来控制三相高侧晶体管和三相低侧晶体管，以及第四过程，用于在所述驱动电流在一个相位中沿第一方向流动的时段中仅控制三个相位的第三晶体管中的这一个相位的第三晶体管，并且用于在所述驱动电流在两个相位中沿第一方向流动的时段中控制三个相位的第三晶体管全部成为断开状态，其中，在第二操作模式下，所述三相感测相位控制电路使用与三相低侧晶体管的PWM信号相同的PWM信号来分别控制三个相位的第一晶体管。3.根据权利要求2所述的电机驱动装置，其中，所述三相感测相位控制电路具有三相选择电路，所述三相选择电路选择所述三相低侧晶体管的导通/断开信号或用于控制第一晶体管成为断开状态的固定信号，并且使用所选择的信号来控制三个相位的第一晶体管成为导通/断开。4.根据权利要求3所述的电机驱动装置，其中，所述三相感测相位控制电路还耦合到所述电机驱动节点和所述低电势侧电源电压，与每个相位相关联地检测三个相位的制动电流中的每个的方向是第一方向还是第二方向，并且具有三相电流方向检测电路，所述三相电流方向检测电路将检测结果输出到所述三相选择电路。5.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其中，第一晶体管配置有串联耦合的多个晶体管，以及其中，第三晶体管配置有与第一晶体管的晶体管相同数量的晶体管，并且串联耦合。6.根据权利要求2所述的电机驱动装置，还包括：误差检测电路，所述错误检测电路检测输出到所述电流检测节点的电流检测结果与预定的电流指令值之间的误差；和补偿器，所述补偿器包括积分器，并且设定PWM信号的占空比，从而反映由所述误差检测电路检测到的误差，其中，所述误差检测电路使用在第一操作模式与第二操作模式之间不同的电流指令值，其中，在第一操作模式下，所述PWM调制电路基于来自所述补偿器的占空比来控制PWM周期中的将全部所述三相低压侧晶体管控制成为导通状态的时段与将全部所述三相低压侧晶体管控制成为断开状态的时段的比率。7.根据权利要求6所述的电机驱动装置，其中，所述PWM调制电路使用在第一操作模式与第二操作模式之间具有不同长度的PWM周期。8.根据权利要求6所述的电机驱动装置，其中，所述补偿器使用在第一操作模式与第二操作模式之间的值不同的控制增益。9.根据权利要求6所述的电机驱动装置，还包括：电源开关，所述电源开关在导电状态下将外部电源电压连接到高电势侧电源电压，并且在绝缘状态下将高电势侧电源电压与所述外部电源电压断开连接；以及电源监测电路，所述电源监测电路监测所述外部电源电压，并且当所述外部电源电压的电力中断被检测到时，将所述电源开关控制成为绝缘状态。10.根据权利要求9所述的电机驱动装置，还包括：三相钳位电路，所述三相钳位电路监测对应相位的电机驱动节点的电压，并且当电压大于第一判断电压时，将对应相位的低侧晶体管控制成为导通状态。11.根据权利要求10所述的电机驱动装置，还包括：温度监测电路，所述温度监测电路监测所述三相低侧晶体管的温度，当温度大于预定的第一判断温度时，向所述PWM调制电路发出用于中断制动模式的指令，并且当温度低于预定的第二判断温度时，向所述PWM调制电路发出用于重新启动制动模式的指令。12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑泽稔，石地正义，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP