JPH06335260A - Ｐｗｍ波形制御用マイクロコンピュータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 三相交流モータを駆動するＰＷＭ波形信号の
オールオフ期間の異常をマイクロコンピュータ内で検出
する。 【構成】 ＰＷＭ波形発生回路１４が発生したＰＷＭ波
形信号（ＰＷＭi ，ＰＷＭi+1 ）を入力し、オールオフ
期間を最短オールオフ期間監視カウンタ２４および最長
オールオフ期間監視カウンタ３２でカウントする。最短
オールオフ期間監視カウンタ２４がボロー信号ＢＲ１を
出力しないことに基づいてオールオフ期間が短すぎるこ
とを意味する過短異常検出信号を生成し、最長オールオ
フ期間監視カウンタ３２がボロー信号ＢＲ２を出力した
こと基づいてオールオフ期間が長すぎることを意味する
過長異常検出信号を生成する。これらの異常検出信号を
異常検出カウンタ３４がカウントし、カウント値が所定
値以上になったときＣＰＵ１０に対して異常を通知す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＰＷＭ波形信号の出
力機能を有するマイクロコンピュータに関し、特に、三
相交流モータをＰＷＭ波形信号によってインバータ制御
するＰＷＭ波形制御用マイクロコンピュータに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンプレッサ等を駆動する三相交流モー
タの回転数をワンチップのマイクロコンピュータによっ
てインバータ制御するものがある。この用途に用いられ
るマイクロコンピュータは、システムの動作制御機能を
有するＣＰＵとインバータ制御のためのＰＷＭ波形信号
を発生する回路とを備えている。ＰＷＭ波形信号を発生
する回路は、パルス幅を設定するディジタル回路部とＰ
ＷＭ波形信号を形成出力するアナログ回路部とからなっ
ている。

【０００３】ところで、三相交流モータをインバータ制
御する場合、３個の捲線のそれぞれを電源の＋側にも−
側にも切換接続するため、捲線に電源の＋側，−側と接
続するための２個のトランジスタ（パワートランジス
タ）を接続し（図１参照）、ロータの回転角度に合わせ
ていずれか一方のトランジスタのみをオンするようにし
ている。

【０００４】モータを高い駆動力で駆動するためには
（理想的には）、一方のトランジスタのオフと同時に他
方のトランジスタをオンするのがよいが、トランジスタ
はシャットオフにある程度の時間がかかるため、両方の
トランジスタを同時にオン／オフ切り換えすると切り換
えタイミングに両トランジスタの同時オン状態ができて
電源が短絡してしまう。そこで、前記他方のトランジス
タのオンタイミングを前記一方のトランジスタのオフタ
イミングよりも所定時間（遅延時間）遅らせてオールオ
フ期間ｄを作るようにしている（図２参照）。

【０００５】このオールオフ期間ｄの長さ（遅延時間）
は、前記ディジタル回路のレジスタにクロック信号のカ
ウント数として記憶されており、パルス幅を設定すると
き読みだされるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、ワンチップマイ
クロコンピュータのアナログ回路は温度等の影響を受け
やすく、発生したＰＷＭ波形信号のパルス幅にもずれが
生じることがあった。

【０００７】ずれが生じた場合、オールオフ期間が短く
なり過ぎたり、長くなり過ぎたりする問題点がある。オ
ールオフ期間が短くなり過ぎると、上記のように２つの
トランジスタが同時にオンする期間が生じ、このときこ
れら２つのトランジスタを介して電源電流が短絡的に流
れシステムに悪影響を及ぼすことがあった。一方、オー
ルオフ期間が長くなり過ぎた場合は、モータの駆動力が
低下してしまう欠点があった。

【０００８】しかしながら、従来の三相交流モータの駆
動制御システムでは、電源系に電流監視装置を設け、こ
の電流監視装置が過電流等を検出したときシステムが異
常であると判断するようにしていたため、オールオフ期
間が大きく変動した場合のみしか検出することができな
かった。このため、オールオフ期間の微小なずれやこれ
によるリークを防止することができず、ノイズや耐久性
等に対する信頼性を低下させてしまうおそれがあった。

【０００９】この発明は、アナログ回路が発生したＰＷ
Ｍ波形信号のパルス幅のずれを内部で検出することによ
り、早期の対応が可能なマイクロコンピュータを提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、負荷端子を
電源の正極または負極に択一的に接続する第１および第
２のスイッチ手段をＰＷＭ波形信号でオン／オフするマ
イクロコンピュータであって、一方のスイッチ手段に出
力するＰＷＭ波形信号をオン信号からオフ信号に切り換
えたのち、所定のオールオフ期間の経過を待って、他方
のスイッチ手段に出力するＰＷＭ波形信号をオフ信号か
らオン信号に切り換えるマイクロコンピュータにおい
て、前記オールオフ期間の許容最短時間および許容最長
時間を設定する許容時間設定手段と、前記第１および第
２のスイッチ手段に出力されるＰＷＭ波形信号を入力し
その両方がオフ信号であるオールオフ期間が前記許容最
短時間と前記許容最長時間の間の正常範囲にあるか否か
を監視するオールオフ期間監視手段と、前記オールオフ
期間監視手段がオールオフ期間が前記正常範囲でないこ
とを検出した回数をカウントアップし、カウント値が所
定値になったとき異常信号を生成出力する異常信号出力
手段と、を１チップに内蔵したことを特徴とする。

【００１１】また、この発明は、前記異常信号出力手段
に、前記オールオフ期間監視手段が、オールオフ期間が
前記正常範囲であることを所定回数検出したとき前記カ
ウント値をカウントダウンする手段が含まれることを特
徴とする。

【００１２】

【作用】第１，第２のスイッチ手段に出力される２つの
ＰＷＭ波形信号は、一方がオン信号からオフ信号に切り
換わって、さらにオールオフ期間経過したのち他方がオ
フ信号からオン信号に切り換わる。このオールオフ期間
が許容範囲（許容最短時間と許容最長時間の間）になる
か否かをオールオフ期間監視手段が監視し、オールオフ
期間が正常範囲から外れた回数をカウントアップする。
このカウント値が所定値になったときＰＷＭ波形信号
（オールオフ期間）が正常でないとして異常信号を生成
出力する。この異常信号に基づいて、制御は所定の異常
対応動作を行うことができる。前記許容最短時間および
許容最長時間を狭い範囲に設定しておくことにより、微
小なずれも検出することができる。

【００１３】さらに、この発明では、オールオフ期間が
正常範囲であった回数に応じて前記カウント値を減算す
る。これにより、稀に起きるエラーはキャンセルされ、
このようなエラーの蓄積による異常信号の出力を防ぐこ
とができる。

【００１４】

【実施例】図１はこの発明の実施例であるＰＷＭ波形制
御用マイクロコンピュータを用いたコンプレッサ制御回
路の構成図である。また、図２は同コンプレッサ制御回
路における三相交流モータ５を駆動するためのＰＷＭ波
形信号のタイミングチャートである。

【００１５】コンプレッサの動力源である三相交流モー
タ５の３本の捲線５ａ，５ｂ，５ｃは、それぞれ、トラ
ンジスタ４−１，４−３，４−５を介して電源３の＋極
に接続されるとともに、トランジスタ４−０，４−２，
４−４を介して電源３の−極に接続される。各捲線５
ａ，５ｂ，５ｃに接続されている２個のトランジスタ
（４−０，４−１），（４−２，４−３），（４−４，
４−５）は、それぞれ対になっており、いずれか一方の
みがオンするように制御される。すなわち、一方のトラ
ンジスタがオフしたのち他方のトランジスタがオンする
よう制御される（図２参照）。この制御において、トラ
ンジスタのシャットオフ時間の遅れによって２個のトラ
ンジスタが同時にオンしないように、他方のトランジス
タをオンするタイミングを一方のトランジスタのオフタ
イミングよりも微小時間ｄだけ遅らせるようにしてい
る。この微小時間ｄがオールオフ期間である。これによ
り、一方のトランジスタが完全にオフしない間に他方の
トランジスタがオンして電源３の＋極から−極へ直接電
流が流れるという短絡状態を回避している。

【００１６】図２に示すＰＷＭ波形信号は、マイクロコ
ンピュータ１によって形成される。

【００１７】マイクロコンピュータから出力されたＰＷ
Ｍ波形信号は、フォトカプラ２でアイソレートされたの
ち、各トランジスタ４−０，４−１，４−２，４−３，
４−４，４−５のベースに入力される。

【００１８】図３は前記マイクロコンピュータ１の構成
を示す図である。このマイクロコンピュータ１は、制御
部であるＣＰＵ１０を備えているほか、ＰＷＭ波形信号
を形成するためのディジタル回路，アナログ回路を備え
ている。ディジタル回路は、オールオフ期間設定レジス
タ１１，オールオフ期間設定カウンタ１２，ＰＷＭ波形
設定回路１３で構成されており、アナログ回路はＰＷＭ
波形発生回路１４からなっている。また、これ以外にマ
イクロコンピュータ１にはＰＷＭ波形信号の異常を検出
する異常検出回路１５が内蔵されている。

【００１９】ＣＰＵ１０には、外部からコンプレッサ制
御信号が入力される。エアコンの場合、コンプレッサ制
御信号は室内の気温や設定温度等に基づいて生成され
る。ＣＰＵ１０は、入力されたコンプレッサ制御信号に
基づいてモータ５のオン／オフおよび回転速度を決定
し、ＰＷＭ波形制御信号を出力する。このＰＷＭ波形制
御信号はＰＷＭ波形設定回路１３に入力される。ＰＷＭ
波形設定回路１３は、この信号に基づいてパルス幅信号
を発生する。パルス幅信号は、三相交流モータ５の捲線
５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれに印加する電圧の極性を決
定するものであり、トランジスタ４−０／４−１，４−
２／４−３，４−４／４−５に出力するオン信号の切換
タイミングを指示するものである。パルス幅信号は、各
捲線５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれに対応して３つ発生さ
れる。

【００２０】パルス幅信号はＰＷＭ波形発生回路１４に
入力される。ＰＷＭ波形発生回路１４は前記６個のトラ
ンジスタ４−０〜４−５に対応して６個並列に設けられ
ている。また、これらＰＷＭ波形発生回路１４にはオー
ルオフ期間設定カウンタ１２が接続されている。オール
オフ期間設定カウンタ１２はＰＷＭ波形発生回路１４に
カウント終了信号を出力する。ＰＷＭ波形発生回路１４
は、パルス幅信号およびカウント終了信号に基づいてＰ
ＷＭ波形信号を発生する。すなわち、パルス幅信号（オ
フ信号）が入力されたときはＰＷＭ波形を直ちに“Ｈ”
にし、パルス幅信号（オン信号）が入力されたときは、
オールオフ期間設定カウンタ１２からカウント終了信号
が入力されるのを待ってＰＷＭ波形を“Ｌ”にする。

【００２１】ここで、オールオフ期間設定カウンタ１２
にはオールオフ期間設定レジスタ１１が接続されてい
る。オールオフ期間設定レジスタ１１はオールオフ期間
ｄのカウント数を記憶している。オールオフ期間設定カ
ウンタ１２はＰＷＭ波形設定回路１３からパルス幅信号
（捲線の極性を反転させる信号）が入力されたときカウ
ントを開始し、オールオフ期間ｄに対応するカウント数
をカウントしたとき、入力されたパルス幅信号に基づい
てトランジスタをオンする（ＰＷＭ波形を“Ｌ”に落と
す）ＰＷＭ波形発生回路１４に対してカウントアップ信
号を出力する。なお、オールオフ期間設定レジスタ１１
に記憶されたカウント数は、ＣＰＵ１０によって立ち上
げ時に設定される。

【００２２】このようにして形成出力されたＰＷＭ波形
信号ＰＷＭ０〜ＰＷＭ５がフォトカプラ２を介してトラ
ンジスタ４−０〜４−５のベースに印加されるととも
に、マイクロコンピュータ１内の異常検出回路１５に入
力される。異常検出回路１５は、ＰＷＭ波形発生回路１
４が６個並列に設けられているのに対して各捲線５ａ，
５ｂ，５ｃ（トランジスタ対）に対応して３個設けられ
ている。各異常検出回路１５には各々２個のＰＷＭ波形
信号ＰＷＭi ，ＰＷＭi+1 （ｉ＝０，２，４）が入力さ
れる。異常検出回路１５は、入力された２つのＰＷＭ波
形信号からオールオフ期間を計測し、これが許容最短時
間以上、且つ、許容最長時間以下であるかを監視する。
オールオフ期間が許容範囲から外れていることを検出し
た場合には、カウンタをカウントアップし、そのカウン
ト数が所定値以上になったときＣＰＵ１０に対して異常
信号を出力する。

【００２３】図４は異常検出回路の構成図である。ま
た、図５〜図７は同異常検出回路の各部の信号のタイミ
ングチャートである。ＰＷＭ波形信号（ＰＷＭi ，ＰＷ
Ｍi+1）はＡＮＤ回路２１およびＸＯＲ回路２７に入力
される。ＰＷＭ波形信号はアクティブロー（図２参照）
であるため、オールオフ期間中は、ＰＷＭi ，ＰＷＭi+
1 が両方とも“Ｈ”であり、ＡＮＤ回路２１は“Ｈ”
（オールオフ検出信号）を出力する。また、ＸＯＲ回路
２７は、一方のＰＷＭ波形信号のみ“Ｈ”のとき“Ｈ”
（通常動作検出信号）を出力する。ＸＯＲ回路２７の通
常動作検出信号は、ＡＮＤ回路２８に入力されるととも
に、最短オールオフ期間監視カウンタ２４および最長オ
ールオフ期間監視カウンタ３２にロード信号ＬＤとして
入力される。

【００２４】最短オールオフ期間監視カウンタ２４は、
ロード信号ＬＤが入力されたとき、最短オールオフ期間
監視レジスタ２３に記憶されている許容最短時間のカウ
ント値をロードする。また、最長オールオフ期間監視カ
ウンタ３２は、ロード信号ＬＤが入力されたとき、最長
オールオフ期間監視レジスタ３１に記憶されている許容
最長時間のカウント値をロードする。

【００２５】また、ＡＮＤ回路２１のオールオフ検出信
号はＡＮＤ回路２２およびリセットパルス発生回路２６
に入力される。ＡＮＤ回路２２の他の入力端子にはクロ
ック信号ＣＬＫが入力されている。したがって、オール
オフ期間のみクロック信号ＣＬＫがＡＮＤ回路２２を通
過して出力される。このクロック信号は最短オールオフ
期間監視カウンタ２４およびＡＮＤ回路３０に出力され
る。

【００２６】最短オールオフ期間監視カウンタ２４はダ
ウンカウンタであり、ロードした値（許容最短時間のカ
ウント値）をクロック信号ＣＬＫの入力によってカウン
トダウンしてゆき、カウントダウンし終わるとボロー信
号ＢＲ１を出力する。したがって、このボロー信号ＢＲ
１はオールオフ期間が許容最短時間よりも長いことを意
味する信号である。このボロー信号ＢＲ１はラッチ回路
２５にラッチされる。

【００２７】ラッチされた信号はＡＮＤ回路３０に入力
されるとともに、反転されたのちＡＮＤ回路２８に入力
される。ＡＮＤ回路２８の他方の入力端子には前記ＸＯ
Ｒ回路２７の通常動作検出信号が入力される。したがっ
て，ＡＮＤ回路２８は、オールオフ期間から通常動作に
移行しても、ラッチ回路２５からボロー信号ＢＲ１が入
力されていないときには、オールオフ期間が短すぎると
して“Ｈ”信号（過短異常検出信号）を出力する（図６
参照）。

【００２８】この過短異常検出信号はＯＲ回路２９を介
して異常検出カウンタ３４に入力される。異常検出カウ
ンタ３４は、異常検出信号が入力されるごとにカウント
値を更新してゆく。このカウント値は比較回路３６に入
力される。また、比較回路３６には、異常検出レジスタ
３５の記憶値が入力されている。比較回路３６は異常検
出カウンタ３４のカウント値が異常検出レジスタ３５の
記憶値よりも大きくなったとき異常信号をＣＰＵ１０に
対して出力する。

【００２９】一方、ＡＮＤ回路３０には、上述したよう
に、ラッチ回路２５でラッチされたボロー信号ＢＲ１、
および、ＡＮＤ回路２２からオールオフ期間中のみ出力
されるクロック信号ＣＬＫが入力される。したがって、
ＡＮＤ回路３０は許容最短時間が経過したのちオールオ
フ期間が終わるまでクロックＣＬＫを出力する。このク
ロック信号ＣＬＫは最長オールオフ期間監視カウンタ３
２に入力される。最長オールオフ期間監視カウンタ３２
は、最長オールオフ期間監視レジスタ３１からロードし
た値（許容最長時間のカウント値）をクロック信号ＬＣ
Ｋによってカウントダウンしてゆく。この値をカウント
ダウンし終えるまえにクロック信号の入力が無くなった
場合には、オールオフ期間は許容最長時間以内であると
して最長オールオフ期間監視カウンタ３２はボロー信号
ＢＲ２を出力しない。

【００３０】一方、最長オールオフ期間監視カウンタ３
２に、許容最長時間のカウント値をカウントダウンし終
える期間クロック信号ＣＬＫが入力されていた場合に
は、最長オールオフ期間監視カウンタ３２はボロー信号
ＢＲ２を出力する。したがって、このボロー信号ＢＲ２
はオールオフ期間が長すぎることを意味する。ボロー信
号ＢＲ２はラッチ回路３３にラッチされる。ラッチ回路
３３にラッチされたボロー信号ＢＲ２は、過長異常検出
信号としてＯＲ回路２９を介して前記異常検出カウンタ
３４に入力される。

【００３１】なお、ラッチ回路２５，３３はリセットパ
ルス発生回路２６が発生するリセットパルスによってリ
セットされる。このリセットパルス発生回路２６は、Ａ
ＮＤ回路２１のオールオフ検出信号に基づいてリセット
パルスを発生する。

【００３２】このように、オールオフ期間が許容最短時
間よりも短いときは最短オールオフ期間監視カウンタ２
４がボロー信号ＢＲ１を出力しないことによって異常が
検出され、オールオフ期間が許容最長時間よりも長いと
きには最長オールオフ期間監視カウンタ３２がボロー信
号ＢＲ２を出力することによって異常が検出される。

【００３３】なお、前記最短オールオフ期間監視レジス
タ２３および最長オールオフ期間監視レジスタ３１に記
憶されるカウント値は、トランジスタ４がターンオフす
るために必要十分な範囲で狭く設定されているものとす
る。これにより、オールオフ期間の微小なずれも異常と
して、マイクロコンピュータ内で検出することができ
る。

【００３４】なお、この回路では、異常検出カウンタ３
４が過短異常検出信号と過長異常検出信号とを一緒にカ
ウントするようにしているが、これらを別々のカウンタ
でカウントするようにしてもよい。また、これらのカウ
ント値を３個の異常検出回路について合算するようにし
てもよい。

【００３５】さらに、この実施例の異常検出回路１５で
は、異常検出カウンタ３４は異常検出信号を加算するの
みであるが、正常な状態が継続した場合には、カウント
値を減算するようにしてもよい。これによって、稀に発
生する異常をキャンセルすることができる。このような
回路にするためには、異常検出カウンタ３４を、アップ
／ダウンカウンタで構成するとともに、正常状態（リセ
ット時に異常検出信号が出力されていない状態：ＯＲ回
路２９の出力を反転して生成する）を所定回数カウント
する正常回数カウンタを設け、この正常回数カウンタの
キャリー信号を前記アップ／ダウンカウンタのカウント
ダウン端子に入力すればよい。正常回数カウンタのカウ
ント数は１以上の適当な回数に設定する。また、異常検
出信号が出力されたときこの正常回数カウンタがリセッ
トされるようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ＰＷＭ
波形信号のオールオフ期間が許容範囲よりも短い場合や
長い場合をマイクロコンピュータ内で検出することがで
き、システムに悪影響を及ぼす前に対応することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例であるコンプレッサ制御装置
のブロック図

【図２】同コンプレッサ制御装置のＰＷＭ波形信号の例
を示す図

【図３】同コンプレッサ制御装置のマイクロコンピュー
タのブロック図

【図４】同マイクロコンピュータの異常検出回路のブロ
ック図

【図５】同異常検出回路の各部の信号のタイミングチャ
ート

【図６】同異常検出回路の各部の信号のタイミングチャ
ート

【図７】同異常検出回路の各部の信号のタイミングチャ
ート

【符号の説明】

１−マイクロコンピュータ ３−電源 ４−トランジスタ ５−三相交流モータ ５ａ，５ｂ，５ｃ−捲線 １５−異常検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷端子を電源の正極または負極に択一
   的に接続する第１および第２のスイッチ手段をＰＷＭ波
   形信号でオン／オフするマイクロコンピュータであっ
   て、一方のスイッチ手段に出力するＰＷＭ波形信号をオ
   ン信号からオフ信号に切り換えたのち、所定のオールオ
   フ期間の経過を待って、他方のスイッチ手段に出力する
   ＰＷＭ波形信号をオフ信号からオン信号に切り換えるマ
   イクロコンピュータにおいて、 前記オールオフ期間の許容最短時間および許容最長時間
   を設定する許容時間設定手段と、 前記第１および第２のスイッチ手段に出力されるＰＷＭ
   波形信号を入力し、その両方がオフ信号であるオールオ
   フ期間が前記許容最短時間と前記許容最長時間の間の正
   常範囲にあるか否かを監視するオールオフ期間監視手段
   と、 前記オールオフ期間監視手段が、オールオフ期間が前記
   正常範囲でないことを検出した回数をカウントアップ
   し、カウント値が所定値になったとき異常信号を生成出
   力する異常信号出力手段と、 を１チップに内蔵したＰＷＭ波形制御用マイクロコンピ
   ュータ。
2. 【請求項２】 前記異常信号出力手段は、前記オールオ
   フ期間監視手段が、オールオフ期間が前記正常範囲であ
   ることを所定回数検出したとき前記カウント値をカウン
   トダウンする手段を含む請求項１記載のＰＷＭ波形制御
   用マイクロコンピュータ。