JP2001298981A - モータ駆動回路及びその駆動方法 - Google Patents
モータ駆動回路及びその駆動方法Info
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 PWM駆動のモータ駆動回路に関し、モータ回
転時の相切替わり時の電流の変化に起因する騒音を対策
するものにおいて、外付け部品の増加がなく、騒音対策
に伴う回路増加も少なく、また騒音対策時間も容易に調
整できる回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 キャパシタＣにより制御された三角波TR
をもとにパルス列Spwmを生成し、モータ９の回転位置を
検出する回転位置検出手段１０の出力信号U1，V1，W1に
同期してパルス列Spwmをカウントすることにより、騒音
対策のためのDUTY変調Sduty-bを生成し、励磁パルス発
生回路８により信号Q1P〜Q3P，Q1N〜Q3Nによりスイッチ
ング素子１１をスイッチング制御するように構成したも
のである。
転時の相切替わり時の電流の変化に起因する騒音を対策
するものにおいて、外付け部品の増加がなく、騒音対策
に伴う回路増加も少なく、また騒音対策時間も容易に調
整できる回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 キャパシタＣにより制御された三角波TR
をもとにパルス列Spwmを生成し、モータ９の回転位置を
検出する回転位置検出手段１０の出力信号U1，V1，W1に
同期してパルス列Spwmをカウントすることにより、騒音
対策のためのDUTY変調Sduty-bを生成し、励磁パルス発
生回路８により信号Q1P〜Q3P，Q1N〜Q3Nによりスイッチ
ング素子１１をスイッチング制御するように構成したも
のである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はPWM駆動のブラシレ
スモータ駆動回路に関し、特に回転に伴う騒音を簡単構
成によって少なくできるモータの駆動回路に関する。
スモータ駆動回路に関し、特に回転に伴う騒音を簡単構
成によって少なくできるモータの駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ブラシレスモータの駆動方法は、
近年、回転効率が良いPWM（PulseWidth Modulation）
制御によるものが要求されている。また、PWM制御の要
求と同時に、騒音が少ない駆動方法も要求されている。
そこで、図６〜８を参照して従来の問題点を説明する。
近年、回転効率が良いPWM（PulseWidth Modulation）
制御によるものが要求されている。また、PWM制御の要
求と同時に、騒音が少ない駆動方法も要求されている。
そこで、図６〜８を参照して従来の問題点を説明する。
【０００３】図６はPWM駆動で騒音対策をしていない従
来の回路構成を示すものであって、キャパシタＣにより
周波数制御された図７及び図８に三角波TRとして示す三
角波ＴＲを発生する周波数発振器１と、DUTY変調用電圧
Vdutyと前記三角波TRを比較し、DUTY変調信号Sdutyを生
成する比較器６と、モータ９の回転位置を検出する回転
位置検出手段１０の出力信号U1，V1，W1と前記DUTY変調
用信号SdutyによりDUTYを決定し、MOSFETに対するゲー
ト信号（Q1P，Q2P，Q3P，Q1N，Q2N，Q3N）を生成する励
磁パルス発生回路１３により構成されている。
来の回路構成を示すものであって、キャパシタＣにより
周波数制御された図７及び図８に三角波TRとして示す三
角波ＴＲを発生する周波数発振器１と、DUTY変調用電圧
Vdutyと前記三角波TRを比較し、DUTY変調信号Sdutyを生
成する比較器６と、モータ９の回転位置を検出する回転
位置検出手段１０の出力信号U1，V1，W1と前記DUTY変調
用信号SdutyによりDUTYを決定し、MOSFETに対するゲー
ト信号（Q1P，Q2P，Q3P，Q1N，Q2N，Q3N）を生成する励
磁パルス発生回路１３により構成されている。
【０００４】図７は図６に記載の従来のPWM駆動による
タイミング回路図であり、図８に示すように、DUTYを決
定する電圧VdutyがTR周波数の振幅の最高レベル以上に
ある時の例である。その場合では、MOSFETに対するゲー
ト信号（Q1P，Q2P，Q3P，Q1N，Q2N，Q3N）が相切替え点
Ｓ１〜Ｓ７において急峻に立ち上がっているので、該ゲ
ート信号を与えられたMOSFETはそのつどハードスイッチ
ィングして騒音の原因になっていた。また、図８はDUTY
を決定する電圧VdutyがTR周波数の振幅の最高レベル以
上にある時の例であるが、Vdutyが他の任意の電圧で
も、同様に相切替え時にハードスイッチングして騒音の
原因になることは同じである。
タイミング回路図であり、図８に示すように、DUTYを決
定する電圧VdutyがTR周波数の振幅の最高レベル以上に
ある時の例である。その場合では、MOSFETに対するゲー
ト信号（Q1P，Q2P，Q3P，Q1N，Q2N，Q3N）が相切替え点
Ｓ１〜Ｓ７において急峻に立ち上がっているので、該ゲ
ート信号を与えられたMOSFETはそのつどハードスイッチ
ィングして騒音の原因になっていた。また、図８はDUTY
を決定する電圧VdutyがTR周波数の振幅の最高レベル以
上にある時の例であるが、Vdutyが他の任意の電圧で
も、同様に相切替え時にハードスイッチングして騒音の
原因になることは同じである。
【０００５】この回路での動作は、図７に示すように、
モーター回転の相切替え点Ｓ１〜Ｓ７毎に、MOSFETがハ
ードスイッチングするため、相切替え時点毎に急激に電
流が変化し、モータのフローティングコイルまたは、複
数個のコイルへ誘導的に結合された騒音ノイズを発生さ
せる。
モーター回転の相切替え点Ｓ１〜Ｓ７毎に、MOSFETがハ
ードスイッチングするため、相切替え時点毎に急激に電
流が変化し、モータのフローティングコイルまたは、複
数個のコイルへ誘導的に結合された騒音ノイズを発生さ
せる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、MOSF
ETのPWM駆動によるハードスイッチング方式では、モー
タ回転時に騒音が出ることである。その理由は、相切替
え時のMOSFETの急峻な導通による電流の急激な変化によ
り、脈流が発生し、モータのフローティングコイルまた
は、複数個のコイルへ誘導的に結合された騒音ノイズを
発生させるためである。
ETのPWM駆動によるハードスイッチング方式では、モー
タ回転時に騒音が出ることである。その理由は、相切替
え時のMOSFETの急峻な導通による電流の急激な変化によ
り、脈流が発生し、モータのフローティングコイルまた
は、複数個のコイルへ誘導的に結合された騒音ノイズを
発生させるためである。
【０００７】第２の問題点は、モータごとにモータ回転
時の騒音の大きさが異なり、モータごとに騒音対策時間
（後記、本発明におけるT1〜T5までの時間であって、MO
SFETのONまたはOFF時における電流の立ち上がりまたは
立ち下がりをなだらかにするための時間）の微調節が必
要であるが、調節が容易に出来ない。
時の騒音の大きさが異なり、モータごとに騒音対策時間
（後記、本発明におけるT1〜T5までの時間であって、MO
SFETのONまたはOFF時における電流の立ち上がりまたは
立ち下がりをなだらかにするための時間）の微調節が必
要であるが、調節が容易に出来ない。
【０００８】その理由は、従来のものは、外付け部品の
キャパシタなど、簡単に代えることが出来る部品で騒音
対策時間を調節出来ないからである。
キャパシタなど、簡単に代えることが出来る部品で騒音
対策時間を調節出来ないからである。
【０００９】第３の問題点は、騒音対策を行なうために
付加する回路規模が大きくなることである。その理由
は、回路構成が複雑で、面積が大きくなりやすいアンプ
を多用してしまうためである。
付加する回路規模が大きくなることである。その理由
は、回路構成が複雑で、面積が大きくなりやすいアンプ
を多用してしまうためである。
【００１０】［発明の目的］本発明の目的は、第１に、
簡単な構成の、回路規模の小さい騒音低減回路を提供す
ることにある。本発明の目的は、第２に、キャパシタを
変えるだけで、簡単に騒音対策時間を調節出来る回路を
提供することである。
簡単な構成の、回路規模の小さい騒音低減回路を提供す
ることにある。本発明の目的は、第２に、キャパシタを
変えるだけで、簡単に騒音対策時間を調節出来る回路を
提供することである。
【００１１】本発明の目的は、第３に、PWM駆動のブラ
シレスモータに関し、どの回転数においても騒音対策時
間を一定にすることにより、回転数が上がった時の効率
の著しい低下を防ぎ、消費電力低減回路を提供すること
にある。
シレスモータに関し、どの回転数においても騒音対策時
間を一定にすることにより、回転数が上がった時の効率
の著しい低下を防ぎ、消費電力低減回路を提供すること
にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のモータ駆動回路
は、キャパシタ（図１のＣ）により制御された周波数発
振器から出力された三角波TRを、比較手段（図１の２）
に入力してパルス列Spwmを生成する。このパルス列Spwm
をモータ９の回転位置検出手段（図１の10）から出力さ
れる相切替え信号U1，V1，W1の立ち上がりまたは立ち下
がりをトリガとして、所定の回数、カウントし、パルス
信号T1〜T5を生成するパルス生成器を設け、該パルス信
号をもとに、相切替え時のDUTY変調を行なうように構成
したことを特徴としている。
は、キャパシタ（図１のＣ）により制御された周波数発
振器から出力された三角波TRを、比較手段（図１の２）
に入力してパルス列Spwmを生成する。このパルス列Spwm
をモータ９の回転位置検出手段（図１の10）から出力さ
れる相切替え信号U1，V1，W1の立ち上がりまたは立ち下
がりをトリガとして、所定の回数、カウントし、パルス
信号T1〜T5を生成するパルス生成器を設け、該パルス信
号をもとに、相切替え時のDUTY変調を行なうように構成
したことを特徴としている。
【００１３】第２の特徴は、最もDUTYの高い電圧から最
もDUTYの低い電圧までを抵抗分割により調節している構
成を特徴としている。該構成によって、モータ回転時の
騒音を低減し、キャパシタを取りかえるだけでモータご
とに騒音対策時間を調節出来るモータ駆動回路を得るこ
とが出来る。
もDUTYの低い電圧までを抵抗分割により調節している構
成を特徴としている。該構成によって、モータ回転時の
騒音を低減し、キャパシタを取りかえるだけでモータご
とに騒音対策時間を調節出来るモータ駆動回路を得るこ
とが出来る。
【００１４】［作用］本発明は、キャパシタＣにより制
御された三角波をもとにパルス列Spwmを生成し、相切替
え時に同期してそのパルス列Spwmをカウントすることに
より、騒音対策のための騒音対策時間（DUTY変調時間）
を決定している。このため、モータ駆動コイルが代わ
り、時定数が変化するので、騒音対策のための騒音対策
時間（DUTY変調時間）を変化させる必要がある時でも、
キャパシタを変えれば、容易に騒音対策時間（DUTY変調
時間）を可変し、モータに適した騒音対策時間を設定す
ることが出来る。
御された三角波をもとにパルス列Spwmを生成し、相切替
え時に同期してそのパルス列Spwmをカウントすることに
より、騒音対策のための騒音対策時間（DUTY変調時間）
を決定している。このため、モータ駆動コイルが代わ
り、時定数が変化するので、騒音対策のための騒音対策
時間（DUTY変調時間）を変化させる必要がある時でも、
キャパシタを変えれば、容易に騒音対策時間（DUTY変調
時間）を可変し、モータに適した騒音対策時間を設定す
ることが出来る。
【００１５】また、本発明では、相切替え時に出力スイ
ッチング素子（MOSFET）を急激にONまたはOFFに切り替
えるのではなく、DUTYを徐々に変えていきOFF，またはO
Nすることにより、騒音の原因となる相切替え時の電流
の急激な変化による脈流の発生を押さえることが出来
る。
ッチング素子（MOSFET）を急激にONまたはOFFに切り替
えるのではなく、DUTYを徐々に変えていきOFF，またはO
Nすることにより、騒音の原因となる相切替え時の電流
の急激な変化による脈流の発生を押さえることが出来
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面をもとに
説明する。本発明のモータ駆動回路は、図１に示す如
く、キャパシタＣにより周波数制御された周波数発振器
１により、三角波TRを発生し、比較手段２により前記三
角波TRとPWM発振周波数変調用電圧Vpwmを比較して、パ
ルス列Spwmを生成する。
説明する。本発明のモータ駆動回路は、図１に示す如
く、キャパシタＣにより周波数制御された周波数発振器
１により、三角波TRを発生し、比較手段２により前記三
角波TRとPWM発振周波数変調用電圧Vpwmを比較して、パ
ルス列Spwmを生成する。
【００１７】パルス生成器３は、モータ９の回転位置を
検出する回転位置検出手段１０の出力信号U1，V1，W1の
立ち上がりと立ち下がりをトリガとして前記パルス列Sp
wmを所定の回数カウントし、パルス信号T1〜Tn（図２で
はT1〜T5）を生成する。
検出する回転位置検出手段１０の出力信号U1，V1，W1の
立ち上がりと立ち下がりをトリガとして前記パルス列Sp
wmを所定の回数カウントし、パルス信号T1〜Tn（図２で
はT1〜T5）を生成する。
【００１８】DUTY変調電圧調整手段４は、DUTY変調用電
圧Vdutyを抵抗R1〜Rnにより電圧Vd1〜Vdnにレベル変換
する。DUTY変調電圧選択器５は、パルス信号T1〜Tnによ
って制御され、電圧Vd1〜Vdnの中からDUTY変調電圧Vdx
を一つ選択する。
圧Vdutyを抵抗R1〜Rnにより電圧Vd1〜Vdnにレベル変換
する。DUTY変調電圧選択器５は、パルス信号T1〜Tnによ
って制御され、電圧Vd1〜Vdnの中からDUTY変調電圧Vdx
を一つ選択する。
【００１９】比較手段６は、Vdutyと三角波TRを比較
し、第一のDUTY信号Sduty-aを生成する。比較器７は、V
dxと三角波TRを比較し、第二のDUTY信号Sduty-bを生成
する。
し、第一のDUTY信号Sduty-aを生成する。比較器７は、V
dxと三角波TRを比較し、第二のDUTY信号Sduty-bを生成
する。
【００２０】励磁パルス発生回路８は、第一のDUTY信号
Sduty-a、第二のDUTY信号Sduty-bとモータ９の回転位置
検出信号U1，V1，W1をもとに、相切替え時に一定時間、
モータ回転時の騒音を減らすための信号を含んだ、出力
MOSFETのスイッティングのための、ゲート信号Q1P〜Q3
P、Q1N〜Q3N信号を生成する。
Sduty-a、第二のDUTY信号Sduty-bとモータ９の回転位置
検出信号U1，V1，W1をもとに、相切替え時に一定時間、
モータ回転時の騒音を減らすための信号を含んだ、出力
MOSFETのスイッティングのための、ゲート信号Q1P〜Q3
P、Q1N〜Q3N信号を生成する。
【００２１】出力MOSFET11は、MOSFETのゲート信号Q1P
〜Q3P、Q1N〜Q3NによってON，OFF制御され、モータコイ
ル９ａに電源電圧が印加されるVM端子12とを備えて構成
される。
〜Q3P、Q1N〜Q3NによってON，OFF制御され、モータコイ
ル９ａに電源電圧が印加されるVM端子12とを備えて構成
される。
【００２２】［動作説明］以下、本実施の形態の動作に
つき説明する。まず、図１の回路の動作について図２〜
図５を用いて説明する。モータ９の回転位置を検出する
回転位置検出手段１０により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモー
タ駆動コイル９ａの回転位置信号U1，V1，W1を検出して
パルス生成器３に出力する。例えば、１２０度通電駆動
の場合は図２に示すようになる。
つき説明する。まず、図１の回路の動作について図２〜
図５を用いて説明する。モータ９の回転位置を検出する
回転位置検出手段１０により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のモー
タ駆動コイル９ａの回転位置信号U1，V1，W1を検出して
パルス生成器３に出力する。例えば、１２０度通電駆動
の場合は図２に示すようになる。
【００２３】周波数発振器１では、コンデンサＣの充放
電電流より、モータの相切替えから相切替えまでの期間
に比べて短い周期の三角波TRを発生させる。例えば、こ
の三角波TRは、図２に示すように、相切替え点S1とS2の
期間に比べて短い周期であることが分かる。この三角波
ＴＲを比較手段２と比較手段６と比較手段７にそれぞれ
出力する。
電電流より、モータの相切替えから相切替えまでの期間
に比べて短い周期の三角波TRを発生させる。例えば、こ
の三角波TRは、図２に示すように、相切替え点S1とS2の
期間に比べて短い周期であることが分かる。この三角波
ＴＲを比較手段２と比較手段６と比較手段７にそれぞれ
出力する。
【００２４】比較手段２では、図４に示すように、三角
波TRの電圧の振幅の最低レベルから最高レベルまでの間
に設定した電圧Vpwmと三角波TRを比較して、パルス生成
器３のパルスカウントの対象になる、パルス列Spwmをパ
ルス生成器に出力する。
波TRの電圧の振幅の最低レベルから最高レベルまでの間
に設定した電圧Vpwmと三角波TRを比較して、パルス生成
器３のパルスカウントの対象になる、パルス列Spwmをパ
ルス生成器に出力する。
【００２５】パルス生成器３では、入力された回転位置
検出信号U1，V1，W1の立ち上がりと立ち下がりをトリガ
として、入力されたSpwm信号を所定の回数カウントし、
パルス信号T1〜Tn（図２の場合はｎ＝５）を生成する。
検出信号U1，V1，W1の立ち上がりと立ち下がりをトリガ
として、入力されたSpwm信号を所定の回数カウントし、
パルス信号T1〜Tn（図２の場合はｎ＝５）を生成する。
【００２６】例えば、このT1〜Tn信号は、カウント数を
５回に設定した場合、図２に示すように、回転位置検出
信号U1，V1，W1の立ち上がりと立ち下がりをトリガとし
て、入力されたパルス列Spwmを５回カウントし、パルス
列Spwmをカウントするごとにパルス信号T1〜T5を生成し
ていることが分かる。このパルス信号T1〜T5を、DUTY変
調電圧選択器５に出力する。
５回に設定した場合、図２に示すように、回転位置検出
信号U1，V1，W1の立ち上がりと立ち下がりをトリガとし
て、入力されたパルス列Spwmを５回カウントし、パルス
列Spwmをカウントするごとにパルス信号T1〜T5を生成し
ていることが分かる。このパルス信号T1〜T5を、DUTY変
調電圧選択器５に出力する。
【００２７】DUTY変調電圧調整手段４では、DUTY変調用
電圧Vdutyを抵抗R1〜Rnにより電圧Vd1〜Vdnにレベル変
換する。例えば、図５に示すように、抵抗をＲ１〜Ｒ５
に設定した場合、Vd1〜Vd5の５段階の電圧レベルを生成
する。
電圧Vdutyを抵抗R1〜Rnにより電圧Vd1〜Vdnにレベル変
換する。例えば、図５に示すように、抵抗をＲ１〜Ｒ５
に設定した場合、Vd1〜Vd5の５段階の電圧レベルを生成
する。
【００２８】DUTY変調用電圧Vdutyは、第一のDUTY変調
信号Sduty-aを生成する比較手段６の入力の一方に出力
し、Vd1〜Vdnは、DUTY変調信号選択器５に出力する。
信号Sduty-aを生成する比較手段６の入力の一方に出力
し、Vd1〜Vdnは、DUTY変調信号選択器５に出力する。
【００２９】DUTY変調信号選択器５では、入力された電
圧Vd1〜Vdnを、入力されたパルス信号T1〜Tnによって制
御し、第二のDUTY変調信号Sduty-bを生成する比較手段
６の入力の一方にDUTY変調用電圧Vdxを出力する。
圧Vd1〜Vdnを、入力されたパルス信号T1〜Tnによって制
御し、第二のDUTY変調信号Sduty-bを生成する比較手段
６の入力の一方にDUTY変調用電圧Vdxを出力する。
【００３０】例えば、図２及び図５に示すように、パル
ス信号T1の制御によりVd1をVdxとして出力し、パルス信
号T2の制御によりVd2をVdxとして出力し、同様に、T3の
時Vd3、T4の時Vd4、T5の時Vd5をVdxとして出力する。
ス信号T1の制御によりVd1をVdxとして出力し、パルス信
号T2の制御によりVd2をVdxとして出力し、同様に、T3の
時Vd3、T4の時Vd4、T5の時Vd5をVdxとして出力する。
【００３１】比較手段６では、入力されたDUTY変調用電
圧Vdutyと三角波TRを比較し、第一のDUTY変調信号Sduty
-aを生成する。例えば、図５に示すように、Vdutyが三
角波TRの最高振幅と最低振幅の間にある場合、第一のDU
TY変調信号Sduty-aは、三角波TRと比較された出力にな
っていることが分かる。
圧Vdutyと三角波TRを比較し、第一のDUTY変調信号Sduty
-aを生成する。例えば、図５に示すように、Vdutyが三
角波TRの最高振幅と最低振幅の間にある場合、第一のDU
TY変調信号Sduty-aは、三角波TRと比較された出力にな
っていることが分かる。
【００３２】比較手段７では、入力されたDUTY変調用電
圧Vdxと三角波TRを比較し、第二のDUTY信号Sduty-bを生
成する。例えば、図５に示すように、DUTY変調用電圧
が、VD1〜Vd5に分けられている場合、Vdxは三角波TRの
周期ごとに５段階にレベルシフトした電圧を出力してい
ることが分かる。
圧Vdxと三角波TRを比較し、第二のDUTY信号Sduty-bを生
成する。例えば、図５に示すように、DUTY変調用電圧
が、VD1〜Vd5に分けられている場合、Vdxは三角波TRの
周期ごとに５段階にレベルシフトした電圧を出力してい
ることが分かる。
【００３３】励磁パルス発生器８では、入力された回転
位置検出信号U1，V1、W1と、第一のDUTY変調信号Sduty-
aと第二のDUTY変調信号Sduty-bを元に、出力MOSFET11の
ゲート信号Q1P〜Q3P、Q1N〜Q3N信号を生成する。
位置検出信号U1，V1、W1と、第一のDUTY変調信号Sduty-
aと第二のDUTY変調信号Sduty-bを元に、出力MOSFET11の
ゲート信号Q1P〜Q3P、Q1N〜Q3N信号を生成する。
【００３４】例えば、図２に示すように、出力PchMOSFE
TがONからOFFする時と、出力NchMOSFETがONからOFFする
時は第二のDUTY変調信号Sduty-b信号を元に出力MOSFET
のゲート信号Q1P〜Q3P、Q1N〜Q3N信号を生成している。
TがONからOFFする時と、出力NchMOSFETがONからOFFする
時は第二のDUTY変調信号Sduty-b信号を元に出力MOSFET
のゲート信号Q1P〜Q3P、Q1N〜Q3N信号を生成している。
【００３５】この図２タイミングチャートは、図３に示
すように、三角波TRの電圧の振幅の最高レベル以上に電
圧Vdutyがある時の例である。図２のタイミングチャー
トは相切替え点S1〜S7で書かれており、S1〜S7で一周期
であり、S1とS7は同じタイミングである。S7の次はS2の
タイミングになる。スイッチングの信号は以下の方法で
行なう。
すように、三角波TRの電圧の振幅の最高レベル以上に電
圧Vdutyがある時の例である。図２のタイミングチャー
トは相切替え点S1〜S7で書かれており、S1〜S7で一周期
であり、S1とS7は同じタイミングである。S7の次はS2の
タイミングになる。スイッチングの信号は以下の方法で
行なう。
【００３６】回転位置検出信号U1，V1，W1の立ち上がり
または立ち下がりの相切替え点を基準にして、一定期
間、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してDUTY変調を
行なう出力MOSFETのゲート信号と、第二のDUTY変調信号
Sduty-bに同期してDUTY変調を行なう出力MOSFETのゲー
ト信号を生成する。
または立ち下がりの相切替え点を基準にして、一定期
間、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してDUTY変調を
行なう出力MOSFETのゲート信号と、第二のDUTY変調信号
Sduty-bに同期してDUTY変調を行なう出力MOSFETのゲー
ト信号を生成する。
【００３７】例えば、図２に示すように、まず、Q1Pに
ついて説明する。図２は、図３に示すように、三角波TR
の電圧の振幅の最高レベル以上に電圧Vdutyがある時の
例である。
ついて説明する。図２は、図３に示すように、三角波TR
の電圧の振幅の最高レベル以上に電圧Vdutyがある時の
例である。
【００３８】相切替え点S1からS3までは、第一のDUTY変
調信号Sduty-aに同期してDUTY変調を行なう。相切替え
点S3からS4までは、U1の立ち上がりをトリガとして第二
のDUTY変調信号Sduty-bに同期してDUTY変調を行ない、
パルス信号T5のタイミングに同期してOFFになる。相切
替え点S4からS7までは全てOFFになる。
調信号Sduty-aに同期してDUTY変調を行なう。相切替え
点S3からS4までは、U1の立ち上がりをトリガとして第二
のDUTY変調信号Sduty-bに同期してDUTY変調を行ない、
パルス信号T5のタイミングに同期してOFFになる。相切
替え点S4からS7までは全てOFFになる。
【００３９】次にQ2Pについて説明する。相切替え点S5
からS7までは、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してD
UTY変調を行なう。相切替え点S1からS2までは、V1の立
ち上がりをトリガとして第二のDUTY変調信号Sduty-bに
同期してDUTY変調を行ない、T5のタイミングに同期して
OFFになる。相切替え点S2からS5までは全てOFFになる。
からS7までは、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してD
UTY変調を行なう。相切替え点S1からS2までは、V1の立
ち上がりをトリガとして第二のDUTY変調信号Sduty-bに
同期してDUTY変調を行ない、T5のタイミングに同期して
OFFになる。相切替え点S2からS5までは全てOFFになる。
【００４０】同様にQ3Pについて説明する。相切替え点S
3からS5までは、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期して
DUTY変調を行なう。相切替え点S5からS6までは、W1の立
ち上がりをトリガとして第二のDUTY変調信号Sduty-bに
同期してDUTY変調を行ない、T5のタイミングに同期して
OFFになる。相切替え点S6からS3までは全てOFFになる。
3からS5までは、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期して
DUTY変調を行なう。相切替え点S5からS6までは、W1の立
ち上がりをトリガとして第二のDUTY変調信号Sduty-bに
同期してDUTY変調を行ない、T5のタイミングに同期して
OFFになる。相切替え点S6からS3までは全てOFFになる。
【００４１】次にQ1Nについて説明する。相切替え点S4
からS6までは、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してD
UTY変調を行なう。相切替え点S6からS7までは、U1の立
ち下がりをトリガとして第二のDUTY変調信号Sduty-bに
同期してDUTY変調を行ない、T5のタイミングに同期して
OFFになる。相切替え点S7からS4までは全てOFFになる。
からS6までは、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してD
UTY変調を行なう。相切替え点S6からS7までは、U1の立
ち下がりをトリガとして第二のDUTY変調信号Sduty-bに
同期してDUTY変調を行ない、T5のタイミングに同期して
OFFになる。相切替え点S7からS4までは全てOFFになる。
【００４２】次にQ2Nについて説明する。相切替え点S2
からS4までは、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してD
UTY変調を行なう。相切替え点S4からS5までは、V1の立
ち下がりをトリガとして第二のDUTY変調信号Sduty-bに
同期してDUTY変調を行ない、T5のタイミングに同期して
OFFになる。相切り替え点S5からS2までは全てOFFにな
る。
からS4までは、第一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してD
UTY変調を行なう。相切替え点S4からS5までは、V1の立
ち下がりをトリガとして第二のDUTY変調信号Sduty-bに
同期してDUTY変調を行ない、T5のタイミングに同期して
OFFになる。相切り替え点S5からS2までは全てOFFにな
る。
【００４３】同様にQ3Nについて説明する。相切替え点S
2からS3までは、W1の立ち下がりをトリガとして第二のD
UTY変調信号Sduty-bに同期してDUTY変調を行ない、T5の
タイミングに同期してOFFになる。相切替え点S3からS6
までは全てOFFになる。相切替え点S6からS2までは、第
一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してDUTY変調を行な
う。
2からS3までは、W1の立ち下がりをトリガとして第二のD
UTY変調信号Sduty-bに同期してDUTY変調を行ない、T5の
タイミングに同期してOFFになる。相切替え点S3からS6
までは全てOFFになる。相切替え点S6からS2までは、第
一のDUTY変調信号Sduty-aに同期してDUTY変調を行な
う。
【００４４】［発明の他の実施の形態］本発明の実施の
形態では、三相モータを例に説明したが、単相モータま
たは、その他の複数相のモータを使用した場合であって
も、同様の効果を有する。
形態では、三相モータを例に説明したが、単相モータま
たは、その他の複数相のモータを使用した場合であって
も、同様の効果を有する。
【００４５】本発明の実施の形態では、120度通電を例
に説明したが、その他の通電角でも、同様の効果を有す
る。
に説明したが、その他の通電角でも、同様の効果を有す
る。
【００４６】本発明の実施の形態では、スイッチング素
子としてMOSFETを使用しているが、バイポーラトランジ
スタ等の他のスイッティング素子を使用した場合であっ
ても、同様の効果を有する。
子としてMOSFETを使用しているが、バイポーラトランジ
スタ等の他のスイッティング素子を使用した場合であっ
ても、同様の効果を有する。
【００４７】本発明の実施の形態では、パルス生成器３
でパルス列Spwmのカウント数を５回としてパルス信号T1
〜T5を生成したが、カウントする回数は１から制限なく
設定することが出来、T1〜Tnまで無制限にDUTY変調電圧
選択器５に出力することが出来る。
でパルス列Spwmのカウント数を５回としてパルス信号T1
〜T5を生成したが、カウントする回数は１から制限なく
設定することが出来、T1〜Tnまで無制限にDUTY変調電圧
選択器５に出力することが出来る。
【００４８】本発明の実施の形態では、DUTY変調電圧調
節手段４におけるモータの回転数を決定するDUTY変調用
電圧Vdutyを抵抗R1〜R5により電圧Vduty、Vd1〜Vd5にレ
ベル変換したが、抵抗Rnは制限なく付けることが出来
る。それに伴い、レベル変換されるV1〜Vnも制限なく調
節出来る。
節手段４におけるモータの回転数を決定するDUTY変調用
電圧Vdutyを抵抗R1〜R5により電圧Vduty、Vd1〜Vd5にレ
ベル変換したが、抵抗Rnは制限なく付けることが出来
る。それに伴い、レベル変換されるV1〜Vnも制限なく調
節出来る。
【００４９】本発明の実施の形態では、相切替え時の出
力PchMOSFET、NchMOSFETがONからOFFする時にSduty-bに
同期してDUTY変調を行ない騒音対策しているが、PchMOS
FET，NchMOSFETをOFFからONにする時にSduty-bに同期し
てDUTY変調を行ない騒音対策することが出来る。
力PchMOSFET、NchMOSFETがONからOFFする時にSduty-bに
同期してDUTY変調を行ない騒音対策しているが、PchMOS
FET，NchMOSFETをOFFからONにする時にSduty-bに同期し
てDUTY変調を行ない騒音対策することが出来る。
【００５０】本発明の実施の形態では、相切替え時の出
力PchMOSFET、NchMOSFETがONからOFFする時にSduty-bに
同期してDUTY変調を行ない騒音対策しているが、PchMOS
FET，NchMOSFETをOFFからONにする時にもSduty-bに同期
してDUTY変調を行ない、PchMOSFET，NchMOSFETがOFFか
らONする時及びONからOFFする時の両方で騒音対策する
ことが出来る。
力PchMOSFET、NchMOSFETがONからOFFする時にSduty-bに
同期してDUTY変調を行ない騒音対策しているが、PchMOS
FET，NchMOSFETをOFFからONにする時にもSduty-bに同期
してDUTY変調を行ない、PchMOSFET，NchMOSFETがOFFか
らONする時及びONからOFFする時の両方で騒音対策する
ことが出来る。
【００５１】本発明の実施の形態では、パルス信号T1〜
T5とDUTY変調用電圧Vd1〜Vd5が１対１で対応している
が、パルス信号T1〜T5までが、Vd1に対応し、パルス信
号T6〜T10までがVd2に対応するなど、パルス信号TnとDU
TY変調用電圧Vdnの対応は無制限に可能である。
T5とDUTY変調用電圧Vd1〜Vd5が１対１で対応している
が、パルス信号T1〜T5までが、Vd1に対応し、パルス信
号T6〜T10までがVd2に対応するなど、パルス信号TnとDU
TY変調用電圧Vdnの対応は無制限に可能である。
【００５２】なお、本発明が上記各実施例に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適
宜変更され得ることは明らかである。
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適
宜変更され得ることは明らかである。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果がある。第１の効果は、PWMモータの回転時
に発生する騒音を低減することが出来ることである。そ
の理由は、相切替え時にOFFまたはONする出力MOSFET
（出力スイッチング素子）を急激にONまたはOFFに切り
替えるのではなく、DUTYを徐々に変えていきOFF，また
はONすることにより、騒音の原因となる相の切換え時の
電流の急激な変化による脈流の発生を押さえるためであ
る。
以下の効果がある。第１の効果は、PWMモータの回転時
に発生する騒音を低減することが出来ることである。そ
の理由は、相切替え時にOFFまたはONする出力MOSFET
（出力スイッチング素子）を急激にONまたはOFFに切り
替えるのではなく、DUTYを徐々に変えていきOFF，また
はONすることにより、騒音の原因となる相の切換え時の
電流の急激な変化による脈流の発生を押さえるためであ
る。
【００５４】第２の効果は、相切替え時の騒音対策時間
の調整が容易に出来ることである。その理由は、上記効
果１をもたらす騒音対策のDUTY変調を、キャパシタＣに
より制御された三角波をもとにパルスを生成し、相切替
え時に同期してそのパルスをカウントすることにより、
騒音対策のためのDUTY変調時間を決定している。
の調整が容易に出来ることである。その理由は、上記効
果１をもたらす騒音対策のDUTY変調を、キャパシタＣに
より制御された三角波をもとにパルスを生成し、相切替
え時に同期してそのパルスをカウントすることにより、
騒音対策のためのDUTY変調時間を決定している。
【００５５】このため、モータが代わり、モータの時定
数が変化して、騒音対策のためのDUTY変調時間を変化さ
せる必要がある時でも、キャパシタを変えれば、容易に
DUTY変調時間を可変することが出来る。
数が変化して、騒音対策のためのDUTY変調時間を変化さ
せる必要がある時でも、キャパシタを変えれば、容易に
DUTY変調時間を可変することが出来る。
【００５６】第３の効果は、高回転時に出る騒音を低減
させるように騒音対策のためのDUTY変調時間を調節して
おけば、低回転時には、更に騒音を低減出来る回路を提
供出来る。
させるように騒音対策のためのDUTY変調時間を調節して
おけば、低回転時には、更に騒音を低減出来る回路を提
供出来る。
【００５７】その理由は、相切替え時に同期して三角波
から作られたパルス列Spwmをカウントすることにより、
騒音対策のためのDUTY変調時間を決定しているためであ
り、その基準となる相切替え点S1〜S7の相互間隔が高回
転時と低回転時とでは異なるからである。
から作られたパルス列Spwmをカウントすることにより、
騒音対策のためのDUTY変調時間を決定しているためであ
り、その基準となる相切替え点S1〜S7の相互間隔が高回
転時と低回転時とでは異なるからである。
【００５８】第４の効果は、PWMモータ駆動回路に新た
に外付け部品を増加すること無く騒音対策できる。その
理由は、PWM駆動に元々必要な三角波発振器を利用し
て、騒音対策回路を構成しているためである。
に外付け部品を増加すること無く騒音対策できる。その
理由は、PWM駆動に元々必要な三角波発振器を利用し
て、騒音対策回路を構成しているためである。
【図１】本発明の実施の形態のモータ駆動回路のブロッ
ク図
ク図
【図２】同実施の形態のモータ駆動回路のタイミング図
【図３】同実施の形態のモータ駆動回路のタイミング図
【図４】同実施の形態のモータ駆動回路のタイミング図
【図５】同実施の形態のモータ駆動回路のタイミング図
【図６】従来のモータ駆動装置のブロック図
【図７】従来のモータ駆動装置のタイミング図
【図８】従来のモータ駆動装置のタイミング図
１ 周波数発振器 Ｃ コンデンサ ２，６，７ 比較手段 ３ パルス生成器 ４ DUTY変調電圧調整手段 R1〜Rn 抵抗 Vd1〜Vdn 選択された電圧 Vduty DUTY変調用電圧 ５ DUTY変調電圧選択器 ８，１３ 励磁パルス発生回路 ９ モータ ９ａ モータコイル １０ 回転位置検出手段 １１ 出力MOSFET １２ VM端子
Claims (26)
- 【請求項１】 各相のモータ駆動コイルに設けたスイッ
チング素子をスイッチング制御してモータの回転を制御
するモータ駆動回路において、 周波数発振器により発生された三角波TRと、PWM発振周
波数変調用電圧Ｖpwmとから、パルス列Spwmを生成する
第一の比較手段と、 モータの回転位置を検出する回転位置検出手段の検出出
力U1,V1,W1の立ち上り及び立ち下がりをトリガとして前
記パルス列Spwmを所定の回数カウントして、パルス信号
T1〜Tnを発生するパルス生成手段と、 DUTY変調用電圧Vdutyを複数の電圧レベルVd1〜Vdnに変
換するDUTY変調用電圧調整手段と、 前記DUTY変調用電圧調整手段からの複数の電圧レベルVd
1〜Vdnを、前記パルス生成器からのパルス信号T1〜Tnに
よって、DUTY変調電圧Vdx を選択するDUTY変調電圧選択
手段と、 前記DUTY変調用電圧Vdutyと前記三角波TRとから、第一
のDUTY信号Sduty-aを出力する第二の比較手段と、 前記DUTY変調用電圧調整手段からのDUTY変調電圧と前記
三角波TRとから、第二のDUTY信号Sduty-bを出力する第
三の比較手段と、 前記回転位置検出手段の検出出力U1,V1,W1と、前記第一
及び第二のDUTY信号Sduty-a及びSduty-bが与えられて、
相切替え時に一定時間、モータの騒音を減らすための信
号を含んだ、スイッティング制御用のゲート信号を出力
する励磁パルス発生手段とを有することを特徴とするモ
ータ駆動回路。 - 【請求項２】 前記DUTY変調電圧選択器は、DUTY変調用
電圧Vdutyをｎ個の抵抗R1〜Rnで分圧し、前記パルス信
号T1〜Tnによって１つの電圧レベルVdxが選択されるも
のであることを特徴とする、請求項１記載のモータ駆動
回路。 - 【請求項３】 前記周波数発振器は、キャパシタCの充
放電によって、三角波を発生するものであることを特徴
とする、請求項１又は２記載のモータ駆動回路。 - 【請求項４】 前記周波数発振器のキャパシタCは、そ
の値が変更可能であることを特徴とする、請求項１〜３
のうちのいずれか記載のモータ駆動回路。 - 【請求項５】 前記周波数発振器のキャパシタCは、取
り替え可能であることを特徴とする、請求項１〜４のう
ちのいずれか記載のモータ駆動回路。 - 【請求項６】 前記パルス生成手段のパルス列Spwmのカ
ウント数は変更可能であることを特徴とする、請求項１
〜５のうちのいずれか記載のモータ駆動回路。 - 【請求項７】 前記周波数発振器のキャパシタCの取り
替え、または、 前記パルス生成手段のパルス列Spwmの
カウント数の変更は、モータが変更される時に行われこ
とを特徴とする、請求項５又は６記載のモータ駆動回
路。 - 【請求項８】 前記スイッティング素子はMOSFETである
ことを特徴とする、請求項１〜７のうちのいずれか記載
のモータ駆動回路。 - 【請求項９】 前記スイッティング素子はバイポーラト
ランジスタであることを特徴とする、請求項１〜７のう
ちのいずれか記載のモータ駆動回路。 - 【請求項１０】 前記回転位置検出手段の検出出力U1,V
1,W1と、前記第一及び第二のDUTY信号Sduty-a及びSduty
-bが与えられて、相切替え時に一定時間、モータの騒音
を減らすための信号を含んだ、スイッティング制御用の
ゲート信号を出力するのは、前記スイッティング素子が
ONからOFFになる時であることを特徴とする請求項１〜
９のうちのいずれか記載のモータ駆動回路。 - 【請求項１１】 前記回転位置検出手段の検出出力U1,V
1,W1と、前記第一及び第二のDUTY信号Sduty-a及びSduty
-bが与えられて、相切替え時に一定時間、モータの騒音
を減らすための信号を含んだ、スイッティング制御用の
ゲート信号を出力するのは、前記スイッティング素子が
OFFからONになる時であることを特徴とする請求項１〜
９のうちのいずれか記載のモータ駆動回路。 - 【請求項１２】 前記回転位置検出手段の検出出力U1,V
1,W1と、前記第一及び第二のDUTY信号Sduty-a及びSduty
-bが与えられて、相切替え時に一定時間、モータの騒音
を減らすための信号を含んだ、スイッティング制御用の
ゲート信号を出力するのは、前記スイッティング素子が
OFFからONになる時及びONからOFFになる時の両方である
ことを特徴とする請求項１〜９のうちのいずれか記載の
モータ駆動回路。 - 【請求項１３】 前記DUTY変調用電圧調整手段からの複
数の電圧レベルVd1〜Vdnを、前記パルス生成器からのパ
ルス信号T1〜Tnによって、DUTY変調電圧Vdx を選択する
DUTY変調電圧選択手段において、複数の電圧レベルとパ
ルス信号とが１：１で対応していることを特徴とする請
求項１〜１２のうちのいずれか記載のモータ駆動回路。 - 【請求項１４】 前記DUTY変調用電圧調整手段からの複
数の電圧レベルVd1〜Vdnを、前記パルス生成器からのパ
ルス信号T1〜Tnによって、DUTY変調電圧Vdx を選択する
DUTY変調電圧選択手段において、複数の電圧レベルとパ
ルス信号とが１：ｎで対応していることを特徴とする請
求項１〜１２のうちのいずれか記載のモータ駆動回路。 - 【請求項１５】 各相のモータ駆動コイルに設けたスイ
ッチング素子をPWM制御してモータの回転を制御するモ
ータ駆動方法において、 周波数発振器により三角波ＴＲを発生し、該三角波TRと
PWM発振周波数変調用電圧Vpwmとを比較して、パルス列S
pwmを生成するステップと、 前記パルス列Spwmを回転位置検出手段の出力信号U1,V1,
W1の立ち上がりと立ち下がりをトリガとして所定の回数
カウントし、パルス信号T1〜Tnを生成するステップと、 DUTY変調用電圧Vdutyを複数の電圧レベル（Vd1〜Vdn）
に変換するステップと、 前記パルス信号T1〜Tnによって、前記複数の電圧レベル
のうちのいずれかのレベルの電圧Vdxを選択するステッ
プと、 前記DUTY変調用電圧Vdutyと前記三角波TRとから第一のD
UTY信号Sduty-aを出力するステップと、 前記複数の電圧レベルのうちのいずれかのレベルの電圧
Vdxと前記三角波TRとから第二のDUTY信号Sduty-bを出力
するステップと、 前記回転位置検出手段の出力信号U1,V1,W1と、前記第一
のDUTY信号Sduty-aと前記第二のDUTY信号Sduty-bとから
ゲート信号を生成するステップとからなることを特徴と
する、モータの駆動方法。 - 【請求項１６】 前記DUTY変調用電圧Vdutyを複数の電
圧レベル（Vd1〜Vdn）に変換するステップは、ｎ個の分
圧用抵抗によって行われることを特徴とする、請求項１
５記載のモータ駆動方法。 - 【請求項１７】 前記周波数発振器は、キャパシタCの
充放電によって、三角波TRを発生することを特徴とす
る、請求項１５又は１６記載のモータ駆動方法。 - 【請求項１８】 前記周波数発振器のキャパシタCは、
その値が変更可能であることを特徴とする、請求項１５
〜１７のうちのいずれか記載のモータ駆動方法。 - 【請求項１９】 前記周波数発振器のキャパシタCは、
取り替え可能であることを特徴とする、請求項１５〜１
８のうちのいずれか記載のモータ駆動方法。 - 【請求項２０】 前記パルス信号T1〜Tnを生成するステ
ップのパルス列Spwmのカウント数は変更可能であること
を特徴とする、請求項１５〜１９のうちのいずれか記載
のモータ駆動方法。 - 【請求項２１】 モータが変更された場合に、前記周波
数発振器のキャパシタCの取り替え、または、 前記パル
ス生成手段のパルス列Spwmのカウント数の変更が行われ
ことを特徴とする、請求項１９又は２０記載のモータ駆
動方法。 - 【請求項２２】 前記第二のDUTY信号Sduty-bが前記ス
イッティング素子に与えられるのは、前記スイッティン
グ素子がONからOFFになる時であることを特徴とする請
求項１５〜２１のうちのいずれか記載のモータ駆動方
法。 - 【請求項２３】 前記第二のDUTY信号Sduty-bが前記ス
イッティング素子に与えられるのは、前記スイッティン
グ素子がOFFからONになる時であることを特徴とする請
求項１５〜２１のうちのいずれか記載のモータ駆動方
法。 - 【請求項２４】 前記第二のDUTY信号Sduty-bが前記ス
イッティング素子に与えられるのは、前記スイッティン
グ素子がONからOFFになる時及びOFFからONになる時の両
方の時であることを特徴とする請求項１５〜２１のうち
のいずれか記載のモータ駆動方法。 - 【請求項２５】 パルス信号T1〜Tnによって、電圧Vdx
を選択するステップにおいて、複数の電圧レベルとパル
ス信号とが１：１で対応していることを特徴とする請求
項１５〜２３のうちのいずれか記載のモータ駆動方法。 - 【請求項２６】 パルス信号T1〜Tnによって、電圧Vdx
を選択するステップおいて、複数の電圧レベルとパルス
信号とが１：ｎで対応していることを特徴とする請求項
１５〜２３のうちのいずれか記載のモータ駆動方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000116289A JP3459808B2 (ja) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | モータ駆動回路及びその駆動方法 |
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2001
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| JP2009505615A (ja) * | 2005-08-02 | 2009-02-05 | ミネベア株式会社 | モータ駆動電流の整形 |
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