JP2005006405A

JP2005006405A - モータロック保護回路

Info

Publication number: JP2005006405A
Application number: JP2003167023A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Taniguchi; 善則谷口
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: JP4370123B2

Abstract

【課題】ロック検出時間と自動復帰時間の比を変更可能にする。
【解決手段】ＤＣモータがロックしてＶｒｅｆ１に上昇すると放電されＶｒｅｆ２に低下すると充電される鋸波電圧Ｖｃを発生するコンデンサ８を有し、充電時にモータ駆動信号を出力し、放電時にモータ駆動信号の出力を停止するモータロック保護回路において、Ｖｒｅｆ２＜Ｖｒｅｆ３＜Ｖｒｅｆ１とし、充電時におけるＶｒｅｆ３≦Ｖｃ≦Ｖｒｅｆ１のときもモータ駆動信号の出力を停止させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンモータ等のＤＣモータがロック状態になったときに、モータ駆動信号の出力を停止し、一定時間経過後にそのモータ駆動信号の出力を再開して復帰を促すモータロック保護回路に係り、特にモータ駆動信号の出力を停止するまでのロック検出時間とその後のモータ駆動信号の出力を再開までの自動復帰時間の比を任意に変更可能にしたモータロック保護回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータロック保護回路については、特許文献１に記載がある。ここには、ＤＣモータの回転状態をホール素子により検出し、該ホール素子の出力信号が変化しなくなったとき、そのＤＣモータの回転がロック状態になったと判断して、モータロック保護回路を動作させ、ＤＣモータに対してモータ駆動信号の出力停止と再開を繰り返す信号を印加することが記載されている。具体的には、モータロック保護はＤＣモータがロック状態に陥ってから数秒後にＤＣモータに供給する駆動信号をカットし、カットしてから数秒後に駆動信号を発生して回転を促し、ホール素子により回転状態が検出されるまでこれを繰り返すことにより行われる。このとき、ロック検出時間と自動復帰時間の比は回路によって決められており、約１：５が通常である。
【０００３】
図５に従来のモータロック保護回路のブロック図を、図６にその具体的回路図を示す。１０８は鋸波電圧発生用のコンデンサであり、充電回路１０５の電流Ｉ１により充電され、放電回路１０６の電流により放電される。放電回路１０６は、充電回路１０５の電流源の電流Ｉ１と同値の電流Ｉ２（＝Ｉ１）の電流源Ｉ２とトランジスタＱ１、Ｑ２からなるカレントミラー回路によって放電電流を決定する。１０９は出力回路１１０に電力を供給する出力停止／復帰回路である。出力回路１１０は出力端子１１３からモータ駆動信号を出力する回路である。１０７は放電回路１０６のオン／オフ、及び出力停止／復帰回路１０９の出力回路１１０への電力供給のオン／オフを決めるフリップフロップ回路である。１０３は第１のコンパレータ回路で、コンデンサ１０８に生ずる電圧Ｖｃと第１の基準電圧源１０１の基準電圧Ｖｒｅｆ１の比較結果を前記フリップフロップ回路１０７のセット端子Ｓに入力する。１０４は第２のコンパレータ回路で、コンデンサ１０８に生ずる電圧Ｖｃと第２の基準電圧源１０２の基準電圧Ｖｒｅｆ２の比較結果を前記フリップフロップ回路１０７のリセット端子Ｒに入力する。
【０００４】
次に、この回路構成の動作について図７を用いて説明する。図７（ａ）はコンデンサ１０８の電圧Ｖｃの波形を示し、（ｂ）は出力端子１１３の電圧Ｖｏｕｔの波形を示す。ＤＣモータロック時は、図示しない回路により本モータロック保護回路が動作し、ｔ＝０ではコンパレータ回路１０３の出力は「Ｌ」（ロウレベル）、コンパレータ回路１０４の出力は「Ｈ」（ハイレベル）であり、フリップフロップ回路１０７のＱ出力は「Ｌ」である。よって、放電回路１０６は電流源Ｉ２の電流がフリップフロップ回路１０７に吸収されるので放電動作は行わず、ｔ＝０でコンデンサ１０８に充電回路１０５から電流Ｉ１が充電される。そして、その電圧Ｖｃが基準電圧源１０１の電圧Ｖｒｅｆ１に到達するとコンパレータ回路１０３の出力が「Ｈ」となり、フリップフロップ回路１０７がセットされてそのＱ出力が「Ｈ」になる。この結果、放電回路１０６が動作し、トランジスタＱ２に流れる電流によってコンデンサ１０８の電荷が放電される。この放電によってコンデンサ１０８の電圧Ｖｃが基準電圧源１０２の電圧Ｖｒｅｆ２まで低下すると、今度はコンパレータ回路１０４の出力が「Ｈ」となってフリップフロップ回路１０７がリセットされ、Ｑ出力が「Ｌ」になり、放電回路１０６が動作を停止し、充電回路１０５によりコンデンサ１０８に充電が始まる。このようなコンデンサ１０８の充電時に出力停止／復帰回路１０９が動作し、出力回路１１０の出力端子１１３には、図７（ｂ）に示す矩形波のモータ駆動信号が出力する。
【０００５】
ロック検出時間Ｔ１と自動復帰時間Ｔ２は、コンデンサ１０８の容量をＣ_１０８、充電回路１０５の充電電流をＩ１＝Ｉ２とし、トランジスタＱ１，Ｑ２の面積比をｎ：ｍとすると、放電回路１０６のトランジスタＱ２のコレクタ電流Ｉ_Ｑ２は、

であるので、コンデンサ１０８の放電電流Ｉ_ｄｉｓは、

となり、

であるので、

となり、ロック検出時間Ｔ１と自動復帰時間Ｔ２の比（Ｔ２／Ｔ１）は、カレントミラー回路のトランジスタＱ１、Ｑ２の面積比（ｎ：ｍ）によってきまることになる。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３１９９５号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロック検出時間Ｔ１と自動復帰時間Ｔ２の比は、モータ発熱や使用用途によって変更することが望ましい。例えば、発熱が大きな場合はロック検出時間Ｔ１と自動復帰時間Ｔ２の比を大きく取ることが望ましい。しかしながら、ロック検出時間Ｔ１と自動復帰時間Ｔ２の比は、上記のようにカレントミラー回路のトランジスタＱ１、Ｑ２の面積比によって決まり、トランジスタの面積比を変更することは困難であるので、ロック検出時間Ｔ１と自動復帰時間Ｔ２の比の変更は容易でない。
【０００７】
本発明の目的は、ロック検出時間と自動復帰時間の比を自由に設定できるようにしたＤＣモータロック保護回路を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる発明は、ＤＣモータの回転がロックすると充電され第１の基準電圧に上昇すると放電され第２の基準電圧に低下すると充電されて鋸波電圧を発生する鋸波発生回路を有し、充電時にモータ駆動信号を出力し、放電時に該モータ駆動信号の出力を停止するモータロック保護回路において、第２の基準電圧＜第３の基準電圧＜第１の基準電圧の関係をもつ第３の基準電圧を設定し、充電時において前記鋸波電圧が前記第３の基準電圧より高いとき、前記モータ駆動信号の出力を停止させるようにしたことを特徴とするモータロック保護回路とした。
【０００９】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のモータロック保護回路において、前記モータ駆動信号の出力を停止し又は開始する出力回路と、該出力回路を動作させ又は停止させる出力停止／復帰回路と、充電回路及び放電回路により充放電され鋸波電圧を発生する鋸波発生回路と、フリップフロップ回路と、前記鋸波電圧が前記第１の基準電圧に上昇したとき前記フリップフロップ回路を第１の状態にセットする第１のコンパレータ回路と、前記鋸波電圧が前記第２の基準電圧に低下したとき前記フリップフロップ回路を第２の状態にセットする第２のコンパレータ回路と、前記鋸波電圧が前記第３の基準電圧より低いか否かを検出する第３のコンパレータ回路とを具備し、前記フリップフロップ回路は、前記第１の状態にセットされることにより前記充電回路を動作させ、前記第２の状態にセットされることにより前記放電回路を動作させ、前記出力停止／復帰回路は、前記フリップフロップ回路が前記第１の状態にセットされ且つ前記第３のコンパレータ回路により前記鋸波電圧が前記第３の基準電圧より低いことが検出されているとき、前記出力回路から前記モータ駆動信号を出力させ、それ以外では前記モータ駆動信号の出力を停止することを特徴とするモータロック保護回路とした。
【００１０】
請求項３にかかる発明は、請求項２に記載のモータロック保護回路において、前記第１，第２，第３の基準電圧の少なくともいずれか１つはその電圧を調整する電圧調整手段を備えることを特徴とするモータロック保護回路とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、従来のモータロック保護回路の構成に加えて、Ｖｒｅｆ３の第３の基準電圧源と、その基準電圧Ｖｒｅｆ３とコンデンサの電圧Ｖｃを比較する第３のコンパレータ回路と、その第３のコンパレータ回路の出力信号とフリップフロップ回路のＱＸ出力信号を受けて出力回路をオン／オフするゲート回路を設けた。このような構成にすることによって、トランジスタの面積比率を変更せずともロック検出時間と自動復帰時間の比を任意に変更することができる。
【００１２】
図１は、本発明のモータロック保護回路のブロック図、図２は具体的な回路図である。８はコンデンサ（鋸波発生回路）であり、充電回路５の電流源Ｉ１の電流により充電され、放電回路６により放電される。放電回路６は、充電回路５の電流源の電流源Ｉ１の電流Ｉ１と同値の電流Ｉ２（＝Ｉ１）の電流源Ｉ２とトランジスタＱ１、Ｑ２からなるカレントミラー回路によって放電電流を決定する。９は出力回路１０に電力を供給する出力停止／復帰回路であり、カレントミラー接続のトランジスタＱ３，Ｑ４、電流源Ｉ３、ＮＡＮＤゲートＧからなる。出力回路１０は出力端子１３からモータ駆動信号を出力する回路であり、トランジスタＱ５，抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる。７は放電回路６のオン／オフ及び出力停止／復帰回路９から出力回路１０への電力供給のオン／オフを決めるＲＳ型のフリップフロップ回路である。３は第１のコンパレータ回路で、コンデンサ８に生ずる電圧Ｖｃと第１の基準電圧源１の電圧Ｖｒｅｆ１の比較結果を前記フリップフロップ回路７のセット端子Ｓに入力する。４は第２のコンパレータ回路で、コンデンサ８に生ずる電圧Ｖｃと第２の基準電圧源２の電圧Ｖｒｅｆ２の比較結果を前記フリップフロップ回路７のリセット端子Ｒに入力する。１２は第３のコンパレータ回路で、コンデンサ８に生ずる電圧Ｖｃと第３の基準電圧源１１の電圧Ｖｒｅｆ３の比較結果をＮＡＮＤゲートＧに入力する。なお、基準電圧はＶｒｅｆ２＜Ｖｒｅｆ３＜Ｖｒｅｆ１の関係にある。
【００１３】
さて、ＤＣモータがロック状態に陥ると、図示しない回路によって本実施形態のモータロック保護回路が動作可能状態にセットされ、コンデンサ８には充電回路５の電流源Ｉ１の電流Ｉ１によって充電が開始される。このとき、コンデンサ８の容量をＣ_８、モータがロックしている時間をＴ_ＬＫとすると、コンデンサ８の電位Ｖｃは次式

にしたがって上昇する。
【００１４】
Ｖｃ＜Ｖｒｅｆ２のとき、コンパレータ回路３の出力は「Ｌ」、コンパレータ回路４の出力は「Ｈ」、コンパレータ回路１２の出力は「Ｈ」であり、フリップフロップ回路７はリセットされてＱ出力が「Ｌ」、ＱＸ出力が「Ｈ」となる。よって、出力停止／復帰回路９のＮＡＮＤゲートＧは両入力が「Ｈ」となって出力が「Ｌ」となり、電流源Ｉ３の電流が流れるので、トランジスタＱ３，Ｑ４のカレントミラー回路が動作し、抵抗Ｒ１に生じる電圧によって出力回路１０のトランジスタＱ５がオンとなり、出力端子１３は「Ｈ」となり、モータ駆動信号が出力する。
【００１５】
Ｖｒｅｆ２≦Ｖｃ＜Ｖｒｅｆ３のとき、コンパレータ回路３の出力は「Ｌ」、コンパレータ回路４の出力は「Ｌ」、コンパレータ回路１２の出力は「Ｈ」であり、フリップフロップ回路７はリセット状態を保持してＱ出力が「Ｌ」、ＱＸ出力が「Ｈ」のままである。よって、出力停止／復帰回路９のＮＡＮＤゲートＧは両入力が「Ｈ」となるので出力が「Ｌ」となり、電流源Ｉ３の電流Ｉ３が流れるので、抵抗Ｒ１に生じる電圧によって出力回路１０のトランジスタＱ５がオンのままであり、出力端子１３は「Ｈ」の状態を保つ。
【００１６】
Ｖｒｅｆ３≦Ｖｃ＜Ｖｒｅｆ１のとき、コンパレータ回路３の出力は「Ｌ」、コンパレータ回路４の出力は「Ｌ」、コンパレータ回路１２の出力は「Ｌ」であり、フリップフロップ回路７はリセット状態を保持してＱ出力が「Ｌ」、ＱＸ出力が「Ｈ」のままである。よって、出力停止／復帰回路９のＮＡＮＤゲートＧは両入力が「Ｈ」と「Ｌ」となるので出力が「Ｈ」となり、電流源Ｉ３の電流は流れず、出力端子１３は「Ｌ」に変わり、モータ駆動信号の出力は停止する。
【００１７】
Ｖｒｅｆ１≦Ｖｃのとき、コンパレータ回路３の出力は「Ｈ」、コンパレータ回路４の出力は「Ｌ」、コンパレータ回路１２の出力は「Ｌ」であり、フリップフロップ回路７はセットされてＱ出力が「Ｈ」、ＱＸ出力が「Ｌ」に変わる。よって、出力停止／復帰回路９のＮＡＮＤゲートＧは両入力が「Ｈ」と「Ｌ」となるので出力が「Ｈ」となり、電流源Ｉ３の電流は流れず、出力端子１３は「Ｌ」のままである。また、放電回路６のトランジスタＱ１に電流源Ｉ２の電流Ｉ２が流れ、トランジスタＱ２のコレクタにＩ２（ｍ／ｎ）のコレクタ電流が流れる。するとコンデンサ８は次の電流Ｉ_ｄｉｓで放電される。すなわち、

ここでＩ１＝Ｉ２であるので、

で放電される。
【００１８】
この放電によってＶｃ＜Ｖｒｅｆ２になると、コンパレータ回路３の出力は「Ｌ」、コンパレータ回路４の出力は「Ｈ」、コンパレータ回路１２の出力は「Ｈ」になり、フリップフロップ回路７はリセットされてＱ出力が「Ｌ」、ＱＸ出力が「Ｈ」に変わる。よって、出力停止／復帰回路９のＮＡＮＤゲートＧは両入力が「Ｈ」となるので出力が「Ｌ」となり、電流源Ｉ３の電流Ｉ３が流れ、出力端子１３は「Ｈ」に変化しモータ駆動信号が出力する。また、放電回路６は動作を停止する。よって、コンデンサ８は充電回路５の電流Ｉ１によって再度充電を開始する。
【００１９】
図３（ａ）はモータロック時に鋸波を発生する前記コンデンサ８の電圧Ｖｃの波形を示し、（ｂ）は出力端子１３の電圧Ｖｏｕｔの波形を示している。ここで、ロック検出時間Ｔ１と自動復帰時間Ｔ２は、前記コンデンサ８の容量Ｃ_８、基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３、及びトランジスタＱ１、Ｑ２の面積比ｎ：ｍによって、次のように求められる。
【００２０】

よって、

となる。
【００２１】
以上の式から、自動復帰時間Ｔ２とロック検出時間Ｔ１の比はトランジスタ面積比を変えずに、基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３のいずれか１つ以上の値を変更することによって任意の値に設定することが可能であることがわかる。
【００２２】
図４は基準電圧Ｖｒｅｆ２の値を変更可能にしたモータロック保護回路の回路図である。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆ２は、電源電圧をＶｃｃとすると、

のように、抵抗Ｒ３、Ｒ４の値よって求まり、抵抗Ｒ３、Ｒ４の少なくとも一方（図４ではＲ４）を可変抵抗（電圧調整手段）とすることにより、この可変抵抗Ｒ４の値によって決まることになる。このように、抵抗Ｒ４の値を変更することにより、任意に自動復帰時間Ｔ２とロック検出時間Ｔ１の比を変更することが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ロック検出時間と自動復帰時間の比を基準電圧の調整によって任意に変更することが可能となり、効果的にモータロック時の保護をすることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のモータロック保護回路のブロック図である。
【図２】図１のモータロック保護回路の具体的な回路図である。
【図３】図２のモータロック保護回路の動作を示す波形図である。
【図４】本発明の別の実施形態のモータロック保護回路の一部の回路図である。
【図５】従来のモータロック保護回路のブロック図である。
【図６】図５のモータロック保護回路の具体的な回路図である。
【図７】図６のモータロック保護回路の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
１，１０１：第１の基準電圧源
２，１０２：第２の基準電圧源
３，１０３：第１のコンパレータ回路
４，１０４：第２のコンパレータ回路
５，１０５：充電回路
６，１０６：放電回路
７，１０７：フリップフロップ回路
８，１０８：コンデンサ
９，１０９：出力停止／復帰回路
１０，１１０：出力回路
１１：第３の基準電圧源
１２：第３のコンパレータ回路
１３、１１３：出力端子

Claims

ＤＣモータの回転がロックすると充電され第１の基準電圧に上昇すると放電され第２の基準電圧に低下すると充電されて鋸波電圧を発生する鋸波発生回路を有し、充電時にモータ駆動信号を出力し、放電時に該モータ駆動信号の出力を停止するモータロック保護回路において、
第２の基準電圧＜第３の基準電圧＜第１の基準電圧の関係をもつ第３の基準電圧を設定し、充電時において前記鋸波電圧が前記第３の基準電圧より高いとき、前記モータ駆動信号の出力を停止させるようにしたことを特徴とするモータロック保護回路。
請求項１に記載のモータロック保護回路において、
前記モータ駆動信号の出力を停止し又は開始する出力回路と、
該出力回路を動作させ又は停止させる出力停止／復帰回路と、
充電回路及び放電回路により充放電され鋸波電圧を発生する鋸波発生回路と、
フリップフロップ回路と、
前記鋸波電圧が前記第１の基準電圧に上昇したとき前記フリップフロップ回路を第１の状態にセットする第１のコンパレータ回路と、
前記鋸波電圧が前記第２の基準電圧に低下したとき前記フリップフロップ回路を第２の状態にセットする第２のコンパレータ回路と、
前記鋸波電圧が前記第３の基準電圧より低いか否かを検出する第３のコンパレータ回路とを具備し、
前記フリップフロップ回路は、前記第１の状態にセットされることにより前記充電回路を動作させ、前記第２の状態にセットされることにより前記放電回路を動作させ、
前記出力停止／復帰回路は、前記フリップフロップ回路が前記第１の状態にセットされ且つ前記第３のコンパレータ回路により前記鋸波電圧が前記第３の基準電圧より低いことが検出されているとき、前記出力回路から前記モータ駆動信号を出力させ、それ以外では前記モータ駆動信号の出力を停止することを特徴とするモータロック保護回路。
請求項２に記載のモータロック保護回路において、
前記第１，第２，第３の基準電圧の少なくともいずれか１つはその電圧を調整する電圧調整手段を備えることを特徴とするモータロック保護回路。