JP2006042484A - Drive device of brushless dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバーター回路によってDCブラシレスモータを制御するための駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device for controlling a DC brushless motor by an inverter circuit.
従来より、三相のブラシレスDCモータの各固定子巻線にインバーター回路から駆動電流を供給し、このインバーター回路の制御は、ブラシレスDCモータの回転子の位置を検出して出力する位置検出回路からの位置信号と、外部からの速度指令信号とを組み合わせて、PWM変調を行い、回転速度制御を行なっている(例えば、特許文献1参照)。
外部からの速度指令信号としてはPWM変調された信号であり、このPWM変調された速度指令信号に基づいて速度制御を行なっている。このような駆動装置100の回路図を図3に示す。
The external speed command signal is a PWM-modulated signal, and speed control is performed based on the PWM-modulated speed command signal. A circuit diagram of such a
外部回路(マイコン)102から入力したPWM変調された速度指令信号はフィルター回路104を経て反転回路106に入力する。反転回路において速度指令信号は極性反転され積分回路に出力される。積分回路108ではPWM変調されている速度指令信号を積分して振幅変調の速度指令信号に変換する。
The PWM-modulated speed command signal input from the external circuit (microcomputer) 102 is input to the inverting
このように振幅変調に変換された速度指令信号を三角波に基づいてもう一度PWM変調し、速度指令信号を生成する。このように、PWM変調で入力した速度指令信号を振幅変調に変換した後、さらにPWM変調するのは、入力しているPWM変調された速度指令信号の搬送波を、インバーター回路を制御する論理回路に対応した搬送波の周波数に変換するためである。 The speed command signal thus converted to amplitude modulation is PWM-modulated once more based on the triangular wave to generate a speed command signal. As described above, after the speed command signal input by PWM modulation is converted into amplitude modulation, the PWM modulation is further performed by converting the carrier wave of the input PWM modulated speed command signal into a logic circuit that controls the inverter circuit. This is for conversion to a corresponding carrier frequency.
図3における駆動回路100において、反転回路106は、トランジスターのオープンコレクターとする構成であり、反転回路106のトランジスターQ1にかかる電源電圧Vccが変動した場合や、外部回路102のオフセット電圧が変動した場合に、トランジスターQ1のスイッチング機能(すなわち、遮断領域と飽和領域に入る)を失い、PWM変調された速度指令信号の伝達特性が悪化するという問題点がある。
In the
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、反転回路におけるトランジスターのスイッチング機能を有効に活用することができ、電圧変動が生じた場合でも入力したPWM変調された速度指令信号を確実に伝達することができるブラシレスDCモータの駆動装置を提供する。 In view of the above problems, the present invention can effectively utilize the switching function of the transistor in the inverting circuit, and can reliably transmit the input PWM-modulated speed command signal even when voltage fluctuation occurs. Provided is a brushless DC motor drive device.
請求項1に係る発明は、ブラシレスDCモータの各相の固定子巻線に駆動電流を供給するインバーター回路と、前記ブラシレスDCモータの回転子の回転位置を検出して位置信号を出力する位置検出回路と、外部回路から入力する第1の搬送波でPWM変調されている速度指令信号を振幅変調されている速度指令信号に変換して出力する速度指令信号変換回路と、前記振幅変調されている速度指令信号と三角波発振回路からの三角波に基づいて、第2の搬送波でPWM変調されている速度指令信号を生成する速度PWM変調回路と、前記第2の搬送波でPWM変調されている速度指令信号と前記位置信号に基づいて制御信号を出力する論理回路と 前記制御信号に基づいて前記インバーター回路の各スイッチング素子にスイッチング信号を供給する出力回路と、を有するブラシレスDCモータの駆動装置において、前記速度指令信号変換回路は、前記第1の搬送波でPWM変調されている速度指令信号と基準電圧値とをコンパレーターによって比較して、前記速度指令信号が前記基準電圧値以上のときにパルス信号を出力する比較回路と、前記比較回路からのパルス信号をトランジスターのスイッチング機能によって極性反転する反転回路と、前記反転回路からの極性反転したパルス信号を積分して振幅変調を行い、振幅変調されている速度指令信号として出力する積分回路と、を有することを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置である。
The invention according to
請求項2に係る発明は、前記比較回路と前記外部回路との間にフィルター回路を配することを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。
The invention according to
本発明のブラシレスDCモータの駆動装置においてはパルス信号を極性反転する反転回路の前段に比較回路を設け、この比較回路において入力した速度指令信号を基準電圧とコンパレーターによって比較して、基準電圧以上の時に速度指令信号をパルス信号として出力するため、電源電圧が変動した場合であっても、コンパレーターからのパルス信号の出力は、ON及びOFFのみであるためトランジスターのスイッチング機能を有効に活用することができる。また、外部回路のオフセットの電圧変動が生じた場合でも、上記と同様にコンパレーターによってオフセット電圧を補償することができる。したがって、速度指令信号の伝達特性を改善することができる。 In the brushless DC motor driving apparatus of the present invention, a comparison circuit is provided in the preceding stage of the inverting circuit for inverting the polarity of the pulse signal, and the speed command signal input in the comparison circuit is compared by the reference voltage and the comparator, Since the speed command signal is output as a pulse signal at the time of output, even if the power supply voltage fluctuates, the pulse signal output from the comparator is only ON and OFF, so the transistor switching function is effectively utilized. be able to. Even when the offset voltage fluctuation of the external circuit occurs, the offset voltage can be compensated for by the comparator as described above. Therefore, the transmission characteristic of the speed command signal can be improved.
以下、本発明の一実施形態を示すブラシレスDCモータ(以下、単にモータという)10の駆動装置12について図1と図2に基づいて説明する。
Hereinafter, a
(1)駆動装置12の構成
駆動装置12の構成について、図2に基づいて説明する。
(1) Configuration of
駆動装置12は外部回路(例えば、マイコン)14からの速度指令信号に基づいてモータ10の回転、停止及び回転速度を制御するものであり、インバーター回路16、駆動回路18、位置検出回路20、速度指令信号変換回路22とより構成されている。
The
インバーター回路16は、6個のスイッチング素子(例えば、MOS−FET)から構成されたフルブリッジインバーター回路であり、三相のモータ10の各固定子巻線24に駆動電流を供給する。
The
速度指令信号変換回路22は、外部回路14から入力したPWM変調されている速度指令信号を振幅変調の速度指令信号に変換し駆動回路18に出力する。
The speed command
位置検出回路20は、モータ10の回転子の近傍に設けられているホールICからの出力信号に基づいて、回転子の位置を示す位置信号を駆動回路18に出力する。
The position detection circuit 20 outputs a position signal indicating the position of the rotor to the drive circuit 18 based on an output signal from the Hall IC provided in the vicinity of the rotor of the
駆動回路18は、速度指令信号変換回路22からの振幅変調の速度指令信号と位置検出回路20からの位置信号に基づいて、その速度指令信号に対応した回転数になるようにインバーター回路16の各スイッチング素子のゲート端子にスイッチング信号を供給する。
Based on the amplitude-modulated speed command signal from the speed command
(2)速度指令信号変換回路22の構成
速度指令信号変換回路22の構成について図1に基づいて説明する。
(2) Configuration of Speed Command
速度指令信号変換回路22は、図2に示すようにフィルター回路26、比較回路28、反転回路30、積分回路32とより構成されている。各回路について図1に基づいて更に詳しく説明する。
As shown in FIG. 2, the speed command
外部回路14から出力される速度指令信号は、PWM変調された信号であって、この場合に第1搬送波でPWM変調されている。この第1搬送波の周波数としては例えば300Hzである。
The speed command signal output from the
この第1搬送波でPWM変調された速度指令信号(以下、第1速度指令信号という)は、フィルター回路26に入力する。フィルター回路26では、第1速度指令信号にあるノイズ等を除去し、比較回路28に出力する。
The speed command signal PWM-modulated by the first carrier wave (hereinafter referred to as the first speed command signal) is input to the
比較回路28においては、コンパレーター34のプラス端子にノイズが除去された第1速度指令信号が入力し、マイナス端子には、電源電圧Vccを、抵抗R52と抵抗R53で分圧した基準電圧が入力する。そして、コンパレーター34で、基準電圧値以上の第1速度指令信号が入力した場合には、出力端子からパルス信号を出力する。
In the
コンパレーター34から出力されたパルス信号は反転回路30に入力し、トランジスターQ1のベース端子に入力する。そして、エミッタ端子から、パルス信号とは極性が反転されたパルス信号が出力される。このように反転回路30においてパルス信号の極性反転を行なう理由は、外部回路14においてその出力部分に極性反転を行なうスイッチングトランジスターQ2が有るためである。なお、このトランジスターQ2が存在する理由は、第1速度指令信号を出力する場合に外乱等の影響を除去するためである。
The pulse signal output from the
反転回路30によって極性反転されたパルス信号は積分回路32に入力される。このパルス信号は第1搬送波によってPWM変調されたパルス幅に応じて振幅変調され、振幅変調された速度指令信号(以下、第2速度指令信号という)として出力される。
The pulse signal whose polarity is inverted by the inverting
(3)駆動回路18の構成
駆動回路18の構成について図2に基づいて説明する。
(3) Configuration of Drive Circuit 18 The configuration of the drive circuit 18 will be described with reference to FIG.
駆動回路18は、速度PWM変調回路36、三角波発振回路38、論理回路40、出力回路42とより構成されている。上記したように速度指令信号変換回路22からは第2速度指令信号が速度PWM変調回路36に入力する。速度PWM変調回路36では三角波発振回路38から出力された第2搬送波の周波数の三角波に基づいてPWM変調を行なう。このPWM変調する第2搬送波の周波数としては例えば18KHzである。このように外部回路14からPWM変調された速度指令信号(すなわち、第1速度指令信号)を、振幅変調した速度指令信号(すなわち、第2速度指令信号)に変換し、第3速度指令信号をさらにPWM変調して第2の搬送波における速度指令信号(以下、第3速度指令信号という)にする理由は、論理回路40において対応できる搬送波の周波数が外部回路14から出力される第1の搬送波と適応しないためである。具体的には、外部回路14から出力される速度指令信号の第1搬送波は300Hzであって低過ぎ、これを高い周波数18KHzに変換する必要があるからである。
The drive circuit 18 includes a speed
論理回路40においては位置検出回路20からの位置信号と、第3速度指令信号とを比較して、位置信号において検出した回転数が常に第3速度指令信号に対応する回転数になるようにフィードバック制御し、出力回路42に制御信号を出力する。
In the
出力回路42では入力した制御信号に基づいてインバーター回路16の各スイッチング素子のゲート端子にスイッチング信号を出力する。
The
これによって、外部回路14から入力した第1速度指令信号に対応してモータ10の回転数をフィードバック制御することができる。
As a result, the rotational speed of the
速度指令信号変換回路22において、比較回路28を設けることにより、電源電圧Vccが変動した場合であっても、コンパレーター34の出力するパルス信号は、ON(例えば、5V)とOFF(例えば、0V)のみであるためトランジスターQ1のスイッチング機能を有効に活用することができる。さらに、外部回路14のオフセットの電圧変動が生じた場合でも、上記と同様にコンパレーター34の基準電圧値の設定によりパルス信号のオフセット電圧を補償することができる。したがって、モータ10の速度指令信号の伝達特性を改善することができる。
In the speed command
本発明は、例えば、送風装置や電動工具等の駆動源として用いられるブラシレスDCモータの駆動装置として好適である。 The present invention is suitable, for example, as a drive device for a brushless DC motor used as a drive source for a blower, an electric tool, or the like.
10 モータ
12 駆動装置
14 外部回路
16 インバーター回路
18 駆動回路
20 位置検出回路
22 速度指令信号変換回路
24 固定子巻線
26 フィルター回路
28 比較回路
30 反転回路
32 積分回路
34 コンパレータ
36 速度PWM変調回路
38 三角波発振回路
40 論理回路
42 出力回路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ブラシレスDCモータの回転子の回転位置を検出して位置信号を出力する位置検出回路と、
外部回路から入力する第1の搬送波でPWM変調されている速度指令信号を振幅変調されている速度指令信号に変換して出力する速度指令信号変換回路と、
前記振幅変調されている速度指令信号と三角波発振回路からの三角波に基づいて、第2の搬送波でPWM変調されている速度指令信号を生成する速度PWM変調回路と、
前記第2の搬送波でPWM変調されている速度指令信号と前記位置信号に基づいて制御信号を出力する論理回路と
前記制御信号に基づいて前記インバーター回路の各スイッチング素子にスイッチング信号を供給する出力回路と、
を有するブラシレスDCモータの駆動装置において、
前記速度指令信号変換回路は、
前記第1の搬送波でPWM変調されている速度指令信号と基準電圧値とをコンパレーターによって比較して、前記速度指令信号が前記基準電圧値以上のときにパルス信号を出力する比較回路と、
前記比較回路からのパルス信号をトランジスターのスイッチング機能によって極性反転する反転回路と、
前記反転回路からの極性反転したパルス信号を積分して振幅変調を行い、振幅変調されている速度指令信号として出力する積分回路と、
を有する
ことを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置。 An inverter circuit for supplying drive current to the stator windings of each phase of the brushless DC motor;
A position detection circuit for detecting a rotational position of the rotor of the brushless DC motor and outputting a position signal;
A speed command signal conversion circuit that converts a speed command signal PWM-modulated by a first carrier wave input from an external circuit into a speed command signal that is amplitude-modulated and outputs the speed command signal;
A speed PWM modulation circuit that generates a speed command signal PWM-modulated by a second carrier wave based on the amplitude-modulated speed command signal and the triangular wave from the triangular wave oscillation circuit;
A logic circuit that outputs a control signal based on the speed command signal PWM-modulated by the second carrier wave and the position signal; and an output circuit that supplies a switching signal to each switching element of the inverter circuit based on the control signal When,
In the drive device of the brushless DC motor having
The speed command signal conversion circuit is
A comparison circuit that compares a speed command signal PWM-modulated with the first carrier wave with a reference voltage value by a comparator, and outputs a pulse signal when the speed command signal is equal to or higher than the reference voltage value;
An inverting circuit for inverting the polarity of the pulse signal from the comparison circuit by a switching function of a transistor;
An integration circuit that performs amplitude modulation by integrating the polarity-inverted pulse signal from the inversion circuit, and outputs it as a speed command signal that is amplitude-modulated;
A drive device for a brushless DC motor, comprising:
ことを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの駆動装置。 The brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein a filter circuit is disposed between the comparison circuit and the external circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004217970A JP2006042484A (en) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Drive device of brushless dc motor |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009291017A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Kyocera Mita Corp | Rotation control device and dc brushless motor using the same |
JP2009291018A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Kyocera Mita Corp | Rotation control device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5375652A (en) * | 1976-12-17 | 1978-07-05 | Hitachi Ltd | Speed commanding apparatus for elevator |
-
2004
- 2004-07-26 JP JP2004217970A patent/JP2006042484A/en active Pending
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