JP2008193777A

JP2008193777A - Control method and controller of dc brushless motor

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Publication number: JP2008193777A
Application number: JP2007023600A
Authority: JP
Inventors: Jaoching Lin; 招慶林; Lin Chu; 林祝; Yuko Rin; 有康林; Seichu So; 正中曹; Chung-Yi Shen; 宗毅沈
Original assignee: SHOTATSU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: SHOTATSU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-08-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method of a brushless motor which can eliminate the current surge and noise generated, when the motor is switched. <P>SOLUTION: The magnetic pole position of the rotor of a motor is measured by a Hall unit and a corresponding Hall signal is generated, a PWM signal is generated by a PWM generator, based on an external control signal; a switching circuit is controlled by a driver based on the PWM signal and the Hall signal to switch the current phase being outputted to the stator coil of the motor; and the rotor is rotated. When level conversion of the Hall signal is measured, the level of the external control signal is increased/decreased in correspondence with the level of the Hall signal, and operation period of the PWM signal is controlled correspondingly, to increase from 0 to a predetermined period, or to decrease from a predetermined period to 0 by the control method and controller of a DC brushless motor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラッシュレス直流モーターの制御に関し、特にパルス幅変調（ＰＷＭ）制御のブラッシュレス直流モーターの制御方法および制御装置に関する。 The present invention relates to control of a brushless DC motor, and more particularly to a control method and a control apparatus for a brushless DC motor of pulse width modulation (PWM) control.

ブラッシュレス直流モーターがホールセンサーにより、従来の直流モーターのコンバートブラッシュに取って代わり、従来の直流モーターに比べて更に小型冷却ファンシステム中への応用に適合し、諸々のコンピューターファン、コピー機、レーザープリンタ等の低電圧製品の分野に広く応用されている。
従来公知のコンピューターファンが常用する単相直流ブラッシュレスモーターは、図１から３に示されるようなものであり、コイル組１０を巻いて静止したステーター１１およびファン翼片を連動し回転する４極回転子１２から構成されている。 Brushless direct current motor replaces conventional direct current motor convert brush by hall sensor, more suitable for application in small cooling fan system than conventional direct current motor, various computer fans, copiers, lasers Widely applied in the field of low voltage products such as printers.
A conventional single-phase DC brushless motor commonly used by a computer fan is as shown in FIGS. 1 to 3, and is a four-pole rotating in conjunction with a stator 11 and a fan blade that are wound around a coil set 10 and stationary. The rotor 12 is configured.

図２、図３は、図１に対照して示されるように、公知の駆動単相ブラッシュレスモーター１の制御装置２であり、それは、ホールセンサー（Hall sensor）２１を利用しモーター回転子１２の磁極位置をセンサーし、対応してホール信号Ｓ_HA（アナログ差動信号Ｖ_HPおよびＶ_HNである）、前記ホール信号Ｓ_HAがコンパレーター２２に入力されデジタル化したホール信号Ｓ_HDに転換された後、駆動器２３に送信される。ＰＷＭ(パルス幅変調)ジェネレーター２４は、外部制御信号Ｓ_C（電圧信号）に基づいてＰＷＭ信号を発生し駆動器２３に送信し、駆動器２３は、ホール信号Ｓ_HDおよびＰＷＭ信号に基づき、回転子１２の磁極の位置に対応し、図３に示されるように第１ＰＷＭ信号Ｓ_PWM1および第２ＰＷＭ信号Ｓ_PWM2を交代で出力する。後端のスイッチ回路２５を制御することによりモーターステーターコイル１０の出力電流Ｉ_OUT（図３参照）の位相を後退に変換させ、モーター回転子１２を回転させる。 2 and 3 show a control device 2 of a known drive single-phase brushless motor 1, as shown in contrast to FIG. 1, which uses a Hall sensor 21 and a motor rotor 12. Corresponding to the Hall signal S _HA (analog differential signals V _HP and V _HN ), the Hall signal S _HA is input to the comparator 22 and converted into a digitized Hall signal S _HD. Then, it is transmitted to the driver 23. The PWM (pulse width modulation) generator 24 generates a PWM signal based on the external control signal S _C (voltage signal) and transmits it to the driver 23. The driver 23 rotates based on the Hall signal S _HD and the PWM signal. Corresponding to the position of the magnetic pole of the child 12, the first PWM signal _SPWM1 and the second PWM signal _SPWM2 are alternately output as shown in FIG. By controlling the switch circuit 25 at the rear end, the phase of the output current I _OUT (see FIG. 3) of the motor stator coil 10 is converted into the backward direction, and the motor rotor 12 is rotated.

しかしながら、第１ＰＷＭ信号Ｓ_PWM1および第２ＰＷＭ信号Ｓ_PWM2の間に切換を進行時に発生するレベルの瞬間的な変化が出力電流Ｉ_OUTにこの瞬間においてサージＩ_Pを発生させ、モーター回転時に機械共振および騒音を発生し易くする。
特開平１１−２８５２８５公報 However, to generate a surge I _P in this instant to the 1PWM signal S _PWM1 and the 2PWM signal instantaneous change the output current I _OUT of the level generated switching during progression during S _PWM2, mechanical resonance and when the motor rotates Make it easier to generate noise.
JP-A-11-285285

本発明の目的は、出力電流のサージを消去して、モーター回転時の機械共振および騒音を押さえる直流ブラッシュレスモーターの制御方法および制御装置に関する。 An object of the present invention relates to a control method and a control device for a direct current brushless motor that eliminates a surge of an output current and suppresses mechanical resonance and noise during motor rotation.

本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御方法及び制御装置は、モーターがコイルを巻いたステーターおよびステーターを囲い旋転する回転子を有し、前記制御方法はホールユニットを使用し前記回転子の磁極位置を測定して対応するホール信号を発生し、駆動ユニットを使用して外部制御信号に基づきＰＷＭ信号を発生し、前記ＰＷＭ信号および前記ホール信号制御に基づきスイッチ回路を制御し、ステーターコイルに出力する電流位相を切換させて回転子を回転させる。特に、前記制御方法は、更に、（Ａ）前記ホール信号を測定しレベルを転換する時に、前記外部制御信号のレベルを前記ホール信号レベルに対応して変化させて増減させ、（Ｂ）前記外部制御信号のレベルが逓増する時に、前記駆動ユニットが発生するＰＷＭ信号の動作周期を０から所定の動作周期まで逓増させ、（Ｃ）前記外部制御信号のレベルが逓増する時、前記駆動ユニットが発生するＰＷＭ信号を前記所定の動作周期から０まで逓減させ、このようにして、スイッチ回路の出力電流サージを消去する。 A control method and a control apparatus for a direct current brushless motor according to the present invention include a stator in which a motor winds a coil and a rotor that rotates around the stator, and the control method uses a hall unit to determine the magnetic pole position of the rotor. Measure and generate a corresponding Hall signal, generate a PWM signal based on the external control signal using the drive unit, control the switch circuit based on the PWM signal and the Hall signal control, and output the current to the stator coil The rotor is rotated by switching the phase. In particular, the control method further includes: (A) when the Hall signal is measured and the level is changed, the level of the external control signal is changed corresponding to the Hall signal level, and (B) the external signal is changed. When the level of the control signal increases, the operating period of the PWM signal generated by the driving unit is increased from 0 to a predetermined operating period, and (C) the driving unit is generated when the level of the external control signal increases The PWM signal to be reduced is decreased from the predetermined operation period to 0, and thus the output current surge of the switch circuit is eliminated.

前記ホールユニットはホールセンサーであり、該ホールセンサーのホール信号は差動アナログ信号であり、それがコンパレーターを経由しデジタル信号に変換された後、前記駆動ユニットに入力され、前記外部制御信号がＰＷＭ動作周期コントローラーから発生される。 The hall unit is a hall sensor, and the hall signal of the hall sensor is a differential analog signal, which is converted into a digital signal via a comparator and then input to the drive unit, and the external control signal is Generated from the PWM operation cycle controller.

前記制御装置にはＰＷＭ動作周期コントローラーが設けられ、ステップ（Ａ）中に該ＰＷＭ動作周期コントローラーが前記ホール信号の差動電圧が基準値より下降するのを測定する時、前記外部制御信号は前記差動電圧を前記基準値から０まで下降する期間に高レベルから低レベルに逓減させ、前記差動電圧を０から前記基準値まで上昇する期間に低レベルから高レベルに逓増させる。 The control device is provided with a PWM operation cycle controller, and when the PWM operation cycle controller measures that the differential voltage of the Hall signal falls below a reference value during step (A), the external control signal is The differential voltage is gradually decreased from the high level to the low level during the period from the reference value to 0, and the differential voltage is increased from the low level to the high level during the period from the 0 to the reference value.

前記ホールユニットはホール集積回路であり、前記ホール信号が、デジタル信号であり、前記外部制御信号がＰＷＭ動作周期コントローラーより発生される。 The hall unit is a hall integrated circuit, the hall signal is a digital signal, and the external control signal is generated by a PWM operation cycle controller.

前記のように、ステップ（Ａ）中、前記ＰＭＷ動作周期コントローラーが、ホール信号の一波形前の計測値に基づき、前記計測値に接近する基準値を設定し、ホール信号の現在の波形から前記基準値を計測する時、前記外部制御信号を前記所定値から現在の波形レベル変換前までの期間に、高レベルから低レベルへ逓減させ、ホール信号レベルが変換された後、前記外部制御信号を低レベルから高レベルに逓増させる。 As described above, during the step (A), the PMW operation cycle controller sets a reference value that approaches the measurement value based on the measurement value of one waveform before the Hall signal, and determines the current waveform of the Hall signal from the current waveform. When measuring a reference value, the external control signal is gradually reduced from a high level to a low level during the period from the predetermined value to the current waveform level conversion, and after the Hall signal level is converted, the external control signal is Increase from low level to high level.

更に、本発明は上記の制御方法の直流ブラッシュレスモーターの制御装置でもあるが、そのうちモーターは、コイルを巻いたステーターおよびステーターを囲い旋転する回転子を有し、前記制御装置は、ホールユニットと、ＰＷＭ動作周期コントローラーと駆動ユニットと、スイッチ回路をから構成されている。前記ホールユニットは、前記回転子の磁極位置を測定して、対応するホール信号を発生する。前記ＰＷＭ動作周期コントローラーが前記ホール信号および外部制御信号を受信し、前記ホール信号を測定しレベルを変換する時、前記外部制御信号のレベルを前記ホール信号レベルに対応して変化させ、増減させる。前記駆動ユニットは、前記外部制御信号に基づきＰＷＭ信号を発生し、前記外部制御信号のレベルが逓増する時、出力するＰＷＭ信号の動作周期を０から所定の動作周期へ逓増させ、前記外部制御信号のレベルが逓減する時、出力するＰＷＭ信号を前記所定の動作周期から０へ逓減させる。同時に前記ＰＷＭ信号および前記ホール信号に基づき、駆動信号を発生する。前記スイッチ回路は、駆動信号を受信し、前記ステーターコイルに出力する電流位相を制御し、モーター回転子を回転させる。このようにして、スイッチ回路の出力電流サージを消去する。 Furthermore, the present invention is also a control device for a direct current brushless motor of the above control method, and the motor includes a stator wound with a coil and a rotor that rotates around the stator, and the control device includes a hall unit and A PWM operation cycle controller, a drive unit, and a switch circuit are included. The hall unit measures the magnetic pole position of the rotor and generates a corresponding hall signal. When the PWM operation cycle controller receives the hall signal and the external control signal, measures the hall signal, and converts the level, the level of the external control signal is changed corresponding to the hall signal level to increase or decrease. The drive unit generates a PWM signal based on the external control signal, and when the level of the external control signal increases, the operation cycle of the output PWM signal is increased from 0 to a predetermined operation cycle, and the external control signal When the level decreases, the output PWM signal is decreased from the predetermined operation period to zero. At the same time, a drive signal is generated based on the PWM signal and the hall signal. The switch circuit receives a driving signal, controls a current phase output to the stator coil, and rotates a motor rotor. In this way, the output current surge of the switch circuit is eliminated.

前記直流ブラッシュレスモーターは単相または二相直流ブラッシュレスモーターである時、前記駆動ユニットはＰＷＭジェネレーターおよび駆動器を含み、前記ＰＷＭは前記外部制御信号に基づき、前記ＰＷＭ信号を発生させ、前記外部制御信号のレベルが逓増する時、出力するＰＷＭ信号の動作周期を０から所定の動作周期に逓増させ、前記外部制御信号のレベルが逓減する時、出力するＰＷＭ信号を前記所定の動作周期から０に逓減させる；前記駆動器は前記ＰＷＭ信号および前記ホール信号に基づき前記駆動信号を発生する。 When the DC brushless motor is a single-phase or two-phase DC brushless motor, the driving unit includes a PWM generator and a driver, the PWM generates the PWM signal based on the external control signal, and the external brush When the level of the control signal increases, the operation cycle of the output PWM signal is increased from 0 to a predetermined operation cycle, and when the level of the external control signal decreases, the output PWM signal is set to 0 from the predetermined operation cycle. The driver generates the drive signal based on the PWM signal and the Hall signal.

前記直流ブラッシュレスモーターが三相直流ブラッシュレスモーターである時、前記駆動ユニットがＰＷＭジェネレーターである。 When the DC brushless motor is a three-phase DC brushless motor, the drive unit is a PWM generator.

前記のように、制御装置が更にコンパレーターを含み、前記ホールユニットがホールセンサーであり、前記ホール信号が差動アナログ信号であり、前記コンパレーターを経由しデジタル信号に変換した後、前記駆動ユニットに入力する。 As described above, the control device further includes a comparator, the hall unit is a hall sensor, the hall signal is a differential analog signal, and is converted into a digital signal via the comparator, and then the driving unit. To enter.

前記のように、前記ＰＷＭ動作周期コントローラーが測定する前記ホール信号の差動電圧が基準値より下降する時、前記外部制御信号を前記差動電圧が前記基準値から０に下降する期間に、高レベルから低レベルに逓減させ、前記外部制御信号を前記差動電圧が０から前記基準値に上昇する期間に、低レベルから高レベルに逓増させる。 As described above, when the differential voltage of the Hall signal measured by the PWM operation cycle controller falls below a reference value, the external control signal is increased during the period when the differential voltage falls from the reference value to 0. The external control signal is gradually decreased from a low level to a high level during a period in which the differential voltage increases from 0 to the reference value.

前記ホールユニットがホール集積回路であり、前記ホール信号はデジタル信号であり、前記ＰＷＭ動作周期コントローラーが、ホール信号の1つ前の波形の計測値に基づき、前記計測値に接近する基準値を設定し、計測したホール信号の現在の波形が前記基準値に至る時、前記外部制御信号を前記所定値から現在の波形のレベルに変換する前の期間に、高レベルから低レベルに逓減させ、ホール信号レベルが転換された後、前記外部制御信号を低レベルから高レベルに逓増させる。 The hall unit is a hall integrated circuit, the hall signal is a digital signal, and the PWM operation cycle controller sets a reference value that approaches the measurement value based on the measurement value of the waveform immediately before the hall signal. When the measured current waveform of the hall signal reaches the reference value, the external control signal is gradually reduced from a high level to a low level before the external control signal is converted from the predetermined value to the current waveform level. After the signal level is changed, the external control signal is increased from a low level to a high level.

本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御方法および制御装置によれば、ホール信号のレベル変換期間を測定することにより、外部制御信号Ｓｃの電圧レベルを対応して調整し、ＰＷＭ信号のパルス幅を対応して調整し増減させ、駆動器３４にＰＷＭ信号に基づきスイッチ回路３５を制御させ、発生する出力電流Ｉ_OUTは駆動器３４が瞬間にＰＷＭ信号を切り替えることによりサージを発生することがなく、更にモーターが電流サージにより発生する機械共振および騒音を低下させる。 According to the DC brushless motor control method and control apparatus of the present invention, the voltage level of the external control signal Sc is adjusted by measuring the level conversion period of the Hall signal, and the pulse width of the PWM signal is supported. The driver 34 controls the switch circuit 35 based on the PWM signal, and the generated output current I _OUT does not generate a surge when the driver 34 instantaneously switches the PWM signal. The motor reduces mechanical resonance and noise generated by current surges.

本発明の好適な直流ブラッシュレスモーターの制御方法および制御装置の実施例を図面を参照して説明する。
図１は従来公知の直流ブラッシュレスモーターであり、本発明にも使用する直流ブラッシュレスモーターを示すもので、図４，図５は、本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の第１実施例であり、前記ブラッシュレスモーターは、単相直流ブラッシュレスモーターであり、その構造は図１に示すようなものであり、コイル組１０を巻いたステーター１１およびステーターを囲い回転する４極回転子１２から構成されている。 Embodiments of a preferred DC brushless motor control method and control apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a conventional DC brushless motor, which shows a DC brushless motor used in the present invention. FIGS. 4 and 5 show a first embodiment of a control apparatus for a DC brushless motor according to the present invention. The brushless motor is a single-phase DC brushless motor having a structure as shown in FIG. 1, and a stator 11 wound with a coil set 10 and a four-pole rotor 12 surrounding and rotating the stator. It is composed of

本実施例の制御装置３は、ホールセンサー３１と、ＰＷＭ動作周期コントローラー３２と、駆動ユニット３０と、スイッチ回路３５とを含む。そのうち、駆動ユニット３０は、更にＰＷＭジェネレーター３３および駆動器３４を含み、スイッチ回路３５は、４つのトランジスターから組成されるＨ型ブリッジ回路である。 The control device 3 of this embodiment includes a hall sensor 31, a PWM operation cycle controller 32, a drive unit 30, and a switch circuit 35. Among them, the drive unit 30 further includes a PWM generator 33 and a driver 34, and the switch circuit 35 is an H-type bridge circuit composed of four transistors.

ホールセンサー３１は、モーター回転子１２の近隣に設置され、モーター回転子１２の磁極位置をセンサーし、図５に示されるようなホール信号Ｓ_HA（アナログ差動信号Ｖ_HPおよびＶ_HN）を対応し発生し、前記ホール信号Ｓ_HAは、コンパレーター３６を経由し、デジタル信号Ｓ_HDに変換し、駆動器３４に入力する。 The hall sensor 31 is installed in the vicinity of the motor rotor 12, detects the magnetic pole position of the motor rotor 12, and supports the hall signal S _HA (analog differential signals V _HP and V _HN ) as shown in FIG. The Hall signal S _HA is converted into a digital signal S _HD via the comparator 36 and input to the driver 34.

ＰＷＭ動作周期コントローラー３２は、図５に示されるような外部制御信号Ｓ_Cおよびホール信号Ｓ_HAを受信し、外部制御信号Ｓ_Cが、直流電圧信号であり、それは、ＰＷＭジェネレーター３３を制御することに用い、その電圧レベルを変更することによりＰＷＭジェネレーターが出力するＰＷＭ信号のパルス幅を調整し、例えば、電圧レベル５Ｖの時、ＰＭＷ信号の動作周期が５０％であり、電圧レベル２．５Ｖの時、ＰＷＭ信号の動作周期が２５％である。 The PWM operation cycle controller 32 receives the external control signal S _C and the Hall signal S _HA as shown in FIG. 5, and the external control signal S _C is a DC voltage signal, which controls the PWM generator 33. The pulse width of the PWM signal output from the PWM generator is adjusted by changing the voltage level. For example, when the voltage level is 5V, the operation cycle of the PMW signal is 50% and the voltage level is 2.5V. The operating period of the PWM signal is 25%.

本実施例中、スイッチ回路３５の出力電流Ｉ_OUTサージを消去するため、ＰＭＷ動作周期コントローラー３２は、基準値（基準電圧）Ｖ_refを設定し、ホール信号Ｓ_HAの差動電圧Ｖ_D（絶対値）が基準値Ｖ_refより下降するか否かを測定し、下降する場合、外部制御信号Ｓ_Cを前記差動電圧Ｖ_Dが基準値Ｖ_refから０（０を過ぎる点）に下降するまでの期間Ｔ₁に、高レベル（例えば５Ｖ）から低レベル（例えば０Ｖ）に逓減させ、前記差動電圧Ｖ_D（絶対値）が０（０を過ぎる点）から基準値Ｖ_refに上昇する期間Ｔ₂に、外部制御信号Ｓ_Cを低レベル（０Ｖ）から高レベル（５Ｖ）まで逓増させ、図５に示されるように限界の調整を経た外部制御信号Ｓ_C’をＰＷＭジェネレーター３３に出力する。 In this embodiment, in order to eliminate the output current I _OUT surge of the switch circuit 35, the PMW operation cycle controller 32 sets a reference value (reference voltage) V _ref and the differential voltage V _D (absolute) of the hall signal S _HA. Value) falls below the reference value V _ref , and if it falls, the external control signal S _C is applied until the differential voltage V _D drops from the reference value V _ref to 0 (a point _exceeding 0). During the period T ₁ , the differential voltage V _D (absolute value) is increased from 0 (a point exceeding 0) to the reference value V _ref by gradually decreasing from a high level (eg, 5 V) to a low level (eg, 0 V). At T ₂ , the external control signal S _C is increased from the low level (0 V) to the high level (5 V), and the external control signal S _C ′ having undergone limit adjustment as shown in FIG. 5 is output to the PWM generator 33. .

従って、ＰＷＭジェネレーター３３は外部制御信号Ｓ_C’を受信し、その外部受信信号Ｓ_C’の電圧レベルに基づき出力するＰＷＭ信号のパルス幅（動作周期）を調整し、図５に示されるようなＰＷＭ信号Ｓ_PWM’を発生し、駆動器３４中に入力する。ＰＷＭ信号Ｓ_PWM’が外部制御信号Ｓ_C’の高レベル波形に対応し一致するパルス幅を発生するが（例えば５０％）、外部制御信号Ｓ_C’の逓増限界および逓減限界部分に対応し、電圧の逓増または提言に基づき、パルス幅を調整し、パルス幅を対応して増減させる。 Therefore, the PWM generator 33 receives the external control signal S _C ′, adjusts the pulse width (operation cycle) of the PWM signal to be output based on the voltage level of the external reception signal S _C ′, and as shown in FIG. A PWM signal S _PWM ′ is generated and input into the driver 34. The PWM signal S _PWM 'generates a matching pulse width corresponding to the high level waveform of the external control signal S _C ' (eg 50%), but corresponds to the increasing limit and decreasing limit portion of the external control signal S _C ', Adjust the pulse width based on voltage increments or recommendations, and increase or decrease the pulse width correspondingly.

駆動器３４は、ＰＷＭ信号Ｓ_PWMおよびホール信号Ｓ_HDが対応する回転子１２の磁極位置に基づき、第１ＰＷＭ信号Ｓ_PWM1’および第２ＰＷＭ信号Ｓ_PWM2’を交替で出力しスイッチ回路３５を制御する。 The driver 34 alternately outputs the first PWM signal S _PWM1 ′ and the second PWM signal S _PWM2 ′ based on the magnetic pole position of the rotor 12 corresponding to the PWM signal S _PWM and the hall signal S _HD to control the switch circuit 35. .

従って、スイッチ回路３５は第１ＰＷＭ信号Ｓ_PWM1’および第２ＰＷＭ信号Ｓ_PWM2’の交替制御を受信し、電流Ｉ_OUTを出力する時、第１ＰＷＭ信号Ｓ_PWM1’および第２ＰＷＭ信号Ｓ_PWM2’の間に切換を実行する時、瞬間的に切り替えず、図６に示されるように、第１ＰＷＭ信号Ｓ_pwm1’のパルス幅を所定の動作周期（５０％）から０に逓減させた後、第２ＰＷＭ信号Ｓ_PWM2’のパルス幅を所定の動作周期（５０％）に逓増させ、従って、スイッチ回路３５がＰＷＭ信号の瞬間的切り替わりにより出力電流Ｉ_OUT上に瞬間サージを発生することがないようにし、出力電流サージを消去する。 Accordingly, the switch circuit 35 receives the alternating control of the 1PWM signal S _PWM1 'and the 2PWM signal S _PWM2', when outputting current I _OUT, between the first 1PWM signal S _PWM1 'and the 2PWM signal S _PWM2' When switching is performed, the second PWM signal S is not switched instantaneously, and after the pulse width of the first PWM signal S _pwm1 ′ is gradually decreased from a predetermined operation period (50%) to 0, as shown in FIG. the pulse width of _PWM2 'is gradual increase to a predetermined operating cycle (50%), therefore, to ensure they are not the switching circuit 35 generates a surge instant on the output current I _OUT by instantaneous switching of the PWM signal, the output current Erase the surge.

図７は、本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の第２実施例であり、第１実施例と唯一異なるところは、本実施例は、ホール集積回路（ホールＩＣ）３１’により第１実施例のホールセンサー３１に置き換えるとともに、ホールＩＣ３１’によりセンサーした回転子の磁極位置に対応して図５のようなデジタル信号Ｓ_HDを直接出力する。従って、本実施例は、第１実施例のコンパレーター３６を必要としない。 FIG. 7 shows a second embodiment of the controller for a direct current brushless motor according to the present invention. The only difference from the first embodiment is that this embodiment is implemented by a Hall integrated circuit (Hall IC) 31 ′. is replaced with a hall sensor 31 of example, directly outputs the digital signal S _HD as shown in FIG. 5 corresponds to the magnetic pole position of the sensor with the rotor by a Hall IC 31 '. Therefore, this embodiment does not require the comparator 36 of the first embodiment.

但し、ホールＩＣ３１’の出力がデジタル信号Ｓ_HDでありアナログ信号ではないので、本実施例中、ホール信号Ｓ_HDのレベル変換点を知り、外部制御信号のレベルを対応して調整し、出力電流Ｉ_OUTのサージをキャンセルするため、本実施例中、ＰＷＭ周期コントローラー３２は、計数器を使用し、ホール信号Ｓ_HDの周期を計数し、高レベル波形（Ｎ）および低レベル波形（Ｓ）の計数値を獲得するとともに、１つ前の波形の計数値Ｃ_Pに基づき、波形（現在の波形）を推測し、基準値Ｃ_refを設定し、且つ前記基準値Ｃ_refを前記計数値Ｃ_Pより小さい値で接近させる。 However, since the output of the Hall IC 31 'is not a is an analog signal a digital signal S _HD, in this embodiment, to know the level conversion point of the Hall signal S _HD, and adjust correspondingly the level of the external control signal, the output current In this embodiment, the PWM period controller 32 uses a counter to count the period of the Hall signal S _HD to cancel the I _OUT surge, and the high level waveform (N) and the low level waveform (S). with obtaining the count value based on the count value C _P of the previous waveform, the waveform guess (current waveform), the reference value C _ref set, and the counted value of the reference value C _ref C _P Approach with a smaller value.

従って、ＰＷＭ周期コントローラー３２が現在の波形が基準値Ｃ_refに到達するのを計測する時、前記基準値Ｃ_refから現在の波形レベルが転換する前までの期間Ｔ₁を計測し、外部制御信号Ｓ_Cを高レベルから低レベルに逓減させ、ホール信号Ｓ_HDのレベルを変換した後、外部制御信号Ｓ_Cを低レベルから高レベルに逓増し、図５に示されるような限界調整された外部制御信号Ｓ_C’をＰＷＭジェネレーター３３に出力する。 Accordingly, when the PWM cycle controller 32 measures the current waveform reaching the reference value C _ref , the period T ₁ from the reference value C _ref to before the current waveform level is changed is measured, and the external control signal the S _C is decreasing from the high level to the low level, after converting the level of the Hall signal S _HD, an external control signal S _C to gradually increasing from a low level to a high level, outside which is a limit adjusted as shown in FIG. 5 The control signal S _C ′ is output to the PWM generator 33.

従って、第１実施例と同様に、ＰＷＭジェネレーター３３は、外部制御信号Ｓ_C’の電圧レベルに基づき、パルス幅を調整し、図５に示されるようなＰＷＭ信号Ｓ_PWMを発生する。 Therefore, as in the first embodiment, the PWM generator 33 adjusts the pulse width based on the voltage level of the external control signal S _C ′ and generates the PWM signal S _PWM as shown in FIG.

図８は、本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の第３実施例であり、本実施例は、二相直流ブラッシュレスモーターを制御することに用いられ、且つ二相直流ブラッシュレスモーターのステーターは、２つのコイル組を有しそれぞれ制御し、従って、本実施例は、モーターステーターコイル１０’を制御するスイッチ回路３５’が第２実施例と異なる。 FIG. 8 shows a third embodiment of the controller for a direct current brushless motor according to the present invention, which is used to control a two-phase direct current brushless motor and is a stator for a two-phase direct current brushless motor. Has two coil sets and controls each of them. Therefore, this embodiment is different from the second embodiment in the switch circuit 35 'for controlling the motor stator coil 10'.

また、図９は、本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の第４実施例であり、本実施例は、三相直流ブラッシュレスモーターを制御することに用いられ、前記実施例と異なる点は、三相直流ブラッシュレスモーターのステーターは、３つのコイル組Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有しそれぞれ制御し、従って、本実施例は、３つのホールセンサーＩＣ３１を使用することによりそれぞれモーター回転子の磁極の位置をセンサーするとともに、三相直流ブラッシュレスモーターは、通常２相変調法を採用して制御し、ある瞬間にステーター三相コイル中の二相だけを制御し通導させ、他の一相には浮動状態を維持させ、従って本実施例のスイッチ回路３５’’は、３つの並列ブリッジを有し、各ブリッジは、２つのスイッチユニット、即ち上アームユニットＱ１，Ｑ３，Ｑ５および下アームユニットＱ２，Ｑ４，Ｑ６を有する。図１０に示されるように、３つのホールセンサーＩＣ３１は、それぞれセンサー信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを発生しＰＷＭ動作周期コントローラー３２’および駆動ユニット３０’に出力し、本実施例の駆動ユニット３０’はＰＷＭジェネレーターである。第１実施例の動作原理は、ＰＷＭ動作周期コントローラー３２’がセンサー信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗおよび外部制御信号Ｓ₁〜Ｓ₆に基づき、限界調整を経た外部制御信号Ｓ₁’〜Ｓ₆’に基づき、限界パルス幅が増減したＳ_PWM1〜Ｓ_PWM2を発生させ制御スイッチ回路３５’’の各スイッチユニットＱ１〜Ｑ６に出力し、スイッチ回路３５’’をＰＷＭ信号が瞬間に切り替わることにより出力電流上に瞬間サージが発生することがないようにし、出力電流サージを消去する。 FIG. 9 shows a fourth embodiment of the control apparatus for a direct current brushless motor according to the present invention. This embodiment is used to control a three-phase direct current brushless motor, and differs from the previous embodiment. The stator of the three-phase direct current brushless motor has three coil sets Lu, Lv, and Lw, respectively, and therefore controls the magnetic poles of the motor rotor by using the three Hall sensor ICs 31 respectively. The three-phase DC brushless motor is usually controlled by adopting the two-phase modulation method, and only two phases in the stator three-phase coil are controlled and conducted at a certain moment. The switch circuit 35 ″ of the present embodiment has three parallel bridges, and each bridge has two switch units, ie upper arms. Having a knitted Q1, Q3, Q5 and the lower arm unit Q2, Q4, Q6. As shown in FIG. 10, the three Hall sensor ICs 31 generate sensor signals Hu, Hv, and Hw, respectively, and output them to the PWM operation cycle controller 32 ′ and the drive unit 30 ′. It is a PWM generator. The operating principle of the first embodiment, PWM duty cycle controller 32 'sensor signals Hu, Hv, based on Hw and the external control signals S ₁ to S _6, the external control signals S ₁ through the limit adjustment' to to S ₆ ' Based on this, S _{PWM1 to} S _PWM2 whose limit pulse width is increased or decreased are generated and output to each switch unit Q1 to Q6 of the control switch circuit 35 ″, and the switch circuit 35 ″ is instantaneously switched to increase the output current. So that no instantaneous surge is generated and the output current surge is eliminated.

なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。 In the present invention, the preferred embodiments have been disclosed as described above, but these are not intended to limit the present invention in any way, and anyone who is familiar with the technology can make an equivalent scope without departing from the spirit and scope of the present invention. Of course, various fluctuations and hydration colors can be added.

公知の直流ブラッシュレスモーターの構造説明図である。It is structure explanatory drawing of a well-known direct current brushless motor. 公知の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of the control apparatus of a well-known direct current brushless motor. 図２の制御装置の出力信号波形説明図である。It is an output signal waveform explanatory drawing of the control apparatus of FIG. 本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の第１実施例の回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram of a first embodiment of a controller for a direct current brushless motor according to the present invention; FIG. 図４の制御装置の出力信号波形説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of output signal waveforms of the control device of FIG. 4. 図５の第１ＰＷＭ信号の局部拡大図である；FIG. 6 is a local enlarged view of the first PWM signal of FIG. 5; 本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の第２実施例の回路ブロック図であり、単相直流ブラッシュレスモーターの他の制御方式を説明する図である。It is a circuit block diagram of 2nd Example of the control apparatus of the direct current brushless motor of this invention, and is a figure explaining the other control system of a single phase direct current brushless motor. 本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の第３実施例の回路ブロック図であり、二相直流ブラッシュレスモーターの他の制御方式を説明する図である。It is a circuit block diagram of 3rd Example of the control apparatus of the direct current brushless motor of this invention, and is a figure explaining the other control system of a two-phase direct current brushless motor. 本発明の直流ブラッシュレスモーターの制御装置の第４実施例の回路ブロック図であり、三相直流ブラッシュレスモーターの他の制御方式を説明する図である。It is a circuit block diagram of 4th Example of the control apparatus of the direct current brushless motor of this invention, and is a figure explaining the other control system of a three-phase direct current brushless motor. 第４実施例の制御装置の出力信号波形説明図である。It is output signal waveform explanatory drawing of the control apparatus of 4th Example.

Explanation of symbols

３制御装置
３０駆動ユニット
３１ホールセンサー
３１’ホールＩＣ
３２，３２’ ＰＷＭ動作周期コントローラー
３３ＰＷＭジェネレーター
３４駆動器
３５,３５’，３５’’ スイッチ回路
３６コンパレーター
１０，１０’’ ，Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗコイル
１１ステーター
１２回転子 3 Control device 30 Drive unit 31 Hall sensor 31 'Hall IC
32, 32 'PWM operation cycle controller 33 PWM generator 34 Driver 35, 35', 35 "switch circuit 36 Comparator 10, 10", Lu, Lv, Lw Coil 11 Stator 12 Rotor

Claims

A method for controlling a direct current brushless motor, wherein the motor has a stator wound with a coil and a rotor that rotates around the stator, and the control method uses a hall unit to measure the magnetic pole position of the rotor. A corresponding Hall signal is generated, a PWM signal is generated based on an external control signal using a drive unit, a switch circuit is controlled based on the PWM signal and the Hall signal, and a current phase output to the stator coil is switched, Rotate the rotor,
The control method further comprises:
(A) When measuring the Hall signal and converting the level, the level of the external control signal is changed corresponding to the Hall signal level, and is increased or decreased.
(B) When the level of the external control signal is increased, the operation cycle of the PWM signal generated by the drive unit is increased from 0 to a predetermined operation cycle;
(C) When the level of the external control signal decreases, the operation period of the PWM signal generated by the drive unit is gradually decreased from the predetermined operation period to 0. The control of the direct current brushless motor, Method.

The hall unit has a hall sensor, the hall signal is a differential analog signal, converted to a digital signal via a comparator, and then input to the drive unit, and the external control signal is sent from the PWM operation cycle controller. The brushless motor control method according to claim 1, wherein the brushless motor is generated.

During the step (A), when the PWM operation cycle controller measures that the differential voltage of the Hall signal falls below a reference value, the external control signal reduces the differential voltage from the reference value to 0. 3. The external signal is gradually increased from a low level to a high level during a period in which the differential voltage is gradually decreased from a high level to a low level during the period when the differential voltage is increased from 0 to the reference value. Brushless motor control method.

2. The method of controlling a brushless motor according to claim 1, wherein the hall unit includes a hall integrated circuit, the hall signal is a digital signal, and the external control signal is generated from a PWM operation cycle controller.

During the step (A), the PWM operation cycle controller sets a reference value approaching the count value based on the count value of the waveform immediately before the Hall signal, and the current waveform of the Hall signal is the reference value. The external control signal is gradually reduced from a high level to a low level before converting the external control signal from the predetermined value to the current waveform level, and after converting the hall signal level, the external control signal The brushless motor control method according to claim 4, wherein the motor is gradually increased from a low level to a high level.

A control device for a direct current brushless motor, wherein the motor has a stator wound with a coil and a rotor that rotates around the stator, and the control device measures a magnetic pole position of the rotor and outputs a corresponding hall signal. The generated hall unit,
Receiving the Hall signal and the external control signal, generating a PWM signal so as to decrease from a predetermined operation cycle to 0, and simultaneously providing a drive unit that generates a drive signal based on the PWM signal and the Hall signal;
A control circuit for a brushless motor, comprising: a switch circuit that switches a current phase to be output to the stator coil under the control of the drive signal and rotates a motor rotor.

The DC brushless motor is a single-phase or two-phase DC brushless motor, the drive unit includes a PWM generator and a driver, the PWM generator generates the PWM signal based on the external control signal, and the external brush When the level of the control signal increases, the operation period of the output PWM signal is increased from 0 to a predetermined operation period, and when the level of the external control signal decreases, the output PWM signal is decreased from the predetermined operation period to 0. 7. The brushless motor control device according to claim 6, wherein the driver generates the drive signal based on the PWM signal and the hall signal.

7. The brushless motor control device according to claim 6, wherein the DC brushless motor is a three-phase DC brushless motor, and the drive unit is a PWM generator.

The control device further includes a comparator, wherein the hall unit is a hall sensor, the hall signal is a differential analog signal, and is converted into a digital signal by the comparator and then output to the drive unit. The brushless motor control device according to claim 7 or 8.

The controller is provided with a PWM operation cycle controller, and when the PWM operation cycle controller measures that the differential voltage of the Hall signal falls from a reference value, the external control signal is used as the reference voltage. Wherein the external control signal is gradually decreased from a high level to a low level during a period in which the differential voltage increases from 0 to the reference value during a period from 0 to 0. The brushless motor control device according to claim 9.

The hall unit includes a hall integrated circuit, the hall signal is a digital signal, and the PWM operation cycle controller sets a reference value close to the count value based on a numerical value of a waveform immediately before the hall signal, When the current waveform of the hall signal is counted to reach a reference value, the external control signal is gradually decreased from a high level to a low level before converting the external control signal to the current waveform level counted from the predetermined value. 9. The brushless motor control device according to claim 7, wherein after the hall signal level is converted, the external control signal is increased from a low level to a high level.