JP2008220087A - Device and method for driving motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3相ブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動装置および方法に関し、特に、ロータの回転開始時の動作を適正化できるモータ駆動装置および方法に関する。 The present invention relates to a motor driving apparatus and method for driving a three-phase brushless motor, and more particularly to a motor driving apparatus and method capable of optimizing the operation at the start of rotation of a rotor.
モータの駆動回路には、ホール素子などのロータの位置検出センサを使用しない、いわゆるセンサレス駆動方式のものがあり、このようなモータ駆動回路として、ロータが回転するときにコイルに発生する逆起電圧を検出することでロータの位置を検出し、その位置に応じてコイルに適切な通電を行う方式のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 There is a so-called sensorless drive system that does not use a rotor position detection sensor such as a Hall element in the motor drive circuit. As such a motor drive circuit, a counter electromotive voltage generated in a coil when the rotor rotates. A method is known in which the position of the rotor is detected by detecting the current and the coil is appropriately energized according to the position (see, for example, Patent Document 1).
しかし、このような方式のモータ駆動回路では、起動時には逆起電圧が発生しないため、ロータの位置を検出することができない。このような起動時の対策として、コイルの相間に電圧を印加し、そのときに流れる電流のピーク振幅値を比較することでロータの位相を検出する、インダクティブセンシングと呼ばれる方法があった(例えば、特許文献2参照)。
しかし、このインダクティブセンシングでは、コイルのインダクタンスが大きくなるとコイルに電流が流れにくくなり、位相の検出に長い時間がかかってしまう。その結果、ロータの位相検出までの間に、可聴域のスイッチング・ノイズが発生する、あるいはロータが動いてしまって位相を正しく検出できないなどの問題が発生していた。 However, in this inductive sensing, when the inductance of the coil increases, it becomes difficult for current to flow through the coil, and it takes a long time to detect the phase. As a result, problems such as an audible switching noise occurring before the rotor phase is detected or a phase cannot be detected correctly due to the rotor moving.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、モータの回転を短時間で確実に開始できるようにしたモータ駆動装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a motor driving apparatus and method capable of reliably starting rotation of a motor in a short time.
本発明では上記課題を解決するために、3相ブラシレスモータを駆動するためのモータ駆動装置において、各相のモータコイルに電流を選択的に給電する給電回路と、ロータの回転が停止された状態にのみ、前記各相のモータコイルの一端が接続されたコモン端子を一定電圧に保持するスイッチ回路と、前記スイッチ回路が導通されて前記コモン端子が前記一定電圧とされたときに、前記各相のモータコイルに同一の電流検出用電圧を順次印加する電圧印加回路と、前記各相のモータコイルに前記電流検出用電圧が印加されるたびに流れる電流のピーク値を検出し、前記ピーク値の最大値が現れたときの位相を基に前記ロータの位置を判別する起動時ロータ位置判別回路と、前記給電回路を制御して、前記ロータが連れ回るように前記各相のモータコイルに所定の順序で給電させ、前記起動時ロータ位置判別回路による判別結果に基づいて、前記所定の順序での給電を開始させる給電制御回路とを有することを特徴とするモータ駆動装置が提供される。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in a motor driving apparatus for driving a three-phase brushless motor, a feeding circuit that selectively feeds current to motor coils of each phase, and a state where rotation of the rotor is stopped Only when the common terminal to which one end of the motor coil of each phase is connected is held at a constant voltage, and when the switch circuit is turned on and the common terminal is at the constant voltage, A voltage application circuit that sequentially applies the same current detection voltage to the motor coil of each of the motor coils, and a peak value of a current that flows each time the current detection voltage is applied to the motor coil of each phase, The rotor position discriminating circuit at start-up that discriminates the position of the rotor on the basis of the phase when the maximum value appears, and the power feeding circuit are controlled so that the rotor rotates. And a power supply control circuit for starting power supply in the predetermined order based on a determination result of the starting rotor position determination circuit. The
このようなモータ駆動装置では、給電制御回路の制御の下で、ロータが連れ回るように各相のモータコイルの給電回路から所定の順序で電流が給電されることで、ロータが回転する。また、ロータの回転が停止された状態では、スイッチ回路が導通されて、各相のモータコイルの一端が接続されたコモン端子が一定電圧に保持され、この状態で、電圧印加回路から、各相のモータコイルに同一の電流検出用電圧が順次印加される。そして、起動時ロータ位置判別回路により、各相のモータコイルに電流検出用電圧が印加されるたびに流れる電流のピーク値が検出され、それらのピーク値の最大値が現れたときの位相を基にロータの位置が判別される。給電制御回路は、起動時ロータ位置判別回路による判別結果に基づいて、給電回路から各相のモータコイルに対する所定の順序での給電を開始させる。 In such a motor drive device, under the control of the power supply control circuit, the rotor rotates by supplying current in a predetermined order from the power supply circuit of the motor coil of each phase so that the rotor is rotated. In addition, when the rotation of the rotor is stopped, the switch circuit is turned on, and the common terminal to which one end of each phase of the motor coil is connected is held at a constant voltage. The same current detection voltage is sequentially applied to the motor coils. Then, the starting rotor position discriminating circuit detects the peak value of the current that flows each time the current detection voltage is applied to the motor coil of each phase, and based on the phase when the maximum value of those peak values appears. The position of the rotor is determined. The power supply control circuit starts power supply in a predetermined order from the power supply circuit to the motor coils of each phase based on the determination result by the rotor position determination circuit at startup.
本発明のモータ駆動装置によれば、ロータの回転が停止された状態において、コモン端子が一定電圧に保持され、各相のモータコイルに同一の電流検出用電圧が順次印加されて、このときに各相のモータコイルに流れる電流のピーク値を基に、ロータの位置が判別される。このため、電流検出用電圧を印加するコイルのインピーダンスが低くなり、コイルに流れる電流の大きさがピーク値に達するまでに時間が短縮される。従って、ロータの位置判別までの時間を短縮でき、ロータの回転を短時間で開始できるようになる。 According to the motor drive device of the present invention, in a state where the rotation of the rotor is stopped, the common terminal is held at a constant voltage, and the same current detection voltage is sequentially applied to the motor coils of each phase. The position of the rotor is determined based on the peak value of the current flowing through the motor coil of each phase. For this reason, the impedance of the coil to which the voltage for current detection is applied is lowered, and the time until the magnitude of the current flowing through the coil reaches the peak value is shortened. Therefore, the time until the rotor position is determined can be shortened, and the rotation of the rotor can be started in a short time.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、第1の実施の形態に係るモータ駆動回路の構成を示す図である。
図1に示すモータ駆動回路1は、3相ブラシレスDCモータを駆動するための回路であり、電力出力回路11、逆起電圧検出回路12、駆動制御回路13、起動シーケンス発生回路14、電流検出回路15、レジスタ16、位相判別回路17、およびトランジスタTr11を具備している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor drive circuit according to the first embodiment.
A
電力出力回路11は、ステータ(固定子)を構成するコイルL1〜L3に対して電流を流すための回路であり、ここでは、pnp型のトランジスタTr1〜Tr3と、npn型のトランジスタTr4〜Tr6とによって構成されている。トランジスタTr1〜Tr3のエミッタには電源電圧VCCが印加され、トランジスタTr4〜Tr6のエミッタは、後述する抵抗R1を介して接地されている。また、トランジスタTr1〜Tr3とトランジスタTr4〜Tr6とは、それぞれコレクタ同士が接続され、これらの接続点U〜Wには、それぞれコイルL1〜L3の一端が接続されている。なお、各コイルL1〜L3の他端はコモン端子Cで接続されている。
The
逆起電圧検出回路12は、接続点U〜Wとコモン端子Cとの間の電圧を検出し、この電圧を所定電圧と比較することで、コイルL1〜L3で発生される逆起電圧の極性を検出する。
The back electromotive
駆動制御回路13は、電力出力回路11の各トランジスタTr1〜Tr6のベース端子に対して、ロータが連れ回るようなタイミングでスイッチング制御信号を出力する。この駆動制御回路13は、通常状態では、逆起電圧検出回路12による検出結果を基にスイッチングタイミングを生成するが、起動時には、起動シーケンス発生回路14により発生される処理シーケンスに従って動作し、いわゆるインダクティブセンシングによってロータの位置(位相)を判別する。また、駆動制御回路13は、トランジスタTr11をオン/オフするための制御信号も出力し、後述するように、起動時にのみこのトランジスタTr11をオンにする。
The
起動シーケンス発生回路14、電流検出回路15、レジスタ16、および位相判別回路17は、モータの回転開始時にのみ動作する起動用制御回路を構成する。起動シーケンス発生回路14は、モータの回転開始時に所定の処理シーケンスを発生して、駆動制御回路13を制御する。
The startup
電流検出回路15は、起動時において、モータコイルの各相(ここではコイルL1〜L3)に流れる電流を検出する回路であり、ここでは、電流検出用の抵抗R1の両端電圧から電流を検出する。なお、電流の検出位置はこの手法に限らず、例えば、トランジスタTr4〜Tr6のそれぞれのコレクタからエミッタに流れる電流を検出してもよい。
The
レジスタ16は、電流検出回路15による電流検出値のピーク値を記憶する。位相判別回路17は、レジスタ16に記憶された値を基にロータの位置(位相)を判別し、判別結果を駆動制御回路13に供給する。
The
トランジスタTr11のエミッタは、電源電圧VCCの入力端子と接続され、コレクタは、コイルL1〜L3のコモン端子Cと接続されている。このトランジスタTr11は、駆動制御回路13からベースに供給される制御信号に応じて、コモン端子Cを電源電圧VCCの入力端子に選択的に接続する。
The emitter of the transistor Tr11 is connected to the input terminal of the power supply voltage VCC, and the collector is connected to the common terminal C of the coils L1 to L3. The transistor Tr11 selectively connects the common terminal C to the input terminal of the power supply voltage VCC according to a control signal supplied from the
以上の構成のモータ駆動回路1は、ホール素子などのロータ位置検出素子を持たないセンサレス方式の駆動回路であり、通常動作時には、コイルL1〜L3に発生する逆起電圧を検出することで、ロータの位置を判別して、各コイルL1〜L3の通電タイミングを決定する。しかし、モータの停止時にはコイルL1〜L3には逆起電圧が発生しないため、モータの回転開始時には、コイルL1〜L3に電圧を印加し、そのときに流れる電流のピーク値に基づいてロータの位置を判別する、インダクティブセンシングと呼ばれる動作を行う。
The
従来のインダクティブセンシングでは、電力出力回路11の各トランジスタTr1〜Tr6を切り替えることで、2相分のコイル、すなわち、コイルL1およびL2の間と、コイルL2およびL3の間と、コイルL3およびL1の間とに順次同じ電圧を印加し、各電圧印加時の電流(振幅)のピーク値を検出することで、ロータの位置を検出していた。すなわち、このときのロータの位置に応じて、いずれかの電圧印加時における電流のピーク値が他のピーク値よりも大きくなるので、ピーク値が最大となったモータの位相からロータの位置を判別できる。しかし、この方法では、2つの直列接続されたコイルに電流を流すため、インダクタンスが大きくなり、コイルに流れる電流の立ち上がりが遅くなるという問題があった。
In the conventional inductive sensing, by switching the transistors Tr1 to Tr6 of the
これに対して、本実施の形態では、モータの回転開始時には、電力出力回路11内のトランジスタTr1〜Tr3をオフにするとともに、トランジスタTr11をオンにして、コモン端子Cと電源電圧VCCの入力端子とを接続する。そして、この状態でトランジスタTr4〜Tr6を1つずつ排他的に順次オンにすることで、コイルL1〜L3に1つずつ一定電圧(すなわち電源電圧VCC)を印加し、その都度流れる電流のピーク値を検出する。このとき、コイルL1〜L3のいずれかに流れた電流のピーク値が他のピーク値より大きくなり、このことからロータの位置を判別できる。
On the other hand, in the present embodiment, at the start of rotation of the motor, the transistors Tr1 to Tr3 in the
ここで、2相分のコイルに電流を流す従来手法では、一続きの磁気コアに2相分のコイルが巻かれ、このようなコイルに電流を流したものと見なすことができる。コイルのインダクタンスは巻き数の2乗に比例するため、2相分のコイルのインダクタンスは、1相分のときの4倍となる。この結果、電圧印加に対する電流のレスポンスは、2相分のコイルに電圧を印加したときの方が、1相の場合より理論上4倍遅くなる。しかしながら、2相分のコイルに電流を流しても、巻き数は1相分のコイルに電流を流したときの2倍であるため、同じ電流が流れたときの起磁力は1相分の場合の2倍にしかならない。 Here, in the conventional method in which a current is passed through coils for two phases, it can be considered that a coil for two phases is wound around a continuous magnetic core and a current is passed through such a coil. Since the inductance of the coil is proportional to the square of the number of turns, the inductance of the coil for two phases is four times that for one phase. As a result, the current response to voltage application is theoretically four times slower when a voltage is applied to a coil for two phases than for a single phase. However, even if a current is passed through a coil for two phases, the number of turns is twice that when a current is passed through a coil for one phase, so the magnetomotive force when the same current flows is for one phase. It is only twice as much.
これらのことから、上述した電流のピーク値の違いの要因となる、磁気コア(鉄芯)の透磁力変化を誘発する磁束密度の変化量は、本実施の形態のように1相分のコイルに電圧を印加した場合の方が、従来の2相の場合より、同じ時間内で理論上2倍となり、これはすなわち、電流の立ち上がりに要する時間が2倍早くなることを意味する。従って、電流のピーク値を検出するまでの時間を、理論上1/2に短縮することができる。 For these reasons, the amount of change in magnetic flux density that induces a change in magnetic permeability of the magnetic core (iron core) that causes the difference in the peak value of the current described above is the coil for one phase as in this embodiment. When the voltage is applied to the current, the theoretically doubles in the same time as in the case of the conventional two-phase, which means that the time required for the current rising is twice as fast. Therefore, the time until the peak value of the current is detected can be theoretically reduced to ½.
ここで、図2および図3は、それぞれ、2相分のコイル、1相分のコイルに電圧を印加したときの電流の立ち上がりカーブの測定例を示すグラフである。
図2および図3では、2相分の鉄芯コイル、1相分の鉄芯コイルのそれぞれに、同じ電圧(2V)を印加したときの電流検出値を示している。なお、この測定で用いた2相分の鉄芯コイルは、その抵抗が6.5Ω、インダクタンスが約0.8mHとなっている。
Here, FIG. 2 and FIG. 3 are graphs showing measurement examples of current rising curves when a voltage is applied to a coil for two phases and a coil for one phase, respectively.
2 and 3 show the current detection values when the same voltage (2 V) is applied to each of the two-phase iron core coils and the one-phase iron core coils. The two-phase iron core coil used in this measurement has a resistance of 6.5Ω and an inductance of about 0.8 mH.
図2および図3において、タイミングT1およびT3は、電圧印加の開始タイミングであり、タイミングT2およびT4は、電流検出値がピーク値の90%に到達したタイミングである。この測定例では、ピーク値の90%の電流が流れるまでの時間は、1相分のコイルに電圧を印加した場合の方が、2相分の場合の約62%だけ短縮されている。 2 and 3, timings T1 and T3 are voltage application start timings, and timings T2 and T4 are timings when the current detection value reaches 90% of the peak value. In this measurement example, the time until the current of 90% of the peak value flows is shortened by about 62% when the voltage is applied to the coil for one phase, compared with the case for two phases.
図4は、モータの回転開始時におけるモータ駆動回路での制御処理の流れを示すフローチャートである。
〔ステップS11〕起動シーケンス発生回路14の動作が開始され、駆動制御回路13は、起動シーケンス発生回路14の制御の下で、まず、コモン端子Cに接続されたトランジスタTr11をオンにする。また、このとき、レジスタ16の記憶データをクリアする。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of control processing in the motor drive circuit at the start of rotation of the motor.
[Step S11] The operation of the activation
〔ステップS12〕駆動制御回路13は、起動シーケンス発生回路14から制御されるタイミングに従って、電力出力回路11のトランジスタTr1〜Tr3をオフにし、この状態で、トランジスタTr4〜Tr6を順次オンにする。また、トランジスタTr4〜Tr6をそれぞれオンにしている期間では、レジスタ16に対して、電流検出回路15による電流検出値のピーク値を記憶させる。
[Step S12] The
〔ステップS13〕位相判別回路17は、レジスタ16から電流のピーク値を読み込み、それらのピーク値の最大値の発生タイミングを基にロータの位置(位相)を判別して、駆動制御回路13に通知する。
[Step S13] The
〔ステップS14〕駆動制御回路13は、トランジスタTr11をオフにする。
〔ステップS15〕駆動制御回路13は、位相判別回路17から通知された位相を基に、ロータを回転させるために最初にオンにすべき電力出力回路11内のトランジスタを判別し、それらのトランジスタをオンにして、対応するコイル(コイルL1〜L3のうちの2つ)に対する給電を開始させる。これにより、ロータの回転が開始される。また、駆動制御回路13は、起動シーケンス発生回路14から指示されるタイミングに従って、この後の所定期間、コイルL1〜L3の通電タイミングを順次切り替えるようにしてもよい。
[Step S14] The
[Step S15] Based on the phase notified from the
〔ステップS16〕ロータの回転が開始されたのに伴い、逆起電圧検出回路12は、コイルL1〜L3で発生する逆起電圧の検出を開始する。駆動制御回路13は、起動シーケンス発生回路14による制御下での動作を終了して、逆起電圧の検出結果に基づくコイルL1〜L3への給電制御を開始する。具体的には、駆動制御回路13は、逆起電圧の検出結果に基づき、各コイルL1〜L3の電圧のゼロクロスタイミングを基準としたカウント動作を行い、各相の通電タイミングの基準となるタイミングを生成する。そして、生成したタイミングに応じて、電力出力回路11内の各トランジスタTr1〜Tr6のオン/オフ動作を切り替え、ロータが一定の方向に回転するように、コイルL1〜L3に対して選択的に電流を流す。
[Step S16] As the rotor starts rotating, the counter electromotive
図5は、インダクティブセンシングにおけるトランジスタのオン/オフのタイミングの例を示す図である。
この図5において、信号COM_trは、コモン端子Cに接続されたトランジスタTr11のオン/オフを制御する制御信号を示し、信号U_tr,V_tr,W_trは、それぞれトランジスタTr4,Tr5,Tr6を制御するスイッチング制御信号を示す。これらの信号は、いずれも駆動制御回路13から出力されるものである。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the on / off timing of a transistor in inductive sensing.
In FIG. 5, a signal COM_tr indicates a control signal for controlling on / off of the transistor Tr11 connected to the common terminal C, and signals U_tr, V_tr, W_tr are switching control for controlling the transistors Tr4, Tr5, Tr6, respectively. Signals are shown. These signals are all output from the
タイミングT11(図4のステップS11に対応)でトランジスタTr11がオンにされた後、信号U_tr,V_tr,W_trが順にハイレベルとされ、これによりトランジスタTr4〜Tr6が順次オンにされる(ステップS12に対応)。信号U_tr,V_tr,W_trがそれぞれハイレベルとされている間、それぞれに対応するコイルL1〜L3における電流検出値のピーク値が、レジスタ16に記憶され、その後、タイミングT12(ステップS14に対応)で、トランジスタTr11がオフにされる。
After the transistor Tr11 is turned on at timing T11 (corresponding to step S11 in FIG. 4), the signals U_tr, V_tr, and W_tr are sequentially set to the high level, whereby the transistors Tr4 to Tr6 are sequentially turned on (in step S12). Correspondence). While the signals U_tr, V_tr, and W_tr are at a high level, the peak values of the current detection values in the corresponding coils L1 to L3 are stored in the
上述したように、本実施の形態では、各相のコイル(すなわちコイルL1〜L3のそれぞれ)に個別に電圧が印加されるので、電圧印加に対する電流の立ち上がりのレスポンスが向上し、より短時間で電流のピーク値を検出できる。このため、インダクティブセンシングの際の信号U_tr,V_tr,W_trの各パルス幅を小さくしても、電流のピーク値を正確に検出できるようになり、図5中のタイミングT11〜T12の期間を短縮できる。 As described above, in this embodiment, since the voltage is individually applied to the coils of each phase (that is, each of the coils L1 to L3), the response of rising of the current with respect to the voltage application is improved, and in a shorter time. The peak value of the current can be detected. Therefore, even if the pulse widths of the signals U_tr, V_tr, and W_tr at the time of inductive sensing are reduced, the current peak value can be accurately detected, and the period of the timings T11 to T12 in FIG. 5 can be shortened. .
従って、ロータの位置を検出するまでに必要な時間が短縮され、短時間でモータの回転を開始させることができる。特に、インダクタンスの大きなコイルを有するモータであっても、従来の方法より低い駆動電圧により短時間でロータの位置を検出して、回転を開始できるようになり、その消費電力を低減することもできる。 Therefore, the time required to detect the position of the rotor is shortened, and the rotation of the motor can be started in a short time. In particular, even a motor having a coil with a large inductance can detect the position of the rotor in a short time with a driving voltage lower than that of the conventional method, and can start rotating, thereby reducing its power consumption. .
また、コイルのインダクタンスが大きい場合でも、ロータの位置検出のための印加電圧のパルス幅を短縮できるので、位置検出までの期間にロータが動いてしまう可能性が低くなり、より確実にモータを開始させることができる。さらに、その期間に可聴域のスイッチング・ノイズが発生してしまう可能性も低くなり、使用者の快適性を向上できる。 Even when the coil inductance is large, the pulse width of the applied voltage for rotor position detection can be shortened, so the possibility that the rotor will move during the period until position detection is reduced, and the motor starts more reliably. Can be made. Furthermore, the possibility of audible switching noise occurring during that period is reduced, and the user's comfort can be improved.
なお、以上の実施の形態では、コイルL1〜L3のそれぞれに1回ずつ電圧を印加したが、モータの仕様などによっては、このような処理シーケンスを複数回繰り返して、電流のピーク値をより正確に検出するようにしてもよい。 In the above embodiment, a voltage is applied to each of the coils L1 to L3 once. However, depending on the specifications of the motor, such a processing sequence is repeated a plurality of times so that the peak value of the current can be more accurately determined. You may make it detect to.
ところで、上記の第1の実施の形態では、インダクティブセンシングの際に、トランジスタTr11をオンにすることでコモン端子Cを電源電圧VCCの入力端子に接続しているが、インダクティブセンシングの際にはこのコモン端子Cの電圧を一定にできればよく、この電圧は電源電圧VCCに限ったことではない。また、コモン端子Cを複数の電圧に切り替え可能として、各電圧の状態においてコイルL1〜L3に流れる電流を検出することで、位相判別の精度を向上させてもよい。 In the first embodiment, the common terminal C is connected to the input terminal of the power supply voltage VCC by turning on the transistor Tr11 during inductive sensing. However, in inductive sensing, It is only necessary to make the voltage of the common terminal C constant, and this voltage is not limited to the power supply voltage VCC. Further, the common terminal C may be switched to a plurality of voltages, and the current flowing through the coils L1 to L3 in each voltage state may be detected to improve the phase discrimination accuracy.
図6は、第2の実施の形態に係るモータ駆動回路の構成を示す図である。なお、この図6では、図1に対応する回路には同じ符号を付して示しており、それらの説明を省略する。 FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a motor drive circuit according to the second embodiment. In FIG. 6, circuits corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
この図6に示すモータ駆動回路2では、コモン端子Cを一定電圧に切り替えるための回路として、pnp型のトランジスタTr12と、npn型のトランジスタTr13とが設けられている。トランジスタTr12のエミッタは、抵抗R2を介して電源電圧VCCの入力端子と接続され、コレクタは、コモン端子Cに接続されている。また、トランジスタTr13のエミッタは、抵抗R3を介して接地されており、コレクタは、コモン端子Cと接続されている。これらのトランジスタTr12およびTr13のオン/オフ動作は、ともに駆動制御回路13からの制御信号により制御される。
In the motor drive circuit 2 shown in FIG. 6, a pnp transistor Tr12 and an npn transistor Tr13 are provided as circuits for switching the common terminal C to a constant voltage. The emitter of the transistor Tr12 is connected to the input terminal of the power supply voltage VCC via the resistor R2, and the collector is connected to the common terminal C. The emitter of the transistor Tr13 is grounded via the resistor R3, and the collector is connected to the common terminal C. The on / off operations of these transistors Tr12 and Tr13 are both controlled by a control signal from the
また、このモータ駆動回路2には、図1の電流検出回路15に対応する電流検出回路15aに加えて、抵抗R3の両端電圧を基にコイルL1〜L3に流れる電流を検出する電流検出回路15bが設けられている。そして、これらの電流検出回路15aおよび15bによる検出結果は、レジスタ16に記憶されるようになっている。
In addition to the
この構成のモータ駆動回路2では、コモン端子Cを2種類の電圧に切り替えることで可能となっている。従って、それぞれの状態でコイルL1〜L3に流れる電流を検出し、電流のピーク値を正確に検出し、その検出結果を基にロータの位置を正確に判別することができるようになる。 In the motor drive circuit 2 having this configuration, the common terminal C can be switched to two types of voltages. Therefore, the current flowing through the coils L1 to L3 in each state is detected, the peak value of the current is accurately detected, and the position of the rotor can be accurately determined based on the detection result.
具体的には、まず、トランジスタTr12をオンにし、トランジスタTr13をオフにすることで、コモン端子Cは、電源電圧VCCから抵抗R2による電圧降下分を差し引いた一定の電圧となる。この状態で、トランジスタTr1〜Tr3をオフにし、トランジスタTr4〜Tr6を順次排他的にオンにすることで、コイルL1〜L3のそれぞれに一定の電圧が印加される。レジスタ16は、電流検出回路15aにより検出された電流のピーク値を記憶する。
Specifically, first, the transistor Tr12 is turned on and the transistor Tr13 is turned off, whereby the common terminal C becomes a constant voltage obtained by subtracting the voltage drop due to the resistor R2 from the power supply voltage VCC. In this state, the transistors Tr1 to Tr3 are turned off, and the transistors Tr4 to Tr6 are sequentially turned on exclusively, whereby a constant voltage is applied to each of the coils L1 to L3. The
次に、トランジスタTr12をオフにし、トランジスタTr13をオンにすることで、コモン端子Cは、抵抗R3を介して接地される。この状態で、トランジスタTr4〜Tr6をオフにし、トランジスタTr1〜Tr3を順次排他的にオンにすることで、コイルL1〜L3のそれぞれに上記と異なる一定の電圧が印加される。レジスタ16は、電流検出回路15bにより検出された電流のピーク値を記憶する。
Next, by turning off the transistor Tr12 and turning on the transistor Tr13, the common terminal C is grounded via the resistor R3. In this state, the transistors Tr4 to Tr6 are turned off, and the transistors Tr1 to Tr3 are sequentially turned on exclusively, whereby a constant voltage different from the above is applied to each of the coils L1 to L3. The
位相判別回路17は、上記の2つの状態でそれぞれ検出された電流のピーク値を基に、ロータの位置を判別する。例えば、コイルごとのピーク値の最大値と他のピーク値との差分が大きい方の検出結果を基に、ロータの位置を判別する。これにより、ロータの位置をより正確に判別することができる。なお、ロータの位置が判別された後は、トランジスタTr12およびTr13をともにオフにし、図4のステップS15以降の処理が実行されればよい。
The
なお、以上のようにコモン端子Cの電圧を変化させる他に、例えば、接続するモータの仕様などによって、トランジスタTr13およびTr14のうち適切なもののみをオンにして、2つの状態のいずれかのみでロータの位置を検出してもよく、これにより回路の汎用性を高めることもできる。 In addition to changing the voltage of the common terminal C as described above, for example, depending on the specifications of the motor to be connected, only appropriate ones of the transistors Tr13 and Tr14 are turned on, and only in one of the two states. The position of the rotor may be detected, thereby increasing the versatility of the circuit.
また、以上説明した各実施の形態では、コモン端子Cを一時的に一定電圧にするための切り替え回路として、トランジスタTr11〜Tr13を用いたが、これに限らず、例えばリレーなどの他のスイッチ回路を用いてもよい。 In each of the embodiments described above, the transistors Tr11 to Tr13 are used as the switching circuit for temporarily setting the common terminal C to a constant voltage. However, the present invention is not limited to this, and other switch circuits such as a relay are used. May be used.
1,2……モータ駆動回路、11……電力出力回路、12……逆起電圧検出回路、13……駆動制御回路、14……起動シーケンス発生回路、15,15a,15b……電流検出回路、16……レジスタ、17……位相判別回路、C……コモン端子、L1〜L3……コイル、R1〜R3……抵抗、Tr1〜Tr6,Tr11〜Tr13……トランジスタ、U,V,W……接続点、VCC……電源電圧
DESCRIPTION OF
Claims (8)
各相のモータコイルに電流を選択的に給電する給電回路と、
ロータの回転が停止された状態にのみ、前記各相のモータコイルの一端が接続されたコモン端子を一定電圧に保持するスイッチ回路と、
前記スイッチ回路が導通されて前記コモン端子が前記一定電圧とされたときに、前記各相のモータコイルに同一の電流検出用電圧を順次印加する電圧印加回路と、
前記各相のモータコイルに前記電流検出用電圧が印加されるたびに流れる電流のピーク値を検出し、前記ピーク値の最大値が現れたときの位相を基に前記ロータの位置を判別する起動時ロータ位置判別回路と、
前記給電回路を制御して、前記ロータが連れ回るように前記各相のモータコイルに所定の順序で給電させ、前記起動時ロータ位置判別回路による判別結果に基づいて、前記所定の順序での給電を開始させる給電制御回路と、
を有することを特徴とするモータ駆動装置。 In a motor drive device for driving a three-phase brushless motor,
A power feeding circuit that selectively feeds current to the motor coils of each phase;
Only when the rotation of the rotor is stopped, a switch circuit that holds the common terminal connected to one end of the motor coil of each phase at a constant voltage;
A voltage application circuit that sequentially applies the same current detection voltage to the motor coils of each phase when the switch circuit is turned on and the common terminal is set to the constant voltage;
Start that detects the peak value of the current that flows each time the current detection voltage is applied to the motor coil of each phase, and determines the position of the rotor based on the phase when the maximum value of the peak value appears Rotor position discrimination circuit,
The power feeding circuit is controlled so that the motor coils of the respective phases are fed in a predetermined order so that the rotor is rotated. A power supply control circuit for starting
A motor drive device comprising:
前記電圧印加回路は、前記コモン端子が前記電源側端子と導通されたときに、前記各相のモータコイルの一端が前記給電回路の接地側端子と導通するように前記給電回路を制御することで、前記各相のモータコイルに前記電流検出用電圧を順次印加する、
ことを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。 The switch circuit holds the common terminal at the constant voltage by conducting the power supply side terminal of the power supply circuit and the common terminal,
The voltage application circuit controls the power supply circuit so that one end of the motor coil of each phase is electrically connected to the ground side terminal of the power supply circuit when the common terminal is electrically connected to the power supply side terminal. , Sequentially applying the current detection voltage to the motor coils of each phase;
The motor driving apparatus according to claim 1.
前記電圧印加回路は、前記コモン端子が前記接地側端子と導通されたときに、前記各相のモータコイルの一端が前記給電回路の電源側端子と導通するように前記給電回路を制御することで、前記各相のモータコイルに前記電流検出用電圧を順次印加する、
ことを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。 The switch circuit holds the common terminal at the constant voltage by conducting the ground side terminal of the power supply circuit and the common terminal,
The voltage application circuit controls the power supply circuit so that one end of the motor coil of each phase is electrically connected to the power supply side terminal of the power supply circuit when the common terminal is electrically connected to the ground side terminal. , Sequentially applying the current detection voltage to the motor coils of each phase;
The motor driving apparatus according to claim 1.
前記スイッチ回路のそれぞれに対応する前記電流検出用電圧を前記各相のモータコイルに印加可能であり、いずれか1つの前記スイッチ回路が導通されたとき、当該スイッチ回路に対応する前記電流検出用電圧を前記各相のモータコイルに順次印加する前記電圧印加回路と、
を有することを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。 A plurality of the switch circuits for holding a common terminal connected to one end of the motor coil of each phase at a plurality of the constant voltages;
The current detection voltage corresponding to each of the switch circuits can be applied to the motor coil of each phase, and when any one of the switch circuits is turned on, the current detection voltage corresponding to the switch circuit The voltage application circuit sequentially applying to the motor coil of each phase;
The motor drive device according to claim 1, wherein
前記起動時ロータ位置判別回路は、それぞれの前記スイッチ回路の導通時に前記ピーク値を検出し、それらの検出結果を基に前記ロータの位置を判別する、
ことを特徴とする請求項6記載のモータ駆動装置。 The voltage application circuit sequentially conducts the plurality of switch circuits, and each time, the corresponding current detection voltage is sequentially applied to the motor coils of the respective phases,
The startup rotor position determination circuit detects the peak value when each of the switch circuits is conductive, and determines the position of the rotor based on the detection results.
The motor driving device according to claim 6.
制御回路が、ロータの回転停止状態でスイッチ回路を導通させて、各相のモータコイルの一端が接続されたコモン端子を一定電圧に保持し、
前記制御回路が、前記コモン端子が前記一定電圧に保持された状態で、電圧印加回路に、前記各相のモータコイルに対して同一の電流検出用電圧を印加させ、
起動時ロータ位置判別回路が、前記各相のモータコイルに前記電流検出用電圧が印加されるたびに流れる電流のピーク値を検出して、前記ピーク値の最大値が現れたときの位相を基に前記ロータの位置を判別し、
前記制御回路が、前記ロータが連れ回るように前記各相のモータコイルに所定の順序で給電するように給電回路を制御する動作を、前記起動時ロータ位置判別回路による判別結果に基づいて開始する、
ことを特徴とするモータ駆動方法。 In a motor driving method for driving a three-phase brushless motor,
The control circuit conducts the switch circuit in a state where the rotation of the rotor is stopped, and maintains the common terminal to which one end of the motor coil of each phase is connected at a constant voltage,
The control circuit causes the voltage application circuit to apply the same current detection voltage to the motor coils of each phase in a state where the common terminal is held at the constant voltage,
The starting rotor position determination circuit detects the peak value of the current that flows each time the current detection voltage is applied to the motor coil of each phase, and based on the phase when the maximum value of the peak value appears. To determine the position of the rotor,
The control circuit starts an operation of controlling the power feeding circuit so that the motor coils of the respective phases are fed in a predetermined order so that the rotor is rotated based on the determination result by the rotor position determination circuit at the time of starting. ,
The motor drive method characterized by the above-mentioned.
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