JP2012165520A

JP2012165520A - モータ起動回路

Info

Publication number: JP2012165520A
Application number: JP2011022743A
Authority: JP
Inventors: Shinya Fujita; 真也藤田
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】ＰＷＭの生成を確認せずともモータを起動でき、しかもその起動を静かに且つ確実に行えるようにする。
【解決手段】電源投入によりリセットされた後に外部入力するホールパルスの数をカウントするカウンタ３を備え、モータ駆動信号として、前記カウンタ３が、前記ホールパルスを所定数カウントするまではデューティ１００％のＰＷＭ信号を出力し、前記所定数カウントすると制御されたＰＷＭ信号を出力するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの起動を静かに且つ確実に行うためのモータ起動回路に関する。

従来、モータをＰＷＭ制御により駆動する場合、電源投入後にＰＷＭ信号が生成されたことを確認してから、ＰＷＭデューティ１００％で起動し、所定時間が経過すると、本来のＰＷＭ制御で駆動することが行われるようにしていた（特許文献１）。

特開２０１０−１５４６９７号公報

しかし、この方法では、ＰＷＭ信号の生成を確認する必要があるので、そのための回路構成が特別に必要となっていた。

本発明の目的は、ＰＷＭの生成を確認せずともモータを起動でき、しかもその起動を静かに且つ確実に行えるようにしたモータ起動回路を提供することである。

上述の目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、電源投入あるいはロック保護からの復帰信号の出力によりリセットされた後に外部入力するホールパルスの数をカウントするカウンタを備え、モータ駆動信号として、前記カウンタが、前記ホールパルスを所定数カウントするまではデューティ１００％のＰＷＭ信号を出力し、前記所定数カウントすると制御されたＰＷＭ信号を出力することを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のモータ起動回路において、前記カウンタは、リセット回路により、電源投入時あるいはロック保護からの復帰信号が出力された時にリセットされるようにしたことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載のモータ起動回路において、第１のゲート回路を備え、該第１のゲート回路は、前記カウンタが前記所定数カウントするまではゲートを開いて前記ホールパルスを前記カウンタに対して通過させ、前記カウンタが前記所定数カウントするとゲートを閉じて前記ホールパルスの通過を遮断することを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３に記載のモータ起動回路において、第２のゲート回路を備え、該第２のゲート回路は、前記カウンタが前記所定数カウントするまでは前記デューティ１００％のＰＷＭ信号を出力し、前記カウンタが前記所定数カウントすると前記制御されたＰＷＭ信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、ホールパルスを所定数カウントするまではモータ駆動信号としてデューティ１００％のＰＷＭ信号を出力するので、モータに最大駆動力を与えることができ、確実な起動を実現できる。また、そのときのモータ駆動は所定数のカウントまでの間であり、その所定数の値を適宜設定することによって、モータが高速回転する以前にＰＷＭ制御に切り替えることでがき、起動時の騒音を小さく抑えることができる。さらに、起動時にはＰＷＭ信号を検出しないので、起動時にＰＷＭ信号を検出する回路が不要となるばかりか、何かの原因でＰＷＭ信号が生成されない場合の不都合、例えば本発明をファンモータの駆動に適用している際にファンモータが起動しないことによる発熱による素子損傷等、が生じることもない。

本発明の第１の実施例のモータ起動回路の回路図である。本発明の第２の実施例のモータ起動回路の回路図である。図２のモータ起動回路の動作波形図である。

＜第１の実施例＞
図１に本発明の第１の実施例のモータ起動回路を示す。本実施例のモータ起動回路は、モータの回転子の回転位置を検出する２個のホール素子の出力信号を比較して“Ｈ”／“Ｌ”に交互に変化するホールパルスを出力するコンパレータ１と、そのホールパルスが入力するアンド回路２と、そのアンド回路２から出力する信号Ｐ２の“Ｈ”エッジをカウントアップしてＮカウントに達すると出力信号を“Ｌ”にするカウンタ３と、そのカウンタ３の出力信号とＰＷＭ信号が入力するオア回路４と、カウンタ３をリセットするパワーオンリセット回路５とを備える。オア回路４の出力信号はモータ駆動回路（図示せず）に入力しており、そのオア回路４の出力信号が“Ｈ”のとき、モータに電流が供給され、“Ｌ”のときモータへの電流が遮断される。アンド回路２には、カウンタ３の出力信号がゲート制御信号として入力している。

次に、動作を説明する。電源投入直後は、カウンタ３はパワーオンリセット回路５の動作によってリセットされており、その出力信号は“Ｈ”になっている。よって、オア回路４の出力ＯＵＴは“Ｈ”となり、モータ駆動回路によってモータにＰＷＭデューティ１００％の電流が供給される。これによってモータが回転を開始すると、ホール素子からホール信号が出力し、これがコンパレータ１で比較されて、コンパレータ１から“Ｈ”／“Ｌ”に変化するホールパルスが出力する。このとき、アンド回路２はカウンタ３の出力が“Ｈ”であることによって、ゲートを開いており、ホールパルスがそのアンド回路２をそのまま通過し、カウンタ３に入力する。この後、カウンタ３はそのホールパルスの“Ｈ”エッジをカウントし、カウント値Ｎに達すると、その出力信号を“Ｈ”から“Ｌ”に変化させる。これによって、アンド回路２がゲートを閉じて、ホールパルスはカウンタ３に入力しなくなる。また、制御基板は電源投入によって動作を開始しており、そこからＰＷＭ信号が生成されている。よって、カウンタ３の出力信号が“Ｌ”になった後は、オア回路４に入力しているＰＷＭ信号がそのままそのオア回路４から出力して、モータの回転がＰＷＭ制御されるようになる。

このようにして、オア回路４の出力信号が“Ｈ”のときは、本来のＰＷＭ制御がかからず、モータはＰＷＭのデューティ１００％で駆動されるので、大きなトルクが発生し、確実な起動を実現できる。また、カウンタ３の出力が“Ｈ”から“Ｌ”に変化するカウント値Ｎを、モータの回転動作音が大きくなる回転数よりも低い回転数となる値に予め設定しておけば、静かな起動が行われる。

また、ＣＰＵ等を搭載した制御基板で生成されるＰＷＭ信号は、その制御基板の初期化処理が完了してから生成が開始される。このため、何かの理由で初期化を何度か失敗したときは、そのＰＷＭ信号の生成開始が遅れてしまう。しかし、制御基板は電源投入から動作を開始して発熱を始め、徐々に高温になる。したがって、この制御基板を冷却するファンモータのモータ起動回路について考察すると、そのモータ起動回路が起動開始にＰＷＭ信号を必要とするような構成である場合には、ＰＷＭ信号が生成するまではモータ起動が開始されないので、制御基板が発熱により損傷を受ける恐れがある。

しかし、本実施例では、モータ起動回路の動作開始は、電源投入直後に動作するパワーオンリセット回路５によって行われる、つまりＰＷＭ信号を必要とせず、直ちにモータがＰＷＭデューティ１００％で動作を開始するので、制御基板の発熱による損傷を防止できる。本実施例では、ＰＷＭ信号は、カウンタ３がカウント値Ｎに達するまでの間に発生してオア回路４に入力していれば十分である。

＜第２の実施例＞
図２に本発明の第２の実施例のモータ起動回路を示す。本実施例は、第１の実施例において、カウンタ３を３個のＤＦＦ回路を使用して構成したものである。他の構成は図２に示したものと同じである。

次に、図３の波形図を使用して動作を説明する。電源投入直後は、パワーオンリセット回路５の動作によってカウンタ３はリセットされており、３個のＤＦＦ回路のＱＸ端子の信号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は“Ｈ”になっている。よって、オア回路４の出力ＯＵＴは“Ｈ”となり、モータ駆動回路によってモータにＰＷＭデューティ１００％の電流が供給される。これによってモータが回転を開始すると、ホール素子から正相と逆相のホール信号が出力する。この信号は、モータ回転数が低いときは周期が長く高いときは短くなる信号である。このホール信号がコンパレータ１に入力すると、“Ｈ”／“Ｌ”に変化するホールパルスＰ１が出力する。このホールパルスＰ１は、時間経過とともにモータ回転数が上昇すると周期が短くなる。このとき、アンド回路２はカウンタ３の出力信号Ｄ３が“Ｈ”であることによって、ゲートを開いており、ホールパルスＰ１がそのアンド回路２をそのまま通過しパルスＰ２となって、カウンタ３に入力する。この後、カウンタ３はカウントアップを行い、ホールパルスＰ１の“Ｈ”のエッジを４回カウントすると、その出力信号Ｄ３を“Ｈ”から“Ｌ”に変化させる。これによって、アンド回路２がゲートを閉じて、ホールパルスＰ１はカウンタ３に入力しなくなる。また、制御基板は電源投入によって動作を開始しており、そこからＰＷＭ信号が生成されている。よって、カウンタ３の出力信号Ｄ３が“Ｌ”になった後は、オア回路４に入力している本来のＰＷＭ信号がそのままそのオア回路４から出力信号ＯＵＴとして出力して、モータが本来のＰＷＭ信号によってＰＷＭ制御されるようになる。

なお、アンド回路２はナンド回路に置き換えることもできる。この場合は、カウンタ３の初段のＤＦＦ回路のクロック端子ＣＫを“Ｌ”エッジで動作する型のものに置き換えればよい。また、パワースオンリセット回路は、電源投入時もしくはロック保護から復帰する時に、リセット信号を出力するリセット回路に置き変えてもよい。

１：コンパレータ、２：アンド回路、３：カウンタ、４：オア回路、５：パワーオンリセット回路

Claims

電源投入あるいはロック保護からの復帰信号の出力によりリセットされた後に外部入力するホールパルスの数をカウントするカウンタを備え、モータ駆動信号として、前記カウンタが、前記ホールパルスを所定数カウントするまではデューティ１００％のＰＷＭ信号を出力し、前記所定数カウントすると制御されたＰＷＭ信号を出力することを特徴とするモータ起動回路。
請求項１に記載のモータ起動回路において、
前記カウンタは、リセット回路により、電源投入時あるいはロック保護からの復帰信号が出力された時にリセットされるようにしたことを特徴とするモータ起動回路。
請求項１又は２に記載のモータ起動回路において、
第１のゲート回路を備え、該第１のゲート回路は、前記カウンタが前記所定数カウントするまではゲートを開いて前記ホールパルスを前記カウンタに対して通過させ、前記カウンタが前記所定数カウントするとゲートを閉じて前記ホールパルスの通過を遮断することを特徴とするモータ起動回路。
請求項１、２又は３に記載のモータ起動回路において、
第２のゲート回路を備え、該第２のゲート回路は、前記カウンタが前記所定数カウントするまでは前記デューティ１００％のＰＷＭ信号を出力し、前記カウンタが前記所定数カウントすると前記制御されたＰＷＭ信号を出力することを特徴とするモータ起動回路。