JP2012210111A - Motor drive power supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサレスDCブラシレスモーターを搭載してファンを駆動して送風を行う換気装置などの電気機器のセンサレスDCブラシレスモーター駆動用電源回路に関するものである。 The present invention relates to a power supply circuit for driving a sensorless DC brushless motor of an electrical device such as a ventilation device that mounts a sensorless DC brushless motor and drives a fan to blow air.
DCブラシレスモーターの制御方法として、回路構成が簡便であることや、トルクリップルが少ないことなどから定電流制御にてDCブラシレスモーターを制御する制御方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、DCブラシレスモーターの回転位置検出用の位置センサを用いずに、DCブラシレスモーターを駆動するインバータ回路に流れる電流を高精度に検出し、検出された電流値からDCブラシレスモーターの回転位置を検出することにより、DCブラシレスモーターを駆動するセンサレスDCブラシレスモーターの駆動方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。 As a method for controlling the DC brushless motor, a control method for controlling the DC brushless motor by constant current control is known because the circuit configuration is simple and torque ripple is small (see, for example, Patent Document 1). . Also, without using a position sensor for detecting the rotational position of the DC brushless motor, the current flowing through the inverter circuit that drives the DC brushless motor is detected with high accuracy, and the rotational position of the DC brushless motor is detected from the detected current value. Thus, a sensorless DC brushless motor driving method for driving a DC brushless motor is known (see, for example, Patent Document 2).
一般的なDCセンサレスブラシレスモーターの駆動は、インバータ回路を具備したモーター駆動部によって、所定の相に直流励磁を行いモーターのローター位置を固定した後に、各相に所定の通電切り替えを実施して強制的にモーターを回転させる強制転流を行い、モーターの回転により発生する各相の巻線の誘起電圧に基づいてモーターの位置を推定したのちに、同期運転に切替えることで起動させて、駆動する。また、モーターの起動時若しくは駆動時に、誘起電圧の検出が正常に出来なかった場合、一旦モーター駆動を停止させて、再度起動動作を行い、モーターが正常に駆動するまで複数回起動動作を繰り返してモーターの位置を推定し、同期運転に切り替えて駆動する。 In general, a DC sensorless brushless motor is driven by a motor drive unit equipped with an inverter circuit, after direct current excitation is performed on a predetermined phase and the rotor position of the motor is fixed, and then a predetermined energization switching is performed on each phase. Forced commutation to rotate the motor automatically, estimate the position of the motor based on the induced voltage of the winding of each phase generated by the rotation of the motor, then start by driving to synchronous operation and drive . Also, if the induced voltage cannot be detected normally when starting or driving the motor, stop the motor drive and start again, and repeat the startup operation several times until the motor is driven normally. Estimate the motor position and switch to synchronous operation.
DCセンサレスブラシレスモーターのトルクリップルおよびトルク変化量を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するために、定電流制御の電源構成にてモーターを駆動する場合、直流励磁から強制転流までのモーター起動時に、定電流制御のため必要な起動電流を確保できず、ローターの正確な位置固定、若しくは強制転流時に必要トルクを供給できずに、モーターの位置を推定できず、モーターが起動できないという課題がある。また、モーター回転時にモーターの負荷(例えば、ファン)が急変して軽負荷になった場合、定電流制御の電源構成では、出力電圧が低下してモーター駆動部のインバータ回路の最低動作電圧の下限を下回ってしまい、モーターが停止するという課題がある。 In order to reduce the torque ripple and torque variation of a DC sensorless brushless motor and suppress the generation of noise and vibration, the motor starts from DC excitation to forced commutation when driving the motor with a constant current control power supply configuration. Sometimes it is impossible to secure the starting current required for constant current control, the rotor cannot be accurately fixed, or the required torque cannot be supplied during forced commutation, the motor position cannot be estimated, and the motor cannot be started. There is. Also, if the motor load (for example, a fan) suddenly changes during motor rotation and the load becomes light, with the constant current control power supply configuration, the output voltage decreases and the lower limit of the minimum operating voltage of the inverter circuit of the motor drive unit There is a problem that the motor stops.
本発明は上述の課題を解決するもので、DCセンサレスブラシレスモーターを定電流制御の電源構成にて駆動する場合に、モーターの起動失敗とモーター駆動時のモーター停止を抑制したモーター駆動用電源回路を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described problem. When a DC sensorless brushless motor is driven with a constant current control power supply configuration, a motor drive power supply circuit that suppresses motor start-up failure and motor stoppage during motor drive is provided. It is intended to provide.
上記課題を解決するために本発明のモーター駆動用電源回路は、降圧チョッパー式電源部と、DCセンサレスブラシレスモーターを駆動するインバータ回路を具備したモーター駆動部と、モーター駆動部に流れる電流を検出する負荷電流検出部と、負荷電流検出部の検出値に応じた電圧値を生成する出力電流検出部と、モーター駆動部の最低動作電圧よりも高い電圧値に設定した電圧値を生成する出力電圧固定部と、前記出力電流検出部の電圧値を第1の信号として降圧チョッパー式電源部に前記電圧値を帰還するとともに、前記出力固定部の生成した電圧値を第2の信号として帰還する出力帰還部とから構成され、負荷電流検出部に流れる負荷電流値が一定になるように降圧チョッパー式電源部の出力電圧を制御するDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路であって、前記出力電圧からこの出力電圧よりも低い電圧値となる基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記出力電圧が前記モーター駆動部の最低動作電圧よりも高い電圧になったときに前記基準電圧と同じ電圧値になるように前記出力電圧を分圧抵抗によって分圧した電圧に生成する分圧電圧生成部と、前記分圧電圧と前記基準電圧とを比較する比較部と、前記比較部の出力信号によって前記出力帰還部の帰還信号を前記第1の信号と第2の信号のいずれか一つに切替える出力帰還切替部を備えたものであり、これにより所望の目的を達成するものである。 In order to solve the above problems, a motor drive power supply circuit according to the present invention detects a current flowing in a motor drive unit, a motor drive unit including a step-down chopper type power supply unit, an inverter circuit that drives a DC sensorless brushless motor, and the like. Load current detection unit, output current detection unit that generates a voltage value according to the detection value of the load current detection unit, and fixed output voltage that generates a voltage value set higher than the minimum operating voltage of the motor drive unit And the voltage value of the output current detection unit as a first signal, the voltage value is fed back to the step-down chopper power supply unit, and the voltage value generated by the output fixing unit is fed back as a second signal. DC sensorless brush that controls the output voltage of the step-down chopper type power supply unit so that the load current value flowing through the load current detection unit is constant A motor drive power supply circuit, which generates a reference voltage having a voltage value lower than the output voltage from the output voltage; and the output voltage is higher than a minimum operating voltage of the motor drive unit A divided voltage generation unit that generates the output voltage into a voltage divided by a voltage dividing resistor so that the voltage value becomes the same voltage value as the reference voltage when the voltage is reached, and compares the divided voltage with the reference voltage And an output feedback switching unit that switches the feedback signal of the output feedback unit to one of the first signal and the second signal according to the output signal of the comparison unit. It achieves the desired purpose.
本発明によれば、降圧チョッパー式電源部と、DCセンサレスブラシレスモーターを駆動するインバータ回路を具備したモーター駆動部と、モーター駆動部に流れる電流を検出する負荷電流検出部と、負荷電流検出部の検出値に応じた電圧値を生成する出力電流検出部と、モーター駆動部の最低動作電圧よりも高い電圧値に設定した電圧値を生成する出力電圧固定部と、前記出力電流検出部の電圧値を第1の信号として降圧チョッパー式電源部に前記電圧値を帰還するとともに、前記出力固定部の生成した電圧値を第2の信号として帰還する出力帰還部とから構成され、負荷電流検出部に流れる負荷電流値が一定になるように降圧チョッパー式電源部の出力電圧を制御するDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路であって、前記出力電圧からこの出力電圧よりも低い電圧値となる基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記出力電圧が前記モーター駆動部の最低動作電圧よりも高い電圧になったときに前記基準電圧と同じ電圧値になるように前記出力電圧を分圧抵抗によって分圧した電圧に生成する分圧電圧生成部と、前記分圧電圧と前記基準電圧とを比較する比較部と、前記比較部の出力信号によって前記出力帰還部の帰還信号を前記第1の信号と第2の信号のいずれか一つに切替える出力帰還切替部を備えたという構成にしたことにより、降圧チョッパー式電源部から出力される出力電圧と、基準電圧生成部で生成された基準電圧とを比較部にて演算し、出力帰還切替部を動作させて負荷電流検出部の第1の信号と出力電圧固定部の第2の信号とを切り替えて出力帰還部を動作させることにより、降圧チョッパー式電源部の出力状態を定電流制御と定電圧制御とに切り替えて、モーター駆動部に電力を供給するため、出力帰還部は、比較部の比較結果によって、DCセンサレスブラシレスモーター起動時の出力電圧が基準電圧よりも低いときに第2の信号を帰還させて低電圧制御を行い直流励磁と強制転流時に必要なトルクを確保することが出来、モーターの起動失敗を抑制するとともに、出力電圧が基準電圧よりも高くなったときに第1の信号を帰還させて定電流制御を行うこととなり、また負荷が軽くなって出力電圧が基準電圧よりも低下した場合には、再び定電圧制御にてモーターを駆動することとなるので、モーターの負荷変動による意図しない停止や再起動を抑制できるモーター駆動用電源回路を提供できる。 According to the present invention, a step-down chopper type power supply unit, a motor drive unit including an inverter circuit that drives a DC sensorless brushless motor, a load current detection unit that detects a current flowing in the motor drive unit, and a load current detection unit An output current detection unit that generates a voltage value according to the detection value, an output voltage fixing unit that generates a voltage value set to a voltage value higher than the minimum operating voltage of the motor drive unit, and a voltage value of the output current detection unit The voltage value is fed back to the step-down chopper type power supply unit as a first signal and the voltage value generated by the output fixing unit is fed back as a second signal to the load current detection unit. A power supply circuit for driving a DC sensorless brushless motor that controls an output voltage of a step-down chopper type power supply unit so that a flowing load current value becomes constant. A reference voltage generation unit that generates a reference voltage having a voltage value lower than the output voltage from the voltage, and the same voltage as the reference voltage when the output voltage is higher than the lowest operating voltage of the motor drive unit A divided voltage generating unit that generates a voltage obtained by dividing the output voltage by a voltage dividing resistor so as to be a value, a comparing unit that compares the divided voltage and the reference voltage, and an output signal of the comparing unit The output voltage output from the step-down chopper type power supply unit by including the output feedback switching unit that switches the feedback signal of the output feedback unit to one of the first signal and the second signal. And the reference voltage generated by the reference voltage generation unit is calculated by the comparison unit, and the output feedback switching unit is operated to obtain the first signal of the load current detection unit and the second signal of the output voltage fixing unit. Switch output By operating the unit, the output state of the step-down chopper type power supply unit is switched between constant current control and constant voltage control to supply power to the motor drive unit. When the output voltage at the start of the DC sensorless brushless motor is lower than the reference voltage, the second signal is fed back and low voltage control is performed to ensure the necessary torque at the time of DC excitation and forced commutation. When the failure is suppressed and the constant voltage control is performed by feeding back the first signal when the output voltage becomes higher than the reference voltage, and the load becomes light and the output voltage drops below the reference voltage Because the motor is driven again by constant voltage control, a motor drive power supply circuit that can suppress unintentional stop and restart due to motor load fluctuations. Can be provided.
本発明の請求項1記載のモーター駆動用電源回路の発明は、降圧チョッパー式電源部と、DCセンサレスブラシレスモーターを駆動するインバータ回路を具備したモーター駆動部と、モーター駆動部に流れる電流を検出する負荷電流検出部と、負荷電流検出部の検出値に応じた電圧値を生成する出力電流検出部と、モーター駆動部の最低動作電圧よりも高い電圧値に設定した電圧値を生成する出力電圧固定部と、前記出力電流検出部の電圧値を第1の信号として降圧チョッパー式電源部に前記電圧値を帰還するとともに、前記出力固定部の生成した電圧値を第2の信号として帰還する出力帰還部とから構成され、負荷電流検出部に流れる負荷電流値が一定になるように降圧チョッパー式電源部の出力電圧を制御するDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路であって、前記出力電圧からこの出力電圧よりも低い電圧値となる基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記出力電圧が前記モーター駆動部の最低動作電圧よりも高い電圧になったときに前記基準電圧と同じ電圧値になるように前記出力電圧を分圧抵抗によって抵抗分圧した電圧に生成する分圧電圧生成部と、前記分圧電圧と前記基準電圧とを比較する比較部と、前記比較部の出力信号によって前記出力帰還部の帰還信号を前記第1の信号と第2の信号のいずれか一つに切替える出力帰還切替部を備えたものである。 The invention of the power supply circuit for driving the motor according to claim 1 of the present invention detects a current flowing through the motor drive unit, a motor drive unit having a step-down chopper type power supply unit, an inverter circuit for driving a DC sensorless brushless motor, and the like. Load current detection unit, output current detection unit that generates a voltage value according to the detection value of the load current detection unit, and fixed output voltage that generates a voltage value set higher than the minimum operating voltage of the motor drive unit And the voltage value of the output current detection unit as a first signal, the voltage value is fed back to the step-down chopper power supply unit, and the voltage value generated by the output fixing unit is fed back as a second signal. DC sensorless brushless that controls the output voltage of the step-down chopper type power supply unit so that the load current value flowing through the load current detection unit is constant A power supply circuit for driving a motor, wherein a reference voltage generating unit generates a reference voltage having a voltage value lower than the output voltage from the output voltage, and the output voltage is higher than a minimum operating voltage of the motor driving unit. The divided voltage generation unit that generates the output voltage into a voltage obtained by dividing the output voltage using a voltage dividing resistor so that the voltage value becomes the same as the reference voltage when the current value becomes, and the divided voltage and the reference voltage are compared. And an output feedback switching unit that switches the feedback signal of the output feedback unit to one of the first signal and the second signal according to the output signal of the comparison unit.
これにより、降圧チョッパー式電源部から出力される出力電圧と、基準電圧生成部で生成された基準電圧とを比較部にて演算し、出力帰還切替部を動作させて負荷電流検出部の第1の信号と出力電圧固定部の第2の信号とを切り替えて出力帰還部を動作させることにより、降圧チョッパー式電源部の出力状態を定電流制御と定電圧制御とに切り替えて、モーター駆動部に電力を供給するため、出力帰還部は、比較部の比較結果によって、DCセンサレスブラシレスモーター起動時の出力電圧が基準電圧よりも低いときに第2の信号を帰還させて低電圧制御を行い直流励磁と強制転流時に必要なトルクを確保することが出来、モーターの起動失敗を抑制するとともに、出力電圧が基準電圧よりも高くなったときに第1の信号を帰還させて定電流制御を行うこととなり、また負荷が軽くなって出力電圧が基準電圧よりも低下した場合には、再び定電圧制御にてモーターを駆動することとなり、モーターの負荷変動による意図しない停止や再起動を抑制できるモーター駆動用電源回路を提供できる。 Thus, the output voltage output from the step-down chopper type power supply unit and the reference voltage generated by the reference voltage generation unit are calculated by the comparison unit, and the output feedback switching unit is operated to operate the first of the load current detection unit. The output state of the step-down chopper type power supply unit is switched between constant current control and constant voltage control by switching the signal of the output signal and the second signal of the output voltage fixing unit and operating the output feedback unit. In order to supply power, the output feedback unit performs low-voltage control by feeding back the second signal when the output voltage at the start of the DC sensorless brushless motor is lower than the reference voltage according to the comparison result of the comparison unit, and performs DC excitation. The torque required for forced commutation can be ensured, and motor start-up failure can be suppressed, and when the output voltage becomes higher than the reference voltage, the first signal is fed back to provide constant current. When the load becomes light and the output voltage drops below the reference voltage, the motor is driven again by constant voltage control, and an unintentional stop or restart due to motor load fluctuations. A motor drive power supply circuit that can be suppressed can be provided.
また、請求項2記載のモーター駆動用電源回路の発明は、出力電圧固定部と並列に初期充電部を備えたものである。 According to a second aspect of the present invention, the motor drive power supply circuit includes an initial charging unit in parallel with the output voltage fixing unit.
これにより、電源が降圧チョッパー式電源部に供給されて、降圧チョッパー式電源部が降圧チョッパー式電源部のスイッチング周波数とインダクタンスとによって定まる初期出力電圧値が出力された際に、基準電圧生成部と比較部とが安定動作するまでの時間は、出力帰還切替部の動作が不安定(例えば、初期出力電圧が低く、基準電圧が設定した基準電圧よりも低い場合、比較部の最低動作電圧を保持することが出来ずに、比較部の出力が不安定になる事象。)になることがあるため、出力電圧固定部と並列に初期充電部を設けて、出力帰還切替部の動作によらず出力帰還部を初期充電部によって動作させることにより、降圧チョッパー式電源部に出力状態が正常に帰還されるため、降圧チョッパー式電源部の出力が安定し、モーター駆動部に安定して電力を供給できるモーター駆動用電源回路を提供できる。 As a result, when the power is supplied to the step-down chopper type power supply unit and the initial output voltage value determined by the switching frequency and the inductance of the step-down chopper type power supply unit is output, the reference voltage generation unit During the time until the comparator operates stably, the operation of the output feedback switching unit is unstable (for example, when the initial output voltage is low and the reference voltage is lower than the set reference voltage, the minimum operating voltage of the comparator is maintained) In some cases, the output of the comparison unit becomes unstable because the initial charging unit is provided in parallel with the output voltage fixing unit and the output feedback switching unit does not operate. By operating the feedback unit with the initial charging unit, the output state is normally returned to the step-down chopper type power supply unit, so the output of the step-down chopper type power supply unit is stable and the motor is driven. It can provide stable power circuit for motor drive that can supply power to.
また、請求項3記載のモーター駆動用電源回路の発明は、基準電圧生成部によって生成される基準電圧をモーター駆動部の最低動作電圧値以下で比較部の最低動作電圧以上に設定している。 According to a third aspect of the present invention, the reference voltage generated by the reference voltage generating unit is set to be equal to or lower than the minimum operating voltage value of the motor driving unit and equal to or higher than the minimum operating voltage of the comparing unit.
これにより、定電流制御にてDCセンサレスブラシレスモーターを駆動すると、負荷電流検出部の電流値が一定となるように、負荷に応じて降圧チョッパー式電源部の出力電圧を増減させるため、基準電圧の電圧を高く設定した場合、出力電圧が設定した基準電圧よりも低くなると出力帰還切替部にて定電流制御から定電圧制御へと切替えるために、定電流制御にてモーターを制御できる出力電圧幅が狭くなり、モーターの制御負荷範囲も狭くなってしまう。一方、基準電圧を低く設定するとモーター駆動部に具備されたインバータ回路の最低動作電圧以下になってしまいモーターが駆動できなくなるとともに、比較部の最低動作電圧以下になると比較部が正常に動作せずに意図通りに出力帰還切替部を制御することが出来なくなる。そのため、モーター駆動部のインバータ回路の最低動作電圧値以上で、比較部の最低動作電圧以上に基準電圧を設定することで、モーターの制御負荷範囲を狭めることなく、モーター駆動部に安定して電力を供給できるモーター駆動用電源回路を提供できる。 Thus, when the DC sensorless brushless motor is driven by constant current control, the output voltage of the step-down chopper type power supply unit is increased or decreased according to the load so that the current value of the load current detection unit becomes constant. When the voltage is set higher, the output voltage width that can control the motor with constant current control is used to switch from constant current control to constant voltage control at the output feedback switching unit when the output voltage becomes lower than the set reference voltage. As a result, the motor control load range becomes narrower. On the other hand, if the reference voltage is set low, the voltage will be lower than the minimum operating voltage of the inverter circuit provided in the motor drive unit and the motor will not be able to drive, and if it is lower than the minimum operating voltage of the comparison unit, the comparison unit will not operate normally. Therefore, the output feedback switching unit cannot be controlled as intended. Therefore, by setting a reference voltage that is equal to or higher than the minimum operating voltage value of the inverter circuit of the motor drive unit and higher than the minimum operating voltage of the comparison unit, power can be stably supplied to the motor drive unit without narrowing the motor control load range. Can be provided.
また、請求項4記載のモーター駆動用電源回路の発明は、出力帰還切替部は同一の入力信号によって相反する動作をする半導体スイッチを2つ以上用いて構成したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the output feedback switching unit includes two or more semiconductor switches that operate in conflict with each other by the same input signal.
これにより、出力帰還切替部の切替スイッチにコンプリメンタリな半導体スイッチ(例えば、PNPトランジスタとNPNトランジスタ)を用いることで、比較部から出力されるひとつの出力信号によって、出力電圧固定部と出力電流検出部とに出力を切替て出力帰還部を動作させることが出来、回路を簡素化したモーター駆動用電源回路を提供できる。 Thus, by using complementary semiconductor switches (for example, PNP transistor and NPN transistor) as the changeover switch of the output feedback switching unit, the output voltage fixing unit and the output current detecting unit are obtained by one output signal output from the comparison unit. In addition, the output feedback unit can be operated by switching the output, and a power supply circuit for driving the motor with a simplified circuit can be provided.
また、請求項5記載のモーター駆動用電源回路の発明は、出力電圧と基準電圧とを比較する比較部の基準電圧入力部に基準電圧によって充電される基準電圧充電部を備えたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a motor driving power supply circuit comprising a reference voltage charging section charged with a reference voltage in a reference voltage input section of a comparison section for comparing an output voltage with a reference voltage.
これにより、比較器に入力される基準電圧の入力電圧値の上昇を遅延することができるため、モーター起動時には、基準電圧充電部にて設定された時定数による所定の期間だけ出力電圧固定部を動作させた後に、モーター駆動部の最低動作電圧値以上に分圧された出力電圧と基準電圧充電部によって充電された電圧とを比較して、比較器の演算出力値に応じて出力帰還切替部を動作させて、出力電流検出部によって出力帰還部を動作させることにより、定電圧制御から定電流制御に切替ることができ、安定してモーターを起動させること出来る。また、モーター起動時には、モーター駆動部の最低動作電圧よりも僅かに高い電圧設定値による定電圧制御にて低速でモーターを駆動させた後、定電流制御にて所定の電流値によって駆動させることができため、モーター起動時の所定の期間は低速でモーターを駆動させて、その後所定の電流値でモーターを駆動させることができ、起動時に2段階の速度を持たせることができる。さらに出力電圧固定部にてモーター駆動部の最低動作電圧よりも僅かに高い電圧値になるように設定された電圧でモーターを定電圧駆動することによって、モーター起動時の発生トルクを必要最小限に抑制することが出来るため、モーター起動時にモーターが駆動する際の急峻なトルクの発生によって発生する騒音や振動を抑制することが出来る。 As a result, the rise in the input voltage value of the reference voltage input to the comparator can be delayed, so that when the motor is started, the output voltage fixing unit is set for a predetermined period according to the time constant set in the reference voltage charging unit. After the operation, the output voltage divided above the minimum operating voltage value of the motor drive unit is compared with the voltage charged by the reference voltage charging unit, and the output feedback switching unit according to the calculated output value of the comparator By operating the output feedback unit by the output current detection unit, the constant voltage control can be switched to the constant current control, and the motor can be started stably. In addition, when starting the motor, the motor can be driven at a low speed by constant voltage control with a voltage setting value slightly higher than the minimum operating voltage of the motor drive unit, and then driven by a predetermined current value by constant current control. Therefore, the motor can be driven at a low speed for a predetermined period at the time of starting the motor, and then the motor can be driven at a predetermined current value, so that two speeds can be provided at the time of starting. Furthermore, the torque generated at motor startup is minimized by driving the motor at a constant voltage with a voltage that is set to a voltage value slightly higher than the minimum operating voltage of the motor drive unit at the output voltage fixing unit. Since it can be suppressed, it is possible to suppress noise and vibration generated by the generation of steep torque when the motor is driven when the motor is started.
また、請求項6記載のモーター駆動用電源回路の発明は、比較部の駆動電圧を基準電圧から供給するように構成している。 According to a sixth aspect of the present invention, the motor drive power supply circuit is configured to supply the drive voltage of the comparison section from the reference voltage.
これにより、モーターの負荷が軽負荷になり降圧チョッパー式電源部の出力電圧が低下した場合、若しくはモーターがロックして、誘起電圧からモーターの位置検出ができなくなり、モーター駆動部が再起動を実施して直流励磁若しくは強制転流時に降圧チョッパー式電源部の出力電圧が低下した場合、出力電圧と基準電圧とを比較する比較部の駆動電圧を出力電圧から生成した基準電圧から供給することにより、出力電圧の変動に左右されずに出力帰還切替部を制御することができ、モーターの負荷変動による意図しない停止や再起動を安定して制御できるモーター駆動用電源回路を提供できる。 As a result, when the load on the motor becomes light and the output voltage of the step-down chopper power supply drops, or the motor locks, the motor position cannot be detected from the induced voltage, and the motor drive restarts. When the output voltage of the step-down chopper type power supply unit drops during DC excitation or forced commutation, by supplying the drive voltage of the comparison unit that compares the output voltage and the reference voltage from the reference voltage generated from the output voltage, An output feedback switching unit can be controlled without being influenced by fluctuations in the output voltage, and a motor drive power supply circuit that can stably control unintentional stop and restart due to motor load fluctuations can be provided.
また、請求項7記載のモーター駆動用電源回路の発明は、降圧チョッパー式電源部の出力電圧と基準電圧とを比較する比較放電部を具備し、出力電圧が基準電圧よりも低下した際に、初期充電部を放電するように構成したものである。
Further, the invention of the power supply circuit for driving the motor according to
これにより、モーター負荷が軽負荷となり降圧チョッパー式電源部から出力される出力電圧が低下して、比較部によって出力帰還切替部を動作させて、出力電流検出部と出力電圧固定部とを切替えて出力帰還部を動作させる定電流制御から定電圧制御に切替る際に、出力帰還切替部の動作が不安定(例えば、モーターの負荷が軽負荷で出力電圧が基準電圧近傍で保持されており僅かな外乱にて比較部の出力が切り替るような事象が発生して、比較部の出力が不安定になる場合。)になることがあるため、出力帰還切替部の動作によらず出力帰還部を初期充電部によって動作させることにより、降圧チョッパー式電源部に出力状態が正常に帰還されるため、降圧チョッパー式電源部の出力が安定し、モーター駆動部に安定して電力を供給できる。また、モーターがロックして停止した際は、モーター駆動部にて誘起電圧の検出が正常に出来ず、モーター駆動部にて一旦モーター駆動を停止させて、再起動動作を行うため、再起動時の直流励磁時、若しくは強制転流時に負荷電流検出部に多大な電流が流れ、降圧チョッパー式電源部の出力電圧が低下するが、直流励磁や強制転流の際にモーター負荷状態によって、逆起電力が発生して出力電圧が振れる事象が発生する場合があるため、出力電圧と基準電圧とを比較して初期充電部を一旦放電して、出力帰還部を初期充電部によって動作させることにより、降圧チョッパー式電源部に出力状態が正常に帰還され、降圧チョッパー式電源部の出力が安定し、モーターのロック状態が解除された際に、正常にモーターを再起動することが可能なモーター駆動電源回路を提供できる。 As a result, the motor load becomes light and the output voltage output from the step-down chopper type power supply unit decreases, and the output feedback switching unit is operated by the comparison unit to switch between the output current detection unit and the output voltage fixing unit. When switching from constant current control to operate the output feedback unit to constant voltage control, the operation of the output feedback switching unit is unstable (for example, the motor load is light and the output voltage is held near the reference voltage. If the output of the comparison unit becomes unstable due to an event that the output of the comparison unit is switched due to a disturbance, the output feedback unit does not depend on the operation of the output feedback switching unit. Because the output state is normally fed back to the step-down chopper type power supply unit by operating the initial charging unit, the output of the step-down chopper type power supply unit is stable, and power can be supplied stably to the motor drive unit.Also, when the motor is locked and stopped, the induced voltage cannot be detected normally by the motor drive unit, and the motor drive unit temporarily stops and restarts. During direct current excitation or forced commutation, a large amount of current flows through the load current detector and the output voltage of the step-down chopper power supply decreases. Since an event that the output voltage fluctuates due to the generation of power, the initial charging unit is temporarily discharged by comparing the output voltage and the reference voltage, and the output feedback unit is operated by the initial charging unit, When the output state is normally fed back to the step-down chopper type power supply unit, the output of the step-down chopper type power supply unit is stabilized, and the motor is unlocked, the motor can be restarted normally. It can provide Ta driving power supply circuit.
また、請求項8記載のモーター駆動用電源回路の発明は、降圧チョッパー式電源部の出力電圧と基準電圧とを比較する比較放電部を具備し、出力電圧が基準電圧よりも低下した際に、基準電圧充電部を放電するように構成したものである。
Further, the invention of the power supply circuit for driving the motor according to
これにより、モーターの負荷が軽負荷になり出力電圧が低下してきた場合、若しくは何らかの事象によってモーターがロックして停止した場合、出力電圧と基準電圧とを比較して基準電圧充電部を一旦放電させて再充電させることにより、所定の期間だけ出力固定部を動作させた後に、出力電圧と基準電圧充電部に充電された電圧とを比較して、比較器の演算出力値に応じて出力帰還切替部を動作させ、出力電流検出部によって出力帰還部を動作させて定電流制御に切替ることができるため、安定してモーターを起動させること出来る。また、モーター起動時と同様にモーターの再起動時にも、定電圧制御にて低速でモーターを駆動させた後、定電流制御にて所定の電流値によって駆動させることができるため、所定の電流値に応じて、モーターの起動時の所定の期間は低速でモーターを駆動させて、その後所定の電流値でモーターを駆動させることができ、起動時に2段階の速度を持たせることが可能なモーター駆動用電源回路を提供できる。 As a result, when the motor load becomes light and the output voltage drops, or when the motor locks and stops due to some event, the output voltage is compared with the reference voltage to temporarily discharge the reference voltage charging unit. After the output fixing unit is operated for a predetermined period of time by recharging the output voltage, the output voltage is compared with the voltage charged in the reference voltage charging unit, and the output feedback is switched according to the operation output value of the comparator. Since the output current detection unit can be operated to switch to constant current control by operating the output current detection unit, the motor can be started stably. In addition, when the motor is restarted in the same way as when the motor is started, after the motor is driven at a low speed by constant voltage control, it can be driven by a predetermined current value by constant current control. Depending on the motor drive, the motor can be driven at a low speed for a predetermined period at the start of the motor, and then the motor can be driven at a predetermined current value. Power supply circuit can be provided.
また、請求項9記載のモーター駆動用電源回路の発明は、比較放電部によって出力電圧が基準電圧よりも低下した際に、ひとつの半導体素子を用いて、初期充電部と基準電圧充電部を同一の比較放電部によって放電するように構成したものである。 Further, the invention of the power supply circuit for driving the motor according to claim 9 uses the same initial charging unit and reference voltage charging unit by using one semiconductor element when the output voltage is lower than the reference voltage by the comparative discharge unit. It is comprised so that it discharges by this comparative discharge part.
これにより、構成する回路を簡素化してモーターの再起動時若しくはロック時に、初期充電部と基準電圧充電部をひとつの比較放電部によって放電し、モーターの負荷変動による意図しない停止や再起動を安定して制御できるモーター駆動用電源回路を提供できる。 This simplifies the circuit configuration and discharges the initial charging unit and the reference voltage charging unit with a single comparative discharge unit when the motor is restarted or locked, thereby stabilizing unintentional stopping and restarting due to motor load fluctuations. Thus, it is possible to provide a motor drive power supply circuit that can be controlled in a controlled manner.
また、請求項10記載のモーター駆動用電源回路の発明は、比較部にヒステリシスを備えて構成したものである。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a motor drive power supply circuit comprising hysteresis in the comparison section.
これにより、出力帰還切替部の切替時に時定数をもたせて出力帰還切替部を切替えることができるため、モーター負荷の軽負荷状態が継続されて、出力電圧が基準電圧に近い電圧で降圧チョッパー式電源部によって定電流制御された場合、僅かな外乱によって、出力電圧が基準電圧を下回り、比較部によって演算されて出力帰還切替部を動作させて、定電流制御から定電圧制御へと切り替わってしまい、その後、定電流制御に移行するも、モーター負荷の軽負荷状態が継続されるために、僅かな外乱によって、再度定電圧制御に切り替わってしまうため、降圧チョッパー式電源部の出力状態が、定電流制御と定電圧制御とを繰り返した場合に生じるモーターの出力トルクの差によって発生するトルクリップルに起因する騒音や振動が発生するのを抑制するモーター駆動用電源回路を提供できる。 As a result, the output feedback switching unit can be switched with a time constant when the output feedback switching unit is switched, so that the light load state of the motor load is continued and the step-down chopper power supply with the output voltage close to the reference voltage When the constant current control is performed by the unit, the output voltage falls below the reference voltage due to a slight disturbance, and is calculated by the comparison unit to operate the output feedback switching unit, so that the constant current control is switched to the constant voltage control. After that, although the current load shifts to the constant current control, the light load state of the motor load is continued, so that it is switched to the constant voltage control again due to a slight disturbance. Noise and vibration due to torque ripple generated by the difference in motor output torque that occurs when control and constant voltage control are repeated It can be provided to suppress motor drive power supply circuit.
また、請求項11記載のモーター駆動用電源回路の発明は、比較放電部にヒステリシスを備えて構成したものである。
The motor drive power supply circuit according to
これにより、出力帰還切替部の切替時に時定数をもたせて出力帰還切替部を切替えることができるため、モーター負荷の軽負荷状態が継続されて、出力電圧が基準電圧に近い電圧で降圧チョッパー式電源部によって定電流制御された場合、僅かな外乱によって、出力電圧が基準電圧を下回り、比較部によって演算されて出力帰還切替部を動作させて、定電流制御から定電圧制御へと切り替わってしまい、その後、定電流制御に移行するも、モーター負荷の軽負荷状態が継続されるために、僅かな外乱によって、再度定電圧制御に切り替わってしまうため、降圧チョッパー式電源部の出力状態が、定電流制御と定電圧制御とを繰り返した場合に生じるモーターの出力トルクの差によって発生するトルクリップルに起因する騒音や振動が発生するのを抑制するモーター駆動用電源回路を提供できる。 As a result, the output feedback switching unit can be switched with a time constant when the output feedback switching unit is switched, so that the light load state of the motor load is continued and the step-down chopper power supply with the output voltage close to the reference voltage When the constant current control is performed by the unit, the output voltage falls below the reference voltage due to a slight disturbance, and is calculated by the comparison unit to operate the output feedback switching unit, so that the constant current control is switched to the constant voltage control. After that, although the current load shifts to the constant current control, the light load state of the motor load is continued, so that it is switched to the constant voltage control again due to a slight disturbance. Noise and vibration due to torque ripple generated by the difference in motor output torque that occurs when control and constant voltage control are repeated It can be provided to suppress motor drive power supply circuit.
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路のブロック図である。図2は、同回路の比較部の詳細を記載したモーター駆動用電源回路のブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a DC sensorless brushless motor drive power supply circuit according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a motor drive power supply circuit describing details of the comparison unit of the circuit.
本実施の形態のDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路は、図1に示すように、DCセンサレスブラシレスモーター(以降、モーター1と呼ぶ。)を駆動するインバータ回路(図示はしていないが、例えば、FETを備え、3つのアームを構成する。)を具備したモーター駆動部2に電力を供給するモーター駆動用電源回路3は、商用電源4に直結した整流平滑部5と、整流平滑部5で平滑された電圧を所定の電圧値に降圧する降圧チョッパー式電源部6(図示はしていないが、例えば、FETとFETのゲートを駆動するゲート駆動回路と、FETのソースに接続されたインダクタンスと、フライホイールダイオードと、出力電圧を平滑する電解コンデンサとから構成する。)と、モーター駆動部2に内蔵されたインバータ回路を流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部7と、負荷電流の検出値に応じた電圧値を生成する出力電流検出部8と、モーター駆動部2の最低動作電圧よりも高い電圧値に設定した電圧値を生成する出力電圧固定部9と、出力電流検出部8の電圧値を第1の信号として降圧チョッパー式電源部6に前記電圧値を帰還するとともに、出力電圧固定部9の生成した電圧値を第2の信号として帰還する出力帰還部10(例えば、フォトカプラ)とから構成され、負荷電流検出部に流れる負荷電流値が一定になるように降圧チョッパー式電源部の出力電圧を制御するものである。
The DC sensorless brushless motor driving power supply circuit of the present embodiment, as shown in FIG. 1, is an inverter circuit (not shown) that drives a DC sensorless brushless motor (hereinafter referred to as motor 1). The motor drive power supply circuit 3 that supplies electric power to the motor drive unit 2 having FETs and three arms is smoothed by the rectifying and smoothing
また、降圧チョッパー式電源部6の出力電圧からこの出力電圧よりも低い電圧値となる基準電圧を生成する基準電圧生成部11(例えば、低飽和型のリニアレギュレータ若しくは、降圧チョッパー回路)と、前記出力電圧が前記モーター駆動部の最低動作電圧よりも高い電圧になったときに前記基準電圧と同じ電圧値になるように前記出力電圧を分圧抵抗12によって分圧した電圧に生成する分圧電圧生成部13と、前記前記出力電圧を分圧抵抗12によって分圧した電圧と前記基準電圧とを比較する比較部14(例えば、コンパレータ)と、比較部14の出力信号によって出力帰還部の帰還信号を前記第1の信号と第2の信号のいずれか一つに切替える出力帰還切替部15(例えば、コンプリメンタリな2つのトランジスタで構成したもの)を備えたものである。
Further, a reference voltage generation unit 11 (for example, a low saturation linear regulator or a step-down chopper circuit) that generates a reference voltage having a voltage value lower than the output voltage from the output voltage of the step-down chopper type
また、本実施の形態では図2に示すように、基準電圧生成部11の生成する基準電圧は、直接比較部14の入力部に入力せずに、この基準電圧によって充電される基準電圧充電部16を介して入力されている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the reference voltage generated by the
上記構成において、電源が降圧チョッパー式電源部6に印加されて、降圧チョッパー式電源部6の所定の初期出力電圧(降圧チョッパー回路のスイッチング周波数とインダクタンスによって定まる所定の初期出力電圧)が出力される際に、基準電圧生成部11によって、出力電圧からモーター駆動部2の最低動作電圧(例えば、インバータ回路に内蔵されるFETの最低ゲート駆動電圧によって規定される)よりも低く、比較部14の比較器の最低動作電圧以上の電圧が生成される。比較部14の比較器の非反転増幅端子には、出力電圧がモーター駆動部2の最低動作電圧よりも高い電圧(例えば、モーター駆動部2の最低動作電圧よりも10%高い電圧値)になった際に基準電圧と同じ電圧が入力されるように分圧抵抗12にて分圧した電圧が入力されており(非反転入力端子の保護用にツェナーダイオードを並列に具備して構成)、反転増幅端子には基準電圧によって抵抗を介してコンデンサ(例えば、電解コンデンサ)に充電される基準電圧充電部16の電圧が入力されている。そのため、初期出力電圧時には、比較部14からHighが出力され、出力帰還切替部15の出力電流検出部8の第1半導体スイッチ17(例えば、PNPトランジスタ)は非導通状態にあり、出力電圧固定部9の第2半導体スイッチ18(例えば、NPNトランジスタ)は導通状態にあるため、出力電圧固定部9が動作して、第2の信号を帰還させて出力帰還部10を動作させる。そのため、降圧チョッパー式電源部6から出力される出力電圧は出力固定部によってモーター駆動部2の最低動作電圧よりも僅かに高い電圧値に設定された所定の電圧(例えば、モーター駆動部2の最低動作電圧よりも10%高い電圧)に固定され、定電圧制御にてモーター1を駆動させる。その後、基準電圧充電部16の電圧が非反転増幅端子に入力された電圧以上になると、比較部14からはLowが出力される。その際、出力帰還切替部15の第1半導体スイッチ17は導通状態に切り替わり、第2半導体スイッチ18は非導通状態に切り替わるため、出力電流検出部8が動作して、第1の信号を帰還させて出力帰還部10を制御することになり、降圧チョッパー式電源部6からは負荷電流検出部7に流れる電流が一定となるように出力電圧を制御する定電流制御へと移行する。
In the above configuration, power is applied to the step-down chopper type
また、通常運転時に、モーター1の負荷が軽負荷になった場合、定電流制御にて降圧チョッパー式電源部6が出力電圧を制御していると、出力電圧は負荷電流検出部7に流れる電流が一定となるように制御されるため、出力電圧は減少する。出力電圧がモーター駆動部2の最低動作電圧よりも僅かに低い電圧になった際、比較部14の非反転入力端子に入力される電圧は基準電圧よりも低くなるため、出力帰還切替部15の第1半導体スイッチ17は導通状態から非導通状態へと切り替り、第2半導体スイッチ18は非導通状態から導通状態へと切り替わるため、出力電圧固定部9が動作して、第2の信号を帰還させて出力帰還部10を制御して、降圧チョッパー式電源部6の出力電圧は出力電圧固定部9によって設定された所定の定電圧がモーター1に印加されることになる。その後、モーター1の負荷状態が通常の状態に復帰すると、前述のように定電圧制御から定電流制御へと降圧チョッパー式電源部6の出力状態が切り替えられる。
Further, when the load of the motor 1 is light during normal operation, if the step-down chopper type
また、モーター1がロック状態に陥った場合(例えば、異物の接触)、モーター駆動部2によって、モーター1がロックされると誘起電圧が発生しないため、一旦同期運転を停止して、再起動を実施する。その際、モーター1は一旦停止するため、モーター1の負荷は軽負荷となり、出力電圧は急激に低下するが、前述したモーター1の負荷が軽負荷になった場合と同様に定電流制御から定電圧制御へと移行して、モーター1のロックが解除されると正常にモーター1を駆動することができる。 In addition, when the motor 1 is locked (for example, contact of a foreign object), no induced voltage is generated when the motor 1 is locked by the motor driving unit 2, so that the synchronous operation is temporarily stopped and restarted. carry out. At that time, since the motor 1 is temporarily stopped, the load of the motor 1 becomes light load and the output voltage decreases rapidly. However, as in the case where the load of the motor 1 becomes light load, the constant current control is performed. When the control shifts to voltage control and the lock of the motor 1 is released, the motor 1 can be driven normally.
ここで、基準電圧生成部11によって生成される基準電圧はモーター駆動部2の最低動作電圧値以下で比較部14の最低動作電圧以上に設定している。定電流制御にてモーター1を駆動すると、負荷電流検出部7の電流値が一定となるように、負荷に応じて降圧チョッパー式電源部6の出力電圧を増減させるため、基準電圧の電圧を高く設定した場合、出力電圧が設定した基準電圧よりも低くなると出力帰還切替部15にて定電流制御から定電圧制御へと切替えるために、定電流制御にてモーター1を制御できる出力電圧幅が狭くなり、モーター1の制御負荷範囲も狭くなってしまう。一方、基準電圧を低く設定するとモーター駆動部2に具備されたインバータ回路の最低動作電圧以下になってしまいモーター1が駆動できなくなるとともに、比較部14の最低動作電圧以下になると比較部14が正常に動作せずに意図通りに出力帰還切替部15を制御することができなくなる。そのため、モーター駆動部2の最低動作電圧値以上で、比較部14の最低動作電圧以上に基準電圧を設定することで、モーター1の制御負荷範囲を狭めることなく、モーター駆動部2に安定して電力が供給できる。
Here, the reference voltage generated by the reference
なお、比較部14に供給される比較部14の動作電圧は、基準電圧から供給するように構成しており、モーターの負荷が軽負荷になり降圧チョッパー式電源部6の出力電圧が低下した場合、若しくはモーター1がロックして、モーターの誘起電圧からモーター1の位置検出ができなくなり、モーター駆動部2が再起動を実施して、直流励磁若しくは強制転流時に降圧チョッパー式電源部6の出力電圧が低下した場合にでも、出力電圧と基準電圧とを比較する比較部14の駆動電圧を出力電圧から生成した基準電圧から供給することにより、出力電圧の変動に左右されずに出力帰還切替部15を制御することができ、モーター1の負荷変動による意図しない停止や再起動を安定して制御できるモーター駆動用電源回路を提供できる。
Note that the operation voltage of the
また、基準電圧充電部16が非反転増幅端子に入力された電圧以上になる時間は、モーター負荷状態によって、誘起電圧からモーターの位置推定が正常にできずに再起動を複数回繰り返す時間を考慮して、モーター駆動部2にて設定される直流励磁から強制転流までの時間よりも十分長い時間を設定しており(例えば、2秒)、定電圧制御から定電流制御へと降圧チョッパー式電源部6の出力を可変することが出来る。
In addition, the time when the reference
また、基準電圧充電部16が非反転増幅端子に入力された電圧以上になる時間は、定電圧制御にて低速でモーターを駆動させた後、定電流制御にて所定の電流値によって駆動させることができるため、モーターの起動時の所定の期間は低速でモーターを駆動させて、その後定電流制御にてモーターを駆動させることができる。そのため、モーター起動時に初期出力電圧でモーターを駆動させるとモーターが駆動する瞬間に急なトルクの発生によって騒音や振動が発生するが、定電圧駆動によって発生トルクを最小限に抑制することが出来るため、起動時の騒音と振動を抑制することが出来る。
In addition, the time when the reference
上述のように、降圧チョッパー式電源部6の出力状態を定電流制御と定電圧制御とに切り替えて、モーター駆動部2に電力を供給するため、モーター起動時の直流励磁と強制転流時に必要なトルクを確保することが出来、モーターの起動失敗を抑制するとともに、定電流制御時に負荷変動によって出力電圧が低下した場合には、定電圧制御にてモーターを駆動することにより、モーターの負荷変動による意図しない停止や再起動を抑制できるDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路を提供できる。
As described above, the output state of the step-down chopper type
なお、本実施の形態では、基準電圧生成部11の生成する基準電圧は、直接比較部14の入力部に入力することなしに、この基準電圧によって充電される基準電圧充電部16を介して入力される構成とすることにより、比較部14に入力される基準電圧の入力電圧値の上昇を遅延することができるため、比較部14は、モーター1の起動時には、基準電圧充電部16にて設定された時定数による所定の期間だけ出力電圧固定部9を動作させた後に、出力電流検出部によって出力帰還部10を動作させることになり、モーター1の起動が十分安定した後に定電圧制御から定電流制御に切替ることができるため、より安定したモーター1の駆動ができる。
In the present embodiment, the reference voltage generated by the reference
つまり、この基準電圧充電部16を備えない場合には、降圧チョッパー式電源部6の立ち上がりに対して基準電圧生成部11の基準電圧の立ち上がりを遅くすることでモーター1の起動が十分安定した後に定電圧制御から定電流制御に切替ることができる。
That is, when the reference
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について図3を参照しながら説明する。実施の形態1から2と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態のDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路は、図3に示すように出力電圧固定部9と並列に初期充電部19を備えている。
The DC sensorless brushless motor driving power supply circuit of the present embodiment includes an
初期充電部19は、出力帰還部10に抵抗と第3半導体スイッチ20(例えば、ダイオード)と介して接続されたコンデンサ(例えば、電解コンデンサ)から構成されており、電源が降圧チョッパー式電源部6に供給されて、降圧チョッパー式電源部6が降圧チョッパー式電源部6のスイッチング周波数とインダクタンスとによって定まる初期出力電圧値を出力した際に、出力帰還切替部15の動作によらず出力帰還部10を初期充電部19によって動作させることにより、降圧チョッパー式電源部6に出力状態が正常に帰還される。
The
上述のように、このように構成することにより降圧チョッパー式電源部6の出力が安定し、モーター駆動部2に安定して電力を供給できるモーター駆動用電源回路を提供できる。
As described above, by configuring in this way, the output of the step-down chopper type
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3について図4を参照しながら説明する。実施の形態1から2と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態のDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路は、図4に示すように降圧チョッパー式電源部6の出力電圧と基準電圧とを比較する比較放電部21を具備して構成している。
As shown in FIG. 4, the DC sensorless brushless motor driving power supply circuit according to the present embodiment includes a
ここで、比較放電部21の比較器(例えば、コンパレーター)の非反転入力端子には、第2分圧抵抗22によって基準電圧を抵抗分圧して、最大入力端子電圧以下の第2分圧電圧生成部23が接続されており、反転入力端子には、出力電圧がモーター駆動部2の最低動作電圧よりも僅かに高い電圧(例えば、10%高い電圧)になったときに、非反転入力端子に入力された抵抗分圧された基準電圧と同じ電圧になるように第3分圧抵抗24によって出力電圧を抵抗分圧する第3分圧電圧生成部25が接続されており、比較器の出力は抵抗を介して基準電圧に接続され、初期充電部19を放電する第4半導体スイッチ26(例えば、NPNトランジスタ)と、基準電圧充電部16を放電する第5半導体スイッチ27(例えば、NPNトランジスタ)とが接続されている。
Here, a reference voltage is divided by a second voltage dividing resistor 22 at a non-inverting input terminal of a comparator (for example, a comparator) of the
電源が降圧チョッパー式電源部6に印加されて、降圧チョッパー回路の所定の初期出力電圧が出力されて、基準電圧生成部11によって生成された基準電圧が、比較放電部21の比較器の最低動作電圧以下の場合、比較放電部21の出力は基準電圧に抵抗を介して接続されているため、第4半導体スイッチ26及び第5半導体スイッチ27は導通し、初期充電部19及び基準電圧充電部16は放電継続するため、出力帰還部10は初期充電部19及び出力電圧固定部9によって動作し、基準電圧が安定するまでの期間も、出力帰還を安定して行うことが出来、降圧チョッパー式電源部6の出力を安定させることが出来る。その後、初期出力電圧が上昇し、基準電圧が比較放電部21の比較器の最低動作電圧を超えて、比較器が正常に動作するようになった後に、モーター駆動部2の最低動作電圧を超えてモーター駆動部2によって、直流励磁から強制転流を経て、同期運転に切り替ると、反転入力端子に入力される出力電圧の抵抗分圧値は、基準電圧の抵抗分圧値よりも大きくなり、比較放電部21の比較器からはLowが出力され、第4半導体スイッチ26及び第5半導体スイッチ27は非導通状態なり、初期充電部19及び基準電圧充電部16の放電は停止され、充電が開始され、基準電圧充電部16の電圧が比較部14に設定された閾値を越えると、出力帰還切替部15によって定電圧制御から定電流制御へと切り替える。
The power is applied to the step-down chopper type
モーター負荷が軽負荷の場合、若しくはロック状態となりモーター駆動部2によって一旦モーターを停止させる場合、降圧チョッパー式電源部6から出力される出力電圧が低下すると、非反転入力端子に入力された基準電圧の抵抗分圧値よりも、反転入力端子に接続された出力電圧の抵抗分圧値の方が小さくなり、比較放電部21からはHighが出力されて第4半導体スイッチ26および第5半導体スイッチ27は導通状態となり、初期充電部19及び基準電圧充電部16のコンデンサは一旦放電されて、比較部14からはHighが出力されるため、初期充電部19若しくは出力電圧固定部9によって出力帰還部10が動作されるため、定電圧制御にて降圧チョッパー式電源部6から出力電圧が出力される。
When the motor load is light, or when the motor drive unit 2 is locked and the motor is temporarily stopped, when the output voltage output from the step-down chopper type
なお、本実施の形態では半導体スイッチを2素子使用して、初期充電部19と基準電圧充電部16を放電するように構成したが、半導体スイッチを1素子使用して構成してもよく、このように構成することで、回路構成を簡便にすることができる。
In this embodiment, two semiconductor switches are used and the
上述のように、このように構成することにより比較放電部21によって初期充電部19と基準電圧充電部16を出力電圧の抵抗分圧値と基準電圧の抵抗分圧値とを比較して放電することにより、降圧チョッパー式電源部6の出力を安定させて、モーター駆動部2に安定して電力を供給することができる。
As described above, the
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4について図5を参照しながら説明する。説明する。実施の形態1から3と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. explain. The same parts as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態のDCセンサレスブラシレスモーター駆動用電源回路は、比較部14及び比較放電部21にヒステリシス部28を備えて構成している。
The DC sensorless brushless motor driving power supply circuit according to the present embodiment is configured by including a hysteresis unit 28 in the
モーター負荷の軽負荷状態が継続されて、出力電圧が基準電圧に近い電圧で降圧チョッパー式電源部6によって定電流制御されると、僅かな外乱によって、出力電圧が基準電圧を下回り、比較部14及び比較放電部21によって演算されて出力帰還切替部15を動作させて、定電流制御から定電圧制御へと切り替わってしまう。その後、定電流制御に移行するも、モーター負荷の軽負荷状態が継続されるために、僅かな外乱によって、再度定電圧制御に切り替わってしまう。そのため、比較部14と比較放電部21とにそれぞれにヒステリシス部28を備えて、出力帰還切替部15を切替えるように構成していしる。降圧チョッパー式電源部6の出力状態が基準電圧に近い電圧になった場合に、僅かな外乱によって定電流制御と定電圧制御とを繰り返すことがなく、定電流制御と定電圧制御とを繰り返すことによって生じる、モーターの出力トルク差に起因したトルク変動による騒音や振動の発生を抑制するモーター駆動用電源回路を提供できる。
When the light load state of the motor load is continued and the output voltage is controlled to a constant current by the step-down chopper type
本発明にかかるモーター駆動用電源回路は、DCセンサレスブラシレスモーターを定電流制御にて駆動させる場合に、モーターの負荷変動によって生じるモーター駆動の不具合を改善するものであり、一般住宅などに用いられる低消費電力を目的としたDCモーター搭載の換気装置に有用である。 The power supply circuit for driving the motor according to the present invention improves the problem of motor driving caused by fluctuations in the motor load when the DC sensorless brushless motor is driven by constant current control. It is useful for ventilators equipped with DC motors for the purpose of power consumption.
1 モーター
2 モーター駆動部
3 モーター駆動用電源回路
4 商用電源
5 整流平滑部
6 降圧チョッパー式電源部
7 負荷電流検出部
8 出力電流検出部
9 出力電圧固定部
10 出力帰還部
11 基準電圧生成部
12 分圧抵抗
13 分圧電圧生成部
14 比較部
15 出力帰還切替部
16 基準電圧充電部
17 第1半導体スイッチ
18 第2半導体スイッチ
19 初期充電部
20 第3半導体スイッチ
21 比較放電部
22 第2分圧抵抗
23 第2分圧電圧生成部
24 第3分圧抵抗
25 第3分圧電圧生成部
26 第4半導体スイッチ
27 第5半導体スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Motor drive part 3 Motor drive power supply circuit 4
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