JP2014023418A - 単相モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単相モータ駆動回路を提供することを課題とする。
【解決手段】単相モータ駆動回路であって、第１の駆動回路と第２の駆動回路と第１のブートストラップ回路と第３の駆動回路と第４の駆動回路と第２のブートストラップ回路とを含む。第１の駆動信号が高電位になり、第２の駆動信号が第１のパルス幅変調信号の時、第２の駆動回路は第１のパルス幅変調信号に基づいて第１の駆動回路を導通するよう制御し、単相モータを回転させることができる。第２の駆動信号が高電位になり、第１の駆動信号が第２のパルス幅変調信号の時、第４の駆動回路は第２のパルス幅変調信号に基づいて第３の駆動回路を導通するよう制御し、単相モータを回転させることができる。本発明は、交流単相モータに運用できるだけではなく、直流単相モータの正転と逆転の制御にも運用できる。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、駆動装置に関し、特に、単相モータ駆動装置に関する。

モータ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ）は電動機或いは電動モータとも呼ばれ、幅広く各種電気器具に応用され、その他の装置を駆動するために用いられる電気機器である。モータは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換して機械を駆動して回転運動、振動或いは直線運動を行わせることができる。直線運動を行うモータはリニアモータ（ＬＩＮＥＡＲ ＭＯＴＯＲ）と呼ばれ、半導体産業、自動化産業、工作機械、産業機器及び計器工業等に適用される。
回転運動を行うモータの応用は各業種、オフィス、家庭等に普及している。モータの種類は非常に多く、交流モータ及び直流モータに大まか区分され、それぞれ異なる場面で使用されている。直流モータは直流電源を電源とし、コイルに電流を流すことでコイル脇にある永久磁石が電磁誘導でトルクを発生して回転させる。交流モータの回転数は周波数に比例するため、周波数が高いほど回転数は高くなる。交流モータと直流モータもモータ制御技術において不可欠な役割であり、且つ将来も各工業の発展を牽引していく。

単相交流モータに用いられる一般的な単相モータ駆動回路について、図１Ａ乃至図１Ｄを参照しながら説明する。図１Ａにおいて第１のスイッチング回路１０と第２のスイッチング回路１２と第３のスイッチング回路１４と第４のスイッチング回路１６と単相モータ１００とが単相モータ駆動回路を構成する。
次に、図１Ｂを参照しながら説明する。ＡＴピンは高電位、ＢＴが低電位になった時、図１Ｃに示すように電流の流れる方向ｍｐ１が電源からＱｔ３、単相モータ１００を経由してＱｔ６まで流れ、この際、単相モータ１００が１８０度回転できる。ＡＴピンは低電位、ＢＴが高電位になった時、図１Ｄに示すように電流の流れる方向ｍｐ２は電源からＱｔ４、単相モータを経由してＱｔ５まで流れ、この際、単相モータ１００は１８０度〜３６０度回転できる。よって単相モータ１００は第１のスイッチング回路１０、第２のスイッチング回路１２、第３のスイッチング回路１４、第４のスイッチング回路１６を通じて回転する。

従来の技術にはいくつかの問題点がある。
１．制御スイッチがバイポーラジャンクショントランジスタ（Ｂｉｐｏｌａｒ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＢＪＴ）で制御されるため、バイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）に電圧降下が発生し、全ての総電圧からバイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）の電圧降下を差し引くと、単相モータの電圧となる。如何にして電力スイッチのトランジスタの電圧降下を減らし、モータ駆動トルクを向上させるかが、主な課題となる。
２．Ｈ−Ｂｒｉｄｇｅ 駆動回路の上下アームＭＯＳ Ｇａｔｅの駆動は、駆動回路のＲＣ効果を考慮しなければならないため、第１のスイッチング回路１０、第２のスイッチング回路１２或いは第３のスイッチング回路１４、第４のスイッチング回路１６が同時に導通されて短絡電流を発生して複数のスイッチング回路を焼損する可能性がある。
３．従来の単相モータ駆動回路は、トランジスタ６個又はトランジスタ８個必要となるため、如何にしてコストを削減するかは、現在の主な課題となっている。

そこで、上記のような単相モータ駆動回路の問題点に鑑みて、これらの問題点を解決する事が単相モータ駆動回路の研究目的である。

本発明は、単相モータ駆動装置を提供し、第１の電源と単相モータの第１側に接続する第１の駆動回路と、第２の駆動信号を受信し、また第１の駆動回路と大地に接続する第２の駆動回路と、第２の電源と第１の駆動回路と単相モータの第１側に接続し、第１の駆動信号が高電位になった時、第１のバイアスを第１の駆動回路に提供して第１の駆動回路を導通する第１のブートストラップ回路と、第１の電源と単相モータの第２側に接続する第３の駆動回路と、第１の駆動信号を受信し、また第３の駆動回路と大地に接続する第４の駆動回路と、第２の電源と第３の駆動回路と単相モータの第２側に接続し、第２の駆動信号が高電位になった時、第２のバイアスを第３の駆動回路に提供して第３の駆動回路を導通する第２のブートストラップ回路とを含む。
第１の駆動信号が高電位になり、且つ第２の駆動信号が第１のパルス幅変調信号の時、第２の駆動回路が第１のパルス幅変調信号に基づいて第１の駆動回路の遮断或いは導通を制御する。第１の駆動回路が導通された時、第１の電源が供給する電流は第１の駆動回路、単相モータ、第２のブートストラップ回路、第４の駆動回路を経由して大地に流れて単相モータを回転させる。
第２の駆動信号が高電位になり、且つ第１の駆動信号が第２のパルス幅変調信号の時、第４の駆動回路が第２のパルス幅変調信号に基づいて第３の駆動回路の遮断或いは導通を制御する。第３の駆動回路が導通された時、第１の電源が供給する電流は第３の駆動回路、単相モータ、第１のブートストラップ回路、第２の駆動回路を経由して大地に流れて単相モータを回転させる。

よって、本発明の主な効果には１．モータトルクを向上することと、２．ハードウェア回路設計でＨ−Ｂｒｉｄｇｅ上下アームのスイッチが同時に導通するリスクがないことを保証し、短絡効果による回路の焼損を避けることと、３．駆動回路プランのコスト等を削減することがある。

以下、本発明の目的、特徴及び長所を更に明確に分かりやすくするため、複数の好ましい実施例を添付図面に基づいて説明する。

従来の技術の単相モータ駆動回路を示す図である。 従来の技術の単相モータ駆動信号を示す図である。 従来の技術の単相モータ駆動回路の経路を示す図である。 従来の技術の単相モータ駆動回路の経路を示す図である。 本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例を示すブロック図である。 本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例の回路図である。 本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例の第１の経路を示す図である。 本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例のパルス幅変調を示す図である。 本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例の第２の経路を示す図である。 本発明に係る単相モータ駆動回路の第２の実施例を示すブロック図である。 本発明に係る単相モータ駆動回路の第２の実施例の第１の経路を示す図である。 為本発明に係る単相モータ駆動回路の第２の実施例の第２の経路を示す図である。 本発明に係る単相モータ駆動回路の第３の実施例の回路図である。

次に、本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例を示すブロック図を図２Ａを参照しながら説明する。本発明の単相モータ駆動装置には、第１の電源Ｖｃｃ１と単相モータ１００の第１側に接続する第１の駆動回路２０と、第２の駆動信号を受信し、また第１の駆動回路２０と大地に接続する第２の駆動回路３０と、第２の電源Ｖｃｃ２と第１の駆動回路２０と単相モータ１００の第１側に接続し、第１の駆動信号が高電位になった時、第１のバイアスを第１の駆動回路２０に提供して第１の駆動回路２０を導通する第１のブートストラップ回路４０と、第１の電源Ｖｃｃ１と単相モータの第２側に接続する第３の駆動回路６０と、第１の駆動信号を受信し、また第３の駆動回路６０と大地に接続する第４の駆動回路７０と、第２の電源Ｖｃｃ２と第３の駆動回路６０と単相モータ１００の第２側に接続し、第２の駆動信号が高電位になった時、第２のバイアスを第３の駆動回路６０に提供して第３の駆動回路６０を導通する第２のブートストラップ回路８０とを含む。

第１の駆動信号が高電位になり、且つ第２の駆動信号が第１のパルス幅変調信号の時、第２の駆動回路３０が第１のパルス幅変調信号に基づいて第１の駆動回路２０の遮断或いは導通を制御する。第１の駆動回路２０が導通された時、第１の電源Ｖｃｃ１が供給する電流は第１の駆動回路２０、単相モータ１００、第２のブートストラップ回路８０、第４の駆動回路７０を経由して大地に流れて単相モータ１００の回転を駆動する。
第２の駆動信号が高電位になり、且つ第１の駆動信号が第２のパルス幅変調信号の時、第４の駆動回路７０が第２のパルス幅変調信号に基づいて第３の駆動回路６０の遮断或いは導通を制御する。第３の駆動回路６０が導通された時、第１の電源Ｖｃｃ１が供給する電流は第３の駆動回路６０、単相モータ１００、第１のブートストラップ回路４０、第２の駆動回路３０を経由して大地に流れ、また第２の駆動回路３０を通じて単相モータ１００の回転を駆動する。

（第１の実施例）
次に、本発明に係る単相モータ１００駆動回路の第１の実施例の回路図を図２Ｂを参照しながら説明する。本実施例において第１の電源Ｖｃｃ１と第２の電源Ｖｃｃ２は同じ電源Ｖｃｃを採用している。第１の駆動回路２０はＮチャネル第１の電界効果トランジスタＱ１で、第１の電界効果トランジスタＱ１の第１端がドレーン電極で、第１の電界効果トランジスタＱ１の第２端がゲート電極で、第１の電界効果トランジスタＱ１の第３端がソース電極である。

第２の駆動回路３０には、その第１端が第１の駆動回路２０に接続され、その第３端が大地に接続される第２の電界効果トランジスタＱ２と、その第１端は第２の駆動信号ＰＷＭ２を受信し、その第２端が第２の電界効果トランジスタＱ２の第２端に接続される第７の抵抗Ｒ７と、その第１端は第２の電界効果トランジスタＱ２の第２端に接続され、その第２端が大地に接続される第６の抵抗Ｒ６とを含む。
第２の電界効果トランジスタＱ２はＮチャネルの電界効果トランジスタで、且つ第２の電界効果トランジスタＱ２の第１端がドレーン電極で、第２の電界効果トランジスタＱ２の第２端がゲート電極で、第２の電界効果トランジスタＱ２の第３端がソース電極である。第２の駆動信号ＰＷＭ２は、第７の抵抗Ｒ７と第６の抵抗Ｒ６で分圧したゲート電極電圧を第２の電界効果トランジスタＱ２の第２端（ゲート電極）に接続して第２の電界効果トランジスタＱ２を導通する。

第１のブートストラップ回路４０には、その第１端が電源Ｖｃｃに接続される第１のダイオードＤ１と、その第１端は第１のダイオードＤ１の第２端に接続され、その第２端が第１の駆動回路２０の第２端に接続される第１の抵抗Ｒ１と、その第１端はＮ型で、その第２端がＰ型で、且つその第１端が第１の駆動回路２０の第２端に接続され、その第２端が単相モータ１００の第１側に接続される第１のツェナーダイオードＺＤ１と、その第１端は第１の抵抗Ｒ１の第１端と第１のダイオードＤ１の第２端に接続され、その第２端が単相モータ１００の第１側に接続される第１のコンデンサＣ１とを含む。

第３の駆動回路６０は、Ｎチャネルの第３の電界効果トランジスタＱ３である。第３の電界効果トランジスタＱ３の第１端は、ドレーン電極で、第３の電界効果トランジスタＱ３の第２端がゲート電極で、第３の電界効果トランジスタＱ３の第３端がソース電極である。

第４の駆動回路７０には、その第１端が第３の駆動回路６０に接続され、その第３端が大地に接続される第４の電界効果トランジスタＱ４と、その第１端は第１の駆動信号ＰＷＭ１を受信し、その第２端が第４の電界効果トランジスタＱ４の第２端に接続される第８の抵抗Ｒ８と、その第１端は第４の電界効果トランジスタＱ４の第２端に接続され、その第２端が大地に接続される第９の抵抗Ｒ９とを含む。第４の電界効果トランジスタＱ４は、Ｎチャネルの電界効果トランジスタで、第４の電界効果トランジスタＱ４の第１端がドレーン電極で、第４の電界効果トランジスタＱ４の第２端がゲート電極で、第４の電界効果トランジスタＱ４の第３端がソース電極である。第１の駆動信号ＰＷＭ１は、第８の抵抗Ｒ８と第９の抵抗Ｒ９で分圧したゲート電極電圧を第２の電界効果トランジスタＱ４の第２端（ゲート電極）に接続して第４の電界効果トランジスタＱ４を導通する。

第２のブートストラップ回路８０には、その第１端が電源Ｖｃｃに接続される第２のダイオードＤ２と、その第１端は第２のダイオードＤ２の第２端に接続され、その第２端が第３の駆動回路６０の第２端に接続される第２の抵抗Ｒ２と、その第１端はＮ型で、その第２端がＰ型で、且つその第１端が第３の駆動回路６０の第２端に接続され、その第２端が単相モータ１００の第２側に接続される第２のツェナーダイオードＺＤ２と、その第１端は第２の抵抗の第１端と第２のダイオードＤ２の第２端に接続され、その第２端が単相モータ１００の第２側に接続される第２のコンデンサＣ２とを含む。

次に、本発明に係る単相モータ１００駆動回路の第１の実施例の第１の経路図を図２Ｃを参照しながら説明する。モータの制御にはパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭと略称）制御信号を必要とするため、ＰＷＭ信号波形の測定は、図２Ｄの本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例のパルス幅変調を示す図を参照する。
パルス幅変調ＰＷＭとは、パルス幅を調整できる一連の信号で、ここでパルス幅変調ＰＷＭについては当業者においては熟知されているので詳細な説明を省略する。第１の駆動信号ＰＷＭ１は高電位になり、且つ第２の駆動信号ＰＷＭ２が第１のパルス幅変調信号である時、第２の電界効果トランジスタＱ２は第１のパルス幅変調信号に基づいて第１の電界効果トランジスタＱ１をオフ或いはオンになるよう制御し、この場合第２の駆動信号ＰＷＭ２と第１の電界効果トランジスタＱ１のゲート電極の測量点ＴＱ１の関係図は、図２Ｄと図２Ｃを参照にする。

第１の駆動信号ＰＷＭ１が高電位になった時、第２の駆動信号ＰＷＭ２が第１のパルス幅変調信号で、且つ第１のパルス幅変調信号が低電位になった時、第２の電界効果トランジスタＱ２が導通できない。第１の駆動信号ＰＷＭ１が高電位になった時、第８の抵抗Ｒ８と第９の抵抗Ｒ９で分圧してゲート電極電圧を生成し、第４の電界効果トランジスタＱ４のＶｇｓ＞Ｖｔになる。第４の電界効果トランジスタＱ４が導通された後、第３の電界効果トランジスタＱ３のゲート電極が低電位側に接続され、この場合第３の電界効果トランジスタＱ３が導通できず、つまり任意の電流が第３の電界効果トランジスタＱ３に流れない。
第１のブートストラップ回路４０は、第１のダイオードＤ１と第１の抵抗Ｒ１と第１のコンデンサＣ１と第１のツェナーダイオードＺＤ１からなり、電流が第１のダイオードＤ１に流して第１のコンデンサＣ１に充電し、且つ電流がまた第１の抵抗Ｒ１と第１のツェナーダイオードＺＤ１に流れ、またモータの第１側へ流れる。この場合、第１のツェナーダイオードＺＤ１はバイアスを生成して第１の電界効果トランジスタＱ１に与え、第１の電界効果トランジスタＱ１のＶｇｓ＞Ｖｔとなると、第１の電界効果トランジスタＱ１が導通される。よって電流の流れる経路ｐａｔｈ１はＶｃｃの電源から第１の電界効果トランジスタＱ１、単相モータ１００、第２のツェナーダイオードＺＤ２、第４の電界効果トランジスタＱ４を経由して大地までに流れ、ｐａｔｈ１が電流を生成して単相モータ１００に流れることができる。

第１の駆動信号ＰＷＭ１が高電位になった時、第２の駆動信号ＰＷＭ２が第１のパルス幅変調信号で、且つ第１のパルス幅変調信号が高電位になった時、第７の抵抗Ｒ７と第６の抵抗Ｒ６で分圧してゲート電極電圧を生成し、第２の電界効果トランジスタＱ２のＶｇｓ＞Ｖｔになる。第２の電界効果トランジスタＱ２が導通された後、第１の電界効果トランジスタＱ１のゲート電極が低電位に接続されるため、第１の電界効果トランジスタＱ１が遮断される。この場合Ｖｃｃの電源が第１の電界効果トランジスタＱ１に流れないため、ｐａｔｈ１が電流を生成して単相モータ１００に流れない。

電界効果トランジスタをスイッチとして採用し、電界効果トランジスタの電圧降下が小さいため、単相モータ１００の運転電圧が高くなり、電流が高くなる。単相モータ１００のトルクと電圧、電流が比例関係になり、電圧と電流が高すぎると、単相モータ１００のトルクをアップさせる。例えばｐａｔｈ１を例とすると、電流の通過する経路は、第１の電界効果トランジスタＱ１と単相モータ１００と第２のツェナーダイオードＺＤ２と第４の電界効果トランジスタＱ４とを有する。現在電源Ｖｃｃを２４Ｖと仮定する場合、第１の電界効果トランジスタＱ１の電圧降下が０．１Ｖ、第２のツェナーダイオードＺＤ２の電圧降下が０．７Ｖ、第４の電界効果トランジスタＱ４の電圧降下が０．１Ｖ、単相モータ１００両側の電圧降下が２４ボルトとなり、０．９Ｖ（０．７Ｖ＋０．１Ｖ＋０．１Ｖ）を差し引いた後、得られた電圧は２３．１Ｖとなる。
図１を参照しながら説明する。従来の技術において２４ボルトからランジスタ２個の経路の計１．６Ｖを差し引くため、得られた単相モータ１００の電圧が２４ボルトから１．６Ｖを差し引いて２２．４ボルトを得た。本発明を運用して得られた単相モータ１００の電圧は従来の技術より０．７Ｖ高いため、本発明を運用すると単相モータ１００のトルクを増加できる。

次に、第２Ｅ図係為本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例の第２の経路図を図２Ｅを参照しながら説明する。モータの制御にはパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭと略称）制御信号を必要とするため、ＰＷＭ信号波形の測定は、図２Ｄの本発明に係る単相モータ駆動回路の第１の実施例のパルス幅変調を示す図を参照にする。
第２の駆動信号ＰＷＭ２は高電位になり、且つ第１の駆動信号ＰＷＭ１が第２のパルス幅変調信号である時、第４の電界効果トランジスタＱ４は第２のパルス幅変調信号に基づいて第３の電界効果トランジスタＱ３をオフ或いはオンになるよう制御し、この場合第１の駆動信号ＰＷＭ１と第３の電界効果トランジスタＱ３のゲート電極の測量点ＴＱ３の関係図は、図２Ｄと図２Ｅを参照にする。

第２の駆動信号ＰＷＭ２が高電位になった時、第１の駆動信号ＰＷＭ１が第２のパルス幅変調信号で、且つ第２のパルス幅変調信号が低電位になった時、第４の電界効果トランジスタＱ４が導通できない。第２の駆動信号ＰＷＭ２は高電位になった時、第６の抵抗Ｒ６と第７の抵抗Ｒ７で分圧してゲート電極電圧を生成し、第２の電界効果トランジスタＱ２のＶｇｓ＞Ｖｔになる。第２の電界効果トランジスタＱ２が導通された後、第１の電界効果トランジスタＱ１のゲート電極が低電位側に接続され、この場合第１の電界効果トランジスタＱ１が導通できず、つまり任意の電流が第１の電界効果トランジスタＱ１に流れない。
第２のブートストラップ回路８０は、第２のダイオードＤ２と第２の抵抗Ｒ２と第２のコンデンサＣ２と第２のツェナーダイオードＺＤ２からなり、電流が第２のダイオードＤ２に流して第２のコンデンサＣ２に充電し、且つ電流がまた第２の抵抗Ｒ２と第２のツェナーダイオードＺＤ２に流れ、またモータの第２側へ流れる。この場合、第２のツェナーダイオードＺＤ２はバイアスを生成して第３の電界効果トランジスタＱ３に与え、第３の電界効果トランジスタＱ３のＶｇｓ＞Ｖｔとなると、第３の電界効果トランジスタＱ３が導通される。よって電流の流れる経路ｐａｔｈ２はＶｃｃから第３の電界効果トランジスタＱ３、単相モータ１００、第１のツェナーダイオードＺＤ１、第２の電界効果トランジスタＱ２を経由して大地までに流れ、ｐａｔｈ２が電流を生成して単相モータ１００に流れることができる。

第２の駆動信号ＰＷＭ２が高電位になった時、第１の駆動信号ＰＷＭ１が第２のパルス幅変調信号で、且つ第２のパルス幅変調信号が高電位になった時、第８の抵抗Ｒ８と第９の抵抗Ｒ９で分圧してゲート電極電圧を生成し、第４の電界効果トランジスタＱ４のＶｇｓ＞Ｖｔになる。第４の電界効果トランジスタＱ４が導通された後、第３の電界効果トランジスタＱ３のゲート電極が低電位に接続されるため、第３の電界効果トランジスタＱ３が遮断される。この場合Ｖｃｃの電源が第３の電界効果トランジスタＱ３に流れないため、ｐａｔｈ２が電流を生成して単相モータ１００に流れない。

本発明を交流単相モータ１００に運用し、第１の駆動信号ＰＷＭ１が高電位になり、第２の駆動信号ＰＷＭ２が第１のパルス幅変調信号である時、単相モータ１００は順方向バイアス電流を受けるため、１８０度回転できる。第１の駆動信号ＰＷＭ１が第２のパルス幅変調信号であり、第２の駆動信号ＰＷＭ２が高電位になった時、単相モータ１００が逆方向バイアス電流を受けるため、１８０度から３６０度回転できる。第１の駆動信号ＰＷＭ１と第２の駆動信号ＰＷＭ２の信号制御を繰り返すと、単相モータ１００は順方向に回転できる。本発明は、交流単相モータに運用できるだけではなく、直流単相モータの正転と逆転の制御にも運用できる。

（第２の実施例）
次に、本発明に係る単相モータ駆動回路の第２の実施例を示すブロック図を図３Ａを参照しながら説明する。単相モータ１００駆動回路はモータの方向変換時、若干の順方向電流を大地に導入しなければならないため、第１の整流回路５０と第２の整流回路９０の配置を追加できる。図２Ａの回路に第１の整流回路５０と第２の整流回路９０を追加すると、図３Ａとなる。第１の整流回路５０の第１端が単相モータ１００の第１側に接続され、第１の整流回路５０の第２端が大地に接続される。第２の整流回路９０の第１端は単相モータ１００の第２側に接続され、第２の整流回路９０の第２端が大地に接続される。

図３Ｂは本発明に係る単相モータ駆動回路の第２の実施例の第１の経路を示す図である。第１の整流回路５０は、第３のダイオードＤ３で、第３のダイオードＤ３の第１端がＮ型で、その第２端がＰ型である。ここで電流が第１の電界効果トランジスタＱ１と単相モータ１００と第２のツェナーダイオードＺＤ２と第４の電界効果トランジスタＱ４とを経由して大地までに流れると仮定する場合、単相モータ１００が方向を変換しようとする時、第１の電界効果トランジスタＱ１を遮断する必要がある。
この際、単相モータ１００は誘導性負荷により、レンツの法則から分かる通り単相モータの電源を切った時、順方向電流がまだ存在し、この時第３のダイオードＤ３を順方向電流の流れる方向とすることでループを形成して電流を大地に導入して単相モータに不安定な状況が発生することを避ける。図３Ｂのｔｐａｔｈ１経路に示すように順方向電流の流れる方向は第３のダイオードＤ３、単相モータ１００、第２のツェナーダイオードＺＤ２と第４の電界効果トランジスタＱ４を経由して大地に流れ、この時、順方向電流が流れてから正式に方向を変換できる。

図３Ｃは本発明に係る単相モータ駆動回路の第２の実施例の第２の経路を示す図である。第２の整流回路９０は、第４のダイオードＤ４で、第４のダイオードＤ４の第１端がＮ型で、その第２端がＰ型である。ここで電流が第２の電界効果トランジスタＱ２と単相モータ１００と第１のツェナーダイオードＺＤ１と第２の電界効果トランジスタＱ２とを経由して大地に流れると仮定し、単相モータ１００が方向を再度変換しようとする時、第３の電界効果トランジスタＱ３をオフする場合、単相モータ１００に順方向電流がまだ存在し、この時第４のダイオードＤ４を順方向電流の流れる方向とする。
図３Ｃのｔｐａｔｈ２経路に示すように順方向電流の流れる方向は第４のダイオードＤ４、単相モータ１００、第１のツェナーダイオードＺＤ１と第２の電界効果トランジスタＱ２を経由して大地に流れ、この時、順方向電流が流れてから正式に方向を変換できる。

（第３の実施例）
次に、図４は本発明に係る単相モータ駆動回路の第３の実施例を示す回路図で、且つ本発明のデュアル電源メカニズムを運用した実施例である。図４を参照しながら説明する。第１の駆動回路２０と第３の駆動回路６０のＶｃｃ１は２４Ｖの時、第１のブートストラップ回路４０と第２のブートストラップ回路８０のＶｃｃ２を１２Ｖとすることができる。デュアル電源メカニズムを採用すると、単相モータが高電圧の状態において運転させることができる。

本発明は新しいＨ−Ｂｒｉｄｇｅ回路を提供し、且つＨ−Ｂｒｉｄｇｅ回路の新しい上アーム回路が第１の駆動回路２０と第３の駆動回路６０からなり、下アーム回路が第２の駆動回路３０と第４の駆動回路７０からなる。
本発明は上アーム回路と下アーム回路の、例えば第１の駆動回路２０と第２の駆動回路３０が同時に導通する問題点を解決し、第２の駆動回路３０が導通された時、第１の駆動回路２０が必ず遮断になり、第２の駆動回路３０がオフになる時、第１の駆動回路２０が必ずオンの状態になる。よって、第１の駆動回路２０と第２の駆動回路３０は主従関係になり、第１の駆動回路２０の導通或いは遮断は第２の駆動回路３０によって決定する。
同様に本発明は第３の駆動回路６０と第４の駆動回路７０が同時に導通する問題点も解決し、第４の駆動回路７０が導通された時、第３の駆動回路６０が必ず遮断され、第４の駆動回路７０がオフになった時、第３の駆動回路６０が必ずオンの状態になる。よって、第３の駆動回路６０と第４の駆動回路７０は主従関係になり、第３の駆動回路６０の導通或いは遮断は第４の駆動回路７０によって決定する。
このため、本発明の回路は第１の駆動回路２０と第２の駆動回路３０又は第３の駆動回路６０と第４の駆動回路７０が同時に導通し、短絡電流が現れて駆動回路内のトランジスタを焼損することがない。

本発明によって、低コスト、トルク向上を得られ、且つ駆動回路を保護できるという長所もある。実際上の運用において、本発明は２つの制御信号を運用するだけでよく、従来の単相モータ１００の制御回路は４つの制御信号を使用し、且つ単相モータ１００駆動回路の焼損をさけるため、制御のシーケンスが極めて正確でなければならない。本発明は、駆動回路の制御を通じて正確にシーケンスを制御し、単純に２つの信号を制御するだけで、単相モータ１００を運転させることができる。

本発明のさまざまな修正及び変更を、本発明の範囲と精神とから外れることなく実施できることは、当業者には明白であろう。また、本発明は、ここに明らかにされた好ましい実施例に限定されるものではないと理解されるべきである。よって本発明の特許保護範囲は、本明細書に添付する特許請求の範囲で定義しているものを基準とする。

１０ 第１のスイッチング回路
１２ 第２のスイッチング回路
１４ 第３のスイッチング回路
１６ 第４のスイッチング回路
２０ 第１の駆動回路
３０ 第２の駆動回路
４０ 第１のブートストラップ回路
５０ 第１の整流回路
６０ 第３の駆動回路
７０ 第４の駆動回路
８０ 第２のブートストラップ回路
９０ 第２の整流回路
１００ 単相モータ
Ｃ１ 第１のコンデンサ
Ｃ２ 第２のコンデンサ
Ｄ１ 第１のダイオード
Ｄ２ 第２のダイオード
Ｄｔ１ 第１の駆動ダイオード
Ｄｔ２ 第２の駆動ダイオード
Ｑ１ 第１の電界効果トランジスタ
Ｑ２ 第２の電界効果トランジスタ
Ｑ３ 第３の電界効果トランジスタ
Ｑ４ 第４の電界効果トランジスタ
Ｑｔ１ 第１の駆動トランジスタ
Ｑｔ２ 第２の駆動トランジスタ
Ｑｔ３ 第３の駆動トランジスタ
Ｑｔ４ 第４の駆動トランジスタ
Ｑｔ５ 第５の駆動トランジスタ
Ｑｔ６ 第６の駆動トランジスタ
Ｒ１ 第１の抵抗
Ｒ２ 第２の抵抗
Ｒ６ 第６の抵抗
Ｒ７ 第７の抵抗
Ｒ８ 第８の抵抗
Ｒ９ 第９の抵抗
Ｒｔ２ 第２の駆動抵抗
Ｒｔ３ 第３の駆動抵抗
Ｒｔ４ 第４の駆動抵抗
Ｒｔ５ 第５の駆動抵抗
Ｒｔ６ 第６の駆動抵抗
Ｒｔ７ 第７の駆動抵抗
Ｒｔ８ 第８の駆動抵抗
Ｒｔ９ 第９の駆動抵抗
ＺＤ１ 第１のツェナーダイオード
ＺＤ２ 第２のツェナーダイオード

Claims (11)

1. 第１の電源と単相モータの第１側に接続する第１の駆動回路と、
   第２の駆動信号を受信し、また、前記第１の駆動回路と大地に接続する第２の駆動回路と、
   第２の電源と前記第１の駆動回路と前記単相モータの前記第１側に接続し、前記第１の駆動信号が高電位になった時、第１のバイアスを前記第１の駆動回路に提供して前記第１の駆動回路を導通する第１のブートストラップ回路と、
   前記第１の電源と前記単相モータの第２側に接続する第３の駆動回路と、
   第１の駆動信号を受信し、また、前記第３の駆動回路と大地に接続する第４の駆動回路と、
   前記第２の電源と前記第３の駆動回路と前記単相モータの前記第２側に接続し、前記第２の駆動信号が高電位になった時、第２のバイアスを前記第３の駆動回路に提供して前記第３の駆動回路を導通する第２のブートストラップ回路と、を含む単相モータ駆動装置であって、
   前記第１の駆動信号が高電位になり、且つ、前記第２の駆動信号が第１のパルス幅変調信号の時、前記第２の駆動回路が前記第１のパルス幅変調信号に基づいて前記第１の駆動回路の遮断、或いは、導通を制御し、前記第１の駆動回路が導通された時、前記第１の電源が供給する電流は前記第１の駆動回路、前記単相モータ、前記第２のブートストラップ回路、前記第４の駆動回路を経由して大地に流れて前記単相モータを回転させ、
   前記第２の駆動信号が高電位になり、且つ、前記第１の駆動信号が第２のパルス幅変調信号の時、前記第４の駆動回路が前記第２のパルス幅変調信号に基づいて前記第３の駆動回路の遮断、或いは、導通を制御し、前記第３の駆動回路が導通された時、前記第１の電源が供給する電流は前記第３の駆動回路、前記単相モータ、前記第１のブートストラップ回路、前記第２の駆動回路を経由して大地に流れて前記単相モータを回転させることを特徴とする単相モータ駆動装置。
2. 前記第１のブートストラップ回路には、その第１端が前記第２の電源に接続される第１のダイオードと、その第１端は前記第１のダイオードの第２端に接続され、その第２端が前記第１の駆動回路に接続される第１の抵抗と、その第１端が前記第１の駆動回路に接続され、その第２端が前記単相モータの前記第１側に接続される第１のツェナーダイオードと、その第１端は前記第１の抵抗の第１端に接続され、その第２端が前記単相モータの前記第１側に接続される第１のコンデンサと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
3. 前記第２のブートストラップ回路には、その第１端が前記第２の電源に接続される第２のダイオードと、その第１端は前記第２のダイオードの第２端に接続され、その第２端が前記第３の駆動回路に接続される第１の抵抗と、その第１端が前記第３の駆動回路に接続され、その第２端が前記単相モータの前記第２側に接続される第２のツェナーダイオードと、その第１端は前記第２の抵抗の第１端に接続され、その第２端が前記単相モータの前記第２側に接続される第２のコンデンサと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
4. その第１端は前記単相モータの前記第１側に接続され、その第２端が大地に接続される第１の整流回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
5. その第１端は前記単相モータの前記第２側に接続され、その第２端が大地に接続される第２の整流回路を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
6. 前記第１の駆動回路は、第１の電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
7. 前記第３の駆動回路は、第３の電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
8. 第２の駆動回路には、その第１端が前記第１の駆動回路に接続され、その第３端が大地に接続される第２の電界効果トランジスタと、その第１端は第２の駆動信号を受信し、その第２端が第２の電界効果トランジスタの第２端に接続される第７の抵抗と、その第１端は前記第２の電界効果トランジスタの第２端に接続され、その第２端が大地に接続される第６の抵抗とを含むことを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
9. 第４の駆動回路には、その第１端が前記第３の駆動回路に接続され、その第３端が大地に接続される第４の電界効果トランジスタと、その第１端は前記第１の駆動信号を受信し、その第２端が前記第４の電界効果トランジスタの第２端に接続される第８の抵抗と、その第１端は前記第４の電界効果トランジスタの第２端に接続され、その第２端が大地に接続される第９の抵抗と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
10. 前記第１の電源と前記第２の電源の電圧は、同一電源であることを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。
11. 前記第１の電源の電圧は、前記第２の電源の電圧を上回ることを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。

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