JP2502577B2 - Brushless motor drive - Google Patents

Brushless motor drive

Info

Publication number
JP2502577B2
JP2502577B2 JP62077715A JP7771587A JP2502577B2 JP 2502577 B2 JP2502577 B2 JP 2502577B2 JP 62077715 A JP62077715 A JP 62077715A JP 7771587 A JP7771587 A JP 7771587A JP 2502577 B2 JP2502577 B2 JP 2502577B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive coil
energization
circuit
drive
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62077715A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63245294A (en
Inventor
正浩 八十原
佳嗣 木村
博充 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP62077715A priority Critical patent/JP2502577B2/en
Publication of JPS63245294A publication Critical patent/JPS63245294A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2502577B2 publication Critical patent/JP2502577B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はモータの可動子の位置を検出する位置検出器
の無いブラシレスモータの駆動装置に関するものであ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless motor driving device without a position detector for detecting the position of a mover of a motor.

従来の技術 近年、各種駆動用モータはその長寿命化、高信頼性化
あるいは形状の薄形化などのため、ブラシレスモータが
用いられることが多くなってきた。一般にブラシレスモ
ータは可動子の位置を検出する位置検出器が必要であ
り、より一層の低価格化・小型化等を実現するためには
位置検出器の無いいわゆるコミュテーションセンサレス
のブラシレスモータが必要となってきた。このようなブ
ラシレスモータの駆動装置の従来例としては、例えば、
特開昭52-80415号公報に示されているようなものがあ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, brushless motors have often been used for various driving motors in order to extend their life, increase reliability, or reduce the shape of the motor. Generally, a brushless motor requires a position detector that detects the position of the mover.To achieve further cost reduction and downsizing, a so-called commutation sensorless brushless motor without a position detector is required. It's coming. As a conventional example of such a brushless motor driving device, for example,
There is one such as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 52-80415.

以下図面を参照しながら、上記した従来のブラシレス
モータの駆動装置の一例について説明する。
Hereinafter, an example of the above-described conventional brushless motor driving device will be described with reference to the drawings.

第9図は従来のブラシレスモータの駆動装置の回路構
成図である。第9図において、駆動コイル1〜3の一端
は共通で、前記駆動コイル1の他端はダイオード4のア
ノードとダイオード5のカソードと駆動トランジスタ10
および13のコレクタに接続され、前記駆動コイル2の他
端はダイオード6のアノードとダイオード7のカソード
と駆動トランジスタ11および14のコレクタに接続され、
前記駆動コイル3の他端はダイオード8のアノードとダ
イオード9のカソードと駆動トランジスタ12および15の
コレクタに接続されている。前記ダイオード4,6,8のカ
ソードおよび前記駆動トランジスタ10,11,12のエミッタ
は正側給電線路に接続され、前記ダイオード5,7,9のア
ノードおよび前記駆動トランジスタ13,14,15のエミッタ
は接地されている。前記駆動コイル1〜3の他端はそれ
ぞれフィルタ回路16に入力され、前記フィルタ回路16の
出力は通電切換回路17に入力されている。前記通電切換
回路17の出力は前記駆動トランジスタ10〜15のベースに
それぞれ入力されている。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a conventional brushless motor drive device. In FIG. 9, one ends of the drive coils 1 to 3 are common, and the other end of the drive coil 1 is connected to the anode of the diode 4, the cathode of the diode 5 and the drive transistor 10.
The other end of the driving coil 2 is connected to the anode of the diode 6, the cathode of the diode 7, and the collectors of the driving transistors 11 and 14,
The other end of the driving coil 3 is connected to the anode of the diode 8, the cathode of the diode 9, and the collectors of the driving transistors 12 and 15. The cathodes of the diodes 4, 6, 8 and the emitters of the drive transistors 10, 11, 12 are connected to a positive side feed line, and the anodes of the diodes 5, 7, 9 and the emitters of the drive transistors 13, 14, 15 are It is grounded. The other ends of the drive coils 1 to 3 are input to a filter circuit 16, and the output of the filter circuit 16 is input to a conduction switching circuit 17. The output of the current switching circuit 17 is input to the bases of the drive transistors 10 to 15, respectively.

以上のように構成された従来のブラシレスモータの駆
動装置について、以下その動作を説明する。
The operation of the conventional brushless motor driving device configured as described above will be described below.

第10図は第9図における動作説明図であり、U0,V0
W0は駆動コイル1,2,3の通電波形である。前記通電波形U
0,V0,W0は、フィルタ回路16により高調波成分が除去
されると共に位相が90°遅れ、F1,F2,F2にそれぞれ変
換される。なお、フィルタ回路16は一次フィルタであ
り、例えばRCパッシブフィルタ,一次ミラー積分回路等
で構成され、そのしゃ断周波数は前記駆動コイル通電波
形の周波数に比べ充分低域に設定されている。前記フィ
ルタ回路16の出力F1,F2,F3は通電切換回路17により、
UH,UL,VH,VL,WH,WLに論理処理され、前記駆動トラ
ンジスタ10〜15をスイッチング動作させる。この時、ス
イッチング動作はモータ駆動トルクが常に一方向に発生
するよう行われ、モータが駆動されるものである。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation in FIG. 9, in which U 0 , V 0 ,
W 0 is the energization waveform of the drive coils 1, 2, and 3. The energizing waveform U
The harmonic components of 0 , V 0 , and W 0 are removed by the filter circuit 16 and the phases thereof are delayed by 90 °, and are converted into F 1 , F 2 , and F 2 , respectively. Note that the filter circuit 16 is a primary filter, and is composed of, for example, an RC passive filter, a primary mirror integration circuit, and the like, and its cutoff frequency is set sufficiently lower than the frequency of the drive coil conduction waveform. The outputs F 1 , F 2 , and F 3 of the filter circuit 16 are supplied by the energization switching circuit 17,
U H , U L , V H , V L , W H , W L are logically processed, and the driving transistors 10 to 15 are switched. At this time, the switching operation is performed so that the motor driving torque is always generated in one direction, and the motor is driven.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、駆動コイルの各
相毎に低域しゃ断周波数特性を有するフィルタ回路が必
要であり、従って大容量のコンデンサが多数必要とな
る。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, a filter circuit having a low cutoff frequency characteristic is required for each phase of the drive coil, and therefore a large number of capacitors having a large capacity are required.

また、駆動コイルのインダクタンスが大きい場合、駆
動トランジスタがオンした後、駆動コイルの通電電流は
時間的に遅れて発生するいわゆる電機子反作用が存在す
る。
In addition, when the inductance of the drive coil is large, there is a so-called armature reaction in which the energizing current of the drive coil is delayed with time after the drive transistor is turned on.

この様な場合、第10図に示したタイミングで駆動コイル
を通電すると、効率が低下することが知られている。そ
の改善策としてF1,F2,F3の信号の位相を若干進ませ、
電機子反作用による通電の遅れを補償するよう駆動トラ
ンジスタを動作させる方式が特開昭52-80415号公報に記
載されているが、これを実現するためにはコンデンサ等
の部品がさらに必要となる。また、駆動コイル通電波形
U0,V0,W0は、駆動トランジスタのオフ時に発生するス
パイクノイズや、電源電圧変動、負荷変動にともなう電
流変動等が存在し、U0,V0,W0の通電波形からフィルタ
回路を使用して通電切換信号を正確に得ることが困難と
なることが多い。その対策として特公昭59-36519号公報
に示されているような方式が考案されている。
In such a case, it is known that if the drive coil is energized at the timing shown in FIG. 10, the efficiency is lowered. As a remedy for this, the phases of the signals of F 1 , F 2 and F 3 are advanced slightly,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-80415 discloses a method of operating a drive transistor so as to compensate for a delay in energization due to an armature reaction, but in order to realize this, a component such as a capacitor is further required. Also, drive coil energization waveform
U 0, V 0, W 0 is or spike noise generated at the time of off of the driving transistor, supply voltage variation, there is a current fluctuation due to load fluctuation, U 0, V 0, W filter circuit from conduction waveform of 0 It is often difficult to accurately obtain the energization switching signal by using. As a countermeasure against this, a system as shown in Japanese Patent Publication No. 59-36519 is devised.

しかし、駆動コイル通電波形からフィルタ回路を使用
して通電切換信号を得る方式は、基本的に以下のような
問題を有している。すなわち、駆動コイル通電時の通電
電流と駆動コイル内部インピーダンスにより発生する電
圧降下、および通電休止直後に発生するスパイクノイズ
等が駆動コイル通電波形の基本波(逆起電圧)に重畳さ
れ、しかもこれらは電源電圧や負荷の変動と共に絶えず
変動している。従って、駆動コイル通電波形をフィルタ
処理し通電切換信号を得る場合、通電波形の基本波(逆
起電圧)に絶えず変動しつつ重畳されている上記成分に
よる誤差が発生し、正確な駆動コイルの通電が困難とな
る。
However, the method of obtaining the energization switching signal from the driving coil energization waveform by using the filter circuit basically has the following problems. That is, the energization current when the drive coil is energized, the voltage drop generated by the drive coil internal impedance, and the spike noise generated immediately after the energization is stopped are superimposed on the fundamental wave (back electromotive force) of the drive coil energization waveform. It constantly fluctuates with fluctuations in power supply voltage and load. Therefore, when the energization switching signal is obtained by filtering the energization waveform of the drive coil, an error occurs due to the above-described component that is constantly fluctuating and superimposed on the fundamental wave (back electromotive force) of the energization waveform, and the energization of the drive coil is accurate. Becomes difficult.

従来以上の問題点を解決するために、通電切換信号を
正確に得るための様々な手法が考案されているが、基本
的に駆動コイル逆起電圧と通電切換信号の位相差を一定
に保つようフィルタ回路周辺にて調整を行うものであ
り、その調整は極めて面倒なものである。また、フィル
タ回路構成用以外に多数のコンデンサが必要となり、従
ってIC化においては外付部品点数やピン数の増加となり
高価なものとなってしまう。また、フィルタ回路を用い
ずに、マイクロコンピュータ等を使用し、デジタル的に
通電切換信号を得る方式が特開昭61-293191号公報に記
載されているが、やはり高価なものとなってしまう。
In order to solve the above-mentioned problems, various methods have been devised to accurately obtain the energization switching signal, but basically, the phase difference between the drive coil back electromotive voltage and the energization switching signal should be kept constant. The adjustment is performed around the filter circuit, and the adjustment is extremely troublesome. In addition, a large number of capacitors are required in addition to the filter circuit configuration. Therefore, the number of external parts and the number of pins are increased in the case of an IC, which is expensive. Further, a method of digitally obtaining an energization switching signal by using a microcomputer or the like without using a filter circuit is described in JP-A-61-293191, but it is still expensive.

以上のように、従来のブラシレスモータの駆動装置
は、駆動コイル通電波形からフィルタ回路により、可動
子の位置に対して一定位相関係を持つ通電切換信号を
得、これを利用して前記駆動コイルを順次通電するよう
構成されているため、駆動コイル通電波形に含まれるス
パイクノイズや通電電流による駆動コイルの電圧降下、
電源電圧や負荷の変動によるこれら重畳成分の変動、さ
らに電機子反作用等による影響により正確な通電切換信
号を得ることが困難である。また、フィルタ回路を構成
する際に多数の大容量コンデンサが必要であり、特にIC
化の際、外付部品点数やピン数の増加となり、価格的に
不利となる。このように従来のブラシレスモータの駆動
装置は様々な問題点を有していた。
As described above, the conventional brushless motor driving device obtains an energization switching signal having a fixed phase relationship with respect to the position of the mover by a filter circuit from the energization waveform of the driving coil, and utilizes the driving coil to drive the driving coil by using the signal. Since it is configured to energize sequentially, voltage drop of the drive coil due to spike noise and energizing current included in the energizing waveform of the driving coil,
It is difficult to obtain an accurate energization switching signal due to fluctuations of these superimposed components due to fluctuations in the power supply voltage and load, and further to the effects of armature reaction and the like. In addition, a large number of large-capacity capacitors are required when configuring the filter circuit, especially IC
In such a case, the number of external parts and the number of pins increase, which is disadvantageous in terms of price. As described above, the conventional brushless motor driving device has various problems.

本発明は上記問題点に鑑み、駆動コイルの通電切換信
号をフィルタ回路を用いずに得ることにより、従来フィ
ルタ回路構成上必要であった多数の大容量コンデンサを
除去し、同時に駆動コイル通電波形に含まれるスパイク
ノイズの影響や電源電圧変動、負荷変動さらには電機子
反作用による影響を受けることなく駆動コイルを順次通
電し駆動することが可能な新規なブラシレスモータの駆
動装置を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention eliminates a large number of capacitors required in the conventional filter circuit configuration by obtaining a drive coil energization switching signal without using a filter circuit, and simultaneously reduces the drive coil energization waveform. An object of the present invention is to provide a novel brushless motor drive device capable of sequentially energizing and driving a drive coil without being affected by spike noise, power supply voltage fluctuation, load fluctuation, and armature reaction.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のブラシレスモー
タの駆動装置は、複数相のモータ駆動コイルと、前記駆
動コイルに設けられた複数の駆動トランジスタと、前記
駆動コイルの通電切換信号を前記駆動トランジスタへ順
次伝達する通電切換回路と、前記通電切換回路に適当な
周波数を有する信号を入力する電圧制御発振器と、前記
駆動コイルに発生する逆起電圧と前記駆動コイルの通電
切換信号の位相差を検出する位相誤差検出器と、前記位
相誤差検出器の出力を増幅する誤差増幅器と、前記誤差
増幅器の出力を前記電圧制御発振器の入力として構成し
たものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a brushless motor driving device according to the present invention includes a motor drive coil of a plurality of phases, a plurality of drive transistors provided in the drive coil, and the drive coil. Of an energization switching signal sequentially transmitted to the drive transistor, a voltage controlled oscillator for inputting a signal having an appropriate frequency to the energization switching circuit, a counter electromotive voltage generated in the drive coil and the drive coil. A phase error detector for detecting the phase difference between the energization switching signals, an error amplifier for amplifying the output of the phase error detector, and an output of the error amplifier as an input of the voltage controlled oscillator.

作用 本発明は上記した構成によって、モータ駆動コイルに
発生する逆起電圧と同コイルの通電切換信号の位相差を
検出し、その検出位相差に応じて通電切換信号の周波数
および位相を制御し、可動子の位置に対して通電切換信
号が一定位相関係を保持するよう帰還ループすなわち位
相制御ループ(PLLループ)を構成しているので、従来
必要であったフィルタ回路は不要となり、従ってフィル
タ回路を有するが故に不要となり、従ってフィルタ回路
を有するが故に発生した種々の不具合点は全て解消され
ることとなる。
Action The present invention, by the above-described configuration, detects the phase difference between the back electromotive voltage generated in the motor drive coil and the energization switching signal of the coil, and controls the frequency and phase of the energization switching signal according to the detected phase difference, Since the feedback loop, that is, the phase control loop (PLL loop) is configured so that the energization switching signal maintains a constant phase relationship with respect to the position of the mover, the filter circuit that has been necessary in the past is no longer necessary. Since it has the filter circuit, it becomes unnecessary. Therefore, all the various problems caused by having the filter circuit can be eliminated.

実施例 以下本発明の一実施例のブラシレスモータの駆動装置
について、図面を参照しながら説明する。
Embodiment A brushless motor driving device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例におけるブラシレスモータの
駆動装置の回路構成図である。第1図において、第9図
の従来のブラシレスモータの駆動装置と同一機能を有す
る部分は同一記号を付し、その説明を省略する。第1図
において、駆動トランジスタ10〜15の各ベースは電力増
幅器43の出力にそれぞれ接続され、前記電力増幅器43の
入力は論理回路42の出力に接続されている。ここで前記
論理回路42および前記電力増幅器43は通電切換回路44を
構成している。前記論理回路42の入力は分周回路41の出
力Eに接続され、前記分周回路41の入力は電圧制御発振
器40の出力に接続されている。前記分周回路41の他の出
力Dと前記論理回路42の出力U1,U2,V1,V2,W1,W2
よび駆動コイル1,2,3の一端U0,V0,W0は位相誤差検出
器20に入力され、前記位相誤差検出器20の出力Aは抵抗
32を介して演算増幅器31の反転入力端子に接続され、前
記演算増幅器31の反転入力端子と出力端子の間には抵抗
33とコンデンサ34の直列回路とコンデンサ35が挿入され
ている。前記演算増幅器31の非反転入力端子は抵抗36,3
7により一定バイアス電圧が印加されている。ここで前
記各構成要素31〜37により、誤差増幅器30を構成し、前
記誤差増幅器30の出力Bは前記電圧制御発振器40の入力
に接続されている。さらに起動回路60の出力Cは前記演
算増幅器31の反転入力端子に接続され、前記起動回路60
の入力は前記駆動トランジスタ13〜15の共通エミッタと
接地間に設けられた抵抗61の一端に接続されている。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a brushless motor driving device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, parts having the same functions as those of the conventional brushless motor drive device shown in FIG. 9 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 1, the bases of the driving transistors 10 to 15 are connected to the output of a power amplifier 43, respectively, and the input of the power amplifier 43 is connected to the output of a logic circuit 42. Here, the logic circuit 42 and the power amplifier 43 constitute a conduction switching circuit 44. The input of the logic circuit 42 is connected to the output E of the frequency dividing circuit 41, and the input of the frequency dividing circuit 41 is connected to the output of the voltage controlled oscillator 40. The other output D of the frequency dividing circuit 41 and the outputs U 1 , U 2 , V 1 , V 2 , W 1 , W 2 of the logic circuit 42 and one ends U 0 , V 0 of the drive coils 1, 2, 3 W 0 is input to the phase error detector 20, and the output A of the phase error detector 20 is a resistance.
Is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 31 via 32, and a resistor is provided between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 31.
A series circuit of 33 and a capacitor 34 and a capacitor 35 are inserted. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 31 is a resistor 36, 3
A constant bias voltage is applied by 7. Here, the components 31 to 37 constitute an error amplifier 30, and an output B of the error amplifier 30 is connected to an input of the voltage controlled oscillator 40. Further, the output C of the starting circuit 60 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 31,
Is connected to one end of a resistor 61 provided between the common emitter of the driving transistors 13 to 15 and the ground.

以上のように構成されたブラシレスモータの駆動装置
について、以下その動作を説明する。
The operation of the brushless motor driving device configured as described above will be described below.

第2図は本発明の動作原理説明図であり、駆動コイル
逆起電圧と駆動コイル通電波形の位相関係を示すもので
ある。第2図(a)は前記逆起電圧(破線部)と前記通
電波形(実線部)の位相関係が最適状態にある場合であ
り、同図(b),(c)は位相角ψだけ最適状態からず
れた場合を示している。ここで第1図において、電圧制
御発振器40の出力は分周回路41,通電切換回路44,駆動ト
ランジスタ10〜15を通して駆動コイル1〜3に伝達され
ている。従って前記電圧制御発振器40の出力と前記駆動
コイル1〜3の通電波形には一定の位相関係が存在す
る。すなわち、電圧制御発振器の発振周波数および位相
を制御することにより、駆動コイル逆起電圧と駆動コイ
ル通電波形の位相差を制御することが可能となる。そこ
で、第2図(b),(c)に示したように、駆動コイル
逆起電圧と駆動コイル通電波形との間に位相角ψのずれ
を生じた場合、その位相誤差ψを位相誤差検出器20およ
び誤差増幅器30により検出増幅し、ψが零となるよう電
圧制御発振器40の発振周波数および位相を制御する位相
制御ループを設けることにより、第2図(a)に示すよ
うな最適通電状態を確保することが可能となる。従って
モータ駆動コイルを常に安定かつ効率よく発生させるこ
とが可能となり、モータが駆動されるものである。
FIG. 2 is an explanatory view of the operation principle of the present invention, and shows the phase relationship between the drive coil back electromotive voltage and the drive coil conduction waveform. FIG. 2A shows a case where the phase relationship between the back electromotive voltage (broken line) and the conduction waveform (solid line) is in an optimum state, and FIGS. The case where the state deviates from the state is shown. In FIG. 1, the output of the voltage controlled oscillator 40 is transmitted to the driving coils 1 to 3 through the frequency dividing circuit 41, the conduction switching circuit 44, and the driving transistors 10 to 15. Therefore, there is a certain phase relationship between the output of the voltage controlled oscillator 40 and the energization waveform of the drive coils 1 to 3. That is, by controlling the oscillation frequency and phase of the voltage-controlled oscillator, it is possible to control the phase difference between the drive coil back electromotive voltage and the drive coil conduction waveform. Therefore, as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), when a deviation of the phase angle の 間 に occurs between the drive coil back electromotive voltage and the drive coil energization waveform, the phase error ψ is detected as a phase error. By providing a phase control loop for controlling the oscillation frequency and phase of the voltage-controlled oscillator 40 so as to be detected and amplified by the amplifier 20 and the error amplifier 30 so that ψ becomes zero, the optimum energizing state as shown in FIG. Can be secured. Therefore, the motor drive coil can always be generated stably and efficiently, and the motor is driven.

位相誤差検出器20の具体的な構成としては、例えば第
3図に示したようなものが考えられる。すなわち第3図
において、第1図における駆動コイル1の一端U0は抵抗
121の一端と比較器101の非反転入力端子および比較器10
4の反転入力端子に接続され、第1図における駆動コイ
ル2の一端V0は抵抗122の一端と比較器102の非反転入力
端子および比較器105の反転入力端子に接続され、第1
図における駆動コイル3の一端W0は抵抗123の一端と比
較器103の非反転入力端子および比較器106の反転入力端
子に接続されている。
As a specific configuration of the phase error detector 20, for example, the one shown in FIG. 3 can be considered. That is, in FIG. 3, one end U 0 of the drive coil 1 in FIG.
One end of 121, non-inverting input terminal of comparator 101 and comparator 10
4, one end V 0 of the drive coil 2 in FIG. 1 is connected to one end of the resistor 122, the non-inverting input terminal of the comparator 102 and the inverting input terminal of the comparator 105.
One end W 0 of the drive coil 3 in the figure is connected to one end of the resistor 123, the non-inverting input terminal of the comparator 103, and the inverting input terminal of the comparator 106.

前記比較器101〜103の反転入力端子と前記比較器104
〜106の非反転入力端子は共通で、前記抵抗121〜123の
他端に接続されている。前記比較器101〜106の各出力は
スイッチ回路111〜116を介して共通となり、位相誤差検
出器の出力Aを成している。第1図における分周回路41
の出力Dおよび論理回路42の出力U1,U2,V1,V2,W1
W2,はパルス発生回路130に入力され、前記スイッチ回
路111〜116の開閉制御信号SUH,SVH,SWH,SUL,SVL,S
WLを出力する。
Inverting input terminals of the comparators 101 to 103 and the comparator 104
The non-inverting input terminals of ~ 106 are common and are connected to the other ends of the resistors 121-123. The respective outputs of the comparators 101 to 106 are common via the switch circuits 111 to 116 and form the output A of the phase error detector. Frequency divider circuit 41 in FIG.
Output D and outputs of the logic circuit 42 U 1 , U 2 , V 1 , V 2 , W 1 ,
W 2 is input to the pulse generation circuit 130, and the switching control signals S UH , S VH , S WH , S UL , S VL and S of the switch circuits 111 to 116 are input.
Output WL .

以上のように構成された位相誤差比較器について、以
下その動作を説明する。
The operation of the phase error comparator configured as described above will be described below.

第4図はその動作説明図であり、駆動コイル1に関し
て、その逆起電圧と通電波形との位相誤差検出の様子を
示したものである。第1図、第3図、第4図において、
駆動コイル1は電圧制御発振器40の分周出力であるDお
よびEと同期した信号U1,U2,(つまりUH,UL)を通電
指令信号として通電されている。従ってU1,U2共に出力
されていない期間は通電休止期間であり、この間駆動コ
イル通電波形U0は逆起電圧Ueと一致している。第4図よ
り通電休止期間はU1がLowとなってからU2がHighとなる
までの期間で、Eの1クロックあるいはDの2クロック
に当たる。U2がLowとなってからU1がHighとなるまでの
期間においても同様に通電休止期間が存在するが、説明
を簡単にするため、前者の期間のみを考える。通電休止
期間において、各駆動コイルの中性点電圧N0と駆動コイ
ル通電波形U0を比較すると、U0と駆動コイル逆起電圧Ue
との位相差ψが零の時、N0とU0は通電休止期間の中央す
なわちU1がLowとなってからDの1クロック後に一致す
る。また、U0がUeに対して位相差ψだけ遅れた場合、N0
とU0はU1がLowとなってからDの1クロック後以前に一
致し、U0がUeに対して位相差ψだけ進んだ場合、N0とU0
はU1がLowとなってからDの1クロック後以後に一致す
る。従って、U1がLowとなってからDの1クロック後に
おいてU0とN0を比較することによりU0とUeの位相関係を
知ることができる。従って位相差ψを検出する方法とし
て、U1がLowとなってからDの1クロック後を基準に適
当な幅を持った位相誤差検出パルス信号SULを発生さ
せ、SUL発生時にのみN0とU0を比較することにより、位
相差ψに応じたデューティーを有する比較器出力AUL
得ることができる。第4図ではSULはU1がLowとなってか
らDの1クロック後を基準にDの±1/2クロックの期間
発生し、U0がUeに対して位相角ψだけ遅れた場合を示し
ている。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation, and shows a state of detection of a phase error between the back electromotive voltage and the conduction waveform of the drive coil 1. In FIG. 1, FIG. 3, and FIG.
Driving coil 1 signals U 1, U 2 is synchronized with the D and E is divided outputs of the voltage controlled oscillator 40, it is energized as current command signal (i.e. U H, U L). Therefore, the period during which neither U 1 nor U 2 is output is the energization suspension period, during which the drive coil energization waveform U 0 coincides with the back electromotive force U e . As shown in FIG. 4, the energization suspension period is a period from when U 1 becomes Low to when U 2 becomes High, and corresponds to 1 clock of E or 2 clocks of D. U 2 is the U 1 from the Low exists energization pause period also in the period until the High but for simplicity of explanation, consider only the period of the former. When the neutral point voltage N 0 of each drive coil and the drive coil energization waveform U 0 are compared during the energization suspension period, U 0 and the drive coil counter electromotive voltage U e are compared.
When the phase difference ψ is zero and, N 0 and U 0 is consistent from when the central i.e. U 1 is Low energization pause period after one clock of the D. If U 0 lags U e by the phase difference ψ, N 0
And U 0 match before 1 clock after D after U 1 becomes Low, and when U 0 leads U e by the phase difference ψ, N 0 and U 0
Matches after 1 clock of D after U 1 becomes Low. Therefore, the phase relationship between U 0 and U e can be known by comparing U 0 and N 0 one clock after D after U 1 becomes Low. Therefore, as a method for detecting the phase difference ψ, a phase error detection pulse signal S UL having an appropriate width is generated with reference to one clock after D after U 1 becomes Low, and N 0 is generated only when S UL occurs. And U 0 , the comparator output A UL having a duty corresponding to the phase difference ψ can be obtained. In Fig. 4, S UL occurs for a period of ± 1/2 clock of D after 1 clock of D after U 1 becomes Low, and U 0 lags U e by a phase angle ψ. Is shown.

以上、駆動コイル1の通電波形U0に対して、U1がLow
となってからU2がHighとなるまでの間の通電休止期間を
利用した位相差ψの検出についてその動作原理を説明し
たが、U0に対して他の通電休止期間、すなわちU2がLow
となってからU1がHighとなるまでの期間、および他の駆
動コイル2,3の通電波形V0,W0においても同様に検出で
き、本実施例においてはこれら全てを合成することによ
り位相誤差検出器出力Aを得ている。
Above, with respect to conduction waveform U 0 of the driving coil 1, U 1 is Low
Although U 2 is explained the operating principle for the detection of the conduction pause period phase difference using ψ between until High from when the other conduction rest periods for U 0, i.e. U 2 is Low
After that, it can be similarly detected in the period from when U 1 becomes High and in the energization waveforms V 0 and W 0 of the other drive coils 2 and 3, and in the present embodiment, by combining all of these, the phase The error detector output A is obtained.

第5図は、第1図における位相誤差検出器20として第
3図で示した構成を用いた場合の各部の動作波形を示す
ものであり、駆動コイル通電波形と逆起電圧の位相差が
零となるよう電圧制御発振器の発振周波数fが制御され
ている様子を示すものである。
FIG. 5 shows the operation waveforms of the respective components when the configuration shown in FIG. 3 is used as the phase error detector 20 in FIG. 1, and the phase difference between the drive coil conduction waveform and the back electromotive voltage is zero. FIG. 6 shows how the oscillation frequency f of the voltage controlled oscillator is controlled so that

以上のように本実施例によれば、常に電圧制御発振器
の出力を基にモータ駆動コイルを通電し、その通電波形
と駆動コイル逆起電圧との位相差を位相誤差検出器によ
り検出し、その増幅信号により位相誤差が零となるよう
電圧制御発振器の発振周波数および位相を制御するとい
ったいわゆる位相制御ループ(PLLループ)を設けるこ
とにより、電機子反作用の影響はなく、効率よくモータ
を駆動することができ、しかも従来必要であったフィル
タ回路を必要とせず、従って大容量のコンデンサを大幅
に削減できる。また、位相誤差検出器は駆動コイル通電
休止期間に位相誤差検出パルスを発生し、検出パルス発
生期間のみ駆動コイル通電波形と中性点電圧を比較する
ことにより位相誤差出力を得ているので、検出パルス発
生タイミングを駆動コイル通電休止直後に発生するスパ
イクノイズ発生期間を避けて設定することにより、前記
スパイクノイズの影響を受けることをなくすることがで
きる。さらに、通電休止時間において位相誤差検出を行
っているため、通電期間に発生する通電電流と駆動コイ
ルのインピーダンスによる電圧降下やその変動による影
響を受けることはない。さらに通電休止期間に発生する
位相誤差検出パルスの幅は、モータの電気角あるいは、
機械角に対して一定であり、位相誤差は検出パルス発生
期間における逆起電圧と中性点電圧との比較出力のデュ
ーティーにのみ依存するため、モータ回転数の影響によ
る位相誤差検出利得の変化はなく、位相制御ループを常
に安定に動作させることができる。
As described above, according to this embodiment, the motor drive coil is always energized based on the output of the voltage controlled oscillator, and the phase difference between the energization waveform and the drive coil counter electromotive voltage is detected by the phase error detector, By providing a so-called phase control loop (PLL loop) that controls the oscillation frequency and phase of the voltage controlled oscillator so that the phase error becomes zero by the amplified signal, there is no effect of armature reaction and the motor is driven efficiently. In addition, a filter circuit which has been necessary in the past is not required, and therefore a large capacity capacitor can be significantly reduced. Also, the phase error detector generates a phase error detection pulse during the drive coil energization pause period, and obtains the phase error output by comparing the drive coil energization waveform and the neutral point voltage only during the detection pulse generation period. By setting the pulse generation timing while avoiding the spike noise generation period that occurs immediately after the drive coil is de-energized, it is possible to eliminate the influence of the spike noise. Further, since the phase error is detected during the energization stop time, there is no influence of the voltage drop due to the energization current generated during the energization period and the impedance of the drive coil or its variation. Furthermore, the width of the phase error detection pulse that occurs during the power-off period is the electrical angle of the motor or
The phase error is constant with respect to the mechanical angle, and the phase error depends only on the duty of the comparison output between the counter electromotive voltage and the neutral point voltage during the detection pulse generation period. Therefore, the phase control loop can always be operated stably.

以下本発明の第2の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第6図は本発明の第2の実施例を示すブラシレスモー
タの駆動装置の回路構成図である。第6図において、中
心周波数設定回路50を電圧制御発振器40の入力に付加し
た以外は第1図の構成と同様である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a brushless motor driving device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the configuration is the same as that of FIG. 1 except that the center frequency setting circuit 50 is added to the input of the voltage controlled oscillator 40.

上記のように構成されたブラシレスモータの駆動装置
について、以下その動作を説明する。
The operation of the brushless motor driving device configured as described above will be described below.

第7図は中心周波数設定回路50の具体的構成を示す回
路結線図である。第7図において、Imはモータ駆動コイ
ルに流れる電流であり、従ってViはモータ駆動電流Im
より決定される。また、VmはVccすなわち電源電圧によ
り決定される。ここで抵抗61,51〜54の値をそれぞれ
R61,R51〜R54とすると、第7図に示した中心周波数設
定回路の出力電流Ioは次式にて計算される。
FIG. 7 is a circuit connection diagram showing a specific configuration of the center frequency setting circuit 50. In FIG. 7, I m is the current flowing through the motor drive coil, and thus V i is determined by the motor drive current I m . Further, V m is determined by V cc, that is, the power supply voltage. Here, the values of resistors 61 and 51 to 54 are
Assuming R 61 and R 51 to R 54 , the output current I o of the center frequency setting circuit shown in FIG. 7 is calculated by the following equation.

ただし、第7図に示した回路を構成する各トランジスタ
の電流増幅率は充分大きく、特性もよくそろっているも
のと仮定する。
However, it is assumed that the current amplification factor of each transistor constituting the circuit shown in FIG. 7 is sufficiently large and the characteristics are well aligned.

一方、モータの負荷特性は一般に次式にて与えられ
る。
On the other hand, the load characteristic of the motor is generally given by the following equation.

ただし、Nは回転数、Kaは誘起電圧定数、μは負荷変動
率、KTはトルク定数、Vccは電源電圧(モータ端子電
圧)、Imはモータ電流である。
Here, N is the rotation speed, K a is the induced voltage constant, μ is the load change rate, K T is the torque constant, V cc is the power supply voltage (motor terminal voltage), and I m is the motor current.

(1)式および(2)式を比較すると、以下に示す対
応があることがわかる。
Comparing the equations (1) and (2), it can be seen that there is the following correspondence.

N→Io 従って、R61,R51〜R54の回路定数を適当に設定するこ
とにより、モータの負荷特性に対応した出力Ioを得るこ
とができる。この様子を第8図に示す。モータの負荷特
性に応じた出力を得ることができれば、これにより電圧
制御発振器出力を設定することで、位相制御ループがな
くともある程度駆動コイル逆起電圧と通電波形の位相差
を零に近づけることができる。従って、上記位相差を零
とするための位相制御ループの負担が軽くなり、より安
定にモータ駆動コイルを効率よく得ることが可能とな
る。
N → I o Therefore, by properly setting the circuit constants of R 61 and R 51 to R 54 , the output I o corresponding to the load characteristics of the motor can be obtained. This is shown in FIG. If an output according to the load characteristics of the motor can be obtained, the voltage-controlled oscillator output can be set to bring the phase difference between the drive coil back electromotive force voltage and the energization waveform close to zero to some extent without a phase control loop. it can. Therefore, the load on the phase control loop for reducing the phase difference to zero is lightened, and the motor drive coil can be obtained more stably and efficiently.

以上のように本実施例によれば、第1図の実施例に示
した位相制御ループに加えて、電圧制御発振器の中心周
波数設定回路を設けることにより、モータの負荷特性に
応じて電圧制御発振器の発振周波数を粗調し、位相制御
ループの動作負担を軽くし、電源電圧や負荷変動の急激
な変動に対する位相制御ループの応答性改善や、より広
範な使用電圧範囲、使用負荷範囲のモータへの適用を可
能としている。
As described above, according to the present embodiment, by providing the center frequency setting circuit of the voltage controlled oscillator in addition to the phase control loop shown in the embodiment of FIG. 1, the voltage controlled oscillator is adjusted according to the load characteristics of the motor. Coarsely adjusts the oscillation frequency of the control loop to reduce the operation load of the phase control loop, improve the responsiveness of the phase control loop to abrupt changes in the power supply voltage and load change, and expand the motor to a wider operating voltage range and operating load range. Is applicable.

なお、第1図および第6図中に示してある起動回路60
は、電源投入時等において、駆動コイル逆起電圧と通電
波形の周波数が近づき、上記位相制御ループが成立可能
となるまで電圧制御発振器の発振周波数が徐々に上昇す
るよう動作させるものであり、例えば駆動コイルの通電
電流が極端に増大した場合に動作し、出力Cより微小電
流を発生し、誤差増幅器30の出力を徐々に変化させ、電
圧制御発振器を動作させるよう構成している。
The starting circuit 60 shown in FIGS. 1 and 6 is used.
Is for operating so that the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator gradually rises until the frequency of the drive coil counter electromotive voltage and the energization waveform approach each other when the power is turned on and the phase control loop can be established. The operation is performed when the energizing current of the drive coil is extremely increased, a minute current is generated from the output C, the output of the error amplifier 30 is gradually changed, and the voltage controlled oscillator is operated.

また本実施例においては、全波駆動方式のモータにつ
いて示したが、半波駆動方式のモータにおいても同様に
適用可能である。
Further, although the full-wave drive type motor is shown in the present embodiment, it is also applicable to a half-wave drive type motor.

発明の効果 以上のように本発明は、電圧制御発振器の出力を基に
モータ駆動コイルを通電し、その通電波形とモータ駆動
コイル逆起電圧との位相差を位相誤差検出器により検出
し、検出位相誤差信号を誤差増幅器により増幅した後、
電圧制御発振器に入力し、その出力を制御する位相制御
ループを構成することにより、従来必要であったフィル
タ回路を必要とせず、従って大容量のコンデンサを大幅
に削減でき、また駆動コイル通電波形に含まれるスパイ
クノイズや通電電流と駆動コイルインピーダンスによる
電圧降下、電源電圧や負荷の変動によるこれらの変動、
さらに電機子反作用による効率の低下等の問題はなく、
極めて優れた特性を有するブラシレスモータの駆動装置
を安価に実現することができる。
As described above, according to the present invention, the motor drive coil is energized based on the output of the voltage controlled oscillator, and the phase difference between the energization waveform and the motor drive coil back electromotive force is detected by the phase error detector and detected. After amplifying the phase error signal by the error amplifier,
By inputting to the voltage controlled oscillator and constructing a phase control loop to control the output, the filter circuit that was required before is not required, therefore the large capacity capacitor can be greatly reduced, and the drive coil energization waveform can be reduced. Spike noise included, voltage drop due to current and drive coil impedance, these fluctuations due to fluctuations in power supply voltage and load,
Furthermore, there is no problem such as a decrease in efficiency due to armature reaction,
A drive device for a brushless motor having extremely excellent characteristics can be realized at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例におけるブラシレスモー
タの駆動装置の回路構成図、第2図は第1図の動作原理
説明図、第3図は位相誤差検出器の具体的回路構成図、
第4図は第3図の動作説明図、第5図は本発明の実施例
における動作波形図、第6図は本発明の第2の実施例に
おけるブラシレスモータの駆動装置の回路構成図、第7
図は中心周波数設定回路の具体的回路結線図、第8図は
第7図の動作特性図、第9図は従来のブラシレスモータ
の駆動装置の回路構成図、第10図は第9図の動作説明図
である。 1〜3……駆動コイル、10〜15……駆動トランジスタ、
20……位相誤差検出器、30……誤差増幅器、40……電圧
制御発振器、44……通電切換回路、50……中心周波数設
定回路。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a brushless motor drive device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operating principle of FIG. 1, and FIG. 3 is a specific circuit configuration diagram of a phase error detector. ,
FIG. 4 is an operation explanatory view of FIG. 3, FIG. 5 is an operation waveform diagram in the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a brushless motor drive device in the second embodiment of the present invention. 7
Fig. 8 is a concrete circuit diagram of the center frequency setting circuit, Fig. 8 is an operation characteristic diagram of Fig. 7, Fig. 9 is a circuit configuration diagram of a conventional brushless motor driving device, and Fig. 10 is an operation of Fig. 9. FIG. 1-3 drive coil, 10-15 drive transistor,
20 ... Phase error detector, 30 ... Error amplifier, 40 ... Voltage controlled oscillator, 44 ... Energization switching circuit, 50 ... Center frequency setting circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−23807(JP,A) 特開 昭52−12412(JP,A) 特開 昭52−80414(JP,A) 特開 昭54−72413(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-50-23807 (JP, A) JP-A-52-12412 (JP, A) JP-A-52-80414 (JP, A) JP-A-54- 72413 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数相のモータ駆動コイルと、前記駆動コ
イルに設けられた複数の駆動トランジスタと、前記駆動
コイルの通電切換信号を前記駆動トランジスタへ順次伝
達する通電切換回路と、前記通電切換回路に適当な周波
数を有する信号を入力する電圧制御発振器と、前記駆動
コイルに発生する逆起電圧と前記駆動コイルの通電切換
信号の位相差を検出する位相誤差検出器と、前記位相誤
差検出器の出力を増幅する誤差増幅器と、前記誤差増幅
器の出力を前記電圧制御発振器の入力としてなるブラシ
レスモータの駆動装置。
1. A multi-phase motor drive coil, a plurality of drive transistors provided in the drive coil, an energization switching circuit for sequentially transmitting an energization switching signal of the driving coil to the drive transistor, and the energization switching circuit. A voltage controlled oscillator for inputting a signal having an appropriate frequency, a phase error detector for detecting a phase difference between a counter electromotive voltage generated in the drive coil and a conduction switching signal of the drive coil, and a phase error detector of the phase error detector. An error amplifier that amplifies an output, and a brushless motor drive device that uses the output of the error amplifier as an input of the voltage controlled oscillator.
【請求項2】位相誤差検出器をモータ駆動コイルの通電
切換信号に応じた信号を入力とし、前記駆動コイルの通
電休止期間にパルス信号を発生するパルス発生回路と、
前記駆動コイルの通電信号と各駆動コイルの中性点電圧
あるいはそれに応じた信号とを比較する比較器と、前記
比較器の出力に設けられたスイッチ回路と、前記スイッ
チ回路の開閉動作を前記パルス発生回路出力により行う
よう構成した特許請求の範囲第1項記載のブラシレスモ
ータの駆動装置。
2. A pulse generation circuit for inputting a signal corresponding to an energization switching signal of a motor drive coil to a phase error detector and generating a pulse signal during an energization suspension period of the drive coil,
A comparator for comparing the energization signal of the drive coil and a neutral point voltage of each drive coil or a signal corresponding thereto, a switch circuit provided at the output of the comparator, and a pulse for opening and closing the switch circuit. The brushless motor drive device according to claim 1, wherein the drive circuit is configured to perform the output of the generating circuit.
JP62077715A 1987-03-31 1987-03-31 Brushless motor drive Expired - Fee Related JP2502577B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62077715A JP2502577B2 (en) 1987-03-31 1987-03-31 Brushless motor drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62077715A JP2502577B2 (en) 1987-03-31 1987-03-31 Brushless motor drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63245294A JPS63245294A (en) 1988-10-12
JP2502577B2 true JP2502577B2 (en) 1996-05-29

Family

ID=13641583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62077715A Expired - Fee Related JP2502577B2 (en) 1987-03-31 1987-03-31 Brushless motor drive

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2502577B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63245294A (en) 1988-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2503230B2 (en) Brushless motor drive
JP2563523B2 (en) Drive device for brushless motor
JP2502620B2 (en) Brushless motor drive
JPH0315295A (en) Double mode control type pulse width modulator
US5122715A (en) Drive device for a brushless motor
US5661382A (en) Motor drive circuit having a soft switching circuit and a push-pull configuration of transistors operated in a linear mode
JP2001028891A (en) Motor drive
JP2502577B2 (en) Brushless motor drive
JP2643252B2 (en) Drive device for brushless motor
JP2643223B2 (en) Drive device for brushless motor
JP2502638B2 (en) Brushless motor drive
JP2502636B2 (en) Brushless motor drive
US5783920A (en) Error signal control circuit for a phase-lock-loop sensorless motor controller
JP2897275B2 (en) Drive device for brushless motor
JPH01186192A (en) Drive for brushless motor
KR100536753B1 (en) Method for driving ultrasonic motor using pll mode
US5793183A (en) Motor system with interrupted PWM oscillation
JP2788024B2 (en) No-collection DC motor
JPH01234089A (en) Brushless motor driving equipment
JP3242258B2 (en) Motor drive control device
JP3156289B2 (en) Drive device for brushless motor
JPS6156712B2 (en)
KR940005282Y1 (en) Arrangement for starting sensorless motor
JP3131520B2 (en) Ultrasonic motor drive circuit
JPH02179295A (en) Driving gear of brushless motor

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees