JP2703322B2 - センサレスモータの制御回路 - Google Patents

センサレスモータの制御回路

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JP2703322B2 JP1072301A JP7230189A JP2703322B2 JP 2703322 B2 JP2703322 B2 JP 2703322B2 JP 1072301 A JP1072301 A JP 1072301A JP 7230189 A JP7230189 A JP 7230189A JP 2703322 B2 JP2703322 B2 JP 2703322B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はセンサレスモータの回転方向を決定するセ
ンサレスモータの制御回路に関する。
(従来の技術) 一般にモータの回転方向の制御は、モータの回転方向
をホール素子で検出することによって行なわれる。これ
に対しセンサレスモータでは、ホール素子等の検出用素
子は一切用いず、モータのコイルに発生する逆起電圧を
検出し、これを疑似センサ信号として用いることによっ
て回転方向の制御を行うようにしている。
第4図はセンサレスモータの回転方向の制御を行う従
来の制御回路の構成を示す回路図である。図において、
UL,VL,WLは3相モータの各コイル、COM1〜COM3はそれぞ
れ電圧比較器、AND1〜AND3はそれぞれアンドゲート、Q1
〜Q10はそれぞれNPN型のトランジスタ、R1〜R14はそれ
ぞれ抵抗、D1〜D4はそれぞれダイオード、C1〜C3はそれ
ぞれコンデンサであり、Sはスタート検出回路である。
なお、この回路では、各コイルUL,VL,WLを順次オン状態
に制御するためのスタート回路は省略した。
次に上記回路の動作を第2図のタイミングチャートを
用いて説明する。いま、例えばアンドゲートAND1の出力
が“1"レベルのとき、トランジスタQ2がオンし、さらに
トランジスタQ3がオンする。これにより、トランジスタ
Q3を介してU相のコイルULにモータ用電源電圧VMから電
流が流れる。このとき同時に、トランジスタQ2を介して
コンデンサC1が急速に充電される。その充電電圧VC1は
トランジスタQ3のベース,エミッタ間電圧VBE、ダイオ
ードD1の順方向電圧VF及びトランジスタQ3のベース電流
IBによって抵抗R3に発生する電圧降下IB・R3の和で与え
られる。この電圧VC1はトランジスタQ7のベース,エミ
ッタ間電圧VBEとダイオードD4の順方向電圧VFとの和の
電圧よりも大きいため、トランジスタQ7がオンする。す
ると、アンドゲートAND3の一方の入力が“0"レベルにな
り、このアンドゲートAND3の出力も“0"レベルになるた
め、トランジスタQ8,Q9がオフし、いままでコイルWLに
流れていた電流が流れなくなる。すなわち、このW相に
は禁止がかかり、W相はオン状態からオフ状態になる。
一方、このときV相では、電圧比較器COM2の反転入力電
圧が非反転入力電圧よりも大きなものとなり、その出力
が“0"レベルになるため、コイルVLには電流は流れず、
このV相は以前のオフ状態のままにホールドされる。
同様に、V相がオンし、コイルVLに電流が流れるとき
にはU相に禁止がかかってオフ状態にホールドされ、W
相がオンし、コイルWLに電流が流れるときにはV相に禁
止がかかってオフ状態にホールドにされる。
このようにして、常に1相がオン状態となるように各
コイルに電流を流し、かつ各コイルに電流が流れる順序
を規則的に制御することにより、モータが常に一定方向
に回転するように制御される。
(発明が解決しようとする課題) ところで、1つのコイルに電流が流れ始めるときに他
の相で電流が流れないように禁止をかけるためのトラン
ジスタQ1,Q4,Q7それぞれがオンしている時間すなわち禁
止時間は、各コンデンサC1〜C3の初期充電電圧がトラン
ジスタQ1,Q4,Q7の各ベース,エミッタ間電圧VBEと、ダ
イオードD4の順方向電圧VFとの和の電圧にまで放電され
る時間によって規定されている。すなわち、従来では禁
止時間(第2図中のAの期間)はある一定の値に固定さ
れている。
ところで、モータが定常回転しているときは各コイル
に発生する逆起電圧が十分に大きいため、この禁止時間
が固定されていても何等の不都合は生じない。
しかし、回転をスタートさせるときには各コイルに発
生する逆起電圧が小さいために次のような不都合が生じ
る。いま、トランジスタQ5,Q6がオンし、V相がオフ状
態からオン状態に変化する例えば第2図中の時刻t1の時
の動作を考える。トランジスタQ5がオンすることによ
り、コンデンサC2が充電され、これによりトランジスタ
Q1がオフしてU相に禁止がかかり、U相はオン状態から
オフ状態に変わる。この後、予め充電されていたコンデ
ンサC1が放電を開始し、その電圧がトランジスタQ7のベ
ース,エミッタ間電圧VBEとダイオードD4の順方向電圧V
Fとの和の電圧以下になると、トランジスタQ7がオフ
し、アンドゲートAND3の一方入力が“1"レベルになる。
このとき、電圧比較器COM3の出力は、通常回転時ではト
ランジスタQ7がオフした後から所定時間“0"レベルを維
持する。しかし、各コイルの逆起電圧が小さいと、トラ
ンジスタQ7がオフする前に電圧比較器COM3の出力が“1"
レベルに変化する。これによりアンドゲートAND3の出力
が“1"レベルになり、トランジスタQ8及びQ9がオンし、
W相のコイルWLにモータ用電源電圧VMから電流が流れて
W相がオンする。するとトランジスタQ4がオンし、アン
ドゲートAND2の出力が“0"レベルになるため、予めオン
しているトランジスタQ5はカットオフする。すなわち、
この場合には異常発振が起り、安定なスタート動作が妨
げられる。
他方、上記禁止時間をスタート時の動作を満足するよ
うな長い時間に固定すると、今度は通常の高速回転時に
正常動作が望めなくなる。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもの
であり、その目的は、スタート時に異常発振を起こさ
ず、安定したスタートを行うことができるセンサレスモ
ータの制御回路を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明のセンサレスモータの制御回路は、1つのコ
イルの駆動時に他の1つのコイルの駆動を所定時間禁止
する禁止手段と、上記禁止手段における禁止時間を選択
する禁止時間選択手段とを具備したことを特徴とする。
(作用) 禁止時間選択手段により、モータのスタート時では禁
止手段で比較的長い禁止時間が選択され、通常回転時で
は比較的短い禁止時間が選択される。これにより、スタ
ート時には安定したスタートが行なわれ、通常回転時で
は安定した高速回転が行なわれる。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明す
る。
第1図はこの発明に係るセンサレスモータの制御回路
の構成を示す回路図である。なお、従来と対応する箇所
には同じ符号を付して説明する。図において、UL,VL,WL
は3相モータの各コイルであり、これら各コイルの一端
はモータ用電源電圧VMに共通に接続されている。
COM1〜COM3はそれぞれ電圧比較器である。U相の電圧
比較器COM1の反転入力端子にはV相のコイルVLの他端の
電圧、U相のコイルULの他端の電圧が抵抗R1,R2それぞ
れを介して入力される。また、V相の電圧比較器COM2の
反転入力端子にはW相のコイルWLの他端の電圧、V相の
コイルULの他端の電圧が抵抗R5,R6それぞれを介して入
力される。さらに、W相の電圧比較器COM3の反転入力端
子にはU相のコイルULの他端の電圧、W相のコイルWLの
他端の電圧が抵抗R9,R10それぞれを介して入力される。
また、上記電圧比較器COM1〜COM3の各非反転入力端子に
は後述する基準電圧Vrが並列に入力される。なお、上記
抵抗R1,R5,R9の値は互いに等しくされており、抵抗R2,R
6,R10の値も互いに等しくされている。すなわち、上記
電圧比較器COM1〜COM3の各反転入力端子には、それぞれ
2個の抵抗を介して加算された電圧Vu,Vv,Vwがそれぞれ
供給される。
上記3個の電圧比較器COM1〜COM3の出力は3個のアン
ドゲートAND1〜AND3の各一方入力端子に入力される。上
記3個のアンドゲートAND1〜AND3の各他方入力端子には
3個のNPN型のトランジスタQ1,Q4,Q7の各コレクタが接
続されている。
上記3個のアンドゲートAND1〜AND3の出力端子には3
個のNPN型のトランジスタQ2,Q5,Q8の各ベースが接続さ
れている。これらトランジスタQ2,Q5,Q8のコレクタは論
理用電源電圧VCCに接続されている。さらに上記トラン
ジスタQ2,Q5,Q8の各エミッタは、各ダイオードD1,D2,D3
及び互いに値が等しい各抵抗R3,R7,R11をそれぞれ直列
に介して、NPN型のトランジスタQ3,Q6,Q9の各ベースに
接続されている。また、上記トランジスタQ2,Q5,Q8の各
エミッタとアース電圧との間には、各抵抗R4,R8,R12と
各コンデンサC1,C2,C3とがそれぞれ並列接続されてい
る。そして、上記3個のコンデンサC1,C2,C3の各端子電
圧は上記トランジスタQ7,Q1,Q4の各ベースに入力され
る。
上記モータ用電源電圧VMとアース電圧との間には2個
の抵抗R13,R14とNPN型のトランジスタQ10のコレクタ,
エミッタ間が直列接続されており、上記基準電圧Vrは2
個の抵抗R13,R14の直列接続点から得られる。そして、
上記トランジスタQ10のオン,オフ動作はスタート検出
回路Sによって制御される。
また、上記3個のトランジスタQ1,Q4,Q7の各エミッタ
は共通接続され、この共通エミッタとアース電圧との間
にはダイオードD4が順方向に挿入されている。さらにこ
のダイオードD4のアノード,カソードにはNPN型のトラ
ンジスタQ11のコレクタ,エミッタが並列に接続されて
いる。そして、このトランジスタQ11のオン,オフ動作
も上記スタート検出回路Sによって制御される。上記ス
タート検出回路Sは上記各コイルUL,VL,WLに発生する逆
起電圧の値を検知することによってモータのスタート時
を検出し、スタート後の所定期間にのみ上記両トランジ
スタQ10,Q11をオン状態に制御する。
なお、この回路でも従来と同様に、各コイルUL,VL,WL
を順次オン状態に制御するためのスタート回路は省略し
た。
次に前記第2図のタイミングチャート及び第3図の電
圧波形図を用いて上記実施例回路の動作を説明する。
まず、図示しないスタート回路によりモータがスター
トする。このスタート時ではコイルUL,VL,WLに発生する
逆起電圧が低いため、このスタート後の所定期間はスタ
ート検出回路Sによって両トランジスタQ10,Q11がオン
状態にされる。上記トランジスタQ10がオン状態にされ
ているとき、電圧VMが2個の抵抗R13,R14によって分割
される。そして、この基準電圧Vrは、R1/R2=R5/R6=R9
/R10=2となるように各抵抗の値を設定した場合には、
第3図に示すように電圧VMよりは低くかつ2/3VMよりは
高いVrsに設定される。他方、トランジスタQ11がオン状
態にされているとき、ダイオードD4のアノード電圧は、
ダイオードD4の順方向電圧よりも小さなトランジスタQ1
1のコレクタ,エミッタ間飽和電圧に設定される。
従って、このスタート時では、トランジスタQ1,Q4,Q7
による禁止時間(第2図中のBの期間)は、各コンデン
サC1〜C3の充電電圧が、トランジスタQ11のコレクタ,
エミッタ間飽和電圧とトランジスタQ1,Q4,Q7の各ベー
ス,エミッタ間電圧との和の電圧にまで低下する時間で
規定される。上記電圧の値は、例えばNPN型のトランジ
スタのコレクタ,エミッタ間飽和電圧を0.2V、ベース,
エミッタ間電圧を0.7Vとすれば、0.9Vになる。従来、こ
の電圧値はダイオードD4の順方向電圧とNPN型のトラン
ジスタのベース,エミッタ間電圧との和で与えられてお
り、その値は1.4V程度であるため、この実施例回路では
この電圧が低下した分だけ禁止時間は長くなる。
ここで、例えばトランジスタQ5,Q6がオンし、V相が
オフ状態からオン状態に変化する場合の、第2図中の時
刻t1の時の動作を考える。トランジスタQ5がオンするこ
とにより、コンデンサC2が充電され、これによりトラン
ジスタQ1がオフしてU相に禁止がかかり、U相はオン状
態からオフ状態に変わる。この後、予め充電されていた
コンデンサC1が放電を開始し、その電圧が前記の0.9V以
下になると、トランジスタQ7がオフし、W相の禁止が解
除される。しかし、トランジスタQ7の禁止時間は従来よ
りも長くされているので、各コイルの逆起電圧が比較的
小さい場合でも、トランジスタQ7がオフする前の電圧比
較器COM3の出力は“0"レベルに変化する。これによりア
ンドゲートAND3の出力は“0"レベルのままになり、トラ
ンジスタQ8及びQ9はオフ状態を維持し、異常発振は起こ
らない。
他方、スタート後、通常回転になると、スタート検出
回路Sによって上記両トランジスタQ10,Q11がオフ状態
にされる。トランジスタQ10がオフ状態にされていると
き、基準電圧Vrの値は電圧VMに等しくなる。また、トラ
ンジスタQ11がオフ状態にされているとき、ダイオードD
4のアノード電圧は、その順方向電圧に設定される。
従って、通常回転時では、トランジスタQ1,Q4,Q7によ
る禁止時間は、各コンデンサC1〜C3の充電電圧が、ダイ
オードD4の順方向電圧とトランジスタQ1,Q4,Q7の各ベー
ス,エミッタ間電圧との和の電圧にまで低下する時間で
規定される。この電圧の値は例えば1.4Vである。このた
め、通常回転時では、スタート時に比べて禁止時間が短
くなり、高速回転が可能になる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、スタート時に
異常発振を起こさず、安定したスタートを行うことがで
きるセンサレスモータの制御回路を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による構成を示す回路図、
第2図は上記実施例回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャート、第3図は上記実施例回路の動作を説明す
るための電圧波形図、第4図は従来回路の回路図であ
る。 UL,VL,WL……コイル、COM1〜COM3……電圧比較器、AND1
〜AND3……アンドゲート、Q1〜Q11……NPN型のトランジ
スタ、R1〜R14……抵抗、D1〜D4……ダイオード、C1〜C
3……コンデンサ、S……スタート検出回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のコイルを有するセンサレスモータの
    各コイルを順次駆動するセンサレスモータの制御回路に
    おいて、 1つのコイルの駆動時に他の1つのコイルの駆動を所定
    時間禁止する禁止手段と、 上記各コイルに発生する起電圧の値を検知することによ
    ってモータのスタート時を検出し、スタート後の所定期
    間にのみ上記禁止手段における禁止時間が、通常回転時
    における禁止時間よりも長くなるように上記禁止手段を
    制御する制御手段と を具備したことを特徴とするセンサレスモータの制御回
    路。
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