JP2756589B2 - 電流制限機能付きブラシレスモータ回路 - Google Patents
電流制限機能付きブラシレスモータ回路Info
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- JP2756589B2 JP2756589B2 JP1200094A JP20009489A JP2756589B2 JP 2756589 B2 JP2756589 B2 JP 2756589B2 JP 1200094 A JP1200094 A JP 1200094A JP 20009489 A JP20009489 A JP 20009489A JP 2756589 B2 JP2756589 B2 JP 2756589B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電流制限機能付きブラシレスモータ回路に
関する。
関する。
［従来の技術］ 第２図は、従来の電流制限機能付きブラシレスモータ
回路のブロック図であって、いわゆるPWMインバータチ
ョッピング方式を採用したものである。
回路のブロック図であって、いわゆるPWMインバータチ
ョッピング方式を採用したものである。
整流・平滑回路10は、例えば100Vの交流入力を直流化
して、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。チョッパ
回路20は、チョッピングのためのオン・オフ回路（トラ
ンジスタ等のスイッチング素子）と平滑回路とからな
り、直流高電圧入力を直流低電圧に変換してこれを出力
する。差動増幅器43は、直流設定電圧VUに対するチョッ
パ回路20の出力電圧VMの偏差を演算して、これを出力す
る。パルス幅変調回路50は、差動増幅器43の出力電圧φ
Mをパルス幅に比例変換して、チョッパ回路20を構成す
るスイッチング素子のオン時間を設定することにより、
このチョッパ回路20の出力電圧VMを設定する。この際、
パルス幅変調回路50からチョッパ回路20に与えられるチ
ョッパ信号PC1のパルス幅は、電圧φMと例えば20kHzの
三角波信号との大小比較によって決定される。以上の整
流・平滑回路10、チョッパ回路20、差動増幅器43及びパ
ルス幅変調回路50は、スイッチングレギュレータ55を構
成する。そして、このスイッチングレギュレータ55によ
ってチョッパ回路20から直流定電圧VMが得られる。
して、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。チョッパ
回路20は、チョッピングのためのオン・オフ回路（トラ
ンジスタ等のスイッチング素子）と平滑回路とからな
り、直流高電圧入力を直流低電圧に変換してこれを出力
する。差動増幅器43は、直流設定電圧VUに対するチョッ
パ回路20の出力電圧VMの偏差を演算して、これを出力す
る。パルス幅変調回路50は、差動増幅器43の出力電圧φ
Mをパルス幅に比例変換して、チョッパ回路20を構成す
るスイッチング素子のオン時間を設定することにより、
このチョッパ回路20の出力電圧VMを設定する。この際、
パルス幅変調回路50からチョッパ回路20に与えられるチ
ョッパ信号PC1のパルス幅は、電圧φMと例えば20kHzの
三角波信号との大小比較によって決定される。以上の整
流・平滑回路10、チョッパ回路20、差動増幅器43及びパ
ルス幅変調回路50は、スイッチングレギュレータ55を構
成する。そして、このスイッチングレギュレータ55によ
ってチョッパ回路20から直流定電圧VMが得られる。
この定電圧VMは、インバータ回路60を介してブラシレ
スモータ70の固定子巻線に与えられて回転磁界をつく
る。三相ブラシレスモータを使用する場合、インバータ
回路60は、例えば上アームを構成する３つのトランジス
タと下アームを構成する３つのトランジスタとからな
る。ただし、下アームを構成する各トランジスタは、ダ
ーリントン接続トランジスタを介してパルス幅変調がか
けられる。
スモータ70の固定子巻線に与えられて回転磁界をつく
る。三相ブラシレスモータを使用する場合、インバータ
回路60は、例えば上アームを構成する３つのトランジス
タと下アームを構成する３つのトランジスタとからな
る。ただし、下アームを構成する各トランジスタは、ダ
ーリントン接続トランジスタを介してパルス幅変調がか
けられる。
ブラシレスモータ70の永久磁石からなる回転子の近傍
にはホール素子からなる位置検出器が配され、この検出
器を含む論理回路で構成される回転子位置検出回路80
が、ブラシレスモータ70の回転子の位置を検出してイン
バータ回路60へのオン・オフ指令を発して規定の固定子
巻線に順次電流を供給させるとともに、モータ速度に応
じた繰返し周波数の速度パルスPRを出力する。回転子の
位置検出にホール素子を使用する場合、速度パルスPRの
数は、モータ１回転あたり例えば１〜12パルスである。
にはホール素子からなる位置検出器が配され、この検出
器を含む論理回路で構成される回転子位置検出回路80
が、ブラシレスモータ70の回転子の位置を検出してイン
バータ回路60へのオン・オフ指令を発して規定の固定子
巻線に順次電流を供給させるとともに、モータ速度に応
じた繰返し周波数の速度パルスPRを出力する。回転子の
位置検出にホール素子を使用する場合、速度パルスPRの
数は、モータ１回転あたり例えば１〜12パルスである。
F/V変換回路90は、この速度パルスPRの繰返し周波数
を直流電圧に比例変換してこれを出力する。このF/V変
換回路90としては、例えば微分回路、ワンショットマル
チバイブレータ及び平滑回路を順次縦続接続したものが
使用される。差動増幅器91は、F/V変換回路90の出力電
圧VRの速度指令電圧VSに対する偏差を演算する。パルス
幅変調回路100は、差動増幅器91の出力電圧φRをパルス
幅に比例変換して、インバータ回路60の下アームトラン
ジスタにパルス幅変調をかける。このパルス幅変調回路
100からインバータ回路60に与えられるチョッパ信号PC2
のパルス幅は、電圧φRと例えば20kHzの三角波信号との
大小比較によって決定される。
を直流電圧に比例変換してこれを出力する。このF/V変
換回路90としては、例えば微分回路、ワンショットマル
チバイブレータ及び平滑回路を順次縦続接続したものが
使用される。差動増幅器91は、F/V変換回路90の出力電
圧VRの速度指令電圧VSに対する偏差を演算する。パルス
幅変調回路100は、差動増幅器91の出力電圧φRをパルス
幅に比例変換して、インバータ回路60の下アームトラン
ジスタにパルス幅変調をかける。このパルス幅変調回路
100からインバータ回路60に与えられるチョッパ信号PC2
のパルス幅は、電圧φRと例えば20kHzの三角波信号との
大小比較によって決定される。
インバータ回路60において抵抗器65が下アームトラン
ジスタに直列接続されており、ブラシレスモータ70に供
給されるモータ電流IMがこの抵抗器65によって電圧V2に
比例変換される。この電圧V2は、コンパレータからなる
電流制限回路94で直流設定電圧VYと大小比較される。こ
の電流制限回路94は、モータ電流IMの過大を検知したと
きに、Ｌレベルの電圧φYを出力することによって前記
差動増幅器43の出力電圧φMを強制的に引下げる。これ
によって、パルス幅変調回路50のチョッパ信号PC1はパ
ルス幅が狭くなり、チョッパ回路20の出力電圧VMが低下
してモータ電流IMがしぼられる。
ジスタに直列接続されており、ブラシレスモータ70に供
給されるモータ電流IMがこの抵抗器65によって電圧V2に
比例変換される。この電圧V2は、コンパレータからなる
電流制限回路94で直流設定電圧VYと大小比較される。こ
の電流制限回路94は、モータ電流IMの過大を検知したと
きに、Ｌレベルの電圧φYを出力することによって前記
差動増幅器43の出力電圧φMを強制的に引下げる。これ
によって、パルス幅変調回路50のチョッパ信号PC1はパ
ルス幅が狭くなり、チョッパ回路20の出力電圧VMが低下
してモータ電流IMがしぼられる。
以上に説明した電流制限機能付きブラシレスモータ回
路は、例えば自動ドアの駆動に利用される。このモータ
回路では、スイッチングレギュレータ55からインバータ
回路60を介してブラシレスモータ70に与えられる直流電
圧VMすなわちモータ電圧は一定である。ところが、イン
バータ回路60の下アームを構成する各トランジスタのオ
ン時間が速度帰還によってパルス幅変調されるので、ブ
ラシレスモータ70は速度指令電圧VSの大きさに応じた定
速度に制御され、低速時のトルクアップがはかられる。
しかも、ブラシレスモータ70に過大な電流IMが流れたと
きには、電流制限回路94の作用でチョッパ回路20の出力
電圧VMが低下させられてモータ電流IMがしぼられる。
路は、例えば自動ドアの駆動に利用される。このモータ
回路では、スイッチングレギュレータ55からインバータ
回路60を介してブラシレスモータ70に与えられる直流電
圧VMすなわちモータ電圧は一定である。ところが、イン
バータ回路60の下アームを構成する各トランジスタのオ
ン時間が速度帰還によってパルス幅変調されるので、ブ
ラシレスモータ70は速度指令電圧VSの大きさに応じた定
速度に制御され、低速時のトルクアップがはかられる。
しかも、ブラシレスモータ70に過大な電流IMが流れたと
きには、電流制限回路94の作用でチョッパ回路20の出力
電圧VMが低下させられてモータ電流IMがしぼられる。
［発明が解決しようとする課題］ 前記従来の電流制限機能付きブラシレスモータ回路で
は、インバータ回路60のスイッチング素子に流れるモー
タ電流IMの検出値をチョッパ回路20のスイッチング素子
まで戻し、後者のスイッチング素子を制御してモータ電
流IMの制限を実現していたから、チョッパ回路20が平滑
回路を有すること等のためにモータ電流IMの制限の利き
すなわち応答が悪く、電流制限動作に時間遅れが生じる
問題があった。
は、インバータ回路60のスイッチング素子に流れるモー
タ電流IMの検出値をチョッパ回路20のスイッチング素子
まで戻し、後者のスイッチング素子を制御してモータ電
流IMの制限を実現していたから、チョッパ回路20が平滑
回路を有すること等のためにモータ電流IMの制限の利き
すなわち応答が悪く、電流制限動作に時間遅れが生じる
問題があった。
また、チョッパ回路20のスイッチング素子を保護して
いなかったために、この素子が破壊してしまうことがあ
った。
いなかったために、この素子が破壊してしまうことがあ
った。
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであっ
て、モータ電流の制限動作を高速化するとともに、チョ
ッパ回路のスイッチング素子を破壊から保護することを
目的とする。
て、モータ電流の制限動作を高速化するとともに、チョ
ッパ回路のスイッチング素子を破壊から保護することを
目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る電流制限機能付きブラシレスモータ回路
は、チョッパ回路の出力をインバータ回路を介してブラ
シレスモータの固定子巻線に供給するモータ回路であっ
て、直流設定電圧に対するチョッパ回路出力電圧の偏差
を演算する第１の差動増幅器と、この第１の差動増幅器
の出力電圧をパルス幅に比例変換してチョッパ回路を構
成するスイッチング素子のオン時間を設定する第１のパ
ルス幅変調回路とを有し、チョッパ回路のスイッチング
素子に流れる負荷電流が過大であることを検出したとき
に第１のパルス幅変調回路の出力パルス幅を強制的に狭
くしてこのスイッチング素子に流れる負荷電流をしぼる
負荷電流制限回路を備える。しかも、ブラシレスモータ
の回転子の位置を検出してインバータ回路へのオン・オ
フ指令を発するとともにモータ速度に応じた繰返し周波
数の速度パルスを出力する回転子位置検出回路と、この
速度パルスの繰返し周波数を直流電圧に比例変換してこ
れを出力するF/V変換回路と、このF/V変換回路の出力電
圧の速度指令電圧に対する偏差を演算する第２の差動増
幅器と、この第２の差動増幅器の出力電圧をパルス幅に
比例変換してインバータ回路を構成するスイッチング素
子のオン時間を設定する第２のパルス幅変調回路とを有
し、インバータ回路のスイッチング素子に流れるモータ
電流が過大であることを検出したときに第２のパルス幅
変調回路の出力パルス幅を強制的に狭くしてモータ電流
をしぼるモータ電流制限回路を備える。
は、チョッパ回路の出力をインバータ回路を介してブラ
シレスモータの固定子巻線に供給するモータ回路であっ
て、直流設定電圧に対するチョッパ回路出力電圧の偏差
を演算する第１の差動増幅器と、この第１の差動増幅器
の出力電圧をパルス幅に比例変換してチョッパ回路を構
成するスイッチング素子のオン時間を設定する第１のパ
ルス幅変調回路とを有し、チョッパ回路のスイッチング
素子に流れる負荷電流が過大であることを検出したとき
に第１のパルス幅変調回路の出力パルス幅を強制的に狭
くしてこのスイッチング素子に流れる負荷電流をしぼる
負荷電流制限回路を備える。しかも、ブラシレスモータ
の回転子の位置を検出してインバータ回路へのオン・オ
フ指令を発するとともにモータ速度に応じた繰返し周波
数の速度パルスを出力する回転子位置検出回路と、この
速度パルスの繰返し周波数を直流電圧に比例変換してこ
れを出力するF/V変換回路と、このF/V変換回路の出力電
圧の速度指令電圧に対する偏差を演算する第２の差動増
幅器と、この第２の差動増幅器の出力電圧をパルス幅に
比例変換してインバータ回路を構成するスイッチング素
子のオン時間を設定する第２のパルス幅変調回路とを有
し、インバータ回路のスイッチング素子に流れるモータ
電流が過大であることを検出したときに第２のパルス幅
変調回路の出力パルス幅を強制的に狭くしてモータ電流
をしぼるモータ電流制限回路を備える。
［作用］ チョッパ回路、第１の差動増幅器及び第１のパルス幅
変調回路は、定電圧出力が得られるスイッチングレギュ
レータを構成する。チョッパ回路の出力すなわちスイッ
チングレギュレータの出力は、インバータ回路を介して
ブラシレスモータの固定子巻線に供給されて回転磁界を
生成する。このブラシレスモータの回転子の速度は、回
転子位置検出回路、F/V変換回路、第２の差動増幅器及
び第２のパルス幅変調回路を通してインバータ回路に帰
還される。すなわち、インバータ回路を構成するスイッ
チング素子のオン時間が速度指令電圧の大きさに応じて
パルス幅変調され、定速度制御が実行される。
変調回路は、定電圧出力が得られるスイッチングレギュ
レータを構成する。チョッパ回路の出力すなわちスイッ
チングレギュレータの出力は、インバータ回路を介して
ブラシレスモータの固定子巻線に供給されて回転磁界を
生成する。このブラシレスモータの回転子の速度は、回
転子位置検出回路、F/V変換回路、第２の差動増幅器及
び第２のパルス幅変調回路を通してインバータ回路に帰
還される。すなわち、インバータ回路を構成するスイッ
チング素子のオン時間が速度指令電圧の大きさに応じて
パルス幅変調され、定速度制御が実行される。
インバータ回路のスイッチング素子に流れるモータ電
流はモータ電流制限回路によって常に監視される。モー
タ電流制限回路がモータ電流の過大を検出したときに
は、この制限回路が直接第２のパルス幅変調回路の出力
パルス幅を強制的に狭くしてモータ電流をしぼる。
流はモータ電流制限回路によって常に監視される。モー
タ電流制限回路がモータ電流の過大を検出したときに
は、この制限回路が直接第２のパルス幅変調回路の出力
パルス幅を強制的に狭くしてモータ電流をしぼる。
一方、チョッパ回路のスイッチング素子に流れる負荷
電流は負荷電流制限回路によって常に監視される。負荷
電流制限回路がこの電流の過大を検出したときには、第
１のパルス幅変調回路の出力パルス幅を強制的に狭くし
て負荷電流をしぼる。ただし、モータ電流が制限を受け
ている間でも通常はチョッパ回路のスイッチング素子に
流れる負荷電流に対する制限動作が実行されないように
負荷電流制限回路を設定しておく。この負荷電流制限回
路は、モータ電流制限回路が万一動作しない場合やモー
タの負荷短絡等の重大故障が生じた場合に動作してチョ
ッパ回路のスイッチング素子を保護する。
電流は負荷電流制限回路によって常に監視される。負荷
電流制限回路がこの電流の過大を検出したときには、第
１のパルス幅変調回路の出力パルス幅を強制的に狭くし
て負荷電流をしぼる。ただし、モータ電流が制限を受け
ている間でも通常はチョッパ回路のスイッチング素子に
流れる負荷電流に対する制限動作が実行されないように
負荷電流制限回路を設定しておく。この負荷電流制限回
路は、モータ電流制限回路が万一動作しない場合やモー
タの負荷短絡等の重大故障が生じた場合に動作してチョ
ッパ回路のスイッチング素子を保護する。
［実施例］ 第１図は、本発明の実施例に係る電流制限機能付きブ
ラシレスモータ回路の回路図である。
ラシレスモータ回路の回路図である。
例えば100Vの交流電源２が整流・平滑回路10に接続さ
れる。この整流・平滑回路10は、交流入力を直流化し
て、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。このチョッ
パ回路20において、整流・平滑回路10の出力電圧は、パ
ルストランス21の１次巻線、カレントトランス31の１次
巻線及び主スイッチング素子であるNPNトランジスタ22
の直列回路に印加される。この主トランジスタ22のベー
ス回路は、他のパルストランス23で絶縁された他のNPN
トランジスタ24（副トランジスタ）のコレクタ回路に接
続される。負荷電流検出回路30を構成するカレントトラ
ンス31の２次回路は、主トランジスタ22のコレクタ電流
すなわち負荷電流ILを直流電圧V1に比例変換する。この
電圧V1は、負荷電流制限回路35を構成するコンパレータ
36の反転入力端子に入力される。このコンパレータ36の
非反転入力端子には、抵抗分圧回路である直流電圧設定
回路37から直流設定電圧VXが印加される。コンパレータ
36は、ダイオード38を介して電圧信号φXを出力する。
主トランジスタ22が１次巻線に接続されるパルストラン
ス21の２次側では、ダイオード、コイル及び出力コンデ
ンサで構成される平滑回路25を介してインバータ回路60
に接続される。
れる。この整流・平滑回路10は、交流入力を直流化し
て、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。このチョッ
パ回路20において、整流・平滑回路10の出力電圧は、パ
ルストランス21の１次巻線、カレントトランス31の１次
巻線及び主スイッチング素子であるNPNトランジスタ22
の直列回路に印加される。この主トランジスタ22のベー
ス回路は、他のパルストランス23で絶縁された他のNPN
トランジスタ24（副トランジスタ）のコレクタ回路に接
続される。負荷電流検出回路30を構成するカレントトラ
ンス31の２次回路は、主トランジスタ22のコレクタ電流
すなわち負荷電流ILを直流電圧V1に比例変換する。この
電圧V1は、負荷電流制限回路35を構成するコンパレータ
36の反転入力端子に入力される。このコンパレータ36の
非反転入力端子には、抵抗分圧回路である直流電圧設定
回路37から直流設定電圧VXが印加される。コンパレータ
36は、ダイオード38を介して電圧信号φXを出力する。
主トランジスタ22が１次巻線に接続されるパルストラン
ス21の２次側では、ダイオード、コイル及び出力コンデ
ンサで構成される平滑回路25を介してインバータ回路60
に接続される。
チョッパ回路20の出力コンデンサの両端電圧は、イン
バータ回路60ばかりでなく、２本の抵抗器41,42を直列
接続してなる分圧回路にも与えられる。両抵抗器41,42
の接続点電圧VMは、チョッパ回路20の出力電圧を監視す
るために利用される。すなわち、この電圧VMが差動増幅
器43に反転入力として与えられる。この差動増幅器43の
非反転入力端子には、抵抗分圧回路である直流電圧設定
回路45から直流設定電圧VUが印加され、ここに電圧帰還
回路40が形成される。
バータ回路60ばかりでなく、２本の抵抗器41,42を直列
接続してなる分圧回路にも与えられる。両抵抗器41,42
の接続点電圧VMは、チョッパ回路20の出力電圧を監視す
るために利用される。すなわち、この電圧VMが差動増幅
器43に反転入力として与えられる。この差動増幅器43の
非反転入力端子には、抵抗分圧回路である直流電圧設定
回路45から直流設定電圧VUが印加され、ここに電圧帰還
回路40が形成される。
差動増幅器43の出力電圧φMは、パルス幅変調回路50
を構成するコンパレータ51の非反転入力端子に抵抗器を
介して印加される。この非反転入力端子には、前記負荷
電流制限回路35におけるダイオード38のアノードが他の
抵抗器を介して接続される。コンパレータ51の非反転入
力端子の電圧は、反転入力端子に入力される三角波発振
回路52の出力信号T1と大小比較されてチョッパ信号PC1
となる。チョッパ信号PC1は、前記チョッパ回路20の副
トランジスタ24のベースに印加され、パルストランス23
を介して主トランジスタ22をオン・オフさせる。つま
り、パルス幅変調回路50は、通常は差動増幅器43の出力
電圧φMをパルス幅に比例変換してチョッパ回路20の出
力電圧VMを設定する。なお、三角波信号T1の周波数は、
例えば20kHzである。
を構成するコンパレータ51の非反転入力端子に抵抗器を
介して印加される。この非反転入力端子には、前記負荷
電流制限回路35におけるダイオード38のアノードが他の
抵抗器を介して接続される。コンパレータ51の非反転入
力端子の電圧は、反転入力端子に入力される三角波発振
回路52の出力信号T1と大小比較されてチョッパ信号PC1
となる。チョッパ信号PC1は、前記チョッパ回路20の副
トランジスタ24のベースに印加され、パルストランス23
を介して主トランジスタ22をオン・オフさせる。つま
り、パルス幅変調回路50は、通常は差動増幅器43の出力
電圧φMをパルス幅に比例変換してチョッパ回路20の出
力電圧VMを設定する。なお、三角波信号T1の周波数は、
例えば20kHzである。
以上の整流・平滑回路10、チョッパ回路20、負荷電流
検出回路30、負荷電流制限回路35、電圧帰還回路40及び
パルス幅変調回路50は、電流制限機能付きスイッチング
レギュレータ55を構成する。
検出回路30、負荷電流制限回路35、電圧帰還回路40及び
パルス幅変調回路50は、電流制限機能付きスイッチング
レギュレータ55を構成する。
チョッパ回路20の出力電圧は、インバータ回路60を介
してブラシレスモータ70の固定子巻線に与えられて回転
磁界をつくる。三相ブラシレスモータを使用する場合に
はインバータ回路60が３つのPNPトランジスタ（上アー
ム）61a,61b,61cと３つのNPNトランジスタ（下アーム）
62a,62b,62cとで構成される。各トランジスタにはフラ
イホイール・ダイオードが接続されている。ただし、下
アームを構成する各トランジスタ62a,62b,62cのベース
には他のPNPトランジスタ63a,63b,63cのコレクタがそれ
ぞれ接続され、これらトランジスタ63a,63b,63cのエミ
ッタは、パルス幅変調をかけるための１つの共通PNPト
ランジスタ64を介して直流電源VBBに接続される。ま
た、下アームを構成する各トランジスタ62a,62b,62cの
エミッタは、モータ電流IMが流れる共通の電流検出用抵
抗器65を通してチョッパ回路20に接続される。
してブラシレスモータ70の固定子巻線に与えられて回転
磁界をつくる。三相ブラシレスモータを使用する場合に
はインバータ回路60が３つのPNPトランジスタ（上アー
ム）61a,61b,61cと３つのNPNトランジスタ（下アーム）
62a,62b,62cとで構成される。各トランジスタにはフラ
イホイール・ダイオードが接続されている。ただし、下
アームを構成する各トランジスタ62a,62b,62cのベース
には他のPNPトランジスタ63a,63b,63cのコレクタがそれ
ぞれ接続され、これらトランジスタ63a,63b,63cのエミ
ッタは、パルス幅変調をかけるための１つの共通PNPト
ランジスタ64を介して直流電源VBBに接続される。ま
た、下アームを構成する各トランジスタ62a,62b,62cの
エミッタは、モータ電流IMが流れる共通の電流検出用抵
抗器65を通してチョッパ回路20に接続される。
ブラシレスモータ70は、例えば２極の永久磁石からな
る回転子を有し、この周囲に三相固定子巻線が120度等
配されている。更に、ホール素子からなる３つの位置検
出器81が回転子近傍に120度等配され、これらの検出器
がブラシレスモータ70の回転子位置に対応する速度信号
A,B,Cをそれぞれ出力する。これらの速度信号A,B,Cは、
駆動論理回路82に入力されて、インバータ回路60の上ア
ームのためのオン・オフ指令U,V,Wと、下アームのため
のオン・オフ指令X,Y,Zとに変換される。ただし、上ア
ームのためのオン・オフ指令U,V,WはPNPトランジスタ61
a,61b,61cのベースをそれぞれ直接駆動するが、下アー
ムのためのオン・オフ指令X,Y,ZはPNPトランジスタ63a,
63b,63cのベースを介してNPNトランジスタ62a,62b,62c
をそれぞれ駆動する。また、駆動論理回路82は、速度信
号A,B,Cをもとにして速度パルスPRを生成する。この速
度パルスPRのレートは、ブラシレスモータ70の１回転あ
たり例えば12パルスである。ただし、駆動論理回路82の
回路構成は周知であるので、その詳細な説明は省略す
る。なお、位置検出器81と駆動論理回路82とは、回転子
位置検出器回路80を構成する。
る回転子を有し、この周囲に三相固定子巻線が120度等
配されている。更に、ホール素子からなる３つの位置検
出器81が回転子近傍に120度等配され、これらの検出器
がブラシレスモータ70の回転子位置に対応する速度信号
A,B,Cをそれぞれ出力する。これらの速度信号A,B,Cは、
駆動論理回路82に入力されて、インバータ回路60の上ア
ームのためのオン・オフ指令U,V,Wと、下アームのため
のオン・オフ指令X,Y,Zとに変換される。ただし、上ア
ームのためのオン・オフ指令U,V,WはPNPトランジスタ61
a,61b,61cのベースをそれぞれ直接駆動するが、下アー
ムのためのオン・オフ指令X,Y,ZはPNPトランジスタ63a,
63b,63cのベースを介してNPNトランジスタ62a,62b,62c
をそれぞれ駆動する。また、駆動論理回路82は、速度信
号A,B,Cをもとにして速度パルスPRを生成する。この速
度パルスPRのレートは、ブラシレスモータ70の１回転あ
たり例えば12パルスである。ただし、駆動論理回路82の
回路構成は周知であるので、その詳細な説明は省略す
る。なお、位置検出器81と駆動論理回路82とは、回転子
位置検出器回路80を構成する。
速度パルスPRは、F/V変換回路90に入力される。このF
/V変換回路90は、微分回路、ワンショットマルチバイブ
レータ及び平滑回路を順次縦続接続したものであって、
速度パルスPRの繰返し周波数をこれに比例した直流電圧
VRに変換する。このF/V変換回路90の出力電圧VRは、差
動増幅器91の反転入力端子に入力される。この差動増幅
器91は、抵抗分圧回路である直流電圧設定回路93から速
度指令電圧VSが非反転入力端子に入力されて、F/V変換
回路90の出力電圧VRの速度指令電圧VSに対する偏差を演
算する。なお、F/V変換回路90と差動増幅器91とは、速
度帰還回路92を構成する。
/V変換回路90は、微分回路、ワンショットマルチバイブ
レータ及び平滑回路を順次縦続接続したものであって、
速度パルスPRの繰返し周波数をこれに比例した直流電圧
VRに変換する。このF/V変換回路90の出力電圧VRは、差
動増幅器91の反転入力端子に入力される。この差動増幅
器91は、抵抗分圧回路である直流電圧設定回路93から速
度指令電圧VSが非反転入力端子に入力されて、F/V変換
回路90の出力電圧VRの速度指令電圧VSに対する偏差を演
算する。なお、F/V変換回路90と差動増幅器91とは、速
度帰還回路92を構成する。
インバータ回路60においてモータ電流IMは、抵抗器65
によって直流電圧V2に比例変換される。この電圧V2は、
モータ電流制限回路95を構成するコンパレータ96を反転
入力端子に入力される。このコンパレータ96の非反転入
力端子には、抵抗分圧回路である直流電圧設定回路97か
ら直流設定電圧VYが印加される。コンパレータ96は、ダ
イオード98を介して電圧φYを出力する。
によって直流電圧V2に比例変換される。この電圧V2は、
モータ電流制限回路95を構成するコンパレータ96を反転
入力端子に入力される。このコンパレータ96の非反転入
力端子には、抵抗分圧回路である直流電圧設定回路97か
ら直流設定電圧VYが印加される。コンパレータ96は、ダ
イオード98を介して電圧φYを出力する。
差動増幅器91の出力電圧φＲは、パルス幅変調回路10
0を構成するコンパレータ101の非反転入力端子に抵抗器
を介して印加される。この非反転入力端子には、モータ
電流制限回路95におけるダイオード98のアノードが他の
抵抗器を介して接続される。コンパレータ101の非反転
入力端子の電圧は、反転入力端子に入力される三角波発
振回路102の出力信号T2と大小比較されてチョッパ信号P
C2となる。このチョッパ信号PC2は、インバータ回路60
において共通PNPトランジスタ64のベースを駆動して、
このインバータ回路60の下アームトランジスタ62a,62b,
62cにパルス幅変調をかける。つまり、このパルス幅変
調回路100は、通常は差動増幅器91の出力電圧φRをパル
ス幅に比例変換して、下アームトランジスタ62a,62b,62
cのオン時間を設定する。なお、三角波信号T2の周波数
は、例えば20kHzである。
0を構成するコンパレータ101の非反転入力端子に抵抗器
を介して印加される。この非反転入力端子には、モータ
電流制限回路95におけるダイオード98のアノードが他の
抵抗器を介して接続される。コンパレータ101の非反転
入力端子の電圧は、反転入力端子に入力される三角波発
振回路102の出力信号T2と大小比較されてチョッパ信号P
C2となる。このチョッパ信号PC2は、インバータ回路60
において共通PNPトランジスタ64のベースを駆動して、
このインバータ回路60の下アームトランジスタ62a,62b,
62cにパルス幅変調をかける。つまり、このパルス幅変
調回路100は、通常は差動増幅器91の出力電圧φRをパル
ス幅に比例変換して、下アームトランジスタ62a,62b,62
cのオン時間を設定する。なお、三角波信号T2の周波数
は、例えば20kHzである。
スイッチングレギュレータ55において整流・平滑回路
10は、交流電源２から供給される例えば100Vの交流入力
を直流化して、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。
チョッパ回路20は、この直流高電圧入力を直流低電圧に
変換して、これをインバータ回路60に与える。この際、
チョッパ回路20の出力電圧VMは、負荷電流制限回路35の
コンパレータ36の出力がＨレベルである限りは、パルス
幅制御回路50から出力されるチョッパ信号PC1によって
直流設定電圧VUの大きさに応じた一定値に保持される。
10は、交流電源２から供給される例えば100Vの交流入力
を直流化して、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。
チョッパ回路20は、この直流高電圧入力を直流低電圧に
変換して、これをインバータ回路60に与える。この際、
チョッパ回路20の出力電圧VMは、負荷電流制限回路35の
コンパレータ36の出力がＨレベルである限りは、パルス
幅制御回路50から出力されるチョッパ信号PC1によって
直流設定電圧VUの大きさに応じた一定値に保持される。
一方、位置検出回路80において、位置検出器81は、ブ
ラシレスモータ70の回転子位置変化に応じた速度信号A,
B,Cをそれぞれ出力する。これらの速度信号A,B,Cは、駆
動論理回路82によってインバータ回路60に対するオン・
オフ指令U,V,W,X,Y,Zに変換される。この際、インバー
タ回路60の上アームトランジスタ61a,61b,61cと下アー
ムトランジスタ62a,62b,62cとがそれぞれ１つ選択さ
れ、ブラシレスモータ70の回転子位置に応じた規定の固
定子巻線に電流が流れて回転磁界が生成し、回転子が回
転する。ただし、固定子巻線への電流供給は共通PNPト
ランジスタ64のオン時間に限られるから、ブラシレスモ
ータ70は、モータ電流制限回路95のコンパレータ96の出
力がＨレベルである限りは、パルス幅制御回路100から
出力されるチョッパ信号PC2によって、速度指令電圧VS
の大きさに応じた定速度制御が実行される。
ラシレスモータ70の回転子位置変化に応じた速度信号A,
B,Cをそれぞれ出力する。これらの速度信号A,B,Cは、駆
動論理回路82によってインバータ回路60に対するオン・
オフ指令U,V,W,X,Y,Zに変換される。この際、インバー
タ回路60の上アームトランジスタ61a,61b,61cと下アー
ムトランジスタ62a,62b,62cとがそれぞれ１つ選択さ
れ、ブラシレスモータ70の回転子位置に応じた規定の固
定子巻線に電流が流れて回転磁界が生成し、回転子が回
転する。ただし、固定子巻線への電流供給は共通PNPト
ランジスタ64のオン時間に限られるから、ブラシレスモ
ータ70は、モータ電流制限回路95のコンパレータ96の出
力がＨレベルである限りは、パルス幅制御回路100から
出力されるチョッパ信号PC2によって、速度指令電圧VS
の大きさに応じた定速度制御が実行される。
以上に説明したように、負荷電流制限回路35が動作し
ない限りはスイッチングレギュレータ55の出力電圧VMが
一定となるから、ブラシレスモータ70の定速度制御が可
能となる。したがって、このモータ回路は、自動ドアを
駆動する場合等の低速まで定速度制御を実行する場合に
適している。
ない限りはスイッチングレギュレータ55の出力電圧VMが
一定となるから、ブラシレスモータ70の定速度制御が可
能となる。したがって、このモータ回路は、自動ドアを
駆動する場合等の低速まで定速度制御を実行する場合に
適している。
さて、ブラシレスモータ70に供給されるモータ電流IM
は、インバータ回路60内の抵抗器65によって電圧V2に比
例変換される。この電圧V2は、モータ電流制限回路95の
コンパレータ96で直流設定電圧VYと大小比較される。こ
のモータ電流制限回路95は、モータ電流IMの過大を検知
したときにＬレベルの電圧φYを出力する。Ｌレベルの
電圧φYが出力されると、ダイオード98を通してコンパ
レータ96に電流が引き込まれるから、差動増幅器91の出
力電圧φRの大きさにかかわらずパルス幅変調回路100の
入力電圧が強制的に引き下げられる。これによって、チ
ョッパ信号PC2のパルス幅が狭くなり、インバータ回路6
0の下アームトランジスタ62a,62b,62cのオン時間が短く
なって、モータ電流IMがしぼられる。
は、インバータ回路60内の抵抗器65によって電圧V2に比
例変換される。この電圧V2は、モータ電流制限回路95の
コンパレータ96で直流設定電圧VYと大小比較される。こ
のモータ電流制限回路95は、モータ電流IMの過大を検知
したときにＬレベルの電圧φYを出力する。Ｌレベルの
電圧φYが出力されると、ダイオード98を通してコンパ
レータ96に電流が引き込まれるから、差動増幅器91の出
力電圧φRの大きさにかかわらずパルス幅変調回路100の
入力電圧が強制的に引き下げられる。これによって、チ
ョッパ信号PC2のパルス幅が狭くなり、インバータ回路6
0の下アームトランジスタ62a,62b,62cのオン時間が短く
なって、モータ電流IMがしぼられる。
一方、チョッパ回路20の主トランジスタ22に流れる負
荷電流ILは、絶縁された検出回路30を通して電圧V1に比
例変換されたうえで負荷電流制限回路35によって常に監
視される。直流設定電圧VXとの比較によって負荷電流制
限回路35が負荷電流ILの過大を検出したときには、この
電流制限回路35がＬレベルの電圧信号φXを出力する。
Ｌレベルの電圧φXが出力されると、ダイオード38を通
してコンパレータ36に電流が引き込まれるから、差動増
幅器43の出力電圧φMの大きさにかかわらずパルス幅変
調回路50の入力電圧が強制的に引き下げられる。これに
よって、チョッパ信号PC1のパルス幅が狭くなり、副ト
ランジスタ24及び主トランジスタ22のオン時間が短くな
って、負荷電流ILがしぼられる。ただし、モータ電流IL
が電流制限回路95によって制限を受けている間でも通常
は負荷電流ILに対する制限動作が実行されないように直
流設定電圧VXを設定しておく。この負荷電流制限回路35
は、モータ電流制限回路95が万一動作しない場合やブラ
シレスモータ70の負荷短絡等の重大故障が生じた場合に
動作してチョッパ回路20の主トランジスタ22を保護す
る。
荷電流ILは、絶縁された検出回路30を通して電圧V1に比
例変換されたうえで負荷電流制限回路35によって常に監
視される。直流設定電圧VXとの比較によって負荷電流制
限回路35が負荷電流ILの過大を検出したときには、この
電流制限回路35がＬレベルの電圧信号φXを出力する。
Ｌレベルの電圧φXが出力されると、ダイオード38を通
してコンパレータ36に電流が引き込まれるから、差動増
幅器43の出力電圧φMの大きさにかかわらずパルス幅変
調回路50の入力電圧が強制的に引き下げられる。これに
よって、チョッパ信号PC1のパルス幅が狭くなり、副ト
ランジスタ24及び主トランジスタ22のオン時間が短くな
って、負荷電流ILがしぼられる。ただし、モータ電流IL
が電流制限回路95によって制限を受けている間でも通常
は負荷電流ILに対する制限動作が実行されないように直
流設定電圧VXを設定しておく。この負荷電流制限回路35
は、モータ電流制限回路95が万一動作しない場合やブラ
シレスモータ70の負荷短絡等の重大故障が生じた場合に
動作してチョッパ回路20の主トランジスタ22を保護す
る。
［発明の効果］ 以上に説明したように本発明に係る電流制限機能付き
ブラシレスモータ回路では、インバータ回路のスイッチ
ング素子に流れるモータ電流の検出値をチョッパ回路の
スイッチング素子まで戻すことなく、インバータ回路を
直接パルス幅制御してモータ電流の制限を実現するとと
もに、チョッパ回路のスイッチング素子に流れる負荷電
流に基づいてこの素子自身の電流を制限しているので、
本発明によれば、モータ電流の制限動作を高速化すると
同時にチョッパ回路のスイッチング素子の破壊を防止す
ることができる。
ブラシレスモータ回路では、インバータ回路のスイッチ
ング素子に流れるモータ電流の検出値をチョッパ回路の
スイッチング素子まで戻すことなく、インバータ回路を
直接パルス幅制御してモータ電流の制限を実現するとと
もに、チョッパ回路のスイッチング素子に流れる負荷電
流に基づいてこの素子自身の電流を制限しているので、
本発明によれば、モータ電流の制限動作を高速化すると
同時にチョッパ回路のスイッチング素子の破壊を防止す
ることができる。
第１図は、本発明の実施例に係る電流制限機能付きブラ
シレスモータ回路の回路図、 第２図は、従来の電流制限機能付きブラシレスモータ回
路のブロック図である。 符号の説明 10…整流・平滑回路、20…チョッパ回路、22…トランジ
スタ、30…負荷電流検出回路、31…カレントトランス、
35…負荷電流制限回路、40…電圧帰還回路、43…差動増
幅器、50…パルス幅変調回路、55…スイッチングレギュ
レータ、60…インバータ回路、61a,61b,61c,62a,62b,62
c…トランジスタ、65…抵抗器、70…ブラシレスモー
タ、80…回転子位置検出回路、81…位置検出器、82…駆
動論理回路、90…F/V変換回路、91…差動増幅器、92…
速度帰還回路、94…電流制限回路、95…モータ電流制限
回路、100…パルス幅変調回路、IL…負荷電流、IM…モ
ータ電流、PC1，PC2…チョッパ信号、PR…速度パルス、
VS…速度指令電圧、VU，VX，VY…直流設定電圧。
シレスモータ回路の回路図、 第２図は、従来の電流制限機能付きブラシレスモータ回
路のブロック図である。 符号の説明 10…整流・平滑回路、20…チョッパ回路、22…トランジ
スタ、30…負荷電流検出回路、31…カレントトランス、
35…負荷電流制限回路、40…電圧帰還回路、43…差動増
幅器、50…パルス幅変調回路、55…スイッチングレギュ
レータ、60…インバータ回路、61a,61b,61c,62a,62b,62
c…トランジスタ、65…抵抗器、70…ブラシレスモー
タ、80…回転子位置検出回路、81…位置検出器、82…駆
動論理回路、90…F/V変換回路、91…差動増幅器、92…
速度帰還回路、94…電流制限回路、95…モータ電流制限
回路、100…パルス幅変調回路、IL…負荷電流、IM…モ
ータ電流、PC1，PC2…チョッパ信号、PR…速度パルス、
VS…速度指令電圧、VU，VX，VY…直流設定電圧。
Claims (1)
- 【請求項１】チョッパ回路の出力をインバータ回路を介
してブラシレスモータの固定子巻線に供給するモータ回
路であって、 直流設定電圧に対するチョッパ回路出力電圧の偏差を演
算する第１の差動増幅器と、この第１の差動増幅器の出
力電圧をパルス幅に比例変換してチョッパ回路を構成す
るスイッチング素子のオン時間を設定する第１のパルス
幅変調回路とを有し、チョッパ回路のスイッチング素子
に流れる負荷電流が過大であることを検出したときに第
１のパルス幅変調回路の出力パルス幅を強制的に狭くし
て前記負荷電流をしぼる負荷電流制限回路を備えるとと
もに、 ブラシレスモータの回転子の位置を検出してインバータ
回路へのオン・オフ指令を発するとともにモータ速度に
応じた繰返し周波数の速度パルスを出力する回転子位置
検出回路と、この速度パルスの繰返し周波数を直流電圧
に比例変換してこれを出力するF/V変換回路と、このF/V
変換回路の出力電圧の速度指令電圧に対する偏差を演算
する第２の差動増幅器と、この第２の差動増幅器の出力
電圧をパルス幅に比例変換してインバータ回路を構成す
るスイッチング素子のオン時間を設定する第２のパルス
幅変調回路とを有し、インバータ回路のスイッチング素
子に流れるモータ電流が過大であることを検出したとき
に第２のパルス幅変調回路の出力パルス幅を強制的に狭
くしてモータ電流をしぼるモータ電流制限回路を備える
ことを特徴とする電流制限機能付きブラシレスモータ回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1200094A JP2756589B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 電流制限機能付きブラシレスモータ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1200094A JP2756589B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 電流制限機能付きブラシレスモータ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0365092A JPH0365092A (ja) | 1991-03-20 |
| JP2756589B2 true JP2756589B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=16418753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1200094A Expired - Fee Related JP2756589B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 電流制限機能付きブラシレスモータ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2756589B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3290481B2 (ja) * | 1992-12-03 | 2002-06-10 | 東芝キヤリア株式会社 | 冷凍サイクル制御装置 |
| DE19608756C2 (de) * | 1995-03-06 | 1998-07-02 | Hitachi Ltd | Ventilsteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug |
| US6801009B2 (en) * | 2002-11-27 | 2004-10-05 | Siemens Vdo Automotive Inc. | Current limitation process of brush and brushless DC motors during severe voltage changes |
| JP5672081B2 (ja) * | 2011-03-09 | 2015-02-18 | 株式会社リコー | 制御装置、モータ駆動装置、モータ制御装置、画像形成装置及び電圧制御プログラム |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1200094A patent/JP2756589B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0365092A (ja) | 1991-03-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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