JP2808797B2 - ブラシレスモータの駆動装置 - Google Patents

ブラシレスモータの駆動装置

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JP2808797B2 JP2049766A JP4976690A JP2808797B2 JP 2808797 B2 JP2808797 B2 JP 2808797B2 JP 2049766 A JP2049766 A JP 2049766A JP 4976690 A JP4976690 A JP 4976690A JP 2808797 B2 JP2808797 B2 JP 2808797B2
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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、家電機器などの分野に利用されるパルス幅
変調(以下、PWMという。)駆動方式のブラシレスモー
タの駆動装置に関するものである。
従来の技術 近年、家電機器などの分野においては商品の高級機化
および高信頼性化が進み、それに伴ないブラシ、整流子
がなく速度制御の容易なブラシレスモータが使用される
ことが多くなってきた。このような分野に利用されるブ
ラシレスモータは例えば商用電源電圧を整流したような
比較的高い電源電圧で駆動されることが多く、このよう
な電源電圧が高い場合におけるモータの駆動方法とし
て、モータ駆動コイルへの給電量をオン/オフ(以下、
ON/OFFという。)デューティーに比より制御するPWM駆
動方式がある。このPWM駆動方式を採用したブラシレス
モータの駆動装置として従来より以下のようなものがあ
る。
第2図において、モータ駆動コイル1〜3のそれぞれ
の一端は共通接続される。その駆動コイル1の他端はス
イッチング手段101を介して正側電源線路に接続される
と共に、スイッチング手段104を介して、接地された負
側電源線路に接続される。同様に、駆動コイル2の他端
はスイッチング手段102を介して正側電源線路に接続さ
れると共に、スイッチング手段105を介して、接地され
た負側電源線路に接続される。さらに同様に、駆動コイ
ル3の他端はスイッチング手段103を介して正側電源線
路に接続されると共に、スイッチング手段106を介し
て、接地された負側電源線路に接続される。
各スイッチング手段101、102および103のスイッチン
グ制御入力は、スイッチング手段107、108および109に
それぞれ接続され、そのスイッチング手段107、108およ
び109のスイッチング制御入力は通電切り替え回路4の
各出力に接続される。その通電切り替え回路4の他の出
力は、一方がPWM信号発生器8の出力に接続されたゲー
ト回路9、10および11の他方の入力に接続される。その
ゲート回路9、10および11の各出力は、スイッチング手
段104、105および106のスイッチング制御入力にそれぞ
れ接続される。
以上のような従来のブラシレスモータの駆動装置につ
いて、以下にその動作を説明する。
第2図において、通電切り替え回路4は、図示してい
ない可動子の回転位置を検出し、駆動コイル1〜3への
通電が可動子の位置に対して最適なタイミングとなるよ
うに、スイッチング手段101〜106のスイッチング制御入
力へ通電切り替え信号を出力する。これによりそのスイ
ッチング手段101〜106は順次通電されブラシレスモータ
は駆動される。
このような駆動状態において、PWM信号発生器8は適
当なデューティー比を有する矩形波信号を出力し、この
矩形波信号はゲート回路9、10および11により、通電切
り替え回路4の通電切り替え信号に重畳され、スイッチ
ング手段104、105および106のスイッチング制御に入力
される。すなわち、そのスイッチング手段104、105およ
び106は、上記PWM信号発生器8により出力されるON/OFF
デューティー比を有する矩形波信号(PWM出力信号)に
より制御される。
その結果、モータ駆動コイル1〜3への給電量が、上
記PWM信号発生器8のPWM出力信号のON/OFFデューティー
比により制御可能なり、いわゆるPWM駆動が実現でき
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の構成では、電源電圧が高い
場合において以下に示すような不具合が生じる虞があ
る。
いま、スイッチング手段101および105のスイッチング
手段へ通電切り替え回路4からの通電切り替え信号(通
電ON信号)が入力され、スイッチング手段105のスイッ
チング制御入力においては、PWM信号発生器8のPWM出力
信号が重畳されている状態を考える。この時、上記スイ
ッチング手段101と同様にスイッチング手段107は通常通
電状態となっている。また、このスイッチング手段107
には、電源電圧より上記スイッチング手段101をONする
ために要する電圧(数V)を差し引いた電圧が印加され
ており、この電圧は電源電圧が高い場合においては、そ
れに応じて高い値となる。したがって、上記スイッチン
グ手段107の電力損失は大きく発熱の原因となる。
第2図に示した従来例では、スイッチング手段107
は、エミッタ接地されたトランジスタ113と、そのコレ
クタに接続された抵抗110とにより構成されている。こ
の構成においては、その抵抗110として大きな許容損失
を有するものが必要となり、放熱や電子部品の実装スペ
ースおよびコストの面で好ましくない。このことは、ス
イッチング手段108および109についても同様である。
このように、従来のブラシレスモータの駆動装置では
種々の不具合が生じる虞があった。
本発明はこのような従来の課題を解決するものであ
り、電源電圧が高い場合においても、大きな許容損失を
有する電子部品を必要とせず、発熱、実装スペースおよ
びコストの面で有利となるばかりでなく、スイッチング
動作速度が速く安定したPWM駆動を実現できるブラシレ
スモータの駆動装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、複数相のモータ
駆動コイルと一方の電源線路との間に設けられた第1の
スイッチング手段と、その駆動コイルと他方の電源線路
との間に設けられた第2のスイッチング手段と、上記第
1のスイッチング手段の入力と上記他方の電源線路との
間に設けられた第3のスイッチング手段と、可動子の位
置を検出し、上記第2および第3のスイッチング手段へ
順次通電切り替え信号を出力する通電切り替え回路と、
その通電切り替え回路の出力信号のうち、上記3のスイ
ッチング手段へ出力される信号に、上記駆動コイルへの
給電量をON/OFFのデューティー比により制御するPWM信
号を重畳させるPWM信号発生器とからなるブラシレスモ
ータの駆動装置であって、上記第1のスイッチング手段
は、エミッタが上記一方の電源線路に接続され、コレク
タおよびベースがそれぞれ別のダイオードの一方の端子
に接続されたトランジスタからなり、また上記第3のス
イッチング手段は、エミッタが抵抗を介して上記他方の
電源線路に接続され、コレクタが上記ダイオードの他方
の端子に共通接続され、ベースに通電切り替え信号にPW
M信号を重畳した信号を入力するよう構成したものであ
る。
作用 この構成により、従来例のように第3のスイッチング
手段を、通電期間中に常に通電させる必要がなくなる。
すなわち、電源電圧が高い場合でも、上記第3のスイッ
チング手段をPWM信号でON/OFFのデューティー比により
制御するようにしているので、平均的な電力損失を低減
させ、大きな許容損失を必要とする電子部品を不要にし
ている。また、第1のスイッチング手段および第3のス
イッチング手段におけるそれぞれのトランジスタを非飽
和状態でスイッチング動作するようにしている。そのた
め、そのスイッチング速度が飽和状態でスイッチング動
作する場合よりも速くでき、その結果、ON/OFFデューテ
ィー比の制御が高精度となり安定したPWM駆動ができ
る。
実施例 以下本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図において、第2図の従来例で説明したものと同
一機能を有するものは同一番号を付し、その説明を省略
する。
第1図において、一端が共通接続された駆動コイル1
〜3の他端は、それぞれ第1のスイッチング手段21〜23
を介して正側電源線路に接続されると共に、それぞれ第
2のスイッチング手段24〜26を介して、接地された負側
電源線路に接続される。上記第1のスイッチング手段21
〜23のスイッチング制御入力は、第3のスイッチング手
段27〜29にそれぞれ接続され、その第3のスイッチング
手段27〜29の制御入力は、ゲート回路9〜11の各出力に
接続される。そのゲート回路9〜11の各入力の一方は、
それぞれ通電切り替え回路4の出力に接続され、そのゲ
ート回路9〜11の各入力の他方は共通接続され、PWM信
号発生回路8の出力に接続される。また、上記通電切り
替え回路4の他の出力は、上記第2のスイッチング手段
24〜26のスイッチング制御入力に接続される。
上記構成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。
さて、通電切り替え回路4より出力される通電切り替
え信号により、各スイッチング手段21〜26は順次通電さ
れモータは駆動されるが、PWM信号発生器8のPWM出力信
号が第3のスイッチング手段27〜29の制御入力に重畳さ
れ、PWM駆動される点が従来例と異なっている。
いま、第1のスイッチング手段21および第2のスイッ
チング手段25の各スイッチング制御入力へ通電切り替え
回路4からの通電切り替え信号(通電ON信号)が入力さ
れ、その第1のスイッチング手段21のスイッチング制御
入力においては、PWM信号発生器8のPWM出力信号が重畳
され、PWM駆動されている状態を考える。
この時、第3のスイッチング手段27は、PWM出力信号
に応じて、通電および非通電の状態を繰り返している。
すなわち、その第3のスイッチング手段27の電力損失
は、従来例で示した通電ON時に常時通電状態となるスイ
ッチング手段107の電力損失ほど大きくはなく、電源電
圧が高い場合においても小さな電力損失で動作する。こ
のことは、他の第3のスイッチング手段28および29につ
いても同様である。
上記のように、本実施例によれば第3のスイッチング
手段27〜29のスイッチング制御入力への通電切り替え信
号(通電ON信号)にPWM信号を重畳して入力するように
構成しているので、電源電圧が高い場合においても、上
記第3のスイッチング手段27〜29の電力損失を低減で
き、発熱量も小さく、その第3のスイッチング手段を構
成する電子部品も許容損失の小さな安価な部品が使用で
きる。
また、第1のスイッチング手段21〜23におけるそれぞ
れのトランジスタ46〜48の各エミッタは正側電源線路に
接続され、各コレクタはダイオード41、43および45の一
方の端子に接続され、さらに各ベースは別のダイオード
40、42および44の一方の端子に接続される。そして、上
記ダイオード40および42の他方の端子は共通接続され、
また上記ダイオード42および43の他方の端子は共通接続
され、また上記ダイオード44および45の他方の端子は共
通接続され、そのそれぞれの共通接続点はそれぞれ第3
のスイッチング手段に接続される。
上記第1のスイッチング手段21〜23の構成により、ト
ランジスタ46〜48のエミッタ・コレクタ間電圧ではダイ
オードの順方向電圧(約0.7V)以下に下がることがな
い。すなわち、上記トランジスタ46〜48は非飽和状態で
スイッチング動作することになる。一般にトランジスタ
は非飽和状態で動作する方が飽和状態で動作するよりも
スイッチング速度が速くなる。したがって、上記スイッ
チング手段21〜23はスイッチング速度を飽和状態でスイ
ッチング動作するよりも速くでき、その結果、ON/OFFデ
ューティー比の制御が高精度となり安定したPWM駆動が
できる。また、PWM信号のキャリア周波数を高くしても
安定したPWM駆動が可能となる。
また、第3のスイッチング手段27〜29におけるそれぞ
れのトランジスタ30〜32の各エミッタはそれぞれ抵抗33
〜35を介して負側電源線路に接続され、各コレクタは上
述のように、対応するダイオード40と41、ダイオード42
と43、ダイオード44と45のそれぞれの共通接続点に接続
され、さらに各ベースには通電切り替え信号にPWM信号
を重畳した信号を入力するように構成されている。
上記第3のスイッチング手段27〜29の構成により、ト
ランジスタ30〜32は非飽和状態でスイッチング動作する
ことになり、第2図に示した従来例のように飽和状態で
動作するトランジスタ113〜115に比べてスイッチング速
度が速くなる。したがって、そのトランジスタ30〜32に
入力されるPWM信号のキャリア周波数が高い場合でも、O
N/OFFデューティー比の制御が高精度となり安定したPWM
駆動ができる。
発明の効果 上記実施例から明らかなように、本発明によれば電源
電圧が高い場合でも、スイッチング手段をモータへの給
電量を制御するPWM信号により通電および非通電の状態
を繰り返し動作させるように構成しているので、スイッ
チング手段の平均的な電力損失が低下し、その発熱量を
低く抑えることができる。したがって、スイッチング手
段を構成する電子部品においても、許容損失の小さな小
型で低価格のものが使用でき、かつ実装スペースの削減
および装置の低価格化が実現できる。また、発熱量を抑
えることにより、電子部品の信頼性も高めることがで
き、長寿命化も可能となる。
さらに、第1のスイッチング手段および第3のスイッ
チング手段におけるそれぞれのトランジスタを非飽和状
態でスイッチング動作するようにしているので、そのス
イッチング速度が飽和状態でスイッチング動作するより
も速くでき、その結果、ON/OFFデューティー比の制御が
高精度となり安定したPWM駆動ができる。
以上から明らかなように本発明は、上記のような種々
の優れた利点を有したブラシレスモータの駆動装置であ
り、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一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図は従来例におけるブラシ
レスモータの駆動装置の回路構成図である。 1〜3……駆動コイル、4……通電切り替え回路、8…
…PWM信号発生器、21〜23……第1のスイッチング手
段、24〜26……第2のスイッチング手段、27〜29……第
3のスイッチング手段、30〜32……第3のスイッチング
手段におけるトランジスタ、33〜35……抵抗、40〜45…
…ダイオード、46〜48……第1のスイッチング手段にお
けるトランジスタ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−256590(JP,A) 特開 平3−285592(JP,A) 特開 昭59−162793(JP,A) 特開 平3−107393(JP,A) 特開 平2−219492(JP,A) 実開 昭62−88491(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 6/00 - 6/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数相のモータ駆動コイルと、前記駆動コ
    イルと一方の電源線路との間に設けられた第1のスイッ
    チング手段と、前記駆動コイルと他方の電源線路との間
    に設けられた第2のスイッチング手段と、前記第1のス
    イッチング手段の入力と前記他方の電源線路との間に設
    けられた第3のスイッチング手段と、可動子の位置を検
    出し、前記第2および第3のスイッチング手段へ順次通
    電切り替え信号を出力する通電切り替え回路と、前記通
    電切り替え回路の出力信号のうち、前記第3のスイッチ
    ング手段へ出力される信号に、前記駆動コイルへの給電
    量をオン/オフのデューティー比により制御するパルス
    幅変調信号を重畳させるパルス幅変調信号発生器とから
    なるブラシレスモータの駆動装置であって、前記第1の
    スイッチング手段は、エミッタが前記一方の電源線路に
    接続され、コレクタおよびベースがそれぞれ別のダイオ
    ードの一方の端子に接続されたトランジスタからなり、
    また前記第3のスイッチング手段は、エミッタが抵抗を
    介して前記他方の電源線路に接続され、コレクタが前記
    ダイオードの他方の端子に共通接続され、ベースに通電
    切り替え信号にパルス幅変調信号を重畳した信号を入力
    してなるブラシレスモータの駆動装置。
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