JP2910175B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

ブラシレスモータ

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JP2910175B2
JP2910175B2 JP2173412A JP17341290A JP2910175B2 JP 2910175 B2 JP2910175 B2 JP 2910175B2 JP 2173412 A JP2173412 A JP 2173412A JP 17341290 A JP17341290 A JP 17341290A JP 2910175 B2 JP2910175 B2 JP 2910175B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はブラシレスモータの駆動回路に関し、特にロ
ータがロックしている間、再起動パルスによるスイッチ
ングパルスの発生を抑制することに関する。
従来の技術 近年、小形直流モータは音響分野ばかりでなく、情報
・産業分野においてもその制御性の良さが認められ、非
常な勢いで用途が拡大している。その中でもブラシレス
モータは刷子・整流子という接触部分がなく、長寿命と
いう利点をもっていることから特に信頼性が重視される
産業用モータとしての用途が拡大している。
そうした中で小形軸流ファンはここ数年交流から直流
へとその駆動方式が切替えられ、ブラシレスモータを利
用した直流軸流ファンが増えてきている。
直流軸流ファンはコンピュータ関連機器等産業機器の
実装密度が高くなればなるほど、その冷却用として必要
になると共にファンまたはモータ自身の信頼性も高度な
ものが要求されるようになってきた。
即ち、モータが何らかの原因で停止した場合、モータ
のコイルの焼損を防ぐのはもちろん、機器本体へ警報を
発して事故を未然に防ぐと共に、その原因が取除かれた
時には自動的に復帰して正常に回転することを要求され
るようになってきた。
直流軸流ファンモータに採用されているコイルの焼損
防止装置の従来例を第2図により説明する。第2図にお
いて、磁気検出素子1,位置信号増巾回路2,自動増巾度制
御回路3(以下AGC回路という),スレッショールド回
路4,切替回路5,出力回路6,定電流回路44′でファン駆動
用モータ駆動回路を構成している。この場合、モータが
外的要因で停止したり、過負荷の状態で低速運転をして
いる場合、過大電流によりコイルは焼損してモータの機
能を果さなくなる。これらの不具合をなくすために以下
の回路構成により上記切替回路5を遮断して過大電流を
流さないようにしている。即ち、7はロータの回転に応
じてパルスを発生する回転パルス回路である。8は反転
検出用トランジスタ16の出力と差動増巾回路を構成する
トランジスタ19′の出力を受けてコンデンサ13への充放
電状態を切替えるフリップ・フロップ回路である。9′
はダーリントンの差動増巾回路を構成するトランジスタ
17,18′,19′及び20と、上記トランジスタ18′及び19′
のコレクタを結合するカレントミラー回路を構成するト
ランジスタ21及び22と、ヒステリシスを決定するトラン
ジスタ23,抵抗24及び25とで構成されるロック検出回路
で上記コンデンサ13の電位がVref2,抵抗24、定電流源33
で定められた電位まで上昇した時ロック保護用トランジ
スタ61をONさせることにより上記切替回路5を遮断し、
Vref2,抵抗24及び25より供給される電流値で定められた
電位まで下降した時、上記ロック保護用トランジスタ61
をOFFさせることにより上記切替回路5を付勢する。12
は上記コンデンサ13の電荷を放電するためのトランジス
タで定常時に上記回転パルス回路7からの信号を受けて
動作する。16はVref1で定められた電位よりBBE分だけ高
い電位まで上記コンデンサ13の電位が上昇した時、充電
状態から放電状態へと反転信号を送るトランジスタであ
る。14,15,26,33及び64は定電流源であり、44′はカレ
ントミラー回路を構成するトランジスタ62及び63と上記
定電流源64とからなる定電流回路である。
この時のようすを第3図を用いて詳しく説明する。
図は上記コンデンサ13の充電及び放電の状態を示した
もので、定常時にはT1間隔で定期的に回転パルス信号が
出るので上記コンデンサ13の電位は上記切替回路5を遮
断する電位(A点) VOFF=Vref2+R・2I (Iは定電流源33より供給される電流) には到達しない。従がってモータは停止することなく回
転を続ける。一方、外的要因でモータが停止した場合は
上記コンデンサ13の電位は上昇し続けA点に到達する。
A点に到達すると上記ロック検出回路9′が働き、上記
ロック保護用トランジスタを介して上記切替回路5を遮
断する。更に電位が上昇してB点、即ちV=V1+VBE
達すると上記反転検出用トランジスタ16が働いて上記フ
リップ・フロップ回路8の接点を上記定電流源15側に切
替え、上記コンデンサ13を放電状態にする。従ってその
電位は下降し続けC点、即ち に到達すると上記ロック検出回路9′が働き、上記ロッ
ク保護用トランジスタ61を介して上記切替回路を付勢す
ると同時に上記フリップ・フロップ回路8の接点を上記
定電流源14側に切替える。上記コンデンサ13の電位は再
び上昇し続け、D点に到達した時A点におけると同様の
動作をする。この間T2,T3の間隔で外的要因が取除かれ
るまでモータはOFF/ONを繰り返す。T3の区間で外的要因
が取除かれるとモータは付勢され、回転パルスを発生す
る。このパルスにより上記放電用トランジスタ12が動作
し上記コンデンサ13は放電され定常状態に戻る。
発明が解決しようとする課題 軸流ファンモータは限られたスペースの中に回路部品
を実装するため、外付部品を減らしてIC化を進めている
のが実状である。このような前述の回路構成では、再起
動パルスによるスイッチングパルスが発生する。スイッ
チングパルスはツェナーダイオードなどで吸収すること
はできるが、スイッチングノイズはなくならない。この
ような問題点について本発明はコンデンサのような外的
部品を用いずにスイッチングパルスを抑えて、スイッチ
ングノイズの発生を防止すると共に、IC化するに最適な
回路構成を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明は、磁気検出素子の出力感度のバラツキをAGC
回路により補正するようにした位置信号増巾回路の出力
とスレッショールド回路の出力とを比較して相切替え時
の傾斜を所定の値に定めるようにした切替回路と、第1
のコレクタ同志をアクティブ負荷で結び、第2のコレク
タの一方から出力を取り出すいわゆるマルチコレクタ構
造のトランジスタで差動増巾器を構成したロック検出回
路とを備え、ロータがロックした時にロック検出回路か
らの再起動パルスが印加された場合その再起動パルスに
若干の傾斜をもたせると共に、上記切替回路の切替え感
度を非線型にして出力回路への流入電流を所定の第1の
傾斜で制限すると同時に、上記切替回路自身の電流を所
定の第2の傾斜でコントロールするように構成したもの
である。
作用 2相半波駆動モータの場合、相切替え時には誘起電圧
が発生しないため、電流が多く流れ、その結果L di/dt
によるスイッチングパルスが発生するが、これと同様に
ロータがロックされた時ロック検出回路からの再起動パ
ルスが印加された場合も電流が多く流れ、その結果L di
/dtによるスイッチングパルスが発生する。そのためコ
ントロールすることのできる電流と電流傾斜に注目して
回路を構成した。即ち、AGC回路によって交流振巾を安
定化された位置信号増巾回路の出力と定電流回路によっ
て安定化されたスレッショールド回路の出力とを比較す
る切替回路にロック検出回路の差動増巾器を構成するマ
ルチコレクタタイプのトランジスタの第2のコレクタの
一方よりカレントミラー回路を介して若干傾斜のついて
再起動パルスを導入し、コイル電流がON→OFFのときに
出力回路への流入電流を抑える一方、スレッショールド
回路の出力信号を受けるトランジスタの出力電流をカメ
ントミラーで受け、所定の電流比に換えた後、切替回路
の電流源に注入することにより切替回路自身の電流を抑
制し、更には切替回路の切替え感度の電流が小さくなる
につれて非線型に鈍くなって出力回路への流入電流の急
峻な電流変化を緩和する。
実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明す
る。
第1図はその回路構成を示すもので、1はロータの位
置を検出する磁気検出回路である。2は上記磁気検出回
路の出力感度のバラツキをAGC回路3により補正して安
定化された位置信号を出力する位置信号増巾回路であ
る。4は定電流回路によって安定化されたスレッショー
ルド回路で一定のスレッショールドレベルを出力する。
5はエミッタに夫々ダイオード41,42及び43が接続され
た差動増巾器回路を構成するトランジスタ38,39及び40,
カレントミラー回路を構成するトランジスタ36及び37と
抵抗34及び35とで構成される切替回路で、上記位置信号
増巾回路2及びスレッショールド回路4で発生する出力
信号を上記トランジスタ39,40及び38のベースに夫々導
入し、上記トランジスタ39のコレクタはカレントミラー
回路を構成するトランジスタ47のコレクタに接続されて
いる。同様に上記トランジスタ40のコレクタはカレント
ミラー回路を構成するトランジスタ48のコレクタに接続
されている。上記トランジスタ38のコレクタは上記カレ
ントミラー回路を構成するトランジスタ37のコレクタに
接続され、上記トランジスタ36のコレクタは上記ダイオ
ード41,42及び43の共通カソードに接続されている。6
はカレントミラー回路を構成するトランジスタ46及び4
7,48及び49と出力トランジスタ45及び50とで構成される
出力回路で、上記出力トランジスタ45及び50のエミッタ
はモータの固定子コイル51及び52を介して夫々GNDに接
続されている。7は上記位置信号増巾回路からの出力信
号を用いて回転パルス信号を発生する回転パルス回路で
電荷を蓄えるコンデンサ13が定常時電流源14により充電
されても一定電位以上に上昇しないよう放電用トランジ
スタ12を駆動する。8はロータがロックされた時第3図
に示したように上記コンデンサ13の電位は上昇するが、
B点に到達すると反転用トランジスタ16により定電流源
15側へ切替り放電状態になり、C点に到達すると後述す
るロック検出回路9によって定電流源14側に切替り上記
コンデンサ13を充電状態・放電状態を切替えるフリップ
・フロップ回路である。9はダーリントンの差動増巾回
路を構成するトランジスタ17及び20、マルチコレクタタ
イプのトランジスタ18及び19と、上記トランジスタ18及
び19の第1のコレクタのアクティブ負荷となるカレント
ミラー回路を構成するトランジスタ21及び22と、ヒステ
リシスを決定するトランジスタ23,抵抗24及び25とで構
成されるロック検出回路である。このロック検出回路9
の動作について、第3図により説明する。
第3図において、上記コンデンサ13の電位がA点まで
上昇した時(V0=V2+R2・I……Iは定電流源33より供
給される電流)モータをOFFするための信号を、更にB
点を通過してC点に到達した時 モータをONするための信号を上記トランジスタ19の第2
のコレクタより出力する。10はカレントミラー回路を構
成するトランジスタ31及び32と他のカレントミラー回路
を構成するトランジスタ29及び30,抵抗27及び28とより
なるロック保護回路で上記トランジスタ19の第2のコレ
クタからのON/OFF信号を上記抵抗27及び28により所定の
電流比に換えて上記切替回路5のトランジスタ38のベー
スに供給する。
以上のような回路構成において上記トランジスタ19の
第2のコレクタから若干傾斜のついた再起動パルスがロ
ック保護回路10を介して上記トランジスタ38のベースに
加えられると上記トランジスタ39又は40を介して定電流
源44に流入していた電流は上記トランジスタ38に分流さ
れる。分流されたコレクタ電流はカレントミラーを構成
する抵抗34及び35により所定の電流比に換えられ上記定
電流源44に導入される。これにより上記トランジスタ39
又は40を流れる電流はますます減少していく。電流が少
なくなるにつれて上記ダイオード42又は43のインピーダ
ンスは大きくなり切替え感度は非線型に鈍くなって出力
回路への流入電流の急峻な電流変化は緩和する。その結
果スイッチングパルスの発生が抑えられる。
又、出力回路のインピーダンスを下げるために本実施
例では出力トランジスタはコレクタ接地としたが、通常
のエミッタ接地でも問題はない。
尚、3相半波駆動方式でも適用できることはもちろん
である。
第4図(a),(b)にロータがロックされた場合の
再起動パルスによる出力波形を示したが、(a)は第2
図の従来例の場合、(b)は第1図の本発明の場合であ
る。
発明の効果 以上詳述したように本発明によれば、大きな外付部品
を用いることなく、ロータがロックされた時再起動パル
スによるスイッチングパルスを防止することができ、ス
イッチングノイズのない駆動回路が提供でき、IC化する
のに最適である。従って部品点数の低減、余裕スペース
の確保等その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例の回路構成図、第2図は
従来例の回路構成図、第3図は本発明の動作説明図、第
4図はロータがロックされた場合の再起動パルスによる
出力波形の比較図である。 1……磁気検出回路、2……位置信号増巾回路、3……
AGC回路、4……スレッショールド回路、5……切替回
路、6……出力回路、7……回転パルス回路、8……フ
リップ・フロップ回路、9……ロック検出回路、10……
ロック保護回路、51,52……固定子コイル。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】定電流源と、ロータの回転位置を検出する
    磁気検出素子と、上記磁気検出素子の感度のバラツキに
    よる出力信号のバラツキをAGC回路により補正するよう
    にした位置信号増巾回路と、スレッショールド回路と、
    上記位置信号増巾回路の出力と上記スレッショールド回
    路の出力とを比較して相切替え時の電流傾斜を所定の値
    に定めるようにした切替回路と、その切替回路の出力に
    応じてモータコイルへ電流を供給する出力回路と、電荷
    を蓄えるコンデンサと、ロータの回転位置に同期してパ
    ルスを発生する回転パルス回路と、定常時は上記回転パ
    ルス回路の出力パルスにより上記コンデンサの電荷を放
    電させる放電用トランジスタと、上記コンデンサの充電
    状態及び放電状態を保持させるフリップ・フロップ回路
    と、上記コンデンサの充電状態から放電状態へ移るタイ
    ミングを検出する反転検出トランジスタと、上記コンデ
    ンサの電位が第1の電位に上昇した時上記出力回路を遮
    断し、所定の第2の電位に下降した時再起動パルスによ
    り駆動するヒステリシス付のロック検出回路とロック保
    護回路とを備えたブラシレスモータであって、上記切替
    回路はコイル相数分のトランジスタのそれぞれのベース
    には上記位置信号増巾回路の出力を、エミッタにはダイ
    オードを接続し、別のトランジスタのベースには上記ス
    レッショールド回路の出力及び上記ロック保護回路の出
    力を、エミッタにはダイオードを接続すると共に、上記
    ダイオードすべてのカソードを1つの電流源に接続して
    なる差動トランジスタ対を備え、且つ上記ロック検出回
    路は基準信号と入力信号を比較する差動回路をマルチコ
    レクタトランジスタで構成し、一方のトランジスタの出
    力はスイッチング信号として上記フリップ・フロップ回
    路の反転用信号として利用し、他方のトランジスタの出
    力は傾斜をもつ信号として取り出し上記ロック保護を介
    して上記別のトランジスタのベースに供給することによ
    り、上記再起動パルスによるスイッチングパルスの発生
    を防止するようにしたブラシレスモータ。
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