JP3123066B2 - Drive circuit for brushless motor - Google Patents

Drive circuit for brushless motor

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JP3123066B2 JP02217313A JP21731390A JP3123066B2 JP 3123066 B2 JP3123066 B2 JP 3123066B2 JP 02217313 A JP02217313 A JP 02217313A JP 21731390 A JP21731390 A JP 21731390A JP 3123066 B2 JP3123066 B2 JP 3123066B2
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【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order.

A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来の技術 D.発明が解決しようとする課題 E.課題を解決するための手段 F.作用 G.実施例 G1.実施例の構成(第1図〜第5図) G2.実施例の動作および作用(第6図) H.発明の効果 A.産業上の利用分野 本発明は、ロータのマグネット位置検出のためのセン
サー類を使用しないで、モータコイルに発生する逆起電
圧によりモータコイルに流す電流の切り替えを行ないDC
ブラシレスモータをセンサーレス駆動するブラシレスモ
ータの駆動回路に関するものである。
A. Industrial application fields B. Summary of the invention C. Conventional technology D. Problems to be solved by the invention E. Means to solve the problems F. Function G. Embodiment G 1. Configuration of embodiment ( Figure 1 - Figure 5) G 2. operation and effect (Figure 6) H. fIELD the present invention on the effects A. industrial invention examples using sensors, for the rotor magnet position detection Do not switch the current flowing to the motor coil by the back electromotive voltage generated in the motor coil.
The present invention relates to a brushless motor drive circuit for driving a brushless motor without a sensor.

B.発明の効果 本発明は、センサーレス駆動のブラシレスモータの駆
動回路において、 モータコイルに発生する逆起電圧のゼロクロス点で反
転する信号とこの信号の反転信号のそれぞれの二つレベ
ル状態の区間で、異なった周波数のクロックを用い、ア
ップカウントとダウンカウントまたはダウンカウントと
アップカウントを連続して行い、そのカウント結果から
モータコイルに流れる電流の切り替えタイミングを作り
出すことにより、 駆動回路をディジタル化し、集積化を容易にするとと
もに、特性のバラツキを減少させるものである。
B. Effects of the Invention The present invention relates to a sensorless drive brushless motor drive circuit, in which a signal inverting at a zero crossing point of a back electromotive voltage generated in a motor coil and an inverted signal of this signal are each a two-level section. By using clocks of different frequencies, up-counting and down-counting or down-counting and up-counting are performed continuously, and the timing of switching the current flowing through the motor coil is created from the count result, thereby digitizing the drive circuit. This facilitates integration and reduces variations in characteristics.

C.従来の技術 直流(DC)のブラシレスモータは、ロータにマグネッ
トを用い、ステータに多相のモータコイルを配置し、そ
のモータコイルに流す電流を順次切り替えて回転する磁
界を発生させ、ロータを回転させるものである。このと
きに、モータコイルに流す電流(駆動電流)を切り替え
るタイミング信号を発生させる手段としてホール素子等
の位置検出センサーを用い、ロータのマグネットの位置
検出を行ってタイミング信号を作成するブラシレスモー
タが一般的であるが、ホール素子等のセンサーを使用せ
ず、モータコイルに発生する逆起電圧を利用して上記駆
動電流を切り替えるタイミング信号を作り出すセンサー
レス駆動のブラシレスモータが従来より知られている。
C. Conventional technology A direct current (DC) brushless motor uses a magnet for the rotor, arranges a multi-phase motor coil on the stator, sequentially switches the current flowing through the motor coil, generates a rotating magnetic field, and generates a rotating magnetic field. It is to rotate. At this time, a brushless motor that generates a timing signal by detecting the position of a rotor magnet using a position detection sensor such as a Hall element as a means for generating a timing signal for switching a current (drive current) flowing through a motor coil is generally used. Conventionally, a sensorless drive brushless motor that generates a timing signal for switching the drive current by using a back electromotive voltage generated in a motor coil without using a sensor such as a Hall element is conventionally known.

このようなセンサーレス駆動のブラシレスモータで
は、ロータの回転によりモータコイルに発生する逆起電
圧のゼロクロスポイント(ゼロクロス点)を用いて、モ
ータコイルに流す駆動電流の切り替えのタイミング信号
を作成しているが、ゼロクロスポイントとモータコイル
に流す駆動電流の切り替えポイントとでは、後者の方が
基本的に電気角で30度遅れている。この30度遅れのタイ
ミング信号を作り出す場合、一般的にはアナログの遅延
回路を用いるが、遅延時間が固定であるため、可変速駆
動等で回転速度が変化すると電気角での遅延量が変って
しまう欠点がある。このため、本出願人らは、先に特願
昭63−199312号において、回転速度に無関係に所定の電
気角だけ遅延したタイミングでモータコイルの駆動電流
が切り替えを可能にするセンサーレスのブラシレスモー
タの駆動回路を提案した。
In such a sensorless drive brushless motor, a timing signal for switching a drive current flowing through the motor coil is created using a zero cross point (zero cross point) of a back electromotive voltage generated in the motor coil due to rotation of the rotor. However, between the zero cross point and the switching point of the drive current flowing through the motor coil, the latter is basically delayed by 30 electrical degrees. When generating the timing signal delayed by 30 degrees, an analog delay circuit is generally used. However, since the delay time is fixed, when the rotation speed changes by variable speed driving or the like, the delay amount in electrical angle changes. There is a disadvantage. For this reason, the present applicants have previously disclosed in Japanese Patent Application No. 63-199312 a sensorless brushless motor in which the drive current of a motor coil can be switched at a timing delayed by a predetermined electrical angle regardless of the rotational speed. A drive circuit was proposed.

その特願昭63−199312号のブラシレスモータの駆動回
路では、二つのアナログの積分器を使用し、駆動コイル
に発生する逆起電圧のゼロクロスポイントで電気角60度
毎に反転する信号を検出し、この信号とこの信号の反転
信号を上記の積分器でそれぞれ積分し、それらの積分さ
れた信号同士を比較して隣接するゼロクロスポイントの
中間点で反転する信号を得、この信号のエッジを検出す
ることにより、回転速度に無関係に所定の電気角だけ遅
延した駆動電流切替用のタイミング信号を作り出してい
た。
The drive circuit of the brushless motor disclosed in Japanese Patent Application No. 63-199312 uses two analog integrators to detect a signal that reverses every 60 electrical degrees at the zero cross point of the back electromotive voltage generated in the drive coil. This signal and the inverted signal of this signal are each integrated by the above-mentioned integrator, and the integrated signals are compared with each other to obtain a signal which is inverted at an intermediate point between adjacent zero cross points, and an edge of this signal is detected. By doing so, a drive current switching timing signal delayed by a predetermined electrical angle regardless of the rotation speed is generated.

D.発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の技術におけるブラシレスモ
ータの駆動回路では、二つの積分器を用い、アナログ的
な手法によりゼロクロスポイントを電気角で30度遅ら
せ、モータコイルに流す駆動電流の切り替えポイントを
合成しているので、その二つの積分器の特性のバラツキ
により通電するタイミングがずれたり、集積した場合に
外付け部品としてコンデンサを2個必要とするなどの欠
点があった。
D. Problems to be Solved by the Invention However, the drive circuit of the brushless motor in the above-described conventional technique uses two integrators, delays the zero cross point by an electrical angle of 30 degrees by an analog method, and drives the motor coil. Since the switching points of the currents are combined, there are disadvantages such as a difference in the timing of energization due to variations in the characteristics of the two integrators and the necessity of two capacitors as external components when integrated.

本発明は、上記欠点を解消するために創案されたもの
で、特性バラツキが少なく、集積化が容易であり、可変
速に対応できるセンサーレス駆動のブラシレスモータの
駆動回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks, and has as its object to provide a sensorless drive brushless motor drive circuit that has less characteristic variation, is easy to integrate, and can cope with variable speed. I do.

E.課題を解決するための手段 上記の目的を達成するための本発明のブラシレスモー
タの駆動回路の構成は、 ステータ側の複数個のモータコイルに流す電流を所定
のタイミング信号で切り替えてロータを回転させるブラ
シレスモータの駆動回路において、 上記各モータコイルに生ずる逆起電圧のゼロクロス点
で反転する信号を検出する手段と、 第1の計時信号およびそれよりも高い周波数の第2の
計時信号を発生する手段と、 上記ゼロクロス点で反転する信号の一方の信号レベル
状態の区間で始めに上記第1の計時信号でアップカウン
トを或る所定値から別の所定値まで行い続いて他方の信
号レベル状態の区間で上記第2の計時信号でダウンカウ
ントを上記別の所定値から上記或る所定値に戻るまで行
うか、または上記ゼロクロス点で反転する信号の一方の
信号レベル状態の区間で始めに上記第1の計時信号でダ
ウンカウントを或る所定値から別の所定値まで行い続い
て他方の信号レベル状態の区間で上記第2の計時信号で
アップカウントを上記別の所定値から上記或る所定値に
戻るまで行う第1のアップダウンカウンタと、 上記ゼロクロス点で反転する信号を反転した信号の一
方の信号レベル状態の区間で始めに上記第1の計時信号
でアップカウントを或る所定値から別の所定値まで行い
続いて他方の信号レベル状態の区間で上記第2の計時信
号でダウンカウントを上記別の所定値から上記或る所定
値に戻るまで行うか、または上記ゼロクロス点で反転す
る信号を反転した信号の一方の信号レベル状態の区間で
始めに上記第1の計時信号でダウンカウントを或る所定
値から別の所定値まで行い続いて他方の信号レベル状態
の区間で上記第2の計時信号でアップカウントを上記別
の所定値から上記或る所定値に戻るまで行う第2のアッ
プダウンカウンタと、 上記第1のアップダウンカウンタのカウント結果とし
て上記或る所定値に戻った時点、及び上記第2のアップ
ダウンカウンタのカウント結果として上記或る所定値に
戻った時点から上記ステータ側の複数個のモータコイル
に流す電流を切り替えるタイミング信号を作成する手段
とを具備することを特徴とする。
E. Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the configuration of the drive circuit of the brushless motor according to the present invention is such that the current flowing through a plurality of motor coils on the stator side is switched by a predetermined timing signal to switch the rotor. A driving circuit for a brushless motor to be rotated, a means for detecting a signal inverted at a zero cross point of a back electromotive voltage generated in each of the motor coils, and generating a first clock signal and a second clock signal having a higher frequency than the first clock signal. Means for performing the up-counting from one predetermined value to another predetermined value with the first clock signal first in a section of one signal level state of the signal inverted at the zero crossing point, and then the other signal level state In the section, the down-counting is performed by the second clock signal until the value returns from the another predetermined value to the certain predetermined value, or is inverted at the zero cross point. First, in the section of one of the signal level states, the first timed signal counts down from one predetermined value to another predetermined value, and then in the section of the other signal level state, the second timed signal A first up-down counter for performing an up-count from the another predetermined value to the certain predetermined value, and a signal level state of one of a signal obtained by inverting a signal inverted at the zero cross point. Up-counting is performed from a certain predetermined value to another predetermined value by the first clock signal, and then down counting is performed by the second clock signal from the another predetermined value to the certain predetermined value in the other signal level state section. The first count signal is used to count down from a predetermined value to another value at the beginning of a signal level state of one of the inverted signals of the signal inverted at the zero crossing point. A second up / down counter for performing up to a constant value and subsequently performing an up-count with the second clock signal from the another predetermined value to the certain predetermined value in the other signal level state section; From the time when the count result of the up / down counter returns to the certain predetermined value and the time when the count result of the second up / down counter returns to the certain predetermined value, the current flows to the plurality of stator-side motor coils. Means for generating a timing signal for switching the current.

F.作用 本発明は、モータコイルに発生する逆起電圧のゼロク
ロス点で反転する信号を検出し、この信号とこの信号の
反転信号のそれぞれのハイレベルの区間およびローレベ
ルの二つの区間で所定値からのカウントアップと所定値
までのカウントダウンまたは所定値からのカウントダウ
ンと所定値までのカウントアップをそれぞれ異なるクロ
ックで行うことで、それらのカウント結果から隣接する
ゼロクロス点の中間点で反転する信号を得、この信号か
ら回転速度に無関係に所定の電気角だけ遅延した駆動電
流切換用のタイミング信号を作り出すことにより、モー
タ駆動回路をディジタル化し、集積化を容易にするとと
もに、特性のバラツキを減少させる。
F. Function The present invention detects a signal that is inverted at a zero crossing point of a back electromotive voltage generated in a motor coil, and determines a signal in two sections of a high level and a low level of this signal and an inverted signal of the signal. By performing a count-up from a value and a count-down to a predetermined value or a count-down from a predetermined value and a count-up to a predetermined value with different clocks, a signal that is inverted at an intermediate point between adjacent zero-cross points is obtained from the count results. By generating a drive current switching timing signal delayed by a predetermined electrical angle irrespective of the rotation speed from this signal, the motor drive circuit can be digitized to facilitate integration and reduce variations in characteristics. .

G.実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
G. Examples Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

G1.実施例の構成 第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
本実施例は3相の磁気回路構成のブラシレスモータに適
用した場合を例とする。本実施例の構成において、LU,L
V,LWはスター結線された3相構成のステータ側のモータ
コイルであり、後記する駆動電流切替回路15に接続され
る。1,2,3は、各相のコイルLU,LV,LWに発生した逆起電
圧EU,EV,EWを、それらのそれぞれとコモン電位(COM)
とを入力して各相毎にゼロクロスポイントで反転する信
号d,e,fに変換するコンパレータである。これらの信号
d,e,fは、エクスクルーシブオア(EXOR)回路4に入力
されて、各逆起電圧EU,EV,EWのゼロクロス点で反転する
信号gが作成される。
G 1. Configuration of Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This embodiment is an example in which the present invention is applied to a brushless motor having a three-phase magnetic circuit configuration. In the configuration of the present embodiment, L U , L
V and LW are three-phase stator-side motor coils star-connected, and are connected to a drive current switching circuit 15 described later. 1, 2 and 3 of each phase coil L U, L V, counter-electromotive voltage E U generated in L W, E V, the E W, their respective and common potential (COM)
And a comparator for converting the signals into signals d, e, and f that are inverted at the zero cross point for each phase. These signals
d, e, f are input to the exclusive OR (EXOR) circuit 4, KakugyakuOkoshi voltage E U, E V, the signal g is generated to reverse at the zero cross point of the E W.

5は上記信号gを反転するインバータであり、6,7
は、アップダウンカウンタを有して構成され、ディジタ
ル的に入力信号の立ち上がりまたは立ち下がりの一方を
電気角で30度遅らせる遅延回路である。信号gは遅延回
路6のアップカウント/ダウンカウントを指示するU/D
端子に接続され、インバータ5で反転された信号−gは
遅延回路7のU/D端子に接続される。8はクロック信号
を作成する発振器であり、9はそのクロック信号を1/2
分周して1/2の周波数のクロック信号(以下、1/2クロッ
ク信号と記す)を作成する1/2分周器である。上記1/2ク
ロック信号は第1の計時信号として、発振器8のクロッ
ク信号は第2の計時信号として、それぞれ遅延回路6,7
のクロック端子であるclock端子,1/2clock端子に接続さ
れる。各遅延回路6,7で遅延された信号j,kはゼロ出力
(Zero)端子から送出され、それぞれオア回路10の入力
へ接続されて、それらの信号j,kの論理和が取られ、各
逆起電圧EU,EV,EWのゼロクロス点から電気角で30度遅れ
た点で変化する信号lが作成される。
An inverter 5 inverts the signal g.
Is a delay circuit configured with an up / down counter and digitally delaying either the rising or falling of the input signal by 30 electrical degrees. The signal g is a U / D instructing the up / down count of the delay circuit 6.
The signal -g, which is connected to the terminal and inverted by the inverter 5, is connected to the U / D terminal of the delay circuit 7. Reference numeral 8 denotes an oscillator for generating a clock signal, and 9 denotes a half of the clock signal.
This is a 1/2 frequency divider that generates a clock signal having a frequency of 1/2 by dividing the frequency (hereinafter, referred to as a 1/2 clock signal). The 1/2 clock signal is used as a first clock signal, and the clock signal of the oscillator 8 is used as a second clock signal.
Clock terminal and 1/2 clock terminal. The signals j and k delayed by the delay circuits 6 and 7 are sent out from a zero output (Zero) terminal, respectively connected to the input of the OR circuit 10, and the logical sum of the signals j and k is obtained. counter-electromotive voltage E U, E V, signal l which changes at a point which is delayed by an electrical angle of 30 degrees is made from the zero crossing point of E W.

11,12,13は、データ入力(D)端子にそれぞれコンパ
レータ1,2,3の出力信号d,e,fを接続し、クロック(CK)
端子に上記信号lを接続し、それぞれ各相の駆動電流の
切り替え用のタイミング信号a,b,cを作成するDフリッ
プフロップである。14は、各Dフリップフロップ11,12,
13の出力(Q)端子から出力されるタイミング信号a,b,
cを入力し、駆動電流切替回路15を構成するトランジス
タQ1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のベースを駆動する信号p,q,r,s,
t,uを作成する120度ロジック回路である。駆動電流切替
回路15は、エミッタを共通にサーボ電源VSに接続された
pnpトランジスタQ1,Q2,Q3と、エミッタを共通にグラン
ドに接続されたnpnトランジスタQ4,Q5,Q6とが、Q1,Q4
Q2,Q5とQ3,Q6のペアーでコレクタ同士で接続され、それ
ぞれの接続点に前述のモータコイルLU,LV,LWが接続され
て成る。
11, 12, and 13 connect output signals d, e, and f of comparators 1, 2, and 3 to data input (D) terminals, respectively, and output clocks (CK)
This is a D flip-flop that connects the signal 1 to a terminal and creates timing signals a, b, and c for switching the drive current of each phase. 14 is each D flip-flop 11, 12,
13 timing signals a, b,
c, the signals p, q, r, s, which drive the bases of the transistors Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 constituting the drive current switching circuit 15
This is a 120-degree logic circuit that creates t and u. Drive current switching circuit 15, which is connected to the servo power supply V S emitters in common
The pnp transistors Q 1 , Q 2 , Q 3 and the npn transistors Q 4 , Q 5 , Q 6 whose emitters are commonly connected to the ground are Q 1 , Q 4
The collectors are connected by a pair of Q 2 , Q 5 and Q 3 , Q 6 , and the above-mentioned motor coils L U , L V , L W are connected to respective connection points.

第2図は、本実施例の要部である遅延回路の回路構成
図であって、第1図の両遅延回路6,7は同一構成である
ので、代表してその一方の遅延回路6の構成を示してあ
る。6aは8ビットのアップダウンカウンタであり、アッ
プ(UP)端子,ダウン(DOWN)端子の一方の指示入力に
より、クロック(CK)端子に入力される計時信号をカウ
ントし、キャリー信号あるいはカウント値ゼロをキャリ
ー出力(−Carry)端子あるいはゼロ出力(−Zero)端
子から出力する。上記カウンタ6aのCK端子へは、1/2clo
ck端子への入力とclock入力端子への入力をナンド(NAN
D)ゲート6b,6cと負論理入力オア(OR)ゲート(ただし
NANDゲートと同一回路構成である)6dで構成されるセレ
クト回路で、切り替えて入力する。この切り替えのた
め、1/2clock端子入力側のNANDゲート6bのゲート入力に
はU/D端子が接続され、clock端子入力側のNANDゲート6c
のゲート入力には信号反転用のインバータ6eを介して上
記U/D端子が接続される。一方、カウンタ6aのUP端子に
は、U/D端子がアンド(AND)ゲート6fを介して接続さ
れ、同じくカウンタ6aのDOWN端子にはU/D端子がインバ
ータ6gとアンド(AND)ゲート6hを介して接続される。A
NDゲート6fのゲート入力は、負入力オア(OR)ゲート6
i,6jから成るRSフリップフロップの出力が接続される。
このRSフリップフロップのセットはU/D端子のローレベ
ル入力で行われ、リセットはアップダウンカウンタ6aか
らのキャリー信号で行われる。これにより、U/D端子の
ハイレベル入力で、カウンタ6aはクロック信号でフルカ
ウントまでアップカウント動作を行う。ただし、通常は
フルカウントになる前でアップカウント動作から次に続
くダウンカウント動作に移るように、クロック信号の周
波数を設定する。また、上記もう一方のANDゲート6hの
ゲート入力には、カウンタ6aの−Zero端子が接続され、
これにより、U/D端子のローレベル入力で、カウンタ6a
は1/2クロック信号で上記アップカウント動作における
カウント値からカウント値ゼロまでダウンカウントを行
う。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a delay circuit which is a main part of the present embodiment. Since both delay circuits 6 and 7 in FIG. The configuration is shown. 6a is an 8-bit up / down counter, which counts a clock signal input to the clock (CK) terminal in response to an instruction input of one of an up (UP) terminal and a down (DOWN) terminal, and carries a signal or a count value of zero. Is output from the carry output (-Carry) terminal or the zero output (-Zero) terminal. 1 / 2clo is connected to the CK terminal of the counter 6a.
The input to the ck terminal and the input to the clock input terminal are NAND (NAN
D) Gates 6b, 6c and negative logic input OR (OR) gate (however,
This is a select circuit composed of 6d (which has the same circuit configuration as that of the NAND gate). For this switching, the U / D terminal is connected to the gate input of the NAND gate 6b on the 1/2 clock terminal input side, and the NAND gate 6c on the clock terminal input side
The U / D terminal is connected to the gate input of the inverter via a signal inverting inverter 6e. On the other hand, the U / D terminal is connected to the UP terminal of the counter 6a via an AND (AND) gate 6f, and the U / D terminal is connected to the inverter 6g and the AND (AND) gate 6h to the DOWN terminal of the counter 6a. Connected via. A
The gate input of the ND gate 6f is the negative input OR (OR) gate 6.
The output of the RS flip-flop consisting of i, 6j is connected.
The setting of the RS flip-flop is performed by the low level input of the U / D terminal, and the reset is performed by the carry signal from the up / down counter 6a. Thus, when the U / D terminal is at a high level, the counter 6a performs an up-count operation up to a full count by a clock signal. However, usually, the frequency of the clock signal is set so that the operation proceeds from the up-counting operation to the next down-counting operation before the full count is reached. Further, the -Zero terminal of the counter 6a is connected to the gate input of the other AND gate 6h,
As a result, the low level input of the U / D terminal
Performs a down-count from a count value in the up-count operation to a count value of zero with a 1/2 clock signal.

第3図は、第2図の8ビットのアップダウンカウンタ
6aの回路構成図である。アップダウンカウンタ6aは、各
ビットに対応して設けられた8個のJKフリップフロップ
61a〜61hと、各JKフリップフロップ61b〜61hのJK入力毎
にアンド(AND)ゲート62a〜62gとアンド(AND)ゲート
63a〜63gとそれらのそれぞれの出力のオア(OR)ゲート
64a〜64gとで構成されるUP/DOWNの切替回路と、カウン
ト値ゼロ信号を−Zero端子へ出力するナンド(NAND)ゲ
ート65と、キャリー信号を−Carry端子へ出力するナン
ド(NAND)ゲート66とから成る。カウンタ6aのクロック
(CK)端子は、各JKフリップフロップのクロック(CK)
端子に接続され、UP端子はANDゲート63a〜63gのゲート
入力として、DOWN端子はANDゲート62a〜62gのゲート入
力として接続される。
FIG. 3 shows the 8-bit up / down counter of FIG.
FIG. 6b is a circuit configuration diagram of 6a. The up / down counter 6a is composed of eight JK flip-flops provided for each bit.
61a to 61h, and AND gates 62a to 62g and AND gates for each JK input of each JK flip-flop 61b to 61h
OR gates for 63a-63g and their respective outputs
A UP / DOWN switching circuit composed of 64a to 64g, a NAND (NAND) gate 65 for outputting a count value zero signal to the -Zero terminal, and a NAND (NAND) gate 66 for outputting a carry signal to the -Carry terminal Consisting of The clock (CK) terminal of the counter 6a is the clock (CK) of each JK flip-flop.
The UP terminal is connected as a gate input of the AND gates 63a to 63g, and the DOWN terminal is connected as a gate input of the AND gates 62a to 62g.

第4図は、第1図の3入力のエクスクルーシブオア回
路4の回路構成図である。このエクスクルーシブオア回
路4は、2入力のエクスクルーシブオアゲート41の一方
の入力にもう一つの2入力のエクスクルーシブオアゲー
ト42が従属に接続されて成る。エクスクルーシブオアゲ
ート42の二つの入力とエクスクルーシブオアゲート41の
他方の入力がエクスクルーシブオア回路4の信号d,e,f
を接続する3入力の端子となり、エクスクルーシブオア
ゲート41の出力がエクスクルーシブオア回路4の信号g
の出力端子となる。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the three-input exclusive OR circuit 4 of FIG. The exclusive OR circuit 4 has a two-input exclusive OR gate 41 and another two-input exclusive OR gate 42 connected to one of the two inputs. Two inputs of the exclusive OR gate 42 and the other input of the exclusive OR gate 41 are the signals d, e, f of the exclusive OR circuit 4.
And the output of the exclusive OR gate 41 is the signal g of the exclusive OR circuit 4.
Output terminal.

第5図は、第1図の120度ロジック回路14の回路構成
図である。この120度ロジック回路14は、モータコイルL
U,LV,LWに3相両方向の通電を行うために、各相の逆起
電圧のゼロクロス点から電気角で30度遅れた電気角120
度幅のタイミング信号a,b,cを受けて駆動電流切替回路1
5の各トランジスタQ1〜Q6のベースに入力する信号p,q,
r,s,t,uを作成する。120度ロジック回路14の構成におい
て、14a,14b,14cはインバータでありタイミング信号a,
b,cをそれぞれ入力してその反転信号−a,−b,−cを作
成する。14d,14e,14fは2入力のナンド(NAND)ゲート
であり、論理積−(a・(−b))から信号pを、論理
積−(b・(−c))から信号qを、論理積−(c・
(−a))から信号rを作成する。14g,14h,14iはアン
ド(AND)ゲートであり、論理積(−c)・aから信号
sを、論理積(−b)・cから信号tを、論理積(−
a)・bから信号uを作成する。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the 120-degree logic circuit 14 of FIG. This 120-degree logic circuit 14 has a motor coil L
In order to energize U , L V , and L W in both directions of three phases, an electrical angle 120 degrees delayed from the zero cross point of the back electromotive voltage of each phase by an electrical angle of 120 degrees
Drive current switching circuit 1 in response to timing signals a, b, c
Signal p to be input to the bases of the transistors Q 1 to Q 6 of 5, q,
Create r, s, t, u. In the configuration of the 120-degree logic circuit 14, 14a, 14b, and 14c are inverters and timing signals a and
b and c are input respectively to generate inverted signals -a, -b and -c. Reference numerals 14d, 14e, and 14f denote 2-input NAND gates, which output a signal p from a logical product-(a · (−b)), a signal q from a logical product − (b · (−c)), Product-(c
A signal r is created from (−a)). Reference numerals 14g, 14h, and 14i denote AND gates, which output the signal s from the logical product (−c) · a, the signal t from the logical product (−b) · c, and the logical product (−
a) Generate a signal u from b.

G2.実施例の動作および作用 以上のように構成した実施例の動作および作用を述べ
る。
G 2. Operation and Function of Embodiment The operation and function of the embodiment configured as described above will be described.

第6図は本実施例の動作を示すタイミング図である。
まず、モータコイルLU,LV,LWに生ずる逆起電圧EU,EV,EW
は、コンパレータ1,2,3に入力されて、ゼロクロス点で
反転する信号d,e,fに変換される。各モータコイルLU,
LV,LWには、タイミング信号a,b,cを入力とする120度ロ
ジック回路14とその出力によってオン/オフが制御され
るトランジスタQ1〜Q6から成る駆動電流切替回路15によ
り、サーボ電源VSから電源供給を受けて駆動電流がある
タイミングで流れているが、ゼロクロス点付近において
は通電されないため、上記逆電圧のゼロクロス点で正確
に反転する信号が得られる。図示しないロータ側のマグ
ネットを効率よく回転させるためには、磁束の多い部
分、つまり逆起電圧の高い部分で駆動電流を流す必要が
ある。第6図では3相の両方向120度(電気角)通電の
場合を示してあり、この場合、ゼロクロス点より電気角
で30度遅れた幅120度の区間で駆動電流を流す必要があ
り、従ってゼロクロス点より電気角で30度遅れたタイミ
ング信号a,b,cが必要となる。
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of this embodiment.
First, the motor coil L U, L V, L W to produce back electromotive voltage E U, E V, E W
Are input to the comparators 1, 2, and 3, and are converted into signals d, e, and f that are inverted at the zero-cross point. Each motor coil L U ,
L V and L W are provided by a 120-degree logic circuit 14 having timing signals a, b and c as inputs and a drive current switching circuit 15 including transistors Q 1 to Q 6 whose on / off is controlled by the output thereof. Although the drive current flows at a certain timing after receiving the power supply from the servo power supply V S, the current is not supplied near the zero cross point, so that a signal that is accurately inverted at the zero cross point of the reverse voltage is obtained. In order to efficiently rotate a rotor-side magnet (not shown), it is necessary to supply a drive current to a portion having a large amount of magnetic flux, that is, a portion having a high back electromotive voltage. FIG. 6 shows a case in which three-phase bidirectional 120-degree (electric angle) energization is performed. In this case, it is necessary to supply a drive current in a 120-degree width section delayed by 30 degrees in electric angle from the zero-cross point. Timing signals a, b, and c that are delayed by 30 electrical degrees from the zero-cross point are required.

そこで、まず、各相の逆起電圧のEU,EV,EWのゼロクロ
ス点で反転する信号d,e,fをエクスクルーシブオア回路
4に入力し、各逆起電圧EU,EV,EWのゼロクロス点で反転
する信号gを得る。この信号gはディジタル的に電気角
30度遅らせる遅延回路6のU/D端子に入力され、さらに
その反転信号−gがもう一つの遅延回路7のU/D端子に
入力される。遅延回路6,7では、信号gまたは−gがハ
イレベル(以下Hと記す)のとき1/2クロック信号を基
にカウントアップして行き、続いて信号gまたは−gが
ローレベル(以下Lと記す)に変わると、上記でカウン
トアップされたカウント値からclock端子入力のクロッ
ク信号を基にカウントダウンを行い、セロになるとカウ
ントを停止する。上記において1/2クロック信号はクロ
ック信号を1/2分周したものであるからカウントダウン
動作はカウントアップ動作の倍の周波数で行われること
になるため、カウントアップしたときの半分の時間でゼ
ロに戻ることになる。即ち、各遅延回路6,7のカウント
値ゼロ信号出力j,k(カウント値ゼロのときHになる)
は、カウントアップ後、カウントアップに要した時間の
半分の時間が経過した後Hとなる。ここで、隣接するゼ
ロクロス点、即ち、ある相の逆起電圧のゼロクロス点か
ら別相のゼロクロス点までの間隔は3相の場合電気角で
60度であるから、この信号j,kにより信号g,−gの一つ
の反転側をそれぞれ30度遅らすことができる。
Therefore, first, signals d, e, and f, which are inverted at the zero crossing points of the back electromotive voltages E U , E V , and E W of each phase, are input to the exclusive OR circuit 4, and the respective back electromotive voltages E U , E V , A signal g inverted at the zero cross point of E W is obtained. This signal g is digitally expressed as an electrical angle.
The signal is input to the U / D terminal of the delay circuit 6 that delays by 30 degrees, and the inverted signal −g is input to the U / D terminal of another delay circuit 7. In the delay circuits 6 and 7, when the signal g or -g is at a high level (hereinafter, referred to as H), the count is incremented based on the 1/2 clock signal, and subsequently, the signal g or -g is at a low level (hereinafter, L). ), The countdown is performed based on the clock signal input from the clock terminal from the count value counted up above, and the count is stopped when the count reaches zero. In the above, the 1/2 clock signal is obtained by dividing the clock signal by 1/2, so that the countdown operation is performed at twice the frequency of the countup operation. I will return. That is, the count value zero signal output j, k of each of the delay circuits 6, 7 (goes to H when the count value is zero).
Becomes H after a half of the time required for the count-up has elapsed after the count-up. Here, the interval from the adjacent zero-cross point, that is, the zero-cross point of the back electromotive voltage of a certain phase to the zero-cross point of another phase is an electrical angle in the case of three phases.
Since the angle is 60 degrees, one inversion side of the signals g and -g can be delayed by 30 degrees by the signals j and k.

このような信号j,kの論理和をオア回路10で取ると、
その論理和出力lは各逆起電圧EU,EV,EWのゼロクロス点
から電気角で30度遅れた点で変化する信号となる。この
信号lをDフリップフロップ11,12,13のクロック(CK)
端子に加えると、それぞれが各相別のゼロクロス点で変
化する信号d,e,fを電気角30度遅れで保持することとな
り、各相毎にゼロクロス点から電気角30度遅れたタイミ
ング信号a,b,cを得ることができる。このタイミング信
号a,b,cは、120度ロジック回路14により、駆動電流の切
り替え信号、すなわち駆動電流切替回路15を構成するト
ランジスタQ1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のベースへ入力する制御
信号p,q,r,s,t,uに変換され、その駆動電流切替回路15
を介しサーボ電源VSから電源供給を受けて各モータコイ
ルLU,LV,LWに流す駆動電流を切り替える。この駆動電流
によってロータが回転するが、その回転数の制御は、図
示しないサーボ系が、例えば信号gより回転速度を検出
し、サーボ電源VSを増減して目標速度になるようにフィ
ードバック制御することで行われる。
When the logical sum of such signals j and k is obtained by the OR circuit 10,
The logical sum output l is a signal that varies at a point delayed 30 electrical degrees from the zero cross point of KakugyakuOkoshi voltage E U, E V, E W . This signal 1 is supplied to the clocks (CK) of the D flip-flops 11, 12, and 13.
When applied to the terminals, the signals d, e, and f, which change at the zero-cross point for each phase, are held with an electrical angle delay of 30 degrees. , b, c can be obtained. The timing signals a, b, and c are converted by the 120-degree logic circuit 14 into drive current switching signals, that is, the transistors Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 Are converted into control signals p, q, r, s, t, u to be inputted to the base of the
The drive current supplied to the motor coils L U , L V , and L W by receiving power supply from the servo power supply V S via the switch is switched. Although the spinning rotor by the driving current, the rotation speed of the control servo system (not shown), for example, detects the rotational speed from the signals g, a feedback control so that the target speed by increasing or decreasing the servo power V S It is done by that.

以上述べたように、本実施例では、各相の逆起電圧の
ゼロクロス点から電気角で30度遅れた信号を作成する手
段として、アップダウンカウンタを用い、ディジタル回
路で実現している点に特徴がある。このため、積分器等
のアナログ的な手段で実現する場合に比較すると、その
30度の遅れが回路素子のバラツキに影響されることがな
くなり、特性のバラツキが減少する。また、ディジタル
回路のみで構成されるため、集積化が容易となり、集積
化した場合にはコンデンサ等の外付け部品が不要なので
部品点数が減少し、回路の小型化を図ることが可能にな
る。また、ブラシレスモータの速度が変化する場合、カ
ウントアップ時のカウント値が変るのみで、カウントア
ップ時とカウントダウン時のゼロに戻るまでの時間比は
2対1と変らないので、常に正確に30度遅れのタイミン
グ信号が得られ、無調整で可変速に対応することができ
る。
As described above, the present embodiment uses an up-down counter as a means for generating a signal delayed by 30 electrical degrees from the zero-cross point of the back electromotive voltage of each phase, and is realized by a digital circuit. There are features. Therefore, when compared with the case of realizing by analog means such as an integrator,
The delay of 30 degrees is no longer affected by variations in circuit elements, and variations in characteristics are reduced. In addition, since it is composed only of a digital circuit, integration becomes easy, and when integrated, external parts such as a capacitor are unnecessary, so that the number of parts is reduced, and the circuit can be downsized. Also, when the speed of the brushless motor changes, only the count value at the time of counting up changes, and the time ratio of returning to zero at the time of counting up and counting down does not change to 2: 1, so that it is always exactly 30 degrees. A delayed timing signal is obtained, and it is possible to cope with a variable speed without adjustment.

なお、上記実施例のアップダウンカウンタ6aでは、始
めにカウントアップを行い、続いてカウントダウンを行
ったが、先に1/2クロック信号でカウントダウンを行
い、続いてクロック信号でゼロに戻るまでカウントアッ
プを行うようにしても同一の結果が得られることは明ら
かである。また、続けてクロック信号に基づき行うカウ
ントダウンまたはカウントアップにおいて、ゼロ検出に
オフセットを持たせれば、遅れ角を一定時間小さくする
ことができ、モータコイルのインダクタンス成分による
電流の遅れを簡単に補正することが出来る。さらに、上
記実施例では3相両方向通電のブラシレスモータを例と
したが、本発明は4相等それ以外の形式のブラシレスモ
ータにも適用可能である。このように、本発明はその主
旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様を取り得る
ものである。
In the up / down counter 6a of the above-described embodiment, the count was first performed, and then the countdown was performed.However, the countdown was first performed by the 1/2 clock signal, and then the count was performed until the clock signal returned to zero. It is clear that the same result can be obtained by performing the above. In addition, in the countdown or countup performed continuously based on the clock signal, if an offset is provided in the zero detection, the delay angle can be reduced for a fixed time, and the current delay due to the inductance component of the motor coil can be easily corrected. Can be done. Further, in the above embodiment, a three-phase two-way brushless motor is taken as an example. However, the present invention can be applied to other types of brushless motors such as a four-phase motor. As described above, the present invention can be variously applied according to the gist and can take various embodiments.

H.発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明のブラシレスモ
ータの駆動回路によれば、所定の電気角だけ遅れたモー
タコイル電流の切り替え用のタイミング信号をディジタ
ル的に作成するので、コンデンサ等の外付け部品がなく
なり集積化が容易となり、特性のバラツキが減少し、モ
ータコイルのインダクタンス成分による電流の遅れ補正
が容易になる。
H. Effects of the Invention As is clear from the above description, according to the drive circuit of the brushless motor of the present invention, the timing signal for switching the motor coil current delayed by a predetermined electrical angle is digitally generated. External components such as capacitors are eliminated, so that integration is facilitated, variations in characteristics are reduced, and current delay correction due to the inductance component of the motor coil is facilitated.

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

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
上記実施例の要部である遅延回路の回路構成図、第3図
は上記遅延回路のアップダウンカウンタの回路構成図、
第4図は上記実施例のエクスクルーシブオア回路の回路
構成図、第5図は上記実施例の120度ロジック回路の回
路構成図、第6図は上記実施例の動作を示すタイミング
図である。 1,2,3……コンパレータ、4……エクスクルーシブオア
回路、5……インバータ、6,7……遅延回路、6a……ア
ップダウンカウンタ、8……発振器、9……1/2分周
器、10……オア回路、11,12,13……Dフリップフロッ
プ、14……120度ロジック回路、15……駆動電流切替回
路、LU,LV,LW……モータコイル、EU,EV,EW……逆起電
圧。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a delay circuit which is a main part of the above embodiment, FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an up / down counter of the delay circuit,
FIG. 4 is a circuit diagram of the exclusive OR circuit of the above embodiment, FIG. 5 is a circuit diagram of a 120-degree logic circuit of the above embodiment, and FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the above embodiment. 1,2,3 ... Comparator, 4 ... Exclusive OR circuit, 5 ... Inverter, 6,7 ... Delay circuit, 6a ... Up / down counter, 8 ... Oscillator, 9 ... 1/2 frequency divider , 10 ... OR circuit, 11, 12, 13 ... D flip-flop, 14 ... 120 degree logic circuit, 15 ... drive current switching circuit, L U , L V , L W ... motor coil, E U , E V , E W …… Back electromotive voltage.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ステータ側の複数個のモータコイルに流す
電流を所定のタイミング信号で切り替えてロータを回転
させるブラシレスモータの駆動回路において、 上記各モータコイルに生ずる逆起電圧のゼロクロス点で
反転する信号を検出する手段と、 第1の計時信号およびそれよりも高い周波数の第2の計
時信号を発生する手段と、 上記ゼロクロス点で反転する信号の一方の信号レベル状
態の区間で始めに上記第1の計時信号でアップカウント
を或る所定値から別の所定値まで行い続いて他方の信号
レベル状態の区間で上記第2の計時信号でダウンカウン
トを上記別の所定値から上記或る所定値に戻るまで行う
か、または上記ゼロクロス点で反転する信号の一方の信
号レベル状態の区間で始めに上記第1の計時信号でダウ
ンカウントを或る所定値から別の所定値まで行い続いて
他方の信号レベル状態の区間で上記第2の計時信号でア
ップカウントを上記別の所定値から上記或る所定値に戻
るまで行う第1のアップダウンカウンタと、 上記ゼロクロス点で反転する信号を反転した信号の一方
の信号レベル状態の区間で始めに上記第1の計時信号で
アップカウントを或る所定値から別の所定値まで行い続
いて他方の信号レベル状態の区間で上記第2の計時信号
でダウンカウントを上記別の所定値から上記或る所定値
に戻るまで行うか、または上記ゼロクロス点で反転する
信号を反転した信号の一方の信号レベル状態の区間で始
めに上記第1の計時信号でダウンカウントを或る所定値
から別の所定値まで行い続いて他方の信号レベル状態の
区間で上記第2の計時信号でアップカウントを上記別の
所定値から上記或る所定値に戻るまで行う第2のアップ
ダウンカウンタと、 上記第1のアップダウンカウンタのカウント結果として
上記或る所定値に戻った時点、及び上記第2のアップダ
ウンカウンタのカウント結果として上記或る所定値に戻
った時点から上記ステータ側の複数個のモータコイルに
流す電流を切り替えるタイミング信号を作成する手段と
を具備する ことを特徴とするブラシレスモータの駆動回路。
In a brushless motor driving circuit for rotating a rotor by switching a current flowing through a plurality of motor coils on a stator side by a predetermined timing signal, the current is reversed at a zero cross point of a back electromotive voltage generated in each motor coil. Means for detecting a signal, means for generating a first timekeeping signal and a second timekeeping signal having a higher frequency than the first timekeeping signal, The up-counting is performed from one predetermined value to another predetermined value by the timed signal of 1, and the down-counting is performed by the second timed signal from the another predetermined value to the certain predetermined value in the section of the other signal level state. Or the first timed signal counts down at a certain point in the section of one signal level state of the signal inverted at the zero crossing point. A first up / down counter that performs from the value to another predetermined value and then performs an up-count with the second clock signal from the another predetermined value to the certain predetermined value in the other signal level state section; First, in the section of one signal level state of the signal obtained by inverting the signal inverted at the zero crossing point, the first clock signal first counts up from one predetermined value to another predetermined value, and then the other signal level In the state section, the second clock signal is used to count down from the another predetermined value to the certain predetermined value, or the signal level of one of the signals obtained by inverting the signal inverted at the zero-cross point. At the beginning of the section, the down-counting is performed from one predetermined value to another predetermined value by the first clock signal, and then the up-counting is performed by the second clock signal during the other signal level state. A second up / down counter for performing a return from another predetermined value to the certain predetermined value; a time point when the first up / down counter returns to the certain predetermined value as a count result; Means for generating a timing signal for switching a current flowing through the plurality of motor coils on the stator side from a point in time when the counter returns to the certain predetermined value as a count result of the counter.
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