JP3288766B2 - モータ駆動回路 - Google Patents

モータ駆動回路

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JP3288766B2 JP27484492A JP27484492A JP3288766B2 JP 3288766 B2 JP3288766 B2 JP 3288766B2 JP 27484492 A JP27484492 A JP 27484492A JP 27484492 A JP27484492 A JP 27484492A JP 3288766 B2 JP3288766 B2 JP 3288766B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパーソナルコンピュータ
やワードプロセッサ等の冷却用ファン等に使用するモー
タ駆動回路に関し、更に詳しくは高速駆動状態と低速駆
動状態に切り換えることが出来るファン等のモータ駆動
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等の機器
が広く使用されているが、これら機器にあっては機器内
が過熱しないように冷却用のファンを設けているものが
多い。
【0003】このようなファンにあっては機器が駆動し
ていないときは低速で回転し、機器が駆動すると高速で
回転して冷却効果を高めるようにしているものがある。
このような2速度ファンのモータ駆動回路としては、例
えば図5に示すように、駆動コイルL1 ,L2 に抵抗R
を介して電流を流すようにし、この抵抗Rの両端を半導
体スイッチSで接続し、低速、高速の切換信号に応じて
前記スイッチSをオン、オフするようにしている。即
ち、スイッチSがオフしているときは駆動コイルL1
2 に流れる電流が小さくなるために低速回転し、スイ
ッチSがオンすると前記電流が大きくなって高速回転す
る。尚、図中HICはホール素子であり、DICはドラ
イブ回路を構成する集積回路である。
【0004】また他の回路としては、図6に示すよう
に、駆動コイルL1 ,L2 に流れる電流をチョッパ信号
によって制御し、該信号のオン、オフのデューティ比を
変化させることによってコイルL1 ,L2 に流れる電流
値を変えるようにしたものがある。即ち、デューティ比
が小さいときは低速回転し、デューティ比が大きくなる
と高速回転するようになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなモータ駆動
回路にあっては、モータ起動時の起動トルクはある程度
大きく、例えば低速回転時よりも大きなトルクを必要と
する。従って、例えば図5の回路の状態にあってはスイ
ッチSがオフした状態(低速駆動状態)で電源をオンす
ると、トルクが不足してファンが起動出来ないことがあ
る。
【0006】これは図6の回路の場合も同様で、デュー
ティ比が小さい設定状態(低速駆動状態)で電源をオン
すると、前記と同様にトルクが不足してファンが起動出
来ないことがある。
【0007】本発明は従来の前記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、回路が低速駆動状態に
あったとしても確実に起動することが可能なモータ駆動
回路を提供せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る構成は、ロータの回転位置を検出して回
転を制御し、低速駆動状態と高速駆動状態に切り換え可
能なモータ駆動回路において、ロータの回転位置を検出
するロータ位置検出手段と、電源投入に伴って充電する
と共にロータの回転位置に応じて充電をリセットする充
電回路と、前記充電回路の充電電圧と参照電圧を比較す
る比較回路とを有し、電源投入後に前記充電電圧が参照
電圧よりも高くなると高速駆動状態へ切り換えるよう駆
動するように構成したことを特徴としてなる。
【0009】
【作用】前記構成にあっては、切換回路が低速駆動状態
にセットされたままで電源が投入されたとしても、充電
電圧が参照電圧よりも高くなると自動的に高速駆動状態
に切り換えられる。このため充分な起動トルクが得ら
れ、モータが確実に起動する。
【0010】
【実施例】〔第一実施例〕次に本発明に係るモータ駆動
回路の一実施例を図1及び図2を参照して具体的に説明
する。図1はパーソナルコンピュータの冷却用ファン等
に使用される2相ブラシレスモータの駆動回路である。
【0011】この回路は直流電圧VCCを動作電圧として
供給する電源端子tV に抵抗R1 を介して駆動コイルL
1 ,L2 がそれぞれ接続され、該コイルL1 ,L2 は出
力トランジスタQ1 ,Q2 を介してグランド端子t
0 (負電源)に接続されている。このコイルL1 ,L2
に電流を流して励磁することにより磁石ロータを回転さ
せるものである。
【0012】前記トランジスタQ1 ,Q2 はコイル
1 ,L2 に流れる電流をスイッチング制御するもので
あり、各トランジスタQ1 ,Q2 のベースはモータ駆動
用IC(DIC)からの信号を入力し、該信号によってト
ランジスタQ1 ,Q2 が動作する。また前記モータ駆動
用ICにはロータの位置を磁気的に検出して信号を出力す
るホール素子で構成したホールIC(HIC)が接続され
ている。
【0013】このモータ駆動回路の基本的な動作は、電
源をオンしてコイルL1 ,L2 に電流が流れ、図示しな
いロータが回転すると、ロータの磁極に応じてホールIC
がハイ、ロウ信号を出力する。この信号に応じてモータ
駆動用ICがトランジスタQ1,Q2 に駆動信号を出力す
る。即ち、トランジスタQ1 のベースにハイ、ロウ信号
を繰り返し出力し、トランジスタQ2 にはこれと反転し
た信号を出力する。これにより、トランジスタQ1 がオ
ンしてコイルL1 に電流が流れるときは、トランジスタ
2 がオフしてコイルL2 に電流が流れず、逆にトラン
ジスタQ1 にオフしてコイルL1 に電流が流れないとき
はトランジスタQ2 がオンしてコイルL2 に電流が流
れ、その電磁力によってロータに回転力が付与される。
【0014】この駆動回路は抵抗R1 をショートするこ
とにより、ロータの回転速度を低速から高速へ切り換え
可能な切換回路を有している。即ち、抵抗R1 の両端に
トランジスタQ3 のコレクタ−エミッタが接続されてい
る。そして前記トランジスタQ3 のベースは抵抗R2
介してトランジスタQ4 のコレクタに接続され、該トラ
ンジスタQ4 のエミッタはグランド端子t0 に接続され
ている。
【0015】従って、トランジスタQ3 がオフしている
ときはコイルL1 ,L2 に流れる電流は抵抗R1 によっ
て小さくなり、このときロータは低速で回転する。一
方、トランジスタQ3 がオンすると、抵抗R1 はショー
トするために、コイルL1 ,L2 に流れる電流は大き
く、ロータが高速で回転する。
【0016】更に前記トランジスタQ3 のオン,オフの
時間制御をするための充電回路及びその充電電圧と参照
電圧とを比較する比較回路が設けられている。即ち、端
子tV −t0 間に直列に接続された抵抗R3 ,R4 によ
って分圧される参照電圧と、端子tV −t0 間に直列に
接続された抵抗R5 及びコンデンサC1 のうち、コンデ
ンサC1 の充電電圧とをコンパレータCO1に入力する。
そしてコンパレータCO1は充電電圧が参照電圧よりも大
きくなった場合にハイレベル信号を出力し、この信号を
抵抗R6 を介してトランジスタQ4 のベースに出力する
ことによって該トランジスタQ4 をオンさせ、これによ
ってトランジスタQ3 をオンさせるように構成してい
る。尚、コンデンサC2 はモータ起動時の参照電圧を調
整するためのものである。
【0017】また前記コンデンサC1 はトランジスタQ
5 を介して接地され、該トランジスタQ5 はモータ駆動
用ICからの信号によってオンするように構成されてい
る。これにより、トランジスタQ5 はホールICからの信
号に応じてオンし、ロータの回転位置に応じてコンデン
サC1 の充電電圧がリセットされる。
【0018】次に前記回路にあって低速状態でモータを
起動する場合について説明する。前記回路にあっては、
切換回路が低速状態、即ちトランジスタQ3 がオフして
いる状態にセットされているときに電源を投入すると、
コンデンサC1 が充電される。この充電電圧はモータが
起動してロータが回転するとホールICからの信号によっ
てリセットされ、一定以上には上昇しない。
【0019】しかし、起動されないと充電電圧はリセッ
トされずに上昇する。そして一定時間がタイムアップし
て充電電圧が抵抗R3 ,R4 によって分圧された参照電
圧よりも高くなると、コンパレータCO1がハイレベル信
号を出力し、トランジスタQ4 をオンする。これにより
トランジスタQ3 がオンして抵抗R1 がショートし、高
速状態に切り換えられる。このため駆動コイルL1 ,L
2 には低速状態よりも大きな電流が流れ、モータは充分
な起動トルクを得て確実に起動する。
【0020】このように本実施例のモータ駆動回路にあ
っては、回路が低速状態にセットされた状態で電源が投
入された場合、一定時間内に起動しないと自動的に高速
状態に切り換えられ、充分な起動トルクが得られるよう
になる。
【0021】〔第二実施例〕次にチョッパ信号によって
駆動コイルL1 ,L2 への電流出力時間を制御すること
により、起動トルクを得る実施例を図2に示す。
【0022】図2の回路も充電回路、比較回路等を有す
る点では第一実施例と同様であるが、この回路ではチョ
ッパ端子tC にチョッパ回路が接続され、該端子tC
抵抗R7 を介してモータ駆動用ICに接続されている。こ
のチョッパ信号はトランジスタQ6 ,Q7 を動作させ、
駆動コイルL1 ,L2 に電流を流すための出力トランジ
スタQ1 ,Q2 のオン,オフを制御する。
【0023】即ち、ハイ,ロウを繰り返すチョッパ信号
を入力したとき、チョッパ信号がハイレベルのときはト
ランジスタQ6 ,Q7 をオンし、駆動用ICからの信号は
トランジスタQ6 ,Q7 を介してアースされるために、
出力トランジスタQ1 ,Q2には伝達されず、駆動コイ
ルL1 ,L2 に電流は流れない。一方、チョッパ信号が
ロウレベルのときはトランジスタQ6 ,Q7 がオフする
ために駆動用ICからの信号によって出力トランジスタQ
1 ,Q2 がオンして駆動コイルL1 ,L2 に電流が流れ
る。
【0024】従って、チョッパ信号のタイミングを設定
することにより、駆動コイルL1 ,L2 への電流出力時
間が変化し、電流出力デューティ比が小さい低速状態
と、電流出力デューティ比が大きい高速状態とに設定出
来る。
【0025】尚、前記抵抗R7 にはトランジスタQ8
コレクタが接続され、該トランジスタQ8 のベースは抵
抗R8 を介してコンパレータCO1の信号を入力し、コレ
クタはグランドされている。
【0026】図2の回路において、低速状態のときに電
源を投入するとコンデンサC1 が充電される。この充電
電圧は起動トルクが得られてモータが起動すると、第一
実施例と同様にホールICからの信号によってリセットさ
れ、一定以上には上昇しない。従って、このときはチョ
ッパ信号に応じた電流出力デューティ比に応じてモータ
が駆動する。
【0027】しかし、起動されないと充電電圧はリセッ
トされずに上昇し、参照電圧よりも高くなると、コンパ
レータCO1がハイレベル信号を出力し、トランジスタQ
8 をオンする。これによりチョッパ信号はトランジスタ
8 を介してグランドされ、トランジスタQ6 ,Q7
動作しなくなる。従って、チョッパ信号はロウレベルの
状態となり、出力トランジスタQ1 ,Q2 が駆動コイル
1 ,L2 に起動トルクを付与するに充分な電流出力デ
ューティ比でオンする。
【0028】このようにチョッパ信号によって駆動コイ
ルL1 ,L2 への電流出力デューティ比を変えることに
よって低速状態と高速状態に変化させる構成にあって
も、電源が投入された後一定時間内に起動しないと自動
的に電流出力デューティ比が大きい高速状態に切り換え
られ、充分な起動トルクが得られるようになる。
【0029】〔第三実施例〕次に駆動コイルL1 ,L2
への電流出力デューティ比を変えることによって起動ト
ルクを得る他の回路を図3に示す。
【0030】図3の回路も充電回路及び比較回路を有し
ている点では前述した実施例と同様である。この回路で
はコンパレータCO2がコンデンサC1 による充電電圧V
C と、電圧Vを抵抗R9 ,R10,R11で分圧したスレッ
ショルド電圧Vt とを入力し、図4に示すように、充電
電圧VC が前記スレッショルド電圧Vt よりも大きくな
るとハイレベル信号を出力して出力トランジスタQ1
2 のベースに接続されたスイッチS1 ,S2 をオンさ
せる。
【0031】一方、前記コンデンサC1 の充電電圧はロ
ータの回転に応じてホールICからの信号でリセットさ
れ、このときコンパレータCO2の出力はロウレベルとな
ってスイッチS1 ,S2 がオフする。従って、抵抗R9
〜R11によって分圧されるスレッショルド電圧Vt を変
えることにより駆動コイルL1 ,L2 への電流出力デュ
ーティ比を変えるものである。
【0032】即ち、制御端子ts に制御信号が入力され
ないときは制御トランジスタQ9 がオフしており、スレ
ッショルド電圧Vt は抵抗R9 と抵抗R10+R11によっ
て分圧された値となり、電流出力デューティ比は図4に
示すように小さくなる。また端子ts から制御信号が入
力されると制御トランジスタQ9 がオンするために、ス
レッショルド電圧Vt ′は抵抗R9 と抵抗R10によって
分圧された値となり(Vt ′<Vt )、電流出力デュー
ティ比は図4に示すように大きくなる。このように制御
信号によって駆動コイルL1 ,L2 への電流出力デュー
ティ比を変化させることにより、高速状態(電流出力デ
ューティ比が大きい)と低速状態(電流出力デューティ
比が小さい)とを設定し得る。
【0033】この回路において、端子ts から制御信号
が入力されないとき、即ち低速状態のときに電源を投入
した場合には、起動トルクが得られないとロータが回転
せず、コンデンサC1 による充電電圧はリセットされず
に上昇し、一定時間後に抵抗R3 ,R4 で分圧された参
照電圧よりも高くなる。そのためコンパレータCO1がハ
イレベル信号を出力し、トランジスタQ10をオンする。
これによりコンパレータCO2のスレッショルド電圧は抵
抗R9 と抵抗R10とで分圧された値Vt ′となり、高速
状態の設定となって図4に示すように、駆動コイル
1 ,L2 への電流出力デューティ比が大きくなる。こ
のため充分な起動トルクが得られ、モータが確実に起動
する。
【0034】従って、第三実施例も前述した第二実施例
と同様に、電源が投入された後一定時間内に起動しない
と自動的に電流出力デューティ比が大きい高速状態に切
り換えられ、充分な起動トルクが得られるようになる。
【0035】〔他の実施例〕前述した実施例ではロータ
の回転位置をホール素子によって検出するようにした
が、ロータの位置検出方法はホール素子を使用する場合
のみならず、発光ダイオードとフォトトランジスタによ
るフォトインタラプタ方式、磁気飽和素子によるインダ
クタンス方式等を用いることも可能である。
【0036】また前述した実施例では便宜上駆動コイル
が2個の2相モータを例示したが、本発明は3相モータ
等にも適用し得ることは当然である。
【発明の効果】本発明は前述したように、電源投入後に
一定時間起動しない場合には自動的に起動トルクが得ら
れる状態に変化するために、駆動回路が低速、高速駆動
状態のいかんにかかわらず、モータを確実に起動するこ
とが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例に係るモータ駆動回路図で
ある。
【図2】本発明の第二実施例に係るモータ駆動回路図で
ある。
【図3】本発明の第三実施例に係るモータ駆動回路図で
ある。
【図4】第三実施例に係る充電電圧波形とスレッショル
ド電圧の波形説明図である。
【図5】抵抗ショートによる従来技術の2速度モータ駆
動回路図である。
【図6】電流出力デューティ比を変えることによる従来
技術に係る2速度モータ駆動回路図である。
【符号の説明】
1 〜Q10…トランジスタ R1 〜R11…抵抗 C1 〜C2 …コンデンサ CO1,CO2…コンパレータ L1 ,L2 …駆動コイル HIC…ホールIC DIC…モータ駆動用IC

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータの回転位置を検出して回転を制御
    し、低速駆動状態と高速駆動状態に切り換え可能なモー
    タ駆動回路において、ロータの回転位置を検出するロータ位置検出手段と、 電源投入に伴って充電すると共にロータの回転位置に応
    じて充電をリセットする充電回路と、 前記充電回路の充電電圧と参照電圧を比較する比較回路
    とを有し、 電源投入後に前記充電電圧が参照電圧よりも高くなると
    高速駆動状態へ切り換えるよう駆動するように構成した
    ことを特徴とするモータ駆動回路。
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