JP3322531B2

JP3322531B2 - 駆動制御回路

Info

Publication number: JP3322531B2
Application number: JP16614695A
Authority: JP
Inventors: 敦史加藤; 純一飯村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JPH0916275A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は駆動制御回路に関し、更
に詳しく言えば、サイリスタを用いて交流電圧の位相制
御をすることによって掃除機などに用いられるモータを
駆動制御する駆動制御回路の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下で、従来例に係る駆動制御回路につ
いて図面を参照しながら説明する。従来例に係る駆動制
御回路は、掃除機などに用いられるモータの回転数を、
位相制御によって調整する回路である。この回路は図４
に示すように、交流電源（１），位相調整回路（２），
トリガ回路（３），サイリスタ（ＴＨ１）及びブリッジ
回路（Ｂ１）を有し、スイッチング素子であるサイリス
タ（ＴＨ１）のＯＮ／ＯＦＦ動作を位相調整回路（２）
の可変抵抗（ＶＲ）を変化させることによって、交流電
圧を位相制御することにより、モータ（Ｍ）の回転数を
調整するものである。

【０００３】上記回路の動作を以下で説明する。まず電
源が投入されて交流電源（１）から交流電圧が供給され
ると、ブリッジ回路（Ｂ１）によって全波整流されて位
相調整回路（２）に印加される。この時点ではサイリス
タ（ＴＨ１）はＯＦＦ状態になっている。図４のａ点の
電位（以下でこれを第１の電位（Ｖａ）と称する）は、
４つの抵抗（ｒ１，Ｒ１，ＶＲ，Ｒ２）によって、Ｖｃｃ×（Ｒ１＋ＶＲ＋Ｒ２）／（ｒ１＋Ｒ１＋ＶＲ＋
Ｒ２）（Ｖｃｃはブリッジ回路で生成される電圧）となり、ｂ点の電位（以下でこれを第２の電位（Ｖｂ）
と称する）は、Ｖｃｃ×ｒ２／（ｒ２＋ｒ３）となる。

【０００４】これら第１，第２の電位（Ｖａ，Ｖｂ）は
図５に示すように、交流電源（１）の生成する交流電圧
と同じ周期をもった正弦波形で変動する。第１の電位
（Ｖａ）の位相は交流電源（１）の生成する交流電圧と
同じ位相であるが、ｂ点には抵抗（ｒ３）にコンデンサ
（Ｃ１）が並列接続されているので、このコンデンサ
（Ｃ１）によって、第２の電位（Ｖｂ）はこれらの波形
よりもその位相が遅れている。

【０００５】以上のように定まる第１，第２の電位（Ｖ
ａ，Ｖｂ）がトリガ回路（３）によって検出され、第２
の電位（Ｖｂ）が第１の電位（Ｖａ）を上回ったとき
に、トリガ回路（３）からサイリスタ（ＴＨ１）にトリ
ガ電流が供給され、サイリスタ（ＴＨ１）がＯＮされ
る。サイリスタ（ＴＨ１）がＯＮされると、交流電源
（１）の生成する交流電圧がモータ（Ｍ）に供給され
る。サイリスタ（ＴＨ１）はこの交流電圧が０Ｖになる
までＯＮしつづけるので、図５に示すようにサイリスタ
（ＴＨ１）がＯＮした時点（ｔ１）から交流電圧が０Ｖ
になる時点（ｔ２）までの間に交流電圧がモータ（Ｍ）
に供給され、図５に示す領域（Ｓ１）の分だけ電力がモ
ータ（Ｍ）に供給され、モータ（Ｍ）が回転することに
なる。

【０００６】上記回路においてモータ（Ｍ）の回転数を
位相制御で調整する場合の動作について以下で説明す
る。この場合には掃除機の外に出ている可変抵抗（Ｖ
Ｒ）の抵抗値を変化させればよい。すなわち、可変抵抗
（ＶＲ）を変化させると、第１の電位（Ｖａ）は、周期
と位相は交流電圧と同じであるが、その振幅が図５に示
すように変動する。図５の中段には可変抵抗（ＶＲ）の
抵抗値が最大の場合を示し、下段には最小にした場合を
図示している。

【０００７】可変抵抗（ＶＲ）が最大の時には第１の電
位（Ｖａ）は小さくなるので第２の電位（Ｖｂ）がこれ
を上回る時点（ｔ１）は早まり、また可変抵抗（ＶＲ）
が最小のときには第１の電位（Ｖａ）の振幅は大きくな
るので第２の電位（Ｖｂ）がこれを上回る時点（ｔ
１′）はｔ１に比して遅くなる。すると、トリガ回路
（３）によってサイリスタ（ＴＨ１）がＯＮされるまで
の時間がこのように調整出来るので、ＶＲが最大のとき
には図５に示すようにｔ１でサイリスタ（ＴＨ１）がＯ
Ｎして図５の領域（Ｓ１）の分の大電力がモータ（Ｍ）
に供給され、回転数は大きくなり、ＶＲが最小の時には
ｔ２でサイリスタ（ＴＨ１）がＯＮして図５の領域（Ｓ
２）の分の小電力がモータ（Ｍ）に供給されるので、そ
の回転数が小さくなる。

【０００８】以上のようにしてモータ（Ｍ）に供給され
る電力を可変抵抗（ＶＲ）の抵抗値を調整してモータ
（Ｍ）の回転数を調整することが可能になる。ところ
で、上記のような駆動制御回路では、モータ（Ｍ）の回
転数を調整するための可変抵抗（ＶＲ）を装置（この場
合は掃除機）の外部に設ける必要がある。このとき、交
流電源（１）に対して非絶縁の電気回路の一部である可
変抵抗（ＶＲ）が装置の外部にでていることになり、誤
って人体が触れた場合に感電する危険性があるという問
題があるので、抵抗（Ｒ１，Ｒ２）の抵抗値を高抵抗に
して、交流電源（１）と可変抵抗（ＶＲ）とのインピー
ダンスを上昇させて、感電を防止するという配慮がなさ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
感電防止対策がとられた図４の駆動制御回路によると、
感電防止用の高抵抗（ｒ１，ｒ２）が可変抵抗（Ｒ２）
に直列に接続されているため、第１の電位（Ｖａ）の振
幅の変動可能な範囲が狭まる。上記回路では、第１の電
位（Ｖａ）を第２の電位（Ｖｂ）が上回る時点をそのま
まサイリスタ（ＴＨ１）のＯＮするタイミングとして用
いているので、第１の電位（Ｖａ）の振幅の変動可能な
範囲が狭まることでサイリスタ（ＴＨ１）のＯＮするタ
イミングの調整可能な範囲も狭まる。

【００１０】回転数の調整可能な範囲は、サイリスタの
ＯＮするタイミングの調整可能な範囲で定まり、例えば
交流電圧の立上がり時からサイリスタ（ＴＨ１）をＯＮ
できればモータ（Ｍ）にさらに大電力を供給することが
できるので、モータ（Ｍ）の回転数を最大にできるわけ
だが、従来の回路では結果としてせいぜい図５に示すよ
うなような範囲でしかサイリスタ（ＴＨ１）がＯＮする
までの時間を調整することができず、全部の範囲にわた
ってモータ（Ｍ）の回転数を調整することができなかっ
たので、さらにモータ（２）の回転数の調整範囲を拡張
したいという要求があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る駆動制御回
路によれば、図１に例示するように、交流電圧を整流す
る整流回路と、前記交流電圧を負荷に供給／非供給する
スイッチング素子と、前記交流電圧と同位相で変動する
第１の電位を生成し、かつ前記第１の電位の振幅を調整
する調整手段を備えた第１の電位設定部と、前記交流電
圧の位相と異なる位相で変動する第２の電位を生成する
第２の電位設定部と、予め前記第１、第２の電位の一致
する電位が２点記憶され、前記２点間の電位が複数段階
に分割された分割電圧に、前記スイッチング素子がＯＮ
するタイミングがそれぞれ割り当てられたテーブルを有
し、かつ前記第１，第２の電位を常時検出し、現実に前
記第１，第２の電位が一致した際の前記第１，第２の電
位と前記テーブルの分割電圧とを照合して前記スイッチ
ング素子がＯＮするタイミングを決定し、前記タイミン
グで前記スイッチング素子をＯＮさせる制御部とを有す
ることにより、感電を防止しつつ、位相制御可能な範囲
を拡張してモータの回転数の調整範囲を広げることが可
能になる駆動制御回路を提供するものである。

【００１２】

【作用】本発明に係る駆動制御回路によれば、図１に
示すように、調整手段で調整しうる第１の電位（Ｖａ）
の振幅の変動により、第１，第２の電位の一致する電圧
のうち二点を予め記憶し、その間を複数段階に分割した
分割電圧のそれぞれに、予めサイリスタ（ＴＨ１）のＯ
Ｎするタイミングが割り当てられているテーブルを有し
ており、タイミングはこのテーブルと、制御部によって
動作時に実際に検出された第１，第２の電位の一致する
点を照合して決定している。

【００１３】これにより、予め２点記憶された第１，第
２の電位の一致する点に、モータの回転数が変化しうる
全範囲を割り当てて、その間で複数段階に分割された分
割電圧と実際の検出電圧を照合することで、仮に第１の
電位（Ｖａ）の調整可能な範囲が狭まったとしても、モ
ータの回転数が変化しうる全範囲にわたって回転数を調
整することができる。

【００１４】

【実施例】以下で、本発明の実施例に係る駆動制御回路
について図面を参照しながら説明する。本発明の実施例
に係る駆動制御回路は、図１に示すように、交流電源
（１１）と、整流回路（１５）と、第１の電位設定部
（１２）と、第２の電位設定部（１３）と、テーブルを
備えたコントローラ（１４Ａ）とトリガ回路（１４Ｂ）
と、モータ（１６）と、サイリスタ（ＴＨ１１）とを有
し、スイッチング素子としてのサイリスタ（ＴＨ１１）
のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御して、交流電圧を位相制御す
ることにより、負荷であって掃除機などに用いられるモ
ータ（１２）の回転数を制御しつつ回転させる回路であ
る。

【００１５】当該回路において、交流電源（１１）は、
交流電圧を生成する回路である。整流回路（１５）は、
交流電圧を全波整流する回路である。第１の電位設定部
（１２）は、直列接続された抵抗（ｒ１１），感電防止
抵抗（Ｒ１１，Ｒ１２）と、調整手段の一例である可変
抵抗（ＶＲ）が整流回路（１５）の出力に接続されてな
り、交流電圧と同位相であって、その振幅だけが異なる
ように変動する、図１のａ点の電位である第１の電位
（Ｖａ）を生成する回路である。

【００１６】なお、感電防止のために、装置外に出た可
変抵抗（ＶＲ）に接続されている感電防止抵抗（Ｒ１
１，Ｒ１２）は高抵抗になっており、これで交流電源
（１１）と可変抵抗（ＶＲ）とのインピーダンスを上昇
させて、感電を防止するという配慮がなされている。第
２の電位設定部（１３）は、抵抗（ｒ３）とコンデンサ
（Ｃ１１）とが並列接続され、これと抵抗（ｒ１２）が
直列接続されて整流回路（１５）の出力に接続されてな
り、振幅は固定されながら、交流電圧と位相が異なるよ
うに変動する図１のｂ点の電位である第２の電位（Ｖ
ｂ）を生成する回路である。

【００１７】制御部（１４）はコントローラ（１４Ａ）
とトリガ回路（１４Ｂ）とからなり、コントローラ（１
４Ａ）は、不図示のテーブルを備えており、第１の電位
（Ｖａ）と第２の電位（Ｖｂ）とを常時検出し、この検
出結果と上述のテーブルに基づいてトリガ回路（１４
Ｂ）のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する回路である。なおコ
ントローラ（１４Ａ）内にはテーブルが内蔵されてい
る。

【００１８】可変抵抗（ＶＲ）の抵抗値の変化によっ
て、図２に示すように第１の電位（Ｖａ）の振幅は変化
し、この変化につれて第１の電位（Ｖａ）と第２の電位
（Ｖｂ）の一致する電圧は変動する。その電圧の最大値
（Ｖmax ）と最小値（Ｖmin ）が予めテーブルに記憶さ
れており、また、その最大値（Ｖmax ）と最小値（Ｖmi
n ）との電位差（Ｖmax −Ｖmin ）を９分割して（Ｖ１
〜Ｖ９）、下記の表１に示すようにそれらの各々に、サ
イリスタをＯＮさせるタイミング（ｔ０〜ｔ９）が割り
当てられたものがこのテーブルに記憶されている。

【００１９】

【表１】

【００２０】トリガ回路（１４Ｂ）は、コントローラ
（１４Ａ）の制御下でサイリスタ（ＴＨ１１）にトリガ
電流を供給し、サイリスタ（ＴＨ１１）をＯＮさせる回
路である。サイリスタ（ＴＨ１１）はＯＮ／ＯＦＦ動作
をすることでモータ（１６）に交流電圧を供給して、モ
ータ（１６）を回転させるスイッチング素子の一例であ
る。

【００２１】以下に本発明の実施例に係る駆動制御回路
の動作について図面を参照しながら説明する。まず、交
流電源（１１）から交流電圧が印加されると、整流回路
（１５）によって全波整流され、第１，第２の電位設定
部（１２，１３）に供給される。この時点ではサイリス
タ（ＴＨ１１）はＯＦＦ状態になっている。

【００２２】すると、図２に示すように第１の電位（Ｖ
ａ），第２の電位（Ｖｂ）が変動する。第１の電位設定
部（１２）にはコンデンサが含まれていないので位相の
遅れはなく、交流電圧と同位相で第１の電位（Ｖａ）が
変動し、また第２の電位設定部（１３）にはコンデンサ
（Ｃ１１）が含まれているので、位相が交流電圧に比し
て遅れて変動し、図２に示すような波形を描くことにな
る。

【００２３】これら第１，第２の電位（Ｖａ，Ｖｂ）は
常時コントローラ（１４Ａ）によって検出されており、
これらが一致する電位もまたこのコントローラ（１４
Ａ）で検出される。このとき実際に検出された、第１，
第２の電位（Ｖａ，Ｖｂ）が一致する電位が、コントロ
ーラ（１４Ａ）内の不図示のテーブルに記憶された分割
電位と照合され、これによってサイリスタ（ＴＨ１１）
のＯＮするタイミングが決定され、こうして決定された
タイミングによってサイリスタ（ＴＨ１１）がＯＮされ
る。

【００２４】例えば実際に検出された電位が表１のＶma
x に該当するならば、ＯＮするタイミングとして対応す
るｔ０が選択され、このタイミング（ｔ０）によってサ
イリスタ（ＴＨ１１）がＯＮされる。上記回路で可変抵
抗（ＶＲ）の抵抗値を変化させると、それにつれて図２
に示すように第１の電位（Ｖａ）の振幅は増減し、この
増減につれて第１の電位（Ｖａ）と第２の電位（Ｖｂ）
の一致する電圧もまた変動する。この電圧は図２に示す
電圧の最大値（Ｖmax ）と最小値（Ｖmin ）の間で変動
し、表１に示すように、この最大値（Ｖmax ）に図３に
示すｔ０すなわち交流電圧の立ち上がり時が割り当てら
れ、最小値（Ｖmin ）に図３に示すｔ８すなわち交流電
圧の立ち下がり時が割り当てられているので、モータ
（Ｍ）の回転数が最大になる時点であるｔ０でサイリス
タ（ＴＨ１１）をＯＮさせることができる。

【００２５】従って、図５に示すように、第１，第２の
電位（Ｖａ，Ｖｂ）が一致する点をそのままサイリスタ
のＯＮするタイミングに用いたためにモータの回転数が
最大になる時点である交流電圧の立上がり時（図３では
ｔ０に対応）でサイリスタをＯＮできなかった従来に比
して、モータ（Ｍ）の回転数の調整可能な範囲を拡張す
ることが可能になる。この場合に感電防止抵抗（Ｒ１
１，Ｒ１２）がいかに高抵抗になって第１の電位（Ｖ
ａ）の調整可能な範囲が狭まっても、テーブルの設定を
変えることにより、それとは関係なくモータ（Ｍ）の回
転数の調整可能な範囲を最大範囲に確保することができ
る。

【００２６】また、負荷（１２）の一例として掃除機用
のモータを用いているが、本発明はこれに限らず、例え
ばジューサ、ミキサーや、旋盤などに用いられるモータ
や、あるいは電気スタンド用の電球の輝度調整などに用
いても同様の効果を奏する。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る駆動制御回路によれば、調
整手段で調整しうる第１の電位の振幅の変動により、第
１，第２の電位の一致する電圧のうち二点を予め記憶
し、その間を複数段階に分割した分割電圧のそれぞれ
に、予めサイリスタのＯＮするタイミングが割り当てら
れているテーブルを有しており、タイミングはこのテー
ブルと、制御部によって動作時に実際に検出された第
１，第２の電位の一致する点を照合して決定しているの
で、仮に第１の電位の調整可能な範囲が狭まったとして
も、モータの回転数が変化しうる全範囲にわたって回転
数を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る駆動制御回路の回路図で
ある。

【図２】本発明の実施例に係る駆動制御回路の動作を説
明する第１のグラフである。

【図３】本発明の実施例に係る駆動制御回路の動作を説
明する第２のグラフである。

【図４】従来例に係る駆動制御回路の回路図である。

【図５】従来例に係る駆動制御回路の動作を説明するグ
ラフである。

【符号の説明】

（１１）交流電源（１２）第１の電位設定部（１３）第２の電位設定部（１４）制御部（１４Ａ）コントローラ（１４Ｂ）トリガ回路（１５）整流回路（１６）モータ（負荷）（ＴＨ１１）サイリスタ（スイッチング素子）（ＶＲ）可変抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05F 1/455 A47L 9/28 H02P 7/622

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電圧を整流する整流回路と、前記交流電圧を負荷に供給／非供給するスイチング素子
と、前記交流電圧と同相で変動する第１の電位を生成し、か
つ感電防止手段が接続され前記第１の電位の振幅を調整
する調整手段を備えた第１の電位設定部と、前記交流電圧の位相と異なる位相で変動する第２の電位
を生成する第２の電位設定部と、予め前記第１、第２の電位の一致する最大値と最小値が
記憶され、その最大値と最小値との電位差を複数段階に
分割された分割電圧に、前記スイッチング素子がＯＮす
るタイミングがそれぞれ割り当てられたテーブルを有
し、かつ前記第1、第２の電位を常時検出し、現実に前
記第１、第２の電位が一致した際の前記第１、第２の電
位と前記テーブルの分割電圧とを照合して前記スイッチ
ング素子をＯＮするタイミングを決定し、前記タイミン
グで前記スイッチング素子をＯＮさせる制御部とを有す
ることを特徴とする駆動制御回路。
【請求項２】前記第１の電位設定部は感電防止抵抗を
介して前記整流回路の出力に接続された第１の電位を調
整する可変抵抗を有し、前記第２の電位設定部は前記整流回路に接続された位相
制御用のコンデンサを有する抵抗を有し、前記スイッチング素子はサイリスタからなることを特徴
とする請求項１記載の駆動制御回路。