JP3433109B2 - モータ駆動回路 - Google Patents

モータ駆動回路

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JP3433109B2 JP20397398A JP20397398A JP3433109B2 JP 3433109 B2 JP3433109 B2 JP 3433109B2 JP 20397398 A JP20397398 A JP 20397398A JP 20397398 A JP20397398 A JP 20397398A JP 3433109 B2 JP3433109 B2 JP 3433109B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファンの静音化の
為のモータ駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のモータ駆動回路を示す回路
ブロック図である。
【0003】図5において、駆動コイル(1)(2)
は、構造上はモータを構成するステータ側に固着され、
配線上は一端が電源VCCを介して接地され、電気角1
80度毎に駆動電流IL1、IL2が相補的に流れるも
のである。ホール素子(3)は、構造上はモータを構成
するステータ側の所定位置に固着され、配線上は電源V
CCと接地との間に接続されて電源が供給され、ステー
タ及びロータの相対的位置関係に応じて各々逆相の正弦
波信号H+、H−を出力するものである。増幅器(4)
は正弦波信号H+と逆相の正弦波信号H−とを比較し、
矩形波信号を出力するものである。制御回路(5)は、
増幅器(4)から出力される正弦波信号Aを基に逆相の
矩形波信号Bを作成し、両方の矩形波信号A,Bを電流
増幅した後に出力するものである。NPN型トランジス
タ(6)(7)はダーリントン接続された状態で駆動コ
イル(1)の他端と接地との間に接続され、NPN型ト
ランジスタ(6)のベースに矩形波信号Aのハイレベル
が供給された時、NPN型トランジスタ(6)(7)が
オンして駆動コイル(1)に駆動電流IL1を流すもの
である。同様に、NPN型トランジスタ(8)(9)は
ダーリントン接続された状態で駆動コイル(2)の他端
と接地との間に接続され、NPN型トランジスタ(8)
のベースに矩形波信号Bのハイレベルが供給された時、
NPN型トランジスタ(8)(9)がオンして駆動コイ
ル(2)に駆動電流IL2を流すものである。そして、
駆動電流IL1,IL2が駆動コイル(1)(2)に交
互に流れることによりモータは回転する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図6は前記駆動電流I
L1,IL2を示す波形図である。駆動電流IL1,I
L2(=IL)は次式で表される。
【0005】IL=(VCC−Vsat−Ec)/RL 但し、VCC……電源電圧 Vsat…駆動トランジスタ(7)(9)の飽和電圧 Ec………逆起電圧 RL………駆動コイル(1)(2)の成分抵抗 さて、モータの回転中において、駆動電流IL1,IL
2を切り換える相切り換え点近傍Tでは、逆起電圧Ec
が小さくなる為、駆動電流ILは大きくなる。しかし、
相切り換え点近傍Tでの駆動電流ILでは、元々モータ
の回転トルク発生効率が悪く、駆動電流ILの大きさが
災いして駆動電流ILの急激な変化に伴いモータの回転
トルクが変動してモータの振動音を誘発する問題があっ
た。
【0006】そこで、本発明は、モータの静音化を図る
モータ駆動回路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決する為に創作されたものであり、モータを構成する
ステータ及びロータの相対的位置関係に応じてホール素
子が発生する正弦波信号に基づいて、第1コイル及び第
2コイルを相補的に駆動する第1駆動トランジスタ及び
第2駆動トランジスタを有するモータ駆動回路におい
て、前記正弦波信号に基づいて、前記第1及び第2コイ
ルの駆動を切り換えるタイミングで制御パルスを発生す
る制御パルス発生回路と、所定時定数に従って充電を行
い前記制御パルスが供給された時点で放電を行い鋸歯状
波信号を発生する鋸歯状波信号発生回路と、前記鋸歯状
波信号と前記鋸歯状波信号の最小電圧より高い基準電圧
とを比較し、前記鋸歯状波信号が放電された時点から所
定幅だけ一方側の論理レベルを出力する第1比較回路
と、前記正弦波信号の絶対値信号の増幅信号に対し、前
記一方側の論理レベルの終縁でサンプルホールドを行い
その時の振幅を保持し、その後、前記一方側の論理レベ
ルの始縁で前記保持振幅を零とすることにより台形波信
号を出力するサンプルホールド回路と、前記絶対値信号
と前記台形波信号とを比較し、前記第1及び第2コイル
の相切り換え点近傍において前記第1及び第2駆動トラ
ンジスタを同時オフさせる為の信号を出力する第2比較
回路と、を備えたことを特徴とする。
【0008】また、前記モータ駆動回路は、前記正弦波
信号の振幅及び周期に関わらず、前記第1及び第2駆動
トランジスタの同時オフ時間を一定とする手段を更に備
えてもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に従って具体
的に説明する。
【0010】図1は本発明のモータ駆動回路を示す回路
ブロック図である。尚、図1の中で図5と同じ素子には
同じ番号を記しその説明を省略する。また、図2は図1
の動作を示す波形図である。
【0011】図1において、制御回路(10)は増幅器
(4)から出力された正弦波信号を矩形波信号Aに波形
変換するものである。制御パルス発生回路(11)は、
矩形波信号Aが供給され、矩形波信号Aの立上り時点及
び立下り時点で制御パルスBを発生するものである。抵
抗(12)及びコンデンサ(13)は時定数回路を構成
し、抵抗(12)の抵抗値及びコンデンサ(13)の容
量に従って充電を行う。充放電制御回路(14)は、制
御パルス発生回路(11)と接続され、制御パルスBが
供給された時、コンデンサ(13)の蓄積電荷を放電す
るものである。尚、放電時、コンデンサ(13)の蓄積
電荷の最小値は電圧V1に制限され、電圧V1未満とな
ることはない。従って、抵抗(12)及びコンデンサ
(13)の接続点からは相切り換え毎に最小電圧V1ま
で放電を行う鋸歯状波信号Cが発生する。抵抗(15)
(16)は電源VCCと接地との間に直列接続され、接
続中点から電圧V1より高い電圧V2を発生する。第1
比較器(17)は鋸歯状波信号Cと電圧V2とを比較す
る。即ち、第1比較器(17)は、電圧V2が鋸歯状波
信号Cより高い期間はハイレベルとなり、電圧V2が鋸
歯状波信号Cより低い期間はローレベルとなる第1比較
信号Dを出力する。
【0012】絶対値回路(18)はホール素子(3)が
出力する正弦波信号H+、H−に対し振幅中点を境に絶
対値を取った絶対値信号Eを出力する。増幅器(19)
は抵抗(20)(21)の抵抗値で定まる増幅率で絶対
値信号Eを増幅した増幅信号Fを出力する。絶対値信号
E及び増幅信号Fの直流基準電圧は基準電源(32)によ
り定まる。尚、増幅信号Fは、後述するサンプルホール
ド回路に制御パルスB及び比較信号Dが作用しない場合
の波形である。サンプルホールド回路(22)は、増幅
信号Fを比較信号Dの立下りでサンプルホールドして保
持し、その後、増幅信号Fを比較信号Dの立上りで絶対
値信号Eの最小電圧まで下降させた台形波信号Gを出力
するものである。第2比較器(23)は絶対値信号Eと
台形波信号Gとを比較し、台形波信号Gが絶対値信号E
より高い期間はローレベルとなり、台形波信号Gが絶対
値信号Eより低い期間はハイレベルとなる第2比較信号
Hを出力する。制御回路(10)は第2比較信号Hが供
給され、第2比較信号Hを基に、第1駆動トランジスタ
(7)をオンする為の第1駆動信号Iと第2駆動トラン
ジスタ(9)をオンする為の第2駆動信号Jを出力す
る。これより、駆動コイル(1)(2)には駆動電流I
L1,IL2が流れ、モータは回転する。
【0013】以上より、駆動コイル(1)(2)の通電
の相切り換え点近傍において、第1駆動信号I及び第2
駆動信号Jが共にローレベルとなるのに伴い、第1及び
第2駆動トランジスタ(7)(9)は共にオフする。従
って、駆動電流IL1,IL2は逆起電圧Ecが小さく
なる前に零となる為、駆動電流IL1,IL2が高いレ
ベルから急激に立下る不都合を防止でき、これよりモー
タの静音化が可能となる。また、ホール素子(3)の特
性ばらつきに伴い正弦波信号H+、H−の振幅が変動し
た場合、或いは、モータの回転速度に変化に伴い正弦波
信号H+、H−の周期が変動した場合であっても、第1
及び第2駆動トランジスタ(7)(9)の同時オフ期間
を一定とでき、駆動電流ILの急峻な立上りを防止でき
る為、可変速モータの静音化に適する。
【0014】さて、図1の鋸歯状波信号C、台形波信号
Gに関し、一実施回路を用いて信号出力動作を説明す
る。
【0015】図3は充放電制御回路(14)の一実施例
を示す回路図である。図3はトランジスタ(24)のオ
ンオフに応じて互いに同電位のトランジスタ(25)の
ベース電圧及びトランジスタ(26)のエミッタ電圧を
変動させるものである。
【0016】図3において、制御パルスBが発生しない
時、トランジスタ(24)がオフし、トランジスタ(2
5)のベース電圧及びトランジスタ(26)のエミッタ
電圧はは電源VCCから抵抗(28)の両端電圧を減算
した電圧Vmaxとなる。従って、コンデンサ(13)
は抵抗(12)の抵抗値及びコンデンサ(13)の容量
で定まる時定数で充電を行い、コンデンサ(13)の端
子電圧は上昇する。尚、制御パルスBの発生周期はモー
タの回転数に応じて変化するが、前記時定数は、コンデ
ンサ(13)の充電電圧が制御パルスBの発生周期の途
中で電圧Vmaxに達することのない値に設定される。
一方、制御パルスBが発生した時、トランジスタ(2
4)がオンし、トランジスタ(25)のベース電圧及び
トランジスタ(26)のエミッタ電圧は抵抗(28)
(29)の分圧電圧V1(<Vmax)となる。この
時、コンデンサ(13)の非接地側電圧は電圧V1より
高い為、コンデンサ(13)の蓄積電荷はトランジスタ
(27)を介して電圧V1まで放電される。この動作を
繰り返し、鋸歯状波信号Cが発生する。図4は増幅器
(19)、サンプルホールド回路(22)、比較器(2
3)の一実施例を示す回路図である。
【0017】図4において、増幅器(19)は絶対値信
号Eの入力部に抵抗(31)及び基準電圧(32)から
成る直列体を設けている。従って、電流で表された絶対
値信号Eは最小電圧V3を基準に抵抗(31)で電圧変
換される。電圧変換された絶対値信号Eは内部の差動増
幅回路、電流ミラー回路を介して抵抗(20)(21)
の各抵抗値Ra,Rbで決定する増幅率(Ra+Rb)
/Raで増幅され、増幅信号Fとなる。ここで、増幅器
(19)の出力と比較器(23)の入力との間にはサン
プルホールド回路(22)が介在する。サンプルホール
ド回路(22)において、制御パルスBが発生するとN
PN型トランジスタ(33)がオンし、コンデンサ(3
4)の蓄積電荷は放電される。この時、比較信号Dは制
御パルスBが発生してから鋸歯状波信号Cが電圧V2を
超えるまでハイレベルとなる為、トランジスタ(35)
がオン、トランジスタ(36)がオフし、コンデンサ
(13)はダイオード(37)を介して充電を行う。そ
の後、比較信号Dがローレベルに変化すると、トランジ
スタ(35)がオフ、トランジスタ(36)がオンする
為、電流源(38)の全電流はトランジスタ(36)の
コレクタエミッタ路を流れ、コンデンサ(34)は充電
を停止しコンデンサ(34)の端子電圧は保持された状
態となる。尚、ダーリントン接続されたトランジスタ
(39)(40)は、コンデンサ(34)が電圧保持状
態の時、蓄積電荷の放電量を最小限に抑える為のもので
ある。これより、台形波信号Gが発生する。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、第1及び第2コイルの
通電の相切り換え点近傍において、第1及び第2駆動ト
ランジスタを共にオフさせる期間を設けたことにより、
コイル電流を逆起電圧が小さくなる前に零とできる為、
コイル電流が高いレベルから急激に立下る不都合を防止
でき、これよりモータの静音化が可能となる。また、ホ
ール素子の特性ばらつきに伴い正弦波信号の振幅が変動
した場合、或いは、モータの回転速度に変化に伴い正弦
波信号の周期が変動した場合であっても、第1及び第2
駆動トランジスタの同時オフ期間を一定とでき、コイル
電流の急峻な立上りを防止できる為、可変速モータの静
音化にも適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のモータ駆動回路を示す回路ブロック図
である。
【図2】図1の各部波形を示す波形図である。
【図3】図1の鋸歯状波信号の発生回路の具体例を示す
回路図である。
【図4】図1の台形波信号の発生回路の具体例を示す回
路図である。
【図5】従来のモータ駆動回路を示す回路ブロック図で
ある。
【図6】図5のコイル電流波形を示す波形図である。
【符号の説明】
(1)(2) 駆動コイル (3) ホール素子 (7)(9) 駆動トランジスタ (10) 制御回路 (11) 制御パルス発生回路 (14) 充放電制御回路 (17) 第1比較器 (19) 増幅器 (22) サンプルホールド回路 (23) 第2比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34 F04D 27/00 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータを構成するステータ及びロータの
    相対的位置関係に応じてホール素子が発生する正弦波信
    号に基づいて、第1コイル及び第2コイルを相補的に駆
    動する第1駆動トランジスタ及び第2駆動トランジスタ
    を有するモータ駆動回路において、 前記正弦波信号に基づいて、前記第1及び第2コイルの
    駆動を切り換えるタイミングで制御パルスを発生する制
    御パルス発生回路と、 所定時定数に従って充電を行い前記制御パルスが供給さ
    れた時点で放電を行い鋸歯状波信号を発生する鋸歯状波
    信号発生回路と、前記鋸歯状波信号と前記鋸歯状波信号
    の最小電圧より高い基準電圧とを比較し、前記鋸歯状波
    信号が放電された時点から所定幅だけ一方側の論理レベ
    ルを出力する第1比較回路と、 前記正弦波信号の絶対値信号の増幅信号に対し、前記一
    方側の論理レベルの終縁でサンプルホールドを行いその
    時の振幅を保持し、その後、前記一方側の論理レベルの
    始縁で前記保持振幅を零とすることにより台形波信号を
    出力するサンプルホールド回路と、 前記絶対値信号と前記台形波信号とを比較し、前記第1
    及び第2コイルの相切り換え点近傍において前記第1及
    び第2駆動トランジスタを同時オフさせる為の信号を出
    力する第2比較回路と、 を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
  2. 【請求項2】 前記正弦波信号の振幅及び周期に関わら
    ず、前記第1及び第2駆動トランジスタの同時オフ時間
    を一定とする手段を更に備えたことを特徴とする請求項
    1に記載のモータ駆動回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8143826B2 (en) 2007-06-28 2012-03-27 Seiko Epson Corporation Drive control circuit for electric motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8143826B2 (en) 2007-06-28 2012-03-27 Seiko Epson Corporation Drive control circuit for electric motor

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