JP4240832B2 - Three-phase motor phase detection circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相のコイルが中点で共通接続された三相モータの各相のモータ駆動時におけるモータ発電波形を検出する各相波形検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、各種機器における回転駆動に三相のモータが利用されており、MD、CDなどの回転駆動にも三相モータが利用される。このような三相モータでは、電池からの直流電力を6つのスイッチングトランジスタからなるインバータによって、互いに120°位相の異なるU,V,W相のモータ駆動電流を作成し、これをモータのU,V,W相コイルに供給してモータを駆動する。
【0003】
ここで、このU,V,W相のモータ駆動電流の位相は、モータのロータ回転にあわせて制御する必要があり、ロータ位置検出にはホール素子が広く用いられている。一方、ホール素子を省略するについての要求も大きく、モータ駆動電流の波形から逆起電力を検出してロータ位置を検出するセンサレス駆動回路も広く利用されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このセンサレス駆動回路では、モータのU,V,W各相コイルの共通接続された中点の電圧と、各相コイルの他端の電圧を比較し、この電圧変化状態からコイルに発生した逆起電力を検出して、ロータ位置を検出している。従って、各相コイルの両端電圧を比較するコンパレータを3つ必要とする。このため、モータは検出ための回路が、大型になってしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、回路を簡略化できるモータ波形検出回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、三相のコイルが中点で共通接続された三相モータの各相のモータ駆動時におけるモータ発電波形を検出する各相波形検出回路であって、モータの各相への駆動電流を制御する制御信号に応じて、オフになっている1つの相のモータコイルの端部を選択する第1スイッチと、このスイッチを介し供給される電圧と、モータコイルの中点電圧を比較するコンパレータと、通電している2つの相のモータコイルの端部の電圧と中点電圧の差の波形として、モータの各相への駆動電流を制御する制御信号に応じて決定される前記差の波形と同等な予め設定されている波形を出力する波形合成出力回路と、前記コンパレータからの出力と、前記波形合成出力回路からの出力が入力され、通電されていない1つの相の出力としてコンパレータからの出力を選択し、通電されている2つの相の出力として前記波形合成出力回路からの該当相の出力を選択する第2スイッチと、を有し、第2スイッチからの出力を各相の波形として出力することを特徴とする。
【0007】
このように、1つのコンパレータによって、複数の相のモータ電流波形を検出することができる。このため、回路規模を小さくすることができる。
【0008】
また、3つのコンパレータを設けたのと同様の信号を得ることができ、その後の信号処理は同一の回路でよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0010】
図1は、モータを駆動するシステムの概略構成を示す図である。モータ10は、3相のコイル10U,10V,10Wを有している。DSP12は、モータ駆動のタイミングを決定し、これについての信号S1,S2,S3をドライバ14に供給する。ドライバ14は、インバータを内蔵しており、DSP12からの信号に基づいて、インバータのスイッチングトランジスタをオンオフして、モータ10の各相のコイル10U,10V,10Wへの電流供給を制御する。これによって、モータ10が回転駆動される。
【0011】
ここで、ドライバ14は、各相のモータ駆動時におけるモータ発電波形を検出し、この情報をDSP12に供給する。DSP12は、この検出波形に基づいて、モータ10のロータ回転位置を検出し、モータ駆動電流の位相を決定する。これによって、モータ10が所定の回転駆動される。
【0012】
図2は、ドライバ14のインバータ及び波形作成部分と、モータ10を模式的に示した図である。インバータは、スイッチングトランジスタ20a〜20fからなっており、スイッチングトランジスタ20aおよび20b(U相)、20c及び20d(V相)、20e及び20f(W相)がそれぞれ直列接続されて電源VMと、グランドの間に配置されている。すなわち、スイッチングトランジスタ20a,20c,20eがソース側スイッチングトランジスタであり、スイッチングトランジスタ20b、20d、20fがシンク側スイッチングトランジスタである。
【0013】
そして、ソース側トランジスタ20a,20c,20eとシンク側スイッチングトランジスタ20b、20d、20fの接続点がそれぞれモータ10のコイル10U,10V,10Wの端部に接続されている。なお、コイル10U,10V,10Wの他端は共通接続されて中点を形成されている。
【0014】
従って、1つの相のソース側スイッチングトランジスタと、他相のシンク側スイッチングトランジスタをオンすることで、2つのコイルを直列接続してモータ10にモータ駆動電流が流れる。例えば、スイッチングトランジスタ20a、20dをオンすることによって、コイル10U、10Vに電流が流れる。
【0015】
ここで、本実施形態のモータ10は、120°通電であり、図3に示すように、各相のコイルに120°ずつ電流が供給される。また、各相のモータ駆動電流はそれぞれ120°ずつずれている。従って、モータ駆動電流の供給フェーズは、6つのフェーズとなる。
【0016】
すなわち、オンとなるスイッチングトランジスタを記載すると、(1)20a、20d、(2)20a、20f、(3)20c、20f、(4)20c、20b、(5)20e、20b、(6)20e、20dとなる。DSP14からの制御信号S1、S2、S3によって、いずれのフェーズかが判断され、スイッチングトランジスタ20a〜20fのオンオフが切り換えられる。
【0017】
そして、本実施形態では、モータの各相コイルの端部がスイッチ30に入力され、この中の1つが選択される。すなわち、上述の6つのフェーズをみると、必ず1つの相のコイルには電流が流れていない。このスイッチ30は、DSP14からの制御信号に応じて、この電流が流れていない相のコイル端部を選択する。すなわち、(1)W、(2)V、(3)U、(4)W、(5)V、(6)Uの順に各相のコイル端部を順次選択する。
【0018】
このスイッチ30の出力は、コンパレータ32に供給される。このコンパレータ32の他端には、モータ10の中点電圧が供給されている。従って、このコンパレータ32においては、モータ10の中点電圧と、通電されていない相のコイルの端部電圧が順次比較されることになる。モータ10が回転されている場合には、図3のように電流が順次コイルに流れており、ソース側コイルの端部は電源VMに接続され、シンク側コイルの端部はグランドに接続されている。従って、中点電位は、その中間の電圧(基本的には、VM/2)になる。一方、通電されていないコイルの端部は、VM/2を中心としてロータにより発生する逆起電力によって変化する。従って、コンパレータ32に入力される電圧は、ロータ位置についての信号となっている。
【0019】
コンパレータ32の出力は、スイッチ34に入力される。このスイッチ34は、スイッチ30と同様にDSP14からの制御信号によってスイッチングが制御されるものであって、コンパレータ32の出力から各相のものを順次別々に出力する。
【0020】
このスイッチ34の3つの出力は、それぞれスイッチ36a〜36cに供給される。このスイッチ36a〜36cには、ロジック回路40からの信号が供給されており、スイッチ36a〜36cは、スイッチ34から供給される信号またはロジック回路40から信号のいずれかを選択して出力する。
【0021】
ここで、ロジック回路40は、+VM/2または−VM/2のいずれかを出力する。すなわち、各相のモータコイル端と中点電圧を比較した場合には、対応ソース側スイッチングトランジスタがオンの場合には、電圧はVMであり、これを中点電圧VM/2と比較することになる。一方、対応するシンク側スイッチングトランジスタがオンの場合には、そのモータコイル端の電圧はグランドであり、これをモータ中電電圧と比較すると、0とVM/2を比較することになる。ロジック回路40は、この比較結果と同等の信号を作り出し、これを出力する。
【0022】
そして、スイッチ36aにおいては、スイッチ34からU相の比較結果の信号が出力されているときに、スイッチ34からの信号を選択し、他の期間(通電期間)には、ロジック回路40からの信号を選択する。また、スイッチ36b、36cにおいては、スイッチ34からV,W相の比較結果の信号が出力されているときに、スイッチ34からの信号をそれぞれ選択し、他の期間(通電期間)には、ロジック回路40からの信号を選択する。
【0023】
これによって、スイッチ36a〜36cからの出力には、モータ10の各相のコイル端部と、中点とをそれぞれ別のコンパレータで比較した場合と同一の信号が得られる。
【0024】
そして、この信号がDSP14に供給されるため、DSP14は、コンパレータを3つ設けてコイル端部と中点とを連続的に比較して得たのと同一の信号が供給され、これに基づいてスイッチングトランジスタのオンオフ制御のための制御信号を作成することができる。
【0025】
このように、本実施形態では、モータ駆動電流の波形を検出するためのコンパレータを1つとしているが、3つ設けたのと同様の波形を得ることができる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、1つのコンパレータによって、各相のモータ電流を順次中点電圧と比較する。従って、複数の相のモータ電流波形を検出することができる。このため、回路規模を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 モータ駆動システムの全体を示す図である。
【図2】 インバータ及び波形検出の回路を示す図である。
【図3】 モータ駆動電流のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
10 モータ、12 DSP、14 ドライバ、20 インバータ、30,34,36a,36b,36c スイッチ、32 コンパレータ、40 ロジック回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase waveform detection circuit that detects a motor power generation waveform when a motor of each phase of a three-phase motor in which three-phase coils are commonly connected at a midpoint.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, three-phase motors have been used for rotational driving in various devices, and three-phase motors have also been used for rotational driving of MD, CD, and the like. In such a three-phase motor, U, V, and W phase motor drive currents that are 120 degrees out of phase from each other are generated from the DC power from the battery by an inverter including six switching transistors, and this is used as the motor U, V , Supply to the W-phase coil to drive the motor.
[0003]
Here, it is necessary to control the phases of the U, V, and W phase motor driving currents in accordance with the rotation of the rotor of the motor, and Hall elements are widely used for rotor position detection. On the other hand, there is a great demand for omitting the Hall element, and a sensorless drive circuit that detects a rotor position by detecting a counter electromotive force from a waveform of a motor drive current is widely used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this sensorless drive circuit, the voltage at the midpoint of the U, V, and W phase coils of the motor connected in common is compared with the voltage at the other end of each phase coil, and the back electromotive force generated in the coil from this voltage change state. The rotor position is detected by detecting electric power. Therefore, three comparators for comparing the voltages at both ends of each phase coil are required. For this reason, there has been a problem that a circuit for detecting the motor becomes large.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a motor waveform detection circuit capable of simplifying the circuit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a phase waveform detection circuit for detecting a motor power generation waveform at the time of driving a motor of each phase of a three-phase motor in which three-phase coils are commonly connected at a midpoint, and a drive current to each phase of the motor The first switch that selects the end of the one- phase motor coil that is turned off in response to a control signal that controls the motor, the voltage supplied through this switch, and the midpoint voltage of the motor coil are compared. As the waveform of the difference between the comparator and the voltage at the end of the motor coil of two phases that are energized and the midpoint voltage, the difference of the difference determined according to the control signal that controls the drive current to each phase of the motor A waveform synthesis output circuit that outputs a preset waveform equivalent to the waveform, an output from the comparator, and an output from the waveform synthesis output circuit are input to the comparator as one phase output that is not energized. Selects the output of, and a second switch for selecting the output of the corresponding phase from the waveform synthesis output circuit as the output of the two phases is energized, the respective phases of the waveform output from the second switch characterized in that it forces out as a.
[0007]
Thus, the motor current waveforms of a plurality of phases can be detected by one comparator. For this reason, the circuit scale can be reduced.
[0008]
Further , a signal similar to that provided with three comparators can be obtained, and the subsequent signal processing may be performed by the same circuit.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a system for driving a motor. The
[0011]
Here, the
[0012]
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the
[0013]
Connection points of the
[0014]
Accordingly, by turning on the source-side switching transistor of one phase and the sink-side switching transistor of the other phase, two coils are connected in series, and a motor driving current flows through the
[0015]
Here, the
[0016]
That is, switching transistors that are turned on are described as follows: (1) 20a, 20d, (2) 20a, 20f, (3) 20c, 20f, (4) 20c, 20b, (5) 20e, 20b, (6) 20e , 20d. Which phase is determined by the control signals S1, S2, and S3 from the
[0017]
And in this embodiment, the edge part of each phase coil of a motor is input into the
[0018]
The output of the
[0019]
The output of the
[0020]
The three outputs of the
[0021]
Here, the
[0022]
In the
[0023]
As a result, the same signals as those obtained when the coil ends of the respective phases of the
[0024]
Since this signal is supplied to the
[0025]
As described above, in the present embodiment, one comparator for detecting the waveform of the motor drive current is provided, but a waveform similar to that provided by three can be obtained.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the motor current of each phase is sequentially compared with the midpoint voltage by one comparator. Therefore, the motor current waveforms of a plurality of phases can be detected. For this reason, the circuit scale can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an entire motor drive system.
FIG. 2 is a diagram showing an inverter and a waveform detection circuit.
FIG. 3 is a diagram illustrating timing of motor drive current.
[Explanation of symbols]
10 motor, 12 DSP, 14 driver, 20 inverter, 30, 34, 36a, 36b, 36c switch, 32 comparator, 40 logic circuit.
Claims (1)
モータの各相への駆動電流を制御する制御信号に応じて、オフになっている1つの相のモータコイルの端部を選択する第1スイッチと、
このスイッチを介し供給される電圧と、モータコイルの中点電圧を比較するコンパレータと、
通電している2つの相のモータコイルの端部の電圧と中点電圧の差の波形として、モータの各相への駆動電流を制御する制御信号に応じて決定される前記差の波形と同等な予め設定されている波形を出力する波形合成出力回路と、
前記コンパレータからの出力と、前記波形合成出力回路からの出力が入力され、通電されていない1つの相の出力としてコンパレータからの出力を選択し、通電されている2つの相の出力として前記波形合成出力回路からの該当相の出力を選択する第2スイッチと、
を有し、
第2スイッチからの出力を各相の波形として出力するモータ波形検出回路。Each phase waveform detection circuit that detects a motor power generation waveform at the time of driving a motor of each phase of a three-phase motor in which three-phase coils are commonly connected at a midpoint;
A first switch that selects the end of one phase of the motor coil that is off in response to a control signal that controls the drive current to each phase of the motor;
A comparator that compares the voltage supplied through this switch with the midpoint voltage of the motor coil;
As the waveform of the difference between the voltage at the end of the motor coil of the two energized phases and the midpoint voltage, it is equivalent to the waveform of the difference determined according to the control signal that controls the drive current to each phase of the motor A waveform synthesis output circuit for outputting a preset waveform,
The output from the comparator and the output from the waveform synthesis output circuit are input, the output from the comparator is selected as the output of one phase that is not energized, and the waveform synthesis is output as the output of the two phases that are energized A second switch for selecting the output of the corresponding phase from the output circuit;
Have
Motor waveform detection circuit for power output by the output from the second switch and each phase of the waveform.
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