JP4409663B2

JP4409663B2 - Motor rotation pulse output circuit

Info

Publication number: JP4409663B2
Application number: JP17243099A
Authority: JP
Inventors: 利博内藤
Original assignee: 日本電産シバウラ株式会社
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: JP2001008484A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホールＩＣを用いたモータの回転パルス出力回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスＤＣモータのロータ（回転子）の位置検出素子にホール素子を使用してインバータのロジックを形成するモータ駆動用ＩＣとしてのロジックＩＣで、回転パルス出力が内蔵されていないＩＣを使用する場合、従来はロジック形成用ホール素子とは別個にもう１つホールＩＣを追加実装し、そのホールＩＣからの出力パルスを回転パルス出力としていた。
【０００３】
また、他の従来例としては、図９に示すように、ホール素子Ｈからの出力をコンパレータＣとトランジスタＱ等を用いて回転パルス出力を得る方法を取っていた。
【０００４】
また、本技術を必要とするロジックＩＣは少機能で安価な物に多く、モータとしても低コストな製品、または小型モータへの使用が多いのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来例において、３相全波整流の場合では、３つのホール素子でインバータのロジックを形成し、回転パルス出力用としてホールＩＣを１つ追加する場合、ロータの磁束が検出できる位置への位置検出素子（ホールＩＣ）の実装が必要となり、スペース上の問題や、部品実装への制約が発生する。
【０００６】
また、ホールＩＣの追加、またはコンパレータ等のオペアンプの追加が必要となり、安価なモータ及び小型モータでは追加によるコストアップ比率が大きく問題となることが多い。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、複数使用いるホール素子のうち１つはホールＩＣを用い、新たに位置検出素子を追加することなく回転パルス出力を得るようにし、また、出力電圧のバラツキが少なく、ホール素子信号と同等の波形を安価な構成で得るようにしたモータの回転パルス出力回路を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のモータの回転パルス出力回路は、モータの回転子の位置検出を行なう位置検出素子を用いてモータ駆動用のロジックを形成するモータの回転パルス出力回路において、複数の位置検出素子の内、１つはホールＩＣとし、
残りの位置検出素子をホール素子とし、該ホールＩＣの出力端側に、所定の抵抗の両端の電圧をホール素子信号のプラスとマイナスとして出力し、該抵抗にホールＩＣの信号により両方向の電流が流れるようにし、出力電圧振幅範囲をホール素子信号と同等レベルにする変換回路を設け、ホールＩＣから回転パルス出力とロジック形成用のホール素子信号を作成するようにしていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項１のモータの回転パルス出力回路であると、新たにホールＩＣなどの位置検出素子を追加する必要がなく、部品実装位置の制約がないため、回転パルス出力のために必要となる部品の配置を容易にすることができる。また、従来のように位置検出素子の追加、及びオペアンプの追加によるコストアップもなく、安価に制作することができる。
【００１０】
また、変換回路により出力電圧のバラツキが少なく、ホール素子信号と同等の波形を安価に実現できるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜図８に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図３において、図１は、ブラシレスＤＣモータのロジック形成用ホール素子（３相全波整流の場合は通常３個）の内、１個をホールＩＣ・Ｈ_ICとし、２個は本来のホール素子Ｈ₁、Ｈ₂を用い、ホールＩＣ・Ｈ_ICの信号からホール素子信号を作成すると共に、ホールＩＣ・Ｈ_ICの信号を回転パルスとして出力するようにした回路を示すものである。
【００１３】
すなわち、２個のホール素子Ｈ₁、Ｈ₂からは、それぞれホール素子信号Ｈ_U ^＋、Ｈ_U ⁻と、Ｈ_V ^＋、Ｈ_V ⁻を得ている。そして、ホールＩＣ・Ｈ_ICの出力の一方はオープンコレクタ型のトランジスタＱ₁を介して回転パルス出力を得ている。同時にホールＩＣ・Ｈ_ICの他方の出力端は、抵抗Ｒ5 を介して電源Ｖccに接続される共に、ホール素子信号Ｈ_W ^＋を出力している。また、電源とアース間に接続した抵抗Ｒ3 とＲ4 との接続点を他方のホール素子信号Ｈ_W ⁻の出力としている。
【００１４】
図２はホール素子Ｈ₁
、Ｈ₂の出力波形を示しており、ホール素子の出力波形は通常はサイン波であり、振幅は通常０．１Ｖ〜０．３Ｖである。電圧（同相電圧範囲）は電源電圧Ｖccの約１／２で振幅する。
【００１５】
図３は図１のホールＩＣ・Ｈ_ICからのホール素子信号Ｈ_Wの波形を示し、直流のＶＨ⁻を基準にしてＶＨ^＋が矩形波状に振れている。なお、ホールＩＣ・Ｈ_ICの出力波形は、図３に示すように通常矩形波で、Ｈ＝Ｖcc、Ｌ＝０Ｖとなる。
【００１６】
図３に示すホールＩＣ・Ｈ_ICからのホール素子信号Ｈ_Wをロジック形成用ホール素子信号としているものであり、図２に示すホール素子Ｈ₁、Ｈ₂の出力波形と同様の周期で振幅している。
【００１７】
これにより、新たにホール素子等の位置検出素子を追加する必要がなく、部品実装位置の制約がないため、回転パルス出力のために必要となる部品の配置が容易になる。また、従来のように、位置検出素子の追加やオペアンプの追加をする必要がないので、低コストな回路構成とすることができる。
【００１８】
（実施例２）
ところで、ホール素子からの信号が入力されるロジックＩＣの端子には、通常、同相電圧範囲と入力感度の規定があり、その規格内に入る電圧でロジックＩＣへ入力する必要がある。
【００１９】
そこで、ホールＩＣ・Ｈ_ICからの出力される信号を、図２に示すようなホール素子信号と同等な信号に変換する変換回路１０を図４に示す。すなわち、ブラシレスＤＣモータで、ホールＩＣ・Ｈ_ICからのホール素子信号の出力電圧振幅範囲をホール素子信号と同等レベルにするために、抵抗Ｒ5 の両端の電圧をホール素子信号の＋と−として出力し、抵抗Ｒ5 にホールＩＣ・Ｈ_ICの信号から両方向の電流が流れるようにしたものである。つまり、抵抗Ｒ5 の両端の電圧をホール素子出力電圧Ｈ_W ^＋、Ｈ_W ⁻（ＶＨ^＋、ＶＨ⁻（図５参照））として、抵抗Ｒ5 に流れる電流の向きがホールＩＣ・Ｈ_ICの出力電圧によって変わるような回路構成としている。
【００２０】
具体的には、図４に示すように、電源とアース間に、抵抗Ｒ3 、抵抗Ｒ4 、抵抗Ｒ5 及び抵抗Ｒ7 の直列回路を接続し、抵抗Ｒ3 と抵抗Ｒ4 の接続点にホールＩＣ・Ｈ_ICの出力端を接続し、抵抗Ｒ5 と抵抗Ｒ7 の接続点に抵抗Ｒ6 を介して電源に接続し、抵抗Ｒ5 の両端からホール素子Ｈ₁、Ｈ₂の出力信号Ｈ_U ^＋、Ｈ_U ⁻と、Ｈ_V ^＋、Ｈ_V ⁻と同等レベルのホール素子信号Ｈ_W ^＋、Ｈ_W ⁻を得るようにしている。なお、図４の回路において、ホール素子Ｈ₁、Ｈ₂の出力信号Ｈ_U ^＋、Ｈ_U ⁻と、Ｈ_V ^＋、Ｈ_V ⁻は、図２に示すような波形が出力されている。
【００２１】
この変換回路１０においても、振幅をホール素子Ｈ₁、Ｈ₂の場合と同様に、０．１Ｖ〜０．３Ｖ程度に抑えるようにし、図５に示すＶＨ^＋、ＶＨ⁻をどんな条件でもクロスするようにし、回路バラツキで振幅及び同相電圧の大ききが変わらないようにするために、抵抗Ｒ5 の両端電圧を利用するようにしている。
【００２２】
図６（ａ）は、ホールＩＣ・Ｈ_ICの出力がＨレベルの場合の変換回路１０の等価回路を示し、この場合、電源から抵抗Ｒ3 、抵抗Ｒ4 、抵抗Ｒ5 、抵抗Ｒ7 を介して電流Ｉが流れる。そして、抵抗Ｒ5 の両端の電圧は、適宜な抵抗分割比により図６（ｂ）に示すように、２Ｖとなる。
【００２３】
また、ホールＩＣ・Ｈ_ICの出力がＬレベルの場合は、図７（ａ）に示すようになり、電源から、抵抗Ｒ6
、抵抗Ｒ5 、抵抗Ｒ4 を介して電流Ｉが流れる。この場合の電流Ｉが流れる方向は図６の場合とは逆方向である。そして、抵抗Ｒ5 の両端の電圧は図７（ｂ）に示すように、２Ｖとなる。
【００２４】
このホールＩＣ・Ｈ_ICの出力のＨレベル、Ｌレベルにおける抵抗Ｒ5 の両端の波形は図８に示すように、振幅が２Ｖ〜４Ｖの範囲で振れることになる。
【００２５】
ここで、図６〜図８において、抵抗Ｒ5 の両端電圧を２Ｖとして説明したが、この数値は説明の便宜上用いたものであり、実際は０．１〜０．３Ｖの範囲で振幅しているものである。すなわち、抵抗Ｒ5 の両端を図５に示すように、ＶＨ^＋、ＶＨ⁻とすれば、ホールＩＣ・Ｈ_ICの出力がＨレベル、Ｌレベルのどちらの時でも、ＶＨ^＋とＶＨ⁻は抵抗Ｒ5 の電圧降下分だけクロスすることになり、回路バラツキの考慮を比較的簡単に行なうことができる。
【００２６】
このように、本実施例では、ホールＩＣ・Ｈ_ICの出力を変換する変換回路１０の出力電圧のバラツキを少なくでき、また、ホール素子Ｈ₁、Ｈ₂のホール素子信号と同等の波形を安価で実現することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上により、本発明の請求項１のモータの回転パルス出力回路であると、新たにホールＩＣなどの位置検出素子を追加する必要がなく、部品実装位置の制約がないため、回転パルス出力のために必要となる部品の配置を容易にすることができる。また、従来のように位置検出素子の追加、及びオペアンプの追加によるコストアップもなく、安価に制作することができる。
【００２８】
また、請求項２のモータの回転パルス出力回路であると、変換回路により出力電圧のバラツキが少なく、ホール素子信号と同等の波形を安価に実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の具体回路図である。
【図２】本発明の実施の形態のホール素子の出力電圧波形を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態のホールＩＣからのロジック形成用のホール素子信号を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の具体回路図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の変換回路の出力波形を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のホールＩＣの出力がＨレベルの場合の動作説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のホールＩＣの出力がＬレベルの場合の動作説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の変換回路の出力波形を示す動作説明図である。
【図９】従来例の具体回路図である。
【符号の説明】
Ｈ₁、Ｈ₂ ホール素子
Ｈ_IC ホールＩＣ
１０変換回路
Ｒ5 抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation pulse output circuit of a motor using a Hall IC.
[0002]
[Prior art]
When using a logic IC as a motor driving IC that forms a logic of an inverter using a Hall element as a position detection element of a brushless DC motor rotor (rotor), and that does not include a rotation pulse output, Conventionally, another Hall IC is additionally mounted separately from the logic forming Hall element, and an output pulse from the Hall IC is used as a rotation pulse output.
[0003]
As another conventional example, as shown in FIG. 9, the output from the Hall element H is obtained by using a comparator C, a transistor Q and the like to obtain a rotation pulse output.
[0004]
In addition, there are many logic ICs that require this technology in small functions and inexpensive products, and the current situation is that they are often used for low-cost products or small motors as motors.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this conventional example, in the case of three-phase full-wave rectification, when the logic of the inverter is formed by three Hall elements and one Hall IC is added for rotating pulse output, the position to the position where the magnetic flux of the rotor can be detected The detection element (Hall IC) needs to be mounted, resulting in space problems and restrictions on component mounting.
[0006]
Further, it is necessary to add a Hall IC or an operational amplifier such as a comparator, and the cost increase ratio due to the addition often becomes a problem for inexpensive motors and small motors.
[0007]
Therefore, in view of the above problems, the present invention uses a Hall IC as one of a plurality of Hall elements used to obtain a rotation pulse output without newly adding a position detection element, and also causes variations in output voltage. An object of the present invention is to provide a rotation pulse output circuit for a motor in which a waveform equivalent to a Hall element signal is obtained with an inexpensive configuration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotation pulse output circuit for a motor, wherein a position detection element for detecting a position of a rotor of the motor is used to form a motor driving logic. One of the elements is a Hall IC,
The remaining position detection element is a Hall element, and the voltage across the predetermined resistor is output as positive and negative of the Hall element signal to the output end side of the Hall IC, and current in both directions is output to the resistor by the Hall IC signal. A conversion circuit is provided to make the output voltage amplitude range equivalent to that of the Hall element signal, and a rotation pulse output and a Hall element signal for logic formation are created from the Hall IC.
[00 09 ]
In the motor rotation pulse output circuit according to the first aspect of the present invention, it is not necessary to newly add a position detection element such as a Hall IC, and there is no restriction on the component mounting position. The arrangement of the parts can be facilitated. In addition, it is possible to manufacture at low cost without increasing the cost due to the addition of a position detecting element and the addition of an operational amplifier as in the prior art.
[001 0 ]
Further , the output voltage variation is small due to the conversion circuit, and a waveform equivalent to the Hall element signal can be realized at low cost.
[001 1 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[001 2 ]
1 to 3, Figure 1, of the brushless DC motor of the logic forming Hall element (usually three in case of a three-phase full-wave rectification), and one the Hall IC · H _IC, 2 pieces originally using Hall elements H _1, H _2, together with creating a Hall device signal from the signal of the Hall IC · H _IC, it shows a circuit which outputs a signal of the Hall IC · H _IC as the rotation pulse.
[001 3 ]
That is, the Hall element signals H _U ⁺ and H _U ⁻ and H _V ⁺ and H _V ⁻ are obtained from the _two Hall elements H ₁ and H ₂ , respectively. One of the outputs of the Hall IC / H _IC obtains a rotation pulse output through an open collector transistor Q ₁ . At the same time, the other output terminal of the Hall IC / H _IC is connected to the power supply Vcc via the resistor R5 and outputs the Hall element signal H _W ⁺ . The power supply and the other of the Hall device signal connection point is connected between the ground resistor R3 and R4 H _W ^- is an output.
[001 4 ]
FIG. 2 shows the Hall element H ₁
, H ₂ output waveform, the Hall element output waveform is usually a sine wave, and the amplitude is usually 0.1V to 0.3V. The voltage (common-mode voltage range) swings at about 1/2 of the power supply voltage Vcc.
[001 5 ]
FIG. 3 shows the waveform of the Hall element signal H _W from the Hall IC / H _IC of FIG. 1, and VH ⁺ is swung in a rectangular wave shape with respect to the direct current VH ⁻ . The output waveform of the Hall IC / H _IC is a normal rectangular wave as shown in FIG. 3, and H = Vcc and L = 0V.
[001 6 ]
The Hall element signal H _W from the Hall IC / H _IC shown in FIG. 3 is used as a Hall element signal for logic formation, and is amplified with the same period as the output waveforms of the Hall elements H ₁ and H ₂ shown in FIG. ing.
[001 7 ]
Accordingly, it is not necessary to newly add a position detection element such as a Hall element, and there is no restriction on the component mounting position, so that it is easy to arrange the components necessary for outputting the rotation pulse. Further, unlike the prior art, it is not necessary to add a position detection element or an operational amplifier, so that a low-cost circuit configuration can be achieved.
[001 8 ]
(Example 2)
By the way, a terminal of a logic IC to which a signal from a hall element is input usually has a common-mode voltage range and an input sensitivity, and it is necessary to input the logic IC with a voltage that falls within the standard.
[00 19 ]
Therefore, FIG. 4 shows a conversion circuit 10 for converting a signal output from the Hall IC / H _IC into a signal equivalent to the Hall element signal as shown in FIG. That is, in a brushless DC motor, an output voltage amplitude range of the Hall device signal from the Hall IC · H _IC for the Hall device signal level equivalent, the voltage across the resistor R5 of the Hall element signals + and - output as and, the resistor R5 is obtained from the signal of the Hall IC · H _IC to flow in both directions of the current. In other words, the voltage across the resistor R5 is the Hall element output voltage H _W ⁺ , H _W ⁻ (VH ⁺ , VH ⁻ (see FIG. 5)), and the direction of the current flowing through the resistor R5 is the output voltage of the Hall IC / H _IC . Depending on the circuit configuration.
[002 0 ]
Specifically, as shown in FIG. 4, a series circuit of a resistor R3, a resistor R4, a resistor R5 and a resistor R7 is connected between the power source and the ground, and the Hall IC / H _IC is connected to the connection point between the resistor R3 and the resistor R4. Are connected to a power source via a resistor R6 at a connection point between the resistor R5 and the resistor R7, and output signals H _U ⁺ and H _U ^{− of the} Hall elements H ₁ and H ₂ are connected to both ends of the resistor R 5. H _{_V} ^+, H _V ^- the same level of the Hall device signal H _{_W} ^+, H _W ^- so as to obtain the. In the circuit of FIG. 4, the output signals H _U ⁺ and H _U ⁻ and the H _V ⁺ and H _V ⁻ of the Hall elements H ₁ and H ₂ have waveforms as shown in FIG.
[002 1 ]
Also in this conversion circuit 10, the amplitude is suppressed to about 0.1 V to 0.3 V as in the case of the Hall elements H ₁ and H ₂ , and VH ⁺ and VH ⁻ shown in FIG. In order to prevent the amplitude and the common mode voltage from changing due to circuit variations, the voltage across the resistor R5 is used.
[002 2 ]
FIG. 6A shows an equivalent circuit of the conversion circuit 10 when the output of the Hall IC / H _IC is at the H level. In this case, the current I is supplied from the power source through the resistors R3, R4, R5, and R7. Flows. Then, the voltage across the resistor R5 becomes 2V as shown in FIG. 6B by an appropriate resistance division ratio.
[002 3 ]
When the output of the Hall IC / H _IC is at the L level, it becomes as shown in FIG.
The current I flows through the resistors R5 and R4. The direction in which the current I flows in this case is opposite to that in FIG. The voltage across the resistor R5 is 2V as shown in FIG.
[002 4 ]
H level of the output of the Hall IC · H _IC, both ends of the waveform of the resistor R5 in L level as shown in FIG. 8, so that the amplitude swings in the range of 2V～4V.
[002 5 ]
Here, in FIGS. 6 to 8, the voltage across the resistor R5 has been described as 2V. However, this numerical value is used for convenience of explanation, and actually has an amplitude in the range of 0.1 to 0.3V. It is. That is, both ends of the resistor R5 as shown in FIG. ^5, VH +, VH ^- and if, even when either the output of the Hall IC · H _IC is H level, the L level, VH ⁺ and VH ^- resistance R5 Therefore, the circuit variation can be considered relatively easily.
[002 6 ]
As described above, in this embodiment, the variation of the output voltage of the conversion circuit 10 that converts the output of the Hall IC / H _IC can be reduced, and the waveform equivalent to the Hall element signals of the Hall elements H ₁ and H ₂ can be reduced. Can be realized.
[002 7 ]
【The invention's effect】
As described above, in the motor rotation pulse output circuit according to the first aspect of the present invention, it is not necessary to newly add a position detection element such as a Hall IC, and there is no restriction on the component mounting position. Therefore, it is possible to facilitate the arrangement of parts required for the above. In addition, it is possible to manufacture at low cost without increasing the cost due to the addition of a position detecting element and the addition of an operational amplifier as in the prior art.
[002 8 ]
In the motor rotation pulse output circuit according to the second aspect of the present invention, there is little variation in output voltage due to the conversion circuit, and a waveform equivalent to the Hall element signal can be realized at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a specific circuit diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an output voltage waveform of the Hall element according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a Hall element signal for logic formation from the Hall IC according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a specific circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an output waveform of a conversion circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an operation explanatory diagram when the output of the Hall IC according to the second embodiment of the present invention is at an H level.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram when the output of the Hall IC according to the second embodiment of the present invention is L level.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram illustrating an output waveform of the conversion circuit according to the second embodiment of this invention.
FIG. 9 is a specific circuit diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
H ₁ and H ₂ Hall elements H _IC Hall IC
10 Conversion circuit R5 resistance

Claims

In a motor rotation pulse output circuit that forms a motor drive logic using a position detection element that detects the position of a rotor of a motor,
Among the plurality of position detection elements, one is a Hall IC,
The remaining position detection elements are hall elements,
On the output end side of the Hall IC,
A conversion circuit that outputs the voltage at both ends of a predetermined resistor as positive and negative of the Hall element signal, allows current in both directions to flow through the resistor by the Hall IC signal, and sets the output voltage amplitude range to the same level as the Hall element signal Provided,
A rotation pulse output circuit for a motor, characterized in that a rotation pulse output and a Hall element signal for logic formation are created from the Hall IC.