JPH01234089A - Brushless motor driving equipment - Google Patents

Brushless motor driving equipment

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Publication number
JPH01234089A
JPH01234089A JP63061000A JP6100088A JPH01234089A JP H01234089 A JPH01234089 A JP H01234089A JP 63061000 A JP63061000 A JP 63061000A JP 6100088 A JP6100088 A JP 6100088A JP H01234089 A JPH01234089 A JP H01234089A
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JP
Japan
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drive coil
phase
energization
circuit
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP63061000A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromitsu Nakano
中野 博充
Masahiro Yasohara
正浩 八十原
Yoshitsugu Kimura
佳嗣 木村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to GB8916545A priority patent/GB2220535B/en
Priority to DE3891000A priority patent/DE3891000C2/de
Priority to US07/391,609 priority patent/US5122715A/en
Publication of JPH01234089A publication Critical patent/JPH01234089A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed

Abstract

PURPOSE:To simplify the circuitry, by comparing the counter-electromotive force produced from a coil which is controlled of its power supply through a switching transistor with the output frequency of a voltage controlled oscillator with a neutral point voltage, thereafter feeding the counter-electromotive force to the voltage controlled oscillator. CONSTITUTION:Output from a voltage controlled oscillation circuit 40 is frequency divided and transmitted through a power conduction switching circuit 44 comprising a logic circuit 42 and a power amplifier 43 and drive transistors Tr10-15 to drive coils 1-3. Outputs D1-D3 from the frequency division circuit 41 and outputs U1-W2 from the logic circuit 42 are fed to a phase difference detection circuit 28, then pulse timing is selected and a pulse is fed to a comparator 27. Voltages UB-WB obtained by passing the voltages U0-W0 at one terminals of the coils 1-3 through buffers 21-23 are compared 27 with a common joint voltage NB. Output from the comparator 27 is amplified 30 and fed to the voltage controlled oscillator 40, then the oscillation frequency and phase are controlled such that the phase difference will be zero. Consequently, a filter circuit is not required and power conduction timing close to the optimum timing can be achieved with respect to the counter-electromotive force of the drive coil.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はモータの可動子の位置を検出する位置検出器の
無いブラシレスモータの駆動装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a brushless motor drive device without a position detector for detecting the position of a movable element of a motor.

従来の技術 近年、各種駆動用モータはその長寿命化、高信頼性化あ
るいは形状の薄形化などのため、ブラシレスモータが用
いられることが多くなってきた。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, brushless motors have been increasingly used for various drive motors in order to have longer lifespans, higher reliability, and thinner shapes.

一般にブラシレスモータは可動子の位置を検出する位置
検出器が必要であり、より一層の低価格化・小型化等を
実現するためには位置検出器の無いいわゆるコミュテー
ションセンサレスのブラシレスモータが必要となってき
た。このようなブラシレスモータの駆動装置の従来例と
しては、例えば、特開昭52−80415号公報に示さ
れているようなものがある。
Brushless motors generally require a position detector to detect the position of the movable element, and in order to achieve further cost reduction and miniaturization, so-called commutation sensorless brushless motors that do not have a position detector are required. It has become. A conventional example of such a drive device for a brushless motor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 52-80415, for example.

以下図面を参照しながら、上記した従来のブラシレスモ
ータの駆動装置の一例について説明する。
An example of the above-mentioned conventional brushless motor drive device will be described below with reference to the drawings.

第8図は従来のブラシレスモータの駆動装置の回路構成
図である。第8図において、駆動コイル1〜3の一端は
共通で、前記駆動コイル1の他端はダイオード4のアノ
ードとダイオード5のカソードと駆動トランジスタ10
および13のコレクタに接続され、前記駆動コイル2の
他端はダイオード6のアノードとダイオード7のカソー
ドと駆動トランジスタ11および14のコレクタに接続
され、前記駆動コイル3の他端はダイオード8のアノー
ドとダイオード9のカソードと駆動トランジスタ12お
よび15のコレクタに接続されている。前記ダイオード
4.6.8のカソードおよび前記駆動トランジスタ10
.11.12のエミッタは正側給電線路に接続され、前
記ダイオード5゜7.9のアノードおよび前記駆動トラ
ンジスタ13.14.15のエミッタは接地されている
FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional brushless motor drive device. In FIG. 8, one end of the drive coils 1 to 3 is common, and the other end of the drive coil 1 is connected to the anode of the diode 4, the cathode of the diode 5, and the drive transistor 10.
The other end of the drive coil 2 is connected to the anode of the diode 6, the cathode of the diode 7, and the collectors of the drive transistors 11 and 14, and the other end of the drive coil 3 is connected to the anode of the diode 8. It is connected to the cathode of diode 9 and the collectors of drive transistors 12 and 15. the cathode of the diode 4.6.8 and the drive transistor 10;
.. The emitters of the transistors 11.12 and 11.12 are connected to the positive feed line, and the anodes of the diodes 5.7.9 and the emitters of the drive transistors 13.14.15 are grounded.

前記駆動コイル1〜3の他端はそれぞれフィルタ回路1
6に入力され、前記フィルタ回路16の出力は通電切換
回路17に入力されている。前記通電切換回路17の出
力は前記駆動トランジスタ10〜15のベースにそれぞ
れ入力されている。
The other ends of the drive coils 1 to 3 are each connected to a filter circuit 1.
6, and the output of the filter circuit 16 is input to the energization switching circuit 17. The output of the energization switching circuit 17 is input to the bases of the drive transistors 10 to 15, respectively.

以上のように構成された従来のブラシレスモータの駆動
装置について、以下その動作を説明する。
The operation of the conventional brushless motor drive device configured as described above will be described below.

第9図は第8図における動作説明図であり、UOIVo
 、Woは駆動コイル1.2.3の通電波形である。前
記通電波形U。、Vo 、Woは、フィルタ回路16に
より高調波成分が除去されると共に位相が90°遅れ、
F+ 、F2.F3にそれぞれ変換される。なお、フィ
ルタ回路16は一次フィルタであり、例えばRCパッシ
ブフィルタ、−次ミラー積分回路等で構成され、そのし
ゃ断層波数は前記駆動コイル通電波形の周波数に比べ充
分低域に設定されている。前記フィルタ回路16の出力
F+ 、F2.F3は通電切換回路17により、UH,
UL、 V)l、 VL、 WH,WLI::論理処理
され、前記駆動トランジスタ10〜15をスイッチング
動作させる。この時、スイッチング動作はモータ駆動ト
ルクが常に一方向に発生するよう行われ、モータが駆動
されるものである。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation in FIG.
, Wo are energization waveforms of the drive coils 1.2.3. The energization waveform U. , Vo, and Wo have harmonic components removed by the filter circuit 16 and their phases are delayed by 90°,
F+, F2. Each is converted to F3. The filter circuit 16 is a first-order filter, and is composed of, for example, an RC passive filter, a negative-order mirror integration circuit, etc., and its cutoff wave number is set to a sufficiently lower frequency than the frequency of the drive coil energization waveform. Outputs F+, F2 . of the filter circuit 16 . F3 is UH,
UL, V)l, VL, WH, WLI:: Logically processed to cause the driving transistors 10 to 15 to perform switching operations. At this time, the switching operation is performed so that motor drive torque is always generated in one direction, and the motor is driven.

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、駆動コイルの各相
毎に低域しゃ断層波数特性を有するフィルタ回路が必要
であり、従って大容量のコンデンサが多数必要となる。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, a filter circuit having low cutoff wavenumber characteristics is required for each phase of the drive coil, and therefore a large number of large capacitance capacitors are required.

また、駆動コイルのインダクタンスが大きい場合、駆動
トランジスタがオンした後、駆動コイルの通電電流は時
間的に遅れ、さらに駆動コイル自身の発生磁界により永
久磁界が減磁される。いわゆる電機子反作用が存在する
Furthermore, when the inductance of the drive coil is large, the current flowing through the drive coil is delayed in time after the drive transistor is turned on, and the permanent magnetic field is further demagnetized by the magnetic field generated by the drive coil itself. There is a so-called armature reaction.

この様な場合、第9図に示したタイミングで駆動コイル
を通電すると、効率が低下することが知られている。そ
の改善策としてF+ 、F2.F3の信号の位相を若干
進ませ、電機子反作用による通電の遅れを補償するよう
駆動トランジスタを動作させる方式が特開昭52−80
145号公報に記載されているが、これを実現するため
にはコンデンサ等の部品がさらに必要となる。また、駆
動コイル通電波形U。、Vo 、Woは、駆動トランジ
スタのオフ時に発生するスパイクノイズや、電源電圧変
動、負荷変動にともなう電流変動等が存在し、Uo、v
o、Woの通電波形からフィルタ回路を使用して通電切
換信号を正確に得ることが困難となることが多い。その
対策として特公昭59−36519号公報に示されてい
るような方式′が提案されている。
In such a case, it is known that if the drive coil is energized at the timing shown in FIG. 9, the efficiency will decrease. The improvement measures are F+, F2. Japanese Patent Laid-Open No. 52-80 discloses a method in which the phase of the F3 signal is slightly advanced and the drive transistor is operated to compensate for the delay in energization due to armature reaction.
Although this is described in Japanese Patent No. 145, additional parts such as capacitors are required to realize this. In addition, the drive coil energization waveform U. , Vo, and Wo are affected by spike noise generated when the drive transistor is turned off, current fluctuations due to power supply voltage fluctuations, load fluctuations, etc., and Uo, v
It is often difficult to accurately obtain an energization switching signal from the energization waveforms of o and Wo using a filter circuit. As a countermeasure to this problem, a method as shown in Japanese Patent Publication No. 59-36519 has been proposed.

しかし、駆動コイル通電波形からフィルタ回路を使用し
て通電切換信号を得る方式は、基本的に以下のような問
題を有している。すなわち、駆動コイル通電時の通電電
流と駆動コイル内部インピーダンスにより発生する電圧
降下、および通電休止直後に発生するスパイクノイズ等
が駆動コイル通電波形の基本波(逆起電圧)に重畳され
、しかもこれらは電源電圧や負荷の変動と共に絶えず変
動している。従って、駆動コイル通電波形をフィルタ処
理し通電切換信号を得る場合、通電波形の基本波(逆起
電圧)に絶えず変動しつつ重畳されている上記成分によ
る誤差が発生し、正確な駆動コイルの通電が困難となる
However, the method of obtaining the energization switching signal from the drive coil energization waveform using a filter circuit basically has the following problems. In other words, the voltage drop caused by the current flowing through the drive coil and the internal impedance of the drive coil, as well as the spike noise that occurs immediately after energization is stopped, are superimposed on the fundamental wave (back electromotive force) of the drive coil energization waveform, and these It constantly fluctuates along with fluctuations in power supply voltage and load. Therefore, when filtering the drive coil energization waveform to obtain the energization switching signal, errors occur due to the above components that are constantly fluctuating and superimposed on the fundamental wave (back electromotive force) of the energization waveform, resulting in accurate drive coil energization. becomes difficult.

これらの問題点を解決するために、通電切換信号を正確
に得るための様々な手法が提案されているが、基本的に
駆動コイルに生ずる逆起電圧と通電切換信号の位相差を
一定に保つようフィルタ回路周辺にて調整を行うもので
あり、その調整は極めて面倒なものである。また、フィ
ルタ回路構成用以外に多数のコンデンサが必要となり、
従ってIC化においては外付部品点数やビン数の増加と
なり高価なものとなってしまう。また、フィルタ回路を
用いずに、マイクロコンピュータ等を使用し、デジタル
的に通電切換信号を得る方式が特開昭61−29319
1号公報に記載されているが、やはり高価なものとなっ
てしまう。
To solve these problems, various methods have been proposed to accurately obtain the energization switching signal, but basically the phase difference between the back electromotive force generated in the drive coil and the energization switching signal is kept constant. Therefore, the adjustment is performed around the filter circuit, and the adjustment is extremely troublesome. In addition, a large number of capacitors are required in addition to those used to configure the filter circuit.
Therefore, when using IC, the number of external parts and the number of bottles increase, resulting in an expensive product. In addition, a method for obtaining the energization switching signal digitally using a microcomputer, etc. without using a filter circuit was published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-29319.
Although it is described in Publication No. 1, it is still expensive.

以上のように、従来のブラシレスモータの駆動装置は、
駆動コイル通電波形からフィルタ回路により、可動子の
位置に対して一定位相関係を持つ通電切換信号を得、こ
れを利用して前記駆動コイルを順次通電するよう構成さ
れているため、駆動コイル通電波形に含まれるスパイク
ノイズや通電電流による駆動コイルの電圧降下、電源電
圧や負荷の変動によるこれら重畳成分の変動、さらに電
機子反作用等による影響により正確な通電切換信号を得
ることが困難である。また、フィルタ回路を構成する際
に多数の大容量コンデンサが必要であり、特にIC化の
際、外付部品点数やビン数の増加となり、価格的に不利
となる。
As mentioned above, the conventional brushless motor drive device is
From the drive coil energization waveform, a filter circuit obtains an energization switching signal that has a certain phase relationship with the position of the mover, and this is used to sequentially energize the drive coils, so the drive coil energization waveform It is difficult to obtain an accurate energization switching signal due to spike noise contained in the energization, voltage drop in the drive coil due to the energized current, fluctuations in these superimposed components due to fluctuations in the power supply voltage and load, and influences such as armature reaction. Further, a large number of large capacitance capacitors are required when constructing a filter circuit, and especially when integrated into an IC, the number of external parts and the number of bins increases, which is disadvantageous in terms of cost.

そこで、特公昭61−3193号公報に示されているよ
うに、駆動コイルに発生する逆起電圧を波形整形し、P
LL回路を用いて適正な位相パルスを発生し、駆動コイ
ルを順次通電し、モータを駆動する方式が提案されてい
る。すなわち、第10図に示した様な構成により、駆動
コイルに発生する逆起電圧A、B、Cをパルス整形、演
算処理してパルス信号Gを得、電圧制御発振器の出力に
設けられた分周器出力Iと上記パルス信号Gとを位相比
較し、その比較出力を上記電圧制御発振器にフィーバツ
クすることにより上記信号IおよびGを位相同期させ、
上記信号Iを分周して駆動コイルの通電信号を発生しモ
ータを駆動する方式が示されている。この方式の各部信
号の様子を第11図に示す。しかしこの様な方式におい
て、駆動コイルに発生する逆起電圧には先に述べたよう
に、駆動コイル通電時の通電電流と駆動コイル内部イン
ピーダンスにより発生する電圧降下、および通電休止直
後に発生するスパイクノイズ等が重畳されており、従っ
て駆動コイルに発生する逆起電圧を波形整形、演算処理
してパルス信号を得ることは極めて困難である。実際、
第10図に示されている構成では、第11図の様なパル
ス信号Gを得ることができず、駆動コイル通電直後に発
生するスパイクノイズの影響が必ず発生する。従って分
周器出力Iとの位相比較が不可能となり、両信号Iおよ
びGの位相同期が不可能となる。従って、特公昭61−
3193号公報の方式では駆動コイルの逆起電圧を単に
パルス整形、演算処理しているため、上記のような不具
合が発生し実現は不可能である。
Therefore, as shown in Japanese Patent Publication No. 61-3193, the waveform of the back electromotive force generated in the drive coil is shaped, and P
A method has been proposed in which a proper phase pulse is generated using an LL circuit, and the drive coils are sequentially energized to drive the motor. That is, with the configuration shown in Fig. 10, the back electromotive voltages A, B, and C generated in the drive coils are pulse-shaped and arithmetic processed to obtain a pulse signal G. Comparing the phases of the frequency generator output I and the pulse signal G, and feeding the comparison output to the voltage controlled oscillator to synchronize the phases of the signals I and G;
A method is shown in which the frequency of the signal I is divided to generate an energization signal for a drive coil to drive a motor. FIG. 11 shows the signals of each part of this system. However, in this type of system, the back electromotive force generated in the drive coil includes the voltage drop caused by the current flowing when the drive coil is energized and the internal impedance of the drive coil, and the spike that occurs immediately after the energization is stopped. Noise etc. are superimposed, and therefore it is extremely difficult to obtain a pulse signal by waveform shaping and arithmetic processing of the back electromotive voltage generated in the drive coil. actual,
In the configuration shown in FIG. 10, it is not possible to obtain the pulse signal G as shown in FIG. 11, and the influence of spike noise that occurs immediately after energization of the drive coil always occurs. Therefore, phase comparison with the frequency divider output I becomes impossible, and phase synchronization of both signals I and G becomes impossible. Therefore, the special public official 1986-
In the method disclosed in Japanese Patent No. 3193, the back electromotive force of the drive coil is simply pulse-shaped and arithmetic processed, which causes the above-mentioned problems and makes it impossible to implement.

以上のように、従来のブラシレスモータの駆動装置は様
々な問題点を有していた。
As described above, conventional brushless motor drive devices have had various problems.

本発明は上記問題点に鑑み、駆動コイルの通電切換信号
をフィルタ回路を用い゛ずに得ることにより、従来フィ
ルタ回路構成上必要であった多数の大容量コンデンサを
除去し、同時に駆動コイル通電波形に含まれるスパイク
ノイズの影響や電源電圧変動、負荷変動さら−には電機
子反作用による影響を受けることなく駆動コイルを順次
通電し駆動することが可能な新規なブラシレスモータの
駆動装置を提供するものである。
In view of the above-mentioned problems, the present invention eliminates a large number of large capacitance capacitors that were required in the conventional filter circuit configuration by obtaining a drive coil energization switching signal without using a filter circuit, and at the same time, the drive coil energization waveform is To provide a new brushless motor drive device that can sequentially energize and drive drive coils without being affected by spike noise contained in the motor, power supply voltage fluctuations, load fluctuations, or armature reactions. It is.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のブラシレスモータの
駆動装置は、複数相のモータ駆動コイルと、前記駆動コ
イルに設けられた複数の駆動トランジスタと、電圧制御
発振器と、前記電圧制御発振器の発振周波数に対応した
周波数信号を基に前記駆動コイルの通電切換信号を形成
する通電切換回路と、前記駆動コイルの通電休止期間に
おいて、前記通電切換信号と所定の位相関係を有する位
相差検出パルスをパルスタイミング選択手段により選択
されたタイミングで発生させると共に、前記位相差検出
パルス発生期間に前記駆動コイルに発生する逆起電圧と
前記駆動コイルの中性点電圧を比較する比較器を有し、
前記比較器出力にて等価的に前記逆起電圧と前記通電切
換信号の位相差を検出する位相誤差検出器と、前記位相
誤差検出器の出力を増幅する誤差増幅器とを備え、前記
誤差増幅器の出力を前記電圧制御発振器に入力したもの
である。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a brushless motor drive device of the present invention includes a multi-phase motor drive coil, a plurality of drive transistors provided in the drive coil, a voltage controlled oscillator, an energization switching circuit that forms an energization switching signal for the drive coil based on a frequency signal corresponding to an oscillation frequency of the voltage controlled oscillator; and a energization switching circuit that has a predetermined phase relationship with the energization switching signal during a non-energization period of the drive coil. A comparator that generates a phase difference detection pulse at a timing selected by a pulse timing selection means, and compares the back electromotive force generated in the drive coil during the phase difference detection pulse generation period with the neutral point voltage of the drive coil. has
a phase error detector that equivalently detects the phase difference between the back electromotive voltage and the energization switching signal at the output of the comparator; and an error amplifier that amplifies the output of the phase error detector; The output is input to the voltage controlled oscillator.

作用 本発明は上記した構成によって、モータ駆動コイルに発
生する逆起電圧と同コイルの通電切換信号の位相差を検
出し、その検出位相差に応じて通電切換信号の周波数お
よび位相を制御し、可動子の位置に対して通電切換信号
が一定位相関係を保持するよう帰還ループすなわち位相
制御ループ(PLLループ)を構成しているので、従来
必要であったフィルタ回路は不要となり、従ってフィル
タ回路を有するが故に発生した種々の不具合点は全て解
消されることとなる。
Operation The present invention uses the above-described configuration to detect the phase difference between the back electromotive force generated in the motor drive coil and the energization switching signal of the same coil, and to control the frequency and phase of the energization switching signal according to the detected phase difference. Since a feedback loop or phase control loop (PLL loop) is configured so that the energization switching signal maintains a constant phase relationship with respect to the position of the movable element, the filter circuit that was previously required is no longer required. All of the various problems that occurred due to this will be resolved.

また、モータ駆動コイルに発生する逆起電圧と同コイル
の通電切換信号の位相差を通電休止期間において検出し
ているので、正確な位相差検出が可能となり、上記位相
制御ループの安定動作が可能きなる。
In addition, since the phase difference between the back electromotive force generated in the motor drive coil and the energization switching signal of the same coil is detected during the energization-off period, accurate phase difference detection is possible and stable operation of the above-mentioned phase control loop is possible. Kinaru.

実施例 以下本発明の一実施例のブラシレスモータの駆動装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。
EXAMPLE Hereinafter, a brushless motor drive device according to an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例におけるブラシレスモータの駆
動装置の回路構成図である。第1図において、第8図の
従来のブラシレスモータの駆動装置と同一機能を有する
部分は同一記号を付し、その説明を省略する。第1図に
おいて、駆動トランジスタ10〜15の各ベースは電力
増幅器43の出力にそれぞれ接続され、前記電力増幅器
43の入力は論理回路42の出力に接続されている。こ
こで前記論理回路42および前記電力増幅器43は通電
切換回路44を構成している。前記論理回路42の入力
は分周回路41の出力Drに接続され、前記分周回路4
1の入力は電圧制御発振器40の出力に接続されている
。さらに前記電圧制御発振器40には最低周波数設定回
路50が接続されている。前記分周回路41の出力D1
rD2+D3と前記論理回路42の出力’U+ ’+ 
U2.Vt 。
FIG. 1 is a circuit diagram of a brushless motor drive device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, parts having the same functions as those of the conventional brushless motor drive device shown in FIG. 8 are given the same symbols, and their explanations will be omitted. In FIG. 1, the bases of drive transistors 10 to 15 are respectively connected to the outputs of power amplifiers 43, and the inputs of power amplifiers 43 are connected to the outputs of logic circuits . Here, the logic circuit 42 and the power amplifier 43 constitute an energization switching circuit 44. The input of the logic circuit 42 is connected to the output Dr of the frequency dividing circuit 41.
The input of 1 is connected to the output of voltage controlled oscillator 40. Further, a minimum frequency setting circuit 50 is connected to the voltage controlled oscillator 40. Output D1 of the frequency dividing circuit 41
rD2+D3 and the output 'U+'+ of the logic circuit 42
U2. Vt.

V2.W、、W2は位相差検出パルス発生回路28に入
力され、駆動コイル1.2.3の一端U。。
V2. W, , W2 are input to the phase difference detection pulse generation circuit 28 and are connected to one end U of the drive coil 1.2.3. .

Vo 、Woはバッファ回路21.22.23に入力さ
れている。前記バッファ回路21.22.23の各出力
UB、VB、WBは比較器27に入力されると共に抵抗
24.25.26を介して共通接続され、この共通接続
点NBは前記比較器27に入力されている。前記比較器
27の出力PDは前記位相差検出パルス発生回路28の
出力により制御される。前記位相差検出パルス発生回路
28からの位相差検出パルスの発生タイミングはパルス
タイミング選択手段29により設定される。ここで前記
各構成要素21〜29は位相誤差検出器20を構成し、
前記出力PDは前記位相誤差検出器20の出力となって
いる。前記位相誤差検出器20の出力PDは抵抗32を
介して演算増幅器31の反転入力端子に接続され、前記
演算増幅器31の反転入力端子と、出力端子の間には抵
抗33とコンデンサ34の直列回路とコンデンサ35が
挿入されている。前記演算増幅器31の非反転入力端子
は抵抗36.37により一定バイアス電圧が印加されて
いる。ここで前記各構成要素31〜37により、誤差増
幅器30を構成し、前記誤差増幅器30の出力EAOは
前記電圧制御発振器40の入力に接続されている。
Vo and Wo are input to buffer circuits 21, 22, and 23. The outputs UB, VB, WB of the buffer circuits 21, 22, 23 are input to a comparator 27 and are commonly connected via resistors 24, 25, 26, and this common connection point NB is input to the comparator 27. has been done. The output PD of the comparator 27 is controlled by the output of the phase difference detection pulse generation circuit 28. The generation timing of the phase difference detection pulse from the phase difference detection pulse generation circuit 28 is set by a pulse timing selection means 29. Here, each of the components 21 to 29 constitutes a phase error detector 20,
The output PD is the output of the phase error detector 20. The output PD of the phase error detector 20 is connected to the inverting input terminal of an operational amplifier 31 via a resistor 32, and a series circuit of a resistor 33 and a capacitor 34 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 31. and a capacitor 35 are inserted. A constant bias voltage is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 31 by resistors 36 and 37. Here, the components 31 to 37 constitute an error amplifier 30, and the output EAO of the error amplifier 30 is connected to the input of the voltage controlled oscillator 40.

以−上のように構成されたブラシレスモータの駆動装置
について、以下その動作を説明する。
The operation of the brushless motor drive device configured as described above will be described below.

第2図は本発明の詳細な説明図であり、駆動コイル逆起
電圧と駆動コイル通電波形の位相関係を示すものである
。第2図(a)は前記逆起電圧(破線部)と前記通電波
形(実線部)の位相関係が最適状態にある場合であり、
同図(b) 、 (C)は位相角ψだけ最適状態からず
れた場合を示している。ここで第1図において、電圧制
御発振器40の出力は分周回路412通電切換回路44
.駆動トランジスタ10〜15を通して駆動コイル1〜
3に伝達されている。従って前記電圧制御発振器40の
出力と前記駆動コイル1〜3の通電波形には一定の位相
関係が存在する。すなわち、電圧制御発振器40の発振
周波数および位相を制御することによリ、駆動コイル逆
起電圧と駆動コイル通電波形の位相差を制御することが
可能となる。そこで、第2図(b) 、 (C)に示し
たように、駆動コイル逆起電圧と駆動コイル通電波形と
の間に位相角ψのずれを生じた場合、その位相誤差ψを
位相誤差検出器20および誤差増幅器30により検出増
幅し、ψが零となるよう電圧制御発振器4oの発振周波
数および位相を制御する位相制御ループを設けることに
より、第2図(a)に示すような最適通電状態を確保す
ることが可能となる。従ってモータ駆動トルクを常に安
定かつ効率よ(発生させることが可能となり、モータが
駆動されるものである。
FIG. 2 is a detailed explanatory diagram of the present invention, showing the phase relationship between the drive coil back electromotive force and the drive coil energization waveform. FIG. 2(a) shows a case where the phase relationship between the back electromotive force (broken line part) and the energization waveform (solid line part) is in an optimal state,
Figures (b) and (c) show the case where the phase angle ψ deviates from the optimum state. Here, in FIG. 1, the output of the voltage controlled oscillator 40 is output from the frequency dividing circuit 412 to the energization switching circuit
.. Drive coils 1 to 1 through drive transistors 10 to 15
3 has been transmitted. Therefore, a certain phase relationship exists between the output of the voltage controlled oscillator 40 and the energization waveforms of the drive coils 1 to 3. That is, by controlling the oscillation frequency and phase of the voltage controlled oscillator 40, it is possible to control the phase difference between the drive coil back electromotive voltage and the drive coil energization waveform. Therefore, as shown in Fig. 2 (b) and (C), if a phase angle ψ deviation occurs between the drive coil back electromotive force and the drive coil energization waveform, the phase error ψ can be detected by phase error detection. By providing a phase control loop that detects and amplifies the voltage controlled oscillator 4o using the oscillator 20 and the error amplifier 30 and controls the oscillation frequency and phase of the voltage controlled oscillator 4o so that ψ becomes zero, the optimum energization state as shown in FIG. 2(a) is achieved. It becomes possible to secure the following. Therefore, it is possible to always generate motor drive torque stably and efficiently, and the motor is driven.

ここで、位相誤差検出器20の具体的構成例について詳
細に説明する。
Here, a specific example of the configuration of the phase error detector 20 will be described in detail.

まず、前記位相誤差検出器20における位相差検出パル
ス発生回路28およびパルスタイミング選択手段2つの
具体的な構成としては、例えば第3図に示したようなも
のが考えられる。第3図において、第1図と同一機能を
有する部分は同一記号を付す。前記論理回路42の出力
UIIU21Vl 、V2.WI 、W2および分周回
路41の出力D1.D2.D3がこの位相差検出パルス
発生回路の入力信号として印加される。ここで、29は
位相差検出パルスを発生させるタイミングを選択設定す
るパルスタイミング発生手段である。入力端子PTには
High、Middle、Lowのいずれかの信号が入
力され、それぞれの入力信号に対応して端子Y。、Yl
 、Y2の信号の組み合わせが決定される。そして、そ
の組み合わせによりスイッチブロック291〜296の
スイッチZo 、Z+あるいはZ2のいずれかひとつが
ON1残りのふたつがOFFとなるように構成されてい
る。いま、ここで前記スイッチブロック291〜296
において、スイッチZ!がON1残りのスイッチZoお
よびZ2がOFFである場合について説明を進めていく
ことにする。第4図は第3図において前記スイッチZ1
がONの場合の位相差検出パルス発生回路の動作説明図
であり、第4図のそれぞれの波形は第3図中に付された
記号の点の信号に対応している。前記位相差検出パルス
発生回路の出力端子So 、S+ 、S2.S3 、S
4゜Ss 、Ssからは第4図中の同記号の信号波形が
出力される。
First, a concrete configuration of the phase difference detection pulse generation circuit 28 and the pulse timing selection means in the phase error detector 20 may be as shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, parts having the same functions as those in FIG. 1 are given the same symbols. The outputs of the logic circuit 42 UIIU21Vl, V2. WI, W2 and the output D1 of the frequency divider circuit 41. D2. D3 is applied as an input signal to this phase difference detection pulse generation circuit. Here, 29 is a pulse timing generating means for selecting and setting the timing at which the phase difference detection pulse is generated. A High, Middle, or Low signal is input to the input terminal PT, and the terminal Y corresponds to each input signal. ,Yl
, Y2 is determined. Depending on the combination, one of the switches Zo, Z+, or Z2 of the switch blocks 291 to 296 is turned on, and the remaining two are turned off. Now, here, the switch blocks 291 to 296
At Switch Z! We will proceed with the description of the case where the switch is ON1 and the remaining switches Zo and Z2 are OFF. FIG. 4 shows the switch Z1 in FIG.
4 is an explanatory diagram of the operation of the phase difference detection pulse generation circuit when is ON, and each waveform in FIG. 4 corresponds to the signal at the point indicated by the symbol in FIG. 3. FIG. Output terminals So, S+, S2 . S3, S
A signal waveform with the same symbol in FIG. 4 is output from 4°Ss and Ss.

次に、前記位相差検出パルス発生回路28およびパルス
タイミング選択手段29を含む位相誤差検出器2oの具
体的な構成としては、例えば第5図に示したようなもの
が考えられる。第5図において、第1図と同一機能を有
する部分は同一記号を付す。すなわち、駆動コイル1,
2.3の一端Uo 、Vo 、Woはそれぞれバッファ
回路21゜22.23に入力され、前記バッファ回路2
1゜22.23の出力U8. VB、 WsハソtvE
’in抵抗24.25.26を介して共通接続され、そ
の共通接続点NBは比較回路1−00.120,140
の反転入力端子と比較回路110,130,150の非
反転入力端子に接続されている。前記バッファ回路21
の出力UBは前記比較回路100の非反転入力端子と前
記比較回路110の反転入力端子に接続され、前記バッ
ファ回路22の出力VBは前記比較回路120の非反転
入力端子と前記比較回路130の反転入力端子に接続さ
れ、前記バッファ回路23の出力Weは前記比較回路1
40の非反転入力端子と前記比較回路150の反転入力
端子に接続されている。前記比較回路100゜110.
120,130,140.150の各出力トランジスタ
101,111,121,131゜141.151によ
るオーブンコレクタ出力であり、前記トランジスタ10
1,111.12i。
Next, as a concrete configuration of the phase error detector 2o including the phase difference detection pulse generation circuit 28 and the pulse timing selection means 29, for example, the one shown in FIG. 5 can be considered. In FIG. 5, parts having the same functions as those in FIG. 1 are given the same symbols. That is, drive coil 1,
2.3 one ends Uo, Vo, Wo are input to the buffer circuits 21, 22, and 23, respectively, and the buffer circuits 2
1°22.23 output U8. VB, Ws haso tvE
'in resistors 24, 25, 26, and the common connection point NB is the comparator circuit 1-00.120, 140.
and the non-inverting input terminals of the comparison circuits 110, 130, and 150. The buffer circuit 21
The output UB of the buffer circuit 22 is connected to the non-inverting input terminal of the comparison circuit 100 and the inverting input terminal of the comparison circuit 110, and the output VB of the buffer circuit 22 is connected to the non-inverting input terminal of the comparison circuit 120 and the inverting input terminal of the comparison circuit 130. The output We of the buffer circuit 23 is connected to the input terminal of the comparison circuit 1.
40 and an inverting input terminal of the comparison circuit 150. The comparison circuit 100°110.
120, 130, 140.150 are oven collector outputs from the respective output transistors 101, 111, 121, 131゜141.151, and the transistor 10
1,111.12i.

131.141.151の各コレクタは共通でトランジ
スタ161のコレクタに接続され、位相誤差検出器出力
PDを成している。前記トランジスタ161のベースは
トランジスタ162のベースおよびコレクタに接続され
ると共にトランジスタ164のコレクタと定電流源とし
て動作するトランジスタ169のコレクタに接続されて
いる。前記トランジスタ162のエミッタは抵抗163
を介して安定化電源電圧Vregが印加され、前記トラ
ンジスタ161,164のエミッタは前記安定化電源電
圧Vregが印加されている。前記トランジスタ164
のベースは抵抗166を介して同工ミッタに接続される
と共に抵抗165を介してエミッタ接地されたトランジ
スタ167のコレクタに接続されている。前記トランジ
スタ167のベースはダイオード168を介して位相差
検出パルス発生回路28の出力S。が接続されている。
The collectors of transistors 131, 141, and 151 are commonly connected to the collector of transistor 161, forming a phase error detector output PD. The base of the transistor 161 is connected to the base and collector of a transistor 162, the collector of a transistor 164, and the collector of a transistor 169 that operates as a constant current source. The emitter of the transistor 162 is a resistor 163
A stabilized power supply voltage Vreg is applied through the transistors 161 and 164, and the stabilized power supply voltage Vreg is applied to the emitters of the transistors 161 and 164. the transistor 164
The base of the transistor 167 is connected to the emitter via a resistor 166, and is also connected via a resistor 165 to the collector of a transistor 167 whose emitter is grounded. The base of the transistor 167 is connected to the output S of the phase difference detection pulse generation circuit 28 via a diode 168. is connected.

前記位相差検出パルス発生回路28の他の出力S1゜S
2.S3.S4.S5 、S6はそれぞれ抵抗171.
173,175,177.179,181を介してエミ
ッタ接地されたトランジスタ170゜172.174.
176.178,180の各ベースに接続され、前記ト
ランジスタ170゜172.174,176.178.
180の各コレクタはそれぞれ前工己トランジスタ10
1,111゜121.131,141,151の各ベー
スに接続されている。前記位相差検出パルス発生回路2
8の各入力端子は通電切換回路44の各出力Us。
Other output S1°S of the phase difference detection pulse generation circuit 28
2. S3. S4. S5 and S6 each have a resistor of 171.
Transistors 170°172.174.173, 175.177.179.181 have their emitters grounded.
176, 178, 180, and the transistors 170, 172, 174, 176, 178, .
180 collectors each have a pre-engineered transistor 10
It is connected to each base of 1,111°, 121, 131, 141, and 151. The phase difference detection pulse generation circuit 2
Each input terminal of 8 is each output Us of the energization switching circuit 44.

U2.V+  、V2.Wt 、W2およU分周DO路
41の出力DI 、D2.D3が接続されている。
U2. V+, V2. Wt, W2 and the outputs DI of the U frequency division DO path 41, D2. D3 is connected.

以上のように構成された位相誤差検出器について、以下
その動作を説明する。
The operation of the phase error detector configured as above will be described below.

第6図はその動作説明図であり、駆動コイル1に関して
、その逆起電圧と通電波形との位相誤差検出の様子を示
したものである。第6図において、駆動コイル1は電圧
制御発振器40の分周出力であるDI、D3と同期した
信号U+ 、U2.(つまりU)l、 UL)を通電指
令信号として通電されている。従ってUl、U2共に出
力されていない期間は通電休止期間であり、この間駆動
コイル通電波形Uoは逆起電圧U、と一致している。第
6図より通電休止期間はUlがLowとなってからU2
がHighとなるまでの期間で、Dlの1クロツクある
いはD3の4クロツクに当たる。U2がLowとなって
からUlがHighとなるまでの期間においても同様に
通電休止期間が存在するが、説明を簡単にするため、前
者の期間のみを考える。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation, and shows how the phase error between the back electromotive voltage and the energization waveform is detected with respect to the drive coil 1. In FIG. 6, the drive coil 1 receives signals U+, U2 . (that is, U)l, UL) is energized as a energization command signal. Therefore, a period in which neither Ul nor U2 is output is a energization suspension period, during which the drive coil energization waveform Uo coincides with the back electromotive force U. From Figure 6, the energization suspension period begins when Ul goes low and then U2
This period corresponds to one clock of Dl or four clocks of D3. Similarly, there is a energization suspension period in the period from when U2 becomes Low until when Ul becomes High, but to simplify the explanation, only the former period will be considered.

通電休止期間において、各駆動コイルの中性点電圧N。During the power-off period, the neutral point voltage N of each drive coil.

と駆動コイル通電波形Uoを比較すると、Uoと駆動コ
イル逆起電圧TJeとの位相差ψが零の時、NoとUo
の交点は通電休止期間の中央すなわちUlがLowとな
ってからD3の2クロツク後に一致する。またUoかU
eに対して位相差ψだけ遅れた場合、NoとU。はUl
がL OWとなってからD3の2クロツク後以前に一致
し、U。
Comparing the drive coil energization waveform Uo, when the phase difference ψ between Uo and the drive coil back electromotive force TJe is zero, No and Uo
The intersection point coincides with the center of the energization suspension period, that is, two clocks after D3 after Ul becomes Low. Uo or U again
No and U if delayed by phase difference ψ with respect to e. is Ul
It matches two clocks after D3 after D3 goes LOW, and U.

がUeに対して位相差ψだけ進んだ場合、NoとUoは
UlがLowとなってからD3の2クロツク後以後に一
致する。従って、UlがLowとなってからD3の2ク
ロツク後においてU。とN。を比較することによりUo
とUeの位相関係を知ることができる。従って位相差ψ
を検出する方法として、UlがLowとなってからD3
の2クロツク後を基準に適当な幅を持った位相差検出パ
ルス信号S2およびS。を発生させ、S2およびS。
If Ue advances by a phase difference ψ, No and Uo coincide two clocks after D3 after Ul becomes Low. Therefore, U occurs two clocks after D3 after Ul goes low. and N. By comparing Uo
It is possible to know the phase relationship between and Ue. Therefore, the phase difference ψ
As a method of detecting D3 after Ul becomes Low.
The phase difference detection pulse signals S2 and S have an appropriate width based on two clocks later. , S2 and S.

発生時にのみNoとU。を比較することにより、位相差
ψに応じたデユーティを有する比較器出力PDを得るこ
とができる。第6図ではS2およびSoはUlがLow
となってからD3の2クロツり後を基準にD3の士−ク
ロックの期間発生し、UoがTJeに対して位相角ψだ
け遅れた場合を示している。
No and U only when it occurs. By comparing , it is possible to obtain a comparator output PD having a duty according to the phase difference ψ. In Figure 6, Ul is Low for S2 and So.
This shows a case where Uo lags behind TJe by a phase angle ψ, which occurs for a period of two clocks of D3 after 2 clocks of D3.

以上、駆動コイル1の通電波形Uoに対して、UlがL
owとなってからU2がHighとなるまでの間の通電
休止期間を利用した位相差ψの検出についてその動作原
理を説明したが、Uoに対して他の通電休止期間、すな
わちU2がLowとなってからUlがHighとなるま
での期間、および他の駆動コイル2,3の通電波形Vo
、W。
As described above, with respect to the energization waveform Uo of the drive coil 1, Ul is L
We have explained the operating principle of detecting the phase difference ψ using the energization suspension period from when Uo becomes low until U2 becomes High. and the period from when Ul becomes High, and the energization waveforms Vo of the other drive coils 2 and 3.
,W.

においても同様に検出でき、本実施例においてはこれら
全てを合成することにより位相誤差検出器出力PDを得
ている。
can also be detected in the same way, and in this embodiment, the phase error detector output PD is obtained by combining all of them.

以上、第3図においてパルスタイミング選択手段29の
スイッチZ1がONで、スイッチZ。およびZ2がOF
Fの場合について説明してきたが、ここで、前記パルス
タイミング選択手段29の動作について説明する。
As described above, in FIG. 3, the switch Z1 of the pulse timing selection means 29 is ON; and Z2 is OF
Although the case of F has been described, the operation of the pulse timing selection means 29 will now be described.

入力端子PTに入力されるHigh、MiddIe、L
owの信号をそれぞれH,M、Lで表し、端子p、qお
よび端子Yo 、Yl、Y2の信号のHjgh、Low
をH,Lで表すと、前記入力端子PTの信号に対応して
前記各端子の信号およびスイッチZ。、Zs 、Z2の
状態は次表のようにここで、前工己スイッチZ。、Zl
 、Z2はそれぞれ前記端子Y。、Y+ 、Y2の信号
がHighの時○N、Lowの時OFFとなるように動
作する。
High, MidIe, and L input to input terminal PT
The ow signals are represented by H, M, and L, respectively, and the signals of terminals p, q, and terminals Yo, Yl, and Y2 are expressed as Hjgh and Low.
are represented by H and L, the signals at each of the terminals and the switch Z correspond to the signal at the input terminal PT. , Zs, and Z2 are as shown in the table below, where the previous switch Z. ,Zl
, Z2 are the terminals Y, respectively. , Y+, and Y2 are operated in such a manner that they are ○N when they are High, and OFF when they are Low.

さて、前記パルスタイミング選択手段29の動きについ
て説明する。
Now, the operation of the pulse timing selection means 29 will be explained.

第1図に示した本発明の実施例におけるブラシレスモー
タの駆動装置の回路構成図において、誤差増幅器30の
非反転入力端子のバイアスが、vreg/2に設定され
ているものとする。前記誤差増幅器30の出力が飽和状
態にならず位相制御ループが安定動作している状態にお
いては前記誤差増幅器30の反転入力端子は前記非反転
入力端子とイマジナルショートが成立しているので同じ
くVreg/2となる。第5図に示した位相誤差検出器
の出力PDはトランジスタ101,111,121゜1
31.141,151.および161のエミッタ・コレ
クタ間飽和電圧を無視すればHighレベルがVreg
、Lowレベルが零で動作する波形すなわち第6図中の
PDのごとき波形となる。いま、位相制御ループが安定
動作している状態においては、同図PD波形は平均電圧
がVreg/2すなわちHighレベル50%、Low
レベル50%のデユーティ比を有するパルス波形となる
ように制御される。ところで、通電休止期間において、
各駆動コイルの中性点電圧Noと駆動コイル通電波形U
。を比較すると、Uoと駆動コイル逆起電圧Ueの位相
差ψが零の時、NoとU。の交点は通電休止期間の中央
すなわちUlがLowとなってからD3の2クロツク後
に一致するので、位相差検出パルスS2およびSoをU
lがLowとなってからD3の2クロツク後を基準にD
3のカークロックの期間発生させ、その期間においてU
In the circuit diagram of the brushless motor drive device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, it is assumed that the bias of the non-inverting input terminal of the error amplifier 30 is set to vreg/2. When the output of the error amplifier 30 is not saturated and the phase control loop is operating stably, the inverting input terminal of the error amplifier 30 is in an imaginary short with the non-inverting input terminal, so that Vreg/ It becomes 2. The output PD of the phase error detector shown in FIG.
31.141,151. If you ignore the emitter-collector saturation voltage of 161, the high level will be Vreg.
, a waveform that operates when the low level is zero, that is, a waveform like PD in FIG. Now, when the phase control loop is operating stably, the PD waveform in the figure has an average voltage of Vreg/2, that is, a high level of 50% and a low level of 50%.
The pulse waveform is controlled to have a duty ratio of level 50%. By the way, during the power outage period,
Neutral point voltage No. of each drive coil and drive coil energization waveform U
. Comparing, when the phase difference ψ between Uo and drive coil back electromotive force Ue is zero, No and U. The intersection of the two coincides with the center of the energization suspension period, that is, two clocks after D3 after Ul becomes Low, so the phase difference detection pulses S2 and So are
D based on 2 clocks after D3 after l becomes Low
3 car clock period, and during that period U
.

とNoを比較してその大小関係に基づき前記PDのデユ
ーティが決まるようにすれば、そのデユーティはHig
hレベル50%、Lowレベル50%となり位相制御ル
ープが安定状態となる。すなわち、UeとU。の位相差
ψが零の状態で位相制御ループの安定動作が可能となる
If the duty of the PD is determined based on the magnitude relationship by comparing and No, the duty will be High.
The h level becomes 50% and the low level becomes 50%, and the phase control loop becomes stable. That is, Ue and U. Stable operation of the phase control loop is possible when the phase difference ψ is zero.

ところで、上記した説明は通電休止期間におけるN。と
U。の交点が同期間の中央にくる場合を前提としたもの
であるが、もし例えばロータマグネットの着磁分布の関
係などの要因により通電体止期間における駆動コイル通
電波形Uoすなわち逆起、電圧波形Ueに歪みが生じそ
の結果、N、とUoの交点が同期間の中央からずれた場
合を仮定する。この時、上記の場合と同様に位相差検出
パルスS2およびSoをU+fJ<Lowとなってから
D3の2クロツク後を基準のタイミングとしてD3の士
−クロックの期間発生させ、その期間においてU。とN
。を比較すると、PD波形のデユーティはHighレベ
ル50%、Lowレベル50%の状態からずれるため、
そのずれを補償するように誤差増幅器30を介して電圧
、til制御発振器40の入力に対して帰還がかかる。
By the way, the above explanation is based on N during the energization suspension period. and U. This is based on the assumption that the intersection of Assume that the intersection of N and Uo is shifted from the center of the same period as a result of distortion. At this time, similarly to the above case, the phase difference detection pulses S2 and So are generated for a period of -clocks of D3 with the reference timing being two clocks after D3 after U+fJ<Low, and U during that period. and N
. When comparing, the duty of the PD waveform deviates from the state of High level 50% and Low level 50%, so
Feedback is applied to the input of the voltage/til control oscillator 40 via the error amplifier 30 to compensate for the deviation.

その結果、UeとUoとの間に前記ずれに対応した位相
差を有した形でPD波形のデユーティはHighレベル
50%、Lowレベル50%となり位相制御ループは安
定状態となる。言いかえれば駆動コイルの逆起電圧に対
して駆動コイルの通電切換のタイミングが最適効率点か
らずれを生じてしまうことになる。このような現象を改
善するために本発明においては、位相差検出パルスS!
〜S6およびS。
As a result, the duty of the PD waveform is 50% at the high level and 50% at the low level with a phase difference between Ue and Uo corresponding to the above-mentioned deviation, and the phase control loop becomes stable. In other words, the timing of energization switching of the drive coil deviates from the optimum efficiency point with respect to the back electromotive force of the drive coil. In order to improve this phenomenon, the present invention uses a phase difference detection pulse S!
~S6 and S.

の発生タイミングをパルスタイミング選択手段により設
定できるようにしている。すなわち、第3図に示した本
発明の一実施例においてはパルスタイミング選択手段2
9の入力端子PTの信号状態によりスイッチZo 、Z
s 、Z2を上記に示したように選択できる。前記スイ
ッチZlがONの場合は第4図において同図と同様に位
相差検出パルスS2およびS。をU、がLowとなって
からり。
The generation timing of the pulse can be set by a pulse timing selection means. That is, in one embodiment of the present invention shown in FIG.
Depending on the signal state of the input terminal PT of 9, the switches Zo and Z
s, Z2 can be selected as shown above. When the switch Zl is ON, phase difference detection pulses S2 and S are generated in FIG. 4 as in the same figure. U, becomes Low.

の2クロツク後を基準タイミングとしてD3±−クロッ
ク期間発生させている。また、前記スイッチZoがON
の場合は第4図に示したものに比べ位相差検出パルスS
2およびS。をUlがLowとなってからD3の1+−
クロック後を基準タイミンクとしてD3の士−クロック
期間発生させている。また、前記スイッチZ2がONの
場合は第4図に示したものに比べ位相差検出パルスS2
およびS。をUlがLowとなってからD3の2+−ク
ロック後を基準タイミングとしてD3の±−クロック期
間発生させている。説明を簡略化するために82.So
について述べてきたが、S+ 、S3 、S4 、Ss
 、SSについてもそれぞれS2およびSoと同じタイ
ミングで位相差検出パルスが発生することになる。
The reference timing is two clocks after the D3±-clock period. In addition, the switch Zo is ON.
In the case of , the phase difference detection pulse S
2 and S. After Ul becomes Low, D3's 1+-
The second clock period of D3 is generated using the period after the clock as a reference timing. Furthermore, when the switch Z2 is ON, the phase difference detection pulse S2 is different from that shown in FIG.
and S. is generated for the ±- clock period of D3 with reference timing being 2+- clocks after D3 after Ul becomes Low. 82. to simplify the explanation. So
We have talked about S+, S3, S4, Ss
, SS also generate phase difference detection pulses at the same timing as S2 and So, respectively.

したがって、上記に述べたように駆動コイルの逆起電圧
に対して駆動コイルの通電タイミングが最適効率点から
ずれを生じてしまう場合については、前記パルスタイミ
ング選択手段によりパルス発生のタイミングを選択設定
して、前記ずれを相対的に補償し駆動コイルの逆起電圧
に対して駆動コイルの通電タイミングを最適効率点に近
づくように改善することができる。
Therefore, as mentioned above, if the energization timing of the drive coil deviates from the optimum efficiency point with respect to the back electromotive force of the drive coil, the timing of pulse generation can be selected and set by the pulse timing selection means. Thus, it is possible to relatively compensate for the deviation and improve the energization timing of the drive coil with respect to the back electromotive force of the drive coil so as to approach the optimum efficiency point.

さて、第7図は、第1図における位相誤差検出器20と
して第5図で示した構成を用いた場合の各部の動作波形
を示すものであり、駆動コイル通電波形と逆起電圧の位
相差が零となるよう電圧制御発振器の発振周波数fが制
御されている様子を示すものである。なお、第1図にお
ける最低周波数設定回路50はモータ起動時に電圧制御
発振器40の発振周波数を最も低い周波数に設定し、可
動子(ロータ)が十分追従できる程度の速度の回転磁界
を発生させることにより確実にモータを起動させるため
のものである。
Now, FIG. 7 shows the operating waveforms of each part when the configuration shown in FIG. 5 is used as the phase error detector 20 in FIG. This figure shows how the oscillation frequency f of the voltage controlled oscillator is controlled so that f becomes zero. Note that the lowest frequency setting circuit 50 in FIG. 1 sets the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 40 to the lowest frequency when starting the motor, and generates a rotating magnetic field at a speed that the movable element (rotor) can sufficiently follow. This is to ensure that the motor starts.

以上のように本実施例によれば、常に電圧制御発振器の
出力を基にモータ駆動コイルを通電し、その通電波形と
駆動コイル逆起電圧との位相差を位相誤差検出器により
検出し、その増幅信号により位相誤差が零となるよう電
圧制御発振器の発掘周波数および位相をル制御するとい
ったいわゆる位相制御ループ(PLLループ)を設ける
ことにより、電機子反作用の影響はなく、効率よくモー
タを駆動することができ、しかも従来必要であったフィ
ルタ回路を必要とせず、従って大容量のコンデンサを大
幅に削減できる。また、位相誤差検出器は駆動コイル通
電休止期間に位相差検出パルスを発生し、前記検出パル
ス発生期間において駆動コイルに発生する逆起電圧と中
性点電圧を比較することにより等測的に前記逆起電圧と
通電切換信号の位相誤差出力を得ているので、前記検出
パルス発生タイミングを駆動コイル通電休止直後に発生
するスパイクノイズ発生期間を避けて設定することによ
り、前記スパイクノイズの影響を受けることをな(する
ことができる。さらに、通電休止期間において位相誤差
検出を行っているため、通電期間に発生する通電電流と
駆動コイルのインピーダンスによる電圧降下やその変動
による影響を受けることはない。さらに通電休止期間に
発生する位相誤差検出パルスの幅は、モータの電気角あ
るいは、機械角に対して一定であり、位相差検出パルス
発生期間における逆起電圧と中性点電圧との比較出力の
デユーティにのみ依存するため、モータ回転数の影響に
よる位相誤差検出利得の変化はなく、位相制御ループを
常に安定に動作させることができる。
As described above, according to this embodiment, the motor drive coil is always energized based on the output of the voltage controlled oscillator, and the phase difference between the energization waveform and the back electromotive force of the drive coil is detected by the phase error detector. By providing a so-called phase control loop (PLL loop) in which the excavation frequency and phase of the voltage controlled oscillator are controlled by the amplified signal so that the phase error becomes zero, the motor is efficiently driven without the influence of armature reaction. Furthermore, the conventional filter circuit is not required, and the number of large-capacity capacitors can be significantly reduced. In addition, the phase error detector generates a phase difference detection pulse during the period when the drive coil is not energized, and compares the back electromotive force generated in the drive coil with the neutral point voltage during the detection pulse generation period, thereby isometrically detecting the Since the phase error output of the back electromotive voltage and the energization switching signal is obtained, by setting the detection pulse generation timing to avoid the spike noise generation period that occurs immediately after the drive coil energization is stopped, it is possible to avoid the influence of the spike noise. In addition, since phase error detection is performed during the energization stop period, there is no effect from voltage drops or fluctuations in the energization current and drive coil impedance that occur during the energization period. Furthermore, the width of the phase error detection pulse generated during the power-off period is constant with respect to the electrical angle or mechanical angle of the motor, and the width of the comparison output between the back electromotive force and the neutral point voltage during the phase difference detection pulse generation period is Since it depends only on the duty, the phase error detection gain does not change due to the influence of the motor rotation speed, and the phase control loop can always operate stably.

発明の効果 以上のように本発明は、複数相のモータ駆動コイルと、
前記駆動コイルに接続された複数の駆動トランジスタと
、電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の発振周波数
に対応した周波数信号を基に前記駆動コイルの通電切換
信号を形成する通電切換回路と、前記駆動コイルの通電
休止期間において、前記通電切換信号と所定の位相関係
を有する位相差検出パルスをパルスタイミング選択手段
により選択されたタイミングで発生させると共に、前記
位相差検出パルス発生期間に前記駆動コイルに発生する
逆起電圧と前記駆動コイルの中性点電圧を比較する比較
器を有し、前記比較出力にて等測的に前記逆起電圧と前
記通電切換信号の位相差を検出する位相誤差検出器と、
前記位相誤差検出器の出力を増幅する誤差増幅器とを備
え、前記誤差増幅器の出力を前記電圧制御発振器に入力
する構成により、従来必要とされていたフィルタ回路を
必要とせず、したがって大容量のコンデンサを大幅に削
減でき、また駆動コイル通電波形に含まれるスパイクノ
イズや通電電流と駆動コイルのインピーダンスによる電
圧降下、電源電圧や負荷の変動によるこれらの変動、さ
らに電機子反作用による効率の低下等の問題がない極め
て勝れたブラシレスモータの駆動装置を実現することが
できる。
Effects of the Invention As described above, the present invention includes a multi-phase motor drive coil,
a plurality of drive transistors connected to the drive coil; a voltage-controlled oscillator; an energization switching circuit that forms an energization switching signal for the drive coil based on a frequency signal corresponding to an oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator; During the energization suspension period of the coil, a phase difference detection pulse having a predetermined phase relationship with the energization switching signal is generated at a timing selected by the pulse timing selection means, and is generated in the drive coil during the phase difference detection pulse generation period. a phase error detector that includes a comparator that compares the back electromotive voltage and the neutral point voltage of the drive coil, and that isometrically detects the phase difference between the back electromotive voltage and the energization switching signal using the comparison output; and,
The configuration includes an error amplifier that amplifies the output of the phase error detector, and inputs the output of the error amplifier to the voltage controlled oscillator, thereby eliminating the need for a conventionally required filter circuit, and thus eliminating the need for a large-capacity capacitor. It also eliminates problems such as spike noise included in the drive coil energization waveform, voltage drop due to the energization current and drive coil impedance, fluctuations in these due to fluctuations in power supply voltage and load, and reduced efficiency due to armature reaction. It is possible to realize an extremely superior brushless motor drive device without any problems.

さらに、位相差検出パルスの発生タイミングをパルスタ
イミング選択手段により設定することができるため、駆
動コイルの逆起電圧に対して駆動コイルの通電タイミン
グを最適効率点に近づけることができるという優れた効
果を有する。
Furthermore, since the generation timing of the phase difference detection pulse can be set by the pulse timing selection means, an excellent effect is achieved in that the energization timing of the drive coil can be brought closer to the optimum efficiency point with respect to the back electromotive force of the drive coil. have

なお、本発明の実施例では三相全波駆動方式の場合につ
いて示したが、他の駆動方式、例えば、二相全波駆動方
式や二相半波駆動方式、三相半波駆動方式等においても
本発明と同様の方式によるブラシレスモータの駆動装置
が実現可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described using a three-phase full-wave drive system, other drive systems such as a two-phase full-wave drive system, a two-phase half-wave drive system, a three-phase half-wave drive system, etc. It is also possible to realize a brushless motor drive device using the same method as the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例におけるブラシレスモータの駆
動装置の回路構成図、第2図は第1図の動作原理説明図
、第3図は位相差検出パルス発生回路およびパルスタイ
ミング選択手段の具体的回路構成図、第4図は第3図の
動作説明図、第5図は位相誤差検出器の具体的回路構成
図、第6図は第5図の動作説明図、第7図は本発明の実
施例における動作波形図、第8図は従来のブラシレスモ
ータの駆動装置の回路構成図、第9図は第8図の動作説
明図、第10図は他の従来例のブラシレスモータの駆動
装置の回路構成図、第11図は第10図の動作説明図で
ある。 1〜3・・・・・・駆動コイル、10〜15・・・・・
・駆動トランジスタ、20・・1・・・位相誤差検出器
、28・・・・・・位相差検出パルス発生回路、29・
・・・・・パルスタイミング選択手段、30・・・・・
・誤差増幅器、40・・・・・・電圧制御発振器、44
・・・・・・通電切換回路。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第6図  
 。 第7図 マ              さ 呼 L 第11図 G   ;  : ○
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a brushless motor drive device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram explaining the operating principle of FIG. 1, and FIG. 3 is a concrete diagram of a phase difference detection pulse generation circuit and pulse timing selection means. 4 is a diagram explaining the operation of FIG. 3, FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the phase error detector, FIG. 6 is a diagram explaining the operation of FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram explaining the operation of the present invention. FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a conventional brushless motor drive device, FIG. 9 is an operation explanatory diagram of FIG. 8, and FIG. 10 is another conventional brushless motor drive device. FIG. 11 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 10. 1-3... Drive coil, 10-15...
- Drive transistor, 20...1... Phase error detector, 28... Phase difference detection pulse generation circuit, 29...
...Pulse timing selection means, 30...
・Error amplifier, 40... Voltage controlled oscillator, 44
...... Energization switching circuit. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person Figure 6
. Figure 7 Ma Sa call L Figure 11 G; : ○

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  複数相のモータ駆動コイルと、前記駆動コイルに接続
された複数の駆動トランジスタと、電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の発振周波数に対応した周波数信号
を基に前記駆動コイルの通電切換信号を形成する通電切
換回路と、前記駆動コイルの通電休止期間において、前
記通電切換信号と所定の位相関係を有する位相差検出パ
ルスをパルスタイミング選択手段により選択されたタイ
ミングで発生させると共に、前記位相差検出パルス発生
期間に前記駆動コイルに発生する逆起電圧と前記駆動コ
イルの中性点電圧を比較する比較器を有し、前記比較器
出力にて等価的に前記逆起電圧と前記通電切換信号の位
相差を検出する位相誤差検出器と、前記位相誤差検出器
の出力を増幅する誤差増幅器とを備え、前記誤差増幅器
の出力を前記電圧制御発振器に入力してなるブラシレス
モータの駆動装置。
a multi-phase motor drive coil, a plurality of drive transistors connected to the drive coil, a voltage controlled oscillator,
an energization switching circuit that forms an energization switching signal for the drive coil based on a frequency signal corresponding to an oscillation frequency of the voltage controlled oscillator; and a energization switching circuit that has a predetermined phase relationship with the energization switching signal during a non-energization period of the drive coil. A comparator that generates a phase difference detection pulse at a timing selected by a pulse timing selection means, and compares the back electromotive force generated in the drive coil during the phase difference detection pulse generation period with the neutral point voltage of the drive coil. and a phase error detector that equivalently detects the phase difference between the back electromotive force and the energization switching signal at the output of the comparator, and an error amplifier that amplifies the output of the phase error detector, A brushless motor drive device comprising inputting the output of the error amplifier to the voltage controlled oscillator.
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DE19883891000 DE3891000T1 (en) 1987-11-20 1988-11-18 DRIVER CIRCUIT FOR A BRUSHLESS MOTOR
GB8916545A GB2220535B (en) 1987-11-20 1988-11-18 Control system for a brushless motor
DE3891000A DE3891000C2 (en) 1987-11-20 1988-11-18
US07/391,609 US5122715A (en) 1987-11-20 1988-11-18 Drive device for a brushless motor

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61170291A (en) * 1985-01-22 1986-07-31 Shinano Denki Kk Brushless motor

Patent Citations (1)

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