JPH0216671B2 - - Google Patents

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JPH0216671B2
JPH0216671B2 JP56131897A JP13189781A JPH0216671B2 JP H0216671 B2 JPH0216671 B2 JP H0216671B2 JP 56131897 A JP56131897 A JP 56131897A JP 13189781 A JP13189781 A JP 13189781A JP H0216671 B2 JPH0216671 B2 JP H0216671B2
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JP
Japan
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current
voltage
transistor
coil
transistors
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JP56131897A
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JPS5833988A (ja
Inventor
Makoto Goto
Hiroshi Mizuguchi
Shingi Yokobori
Kazuyuki Nakamura
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP56131897A priority Critical patent/JPS5833988A/ja
Publication of JPS5833988A publication Critical patent/JPS5833988A/ja
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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
    • H02P6/34Modelling or simulation for control purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロータの回転位置に応じて複数相の
コイルに対する給電をトランジスタにより順次切
換えてゆくブラシレス直流モータに関するもので
ある。
ブラシレス直流モータはトルクリツプルが小さ
く、ブラシによるノイズがなく、長寿命であるこ
とから、各種の音響機器に応用されている。例え
ば、最近ではテープレコーダのリールモータとし
てリール駆動軸に直結して使用されている。リー
ルモータの場合には、早巻時に起動時間の短い高
速回転が要求され、モータへの供給電流は大きく
設定されている。この場合、モータの回転上昇に
伴つて逆起電力が増大するため、駆動トランジス
タは過渡的に過飽和状態となり、回転動作の不安
定および電流リツプルの増大を起こしていた。電
流リツプルは発生トルクのリツプルを生じ、モー
タの振動や騒音を引き起こすため大きな問題とな
つていた。
また、速度制御を施こしたモータにおいては、
起動加速時点において駆動トランジスタが過飽和
状態になり、振動、騒音を生じるとともに制御の
引き込み特性も悪化させ、問題となつていた。
本発明はそのような問題点を改良するために、
駆動トランジスタの動作電圧(バイポーラ・トラ
ンジスタにおいてはコレクタ・エミツタ間電圧、
電界効果トランジスタにおいてはドレイン・ソー
ス間電圧)を検出して、過飽和にならないように
供給電流を変化させるようにしたものであり、特
に、半導体集積回路(IC)化に適したブラシレ
ス直流モータを提供するものである。
以下本発明の構成を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例を表わす電気回路図で
ある。第1図において、11はN極とS極を極着
磁された磁界マグネツト、12,13,14はマ
グネツト11の磁束と鎖交する3相のコイル、1
5,16,17はマグネツト11の磁束によりロ
ータの回転位置を検出するホール素子、18はロ
ータの回転速度に対応した電圧を得る速度電圧変
換器(速度検出方法および電圧への変換方法は周
知の技術を用いる)、20は電圧・電流変換器、
43,44,45はホール素子15,16,17
の出力に応じて共通エミツタ電流を分配する3差
動増幅器、48,49,50は3相のコイル1
2,13,14に電流を供給する駆動トランジス
タ、57は3相のコイル12,13,14への供
給電流の総和を電圧降下として検出する電流検出
抵抗、72は3相のコイル12,13,14への
給電を停止させる給電停止信号である。
なお、図示の破線にて囲まれた部分は飽和検
出、電流修正動作をなす回路部分であり、その詳
細な動作は後述する。
まず、通常(飽和検出、電流修正を除く)の動
作について説明する。周知の構成の速度電圧変換
器18によりロータの回転速度に対応した指令電
圧信号19を得る。指令信号19は電圧・電流変
換器20に入力されて直流電流源21の電圧値
Erと比較され、その両者の差に応じた電流i0が電
圧・電流変換器20の出力端子に吸入される。
第2図に電圧・電流変換器20の構成を示す。
これは、定電流源105、ダーリントン接続され
た差動増幅器(トランジスタ102,103,1
07,108、抵抗101,104,106,1
09)、カレントミラー回路(トランジスタ11
0,111)とベース接地トランジスタ113お
よびそのベース抵抗112によつて構成され、指
令信号19がErより小さくなるとその差に応じ
た電流i0をトランジスタ113が吸入するように
なつている。なお、トランジスタ70は給電停止
信号72に応動してオン・オフし、通常はオフ状
態にあるが、給電停止時(72の信号が高い場
合)にはトランジスタ70がオンとなり、トラン
ジスタ113の吸入電流i0を指令信号19の値に
かかわらず零にする。
電圧・電流変換器20の電流i0はカレントミラ
ー回路(トランジスタ22,23,24,25、
抵抗26,27,28)に供給され、その出力電
流i1,i2を電流i0に対応した値にする。飽和検出
の動作をしていない場合にはトランジスタ30は
オフ状態(i3=0)にあり、電流i1,i2は共にi0
等しくなるようにされている。
電流i1は抵抗35に流れ、その両端に電圧降下
を発生する。これはトランジスタ37のベース電
圧となり、その増減に応じて3相のコイル12,
13,14への合成供給電流は増減し、抵抗35
の電圧降下と抵抗57の電圧降下が等しくなるよ
うに動作する。その結果 Ia=R35/R57・i1 ………(1) となる。ここで、R35は抵抗35の抵抗値、R57
は抵抗57の抵抗値である。
これについて説明すれば、電流i1が増加すると
トランジスタ37のベース電圧が大きくなり、ベ
ース・エミツタ間電圧が増加し、エミツタ電流、
コレクタ電流が増大する。このコレクタ電流はカ
レントミラー回路(トランジスタ42、ダイオー
ド40、抵抗39,41)により反転され、3差
動トランジスタ43,44,45の共通エミツタ
電流として供給される。トランジスタ43,4
4,45の各ベース端子にはホール素子15,1
6,17の出力信号が印加されており、そのベー
ス電圧に応じて共通エミツタ電流を各コレクタ電
流に分配している。その結果、ベース電圧の最も
低いトランジスタに最も大きなコレクタ電流が流
れ、他のトランジスタのコレクタ電流は相対的に
かなり小さな値となる。また、ロータの回転に伴
なつてホール素子15,16,17の出力電圧が
なだらかに変化し、活性となる3差動トランジス
タもなだらかに切換わつてゆく。
3差動トランジスタ43,44,45の各コレ
クタ電流はそれぞれ駆動トランジスタ48,4
9,50のベース電流となり、電流増幅されて各
相のコイル12,13,14に供給される。その
結果、ホール素子15,16,17の出力信号に
対応したコイルに電流が通電され、モータの回転
を円滑かつ確実にしている。また、3差動トラン
ジスタ43,44,45の共通エミツタ電流の増
加は3相のコイル12,13,14への給電電流
の増加を生じる。
3相のコイル12,13,14への合成の給電
電流は電流検出抵抗57の電圧降下として検出さ
れ、トランジスタ37のエミツタに供給される。
その結果、トランジスタ37、カレントミラー回
路(トランジスタ42、ダイオード40、抵抗3
9,41)、3差動トランジスタ43,44,4
5、駆動トランジスタ48,49,50および電
流検出抵抗57によつて第1の負帰還ループ(電
流帰還ループ)が構成され、駆動トランジスタ4
8,49,50のhFEバラツキによる変動を小さ
くして、各相のコイル12,13,14への給電
電流が実効的に指令電流i1に対応した値となるよ
うにしている。すなわち、ダイオード36の順方
向電圧とトランジスタ37のベース・エミツタ間
電圧が相殺し、実質的に抵抗35の電圧降下R35
i1と抵抗57の電圧降下R57・Iaが等しくなる。
次に、飽和検出・電流修正手段(第1図の破線
部)の動作について説明する。トランジスタ25
のコレクタ電流i2はダイオード55,56、抵抗
54に供給され、駆動トランジスタ48,49,
50の共通接続点の電位より所定電圧値(約
1.7V程度)シフトした基準の電位点Aを作り出
している。各検出トランジスタ51,52,53
の入力端子側(エミツタ)は直流的に(直接また
は抵抗を介して)上記の基準の電位点Aに接続さ
れ、かつ各検出トランジスタ51,52,53の
検出端子側(ベース)は直流的に(直接または抵
抗を介して)各駆動トランジスタ48,49,5
0の出力端子(コレクタ)に接続されている。検
出トランジスタ51,52,53のエミツタ・ベ
ース間順方向電圧は約0.7Vであるから、通電状
態にある駆動トランジスタ(例えば48)のコレ
クタ・エミツタ間の動作電圧が1V(=1.7V−
0.7V)以下になると検出トランジスタ51はオ
フ状態からアクテイブ状態にかわり、コレクタ側
に電流を供給する。すなわち、各検出トランジス
タ51,52,53は各駆動トランジスタ48,
49,50の飽和(動作電圧が所定値以下になる
事)を検出して、その度合に応じたコレクタ電流
を供給する。
検出トランジスタ51,52,53の出力電流
は合成されてカレントミラー増幅回路(トランジ
スタ30、ダイオード29、抵抗31,32によ
り構成され、増幅利得2〜3を有する)に供給さ
れ、その出力電流に応じた電流i3を抵抗27に流
している。電流i3が流れると抵抗27に電圧降下
が生じるため、トランジスタ24のコレクタ電流
i1が減少し、前述の電流帰還ループの動作によつ
て駆動トランジスタ48,49,50の通電電
流、すなわちコイル12,13,14への供給電
流が減少する。その結果、コイル12,13,1
4での電圧降下が減少し、駆動トランジスタ4
8,49,50の動作電圧を大きくする。
すなわち、検出トランジスタ51,52,5
3、カレントミラー増幅回路(トランジスタ3
0、ダイオード29、抵抗31,32)、抵抗2
7、トランジスタ24、抵抗35および電流帰還
ループによつて駆動トランジスタ48,49,5
0の過飽和を防止する第2の負帰還ループ(飽和
検出ループ)が構成されている。また、駆動トラ
ンジスタ48,49,50の動作電圧がすべて
1V以上ある場合には、検出トランジスタ51,
52,53はすべてオフ状態にあるため、上述の
負帰還動作は行なわれず指令信号19にのみ対応
した電流が各相のコイル12,13,14に供給
される。
なお、33は上述の飽和検出ループの位相補償
用コンデンサであり、指令信号側のローパスフイ
ルタの機能もかねている。トランジスタ37のベ
ース端子までの電流・電圧変換の伝達関数は G=R35/1+SC33(R34+R35)………(2) ここで、C33はコンデンサ33の容量値、R34
抵抗34の抵抗値、R35は抵抗35の抵抗値であ
る。
さらに、本実施例におけるコンデンサ33は、
各相コイル12,13,14への給電の開始時お
よび停止時において、給電電流の変化をゆるやか
にする効果がある。これについて説明すれば、給
電停止信号72が高くなつた時に電圧・電流変換
器20の出力電流i0は急峻に零になる。いまコン
デンサ33がないとすればi0の急激な変化はi1
変化となり、最終的にコイルへの給電電流の急激
な変化となる。各相のコイル12,13,14は
かなり大きなインダクタンス成分を有しているた
め、給電電流が急激に変化すると、鋭どいヒゲ状
のスパイク電圧を発生する。コイル12,13,
14に並列に接続されたコンデンサ58,60,
62と抵抗59,61,63はスパイク電圧吸収
用のダンピングCRであるが、大電流の急峻なし
や断に対しては十分にスパイク電圧を除去できな
い。その結果、駆動トランジスタ48,49,5
0に高電圧がかかり、耐圧破壊、劣化、寿命低減
等を生じて好ましくない。またコンデンサ33は
ローパスフイルタを形成するため、コイル12,
13,14への給電電流Iaの変化はゆるやかにな
り、上述のスパイク電圧は極めて小さな値とな
る。
なお、38は電流帰還ループの位相補償用コン
デンサである。また、トランジスタ30のコレク
タはトランジスタ24のコレクタ側に接続しても
良い。
飽和検出ループの動作による駆動トランジスタ
48,49,50の動作電圧VCEと給電電流Iaの
特性を第3図に示す。これより、VCEが小さくな
ると給電電流Iaが急激に小さくなることがわか
る。なお、第1図の実施例では指令電流i0に連動
して飽和検出のスレツシヨルドとなる基準電位点
Aの電圧を変化させているために、大電流指令時
にはそのスレツシヨルド電圧が大きくなり、ま
た、小電流指令時にはスレツシヨルド電圧が小さ
くなり、トランジスタのコレクタ電流に対する飽
和電圧特性を補正している。その結果、上述の飽
和検出動作が確実になる。
また、本発明に示した構成(第1図の破線部)
は抵抗、トランジスタ、ダイオードのみを使用し
ており、IC化に最適な回路構成となしている。
また、その位相補償コンデンサ33は指令信号1
9のローパスフイルタおよび給電停止時の電流の
なだらかな変化にも効果がある。なお、前述の実
施例の速度電圧変換器18をなくし、指令電圧信
号19を一定電圧にするならばテープレコーダ等
のリールモータ駆動用として利用できる。また、
バイポーラ・トランジスタに限らず電界効果、ト
ランジスタを使用しても同様な構成で実施でき
る。その他、本発明の主旨を変えずして種々の変
形ができることはいうまでもない。
以上本発明によれば、飽和検出・電流修正手段
を設けて、駆動トランジスタの飽和度を軽減する
ように給電電流を減らしているので、起動、加速
時における電流分配が円滑となり、電流リツプル
(特に通電すべきコイルの切換わり時点における
リツプル)が著しく低減される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す電気回路図、第
2図は第1図の電圧・電流変換器の具体的な構成
図、第3図は飽和検出動作による駆動トランジス
タのVCEと給電電流値の特性図である。 11……界磁マグネツト、12,13,14…
…コイル、15,16,17……ホール素子、1
8……速度電圧変換器、19……指令信号、20
……電圧・電流変換器、33……コンデンサ、4
8,49,50……駆動トランジスタ、51,5
2,53……検出トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 界磁マグネツトを有するロータと、前記界磁
    マグネツトの磁束と鎖交する複数相のコイルと、
    前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段
    と、前記コイルへの給電路を切換える複数個のト
    ランジスタからなる駆動トランジスタ群と、指令
    信号を発生する指令信号発生手段と、前記指令信
    号が入力されるローパスフイルタ手段と、前記位
    置検出手段の出力信号に応じて前記駆動トランジ
    スタ群の通電を分配制御し、前記ローパスフイル
    タ手段の出力信号に応じた電流を前記コイルに供
    給するように動作する電流分配手段と、複数個の
    前記駆動トランジスタの飽和を検出する飽和検出
    手段と、前記飽和検出手段の出力信号に応動して
    前記コイルへの供給電流を修正する電流修正手段
    と、前記コイルへの電流供給を停止させる電流停
    止手段を具備し、前記電流停止手段と前記電流修
    正手段の出力信号を前記ローパスフイルタ手段の
    入力側に加えることにより、前記コイルへの通電
    電流の遮断動作を時間的に緩やかになすと共に、
    前記電流修正動作に伴う発振を防止したことを特
    徴とするブラシレス直流モータ。
JP56131897A 1981-08-22 1981-08-22 ブラシレス直流モ−タ Granted JPS5833988A (ja)

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JPS5833988A JPS5833988A (ja) 1983-02-28
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0081939B1 (en) * 1981-11-27 1986-09-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Brushless d. c. motor
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5633986A (en) * 1979-08-27 1981-04-04 Mitsui Toatsu Chem Inc Color developing sheet for pressure sensitive transfer paper

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