JPH05211780A - Ｐｗｍモードでモータドライバにおける電力散逸を減少させるための同期整流方法 - Google Patents
Ｐｗｍモードでモータドライバにおける電力散逸を減少させるための同期整流方法Info
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- JPH05211780A JPH05211780A JP4185208A JP18520892A JPH05211780A JP H05211780 A JPH05211780 A JP H05211780A JP 4185208 A JP4185208 A JP 4185208A JP 18520892 A JP18520892 A JP 18520892A JP H05211780 A JPH05211780 A JP H05211780A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 多相モータの各相電流を、スイッチングトラ
ンジスタにより、切り替える場合、パルス幅変調信号に
より制御する時の電力損失の減少をはかる。 【構成】 モータのコイル１０，１１，１２の中で電流
の流れている活性コイルのスイッチングトランジスタ２
５，２６，２５′，２６′，２５″，２６″のどれかが
ＰＷＭモードチョッピング期間中にターンオフされる
と、活性駆動コイル内のフライバックエネルギに対し非
整流性接地帰還経路が与えられる。この非整流性接地帰
還経路は、同期整流の形態で動作するフライバックダイ
オード２７，２８，２７′，２８′，２７″，２８″と
並列接続されたスイッチングトランジスタにより与えら
れる。これにより、コイル電流に対し別の電流経路が与
えられ、ダイオードを横断しての電圧降下を減少し、そ
の際に電力散逸及びチップ内の熱を減少させる。
ンジスタにより、切り替える場合、パルス幅変調信号に
より制御する時の電力損失の減少をはかる。 【構成】 モータのコイル１０，１１，１２の中で電流
の流れている活性コイルのスイッチングトランジスタ２
５，２６，２５′，２６′，２５″，２６″のどれかが
ＰＷＭモードチョッピング期間中にターンオフされる
と、活性駆動コイル内のフライバックエネルギに対し非
整流性接地帰還経路が与えられる。この非整流性接地帰
還経路は、同期整流の形態で動作するフライバックダイ
オード２７，２８，２７′，２８′，２７″，２８″と
並列接続されたスイッチングトランジスタにより与えら
れる。これにより、コイル電流に対し別の電流経路が与
えられ、ダイオードを横断しての電圧降下を減少し、そ
の際に電力散逸及びチップ内の熱を減少させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多相モータを駆動する
回路における改良に関するものであって、更に詳細に
は、回路の電力散逸条件を減少させたＰＷＭモードにお
いて多相モータを駆動する回路における改良に関するも
のである。
回路における改良に関するものであって、更に詳細に
は、回路の電力散逸条件を減少させたＰＷＭモードにお
いて多相モータを駆動する回路における改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】しばしば多相モータにおける電力散逸を
減少させるために使用されるパルス幅変調（ＰＷＭ）技
術は、最大のトルクを達成し、迅速な加速を可能とし、
且つチップ内に散逸される電力をデューテイサイクルに
比例するレベルへ減少させるために、ピーク電流レベル
においてモータのコイル内の電流をチョップする。従来
においては、このチョッピング期間中に、モータの現在
活性であるコイルへの電流を制御するトランジスタがス
イッチングトランジスタからなる回路網においてオン及
びオフにスイッチ動作されている。該電流がスイッチオ
フされる期間中に、コイル内に蓄積される電流は、活性
コイルと関連するトランジスタと並列なフライバックダ
イオードを介して散逸することが許容される。しかしな
がら、フライバックダイオードを介して流れるコイル電
流は熱の形態でパワー即ち電力を散逸させるので、尚且
つフライバックダイオードを横断して電圧降下が存在し
ている。この熱は、勿論、制御することを必要とする問
題を発生する。
減少させるために使用されるパルス幅変調（ＰＷＭ）技
術は、最大のトルクを達成し、迅速な加速を可能とし、
且つチップ内に散逸される電力をデューテイサイクルに
比例するレベルへ減少させるために、ピーク電流レベル
においてモータのコイル内の電流をチョップする。従来
においては、このチョッピング期間中に、モータの現在
活性であるコイルへの電流を制御するトランジスタがス
イッチングトランジスタからなる回路網においてオン及
びオフにスイッチ動作されている。該電流がスイッチオ
フされる期間中に、コイル内に蓄積される電流は、活性
コイルと関連するトランジスタと並列なフライバックダ
イオードを介して散逸することが許容される。しかしな
がら、フライバックダイオードを介して流れるコイル電
流は熱の形態でパワー即ち電力を散逸させるので、尚且
つフライバックダイオードを横断して電圧降下が存在し
ている。この熱は、勿論、制御することを必要とする問
題を発生する。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、活性コイルのスイッチングトランジスタがＰＷＭチ
ョッピング期間中にターンオフされるが、その他のトラ
ンジスタは同期整流の形態で、フライバックダイオード
と並列した形態でターンオンされる。このことは、コイ
ル電流に対し別の電流経路を与え、更にダイオードを横
断しての電圧降下を減少させ、その際に電力散逸及びチ
ップ内の熱を減少させる。
ば、活性コイルのスイッチングトランジスタがＰＷＭチ
ョッピング期間中にターンオフされるが、その他のトラ
ンジスタは同期整流の形態で、フライバックダイオード
と並列した形態でターンオンされる。このことは、コイ
ル電流に対し別の電流経路を与え、更にダイオードを横
断しての電圧降下を減少させ、その際に電力散逸及びチ
ップ内の熱を減少させる。
【０００４】本発明の広義においては、複数個の駆動コ
イルをもったタイプの多相モータを動作する回路が提供
される。該回路はモータを通常モード及びＰＷＭモード
で動作する回路を有しており、且つ活性駆動コイルへ電
源電圧を供給するスイッチがＰＷＭモードでターンオフ
される場合に、活性駆動コイル内のフライバックエネル
ギに対する非整流性接地帰還経路が設けられている。こ
の非整流性接地帰還経路は、例えば、スイッチングトラ
ンジスタの電流経路等の抵抗経路とすることが可能であ
る。更に、ＰＷＭモードにおいてモータの回転と同期し
てスイッチングトランジスタを活性化させるためのスイ
ッチング回路が設けられている。該回路は、所望によ
り、ディスクリート又は集積化したモータ駆動回路内に
組込むことが可能である。
イルをもったタイプの多相モータを動作する回路が提供
される。該回路はモータを通常モード及びＰＷＭモード
で動作する回路を有しており、且つ活性駆動コイルへ電
源電圧を供給するスイッチがＰＷＭモードでターンオフ
される場合に、活性駆動コイル内のフライバックエネル
ギに対する非整流性接地帰還経路が設けられている。こ
の非整流性接地帰還経路は、例えば、スイッチングトラ
ンジスタの電流経路等の抵抗経路とすることが可能であ
る。更に、ＰＷＭモードにおいてモータの回転と同期し
てスイッチングトランジスタを活性化させるためのスイ
ッチング回路が設けられている。該回路は、所望によ
り、ディスクリート又は集積化したモータ駆動回路内に
組込むことが可能である。
【０００５】
【実施例】図１には、通常トリプル−１／２−Ｈ−ブリ
ッジと呼ばれる従来のＨブリッジ５によって駆動される
３相モータシステムの一部が示されている。注意すべき
ことであるが、本発明の好適実施例を特に３相モータに
関連して説明するが、本発明の原理は、一般的に、多相
モータへ同様に適用することが可能なものである。Ｈブ
リッジ５は、図示した如く「Ｙ」形態に接続したステー
タコイル１０，１１，１２へスイッチ可能に駆動電流を
供給するために使用される。従って、３つの直列電流経
路２０，２１，２２が、ＤＣ電圧源Ｖと接地との間に設
けられており、各電流経路は、検知抵抗２４、及び、夫
々、２つのスイッチングトランジスタ２５及び２６、２
５′及び２６′、及び２５″及び２６″を有している。
トランジスタ２５，２５′，２５″，２６，２６′，２
６″は、公知のパワースイッチＦＥＴとすることが可能
であり、又は所望によりその他のスイッチ装置とするこ
とが可能である。ステータコイル１０，１１，１２は、
互いに一端部３０において接続されており、且つそれら
の夫々の他端部は、夫々の対のスイッチングトランジス
タ２５−２６、２５′−２６′、２５″−２６″の間の
ノードＡ，Ｂ，Ｃへ接続されている。スイッチングトラ
ンジスタ２５，２６，２５′，２６′，２５″，２６″
の各々は、図示した如く、その電流経路と並列に接続さ
れているフライバックダイオード２７，２８，２７′，
２８′，２７″，２８″を有している。
ッジと呼ばれる従来のＨブリッジ５によって駆動される
３相モータシステムの一部が示されている。注意すべき
ことであるが、本発明の好適実施例を特に３相モータに
関連して説明するが、本発明の原理は、一般的に、多相
モータへ同様に適用することが可能なものである。Ｈブ
リッジ５は、図示した如く「Ｙ」形態に接続したステー
タコイル１０，１１，１２へスイッチ可能に駆動電流を
供給するために使用される。従って、３つの直列電流経
路２０，２１，２２が、ＤＣ電圧源Ｖと接地との間に設
けられており、各電流経路は、検知抵抗２４、及び、夫
々、２つのスイッチングトランジスタ２５及び２６、２
５′及び２６′、及び２５″及び２６″を有している。
トランジスタ２５，２５′，２５″，２６，２６′，２
６″は、公知のパワースイッチＦＥＴとすることが可能
であり、又は所望によりその他のスイッチ装置とするこ
とが可能である。ステータコイル１０，１１，１２は、
互いに一端部３０において接続されており、且つそれら
の夫々の他端部は、夫々の対のスイッチングトランジス
タ２５−２６、２５′−２６′、２５″−２６″の間の
ノードＡ，Ｂ，Ｃへ接続されている。スイッチングトラ
ンジスタ２５，２６，２５′，２６′，２５″，２６″
の各々は、図示した如く、その電流経路と並列に接続さ
れているフライバックダイオード２７，２８，２７′，
２８′，２７″，２８″を有している。
【０００６】検知抵抗２４を横断しての電圧及び基準電
圧ＶREF は、夫々、増幅器３５の反転入力端及び非反転
入力端へ供給される。増幅器３５の出力端はフリップフ
ロップ回路３６へ接続されており、該回路の反転出力は
２相非重畳型クロック６８をイネーブルさせるべく印加
される。２相非重畳型クロック６８の出力は同期制御器
３９及びコミュテーション制御器３９へ供給される。コ
ミュテーション制御器３９は、上部スイッチングトラン
ジスタ２５，２５′，２５″へスイッチング信号を供給
し、且つ同期制御器４０は下部スイッチングトランジス
タ２６，２６′，２６″へスイッチング信号を供給す
る。
圧ＶREF は、夫々、増幅器３５の反転入力端及び非反転
入力端へ供給される。増幅器３５の出力端はフリップフ
ロップ回路３６へ接続されており、該回路の反転出力は
２相非重畳型クロック６８をイネーブルさせるべく印加
される。２相非重畳型クロック６８の出力は同期制御器
３９及びコミュテーション制御器３９へ供給される。コ
ミュテーション制御器３９は、上部スイッチングトラン
ジスタ２５，２５′，２５″へスイッチング信号を供給
し、且つ同期制御器４０は下部スイッチングトランジス
タ２６，２６′，２６″へスイッチング信号を供給す
る。
【０００７】動作について説明すると、付勢された相期
間中、１つのノード（例えば、ノードＡ）が上部スイッ
チ２５のうちの１つにより高状態へ駆動される。１つの
ノード（例えば、ノードＢ）が下部スイッチ２６′のう
ちの１つにより低状態へ駆動され、且つ他のノード（例
えば、ノードＣ）はスイッチ２５″及び２６″の両方が
オフの状態でフローティング状態とされる。これは、通
常、「ＡＢ相」と呼ばれる。次いで、該コイルがスイッ
チング期間中に１つのコイルに電流を維持するコミュテ
ーションシーケンスでスイッチ動作される。
間中、１つのノード（例えば、ノードＡ）が上部スイッ
チ２５のうちの１つにより高状態へ駆動される。１つの
ノード（例えば、ノードＢ）が下部スイッチ２６′のう
ちの１つにより低状態へ駆動され、且つ他のノード（例
えば、ノードＣ）はスイッチ２５″及び２６″の両方が
オフの状態でフローティング状態とされる。これは、通
常、「ＡＢ相」と呼ばれる。次いで、該コイルがスイッ
チング期間中に１つのコイルに電流を維持するコミュテ
ーションシーケンスでスイッチ動作される。
【０００８】ＰＷＭモード期間中、電流が検知抵抗２４
において検知され、且つコイル１０，１１，１２内に発
生されることの可能な最大電流を決定する基準電圧Ｖ
REF と比較される。電流が基準電圧ＶREF に到達する
と、比較器３５の出力がその出力を変化させて、フリッ
プフロップ３６をセットし且つ全ての出力ノードＡ，
Ｂ，Ｃに亘り上部スイッチ２５，２５′，２５″をシャ
ットオフさせる。同時に、ＲＣ回路網４１を具備する容
量性放電回路がスイッチ４２を開放することによりイネ
ーブル即ち動作可能状態とされ、放電回路４１は時間遅
延を発生し、その期間中に、上部ドライバ２５，２
５′，２５″はオフである。放電回路４１のコンデンサ
上の電圧が基準電圧以下に降下すると、第二比較器４３
がフリップフロップ３６をトグル動作し、駆動中の相に
対応する上部ドライバを再度ターンオンさせる。従っ
て、電流がランプアップ即ち傾斜上に上昇し且つサイク
ルが繰返して行なわれる。
において検知され、且つコイル１０，１１，１２内に発
生されることの可能な最大電流を決定する基準電圧Ｖ
REF と比較される。電流が基準電圧ＶREF に到達する
と、比較器３５の出力がその出力を変化させて、フリッ
プフロップ３６をセットし且つ全ての出力ノードＡ，
Ｂ，Ｃに亘り上部スイッチ２５，２５′，２５″をシャ
ットオフさせる。同時に、ＲＣ回路網４１を具備する容
量性放電回路がスイッチ４２を開放することによりイネ
ーブル即ち動作可能状態とされ、放電回路４１は時間遅
延を発生し、その期間中に、上部ドライバ２５，２
５′，２５″はオフである。放電回路４１のコンデンサ
上の電圧が基準電圧以下に降下すると、第二比較器４３
がフリップフロップ３６をトグル動作し、駆動中の相に
対応する上部ドライバを再度ターンオンさせる。従っ
て、電流がランプアップ即ち傾斜上に上昇し且つサイク
ルが繰返して行なわれる。
【０００９】再度、ＡＢ相の例を使用して、オン時間期
間中に、ノードＡ及びＢの間のコイル１０及び１１を横
断しての電流がランプアップし、選択したトランジスタ
スイッチ２５を横断してのＩＲON降下を増加させる。こ
の時間期間中のトランジスタスイッチ２５は、対応する
下部トランジスタスイッチ２６′と同じく、抵抗のよう
にみえる。次いで、ＰＷＭチョップサイクル動作におい
て上部スイッチ２５がシャットオフされると、下部トラ
ンジスタスイッチ２６と並列なフライバックダイオード
２８は、コイル１０及び１１内に電流を維持するために
順方向にバイアスせねばならない。下部トランジスタス
イッチ２６′はオン状態を維持する。
間中に、ノードＡ及びＢの間のコイル１０及び１１を横
断しての電流がランプアップし、選択したトランジスタ
スイッチ２５を横断してのＩＲON降下を増加させる。こ
の時間期間中のトランジスタスイッチ２５は、対応する
下部トランジスタスイッチ２６′と同じく、抵抗のよう
にみえる。次いで、ＰＷＭチョップサイクル動作におい
て上部スイッチ２５がシャットオフされると、下部トラ
ンジスタスイッチ２６と並列なフライバックダイオード
２８は、コイル１０及び１１内に電流を維持するために
順方向にバイアスせねばならない。下部トランジスタス
イッチ２６′はオン状態を維持する。
【００１０】更に、ＰＷＭチョップサイクルが上部トラ
ンジスタスイッチ２５をシャットオフすると、コイル１
０及び１１が減衰性の電流源となり（電源のように動作
する）且つそれらに格納されるエネルギは散逸されねば
ならない。従って、該コイルは下部トランジスタスイッ
チ２６のフライバックダイオード２８を介して電流を引
出し、ダイオード２８を順方向にバイアスする。その結
果、約２．５Ａの典型的な動作電流において約１．５Ｖ
の順方向電圧降下が得られる。
ンジスタスイッチ２５をシャットオフすると、コイル１
０及び１１が減衰性の電流源となり（電源のように動作
する）且つそれらに格納されるエネルギは散逸されねば
ならない。従って、該コイルは下部トランジスタスイッ
チ２６のフライバックダイオード２８を介して電流を引
出し、ダイオード２８を順方向にバイアスする。その結
果、約２．５Ａの典型的な動作電流において約１．５Ｖ
の順方向電圧降下が得られる。
【００１１】しかしながら、本発明によれば、活性駆動
コイル内のフライバックエネルギに対して非整流性接地
帰還経路が、活性駆動コイルへの電圧が前記ＰＷＭモー
ドにおいてターンオフされる場合に、下部トランジスタ
２６へ駆動電流を印加することにより与えられる。
コイル内のフライバックエネルギに対して非整流性接地
帰還経路が、活性駆動コイルへの電圧が前記ＰＷＭモー
ドにおいてターンオフされる場合に、下部トランジスタ
２６へ駆動電流を印加することにより与えられる。
【００１２】従って、オフ時間期間中の電力散逸は、通
常、（ＩCOIL 2 ）（Ｒ(B)on ）＋（ＩCOIL）（１．５
Ｖ）の和に等しく、尚Ｒ(B)on は下部トランジスタスイ
ッチ２６′の抵抗値であり、且つＩCOILはコイル１０及
び１１内の電流である。しかしながら、本発明によれ
ば、上部トランジスタスイッチ２５がシャットオフする
場合に、下部トランジスタスイッチ２６がターンオンさ
れると、該回路は、あたかもコイル１０及び１１が２つ
の抵抗を介して短絡されダイオードが存在しないかのよ
うな様相を呈する。下部トランジスタスイッチ２６，２
６′，２６″のスイッチング動作は、以下に詳細に説明
する如く、コミュテーション制御器３０により発生され
る信号と同期して同期制御器回路４０により達成され
る。
常、（ＩCOIL 2 ）（Ｒ(B)on ）＋（ＩCOIL）（１．５
Ｖ）の和に等しく、尚Ｒ(B)on は下部トランジスタスイ
ッチ２６′の抵抗値であり、且つＩCOILはコイル１０及
び１１内の電流である。しかしながら、本発明によれ
ば、上部トランジスタスイッチ２５がシャットオフする
場合に、下部トランジスタスイッチ２６がターンオンさ
れると、該回路は、あたかもコイル１０及び１１が２つ
の抵抗を介して短絡されダイオードが存在しないかのよ
うな様相を呈する。下部トランジスタスイッチ２６，２
６′，２６″のスイッチング動作は、以下に詳細に説明
する如く、コミュテーション制御器３０により発生され
る信号と同期して同期制御器回路４０により達成され
る。
【００１３】この状態において、電力散逸は単にＩＲ降
下の和であり、即ち、（ＩCOIL 2 ）（Ｒ(A)on ）＋（Ｉ
COIL 2 ）（Ｒ(B)on ）であり、尚Ｒ(A)on は下部トラン
ジスタスイッチ２６の抵抗値であり且つＲ(B)on は下部
トランジスタスイッチ２６′の抵抗値である。
下の和であり、即ち、（ＩCOIL 2 ）（Ｒ(A)on ）＋（Ｉ
COIL 2 ）（Ｒ(B)on ）であり、尚Ｒ(A)on は下部トラン
ジスタスイッチ２６の抵抗値であり且つＲ(B)on は下部
トランジスタスイッチ２６′の抵抗値である。
【００１４】これら２つの電力散逸を比較すると以下の
如くである。 （１）同期整流無しで散逸される電力＝ＩCOIL（Ｒ
(B)on ＩCOIL＋１．５Ｖ） （２）同期整流有りで散逸される電力＝ＩCOIL 2 （Ｒ
(A)on ＋Ｒ(B)on ） 下部スイッチングトランジスタ２６，２６′又は２６″
に対して使用するスイッチングトランジスタに対しての
典型的な抵抗値は約０．２Ωであり、且つ典型的なコイ
ル電流は約２．５Ａの程度である。
如くである。 （１）同期整流無しで散逸される電力＝ＩCOIL（Ｒ
(B)on ＩCOIL＋１．５Ｖ） （２）同期整流有りで散逸される電力＝ＩCOIL 2 （Ｒ
(A)on ＋Ｒ(B)on ） 下部スイッチングトランジスタ２６，２６′又は２６″
に対して使用するスイッチングトランジスタに対しての
典型的な抵抗値は約０．２Ωであり、且つ典型的なコイ
ル電流は約２．５Ａの程度である。
【００１５】従って、上の式（１）によれば、 （１）同期整流無しで散逸される電力＝２．５Ａ
［（０．２Ω）（２．５Ａ）＋１．５Ｖ］＝５．０ワッ
ト （２）同期整流有りで散逸される電力＝（２．５Ａ）2
（０．４Ω）＝２．５ワット 従って、これにより約５０％の電力節約が得られること
を理解することが可能である。
［（０．２Ω）（２．５Ａ）＋１．５Ｖ］＝５．０ワッ
ト （２）同期整流有りで散逸される電力＝（２．５Ａ）2
（０．４Ω）＝２．５ワット 従って、これにより約５０％の電力節約が得られること
を理解することが可能である。
【００１６】図１の概略図における点線で示したブロッ
ク５０内に設けられるモータドライバ回路５の制御回路
５０の一部の詳細を図２の電気的概略図に示してある。
図示した制御回路５０の部分は、モータドライバ回路の
１相に対するものであるが、本明細書において詳細に説
明することはしないが、残りの相に対して同様の回路が
設けられていることを理解すべきである。制御回路５０
は、前のモータ制御システムと同様の態様で夫々上部及
び下部駆動回路に対しモータ制御回路（不図示）からラ
イン５２及び５３上でモータ制御信号を受取るべく接続
された論理回路である。制御回路５０への他の入力はラ
イン５９上を供給され、該ライン上で、ＰＷＭイネーブ
ル信号が回路のモードを通常（即ちリニア）モードとＰ
ＷＭとの間で制御し、且つその他の制御回路５０への入
力は図１に示した如く、フリップフロップ３６からのラ
イン５４上の信号である。
ク５０内に設けられるモータドライバ回路５の制御回路
５０の一部の詳細を図２の電気的概略図に示してある。
図示した制御回路５０の部分は、モータドライバ回路の
１相に対するものであるが、本明細書において詳細に説
明することはしないが、残りの相に対して同様の回路が
設けられていることを理解すべきである。制御回路５０
は、前のモータ制御システムと同様の態様で夫々上部及
び下部駆動回路に対しモータ制御回路（不図示）からラ
イン５２及び５３上でモータ制御信号を受取るべく接続
された論理回路である。制御回路５０への他の入力はラ
イン５９上を供給され、該ライン上で、ＰＷＭイネーブ
ル信号が回路のモードを通常（即ちリニア）モードとＰ
ＷＭとの間で制御し、且つその他の制御回路５０への入
力は図１に示した如く、フリップフロップ３６からのラ
イン５４上の信号である。
【００１７】制御回路５０から上部スイッチングトラン
ジスタ２５のゲートへの出力はＮＡＮＤゲート５６の出
力端から派生される。同様に、下部スイッチングトラン
ジスタ２６のゲートに対する出力はＮＡＮＤゲート５７
の出力端により供給される。動作が通常（即ちリニア）
モードであるか又はＰＷＭモードであるかの決定は、Ｎ
ＡＮＤゲート６０，６１，６４，６５により回路５０内
において制御される。この目的のために、ＮＡＮＤゲー
ト６０及び６５はライン５９上を非反転信号を受取り、
且つライン５２及び５３上をモータ制御信号を受取り、
その結果、モータが通常モードで動作されることを可能
する。一方、ＮＡＮＤゲート６１及び６４がライン５９
上を反転信号を受取り、従って、その場合には、ＰＷＭ
モードで動作する。ＰＷＭモードにおいて、上部及び下
部の両方のスイッチングトランジスタの駆動が同時的に
活性状態に無いことを確保するために、専用的に位相ず
れクロック信号を担持する２つの出力ライン６９及び７
０をもった２相クロック６８が設けられている。２相ク
ロック６８は、上部ドライバをターンオン及びオフし且
つ下部ドライバをターンオフ及びオンすべく動作する。
ジスタ２５のゲートへの出力はＮＡＮＤゲート５６の出
力端から派生される。同様に、下部スイッチングトラン
ジスタ２６のゲートに対する出力はＮＡＮＤゲート５７
の出力端により供給される。動作が通常（即ちリニア）
モードであるか又はＰＷＭモードであるかの決定は、Ｎ
ＡＮＤゲート６０，６１，６４，６５により回路５０内
において制御される。この目的のために、ＮＡＮＤゲー
ト６０及び６５はライン５９上を非反転信号を受取り、
且つライン５２及び５３上をモータ制御信号を受取り、
その結果、モータが通常モードで動作されることを可能
する。一方、ＮＡＮＤゲート６１及び６４がライン５９
上を反転信号を受取り、従って、その場合には、ＰＷＭ
モードで動作する。ＰＷＭモードにおいて、上部及び下
部の両方のスイッチングトランジスタの駆動が同時的に
活性状態に無いことを確保するために、専用的に位相ず
れクロック信号を担持する２つの出力ライン６９及び７
０をもった２相クロック６８が設けられている。２相ク
ロック６８は、上部ドライバをターンオン及びオフし且
つ下部ドライバをターンオフ及びオンすべく動作する。
【００１８】従って、２相クロック６８からの出力ライ
ン６９及び７０は、一対のＮＯＲゲート７３及び７４へ
接続されており、該ゲートは夫々のＮＡＮＤゲート６１
及び６４へ制御出力を供給する。ＮＯＲゲート７３及び
７４は、更に、信号５２上のモータ制御信号を受取ると
共に、ＮＡＮＤゲート７５を介して、ライン５３からの
反転モータ制御信号を受取る。このモータ制御ライン５
３からの反転信号は、更に、ＮＯＲゲート６１及び６０
へ供給される。従って、ＰＷＭモードにおいては、図１
における上部ドライバトランジスタ２５がオンである
と、それは２相クロック６８によりトグル動作されて
（即ちデューテイサイクル動作され）オン及びオフとな
る。しかしながら、下部ドライバ２６がオンであると、
それをデューテイサイクル動作即ちトグル動作させるこ
とは望ましいことではない。従って、下部ドライバ２６
がＰＷＭモードにおいてオンである場合には、２相クロ
ック６８は、下部ライン５３からとられる反転信号によ
りディスエーブル即ち動作不能状態とされる。
ン６９及び７０は、一対のＮＯＲゲート７３及び７４へ
接続されており、該ゲートは夫々のＮＡＮＤゲート６１
及び６４へ制御出力を供給する。ＮＯＲゲート７３及び
７４は、更に、信号５２上のモータ制御信号を受取ると
共に、ＮＡＮＤゲート７５を介して、ライン５３からの
反転モータ制御信号を受取る。このモータ制御ライン５
３からの反転信号は、更に、ＮＯＲゲート６１及び６０
へ供給される。従って、ＰＷＭモードにおいては、図１
における上部ドライバトランジスタ２５がオンである
と、それは２相クロック６８によりトグル動作されて
（即ちデューテイサイクル動作され）オン及びオフとな
る。しかしながら、下部ドライバ２６がオンであると、
それをデューテイサイクル動作即ちトグル動作させるこ
とは望ましいことではない。従って、下部ドライバ２６
がＰＷＭモードにおいてオンである場合には、２相クロ
ック６８は、下部ライン５３からとられる反転信号によ
りディスエーブル即ち動作不能状態とされる。
【００１９】動作について説明すると、第一チャンネル
（図１におけるドライバトランジスタ２５及び２６を包
含するノードＡのチャンネル）を駆動する回路が、ライ
ン５２及び５３上のモータ制御信号により決定されて、
活性状態にあると、駆動電圧がＮＡＮＤゲート５６から
上部スイッチングトランジスタ２５へ供給され且つその
夫々のチャンネル（不図示）の対応する制御回路におけ
るＮＡＮＤゲートから下部スイッチングトランジスタ２
６′へ供給される。この形態においては、２相クロック
６８の出力はＮＯＲゲート７３及び７４により阻止され
る。一方、ライン５９上の信号がＰＷＭモードにおいて
状態を変化させる場合に、該信号経路は外側ＮＡＮＤゲ
ート６０及び６５から内側ＮＡＮＤゲート６１及び６４
へ変更される。このモードにおいては、本回路は、ＮＡ
ＮＤゲート５６及び５７の出力端からスイッチングトラ
ンジスタ２５及び２６へトグル動作された駆動電圧を供
給する。しかしながら、このモードにおいては、ＮＡＮ
Ｄゲート５６からの上部スイッチングトランジスタ２５
への駆動電圧が２相クロックの動作に起因してオフであ
る場合には、下部スイッチングトランジスタ２６への駆
動電圧はオンである。ノードＢを包含する隣接するチャ
ンネルにおける下部スイッチングトランジスタへの駆動
電圧もオン状態を維持する。
（図１におけるドライバトランジスタ２５及び２６を包
含するノードＡのチャンネル）を駆動する回路が、ライ
ン５２及び５３上のモータ制御信号により決定されて、
活性状態にあると、駆動電圧がＮＡＮＤゲート５６から
上部スイッチングトランジスタ２５へ供給され且つその
夫々のチャンネル（不図示）の対応する制御回路におけ
るＮＡＮＤゲートから下部スイッチングトランジスタ２
６′へ供給される。この形態においては、２相クロック
６８の出力はＮＯＲゲート７３及び７４により阻止され
る。一方、ライン５９上の信号がＰＷＭモードにおいて
状態を変化させる場合に、該信号経路は外側ＮＡＮＤゲ
ート６０及び６５から内側ＮＡＮＤゲート６１及び６４
へ変更される。このモードにおいては、本回路は、ＮＡ
ＮＤゲート５６及び５７の出力端からスイッチングトラ
ンジスタ２５及び２６へトグル動作された駆動電圧を供
給する。しかしながら、このモードにおいては、ＮＡＮ
Ｄゲート５６からの上部スイッチングトランジスタ２５
への駆動電圧が２相クロックの動作に起因してオフであ
る場合には、下部スイッチングトランジスタ２６への駆
動電圧はオンである。ノードＢを包含する隣接するチャ
ンネルにおける下部スイッチングトランジスタへの駆動
電圧もオン状態を維持する。
【００２０】従って、上述した回路によりイネーブルさ
れる動作モードは３つある。第一のものは通常の動作モ
ード、即ちリニアな動作モードであり、その場合には、
ＰＷＭ動作は存在しない。第二のものはＰＷＭモードで
あり、それは上部又は下部ドライバのうちの何れかが、
オンである場合である。この第二モードにおいて、上部
ドライバがオンである場合には、２相クロック６８が上
部及び下部ドライバのデューテイサイクル動作即ちトグ
ル動作を発生させる。下部ドライバがオンである場合に
は、２相クロック６８はディスエーブル即ち動作不能状
態となる。第三モードは、上部及び下部ドライバの両方
がＰＷＭモードにおいてオフである場合であり、且つこ
の場合にはデューテイサイクル動作即ちトグル動作は存
在しない。
れる動作モードは３つある。第一のものは通常の動作モ
ード、即ちリニアな動作モードであり、その場合には、
ＰＷＭ動作は存在しない。第二のものはＰＷＭモードで
あり、それは上部又は下部ドライバのうちの何れかが、
オンである場合である。この第二モードにおいて、上部
ドライバがオンである場合には、２相クロック６８が上
部及び下部ドライバのデューテイサイクル動作即ちトグ
ル動作を発生させる。下部ドライバがオンである場合に
は、２相クロック６８はディスエーブル即ち動作不能状
態となる。第三モードは、上部及び下部ドライバの両方
がＰＷＭモードにおいてオフである場合であり、且つこ
の場合にはデューテイサイクル動作即ちトグル動作は存
在しない。
【００２１】動作は上述した如くに修正された動作で当
該技術分野において公知の如く種々のその他のモータの
位相の間でシーケンス動作する。
該技術分野において公知の如く種々のその他のモータの
位相の間でシーケンス動作する。
【００２２】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術範囲を逸脱する
ことなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術範囲を逸脱する
ことなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図１】 本発明の好適実施例に基づいて構成され本発
明の概念を示した装置を組込んだモータシステムを示し
た概略図。
明の概念を示した装置を組込んだモータシステムを示し
た概略図。
【図２】 本発明の好適実施例に基づいてモータシステ
ムの１つの相を制御するための図１のコミュテーション
制御器及び同期制御器の一部をより詳細に示した概略
図。
ムの１つの相を制御するための図１のコミュテーション
制御器及び同期制御器の一部をより詳細に示した概略
図。
１０，１１，１２ ステータコイル ２０，２１，２２ 直列電流経路 ２４ 検知抵抗 ２５，２６，２５′，２６′，２５″，２６″ スイッ
チングトランジスタ ２７，２７′，２８，２８′，２７″，２８″ フライ
バックダイオード ３５ 増幅器 ３６ フリップフロップ回路 ３９ コミュテーション制御器 ４０ 同期制御器
チングトランジスタ ２７，２７′，２８，２８′，２７″，２８″ フライ
バックダイオード ３５ 増幅器 ３６ フリップフロップ回路 ３９ コミュテーション制御器 ４０ 同期制御器
Claims (20)
- 【請求項１】 複数個の駆動コイルをもった多相モータ
を動作する回路において、前記モータを通常モード及び
ＰＷＭモードで動作させる回路が設けられており、活性
駆動コイルへ電源電圧を供給するスイッチが前記ＰＷＭ
モードにおいてターンオフされる場合に前記活性駆動コ
イル内のフライバックエネルギに対する非整流性接地帰
還経路が設けられていることを特徴とする回路。 - 【請求項２】 請求項１において、前記非整流性接地帰
還経路が抵抗経路を有することを特徴とする回路。 - 【請求項３】 請求項２において、前記抵抗経路がスイ
ッチングトランジスタの電流経路を有することを特徴と
する回路。 - 【請求項４】 請求項３において、更に、前記ＰＷＭモ
ードにおいて、前記モータの回転と同期して前記スイッ
チングトランジスタを活性化させるスイッチング回路が
設けられていることを特徴とする回路。 - 【請求項５】 請求項１において、前記非整流性接地帰
還経路が複数個のスイッチングトランジスタを有してお
り、且つ、更に、前記ＰＷＭモードにおいて前記モータ
の回転と同期して前記スイッチングトランジスタを活性
化するスイッチング回路が設けられていることを特徴と
する回路。 - 【請求項６】 複数個の駆動コイルをもった多相モータ
を駆動するシステムにおいて、複数個の組の上部及び底
部スイッチが設けられており、各組の上部スイッチは片
側が電源電圧へ接続されており、且つ各組の底部スイッ
チは片側がその夫々の組の上部スイッチの他の側へ接続
すると共に前記駆動コイルの夫々の１つへ接続しており
且つ他方の側が基準電圧へ接続しており、夫々の上部及
び底部スイッチと並列して複数個のダイオードが設けら
れており、前記上部及び底部スイッチを制御するために
コミュテーション制御器が設けられており、その際に前
記コイルがコミュテーションシーケンスでスイッチ動作
され、その場合に電流が各コミュテーションシーケンス
において２つのコイルを介して流れ、且つ前記２つのコ
イルのうちの一方が次に続くコミュテーションシーケン
ス内に包含されるべく選択され、前記底部スイッチを動
作すべく接続された回路が設けられており、その場合
に、上部スイッチがＰＷＭモードにおいてシャットオフ
される場合に、現在のシーケンスにおけるスイッチの組
及び次に続くシーケンスのスイッチの組における底部ス
イッチがターンオンされることを特徴とするシステム。 - 【請求項７】 請求項６において、前記スイッチがスイ
ッチングトランジスタであることを特徴とするシステ
ム。 - 【請求項８】 請求項７において、前記スイッチングト
ランジスタがパワースイッチＦＥＴであることを特徴と
するシステム。 - 【請求項９】 請求項６において、更に、前記システム
をＰＷＭモードで動作させる回路が設けられていること
を特徴とするシステム。 - 【請求項１０】 請求項９において、前記システムをＰ
ＷＭモードで動作させる回路が、前記底部スイッチの各
々の前記他方の端部と接地との間に接続されており前記
底部スイッチに前記基準電圧を付与する検知抵抗と、前
記検知抵抗上の電圧が基準電圧を超える場合に出力信号
を発生する検知回路と、第一入力端及び第二入力端を具
備しており且つ前記第一入力端が前記検知回路の出力信
号を受取るべく接続されており且つ前記上部スイッチへ
接続された出力端を具備するゲート回路とを有すること
を特徴とするシステム。 - 【請求項１１】 請求項１０において、前記モータが３
相ＤＣモータであることを特徴とするシステム。 - 【請求項１２】 請求項１１において、前記３相ＤＣモ
ータがブラシレスセンサなしの３相ＤＣモータであるこ
とを特徴とするシステム。 - 【請求項１３】 「Ｙ」形態に接続された駆動コイルを
もったタイプの３相モータを駆動するシステムにおい
て、ＤＣ電圧源と接地との間に３個の直列電流経路をも
ったブリッジが設けられており、前記直列電流経路の各
々は検知抵抗を具備すると共に上部及び下部スイッチン
グトランジスタを具備しており、それらの間の接続ノー
ドは前記コイルの夫々のものへ接続されており、各々が
前記上部及び下部スイッチングトランジスタの夫々の１
つと並列接続された複数個のフライバックダイオードが
設けられており、前記検知抵抗上の電圧が前記基準電圧
を超える場合に出力を発生するために前記検知抵抗の電
圧を基準電圧と比較する増幅器が設けられており、前記
増幅器の出力により制御されるフリップフロップが設け
られており、前記フリップフロップの出力を受取るべく
接続された第一入力端を具備すると共に前記上部スイッ
チングトランジスタへ接続された出力端を具備するゲー
ト回路が設けられており、前記ゲート回路の夫々の第二
入力端へ接続した出力端を具備しており前記フリップフ
ロップの出力に関連して前記上部スイッチングトランジ
スタを制御するコミュテーション制御器が設けられてお
り、その場合に、前記コイルは各コミュテーションシー
ケンスにおいて２つのコイルを介して電流が流れるコミ
ュテーションシーケンスにおいてスイッチ動作され、且
つ前記２つのコイルのうちの一方は次に続くコミュテー
ションシーケンスに包含されるべく選択され、前記下部
スイッチングトランジスタを動作すべく接続された回路
が設けられており、その場合に、直列電流経路内の上部
スイッチングトランジスタがＰＷＭモードでシャットオ
フされる場合に、同一の直列電流経路及び次に続くシー
ケンスの直列電流経路の両方における下部スイッチング
トランジスタがターンオンされることを特徴とするシス
テム。 - 【請求項１４】 請求項１３において、前記スイッチン
グトランジスタがパワースイッチＦＥＴであることを特
徴とするシステム。 - 【請求項１５】 請求項１３において、前記ブリッジが
トリプル−１／２−Ｈ−ブリッジであることを特徴とす
るシステム。 - 【請求項１６】 請求項１３において、前記モータがセ
ンサなしのブラシレス３相ＤＣモータであることを特徴
とするシステム。 - 【請求項１７】 複数個の駆動コイルをもった多相モー
タを動作する方法において、前記モータを通常モード及
びＰＷＭモードで動作させる回路を設け、活性駆動コイ
ルへ電源電圧を供給するスイッチが前記ＰＷＭモードで
ターンオフされる場合に前記活性駆動コイルにおけるフ
ライバックエネルギに対する非整流性接地帰還経路を設
ける、上記各ステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１８】 請求項１７において、前記非整流性接
地帰還経路を設けるステップが、抵抗経路を設けること
を特徴とする方法。 - 【請求項１９】 請求項１８において、前記抵抗経路を
設けるステップが、スイッチングトランジスタの電流経
路を設けることを特徴とする方法。 - 【請求項２０】 請求項１７において、更に、前記ＰＷ
Ｍモードにおいて、前記モータの回転と同期して前記非
整流性接地帰還経路を与えるスイッチング回路を設ける
ことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US728597 | 1991-07-11 | ||
| US07/728,597 US5309078A (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Synchronous rectification method for reducing power dissipation in motor drivers in PWM mode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211780A true JPH05211780A (ja) | 1993-08-20 |
| JP3304129B2 JP3304129B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=24927498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18520892A Expired - Lifetime JP3304129B2 (ja) | 1991-07-11 | 1992-07-13 | モータ駆動装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5309078A (ja) |
| EP (1) | EP0525999B1 (ja) |
| JP (1) | JP3304129B2 (ja) |
| DE (1) | DE69231141T2 (ja) |
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