JPH06133587A - Motor driver - Google Patents

Motor driver

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JPH06133587A
JPH06133587A JP4275709A JP27570992A JPH06133587A JP H06133587 A JPH06133587 A JP H06133587A JP 4275709 A JP4275709 A JP 4275709A JP 27570992 A JP27570992 A JP 27570992A JP H06133587 A JPH06133587 A JP H06133587A
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JP
Japan
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voltage
output
motor
current
transistors
Prior art date
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Pending
Application number
JP4275709A
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Japanese (ja)
Inventor
Shingo Fukamizu
新吾 深水
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a motor driver which is suitable when the power supply voltage is low or for driving a motor having a large DC resistance component. CONSTITUTION:A feedback loop is constituted of a comparator 1, conduction switching circuit 2, transistors 18-20 for sensors, current detecting resistor 6, and voltage difference detector 202 so that a voltage drop can be generated across the terminals of the resistor 6 corresponding to the electric current flowing through each winding 9-11 and can be inputted to the detector 202, and then, the output of the detector 202 can be inputted to the noninverted input terminal of the comparator 1 for feedback.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は低い電源電圧で駆動する
モータや、抵抗成分が大きいモータを駆動するのに適し
たモータ駆動装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor driving device suitable for driving a motor driven by a low power supply voltage and a motor having a large resistance component.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、モータの回転数の制御や負荷特性
の改善のために、必要なトルクに応じた電圧を加え電流
に変換してモータに供給するモータ駆動装置が利用され
るようになってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to control the number of rotations of a motor and to improve load characteristics, a motor drive device has been used which supplies a voltage to a motor by applying a voltage according to a required torque and converting the current. Came.

【0003】以下に三相半波モータを用いた従来例のモ
ータ駆動装置について説明する。図4は従来のモータ駆
動装置の構成図であり、1は比較器、2は通電切替回
路、3〜5はホール素子などのモータの位置検出素子、
6は電流検出抵抗、7は電源電圧端子、8はトルク指令
入力端子、9〜11はモータ用巻線、12〜14は出力
トランジスタである。
A conventional motor drive device using a three-phase half-wave motor will be described below. FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional motor drive device, 1 is a comparator, 2 is an energization switching circuit, 3 to 5 are motor position detection elements such as hall elements,
6 is a current detection resistor, 7 is a power supply voltage terminal, 8 is a torque command input terminal, 9 to 11 are motor windings, and 12 to 14 are output transistors.

【0004】図6は従来例の三相半波モータ駆動装置の
各点における信号波形である。このモータ駆動装置にお
いて、まず、モータの界磁用巻線に流す所望電流に応じ
た電圧がトルク指令入力端子8より入力され、比較器1
の非反転入力端を電圧設定する。次に、通電切替回路2
はホール素子3〜5の信号HU,HV,HWに応じて比較
器1の出力を切り替えて、出力トランジスタ12〜14
のベースに駆動信号Ud,Vd,Wdを出力し、出力トラ
ンジスタ12〜14を駆動する。そして、巻線9〜11
と電流検出抵抗6とに電流を流す。その電流は巻線電流
U,IV,IWのように順次切り替わっていく。電流検
出抵抗6に流れる電流IRCSは巻線電流IU,IV,IW
加算した合成電流になる。検出抵抗6は電流IRCSに応
じた電流検出電圧を発生し、その電流検出電圧を比較器
1に負帰還する。比較器1は、入力電圧と電流検出電圧
とを比較して、両者が同じになるように出力トランジス
タ12〜14を駆動する。このことにより、トルク指令
の入力電圧に応じた電流が巻線9〜11を流れることに
なる。
FIG. 6 shows signal waveforms at various points in a conventional three-phase half-wave motor driving device. In this motor drive device, first, a voltage corresponding to a desired current flowing in the field winding of the motor is input from the torque command input terminal 8 and the comparator 1
Set the voltage at the non-inverting input terminal of. Next, the energization switching circuit 2
Switch signal H U Hall elements 3 to 5, H V, the output of the comparator 1 in accordance with the H W, the output transistor 12 to 14
The drive signals U d , V d , and W d are output to the base of the output transistor 12 to drive the output transistors 12 to 14. And windings 9-11
And a current is passed through the current detection resistor 6. The current is sequentially switched like winding currents I U , I V , and I W. The current I RCS flowing through the current detection resistor 6 is a combined current obtained by adding the winding currents I U , I V , and I W. The detection resistor 6 generates a current detection voltage according to the current I RCS and negatively feeds back the current detection voltage to the comparator 1. The comparator 1 compares the input voltage with the current detection voltage and drives the output transistors 12 to 14 so that they are the same. As a result, a current corresponding to the input voltage of the torque command flows through the windings 9 to 11.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、電流検出抵抗6に発生する電流検出電圧
があるために、電源電圧が一定すると、巻線9〜11で
使用できる有効な負荷電圧は電流検出抵抗6に発生する
電流検出電圧分損なわれるという問題点を有していた。
このことは、近年ヘッドホーンステレオやフロッピーデ
ィスク装置等を駆動するモータの小型化、低電圧化が図
られており、巻線を細くして小型化したモータや、低電
源電圧で駆動するモータであっても、充分なトルクが得
られるモータ駆動装置が望まれていた。
However, in the above-described conventional configuration, since there is a current detection voltage generated in the current detection resistor 6, if the power supply voltage is constant, an effective load voltage that can be used in the windings 9 to 11 is obtained. Has a problem that the current detection voltage generated in the current detection resistor 6 is damaged.
This means that in recent years, motors that drive headphone stereos, floppy disk devices, etc. have been downsized and the voltage has been reduced. However, there has been a demand for a motor drive device that can obtain a sufficient torque.

【0006】また、電流検出抵抗6は通常1Ω程度とか
なり低くく、しかも高精度を要求され、配線パターンの
配線抵抗成分が無視できず、太くて短い配線で結線しな
ければならないという制約があった。また、抵抗値が小
さすぎて、半導体集積回路内に構成する場合抵抗の面積
が大きくなり、半導体集積回路の集積度が悪化するなど
の問題点があった。
Further, the current detection resistor 6 is usually as low as about 1 Ω and requires high precision, and the wiring resistance component of the wiring pattern cannot be ignored, and there is a restriction that it must be connected by a thick and short wiring. It was Further, since the resistance value is too small, the area of the resistance becomes large when the resistance value is formed in the semiconductor integrated circuit, and the integration degree of the semiconductor integrated circuit deteriorates.

【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、電源電圧が低い場合や、抵抗成分が大きいモータに
適したモータ駆動装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive device suitable for a motor having a low power supply voltage and a large resistance component.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のモータ駆動装置は、一端が共通接続されたn
相のモータ用巻線と、巻線の他端にコレクタが各々接続
されたn個の出力トランジスタと、各出力トランジスタ
と電流ミラー結合されたn個のセンサー用トランジスタ
と、各センサー用トランジスタのコレクタの共通接続点
に接続された抵抗と、抵抗の他端に接続された直流電圧
器と、直流電圧器の出力を短絡するスイッチをスイッチ
のオン,オフを指令する速度検出装置と、抵抗の両端の
電圧の出力の電圧差を検出する電圧差検出器と、電圧差
検出器の出力とトルク指令信号とを比較して誤差信号を
出力する比較器と、モータマグネットの回転磁界の変化
に応じて、誤差信号を各相ごとに切り替え、n個の出力
トランジスタの各ベースに与える通電切替回路とを備え
たものである。
In order to achieve this object, a motor drive device according to the present invention has an n-type common connection at one end.
Phase motor windings, n output transistors whose collectors are connected to the other ends of the windings, n sensor transistors current-mirror coupled to each output transistor, and collectors of each sensor transistor Of the resistor connected to the common connection point of the resistor, the DC voltage unit connected to the other end of the resistor, the speed detection device for instructing the switch to short-circuit the output of the DC voltage unit, and the both ends of the resistor. Voltage difference detector that detects the voltage difference of the voltage output, a comparator that outputs the error signal by comparing the output of the voltage difference detector and the torque command signal, and according to the change of the rotating magnetic field of the motor magnet. , And an energization switching circuit that switches the error signal for each phase and supplies it to each base of the n output transistors.

【0009】[0009]

【作用】この構成によって、モータが所定の回転数に達
するまでは、速度検出装置の出力によってスイッチはオ
ンの状態となり、直流電圧器の出力は短絡された状態
で、電流検出抵抗の他端を電源電圧端子に接続すること
により、モータ用巻線の電流を検出する電流検出抵抗
を、モータ用巻線の電流を駆動する出力トランジスタと
ミラー結合されたセンサー用トランジスタのコレクタ回
路に挿入できるため、電流検出電圧降下分がモータ用巻
線に印加する電圧を制限する要因とならないことから、
巻線に電圧を多く印加することができる。このため、同
じ巻線抵抗であるならば電流を多く流せるので、モータ
のトルクを高めることができ、巻線を細くしてモータの
小型化が図れる。
With this configuration, the switch is turned on by the output of the speed detection device until the motor reaches a predetermined number of rotations, and the output of the DC voltage generator is short-circuited, and the other end of the current detection resistor is connected. By connecting to the power supply voltage terminal, the current detection resistor that detects the current in the motor winding can be inserted in the collector circuit of the sensor transistor that is mirror-coupled to the output transistor that drives the current in the motor winding. Since the current detection voltage drop does not become a factor that limits the voltage applied to the motor winding,
A large amount of voltage can be applied to the winding. For this reason, a large amount of current can flow if the winding resistance is the same, so that the torque of the motor can be increased, and the winding can be thinned to reduce the size of the motor.

【0010】また、モータが所定の回転数に達すると速
度検出装置の出力によってスイッチがオフの状態とな
り、直流電圧器の出力が電流検出抵抗の電圧に加算され
て電圧降下分が増加する。このことによって、モータが
所定の回転数に達すると、モータから発生する逆起電圧
によって、出力トランジスタのオンした状態のコレクタ
電圧値とセンサー用トランジスタのコレクタ電圧とを等
価的にほぼ同電位とする。つまり、モータの所定の回転
数でのセンサー用トランジスタと出力トランジスタのコ
レクタ電圧とをほぼ同電位とすることによって、トラン
ジスタのアーリ効果による電流比のずれを防ぎ、モータ
を安定に回転させることができる。
When the motor reaches a predetermined number of rotations, the switch is turned off by the output of the speed detecting device, and the output of the DC voltmeter is added to the voltage of the current detecting resistor to increase the voltage drop. As a result, when the motor reaches a predetermined number of revolutions, the counter electromotive voltage generated from the motor causes the collector voltage value of the output transistor in the ON state and the collector voltage of the sensor transistor to be at substantially the same potential. . In other words, by making the collector voltage of the sensor transistor and the collector voltage of the output transistor at a predetermined number of rotations of the motor substantially the same potential, it is possible to prevent the deviation of the current ratio due to the Early effect of the transistor and to stably rotate the motor. .

【0011】また、出力トランジスタとセンサー用トラ
ンジスタとのミラー比を大きくすると、電流検出抵抗を
数百Ωから数kΩの抵抗値とすることもできるため、電
流検出抵抗を半導体集積回路装置内に内蔵させることが
可能となる。
If the mirror ratio between the output transistor and the sensor transistor is increased, the current detection resistance can be set to a resistance value of several hundred Ω to several kΩ, so that the current detection resistor is built in the semiconductor integrated circuit device. It becomes possible.

【0012】[0012]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を用い
て説明する。この実施例は、三相半波モータを駆動する
ための装置である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an apparatus for driving a three-phase half-wave motor.

【0013】図1において、1は比較器、2は通電切替
回路、3〜5はモータの回転子の回転によって発生する
回転磁界を検出するホール素子である。6はモータ用巻
線の電流に対応した電圧降下を発生する電流検出抵抗、
7は電源電圧端子、8はトルク指令入力端子、9〜11
はモータ用巻線、12〜14は出力トランジスタで、コ
レクタに接続された巻線9〜11を各々電流駆動するも
のである。18〜20はセンサー用トランジスタで、ベ
ース・エミッタ間が出力トランジスタ12〜14のベー
ス・エミッタ間と各々接続されている。200は直流電
圧器、201はモータの回転数を検出する速度検出装
置、203はスイッチで、速度検出装置の出力によって
直流電圧器の出力電圧を出力したり、短絡したりするた
めのものである。202は電圧差検出器で、電流検出抵
抗6の両端にかかる電圧差を検出するものである。
In FIG. 1, 1 is a comparator, 2 is an energization switching circuit, and 3 to 5 are Hall elements for detecting a rotating magnetic field generated by rotation of a rotor of a motor. 6 is a current detection resistor that generates a voltage drop corresponding to the current of the motor winding,
7 is a power supply voltage terminal, 8 is a torque command input terminal, and 9 to 11
Are windings for motors, and 12 to 14 are output transistors, which respectively drive the windings 9 to 11 connected to the collector. Reference numerals 18 to 20 denote sensor transistors whose bases and emitters are connected to the bases and emitters of the output transistors 12 to 14, respectively. Reference numeral 200 is a DC voltage generator, 201 is a speed detection device for detecting the number of rotations of the motor, and 203 is a switch for outputting the output voltage of the DC voltage device or short-circuiting the output of the speed detection device. . A voltage difference detector 202 detects a voltage difference applied across the current detection resistor 6.

【0014】比較器1の反転入力端には、トルク指令入
力端子8からモータ用巻線に流す所望の電流に対応した
設定電圧が与えられ、電流検出抵抗6で発生した電圧降
下分が電圧差検出器202に与えられ、電圧差検出器2
02の出力が比較器1の非反転入力端に与えられ、比較
器1は比較された入力電圧を増幅して、誤差信号を出力
する。
A set voltage corresponding to a desired current flowing through the motor winding is applied from the torque command input terminal 8 to the inverting input terminal of the comparator 1, and the voltage drop generated by the current detecting resistor 6 is a voltage difference. The voltage difference detector 2 is provided to the detector 202.
The output of 02 is given to the non-inverting input terminal of the comparator 1, and the comparator 1 amplifies the compared input voltage and outputs an error signal.

【0015】ホール素子3〜5は、モータの回転軸に対
して電気角で互いに120度の位置に配置され、モータ
の回転磁界を検出し、ホール信号を出力する。
The hall elements 3 to 5 are arranged at an electrical angle of 120 degrees with respect to the rotation axis of the motor, detect the rotating magnetic field of the motor, and output a hall signal.

【0016】通電切替回路2は、モータの回転磁界の変
化を検知したホール信号に応じて、巻線9〜11の各相
ごとに誤差信号を切替え、出力トランジスタ12〜14
の各ベースに120度の通電角で切替えられた誤差信号
を与える。
The energization switching circuit 2 switches the error signal for each phase of the windings 9 to 11 according to the Hall signal that detects the change in the rotating magnetic field of the motor, and outputs transistors 12 to 14 respectively.
An error signal switched at a conduction angle of 120 degrees is applied to each of the bases.

【0017】出力トランジスタ12〜14は、各コレク
タに各々巻線9〜11が接続され、通電切替回路2の出
力信号で120度の通電角ごとに順次導通する。
The output transistors 12 to 14 are connected to the respective windings 9 to 11 at their collectors, and are sequentially turned on at an energization angle of 120 degrees by the output signal of the energization switching circuit 2.

【0018】センサー用トランジスタ18〜20は、各
ベース・エミッタ間が出力トランジスタ12〜14の各
ベース・エミッタ間と各々接続されており、出力トラン
ジスタ12〜14のコレクタ電流と所定比のコレクタ電
流で導通し、各コレクタが共通接続されており、そのコ
レクタの共通接続点に電流検出抵抗6が接続されてい
る。所定のモータ回転数を検出する速度検出装置201
は、スイッチ203に出力し、直流電圧器200の出力
電圧を出力したり短絡したりするように接続されてい
る。
The sensor transistors 18 to 20 have their bases and emitters connected to the bases and emitters of the output transistors 12 to 14, respectively, and have collector currents of a predetermined ratio to the collector currents of the output transistors 12 to 14. The collectors are electrically connected and the collectors are commonly connected, and the current detection resistor 6 is connected to the common connection point of the collectors. Speed detection device 201 for detecting a predetermined motor rotation speed
Are connected to output to the switch 203 and output or short circuit the output voltage of the DC voltage generator 200.

【0019】以上のように、本実施例のモータ駆動装置
は、比較器1、通電切替回路2、センサー用トランジス
タ18〜20、電流検出抵抗6および電圧差検出器20
2で帰還ループを構成し、各巻線9〜11に流れる電流
に対応した電圧降下を電流検出抵抗6の端子間に発生さ
せ、その端子間電圧を電圧差検出器202に入力し、電
圧差検出器202の出力を比較器1の非反転入力端に入
力し、負帰還するように構成したものである。
As described above, the motor drive device of this embodiment includes the comparator 1, the energization switching circuit 2, the sensor transistors 18 to 20, the current detection resistor 6, and the voltage difference detector 20.
2 forms a feedback loop, generates a voltage drop corresponding to the current flowing in each winding 9 to 11 between the terminals of the current detection resistor 6, inputs the voltage between the terminals to the voltage difference detector 202, and detects the voltage difference. The output of the device 202 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 1 to perform negative feedback.

【0020】以上のように構成された本実施例のモータ
駆動装置について以下、その動作を説明する。
The operation of the motor drive device of the present embodiment constructed as above will be described below.

【0021】また、各点における信号波形は図6の従来
例の信号波形とほぼ同じになるので、以下では図6を用
いながら説明する。
The signal waveform at each point is almost the same as the signal waveform of the conventional example shown in FIG. 6, so that the description will be given below with reference to FIG.

【0022】まず、モータ用巻線に流す所望の電流に応
じた電圧をトルク指令入力端子8より比較器1の非反転
入力端に入力すると、比較器1はその電圧を増幅して出
力する。次に、通電切替回路2はホール素子3〜5で得
られたホール素子信号HU,HV,HWに応じて比較器1
の出力を切り替えて、出力トランジスタ12〜14に駆
動信号Ud,Vd,Wdを与える。そして、出力トランジ
スタ12〜14は、駆動信号Ud,Vd,Wdに応じて導
通し、巻線9〜11に巻線電流IU,IV,IWを駆動す
る。その電流は巻線電流IU,IV,IWのように切り替
わっていく。また、センサー用トランジスタ18〜20
は出力トランジスタ12〜14と電流ミラー結合してい
るので、巻線電流IU,IV,IWを加算した合成電流に
比例した電流IRCSを電流検出抵抗6に流す。電流検出
抵抗6は電流に応じて電流検出電圧を発生し、その電流
検出電圧を電圧差検出器202に入力し、電圧差検出器
202の出力を比較器1に帰還する。比較器1は、入力
電圧と電流検出電圧とを比較して、両者が同じになるよ
うに出力トランジスタ12〜14を駆動する。このこと
により、入力電圧に応じた電流が巻線9〜11を流れる
ことになる。
First, when a voltage corresponding to a desired current flowing through the motor winding is input from the torque command input terminal 8 to the non-inverting input terminal of the comparator 1, the comparator 1 amplifies and outputs the voltage. Next, energization switching circuit 2 Hall element signals H U obtained by the Hall element 3 to 5, H V, the comparator in response to H W 1
Of the drive signals U d , V d , and W d are applied to the output transistors 12 to 14 by switching the output. Then, the output transistor 12 to 14, the drive signal U d, rendered conductive in response to V d, W d, winding 9-11 the winding current I U, I V, to drive the I W. The current switches like winding currents I U , I V , and I W. In addition, sensor transistors 18 to 20
Is coupled to the output transistors 12 to 14 by a current mirror, a current I RCS proportional to a combined current obtained by adding the winding currents I U , I V , and I W is passed through the current detection resistor 6. The current detection resistor 6 generates a current detection voltage according to the current, inputs the current detection voltage to the voltage difference detector 202, and feeds back the output of the voltage difference detector 202 to the comparator 1. The comparator 1 compares the input voltage with the current detection voltage and drives the output transistors 12 to 14 so that they are the same. As a result, a current corresponding to the input voltage flows through the windings 9 to 11.

【0023】以上のように本実施例によれば、三相半波
モータの巻線9〜11を120度の通電角を持って順次
通電させ、三相の巻線間で駆動電流の均一化が図れ、し
かも、出力トランジスタ12〜14と並列に設けられた
センサー用トランジスタ18〜20のコレクタ回路の電
流検出抵抗6を用いて電流検出をすることから、巻線9
〜11の電流経路は巻線9〜11と出力トランジスタ1
2〜14のみの直列回路となることから、電源電圧に対
する巻線9〜11の印加電圧の割合を大きくすることが
でき、低電源電圧で動作する三相半波のモータ駆動装置
が実現できる。
As described above, according to the present embodiment, the windings 9 to 11 of the three-phase half-wave motor are sequentially energized with a conduction angle of 120 degrees to make the driving current uniform among the three-phase windings. In addition, since the current detection is performed using the current detection resistor 6 of the collector circuit of the sensor transistors 18 to 20 provided in parallel with the output transistors 12 to 14, the winding 9
The current paths of ~ 11 are windings 9 ~ 11 and output transistor 1
Since a series circuit of only 2 to 14 is used, the ratio of the voltage applied to the windings 9 to 11 to the power supply voltage can be increased, and a three-phase half-wave motor drive device that operates at a low power supply voltage can be realized.

【0024】また、前述のように電源利用効率が高めら
れれば、同じ電源電圧で駆動するのであれば、巻線9〜
11を細くしてモータの小型化が図れ、同じ抵抗値の巻
線を駆動するのであれば、大きな電流を流せる分だけモ
ータのトルクを高めることができる。
If the power source utilization efficiency is improved as described above, the windings 9 to 9 can be driven if they are driven by the same power source voltage.
If the motor 11 can be miniaturized by making 11 small and the windings having the same resistance value are driven, the motor torque can be increased by the amount that a large current can flow.

【0025】従来例のように巻線の電流経路に電流検出
抵抗を設ける場合には、電流検出抵抗の抵抗値が1Ω前
後であったが、本実施例では出力トランジスタ12〜1
4とセンサー用トランジスタ18〜20とのミラー比を
大きくすることによって、その電流検出抵抗6を数百Ω
から数KΩの抵抗値とすることもでき、半導体集積回路
装置内に電流検出抵抗を作り込むことができる。また、
従来例では電流検出抵抗を接続するための半導体集積回
路装置の外部端子を必要としたが、本実施例では電流検
出抵抗用の外部端子を特に設ける必要がなくなり、外部
端子を1個削減できることから、モータ駆動装置を内蔵
した半導体集積回路装置の小型化と、外付部品の削減と
が図れる。
When the current detecting resistor is provided in the current path of the winding as in the conventional example, the resistance value of the current detecting resistor is around 1Ω, but in the present embodiment, the output transistors 12 to 1 are used.
4 and the sensor transistors 18 to 20 are increased in the mirror ratio to make the current detection resistor 6 several hundred Ω.
Therefore, the resistance value can be set to several KΩ, and a current detection resistor can be built in the semiconductor integrated circuit device. Also,
In the conventional example, the external terminal of the semiconductor integrated circuit device for connecting the current detection resistor was required, but in the present embodiment, it is not necessary to particularly provide the external terminal for the current detection resistor, and one external terminal can be reduced. The semiconductor integrated circuit device incorporating the motor drive device can be downsized and external parts can be reduced.

【0026】次に、本発明の第2の実施例におけるモー
タ駆動装置について、図2を用いて説明する。この実施
例は三相全波モータを駆動するための装置である。
Next, a motor drive device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an apparatus for driving a three-phase full-wave motor.

【0027】図2において、1は比較器、2は通電切替
回路、3〜5はモータの回転子の回転によって発生する
回転磁界を検出するホール素子、6はモータ用巻線の電
流に対応した電圧降下を発生する電流検出抵抗、7は電
源電圧端子、8はトルク指令入力端子、9〜11はモー
タ用巻線、12〜14はNPN出力トランジスタ、15
〜17はPNP出力トランジスタで、各々コレクタに接
続された巻線9〜11に駆動電流を与えるための出力ト
ランジスタである。18〜20はセンサー用トランジス
タで、ベース・エミッタ間が出力トランジスタ12〜1
4のベース・エミッタ間と各々共通接続されている。2
00は直流電圧器、201はモータの回転数を検出する
速度検出装置、203はスイッチで、速度検出装置の出
力によって直流電圧器の出力電圧を出力したり、短絡し
たりするためのものである。202は電流検出抵抗の両
端にかかる電圧差を検出する電圧差検出器である。
In FIG. 2, 1 is a comparator, 2 is an energization switching circuit, 3 to 5 are Hall elements for detecting a rotating magnetic field generated by rotation of a rotor of a motor, and 6 is a current of a motor winding. A current detection resistor that causes a voltage drop, 7 is a power supply voltage terminal, 8 is a torque command input terminal, 9 to 11 are motor windings, 12 to 14 are NPN output transistors, and 15
Numerals 17 to 17 are PNP output transistors, which are output transistors for applying a drive current to the windings 9 to 11 respectively connected to the collectors. 18 to 20 are sensor transistors, and output transistors 12 to 1 are between the base and emitter.
4 base-emitters are commonly connected. Two
00 is a DC voltage generator, 201 is a speed detection device for detecting the number of rotations of the motor, and 203 is a switch for outputting or short-circuiting the output voltage of the DC voltage device according to the output of the speed detection device. . Reference numeral 202 denotes a voltage difference detector that detects a voltage difference applied across the current detection resistor.

【0028】比較器1の反転入力端はトルク指令入力端
子8からモータ用巻線に流す所望の電流に対応した設定
電圧が与えられ、電流検出抵抗6で発生した電圧降下分
が電圧差検出器202に与えられ、電圧差検出器202
の出力が比較器1の非反転入力端に与えられ、比較器1
は比較された入力電圧を増幅して、誤差信号を出力す
る。
The inverting input terminal of the comparator 1 is supplied with a set voltage corresponding to a desired current flowing from the torque command input terminal 8 to the motor winding, and the voltage drop generated by the current detecting resistor 6 is detected by the voltage difference detector. 202, and a voltage difference detector 202
Is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 1, and the comparator 1
Amplifies the compared input voltage and outputs an error signal.

【0029】ホール素子3〜5は、モータの回転軸に対
して電気角で互いに120度の位置に配置され、モータ
の回転磁界を検出し、ホール信号を出力する。
The hall elements 3 to 5 are arranged at an electrical angle of 120 degrees with respect to the rotation axis of the motor, detect the rotating magnetic field of the motor, and output a hall signal.

【0030】通電切替回路2は、モータの回転磁界の変
化を検知したホール信号に応じて、巻線9〜11の各相
ごとに誤差信号を切替え、出力トランジスタ12〜17
の各ベースに120度の通電角で切替えられた誤差信号
を与える。
The energization switching circuit 2 switches the error signal for each phase of the windings 9 to 11 according to the Hall signal that detects the change in the rotating magnetic field of the motor, and outputs transistors 12 to 17.
An error signal switched at a conduction angle of 120 degrees is applied to each of the bases.

【0031】出力トランジスタ12〜17は、各コレク
タに各々巻線9〜11が接続され、通電切替回路2の出
力信号で120度の通電角ごとに順次導通する。
The output transistors 12 to 17 are connected to the respective windings 9 to 11 at their collectors, and are sequentially turned on at an energization angle of 120 degrees by the output signal of the energization switching circuit 2.

【0032】センサー用トランジスタ18〜20は、各
ベース・エミッタ間が出力トランジスタ12〜14の各
ベース・エミッタ間と各々共通接続されており、出力ト
ランジスタ12〜14のコレクタ電流と所定比のコレク
タ電流で導通し、各コレクタが共通接続されており、そ
のコレクタの共通接続点に電流検出抵抗6が接続されて
いる。
The sensor transistors 18 to 20 have their bases and emitters commonly connected to the bases and emitters of the output transistors 12 to 14, respectively, and have a collector current of a predetermined ratio to the collector currents of the output transistors 12 to 14. , The collectors are commonly connected, and the current detection resistor 6 is connected to the common connection point of the collectors.

【0033】以上のように構成された本実施例のモータ
駆動装置について以下、その動作を説明する。また、図
5は図2で構成した三相全波モータ駆動装置の各点の信
号波形である。図5を用いて説明する。
The operation of the motor drive device of this embodiment constructed as described above will be described below. Further, FIG. 5 shows signal waveforms at respective points of the three-phase full-wave motor driving device constructed in FIG. This will be described with reference to FIG.

【0034】まず、モータ用巻線に流す所望の電流に応
じた電圧をトルク指令入力端子8より比較器1の非反転
入力端に入力すると、比較器1はその電圧を増幅して出
力する。次に通電切替回路2はホール素子3〜5で得ら
れたホール素子信号HU,HV,HWに応じて比較器1の
出力を切り替えて、出力トランジスタ12〜17に駆動
信号Uu,Ud,Vu,Vd,Wu,Wdを与える。そして、
出力トランジスタ12〜17は駆動信号Uu、Ud
u,Vd,Wu,Wdに応じて導通し、巻線9〜11に巻
線電流IU,IV,IWを駆動する。また、センサー用ト
ランジスタ18〜20は出力トランジスタ12〜14と
電流ミラー結合しているので、巻線9〜11に比例した
電流IRCSを電流検出抵抗6に流す。電流検出抵抗6は
電流に応じて電流検出電圧を発生し、その電流検出電圧
を電圧差検出器202に入力し、その電圧差検出器20
2の出力を比較器1に帰還する。比較器1は入力電圧と
電流検出電圧である電圧差検出器202の出力とを比較
して両者が同じになるように出力トランジスタ12〜1
7を駆動する。このことにより、入力電圧に応じた電流
が巻線9〜11を流れることになる。
First, when a voltage corresponding to a desired current flowing through the motor winding is input from the torque command input terminal 8 to the non-inverting input terminal of the comparator 1, the comparator 1 amplifies and outputs the voltage. Next, the energization switching circuit 2 switches the output of the comparator 1 according to the Hall element signals H U , H V , and H W obtained by the Hall elements 3 to 5, and outputs the driving signals U u to the output transistors 12 to 17. Ud , Vu , Vd , Wu , and Wd are given. And
The output transistors 12 to 17 have drive signals U u , U d ,
V u, rendered conductive in response to V d, W u, W d , winding 9-11 the winding currents I U, I V, to drive the I W. Since the sensor transistors 18 to 20 are current-mirror coupled to the output transistors 12 to 14, a current I RCS proportional to the windings 9 to 11 is passed through the current detection resistor 6. The current detection resistor 6 generates a current detection voltage according to the current, inputs the current detection voltage to the voltage difference detector 202, and the voltage difference detector 20
The output of 2 is fed back to the comparator 1. The comparator 1 compares the input voltage with the output of the voltage difference detector 202, which is a current detection voltage, so that the output transistors 12 to 1 are equal to each other.
Drive 7 As a result, a current corresponding to the input voltage flows through the windings 9 to 11.

【0035】また、モータが所定の回転数に達すると速
度検出装置201の出力によって、スイッチ203がオ
フの状態となり、直流電圧器200の出力が、電流検出
抵抗6の電圧に加算され、電圧降下分が増す。このこと
によって、モータが所定の回転数に達すると、モータか
ら発生する逆起電圧によって出力トランジスタ12〜1
4のオンした状態のコレクタ電圧とセンサー用トランジ
スタ18〜20のコレクタ電圧を等価的にほぼ同電位と
する。つまり、モータの所定の回転数でのセンサー用ト
ランジスタ18〜20と出力トランジスタ12〜14の
コレクタ電圧をほぼ同電位とすることによって、トラン
ジスタのアーリ効果による電流比のずれを防ぎ、安定に
モータを回転させることができる。
When the motor reaches a predetermined number of rotations, the output of the speed detecting device 201 turns off the switch 203, and the output of the DC voltage generator 200 is added to the voltage of the current detecting resistor 6 to cause a voltage drop. The minutes increase. As a result, when the motor reaches a predetermined number of rotations, the back electromotive force generated from the motor causes the output transistors 12-1 to 12-1.
The collector voltage of the transistor 4 in the ON state and the collector voltage of the sensor transistors 18 to 20 are equivalently set to substantially the same potential. That is, by setting the collector voltages of the sensor transistors 18 to 20 and the output transistors 12 to 14 at a predetermined number of rotations of the motor to be substantially the same potential, the deviation of the current ratio due to the Early effect of the transistors is prevented and the motor is stably operated. It can be rotated.

【0036】図4は本発明内の直流電圧器200、速度
検出装置201、電圧差検出器202、スイッチ203
の構成について示し、動作について説明する。
FIG. 4 shows a DC voltage generator 200, a speed detector 201, a voltage difference detector 202, and a switch 203 in the present invention.
The configuration will be shown and the operation will be described.

【0037】モータを回転させる起動時においては、モ
ータの所望される電流は、大きくなり、センサー用トラ
ンジスタ11〜13に流れる電流も比例して大きくな
り、電流検出抵抗6にかかる電圧降下も大きくなるが、
モータの逆起電圧は小さい。出力トランジスタ12〜1
7のコレクタとセンサー用トランジスタ18〜20のコ
レクタ電位をほぼ同電位にするために、速度検出装置2
01の出力は、論理切替信号発生器204に入力され、
論理切替信号発生器204の出力はスイッチSW 1をオ
フさせ、スイッチSW2をオンさせる。これによって、
差動増幅器と抵抗と電流源で構成された直流電圧器20
0の出力は発生せず、抵抗とPNPトランジスタとで構
成されたスイッチ203がオンし、差動増幅器と抵抗で
構成された差電圧検出器202に入力され、A点の電圧
は電源電圧端子7よりPNPトランジスタの飽和電圧分
が電圧降下した電圧となる。
At the time of starting to rotate the motor,
The desired current of the
The currents flowing through transistors 11 to 13 also increase in proportion.
Therefore, the voltage drop across the current detection resistor 6 also increases,
The back electromotive force of the motor is small. Output transistors 12-1
7 collector and sensor transistors 18-20
In order to make the rectifier potentials almost the same, the speed detection device 2
The output of 01 is input to the logic switching signal generator 204,
The output of the logic switching signal generator 204 is a switch SW. 1The
Switch SW2Turn on. by this,
DC voltmeter 20 composed of a differential amplifier, a resistor and a current source
No output of 0 is generated, and it is composed of a resistor and a PNP transistor.
The formed switch 203 turns on, and the differential amplifier and resistance
The voltage at point A is input to the configured differential voltage detector 202.
Is the saturation voltage of the PNP transistor from the power supply voltage terminal 7.
Is the voltage dropped.

【0038】また、モータの回転数が所定の回転数に達
すると、モータの所望される電流は小さくなり、センサ
ー用トランジスタ11〜13に流れる電流も比例して小
さくなり、電流検出抵抗6にかかる電圧降下も小さくな
り、モータの逆起電圧は大きくなる。出力トランジスタ
12〜17のコレクタ電圧とセンサー用トランジスタ1
8〜20のコレクタ電圧をほぼ同電位にするため、速度
検出装置201の出力は、論理切替信号発生器204に
入力され、論理切替信号発生器204の出力は、スイッ
チSW1をオンさせ、スイッチSW2をオフさせる。これ
によって、差動増幅器と抵抗と電流源で構成された直流
電圧器200は動作し、抵抗とPNPトランジスタで構
成されたスイッチ203はオフし、直流電圧器200の
出力が差動増幅器と抵抗で構成された差電圧検出器20
2に入力され、A点の電圧は直流電圧器200の出力電
圧となるように動作する。
When the number of rotations of the motor reaches a predetermined number of rotations, the desired current of the motor becomes small, and the current flowing through the sensor transistors 11 to 13 also becomes proportionally small, and the current detection resistor 6 is applied. The voltage drop also decreases and the back electromotive force of the motor increases. Output transistors 12 to 17 collector voltage and sensor transistor 1
The output of the speed detection device 201 is input to the logic switching signal generator 204, and the output of the logic switching signal generator 204 turns on the switch SW 1 to switch the collector voltages of 8 to 20 to almost the same potential. Turn off SW 2 . As a result, the DC voltage device 200 including the differential amplifier, the resistor, and the current source operates, the switch 203 including the resistor and the PNP transistor is turned off, and the output of the DC voltage device 200 includes the differential amplifier and the resistor. Configured differential voltage detector 20
The voltage at the point A is input to 2 and operates so as to be the output voltage of the DC voltage generator 200.

【0039】以上のように本実施例によれば、三相全波
モータの巻線9〜11を120度の通電角をもって順次
通電させ、三相の巻線9〜11間で駆動電流の均一化が
図れ、しかも、出力トランジスタ12〜17と並列に設
けられたセンサー用トランジスタ18〜20のコレクタ
回路の電流検出抵抗6を用いて電流検出をすることか
ら、巻線9〜11の電流経路は巻線9〜11と出力トラ
ンジスタ12〜17のみの直列回路となり、電源電圧に
対する巻線9〜11の印加電圧の割合を大きくすること
ができ、低電源電圧で動作する三相全波のモータ駆動装
置を実現することができる。
As described above, according to this embodiment, the windings 9 to 11 of the three-phase full-wave motor are sequentially energized with a conduction angle of 120 degrees, and the driving current is made uniform between the three-phase windings 9 to 11. Since the current detection is performed using the current detection resistor 6 of the collector circuit of the sensor transistors 18 to 20 provided in parallel with the output transistors 12 to 17, the current paths of the windings 9 to 11 are A series circuit consisting of only the windings 9 to 11 and the output transistors 12 to 17 can increase the ratio of the voltage applied to the windings 9 to 11 to the power supply voltage, and is a three-phase full-wave motor drive operating at a low power supply voltage. The device can be realized.

【0040】また、モータの所定の回転数に対して、モ
ータ駆動の出力トランジスタ12〜17のコレクタ電圧
とセンサー用トランジスタ18〜20のコレクタ電圧と
を、ほぼ同電位にすることによって、出力トランジスタ
12〜17とセンサー用トランジスタ18〜20に流れ
る電流比がアーリ効果によってずれるのを少なくし、モ
ータの安定な回転精度が得られる。
Further, by setting the collector voltages of the output transistors 12 to 17 for driving the motor and the collector voltages of the transistors 18 to 20 for sensor to substantially the same potential with respect to a predetermined number of rotations of the motor, the output transistor 12 is output. .About.17 and the transistor transistors 18 to 20 for the sensor are prevented from being deviated by the Early effect, and stable rotation accuracy of the motor can be obtained.

【0041】なお、本実施例ではモータを三相半波また
は全波モータとしたが、2つ以上の相を持つ複数相のブ
ラシレスモータでもよい。またセンサー用トランジスタ
18〜20はPNP出力トランジスタ15〜17と電流
ミラー結合してもよい。さらに全トランジスタはバイポ
ーラ型でも、MOS型であってもよい。
In this embodiment, the motor is a three-phase half-wave or full-wave motor, but it may be a multi-phase brushless motor having two or more phases. The sensor transistors 18 to 20 may be current-mirror coupled to the PNP output transistors 15 to 17. Further, all transistors may be bipolar type or MOS type.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、n相モータの巻線を順
次通電させ、n相の巻線間で駆動電流の均一化が図れ、
しかも、出力トランジスタと並列に設けられたセンサー
用トランジスタのコレクタ回路の電流検出抵抗を用いて
電流検出を行うことから、巻線の電流経路は巻線と出力
トランジスタのみの直列回路となり、電源電圧に対する
巻線の印加電圧の割合を大きくすることができる。した
がって、低電源電圧で大きな駆動トルクが得られ、モー
タを円滑に回動させるn相のモータ駆動装置が実現でき
る。
According to the present invention, the windings of the n-phase motor are sequentially energized, and the driving current can be made uniform among the n-phase windings.
Moreover, since the current detection resistance of the collector circuit of the sensor transistor provided in parallel with the output transistor is used for current detection, the current path of the winding is a series circuit of only the winding and the output transistor, The ratio of the voltage applied to the winding can be increased. Therefore, a large drive torque can be obtained with a low power supply voltage, and an n-phase motor drive device that smoothly rotates the motor can be realized.

【0043】また、前述のように電源利用効率が高めら
れれば、同じ電源電圧で駆動するのであれば、巻線を細
くしてモータを小型化することができ、同じ抵抗値の巻
線を駆動するのであれば、大きな電流を流せる分だけモ
ータのトルクを高めることができる。
Further, if the power source utilization efficiency is improved as described above, the motor can be miniaturized by thinning the windings if driven by the same power source voltage, and the windings having the same resistance value are driven. If so, the torque of the motor can be increased as much as a large current can flow.

【0044】モータの所定の回転数での実際に出力トラ
ンジスタに流れる電流とセンサー用トランジスタに流れ
る電流比がアーリ効果によってずれるのを少なくするよ
うになるので、安定な回転精度を上げることができる。
Since the ratio of the current actually flowing through the output transistor and the current flowing through the sensor transistor at a predetermined rotation speed of the motor is prevented from being deviated by the Early effect, stable rotation accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施例における三相半波モータ
駆動装置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a three-phase half-wave motor drive device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二の実施例における三相全波モータ
駆動装置の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a three-phase full-wave motor drive device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第一の実施例における要部の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a main part in the first embodiment of the present invention.

【図4】従来例の三相半波モータ駆動装置の構成図FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional three-phase half-wave motor drive device.

【図5】本発明の第二の実施例の信号波形図FIG. 5 is a signal waveform diagram of the second embodiment of the present invention.

【図6】従来例の信号波形図FIG. 6 is a signal waveform diagram of a conventional example.

【符号の説明】 1 比較器 2 通電切替回路 3〜5 ホール素子 6 電流検出抵抗 7 電源電圧端子 8 トルク駆動入力端子 9〜11 モータ用巻線 12〜17 出力トランジスタ 18〜20 トランジスタ HU,HV,HW ホール素子信号 IU,IV,IW 巻線電流 Ud,Vd,Wd (下側)出力トランジスタ駆動信号 Uu,Vu,Wu (上側)出力トランジスタ駆動信号 IRCS 電流検出抵抗に流れる電流 200 直流電圧器 201 速度検出装置 202 電圧差検出器 203 スイッチ 204 論理切替信号発生器[Reference Numerals] 1 comparator 2 energization switching circuit 3-5 Hall element 6 current detection resistor 7 supply voltage terminal 8 torque drive input terminal 9-11 motor windings 12 to 17 output transistors 18-20 transistor H U, H V , H W Hall element signals I U , I V , I W Winding current U d , V d , W d (lower side) output transistor drive signal U u , V u , W u (upper side) output transistor drive signal I Current flowing through RCS current detection resistor 200 DC voltage device 201 Speed detection device 202 Voltage difference detector 203 Switch 204 Logic switching signal generator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一端が共通接続されたn相(nは2以上の
整数)のモータ用巻線と、前記巻線の他端にコレクタが
各々接続されたn個の出力トランジスタと、前記各出力
トランジスタと電流ミラー結合されたn個のセンサー用
トランジスタと、前記各センサー用トランジスタのコレ
クタを共通接続した点に接続された抵抗と、前記抵抗の
他端に接続された直流電圧器と、前記直流電圧器の出力
を短絡するスイッチと、前記スイッチのオン,オフを指
令する速度検出装置と、前記抵抗の端子間電圧の出力の
電圧差を検出する電圧差検出器と、前記電圧差検出器の
出力とトルク指令信号とを比較して誤差信号を出力する
比較器と、モータマグネットの回転磁界の変化に応じ
て、前記誤差信号を各相ごとに切り替え、前記n個の出
力トランジスタの各ベースに与える通電切替回路とを備
えたモータ駆動装置。
1. An n-phase (n is an integer of 2 or more) motor winding having one end commonly connected, n output transistors each having a collector connected to the other end of the winding, and N sensor transistors that are current-mirror coupled to the output transistor, a resistor connected to a point where the collectors of the sensor transistors are commonly connected, a DC voltmeter connected to the other end of the resistor, A switch that short-circuits the output of the DC voltage generator, a speed detection device that commands ON / OFF of the switch, a voltage difference detector that detects the voltage difference of the output of the voltage across the terminals of the resistor, and the voltage difference detector. Of the n output transistors, and a comparator that outputs an error signal by comparing the output of the n-th output transistor and the torque command signal, and switches the error signal for each phase according to the change of the rotating magnetic field of the motor magnet. Motor drive system including a power switching circuit providing the over scan.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100388195B1 (en) * 2000-12-11 2003-06-19 기아자동차주식회사 System for preventing over-current of fan motor

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