JPS5832546A - モ−タ駆動回路 - Google Patents

モ−タ駆動回路

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JPS5832546A
JPS5832546A JP56130025A JP13002581A JPS5832546A JP S5832546 A JPS5832546 A JP S5832546A JP 56130025 A JP56130025 A JP 56130025A JP 13002581 A JP13002581 A JP 13002581A JP S5832546 A JPS5832546 A JP S5832546A
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誠 後藤
Hiroshi Okamoto
博 岡本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • H02P6/06Arrangements 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

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明性、モータ可動部の位置に応じて多相のコイルへ
の給電を制御するブラシレス直流モータ等に使用される
モータ駆動回路に関するものである。
ブラシレス直流モータは、トルクリップルが小さく、ブ
ラシによるノイズがなく、長時命であることから各種の
音響機器に応用されている。このようなブラシレス直流
モータにおいては、位置検出信号に応動して小信号を切
換、制御した後に増幅して多相のコイルへの供給電力を
制御している。
そのために、信号の切換後の増幅u路においてその増幅
度に相関のバラツキがあると、供給電力(。
電流・電圧)の変動な生じ発生トルクのリップルを生じ
るために好ましくない。特に、トランジスタを使用する
場合には相関のトランジスタ間でのhnバラツキがあシ
、問題となっていた。
このような欠点をなくすために、特公昭50−1276
6号公報では、各相のコイルに給電される電流の合成値
を検出して検出電流が指令信号に対応した値となるよう
に帰還ループを構成することによって、各相関の増幅度
のバラツキを補正する方法をとっている。これにより、
各相のコイルへの供給電流は確実に指令信号に対応した
値とな9、τ′′ 各相シパラツキは著しく小さくなシ、モータ性能は向上
する。
しかし、このような帰還ループを構成すると、高1[領
域における位相まゎ9に伴って発振を生じることがア)
、問題になっていた。特に、蓋産時の素子バラツキに対
して弱くなっていた。
本発明は1そのような点を考慮して、上述のごとき帰還
ループを有しながらもその位相補償を確実かつ安定に行
なうモータ駆動回路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示す電気結線図である。第
1図において、oXlはロータに取り付けられた界磁マ
グネット、UQ3041はマグネッ) (Illの磁束
と鎖交する3相のコイル、05+ HOnはマグネット
oυの磁束によシロータの回転位置を検出するホール素
子、輌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)、−は電圧・電流変換器であ多、速
度・電圧変換器端と電圧・電流変換器−によシ指令信号
発生器を構成している。
また、図示の破線で囲まれた部分(101) dホール
素子輛用(ロ)の出力信号に応動して3相のコイル(ロ
)輪(141への通電を制御する分配・給[器、(10
2)は3相のコイル帽■旬への合成の供給電流値を検出
するwLtfL検出器、(103)は1i&検出! (
102) o出力信号と電圧・w1tlL変換器翰の出
力信号を比較してその両者に応じた出力信号を得る比較
器、 (104)は2本の定電流源出方を有する定電流
供給器である。ま九四は比較器(103) 、分配・給
電Mii(101)および電流検出器(102)によっ
て構成される帰還ループの位相補償用のコンデンサであ
シ、電流検出器(102)の出力端と比較器(1o3)
 (D出力端の間に直接に(まえは抵抗を介して)接続
されている。
次に、その動作について説明する0周知の構成の速度・
電圧変換器−によシロータの回転速□度に対応した電圧
信号−を得る。信号illは電圧・電流変換器−に入力
され、直流電圧源シ劾の電圧値Erと比較されてその両
者の差に応じた電流ioが流出される。
第2図に電圧・電流変換器−の構成を示す。これは、定
’TtR源(205) 、ダーンント/接続された差動
増幅′器(トランジスタ(202) (203) (2
07)(208)、抵抗(201) (2o4) (z
os) (209) ) 、第1のカレントミラー回4
(トランジスタ(21o) (211) )とペニス接
地トランジスタ(213)およびそのペース抵抗(21
2)、第2のカレントミラー回路(トランジスタ(21
4)(215) 、抵抗(zxi) (H7) )によ
って構成され、電圧信号参呻がByより小さくなると、
その差に応じた電流Ioをトランジスタ(215)が流
出している。
また、電圧信号(11がErよシ大きくなると(この状
態は速度が規定値よりも速い時または給電停止時に相当
する)、トランジスタ(215)の出力−流IOは零と
なる。
電圧・電流変換器−の出力*alot=t、比較器(1
03)の抵抗W■に供給され、その両端に電圧降下を発
生する。これはトランジスターのベース電圧となり、そ
の増減に応じて3相のコイルa4oa 鵠への合成供給
電流は増減し、抵抗@(2)の電圧降下と抵抗@−の電
圧降下が等しくなるように動作する。
これについて説明する。′#を流Ioが増加するとトラ
ンジスタ四のベース電圧が大きくなシ、ヘース・工之ツ
タ間電圧が増加し、エミッタwt流、コレクタ電流が増
加し、分配・給電器(101)への供給電流iが大きく
なる。分配・給電器(101)は、増幅器(1i’0)
 、差動分ck3器(”111 )、拡s形m4&!a
(112)ct菫3)(il−4’)および駆動トラン
ジスタ(115)(il6) (1x?)により構成さ
れている(増#M器(110)は単純にカレントミラー
回路におきかえても良い駄比較器(103)の出力電流
は分配・k電器(101)の増幅器(110)によシ増
幅されて、差動形分配器(111)のトランジスタ(財
)−一の共通エミッタ電流として供給される。トランジ
スタNX−の各ベース端子にはホール素子059@ U
 O出力信号が印加されており、そのペース電圧に応じ
て共通エミッタ電流を各コレクタ電流に分配している。
その結果。
ペ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(はとんど′零)となる、また、ロ
ータの回転に伴ってホール素子1@ in (12)の
出力電圧がなだらかに変化するため、活性となるトラン
ジスタもなだらかに切変わってゆく。
差動形分配器(1tt)のトランジスター(至)−の各
コレクタ電流は、それぞれ拡張形層幅器(112)(1
13)(114)にて増幅された後に、駆動トランジス
タ(1ts) (116) (117)のペース電流と
して供給され、電流増幅されて各相のコイルU oj 
onに供給される。
拡張形層幅器(112)は211のトランジスタロη(
財)と抵抗−によって構成され、トランジスタ(財)と
−のペースを共通接続し、トランジスタcli vダイ
オード接続してそのエミッタを抵抗−を介してトランジ
スタ(至)のエミッタに接続している。これにより。
拡張形層幅器(112)の電流増幅度は入力′tIt流
(トランジスタ@ηへの供給tfi)に応じて大輪に変
化し、小電流レベルではほぼ一定であるが、大電流レベ
ルではその電流値に応じて指数関数的に大きくなる特性
を有している(第3図参照)。他の増幅器(113) 
(114)も同じ特性を有している。
3相のコイルU O,1+141への合成の給電′dL
流は電流検出器(102)の抵抗−の電圧降下として検
出され。
比較器(103)に人力されて抵抗(至)を介してトラ
ンジスターのエミッタに供給される。その結果・比較器
(103) 、分配・給11t器(1o1)および電流
検出器(102)によって帰還ループが構成され、増幅
器(112) (113) (114)および駆動トラ
ンジスタ(115)(116) (117)の増幅度の
バラツキによる変動を小さくして、各相のコイルへの給
電itRが指令電流Ioに対応した値となるようにして
いる。
これについてさらに説明する。トランジスターのペース
電圧を考えると次式が成立する。
VBIEta + (Rat +R,,) Io + 
R+H11” VBillu + (a、、十Rso 
) (I、+ i)+8@、)fa −(1)ここで、
VBIEtaはトランジスターのペース・エミッタ間順
方向電圧s Vmt*はトランジスターのペース・エミ
ッタ間順方向電圧%凡!!−煽S!電69几・0は抵抗
@(至)−一の抵抗値、 Ioは指令電流、I!*’l
は買電流値、iは分配・給電器の入力電流、Iaは3相
のコイルへの供給電流である。定電流供給器(104)
の出力電j[It −Imは、Vims*+RtsIt
≦Vngn+(fLu+R*)In ++++++++
+ (2)i<<1.               
・・・・・・・・・(3)fC選定されている。従って
、 となり、3相のコイルへの供給電流Iaは指令電流■0
に比例する。
なお、定電[Isはトランジスターの動作範囲を能動領
域にするために供給されるものであり・アイドル電ff
1lsな流すことによりトランジスターはる はぼ線形近似のでき一幅器として動作する。また上記の
工、によって生じるトランジスタ(ロ)のVIIIE 
*圧および抵抗(ハ)の電圧降下を補償し、Ia di
 Ioに完全に比例するようになすために、1記(2)
式妙;成立するような定電a Itを抵抗(2)および
トランジスターに供給している。k、記(21式の不等
号はlo−00時にIaを確実に零にするために必要で
あり、これによりモータ停止時の各相コイルへの給電は
確実に零となる。
なお、増幅器(1to、)のダイオード−〇〇は過電流
リミッタであり、トランジス(財)の出力の出力電流を
制限することにより、起動、加速時における電流切換動
作を確実にしている。
さらに、各相のコイル(2)Q3−に並列に接続された
コンデンサーーーおよび抵抗前@lは電流の切換えに伴
うスパイク電圧を低減して−る。
次に、本発明のように、位相補償用のコンデンサ(2)
を電流検出器(102)と比較器(1’03 )の出力
端子との間に接続するならば、確実かつ安定に帰還ルー
プの位相補償が可能であることを第4図な参照して説明
する。第4図は第1図に示される帰還ループのゲインを
示した図である。第4図において、aは比較器(los
)のゲイン、bは分配・給電器(101)の増幅@ (
110)のゲイン、’i s C鵞w ’lはそれぞれ
拡張形層幅器(112) (113) (114)のゲ
イン。
’1 m ’t * ’lは駆動トラ7ジスタ(tts
) (116) (117)のhFIEである。また、
差動形分配器(111)は単にスイッチでボした。帰還
ループのループゲインは・となる。ここで、;、、=l
、t、Sであ)、分配器(111)の状態に対応してか
わる。帰還ループの安定性1ループゲイ/がlとなる角
周波数−0における位相特性によって判定され、一般に
s ”Oが小さい程安定度な大きくとれる。一方、・。
が小さいと帰還のかかる周波数範囲が狭くな9好ましく
ない・このような理由から、 R6の設定の自由度が広
く。
かつ各部分のパック今に対して十分に安定(変化しない
)なことが望ましい。また、コンデンサーの容量値は小
さい揚、実装面積が小さくなり好ましい。
(5)式において、l T(S) l S = J #
0=1  とおき、(ω*C+oo bcl、dB R
ao)”>> 1 トナルコト’1考11 L ”’C
1ω0について解くと 、。中a/C、。。         ・・・・・・ 
(6)となる、ここで、aは電流検出器(102)の出
力四からみえ比較器(log)のゲインであり、第1図
のごとき構成では 1        ・・・・・・ (7)R26” ’
dt靜 となる。ここに、 rd□をユトランジスタ四の動的エ
ミッタ抵抗でR1シ、几26 > rdtsに選定され
ている。
(6) (7)式よシ、ループゲインが1となる角蝿波
数参〇は抵抗−とコンデンサーの値によって定まること
がわかる。すなわち、その値#o社他の囲路部分のゲイ
ン(分配・給電器(101)の6帥のゲインb。
cl I ’! e C1e dl e dt l d
lおよび電流検出器(102)の抵抗値Ran)に無関
係に5一定となる。従って、これらのゲインの艦産時で
のバラツキや各相間でのバラツキ中供給電流Iaに応じ
て増幅器(112) (1t3)(114)が変化する
場合においても安定・確実な位相補償が可能となる。
さらに、抵抗翰の抵抗値電、を大きくすることによりコ
ンデンサーの容量値C100なかなシ小さくすることが
できる。なお、コンデンサーに抵抗値の低い抵抗を直列
に接続しても、その効果を得ることができる(ただし、
ない方が良い)・なお前述の実施例では、回転形のモー
タについ、て説明したが、直進形のモータであっても良
い。
また、3相に限らず、一般に、多相のモータ駆動回路が
構成できる。さらに、比較器(103) 、分配・給電
器(101)および検出器(102)の構成は前述の実
施例に限定さ、れ・る9、も′のノでLない、ま九、ノ
(イポーラ形トランジスタに限らず、電界効果形トラン
ジスタを使用して構成しても良い番その他、本発明の主
旨を変えずして種々の変形が可能である。
以1本発明のモータ駆動回路は、多相のコイルへの給電
状態を指令信号に対応させる帰還ループを有しながらも
、その位相補償を安定かつ確実なものとなしている。従
って本発明に基づいて、音響機器用ブラシレス直流モー
タの駆動回路な構成するならd、性能の安定したモータ
駆動回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は不発明の実施例を表わす電気回路図、第2図は
電圧・wLtlt変換器の具体的な構成を示す電気回路
図、第3図は増幅器のtR増幅度特性図。 第4図り本発明の詳細な説明するゲイン・ブロック図で
ある。 (2)・・・界磁マグネット、asaon−・・コイル
、f151鵠B71・・・ホール素子、O輸・・・速度
・電圧変換器、−・・・電圧・電流変換器、四・・・位
相補償用コンデンサ、(101)・・・分配・給電器、
(102)・・・Vtft、検出器、(tO3)・・・
比較器、(104)・・・定電流供給器、(11G)・
・・増幅器。 (111)・・・差動形分配器、(112) (tta
) (114)・・・増幅器、(115) (116)
 (117)・・・心動トランジスタ代理人 森本義弘 第2図 第3図 入■1糺 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、多相のコイルへの給電を制御する分配・給電器と、
    前記多相のコイルへの給電状態に対応し良信号を得る検
    出器と、前記多相のコイルへの給電を指令する指令信号
    を発生する指令信号発生器と、前記検出器の出力信号と
    前記指令信号発生器の出力信号を比較して、その両者に
    応じ先出力信号を発生し、前記分配・給電器に供給する
    比較器と%前記比較器、分配・給電器および検出器によ
    って構成される帰還ループの位相補償用のコンデンサと
    を具備し、前記コンデンサの一端を前記検出器の出力側
    に直接または抵抗を介して接続し。 かつ前記コンデンサの他端を前記比較器の出力11II
    K[l1lItた線抵抗を介して接続し九ことを特徴と
    するモータ駆動回路。 λ 分配・給電器は、比較器の出力信号を分配する分配
    器と、分配信号を増幅する複数個の増幅器と、多相のコ
    イルに電流を給電する複数個の駆動トランジスタを含め
    て構成され、
JP56130025A 1981-08-18 1981-08-18 モ−タ駆動回路 Granted JPS5832546A (ja)

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JPS6332038B2 JPS6332038B2 (ja) 1988-06-28

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