KR19980079535A - 센서리스 브러쉬리스 모터의 구동 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 중점 귀환 증폭기를 이용하여 모터의 중점 전위가 변화하지 않는 구성으로 함으로써, 회전 위치를 정밀도 좋게 검출할 수 있어, 모터의 회전 불균일을 저감할 수 있다.

3 코일을 갖는 모터, 모터의 단자 전압으로부터 로터의 위치를 검출하는 위치 검출 회로, 위치 검출 회로로부터의 위치 신호에 근거하여 전류 전환 신호를 생성하는 전류 전환 회로, 모터 구동 전류를 공급하는 모터 구동 트랜지스터 회로, 전류 전환 회로로부터의 전류 전환 전류에 따라서 모터를 구동하는 구동 신호를 공급하는 버퍼 회로, 모터의 단자 전압의 중점 전위를 검출하고, 그 중점 전위를 기준 전압과 비교하여, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우에 제 1 출력을 버퍼 회로에 출력하고, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에 제 2 출력을 버퍼 회로에 출력하는 중점 귀환 증폭기로부터 구성되며, 모터 구동 전류에 근거하여 모터의 회전을 제어한다.

Description

센서리스 브러쉬리스 모터의 구동 회로

본 발명은 센서리스·브러쉬리스 모터(sensorless brushless motor)의 구동 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 3 상(相) 모터의 중점(中點)의 전위를 일정하게 유지함으로써 3 상 모터의 회전 위치 검출을 정확하게 실행하는 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로에 관한 것이다.

도 18에 종래 실시예의 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로를 도시한다. 도 18에 있어서, 단자 전위 압축 회로(300)는 제어 대상인 3 상 모터(10)의 유기(誘起) 전압을 U, V, W 단자로부터 수신하여, 단자 전압을 압축(분압)하고, 단자 전위 보정 회로(400)에 있어서, 모터(10)에 흐르는 전류를 저항(108)을 거쳐 검출하여 모터 전류에 따라 단자 전위를 보정하며, 위치 검출 회로(500)에서 모터의 회전 위치를 검출하고, 전류 전환 회로(600)에서 모터(10)로 인가되는 전류(電流)의 전류(轉流) 전환을 행하며, 모터 구동 트랜지스터 회로(100) 중의 구동 트랜지스터(101∼106)를 온, 오프하여 모터를 회전시킨다.

도 18에 도시한 종래 실시예에서는, 도 24의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어, U 상에 대해서만 보면, 상측의 출력 전압이 포화된 상태이고, 출력 전류가 증가하면, 도 24의 (b)에 도시되는 U'와 같이, 파형의 상측은 포화되어 있기 때문에 파형이 신장되지 않고, 파형 하측의 파형만이 신장하기 때문에, 중점 전위도 화살표로 나타내는 바와 같이 하측으로 시프트되어 버린다. 그 때문에, 로터의 검출 위치가 어긋나 버린다. 이 어긋남을 없애기 위해서는, 단자 전위 보정 회로(400)가 필요하게 된다.

다음에, 도 18에 도시된 종래의 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로의 동작에 대하여 설명한다. 도 19는 단자 전위 압축 회로(300)의 상세한 회로의 일례를 도시한 도면이다. 도 20은 단자 전위 보정 회로(400)의 상세한 회로의 일례를 도시한 도면이다. 도 21은 위치 검출 회로(500)의 상세한 회로의 일례를 도시한 도면이다. 도 22는 전류 전환 회로(600)의 상세한 회로의 일례를 도시한 도면이다.

우선, 단자 전위 압축 회로(300)의 구체적인 구성 일례에 대하여 설명한다. 도 19는 1 상만의 단자 전위 압축 회로(300)를 도시한다. 모터(10)의 각 단자로부터의 단자 전압은 입력 단자(301)에 입력되고, 전원(310)과 접지(311) 사이에 삽입된 저항(304, 305)에 의해서 정해진 중점 전압을 중심으로 하여 저항(303)과 저항(305)으로 분압된 전압이 출력 단자(302)로부터 출력된다. 이 단자 전위 압축 회로(300)는 단자 전위 보정 회로(400)의 입력 단자에 적절한 전압을 공급하기 위해서 마련되는 것이다. 이렇게 하여, 단자 전위 압축 회로(300)로부터는 각 상의 전압 U1, V1, W1이 출력되어 단자 전위 보정 회로(400)에 공급된다.

단자 전위 압축 회로(300)로부터 공급된 각 상의 전압 U1, V1, W1은 도 20의 단자 전위 보정 회로(400)에 입력된다. 도 20의 단자 전압 보정 회로(400)에 있어서, 참조부호(20∼34)는 npn 트랜지스터, 참조부호(35)는 pnp 트랜지스터, 참조부호(36∼56)는 저항, 참조부호(57∼60)는 정전류원이고, npn 트랜지스터(20)의 베이스에는 U 상 단자 전압 U1이, npn 트랜지스터(25)의 베이스에는 V 상 단자 전압 V1이, npn 트랜지스터(30)의 베이스에는 W 상 단자 전압 W1이 입력되며, pnp 트랜지스터(35)의 베이스는 단자(61)를 거쳐 저항(108)에 접속되어 있다. 또한, 참조부호(62∼67)는 단자 전압의 보정을 전환하는 보정 전환 신호가 입력되는 단자이다. 각 상의 보정된 단자 전압은, U2, V2, W2로서 출력된다.

이하, 단자 전압 보정 회로(400)의 구체적 동작에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 20에는, U, V, W 3 상분의 단자 전압 보정 회로를 도시하였지만, 여기서는 U 상의 단자 전압 보정 회로에 주목하여 설명한다.

우선, 단자(62) 및 단자(63)가 하이 레벨인 경우에 대하여 고려한다. 이 때, npn 트랜지스터(22), npn 트랜지스터(24)의 콜렉터 전압은 0으로 되기 때문에, npn 트랜지스터(21), npn 트랜지스터(23)의 에미터 전압도 0으로 되어, 저항(37), 저항(40)에는 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 저항(36)(저항값 R1)에 흐르는 전류는 정전류원(57)으로부터 공급되는 i1뿐이며, U 상 단자 전압 보정 회로의 출력 단자에서 관측되는 전압은, 단자 전압 보정 회로의 입력값에서 트랜지스터(20)의 베이스 에미터간 전압(Vbe)과 저항(36)에서의 저항 강하분의 전압을 뺀 값으로 된다.

다음에, 단자(62) 및 단자(63)가 로우 레벨인 경우에 대하여 고려한다. 단자(61)에는 Vir 전압이 입력되어 있는 것으로 한다. 이 때, npn 트랜지스터(22), npn 트랜지스터(24)의 콜렉터 전압은 Vir+Vbe(V)로 되기 때문에, npn 트랜지스터(21), npn 트랜지스터(23)의 에미터 전압은 Vir로 되어, 저항(37)(저항값 R2), 저항(40)(저항값 R2)에는 각각 Vir/R2의 전류가 흐른다. 따라서, 저항(36)에 흐르는 전류는 정전류원(57)으로부터 공급되는 i1과 저항(37), 저항(40)에 흐르는 전류를 합한 것이며, U 상 단자 전압 보정 회로의 출력 단자에서 관측되는 전압은, 수학식 2와 같이 된다.

단자(62)가 하이 레벨이고, 단자(63)가 로우 레벨인 경우, 혹은 단자(62)가 로우 레벨이고, 단자(63)가 하이 레벨인 경우에는, 저항(37), 저항(40)의 어느 한쪽밖에 Vir/R2의 전류가 흐르지 않기 때문에, U 상 단자 전압 보정 회로의 출력 단자에서 관측되는 전압은, 수학식 3과 같이 된다.

결국, 저항 강하분의 전압을 가산하고자 하는 경우(V→U, W→U 통전시)에는 단자(62), 단자(63)를 하이 레벨로 설정하고, 저항 강하분의 전압을 감산하고자 하는 경우(U→V, U→W 통전시)에는 단자(62), 단자(63)를 로우 레벨로 설정하면 단자 전압을 보정하는 것이 가능하다.

또한, U 상이 비통전 상이어서, 보정할 필요가 없을 때(V→W, W→V 통전시)에는, 단자(62)를 하이 레벨, 단자(63)를 로우 레벨로 설정하든지, 혹은 단자(62)를 로우 레벨, 단자(63)를 하이 레벨로 설정하면 좋다. 마찬가지로, V 상에 대해서는, 저항 강하분의 전압을 가산하고자 하는 경우(U→V, W→V 통전시)에는 단자(64), 단자(65)를 하이 레벨로 설정하고, 저항 강하분의 전압을 감산하고자 하는 경우(V→U, V→W 통전시)에는 단자(64), 단자(65)를 로우 레벨로 설정하며, 보정할 필요가 없을 때(U→W, W→U 통전시)에는, 단자(64)를 하이 레벨, 단자(65)를 로우 레벨로 설정하든지, 혹은 단자(64)를 로우 레벨, 단자(65)를 하이 레벨로 설정하면 좋다.

또한, W 상에 대해서는, 저항 강하분의 전압을 가산하고자 하는 경우(U→W, V→W 통전시)에는 단자(66), 단자(67)를 하이 레벨로 설정하고, 저항 강하분의 전압을 감산하고자 하는 경우(W→U, W→V 통전시)에는 단자(66), 단자(67)를 로우 레벨로 설정하고, 보정할 필요가 없을 때(U→V, V→U 통전시)에는, 단자(66)를 하이 레벨, 단자(67)를 로우 레벨로 설정하든지, 혹은 단자(66)를 로우 레벨, 단자(67)를 하이 레벨로 설정하면 좋다. 상기, 통전 상과 단자(62∼67)에는 도 25의 (b)의 타이밍차트에 도시하는 바와 같은 보정 전환 신호 K1∼K6이 입력된다. 이 보정 전환 신호 K1∼K6은, 예를 들면, 후술하는 전류 전환 회로(600)에서 생성되는데, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 도 21에 도시된 위치 검출 회로(500)에 대하여 설명한다. 도 21에 있어서, 참조부호(70∼81)는 저항, 참조부호(82∼84)는 차동 증폭 회로, 참조부호(85∼87)는 비교기이다. 차동 증폭 회로(82)의 비반전 입력 단자와 차동 증폭 회로(83)의 반전 입력 단자에는 각각 저항(70, 75)을 거쳐 보정된 U 상 단자 전압 U2가 인가된다. 차동 증폭 회로(83)의 비반전 입력 단자와 차동 증폭 회로(84)의 반전 입력 단자에는 각각 저항(74, 79)을 거쳐 보정된 W 상 단자 전압 W2가 인가된다. 차동 증폭 회로(84)의 비반전 입력 단자와 차동 증폭 회로(82)의 반전 입력 단자에는 각각 저항(78, 71)을 거쳐 보정된 V 상 단자 전압 V2가 인가된다. 차동 증폭 회로(82, 83, 84)의 반전 입력 단자는 저항(73, 77, 81)을 거쳐 차동 증폭 회로(82, 83, 84)의 출력 단자에도 접속되며, 각각의 출력 단자는 비교기(85, 86, 87)의 비반전 입력 단자에 접속된다. 또한, 차동 증폭 회로(82, 83, 84)의 비반전 입력 단자와 비교기(85, 86, 87)의 반전 입력 단자에는 기준 전압 Vref가 입력된다. 차동 증폭 회로(82)는 Vref를 중심 전압으로 한 U2와 V2의 차동 증폭 신호를 출력한다. 이 차동 증폭 신호와 Vref를 비교기(85)에서 비교하여, 위치 신호 BU를 얻는다. 마찬가지의 순서로 위치 신호 BW, BV를 얻는다. 이들의 위치 신호 BU, BW, BV는 도 25의 (a)에 도시한 바와 같으며, 다음 단의 전류 전환 회로(600)에 공급된다.

도 22는 전류 전환 회로(600)의 회로 일례를 도시하는 도면이다. 도 22에 있어서, 참조부호(601∼603)는 위치 신호 BU, BW, BV가 입력되는 입력 단자이다. 참조부호(604∼606)는 인버터, 참조부호(611∼616)는 AND 게이트, 참조부호(621∼626)는 출력 단자이다. 입력 단자(601∼603)에 입력한 위치 신호 BU, BW, BV 각각은, 직접 또는 인버터를 거쳐서, 도시된 바와 같이 AND 게이트의 입력 단자에 인가된다. 전류 전환 회로(600)는, 도 25의 (a)에 도시된 바와 같이 위치 신호 BU, BW, BV가 인가되면, 도 22에 도시되는 논리 구성에 따라서, 도 25의 (b)에 도시된 구동 신호 K1∼K6을 생성한다. 이 구동 신호 K1∼K6은 도 18에 도시된 바와 같이, 모터 구동 트랜지스터 회로(100) 중의 구동 트랜지스터(101∼106)에 인가되어, 모터(10)를 회전시킨다.

도 26은 종래 기술의 모터 구동 회로에 있어서의 전류 전환 회로(600)의 출력과 U 상 출력과의 타이밍 관계를 도시한 도면이다. 전류 전환 회로(600)에서 생성된 U 상의 구동 신호 K1, K2는, 각각 구동 트랜지스터(101) 및 구동 트랜지스터(102)에 입력되고, K1이 논리 「L」일 때에는 구동 트랜지스터(101)에 전류가 흘러 U 상의 정전압을 발생시키고, K2가 논리 「H」일 때에는 구동 트랜지스터(102)에 전류가 흘러, U 상의 부전압을 발생시킨다.

그러나, 이 회로에 따르면, 저항(108)을 거쳐서 모터(10)에 흐르는 전류값을 검출한다. 저항(108)에는, 모터(10)에 흐르는 전류 이외에 구동 트랜지스터(104∼106)의 베이스 전류도 흐르고 있기 때문에, 모터(10)에만 흐르는 정확한 전류를 검출할 수 없었다. 따라서, 모터 전류에 따른 단자 전압의 보정을 할 필요가 있었다. 또한, 단자 전위 압축 회로(300)에 의한 오차가 가산되어 정확한 로터의 위치 검출을 할 수 없었다.

또한, 모터(10)에 인가되는 구형파 전압에 의해, 모터 구동 트랜지스터 회로(100) 중의 트랜지스터(101∼106)의 스위칭을 행하여 전류를 하고 있었기 때문에, 전환시에 도 27에 도시하는 바와 같은 스파이크 전압이 출력 전압에 포함되며, 이 스파이크 전압이 가청(可聽) 주파수대에 있는 경우에는 음향 노이즈의 원인으로 되고 있었다.

본 발명의 목적은, 중점 귀환 증폭기를 이용하여 모터의 중점 전위가 변화하지 않는 구성으로 함으로써, 단자 전압 보정 회로를 필요로 하지 않고, 모터의 유기 전압을 이용하여 회전 위치를 정밀도 좋게 검출하여, 모터의 회전 불균일을 저감하는 것에 있다.

본 발명의 제 2 목적은, 구동 트랜지스터의 스위칭 전류에 기울기를 갖도록 함으로써, 급격한 스위칭에 의해 발생하는 스파이크 전압을 저감하고, 그것에 의하여 모터의 음향 노이즈를 저감하는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로의 블럭 구성을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 중점 귀환 증폭기(900)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 전류 전환 회로(650)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에서 이용되는 버퍼(210)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예 1의 동작을 나타내는 타이밍 차트,

도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 모터(10)의 출력 전압의 파형을 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 실시예 1에 있어서 모터 구동 전류가 변화했을 때의 모터(10)의 단자 전압 파형을 도시한 도면,

도 8은 본 발명의 실시예 2에 의한 모터 구동 회로의 블럭 구성을 도시한 도면,

도 9는 본 발명의 실시예 2에 의한 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670) 중의 6 진 카운터의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 11은 본 발명의 실시예 2에 의한 위상 신호 발생 회로(800)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 12는 본 발명의 실시예 2에 의한 위상 신호 발생 회로(800)의 동작을 나타내는 타이밍 차트,

도 13은 본 발명의 실시예 2에 의한 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 14는 본 발명의 실시예 2에 의한 소프트 스위칭 회로(700)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 15는 본 발명의 실시예 2에 의한 소프트 스위칭 회로(700)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 16은 본 발명의 실시예 2의 동작을 나타내는 타이밍 차트,

도 17은 본 발명의 실시예 2에 의한 모터(10)의 단자 전압의 파형을 도시한 도면,

도 18은 종래 기술의 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로를 나타내는 블럭도,

도 19는 종래 기술에 있어서의 단자 전위 압축 회로(300)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 20은 종래 기술에 있어서의 단자 전위 보정 회로(400)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 21은 종래 기술에 있어서의 위치 검출 회로(500)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 22는 종래 기술에 있어서의 전류 전환 회로(600)의 상세한 회로를 도시한 도면,

도 23은 종래 기술에 의한 모터(10)의 단자 전압의 파형을 도시한 도면,

도 24는 종래 기술의 모터 구동 회로에 있어서 모터 구동 전류가 변화했을 때의 모터(10)의 단자 전압 파형을 도시한 도면,

도 25는 종래 기술의 모터 구동 회로의 동작 타이밍 차트를 도시한 도면,

도 26은 종래 기술의 모터 구동 회로에 있어서의 전류 전환 회로(600)의 출력과 U 상 출력과의 타이밍 관계를 도시한 도면,

도 27은 종래 기술의 모터에 있어서의 단자 전압의 파형을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 모터 100 : 모터 구동 트랜지스터 회로

101∼106 : 구동 트랜지스터 200 : 버퍼 회로

210∼230 : 버퍼 300 : 단자 전위 압축 회로

500 : 위치 검출 회로 650 : 전류 전환 회로

670 : 전류 전환 제어 신호 발생 회로

690 : 6 진 카운터

700 : 소프트 스위칭 회로 780 : 전류 전환 신호 발생 회로

800 : 위상 신호 발생 회로 850 : 사다리꼴 위상 신호 생성 회로

900 : 중점 귀환 증폭기 950 : 전류 전환 회로

본 발명의 제 1 발명인 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로는, 3코일을 갖는 모터, 모터의 단자 전압으로부터 로터의 위치를 검출하는 위치 검출 회로, 위치 검출 회로로부터의 위치 신호에 근거하여 전류 전환 신호를 생성하는 전류 전환 회로 및 모터 구동 전류를 공급하는 모터 구동 트랜지스터 회로로 구성되고, 모터 구동 전류에 근거하여 모터의 회전을 제어하도록 구성된다. 본 발명은, 전류 전환 회로로부터의 전류 전환 신호에 따라서 모터를 구동하는 구동 신호를 공급하는 버퍼 회로와, 모터의 단자 전압의 중점 전위를 검출해 그 중점 전위를 기준 전압과 비교하여, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우에 제 1 출력을 버퍼 회로에 출력하고, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에 제 2 출력을 버퍼 회로에 출력하는 중점 귀환 증폭기를 구비하도록 구성된다.

본 발명의 제 2 발명인 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로는, 제 1 발명에, 모터의 단자 전압의 중점 전위를 검출해 그 중점 전위를 기준 전압과 비교하여, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우에 제 1 출력을 버퍼 회로에 출력하고, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에 제 2 출력을 버퍼 회로에 출력하는 중점 귀환 증폭기와, 위치 검출 회로로부터의 위치 신호에 근거하여 위상 신호를 생성하는 위상 신호 발생 회로와, 위상 신호 발생 회로로부터의 위상 신호에 의해서 사다리꼴 위상 신호를 생성하는 사다리꼴 위상 신호 생성 회로와, 위치 검출 회로로부터의 위상 신호를 수신하여 전류 전환 제어 신호를 발생하는 전류 전환 제어 신호 발생 회로, 및 전류 전환 제어 신호와 사다리꼴 위상 신호 생성 회로로부터의 사다리꼴 위상 신호를 수신하여 사다리꼴파 전류 전환 신호를 생성하는 소프트 스위칭 회로를 갖는 전류 전환 회로를 더 구비하도록 구성된다.

본 발명의 제 3 발명인 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로에 있어서의 중점 귀환 증폭기는, 차동 접속된 제 1 및 제 2 트랜지스터와, 제 1 트랜지스터의 베이스에 접속된 기준 전원과, 제 2 트랜지스터의 베이스에 접속된 모터의 각 상의 단자에 접속되어 중점 전위를 검출하기 위한 수단을 구비하도록 구성된다.

발명의 실시예

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 센서리스·브러쉬리스 모터 구동 회로의 블럭도이다. 도 1에 있어서는, 도 18의 종래 실시예로부터 단자 전위 보정 회로(400)를 제거하고, 중점 귀환 증폭기(900) 및 버퍼 회로(200)를 부가하여, 이 버퍼 회로(200)에 의해 구동 트랜지스터를 제어하도록 한 것이다. 그 밖에는, 종래와 마찬가지이다.

다음에, 도 1의 동작에 대하여 설명한다. 본 발명은 센서리스·브러쉬리스 모터 구동에 관한 발명으로, 센서리스 브러쉬리스 모터 구동에 있어서는, 종래부터 사용되고 있는 위치 검출 소자를 이용하지 않기 때문에, 다른 방법으로 모터(10)의 로터의 위치를 검출하지 않으면 안된다. 그 검출 수단으로서, 모터의 유기 전압을 사용한다. 우선, 도 1에 도시하는 U, V, W 단자 파형을 도 6에 도시한다. 도 6에 있어서의 모터(10)의 단자 전압은, 종래의 기술에 있어서의 단자 전압(도 23 참조)과 달리, 각 파형의 윗부분의 포화가 없어진 것을 알 수 있다. 이것이 본 발명의 실시예 1에 있어서의 특징이며, 후술하는 바와 같이 중점 귀환 증폭기(900) 및 버퍼 회로(200)를 이용함으로써, 이러한 포화를 없애는 것을 실현할 수 있었던 것이다. 도 6의 (a)는 U 상의 단자 전압을 도시하고, 도 6의 (b)는 W 상의 단자 전압을 도시하며, 도 6의 (c)는 V 상의 단자 전압을 도시한다. 유기 전압은 도면의 굵은 선으로 그려져 있으며, 가는 선으로 도시된 정현파의 진폭이 큰 부분에서 상부 및 하부로 팽창부를 갖는 형상을 나타내고 있다.

이러한 모터의 단자 전압을 수신하여, 단자 전위 압축 회로(300)에서 모터의 단자 전압을 필요한 전위로 압축하고, 위치 검출 회로(500)에 의해 모터의 로터 위치를 검출하며, 전류 전환 회로(650)에서 전류 전환 신호를 생성하고, 그 전류 전환 신호는 버퍼 회로(200)를 거쳐 모터 구동 트랜지스터 회로(100)에 공급되어, 모터 구동 트랜지스터 회로(100) 중의 구동 트랜지스터(101∼106)를 온 오프시켜 모터(10)를 회전시킨다. 단자 전위 압축 회로(300) 및 위치 검출 회로(500)는, 도 19 및 도 21에 도시하는 바와 같은 종래의 회로와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

이와 같이, 실시예 1의 발명에 있어서는, U, V, W의 단자 전압을 수신하여, 중점 귀환 증폭기(900)에 의해 모터(10)의 중점 전위를 일정하게 유지할 수 있다. 도 7의 (a)는 모터(10)의 전류가 작은 경우의 단자 전압을 나타내며, 도 7의 (b)는 모터(10)의 전류가 커진 경우의 단자 전압을 나타낸다. 이와 같이 도 7의 (a), 도 7의 (b)에서 알 수 있는 바와 같이, 모터(10)의 전류가 증가하더라도 모터(10)의 중점 전위를 기준으로 출력 파형이 양측으로 신장할 뿐, 모터(10)의 중점 전위는 변화가 없다. 이 때문에, 종래에는 필요로 하던 단자 전위 보정 회로(400)를 필요로 하지 않는다.

도 2는 도 1의 중점 귀환 증폭기(900)의 일실시예를 나타낸다. 도 2에 있어서, 참조부호(904)는 가변 전류원, 참조부호(905, 906)는 차동 입력 트랜지스터, 참조부호(907, 908)의 저항은 이득 설정용 저항, 참조부호(909)는 기준 전압원, 참조부호(910, 911), 참조부호(912, 913), 참조부호(902, 903)는 각각 전류 미러를 구성하는 트랜지스터이다. 참조부호(921, 922, 923)는, U, V, W의 단자 전압을 합성하는 저항이다. 이 중점 귀환 증폭기(900)는 U, V, W의 합성 전압과, 기준 전압원(909)의 기준 전압을 비교하여, 저항(907)과 저항(908)에서 결정되는 이득에 의해, 트랜지스터(902)의 콜렉터 전류와 트랜지스터(910)의 콜렉터 전류 크기를 조정하도록 동작한다. 이 상세 동작에 대해서는 후술하기로 한다. 이 전류는 버퍼 회로(200)에 공급되어, 버퍼 회로(200)로부터의 출력에 의해 모터 구동 트랜지스터 회로(100) 중의 구동 트랜지스터(101∼106)의 베이스 전류를 제어한다. 이 베이스 전류값을 제어함으로써, 항상 U, V, W 전압의 중점 전위가 기준 전원(909)의 전압과 동등하게 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 도 7에 도시하는 바와 같이, 모터 전류가 증가하더라도 중점 전위(기준 전압)는 시프트하지 않고, 항상 일정하게 유지할 수 있다.

다음에, 도 2에 도시하는 중점 귀환 증폭기(900)의 동작에 대하여 설명한다. 차동 입력 트랜지스터(905, 906)의 에미터는 가변 전류원(904)을 거쳐 전원(901)으로부터 전원 전압이 공급된다. 차동 입력 트랜지스터(905, 906)의 콜렉터는 각각 커런트 미러된 트랜지스터(910, 911) 및 트랜지스터(912, 913)에 접속된다. 차동 입력 트랜지스터(905)의 베이스는 저항(907)을 거쳐 기준 전원(909)에 접속되고, 트랜지스터(906)의 베이스는 저항(921, 922, 923)을 거쳐 각각 모터(10)의 U, V, W 단자에 접속된다. 따라서, 트랜지스터(906)의 베이스는 모터(10)의 U, V, W 단자의 합성 전압(도 6의 각 전압을 서로 중첩시킨 전압)이 인가된다. 만일, U, V, W 단자의 합성 전압이 기준 전원(909)의 기준 전압보다 높을 때에는, 트랜지스터(906)에 전류가 많이 흐르고, 트랜지스터(905)에는 적게 흐른다. 트랜지스터(906)의 전류는 트랜지스터(912)를 거쳐 커런트 미러 접속된 트랜지스터(913)에 흐른다. 이 전류는 또한 트랜지스터(903)로 흘러, 트랜지스터(903)와 커런트 미러 접속된 트랜지스터(902)로 흘러서, 단자(941)로부터 제 1 제어 신호를 버퍼 회로(200)의 단자(211)로 공급한다.

한편, 트랜지스터(905)의 전류는 트랜지스터(911)로 흐르고, 이는 다시 트랜지스터(911)와 커런트 미러 접속된 트랜지스터(910)로 흘러서, 단자(942)로부터 제 2 제어 신호를 버퍼 회로(200)의 단자(212)에 공급한다.

다음에, 도 4에 도시하는 버퍼 회로(200)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다. 버퍼 회로(200)는 U 상 버퍼(210), W 상 버퍼(220), V 상 버퍼(230)로 이루어진다. 버퍼 회로(200)의 제어는 각 상마다 실행되지만, 도 4에 있어서는, U 상 버퍼 회로(210)에 대해서만 설명한다. 도 4에 있어서, 참조부호(231)는 전류 전환 회로(650)로부터의 출력 신호 A가 입력되는 입력 단자, 참조부호(211)는 중점 귀환 증폭기(900) 중의 출력 단자(941)에 접속되는 제 1 제어 신호 입력 단자, 참조부호(212)는 중점 귀환 증폭기(900) 중의 출력 단자(942)에 접속되는 제 2 제어 신호 입력 단자이다. 참조부호(215∼219) 및 참조부호(224∼226)는 트랜지스터, 참조부호(227, 228)는 전원, 참조부호(221, 222)는 출력 단자이다. 트랜지스터(216)와 트랜지스터(226), 트랜지스터(217)와 트랜지스터(218), 트랜지스터(224)와 트랜지스터(225)는 각각 커런트 미러 접속되어 있다.

제 1 제어 신호 입력 단자(211)는 트랜지스터(215)의 콜렉터에 접속되고, 제 2 제어 신호 입력 단자(212)는 트랜지스터(219)의 에미터에 접속된다. 입력 단자(231)는 트랜지스터(215)의 베이스에 접속되고, 트랜지스터(215)의 콜렉터는 트랜지스터(216)의 콜렉터 및 베이스에 접속된다. 트랜지스터(216)와 커런트 미러 접속된 트랜지스터(226)의 콜렉터는 출력 단자(221)에 접속된다. 트랜지스터(219)의 베이스는 입력 단자(231)에 접속되고, 그 콜렉터는 커런트 미러 접속된 트랜지스터(217)의 콜렉터에 접속된다. 커런트 미러 접속된 트랜지스터(217, 218)의 각 에미터는 전원(227)에 접속된다. 트랜지스터(218)의 콜렉터는 커런트 미러 접속된 트랜지스터(224)의 콜렉터에 접속된다. 커런트 미러 접속된 트랜지스터(225)의 콜렉터는 전원(228)에 접속된다. 커런트 미러 접속된 트랜지스터(224, 225)의 각 에미터는 저항(229)을 거쳐 접지됨과 동시에, 출력 단자(222)에 접속된다.

다음에, 버퍼(210)의 동작에 대하여 설명한다. 단자(231)에 입력한 전류 전환 회로(650)로부터의 출력 신호 A는 버퍼(210) 중의 트랜지스터(215)의 베이스에 입력된다. 한편, 중점 귀환 증폭기(900)의 트랜지스터(902)의 콜렉터는 단자(941) 및 단자(211)를 거쳐 트랜지스터(215)의 에미터에 접속된다. 또, 트랜지스터(910)의 콜렉터는 단자(942) 및 단자(212)를 거쳐 트랜지스터(219)의 에미터에 접속된다. 입력 신호 A가 하이로 되면 트랜지스터(215)가 동작하여, 전류가 트랜지스터(216)를 거쳐서 흐른다. 트랜지스터(216)는 커런트 미러 접속된 트랜지스터(226)에 전류를 흐르게 하고, 단자(221)를 거쳐 트랜지스터(101)로부터 전류를 끌어 당겨, 도 1의 모터 구동 트랜지스터 회로(100) 중의 구동 트랜지스터(101)를 구동시키고, 모터(10)의 U 상 코일에 구동 전압을 공급하여 모터를 회전시킨다.

한편, 중점 귀환 증폭기(900)의 트랜지스터(902)의 전류가 증가하면, 단자(941) 및 단자(211)를 거쳐 전류가 공급되어, 트랜지스터(215)의 전류를 증가시켜서 단자(221)의 출력 전류를 증가시킨다. 중점 귀환 증폭기(900)의 트랜지스터(902)의 전류가 감소하면 단자(941) 및 단자(211)를 거쳐 전류가 공급되어, 트랜지스터(215)의 전류를 감소시켜서 단자(221)의 출력 전류를 감소시킨다. 또한, 중점 귀환 증폭기(900)의 단자(942)로부터 전류가 증가하면, 트랜지스터(219)를 거쳐 트랜지스터(217)의 전류가 증가하여, 트랜지스터(217)와 커런트 미러 접속된 트랜지스터(218)의 전류가 증가한다. 중점 귀환 증폭기(900)의 단자(942)로부터의 전류가 감소하면, 트랜지스터(219)를 거쳐 트랜지스터(217)의 전류가 감소하여, 트랜지스터(217)와 커런트 미러 접속된 트랜지스터(218)의 전류가 감소한다. 트랜지스터(218)의 전류가 증가하면, 트랜지스터(224)의 전류가 증가하여, 트랜지스터(224)와 커런트 미러 접속된 트랜지스터(225)의 전류가 증가한다. 이에 따라, 트랜지스터(225)의 전류가 증가하여, 단자(222)로부터 공급되는 전류는 증가한다. 따라서, 버퍼(210)는 단자(222)를 거쳐 트랜지스터(104)에 전류를 공급해 도 1의 모터 구동 트랜지스터 회로(100) 중의 구동 트랜지스터(104)를 구동하고, 모터(10)의 U 상 코일에 구동 전압을 공급하여 모터를 회전시킨다.

즉, 기본적으로는 단자(231)에 입력하는 신호 A에 따른 전류가 단자(221) 및 단자(222)로부터 공급되지만, 단자(211) 및 단자(212)로부터 공급되는 전류에 의해서 단자(221), 단자(222)의 전류 크기를 미세 조정한다. 즉, 단자(211)에 공급되는 전류의 증감에 따라, 단자(222)에 공급되는 전류를 증감시키고, 단자(212)에 공급되는 전류의 증감에 따라, 단자(222)에 공급되는 전류를 증감시킨다. 이렇게 하여 본 발명에 있어서는, 구동 트랜지스터(101∼106)의 전류를 미세 조정함으로써, 모터(10)의 단자 전압 U, V, W를 미세 조정하여 모터(10)의 중점 전압이 이동하지 않도록 조정하는 것에 그 특징이 있다.

도 3은 전류 전환 회로(650)를 상세하게 도시한 도면이다. 전류 전환 회로(650)는 위치 검출 회로(500)로부터의 BU, BW, BV 신호를 수신하여, 신호 A, B, C를 출력하는 회로이다. 도 3에 있어서, U 상, W 상, V 상의 3 상 모두에 대한 회로를 도시하고 있지만, U 상, W 상, V 상은 각각 동일한 회로이기 때문에, 이하에서는 U 상에 대해서만 설명한다. U 상의 입력 단자(631)에 입력한 위치 신호 BU는 직접 트랜지스터(643)의 베이스에 인가되고, 인버터(634)에서 반전되어, 트랜지스터(651)의 베이스에 인가된다. 위치 신호 BU가 논리 「H」로 되면, 트랜지스터(643)는 온하고, 트랜지스터(651)는 오프한다. 트랜지스터(643)가 온하면, 미리 정해진 분압비로 저항(641)과 저항(642)에 의해 분압된 전압이 차동 트랜지스터를 형성하는 트랜지스터(645)의 베이스에 인가되어, 트랜지스터(645)가 오프로 된다. 한편, 트랜지스터(651)가 오프하면, 차동 트랜지스터를 형성하는 트랜지스터(647)의 베이스에 전원 전압이 인가되어 트랜지스터(647)는 온한다. 트랜지스터(647)의 콜렉터는 트랜지스터(677)의 베이스로부터 전류를 끌어 당겨, 트랜지스터(677)는 온하고, 트랜지스터(677)의 콜렉터 전압이 단자(231)로부터 출력 전압 A로서 다음 단의 버퍼 회로(200)에 공급된다.

한편, 위치 신호 BU가 논리 「L」로 되면, 트랜지스터(643)는 오프하고, 트랜지스터(651)는 온한다. 트랜지스터(643)가 오프하면, 차동 트랜지스터를 형성하는 트랜지스터(645)의 베이스에 전원 전압이 인가되어 트랜지스터(645)는 온한다. 트랜지스터(645)가 온하면 트랜지스터(644)에 정전류원(646)에서 정해진 정전류가 흘러, 이 트랜지스터(644)와 커런트 미러 접속된 트랜지스터(673)에 트랜지스터(644)와 동일한 전류가 흐른다. 트랜지스터(673)에 전류가 흐름에 따라, 트랜지스터(673)의 콜렉터 전압이 단자(233)로부터 출력 전압 C로서 다음 단의 버퍼 회로(200)에 공급된다.

위치 신호 BV, 위치 신호 BW에 대해서도 마찬가지의 동작에 의해 단자(231, 232, 233)에 전압이 공급된다. 예를 들면, 단자(231)는 트랜지스터(677)에 접속되어 있고, 트랜지스터(677)는 트랜지스터(647)와 트랜지스터(666)의 전류가 합성된다. 따라서, 트랜지스터(677)에 흐르는 전류는, 그 베이스에 전류가 흐르지 않을 경우, 그 베이스에 트랜지스터(647)와 트랜지스터(666) 중 어느 하나의 트랜지스터로부터의 전류가 공급되는 경우, 트랜지스터(647)와 트랜지스터(666)의 2개의 트랜지스터로부터 전류가 공급되는 경우의 3 가지가 있다. 이 때문에, 트랜지스터(677)의 전류는 3 가지의 전류값이 있고, 그것에 따라서 단자(231)에 공급되는 전압은 3개의 값을 취한다. 단자(232, 233)에 대해서도 마찬가지이다. 이렇게 하여 단자(231, 232, 233)에 생성되는 전압을 도 5의 (b)에 나타낸다. 도 5의 (b)와 같은 파형의 전압 A, B, C가 다음 단의 버퍼 회로(200)에 인가된다.

상술한 바와 같이, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같은 전압 파형 A, B, C가 버퍼 회로(200)에 인가되면, 각 상마다 도 4에 도시되는 버퍼(210)에서 처리되고, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같은 구동 신호가 출력되어 트랜지스터(101∼106)에 인가되어서 모터(10)를 구동한다. 버퍼(210)의 동작에 대해서는 도 4에 이미 설명되어 있기 때문에 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 중점 귀환 증폭기(900)에서 모터(10)의 각 단자 전압을 검출하여, 중점 전위가 상승하였을 때에는 중점 전위를 낮추도록 버퍼 회로(200) 중의 버퍼(210∼230)에서 조정을 하고, 모터(10)의 각 단자 전압의 중점 전위가 하강하였을 때에는, 중점 전위를 상승시키도록 버퍼 회로(200) 중의 버퍼(210∼230)에서 조정을 하기 때문에, 항상 중점 전위가 일정하게 유지된다. 그 결과, 도 7의 (a)와 같이 모터(10)로의 공급 전류가 작을 때에도, 도 7의 (b)와 같이 모터(10)로의 공급 전류가 클 때에도, 중점 전위는 변화가 없이, 중점 전위를 중심으로, 단지 단자 전압의 진폭이 양측으로 신장하는 형태로 된다. 따라서, 그 전압 파형으로부터 모터(10)의 로터 위치를 정확하게 검출할 수 있기 때문에, 종래에 이용된 단자 전위 보정 회로(400)를 이용할 필요가 없어졌다.

실시예 2

실시예 2는 실시예 1의 회로에, 소프트 스위칭 회로(700), 위상 신호 발생 회로(800) 및 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)를 추가한 것이다. 또한, 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)는 소프트 스위칭 회로(700)에서 신호 A, B, C를 발생시키기 위한 이전 처리를 하는 회로이다. 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)의 상세한 회로를 도 9에 도시하고, 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670) 중의 6 진 카운터(690)를 도 10에 도시하며, 위상 신호 발생 회로(800)의 상세한 회로를 도 11에 나타내고, 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)의 상세한 회로를 도 13에 도시하며, 소프트 스위칭 회로(700)의 상세한 회로를 도 14, 도 15에 도시한다. 그 밖에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지이므로 생략한다. 도 16은 실시예 2의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트를 도시한 도면이다. 도 17은 실시예 2의 발명에 의한 모터(10)의 단자 전압 파형을 도시한 도면이다.

이하에 실시예 2의 동작에 대하여 설명한다. 도 8의 위치 검출 회로(500)의 출력 신호가 BU, BV, BW이다. 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)는 위치 검출 회로(500)로부터의 신호 BU, BV, BW를 수신하여 전류 전환 제어 신호 a∼f를 생성한다. 소프트 스위칭 회로(700)는 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)로부터의 전류 전환 제어 신호 a∼f를 수신하여 신호 A, B, C를 생성한다. 위상 신호 발생 회로(800)는 위치 검출 회로(500)로부터의 신호 BU, BV, BW를 수신하여 위상 신호 g를 생성한다. 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)는 위상 신호 발생 회로(800)로부터의 위상 신호 g를 수신하여 사다리꼴 위상 신호 h를 생성해 소프트 스위칭 회로(700)의 입력 단자(731)에 공급한다.

다음에, 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)의 상세한 회로를 도 9에 도시한다. 도 9에 있어서, 위치 신호 BU, BW, BV는, 각각 상승 에지 검출 회로(674, 676, 678)와 하강 에지 검출 회로(675, 677, 679)에 입력되고, 상승 에지 검출 회로(674, 676, 678)에서 상승 에지 펄스(674a, 676a, 678a)가, 하강 에지 검출 회로에서 하강 에지 펄스(675a, 677a, 679a)가 출력된다. 검출된 에지 펄스(674a, 676a, 678a, 675a, 677a, 679a)는 OR 회로(680)에 입력된다. OR 회로(680)의 출력은 위치 신호 전체의 상승 및 하강시에 펄스로서 출력된다.

도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670) 중의 6 진 카운터의 상세한 회로를 도시한 도면이다. 도 10의 6 진 카운터(690)에 있어서는, OR 회로(680)로부터의 상승 및 하강 펄스를 수신하여, D 플립플롭(691, 692, 699) 및 AND 게이트(693∼698)에 의해, 단자(681∼686)에 도 16의 (c)에 도시하는 바와 같은 전류 전환 제어 신호 a, b, c, d, e, f를 얻을 수 있다.

도 11은 위상 신호 발생 회로(800)의 상세한 회로를 도시한 도면이다. 도 11에 있어서, 참조부호(801∼803)는 각각 위치 신호 BU, BW, BV의 입력 단자, 참조부호(804∼806)는 AND 회로, 참조부호(807)는 NOR 회로, 참조부호(808)는 사다리꼴 위상 신호 g의 출력 단자이다. 도 12는 위상 신호 발생 회로(800)의 동작을 설명하는 타이밍 차트이다. 단자(801∼803)에 입력한 위치 신호 BU, BW, BV(도 12의 (a) 참조)는 AND 회로(804∼806)에서 각각 BU×BV, BV×BW, BW×BU의 연산이 행해지고(도 12의 (b) 참조), 그 결과가 NOR 회로(807)에 입력되어, 최종적으로 논리 「H」 및 논리 「L」의 반복 파형인 g 신호를 얻을 수 있다(도 12의 (d), 도 16의 (b) 참조).

상술한 바와 같이 위상 신호 발생 회로(800)에서 생성된 위상 신호 g는, 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)에 입력되어, 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)에서 사다리꼴 위상 신호 h가 생성된다. 도 13에 도시된 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)에 있어서, 참조부호(808)는 입력 신호 단자, 참조부호(857)는 스위치(SW), 참조부호(856)는 콘덴서, 참조부호(854, 855)는 정전류원, 참조부호(853)는 전원, 참조부호(731)는 출력 단자이다. 입력 단자(808)에 입력한 위상 신호 g가 논리 「L」로부터 논리 「H」로 변화하면, 스위치(SW)(857)는 오프로 된다. 이에 따라, 콘덴서(856)는 충전이 시작되어, 시간 t 후에는 정전류원(854)으로부터의 전류 I3에 의해 충전되며, 도 16의 (d)에 도시하는 사다리꼴 위상 신호 h로 표시되는 바와 같이 출력 단자(731)의 전압은 상승하고, 전원 전압으로 되었을 때에 충전은 정지하여 그 일정 전압을 유지한다. 한편, 위상 신호 g가 논리 「H」에서 논리 「L」로 변화하면, 스위치(SW)(857)는 온으로 된다. 이에 따라, 콘덴서(856)는 정전류원(855)에 의해 2×I3의 전류로 방전되어, 시간 t 후에는, 도 16의 (d)에 도시된 사다리꼴 위상 신호 h로 표시되는 바와 같이 출력 단자(731)의 단자 전압은 0으로 된다.

이와 같이, 사다리꼴 위상 신호 h의 상승 및 하강은, 도 16의 (d)의 사다리꼴 위상 신호 h로 표시하는 바와 같이 기울기를 가진 파형으로 된다. 또, 스위치 SW는 위상 신호 g가 로우일 때 온하고, 하이일 때 오프로 되는 스위치이다.

다음에, 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)에서 생성된 전류 전환 제어 신호 a∼f의 신호는, 도 14, 도 15에서 구성되는 소프트 스위칭 회로(700)에 입력된다. 소프트 스위칭 회로(700)는 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)로부터의 출력 신호 a∼f를 수신하여, 도 14에 나타내는 AA, AB 회로 중의 스위치(SW1∼SW4)(716, 717, 726, 727)를 온, 오프함으로써, 도 15에 나타내는 A, B, C의 신호를 출력한다. 또, 스위치(SW1∼SW4)는 a∼f의 신호가 로우일 때 온하고, 하이일 때 오프로 되는 스위치이다.

다음에 소프트 스위칭 회로(700)는 도 14 및 도 15에 도시하는 2개의 상세한 회로로 구성된다. 도 14에 있어서, 전류 전환 제어 신호 발생 회로(670)로부터 입력된 신호 a∼f에 의해서, 6 개의 회로(710, 720, 730, 740, 750, 760)에 의해 각각의 전류 성분 Ia∼If가 생성되고, 도 15의 회로에 출력되어 출력 신호 A, B, C가 생성된다. 이하에, 도 14, 도 15를 이용하여 소프트 스위칭 회로(700)의 구성 및 동작을 설명한다.

도 14에 있어서, 회로(730, 750)는 참조부호(710)로 표시되는 회로 AA와 동일하다. 또한, 회로(740, 760)는 참조부호(720)로 표시되는 회로 AB와 동일하다. 입력 전류 전환 제어 신호 a는 회로(710)에 입력되어, 출력 전류 Ia를 출력한다. 입력 전류 전환 제어 신호 b는 회로(720)에 입력되어, 출력 전류 Ib를 출력한다. 마찬가지로, 전류 전환 제어 신호 c, e는 각각 회로(730, 750)에 입력되어, 출력 전류 Ic, Ie를 출력하고, 전류 전환 제어 신호 d, f는 각각 회로(740, 760)에 입력되어, 출력 전류 Id, If를 출력한다. 전류 전환 제어 신호 c, e를 처리하는 회로(730, 750) 및 전류 전환 제어 신호 d, f를 처리하는 회로(740, 760)는 각각 회로(710) 및 회로(720)와 동일하기 때문에, 설명을 간단히 하기 위해 생략한다.

다음에, 도 14의 소프트 스위칭 회로(700) 중의 회로(710)에 대하여 설명한다. 회로(710)에 있어서, 참조부호(732)는 전류 전환 제어 신호 a가 입력되는 입력 단자, 참조부호(712, 713)는 차동 트랜지스터, 참조부호(714, 715)는 정전류원, 참조부호(716, 717)는 스위치(SW1, SW2), 참조부호(718)는 기준 전압원, 참조부호(711)는 도 15 중의 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 구성하는 트랜지스터이다. 참조부호(731)는 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)에서 생성된 사다리꼴 위상 신호 h가 입력되는 입력 단자, 참조부호(738)는 전원이다.

AA 타입의 회로(710)는, 전류 전환 제어 신호 a가 논리 「L」일 때 스위치(716, 717)가 온하기 때문에, 그 동안에만 AA의 회로가 동작하고, 기준 전압(718)의 정전압과 단자(731)에 입력한 사다리꼴 위상 신호 h의 전압을 비교하여, 저항(719)을 거쳐 차동 전류를 흐르게 하여, 그 출력을 커런트 미러로부터 출력한다. 그 출력이 도 16에 도시하는 전류 Ia이다. 즉, 단자(731)에 입력하는 사다리꼴 위상 신호 h가 논리 「H」일 때, 그 전압은 기준 전압(718)의 전압보다 높기 때문에, 차동 트랜지스터(712)는 온하고, 차동 트랜지스터(713)는 오프한다. 따라서, 트랜지스터(711)의 에미터 전압은 사다리꼴 위상 신호 h를 반전한 파형으로 되어, 전류 Ia로서 출력된다.

한편, 회로(720)에 있어서, 참조부호(733)는 전류 전환 제어 신호 b가 입력되는 입력 단자, 참조부호(722, 723)는 차동 트랜지스터, 참조부호(724, 725)는 정전류원, 참조부호(726, 727)은 스위치(SW3, SW4), 참조부호(728)는 기준 전압원, 참조부호(721)는 도 15 중의 트랜지스터와 커런트 미러 회로를 구성하는 트랜지스터이다. 참조부호(731)는 사다리꼴 위상 신호 생성 회로(850)에서 생성된 사다리꼴 위상 신호 h가 입력되는 입력 단자, 참조부호(739)는 전원이다.

AB 타입의 회로(720)는, 신호 b가 논리 「L」일 때, 스위치(726, 727)가 온하기 때문에, 그 동안에만 AB의 회로가 동작하고, 기준 전압(728)의 정전압과 단자(731)에 입력한 사다리꼴 위상 신호 h의 전압을 비교하여, 저항(729)을 거쳐 차동 전류를 흐르게 하여, 그 출력을 커런트 미러로부터 출력한다. 그 출력이 도 16에 도시하는 전류 Ib이다. 즉, 단자(731)에 입력되는 사다리꼴 위상 신호 h가 논리 「H」일 때, 그 전압은 기준 전압(728)의 전압보다 높기 때문에, 차동 트랜지스터(722)는 온하고, 차동 트랜지스터(723)는 오프한다. 따라서, 트랜지스터(721)의 에미터 전압은 사다리꼴 위상 신호 h와 동일한 파형으로 되어, 전류 Ib로서 출력된다.

마찬가지로, 전류 전환 제어 신호 c가 논리 「L」인 동안에만 전류 Ic가 출력되고, 전류 전환 제어 신호 d가 논리 「L」인 동안에만 전류 Id가 출력되며, 전류 전환 제어 신호 e가 논리 「L」인 동안에만 전류 Ie가 출력되고, 전류 전환 제어 신호 f가 논리 「L」인 동안에만 전류 If가 출력된다. 이렇게 하여 생성된 신호가 도 16에 도시한 전류 Ia∼If이다.

이 전류 Ia∼If는 도 15의 단자(751∼756)에 입력된다. 도 15의 소프트 스위칭 회로(700)는, Ia∼If의 출력을 수신하여 도 16에 도시하는 차동 출력 A, B, C를 얻는 회로이다. 도 15에 있어서, 참조부호(751∼756)는 입력 단자, 참조부호(761∼766) 및 참조부호(767∼772)는 도 14 중의 트랜지스터(711, 721…)와 각각 커런트 미러 회로를 구성하는 트랜지스터, 참조부호(788, 789), 참조부호(790, 791), 참조부호(792, 793)는 각각 커런트 미러 회로를 구성하는 트랜지스터, 참조부호(784, 785, 787)는 전류를 전압으로 변환하는 저항, 참조부호(786)는 정전압, 참조부호(781, 782, 783)는 정전류원, 참조부호(794, 795, 796)는 각각 신호 A, B, C를 출력하는 출력 단자이다.

도 15의 소프트 스위칭 회로(700) 중의 전류 전환 신호 발생 회로(780)에 있어서는, 신호 A, B, C를 얻을 수 있지만, 이하에 있어서는, 도 16에 나타내는 시간 t1∼t4까지의 기간 동안에 단자(794)에 나타나는 전압 신호 A의 생성 과정에 대해서만 설명한다. 신호 B, C의 생성 과정도 마찬가지이기 때문에 그 설명은 생략한다.

시간 t1∼t2에 있어서는, 단자(755) 및 단자(756)에 입력하는 전류 Ie 및 If는 트랜지스터(765) 및 트랜지스터(766)에 흐르고, 이 2개의 전류는 가산되어 저항(787)에 흐른다. 트랜지스터(761∼766)는 도 14에 도시한 트랜지스터(711, 712…)의 트랜지스터와 커런트 미러 접속되어 있고, 커런트 미러비가 4로 설정되어 있기 때문에, 이 경우 트랜지스터(765, 766)에 흐르는 전류는 각각 4Ie 및 4If이다. 따라서, 트랜지스터(765, 766)에서 가산된 전류는 4(Ie+If)로 된다. 한편, 전류원(781)을 흐르는 정전류 I0도 저항(787)으로 유입되어, 저항(787)을 흐르는 합계 전류 Ie'는 Ie'=4(Ie+If)+I0 으로 된다. 단자(794)에 얻어지는 전압은 Ie'×R+Vr로 된다. 여기서, 전류 Ie 및 If의 최대값을 I, 정전류 I0을 8I로 되도록 선택해 두면, 저항(787)을 흐르는 최대 전류 Ie=4(I+I)+8I=16I 로 된다. 따라서, 이 때에는, 단자(794)에 얻어지는 최대 전압 V3은, V3=Ie×R+Vr=16IR+Vr로 된다. 여기서, R은 저항(784∼787)의 저항값이다.

다음에, 시간 t2∼t3의 기간 동안에 있어서의, 단자(794)에 나타나는 전압 신호 A의 생성 과정에 대하여 설명한다. 이 기간은 전류 Id만이 흘러, 트랜지스터(764)와 트랜지스터(770)를 온으로 하고 있다. 그러나, 이들의 전류는 저항(787)에 흐르지 않기 때문에, 단자(794)의 전압에는 영향을 미치지 않는다. 한편, 정전류원(781)으로부터 공급되는 정전류 I0은 저항(787)을 흘러, I0×R의 전압 강하를 발생한다. 따라서, 단자(794)에 나타나는 전압은 I0×R+Vr 이다. 정전류 I0을 8I로 되도록 선택해 두면, 단자(794)에 나타나는 전압 신호 A=8IR+Vr 로 된다. Vr의 전압을 작게 선택해 두면, 이 때의 전압값은 최대값의 거의 1/2로 된다.

다음에, 시간 t3∼t4의 기간 동안에 있어서의, 단자(794)에 나타나는 전압 신호 A의 생성 과정에 대하여 설명한다. 이 기간은, 단자(752) 및 단자(753)에 입력되는 전류 Ib 및 Ic는 트랜지스터(762, 763)에 흐르지만, 이 2개의 전류는 저항(787)을 흐르지 않기 때문에, 단자(794)의 전압 신호 A에는 영향을 미치지 않는다. 한편, 트랜지스터(768, 769)의 전류는 가산되어 트랜지스터(789)에 흐른다. 트랜지스터(788)는 4배의 커런트 미러비로 트랜지스터(789)와 커런트 미러 접속되어 있기 때문에, 트랜지스터(789)에 흐르는 전류의 4배의 전류를 저항(787)으로부터 뽑아낸다. 한편, 정전류원(781)으로부터는 전류 I0이 저항(787)으로 유입된다. 따라서, 저항(787)을 흐르는 전류 Ie'는 Ie'={I0-4(Ib+Ic)} 로 되기 때문에, 출력 단자(794)의 전압 A는 A={I0-4(Ib+Ic)}+Vr로 된다. I0의 최대값을 8I로 하고, Ib, Ic의 최대값을 I로 하면, Ie'=8I-8I로 되기 때문에, 출력 단자(794)의 전압 A는 A=(8I-8I)R+Vr=Vr 로 된다. 따라서, 전압 Vr를 작게 설정하면, 이 기간의 단자(794)에 있어서의 전압 신호 A는 거의 0V로 된다.

이렇게 하여 얻어진 전압 신호 A, B, C는 모터 구동 트랜지스터 회로(100) 중의 구동 트랜지스터(101∼106)에 부가되고, 구동 트랜지스터를 흐르는 전류는 모터(10)에 공급되어 모터(10)를 회전시킨다. 이 때의 출력 전류 파형 및 출력 전압 파형을 도 16에 도시한다. 단, 이 파형은 이상적인 파형이며, 실제의 출력 파형은 도 17에 도시하는 바와 같이 다소의 스파이크가 관측되지만, 종래의 스파이크 전압과 비교하면 대단히 작고, 음향 노이즈는 거의 발생하지 않는 정도로까지 감소되어 있다.

본 발명의 제 1 발명의 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로는, 전류 전환 회로로부터의 전류 전환 신호에 따라서 모터를 구동하는 구동 전류를 공급하는 버퍼 회로와, 모터의 단자 전압의 중점 전위를 검출하고, 그 중점 전위를 기준 전압과 비교하여, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우에 제 1 출력을 버퍼 회로에 출력하고, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에 제 2 출력을 버퍼 회로에 출력하는 중점 귀환 증폭기를 구비하며, 모터의 중점 전위가 변화하지 않는 구성으로 하였기 때문에, 단자 전압 보정 회로가 불필요해지고, 모터의 유기 전압을 이용하여 회전 위치를 정밀도 좋게 검출할 수 있어, 모터의 회전 불균일을 저감할 수 있다.

본 발명의 제 2 발명의 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로는, 제 1 발명에, 모터의 단자 전압의 중점 전위를 검출하고, 그 중점 전위를 기준 전압과 비교하여, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우에 제 1 출력을 버퍼 회로에 출력하고, 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에 제 2 출력을 버퍼 회로에 출력하는 중점 귀환 증폭기와, 위치 검출 회로로부터의 위치 신호에 근거하여 위상 신호를 생성하는 위상 신호 발생 회로와, 위상 신호 발생 회로로부터의 위상 신호에 의해 사다리꼴 위상 신호를 생성하는 사다리꼴 위상 신호 생성 회로와, 위치 검출 회로로부터의 위상 신호를 수신하여 전류 전환 제어 신호를 발생하는 전류 전환 제어 신호 발생 회로 및 전류 전환 제어 신호와 사다리꼴 위상 신호 생성 회로로부터의 사다리꼴 위상 신호를 수신하여 사다리꼴파 전류 전환 신호를 생성하는 소프트 스위칭 회로를 갖는 전류 전환 회로를 구비하도록 구성되기 때문에, 구동 트랜지스터의 스위칭 전류에 기울기를 갖게 할 수 있고,이 때문에 급격한 스위칭에 의해 발생하는 스파이크 전압을 저감할 수 있어서, 이에 따라 모터의 음향 노이즈가 저감된다.

본 발명의 제 3 발명의 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로에 있어서의 중점 귀환 증폭기는, 차동 접속된 제 1 및 제 2 트랜지스터와, 제 1 트랜지스터의 베이스에 접속된 기준 전원과, 제 2 트랜지스터의 베이스에 접속된 모터의 각 상의 단자에 접속되어 중점 전위를 검출하기 위한 수단을 구비하도록 구성되기 때문에, 모터의 중점 전위가 변화하지 않도록 할 수 있어서, 그에 따라 모터의 유기 전압을 이용하여 회전 위치를 정밀도 좋게 검출할 수 있어, 모터의 회전 불균일을 저감할 수 있다.

Claims (3)

1. 3코일을 갖는 모터의 단자 전압으로부터 로터의 위치를 검출하는 위치 검출 회로, 상기 위치 검출 회로로부터의 위치 신호에 근거하여 전류 전환 신호를 생성하는 전류 전환 회로 및 모터 구동 전류를 공급하는 모터 구동 트랜지스터 회로로 구성되고, 상기 모터 구동 전류에 근거하여 모터의 회전을 제어하는 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로에 있어서, 상기 전류 전환 회로로부터의 전류 전환 신호에 따라서 모터를 구동하는 구동 신호를 공급하는 버퍼 회로와, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위를 검출해 그 중점 전위를 기준 전압과 비교하여, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우에 제 1 출력을 상기 버퍼 회로에 출력하고, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에 제 2 출력을 상기 버퍼 회로에 출력하는 중점 귀환 증폭기를 구비하고, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우, 상기 버퍼 회로는 모터의 단자 전압의 중점 전위를 낮추도록 동작하고, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에는 모터의 단자 전압의 중점 전위를 높이도록 동작하는 것을 특징으로 하는 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로.
2. 3코일을 갖는 모터의 단자 전압으로부터 로터의 위치를 검출하는 위치 검출 회로, 상기 위치 검출 회로로부터의 위치 신호에 근거하여 전류 전환 신호를 생성하는 전류 전환 회로 및 모터 구동 전류를 공급하는 모터 구동 트랜지스터 회로로 구성되고, 상기 모터 구동 전류에 근거하여 모터의 회전을 제어하는 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로에 있어서, 상기 전류 전환 회로로부터의 전류 전환 신호에 근거하여 모터를 구동하는 구동 신호를 공급하는 버퍼 회로와, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위를 검출해, 그 중점 전위를 기준 전압과 비교하여, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우에 제 1 출력을 상기 버퍼 회로에 출력하고, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에 제 2 출력을 상기 버퍼 회로에 출력하는 중점 귀환 증폭기와, 위치 검출 회로로부터의 위치 신호에 근거하여 위상 신호를 생성하는 위상 신호 발생 회로와, 상기 위상 신호 발생 회로로부터의 위상 신호에 의해 사다리꼴 위상 신호를 생성하는 사다리꼴 위상 신호 생성 회로와, 상기 위치 검출 회로로부터의 위상 신호를 수신하여 전류 전환 제어 신호를 발생하는 전류 전환 제어 신호 발생 회로, 및 상기 전류 전환 제어 신호와 상기 사다리꼴 위상 신호 생성 회로로부터의 사다리꼴 위상 신호를 수신하여 사다리꼴파 전류 전환 신호를 생성하는 소프트 스위칭 회로를 갖는 전류 전환 회로를 구비하고, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우, 상기 버퍼 회로는 모터의 단자 전압의 중점 전위를 낮추도록 동작하고, 상기 모터의 단자 전압의 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에는 모터의 단자 전압의 중점 전위를 높이도록 동작하는 것을 특징으로 하는 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중점 귀환 증폭기는, 차동 접속된 제 1 및 제 2 트랜지스터와, 상기 제 1 트랜지스터의 베이스에 접속된 기준 전원과, 상기 제 2 트랜지스터의 베이스가 모터의 각 상의 단자에 접속되어 중점 전위를 검출하기 위한 수단을 구비하고, 상기 중점 전위가 기준 전위보다 높은 경우, 상기 차동 트랜지스터의 제 2 트랜지스터가 제어 신호를 공급하고, 상기 중점 전위가 기준 전위보다 낮은 경우에는 상기 차동 트랜지스터의 제 1 트랜지스터가 제어 신호를 공급함으로써, 모터의 단자 전압의 중점 전위를 항상 기준 전위와 동일하게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 센서리스·브러쉬리스 모터의 구동 회로.