KR940007151B1 - Arrangement for starting brushless dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명에 따른 회전자 위치 검출기가 없는 3상 BLCD모터 구동 회로도1 is a three-phase BLCD motor driving circuit diagram without a rotor position detector according to the present invention.
제2도는 (a)(b)는 제1도에서 각상의 전압을 구하기 위한 결선 상태도2 is a connection state diagram for obtaining voltages of respective phases in FIG.
제3도는 본 발명에 따른 회전자 위치 검출기가 없는 3상 BLCD모터 구동회로의 동작 상태 파형도로서,(a)는 각상의 단자 전압 파형도, (b)는 단자전압에 의해 검출되는 각상의 전압 파형도,(c)는 기준전압과각상의 전압에 따른 비교기의 출력 상태도,(d)는 각상에 전류를 도통시키는 트랜지스터의 동작 상태도.3 is an operational state waveform diagram of a three-phase BLCD motor driving circuit without a rotor position detector according to the present invention, (a) is a terminal voltage waveform diagram of each phase, and (b) is a voltage of each phase detected by the terminal voltage. (C) is the output state of the comparator according to the reference voltage and the voltage of each phase, (d) is the operating state of the transistor which conducts current to each phase.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1∼3 : 비교기 Q1∼Q3 : 회전자 구동용 트랜지스터1 to 3: Comparators Q1 to Q3: Rotor driving transistor
Q4∼Q6 스위칭 트랜지스터 Vs : 전원전압Q4 to Q6 switching transistor Vs: power supply voltage
La∼Lc : 회전자 구동코일 R11∼R14, R21∼R24, R31∼R34,R4∼R9 : 저항La to Lc: rotor drive coils R11 to R14, R21 to R24, R31 to R34, R4 to R9: resistance
Va∼Vc : 단자전압 V : 기준전압Va to Vc: Terminal voltage V: Reference voltage
본 발명은 회전자 위치 검출기 없는 3상 BLDC모터(Brushless DC motor)구동회로에 관한 것으로 특히, 회전자 위치 검출기를 제거하여 모터를 초소형화하고자 하는 곳에 적당하도록한 회전자 위치 검출기가 없는3상 BLDC모터 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a three-phase BLDC motor driving circuit without a rotor position detector. In particular, a three-phase BLDC without a rotor position detector suitable for a place where the motor is miniaturized by removing the rotor position detector. It relates to a motor drive circuit.
종래의 3상 BLDC모터 구동회로는 3상 BLDC모터에서 모터회전에 반드시 필요로 하는 회전자(영구자석)의 위치 검출을 위하여 홀(Hal1)소자나 레졸버(Resolver)등이 사용되었으나 홀소자등을 사용할 경우 모터의 구조가 복잡해져서 제작공정이 복잡해지고 홀소자 출력선(6개 이상필요함)으로 인하여 크기가 커지고 전원을 필요로 하므로 전원손실을 가져오는 단점이 있었다.In the conventional three-phase BLDC motor driving circuit, a Hall (Hal1) element or a resolver (Resolver) is used to detect the position of the rotor (permanent magnet) necessary for motor rotation in a three-phase BLDC motor, but the Hall element is used. In this case, the structure of the motor is complicated, and the manufacturing process is complicated, and the size of the large size is required due to the hall element output line (needed more than six) and power is required.
이에 따라 본 발명은 상기한 단점을 해결하기 위해 위치 검출에 필요한 홀소자등을 제거한 3상 BLDC모더 구동회로써 차후에 집적회로(IC : Integrated Circuit)화 하기 위한 회전자 위치 검출기없는 3상 BLDC모터 구동회로이며, 그의 회로 구성을 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.Accordingly, the present invention is a three-phase BLDC motor drive circuit that eliminates Hall elements required for position detection to solve the above-mentioned disadvantages, and thus, a three-phase BLDC motor drive circuit without a rotor position detector for later integrated circuit (IC). It will be described in detail with reference to the accompanying drawings the circuit configuration thereof.
제1도에서 전원전압(Vs)은 회전자 구동코일(La∼Lc)을 거쳐 에미터 접지된 회전자 구동용 트랜지스터(Q1∼Q3)의 컬렉터단에 연결되고, 상기 회전자 구동코일(La∼Lc)에 병렬 연결된 직렬저항(R11,R12)(R21,R22)(R31,R32)의 접속단은 저항(R13)(R23)(R33)을 거쳐 각 화전자 구동용 트랜지스터(Q3)(Q2)(Q1)의 컬렉터단에 연결된 저항(R14)(R24)(R34)과 접속되어 비교기(3)(2)(1)의 "-"입력단에 연결되고, 기준전압(VR)은 저항(R6)(R5)(R4)을 거쳐 비교기(3)(1)(2)의 "+"입력단에 연결됨과 동시에 에미터 접지된 스위칭 트랜지스터(Q6)(Q4)(Q5)의 컬렉터단에 연결되고, 비교기(3)(1)(2)의 출력은 저항(R9)(R7)(R8)을 거쳐 회전자 구동용 트랜지스터(Q3)(Q1)(Q2)의 베이스단에 연결됨과 동시에 스위치 트랜지스터(Q5)(Q4)(Q6)의 베이스단에 연결되는 구성으로서 상기 회로 구성의 동작 상태 및 작용효과를 살펴보면 다음과같다.In FIG. 1, the power supply voltage Vs is connected to the collector terminal of the rotor driving transistors Q1 to Q3 that are emitter grounded through the rotor driving coils La to Lc, and the rotor driving coils La to The connection terminals of the series resistors R11 and R12 (R21 and R22) (R31 and R32) connected in parallel to Lc are passed through the resistors R13, R23 and R33, respectively, for each electron driving transistor Q3 and Q2. It is connected to the resistors R14 (R24) and R34 connected to the collector terminal of (Q1), and is connected to the "-" input terminal of the comparators 3, 2 and 1, and the reference voltage VR is the resistor R6. Connected to the collector terminal of the switching transistors Q6, Q4 and Q5 that are connected to the " + " inputs of the comparators 3, 1 and 2 via R5 and R4, (3) The outputs of (1) and (2) are connected to the base end of the rotor driving transistors Q3, Q1 and Q2 via resistors R9, R7 and R8, and at the same time switch transistor Q5. Looking at the operating state and effect of the circuit configuration as a configuration connected to the base end of (Q4) (Q6) As follows.
제1도에서 3상 Y결선 유니폴라(Unipolar : 코일과 전류가 한방향으로만 통전되는 것을 말함)구동박식BLDC모터의 회전자(영구자석)가 정현파 착자되어 있을때 각상 회전자 구동코일(La∼Lc)의 단자전압(Va∼Vc)은 제3도(a)에 도시된 바와같다.In Fig. 1, the three-phase Y-connected unipolar (Unipolar) means that the rotor (permanent magnet) of the drive type BLDC motor is sine wave magnetized. Terminal voltages Va to Vc are as shown in FIG.
즉, 제2도(a)에서 한상에 대한 전기자 전압 방정식을 보면,In other words, in the armature voltage equation for the phase in Figure 2 (a),
식(1)에서 소형 모터의 경우 리액턴스가 매우적으므로 회전자 구동코일(La)에 의한 영향은 없는 것으로보면,단자전압Since the reactance is very small in the case of the small motor in Equation (1), the terminal voltage is not affected by the rotor drive coil La.
이와같이 식(3)에서 단자전압(Va)은 전원전압(Vs)에 역기전력이 중첩되어 나타남을 알 수 있다. 또한 12o통전방식 3상 BLDC모터의 경우는 토오크(Torque)특성상 제3도(a) "Ta,Tb,Tc"구간에서 각상(A,B,C)이 통전되면 가장 효율적인데 이때에 회로 구성산 단자전압(Va,Vb,Vc)를 이용하여 제3도(a)의"t1, t2, t3‥"를 검출하는 것이 매우 중요하다.In this way, it can be seen that the terminal voltage Va is represented by the counter electromotive force superimposed on the power supply voltage Vs. In addition, 12 o energized 3-phase BLDC motors are most efficient when each phase (A, B, C) is energized in the “Ta, Tb, Tc” section of Fig. 3 (a) because of the torque characteristics. It is very important to detect "t1, t2, t3 ..." in FIG. 3 (a) using the acid terminal voltages Va, Vb, Vc.
따라서 본 발명에서는 모터의 단자전압(Va, Vb, Vc)을 이용하여 "t1, t2, t3‥"점을 검출하는데, 그 방법은 제1도에서 단자(Vxa, Vxb, Vxc)의 전압을 단자전압(Va,Vb,Vc)과 전원전압(Vs) 및 저항에 의해 도출하고, 상기 단자(Vxa, Vxb, Vxc)의 전압이 전원전압(Vs)보다 적게되는 순간을 검출하게 되는 것이다.Therefore, in the present invention, the "t1, t2, t3 ..." point is detected by using the terminal voltages Va, Vb, and Vc of the motor. The method of FIG. Derived from the voltages Va, Vb, Vc, the power supply voltage Vs, and the resistance, the moment at which the voltage of the terminals Vxa, Vxb, Vxc becomes less than the power supply voltage Vs is detected.
예로서 "Ta"구간을 검출하는 과정을 설명하면, 제 2도에서As an example, the process of detecting the "Ta" section will be described.
그러므로therefore
따라서, 단자(Vxa, Vxb, Vxc)의 전압파형은 제3도 (b)와 같이 되고, 상기와 같은 단자의 전압파형은 제1도에서 비교기(1)(2)(3)의 "-"입력이 되어 "+"입력이 되는 기준전압(VR)과 비교하여 "t1, t2, t3‥"점을 검출한다.Accordingly, the voltage waveforms of the terminals Vxa, Vxb, and Vxc become as shown in FIG. 3 (b), and the voltage waveforms of the terminals as shown in FIG. 1 correspond to the "-" of the comparators 1, 2 and 3 in FIG. The points "t1, t2, t3 ..." are detected in comparison with the reference voltage VR which becomes an input and becomes a "+" input.
즉, 제3도 (b)에서 단자(VXa)의 전압이 기준전압(VR)보다 작게되는 위치(t1)가 되면 제3도 (C)에 도시된 바와같이 비교기(1)의 출력이 "하이"가되어 회전자 구동용 트랜지스터(Q1)와 스위칭 트랜지스터(Q6)를 "온"시키고, 따라서 회전자 구동코일(La)을 도통시킴과 동시에 비교기(3)의 "+"입력을 "로우"상태로하여 이미 도통하고 있는 회전자 구동용 트랜지스터(Q3)를 "오프"시킨다.That is, when the voltage t of the terminal VXa becomes smaller than the reference voltage VR in FIG. 3 (b), the output of the comparator 1 becomes high as shown in FIG. &Quot; ON " to turn on the rotor driving transistor Q1 and the switching transistor Q6, thereby turning on the rotor driving coil La and at the same time turning the " + " input of the comparator 3 into a " low " state. This turns off the rotor drive transistor Q3 which is already conducting.
이후 단자전압(VXb)의 전압이 기준전압(VR)보다 작게되는 위치(t2)가 되면 비교기(2)의 출력이 "하이"가 되어 회전자 구동용 트랜지스터(Q2)의 스위칭 트랜지스터(Q4)를 "온"시키고, 따라서 회전자 구동코일(Lb)을 도통시킴과 동시에 비교기(1)의 "+"입력을 "로우"상태로 하여 이미 도통하고 있는 회전자 구동용트랜지스터(Q1)를 "오프"시켜 회전자 구동코일(La)에 흐르는 전류를 차단한다Thereafter, when the voltage of the terminal voltage VXb reaches a position t2 at which the voltage of the terminal voltage VXb becomes smaller than the reference voltage VR, the output of the comparator 2 becomes "high" to switch the switching transistor Q4 of the rotor driving transistor Q2. Turn on the rotor drive coil Lb and at the same time turn the + input of the comparator 1 to the low state to turn off the rotor drive transistor Q1 that is already conducting. To cut off the current flowing through the rotor drive coil La.
또한 단자전압(VXC)의 전압이 기준전압(RR)보다 작게되는 위치(t3)가 되면 비교기(3)의 출력이 "하이"가 되어 회전자 구동용 트랜지스터(Q3)와 스위칭 트랜지스터(Q5)를 "온"시키고, 따라서 회전자 구동코일(Lc)을 도통시킴과 동시에 비교기(2)의 "+"입력을 "로우 상태로 하여 이미 도통하고 있는 회전자 구동용트랜지스터(Q2)를 "오프"시켜 회전자 구동코일(Lb)에 흐르는 전류를 차단한다.In addition, when the voltage of the terminal voltage VXC reaches a position t3 that is smaller than the reference voltage RR, the output of the comparator 3 becomes "high", thereby driving the rotor driving transistor Q3 and the switching transistor Q5. Turn on the rotor drive coil Lc and at the same time turn the " + " input of the comparator 2 " low to " off " Cut off the current flowing in the rotor drive coil (Lb).
그러므로 제1도에서 회전자 구동코일(La∼Lc)에 전류가 도통하는 시간은 제 3도(d)와 같이 회전자 구동용 트랜지스더(Q1)(Q2)(Q3)가 도통하는 시간(Ta)(Tb)(Tc)이 되어 가장 효율적인 3상 BLDC모터 구동회로로서 동작하게 된다.Therefore, in FIG. 1, the time that current flows to the rotor drive coils La to Lc is the time that the rotor drive transistors Q1, Q2, and Q3 conduct as shown in FIG. Ta) (Tb) (Tc) to operate as the most efficient three-phase BLDC motor driving circuit.
상기한 바와같이 본 발명에 따른 회전자 검출기가 없는 3상 BLDC모터 구동회로는 회전자 위치 검출기를제거하여 3상 BLDC모터의 소형화, 저전력화를 하게됨을 물론 역기전력에 의한 검출을 할때 단지 저항에의해서만 위치 검출 신호를 행하고 있음으로 집적회로화 하는데 유리하며, 위치검출감도가 매우 우수하게되어 속음성이 뛰어나게 되는 효과를 갖게된다.As described above, the three-phase BLDC motor driving circuit without the rotor detector according to the present invention eliminates the rotor position detector, thereby miniaturizing and reducing the power of the three-phase BLDC motor. Only by performing the position detection signal, it is advantageous to make the integrated circuit, and the position detection sensitivity is very excellent, and the effect of making the fast sound is excellent.
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