TW453018B

TW453018B - Motor driving circuit

Info

Publication number: TW453018B
Application number: TW088111636A
Authority: TW
Inventors: Tetsuya Yoshitomi; Takashi Someya
Original assignee: Sanyo Electric Co
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2001-09-01
Also published as: US6157151A

Description

453018 五、發明說明（1) ' [發明領域] 本發明為關於’期求風扇之靜音化所需之馬達驅動電路。 [以往技術] 第1圖為表不以往之馬達驅動電路之電路方塊圖。第1圖中’驅動線圈1、2為構造上固定在構成馬達之定子側，配線上一端經由電源VCC接地，每在電角1 8〇度使驅動電、IL2以相互補狀流通。霍耳元件3為構造上固定在構成馬達之定子側之預定位置，配線上接線在電源 VCC與接地之間而供給電源’因應於定子及轉子之相對位置關係分別輸出反相之正弦波信號H+，H- »放大器4為比較弦波彳g说H +與反相之正弦波信號，由此輸出矩形波信號。控制電路5為’依據放大器4所輸出之矩形波信號a 製成反相之矩形波信號B ’雙方之矩形波信號a、B經過電流放大後輸出。NPN型電晶體6、7為由達令頓 (Darling ton)接線之狀態接線於驅動線圈1之另一端與接地之間’在對於NPN型電晶體6之基極供給矩形波信號a之高位準時，NPN型電晶體6、7導通而對於驅動線圈1流通驅動電流IL1。同樣，NPN型電晶體8、9為由達令頓接線之狀態接線於驅動線圈2之另一端與接地之間，對於NPN型電晶體8之基極供給矩形波信號B之高位準時，NPN型電晶體8、 9導通而對於驅動線圈2流通驅動電流IL2。並且，經由驅動電流IL1、IL2交替流通於驅動線圈1、2由此使馬達旋轉。

C:\ProgramFiles\Patent\310675.ptd 第 5 頁 453018 五、發明說明（2) 第2圖為表示前述驅動電流ili、IL2之波形圖。驅動電流IL1、IL2〇IL)可以由下式表示〇

IL=(VCC-Vsat-Ec)/RL 式中表示， VCC.....電源電壓

Vsat.....驅動電晶體7、9之飽和電麼

Ec......反向電勢 RL......驅動線圈1、2之電阻成分α [欲解決之問題] 但是，馬達之旋轉中，在切換驅動電流IL1、IL2之相切換點之瞬前附近τ，由於反向電勢Ec變小，因此驅動電流IL增大。但是，在相切換點之瞬前附近τ之驅動電流 IL，往往具有由於馬達之旋轉轉矩引起效率不良以及由於驅動電流IL之增大引起驅動電流u之急劇變化’隨之馬達之旋轉轉矩變動而引發馬達之振動音符問題。再者亦有，相切換之同時對於驅動線圈！、2流通驅動電流iu、 IL2時，受到無效電流之影響形成抑制馬達之驅動效主要原因等問題。本發明之a的在於可變速馬達之靜音化。 [解決問題之手段] 9 ，使圈電使依據本發明’在第i及第2線圏之驅動電流切第1及第2驅動電晶體之雙方啟斷。由此，可以防止: 流之急劇變化，可以期求馬達之靜音化。 ” 尤其，在第1及第2線圈之驅動切換點之前部附近

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線圈電流在受到反向電勢減小之影響之前即此，可以防止線圈電流由高位準急劇下降所引起之；應，可以期求馬達之靜音化。个良效再者，由於霍耳元件等之各個間之特性差異而波信號之振幅變動時，仍可以使驅動電流之切換點第1及第2驅動電晶體之同時導通期間一定。由於此，、，之防止線圈電流之急劇上昇，可以達成可變速馬達之靜I以化。再者’由於即使在切換點之後仍可以使線圈電流2 成為零’可以防止無效電流之產生，由此可以防止馬、續也· *i·盡之隊Λ*· „ *、、v達之再者’即使周溫上昇，仍可防止流通於第1及第2後之各線圈電流之終端與始端之重疊，由此可以防止馬達圈驅動效率之降低。再者，可以提供限制響應於周溫之變之而變化之基準電壓之上下限範圍’可以提供使風扇因應於周溫之速度常時旋轉之馬達驅動電路之單晶片積體電路經由使馬達驅動電流之上昇梯度傾斜，可以期求馬$ 之進一層靜音化。 [圖式簡單說明] 第1圖為表示以往之馬達驅動電路之構成之圖。第2圖為表示第1圖之電路之各部之電流波形之圖。第3圖為表示實施例之馬達驅動電路之構成之圖。第4圖為表示第3圖之電路之各部之電流波形之圖。第5圖為表示鋸齒狀波信號之產生電路之具體例之圖。

453018 五、發明說明（4) 第6圖為表示台形狀波信號之產生電路之具體例之圖。第7圖為表不變形例之馬達驅動電路之構成之圖。第8圖為表示鋸齒狀波信號與基準電壓之關係之波形圖。第9圖為表示周溫變化之情況之各部之電流波形之圖。第10圖為表示另一變形例之馬達驅動電路之構成之圖。 [符號說明] 1 ' 2 驅動線圈 3 霍耳元件 4、 19 放大器 6、8 NPN型電晶體 T 第1驅動電晶體 9 第2驅動電晶體 10 控制電路 11 控制脈衝產生電 12 > 15 > 20 ' 21 ' 28 ' 29 電阻 13 、34 電容器 14 充放電控制電路 16 熱敏器 17 第1比較器 18 絕對值電路 22 抽樣保持電路 23 第2比較器 24 ' 25 ' 26 、 27 ' 35 ' 36 、39、40 電晶體 37 二極體 38 電流源 41 OR電路 42 選擇電路 100 第1電容器 101 第2電容器 [實施例]

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絕對值信號E之衰減信號F。絕對值信號E及衰減信號F由基準電源32供給共同之直流偏壓。衰減信號F為，對於後述之抽樣保持電路使控制脈衝B及比較信號])不發生作用時之波形。抽樣保持電路22為，輸出使衰減信號f在比較信號D 之下降點施行抽樣保持而保持，然後使衰減信號F在比較信號D之上昇點下降至絕對值信號e之最小電壓之台形波信號G。第2比較器23比較絕對值信號5；與台形波信號G，輸出台形波信號G高於絕對值信號e之期間成為高位準，台形波信號G低於絕對值信號e之期間成為低位準之第2比較信號 Η(第2驅動啟斷信號）。第2比較信號11為，僅由驅動線圈 1、2之相切換前之預定幅產生。電路41加算第1比較信號D與第2比較信號η ’由此輸出在驅動線圏丨，2之相切換點之前後半附近使第丨及第2驅動電晶體7、9同時啟斷所需之加算信號Κ。並且’第1及第2比較信號d、η施行加算時’由於第1比較信號D之上昇點及第2比較信號η之下降點以控制脈衝Β作為基準，因此在第1比較信號d之上昇點及第2比較信號Η之下降點之接合點不會引起顫動 (chattering)。控制電路10供給加算信號κ，依據加算信號K，輸出使第1驅動電晶體7導通之第丨驅動信號I與使第2 驅動電晶體9導通之第2驅動信號j。由於此，驅動電流 IL1，IL2即流通於驅動線圈1、2，由此使馬達旋轉。經由以上所述產生以下（a)至（d)所述效果。 (a)在相切換點之前半附近，由於可以使驅動電流 IL1、IL2在反向電勢ec受到減小之影響前成為零，因此可

4 53 0 1 8 五、發明說明（7) 以防止驅動電流I L1、IL2由高位準急劇下降之不良情況，結果馬達之靜音化成為可能。 (b) 設如由於霍耳元件3之每個之特性差異而使正弦波信號H+、H-之振幅變動時，或因應於馬達之轉速之變化而使正弦波信號H+、H-之週期變動時，矸以使相切換點之前後半附近之第1及第2驅動電晶體7、9之同時啟斷期間一定化，由此可以防止驅動電流IL之急劇上昇，因此適合於可變速馬達之靜音化。 (c) 在相切換點之後半附近，由於彳以由前半部附近繼續使驅動電流IL1、ί L2成為零，可以忽視無效電流而防止馬達之驅動效率之降低。 (d) 由於由衰減信號製成台形波信號G，因此第1比較信號D之幅度即使受到周溫變化所引起之熱敏器1 〇之電阻值變化之影響’第2比較信號Η必定產生，由此可以防止馬達之旋轉轉矩之變動及隨其變動產生之噪音。在此，關於第3圖之鋸齒狀波信號C，台形波信號G，使用一實施電路說明信號輪出動作。第4圖為表示充放電控制電路14之一實施例之電路圖。第3圖為因應於電晶體2 4之通斷互相使同電位之電晶體25之其極電壓及電晶體26之射極電壓變動。在第4圖中，不產生控制脈衝Β時，電晶體24啟斷，電晶體25之基極電壓及電晶體26之射極電壓成為由電源VCc 減异電阻28之兩端電壓之電壓Vmax 由於此，電容器13由電阻12之電阻值及電容器13之電容量所決定之時常數施行

C:\ProgramFiles\Patent\310675.ptd 第 11 頁 4530 1 8 五、發明說明（8) 充電’由此電容器13之端電壓上昇。並且，控制脈衝B之產生週期因應於馬達之轉速而變化，前述時常數設定在電谷器13之充電電壓不在控制脈衝b之產生週期之中途到達電壓Vmax之值。另一方面，產生控制脈衝b時，電晶體24 導通’電晶體25之基極電壓及電晶體26之射極電壓成為電阻28、29之分壓電壓vic(Vmax)。此時，由於電容器13之非接地側電壓高於電壓X〗，電容器13之蓄積電荷乃經由電晶艘27 —直放電至電壓vi。反覆施行此種動作，由此產生鋸齒狀波信號C。第6圖為表示，放大器19、抽樣保持電路22、比較器 23之一實施例之電路圖。第6圖中’放大器19在絕對值信號E之輸入部設置由電阻31及基準電壓32構成之串聯體。由於此，電流所表示之絕對值信號E以最小電壓V3為基準由電阻31施行電壓變換。經過電壓變換之絕對值信號5；為經由内部之差動放大電路、電流鏡電路由電阻20、21之各電阻值Ra、Rb所決定之哀減率Rb/(Ra + Rb)施行衰減’由此成為衰減信號。在此，放大器19之輸出與比較器23之輸入之間插裝抽樣保持電路22。在抽樣保持電路22，控制脈衝B產生時使NPN型電晶體3 3導通’電容器3 4之蓄積電荷則放電。此時，由於第 1比較信號D由產生控制脈衝B至鋸齒狀波信號c超出電壓V2 前成為高位準，因此電晶體35導通，電晶體36啟斷，由此電容器34經過二極體37施行充電。然後，第1比較信號j)變化為低位準時’電晶體35啟斷，電晶體36導通。電流源38 C:\ProgramFiles\Patent\310675.ptd 第 12 頁 ^530 1 8 五 '發明說明（9) 之全電流流通於電晶體36之集極射極電路，電容器34停止充電，電容器34之端電壓則成為保持之狀態。並且，接線為達令頓之電晶體39、40為，電容器34在電壓保持狀態時，蓄積電荷之放電量抑制於最小值所需。由此產生台形波信號G。第7圖為，表示本發明之馬達驅動電路之另一實施例之電路方塊圖。再者，第8圖為表示鑛齒狀波信號與基準電壓之關係之波形圖。在本實施例中，電阻1 5及熱敏器j 6 為串聯接線於電源VCC與接地之間，由接線中點產生因應於周溫變化而變化之電壓V2(>V1)。選擇電路42為，將高於電壓VI之電壓V2或電壓V4.之任何一方選擇輪出。熱敏器 16為’具有周溫愈高時電阻值愈小之特性。選擇電路a 為’隨著周溫之變化，電壓V2低於電壓V4時，將電壓以選擇輸出。第I比較器17比較鋸齒狀波信號c與電壓V2、V4、 V5(V4<V2<V5)。亦即如第8圖所示，第i比較器17為，電壓 V2在電壓V4、V5之間時使鋸齒狀波信號c對於電壓”施行比較，電壓V2下降而低於電壓V4時使鋸齒狀波信號c對於電壓V4施行比較，電壓V2上昇而高於電壓V5時將鋸齒狀波信號C對於電壓V5施行比較。並且，第1比較器17為，輸出電壓V2、V4、V5高於鋸齒狀信號C之期間成為高位準，電壓V2、V4、V5低於鋸齒狀波信號C之期間成為低位準之第1 比較信號D(第1驅動啟斷信號）。第1比較信號〇之高位準期間為，熱敏器16之周溫愈高時愈短，愈低時愈長。並且，電壓V2超出電壓V5之狀態不太有可能產生，因

C:\Program Files\patent\3i〇675.ptd 第 13 頁 453018 五、發明說明（10) 此電壓V5與V2之比較可不施行。再者’ NPN型電晶體6、8之基極集極間分別接線第1及第2電谷器100、1010在第1線圈1流通驅動電流時，第1電容器100之左側端子帶電為正，右側端子帶電為負。由於此，第1驅動信號1成為低位準而驅動電流丨!^不再流通時’第1電容器100之右側端子之電位上昇隨之左側端子之電位亦以同電位上昇’由於此’ NPN型電晶體6緩慢啟斷，驅動電流IL1則以傾斜狀下降。驅動電流IL2之情況亦相同。由於此，馬達之更進一層靜音化成為可能。在此，設如起因於電容器1〇〇、1〇1之電容量，驅動電流Ϊ L1、IL 2之終端超出相切換點，隨之周溫之上昇使驅動電流IL1、IL2之始端接近於相切換點時，驅動電流IL1、 IL2之終端及始端重疊’在相切換點之附近，無法使驅動電流I L1、IL2成為零。由於此，產生無效電流，馬達驅動效率則降低。本發明為，即使在周溫上昇之情形下，使輸入於第1 比較器17之基準電壓不成為V4以下。在此，在馬達驅動電流之相切換點附近使驅動電流IL1、IL2確實啟斷，由此可以防止馬達之驅動效率之降低。第9圖為表示驅動電流IL1、IL2對於周溫之變化之波形圖。第9圖中’期間TO為例如在常溫（25 °C)之第1及第2驅動電晶體7、9之同時啟斷時間，期間T1為驅動電流IL起因於電容器100、101之電容量下降至零所需之時間，為說明

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方便’驅動電流IL之下降點定為超出第1及2線圈1、2之相切換點之點。期間T2為隨著周溫之上昇使驅動電流丨[之始端欲變動之時間幅，期間T3為本發明所獲得之驅動電流【L 之始端可以變動之時間幅。依據本發明’由於有依據V4之變動極限，因此驅動電流IL1、IL2之終端及始端不重疊。第10圖為表示比較器17及選擇電路42之一實施例之電路圖。並且’在常溫下，受到熱敏器16之電阻值之影響，電壓V2成為電壓V4及電壓V5之間之值。第10圖中，NPN型電晶體43、44成為差動接線，對於 NPN型電晶體43之基極施加電壓V2，NPN型電晶體44之基極施加經由電阻45、46 ' 47分壓之電壓V4。電阻45、46之合成值等於電阻28之電阻值，而且電阻29、47之電阻值相等，亦即電壓V4高於電壓VI。由於此，電壓V2高於電壓V4 時’由於NPN型電晶體4 3導通，因此對於比較器17之一方之輸入施加基準電壓V2，比較器17施行鋸齒狀波信號c與基準電壓V2之比較。再者，周溫上昇，電壓低於電壓V4 時，由於NPN型電晶體4 4導通，對於比較器17之一方之輪入施加基準電壓V4，比較器17施行鋸齒狀波信號C與基準電壓V4之比較。基準電壓V4為僅能將第1比較信號j)縮短期間T3之值。由此’可以防止驅動電流ili、il2之重疊，可以防止無效電流之產生。再者，周溫下降，電壓V2高於串聯電阻48、49所分壓之電壓V5時，PNP型電晶體50啟斷而使PNP型電晶體51導通，比較器17施行鑛齒狀波信號C與基準電壓V 5之比較。經由以上所述，基準電壓v 2限制在最小

C:\ProgramFiles\Patent\310675.ptd 第 15 頁 453018 五、發明說明（12) 電壓V4與最大電壓V5之間，結果適合於使風扇因應於周溫常時旋轉之機器。並且，第9圖之基準電壓之上下限之限制機能可以集積在單晶片積體電路。 [發明效果] 本發明可以防止驅動電流由高位準急劇下降之不良情況，可以期求馬達之靜音化。本發明為可以防止驅動電流之急劇上昇，適合於可變速馬達之靜音化。本發明為可以忽視無效電流而防止馬達之驅動效率降低。本發明為可以防止馬達之旋轉轉矩之變動及該變動引起之噪音。

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Claims

4530 1 8 六、申請專利範圍 1. 一種馬達驅動電路，為馬達驅動電流對於馬達之第}線圈及第2線圈供給之馬達驅動電路，包括： — 第1及第2電晶體’係依據因應於馬達之定子與轉子之相對位置關係所產生之正弦波信號’對於前述第1 及第2之線圈以相互補狀將馬達驅動電流依序切換供^ ，第1啟動信號產生電路，係依據前述正弦波产號產生鋸齒狀波，比較該鋸齒狀波與預定之基準電壓，1 據該比較結果在前述馬達驅動電流之切換點附近產生第2驅動啟斷信號產生電路，係比較前述正弦號施行全波變換之全波信號與衰減前述全波信號之衰° 減信號由依據前述第1驅動啟斷信號之時間點°施行抽^ 保持之抽樣保持信號，由此在馬達驅動電流之切換點附近產生第2驅動啟斷信號； '‘ 第3堪動啟動信號產生電$，係加算前述扪驅動啟斷信號與前述第2驅動啟斷信號，產生第3驅動啟斷信號等；並且經由剛述第3啟斷信號，使前述第1及第2電晶體同時啟斷。 2,如申請專利範圍第1項之馬達驅動電路，其中，前述第1驅動啟斷信號產生電路為，包括；一錯齒狀波#號產生電路，係用以依據預定之時常數施行充電’由切換前述第1及第2線圈之驅動之時

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六、申請專利範圍間點施行放電，由此產生鋸齒狀波信號；第1比較電路，係用以比較前述鋸齒狀波信號與高於前述鋸齒狀波信號之最小電壓之基準電壓等，並且由前述鑛齒狀波信號產生電路放電之時間點到前述鋸齒狀波信號成為前述基準電壓以上之期間輸出成為—方側之邏輯位準之第1驅動啟斷信號，别述第2驅動啟斷信號產生電路為，包括；一柚樣保持電路’係在前述第1驅動啟斷信號之一 t側之邏輯位準之終端對於衰減前述全波信號之衰減信號施行抽樣保持以保持該時之振幅，然後在前述第1 驅動信號之一方側之邏輯位準之始端經由使前述保持振幅成為零而輸出台形波信號；第2比較電路，係用以比較前述全波信號與前述台形波信號等，並且由前述台形波信號成為前述全波信號以上之時間點到前述鋸齒狀波信號產生電路放電之時間點輪出成為一方側邏輯位準之第2驅動啟斷信號。 3.如申請專利範圍第2項之馬達驅動電路，又包括；一控制脈衝產生電路，係依據前述正弦波信號，在切換前述第1及第2線圈之驅動之時間點產生控制脈衝，並且’前述鋸齒狀波信號產生電路為，經由供給該控制脈衝之時間點施行放電，產生前述鋸齒狀波信號。

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4.如申請專利範圍第1項之民，去挤私# A m ^ 負之馬達驅動電路，對於前述第1 比較電路供給之基準雷愿立，锻戒& 电摩為響應於溫度變化而變動 0 如申請專利範圍第4項之馬達驅動電路為，經由外部端子由外部供給。刖现丞平如申請專利範圍第1項之馬達驅動電路，包括： Τ. 一傾斜電路’係用以使前述第1及第2線圈中流通之驅動電流之下降梯度傾斜。 t申„青專利範圍第6項之馬達驅動電路，前述傾斜電路一電容器，係用以接地前述第1及第2電晶體之基極集極間。 8. 如申請專利範圍第6項之馬達驅動電路對於前述第】比較電路供給之基準電壓為，響應於溫度變化而變動〇 9. 如申叫專利範圍第8項之馬達驅動電路，響應於前述溫度變化之前述基準電壓之變動為，限制於預先設定之下限值以上。 10. 如申凊專利範圍第8項之馬達驅動電路，響應於前述溫度變化之前述基準電壓之變動為，限制於預先設定之上限值與下限值之間。 Π. —種馬達驅動電路’為馬達驅動電流對於馬達之第1線圈及第2線圈供給之馬達驅動電路，包括；第1電晶體及第2電晶體，係依據因應於馬達之定

4 530 1 δ 六、申請專利範圍子與轉子之相對位置關係之正弦波信號，對於前述第1 及第2線圈分別供給相互補之馬達驅動電流；第1驅動啟斷信號產生電路，係用以產生僅以對於前述第1及第2線圈之驅動電流之切換點之前之預定期間成為第1位準之第1驅動啟斷信號；第2驅動啟斷信號產生電路，係用以產生僅以對於前述第1及第2線圈之驅動電流之切換點之後之預定期間成為第1位準之第2媒動啟斷信號；一加算電路’係用以加算第1驅動啟斷信號與第2 驅動啟斷信號等，並且經由加算電路之輸出，在對於前述第1及第2 線圈之驅動電流之切換點附近’使前述第1及第2電晶體同時啟斷。 mm C:\ProgramFiles\PateiU\310675.ptd 第 20 頁