JP2003134877A - 過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、過電流が継続して流れるような場
合にも通電制御スイッチング素子を保護することが出来
る過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路
を得ることを目的とする。 【解決手段】本発明に成る過電流保護回路を有するブラ
シレスモータの駆動回路は、従来技術に成る第１の過電
流保護回路と共に、電流検出抵抗の出力を第２比較回路
で第２基準電圧と比較し、該第２比較回路の出力により
制御されるトランジスタとダイオードによりロック検出
用コンデンサを強制的に充電することで、該ロック検出
用コンデンサの電圧により通電制御信号発生回路の通電
信号を遮断するように構成される第２の過電流保護回路
を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過電流保護回路を
有するブラシレスモータの駆動回路、特に回転子がロッ
クされた際にも通電電流を遮断して駆動回路の過熱損傷
を防止することの出来る過電流保護回路を有するブラシ
レスモータの駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来周知の過電流保護回路を有す
るブラシレスモータの駆動回路の一例で、１は永久磁石
の磁極位置を検出するためのホール素子、２は該ホール
素子の出力を受け通電制御信号を発生する通電制御信号
発生回路、３、４は通電制御スイッチング素子、５は固
定子巻線、６は固定子巻線の電流を検出するための電流
検出抵抗、７は抵抗、８はコンデンサ、９、１０は比較
回路の基準電圧を発生するための分圧抵抗、１１は比較
回路、１２はダイオードである。そして、通電制御信号
発生回路２には、通電信号を発生するロジック信号発生
回路２−１と、パルス信号発生回路２−２と、ロック検
出用コンデンサ３３の電圧検出回路２−３と、同コンデ
ンサの充放電回路２−４が設けられている。

【０００３】図２に示す従来技術に成る過電流保護回路
を有するブラシレスモータの駆動回路の動作を説明す
る。当該ブラシレスモータの駆動回路は、ホール素子１
の出力を通電制御信号発生回路２に入力し、該通電制御
信号発生回路２のロジック信号発生回路２−１から２個
の通電信号が通電制御スイッチング素子３、４に送ら
れ、固定子巻線５に交互に通電して、回転子を所定方向
に回転させるようになっている。

【０００４】図２に示すブラシレスモータは、固定子巻
線２個と、永久磁石の磁極を検出するためのホール素子
１個と、図示はしないが自己起動手段としてレラクタン
スピースを備え、通電しない状態では、レラクタンスピ
ースの作用で永久磁石の磁極の１つがホール素子と重な
る位置に静止しており、電源端子に所定のＤＣ電圧を印
加すると、ホール素子１から出力信号が出て通電制御信
号発生回路２のロジック信号発生回路２−１から通電信
号が例えば通電制御スイッチング素子３に入ってこれが
通電し、一方の固定子巻線５に通電することで永久磁石
が吸引され、所定の方向に回転し自己起動が出来るよう
になっている。

【０００５】ところが、静止した状態で電源端子に所定
のＤＣ電圧を印加すると、固定子巻線５には逆起電力が
発生していないため、回路の電流を規制する要素は固定
子巻線５の抵抗と通電制御スイッチング素子３、４の内
部抵抗だけであることから、大きな起動電流が流れる。
ここで一度起動すれば固定子巻線５に逆起電力が発生す
るので、巻線電流は減少し、回転速度が上昇して安全に
起動動作をすることができる。

【０００６】しかし上述した構成では、回転子がロック
されると、その磁極位置によっては回転子が正回転方向
と逆回転方向間を往復する起動ハンチング現象が生じ、
大きな起動電流が繰り返えし流れ、通電制御スイッチン
グ素子３，４が過熱することがある。そこで従来技術に
成る駆動回路では、図２に見るように通電制御スイッチ
ング素子３、４と接地の間に電流検出抵抗６を設け、該
電流検出抵抗６の電圧を抵抗７とコンデンサ８による時
定数回路を介して比較回路の−側端子に入力し、該比較
回路の＋側端子に抵抗９と抵抗１０でＶCCを分圧した基
準電圧を入力し、該比較回路の出力をダイオード１２を
介して通電制御信号発生回路２の２個の出力に接続する
ように構成されている過電流保護回路が設けられてい
る。

【０００７】上述過電流保護回路の動作は、起動時に大
きな起動電流が流れると、電流検出抵抗６の電圧が抵抗
７を介してコンデンサ８を充電し、その電圧が比較回路
１１の−側端子に入力され、抵抗９と抵抗１０で分圧さ
れ比較回路１１の＋側端子に入力される基準電圧と比較
して、上述コンデンサ８の電圧が基準電圧より高いと判
断されると、比較回路１１の出力がＬoレベルとなって
ダイオード１２がＯＮとなり、通電制御信号発生回路２
の２個の出力が接地レベルとなって通電制御スイッチン
グ素子３と４がＯＦＦとなり、固定子巻線５の通電を遮
断し過電流保護回路として動作する。

【０００８】また、通電制御信号発生回路２には、ロジ
ック信号発生回路２−１と、該ロジック信号発生回路２
−１の出力により回転を検出するパルス信号発生回路２
−２と、ロック検出用コンデンサ３３の電圧検出回路２
−４と同コンデンサの充放電回路２−３が設けられてお
り、ロック検出用コンデンサ３３は常時充放電回路２−
３により充電され、かつパルス信号発生回路２−２の出
力パルスにより放電されており、このロック検出用コン
デンサ３３の電圧を電圧検出回路２−４で検出し、充電
により所定のロック検出電圧値に達していることを検出
するとロジック信号発生回路２−１の出力を遮断し、放
電により所定の自動復帰電圧値に達していることを検出
するとロジック信号発生回路２−１の信号として出力す
るように構成されている。

【０００９】モータが正常に回転しているときは、パル
ス信号発生回路２−２の信号により充放電回路２−３が
ロック検出用コンデンサ３３の電荷を放電するので、そ
の電圧は上昇せず、電圧検出回路２−４が所定の自動復
帰電圧値以下の電圧であることを検出すると、ロジック
信号発生回路２−１は通電信号を通電制御スイッチング
素子３と４に送りモータは回転を継続する。

【００１０】回転子が機械的にロックされると、パルス
信号発生回路２−２の出力信号が出なくなるので充放電
回路２−３は放電を停止し充電のみとなって、ロック検
出用コンデンサ３３の電圧が上昇し、電圧検出回路２−
４が所定のロック検出電圧値以上の電圧であることを検
出すると、ロジック信号発生回路２−１の出力を遮断
し、通電制御スイッチング素子３と４が遮断されること
になって、過電流保護回路として動作しモータは停止す
る。電圧検出回路２−４が充電により所定のロック検出
電圧値に達していることを検出すると、ロック検出用コ
ンデンサ３３が充放電回路２−３の時定数の長い回路に
より放電を開始し、所定時間後に電圧検出回路２−４が
放電により所定の自動復帰電圧値に達したことを検出す
ると、ロジック信号発生回路２−１の信号が通電制御ス
イッチング素子３と４に入力され、モータの回転が自動
的に復帰することになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した過
電流保護回路は、これが動作して通電制御スイッチング
素子３、４をＯＦＦし通電を遮断すると電流検出抵抗６
の電圧が無くなるから、コンデンサ８が放電して比較回
路１１がリセットされ、その出力がＨIレベルとなり、
ダイオード１２がＯＦＦとなって、通電制御信号発生回
路２に設けられているロジック信号発生回路２−１の２
個の出力が通電制御スイッチング素子３、４に送られ、
該通電制御スイッチング素子３、４がＯＮとなって固定
子巻線５に電流が流れる。このとき再度過電流が流れる
と、過電流保護回路が動作し通電が遮断されることにな
って、この動作を繰り返えすことがあり、通電を完全に
遮断させることが出来ず、通電制御スイッチング素子
３、４の過熱焼損に至る懸念があった。

【００１２】又、回転子が機械的にロックされ起動ハン
チング現象が生じると、回転子が正常の回転動作では無
いにも関わらず、パルス信号発生回路２−２からパルス
信号が発生して充放電回路２−３がロック検出用コンデ
ンサ３３の電荷を放電するため、該ロック検出用コンデ
ンサ３３の電圧は上昇せずロック状態の検出に繋がらな
いので、過電流が継続して流れることになる。このよう
な場合にも通電制御スイッチング素子３、４の過熱焼損
に至る懸念があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明においては上述の
如き課題を解決するため、従来技術に成る過電流保護回
路と共に、電流検出抵抗の出力を第２基準電圧と比較す
る第２比較回路と、該第２比較回路の出力により制御さ
れトランジスタとダイオードでロック検出用コンデンサ
を強制的に充電する回路を設け、該ロック検出用コンデ
ンサの電圧により通電制御信号発生回路の通電信号を遮
断するように構成された第２の過電流保護回路を設ける
ことで、通電を完全に遮断出来るように構成している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。

【００１５】

【実施例】図１は本発明に成る過電流保護回路を有する
ブラシレスモータの駆動回路の回路図である。図１にお
いて、ホール素子１、通電制御信号発生回路２、通電制
御スイッチング素子３，４、固定子巻線５、電流検出抵
抗６、抵抗７、コンデンサ８、ダイオード１２、第１比
較回路２０より成る構成、及び前記通電制御信号発生回
路２にロジック信号発生回路２−１、パルス信号発生回
路２−２、ロック検出用コンデンサ３３の電圧検出回路
２−４と同コンデンサの充放電回路２−３が設けられて
いることは上述図２に見る従来技術の構成と同じであ
る。また、電流検出抵抗６と通電制御スイッチング素子
３、４との接続点と、接地との間に抵抗７とコンデンサ
８が直列に接続され、抵抗７とコンデンサ８との接続点
が第１比較回路２０の−側端子に、ＶCCと抵抗２１、抵
抗２２、抵抗２３が直列に接続されて、抵抗２１と抵抗
２２の接続点と第１比較回路２０の＋側端子とが接続さ
れ、第１比較回路２０の出力端子が２個のダイオード１
２を介して通電制御信号発生回路２に設けられているロ
ジック信号発生回路２−１の出力側と接続されることも
従来技術に成る図２の構成と同じで、新たな構成とし
て、上述第１比較回路２０の−側端子と接地との間に抵
抗２５とコンデンサ２４を直列に接続して設け、該抵抗
２５とコンデンサ２４の接続点が第２比較回路２７の−
側端子と、抵抗２２と抵抗２３の接続点が第２比較回路
２７の＋側端子と、第２比較回路２７の出力端子が第１
トランジスタ２８のベース及び抵抗３０を介してＶCC
に、さらに、第１トランジスタ２８のコレクタが第２ト
ランジスタ２９のベース及び抵抗３１を介してＶCCに、
また第２トランジスタ２９のベースはダイオード３２
に、ダイオード３２と接地の間にロック検出用コンデン
サ３３が、該ロック検出用コンデンサ３３とダイオード
３２の接続点が通電制御信号発生回路２に設けられてい
る電圧検出回路２−４に、そして第２トランジスタ２９
のコレクタは抵抗を介して第２比較回路の＋側端子に、
第２トランジスタ２９と第１トランジスタ２８のエミッ
タがいずれも接地に、夫々接続されるように構成され
る。

【００１６】上述図１に示す本発明に成る過電流保護回
路の動作を説明する。起動時の過電流が電流検出抵抗６
により電圧に変換され、この電圧は抵抗７とコンデンサ
８とによる時定数回路を介して第１比較回路２０の−側
端子に入力される。ＶCCと接地の間には抵抗２１と抵抗
２２と抵抗２３とが直列接続され、抵抗２２と抵抗２３
とで分圧回路が形成され、前記抵抗２１と分圧回路を形
成する抵抗２２との接続点の電圧が、基準電圧として第
１比較回路２０の−側端子に入力されて第１比較回路で
比較される。過電流を検出した前記電圧が、基準電圧よ
り高いと判断されると第１比較回路の出力がＬoレベル
となってダイオード１２がＯＮとなり、通電制御信号発
生回路２の出力が接地レベルとなって通電制御スイッチ
ング素子３、４がＯＦＦとなり巻線への通電が遮断され
る。

【００１７】上述のように通電が遮断されると電流検出
抵抗６の電圧が無くなるから、第１比較回路２０の−側
端子の電圧は基準電圧より低くなる。こうして第１比較
回路２０の−側端子の電圧が基準電圧より低くなると、
第１比較回路の出力がＨIレベルとなってダイオード１
２がＯＦＦとなり、通電制御信号発生回路２の出力によ
り通電制御スイッチング素子３、４はＯＮとなって巻線
への通電が再開する。即ち、従来技術に成る第１の過電
流保護回路だけの構成では、上述のような動作が繰り返
えされ、通電制御スイッチング素子３、４の過熱を回避
出来なかった。

【００１８】本発明においては、上述のように第１の過
電流保護回路が動作したとき、続いて第２過電流保護回
路が動作し、第１比較回路２０の−側端子の電圧が、抵
抗２５とコンデンサ２４による時定数回路を介して第２
比較回路２７の−側端子に入力され、抵抗２２と抵抗２
３の接続点より入力された基準電圧と比較され、第２比
較回路２７の−側端子の電圧が基準電圧より高いと判断
されると、第２比較回路２７の出力がＬoレベルとなっ
て、第１トランジスタ２８がＯＦＦとなり、第２トラン
ジスタ２９のベースがＨIレベルとなって、ＶCCから抵
抗３１とダイオード３２を介してロック検出用コンデン
サ３３が充電される。

【００１９】電圧検出回路２−４で、ロック検出用コン
デンサ３３の端子電圧が充電により所定の電圧に達して
いることを検出すると、ロジック信号発生回路２−１の
信号が遮断され、通電制御スイッチング素子３、４がＯ
ＦＦとなり、通電が遮断される。通電が遮断されると、
電流検出抵抗６の電圧が出なくなり、第２比較回路２７
がリセットして出力がＨIレベルとなるから、第１トラ
ンジスタ２８がＯＮとなって第１トランジスタ２８のコ
レクタが接地レベルとなり、ダイオード３２を介してロ
ック検出用コンデンサ３３を充電することができなくな
るが、ロック検出用コンデンサ３３の電圧はダイオード
３２でブロック・保持されるから、電圧検出回路２−４
は継続して自動復帰電圧値以上の電圧であることを検出
して、ロジック信号発生回路２−１の出力遮断状態を維
持するので、通電制御スイッチング素子３、４のＯＦＦ
が継続され、完全に通電を遮断することになって過熱が
防止出来る。

【００２０】又、第１の過電流保護回路が自動復帰して
再度通電し、再度保護回路が動作して又自動復帰、と繰
り返えされる場合には、ロック検出用コンデンサ３３が
少しずつ充電され、電圧検出回路２−４で、ロック検出
用コンデンサ３３の電圧が充電により所定のロック検出
電圧値に達していることを検出すると、ロジック信号発
生回路２−１の出力を遮断し、通電制御スイッチング素
子３、４に通電信号が入力されなくなって巻線の通電が
遮断される。

【００２１】そして通電が遮断されると、ロック検出用
コンデンサ３３の電圧が充放電回路２−３の時定数の長
い回路により放電を開始し、所定時間後、電圧検出回路
２−４で放電による所定の自動復帰電圧値に達している
ことを検出すると、ロジック信号発生回路２−１の信号
が出力され、通電信号スイッチング素子３、４に通電信
号が送られモータの回転が再開される。

【００２２】上述のように、従来技術に成る回転検出に
よるロック検出回路と第１の過電流保護回路の組合せで
は、ロック検出が万全ではなかったが、第２の過電流保
護回路を追加して、通電電流を検出しロック検出用コン
デンサ３３を強制的に充電する構成とすることで、通電
電流の遮断が確実となり通電制御スイチング素子の焼損
を防止することが出来る。また、通電遮断から所定の時
間経過後、ロック検出用コンデンサの電圧が所定の自動
復帰電圧値に達していることを検出して、自動的に通電
を再開しモータを運転出来るようになっている。

【００２３】図１及び図２に示す本発明に成る過電流保
護回路を有するブラシレスモータの駆動回路は、通常回
路部品を接続した構成としているが、通電制御回路、第
１の過電流保護回路、第２の過電流保護回路、を集積回
路として構成することもできる。

【００２４】

【発明の効果】本発明に成る過電流保護回路を有するブ
ラシレスモータの駆動回路は、上述のような構成である
から、回転子がロックして過電流が継続して流れるよう
な状態においても、第２の過電流保護回路が動作して通
電電流を遮断し、通電遮断後所定時間後に、自動復帰回
路の動作により通電が復帰するまでは通電を完全に停止
させることが出来るので、通電制御スイッチング素子の
焼損を防止し、しかも自動復帰も出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に成る過電流保護回路を有するブラシレ
スモータの駆動回路の回路図である。

【図２】従来技術に成る過電流保護回路を有するブラシ
レスモータの駆動回路の回路図である。

【符号の説明】

１ ホール素子 ２ 通電制御信号発生回路 ２−１ ロジック信号発生回路 ２−２ パルス信号発生回路 ２−３ 充放電回路 ２−４ 電圧検出回路 ３、４ 通電制御スイッチング素子 ５ 固定子巻線 ６ 電流検出抵抗 ７ 抵抗 ８ コンデンサ ９、１０ 分圧抵抗 １１ 比較回路 １２ ダイオード ２０ 第１比較回路 ２１ 抵抗 ２２、２３ 分圧抵抗 ２４ コンデンサ ２５ 抵抗 ２７ 第２比較回路 ２８ 第１トランジシタ ２９ 第２トランジスタ ３０、３１ 抵抗 ３２ ダイオード ３３ ロック検出用コンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子巻線を巻装した固定子と、該固定
   子と空隙を介して対向し回転自在に軸支された永久磁石
   を備える回転子と、前記永久磁石の磁極位置を検出する
   ためのホール素子と共に、該ホール素子の出力により制
   御される通電制御信号発生回路と、通電制御スイッチン
   グ素子と、電流検出抵抗とからなる通電制御回路を備
   え、該通電制御回路により前記固定子巻線に通電して前
   記回転子を所定方向に回転させるブラシレスモータの駆
   動回路で、前記通電制御信号発生回路が、ロジック信号
   発生回路と、パルス信号発生回路と、ロック検出用コン
   デンサの電圧検出回路と、同コンデンサの充放電回路を
   有すると共に、前記電流検出抵抗の出力と第１基準電圧
   とを比較する第１比較回路と、該第１比較回路の出力と
   前記ロジック信号発生回路の出力との間に接続された２
   個のダイオードを備え、該ダイオードで前記ロジック信
   号発生回路の出力を制御するように構成されている第１
   の過電流保護回路を備えるものにおいて、前記電流検出
   抵抗の出力と第２の基準電圧とを比較する第２比較回路
   と、該第２比較回路の出力により制御されるトランジス
   タと、ダイオードとを備え、該トランジスタとダイオー
   ドにより、前記ロック検出用コンデンサの充電電流を制
   御するように構成されている第２の過電流保護回路をも
   備えること、を特徴とする過電流保護回路を有するブラ
   シレスモータの駆動回路。
2. 【請求項２】 前記通電制御信号発生回路と第１の過電
   流保護回路と第２の過電流保護回路が、集積回路として
   構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の過
   電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路。