JP3137156B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータ駆動装置に関
し、詳しくは、計測器やコンピュータ、プリンタなどに
設けられたファンモータ等のモータを回転駆動するモー
タ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に、モータ駆動装置の概要を示す。
ここで、１はファンを回転駆動する２相のモータ、２は
モータ１の回転状態を検出する回転センサとしてのホー
ル素子、３はホール素子２の出力を増幅しこれを回転信
号Ａとして出力する初段のアンプ、４は回転信号Ａを受
けこれをさらに増幅して２相の制御信号を出力する中段
のアンプ、５はアンプ４の出力する制御信号に従ってモ
ータ１をパワー駆動する出力段回路である。これらによ
ってフィードバックループが構成され、モータ１の回転
状態に対応する回転信号Ａに応じてモータ１が２相半波
駆動される。そして、定常状態ではフィードバックルー
プの特性に対応して決まるほぼ一定の速度でモータ１が
回転し続ける。

【０００３】ところで、ファンに障害物が当たる等の異
常事態が発生してファンの回転が一時的に止まることが
ある。この場合、回転信号Ａの値が変化しなくなってし
まい、出力段回路５の出力状態も固定する。すなわち、
出力段回路５によってモータ１は継続的にドライブされ
るか又は全くドライブされなくなる。モータ１が回転し
ない状態で継続的にドライブされると過剰な電流が流れ
て異常に発熱し破壊に至る。一方、モータ１が全くドラ
イブされないと、障害物が除去されてモータ１が回転可
能状態に戻ったときでも回転状態に復帰することができ
ない。いずれにしても不都合である。

【０００４】そこで、このモータ駆動装置には、いわゆ
るロック検出と自動復帰機能を担う自動復帰信号発生回
路６が設けられている。この回路６は、回転信号Ａを入
力してモータ１の回転状態を監視しており、モータ１の
回転が停止したことを検出すると、モータ１が回転状態
に復帰するまで自動復帰信号Ｅを発生するものである。
自動復帰信号Ｅは、約０．５秒のオン状態の値と約３秒
のオフ状態の値とを順に繰り返す信号である。

【０００５】モータ１の回転停止時には、この信号がア
ンプ４からの制御信号に代わって出力段回路５の制御に
用いられる。そこで、モータ１が回転状態に復帰するま
で、約３秒間の休止期間を挟んで約０．５秒間ごとのモ
ータ起動が繰り返し試行される。これにより、モータ１
は、ドライブによる破損がなく、しかも回転可能状態に
戻りしだい回転状態に復帰することができる。なお、モ
ータ起動試行期間と休止期間の適切な値はモータの特性
に応じて決まるものである。

【０００６】図３に、従来の自動復帰信号発生回路６の
具体例を示す。ここで、６２は充放電されて鋸歯状波あ
るいは三角波となる充放電電圧信号Ｃを発生する１μＦ
のコンデンサ、６３は３μＡの充電電流をコンデンサ６
２に供給する定電流回路、６４は３．５μＡの放電電流
をコンデンサ６２から放出する定電流回路、６５は充放
電電圧信号Ｃを入力してこれが約２．５Ｖを越えると出
力Ｄが“Ｈ”となり約１Ｖを下ると出力Ｄが“Ｌ”とな
るヒステリシスコンパレータ、ＳＷ２はこの出力Ｄに応
じて定電流回路６４による放電電流を導通遮断するスイ
ッチ回路である。これらによって発振回路が構成され、
発振信号として得られる充放電電圧信号Ｃは、約０．５
秒で立上がり約３秒で立下がる非対称の三角波となる。

【０００７】また、６１はヒステリシスコンパレータ等
からなり回転信号Ａを受けてこれと同一周期のパルス信
号Ｂを発生するパルス発生回路、ＳＷ１はパルス信号Ｂ
のパルスを受けるとコンデンサ６２に蓄えられている電
荷を瞬時に放電させるスイッチ回路である。これらが上
述の発振回路に接続されていることにより、モータ１が
定常回転しているときは回転信号Ａの周期的変化に対応
して（図３（ｂ）の波形Ａの左右端部分参照）周期的に
パルス信号Ｂが出されて（図３（ｃ）の波形Ｂの左右端
部分参照）コンデンサ６２の電荷の放出が短期間で繰り
返される。そこで、モータ１が定常回転しているとき
は、上述した発振が抑制されて充放電電圧信号Ｃは、ほ
ぼ“０”に近いところで僅かに変化する鋸歯状波となる
（図３（ｄ）の波形Ｃの左右端部分参照）。これを受け
てコンパレータ６５の出力Ｄは“Ｌ”のままである（図
３（ｅ）の波形Ｄの左右端部分参照）。

【０００８】これに対し、モータ１が回転を停止する
と、回転信号Ａが変化しなくなって（図３（ｂ）の波形
Ａの中央部分参照）パルス信号Ｂが出なくなり（図３
（ｃ）の波形Ｂの中央部分参照）、上述の発振回路は独
自に上述の発振を行う。すなわち、充放電電圧信号Ｃ
は、約０．５秒で立上がり約３秒で立下がる非対称の三
角波となり（図３（ｄ）の波形Ｃの中央部分参照）、コ
ンパレータ６５の出力Ｄも同一周期のパルス波形となる
（図３（ｅ）の波形Ｄの中央部分参照）。これにより、
モータ１が回転しているか否かの相違が充放電電圧信号
Ｃの波形の相違として検出される。この意味で、いわゆ
るロック検出機能が果たされる。

【０００９】６６は充放電電圧信号Ｃを入力しこれを波
形整形してパルス信号としての自動復帰信号Ｅを出力す
る波形整形回路である。充放電電圧信号Ｃが所定値より
も大きいときにパルスが出力されるが、これはパルス幅
が約０．５秒で休止期間が約３秒である。このパルスは
モータ１の回転停止の検出後モータ１が回転状態に復帰
するまで繰り返し出力される（図３（ｆ）の波形Ｅ参
照）。このような自動復帰信号Ｅの発生により、いわゆ
る自動復帰機能が果たされる。なお、モータ１の特性に
よっては、自動復帰信号Ｅとしてコンパレータ６５の出
力Ｄをそのまま用いることもある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のモー
タ駆動装置では、コンデンサの充放電による自動復帰信
号発生回路を有して、ロック検出機能及び自動復帰機能
を果たしているが、これらの機能はモータの回転が停止
するという異常事態に対処するためのものである。従っ
て、自動復帰信号の発生は、モータの回転停止状態を十
分に確認してから行われなければならない。そうしない
と、停止状態にまで至らない程度の僅かな回転状態の変
動によっても自動復帰信号が発生してしまい、これが本
来の制御信号に重なって制御信号を乱す結果、却って異
常な回転状態を引き起こすことにもなりかねないのであ
る。

【００１１】このため、モータの回転が停止してから自
動復帰信号の最初のパルスが出力されるまでの時間（図
３におけるｔ０参照）すなわちモータ停止確認に要する
待ち時間は或る程度長い期間が必要とされる。これは充
放電電圧信号Ｃが立上がる時間であり、上例では０．５
秒弱である。このことと、定電流回路が安定動作しうる
充電電流の下限が３μＡ程度であることから、充放電用
のコンデンサの容量が決まる。上例では約１μＦであ
る。従来はこの容量のコンデンサを用いざるを得なかっ
た。

【００１２】しかし、この容量は大きい。この容量のコ
ンデンサは、他の回路のほとんどがＩＣに集積可能であ
るのに対し、容量が大き過ぎてＩＣに内蔵することがで
きない。必然的に個別素子としてＩＣに外付けせざるを
得ない。しかも、コンデンサの外寸も大きい。このた
め、コンデンサの容量の大きいことが大きなコンデンサ
の必要性を招き、回路のコストアップや規模増大の要因
となっている。これでは、ファンモータ等を採用する計
測器やコンピュータ等の小形化・低価格化の要請にも反
するので不都合である。

【００１３】この発明の目的は、このような従来技術の
問題点を解決するものであって、小さな容量のコンデン
サを用いながらもロック検出及び自動復帰機能を果たす
ことができる構成のモータ駆動装置を実現することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明のモータ駆動装置の構成は、モータ回転中は
モータ回転の検出信号に応じて前記モータ回転のための
制御信号を発生し駆動状態においてモータが停止するモ
ータ停止時はモータ停止確認に要する所定の待ち時間の
経過後に前記制御信号に代えて前記モータ回転の復帰の
ためのパルス信号を発生するモータ駆動装置において、
充放電されて電圧信号を発生するコンデンサと、前記電
圧信号が前記モータ回転中は所定の閾値未満に抑えられ
前記モータ停止時は前記所定の閾値に到達するように前
記検出信号に応じて前記コンデンサの充放電を繰り返す
充放電回路と、前記電圧信号が前記所定の閾値に到達し
たことを複数回カウントすることで前記パルス信号発生
のための前記所定の待ち時間の経過を計るカウンタ回路
と、を備えるものである。

【００１５】具体的には、モータ回転中はモータ回転の
検出信号に応じて前記モータ回転のための制御信号を発
生し、駆動状態においてモータが停止するモータ停止時
はモータ停止確認に要する所定の待ち時間の経過後に前
記制御信号に代えて前記モータ回転の復帰のためのパル
ス信号を発生するモータ駆動装置において、充放電され
て電圧信号を発生するコンデンサと、電流源の安定動作
に要する最少限の定電流で前記コンデンサを充電し、前
記検出信号を受けて前記検出信号の周期に対応した周期
の第１のタイミングで前記コンデンサの放電を高速に行
い、かつ前記モータ回転の定常回転時における前記第１
のタイミングで前記コンデンサからの前記電圧信号が到
達する値を越える値であって前記モータ停止時には前記
所定の待ち時間よりも短い時間で前記電圧信号が到達す
る所定の値を閾値として前記電圧信号が前記閾値に達し
た第２のタイミングでも前記コンデンサの放電を高速に
行う充放電回路と、前記第１のタイミングで又はこれに
対応したタイミングでカウント値が初期化され、前記第
２のタイミングで又はこれに対応したタイミングで前記
カウント値が更新され、前記所定の待ち時間と前記第２
のタイミングの繰り返し周期との比に対応して決められ
た所定値に対して前記カウント値を比較することにより
前記パルス信号発生のための前記所定の待ち時間の経過
を計るカウンタ回路と、を備え、前記モータ停止時は前
記カウンタ回路によって前記所定の待ち時間の経過が計
られた後に前記制御信号に代わる前記パルス信号を発生
するものである。

【００１６】

【作用】このような構成のこの発明のモータ駆動装置に
あっては、カウンタ回路の採用により、ロック検出及び
自動復帰機能におけるモータ停止確認に要する所定の待
ち時間が基本的にカウンタ回路における所定値によって
自由に設定できることとなり、コンデンサの電圧信号が
充放電回路における閾値に最初に到達するタイミングが
所定の待ち時間の経過を直ちに意味するものではなくな
った。そこで、駆動状態においてモータが停止するモー
タ停止時におけるコンデンサの電圧信号の発振周期（第
２のタイミングの繰り返し周期）が所定の待ち時間に制
約されることなく独自に決定可能なものとなり、その周
期として所定の待ち時間よりも短い時間が採用される。

【００１７】従来は所定の待ち時間よりも長い時間を要
していたコンデンサの電圧信号の発振周期がこの発明で
は短くて済むようになったので、コンデンサの電圧信号
における立上がり傾斜が従来よりも急であっても良い。
そこで、従来と同じ充電電流であってもコンデンサは容
量が少なくて済む。したがって、この発明のモータ駆動
装置は、小さな容量のコンデンサを用いながらもロック
検出及び自動復帰機能を果たすことができるものであ
る。

【００１８】

【実施例】以下、この発明のモータ駆動装置の一実施例
について図面を参照して説明する。装置全体の構成及び
動作は従来と同様なので再度の説明は割愛し、いわゆる
ロック検出と自動復帰機能を担う自動復帰信号発生回路
について説明する。図１は、回転信号Ａを入力とし自動
復帰信号Ｅを出力とする自動復帰信号発生回路を示す
が、図３と同様な構成要素を同一の符号で示している。
そこで、これらの説明は割愛し、相違点を中心に説明す
る。

【００１９】６２０は、図３におけるコンデンサ６２に
対応するものであり、定電流回路６３を介して３μＡの
充電電流を受け、スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２を介して
放電されて、充放電電圧信号Ｃを発生するコンデンサで
ある。ただし、その容量が０．２μＦと小さい点は異な
る。また、充放電回路に関しても、スイッチ回路ＳＷ２
を介する放電のラインには定電流回路等は設けられてお
らず、スイッチ回路ＳＷ２を介する放電もスイッチ回路
ＳＷ１を介する放電と同様に瞬時に行われる点は従来と
異なる。

【００２０】これにより、充放電電圧信号Ｃが、モータ
回転中はコンパレータ６５の上側の閾値約２．５Ｖ未満
に抑えられ、駆動状態においてモータが停止するモータ
停止時はこの閾値と下側の閾値約１Ｖとの間で発振する
鋸歯状波となる。この発振周期は、コンデンサ６２０の
容量が小さくなったことに対応して約０．１秒と短い。
また、６７０は３５進のカウンタ、６８０はデジタルの
比較回路であるが、これらは充放電電圧信号Ｃからパル
ス信号の自動復帰信号Ｅを発生する図３における波形整
形回路６６の代わりに設けられたカウンタ回路である。

【００２１】カウンタ６７０は、充放電電圧信号Ｃの代
わりにコンパレータ６５の出力Ｄを受けてこれをクロッ
ク入力とし、パルス信号Ｂをリセット入力として、カウ
ント値Ｅ’を出力する。これにより、モータ回転中はモ
ータ１の回転周期に対応した短い周期のタイミングでカ
ウント値Ｅ’がクリアされ続けるが、モータ停止時は上
述の発振周期でカウントアップされて３５進カウンタ本
来の動作をする。なお、３５進としたのは一例であり、
一般には自動復帰信号の周期を上記の発振周期で除して
得られる値を整数化した値が用いられる。

【００２２】比較回路６８０は、カウント値Ｅ’と所定
値“５”とを入力とし、これらの値を比較して、カウン
ト値Ｅ’が所定値“５”以上のときだけ“Ｈ”のパルス
信号を発生する。所定値“５”は、ロック検出及び自動
復帰機能におけるモータ停止確認に要する所定の待ち時
間約０．５秒を上記の発振周期０．１秒で除した値につ
いてその端数を切り上げたものである。これにより、所
定値にカウント値が達するまでの時間として所定の待ち
時間の経過が計られて、モータ回転中はパルスが出力さ
れることはなく、モータ停止時は所定の待ち時間の経過
後に所定の周期でパルスが出力される。

【００２３】さらに、パルス幅を所望の約０．５秒とす
るために、比較回路６８０はもう一つの値“１０”をも
入力とし、カウント値Ｅ’が所定値“５”以上で“１
０”以下のときだけ“Ｈ”のパルス信号を発生する。具
体的には、２入力の比較器２つとＡＮＤゲートで構成さ
れる。なお、比較回路の代わりにデコード回路を用いて
もよく、この方が待ち時間とパルス幅を独立に設定でき
るので設計が容易である。こうして発生したパルス信号
がモータ回転の制御信号に代わる自動復帰信号Ｅとして
用いられる。

【００２４】このような構成のモータ制御装置における
自動復帰信号発生回路の動作を説明する。先ず、モータ
１が定常回転しているときの動作を説明する。この場
合、回転信号Ａの周期的変化に対応して（図１（ｂ）の
波形Ａの左右端部分参照）周期的にパルス信号Ｂが出さ
れて（図１（ｃ）の波形Ｂの左右端部分参照）コンデン
サ６２０の電荷の放出が短期間で繰り返される。そこ
で、充放電電圧信号Ｃは、ほぼ０Ｖに近いところで僅か
に変化する鋸歯状波となる（図１（ｄ）の波形Ｃの左右
端部分参照）。

【００２５】ここで従来と相違するのは鋸歯状波の傾き
が急なことだけであるが、これは充放電電圧信号Ｃの値
をコンパレータ６５の上側閾値に到達させる程のもので
はない。そこで、コンパレータ６５の出力Ｄは“Ｌ”の
ままである（図１（ｅ）の波形Ｄの左右端部分参照）。
このことと、パルス信号Ｂによってクリアされることか
ら、カウンタ６７０のカウント値Ｅ’も“０”のままで
ある（図１（ｆ）の波形Ｅ’の左右端部分参照）。した
がって、比較回路６８０からパルスが出力されることも
なく、自動復帰信号Ｅとしてのパルス出力はない（図１
（ｇ）の波形Ｅ’の左右端部分参照）。これにより、定
常回転時は制御信号を妨げない。

【００２６】次にモータ１が回転を停止したときの動作
を説明する。この場合、モータ１が回転を停止すると、
回転信号Ａが変化しなくなって（図１（ｂ）の波形Ａの
中央部分参照）パルス信号Ｂが出なくなり（図１（ｃ）
の波形Ｂの中央部分参照）、コンデンサ６２０と充放電
回路（６３＋６５＋ＳＷ２）とが発振回路として発振動
作をする。すなわち、充放電電圧信号Ｃは、約０．１秒
で立上がり瞬時に立下がる鋸歯状波となり（図１（ｄ）
の波形Ｃの中央部分参照）、コンパレータ６５の出力Ｄ
も同一周期のパルス波形となる（図１（ｅ）の波形Ｄの
中央部分参照）。これにより、モータ１の停止状態がコ
ンパレータ６５の出力Ｄにおけるパルスとして検出さ
れ、ロック検出機能が果たされる。

【００２７】このパルス出力Ｄはカウンタ６７０によっ
てカウントされ、カウント値Ｅ’が“０”から“６３”
の値を順次採って変化する（図１（ｆ）の波形Ｅ’の中
央部分参照）。そして、このカウント値Ｅ’が“５”か
ら“１０”の範囲にあるときに対応するパルスが比較回
路から出力される。すなわち、モータ停止から約０．５
秒の待ち時間ｔ１経過後に約０．５秒のパルスが出力さ
れ、その後は約３秒の休止期間を挟んでモータが回転す
るまでそのパルス出力が繰り返される（図１（ｆ）の波
形Ｅ参照）。この出力が自動復帰信号Ｅとして用いられ
ることにより、自動復帰機能が果たされる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明のモータ駆動装置にあっては、従来よりも容量の小
さいコンデンサと、モータ回転中は閾値以下の電圧でモ
ータ停止時は閾値に到達するようにコンデンサの充放電
を繰り返す充放電回路と、この充放電回路での閾値への
到達を複数回カウントすることでモータ停止確認に要す
る所定の待ち時間の経過を計るカウンタ回路と、を備
え、モータ停止時は所定の待ち時間の経過後にモータ回
転の復帰のためのパルス信号を発生する。これにより、
小さな容量のコンデンサを用いながらもロック検出及び
自動復帰機能を果たすことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成のモータ駆動装置の一
実施例について、その自動復帰信号発生回路の構成およ
び信号波形例である。

【図２】図２は、モータ駆動装置の一例の概要構成であ
る。

【図３】図３は、従来のモータ駆動装置について、その
自動復帰信号発生回路の構成および信号波形例である。

【符号の説明】 １ モータ ２ ホール素子 ３ アンプ ４ アンプ ５ 出力段回路 ６ 自動復帰信号発生回路 ６１ パルス発生回路 ６２ コンデンサ ６３ 定電流回路 ６４ 定電流回路 ６５ ヒステリシスコンパレータ ６６ コンパレータ ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ回路 ６２０ コンデンサ ６７０ カウンタ回路 ６８０ 比較回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ回転中はモータ回転の検出信号に応
   じて前記モータ回転のための制御信号を発生し駆動状態
   においてモータが停止するモータ停止時はモータ停止確
   認に要する所定の待ち時間の経過後に前記制御信号に代
   えて前記モータ回転の復帰のためのパルス信号を発生す
   るモータ駆動装置において、充放電されて電圧信号を発
   生するコンデンサと、前記電圧信号が前記モータ回転中
   は所定の閾値未満に抑えられ前記モータ停止時は前記所
   定の閾値に到達するように前記検出信号に応じて前記コ
   ンデンサの充放電を繰り返す充放電回路と、前記電圧信
   号が前記所定の閾値に到達したことを複数回カウントす
   ることで前記パルス信号発生のための前記所定の待ち時
   間の経過を計るカウンタ回路と、を備えることを特徴と
   するモータ駆動装置。