JP3567542B2

JP3567542B2 - Sensorless motor drive circuit

Info

Publication number: JP3567542B2
Application number: JP21516195A
Authority: JP
Inventors: 芳紀高井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2015-08-01
Also published as: JPH0947078A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサレスモータ駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
センサレスモータの駆動回路としては、例えば３相のブラシレスモータを駆動する回路が知られている。この３相のブラシレスモータを駆動する回路は、ホール素子などの回転検出素子を用いずに、励磁コイルに発生する誘起電圧（逆起電圧）を利用して、励磁コイルに通電される電流の通電パターンを切り替えるようになっている。
【０００３】
従来のセンサレスモータの起動を行う場合の起動方式を図５に示している。図５において、このセンサレスモータ起動方式によれば、３相の励磁コイルからそれぞれ得られる逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗが、比較回路のコンパレータ１，２，３のプラス入力端子に入力されるようになっている。そしてモータの中性点電圧（コモン電圧）が各コンパレータ１，２，３のマイナス入力端子に入力される。
コンパレータ１，２，３の比較電圧信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎは、モータの起動時には逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗが小さいか又は無いので正常には出ない。そこで、比較電圧信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎが排他的論理和ゲート４を介して出力電圧Ｚを作り、周波数コンパレータ５が、この出力電圧Ｚの信号周波数と、スタータ６から出力されるスタータ出力７の所定の周波数とを比較する。そして周波数コンパレータ５は、両者の内の高い方の周波数を選択することにより通電パターン切替信号８を生成する。これによって、この通電パターン切替信号に従い３つの励磁コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷに対する通電のパターンを切り替えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のセンサレスモータの起動方式では、上述したようにある一定時間に逆起電圧が入ってこなければスタータ出力７を利用して強制的に通電パターンを切り替えるために通電パターン切替信号８を生成させてモータの起動を行っている。従ってこの方式では、モータの起動時のみに有効になるスタータ６と、定常回転時に必要となる出力電圧Ｚを切り替えるための切替回路９及び周波数コンパレータ５が必要であり、回路が大きくなってしまうという欠点がある。
【０００５】
そこで本発明は上記課題を解消するためになされたものであり、ロータの定常回転時のみに動作する回路と起動時及び低回転時に起動する回路の切り替えが必要でなく、起動時から定常回転時までをスムーズに駆動することができるセンサレスモータ駆動回路を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にあっては、ロータと、このロータに対して複数相の励磁コイルを備えて、複数相の励磁コイルに対する通電パターンを切り替えてロータを回転するセンサレスモータ駆動回路において、モータの中性点の直流電圧に対して、アナログ電圧を付加してスタータ信号を形成するためのスタータ部と、スタータ信号と、各相の励磁コイルからの逆起電圧が入力されて、スタータ信号と各相の励磁コイルからの逆起電圧を比較して比較電圧信号を得る比較回路と、比較回路の比較電圧信号を所定の電気角分遅延させて複数相の励磁コイルの通電パターンを切り替えるための通電パターン切替信号を生成する遅延回路と、を備えるセンサレスモータ駆動回路により、達成される。
【０００７】
本発明によれば、スタータ部が、モータの中性点の直流電圧に対して、アナログ電圧を付加してスタータ信号を形成する。そして比較回路は、このスタータ信号と、各相の励磁コイルからの逆起電圧を比較して、比較信号を作る。遅延回路は、比較回路の比較電圧信号を所定の電気角分遅延させて、複数相の励磁コイルの通電パターンを切り替える。スタータ部がモータの中性点の直流にアナログ電圧を付加することにより、モータの起動時及びモータの低回転には擬似的なゼロクロス点を作ることで、比較回路を動作させる。そして遅延回路がこの比較回路の比較電圧信号を所定の電気角分遅延させることにより通電パターン切替信号を生成してその遅延させた時点で順番に複数相の励磁コイルの通電パターンを切り替えていく。
【０００８】
なおこのモータの中性点の直流電圧とアナログ電圧を付加したスタータ信号は、モータの定常回転時の逆起電圧に比べて十分小さいために、モータの起動時及び低速回転時のみに有効となり、従来必要であった周波数コンパレータや切り替え器などが不要である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１０】
図１は、本発明のセンサレスモータ駆動回路を示すブロック図である。
図において、モータ１０は、３つの相の励磁コイル（駆動コイルともいう）ＣＵ，ＣＶ，ＣＷ、およびロータＲを有している。３相の励磁コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷに対する駆動電流の通電順序を切り替えていくことにより、ロータＲが回転するようになっている。
このモータは上述したように３相のセンサレスのブラシレスモータである。つまり、モータのロータＲを起動するときに、ホール素子などの回転検出素子を用いずに、励磁コイルに発生する逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗを利用して、各相の励磁コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷに通電される駆動電流の通電パターン（通電タイミング）を切り替えるようになっている。
従って、励磁コイルＣＵは、駆動部１１と比較回路１２に接続されている。同様にして励磁コイルＣＶは駆動部１１と比較回路１２に接続されている。また励磁コイルＣＷは駆動１１と比較回路１２に接続されている。
また、ブラシレスモータ１０の中性点ＭＰは、比較回路１２に接続されている。これにより、比較回路１２は、３相の励磁コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷから逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗを受けることができ、かつブラシレスモータ１０の中性点ＭＰからはコモン電圧ＭＰＶを受けるようになっている。
【００１１】
比較回路１２と、この比較回路１２に接続されているスタータ部１３について、図１と図２を参照して説明する。
比較回路１２は、上述したように逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗを受けるとともに、コモン電圧ＭＶＰを受けるようになっている。比較回路１２は３つのコンパレータ２１，２２，２３などを有していて、これらの３つのコンパレータ２１，２２，２３の出力側が遅延回路１４の排他的論理和ゲート２４に接続されている。
逆起電圧Ｕはコンパレータ２１のプラス入力端子側に入力され、逆起電圧Ｖはコンパレータ２２のプラス入力端子側に入力され、かつ逆起電圧Ｗはコンパレータ２３のプラス入力端子側に入力されるようになっている。またコモン電圧ＭＰＶは、３つのコンパレータ２１，２２，２３のそれぞれのマイナス入力端子側に加算器３５を介して入力される。
【００１２】
コンパレータ２１は、逆起電圧Ｕとスタータ信号ＷＰを比較して、比較電圧信号Ｕｉｎを排他的論理和ゲート２４側に出力する。同様にしてコンパレータ２２は、逆起電圧Ｖとスタータ信号ＷＰを比較して、比較電圧信号Ｖｉｎを排他的論理和ゲート２４側に出力する。コンパレータ２３は逆起電圧Ｗとスタータ信号ＷＰを比較して、比較電圧信号Ｗｉｎを排他的論理和ゲート２４側に出力する。
【００１３】
本発明の実施の形態において、特に特徴的なのは、スタータ部３０がコモン電圧入力端子の加算器３５に入力されることである。つまり、スタータ部３０が発生するスタータ出力電圧ＳＯがコモン電圧ＭＰＶに付加される。コモン電圧ＭＰＶは直流電圧であり、この直流電圧のコモン電圧ＭＰＶに対して、アナログ電圧であるスタータ出力電圧ＳＯが加算器３５において付加される。このようにアナログのスタータ出力電圧ＳＯを与えるのは、各コンパレータ２１，２２，２３を動作させるためである。
【００１４】
この結果、加算器３５は、コンパレータ２１，２２，２３の各マイナス入力端子側に、上述したスタータ信号ＷＰを与えることができる。このスタータ信号ＷＰは図２と図３に示すように、直流電圧にアナログ的な重畳電圧を加えた信号であり、図３にも示されているように、ゆるやかな波型の波形になる。このスタータ出力電圧ＳＯは、所定の周波数および振幅を持った信号であり、例えばその周波数は、イナーシャと起動トルクにより算出され、例えばＣＤ−ＲＯＭ（読み出し専用のコンパクトディスク）であれば、１０Ｈｚ程度である。その振幅は、例えばコンパレータの動作する電圧以上で、実際使用する最低回転数における逆起電圧の５０％以下となっている。
このスタータ信号ＷＰは、ブラシレスモータ１０のロータＲを起動する時および低回転時に図３に例示するような疑似的なゼロクロス点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を作り出して、図２のコンパレータ２１，２２，２３を動作させるようになっている。
【００１５】
図２の遅延回路１４の排他的論理和ゲート１４は、これらのコンパレータ２１，２２，２３の比較電圧信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎから通電パターン切替信号を例えば遅延される電気角で３０度遅らせる機能を有している。
図１に戻ると、この遅延回路１４は、論理回路５０に接続されている。この論理回路５０は、比較電圧信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎの８ｂｉｔの信号よりセンサレス用に各相のすいこみ（ｓｉｎｋ），はき出し（ｓｏｕｒｃｅ），逆起電圧の検出のタイミングを作り出す。
この論理回路５０は、ナンドゲート４０，４１，４２からそれぞれ出力されるディレイＵ，ディレイＶ，ディレイＷの各信号（図３参照）である通電パターン切替信号ＰＣを論理回路５０に与える。この駆動部１１は、論理回路５０からの通電パターン切替信号の指令に基づいて、３相の励磁コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷに通電する。
【００１６】
この遅延回路１４は、比較回路１２から得られる通電パターン切替信号に対して、図３に示す電気角Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のような電気角で３０度分遅延したディレイＵ，ディレイＶ，ディレイＷを、センサレス３相通電論理回路５０に出力させる。つまり、コンパレータ２１，２２，２３からの出力電圧信号Ｕｉｎの立ち上がり部分Ａから、遅延される電気角３０度（Ｔ３）を経過した時点において、ディレイＵの立ち下がり部分Ａ１が形成される。同様にして出力信号Ｖｉｎの立ち上がりＢに対して、ディレイＶは遅延される電気角３０度（Ｔ２）を経過した時点で立ち下がり部分Ｂ１が形成される。また出力信号Ｗｉｎの立ち上がり部分Ｃから遅延される電気角３０度（Ｔ１）を経過した時点でディレイＷの立ち下がり部分Ｃ１が形成される。
【００１７】
次に、上述したセンサレスモータ駆動回路の動作について説明する。
まず図１のロータＲが停止した状態から起動しようとする場合には、３相の励磁コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷから比較回路１２に対しては、逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗがうまく与えられないので、図２の比較回路１２から遅延回路１４に対しては、比較電圧信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎが正常に出力されない。そこで、うまく励磁コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷに通電切り替えしてロータＲを起動し回転させるために、次のような信号処理を行う。
【００１８】
図２のコモン電圧ＭＰＶに対して、加算器３５においてスタータ部３０からのスタータ出力電圧ＳＯを与える。つまり直流電圧であるコモン電圧に対して、スタータ出力電圧ＳＯを加算器３５で与えることにより、図２に示すスタータ信号ＷＰがコンパレータ２１，２２，２３に与えられる。これにより、図３に示すようなスタータ信号ＷＰが生成されるとともに、コンパレータ２１，２２，２３が動作をすることになる。したがって比較電圧信号Ｕｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎが順次排他的論理和ゲート２４側に出力される。
【００１９】
そして遅延回路１４は、排他的論理和ゲート２４からの信号を、順次電気角３０度分遅延させる。すなわちコンパレータ２３からの比較電圧信号Ｗｉｎの立ち上がり部分Ｃ（擬似的なゼロクロス点Ｐ１）は、遅延回路１４において遅延される電気角３０度分（Ｔ１）遅延されて、信号電圧ディレイＷの立ち下がり部分Ｃ１が形成される。この信号電圧ディレイＷの立ち下がり部分Ｃ１のタイミングで擬似的な逆起電圧Ｗが発生される。
【００２０】
同様にして、コンパレータ２２からの比較電圧信号Ｖｉｎの立ち上がり部分Ｂ（擬似的なゼロクロスＰ２）は、電気角３０度分（Ｔ２）だけ遅延回路１４により遅延されて、信号電圧ディレイＶの立ち下がり部分Ｂ１が形成される。この立ち下がり部分Ｂ１に対応して、逆起電圧Ｗに代えて疑似的な逆起電圧Ｖが発生される。
【００２１】
同様にして、コンパレータ２１からの比較電圧信号Ｕｉｎの立ち上がり部分Ａは、遅延回路１４により電気角３０度分Ｔ３遅延されて、信号電圧ディレイＵの立ち下がり部分Ａ１が形成される。この立ち下がり部分Ａ１の時点で、疑似的な逆起電圧Ｖに代えて疑似的な逆起電圧Ｕが発生される。
【００２２】
このようにして、順次逆起電圧Ｗ，Ｖ，Ｕが通電パターン切替信号ＰＣにより順次切り替えられていくので、この切り替えタイミングにて、論理回路５０は、駆動部１１に対して指令を与える。駆動部１１は、この指令に基づいて、それぞれの対応する励磁コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷに駆動電流（励磁電流）を供給することにより、ロータＲが起動を始める。このようにしてゼロクロス点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において、それぞれ逆起電圧Ｗ，Ｖ，Ｕに切り替えられる現象は、ロータＲの定常回転時においても行われる。
【００２３】
そしてロータＲの回転が定常回転に達した場合にあっても、図２のスタータ信号ＷＰ（コモンのミックス信号）は、定常回転時の逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗに比べて十分に小さいために、定常回転時の逆起電圧の変動をほとんど与えない。しかもこのスタータ信号ＷＰは、上述したようにロータＲの定常回転時の逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗに比べて十分に小さいために、起動時および定常回転時のみにこのスタータ信号ＷＰが有効である。従って、本発明の実施の形態では、従来のように、周波数コンパレータと切り替え器を備えて、ロータの定常時のみに動作する回路と、ロータＲの起動時および低回転時に起動する回路との切り替えをする必要がなくなり、一つの回路でロータＲの起動から定常回転までをカバーすることができる。
【００２４】
ところで逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗは、例えば数Ｖ程度の電圧であり、コモン電圧ＭＰＶに対して与えられるスタータ出力電圧ＳＯは、数十ｍＶ程度の電圧である。この極小さなスタータ出力電圧ＳＯは、コンパレータ２１，２２，２３が動作する程度の電圧であればよい。またスタータ出力電圧ＳＯの周波数は、例えばＣＤ−ＲＯＭであれば１０Ｈｚ程度であるが、余りこの周波数が小さくても駄目である。なぜならば、ロータが動き出す前に通電タイミングが切り替ってしまいロータが回転出来ないからである。
またスタータ出力電圧ＳＯは、アナログ電圧であるがその振幅は、コンパレータ２１，２２，２３が動作する程度の振幅度の値であればよく、例えばＣＤ−ＲＯＭだと１００ｍＶｐｐ（ピークからピークまでの電圧）程度の大きさであるが、その大きさは逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗに影響しない程度の値となる。
【００２５】
なお直流電圧であるコモン電圧（中性点電圧）でＭＰＶは、アナログ電圧であるスタータ出力電圧ＳＯにより揺らぎを生じさせるのであるが、この電圧の揺らぎは、ロータＲが定常回転に達すると、逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗには影響を与えないものである。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態の別の実施の形態を示している。この実施の形態では、スタータ部３０が、一つのトランジスタＴｒを有している。このトランジスタＴｒのベースに対してはスタータ信号ＳＳが与えられると、直流電圧であるコモン電圧が、スタータ信号ＷＰに変換される。その他の点については図２の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００２７】
以上説明したように本発明では、センサレスモータを駆動する際に、直流のコモン電圧に対して、アナログ電圧であるスタータ出力電圧をミックス（付加）することで、スタータ信号ＷＰを形成し、このスタータ信号ＷＰを逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗの入力部１００に対して与えることにより、コンパレータ２１，２２，２３を作動させてロータＲをスムーズに起動して定常回転することができる。従って従来必要であったロータの起動時とロータの定常回転時における回路の切り替えが不要となる。
【００２８】
またセンサレスモータ起動時に、スタータ出力電圧ＳＯのスタータ周波数をモータ１０の中性点ＭＰのコモン電圧ＭＰＶに対してアナログ電圧としてミックスすることにより、図２に示したような疑似的な逆起電圧Ｕ，Ｖ，Ｗを作り出して、励起コイルＣＵ，ＣＶ，ＣＷへの通電パターンを切り替えることができる。
ところで上述した実施の形態では、３相の励磁コイルを有するブラシレスモータの例を示しているが、これに限らず２相の励磁コイルを有するブラシレスモータなどに対しても本発明を適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロータの定常回転時のみに動作する回路と、起動時及び低回転時に起動する回路の切り替えが必要でなく、起動時から定常回転時までをスムーズに駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセンサレスモータ駆動回路の実施の形態を示す図。
【図２】図１のセンサレスモータ駆動回路の比較回路および遅延回路およびスタータ部を示す図。
【図３】図１と図２の回路におけるタイミングを示す図。
【図４】本発明の別の実施の形態を示す図。
【図５】従来のセンサレスモータ駆動回路の比較回路および周波数コンパレータと切替器などを示す図。
【符号の説明】
１０ブラシレスモータ
１２比較回路
１４遅延回路
３０スタータ部
ＣＵ，ＣＶ，ＣＷ励磁コイル
Ｍセンサレスモータ
ＭＰＶコモン電圧（モータの中性点の直流電圧）
Ｒロータ
ＳＯスタータ出力電圧（アナログ電圧）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３遅延される電気角
Ｔｒトランジスタ
Ｕ，Ｖ，Ｗ逆起電圧
Ｕｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎ比較電圧信号
ＷＰスタータ信号
ＰＣ通電パターン切替信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensorless motor drive circuit.
[0002]
[Prior art]
As a driving circuit for a sensorless motor, for example, a circuit for driving a three-phase brushless motor is known. The circuit for driving the three-phase brushless motor uses an induced voltage (counter electromotive voltage) generated in the exciting coil without using a rotation detecting element such as a Hall element to supply a current to the exciting coil. The pattern is switched.
[0003]
FIG. 5 shows a starting method when starting a conventional sensorless motor. In FIG. 5, according to the sensorless motor starting method, the back electromotive voltages U, V, and W obtained from the three-phase excitation coils are input to the plus input terminals of the comparators 1, 2, and 3 of the comparison circuit. It has become. Then, the neutral point voltage (common voltage) of the motor is input to the negative input terminals of the comparators 1, 2, and 3.
The comparison voltage signals Uin, Vin, Win of the comparators 1, 2, 3 do not come out normally when the motor is started because the back electromotive voltages U, V, W are small or absent. Therefore, the comparison voltage signals Uin, Vin, Win form the output voltage Z via the exclusive OR gate 4, and the frequency comparator 5 determines the signal frequency of the output voltage Z and the starter output 7 output from the starter 6. Compare with a predetermined frequency. Then, the frequency comparator 5 generates the energization pattern switching signal 8 by selecting the higher one of the two. Thus, the energization pattern for the three excitation coils CU, CV, CW is switched according to the energization pattern switching signal.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional sensorless motor starting method, as described above, if the back electromotive voltage does not enter for a certain period of time as described above, the energizing pattern switching signal is used to forcibly switch the energizing pattern using the starter output 7. 8 is generated to start the motor. Therefore, in this method, a starter 6 that is effective only at the time of starting the motor, a switching circuit 9 for switching the output voltage Z required at the time of steady rotation, and a frequency comparator 5 are required, and the circuit becomes large. There are drawbacks.
[0005]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and it is not necessary to switch between a circuit that operates only at the time of steady rotation of the rotor and a circuit that starts at the time of startup and at the time of low rotation. It is an object of the present invention to provide a sensorless motor drive circuit that can drive the motor smoothly.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a sensorless motor drive circuit which includes a rotor and a plurality of phases of excitation coils for the rotor, and switches the energization pattern for the plurality of phases of excitation coils to rotate the rotor. A starter section for adding an analog voltage to the DC voltage at the neutral point to form a starter signal, a starter signal, and a back electromotive voltage from the exciting coil of each phase are input, and the starter signal A comparison circuit for obtaining a comparison voltage signal by comparing the back electromotive voltages from the excitation coils of each phase; and a switching circuit for delaying the comparison voltage signal of the comparison circuit by a predetermined electrical angle to switch the energization pattern of the excitation coils of a plurality of phases. This is achieved by a sensorless motor drive circuit including a delay circuit that generates an energization pattern switching signal.
[0007]
According to the present invention, the starter section adds an analog voltage to the DC voltage at the neutral point of the motor to form a starter signal. Then, the comparison circuit compares the starter signal with the back electromotive voltage from the excitation coil of each phase to generate a comparison signal. The delay circuit delays the comparison voltage signal of the comparison circuit by a predetermined electrical angle, and switches the energization pattern of the excitation coils of a plurality of phases. The starter section applies an analog voltage to the DC at the neutral point of the motor, thereby creating a pseudo zero-cross point at the time of starting the motor and at low rotation of the motor, thereby operating the comparison circuit. Then, the delay circuit delays the comparison voltage signal of the comparison circuit by a predetermined electrical angle to generate an energization pattern switching signal, and sequentially switches the energization patterns of the exciting coils of a plurality of phases at the time of the delay.
[0008]
Since the starter signal obtained by adding the DC voltage of the neutral point of the motor and the analog voltage is sufficiently smaller than the back electromotive voltage at the time of steady rotation of the motor, it is effective only at the time of starting the motor and at the time of low speed rotation. It eliminates the need for a frequency comparator and a switching device that were conventionally required.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. It is not limited to these forms unless otherwise stated.
[0010]
FIG. 1 is a block diagram showing a sensorless motor drive circuit according to the present invention.
In the figure, a motor 10 has three phases of excitation coils (also referred to as drive coils) CU, CV, CW, and a rotor R. By switching the order of applying drive current to the three-phase excitation coils CU, CV, and CW, the rotor R rotates.
This motor is a three-phase sensorless brushless motor as described above. That is, when the rotor R of the motor is started, the excitation coils CU, CV of each phase are utilized by using the back electromotive voltages U, V, W generated in the excitation coil without using a rotation detecting element such as a Hall element. , CW, the switching pattern (timing) of the drive current supplied to the CW is switched.
Therefore, the excitation coil CU is connected to the drive unit 11 and the comparison circuit 12. Similarly, the excitation coil CV is connected to the drive unit 11 and the comparison circuit 12. The exciting coil CW is connected to the drive 11 and the comparison circuit 12.
The neutral point MP of the brushless motor 10 is connected to the comparison circuit 12. Thereby, the comparison circuit 12 can receive the back electromotive voltages U, V, and W from the three-phase excitation coils CU, CV, and CW, and receive the common voltage MPV from the neutral point MP of the brushless motor 10. It has become.
[0011]
The comparison circuit 12 and the starter unit 13 connected to the comparison circuit 12 will be described with reference to FIGS.
The comparison circuit 12 receives the back electromotive voltages U, V, and W as described above, and also receives the common voltage MVP. The comparison circuit 12 has three comparators 21, 22, 23, and the like. The outputs of these three comparators 21, 22, 23 are connected to the exclusive OR gate 24 of the delay circuit 14.
The counter electromotive voltage U is input to the positive input terminal of the comparator 21, the counter electromotive voltage V is input to the positive input terminal of the comparator 22, and the counter electromotive voltage W is input to the positive input terminal of the comparator 23. It has become. The common voltage MPV is input to the minus input terminals of the three comparators 21, 22, 23 via the adder 35.
[0012]
The comparator 21 compares the back electromotive voltage U with the starter signal WP and outputs a comparison voltage signal Uin to the exclusive OR gate 24 side. Similarly, the comparator 22 compares the back electromotive voltage V with the starter signal WP and outputs the comparison voltage signal Vin to the exclusive OR gate 24 side. The comparator 23 compares the back electromotive voltage W with the starter signal WP and outputs a comparison voltage signal Win to the exclusive OR gate 24 side.
[0013]
A feature of the embodiment of the present invention is that the starter unit 30 is input to the adder 35 of the common voltage input terminal. That is, the starter output voltage SO generated by the starter unit 30 is added to the common voltage MPV. The common voltage MPV is a DC voltage, and the starter output voltage SO that is an analog voltage is added to the common voltage MPV of the DC voltage in the adder 35. The reason why the analog starter output voltage SO is applied is to operate the comparators 21, 22, and 23.
[0014]
As a result, the adder 35 can supply the above-described starter signal WP to each of the minus input terminals of the comparators 21, 22, and 23. The starter signal WP is a signal obtained by adding an analog superimposed voltage to a DC voltage as shown in FIGS. 2 and 3, and has a gentle waveform as shown in FIG. The starter output voltage SO is a signal having a predetermined frequency and amplitude. For example, the frequency is calculated based on inertia and start-up torque. For example, in the case of a CD-ROM (read-only compact disk), it is about 10 Hz. is there. The amplitude is, for example, not less than the voltage at which the comparator operates and not more than 50% of the back electromotive voltage at the lowest rotational speed actually used.
The starter signal WP generates pseudo zero cross points P1, P2, and P3 as illustrated in FIG. 3 when the rotor R of the brushless motor 10 is started and at a low rotation, and the comparators 21, 22, 23 in FIG. To work.
[0015]
The exclusive OR gate 14 of the delay circuit 14 in FIG. 2 has a function of delaying the energization pattern switching signal from the comparison voltage signals Uin, Vin, Win of these comparators 21, 22, 23 by, for example, 30 degrees in electrical angle to be delayed. Have.
Returning to FIG. 1, the delay circuit 14 is connected to the logic circuit 50. The logic circuit 50 generates timings for detecting sinking, source, and back electromotive voltage of each phase for sensorless from the 8-bit signals of the comparison voltage signals Uin, Vin, and Win.
The logic circuit 50 supplies the logic circuit 50 with an energization pattern switching signal PC which is a signal of each of the delay U, the delay V, and the delay W (see FIG. 3) output from the NAND gates 40, 41, and 42, respectively. The drive unit 11 supplies power to the three-phase excitation coils CU, CV, and CW based on a command of a power supply pattern switching signal from the logic circuit 50.
[0016]
The delay circuit 14 delays the electric conduction pattern switching signal obtained from the comparison circuit 12 by 30 degrees at electric angles such as electric angles T1, T2, and T3 shown in FIG. Is output to the sensorless three-phase energizing logic circuit 50. In other words, a falling portion A1 of the delay U is formed at a point in time when a delayed electrical angle of 30 degrees (T3) has elapsed from the rising portion A of the output voltage signal Uin from the comparators 21, 22, 23. Similarly, with respect to the rising B of the output signal Vin, the falling portion B1 of the delay V is formed when the electrical angle 30 degrees (T2) is delayed. When the electrical angle 30 degrees (T1) delayed from the rising portion C of the output signal Win has elapsed, a falling portion C1 of the delay W is formed.
[0017]
Next, the operation of the above-described sensorless motor drive circuit will be described.
First, when the rotor R in FIG. 1 is to be started from a stopped state, the counter-electromotive voltages U, V, W are appropriately applied to the comparison circuit 12 from the three-phase excitation coils CU, CV, CW. Therefore, the comparison voltage signals Uin, Vin, Win are not normally output from the comparison circuit 12 to the delay circuit 14 in FIG. Therefore, the following signal processing is performed in order to start and rotate the rotor R by switching the energization coils CU, CV, and CW.
[0018]
The starter output voltage SO from the starter unit 30 is applied to the common voltage MPV in FIG. In other words, the starter signal WP shown in FIG. 2 is given to the comparators 21, 22, and 23 by giving the starter output voltage SO to the adder 35 with respect to the common voltage which is a DC voltage. Thus, the starter signal WP as shown in FIG. 3 is generated, and the comparators 21, 22, and 23 operate. Therefore, the comparison voltage signals Uin, Vin, Win are sequentially output to the exclusive OR gate 24 side.
[0019]
Then, the delay circuit 14 sequentially delays the signal from the exclusive OR gate 24 by an electrical angle of 30 degrees. That is, the rising portion C (pseudo zero-cross point P1) of the comparison voltage signal Win from the comparator 23 is delayed by the electrical angle 30 degrees (T1) delayed by the delay circuit 14, and the falling portion of the signal voltage delay W C1 is formed. A pseudo counter electromotive voltage W is generated at the timing of the falling portion C1 of the signal voltage delay W.
[0020]
Similarly, the rising portion B (pseudo zero cross P2) of the comparison voltage signal Vin from the comparator 22 is delayed by the delay circuit 14 by an electrical angle of 30 degrees (T2), and the falling portion of the signal voltage delay V B1 is formed. In response to the falling portion B1, a pseudo counter electromotive voltage V is generated instead of the counter electromotive voltage W.
[0021]
Similarly, the rising portion A of the comparison voltage signal Uin from the comparator 21 is delayed by T3 by the electrical angle 30 degrees by the delay circuit 14 to form a falling portion A1 of the signal voltage delay U. At the time of the falling portion A1, a pseudo back electromotive voltage U is generated instead of the pseudo back electromotive voltage V.
[0022]
In this manner, the back electromotive voltages W, V, and U are sequentially switched by the energization pattern switching signal PC, and the logic circuit 50 gives a command to the drive unit 11 at this switching timing. The drive unit 11 supplies a drive current (excitation current) to each of the corresponding excitation coils CU, CV, CW based on this command, so that the rotor R starts to start. The phenomenon of switching to the back electromotive voltages W, V, and U at the zero-cross points P1, P2, and P3 in this manner also occurs during the steady rotation of the rotor R.
[0023]
Even when the rotation of the rotor R reaches the steady rotation, the starter signal WP (common mix signal) in FIG. 2 is sufficiently smaller than the back electromotive voltages U, V, W during the steady rotation. In this case, there is almost no variation in the back electromotive voltage during steady rotation. In addition, since the starter signal WP is sufficiently smaller than the back electromotive voltages U, V, W during the steady rotation of the rotor R as described above, the starter signal WP is effective only at the time of startup and steady rotation. is there. Therefore, according to the embodiment of the present invention, as in the related art, a circuit provided with a frequency comparator and a switching device and operated only when the rotor is in a steady state, and a circuit that starts when the rotor R is started and when the rotor is rotated at a low speed are switched. And it is possible to cover from the start of the rotor R to the steady rotation with one circuit.
[0024]
The back electromotive voltages U, V, and W are, for example, voltages of about several volts, and the starter output voltage SO applied to the common voltage MPV is a voltage of about several tens mV. The extremely small starter output voltage SO may be a voltage at which the comparators 21, 22, and 23 operate. Further, the frequency of the starter output voltage SO is, for example, about 10 Hz in the case of a CD-ROM. This is because the energization timing is switched before the rotor starts moving, and the rotor cannot rotate.
Although the starter output voltage SO is an analog voltage, its amplitude may be any value as long as the amplitude is such that the comparators 21, 22, and 23 operate. For example, in the case of a CD-ROM, 100 mVpp (peak-to-peak voltage). ), But the magnitude is a value that does not affect the back electromotive voltages U, V, and W.
[0025]
At a common voltage (neutral point voltage) which is a DC voltage, the MPV causes fluctuation due to a starter output voltage SO which is an analog voltage. When the rotor R reaches a steady rotation, the fluctuation of the voltage is reversed. It does not affect the electromotive voltages U, V, W.
[0026]
FIG. 4 shows another embodiment of the embodiment of the present invention. In this embodiment, the starter unit 30 has one transistor Tr. When a starter signal SS is supplied to the base of the transistor Tr, a common voltage that is a DC voltage is converted into a starter signal WP. The other points are the same as those in the embodiment of FIG. 2 and the description thereof is omitted.
[0027]
As described above, in the present invention, a starter signal WP is formed by mixing (adding) a starter output voltage which is an analog voltage with a DC common voltage when driving a sensorless motor. By applying the signal WP to the input section 100 of the back electromotive voltages U, V, and W, the comparators 21, 22, and 23 are operated to smoothly start the rotor R and perform steady rotation. Therefore, there is no need to switch circuits between the start of the rotor and the steady rotation of the rotor, which are required in the related art.
[0028]
Also, when the sensorless motor is started, the starter frequency of the starter output voltage SO is mixed as an analog voltage with the common voltage MPV of the neutral point MP of the motor 10 so that the pseudo back electromotive voltage U as shown in FIG. , V, and W, the energization pattern to the excitation coils CU, CV, and CW can be switched.
By the way, in the above-described embodiment, an example of a brushless motor having a three-phase excitation coil is shown. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to a brushless motor having a two-phase excitation coil. it can.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is not necessary to switch between a circuit that operates only at the time of steady rotation of the rotor and a circuit that is started at the time of startup and at the time of low rotation. Can be driven.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a sensorless motor drive circuit of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a comparison circuit, a delay circuit, and a starter unit of the sensorless motor drive circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing timings in the circuits of FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a comparison circuit, a frequency comparator, a switch, and the like of a conventional sensorless motor drive circuit.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 brushless motor 12 comparison circuit 14 delay circuit 30 starter unit CU, CV, CW excitation coil M sensorless motor MPV common voltage (DC voltage at neutral point of motor)
R Rotor SO Starter output voltage (analog voltage)
T1, T2, T3 Delayed electrical angle Tr Transistor U, V, W Back electromotive voltage Uin, Vin, Win Comparison voltage signal WP Starter signal PC Energizing pattern switching signal

Claims

ロータと、このロータに対して複数相の励磁コイルを備えて、複数相の励磁コイルに対する通電パターンを切り替えてロータを回転するセンサレスモータ駆動回路において、
モータの中性点の直流電圧に対して、アナログ電圧を付加してスタータ信号を形成するためのスタータ部と、
スタータ信号と、各相の励磁コイルからの逆起電圧が入力されて、スタータ信号と各相の励磁コイルからの逆起電圧を比較して比較電圧信号を得る比較回路と、
比較回路の比較電圧信号を所定の電気角分遅延させて複数相の励磁コイルの通電パターンを切り替えるための通電パターン切り替え信号を生成する遅延回路と、
を備えることを特徴とするセンサレスモータ駆動回路。In a sensorless motor drive circuit that includes a rotor and a plurality of phase excitation coils for the rotor, and switches an energization pattern for the plurality of phase excitation coils to rotate the rotor,
A starter unit for forming a starter signal by adding an analog voltage to a DC voltage at a neutral point of the motor;
A starter signal and a back electromotive voltage from the excitation coil of each phase are input, and a comparison circuit that obtains a comparison voltage signal by comparing the starter signal and the back electromotive voltage from the excitation coil of each phase,
A delay circuit that delays the comparison voltage signal of the comparison circuit by a predetermined electrical angle and generates an energization pattern switching signal for switching the energization pattern of the multi-phase excitation coil;
A sensorless motor drive circuit, comprising:

３相の励磁コイルを備える請求項１に記載のセンサレスモータ駆動回路。The sensorless motor drive circuit according to claim 1, further comprising a three-phase excitation coil.

遅延される電気角は３０度である請求項２に記載のセンサレスモータ駆動回路。3. The sensorless motor drive circuit according to claim 2, wherein the delayed electrical angle is 30 degrees.

スタータ部は、アナログ電圧をモータの中性点の直流電圧に付加するためのトランジスタを備える請求項１に記載のセンサレスモータ駆動回路。The sensorless motor drive circuit according to claim 1, wherein the starter unit includes a transistor for adding an analog voltage to a DC voltage at a neutral point of the motor.