JP3802547B2 - Single phase motor drive - Google Patents

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Description

本発明は、単相モータ駆動装置に関する。   The present invention relates to a single-phase motor driving device.

以下、図５および図６を参照しつつ、従来の単相モータ駆動装置について説明する。ここで、図５は、従来の単相モータ駆動装置を示す回路図、図６は、従来の単相モータ駆動装置の駆動波形を示す波形図である。   Hereinafter, a conventional single-phase motor driving device will be described with reference to FIGS. 5 and 6. Here, FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional single-phase motor drive device, and FIG. 6 is a waveform diagram showing a drive waveform of the conventional single-phase motor drive device.

ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ２、４（第１駆動トランジスタ）は、駆動信号Ａ、Ｄが供給されることによって、単相コイル６の紙面右方向に駆動電流を供給するものである。そのため、バイポーラトランジスタ２のコレクタエミッタ路、単相コイル６、バイポーラトランジスタ４のコレクタエミッタ路は、電源ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に直列接続されている。同様に、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ８、１０（第２駆動トランジスタ）は、駆動信号Ｃ、Ｂが供給されることによって、単相コイル６の紙面左方向に駆動電流を供給するものである。そのため、バイポーラトランジスタ８のコレクタエミッタ路、単相コイル６、バイポーラトランジスタ１０のコレクタエミッタ路は、電源ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に直列接続されている。そして、バイポーラトランジスタ２、４およびバイポーラトランジスタ８、１０が相補的にオンオフして、単相コイル６の駆動電流の方向が適宜変化することによって、単相モータは回転することとなる。   The NPN bipolar transistors 2 and 4 (first drive transistors) supply drive currents in the right direction of the drawing of the single-phase coil 6 when the drive signals A and D are supplied. Therefore, the collector-emitter path of the bipolar transistor 2, the single-phase coil 6, and the collector-emitter path of the bipolar transistor 4 are connected in series between the power supply VCC and the ground VSS. Similarly, the NPN bipolar transistors 8 and 10 (second drive transistors) supply drive current in the left direction of the single-phase coil 6 when the drive signals C and B are supplied. Therefore, the collector-emitter path of the bipolar transistor 8, the single-phase coil 6, and the collector-emitter path of the bipolar transistor 10 are connected in series between the power supply VCC and the ground VSS. Then, the bipolar transistors 2 and 4 and the bipolar transistors 8 and 10 are complementarily turned on and off, and the direction of the driving current of the single-phase coil 6 is appropriately changed, so that the single-phase motor rotates.

また、駆動信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの変化タイミングは僅かにずれている。即ち、バイポーラトランジスタ２、４およびバイポーラトランジスタ８、１０が相補的にオンオフしたとき、バイポーラトランジスタ２、１０およびバイポーラトランジスタ８、４が僅かに同時オフするので、電源ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間が貫通電流によって短絡されることはない。
特開平７−８７７７５号公報 Further, the change timings of the drive signals A, B, C, and D are slightly shifted. That is, when the bipolar transistors 2 and 4 and the bipolar transistors 8 and 10 are complementarily turned on and off, the bipolar transistors 2 and 10 and the bipolar transistors 8 and 4 are slightly turned off at the same time, so that there is a penetration between the power supply VCC and the ground VSS. It is not short-circuited by current.
JP-A-7-87775

しかしながら、バイポーラトランジスタ２、４およびバイポーラトランジスタ８、１０が相補的にオンオフしたとき、単相コイル６の紙面右方向の駆動電流は破線の回生経路を循環して短時間で消費され、一方、単相コイル６の紙面左方向の駆動電流は一点鎖線の回生経路を循環して短時間で消費される。即ち、バイポーラトランジスタ２、４およびバイポーラトランジスタ８、１０が相補的にオンオフする相切り替えのとき、単相コイル６の駆動電流はあまりトルクに寄与することのない斜線の無効電流を有し、単相コイル６の駆動電流の方向は急に変化することとなる。これにより、単相モータの振動、ノイズ、電力消費量が大きくなるという問題があった。   However, when the bipolar transistors 2 and 4 and the bipolar transistors 8 and 10 are complementarily turned on and off, the drive current in the right direction of the drawing of the single-phase coil 6 circulates in the regeneration path of the broken line and is consumed in a short time. The drive current in the left direction of the drawing of the phase coil 6 circulates along the regenerative path of the one-dot chain line and is consumed in a short time. That is, when the bipolar transistors 2 and 4 and the bipolar transistors 8 and 10 are switched on and off in a complementary manner, the driving current of the single-phase coil 6 has a slanted reactive current that does not contribute much to the torque. The direction of the drive current of the coil 6 changes suddenly. As a result, there is a problem that vibration, noise, and power consumption of the single-phase motor increase.

本発明を解決するための主たる発明は、単相コイルに一方向の駆動電流を供給する第１駆動トランジスタと、前記単相コイルに逆方向の駆動電流を供給する第２駆動トランジスタと、を有する単相モータ駆動装置であって、単相モータの回転位置を検知するホール素子からの正弦波信号の大きさと基準値とを比較し、前記単相コイルの駆動電流の方向が切り替わるポイントの直前直後に亘る所定期間にタイミング信号を発生する比較手段と、前記単相コイルの駆動電流が一方向から逆方向へ切り替わるポイント直前の前記所定期間において、前記単相コイルに一方向の駆動電流を流し込む側の前記第１駆動トランジスタを前記単相コイルから一方向の駆動電流を流し出す側の前記第１駆動トランジスタより先にオフするとともに、前記単相コイルから一方向の駆動電流を流し出す側の前記第１駆動トランジスタをオンする第１期間内で、前記単相コイルに一方向の駆動電流を流し込む側の前記第１駆動トランジスタを前記第１期間より短い期間オンし、前記単相コイルの駆動電流が逆方向から一方向へ切り替わるポイント直前の前記所定期間において、前記単相コイルに逆方向の駆動電流を流し込む側の前記第２駆動トランジスタを前記単相コイルから逆方向の駆動電流を流し出す側の前記第２駆動トランジスタより先にオフするとともに、前記単相コイルから逆方向の駆動電流を流し出す側の前記第２駆動トランジスタをオンする第２期間内で、前記単相コイルに逆方向の駆動電流を流し込む側の前記第２駆動トランジスタを前記第２期間より短い期間オンするように、前記タイミング信号が発生する前記所定期間において前記第１および前記第２駆動トランジスタのオンオフタイミングを制御することにより駆動電流を回生させる回生手段と、を備えたことを特徴とする。 A main invention for solving the present invention includes a first drive transistor that supplies a drive current in one direction to a single-phase coil, and a second drive transistor that supplies a drive current in a reverse direction to the single-phase coil. A single-phase motor driving device that compares the magnitude of a sine wave signal from a hall element that detects the rotational position of a single-phase motor with a reference value, immediately before and after the point at which the direction of the driving current of the single-phase coil switches Means for generating a timing signal in a predetermined period of time, and a side in which the driving current in one direction flows into the single phase coil in the predetermined period immediately before the point at which the driving current of the single phase coil switches from one direction to the opposite direction The first drive transistor is turned off prior to the first drive transistor on the side from which a single-direction drive current flows from the single-phase coil, and the single-phase In the first period in which the first drive transistor on the side from which the drive current in one direction flows out from the power source is turned on, the first drive transistor on the side in which the drive current in one direction flows into the single-phase coil is changed to the first period. The second drive transistor that is turned on for a shorter period of time and flows the reverse-direction drive current into the single-phase coil in the predetermined period immediately before the point at which the drive current of the single-phase coil switches from the reverse direction to the one direction. The second driving transistor that turns off the driving current in the reverse direction from the single-phase coil is turned off before the second driving transistor that sends the driving current in the reverse direction from the single-phase coil. in two periods, the second driving transistor of the side pouring reverse driving current to the single phase coil to turn on shorter periods of time the second period, the tie Wherein the ring signal and a regeneration means for regenerating the drive current by controlling the on-off timing of the first and the second driving transistor in the predetermined period generated.

本発明によれば、単相モータの振動、ノイズ、電力消費量を低く抑えることが可能となる。   According to the present invention, vibration, noise, and power consumption of a single-phase motor can be kept low.

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。   At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

＝＝＝単相モータ駆動装置の構成＝＝＝
以下、図１を参照しつつ、本発明の単相モータ駆動装置の構成について説明する。図１は、本発明の単相モータ駆動装置を示す回路ブロック図である。なお、本実施形態では、単相モータ駆動装置は集積回路であることとし、単相コイルは集積回路に外部接続されることとする。 === Configuration of Single-Phase Motor Drive Device ===
Hereinafter, the configuration of the single-phase motor driving device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit block diagram showing a single-phase motor driving apparatus of the present invention. In the present embodiment, the single-phase motor driving device is an integrated circuit, and the single-phase coil is externally connected to the integrated circuit.

ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ１０２、１０４（第１駆動トランジスタ）は、単相コイル１０６の紙面右方向に駆動電流を供給するものである。そのため、バイポーラトランジスタ１０２のコレクタエミッタ路、単相コイル１０６、バイポーラトランジスタ１０４のコレクタエミッタ路は、電源ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に直列接続されている。同様に、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ１０８、１１０（第２駆動トランジスタ）は、単相コイル１０６の紙面左方向に駆動電流を供給するものである。そのため、バイポーラトランジスタ１０８のコレクタエミッタ路、単相コイル１０６、バイポーラトランジスタ１１０のコレクタエミッタ路は、電源ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に直列接続されている。そして、バイポーラトランジスタ１０２、１０４およびバイポーラトランジスタ１０８、１１０は、図６の駆動信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと同一の駆動信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１または駆動信号Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２の何れか一方が供給されて相補的にオンオフし、これにより、単相モータは、単相コイル１０６の駆動電流の方向が適宜切り替わることによって回転することとなる。回生ダイオード１１２は、単相コイル１０６の駆動電流の方向が紙面右方向から紙面左方向へ変化するときの駆動電流を回生するものであり、バイポーラトランジスタ１１０のコレクタエミッタ路に並列接続されている。同様に、回生ダイオード１１４は、単相コイル１０６の駆動電流の方向が紙面左方向から紙面右方向へ変化するときの駆動電流を回生するものであり、バイポーラトランジスタ１０４のコレクタエミッタ路に並列接続されている。   The NPN bipolar transistors 102 and 104 (first drive transistors) supply drive current to the right side of the single-phase coil 106 in the drawing. Therefore, the collector-emitter path of the bipolar transistor 102, the single-phase coil 106, and the collector-emitter path of the bipolar transistor 104 are connected in series between the power supply VCC and the ground VSS. Similarly, NPN bipolar transistors 108 and 110 (second drive transistors) supply drive current to the left side of the single-phase coil 106 in the drawing. Therefore, the collector emitter path of the bipolar transistor 108, the single-phase coil 106, and the collector emitter path of the bipolar transistor 110 are connected in series between the power supply VCC and the ground VSS. The bipolar transistors 102 and 104 and the bipolar transistors 108 and 110 are the same as the driving signals A1, B1, C1, and D1 or the driving signals A2, B2, C2, and D2 of the driving signals A, B, C, and D in FIG. Either one is supplied and is complementarily turned on / off, whereby the single-phase motor is rotated by appropriately switching the direction of the drive current of the single-phase coil 106. The regenerative diode 112 regenerates the drive current when the direction of the drive current of the single-phase coil 106 changes from the right side of the drawing to the left side of the drawing, and is connected in parallel to the collector-emitter path of the bipolar transistor 110. Similarly, the regenerative diode 114 regenerates the drive current when the direction of the drive current of the single-phase coil 106 changes from the left side of the drawing to the right side of the drawing, and is connected in parallel to the collector-emitter path of the bipolar transistor 104. ing.

ホール素子１１６は、単相モータのロータ側の磁石と対向する所定位置に固定されるとともに定電圧でバイアスされている。そして、ホール素子１１６は、単相モータの回転位置に応じて、即ち、対向するロータ側の磁極の変化に応じて、正弦波信号を出力する。比較回路１１８は、チャタリングを防止するためのヒステリシス特性を有し、ホール素子１１６からの正弦波信号を矩形波信号に波形整形するものである。なお、この矩形波信号は、単相コイル１０６の駆動電流が紙面右方向または紙面左方向へ切り替わるための基となる転流信号である。絶対値回路１２０（比較手段）は、正弦波信号の絶対値と基準値とを比較し、単相コイル１０６の駆動電流を回生するためのタイミング信号を出力するものである。   The hall element 116 is fixed at a predetermined position facing the rotor-side magnet of the single-phase motor and is biased with a constant voltage. The Hall element 116 outputs a sine wave signal according to the rotational position of the single-phase motor, that is, according to the change in the magnetic poles on the opposite rotor side. The comparison circuit 118 has a hysteresis characteristic for preventing chattering, and shapes the sine wave signal from the Hall element 116 into a rectangular wave signal. The rectangular wave signal is a commutation signal that is a basis for switching the driving current of the single-phase coil 106 in the right direction or the left direction. The absolute value circuit 120 (comparison means) compares the absolute value of the sine wave signal with a reference value, and outputs a timing signal for regenerating the drive current of the single-phase coil 106.

検知手段１２２は、コンデンサ１２４、定電流源１２６、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ１２８、比較回路１３０、基準電圧ＶＲＥＦからなり、単相モータの回転または停止を検知するものである。ここで、コンデンサ１２４および定電流源１２６は充電回路を構成し、且つ、コンデンサ１２６およびバイポーラトランジスタ１２８は放電回路を構成しており、コンデンサ１２６の非接地側には鋸歯形状を有する充放電電圧が現れることとなる。比較回路１３０の＋（非反転入力）端子は基準電圧ＶＲＥＦと接続され、−（反転入力）端子はコンデンサ１２４の非接地側と接続されている。即ち、比較回路１３０は、コンデンサ１２４の非接地側の充放電電圧と基準電圧ＶＲＥＦとの大小を比較することによって、単相モータの回転時は"Ｈ"、単相モータの停止時は"Ｌ"となる検知信号を出力することとなる。   The detection means 122 includes a capacitor 124, a constant current source 126, an NPN-type bipolar transistor 128, a comparison circuit 130, and a reference voltage VREF, and detects the rotation or stop of the single-phase motor. Here, the capacitor 124 and the constant current source 126 constitute a charging circuit, and the capacitor 126 and the bipolar transistor 128 constitute a discharging circuit. A charging / discharging voltage having a sawtooth shape is formed on the non-ground side of the capacitor 126. Will appear. The + (non-inverting input) terminal of the comparison circuit 130 is connected to the reference voltage VREF, and the − (inverting input) terminal is connected to the non-grounded side of the capacitor 124. That is, the comparison circuit 130 compares the charge / discharge voltage on the non-ground side of the capacitor 124 with the reference voltage VREF, so that the comparison circuit 130 is “H” when the single-phase motor is rotating and “L” when the single-phase motor is stopped. Will output a detection signal.

制御回路１３２（回生手段）は、検知手段１２２の出力値に応じて、比較回路１１８および絶対値回路１２０の出力を適宜演算処理し、駆動信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１または駆動信号Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２を選択出力するものである。即ち、制御回路１３２は、比較回路１３０の検知信号が"Ｌ"のとき、駆動信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を出力し、比較回路１３０の検知信号が"Ｈ"のとき、駆動信号Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２を出力することとなる。   The control circuit 132 (regeneration means) appropriately calculates the outputs of the comparison circuit 118 and the absolute value circuit 120 in accordance with the output value of the detection means 122, and the drive signals A1, B1, C1, D1 or the drive signals A2, B2 , C2, and D2 are selectively output. That is, the control circuit 132 outputs the drive signals A1, B1, C1, and D1 when the detection signal of the comparison circuit 130 is “L”, and the drive signal A2 when the detection signal of the comparison circuit 130 is “H”. B2, C2, and D2 are output.

＝＝＝検知手段の動作＝＝＝
次に、図１および図２を参照しつつ、検知手段１２２の動作を説明する。図２は、本発明の単相モータ駆動装置を構成する検知手段の各部波形図である。 === Operation of the detection means ===
Next, the operation of the detection unit 122 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a waveform diagram of each part of the detection means constituting the single-phase motor driving device of the present invention.

ホール素子１１６は、単相モータの回転位置に応じて、実線および破線の１８０度の位相差を有する正弦波信号を出力する。この正弦波信号は、比較回路１１８で矩形波信号に波形整形されて制御回路１３２に供給される。制御回路１３２は、矩形波信号の変化ポイント（＝正弦波信号のゼロクロスポイント）、即ち、単相コイル１０６の駆動電流の転流ポイントで、放電パルスを出力する。この放電パルスは、検知手段１２２のバイポーラトランジスタ１２８のベースに供給される。従って、単相モータが回転しているとき、コンデンサ１２４の非接地側の充放電電圧は基準電圧ＶＲＥＦより小となるので、比較回路１３０は"Ｈ"の検知信号を出力する。一方、単相モータが停止しているとき、コンデンサ１２４の非接地側の充放電電圧は基準電圧ＶＲＥＦより大となるので、比較回路１３０は"Ｌ"の検知信号を出力する。   The Hall element 116 outputs a sine wave signal having a phase difference of 180 degrees of a solid line and a broken line according to the rotational position of the single-phase motor. The sine wave signal is shaped into a rectangular wave signal by the comparison circuit 118 and supplied to the control circuit 132. The control circuit 132 outputs a discharge pulse at the change point of the rectangular wave signal (= zero cross point of the sine wave signal), that is, at the commutation point of the driving current of the single-phase coil 106. This discharge pulse is supplied to the base of the bipolar transistor 128 of the detection means 122. Therefore, when the single-phase motor is rotating, the charging / discharging voltage on the non-ground side of the capacitor 124 is smaller than the reference voltage VREF, so the comparison circuit 130 outputs a detection signal of “H”. On the other hand, when the single-phase motor is stopped, the charge / discharge voltage on the non-grounded side of the capacitor 124 becomes larger than the reference voltage VREF, so the comparison circuit 130 outputs a detection signal of “L”.

＝＝＝単相モータ駆動装置の動作＝＝＝
次に、図１、図３、および図４を参照しつつ、本発明の単相モータ駆動装置の動作について説明する。図３は、図１の各部波形を示す波形図である。図４は、図３の要部拡大波形を示す波形図である。なお、図４における駆動電流の斜線部分は、従来の駆動電流（破線）から削減される電流の量である。 === Operation of Single Phase Motor Drive Device ===
Next, the operation of the single-phase motor driving device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3, and 4. FIG. FIG. 3 is a waveform diagram showing the waveform of each part of FIG. FIG. 4 is a waveform diagram showing an enlarged waveform of a main part of FIG. Note that the hatched portion of the drive current in FIG. 4 is the amount of current reduced from the conventional drive current (broken line).

≪回転モード≫
単相モータが回転しているときの、単相モータ駆動装置の動作について説明する。
ホール素子１１６は、単相モータの回転位置に応じて、実線および波線の１８０度の位相差を有する正弦波信号を出力する。比較回路１１８は、この正弦波信号が入力されることによって、正弦波信号と基準値（ゼロクロス）とを比較して、絶対的には正弦波信号と同相であるとともに相対的には１８０度の位相差を有する矩形波信号Ｘ、Ｙを出力する。同時に、絶対値回路１２０は、正弦波信号が入力されることによって、正弦波信号の絶対値をとるとともに絶対値と基準値とを比較して、絶対値が基準値より小のときに"Ｈ"となるタイミング信号を出力する。つまり、タイミング信号の"Ｈ"期間は、単相コイル１０６の駆動電流の転流ポイント（正弦波信号のゼロクロスポイント）を確実に有し、この転流ポイントを中心として前後方向に広がることとなる。換言すれば、単相コイルの駆動電流の方向が切り替わるポイント直前直後に亘る所定期間のタイミングを確実に捉えることが可能となる。 ≪Rotation mode≫
An operation of the single-phase motor driving device when the single-phase motor is rotating will be described.
The Hall element 116 outputs a sine wave signal having a phase difference of 180 degrees between the solid line and the broken line in accordance with the rotational position of the single-phase motor. When the sine wave signal is input, the comparison circuit 118 compares the sine wave signal with a reference value (zero cross) and is absolutely in phase with the sine wave signal and relatively 180 degrees. Rectangular wave signals X and Y having a phase difference are output. At the same time, the absolute value circuit 120 takes the absolute value of the sine wave signal when the sine wave signal is input, compares the absolute value with the reference value, and determines “H” when the absolute value is smaller than the reference value. The timing signal that becomes "is output. That is, the “H” period of the timing signal surely has a commutation point of the driving current of the single-phase coil 106 (zero cross point of the sine wave signal) and spreads in the front-rear direction around this commutation point. . In other words, it is possible to reliably capture the timing of a predetermined period immediately before and after the point at which the direction of the driving current of the single-phase coil is switched.

比較回路１３０の検知信号は、単相モータが回転していることから"Ｈ"である。つまり、制御回路１３２は、絶対値回路１２０のタイミング信号を用いた信号処理を行うことによって、駆動信号Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２を出力することとなる。詳細には、制御回路１３２は、先ず、図６の駆動信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと同一の駆動信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を作成し、次に、タイミング信号の"Ｈ"期間に対応する駆動信号Ａ１、Ｃ１のレベルのみが"Ｌ"となる駆動信号Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２を出力する。即ち、駆動信号Ａ２は、単相コイル１０６の駆動電流の方向が紙面右方向となる期間Ｒにおいて、タイミング信号の"Ｌ"期間のみ"Ｈ"の信号となる。同様に、駆動信号Ｃ２は、単相コイル１０６の駆動電流の方向が紙面左方向となる期間Ｌにおいて、タイミング信号の"Ｌ"期間のみ"Ｈ"の信号となる。   The detection signal of the comparison circuit 130 is “H” because the single-phase motor is rotating. That is, the control circuit 132 outputs the drive signals A2, B2, C2, and D2 by performing signal processing using the timing signal of the absolute value circuit 120. Specifically, the control circuit 132 first generates the drive signals A1, B1, C1, and D1 that are the same as the drive signals A, B, C, and D in FIG. 6, and then, in the “H” period of the timing signal. The drive signals A2, B2, C2, and D2 in which only the levels of the corresponding drive signals A1 and C1 are “L” are output. That is, the drive signal A2 becomes a signal “H” only during the “L” period of the timing signal in the period R in which the direction of the drive current of the single-phase coil 106 is the right direction on the page. Similarly, the drive signal C2 becomes a signal “H” only in the “L” period of the timing signal in the period L in which the direction of the drive current of the single-phase coil 106 is the left direction in the drawing.

以下、単相コイル１０６の駆動電流の方向が切り替わる際の回生動作について説明する。
先ず、駆動信号Ａ２、Ｄ２が立ち上がると、バイポーラトランジスタ１０２、１０４がオンし、単相コイル１０６には紙面右方向の駆動電流が流れることとなる。次に、駆動信号Ａ２が立ち下がると、バイポーラトランジスタ１０４のみがオンする。従って、単相コイル１０６の紙面右方向の駆動電流は、単相コイル１０６、バイポーラトランジスタ１０４、回生ダイオード１１２からなる破線の回生経路を時計方向に循環することによって、徐々に消費されて経時的に減少していきゼロとなる。次に、駆動信号Ｄ２が立ち下がると、バイポーラトランジスタ１０４が単相コイル１０６の駆動電流の転流ポイントでオフする。 Hereinafter, the regenerative operation when the direction of the drive current of the single-phase coil 106 is switched will be described.
First, when the drive signals A2 and D2 rise, the bipolar transistors 102 and 104 are turned on, and a drive current in the right direction in the drawing flows through the single-phase coil 106. Next, when the drive signal A2 falls, only the bipolar transistor 104 is turned on. Accordingly, the drive current in the right direction of the drawing of the single-phase coil 106 is gradually consumed and chronologically circulated in the clockwise direction through a broken line regeneration path composed of the single-phase coil 106, the bipolar transistor 104, and the regenerative diode 112. It will decrease and become zero. Next, when the drive signal D2 falls, the bipolar transistor 104 is turned off at the commutation point of the drive current of the single-phase coil 106.

その後、駆動信号Ｂ２、Ｃ２が立ち上がると、バイポーラトランジスタ１０８、１１０がオンし、単相コイル１０６には紙面左方向の駆動電流が流れることとなる。即ち、単相コイル１０６の駆動電流の方向は切り替わることとなる。次に、駆動信号Ｃ２が立ち下がると、バイポーラトランジスタ１１０のみがオンする。従って、単相コイル１０６の紙面左方向の駆動電流は、単相コイル１０６、バイポーラトランジスタ１１０、回生ダイオード１１４からなる一点鎖線の回生経路を反時計方向に循環することによって、徐々に消費されて経時的に減少していきゼロとなる。次に、駆動信号Ｂ２が立ち下がると、バイポーラトランジスタ１１０が単相コイル１０６の駆動電流の転流ポイントでオフする。以降、上記の動作を繰り返すこととなる。これにより、単相コイルの駆動電流を確実に回生させることが可能となる。   Thereafter, when the drive signals B2 and C2 rise, the bipolar transistors 108 and 110 are turned on, and a drive current in the left direction in the drawing flows through the single-phase coil 106. That is, the direction of the drive current of the single phase coil 106 is switched. Next, when the drive signal C2 falls, only the bipolar transistor 110 is turned on. Therefore, the drive current in the left direction of the single-phase coil 106 is gradually consumed by circulating counterclockwise through the regenerative path of the one-dot chain line composed of the single-phase coil 106, the bipolar transistor 110, and the regenerative diode 114. Will decrease to zero. Next, when the drive signal B2 falls, the bipolar transistor 110 is turned off at the commutation point of the drive current of the single-phase coil 106. Thereafter, the above operation is repeated. Thereby, it becomes possible to reliably regenerate the drive current of the single-phase coil.

以上より、単相コイル１０６の一方向の駆動電流は、タイミング信号の"Ｈ"期間において、緩やかに減少しながらゼロとなり他方向の駆動電流へ切り替わることとなる。即ち、単相モータの駆動電流の方向は、ソフトスイッチングで切り替わることとなる。これにより、単相モータの振動、ノイズを低減することが可能となる。また、単相コイル１０６の駆動電流は、タイミング信号の"Ｈ"期間において、従来の駆動電流から斜線の電流の量だけ削減されることとなる。これにより、単相モータの電力消費量を低減することが可能となる。   From the above, the drive current in one direction of the single-phase coil 106 becomes zero while gradually decreasing during the “H” period of the timing signal, and is switched to the drive current in the other direction. That is, the direction of the drive current of the single phase motor is switched by soft switching. Thereby, it becomes possible to reduce the vibration and noise of the single-phase motor. Further, the driving current of the single-phase coil 106 is reduced by the amount of the hatched current from the conventional driving current in the “H” period of the timing signal. Thereby, it becomes possible to reduce the power consumption of a single phase motor.

≪起動モード≫
単相モータが起動しないときの、単相モータ駆動装置の動作について説明する。
例えば、ホール素子１１６がタイミング信号の"Ｈ"期間と対応する正弦波信号を出力し続ける状態においては、単相モータは、駆動信号Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２では破線または一点鎖線の回生経路ができるだけで、起動がかからず停止したままとなる。この問題を解決するため、制御回路１３２は、単相モータが起動から回転へ移行できないとき、駆動信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を出力することとなる。 ≪Startup mode≫
The operation of the single-phase motor driving device when the single-phase motor does not start will be described.
For example, in a state where the Hall element 116 continues to output a sine wave signal corresponding to the “H” period of the timing signal, the single-phase motor has a regeneration path of a broken line or a one-dot chain line in the drive signals A2, B2, C2, and D2. As much as possible, it doesn't start and stays stopped. In order to solve this problem, the control circuit 132 outputs drive signals A1, B1, C1, and D1 when the single-phase motor cannot shift from startup to rotation.

詳細には、比較回路１３０の検知信号は、単相モータが起動せずに停止していることから"Ｌ"である。つまり、制御回路１３２は、絶対値回路１２０のタイミング信号を用いない信号処理を行うことによって、駆動信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を出力することとなる。従って、単相モータのロータとホール素子１１６とが上記の状態で対向して停止している場合であっても、バイポーラトランジスタ１０２、１０４、１０８、１１０が駆動信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１に応じて相補的にオンオフし、単相コイル１０６の駆動電流の方向が適宜切り替わり、単相モータは起動がかかって回転することとなる。即ち、単相モータが回転するまで回生手段が回生動作を停止するので、単相モータが起動できない停止位置であっても、単相モータを確実に起動することが可能となる。   Specifically, the detection signal of the comparison circuit 130 is “L” because the single-phase motor is stopped without being started. That is, the control circuit 132 outputs the drive signals A1, B1, C1, and D1 by performing signal processing that does not use the timing signal of the absolute value circuit 120. Therefore, even when the rotor of the single-phase motor and the Hall element 116 are opposed to each other in the above state, the bipolar transistors 102, 104, 108, 110 are applied to the drive signals A1, B1, C1, D1. Accordingly, they are turned on and off in a complementary manner, the direction of the drive current of the single-phase coil 106 is appropriately switched, and the single-phase motor is activated and rotates. That is, since the regenerative unit stops the regenerative operation until the single-phase motor rotates, the single-phase motor can be reliably started even at the stop position where the single-phase motor cannot be started.

その後、比較回路１３０の検知信号は、単相モータが回転したことから"Ｈ"となる。つまり、制御回路１３２は、比較回路１３０の検知信号が"Ｌ"から"Ｈ"へ変化するタイミングに同期して、絶対値回路１２０のタイミング信号を用いる信号処理に切り替えることによって、駆動信号Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２を出力することとなる。従って、単相モータは、低振動、低ノイズ、低消費電力で継続して回転することとなる。   Thereafter, the detection signal of the comparison circuit 130 becomes “H” because the single-phase motor has rotated. In other words, the control circuit 132 switches to the signal processing using the timing signal of the absolute value circuit 120 in synchronization with the timing at which the detection signal of the comparison circuit 130 changes from “L” to “H”. B2, C2, and D2 are output. Accordingly, the single-phase motor continuously rotates with low vibration, low noise, and low power consumption.

以上より、単相モータのロータとホール素子１１６とが上記の状態で対向して停止している場合であっても、単相モータを確実に起動させることが可能となる。また、単相モータの回転が検知されるまでの僅かな期間、従来と同一の駆動信号を用いるだけなので、単相モータの振動、ノイズ、電力消費量を低減することが可能となる。   As described above, even when the rotor of the single-phase motor and the Hall element 116 are opposed to each other in the above state, the single-phase motor can be reliably started. In addition, since only the same drive signal is used for a short period until the rotation of the single-phase motor is detected, vibration, noise, and power consumption of the single-phase motor can be reduced.

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明に係る単相モータ駆動装置について説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 === Other Embodiments ===
As mentioned above, although the single phase motor drive device concerning the present invention was explained, the above-mentioned embodiment of the present invention is for making an understanding of the present invention easy, and does not limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof.

≪第１および第２駆動トランジスタ≫
本実施形態では、第１駆動トランジスタおよび第２駆動トランジスタは、バイポーラトランジスタであるが、これに限定されるものではない。例えば、第１駆動トランジスタおよび第２駆動トランジスタとして、Ｎチャンネル型またはＰチャンネル型のＭＯＳＦＥＴを用いることも可能である。 << First and second drive transistors >>
In the present embodiment, the first drive transistor and the second drive transistor are bipolar transistors, but are not limited thereto. For example, N-channel or P-channel MOSFETs can be used as the first drive transistor and the second drive transistor.

≪回生ダイオード≫
本実施形態では、回生ダイオードは、第１駆動トランジスタおよび第２駆動トランジスタとは別に設けられる素子であるが、これに限定されるものではない。例えば、回生ダイオードとして、第１駆動トランジスタおよび第２駆動トランジスタが有する寄生ダイオードを利用することも可能である。これにより、単相モータ駆動装置を集積化したときのチップ面積を小とすることが可能となる。 ≪Regenerative diode≫
In the present embodiment, the regenerative diode is an element provided separately from the first drive transistor and the second drive transistor, but is not limited thereto. For example, a parasitic diode included in the first drive transistor and the second drive transistor can be used as the regenerative diode. This makes it possible to reduce the chip area when the single-phase motor driving device is integrated.

≪絶対値回路≫
本実施形態では、絶対値回路に設定される基準値は一定であるが、これに限定されるものではない。例えば、この基準値を可変として、各種単相モータの特性に対応するタイミング信号を得ることも可能である。即ち、高い汎用性を有する単相モータ駆動装置を提供することが可能となる。また、タイミング信号の"Ｈ"期間を調整可能とすることで、電力消費量を更に低減することも可能となる。 ≪Absolute value circuit≫
In the present embodiment, the reference value set in the absolute value circuit is constant, but is not limited to this. For example, it is also possible to obtain timing signals corresponding to the characteristics of various single-phase motors by making this reference value variable. That is, it becomes possible to provide a single-phase motor driving device having high versatility. Further, by making it possible to adjust the “H” period of the timing signal, the power consumption can be further reduced.

本発明の単相モータ駆動装置を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the single phase motor drive device of this invention. 本発明の単相モータ駆動装置を構成する検知手段の各部波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows each part waveform of the detection means which comprises the single phase motor drive device of this invention. 図１の各部波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows each part waveform of FIG. 図３の要部拡大波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the principal part enlarged waveform of FIG. 従来の単相モータ駆動装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional single phase motor drive device. 従来の単相モータ駆動装置の駆動波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the drive waveform of the conventional single phase motor drive device.

符号の説明Explanation of symbols

１０２、１０４、１０８、１１０ バイポーラトランジスタ
１０６ 単相コイル
１１２、１１４ 回生ダイオード
１１６ ホール素子
１１８ 比較回路
１２０ 絶対値回路
１２２ 検知手段
１３２ 制御回路 102, 104, 108, 110 Bipolar transistor 106 Single phase coil 112, 114 Regenerative diode 116 Hall element 118 Comparison circuit 120 Absolute value circuit 122 Detection means 132 Control circuit

Claims (3)

単相コイルに一方向の駆動電流を供給する第１駆動トランジスタと、前記単相コイルに逆方向の駆動電流を供給する第２駆動トランジスタと、を有する単相モータ駆動装置であって、
単相モータの回転位置を検知するホール素子からの正弦波信号の大きさと基準値とを比較し、前記単相コイルの駆動電流の方向が切り替わるポイントの直前直後に亘る所定期間にタイミング信号を発生する比較手段と、
前記単相コイルの駆動電流が一方向から逆方向へ切り替わるポイント直前の前記所定期間において、前記単相コイルに一方向の駆動電流を流し込む側の前記第１駆動トランジスタを前記単相コイルから一方向の駆動電流を流し出す側の前記第１駆動トランジスタより先にオフするとともに、前記単相コイルから一方向の駆動電流を流し出す側の前記第１駆動トランジスタをオンする第１期間内で、前記単相コイルに一方向の駆動電流を流し込む側の前記第１駆動トランジスタを前記第１期間より短い期間オンし、前記単相コイルの駆動電流が逆方向から一方向へ切り替わるポイント直前の前記所定期間において、前記単相コイルに逆方向の駆動電流を流し込む側の前記第２駆動トランジスタを前記単相コイルから逆方向の駆動電流を流し出す側の前記第２駆動トランジスタより先にオフするとともに、前記単相コイルから逆方向の駆動電流を流し出す側の前記第２駆動トランジスタをオンする第２期間内で、前記単相コイルに逆方向の駆動電流を流し込む側の前記第２駆動トランジスタを前記第２期間より短い期間オンするように、前記タイミング信号が発生する前記所定期間において前記第１および前記第２駆動トランジスタのオンオフタイミングを制御することにより駆動電流を回生させる回生手段と、
を備えたことを特徴とする単相モータ駆動装置。 A single-phase motor driving device comprising: a first driving transistor that supplies a driving current in one direction to a single-phase coil; and a second driving transistor that supplies a driving current in a reverse direction to the single-phase coil,
Compares the magnitude of the sine wave signal from the Hall element that detects the rotational position of the single-phase motor with the reference value, and generates a timing signal for a predetermined period immediately before and after the point at which the direction of the drive current of the single-phase coil switches Comparing means to
In the predetermined period immediately before the point at which the driving current of the single-phase coil switches from one direction to the opposite direction, the first driving transistor on the side where the driving current in one direction flows into the single-phase coil is unidirectional from the single-phase coil. Within a first period in which the first drive transistor on the side from which the drive current is supplied and the first drive transistor on the side from which the drive current in one direction is supplied from the single-phase coil is turned off. The predetermined period immediately before the point at which the drive current of the single-phase coil is switched from the reverse direction to the one direction is turned on for a period shorter than the first period, and the first drive transistor on the side of flowing the drive current in one direction into the single-phase coil , The second drive transistor on the side where the reverse drive current is supplied to the single-phase coil is supplied with the reverse drive current from the single-phase coil. The first driving transistor is turned off before the second driving transistor, and the second driving transistor is turned on in the second period in which the driving current flowing in the reverse direction from the single phase coil is turned on. said second driver transistor on the side for pouring the drive current to turn shorter period the second period, controlling the on-off timing of the first and the second driving transistor in the predetermined period in which the timing signal is generated Regenerative means for regenerating the drive current by
A single-phase motor driving device comprising: 前記単相コイルの駆動電流を回生するための回生ダイオードを、備えたことを特徴とする請求項１に記載の単相モータ駆動装置。   The single-phase motor drive device according to claim 1, further comprising a regenerative diode for regenerating the drive current of the single-phase coil. 前記単相モータの回転または停止を検知し、回転信号または停止信号を出力する検知手段、を備え、
前記回生手段は、前記単相モータが起動できないとき、前記検知手段の出力が停止信号から回転信号へ変化するまで、前記単相コイルの駆動電流を回生させる動作を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の単相モータ駆動装置。

Detecting means for detecting rotation or stop of the single-phase motor, and outputting a rotation signal or a stop signal;
The regenerative unit stops an operation of regenerating the drive current of the single-phase coil until the output of the detection unit changes from a stop signal to a rotation signal when the single-phase motor cannot be started. Item 3. The single-phase motor drive device according to Item 1 or 2.

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