JPH03222691A - Brushless motor drive circuit - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce loss in a driving circuit by interrupting source current supply at the time of switching and consuming only the energy, stored in a stator coil, in the protective circuit thereby consuming no source energy. CONSTITUTION:Energy stored in stator coils L1-L3 is consumed in the protective circuits for transistors Q1-Q3 at the time of switching, and surge is absorbed by capacitors C1-C3 and then consumed through resistors R1-R3. Since no r.p.m. control signal is outputted from a transistor Qc when phase switching signals are inputted to the transistors Q1-Q3, only the energy stored in the stator coils L1-L3 is consumed in the protective circuits and no source energy is consumed.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はブラシレスモータの駆動回路に係り、同回路内
の損失低減に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit for a brushless motor, and relates to reducing loss within the circuit.

従来技術 従来、例えばＤＣブラシレスモータ（以下、ブラシレス
モータと略す）の駆動回路は第４図に示す回路が一般に
採用されていた。BACKGROUND ART Conventionally, for example, a circuit shown in FIG. 4 has generally been employed as a drive circuit for a DC brushless motor (hereinafter abbreviated as a brushless motor).

これは電源Ｅからの電流を回転数制御スイッチＳｗｃを
介してブラシレスモータ１の各ステータコイルＬ１、Ｌ
２、Ｌ３に連結されており、各コイルの他端は相切替え
スイッチＳｗｌ、３ｗ２．３ｗ３に連結されている。な
お、ダイオードＤは転流用ダイオードである。This applies the current from the power source E to each stator coil L1, L of the brushless motor 1 via the rotation speed control switch Swc.
The other end of each coil is connected to phase changeover switches Swl, 3w2, and 3w3. Note that the diode D is a commutating diode.

前記回路の動作を第５図に示す。回転数制御スイッチＳ
ｗｃは図示しない発振器によってオン、オフし、更に同
発振器は図示しない外部信号によってデユーティ制御さ
れる。同電流はホール素子などのロータ位置検出センサ
からの信号によって所定の相切替えスイッチＳｗｌ、３
ｗ２．３ｗ３をオンにすることにより所定のステータコ
イルＬ１、Ｌ２、Ｌ３に通電され、このステータコイル
への通電を順次切り換えることによって前記モータは駆
動される。The operation of the circuit is shown in FIG. Rotation speed control switch S
wc is turned on and off by an oscillator (not shown), and the oscillator is duty-controlled by an external signal (not shown). The current is applied to a predetermined phase changeover switch Swl, 3 by a signal from a rotor position detection sensor such as a Hall element.
By turning on w2.3w3, predetermined stator coils L1, L2, and L3 are energized, and the motor is driven by sequentially switching the energization to these stator coils.

ところが、前記ステータコイルは若干のエネルギが蓄積
されるため、相切替え時には同エネルギを放電しなけら
ばならず、その為一般に第６図に示すような保護回路に
よって前記蓄積されたエネルギを消費させている。同図
（ａ）では相切替えスイッチとしてトランジスタＱを使
用しており、同トランジスタＱのコレクターエミッタ間
を抵抗Ｒ、コンデンサＣを介して連結している。このよ
うな構成によって、前記トランジスタＱのオンからオフ
切り替え時においてはステータコイルに蓄えられたエネ
ルギの為トランジスタのコレクタに一時的に大電圧（サ
ージ）が発生しようとするが、同エネルギは前記抵抗Ｒ
を介してコンデンサＣに蓄積され、その後抵抗Ｒによっ
て消費される。However, since a certain amount of energy is stored in the stator coil, this energy must be discharged at the time of phase switching.For this reason, a protection circuit as shown in FIG. 6 is generally used to dissipate the stored energy. ing. In the figure (a), a transistor Q is used as a phase changeover switch, and the collector and emitter of the transistor Q are connected through a resistor R and a capacitor C. With this configuration, when the transistor Q is switched from on to off, a large voltage (surge) is temporarily generated at the collector of the transistor due to the energy stored in the stator coil, but this energy is transferred to the resistor. R
is stored in capacitor C via resistor R, and then consumed by resistor R.

又、前記保護回路には同図（ｂ）に示すような回路も従
来用いられていた。これはトランジスタＱのコレクター
ベース間にツェナダイオードＤｚ、ダイオードＤを介し
て連結されており、これにより前記ステータコイル両端
が所定電圧以上になるとツェナダイオードＤｚを介して
ベースに電流が流れ暫くのあいだ同トランジスタＱはオ
ン状態を保持し、同トランジスタＱを電流が流れる事に
よって蓄積エネルギを消費させる。Furthermore, a circuit as shown in FIG. 2(b) has also been conventionally used as the protection circuit. This is connected between the collector and base of the transistor Q via a Zener diode Dz and a diode D, so that when the voltage across both ends of the stator coil exceeds a predetermined voltage, current flows to the base via the Zener diode Dz and remains the same for a while. Transistor Q remains on, and current flows through transistor Q, thereby consuming the stored energy.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記回路においては、各ステータコイルへ
流れる電流は回転数制御スイッチＳｗｃによってデユー
ティ制御されており、これは前記各相切替えスイッチと
は独立して制御されている。Problems to be Solved by the Invention However, in the circuit described above, the current flowing to each stator coil is duty-controlled by the rotation speed control switch Swc, which is controlled independently of the phase changeover switch.

そのため、前記相切替え時において前記回転数制御スイ
ッチがオン状態とオフ状態とでは前記保護回路にて消費
されるエネルギが異なり、特に回転数制御スイッチＳｗ
ｃがオン状態の場合に相切替えが行われると、ステータ
コイルに蓄積されたエネルギ以外の電源から供給された
エネルギまでが消費されてしまい、損失が増大していた
。さらにこれによって素子の発熱も増大するため、大型
の放熱板を使用しなければならず、回路全体を小型化し
にくいという問題点を有していた。Therefore, at the time of phase switching, the energy consumed in the protection circuit is different depending on whether the rotation speed control switch is in the on state or the off state, and in particular, the energy consumed by the rotation speed control switch Sw
If phase switching is performed when c is in the on state, energy supplied from the power source other than the energy stored in the stator coil will be consumed, resulting in increased loss. Furthermore, this increases the heat generated by the element, which necessitates the use of a large heat sink, which poses a problem in that it is difficult to miniaturize the entire circuit.

本発明は前記問題点に鑑み、相切替え時の損失を低減し
たブラシレスモータの駆動回路を実現しさらには本回路
を小型化することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention aims to realize a brushless motor drive circuit in which loss during phase switching is reduced, and further to miniaturize this circuit.

問題点を解決するための手段 本発明は、前記のような問題点に着目してなされたもの
であって、ロータの回転位置信号による複数のステータ
コイルへの通電制御にて駆動されるブラシレスモータの
駆動回路において、前記複数のステータコイルへの通電
をオン・オフ制御させる相切替え手段と、前記相切替え
手段への通電切り替え時の信号によって前記ステータコ
イルへの電流を一時的に停止させる電流停止手段とを備
えたことを要旨とする。Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a brushless motor that is driven by controlling energization of a plurality of stator coils based on rotor rotational position signals. In the drive circuit, a phase switching means for controlling on/off energization to the plurality of stator coils, and a current stopper for temporarily stopping the current to the stator coils according to a signal when switching energization to the phase switching means. The gist is that it has the means.

作用 従って、本発明のブラシレスモータ駆動回路においては
、複数のステータコイルへの通電を切替える際、同切替
え時の信号によってステータコイルへの通電を遮断する
ため、相切替え時に電源からのエネルギが消費されるこ
とは無い。Effect Therefore, in the brushless motor drive circuit of the present invention, when switching the energization to a plurality of stator coils, the energization to the stator coils is cut off by the signal at the time of switching, so that energy from the power supply is not consumed during phase switching. There's nothing wrong with that.

実施例 以下、この発明を３相ブラシレスモータに具体化した実
施例を図面に基づいて説明する。EXAMPLE Hereinafter, an example in which the present invention is embodied in a three-phase brushless motor will be described based on the drawings.

第１図に示すように、電源Ｅからの電流は回転数制御ト
ランジスタＱｃのコレクターエミッタを介してブラシレ
スモータ１の各ステータコイルしＩ　Ｌ２、Ｌ３及び転
流用ダイオードＤに接続されており、同ダイオードＤの
他端は接地されている。前記トランジスタＱｃのベース
はＡＮＤゲート５を介して一方はデユーティ可変発振回
路２の出力に接続されてパルス信号を入力し、同発振回
路２は外部からの回転数指令信号によって同パルス信号
のデユーティを変化させる。前記ＡＮＤゲート５の他方
の入力には入力を反転して出力するインバータ６を介し
てワンショットマルチバイブレーク３に接続され、前記
ＡＮＤゲート５、インバータ６、ワンショットマルチバ
イブレーク３より電流停止手段を構成する。同ワンショ
ットマルチバイブレーク３は図示しないホール素子など
のロータ位置検出器からのロータ位置信号を入力して同
信号の所定振幅以上の信号変化によって一定期間オン信
号を出力する。As shown in FIG. 1, the current from the power source E is connected to each stator coil of the brushless motor 1 through the collector emitter of the rotation speed control transistor Qc, and to the commutating diode D. The other end of D is grounded. One side of the base of the transistor Qc is connected to the output of a variable duty oscillation circuit 2 via an AND gate 5 to input a pulse signal, and the oscillation circuit 2 changes the duty of the pulse signal according to an external rotation speed command signal. change. The other input of the AND gate 5 is connected to a one-shot multi-by-break 3 via an inverter 6 that inverts the input and outputs it, and the AND gate 5, inverter 6, and one-shot multi-by-break 3 constitute current stopping means. do. The one-shot multi-by-break 3 receives a rotor position signal from a rotor position detector such as a Hall element (not shown), and outputs an ON signal for a certain period of time when the signal changes by a predetermined amplitude or more.

又、ロータ位置信号は相切替え手段としての相切替え駆
動回路４に入力され、同信号に基づいて所定の相切替え
トランジスタＱｌ、Ｑ２、Ｑ３のヘースヘ駆動信号を出
力する。同トランジスタＱ１、Ｃ２、Ｃ３のそれぞれコ
レクタは前記ステータコイルＬ１、Ｒ２、Ｒ３に接続さ
れ、エミッタは接地されている。更に同トランジスタＱ
１、Ｃ２、Ｃ３の各コレクターエミッタ間は抵抗Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３及びコンデンサｃ１、Ｃ２、Ｃ３を介して接
続され、保護回路を成している。Further, the rotor position signal is inputted to a phase switching drive circuit 4 as a phase switching means, and based on the same signal, a drive signal is outputted to predetermined phase switching transistors Ql, Q2, and Q3. The collectors of the transistors Q1, C2, and C3 are connected to the stator coils L1, R2, and R3, respectively, and the emitters are grounded. Furthermore, the same transistor Q
There is a resistor R1 between the collector emitter of 1, C2, and C3.
They are connected via R2, R3 and capacitors c1, C2, and C3 to form a protection circuit.

以下に上記回路の作用を説明する。The operation of the above circuit will be explained below.

外部からの回転数指令信号がらの入力によってデユーテ
ィ可変発振回Ｉａ２より所定のデユーティ輻を有するパ
ルス波形が出力されＡＮＤゲート５に入力される。一方
ロータ位置信号はワンショットマルチバイブレーク３へ
入力され、同ロータ位置信号が所定振幅以上変化すると
一定時間オン信号を出力し、それ以外はオフ信号を出力
する。同出力はインバータ６を介して反転してＡＮＤゲ
ート５に入力される。これによってＡＮＤゲート５はロ
ータ位置信号が変動しない限りはデユーティ可変発振回
路２の出力をそのまま出力するが、ロータ位置信号が変
動するとワンショトマルチバイブレータ３によって一定
期間出力が停止され、回転数制御トランジスタＱｃは第
２図に示すような信号が出力される。In response to input of a rotational speed command signal from the outside, a pulse waveform having a predetermined duty amplitude is outputted from variable duty oscillation circuit Ia2 and inputted to AND gate 5. On the other hand, the rotor position signal is input to the one-shot multi-by-break 3, and when the rotor position signal changes by a predetermined amplitude or more, an ON signal is output for a certain period of time, and an OFF signal is output otherwise. The output is inverted via an inverter 6 and input to an AND gate 5. As a result, the AND gate 5 outputs the output of the variable duty oscillation circuit 2 as is as long as the rotor position signal does not fluctuate, but when the rotor position signal fluctuates, the output is stopped for a certain period by the one-shot multivibrator 3, and the rotation speed control transistor Qc outputs a signal as shown in FIG.

一方、ロータ位置信号は相切替え駆動回路４に入力され
て所定のステータコイルＬ１、Ｒ２、Ｒ３をオンすべく
第２図に示すように所定の相切替えトランジスタＱ１、
Ｃ２、Ｃ３にオン信号を出力し、同ステータコイルの通
電にともなってモータ１のロータが回転する。同ロータ
の回転速度は回転数制御トランジスタＱｃによるパルス
信号のデユーティ比によって制御され、同化が高くなる
ほど高速となる。On the other hand, the rotor position signal is input to the phase switching drive circuit 4 to turn on the predetermined stator coils L1, R2, R3.
An ON signal is output to C2 and C3, and as the stator coil is energized, the rotor of the motor 1 rotates. The rotation speed of the rotor is controlled by the duty ratio of the pulse signal from the rotation speed control transistor Qc, and the higher the assimilation, the faster the rotation speed becomes.

そして相切替え時には従来と同様ステータコイルに蓄積
されたエネルギは各トランジスタの保護回路によって消
費され、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３によってサージを
吸収し、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３によって消費される。At the time of phase switching, the energy stored in the stator coil is consumed by the protection circuit of each transistor as in the conventional case, the surge is absorbed by capacitors C1, C2, and C3, and is consumed by resistors R1, R2, and R3.

ここで前記第２図に示すように各トランジスタの相切替
え信号が入力された時にはトランジスタＱｃによる回転
数制御信号は出力されないため、この時に前記保護回路
にて消費される電力は各ステータコイルＬ１、Ｒ２、Ｒ
３に蓄積されるエネルギーのみであり、電源からのエネ
ルギが消費されることはない。これによって同回路内の
損失を低減することが出来、効率を向上させることが出
来るとともに消費させる素子の発熱が少なくなるため、
放熱板を小型にすることができ、含めて回路全体を小型
化することが可能となる。Here, as shown in FIG. 2, when the phase switching signal of each transistor is input, the rotation speed control signal by the transistor Qc is not output, so the power consumed by the protection circuit at this time is reduced to each stator coil L1, R2, R
3, and no energy from the power source is consumed. This reduces loss within the circuit, improves efficiency, and reduces the amount of heat generated by the consuming elements.
The heat sink can be made smaller, and the entire circuit including the heat sink can be made smaller.

本発明は前記実施例に限られることなく、下記の例によ
っても実施することが可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can also be implemented by the following examples.

例えば回転数制御トランジスタＱｃとは別に電流停止用
スイッチング素子を直列に連結しても良い。これは第３
図に示すように、回転数制御トランジスタＱｃはデユー
ティ可変発信回路２の出力によってのみ動作し、これと
は別に電流停止トランジスタＱｓを用い、前記実施例と
同様にロータ位置信号の相切替え時にワンショットマル
チバイブレーク３及びインバータ６によって同トランジ
スタＱｓのコレクターエミッタ間を遮断する。これによ
って前記実施例と同等の効果を奏する。For example, a current stopping switching element may be connected in series in addition to the rotational speed control transistor Qc. This is the third
As shown in the figure, the rotation speed control transistor Qc is operated only by the output of the variable duty oscillation circuit 2, and in addition to this, a current stop transistor Qs is used, and as in the previous embodiment, a one-shot signal is generated when the phase of the rotor position signal is switched. The collector-emitter of the transistor Qs is isolated by the multi-by-break 3 and the inverter 6. As a result, the same effects as those of the embodiment described above can be achieved.

更には前記実施例の各相切替え信号、回転数制御信号を
マイクロコンピュータによって出力し、プログラム上で
各相切替え時の通電を停止するようにしてもよい。又、
保護回路は第６図（ｂ）に示すものを用いたり３相以外
の複数相のブラシレスモーフに用いるなど適宜変更が可
能である。Furthermore, each phase switching signal and rotation speed control signal of the above embodiment may be outputted by a microcomputer, and energization may be stopped at the time of switching each phase on a program. or,
The protection circuit can be modified as appropriate, such as using the one shown in FIG. 6(b) or using it for a brushless morph with multiple phases other than three phases.

発明の効果 以上詳述したように本発明によれば、ブラシレスモーフ
の相切替え時に電源からの電流を停止することによって
、ステータコイルに蓄積されたエネルギのみを保護回路
にて消費し、電源がらのエネルギを消費しないようにし
たため、駆動回路内の損失を低減することが出来、効率
を向上させることが出来るとともに消費させる素子の発
熱が少なくなるため、放熱板を小型にさせることができ
、含めて回路全体を小型化することを可能とするなどの
優れた効果を奏する。Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, by stopping the current from the power supply when switching the phase of the brushless morph, only the energy stored in the stator coil is consumed by the protection circuit, and the power supply is removed. Since no energy is consumed, the loss in the drive circuit can be reduced, efficiency can be improved, and the heat dissipating elements generate less heat, so the heat sink can be made smaller. This has excellent effects such as making it possible to downsize the entire circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１回は本発明を具体化した実施例を示すブラシレスモ
ーフ駆動回路の回路図、第２図は同回路の動作を示すタ
イミングチャート図、第３図は本発明の側倒を示す回路
図、第４図は本発明の従来技術を示す回路図、第５図は
同従来技術の動作を示すタイミングチャート図、第６図
は保護回路を示す回路図である。 １−ブラシレスモーフ ２・−デユーティ可変発信回路 ３−ワンショットマルチバイブレーク ４−相切替え駆動回路The first part is a circuit diagram of a brushless morph drive circuit showing an embodiment embodying the present invention, FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the circuit, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a sideways version of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing the prior art of the present invention, FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the prior art, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a protection circuit. 1-Brushless morph 2--Duty variable oscillation circuit 3-One-shot multi-by-break 4-Phase switching drive circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、ロータの回転位置信号による複数のステータコイル
への通電制御にて駆動されるブラシレスモータの駆動回
路において、 前記複数のステータコイルへの通電をオン・オフ制御さ
せる相切替え手段と、 前記相切替え手段への通電切り替え時の信号によって前
記ステータコイルへの電流を一時的に停止させる電流停
止手段とを備えたことを特徴とするブラシレスモータ駆
動回路。[Claims] 1. In a drive circuit for a brushless motor that is driven by controlling energization to a plurality of stator coils based on a rotor rotational position signal, phase switching controls on/off energization to the plurality of stator coils. A brushless motor drive circuit comprising: means for temporarily stopping current flowing to the stator coil in response to a signal when switching energization to the phase switching means.