KR20040004102A

KR20040004102A - 모터 구동방법 및 모터 구동장치

Info

Publication number: KR20040004102A
Application number: KR1020030044089A
Authority: KR
Inventors: 이나오마사시; 야마모토야스노리; 이와나가다이시; 요코우치도모하루; 사카이히로후미
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2004-01-13
Also published as: CN1469541A; KR100641551B1; US20040000884A1; US6873126B2

Abstract

본 발명은 상전류의 수보다 적은 수의 전류검출저항을 이용하여, 복수의 상전류가 급격하게 변화하지 않도록 하여 모터의 진동, 및 전자음을 저감시키기 위한 것이다.

직렬로 접속된 위쪽 및 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 복수 구비함과 동시에, 복수의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속된 전류검출저항을 구비하는 모터구동장치의 모터구동방법이며, 출력회로 중 어느 1 개의 한쪽 스위칭소자를 소정의 전기각에 상당하는 기간에 도통시키는 단계와, 나머지 출력회로 중 어느 복수의 다른 쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키는 단계를 구비한다. 스위칭동작을 시키는 단계에서는, 상기 기간이 구획된 복수의 기간 각각에 있어서, 스위칭동작을 시키는 스위칭소자 중, 1 개를 도통시키는 제 1 기간과, 그 이외를 도통시키는 제 2 기간이 존재하도록 한다.

Description

모터 구동방법 및 모터 구동장치{MOTOR DRIVE METHOD AND MOTOR DRIVER}

본 발명은 모터 구동기술에 관하며, 특히 PWM(pulse width modulation)방식의 모터 구동기술에 관한 것이다.

무브러쉬 모터의 PWM구동 방식으로서, 삼각파 슬라이스방식과 피크전류 검출방식이 알려져있다. 삼각파 슬라이스방식은 코일전류를 검출저항으로 보내, 검출저항에 발생하는 전압과 토크지령전압의 차분을 슬라이스레벨로서 출력하는 에러증폭기를 이용하여, 이 슬라이스레벨로 일정 주기의 삼각파를 슬라이스하여 코일로의 통전기간을 결정하는 방식이다. 피크전류 검출방식은, 에러증폭기를 이용하지 않으며, 코일전류가 흐르는 전류검출저항에 발생한 전압이 토크지령전압에 달하면, 코일로의 전류 공급을 정지하고 회생전류모드로 하는 방식이다.

도 18은 종래의 피크전류검출방식 모터 구동장치의 블록도이다. 도 18에서 홀 소자(21A, 21B, 21C)는 모터(10)의 회전자 위치를 검출하여, 각각 홀 소자출력(S11, S12, S13)을 위치검출회로(22)로 출력한다. 위치검출회로(22)는 홀 소자출력(S11, S12, S13)에 기초하여 위치신호(S21, S22 및 S23)를 구하고, 통전 상 절환회로(93)로 출력한다. 위치신호(S21, S22 및 S23)는, 홀 소자출력(S11,S12, S13)의 위상을 30°시프트시킨 신호이다.

통전 상 절환회로(93)는, 위치신호(S21, S22 및 S23)에 따라 통전 상을 결정한다. 이 때, 통전 상 절환회로(93)는 상전류를 측정하기 쉽게 하기 위해, 3 상 중 1 상의 상전류는 보내지 않는다. 논리제어회로(95)는 기준펄스(PI)가 입력되면 세팅되며, 통전 상 절환회로(93)로 출력하는 신호의 레벨을 변화시켜, 모터(10)에로의 전류 공급을 제어한다. 기준펄스(PI)는 주기적인 펄스이다.

도 19는 도 18의 모터 구동장치로 구동된 모터의 각 상전류의 시간에 대한 변화를 나타내는 그래프이다. 도 19는 U상, V상, W상 각각의 상전류(I1, I2, I3)를 나타내며, 각 구동트랜지스터(1~6)로부터 모터(10)를 향해 흐르는 전류의 방향을 플러스로 한다. 도 19와 같이 항상 1 상의 상전류는 제로가 되므로, 전기각 60°별로 어느 한 상전류가 급격하게 변화하게 된다.

현재, 논리제어회로(95)는 기준펄스(PI)에 의해 세팅돼있는 것으로 한다. 통전 상 절환회로(93)는, 예를 들어 W상 위쪽 구동트랜지스터(5) 및 U상 아래쪽 구동트랜지스터(2)만을 도통시킨다. 이 때 W상코일(13) 및 U상코일(11)을 경유하여 전류검출저항(7)으로 전류가 흐르므로, 이 전류의 크기를 전류검출저항(7)에 발생하는 전압으로서 검출할 수 있다. 이 전류는 유동성 코일을 흐르므로, 구동트랜지스터(2 및 5)가 도통한 후, 서서히 증대한다.

전류가 증대되고 전류검출저항(7)에 발생하는 전압이 토크지령전압(TI)에 달하면, 비교기(96)의 출력레벨이 변하고, 논리제어회로(95)는 리세팅된다. 논리제어회로(95)는 통전 상 절환회로(93)로 출력하는 신호의 레벨을 반전시키며, 통전 상절환회로(93)는 구동트랜지스터(2)를 비도통으로 한다.

이와 같이, 논리제어회로(95)가 세팅된 후 리세팅되기까지의 기간이 스위칭동작의 온듀티(ON-DUTY)기간이 된다. 논리제어회로(95)가 리세팅된 후, 코일(11 및 13)을 흐르는 전류는 계속 흐르려고 하므로, 구동트랜지스터(1)의 소스·드레인간에 존재하는 다이오드(1D)를 통해 회생전류가 흐른다. 회생전류는 전류검출저항(7)을 통하지 않으므로, 회생 시 전류검출저항(7)에 발생하는 전압은 제로가 된다.

회생전류는 서서히 감소하지만, 다시 기준펄스(PI)가 입력되면 논리제어회로(95)가 세팅되어, 통전 상 절환회로(93)는 구동트랜지스터(2)를 도통시킨다. 통전 상 절환회로(93)가 통전 상을 절환할 때까지 이와 같은 동작이 되풀이된다. 이와 같이 논리제어회로(95)가 세팅됐을 때에 흐르는 구동전류와, 리세팅됐을 때에 흐르는 회생전류가 교대로 흐르는 결과, 거의 토크지령전압(TI)에 상당하는 상전류를 소정의 코일로 보낼 수 있다.

도 20은 도 19의 시간(t=tz) 부근에서의 전류검출 저항전압(모터전류 검출신호)(MC), V상 및 W상의 상전류(I2, I3)를, 시간축을 확대시켜 나타내는 그래프이다. 도 20에 있어서 기간(T91)은 U상, V상 전류의 구동전류가 흐르는 기간이며, 이 전류는 전류검출저항(7)을 흐른다. 기간(T92)은 회생전류로서 U상, V상 전류가 흐르는 기간이다. 기간(T93)은 U상, W상 전류의 구동전류가 흐르는 기간이며, 이 전류는 전류검출저항(7)을 흐른다. 기간(T94)은 회생전류로서 U상, W상 전류가 흐르는 기간이다.

그러나 도 18과 같은 종래의 모터 구동장치에서는, 도 19에 나타낸 바와 같이 상전류가 급격하게 변화하므로, 상전류가 절환됐을 때에 모터가 진동하거나, 전자음이 발생한다는 문제가 있다.

이와 같은 문제가 발생하지 않도록 하기 위해서는 각 상전류를 급격하게 변화시키지 않도록 제어하면 되지만, 복수의 상전류를 검출하여 제어하기 위해서는, 상 수와 같은 개수의 전류검출저항이 필요했다. 전류검출저항을 집적회로에 조립시키기는 어려우므로, 전류검출저항의 개수가 많으면 장치의 규모가 커져, 원가가 많이 든다는 문제가 있다.

또 일반적으로 저항의 특성은 일정하지 않으므로, 각 상에 대응한 전류검출저항을 이용할 경우에는 전류의 검출특성이 상별로 다르다는 문제가 있다. 예를 들어 2 개의 상전류 크기가 실제로는 같은 경우라도, 검출되는 전류의 크기가 다른 경우가 있다.

본 발명은 상전류의 수보다 적은 수의 전류검출저항을 이용하여, 복수의 상전류를 급격하게 변화시키지 않도록 제어하여, 모터의 진동, 및 전자음을 저감시키는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 모터 구동장치의 블록도.

도 2는 도 1의 모터의 각 상전류가 목표로 하는 파형을 나타내는 그래프.

도 3은 도 1의 상별 토크신호 발생회로의 구성예를 나타내는 블록도.

도 4는 위치검출회로 및 상별 토크신호 발생회로에 관한 신호를 나타내는 그래프.

도 5는 도 1의 논리제어회로의 구성예를 나타내는 블록도.

도 6은 도 1의 논리제어회로 및 비교기의 입출력신호를 나타내는 그래프.

도 7은 도 1 모터 구동장치의 상전류를 나타내는 그래프.

도 8은 기간(T1)에서의 모터를 흐르는 전류의 경로를 나타내는 설명도.

도 9는 기간(T2)에서의 모터를 흐르는 전류의 경로를 나타내는 설명도.

도 10은 기간(T3)에서의 모터를 흐르는 전류의 경로를 나타내는 설명도.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 모토 구동장치의 블록도.

도 12는 오프셋부가 제한회로의 구성예를 나타내는 회로도.

도 13은 도 11의 모터 구동장치에서의 상전류 및 통전기간 제어부의 신호를 나타내는 그래프.

도 14는 상전류가 정현파가 되도록 3 상 모터를 구동시킬 경우 각 상의 출력전류 파형을 나타내는 그래프.

도 15는 상전류가 정현파가 되도록 4 상 모터를 구동시킬 경우 각 상의 출력전류 파형을 나타내는 그래프.

도 16은 상전류가 정현파가 되도록 6 상 모터를 구동시킬 경우 각 상의 출력전류 파형을 나타내는 그래프.

도 17은 상전류가 정현파가 되도록 8 상 모터를 구동시킬 경우 각 상의 출력전류 파형을 나타내는 그래프.

도 18은 종래의 피크전류 검출방식 모터 구동장치의 블록도.

도 19는 도 18의 모터 구동장치로 구동된 모터의 각 상전류의 시간에 대한 변화를 나타내는 그래프.

도 20은 도 19의 시간(t=tz) 부근의 전류검출 저항전압(모터전류 검출신호), V상 및 W상의 상전류를 시간축을 확대하여 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1~3 : 위쪽 구동트랜지스터(위쪽 스위칭소자)

4~6 : 아래쪽 구동트랜지스터(아래쪽 스위칭소자)

1D~6D : 다이오드 7 : 전류검출저항

10 : 모터 11 : U상코일

12 : V상코일 13 : W상코일

21 : 홀 소자회로 22 : 위치검출회로

23 : 통전 상 절환회로 24 : 프리드라이브회로

30, 230 : 상별 토크신호 발생회로

40 : 논리제어회로 51 : 제 1 비교기

52 : 제 2 비교기 100, 200 : 통전기간 제어부

본 발명의 모터 구동방법은, 직렬로 접속된 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 복수 구비함과 동시에, 상기 복수의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속되며, 상기 복수의 출력회로로 공급되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항을 구비하며, 상기 출력회로 각각의 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자의 접속점으로부터 모터로 전류를 공급하는 모터 구동장치의 모터 구동방법이며, 상기 모터의 회전자 위치에 따른 위치신호를 구하는 단계와, 상기 복수의 출력회로 중 어느 1 개의 1 개 스위칭소자를 상기 위치신호에 따라 선택하고 소정의 전기각에 상당하는 기간에 도통시키는 단계와, 도통시킬 상기 스위칭소자가 위쪽 스위칭소자일 경우는 나머지 상기 복수의 출력회로 중 어느 복수의 아래쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키며, 도통시킬 상기 스위칭소자가 아래쪽 스위칭소자일 경우는 나머지 상기 복수의 출력회로 중 어느 복수의 위쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키는 단계를 구비하며, 상기 스위칭동작을 시키는 단계에서는, 상기 소정의 전기각에 상당하는 기간이 구획된 복수의 기간 각각에 있어서, 상기 스위칭동작을 시킬 스위칭소자 중 1 개의 스위칭소자를 도통시키는 제 1 기간과, 상기 1 개의 스위칭소자와는 다른 스위칭소자를 도통시키는 제 2 기간이 존재하도록, 입력된 토크지령신호 및 상기 전류검출저항에 발생하는 전압에 따라, 상기 스위칭동작을 제어하는 것이다.

이에 의하면, 1 개의 스위칭소자를 도통시키는 제 1 기간과, 상기 1 개의 스위칭소자와 다른 스위칭소자를 도통시키는 제 2 기간을 가지므로, 전류검출저항 수 이상의 개수의 상전류를 제어하는 것이 가능해진다. 이로써, 상전류끼리의 크기에 차이가 없는 PWM제어를 가능하게 함과 동시에, 상전류의 급격한 변화를 피할 수 있어, 상 절환 시의 모터 진동 및 전자음을 저감할 수 있다.

또 본 발명의 다른 모터 구동방법은, 직렬로 접속된 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 4 이상의 우수 개 구비함과 동시에, 상기 4 이상의 우수 개의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속되며, 상기 4 이상의 우수 개의 출력회로로 공급되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항을 구비하고, 상기 출력회로 각각의 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자의 접속점으로부터 모터로 전류를 공급하는 모터 구동장치의 모터 구동방법이며, 상기 모터의 회전자 위치에 따른 위치신호를 구하는 단계와, 상기 복수의 출력회로 중 어느 1 개의 1 개 스위칭소자를 상기 위치신호에 따라 선택하고, 상기 선택된 스위칭소자가 위쪽 스위칭소자일 경우는, 상기 선택된 스위칭소자가 대응하는 상의 역 위상인 상에 대응한 출력회로의 아래쪽 스위칭소자와 상기 선택된 스위칭소자와의 조를, 상기 선택된 스위칭소자가 아래쪽 스위칭소자일 경우는, 상기 선택된 스위칭소자가 대응하는 상의 역 위상인 상에 대응한 출력회로의 위쪽 스위칭소자와 상기 선택된 스위칭소자와의 조를, 소정의 전기각에 상당하는 기간에 도통시키는 단계와, 상기 선택된 스위칭소자가 위쪽 스위칭소자일 경우는, 나머지 상기 복수 출력회로 중 어느 복수의 아래쪽 스위칭소자 각각과, 이들 각각에 대응하는 상의 역 위상인 상에 대응한 출력회로의 위쪽 스위칭소자와의 조 각각에 스위칭동작을 시키고, 상기 선택된 스위칭소자가 아래쪽 스위칭소자일 경우는, 나머지 상기 복수 출력회로 중 어느 복수의 위쪽 스위칭소자 각각과, 이들 각각에 대응하는 상의 역 위상인 상에 대응한 출력회로의 아래쪽 스위칭소자와의 조 각각에 스위칭동작을 시키는 단계를 구비하며, 상기 스위칭동작을 시키는 단계는 상기 소정의 전기각에 상당하는 기간이 구획된 복수의 기간 각각에 있어서, 상기 스위칭동작을 시킬 스위칭소자의 조 중 1 조의 스위칭소자를 도통시키는 제 1 기간과, 상기 1 조의 스위칭소자와 다른 별도의 스위칭소자의조를 도통시키는 제 2 기간이 존재하도록, 입력된 토크지령신호 및 상기 전류검출저항에 발생하는 전압에 따라 상기 스위칭동작을 제어하는 것이다.

또한 상기 모터 구동방법에 있어서, 상기 스위칭동작을 시키는 단계에서 상기 제 1 기간은, 기준펄스가 입력되면 개시하고, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 목표신호에 달하면 종료하는 것이 바람직하다.

또 상기 모터 구동방법에 있어서, 상기 스위칭동작을 시키는 단계에서는, 상기 기준펄스가 입력되면 상기 스위칭동작을 시킬 스위칭소자를 모두 비도통으로 한 후에 상기 제 1 기간을 개시하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 모터 구동방법은, 직렬로 접속된 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 복수 구비함과 동시에, 상기 복수의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속되며, 상기 복수의 출력회로로 공급되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항을 구비하고, 상기 출력회로 각각의 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자의 접속점으로부터 복수 상의 모터코일로 전류를 공급하는 모터 구동장치의 모터 구동방법이며, 상기 복수 상의 모터코일의 상전류가 동시에 흐르는 구간이 PWM(pulse width modulation) 제어기간으로 분할되며, 상기 각 PWM 제어기간에는, 상기 전류검출저항을 흐르는 전류가 위쪽 또는 아래쪽의 특정된 1 개의 스위칭소자를 통과하는 전류와 합치하도록, 상기 각 스위칭소자별로 보내야 할 전류값에 대응한 신호와, 상기 전류검출저항으로부터 얻어진 신호가 일치할 때까지 상기 각 스위칭소자를 선택적으로 도통시키는 기간과, 상기 특정 스위칭소자에 관한 상 이외의 상전류를 회생상태로 하는 기간을 갖도록 PWM 제어하는 것이다.

또 본 발명의 모터 구동장치는, 직렬로 접속된 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 복수 구비하며, 상기 출력회로 각각의 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자의 접속점으로부터 모터로 전류를 공급하는 모터 구동장치이며, 상기 복수의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속되며, 상기 복수의 출력회로로 공급되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항과, 상기 모터의 회전자 위치에 따른 위치신호를 출력하는 위치검출부와, 상기 복수의 출력회로 중 어느 1 개의 1 개 스위칭소자를 상기 위치신호에 따라 선택하여 소정의 전기각에 상당하는 기간에 도통시킴과 동시에, 도통시킬 상기 스위칭소자가 위쪽 스위칭소자일 경우는 나머지 상기 복수의 출력회로 중 어느 복수의 아래쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키며, 도통시킬 상기 스위칭소자가 아래쪽 스위칭소자일 경우는 나머지 상기 복수의 출력회로 중 어느 복수의 위쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키는 통전 상 절환회로와, 상기 소정의 전기각에 상당하는 기간이 구획된 복수의 기간 각각에 있어서, 상기 스위칭동작을 시키는 스위칭소자 중, 1 개의 스위칭소자를 도통시키는 제 1 기간과, 상기 1 개의 스위칭소자와 다른 별도의 스위칭소자를 도통시키는 제 2 기간이 존재하도록, 입력된 토크지령신호 및 상기 전류검출저항에 발생하는 전압에 따라, 상기 통전 상 절환회로에 의한 스위칭동작을 제어하는 스위칭동작 제어신호를 생성하여, 출력하는 통전기간 제어부를 구비하는 것이다.

또한 상기 모터 구동장치에 있어서, 상기 통전기간 제어부는, 상기 토크지령신호 및 상기 위치신호에 따라, 상기 제 1 기간에 상기 전류검출저항으로 보내야 할 전류의 목표값에 대응한 제 1 목표신호, 및 상기 제 2 기간에 상기 전류검출저항으로 보내야 할 전류의 목표값에 대응한 제 2 목표신호를 구하여 출력하는 상별 토크신호 발생회로와, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 상기 제 1 목표신호를 초과하는지 여부를 판정하고 그 결과를 출력하는 제 1 비교기와, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 상기 제 2 목표신호를 초과하는지 여부를 판정하고 그 결과를 출력하는 제 2 비교기와, 상기 스위칭동작의 주기를 규정하는 기준펄스 및 상기 제 1 및 제 2 비교기의 출력에 따라, 상기 스위칭동작 제어신호를 생성하여 출력하는 논리제어회로를 구비하는 것이며, 상기 논리제어회로는 상기 제 1 비교기의 판정결과가, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 상기 제 1 목표신호를 초과한 것을 표시하면 상기 제 1 기간을 종료시키고, 상기 제 2 비교기의 판정결과가, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 상기 제 2 목표신호를 초과한 것을 표시하면 상기 제 2 기간을 종료시키도록, 상기 스위칭동작 제어신호를 생성하여 출력하는 것임이 바람직하다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 설명하기로 한다. 이하의 실시예에서는, 예로서 모터 구동장치가 3 상 무브러쉬 모터를 구동시키는 경우에 대하여 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 모터 구동장치의 블록도이다. 도 1의모터 구동장치는 U상, V상, W상 위쪽 구동트랜지스터(1, 3, 5)와, U상, V상, W상 아래쪽 구동트랜지스터(2, 4, 6)와, 다이오드(1D, 2D, 3D, 4D, 5D, 6D)와, 전류검출저항(7)과, 홀 소자회로(21)와, 위치검출회로(22)와, 통전 상 절환회로(23)와, 프리드라이브회로(24)와, 증폭기(27)와, 상별토크신호 발생회로(30)와, 논리제어회로(40)와, 비교기(51, 52)를 구비한다. 한편, 모터(10)는 U상코일(11)과, V상코일(12)과, W상코일(13)을 구비한다. 상별토크신호 발생회로(30)와, 논리제어회로(40)와, 비교기(51, 52)는, 통전기간 제어부(100)를 구성한다. 홀 소자회로(21)와, 위치검출회로(22)는 위치검출부를 구성한다.

구동트랜지스터(1~6)는, n형 MOS(metal oxide semiconductor)트랜지스터인 것으로 한다. 구동트랜지스터(1)의 소스 및 드레인에는 다이오드(1D)의 양극 및 음극이 각각 접속된다. 마찬가지로, 구동트랜지스터(2~6)에는 다이오드(2D~6D)가 접속된다. 구동트랜지스터(1, 3, 5)의 드레인은 전원(VCC)에 접속되며, 구동트랜지스터(2, 4, 6)의 소스는 전류검출저항(7)의 한끝에 접속된다. 전류검출저항(7)의 다른 끝은 접지된다. 구동트랜지스터(1~6)는 스위칭소자로서 동작한다.

또 구동트랜지스터(1, 2)와 다이오드(1D, 2D)는 U상의 출력회로(하프브리지회로)를 구성한다. 구동트랜지스터(3, 4)와 다이오드(3D, 4D)는 V상의 출력회로를 구성한다. 구동트랜지스터(5, 6)와 다이오드(5D, 6D)는 W상의 출력회로를 구성한다. 전류검출저항(7)은 이들 출력회로로 공급되는 전류의 합을 검출할 수 있다.

구동트랜지스터(1)의 소스는, 구동트랜지스터(2)의 드레인에 접속되며 또 모터(10)의 U상코일(11) 한끝에 접속된다. 구동트랜지스터(3)의 소스는, 구동트랜지스터(4)의 드레인에 접속되며 또 모터(10)의 V상코일(12)의 한 끝에 접속된다. 구동트랜지스터(5)의 소스는, 구동트랜지스터(6)의 드레인에 접속되며 또 모터(10)의 W상코일(13)의 한 끝에 접속된다. U상코일(11)의 다른 끝은, V상코일(12) 및 W상코일(13)의 다른 끝에 접속된다.

여기서 구동트랜지스터(1, 2)로부터 U상코일(11)를 향새 흐르는 전류를 U상전류(I1)로 하고, 마찬가지로 구동트랜지스터(3, 4)로부터 V상코일(12)를 향해 흐르는 전류를 V상전류(I2)로 한다. 구동트랜지스터(5, 6)로부터 W상코일(13)를 향해 흐르는 전류를 W상전류(I3)로 한다. 또 구동트랜지스터(1~6)로부터 코일(11~13)를 향해 흐르는 전류를 토출전류, 그 반대방향 전류를 흡입전류로 칭한다. 토출전류의 방향을 각 상전류의 플러스 방향으로 한다. 모터(10)의 코일(11~13)은 Y결선이므로, 각 상전류는 대응하는 코일로 흐르는 전류와 동등하다.

홀 소자회로(21)는 홀 소자(21A, 21B, 21C)를 구비한다. 홀 소자(21A, 21B, 21C)는 각각, 모터(10)의 회전자 위치를 검출하여, 홀 소자 출력(S11, S12, S13)을 위치검출회로(22)로 출력한다. 위치검출회로(22)는, 홀 소자 출력(S11, S12, S13)에 기초하여 위치신호(S21, S22, S23 및 PS)를 구하여, 위치신호(S21, S22, S23)를 통전 상 절환회로(23)로, 위치신호(PS)를 상별토크신호 발생회로(30)로 출력한다.

상별토크신호 발생회로(30)는, 위치신호(PS), 및 토크지령전압(토크지령신호)(TI)에 기초하여, 전류검출저항(7)으로 보내는 전류의 목표값에 대응하는 전압신호(TS1, TS2)를 생성하고, 비교기(51, 52)의 플러스 입력단자로 각각 출력한다. 증폭기(27)는 전류검출저항(7)의 양끝에 접속되며, 전류검출저항(7)에 발생하는 전압에 따른 모터전류 검출신호(MC)를 비교기(51, 52)의 마이너스 입력단자로 출력한다.

비교기(51, 52)는, 입력된 신호를 비교한 결과를, 각각 출력(CP1, CP2)으로서 논리제어회로(40)로 출력한다. 논리제어회로(40)에는 또 기준펄스(PI)가 입력된다. 논리제어회로(40)는, 구동트랜지스터(1~6)를 도통시키는 기간을 규정하는 스위칭동작 제어신호(F1, F2)를 생성하여 통전 상 절환회로(23)로 출력한다.

통전 상 절환회로(23)는 위치신호(S21, S22, S23) 및 제어신호(F1, F2)에 기초하여, 구동트랜지스터(1~6) 중 도통시켜야 할 것을 선택하여 프리드라이브회로(24)로 지령한다. 프리드라이브회로(24)는 통전 상 절환회로(23)의 출력에 따라 구동트랜지스터(1~6)의 게이트에 신호를 출력하여, 구동트랜지스터(1~6)의 도통/비도통을 제어한다.

도 2는 도 1 모터(10)의 각 상전류(I1~I3)가 목표로 하는 파형을 나타내는 그래프이다. 도 1의 모터 구동장치는 모터(10)의 각 상전류(I1~I3)가 급격하게 변화하지 않도록, 도 2와 같이 모터(10)에 대한 전류 공급을 제어한다. 도 1의 모터 구동장치는, 모터(10)의 전기각(360°)을, 예를 들어 6 분할하고, 분할된 전기각에 상당하는 기간별로, 즉 모터(10)의 회전자가 그 분할된 전기각에 상당하는 각도만큼 회전할 때마다, 통전 상을 바꾸면서 모터(10)의 전류를 제어한다.

예를 들어 도 2의 기간(TU1)은 전기각(60°)에 상당하는 기간이다. 기간(TU1)에서 U상전류(I1)는 토출전류이며 그 크기는 거의 일정하다. 또 V상전류(I2)는 흡입전류이며, 그 크기가 시간(t)에 따라 점점 감소해간다.W상전류(I3)는 흡입전류이며, 그 크기가 시간(t)에 따라 0으로부터 점점 증가해간다. 그래서 기간(TU1)에서는, U상의 위쪽 구동트랜지스터(1)는 계속해서 도통된다. 또 V상 및 W상의 아래쪽 구동트랜지스터(4, 6)는 스위칭동작을 행하여, V상전류(I2) 및 W상전류(I3)가 도 2와 같이 되도록 그 도통기간과 비도통기간을 제어한다.

도 3은 도 1의 상별토크신호 발생회로(30)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 3의 상별토크신호 발생회로(30)는, 양 에지 미분회로(31)와, 정전류원(32, 36)과, 스위치(33, 37)와, 커패시터(34, 38)와, 레벨제어회로(35, 39)를 구비한다.

도 4는 위치검출회로(22) 및 상별토크신호 발생회로(30)에 관한 신호를 나타내는 그래프이다. 위치검출회로(22)는 홀 소자 출력(S11 및 S12)에 기초하여, 모터(10)의 회전자 위치를 나타내는 위치신호(S21)를 구한다. 여기서는 예로서, 홀 소자 출력 S11과 S12와의 차를 위치신호(S21)로 한다(S21=S11-S12). 홀 소자 출력(S11 및 S12)은 근사적인 정현파이며, 홀 소자 출력 S11의 위상이 S12보다 120°진행했을 때, 위치신호(S21)의 위상은 홀 소자 출력(S11)보다 30°진행한다. 마찬가지로 위치검출회로(22)는 위치신호(S22, S23)를, 예를 들어 S22=S12-S13, S23=S13-S11로 구한다.

위치검출회로(22)는, 구해진 위치신호(S21, S22, S23)에 기초하여 위치신호(PS)를 구한다. 위치신호(PS)는, 위치신호(S21)가 음에서 양으로 변화할 때에 상승하며, 위치신호(S23)가 양에서 음으로 변화할 때에 하강하는 펄스, 위치신호(S22)가 음에서 양으로 변화할 때에 상승하며, 위치신호(S21)가 양에서 음으로변화할 때에 하강하는 펄스, 및 위치신호(S23)가 음에서 양으로 변화할 때에 상승하며, 위치신호(S22)가 양에서 음으로 변화할 때에 하강하는 펄스를 반복하는 신호이다. 위치신호(PS)의 에지 타이밍은, 도 4에 나타나는 바와 같이, 홀 소자 출력(S11, S12, S13)의 파형이 교차하는 시점이다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 상별토크신호 발생회로(30)의 동작에 대하여 설명하기로 한다. 양 에지 미분회로(31)에는, 위치검출회로(22)가 출력하는 위치신호(PS)가 입력된다. 양 에지 미분회로(31)는, 위치신호(PS)의 에지를 검출하면 일정기간 "L"로 되며, 그 이외는 "H"로 되는 리셋펄스신호(S31)를 스위치(33)로 제어신호로서 출력한다("H", "L"은 각각 논리적인 고전위 및 저전위를 표시함).

커패시터(34)는, 한끝이 정전류원(32)의 한 끝에 접속되며, 또 스위치(33)를 개재하고 전원(VCC)에 접속된다. 또한 커패시터(34)의 다른 끝은 접지된다. 스위치(33)는 리셋펄스신호(S31)가 "L"일 때만 도통되어 커패시터(34)를 충전하며, 커패시터(34)는 정전류원(32)이 보내는 전류에 의해 방전한다.

커패시터(38)는, 한끝이 정전류원(36)의 출력에 접속되며, 또 스위치(37)를 개재하고 접지된다. 또한 커패시터(38)의 다른 끝은 접지된다. 커패시터(38)는, 정전류원(36)이 보내는 전류에 의해 충전되며, 스위치(37)는 리셋펄스신호(S31)가 "L"일 때만 도통되어 커패시터(38)를 방전시킨다. 이 때문에 커패시터(34, 38) 각각의 전압(S33, S34)은, 도 4에 나타내는 바와 같은 톱니파가 된다.

레벨제어회로(35)는 토크지령전압(TI)과 전압(S33)을 입력으로 하여, 전압(S33)의 피크가 토크지령전압(TI)과 같아지도록, 전압(S33)에 이득을 곱하여얻은 신호(TS1)를 제 1 목표신호로서 비교기(51)로 출력한다. 마찬가지로 레벨제어회로(39)는, 토크지령전압(TI)과 전압(S34)을 입력으로 하며, 전압(S34)의 피크가 토크지령전압(TI)과 같아지도록, 전압(S34)에 이득을 곱하여 얻은 신호(TS2)를 제 2 목표신호로서 비교기(52)로 출력한다.

도 5는 도 1의 논리제어회로(40)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 5의 논리제어회로(40)는, 제 1 래치회로로서의 RS플립플롭(41)과, 제 2 래치회로로서의 RS플립플롭(42)과, 인버터(44, 45)와, NAND게이트(46)를 구비한다. 인버터(44, 45)와 NAND게이트(46)는, 논리회로(49)를 구성한다. 도 6은 도 1의 논리제어회로(40) 및 비교기(51, 52)의 입출력신호를 나타내는 그래프이다. 도 7은 도 1 모터 구동장치의 상전류를 나타내는 그래프이다. 도 6 및 도 7은, 도 2, 도 4의 t=t1 부근을 확대시켜 나타낸다.

도 5, 도 6 및 도 7을 참조하여, 논리제어회로(40)의 동작 및 모터(10)를 흐르는 전류에 대하여 설명한다. 도 6과 같이, 기준펄스(PI)는 거의 일정 주기의 펄스신호이며, 이 주기가 PWM제어주기의 기준이 된다. 기준펄스(PI) 사이의 기간 각각을 PWM제어기간이라고도 칭한다.

도 5의 RS플립플롭(41, 42)의 세트단자에는 기준펄스(PI)가 입력된다. 기준펄스(PI)가 하강하면 RS플립플롭(41)은 세팅되므로, 제어신호(F1)는 "H"로 된다. 그러면 논리회로(49)의 출력은 "L"로 되므로, RS플립플롭(42)은 리셋팅되어, 제어신호(F2)는 "L"로 된다.

통전 상 절환회로(23)는, 위치신호(S21, S22, S23)에 기초하여, 현재 도 2의기간(TU1) 내에 있다고 판정한 것으로 한다. 도 2에 나타낸 바와 같이 이 기간(TU1)은, U상전류(I1)를 크기가 거의 일정한 토출전류로 하는 기간이다. 기간(TU1)에 있어서 U상전류(I1)는 유일한 토출전류이므로, 통전 상 절환회로(23)는 구동트랜지스터(1)를 계속해서 도통상태로 시킨다. V상전류(I2) 및 W상전류(I3)는 흡입전류이며, 그 크기를 변화시킬 필요가 있으므로, 통전 상 절환회로(23)는 제어신호(F1, F2)에 따라 구동트랜지스터(4, 6)에 스위칭동작을 시킨다. 기간(TU1)에서 통전 상 절환회로(23)는 제어신호(F1)가 "H"일 때에 구동트랜지스터(4)를 도통시키며, 제어신호(F2)가 "H"일 때에 구동트랜지스터(6)를 도통시킨다. 구동트랜지스터(2, 3, 5)는 비도통상태로 한다.

제어신호(F1, F2)가 각각 "H", "L"로 되면, 통전 상 절환회로(23)는 구동트랜지스터(4)를 도통시킨다(제 1 기간(T1)). 이 때, 구동트랜지스터(1)로부터 U상코일(11)을 향해 전류가 토출전류로서 흐른다. U상코일(11)을 흐르는 전류는, V상코일(12)을 경유하여 구동트랜지스터(4)를 향해 흡입전류로서 흐른다.

구동트랜지스터(4)가 도통된 상태에서는 V상코일(12)을 흐르는 V상전류(I2)가 전류검출저항(7)을 흐른다. 전류검출저항(7)을 흐르는 전류의 크기는, U상코일(11)로 흐르는 U상전류(I1)와eh 같다. 전류검출저항(7)에는, 이를 흐르는 전류의 크기에 비례한 전압이 발생하며, 증폭기(27)는 이 전압을 모터전류 검출신호(MC)로서 비교기(51)의 마이너스, 입력단자로 출력한다.

U상코일(11), V상코일(12) 및 W상코일(13)은 유도성 부하이므로, 구동트랜지스터(4)가 도통된 후, 기간(T1)에서 V상전류(I2)는 서서히 증대한다(도 7 참조).따라서 모터전류 검출신호(MC)도 서서히 높아진다. 모터전류 검출신호(MC)의 전압이 신호(TS1)(도 6 참조) 전압에 달하면, 비교기(51)는 출력(CP)을 "L"로 변화시킨다. 그러면 RS플립플롭(41)은 리세팅되고, 그 출력을 "L"로 반전시킨다. 제어신호(F1)가 "L"로 되므로, RS플립플롭(42)이 세팅되어 제어신호(F2)는 "H"로 되며, 제 2 기간(T2)으로 이행한다.

기간(T2) 동안은 제어신호(F1, F2)가 각각 "L", "H"로 되므로, 통전 상 절환회로(23)는 구동트랜지스터(4)를 비도통으로 하고, 구동트랜지스터(6)를 도통시킨다. 구동트랜지스터(4)가 비도통이 되면, 구동트랜지스터(3)의 소스??드레인간 다이오드(3D) 및 구동트랜지스터(1)를 통해 V상코일(12)의 회생전류가 흐른다. 회생전류로서 흐르는 V상전류(I2)는 서서히 작아진다(도 7 참조). 이 때 W상코일(13)을 흐르는 전류만이 전류검출저항(7)으로 흐르므로, V상코일(12) 전류의 영향을 받는 일없이 W상코일(13)의 전류를 검출할 수 있다.

기간(T2) 동안은, 구동트랜지스터(1 및 6)가 도통되므로, W상코일(13)의 전류는 계속 증대하며, 전류검출저항(7)을 흐르는 전류는 계속 증대한다. 모터전류 검출신호(MC)의 전압이 증대하고, 상별토크신호 발생기(30)가 출력하는 신호(TS2)의 전압에 도달하면, 비교기(52)는 출력(CP2)을 "L"로 한다. 그러면 RS플립플롭(42)이 리세팅되어 제어신호(F2)가 "L"로 되며, 기간(T3)의 동작으로 이행한다.

기간(T3) 동안은 제어신호(F1, F2)가 모두 "L"로 되므로, 통전 상 절환회로(23)는 구동트랜지스터(4 및 6)를 비도통으로 한다.

이와 같이 제어신호(F1)가 "H"인 기간에는 구동트랜지스터(4)가 도통되며, 제어신호(F2)가 "H"인 기간에는 구동트랜지스터(6)가 도통된다. 제어신호(F1, F2)가 각각 "H", "L"인 기간(T1)에는, V상코일(12)을 흐르는 전류가 신호(TS1)에 따른 값이 되도록 제어되며, 제어신호(F1, F2)가 각각 "L", "H"인 기간(T2)에는, W상코일(13)로 흐르는 전류가 신호(TS2)에 따른 값이 되도록 제어된다.

즉, 기간(TU1)에 스위칭동작을 시키는 2 상(V상 및 W상)의 구동트랜지스터(4, 6) 중, 기간(TU1)에 있어서 전류의 크기를 감소시켜야 할 상(V상)의 구동트랜지스터(4)를 먼저 도통시키고, 이 트랜지스터를 비도통으로 함과 동시에, 전류의 크기를 증가시켜야 할 상(W상)의 구동트랜지스터(6)를 도통시킨다(도 2 참조). 여기서, W상의 구동트랜지스터(6)를 먼저 도통시키고, 이 트랜지스터를 비도통으로 함과 동시에, V상의 구동트랜지스터(4)를 도통시키도록 해도 된다.

제어신호(F1, F2)가 모두 "L"인 기간(T3)에 있어서, 코일(11~13)에는 회생전류만이 흐른다. 회생전류로서 흐르는 V상전류(I2) 및 W상전류(I3)는 서서히 작아진다(도 7 참조). 기준펄스(PI)가 논리제어회로(40)에 입력되면, 다시 제어신호(F1, F2)가 각각 "H", "L"로 되며, 이하 마찬가지의 과정을 반복한다.

도 8은 기간(T1)에 있어서 모터(10)를 흐르는 전류의 경로를 나타내는 설명도이다. 도 8과 같이 기간(T1)에서, V상코일(12)을 흐르는 V상전류(I2)는 전원으로부터 구동트랜지스터(1), U상코일(11), V상코일(12), 구동트랜지스터(4), 및 전류검출저항(7) 순으로 흐른다. 한편, W상코일(13)을 흐르는 W상전류(I3)는 회생전류이며, 구동트랜지스터(1), U상코일(11), W상코일(13), 다이오드(5D) 순으로 고리형으로 흐른다. 따라서 전류검출저항(7)에 발생하는 전압으로부터 V상전류(I2)만을 검출할 수 있다.

도 9는 기간(T2)에 있어서 모터(10)를 흐르는 전류의 경로를 나타내는 설명도이다. 도 9와 같이 기간(T2)에 있어서 V상코일(12)을 흐르는 V상전류(I2)는 회생전류이며, 구동트랜지스터(1), U상코일(11), V상코일(12), 다이오드(3D) 순으로 고리형으로 흐른다. 한편, W상코일(13)로 흐르는 W상전류(I3)는, 전원으로부터 구동트랜지스터(1), U상코일(11), W상코일(13), 구동트랜지스터(6), 및 전류검출저항(7) 순으로 흐른다. 따라서 전류검출저항(7)에 발생하는 전압으로부터 W상전류(I3)만을 검출할 수 있다.

도 10은 기간(T3)에 있어서 모터(10)를 흐르는 전류의 경로를 나타내는 설명도이다. 도 10과 같이 기간(T3)에 있어서 V상코일(12)을 흐르는 V상전류(I2)는 회생전류이며, 도 9와 마찬가지로 고리형으로 흐른다. 한편, W상코일(13)로 흐르는 W상전류(I3)도 회생전류이며, 도 8과 같이 고리형으로 흐른다. 따라서 전류검출저항(7)으로 전류는 흐르지 않는다. 이상과 같이 코일(11~13)에는, 각 상 출력회로의 구동트랜지스터가 도통되어 흐르는 구동전류와, 각 상 출력회로의 다이오드를 경유하여 흐르는 회생전류가 교대로 흐른다.

다음으로, 도 2의 기간(TU2)에 있어서 도 1 모터 구동장치의 동작에 대하여 설명한다. 도 2에 나타낸 바와 같이 이 기간(TU2)은, U상전류(I1)를 크기가 거의 일정한 흡입전류로 하는 기간이다. 기간(TU2)에 있어서 U상전류(I1)는 유일한 흡입전류이므로, 통전 상 절환회로(23)는 구동트랜지스터(2)를 계속해서 도통상태로 시킨다. V상전류(I2) 및 W상전류(I3)는 토출전류이며, 그 크기를 변화시킬 필요가 있으므로, 통전 상 절환회로(23)는 구동트랜지스터(3, 5)에 스위칭동작을 시킨다. 기간(TU2)에 있어서 통전 상 절환회로(23)는, 제어신호(F1)가 "H"일 때에 구동트랜지스터(3)를 도통시키며, 제어신호(F2)가 "H"일 때에 구동트랜지스터(5)를 도통시킨다. 구동트랜지스터(1, 4, 6)는 비도통상태로 한다.

통전 상 절환회로(23)는 제어신호(F1, F2)가 각각 "H", "L"로 되면 구동트랜지스터(3)를 도통시키며, 구동트랜지스터(5)를 비도통으로 한다. 제어신호(F1, F2)가 각각 "L", "H"로 되면 구동트랜지스터(3)를 비도통으로 하며, 구동트랜지스터(5)를 도통시킨다. 제어신호(F1, F2)가 모두 "L"로 되면 구동트랜지스터(3, 5)를 모두 비도통으로 한다.

그 결과 기간(TU2)에서는, U상전류(I1), V상전류(I2) 및 W상전류(I3)의 흐르는 방향이 기간(TU1)에서의 방향과 반대로 된다. 그 밖의 점에 대해서는 기간(TU1)과 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다.

도 1 모터 구동장치의 기간(TV1, TW1)의 동작은, 다음의 점을 제외하고 기간(TU1)과 마찬가지이다. 즉, V상전류(I2)를 크기가 거의 일정한 토출전류로 하는 기간(TV1)에 있어서 통전 상 절환회로(23)는, 구동트랜지스터(1) 대신에 구동트랜지스터(3)를 계속해서 도통상태로 시킨다. 또 통전 상 절환회로(23)는, 각 구동트랜지스터(4, 6) 대신에 구동트랜지스터(6, 2)에 스위칭동작을 시키며, 구동트랜지스터(1, 4, 5)는 비도통상태로 한다.

W상전류(I3)를 크기가 거의 일정한 토출전류로 하는 기간(TW1)에 있어서 통전 상 절환회로(23)는, 구동트랜지스터(1) 대신에 구동트랜지스터(5)를 계속해서 도통상태로 시킨다. 또 통전 상 절환회로(23)는, 각 구동트랜지스터(4, 6) 대신에 구동트랜지스터(2, 4)에 스위칭동작을 시키며, 구동트랜지스터(1, 3, 6)는 비도통상태로 한다.

도 1 모터 구동장치의 기간(TV2, TW2)의 동작은, 다음의 점을 제외하고 기간(TU2)과 마찬가지이다. 즉, V상전류(I2)를 크기가 거의 일정한 흡입전류로 하는 기간(TV2)에 있어서 통전 상 절환회로(23)는, 구동트랜지스터(2) 대신에 구동트랜지스터(4)를 계속해서 도통상태로 시킨다. 또 통전 상 절환회로(23)는, 구동트랜지스터(3, 5) 각각 대신에 구동트랜지스터(5, 1)에 스위칭동작을 시키며, 구동트랜지스터(2, 3, 6)는 비도통상태로 한다.

W상전류(I3)를 크기가 거의 일정한 흡입전류로 하는 기간(TW2)에 있어서 통전 상 절환회로(23)는, 구동트랜지스터(2) 대신에 구동트랜지스터(6)를 계속해서 도통상태로 시킨다. 또 통전 상 절환회로(23)는, 각 구동트랜지스터(3, 5) 대신에 구동트랜지스터(1, 3)에 스위칭동작을 시키며, 구동트랜지스터(2, 4, 5)는 비도통상태로 한다.

여기서, 모터(10)의 전기각(360°)을 6분할한 것에 상당하는 기간을 단위로 하여 제어하는 예에 대하여 설명했지만, 예를 들어 12분할하여 보다 짧은 기간별로 통전 상을 바꾸어도 된다.

또 기준펄스(PI)의 1 주기 내에서 모든 상 전류의 PWM제어가 완료되지 않은 경우, 즉 스위칭동작을 시키는 구동트랜지스터가 모두 비도통으로 되기 전에 기준펄스(PI)가 입력되는 경우도 있을 수 있다. 이는 기준펄스(PI)의 반복 주파수의 설정이 부적절한 경우에 발생한다. 따라서 기준펄스(PI)가 입력되면, 스위칭동작을 시킬 구동트랜지스터를 일단 모두 비도통으로 한 후에 스위칭동작을 개시시키도록, 논리제어회로(40)를 구성해두는 것이 바람직하다. 그러면 직렬로 접속된 구동트랜지스터에 관통전류가 흐르지 않도록 할 수 있다.

이상과 같이 본 실시예의 모터 구동장치에 의하면, 도 2와 같이 토크지령전압(TI)에 따른 진폭을 갖는 거의 사다리형상의 파형이 되도록 모터(10)의 상전류(I1~I3)를 제어할 수 있으므로, 통전 상 절환 시 상전류의 급격한 변화를 완만하게 할 수 있다.

또 3 상 전류를 PWM제어할 경우는, 통상 3 개의 전류검출저항을 필요로 한다. 그러나 본 실시예의 모터 구동장치는 1 개의 전류검출저항을 이용하여 3 상의 전류를 제어할 수 있어, 상전류끼리의 크기에 차가 생기지 않는 PWM제어를 가능하게 한다. 전류검출저항의 수가 적어도 되므로, 장치의 규모를 작게 할 수 있다.

(제 2 실시예)

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 모터 구동장치의 블록도이다. 도 11의 모터 구동장치는, 도 1의 모터 구동장치에 있어서 통전기간 제어부(100)를 통전기간 제어부(200)로 치환시킨 것이다. 그 밖의 구성요소는 도 1을 참조하여 설명한 것과 마찬가지이므로, 동일 참조번호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

통전기간 제어부(200)는, 상별토크신호 발생회로(230)와, 삼각파 발생기(60)와, 에러증폭기(71, 72)와, 비교기(75, 76)와, 오프셋부가 제한회로(80)를 구비한다.

도 12는 오프셋부가 제한회로(80)의 구성예를 나타내는 회로도이다. 오프셋부가 제한회로(80)는 연산증폭기(81)와, 오프셋설정 전압원(82)을 구비한다. 전압원(82)은, 오프셋부가 제한회로(80)의 한쪽 입력단자와, 연산증폭기(81)의 플러스 입력단자의 1 개와의 사이에 접속된다. 연산증폭기(81) 플러스 입력단자의 다른 한쪽은, 오프셋부가 제한회로(80)의 다른 쪽 입력단자가 된다. 오프셋 부가 제한회로(80)에로의 입력신호의 한쪽은 그대로 슬라이스레벨신호(SU)로서 출력된다. 연산증폭기(81)는 슬라이스레벨신호(SL)를 출력한다.

도 13은 도 11의 모터 구동장치에 있어서 상전류 및 통전기간 제어부(200)의 신호를 나타내는 그래프이다. 도 13은 도 2, 도 4의 t=t1 부근을 확대시켜 나타낸다. 도 11 및 도 13을 참조하여, 통전기간 제어부(200)의 동작 및 모터(10)를 흐르는 전류에 대하여 설명한다.

상별토크신호 발생회로(230)는 상별토크신호 발생회로(30)와 마찬가지로, 토크지령전압에 따라 2 개의 상별 토크신호를 생성하며, 각각을 에러증폭기(71, 72)로 출력한다. 에러증폭기(71, 72)는 증폭기(27)가 출력하는 신호를 샘플홀드 하는 기능을 가지며, 예를 들어 전류검출저항(7)으로 전류가 흐르는 기간 종료 직전의 증폭기(27)의 출력값을 샐플유지한다. 에러증폭기(71, 72)는 각각에 입력된 상별 토크신호와, 증폭기(27) 출력과의 차를 증폭시켜 오프셋부가 제한회로(80)로 출력한다.

오프셋부가 제한회로(80)는 에러증폭기(71, 72)의 출력에 따라, 제 1 슬라이스레벨신호(SU)와, 제 2 슬라이스레벨신호(SL)를 각각 비교기(75, 76)로 출력한다. 슬라이스레벨신호(SU)는, 토크지령전압(TI)이 증대함에 따라 작아지는 신호이며, 슬라이스레벨신호(SL)는, 토크지령전압(TI)이 증대함에 따라 커지는 신호이다.

삼각파 발생기(60)는, 도 13과 같이 거의 일정한 주기의 삼각파(SA)를 생성하여 비교기(75, 76)로 출력한다. 비교기(75)는, 삼각파(SA)가 슬러이스레벨신호(SU)보다 클 경우에는 "H", 그 이외의 경우에는 "L"을 스위칭동작 제어신호(F2)로서 통전 상 절환회로(23)로 출력한다. 비교기(76)는, 슬러이스레벨신호(SL)가 삼각파(SA)보다 클 경우에는 "H", 그 이외의 경우에는 "L"을 스위칭동작 제어신호(F1)로서 통전 상 절환회로(23)로 출력한다.

오프셋부가 제한회로(80)는, 슬라이스레벨신호(SU)가 슬라이스레벨신호(SL)보다 항상 커지도록, 양자 사이에 오프셋을 설정한 상태에서 레벨을 제한 출력한다. 이로써 비교기(75, 76) 각각이 출력하는 제어신호(F2, F1)가 "H"로 되는 기간이 중복되지 않도록 할 수 있다. 따라서 제 1 실시예와 마찬가지로, 전류검출저항(7)으로 동시에 복수의 상전류가 흐르는 일이 없다.

이와 같이 본 실시예의 모터 구동장치는, 통전 상 절환 시의 상전류 변화를 완만하게 할 수 있으며, 또 1 개의 전류검출저항을 이용하여 3 상의 전류를 제어할 수 있다.

(제 3 실시예)

이상의 실시예에 있어서는, 상전류의 파형이 사다리꼴이 되도록 3 상 모터를 구동하는 경우에 대하여 설명했다. 상전류의 파형은 사다리꼴일 필요는 없으며, 정현파나 그 이외의 파형이라도 된다. 또 3 상에 한정되지 않고 4 상 이상의 우수 상 모터를 구동시킬 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이하에서는 상전류의 파형이 사다리꼴 이외의 경우에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 도 1의 모터구동장치를 변형시킨 것을 이용한다.

도 14는 상전류가 정현파가 되도록 3 상 모터를 구동시키는 경우 각 상의 출력전류 파형을 나타내는 그래프이다. 이와 같은 동작을 시키기 위해서는, 도 1의 상별 토크발생회로(30)의 출력을, 도 4와 같은 톱니파 대신에 정현파로 하면 된다. 즉, 신호(TS2)로서 정현파의 위상 0~60°구간의 파형을 반복하는 신호를 이용하며, 신호(TS1)로서 정현파의 위상 120~180°구간의 파형을 반복하는 신호를 이용하도록 하면 된다.

이 경우, 예를 들어 W상전류의 크기는, 이와는 위상이 120°다른, 그 밖의 2 상의 전류(U상전류 및 V상전류)의 합과 같으며, W상전류의 방향은 다른 2 상의 전류와 반대이다.

도 15는 상전류가 정현파가 되도록 4 상의 모터를 구동시키는 경우의 각 상 출력전류 파형을 나타내는 그래프이다. 특별히 도시하지 않지만, 4 상구동일 경우는, 구동트랜지스터 및 모터 각 상의 코일은 다음과 같이 접속되는 것으로 한다.

즉, 모터 구동장치는 도 1의 구동트랜지스터(1, 2) 및 다이오드(1D, 2D)로 구성된 회로와 같이, 위쪽 구동트랜지스터와 아래쪽 구동트랜지스터가 직렬로 접속되며, 각 구동트랜지스터의 드레인과 소스 사이에 다이오드가 접속된 회로(하프브리지회로)를 4 개 구비한다. 이들 4 개의 하프브리지는 각 상에 각각 대응하며, 병렬로 접속된다. 또 각 하프브리지의 한끝은, 전원(VCC)에 공통으로 접속되며, 다른 끝은 전류검출저항에 공통으로 접속된다. 전류검출저항의 다른 끝은 접지된다. 각 하프브리지의 위쪽 구동트랜지스터와 아래쪽 구동트랜지스터의 접속점은, 대응하는 상의 코일의 한 끝에 접속된다. 각 코일의 다른 끝은 서로 접속된다.

상전류가 도 15와 같이 되도록 동작 시키기 위해서는, 도 1의 상별 토크발생회로(30)의 출력을, 도 4와 같은 톱니파 대신에 정현파로 하면 된다. 즉, 신호(TS2)로서 정현파의 위상 0~90°구간의 파형을 반복하는 신호를 이용하며, 신호(TS1)로서 정현파의 위상 90~180°구간의 파형을 반복하는 신호를 이용하도록 하면 된다.

우수 상의 모터를 구동시킬 경우는, 전류의 방향이 다르며 크기가 거의 같은 2 개의 상(서로 역 위상인 상)에 대하여, 한쪽 상의 위쪽 구동트랜지스터와 다른 쪽 상의 아래쪽 구동트랜지스터를 1 조로 하여 동시에 구동시키면 되므로, 실질적으로 상 수가 절반인 모터를 구동시키는 경우와 마찬가지로 제어할 수 있다. 즉, 4 상의 모터는, 각 상전류의 목표값으로서 서로 위상이 90°다른 정현파를 이용하는 2 상 정현파 구동에 의해 동작시킬 수 있다.

도 15의 기간(T41)에서는 도 6의 기간(T1, T2)과 같이, U상 위쪽 구동트랜지스터와 W상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 아래쪽 구동트랜지스터와 X상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 교대로 구성시킨다.

U상 위쪽 구동트랜지스터와 W상 아래쪽 구동트랜지스터를 도통시키는 기간에서는, 이들 구동트랜지스터, U상코일, 및 W상코일을 통과하는 전류가 전류검출저항을 흐른다. 이 때, V상전류 및 X상전류는 회생전류로서 흐른다. 전류검출저항에는 U상전류(W상전류)밖에 흐르지 않으므로, U상전류를 검출할 수 있으며, U상 및 W상전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다.

또 V상 아래쪽 구동트랜지스터와 X상 위쪽 구동트랜지스터를 도통시키는 기간에서는, 이들 구동트랜지스터, V상코일, 및 X상코일을 통과하는 전류가 전류검출저항을 흐른다. 이 때, U상전류 및 W상전류는 회생전류로서 흐른다. 전류검출저항에는 V상전류(X상전류)밖에 흐르지 않으므로, V상전류를 검출할 수 있으며, V상 및 X상전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다. 이와 같이, 검출해야 할 상전류가 전류검출저항을 흐르는 기간이, 다른 상전류가 전류검출저항을 흐르는 기간과 겹치지 않도록 한다.

마찬가지로 기간(T42)에서는 U상 위쪽 구동트랜지스터와 W상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 위쪽 구동트랜지스터와 X상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 구성시킨다. 기간(T43)에서는 U상 아래쪽 구동트랜지스터와 W상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 위쪽 구동트랜지스터와 X상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 구성시킨다. 기간(T44)에서는 U상 아래쪽 구동트랜지스터와 W상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 아래쪽 구동트랜지스터와 X상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 구성시킨다. 그 결과, 상전류가 정현파가 되도록 4 상의 모터를 구동시킬 수 있다.

도 16은 상전류가 정현파가 되도록 6 상의 모터를 구동시키는 경우의 각 상 출력전류 파형을 나타내는 그래프이다. 특별히 도시하지 않지만, 6 상구동일 경우, 구동트랜지스터 및 모터의 각 상 코일은 다음과 같이 접속되는 것으로 한다.

즉, 모터 구동장치는 하프브리지를 6 개 구비한다. 이들 6 개의 하프브리지는 각 상에 각각 대응하며, 병렬로 접속된다. 또 각 하프브리지의 한끝은 전원(VCC)에 공통으로 접속되며, 다른 끝은 전류검출저항에 공통으로 접속된다. 전류검출저항의 다른 끝은 접지된다. 각 하프브리지의 위쪽 구동트랜지스터와 아래쪽 구동트랜지스터의 접속점은, 대응하는 상 코일의 한 끝에 접속된다. 각 코일의 다른 끝은 서로 접속된다.

상전류가 도 16과 같이 되도록 동작시키기 위해서는, 도 1의 상별 토크발생회로(30)의 출력을 도 4와 같은 톱니파 대신에 정현파로 하면 된다. 즉, 정현파의 위상 0°∼60°, 60°∼120°, 또는 120°∼180°구간의 파형을 반복하는 신호를 이용하도록 하면 된다.

6 상의 모터를 구동시킬 경우는, 4 상의 경우와 마찬가지로 우수 상이므로, 전류의 방향이 다르며 크기가 거의 같은 2 개의 상에 대하여, 한쪽 상의 위쪽 구동트랜지스터와 다른 쪽 상의 아래쪽 구동트랜지스터를 1 조로 하여 동시에 구동시키면 된다. 따라서 실질적으로 상 수가 절반인 모터를 구동시키는 경우와 마찬가지로 제어할 수 있다. 즉, 6 상의 모터는 각 상전류의 목표값으로서 서로 위상이 60°다른 정현파를 이용하는 3 상 정현파 구동으로 동작시킬 수 있다.

도 16의 기간(T61)에서는 U상 위쪽 구동트랜지스터와 X상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 아래쪽 구동트랜지스터와 Y상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, W상 아래쪽 구동트랜지스터와 Z상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 차례로 구성시킨다.

U상 위쪽 구동트랜지스터와 X상 아래쪽 구동트랜지스터를 도통시키는 기간에는, 이들 구동트랜지스터, U상코일, 및 X상코일을 통과하는 전류가 전류검출저항을 흐른다. 이 때, U상 및 X상 전류 이외의 전류는 회생전류로서 흐른다. 전류검출저항에는 U상전류(X상전류)밖에 흐르지 않으므로, U상전류를 검출할 수 있으며, U상 및 X상 전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다.

또 V상 아래쪽 구동트랜지스터와 Y상 위쪽 구동트랜지스터를 도통시키는 기간에는, 이들 구동트랜지스터, V상코일, 및 Y상코일을 통과하는 전류가 전류검출저항을 흐른다. 이 때, V상 및 Y상 전류 이외의 전류는 회생전류로서 흐른다. 전류검출저항에는 V상전류(Y상전류)밖에 흐르지 않으므로, V상전류를 검출할 수 있으며, V상 및 Y상 전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다.

마찬가지로, W상 아래쪽 구동트랜지스터와 Z상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간에는, W상 및 Z상 전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다. 이와 같이, 검출해야 할 상전류가 전류검출저항을 흐르는 기간이, 다른 상전류가 전류검출저항을 흐르는 기간과 겹치지 않도록 한다.

마찬가지로, 기간(T62)에서는 U상 위쪽 구동트랜지스터와 X상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 위쪽 구동트랜지스터와 Y상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, W상 아래쪽 구동트랜지스터와 Z상 위쪽구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 차례로 구성시킨다.

기간(T63)에서는 U상 위쪽 구동트랜지스터와 X상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 위쪽 구동트랜지스터와 Y상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, W상 위쪽 구동트랜지스터와 Z상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 차례로 설정한다. 이하, 기간(T64~T66)에서도 마찬가지로 도통시키는 트랜지스터를 절환해간다. 그 결과, 상전류가 정현파가 되도록 6 상의 모터를 구동시킬 수 있다.

6 상의 모터를 구동시킬 경우에는, 도통시킬 트랜지스터를 다음과 같이 절환해도 된다. 즉, 도 16의 기간(T62)에서는 U상 위쪽 구동트랜지스터와 X상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시킨다. 이 기간에서는 W상 아래쪽 구동트랜지스터와 Z상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, Y상 아래쪽 구동트랜지스터와 V상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 반복 설정한다.

기간(T63)에서는 V상 위쪽 구동트랜지스터와 Y상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시킨다. 이 기간에서는 X상 아래쪽 구동트랜지스터와 U상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, Z상 아래쪽 구동트랜지스터와 W상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 반복 설정한다.

마찬가지로 기간(T64)에서는 W상 위쪽 구동트랜지스터와 Z상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시킨다. 이 기간에서는 Y상 아래쪽 구동트랜지스터와 V상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, U상 아래쪽 구동트랜지스터와 X상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 반복 설정한다. 이하,기간(T65, T66) 등에서도 마찬가지로 도통시키는 트랜지스터를 절환해간다.

도 17은 상전류가 정현파가 되도록 8상의 모터를 구동시키는 경우 각 상의 출력전류 파형을 나타내는 그래프이다. 특별히 도시하지 않지만, 8 상구동의 경우, 구동트랜지스터 및 모터의 각 상 코일은 다음과 같이 접속되는 것으로 한다.

즉, 모터 구동장치는 하프브리지를 8 개 갖는다. 이들 8 개의 하프브리지는 각 상에 각각 대응하며, 병렬로 접속된다. 또 각 하프브리지의 한끝은 전원(VCC)에 공통으로 접속되며, 다른 끝은 전류검출저항에 공통으로 접속된다. 전류검출저항의 다른 끝은 접지된다. 각 하프브리지의 위쪽 구동트랜지스터와 아래쪽 구동트랜지스터의 접속점은, 대응하는 상의 코일 한 끝에 접속된다. 각 코일의 다른 끝은 서로 접속된다.

상전류가 도 17과 같이 되도록 동작시키기 위해서는, 도 1의 상별 토크발생회로(30)의 출력을 도 4와 같은 톱니파 대신에 정현파로 하면 된다. 즉, 정현파의 위상 0°∼45°, 45°∼90°, 90°∼135°,또는 135°∼180°구간의 파형을 반복하는 신호를 이용하도록 하면 된다.

8 상의 모터를 구동시킬 경우는, 4 상의 경우와 마찬가지로 우수 상이므로, 전류의 방향이 다르며 크기가 거의 같은 2 개의 상에 대하여, 한쪽 상의 위쪽 구동트랜지스터와 다른 쪽 상의 아래쪽 구동트랜지스터를 1 조로 하여 동시에 구동시키면 된다. 따라서 실질적으로 상 수가 절반인 모터를 구동시키는 경우와 마찬가지로 제어할 수 있다. 즉, 8 상의 모터는 각 상전류의 목표값으로서 서로 위상이 45°다른 정현파를 이용하는 4 상 정현파 구동에 의해 동작시킬 수 있다.

도 17의 기간(T81)에서는 U상 위쪽 구동트랜지스터와 Y상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 아래쪽 구동트랜지스터와 Z상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, W상 아래쪽 구동트랜지스터와 A상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, X상 아래쪽 구동트랜지스터와 B상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 차례로 구성시킨다.

U상 위쪽 구동트랜지스터와 Y상 아래쪽 구동트랜지스터를 도통시키는 기간에는, 이들 구동트랜지스터, U상코일, 및 Y상코일을 통과하는 전류가 전류검출저항을 흐른다. 이 때, U상 및 Y상 전류 이외의 전류는 회생전류로서 흐른다. 전류검출저항에는 U상전류(Y상전류)밖에 흐르지 않으므로, U상전류를 검출할 수 있으며, U상 및 Y상 전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다.

또 V상 아래쪽 구동트랜지스터와 Z상 위쪽 구동트랜지스터를 도통시키는 기간에는, 이들 구동트랜지스터, V상코일, 및 Z상코일을 통과하는 전류가 전류검출저항을 흐른다. 이 때, V상 및 Z상 전류 이외의 전류는 회생전류로서 흐른다. 전류검출저항에는 V상전류(Z상전류)밖에 흐르지 않으므로, V상전류를 검출할 수 있으며, V상 및 Z상 전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다.

마찬가지로, W상 아래쪽 구동트랜지스터와 A상 위쪽 구동트랜지스터를 도통시키는 기간에는, W상 및 A상 전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다. X상 아래쪽 구동트랜지스터와 B상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간에는, X상 및 B상 전류가 목표값이 되도록 피드백 제어할 수 있다. 이와 같이, 검출해야 할 상전류가 전류검출저항을 흐르는 기간이, 다른 상전류가 전류검출저항을 흐르는기간과 겹치지 않도록 한다.

마찬가지로, 기간(T82)에는 U상 위쪽 구동트랜지스터와 Y상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, V상 위쪽 구동트랜지스터와 Z상 아래쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, W상 아래쪽 구동트랜지스터와 A상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간과, X상 아래쪽 구동트랜지스터와 B상 위쪽 구동트랜지스터를 동시에 도통시키는 기간을 차례로 구성한다. 이하, 기간(T83~T88)에서도 마찬가지로 도통시키는 트랜지스터를 절환해 간다. 그 결과, 상전류가 정현파가 되도록 8 상의 모터를 구동시킬 수 있다.

또 10 상 이상의 우수 상 모터를 구동시킬 경우에 대해서도 마찬가지로 설명할 수 있다.

여기서, 제 3 실시예에서는 제 1 실시예에서 설명한 바와 같은 피크전류제어를 행해도 되며, 제 2 실시예에서 설명한 바와 같은 삼각파 슬라이스에 의한 PWM제어를 행해도 된다.

이상의 실시예에 있어서, 모터 구동장치는 다이오드(1D~6D)를 구비하는 것으로서 설명했지만, 이 대신에 구동트랜지스터(1~6) 각각이 기생 다이오드를 구비해도 된다. 즉, 구동트랜지스터(1~6) 각각에 구조적으로 다이오드가 존재해도 된다.

또 구동트랜지스터(1~6)는, n형 MOS트랜지스터 이외의 트랜지스터라도 된다.

또한 아래쪽 구동트랜지스터(2, 4, 6)의 소스와 접지 사이에 전류검출저항(7)을 구비하는 경우에 대하여 설명했지만, 전원(VCC)과 위쪽 구동트랜지스터(1, 3, 5)의 드레인과의 사이에 전류검출저항을 구비해도 된다.

또 모터의 결선은 Y결선인 것으로 설명했지만, 델타결선이라도 된다.

또한 3 상의 상전류 위상을, 진행 순으로 U상, V상, W상으로 하는 경우에 대하여 설명했지만, 모터를 역전시키기 위해서 W상, V상, U상의 순으로 하는 경우에 대해서도 마찬가지이다.

또 홀 소자를 이용하여 위치검출을 행하는 경우에 대하여 설명했지만, 반드시 홀 소자를 이용할 필요는 없다. 예를 들어 U상, V상, W상의 각 상별로 CR필터회로를 형성하고, PWM 구동전류의 고조파성분을 필터링하여, 각 상별로 필터출력과 모터의 기준(reference) 전위(즉, Y결선된 3 개 코일의 접속점 위치)를 비교함으로써, 모터의 회전자 위치를 검출할 수 있다. 그러나, PWM 구동전류의 고조파성분에 기인하는 오동작을 고려하면, 홀 소자를 이용하는 쪽이 유리하다.

또한 하프브리지를 구성하는, 직렬로 접속된 구동트랜지스터 중, 도통된 구동트랜지스터의 다른 쪽 구동트랜지스터를 동기시키면서 위상을 반전시킴으로써 동기정류구동시키는 것도 가능하다.

또 센서를 이용하지 않고 모터를 구동시키는 것도 가능하다. 즉, 각 상전류의 방향이 바뀌는 제로크로스점 전후에 있어서 그 상의 구동트랜지스터를 비도통으로 하여 그 상의 상전류가 제로인 마스크기간을 설정하고, 이 기간 내에 역기전압을 검출하여 회전자 위치신호를 얻을 수 있다. 마스크기간 전후에서의 당해 상전류가 제로가 되도록 토크지령신호를 부여함으로써, 마스크기간으로 천이할 때 준급한 상전류의 변화를 방지하여 센서리스모터에 있어서도 저 진동, 저 노이즈의 구동을 실현할 수 있다.

또한 검출저항을 1 개로 한 경우에 대하여 설명을 했지만, 다상인 경우는 검출저항을 2 개 이상으로 늘려도 된다. 즉, 8 상의 경우를 예로 들면, 검출저항을 2 개로 하고, 4 개 상의 구동트랜지스터를 검출저항의 한쪽에 공통으로 접속하고, 나머지 상의 구동트랜지스터를 다른 쪽 검출저항에 공통으로 접속해도 된다. 그러면, 한쪽 검출저항을 이용하는 상과, 다른 쪽 검출저항을 이용하는 상과의 사이에서, 서로의 회생기간을 이용해야 한다는 제약이 없어지므로, PWM제어의 최대 듀티를 크게 할 수 있다.

본 발명의 모터 구동장치에 의하면, 상전류가 급격하게 변화하지 않도록 할 수 있으므로, 모터의 진동이나 노이즈가 상 절환 시에 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이용하는 전류검출저항의 수가 상 수보다 적으므로, 장치의 규모를 작게 할 수 있다.

Claims

직렬로 접속된 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 복수 구비함과 동시에, 상기 복수의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속되며, 상기 복수의 출력회로로 공급되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항을 구비하며, 상기 출력회로 각각의 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자의 접속점으로부터 모터로 전류를 공급하는 모터 구동장치의 모터 구동방법이며,

상기 모터의 회전자 위치에 따른 위치신호를 구하는 단계와,

상기 복수의 출력회로 중 어느 1 개에 있어서 1 개의 스위칭소자를 상기 위치신호에 따라 선택하고, 소정의 전기각에 상당하는 기간에 도통시키는 단계와,

도통시킬 상기 스위칭소자가 위쪽 스위칭소자일 경우는 나머지 상기 복수의 출력회로 중 어느 복수의 아래쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키며, 도통시킬 상기 스위칭소자가 아래쪽 스위칭소자일 경우는 나머지 상기 복수의 출력회로 중 어느 복수의 위쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키는 단계를 구비하며,

상기 스위칭동작을 시키는 단계는,

상기 소정의 전기각에 상당하는 기간이 구획된 복수의 기간 각각에 있어서, 상기 스위칭동작을 시킬 스위칭소자 중, 1 개의 스위칭소자를 도통시키는 제 1 기간과, 상기 1 개의 스위칭소자와 다른 별도의 스위칭소자를 도통시키는 제 2 기간이 존재하도록, 입력된 토크지령신호 및 상기 전류검출저항에 발생하는 전압에 따라, 상기 스위칭동작을 제어하는 것인 모터 구동방법.
제 1 항에 있어서,

상기 스위칭동작을 시키는 단계에서,

상기 제 1 기간은, 기준펄스가 입력되면 개시하고, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 목표신호에 달하면 종료하는 것을 특징으로 하는 모터 구동방법.
제 2 항에 있어서,

상기 스위칭동작을 시키는 단계에서는,

상기 기준펄스가 입력되면, 상기 스위칭동작을 시킬 스위칭소자를 모두 비도통으로 한 후에 상기 제 1 기간을 개시하는 것을 특징으로 하는 모터 구동방법.
직렬로 접속된 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 4 이상의 우수 개 구비함과 동시에, 상기 4 이상의 우수 개의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속되며, 상기 4 이상의 우수 개의 출력회로로 공급되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항을 구비하며, 상기 출력회로 각각의 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자의 접속점으로부터 모터로 전류를 공급하는 모터 구동장치의 모터 구동방법이며,

상기 모터의 회전자 위치에 따른 위치신호를 구하는 단계와,

상기 복수의 출력회로 중 어느 1 개에 있어서 1 개의 스위칭소자를 상기 위치신호에 따라 선택하고, 상기 선택된 스위칭소자가 위쪽 스위칭소자일 경우는, 상기 선택된 스위칭소자가 대응하는 상의 역 위상의 상에 대응한 출력회로의 아래쪽 스위칭소자와 상기 선택된 스위칭소자와의 조를, 상기 선택된 스위칭소자가 아래쪽 스위칭소자일 경우는, 상기 선택된 스위칭소자가 대응하는 상의 역 위상의 상에 대응한 출력회로의 위쪽 스위칭소자와 상기 선택된 스위칭소자와의 조를, 소정의 전기각에 상당하는 기간에 도통시키는 단계와,

상기 선택된 스위칭소자가 위쪽 스위칭소자일 경우는, 나머지 상기 복수 출력회로 중 어느 복수의 아래쪽 스위칭소자 각각과, 이들 각각에 대응하는 상의 역 위상의 상에 대응한 출력회로의 위쪽 스위칭소자와의 조 각각에 스위칭동작을 시키고, 상기 선택된 스위칭소자가 아래쪽 스위칭소자일 경우는, 나머지 상기 복수 출력회로 중 어느 복수의 위쪽 스위칭소자 각각과, 이들 각각에 대응하는 상의 역 위상의 상에 대응한 출력회로의 아래쪽 스위칭소자와의 조 각각에 스위칭동작을 시키는 단계를 구비하며,

상기 스위칭동작을 시키는 단계는,

상기 소정의 전기각에 상당하는 기간이 구획된 복수의 기간 각각에 있어서, 상기 스위칭동작을 시킬 스위칭소자의 조 중 1 조의 스위칭소자를 도통시키는 제 1 기간과, 상기 1 조의 스위칭소자와는 다른 스위칭소자의 조를 도통시키는 제 2 기간이 존재하도록, 입력된 토크지령신호 및 상기 전류검출저항에 발생하는 전압에 따라, 상기 스위칭동작을 제어하는 것인 모터 구동방법.
제 4 항에 있어서,

상기 스위칭동작을 시키는 단계에서는,

상기 제 1 기간은, 기준펄스가 입력되면 개시하고, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 목표신호에 달하면 종료하는 것을 특징으로 하는 모터 구동방법.
제 5 항에 있어서,

상기 스위칭동작을 시키는 단계에서는,

상기 기준펄스가 입력되면, 상기 스위칭동작을 시킬 스위칭소자를 모두 비도통으로 한 후에 상기 제 1 기간을 개시하는 것을 특징으로 하는 모터 구동방법.
직렬로 접속된 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 복수 구비함과 동시에, 상기 복수의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속되며, 상기 복수의 출력회로로 공급되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항을 구비하고, 상기 출력회로 각각의 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자의 접속점으로부터 복수 상의 모터코일로 전류를 공급하는 모터 구동장치의 모터 구동방법이며,

상기 복수 상의 모터코일 상전류가 동시에 흐르는 구간이 PWM(pulse width modulation) 제어기간으로 분할되며, 상기 각 PWM 제어기간에는,

상기 전류검출저항을 흐르는 전류가 위쪽 또는 아래쪽의 특정된 1 개의 스위칭소자를 통과하는 전류와 합치하도록, 상기 각 스위칭소자별로 보내야 할 전류값에 대응한 신호와, 상기 전류검출저항으로부터 얻어진 신호가 일치할 때까지 상기 각 스위칭소자를 선택적으로 도통시키는 기간과, 상기 특정 스위칭소자에 관한 상이외의 상전류를 회생상태로 하는 기간을 갖도록 PWM 제어하는 모터 구동방법.
직렬로 접속된 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자를 갖는 출력회로를 복수 구비하며, 상기 출력회로 각각의 위쪽 스위칭소자와 아래쪽 스위칭소자의 접속점으로부터 모터로 전류를 공급하는 모터 구동장치이며,

상기 복수의 출력회로와 직렬로, 또 공통으로 접속되며, 상기 복수의 출력회로로 공급되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항과,

상기 모터의 회전자 위치에 따른 위치신호를 출력하는 위치검출부와,

상기 복수의 출력회로 중 어느 1 개에 있어서 1 개의 스위칭소자를 상기 위치신호에 따라 선택하여, 소정의 전기각에 상당하는 기간에 도통시킴과 동시에, 도통시킬 상기 스위칭소자가 위쪽 스위칭소자일 경우는 나머지 상기 복수의 출력회로 중 어느 복수의 아래쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키며, 도통시킬 상기 스위칭소자가 아래쪽 스위칭소자일 경우는 나머지 상기 복수의 출력회로 중 어느 복수의 위쪽 스위칭소자에 스위칭동작을 시키는 통전 상 절환회로와,

상기 소정의 전기각에 상당하는 기간이 구획된 복수의 기간 각각에 있어서, 상기 스위칭동작을 시키는 스위칭소자 중, 1 개의 스위칭소자를 도통시키는 제 1 기간과, 상기 1 개의 스위칭소자와는 다른 스위칭소자를 도통시키는 제 2 기간이 존재하도록, 입력된 토크지령신호 및 상기 전류검출저항에 발생하는 전압에 따라, 상기 통전 상 절환회로에 의한 스위칭동작을 제어하는 스위칭동작 제어신호를 생성하여, 출력하는 통전기간 제어부를 구비하는 모터 구동장치.
제 8 항에 있어서,

상기 통전기간 제어부는,

상기 토크지령신호 및 상기 위치신호에 따라, 상기 제 1 기간에 상기 전류검출저항으로 보내야 할 전류의 목표값에 대응한 제 1 목표신호, 및 상기 제 2 기간에 상기 전류검출저항으로 보내야 할 전류의 목표값에 대응한 제 2 목표신호를 구하여, 출력하는 상별 토크신호 발생회로와,

상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 상기 제 1 목표신호를 초과하는지 여부를 판정하고, 그 결과를 출력하는 제 1 비교기와,

상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 상기 제 2 목표신호를 초과하는지 여부를 판정하고, 그 결과를 출력하는 제 2 비교기와,

상기 스위칭동작의 주기를 규정하는 기준펄스 및 상기 제 1 및 제 2 비교기의 출력에 따라, 상기 스위칭동작 제어신호를 생성하여 출력하는 논리제어회로를 구비하는 것이며,

상기 논리제어회로는,

상기 제 1 비교기의 판정결과가, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 상기 제 1 목표신호를 초과한 것을 표시하면 상기 제 1 기간을 종료시키며, 상기 제 2 비교기의 판정결과가, 상기 전류검출저항에 발생하는 전압이 상기 제 2 목표신호를 초과한 것을 표시하면 상기 제 2 기간을 종료시키도록, 상기 스위칭동작 제어신호를 생성하여 출력하는 것임을 특징으로 하는 모터 구동장치.