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JPH05161388A - Drive circuit for brushless motor - Google Patents

Drive circuit for brushless motor

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Publication number
JPH05161388A
JPH05161388A JP3316254A JP31625491A JPH05161388A JP H05161388 A JPH05161388 A JP H05161388A JP 3316254 A JP3316254 A JP 3316254A JP 31625491 A JP31625491 A JP 31625491A JP H05161388 A JPH05161388 A JP H05161388A
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JP
Japan
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drive
brushless motor
drive circuit
winding
circuit
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Application number
JP3316254A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2782481B2 (en
Inventor
Hiroshi Katayama
博 片山
Fumio Tajima
文男 田島
Nobuyoshi Muto
信義 武藤
Toshio Osada
俊男 長田
Hideo Zama
秀夫 座間
Tsunehisa Ishida
倫久 石田
Masao Mizumoto
正夫 水本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3316254A priority Critical patent/JP2782481B2/en
Publication of JPH05161388A publication Critical patent/JPH05161388A/en
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the reliability at the time of starting by making the detection of counter-electromotive force possible through performing 180 deg. drive at the time of normal rotation in a sensorless drive system and through driving by 120 deg. conduction causing no pass-through current to flow at the time of low-speed rotation, and to perform restarting surely and quickly, even in the case of failing in the start, by detecting such failure. CONSTITUTION:At the time of starting, three-phase signals differing in phase by 120 deg. for synchronous drive are obtained by an oscillator 32 and ring counter 31. These signals are selected by a data selector 30 only at the time of a starting mode specified by a starting change-over circuit 36. When a counter-electromotive force becomes higher after starting, the command of the starting change-over circuit 36 is brought to a self-advancing mode where the data selector 30 selects the output signal of a trapezoidal wave generator 13, the inclined part of the trapezoidal wave is brought to 1/3 of the period of the whole trapezoidal wave and 180 deg. conduction is performed, and the relative rate of change between respective phases is minimized and soft switching is performed. In this case, when a motor having failed in the change of the mode stops, the state of the potential of each phase counter electromotive force is detected and an apparatus is again changed-over to the starting mode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はブラシレスモータに係
り、特に小型、低消費電力化が要求されるVTR用モー
タ等に使用するに好適なであるブラシレスモータに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless motor, and more particularly to a brushless motor suitable for use in a VTR motor or the like which is required to be small in size and consume less power.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、VTR用ブラシレスモータの駆動
方式として、騒音及び電磁ノイズ低減に効果の大きいソ
フトスイッチング駆動方式(180゜駆動)が採用され
ている。この方式は、駆動巻線に流れる電流が切り替わ
る所で、上下駆動トランジスタに貫通電流を流しスパイ
ク電流を吸収したり、切り替わる電流のエッジを滑らか
にし騒音を低減したものであり、特開昭61−4228
8に開示されている。この方式は、界磁ロータの位置を
検出する検出素子を備えたモータには有効な駆動方式で
あるが、モータの小型化のために界磁ロータの位置を検
出する検出素子を省略し、逆起電圧信号を用いるセンサ
レス駆動方式では、上下駆動トランジスタの電流増幅率
がアンバランスになると逆起電圧の検出が困難となるた
めソフトスイッチング駆動方式は適用しにくかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a soft switching drive system (180 ° drive), which is highly effective in reducing noise and electromagnetic noise, has been adopted as a drive system for a VTR brushless motor. In this method, when the current flowing through the drive winding is switched, a through current is passed through the upper and lower drive transistors to absorb spike current, and the edges of the switched current are smoothed to reduce noise. 4228
8 are disclosed. This method is an effective drive method for a motor equipped with a detection element that detects the position of the field rotor, but in order to downsize the motor, the detection element that detects the position of the field rotor is omitted, and In the sensorless drive system using the electromotive voltage signal, it is difficult to apply the soft switching drive system because it becomes difficult to detect the counter electromotive voltage when the current amplification factors of the vertical drive transistors become unbalanced.

【0003】また、センサレス駆動方式において、起動
を失敗した場合の保護策として、起動失敗を逆起電圧検
出信号が変化するエッジを検出して、再起動を繰り返す
方式特開昭58−29380に開示されている。この方
式は、エッジ検出回路が必要であり回路が複雑であっ
た。
Further, in the sensorless drive system, as a protection measure in the case of failure in starting, a method in which starting failure is detected by detecting an edge where a counter electromotive voltage detection signal changes and restarting is repeated is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-29380. Has been done. This method requires an edge detection circuit and is complicated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記記載のセンサレス
駆動方式において、180゜駆動を行う時、上下駆動ト
ランジスタの電流増幅率がアンバランスになると、駆動
巻線にアンバランス分の電流が流れ、逆起電圧が検出し
にくく、ロータの位置検出が困難となる。特に起動時は
回転数が低いため、逆起電圧が低く検出が難しい。ま
た、このような条件のもとでは起動の信頼性が低下する
ため、モータの駆動信号のエッジを検出し、所定時間以
上検出できなければ再起動する起動保護対策が必要であ
る。
In the sensorless drive system described above, when the current amplification factor of the upper and lower drive transistors becomes unbalanced when the 180 ° drive is performed, an unbalanced current flows in the drive winding, which causes a reverse current. It is difficult to detect the electromotive voltage, which makes it difficult to detect the position of the rotor. Especially at startup, the rotation speed is low, so the back electromotive force is low and detection is difficult. Further, under such a condition, the reliability of the start-up is lowered, so that it is necessary to take a start-up protection measure for detecting the edge of the drive signal of the motor and restarting it if it cannot be detected for a predetermined time or longer.

【0005】本発明の目的は、逆起電圧による界磁ロー
タ位置検出手段を持つVTR用ブラシレスモータの駆動
回路において、180゜駆動を行い騒音を低減する事
と、エッジ検出回路を必要としない簡単な回路で起動失
敗を検出することにある。
An object of the present invention is to reduce the noise by driving 180 ° in a VTR brushless motor drive circuit having a field rotor position detection means based on a back electromotive voltage, and to simplify the operation without using an edge detection circuit. It is to detect the start-up failure in such a circuit.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的は、逆起電圧の
低い低速回転時は、貫通電流を流さない120゜通電で
駆動し、上下駆動トランジスタの電流増幅率がアンバラ
ンスになっても駆動巻線に流れないようにすることによ
り、逆起電圧の検出が可能となり、起動時の信頼性を向
上することができる。また、3相ブラシレスモータが起
動に失敗して停止した場合、3相巻線電位の一方がモー
タに加える電源電圧で、もう一方が電源電圧の半分、他
方がGNDレベルになる。そこで、この電位状態が一定
時間以上続いたことを停止状態と判断することにより、
信号変化のエッジを検出することなく起動失敗検出回路
を得ることができる。
The object of the present invention is to drive at a low speed of low back electromotive force at 120 ° conduction without passing through current, and to drive even if the current amplification factor of the vertical drive transistor becomes unbalanced. By preventing the current from flowing in the winding, the back electromotive force can be detected, and the reliability at the time of starting can be improved. When the three-phase brushless motor fails to start and is stopped, one of the three-phase winding potentials is the power supply voltage applied to the motor, the other is half the power supply voltage, and the other is the GND level. Therefore, by determining that this potential state has continued for a certain time or more as a stopped state,
It is possible to obtain the activation failure detection circuit without detecting the edge of the signal change.

【0007】[0007]

【作用】前記構成で、ソフトスイッチング機能を持つセ
ンサレス駆動回路の起動時においても逆起電圧を検出す
ることが可能となる。また、負荷変動等により起動を失
敗しても簡単な起動失敗検出回路により再起動の指令を
得て、モータの起動を確実且つ迅速に行うように作用さ
せることができる。
With the above structure, the counter electromotive voltage can be detected even when the sensorless drive circuit having the soft switching function is started. Further, even if the start-up fails due to load fluctuation or the like, a simple start-up failure detection circuit can be used to obtain a restart instruction, so that the motor can be started surely and quickly.

【0008】[0008]

【実施例】本実施例は、3相ブラシレスモータに適用し
た場合を示す。図1は、回路構成図である。まず、起動
させるために、発振器32及びリングカウンタ31によ
り同期駆動用の信号を発生させる。即ち、リングカウン
タ31は、図2に示すようにDタイプフリップ・フロッ
プ3個で構成することにより、120゜位相の異なる3
相信号を得ている。この信号はデータセレクタ30によ
り起動切替回路36で規定される起動モード時だけ選択
され3差動増幅器18、19に入力される。この3差動
増幅器18、19は、図4に示すように定電流源45、
52及びトランジスタ46、47、48、49、50、
51を用いて構成し、入力信号の電位差に応じて定電流
源45、52の電流が分配される。これらの電流を、上
側プリドライブ17、下側プリドライブ20により増幅
し、トランジスタ24、25、26、27、28、29
のベースに入力することにより、駆動巻線1、2、3に
は、120゜位相の異なる電圧がかかりモータは起動す
る。
EXAMPLE This example shows a case where the present invention is applied to a three-phase brushless motor. FIG. 1 is a circuit configuration diagram. First, in order to start up, a signal for synchronous drive is generated by the oscillator 32 and the ring counter 31. That is, the ring counter 31 comprises three D-type flip-flops as shown in FIG.
You are getting a phase signal. This signal is selected by the data selector 30 only in the start mode defined by the start switching circuit 36 and input to the three differential amplifiers 18 and 19. The three differential amplifiers 18 and 19 have a constant current source 45, as shown in FIG.
52 and transistors 46, 47, 48, 49, 50,
51, the currents of the constant current sources 45 and 52 are distributed according to the potential difference of the input signal. These currents are amplified by the upper side pre-drive 17 and the lower side pre-drive 20, and are amplified by the transistors 24, 25, 26, 27, 28, 29.
By inputting to the bases of the motors, the drive windings 1, 2 and 3 are applied with voltages having different phases of 120 °, and the motor is started.

【0009】この起動モードが一定時間続いた後は、セ
ンサレス駆動をおこなうために、起動切替回路36の指
令は、データセレクタ30が、台形波発生器13の出力
信号を選択する自走モードになる。台形波発生器13
は、モータ端子電圧をモータ中点と比較するコンパレー
タ33、34、35と、モータ端子電圧とモータ中点を
それぞれ抵抗4、5、6、7とコンデンサ10、11、
12、8からなる1次型フィルタを介して比較するコン
パレータ14、15、16の信号から120゜位相の異
なる台形波信号を発生する。図3は、台形波発生器、図
4はそのタイムチャートである。コンパレータ21、2
2、23の出力a,b,cは、図4のa,b,cで示す
ように120゜位相の異なる方形波となる。また、コン
パレータ14、15、16の出力d,e,fは、1次型
フィルタの作用によりa,b,cより位相が遅れ図4の
d,e,fで示すような信号になる。なお、前記位相遅
れは30゜になるように前記1次型フィルタを設定する
ことにより、モータのエネルギー変換効率を高く、トル
クリプルを少なくすることができる。これら6種類の信
号をEORゲート40により処理し抵抗42とコンデン
サ9からなる積分器により積分すると図4のgに示すよ
うに、逆起電圧検出信号aに比べ6倍周波数の三角波を
得ることができる。前記三角波は、三角波セレクタ39
により図4のj、kのようにセレクトされる。なお、3
相とも同様の処理である為、これより1相分のみで説明
を行う。図3の120゜ロジック回路41により図4の
h,iで示すような120゜通電駆動用の信号を得る。
これらの信号h,i,j,kを最大値セレクタ43によ
り処理すると図4のl,mで示すような台形波の上側と
下側の信号を得ることができる。図3の減算増幅器44
で台形波上側信号lと下側信号mを合成して台形波nを
得ることができる。
After this start-up mode continues for a certain period of time, in order to perform sensorless drive, the start-up switching circuit 36 gives a command to the self-running mode in which the data selector 30 selects the output signal of the trapezoidal wave generator 13. .. Trapezoidal wave generator 13
Are comparators 33, 34, 35 for comparing the motor terminal voltage with the motor midpoint, and resistors 4, 5, 6, 7 and capacitors 10, 11, for the motor terminal voltage and motor midpoint, respectively.
A trapezoidal wave signal having a phase difference of 120 ° is generated from the signals of the comparators 14, 15 and 16 to be compared through a first-order filter composed of 12 and 8. FIG. 3 is a trapezoidal wave generator, and FIG. 4 is a time chart thereof. Comparators 21, 2
The outputs a, b and c of 2, 23 are square waves having different phases by 120 ° as shown by a, b and c in FIG. The outputs d, e, f of the comparators 14, 15, 16 are delayed in phase from a, b, c by the action of the first-order type filter and become signals as shown by d, e, f in FIG. By setting the first-order type filter so that the phase delay is 30 °, the energy conversion efficiency of the motor can be increased and the torque ripple can be reduced. When these six types of signals are processed by the EOR gate 40 and integrated by the integrator composed of the resistor 42 and the capacitor 9, a triangular wave having a frequency six times that of the counter electromotive voltage detection signal a can be obtained as shown in g of FIG. it can. The triangular wave is the triangular wave selector 39
Is selected as indicated by j and k in FIG. 3
Since the processing is the same for both phases, only one phase will be described below. The 120 ° logic circuit 41 of FIG. 3 obtains a 120 ° energization drive signal as indicated by h and i of FIG.
When these signals h, i, j, and k are processed by the maximum value selector 43, signals above and below the trapezoidal wave as shown by l and m in FIG. 4 can be obtained. Subtraction amplifier 44 of FIG.
The trapezoidal wave n can be obtained by combining the trapezoidal wave upper side signal 1 and the lower side signal m.

【0010】なお、逆起電圧を検出するコンパレータを
21、22、23と14、15、16の2組設けること
により60゜周期のパルス信号が得られ、前記積分器が
1個で台形波n,o,pを得る事ができる。このこと
は、本回路を集積回路化した場合外付け部品が少なくて
済む特徴がある。また、図4の台形波n,o,pに示す
ように、台形波の傾き部分を台形波全体の周期の1/3
にすることにより、各相間の相対的な変化率を最小にす
ることができ、ソフトスイッチング駆動の効果を最大に
することができる。
By providing two sets of comparators 21, 22, 23 and 14, 15, 16 for detecting the back electromotive voltage, a pulse signal having a period of 60 ° can be obtained, and one integrator is used to generate a trapezoidal wave n. , O, p can be obtained. This is characterized in that when this circuit is integrated, the number of external parts can be reduced. In addition, as shown by the trapezoidal waves n, o, and p in FIG. 4, the slope portion of the trapezoidal wave is ⅓ of the entire period of the trapezoidal wave.
By doing so, the relative rate of change between the phases can be minimized and the effect of soft switching drive can be maximized.

【0011】この台形波信号n,o,pは、3差動増幅
器18、19に入力される。図5に、3差動増幅器の具
体的な例を示す。3差動増幅器18は、PNPトランジ
スタ46、47、48と定電流源45からなり、3差動
増幅器19は、NPNトランジスタ49、50、51と
定電流源52からなる。この3差動増幅器18及び19
は、電流の方向が異なるだけで、基本動作は同じであ
る。このため、上側3差動増幅器18を中心に説明を行
う。3個のトランジスタのエミッタに接続された定電流
源45の電流はベース電圧の差によって分配される。ト
ランジスタが2個の場合にベースに入力される電位差と
分配される電流の比率の関係は図6に示すようになる。
電位差が200mV以上になるとほぼ完全に片方だけに
流れ、電位差が0mVだと50%づつ均等に流れる。そ
の間になると図6の曲線に示すような割合で流れる。ト
ランジスタが3個になってもこの関係で電流は分配され
る。従って、図4のn,o,pに示すような台形波の振
幅を200mVp−p程度にすると、トランジスタ4
6、47、48のコレクタ電流は滑らかに順次切り替わ
っていく。この電流が最終的には、上側駆動トランジス
タ24、25、26のベースに加わるため、コレクタ電
流が滑らかに変化し、ソフトスイッチング駆動が実現で
きる。ここで、3差動増幅器18、19の入力電位が、
1相が高い電位、もう一方の相が低い電位、他の相が中
点電位であるモードのとき、中点電位である相は、高い
電位である相との電位差が100mVであるため、全電
流に対して1%程度の僅かな電流が流れる。この電流
は、上側と下側のペアに流れるため、貫通電流が生じモ
ータ効率を低減させるが、スパイク電圧の吸収等の効果
を得る事ができる。
The trapezoidal wave signals n, o and p are input to the three differential amplifiers 18 and 19. FIG. 5 shows a specific example of the three differential amplifier. The 3-differential amplifier 18 includes PNP transistors 46, 47 and 48 and a constant current source 45, and the 3-differential amplifier 19 includes NPN transistors 49, 50 and 51 and a constant current source 52. The three differential amplifiers 18 and 19
Have the same basic operation except that the direction of the current is different. Therefore, the description will focus on the upper three differential amplifier 18. The current of the constant current source 45 connected to the emitters of the three transistors is distributed by the difference in the base voltage. When there are two transistors, the relationship between the potential difference input to the base and the ratio of the distributed current is as shown in FIG.
When the potential difference is 200 mV or more, it flows almost completely to one side, and when the potential difference is 0 mV, it flows evenly by 50%. In the meantime, the current flows at the rate shown by the curve in FIG. Even if the number of transistors is three, the current is distributed in this relationship. Therefore, if the amplitude of the trapezoidal wave as indicated by n, o, and p in FIG.
The collector currents of 6, 47 and 48 are smoothly and sequentially switched. Ultimately, this current is applied to the bases of the upper drive transistors 24, 25, 26, so that the collector current changes smoothly and soft switching drive can be realized. Here, the input potential of the three differential amplifiers 18 and 19 is
In a mode in which one phase has a high potential, the other phase has a low potential, and the other phase has a midpoint potential, the midpoint potential phase has a potential difference of 100 mV from the high potential phase. A small current of about 1% flows with respect to the current. Since this current flows through the pair of upper side and lower side, a through current is generated and motor efficiency is reduced, but effects such as absorption of spike voltage can be obtained.

【0012】以上の説明は理想的な条件のもとでは問題
なく動作することができる。しかし、上側駆動トランジ
スタ24、25、26と下側駆動トランジスタ27、2
8、29の電流増幅率にばらつきが生じると、貫通電流
が流れるモードの時に、上側と下側の駆動トランジスタ
のコレクタ電流が異なってしまうため、駆動巻線1、
2、3に電流が流れる。こうなると、モータ端子に電圧
降下による電位が発生し、正確な逆起電圧が検出できな
くなる。特に、回転数の低い起動時は逆起電圧が低いた
め検出が困難となり起動できない問題が発生する。
The above description can operate without problems under ideal conditions. However, the upper drive transistors 24, 25, 26 and the lower drive transistors 27, 2
When the current amplification factors of Nos. 8 and 29 are varied, the collector currents of the upper and lower drive transistors are different in the mode in which the through current flows.
A current flows through a few points. In this case, a potential is generated at the motor terminal due to the voltage drop, and an accurate back electromotive force cannot be detected. In particular, when the rotational speed is low, the counter electromotive voltage is low, so that it is difficult to detect and the problem that it cannot be started occurs.

【0013】この問題は、上側駆動トランジスタと下側
駆動トランジスタが同時に能動状態になるために起こ
る。この問題をなくすためには、台形波n,o,pの振
幅を400mVp−p程度に大きくすればよい。このよ
うにすることにより、3差動増幅器の電流は、1相のみ
に流れ、残りの2相には電流が流れなくなり(120゜
通電駆動)、上側と下側のトランジスタが同時に能動状
態になる相はなくなる。しかし、この場合、コレクタ電
流の切り替わりに滑らかさがなくなり、ソフトスイッチ
ング駆動の効果が得られない。そこで、逆起電圧が低い
起動時には、台形波n,o,pの振幅を400mVp−
pにして、逆起電圧が検出し易くなるようにし、定常回
転に達したら、逆起電圧は高くなるため、台形波n,
o,pの振幅を200mVp−pにして、ソフトスイッ
チングの効果を得るようにすればよい。
This problem occurs because the upper drive transistor and the lower drive transistor become active at the same time. To eliminate this problem, the amplitudes of the trapezoidal waves n, o, and p may be increased to about 400 mVp-p. By doing so, the currents of the three differential amplifiers flow only in one phase, and no current flows in the remaining two phases (120 ° energization drive), and the upper and lower transistors become active at the same time. The phase disappears. However, in this case, the switching of the collector current is not smooth, and the effect of soft switching drive cannot be obtained. Therefore, when starting with a low back electromotive force, the amplitude of the trapezoidal waves n, o, and p is 400 mVp-
p is set so that the back electromotive force can be easily detected, and when the steady rotation is reached, the back electromotive force increases, so that the trapezoidal wave n,
The amplitudes of o and p may be set to 200 mVp-p to obtain the effect of soft switching.

【0014】この動作を実現したのが、図7の起動切替
回路である。逆起電圧をコンパレータ33、34、35
でパルス状に波形整形する。コンパレータ33、34、
35のスレッシュホールドレベルは、モータに加える電
圧Vsを抵抗37、38で分圧して作る。抵抗37より
抵抗38の抵抗値を小さくすることにより、モータが停
止したとき、EORゲート53の出力をLOWレベルに
固定できる。モータが回転している場合は、EORゲー
ト53によりパルス信号を得ることができる。図8に起
動切替回路のタイムチャートを示す。パルス信号uがE
ORゲート53の出力である。t0からt1の間は、起
動モードで低周波のパルス信号となる。t1からt2の
間は、自走モードであるが、モード切り替えに失敗して
モータが停止している状態である。EORゲート53の
出力uは、LOWレベルになる。t2からt3の間は、
再び起動モードで、t3以降は、モード切り替えに成功
した時の自走モードの状態で、高周波のパルス信号を得
ることができる。起動モードと自走モードの切り替え
は、このパルス信号uを積分した信号tから得ることが
できる。積分器は充電時の電流に比べ放電時の電流が少
なくなるように、抵抗54、56とコンデンサ55で構
成し、パルス信号が入力されると電圧は上昇を続けるよ
うにする。この電圧をヒステリシスを持つコンパレータ
で検出する事により起動モードと自走モードを切り替え
る信号とする。コンパレータ59は抵抗57、58、6
0、61によりヒステリシスを持つように構成されてい
る。図8において、スレッシュホールドレベル1、2が
このヒステリシスレベルである。スレッシュホールドレ
ベル2を越えたら自走モードとし、逆起電圧検出信号を
もとにした駆動モードに入る。ここで、もしモード変更
に失敗してモータが停止した場合、パルス信号uはLo
wレベルになるため、積分信号tの電位は降下する。ス
レッシュホールドレベル1より電位が低くなれば再び起
動モードに入るようにすることで、再起動の機能を得る
ことができる。また、スレッシュホールドレベル3で変
化する信号rは、コンパレータ62と抵抗63、64で
得ており、台形波の振幅を切り替える信号として用い
る。即ち、起動に成功してモータが回転を続けると積分
信号tは更に上昇する。スレッシュホールドレベル3を
越えるとコンパレータ62の出力信号rはHiレベルに
なり台形波発生器の波形合成器44の増幅率を下げソフ
トスイッチング駆動を行う。
This operation is realized by the start switching circuit shown in FIG. The counter electromotive voltage is compared with the comparators 33, 34, 35.
The pulse shape is shaped with. Comparators 33, 34,
The threshold level of 35 is created by dividing the voltage Vs applied to the motor with resistors 37 and 38. By making the resistance value of the resistance 38 smaller than that of the resistance 37, the output of the EOR gate 53 can be fixed to the LOW level when the motor is stopped. When the motor is rotating, the pulse signal can be obtained by the EOR gate 53. FIG. 8 shows a time chart of the start switching circuit. The pulse signal u is E
This is the output of the OR gate 53. From t0 to t1, a low-frequency pulse signal is generated in the startup mode. From t1 to t2, the mode is the self-propelled mode, but the mode switching fails and the motor is stopped. The output u of the EOR gate 53 becomes LOW level. From t2 to t3,
In the startup mode again, after t3, a high-frequency pulse signal can be obtained in the state of the self-propelled mode when the mode switching is successful. The switching between the start-up mode and the free-running mode can be obtained from the signal t obtained by integrating the pulse signal u. The integrator is composed of resistors 54 and 56 and a capacitor 55 so that the current at the time of discharging becomes smaller than the current at the time of charging, and the voltage continues to rise when the pulse signal is input. By detecting this voltage with a comparator having hysteresis, it is used as a signal for switching between the start mode and the free-running mode. The comparator 59 has resistors 57, 58, 6
0 and 61 have a hysteresis. In FIG. 8, threshold levels 1 and 2 are this hysteresis level. When the threshold level 2 is exceeded, the self-running mode is set, and the drive mode based on the counter electromotive voltage detection signal is entered. Here, if the mode change fails and the motor stops, the pulse signal u changes to Lo.
Since it becomes the w level, the potential of the integrated signal t drops. When the potential becomes lower than the threshold level 1, the restart mode can be entered again to obtain the restart function. Further, the signal r which changes at the threshold level 3 is obtained by the comparator 62 and the resistors 63 and 64, and is used as a signal for switching the amplitude of the trapezoidal wave. That is, when the motor is started and succeeded in rotation, the integral signal t is further increased. When the threshold level 3 is exceeded, the output signal r of the comparator 62 becomes Hi level and the amplification factor of the waveform synthesizer 44 of the trapezoidal wave generator is lowered to perform soft switching drive.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明は前述のように、逆起電圧の低い
低速回転時は、貫通電流を流さない120゜通電で駆動
し、上下駆動トランジスタの電流増幅率がアンバランス
になっても駆動巻線に流れないようにすることにより、
逆起電圧の検出が可能となり、起動時の信頼性を向上す
ることができる。また、3相ブラシレスモータが起動に
失敗して停止した場合、3相巻線電位の一方がモータに
加える電源電圧で、もう一方が電源電圧の半分、他方が
GNDレベルになる。そこで、この電位状態が一定時間
以上続いたことを停止状態と判断することにより、信号
変化のエッジを検出することなく起動失敗を判断でき、
モータの起動を迅速且つ確実に行う事ができる。よっ
て、操作性向上のため起動時間短縮が必要なVTRカメ
ラ等のモータの駆動回路として好適な装置を提供できる
ものである。
As described above, according to the present invention, when the counter electromotive voltage is low and the motor is rotating at a low speed, it is driven by 120 ° energization without passing through current, and it is driven even if the current amplification factor of the vertical drive transistor becomes unbalanced. By preventing it from flowing in the winding,
The back electromotive force can be detected, and the reliability at startup can be improved. When the three-phase brushless motor fails to start and is stopped, one of the three-phase winding potentials is the power supply voltage applied to the motor, the other is half the power supply voltage, and the other is the GND level. Therefore, by determining that this potential state has continued for a certain period of time or more as a stopped state, it is possible to determine the startup failure without detecting the edge of the signal change,
The motor can be started quickly and reliably. Therefore, it is possible to provide a device suitable as a drive circuit for a motor of a VTR camera or the like, which requires a shorter start-up time for improving operability.

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

【図1】本発明に係るブラシレスモータの駆動回路の一
実施例の構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of a drive circuit for a brushless motor according to the present invention.

【図2】図1におけるリングカウンタとデータセレクタ
の構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a ring counter and a data selector in FIG.

【図3】図2における台形波発生器の具体的構成を示す
回路図である。
3 is a circuit diagram showing a specific configuration of the trapezoidal wave generator in FIG.

【図4】図3に示した台形波発生器の動作状態を示すタ
イムチャートである。
FIG. 4 is a time chart showing an operating state of the trapezoidal wave generator shown in FIG.

【図5】図1における差動増幅器の具体的構成を示す回
路図である。
5 is a circuit diagram showing a specific configuration of the differential amplifier in FIG.

【図6】図5に示す差動増幅器の動作特性を示す特性図
である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing operating characteristics of the differential amplifier shown in FIG.

【図7】図1における起動切替回路の具体的構成を示す
回路図である。
7 is a circuit diagram showing a specific configuration of a start switching circuit in FIG.

【図8】図7における起動切替回路の動作状態を示すタ
イムチャートである。
8 is a time chart showing an operating state of the start switching circuit in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 駆動巻線 2 駆動巻線 3 駆動巻線 13 台形波発生回路 17 上側プリドライブ回路 18 3差動増幅回路 19 3差動増幅回路 20 下側プリドライブ回路 30 データセレクタ 31 リングカウンタ 32 発振器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 drive winding 2 drive winding 3 drive winding 13 trapezoidal wave generation circuit 17 upper side pre-drive circuit 18 3 differential amplification circuit 19 3 differential amplification circuit 20 lower side pre-drive circuit 30 data selector 31 ring counter 32 oscillator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 信義 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 長田 俊男 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (72)発明者 座間 秀夫 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (72)発明者 石田 倫久 大阪府守口市京阪本通二丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 水本 正夫 大阪府守口市京阪本通二丁目18番地 三洋 電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Nobuyoshi Muto 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Toshio Nagata 1410 Inada, Katsuta City, Ibaraki Hitachi Tokai Co., Ltd. In the factory (72) Hideo Zama Hideo Zama 1410 Inada, Katsuta City, Ibaraki Hitachi Ltd.Tokai Factory (72) Inventor Norihisa Ishida 2-18 Keiyo Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Masao Mizumoto 2-18, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 界磁ロータの回転に伴い各駆動巻線に発
生する逆起電圧を検出する逆 起電圧検出手段を有し、
該逆起電圧検出手段の検出信号に基づいて前記各駆動巻
線の駆動電流を変化させる形式のブラシレスモータの駆
動回路において、 前記逆起電圧検出手段により生成される信号に応じて電
流を分配する3差動増幅手段を有することを特徴とする
ブラシレスモータの駆動回路。
1. A counter electromotive voltage detecting means for detecting a counter electromotive voltage generated in each drive winding as the field rotor rotates,
In a drive circuit of a brushless motor of the type in which the drive current of each drive winding is changed based on the detection signal of the back electromotive voltage detection means, the current is distributed according to the signal generated by the back electromotive voltage detection means. 3. A drive circuit for a brushless motor, which has three differential amplifying means.
【請求項2】 前記3差動増幅手段に入力する信号を台
形波としたことを特徴とする請 求項1に記載のブラシ
レスモータの駆動回路。
2. The drive circuit for a brushless motor according to claim 1, wherein the signal input to the three differential amplifier means is a trapezoidal wave.
【請求項3】 前記3差動増幅手段に入力する信号の振
幅をモータの回転速度に応じ て変化させることを特徴
とする請求項1に記載のブラシレスモータの駆動回路。
3. The drive circuit for a brushless motor according to claim 1, wherein the amplitude of the signal input to the three differential amplifying means is changed according to the rotation speed of the motor.
【請求項4】 前記3差動増幅手段に入力する信号の振
幅を起動時と自送時の2つの駆動モードで変化させるこ
とを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータの駆
動回路。
4. The drive circuit for a brushless motor according to claim 1, wherein the amplitude of the signal input to the three differential amplifying means is changed in two drive modes, that is, a start-up mode and a self-feeding mode.
【請求項5】 起動時は同期駆動方式で回転させ、一定
時間後、界磁ロータの回転に伴い各駆動巻線に発生する
逆起電圧を利用して前記各駆動巻線の駆動電流を変化す
る駆動方式に切り替える形式の3相ブラシレスモータの
駆動回路において、 3相巻線電位のうちの一つがモータに供給する電源電圧
の半分で、他の一つが電源電圧の半分より高く、更に他
の一つが電源電圧の半分より低い状態が、所定時間以上
続いた場合にモータの異常回転を検出する手段を有する
ことを特徴とするブラシレスモータの駆動回路。
5. The drive current of each drive winding is changed by using a counter electromotive voltage generated in each drive winding as the field rotor rotates after a fixed time after starting the rotation. In a drive circuit for a three-phase brushless motor of a type that switches to a drive system that is one of the three-phase winding potentials, one of the three-phase winding potentials is half the power supply voltage supplied to the motor, and the other one is higher than half the power supply voltage. A drive circuit for a brushless motor, characterized in that it has means for detecting an abnormal rotation of the motor when one of the voltages is lower than half of the power supply voltage for a predetermined time or more.
【請求項6】 前記所定時間を同期駆動信号の周期時間
以上としたことを特徴とする請求項5に記載のブラシレ
スモータの駆動回路。
6. The drive circuit for a brushless motor according to claim 5, wherein the predetermined time is equal to or longer than the cycle time of the synchronous drive signal.
【請求項7】 前記巻線駆動電流の変化する周波数に対
して6倍の周波数の三角波発 生器を有することを特徴
とする請求項1に記載のブラシレスモータの駆動回路。
7. The drive circuit for a brushless motor according to claim 1, further comprising a triangular wave generator having a frequency six times as high as a frequency at which the winding drive current changes.
【請求項8】 前記台形波の傾部分が前記台形波の周期
全体の約1/3であることを 特徴とする請求項2に記
載のブラシレスモータの駆動回路。
8. The drive circuit for the brushless motor according to claim 2, wherein the inclined portion of the trapezoidal wave is about 1/3 of the entire period of the trapezoidal wave.
【請求項9】 界磁ロータと複数個の駆動巻線を持ち、
前記界磁ロータの回転に伴い 前記各駆動巻線に発生す
る逆起電圧を利用して前記各駆動巻線の駆動電流を変化
させる形式のブラシレスモータの駆動回路において、 前記逆起電圧を処理する2種類の逆起電圧処理回路を有
することを特徴とするブラシレスモータの駆動回路。
9. A field rotor and a plurality of drive windings are provided,
In a brushless motor drive circuit of a type in which a drive current of each drive winding is changed by utilizing a back electromotive voltage generated in each drive winding as the field rotor rotates, the back electromotive force is processed. A brushless motor drive circuit having two types of back electromotive force processing circuits.
【請求項10】 前記2種類の逆起電圧処理回路の一方
が、逆起電圧の位相をシフト するフィルタ回路であ
り、他方が、逆起電圧検出回路であることを特徴とする
請求項1に記載のブラシレスモータの駆動回路。
10. The back electromotive force processing circuit according to claim 1, wherein one of the two types of back electromotive force processing circuits is a filter circuit that shifts the phase of the back electromotive force, and the other is a back electromotive force detection circuit. A drive circuit for the brushless motor described.
【請求項11】 界磁ロータの回転に伴い各駆動巻線に
発生する逆起電圧を検出する逆起電圧検出手段を持ち、
この逆起電圧検出手段の信号をもとに前記各駆動巻線の
駆動電流を変化させる形式のブラシレスモータの駆動回
路において、 各駆動巻線に電流を通電する区間を、半波当り120°
を超える区間としたことを特徴とするブラシレスモータ
の駆動回路。
11. A counter electromotive voltage detecting means for detecting a counter electromotive voltage generated in each drive winding according to rotation of a field rotor,
In the drive circuit of the brushless motor of the type in which the drive current of each drive winding is changed based on the signal of the counter electromotive voltage detection means, the section in which the current is supplied to each drive winding is 120 ° per half wave.
A drive circuit for a brushless motor characterized by having a section that exceeds
【請求項12】 低周波同期駆動を行なう起動モード
と、起動後所定時間経過後は、界磁ロータの回転に伴い
各駆動巻線に発生する逆起電圧を検出し、この信号に基
づいて前記駆動巻線の駆動電流を変化させる自走モード
を有するブラシレスモータの駆動回路において、 起動モード時の各駆動巻線の電流通電区間より自走モー
ド時の各駆動巻線の電流通電区間を広くしたことを特徴
とするブラシレスモータの駆動回路。
12. A start-up mode in which low-frequency synchronous drive is performed, and after a predetermined time has elapsed after start-up, a counter electromotive voltage generated in each drive winding as the field rotor rotates is detected, and based on this signal, the counter electromotive force is detected. In the drive circuit of a brushless motor that has a free-running mode that changes the drive current of the drive winding, the current-carrying section of each drive winding in the free-running mode is made wider than the current-carrying section of each drive winding in the start-up mode. A drive circuit for a brushless motor, which is characterized in that
【請求項13】 前記3差動増幅手段に入力する信号の
振幅を起動時に所定時間の間、大きくしたことを特徴と
する請求項1に記載のブラシレスモータの駆動回路。
13. The drive circuit for a brushless motor according to claim 1, wherein the amplitude of the signal input to the three differential amplifying means is increased for a predetermined time during startup.
【請求項14】 前記2種類の逆起電圧処理回路の出力
信号を排他的論理和演算する排他的論理和回路と、該排
他的論理和回路の出力信号を積分する積分回路とを有す
ることを特徴とする請求項9に記載のブラシレスモータ
の駆動回路。
14. An exclusive OR circuit for performing an exclusive OR operation on the output signals of the two types of counter electromotive voltage processing circuits, and an integrating circuit for integrating the output signals of the exclusive OR circuits. The drive circuit for a brushless motor according to claim 9, wherein the drive circuit is a brushless motor.
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FR2741758A1 (en) * 1995-11-28 1997-05-30 Samsung Electronics Co Ltd STARTER CIRCUIT FOR A BRUSHLESS DC MOTOR, WHICH REMOVES FIELD EXCITATION DURING ALTERNATE POLYPHASE STATE OF SWITCHING DURING STARTING
JP2010074883A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Nidec Shibaura Corp Drive device of motor
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