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JPH09331692A - モータの駆動回路 - Google Patents

モータの駆動回路

Info

Publication number
JPH09331692A
JPH09331692A JP8168696A JP16869696A JPH09331692A JP H09331692 A JPH09331692 A JP H09331692A JP 8168696 A JP8168696 A JP 8168696A JP 16869696 A JP16869696 A JP 16869696A JP H09331692 A JPH09331692 A JP H09331692A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
time
transistor
trs
mosfets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8168696A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Oiwa
昭二 大岩
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.)
Nidec Advanced Motor Corp
Original Assignee
Japan Servo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Servo Corp filed Critical Japan Servo Corp
Priority to JP8168696A priority Critical patent/JPH09331692A/ja
Publication of JPH09331692A publication Critical patent/JPH09331692A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目 的】本発明は、単相ブラシレスDCモータの効率
向上とMOSFETによるバイポーラ通電のドライブ回
路を安価に実現することを目的とする。 【構 成】2個のPチャンネルMOSFETを電源側
に、2個のNチャンネルMOSFETを零電位側に配置
することでHブリッジ回路を構成し、該Hブリッジ回路
の中間接続点に単相ブラシレスDCモータのコイルを接
続してバイポーラ通電する駆動回路において、通電切り
替え毎に動作する簡素化したデッドタイム回路を設け、
同時に通電する一対のPチャンネルMOSFETとNチ
ャンネルMOSFETのゲート信号を1個のPNPトラ
ンジスタのエミツタ側にPチャンネルMOSFETを、
コレクタ側にNチャンネルMOSFETを接続する よ
うに構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファン等に使用される
DCブラシレスモータの駆動回路に関し、特にモータコ
イルエネルギーの有効活用が可能なMOSFETのゲー
トドライブと貫通電流防止とを有する駆動回路を供給す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図3は単相ブラシレスDCモータコイル
にMOSFETによるバイポーラ通電の従来例を示す回
路であり、図3において、1はモータに内蔵されている
マグネットロータの回転位置を検出するホール素子、2
はコイル通電方向の切り替え信号を出力するIC、3は
モータコイルの通電方向切り替え時に信号伝達系の微少
な時間ずれにより発生する上下アームMOSFET同時
オンによる電源短絡現象を防止するための無通電時間を
発生するデッドタイム回路、4a、4bはトランジスタ
による信号反転回路、5a、5bはPチャンネルMOS
FETでゲートはトランジシタ4a及び4bのコレクタ
に接続されている、6a、6bは NチャンネルMOS
FET、9はモータコイル、7a,7b,7c,7dは
モータコイル通電方向切り替え時にモータコイルから発
生する誘導電圧をバイパスさせるダイオード、8はその
誘導エネルギーを蓄積するコンデンサである。
【0003】図4は図3の各部の信号波形を示すタイム
チャートである。図4により図3に示す回路の動作につ
いて説明する。通常運転時には、マグネットロータの回
転によりホール素子1の出力は4−1の波形となり、こ
の位置信号によりIC2は4−2a、4−2bのような
相補の信号を出力する。デッドタイム回路3の出力は4
−3a、4−3bのようにオンでTDの時間遅れを持
ち、4−5a、4−5bはPチャンネルMOSFETの
オン、オフ時間でTL1のオフ遅れ時間を示し、4−6
a、4−6bはNチャンネルMOSFETのオン、オフ
時間でTL2のオフ遅れ時間を示すもので、Pチャンネル
MOSFETのオフ時間はそれ自体の入力容量による遅
れとゲートドライブNPNスイッチングトランジスタ4
a、4bの飽和領域による蓄積時間の遅れが加わり大き
くなる。4−8はコンデンサの充放電電流を示すもの
で、正方向がモータコイルの誘導エネルギーを電流とし
てコンデンサに充電している期間である。また、負方向
は充電されたエネルギーをコンデンサから放電電流とし
てモータコイルに供給している期間で、この間は電源か
らは電流の供給は不用で効率が良くなる。また、デッド
タイム回路3については、22a、22bの抵抗と、2
3a、23bのコンデンサで時間遅れ回路を構成し、コ
ンパレータ24a、24bにて比較し、デッドタイムを
発生させている。また、トランジスタ21a、21bは
コンデンサ23a、23bの電荷を引き抜くためのもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の単相ブラシレス
モータのバイポーラ通電では、以上の様にPチャンネル
MOSFETのオフ時間が、NチャンネルMOSFET
に比べて長く、その時間差TL1−TL2の間モータコイ
ルエネルギーは、例えば、PチャンネルMOSFET5
aとモータコイルそしてダイオード7bとで形成される
ル−プで循環して消費され、その循環電流は通電切り替
えの位置で生じるためモータトルクに寄与しない。ま
た、デッドタイム時間TDは無通電時間であり、Pチャ
ンネルMOSFETのオフ時間のハ゛ラツキを考慮して決定
するが必要以上長くすることはモータ出力低下につなが
る。本発明は上記のような問題点を簡素化した回路構成
で解消することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はPチャンネルM
OSFETとNチャンネルMOSFETとのオフ遅れ時
間TL1、TL2の差を極力少なくして、モータコイル循環
電流を低減し、コンデンサへの充電量を増やす。これを
簡略化した回路で実現するために、同時に通電する一対
のPチャンネルMOSFETとNチャンネルMOSFE
Tのそれぞれのゲート信号を、1個のPNPトランジス
タのエミツタ側にPチャンネルMOSFETを、コレク
タ側にNチャンネルMOSFETを接続し、且つ該トラ
ンジスタを活性領域動作としたものである。また、デッ
ドタイムは、通電方向切り替え信号を、低周波増幅用の
比較的コレクタ容量の大きなトランジスタにベース電流
を大きく流すことでトランジスタのオフ時間を遅らせて
発生させる。
【0006】
【作 用】上述の如き構成においては、MOSFETの
ゲートドライブに安価であるバイポーラトランジスタを
使用するが、スイッチング動作のためコレクタ電流の飽
和期間中にベースに少数キャリアが蓄積され、オフ時に
それが放電されるまでコレクタ電流が流れ続ける蓄積時
間が存在する。しかし、エミツタホロワとして使用すれ
ばオフ時の遅れはほとんど生じない。また、一般的にP
チャンネルMOSFETはNチャンネルMOSFETよ
りも入力容量が大きく、スイッチング遅れ時間も大きい
ので、PチャンネルMOSFETはエミッタホロワで早
く、NチャンネルMOSFETはコレクタ接続で若干遅
くドライブすることで、両者のオフ時間の差を軽減でき
る。また、ICからの2つの通電切り替え信号により、
それぞれのトランジスタのベース電流を大きく流し、ト
ランジスタ自体のオフ遅れ時間を30〜40μs発生さ
せる。その信号で前述のMOSFETのゲート駆動用ト
ランジスタのベースに、別のトランジスタでたすき掛け
に接続することで、強制的にオフ時間を設けられ相切り
替え毎にデッドタイム時間が生じ上下アームによる電源
短絡現象は生じない。
【0007】
【実施例】以下図面によって本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す回路図である。図1
において1はモータに内蔵されているマグネットロータ
の回転位置を検出するホール素子、2はコイル通電方向
の切り替え信号を出力するICで図3に示す従来技術の
回路と同じであるが、該IC2の出力は低周波増幅用ト
ランジスタ31a、31bに接続され、該トランジスタ
31a,31bの出力は、MOSFETのゲートをドラ
イブするPNPの小信号トランジスタ30a、30bの
ベースに接続され、又、トランジスタ31a,31bの
出力は、それぞれトランジスタ32b,32aのベース
に接続され、そのコレクタはそれぞれトランジスタ30
b,30aに接続され、該小信号トランジスタ30a,
30bのエミツタはPチャンネルMOSFET5a,5
bのゲートに、コレクタはNチャンネルMOSFET6
a,6bのゲートにそれぞれ接続されており、モータコ
イル通電方向の切り替え信号を出力するIC2により、
トランジスタ30aと30bは交互にオン、オフされ
る。
【0008】トランジスタ30aがオン状態ではMOS
FET5aと6aがオンとなりコイル9に左から右の方
向に通電されて、その後、トランジスタ30aがオフす
ると30bがオンとなり、MOSFET5bと6bがオ
ンとなり、モータコイル9には前とは逆方向に通電され
る。
【0009】PチャンネルMOSFETのオフ時間はこ
れ自体の入力容量で決まり、本回路でオフ時間遅れTL1
は約20μs、NチャンネルMOSFETにはPNPト
ランジスタの遅れも加わりTL2は約15μsとなり、時
間差が約5μsと従来の半分以下になる。また、時間差
を更に少なくするには、PNPトランジスタのコレクタ
にコレクタ抵抗と並列にコンデンサを挿入して、Nチャ
ンネルMOSFETのオフ時間を遅くすればよい。 こ
の時間差の低減により、モータコイルへの循環電流の時
間が減り、MOSFETに並列に接続されたダイオード
7aと7cまたは7bと7dを経由してモータコイルエ
ネルギーは有効的にコンデンサ8にチャージされ、次の
通電方向切り替え時にモータコイルに供給される。
【0010】図2は図1の各部の信号波形を示すタイム
チャートである。図において2−2a、2bはトランジ
スタ31a,31bの出力波形で、tはトランジスタの
遅れ時間であり、2−3a,3bはゲートドライブPN
Pトランジスタ30a,30bのベース信号で、tと同
じ時間であるTDのデッドタイムが生じる。2−5a,
5bはPチャネルMOSFETのオン.オフ時間でTL
1のオフ遅れ時間は、図4の4−5a,5bに比べて短
くなる。また2−6a,6bはNチャネルMOSFET
のオンオフ時間でTL2のオフ遅れ時間は図4の4−6
a,6bに比べ長くなる。その結果、TL1とTL2の差
が2ー8のように微少となる。
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、同
時に通電する一対のPチャンネルMOSFETとNチャ
ンネルMOSFETのそれぞれのゲート端子に1個のP
NPトランジスタのエミツタ側にPチャンネルMOSF
ETを、コレクタ側にNチャンネルMOSFETを接続
して、MOSFETのオフ遅れ時間差を低減し、モータ
コイルエネルギーを有効的に利用することが可能であ
る。また、従来方法の通電方向切り換え時のデットタイ
ム回路に対して時定数回路、コンパレータ等を必要とせ
ず、回路構成も簡素化できローコストに対応出来る等の
効果を有している。
【0011】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に成るモータの駆動回路の一実施例を示
す回路構成図である。
【図2】本発明の実施例である図1の回路の動作タイミ
ングチャートと各部の波形である。
【図3】従来技術に成るモータの駆動回路の回路構成図
である。
【図4】従来技術による回路構成図の図3の動作タイミ
ングチャートと各部の波形である。
【符号の説明】
1 ホール素子 2 IC 3 デッドタイム回路 4a,4b トランジスタ 5a,5b PチャンネルMOSFET 6a,6b NチャンネルMOSFET 7a,7b,7c,7d ダイオード 8 コンデンサ 9 モータコイル 10 基準電圧 21a,21b トランジスタ 22a,22b 抵抗 23a,23b コンデンサ 24a,24b コンパレータ 30a,30b トランジスタ 31a,31b トランジスタ 32a,32b トランジスタ 2−2a、2b トランジスタ31a,31bの出力 2−5a、5b PチャンネルMOSFET5の出力 2−6a、6b NチャンネルMOSFET6の出力 2−8 コンデンサ8の電流波形 4−1 ホール素子1の出力電圧波形 4−2a、2b IC2の出力波形 4−3a、3b デッドタイム回路3の出力 4−5a、5b PチャンネルMOSFET5の出力 4−6a、6b NチャンネルMOSFET6の出力 4−8 コンデンサ8の電流波形

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2個のPチャンネル電界効果形トランジ
    スタ(以下MOSFETと称する)を電源側に、2個の
    NチャンネルMOSFETを零電位側に配置してそれぞ
    れ直列に接続してHブリッジ回路を構成し、その中間接
    続点に単相ブラシレスDCモータのコイルを接続し、該
    コイルにバイポーラ通電するモータの駆動回路におい
    て、通電切り替え毎に動作する通電停止(以下デッドタ
    イムと称する)回路を具備し、同時に通電するそれぞれ
    の一対のPチャンネルMOSFETとNチャンネルMO
    SFETのゲート端子を1個PNPトランジスタで駆動
    し、該トランジスタのエミツタ側を前記PチャンネルM
    OSFETに、コレクタ側を前記NチャンネルMOSF
    ETに接続すること、を特徴とするモータの駆動回路。
  2. 【請求項2】 前記デッドタイム回路は、相補動作であ
    る2つの通電方向切り替え信号を受ける2つのトランジ
    スタのベース電流をオーバードライブとし、トランジス
    タのオフ時間を遅らせて該2つの信号を他のトランジス
    タでたすき掛け接続することで、前記ゲート駆動用トラ
    ンジシタを、遅れ時間だけ強制的にオフさせることを特
    徴とする請求項1に記載のモータの駆動回路。
JP8168696A 1996-06-10 1996-06-10 モータの駆動回路 Pending JPH09331692A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995531B2 (en) 2004-03-22 2006-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Direct current motor drive circuit and fan motor including the same
JP2007068391A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Asahi Kasei Microsystems Kk モータのためのデジタルノイズリダクション
JP2009136038A (ja) * 2007-11-28 2009-06-18 Sanyo Electric Co Ltd モータ駆動回路、ファンモータ、電子機器、及びノート型パーソナルコンピュータ
JP2011514134A (ja) * 2008-03-03 2011-04-28 ヨンチュン ジョン モーターを制御するための位相論理回路
JP2014110761A (ja) * 2012-11-30 2014-06-12 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd モータの速度制御システム及び方法
US9099952B2 (en) 2011-12-12 2015-08-04 Hyundai Motor Company Apparatus and method for controlling switching devices for DC motor

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