JPH0595698A - Dcブラシレスモータ駆動装置 - Google Patents

Dcブラシレスモータ駆動装置

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Publication number
JPH0595698A
JPH0595698A JP3251447A JP25144791A JPH0595698A JP H0595698 A JPH0595698 A JP H0595698A JP 3251447 A JP3251447 A JP 3251447A JP 25144791 A JP25144791 A JP 25144791A JP H0595698 A JPH0595698 A JP H0595698A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
transistor
switching
brushless motor
lower arm
Prior art date
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Pending
Application number
JP3251447A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazutoshi Tani
和利 谷
Teruya Tanaka
照也 田中
Kazunobu Nagai
一信 永井
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0595698A publication Critical patent/JPH0595698A/ja
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、低温時においてもスイッチング素
子に大きな短絡電流が流れるのを防止することを目的と
する。 【構成】 下アームのスイッチング素子がスイッチング
するタイミングを検出する検出回路30と、下アームの
スイッチング素子のスイッチングが検出された時から一
定時間上アームのスイッチング素子がオフ状態からオン
状態になることを禁止する禁止回路40とを設けたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば洗濯機等に用い
られるDCブラシレスモータを駆動するDCブラシレス
モータ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のDCブラシレスモータ駆動装置と
しては、例えば図6に示すようなものがある。
【0003】DCブラシレスモータ駆動装置は、スイッ
チング素子としてNPNバイポーラトランジスタ6個を
用いた3相全波ブリッジ型インバータ回路10とこれを
制御する制御回路部により構成されている。3相全波ブ
リッジ型インバータ回路10における2は整流のための
ダイオードブリッジ、3は平滑用のコンデンサであり、
商用交流電源1からの交流電圧がダイオードブリッジ2
で整流されたのち、コンデンサ3で平滑されて直流電圧
が得られるようになっている。そして、この直流電圧が
3相全波ブリッジ部の部分で3相交流に変換されるよう
になっている。即ち、3相全波ブリッジ部の部分には、
3相に対応した3対のアームに、スイッチング素子とし
ての6個のトランジスタu1 ,u2 ,v1 ,v2
1 ,w2 が接続されている。ここで、トランジスタu
1 ,v1 ,w1 が接続された側の3つのアームは上アー
ムと呼ばれ、他のトランジスタu2 ,v2 ,w2 が接続
された他の側の3つのアームは下アームと呼ばれる。6
個の各トランジスタu1 〜w2には、それぞれフリーホ
イルダイオード4が並列に接続され、上アームと下アー
ムの3つの接続点が、被駆動DCブラシレスモータ20
における3相の電機子巻線u,v,wに接続されてい
る。
【0004】DCブラシレスモータ20には、電機子巻
線u,v,wの他に、永久磁石で形成された図示省略の
ロータと、このロータの回転位置を検出するための3個
のホール素子5a,5b,5cが備えられている。ホー
ル素子5a,5b,5cのロータ位置検出信号は、モー
タ制御回路6に与えられている。モータ制御回路6の出
力は、チョッパ回路7及び駆動回路8a,8b,8cを
介して上アームの各トランジスタu1 ,v1 ,w1 のベ
ースに駆動信号として与えられ、また、下アームの各ト
ランジスタu2 ,v2 ,w2 に対しては駆動回路8d,
8e,8fのみを介して、そのベースに駆動信号として
与えられている。ホール素子5a,5b,5cのロータ
位置検出信号がモータ制御回路6で論理変換され、その
ロータ位置に対応して、例えば、上アームにおけるトラ
ンジスタu1 と下アームにおけるトランジスタv2 、同
様にトランジスタv1 とw2 、トランジスタw1 とu2
の各組合わせのトランジスタを順次オンにする駆動信号
が出力される。このトランジスタのオン切替えにより直
流電圧が3相交流に変換され、DCブラシレスモータ2
0の電機子巻線u−v,v−w,w−uに順次電流が流
れてDCブラシレスモータ20が一方向に回転駆動され
るようになっている。DCブラシレスモータ20の正
転、反転は、電機子巻線u,v,wに流す電流の順序を
逆にすることにより行われ、この正、逆転の制御が図示
省略のマイコンからの正転・反転信号によりモータ制御
回路6を介してなされる。
【0005】また、DCブラシレスモータ20の回転数
を可変するためPWM発振器(パルス幅変調信号発生
器)9が設けられている。マイコンからのPWMオンデ
ューティ設定信号によりPWM発振器9からオン・オフ
デューティの可変されたPWM信号が出力される。この
PWM信号がチョッパ回路7及び駆動回路8a,8b,
8cを介して上アームの3個のトランジスタu1
1 ,w1 に与えられ、そのオン期間が可変されてDC
ブラシレスモータ20の回転数が可変されるようになっ
ている。即ち、トランジスタu1 ,v1 ,w1 のオン期
間デューティが例えば短かくなる程DCブラシレスモー
タ20の回転数は低くなる。
【0006】図7(a)は、駆動回路内の構成を示して
おり、駆動回路には3相全波ブリッジ部におけるトラン
ジスタのターンオフ時間を短くするために、そのトラン
ジスタのベース・エミッタ間に逆バイアスをかけるため
の回路がついている。この回路はトランジスタオン時の
ベース電流による電荷をコンデンサ11にチャージし、
トランジスタオフ時にこの電荷をディスチャージするこ
とによりベース・エミッタ間に逆バイアス電圧をかける
ものである。この逆バイアスをかけるためには、ある程
度大きな容量のコンデンサが必要であるため、電解コン
デンサが使用されている。
【0007】電解コンデンサの等価回路は図7(b)の
ように容量と直列に抵抗成分と誘導成分が入っている。
この誘導成分は温度が低くなるに従い大きくなる。この
ため、低温時にトランジスタを高い周波数でオン、オフ
すると、誘導成分によりインピーダンスが大きくなる。
【0008】ここで、上アームのトランジスタu1 と下
アームのトランジスタv2 の組合せがオンになる場合を
考える。いま、PWM発振器9からのPWM信号によ
り、上アームのトランジスタu1 がオフ状態のとき下ア
ームのトランジスタu2 のフリーホイールダイオードに
電流が流れる(図8)。続いて下アームのトランジスタ
2 がw2 にスイッチングされるときトランジスタv2
をオフするために逆バイアス電流が流れる(図9)。こ
のとき、低温時ではコンデンサの大きな誘導成分による
インピーダンスのため電圧降下が生じる。このときにト
ランジスタv1 がオンすると短絡電流が流れ(図1
0)、トランジスタを破壊に導く恐れがある。図11は
この様子を示すタイミングチャートであり、また図12
は、上アームのトランジスタに大きな短絡電流が流れて
いるときの例である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のDCブラシレス
モータ駆動装置には、3相全波ブリッジ部におけるトラ
ンジスタのターンオフ時間を短かくする目的で、そのト
ランジスタのベース・エミッタ間に逆バイアスをかける
ため、電解コンデンサを備えた回路がついている。電解
コンデンサは、容量と直列に抵抗成分と誘導成分が入っ
ており、この誘導成分は温度が低くなるに従い大きくな
る。このため、低温時に、下アームのトランジスタがス
イッチングされると、そのとき流れる逆バイアス電流に
より、コンデンサの大きな誘導成分によるインピーダン
スのため電圧降下が生じる。このときその下アームのト
ランジスタに対応した上アームのトランジスタがオンさ
れると、その電圧降下のため短絡電流が流れて素子自体
が破壊に至る恐れがあるという問題があった。
【0010】そこで、本発明は、低温時においてもDC
ブラシレスモータへの駆動出力を殆んど落すことなく、
スイッチング素子に大きな短絡電流が流れることを防止
することのできるDCブラシレスモータ駆動装置を提供
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、上アーム及び下アームの各スイッチング素
子を備え、これらのスイッチング素子で直流電圧を周期
的にスイッチングして被駆動DCブラシレスモータの駆
動出力を得る全波ブリッジ型インバータ回路と、前記上
アームのスイッチング素子のオン・オフ比を可変するた
めのパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調信号発生
器と、前記下アームのスイッチング素子がスイッチング
するタイミングを検出する検出回路と、該検出回路で前
記下アームのスイッチング素子のスイッチングが検出さ
れた時から一定時間前記上アームのスイッチング素子が
オフ状態からオン状態になることを禁止する禁止回路と
を有することを要旨とする。
【0012】
【作用】下アームのトランジスタがスイッチングして逆
バイアス電流が流れている間、上アームのトランジスタ
が一定時間オフ状態からオン状態になることが禁止され
る。これにより、DCブラシレスモータへの駆動出力を
落すことなく、スイッチング素子に大きな短絡電流の流
れることが防止される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図5に基
づいて説明する。
【0014】なお、図1において前記図6における回路
機器及び素子等と同一ないし均等のものは、前記と同一
符号を以って示し、重複した説明を省略する。
【0015】この実施例のDCブラシレスモータ駆動装
置は、前記図6の回路に、下アームのトランジスタu2
〜w2 がスイッチングするタイミングを検出するホール
信号ダウンエッジ検出回路30と、この検出回路30で
下アームのトランジスタu2 〜w2 のスイッチングが検
出された時からそのスイッチングされた下アームのトラ
ンジスタに対応した上アームのトランジスタが一定時間
オフ状態からオン状態になるのを禁止するPWM信号禁
止回路40とが追加されている。
【0016】下アームのトランジスタu2 〜w2 がスイ
ッチングするのは、ホール素子5a,5b,5cからの
3つのホール信号(ロータ位置検出信号)の何れかがH
レベルからLレベルに遷移するときである。従って、ホ
ール信号のダウンエッジをトリガすれば下アームのトラ
ンジスタu2 〜w2 のスイッチングが分る。これを行う
のがホール信号ダウンエッジ検出回路30である。この
検出回路30で検出されたダウンエッジ信号はPWM信
号禁止回路40に送られ、PWM信号禁止回路40は、
一定時間PWM信号が上アームのトランジスタをオンす
るように変化するのを禁止するようになっている。
【0017】図2は、ホール信号ダウンエッジ検出回路
30の内部構成を示している。3個のDフリップフロッ
プ31,32,33と1個のORゲート34の組合わせ
回路により、ホール信号のダウンエッジを捉えてORゲ
ート34からダウンエッジ信号が出力されるようになっ
ている。
【0018】図3は、PWM信号禁止回路40の内部構
成を示している。ダウンエッジ信号が入力する3入力N
ANDゲート41、カウンタ42、NORゲート43、
ANDゲート44及びDフリップフロップ45で構成さ
れている。
【0019】次に、上述のように構成されたDCブラシ
レスモータ駆動装置の作用を、図4の制御タイミングチ
ャートを用いて説明する。
【0020】いま、上アームのトランジスタu1 と下ア
ームのトランジスタv2 の組合わせがオンになる場合
で、下アームのトランジスタはv2 からw2 にスイッチ
ングされる場合について説明する。
【0021】ホール信号ダウンエッジ検出回路30でホ
ール信号のダウンエッジが検出されると(図4
(a))、ダウンエッジ信号が出力されて下アームのト
ランジスタv2 がw2 にスイッチングされたことが検出
される(図4(b))。ダウンエッジ信号はPWM信号
禁止回路40に送られ、この信号入力時からカウンタ4
2がカウンタ動作を開始して(図4(c))、一定時間
PWM信号が上アームのトランジスタv1 をオンにする
ように変化するのが禁止される(図4(d)、
(e))。この結果、下アームのトランジスタv2 に逆
バイアス電流が流れている間、上アームのトランジスタ
1 が一定時間オフ状態からオン状態になるのが禁止さ
れてDCブラシレスモータ20への駆動出力を殆んど落
すことなく、トランジスタv1 に大きな短絡電流の流れ
ることが防止される(図4(f))。図5は、PWM信
号の変化が禁止されている場合の上アームのトランジス
タv1 のコレクタ電流の変化を示している。
【0022】PWM発振器9からのPWM信号が、下ア
ームのトランジスタv2 がw2 にスイッチングされてか
ら一定時間後に、上アームのトランジスタv1 をオンに
するように変化する通常の場合は、PWM信号禁止回路
40によるPWM信号禁止動作は行われない(図4
(g)、(h))。また、下アームのトランジスタv2
がw2 にスイッチングされたことが検出されても、上ア
ームのトランジスタu1 をオンにするPWM信号が出力
されている間は、次の上アームのトランジスタv1 はオ
ンになることはないので、このときもPWM信号禁止回
路40によるPWM信号禁止動作は行われない(図4
(j)〜(k))。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下アームのスイッチング素子のスイッチングが検出され
た時から一定時間上アームのスイッチング素子がオフ状
態からオン状態になることを禁止するようにしたため、
低温時においてもDCブラシレスモータへの駆動出力を
殆んど落すことなく、スイッチング素子に逆バイアス回
路のコンデンサの存在に基づく大きな短絡電流の流れる
ことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るDCブラシレスモータ駆動装置の
実施例を示す回路図である。
【図2】図1におけるホール信号ダウンエッジ検出回路
の構成を示す図である。
【図3】図1におけるPWM禁止回路の構成を示す図で
ある。
【図4】実施例の作用を説明するための制御タイミング
チャートである。
【図5】実施例においてPWM信号の変化が禁止されて
いるときの上アームのトランジスタのコレクタ電流変化
を示す図である。
【図6】従来のDCブラシレスモータ駆動装置の回路図
である。
【図7】従来のDCブラシレスモータ駆動装置に備えら
れている逆バイアス回路を示す図である。
【図8】従来例において下アームのトランジスタがスイ
ッチングされるときの一部の電流の流れを示す図であ
る。
【図9】従来例において下アームのトランジスタがスイ
ッチングされるときの逆バイアス電流の流れを示す図で
ある。
【図10】従来例において低温時における問題点を説明
するための図である。
【図11】従来例の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。
【図12】従来例において上アームのトランジスタに流
れる大きな短絡電流の例を示す図である。
【符号の説明】
9 PWM発振器(パルス幅変調信号発生器) 10 3相全波ブリッジ型インバータ回路 20 DCブラシレスモータ 30 ホール信号ダウンエッジ検出回路 40 PWM信号禁止回路 u1 ,v1 ,w1 上アームのトランジスタ(スイッチ
ング素子) u2 ,v2 ,w2 下アームのトランジスタ(スイッチ
ング素子)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上アーム及び下アームの各スイッチング
    素子を備え、これらのスイッチング素子で直流電圧を周
    期的にスイッチングして被駆動DCブラシレスモータの
    駆動出力を得る全波ブリッジ型インバータ回路と、前記
    上アームのスイッチング素子のオン・オフ比を可変する
    ためのパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調信号発
    生器と、前記下アームのスイッチング素子がスイッチン
    グするタイミングを検出する検出回路と、該検出回路で
    前記下アームのスイッチング素子のスイッチングが検出
    された時から一定時間前記上アームのスイッチング素子
    がオフ状態からオン状態になることを禁止する禁止回路
    とを有することを特徴とするDCブラシレスモータ駆動
    装置。
JP3251447A 1991-09-30 1991-09-30 Dcブラシレスモータ駆動装置 Pending JPH0595698A (ja)

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JP3251447A JPH0595698A (ja) 1991-09-30 1991-09-30 Dcブラシレスモータ駆動装置

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JPH0595698A true JPH0595698A (ja) 1993-04-16

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JP (1) JPH0595698A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8992781B2 (en) 2009-06-01 2015-03-31 Soda-Club (Co2) Sa Water filter-pitcher

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