JPH0729754Y2 - 直流ブラシレスモータの駆動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、コイルに流れる電流の向きを切換えるトラン
ジスタに過大な短絡電流が流れないようにした、直流ブ
ラシレスモータの駆動回路に関するものである。

（従来の技術） 直流ブラシレスモータの駆動回路には、電機子巻線とし
ての１相巻線の通電方向をトランジスタによって切換え
るようにしたものがある。この切換えはユニポーラ駆動
回路によって行なっていたが、このユニポーラ駆動回路
は１相巻線の電流切換え時に発生するサージ電圧の発生
が大きく、このため駆動回路としての発熱が大であり効
率も悪いものであった。そこでユニポーラ駆動回路に代
えてバイポーラ駆動回路を使用すると、切換トランジス
タの耐電圧がユニポーラ駆動回路の半分で済み、また電
機子巻線も半分の巻数で同性能が発揮できるという利点
を得ることができる。そこで最近における直流ブラシレ
スモータの駆動回路には、バイポーラ駆動回路が用いら
れるのが普通になっている。

（考案が解決しようとする課題） このようにバイポーラ駆動回路は最近多く用いられるよ
うになってきたが、この回路にも問題がないわけではな
い。それは１相巻線に直列に接続されている正負方向切
換用トランジスタのうちの負側切換用のトランジスタ
が、正側切換用トランジスタの作動時に瞬時的にオンと
なり、このためにこのトランジスタに過大な短絡電流が
流れ、これを破損するおそれがあることである。本考案
はこの点に鑑みて成されたものであり、正側切換用のト
ランジスタが作動するときに、負側切換用のトランジス
タに過大な短絡電流が流れないような回路を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本考案は、上記課題を解決するための手段として、回転
子側に永久磁石による回転極を設け、固定子側に電機子
巻線である１相巻線17を設け、該１相巻線17の両端と接
地回路14との間に切換用トランジスタ18,20,24,25を接
続し、該切換用トランジスタ18,20,24,25により、該１
相巻線17に流れる電流の方向を交互に切換えるようにし
た直流ブラシレスモータの駆動回路において、前記切換
用トランジスタ18,20の各ベースとエミッタ間に、この
間を短絡する短絡用トランジスタ41,43を接続すると共
に、正側ライン13の切換用トランジスタ24,25と接地回
路側の切換用トランジスタ18,20の間にそれぞれダイオ
ード19,21を順方向に接続し、前記短絡用トランジスタ4
1,43の作動を、相手側の切換用トランジスタがオンのと
きに自己が接続された一方の側の切換用トランジスタの
各ベースとエミッタ間が短絡されるように制御するよう
回路構成したものである。

（作用） このような構成とすれば、制御回路が適切なタイミング
で作動することにより、短絡用トランジスタ41,43によ
ってベース、エミッタ間が短絡された切換用トランジス
タはオフの状態になるから、過大な短絡電流が流れない
ことになる。

（実施例） 次に、本考案の一実施例を図について説明すると、第１
図において１は集積回路であり、直流ブラシレスモータ
のユニポーラ駆動用として従来より使用されているもの
である。この集積回路１にはホール素子２が接続されて
おり、このホール素子２が、永久磁石からなる回転極の
うちのＳ極を感知して端子3,4にその出力信号を入力し
たとき、内部のトランジスタ５がオンとなるようになっ
ている。またＮ極を感知して端子3,4にその出力信号を
入力したときには、内部のトランジスタ６がオンとなる
ようになっている。

7,8はそれぞれトランジスタ5,6の出力端子であり、９は
集積回路１の電源入力端子、10はグランド端子である。
電源入力端子９は抵抗器11を介して正側の電源端子12に
至る正側ライン13に接続され、グランド端子10は図中接
地記号で示す接地回路14を通じて負側の電源端子15に接
続されている。ホール素子２の電源正側は抵抗器16を介
して抵抗器11の出力側に接続され、電源負側は接地され
ている。

符号17で示すものは直流ブラシレスモータの１相巻線で
ある。この１相巻線17は、一端がトランジスタ18とダイ
オード19のカソード側との接続点に接続され、他端がト
ランジスタ20とダイオード21のカソード側との接続点に
接続されているもので、この接続と同時に、カソード側
を正側ライン13に接続したダイオード22,23に接続され
ている。トランジスタ18,20のエミッタは接地されてお
り、ダイオード19,21のアノード側はトランジスタ24,25
を介して正側ライン13に接続されている。このような接
続によって、トランジスタ18,20,24,25が適切なタイミ
ングでオン、オフを繰返すとき、１相巻線17には正方向
と負方向の電流が交互に流れることになる。

集積回路１の出力端子７には抵抗器26を介してトランジ
スタ27のベースが接続されており、また抵抗器28を介し
てトランジスタ29のベースが接続されている。トランジ
スタ27のエミッタは正側ライン13に接続されており、コ
レクタは抵抗器30を介してトランジスタ31のベースに接
続されている。トランジスタ31のコレクタは抵抗器32を
介してトランジスタ33のコレクタと、抵抗器34を介して
トランジスタ35のベースに接続されている。トランジス
タ33のベースは抵抗器36を介して集積回路１の出力端子
８に接続され、同時に抵抗器37を介してトランジスタ38
のベースに接続されている。

トランジスタ29,33のエミッタは正側ライン13に接続さ
れている。トランジスタ38のエミッタも正側ライン13に
接続されており、コレクタは、一端を前述のダイオード
23のアノード側に接続した抵抗器39の他端と、前述のト
ランジスタ24のベースに接続されている。トランジスタ
35のエミッタは接地され、コレクタは抵抗器40を介して
トランジスタ27のコレクタと抵抗器30の接続点に接続さ
れている。トランジスタ31のコレクタと抵抗器32との接
続点はトランジスタ41のコレクタとトランジスタ18のベ
ースに接続されている。

トランジスタ41のエミッタは接地され、ベースは抵抗器
42を介してトランジスタ24のコレクタとダイオード19と
の接続点に接続されている。トランジスタ35のコレクタ
と抵抗器40との接続点はトランジスタ43のコレクタとト
ランジスタ20のベースに接続されている。トランジスタ
43のエミッタは接地され、ベースは抵抗器44を介してト
ランジスタ25のコレクタとダイオード21との接続点に接
続されている。トランジスタ25のベースとトランジスタ
29のコレクタとは接続されており、その接続点とダイオ
ード22のアノードとの間には抵抗器45が接続されてい
る。

以上説明した第１図の回路は、次のように作動する。い
ま正負の電源端子12,15に電源電圧が印加されると回転
子の停止位置によりホール素子２が永久磁石からなる回
転極のＳ極を検知し、その信号を端子3,4に入力する。
この入力があるとトランジスタ５がオンとなってトラン
ジスタ27,29がオンとなる。トランジスタ29がオンにな
ると正側の切換トランジスタ25が完全にオフとなるので
トランジスタ43もオフとなる。一方、集積回路１の出力
端子８もオフであるためトランジスタ33,35,38がオフと
なるが、トランジスタ27はオンであるため、負側の切換
トランジスタ20がオンとなる。

トランジスタ20がオンとなれば、トランジスタ38がオフ
であるため、正側の切換トランジスタ24のベース電流が
抵抗器39を通じて流れ、この結果正側の切換トランジス
タ24がオンになる。これにより、１相巻線17にはトラン
ジスタ24からトランジスタ20に向かう正側の電流が流
れ、この電流によって回転子が回転する。回転子の回転
により、ホール素子２は今度はＮ極を検知してその出力
信号を端子3,4に入力する。これによりトランジスタ27,
31,29がオフとなり、トランジスタ40,35,31がオンとな
る。トランジスタ35がオンになると、負側の切換トラン
ジスタ20がオフになり、トランジスタ38がオンになると
正側の切換トランジスタ24もオフになる。

このようにトランジスタ24がオフになってようやく、負
側の切換トランジスタ18のベース電流が抵抗器32を通し
て流れ、トランジスタ18はオンになる。トランジスタ18
がオンになれば、正側の切換トランジスタ25のベース電
流が抵抗器45を通して流れるためトランジスタ25がオン
になる。これによって、１相巻線17にはトランジスタ25
からトランジスタ18に向かう負方向の電流が流れる。こ
のとき回転子も移動して極性が既に反転しているため、
この電流により回転子は前述の方向と同じ方向に回転す
る。この回転中にホール素子２は回転子のＳ極を感知す
ることになる。回転子はこのようにして回転を継続す
る。

このようにトランジスタ18,20が交互にオン、オフする
ことにより、これとそれぞれ直列接続されている正ライ
ン側切換用トランジスタ24,25も交互にオン、オフし、
電流Ｉが＋方向と−方向に流れ、回転子を回転させるこ
とになる。このとき、トランジスタ18と24、20と25が同
時にオンにならないようにするため、正ライン側13の切
換用トランジスタ24,25がオンのとき、それぞれトラン
ジスタ18,20が確実にオフとなるように、それぞれトラ
ンジスタ18,20のエミッタ、ベース間を短絡するトラン
ジスタ41,43が設けられている。なお、ダイオード19,21
のアノードを正ライン13側の切換用トランジスタ24,25
のコレクタに接続し、これらダイオード19,21のカソー
ドを接地回路14側の切換用トランジスタ18,20のコレク
タに接続すると同時に、ここに１相巻線17を接続したこ
とにより、トランジスタ24のベース抵抗39からトランジ
スタ43のベース抵抗44を通しベース電流が流れ、トラン
ジスタ43がオンとなる回り込み電流をダイオード21が阻
止し、また、同様にトランジスタ25のベース抵抗45から
トランジスタ41のベース抵抗42を通しベース電流が流れ
トランジスタ41がオンとなる回り込み電流をダイオード
19が阻止することになり、安定した作動が得られること
になる。

いま、仮にダイオード19,21が接続されていない回路を
想定すると、その場合には、トランジスタ24（25）のベ
ース電流が抵抗器39（45）から抵抗器44（42）を通りト
ランジスタ43（41）をオンにするため、トランジスタ20
（18）がオフとなり、１相巻線17には電流が流れず、回
転しないことになる。

本考案においては、正ライン13側の切換用トランジスタ
24,25が交互にオンするとき、トランジスタ41,43が交互
にオンとなるようにダイオード19,21を接続して回り込
み電流を阻止し、接地回路14側のトランジスタ18,20の
交互のオフが確実に行われるようにしてある。また、接
地回路14側のトランジスタ18,20のオフ解除時間は、正
ライン13側の切換用トランジスタ24（25）がオフ後、ト
ランジスタ41（43）のスイッチング蓄積時間とターンオ
フ時間の和以上となり、正ライン13側の切換用トランジ
スタ24（25）と接地回路14側のトランジスタ18（20）は
このトランジスタ41（43）のスイッチング蓄積時間とタ
ーンオフ時間の和以上の時間差でオン、オフを繰り返す
ため、正ライン13側の切換用トランジスタ24（25）から
接地回路14側のトランジスタ18（20）を通る短絡電流を
回避できることになる。

第２図は以上の回路動作のシーケンスをまとめたタイム
チャートである。この図においては、それぞれの波形の
左側に示す符号を第１図中の符号に合致させ、横方向に
示す時間経過に対する各部分の状態変化がわかるように
してある。なお、立上り時間T_ONはトランジスタのター
ンオン時間であり、立下り時間T_OFFはトランジスタの蓄
積時間にターンオフ時間を加えた時間である。この第２
図から明らかなように、正側の切換トランジスタ24,25
にそれぞれ直列接続されている負側の切換トランジスタ
18,20には同時にオフとなる時間T_Oが生じ、これによっ
て短絡電流が流れないことになる。

（考案の効果） 本考案は、以上説明したように構成したブラシレスモー
タの駆動回路であるから、モータの本体内部に組込むこ
とができる程度に小型にできる簡単な回路で、オフ側の
トランジスタに短絡電流が流れるのを効果的に防止する
ことができる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の回路図、第２図は第１図の
ものの作動を説明するタイムチャート図である。 １…集積回路 ２…ホール素子 13…正側ライン 14…接地回路 17…１相巻線 18,20,24,25…切換用トランジスタ 41,43…短絡用トランジスタ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子側に永久磁石による回転極を設け、
   固定子側に電機子巻線である１相巻線を設け、該１相巻
   線の両端と正側ラインおよび接地回路との間に切換用ト
   ランジスタを接続し、該切換用トランジスタにより、該
   １相巻線に流れる電流の方向を交互に切換えるようにし
   た直流ブラシレスモータの駆動回路において、前記切換
   用トランジスタの各ベースとエミッタ間に、この間を短
   絡する短絡用トランジスタを接続すると共に、正側ライ
   ンの切換用トランジスタと接地回路側の切換用トランジ
   スタの間にそれぞれダイオードを順方向に接続し、前記
   短絡用トランジスタの作動を、相手側の切換用トランジ
   スタのオンのときに、自己が接続された一方の側の切換
   用トランジスタの各ベースとエミッタ間が短絡されるよ
   うに制御するよう回路構成したことを特徴とする直流ブ
   ラシレスモータの駆動回路。