(57)【要約】【課題】反転回路におけるトランジスターのスイッチング機能を有効に活用することができ、電圧変動が生じた場合でも入力したＰＷＭ変調された速度指令信号を確実に伝達することができるブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。【解決手段】インバーター回路１６からの駆動電流によってブラシレスＤＣモータ１０の回転数を制御する駆動装置１２において、インバーター回路１６を制御する駆動回路１８に速度指令信号変換回路２２によって振幅変調された速度指令信号が入力するものであり、速度指令信号変換回路２２は比較回路２８と、反転回路３０と、積分回路３２とより構成され、比較回路２８には、外部回路１４から出力されたＰＷＭ変調されている速度指令信号が入力する。【選択図】      図１
2006042484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスＤＣモータの各相の固定子巻線に駆動電流を供給するインバーター回路と、
前記ブラシレスＤＣモータの回転子の回転位置を検出して位置信号を出力する位置検出回路と、
外部回路から入力する第１の搬送波でＰＷＭ変調されている速度指令信号を振幅変調されている速度指令信号に変換して出力する速度指令信号変換回路と、
前記振幅変調されている速度指令信号と三角波発振回路からの三角波に基づいて、第２の搬送波でＰＷＭ変調されている速度指令信号を生成する速度ＰＷＭ変調回路と、
前記第２の搬送波でＰＷＭ変調されている速度指令信号と前記位置信号に基づいて制御信号を出力する論理回路と
前記制御信号に基づいて前記インバーター回路の各スイッチング素子にスイッチング信号を供給する出力回路と、
を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、
前記速度指令信号変換回路は、
前記第１の搬送波でＰＷＭ変調されている速度指令信号と基準電圧値とをコンパレーターによって比較して、前記速度指令信号が前記基準電圧値以上のときにパルス信号を出力する比較回路と、
前記比較回路からのパルス信号をトランジスターのスイッチング機能によって極性反転する反転回路と、
前記反転回路からの極性反転したパルス信号を積分して振幅変調を行い、振幅変調されている速度指令信号として出力する積分回路と、
を有する
ことを特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項２】
前記比較回路と前記外部回路との間にフィルター回路を配する
ことを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバーター回路によってＤＣブラシレスモータを制御するための駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、三相のブラシレスＤＣモータの各固定子巻線にインバーター回路から駆動電流を供給し、このインバーター回路の制御は、ブラシレスＤＣモータの回転子の位置を検出して出力する位置検出回路からの位置信号と、外部からの速度指令信号とを組み合わせて、ＰＷＭ変調を行い、回転速度制御を行なっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５９８６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
外部からの速度指令信号としてはＰＷＭ変調された信号であり、このＰＷＭ変調された速度指令信号に基づいて速度制御を行なっている。このような駆動装置１００の回路図を図３に示す。
【０００４】
外部回路（マイコン）１０２から入力したＰＷＭ変調された速度指令信号はフィルター回路１０４を経て反転回路１０６に入力する。反転回路において速度指令信号は極性反転され積分回路に出力される。積分回路１０８ではＰＷＭ変調されている速度指令信号を積分して振幅変調の速度指令信号に変換する。
【０００５】
このように振幅変調に変換された速度指令信号を三角波に基づいてもう一度ＰＷＭ変調し、速度指令信号を生成する。このように、ＰＷＭ変調で入力した速度指令信号を振幅変調に変換した後、さらにＰＷＭ変調するのは、入力しているＰＷＭ変調された速度指令信号の搬送波を、インバーター回路を制御する論理回路に対応した搬送波の周波数に変換するためである。
【０００６】
図３における駆動回路１００において、反転回路１０６は、トランジスターのオープンコレクターとする構成であり、反転回路１０６のトランジスターＱ１にかかる電源電圧Ｖｃｃが変動した場合や、外部回路１０２のオフセット電圧が変動した場合に、トランジスターＱ１のスイッチング機能（すなわち、遮断領域と飽和領域に入る）を失い、ＰＷＭ変調された速度指令信号の伝達特性が悪化するという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、反転回路におけるトランジスターのスイッチング機能を有効に活用することができ、電圧変動が生じた場合でも入力したＰＷＭ変調された速度指令信号を確実に伝達することができるブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、ブラシレスＤＣモータの各相の固定子巻線に駆動電流を供給するインバーター回路と、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の回転位置を検出して位置信号を出力する位置検出回路と、外部回路から入力する第１の搬送波でＰＷＭ変調されている速度指令信号を振幅変調されている速度指令信号に変換して出力する速度指令信号変換回路と、前記振幅変調されている速度指令信号と三角波発振回路からの三角波に基づいて、第２の搬送波でＰＷＭ変調されている速度指令信号を生成する速度ＰＷＭ変調回路と、前記第２の搬送波でＰＷＭ変調されている速度指令信号と前記位置信号に基づいて制御信号を出力する論理回路と  前記制御信号に基づいて前記インバーター回路の各スイッチング素子にスイッチング信号を供給する出力回路と、を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、前記速度指令信号変換回路は、前記第１の搬送波でＰＷＭ変調されている速度指令信号と基準電圧値とをコンパレーターによって比較して、前記速度指令信号が前記基準電圧値以上のときにパルス信号を出力する比較回路と、前記比較回路からのパルス信号をトランジスターのスイッチング機能によって極性反転する反転回路と、前記反転回路からの極性反転したパルス信号を積分して振幅変調を行い、振幅変調されている速度指令信号として出力する積分回路と、を有することを特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記比較回路と前記外部回路との間にフィルター回路を配することを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置においてはパルス信号を極性反転する反転回路の前段に比較回路を設け、この比較回路において入力した速度指令信号を基準電圧とコンパレーターによって比較して、基準電圧以上の時に速度指令信号をパルス信号として出力するため、電源電圧が変動した場合であっても、コンパレーターからのパルス信号の出力は、ＯＮ及びＯＦＦのみであるためトランジスターのスイッチング機能を有効に活用することができる。また、外部回路のオフセットの電圧変動が生じた場合でも、上記と同様にコンパレーターによってオフセット電圧を補償することができる。したがって、速度指令信号の伝達特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を示すブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１０の駆動装置１２について図１と図２に基づいて説明する。
【００１２】
（１）駆動装置１２の構成
駆動装置１２の構成について、図２に基づいて説明する。
【００１３】
駆動装置１２は外部回路（例えば、マイコン）１４からの速度指令信号に基づいてモータ１０の回転、停止及び回転速度を制御するものであり、インバーター回路１６、駆動回路１８、位置検出回路２０、速度指令信号変換回路２２とより構成されている。
【００１４】
インバーター回路１６は、６個のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ）から構成されたフルブリッジインバーター回路であり、三相のモータ１０の各固定子巻線２４に駆動電流を供給する。
【００１５】
速度指令信号変換回路２２は、外部回路１４から入力したＰＷＭ変調されている速度指令信号を振幅変調の速度指令信号に変換し駆動回路１８に出力する。
【００１６】
位置検出回路２０は、モータ１０の回転子の近傍に設けられているホールＩＣからの出力信号に基づいて、回転子の位置を示す位置信号を駆動回路１８に出力する。
【００１７】
駆動回路１８は、速度指令信号変換回路２２からの振幅変調の速度指令信号と位置検出回路２０からの位置信号に基づいて、その速度指令信号に対応した回転数になるようにインバーター回路１６の各スイッチング素子のゲート端子にスイッチング信号を供給する。
【００１８】
（２）速度指令信号変換回路２２の構成
速度指令信号変換回路２２の構成について図１に基づいて説明する。
【００１９】
速度指令信号変換回路２２は、図２に示すようにフィルター回路２６、比較回路２８、反転回路３０、積分回路３２とより構成されている。各回路について図１に基づいて更に詳しく説明する。
【００２０】
外部回路１４から出力される速度指令信号は、ＰＷＭ変調された信号であって、この場合に第１搬送波でＰＷＭ変調されている。この第１搬送波の周波数としては例えば３００Ｈｚである。
【００２１】
この第１搬送波でＰＷＭ変調された速度指令信号（以下、第１速度指令信号という）は、フィルター回路２６に入力する。フィルター回路２６では、第１速度指令信号にあるノイズ等を除去し、比較回路２８に出力する。
【００２２】
比較回路２８においては、コンパレーター３４のプラス端子にノイズが除去された第１速度指令信号が入力し、マイナス端子には、電源電圧Ｖｃｃを、抵抗Ｒ５２と抵抗Ｒ５３で分圧した基準電圧が入力する。そして、コンパレーター３４で、基準電圧値以上の第１速度指令信号が入力した場合には、出力端子からパルス信号を出力する。
【００２３】
コンパレーター３４から出力されたパルス信号は反転回路３０に入力し、トランジスターＱ１のベース端子に入力する。そして、エミッタ端子から、パルス信号とは極性が反転されたパルス信号が出力される。このように反転回路３０においてパルス信号の極性反転を行なう理由は、外部回路１４においてその出力部分に極性反転を行なうスイッチングトランジスターＱ２が有るためである。なお、このトランジスターＱ２が存在する理由は、第１速度指令信号を出力する場合に外乱等の影響を除去するためである。
【００２４】
反転回路３０によって極性反転されたパルス信号は積分回路３２に入力される。このパルス信号は第１搬送波によってＰＷＭ変調されたパルス幅に応じて振幅変調され、振幅変調された速度指令信号（以下、第２速度指令信号という）として出力される。
【００２５】
（３）駆動回路１８の構成
駆動回路１８の構成について図２に基づいて説明する。
【００２６】
駆動回路１８は、速度ＰＷＭ変調回路３６、三角波発振回路３８、論理回路４０、出力回路４２とより構成されている。上記したように速度指令信号変換回路２２からは第２速度指令信号が速度ＰＷＭ変調回路３６に入力する。速度ＰＷＭ変調回路３６では三角波発振回路３８から出力された第２搬送波の周波数の三角波に基づいてＰＷＭ変調を行なう。このＰＷＭ変調する第２搬送波の周波数としては例えば１８ＫＨｚである。このように外部回路１４からＰＷＭ変調された速度指令信号（すなわち、第１速度指令信号）を、振幅変調した速度指令信号（すなわち、第２速度指令信号）に変換し、第３速度指令信号をさらにＰＷＭ変調して第２の搬送波における速度指令信号（以下、第３速度指令信号という）にする理由は、論理回路４０において対応できる搬送波の周波数が外部回路１４から出力される第１の搬送波と適応しないためである。具体的には、外部回路１４から出力される速度指令信号の第１搬送波は３００Ｈｚであって低過ぎ、これを高い周波数１８ＫＨｚに変換する必要があるからである。
【００２７】
論理回路４０においては位置検出回路２０からの位置信号と、第３速度指令信号とを比較して、位置信号において検出した回転数が常に第３速度指令信号に対応する回転数になるようにフィードバック制御し、出力回路４２に制御信号を出力する。
【００２８】
出力回路４２では入力した制御信号に基づいてインバーター回路１６の各スイッチング素子のゲート端子にスイッチング信号を出力する。
【００２９】
これによって、外部回路１４から入力した第１速度指令信号に対応してモータ１０の回転数をフィードバック制御することができる。
【００３０】
速度指令信号変換回路２２において、比較回路２８を設けることにより、電源電圧Ｖｃｃが変動した場合であっても、コンパレーター３４の出力するパルス信号は、ＯＮ（例えば、５Ｖ）とＯＦＦ（例えば、０Ｖ）のみであるためトランジスターＱ１のスイッチング機能を有効に活用することができる。さらに、外部回路１４のオフセットの電圧変動が生じた場合でも、上記と同様にコンパレーター３４の基準電圧値の設定によりパルス信号のオフセット電圧を補償することができる。したがって、モータ１０の速度指令信号の伝達特性を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、例えば、送風装置や電動工具等の駆動源として用いられるブラシレスＤＣモータの駆動装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示す駆動装置のブロック図である。
【図２】速度指令信号変換回路の回路図である。
【図３】従来の速度指令信号変換回路の回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  モータ
１２  駆動装置
１４  外部回路
１６  インバーター回路
１８  駆動回路
２０  位置検出回路
２２  速度指令信号変換回路
２４  固定子巻線
２６  フィルター回路
２８  比較回路
３０  反転回路
３２  積分回路
３４  コンパレータ
３６  速度ＰＷＭ変調回路
３８  三角波発振回路
４０  論理回路
４２  出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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