(57)【要約】【課題】センサレスＤＣブラシレスモータの回転数検出回路を簡単で、かつ、ノイズに強くする。【解決手段】マイコン２のステータコイル駆動回路３出力をトランジスタスイッチ回路を介して前記マイコン２の割り込み入力ＩＮＴへ入力する。こうすることで、ステータコイル駆動回路３への出力（駆動信号）は、モータのロータ位置に応じた位置信号に基づくものなので、駆動回路のステータコイル励磁出力のゲート信号として使用する必要はなく、回転数の検出信号としてマイクロコンピュータへ入力することができる。このとき、マイクロコンピュータへの入力をトランジスタスイッチ回路を介して行うことにより、電圧性のノイズに対する耐力を向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロコンピュータからのステータコイル駆動回路への出力をゲート信号として、その駆動回路のステータコイル励磁出力から生成した信号を回転数の検出信号として前記マイクロコンピュータへ入力するようにしたセンサレスＤＣブラシレスモータにおいて、
前記ステータコイル駆動回路をゲート信号とした検出信号に代えて、回転数の検出信号としてマイクロコンピュータのステータコイル駆動回路出力をトランジスタスイッチ回路を介して前記マイクロコンピュータへ入力するようにしたセンサレスＤＣブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
この発明は、回路の簡略化を図ると同時に、耐ノイズ性を向上させたセンサレスＤＣブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来例】
ＤＣブラシレスモータには、ロータの位置を検出するためのセンサ付（ホール素子）タイプのものと、センサレスタイプのものとがある。
【０００３】
このセンサレスタイプのものは、センサを必要としないため、高温下でも使用することができるし、部品コストも低減できる。また、センサのための配線が不要なのでモータ配線も少なくなり、組み立て工程の簡素化が図れ、かつ、モータの小型化や軽量化が図れるなどの特長がある。
【０００４】
反面、センサを用いないため、センサに代わる複雑な処理が必要である。そのため、例えば、図２（ａ）のように、各相Ｕ、Ｖ、Ｗのうち２相を励磁した残りの一相の誘起電圧を図中の位置検出回路１で検出し、それに基づいてマイクロプロセッサ（マイコン）２がロータ位置を確定して、図２（ｂ）に示すように、各相の駆動回路３を順次作動する。
【０００５】
このとき、マイコン２からのステータコイル駆動回路（図２ではＵ相）３への出力とその駆動回路３のステータコイル励磁出力の論理積をとって回転数信号を生成し、マイコン２へ入力していた。
【０００６】
すなわち、ステータコイル駆動回路３への出力をゲート信号として、その駆動回路のステータコイル励磁出力から回転数信号を生成し、マイコン２へフィードバックしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のステータコイル駆動回路への出力とその駆動回路のステータコイル励磁出力の論理積から回転数信号を生成する方法では、両出力のレベルが異なるため回路構成が複雑になる。また、論理積回路に、例えばスレットショルドレベルが高くて、比較的ノイズに強いと言われているＣＭＯＳロジック回路を使用してもステータコイル励磁出力にはいろんな周波数のスイッチングノイズが多数重畳されていることから、良好な結果を得ることができなかった。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、回転数の検出回路を回路構成が簡単で、かつ、ノイズにも強くすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明では、マイクロコンピュータからのステータコイル駆動回路への出力をゲート信号として、その駆動回路のステータコイル励磁出力から生成した信号を回転数の検出信号として前記マイクロコンピュータへ入力するようにしたセンサレスＤＣブラシレスモータにおいて、前記ステータコイル駆動回路をゲート信号とした検出信号に代えて、回転数の検出信号としてマイクロコンピュータのステータコイル駆動回路出力をトランジスタスイッチ回路を介して前記マイクロコンピュータへ入力するようにした構成を採用したのである。
【００１０】
このような構成を採用することにより、マイクロコンピュータが生成するステータコイル駆動回路への出力（駆動信号）は、元々、モータのロータ位置に応じた位置信号に基づくものなので、駆動回路のステータコイル励磁出力のゲート信号として使用する必要はなく、回転数の検出信号としてマイクロコンピュータへ入力することができる。このとき、マイクロコンピュータへの入力を入力電流に基づいてオン・オフするトランジスタスイッチ回路を介して行うことにより、電圧性のノイズに対する耐力を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、マイコン制御によるセンサレス三相ＤＣブラシレスモータ（図２の従来のものと同じ）のステータコイル駆動回路３の一つの相（Ｕ相）を示したもので、この回路３には、モータの回転数を検出するための回転数検出回路４が設けられている。
【００１２】
マイコン２は、この形態では、Ｉ／ＯポートＰＣ１、ＰＣ２・・・、割り込み回路（「Ｈ」レベルトリガ）ＩＮＴ、メモリなどの周辺回路を備えたワンチップタイプのもので、例えば、Ｉ／ＯポートＰＣ１、ＰＣ２・・・をステータコイル駆動回路出力に設定し、ＩＮＴ入力を回転数検出入力と設定することにより、各相Ｕ、Ｖ、Ｗのうち２相を励磁し、残りの一相の誘起電圧を位置信号検出回路（図示せず）で検出し、それに基づいてマイコン２がロータ位置を確定し、各相を励磁して所定の回転数でセンサレスＤＣブラシレスモータを回転させることができるようにプログラミングされている。
【００１３】
ステータコイル駆動回路３は、出力トランジスタにＰＮＰスイッチングトランジスタＴｒＵ＋とＮＰＮトランジスタＴｒＵ−を用いてコンプリメンタリ接続として単一電源で駆動するようにしたもので、上段のＰＮＰトランジスタＴｒＵ＋は、ベース駆動回路５を介してマイコン２のＩ／ＯポートＰＣ１と接続され、下段のＮＰＮトランジスタＴｒＵ−は抵抗Ｒ６を介してマイコン２のＩ／ＯポートＰＣ２に接続されている。
【００１４】
ベース駆動回路５は、図１のように、シャント用のＮＰＮトランジスタＱ２、入力用抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ、バイアス抵抗Ｒ４、放電用抵抗Ｒ２及び増幅用のトランジスタＱ１とで構成されている。前記シャント用のＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタ端子とエミッタ端子は、ＰＮＰスイッチングトランジスタＴｒＵ＋のエミッタ端子とベース端子に接続してある。
【００１５】
前記ダイオードＤ１は、カソード端子をコンデンサＣの一方の端子と接続して直列回路Ｓとし、その直列回路ＳのダイオードＤ１のアノード端子を前記ＰＮＰスイッチングトランジスタＴｒＵ＋のベース端子側にして入力抵抗Ｒ１と並列に接続するとともに、その直列回路ＳのダイオードＤ１のカソード端子とコンデンサＣの接続点をシャント用ＮＰＮトランジスタＱ２のベースと接続してある。
【００１６】
また、前記接続点とコンデンサＣの他端（コンデンサと並列）に放電用抵抗Ｒ２を接続してスイッチング時に不要な電荷を放電できるようにしてある。
【００１７】
増幅用のトランジスタＱ１は、コレクタ端子を入力抵抗Ｒ１と接続し、エミッタ端子を抵抗Ｒ５を介してマイコンのＩ／ＯポートＰＣ１に接続している。また、ベース端子は抵抗Ｒ３を介して電源＋ＶＤＤに接続し、ベース端子とエミッタ端子にダイオードを逆接続してある。そのため、増幅用トランジスタＱ１は、ＶＢＥ＝０．６ＶとなるようにＰＮＰスイッチングトランジスタＴｒＵ＋のベース電流をエミッタ端子の入力電圧（ポートＰＣ１の出力電圧）に応じて流せるようになっている。
【００１８】
一方、回転数検出回路４は、トランジスタによるスイッチ回路で、反転回路６とトランジスタスイッチ７とで構成されている。
【００１９】
反転回路６は、ここでは、ＰＮＰトランジスタＱ３を用いたインバータ回路で、エミッタをマイコン２と同じ電源＋ＶＣＣに接続し、ベースは抵抗を介してマイコン２のＩ／ＯポートＰＣ１、すなわち、ステータコイル駆動回路３の出力と並列に接続している。また、コレクタは、抵抗Ｒ７を介して接地しており、ベースにマイコン２からの「Ｈ」が入力すると、コレクタ出力は「Ｌ」となり、ベースに「Ｌ」が入力すると、コレクタ出力は「Ｈ」となる。
【００２０】
このとき、このコレクタ出力をダイオードＤ２を介して次段のトランジスタスイッチ７に接続することにより、非飽和領域で高速にスイッチングできるようにしてある。
すなわち、ダイオードＤ２は、アノードをＰＮＰトランジスタＱ３のコレクタ側と接続し、カソードを次段のトランジスタスイッチ７のＮＰＮトランジスタＱ４ベースと接続することにより、前記ダイオードＤ２のカソード電圧がＮＰＮトランジスタＱ４のＶＢＥによりほぼ０．６Ｖとなるようにしてあり、反転回路６のＰＮＰトランジスタを非飽和領域でスイッチングできるようになっている。
【００２１】
次段のトランジスタスイッチ７は、電流で駆動される素子であるバイポーラトランジスタＱ４を用いた飽和型のスイッチング回路で、先に述べたように、ＮＰＮトランジスタを使用したものである。
【００２２】
このＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタは、抵抗Ｒ８を介してマイコン２と同じ電源＋ＶＣＣに接続し、そのコレクタ出力は電流制限抵抗Ｒ８を介してマイコン２のＩＮＴ入力に接続してある。また、ベースには、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１及びコンデンサＣ１からなるフィルタ回路を介して先のダイオードＤ２のカソードと接続するとともに、エミッタを接地することにより、ベースに「Ｈ」が入力するとコレクタ出力は「Ｌ」となり、ベースに「Ｌ」が入力するとコレクタ出力が「Ｈ」となり、出力を反転してマイコン２のＩＮＴ入力をトリガするようになっている。このとき、バイポーラトランジスタＱ４は電流で駆動される素子なので入力インピーダンスはＣ−ＭＯＳロジック回路などに比べて低く、電圧性のノイズに対して誤動作を起こし難い。
【００２３】
この形態は上記のように構成されており、マイコン２は、Ｉ／ＯポートＰＣ１、ＰＣ２・・・、を使って、図２（ｂ）に示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のステータコイル駆動回路３を駆動する。そのため、マイコン２がＵ相のステータコイル駆動回路３の上段のトランジスタＴｒＵ＋をオンにするため、ＰＣ１ポートを「Ｈ」にすると、ＰＣ１ポート出力に並列に接続された反転回路の出力は「Ｌ」となり、回転数検出回路４は「Ｈ」出力となってマイコン２のＩＮＴ入力をアクティブにする。また、Ｕ相のステータコイル駆動回路３をオフにしてＶ相のステータコイル駆動回路３をオンにすると、Ｕ相のステータコイル駆動回路３の上段のトランジスタＴｒＵ＋はオフになるため、回転数検出回路４は「Ｌ」出力となって、マイコンのＩＮＴ入力はインアクティブとなる。同様に、Ｗ相のステータコイル駆動回路３がオンのときは、Ｕ相のステータコイル駆動回路３の上段のトランジスタＴｒＵ＋はオフとなるため、回転数検出回路４は「Ｌ」出力となって、マイコン２のＩＮＴ入力はインアクティブになる。このため、ロータの１回転ごとにマイコン２のＩＮＴ入力は「Ｈ」と「Ｌ」とを繰り返すので、これから回転数を検出できる。
【００２４】
このとき、回転数検出回路４は電流のオン・オフで作動するため、電圧性のノイズに対しては誤動作を起こし難い。また、入力インピーダンスもＣ−ＭＯＳロジック回路等に比べて低いので、電圧性のノイズ影響を受け難い。
【００２５】
このように、トランジスタによるスイッチ回路を採用することで、簡単な回路でノイズに対して強い回路を提供できる。
【００２６】
ちなみに、例えば、図１（ｂ）に示すように、トランジスタＱ４にエミッタ抵抗Ｒｅを設ければ、Ｉ・Ｒｅ＝ＶＩ  −ＶＢＥから入力信号を電流信号へ変換できるので、入力信号の「Ｈ」と「Ｌ」は、「Ｈ」＝（ＶＩ  −ＶＢＥ）／ＲｅｍＡ、「Ｌ」＝０ｍＡの電流信号となり、耐雑音性のよい信号を伝送でき、電圧変動にも強くできる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は、上記のような構成にしたことにより、簡単な回路構成でノイズにつよい回転検出回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）実施形態の回路図
（ｂ）他の態様を示す回路図
【図２】（ａ）従来例のセンサレスＤＣブラシレスモータの回路図
（ｂ）センサレスＤＣブラシレスモータの作用説明図
【符号の説明】
２  マイコン
３  ステータコイル駆動回路
４  回転数検出回路
５  ベース駆動回路
６  反転回路
７  トランジスタスイッチ
【図１】
2004242389.tif 000003
【図２】
2004242389.tif 000004