(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線を巻装した固定子と、該固定子と空隙を介して対向し回転自在に軸支された永久磁石を備える回転子と、前記永久磁石の磁極位置を検出するためのホール素子と共に、該ホール素子の出力により制御される通電制御信号発生回路と、通電制御スイッチング素子と、電流検出抵抗とからなる通電制御回路を備え、該通電制御回路により前記固定子巻線に通電して前記回転子を所定方向に回転させるブラシレスモータの駆動回路で、前記通電制御信号発生回路が、ロジック信号発生回路と、パルス信号発生回路と、ロック検出用コンデンサの電圧検出回路と、同コンデンサの充放電回路を有すると共に、前記電流検出抵抗の出力と第１基準電圧とを比較する第１比較回路と、該第１比較回路の出力と前記ロジック信号発生回路の出力との間に接続された２個のダイオードを備え、該ダイオードで前記ロジック信号発生回路の出力を制御するように構成されている第１の過電流保護回路を備えるものにおいて、前記電流検出抵抗の出力と第２の基準電圧とを比較する第２比較回路と、該第２比較回路の出力により制御されるトランジスタと、ダイオードとを備え、該トランジスタとダイオードにより、前記ロック検出用コンデンサの充電電流を制御するように構成されている第２の過電流保護回路をも備えること、を特徴とする過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路。
【請求項２】
前記通電制御信号発生回路と第１の過電流保護回路と第２の過電流保護回路が、集積回路として構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路、特に回転子がロックされた際にも通電電流を遮断して駆動回路の過熱損傷を防止することの出来る過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来周知の過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路の一例で、１は永久磁石の磁極位置を検出するためのホール素子、２は該ホール素子の出力を受け通電制御信号を発生する通電制御信号発生回路、３、４は通電制御スイッチング素子、５は固定子巻線、６は固定子巻線の電流を検出するための電流検出抵抗、７は抵抗、８はコンデンサ、９、１０は比較回路の基準電圧を発生するための分圧抵抗、１１は比較回路、１２はダイオードである。
そして、通電制御信号発生回路２には、通電信号を発生するロジック信号発生回路２−１と、パルス信号発生回路２−２と、ロック検出用コンデンサ３３の電圧検出回路２−３と、同コンデンサの充放電回路２−４が設けられている。
【０００３】
図２に示す従来技術に成る過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路の動作を説明する。
当該ブラシレスモータの駆動回路は、ホール素子１の出力を通電制御信号発生回路２に入力し、該通電制御信号発生回路２のロジック信号発生回路２−１から２個の通電信号が通電制御スイッチング素子３、４に送られ、固定子巻線５に交互に通電して、回転子を所定方向に回転させるようになっている。
【０００４】
図２に示すブラシレスモータは、固定子巻線２個と、永久磁石の磁極を検出するためのホール素子１個と、図示はしないが自己起動手段としてレラクタンスピースを備え、通電しない状態では、レラクタンスピースの作用で永久磁石の磁極の１つがホール素子と重なる位置に静止しており、電源端子に所定のＤＣ電圧を印加すると、ホール素子１から出力信号が出て通電制御信号発生回路２のロジック信号発生回路２−１から通電信号が例えば通電制御スイッチング素子３に入ってこれが通電し、一方の固定子巻線５に通電することで永久磁石が吸引され、所定の方向に回転し自己起動が出来るようになっている。
【０００５】
ところが、静止した状態で電源端子に所定のＤＣ電圧を印加すると、固定子巻線５には逆起電力が発生していないため、回路の電流を規制する要素は固定子巻線５の抵抗と通電制御スイッチング素子３、４の内部抵抗だけであることから、大きな起動電流が流れる。
ここで一度起動すれば固定子巻線５に逆起電力が発生するので、巻線電流は減少し、回転速度が上昇して安全に起動動作をすることができる。
【０００６】
しかし上述した構成では、回転子がロックされると、その磁極位置によっては回転子が正回転方向と逆回転方向間を往復する起動ハンチング現象が生じ、大きな起動電流が繰り返えし流れ、通電制御スイッチング素子３，４が過熱することがある。そこで従来技術に成る駆動回路では、図２に見るように通電制御スイッチング素子３、４と接地の間に電流検出抵抗６を設け、該電流検出抵抗６の電圧を抵抗７とコンデンサ８による時定数回路を介して比較回路の−側端子に入力し、該比較回路の＋側端子に抵抗９と抵抗１０でＶCCを分圧した基準電圧を入力し、該比較回路の出力をダイオード１２を介して通電制御信号発生回路２の２個の出力に接続するように構成されている過電流保護回路が設けられている。
【０００７】
上述過電流保護回路の動作は、起動時に大きな起動電流が流れると、電流検出抵抗６の電圧が抵抗７を介してコンデンサ８を充電し、その電圧が比較回路１１の−側端子に入力され、抵抗９と抵抗１０で分圧され比較回路１１の＋側端子に入力される基準電圧と比較して、上述コンデンサ８の電圧が基準電圧より高いと判断されると、比較回路１１の出力がＬoレベルとなってダイオード１２がＯＮとなり、通電制御信号発生回路２の２個の出力が接地レベルとなって通電制御スイッチング素子３と４がＯＦＦとなり、固定子巻線５の通電を遮断し過電流保護回路として動作する。
【０００８】
また、通電制御信号発生回路２には、ロジック信号発生回路２−１と、該ロジック信号発生回路２−１の出力により回転を検出するパルス信号発生回路２−２と、ロック検出用コンデンサ３３の電圧検出回路２−４と同コンデンサの充放電回路２−３が設けられており、ロック検出用コンデンサ３３は常時充放電回路２−３により充電され、かつパルス信号発生回路２−２の出力パルスにより放電されており、このロック検出用コンデンサ３３の電圧を電圧検出回路２−４で検出し、充電により所定のロック検出電圧値に達していることを検出するとロジック信号発生回路２−１の出力を遮断し、放電により所定の自動復帰電圧値に達していることを検出するとロジック信号発生回路２−１の信号として出力するように構成されている。
【０００９】
モータが正常に回転しているときは、パルス信号発生回路２−２の信号により充放電回路２−３がロック検出用コンデンサ３３の電荷を放電するので、その電圧は上昇せず、電圧検出回路２−４が所定の自動復帰電圧値以下の電圧であることを検出すると、ロジック信号発生回路２−１は通電信号を通電制御スイッチング素子３と４に送りモータは回転を継続する。
【００１０】
回転子が機械的にロックされると、パルス信号発生回路２−２の出力信号が出なくなるので充放電回路２−３は放電を停止し充電のみとなって、ロック検出用コンデンサ３３の電圧が上昇し、電圧検出回路２−４が所定のロック検出電圧値以上の電圧であることを検出すると、ロジック信号発生回路２−１の出力を遮断し、通電制御スイッチング素子３と４が遮断されることになって、過電流保護回路として動作しモータは停止する。
電圧検出回路２−４が充電により所定のロック検出電圧値に達していることを検出すると、ロック検出用コンデンサ３３が充放電回路２−３の時定数の長い回路により放電を開始し、所定時間後に電圧検出回路２−４が放電により所定の自動復帰電圧値に達したことを検出すると、ロジック信号発生回路２−１の信号が通電制御スイッチング素子３と４に入力され、モータの回転が自動的に復帰することになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した過電流保護回路は、これが動作して通電制御スイッチング素子３、４をＯＦＦし通電を遮断すると電流検出抵抗６の電圧が無くなるから、コンデンサ８が放電して比較回路１１がリセットされ、その出力がＨIレベルとなり、ダイオード１２がＯＦＦとなって、通電制御信号発生回路２に設けられているロジック信号発生回路２−１の２個の出力が通電制御スイッチング素子３、４に送られ、該通電制御スイッチング素子３、４がＯＮとなって固定子巻線５に電流が流れる。このとき再度過電流が流れると、過電流保護回路が動作し通電が遮断されることになって、この動作を繰り返えすことがあり、通電を完全に遮断させることが出来ず、通電制御スイッチング素子３、４の過熱焼損に至る懸念があった。
【００１２】
又、回転子が機械的にロックされ起動ハンチング現象が生じると、回転子が正常の回転動作では無いにも関わらず、パルス信号発生回路２−２からパルス信号が発生して充放電回路２−３がロック検出用コンデンサ３３の電荷を放電するため、該ロック検出用コンデンサ３３の電圧は上昇せずロック状態の検出に繋がらないので、過電流が継続して流れることになる。このような場合にも通電制御スイッチング素子３、４の過熱焼損に至る懸念があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上述の如き課題を解決するため、従来技術に成る過電流保護回路と共に、電流検出抵抗の出力を第２基準電圧と比較する第２比較回路と、該第２比較回路の出力により制御されトランジスタとダイオードでロック検出用コンデンサを強制的に充電する回路を設け、該ロック検出用コンデンサの電圧により通電制御信号発生回路の通電信号を遮断するように構成された第２の過電流保護回路を設けることで、通電を完全に遮断出来るように構成している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【００１５】
【実施例】
図１は本発明に成る過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路の回路図である。
図１において、ホール素子１、通電制御信号発生回路２、通電制御スイッチング素子３，４、固定子巻線５、電流検出抵抗６、抵抗７、コンデンサ８、ダイオード１２、第１比較回路２０より成る構成、及び前記通電制御信号発生回路２にロジック信号発生回路２−１、パルス信号発生回路２−２、ロック検出用コンデンサ３３の電圧検出回路２−４と同コンデンサの充放電回路２−３が設けられていることは上述図２に見る従来技術の構成と同じである。また、電流検出抵抗６と通電制御スイッチング素子３、４との接続点と、接地との間に抵抗７とコンデンサ８が直列に接続され、抵抗７とコンデンサ８との接続点が第１比較回路２０の−側端子に、ＶCCと抵抗２１、抵抗２２、抵抗２３が直列に接続されて、抵抗２１と抵抗２２の接続点と第１比較回路２０の＋側端子とが接続され、第１比較回路２０の出力端子が２個のダイオード１２を介して通電制御信号発生回路２に設けられているロジック信号発生回路２−１の出力側と接続されることも従来技術に成る図２の構成と同じで、新たな構成として、上述第１比較回路２０の−側端子と接地との間に抵抗２５とコンデンサ２４を直列に接続して設け、該抵抗２５とコンデンサ２４の接続点が第２比較回路２７の−側端子と、抵抗２２と抵抗２３の接続点が第２比較回路２７の＋側端子と、第２比較回路２７の出力端子が第１トランジスタ２８のベース及び抵抗３０を介してＶCCに、さらに、第１トランジスタ２８のコレクタが第２トランジスタ２９のベース及び抵抗３１を介してＶCCに、また第２トランジスタ２９のベースはダイオード３２に、ダイオード３２と接地の間にロック検出用コンデンサ３３が、該ロック検出用コンデンサ３３とダイオード３２の接続点が通電制御信号発生回路２に設けられている電圧検出回路２−４に、そして第２トランジスタ２９のコレクタは抵抗を介して第２比較回路の＋側端子に、第２トランジスタ２９と第１トランジスタ２８のエミッタがいずれも接地に、夫々接続されるように構成される。
【００１６】
上述図１に示す本発明に成る過電流保護回路の動作を説明する。
起動時の過電流が電流検出抵抗６により電圧に変換され、この電圧は抵抗７とコンデンサ８とによる時定数回路を介して第１比較回路２０の−側端子に入力される。ＶCCと接地の間には抵抗２１と抵抗２２と抵抗２３とが直列接続され、抵抗２２と抵抗２３とで分圧回路が形成され、前記抵抗２１と分圧回路を形成する抵抗２２との接続点の電圧が、基準電圧として第１比較回路２０の−側端子に入力されて第１比較回路で比較される。過電流を検出した前記電圧が、基準電圧より高いと判断されると第１比較回路の出力がＬoレベルとなってダイオード１２がＯＮとなり、通電制御信号発生回路２の出力が接地レベルとなって通電制御スイッチング素子３、４がＯＦＦとなり巻線への通電が遮断される。
【００１７】
上述のように通電が遮断されると電流検出抵抗６の電圧が無くなるから、第１比較回路２０の−側端子の電圧は基準電圧より低くなる。こうして第１比較回路２０の−側端子の電圧が基準電圧より低くなると、第１比較回路の出力がＨIレベルとなってダイオード１２がＯＦＦとなり、通電制御信号発生回路２の出力により通電制御スイッチング素子３、４はＯＮとなって巻線への通電が再開する。即ち、従来技術に成る第１の過電流保護回路だけの構成では、上述のような動作が繰り返えされ、通電制御スイッチング素子３、４の過熱を回避出来なかった。
【００１８】
本発明においては、上述のように第１の過電流保護回路が動作したとき、続いて第２過電流保護回路が動作し、第１比較回路２０の−側端子の電圧が、抵抗２５とコンデンサ２４による時定数回路を介して第２比較回路２７の−側端子に入力され、抵抗２２と抵抗２３の接続点より入力された基準電圧と比較され、第２比較回路２７の−側端子の電圧が基準電圧より高いと判断されると、第２比較回路２７の出力がＬoレベルとなって、第１トランジスタ２８がＯＦＦとなり、第２トランジスタ２９のベースがＨIレベルとなって、ＶCCから抵抗３１とダイオード３２を介してロック検出用コンデンサ３３が充電される。
【００１９】
電圧検出回路２−４で、ロック検出用コンデンサ３３の端子電圧が充電により所定の電圧に達していることを検出すると、ロジック信号発生回路２−１の信号が遮断され、通電制御スイッチング素子３、４がＯＦＦとなり、通電が遮断される。通電が遮断されると、電流検出抵抗６の電圧が出なくなり、第２比較回路２７がリセットして出力がＨIレベルとなるから、第１トランジスタ２８がＯＮとなって第１トランジスタ２８のコレクタが接地レベルとなり、ダイオード３２を介してロック検出用コンデンサ３３を充電することができなくなるが、ロック検出用コンデンサ３３の電圧はダイオード３２でブロック・保持されるから、電圧検出回路２−４は継続して自動復帰電圧値以上の電圧であることを検出して、ロジック信号発生回路２−１の出力遮断状態を維持するので、通電制御スイッチング素子３、４のＯＦＦが継続され、完全に通電を遮断することになって過熱が防止出来る。
【００２０】
又、第１の過電流保護回路が自動復帰して再度通電し、再度保護回路が動作して又自動復帰、と繰り返えされる場合には、ロック検出用コンデンサ３３が少しずつ充電され、電圧検出回路２−４で、ロック検出用コンデンサ３３の電圧が充電により所定のロック検出電圧値に達していることを検出すると、ロジック信号発生回路２−１の出力を遮断し、通電制御スイッチング素子３、４に通電信号が入力されなくなって巻線の通電が遮断される。
【００２１】
そして通電が遮断されると、ロック検出用コンデンサ３３の電圧が充放電回路２−３の時定数の長い回路により放電を開始し、所定時間後、電圧検出回路２−４で放電による所定の自動復帰電圧値に達していることを検出すると、ロジック信号発生回路２−１の信号が出力され、通電信号スイッチング素子３、４に通電信号が送られモータの回転が再開される。
【００２２】
上述のように、従来技術に成る回転検出によるロック検出回路と第１の過電流保護回路の組合せでは、ロック検出が万全ではなかったが、第２の過電流保護回路を追加して、通電電流を検出しロック検出用コンデンサ３３を強制的に充電する構成とすることで、通電電流の遮断が確実となり通電制御スイチング素子の焼損を防止することが出来る。
また、通電遮断から所定の時間経過後、ロック検出用コンデンサの電圧が所定の自動復帰電圧値に達していることを検出して、自動的に通電を再開しモータを運転出来るようになっている。
【００２３】
図１及び図２に示す本発明に成る過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路は、通常回路部品を接続した構成としているが、通電制御回路、第１の過電流保護回路、第２の過電流保護回路、を集積回路として構成することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に成る過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路は、上述のような構成であるから、回転子がロックして過電流が継続して流れるような状態においても、第２の過電流保護回路が動作して通電電流を遮断し、通電遮断後所定時間後に、自動復帰回路の動作により通電が復帰するまでは通電を完全に停止させることが出来るので、通電制御スイッチング素子の焼損を防止し、しかも自動復帰も出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に成る過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路の回路図である。
【図２】従来技術に成る過電流保護回路を有するブラシレスモータの駆動回路の回路図である。
【符号の説明】
１            ホール素子
２            通電制御信号発生回路
２−１        ロジック信号発生回路
２−２        パルス信号発生回路
２−３        充放電回路
２−４        電圧検出回路
３、４        通電制御スイッチング素子
５            固定子巻線
６            電流検出抵抗
７            抵抗
８            コンデンサ
９、１０      分圧抵抗
１１          比較回路
１２          ダイオード
２０          第１比較回路
２１          抵抗
２２、２３    分圧抵抗
２４          コンデンサ
２５          抵抗
２７          第２比較回路
２８          第１トランジシタ
２９          第２トランジスタ
３０、３１    抵抗
３２          ダイオード
３３          ロック検出用コンデンサ
【図１】
0004026741.tif 000002
【図２】
0004026741.tif 000003