JP4825866B2 - Single phase motor drive - Google Patents
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Description
本発明は、単相モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a single-phase motor driving device.
以下、図7および図8を参照しつつ、従来の単相モータ駆動装置について説明する。ここで、図7は、従来の単相モータ駆動装置を示す回路図、図8は、従来の単相モータ駆動装置の駆動波形を示す波形図である。 Hereinafter, a conventional single-phase motor driving device will be described with reference to FIGS. 7 and 8. Here, FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional single-phase motor drive device, and FIG. 8 is a waveform diagram showing a drive waveform of the conventional single-phase motor drive device.
NPN型のバイポーラトランジスタ2(第1吐出側スイッチ素子)およびNPN型のバイポーラトランジスタ4(第1吸込側スイッチ素子)は、駆動信号A、Dが供給されることによって、単相コイル6の紙面右方向に駆動電流を供給するものである。そのため、バイポーラトランジスタ2のコレクタエミッタ路、単相コイル6、バイポーラトランジスタ4のコレクタエミッタ路は、電源VCCの正極と負極との間に直列接続されている。同様に、NPN型のバイポーラトランジスタ8(第2吐出側スイッチ素子)およびNPN型のバイポーラトランジスタ10(第2吸込側スイッチ素子)は、駆動信号C、Bが供給されることによって、単相コイル6の紙面左方向に駆動電流を供給するものである。そのため、バイポーラトランジスタ8のコレクタエミッタ路、単相コイル6、バイポーラトランジスタ10のコレクタエミッタ路は、電源VCCの正極と負極との間に直列接続されている。そして、バイポーラトランジスタ2、4およびバイポーラトランジスタ8、10が相補的にオンオフして、単相コイル6の駆動電流の方向が適宜変化することによって、単相モータは所定方向に回転する。
The NPN bipolar transistor 2 (first discharge side switch element) and the NPN bipolar transistor 4 (first suction side switch element) are supplied with drive signals A and D, so A drive current is supplied in the direction. Therefore, the collector-emitter path of the bipolar transistor 2, the single-phase coil 6, and the collector-emitter path of the bipolar transistor 4 are connected in series between the positive electrode and the negative electrode of the power supply VCC. Similarly, the NPN-type bipolar transistor 8 (second discharge side switch element) and the NPN-type bipolar transistor 10 (second suction side switch element) are supplied with the drive signals C and B, whereby the single-phase coil 6 The drive current is supplied in the left direction of the paper. Therefore, the collector-emitter path of the
また、制御部12から供給される駆動信号A、B、C、Dの変化タイミングは僅かにずれている。即ち、バイポーラトランジスタ2、4およびバイポーラトランジスタ8、10が相補的にオンオフしたとき、バイポーラトランジスタ2、10およびバイポーラトランジスタ8、4が僅かに同時オフするので、電源VCCの正極と負極との間が貫通電流によって短絡されることはない。
ところで、バイポーラトランジスタ2、4が同時オフしたとき、単相コイル6の紙面右方向の駆動電流は継続して同方向に流れようとする。そのため、単相コイル6の紙面右方向の駆動電流は、単相コイル6の紙面右側に現れるキックバック電圧に基づいて、単相コイル6、回生ダイオード14、電源VCC、回生ダイオード16からなる破線の回生経路を循環して短時間で消費される。一方、バイポーラトランジスタ8、10が同時オフしたとき、単相コイル6の紙面左方向の駆動電流は継続して同方向に流れようとする。そのため、単相コイル6の紙面左方向の駆動電流は、単相コイル6の紙面左側に現れるキックバック電圧に基づいて、単相コイル6、回生ダイオード18、電源VCC、回生ダイオード20からなる一点鎖線の回生経路を循環して短時間で消費される。即ち、バイポーラトランジスタ2、4およびバイポーラトランジスタ8、10が同時オフするその都度、単相コイル6の駆動電流が電源ライン22を通って回生するので、電源ライン22上の電圧が変動し、単相モータ駆動装置が誤動作する問題があった。
By the way, when the bipolar transistors 2 and 4 are simultaneously turned off, the driving current in the right direction of the single-phase coil 6 tends to continuously flow in the same direction. For this reason, the drive current in the right direction of the drawing of the single-phase coil 6 is based on the kickback voltage appearing on the right side of the drawing of the single-phase coil 6. It is consumed in a short time by circulating through the regeneration path. On the other hand, when the
そこで、コンデンサ24を設けることによって、電源ライン22上の電圧の変動を吸収している。しかし、コンデンサ24の容量が大となるため、コストアップするとともに、単相モータ駆動装置が集積回路の場合はコンデンサ24が外付部品となる問題があった。
Therefore, by providing the
また、逆接続防止ダイオード26は、電源VCCを逆接続したときの単相モータ駆動装置の誤動作を防止するものであるが、この逆接続防止ダイオード26を設けると、破線および一点鎖線の回生経路を形成できなくなる問題があった。
The reverse
以上に鑑み、本発明に係る単相モータ駆動装置は、単相コイルと直列接続され、前記単相コイルの一方向に駆動電流を供給する第1吐出側スイッチ素子および第1吸込側スイッチ素子と、前記単相コイルと直列接続され、前記単相コイルの逆方向に駆動電流を供給する第2吐出側スイッチ素子および第2吸込側スイッチ素子と、前記単相コイルの一方向に駆動電流を供給した後に発生するキックバック電圧に応じて、前記第1吸込側スイッチ素子をオンさせる第1制御素子と、前記第2吸込側スイッチ素子と並列接続され、前記第1吐出側スイッチ素子がオフするとともに前記第1吸込側スイッチ素子がオンすると前記単相コイルの一方向の駆動電流が流れる第1回生素子と、前記単相コイルの逆方向に駆動電流を供給した後に発生するキックバック電圧に応じて、前記第2吸込側スイッチ素子をオンさせる第2制御素子と、前記第1吸込側スイッチ素子と並列接続され、前記第2吐出側スイッチ素子がオフするとともに前記第2吸込側スイッチ素子がオンすると前記単相コイルの逆方向の駆動電流が流れる第2回生素子と、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第2吐出側スイッチ素子の一端と接続され、電源を逆接続したときの誤動作を防止する逆接続防止素子と、を備えた単相モータ駆動装置であって、前記単相コイルの一方向に駆動電流を供給するとき、前記第1吐出側スイッチ素子を所定周波数でオンオフするとともに前記第1吸込側スイッチ素子をオンし、前記単相コイルの逆方向に駆動電流を供給するとき、前記第2吐出側スイッチ素子を所定周波数でオンオフするとともに前記第2吸込側スイッチ素子をオンする第1モードと、前記単相コイルの一方向への駆動電流の供給を停止したとき、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第1吸込側スイッチ素子をオフすることによって前記第1制御素子の出力に基づいて前記第1吸込側スイッチ素子をオンし、前記単相コイルの逆方向への駆動電流の供給を停止したとき、前記第2吐出側スイッチ素子および前記第2吸込側スイッチ素子をオフすることによって前記第2制御素子の出力に基づいて前記第2吸込側スイッチ素子をオンする第2モードと、を実行するための制御手段を、備えたことを特徴とする。 In view of the above, a single-phase motor driving device according to the present invention includes a first discharge-side switch element and a first suction-side switch element that are connected in series with a single-phase coil and supply a drive current in one direction of the single-phase coil. A second discharge-side switch element and a second suction-side switch element connected in series with the single-phase coil and supplying a drive current in the opposite direction of the single-phase coil, and supplying a drive current in one direction of the single-phase coil A first control element that turns on the first suction-side switch element and a second suction-side switch element that are connected in parallel according to a kickback voltage generated after the first discharge-side switch element is turned off. A first regenerative element in which a drive current in one direction of the single-phase coil flows when the first suction side switch element is turned on, and a kit generated after a drive current is supplied in the reverse direction of the single-phase coil. A second control element that turns on the second suction side switch element according to a back voltage, and a parallel connection with the first suction side switch element, and the second discharge side switch element turns off and the second suction side When the switch element is turned on, the second regenerative element through which the driving current in the reverse direction of the single-phase coil flows is connected to one end of the first discharge side switch element and the second discharge side switch element, and the power supply is reversely connected And a reverse connection prevention element for preventing malfunction of the single-phase motor, wherein when the drive current is supplied in one direction of the single-phase coil, the first discharge side switch element is turned on and off at a predetermined frequency. At the same time, when the first suction side switch element is turned on and the drive current is supplied in the reverse direction of the single-phase coil, the second discharge side switch element is turned on and off at a predetermined frequency. When the first mode for turning on the second suction side switch element and the supply of the drive current in one direction of the single-phase coil are stopped, the first discharge side switch element and the first suction side switch element are When the first suction side switch element is turned on based on the output of the first control element by turning off, and the supply of the drive current in the reverse direction of the single phase coil is stopped, the second discharge side switch element And a control means for executing the second mode in which the second suction side switch element is turned on based on the output of the second control element by turning off the second suction side switch element. It is characterized by.
本発明の上記以外の特徴とするところは、本明細書および添付図面の記載により明らかとなる。 The features of the present invention other than those described above will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本発明によれば、電源ライン上の電圧の変動を抑えるとともに、電源ラインに設けるコンデンサの容量を小とすることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress voltage fluctuation on the power supply line and to reduce the capacitance of the capacitor provided on the power supply line.
本明細書及び添付図面の記載により少なくとも以下の事項が明らかとなる。
===開示の概要===
At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.
=== Summary of disclosure ===
かかる単相モータ駆動装置において、前記第1モードでは、前記第1吐出側スイッチ素子をオフしたときの前記単相コイルの一方向の駆動電流は、前記単相コイル、前記第1吸込側スイッチ素子、前記第1回生素子からなる経路を流れ、前記第2吐出側スイッチ素子がオフしたときの前記単相コイルの逆方向の駆動電流は、前記単相コイル、前記第2吸込側スイッチ素子、前記第2回生素子からなる経路を流れ、前記第2モードでは、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第1吸込側スイッチ素子をオフしたときの前記単相コイルの一方向の駆動電流は、前記単相コイル、前記第1吸込側スイッチ素子、前記第1回生素子からなる経路を流れ、前記第2吐出側スイッチ素子および前記第2吸込側スイッチ素子をオフしたときの前記単相コイルの逆方向の駆動電流は、前記単相コイル、前記第2吸込側スイッチ素子、前記第2回生素子からなる経路を流れ、前記第3モードでは、前記第1吸込側スイッチ素子をオフしたときの前記単相コイルの一方向の駆動電流は、前記単相コイル、前記第1吸込側スイッチ素子、前記電源、前記逆接続防止素子、前記第1吐出側スイッチ素子からなる経路を流れ、前記第2吸込側スイッチ素子をオフしたときの前記単相コイルの逆方向の駆動電流は、前記単相コイル、前記第2吸込側スイッチ素子、前記電源、前記逆接続防止素子、前記第2吐出側スイッチ素子からなる経路を流れる。この単相モータ駆動装置によれば、電源を逆接続したときの誤動作を防止する逆接続防止素子を設けたままで、単相コイルの駆動電流が流れる複数の経路を形成することが可能となる。これにより、電源ライン上の電圧の変動を抑えるとともに、電源ラインに設けるコンデンサの容量を小とすることが可能となる。 In the single-phase motor driving apparatus, in the first mode, the driving current in one direction of the single-phase coil when the first discharge-side switch element is turned off is the single-phase coil, the first suction-side switch element. The driving current in the reverse direction of the single-phase coil when the second discharge-side switch element is turned off flows through the path consisting of the first regenerative element is the single-phase coil, the second suction-side switch element, In the second mode, the driving current in one direction of the single-phase coil when the first discharge side switch element and the first suction side switch element are turned off is the single current. The single-phase coil when the second discharge-side switch element and the second suction-side switch element are turned off through a path including a phase coil, the first suction-side switch element, and the first regenerative element. The reverse drive current flows through a path composed of the single-phase coil, the second suction side switch element, and the second regenerative element, and in the third mode, when the first suction side switch element is turned off. The driving current in one direction of the single-phase coil flows through a path including the single-phase coil, the first suction side switch element, the power source, the reverse connection prevention element, and the first discharge side switch element, The drive current in the reverse direction of the single-phase coil when the suction-side switch element is turned off includes the single-phase coil, the second suction-side switch element, the power source, the reverse connection prevention element, and the second discharge-side switch element. It flows through the path consisting of According to this single-phase motor drive device, it is possible to form a plurality of paths through which the drive current of the single-phase coil flows while providing the reverse connection prevention element that prevents the malfunction when the power supply is reversely connected. As a result, it is possible to suppress fluctuations in the voltage on the power supply line and reduce the capacitance of the capacitor provided on the power supply line.
また、かかる単相モータ駆動装置において、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第2吐出側スイッチ素子は、インバーテッドダーリントン接続されたトランジスタである。この単相モータ駆動装置によれば、単相モータがロックして、単相コイルの駆動電流が回生するときの電力消費量を低減することが可能となる。 In the single-phase motor driving device, the first discharge side switch element and the second discharge side switch element are transistors connected by inverted Darlington. According to this single-phase motor drive device, it is possible to reduce the power consumption when the single-phase motor is locked and the drive current of the single-phase coil is regenerated.
また、前記第2モードは、前記電源をオフしたとき、または、前記単相コイルの駆動電流の方向を切り替えたとき、である。 The second mode is when the power supply is turned off or when the direction of the driving current of the single-phase coil is switched.
また、単相コイルと直列接続され、前記単相コイルの一方向に駆動電流を供給する第1吐出側スイッチ素子および第1吸込側スイッチ素子と、前記単相コイルと直列接続され、前記単相コイルの逆方向に駆動電流を供給する第2吐出側スイッチ素子および第2吸込側スイッチ素子と、前記単相コイルの一方向に駆動電流を供給した後に発生するキックバック電圧に応じて、前記第1吸込側スイッチ素子をオンさせる第1制御素子と、前記第2吸込側スイッチ素子と並列接続され、前記第1吐出側スイッチ素子がオフするとともに前記第1吸込側スイッチ素子がオンすると前記単相コイルの一方向の駆動電流が流れる第1回生素子と、前記単相コイルの逆方向に駆動電流を供給した後に発生するキックバック電圧に応じて、前記第2吸込側スイッチ素子をオンさせる第2制御素子と、前記第1吸込側スイッチ素子と並列接続され、前記第2吐出側スイッチ素子がオフするとともに前記第2吸込側スイッチ素子がオンすると前記単相コイルの逆方向の駆動電流が流れる第2回生素子と、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第2吐出側スイッチ素子の一端と接続され、電源を逆接続したときの誤動作を防止する逆接続防止素子と、を備えた単相モータ駆動装置の駆動方法であって、前記単相コイルの一方向に駆動電流を供給するとき、前記第1吐出側スイッチ素子を所定周波数でオンオフするとともに前記第1吸込側スイッチ素子をオンし、前記単相コイルの逆方向に駆動電流を供給するとき、前記第2吐出側スイッチ素子を所定周波数でオンオフするとともに前記第2吸込側スイッチ素子をオンし、前記単相コイルの一方向への駆動電流の供給を停止したとき、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第1吸込側スイッチ素子をオフすることによって前記第1制御素子の出力に基づいて前記第1吸込側スイッチ素子をオンし、前記単相コイルの逆方向への駆動電流の供給を停止したとき、前記第2吐出側スイッチ素子および前記第2吸込側スイッチ素子をオフすることによって前記第2制御素子の出力に基づいて前記第2吸込側スイッチ素子をオンし、前記単相コイルの一方向に駆動電流を供給する期間において単相モータがロックしたとき、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第1吸込側スイッチ素子を所定時間オンする動作と、その後前記第1吸込側スイッチ素子を前記所定時間より長い時間オフすることによって前記第1制御素子の出力に基づいて前記第1吸込側スイッチ素子をオンする動作とを繰り返し、前記単相コイルの逆方向に駆動電流を供給する期間において前記単相モータがロックしたとき、前記第2吐出側スイッチ素子および前記第2吸込側スイッチ素子を前記所定時間オンする動作と、その後前記第2吸込側スイッチ素子を前記所定時間より長い時間オフすることによって前記第2制御素子の出力に基づいて前記第2吸込側スイッチ素子をオンする動作とを繰り返す、ことを特徴とする。この単相モータ駆動方法によれば、逆接続防止素子を設けたままで、単相コイルの駆動電流が流れる複数の経路を形成することが可能となる。これにより、電源ライン上の電圧の変動を抑えて、電源ラインに設けるコンデンサの容量を小とすることが可能となる。 A first discharge-side switch element and a first suction-side switch element that are connected in series with the single-phase coil and supply a drive current in one direction of the single-phase coil; and the single-phase coil is connected in series; A second discharge-side switch element and a second suction-side switch element that supply a drive current in the reverse direction of the coil, and the kickback voltage generated after the drive current is supplied in one direction of the single-phase coil, The first control element that turns on the first suction side switch element and the second suction side switch element are connected in parallel. When the first discharge side switch element turns off and the first suction side switch element turns on, the single phase The second regenerative element switches according to a first regenerative element in which a drive current in one direction of the coil flows and a kickback voltage generated after the drive current is supplied in the reverse direction of the single-phase coil. The second control element that turns on the H element and the first suction side switch element are connected in parallel, and when the second discharge side switch element is turned off and the second suction side switch element is turned on, the reverse of the single-phase coil A second regenerative element through which a driving current in a direction flows, and a reverse connection prevention element connected to one end of the first discharge side switch element and the second discharge side switch element to prevent malfunction when a power supply is reversely connected; A driving method of a single-phase motor driving device comprising: when supplying a driving current in one direction of the single-phase coil, the first discharge-side switch element is turned on / off at a predetermined frequency and the first suction-side switch When the element is turned on and the drive current is supplied in the reverse direction of the single-phase coil, the second discharge side switch element is turned on and off at a predetermined frequency and the second suction side switch is turned on. When the element is turned on and the supply of drive current in one direction of the single-phase coil is stopped, the first discharge side switch element and the first suction side switch element are turned off to output the first control element The first suction side switch element is turned on based on the above, and when the supply of the drive current in the reverse direction of the single-phase coil is stopped, the second discharge side switch element and the second suction side switch element are turned off. Thus, when the second suction side switch element is turned on based on the output of the second control element and the single phase motor is locked during the period in which the drive current is supplied in one direction of the single phase coil, the first discharge By turning on the side switch element and the first suction side switch element for a predetermined time, and then turning off the first suction side switch element for a time longer than the predetermined time. The operation of turning on the first suction side switch element based on the output of the first control element is repeated, and when the single phase motor is locked in a period in which a drive current is supplied in the reverse direction of the single phase coil, The operation of turning on the second discharge side switch element and the second suction side switch element for the predetermined time, and then turning off the second suction side switch element for a time longer than the predetermined time, to the output of the second control element Based on this, the operation of turning on the second suction side switch element is repeated. According to this single-phase motor drive method, it is possible to form a plurality of paths through which the drive current of the single-phase coil flows while providing the reverse connection prevention element. Thereby, it is possible to suppress the fluctuation of the voltage on the power supply line and reduce the capacitance of the capacitor provided on the power supply line.
更に、上記の単相モータ駆動装置を有することを特徴とする集積回路も、実現可能である。この集積回路によれば、電源ラインに設けるコンデンサをチップ上に集積化することが可能となる。これに伴って、単相モータ駆動装置の小型化およびコストダウンが可能となる。
===単相モータ駆動装置の構成===
以下、図1を参照しつつ、本発明の単相モータ駆動装置の構成について説明する。図1は、本発明の単相モータ駆動装置を示す回路ブロック図であって、第1モードでの電流の供給経路および回生経路が付記されている。なお、本実施形態では、単相モータ駆動装置は、電源VCCおよび単相コイルが外部接続される集積回路であって、例えばファンモータを駆動することとする。
Furthermore, an integrated circuit characterized by having the single-phase motor driving device described above can also be realized. According to this integrated circuit, it is possible to integrate the capacitor provided on the power supply line on the chip. Along with this, it is possible to reduce the size and cost of the single-phase motor drive device.
=== Configuration of Single-Phase Motor Drive Device ===
Hereinafter, the configuration of the single-phase motor driving device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit block diagram showing a single-phase motor driving apparatus according to the present invention, in which a current supply path and a regeneration path in the first mode are appended. In the present embodiment, the single-phase motor driving device is an integrated circuit to which the power supply VCC and the single-phase coil are externally connected, and drives a fan motor, for example.
PNP型のバイポーラトランジスタ102およびNPN型のバイポーラトランジスタ104(第1吐出側スイッチ素子)とNPN型のバイポーラトランジスタ106(第1吸込側スイッチ素子)とは、駆動信号A、Dが供給されることによって、単相コイル108の紙面右方向に駆動電流を供給するものである。そのため、バイポーラトランジスタ104のコレクタエミッタ路、単相コイル108、バイポーラトランジスタ106のコレクタエミッタ路は、電源VCCの正極と負極との間に直列接続されている。同様に、PNP型のバイポーラトランジスタ110およびNPN型のバイポーラトランジスタ112(第2吐出側スイッチ素子)とNPN型のバイポーラトランジスタ114(第2吸込側スイッチ素子)は、駆動信号C、Bが供給されることによって、単相コイル108の紙面左方向に駆動電流を供給するものである。そのため、バイポーラトランジスタ112のコレクタエミッタ路、単相コイル108、バイポーラトランジスタ114のコレクタエミッタ路は、電源VCCの正極と負極との間に直列接続されている。そして、バイポーラトランジスタ104、106およびバイポーラトランジスタ112、114が相補的にオンオフして、単相コイル108の駆動電流の方向が適宜変化することによって、単相モータは所定方向に回転する。なお、バイポーラトランジスタ102、104およびバイポーラトランジスタ110、112は、インバーテッドダーリントン接続されているため、数百μA程度の微少電流値を有する駆動信号A、Cが供給されることとなる。
The PNP type
PNP型のバイポーラトランジスタ116(第1制御素子)は、単相コイル108の紙面右側に現れるキックバック電圧に応じてオンすることによって、バイポーラトランジスタ106をオンするものである。同様に、PNP型のバイポーラトランジスタ118(第2制御素子)は、単相コイル108の紙面左側に現れるキックバック電圧に応じてオンすることによって、バイポーラトランジスタ114をオンするものである。回生ダイオード120は、バイポーラトランジスタ114のコレクタエミッタに並列接続されるとともに、バイポーラトランジスタ106の出力電流を回生するものである。同様に、回生ダイオード122は、バイポーラトランジスタ106のコレクタエミッタに並列接続されるとともに、バイポーラトランジスタ114の出力電流を回生するものである。コンデンサ124は、電源ライン上の電圧の変動を吸収するものである。逆接続防止ダイオード126は、電源VCCの正極と負極を逆接続したときの単相モータ駆動装置の誤動作を防止するものである。制御部128(制御手段)は、駆動信号A、B、C、Dを出力するものである。
===単相モータ駆動装置の動作===
≪第1モード(回転)≫
以下、図1および図2を参照しつつ、本発明の単相モータ駆動装置の動作について説明する。図2は、図1のバイポーラトランジスタのオンオフ動作を示す図である。なお、第1モードでは、バイポーラトランジスタ104、112のオンオフデューティをPWM(Pulse Width Modulation)制御することによって、単相モータの回転速度を可変とする。
The PNP-type bipolar transistor 116 (first control element) turns on the
=== Operation of Single Phase Motor Drive Device ===
≪First mode (rotation) ≫
Hereinafter, the operation of the single-phase motor driving apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a diagram illustrating an on / off operation of the bipolar transistor of FIG. In the first mode, the on / off duty of the
制御部128では、単相コイル108の紙面右方向に駆動電流を供給する期間は、バイポーラトランジスタ104を所定周波数(例えば25kHz)でオンオフする駆動信号A、および、バイポーラトランジスタ106をオンする駆動信号Dを出力する。従って、単相コイル108の紙面右方向の駆動電流は、バイポーラトランジスタ104がオンする期間、バイポーラトランジスタ104、単相コイル108、バイポーラトランジスタ106からなる実線の供給経路を流れ、バイポーラトランジスタ104がオフする期間、単相コイル108、バイポーラトランジスタ106、回生ダイオード120からなる破線の回生経路を流れることとなる。一方、制御部128では、単相コイル108の紙面左方向に駆動電流を供給する期間は、バイポーラトランジスタ112を所定周波数(例えば25kHz)でオンオフする駆動信号C、および、バイポーラトランジスタ114をオンする駆動信号Bを出力する。従って、単相コイル108の紙面左方向の駆動電流は、バイポーラトランジスタ112がオンする期間、バイポーラトランジスタ112、単相コイル108、バイポーラトランジスタ114からなる実線の供給経路を流れ、バイポーラトランジスタ112がオフする期間、単相コイル108、バイポーラトランジスタ114、回生ダイオード122からなる一点鎖線の回生経路を流れて消費されることとなる。これにより、単相コイル108の駆動電流は、電源ラインを通って回生しないので、電源ライン上の電圧の変動を防止することが可能となる。
≪第2モード(電源オフ、相切り替わり)≫
次に、図3および図4を参照しつつ、本発明の単相モータ駆動装置の動作について説明する。図3は、本発明の単相モータ駆動装置を示す回路ブロック図であって、第2モードでの電流の供給経路および回生経路が付記されている。図4は、図3のバイポーラトランジスタのオンオフ動作を示す図である。
In the
≪Second mode (power off, phase switching) ≫
Next, the operation of the single-phase motor driving device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a circuit block diagram showing a single-phase motor driving apparatus according to the present invention, in which a current supply path and a regeneration path in the second mode are added. FIG. 4 is a diagram showing an on / off operation of the bipolar transistor of FIG.
制御部128では、単相コイル108の紙面右方向への駆動電流の供給を停止したとき、即ち、電源VCCをオフしたとき、または、単相コイル108の駆動電流を紙面左方向へ切り替えたとき、バイポーラトランジスタ104、106をオフする駆動信号A、Dを出力する。バイポーラトランジスタ104、106がオフしたものの、単相コイル108の紙面右方向の駆動電流は継続して同方向に流れようとする。そのため、バイポーラトランジスタ116は、単相コイル108の紙面右側に現れるキックバック電圧に基づいてエミッタ電位が上昇してオンする。更に、バイポーラトランジスタ106は、ベース電位が上昇して再びオンする。従って、単相コイル108の紙面右方向の駆動電流は、単相コイル108、バイポーラトランジスタ106、回生ダイオード120からなる破線の回生経路を流れて消費されることとなる。一方、制御部128では、単相コイル108の紙面左方向への駆動電流の供給を停止したとき、即ち、電源VCCをオフしたとき、または、単相コイル108の駆動電流を紙面右方向へ切り替えたとき、バイポーラトランジスタ112、114をオフする駆動信号C、Bを出力する。バイポーラトランジスタ112、114がオフしたものの、単相コイル108の紙面左方向の駆動電流は継続して同方向に流れようとする。そのため、バイポーラトランジスタ118は、単相コイル108の紙面左側に現れるキックバック電圧に基づいてエミッタ電位が上昇してオンする。更に、バイポーラトランジスタ114は、ベース電位が上昇して再びオンする。従って、単相コイル108の紙面左方向の駆動電流は、単相コイル108、バイポーラトランジスタ114、回生ダイオード122からなる一点鎖線の回生経路を流れて消費されることとなる。これにより、単相コイル108の駆動電流は、電源ラインを通って回生しないので、電源ライン上の電圧の変動を防止することが可能となる。
≪第3モード(単相モータのロック保護)≫
次に、図5および図6を参照しつつ、本発明の単相モータ駆動装置の動作について説明する。図5は、本発明の単相モータ駆動装置を示す回路ブロック図であって、第3モードでの電流の供給経路および回生経路が付記されている。図6は、図5のバイポーラトランジスタのオンオフ動作を示す図である。単相モータが外部要因でロックしたとき、単相コイル108が発熱することによって、単相モータ駆動装置が加熱されて破壊されるのを防止しなければならない。
In the
≪Third mode (Single-phase motor lock protection) ≫
Next, the operation of the single-phase motor driving device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a circuit block diagram showing a single-phase motor driving apparatus according to the present invention, in which a current supply path and a regeneration path in the third mode are added. FIG. 6 is a diagram showing an on / off operation of the bipolar transistor of FIG. When the single-phase motor is locked due to an external factor, the single-
制御部128では、単相コイル108の紙面右方向に駆動電流を供給する期間において単相モータが外部要因でロックしたとき、バイポーラトランジスタ104、106を所定時間(例えば0.5秒)オンした後にバイポーラトランジスタ106を所定時間より長い時間(例えば5秒)オフする駆動信号A、Dを繰り返し出力する。バイポーラトランジスタ106がオフしたとき、単相コイル108の紙面右方向の駆動電流は継続して同方向に流れようとする。そのため、バイポーラトランジスタ116は、単相コイル108の紙面右側に現れるキックバック電圧に基づいてエミッタ電位が上昇してオンする。更に、バイポーラトランジスタ106は、ベース電位が上昇して再びオンする。従って、単相コイル108の紙面右方向の駆動電流は、単相コイル108、バイポーラトランジスタ106、電源VCC、逆接続防止ダイオード126、バイポーラトランジスタ104からなる破線の回生経路を流れて消費される。なお、バイポーラトランジスタ106が再びオンするまでの過程において、単相コイル108の紙面右方向の駆動電流のうち、バイポーラトランジスタ116のベース電流に相当する駆動電流は、コンデンサ124からなる経路を流れる。一方、制御部128では、単相コイル108の紙面左方向に駆動電流を供給する期間において単相モータが外部要因でロックしたとき、バイポーラトランジスタ112、114を所定時間(例えば0.5秒)オンした後にバイポーラトランジスタ114を所定時間より長い時間(例えば5秒)オフする駆動信号C、Bを繰り返し出力する。バイポーラトランジスタ114がオフしたとき、単相コイル108の紙面左方向の駆動電流は継続して同方向に流れようとする。そのため、バイポーラトランジスタ118は、単相コイル108の紙面左側に現れるキックバック電圧に基づいてエミッタ電位が上昇してオンする。更に、バイポーラトランジスタ114は、ベース電位が上昇して再びオンする。従って、単相コイル108の紙面左方向の駆動電流は、単相コイル108、バイポーラトランジスタ114、電源VCC、逆接続防止ダイオード126、バイポーラトランジスタ112からなる一点鎖線の回生経路を流れて消費される。なお、バイポーラトランジスタ114が再びオンするまでの過程において、単相コイル108の紙面左方向の駆動電流のうち、バイポーラトランジスタ118のベース電流に相当する駆動電流は、コンデンサ124からなる経路を流れる。これにより、単相コイル108の駆動電流は、逆接続防止ダイオード126を介して回生することが可能となる。また、バイポーラトランジスタ102、104およびバイポーラトランジスタ110、112はインバーテッドダーリントン接続されているため、電力消費量を低減するとともに電源ライン上の電圧の変動を低減することが可能となる。
In the
以上より、制御部128が第1乃至第3モードを実行するための駆動信号A、B、C、Dを出力するロジックを有することによって、コンデンサ124の容量を小とすることが可能となる。特に、単相モータ駆動装置を集積化するとき、コンデンサ124をチップ上に形成することが可能となる。
===その他の実施形態===
以上、本発明に係る単相モータ駆動装置、単相モータ駆動方法、および集積回路について説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
≪第1吐出側、第1吸込側、第2吐出側、第2吸込側スイッチ素子≫
本実施形態では、第1吐出側、第1吸込側、第2吐出側、第2吸込側スイッチ素子は、バイポーラトランジスタであるが、これに限定されるものではない。例えば、第1吐出側、第1吸込側、第2吐出側、第2吸込側スイッチ素子として、Nチャンネル型またはPチャンネル型のMOSFETを用いることも可能である。
≪第1、第2制御素子≫
本実施形態では、第1、第2制御素子は、バイポーラトランジスタであるが、これに限定されるものではない。例えば、キックバック電圧に応じてオンする、Nチャンネル型またはPチャンネル型のMOSFETを用いることも可能である。
≪第1、第2回生素子≫
本実施形態では、第1、第2回生素子は、第1、第2吸込側スイッチ素子とは別に設けられるダイオード素子であるが、これに限定されるものではない。例えば、第1、第2吸込側スイッチ素子がバイポーラトランジスタであるとき、第1、第2回生素子として、バイポーラトランジスタが有する寄生ダイオードを利用することも可能である。これにより、単相モータ駆動装置を集積化したときのチップ面積を小とすることが可能となる。
≪逆接続防止素子≫
本実施形態では、逆接続防止素子は、ダイオードであるが、これに限定されるものではない。例えば、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタまたはMOSFETを用いることも可能である。
As described above, since the
=== Other Embodiments ===
The single-phase motor driving device, the single-phase motor driving method, and the integrated circuit according to the present invention have been described above. However, the embodiments of the present invention described above are for facilitating the understanding of the present invention. The invention is not limited. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof.
≪First discharge side, first suction side, second discharge side, second suction side switch element≫
In the present embodiment, the first discharge side, the first suction side, the second discharge side, and the second suction side switch element are bipolar transistors, but are not limited thereto. For example, N-channel or P-channel MOSFETs can be used as the first discharge side, first suction side, second discharge side, and second suction side switch elements.
<< First and second control elements >>
In the present embodiment, the first and second control elements are bipolar transistors, but are not limited thereto. For example, it is possible to use an N-channel type or P-channel type MOSFET that is turned on in response to the kickback voltage.
≪First and second regenerative elements≫
In the present embodiment, the first and second regenerative elements are diode elements provided separately from the first and second suction side switch elements, but are not limited thereto. For example, when the first and second suction side switch elements are bipolar transistors, it is possible to use a parasitic diode of the bipolar transistor as the first and second regenerative elements. This makes it possible to reduce the chip area when the single-phase motor driving device is integrated.
≪Reverse connection prevention element≫
In the present embodiment, the reverse connection preventing element is a diode, but is not limited thereto. For example, it is possible to use a diode-connected bipolar transistor or MOSFET.
102、104、106、110、112、114、116、118 バイポーラトランジスタ
108 単相コイル
120、122 回生ダイオード
124 コンデンサ
126 逆接続防止ダイオード
128 制御部
102, 104, 106, 110, 112, 114, 116, 118
120, 122
Claims (4)
前記単相コイルの一方向に駆動電流を供給するとき、前記第1吐出側スイッチ素子を所定周波数でオンオフするとともに前記第1吸込側スイッチ素子をオンし、前記単相コイルの逆方向に駆動電流を供給するとき、前記第2吐出側スイッチ素子を所定周波数でオンオフするとともに前記第2吸込側スイッチ素子をオンする第1モードと、
前記単相コイルの一方向への駆動電流の供給を停止したとき、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第1吸込側スイッチ素子をオフすることによって前記第1制御素子の出力に基づいて前記第1吸込側スイッチ素子をオンし、前記単相コイルの逆方向への駆動電流の供給を停止したとき、前記第2吐出側スイッチ素子および前記第2吸込側スイッチ素子をオフすることによって前記第2制御素子の出力に基づいて前記第2吸込側スイッチ素子をオンする第2モードと、を実行するための制御手段を、備えたことを特徴とする単相モータ駆動装置。 A first discharge-side switch element and a first suction-side switch element that are connected in series with a single-phase coil and supply a drive current in one direction of the single-phase coil; and connected in series with the single-phase coil; The first suction side switch element and the second suction side switch element that supply the drive current in the reverse direction, and the first suction according to the kickback voltage generated after the drive current is supplied in one direction of the single-phase coil The first control element that turns on the side switch element and the second suction side switch element are connected in parallel, and when the first discharge side switch element is turned off and the first suction side switch element is turned on, the single-phase coil In accordance with a first regenerative element through which a drive current in one direction flows and a kickback voltage generated after supplying the drive current in the reverse direction of the single-phase coil, the second suction side switch element Is connected in parallel with the first suction-side switch element, and when the second discharge-side switch element is turned off and the second suction-side switch element is turned on, the single-phase coil is reversed. A second regenerative element through which a drive current flows; and a reverse connection prevention element connected to one end of the first discharge side switch element and the second discharge side switch element to prevent malfunction when a power supply is reversely connected. A single-phase motor drive device,
When supplying a drive current in one direction of the single-phase coil, the first discharge-side switch element is turned on / off at a predetermined frequency and the first suction-side switch element is turned on, and the drive current is turned in the opposite direction of the single-phase coil. A first mode for turning on and off the second discharge side switch element at a predetermined frequency and turning on the second suction side switch element,
When the supply of the drive current in one direction of the single-phase coil is stopped, the first discharge side switch element and the first suction side switch element are turned off based on the output of the first control element. When the first suction side switch element is turned on and the supply of the drive current in the reverse direction of the single-phase coil is stopped, the second discharge side switch element and the second suction side switch element are turned off to turn on the second A single-phase motor drive device comprising: control means for executing a second mode in which the second suction side switch element is turned on based on an output of the control element.
前記第2モードでは、前記第1吐出側スイッチ素子および前記第1吸込側スイッチ素子をオフしたときの前記単相コイルの一方向の駆動電流は、前記単相コイル、前記第1吸込側スイッチ素子、前記第1回生素子からなる経路を流れ、前記第2吐出側スイッチ素子および前記第2吸込側スイッチ素子をオフしたときの前記単相コイルの逆方向の駆動電流は、前記単相コイル、前記第2吸込側スイッチ素子、前記第2回生素子からなる経路を流れることを特徴とする請求項1に記載の単相モータ駆動装置。 In the first mode, the driving current in one direction of the single-phase coil when the first discharge-side switch element is turned off includes the single-phase coil, the first suction-side switch element, and the first regenerative element. The driving current in the reverse direction of the single-phase coil when flowing through the path and the second discharge-side switch element is turned off is a path composed of the single-phase coil, the second suction-side switch element, and the second regenerative element. flow,
In the second mode, the drive current in one direction of the single-phase coil when the first discharge-side switch element and the first suction-side switch element are turned off is the single-phase coil, the first suction-side switch element. The driving current in the reverse direction of the single-phase coil when the second discharge-side switch element and the second suction-side switch element are turned off flows through the path composed of the first regenerative element, and the single-phase coil, 2. The single-phase motor drive device according to claim 1, wherein the single-phase motor drive device flows through a path including a second suction side switch element and the second regenerative element.
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