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JPS6217958B2 - - Google Patents
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JPS6217958B2 - - Google Patents

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JPS6217958B2
JPS6217958B2 JP54163182A JP16318279A JPS6217958B2 JP S6217958 B2 JPS6217958 B2 JP S6217958B2 JP 54163182 A JP54163182 A JP 54163182A JP 16318279 A JP16318279 A JP 16318279A JP S6217958 B2 JPS6217958 B2 JP S6217958B2
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JP
Japan
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current
differential pair
circuit
rotor
current mirror
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JP54163182A
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Japanese (ja)
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Katsuharu Mizumoto
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/28Arrangements for controlling current

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブラシレスモータ駆動回路に関し、
特に、一対の励磁コイルを有する2相ブラシレス
モータの駆動回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a brushless motor drive circuit,
In particular, the present invention relates to a drive circuit for a two-phase brushless motor having a pair of excitation coils.

いわゆるブラシレスモータは、着磁された回転
子の回転角度位置と、該回転子の近傍に配設され
た例えばホール素子などの感磁性素子によつて検
出し、この検出結果に応じて駆動コイルを励磁し
て該回転子に回転力を与える構成となつている。
A so-called brushless motor detects the rotation angle position of a magnetized rotor using a magnetically sensitive element such as a Hall element placed near the rotor, and operates a drive coil according to the detection result. The structure is such that the rotor is energized to provide rotational force to the rotor.

ここで、かかるブラシレスモータのうち、2相
ブラシレスモータとしては、一対の駆動コイルを
回転子の回転方向に沿つて約90゜の角度差をもつ
て配設したものであると定義する。
Here, among such brushless motors, a two-phase brushless motor is defined as one in which a pair of drive coils are arranged with an angular difference of about 90 degrees along the rotational direction of the rotor.

ここで、従来の2相ブラシレスモータの駆動回
路の1例を第1図を参照して説明する。第1図に
おいて、トランジスタQ11,Q12及びQ13,Q14
各々差動対を形成し、ホール素子H1の出力端子
の一方は、トランジスタQ11,Q13のベース、他
方はQ12,Q14のベースに接続されている。ま
た、図示していないが、ホール素子のバイアス端
子には所定のバイアス電圧が供給されている。よ
つて、ホール素子H1の出力端子間電圧は、ホー
ル素子H1を貫通する磁束の密度変化に応じて変
化し、これに応じて各差動対に於ける電流配分が
変動するのである。一方、トランジスタQ21
Q22及びトランジスタQ23,Q24も同様な差動対を
形成し、ホール素子H2の出力電圧によつて各差
動対の電流配分が変動するように形成されてい
る。上記各差動対の吸込電流源は所定電圧E1
よつてバイアスされたトランジスタQ1,Q2
Q3,Q4とエミツタ抵抗R1,R2,R3,R4によつて
構成されている。また、各差動対への電流供給源
は、B電源と抵抗R5,R6,R7,R8によつて構成
される。よつて、各差動対における電流配分の変
化は、抵抗R5,R6,R7,R8における電位降下の
変動として表われ、これを演算増巾器OP1,OP2
及びOP3,OP4によつて増巾して駆動コイルL1
L2に供給してモータの回転子に回転力を与える
のである。
Here, one example of a conventional two-phase brushless motor drive circuit will be described with reference to FIG. In FIG. 1, transistors Q 11 , Q 12 and Q 13 , Q 14 each form a differential pair, one of the output terminals of the Hall element H 1 is the base of the transistors Q 11 and Q 13 , and the other is the base of the transistor Q 12 , connected to the base of Q 14 . Although not shown, a predetermined bias voltage is supplied to the bias terminal of the Hall element. Therefore, the voltage between the output terminals of the Hall element H1 changes according to the change in the density of the magnetic flux passing through the Hall element H1 , and the current distribution in each differential pair changes accordingly. On the other hand, transistor Q 21 ,
Q 22 and transistors Q 23 and Q 24 also form a similar differential pair, and are formed so that the current distribution of each differential pair varies depending on the output voltage of the Hall element H 2 . The sinking current sources of each differential pair are transistors Q 1 , Q 2 , Q 2 , biased by a predetermined voltage E 1 .
It is composed of Q 3 , Q 4 and emitter resistors R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 . Further, a current supply source to each differential pair is constituted by a B power supply and resistors R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 . Therefore, changes in current distribution in each differential pair appear as changes in potential drops across resistors R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 , and this is reflected in the operational amplifiers OP 1 and OP 2 .
and OP 3 and OP 4 to increase the width of the drive coil L 1 ,
L2 is supplied to provide rotational force to the motor rotor.

上記した従来技術においては、抵抗R1〜R4
特性のバラツキ等により、トランジスタQ1〜Q4
による吸込電流にバラツキが生じる。これは、各
差動対の動作電流のバラツキに帰結し、モータの
回転ムラを招来する。
In the above-mentioned conventional technology, due to variations in the characteristics of the resistors R 1 to R 4 , the transistors Q 1 to Q 4
This causes variations in the sink current. This results in variations in the operating current of each differential pair, resulting in uneven rotation of the motor.

よつて、本発明は、上記した如き従来技術にお
ける問題点のない2相ブラシレスモータの駆動回
路を提供することを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a drive circuit for a two-phase brushless motor that does not have the above-mentioned problems in the prior art.

本発明による2相ブラシレスモータの駆動回路
は、NPN(若しくはPNP)トランジスタからな
る第1差動対と、PNP(若しくはNPN)トラン
ジスタからなる第2差動対とを直列接続し、この
直列な差動対を単一の定電流源によつて駆動する
一方、モータの感磁性素子に異なるバイアス電位
を与えて各差動対のベース電位を回転子の位置に
応じて変動せしめ、このベース電位変動による各
差動対の各電流路の電流変化を電流ミラー回路に
よつて導出してモータの電磁コイルに供給するよ
うな構成となつている。
A drive circuit for a two-phase brushless motor according to the present invention connects in series a first differential pair consisting of NPN (or PNP) transistors and a second differential pair consisting of PNP (or NPN) transistors. While the differential pairs are driven by a single constant current source, different bias potentials are applied to the magnetically sensitive elements of the motor to cause the base potential of each differential pair to vary depending on the rotor position. The current change in each current path of each differential pair is derived by a current mirror circuit and supplied to the electromagnetic coil of the motor.

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 Examples of the present invention will be described in detail below.

第2図は、2相ブラシレスモータの概略を示
し、このブラシレスモータを駆動する本発明によ
る駆動回路の具体回路を示している。本図におい
て、2相ブラシレスモータの回転子1は、N極と
S極とが交互に適当数並ぶように着磁されてお
り、回転子1の回転方向における周辺近傍に配設
されたホール素子H1,H2は、回転子1の回転に
よつて磁界変化を受ける。駆動コイルL1,L2
は、回転子1の角度位置に応じて、駆動回路によ
り駆動されて回転子に適当な回転力を与える。
FIG. 2 schematically shows a two-phase brushless motor and shows a specific circuit of a drive circuit according to the present invention for driving this brushless motor. In this figure, a rotor 1 of a two-phase brushless motor is magnetized so that an appropriate number of north poles and south poles are arranged alternately. H 1 and H 2 are subject to magnetic field changes due to the rotation of the rotor 1. Drive coil L 1 , L 2
is driven by a drive circuit to apply an appropriate rotational force to the rotor depending on the angular position of the rotor 1.

かかる構成の2相ブラシレスモータを駆動する
本発明による駆動回路は、NPNトランジスタ
Q11,Q12及び抵抗R11,R12からなる第1差動対
と、PNPトランジスタQ21,Q22及び抵抗R21,R22
からなる第2差動対と、バイアス電圧Vbによつ
てベースバイアスされたNPN及びPNPトランジ
スタQ31,Q32からなり、第1及び第2差動対の
エミツタ側同士を結合し、これら差動対に定電流
を供給する定電流回路を含んでいる。第1及び第
2差動対の制御端子である各トランジスタのベー
スは、ホール素子H1,H2の出力端子に各々接続
されている。また、ホール素子H1,H2の一方の
バイアス端子同士は、抵抗R0を介して直列に接
続され、他方のバイアス端子間には電源電圧+B
が供給されている。電源電圧+Bは、抵抗R13
R14及びダイオード構成のトランジスタQ13,Q14
の直列回路並びに抵抗R23,R24及びダイオード構
成のトランジスタQ23,Q24の直列回路を介して
上記第1及び第2差動対のコレクタ間に供給され
て各差動対の電流路に電流を供給している。トラ
ンジスタQ13は、トランジスタQ15,Q17及び抵抗
R15,R17と共に2つの出力端子を有する第1電流
ミラー回路を構成し、トランジスタQ14は、トラ
ンジスタQ16,Q18及び抵抗R16,R18と共に同様な
第2電流ミラー回路を構成する。トランジスタ
Q25,Q27及び抵抗R25,R27並びにトランジスタ
Q26,Q28及び抵抗R26,R28は、各々、第3及び第
4電流ミラー回路を構成している。第1及び第3
電流ミラー回路一方の出力端子同士を結合点P1
て結合し、第2及び第4電流ミラー回路の一方の
出力端子同士を結合点P2にて結合する。また、第
1及び第4電流ミラー回路の他方の端子同士を結
合点P3にて結合し、第2及び第3電流ミラー回路
の他方の端子同士を結合点P4にて結合する。これ
らの結合点P1〜P4の電位変化をトランジスタ
Q41,Q42;Q43,Q44;Q45,Q46;Q47,Q48から
なる第1〜第4エミツタフォロワ対によて増巾
し、第1,第2エミツタフォロワ対によつて駆動
コイルL1を励磁し、第3,第4エミツタフォロ
ワ対によつて駆動コイルL2を励磁する。
A drive circuit according to the present invention that drives a two-phase brushless motor having such a configuration uses an NPN transistor.
A first differential pair consisting of Q 11 , Q 12 and resistors R 11 , R 12 , PNP transistors Q 21 , Q 22 and resistors R 21 , R 22
and NPN and PNP transistors Q 31 and Q 32 whose bases are biased by a bias voltage Vb, and the emitter sides of the first and second differential pairs are coupled to each other. It includes a constant current circuit that supplies constant current to the pair. The bases of the transistors, which are the control terminals of the first and second differential pairs, are connected to the output terminals of the Hall elements H 1 and H 2 , respectively. Further, the bias terminals of one side of the Hall elements H 1 and H 2 are connected in series through a resistor R 0 , and the power supply voltage +B is connected between the other bias terminals.
is supplied. Power supply voltage +B is resistor R 13 ,
R 14 and diode configuration transistors Q 13 , Q 14
is supplied between the collectors of the first and second differential pairs through a series circuit of resistors R 23 , R 24 and diode-configured transistors Q 23 , Q 24 to the current path of each differential pair. It supplies current. Transistor Q 13 is connected to transistors Q 15 , Q 17 and resistor
Together with R 15 and R 17 they form a first current mirror circuit with two output terminals, and transistor Q 14 forms a similar second current mirror circuit together with transistors Q 16 and Q 18 and resistors R 16 and R 18 . . transistor
Q 25 , Q 27 and resistors R 25 , R 27 and transistors
Q 26 , Q 28 and resistors R 26 , R 28 constitute third and fourth current mirror circuits, respectively. 1st and 3rd
The output terminals of one of the current mirror circuits are coupled together at a coupling point P1 , and the output terminals of one of the second and fourth current mirror circuits are coupled together at a coupling point P2 . Further, the other terminals of the first and fourth current mirror circuits are coupled together at a coupling point P3 , and the other terminals of the second and third current mirror circuits are coupled together at a coupling point P4 . The potential changes at these connection points P 1 to P 4 are
Amplified by the first to fourth emitter follower pairs consisting of Q 41 , Q 42 ; Q 43 , Q 44 ; Q 45 , Q 46 ; Q 47 , Q 48 , and driven by the first and second emitter follower pairs. The coil L1 is excited, and the drive coil L2 is excited by the third and fourth emitter follower pair.

上記した駆動回路において、ホール素子H1
回転子の磁極の1つが対向すると、ホール素子
H1の出力端子間に電圧が生じ、例えばトランジ
スタQ21がオンでトランジスタQ22がオフのとき
トランジタQ12を流れる電流が増加してトランジ
スタQ11を流れる電流が減少したとすると、結合
点P1の電位が下降し結合点P2の電位が上昇するの
で駆動コイルL1にはトランジスタQ43の方からト
ランジスタQ42の方へ電流が流れる。ホール素子
H1に異なる磁極が対向するとコイルL1には反対
方向に電流が流れる。ホール素子H2に磁極が対
向する場合についても同様に駆動コイルL2には
交互に反対方向の励磁電流が流れる。
In the drive circuit described above, when one of the magnetic poles of the rotor faces the Hall element H1 , the Hall element
If a voltage develops across the output terminals of H 1 and, for example, when transistor Q 21 is on and transistor Q 22 is off, the current flowing through transistor Q 12 increases and the current flowing through transistor Q 11 decreases, then the node P Since the potential at the node P2 decreases and the potential at the node P2 increases, a current flows in the drive coil L1 from the transistor Q43 to the transistor Q42 . Hall element
When different magnetic poles face H 1 , current flows in the coil L 1 in the opposite direction. Similarly, when the magnetic pole faces the Hall element H 2 , excitation currents in opposite directions alternately flow through the drive coil L 2 .

第3図A〜Dにおいては、ホール素子H1,H2
の出力電圧と、駆動コイルL1,L2の励磁電流の
変化を示す波形を示している。
In FIGS. 3A to 3D, Hall elements H 1 , H 2
2 shows waveforms showing changes in the output voltage of the drive coils L 1 and the excitation current of the drive coils L 1 and L 2 .

上記したことから明らかに、本発明によるブラ
シレスモータの駆動回路は、2つの差動対を直列
にして単一の定電流源によつて電流供給を行なつ
ているから、電流供給源の特性のバラツキによる
回転ムラ等の問題がない。
It is clear from the above that in the brushless motor drive circuit according to the present invention, two differential pairs are connected in series and current is supplied by a single constant current source. There are no problems such as uneven rotation due to variations.

また、差動対の電流変化をミラー回路によつて
導出しているのでダイナミツクレンジを大きく取
ることができる。
Furthermore, since the current change in the differential pair is derived by a mirror circuit, a large dynamic range can be achieved.

さらに、定電流回路の電源Eに対して電源電圧
+Bが変動しても差動対を流れる電流の合計は変
らないから励磁電流には影響がないので動作が安
定している。
Further, even if the power supply voltage +B varies with respect to the power supply E of the constant current circuit, the total current flowing through the differential pair does not change, so the excitation current is not affected, so the operation is stable.

また、定電流回路のトランジスタQ31,Q32
ベースバイアスVbを変化せしめることにより第
1及び第2差動対に供給される電流を大きくした
り小さくしたりすることが出来、コイルL1,L2
に流れる励磁電流の振巾を変化せしめることによ
り、速度制御をなすことができるのである。この
場合、トランジスタQ31,Q32の回路と電源回路
とは協働して速度制御のための電流供給手段とし
て作用する。
Furthermore, by changing the base bias Vb of the transistors Q 31 and Q 32 of the constant current circuit, the current supplied to the first and second differential pairs can be increased or decreased, and the current supplied to the first and second differential pairs can be increased or decreased . L 2
By changing the amplitude of the excitation current flowing through the motor, speed control can be achieved. In this case, the circuit of transistors Q 31 and Q 32 and the power supply circuit work together as current supply means for speed control.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来のブラシレスモータの駆動回路
を示す回路図、第2図は、本発明によるブラシレ
スモータ駆動回路を示す回路図、第3図は、第2
図の回路の動作波形を示す図である。 主要部分の符号の説明、1……モータ回転子、
L1,L2……駆動コイル、H1,H2……ホール素
子、Q11,Q12……第1差動対を構成するトラン
ジスタ、Q21,Q22……第2差動対を構成するト
ランジスタ、Q31,Q32……定電流回路を構成す
るトランジスタ。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional brushless motor drive circuit, FIG. 2 is a circuit diagram showing a brushless motor drive circuit according to the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a brushless motor drive circuit according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing operating waveforms of the circuit shown in the figure. Explanation of symbols of main parts, 1...Motor rotor,
L 1 , L 2 ... Drive coil, H 1 , H 2 ... Hall element, Q 11 , Q 12 ... Transistors forming the first differential pair, Q 21 , Q 22 ... The second differential pair. Constituent transistors, Q31 , Q32 ...Transistors that compose the constant current circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 着磁された回転子と、前記回転子の近傍に配
設された第1及び第2感磁性素子と、前記回転子
の近傍に配設された1対の駆動コイルとからなる
2相ブラシレスモータの駆動回路であつて、前記
感磁性素子のバイアス端子の各々に所定バイアス
電圧を与えるバイアス回路と、NPN(若しくは
PNP)トランジスタからなりかつ前記第1感磁性
素子の出力電圧によつて制御される第1差動対
と、前記第1差動対と直列接続したPNP(若しく
はNPN)トランジスタからなり前記第2感磁性
素子の出力電圧によつて制御される第2差動対
と、前記第1及び第2差動対に所定電流を供給す
る定電流供給回路と、前記第1及び第2差動対の
各電流路に流れる電流に比例した電流を出力する
電流ミラー手段と、前記電流ミラー手段の各出力
電流に応じて前記駆動コイルを励磁する励磁回路
とからなることを特徴とする駆動回路。 2 前記電流ミラー手段は、前記第1差動対の各
電流路に流れる電流に各々比例した電流を出力す
る第1及び第2電流ミラー回路と、前記第2差動
対の各電流路に流れる電流に各々比例した電流を
出力する第3及び第4電流ミラー回路とからな
り、前記励磁回路は前記各電流ミラー回路の出力
電流差に応じた電流を前記駆動コイルに供給する
ようになされたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の駆動回路。
[Claims] 1. A magnetized rotor, first and second magnetically sensitive elements disposed near the rotor, and a pair of drive coils disposed near the rotor. A drive circuit for a two-phase brushless motor consisting of a bias circuit that applies a predetermined bias voltage to each of the bias terminals of the magnetically sensitive element, and an NPN (or
a first differential pair consisting of a PNP (PNP) transistor and controlled by the output voltage of the first magnetically sensitive element; and a second differential pair consisting of a PNP (or NPN) transistor connected in series with the first differential pair. a second differential pair controlled by the output voltage of the magnetic element; a constant current supply circuit that supplies a predetermined current to the first and second differential pairs; and each of the first and second differential pairs. A drive circuit comprising: current mirror means for outputting a current proportional to a current flowing in a current path; and an excitation circuit for exciting the drive coil according to each output current of the current mirror means. 2. The current mirror means includes first and second current mirror circuits that output currents proportional to the currents flowing in each current path of the first differential pair, and currents flowing in each current path of the second differential pair. The excitation circuit is comprised of third and fourth current mirror circuits each outputting a current proportional to the current, and the excitation circuit is configured to supply a current to the drive coil according to a difference in output current of each of the current mirror circuits. A drive circuit according to claim 1, characterized in that:
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US06/215,768 US4338551A (en) 1979-12-15 1980-12-12 Two-phase brushless motor driving circuit
DE3046971A DE3046971C2 (en) 1979-12-15 1980-12-12 Control circuit for a brushless direct current motor
GB8040133A GB2065393B (en) 1979-12-15 1980-12-15 Two-phase brushless motor driving circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2825722C2 (en) * 1978-06-12 1984-09-06 Windmöller & Hölscher, 4540 Lengerich Device for the production of bags or sacks and for their deposition in imbricated formation

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