专利名称：电动机驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机驱动电路，特别涉及线性驱动方式的电动机驱动电路。
背景技术：
图5表示现有技术的电动机驱动电路的一例。
电动机1是具有绕组2的单相无刷电动机。所述电动机1根据施加到所述绕组2的驱动信号S1旋转。霍尔元件3检测所述电动机1的旋转相位从而输出检测信号S2。霍尔放大器4放大所述检测信号S2从而输出放大检测信号S3。输出放大器5根据电源电压V1放大所述放大检测信号S3从而输出所述驱动信号S1。这样，所述电动机1、所述霍尔元件3、所述霍尔放大器4、以及所述输出放大器5形成反馈环，线性驱动所述电动机1。
在该电动机驱动电路中，所述电动机1的旋转速度依赖于所述电源电压V1。即，所述电动机1的旋转速度在所述电源电压V1设定得大时变快，在所述电源电压V1设定得小时变慢。
作为相关联的技术文献，可列举例如以下的专利文献。
(日本)特开平5-30780号公报在上述的电动机驱动电路中，即使切换所述电源电压V1，所述驱动信号S1的振幅也一定。
图6表示所述驱动信号S1的波形图。
首先，图6(a)表示相对于所述电源电压V1，所述驱动信号S1的振幅适当的情况下的所述驱动信号S1的波形图。一般地，所述驱动信号S1被设计成比所述电源电压V1稍微失真。
另一方面，图6(b)表示为了比图6(a)的所述电动机1的旋转速度快而将所述电源电压V1设定得大的情况下所述驱动信号S1的波形图。如上所述，即使切换所述电源电压V1，所述驱动信号S1的振幅也被固定。这种情况下，由于所述驱动信号S1低于所述电源电压V1，所述电动机1驱动能力不足，不能达到设定的旋转速度。另外，在所述输出放大器5中，产生对应于所述电源电压V1和所述驱动信号S1的电位差的热量，需要放热对策。
另外，图6(c)表示为了比图6(a)的所述电动机1的旋转速度慢而将所述电源电压V1设定得小的情况下所述驱动信号S1的波形图。这种情况下，所述驱动信号S1在超过所述电源电压V1的区域中严重失真，成为大致矩形波。因此，所述驱动信号S1的变化急剧，产生噪音。
发明内容
鉴于此，本发明的电动机驱动电路，其特征在于，包括 检测电路，检测电动机的旋转相位从而输出检测信号；放大电路，放大所述检测信号从而输出放大检测信号；以及输出放大器，根据电源电压放大所述放大检测信号从而输出驱动信号，所述驱动信号的振幅变化，以便饱和时间和非饱和时间之比保持一定值。
本发明的电动机驱动电路中，根据电源电压，驱动信号的振幅变化，以便饱和时间和非饱和时间之比保持一定值。因此，可获得与电动机旋转速度相适应的驱动信号的振幅，可抑制发热、噪音的产生。
图1表示本发明实施方式的电动机驱动电路的电路图。
图2(a)～(c)表示本发明实施方式的驱动信号的波形图。
图3表示本发明实施方式的电压变换电路的电路图。
图4表示本发明其他实施方式的电动机驱动电路的电路图。
图5表示现有技术的电动机驱动电路的电路图。
图6(a)～(c)表示现有技术的驱动信号的波形图。
具体实施例方式
以下详细说明本发明的电动机驱动电路。
图1表示本发明的电动机驱动电路的一例。电动机1、霍尔元件3、霍尔放大器4、以及输出放大器5形成反馈环，线性驱动所述电动机1。在此，所述电动机1的旋转速度根据施加到所述输出放大器5的电源电压V1而被控制。在此，所述电源电压V1通过速度控制电路6被调整成对应于设定的旋转速度的值并被输出。然后，经由电压变换电路7和偏压设定放大器8，所述电源电压V1成为施加到所述霍尔元件3的霍尔偏压V2。以下，具体说明本发明的电动机驱动电路。
电动机1是具有绕组2的单相无刷电动机。所述电动机1，转子上安装有转子磁铁，根据施加到所述绕组2的驱动信号S1旋转。
霍尔元件3配置在所述电动机1的转子磁铁通过的适当部位，检测所述电动机1的旋转相位，输出检测信号S2。即，所述霍尔元件3由于通电一定的电流，通电用的一个端子经由第一偏压电阻Ra被施加规定的霍尔偏压V2。另一方面，通电用的另一个端子经由第二偏压电阻Rb被连接到地。从而，所述霍尔元件3根据伴随转子磁铁的通过而产生的磁通密度的变化，从两个输出端子输出反相位的正弦波电压的检测信号S2。所述霍尔元件3例如由砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)构成。在此，所述检测信号S2的振幅依赖于施加到所述第一偏压电阻Ra的所述霍尔偏压V2。本发明的电动机驱动电路中，如后所述，所述霍尔偏压V2根据对应于设为目标的电动机旋转速度而设定的电源电压V1而适当变化。即，可根据所述电源电压V1而变化所述检测信号S2的振幅。
霍尔放大器4放大所述检测信号S2，输出放大检测信号S3。即，在所述霍尔放大器4的非反转输入端子施加所述霍尔元件3的输出，在反转输入端子施加所述霍尔元件3的反转输出。从而，从所述霍尔放大器4输出所述检测信号S2的振幅被放大了的正弦波形的放大检测信号S3。
输出放大器5根据被施加的所述电源电压V1放大所述放大检测信号S3，输出驱动信号S1。即，所述电源电压V1的值和所述检测信号S2的放大程度成比例。另外，所述电源电压V1规定用于所述输出放大器5正常动作的输入电压范围。即，在所述放大检测信号S3的电压超过所述电源电压V1的范围的情况下，从所述输出放大器5输出的所述驱动信号S1在超过所述电源电压V1的范围成为大致矩形。
在此，所述电源电压V1根据设为目标的电动机的旋转速度，通过速度控制电路6被设定。具体地说，在电动机的旋转速度比基准快的情况下，所述电源电压V1被设定得大，在比基准慢的情况下，所述电源电压V1被设定得小。
在本发明的电动机驱动电路中，所述电源电压V1还被施加到电压变换电路7。所述电源电压V1通过所述电压变换电路7被变换成对应于所述电源电压V1的变换电压V3，输入到偏压设定放大器8。另外，该偏压设定放大器8还被输入所述放大检测信号S3。从而，所述偏压设定放大器8比较所述变换电压V3和所述放大检测信号S3，输出所述霍尔元件3的所述霍尔偏压V2。
即，在本发明的电动机驱动电路中，对应于被设定的所述电源电压V1，所述霍尔偏压V2也变化。因此，所述检测信号S2的增益根据所述电源电压V1变化，与此相伴，所述放大检测信号S3以及所述驱动信号S1的振幅也变化。
图2表示从所述输出放大器5输出的所述驱动信号S1的波形图。
首先，图2(a)表示相对于所述电源电压V1，所述驱动信号S1的振幅适当的情况下的所述驱动信号S1的波形图。一般地，所述驱动信号S1被设计成比所述电源电压V1稍微失真。这在所述电源电压V1大于所述驱动信号S1的情况下，产生对应于所述电源电压V1和所述驱动信号S1的电位差的发热。另一方面，在所述电源电压V1小于所述驱动信号S1的情况下，所述驱动信号S1在超过所述电源电压V1的范围失真，所以由于所述驱动信号S1的变化急剧而产生噪音。在此，由于发热需要放热对策等，所以是比噪音更应防止的问题。因此，将重点放在将发热抑制至最小，设计成所述电源电压V1比所述驱动信号S1稍微小一些，以便发热和噪音的平衡最佳。在此，在保持该平衡的状态下，定义所述驱动电压的饱和时间为t1、非饱和时间为t2。
另外，图2(b)表示为了比图2(a)的所述电动机1的旋转速度快而将所述电源电压V1设定得大的情况下所述驱动信号S1的波形图。如上所述，本发明的电动机驱动电路中，所述霍尔偏压V2对应于所述电源电压V1而变大。该情况下，所述检测信号S2的振幅也对应于所述电源电压V1而变大。因此，依赖于所述检测信号S2的所述放大检测信号S3以及所述驱动信号S1的振幅也对应于所述电源电压V1而变大。在此，优选设定所述霍尔偏压V2变化，以便所述驱动信号S1的饱和时间t3和非饱和时间t4之比与图2(a)中的t1和t2之比相等。再有，对应于所述电源电压V1的所述霍尔偏压V2的变化通过所述电压变换电路7调节。该情况下，可将对应于各电源电压V1的噪音和发热的发生的平衡保持为最佳。
另外，图2(c)表示为了比图2(a)的所述电动机1的旋转速度慢而将所述电源电压V1设定得小的情况下所述驱动信号S1的波形图。所述霍尔偏压V2对应于所述电源电压V1而变小。该情况下，所述检测信号S2的振幅也对应于所述电源电压V1而变小。因此，依赖于所述检测信号S2的所述放大检测信号S3以及驱动信号S1的振幅也对应于所述电源电压V1而变小。在此，优选与图2(b)同样地，设定所述霍尔偏压V2变化，以便所述驱动信号S1的饱和时间t5和非饱和时间t6之比与图2(a)的t1和t2、以及图2(b)中的t3和t4之比相等。
图3表示所述电压变换电路7的一例。
该电压变换电路7构成为，将所述电源电压V1变换成使所述饱和时间和非饱和时间之比为一定的所述变换电压V3。以下，具体说明该电路。
在晶体管Q1的基极产生通过电阻R1和电阻R2的电阻分压所述电源电压V1而设定的电压V4。这里，所述晶体管Q1和晶体管Q2具有相同的基极-发射极间电压。因此，在所述晶体管Q2的发射极也发生大致电压V4。而晶体管Q3和晶体管Q4构成镜像电路。因此，在所述晶体管Q4的集电极产生由所述晶体管Q3和所述晶体管Q4的镜像比、以及电阻R3和电阻R4的电阻比设定的电压V5。而晶体管Q5和晶体管Q6具有相同的基极-发射极间电压。因此，在所述晶体管Q6的发射极也发生大致电压V5。这里，电阻R5上被施加可任意设定的电平位移电压Vr。因此，所述电源电压V1通过所述电平位移电压Vr被变换成所述变换电压V3并从该电压变换电路7的输出部输出。即，所述变换电压V3可对应于所述电源电压V1变化，并且通过所述电平位移电压Vr被调节成满足如上所述的所述驱动信号S1的饱和时间和非饱和时间之比。
以上，在本发明的电动机驱动电路中，使所述电源电压V1变化时，所述驱动信号S1的振幅变化，以便所述驱动信号S1的饱和时间和非饱和时间之比保持一定值。因此，即使切换电动机的旋转速度，也可抑制发热、噪音。
再有，本次公开的实施方式应理解为在所有方面仅是例示而非限定。本发明的范围不由上述的实施方式的说明而由权利要求的范围表示，而且包含与权利要求的范围同等的意思以及范围内的所有变更。
例如，在上述实施方式中，通过对应于所述电源电压V1而所述霍尔偏压V2变化，所述驱动信号S1的振幅变化，以便饱和时间和非饱和时间之比保持一定值。然而，本发明不限于此，也可以构成为用其他的方法使所述驱动信号S1的振幅变化。
图4表示本发明的其他实施方式的电动机驱动电路。
本实施方式中，霍尔元件3中流过的霍尔电流11构成为不根据电源电压V1变化，而由霍尔电流电路9控制为规定量以下。即，所述霍尔元件3的内部电阻对于每个元件有偏差，而且该内部电阻根据温度变化。该情况下，例如在所述内部电阻大于设计值的情况下，所述霍尔电流I1低于规定值，不能充分地检测基于所述电动机1的旋转的磁场。另一方面，在所述内部电阻小于设计值的情况下，所述霍尔电流I1超过规定值，由于发热而所述霍尔元件3被破坏。因此，在本实施方式的电动机驱动电路中设置所述霍尔电流电路9，该霍尔电流电路9根据所述霍尔元件3的内部电阻而输出最佳的所述霍尔电流I1。该霍尔电流电路9例如由输出恒压的霍尔偏压的低电压输出电路、将该低电压输出电路输出的电流箝位在规定值的箝位电路构成。
而且，本实施方式中，所述电源电压V1经由电压变换电路7和放大率设定放大器18连接到所述霍尔放大器4的电源连接端子。从而，所述霍尔放大器4的电压放大率通过施加到电源连接端子10的放大率设定电压V4设定。
即，本实施方式中，所述电源电压V1通过所述电压变换电路7被变换成对应于所述电源电压V1的变换电压V3，并输入到放大率设定放大器18。另外，该放大率设定放大器18还被输入所述放大检测信号S3。然后，所述放大率设定放大器18比较所述变换电压V3和所述放大检测信号S3，输出放大率设定电压V4。然后，所述放大率设定电压V4被施加到所述霍尔放大器4的所述电源连接端子10，使所述霍尔放大器4的电压放大率变化。
即，本实施方式中，对应于设定的所述电源电压V1，所述霍尔放大器4的电压放大率也变化。因此，所述放大检测信号S3的振幅对应于所述电源电压V1变化，与此相伴，所述驱动信号S1的振幅也变化。此时，本实施方式中，所述驱动信号S1也变化，以便饱和时间和非饱和时间之比保持一定值。
再有，以上说明了单相无刷电动机的情况，但本发明在2相无刷电动机、3相无刷电动机等的情况下也同样适用。
权利要求
1.一种电动机驱动电路，其特征在于，包括检测电路，检测电动机的旋转相位从而输出检测信号；放大电路，放大所述检测信号从而输出放大检测信号；以及输出放大器，根据电源电压放大所述放大检测信号从而输出驱动信号，所述驱动信号的振幅变化，以便饱和时间和非饱和时间之比保持一定值。
2.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述检测电路根据所述电源电压使所述检测信号的振幅变化。
3.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述放大电路根据所述电源电压放大所述检测信号。
4.如权利要求2所述的电动机驱动电路，其特征在于，还包括电压变换电路，输出对应于所述电源电压的变换电压；以及偏压设定放大器，将所述变换电压作为一个输入，将所述放大检测信号作为另一个输入，所述偏压设定放大器的输出成为施加到所述检测电路的霍尔元件的霍尔偏压。
5.如权利要求3所述的电动机驱动电路，其特征在于，还包括电压变换电路，输出对应于所述电源电压的变换电压；以及放大率设定放大器，将所述变换电压作为一个输入，将所述放大检测信号作为另一个输入，所述放大率设定放大器的输出改变所述放大电路的增益。
6.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述电源电压根据设为目标的电动机的旋转速度而被切换。
7.如权利要求3所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述检测信号通过构成所述检测电路的霍尔元件检测，所述霍尔元件中流过的霍尔电流被调整，以便不超过规定值。
全文摘要
在线性驱动方式的电动机驱动电路中，通过施加到输出放大器(5)的电源电压(V1)来控制电动机(1)的旋转速度。然而，在现有技术的电动机驱动电路中，即便使电源电压(V1)变化，霍尔元件(3)上施加的霍尔偏压(V2)也一定。因此，产生起因于驱动信号和电源电压(V1)之差的发热或噪音。本发明的电动机驱动电路中，对应于电源电压(V1)，驱动信号(S1)的振幅变化，以便饱和时间和非饱和时间之比保持一定值。因此，可获得与电动机旋转速度相适应的驱动信号的振幅，可抑制发热、噪音的产生。
文档编号H02P6/08GK101083446SQ20071008870
公开日2007年12月5日 申请日期2007年3月20日 优先权日2006年5月29日
发明者后藤智行, 扇野广一郎, 吉冨哲也 申请人:三洋电机株式会社