专利名称：单相无刷电动机的驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单相无刷电动机的驱动电路。
背景技术：
直流电动机中的无刷电动机由于不使用电刷、换向器，所以具有寿命长等优点。另夕卜，例如通过设为专利文献I所公开的单相无刷电动机，只要一个霍尔元件等位置检测元件即可，驱动电路也只要I相的电路就足够，所以能够实现低成本化、小型化等。另一方面，在普通的单相无刷电动机中，存在即使开始向驱动线圈供给驱动电流、转子(rotor)也不旋转的被称为死(锁)点的停止位置。因此，在专利文献I的单相无刷电动机中，采取措施使得在永磁铁的中心与驱动线圈的中心错开的位置处停止以避免死点。并且，还公开了一种驱动控制电路，其施加用于产生与在驱动线圈中产生的感应电压(反 电动势电压)相反方向的电流的电压，来实现效率的提高、振动和噪音的降低等。由此，通过采取死点措施，或者使用降低振动和噪音的技术，能够将单相无刷电动机用于风扇电动机等各种用途。专利文献I :日本特开2008-312440号公报
发明内容
_6] 发明要解决的问题单相无刷电动机由于能够成为低成本且小型的结构，所以作为适合的用途，例如可以列举出在用于通知便携电话的来电的震动功能中使用的振动电动机。特别是在用作振动电动机的情况下，还能够使用容易产生振动的矩形波来作为驱动信号，因此能够抑制电动机驱动电路的电路规模，能够实现电动机驱动用IC的低成本化、小型化。另外，在电动机驱动用IC中，还已知一种内置了用于检测转子的旋转位置的霍尔元件的电动机驱动用1C。但是，这样的内置有霍尔元件的IC必须安装在电动机的内部，因此导致抑制了对于单相无刷电动机的小型化的效果。并且，由于制造IC时的霍尔元件自身的特性等，转子的旋转位置的检测精度上会产生误差，因此必须在出厂时施加磁场来进行试验。因此，还导致抑制了低成本化的效果。用于解决问题的方案解决上述问题的主要的本发明是一种单相无刷电动机的驱动电路，其特征在于，具有驱动信号生成电路，其生成驱动信号，该驱动信号用于隔着非通电期间交替地向单相无刷电动机的驱动线圈供给第一驱动电流和与上述第一驱动电流相反的方向的第二驱动电流，在该非通电期间内不向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流和上述第二驱动电流中的任一个；输出电路，其根据上述驱动信号向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流或上述第二驱动电流；过零检测电路，其在上述非通电期间内检测在上述驱动线圈中产生的感应电压的过零点，其中，上述驱动信号生成电路测量驱动周期，该驱动周期是从上述输出电路向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流或上述第二驱动电流的通电期间的开始起至上述过零检测电路检测出上述过零点为止的时间，并且，在上述过零检测电路检测出上述过零点的情况下，上述驱动信号生成电路根据所测量出的上述驱动周期决定下一个通电期间的长度，在上述过零检测电路没有检测出上述过零点的情况下，上述驱动信号生成电路将上一个通电期间的长度决定为下一个通电期间的长度。通过附图和本说明书的记载，能够清楚本发明的其它特征。发明的效果根据本发明，不使用霍尔元件等位置检测元件就能够驱动单相无刷电动机，能够实现电动机的小型化、低成本化。
图I是表示本发明的第一实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路整体的结构的电路框图。 图2是表示输出电路20和感应电压检测电路30的具体结构的一个例子的电路框图。图3是表示本发明的第一实施方式中的边沿检测电路的结构的电路框图。图4是说明在本发明的第一实施方式中在启动模式下的电动机驱动电路Ia的动作的图。图5是表示在启动模式下对每个循环计数值(通电次数)预先设定的启动时计数(通电时间)的一个例子的图。图6是说明在本发明的第一实施方式中在通常模式下的电动机驱动电路Ia的动作的图。图7是说明在本发明的第一实施方式中在非通电期间内没有检测出感应电压的过零点时的电动机驱动电路Ia的动作的图。图8是表示本发明的第二实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路整体的结构的电路框图。图9是说明在本发明的第二实施方式中在非通电期间内没有检测出感应电压的过零点时的电动机驱动电路Ib的动作的图。图10是说明在本发明的第一和第二实施方式中在刚检测出感应电压的过零点之后由于驱动电流而产生了过零点时的电动机驱动电路Ia(Ib)的动作的图。图11是说明在本发明的第一和第二实施方式中在非检测期间内感应电压产生了过零点时的电动机驱动电路Ia(Ib)的动作的图。图12是表示本发明的第三实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路整体的结构的电路框图。图13是表示本发明的第三实施方式中的边沿检测电路的结构的电路框图。图14是说明在本发明的第三实施方式中在刚检测出感应电压的过零点之后由于驱动电流而产生了过零点时的电动机驱动电路Ic的动作的图。图15是说明在本发明的第三实施方式中在非检测期间内感应电压产生了过零点时的电动机驱动电路Ic的动作的图。附图标记说明
la Ic :电动机驱动电路；9 :驱动线圈；I la、I Ib :王计数器；12 :驱动周期存储寄存器；13 :通电时间设定寄存器；14 :循环计数器(loop counter) ；15 :选择电路；16 :定时控制电路；17 :N0R电路(逻辑或非电路)；18 :0R电路(逻辑或电路)；20 :输出电路；30 :感应电压检测电路；40 :比较器(comparator) ;50、70 :边沿检测电路;51、53 :延迟电路；52 XOR电路(逻辑异或电路)；54 :AND电路(逻辑与电路)；71、78、79 :延迟电路；72、80 :反相器(反转电路);73、81、83 =AND电路(逻辑与电路);74 =NOR电路(逻辑或非电路);75 选择电路；76 :判断电路；77 :0R电路(逻辑或电路)；82 :RSFF(RS型触发器)；91、92 :输出端子;M1 M4 :输出晶体管;R1 R4 :电阻；0P :运算放大器(operational amplifier)。
具体实施例方式通过本说明书和附图的记载，至少清楚以下的事项。<第一实施方式>
===单相无刷电动机的驱动电路整体的结构===以下，参照图1，说明本发明的第一实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路整体的结构。图I所示的电动机驱动电路Ia是用于对具备驱动线圈9的单相无刷电动机进行驱动的电路，构成为至少具备用于连接驱动线圈9的输出端子91和92的集成电路。另外，电动机驱动电路Ia构成为包括主计数器11a、驱动周期存储寄存器12、通电时间设定寄存器13、循环计数器14、选择电路15、定时控制电路16、N0R电路(逻辑或非电路)17、输出电路20、感应电压检测电路30、比较器(comparator)40以及边沿检测电路50。另外，在本实施方式中，主计数器11a、驱动周期存储寄存器12、通电时间设定寄存器13、循环计数器14、选择电路15以及定时控制电路16相当于驱动信号生成电路。另夕卜，感应电压检测电路30、比较器40以及边沿检测电路50相当于过零检测电路。对主计数器Ila(第一计数器电路)的CK输入端(时钟输入端)输入时钟信号CLK(规定的时钟)，对CL输入端(清零输入端)输入从边沿检测电路50输出的边沿检测信号EG。而且，从主计数器Ila输出主计数值CNT。向驱动周期存储寄存器12输入主计数值CNT和边沿检测信号EG，从驱动周期存储寄存器12输出通常时计数值Ton。另外，从通电时间设定寄存器13输出对从循环计数器14输出的每个循环计数值LP预先设定的启动时计数值TfTlO。对循环计数器14 (第二计数器电路)的CK输入端输入边沿检测信号EG，从循环计数器14输出循环计数值LP。另外，选择电路15构成为11输入、I输出的多路复用器(multiplexer),对选择控制输入端输入循环计数值LP。并且,对与循环计数值LP为1 10的情况对应的数据输入端分别输入启动时计数值Tf T10，对与循环计数值LP为11以上的情况对应的数据输入端输入通常时计数值Ton。向定时控制电路16输入主计数值CNT和选择电路15的输出值以及表示循环计数值LP是奇数还是偶数的最低位(以下称为奇偶位LP
)。另外，从定时控制电路16输出驱动信号SI和S2。并且，向NOR电路17输入驱动信号SI和S2，从NOR电路17输出高阻抗信号HZ。向输出电路20输入驱动信号SI和S2，输出电路20的输出节点分别经由输出端子91及92与驱动线圈9相连接。另外，向感应电压检测电路30输入输出端子91和92各自的电压Vl和V2。并且，向比较器40的非反转输入端施加感应电压检测电路30的输出电压Vout,向反转输入端施加基准电压Vref，从比较器40输出比较结果信号CP。而且，向边沿检测电路50输入比较结果信号CP和高阻抗信号HZ，从边沿检测电路50输出边沿检测信号EG0===输出电路和感应电压检测电路的结构===接着，參照图2，说明输出电路20和感应电压检测电路30的更具体的结构。图2所示的输出电路20构成为包括输出晶体管Μ1 M4的H桥电路。另外，以下，作为一个例子，说明输出晶体管Ml 和 M2 是PMOS (P-channel Metal-Oxide Semiconductor P沟道金属氧化物半导体)晶体管而输出晶体管M3和M4是NMOS (N-channel MOS N沟道金属氧化物半导体)晶体管的情況。输出晶体管Ml与输出晶体管M3串联连接,输出晶体管M2与输出晶体管M4串联 连接。另外，输出晶体管Ml和M2的源极都与电源VCC连接，输出晶体管M3和M4的源极都与地连接。并且，向输出晶体管Ml和M4的栅极都输入驱动信号SI，向输出晶体管M2和M3的栅极都输入驱动信号S2。而且，输出晶体管Ml和M3的连接点与输出端子91相连接，输出晶体管M2和M4的连接点与输出端子92相连接。图2所示的感应电压检测电路30构成为包括电阻Rf R4、运算放大器(operational amplifier) OP的差动放大电路。电阻Rl的一端与输出端子92连接,另一端与运算放大器OP的反转输入端连接。另外，电阻R2的一端与输出端子91连接，另一端与运算放大器OP的非反转输入端连接。并且，电阻R3的一端与运算放大器OP的反转输入端连接，另一端与运算放大器OP的输出端连接。而且，电阻R4的一端与运算放大器OP的非反转输入端连接，另一端被施加基准电压Vref。===边沿检测电路的结构===接着，參照图3，说明边沿检测电路50的更具体的结构。图3所示的边沿检测电路50构成为包括延迟电路51、53、XOR电路(逻辑异或电路)52以及AND电路(逻辑与电路)54。向延迟电路51输入比较结果信号CP。另外，向XOR电路52输入比较结果信号CP和延迟电路51的输出信号，从XOR电路52输出双边沿信号EGrf。并且，向延迟电路53输入高阻抗信号HZ，从延迟电路53输出屏蔽信号MS。另外，向AND电路54输入双边沿信号EGrf和屏蔽信号MS，从AND电路54输出边沿检测信号EG。===单相无刷电动机的驱动电路的动作===以下，说明本实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路的动作。主计数器Ila根据时钟信号CLK进行计数，输出逐一増加的主计数值CNT。另外，主计数器Ila在毎次被输入脉冲状的边沿检测信号EG时被复位，主计数值CNT被清零。此夕卜，实际上，主计数器Ila的位数是有限的，因此主计数器Ila例如如果计数到规定的计数值(例如满计数值)，则直到被复位为止停止进行计数。驱动周期存储寄存器12在毎次被输入边沿检测信号EG吋，将清零之前的主计数值CNT存储为驱动周期。此外，如后所述，驱动周期由向驱动线圈9供给驱动电流的通电期间和其后的不向驱动线圈9供给驱动电流的非通电期间构成。而且，驱动周期存储寄存器12将所存储的主计数值CNT (驱动周期)乘以规定的系数a(0〈a〈l)所得的值作为通常时计数值Ton而输出，该通常时计数值Ton表示下一个驱动周期中的通电期间的长度。循环计数器14在毎次被输入边沿检测信号EG时进行计数，输出逐一増加的循环计数值LP。因此，循环计数器14对从电动机驱动电路Ia的启动时起的驱动周期的次数即通电期间的次数进行计数，循环计数值LP表示从电动机驱动电路Ia的启动时起的向驱动线圈9的通电次数。另外，在通电时间设定寄存器13中存储有对f 10的每个循环计数值LP预先设定的表示通电时间的启动时计数值Tf T10。选择电路15在循环计数值LP为f 10的情况下，分别输出启动时计数值TfTIO，在循环计数值LP为11以上的情况下，输出通常时计数值Ton。另外，实际上，循环计数器14的位数是有限的，因此循环计数器14例如如果计数到选择电路15输出通常时计数值Ton的值(例如11)，则只改变循环计数值LP的最低位(奇偶位LP
)。定时控制电路16根据主计数值CNT输出驱动信号SI和S2，输出电路20根据驱动信号SI和S2向驱动线圈9供给驱动电流。此外，以下，将在驱动线圈9中从输出端子91 流向输出端子92的方向的驱动电流(第一驱动电流)称为正电流，将沿与正电流相反的方向流动的驱动电流(第二驱动电流)称为负电流。更具体地说，在主计数值CNT根据边沿检测信号EG而被清零后起至达到选择电路15的输出值为止的期间，定时控制电路16将驱动信号SI和S2中的某一个设为高水平。然后，输出电路20向驱动线圈9供给正电流(驱动信号SI为高水平吋)或负电流(驱动信号S2为高水平吋)。另ー方面，在主计数值CNT达到选择电路15的输出值后起至根据边沿检测信号EG被清零为止的期间，定时控制电路16将驱动信号SI和S2都设为低水平。然后，输出电路20向驱动线圈9既不供给正电流也不供给负电流。另外，定时控制电路16根据奇偶位LP
切換在通电期间设为高水平的驱动信号。因此，定时控制电路16在毎次奇偶位LP
根据边沿检测信号EG变化时，切換输出电路20向驱动线圈9供给的正电流和负电流。这样，定时控制电路16对通电期间和非通电期间进行控制，输出电路20按照定时控制电路16的控制，隔着非通电期间交替地向驱动线圈9供给正电流和负电流。此外，NOR电路17在驱动信号SI和S2都为低水平而输出电路20的输出为高阻抗状态的非通电期间，输出高水平的高阻抗信号HZ。感应电压检测电路30通过对电压Vl与V2的差电压V1-V2进行放大并输出，由此在非通电期间内检测在驱动线圈9中产生的感应电压。在此，通过设为R1=R2、R3=R4，感应电压检测电路30的输出电压Vout为Vout=Vref+(R3/R1) X (V1-V2)。而且，比较器40将输出电压Vout与基准电压Vref进行比较，输出如下比较结果信号CP :在Vout>Vref的情况下，即在差电压V1-V2为正的情况下成为高水平，在差电压V1-V2为负的情况下成为低水平。边沿检测电路50的XOR电路52通过取得比较结果信号CP与其延迟信号(延迟电路51的输出信号)的逻辑异或，检测出比较结果信号CP的上升沿和下降沿，输出脉冲状的双边沿信号EGrf。因此，双边沿信号EGrf表示差电压V1-V2从正切换为负、或从负切换为正的过零点的定时。
另外，延迟电路53为了对在通电期间流过的驱动电流(正电流或负电流)、从通电期间向非通电期间转移时流过的再生电流所产生的过零点进行屏蔽(mask)，输出将高阻抗信号HZ延迟所得的屏蔽信号MS。然后，AND电路54用屏蔽信号MS对双边沿信号EGrf进行屏蔽，来输出边沿检测信号EG。这样，过零检测电路(感应电压检测电路30、比较器40以及边沿检测电路50)对在非通电期间内在驱动线圈9中产生的感应电压的过零点进行检测，输出脉冲状的边沿检测信号EG。===单相无刷电动机的驱动电路的动作的具体例===在此，适当地參照6来说明本实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路的动作的具体例。此外，以下，设将循环计数值LP为f 10的期间的动作模式称为启动模式，将其后的动作模式称为通常模式。另外，设在循环计数值LP为奇数(LP
=1)时驱动线圈9中流过正电流，在循环计数值LP为偶数(LP
=0)时驱动线圈9中流过负电流。 首先，參照图4，说明启动模式(LP彡10)下的电动机驱动电路Ia的动作。此外，启动模式是从电动机驱动电路Ia的启动时起第10次驱动周期为止的动作模式，图4表示从第一次到第四次的驱动周期。当电动机驱动电路Ia启动时，主计数器Ila根据时钟信号CLK开始进行计数，第一次的驱动周期(LP=I)开始。然后，定时控制电路16将驱动信号SI设为高水平，将驱动信号S2设为低水平，开始从输出电路20向驱动线圈9供给正电流。此外，在该正电流的通电期间，差电压V1-V2为正，比较结果信号CP为高水平。在正电流的通电期间，当主计数值CNT达到启动时计数值Tl (CNT=Tl)吋，定时控制电路16将驱动信号SI和S2都设为低水平，使从输出电路20向驱动线圈9进行的正电流和负电流的供给都停止。此外，在从该通电期间向非通电期间转移时，有可能因再生电流产生过零点，但是该过零点通过屏蔽信号MS被屏蔽，该屏蔽信号MS是将高阻抗信号HZ延迟了延迟电路53的延迟时间Dl所得的信号。在非通电期间，过零检测电路对在驱动线圈9中产生的感应电压的过零点进行检測，当输出具有延迟电路51的延迟时间D2的脉冲宽度的边沿检测信号EG吋，主计数器Ila被复位，主计数值CNT被清零(CNT=0)。另外，循环计数值LP加一，第二次的驱动周期(LP=2)开始。然后，定时控制电路16将驱动信号SI设为低水平，将驱动信号S2设为高水平，开始从输出电路20向驱动线圈9供给负电流。此外，在该负电流的通电期间，差电压V1-V2为负，比较结果信号CP为低水平。在负电流的通电期间，当主计数值CNT达到启动时计数值T2 (CNT=T2)吋，定时控制电路16将驱动信号SI和S2都设为低水平，使从输出电路20向驱动线圈9进行的正电流和负电流的供给都停止。在非通电期间，过零检测电路检测感应电压的过零点，当输出边沿检测信号EG时，主计数器Ila被复位，主计数值CNT被清零(CNT=O)。另外，循环计数值LP加一，第三次的驱动周期(LP=3)开始。然后，定时控制电路16将驱动信号SI设为高水平，将驱动信号S2设为低水平，再次开始从输出电路20向驱动线圈9供给正电流。这样,在启动模式下，电动机驱动电路Ia在对姆个循环计数值LP预先设定的启动时计数值TfTlO所表示的通电时间内，从输出电路20向驱动线圈9供给正电流或负电流，并转移到非通电期间。另外，当在非通电期间内检测出在驱动线圈9中产生的感应电压的过零点时，切换正电流和负电流并转移到通电期间。然后，直到第10次驱动周期(LP=IO)为止反复进行这些动作。在此，通过将启动时计数值TfTlO (所表示的通电时间)设定为随着循环计数值LP(所表示的通电次数)的増加相应地減少，电动机驱动电路Ia能够使单相无刷电动机平滑地从停止状态启动到高速旋转状态。另外，作为ー个例子，如图5所示，将启动时计数值TfTlO预先设定为与循环计数值LP大致成反比。通过这样设定启动时计数值Tf T10，电动机驱动电路Ia能够更快地启动单相无刷电动机。 接着，參照图6，说明通常模式(LP彡11)下的电动机驱动电路Ia的动作。此外，通常模式是第11次的驱动周期以后的动作模式，图6表示从第(η-i)次至第(n+2)次(η是12以上的偶数)的驱动周期。在第(η-i)次的驱动周期(LP=n-l)中的非通电期间内，过零检测电路检测感应电压的过零点，当输出边沿检测信号EG吋，主计数器Ila被复位，主计数值CNT被清零(CNT=O)。另外，驱动周期存储寄存器12存储被清零前的主计数值CNT，并且输出将该存储的主计数值CNT乘以系数a所得的通常时计数值Ton(Ton=CNTXa)。在此，通常时计数值Ton表示第η次的驱动周期(LP=n)中的通电期间的长度，优选的是设定为第(n_l)次的驱动周期整体的70%左右(a=0. 7)。并且，循环计数值LP加一，第η次的驱动周期开始。然后，定时控制电路16将驱动信号SI设为低水平，将驱动信号S2设为高水平，开始从输出电路20向驱动线圈9供给负电流。在第η次的驱动周期中的通电期间内，当主计数值CNT达到通常时计数值Ton (CNT=Ton)时，定时控制电路16将驱动信号SI和S2都设为低水平，使从输出电路20向驱动线圈9进行的正电流和负电流的供给都停止。在非通电期间内，过零检测电路检测感应电压的过零点，当输出边沿检测信号EG吋，主计数器11被复位，主计数值CNT被清零(CNT=O)。另外，驱动周期存储寄存器12存储被清零前的主计数值CNT，并且输出通常时计数值Ton(Ton=CNTXa)。并且，循环计数值LP加一，第(η+1)次的驱动周期(LP=n+l)开始。然后，定时控制电路16将驱动信号SI设为高水平，将驱动信号S2设为低水平，开始从输出电路20向驱动线圈9供给正电流。这样，在通常模式下，电动机驱动电路Ia在将存储在驱动周期存储寄存器12中的主计数值CNT乘以规定的系数a (0〈a〈l)所得的通常计数值Ton所表示的通电时间内，从输出电路20向驱动线圈9供给正电流或负电流，并转移到非通电期间。在启动模式下启动了单相无刷电动机后的通常模式下，驱动周期的变动变小，因此每次决定下一个通电期间的长度使其相对于上一个驱动周期整体的比例为规定的比例。另外，与启动模式时同样地，当在非通电期间内检测出在驱动线圈9中产生的感应电压的过零点时，切换正电流和负电流并转移到通电期间。然后，按每个驱动周期反复进行这些动作。<第二实施方式>==单相无刷电动机的驱动电路整体和边沿检测电路的结构==如上所述，在第一实施方式的电动机驱动电路Ia中，在每次从边沿检测电路50输出边沿检测信号EG吋，主计数值CNT被清零，循环计数值LP加一，奇偶位LP [O]变化。然后，定时控制电路16切换正电流和负电流后开始从输出电路20向驱动线圈9供给该驱动电流。并且，在通电期间，当主计数值CNT达到启动时计数值TfTlO (启动模式的情况)或通常计数值Ton (通常模式的情況)吋，定时控制电路16停止从输出电路20向驱动线圈9供给驱动电流。另外，在非通电期间，过零检测电路检测在驱动线圈9中产生的感应电压的过零点。然而，也有可能存在如下的不产生感应电压的过零点的情況在通电期间即使向驱动线圈9供给驱动电流，转子也不旋转的情况；转移到非通电期间而不向驱动线圈9供给驱动电流，从而转子停止的情况等。特别是在启动模式(LP< 10)下，预先设定有通电时间，并且，在紧接在启动之后的第一次驱动周期(LP=I)内，需要使转子从停止状态开始旋转，因此转子容易不旋转或停止。而且，在感应电压未产生过零点而过零检测电路在非通电期间内无法检测出感应电压的过零点的情况下，例如如图7所示那样不输出边沿检测信号EG，从而使得非通电期 间持续。因此，电动机驱动电路Ia无法再次转移到通电期间，从而使得转子的停止状态持续。以下，參照图8，说明即使在非通电期间内未检测出感应电压的过零点的情况下也能够可靠地使转子旋转的、本发明的第二实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路整体的结构。图8所示的电动机驱动电路Ib构成为相对于第一实施方式的电动机驱动电路la，包括主计数器Ilb以代替主计数器11a，还包括OR电路(逻辑或电路)18。与主计数器Ila同样地，对主计数器I Ib (第一计数器电路)的CK输入端输入时钟信号CLK。另外，从主计数器Ilb除了输出主计数值CNT以外，还输出重启信号RES。并且，向OR电路18输入重启信号RES和边沿检测信号EG，0R电路18的输出信号被输入到主计数器Ilb的CL输入端。===单相无刷电动机的驱动电路的动作===以下，适当地參照图9，说明本实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路的动作。此外，本实施方式中的电动机驱动电路Ib的动作除了主计数器Ilb和OR电路18的动作以夕卜，与第一实施方式的电动机驱动电路Ia的动作相同。与主计数器Ila同样地，主计数器Ilb根据时钟信号CLK进行计数，输出逐一増加的主计数值CNT。另外，主计数器Ilb当计数到规定的计数值(第一规定值)时，输出重启信号RES。在本实施方式中，作为ー个例子，设主计数器Ilb当计数到满计数值Tmax吋，输出重启信号RES。因此，主计数器Ilb在每次过零检测电路检测出感应电压的过零点而输出脉冲状的边沿检测信号EG吋，或者在主计数值CNT达到满计数值Tmax的情况下，被复位。这样,在本实施方式的电动机驱动电路Ib中,在主计数值CNT达到满计数值Tmax的情况下，主计数器IIb也被复位，主计数值CNT被清零。而且，在该情况下，循环计数值LP不加一，因此，例如如图9所示，定时控制电路16不切换正电流和负电流，而开始从输出电路20向驱动线圈9供给该驱动电流。另外，由于循环计数值LP不加一，所以在启动模式下，选择电路15的输出值与上一个驱动周期相同，使得将上ー个通电期间的长度决定为下一个通电期间的长度。并且，不将清零前的主计数值CNT(即，满计数值Tmax)存储在驱动周期存储寄存器12中，因此，在通常模式下，选择电路15的输出值也与上一个驱动周期相同，使得将上ー个通电期间的长度决定为下一个通电期间的长度。因此，电动机驱动电路Ib即使在非通电期间内未检测出感应电压的过零点的情况下，也能够再次转移到与上一个驱动周期相同的通电期间，因此能够可靠地使转子旋转。<第三实施方式>==单相无刷电动机的驱动电路整体和边沿检测电路的结构==如上所述，第一和第二实施方式的边沿检测电路50用屏蔽信号MS对双边沿信号EGrf进行屏蔽后输出边沿检测信号EG，该屏蔽信号MS是将高阻抗信号HZ延迟了延迟电路 53的延迟时间Dl所得的信号。因此，过零检测电路在非通电期间的开始起经过了延迟时间Dl (规定时间)后开始进行过零点的检测，由此对因在从通电期间向非通电期间转移时流过的再生电流产生的过零点进行屏蔽。然而，在边沿检测电路50中，屏蔽信号MS在从通电期间的开始延迟了延迟时间DI后下降。因此，例如如图10所示，在刚检测出感应电压的过零点之后，由于向驱动线圈9开始供给的驱动电流的影响而会检测出过零点，有时由于该误检测而电动机驱动电路Ia(Ib)进行误动作。另外，如上所述，定时控制电路16在毎次奇偶位LP [O]根据边沿检测信号EG变化吋，切换输出电路20向驱动线圈9供给的正电流和负电流。然而，在从非通电期间的开始起经过了延迟时间Dl而屏蔽信号MS上升之前感应电压产生过零点的情况下，该过零点通过屏蔽信号MS被屏蔽。并且，在向驱动线圈9供给驱动电流的通电期间内或从通电期间向非通电期间转移时流过再生电流的期间，都无法正确地检测出在驱动线圈9中产生的感应电压。因此，例如如图11所示,在通电期间内或非通电期间内屏蔽信号MS上升之前感应电压产生过零点的情况下，不会从边沿检测电路50输出脉冲状的边沿检测信号EG，无法切换正电流和负电流并转移到通电期间。以下，參照图12和图13，说明即使在这些情况下也能够防止误动作的本发明的第三实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路整体和边沿检测电路的结构。图12所示的电动机驱动电路Ic构成为相对于第二实施方式的电动机驱动电路lb，包括边沿检测电路70以代替边沿检测电路50。另外，从循环计数器14输出的奇偶位LP [O]也被输入到边沿检测电路70。图13所示的边沿检测电路70构成为包括延迟电路71、78、79、反相器(反转电路)72、80、AND电路73、81、83、NOR电路74、选择电路75、判断电路76、OR电路77以及RSFF(RS型触发器)82。向延迟电路71输入比较结果信号CP,延迟电路71的输出信号被输入到反相器72。另夕卜，向AND电路73输入比较结果信号CP和反相器72的输出信号，从AND电路73输出上升沿信号EGr。并且，NOR电路74也被输入比较结果信号CP和反相器72的输出信号，从NOR电路74输出下降沿信号EGf。选择电路75构成为2输入、I输出的多路复用器,对选择控制输入端输入奇偶位LP[O] 0另外，对与奇偶位LP
为O的情况对应的数据输入端输入上升沿信号EGr，对与奇偶位LP
为I的情况对应的数据输入端输入下降沿信号EGf。
向判断电路76输入比较结果信号CP、奇偶位LP
以及从RSFF 82输出的屏蔽信号MS,从判断电路76输出伪边沿信号EGp。另外，向OR电路77输入选择电路75的输出信号和伪边沿信号EGp。另外，向AND电路83输入OR电路77的输出信号和屏蔽信号MS,从AND电路83输出边沿检测信号EG。向延迟电路78输入高阻抗信号HZ。另外，向延迟电路79输入延迟电路78的输出信号，延迟电路79的输出信号被输入到反相器80。并且，向AND电路81输入延迟电路78和反相器80的输出信号。而且,对RSFF 82的S输入端(设置输入端)输入AND电路81的输出信号，对R输入端(复位输入端)输入边沿检测信号EG，从RSFF 82输出屏蔽信号MS。===单相无刷电动机的驱动电路的动作===以下，适当地參照图14和图15，说明本实施方式中的单相无刷电动机的驱动电路的动作。此外，本实施方式中的电动机驱动电路Ic的动作除了边沿检测电路70的动作以夕卜，与第二实施方式的电动机驱动电路Ib的动作相同。 边沿检测电路70的AND电路73取得比较结果信号CP与其延迟反转信号(反相器72的输出信号)的逻辑与，由此检测出比较结果信号CP的上升沿，输出脉冲状的上升沿信号EGr。因此，上升沿信号EGr表示差电压V1-V2从负切换为正的过零点的定时。另ー方面，NOR电路74取得比较结果信号CP与其延迟反转信号的逻辑或非，由此检测出比较结果信号CP的下降沿，输出脉冲状的下降沿信号EGf。因此，下降沿信号EGf表示差电压V1-V2从正切换为负的过零点的定时。在向驱动线圈9供给正电流的第奇数次的驱动周期(LP[O] =1)，选择电路75输出下降沿信号EGf。另ー方面，在向驱动线圈9供给负电流的第偶数次的驱动周期(LP [O] =0)，选择电路75输出上升沿信号EGr。AND电路81取得延迟电路78的输出信号与其延迟反转信号(反相器80的输出信号)的逻辑与，由此检测出延迟电路78的输出信号的上升沿。因此，从RSFF 82输出的屏蔽信号MS在从非通电期间的开始(高阻抗信号HZ的上升沿)起经过了延迟电路78的延迟时间Dl后，成为高水平。另外，当从AND电路83输出脉冲状的边沿检测信号EG时，从非通电期间转移到通电期间，并且屏蔽信号MS成为低水平。这样，在本实施方式的电动机驱动电路Ic中，在从通电期间的开始起至从非通电期间的开始经过延迟时间Dl (规定时间)的时刻为止的期间，屏蔽信号MS成为低水平。而且，过零检测电路在从非通电期间的开始起经过了延迟时间Dl后，开始进行过零点的检测，当检测出过零点吋，结束过零点的检测。因此，例如如图14所示，当检测出感应电压的过零点而输出脉冲状的边沿检测信号EG吋，屏蔽信号MS成为低水平，因此即使在其后因驱动电流而产生了过零点的情况下，该过零点也不被检測。此外，以下，设将屏蔽信号MS为低水平的期间称为非检测期间。判断电路76根据在开始检测过零点时(屏蔽信号MS的上升沿)的比较结果信号CP的逻辑水平，判断在非检测期间内感应电压是否产生了过零点。更具体地说，在检测出从正到负的过零点而应该输出下降沿信号EGf的第奇数次的驱动周期(LP
=1)，在开始检测过零点时比较结果信号CP为低水平的情况下，判断为在非检测期间内感应电压产生了过零点。另ー方面，在检测出从负到正的过零点而应该输出上升沿信号EGr的第偶数次的驱动周期(LP
=0)，在开始检测过零点时比较结果信号CP为高水平的情况下，判断为在非检测期间内感应电压产生了过零点。然后，判断电路76在判断为在非检测期间内感应电压产生了过零点的情况下，在开始检测过零点时输出脉冲状的伪边沿信号EGp。这样，在本实施方式的电动机驱动电路Ic中，除了表示过零点的定时的上升沿信号EGr和下降沿信号EGf以外，还输出表示在非检测期间内感应电压产生了过零点的判断结果的伪边沿信号EGp。而且，过零点检测电路除了在非通电期间内检测出感应电压的过零点的情况下输出边沿检测信号EG以外，在判断为在非检测期间内感应电压产生了过零点的情况下，在开始检测过零点时也输出边沿检测信号EG。因此，例如如图15所示，在非检测期间内感应电压产生了过零点的情况下，也输出脉冲状的边沿检测信号EG，因此能够切換正电流和负电流并转移到通电期间。如上所述，在电动机驱动电路Ialc中，隔着非通电期间交替地向驱动线圈9供给正电流和负电流，并且，在启动了单相无刷电动机后的通常模式下，根据由向驱动线圈9通电的通电期间和其后的非通电期间构成的驱动周期，毎次决定下一个通电期间的长度，由此，不使用霍尔元件等位置检测元件就能够驱动单相无刷电动机。因此，通过进一歩使电动机驱动用IC的芯片厚度变薄而降低高度，或者通过将IC安装到电动机的外部，能够实现电 动机的小型化。并且，即使在将IC安装在电动机的内部的情况下，由于IC的安装位置的偏差不会对转子的旋转位置的检测精度产生影响，所以能够简化电动机的制造エ序而实现电动机的低成本化，并且能够削减IC出厂时的试验工数，能够实现IC的低成本化。另外，在电动机驱动电路Ib和Ic中，在非通电期间内未检测出感应电压的过零点的情况下，将上ー个通电期间的长度决定为下一个通电期间的长度，由此能够再次转移到与上一个驱动周期相同的通电期间，从而能够可靠地使转子旋转。另外，在从电动机驱动电路的启动时起至向驱动线圈9的通电次数达到规定次数之前的启动模式下，将通电时间预先设定为随着通电次数的増加相应地減少，由此能够使单相无刷电动机平滑地从停止状态启动到高速旋转状态。并且，在电动机驱动电路Ic中，通过在从非通电期间的开始起经过延迟时间Dl (规定时间)后开始进行过零点的检测，当检测到过零点吋，结束过零点的检测，由此能够对在从通电期间向非通电期间转移时流过的再生电流所产生的过零点、刚检测出感应电压的过零点后的驱动电流所产生的过零点进行屏蔽。并且，在电动机驱动电路Ic中，除了在非通电期间内检测出感应电压的过零点的情况以外，在判断为在非检测期间内感应电压产生了过零点的情况下，也输出脉冲状的边沿检测信号EG，由此能够切换正电流和负电流并转移到通电期间。另外，在电动机驱动电路Ib和Ic中，在主计数值CNT达到满计数值Tmax (第一规定值)的情况下，利用重启信号RES只对主计数器Ilb进行复位，不切换正电流和负电流而转移到通电期间，由此，即使在非通电期间内无法检测出感应电压的过零点的情况下，也能够可靠地使转子旋转。另外，在循环计数值LP达到第二规定值之前的启动模式下，以通电宽度随着循环计数值LP的増加相应地減少的方式预先设定启动时计数值Tf T10，由此，能够根据主计数值CNT和循环计数值LP控制启动模式下的通电期间和非通电期间。并且，在电动机驱动电路Ic中，生成在从通电期间的开始起至从非通电期间的开始经过延迟时间Dl的时刻为止的期间内成为低水平的屏蔽信号MS，由此，能够通过屏蔽信号MS对在从通电期间向非通电期间转移时流过的再生电流所产生的过零点、刚检测出感应电压的过零点后的驱动电流所产生的过零点进行屏蔽。并且，在电动机驱动电路Ic中，根据开始检测过零点时的比较结果信号CP的逻辑水平，生成表示在非检测期间内感应电压产生了过零点的判断结果的伪边沿信号EGp，由此，在非检测期间内感应电压产生了过零点的情况下也能够输出脉冲状的边沿检测信号EG,从而能够切换正电流和负电流并转移到通电期间。此外，上述实施方式是用于容易理解本发明的，并不是为了限定性地解释本发明。本发明能够不脱离其宗g地进行变更、改进，并且本发明还包括其等价物。在上述实施方式中，将循环计数值LP为f 10的期间的动作模式设为启动模式，但能够适当地变更成为启动模式的循环计数值LP的个数m。在该情况下，预先对I、的每个循环计数值LP设定m个启动时计数值Tf Tm，并存储在通电时间设定寄存器13中。
在上述第二和第三实施方式中，在电动机驱动电路Ib (Ic)中，当主计数器IIb通过重启信号RES被复位时，始終不切换正电流和负电流而转移到通电期间，但并不限于此。例如，也可以构成为还具备对从主计数器I Ib输出重启信号RES的次数进行计数的第三计数器电路，在该计数值达到第三规定值的情况下，此后不对主计数器Ilb进行复位。通过设为这样的结构，在非通电期间内未检测出感应电压的过零点的状态持续的情况下，不转移到通电期间。因此，在由于电动机的负载过大或者没有对电动机采取死点措施等而转子无法旋转的情况下，能够停止向驱动线圈供给驱动电流。
权利要求
1.ー种单相无刷电动机的驱动电路，其特征在于，具有 驱动信号生成电路，其生成驱动信号，该驱动信号用于隔着非通电期间交替地向単相无刷电动机的驱动线圈供给第一驱动电流和与上述第一驱动电流相反的方向的第二驱动电流，在该非通电期间内不向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流和上述第二驱动电流中的任ー个； 输出电路，其根据上述驱动信号向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流或上述第二驱动电流； 过零检测电路，其在上述非通电期间内检测在上述驱动线圈中产生的感应电压的过零点， 其中，上述驱动信号生成电路测量驱动周期，该驱动周期是从上述输出电路向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流或上述第二驱动电流的通电期间的开始起至上述过零检测电路检测出上述过零点为止的时间， 并且，在上述过零检测电路检测出上述过零点的情况下，上述驱动信号生成电路根据所測量出的上述驱动周期决定下一个通电期间的长度， 在上述过零检测电路没有检测出上述过零点的情况下，上述驱动信号生成电路将上一个通电期间的长度决定为下ー个通电期间的长度。
2.根据权利要求I所述的单相无刷电动机的驱动电路，其特征在干， 上述驱动信号生成电路在从启动时起至向上述驱动线圈的通电次数达到规定次数为止的期间，生成用于仅在如下的通电时间内从上述输出电路向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流或上述第二驱动电流的上述驱动信号，上述通电时间预先设定为随着上述通电次数的増加相应地減少。
3.根据权利要求I或2所述的单相无刷电动机的驱动电路，其特征在干， 上述过零检测电路在从上述非通电期间的开始起经过了规定时间后，开始进行上述过零点的检测，当检测出上述过零点吋，结束上述过零点的检测。
4.根据权利要求3所述的单相无刷电动机的驱动电路，其特征在干， 上述过零检测电路判断在非检测期间内上述感应电压是否产生了过零点，该非检测期间是从上述通电期间的开始起至开始进行上述过零点的检测之前的期间， 在由上述过零检测电路检测出上述过零点的情况以及判断为在上述非检测期间内上述感应电压产生了过零点的情况下，上述驱动信号生成电路在切換上述第一驱动电流和上述第二驱动电流后开始从上述输出电路向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流或上述第ニ驱动电流。
5.根据权利要求I所述的单相无刷电动机的驱动电路，其特征在干， 上述驱动信号生成电路包括 第一计数器电路，其根据规定的时钟进行计数，在毎次由上述过零检测电路检测出上述过零点时或者在计数值达到第一规定值的情况下被复位； 寄存器，其在毎次由上述过零检测电路检测出上述过零点时，将上述第一计数器电路被复位之前的计数值存储为上述驱动周期； 定时控制电路，其根据上述第一计数器电路的计数值输出上述驱动信号，对上述通电期间和上述非通电期间进行控制，其中，在毎次由上述过零检测电路检测出过零点时，上述定时控制电路在切換上述第一驱动电流和上述第二驱动电流后开始从上述输出电路向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流或上述第二驱动电流， 当上述第一计数器电路的计数值达到将存储在上述寄存器中的上述驱动周期乘以规定系数所得的值时，上述定时控制电路使从上述输出电路向上述驱动线圈进行的上述第一驱动电流和上述第二驱动电流的供给都停止，其中，该规定系数大于O且小于1， 当上述第一计数器电路的计数值达到上述第一规定值时，上述定时控制电路不切換上述第一驱动电流和上述第二驱动电流而开始从上述输出电路向上述驱动线圈供给上述第ー驱动电流或上述第二驱动电流。
6.根据权利要求5所述的单相无刷电动机的驱动电路，其特征在干， 上述驱动信号生成电路还包括第二计数器电路，该第二计数器电路对从启动时起的向上述驱动线圈的通电次数进行计数， 上述定时控制电路在上述第二计数器电路的计数值达到第二规定值之前的期间内，当上述第一计数器电路的计数值达到以随着上述第二计数器电路的计数值的増加相应地减少的方式预先设定的值时，使从上述输出电路向上述驱动线圈进行的上述第一驱动电流和上述第二驱动电流的供给都停止。
7.根据权利要求5或6所述的单相无刷电动机的驱动电路，其特征在干， 上述过零检测电路包括 差动放大电路，其对上述驱动线圈的两端电压进行差动放大； 比较器，其将上述差动放大电路的输出电压与规定的基准电压进行比较； 边沿检测电路，其检测上述比较器的输出信号的上升沿或下降沿，输出边沿检测信号，其中，上述边沿检测电路生成用于在从上述通电期间的开始起至从上述非通电期间的开始经过规定时间的时刻为止的期间内进行屏蔽的屏蔽信号，将上述边沿检测信号用上述屏蔽信号进行屏蔽后输出， 在每次从上述边沿检测电路输出上述边沿检测信号时，上述定时控制电路在切換上述第一驱动电流和上述第二驱动电流后开始从上述输出电路向上述驱动线圈供给上述第一驱动电流或上述第二驱动电流。
8.根据权利要求7所述的单相无刷电动机的驱动电路，其特征在干， 上述边沿检测电路根据上述比较器的输出信号，判断在将上述边沿检测信号用上述屏蔽信号进行屏蔽的非检测期间内上述感应电压是否产生了过零点，在判断为在上述非检测期间内上述感应电压产生了过零点的情况下，在从上述非通电期间的开始起经过了上述规定时间后输出上述边沿检测信号。
全文摘要
单相无刷电动机的驱动电路不使用霍尔元件等位置检测元件而驱动单相无刷电动机，实现电动机的小型化、低成本化。具有驱动信号生成电路，生成驱动信号，驱动信号隔着非通电期间交替地向单相无刷电动机的驱动线圈供给第一和第二驱动电流；输出电路，根据驱动信号向驱动线圈供给第一或第二驱动电流；过零检测电路，非通电期间检测驱动线圈中产生的感应电压的过零点，驱动信号生成电路测量从通电期间的开始起至过零检测电路检测出过零点为止的驱动周期，驱动信号生成电路在过零检测电路检测出过零点时，根据测量出的驱动周期决定下一个通电期间的长度，在没有检测出过零点时，将上一个通电期间的长度决定为下一个通电期间的长度。
文档编号H02P6/18GK102832867SQ20121020002
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者村田勉 申请人:半导体元件工业有限责任公司