JP2005236406A - 負荷駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧動作を行う負荷駆動回路で、回路構成の簡略化と電力消費量の低減を行う。
【解決手段】第１電源と接続されるとともに負荷に電流を供給する吐出側トランジスタと、前記負荷から電流が供給される吸込側トランジスタと、所定周波数のパルス信号に基づいて前記吸込側トランジスタを間欠動作させるべくスイッチング動作するスイッチングトランジスタと、を有し、昇圧回路から出力される前記第１電源の電圧より高い昇圧電圧に基づいて前記吐出側トランジスタを動作させる、負荷駆動回路において、前記昇圧回路から前記昇圧電圧を得るために、前記スイッチングトランジスタを使用することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、負荷駆動回路に関する。

負荷に電流を供給する吐出側トランジスタと、当該負荷から電流が供給される吸込側トランジスタと、所定周波数のパルス信号に基づいてスイッチング動作し、その結果吸込側トランジスタを間欠動作させるスイッチングトランジスタと、を有する負荷駆動回路として、例えばモータ駆動回路が挙げられる。

以下、図４を参照しつつ、従来の負荷駆動回路の一例としてモータ駆動回路を取り上げて説明する。図４は、従来のモータ駆動回路を示す回路ブロック図である。尚、図４は一例としての所謂Ｈブリッジ型のモータ駆動回路を示すものである。

ＮＰＮバイポーラトランジスタ２、４は、コイル６（負荷）に電流を供給する吐出側トランジスタである。また、ＮＰＮバイポーラトランジスタ８、１０は、コイル６から電流が供給される吸込側トランジスタである。吐出側となるトランジスタ２と吸込側となるトランジスタ８のコレクタ・エミッタは電源電圧ＶＣＣ１（第１電源：例えば５ボルト）と接地ＶＳＳとの間に直列接続されている。同様に、吐出側となるトランジスタ４と吸込側となるトランジスタ１０のコレクタ・エミッタも電源電圧ＶＣＣ１と接地ＶＳＳとの間に直列接続されている。コイル６は、トランジスタ２のエミッタおよびトランジスタ８のコレクタの接続点と、トランジスタ４のエミッタおよびトランジスタ１０のコレクタの接続点との間に接続されている。つまり、トランジスタ２、４、８、１０とコイル６とはＨブリッジ型をなし、トランジスタ２、１０がオンすることによってコイル６の紙面右方向（実線）に電流が流れ、一方、トランジスタ４、８がオンすることによってコイル６の紙面左方向（破線）に電流が流れることとなる。

プリドライブ回路１２は、吐出側となるトランジスタ２を動作させるために十分な定電流を、当該トランジスタ２のベースに供給するものである。また、プリドライブ回路１４は、吐出側となるトランジスタ４を動作させるために十分な定電流を、当該トランジスタ４のベースに供給するものである。また、プリドライブ回路１６は、吸込側となるトランジスタ８を動作させるために十分な定電流を、当該トランジスタ８のベースに供給するものである。更に、プリドライブ回路１８は、吸込側となるトランジスタ１０を動作させるために十分な定電流を、当該トランジスタ１０のベースに供給するものである。

ＮＰＮバイポーラトランジスタ２０は、プリドライブ回路１６を介して吸込側となるトランジスタ８をスイッチングするスイッチングトランジスタである。同様に、ＮＰＮバイポーラトランジスタ２２は、プリドライブ回路１８を介して吸込側となるトランジスタ１０をスイッチングするスイッチングトランジスタである。つまり、コイル６の紙面右方向に電流を流すときにトランジスタ１０をスイッチング動作させ、一方、コイル６の紙面左方向に電流を流すときにトランジスタ８をスイッチング動作させることによって、電力消費量を低減することが可能となる。

コイル６に対する通電切り替えは通電ロジック回路２４により行われる。通電ロジック回路２４は、ロジック信号ＩＮ１、ＩＮ２の値の組み合わせによって、トランジスタ２、１０の組み合わせまたはトランジスタ４、８の組み合わせを動作させる。例えば、ＩＮ１が“Ｈ”（ハイレベル）、ＩＮ２が“Ｌ”（ローレベル）の場合、プリドライブ回路１２、１８に定電流が供給され、スイッチングトランジスタ２２のベースに所定周波数のＰＷＭ信号（パルス信号）が供給され、これにより、トランジスタ２がオンするとともにトランジスタ１０が間欠的にオンし、コイル６に紙面右方向の電流が流れる。一方、ＩＮ１が“Ｌ”、ＩＮ２が“Ｈ”の場合、プリドライブ回路１４、１６に定電流が供給され、スイッチングトランジスタ２０のベースに前記ＰＷＭ信号が供給され、これにより、トランジスタ４がオンするとともにトランジスタ８が間欠的にオンし、コイル６に紙面左方向の電流が流れる。こうしてステータ（不図示）にコイル６が巻回されたモータは回転することとなる。
特開２００１−２７５３８０号公報

ところで、プリドライブ回路１２、１４の電源として、吐出側となるトランジスタ２、４のコレクタと接続されている電源電圧ＶＣＣ１を共用した場合を考えてみる。この場合、プリドライブ回路１２、１４は、電流ミラー回路であって、当該電流ミラー回路の出力電流がトランジスタ２、４のベースに供給されるため、トランジスタ２、４のコレクタ・エミッタ間の電圧は、それぞれ、トランジスタ２、４のベース・エミッタ間の立ち上がり電圧とプリドライブ回路１２、１４内のトランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧とを加算した電圧となる。即ち、トランジスタ２、４のコレクタ・エミッタ間電圧は、当該トランジスタ２、４の立ち上がり電圧より大きい電圧となってしまう。このため、単一の電源電圧ＶＣＣ１を用いることは構成上簡易ではあるが、トランジスタ２、４における電力消費量が増大する問題がある。特に、図４のモータ駆動回路を集積回路とした場合（但しコイル６を除く）、トランジスタ２、４における電力消費量の増大に伴う発熱が集積回路全体に波及する問題を無視できなくなる。

そこで、従来は、トランジスタ２、４における電力消費量を低減するために昇圧回路２６を備えている。この昇圧回路２６は、電源電圧ＶＣＣ１の電圧値よりも高い昇圧電圧ＶＣＣ２を生成して出力するものであり、昇圧電圧ＶＣＣ２はプリドライブ回路１２、１４の電源電圧として印加される。これにより、プリドライブ回路１２、１４の電源電圧として電源電圧ＶＣＣ１を使用する場合に比べて、トランジスタ２、４のベース電圧は上昇し、これに伴ってトランジスタ２、４のエミッタ電圧も上昇し、結果としてトランジスタ２、４のコレクタ・エミッタ間電圧は小さくなる。即ち、トランジスタ２、４における電力消費量は低減され、発熱を抑えることができる。尚、昇圧回路２６としては、周知の昇圧回路を使用することができる。

しかし、昇圧回路２６は、プリドライブ回路１２、１４の電源電圧として昇圧電圧ＶＣＣ２を印加させるためだけのものであり、図４のモータ駆動回路の駆動動作とは全く関係しない独立した回路であった。そのため、電源電圧としてＶＣＣ１、ＶＣＣ２を使用するモータ駆動回路を構成する場合、回路素子数が増加してコストアップを招く問題があった。更に、このモータ駆動回路を集積回路とした場合、回路素子数の増加に伴ってチップ面積が増大する問題もあった。

そこで、本発明は、昇圧動作を行う負荷駆動回路において、回路構成の簡略化と電力消費量の低減を行うことを目的とする。

前記課題を解決するための主たる発明は、第１電源と接続されるとともに負荷に電流を供給する吐出側トランジスタと、前記負荷から電流が供給される吸込側トランジスタと、所定周波数のパルス信号に基づいて前記吸込側トランジスタを間欠動作させるべくスイッチング動作するスイッチングトランジスタと、を有し、昇圧回路から出力される前記第１電源の電圧より高い昇圧電圧に基づいて前記吐出側トランジスタを動作させる、負荷駆動回路において、前記昇圧回路から前記昇圧電圧を得るために、前記スイッチングトランジスタを使用することを特徴とする。

本発明によれば、昇圧動作を行う負荷駆動回路において、回路構成を簡略化できる。これにより、負荷駆動回路のコストダウンを可能とし、更には負荷駆動回路を集積回路とした場合にはチップ面積が大となるのを防止できる。また、負荷駆動回路の電力消費量を低減することも可能となる。

本明細書およ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。

＝＝＝負荷駆動回路の一例＝＝＝
図１乃至図３を参照しつつ、本発明にかかる負荷駆動回路について説明する。図１は、本発明の負荷駆動回路の一例であるモータ駆動回路を示す回路ブロック図であり、破線で囲んだコイルおよびコンデンサ以外は集積回路で構成されるものとする。尚、図１は一例としてＨブリッジ型のモータ駆動回路を示すものである。図２は、図１に開示される吐出側トランジスタおよび吸込側トランジスタの駆動波形を示す波形図である。図３は、図１のスイッチングトランジスタのスイッチング動作に伴う昇圧波形を示す波形図である。

＜＜モータ駆動回路の構成＞＞
ＮＰＮバイポーラトランジスタ１０２、１０４は、コイル１０６（負荷）に電流を供給する吐出側トランジスタである。また、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１０８、１１０は、コイル１０６から電流が供給される吸込側トランジスタである。吐出側となるトランジスタ１０２と吸込側となるトランジスタ１０８のコレクタ・エミッタは電源電圧ＶＣＣ１（第１電源：例えば５ボルト）と接地ＶＳＳとの間に直列接続されている。同様に、吐出側となるトランジスタ１０４と吸込側となるトランジスタ１１０のコレクタ・エミッタも電源電圧ＶＣＣ１と接地ＶＳＳとの間に直列接続されている。トランジスタ１０２のエミッタおよびトランジスタ１０８のコレクタの接続点と、トランジスタ１０４のエミッタおよびトランジスタ１１０のコレクタの接続点とには端子１１２、１１４が設けられている。コイル１０６は、その両端が端子１１２、１１４と外部接続される。つまり、トランジスタ１０２、１０４、１０８、１１０とコイル１０６とはＨブリッジ型をなし、トランジスタ１０２、１１０がオンすることによってコイル１０６の紙面右方向（実線）に電流が流れ、一方、トランジスタ１０４、１０８がオンすることによってコイル１０６の紙面左方向（破線）に電流が流れることとなる。

プリドライブ回路１１６は、吐出側となるトランジスタ１０２を動作させるために十分な定電流を、当該トランジスタ１０２のベースに供給するものである。詳しくは、プリドライブ回路１１６は、ダイオード接続されたＰＮＰバイポーラトランジスタ１１８とＰＮＰバイポーラトランジスタ１２０を電流ミラー接続したものであり、トランジスタ１２０のコレクタ電流がトランジスタ１０２のベース電流として供給される。また、プリドライブ回路１２２は、吐出側となるトランジスタ１０４を動作させるために十分な定電流を、当該トランジスタ１０４のベースに供給するものである。詳しくは、プリドライブ回路１２２は、ダイオード接続されたＰＮＰバイポーラトランジスタ１２４とＰＮＰバイポーラトランジスタ１２６を電流ミラー接続したものであり、トランジスタ１２６のコレクタ電流がトランジスタ１０４のベース電流として供給される。尚、プリドライブ回路１１６、１２２の電源電圧としては、電源電圧ＶＣＣ１の電圧値より高い後述する昇圧電圧ＶＣＣ２が印加される。

プリドライブ回路１２８は、吸込側となるトランジスタ１０８を動作させるために十分な定電流を、当該トランジスタ１０８のベースに供給するものである。詳しくは、プリドライブ回路１２８は、ダイオード接続されたＮＰＮバイポーラトランジスタ１３０とＮＰＮバイポーラトランジスタ１３２を電流ミラー接続したものであり、トランジスタ１３０、１３２のエミッタの合成電流がトランジスタ１０８のベース電流として供給される。また、プリドライブ回路１３４は、吸込側となるトランジスタ１１０を動作させるために十分な定電流を、当該トランジスタ１１０のベースに供給するものである。詳しくは、プリドライブ回路１３４は、ダイオード接続されたＮＰＮバイポーラトランジスタ１３６とＮＰＮバイポーラトランジスタ１３８を電流ミラー接続したものであり、トランジスタ１３６、１３８のエミッタの合成電流がトランジスタ１１０のベース電流として供給される。

ＮＰＮバイポーラトランジスタ１４０は、プリドライブ回路１２８を介して吸込側となるトランジスタ１０８をスイッチングするスイッチングトランジスタであり、コレクタがプリドライブ回路１２８内のトランジスタ１３０のコレクタと接続されるとともにエミッタが接地されている。同様に、ＮＰＮバイポーラトランジスタ１４２は、プリドライブ回路１３４を介して吸込側となるトランジスタ１１０をスイッチングするスイッチングトランジスタであり、コレクタがプリドライブ回路１３４内のトランジスタ１３６のコレクタと接続されるとともにエミッタが接地されている。つまり、コイル１０６の紙面右方向に電流を流すときにトランジスタ１１０をスイッチング動作させ、一方、コイル１０６の紙面左方向に電流を流すときにトランジスタ１０８をスイッチング動作させることによって、電力消費量を抑えてモータを回転させることが可能となる。

電源電圧ＶＣＣ１が印加される信号線１４４には電源端子１４６が設けられている。また、プリドライブ回路１２８内のトランジスタ１３２のコレクタと、プリドライブ回路１３４内のトランジスタ１３８のコレクタには共通する端子１４８が設けられている。更に、端子１５０と接地端子１５２も設けられている。

昇圧用コイル１５４は、電源端子１４６および端子１４８と外部接続されている。また、整流用ダイオード１５６は、モータ駆動回路が集積化した集積回路内部においてそのアノードが端子１４８と接続され、そのカソードが端子１５０と接続されている。更に、コンデンサ１５８は、端子１５０および接地端子１５２と外部接続されている。整流用ダイオード１５６のカソード（コンデンサ１５８の非接地側の一端）は、プリドライブ回路１１６、１２２を構成するトランジスタ１１８、１２０、１２４、１２６のエミッタと接続される。ここで、昇圧用コイル１５４、整流用ダイオード１５６、コンデンサ１５８、スイッチングトランジスタ１４０、１４２は昇圧型チョッパ回路（昇圧回路）を構成し、電源電圧ＶＣＣ１を前述した昇圧電圧ＶＣＣ２となるまで昇圧するものである。
詳しくは、コイル１０６の紙面右方向に電流を流す場合、昇圧用コイル１５４、整流用ダイオード１５６、コンデンサ１５８に対してスイッチングトランジスタ１４２が昇圧型チョッパ回路を構成する要件となる。一方、コイル１０６の紙面左方向に電流を流す場合、昇圧用コイル１５４、整流用ダイオード１５６、コンデンサ１５８に対してスイッチングトランジスタ１４０が昇圧型チョッパ回路を構成する要件となる。本実施の形態では、上記の昇圧型チョッパ回路を構成するスイッチングトランジスタとして、独立した専用のトランジスタを設けることなく、吸込側となるトランジスタ１０８、１１０をスイッチング（間欠動作）させるためのスイッチングトランジスタ１４０、１４２を兼用するものである。尚、昇圧用コイル１５４の自己インダクタンスおよびコンデンサ１５８の静電容量としては、電源電圧ＶＣＣ１をどの程度の昇圧電圧ＶＣＣ２とするかに応じて適切な値が設定される。例えば、昇圧型チョッパ回路が１０ボルト程度の昇圧電圧ＶＣＣ２を出力する場合、昇圧用コイル１５４の自己インダクタンスは数十μＨとなり、コンデンサ１５８の静電容量は数μＦとなる。

通電ロジック回路１６０は、コイル１０６に対する通電切り替えを行うための信号を出力するものである。詳しくは、通電ロジック回路１６０は、入力されるロジック信号ＩＮ１、ＩＮ２の論理値の組み合わせに応じて、コイル１０６の紙面右方向の電流と紙面左方向の電流とを切り替えるための信号を端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆから出力する。ここで、端子Ａは、プリドライブ回路１１６に定電流を供給すべく、トランジスタ１１８のコレクタと接続される。端子Ｂは、プリドライブ回路１２８に定電流を供給すべく、トランジスタ１３０のコレクタと接続される。端子Ｃは、スイッチングトランジスタ１４０を所定周波数（例えば数十ＫＨｚ〜数百ＫＨｚ）のＰＷＭ信号（パルス信号）でスイッチング動作させるべく、スイッチングトランジスタ１４０のベースと接続される。端子Ｄは、スイッチングトランジスタ１４２を上記の所定周波数のＰＷＭ信号でスイッチング動作させるべく、スイッチングトランジスタ１４２のベースと接続される。端子Ｅは、プリドライブ回路１３４に定電流を供給すべく、トランジスタ１３６のコレクタと接続される。更に、端子Ｆは、プリドライブ回路１２２に定電流を供給すべく、トランジスタ１２４のコレクタと接続される。尚、ロジック信号ＩＮ１、ＩＮ２は、モータ駆動回路の外部におけるマイクロコンピュータ等から供給される。また、ＰＷＭ信号のデューティは、通電ロジック回路１６０内部において予め設定されているものとする。

＜＜モータ駆動回路の動作＞＞
先ず、初期状態として、コンデンサ１５８には充電がされていないものとする。
例えば、ロジック信号ＩＮ１が“Ｈ”、ロジック信号ＩＮ２が“Ｌ”となっている場合（期間ＴＡ）、通電ロジック回路１６０は、コイル１０６の紙面右方向に電流を流すための信号を出力する。詳しくは、プリドライブ回路１１６には端子Ａを通して定電流が供給され、プリドライブ回路１３４には端子Ｅを通して定電流が供給される。また、スイッチングトランジスタ１４２のベースには端子ＤからＰＷＭ信号が供給される。

図３（Ａ）は、通電ロジック回路１６０の端子Ｃ、Ｄから相補的に出力されるＰＷＭ信号を示している。また、図３（Ｂ）は、端子ＣからＰＷＭ信号が出力されたときのトランジスタ１３２のコレクタ電圧波形、端子ＤからＰＷＭ信号が出力されたときのトランジスタ１３８のコレクタ電圧波形を示している。更に、図３（Ｃ）は、コンデンサ１５８の非接地側の一端に現れる昇圧電圧ＶＣＣ２の波形を示している。

通電ロジック回路１６０の端子Ｄから出力されるＰＷＭ信号が“Ｌ”であるとき、スイッチングトランジスタ１４２はオフする。このとき、プリドライブ回路１３４を構成するトランジスタ１３８は、そのコレクタに昇圧用コイル１５４を流れる電流が供給されて動作し、吸込側のトランジスタ１１０を動作させる。尚、このときのトランジスタ１３８のコレクタ電圧は、トランジスタ１１０を動作させる範囲で“Ｌ”となり、整流用ダイオード１５６は導通することなくコンデンサ１５８の充電動作は行われない。一方、通電ロジック回路１６０の端子Ｄから出力されるＰＷＭ信号が“Ｌ”から“Ｈ”へ変化したとき、スイッチングトランジスタ１４２はオンする。これに伴って、プリドライブ回路１３４を構成するトランジスタ１３６、１３８はオフし、トランジスタ１１０をオフする。このとき、昇圧用コイル１５４にはキックバック電圧が発生するため、トランジスタ１３８のコレクタ電圧は、整流用ダイオード１５６を導通させるのに十分な大きさの“Ｈ”の電圧となる。これにより、整流用ダイオード１５６が導通し、コンデンサ１５８は当該コンデンサ１５８の静電容量やモータ駆動回路の配線抵抗等で定まる時定数に従って充電動作を行うこととなる。以後、ＰＷＭ信号が“Ｌ”と“Ｈ”の間を繰り返し変化することに伴って、コンデンサ１５８の非接地側の電圧は徐々に上昇し、その結果、予め定められた昇圧電圧ＶＣＣ２（例えば１０ボルト）が得られることとなる。尚、コンデンサ１５８の非接地側の電圧が予め定められた昇圧電圧ＶＣＣ２となるまでの期間は、モータ駆動回路の初期動作を安定させるために短い方が好ましい。この期間を短縮するためには、例えば、ＰＷＭ信号のデューティ、コンデンサ１５８の静電容量等を、モータ駆動回路の特性に応じて適宜設定することで対応することが可能である。これにより、昇圧電圧ＶＣＣ２は、ロジック信号ＩＮ１が“Ｈ”、ロジック信号ＩＮ２が“Ｌ”となっている期間ＴＡにおいて、当該期間ＴＡよりも短い期間で予め定められた電圧まで上昇することとなる。プリドライブ回路１１６には、この昇圧電圧ＶＣＣ２が電源電圧として印加されるとともに通電ロジック回路１６０の端子Ａから定電流が供給されており、吐出側のトランジスタ１０２を動作させる。従って、期間ＴＡでは、吐出側のトランジスタ１０２が動作するとともに吸込側のトランジスタ１１０が間欠動作し、コイル１０６の紙面右方向に電流が流れることとなる。ここで、プリドライブ回路１１６が電源電圧ＶＣＣ１より高い昇圧電圧ＶＣＣ２を印加されることから、トランジスタ１０２のベース電圧を電源電圧ＶＣＣ１より高くすることが可能となる。これにより、トランジスタ１０２のコレクタ・エミッタ間電圧を立ち上がり電圧より小さくすることができ、トランジスタ１０２における電力消費量を低減することと発熱を抑えることが可能となる。

次に、ロジック信号ＩＮ１が“Ｌ”、ロジック信号ＩＮ２が“Ｈ”となっている場合（期間ＴＢ）、通電ロジック回路１６０は、コイル１０６の紙面左方向に電流を流すための信号を出力する。詳しくは、プリドライブ回路１２２には端子Ｆを通して定電流が供給され、プリドライブ回路１２８には端子Ｂを通して定電流が供給される。また、スイッチングトランジスタ１４０のベースには端子ＣからＰＷＭ信号が供給される。

通電ロジック回路１６０の端子Ｃから出力されるＰＷＭ信号が“Ｌ”であるとき、スイッチングトランジスタ１４０はオフする。このとき、プリドライブ回路１２８を構成するトランジスタ１３２は、そのコレクタに昇圧用コイル１５４を流れる電流が供給されて動作し、吸込側のトランジスタ１０８を動作させる。尚、このときのトランジスタ１３２のコレクタ電圧は、トランジスタ１０８を動作させる範囲で“Ｌ”となり、整流用ダイオード１５６は導通することなくコンデンサ１５８の充電動作は行われない。一方、通電ロジック回路１６０の端子Ｃから出力されるＰＷＭ信号が“Ｌ”から“Ｈ”へ変化したとき、スイッチングトランジスタ１４０はオンする。これに伴って、プリドライブ回路１２８を構成するトランジスタ１３０、１３２はオフし、トランジスタ１０８をオフする。このとき、昇圧用コイル１５４にはキックバック電圧が発生するため、トランジスタ１３２のコレクタ電圧は、整流用ダイオード１５６を導通させるのに十分な大きさの“Ｈ”の電圧となる。これにより、整流用ダイオード１５６が導通し、コンデンサ１５８は前記の時定数に従って充電動作を行うこととなる。以後、ＰＷＭ信号が“Ｌ”と“Ｈ”の間を繰り返し変化することに伴って、コンデンサ１５８の非接地側には、予め定められた昇圧電圧ＶＣＣ２が得られることとなる。尚、期間ＴＢが初期状態であったとしても、昇圧電圧ＶＣＣ２は、期間ＴＡと同様に、期間ＴＢよりも短い期間で予め定められた電圧まで上昇することとなる。プリドライブ回路１２２には、この昇圧電圧ＶＣＣ２が電源電圧として印加されるとともに通電ロジック回路１６０の端子Ｆから定電流が供給されており、吐出側のトランジスタ１０４を動作させる。従って、期間ＴＢでは、吐出側のトランジスタ１０４が動作するとともに吸込側のトランジスタ１０８が間欠動作し、コイル１０６の紙面左方向に電流が流れることとなる。ここで、プリドライブ回路１２２が電源電圧ＶＣＣ１より高い昇圧電圧ＶＣＣ２を印加されることから、トランジスタ１０４のベース電圧を電源電圧ＶＣＣ１より高くすることが可能となる。これにより、トランジスタ１０４のコレクタ・エミッタ間電圧を立ち上がり電圧より小さくすることができ、トランジスタ１０４における電力消費量を低減することと発熱を抑えることが可能となる。

そして、期間ＴＡ、ＴＢが繰り返される場合、通電ロジック回路１６０の端子Ｃ、ＤからはＰＷＭ信号が相補的に出力されるため、モータ駆動回路が動作している期間は、昇圧電圧ＶＣＣ２は予め定められた電圧値に保持されることとなる。

図２は、ロジック信号ＩＮ１、ＩＮ２の変化に伴って、吐出側のトランジスタ１０２、１０４および吸込側のトランジスタ１０８、１１０のベースに入力される駆動波形を示している。ここで、図２（Ａ）は通電ロジック回路１６０に入力されるロジック信号ＩＮ１、図２（Ｂ）は通電ロジック回路１６０に入力されるロジック信号ＩＮ２、図２（Ｃ）は吐出側のトランジスタ１０２のベースに印加される電圧、図２（Ｄ）は吸込側となるトランジスタ１０８のベースに印加される電圧、図２（Ｅ）は吐出側となるトランジスタ１０４のベースに印加される電圧、図２（Ｆ）は吸込側となるトランジスタ１１０のベースに印加される電圧を示している。尚、図２（Ｄ）（Ｅ）におけるパルス波形は、図３（Ｂ）に示すトランジスタ１３２、１３８のコレクタ電圧の変化に伴うものである。ここで、期間ＴＡと期間ＴＢが切り替わるとき、電源電圧ＶＣＣ１と接地ＶＳＳとの間に直列接続されているトランジスタ１０２、１０８と、トランジスタ１０４、１１０に貫通電流が流れて雑音や誤動作の影響が出ることを防止するため、通電ロジック回路１６０では、吐出側のトランジスタ１０２がオフしてから吸込側のトランジスタ１０８の間欠動作を開始し、また吐出側のトランジスタ１０４がオフしてから吸込側のトランジスタ１１０が間欠動作を開始するように、端子Ａ乃至Ｆから信号を出力する。

以上説明したように、昇圧電圧ＶＣＣ２を得るための昇圧型チョッパ回路に用いるスイッチングトランジスタとして、モータ駆動回路に元来使用されているスイッチングトランジスタ１４０、１４２を用いるため、昇圧型チョッパ回路を構成する回路素子数を削減することが可能となる。これにより、回路素子数の削減に伴って、図１のモータ駆動回路を製造するために要するコストが図４のモータ駆動回路を製造する場合のコストに比べて安価となる。また、図１のモータ駆動回路を集積回路とした場合、回路素子数の削減に伴って、チップ面積を小さくすることが可能となる。また、図４の従来のモータ駆動回路におけるプリドライブ回路１６、１８では、吸込側のトランジスタ８、１０を十分に動作可能なベース電流を供給するために電源電圧ＶＣＣ１が接続されている。しかし、これでは、プリドライブ回路１６、１８に余剰なコレクタ電流が流れることとなる。ところが、図１（本実施の形態）のモータ駆動回路のプリドライブ回路１２８、１３４（従来のプリドライブ回路１６、１８に対応）では電源電圧ＶＣＣ１を独立に直接必要としない。つまり、電源電圧ＶＣＣ１を昇圧する昇圧型チョッパ回路の昇圧用コイル１５４の一端をプリドライブ回路１２８、１３２のトランジスタ１３２、１３８のコレクタと接続することによって、従来余剰となっていた上記のコレクタ電流を昇圧型チョッパ回路に使用でき、昇圧型チョッパ回路自体に特別な電流源を用意する必要はなくなる。これにより、本実施の形態のモータ駆動回路では従来のモータ駆動回路よりも電力消費量を低減することが可能となる。

また、昇圧型チョッパ回路は、スイッチングトランジスタ１４０、１４２がスイッチング動作を行う期間、昇圧動作を行う。つまり、コイル１０６の紙面右方向または紙面左方向に電流を流すときのみ昇圧動作を行うため、無駄に昇圧動作を行うことがないため、電力消費量を低減することが可能となる。

また、昇圧型チョッパ回路は、モータ駆動回路に元来使用されている電源電圧ＶＣＣ１を使用するため、回路規模が大きくなるのを防止することが可能となる。

また、吐出側のトランジスタ１０２、１０４をプリドライブするプリドライブ回路１１６、１２２を備え、プリドライブ回路１１６、１２２は昇圧電圧ＶＣＣ２が印加されて動作するため、上記の効果の他に、従来と同様にトランジスタ１０２、１０４における電力消費量の低減という効果も併せて確保することが可能となる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明にかかる負荷駆動回路について説明したが、上記の説明は、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勿論である。

＜＜負荷駆動回路＞＞
本実施の形態では、負荷駆動回路として、吐出側トランジスタおよび吸込側トランジスタを有するＨブリッジ型のモータ駆動回路を一例として取り上げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、Ｈブリッジ型と同様に吐出側トランジスタおよび吸込側トランジスタを用いてモータを駆動する３相のモータ駆動回路に本発明を適用することも可能である、更に、モータ駆動回路以外で、吐出側トランジスタと吸込側トランジスタとの電流径路に負荷が介在する回路であれば、本発明を適用することができる。

＜＜昇圧回路＞＞
本実施の形態における昇圧回路は、昇圧用コイル１５４、整流用ダイオード１５６、コンデンサ１５８を用いる昇圧型チョッパ回路であるが、この接続態様に限定されるものではない。つまり、スイッチングトランジスタ１４０、１４２を用いて昇圧電圧ＶＣＣ２を効果的に得られるならば、如何なる構成を適用することも可能である。

本発明にかかる負荷駆動回路を示す回路ブロック図である。 図１に開示される吐出側トランジスタおよび吸込側トランジスタの駆動波形を示す波形図である。 図１のスイッチングトランジスタのスイッチング動作に伴う昇圧波形を示す波形図である。 従来の負荷駆動回路を示す回路ブロック図である。

符号の説明

１０２、１０４ 吐出側のトランジスタ
１０６ コイル
１０８、１１０ 吸込側のトランジスタ
１１６、１２２、１２８、１３４ プリドライブ回路
１４０、１４２ スイッチングトランジスタ
１４６ 電源端子
１４８、１５０ 端子
１５２ 接地端子
１５４ 昇圧用コイル
１５６ 整流用ダイオード
１５８ コンデンサ
１６０ 通電ロジック回路

Claims (8)

1. 第１電源と接続されるとともに負荷に電流を供給する吐出側トランジスタと、前記負荷から電流が供給される吸込側トランジスタと、所定周波数のパルス信号に基づいて前記吸込側トランジスタを間欠動作させるべくスイッチング動作するスイッチングトランジスタと、を有し、昇圧回路から出力される前記第１電源の電圧より高い昇圧電圧に基づいて前記吐出側トランジスタを動作させる、負荷駆動回路において、
   前記昇圧回路から前記昇圧電圧を得るために、前記スイッチングトランジスタを使用することを特徴とする負荷駆動回路。
2. 前記昇圧回路は、前記スイッチングトランジスタがスイッチング動作を行う期間、昇圧動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動回路。
3. 前記昇圧回路は、前記第１電源が印加されて動作することを特徴とする請求項１または２に記載の負荷駆動回路。
4. 前記昇圧回路は、
   前記スイッチングトランジスタがオンしたときに電流が流れる昇圧用コイルと、前記スイッチングトランジスタがオフしたときに前記コイルに流れる電流を整流用ダイオードを介して充電するコンデンサと、を有し、前記コンデンサの充電電圧を前記昇圧電圧とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の負荷駆動回路。
5. 前記負荷駆動回路は、半導体集積回路であって、前記コイルを外部接続するための第１外部端子と、前記コンデンサを外部接続するための第２外部端子と、を有することを特徴とする請求項４に記載の負荷駆動回路。
6. 前記負荷駆動回路は、コイルに電流を供給する前記吐出側トランジスタと、前記コイルから電流が供給される前記吸込側トランジスタと、前記吸込側トランジスタを間欠動作させる前記スイッチングトランジスタとからなる対を少なくとも２対有するモータ駆動回路であって、２個以上の前記スイッチングトランジスタを、同一の前記昇圧回路に使用することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の負荷駆動回路。
7. 前記吐出側トランジスタをプリドライブするプリドライブ回路を備え、前記プリドライブ回路は前記昇圧電圧が印加されて動作すること、を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の負荷駆動回路。
8. 第１電源と接続されるとともに負荷に電流を供給する吐出側トランジスタと、前記負荷から電流が供給される吸込側トランジスタと、所定周波数のパルス信号に基づいて前記吸込側トランジスタを間欠動作させるべくスイッチング動作するスイッチングトランジスタと、を有し、昇圧型チョッパ回路から出力される前記第１電源の電圧より高い昇圧電圧に基づいて前記吐出側トランジスタを動作させる、負荷駆動回路において、
   前記昇圧型チョッパ回路を構成するスイッチングトランジスタとして、前記スイッチングトランジスタを使用することを特徴とする負荷駆動回路。
   
   

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