JP2006262628A - Motor drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Hブリッジ構成を成す複数のパワートランジスタを有し、モータを駆動するモータ駆動回路に関するものである。特に、本発明は、電源電圧低下を検出してグランド側出力トランジスタをオンし、モータの回転にブレーキをかけるものであり、モータの保護性能の向上を図るものである。 The present invention relates to a motor drive circuit having a plurality of power transistors having an H-bridge configuration and driving a motor. In particular, the present invention detects a drop in the power supply voltage, turns on the ground-side output transistor, and brakes the rotation of the motor, thereby improving the protection performance of the motor.
Hブリッジ構成を成す、複数のパワートランジスタを有してモータを駆動するモータ駆動回路の先行技術としては、例えば特許文献1(特開2001−37276号公報)に示されている技術がある。図9を参照して上記特許文献1に記載の技術を説明する。 As a prior art of a motor drive circuit that has a plurality of power transistors and drives a motor having an H-bridge configuration, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-37276). The technique described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
図9に示す従来例のモータ駆動回路10に内蔵される電源回路12は交流100Vを両波整流し直流定電圧を生成する。電源回路12の出力は分岐点PにてモータMを駆動するための電力を供給するためのHブリッジ回路14に接続される。
A
Hブリッジ回路14は電源側出力トランジスタQ1、Q3と、グランド側出力トランジスタQ2、Q4と、ダイオードD1、D2、D3、D4と、抵抗R1、R2、R3、R4とを有する。計4個の出力トランジスタをそれぞれトランジスタQ1とQ2、トランジスタQ3とQ4を組としてそれぞれのトランジスタ組の接続端子をM+、M−とする。上記出力トランジスタ組(出力回路)の接続端子M+、M−にモータMが接続される。2組の上記出力トランジスタから上記モータMに駆動電流を流すことで上記モータMを駆動する。
The
モータ駆動回路10はモータMにおける接続端子M+およびM−の平均電圧を検出し、フィードバック電圧Fを誤差増幅回路22に出力するモータ電圧検出回路16を有する。上記モータ電圧検出回路16は以下のように構成される。モータMへの接続端子M+が抵抗R6に接続される。抵抗R6の他端は抵抗R8、容量C1および、抵抗R10に接続される。また、抵抗R8および、容量C1の他端は接地される。抵抗R10の他端は一端が接地された抵抗R12および、演算増幅器IC1の正相入力端子に接続される。
The
一方、接続端子M−が抵抗R7に接続される。抵抗R7の他端は抵抗R9および、容量C2および、抵抗R11に接続される。また、抵抗R9および、容量C2の他端は接地される。抵抗R11の他端はもう一端が演算増幅器IC1の出力に接続された抵抗R13と、演算増幅器IC1の逆相入力端子に接続される。上記演算増幅器IC1の出力Fが上記誤差増幅回路22へ入力される。
On the other hand, the connection terminal M- is connected to the resistor R7. The other end of the resistor R7 is connected to the resistor R9, the capacitor C2, and the resistor R11. The resistor R9 and the other end of the capacitor C2 are grounded. The other end of the resistor R11 is connected to the resistor R13, the other end of which is connected to the output of the operational amplifier IC1, and the negative phase input terminal of the operational amplifier IC1. The output F of the operational amplifier IC1 is input to the
このようにして、容量C1に接続端子M+の平均電圧に相当する電流が蓄積され、一方、容量C2に接続端子M−の平均電圧に相当する電流が蓄積される。 In this way, a current corresponding to the average voltage of the connection terminal M + is accumulated in the capacitor C1, while a current corresponding to the average voltage of the connection terminal M− is accumulated in the capacitor C2.
モータ駆動回路10に内蔵される電源電圧検出回路20はツェナーダイオードD5、D6、D7と抵抗R5とを有し、ツェナーダイオードD5のカソードは分岐点Pに接続され、抵抗R5は抵抗R7の他端に接続される。
The power supply voltage detection circuit 20 built in the
モータ駆動回路10に内蔵される目標電圧設定回路18は外部からの上昇、下降指令であるUP端子、DW端子に接続された信号に応じて、モータMのモータ電圧の目標値Tを設定する。本実施の形態ではUP端子、DW端子の両方に同時にHレベル信号が印加されることはないとする。
A target
モータ駆動回路10は目標電圧設定回路18から出力された目標値Tとフィードバック電圧Fとの誤差を増幅した誤差電圧YをPWM回路24へ出力する誤差増幅回路22を有する。PWM回路24は誤差増幅回路22から出力された誤差電圧YとPWM回路24の内部で作成される三角波電圧とを比較し、誤差電圧Yに比例した電圧がモータ電圧の平均値となるようなパルス幅のPWM信号を出力する。
The
このように設定されたPWM信号がロジック回路26へ入力され、Hブリッジ回路14のスイッチング素子Q1からQ4をオン・オフさせるために、AH端子、BH端子、AL端子および、BL端子をHレベルあるいはLレベルとする。ここで、通常回転時はAH端子とBL端子とを組にし、BH端子とAL端子とを組にして、トランジスタQ1とQ4、トランジスタQ2とQ3の組を同時にオン・オフさせる。このようにして、トランジスタQ1とQ4をオンさせることで、モータMを順方向に回転(上昇)させ、トランジスタQ2とQ3をオンさせることで、モータMを逆方向に回転(下降)させることができる。
The PWM signal set in this way is input to the
モータMが停止している状態から逆方向に回転した場合、誘起される逆起電力による誘起電圧ノイズ成分により、電源電圧が上昇する。このとき、上記電源電圧検出回路20によって予め設定されている所定の電圧を超えると、上記電源電圧検出回路20中のツェナーダイオードD5、D6、D7が導通し、抵抗R5を介して容量C2を充電する。その結果、演算増幅器IC1の逆相入力端子入力電圧が上昇し、誤差増幅回路22を通り、PWM回路24の順方向回転のデューティを増加させる。そして、ロジック回路26がHブリッジ回路14の各出力トランジスタを制御し、逆回転動作にブレーキをかける。この結果、モータMによって誘起された逆起電力の影響を抑え、モータ駆動回路および、モータMを保護する。
しかしながら、上記従来技術は、電源回路12が回路が動作するために適正な電源電圧を出力している状態で、モータMが逆方向に回転した場合に発生する逆起電力による影響を、順方向に回転させるデューティを増加させることで打ち消すことができる技術である。しかしながら、デジタルカメラや、デジタルビデオカメラなどの携帯装置では一般に乾電池や充電式電池がその電源として使用され、それら電池の出力が低下、あるいは、接地(グランド)となった場合では、PWM回路24や、ロジック回路26が動作しない。そのため、本技術では発生する逆起電力からモータ駆動回路、および、モータMを保護することができないという課題がある。
However, the above-described prior art has the effect of the counter electromotive force generated when the motor M rotates in the reverse direction in a state where the
本発明は上記の課題を解決するもので、Hブリッジ構成を成す複数のパワートランジスタを有するモータを駆動するモータ駆動回路において、電源VCCの出力電圧が低下、あるいは接地(グランド)した場合でも、モータの逆起電力によって電源電圧VCCが通常動作時の電圧を超えることなく、過電圧からモータ駆動回路およびモータを保護し、電源電圧低下時にモータに誘起される逆起電力によってモータおよびモータ駆動回路が破壊されるのを防止することができるモータ駆動回路を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problem. In a motor driving circuit for driving a motor having a plurality of power transistors having an H-bridge configuration, even when the output voltage of the power supply VCC is reduced or grounded (ground), the motor Protects the motor drive circuit and motor from overvoltage without the power supply voltage VCC exceeding the voltage during normal operation due to the back electromotive force of the motor, and destroys the motor and motor drive circuit due to the back electromotive force induced in the motor when the power supply voltage drops An object of the present invention is to provide a motor drive circuit capable of preventing the occurrence of the failure.
上記課題を解決するために、本発明のモータ駆動回路は、適正な電源電圧が印加されている場合に動作する制御電圧生成手段に並列に、電源電圧が低下、あるいは接地(グランド)となった場合に保護機能を果たす保護手段を設ける。上記保護手段は、電源電圧低下、あるいは接地(グランド)となった場合に、電源電圧低下検出手段が電源電圧低下を検出する、あるいは逆起電力上昇検出手段が電源電圧低下によりモータに誘起された逆起電力を検出すると、グランド側出力トランジスタをオンさせる。これによって、モータ端に発生した誘起電圧ノイズ成分をグランドへ回生させることでモータの回転にブレーキをかける。モータ端に発生した誘起電圧ノイズ成分をグランドへ回生させることで、電源VCCが誘起電圧ノイズ成分により上昇することを防止することができ、過電圧によるモータ駆動回路およびモータの破壊を防ぐことができる。 In order to solve the above problems, the motor drive circuit of the present invention has the power supply voltage lowered or grounded in parallel with the control voltage generating means that operates when an appropriate power supply voltage is applied. In some cases, a protective means that performs a protective function is provided. When the power supply voltage drop or grounding (ground) is detected, the protection means detects the power supply voltage drop detection means, or the counter electromotive force rise detection means is induced in the motor by the power supply voltage drop. When the back electromotive force is detected, the ground side output transistor is turned on. As a result, the induced voltage noise component generated at the motor end is regenerated to the ground to brake the rotation of the motor. By regenerating the induced voltage noise component generated at the motor end to the ground, it is possible to prevent the power supply VCC from rising due to the induced voltage noise component, and it is possible to prevent destruction of the motor drive circuit and the motor due to overvoltage.
本発明では、電源電圧低下検出手段もしくは逆起電力上昇検出手段の出力と、適正な電源電圧が印加されている場合に動作する制御電圧生成手段の出力とを、論理合成手段にて論理合成し、論理合成手段の出力にプルアップ手段を有する。そのため、電源電圧が低下、あるいは接地(グランド)となった場合、電源電圧の低下程度により、上記論理合成手段あるいはプルアップ手段のいずれかの手段によって、Hブリッジを構成するグランド側出力トランジスタをオン、電源側出力トランジスタをオフさせることで、モータ端に発生した過電圧をグランドへ回生させることができる。 In the present invention, the output of the power supply voltage drop detection means or the back electromotive force rise detection means and the output of the control voltage generation means that operates when an appropriate power supply voltage is applied are logically synthesized by the logic synthesis means. And a pull-up means at the output of the logic synthesis means. For this reason, when the power supply voltage drops or becomes ground (ground), the ground-side output transistor constituting the H-bridge is turned on by either the logic synthesis means or the pull-up means according to the degree of the power supply voltage drop. By turning off the power supply side output transistor, the overvoltage generated at the motor end can be regenerated to the ground.
以下、具体的に説明する。 This will be specifically described below.
本発明のモータ駆動回路は、直列接続された電源側出力トランジスタおよびグランド側出力トランジスタからなり、それらの中間接続点を出力端子とし、2つの出力端子間にモータが接続される2組の出力回路と、2組の出力回路の各々の電源側出力トランジスタおよびグランド側出力トランジスタに制御電圧を与える制御電圧生成手段と、2組の出力回路に与えられる電源電圧の低下に応答して2組の出力回路の各々のグランド側トランジスタを強制的にオンにすることにより前記モータから発生する逆起電力によって生じる過電圧を抑圧する保護手段とを備えている。 The motor drive circuit of the present invention comprises a power supply side output transistor and a ground side output transistor connected in series, and an intermediate connection point between them is used as an output terminal, and two sets of output circuits in which the motor is connected between the two output terminals. And control voltage generating means for applying a control voltage to each of the power supply side output transistor and the ground side output transistor of the two sets of output circuits, and two sets of outputs in response to a decrease in the power supply voltage applied to the two sets of output circuits Protection means for suppressing an overvoltage caused by a counter electromotive force generated from the motor by forcibly turning on each ground side transistor of the circuit.
上記の保護手段は、電源電圧の低下を検出する電源電圧低下検出手段を有することが好ましい。また、モータの両端に発生する逆起電力の上昇を電源電圧の低下として検出する逆起電力上昇検出手段を有していてもよい。 The protection means preferably includes power supply voltage drop detection means for detecting a drop in power supply voltage. Moreover, you may have a back electromotive force raise detection means which detects the raise of the back electromotive force which generate | occur | produces in the both ends of a motor as a fall of a power supply voltage.
上記構成のモータ駆動回路においては、電源端子およびグランド端子間に接続されて充電された容量を備え、保護手段は、容量の端子間電圧を2組の出力回路の各々のグランド側トランジスタをオンにするための電源として使用することが好ましい。 The motor drive circuit having the above-described configuration includes a charged capacitor connected between the power supply terminal and the ground terminal, and the protection means turns on the ground-side transistor of each of the two sets of output circuits by connecting the voltage between the terminals of the capacitor. It is preferable to use it as a power source.
また、上記構成のモータ駆動回路においては、保護手段は、モータの両端に発生する逆起電力をグランド側出力トランジスタをオンにするための電源として使用してもよい。 In the motor drive circuit having the above configuration, the protection means may use the back electromotive force generated at both ends of the motor as a power source for turning on the ground side output transistor.
また、上記構成のモータ駆動回路においては、電源およびグランドに接続されて充電された容量を備え、保護手段は、容量の端子間電圧もしくは、モータの両端に発生する逆起電力のいずれかをグランド側出力トランジスタをオンにするための電源として使用してもよい。 Further, the motor drive circuit having the above configuration includes a capacitor connected to a power source and a ground, and the protection means provides either a voltage between the terminals of the capacitor or a counter electromotive force generated at both ends of the motor. It may be used as a power source for turning on the side output transistor.
上記構成において、電源電圧の低下を検出する電源電圧低下検出手段を有する場合、保護手段は、電源電圧低下検出手段による電源電圧低下検出に応答して制御電圧生成手段の制御電圧を無効にして2組の出力回路の各々の電源側出力トランジスタおよびグランド側出力トランジスタにオフ駆動電圧およびオン駆動電圧をそれぞれ与える論理合成手段を有することが好ましい。 In the above configuration, when the power supply voltage drop detecting means for detecting the power supply voltage drop is provided, the protection means disables the control voltage of the control voltage generating means in response to the power supply voltage drop detection by the power supply voltage drop detection means. It is preferable to have logic synthesis means for applying an off drive voltage and an on drive voltage to the power supply side output transistor and the ground side output transistor of each of the output circuits in the set.
また、モータの両端に発生する逆起電力の上昇を電源電圧の低下として検出する逆起電力上昇検出手段を有する場合、保護手段は、逆起電力上昇検出手段による逆起電力上昇検出に応答して制御電圧生成手段の制御電圧を無効にして2組の出力回路の各々の電源側出力トランジスタおよびグランド側出力トランジスタにオフ駆動電圧およびオン駆動電圧をそれぞれ与える論理合成手段を有することが好ましい。 In addition, when having a back electromotive force rise detection means for detecting a rise in the back electromotive force generated at both ends of the motor as a drop in the power supply voltage, the protection means responds to the back electromotive force rise detection by the back electromotive force rise detection means. It is preferable to have logic synthesis means for disabling the control voltage of the control voltage generation means and supplying an off drive voltage and an on drive voltage to the power supply side output transistor and the ground side output transistor of each of the two sets of output circuits.
上記のように、論理合成手段を有する場合、上記構成のモータ駆動回路は、電源端子およびグランド端子間に接続されて充電された容量を備え、保護手段は、容量の端子間電圧をグランド側出力トランジスタをオンにするための電源として使用したプルアップ手段を論理合成手段の出力端に有することが好ましい。 As described above, when the logic synthesis unit is included, the motor drive circuit having the above configuration includes a charged capacitor connected between the power supply terminal and the ground terminal, and the protection unit outputs the voltage between the terminals of the capacitor on the ground side. It is preferable to have pull-up means used as a power source for turning on the transistor at the output terminal of the logic synthesis means.
また、論理合成手段を有する場合、保護手段は、モータの両端に発生する逆起電力をグランド側出力トランジスタをオンにするための電源として使用したプルアップ手段を論理合成手段の出力端に有することが好ましい。 In addition, in the case of having logic synthesis means, the protection means has pull-up means at the output terminal of the logic synthesis means using the back electromotive force generated at both ends of the motor as a power source for turning on the ground side output transistor. Is preferred.
また、論理合成手段を有する場合、上記構成のモータ駆動回路は、電源およびグランドに接続されて充電された容量を備え、保護手段は、容量の端子間電圧もしくは、モータの両端に発生する逆起電力のいずれかをグランド側出力トランジスタをオンにするための電源として使用したプルアップ手段を論理合成手段の出力端に有することが好ましい。 In addition, when the logic synthesis unit is provided, the motor drive circuit having the above configuration includes a capacitor connected to a power source and a ground and charged, and the protection unit includes a voltage between terminals of the capacitor or a back electromotive force generated at both ends of the motor. It is preferable to have pull-up means using any of the power as a power source for turning on the ground-side output transistor at the output terminal of the logic synthesis means.
上記のように本発明によれば、電源電圧が低下、あるいは接地(グランド)となった場合でも、モータに発生する逆起電力に対してモータ駆動回路、およびモータを保護することが可能となる効果を実現できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to protect the motor drive circuit and the motor against the counter electromotive force generated in the motor even when the power supply voltage is lowered or grounded. The effect can be realized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1に本発明の第1の実施の形態を示す。モータ駆動回路10には電圧VCCを出力する直流電源VCCが接続される。モータ駆動回路10が備えるHブリッジ14は2組の出力回路を構成するもので、電源側出力トランジスタQ1、Q3、グランド側出力トランジスタQ2、Q4、各トランジスタと並列に接続されるダイオードD1、D2、D3、D4、および各トランジスタのゲートに一端が接続され、他端が後述する保護手段50のAAH端子、AAL端子、BBH端子、BBL端子に接続された抵抗R1、R2、R3、R4によって構成される。図1に示す例では、電源側出力トランジスタQ1およびQ3をPチャネル型MOSFET、グランド側出力トランジスタQ2およびQ4をNチャネル型MOSFETで構成するものとする。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. A DC power supply VCC that outputs a voltage VCC is connected to the
電源側出力トランジスタQ1のソースは分岐点Pにおいて直流電源VCCと接続され、同時にダイオードD1のカソードに接続される。また、電源側出力トランジスタQ1のドレインはダイオードD1のアノードに接続される。電源側出力トランジスタQ1のゲートは抵抗R1を介してスイッチ回路90の出力端子AAHに接続される。
The source of the power supply side output transistor Q1 is connected to the DC power supply VCC at the branch point P and simultaneously connected to the cathode of the diode D1. The drain of the power supply side output transistor Q1 is connected to the anode of the diode D1. The gate of the power supply side output transistor Q1 is connected to the output terminal AAH of the
グランド側出力トランジスタQ2のドレインはダイオードD2のカソードと、電源側出力トランジスタQ1のドレインと接続端子M+にて接続される。グランド側出力トランジスタQ2のソースはダイオードD2のアノードと接続され、それらの接続端は接地される。グランド側出力トランジスタQ2のゲートは抵抗R2を介してスイッチ回路90の出力端子AALに接続される。
The drain of the ground side output transistor Q2 is connected to the cathode of the diode D2 and the drain of the power source side output transistor Q1 through the connection terminal M +. The source of the ground side output transistor Q2 is connected to the anode of the diode D2, and the connection end thereof is grounded. The gate of the ground side output transistor Q2 is connected to the output terminal AAL of the
もう一組も同様に、電源側出力トランジスタQ3のソースは分岐点Pにおいて直流電源VCCと接続され、同時にダイオードD3のカソードに接続される。また、電源側出力トランジスタQ3のドレインはダイオードD3のアノードに接続される。電源側出力トランジスタQ3のゲートは抵抗R3を介してスイッチ回路90の出力端子BBHに接続される。
Similarly, in the other set, the source of the power supply side output transistor Q3 is connected to the DC power supply VCC at the branch point P and simultaneously connected to the cathode of the diode D3. The drain of the power supply side output transistor Q3 is connected to the anode of the diode D3. The gate of the power supply side output transistor Q3 is connected to the output terminal BBH of the
グランド側出力トランジスタQ4のドレインはダイオードD4のカソードと、電源側出力トランジスタQ3のドレインと接続端子M−にて接続される。グランド側出力トランジスタQ4のソースはダイオードD4のアノードに接続され、それらの接続端は接地される。グランド側出力トランジスタQ4のゲートは抵抗R4を介してスイッチ回路90の出力端子BBLに接続される。
The drain of the ground side output transistor Q4 is connected to the cathode of the diode D4 and the drain of the power source side output transistor Q3 through the connection terminal M−. The source of the ground side output transistor Q4 is connected to the anode of the diode D4, and the connection end thereof is grounded. The gate of the ground side output transistor Q4 is connected to the output terminal BBL of the
また、制御電圧生成手段28は、後述する目標電圧設定回路18とモータ電圧検出回路16と誤差増幅回路22とPWM回路24とロジック回路26を有する。目標電圧設定回路18は、外部からFW端子および、RV端子に入力される順方向および、逆方向回転の指令信号に応じて、モータMのモータ電圧の目標値Tを出力する。なお、FW端子および、RV端子へ同時に入力されることはないとする。一方、モータ電圧検出回路16はモータMの両端の接続端子M+およびM−を入力とする。
The control voltage generation means 28 includes a target
上記モータ電圧検出回路16の出力Fと上記目標電圧設定回路18の出力Tが誤差増幅回路22に入力される。上記誤差増幅回路22の出力YがPWM回路24に入力される。
The output F of the motor
ここで、外部から入力されたFW信号に従った目標電圧設定回路18の出力Tに対して、モータMの端子間の平均電圧を取り出した上記モータ電圧検出回路16の出力Fが低い場合は、誤差増幅回路22の出力YとしてPWM回路24の順方向デューティを増加させるように変化させる。
Here, when the output F of the motor
逆に、目標電圧設定回路18の出力Tに対して、モータMの端子間の平均電圧を取り出したモータ電圧検出回路16の出力Fが高い場合は、誤差増幅回路22の出力YとしてPWM回路24の順方向デューティを減少させるように変化させる。
On the other hand, when the output F of the motor
ここで、検出方式としてモータMの端子間電圧を検出してモータMを制御したが、モータMに流れる電流を検出し、それによってモータMを制御することも可能である。 Here, as a detection method, the motor M is controlled by detecting the terminal voltage of the motor M, but it is also possible to detect the current flowing through the motor M and thereby control the motor M.
このように設定されたPWM回路24の出力がロジック回路26に入力され、上記制御電圧生成手段28の出力としてAH、BH、AL、BLが出力される。
The output of the
本実施の形態においてスイッチ回路90は、論理合成手段(論理和)101、102、103、104および論理合成手段(否定)105で構成されている。上記スイッチ回路90には比較器70の出力、制御電圧生成手段28の出力AH、AL、BH、BLが入力されている。論理合成手段105には比較器70の出力が入力され、論理合成手段105の出力は論理合成手段101、102、103、104に入力される。また、制御電圧生成手段28の出力AH、AL、BH、BLはそれぞれ論理合成手段101、102、103、104に入力される。
In the present embodiment, the
上記制御電圧生成手段28の出力AHと後述する保護手段50の比較器70の出力はスイッチ回路90において一方がスイッチ回路90の出力として選択され、その出力AAHはプルアップ手段81を介してプルアップされる。出力AAHは抵抗R1を介して電源側出力トランジスタQ1のゲートに接続される。
One of the output AH of the control voltage generation means 28 and the output of the
上記制御電圧生成手段28の出力ALと後述する保護手段50の比較器70の出力はスイッチ回路90において一方がスイッチ回路90の出力として選択され、その出力AALはプルアップ手段82を介してプルアップされる。出力AALは抵抗R2を介してグランド側出力トランジスタQ2のゲートに接続される。
One of the output AL of the control voltage generation means 28 and the output of the
上記制御電圧生成手段28の出力BHと後述する保護手段50の比較器70の出力はスイッチ回路90において一方がスイッチ回路90の出力として選択され、その出力BBHはプルアップ手段83を介してプルアップされる。出力BBHは抵抗R3を介して電源側出力トランジスタQ3のゲートに接続される。
One of the output BH of the control voltage generation means 28 and the output of the
上記制御電圧生成手段28の出力BLと後述する保護手段50の比較器70の出力はスイッチ回路90において一方がスイッチ回路90の出力として選択され、その出力BBLはプルアップ手段84を介してプルアップされる。出力BBLは抵抗R4を介してグランド側出力トランジスタQ4のゲートに接続される。
One of the output BL of the control voltage generation means 28 and the output of the
本実施の形態においてスイッチ回路90は、論理和ゲート101、102、103、104および論理否定ゲート105によって実現しているが、その他の手段によってスイッチ回路90の出力を選択してもよい。
In this embodiment, the
保護手段50は、基準電圧作成回路60と、比較器70と、スイッチ回路90、例えば抵抗あるいは定電流源にて構成されるプルアップ手段81、82、83、84、容量C3を有する。ここで、基準電圧作成回路60と比較器70とで電源電圧低下検出手段が構成されている。
The protection means 50 includes a reference
上記比較器70は電源電圧VCCと上記基準電圧作成回路60の出力VREFを入力とする。上記比較器70の出力がスイッチ回路90に入力され、スイッチ回路90の中の論理合成回路によってAH、AL、BH、BLと論理合成され、それぞれAAH、AAL、BBH、BBLを出力する。容量C3は直流電源VCCとグランドの間に接続され、直流電源VCCによって充電される。本実施例では、容量C3はモータ駆動回路10に含まれているが、モータ駆動回路10の外に設けてもよい。
The
図2に示すように上記比較器70はヒステリシスを有し、電源電圧VCCが高電圧から降下する場合、電源電圧VCCが上記基準電圧作成回路60の出力VREF以上の場合はHを出力し、電源電圧VCCが上記基準電圧作成回路60の出力VREF以下となる場合はLを出力する。逆に電源電圧VCCが低電圧から上昇する場合、上記比較器70の出力はLから始まり、電源電圧VCCが上記基準電圧作成回路60の出力VREFに予め設定されたヒステリシス幅分を加えた電圧にまで上昇すると出力をHとする。
As shown in FIG. 2, the
ここで、上記比較器70の出力をHからLに切り替える時のしきい値すなわち電圧VREFを制御電圧生成手段28、スイッチ回路90における論理合成手段の動作下限電圧以上とする。また、上記比較器70のヒステリシス幅を電源電圧が低下する過渡期に電源電圧に畳重される誘起電圧ノイズ成分よりも大きく設定することにより、過渡的な電源VCCの上昇により、ブレーキ動作を停止してしまう不具合を回避することができる。上記比較器70の出力と電源電圧VCCとの関係を図2に示す。
Here, the threshold when switching the output of the
電源電圧VCCの出力状態を図2に示す(A)定常状態(VCC>基準電圧作成回路60の出力VREF)、電源電圧VCCが低下し、(B)電源電圧低下状態(基準電圧作成回路60の出力VREF>VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx)、さらに電源電圧VCCが低下した(C)電源電圧出力接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx>VCC>0V)に分けて、本発明の動作を説明する。
The output state of the power supply voltage VCC shown in FIG. 2 is (A) steady state (VCC> output VREF of the reference voltage creating circuit 60), the power supply voltage VCC is lowered, and (B) the power supply voltage lowered state (of the reference voltage creating circuit 60). The output VREF> VCC> the control voltage generating means 28 or the maximum value Vx of the operation lower limit voltages of the switch circuit 90), and the power supply voltage VCC is further lowered. (C) Power supply voltage output ground (ground) state (control voltage generating means 28) Alternatively, the operation of the present invention will be described by dividing it into the maximum value Vx> VCC> 0 V) among the operation lower limit voltages of the
図1に示す実施例では、PWM回路24を有しているので、適時オン、オフ動作を繰り返すことになるが、制御電圧生成手段28によって、AH=AAH=L、BH=BBH=H、AL=AAL=L、BL=BBL=Hとして電源側出力トランジスタQ1およびグランド側出力トランジスタQ4をオンし、電流が電源電圧VCCの印加される分岐点P→トランジスタQ1→接続端子M+→モータM→接続端子M−→トランジスタQ4→接地(グランド)と通電され順方向に回転している期間を考える。
In the embodiment shown in FIG. 1, since the
(A)定常状態(VCC>基準電圧作成回路60の出力VREF)
電源電圧VCCが適切な電圧が印加されている定常状態のときは、比較器70の出力は図2に示すようにHとなる。このとき、論理合成手段101は制御電圧生成手段28の出力AHをAAHとして出力する。論理合成手段102は制御電圧生成手段28の出力ALをAALとして出力する。論理合成手段103は制御電圧生成手段28の出力BHをBBHとして出力する。論理合成手段104は制御電圧生成手段28の出力BLをBBLとして出力する。
(A) Steady state (VCC> output VREF of reference voltage generation circuit 60)
When the power supply voltage VCC is in a steady state where an appropriate voltage is applied, the output of the
つまり、論理合成手段101、102、103、104によって構成されたスイッチ回路90は制御電圧生成手段28の出力AH、AL、BH、BLをそのまま伝達し、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を介してグランド側出力トランジスタQ2、Q4をそれぞれオフ、オンし、電源側出力トランジスタQ1、Q3をそれぞれオン、オフする。このように、通常動作時には、本発明による回路は制御電圧生成手段28による通常時の制御系に影響を及ぼさない。
That is, the
(B)電源電圧低下状態(基準電圧作成回路60の出力VREF>VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx)
電源電圧VCCが低下すると順方向に駆動するために流れていた駆動電流が減少するが、それに伴いモータMに誘起される逆起電力により接続端子M−→ダイオードD3→分岐点P→電源VCC→接地(グランド)→ダイオードD2→接続端子M+→モータMという回生電流が流れようとする。このとき、図2に示すように比較器70の出力がLとなる。
(B) Power supply voltage drop state (output VREF>VCC> reference
When the power supply voltage VCC decreases, the drive current that has flown to drive in the forward direction decreases, but the connection terminal M− → diode D3 → branch point P → power supply VCC → A regenerative current of grounding (ground) → diode D2 → connection terminal M + → motor M tends to flow. At this time, the output of the
このとき、制御電圧生成手段28は順方向回転指令FWに基づき、AH=L、AL=L、BH=H、BL=Hを出力しているが、論理合成手段101、102、103、104、105にて上記比較器70の出力と合成され、AAH=AAL=BBH=BBL=Hとなり、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を経由して、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることでモータの回転にブレーキをかけることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へと回生させる。
At this time, the control voltage generation means 28 outputs AH = L, AL = L, BH = H, BL = H based on the forward rotation command FW, but the logic synthesis means 101, 102, 103, 104, In 105, the output is combined with the output of the
デジタルカメラなどでは内蔵するフラッシュ機能の容量を充電するときやマイコンとのデータ転送時など、瞬間的に電源電圧が低下し、その後適正電圧に復帰する場合がある。このときの電源電圧低下が制御電圧生成手段28に含まれるロジック回路26の動作下限を下回らない程度までしか低下しない場合でも、本方法によってモータ駆動回路、およびモータを保護することができる。
In digital cameras and the like, the power supply voltage may drop instantaneously and then return to the appropriate voltage when charging the capacity of the built-in flash function or when transferring data to a microcomputer. Even if the power supply voltage drop at this time falls only to the extent that it does not fall below the lower limit of the operation of the
(C)電源電圧出力接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx>VCC>0V)
電源電圧がさらに低下し、制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧以下、さらには外部から電源VCCに印加されている電源手段(例えば、乾電池)が急に取り除かれる場合などVCC=0Vまでいたった場合、(B)と同様にモータ端には逆起電力による誘起電圧ノイズ成分が誘起される。このとき、スイッチ回路90の出力AAH、BBH、AAL、BBLは不定となる。
(C) Power supply voltage output ground (ground) state (maximum value Vx>VCC> 0 V among the operation lower limit voltages of the control voltage generating means 28 or the switch circuit 90)
VCC = 0V when the power supply voltage is further reduced, the control voltage generating means 28 or the
この場合もプルアップ手段81、82、83、84および電源電圧VCCに充電された容量C3にて、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のゲートにはHが印加され、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へ回生することができる。 Also in this case, H is applied to the gates of the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 by the pull-up means 81, 82, 83, and 84 and the capacitor C3 charged to the power supply voltage VCC, and the P-channel MOSFET is configured. The power supply side output transistors Q1 and Q3 can be turned off, and the ground side output transistors Q2 and Q4 formed of N-channel MOSFETs can be turned on. The induced voltage noise component due to the generated back electromotive force is grounded (ground). Can be regenerated.
このように電源電圧が低下、さらには電源電圧VCC=0Vとなった場合でも、モータ端に誘起される逆起電力による誘起電圧ノイズ成分をグランド側出力トランジスタをオンさせることで接地(グランド)に回生させることができ、モータ駆動回路、およびモータの保護が行える。また、本保護構成は、前述のとおり制御電圧生成手段28にて制御される通常動作時の動作には影響を及ぼさずに実現することができる。
In this way, even when the power supply voltage is lowered, and even when the power supply voltage VCC = 0V, the induced voltage noise component due to the back electromotive force induced at the motor end is turned to ground (ground) by turning on the ground side output transistor. The motor can be regenerated and the motor drive circuit and the motor can be protected. In addition, this protection configuration can be realized without affecting the operation during the normal operation controlled by the
なお、本実施例の制御電圧生成手段28では、PWM回路24を有する回路構成を例として詳述したが、PWM回路24を有さない回路構成によっても同様であることは言及するまでもない。本実施例では、モータを順方向回転させている場合を例に詳述したが、モータを逆方向回転させている場合も同様に対策できることは言うまでもない。
In the control voltage generating means 28 of the present embodiment, the circuit configuration having the
(実施の形態2)
図3に本発明の第2の実施の形態を示す。図1に示す本発明の第1の実施の形態に相当する箇所は同一の符号を用いている。また、図1に示す本発明の第1の実施の形態と同一の箇所の説明は省略する。本実施例での保護手段51は基準電圧作成回路61、比較器71、逆起電力検出回路75、スイッチ回路90、例えば抵抗あるいは定電流源にて構成されるプルアップ手段81、82、83、84、容量C3を有する。ここで、基準電圧作成回路61と比較器71と逆起電力検出回路75とで逆起電力上昇検出手段が構成されている。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The parts corresponding to the first embodiment of the present invention shown in FIG. The description of the same parts as those of the first embodiment of the present invention shown in FIG. In this embodiment, the protection means 51 includes a reference
比較器71は逆起電力検出回路75の出力BEMFと基準電圧作成回路61の出力VREF1を入力とする。図4に示すように、上記比較器71はヒステリシスを有し、逆起電力検出回路75の出力BEMFが低電圧から上昇する場合、上記基準電圧作成回路61の出力VREF1以下の場合はHを出力し、逆起電力検出回路75の出力BEMFが上記基準電圧作成回路60の出力VREF1以上の場合はLを出力する。上記比較器71の出力をHからLに切り替えるしきい値すなわち電圧VREF1を電源電圧VCCが適切な電圧が印加されている場合にモータMの端子間に発生する逆起電力以上とする。逆に、逆起電力検出回路75の出力BEMFが高電圧から下降する場合、上記比較器71の出力はLから、(逆起電力検出回路75が上記基準電圧作成回路61の出力VREF1)−(予め設定されたヒステリシス幅分)まで下降すると出力をHとする。
The
逆起電力検出回路75は接続端子M+および、接続端子M−の電圧、FW端子および、RV端子の信号、PWM回路24の出力PWMOFFを入力とする。逆起電力検出回路75は、FW端子、RV端子より入力される順方向、逆方向回転の指令信号に応じて接続端子M+、接続端子M−のいずれの電圧が高いかを判定し、PWM回路24の出力PWMOFFによってHブリッジが回生している期間にのみ出力BEMFとして接続端子M+、接続端子M−の電位差の絶対値を出力する。Hブリッジが通電している場合は、逆起電力検出回路75は0Vを出力する。もちろん、逆起電力検出回路75を用いずにモータMに誘起される逆起電力を検出してもよい。
The back electromotive
逆起電力検出回路75の出力状態を図4に示す(A)定常状態(BEMF<基準電圧作成回路60の出力VREF1)、電源電圧VCCが低下し(B)電源電圧低下状態(BEMF>基準電圧作成回路60の出力VREF1、かつ電源電圧VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値)、さらに電源電圧が低下した(C)電源電圧接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値>VCC>0V)に分けて、本発明の動作を説明する。
The output state of the back electromotive
図3に示す実施例では、PWM回路24を有しているので、適時オン、オフ動作を繰り返すことになるが、制御電圧生成手段28によって、AH=AAH=L、BH=BBH=H、AL=AAL=L、BL=BBL=Hとして電源側出力トランジスタQ1およびグランド側出力トランジスタQ4をオンし、電流が電源電圧VCCの印加される分岐点P→トランジスタQ1→接続端子M+→モータM→接続端子M−→トランジスタQ4→接地(グランド)と通電され順方向に回転している期間を考える。
In the embodiment shown in FIG. 3, since the
(A)定常状態(BEMF<基準電圧作成回路61の出力VREF1)
電源電圧VCCが適切な電圧が印加されている定常状態のときは、モータMの端子間に発生する逆起電力が上記基準電圧作成回路61の出力VREF1以下であるため、比較器71の出力は図4に示すようにHとなる。このとき、論理合成手段101は制御電圧生成手段28の出力AHをAAHとして出力する。論理合成手段102は制御電圧生成手段28の出力ALをAALとして出力する。論理合成手段103は制御電圧生成手段28の出力BHをBBHとして出力する。論理合成手段104は制御電圧生成手段28の出力BLをBBLとして出力する。
(A) Steady state (BEMF <output VREF1 of reference voltage generation circuit 61)
When the power supply voltage VCC is in a steady state where an appropriate voltage is applied, the counter electromotive force generated between the terminals of the motor M is less than or equal to the output VREF1 of the reference
つまり、論理合成手段101、102、103、104によって構成されたスイッチ回路90は制御電圧生成手段28の出力AH、AL、BH、BLをそのまま伝達し、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を介してグランド側出力トランジスタQ2、Q4をそれぞれオフ、オンし、電源側出力トランジスタQ1、Q3をそれぞれオン、オフする。このように、通常動作時には、本発明による回路は制御電圧生成手段28による通常時の制御系に影響を及ぼさない。
That is, the
(B)電源電圧低下状態(BEMF>基準電圧作成回路61の出力VREF1、かつ電源電圧VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値)
電源電圧VCCが低下すると順方向に駆動するために流れていた駆動電流が減少するが、それに伴いモータMに誘起される逆起電力により接続端子M−→ダイオードD3→分岐点P→電源VCC→接地(グランド)→ダイオードD2→接続端子M+→モータMという回生電流が流れようとする。このとき、モータMに誘起される逆起電力は上記基準電圧作成回路61の出力VREF1より大きくなるため、図4に示すように比較器71の出力がLとなる。
(B) Power supply voltage drop state (BEMF> output VREF1 of reference
When the power supply voltage VCC decreases, the drive current that has flown to drive in the forward direction decreases, but the connection terminal M− → diode D3 → branch point P → power supply VCC → A regenerative current of grounding (ground) → diode D2 → connection terminal M + → motor M tends to flow. At this time, since the counter electromotive force induced in the motor M becomes larger than the output VREF1 of the reference
このとき、制御電圧生成手段28は順方向回転指令FWに基づき、AH=L、AL=L、BH=H、BL=Hを出力しているが、論理合成手段101、102、103、104にて上記比較器71の出力と合成され、AAH=AAL=BBH=BBL=Hとなり、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を経由して、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることでモータの回転にブレーキをかけることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へと回生させる。
At this time, the control voltage generation means 28 outputs AH = L, AL = L, BH = H, BL = H based on the forward rotation command FW, but the logic synthesis means 101, 102, 103, 104 Are combined with the output of the
(C)電源電圧接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値>VCC>0V):電源電圧VCCが制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値を下回る領域
電源電圧がさらに低下し、制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧以下、さらには外部から電源VCCに印加されている電源手段(例えば、乾電池)が急に取り除かれる場合などVCC=0Vまでいたった場合、(B)と同様にモータ端には逆起電力による誘起電圧ノイズ成分が誘起される。
(C) Power supply voltage ground (ground) state (maximum value of operation lower limit voltage of control voltage generation means 28 or
このとき、スイッチ回路90の出力AAH、BBH、AAL、BBLは不定となる。この場合もプルアップ手段81、82、83、84および電圧VCCに充電された容量C3にて、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のゲートにはHが印加され、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へ回生することができる。
At this time, the outputs AAH, BBH, AAL, BBL of the
このように電源電圧が低下、さらには電源電圧VCC=0Vとなった場合でも、モータ端に誘起される逆起電力による誘起電圧ノイズ成分をグランド側出力トランジスタをオンさせることで接地(グランド)に回生させることができ、モータ駆動回路、およびモータの保護が行える。また、本保護構成は、前述のとおり制御電圧生成手段28にて制御される通常動作時の動作には影響を及ぼさずに実現することができる。
In this way, even when the power supply voltage is lowered, and even when the power supply voltage VCC = 0V, the induced voltage noise component due to the back electromotive force induced at the motor end is turned to ground (ground) by turning on the ground side output transistor. The motor can be regenerated and the motor drive circuit and the motor can be protected. In addition, this protection configuration can be realized without affecting the operation during the normal operation controlled by the
なお、本実施例の制御電圧生成手段28では、PWM回路24を有する回路構成を例として詳述したが、PWM回路24を有さない回路構成によっても同様であることは言及するまでもない。本実施例では、モータを順方向回転させている場合を例に詳述したが、モータを逆方向回転させている場合も同様に対策できることは言うまでもない。
In the control voltage generating means 28 of the present embodiment, the circuit configuration having the
(実施の形態3)
図5に本発明の第3の実施の形態を示す。図1に示す本発明の第1の実施の形態および図4に示す本発明の第2の実施の形態に相当する箇所は同一の符号を用いている。また、図1に示す本発明の第1の実施の形態および図4に示す本発明の第2の実施の形態と同一の箇所の説明は省略する。本実施例での保護手段52は基準電圧作成回路60、比較器70、逆起電力検出回路75、スイッチ回路90、例えば抵抗あるいは定電流源にて構成されるプルアップ手段81、82、83、84、プルアップ電圧選択回路76を有する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The portions corresponding to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4 use the same reference numerals. The description of the same parts as those of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is omitted. In the present embodiment, the protection means 52 includes a reference
本実施例では、プルアップ電圧選択回路76は以下に説明する方法で実現しているが、当然他の手段によって実現してもよい。プルアップ電圧選択回路76はダイオードD761、D762と抵抗R763で構成されている。ダイオードD761のアノードを電源VCCに接続し、カソードを抵抗R763の一端に接続する。抵抗R763の他端はグランドに接続する。ダイオードD762のアノードを逆起電力検出回路75の出力BEMFに接続し、カソードをダイオードD761のカソードに接続する。プルアップ電圧選択回路76の出力は、入力である電源VCCと逆起電力検出回路75の出力BEMFのうち大きい方となる。プルアップ電圧選択回路76の出力は、プルアップ手段81、82、83、84に接続される。比較器70の入力は基準電圧作成回路60の出力VREFと電源電圧VCCとを入力する。
In this embodiment, the pull-up
電源電圧VCCの出力状態を図2に示す(A)定常状態(VCC>基準電圧作成回路60の出力VREF)、電源電圧VCCが低下し、(B)電源電圧低下状態(基準電圧作成回路60の出力VREF>VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx)、さらに電源電圧VCCが低下した(C)電源電圧出力接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx>VCC>0V)に分けて、本発明の動作を説明する。
The output state of the power supply voltage VCC shown in FIG. 2 is (A) steady state (VCC> output VREF of the reference voltage creating circuit 60), the power supply voltage VCC is lowered, and (B) the power supply voltage lowered state (of the reference voltage creating circuit 60). The output VREF> VCC> the control voltage generating means 28 or the maximum value Vx of the operation lower limit voltages of the switch circuit 90), and the power supply voltage VCC is further lowered. (C) Power supply voltage output ground (ground) state (control voltage generating means 28) Alternatively, the operation of the present invention will be described by dividing it into the maximum value Vx> VCC> 0 V) among the operation lower limit voltages of the
図5に示す実施例では、PWM回路24を有しているので、適時オン、オフ動作を繰り返すことになるが、制御電圧生成手段28によって、AH=AAH=L、BH=BBH=H、AL=AAL=L、BL=BBL=Hとして電源側出力トランジスタQ1およびグランド側出力トランジスタQ4をオンし、電流が電源電圧VCCの印加される分岐点P→トランジスタQ1→接続端子M+→モータM→接続端子M−→トランジスタQ4→接地(グランド)と通電され順方向に回転している期間を考える。
In the embodiment shown in FIG. 5, since the
(A)定常状態(VCC>基準電圧作成回路60の出力VREF)
電源電圧VCCが適切な電圧が印加されている定常状態のときは、比較器70の出力は図2に示すようにHとなる。このとき、論理合成手段101は制御電圧生成手段28の出力AHをAAHとして出力する。論理合成手段102は制御電圧生成手段28の出力ALをAALとして出力する。論理合成手段103は制御電圧生成手段28の出力BHをBBHとして出力する。論理合成手段104は制御電圧生成手段28の出力BLをBBLとして出力する。
(A) Steady state (VCC> output VREF of reference voltage generation circuit 60)
When the power supply voltage VCC is in a steady state where an appropriate voltage is applied, the output of the
つまり、論理合成手段101、102、103、104、105によって構成されたスイッチ回路90は制御電圧生成手段28の出力AH、AL、BH、BLをそのまま伝達し、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を介してグランド側出力トランジスタQ2、Q4をそれぞれオフ、オンし、電源側出力トランジスタQ1、Q3をそれぞれオン、オフする。このように、通常動作時には、本発明による回路は制御電圧生成手段28による通常時の制御系に影響を及ぼさない。
That is, the
(B)電源電圧低下状態(基準電圧作成回路60の出力VREF>VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx)
電源電圧VCCが低下すると順方向に駆動するために流れていた駆動電流が減少するが、それに伴いモータMに誘起される逆起電力により接続端子M−→ダイオードD3→分岐点P→電源VCC→接地(グランド)→ダイオードD2→接続端子M+→モータMという回生電流が流れようとする。
(B) Power supply voltage drop state (output VREF>VCC> reference
When the power supply voltage VCC decreases, the drive current that has flown to drive in the forward direction decreases, but the connection terminal M− → diode D3 → branch point P → power supply VCC → A regenerative current of grounding (ground) → diode D2 → connection terminal M + → motor M tends to flow.
このとき、図2に示すように比較器70の出力がLとなる。このとき、制御電圧生成手段28は順方向回転指令FWに基づき、AH=L、AL=L、BH=H、BL=Hを出力しているが、論理合成手段101、102、103、104、105にて上記比較器70の出力と合成され、AAH=AAL=BBH=BBL=Hとなり、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を経由して、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることでモータの回転にブレーキをかけることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へと回生させる。
At this time, the output of the
(C)電源電圧出力接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx>VCC>0V)
電源電圧がさらに低下し、制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧以下、さらには外部から電源VCCに印加されている電源手段(例えば、乾電池)が急に取り除かれる場合などVCC=0Vまでいたった場合、(B)と同様にモータ端には逆起電力による誘起電圧ノイズ成分が誘起される。このとき、スイッチ回路90の出力AAH、BBH、AAL、BBLは不定となる。
(C) Power supply voltage output ground (ground) state (maximum value Vx>VCC> 0 V among the operation lower limit voltages of the control voltage generating means 28 or the switch circuit 90)
VCC = 0V when the power supply voltage is further reduced, the control voltage generating means 28 or the
この場合もプルアップ手段81、82、83、84およびプルアップ電圧選択回路76にて、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のゲートにはHが印加され、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へ回生することができる。
Also in this case, H is applied to the gates of the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 in the pull-up means 81, 82, 83, and 84 and the pull-up
電源電圧VCCが0Vになるなどして電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、グランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンするために必要な電圧を下回った場合でも、モータMの端子に誘起される逆起電力がプルアップ電圧選択回路76から出力され、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4にHを印加することができる。
Even when the power supply voltage VCC becomes 0 V, for example, the power supply output transistors Q1 and Q3 are turned off and the voltage required to turn on the ground output transistors Q2 and Q4 falls below the voltage required for the motor M. The back electromotive force is output from the pull-up
このように電源電圧が低下、さらには電源電圧VCC=0Vとなった場合でも、モータ端に誘起される逆起電力による誘起電圧ノイズ成分をグランド側出力トランジスタをオンさせることで接地(グランド)に回生させることができ、モータ駆動回路、およびモータの保護が行える。また、本保護構成は、前述のとおり制御電圧生成手段28にて制御される通常動作時の動作には影響を及ぼさずに実現することができる。
In this way, even when the power supply voltage is lowered, and even when the power supply voltage VCC = 0V, the induced voltage noise component due to the back electromotive force induced at the motor end is turned to ground (ground) by turning on the ground side output transistor. The motor can be regenerated and the motor drive circuit and the motor can be protected. In addition, this protection configuration can be realized without affecting the operation during the normal operation controlled by the
なお、本実施例の制御電圧生成手段28では、PWM回路24を有する回路構成を例として詳述したが、PWM回路24を有さない回路構成によっても同様であることは言及するまでもない。本実施例では、モータを順方向回転させている場合を例に詳述したが、モータを逆方向回転させている場合も同様に対策できることは言うまでもない。
In the control voltage generating means 28 of the present embodiment, the circuit configuration having the
(実施の形態4)
図6に本発明の第4の実施の形態を示す。図1に示す本発明の第1の実施の形態、図4に示す本発明の第2の実施の形態、図5に示す本発明の第3の実施の形態に相当する箇所は同一の符号を用いている。また、図1に示す本発明の第1の実施の形態、図4に示す本発明の第2の実施の形態、図5に示す本発明の第3の実施の形態と同一の箇所の説明は省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. The parts corresponding to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, and the third embodiment of the present invention shown in FIG. Used. Also, the description of the same part as the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, and the third embodiment of the present invention shown in FIG. Omitted.
本実施例での保護手段53は基準電圧作成回路61、比較器71、逆起電力検出回路75、スイッチ回路90、例えば抵抗あるいは定電流源にて構成されるプルダウン手段81、82、83、84、プルアップ電圧選択回路76を有する。逆起電力検出回路75の出力は比較器71に入力されるとともに、プルアップ電圧選択回路76にも入力される。プルアップ電圧選択回路76の出力はプルアップ手段81、82、83、84に接続される。
The protection means 53 in this embodiment is a reference
逆起電力検出回路75の出力状態を図4に示す(A)定常状態(BEMF<基準電圧作成回路61の出力VREF1)、電源電圧VCCが低下し(B)電源電圧低下状態(BEMF>基準電圧作成回路61の出力VREF1、かつ電源電圧VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値)、さらに電源電圧が低下した(C)電源電圧接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値>VCC>0V)に分けて、本発明の動作を説明する。
The output state of the back electromotive
図6に示す実施例では、PWM回路24を有しているので、適時オン、オフ動作を繰り返すことになるが、制御電圧生成手段28によって、AH=AAH=L、BH=BBH=H、AL=AAL=L、BL=BBL=Hとして電源側出力トランジスタQ1およびグランド側出力トランジスタQ4をオンし、電流が電源電圧VCCの印加される分岐点P→トランジスタQ1→接続端子M+→モータM→接続端子M−→トランジスタQ4→接地(グランド)と通電され順方向に回転している期間を考える。
In the embodiment shown in FIG. 6, since the
(A)定常状態(BEMF<基準電圧作成回路61の出力VREF1)
電源電圧VCCが適切な電圧が印加されている定常状態のときは、モータMの端子間に発生する逆起電力が上記基準電圧作成回路61の出力VREF1以下であるため、比較器71の出力は図4に示すようにHとなる。このとき、論理合成手段101は制御電圧生成手段28の出力AHをAAHとして出力する。論理合成手段102は制御電圧生成手段28の出力ALをAALとして出力する。論理合成手段103は制御電圧生成手段28の出力BHをBBHとして出力する。論理合成手段104は制御電圧生成手段28の出力BLをBBLとして出力する。
(A) Steady state (BEMF <output VREF1 of reference voltage generation circuit 61)
When the power supply voltage VCC is in a steady state where an appropriate voltage is applied, the counter electromotive force generated between the terminals of the motor M is less than or equal to the output VREF1 of the reference
つまり、論理合成手段101、102、103、104によって構成されたスイッチ回路90は制御電圧生成手段28の出力AH、AL、BH、BLをそのまま伝達し、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を介してグランド側出力トランジスタQ2、Q4をそれぞれオフ、オンし、電源側出力トランジスタQ1、Q3をそれぞれオン、オフする。このように、通常動作時には、本発明による回路は制御電圧生成手段28による通常時の制御系に影響を及ぼさない。
That is, the
(B)電源電圧低下状態(BEMF>基準電圧作成回路61の出力VREF1、かつ電源電圧VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値)
電源電圧VCCが低下すると順方向に駆動するために流れていた駆動電流が減少するが、それに伴いモータMに誘起される逆起電力により接続端子M−→ダイオードD3→分岐点P→電源VCC→接地(グランド)→ダイオードD2→接続端子M+モータMという回生電流が流れようとする。
(B) Power supply voltage drop state (BEMF> output VREF1 of reference
When the power supply voltage VCC decreases, the drive current that has flown to drive in the forward direction decreases, but the connection terminal M− → diode D3 → branch point P → power supply VCC → A regenerative current of ground (ground) → diode D2 → connection terminal M + motor M tends to flow.
このとき、モータMに誘起される逆起電力は上記基準電圧作成回路61の出力VREF1より大きくなるため、図4に示すように比較器71の出力がLとなる。このとき、制御電圧生成手段28は順方向回転指令FWに基づき、AH=L、AL=L、BH=H、BL=Hを出力しているが、論理合成手段101、102、103、104、105にて上記比較器71の出力と合成され、AAH=AAL=BBH=BBL=Hとなり、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を経由して、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることでモータの回転にブレーキをかけることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へと回生させる。
At this time, since the counter electromotive force induced in the motor M becomes larger than the output VREF1 of the reference
(C)電源電圧接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値>VCC>0V):電源電圧VCCが制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値を下回る領域
電源電圧がさらに低下し、制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧以下、さらには外部から電源VCCに印加されている電源手段(例えば、乾電池)が急に取り除かれる場合などVCC=0Vまでいたった場合、(B)と同様にモータ端には逆起電力による誘起電圧ノイズ成分が誘起される。このとき、スイッチ回路90の出力AAH、BBH、AAL、BBLは不定となる。
(C) Power supply voltage ground (ground) state (maximum value of operation lower limit voltage of control voltage generation means 28 or
この場合もプルアップ手段81、82、83、84およびプルアップ電圧選択回路76にて、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のゲートにはHが印加され、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へ回生することができる。
Also in this case, H is applied to the gates of the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 in the pull-up means 81, 82, 83, and 84 and the pull-up
電源電圧VCCが0Vになるなどして電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、グランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンするために必要な電圧を下回った場合でも、モータMの端子に誘起される逆起電力がプルアップ電圧選択回路76から出力され、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4にHを印加することができる。
Even when the power supply voltage VCC becomes 0 V, for example, the power supply output transistors Q1 and Q3 are turned off and the voltage required to turn on the ground output transistors Q2 and Q4 falls below the voltage required for the motor M. The back electromotive force is output from the pull-up
このように電源電圧が低下、さらには電源電圧VCC=0Vとなった場合でも、モータ端に誘起される逆起電力による誘起電圧ノイズ成分をグランド側出力トランジスタをオンさせることで接地(グランド)に回生させることができ、モータ駆動回路、およびモータの保護が行える。また、本保護構成は、前述のとおり制御電圧生成手段28にて制御される通常動作時の動作には影響を及ぼさずに実現することができる。
In this way, even when the power supply voltage is lowered, and even when the power supply voltage VCC = 0V, the induced voltage noise component due to the back electromotive force induced at the motor end is turned to ground (ground) by turning on the ground side output transistor. The motor can be regenerated and the motor drive circuit and the motor can be protected. In addition, this protection configuration can be realized without affecting the operation during the normal operation controlled by the
なお、本実施例の制御電圧生成手段28では、PWM回路24を有する回路構成を例として詳述したが、PWM回路24を有さない回路構成によっても同様であることは言及するまでもない。本実施例では、モータを順方向回転させている場合を例に詳述したが、モータを逆方向回転させている場合も同様に対策できることは言うまでもない。
In the control voltage generating means 28 of the present embodiment, the circuit configuration having the
(実施の形態5)
図7に本発明の第5の実施の形態を示す。図1に示す本発明の第1の実施の形態、図4に示す本発明の第2の実施の形態、図5に示す本発明の第3の実施の形態に相当する箇所は同一の符号を用いている。また、図1に示す本発明の第1の実施の形態、図4に示す本発明の第2の実施の形態、図5に示す本発明の第3の実施の形態と同一の箇所の説明は省略する。
(Embodiment 5)
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention. The parts corresponding to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, and the third embodiment of the present invention shown in FIG. Used. Also, the description of the same part as the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, and the third embodiment of the present invention shown in FIG. Omitted.
本実施例での保護手段54は基準電圧作成回路60、比較器70、逆起電力検出回路75、スイッチ回路90、例えば抵抗あるいは定電流源にて構成されるプルアップ手段81、82、83、84、プルアップ電圧選択回路76、容量C3を有する。
In the present embodiment, the protection means 54 includes a reference
電源電圧VCCの出力状態を図2に示す(A)定常状態(VCC>基準電圧作成回路60の出力VREF)、電源電圧VCCが低下し、(B)電源電圧低下状態(基準電圧作成回路60の出力VREF>VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx)、さらに電源電圧VCCが低下した(C)電源電圧出力接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx>VCC>0V)に分けて、本発明の動作を説明する。
The output state of the power supply voltage VCC shown in FIG. 2 is (A) steady state (VCC> output VREF of the reference voltage creating circuit 60), the power supply voltage VCC is lowered, and (B) the power supply voltage lowered state (of the reference voltage creating circuit 60). The output VREF> VCC> the control voltage generating means 28 or the maximum value Vx of the operation lower limit voltages of the switch circuit 90), and the power supply voltage VCC is further lowered. (C) Power supply voltage output ground (ground) state (control voltage generating means 28) Alternatively, the operation of the present invention will be described by dividing it into the maximum value Vx> VCC> 0 V) among the operation lower limit voltages of the
図7に示す実施例では、PWM回路24を有しているので、適時オン、オフ動作を繰り返すことになるが、制御電圧生成手段28によって、AH=AAH=L、BH=BBH=H、AL=AAL=L、BL=BBL=Hとして電源側出力トランジスタQ1およびグランド側出力トランジスタQ4をオンし、電流が電源電圧VCCの印加される分岐点P→トランジスタQ1→接続端子M+→モータM→接続端子M−→トランジスタQ4→接地(グランド)と通電され順方向に回転している期間を考える。
In the embodiment shown in FIG. 7, since the
(A)定常状態(VCC>基準電圧作成回路60の出力VREF)
電源電圧VCCが適切な電圧が印加されている定常状態のときは、比較器70の出力は図2に示すようにHとなる。このとき、論理合成手段101は制御電圧生成手段28の出力AHをAAHとして出力する。論理合成手段102は制御電圧生成手段28の出力ALをAALとして出力する。論理合成手段103は制御電圧生成手段28の出力BHをBBHとして出力する。論理合成手段104は制御電圧生成手段28の出力BLをBBLとして出力する。
(A) Steady state (VCC> output VREF of reference voltage generation circuit 60)
When the power supply voltage VCC is in a steady state where an appropriate voltage is applied, the output of the
つまり、論理合成手段101、102、103、104、105によって構成されたスイッチ回路90は制御電圧生成手段28の出力AH、AL、BH、BLをそのまま伝達し、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を介してグランド側出力トランジスタQ2、Q4をそれぞれオフ、オンし、電源側出力トランジスタQ1、Q3をそれぞれオン、オフする。このように、通常動作時には、本発明による回路は制御電圧生成手段28による通常時の制御系に影響を及ぼさない。
That is, the
(B)電源電圧低下状態(基準電圧作成回路60の出力VREF>VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx)
電源電圧VCCが低下すると順方向に駆動するために流れていた駆動電流が減少するが、それに伴いモータMに誘起される逆起電力により接続端子M−→ダイオードD3→分岐点P→電源VCC→接地(グランド)→ダイオードD2→接続端子M+→モータMという回生電流が流れようとする。このとき、図2に示すように比較器70の出力がLとなる。
(B) Power supply voltage drop state (output VREF>VCC> reference
When the power supply voltage VCC decreases, the drive current that has flown to drive in the forward direction decreases, but the connection terminal M− → diode D3 → branch point P → power supply VCC → A regenerative current of grounding (ground) → diode D2 → connection terminal M + → motor M tends to flow. At this time, the output of the
このとき、制御電圧生成手段28は順方向回転指令FWに基づき、AH=L、AL=L、BH=H、BL=Hを出力しているが、論理合成手段101、102、103、104、105にて上記比較器70の出力と合成され、AAH=AAL=BBH=BBL=Hとなり、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を経由して、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることでモータの回転にブレーキをかけることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へと回生させる。
At this time, the control voltage generation means 28 outputs AH = L, AL = L, BH = H, BL = H based on the forward rotation command FW, but the logic synthesis means 101, 102, 103, 104, In 105, the output is combined with the output of the
(C)電源電圧出力接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値Vx>VCC>0V)
電源電圧がさらに低下し、制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧以下、さらには外部から電源VCCに印加されている電源手段(例えば、乾電池)が急に取り除かれる場合などVCC=0Vまでいたった場合、(B)と同様にモータ端には逆起電力による誘起電圧ノイズ成分が誘起される。このとき、スイッチ回路90の出力AAH、BBH、AAL、BBLは不定となる。
(C) Power supply voltage output ground (ground) state (maximum value Vx>VCC> 0 V among the operation lower limit voltages of the control voltage generating means 28 or the switch circuit 90)
VCC = 0V when the power supply voltage is further reduced, the control voltage generating means 28 or the
この場合もプルアップ手段81、82、83、84およびプルアップ電圧選択回路76にて、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のゲートにはHが印加され、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へ回生することができる。
Also in this case, H is applied to the gates of the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 in the pull-up means 81, 82, 83, and 84 and the pull-up
電源電圧VCCが0Vになるなどして電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、グランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンするために必要な電圧を下回った場合でも、プルアップ電圧選択回路76から出力されたモータMの端子に誘起される逆起電力もしくは電圧VCCに充電された容量C3によって、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4にHを印加することができる。 Even when the power supply voltage VCC becomes 0V or the like, the power supply side output transistors Q1 and Q3 are turned off, and even if the voltage is lower than the voltage necessary for turning on the ground side output transistors Q2 and Q4, the output from the pull-up voltage selection circuit 76 H can be applied to the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 by the back electromotive force induced at the terminal of the motor M or the capacitor C3 charged to the voltage VCC.
このように電源電圧が低下、さらには電源電圧VCC=0Vとなった場合でも、モータ端に誘起される逆起電力による誘起電圧ノイズ成分をグランド側出力トランジスタをオンさせることで接地(グランド)に回生させることができ、モータ駆動回路、およびモータの保護が行える。また、本保護構成は、前述のとおり制御電圧生成手段28にて制御される通常動作時の動作には影響を及ぼさずに実現することができる。
In this way, even when the power supply voltage is lowered, and even when the power supply voltage VCC = 0V, the induced voltage noise component due to the back electromotive force induced at the motor end is turned to ground (ground) by turning on the ground side output transistor. The motor can be regenerated and the motor drive circuit and the motor can be protected. In addition, this protection configuration can be realized without affecting the operation during the normal operation controlled by the
なお、本実施例の制御電圧生成手段28では、PWM回路24を有する回路構成を例として詳述したが、PWM回路24を有さない回路構成によっても同様であることは言及するまでもない。本実施例では、モータを順方向回転させている場合を例に詳述したが、モータを逆方向回転させている場合も同様に対策できることは言うまでもない。
In the control voltage generating means 28 of the present embodiment, the circuit configuration having the
(実施の形態6)
図8に本発明の第6の実施の形態を示す。図1に示す本発明の第1の実施の形態、図4に示す本発明の第2の実施の形態、図5に示す本発明の第3の実施の形態、図6に示す本発明の第4の実施の形態に相当する箇所は同一の符号を用いている。また、図1に示す本発明の第1の実施の形態、図4に示す本発明の第2の実施の形態、図5に示す本発明の第3の実施の形態、図6に示す本発明の第4の実施の形態と同一の箇所の説明は省略する。
(Embodiment 6)
FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention. The first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the third embodiment of the present invention shown in FIG. 5, and the first embodiment of the present invention shown in FIG. The same reference numerals are used for the portions corresponding to the fourth embodiment. Further, the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the third embodiment of the present invention shown in FIG. 5, and the present invention shown in FIG. Description of the same parts as those in the fourth embodiment will be omitted.
本実施例での保護手段55は基準電圧作成回路61、比較器71、逆起電力検出回路75、スイッチ回路90、例えば抵抗あるいは定電流源にて構成されるプルダウン手段81、82、83、84、プルアップ電圧選択回路76、容量C3を有する。逆起電力検出回路75の出力は比較器71に入力されるとともに、プルアップ電圧選択回路76にも入力される。プルアップ電圧選択回路76の出力はプルアップ手段81、82、83、84に接続される。
The protection means 55 in this embodiment is a reference
逆起電力検出回路75の出力状態を図4に示す(A)定常状態(BEMF<基準電圧作成回路61の出力VREF1)、電源電圧VCCが低下し(B)電源電圧低下状態(BEMF>基準電圧作成回路61の出力VREF1、かつ電源電圧VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値)、さらに電源電圧が低下した(C)電源電圧接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値>VCC>0V)に分けて、本発明の動作を説明する。
The output state of the back electromotive
図6に示す実施例では、PWM回路24を有しているので、適時オン、オフ動作を繰り返すことになるが、制御電圧生成手段28によって、AH=AAH=L、BH=BBH=H、AL=AAL=L、BL=BBL=Hとして電源側出力トランジスタQ1およびグランド側出力トランジスタQ4をオンし、電流が電源電圧VCCの印加される分岐点P→トランジスタQ1→接続端子M+→モータM→接続端子M−→トランジスタQ4→接地(グランド)と通電され順方向に回転している期間を考える。
In the embodiment shown in FIG. 6, since the
(A)定常状態(BEMF<基準電圧作成回路61の出力VREF1)
電源電圧VCCが適切な電圧が印加されている定常状態のときは、モータMの端子間に発生する逆起電力が上記基準電圧作成回路61の出力VREF1以下であるため、比較器71の出力は図4に示すようにHとなる。このとき、論理合成手段101は制御電圧生成手段28の出力AHをAAHとして出力する。論理合成手段102は制御電圧生成手段28の出力ALをAALとして出力する。論理合成手段103は制御電圧生成手段28の出力BHをBBHとして出力する。論理合成手段104は制御電圧生成手段28の出力BLをBBLとして出力する。
(A) Steady state (BEMF <output VREF1 of reference voltage generation circuit 61)
When the power supply voltage VCC is in a steady state where an appropriate voltage is applied, the counter electromotive force generated between the terminals of the motor M is less than or equal to the output VREF1 of the reference
つまり、論理合成手段101、102、103、104によって構成されたスイッチ回路90は制御電圧生成手段28の出力AH、AL、BH、BLをそのまま伝達し、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を介してグランド側出力トランジスタQ2、Q4をそれぞれオフ、オンし、電源側出力トランジスタQ1、Q3をそれぞれオン、オフする。このように、通常動作時には、本発明による回路は制御電圧生成手段28による通常時の制御系に影響を及ぼさない。
That is, the
(B)電源電圧低下状態(BEMF>基準電圧作成回路61の出力VREF1、かつ電源電圧VCC>制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値)
電源電圧VCCが低下すると順方向に駆動するために流れていた駆動電流が減少するが、それに伴いモータMに誘起される逆起電力により接続端子M−→ダイオードD3→分岐点P→電源VCC→接地(グランド)→ダイオードD2→接続端子M+モータMという回生電流が流れようとする。このとき、モータMに誘起される逆起電力は上記基準電圧作成回路61の出力VREF1より大きくなるため、図4に示すように比較器70の出力がLとなる。
(B) Power supply voltage drop state (BEMF> output VREF1 of reference
When the power supply voltage VCC decreases, the drive current that has flown to drive in the forward direction decreases, but the connection terminal M− → diode D3 → branch point P → power supply VCC → A regenerative current of ground (ground) → diode D2 → connection terminal M + motor M tends to flow. At this time, since the counter electromotive force induced in the motor M becomes larger than the output VREF1 of the reference
このとき、制御電圧生成手段28は順方向回転指令FWに基づき、AH=L、AL=L、BH=H、BL=Hを出力しているが、論理合成手段101、102、103、104、105にて上記比較器71の出力と合成され、AAH=AAL=BBH=BBL=Hとなり、それぞれ抵抗R1、R2、R3、R4を経由して、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることでモータの回転にブレーキをかけることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へと回生させる。
At this time, the control voltage generation means 28 outputs AH = L, AL = L, BH = H, BL = H based on the forward rotation command FW, but the logic synthesis means 101, 102, 103, 104, In 105, the output is combined with the output of the
(C)電源電圧接地(グランド)状態(制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値>VCC>0V):電源電圧VCCが制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧のうちの最大値を下回る領域
電源電圧がさらに低下し、制御電圧生成手段28あるいはスイッチ回路90の動作下限電圧以下、さらには外部から電源VCCに印加されている電源手段(例えば、乾電池)が急に取り除かれる場合などVCC=0Vまでいたった場合、(B)と同様にモータ端には逆起電力による誘起電圧ノイズ成分が誘起される。このとき、スイッチ回路90の出力AAH、BBH、AAL、BBLは不定となる。
(C) Power supply voltage ground (ground) state (maximum value of operation lower limit voltage of control voltage generation means 28 or
この場合もプルアップ手段81、82、83、84およびプルアップ電圧選択回路76にて、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4のゲートにはHが印加され、Pチャネル型MOSFETで構成される電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、Nチャネル型MOSFETで構成されるグランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンすることができ、発生した逆起電力による誘起電圧ノイズ成分を接地(グランド)へ回生することができる。
Also in this case, H is applied to the gates of the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 in the pull-up means 81, 82, 83, and 84 and the pull-up
電源電圧VCCが0Vになるなどして電源側出力トランジスタQ1、Q3をオフし、グランド側出力トランジスタQ2、Q4をオンするために必要な電圧を下回った場合でも、プルアップ電圧選択回路76から出力されるモータMの端子に誘起される逆起電力もしくは電圧VCCに充電された容量C3によって、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4にHを印加することができる。 Even when the power supply voltage VCC becomes 0V or the like, the power supply side output transistors Q1 and Q3 are turned off, and even if the voltage is lower than the voltage necessary for turning on the ground side output transistors Q2 and Q4, the output from the pull-up voltage selection circuit 76 H can be applied to the transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 by the back electromotive force induced at the terminal of the motor M to be driven or the capacitor C3 charged to the voltage VCC.
このように電源電圧が低下、さらには電源電圧VCC=0Vとなった場合でも、モータ端に誘起される逆起電力による誘起電圧ノイズ成分をグランド側出力トランジスタをオンさせることで接地(グランド)に回生させることができ、モータ駆動回路、およびモータの保護が行える。また、本保護構成は、前述のとおり制御電圧生成手段28にて制御される通常動作時の動作には影響を及ぼさずに実現することができる。
In this way, even when the power supply voltage is lowered, and even when the power supply voltage VCC = 0V, the induced voltage noise component due to the back electromotive force induced at the motor end is turned to ground (ground) by turning on the ground side output transistor. The motor can be regenerated and the motor drive circuit and the motor can be protected. In addition, this protection configuration can be realized without affecting the operation during the normal operation controlled by the
なお、本実施例の制御電圧生成手段28では、PWM回路24を有する回路構成を例として詳述したが、PWM回路24を有さない回路構成によっても同様であることは言及するまでもない。本実施例では、モータを順方向回転させている場合を例に詳述したが、モータを逆方向回転させている場合も同様に対策できることは言うまでもない。
In the control voltage generating means 28 of the present embodiment, the circuit configuration having the
上記のように、本発明は、モータ駆動回路において、電源電圧低下、更には接地(グランド)となった場合に誘起される逆起電力によるモータ駆動回路、およびモータの破壊に対する保護法方などに有効である。 As described above, the present invention relates to a motor drive circuit by a back electromotive force induced when the power supply voltage is lowered and further grounded (ground) in the motor drive circuit, and a method for protecting against destruction of the motor. It is valid.
10 モータ駆動回路
12 電源回路
14 Hブリッジ回路
16 モータ電圧検出回路
18 目標電圧設定回路
20 電源電圧検出回路
22 誤差増幅回路
24 PWM回路
26 ロジック回路
28 制御電圧生成手段
50 保護手段
51 保護手段
52 保護手段
53 保護手段
54 保護手段
55 保護手段
60 基準電圧作成回路
61 基準電圧作成回路
70 比較器
71 比較器
75 逆起電力検出回路
76 プルアップ電圧選択回路
81 プルアップ手段
82 プルアップ手段
83 プルアップ手段
84 プルアップ手段
90 スイッチ回路
101 論理合成手段
102 論理合成手段
103 論理合成手段
104 論理合成手段
105 論理合成手段
C1 容量
C2 容量
C3 容量
D1 ダイオード
D2 ダイオード
D3 ダイオード
D4 ダイオード
D5 ツェナーダイオード
D6 ツェナーダイオード
D7 ツェナーダイオード
D761 ダイオード
D762 ダイオード
IC1 演算増幅器
M モータ
Q1 電源側出力トランジスタ
Q2 グランド側出力トランジスタ
Q3 電源側出力トランジスタ
Q4 グランド側出力トランジスタ
R1 抵抗
R2 抵抗
R3 抵抗
R4 抵抗
R5 抵抗
R6 抵抗
R7 抵抗
R8 抵抗
R9 抵抗
R10 抵抗
R11 抵抗
R12 抵抗
R13 抵抗
R763 抵抗
VCC 直流電源
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記2組の出力回路の各々の電源側出力トランジスタおよびグランド側出力トランジスタに制御電圧を与える制御電圧生成手段と、
前記2組の出力回路に与えられる電源電圧の低下に応答して前記2組の出力回路の各々のグランド側トランジスタを強制的にオンにすることにより前記モータから発生する逆起電力によって生じる過電圧を抑圧する保護手段とを備えたモータ駆動回路。 Two sets of output circuits comprising a power supply side output transistor and a ground side output transistor connected in series, the intermediate connection point of which is an output terminal, and a motor connected between the two output terminals;
Control voltage generating means for applying a control voltage to each of the power supply side output transistor and the ground side output transistor of the two sets of output circuits;
An overvoltage generated by a counter electromotive force generated from the motor by forcibly turning on the ground side transistors of each of the two sets of output circuits in response to a decrease in power supply voltage applied to the two sets of output circuits. A motor drive circuit comprising a protection means for suppressing.
A capacitor connected to a power source and a ground is charged, and the protection unit turns on the ground-side output transistor by either a voltage across the capacitor or a counter electromotive force generated at both ends of the motor. The motor drive circuit according to claim 13, further comprising pull-up means used as a power source for output at an output terminal of the logic synthesis means.
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- 2005-03-17 JP JP2005076773A patent/JP2006262628A/en active Pending
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