JP2009254170A - モータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】モータにおいて発生した逆起電力に起因する誤動作や故障の発生を防止し得る簡易な構成のモータ駆動回路を提案する。
【解決手段】直列接続された２つのスイッチ素子を少なくとも一組有し、２つのスイッチ素子のうち、電源側に接続される一方のスイッチ素子に対して並列にダイオードが接続されると共に、２つのスイッチ素子の接続中点に駆動対象のモータの端子が接続されるモータ駆動回路において、モータにおいて発生した逆起電力の電圧を、２つのスイッチ素子の接続中点から２つのスイッチ素子のうちのグランド側に接続される他方のスイッチ素子の入力端に伝達する電圧伝達素子を設けるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータ駆動回路に関し、例えば光ディスク装置に適用して好適なものである。

従来、光ディスク装置のトレイを開閉駆動するローディングモータの駆動回路としてＨブリッジ回路が広く用いられている。

ところで、光ディスク装置においては、装置全体の電源がオフされている場合においても、光ディスクを載置するトレイを手動で閉じることができるが、トレイの開閉動作に伴って当該トレイを開閉駆動するローディングモータも回転動作する。この際、ローディングモータが発電機として動作することになるため、当該ローディングモータの両端子間に逆起電力が発生し、この起電力が過大な場合には、周辺回路の誤動作や故障を誘発するという問題がある。

かかる問題を解決するための手段として、例えば特許文献１には、ローディングモータの駆動回路であるＨブリッジ回路の出力端における電圧が電源電圧よりも所定レベル以上であるかグランドレベルよりも所定レベル以下であるかを検出する過電圧検出回路を設け、電源電圧より所定レベル以上となったＨブリッジ回路の出力端に接続されたグランド側の出力トランジスタ又はグランドレベルよりも所定レベル以下となったＨブリッジ回路の出力端に接続された電源側の出力トランジスタを過電圧検出回路の出力によりオンすることが開示されている。
特開２００３−１９９３９２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明によると、かかる過電圧検出回路をＨブリッジ回路とは別個に設ける必要があり、またこの過電圧検出回路の構成が煩雑であるため、モータ駆動回路全体としての構成が煩雑化し、かつ大型化する問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、モータにおいて発生した逆起電力に起因する誤動作や故障の発生を防止し得る簡易な構成のモータ駆動回路を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、直列接続された２つのスイッチ素子を少なくとも一組有し、前記２つのスイッチ素子のうち、電源側に接続される一方のスイッチ素子に対して並列にダイオードが接続されると共に、前記２つのスイッチ素子の接続中点に駆動対象のモータの端子が接続されるモータ駆動回路において、前記モータにおいて発生した逆起電力の電圧を、前記２つのスイッチ素子の接続中点から前記２つのスイッチ素子のうちのグランド側に接続される他方のスイッチ素子の入力端に伝達する電圧伝達素子を備え、前記他方のスイッチ素子は、前記電圧伝達素子を介して伝達された前記モータにおいて発生した逆起電力の電圧に基づいてオン動作することを特徴とする。

本発明によれば、モータにおいて発生した逆起電力がダイオードを介して電源と接続された他の回路に悪影響を及ぼすことを防止することができ、かくしてモータにおいて発生した逆起電力に起因する誤動作や故障の発生を防止し得る簡易な構成のモータ駆動回路を実現できる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体として、従来の光ディスク装置において用いられているローディングモータ２のモータ駆動回路を示す。なお、本実施の形態においては、ローディングモータ２はＤＣ（Direct Current）モータであるものとする。

このモータ駆動回路１は、直列接続された第１の上側トランジスタＱ１及び第１の下側トランジスタＱ３と、直列接続された第２の上側トランジスタＱ２及び第２の下側トランジスタＱ４とから構成されるいわゆるＨブリッジ回路３を備える。本実施の形態の場合、第１及び第２の上側トランジスタＱ１，Ｑ２はｐｎｐ型トランジスタから構成され、第１及び第２の下側トランジスタＱ３，Ｑ４はｎｐｎ型トランジスタから構成される。

第１の上側トランジスタＱ１は、エミッタが電源ラインＶcc、コレクタが第１の下側トランジスタＱ３のコレクタ、ベースが第１の出力段駆動用アンプ４の出力端とそれぞれ接続されている。また第１の下側トランジスタＱ３は、エミッタがグランドラインＶgrandに接続され、ベースが第１の出力段駆動用アンプ４の出力端に接続されている。

同様に、第２の上側トランジスタＱ２は、エミッタが電源ラインＶcc、コレクタが第２の下側トランジスタＱ２のコレクタ、ベースが第２の出力段駆動用アンプ５の出力端とそれぞれ接続されている。また第２の下側トランジスタＱ４は、エミッタがグランドラインＶgrandに接続され、ベースが第２の出力段駆動用アンプ５の接続端に接続されている。

また第１の上側トランジスタＱ１、第２の上側トランジスタＱ２、第１の下側トランジスタＱ３及び第２の下側トランジスタＱ４には、それぞれその第１の上側トランジスタＱ１、第２の上側トランジスタＱ２、第１の下側トランジスタＱ３及び第４の下側トランジスタＱ４に流れる電流の方向と逆方向を順方向とするように、第１〜第４の保護ダイオードＤ１〜Ｄ４が並列に接続されている。

さらに第１の上側トランジスタＱ１のエミッタ及び第１の下側トランジスタＱ３のエミッタの接続中点Ｐ１でなるＨブリッジ回路３の一方の出力端と、第２の上側トランジスタＱ２のエミッタ及び第２の下側トランジスタＱ４のエミッタの接続中点Ｐ２でなるＨブリッジ回路３の他方の出力端との間には、駆動対象のローディングモータ２が接続されている。

これによりこのモータ駆動回路１においては、第１及び第２の出力段駆動用アンプ４，５に対して互いに逆相の駆動電圧を印加することによって、かかるローディングモータ２を正転方向及び逆転方向の所望方向に回転駆動することができるようになされている。

ところで、上述のような従来のモータ駆動回路１において、光ディスク装置の電源がオフされた状態でトレイが人手により閉じられてローディングモータ２が回転駆動された場合、このローディングモータ２が発電機として動作し、ローディングモータ２の両端子間に図２に示すような逆起電力の電圧Ｖ１が発生することになる。

そしてこのとき発生した逆起電力の電圧Ｖ１は、図２及び図３に示すように、第１の上側トランジスタＱ１のエミッタ及びコレクタ間に接続された第１の保護ダイオードＤ１によって所定電圧ＶＦ分だけ降下された後、電源ラインＶcc及びグランドラインＶgrand間に接続された信号処理ＩＣ（Integrated Circuit）６に印加される。なお図３において、矢印ｘは、ローディングモータ２において発生した起電力に基づく電流が流れる経路を示す。従って、このとき信号処理ＩＣ６に印加される上記逆起電力に基づく電圧Ｖ２が信号処理ＩＣ６の最大定格電源電圧Ｖ３よりも大きい場合、信号処理ＩＣ６の誤動作や破壊の原因となる問題がある。

そこで図１との対応部分に同一符号を付した図４に示すように、本実施の形態によるモータ駆動回路１０においては、図１について上述したモータ駆動回路１に対して、Ｈブリッジ回路１１の一方の出力端と、第１の下側トランジスタＱ３の入力端との間が第１の抵抗Ｒ１で接続されると共に、Ｈブリッジ回路１１の他方の出力端と、第２の下側トランジスタＱ４の入力端との間が第２の抵抗Ｒ２で接続されている。

具体的に、本実施の形態によるモータ駆動回路１０の場合、第１の上側トランジスタＱ１のコレクタ及び第１の下側トランジスタＱ３のコレクタの接続中点Ｐ１と、第１の下側トランジスタＱ３のベースとの間には所定の抵抗値を有する第１の抵抗Ｒ１が接続されると共に、第２の上側トランジスタＱ２のコレクタ及び第２の下側トランジスタＱ４のコレクタの接続中点Ｐ２と、第２の下側トランジスタＱ４のベースとの間には第１の抵抗Ｒ１と同じ抵抗値を有する第２の抵抗Ｒ２が接続されている。

かくして本実施のモータ駆動回路１０では、本モータ駆動回路１０が適用される装置（以下、光ディスク装置とする）の電源がオフされた状態において人手によってローディングモータ２が回転駆動されたときに、当該ローディングモータ２の両端子間に発生した逆起電力による電圧が、第１及び第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２をそれぞれ介して第１及び第２の下側トランジスタＱ３，Ｑ４のベースに入力する。

この場合において、光ディスク装置の電源がオフされている状態のときには、第１及び第２の出力段駆動用アンプ４，５の出力はハイインピーダンスであるため、第１又は第２の下側トランジスタＱ３，Ｑ４のベースに上述の逆起電力による電圧が印加される。かくして第１及び第２の下側トランジスタＱ３，Ｑ４がオン状態となって、ローディングモータ２の端子と、グランドラインＶgrandとが低インピーダンスで接続される。

この結果、図５及び図６に示すように、ローディングモータ２の逆起電力の電圧Ｖ１０が低減され、この電圧Ｖ１０が第１の上側トランジスタＱ１のエミッタ及びコレクタ間に接続された第１の保護ダイオードＤ１において所定電圧ＶＦ分だけ降下された後、信号処理ＩＣ６に印加される。なお、図６において、矢印ｙは、ローディングモータ２において発生した起電力に基づく電流が流れる経路を示す。

従って、図５に示すように、このとき信号処理ＩＣ６に印加される上記起電力に基づく電圧Ｖ１１が信号処理ＩＣ６の最大定格電源電圧Ｖ３よりも小さくなるため、かかるローディングモータ２の逆起電力によって信号処理ＩＣ６が誤動作したり、信号処理ＩＣ６に故障が発生することを有効かつ未然に防止することができる。

なお、かかる第１及び第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、第１及び第２の出力段駆動用アンプ４，５が十分駆動可能な抵抗値とする。これにより通常動作時における第１及び第２の下側トランジスタＱ３，Ｑ４のベース電圧は、それぞれ対応する第１又は第２の出力段駆動用アンプ４，５の駆動電圧のみによって決定するため、第１及び第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２がＨブリッジ回路１１の動作に影響を及ぼすことはない。

以上のように本実施の形態によるモータ駆動回路１０によれば、人手によってローディングモータ２が回転駆動されたときに当該ローディングモータ２の両端子間に発生した逆起電力に基づいて信号処理ＩＣ６に印加される電圧Ｖ１１を信号処理ＩＣ６の最大定格電源電圧Ｖ３よりも小さくすることができ、かくしてローディングモータ２の逆起電力によって信号処理ＩＣ６が誤動作したり、信号処理ＩＣ６に故障が発生することを有効かつ未然に防止することができる。

（２）第２の実施の形態
図１のモータ駆動回路１において、ローディングモータ２がＡＣ（Alternating Current）モータである場合、図７に示すように、光ディスク装置の電源がオフされた状態において人手によってローディングモータ２が回転駆動されたときに当該ローディングモータ２の両端子間に発生する逆起電力による電圧Ｖ２０は交流波形となる。

またこの電圧Ｖ２０が第１の上側トランジスタＱ１のエミッタ及びコレクタ間に接続された第１の保護ダイオードＤ１によって所定電圧ＶＦ分だけ降下された図７に示すような波形の電圧Ｖ２１が信号処理ＩＣ６に印加される。従って、このとき信号処理ＩＣ６に印加される電圧Ｖ２１の最大値が信号処理ＩＣ６の最大定格電源電圧Ｖ３よりも大きい場合、ローディングモータ２がＤＣモータであるときと同様に、信号処理ＩＣ６の誤動作や故障の原因となる問題がある。

そこで図１との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、本実施の形態によるモータ駆動回路３０においては、ローディングモータ３１がＡＣモータであることを前提として、Ｈブリッジ回路３２の一方の出力端と、第１の下側トランジスタＱ３の入力端との間を第１のコンデンサＣ１が接続されると共に、Ｈブリッジ回路３１の他方の出力端と、第２の下側トランジスタＱ４の入力端との間が第２のコンデンサＣ２で接続されている。

具体的に、本実施の形態によるモータ駆動回路３０の場合、第１の上側トランジスタＱ１のコレクタ及び第１の下側トランジスタＱ３のコレクタの接続中点Ｐ１と、第１の下側トランジスタＱ３のベースとの間には所定容量を有する第１のコンデンサＣ１が接続されると共に、第２の上側トランジスタＱ２のコレクタ及び第２の下側トランジスタＱ４のコレクタの接続中点Ｐ２と、第２の下側トランジスタＱ４のベースとの間には第１のコンデンサＣ１と同じ容量を有する第２のコンデンサＣ２が接続されている。

かくしてこのモータ駆動回路３０においては、光ディスク装置の電源がオフされた状態において人手によってローディングモータ３１が回転駆動されたときに当該ローディングモータの３１両端子間に発生した図９に示すような逆起電力による電圧Ｖ３０が、第１及び第２のコンデンサＣ１，Ｃ２をそれぞれ介して第１及び第２の下側トランジスタＱ３，Ｑ４のベースに入力する。

この結果、ローディングモータの逆起電力の電圧Ｖ３０が低減され、この電圧Ｖ３０を第１の上側トランジスタＱ１のエミッタ及びコレクタ間に接続された第１の保護ダイオードＤ１において所定電圧ＶＦ分だけ降下した電圧Ｖ３１が信号処理ＩＣ６に印加される。従って、図９に示すように、このとき信号処理ＩＣ６に印加される上述の起電力に基づく電圧Ｖ３１が信号処理ＩＣ６の最大定格電源電圧Ｖ３よりも小さくなるため、かかるローディングモータ３１の逆起電力によって信号処理ＩＣ６の誤動作や故障が生じることを有効かつ未然に防止することができる。

以上のように本実施の形態によるモータ駆動回路３０によれば、人手によってローディングモータ３１が回転駆動されたときに当該ローディングモータ３１の両端子間に発生した逆起電力に基づいて信号処理ＩＣ６に印加される電圧Ｖ３１の最大値を信号処理ＩＣ６の最大定格電源電圧Ｖ３よりも小さくすることができ、かくしてローディングモータ３１の逆起電力によって信号処理ＩＣ６が誤動作したり、信号処理ＩＣ６に故障が発生することを有効かつ未然に防止することができる。

（３）他の実施の形態
なお上述の第１及び第２の実施の形態においては、本発明を光ディスク装置のトレイ開閉機構のローディングモータを駆動するモータ駆動回路に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々のモータ駆動回路に広く適用することができる。

また上述の第１の実施の形態においては、ローディングモータ２において発生した逆起電力の電圧を、第１の上側トランジスタＱ１及び第１の下側トランジスタＱ３の接続中点Ｐ１や第２の上側トランジスタＱ３及び第２の下側トランジスタＱ４の接続中点Ｐ２からグランド側（グランドラインＶgrand）に接続される対応する第１又は第２の下側トランジスタＱ３，Ｑ４の入力端に伝達する電圧伝達素子として第１及び第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２を適用し、第２の実施の形態においては、かかる電圧伝達素子として第１及び第２のコンデンサＣ１，Ｃ２を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の回路素子を広く適用することができる。

さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、Ｈブリッジ回路１１，３２を構成するスイッチ素子としてトランジスタを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、かかるスイッチ素子として、この他ＦＥＴ（Field Effect Transistor）やＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）、リレーなど広く適用することができる。

さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、本発明をＨブリッジ回路１１，３２を備えるモータ駆動回路１０，３０に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＨブリッジ回路１１，３２に代えて、直列接続された２つのスイッチ素子からなるモータ駆動回路にも適用することができる。

さらに上述の第１の実施の形態においては、モータがＤＣモータである場合について述べたが、本発明はこれに限らず、モータがＡＣモータである場合においても、同様に電圧伝達素子として抵抗を用いた構成を適用することができる。

従来のモータ駆動回路の構成例を示す回路図である。 従来のモータ駆動回路を用いたときに信号処理ＩＣに印加される電圧の説明に供する波形図である。 従来のモータ駆動回路を用いたときに信号処理ＩＣに印加される電圧の説明に供する概念図である。 第１の実施の形態によるモータ駆動回路の構成例を示す回路図である。 第１の実施の形態によるモータ駆動回路を用いたときに信号処理ＩＣに印加される電圧の説明に供する波形図である。 第１の実施の形態によるモータ駆動回路を用いたときに信号処理ＩＣに印加される電圧の説明に供する概念図である。 ローディングモータがＡＣモータである場合に、従来のモータ駆動回路を用いたときに信号処理ＩＣに印加される電圧の説明に供する波形図である。 第２の実施の形態によるモータ駆動回路の構成例を示す回路図である。 第２の実施の形態によるモータ駆動回路を用いたときに信号処理ＩＣに印加される電圧の説明に供する波形図である。

符号の説明

１０，３０……モータ駆動回路、２，３１……ローディングモータ、１１，３２……Ｈブリッジ回路、４，５……出力段駆動用アンプ、６……信号処理ＩＣ、Ｄ１〜Ｄ４……保護ダイオード、Ｑ１，Ｑ２……上側トランジスタ、Ｑ３，Ｑ４……下側トランジスタ、Ｖcc……電源ライン、Ｖgrand……グランドライン。

Claims (5)

1. 直列接続された２つのスイッチ素子を少なくとも一組有し、前記２つのスイッチ素子のうち、電源側に接続される一方のスイッチ素子に対して並列にダイオードが接続されると共に、前記２つのスイッチ素子の接続中点に駆動対象のモータの端子が接続されるモータ駆動回路において、
   前記モータにおいて発生した逆起電力の電圧を、前記２つのスイッチ素子の接続中点から前記２つのスイッチ素子のうちのグランド側に接続される他方のスイッチ素子の入力端に伝達する電圧伝達素子
   を備え、
   前記他方のスイッチ素子は、前記電圧伝達素子を介して伝達された前記モータにおいて発生した逆起電力の電圧に基づいてオン動作する
   ことを特徴とするモータ駆動回路。
2. 前記モータは、直流モータであり、
   前記電圧伝達素子は、抵抗である
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
3. 前記モータは、交流モータであり、
   前記電圧伝達素子は、コンデンサである
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
4. 前記直列接続された２つのスイッチ素子は、他の前記直列接続された２つのスイッチ素子と共にＨブリッジ回路を構成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
5. 前記モータは、交流モータであり、
   前記電圧伝達素子は抵抗である
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。

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