JP2010022137A

JP2010022137A - 駆動信号出力回路およびマルチチップパッケージ

Info

Publication number: JP2010022137A
Application number: JP2008180772A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yokoo; 聡横尾
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; System Solutions Co Ltd
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-01-28
Also published as: CN101626218A; KR20100007767A; US7928771B2; KR101056305B1; US20100007381A1; CN101626218B

Abstract

【課題】１つの回路を複数のモードで使用する。
【解決手段】信号入力端子１０，１２からの入力信号が論理回路２２に入力され、それら信号の状態に応じた制御信号が出力される。この制御信号は出力回路に供給され、トランジスタＱ１〜Ｑ４が制御されて、その状態に応じて駆動信号が出力される。そして、論理回路２２は、前記論理設定端子１４に入力される設定信号の極性に応じて、論理が切り替えられ、入力信号に応じた制御信号が変更される。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータなどの負荷への駆動信号を出力する駆動信号出力回路およびこの回路を含むマルチチップパッケージに関する。

従来、モータなどの駆動回路に、Ｈブリッジ回路が用いられている。このＨブリッジは、電源ラインとグランドライン間に、ｐ型トランジスタとｎ型トランジスタの直列接続を２つ配置し、その直列接続の中点間を一対の出力とする。

このＨブリッジは、一対の出力にコイルなどの負荷が接続され、この負荷への電流の方向をトランジスタのオンオフ状態で制御する。各トランジスタの制御信号には正弦波も用いられるが単なるＨ，Ｌの信号も利用され、その場合には負荷への電流が正方向、逆方向、オフの３状態が生成される。

例えば、ステッピングモータの場合、２つのコイルが利用され、その駆動のために２つのＨブリッジが利用される。そして、この２つのコイルに供給する電流の状態によってロータ位置が決定される。このため、２つのコイルへ供給する電流の状態を特定の順番で順次変更することでロータを正逆いずれかの方向で、所望の量だけ回転させることが可能となる。

特開２００６−２４６６４２号公報

ここで、Ｈブリッジを駆動のための信号は、通常外部から供給される。そこで、この外部から供給される信号に基づいて、Ｈブリッジの各トランジスタを駆動するための回路が必要となる。一方、ステッピングモータなどの負荷の駆動は、必ずしも１つのモードとは限らない。各種モードの負荷に対し、それぞれ駆動信号出力回路を用意するのは効率的でない。

本発明は、複数の入力信号が入力される信号入力端子と、この信号入力端子からの複数の入力信号が入力され、それら信号の状態に応じた複数の制御信号を出力する論理回路と、この複数の制御信号によりそれぞれ制御される複数のトランジスタを含み、複数のトランジスタの状態に応じて駆動信号を出力する出力回路と、設定信号が入力される論理設定端子と、を有し、前記論理回路は、前記論理設定端子に入力される設定信号の極性に応じて、論理が切り替えられ、前記複数の入力信号に応じた前記複数の制御信号が変更されることを特徴とする。

また、前記出力回路は、電源ラインとグランドライン間に、ｐ型トランジスタとｎ型トランジスタの直列接続を２つ配置し、直列接続の中点間を一対の出力とするＨブリッジ回路であることが好適である。

また、本発明に係るマルチチップパッケージは、前記駆動信号出力回路を含む１つドライバチップと、前記入力信号は形成する別のロジックチップとを１つの基板上に形成し、ロジックチップにおける論理設定信号を出力するパッドと、基板上のパッドとをワイヤボンディングによって接続するとともに、このパッドとドライバチップの論理設定端子をワイヤボンディングで接続し、ロジックチップからの論理設定信号によって、ドライバチップの論理回路の論理を切り換えることを特徴とする。

また、前記駆動信号出力回路は、基板上に配置されたドライバチップ内に形成され、ドライバチップには電源パッドとグランドパッドが設けられ、ドライバチップの論理設定端子を電源用パッドに接続されるリードまたはグランド用パッドに接続されるリードのいずれかと接続することで、論理設定信号をＨレベルまたはＬレベルのいずれかに設定することができることが好適である。

本発明によれば、論理設定端子の設定により、論理回路の論理を切り換えることができる。このため、１つの回路を複数のモードで使用することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態に係る駆動信号出力回路の構成を示す図である。この駆動信号出力回路は、１つの半導体チップ内に構成され、２つの入力信号ＩＮ１，ＩＮ２が入力信号用のパッド１０，１２からそれぞれ入力される。また、論理設定パッド１４も設けられており、この論理設定パッド１４には、ＨレベルまたはＬレベルの設定信号Ｍが入力される。

これら３つのパッド１０，１２，１４からの入力信号ＩＮ１，ＩＮ２、設定信号Ｍは、それぞれインバータ１６，１８，２０に入力され反転信号が形成される。そして、信号ＩＮ１，ＩＮ２，Ｍとそれらの反転信号からなる６つの信号が論理回路２２に入力される。論理回路２２は９個のナンドゲート２４〜３８から構成されており、ナンドゲート２４にはＭ，ＩＮ１，反転ＩＮ２、ナンドゲート２６にはＭ，反転ＩＮ１，ＩＮ２、ナンドゲート２８にはＭ，ＩＮ１，ＩＮ２、ナンドゲート３０には反転Ｍ，ＩＮ１，反転ＩＮ２、ナンドゲート３２には反転Ｍ，ＩＮ１，ＩＮ２が入力される。また、ナンドゲート３４にはナンドゲート２４の出力とナンドゲート３０の出力、ナンドゲート３６にはナンドゲート２６の出力とナンドゲート２８の出力とナンドゲート３２の出力、ナンドゲート３８にはナンドゲート２６の出力とナンドゲート３２の出力、ナンドゲート４０にはナンドゲート２４の出力とナンドゲート２８の出力とナンドゲート３０の出力が入力される。

そして、ナンドゲート３４，３８の出力がインバータ４２，４４で反転され、ナンドゲート３４，４０の出力がそのまま、論理回路２２の４つの出力として出力回路であるＨブリッジ回路４６に入力される。

Ｈブリッジ回路４６は、電源とグランド間に配置された４つのトランジスタＱ１〜Ｑ４からなっている。ｐチャネルトランジスタＱ１は、ソースが電源に接続され、ドレインがｎチャネルトランジスタＱ２のドレインに接続されている。ｎチャネルトランジスタＱ２のソースはグランドに接続されている。ｐチャネルトランジスタＱ３は、ソースが電源に接続され、ドレインがｎチャネルトランジスタＱ４のドレインに接続されている。ｎチャネルトランジスタＱ４のソースはグランドに接続されている。トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点が出力端ＯＵＴ１、トランジスタＱ３，Ｑ４の接続点が出力端ＯＵＴ２に接続されている。

また、インバータ４２の出力がトランジスタＱ１のゲート、ナンドゲート３６の出力がトランジスタＱ２のゲート、インバータ４４の出力がトランジスタＱ３のゲート、ナンドゲート４０の出力がトランジスタＱ４のゲートに供給される。

そして、出力端ＯＵＴ１，ＯＵＴ２の間に負荷が接続される。上記回路の場合には、入力信号ＩＮ１，ＩＮ２の状態に基づくＯＵＴ１，ＯＵＴ２の状態は図２に示すようになる。図において、（ａ）は論理設定信号ＭがＨレベルの場合であり、（ｂ）は論理設定信号ＭがＬレベルの場合を示している。このように論理設定信号がＨレベルの（ａ）場合には、負荷の両端に供給するレベルが、ＯＦＦ−ＯＦＦ、Ｌ−Ｈ、Ｈ−Ｌ、Ｌ−Ｌの４種類となり、これによって負荷に対する電流をオフ、負荷に対する電流を正方向（または逆方向）、逆方向（正方向）、および負荷の両端をグランドにショートすることができる。従って、ステッピングモータであれば、コイルに電流を供給しない状態、コイルに正方向または逆方向の電流を供給する状態、コイルの両端をグランドに接続してモータにブレーキを掛ける状態の４状態を実現できる。

論理設定信号ＭがＬレベルの（ｂ）場合には、負荷の両端に供給するレベルが、ＯＦＦ−ＯＦＦ、ＯＦＦ−ＯＦＦ、Ｌ−Ｈ、Ｈ−Ｌの４種類となり、これによって負荷に対する電流をオフ、負荷に対する電流を正方向（または逆方向）、逆方向（正方向）となる。従って、ステッピングモータであれば、コイルに電流を供給しない状態、コイルに正方向または逆方向の電流を供給する状態３状態を実現できる。

このように、この論理設定信号Ｍによって、入力信号ＩＮ１，ＩＮ２の状態に対する出力端ＯＵＴ１，ＯＵＴ２の状態を切り換えることができる。

ここで、ステッピングモータでは、ｘ軸コイルとｙ軸コイルの２つのコイルを有しているため、図１と同様の回路がもう１組設けられる。図３には、この場合の真理値表が示してある。図３において、もう１つのコイルに対する入力信号がＩＮ３，ＩＮ４であり、出力信号がＯＵＴ３，ＯＵＴ４である。このように、入力ＩＮ１、ＩＮ２について、Ｈ−Ｌ，Ｈ−Ｌ，Ｈ−Ｌ，Ｌ−Ｌ，Ｌ−Ｈ，Ｌ−Ｈ，Ｌ−Ｈ，Ｌ−Ｌの８状態とし、これに対する入力ＩＮ３，ＩＮ４はＬ−Ｈ，Ｌ−Ｌ，Ｈ−Ｌ，Ｈ−Ｌ，Ｈ−Ｌ，Ｌ−Ｌとなっている。すなわち、２ステップずれており、８ステップが３６０°に対応しているため、ずれは９０°である。従って、出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に対し、出力信号ＯＵＴ３，ＯＵＴ４も９０°位相がずれたものになり、ｘ軸コイルと、ｙ軸コイルに９０°位相のずれた電流が供給される。

ここで、図４（ａ）には、出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２がＨ−Ｌの電流の状態、（ｂ）には、出力信号ＯＵＴ３，ＯＵＴ４がＨ−Ｌの電流の状態が示してある。図３の８つの状態がロータ位置１〜８であるとした場合、出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２にて駆動されるコイル電流が図５における上段のＩ１、出力信号ＯＵＴ３，ＯＵＴ４にて駆動されるコイル電流が図５における下段のＩ２となる。このように、電流Ｉ１，Ｉ２が互いに位相が９０°ずれたものになる。例えば、Ｉ１がｘ軸コイル、Ｉ２がｙ軸コイルとし、出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４がＨ−Ｌ，Ｈ−Ｌが−４５°とした場合、状態１においてロータが−４５°、状態２においてロータが０°、以下順次４５°進んだ状態になる。従って、図３に示すように入力信号を順次変更することでステッピングモータを１ステップ（４５°）ずつ進めることができる。

そして、図３，４には、示さなかったが、入力信号ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４を全てＨレベルにすることで、２つのＨブリッジのトランジスタＱ２，Ｑ４がオンになり、ブレーキを掛けることができる。

図６には、マイコンなどの半導体チップであるロジックチップ６０と、本駆動信号出力回路を有するアナログ回路の半導体チップであるドライバチップ６２とを１つの基板上に配置した構成例を示す。カメラの手ぶれ補正用の回路は、このようなドライバチップと、ロジックチップ（マイコン）が１パッケージに収められたマルチチップパッケージとし構成することが好適である。なお、図６においては、論理設定信号Ｍの伝達の構成のみを示している。このように、ロジックチップ６０の論理設定信号Ｍを出力するパッドと基板上のパッド５０とをワイヤボンディングによって接続し、このパッド５０とドライバチップ６２の論理設定信号用のパッド１４をワイヤボンディングで接続する。

この構成によりロジックチップ６０からの論理設定信号Ｍによって、本駆動信号出力回路における論理回路２２の論理を切り換えることができる。すなわち、マイコンなどのロジックチップからの信号によって、ドライバチップにおける論理を容易に切り換えられる。

また、図７には、別の構成が示されている。基板上にはドライバチップ６２が設けられ、ドライバチップ６２の電源パッド５２とはリード５４と接続され、グランドパッド５６はリード５８と接続される。そこで、論理設定用のパッド１４をリード５４，５８のいずれかと接続することで、論設定信号ＭをＨレベル、Ｌレベルのいずれかに設定することができる。特に、論理設定用のパッド１４は、電源パッド５２とグランドパッド５６の間に配置されており、リード５４，５８も、電源パッド５２、グランドパッド５６に対応した位置にある。そして、この論理設定用パッド１４はリード５４，５８以外に接続されることはない。従って、論理設定用パッド１４をリード５４，５８のいずれにワイヤボンディングにより接続しても、そのワイヤが他のワイヤと絡むことはない。

なお、本実施形態では、ステッピングモータをこの出力ＯＵＴ１，ＯＵＴ２間に接続する。上述のように、ステッピングモータでは、ｘ軸用コイルと、ｙ軸用コイルがあり、Ｈブリッジが２つ必要であるが、ボイスコイルなどであれば、Ｈブリッジが１つでよい。また、トランジスタＱ１，Ｑ３をｎ型のトランジスタとすることも好適である。この場合、図１におけるインバータ４２，４４は不要となり、ナンドゲート３４，３８の出力をチャージポンプなどで昇圧してトランジスタＱ１，Ｑ３のゲートに供給する。すべてｎ型のトランジスタを利用することで、電流能力を改善することができる。

駆動信号出力回路の構成を示す図である。駆動信号出力回路の真理値表を示す図である。ステッピングモータ駆動のための真理値表を示す図である。Ｈブリッジの電流を示す図である。コイル電流を示す図である。ロジックチップとドライバチップの接続を示す図である。論理設定用パッドの固定的設定を示す図である。

符号の説明

１０，１２，１４，５０，５２，５６パッド、１６，１８，２０，４２，４４インバータ、２２論理回路、２４，２６，２８，３４，３６，３８，４０ナンドゲート、４６Ｈブリッジ回路、５４，５８リード、６０ロジックチップ、６２ドライバチップ。

Claims

複数の入力信号が入力される信号入力端子と、
この信号入力端子からの複数の入力信号が入力され、それら信号の状態に応じた複数の制御信号を出力する論理回路と、
この複数の制御信号によりそれぞれ制御される複数のトランジスタを含み、複数のトランジスタの状態に応じて駆動信号を出力する出力回路と、
設定信号が入力される論理設定端子と、
を有し、
前記論理回路は、前記論理設定端子に入力される設定信号の極性に応じて、論理が切り替えられ、前記複数の入力信号に応じた前記複数の制御信号が変更されることを特徴とする駆動信号出力回路。
請求項１に記載の駆動信号出力回路において、
前記出力回路は、電源ラインとグランドライン間に、２つのトランジスタの直列接続を２つ配置し、直列接続の中点間を一対の出力とするＨブリッジ回路であることを特徴とする駆動信号出力回路。
請求項１または２に記載の駆動信号出力回路を含む１つのドライバチップと、前記入力信号は形成する別のロジックチップとを１つの基板上に形成し、ロジックチップにおける論理設定信号を出力するパッドと、基板上のパッドとをワイヤボンディングによって接続するとともに、このパッドとドライバチップの論理設定端子をワイヤボンディングで接続し、ロジックチップからの論理設定信号によって、ドライバチップの論理回路の論理を切り換えることを特徴とするマルチチップパッケージ。
請求項１または２に記載の駆動信号出力回路において、
前記駆動信号出力回路は、基板上に配置されたドライバチップ内に形成され、ドライバチップには電源パッドとグランドパッドが設けられ、ドライバチップの論理設定端子を電源用パッドに接続されるリードまたはグランド用パッドに接続されるリードのいずれかと接続することで、論理設定信号をＨレベルまたはＬレベルのいずれかに設定することができることを特徴とする駆動信号出力回路。