JP2564637Y2 - 負荷駆動回路の保護回路 - Google Patents

負荷駆動回路の保護回路

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JP2564637Y2
JP2564637Y2 JP1992003478U JP347892U JP2564637Y2 JP 2564637 Y2 JP2564637 Y2 JP 2564637Y2 JP 1992003478 U JP1992003478 U JP 1992003478U JP 347892 U JP347892 U JP 347892U JP 2564637 Y2 JP2564637 Y2 JP 2564637Y2
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正徳 桜井
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株式会社ユニシアジェックス
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は負荷駆動回路、特にステ
ッピングモータ負荷の通電方向が切り換えられる駆動回
路の保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、トランジスタ等で構成される増幅
回路を介して例えばステッピング・モータ等の負荷に電
流を供給してステッピング・モータを回転駆動する負荷
駆動回路において、例えばCPU異常処理により、プッ
シュプル構成用の上流・下流各トランジスタが同時オン
し、トランジスタ間ショートに至る可能性がある。この
対策として負荷駆動回路には、CPUから同時オンにな
るモードの信号が出力されたとしても、この信号のロジ
ック状態を検知して前記プッシュプルトランジスタが同
時オンモードになることを回避する為の保護回路が設け
られている。
【0003】かかる従来の負荷駆動回路1を示す図4に
おいて、PNPトランジスタT1 、NPNトランジスタ
2 は供給電圧VB の負荷駆動電源とアースとの間に直
列に接続してプッシュ・プル回路を構成し、例えばステ
ッピング・モータ等の負荷2はこのトランジスタT1
2 の接続点に接続している。保護回路3は、CPU1
のロジック状態を検知し、トランジスタT1 、T2 の同
時オンを回避する為のロジック回路であり、インバータ
4、6、NAND回路5、OR回路7、AND回路8
と、で構成されている。そして2つの駆動信号がCPU
1のポートから保護回路3を介してトランジスタT1
2 のベースに夫々出力される。
【0004】次に動作を説明する。CPU1の夫々のポ
ートからの信号の信号レベルV1 、V2 の出力ロジック
は図5のモードA〜Dの4通りであり、このうち使用さ
れるモードはA〜Cである。もしCPU1からの2つの
駆動信号を夫々のトランジスタT1 、T2 に直接出力し
た場合、図5のモードBの駆動信号をCPU1から出力
すると、トランジスタT1 、T2 は同時オンとなってし
まう。したがってどのようなモードの信号がCPU1か
ら出力されてもトランジスタT1 、T2 が同時オンとは
ならないように、この保護回路3を介してCPU1から
トランジスタT1 、T2 を駆動している。
【0005】次に各モードについて説明する。図4にお
いて、電源からトランジスタT1 を介して負荷2にプッ
シュ電流を通電する時にはモードAに設定する。CPU
1の駆動信号がモードAに設定されると、トランジスタ
1 はベースにローレベル信号「L」を入力してオン、
トランジスタT2 はベースにローレベル信号「L」が出
力されてオフする。この時、点zの電圧Vz を「L」レ
ベルにすれば、電源→トランジスタT1 →負荷2→点z
の通電回路が形成され、この通電回路にプッシュ電流が
流れ、負荷2が駆動される。
【0006】プッシュ電流とは逆方向のプル電流を負荷
2に通電する時にはモードBに設定する。モードBに設
定されると、電圧Vz を「H」レベルにすれば点z→負
荷2→トランジスタT2 の通電回路が形成され、この通
電回路にプル電流が流れ、負荷2が駆動される。負荷2
に通電しない時には、モードCに設定する。モードCの
信号が出力されるとトランジスタT1 、T2 は共にオフ
する。
【0007】通常使用されないモードDの信号が出力さ
れた時、モードCと同様にトランジスタT1 のベースに
は信号「H」が出力され、トランジスタT2 のベースに
は信号「L」が出力され、トランジスタT1 、T2 は共
にオフする。したがってこの保護回路3によりCPU1
からどのようなモードに信号が出力されてもトランジス
タT1 、T2 が同時にオンすることはない。
【0008】
【考案が解決しようとする課題】ところで、従来の負荷
駆動回路の保護回路では、論理状態で同時オンモードを
検知し、同時オンモードを回避しているので、論理回路
を構成しなければならず、保護回路のコストが割高にな
るという問題がある。本考案の目的は、このような従来
の課題に鑑みてなされたもので、論理回路などの高価な
回路を用いずにコンデンサ、ダイオードなどの基本的部
品を用いて安価に負荷駆動回路の保護回路を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、本考案は、
一信号レベルの2つの駆動信号に対し、2つの駆動回路
の一方のみが導通して負荷を駆動し、かつ、夫々の駆動
回路の導通時における負荷の通電方向が逆向きとなるよ
うに設定する一方、2つの駆動回路を同時に駆動させる
異なる信号レベルの駆動信号の異常出力時、ハイレベル
側の駆動信号出力側からローレベル側の駆動信号出力側
方向にのみ導通するダイオードと、前記2つの駆動回路
の出力レベルが変化した時に一方の出力レベルの変化を
他方の出力レベルの変化より遅延させて前記駆動回路に
入力させるコンデンサとを備えて構成する。
【0010】
【作用】この負荷駆動回路の保護回路では、ダイオード
が2つの駆動回路を同時に駆動させる異なる信号レベル
の駆動信号の異常出力時、ハイレベル側の駆動信号出力
側からローレベル側の駆動信号出力側方向にのみ導通す
る。そのため、ダイオードを用いた簡単な回路で保護回
路が構成される。またコンデンサは、2つの駆動回路の
出力レベルが変化した時に一方の出力レベルの変化を他
方の出力レベルの変化より遅延させて前記駆動回路に入
力させる。これにより、異常時だけでなく正常時におい
ても前記コンデンサにより、同時に複数の駆動回路を動
作させないことにより、保護回路の安定性を向上させ
る。
【0011】2つの駆動回路を同時に駆動させる異常出
力時には、2つの駆動信号の信号レベルが異なるので整
流手段が導通し、ハイレベルの駆動信号はローレベルと
なり、ハイレベルの駆動信号で導通していた駆動回路は
非導通となる。したがって整流手段を設けるだけで2つ
のトランジスタが同時に導通するのを回避することが可
能となる。
【0012】
【実施例】以下、本考案の一実施例を図1〜3に基づい
て説明する。尚、図4と同一要素のものについては同一
符号を付して説明は省略する。本実施例を示す図1にお
いて、ステッピングモータ11の3つの負荷12、13、14は
点Oで星形結線されている。各負荷12〜14の他端は増幅
回路である夫々の負荷駆動回路15、16、17に接続され、
負荷駆動回路15はCPU1のポートP1 、P2に接続さ
れ、他の負荷駆動回路16、17も同様にして夫々ポートP
3 〜P6 に接続されている。
【0013】負荷駆動回路15において、PNPトランジ
スタTr3 、NPNトランジスタTr4は供給電圧VB の負
荷駆動電源とアースとの間に直列に接続してプッシュ・
プル回路を構成している。ダイオードD5 、D6 は夫々
トランジスタTr3 、Tr4 の保護用ダイオードである。ト
ランジスタTr1 、Tr2 は夫々CPU1のポートP1 、P
2 から出力された駆動信号を増幅し、増幅した駆動信号
を夫々トランジスタTr3 、Tr4 のベースに出力する増幅
回路である。ステッピング・モータ11の負荷12はトラン
ジスタTr3 、Tr4 の接続点に接続している。トランジス
タTr3 、Tr4 の同時オン防止用のダイオードD1 はカソ
ードをポートP2 側にしてポートP1 、P2 間に電流制
限抵抗R1 を介して接続されているものであり整流手段
に相当する。抵抗R1 とトランジスタTr1 のベースとの
間には、カソードをトランジスタTr1 のベース側にして
バイアス用のダイオードD2 、D3 が接続されている。
ダイオードD4 は、カソードをトランジスタTr3 と負荷
12との接続点a側にして接続点aと、ダイオードD2
抵抗R1 との接続点bと、の間に接続されている。トラ
ンジスタTr1 のベース−アース間には、トランジスタTr
1 がオンするタイミングを遅らせる為にコンデンサCが
接続されている。尚、R1 〜R8 は抵抗であり、VCC
CPU1のマイコン用電源の電圧である。また負荷駆動
回路16、17も負荷駆動回路15と同一の構成となってい
る。
【0014】次に動作を説明する。図1において、ポー
トP1 からハイレベル信号「H」が出力されるとトラン
ジスタTr3 はオンし、ポートP1 からローレベル信号
「L」が出力されるとオフする。またポートP1 から信
号「L」が出力されるとトランジスタTr4 はオンし、ポ
ートP1 から信号「H」が出力されるとオフする。した
がってCPU1の正常なポートロジックとステッピング
モータ11の負荷駆動回路15の出力端子ロジックは図2に
示すようにモード1〜3の3通りとなる。
【0015】負荷駆動回路15をプッシュ側にするには負
荷駆動回路15をモード1、負荷駆動回路16(又は17)を
モード2に設定し、負荷駆動回路15をプル側にするには
負荷駆動回路15をモード2、負荷駆動回路16(又は17)
をモード1に設定する。また負荷駆動回路16、17間に通
電させる時は負荷駆動回路15をモード3に設定してトラ
ンジスタTr3 、Tr4 を共にオフにする。
【0016】次に負荷駆動回路15の各モードにおけるタ
イミングチャートを図3に示す。図3において、期間T
1 〜T3 はCPU1が正常に動作している場合である。
期間T1 では、負荷駆動回路15がモード3に設定されて
負荷駆動回路15のCPU1のポートP1 、P2 から夫々
信号「L」、「H」が出力され、点b、cの信号レベル
は夫々「L」、「H」となる。この時に負荷駆動回路1
6、17を夫々モード1、2にすれば負荷駆動電源→負荷1
3→負荷14→駆動回路17の通電回路が形成され、この通
電回路に通電電流が流れ、負荷電圧である接続点aの電
圧Va は1/2VB となる。同様にして期間T2 では負
荷駆動回路15、16(又は17)が夫々モード2、1に設定
され、トランジスタTr3 、Tr4 が夫々オフ、オンして電
圧Va はGNDレベルとなり、期間T3 では負荷駆動回
路15、16(又は17)が夫々モード1、2に設定され、ト
ランジスタTr3 、Tr4 が夫々オン、オフして電圧Va
略負荷駆動電圧の電圧VB となる。尚、期間T2 →T3
において、点bの信号レベルのローレベルからハイレベ
ルへの立ち上がり時、コンデンサCの作用により点bの
信号レベルの立ち上がりに遅れが生じ、その間の瞬時的
なトランジスタTr3 、Tr4 の同時オンも防止される。こ
のように各負荷駆動回路15〜17を順次プッシュ側、プル
側に切り換えれば負荷12〜14への通電電流の通電方向が
切り換わり、前記モードを所定数繰り返せばステッピン
グ・モータ11は所定ステップ数回転駆動する。
【0017】次に、時間t0においてCPU1に異常が発
生し、トランジスタTr3 、Tr4 が同時オンとなるモー
ド、即ちCPU1のポートP1 、P2 から夫々信号
「H」、「L」が出力された時、ポートP1 からの信号
電流は、抵抗R1 、ダイオードD1を介してポートP2
に流れ、点bの信号レベルはダイオードD1 の順方向電
圧となる。そしてダイオードD2 、D3 でバイアスされ
ているので、ベース電圧VBEはトランジスタTr1 のオン
電圧よりも低下し、トランジスタTr1 はオフして電圧V
a はすみやかにGNDレベルに移行し、時間t0以降、ダ
イオードD1 によりフェールセーフ動作に持ち込まれ、
トランジスタTr3 、Tr4 の同時オンは回避される。
【0018】かかる構成によれば、トランジスタTr3
Tr4 のどちらか一方をオンさせる時にはCPU1のポー
トP1 、P2 から「H」または「L」の同一信号レベル
の2つの駆動信号を同時に出力するようにし、ポートP
1 、P2 間を抵抗R1 を介してダイオードD1 で接続す
ることにより、CPU1の異常処理でポートP1 、P2
からトランジスタTr3 、Tr4 が同時オンするモードの信
号が出力されてもダイオードD1 によりポートP1 の信
号レベルはすぐにローレベルとなってフェールセーフ動
作に持ち込まれるので、トランジスタTr1 、Tr3 がオフ
してトランジスタTr3 、Tr4 の同時オンが回避される。
したがってCPU1のポートP1 、P2間にダイオード
1 を1つ接続するだけで従来の保護回路であり高価な
使用部品の多いロジック回路は不用となり部品数の低減
が図れて大幅なコストダウンとなり、しかも簡易な構成
で確実にトランジスタTr3 、Tr4 の同時オンを防止する
ことが出来る。
【0019】尚、実施例ではトランジスタTr1 〜Tr4
バイポーラトランジスタを用いたが、これに限らず電界
効果トランジスタを用いても勿論同様の構成となる。
【0020】
【考案の効果】以上に説明したように本考案によれば、
論理回路を用いずにダイオードのような基本的な部品を
用いて、ダイオードが2つの駆動回路を同時に駆動させ
る異なる信号レベルの駆動信号の異常出力時、ハイレベ
ル側の駆動信号出力側からローレベル側の駆動信号出力
側方向にのみ導通するため、ダイオードを用いた簡単な
回路により保護回路が構成できる。また本考案によれ
ば、異常時だけでなく正常時においてもコンデンサによ
り、同時に複数の駆動回路を動作させないことにより、
保護回路の安定性を向上させることができ、保護回路の
信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例を示す回路図
【図2】図1のCPUの出力ロジックの図
【図3】図1のタイミングチャート
【図4】従来の回路図
【図5】図5のCPUの出力ロジックの図
【符号の説明】
1 CPU 11 ステッピングモータ 12〜14 負荷 15〜17 負荷駆動回路 Tr1 〜Tr4 トランジスタ D1 〜D4 ダイオード

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一信号レベルの2つの駆動信号に対し、
    2つの駆動回路の一方のみが導通して負荷を駆動し、か
    つ、夫々の駆動回路の導通時における負荷の通電方向が
    逆向きとなるように設定する一方、 2つの駆動回路を同時に駆動させる異なる信号レベルの
    駆動信号の異常出力時、ハイレベル側の駆動信号出力側
    からローレベル側の駆動信号出力側方向にのみ導通する
    ダイオードと、 前記2つの駆動回路の出力レベルが変化した時に一方の
    出力レベルの変化を他方の出力レベルの変化より遅延さ
    せて前記駆動回路に入力させるコンデンサとを 備えたこ
    とを特徴とする負荷駆動回路の保護回路。
JP1992003478U 1992-02-03 1992-02-03 負荷駆動回路の保護回路 Expired - Lifetime JP2564637Y2 (ja)

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