JP2571745Y2 - 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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JP2571745Y2
JP2571745Y2 JP137692U JP137692U JP2571745Y2 JP 2571745 Y2 JP2571745 Y2 JP 2571745Y2 JP 137692 U JP137692 U JP 137692U JP 137692 U JP137692 U JP 137692U JP 2571745 Y2 JP2571745 Y2 JP 2571745Y2
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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、ステッピング・モータがショートし
た時、あるいはステッピング・モータを接続するコネク
タ端子がショートした時に、各構成素子を破損しないよ
うに通常、負荷駆動回路には過電流が流れるのを防止す
る保護回路が設けられている。
【0003】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。トランジ
スタTr1 、Tr2 は夫々信号出力手段であるCPU2のポ
ートP1 、P2 から出力された駆動信号を入力してトラ
ンジスタTr3 、Tr4 を駆動するトランジスタである。ス
テッピング・モータの負荷3はトランジスタTr3 、Tr4
の接続点に接続している。尚、R1 〜R8 は抵抗であ
り、VCCはCPU2のマイコン用電源の電圧である。
【0004】負荷駆動回路1を保護する保護回路は、ト
ランジスタTr3 の通電電流量検出用抵抗R7 と、抵抗R
7 の電圧降下を利用して導通するトランジスタTr5 と、
トランジスタTr5 のベース電流量を制限する抵抗R
8 と、によって構成されている。トランジスタTr5 をオ
ンさせるエミッタ−ベース間の電圧VBE、トランジスタ
Tr3 のエミッタ電流量I、抵抗R7 の抵抗値Rとして、
通常の通電量の時にVBE≧IRになるように抵抗R7
抵抗値が設定される。
【0005】次に動作を説明する。負荷駆動電源からス
テッピング・モータの負荷3に電流を供給する場合、V
B>Vz (Vz :点zの電圧)にして、CPU2の夫々
のポートP1 、P2 からハイレベル信号「H」、「H」
を出力する。これによりトランジスタTr1 がオンしてト
ランジスタTr3 がオンし、トランジスタTr2 がオフして
トランジスタTr4 がオフする。したがって、負荷3には
駆動回路15の負荷駆動電源からのプッシュ(Push)電流
が流れる。この通電量は略エミッタ電流Iであり、正常
時にはVBE≧IRとなってトランジスタTr5 はオフして
いる。
【0006】負荷3の電流を負荷駆動回路1に吸い込む
(プル:Pull)場合、Vz >0にして、CPU2の夫々
のポートP1 、P2 からローレベル信号「L」、「L」
を出力する。これによりトランジスタTr1 がオフしてト
ランジスタTr3 がオフし、トランジスタTr2 がオンして
トランジスタTr4 がオンする。万が一、負荷3がショー
トした場合、あるいはコネクタ端子がショートした場
合、トランジスタTr3 のエミッタ電流Iが増加する。エ
ミッタ電流Iが増加してVBE<IRになると、トランジ
スタTr5 がオンしてトランジスタTr3 のエミッタ電流I
が制限され、トランジスタTr3 が過電流により破損する
のを防止している。このように抵抗R7 により駆動段ト
ランジスタであるトランジスタTr3 のエミッタ電流がモ
ニタされ、負荷3等がショートした場合にトランジスタ
Tr3 の通電量を制限するようにしている。
【0007】
【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、電流検出用抵抗R7 が不可欠
であった。しかし、抵抗R7 に負荷3への通電電流を通
電する為、抵抗R7 は通常、低抵抗、高許容電力であり
大きな形状を有し、また保護回路を構成するには電流検
出用抵抗R7 の他にも構成素子が必要であった。さらに
過電流時にトランジスタTr3 の通電量を制限するものの
トランジスタTr3 には正常時より大きい電流が流れてし
まい、トランジスタTr3 を保護するには不十分であっ
た。
【0008】本考案ではこのような従来の課題に鑑みて
なされたもので、構成素子数を低減して確実に構成素子
を保護する負荷駆動回路の保護回路を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため本考案は、ハイ
レベル信号を増幅回路により増幅した駆動信号により負
荷を駆動する負荷駆動回路の保護回路において、前記ハ
イレベル信号を増幅回路と負荷の接続点方向にのみ導通
する整流手段を設けるようにした。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、ハイレベル信号が増幅回
路に入力された時、ハイレベル信号は増幅回路により駆
動信号に増幅される。負荷が正常である場合には、増幅
回路と負荷との接続点の電圧はハイレベル信号の電圧よ
りも高く、駆動信号により負荷に正常に電流が供給され
る。
【0011】万が一、負荷がショートした場合、前記接
続点の電圧はハイレベル信号の電圧よりも低下する。し
たがってハイレベル信号の信号電流は整流手段を介して
接続点へと流れ、前記信号電圧が低下しローレベルとな
って増幅回路が遮断され、増幅回路が保護される。した
がって整流手段を設ければ増幅回路の通電電流を確実に
遮断できると共に、保護回路を整流手段だけで構成する
ことが可能となり、構成素子数を低減することが可能と
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CPU2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、トランジスタTr
3 、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 間に抵抗R1
介して接続されている。抵抗R1 とトランジスタTr1
ベースとの間にはカソードがトランジスタTr1 のベース
側でありバイアス用のダイオードD2 、D3 が接続され
ている。点aは駆動回路15の出力端子でありトランジス
タTr3 と負荷12との接続点であって、整流手段であるダ
イオードD4 は、カソードをこの接続点a側に向けて接
続点aと、ダイオードD2 と抵抗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 のオンするタ
イミングを遅らせる為にコンデンサCがトランジスタTr
1 のベース−アース間に接続されている。またR11〜R
13は抵抗であり、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。尚、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CPU2の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(A)の期間T
1 、T3 、T5 において、負荷駆動回路15がモード1、
負荷駆動回路16(又は17)がモード2になった時、負荷
駆動電源→トランジスタTr3 →負荷12→負荷13→負荷駆
動回路16(又は17)の通電回路が形成され、負荷駆動回
路15がプッシュ側、負荷駆動回路16(又は17)がプル側
となってこの通電回路に通電電流が流れる。したがって
接続点aの電圧である負荷電圧Va は略負荷駆動電圧の
電圧VB となる。尚、ポートP1 の信号「H」は、正常
時の負荷電圧Vaよりも低レベルなので支障がない。期
間T2 において負荷駆動回路15がモード2、負荷駆動回
路16(又は17)がモード1になった時、負荷駆動回路16
(又は17)→負荷13(又は14)→負荷12→負荷駆動回路
15のトランジスタTr4 →アースの通電回路が形成され、
負荷駆動回路15がプル側、負荷駆動回路16(又は17)が
プッシュ側となってこの通電回路に通電電流が流れる。
したがって負荷電圧Va は略アース電位となる。同様に
して期間T4 は負荷駆動回路15がモード3、負荷駆動回
路16、17が例えば夫々モード1、2になった時であり、
負荷駆動回路15にはプッシュ、プル電流とも流れず、負
荷電圧Va は負荷駆動電源の電圧VB の1/2の電圧と
なる。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、図3(B)の時間t0において、負荷
駆動回路15がモード1の時、万が一、負荷がショートし
たりコネクタ端子がショートしたりすると、負荷電圧V
a が低下するのでトランジスタTr3 には過電流が流れよ
うとする。しかし、ダイオードD4 により負荷電圧Va
がモニタされ、負荷電圧Va が低下するとポートP1
電圧もローレベル「L」となる。そしてトランジスタTr
1 は遮断され、これによりトランジスタTr3 もオフし、
トランジスタTr3 等の負荷駆動回路15の構成素子は保護
される。したがって電流検出用抵抗による電圧降下を利
用して過電流時にトランジスタTr3 の通電電流を制限し
ていた従来の保護回路は不用となり、しかも確実に通電
電流が遮断される。
【0018】かかる構成によれば、トランジスタTr3
コレクタと負荷12とが接続している接続点aとCPU2
のポートP1 との間に、抵抗R1 を介してカソードを接
続点a側に向けて接続しているダイオードD4 により、
負荷電圧Va がモニタされ、万が一、負荷がショートし
たりコネクタ端子がショートしたりして接続点aの電圧
である負荷電圧Va が低下した時にポートP1 の信号電
圧も低下しトランジスタTr3 がオフするので、従来のよ
うに、負荷駆動回路15の通電回路に電流検出用抵抗を接
続して過電流による電圧降下を利用してトランジスタTr
3 の通電電流を制限していた保護回路は不用となり、保
護回路の構成素子数を低減出来、しかも確実に通電電流
を遮断出来る。
【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】以上説明したように本考案によれば、増
幅回路と負荷とが接続している接続点方向にのみ導通す
る整流手段を設けることにより、前記接続点の電圧が検
知され、該電圧がハイレベル信号の電圧よりも低下した
時に前記信号電圧も低下してローレベルとなるので増幅
回路の通電電流を確実に遮断出来、しかも整流手段だけ
で負荷駆動回路の保護回路を構成することが出来るので
保護回路の構成素子数を低減することが出来る。
【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
【符号の説明】
2 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】ハイレベル信号を増幅回路により増幅した
    駆動信号により負荷を駆動する負荷駆動回路の保護回路
    において、 前記ハイレベル信号を増幅回路と負荷の接続点方向にの
    み導通する整流手段を設けたことを特徴とする負荷駆動
    回路の保護回路。
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