JP2578682B2 - モータ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、モータ駆動回路に関するものである。

（ロ）従来の技術 一般に、モータ駆動回路は、第２図に示す様に構成さ
れる。

第２図において、（１）はモータである。該モータ
（１）は、３相の駆動コイル（図示せず）、及び、ステ
ータに120度間隔で配置された３個のホール素子（図示
せず）を備えている。そして、該モータ（１）からは、
回転に応じて、120度づつの位相ズレを有する３種類の
ホール信号が得られる。（２）はホールアンプである。
該ホールアンプ（２）は、３種類のホール信号のレベル
が小の為、該ホール信号を増幅する。（３）はホールロ
ジック回路である。該ホールロジック回路（３）は、増
幅されたホール信号を、Ｈ（high）レベル/M（middle）
レベル/L（low）レベルの３値を有し且つ120度の位相ズ
レを有する３種類のロジック信号に波形整形する。
（４）は駆動回路である。該駆動回路（４）からは、３
種類のロジック信号に基づいて、モータ（１）の３相の
駆動コイルを駆動するための３種類の駆動信号が出力さ
れる。以上が、モータ（１）を駆動するための駆動ルー
プである。

（５）は分周回路である。該分周回路（５）は、発振
回路（６）から得られる発振クロックを分周し、基準ク
ロックを作成する。（７）はFGアンプである。ここで、
モータ（１）の回転に応じてFG信号が発生するが、FG信
号の発生源のインピーダンスが高く、且つ、FG信号のレ
ベルが小の為、該FGアンプ（７）は、FG信号を増幅す
る。（８）はシュミットアンプである。ここで、FG信号
は、発生源のインピーダンスが高い為、外来ノイズ及び
モータ（１）の回転に応じたノイズ等の影響を受け易
い。そこで、シュミットアンプ（８）は、該アンプ
（８）のヒステリシス幅以内に存在するFG信号の重畳ノ
イズを除去する。FGアンプ（７）の出力信号がシュミッ
トアンプ（８）のヒステリシス幅の上限のスレッショル
ド電圧まで立ち上がった時、シュミットアンプ（８）か
らはＨレベルが出力され、且つ、FGアンプ（７）の出力
信号がシュミットアンプ（８）のヒステリシス幅の下限
のスレッショルド電圧まで立ち下がった時、シュミット
アンプ（８）からはＬレベルが出力される。即ち、シュ
ミットアンプ（８）からは、ヒステリシス幅を越える信
号振幅に応じてH/Lとなる方形波信号FGSが出力される。
（９）は比較回路である。該比較回路（９）は、分周回
路（５）の出力信号（基準クロック）及びシュミットア
ンプ（８）の出力信号（方形波信号FGS）を比較する。
即ち、該比較回路（９）は、所定周期の基準クロック内
において何周期の方形波信号FGSが含まれているのかを
比較する。ここで、モータ（１）が希望回転数で回転し
ている場合、所定周期の基準クロック内においてN₁周期
の方形波信号FGSが含まれているものとする。例えば、
モータ（１）が希望回転数より低い回転数で回転してい
る場合、FG信号も低い周波数となる為、所定周期の基準
クロック内においてN₂（＜N₁）周期の方形波信号FGSが
含まれることになる。従って、該比較回路（９）から
は、モータ（１）を希望回転数まで上昇させるための加
速信号（正パルス）が出力される。反対に、モータ
（１）が希望回転数より高い回転数で回転している場
合、FG信号も高い周波数となる為、所定周期の基準クロ
ック内においてN₃（＞N₁）周期の方形波信号FGSが含ま
れることになる。従って、該比較回路（９）からは、モ
ータ（１）を希望回転数まで下降させるための減速信号
（負パルス）が出力される。（10）は積分アンプであ
る。該積分アンプ（10）からは、前記加速信号及び前記
減速信号を積分した信号、即ち、モータ（１）の回転を
指示するための回転指示信号V_CTLが出力される。（11）
は検出抵抗である。該検出抵抗（11）からは、駆動コイ
ルを流れる駆動電流に基づいて、モータ（１）の駆動状
態を示す駆動検出信号V_RFが出力される。（12）は制御
回路である。該制御回路（12）からは、回転指示信号V
_CTL及び駆動検出信号V_RFを比較した信号、即ち、モータ
（１）を希望回転数に回転制御するための制御信号が出
力される。以上が、モータ（１）を回転制御するための
制御ループである。

以上の構成において、モータ（１）の負荷変動等に対
する応答性が良好となる様に、モータ（１）の制御ルー
プのゲインは大に設定されている。ところが、その反
面、制御ループは発振し易くなっている。そこで、制御
ループ内の高インピーダンス部分（発振防止効果が大）
に発振防止コンデンサを接続することによって、制御ル
ープの発振を防止していた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、第２図において、発振防止コンデンサ
の電荷の充放電が遅い為、モータ（１）の負荷変動等に
対する応答性が悪くなる問題点があった。更に、制御回
路（12）の比較結果が駆動回路（４）の電源電圧変動の
影響を受ける為、モータ（１）を確実に回転制御できな
い問題点があった。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、前記問題点を解決する為に成されたもので
あり、その特徴とするところは、以下の２点である。

まず、電源電圧が印加され、モータの駆動コイルを駆
動する駆動手段と、前記電源電圧から得られた定電圧が
印加され、前記モータのFG信号に基づいて前記モータの
回転を指示する回転指示信号と前記モータの駆動状態を
示す駆動検出信号とを比較し、比較結果に応じて前記駆
動手段を制御する制御手段と、を備えたモータ駆動回路
において、前記定電圧によって制御され、前記制御手段
の比較結果が前記電源電圧の変動に影響されるのを防止
する変動防止トランジスタを、前記駆動手段と前記制御
手段とを接続する前記制御手段の出力線に介挿した点で
ある。

次に、電源電圧が印加され、モータの駆動コイルを駆
動する駆動手段と、前記電源電圧から得られた定電圧が
印加され、前記モータのFG信号に基づいて前記モータの
回転を指示する回転指示信号と前記モータの駆動状態を
示す駆動検出信号とを比較し、比較結果に応じて前記駆
動手段を制御する制御手段と、前記駆動手段と前記制御
手段との間で形成される制御ループの発振を防止する発
振防止コンデンサと、を備えたモータ駆動回路におい
て、前記制御ループの発振の有無に関わらず、前記発振
防止コンデンサの電荷の充放電を常に可能とする低イン
ピーダンス手段を、前記制御手段の内部に設け、且つ、
前記低電圧によって制御され、前記制御手段の比較結果
が前記電源電圧の変動に影響されるのを防止する変動防
止トランジスタを、前記駆動手段と前記制御手段と接続
する前記制御手段の出力線に介挿した点である。

（ホ）作用 本発明のモータ駆動回路によれば、制御ループ内に、
発振防止コンデンサの電荷の充放電を行う低インピーダ
ンス手段を備えた為、モータの応答性は良好となる。更
に、制御手段の比較結果が電源電圧の変動に影響される
のを防止する変動防止手段を備えた為、モータは確実に
回転制御される。

（ヘ）実施例 本発明の詳細を図面に従って具体的に説明する。

第１図は、本発明のモータ駆動回路を示す回路図であ
り、特に、モータを回転制御するための制御ループ内の
構成を示す回路図である。尚、第１図及び第２図の同一
部分には同一符号を付してある。

制御回路（12）は、電源電圧V_CCから得られる定電圧V
_T1が印加されて動作し、モータの回転を指示する回転指
示電圧V_CTL及びモータの駆動状態を示す駆動検出電圧V
_RFを比較することによって、モータを回転制御するもの
である。該制御回路（12）内において、トランジスタQ₁
のベースには、電源電圧から得られる定電圧V_T2（＜
V_T1）が印加される。トランジスタQ₂Q₃のベースには、
各々回転検出電圧V_RF及び回転指示電圧V_CTLが印加され
る。トランジスタQ₄Q₅Q₆Q₇は、電流ミラー回路であり、
トランジスタQ₁のコレクタ電流に応じて動作する。トラ
ンジスタQ₈Q₉は、トランジスタQ₆を動作電流源とする差
動回路であり、回転指示電圧V_CTLに応じて動作する。ト
ランジスタQ₁₀Q₁₁は、電流ミラー回路であり、トランジ
スタQ₈のコレクタ電流に応じて動作する。トランジスタ
Q₇Q₁₂は低インピーダンス手段であり、トランジスタQ₁₂
はトランジスタQ₉Q₁₁のコレクタ電流の差電流に応じて
動作する。トランジスタQ₁₃Q₁₄は、電流ミラー回路であ
り、トランジスタQ₇Q₁₂のコレクタ電流の差電流に応じ
て動作する。例えば、モータの加速を指示する回転指示
電圧V_CTLが発生した場合、回転指示電圧V_CTLが駆動検出
電圧V_RFより大の為、トランジスタQ₁₂のコレクタ電流が
小となって、トランジスタQ₁₄のコレクタ電流が大とな
る。即ち、制御回路（12）の出力電流は大となる。反対
に、モータの減速を指示する回転指示電圧V_CTLが発生し
た場合、回転指示電圧V_CTLが駆動検出電圧V_RFより小の
為、トランジスタQ₁₂のコレクタ電流が大となって、ト
ランジスタQ₁₄のコレクタ電流が小となる。即ち、制御
回路（12）の出力電流は小となる。

駆動回路（４）は、モータの３相の駆動コイルU,V,W
を各々駆動するドライバー（4a）（4b）（4c）を備えて
いる。ドライバー（4a）（4b）（4c）は、電源電圧V_CC
が印加されて動作し、制御回路（12）の出力電流に応じ
て、モータを駆動するものである。ドライバー（4a）に
おいて、トランジスタQ₂₁Q₂₂は、ホールロジック回路か
ら得られるロジック信号H1に応じて動作する。トランジ
スタQ₂₃Q₂₄は、電流ミラー回路であり、トランジスタQ
₂₁のコレクタ電流に応じて動作する。トランジスタQ₂₅Q
₂₆は、ダーリントン接続され、トランジスタQ₂₄のコレ
クタ電流に応じて動作する。トランジスタQ₂₇Q₂₈は、ダ
ーリントン接続され、トランジスタQ₂₂のコレクタ電流
に応じて動作する。ダイオード接続されたトランジスタ
Q₂₉は、モータのキックバック電圧によって動作し、ト
ランジスタQ₂₆Q₂₈の接続点電圧をV_CC＋V_BE29（トランジ
スタQ₂₉のベース・エミッタ間電圧）にクリップするこ
とによって駆動回路（４）を保護するものである。尚、
ドライバー（4b）（4c）は、ドライバー（4a）と同一構
成の為、その説明を省略する。トランジスタQ₁₅Q₁₆Q₁₇
は、電流ミラー回路であり、制御回路（12）の出力電流
に応じて動作する。特に、トランジスタQ₁₇は、各ドラ
イバー（4a）（4b）（4c）のトランジスタQ₂₂Q₃₂Q₄₂を
共通制御する。トランジスタQ₁₈Q₁₉は、電流ミラー回路
であり、トランジスタQ₁₆のコレクタ電流に応じて動作
する。特に、トランジスタQ₁₉は、各ドライバー（4a）
（4b）（4c）のトランジスタQ₂₁Q₃₁Q₄₁を共通制御す
る。例えば、ロジック信号H1,H2,H3が各々H,L,Mレベル
の場合、トランジスタQ₂₁のベース電圧が上昇する為、
トランジスタQ₂₅Q₂₆はトランジスタQ₂₄のコレクタ電流
に応じて動作する。また、トランジスタQ₃₂のベース電
圧が下降する為、トランジスタQ₃₇Q₃₈はトランジスタQ
₃₂のコレクタ電流に応じて動作する。従って、駆動電流
は、制御回路（12）の出力電圧に応じて、駆動コイルＵ
から駆動コイルＶへ流れることになる。尚、駆動電流が
駆動コイルＶから駆動コイルＷ及び駆動コイルＷから駆
動コイルＵへ流れる動作は、駆動電流が駆動コイルＵか
ら駆動コイルＶへ流れる動作と同様の為、その説明を省
略する。

検出抵抗（11）は、駆動コイルU,V,Wを各々駆動する
ためのトランジスタQ₂₈Q₃₈Q₄₈のエミッタとアースとの
間に設けられる。該検出抵抗（11）からは、駆動コイル
U,V,Wの駆動状態を示す駆動検出電圧V_RFが出力される。
そして、前述した様に、該駆動検出電圧V_RFは、制御回
路（12）内のトランジスタQ₂のベースに印加される。

（13）は発振防止コンデンサである。ここで、モータ
が負荷変動等に対して良好に回転制御される様に、第１
図の制御ループのゲインは大に設定されるが、その反
面、制御ループは発振し易い状態となる。そこで、発振
防止コンデンサ（13）は、制御回路（12）内のトランジ
スタQ₇Q₁₂（低インピーダンス手段）の接続点とアース
との間に設けられ、トランジスタQ₁₄のコレクタ・エミ
ッタ間電圧に応じて充放電を行うことによってモータの
良好な応答性を保持し、更に制御ループの発振を防止し
ている。例えば、発振防止コンデンサ（13）は、モータ
の加速を指示する回転指示電圧V_CTLが発生した時、トラ
ンジスタQ₇を介して充電を行い、モータの減速を指示す
る回転指示電圧V_CTLが発生した時、トランジスタQ₁₂を
介して放電を行う。側ち、トランジスタQ₇Q₁₂は、モー
タの加速又は減速を指示する回転指示電圧V_CTLが発生し
た時、低インピーダンス手段として動作する。尚、発振
防止コンデンサ（13）が低インピーダンス部分に設けら
れる為、発振防止コンデンサ（13）は、容量が従来に比
べて僅かに大（２倍程度）となってコストアップする。
しかしながら、モータが良好な応答性を保持できる効果
の方が大である。

Q₂₀は変動防止手段のトランジスタである。該トラン
ジスタQ₂₀は、制御回路（12）内のトランジスタQ₁₄及び
駆動回路（４）内のトランジスタQ₁₅の出力路に介挿さ
れ、定電圧V_T1によって動作する。例えば、駆動回路
（４）の電源電圧V_CCが変動して大となった場合、トラ
ンジスタQ₂₀は、制御回路（12）の出力電圧をV_T1−V
_BE20（トランジスタQ₂₀のベース・エミッタ間電圧）に
保持し、トランジスタQ₁₄のコレクタ・エミッタ間電圧
が電源電圧V_CCの変動に応じて大となるのを防止する。
即ち、トランジスタQ₂₀は、制御回路（12）の出力電圧
がトランジスタQ₁₄のアーリ効果の影響を受けるのを防
止する。

以上より、発振防止コンデンサ（13）の充放電を行う
ための低インピーダンス手段を制御ループ内に備えるこ
とによって、モータの応答性を良好とでき、且つ、制御
ループの発振を防止できる。更に、制御回路（12）の出
力電圧が電源電圧V_CCの変動に影響されるのを防止する
ためのトランジスタQ₂₀を備えることによって、制御回
路（12）の出力電圧及び駆動回路（４）の駆動電流の直
線性を良好とできる。

（ト）発明の効果 本発明によれば、発振防止コンデンサの充放電を行う
ための低インピーダンス手段を制御ループ内に備えるこ
とによって、モータの応答性を良好とでき、制御ループ
の発振を防止できる利点が得られる。更に、制御手段の
比較結果が電源電圧の変動に影響されるのを防止するた
めの変動防止手段を備えることによって、制御手段の比
較結果及び駆動コイルの駆動電流の直線性を良好とでき
る利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモータ駆動回路を示す回路図、第２図
は従来のモータ駆動回路を示すブロック図である。 （４）……駆動回路、（11）……検出抵抗、（12）……
制御回路、（13）……発振防止コンデンサ、（14）……
トランジスタ。

フロントページの続き (72)発明者 中野 博充 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 八十原 正浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 坪内 俊樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−85092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−221893（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源電圧が印加され、モータの駆動コイル
   を駆動する駆動手段と、前記電源電圧から得られた定電
   圧が印加され、前記モータのFG信号に基づいて前記モー
   タの回転を指示する回転指示信号と前記モータの駆動状
   態を示す駆動検出信号とを比較し、比較結果に応じて前
   記駆動手段を制御する制御手段と、を備えたモータ駆動
   回路において、 前記定電圧によって制御され、前記制御手段の比較結果
   が前記電源電圧の変動に影響されるのを防止する変動防
   止トランジスタを、前記駆動手段と前記制御手段とを接
   続する前記制御手段の出力線に介挿したことを特徴とす
   るモータ駆動回路。
2. 【請求項２】電源電圧が印加され、モータの駆動コイル
   を駆動する駆動手段と、前記電源電圧から得られた定電
   圧が印加され、前記モータのFG信号に基づいて前記モー
   タの回転を指示する回転指示信号と前記モータの駆動状
   態を示す駆動検出信号とを比較し、比較結果に応じて前
   記駆動手段を制御する制御手段と、前記駆動手段と前記
   制御手段との間で形成される制御ループの発振を防止す
   る発振防止コンデンサと、を備えたモータ駆動回路にお
   いて、 前記制御ループの発振の有無に関わらず、前記発振防止
   コンデンサの電荷の充放電を常に可能とする低インピー
   ダンス手段を、前記制御手段の内部に設け、 前記定電圧によって制御され、前記制御手段の比較結果
   が前記電源電圧の変動に影響されるのを防止する変動防
   止トランジスタを、前記駆動手段と前記制御手段と接続
   する前記制御手段の出力線に介挿したことを特徴とする
   モータ駆動回路。