JP2598388B2 - 直流モータの速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流モータの速度制御装置に係り、特
に、直流モータのロック時の回転力の保持に関する。

〔従来の技術〕

従来、直流モータの速度制御装置は、回転速度に比例
して直流モータに発生する逆起電力と、設定すべき回転
数に対応して設定した基準電圧とを比較し、両者の差電
圧に応じて逆起電力と基準電圧とが等しくなるように直
流モータの駆動電流を制御する制御ICを設置し、直流モ
ータの回転速度を一定に制御するようにしたものが実用
化されており、このような速度制御装置において、その
起動時のトルクを大きく設定するものが提案されてい
る。（たとえば、特開昭54-15125号「直流モータの速度
制御装置」） 〔発明が解決しようとする問題点〕 このような直流モータの速度制御装置において、起動
時のトルクを大きく取った場合、過負荷などの異常時、
直流モータがロックすると、最大電流が流れ、過大電流
の発熱などで制御ICが破壊するおそれがある。

このような破壊から制御ICを保護するには、制御IC内
部に温度検出器を設置し、異常温度に到達した時点で、
過大電流を遮断することが考えられる。このような手段
は、制御ICを保護する上からは非常に有効であるが、た
とえば、テープレコーダなどで磁気テープの終端で直流
モータが停止する場合などでも、駆動電流が遮断されて
回転力を失い、異常感を生じる。

そこで、この発明は、簡単な構成によって、ロック
時、回転力を保持した直流モータの速度制御装置の提供
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の直流モータの速度制御装置は、第１図およ
び第２図に例示するように、直流モータ（４）に直列に
接続されて駆動電流を流し、エミッタと接地点との間に
第１の抵抗（バランス抵抗28）が接続された第１のトラ
ンジスタ（駆動用トランジスタ24）と、前記直流モータ
の内部抵抗に対応した第２の抵抗（14）に直列に接続さ
れて前記駆動電流に対応する電流を流し、エミッタと接
地点との間に第３の抵抗（バランス抵抗26）が接続され
た第２のトランジスタ（制御用トランジスタ22）と、前
記第２の抵抗（14）を介して電源電圧を受けて基準電圧
を発生する基準電圧源（18）と、この基準電圧源が発生
した前記基準電圧と前記直流モータに発生した逆起電力
とを比較し、両者の差電圧に応じた電流を前記第１及び
第２のトランジスタのベースに流し、前記駆動電流を制
御する比較器（20）とを備えた制御IC（２）を用いた直
流モータの速度制御装置であって、前記電源電圧を受け
て定電流を発生する定電流回路（40）と、前記第１のト
ランジスタに過大な駆動電流が流れた場合に前記制御IC
に生じる温度上昇を感知し、その温度上昇に応じた電流
が流れる第３のトランジスタ（66）と、この第３のトラ
ンジスタに前記定電流回路からの定電流を流し込み、前
記温度上昇に応じた出力を取り出す増幅手段（温度判定
増幅器42）と、前記第１及び第２のトランジスタのベー
スと前記接地点との間にダイオード（34、36）を介して
接続された第４のトランジスタ（38）を備えて、この第
４のトランジスタのベースに前記増幅手段から前記出力
を受けて、前記第４のトランジスタの導通により、前記
第１のトランジスタのエミッタ側に接続された前記第１
の抵抗の電圧上昇を制限する電圧制限回路（32）とを備
えて、前記直流モータの回転速度を制御することを特徴
とする。

〔作用〕

この発明の直流モータの速度制御装置は、制御ICが異
常温度に成った場合、温度判定手段の異常温度判定出力
によって、電圧制限手段を動作させ、この電圧制限手段
によって制御用トランジスタおよび駆動用トランジスタ
のエミッタ側に設置したバランス抵抗の電圧を一定電圧
に制限することにより出力電流を制限して直流モータの
回転力を保持する。

したがって、この発明によれば、異常温度時の出力電
流の制限によって、最大トルクは低下するが、回転力が
保持されるため、異常ロックからの復帰特性が良好にな
るとともに、制御ICの熱的破壊を防止することができ
る。

そして、この発明の直流モータの速度制御装置におい
て、バランス抵抗は正の温度係数を持つ抵抗素子で構成
するとともに、電圧制限手段は負の温度係数を持つ電圧
源で構成し、温度判定手段の異常温度判定時、直流モー
タに流れる出力電流の最大値を負の温度係数に設定すれ
ば、制御ICが異常温度に上昇する場合、最大電流の最大
値（制限値）には負の温度係数を持たせることにより、
温度係数による電流制限を実現し、制御ICの安全性を高
めることができる。

また、電圧制限手段は、駆動用トランジスタのベース
電位の最大値を制限するように構成すれば、その制限に
応じてバランス抵抗に加わる電圧を一定値以下に押さえ
られるので、容易に出力電流を抑制できる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は、この発明の直流モータの速度制御装置の第
１実施例を示す。

第１図において、制御IC2は、直流モータ４の回転数
を制御する制御系回路および駆動出力を発生する駆動系
回路を１チップの半導体集積回路で構成したものであ
る。

この制御IC2には、電源端子６、接地端子８、入力端
子10および出力端子12が設けられ、電源端子６と接地端
子８との間には駆動電圧Ｖ_CCが加えられ、電源端子６と
入力端子10との間には第２の抵抗としてトルク調整用抵
抗14、入力端子10と出力端子12との間には速度調整用抵
抗16、電源端子６と出力端子12との間には直流モータ４
がそれぞれ接続されている。トルク調整用抵抗14は、直
流モータ４の内部抵抗Ｒ_aに対応しており、その抵抗値
Ｒ₄は、一定の電流比Ｋ倍の値Ｋ・Ｒ_aに設定されてい
る。

制御IC2は、回転によって直流モータ４に発生する逆
起電力Ｖ_aと、基準電圧源18で設定された基準電圧Ｖ_ref
とを比較器20で比較し、比較器20が発生する電圧差は、
その出力端に共通にベースが接続された制御用トランジ
スタ22および駆動用トランジスタ24のベースに加えら
れ、比較器20の出力に応じて制御用トランジスタ22およ
び駆動用トランジスタ24のベース電流を制御する。この
実施例の場合、第１のトランジスタとして駆動用トラン
ジスタ24、また、第２のトランジスタとして制御用トラ
ンジスタ22が設置されている。

この場合、制御用トランジスタ22および駆動用トラン
ジスタ24はベースを共通にして電流ミラー回路を構成し
ており、各エミッタ側にはバランス抵抗26、28がそれぞ
れ接続されている。そこで、制御用トランジスタ22およ
び駆動用トランジスタ24のエミッタ面積比およびバラン
ス抵抗26、28の抵抗比によって、電流ミラー比は1:Kに
設定され、制御用トランジスタ22に流れる電流は、駆動
用トランジスタ24に流れる電流の1/Kに設定されてい
る。この実施例の場合、第１の抵抗としてバランス抵抗
28、また、第３の抵抗としてバランス抵抗26が設置され
ている。

そして、制御IC2には、電源端子６と接地端子８との
間に制御IC2自体の温度を検出して異常温度か否かを判
定する温度判定回路30が設置されている。この温度判定
回路30の判定出力は、バランス抵抗26、28の電圧を制限
する電圧制限手段として設置された電圧制限回路32に制
御入力として加えられている。この実施例の電圧制限回
路32は、２つのダイオード34、36で構成される電圧源に
対してスイッチング素子を成す第４のトランジスタとし
てのNPN型トランジスタ38を直列に接続したものであ
り、制御用トランジスタ22および駆動用トランジスタ24
のベースと、接地端子８との間に設置されている。した
がって、温度判定回路30が、直流モータ４のロックなど
に起因する制御IC2の異常温度上昇を判定すると、その
判定出力（高電位）によって、トランジスタ38が導通
し、比較器20の出力電流がダイオード34、36およびトラ
ンジスタ38に流れ、制御用トランジスタ22および駆動用
トランジスタ24のベース電圧をダイオード34、36の順方
向降下電圧Ｖ_Fとトランジスタ38のコレクタ・エミッタ
間電圧Ｖ_CEとの合成電圧値（＝2V_F＋Ｖ_CE≒2V_F）でクラ
ンプし、この結果、バランス抵抗26、28の電圧上昇が制
限されるようになっている。

したがって、このような直流モータの速度制御装置で
は、ロック時などの過大電流によって制御IC2が発熱
し、その発熱温度が異常温度に達すると、温度判定回路
30の異常温度判定出力によって、電圧制限回路32が動作
し、駆動用トランジスタ24のバランス抵抗28の電圧上昇
が制限されるので、出力電流の上昇が抑制される。この
場合、出力電流が遮断されないため、直流モータ４は最
大トルクが低下するが、その電流によって回転力が保持
されるため、ロック状態の解除時、可及的速やかに定常
回転速度に復帰することができ、復帰特性が良好にな
る。

第２図は、第１図に示した温度判定回路30の具体的な
回路構成例を示す。

第２図において、温度判定回路30は、基準電流として
の定電流を流す定電流回路40を設置し、この定電流回路
40に発生させた定電流を増幅する増幅手段として温度判
定増幅器42に動作電流として加えている。この実施例の
場合、定電流回路40は、トランジスタ44、46からなる電
流ミラー回路とトランジスタ48、50および抵抗52からな
る電流ミラー回路とから構成したものであり、抵抗54は
その起動回路を構成している。

温度判定増幅器42は、トランジスタ56、58、60、抵抗
62および温度検出素子64で構成され、トランジスタ56、
58はトランジスタ44と電流ミラー回路を構成している。
温度検出素子64は、負の温度係数を持つ第３のトランジ
スタ66で構成されている。そこで、抵抗62には定電流に
よって一定の電圧降下が発生し、この電圧降下によって
トランジスタ66にベースバイアスが与えられ、トランジ
スタ66に流れる電流は制御IC2の温度上昇に応じた値と
なる。

このトランジスタ66に流れる負の温度係数を持つ電流
は、トランジスタ60を介して第１図に示したトランジス
タ38のベースに加えられる。

したがって、第１図に示した制御IC2におけるバラン
ス抵抗26、28を正の温度係数を持つ抵抗素子で構成する
とともに、第２図に示すように、温度判定回路30を負の
温度係数を持つ判定出力を発生するように設定し、その
判定出力によって電圧制限回路32のトランジスタ38のベ
ース電流を制御すれば、電流制限を加えても、制御IC2
の温度が異常上昇する場合に、電流制限値自体が大きな
負の温度係数を持つことになるので、安全性を高めつ
つ、直流モータ４の回転力を保持することができる。

なお、各実施例では駆動用トランジスタ24のベース電
圧を制限することにより、バランス抵抗28に加わる電圧
を抑えているが、バランス抵抗28に加わる電圧を直接制
限して出力電流を抑制しても同様の効果が期待できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、制御ICの温
度が異常上昇した場合、出力電流を制限して制御ICの破
壊を防止できるとともに、出力電流の制限によって最大
トルクが低下するが、直流モータに回転力が保持される
ので、異常時から復帰した場合の復帰特性を良好にする
ことができる。また、温度判定出力に負の温度特性を付
与することにより、温度上昇に応じた安全動作が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の直流モータの速度制御装置の実施例
を示すブロック図、第２図は第１図に示した温度判定回
路の具体的な回路構成例を示す回路図である。 ２……制御IC ４……直流モータ 14……トルク調整用抵抗（第２の抵抗） 18……基準電圧源 20……比較器 22……制御用トランジスタ（第２のトランジスタ） 24……駆動用トランジスタ（第１のトランジスタ） 26……バランス抵抗（第３の抵抗） 28……バランス抵抗（第１の抵抗） 32……電圧制限回路 34、36……ダイオード 38……第４のトランジスタ 40……定電流回路 42……温度判定増幅器（増幅手段） 66……トランジスタ（第３のトランジスタ）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流モータに直列に接続されて駆動電流を
   流し、エミッタと接地点との間に第１の抵抗が接続され
   た第１のトランジスタと、 前記直流モータの内部抵抗に対応した第２の抵抗に直列
   に接続されて前記駆動電流に対応する電流を流し、エミ
   ッタと接地点との間に第３の抵抗が接続された第２のト
   ランジスタと、 前記第２の抵抗を介して電源電圧を受けて基準電圧を発
   生する基準電圧源と、 この基準電圧源が発生した前記基準電圧と前記直流モー
   タに発生した逆起電力とを比較し、両者の差電圧に応じ
   た電流を前記第１及び第２のトランジスタのベースに流
   し、前記駆動電流を制御する比較器と、 を備える制御ICを用いた直流モータの速度制御装置であ
   って、 前記電源電圧を受けて定電流を発生する定電流回路と、 前記第１のトランジスタに過大な駆動電流が流れた場合
   に前記制御ICに生じる温度上昇を感知し、その温度上昇
   に応じた電流が流れる第３のトランジスタと、 この第３のトランジスタに前記定電流回路からの定電流
   を流し込み、前記温度上昇に応じた出力を取り出す増幅
   手段と、 前記第１及び第２のトランジスタのベースと前記接地点
   との間にダイオードを介して接続された第４のトランジ
   スタを備えて、この第４のトランジスタのベースに前記
   増幅手段から前記出力を受けて、前記第４のトランジス
   タの導通により、前記第１のトランジスタのエミッタ側
   に接続された前記第１の抵抗の電圧上昇を制限する電圧
   制限回路と、 を備えて、前記直流モータの回転速度を制御する直流モ
   ータの速度制御装置。