JP3121031B2

JP3121031B2 - 直流モータ制御回路

Info

Publication number: JP3121031B2
Application number: JP03044370A
Authority: JP
Inventors: 修矢口
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1991-02-16
Filing date: 1991-02-16
Publication date: 2000-12-25
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JPH04265690A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流モータ制御回路に
関し、特に自動車の窓ガラスの開閉に用いる直流モータ
に効果を発揮する直流モータ制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の直流モータ制御回路としては、例
えば本出願人の特願平２−５４０１号が知られている。
この直流モータ制御回路は、図１に示すように、直流電
圧＋Ｖcが供給される電源端子１に接続される直流モー
タ２と、この直流モータ２の接続点３に接続されるソー
ス接地のＭＯＳＦＥＴ４とを備えている。このＦＥＴ４
は、ゲート電圧（Ｈ或はＬレベル）によって直流モータ
２をオンオフ制御するが、このＦＥＴ４の強制オフ状態
においては、直流モータ２の回転或は停止状態が、回転
時の直流モータ２に誘導される誘導起電力Ｅmを比較器
５でモニタすることによって検出される。

【０００３】従って、比較器５は、その反転入力端に抵
抗６を介して接続点３が接続され、その非反転入力端に
可変抵抗７の可動端子が接続されて、誘導起電圧Ｅmに
起因する接続点３の電圧Ｖmと、可動端子のトルク設定
電圧Ｖsetとを比較し、比較出力がアンドゲート８の一
入力に印加される。このアンドゲート８の出力はＭＯＳ
ＦＥＴ４のゲートに印加される。一方、可変抵抗７の両
端は直列抵抗９及び１０に接続され、直列抵抗９の他端
が電源端子１に接続され、直列抵抗１０の他端が接地さ
れる。また、アンドゲート８の他の入力には、パルス発
振回路１１の出力が印加される。

【０００４】このような直流モータ制御回路において
は、図示しない起動スイッチによってＦＥＴ４がオン状
態になった場合には、端子３の電圧Ｖmが略ゼロボルト
に降下する。この場合、トルク設定電圧Ｖsetが略ゼロ
ボルトの電圧Ｖmより高いので、比較器５はＨレベルの
出力をアンドゲート８に送り、アンドゲート８は、発振
回路１１からの出力がＨレベルの場合に、Ｈレベルの出
力をＦＥＴ４のゲートに印加して、ＦＥＴ４と比較器５
とアンドゲート８とがラッチ状態となって、ＦＥＴ４の
オン状態が維持される。従って、直流モータ２に電力が
供給される。

【０００５】また、直流モータ２は、電力供給時に、回
転速度に依存した正負のパルス状の誘導起電圧Ｅmを発
生する。従って、短い負の遮断パルスを周期的に発生す
る発振回路１１と、この負のパルスに依存してＦＥＴ４
を瞬間的にオフ状態にさせるアンドゲート８とは、接続
点３の電圧Ｖm（Ｖm＝Ｖc−Ｅm：Ｅmは直流モータ２の
誘導起電圧）とトルク設定電圧Ｖsetとを比較する比較
期間を形成する。この比較期間において、接続点３の電
圧Ｖmがトルク設定電圧Ｖsetより低ければ、比較器５の
出力がＨレベルとなる。従って、発振回路１１が負のパ
ルスを送り終わった後に、アンドゲート８の出力がＨレ
ベルとなり、ＦＥＴ４がオン状態に復帰して、直流モー
タ２の回転を維持する。

【０００６】例えばパワーウインドに異物が挟まって、
それを駆動する直流モータ２の回転が停止した時には、
直流モータ２の誘導起電圧Ｅmが略ゼロとなり、次の比
較期間において、接続点３の電圧Ｖmがトルク設定電圧
Ｖsetより高くなる。従って、アンドゲート８は、次の
遮断パルスの印加時に、その出力がＬレベルになって、
ＦＥＴ４をオフ状態にさせて、直流モータ２への給電を
遮断する。また、比較器５の出力もＬレベルになって、
ラッチ状態が解除される。従って、直流モータ２は、無
理やり停止させられた状態での給電が回避され、内部コ
イルの焼切れが防止されると共に、異物の損傷も防止さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようする課題】このような直流モータ２
には、通常直流電源が供給されるが、自動車に用いられ
る場合、ダイナモ等の交流発電機を用いた交流電源から
直流電源＋Ｖcを得ることが多く、交流電源を整流して
脈流を形成する整流回路と、この脈流を平滑する平滑用
のコンデンサ或はバッテリーとが必要である。

【０００８】また、発振回路１１は、例えばシグネティ
クス社の５５５等の無安定マルチバイブレータ或は水晶
発振回路及び分周回路が用いられるが、回路が複雑とな
り、省くことができればそれだけ故障率も減少すること
となる。また、パルス発振回路及び比較器を主体とした
制御回路に供給される電力も無視できない。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑み、直流モータを
駆動するトランジスタを周期的に遮断するためのパルス
発振回路を不要にした直流モータ制御回路を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の直流モ
ータ制御回路は、交流電源を整流して脈流電源を出力す
る整流回路と、この脈流電源が供給される直流モータを
駆動する駆動用トランジスタと、前記直流モータの誘導
起電力を周期毎に検出して前記直流モータを回転させる
ことによって前記駆動用トランジスタをオン制御し、前
記直流モータを停止させることによって駆動用トランジ
スタをオフ制御する検出用トランジスタとを備えてい
る。このため、新たに発振回路を設ける必要がない。

【００１１】また、実施態様によれば、直流モータはそ
の一端が脈流出力端Ｐに接続される。さらに、駆動用ト
ランジスタは、エミッタが脈流出力端Ｇに接続され、コ
レクタが直流モータの他端に接続されるＮＰＮトランジ
スタであり、検出用トランジスタは、エミッタが脈流出
力端Ｐに接続され、ベースが抵抗を介して直流モータの
他端に接続され、コレクタが第２抵抗を介した脈流出力
端Ｇと第３抵抗を介したＮＰＮトランジスタのベースと
に接続されるＰＮＰトランジスタである。従って、本発
明の直流モータ制御回路は、例えば０．６５ボルトの最
小動作電圧を持ち、例えば自動車の交流発電機の場合１
８ボルト（Ｐ−Ｐ）程度の脈流を発生するので電流供給
期間と、回転検出期間との比率が十分に大きく設定され
る。

【００１２】

【実施例】本発明による直流モータ制御回路は、従来の
それが殆ど電圧変化のない直流電源のみを考慮して提案
されたのに対して、交流電源を整流したままの脈流を電
源として直流モータに供給し、この脈流がゼロボルト近
傍になる期間を、直流モータの回転或は拘束を周期的に
検出する検出期間として設けている。この考え方は、従
来の発振回路、比較器及びアンドゲートを省略できるば
かりか、回路の単純化が計れる。

【００１３】例えば、図２は、本発明による直流モータ
制御回路の一実施例を示している。この図２において、
本発明の直流モータ制御回路は、基本的に、交流電源２
０を整流して脈流を出力する整流回路２１と、この脈流
を電源として直流モータ２２を駆動する駆動用トランジ
スタ２３と、直流モータ２２の誘導起電力を検出して駆
動用トランジスタ２３をオンオフ制御するための検出用
トランジスタ２４とを備えている。

【００１４】この交流電源２０は、自動車の場合ダイナ
モ等の交流発電機である。この交流電源２０の両端には
全波整流の整流回路２１が接続される。即ち、整流回路
２１は、４個のダイオードをブリッジ接続した整流器を
用い、第１ダイオード２５のアノード及び第２ダイオー
ド２６のカソードの接続点Ａと、第３ダイオード２７の
アノード及び第４ダイオード２８のカソードの接続点Ｃ
とを交流入力端として交流電源２０の両端に接続し、第
１ダイオード２５のカソード及び第３ダイオード２７の
カソードの接続点Ｐと、第２ダイオード２６のアノード
及び第４ダイオード２８のアノードの接続点Ｇとを脈流
出力端として形成する。また、整流回路２１は経済性を
考慮すれば１個のダイオードを用いて半波整流も可能で
ある。

【００１５】この脈流出力端Ｐは、直流モータ２２の一
端と、検出用トランジスタ２４のエミッタと、スイッチ
２９の可動接点とに接続され、一方脈流出力端Ｇは、コ
レクタが直流モータ２２の他端Ｎに接続される駆動用ト
ランジスタ２３のエミッタと、検出用トランジスタ２４
のコレクタに接続された抵抗３０とに接続される。ま
た、駆動用トランジスタ２３のベースと検出用トランジ
スタ２４のコレクタとの間には抵抗３１が接続され、直
流モータ２２の他端Ｎと検出用トランジスタ２４のベー
スとの間には抵抗３２が接続される。

【００１６】さらに、スイッチ２９は、起動のためのＯ
Ｎ位置と、通常のＤ位置と、強制遮断のためのＯＦＦ位
置とを持ち、可動接点が脈流出力端Ｐ即ち検出用トラン
ジスタ２４のエミッタに接続され、ＯＮ位置の接点が検
出用トランジスタ２４のコレクタに接続され、ＯＦＦ位
置の接点が検出用トランジスタ２４のベースに接続され
る。

【００１７】本実施例においては、直流モータ２２の一
端が正側の脈流出力端Ｐに接続されているので、駆動用
トランジスタ２３は、ＮＰＮ型電力トランジスタを用い
ているが、例えば１ボルトの低電圧のゲート／ソース電
圧でオン状態となるＮチャンネルのＭＯＳ型ＦＥＴが使
用できる。従って、ＭＯＳ型ＦＥＴを用いた場合には、
ドレインが直流モータ２２の他端Ｎに接続され、ゲート
が直接検出用トランジスタ２４のコレクタに接続され、
ソースが脈流出力端Ｇに接続される。また、検出用トラ
ンジスタ２４は、ＰＮＰ型トランジスタを用いている。

【００１８】これの代りに、直流モータ２２の一端を負
側の脈流出力端Ｇに接続した場合には、駆動用トランジ
スタ２３は、ＰＮＰ型電力トランジスタ或はＰチャンネ
ルのＭＯＳ型ＦＥＴと置換し、検出用トランジスタ２４
はＮＰＮ型トランジスタと置換する。その回路構成は、
スイッチ２９の可動接点が脈流出力端Ｇに接続される以
外は、図２に示した実施例の説明と同様であるので、詳
述しない。

【００１９】以下に、本発明による直流モータ制御回路
の動作を説明する。図２において、直流モータ２２が静
止状態では、誘導起電力Ｅmはゼロボルトであり、従っ
て、Ｅm＜Ｖbe（Ｖbe：回転検出用トランジスタ２４の
ベース・エミッタ順方向電圧、例えば０．６５ボルト）
であるため、検出用トランジスタ２４はオフ状態を維持
し、駆動用トランジスタ２３はオフ状態を維持する。

【００２０】次に、直流モータ２２を外力（例えばスイ
ッチ２９をＯＮ位置側に入れる）によって回転させる
と、Ｐ点に対してＮ点が負電位となるＥmが発生し、直
流モータ２２の所定回転数でＥm＞Ｖbeの条件が満たさ
れると、検出用トランジスタ２４がオン、引き続いて駆
動用トランジスタ２３がオン状態となって、直流モータ
２２には駆動電流が供給されて回転を持続する。ＰＧ点
間の電圧は、図３に示すように、Ｇ点に対し周期的にゼ
ロ電位となるために、ＰＧ点間の電圧が例えば０〜０．
６５ボルトの回転検出期間には、駆動用トランジスタ２
３が周期的且つ瞬間的にオフ状態になる。

【００２１】一旦電源が供給されない状態にある直流モ
ータ２２は、所定回転数で回転することによってＥm＞
Ｖbeを満足していれば、検出用トランジスタ２４がオン
状態、次に駆動用トランジスタ２３がオン状態となり、
直流モータ２２に脈流が供給される。しかし、直流モー
タ２２が拘束状態或はそれに近い状態（Ｅm≦Ｖbe）に
なると、検出用トランジスタ２４のベース・エミッタ間
に、検出用トランジスタ２４をオン状態にさせるに十分
なベース電流が流れず、駆動用トランジスタ２３はオン
状態にならない。従って、直流モータ２２には脈流が供
給されず、直流モータ２２で駆動される窓ガラスと窓枠
との間に挟まった異物と、直流モータ２２に無理な負荷
がかからない。

【００２２】スイッチは、一定の短時間ＯＮの位置にセ
ットすると、直流モータ制御回路は起動され、ＯＦＦの
位置では遮断される。直流モータ２２が回転中でもスイ
ッチをＤに切換えておくと、直流モータ２２の拘束時点
で制御回路は遮断される。

【００２３】勿論、トランジスタ２３及び２４は、ベー
ス電流及びコレクタ電流がＰ点の電位に応じて変化する
が、Ｐ点の電位が０．６５ボルト以上である限り、オン
状態が変化しない。例えば、Ｐ点の電位が上昇（下降）
すると、トランジスタ２３のベース電流が増加（減少）
して同時にコレクタ電流及も増加（減少）する。従っ
て、直流モータ２２に供給される電力の増減が直流モー
タ２２の回転速度のむらを生じさせる恐れもあるが、こ
れは、直流モータ２２にフライホイールを取り付けて回
転むらをなくすことも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直流モー
タ制御回路によれば、交流電源を整流して脈流電源を形
成することが、従来のそれと著しく異なっている。従っ
て、パルス発振回路、比較器及びアンドゲートが不要と
なり、また交流電源を整流した脈流電源を平滑しなくて
よい。従って、回路構成が簡単になり、それによって従
来より信頼性も増し、製造原価も低減する利点が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の誘導起電力感知型直流モータ制御回路を
示す回路図である。

【図２】本発明の直流モータ制御回路の一実施例を示す
回路図である。

【図３】図２のＰ点における脈流電源の電圧波形図であ
る。

【符号の説明】

２０交流電源２１整流回路２２直流モータ２３駆動用トランジスタ２４検出用トランジスタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】前記交流電源を整流して脈流電源を出力す
る整流回路と、この脈流電源が供給される前記直流モー
タを駆動する駆動用トランジスタと、前記直流モータの
誘導起電力を周期毎に検出して前記直流モータを回転さ
せることによって前記駆動用トランジスタをオン制御
し、前記直流モータを停止させることによって前記駆動
用トランジスタをオフ制御する検出用トランジスタとを
備えた直流モータ制御回路。
【請求項２】前記直流モータはその一端が脈流出力端Ｐ
に接続され、前記駆動用トランジスタは、エミッタが脈流出力端Ｇに
接続され、コレクタが前記直流モータの他端に接続され
るＮＰＮトランジスタであり、前記検出用トランジスタは、エミッタが前記脈流出力端
Ｐに接続され、ベースが抵抗を介して前記直流モータの
他端に接続され、コレクタが第２抵抗を介した前記脈流
出力端Ｇと第３抵抗を介した前記ＮＰＮトランジスタの
ベースとに接続されるＰＮＰトランジスタである請求項
１の直流モータ制御回路。