JPH02211090A - 台形波出力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はたとえば音響機器や映像機器などに使用される
ブラシレスモータの駆動・制御回路で用いる台形波出力
回路に関するものである。

従来の技術 近年、音響機器や映像機器などに使用されるモータはそ
の高信頼化、長寿命化のために従来の刷子、整流子を有
する直流モータに代わって、ロータの回転位置を位置検
出器で検出して複数相のコイルと直列に接続された複数
個の駆動トランジスタを順次導通させて、前記ロータの
回転を接続させるように構成されたいわゆるブラシレス
モータの実用化が盛んとなってきた。

以下、図面を参照しながら従来のブラシレスモータの駆
動・制御回路における台形波出力回路について説明する
。

第５図は従来の台形波出力回路の回路結線図であり、（
１）は矩形波信号出力信号であり、トランジスタ（２ａ
）、　　トランジスタ（２ｂ）、ｈランジスタ（２ｃ）
のベースは前記矩形波信号出力回路の出力電極に接続さ
れている。前記トランジスタ（２ａ）のエミッタは電源
負債給電端子（３９）に接続され、同コレクタは抵抗（
３７）を介してトランジスタ（３１）のベースに接続さ
れると共に抵抗（３６）を介して電源正側給電端子（３
８）に接続されている。

前記トランジスタ（２ｂ）のエミッタは前記電源負側給
電端子（３９）に接続され、同コレクタは抵抗（３５）
を介してトランジスタ（２８）のベースに接続されると
共に抵抗（３４）を介して前記電源正側給電端子（３８
）に接続されている。前記トランジスタ（２ｃ）のエミ
ッタは前記電源負側給電端子（３９）に接続され、同コ
レクタは抵抗３３を介してトランジスタ（２５）のベー
スに接続されると共に抵抗（３２）を介して前記電源正
側給電端子（３８）に接続されている。トランジスタ（
４）〜（１０）のベースは共通接続されている。前記ト
ランジスタ（４）〜（１０）のエミッタは共通接続され
前記電源負側給電端子（３９）に接続されている。前記
トランジスタく４）のコレクタは同ベースに接続される
と共に、定電流源（３）を介して前記電源正側給電端子
（３８）に接続されている。前記トランジスタ（４）〜
（１０）はカレントミラー回路を構成している。トラン
ジスタ（２３）のベースは同コレクタに接続されると共
にトランジスタ（２４）のベースおよび前記トランジス
タ（２５）のコレクタおよび前記トランジスタ（５）の
コレクタに接続されている。

トランジスタ（２６）のベースは同コレクタに接続され
ると共にトランジスタ（２７）のベースおよび前記トラ
ンジスタ（２８）のコレクタおよび前記トランジスタ（
７）めコレクタに接続されている。トランジスタ（２９
）のベースは同コレクタに接続されると共にトランジス
タ（３０）のベースおよび前記トランジスタ（３１）の
コレクタおよび前記トランジスタ（９）のコレクタに接
続されている。前記トランジスタ（２３）〜（３１）の
エミッタは共通接続され前記電源正側給電端子（３８）
に接続されている。トランジスタ（１７）のベースは同
コレクタに接続されると共にトランジスタ（１８）のコ
レクタおよび前記トランジスタ（６）のコレクタに接続
されている。トランジスタ（１９）のベースは同コレク
タに接続されると共にトランジスタ（２０）のベースお
よび前記トランジスタ（８）のコレクタに接続されてい
る。トランジスタ（２１）のベースは同コレクタに接続
されると共にトランジスタ（２２）のベースおよび前記
トランジスタ（１０）のコレクタに接続されている。前
記トランジスタ（１７）〜（２２）の共通エミッタは前
記電源正側給電端子（３８）に接続されている。トラン
ジスタ（１１）のベースは同コレクタに接続されると共
にトランジスタ（１２）のベースおよび前記トランジス
タ（１８）のコレクタに接続されている。前記トランジ
スタ（１２）のコレクタはコンデンサ（４０ｃ）を介し
て前記電源負側給電端子（３９）に接続されると共に、
前記トランジスタ（２４）のコレクタに接続されている
。トランジスタ（１３）のベースは同コレクタに接続さ
れると共にトランジスタ（１４）のベースおよび前記ト
ランジスタ（２０）のコレクタに接続されている。前記
トランジスタ（１４）のコレクタはコンデンサ（４０ｂ
）を介して前記電源負側給電端子（３９）に接続される
と共に、前記トランジスタ（２７）のコレクタに接続さ
れている。トランジスタ（１５）のベースは同コレクタ
に接続されると共に、トランジスタ（１６）のベースお
よび前記トランジスタ（２２）のコレクタに接続されて
いる。

前記トランジスタ（１６）のコレクタはコンデンサ（４
０ａ）を介して前記電源負側給電端子（３９）に接続さ
れると共に前記トランジスタ（３０）のコレクタに接続
されている。前記トランジスタ（１１）〜（１６）の共
通エミッタは前記電源負側給電端子（３９）に接続され
ている。

以上のように構成された従来のブラシレスモータの駆動
・制御回路における台形波出力回路について、その動作
を以下に説明する。

たとえば、トランジスタ（２ａ）の入力電極には第６図
のｖ２ａに示すような矩形波信号が入力される。ｖ２ａ
がハイになるとトランジスタ（２ａ）はＯＮして抵抗（
３６）の両端に電圧降下を生じるためトランジスタ（３
１）がＯＮする。このとき、トランジスタ（２９）とト
ランジスタ（３０）より構成されるカレントミラー回路
は飽和しｌｚｏが流れなくなるので、コンデンサ（４０
ａ）、１．ｓにより放電される。ここでトランジスタ（
４）はトランジスタ（１０）と、トランジスタ（２１）
はトランジスタ（２２）と、トランジスタ（１５）はト
ランジスタ（１６）と、トランジスタ（２９）はトラン
ジスタ（３０）とでそれぞれカレントミラー回路を構成
し、トランジスタ（３０）のエミッタ面積は他のトラン
ジスタのエミッタ面積の２倍となっているので、１３＝
Ｉ＋６および＋３０＝２１１６の関係式が成立する。今
、■２２がローになると、トランジスタ（３１）がＯＦ
ＦしてＩ３０が流れるので、コンデンサ（４０ａ）は１
３０−１１６＝２１３−１３＝　１３で充電される。

したがって、コンデンサ（４０ａ）はＶ２１１がローの
とき充電され、Ｖ２Ｇがハイのとき放電される。それに
対応する信号波形は第６図のｖ４０２である。

他の相についても同様の回路動作によって矩形波信号が
台形波に変換される。すなわち、Ｖ２１１がＶ４Ｇａニ
、ｖ２ｂがＶ　４０　ｔ＋　ニ、Ｖ２ＣがＶ３Ｇａニそ
れぞれ変換される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記に示したような構成を有する従来の
台形波出力回路においては、ｎ相の矩形波信号をｎ相の
台形波に変換するのにコンデンサがｎ個必要となる。そ
の結果、コンデンサの個数だけコストも上り、回路の実
装面積も増えるという問題点を有していた。

本発明の目的は従来の台形波出力回路における上記のよ
うな問題点に鑑みてなされたものであり、コンデンサの
個数を１個とすることにより、低コストで回路実装面積
の少ない台形波出力回路を提供するものである。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の台形波出力回路は、
それぞれの位相の異なる複数相の矩形波信号を入力信号
としその立ち上りまたは立ち下がりのどちらか一方のエ
ッヂを検出する複数個のエッヂトリガ検出回路と、その
出力信号を合成するエッヂトリガ合成回路と、エツジト
リガ合成回路の出力信号に応動してひとつのコンデンサ
に充放電をくり返す充放電回路と、充放電回路の動作信
号を反転する反転回路と、充放電回路の動作信号と複数
個の矩形波信号の合成信号からひとつの相を抽出する相
捕出回路Ａと、反転回路の動作信号と複数個の矩形波信
号の合成信号からひとつの相を抽出する相捕出回路Ｂと
、相捕出回路Ａの出力信号と相捕出回路Ｂの出力信号を
合成する信号合成回路とを備え、信号合成回路の出力信
号に応じて台形波を出力するという構成を備えたもので
ある。

作用 本発明は上記した構成により、充放電回路によってひと
つのコンデンサに充放電をくり返し、その動作信号を反
転し、それらの信号波形を合成することにより矩形波信
号を台形波に変換し、コンデンサの個数の増加にともな
うコストの上昇をおさえ、回路の実相面積を小さくする
というものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例における台形波出力回路の全
体ブロック図で、（７１）は矩形波出力回路であり、＜
７２ａ）、（７２ｂ）、（７２ｃ）はＪｌ−ッヂトリガ
検出回路である。（７３）はエッヂトリガ合成回路であ
り、（７４）は充放電回路である。

（７５）はボルテージフォロワ回路であり、前記充放電
回路（７４）の動作信号の出力能力を補うものである。

（７６）は反転回路であり、　（７７）は相捕出回路Ａ
である。（７８）は相捕出回路Ｂであり、（７９）は信
号合成回路である。

以上のように構成された本発明の一実施例における台形
波出力回路についてその動作を説明する。

矩形波出力回路の出力信号は第２図のＶ７１　ａ　。

■７　ｌ　ｂ　、　ｖ７　Ｉ　ｃである。これらの動作
信号の立上がりをエッヂトリガ検出回路（７２ａ）、　
（７２ｂ）。

（７２ｃ）でそれぞれ検出し、その動作信号をエッヂト
リガ合成回路（７３）により合成すると、その動作信号
波形は第２図のＶ７３となる。次にこのトリガ信号をも
とに充放電回路（７４）によりコンデンサ（１００）に
充放電をくり返す。すなわち、Ｖ７３がハイになったと
きに放電し、ローのときに充電すると、充放電回路（７
４）の動作信号波形はＶ７４となる。ただし、コンデン
サ（１００）の放電電流は充電電流よりも充分大きく、
しかもＶ７３がハイの時間にコンデンサ（１００）のチ
ャージを完全に抜き切る能力をもつものとする。充放電
回路（７４）の動作信号波形Ｖ７４を反転回路（７６）
により反転すると、Ｖ７６が得られる。次にＶ７４やＶ
７Ｏからあるひとつの相を抽出する。たとえば、Ｖ　７
１　ｍをＵ相と考え、Ｖ７４からＵ相を抽出する場合に
ついて説明する。’Ｊ　７１　ａとＶ７４を相捕出回路
Ａ（７７）に入力すると相捕出回路は最低電位検出回路
として動作するので、Ｖ　７１　ａがハイのときだけＶ
７４の信号波形が出力されるため、その出力信号波形は
Ｖ　７８　ａとなる。Ｖ７１ｂをＶ相とＶ７ＩＣをＷ相
とすれば、同様の動作によりＶ相としてＶ７４からｖ７
８ｂがＷ相としてＶ７４からＶ　７８　ｃが抽出される
。相捕出回路Ｂ（７８）も相捕出回路Ａ（７７）と同様
、最低電位検出回路として動作し、Ｖ２Ｏとｖ？Ｉａか
らＶ７７ａを出力し、Ｖ２ＯとＶ７１ｂからｖ７７ｂを
出力し、Ｖ７６とＶ　７　Ｉ　ＣからＶ　７７　ｃを出
力する。ｖ７ａａ、　ｖ７ｓｂ、　Ｖ７８ＣおよびＶ７
７　ａ　、　’Ｊ　７７　ｂ　、　Ｖ　７７　ｃは信号
合成回路（７９）により台形波に合成される。第３図は
信号合成回路（７９）による台形波の合成タイムチャー
トを示したものである。たとえば、Ｕ相Ｖ７９３を合成
する場合について考える。信号合成回路（７９）は最高
電位検出回路として動作し、■７８３とｖ７７ｂを入力
するとＵ相の台形波であるＶ７９３が出力される。

同様の動作により、Ｖ　７ｓｂとＶ７７ＣからＶ相合形
波ｖ７９ｂが出力され、ｖ７８Ｃとｖ７７３からＷ相合
形波Ｖ　７９　（！が出力される。以上のようにコンデ
ンサひとつの充放電により複数相の台形波をつくること
ができるので、コンデンサのコストが下がり１回路の実
装面積を小さくすることができる。

次に前記充放電回路および前記ボルテージフォロワ回路
および前記反転回路の具体的回路構成およびそれらの回
路動作について説明する。

第７図は本発明の一実施例における台形波出力回路の充
放電回路およびボルテージフォロワ回路および反転回路
の具体的回路結線図である。

さて、トランジスタ（１０１）のベースはエッヂトリガ
合成回路の出力電極に接続され、同コレクタは定電流源
（１０２）を介して電源正側給電端子（１５０）に接続
されると共にトランジスタ（１０４）のベースおよびコ
ンデンサ（１００）の一端に接続され、同エミッタは電
源負側給電端子（１５１）に接続されている。前記コン
デンサ（１００）の他端は前記電源負債給電端子（１５
１）に接続されている。前記コンデンサ（１００）〜前
記定電流源（１０２）は充放電回路を構成している。

定電流源（１０３）〜抵抗（１１６）は差動増幅回路を
構成している。トランジスタ（１０５）のベースはトラ
ンジスタ（１１２）のエミッタに接続されている。コン
デンサ（１１１）の一端はトランジスタ（１１０）のコ
レクタおよびトランジスタ（１１２）のベースおよびト
ランジスタ（１１４）のコレクタに接続され、その他端
は前記トランジスタ（１１０）のコレクタおよび前記ト
ランジスタ（１１２）のベースおよび定電流源（１１５
）の一端に接続され、前記差動増幅回路の発振防止の役
割を果たしている。前記定電流１（１０３）〜前記抵抗
（１１６）の一連回路はボルテージフォロワ回路として
働く。

トランジスタ（１２０）〜抵抗（１３３）は差動増幅回
路を構成している。コンデンサ（１３０）の−端はトラ
ンジスタ（１２６）のコレクタおよびトランジスタ（１
２９）のベースおよびトランジスタ（１２８）のコレク
タに接続され、その゛他端は前記トランジスタ（１２９
）のコレクタおよびトランジスタ（１３１）のベースお
よび定電流源（１３２）の一端に接続され、前記トラン
ジスタ（１２０）〜前記抵抗（１３３）の一連の差動増
幅回路の発振防止の役割を果たしている。トランジスタ
（１２０）のベースは抵抗（１３７）を介して前記トラ
ンジスタ（１０５）のベースに接続されると共に抵抗（
１３６）を介してトランジスタ（１３１）のエミッタお
よび前記抵抗（１３３）の一端に接続されている。トラ
ンジスタ（１２２）のベースは定電流源（１３５）を介
して前記電源正側給電端子（１５０）に接続されると共
に抵抗（１３４）を介して前記電源負側給電端子（１５
１）に接続されている。前記トランジス夕（１２０）、
前記抵抗（１３７）の一連の回路は反転回路を構成して
いる。

以上のように構成された本発明の一実施例における台形
波出力回路について、その具体的回路動作を以下に説明
する。

エッヂトリガ合成回路（７３）の出力信号波形は第２図
Ｖ７３である。Ｖ７３がローのときトランジスタ（１０
１）がＯＦＦするので１ｏｏｔは流れず、１１０２のみ
が流れてコンデンサ（１００）を充電する。Ｖ７３がハ
イのときトランジスタ（１０１）がＯＮして１１０１が
流れる。このときＩ　１０１＞　ｌ　１０２であるので
コンデンサ（１００）は１１０１で放電される。したが
ってコンデンサ（１００）の端子電圧信号は第２図Ｖ７
４となる。

さて、定電流源（１０３）〜抵抗（１１６）は差動増幅
器を構成している。イマジナリショートが成立しＴ−Ｖ
　７４　＝　Ｖ　＋　ｏ　ｓとなり、定電流源（１０３
〉〜抵抗（１１６）はボルテージフォロワ回路として働
く。

トランジスタ（１２０）〜定電流源（１３２）は差動増
幅器を構成している。イマジナリショートによりＶ１２
０＝Ｖ１２２である。ＶＩ２２＝Ｒ１３４−１１３６＝
　Ｖ７４１１１１Ｘ、　／　２となるように■１３５の
電流値およびＲ１３４の抵抗値を設定する。ここでＶ７
４１ｍ１１Ｘは第２図Ｖ７４の電位レベルの最大値を意
味する。Ｖ１０５≧Ｖ７Ｇのとき、トランジスタ（１１
２）のエミッタからＲ１３７とＲ１３Ｇを通って抵抗＜
１３３）に電流が流れこむので、Ｒ＋３７＝Ｒ１３（１
＝Ｒ＾とすると、（ＶＩＯ５−ＶＩ２０）　　／ＲＡ＝
　　（Ｖ１２０−Ｖ７Ｂ）　　／ＲＡ　となる。Ｖ１０
５＝Ｖ７４およびＶ１２０＝ｖ１２２＝ｖ７４ｍａｘ。

／２により、　■７４−　Ｖ７４１１２Ｘ、　／　２　
＝　■７４ｍａｘ、　／　２Ｖ７Ｇ□の となる。次に、Ｖ１０５≦Ｖ７Ｂのとき、上記と逆の向
きに電流が流れて、（Ｖ７Ｇ−ＶＩ２０）　／ＲＡ＝　
（ＶＩ２０−ＶＩ０５）／ＲＡとなり、Ｖ７４＋ｍａｘ
、　／　２−Ｖ７４＝Ｖ７６Ｖ　？４ａ＋＋ａｘ、　／
　２□■ となる。

■・■両式により、反転回路の出力信号波形は第２図Ｖ
７４の波形をＶの最大値の１／２をセンターにして折り
返しｔ；Ｖ７Ｂのような信号波形となる。

Ｖ７ＢおよヒＶ　７１　ａ　、　Ｖ　７　ｌ　ｂ　、　
Ｖ　７１　ｃは相捕出回路Ａ（７７）に入力され、その
出力信号としてＶ７７　ａ　。

■？７ｂ、　Ｖ７７Ｃを得る。Ｖ７４およびｖ７１ａ、
　■７１ｂ。

Ｖ　７１　ｃは相捕出回路Ｂ（７８）に入力され、その
出力信号としてｖ７８ａ、Ｖ７８ｂ、ｖ７８ｃを得る。

■？７ａ。

■？７ｂ　、　Ｖ７？Ｃおよび’Ｊ　７８　ａ　、　Ｖ
７　Ｂ　ｂ　、　■７８　ｃは信号合成回路（７９）に
入力され、その出力信号として、第３図のＶ　７９ａ　
、　’Ｊ　７９ｂ　、　■？９ｃを得る。

以上のようにして、コンデンサひとつの充放電により複
数相の台形波をつ（ることかできるので、コンデンサの
コストが下がり、回路の実装面積を小さくすることがで
きる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は、充放電回路に
よりひとつのコンデンサを充放電し、その動作信号を反
転回路により反転し、コンデンサの端子電圧信号と矩形
波出力回路の動作信号との合成信号から相捕出回路Ｂに
よりひとつの相を抽出し、反転回路の動作信号と矩形出
力回路の動作信号との合成信号から相捕出回路Ａにより
ひとつの相を抽出し、相捕出回路Ａの動作信号と相捕出
回路Ｂの動作信号との合成信号から信号合成回路により
複数相の台形波を出力することができるので、コンデン
サの個数の増加によるコストの上昇をおさえ、回路の実
装面積が小さくなるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における台形波出力回路の全
体ブロック図、第２図は本発明の一実施例における台形
波出力回路の矩形波出力回路およびエッヂトリガ合成回
路および充放電回路および反転回路および相捕出回路Ａ
および相捕出回路Ｂの出力信号波形図、第３図は本発明
の一実施例における台形波出力回路の相捕出回路Ａおよ
び相捕出回路Ｂおよび信号合成回路の出力信号波形図、
第４図は本発明の一実施例における台形波出力回路の充
放電回路およびボルテージフォロワ回路および反転回路
の具体的回路結線図、第５図は従来の台形波出力回路の
回路結線図、第６図は台形波出力回路の矩形棺信号出力
回路および充放電回路の信号波形図である。 （１）・・・・・・矩形波信号出力回路、（４０ａ）、
（４０ｂ）、（４０ｃ）・・・・・・コンデンサ、（７
１）・・・・・・矩形波出力回路、（７２ａ）、　（７
２ｂ）、　（７２ｃ）＝エッヂトリガ検出回路、（７３
）・・・・・・エッヂトリガ合成回路、（７４）・・・
・・・充放電回路、（７５）・・・・・・ボルテージフ
ォロワ回路、（７６）・・・・・・反転回路、（７７）
・・・・・・相捕出回路Ａ、（７８）・・・・・・相捕
出回路Ｂ、（７９）・・・・・・信号合成回路。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名ｂｕ○

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　それぞれの位相の異なる複数相の矩形波信号を入力信
   号としその立ち上りまたは立ち下がりのどちらか一方の
   エッヂを検出する複数個のエッヂトリガ検出回路と、前
   記エッヂトリガ検出回路の出力信号を合成するエッヂト
   リガ合成回路と、前記エッヂトリガ合成回路の出力信号
   に応動してひとつのコンデンサに充放電する充放電回路
   と、前記充放電回路の出力信号を反転する反転回路と、
   前記充放電回路の出力信号と前記複数個の矩形波信号か
   らそれぞれの相を一相ずつ抽出する相抽出回路Ｂと、前
   記反転回路の出力信号と前記複数個の矩形波信号からそ
   れぞれの相を一相ずつ抽出する相抽出回路Ａと、前記相
   抽出回路Ａの出力信号と前記相抽出回路Ｂの出力信号を
   合成する信号合成回路と、前記信号合成回路の出力信号
   に応じて台形波を出力するよう構成された台形波出力回
   路。