JPH0318289A

JPH0318289A - モータ駆動制御回路

Info

Publication number: JPH0318289A
Application number: JP1152950A
Authority: JP
Inventors: Ken Matsumura; 謙松村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1991-01-25

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明はモータに流れる電流を検出する手段が設けら
れたモータ駆動制御回路に関する。

（従来の技術）第３図は単相直流モータの駆動制御を行なう従来のモー
タ駆動制御、回路の構成を示す回路図である。この回路
には二つの制御信号Ａ，Ｂが入力されるようになってい
る。いま、一方の制御信号Ａが“Ｌ”　レベル、他方の
制御信号Ｂが“Ｈ″レベルにそれぞれされているときは
トランジスタ４１，４２，　４７．　４８がそれぞれオ
ンし、トランジスタ４３，４４，　４５．　４６がそれ
ぞれオフする。従って、このときは図中の実線の矢印で
示すように、電源電圧ＶＣＣのノードからモータ４９を
介して接地電圧ＧＮＤのノードに電流が流れ、モータ４
９は所定方向に回転する。他方、制御信号Ａが“Ｈ”レ
ベル、制御信号Ｂが“Ｌ“レベルにされているときはト
ランジスタ４５，　４Ｂ，　４３．　４４がそれぞれオ
ンし、ｌ・ランジスタ４１，　４２，　４７．　４８が
それぞれオフする。

このときは図中の破線の矢印で示すように、電源電圧ｖ
ｃｃのノードからモータ４９を介して接地電圧ＧＮＤの
ノードに電流が流れ、モータ４９は上記とは逆の方向に
回転する。このような構成の駆動制御回路は一般にＨス
イッチ方式あるいはフルブリッジ方式と呼ばれている。

ところで、モータが回転しているとき、過大な電流が流
れないようにするために電流を制眼する必要があり、そ
のためにはモータに流れる電流を検出する必要がある。

従来ではこの電流を検出するため、図示のようにトラン
ジスタ４４．　４８の共通エミッタと接地電圧ＧＮＤの
ノードとの間に電流検出用の抵抗５０を接続するように
している。そして、この抵抗５０で発生した電圧は、電
圧比較回路５ｌによって比較用の基準電圧源５２の電圧
Ｖ　ｒｅｆと比較され、この比較結果を制御信号Ａ，Ｂ
に帰還することによって電流を制限するようにしている
。

ところで、上記トランジスタ４１，　４２，　４７．　
４８がそれぞれオンしているときに、モータ４９の両端
に加えられる電圧ｖＭ０は次式で表わされる。

Ｖ　Ｍｌ＝　Ｖ　ｃｃ　　（　Ｖ　ＢＥＱ４２　＋”　
ＣＥｍｍＩＱ４＋＋Ｖ　ＣＥｓａ＋ｑ４Ｂ＋　Ｉ　ｏｕ
ｔ　　−Ｒ　）　　　−　１（ただし、ＶＢＥＱ４２は
トランジスタ４２のベース・エミッタ間電圧、”ＣＥｔ
ａ＋。４１はトランジスタ４ｌのコレクタ・エミッタ間
飽和電圧、Ｖ　ＣＥｍｓ＋。４８はトランジスタ４８の
コレクタ・エミッタ間飽和電圧、Ｒは抵抗５０の値、Ｉ
　ｏｕｔはこの抵抗５０に流れる電流である。）他方、上記トランジスタ４５．　４Ｂ，　４３．　４４
がそれぞれオンしているときに、モータ４９の両端に加
えられる電圧ＶＭ２は次式で表わされる。

ＶＭ２＝ＶＣＣ　　（ＶＢａｏ４６＋Ｖｃ．ｇ・・１４
５＋ｖＣＥ＊ａ＋Ｑ４４　＋　Ｉ　Ｏｕｔ　＊　Ｒ　）
　　　−　２（たたし、Ｖ　［ｌＥＱ４６はトランジス
タ４６のベース・エミッタ間電圧、”ＣＥ＋ａ＋４５は
トランジスタ４５のコレクタ・エミッタ間飽和電圧、Ｖ
　ＣＥｌａ＋。４４はトランジスタ４４のコレクタ・エ
ミッタ間飽和電圧である。）第３図において、トランジスタ４１及び４５が互いに等
しい特性を持ち、それぞれのコレクタ・エミッタ間飽和
電圧が互いに等しく、トランジスタ４２及び４６が互い
に等しい特性を持ち、それぞれのべ一ス・エミッタ間電
圧の値が亙いに等しく、かつトランジスタ４４及び４８
が互いに等しい特性を持ぢ゛、それぞれのコレクタ・エ
ミッタ間飽和電圧が互いに等しいとすれば、上記１式の
ｖＭ１の値と上記２式のＶＭ２の値とは一致する。ここ
で、抵抗５０の値を０．６（Ω）に設定したときの上記
第１式中のＶＢＥＱ４２　＋Ｖ　ＣＥ＊ａ＋０４１の値
の電流Ｉ　ｏｕｔの依存性、Ｖ’０；ａ＊＋ａ４ｓの値
の電流Ｉ　ｏｕｔの依存性、Ｉｏｕｔ　−Ｒの値の電流
Ｉｏｕｔの依存性を第４図ないし第６図に示す。例えば
、電流Ｉ　ｏｕｔの値を０．８　（Ａ）に設定したとき
、Ｖ　ＢＥＱ４２　＋　ＶＣＥａａ＋Ｑ４１の値は第４
図に示すように０．９６　（Ｖ）になり、また、Ｖ　Ｃ
Ｒｓ　ｓ　ｌ　Ｑ４　８の値は５第５図に示すように０．４　（Ｖ）なり、さらにＩｏｕ
Ｌ−Ｒの値は第６図に示すように０．４８（Ｖ）なる。

すなわち、Ｉ　ｏｕＬの値を０．８　（Ａ）に設定した
ときの全体の回路損失電圧は１．８４（Ｖ）にも達する
。従って、従来、電源電圧ｖｃｃの値が高い場合には、
回路損失電圧が上記のように多少大きくてもモータに加
えられる電圧にぱあまり影響がない。しかし、低電圧で
動作させる場合には上記回路損失電圧が無視できなくな
り、モータに加えられる電圧が低下し、十分なトルクが
得られなくなる。

（発明が解決しようとする課題）このように従来のモータ駆動制御回路では、電流を検出
するための抵抗による損失電圧が太きくなり、低電圧で
動作させる場合にモータに十分なトルクが得られなくな
るという問題がある。

この発明は上記のような事情を考慮してなされたちので
あり、その目的は、回路損失電圧を減少させることがで
き、もって低電圧で動作させる場合でもモータに十分な
トルクが得られるモータ駆６動制御回路を提供することにある。

［発明の構或］（課題を解決するための手段）この発明のモータ駆動制御回路は、少なくとも二つの端
子を白゛するモータと、電源電圧が印力１される第１の
ノードと、上記第１のノードに対し電流検出用の抵抗を
介して接続された第２のノドと、基準電圧が印加される
第３のノードと、エミッタが上記第１のノードに接続さ
れ、ベースに駆動信号が供給される第１極性の第１のト
ランジスタ、ベースが上記第１のトランジスタのコレク
タに接続され、コレクタが上記第２のノードに接続され
、エミッタが上記モータの一つの端子に接続された第２
極性の第２のトランジスタ、コレクタが上記第２のノー
ドに接続され、ベースに上記駆動信号が供給される第２
極性の第３のトランジスタ、ベースが上記第３のトラン
ジスタのエミッタに接続され、コレクタが上記モータの
一つの端子に接続され、エミッタが上記第３のノードに
接続された第２極性の第４のトランジスタを備え、上記
モータの各端子に対応してそれぞれ設けられた駆動部と
を具備したことを特徴とする。

（作用）モータを駆動する際に、このモータの高電圧が印加され
る方の端子の電位は、電流検出用の抵抗を含む電流経路
ではなく、電源電圧が印加される第１のノードにエミッ
タが接続された第１のトランジスタを含む電流経路によ
って決定される。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
。

第１図はこの発明に係るモータ駆動制御回路を単相直流
モータの制御に実施した場合の構戊を示す回路図である
。図において、１０は正極性の電源電圧ｖｃｃが印加さ
れるノードであり、また、１１はこのノード１０に対し
電流検出用の抵抗１２を介して接続されたノードである
。そして、上記ノード１０にはＶ　ｒｅｆの値を持つ基
準電圧源ｌ３の一端が接続されており、この基準電圧源
ｌ３の他端は電圧比較回路ｌ４の反転入力端子に接続さ
れている。また、上記ノードｌ１はこの電圧比較回路ｌ
４の非反転入力端子に接続されている。

また、１５は第１の端子１６と第２の端子１７を有する
単相直流モータである。このモーター５の第１の端子１
６及び第２の端子ｌ７には駆動部２０Ａ，　２０Ｂがそ
れぞれ設けられている。

上記両駆動部２ＯＡ，　２０Ｂにはそれぞれ、１個のｐ
ｎｐ型のトランジスタ２ｌと３個のｎｐｎ型のトランジ
スタ２２，　２３．　２４が設けられている。一方の駆
動部２０Ａでは、トランジスタ２ｌのエミッタが電源電
圧Ｖ。０のノード１０に接続されている。このトランジ
スタ２ｌのベースには一方の制御信号Ａが供給される。

このトランジスタ２１のコレクタはトランジスタ２２の
ベースに、コレクタは上記ノード１１に、エミッタは上
記モーター５の第１の端子１６にそれぞれ接続されてい
る。上記トランジスタ２３のコレクタは上記ノードＩＩ
に接続されている。このトランジスタ２３のベースには
上記制御信号Ａが供給される。このトランジスタ２３の
エミッタはトランジスタ２４のベースに接続されている
。このトラン９ジスタ２４のコレクタは上記モータｌ５の第１の端子１
６に、エミッタは接地電圧ＧＮＤのノードにそれぞれ接
続されている。

他方の駆動部２０Ｂもこれと同様に構成されており、ト
ランジスタ２ｌと２３のベースに他方の制御信号Ｂが供
給されている点と、トランジスタ２２のエミッタとトラ
ンジスタ２４のコレクタがモータｌ５の第２の端子１７
に接続されている点が異なるだけである。

次に上記のように構成された回路の動作を説明する。い
ま、一方の制御信号Ａか“Ｌ”レベル、他方の制御信号
Ｂが“Ｈ”レベルにそれぞれされているときは、駆動部
２ＯＡ内のトランジスタ２ｌと２２が、駆動部２０Ｂ内
のトランジスタ２３と２４がそれぞれオンする。このと
きは電源電圧■。Ｃのノード１０から電流検出川の抵抗
１２、駆動部２ＯＡ内のトランジスタ２２、モータｌ５
の第１の端子１６、第２の端子ｌ７、駆動部２０Ｂ内の
トランジスタ２４を介して接地電圧ＧＮＤのノードに電
流が流れ、モータｌ５は所定方向に回転する。他方、制
御信号Ａが“Ｈ”１０レベル、制御信号Ｂが“Ｌ″レベルにされているときは
、駆動部２０Ｂ内のトランジスタ２ｌと２２が、駆動部
２ＯＡ内のトランジスタ２３と２４がそれぞれオンする
。このときは電源電圧Ｖ。Ｃのノード１ｏから電流検出
用の抵抗ｌ２、駆動部２０Ｂ内のトランジスタ２２、モ
ータ１５の第２の端子１７、第１の端子１６、駆動部２
０Ａ内のトランジスタ２４を介して接地電圧ＧＮＤのノ
ードに電流が流れ、モータ１５は上記とは逆の方向に回
転する。

ところで、モータ１５が回転しているとき、電流検出用
の抵抗１２の両端にはモータ１５の第１の端子１Ｂと第
２の端子１７との間に流れる電流に比例した電圧が発生
する。そして、この抵抗１２に発生した電圧が電圧比較
回路１４によって比較用の基準電圧源ｌ３の電圧Ｖ　ｒ
ｅｒと比較され、この比較結果が制御信号Ａ，Ｂに帰還
されることによってモータ１５に流れる電流が制限され
る。

ところで、駆動部２０Ａもしくは２０Ｂ内のトランジス
タ２１．　２２と駆動部２０Ｂもしくは２０Ａ内のトラ
ンジスタ２３．　２４がそれぞれオンしているときに、
１１？ータ１５の両端に加えられる電圧ＶＭＩは次の３式も
しくは４式で表わされる。

ＶＭｌ＝　Ｖ　ｃｃ　　（　Ｖ　Ｃｌ’！ｍｓｌ０２１
＋Ｖ　ＢＥＱ２２＋　Ｖ　ＣＥｓａ＋＋）２Ｊ　’　　
　　　　　　　−　３ＶＭｌ＝ＶＣＣ　　（Ｉｏｕｔ−
Ｒ＋Ｖｃｐ．ａｍ＋ｏ２２＋ＶＣ’Ｐ．ｉａ＋０２４）
　　　　　　　　　＋．４（ただし、’Ｊ　ＣＥｓａ　
＋０２１はトランジスタ２１のコレクタ・エミッタ間飽
和電圧、Ｖ　［ｌＥＱ２■はトランジスタ２２のベース
・エミッタ間電圧、’ＶｃＥｓ＊＋。２■はトランジス
タ２２のコレクタ・エミッタ間飽和電圧、ｖＣＥｓ　＊
　＋　Ｑ２４はトランジスタ２４のコレクタ◆エミッタ
間飽和電圧、Ｒは抵抗１２の値、Ｉ　ｏｕｔはこの抵抗
１２に流れる電流である。）ここでいま、Ｉｏｕｔ　ＩＩＲの値に比べて、トランジ
スタ２１のコレクタ・゛エミッタ間飽和電圧が小さくな
るようにＩ　ｏｕｔとＲの値が設定されているとする。

例えば、Ｉ　ｏｕｔの値を０．８（Ａ）、Ｈの値を０．
６（Ω）にそれぞれ設定すると、１ｏｕｔ−Ｈの値はＯ
．．　４８’　（Ｖ）になり、この値は通常のトランジ
スタのコレクタ・エミッタ間飽１２？電圧Ｖ　ＣＥＩ、の０，６（Ｖ）〜０．７（Ｖ）に比
べて小さくなる。この場合、モータ１５の両端に加えら
れる電圧ＶＭＩは上記の３式によって決定される。

上記第３式中のＶ　ＣＥｉｓｌ０２１＋Ｖ　ｌｌａｏ２
ｔの７じ流Ｉ　ｏｕｔの依存性は前記第５図の場合と同
様であり、また、Ｖ　ＣＥｍｍ＋。２４の電流１　ｏｕ
ｔの依存性は前記第６図の場合と同様である。ここで、
例えば、電流Ｉ　ｏｕｔの値を従来の場合と同様に０．
８　（Ａ）に設定したとき、Ｖ　Ｃｇａｍｌ。２＋＋Ｖ
ＢＥＱ２■の値は前記第４図に示すように０．９６　（
Ｖ）となり、また、Ｖ　ＣＥｓｓ＋。２４の値は前記第
５図に示すように０．　４（Ｖ）なる。すなわち、Ｉ　
ｏｕｔの値を０．８　（Ａ）に設定したときの全体の回
路損失電圧は１．３６（Ｖ）になり、従来の１．８４　
（Ｖ）に比べて約０．５　（Ｖ）程度改善することがで
きる。このため、上記のような条件のときには従来より
も約０．５　（Ｖ）も高い電圧でモータ１５を動作させ
ることができ、低電圧動作峙でも十分なトルクを得るこ
とができる。

１　３第２図はこの発明に係るモータ駆動制御回路を、第１な
いし第３の端子３Ｂ，　３７．　３８を有する三相直流
モータ３５の制御に実施した場合の構成を示す回路図で
ある。この実施例回路ではモータ３５の第１の端子３６
、第２の端子３７及び第３の端子３８に、それぞれ１個
のｐｎｐ型のトランジスタ２ｌと３個のｎｐｎ型のトラ
ンジスタ２２，　２３．　２４で構成された駆動部２Ｏ
Ａ’．　２０Ｂ，　２０Ｃがそれぞれ設けられている。

この実施例回路では、三つの制御信号Ａ，Ｂ，Ｃに基づ
き、いずれか一つの駆動部内のトランジスタ２２と他の
駆動部内のトランジスタ２４を介してモータ３５に電流
が流れることによってモータ３５が正転もしくは逆転す
る。この実施例同路の場合にモ、Ｉ　Ｏｕｔ　＠　Ｒの
値に比べて各トランジスタ２１のコレクタ・エミッタ間
飽和電圧が小さくなるようにＩ　ｏｕｔとＲの値が設定
されているならば、モタ３５の一対の端子間に加えられ
る電圧ＶＭＩは前記の３式によって決定される。従って
、この実施例回路の場合でも低電圧動作時に十分なトル
クを得１４ることかできる。

［発明の効果コ以上説明したようにこの発明によれば、電流検出用の抵
抗による損失電圧が無視でき、これにより回路損失電圧
を減少させることができ、もって低電圧で動作させる場
合でもモータに十分なトルクが得られるモータ駆動制御
回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による構或を示す回路図、
第２図はこの発明の他の実施例による構成を示す回路図
、第３図は従来日路の同路図、第４図ないし第６図はそ
れぞれ従来回路及び上記実施例回路を説明するための特
性図である。ｌ２・・・電流検出用の抵抗、１５．　３５・・・モー
タ、２０Ａ，２０Ｂ，　２０Ｃ・・・駆動部、２ｌ・・
・ｐｎｐ型のトランジスタ、２２，　２３．　２４・・
・ｎｐｎ型のトランジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】少なくとも二つの端子を有するモータと、電源電圧が印加される第１のノードと、上記第１のノードに対し電流検出用の抵抗を介して接続
された第２のノードと、基準電圧が印加される第３のノードと、エミッタが上記第１のノードに接続され、ベースに駆動
信号が供給される第１極性の第１のトランジスタ、ベー
スが上記第１のトランジスタのコレクタに接続され、コ
レクタが上記第２のノードに接続され、エミッタが上記
モータの一つの端子に接続された第２極性の第２の、ト
ランジスタ、コレクタが上記第２のノードに接続され、
ベースに上記駆動信号が供給される第２極性の第３のト
ランジスタ、ベースが上記第３のトランジスタのエミッ
タに接続され、コレクタが上記モータの一つの端子に接
続され、エミッタが上記第３のノードに接続された第２
極性の第４のトランジスタを備え、上記モータの各端子
に対応してそれぞれ設けられた駆動部とを具備したことを特徴とするモータ駆動制御回路。