JPH0467438B2 - - Google Patents
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- JPH0467438B2 JPH0467438B2 JP60246794A JP24679485A JPH0467438B2 JP H0467438 B2 JPH0467438 B2 JP H0467438B2 JP 60246794 A JP60246794 A JP 60246794A JP 24679485 A JP24679485 A JP 24679485A JP H0467438 B2 JPH0467438 B2 JP H0467438B2
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- Japan
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- transistor
- capacitor
- voltage
- output
- circuit
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は小形電動工具に用いる直流モータの速
度制御回路に関するものである。
度制御回路に関するものである。
（発明の概要）
モータ電流のスイツチングにパワーFETを使
用し、そのゲートバイアス回路を簡単な昇圧回路
で実現すると共に、方形波発振器により昇圧回路
の駆動とPWM制御用三角波の発生を兼ねること
により、簡易な構成による速度制御回路を実現し
た。
用し、そのゲートバイアス回路を簡単な昇圧回路
で実現すると共に、方形波発振器により昇圧回路
の駆動とPWM制御用三角波の発生を兼ねること
により、簡易な構成による速度制御回路を実現し
た。
（従来技術）
従来小形電動工具の速度制御回路においては、
モータ電流をパルス幅制御するスイツチング素子
としてパワートランジスタが用いられていた。し
かしタツプ加工やドリル加工などにおいては、負
荷の変動が激しく大きな回転トルクを必要とする
ために、パワートランジスタに大電流が流れて熱
破壊を起こすことが多かつた。またその対策とし
て複数のパワートランジスタを並列接続する方法
は、両トランジスタの特性の違いにより一方のト
ランジスタのみが作動して熱暴走を起こし易いと
いう欠点があり、従つてトランジスタが大形化せ
ざるを得なかつた。
モータ電流をパルス幅制御するスイツチング素子
としてパワートランジスタが用いられていた。し
かしタツプ加工やドリル加工などにおいては、負
荷の変動が激しく大きな回転トルクを必要とする
ために、パワートランジスタに大電流が流れて熱
破壊を起こすことが多かつた。またその対策とし
て複数のパワートランジスタを並列接続する方法
は、両トランジスタの特性の違いにより一方のト
ランジスタのみが作動して熱暴走を起こし易いと
いう欠点があり、従つてトランジスタが大形化せ
ざるを得なかつた。
（発明が解決しようとする問題点）
上記の問題の解決策として、パワートランジス
タの代わりにパワーFETを使用することが考え
られる。パワーFETはパワートランジスタと比
べて価格が高いという欠点があるが、ドレイン電
流が負の温度係数を持つているために並列接続し
ても温度に対して安定であるという利点があり、
また同容量のバイポーラトランジスタに比して小
形化できるという利点がある。しかしながらパワ
ーFETはゲートバイアス用にトレインとは逆極
性の電源が必要であり、特にバツテリ電源を使用
している小形電動工具の場合には、ゲートバイア
ス用電源を別途確保することはスペース的に困難
であるという問題があつた。
タの代わりにパワーFETを使用することが考え
られる。パワーFETはパワートランジスタと比
べて価格が高いという欠点があるが、ドレイン電
流が負の温度係数を持つているために並列接続し
ても温度に対して安定であるという利点があり、
また同容量のバイポーラトランジスタに比して小
形化できるという利点がある。しかしながらパワ
ーFETはゲートバイアス用にトレインとは逆極
性の電源が必要であり、特にバツテリ電源を使用
している小形電動工具の場合には、ゲートバイア
ス用電源を別途確保することはスペース的に困難
であるという問題があつた。
本発明は上記の問題点に鑑み、簡単な回路構成
によつてゲートバイアスの問題を解決し、モータ
電流のスイツチング素子としてパワーFETを用
いることにより、負荷が激しく変動してもスイツ
チング素子が熱破壊を起こすことのないような速
度制御回路を提供することを目的とするものであ
る。
によつてゲートバイアスの問題を解決し、モータ
電流のスイツチング素子としてパワーFETを用
いることにより、負荷が激しく変動してもスイツ
チング素子が熱破壊を起こすことのないような速
度制御回路を提供することを目的とするものであ
る。
（問題点を解決するための手段）
上記の問題点を解決するために、本発明による
直流モータの速度制御回路は、オペアンプの出力
端から時定数回路を介して反転入力端にフイード
バツクを掛けて形成した方形波発振器の反転入力
端に発生する三角波信号と、速度設定用可変抵抗
器の出力とを両入力とする電圧比較器の出力で第
１のトランジスタを制御し、並列に接続された複
数のパワーFETをモータに直列に接続して、該
パワーFETを第１のトランジスタで制御し、方
形波発振器の方形波出力により制御される第２の
トランジスタのコレクタ抵抗に第１のダイオード
と第１のコンデンサとの直列回路を並列接続する
と共に、第１のコンデンサと第２のトランジスタ
との直列回路に並列に第２のダイオードと第２の
コンデンサとの直列回路を接続し、第２のコンデ
ンサの端子電圧を第１のトランジスタの電源電圧
としたものである。
直流モータの速度制御回路は、オペアンプの出力
端から時定数回路を介して反転入力端にフイード
バツクを掛けて形成した方形波発振器の反転入力
端に発生する三角波信号と、速度設定用可変抵抗
器の出力とを両入力とする電圧比較器の出力で第
１のトランジスタを制御し、並列に接続された複
数のパワーFETをモータに直列に接続して、該
パワーFETを第１のトランジスタで制御し、方
形波発振器の方形波出力により制御される第２の
トランジスタのコレクタ抵抗に第１のダイオード
と第１のコンデンサとの直列回路を並列接続する
と共に、第１のコンデンサと第２のトランジスタ
との直列回路に並列に第２のダイオードと第２の
コンデンサとの直列回路を接続し、第２のコンデ
ンサの端子電圧を第１のトランジスタの電源電圧
としたものである。
（作用）
上記の構成によれば、第２のトランジスタと、
そのコレクタ抵抗と、この抵抗に並列接続された
ダイオード及びコンデンサとで構成された昇圧回
路により、電源電圧よりも高い電圧がパワー
FETのゲートに加えられるので、ドレインをア
ース側に接続したパワーFETにドレインとは逆
極性のゲートバイアスを加えることができるもの
であり、この昇圧回路の駆動にPWM制御用の三
角波発生回路を兼ねた方形波発振器の出力を利用
することにより、きわめて簡単な回路構成により
パワーFETを用いた速度制御回路を実現したも
のである。
そのコレクタ抵抗と、この抵抗に並列接続された
ダイオード及びコンデンサとで構成された昇圧回
路により、電源電圧よりも高い電圧がパワー
FETのゲートに加えられるので、ドレインをア
ース側に接続したパワーFETにドレインとは逆
極性のゲートバイアスを加えることができるもの
であり、この昇圧回路の駆動にPWM制御用の三
角波発生回路を兼ねた方形波発振器の出力を利用
することにより、きわめて簡単な回路構成により
パワーFETを用いた速度制御回路を実現したも
のである。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例を示したもので、オ
ペアンプOP１の出力端から時定数回路Rt，Ctに
より反転入力端にフイードバツクを掛けて方形波
発振器１が形成されており、この方形波発振器１
の反転入力端に発生する三角波信号が電圧比較器
OP２の反転入力端に加えられ、外部から操作さ
れる速度設定用可変抵抗器VRの出力が電圧比較
器OP２の非反転入力端に加えられている。この
電圧比較器OP２の出力により第１のトランジス
タTr１が制御され、２個並列に接続されたのパ
ワーFETQ１，Ｑ２よりなるスイツチング素子３
が、第１のトランジスタTr１によつてPWM制御
される。すなわち可変抵抗器VRの操作によつ
て、スイツチング素子３を導通させるパルスのデ
ユーテイを任意に設定し、モータの速度を可変制
御できるものである。
ペアンプOP１の出力端から時定数回路Rt，Ctに
より反転入力端にフイードバツクを掛けて方形波
発振器１が形成されており、この方形波発振器１
の反転入力端に発生する三角波信号が電圧比較器
OP２の反転入力端に加えられ、外部から操作さ
れる速度設定用可変抵抗器VRの出力が電圧比較
器OP２の非反転入力端に加えられている。この
電圧比較器OP２の出力により第１のトランジス
タTr１が制御され、２個並列に接続されたのパ
ワーFETQ１，Ｑ２よりなるスイツチング素子３
が、第１のトランジスタTr１によつてPWM制御
される。すなわち可変抵抗器VRの操作によつ
て、スイツチング素子３を導通させるパルスのデ
ユーテイを任意に設定し、モータの速度を可変制
御できるものである。
また方形波発振器１の方形波出力により制御さ
れる第２のトランジスタTr２のコレクタ抵抗R1
に第１のダイオードＤ１と第１のコンデンサＣ１
との直列回路を並列接続すると共に、第１のコン
デンサＣ１と第２のトランジスタTr２との直列
回路に並列に第２のダイオードＤ２と第２のコン
デンサＣ２との直列回路を接続して、第２のコン
デンサＣ２の端子電圧を出力とする昇圧回路４が
構成されており、この昇圧回路４の出力が抵抗Ｒ
２を介して第１のトランジスタTr１のコレクタ
に電源電圧として供給されている。なお図中５は
直流電源で、本実施例では7.2Vのバツテリが使
用され、5Vの定電圧ダイオード６で安定化され
た電圧がオペアンプOP１、電圧比較器OP２及び
昇圧回路４に供給されている。
れる第２のトランジスタTr２のコレクタ抵抗R1
に第１のダイオードＤ１と第１のコンデンサＣ１
との直列回路を並列接続すると共に、第１のコン
デンサＣ１と第２のトランジスタTr２との直列
回路に並列に第２のダイオードＤ２と第２のコン
デンサＣ２との直列回路を接続して、第２のコン
デンサＣ２の端子電圧を出力とする昇圧回路４が
構成されており、この昇圧回路４の出力が抵抗Ｒ
２を介して第１のトランジスタTr１のコレクタ
に電源電圧として供給されている。なお図中５は
直流電源で、本実施例では7.2Vのバツテリが使
用され、5Vの定電圧ダイオード６で安定化され
た電圧がオペアンプOP１、電圧比較器OP２及び
昇圧回路４に供給されている。
次に第１図の回路の動作を説明する。方形波発
振器１においては、オペアンプOP１が電圧比較
器として動作し、出力端ｆがＨレベルになると抵
抗Rtを通じてコンデンサCtが充電され、反転入
力端ａの電圧が上昇する。非反転入力端には安定
化電源電圧が抵抗Ra、Rbで分圧されて印加され
ており、コンデンサCtの電圧がこの値に達する
と出力がＬレベルに反転し、今度はコンデンサ
Ctの電荷がRtを通じて放電する。このようにし
て方形波発振器１の反転入力端ａには第２図に示
した三角波ａが発生し、この三角波信号ａを電圧
比較器OP２で設定電圧ｂと比較することにより、
PWM制御用のパルス信号ｃを発生させている。
第２図は設定電圧ｂを変化させた場合における第
１図の各部の電圧波形を示している。一方方形波
発振器１の方形波出力ｆは、昇圧回路４のトラン
ジスタTr２をオンオフするのに用いられる。ト
ランジスタTr２がオンのときには、ダイオード
Ｄ１を通じてコンデンサＣ１とほぼ安定化電源電
圧（5V）付近まで充電され、次にトランジスタ
Tr２がオフになると、安定化電源→コレクタ抵
抗R1→コンデンサＣ１→ダイオードＤ２→コン
デンサＣ２の経路で電流が流れ、従つてｇ点の電
圧はコンデンサＣ１で平滑化された電圧（約5V）
に安定化電圧（5V）がトランジスタTr２でオン
オフされた方形波電圧が加算された波形となつて
いる。これがコンデンサＣ２で平滑化されてｈ点
の波形となり、この電圧が抵抗Ｒ２を介して第１
のトランジスタTr１のコレクタに印加される。
トランジスタTr１が非導通の場合には、この昇
圧された電圧がパワーFETQ１，Ｑ２のゲートに
加えられるので、ゲート電位がパワーFETQ１，
Ｑ２に加えられている電圧（7.2V）よりも高く
なり、すなわちゲートバイアスをソースＳから見
てドレインＤとは逆極性とすることにより、デイ
プレシヨン形パワーFETの制御を可能にしてい
るのである。
振器１においては、オペアンプOP１が電圧比較
器として動作し、出力端ｆがＨレベルになると抵
抗Rtを通じてコンデンサCtが充電され、反転入
力端ａの電圧が上昇する。非反転入力端には安定
化電源電圧が抵抗Ra、Rbで分圧されて印加され
ており、コンデンサCtの電圧がこの値に達する
と出力がＬレベルに反転し、今度はコンデンサ
Ctの電荷がRtを通じて放電する。このようにし
て方形波発振器１の反転入力端ａには第２図に示
した三角波ａが発生し、この三角波信号ａを電圧
比較器OP２で設定電圧ｂと比較することにより、
PWM制御用のパルス信号ｃを発生させている。
第２図は設定電圧ｂを変化させた場合における第
１図の各部の電圧波形を示している。一方方形波
発振器１の方形波出力ｆは、昇圧回路４のトラン
ジスタTr２をオンオフするのに用いられる。ト
ランジスタTr２がオンのときには、ダイオード
Ｄ１を通じてコンデンサＣ１とほぼ安定化電源電
圧（5V）付近まで充電され、次にトランジスタ
Tr２がオフになると、安定化電源→コレクタ抵
抗R1→コンデンサＣ１→ダイオードＤ２→コン
デンサＣ２の経路で電流が流れ、従つてｇ点の電
圧はコンデンサＣ１で平滑化された電圧（約5V）
に安定化電圧（5V）がトランジスタTr２でオン
オフされた方形波電圧が加算された波形となつて
いる。これがコンデンサＣ２で平滑化されてｈ点
の波形となり、この電圧が抵抗Ｒ２を介して第１
のトランジスタTr１のコレクタに印加される。
トランジスタTr１が非導通の場合には、この昇
圧された電圧がパワーFETQ１，Ｑ２のゲートに
加えられるので、ゲート電位がパワーFETQ１，
Ｑ２に加えられている電圧（7.2V）よりも高く
なり、すなわちゲートバイアスをソースＳから見
てドレインＤとは逆極性とすることにより、デイ
プレシヨン形パワーFETの制御を可能にしてい
るのである。
（発明の効果）
本発明は上述のように、PWM方式の速度制御
回路において、モータ電流を制御するスイツチン
グ素子としてパワーFETを使用したものである
から、複数のパワーFETを並列接続しても熱破
壊を起こすおそれがなく、またトランジスタ１個
を用いた簡単な昇圧回路によりパワーFETのゲ
ートバイアスを得たものであるから、別途ゲート
バイアス用の電源を必要とせず、またオペアンプ
１個で構成した方形波発振器により、PWM制御
用三角波と昇圧回路駆動用方形波とを発生させる
ものであるから、回路構成がきわめて簡単で小形
電動工具に適した速度制御回路を安価に提供し得
るという利点がある。
回路において、モータ電流を制御するスイツチン
グ素子としてパワーFETを使用したものである
から、複数のパワーFETを並列接続しても熱破
壊を起こすおそれがなく、またトランジスタ１個
を用いた簡単な昇圧回路によりパワーFETのゲ
ートバイアスを得たものであるから、別途ゲート
バイアス用の電源を必要とせず、またオペアンプ
１個で構成した方形波発振器により、PWM制御
用三角波と昇圧回路駆動用方形波とを発生させる
ものであるから、回路構成がきわめて簡単で小形
電動工具に適した速度制御回路を安価に提供し得
るという利点がある。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は同上の動作説明図である。 １……方形波発振器、２……モータ、３……ス
イツチング素子、４……昇圧回路、５……直流電
源、６……定電圧ダイオード、OP１……オペア
ンプ、OP２……電圧比較器、Ｑ１，Ｑ２……パ
ワーFET、Tr１……第１のトランジスタ、Tr２
……第２のトランジスタ、Ｄ１……第１のダイオ
ード、Ｄ２……第２のダイオード、Ｃ１……第１
のコンデンサ、Ｃ２……第２のコンデンサ、Rt，
Ct……時定数回路。
図は同上の動作説明図である。 １……方形波発振器、２……モータ、３……ス
イツチング素子、４……昇圧回路、５……直流電
源、６……定電圧ダイオード、OP１……オペア
ンプ、OP２……電圧比較器、Ｑ１，Ｑ２……パ
ワーFET、Tr１……第１のトランジスタ、Tr２
……第２のトランジスタ、Ｄ１……第１のダイオ
ード、Ｄ２……第２のダイオード、Ｃ１……第１
のコンデンサ、Ｃ２……第２のコンデンサ、Rt，
Ct……時定数回路。
Claims (1)
- １ オペアンプの出力端から時定数回路を介して
反転入力端にフイードバツクを掛けて形成した方
形波発振器の反転入力端に発生する三角波信号
と、速度設定用可変抵抗器の出力とを両入力とす
る電圧比較器の出力で第１のトランジスタを制御
し、並列に接続された複数のパワーFETをモー
タに直列に接続して、該パワーFETを第１のト
ランジスタで制御し、方形波発振器の方形波出力
により制御される第２のトランジスタのコレクタ
抵抗に第１のダイオードと第１のコンデンサとの
直列回路を並列接続すると共に、第１のコンデン
サと第２のトランジスタとの直列回路に並列に第
２のダイオードと第２のコンデンサとの直列回路
を接続し、第２のコンデンサの端子電圧を第１の
トランジスタの電源電圧として成ることを特徴と
する直流モータの速度制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60246794A JPS62107694A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 直流モ−タの速度制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60246794A JPS62107694A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 直流モ−タの速度制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62107694A JPS62107694A (ja) | 1987-05-19 |
| JPH0467438B2 true JPH0467438B2 (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=17153766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60246794A Granted JPS62107694A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | 直流モ−タの速度制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62107694A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003024036A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-28 | Ikeda Denki Seisakusho:Kk | 禁煙具 |
-
1985
- 1985-11-01 JP JP60246794A patent/JPS62107694A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62107694A (ja) | 1987-05-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |