JPH0817594B2

JPH0817594B2 - モータ駆動回路

Info

Publication number: JPH0817594B2
Application number: JP2037591A
Authority: JP
Inventors: 辰彦小杉
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH03243198A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕線形領域で動作させる複数の並列接続トランジスタを
有するモータ駆動回路に関し、消費電力の低減とコストダウンを目的とし、モータの各相の電機子巻線対応に、該電機子巻線の一
端を夫々スイッチングトランジスタと各々線形領域で動
作する複数の並列接続トランジスタの各コレクタとの接
続点に接続したモータ駆動回路において、互いに異なる
相の該複数の並列接続トランジスタの各エミッタを、共
通のエミッタ抵抗に接続するよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はモータ駆動回路に係り、特に線形領域で動作
させる複数の並列接続トランジスタを有するモータ駆動
回路に関する。

直流モータを駆動するモータ駆動回路は、一般には直
流モータの電機子巻線に駆動電流を供給するスイッチン
グトランジスタと、駆動電流が供給されるトランジスタ
とからなる回路構成となるが、駆動電流が供給される方
のトランジスタもスイッチングトランジスタとすると、
スイッチングノイズでの発生等の悪影響が生じるため、
このトランジスタは線形領域で動作させる。しかし、線
形領域で動作するトランジスタは消費電力が大きくトラ
ンジスタ一個で構成しようとすると、定格が大きく高価
なトランジスタとなるため、定格が小さく、安価なトラ
ンジスタを並列接続した構成とされる。従って、このよ
うなモータ駆動回路においては、トランジスタの個数が
増す、また消費電力が大となるので、コストダウンや低
消費電力とすることが要求される。

〔従来の技術〕

第４図は従来の一例の回路図を示す。同図中、１はブ
ラシレス直流モータで、三相の駆動電流で駆動される構
成になっており、またその電機子巻線2a〜2cはＹ結線さ
れている（Δ結線でもよい）。また、Q₁,Q₂及びQ₃はス
イッチング用PNPトランジスタで、端子3₁,3₂及び3₃を介
して別々にベース入力される制御信号により、スイッチ
ング制御される。

トランジスタQ₁のコレクタは４個のNPNトランジスタQ
₄〜Q₇のコレクタに接続されている。同様に、トランジ
スタQ₂のコレクタはNPNトランジスタQ₈〜Q₁₁の各コレク
タに、またトランジスタQ₃のコレクタはNPNトランジス
タQ₁₂〜Q₁₅の各コレクタに夫々接続されている。上記の
各４個のトランジスタQ₄〜Q₇,Q₈〜Q₁₁,及びQ₁₂〜Q₁₅は
各々並列に接続されており、またバランスをとるための
エミッタ抵抗R_E1〜R_E4,R_E5〜R_E8及びR_E9〜R_E12に夫々接
続される一方、ベース抵抗R_B1〜R_B4,R_B5〜R_B8及びR_B9〜
R_B12に夫々接続されている。４個で１組のトランジスタ
群を構成しているトランジスタQ₄〜Q₇,Q₈〜Q₁₁,及びQ₁₂
〜Q₁₅は、端子4₁,4₂及び4₃を介して入力される制御信号
により、どれか一組のみが線形領域（能動領域）で動作
し、残りの二組はオフ状態に制御される。更に、上記の
エミッタ抵抗R_E1〜R_E12はモータ電流検出用抵抗R_DETを
共通に介して負電源に接続されている。

トランジスタQ₁のコレクタとトランジスタQ₄〜Q₇の各
コレクタとの接続点は前記電機子巻線2aの一端に接続さ
れ、トランジスタQ₂のコレクタとトランジスタQ₈〜Q₁₁
の各コレクタとの接続点は前記電機子巻線2bの一端に接
続され、更にトランジスタQ₃のコレクタとトランジスタ
Q₁₂〜Q₁₅の各コレクタとの接続点は前記電機子巻線2cの
一端に接続されている。

かかる構成の従来のモータ駆動回路において、まずト
ランジスタQ₁がオンとされ、かつ、トランジスタQ₈〜Q
₁₁が夫々線形領域で動作するように制御されることによ
り、電機子巻線2a→2bに駆動電流が流れ、続いてトラン
ジスタQ₃がオン、トランジスタQ₈〜Q₁₁が夫々線形領域
で動作するように制御されることにより、電機子巻線2c
→2bへ駆動電流が流れる。更に引続いて、トランジスタ
Q₄〜Q₇が線形領域で動作するように制御され、その状態
でトランジスタQ₃,Q₂の順で順次オンに制御されること
により、電機子巻線2c→2a,2b→2aの順で順次駆動電流
が流れる。

次にトランジスタQ₁₂〜Q₁₅を線形領域で動作するよう
に制御し、その状態でトランジスタQ₂,Q₁の順で順次オ
ンに制御されることにより、電機子巻線2b→2c,2a→2c
の順で順次駆動電流が流れる。以下、上記と同様の順で
同期的に駆動電流が流されることにより、三相ブラシレ
ス直流モータ１のロータが回転する。なお、駆動電流を
流す順番を上記と逆にすることにより、回転方向が反転
する。

また、トランジスタQ₄〜Q₇の動作時は、電機子巻線2a
よりQ₄〜Q₇とエミッタ抵抗R_E1〜R_E4を経たモータ駆動電
流が抵抗R_DETに流れ、トランジスタQ₈〜Q₁₁の動作時は
電機子巻線2bよりQ₈〜Q₁₁とエミッタ抵抗R_E5〜R_E8を経
たモータ駆動電流が抵抗R_DETに流れ、トランジスタQ₁₂
〜Q₁₅の動作時は、電機子巻線2cよりQ₁₂〜Q₁₅とエミッ
タ抵抗R_E9〜R_E12を経たモータ駆動電流が抵抗R_DETに流
れる。従って、モータ駆動時はモータ駆動電流に応じた
値の電圧が抵抗R_DETの両端に発生し、その電圧が端子５
を介してモータ回転速度検出電圧として取り出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上記の従来のモータ駆動回路は、モータ電
流検出用抵抗R_DETとエミッタ抵抗R_E1〜R_E12とモータ端
子とが電流からみて直列に接続されているため、電流検
出用抵抗R_DETとエミッタ抵抗R_E1〜R_E12により各々電力
を損失しており、特にエミッタ抵抗R_E1〜R_E12は抵抗値
が小さく、消費電力が大である。また、上記の従来回路
では線形領域で動作するトランジスタQ₄〜Q₁₅の夫々に
１対１に対応してエミッタ抵抗R_E1〜R_E12が接続されて
いるため、抵抗数が多く、回路規模が大きく、またコス
トが高いという問題もある。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、消費電力の
低減とコストダウンを実現し得るモータ駆動回路を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明になるモータ駆動回路は、モータの各相の電機
子巻線対応に、電機子巻線の一端を夫々スイッチングト
ランジスタと各々線形領域で動作する複数の並列接続ト
ランジスタの各コレクタとの接続点に接続したモータ駆
動回路において、互いに異なる相の複数の並列接続トラ
ンジスタの各エミッタを、共通のエミッタ抵抗に接続し
たものである。

また、本発明では更に、上記の複数の並列接続トラン
ジスタの各エミッタに共通にモータ電流検出用抵抗を接
続する。

更に、本発明では前記各相の共通エミッタ抵抗のうち
の一のエミッタ抵抗をモータ電流検出用抵抗に兼用す
る。

〔作用〕

例えば三相のモータ駆動を行なう回路では、或る任意
の時点では三相のうち一相の回路部だけが動作してお
り、残りの二相の回路部は動作していない。本発明はこ
の点に着目し、各相毎に並列接続されている複数のトラ
ンジスタのエミッタ抵抗を、三相で共有するように接続
する。これにより、従来に比べてエミッタ抵抗の数を1/
3に減らすことができる。

また、モータ電流検出用抵抗も各相共通に接続してい
るので、上記の複数のトランジスタのエミッタ電圧がば
らついていても、それらの平均化を図り、モータ電流を
検出することができる。

更に請求項３記載の発明では、共通化したエミッタ抵
抗の一つをモータ電流検出用抵抗に使用しているので、
より部品点数を少なくできる。これは各相の複数のトラ
ンジスタのエミッタ抵抗に流れる電流が等しい場合に好
適である。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例の回路図を示す。同図
中、第４図と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。本実施例は請求項１記載の発明の実施例
で、並列接続され、かつ、線形領域で動作する４個のト
ランジスタQ₄〜Q₇,Q₈〜Q₁₁,Q₁₂〜Q₁₅の各々を各相で共
通としたエミッタ抵抗R_E13〜R_E16に接続したものであ
る。

すなわち、各相のトランジスタQ₄,Q₈及びQ₁₂の各エミ
ッタは抵抗R_E13を介して負の電源に接続され、トランジ
スタQ₅,Q₉及びQ₁₃の各エミッタは抵抗R_E14を介して負の
電源に接続され、同様にトランジスタQ₆,Q₁₀及びQ₁₄の
各エミッタは抵抗R_E15を介して、またトランジスタQ₇,Q
₁₁及びQ₁₅の各エミッタは抵抗R_E16を介して負の電源に
夫々接続されている。

本実施例において、動作時はスイッチングトランジス
タQ₁〜Q₃が同期的に順次オンとされ、かつ、各相４個の
並列接続トランジスタQ₄〜Q₇,Q₈〜Q₁₁,Q₁₂〜Q₁₅も同期
的に順次オンとされるから、任意の時点では一相のみし
か動作していないから三相共通にエミッタ抵抗R_E13〜R
_E16を設けても、バランスをとることができる。

従って、本実施例によれば、従来必要であった12個の
エミッタ抵抗R_E1〜R_E12の数を1/3倍の４個のエミッタ抵
抗R_E13〜R_E16で構成することができる。これにより、消
費電力を低減でき、またコストダウンも実現できる。

次に本発明の第２実施例について説明する。第２図は
本発明の第２実施例の回路図を示す。同図中、第１図と
同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。本実施例は請求項２記載の発明の実施例で、第１実
施例にモータ電流検出用抵抗R₁〜R₄を付加したものであ
る。第２図において、R₁,R₂,R₃及びR₄は夫々モータ電流
検出用抵抗で、互いに等しい抵抗Ｒに設定されている。
モータ電流検出用抵抗R₁,R₂,R₃及びR₄は夫々各相の４個
の並列接続トランジスタ（Q₄,Q₈,Q₁₂），（Q₅,Q₉,
Q₁₃），（Q₆,Q₁₀,Q₁₄）及び（Q₇,Q₁₁,Q₁₅）に共通接続
されている。

また、モータ電流検出用抵抗R₁〜R₄の他端は共通接続
されて差動アンプ７の反転入力端子と端子８に夫々接続
されている。差動アンプ７は端子６に入力される制御電
圧を抵抗R₅及びR₆で分圧した電圧と上記のモータ電流検
出用抵抗R₁〜R₄の共通接続点の電圧V_Xとの差動増幅を行
ない、得られた出力電圧をレベルシフト用ツェナーダイ
オードD₁及び抵抗R₇を介してPNPトランジスタQ₁₆のベー
スに供給する。トランジスタQ₁₆のエミッタは前記トラ
ンジスタQ₄〜Q₁₅のコレクタ側に接続されており、それ
らのバイアスを可変する。

ここで、上記の電圧V_XはトランジスタQ₄,Q₈,Q₁₂の共
通エミッタ電圧V₁,トランジスタQ₅,Q₉,Q₁₃の共通エミッ
タ電圧V₂,トランジスタQ₆,Q₁₀,Q₁₄の共通エミッタ電圧V
₃,トランジスタQ₇,Q₁₁,Q₁₅の共通エミッタ電圧V₄を夫々
平均化した電圧であり、上記の各トランジスタのエミッ
タ電流のばらつきの影響を低減してモータ電流を検出さ
せることができる。

すなわち、抵抗R₁,R₂,R₃及びR₄に流れる電流を夫々
i₁,i₂,i₃及びi₄とし、抵抗R₁〜R₄の各抵抗値をＲとする
と、次式が成立する。

V₁−Vx＝i₁・Ｒ V₂−Vx＝i₂・Ｒ V₃−Vx＝i₃・Ｒ V₄−Vx＝i₄・Ｒ i₁＋i₂＋i₃＋i₄＝０以上の式についてＲを消去し、Vxについて整理する
と、となり、VxはV₁〜V₄の平均電圧であることがわかる。

いま、上記の電圧Vxが差動アンプ７の非反転入力基準
電圧より高くなったものとすると、差動アンプ７の出力
電圧が負方向に変化し、トランジスタQ₁₆のベース電位
が負方向に減少し、トランジスタQ₁₆のエミッタ電流が
増加する。これにより、電流i₁〜i₄が増加し、電圧Vxが
低下する。Vxが上記基準電圧より低くなったときは上記
と逆の動作によりVxが高くなる。このようにして、電圧
Vxが基準電圧と等しくなるように、トランジスタQ₄〜Q
₁₅のコレクタ電流が制御される。

本実施例によれば、第１実施例の効果に加えて、モー
タ電流をエミッタ電流のばらつきの影響少なく検出でき
るという効果も有する。

次に本発明の第３実施例について説明する。第３図は
本発明の第３実施例の回路図を示す。同図中、第２図と
同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。本実施例は請求項３記載の発明の実施例で、第１実
施例のエミッタ抵抗R_E13〜R_E16のうちR_E13をモータ電流
検出用抵抗にも兼用したものである。

第３図において、トランジスタQ₄のエミッタはトラン
ジスタQ₈及びQ₁₂の各エミッタと共にエミッタ抵抗R_E13
に共通接続される一方、端子８及び差動アンプ７の反転
入力端子に夫々接続されている。

本実施例は、エミッタ抵抗R_E13,R_E14,R_E15及びR_E16に
流れる各電流は夫々等しいことを前提としており、従っ
て４つのエミッタ抵抗R_E13〜R_E16のうち代表して１つの
エミッタ抵抗R_E13に流れる電流からモータ電流を検出す
るようにしたものである。トランジスタQ₄,Q₈及びQ₁₂の
共通エミッタ電圧V_Eは抵抗R_E13に発生する電圧であり、
モータ電流に比例している。このエミッタ電圧V_Eは差動
アンプ７の反転入力端子に印加され、基準電圧と差動増
幅される。

このように、本実施例によれば、第２実施例に比べ更
に抵抗数を低減することができる。

なお、本発明は以上の実施例に限定されるものではな
く、例えば線形領域で動作するトランジスタは一相当り
複数個あればよく、４個に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、各相当り複数個の線形
領域動作用トランジスタが並列接続されているモータ駆
動回路の該トランジスタのエミッタ抵抗を各相で共通化
し、エミッタ抵抗を従来の1/n（ただし、ｎは相の数）
に低減するようにしたため、消費電力を低減できると共
にコストダウンを図ることができ、またエミッタ電圧を
モータ電流検出用抵抗を介して検出しているので、エミ
ッタ電圧がばらついていても平均化されたモータ電流を
検出することができ、正確なモータ電流の検出ができ、
更に共通接続した複数のエミッタ抵抗のうち一つをモー
タ電流検出用抵抗に兼用したため、より一層少ない消費
電力で、かつ、安価な構成でモータ電流を検出すること
ができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は夫々本発明の第１乃至第３実施例の
回路図、第４図は従来の一例の回路図である。図において、１はブラシレス三相直流モータ、 2a〜2cは電機子巻線、 Q₁〜Q₃はスイッチング用NPNトランジスタ、 Q₄〜Q₁₅は線形領域で使用されるNPNトランジスタ、 R_E13〜R_E16は共通エミッタ抵抗、 R₁〜R₄はモータ電流検出用抵抗を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ（１）の各相の電機子巻線（2a〜2
c）対応に、該電機子巻線（2a〜2c）の一端を夫々スイ
ッチングトランジスタ（Q₁〜Q₃）と各々線形領域で動作
する複数の並列接続トランジスタ（Q₄〜Q₇,Q₈〜Q₁₁,Q₁₂
〜Q₁₅）の各コレクタとの接続点に接続したモータ駆動
回路において、互いに異なる相の該複数の並列接続トランジスタ（Q₄〜
Q₇,Q₈〜Q₁₁,Q₁₂〜Q₁₅）の各エミッタを、共通のエミッ
タ抵抗（R_E13〜R_E16）に接続したことを特徴とするモー
タ駆動回路。
【請求項２】前記互いに異なる相の複数の並列接続トラ
ンジスタ（Q₄〜Q₇,Q₈〜Q₁₁,Q₁₂〜Q₁₅）の各エミッタ
に、共通に接続されたモータ電流検出用抵抗（R₁〜R₄）
を更に有することを特徴とする請求項１記載のモータ駆
動回路。
【請求項３】前記各相の共通エミッタ抵抗（R_E13〜
R_E16）のうちの一のエミッタ抵抗（R_E13）を、モータ電
流検出用抵抗に兼用したことを特徴とする請求項１記載
のモータ駆動回路。