JPH082196B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

モータ駆動装置

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JPH082196B2
JPH082196B2 JP63292730A JP29273088A JPH082196B2 JP H082196 B2 JPH082196 B2 JP H082196B2 JP 63292730 A JP63292730 A JP 63292730A JP 29273088 A JP29273088 A JP 29273088A JP H082196 B2 JPH082196 B2 JP H082196B2
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transistor
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康孝 築山
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高出力,大電流駆動に適し、かつ、装置自身
の安定性を図ったモータ駆動装置に関するものである。
従来の技術 近年、ビデオカメラの発達とともにオートフォーカス
機能が付加されるようになってきた。このオートフォー
カスに用いられる従来のモータ駆動装置は第3図に示す
ような回路構成であった。この回路については、日経エ
レクトロニクス,P219〜228 1982,1−18に記載されてい
る。
この回路は、電源端子VCCと接地点との間に縦列に接
続されたトランジスタQ11とQ12による第1のトーテムポ
ール型出力回路と、トランジスタQ21とQ22による第2の
トーテムポール型出力回路と、第1のトーテムポール型
出力回路の出力端子Aと第2のトーテムポール型出力回
路の出力端子Bの間に接続されたモータ巻線1と、電源
端子VCCとトランジスタQ11のベースの間に接続されたプ
リドライブトランジスタQ13と、電源端子VCCとトランジ
スタQ21のベースの間に接続されたプリドライブトラン
ジスタQ23と、トランジスタQ11のベース・エミッタ間に
接続された抵抗R11と、トランジスタQ21のベース・エミ
ッタ間に接続された抵抗R21と、出力端子AとBおよび
電源端子VCCと接地点の間にそれぞれ接続された4個の
フライホイールダイオードD11,D12,D21およびD22と、ト
ランジスタQ13,Q12,Q23およびQ22のベースに接続された
パルス幅変調回路(以下PWM回路と記す)2と、PWM回路
2に接続された制御回路3とから構成されている。な
お、ここでは一相直流モータの場合を想定している。
次に、モータの駆動方法を説明する。
モータを回転させるにはトランジスタQ11とQ22または
トランジスタQ21とQ12の対角の組み合わせで、その一方
の組を導通させるようにPWM回路から信号を出力させ
る。
すなわち、出力端子AからBへモータ巻線1に電流を
流すときには、トランジスタQ13のベースには低レベル
の信号を、トランジスタQ22のベースにはパルス信号を
与えるか、トランジスタQ13のベースにパルス信号を、
トランジスタQ22のベースに高レベルの信号を印加す
る。この時、トランジスタQ21とQ12が遮断するようにト
ランジスタQ23のベースには高レベルの信号を、トラン
ジスタQ12のベースに低レベルの信号を印加する。モー
タの回転数を制御するためには、上記のパルス信号のデ
ューティをかえることによりトランジスタQ22もしくはQ
11の導通と遮断の時間比を変え、モータ電流を制御して
いる。
次に、モータを逆に回転させるためには、出力端子B
からAに電流が流れるように、トランジスタQ11とQ22
遮断させ、トランジスタQ21とQ12が導通するように上記
に示した信号をPWM回路2から出力させることにより行
っている。
発明が解決しようとする課題 従来の回路構成によれば、トランジスタQ13,Q12,Q23
およびQ22のベースに印加する信号がパルス信号であっ
たり高,低レベルの切り換え信号であるためPWM回路が
非常に複雑な構成となるとともに、4個のフライホイー
ルダイオードが必要となる。また、モータ巻線1による
逆起電圧の発生により電荷が蓄積され、電源間に“貫通
電流”が流れることもある。
本発明は、このような問題点を解決するもので、PWM
回路を簡単にし、フライホイールダイオードを減少させ
るとともに電源間に“貫通電流”が流れるのを阻止する
モータ駆動装置を提供することを目的とするものであ
る。
課題を解決するための手段 本発明のモータ駆動装置は、電源間に第1および第2
のトランジスタが縦列に接続され、その接続点がモータ
巻線の一端に接続された第1のトーテムポール型出力回
路と、前記電源間に第3および第4のトランジスタが縦
列に接続され、その接続点が前記モータ巻線の他端に接
続された第2のトーテムポール型出力回路と、前記第1
および第3のトランジスタの一方のトランジスタを導通
もしくは遮断、他方のトランジスタを遮断もしくは導通
させる信号を出力する制御回路と、同制御回路に制御さ
れるとともに前記第2および第4のトランジスタに接続
され、前記第1と第3のトランジスタのうち導通してい
るトランジスタに対して対角配置された前記第2もしく
は第4のトランジスタにデューティが可変なパルス信号
を印加させるPWM回路と、前記第1のトランジスタの制
御端子と前記第2と第4のトランジスタに接続された電
源端子との間に、接続された第1のスイッチ手段と、同
第1のスイッチ手段の制御端子と前記電源端子との間に
接続され、制御端子が前記パルス幅変調回路に接続され
た第2のスイッチ手段と、前記第3のトランジスタの制
御端子と前記電源端子との間に接続された第3のスイッ
チ手段および同第3のスイッチ手段の制御端子と前記電
源端子の間に接続され、制御端子が前記パルス幅変調回
路に接続された第4のスイッチ手段とを備えたものであ
る。
作用 本発明のモータ駆動装置によれば、PWM回路より出力
されるパルス信号は第2もしくは第4のトランジスタだ
けに印加されるためPWM回路が簡単になるとともにフラ
イホイールダイオードも2個に減少させることができ
る。
さらに、第2と第4のトランジスタの両方が遮断状態
になったとき、モータ巻線1により逆起電力が発生し、
これにより第1もしくは第3のトランジスタのベース端
子に電荷が蓄積されるが、この蓄積された電荷を第1と
第3のスイッチ手段を用いて第2もしくは第4のトラン
ジスタに印加されたパルスにより第2もしくは第4のト
ランジスタが導通している間に放電させることにより、
第1と第2トランジスタもしくは第3と第4のトランジ
スタが同時に導通して“貫通電流”が流れることを阻止
することができるとともに、第2もしくは第4トランジ
スタに印加されたパルスにより第2もしくは第4トラン
ジスタが遮断している間は、第1と第3のスイッチ手段
を遮断させ、漏れ電流をなくすことができる。
実施例 本発明のモータ駆動装置の実施例を第1図に示した回
路図を参照して説明する。なお、ここでは簡単な一相直
流モータの場合の例を示している。
第1図に示した回路は、電源端子VCCと接地間に縦列
に接続されたトランジスタQ11とQ12による第1のトーテ
ムポール型出力回路と、トランジスタQ21とQ22による第
2のトーテムポール型出力回路と、第1のトーテムポー
ル型出力回路の出力端子Aと第2のトーテムポール型出
力回路の出力端子Bの間に接続されたモータ巻線1と、
電源端子VCCとトランジスタQ11のベースの間に接続され
たプリドライブトランジスタQ13と、電源端子VCCとトラ
ンジスタQ21のベースの間に接続されたプリドライブト
ランジスタQ23と、トランジスタQ11のベース・エミッタ
間に接続された抵抗R11と、トランジスタQ21のベース・
エミッタ間に接続された抵抗R21と、出力端子Aと電源
端子VCCの間に接続されたフライホイールダイオードD11
と、出力端子Bと電源端子VCCの間に接続されたフライ
ホイールダイオードD21と、トランジスタQ13とQ23とベ
ースに接続された制御回路3と、トランジスタQ12とQ22
のベースおよび制御回路3に接続されたPWM回路2と、
トランジスタQ11のベースと接地点の間に接続されたト
ランジスタQ14と、トランジスタQ14のベースとトランジ
スタQ13のベースの間に接続されたバッファアンプ4
と、トランジスタQ14のベースと接地点の間に接続さ
れ、ベースがPWM回路2に接続されたトランジスタQ
15と、トランジスタQ21のベースと接地点の間に接続さ
れたトランジスタQ24と、トランジスタQ24のベースとト
ランジスタQ23のベースの間に接続されたバッファアン
プ5および、トランジスタQ24のベースと接地点の間に
接続され、ベースがPWM回路2に接続されたトランジス
タQ25とから構成されている。
次に、モータの駆動方法を説明する。
モータを回転させるにはトランジスタQ11とQ22または
トランジスタQ21とQ12の対角の組み合わせで、その一方
の組を導通させるように制御回路3とPWM回路2から信
号を出力させる。すなわち、出力端子AからBへモータ
巻線1に電流を流すときには、制御回路3よりトランジ
スタQ13のベースに低レベルの信号を印加してトランジ
スタQ13とQ11を導通させておき、PWM回路2よりトラン
ジスタQ22のベースにパルス信号を印加する。このと
き、トランジスタQ21とQ12が遮断するようにトランジス
タQ23のベースに高レベルの信号を、トランジスタQ12
ベースに低レベルの信号をそれぞれ制御回路3とPWM回
路2より印加する。モータの回転数を制御するために、
トランジスタQ22のベースに印加するパルス信号のデュ
ーティをかえることによりトランジスタQ22の導通と遮
断の時間比を変え、モータ電流を制御している。
次に、モータを逆に回転させるためには、出力端子B
からAに電流が流れるように、制御回路3よりトランジ
スタQ23のベースに低レベルの信号を印加してトランジ
スタQ23とQ21を導通させ、トランジスタQ13のベースに
高レベルの信号を印加してトランジスタQ13とQ11を遮断
させておき、PWM回路2よりトランジスタQ12のベースに
パルス信号を印加し、トランジスタQ22のベースに低レ
ベルの信号を印加してトランジスタQ22を遮断する。な
お、抵抗R11とR21はトランジスタQ11とQ21の遮断動作を
速めるものである。
次に、トランジスタQ14,Q15,Q24およびQ25の働きにつ
いて説明する。
トランジスタQ12もしくはQ22に印加されたパルス信号
によりトランジスタQ12とQ22が遮断したとき、出力端子
AまたはBの電位がモータ巻線1の逆起電圧によって電
源電圧を超え、これによる回生電流はフライホイールダ
イオードD11もしくはD21を通って電源端子VCCに流れ
る。このとき、トランジスタQ11もしくはQ21のベース容
量とトランジスタQ13もしくはQ23のコレクタ容量に電荷
が蓄えられる。この蓄積された電荷を保持したままにし
ておくと、トランジスタQ12もしくはQ22に印加されたパ
ルス信号によりトランジスタQ12もしくはQ22が導通した
とき、トランジスタQ11とQ12もしくはトランジスタQ21
とQ22が同時に導通し、“貫通電流”と呼ばれる異常電
流が流れる。このため、トランジスタQ14とQ24を付加す
ることにより制御回路3よりの信号によりトランジスタ
Q11もしくはQ21が遮断状態のとき、バッファアンプ4も
しくは5で増幅された信号によりトランジスタQ14もし
くはQ24を導通状態させ、トランジスタQ11もしくはQ21
のベース端子に蓄積された電荷を放電させる。この結
果、トランジスタQ12もしくはQ22が導通したとき、トラ
ンジスタQ11もしくはQ21は導通しなくなるので“貫通電
流”は流れなくなる。
また、トランジスタQ12もしくはQ22に印加されたパル
ス信号によりトランジスタQ12もしくはQ22が遮断状態に
なったとき、トランジスタQ14もしくはQ24を導通させた
状態のままにしておくと、逆起電圧によって出力端子A
もしくはBに発生した電圧が、トランジスタQ11もしく
はQ21のエミッタ・ベース逆耐圧よりも高くなった場
合、モータ巻線1に漏れ電流が流れる。モータ巻線1に
電流が流れるべきでないときに、無視できない漏れ電流
が流れるとモータを制御できないし、またモータを停止
させることもできなくなる。このため、トランジスタQ
12もしくはQ22にPWM回路2より印加されるパルス信号が
低レベルとなって遮断状態になったとき、PWM回路2よ
りトランジスタQ15もしくはQ25のベースに前記パルス信
号と同期した逆相のパルス信号を印加することによりト
ランジスタQ15もしくはQ25を導通状態にする。この結
果、トランジスタQ14もしくはQ24が遮断状態となりモー
タ巻線1に漏れ電流が流れなくなる。
以上のことをわかりやすく説明するために第2図に示
したタイミングチャートを参照して説明する。
なお、第2図(a)は出力端子Bの波形、(b)は出
力端子Aの波形、(c)はトランジスタQ11のベースに
印加するパルス波形、(d)はトランジスタQ12に印加
するパルス波形、(e)はトランジスタQ14のベースの
波形、(f)はトランジスタQ15に印加するパルス波
形、(g)は時刻である。
第2図(c)に示すようにトランジスタQ11のベース
に時刻t1からt5の間に低レベルの信号を印加してトラン
ジスタQ11を遮断する。この時刻t1からt5の間には、図
示していないがトランジスタQ21は高レベルの信号が印
加されて導通状態であり、トランジスタQ22には低レベ
ルの信号が印加され遮断状態である。また、時刻t1から
t5の間に、トランジスタQ12のベースには第2図(d)
に示すようなパルス信号を印加し、トランジスタQ15
ベースには、トランジスタQ12のベースに印加したパル
ス信号と同期した逆相のパルス信号を印加する。時刻t1
からt2の間にトランジスタQ12のベースに高レベルのパ
ルス信号を印加すると、出力端子Aは低レベルとなりモ
ータ駆動電流がトランジスタQ21,モータ巻線1およびト
ランジスタQ12の通路で流れる。このとき、トランジス
タQ15のベースに低レベルのパルスが印加されるためト
ランジスタQ15が遮断状態となり、トランジスタQ14は導
通状態となる。この結果、トランジスタQ11のベース端
子に蓄積された電荷がトランジスタQ14を通って放電さ
れるため、トランジスタQ11が導通しなくなり、“貫通
電流”は流れない。
次に、時刻t2からt3の間にトランジスタQ12のベース
に低レベルの信号を印加してモータ巻線1に流れる電流
を遮断すると、出力端子Aはモータの回転により逆起電
圧が発生して電源電圧より高い電圧となる。この時間、
トランジスタQ15のベースに高レベルのパルスの信号が
印加されるため、トランジスタQ15は導通し、トランジ
スタQ14は遮断状態となる。この結果、出力端子Aに発
生した逆起電圧によりモータ巻線1,トランジスタQ11
よびトランジスタQ14を通って接地点に流れる漏れ電流
がなくなる。なお、このときトランジスタQ11のベース
容量とトランジスタQ13のコレクタ容量によりトランジ
スタQ11のベース端子には電荷が蓄積される。次に時刻t
3とt4の間に、時刻ttとt2の間と同じ動作が繰り返され
る。
モータを逆回転させるときには、時刻t1からt5の間
に、第2図(c)の信号をトランジスタQ21のベース
に、第2図(d)の信号をトランジスタQ22に、第2図
(f)の信号をトランジスタQ25のベースに印加すれば
よい。ただしトランジスタQ21とQ12が遮断となるような
信号を印加しておく。
なお、回路構成の各トランジスタの極性を反転させて
も同様である。
発明の効果 本発明のモータ駆動装置によれば、PWM回路から出力
されるパルス信号を1対のトーテムポール型出力回路の
2個のトランジスタだけに印加すればよいのでPWM回路
を簡単にすることができるだけでなく、フライホイール
ダイオードを2個減少させることができる。
また、蓄積電荷を放電させるスイッチ手段を設けるこ
とにより“貫通電流”の少ないモータ駆動装置を得るこ
とができるとともに、蓄積電荷を放電させるスイッチ手
段をさらに制御するスイッチ手段を設けることにより漏
れ電流をなくすことができる。これにより、安定したモ
ータ駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のモータ駆動装置の実施例を示した回路
図、第2図は本発明のモータ駆動装置の動作を示したタ
イミングチャート、第3図は従来のモータ駆動装置の回
路図である。 1……モータ巻線、2……パルス幅変調回路(PWM回
路)、3……制御回路、4,5……バッファアンプ、Q11
Q15,Q21〜Q25……トランジスタ、R11,R21……抵抗、
D11,D21……フライホイールダイオード、VCC……電源端
子、A,B……出力端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源間に第1および第2のトランジスタが
    縦列に接続され、その接続点がモータ巻線の一端に接続
    された第1のトーテムポール型出力回路と、前記電源間
    に第3および第4のトランジスタが縦列に接続され、そ
    の接続点がモータ巻線の他端に接続された第2のトーテ
    ムポール型出力回路と、前記第1および第3のトランジ
    スタの一方のトランジスタを導通もしくは遮断、他方の
    トランジスタを遮断もしくは導通させる信号を出力する
    制御回路および、同制御回路に制御されるとともに前記
    第2および第4のトランジスタに接続され、前記第1お
    よび第3のトランジスタのうち導通しているトランジス
    タに対して対角配置された前記第2もしくは第4のトラ
    ンジスタのデューティが可変なパルス信号を印加させる
    パルス幅変調回路と、前記第1のトランジスタの制御端
    子と前記第2と第4のトランジスタに接続された電源端
    子との間に接続された第1のスイッチ手段と、同第1の
    スイッチ手段の制御端子と前記電源端子との間に接続さ
    れ、制御端子が前記パルス幅変調回路に接続された第2
    のスイッチ手段と、前記第3のトランジスタの制御端子
    と前記電源端子との間に接続された第3のスイッチ手段
    および同第3のスイッチ手段の制御端子と前記電源端子
    の間に接続され、制御端子が前記パルス幅変調回路に接
    続された第4のスイッチ手段とを備えたことを特徴とす
    るモータ駆動装置。
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