JPH1075595A - モータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３相の駆動コイルをバイポーラ駆動又はユニ
ポーラ駆動と切り換えて電流供給を行うモータ駆動回路
をユニポーラ駆動で使用している際、駆動コイルの逆起
電圧によって電源変動が生じるのを防止する。 【解決手段】 電源ＶＣＣと３相の駆動コイル１、２、
３に対応するソース側トランジスタ４、９、１４の共通
コレクタとの間にダイオード２３を設けた。これによ
り、各駆動コイル１、２、３に接続されたシンク側トラ
ンジスタ５、１０、１５が順次オンからオフに移行した
場合でも、駆動コイル１、２、３の逆起電圧に起因して
ソース側トランジスタ４、９、１４が逆トランジスタと
して又はブレークダウンして電源ＶＣＣ側に電流を流そ
うとしても、ダイオード２３によって阻止され、電源Ｖ
ＣＣの変動を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラ駆動及
びユニポーラ駆動を切り換えて使用することのできるモ
ータ駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】３相のＹ結線駆動コイルを備えたモータ
を回転駆動するには、バイポーラ駆動方法とユニポーラ
駆動方法とが考えられる。前者のバイポーラ駆動方法と
は、３相の各駆動コイル毎に電源ＶＣＣと接地ＶＳＳと
の間に直列接続されるソース側トランジスタ及びシンク
側トランジスタを設け、３相の駆動コイルに予め定めら
れた順序で電流が供給される様に、ソース側トランジス
タ及びシンク側トランジスタをオンオフ制御する方法で
ある。一方、後者のユニポーラ駆動方法とは、前記３個
のソース側トランジスタに代えて３相の駆動コイルに共
通の電源側トランジスタを設け、電源側トランジスタを
常時オンした状態で、３個の駆動コイルに予め定められ
た順序で電流が供給される様に、シンク側トランジスタ
を所定の電気角毎にオンオフ制御する方法である。前者
のバイポーラ駆動方法は、トルク型駆動方法であるため
低速回転に好適であるが、その反面、駆動コイルの最大
電圧振幅がＶＣＣ／２以下に抑えられてしまう為、所定
回転以上の高速回転には対応できない。具体的には、高
速及び低速の両方を使用するモータにおいては、高速用
モータを低速で駆動すると、トルクが出なくなり、低速
域でトルクを取れる様にすると、高速域で回転させるこ
とが困難となってしまう。これに対し、後者のユニポー
ラ駆動方法は、駆動コイルの電圧波形は電源ＶＣＣを中
心に振れる為、駆動コイルの最大電圧振幅をＶＣＣまで
広げることができ、高速回転に好適である。

【０００３】そこで、最近では、バイポーラ駆動及びユ
ニポーラ駆動の両方法の利点を活かし、要求される回転
数に応じて、例えば低速回転ではバイポーラ駆動し、高
速回転ではユニポーラ駆動するといった様に、バイポー
ラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換えてモータ駆動を行
うモータ駆動回路の需要が増えてきた。以下、バイポー
ラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換えて低速及び高速回
転に対応していた従来のモータ駆動回路について、図２
を用いて説明する。

【０００４】図２において、（１）（２）（３）は各々
Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３相駆動コイルである。Ｕ相の駆動コイ
ル（１）に対しては、電源ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に
直列接続されたＮＰＮ型のシンク側トランジスタ（４）
及びソース側トランジスタ（５）が設けられ、両トラン
ジスタ（４）（５）のコレクタエミッタ接続点が駆動コ
イル（１）の一端と接続されている。尚、ソース側トラ
ンジスタ（４）のベースエミッタ間にはリーク電流防止
の為の抵抗（６）が接続され、ソース側トランジスタ
（４）のベースにはＰＮＰ型のトランジスタ（７）
（８）から成る電流ミラー回路の出力が接続されてい
る。同様にして、Ｖ相の駆動コイル（２）に対しては、
ＮＰＮ型のソース側トランジスタ（９）及びシンク側ト
ランジスタ（１０）、抵抗（１１）、ＰＮＰ型のトラン
ジスタ（１２）（１３）から成る電流ミラー回路の出力
が接続されている。更に、同様にして、Ｗ相の駆動コイ
ル（３）に対しては、ＮＰＮ型のソース側トランジスタ
（１４）及びシンク側トランジスタ（１５）、抵抗（１
６）、ＰＮＰ型のトランジスタ（１７）（１８）から成
る電流ミラー回路の出力が接続されている。また、３相
の駆動コイル（１）（２）（３）の他端は共通接続され
ると共にＰＮＰ型の電源側トランジスタ（１９）を介し
て電源ＶＣＣと接続されている。電源側トランジスタ
（１９）のベースは抵抗（２０）を介して電源ＶＣＣと
接続されている。また、（２１）はバイポーラ駆動及び
ユニポーラ駆動を切り換える為の切換制御回路であり、
切換制御回路（２１）には、３相分の電流ミラー回路の
入力であるトランジスタ（７）（１２）（１７）のコレ
クタが接続され、シンク側トランジスタ（５）（１０）
（１５）のベースが接続され、更に、電源側トランジス
タ（１９）のベースが接続されている。こうして、切換
制御回路（２１）は、これに接続されたトランジスタを
オンオフ制御することによりバイポーラ駆動又はユニポ
ーラ駆動を選択できる様になっている。尚、シンク側ト
ランジスタ（５）（１０）（１５）のエミッタと接地Ｖ
ＳＳとの間には電流検出抵抗（２２）が接続されてい
る。この電流検出抵抗（２２）の両端にはモータの回転
状態に応じた電圧が発生する。具体的には、電流検出抵
抗（２２）の両端には、モータの駆動コイル（１）
（２）（３）に流れる電流が大きくなるほど高くなり、
この電流が小さくなるほど低くなる電圧が現れる。この
電圧は、モータの回転制御及び過電流保護の為に使用さ
れる。即ち、モータ回転を所定の一定回転数に保持した
い場合にサーボ閉ループの中で使用される。以下、図２
の動作を説明する。

【０００５】先ず、図２回路をバイポーラ駆動とする場
合、切換制御回路（２１）の出力により電源側トランジ
スタ（１９）は常時オフ状態となる。この状態で、３相
分の電流ミラー回路の入力及びシンク側トランジスタ
（５）（１０）（１５）のベースを切換制御回路（２
１）の出力で適宜制御することにより、ある相のソース
側トランジスタから当該相の駆動コイル及び別相の駆動
コイルを介して別相の駆動コイルに対応するシンク側ト
ランジスタに駆動電流が流れ、この動作が駆動コイルに
電流を供給する順番に従って繰り返され、これより、モ
ータ駆動が実行される。

【０００６】また、図２回路をユニポーラ駆動とする場
合、切換制御回路（２１）の制御出力により、３相分の
電流ミラー回路をオフさせてソース側トランジスタ
（４）（９）（１４）を全てオフさせる。そして、電源
側トランジスタ（１９）を常時オンさせ、例えば１２０
度通電でシンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）
を順次繰り返しオンさせてゆく。これよりモータがユニ
ポーラ駆動されてバイポーラ駆動に比べて高速回転が可
能になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２回路をユ
ニポーラ駆動に切り換えて動作させる場合、以下の問題
点がある。一例として、Ｕ相の駆動コイル（１）におけ
るシンク側トランジスタ（５）がオンからオフになり、
次にＶ相の駆動コイル（２）におけるシンク側トランジ
スタ（１０）がオフからオンする過程を考える。シンク
側トランジスタ（５）がオンしている時は、電源側トラ
ンジスタ（１９）から駆動コイル（１）を介してシンク
側トランジスタ（５）に駆動電流が流れる為、駆動コイ
ル（１）の一端Ａに現れる電圧は電源ＶＣＣより低い電
圧となっているが、シンク側トランジスタ（５）がオフ
してしまうと、駆動コイル（１）に生じる逆起電圧によ
り駆動コイル（１）の一端Ａの電圧は電源ＶＣＣより高
い電圧となってしまう。その結果、電流がリーク電流防
止用の抵抗（６）を介して常にオフしている筈のソース
側トランジスタ（４）のベースに流れ込んでしまう。ソ
ース側トランジスタ（４）はＮＰＮ型であり、そのベー
スコレクタ間にはダイオードが順方向に構成されている
為、駆動コイル（１）の一端Ａが電源ＶＣＣより高い電
圧となった時点で、ソース側トランジスタ（４）内部の
ベースコレクタ間の前記ダイオードがオンし、即ちソー
ス側トランジスタ（４）は逆トランジスタとして導通し
てしまうことになる。これより、ソース側トランジスタ
（４）のエミッタからコレクタに電流が流れ、結果的に
電源ＶＣＣが変動してしまうことになる。

【０００８】また、本来、駆動電流が流れていない相に
対して、電流が逆方向に流れることになるので、モータ
の回転効率が悪くなる。また、リーク防止用の抵抗
（６）（１１）（１６）は必ず設ける必要はないが、仮
に抵抗（６）（１１）（１６）を設けなかった場合、ソ
ース側トランジスタ（４）のコレクタ側電圧がＶＣＣで
あるのに対し、エミッタ側電圧が駆動コイル（１）に生
じる逆起電圧によってＶＣＣより非常に高くなった場合
には、ソース側トランジスタ（４）がブレークダウンし
てしまい、上記と同様にソース側トランジスタ（４）の
エミッタからコレクタに電流が流れてしまい、電源ＶＣ
Ｃの変動を来す。この場合、ソース側トランジスタ
（４）を破壊してしまう恐れもある。

【０００９】こうした電源ＶＣＣの変動は、モータ駆動
回路の動作に支障を来たし、モータの駆動効率を悪くし
て、モータを正常回転できなくなる問題があった。ま
た、ソース側トランジスタ（４）のブレークダウン、モ
ータの回転効率の悪化も問題である。こうした問題は、
Ｖ、Ｗ相の駆動コイル（２）（３）に対応するシンク側
トランジスタ（１０）（１５）をオンからオフした場合
も同様である。

【００１０】そこで、本発明は、バイポーラ駆動及びユ
ニポーラ駆動を切り換え可能なモータ駆動回路におい
て、ユニポーラ駆動した際の電源変動を防止しモータを
正常回転させることのできる回路を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決する為に成されたものであり、その特徴とするとこ
ろは、３相の駆動コイルに定められた順序で電流を供給
してモータをバイポーラ駆動する為、前記３相の各駆動
コイル毎に設けられたソース側トランジスタ及びシンク
側トランジスタと、前記３相の駆動コイルに定められた
順序で電流を供給して前記モータをユニポーラ駆動する
為、前記３相の駆動コイルに共通に設けられた電源側ト
ランジスタと、前記モータをバイポーラ駆動する時、前
記電源側トランジスタをオフすると共に前記３相の駆動
コイルに定められた順序で電流が流れる様に前記ソース
側トランジスタ及び前記シンク側トランジスタをオンオ
フ制御し、前記モータをユニポーラ駆動する時、前記ソ
ース側トランジスタをオフすると共に前記３相の駆動コ
イルに定められた順序で電流が流れる様に前記電源側ト
ランジスタ及び前記シンク側トランジスタをオンオフ制
御し、前記モータのバイポーラ駆動及びユニポーラ駆動
を切り換える制御回路と、を備えたモータ駆動回路であ
って、前記モータをユニポーラ駆動する際、所定の駆動
コイルにおいて、前記シンク側トランジスタがオンから
オフしたことにより当該駆動コイルに生じる逆起電圧の
影響を受けて当該シンク側トランジスタに対応する前記
ソース側トランジスタがオンして当該駆動コイルの出力
点から電源に向かって電流が流れてしまうのを防止する
ダイオード手段を、設けた点である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に従って具体
的に説明する。図１は本発明のモータ駆動回路を示す回
路ブロック図である。尚、図１の構成の中で図２と同一
のものについては同一番号を記し、その説明を省略する
ものとする。

【００１３】図１において、（２３）はダイオードであ
り、アノードは電源ＶＣＣと接続され、カソードは３相
の駆動コイル（１）（２）（３）に対応して設けられた
３個のソース側トランジスタ（４）（９）（１４）のコ
レクタと共通接続されている。さて、図１回路をユニポ
ーラ駆動として使用する場合を考える。この場合、３相
分の電流ミラー回路の構成素子であるトランジスタ
（７）（１２）（１７）への電流供給を切換制御回路
（２１）の制御出力によって停止させる。これによっ
て、電流ミラー回路の動作停止に伴い、３個のソース側
トランジスタ（４）（９）（１４）は常時オフした状態
となる。また、電源側トランジスタ（１９）を切換制御
回路（２１）の出力によって常時オンさせる。この状態
で、切換制御回路（２１）の制御出力で、例えば１２０
度通電で切り換えてシンク側トランジスタ（５）（１
０）（１５）を順次且つ交互にオンさせてゆくことによ
り、駆動コイル（１）（２）（３）に予め定められた順
序で電流が供給され、具体的には、電源側トランジスタ
（１９）から駆動コイル（１）（２）（３）を介してシ
ンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）へ電流が供
給され、これより、モータを駆動することができる。

【００１４】ここで、モータを回転させる為には、シン
ク側トランジスタ（５）（１０）（１５）のオンオフを
繰り返すわけであるが、例えば、Ｕ相の駆動コイル
（１）に対応するシンク側トランジスタ（５）に注目し
てみる。シンク側トランジスタ（５）がオンからオフへ
移行すると、駆動コイル（１）に逆記電圧が生じ、駆動
コイル（１）の一端Ａの電圧がＶＣＣより上昇する。ソ
ース側トランジスタ（４）はオフしているものの、Ａ点
電圧が上昇する為、Ａ点から抵抗（６）を介してソース
側トランジスタ（４）のベースに電流が流れ込み、ソー
ス側トランジスタ（４）のベースコレクタ間に形成され
るダイオードがオンできる状態となる。しかし、この時
のダイオード（２３）のカソード電位がアノード電位よ
りも高くなっている為、ソース側トランジスタ（４）は
逆トランジスタとしての経路を断たれてオフし、電源Ｖ
ＣＣの変動は防止される。

【００１５】図１では、各ソース側トランジスタ（４）
（９）（１４）のベースエミッタ間にリーク防止用の抵
抗（６）（１１）（１６）を接続しているが、この抵抗
（６）（１１）（１６）は特性を補償するものであり、
抵抗（６）（１１）（１６）を接続しなくても、満足す
る特性が得られる様であれば、抵抗（６）（１１）（１
６）を図１から削除しても良い。この場合、シンク側ト
ランジスタ（５）がオンからオフした際に駆動コイル
（１）に生じる逆起電圧により駆動コイル（１）の一端
Ａの電圧がＶＣＣよりも上昇し、ソース側トランジスタ
（４）がブレークダウンしたとしても、ダイオード（２
３）により電源ＶＣＣ側への電流供給は防止され、電源
ＶＣＣの変動は防止される。

【００１６】尚、この動作は駆動コイル（２）（３）に
対応するソース側トランジスタ（９１４）についても同
様のことが言える。従って、電源ＶＣＣの変動を防止で
きる為、モータを正常且つ効率よく駆動できることにな
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、バイポーラ駆動及びユ
ニポーラ駆動を切り換えてモータを駆動できるモータ駆
動回路において、ユニポーラ駆動を行っている際の駆動
コイルに生じる逆起電圧に起因した電源変動を確実に防
止でき、この結果、モータを正常且つ効率よく駆動でき
る利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータ駆動回路を示す回路ブロック図
である。

【図２】従来のモータ駆動回路を示す回路ブロック図で
ある。

【符号の説明】

（１）（２）（３） 駆動コイル （４）（９）（１４） ソース側トランジスタ （５）（１０）（１５） シンク側トランジスタ （１９） 電源側トランジスタ （２１） 切換制御回路 （２３） ダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相の駆動コイルに定められた順序で電
   流を供給してモータをバイポーラ駆動する為、前記３相
   の各駆動コイル毎に設けられたソース側トランジスタ及
   びシンク側トランジスタと、前記３相の駆動コイルに定
   められた順序で電流を供給して前記モータをユニポーラ
   駆動する為、前記３相の駆動コイルに共通に設けられた
   電源側トランジスタと、前記モータをバイポーラ駆動す
   る時、前記電源側トランジスタをオフすると共に前記３
   相の駆動コイルに定められた順序で電流が流れる様に前
   記ソース側トランジスタ及び前記シンク側トランジスタ
   をオンオフ制御し、前記モータをユニポーラ駆動する
   時、前記ソース側トランジスタをオフすると共に前記３
   相の駆動コイルに定められた順序で電流が流れる様に前
   記電源側トランジスタ及び前記シンク側トランジスタを
   オンオフ制御し、前記モータのバイポーラ駆動及びユニ
   ポーラ駆動を切り換える制御回路と、を備えたモータ駆
   動回路であって、 前記モータをユニポーラ駆動する際、所定の駆動コイル
   において、前記シンク側トランジスタがオンからオフし
   たことにより当該駆動コイルに生じる逆起電圧の影響を
   受けて当該シンク側トランジスタに対応する前記ソース
   側トランジスタがオンして当該駆動コイルの出力点から
   電源に向かって電流が流れてしまうのを防止するダイオ
   ード手段を、設けたことを特徴とするモータ駆動回路。
2. 【請求項２】 前記ダイオード手段は、電源と前記３相
   の駆動コイル毎に設けられた前記ソース側トランジスタ
   の入力電極との間に接続されたことを特徴とする請求項
   １記載のモータ駆動回路。