JPS58154399A - 誘導負荷駆動用集積回路 - Google Patents

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】 本発明の分野 本発明は電力又は駆動回路に係り、更に具体的に云えば
、ステップ・モータ・コイルの如き誘導負荷のための電
力又は駆動回路に係る。

従来技術 ステップ・モータ・コイルの如き誘導負荷のための従来
の駆動回路は通常、上記誘導負荷と直列に接続されてい
る、少くとも１アンペアのオーダーの高い負荷電流を流
す電力又は駆動回路と、上記負荷電流を制御するために
適当なフィードバックを有する。−ｈ配置荷電流を感知
する手段とより成る。幾つかの典型的な誘導負荷駆動回
路が、米国特許４４０７２８８８号反ひ第４１２７８０
１号並びに日本＋３ｉＪ　％　＠昭５６−２０３７８０
号の明細書に記載されている。その様な誘導負荷のため
の電力又は駆動回路は従来、電力又は駆動トランジスタ
な導通状態又は非導通状態にするスイッチ手段、反び負
荷電流をオン及びオフにスイッチさせて該負荷電流を制
御するためにフィードバックが用いられ鴎る様に負荷電
流を監視する個別抵抗感知回路と組合わされた、通常は
個別累子である１つ以−Ｌの電力又は駆動トランジスタ
を用いている。その様な個別抵抗を用いた場合の１つの
問題は、それらの感知抵抗に跨る電圧を測定することに
よって電流が感知されることである。従って、回路電力
の相当部分が、Ｆ記感知抵抗に吟って消費される可能性
があり、該抵抗が出来るだけ小さくされない限り、駆動
の目的には用いられ得ない。

そのために、電力消費を最小限にするため、０．４オー
ムのオーダーの抵抗が感知抵抗として従来用いられてい
る。しかしながら、その低い感知電圧のために、許容さ
れ得るβＮ比を維持することが稚しい。

又、その様な電力抵抗を形成するために今日用いられて
いる技術によって、それらは、電流変化率に比例する誤
差電圧を感知電圧に導入する、相当な寄生インダクタン
スを含む。

本発明は、前述の問題を有する感知抵抗が用いられてい
ない感知手段を含む、誘導負荷のだめの電力又は駆動回
路を提供する。以下に詳述される如く、これは、電力ト
ランジスタが感知トランジスタを有する電流反映（ｃｕ
ｒｒｅｎｔ　ｍｉｒｒｏｒｉｎｇ　）集積回路中に配置
されている、電力又は駆動集積１０１路手段によって達
成される。

集積回路に於ける対のトランジスタによる電流反映の一
般的歓念は新しいものではない。例えば、米国特許４Ｉ
、４０１７７４８号の明細書に於ては、低電力電池によ
り動作される受信装置に於ける辱遊軍圧を検出するため
に、対の電流反映トランジスタが集積回路中に用いられ
ている。上記明細書は又、集積回路抵抗に於ける一般的
な不利な点、即ちそれらのために相当なチップ領域が心
壁とさ一、、′ れること及びそれらに於て電力が消費されることについ
て論じている。

米国特許＠４０５７７４３号の明細書は、電流感知集権
回路中に対の電流反映集積回路トランジスタが用いられ
ている、電流感知回路について開示している。換言する
と、それらの対の′ａ電流反映トランジスタ、実際に於
て電流感知回路それ自体を構成している。この電流感知
回路は、電力又は駆動回路でなく、誘導負荷を駆動しな
い。

米国特許第３７４３８５０号及び第３９５２２５７号の
明細書並びにＩ　ＢＭ　　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃ
ｌｏｓｕｒｅ　　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、１９７６年１０月
、第１８３１頁反び４１８３２頁に於けるＰ、Ｒ。

Ｅｐｌｅｙ等による”Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　　Ｃｕｒ
ｒｅｎｔＧａｉｎ　　ｆｏｒ　　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
　　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ”と題する文献は、集積回路に於
て電流を配分させる（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｃａｌｉｎｇ
　ｏｒ　ｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ）
　　ために複数の電流反映トランジスタが用いられ得る
という一般的な技術を示している。その様な比例は、そ
れらの電流反映トランジスタに於けるエミッターベース
接合の相対的寸法に基づいている。

米国％許第４１４０９６０号の明細書は、電流制御回路
に′電流反映トランジスタを用いる、一般的な技術を示
している。これは、集積回路、特に電力又は駆動トラン
ジスタを含む集積回路に関連するものではない。

本発明の概要 本発明は、感知抵抗を用いている、誘導負荷を駆動する
従来の回路に於ける感知の問題のすべてを実質的に除く
。本発明は、少くとも１アンペア、通常ｔｒｄ　５アン
ペア以ヒの負荷電流を流すために誘導負荷に接続されて
いる集積回路電力トランジスタを含む、誘導負荷を駆動
する集Ｍ　ｒｑｌ路手段を提供する。史に、ヒ配集積回
路は、感知トランジスタとして働く電流反映トランジス
タを含み、該感知トランジスタの電流レベル、従って負
荷電流は従来の電流感知手段によって正確に感知され得
る。

負荷と直列に接続されている電力トランジスタの他に、
Ｌ記集積回路は、上記電力トランジスタに跨って所定電
圧を印加する手段と、上記電力トランジスタのエミッタ
ーペース接合面積の１０００分の１以下のエミッターペ
ース接合面積及び上記電力トランジスタのベース端子と
共通のベース端子を有する感知トランジスタと、上記感
知トランジスタに跨って所定電圧を印加する手段と、上
記負荷を反映する小電流が上記感知トランジスタを経て
流れる様に、−Ｅ起電力トランジスタ及び感知トランジ
スタの両方を付勢するために上記共１…ペース端子に電
圧を印加する手段とを含む。又、その付勢された感知ト
ランジスタに於ける電流レベルを感知する手段も含まれ
ている。

本発明の一好実施例に於ては、上記誘導負荷はステップ
・モータ・コイルであり、上言己集槓回路は更に、上記
電力トランジスタに跨る電圧をオン及びオフにスイッチ
させて負荷電流レベルを制御する、上記感知手段に応答
するスイッチ手段を含む。

本発明の好実施例　　　　　　”ｉ 添付図面は、本発明の一好実施例であるクロック型チョ
ッパ回路を示している。コイル１ｏは、電流が本発明の
集積回路手段によって制御されるべき従来のステップ・
モータに於けるコイルを代表している。コイル１ｏは、
前述の米国特許第４０７２８８８号及び第４１２７８０
１号の明細書に記載されている如き典型的ステップ・モ
ータに碕けるコイルであり得る。本実施例に於ては約６
６ボルトである電圧源ｖ８が、コイル１ｏがオン又はオ
フであるか否かを決定するスイッチとして働くスイッチ
・トランジスタ１１を経て加えられる。櫟準的なステッ
プ・モータ制御手段が、コイル１０がオン又はオフにな
るときのステップ・モータ動作のステージを決定する。

コイル１ｏがオンであるべき場合には、−Ｆ記回路はス
イッチ・トランジスタ１１０ベース端子１２に適当な信
号を供給し、該トランジスタ１１を付勢させてコイル１
０をターン・オンさせる。

説明のため、コイル１０′１．がオン状態即ち動作状態
にあるものと仮定し、本発明の集積回路は、コイル１０
を経て流れる負荷電流を所望レベルに保つために、どの
様にして該負荷電流を感知及び制呻するかについて以下
に述べる。コイル駆動及び制御回路が集積回路装置１６
に含まれており、該装置に於てトランジスタ１４はコイ
ル１０を駆動させる電力トランジスタである。電力トラ
ンジスタ１４Ｆｉ、図示されている回路パラメータで動
作されるとき、少くとも１アンペアの負荷電流がコイル
１０を経て流れる様に選択される。

本実施例に於て、コイル１ｏを経て流れる負荷電流が６
アンペアに制御されるべきであるものと仮定する。回路
装置１３は、コイル１ｏを経て流れる６アンペアの電流
レベルを保つ様に働くチョッパ駆動囲路である。その（
ロ）路は下記の如く動作する。感知トランジスタ１５は
、電力トランジスタ１４が形成された集積回路処理と同
一の処理によって形成されているが、感知１ランジスタ
１５のエミッターペース接合面積が電力トランジスタ１
４のエミッターペース接合面積の小さな一部分である様
に選択されたずっと小さなエミッタ領域を有している、
電流反映トランジスタである。効果的結果を得るために
、感知トランジスタ１５は電力トランジスタ１４のエミ
ッターペース接合面積の１０００分の１以下のエミッタ
ーペース接合面積を有している。電流反映感知トランジ
スタ１５のエミッタ領域は、６アンペアの電流が電力ト
ランジスタ１４を経て流れるとき、３ミリアンペアの反
映電流が感知トランジスタ１５を経て流れる様に調整さ
れている。

電流反映トランジスタ１４反び１５を含む集積回路装置
１６は、前述の電流調整条件に比例して調整された各々
のトランジスタ１４及び１５のエミッタ領域を有する様
に、米国特許第３５３９８７６号の明細書に記載されて
いる如き従来の集積回路チップ製造技術によって形成さ
れ得る。

コイル１０の選択された負荷電流は６アンペアであるの
で、回路装置１３に設けられている感知反びフィードバ
ック回路は、コイル１０を経て流れる電流が３アンペア
を超え始めると、コイル１０を経て流れる負荷電流が３
アンペアに降下する迄、′亀カトランジスタ１４がター
ン・オン及びターン・オフされ、即ちチョッピング（ｃ
ｈｏｐｐｉｎｇ）される様に配置されている。これは、
次の様にして行われる。電力トランジスタ１４をオン状
態即ち導通状態にするためには、線１７上のベース入力
が、線２０を紅て感知トランジスタ１５のベース１９と
共通である電力トランジスタ１４０ベース１８に供給さ
れねばならない。信号が線１７−Ｅにベース１８へ加え
られるためには、スイッチ・トランジスタ２１がオン状
態でなければならない。

スイッチ・トランジスタ２１は、出力信号がラッチ２２
からＩ！２ろ一ヒに供給されるとぎ、オン状態に維持さ
れる。コイル１０がスイッチ・トランジスタ１１により
ターン・オンされているとき、ラッチ２２は線２６上に
必要な信号、を供給する様にリセット状態にされる。従
って、負荷電流がコイル１０及び電力トランジスタ１４
を経て流れ、その負′荷電流を反映する電流が感知トラ
ンジスタ１５を経て流れる。電力トランジスタ１４を経
て流れる電流が増加して３アンペアを超え始めると、感
知トランジスタ１５に於ける反映電流が５ミリアンペア
を超え始める。このレベルが電流比較器１６によって感
知され、セット信号が出力線２４Ｌにラッチへ供給され
る。セット信号を受取ると、ラッチ２２は、線２３を経
てのスイッチ・トランジスタ２１のベース駆動ケ除くこ
とにより、電力トランジスタ１４ケターン・オフさせる
様に働く。

そのとき、負荷電流は、スイッチ・トランジスタ１１、
コイル１０及びダイオード２６を経て帰線へ戻される。

その帰線時間の間に、負荷電流が減少する。クロックの
次の能動的端部（ラッチの設計に応じて立ト一りでも立
下りでもよい）に於て、ラッチ２２がリセットされ、出
力＃２３を経てのスイッチ・トランジスタ２１のベース
駆動ケ供給することにより電力トランジスタ１４が再び
オンにされる。この様にして減少した負荷電流が再び、
スイッチ・トランジスタ１１、コイル１０麦び電力トラ
ンジスタ１４を経て流れる。再び、負荷電流は６アンペ
アに輌、加し、全サイクルが反ｑＭされる。この６アン
ペアへの光電反び帰線を経ての放電の反復はチョッピン
グとして知られている。充′区期間がクロックと同馴化
される場合には、クロック型チョッピングと云われる。

以りに於て、本発明を、従来のクロック型チョッパ・ス
テップ・モータ・コイル駆動回路に関する特定の好実施
例について述べたが、本発明は電力トランジスタが電流
制御型誘導負荷を１動させる任意の集積回路構造体に於
て用いられ得ることは明らかである。

Ｅ記好実施例に於ては、クロック型チョッパ回路に関し
て説明されたが、該回路はヒステリシスを有する比較器
を用い、そしてラッチを除いた自由型（ｆｒｅｅ　　ｒ
ｕｎｎｉｎｇ）チョツノ（とじても達ｈｌｊされ得る。

史に、−ヒ記コイル駆動回路は制御回路（比較器後びラ
ッチ）と同一の集積回路内に設けられなくてもよい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の一好実施例であるクロック型チョ
ッパ回路を示す概略図である。 １０・・・・コイル（誘導負荷）、１１．２１・・・・
スイッチ・トランジスタ、１２・・・・ベース端子、１
５・・・・集積１９１路装置、１４’、、、、電力トラ
ンジスタ、１５・・・・感知トランジスタ、１６・・・
・電流比較器、１７．２０，２３．２４・・・・線、１
８・・・・電力トランジスタのベース％　１９・・・・
Ｗ＆知）　ランジスタのベース、２２・・・・ラッチ％
　２６・・・・ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘導負荷と直列に接続されており、少くとも１アンペア
   の負荷電流を流す電力トランジスタと、−Ｅ配電力トラ
   ンジスタに跨って所定電圧ケ印加する手段と、 −Ｅ記電力トランジスタのエミッターベース接合面積の
   １０００分の１以下のエミッターベース接合面積、反び
   上記電力トランジスタのベース端子と共通のペース端子
   を頁している感知トランジスタと、 一ヒ記感知トランジスタに跨って所定重圧を印加する手
   段と、 上記負荷電流を反映する小電流が上記感知トランジスタ
   を経て流れる様に、上記電力トランジスタ及び感知トラ
   ンジスタの両方を付勢するために上記共通ベース端子に
   電圧を印加する手段と、付勢された上記感知トランジス
   タに於ける′電流レベルを感知する手段とを含む、 縛導負荷駆動用集積回路。