JPS5869118A - Switching amplification system - Google Patents

Switching amplification system

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JPS5869118A
JPS5869118A JP56152521A JP15252181A JPS5869118A JP S5869118 A JPS5869118 A JP S5869118A JP 56152521 A JP56152521 A JP 56152521A JP 15252181 A JP15252181 A JP 15252181A JP S5869118 A JPS5869118 A JP S5869118A
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JP
Japan
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signal
power supply
motor
switching
positive
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JP56152521A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahito Ito
雅仁 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5869118A publication Critical patent/JPS5869118A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/66Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will
    • H03K17/665Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only
    • H03K17/666Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only the output circuit comprising more than one controlled bipolar transistor
    • H03K17/667Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only the output circuit comprising more than one controlled bipolar transistor using complementary bipolar transistors

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  • Amplifiers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To decrease power consumption with a miniazurized and light weight device, by preventing transistors of output stage of positive and negative power supplies from being simultaneously turned on, in switching a load from one to the other power supply driving. CONSTITUTION:In a control circuit CC2, a designation signal VS2 applied to its input terminal B2 regulates the polarity of power supply driving a motor M2 and the amplitude is adjusted to control a motor current IL2. When the signal VS2 is positive, the motor is driven with a negative power supply and when negative, the motor is driven with a positive power supply. Thus, in applying a display signal VL2 to an input terminal A2 of the circuit CC2 as it is, the signal VL2 is opposite in the polarity as the signal VS2, and the motor current IL2 is automatically controlled so as to be matched to a designated motor current IS2.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスイッチング増幅方式に関し、特にスイッチ
ング方式の電力増幅器を使用して負荷を駆動する正・負
電源の切換を行なうスイッチング増幅方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a switching amplification system, and more particularly to a switching amplification system that uses a switching power amplifier to switch between positive and negative power sources for driving a load.

各種の制御装置においては、モータの速度を変えたりあ
るいはモータを駆動する電源の極性を切り候えてモータ
の回転方向を切り換えることにより所望の各穐制御を行
なっている。その際、従来のモータ駆動のための電力増
幅器は、一般に出力段トランジスタを能動領域において
使用したりニア方式のものが多く使用されている。
In various types of control devices, desired control is performed by changing the speed of the motor or changing the polarity of the power source that drives the motor to switch the direction of rotation of the motor. In this case, conventional power amplifiers for driving motors generally use output stage transistors in the active region, or are of a near type.

いま、従来の此種モータ駆動のための電力増幅器を第1
図および第2図により説明する。第1図において、MI
Fi負荷となるモータ、ILはモータ電流、Re、 F
i負荷電流すなわちモータ電流検出抵抗、PA、はりニ
ア方式の電力増幅器であって、出力段のトランジスタT
rg、Tri、駆動トランジスタTrt。
Currently, the conventional power amplifier for driving this kind of motor is the first one.
This will be explained with reference to the drawings and FIG. In Figure 1, MI
Fi is the motor that becomes the load, IL is the motor current, Re, F
i Load current, that is, motor current detection resistor, PA, linear power amplifier, output stage transistor T
rg, Tri, drive transistor Trt.

Trs、保護ダイオードDI、Di、保護抵抗Rx、R
s、Rs。
Trs, protection diode DI, Di, protection resistance Rx, R
s, Rs.

バイアス抵抗R,,R雪、’R4,正電源(+Vt )
及び負電源(−Vl )からなる、CCIは電力増幅器
FAIを駆動する制御信号V(11を発生する制御回路
であって、演算増幅器OP1、外付は抵抗R・*”J’
s帰還抵抗R/sに並列に接続された制御信号の傾斜調
整コンデンサC1からなる。入力端子A1にはモータ回
流検出抵抗Rotの両端の電圧すなわちモータ電流IL
Iの大きさを示すモータ電流表示信号VLIが印加され
る。入力端子B1には指定モータ電流工S1に対応した
電圧のモータを波相定信号(以下指定信号という)VS
lが印加される。ここで指定信号VS1とモータ電流表
示信号■L1とは互いに逆極性となるように選定される
。し九がって演算増幅器OP、は両信号に対して一種の
差動増幅器として動作することになる。
Bias resistance R,, R snow, 'R4, positive power supply (+Vt)
CCI is a control circuit that generates a control signal V (11) that drives the power amplifier FAI, and includes an operational amplifier OP1 and an external resistor R.
It consists of a control signal slope adjustment capacitor C1 connected in parallel to a feedback resistor R/s. The voltage across the motor circulation detection resistor Rot, that is, the motor current IL, is input to the input terminal A1.
A motor current indicating signal VLI indicating the magnitude of I is applied. Input terminal B1 is connected to a wave phase constant signal (hereinafter referred to as a designated signal) VS that outputs a motor voltage corresponding to the designated motor current S1.
l is applied. Here, the designation signal VS1 and the motor current display signal L1 are selected to have opposite polarities. Therefore, the operational amplifier OP operates as a kind of differential amplifier for both signals.

次に第1図の動作を第2図によシ説明する。Next, the operation shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIG. 2.

第2図(A)は演算増幅器OF、に設けられた傾斜調整
コンデンサC1かない場合の動作図である。
FIG. 2(A) is an operation diagram when there is no slope adjustment capacitor C1 provided in the operational amplifier OF.

いま指定信号V81を正レベルにして負電源駆動にする
と制御回路CC菫から発生する制御信号V61は負出力
となるので、トランジスタTrlとTrzはオーVsに
より駆動される。出力段のトランジスタTr4(Trz
も同様)は能動饋域で動作するリニア増幅器であるので
、そのコレクタ電流Fi駆動用のトランジスタTrmの
ベースに供給される制御信号VOIの振幅に比例して変
化する。制御信号voスの振幅は指定信号■S1の大き
さに比例するので、これに応じてトランジスタTr、の
コレクタ電流すなわちモータ1を流IL、 #i変化す
る。この関係はトランジスタTr1.Tr2によシモー
タM、を正電源(+V1)で駆動する場合も同様である
。すなわち指定信号■S□の惨性でモータM1を駆動す
る電源の惨性を規定し、(第1図の場合は指定信号■S
lの極性が正のときは負電源駆動、負のときは正電源駆
動となる)、その大きさを調整することによシモータ電
流IL1の大きさを制御することができる。
If the designation signal V81 is set to a positive level and driven by a negative power supply, the control signal V61 generated from the control circuit CC Sumire becomes a negative output, so that the transistors Trl and Trz are driven by the voltage Vs. Output stage transistor Tr4 (Trz
(Similarly) is a linear amplifier that operates in the active range, so its collector current Fi changes in proportion to the amplitude of the control signal VOI supplied to the base of the transistor Trm for driving it. Since the amplitude of the control signal VOS is proportional to the magnitude of the designated signal S1, the collector current of the transistor Tr, that is, the flow IL, #i of the motor 1 changes accordingly. This relationship holds true for transistor Tr1. The same applies to the case where the motor M is driven by the positive power supply (+V1) through Tr2. In other words, the severity of the specified signal ■S□ defines the severity of the power source that drives the motor M1 (in the case of Fig. 1, the specified signal ■S□
When the polarity of l is positive, it is driven by a negative power supply, and when it is negative, it is driven by a positive power supply.) By adjusting its magnitude, the magnitude of the shimoter current IL1 can be controlled.

制御回路CC1の入力端子A*KIdモータ電流IL。Input terminal A*KId of control circuit CC1 motor current IL.

の大きさを示すモータ電流表示信号(以下表示信号とい
う) VLIが指定信号V’1と逆極性で印加されてい
る(指定信号V’sと表示信号VLxの極性は逆になる
ので、表示信号vL1をそのまま制−回路CCIの入力
端子A1に供給すればよい)。そこでモータ指定電流の
大きさ1Istl>モータ′IILbat l ILI
 lのときは、1Vs11 ) IVLIIとなるので
制御信号Volの大きさは増加してモータ電流ILIの
大きさを増加させ、逆のときは制御信号VOIの大きさ
は小さくなりモータ電流Ix、1の大きさを減少させる
。このように表示信号VLIを制御回路CC1にフィー
ドバックすることによシ、指定電流Iglとモータ電流
ILIの大きさを一致させることができる。
Motor current display signal (hereinafter referred to as display signal) that indicates the magnitude of vL1 may be supplied as is to the input terminal A1 of the control circuit CCI). Therefore, the magnitude of the motor specified current 1Istl>Motor'IILbat l ILI
1, the magnitude of the control signal Vol increases and the magnitude of the motor current ILI increases, and in the opposite case, the magnitude of the control signal VOI decreases and the magnitude of the motor current Ix,1 increases. Decrease size. By feeding back the display signal VLI to the control circuit CC1 in this manner, it is possible to match the magnitude of the designated current Igl and the motor current ILI.

ところで、この第1図の回路で#′i次のような問題が
ある。すなわち一般にトランジスタはオフからオンにな
るときの遅延時間よシもオンからオフになるときの遅延
時間が大きいという性質がある。
By the way, the circuit shown in FIG. 1 has the following problem. In other words, transistors generally have a property that the delay time when they turn from on to off is longer than the delay time when they turn from off to on.

いま、詔2図の時間Toにおいて指定信号VS、が偵電
源駆動から正電源駆動に切シ換るとき、制御信号Val
は第2図体)に示すように、時刻Toにおいて貝→正に
ステップ状に変化する。これに対応して第2図(61、
(clに示すように、トランジスタTrsとIll、、
はオンからオフに変化し、トランジスタTr1とTrz
がオフからオンに変化する。そしてTrsとTr4がオ
ンからオフになるまでの時間をTorp、TrtとTr
Zがオフからオンになるまでの時間f TONとすると
TOFF > TONである。したがってTONからT
OFFの闇の期間はトランジスタTr2と1゛t4が同
時にオンの状態になる。この結果正電源(+Vt )と
負電源(−Vl)はトランジスタTr2及び’fr4に
よシ短絡された形になり、たとえ期間は短かくとも大き
な電流が流れてトランジスタ1゛r2及びTr4を熱破
壊したり前記正、負電源に悪影響ケ与えることになる。
Now, when the designation signal VS switches from reconnaissance power supply drive to positive power supply drive at time To in Figure 2 of the Imperial Decree, the control signal Val
As shown in the second figure), at time To, the shell changes in a step-like manner. Corresponding to this, Fig. 2 (61,
(As shown in cl, transistors Trs and Ill, ,
changes from on to off, and the transistors Tr1 and Trz
changes from off to on. And the time from when Trs and Tr4 turn on to off is Torp, Trt and Tr
If the time from OFF to ON of Z is f TON, then TOFF > TON. Therefore, from TON to T
During the OFF dark period, the transistors Tr2 and 1t4 are simultaneously on. As a result, the positive power supply (+Vt) and negative power supply (-Vl) are short-circuited by transistors Tr2 and 'fr4, and even if the period is short, a large current flows and thermally destroys transistors 1'r2 and Tr4. Otherwise, it will have an adverse effect on the positive and negative power supplies.

この開路を解決するために従来の装置では、第1図に示
すように演算増幅器OF、の帰還抵抗Rfsに差動に傾
斜調整コンデンサC1を接続している。
In order to solve this open circuit, in the conventional device, as shown in FIG. 1, a slope adjustment capacitor C1 is differentially connected to the feedback resistor Rfs of the operational amplifier OF.

これにより演算増幅器OP、は積分器として動作するの
で、制御回路CC1から伝達される制御信号VO1は、
第2図(B)の(d)に示すように、時刻Toから一定
の傾斜で負から正に上昇する特性となる。時刻T1にお
いてトランジスタTrsのペース・エミッタ間飽和電圧
VBII K達すると、第2図(−)に示すように、ト
ランジスタTrsとともにトランジスタ’I’ r 4
のオンからオフ−\の動作が開始され、時刻TOFF 
においてオフになる。制御信号Volが時刻T2におい
てトランジスタTr1のペース台エミッタ間飽和′4圧
VBIJ K達すると、第2図(1)に示すように、ト
ランジスタTr1トともにトランジスタTr2のオフ〃
為らオ/への動作が開始され、時刻TONにおいてオン
に々る。この場合はトランジスタTr2がオン番Cなる
ときはトランジスタTr4は既にオフとなっているので
、正電源(+V1 )と負電源(−Vl)の間に短絡が
生ずることはなくなる。正電源駆動から負電源駆動に切
り換えるj易合の動作も同様である。
As a result, the operational amplifier OP operates as an integrator, so the control signal VO1 transmitted from the control circuit CC1 is
As shown in (d) of FIG. 2(B), the characteristic increases from negative to positive at a constant slope from time To. When the pace-emitter saturation voltage VBIIK of the transistor Trs is reached at time T1, as shown in FIG.
The operation of OFF-\ starts from ON to OFF-\, and the time TOFF
It turns off at . When the control signal Vol reaches the pace table emitter saturation voltage VBIJK of the transistor Tr1 at time T2, as shown in FIG. 2 (1), both the transistors Tr1 and Tr2 are turned off.
The operation from tame to o/ is started and turns on at time TON. In this case, since the transistor Tr4 is already off when the transistor Tr2 is turned on, no short circuit will occur between the positive power source (+V1) and the negative power source (-Vl). The same applies to the operation of switching from positive power supply drive to negative power supply drive.

一般に出力段のトランジスタTr2とTr4が同時にオ
ン状態となることを透けるためには、割り15号vo1
の変化率の最大値V8LVO1(ボルト7秒〕は、第2
図〔I3〕から次のようになる。
Generally, in order to see that the transistors Tr2 and Tr4 in the output stage are turned on at the same time, it is necessary to
The maximum rate of change V8LVO1 (volts 7 seconds) is the second
From Figure [I3], it is as follows.

、、、、、、、VnB1+V昂号*、、M7)、   
、  >y 8LvO,(ポル)7))ここでTON 
(Tri−) :TrlがオンしてからTraがオンす
るまでの時間、 Topr(Trs、n):TrsがオフしてからTri
がオフするまでの時間 である。
, , , , , ,VnB1+V昂目*, ,M7),
, >y 8LvO, (pol) 7)) where TON
(Tri-): Time from when Trl is turned on to when Tra is turned on; Topr (Trs, n): Time from when Trs is turned off to when Tri is turned on.
This is the time until it turns off.

そして所望の制御信号Vl)jの変化率は傾gfiF調
整コンデンサC1の大きさを―贅することにより行われ
る。
The desired rate of change of the control signal Vl)j is then determined by varying the size of the slope gfiF adjustment capacitor C1.

このようにしてトランジスタTr2とTr4が同時にオ
ンとなる問題は鱗決されたが、従来の装置の電力増幅器
FAIは、出力段のトランジスタTr2とTr4が能動
領域において動作するy=ニア式であるために、電力消
費が多いこと、発熱が多いために放熱構造が大型化する
こと、全体の装置が小型化できないこと等の問題が存在
した。
In this way, the problem of transistors Tr2 and Tr4 being turned on at the same time has been resolved, but since the power amplifier FAI of the conventional device is of the y=near type in which the output stage transistors Tr2 and Tr4 operate in the active region. Additionally, there were problems such as high power consumption, large heat dissipation structure due to large amount of heat generation, and inability to downsize the entire device.

したがって本発明はこのような問題を改善するために、
負荷を一方の電源駆動がら他方の電源駆動に切換えたと
きにも正及び負電源側の出方段のトランジスタが同時に
オンになることを防止するとともに、電力消費の少ない
、放熱構造が簡単となす、電源を小形化して、全体の装
置を軽量、小形にすることのできる正、負電源駆動用の
スイッチング増幅方式を提供することを目的とする。そ
してこのために本発明のスイッチング増幅方式では、正
’1tic源によシ負荷に出力を供給する第1のスイッ
チング増幅手段と、負電源により前dピ負荷に出力を供
給する嬉2のスイッチング増幅手段と、正・負電源駆動
切換え時に所定の変化率の傾斜で変化する制御信号を発
生する制御手段と、それぞれ所定のレベルの不感帯を有
する第1および第2の参照信号を発生する手段と、前記
側(2)信号と第1の参照信号を比較して前記第1のス
イッチング増幅手段を駆動する第1の比較手段と、前記
制御信号と第2の参照信号、を比較して前記第2のスイ
ッチング増1一手段を駆動する第2の比較手段分有し、
正・負電源駆動切換時に前記〆1のスイッチング増幅手
段および#f2のスイッチング#I4111i手段が同
時にオン状態にならないようにしたことf特徴とする。
Therefore, in order to improve such problems, the present invention has the following features:
This prevents the output stage transistors on the positive and negative power supply sides from turning on at the same time even when the load is switched from one power source drive to the other power source drive, and has a simple heat dissipation structure with low power consumption. An object of the present invention is to provide a switching amplification method for driving positive and negative power supplies, which can reduce the size of the power supply and make the entire device lightweight and compact. For this purpose, the switching amplification system of the present invention includes a first switching amplification means that supplies an output to the load from a positive power supply, and a second switching amplification means that supplies an output to the front load from a negative power supply. means for generating a control signal that changes at a slope of a predetermined rate of change when switching between positive and negative power supply drives, and means for generating first and second reference signals each having a dead zone of a predetermined level; a first comparison means for comparing the side (2) signal and a first reference signal to drive the first switching amplification means; a second comparison means for driving the switching increase means;
The present invention is characterized in that the switching amplifying means of 1 and the switching amplifying means of #f2 are not turned on at the same time when switching between positive and negative power supply drives.

以下本発明の一実施例を第3図ないし第5図にもとづき
祥細に説明する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 3 to 5.

第3図は本発明の一実施例構成を示し、第4図および$
5図はその動作説明図である。
FIG. 3 shows the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation.

図中、Mlは負荷であるモータ、IL2はモータ電流、
R02は負荷′−流(モータ電流)検出抵抗である、P
4 tr、rスイッチンク方式電力増幅器で、スイッチ
ング動作をする出力段のトランジスタTry。
In the figure, Ml is the motor that is the load, IL2 is the motor current,
R02 is a load current (motor current) detection resistor, P
4 tr, r A transistor Try in the output stage that performs switching operation in a switching power amplifier.

Tra、m動用のトランジスタTrs、Trγ、保護ダ
イオードIJs、Da、保護抵抗R9,R11,バイア
スi抗Rto 、Ih2゜#t3.jtn、 JE ’
dt 源(+Vx ) &び負#hl (Vx )がら
構成さhている。CPlとCF2は差動増幅器からなる
比較器であり、R2Oは参照信号発生器で、演算増幅器
OPlと外付は抵抗R1!l、R16,R17,R11
1からなる反転増幅回路で構成され一方の入力端子Eに
は不I% ’+?r信号vrげが印加され、他方の入力
端子Fには参照用の鋸歯状彼信号SWが供給される。I
N/I′iインバータであって、演算増幅器OF、と外
付は抵抗Rte、Rzo、R2・からなる反転増幅器で
構成される。cc2は前記制御回路CC1と同様に制御
信号ν0!を発生する制御回路で、演算増幅器OP3、
外付は抵抗11h2゜R塁、Rム、帰還抵抗Rf’、制
御信号の傾斜調整用のコンデンサatからなり、一方の
入力端子ktKijモータ電流検出抵抗ROsの両端の
電圧、つまりモータ電流ILgの大きさを示す表示信号
■L重が印加され、他方の入力端子B!には指定モータ
成域IS!に対応した電圧である指定信号vS!が伝達
される。
Tra, m-transistors Trs, Trγ, protection diodes IJs, Da, protection resistors R9, R11, bias i anti-Rto, Ih2°#t3. jtn, JE'
dt source (+Vx) & negative #hl (Vx). CPl and CF2 are comparators consisting of differential amplifiers, R2O is a reference signal generator, operational amplifier OPl and external resistor R1! l, R16, R17, R11
It consists of an inverting amplifier circuit consisting of 1, and one input terminal E has an I%'+? The r signal vr is applied, and the other input terminal F is supplied with the sawtooth signal SW for reference. I
The N/I'i inverter is composed of an operational amplifier OF and an inverting amplifier consisting of external resistors Rte, Rzo, and R2. cc2 is the control signal ν0! similar to the control circuit CC1. The control circuit that generates the operational amplifier OP3,
The external components consist of a resistor 11h2゜R base, Rm, a feedback resistor Rf', and a capacitor at for adjusting the slope of the control signal. The display signal ■L weight is applied, indicating that the other input terminal B! Specified motor area IS! The specified signal vS! is a voltage corresponding to is transmitted.

ここで指揮信号■Szと表示信号VLsとは互に逆極性
となるように選定される。
Here, the command signal ■Sz and the display signal VLs are selected to have opposite polarities.

まず、参照信号発生器klBGに不感帯1g号Vrg/
が供給されない場合、つまυ出力段トランジスタTt・
とTr8を単純VCスイッチング方式の電力増幅器とし
て使用した場合の動作と問題点を誕4図を参照しつつ説
明する。
First, the dead band 1g signal Vrg/
is not supplied, the output stage transistor Tt.
The operation and problems when the Tr8 and Tr8 are used as a simple VC switching type power amplifier will be explained with reference to Figure 4.

匍」御回路CC!は、f[ilJ御回路CC,と同様に
、その入力端子B、に供給される指定信号■S!は、そ
の極性により七−タM2を駆動するllr源の極性f規
定し、その振幅を′gA整することによシモ゛−タ電流
IL、の大きさを制御するもので、指定信号vS2が正
極性のときは負電綜駆動に、負極性のときけ正電源駆動
となる。これにより、第3図の回路構成でi−を表示信
号VL、をそのまま制御回路CC,の入力端子A。
“Hou” control circuit CC! is the specified signal ■S! supplied to its input terminal B, similar to f[ilJ control circuit CC,. defines the polarity f of the llr source that drives the heptad M2, and controls the magnitude of the shimotor current IL by adjusting its amplitude 'gA, and the designated signal vS2 is When the polarity is positive, it is driven by a negative electric current, and when it is negative polarity, it is driven by a positive power supply. As a result, in the circuit configuration of FIG. 3, i- is input to the display signal VL, and input terminal A of the control circuit CC is input as is.

に供給すれば指定信号VSzと逆極性となり、後述Vζ
合致するように自動制御される。制御回路CC2から発
生した第4図(a)に示す如き制御信号Vow Vi比
較器CP5CPiの一方の入力端子に供給される。
If supplied to Vζ, it will have the opposite polarity to the designated signal VSz,
Automatically controlled to match. A control signal Vow Vi generated from the control circuit CC2 as shown in FIG. 4(a) is supplied to one input terminal of the comparator CP5CPi.

参照信号発生器RAGの入力端子PK供給された一歯状
波SWは、反転増幅されて第4図(6)に示す鋸譲状鼓
の参照信号Vrsg2となり、その一部は比較器CP2
の1也方の入力端子に供給される。他の一部はインバ―
りINによりさらに反転されて第4図(6)に示す鋸1
状波の参照信号Vr8g1と々って比較器CP、の他方
の入力端子に供給される。
The single tooth wave SW supplied to the input terminal PK of the reference signal generator RAG is inverted and amplified to become the sawtooth reference signal Vrsg2 shown in FIG.
is supplied to one or both input terminals. Some others are invar
The saw 1 shown in FIG. 4 (6) is further inverted by IN.
The waveform reference signal Vr8g1 is then supplied to the other input terminal of the comparator CP.

いま指定信号■S!の正極が正、すなわち制御信号Vo
、の極性が負で、負電源(−Vg ) KよシモータM
2を駆動する場合を例にとってモータ電流の大きさt−
制御する動作について説明する。
Now the designated signal ■S! The positive pole of is positive, that is, the control signal Vo
, the polarity of is negative, negative power supply (-Vg) K and motor M
For example, the magnitude of motor current t-
The operations to be controlled will be explained.

制#J傷号Vatの振幅(すなわちモータ指定信号VS
Hの振幅)が第4図(6)の(イ)に示す如’<、U6
のときは、時刻T8mから参照信号VrBgzがUαに
達する時間l1lcLの間、比較器CP、け負電圧を発
生して駆動のトランジスタTryとともに出力段のトラ
ンジスタTraをオンにして負電源(−V )によりモ
ータM2′?−駆動する。同様に参照信号Vrsg2の
各一歯状波き5分において零レベルからU、に達するま
での時間だけ出力段のトランジスタTr−をオンにして
モータPvh K電流を供給する。したがってモータM
2には参照信号Vr8g*の周期毎に所定期間だけ電流
が流れることになる。
The amplitude of control #J signal Vat (i.e. motor designation signal VS
The amplitude of H) is as shown in Figure 4 (6) (A).
In this case, during the time l1lcL from time T8m until the reference signal VrBgz reaches Uα, the comparator CP generates a negative voltage, turns on the drive transistor Try and the output stage transistor Tra, and turns on the negative power supply (-V). motor M2'? - Drive. Similarly, the transistor Tr- in the output stage is turned on for the time from zero level to U for each tooth-like wave of 5 minutes of the reference signal Vrsg2, and the motor Pvh K current is supplied. Therefore motor M
2, a current flows for a predetermined period every cycle of the reference signal Vr8g*.

第1図のリニア方式では電力増幅器PAllで洪?L”
4される制#J信号Votの振幅eこ比例して連続的に
流れるモータ電流■L1の大きさを賓化情せてその制御
を行なっていたが、スイッチング方式では丸;1@信号
VO2の振幅の変化によりモータ宙DILIL2の瞬間
的な大きさは不変であるがその導通時間が変化すること
によりモータ電流IL2の大きさ、つまり平均電流の大
きさの制御が行なわれることCなzoすなわち、第4図
(b)(イ)において、制御信号VO2の娠−がUOK
 N加すると出力段のトランジスタTt−のオンの期間
FiToまで増加してモータ寛tAfIL2の通電時間
も増力口し、てその平均値が大となる。逆に制御信号V
owの振幅がU6に減少すればトランジスタTr−のオ
ン期間はT6 K減少するのでモータ電流■L2の通電
時間も減少してその平均値は小さくなる。このようにし
て制御信号Vow、すなわち指定信号Vatの大きさに
比例してモータ電流工L2の大きさが制御される。指定
信号v8意の極性を負にすれば制御信号■O1の極性は
正となシ駆動用のトランジスタTrsと出力段のトラン
ジスタTr−がオンになり、正電源(+V)によりモー
タM2が駆動されるが、この場合の動作は負電源駆動の
場合と同様である。なお説明の簡単のため各トランジス
タの飽和電圧の大きさけ無視したが、飽和電圧の存在を
考えてもその動作は前記の説明と同様である−そして表
示悟号VL、を制御回路CC2の入力端子A3にフィー
ドバックすると指定信号78重の極性と逆極性であるた
めに、lVL茸1 〉lV8*lのとき出力段のトラン
ジスタTrlのオン期間が減少す条よう制御され、lV
L*l < IV8!lのときは出力段のトランジスタ
Tryのオン期間が増加するように制御されて、モータ
電流lL鵞が指定モータ電流Itgに合致するよう自動
制御される。
In the linear system shown in Figure 1, the power amplifier Pall is used as a power amplifier. L”
The motor current flowing continuously in proportion to the amplitude e of the signal Vot was controlled by taking into account the magnitude of the motor current L1, but in the switching method, the circle; Although the instantaneous magnitude of the motor current IL2 remains unchanged due to a change in amplitude, the magnitude of the motor current IL2, that is, the magnitude of the average current, is controlled by changing its conduction time. In FIG. 4(b)(a), the control signal VO2 is UOK.
When N is added, the on period of the transistor Tt- in the output stage increases to FiTo, and the energization time of the motor tAfIL2 also increases, and its average value becomes large. Conversely, the control signal V
If the amplitude of ow decreases to U6, the on period of the transistor Tr- decreases by T6 K, so the conduction time of the motor current L2 also decreases, and its average value becomes smaller. In this way, the magnitude of the motor current L2 is controlled in proportion to the magnitude of the control signal Vow, that is, the designation signal Vat. If the polarity of the designated signal v8 is made negative, the polarity of the control signal O1 becomes positive.The driving transistor Trs and the output stage transistor Tr- are turned on, and the motor M2 is driven by the positive power supply (+V). However, the operation in this case is the same as in the case of negative power supply drive. Although the magnitude of the saturation voltage of each transistor has been ignored for the sake of simplicity, the operation is the same as described above even if the existence of the saturation voltage is taken into account. When fed back to A3, since the polarity of the designated signal 78 is opposite to the polarity of the designated signal 78, the on-period of the output stage transistor Trl is controlled to decrease when lVL 1 > lV8*l, and lV
L*l < IV8! When the output stage is 1, the on period of the output stage transistor Try is controlled to increase, and the motor current 1L is automatically controlled to match the specified motor current Itg.

次に負電源駆動から正電源駆動に切換えられる場合の動
作とその場合に存在する間趙点を、最初に傾斜調整コン
デンサC!かない場合について曲間する。
Next, we will first explain the operation when switching from negative power supply drive to positive power supply drive and the interstate point that exists in that case. There will be a break between songs in case the song is not available.

いま制御信号Vowの振幅が第4図(h)(ロ)に示す
Udであるとき、出力段のトランジスタTr−は時刻T
szからTdの間だけオンとなl)、Td(!:T8s
の期間はオフになる。したがってTdとTagの期間に
おいて負電源駆動から正電源駆動に切換ってもトランジ
スタTr@とTr@が同時にオンになるという問題は一
応生じない。しかしながらTdの近くの時間T#におい
て切換わると、第4図((+) m (d)の(ロ)の
波形かられかるように、トランジスタTy@、Trs 
u時間T/とTgの間で同時にオンになる。この状t!
@ #′iT* 、>Tdの場合も同様である。したが
ってT8!から’rdより少し大きい時間の間で切換わ
ると、スイッチング方式においても出、力段のトランジ
スタTr・とTIが同時にオンになるという問題が生じ
ることになる。
Now, when the amplitude of the control signal Vow is Ud shown in FIGS. 4(h) and (b), the output stage transistor Tr-
ON only from sz to Td l), Td(!: T8s
period is off. Therefore, even if the negative power supply drive is switched to the positive power supply drive during the period Td and Tag, the problem that the transistors Tr@ and Tr@ are turned on at the same time does not occur. However, when switching at time T# near Td, the transistors Ty@, Trs
It turns on simultaneously between u times T/ and Tg. This situation!
The same holds true for @#'iT* and >Td. Therefore T8! If the switching occurs in a time slightly longer than 'rd and 'rd, a problem will occur in the switching method as well, in that the output and power stage transistors Tr and TI will be turned on at the same time.

次に傾斜調整コンデンサCsを帰還抵抗R/2に並より
設明する。出力段のトランジスタT r a 、T r
 sが同時にオンになることがもっとも生じ易いケース
はトランジスタTrlがオンになった時刻Tssにおい
て切換わるときである。いま時刻TS3において負電源
駆動から正電源駆動に切換えられる′と、制御信号Vo
wは時刻Ts3から傾斜調整用のコンデンサC!によっ
て規定される傾斜をもって上昇するこれによりトランジ
スタ’l’rsは制御信号■o8と参照信号Vraσ2
が一致する時刻TA [おいてオンからオフへの動作を
開始し時刻Tjにおいてオフになる。
Next, a slope adjustment capacitor Cs is connected to the feedback resistor R/2. Output stage transistors T r a , T r
The case in which s are most likely to turn on at the same time is when the transistor Trl switches at time Tss when it turns on. If the negative power supply drive is switched to the positive power supply drive at time TS3, the control signal Vo
w is the capacitor C for tilt adjustment from time Ts3! This causes the transistor 'l'rs to rise with a slope defined by the control signal o8 and the reference signal Vraσ2.
At the time TA [where the values coincide with each other, the on-to-off operation starts, and the switch turns off at the time Tj.

一方トランジスタTr−は制御信号Vowと参照信号V
rsgsが一致する時刻Tjにおいてオフからオンへの
動作を開始し、時刻T&においてオンになる。このため
トランジスタTr@、Tr−は時刻TkとTjの期間に
おいて同時にオンとなることになる。駆動用のトランジ
スタTrs、Tryのオン・オフ時間を考慮ニ入しても
この状態は変らない。このようにスイッチング方式では
、リニア方式のように傾斜′v!4整用いコンデンサC
!を設けるという手段によっては出力段のトランジスタ
Tr+とTrsが同時にオンとなるという問題′f解決
することができない、したがって、本発明は、この問題
を屑決するために、参照信号の鋸歯状波にさらに不感帯
?付加したものであり、第5図に示す動作誹明図にもと
づき説明する、 本発明では、参照信号は鋸歯状波に一定レベルの不感帯
電圧Vftx、Vm2 ii−付加した形のVsgx’
 、VJ7意’とする。いま第5図において時間T51
2’で負電源駆動から正電源駆動に切換えられると、ト
ランジスタTr8は制御信号Vowと参照信号Vsg*
’が一玖する時間T h/においてオンからオフへの動
作を開始し、時間T s/においてオフとなる。一方ト
ランジスタTr4は制御信号Vo2と参照信号Vsgx
’が一致する時間T/においてオフからオンへの動作を
開始し、時間T&’においてオンとなる。しかしこの場
合#′iTk’メ゛6/であるのでトランジスタTr−
がオンになったときすでにトランジスタTr8がオフに
なっているのでトランジスタTIとTr@カ同時にオン
になるという状Mは生じないことになる。
On the other hand, the transistor Tr- is connected to the control signal Vow and the reference signal V.
The operation starts from off to on at time Tj when the rsgs match, and turns on at time T&. Therefore, the transistors Tr@ and Tr- are turned on simultaneously during the time period Tk and Tj. This state does not change even if the on/off times of the driving transistors Trs and Try are taken into consideration. In this way, in the switching method, like in the linear method, the slope ′v! 4 Adjustment capacitor C
! The problem of transistors Tr+ and Trs in the output stage being turned on at the same time cannot be solved by means of providing a sawtooth waveform of the reference signal. Dead zone? In the present invention, the reference signal is a sawtooth wave with fixed level dead band voltages Vftx, Vm2 ii - Vsgx' added to the sawtooth wave, which will be explained based on the operation diagram shown in FIG.
, VJ7'. Now in Fig. 5, time T51
When the negative power supply drive is switched to the positive power supply drive at 2', the transistor Tr8 receives the control signal Vow and the reference signal Vsg*.
It starts turning from on to off at time T h/, which is one month after '', and turns off at time T s/. On the other hand, the transistor Tr4 receives the control signal Vo2 and the reference signal Vsgx.
It starts to turn on from OFF at time T/ when ' coincides with it, and turns on at time T&'. However, in this case, since #'iTk' is 6/, the transistor Tr-
Since the transistor Tr8 is already turned off when the transistor Tr8 is turned on, the situation M in which the transistors TI and Tr@ are turned on at the same time does not occur.

なお不感帯電圧V%”mV%Nはそれぞれ駆動用のトラ
ンジスタTrs、’l’ryの飽和電圧Vtv s 、
Viv yより大きくすることが必要で、出力段のトラ
ンジスタTr・。
Note that the dead band voltage V%"mV%N is the saturation voltage Vtv s of the driving transistors Trs and 'l'ry, respectively.
It is necessary to make the output stage transistor Tr.larger than Vivy.

Trsが同時にオン状態となることを避けるためには制
御電圧■O意の電圧の変化率の最大値VsLvoz〔ボ
ルト7秒〕は、第5図から次のようになる。
In order to avoid Trs from turning on at the same time, the maximum value of the rate of change of the control voltage VsLvoz (volts 7 seconds) is as follows from FIG.

ここでToN(s、s):TriがオンしてからTr・
がオンするまでの時間 TOFF(7,11):TrlがオフしてからTrlが
オフするまでの時間 所産の制御信号Vowの変化率は、傾斜aMl整用のコ
ンデンサC,の大きさを調整することによシ行なわれる
Here, ToN (s, s): After Tri is turned on, Tr・
Time until TOFF(7,11) turns on: The rate of change of the control signal Vow resulting from the time from when Trl turns off to when Trl turns off adjusts the size of the capacitor C for adjusting the slope aMl. It is often done.

なお、モータ電流IL、の大きさの制御は、笑5図(6
1に示す如く、前記と同様に制@信号■口の大きζ、す
なわち指定信号Va!の大きさを08”JUllIIの
如く変化させて出力段のトランジスタのオン期間をa4
警することにより行なわれる。
Furthermore, the control of the magnitude of the motor current IL is shown in Figure 5 (6).
1, similarly to the above, the control @signal ■mouth size ζ, that is, the designated signal Va! By changing the size of 08"JUllII, the on period of the output stage transistor is set to a4
This is done by warning.

また表示信号VLZをフィードバックしてモータ電流I
Lzを指定モータ電波I8zに合致させる制御動作も不
Ie帯奄圧■1%1.v1を設けることにより変化を受
けることはない。このフィードバック制御動作によシス
イツチング増幅動作も安定に行なわれZ、ことになる。
In addition, the display signal VLZ is fed back to control the motor current I.
The control operation to match Lz with the specified motor radio wave I8z also has a non-Ie band pressure ■1%1. There is no change due to the provision of v1. Due to this feedback control operation, the switching amplification operation is also performed stably.

なお以上の説明は負電源駆動を基準に糾明したが、正電
源駆動の場合も同様である。
Although the above explanation has been made based on negative power supply driving, the same applies to positive power supply driving.

次に参照信号に不g帯電圧Vn1.Vs2 f付加する
構成f第3図において説明する。
Next, the non-g charging voltage Vn1. The configuration for adding Vs2 f will be explained in FIG.

参照信号発生器R8Oの入力端子E[不感帯電圧Vn(
=Vnl−Vaz)に対応した不感帯信号Vraf k
供給すればその出力端には所望の参照信号VrBgjが
発生し、インバータINの出力端には参畷信号V r 
8 g 1 ’が発生する。もし参照4m号Vrsgt
’とVrBggの不感帯電圧のレベルを異なる値にする
必要があるときけ、例えばインバータINの帰M抵抗R
20又r、tRt*の値を調整すればよい。
Input terminal E of reference signal generator R8O [dead band voltage Vn(
= Vnl-Vaz)
When supplied, a desired reference signal VrBgj is generated at the output terminal of the inverter IN, and a reference signal VrBgj is generated at the output terminal of the inverter IN.
8 g 1' occurs. If reference 4m No. Vrsgt
When it is necessary to set the dead band voltage levels of ' and VrBgg to different values, for example, the return M resistance R of the inverter IN
20 or the values of r and tRt* may be adjusted.

以上説明の如く、本発明によれは、安定したスイッチン
グ方式によシミ力増幅器の消費電力を低賦することがで
きるとともi/C1不感#電圧の付与ζfした参照信号
?使用することに↓すIMA動電源の止・負切侯え時に
も出力段のトランジスタが同時にオノになることを阻止
することができ、さらに1¥、g+A整コンデンサの値
を調整するだけで制御イぎ号の変化率を変えることがで
きる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to reduce the power consumption of the spot power amplifier by using a stable switching method, and also to apply the reference signal ζf of the i/C1 insensitive # voltage? In use, it is possible to prevent the output stage transistor from turning on at the same time when the IMA dynamic power supply stops or goes negative, and can be controlled simply by adjusting the value of the 1 yen, g + A adjustment capacitor. You can change the rate of change of the Igi number.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

′@1図は従来のリニア方式の電力増幅器、第2図はそ
の動作説明図、第3図は本発明のスイッチング方式の一
実施例構成図、第4図および第5図はその動作鹸明図で
ある。 図中、M 1.Mxはモータ、PAIはリニア形′1力
増−器、PA、はスイッチング形電力増幅器、Ccl。 CC2は?1III御回路、INはインバータ、R8G
Fi参照信号参照器、CPS、CPSは比較器、Trl
 〜Trs u )ランジスタ、UPl〜OPmは演算
増幅器、CI、C,はコンデンサ、RCI 、 RC*
はモータ電流検出抵抗、VOI。 Vo2は制御信号、VLt、VLxはモータ電流表示信
号、Vst、Vslはモータ電流指定信号、SWは鋸歯
状波4g号、Vrsgw、Vrsg2.Vragl’ 
、Vragz’は#照信号ケそれぞれ示す。 %針山願人  冨士通体入会社 代理人弁理士  山谷晧栄 1 g      (−の ト  ピト ー)  −′ ’rzm ts図1
'@ Figure 1 is a conventional linear type power amplifier, Figure 2 is an explanation diagram of its operation, Figure 3 is a configuration diagram of an embodiment of the switching system of the present invention, and Figures 4 and 5 are explanations of its operation. It is a diagram. In the figure, M1. Mx is a motor, PAI is a linear type power multiplier, PA is a switching type power amplifier, and Ccl. What about CC2? 1III control circuit, IN is inverter, R8G
Fi reference signal reference device, CPS, CPS is comparator, Trl
~Trsu) transistor, UPl~OPm are operational amplifiers, CI, C, are capacitors, RCI, RC*
is the motor current detection resistor, VOI. Vo2 is a control signal, VLt, VLx are motor current display signals, Vst, Vsl are motor current designation signals, SW is sawtooth wave No. 4g, Vrsgw, Vrsg2. Vragl'
, Vragz' indicate #respective signal, respectively. %Kanto Hariyama, Fujitsu Taipei company representative patent attorney, Koei Yamatani 1 g (-) -''rzm ts Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)正電源によシ負荷に出力を供給する第1のスイッ
チング増幅手段と、負電源によシ前記負荷、に出力を供
給する第2のスイッチング増幅手段と、正・負電源駆動
切換え時に所定の変化率の傾斜で変化する制御信号を発
生する制御手段と、それぞれ所定のレベルの不感帯を有
する第1および第2の参照信号を発生する手段と、前記
制御信号と第1の参照信号を比職して前記第1のスイッ
チング増幅手段を駆動する第1の比較手段と、前記制御
信号と第2の参照信号を比較して前記第2のスイッチン
グ増幅手段を駆動する第2の比較手段を有し、正・負電
源駆動切換時に前記第1のスイッチング増幅手段および
第2のスイッチング増幅手段が同時にオン状態にならな
いようにしたことf%徴とするスイッチング増幅方式。
(1) A first switching amplification means that supplies an output to the load from a positive power supply, a second switching amplification means that supplies an output to the load from a negative power supply, and a first switching amplification means that supplies an output to the load from a negative power supply; control means for generating a control signal that changes with a slope of a predetermined rate of change; means for generating first and second reference signals each having a dead zone of a predetermined level; a first comparison means for driving the first switching amplification means; and a second comparison means for comparing the control signal and a second reference signal to drive the second switching amplification means. A switching amplification system characterized in that the first switching amplification means and the second switching amplification means are prevented from being turned on at the same time when switching between positive and negative power supply drives.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03111031U (en) * 1990-02-28 1991-11-14
JPH0722928A (en) * 1993-06-24 1995-01-24 Nec Corp Semiconductor integrated circuit device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5026269U (en) * 1973-06-30 1975-03-26

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