JPS6014599B2 - 誘導負荷駆動用集積回路 - Google Patents

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、上記負荷電流を感知す
る手段とより成る。

幾つかの典型的な議導負荷駆動回路が、米国特許第４０
７２８８８号及び第４１２７８０１号並びに日本国特願
昭５６一２０３７８び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を導適状態又は非通導状態にする
スイッチ手段、及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
いられ得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、通常は個別素子である１つ以上の電力又
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上記感知抵抗に跨って
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Ｓ
Ｎ比を維持することが難しい。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、誘導負荷のた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（ｃｕｎｅｎｔｍｉｒ
ｒｏｒｉｎｇ）集積回路中に配置されている、電力又は
駆動集積回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概念は新し
いものではない。例えば、米国特許第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
置に於ける湊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必要とされること及び
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
。米国特許第４０５７７４３号の明細書は、電流感知集
積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、それらの対の電流反映トランジスタは、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３７４３８５び号及び第３９５
２２５７号の明細書並びにＢＭＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉ
ｓｃｌｏｓｍｅＢｕｌｌｅｔｉｎ，１９７３王１０月、
第１８３１頁及び第１８３２頁に於けるＰ．Ｒ．Ｅｐｌ
ｅｙ等による‘‘ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｕｎｅｎ
ｔ Ｇａｉｎ ｆｏｒ ｌｎにｇ的ｔｅｄＣｉｒｃｕｉ
ｔｓ”と題する文献は、集積回賂に於て電流を配分させ
る（ｃｕｎｅｎｔ ｓｃａｌｉｎｇ ｏｒ ｃｍｒｅｎ
ｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ）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
タに於けるェミッターベース接合の相対的寸法に基づい
ている。米国特許第４１４０９６ぴ号の明細書は、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、通常は３アンペア以上
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積
回路手段を提供する。更に、上記集積回路は、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、上記集積回
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ヱミツターベース接
合面積の１００世分の１以下のェミッターベース接合面
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
、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、上記議導負荷はステップ・モータ・コイルで
あり、上記集積回路は更に、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 添付図面は、本発明の一好実施例であるクロツク型チョ
ッパ回路を示している。

コイル１川ま、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１０は、前述の米国特許第４０７
２欧絹号及び第４１２７８０１号の明細書に記載されて
いる如き典型的ステップ・モ−外こ於けるコイルであり
得る。本実施例に於ては約３６ボルトである電圧源Ｖｓ
が、コイル１０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。標準的なステップ・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１０がオンであるべ
き場合には、上記回路はスイッチ・トランジスタ１１の
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１０をターン・オンさせる。説
明のため、コイル１０がオン状態良Ｐ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御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１１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１
４は、図示されている回路パラメータで動作されらると
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１０を
経て流れる負荷電流が３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１０を経て流れる３アンペアの
電流レベルを保つ様に働くチョッパ駆動回路である。そ
の回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、感知トランジスタ
１５のェミッタ−ベース接合面積が電力トランジスタ１
４のェミッターベ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ェミツ夕領域を有している。
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のヱミ
ッタ−ベース接合面積の１０００６の１以下のェミッタ
−ベ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のエミツタ領域は、３アンペアの電流が鰭力ト
ランジスタ１４を経て流れるとき、３ミリアンベアの反
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及び１５を含む集
積回路装置１３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のェミツタ領域
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３アンペアであるの
で、回路装置１３に設けられている感知及びフィードバ
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、電力トランジスタ１４がターン
・オン及びターン・オフされ、即ちチヨツピング（ｃｈ
ｏｐｐｉｎｇ）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
をオン状態則ち導適状態にするためには、線１７上のベ
ース入力が、線２０を経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１４のベース１８
に供給されねばならない。信号が線１７上にベース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から線２３上に供鎌倉さ
れるとき、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、ラツチ２２は線２３上に必要な信号を供聯合する様
にリセット状態にされる。従って、負荷電流がコイル１
０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３ミリアンベアを超え始める。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
２４上にラッチへ供Ｖ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のベース駆動を除くことにより、電力トランジス
タ１４をターン・オフミせる様に働く。そのとき、負荷
鰭流は、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上りでも立下りでもよい）に
於て、ラツチ２２がリセットされ、出力線２３を経ての
スイッチ・トランジスタ２１のベース駆動を供）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及び電力トランジスタ１４を
経て流れる。再び、負荷電流は３アンペアに増加し、全
サイクルが反復される。この３アンペアへの充電及び帰
線を経ての放電の反復はチョツピングとして知られてい
る。充電期間がクロツクと同期化される場合には、クロ
ック型チョツピングと云われる。以上に於て、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駆動
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。

上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（ｈｅｅｍ肌ｉｎ
ｇ）チョッパとしても達成され得る。

更に、上記コイル駆動回路は制御回路（比較器及びラツ
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
ツパ回路を示す千概略図である。 １０・・・コイル（譲導負荷）、１１．２１・・・スイ
ッチ・トランジスタ、１２・・・ベース端子、１３…集
積回路装鷹、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、１８・・・電力トランジスタのベー
ス、１９…感知トランジスタのベース、２２…ラツチ、
２６…ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端に電流供給源を接続した誘導負荷と、上記誘導
   負荷と直列に接続されスイツチング動作可能とした電力
   トランジスタと、上記電力トランジスタのエミツタ−ベ
   ース接合面積の１０００分の１以下のエミツタ−ベース
   接合面積をもち、上記電力トランジスタのエミツタ電流
   の一部が自身のエミツタ領域に流入するようにベースの
   少くとも一部を上記電力トランジスタのベースと共通に
   設けてなる感知トランジスタと、上記感知トランジスタ
   のコレクタ・エミツタ間に所定電圧を印加する手段と、
   上記感知トランジスタのコレクタ電流またはエミツタ電
   流を感知し、その感知電流が所定の値を超えた状態で制
   御信号を発生する電流比較器と、上記制御信号に応答し
   て上記電力トランジスタのコレクタ電流をチヨピングし
   て低減するための間欠的信号を上記電力トランジスタの
   ベースに供給する制御手段とを含む、誘導負荷駆動用集
   積回路。