JPS60237872A - モ−ド切換回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は音響機器などに使用される正転・逆転・停止機
能を有する小形直流モータの駆動装置に有効なモード切
換回路に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、例えばカセットテープレコーダなどの音響機器に
使用されるモータは、機器の低電圧化に伴ないきわめて
低い電源電圧のもとて安定に動作することが要求される
ようになってきた。また、さらに、機器の機構部簡略化
のため、再生１巻きもどし、一時停止などのモード切換
をモータそのものを正転・逆転・停止させて行なうこと
が要求されるようになってきた。− 以下、図面を参照しながら従来の直流モータの駆動装置
に使われるモード切換回路について説明する。

第３図は従来の直流モータの駆動装置に使われるモード
切換回路の結線図であり、１は直流モータ、２，３は直
流電源である。４け入力端子であり、ＮｐＮ　トランジ
スタ５およびＰＮＰ）ランジスタロのベースに接続され
ている。また、前記トランジスタ６．６のエミッタは共
通接続されると共ニ接地されている。前記トランジスタ
６のコレクタは抵抗子を介して前記直流電源２の正側端
子に接続されている。前記トランジスタ６のコレクタは
抵抗８を介して前記直流電源３の負側端子に接続されて
いる。ＰＮＰ　）ランリスタ９のエミッタは前記直流電
源２　Ａｌｌ端子に接続され、ベースは抵抗１０を介し
て前記トランジスタ６のコレクタに接続されている。Ｎ
ＰＮ　トランジスタ１１のエミッタは前記直流電源３の
負側端子に接続され、ベースは抵抗１２を介して前記ト
ランジスタ６のコレクタに接続されている。前記トラン
ジスタ９および１１のコレクタは共通接続され前記直流
モータ１の一方の端子に接続されている。また、前記直
流モータ１の他方の端子は前記直流電源２の負側端子と
前記直流電源３の正側端子の共通接続点に接続されると
共に接地されている。

以上のように構成された従来例の直流モータの駆動装置
についてその動作を以下に説明する。

入力端子４に正極性信号を加えるとトランジスタ６およ
びトランジスタ９がオンして直流電源２によって直流モ
ータ１が回転する。また、前記入力端子４に負極性信号
を加えるとトランジスタ６およびトランジスタ１１がオ
ンして直流電源３．によって前記直流モータ１が逆回転
する。また、前記入力端子４が開放状態になると前記ト
ランジスタ５，６．９および１１のすべてがオフとなる
ため、前記直流モータ１は停止する。

しかしながら、上記のような構成においては直流電源２
および３の２つ電源が必要であり、カセットテープレコ
ーダなどの音響機器のように乾電池の単電池で動作させ
る場合には使用できなかった。！た、機器の小形化や資
源の節減の点から乾電池（定格電圧１，５Ｖ）１個で動
作させようとした場合にも使用できなかった。

発明の目的 本発明の目的は乾電池１個でも安定に動作するモード切
換回路を提供するものである。

発明の構成 本発明のモード切換回路はベース・エミッタ間閾値電圧
の１個分より大きく、２個分よシ小さな出力電圧を有す
る定電圧源と、Ｈレベル（ベース・エミッタ間閾値電圧
以上の電圧）、Ｌレベル（前記定電圧源の出力電圧とベ
ース・エミッタ間閾値電圧の差以下の電圧）、開放の３
つのモードのいずれかが入力される入力端子と、エミッ
タが前記定電圧源の出力線路に接続され、ベースが前記
入力端子に接続された第１のトランジスタと、前記第１
のトランジスタと相補形であって、エミッタが一方の給
電線路に接続され、ベースが同一しく前記入力端子に接
続された第２のトランジスタを備え、前記入力端子ゴノ
：ＨレベルまだはＬレベルのときは前記第１または第２
のトランジスタのいずれか一方がオン、他方がオフの信
号を、また前記入力端子が開放のときは前記両トランジ
スタがオフの信号をそれぞれのコレクタから出力するよ
うに構成されたものであわ、これによシ乾電池１個程度
のきわめて低い電圧でも′安定に動作させることができ
るものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例におけるモード切換回路の結
線図である。第１図において１３は入力端子であり、１
４および１５は出力端子である。

１６は定電圧源であシ、トランジスタ１７のコレクタは
定電流源１８を介して正側給電線路１９に接続されると
共に抵抗２０を介して同ベースに接続されている。また
同ベースは抵抗２１を介して負側給電線路　！９′に接
続されている。さらに同エミッタも前記負側給電線路１
９′に接続されている。

ＰＮＰ）ランリスタ２２のエミッタは前記定電圧源１６
の出力線路２３に接続され、同ベースは抵抗２４を介し
て前記入力端子１３に接続され、同コレクタは抵抗２５
を介して前記負側給電線路／９’に接続されると共に前
記出力端子１４に接続されている。ＮＰＮ）ランリスタ
２６のエミッタは前記負側給電線路ｌｑ゛に接続され、
同ベースは抵抗２７を介して前記入力端子１３に接続さ
れ、同コレクタは抵抗２８を介して前記正側給電線路１
９に接続されると共に前記出力端子１５に接続されてい
る。

以上のように構成された本発明の一実施例のモード切換
回路についてその動作を以下に説明する。

まず、入力端子１３にはＨレベル（ベース・エミッタ間
閾値電圧以上の電圧）、Ｌレベル（定電圧源の出力電圧
とベース・エミッタ間閾値電圧の差以下の電圧）、開放
の３つのモートのいずれかが入力される。また、トラン
ジスタ１７のベース・エミー１夕間電圧をＶＢＥ＋７＋
抵抗２Ｑの抵抗値をＲ２０゜抵抗２１の抵抗値をＲ２ｊ
とすると定電圧源１６の出力電圧Ｖ２５は第（１）式で
表わされる。

ところで、この出力電圧Ｖ２３はベース・エミッタ間閾
値電圧の１個分すなわち約００７ｖより大きく、２個分
すなわち約１，４ｖより小さな値に設定することができ
る。ここで、ＶＢＥ　Ｔ７−〇・７ｖとし）たとえばＲ
２０：３０にΩ、　Ｒ２１＝　１４０．にΩに設定すれ
ば、前記出力電圧Ｖ２５は約０．８５　Ｖとなる。

ざで、いま入力端子１３にＨレベルの信号が加わると、
トランジスタ２歪がオフ、トランジスタ２６がオンとな
る。また、前記入力端子１３にＬレベルの信号が加わる
と前記トランジスタ２２がオン、前記トランジスタ２６
がオフとなる。また、前記入力端子１３が開放状態のと
きは、前記トランジスタ２２および２６の両方がオフと
なる。そして、上記の３つの入力モードに対する出力信
号が出力端子１４および１６から出力される。

ところで、本実施例において、給電電圧の低下に対する
動作限界電圧は定電圧源１６の構成によって決まる。前
記定電圧源の出力電圧を０．８５　Ｖに設定し、定電流
源１８の飽和電圧を０．１　Ｖとすると（通常、正側給
電線路１９と前記定電圧源１６の出力線路２３の間には
前記定電流源１８の出力トランジスタのエミッタ・コレ
クタ間径路が接続される。）、動作限界電圧は０．９６
　Ｖとなり乾量゛池１個で動作させる場合でも充分な動
作マージンをとることができる。

サラに、前記トランジスタ２２および２６０ベース・エ
ミッタ間閾値電圧は約−２ｍＶ／’Ｃの温度係数を持っ
ているので、その温度係数を補償する傾向に定電圧源１
６に負の温度係数を持たせるようにすれば常温だけでな
く周囲温度の変化にかかわらず充分な動作マージンを保
つことができる。

第１図に示した本実施例においては前記定電圧源１６の
温度係数は第（２）式で表わされる。

ここで、Ｒ２ｏ−３ｏＫΩｌ　Ｒ２ｊ　＝　１４０にΩ
。

と在り、トランジスタ２２および２６のベース・エミッ
タ間閾値電圧の温度係数をほぼ補償することができる。

すなわち、周囲温度が低温になると前記トランジスタ２
２および２６のベース・エミッタ間閾値電圧が上がるが
、それに伴ない前記定電圧源１６の出力電圧Ｖ２３の値
も上がり、逆に高温になると前記ベース・エミッタ間閾
値電圧が下がるのに伴ない前記出力電圧Ｖ２３も下がる
ので、広範囲の周囲温度に対し、て安定かつ確実に動作
させることができる。

次に、本発明の他の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第２図は本発明のモード切換回路をブラシレスモータの
駆動装置に適用した例を示したものであり、第１図と同
様なものについては同一の符号を付している。

第２図において、２９がモード切換回路であり、・１３
がその入力端子、１４および１６が出力端子である。ト
ランジスタ３０および３１のエミッタは共通接続され抵
抗３２を介して負側給電線路２２に接続されている。前
記トランジスタ３０のベースは抵抗３３を介して正側給
電線路１９に接続されると共にトランジスタ３４のコレ
クタに接続されている。前記トランジスタ３４のエミッ
タは前記負側給電線路７９′に接続され、同ベースは抵
抗３５を介して前記負側給電線路Ｉグに接続されると共
にトランジスタ３６のコレクタに接続されている。前記
トランジスタ３６．トランジスタ３７および３８はベー
スを共通接続し、また各エミッタはそれぞれ前記正側給
電線路１９に接続されている。さらに、前記トランジス
タ３Ｔのベースは同コレクタに接続されると共に前記ト
ランジスタ３０および３１のコレクタ共通接続点に接続
されている。前記トランジスタ３８のコレクタは前記ト
ランジスタ３１のベース、トランジスタ１７のコレクタ
、トランジスタ２２のエミッタにそれぞれ接続されると
共に抵抗２０を介して前記トランジスタ１７のベースに
接続されている。前記トランジスタ１７のエミッタは前
記負側給電線路１９゛に接続され、同ベースは抵抗２１
を介して前記負側給電線路！９″に接続されている。前
記トランジスタ２２のベースは抵抗２４を介して前記入
力端子１３に接続されている。また、エミッタが前記負
側給電線路２２に接続された・トランジスタ２６のベー
スも抵抗２了を介して前記入力端子１３に接続されてい
る。前記トランジスタ２２および２６のコレクタはそれ
ぞれ前記出力端子１４および１５に接続されている。と
ころで、前記入力端子１３は切換スイッチ３９によって
、開放状態か、前記正側給電線路１９または前記負側給
電線路ｔｑ’のいずれか一方に接続することができるよ
うになっている。出力端子１４は抵抗４０を介してトラ
ンジスタ４１のベースに接続されている。前記トランジ
スタ４１０ベースは抵抗４２を介して前記負側給電線路
ｆｑ゛に接続され、同エミッタも前記負側給電線路ｔＱ
’に接続され、同コレクタは抵抗４３を介して前記正側
給電線路１９に接続されると共にトランジスタ４４のベ
ースに接続されている。

前記トランジスタ４４のエミッタは前記負側給電線路／
９’に接続され、同コレクタは正転用通電切換回路４７
に接続されている。一方、出力端子１６は抵抗４５を介
して前記正側給電線路１９に接続されると共にトランジ
スタ４６のベースに接続されている。前記トランジスタ
４６のエミッタは前記負側給電線路／９’に接続され、
同コレクタは逆転用通電切換回路４８に接続されている
。

ここで、第２図におけるブラシレスモータの駆動装置の
回路構成を簡単に説明する。ロータの回転位置に応じた
位置検出器４９および５０からの情報をもとに通電切換
回路にて、駆動トランジスタ５１〜６４および５６〜５
８を回転電気角で９０度ずつ１幀次切換えることによシ
、駆動コイル５９および６０に双方向の電流を流して回
転磁界を発生して回転力を得ている。ここで、通電切換
回路としては前記駆動コイル５９および６０への通電指
令信号の順序が逆な２つの通電切換回路すなわち正転用
通電切換回路４７および逆転用通電切換回路４８が準備
されている。

以上のように構成された本実施例について以下その動作
を説明する。まず、給電線路間に電圧が印加されると、
電流が正側給電線路１９から抵抗３３、トランジスタ３
０のベース・エミッタ、抵抗３２を通して負側給電線路
／９’に流れる。その電流により前記トランジスタ３’
Ｏがオンとなり、前記正側給電線路１９からトランジス
タ３了を通じてコレクタ電流を引き込む。前記トランジ
スタ３７に電流が流れるとトランジスタ３６および３８
にも電流が流れる。前記トランジスタ３６からの電流に
より、トランジスタ３４がオン、前記トランジスタ３０
がオフとなり、前記抵抗３３を流れる電流は前記トラン
ジスタ３４を流れるようになる。一方、−前記トランジ
スタ３８からの電流によりトランジスタ１７および３１
がオンとなる。ところで、前記トランジスタ３１を流れ
る電流を１３１゜ベース・エミッタ間電圧を”ＢＥ！＋
１とし、前記抵抗３２、　の抵抗値を特徴とする特許 となる。したがって、前記ｌ・ランリスタ３７を流れる
電流もほぼ第（３）式で表わされる定電流に等しくなり
、前記トランジスタ３７とカレントミラーを構成する前
記トランジスタ３８のコレクタｔｌ’！工０も定電流と
なる。こうして、前記トランジスタ１７のコレクタ電圧
は前記第（１）式に表わきれる値に定電圧化される。こ
の定電圧源の出力電圧（出力線路２３）の値は前記抵抗
２０および２１を適切に設定することによりベース・エ
ミッタ間電圧の１個分より大きく、２個分より小さな値
、たとえば、第１図の実施例で説明したごと（０，８５
Ｖに設定されているものとする。

ところで、第２図の回路において、給電電圧の低下に対
して最も余裕のない箇所はトランジスタ３８のエミッタ
・コレクタ間およびトランジスタ３１のベース・エミッ
タ間を経て抵抗３２に至る経路とトランジスタ３７のエ
ミッタ・コレクタ間および前記トランジスタ３１のコレ
クタ・エミッタ間を経て前記抵抗３２に至る経路である
。前記トランジスタ３７はベースとコレクタが接続され
ており、ダイオード接続となっておシ、その電圧は約０
．７ｖである。いま、前記トランジスタ３８および３１
のエミッタ・コレクタ間の飽和電圧を０、Ｉ　Ｖとする
と、動作限界電圧は０．９６ｖとなり乾電池１個で動作
させることができる。

さて、本実施例においてはモード切換回路２９をプラン
レスモータの正転・逆転・停止切換装置に適用している
が、その動作を説明する。寸ず、入力端子１３にＬレベ
ルの信号が加わる（この場合は前記入力端子１３が負側
給電線路２２に接続される。）と、トランジスタ２２が
オン、トランジスタ２６かオフとなる。前記トランジス
タ２２がオンとなるとトランジスタ４１もオン、したが
ってトランジスタ４４はオフとなるので正転用通電切換
回路４７が動作状態と力る。一方、前記トランジスタ２
６がオフとなるとトランジスタ４６はオンとなシ逆転用
通電切換回路４８は遮断状態となる。したがって、ブラ
シレスモータは正転する。また、前記入力端子１３にＨ
レベルの信号が加わる（この場合は前記入力端子１３が
正側給電線路１９に接続される。）と、前記トランジス
タ２２がオフ、前記トランジスタ２６がオンとなる。

前記トランジスタ２２がオフになると前記トランジスタ
４１もオフ、したがって前記トランジスタ４４はオンと
なるので前記正転用通電切換回路４７は遮断状態となる
。一方、前記トランジスタ２６がオンとなると前記トラ
ンジスタ４６はオフと々シ前記逆転用通電切換回路４８
が動作状態となる。

しだがって、ブラシレスモータは逆転する。また、前記
入力端子１３が開放状態になると前記トランジスタ２２
および２６の両方がオフとなり、それに伴ない前記トラ
ンジスタ４４および４６の両方がオンとなシ前記正転用
通電切換回路４７および前記逆転用通電切換回路４８の
両方が遮断状態となる。したがって、ブラシレスモータ
は停止する。

このように本発明のモード切換回路をブラシレスモータ
の駆動装置に適用すれば乾電池１個でも安定に動作する
正転・逆転・停止切換装置が実現できる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明はベース・エミ
ッタ間閾値電圧の１個分より大きく、２個分より小さ々
出力電圧を有する定電圧源と、Ｈレベル、Ｌレベル、開
放の３つのモードのいずれかが入力される入力端子左、
エミッタが前記定電圧源の出力線路に接続され、ベース
が前記入力端子に接続された第１のトランジスタと、前
記第１のトラン７スタと相補形であって、エミッタが一
方の給電線路に接続され、ベースが同じく前記入力端子
に接続された第２のトランジスタを備え、前記入力端子
の３つのモードに対する出力信号を前記第１および第２
のコレクタから出力するように構成しているので、乾電
池１個程度のきわめて低い電源電圧のもとでも安定に動
作することができるという優れた効果が得られる。これ
により、本発明のモード切換回路を音響機器などの正転
・逆転・停止機能を有する小形直流モータの駆動装置に
適用すれば、モータそのものの回転方向を反転したり、
停止したりすることができるため、機器の機構部の簡略
化が実現でさるほか、機器の低電圧化が可能となり乾電
池のスペースが従来の乾電池２個以上の機器に比べ削減
できるため機器の小形化が実現でき、また、資源の節減
にも犬なる効果が得られる。

さらに、前記第１および第２のトランジスタのベース・
エミッタ間閾値電圧の温度係数を補償するように、前記
定電圧源に負の温度係数を持たせることにより、広範囲
の周囲温度に対してきわめて安定に、かつ、確実に動作
させることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ｄ本発明の一実施例におけるモード切換回路の
結線図、第２図は本発明の一実施例をブラシレスモーフ
の１駆動装置に適用した例の回路結線図、第３図は従来
の直流モータの駆動装置に使わＪするモー　ド切換回路
の結線図である。 １３・・入力端子、１４．１５　・・・出力端子、１６
、　定電圧源、２２　・・第１のトランジスタ、２６　
・　第２のトランジスタ、２９・・・−モード切換回路
、３９　・・切換スイッチ、４７　・・正転用通電切換
回路、４８・−・逆転用通電切換回路、４９．６０　位
置検出器、６１〜６８・・・・・−駆動トランジスタ、
５９　、６０　、駆動コイル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベース・エミッタ間閾値電圧の１個分よシ大きく
   、２個分より小さな出力電圧を有する定電圧源ト、Ｈレ
   ベル（ベース・エミッタ間閾値電圧以上の電圧）、Ｌレ
   ベル（前記定電圧源の出力電圧とベース・エミッタ間閾
   値電圧の差以下の電圧）、開放の３つのモードのいずれ
   かが入力される入力端子と、エミｙりが前記定電圧源の
   出力線路に接続され、ベースが前記入力端子に接続され
   た第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタと相
   補形であって、エミッタが一方の給電線路に接続され、
   ベースが同じく前記入力端子に接続された第２のトラン
   ジスタを備え、前記入力端子がＨレベルまたはＬレベル
   のときは前記第１または第２のトランジスタのいずれか
   一方がオン、他方がオフの信号を、また前記入力端子が
   開放のときは前記両トランジスタがオフの信号をそれぞ
   れのコレクタから出力することを特徴とす−るモード切
   換回路。
2. （２）第１および第２のトランジスタのベース・エミッ
   タ間閾値電圧の温度係数を補償するように、定電圧源に
   負の温度係数を持たせたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のモード切換回路。