JPS6188787A - パルス幅変調駆動回路 - Google Patents

パルス幅変調駆動回路

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JPS6188787A
JPS6188787A JP59208542A JP20854284A JPS6188787A JP S6188787 A JPS6188787 A JP S6188787A JP 59208542 A JP59208542 A JP 59208542A JP 20854284 A JP20854284 A JP 20854284A JP S6188787 A JPS6188787 A JP S6188787A
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JP
Japan
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circuit
voltage
input
reference electrode
pulse width
Prior art date
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Pending
Application number
JP59208542A
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English (en)
Inventor
Akio Okamura
彰夫 岡村
Yoshiro Tasaka
田坂 吉朗
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
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Publication of JPS6188787A publication Critical patent/JPS6188787A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/288Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using variable impedance

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

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】 〈発明の技術分野〉 この発明は、ロボットのサーボアンプなどに用いられる
パルス幅変調(Pu1se Width Modula
tion;以下単に「PW〜1」という)駆動回路に関
する。
〈発明の背景〉 例えばロボットのサーボモータを駆動するこの種の駆動
回路は、第4図に示す如く、4個の電界効果トランジス
タ(以下、単にl’−FETJという)をもってブリッ
ジ回路5が形成され、このブリッジ回路5中へ被駆動モ
ータ〜■を含ませである。このブリッジ回路5は、パル
ス幅変調入力PWλ1(以下、単に「PWM入力」とい
う)とブリッジ回路5内の電流の方向を決定するための
入力D i R(以下、単に「DiR入力」という)と
に基いて、モータMへの駆動電流を与えるためのもので
ある。尚パワー電源PS、ロジック電源VDDおよび電
源V、。は、ともに、正の電位に保たれている。
次に、第4図の回路動作を、ブリッジ回路5のみを取り
出した第5図と、そのタイミングチャートである第6図
とを参照して説明する。
まずDiR入力とPWM入力とがともに高レベル(以下
、“H”の如く表わす)であるときには、各FET1〜
4のそれぞれの前段の入力E。
〜E4は、E1=E4=”L” であり、かつE2:E
3=”H”である。このため、FET1〜4のそれぞれ
のゲート電圧は、第6図(a)中、alで示す期間内の
レベルを有することとなり、FET1,4はON、FE
T2,3はOFFとなって、第5図(alに矢印Slで
示した方向の電流が、モータMを通して流れる。次に、
PWM入力が“L”となると、E2とE、どがそれぞれ
反転し、第6図(al中にa2で示す期間内のゲート電
圧レベルとなって、FET1,2はON、FET3,4
はOFFとなる。
これにより第5図(a)に矢印S2で示した回生電流と
、矢印S3で示したモータMの逆起電力による電流とが
相殺されつつ、より大きな電流値を有する方向への電流
が流れることになる。
第5図(b)および第6図(b)は、上述の場合と反対
に、DiR入力が“L”で、かっpw〜■入力が”L″
 (第6図(bl中にす、で示す期間)および入力PW
Mが“H”(第6図(b)中にb2で示す期間)にそれ
ぞれ対応しており、期間b1においてFET2,3がO
N  となって第5図(b)の矢印T。
の方向に、また、期間b2においてFET1,2がON
となって矢印T2およびT3の方向に、それぞれ電流が
流れることになる。
このようにPWM入力が”H”、“L”を繰返すことに
よって、モータMへの駆動電流が制御されるが、第6図
(alの期間a1のように、F ET l 、4のそれ
ぞれのゲート電圧が“H”となって、FETI、4がO
Nになると、FET1のソース電位がパワー電源PSの
電位付近まで上昇してしまう。
このため、FET1のゲート電極に与えるへき°H” 
レベル電位として、パワー電源Psの電位と同程度のも
のを用いた場合には、ゲート・ソース間電圧が0ボルト
程度に下降してしまい、FET1はON状態を持続でき
なくなる。このような事態を防止するためには、電源■
Tcとして、パワー電源psの電位よりも10ボルト程
度高いものを用いるか、または、パワー電、原PSに付
加するための10ボルト電源を用いる必要があり、これ
は、FET2についても同様である(ただし、FET3
,4については、このような事態は発生しないため、第
4図に示す如く、12■程度のロジック電源■DDをゲ
ート電源として使用できる。)。
このように、従来のPWM駆動回路では、パワー電源よ
りも10■程度高い定電位を得るための余分の電源を要
し、回路製作上のコストを引き上げる要因となっていた
〈発明の目的〉 この発明は、ブリッジ回路を構成するFETの制御電極
に与えるべき信号を供給するための。
余分の電源を不要とし、それによって、製作上のコスト
を低減できるPWM駆動回路を提供することを目的とす
る。
〈発明の構成および効果〉 上述の目的を達成するため、この発明にかかるP W 
M駆動回路では、彼駆動負荷側に基ω電極が接続される
FETの制御電極へ、PWM入力に応じた信号を入力と
し、前記基準電極倶11から取り出された信号を帰還入
力とするプートストラップ回路の出力を与えるように構
成した。
この発明によれば、当該FETがON状態となって、そ
の基準電極電位が変動しても、基準電極と制御電極との
間の電圧はほぼ一定値をとることになり、余分な電源に
よってこの電工を維持する必要はない。したがって、こ
の種の電源は不要となり、回路製作上のコストを低減で
きる等、考案目的を達成した顕著な効果を奏する。
〈実施例の説明〉 この発明の一実施例であるP W Mモータli193
3回路の構成を第1図に示す。この回路は、P)〜°\
f入力およびDiR入力(または、その反転信号である
DiR入力)に応じた信号を入力とする一対のプートス
トラップ回路16.18を含んでいる。このブートスト
ラップ回路16.18は、第1および第2の定電位点で
あるパワー電源l′Sと接地レベルGとの間に介挿され
たブリッジロ路15に含まれるFETII、12の基準
電極(ソース電極)から取り出された信号を、それぞれ
帰還入力とするものであり、そしてFET1l。
12の制御電極としてのゲート電極には、これらブート
ストラップ回路16.18の出力がそれぞれ与えられて
いる。
図示例の回路は、DiR入力とDiR入力との違いを除
き、FETII、13の制御回路側とFET12.14
の制御回路側との構成が同一となっているため、以下で
は、前者のみを拡大して示した第2図と、この第2図の
各部の波形を示す第3図とを参照して、回路の構成およ
びその動作とを説明する。
まず、NAND回路20に入力されるpw¥入力および
DiR入力のうち、少なくとも一方が′L” となって
、NAND回路20の出力■1がH” になったとする
。電源■ccとして例えば+12ボルトを用いているた
め、トランジスタTrlはONとなり、そのコレクタ電
位■2は下降する。これに応じてFET21がON 、
 FET22かOFFとなり、電位v3および後記スピ
ードアップ回路17の出力電位v4が上昇する。したが
って、FET13,23のゲート電位か上昇し、FET
13,23はONとなる。また、プートストラップ回路
16に含まれるトランジスタTr2はOFFであり、F
ET11もOFFである。このため、電源vcoからダ
イオードD6 を介して。
コンデンサC1への充電電流が流れ、このコンデンサC
1には電源vcc  に応じた電荷が充電される。
次に、PWM入力とDiR入力とがともに゛ト■“とな
ると、NAND回路20の出力電位VIは”L″となり
、トランジスタTr1がOFF’、FET21がOFF
、モしてFET22がONとなる。したがって、電位■
3 + ”4はともに”L”となり、FET13.23
はOFFとなる。また、トランジスタTr2はONとな
り、FET11がONとなる。
このため、パワー電RPSの電位が電位■5に現われて
、この電位V5は1H” となる。ところが、コンデン
サC1には電源■。C(=12V)に応じた電荷が充電
されているため、電位■6がポンプアップされ、この電
位■6がFETIIのゲート電極に与えられる。すなわ
ち、FET11のソース電極の電位が上昇しても、この
FET1lのゲート・ソース間電圧はvcc程度に維持
されることになる。ただし、この動作は、コンデンサC
1が充電された状態にあることが条件であるため、P 
W M入力がH”、“L”を繰返すことが必要であるが
、これは通常、満足される条件である。
第1図のブリッジ回路15のFET12,14を制御す
るための回路動作も同様であるため、。
P XV M 入カドDIR入力(マタハDIR入力)
ノ゛H”、L”の組合せによって、第5図で説明した電
流が、ブリッジ部分の被駆動モータλ1に流れる。
尚第4図の従来回路が含むフライホイールダイオードD
l、〜D4 は、第1図の回路には用いられていない。
このフライホイールダイオードDl〜D4  は、第5
図に示すように、回生電流とモータλ1の逆起電力によ
る電流とを流すために用いられているが、第1図のFE
T11〜14の内部には、そのソース・ドレイン間にダ
イオードか内蔵されているため、これらをフライホイー
ルダイオードとして利用しているのである。
次に、第1図および第2図に示したスピードアップ回路
17について説明する。この回路は、FET11のゲー
ト・ソース間が容量性負荷であることに起因してFET
11のゲート電位の立上りがなまることを防止するため
のものである。
前述したように、PWM入力のレベル遷移によって電位
■lが”H”からL”に変化すると、トランジスタTr
2はOFFからONへと変化する。
このときのトランジスタTr2のベース電流は、第2図
中、矢印A1で示した方向に流れるが、スピードアップ
回路17内の抵抗J + R2として、R1<< R2
なる関係を有する抵抗を用いておけは、このベース電流
の高周波成分は、高周波インピーダンスの小さなコンデ
ンサC2を通して、FET22へと流れる。このため、
遷移時のトランジスタTr2のベース電流として大きな
値を得ることかでき、したがって、トランジスタTr2
のエミッタ・コレクタ間電流は増大し、FET11のス
イッチング速度が高まることになる。また、トランジス
タTr2のベース電流が安定してくると、その高周波成
分が低下して、ベース電流は抵抗R2を通して流れるよ
うになり、無用の電力を消費することもない。これらの
事情は、スピードアップ回路19においても同様である
ブートストラップ回路16内のダイオードD5は、トラ
ンジスタTr2のベース・エミッタ間の逆耐圧保護のた
めに設けられている。すなわち、電位■5が上昇すると
、コンデンサC2には、トランジスタT「2のベース電
流によってコンデンサC1よりも大きな電荷が充電され
るため、トランジスタTr2かOFFとなったときには
、トランジスタTr2のベース・エミッタ間逆耐圧を超
えて、トランジスタ′rr2を破壊するおそれがある。
このため、矢印A2で示すように、コンデンサC2から
ダイオードD5を通してコンデンサC1へ檄電を行なわ
せ、これら2つのコンデンサC1,C2の電荷を等価に
するのである。
FET11のゲート・ソース間に設けられたツェナーダ
イオードZD、は、コンデンサC1の電荷によるFET
11のゲート・ソース間の逆耐圧保護を目的としている
。すなわち、FET13がONのときlこは、コンデン
サC1に蓄えられた電荷によって、FETIIのゲート
・ソース間に逆耐圧を超えた電圧が印加され、FETI
Iが破壊される危険性がある。このため、矢印A3ど示
したように、FETl3,23がONのとき、ツェナー
ダイオードZD、を介して、コンデンサC1の電荷を放
電するのである。
上述した実施例では、被駆動負荷としてモータMを想定
しているが、これに限らず、他の種類の負荷を駆動する
目的でこの発明を用いることも可能である。また、ブー
トストラップ回路は、その基準電極が負荷側に接続され
たFETに関して設ければよく、前記FET13,14
のように、基準電極が定電位点側に設けられているFE
Tについては、特に必要はない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第2図は第
1図に示した回路の部分拡大図、第3図は第2図に示し
た回路部分の各部波形を示すタイミングチャート、第4
図は従来のPW〜■駆動回路の例を示す回路図、第5図
は第4図の回路の動作を説明するための図、第6図は第
4図の回路の動作におけるタイミングチャートである。 11〜14・・・FET  15・・・ブリッジ回路1
6.18・・・ブートストラップ回路〜1 ・・・ モ
ータ 特許出願人  立石電機株式会社 t(1) 升 とタ   [kコ               
                         
             iJ〕 (a)                      
      ()J暴と 2 ・ −;」l」」1 71Trnケート′ぞノi−L、、。 ・T−四

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1、第2の定電位点の間に介挿されかつそのブ
    リッジ部分に被駆動負荷が接続されたブリッジ回路を含
    み、このブリッジを構成する各辺に介挿された第1ない
    し第4の電界効果形トランジスタを通じて前記被駆動負
    荷をパルス幅変調入力に基づき駆動するパルス幅変調駆
    動回路であつて、 前記電界効果形トランジスタのうち、前記 彼駆動負荷側に基準電極が接続される電界効果形トラン
    ジスタの制御電極には、前記パルス幅変調入力に応じた
    信号を入力とし、前記基準電極側から取り出された信号
    を帰還入力とするブートストラップ回路の出力を与える
    ようにしたパルス幅変調駆動回路。
JP59208542A 1984-10-04 1984-10-04 パルス幅変調駆動回路 Pending JPS6188787A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0249388U (ja) * 1988-09-29 1990-04-05
JPH0622590A (ja) * 1992-07-02 1994-01-28 Nippondenso Co Ltd 負荷体駆動装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5717228A (en) * 1980-05-14 1982-01-28 Siemens Ag Switch with mis-fet

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