JPS62296785A - モ−タ制御回路 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （イ）産業上の利用分野 本発明は電子機器に用いられる直流モータの制御回路に
関する。

（ロ）従来の技術 テーブレフーダ等の電子機器において直流モータが多く
使用されており、これら直流モータの回転数を制御する
ガバナーとして特開昭５６−２５３９２号公報に記載さ
れているように比例電流制御方式と、実公昭４８−１５
２８８号公報に記載されているようにブリッジ制御方式
とがある。比例電流制御方式は誤差検出回路で回転数に
比例した電圧と基準電圧とを比較し、比較して得られた
前記誤差検出回路よりの出力信号をモータに直列接読さ
れた駆動トランジスタのベースに加え、該駆動トランジ
スタを制御しモータに流れる電流を負荷に応じて増減さ
せ、モータの回転数を一定にしている。一方ブリッジ制
御方式はブリッジ回路の検出端子間の不平衡電圧を被制
御トランジスタにて検出し、検出して得た制御電圧でも
ってモータに直列接続された制御トランジスタを制御し
モータの回転数を制御している。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 前述のようにモータの回転数を制御するガバナーとして
、比例電流制御方式とブリッジ制御方式とがありそれぞ
れの方式を集積化した集積回路が販売されている。これ
らガバナーにおいてモータの回転を停止する場合は、単
にモータへの給電を停止するのみであったので、モータ
は慣性でいつまでも回転し続け、モータの回転を急速に
停止させる必要があるものにおいては不便であった。

本発明は斯る欠点を除去したモータ制御回路を提出する
もので、モータの回転停止時に逆起電圧がＯｖに保持き
れるようにし急激に回転を停止させることが出来るよう
にすることを目的とする。

（ニ）問題点を解決するだめの手段 本発明のモータ制御回路は被制御モータを一辺に有し複
数の抵抗にて構成されたブリッジ回路と、一対の入力端
子が夫々前記ブリッジ回路の検出端子に接続され出力端
子がブリッジ回路の給電端子への給電電圧を制御するト
ランジスタに接読された演算増幅回路と、前記演算増幅
回路の入力端子に選択的に正又は負の基準重圧を供給す
る切換スイッチと、前記演算増幅回路の入力端子又は出
力端子に接続されたスイッチ回路とにより構成される。

（＊）作用 本発明のモータ制御回路は上述の如き構成をなすので、
回転停止時に切換スイッチを切換え演算増幅回路の両入
力端子への基準電圧を遮断し、被制御モータに生じる逆
起電圧を供給し該演算増幅回路を制御し、被制御モータ
へ逆起電圧を零にする電圧を供給したので被制御モータ
は急速に停止され、且つ停止後は帰還回路を遮断したの
で被制御モータへ過大ｔｉが流れることはない。

（へ）実施例 本発明のモータ制御回路の実施例を図面に従って説明す
る。

（１）はブリッジ回路で、−辺に直流モータ（２）を含
み、他辺に第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、及び第３抵抗
Ｒ３を有する。（３）は第１入力端子（４）、第２入力
端子（５）及び出力端子（６）を有する演算増幅回路、
（Ｒ４）はモータ（２）と第３抵抗Ｒ３とが結合された
ブリッジ回路（１）の第１検出端子（７）及び演算増幅
回路（３）の前記第１入力端子（４）間に接続された第
４抵抗、（Ｒ，）（Ｒ，）は第１入力端子（４）と第２
入力端子（５）とに夫々接続された第５抵抗及び第６抵
抗、（Ｒ７）は第７抵抗で、演算増幅回路（３）の第２
入力端子（５）及び第１抵抗Ｒ，と第２抵抗Ｒ１とを結
合したブリッジ回路（３）の第２検出端子（５）間に接
続されている。（Ｃ０）はコンデンサで、ブリッジ回路
（３）が正確にバランスしないとき特に高周波域で正帰
還がかかるのを吸収するもので、ブリッジ回路（３）の
第１検出端子（７〉と第２検出端子（８）間に接続され
ている。（１０）（１１）は夫々連動する切換スイッチ
で、演算増幅回路（３）の第１入力端子（４）及び第２
入力端子（５）に正又は負の基準電圧を選択的に供給す
る。（１２）（１３）は夫々逆導電型を有する制御トラ
ンジスタで、ベースは結合され前記演算増幅回路（３）
の出力端子（６）に接続され、コレクタ・エミ・レタは
夫々直列接続され正負の電源間に結合され、且つ制御ト
ランジスタ（１２）（１３）の接続点（１４）はブリッ
ジ回路（１）の給電端子（９）に結合きれている。（１
６）は入力端子（４）に接続されたスイッチ回路である
、 前記各抵抗は以下の式を満足するように抵抗値を定めて
いる。

ＲＲ Ｒｍ＋　Ｒ１Ｒ（＋　Ｒａ　　　　　　・・・・・・・
・・・・・（１）但し　Ｒｍ・・・直流モータ（２）の
直流抵抗本発明のモータ制御回路は上述の如き構成をな
すので動作時には以下の式が成立する。

先ず切換スイッチ（１０）（１１）を図示の状態に切換
えスイッチ回路（１６）をオフにしたときの等価回路を
第２図に示す。今ブリッジ回路（１）の給電端子（９）
（９）間の電圧をｖｏ、直流モータ（２）の逆起電圧を
Ｅ、とすれば、 Ｖ　ｅ＝　Ｉ　ｍ（Ｒｍ十Ｒｓ’）　＋　Ｅ　ｏ　　　
　’・・”’　・・・”（４）但し　Ｉｍ・・・直流モ
ータ（２）に流れる電流又、Ｖ、−（Ｖ、−Ｖ−）Ａ これを変形し　ｉ＝　　ｖ−ｖ−１−・・・・・・・・
・・・・（５）Ａ　　　　　　Ｖ。

但しくＶ、−Ｖ−）・・・演算増幅回路（３）の入力電
圧 Ａ・・・演算増幅回路（３）のオープンループゲイン Ａが無限大に近ければ （■。−Ｖ−）＝　Ｏ・・・・・・・・・・・・（６）
となる。

演算増幅回路（３）の第１入力端子（４）の入力電圧■
やは Ｖ＋＝（ＩｍＲｓ−Ｅｒｅｆ）　　　”　　　＋Ｅｒｅ
ｆ　＝（７）Ｒ＊＋Ｒａ 但しＲ、＝Ｒ、＋　　　Ｒａ肛− Ｒｍ＋Ｒｓ 一方演算増幅回路（３）の第２入力端子（５）の入力電
圧Ｖ−は ｖ−＝ｖ、・−」Ｌ−・　　１　　　・・・・・・・・
・（８）ＲＩ＋Ｒ１Ｒｓ＋Ｒ＋。

但しＲｅ　＠　”＝　Ｒ４＋　−又ｋ Ｒ，＋Ｒ。

（８）式に（１）式及び（３）式を代入すると、Ｖ−＝
Ｖ、・　８　　・　　２　　　・・・・・・・・・（９
）Ｒｍ＋Ｒｓ　　　　　Ｒｓ＋Ｒａ （６）式に＜７）式及び（９）式を代入し整理すると（
ＩｍＲ，−Ｅｒｅｆ）　　　”　　　＋ＥｒｅｆＲ＊＋
Ｒ６ ＝ｖ、Ｒ・−ｈ−・・・・・・（１０）Ｒｍ＋　Ｒｓ　
　　Ｒｓ　十Ｒａ （１０）式をさらに変形し整理すると、ＲｅＲ （ＩｍＲ，−Ｅｒｅｆ　）　＋　　　　　Ｅｒｅｆ　＝
　Ｖ。　　ＲＲｓ　　　　　　　　Ｒｍ＋Ｒｓ ・・・・・・・・・（１１〉 （１１）式に（４）式を代入し変形する。

ｌｍＲ３＋Ｅｒｅｆ（ＲｅＲ−１） ＝　Ｉｍ（Ｒ，＋　Ｒｍ）　・＋　Ｅｏ−二ｈ−Ｒｍ＋
　Ｒｓ　　　　Ｒｍ＋　Ｒｓ この式を整理する。

Ｒ＋ＲＲ Ｅｒｅｆ　（ａ、ニー１）＝Ｅ、Ｒｍ＋。、・・・・・
・（１２）（１２〉式より　Ｅｅ＝Ｅｒｅｆ（−１）　
ｎＲ＋Ｒ Ｒ，Ｒ。

＝Ｅｒｅｆ　−ＬＬ−、」ヒ１Ｌ Ｒ６Ｒ。

・・・・・・・・・（１３） となり、（１３）式より分るように直流モータ（２）の
逆起電圧Ｅ０は基準電圧Ｅ　ｒｅｆと抵抗値によって決
定しモータ電流Ｉｍ、ブリッジ回路（１）の給電端子間
の電圧■。と無関係となりガバナー動作、即ち直流モー
タ（２）の回転数は一定にされることが分る。

前述のように直流モータ（２）の逆起電圧Ｅ０は演算増
幅回路（３）の第１及び第２入力端子（４）（５）への
基準電圧Ｅ−ｒｅｆの関数となり、前記第１及び第２入
力端子（４）（５）に印加される基準電圧Ｅ　ｒｅｆの
極性を反転することにより直流モータ（２）の回転方向
を逆転出来る。このときの等両回路を第３図に示す。演
算増幅回路（３）の第１入力端子（４）の入力電圧■や
は Ｖや−ｌｍＲ５・　　Ｒ・・・・・・・・・（１５）Ｒ
ｅ　＋　Ｒａ 又第２入力端子（５）の入力電圧■−はｖ−＝ｖ。」Ｌ
−・−玉り一十ＥｒｅｆＲＲ，＋Ｒ，Ｒ，＋Ｒ，。　　
　　Ｒｓ”Ｒｅ。

−ｖｏ−Ｌ−」Ｌ−＋Ｅｒｅｆ−ｈ−−Ｒｍ＋Ｒ３Ｒ，
＋Ｒ６Ｒ，＋Ｒ。

・・・・・・・・・（１６） （１５）式及び（１６）式を（６）式に代入すると、ｌ
ｍＲ５・”　　−Ｖｏ”　Ｌ−・’　　−Ｅｒｅｆ　　
’−Ｒ＊”Ｒｓ　　　　　ＲＩ”Ｒａ　　　　Ｒｍ＋Ｒ
ｓ　　　　　　　　　Ｒ−＋Ｈａ＝Ｏ・・・・・・・・
・（１７） （１７）式を変形し且つ（４）式を代入すると、ＩｍＲ
，−Ｅｒｅｆ　”　　＝　　”　　（Ｉｍ（Ｒｘ＋Ｒｍ
）　＋　Ｅｏ　）Ｒ６Ｒｍ＋Ｒｓ ・・・・・・・・・（１８） （１８）式を整理すると Ｅ　ｅ　＝　−ＥｒｅｆＵｅＸ−Ｌ、」ＬＲｓ　　　Ｒ
ａ となり、前述（１３）式と電圧の極性が変っている以外
同一である。このことより基準電圧の極性を変えること
により同一回転数で回転方向のみ逆転出来ることが分る
。

次に第１図に従って実際の動作を説明する。直流モータ
（２）を正回転きせるには切換スイＺチく１０）（１１
）を図示の状態に切換えると、演算増幅回路（３）の第
１入力端子（４）には基準電源（１５）よりの正の基準
電圧Ｖ　ｒｅｆが供給され、第２入力端子（５）はアー
ス電位にきれるので、演算増幅回路（３）の出力端子に
は正の制御電圧を生じ、制御トラ・ンジスタ（１２）を
オンし制御トランジスタ（１３）をオフさせる。従って
ブリッジ回路（１）の給電端子（９）には制御トランジ
スタ（１２）を通し正電源よりの正電圧が供給され、直
流モータ（２）には矢印Ａ方向に電流が流れ正方向に回
転し、例えば光学式ディスク再生装置のトレイをディス
ク装着方向の第１方向に摺動させる。この間にディスク
に加わる負が増加すると、第６図に示すように直流モー
タ（２）の回転数が低下し逆起電圧が減少される傾向に
ある。

しかし逆起電圧が減少すると第４抵抗Ｒ４を介し演算増
幅回路（３）の第１入力端子（４）に加わっている正電
圧が増加し、出力端子（６）に生じる正の制御電圧は高
まり制御トランジスタ（１２）を増々正方向に追い込む
ので、直流モータ（２）に加えられる電流を増加し第７
図に示すようにトルクを大きくし回転数が一定とされる
ので逆起電圧は一定となる。

逆に負荷が軽く直流モータ（２）の回転数が増加したと
きには逆起電圧が増加されるが、演算増幅回路（３）の
第１入力端子（４）の正電圧が低下するため、出力端子
（６）の正の制御電圧が減少し制御トランジスタ（１３
）のコレクタ・エミッタ間のインピーダンスを高めるの
で、直流モータ（２）への電流を減少し、直流モータ（
２）の回転数が低下され逆起電圧は一定になる。

トレイがディスクの装着位置まで摺動きれると、そのこ
とを検出し電源スィッチ（図示せず）かオフされるとと
もに、切換スイッチ（１０）（１１）を図示と反対側に
切換える。

ディスクを取出すとき等直流モータ（２）を逆方向に回
転させるには、前述の如く切換スイッチ（１０）（１１
）を図示の如く切換えておいてイジェット釦（図示せず
）を押圧する等電源スィッチをオンする。すると演算増
幅回路（３）の第２入力端子（５）に基準電！（１５）
の正の基準電圧が加わり、第１入力端子（４）はアース
電位にされるので、演算増幅回路（３）の出力端子（６
）は負の制御電圧を生じる。

従って制御トランジスタ（１３）がオンし制御トランジ
スタ（１２）がオフきれる。従って直流モータ（２）に
前述とは逆に矢印Ｂ方向の電流が流れるため該直流モー
タ（２）は逆方向に回転きれ、トレイをディスク装着方
向と逆の第２方向に摺動させる。

モしてトレイの摺動中に直流モータ（２）に加わる負荷
が変動すれば、その負荷の変動に応じ直流モータ（２）
に流れる電流を変えトルクの調整を行う。例えば直流モ
ータ（２）に加わり回転数が低下し、逆起電圧が減少す
ると、演算増幅回路（３）の第２入力端子（５）に加え
られる正の基準電圧は増加され出力端子（６）の負制御
電圧を増加させるので、制御トランジスタ（１３）のコ
レクタ・エミッタ間のインピーダンスが減少し直流モー
タ（２）に流れる電流を増加させトルクを増大し、逆に
直流モータ（２）に加わる負荷が減少し回転数が高まり
、逆起電圧が増加すると演算増幅回路（３）の第２入力
端子（５）の正の基準電圧が減少し、出力端子（６）の
制御電圧を増加し制御トランジスタ（１３）のコレクタ
・エミッタ間のインピーダンスを増加し、直流モータ（
２）への電流を抑え逆起電圧を一定にする。

最後に直流モータを停止させる場合の動作について説明
する。直流モータを停止させるには切換スイッチ（１０
）（１１）を中立の位置に切換え入力端子（４）（５）
を第５抵抗Ｒ５及び第６抵抗Ｒ８を介して接地する。す
ると両入力端子（４）（５）には基準電源（１５）から
の基準電圧は印加されずブリッジ回路（１）の第１及び
第２検出端子（７）（８）にて検出された検出電圧のみ
が印加される。それまで切換スイッチ（１０）（１１）
が第１図の状態に切換えられており直流モータ（２）が
順方向に回転きれていると、第１検出端子（７〉には直
流モータ（２）に生じる負の逆起電圧が検出されるので
、その負逆起電圧は演算増幅回路（３）の第１入力端子
（４）に印加される。一方策２入力端子（５）は零電位
であるので、演ｍ増幅回路（３）の出力端子（６）には
負出力電圧を生じそれまでオンしていたトランジスタ（
１２）をオフしトランジスタ（１３）をオンさせる。そ
の結果前記逆起電圧を零にするように作用し直流モータ
（２）を急速に停止する。

前述の如く直流モータ（２）は停止されるが、完全に停
止した状態においてブラシ（１７）（１Ｂ）が第５図に
示す如く２つのコミュテータ−（１９）＜２１）に接触
したまま停止する可能性があり、この時にブリッジ回路
（１）の平衡条件が大幅にずれる。即ち通常は第４図の
状態にありこのときの各電機子巻線の抵抗をＲ，ｌ、Ｒ
，１，Ｒ，３とすると、ブラシ（１７）（１８）間の抵
抗ＲＡは ＲＡ＝　　”　　’　”’　　　　　　　−・−−−−
−（２０）Ｒ１１＋Ｒ１！＋Ｒ１３ 今Ｒ”　ＲＩＩ＝　ＲＩ＊　−Ｒ＋　ｓとすればＲＡ＝
暑Ｒ・・・・・・・・・（２１）となる。

ところが第５図の如くブラシ（１７）が２つのコミュテ
ータ−（１９）（２１）に接触したまま停止すると、ブ
ラシ（１７）（１８）間の抵抗ＲＢはＲＢ＝ｕ−・・・
・・・・・・（２２）Ｒｘ　＋　Ｒｓ 前述と同様に電機子巻線の各抵抗が等しいとすれば（２
２）式のＲ８は Ｒ３＝ＩＲ・・・・・・・・・（２３）となる。

（２１）式と（２３）式とを比較し工分るごとく１つの
ブラシが２つのコミュテータ−に接触したまま停止した
とき、ブラシ（１７）（１８）間の電機子巻線の抵抗は
通常のときに比して小さくなり、ブリッジ回路（１）の
バランスがくずれ第１及び第２検出端子（７）（８）間
に不平衡電圧を生じ、演算増幅回路（３）の出力端子（
６〉に重圧を発生し、トランジスタ（１２）又はトラン
ジスタ（１３）をオンせしめるので直流モータ（２）に
停止中にも電流が流れ、電機子巻線を焼損するおそれが
ある。本発明はそこで第１検出端子（７）と第１入力端
子（４）間の帰還ループにスイッチ回路（１６）を接続
し、モータ（２）が停止した後前記スイッチ回路（１６
）をオンし第１入力端子（４）に帰還電圧がアースし帰
還されることがないようにし、演算増幅回路（３）の出
力端子り６〉を零電圧としてトランジスタ（１２）（１
３）をオフしモータ（２）に電流が流れないようにして
いる。

前記スイッチ回路り１６）は演算増幅回路（３）の第１
入力端予（４）に接続したが、その他演算増幅回路＜３
）の帰還ループ内であるのならどこでもよく例えば出力
端子（６）とアース間に設けてもよい。

又スイッチ回路（１６）はモータ（２）の回転停止を検
出し自動的にオンさせるようにすればよりよい。

（ト）発明の効果 本発明のモータ制御回路は上述したように、停止時に演
算増幅回路にモータの逆起電圧を帰還し、該モータに回
転により生じる逆起電圧と同一大ききで逆方向の電圧を
印加し逆起電圧を零電圧にするので、直流モータにブレ
ーキがかかり急速に停止する。

直流モータの停止後は演算増幅回路の帰還ループを遮断
するようにしたので、電機子巻線に過大電流が流れ焼損
してしまうということも防止出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモータ制御回路図、第２図及び第３図
は第１図の等価回路図、第４図及び第５図は本発明に用
いた直流モータの等価回路図、第６図は本発明に用いた
直流モータの特性図、第７図は本発明の直流モータ制御
回路の特性図である。 （１）・・・ブリッジ回路、　（２）・・・直流モータ
、（３）・・・演算増幅回路、　（１０）（１１）・・
・切換スイッチ、　（１６）・・・スイッチ回路。 出願人　三洋電機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 第４図　　　　　第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被制御モータを一辺に有し複数の抵抗にて構成さ
   れたブリッジ回路と、一対の入力端子が夫々前記ブリッ
   ジ回路の検出端子に接続され出力端予がブリッジ回路の
   給電端子への給電電圧を制御するトランジスタに接続さ
   れた演算増幅回路と、前記演算増幅回路の入力端子に選
   択的に正又は負の基準電圧を供給する切換スイッチと、
   前記演算増幅回路の入力端子又は出力端子に接続された
   スイッチ回路とよりなり、回転停止時切換スイッチを切
   換え演算増幅回路の両入力端子への基準電圧を遮断し、
   これら入力端子に被制御モータに生じる逆起電圧を供給
   し該演算増幅回路を制御し、被制御モータへ逆起電圧を
   零にする電圧を印加し停止させ、被制御モータの回転停
   止後スイッチ回路をオンし帰還ループを遮断することを
   特徴とするモータ制御回路。