JPS63268494A - モ−タ駆動回路 - 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 本発明はモータの駆動電源電圧をその負荷状態に応じて
制御するモータ駆動回路に関するものである。

従来の技術 従来、モータの駆動電源電圧を可変させて回転制御する
方法として種々提案されており、例えば特開昭５８−１
９８１８７号公報に示されているものがある。

これはモータのステータコイルに流す電流を制御する出
力トランジスタ群のコレクタ・エミッタ間の飽和電圧を
検出し、その飽和状態により上記出力トランジスタに供
給される電源電圧を制御するものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の構成では、出力トランジスタ
群のコレクタ・エミッタ間の飽和状態を過飽和直前の状
態に設定して使用した場合、わず−かの負荷変動で出力
トランジスタ群が飽和し・負荷に対応した電流が流せな
くなったり、飽和期間で出力トランジスタ群の相電流が
急変しモータの振動が増加するという問題点を有してい
た。

これらの欠点を補うには出力トランジスタ群の飽和状態
を検出するレベルに余裕をもたせ、多少の負荷変動があ
っても出力トランジスタ群が飽和しないようにその電源
電圧を設定することで可能となるが、そのため、モータ
に供給する電源の電圧利用率が悪くその消費電力が大き
くなる問題点を有していた。

本発明は、上述のような問題を解決し、モータの消費電
力が少ないモータ駆動回路を供給するものであり、特に
負荷変動が少ない動作状態ではモータに供給する電圧を
低く設定しその消費電力の削減をはかるとともに、負荷
変動の大きい状態で［ｊニア］　）ランジスタの過飽和
を無くするモータ駆動回路を提供することを目的とする
ものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明のモータ駆動回路は、
出力トランジスタ群のコレクタ・エミッタ間の動作電圧
を検出する飽和検出回路と、前記飽和検出回路の出力電
圧を積分する積分回路と、前記積分回路の出力電圧値に
応じてその出力パルス幅のデユーティ比が可変するパル
ス幅変調回路と、前記パルス幅変調回路の出力パルス幅
に応じて前記出力トランジスタ群に印加する電源電圧を
可変する電圧変換回路とを備え、前記飽和検出回路は前
記出力トランジスタの飽和直前の動作電圧が検出電圧に
設定されるとともに、前記積分回路は、前記飽和検出回
路の飽和状態で放電状態、非飽和状態で充電状態とし、
放電時定数より充電時定数を大きく設定したものである
。

作用 上記構成により、負荷変動の大きい動作状態では、出力
トランジスタ群の飽和状態を検出する飽和検出回路の出
力電圧を積分する積分回路の放電時定数が短かく設定さ
れ、その非飽和状態を検出する充電時定数が大きく設定
された構成によって・飽和状態の検出の応答が早くなる
とともに、非飽和状態では出力トランジスタ群のコレク
タ・エミッタ間電圧が維持され、負荷変動に対しても出
力トランジスタ群の過飽和がおさえられる。また負荷変
動の少ない動作状態では、出力トランジスタ群の動作電
圧が小さく設定され、その消費電力を少なくすることが
できる。

実施例 以下、本発明の一実施例のモータ駆動回路について図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例のモータ駆動回路を示す回路
図である。第１図において、端子１ａ。

１ｂ、１ｃはモータのロータ（図示せず）の回転位置を
示す位置信号を出力する位置検出手段例えばホール素子
（図示せず）に接続され、かつ分配回路２の入力側にそ
れぞれ接続されている。分配回路２の出力側は電流増幅
器３に接続されている。

−刃端子４はモータ制御回路（図示せず）の出力側に接
続され制御電圧が印加されるとともに、比較増幅器６の
入力側に接続されている。この比較増幅器６において制
御電圧は対応する制御電流に変換され、その制御電流は
電流増幅器３の制御側に流される。そして、電流増幅器
３には前記制御電流に対応した３相の電流が流れその出
力は電流増幅器３の出力側に接続された第１の出力トラ
ンジスタ群６ａ＋　　ｅｂ、６０のベースに加えられる
。これらの第１の出力トランジスタ群ａａ、８ｂ。

ｅｃは、分配回路２の出力電圧すなわち位置検出手段の
出力に応じて順次動作状態に切り換えられる。

電流増幅器３の出力側は、第２の出力トランジスタ群Ｔ
１，７ｂｌ　　７０のベースにも接続され、これらの第
２の出力トランジスタ群７１Ｌ、７ｂ。

７Ｃは第１の出力トランジスタ群６１Ｌ、　６ｂ、５Ｑ
と同様に順次動作状態に切換えられる。なお第２の出力
トランジスタ群７１Ｌ、７ｂ、７０のエミッタは共通に
接続さ牡、抵抗８を介して接地されている。

第１の出力トランジスタ群ｅ　ａ　Ｈｅ　ｂ　ｒ　　θ
Ｃのエミッタは共通に接続され、制御側に入力されたパ
ルス信号のパルス幅に対応した直流電圧を出力する電圧
変換回路９の出力側に接続され、モータ駆動に必要な電
圧が印加される。

出カドランジスタロａが導通しているとき、ステータコ
イルＩ　Ｑａ、１　ｏｂ’ｌ介して出力トランジスタ７
ｂが導通し、抵抗８を経てモータ電流が流れる。このと
き抵抗８にはモータ電流に対応した電圧降下が生じ、こ
の電圧が比較増幅器６の他の入力端子に加えられる。な
おここで第１の出力トランジスタ群６ａ、ａｂ、６ｃ、
および第２の出力トランジスタ群７１Ｌ、７ｂ、７０は
、ステータコイ／ｌ／１０　（１ｏａ、　　１０ｋｌ＋
　　１００　）に流れる電流の電流値が同一のとき、第
２の出力トランジスタ群７ａ、７ｂ、７０のオン抵抗が
第１の出力トランジスタ群８ａ、６ｂ、８０よシ低い値
になるように設定されている。

以上の説明から明らかなように、ステータコイル１０ａ
、１０ｂｌ　１０Ｃには第１の出力トランジスタ群６１
　　ａｂ、ｔ３ｃ、第２の出力トランジスタ群７ａ、７
ｂ、７０とにより、双方向に電流が流れる。そして第２
の出力トランジスタ群７　ａ　ｒ７ｂ＋７０のコレクタ
・エミッタ間電圧は第１の出力トランジスタ群８２Ｌ　
ｒ　　６　ｋ）　＋　　６０のコレクタ・エミッタ間電
圧に比べて十分小さい値になる。

次に第１の出力トランジスタ群６１Ｌ、　　ｅｂ、ｅｃ
のコレクタ・エミッタ間電圧を所定値に保つ回路構成に
ついて説明する。

第１の出力トランジスタ群６＆、６ｂ、６０のコレクタ
はダイオード１１　ａ、　　１　ｌ　ｂ、　　１１　Ｑ
のアノード側に接続され、そしてこれらのダイオード１
１ａ、１１ｂｌ　１１０のカンート側は共通に接続され
て定電流回路１２２Ｌの高電位側と、検出トランジスタ
１４のベースに接続されている。検出トランジスタ１４
のエミッタは検出抵抗を介して第１の出力トランジスタ
群Ｓａｔ　　ａｂ、ｅａのエミッタならびに電圧変換回
路９の出力側に接続され、またコレクタはトランジスタ
１６２Ｌのコレクタ側に接続されている。なおダイオー
ド１１１Ｌ。

１１ｂ、１１０．定電流回路１２帖検出抵抗１３および
検出トランジスタ１４から飽和検出回路１６が構成され
ている。

トランジスタ１６ａ、１６ｂ、エミッタ抵抗１７２Ｌ、
１７ｂ、）ランジスタ１Ｂ＆、１８ｂ。

エミッタ抵抗１９ａ、１９ｂから構成された電流増幅回
路２０の出力は充電抵抗２１を介して放電抵抗２２と積
分コンデンサ２３に加えられる。そして積分コンデンサ
２３の両端電圧は、端子２４に三角波が加えられたコン
パレータ２６の他方の入力端子に印加され、上記三角波
とレベル比較がされる。コンパレータ２５の出力パルス
は電圧変換回路９０制御側に加えられ、電源端子２６の
印加電圧が所定の出力電圧に制御される。

これらの動作をさらに詳細に説明すると、第１の出力ト
ランジスタ群６１Ｌ、６ｂ、６０のコレクタ・エミッタ
間電圧が犬きくなると、検出トランジスタ１４のコレク
タには、第１の出力トランジスタ群ａａ、ｅｂ、ａｃの
コレクタ・エミッタ間電圧に対して検出抵抗１３で設定
されるコレクタ電流が流れ、電流増幅回路２ｏで所定の
値だけ電流増幅され、充電抵抗２１を介して積分コンデ
ンサ２３に充電される。この充電電流により積分コンデ
ンサ２３の充電電位は上昇し、積分コンデンサ２３の両
端電圧がコンパレータ２６に加えられる三角波の電圧と
比較されコンパレータ２６の出力パルス幅が狭くなる。

その結果この出力パルスが入力された電圧変換回路９の
出力電圧は低く設定される。かぐして第１の出力トラン
ジスタ群６　ａ＋６ｂｌ　　６０のコレクタ・エミッタ
間電圧は小さくなる。

なお検出トランジスタ１４のコレクタには別の定電流回
路１２ｂが接続され、定電流回路１２ｂに流れる電流と
検出抵抗１３で決る電圧に第１の出力トランジスタ群６
１Ｌｌ　　６ｂ、６０のコレクタ・エミッタ間電位が定
まる。

第１図に示したモータ駆動回路でその負荷が急変し、ス
テータコイル１０ＩＬ、　　Ｉ　Ｑｂ、　　１００に流
れる電流が増加した場合、第１の出力トランジスタ群６
１Ｌｌ　　６ｂ、　　６０のコレクタ・エミッタ間電圧
が小さくなり、充電抵抗２１には電流が流れなくなり、
積分コンデンサ２３は放電抵抗２２を介して急速に放電
され、電圧変換回路９の出力電圧が上昇する。

なお、ここで充電抵抗２１は放電抵抗２２に比べて犬き
く設定しであるため、第１の出力トランジスタｉａａ、
ｅｂ、ｅｃのコレクタ・エミッタ間電圧を高く設定する
場合に、小さく設定する場合に対して短時間で変化し、
上記した如く負荷の急変に対応することができる。前記
充電抵抗２１゜放電抵抗２２．積分コンデンサ２３から
積分回路が構成されている。なお、ここで積分コンデン
サ２３は飽和検出回路１５、電流増幅回路２ｏ、コンパ
レータ２５、電圧変換回路９からなる閉ループの動作全
安定に保つ役目も兼ねている。

以上のように本実施例によれば、負荷が変動しステータ
コイルに流れる電流が増加した場合、積分回路の放電が
急峻に行われ、第１の出力トランジスタ群６１　６ｂ、
６０に印加される電圧が増加さｎ、そして負荷の変動が
小さい場合には、その放電に対してゆるやかな充電が積
分回路で行なわれたために、出力トランジスタ群の飽和
が短時間で検出され、また過飽和が抑制されるものであ
る。その結果、出力トランジスタ群から負荷に応じた電
流をモータのステータコイルに供給することが可能とな
る。

次に本発明のモータ駆動回路の第２の実施例について第
２図を用いて説明する。なお第２図において、第１図と
同様の構成については同符号を付し、かつその構成の異
なる要部のみを示す。

第２図の実施例で示すところの骨子は第１の出力トラン
ジスタ群６Δ、６ｂ　、６０のコレクタ・エミッタ間電
圧が所定の値より小さくなったとき、積分コンデンサ２
３の充電電圧を急速に放電させる点であり、その構成に
より第１の出力トランジスタ群６ａ、６ｂ、６ｃの過飽
和をなくするものである。

第２図においてダイオード１１ａ、１１ｂ。

１１０が設けられ、そのカソード側が検出トランジスタ
１４０ベースに接続されている飽和検出回路１６の構成
は第１図と同様である。さて、ダイオード１１ａのカソ
ードはトランジスタ３１のエミッタに接続され、このト
ランジスタ３１のベースは定電流源３０の高電位側と抵
抗２９の一端に接続されている。抵抗２９の他端はダイ
オード２８゜２７と直列に接続され、ダイオード２７の
アノード側が第１の出力トランジスタ群６　ａ　＋　　
ｅ　ｂ　＋　ｅｃのエミッタおよび電圧変換回路９の出
力側に接続さ扛ている。ダイオード２７．　２Ｂ、抵抗
２９゜定電流源３０およびトランジスタ３１からスイッ
チ回路３２が構成される。

第１の出力トランジスタ群ｅａ、６ｂ、ａａのコレクタ
・エミッタ間電圧が定電流源３ｏに流れる電流と抵抗２
９で決る電圧以下になると、スイッチトランジスタ３１
が導通状態になり、放電トランジスタ３３が導通状態に
なる。一方、放電トランジスタ３３のコレクタは端子３
４を介して積分コンデンサ２３の高電位側に接続さｎ、
その充電電荷を急速に放電する。

以上のように、本実施例によれば前述の第１の実施例に
対してより急峻に積分コンデンサの放電が行なわれ、出
力トランジスタ群の飽和検出がより短時間で行なわれる
ものである。

発明の効果 本発明によれば、出力トランジスタ群の動作電圧を検出
する飽和検出回路と、この飽和検出回路の出力電圧を積
分する積分回路と、前記積分回路の出力電圧値に応じて
その出力パルス幅のデユーティ比が変化するパルス幅変
調回路と、前記パルス幅変調回路の出力パルス幅に応じ
て前記出力トランジスタ群に印加する電源電圧を制御す
る電圧変換回路とを備え、前記飽和検出回路は前記出力
トランジスタ群の飽和直前の動作電圧を検出電圧に設定
されるとともに、前記積分回路は、前記飽和検出回路の
飽和状態で放電状態、非飽和状態で充電状態にされ、放
電時定数より充電時定数を犬きく設定した構成としたた
めに、モータの負荷に大きな変動が生じ、ステータコイ
ルに大電流が流れた場合、積分回路の放電か急峻に行わ
ｎ、電圧変換回路の出力電圧が増加され、飽和状態の検
出の応答が従来の構成に対して短時間で行なわ九る。

そしてまた非飽和状態ではつまジ負荷変動が小さい状態
では、積分回路の充電時定数が大きく、その過飽和が抑
えられる。その結果、出力トランジスタ群から負荷に応
じた電流がステータコイルに供給することが可能となる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のモータ駆動回路の構成を示
す回路図、第２図は本発明の他の実施例のモータ駆動回
路の構成を示す要部回路図である。 ５１Ｌ、６ｂ、６０・・・・・・第１の出力トランジス
タ群、７ａ、　　７ｂ、　　７ｃ・・・・・・第２の出
力トランジスタ群、１１１Ｌｌ　１１ｂ、１１０・・・
・・・ダイオード、１２！Ｌ、１２ｂ・・・・・・定電
流源、１３・・・・・・検出抵抗、１４・・・・・・検
出トランジスタ、２ｏ・・・・・・電流増幅回路、２１
・・・・・・充電抵抗、２２・・・・・・放電抵抗、２
３・・・・・・積分コンデンサ、２６・・・・・・コン
パレータ、３１・・・・・・スイッチトランジスタ、３
２・・・・・・スイッチ回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロータの回転位置を検出する位置検出手段の出力信号に
   もとづいて複数相のステータコイルに流れるステータ電
   流を順次切換える出力トランジスタ群を有し、かつ前記
   出力トランジスタ群の動作電圧を検出して前記出力トラ
   ンジスタ群に加える電源電圧を制御するモータ駆動回路
   であって、出力トランジスタ群のコレクタ・エミッタ間
   の動作電圧を検出する飽和検出回路と、前記飽和検出回
   路の出力電圧を積分する積分回路と、前記積分回路の出
   力電圧値に応じてその出力パルス幅のデューティ比が可
   変するパルス幅変調回路と、前記パルス幅変調回路の出
   力パルス幅に応じて前記出力トランジスタ群に印加する
   電源電圧を制御する電圧変換回路を備え、前記飽和検出
   回路は前記出力トランジスタ群の飽和直前の動作電圧を
   検出電圧に設定されるとともに、前記積分回路は、前記
   飽和検出回路の飽和状態で放電状態、非飽和状態で充電
   状態とされ、放電時定数より充電時定数を大きく設定し
   たことを特徴とするモータ駆動回路。