KR100292607B1

KR100292607B1 - 반도체집적회로장치

Info

Publication number: KR100292607B1
Application number: KR1019930023358A
Authority: KR
Inventors: 세끼구니오; 오꾸보유이찌
Original assignee: 가나이 쓰도무; 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 2001-10-24
Also published as: KR940012790A; JPH06165567A; TW249308B; US5428281A

Abstract

반도체집적회로장치에 관한 것으로서, 회로의 간소화를 도모하면서 저전원전압까지 효율좋게 동작할 수 있게 하기 위해, 내부에서 발생된 주기적인 펄스 또는 외부에서 공급되는 주기적인 펄스를 받아서 전원전압 이상으로 높게 된 승압전압을 형성하는 승압회로를 마련하고, 푸시풀형태로 된 NPN형의 1쌍의 출력트랜지스터중의 전원전압측에 마련되는 출력트랜지스터의 구동전류를 형성하는 PNP형의 구동트랜지스터의 에미터에 공급하고, 승압회로는 출력트랜지스터 또는 구동트랜지스터에 흐르는 전류에 대응해서 그 전류공급능력이 가변으로 된다.

이러한 장치를 이용하는 것에 의해, 회로의 간소화를 도모하면서 저전원전압까지 효율 좋게 동작한다.

Description

반도체집적회로장치

제1도는 본 발명에 관한 반도체집적회로장치를 사용한 3상 스핀들 모터구동회로 시스템의 1실시예를 도시한 블럭도.

제2도는 본 발명에 관한 반도체집적회로장치의 다른 1실시예를 도시한 블럭도.

제3도는 종래의 3상 스핀들모터 구동회로시스템의 1예를 도시한 블럭도.

제4도는 3상 스핀들모터 구동회로 시스템에 있어서의 홀소자의 파형도.

제5도는 3상 스핀들모터 구동회로 시스템에 있어서의 통전파형도.

본 발명은 반도체집적회로장치에 관한 것으로써, 예를들면 모터의 회전제어를 실행하는 모터드라이버에 이용해서 유효한 기술에 관한 것이다.

모터의 회전제어를 실행하는 회로로써 제3도에 도시한 바와 같은 회로가 있다. 이와 같은 모터의 제어회로에 관해서는 일본국 특허공개정보 소화63-294290호가 있다. 동일 도면에 있어서, H1, H2, H3은 홀소자로써 모터의 회전위치검출을 자기적으로 실행하는 것이다. 홀소자H1, H2, H3에서는 제4도 (A) ∼ (C) 에 도시한 바와 같은 회전위치검출신호 u, v, w가 얻어져서 홀증폭기 (2), (3), (4)로 공급된다.

홀증폭기 (2) ∼ (4) 는 상기 검출신호u, v, w의 증폭을 실행함과 동시에 파형정형이고, 다음 단의 매트릭스(MATRIX) 회로 (5) 에 공급한다. 매트릭스회로 (5)는 제5도 (A) ∼ (C) 에 도시한 바와 같은 하이레벨H, 미들레벨M 및 로우레벨L의 3값으로 레벨변화하는 상전환신호U, V, W를 다음단의 3차동회로 (9) 에 공급한다.

3차동증폭회로 (9) 는 3개의 NPN형 바이폴라 트랜지스터(이하, NPN트랜지스터라고도 한다) Q1, Q2, Q3 으로 구성된 제1의 3차동회로와 3개의 PNP형 바이폴라트랜지스터(이하, PNP 트랜지스터라고도 한다) Q4, Q5, Q6으로 구성된 제2의 3차동회로로 구성되고, 전류 I₀₁과 I₀₂가 전류제어회로 (8) 에 의해서 제어된다. 3차동회로 (9) 중 NPN트랜지스터 Q1, Q2, Q3은 상전환신호U, V, W가 하이레벨H 일때 출력회로A1', A3', A5'를 구동하고, 미들레벨M, 로우레벨L 일때에는 OFF 상태로 된다. 또, PNP트랜지스터 Q4, Q5, Q6은 상전환신호U, V, W가 하이레벨H, 미들레벨M일때에는 OFF상태로 되고, 로우레벨L 일때에는 ON상태로 된다.

따라서, 제4도의 t0 ∼ t1 사이에 있어서는 트랜지스터 Q1과 Q5가 ON 상태로 되고, 트랜지스터 Q30과 Q31로 구성된 전원전압Vcc측의 출력회로A1'와 접지측 트랜지스터A4' (A2'의 트랜지스터 Q32, Q33과 동일한 구성으로 되어 있다)가 동작해서 모터코일 L1과 L2에 구동전류를 흐르게 하도록 한다.

제4도의 t1 ∼ t2 사이에 있어서는 전원측 출력회로A1'와 접지측의 출력회로A6'가 동작하여 모터코일 L1과 L3에 구동전류를 흐르게 하도록 한다. 이하, 트랜지스터 Q1 ∼ Q6이 상전환신호U, V, W의 레벨변화에 따라서 동작하고, 전원측 출력회로A1', A3', A5'와 접지측 출력회로A2', A4', A6'를 순차로 구동한다. 이 결과, 제4도의 t2 ∼ t3 사이에 있어서는 모터코일 L2와 L3사이에 구동전류가 흐르고, t3 ∼ t4 사이에 있어서는 모터코일 L2와 L1사이에 구동전류가 흐르고, t4 ∼ t5 사이에 있어서는 모터코일 L3과 L1사이에 구동전류가 흐르며, t5 ∼ t6 사이에 있어서는 모터코일 L3과 L2사이에 구동전류가 흐른다.

제3도의 회로에서는 전원전압측의 출력회로A1'와 같이 PNP형의 구동트랜지스터(프리드라이버트랜지스터)와 그 출력신호를 받는 NPN의 출력트랜지스터로 구성되어 있다. 이 때문에 출력회로의 구동능력은 트랜지스터 Q30과 Q31의 나머지 전압 (위쪽의 포화전압) 으로 제한되어 버린다.

모터회전 제어회로는 플로피디스크나 하드디스크 기억장치에 사용되고, 소형화나 휴대화등을 위해 전원전압이 5V나 3V와 같은 저전압화되는 경향이 있다. 이와 같이 저전압화에 따라 상기 출력회로의 나머지 전압을 무시할 수 없게 되고 있다.

그 때문에 프리드라이버 트랜지스터의 에미터전위를 Vcc 이상의 높은 전압을 공급하는 기술이 일본국 특허공개정보 평성1-117685호 (공개일 1989년5월10일) 에 개시되어 있다.

본 발명자들은 모터드라이버로써의 반도체집적회로의 저전원전압화및 저소비전력화에 대해서 검토하였다. 그 결과, 모터의 기동시, 즉 모터가 회전하고 있지 않은 상태에서 모터가 소정의 회전수로 회전시켜질때까지의 동안은 모터드라이버의 출력트랜지스터의 출력전류의 값은 크고, 모터가 소정의 회전수로 회전하고 있는 정상회전상태에 있어서는 모터 드라이버의 출력트랜지스터의 출력전류의 값은 매우 작은 것을 고려하여 본 발명자들은 프리드라이버 트랜지스터의 에미터전위를 승압시키는 승압회로의 회로구성등을 검토하였다.

본 발명의 목적은 회로의 간소화를 도모하면서 저전원전압까지 효율 좋게 동작할 수 있도록 한 출력회로를 구비한 반도체집적회로장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회로의 간소화 및 저소비전력화를 도모하면서 저전원전압까지 효율좋게 동작할 수 있도록 한 출력회로를 구비한 반도체집적회로장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 그외의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면에서 명확하게 될 것이다.

본원에서 개시되는 발명중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 다음과 같다. 즉, 내부에서 발생된 주기적인 펄스 또는 외부에서 공급되는 주기적인 펄스를 받아서 전원전압 이상으로 높게 된 승압전압을 형성하는 승압회로를 마련하고, 푸시풀형태로 된 NPN형의 1쌍의 출력트랜지스터중 전원전압측에 마련되는 출력트랜지스터의 구동전류를 형성하는 PNP형의 구동트랜지스터의 에미터에 공급한다. 또, 출력트랜지스터의 출력전류 또는 구동트랜지스터에 흐르는 전류를 검출하기 위한 검출수단이 마련되고, 그 검출수단의 검출출력에 따라서 승압회로의 바이어스전류 또는 전류공급능력이 제어된다.

따라서, 승압회로를 마련하는 것에 의해서 구동트랜지스터의 에미터 전압을 전원전압 이상으로 높게할 수 있기 때문에 이 구동트랜지스터의 베이스, 에미터간 전압분만큼 출력다이나믹영역을 크게 할 수 있다.

또, 출력트랜지스터의 출력전류를 검출하고, 그 검출결과에 따라서 승압회로의 바이어스전류를 제어하므로, 모터의 기동시에 승압회로의 바이어스전류가 크게 되고, 모터의 정상회전시에 승압회로의 바이어스전류 또는 전류공급능력이 작아진다. 그 결과 불필요한 전류가 승압회로에서 소비되는 것을 방지할 수 있기 때문에 반도체집적회로장치의 저소비전력화가 달성된다.

제1도에는 본 발명에 관한 반도체집적회로장치를 사용한 3상 스핀들모터 구동회로시스템의 1실시예의 블럭도가 도시되어 있다. 동일 도면에 있어서, 1점쇄선으로 표시된 반도체집적회로장치 IC를 구성하는 각 회로블럭은 공지의 반도체집적회로의 제조기술에 의해 단결정실리콘과 같은 1개의 반도체기판상에 형성된다. 동일 도면에 있어서 1점쇄선상의 O표는 IC의 외부단자를 나타내고 있다.

또, 다음의 설명에 있어서 트랜지스터는 바이폴라트랜지스터를 의미하고 있다.

동일 도면에 있어서, 상기와 마찬가지로 H1, H2, H3은 홀소자로써 모터의 회전위치검출을 자기적으로 실행하는 것이다. 각 홀소자H1, H2, H3에서는 제4도 (A) ∼ (C) 에 도시한 바와 같은 회전위치검출신호u, v, w가 얻어져서 홀증폭기 (2), (3), (4) 에 각각 공급된다.

홀증폭기 (2), (3), (4) 는 상기 검출신호u, v, w의 증폭을 실행함과 동시에 파형정형하고, 다음 단의 매트릭스 (MATRIX) 회로 (5) 에 공급한다. 매트릭스회로 (5)는 제5도 (A) ∼ (C) 에 도시한 바와 같은 하이레벨H, 미들레벨M 및 로우레벨L의 3값으로 레벨변화하는 상전환신호U, V, W를 다음단의 3차동회로 (9) 에 공급한다.

모터의 회전수를 검출하기 위한 FG (주파수발전기) 신호는 FG 앰프 (6) 에 공급된다. 이 FG 앰프 (6) 은 상기 입력된 FG 신호를 증폭해서 회전속도 판별회로 (15) 에 입력된다. 회전속도 판별회로 (15) 에서는 상기 FG신호와 버퍼앰프 (7) 을 통해서 입력된 기준주파수신호Fref를 비교하고, 오차신호 ES를 형성한다.

특히 제한되지 않지만 이 실시예에 있어서는 상기 기준주파수신호Fref로써 마이크로프로세서MPU등의 컨트롤용 반도체집적회로장치 (IC) (17) 에 의해 형성된 클럭펄스를 이용할 수 있다. 이것 대신에 반도체집적회로장치IC에 수정발진회로 등의 기준주파수 발생회로를 마련하고, 그 기준주파수 발생회로에서 출력되는 클럭펄스를 상기 Fref로써 이용하는 것이라도 좋다.

상기 속도판별회로 (15)는 오차신호를 회로 (15) 에 포함되는 적분기로 평활해서 직류전압으로써 출력한다. 이 직류화된 오차신호는 제어앰프 (8) 에 공급되어 3차동회로에 입력된다. 이것에 의해 회전수에 따른 오차신호에 의해 제어앰프 (8) 이 컨트롤되어 모터의 제어수가 일정하게 제어된다. 즉, 속도판별회로 (15) 는 모터를 일정한 회전수로 회전시키기 위한 제어수단으로 된다.

3차동증폭회로는 상기와 마찬가지로 3개의 NPN형 트랜지스터 Q1, Q2, Q3 으로 구성된 제1의 3차동회로와 3개의 PNP형 트랜지스터라고 Q4, Q5, Q6으로 구성된 제2의 3차동회로로 이루어지며, 제어앰프 (8) 에 의해서 전류제어된다. 3차동회로중 NPN트랜지스터 Q1, Q2, Q3은 상전환신호U, V, W가 하이레벨H 일때 출력회로A1, A3, A5를 구동하고, 미들레벨M, 로우레벨L 일때에는 OFF 상태로 된다. 한편, PNP트랜지스터 Q4, Q5, Q6은 상전환신호U, V, W가 하이레벨H, 미들레벨M일때에는 OFF상태로 되고, 로우레벨L 일때에는 ON상태로 되어 출력회로A2, A4, A5를 구동한다. 이것에 의해 상기와 마찬가지로 모터를 회전시키기 위한 모터코일L1, L2, L3의 구동전류가 형성된다.

이 실시예에서는 저전압까지의 효율이 좋은 동작을 가능하게 하기 위해 승압회로 (1) 이 마련된다. 이 승압회로 (1) 은 상기 기준주파수신호Fref를 버퍼앰프 (7) 을 거쳐서 받는 분주회로 (16) 에 결합되고,분주회로 (16) 에 의해 분주된 주기적인 펄스신호를 사용해서 전원전압Vcc 이상으로 높게 된 승압전압을 형성한다.

승압회로 (1) 의 동작은 다음과 같다. 분주회로 (16) 의 출력신호가 로우레벨일때 NPN트랜지스터Q20은 OFF상태로 된다. 이 트랜지스터Q20이 OFF 상태로 되면 커렌트미러 접속된 NPN트랜지스터Q25 및 NPN트랜지스터Q21이 ON상태로 된다. 트랜지스터Q21이 ON상태로 되면 PNP트랜지스터Q16의 컬렉터 전류는 트랜지스터Q21을 통해서 소비되고, NPN트랜지스터Q18은 OFF상태로 된다. 상기 트랜지스터Q21의 컬렉터전류는 NPN트랜지스터Q19에도 흐르고, 콘덴서C1을 트랜지스터Q22를 통해서 충전시킨다. 이때의 콘덴서C1을 충전하는 능력은 PNP트랜지스터Q15의 컬렉터전류에 의존하게 된다.

즉, 트랜지스터Q20의 에미터면적을 기준에미터사이즈로 해서 고려한 경우 트랜지스터Q14, Q15, Q16, Q17, Q18, Q19, Q21, Q22, Q23, Q25의 에미터면적비는 예를들면 3 : 3 : 6 : 1 : 2 : 20 : 20 : 20 : 20 : 20 : 1로 된다. 따라서, 트랜지스터Q15의 컬렉터전류를 Io로 한 경우 트랜지스터Q21의 컬렉터전류는 20Io로 된다. 한편, 트랜지스터Q16의 에미터면적은 트랜지스터Q15의 2배로 되므로 트랜지스터Q16의 컬렉터전류는 2Io로 되고, 20Io - 2Io = 18Io의 전류가 트랜지스터Q19에 흐른다. 따라서, 콘덴서C1의 충전능력은 트랜지스터Q15의 컬렉터전류에 의존하게 된다. 한편, 트랜지스터Q15는 커렌터미러 접속된 트랜지스터Q14에 의해서 그 동작이 제어되어 있고, 상기 트랜지스터Q14의 동작전류는 후술하는 바와 같이 출력회로A2'의 트랜지스터Q10 (또는 트랜지스터Q10에 해당하는 출력회로 A4, A6의 트랜지스터) 의 컬렉터전류의 값에 의해서 변화한다. 즉, 상기 트랜지스터Q10 또는 그것에 해당하는 트랜지스터의 컬렉터전류는 출력회로A2의 출력트랜지스터Q13 또는 상기 Q13에 대응하는 출력회로A4, A6의 출력트랜지스터의 출력전류에 의존한다. 이것은 ON하고 있는 출력회로의 출력전류의 값에 의해서 승압회로의 바이어스전류 또는 전류공급능력이 가변으로 되는 것을 의미한다.

다음에, 분주회로 (16) 의 출력신호가 하이레벨일때에는 트랜지스터Q20이 ON상태로 되고, 트랜지스터Q21이 OFF상태로 된다. 이 때문에 트랜지스터Q16의 컬렉터전류는 트랜지스터Q17과 Q18에 흐르게 된다. 상기 트랜지스터Q21의 OFF상태에 따라서 트랜지스터Q19도 OFF상태로 된다. 트랜지스터Q17과 Q18은 에미터면적비가 1 : N (N은 1 보다 큰 정의 수로 약 20 정도) 으로 설정되어 있고, 트랜지스터Q16의 컬렉터전류를 증폭하고, 증폭된 전류를 콘덴서C1에 공급한다.

분주회로 (16) 의 출력시호가 로우레벨일때 트랜지스터Q18의 에미터전위는 V_CEQ21+ V_BEQ19≒ 1V로 되고 NPN트랜지스터Q22의 에미터전위는 Vcc - V_BEQ22≒ 4.3V (Vcc가 5V일때)이다. 이 때문에 콘덴서C1의 양끝의 전위차는 약 3.3V이다. 여기에서, 분주회로 (16) 의 출력신호가 상기와 같이 하이레벨로 변화하면 트랜지스터Q18의 에미터전위는 Vcc - ( V_CEQ16+ V_BEQ18)≒ Vcc - 1V = 4V로 되고, 트랜지스터Q22의 에미터전위는 다음식 (1) 과 같이 된다.

Vcc - ( V_CEQ16+ V_BEQ18)+ [Vcc - V_BEQ22- ( V_CEQ21+ V_BEQ19)] = 2Vcc - 2V_CE(sat)- 3V_BE≒ 7.3V .. (1)

단, V_CE(sat)= V_CEQ16= V_CEQ21≒ 0.3V 이고, V_BE= V_BEQ18= V_BEQ19= V_BEQ22≒ 0.7V 및 Vcc = 5V로 하였다. 즉, 트랜지스터Q22의 에미터전위는 약 7.3V로 되고, 트랜지스터Q22는 컷오프되고, 다이오드혀애의 트랜지스터Q23과 외부 콘덴서C2에 의해 평활되어 트랜지스터Q23의 에미터에 약 6.6V와 같은 승압전압이 형성된다. 이때, 콘덴서C1을 통과한 전류는 콘덴서C2를 충전함과 동시에 구동단으로써의 PNP트랜지스터Q8이나 3차동회로를 구성하는 PNP트랜지스터Q4등의 에미터전류로써도 소비된다.

제4도의 파형도에 도시한 바와 같은 홀출력파형이 입력된 경우에 대해서 설명한다. 이 설명에 있어서는 t0 ∼ t1 사이를 대표로써 예시적으로 설명한다. 다른 기간도 거의 동일하므로 설며을 생략한다. t0 ∼ t1의 기간에 있어서는 트랜지스터Q1과 Q5가 ON상태로 되고 PNP트랜지스터Q7, Q8 및 NPN트랜지스터Q12로 구성된 전원측의 출력회로A1과 접지측의 출력회로A4 (출력회로A2의 NPN트랜지스터Q9, Q10, Q11, Q13과 동일한 구성이다) 가 동작하여 모터코일L1과 L2에 구동전류를 흐르게 한다.

NPN트랜지스터Q1이 ON상태로 되는 것에 의해 PNP트랜지스터Q7과 Q8이 ON상태로 된다. PNP트랜지스터Q8이 ON상태로 되는 것에 의해서 NPN트랜지스터Q12에 베이스전류가 공급되어 NPN트랜지스터Q12가 ON상태로 된다.

한편, 전원측의 출력회로A1내의 PNP트랜지스터Q7이 ON상태로 되므로, 접지측의 출력회로A4내의 트랜지스터 (출력회로A2내의 트랜지스터Q9, Q10, Q11, Q13에 해당한다) 가 ON상태로 된다. 즉, 전원측의 출력회로A1내의 PNP트랜지스터Q7은 3차동회로를 구성하는 PNP트랜지스터Q4, Q5와 Q6의 전류원으로 된다. 즉, 전원측의 출력회로A1내의 PNP트랜지스터Q7 및 그것에 해당하는 전원측의 출력회로A3 및 A5내의 2개의 PNP트랜지스터는 제1의 3차동회로를 구성하는 NPN트랜지스터Q1, Q2와 Q3의 ON상탤 되는 1개의 트랜지스터에 의해서 그 어느 하나가 ON상태로 된다. 그 ON상태로 된 하나의 PNP트랜지스터(Q7 및 그것에 대응하는 트랜지스터) 가 제2의 3차동회로를 구성하는 PNP트랜지스터Q4, Q5와 Q6의 전류원으로 된다.

전원측의 출력회로A1내의 PNP트랜지스터Q7 이 ON상태로 되면 3차동회로를 구성하는 PNP트랜지스터Q5가 접지측의 출력회로A4내의 트랜지스터 (출력회로A2내의 트랜지스터Q9에 해당) 를 거쳐서 접지측의 출력회로A4내의 출력트랜지스터 (출력회로A2내의 트랜지스터Q13에 해당) 에 베이스전류를 공급한다. 출력회로A2내에서 이해되는 바와 같이 트랜지스터Q10 및 Q11은 트랜지스터Q9와 커렌트미러회로를 구성하고 있고, 그들 트랜지스터Q9, Q10 및 Q11의 에미터면적비는 예를들면 1 : 1 : 15와 같이 되어 있다. 따라서, 트랜지스터Q9에 흐르는 전류의 17배의 전류가 출력트랜지스터Q13에 베이스전류로써 공급하게 된다.

이때, 접지측의 출력회로A4에 있어서의 출력트랜지스터 (A2의 트랜지스터Q13에 해당) 의 베이스전류가 같은 회로A4의 트랜지스터 (A2의 트랜지스터Q10에 해당한다) 에 의해서 검출된다. 이 트랜지스터의 컬렉터전류는 승압회로 (1) 의 PNP트랜지스터Q14에 공급된다. 승압회로 (1) 에서는 트랜지스터Q14에 대해서 트랜지스터Q15 및 Q16이 전류미러형태로 되어 있고, 트랜지스터Q15 및 Q16의 출력전류가 상기 출력회로A4의 트랜지스터Q13에 흐르는 베이스전류에 대응해서 증감된다.

승압회로 (1) 의 출력트랜지스터Q23의 에미터는 상기와 같이 약 6.6V와 같은 전원전압Vcc이상의 높은 승압전압으로 된다. 이 때문에 트랜지스터Q7과 Q8의 에미터전위가 약 6.6V와 같은 높은 전압으로 되므로 트랜지스터Q7과 Q8은 포화하는 일이 없다. 그러므로, 전원측의 출력회로A1의 포화전압은 출력트랜지스터Q12의 컬렉터-에미터사이의 포화전압 V_CEQ12(sat)에 의해서 결정된다. 또, 접지측의 출력회로A4의 포화전압은 당연하지만 출력회로A2의 출력트랜지스터Q13의 포화전압V_CEQ13(sat)와 동일한 출력트랜지스터의 포화전압V_CE(sat)에 의해 결정된다. 즉, 이 실시예에 있어서는 출력포화전압(다이나믹영역)은 출력트랜지스터의 컬렉터-에미터사이의 포화전압만으로 결정된다.

일반적으로 모터를 기동시키기 위해서는 모터를 소정의 회전수로 정상회전시킬때 필요한 구동전류에 비해 10배 정도의 기동전류가 필요하게 된다. 예를들면 모터를 무부하로 정상회전시키는 경우의 구동전류를 50mA정도로 하면 기동전류가 0.5A정도나 필요하게 된다. 기동전류가 0.5A인 것으로 하면 당연히 출력회로A1 ∼ A6의 출력트랜지스터에도 0.5A의 전류를 흐르게할 필요가 있다. 상기 출력트랜지스터의 파워 전류증폭율h_FE를 50으로 하면 0.5/50=10mA나되는 베이스전류가 필요하게 된다.

즉, 출력트랜지스터를 구동하는 구동트랜지스터Q8 (프리드라이버단) 등이 에미터전류는 적어도 10mA이상을 필요로 한다.

따라서, 기동시에 승압회로 (1) 에 있어서는 적어도 10mA의 출력전류를 확보할 필요가 있다. 그러나, 실제로는 승압회로 (1)에는 상기와 같은 프리드라이버단의 에미터전류와 함께 외부 콘덴서C2에 충전하는 전류도 필요하고, 트랜지스터Q23에서 공급되어야할 최소의 전류는 약10mA x 2 = 20mA로 된다.

한편, 모터를 무부하로 정상회전시키는 경우를 고려하면 출력트랜지스터가 포화하고 있지 않은 상태이고, 이때의 트랜지스터Q23의 출력전류는 약 (50mA/h_FE) x 2 = (50/200) x 2 = 0.5mA로 된다. 즉, 승압회로 (1)에 있어서의 필요한 출력전류는 기동전류를 상정하면 최소20mA정도 흐르게할 필요가 있고, 정상회전시에 비해 수십배의 출력전류가 필요하게 된다. 이 때문에 승압회로 (1) 의 동작전류(바이어스전류)를 고정으로 설정하면 반도체집적회로장치의 소비전류가 크게 되어버린다.

이 실시예에서는 상술한 바와 같이 출력트랜지스터Q13등에 흐르는 전류를 그 베이스측에 마련된 트랜지스터Q10 (출력전류 검출수단) 에 의해 검출해서 트랜지스터Q14에 공급하고, 그 전류량에 비례한 전류를 승압회로 (1) 의 바이어스전류로 하는 것에 의해 상기한 문제의 해결이 도모되고 있다. 즉, 기동시의 소비전력은 출력트랜지스터에 흐르는 전류에 의해서 거의 결정되기 때문에 승압회로 (1) 에 의해 소비되는 전력은 큰 문제로 되지 않는다. 한편, 정상회전시에는 승압회로 (1) 의 자체에 흐르는 전류가 적으므로, 다른 회로블럭에 있어서 흐르는 바이어스전류에 비해서 무시할 수 있어 소비전력의 상승으로는 되지 않아 저소비전력화를 도모할 수 있다.

승압회로 (1) 은 3상모터드라이버에서의 각 상의 드라이버의 전류를 각 상에서 검출하고, 1개의 바이어스원 (Q14에 대응) 에 흐르게 하는 것에 의해 1개의 회로로 바이어스원을 구성할 수 있다. 즉, 각 상은 120°통전을 위해 1주기에서 어느 1개의 출력트랜지스터 (Q11에 해당) 가 ON상태로 되어 있는 것에 의해 각 상에서의 승압회로 (1) 의 바이어스전류는 그다지 변화하지 않는다.

또, 상기 실시예에서는 출력트랜지스터Q10의 베이스전류 (구동트랜지스터에 흐른 전류) 를 검출하는 것에 의해 출력트랜지스터에 흐르는 출력전류를 검출한 예에 대해서 설명했지만 출력트랜지스터 자체에 흐르는 전류 그 자체를 검출하는 방법도 고려된다.

제2도에는 본 발명의 다른 1실시예의 블럭도가 도시되어 있다.

이 실시예에서는 입력전압으로써 3입력원Vin1, Vin2, Vin3이 있고, 입력버퍼 (10), (11), (12) 를 거쳐서 논리회로 (13) 에 입력된다. 논리회로 (13) 은 입력신호에 따라서 파워 증폭기 A10, A11, A12중 어느것인가를 동작시키도록 하는 것이다. 이것은 상기 3입력원Vin1, Vin2, Vin3이 홀소자로 부터의 입력신호라 생각해도 좋다.

이 실시예의 파워증폭기A10 ∼ A12에 있어서도 상기 설명한 것과 동일한 승압회로 (1) 에 의해 형성된 승압전압이 공급된다. 상기 파워증폭기A10 ∼ A12에 흐르게 하는 전류는 마이크로프로세서 등으로 이루어지는 컨트롤IC (17) 에 의해 제어된다. 이 제어전압Vc는 입력버퍼 (14) 를 통해서 상기 파워증폭기A10 ∼ A12의 제어입력에 공급된다.

승압회로 (1) 에서의 소비전류를 필요 최소한으로 설정하기 위해 컨트롤IC로 부터의 제어신호CS에 의해 승압회로 (1) 의 바이어스전류가 제어된다. 즉, 마이크로프로세서 등의 컨트롤IC (17) 은 상기 제어전압Vc에 대응한 제어신호CS를 형성해서 승압회로 (1) 의 바이어스전류도 설정한다. 이것에 의해 파워증폭기A10 ∼ A12의 출력전류에 비례해서 승압회로 (1) 의 바이어스전류가 변화해서 제1도의 실시예와 실질적으로 동일한 전류제어가 실행된다.

이때, 마이크로프로세서등의 컨트롤IC (17) 로 부터의 제어신호로써는 모터의 ON/OFF신호, 기준클럭신호, 그 밖의 승압회로 (1) 에 의해 형성된 승압출력전압을 모니터한 신호에 따른 것 등의 각종의 기능을 마련하도록 해도 좋다.

상기의 실시예에서 얻을 수 있는 작용효과는 다음과 같다. 즉,

(1) 내부에서 발생된 주기적인 퍼스 또는 외부에서 공급되는 주기적인 펄스를 받아서 전원전압 이상으로 높게 된 승압전압을 형성하는 승압회로를 마련하고, 푸시풀형태로 된 NPN형의 1쌍의 출력트랜지스터중의 전원전압측에 마련되는 출력트랜지스터의 구동전류를 형성하는 PNP형의 구동트랜지스터의 에미터에 공급하는 것에 의해 구동트랜지스터의 에미터전압을 전원전압이상으로 높게할 수 있으므로 이 구동트랜지스터의 베이스, 에미터사이으 전압분만큼 출력다이나믹영역을 크게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

(2) 상기 승압회로로써 출력트랜지스터 또는 구동트랜지스터에 흐르는 전류에 대응해서 그 전류공급능력을 제어하는 것에 의해서 승압회로의 불필요한 전류소비가 억제되기 때문에 저소비전력화를 도모할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

(3) 여러개로 이루어지는 출력트랜지스터에 대해서 1개의 승압회로에 의해 공통으로 승압전압을 공급하는 구성을 채용하는 것에 의해 외부 부품 및 외부 단자를 최소로 할 수 있기 때문에 회로의 간소화를 도모할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

(4) 상기 승압회로에 사용되는 주기적인 펄스로써 외부에 마련되는 제어회로의 클럭펄스를 공용하는 것에 의해 회로의 간소화를 도모할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명했지만 본원 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경가능한 것은 물론이다. 예를들면 승압회로의 구체적인 구성은 상기와 같은 주기적인 펄스와 부트스트랩용량을 사용한 회로라면 어떤 것이라도 좋다. 상기 실시예에서는 주로 3상 브러시레스(무브러시)모터용의 구동용의 반도체집적회로장치에 적용한 경우에 대해서 설명했지만 플로피디스크드라이브용의 스테핑모터, 하드디스크드라이브용의 각종 모터 또는 비디오테이프레코더용의 모터 등의 구동용의 것 등 파워증폭회로를 구비한 반도체집적회로장치에 널리 이용할 수 있다. 상기 실시예에서는 바이폴라트랜지스터에 의해서 형성된 모터드라이버에 대해서 설명했지만 MOSFET에 의해서 형성된 모터드라이버에도 본 발명을 적용할 수 있다.

Claims

푸시풀형태의 2쌍의 출력 트랜지스터, 전압공급측에 마련되는 상기 출력 트랜지스터의 한쪽에 구동전류를 생성하기 위한 구동 트랜지스터 및 주기적인 펄스신호를 받아 전원전압보다 높게 승압된 전압을 생성하고, 상기 승압된 전압을 상기 구동 트랜지스터의 에미터단자에 공급하는 승압회로를 포함하고, 상기 승압회로는 상기 1쌍의 출력 트랜지스터의 한쪽 또는 상기 구동 트랜지스터를 거쳐서 흐르는 전류값에 응답해서 전류공급능력이 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체집적회로장치.
제1항에 있어서, 상기 1쌍의 출력 트랜지스터는 여러개 마련되고, 1개의 구동 트랜지스터가 상기 1쌍의 출력 트랜지스터의 1조를 구동하도록 상기 구동 트랜지스터는 여러개 마련되고, 상기 승압회로는 상기 여러개의 구동 트랜지스터에 공통으로 상기 승압전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체집적회로장치.
제2항에 있어서, 상기 승압회로는 외부제어회로에 의해서 상기 전류공급능력이 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체집적회로장치.
제3항에 있어서, 상기 승압회로는 상기 주기적인 펄스신호로서 상기 외부제어회로의 클럭 펄스신호를 받는 것을 특징으로 하는 반도체집적회로장치.
모터에 결합될 모터드라이버로서, 상기 모터드라이버는 모터를 구동하기 위한 푸시풀형태의 1쌍의 출력 트랜지스터, 전압공급측에 마련되는 상기 출력 트랜지스터의 한쪽에 구동전류를 생성하기 위한 구동 트랜지스터 및 주기적인 펄스신호를 받아 전원전압보다 높게 승압된 전압을 생성하고, 상기 승압된 전압을 상기 구동 트랜지스터의 에미터단자에 공급하는 승압회로를 포함하고, 상기 승압회로는 상기 1쌍의 출력 트랜지스터의 한쪽 또는 상기 구동 트랜지스터를 거쳐서 흐르는 전류값에 응답해서 전류공급능력이 제어되는 것을 특징으로 하는 모터드라이버.
제5항에 있어서, 상기 모터내의 3개 코일에 각각 대응해서 상기 1쌍의 출력 트랜지스터를 3조 갖고, 1개의 구동 트랜지스터가 상기 1쌍의 출력 트랜지스터의 1조를 구동하도록 상기 구동 트랜지스터는 여러개 마련되고, 상기 승압회로는 상기 여려개의 구동 트랜지스터에 공통으로 상기 승압전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 모터드라이버.
제6항에 있어서, 상기 모터는 스테핑모터인 것을 특징으로 하는 모터드라이버.
여러개의 코일을 갖는 모터 및 상기 모터를 구동하기 위한 모터구동회로를 포함하고, 상기 모터구동회로는 상기 여러개의 코일에 대해서 각각 마련되고, 제1 전원전압이 공급되는 제1 단자와 상기 제1 전원전압보다 낮은 제2 전원전압이 공급되는 제2 단자 사이에 결합되는 푸시풀형태의 출력 트랜지스터, 선택된 상기 출력 트랜지스터를 구동하기 위한 구동 트랜지스터 및 주기적인 펄스신호를 받아 상기 제1 전원전압보다 높은 승압전압을 생성하고, 상기 구동 트랜지스터의 1개의 에미터단장 상기 승압전압을 공급하는 승압회로를 포함하고, 상기 승압회로는 상기 선택된 출력 트랜지스터 또는 상기 구동 트랜지스터를 거쳐서 흐르는 전류값에 응답해서 전류공급능력이 제어되는 것을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제8항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터는 PNP형이고, 상기 출력 트랜지스터는 NPN형인 것을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제9항에 있어서, 상기 모터구동시스템은 플로피 디스크 드라이브장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제9항에 있어서, 상기 모터구동시스템은 하드 디스크 드라이브장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제1항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터는 PNP형이고, 상기 출력 트랜지스터는 NPN형인 것을 특징으로 하는 반도체집적회로장치.
제5항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터는 PNP형이고, 상기 출력 트랜지스터는 NPN형인 것을 특징으로 하는 모터드라이버.