WO2006040953A1

WO2006040953A1 - モータ駆動回路及びそれを備えるモータ装置

Info

Publication number: WO2006040953A1
Application number: PCT/JP2005/018267
Authority: WO
Inventors: Seiichi Yamamoto
Original assignee: Rohm Co., Ltd.
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2006-04-20
Also published as: TW200625781A; CN101036286A; JP2006109684A; US20080100242A1

Abstract

　モータ駆動回路（３）は、中間点からコイル（９）を駆動する複数対の電源側駆動トランジスタ（１５，１６）及び接地側駆動トランジスタ（１７，１８）と、コイル（９）の駆動電流を電源側で検出する駆動電流検出部（１９）と、正方向に回転しているモータにブレーキをかける場合、負方向のトルクを加えるよう電源側駆動トランジスタ及び他の接地側駆動トランジスタを選択し、それらをオンして駆動電流を流し、駆動電流が所定の値になると、これらの選択された電源側駆動トランジスタ及び選択された接地側駆動トランジスタをともにオフして回生電流を流すように制御する制御回路（２０）と、を備える。したがって、正方向に回転しているモータに負方向のトルクを加えてブレーキをかける場合に、そのトルクを制御できるモータ駆動回路を提供できる。

Description

明細書

モータ駆動回路及びそれを備えるモータ装置

技術分野

[0001] 本発明は、モータ（ァクチユエータも含む）のコイルに PWM (パルス幅変調）により電圧を印加するモータ駆動回路、及びそれを備えるモータ装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、電源電圧レベルの電圧を PWMのパルス期間、すなわち、オンデューティ期間だけモータのコイルに印加してモータのトルクを制御する PWM駆動のモータ装置が知られている（例えば特開 2004— 015855号公報 (特許文献 1)参照)。このモータ装置は、 PWMのパルス期間（以下、駆動期間 TDと称する）に駆動電流が電源電位カゝらコイルを通って接地電位に流れ込み、残りの期間、すなわち、オフデューティ期間（以下、回生期間 TEと称する）には、電流を流れ続けさせるコイルの誘導性により、駆動期間 TDのときの経路とは別の経路で回生電流が流れる。図 4は、この種の従来のモータ装置の一例を示す回路図である。このモータ装置 101は、コイル 10 9を有するモータ 102と、モータ 102を駆動するモータ駆動回路 103と、から成る。

[0003] モータ駆動回路 103は、外部のマイクロコンピュータ等の指令部（図示せず)力入力されるトルク制御電圧 TOと基準電圧 REFとにより制御される。すなわち、モータ 10 2を起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、トルク制御電圧入力端子 110 を介して入力されるトルク制御電圧 TOが基準電圧入力端子 111を介して入力される基準電圧 REFよりも高くなる。そのため、極性比較器 126の出力はハイレベルとなり、制御ロジック回路 127を介して電源側駆動トランジスタ 116はオフする。そして、発振器（OSC) 125からのクロック CLKが立ち上がってフリップフロップ 124の出力がハィレベルになると、接地側駆動トランジスタ 117はオフし、電源側駆動トランジスタ 11 5と接地側駆動トランジスタ 118とはオンする。モータ 102のコイル 109には駆動入力端子 A力駆動入力端子 Bに向かって駆動電流 IDが流れる。なお、駆動電流 IDは徐々に増加する。駆動電流検出部である抵抗素子 119には、この駆動電流 I に比例

D

した電圧が生じる。絶対値出力器 121はトルク制御電圧 TOと基準電圧 REFの差の絶対値を出力する。絶対値出力器 121により制御される可変電圧発生器 122からは可変電圧が出力される。可変電圧よりも駆動電流 I に比例した電圧が大きくなると、

D

駆動電流検出比較器 123の出力はハイレベルとなり、フリップフロップ 124の出力はローレベルとなる。そうすると、電源側駆動トランジスタ 115はオフするとともに接地側駆動トランジスタ 117はオンし、コイル 109には駆動入力端子 A力も駆動入力端子 B に向力つて回生電流 Iが流れる。なお、回生電流 Iは徐々に減少する。

E E

[0004] このように、徐々に増加する駆動電流 Iと徐々に減少する回生電流 Iとがコイル 10

D E

9に繰り返して流れ、駆動電流 I の最大値が制御されることによりモータ 102のトルク

D

が制御される。ここで、回生電流 Iが流れるとき、接地側駆動トランジスタ 117、 118

E

は共にオンし、駆動入力端子 A、 Bはほぼ接地電位に固定されるようになっている。これは、コイル 109の両端を実質的に短絡することにより、コイル 109に蓄積されるエネルギが他の素子により熱エネルギに変換されて消費されるのを抑制し、電力効率が低下するのを防止するためである。

[0005] なお、このモータ駆動回路 103では駆動電流検出部として抵抗素子 119を用いているが、電源側駆動トランジスタ又は接地側駆動トランジスタのオン抵抗を利用する（例えば特開 2001— 045765号公報 (特許文献 2)参照)などにより、駆動電流検出部として抵抗素子を用いな、ようにすることもできる。

特許文献 1 :特開 2004— 015855号公報

特許文献 2：特開 2001— 045765号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、正方向に一定の速度で回転して、るモータを減速して他の所望の回転速度にする場合、負方向のトルクを加えてブレーキ (逆転ブレーキ）をかけると、所望の回転速度に達するまでの時間が短くて済む。従って、この方式は高速動作が要求されるシステムのモータ装置に非常に有効である。

[0007] 図 5A〜図 5Eは、モータ駆動回路 103において、負方向のトルクを加えてブレーキをかけた場合の説明図である。図 5A、図 5Cはそれぞれ駆動期間 TD、回生期間 TE における駆動トランジスタ 115〜118のオン.オフ状態を示す図であり、図 5B、図 5D はそれぞれ駆動期間 TD、回生期間 TEにおけるコイル 109の各成分の電圧配分を示す図であり、図 5Eは、図 5A〜図 5Dの各信号の電圧又は電流波形を示す図である。 CLKは発振器 125からのクロック CLKの電圧、 A、 Bは駆動入力端子 A、 Bの電圧、 Iは駆動入力端子 Aから駆動入力端子 Bの方向を正としてコイル 109に流れる電流 (すなわち駆動電流 IDと回生電流 IEとを足した電流）、 Iは抵抗素子 119に流れる

2

電流を示す。駆動期間 TDには、電源側駆動トランジスタ 116と接地側駆動トランジスタ 117とがオンし、駆動入力端子 Bの電圧が駆動入力端子 Aの電圧よりも高くなる。コィル 109には、モータ 102を起動して正方向に一定の速度で回転させる場合とは逆に、駆動入力端子 Bから駆動入力端子 Aに向力つて駆動電流 Iが流れる。その結果

D

、負方向のトルクによりモータ 102は減速する。なお、モータ 102が回転することによりコイル 109に逆起電圧 Vが速度と回転方向に依存して誘起される。このとき、図 5B

X

に示すように、回転による逆起電圧 Vは駆動電流 Iと同方向、すなわち駆動入力端

X D

子 B力駆動入力端子 Aに向かって発生して、る。

[0008] そして、回生期間 TEには、電源側駆動トランジスタ 116がオフして接地側駆動トランジスタ 118がオンするため、駆動入力端子 A、 Bはともにほぼ接地電位となり、実質的に短絡される。このとき、コイル 109には駆動入力端子 Bから駆動入力端子 Aに向かって回生電流 Iが流れ、回転による逆起電圧 Vは、駆動期間 TDの場合と同様に

E X

、回生電流 I

Eと同方向に発生している。ここで留意すべきは、図 5Dに示すように、モータ 102の回転による逆起電圧 Vは抵抗成分による降下電圧 Vとインダクタ成分に

X R

よる逆起電圧 Vによって相殺されるのである力回生電流 Iは V ZRmに達するまで

I E X

増加し続けることである。なお、 Rmは抵抗成分の値である。

[0009] したがって、抵抗素子 119で目標の駆動電流 Iが検出できた（時間 t )後、回生電

D 0

流 Iが減少しないので、駆動電流 Iが流れる駆動期間 TDが極めて短くなり、コイル 1

E D

09に流れる電流は回生電流 Iにより増加し続けることになる。その結果、過大な負方

E

向のトルクによりモータ 102は減速して所望の回転速度よりも下がってしまうことが起こる。この場合、マイクロコンピュータ等の指令部（図示せず）は、再度、トルク制御電圧 TOを基準電圧 REFよりも高くして速度を調整することができる。し力し上記のように、負方向のトルクが加えられる間、モータ駆動回路 3はトルク制御電圧 TOに従ってトルクを制御するという動作を行なっていない。したがってモータ 102が最終的に所望の回転速度に達するまでの時間が長くなる。また、その間に無駄な電力も消費される。

[0010] 本発明は、以上の事由に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、正方向に一定の速度で回転しているモータに負方向のトルクを加えてブレーキをかける場合でも、その負方向のトルクを制御できるようにしたモータ駆動回路を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明は要約すれば、入力されるトルク制御電圧に従って徐々に増加する駆動電流と徐々に減少する回生電流とをコイルに流すことによりモータのトルクを制御するモータ駆動回路であって、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタと、駆動電流検出部と、制御回路とを備える。複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタは、電源電位と接地電位との間に直列に接続され、中間点に接続されるコイルを駆動する。駆動電流検出部は、コイルの駆動電流を電源側で検出する。制御回路はモータを起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、正方向のトルクを加えるよう、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタの中から選択した一の電源側駆動トランジスタおよび一の接地側駆動トランジスタをオンして駆動電流を流す。制御回路は駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になると、一の電源側駆動トランジスタをオフするとともに、一の電源側駆動トランジスタと対をなす接地側駆動トランジスタをオンして回生電流を流す。制御回路は、正方向に回転しているモータにブレーキをかける場合、負方向のトルクをカ卩えるよう、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタの中から選択した他の電源側駆動トランジスタおよび他の接地側駆動トランジスタをオンして駆動電流を流す。制御回路は、駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になると、他の電源側駆動トランジスタおよび他の接地側駆動トランジスタをともにオフして回生電流を流す

[0012] 好ましくは、一および他の電源側駆動トランジスタは、 P型 MOSトランジスタであり、一および他の接地側駆動トランジスタは、 N型 MOSトランジスタである。 [0013] 好ましくは、駆動電流検出部は、電源電位に端子が結合される抵抗素子である。より好ましくは、一および他の電源側駆動トランジスタは、 P型 MOSトランジスタであり、一および他の接地側駆動トランジスタは、 N型 MOSトランジスタである。

[0014] 本発明の他の局面に従うと、入力されるトルク制御電圧に従って徐々に増加する駆動電流と徐々に減少する回生電流とをコイルに流すことによりモータのトルクを制御するモータ駆動回路であって、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタと、駆動電流検出部と、制御回路とを備える。複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタは電源電位と接地電位との間に直列に接続され、中間点に接続されるコイルを駆動する。駆動電流検出部はコイルの駆動電流を接地側で検出する。制御回路は、モータを起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、正方向のトルクを加えるよう、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタの中から選択した一の電源側駆動トランジスタおよび一の接地側駆動トランジスタをオンして駆動電流を流す。制御回路は駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になると、一の接地側駆動トランジスタをオフするとともに、一の接地側駆動トランジスタと対をなす電源側駆動トランジスタをオンして回生電流を流す。制御回路は、正方向に回転しているモータにブレーキをかける場合、負方向のトルクを加えるよう、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタの中から選択した他の電源側駆動トランジスタおよび他の接地側駆動トランジスタをオンして駆動電流を流す。制御回路は、駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になると、他の電源側駆動トランジスタおよび他の接地側駆動トランジスタをともにオフして回生電流を流す。

[0015] 好ましくは、一および他の電源側駆動トランジスタは、 P型 MOSトランジスタであり、一および他の接地側駆動トランジスタは、 N型 MOSトランジスタである。

[0016] 好ましくは、駆動電流検出部は、接地電位に端子が結合される抵抗素子である。

より好ましくは、一および他の電源側駆動トランジスタは、 P型 MOSトランジスタであり、一および他の接地側駆動トランジスタは、 N型 MOSトランジスタである。

[0017] 本発明のさらに他の局面に従うと、モータ装置であって、コイルを有するモータと、コイルを駆動するモータ駆動回路とを備える。モータ駆動回路は、入力されるトルク制御電圧に従って徐々に増加する駆動電流と徐々に減少する回生電流とをコイルに流すことによりモータのトルクを制御する。モータ駆動回路は、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタと、駆動電流検出部と、制御回路とを含む。複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタは、電源電位と接地電位との間に直列に接続され、中間点に接続されるコイルを駆動する。駆動電流検出部は、コイルの駆動電流を電源側で検出する。制御回路はモータを起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、正方向のトルクを加えるよう、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタの中から選択した一の電源側駆動トランジスタおよび一の接地側駆動トランジスタをオンして駆動電流を流す。制御回路は駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になると、一の電源側駆動トランジスタをォフするとともに、一の電源側駆動トランジスタと対をなす接地側駆動トランジスタをオンして回生電流を流す。制御回路は、正方向に回転しているモータにブレーキをかける場合、負方向のトルクを加えるよう、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタの中から選択した他の電源側駆動トランジスタおよび他の接地側駆動トランジスタをオンして駆動電流を流す。制御回路は、駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になると、他の電源側駆動トランジスタおよび他の接地側駆動トランジスタをともにオフして回生電流を流す。

[0018] 好ましくは、一および他の電源側駆動トランジスタは、 P型 MOSトランジスタであり、一および他の接地側駆動トランジスタは、 N型 MOSトランジスタである。

[0019] 好ましくは、駆動電流検出部は、電源電位に端子が結合される抵抗素子である。

[0020] 本発明のさらに他の局面に従うと、モータ装置であって、コイルを有するモータと、コイルを駆動するモータ駆動回路とを備える。モータ駆動回路は、入力されるトルク制御電圧に従って徐々に増加する駆動電流と徐々に減少する回生電流とをコイルに流すことによりモータのトルクを制御する。モータ駆動回路は、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタと、駆動電流検出部と、制御回路とを含む。複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタは電源電位と接地電位との間に直列に接続され、中間点に接続されるコイルを駆動する。駆動電流検出部はコイルの駆動電流を接地側で検出する。制御回路は、モータを起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、正方向のトルクを加えるよう、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタの中から選択した一の電源側駆動トランジスタおよび一の接地側駆動トランジスタをオンして駆動電流を流す。制御回路は駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になると、一の接地側駆動トランジスタをオフするとともに、一の接地側駆動トランジスタと対をなす電源側駆動トランジスタをオンして回生電流を流す。制御回路は、正方向に回転しているモータにブレーキをかける場合、負方向のトルクを加えるよう、複数対の電源側駆動トランジスタおよび接地側駆動トランジスタの中から選択した他の電源側駆動トランジスタおよび他の接地側駆動トランジスタをオンして駆動電流を流す。制御回路は、駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になると、他の電源側駆動トランジスタおよび他の接地側駆動トランジスタをともにオフして回生電流を流す。

[0021] 好ましくは、一および他の電源側駆動トランジスタは、 P型 MOSトランジスタであり、一および他の接地側駆動トランジスタは、 N型 MOSトランジスタである。

[0022] 好ましくは、駆動電流検出部は、接地電位に端子が結合される抵抗素子である。

発明の効果

[0023] 本発明に係るモータ駆動回路は、正方向に一定の速度で回転しているモータに負方向のトルクを加えてブレーキをかける場合に、駆動期間 TDにオンして、た電源側駆動トランジスタと接地側駆動トランジスタとを回生期間 TEでともにオフさせて回生電流を減少させ、かつ、駆動期間 TDでは駆動電流を制御するのでモータのトルクを制御することができる。また、本発明に係るモータ装置は、このモータ駆動回路を備えているので、モータを他の所望の回転速度に達するまでの時間を短縮することができる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]本発明の実施形態のモータ装置を示す回路図である。 [図 2A]駆動期間 TDにおける駆動トランジスタ 15〜18のオン'オフ状態を示す図である。

[図 2B]駆動期間 TDにおけるコイル 9の各成分の電圧配分を示す図である。

[図 2C]回生期間 TEにおける駆動トランジスタ 15〜18のオン'オフ状態を示す図である。

[図 2D]回生期間 TEにおけるコイル 9の各成分の電圧配分を示す図である。

[図 2E]図 2A〜図 2Dの各信号の電圧又は電流波形を示す図である。

[図 3A]モータ 2にブレーキをかけた場合の駆動期間 TDにおける駆動トランジスタ 15

〜 18のオン ·オフ状態を示す図である。

[図 3B]モータ 2にブレーキをかけた場合の駆動期間 TDにおけるコイル 9の各成分の電圧配分を示す図である。

[図 3C]モータ 2にブレーキをかけた場合の回生期間 TEにおける駆動トランジスタ 15 〜 18のオン ·オフ状態を示す図である。

[図 3D]モータ 2にブレーキをかけた場合の回生期間 TEにおけるコイル 9の各成分の電圧配分を示す図である。

[図 3E]モータ 2にブレーキをかけた場合の図 3A〜図 3Dの各信号の電圧又は電流波形を示す図である。

圆 4]従来のモータ装置の一例を示す回路図である。

[図 5A]駆動期間 TDにおける駆動トランジスタ 115〜118のオン'オフ状態を示す図である。

[図 5B]駆動期間 TDにおけるコイル 109の各成分の電圧配分を示す図である。

[図 5C]回生期間 TEにおける駆動トランジスタ 115〜118のオン'オフ状態を示す図である。

[図 5D]回生期間 TEにおけるコイルの各成分の電圧配分を示す図である。

[図 5E]図 5A〜図 5Dの各信号の電圧又は電流波形を示す図である。

圆 6]本発明の実施形態のモータ装置の別の例を示す回路図である

符号の説明

1 モータ装置、 2 モータ、 3 モータ駆動回路、 9 コイル、 15, 16 電源側駆動トランジスタ、 17, 18 接地側駆動トランジスタ、 19 抵抗素子 (駆動電流検出部）、 20 制御回路。

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、本発明の最良の実施形態を図面を参照しながら説明する。図 1は本発明の実施形態のモータ装置を示す回路図である。このモータ装置 1は、コイル 9を有するモータ 2と、それを駆動するモータ駆動回路 3と、を有して成る。モータ 2は、駆動入力端子 A、 Bを有しており、それらの間にコイル 9が接続される。モータ駆動回路 3は、トルク制御電圧 TOが入力されるトルク制御電圧入力端子 10と、トルク制御電圧 TOの基準電圧 REFが入力される基準電圧入力端子 11と、回転方向信号 ROが入力される回転方向信号入力端子 12と、モータ 2の駆動入力端子 Aに接続される駆動出力端子 13と、モータ 2の駆動入力端子 Bに接続される駆動出力端子 14と、を有する。図示しないが、トルク制御電圧 TO、基準電圧 REF、および回転方向信号 ROは、全体のシステムを制御する外部のマイクロコンピュータ等の指令部などから、トルク制御電圧入力端子 10、基準電圧入力端子 11、回転方向信号入力端子 12を介してそれぞれ入力される。すなわち、正方向のトルクをモータ 2にカ卩えるときは基準電圧 REF よりも高いトルク制御電圧 TO力負方向のトルクをモータ 2にカ卩える場合は基準電圧 REFよりも低ヽトルク制御電圧 TOが、それぞれトルク制御電圧入力端子 10に入力される。また、モータ 2が正方向に回転しているときはハイレベルの回転方向信号 RO 力負方向に回転している場合はローレベルの回転方向信号 ROが、それぞれ入力される。

[0027] モータ駆動回路 3は、さらに、 PMOS型の第 1及び第 2の電源側駆動トランジスタ 1 5, 16と、 NMOS型の第 1及び第 2の接地側駆動トランジスタ 17, 18と、駆動電流検出部として抵抗素子 19と、制御回路 20と、を有する。対を成す第 1の電源側駆動トランジスタ 15と第 1の接地側駆動トランジスタ 17とは、電源電位 VCCと接地電位との間に直列に接続され、その中間点は駆動出力端子 13に接続される。対を成す第 2の電源側駆動トランジスタ 16と第 2の接地側駆動トランジスタ 18とは、電源電位 VCCと接地電位との間に直列に接続され、その中間点は駆動出力端子 14に接続される。第 1 及び第 2の電源側駆動トランジスタ 15, 16の電源側は互いに接続される。駆動電流検出部である抵抗素子 19は、その接続点と電源電位 VCCとの間に設けられる。

[0028] 次に、モータ駆動回路 3の主要部である制御回路 20を説明する。トルク制御電圧入力端子 10と基準電圧入力端子 11との両方には絶対値出力器 21が接続される。絶対値出力器 21はトルク制御電圧 TOと基準電圧 REFとの差の絶対値を出力する。絶対値出力器 21の出力端子には可変電圧発生器 22が接続される。この可変電圧発生器 22は、電源電位 VCCカゝら絶対値出力器 21の出力電圧に応じた可変電圧分だけ降下させた電圧を出力する。可変電圧発生器 22の出力は駆動電流検出比較器 23の反転入力端子に接続される。駆動電流検出比較器 23の非反転入力端子には抵抗素子 19の一端が接続される。駆動電流検出比較器 23は、可変電圧発生器 2 2の可変電圧と抵抗素子 19に生じる電圧とを比較してハイレベル又はローレベルの信号を出力する。駆動電流検出比較器 23の出力端子にはフリップフロップ 24のリセット入力端子 Rが接続される。フリップフロップ 24のデータ入力端子 Dには電源電位 VCCが入力される。クロック入力端子 Cには、発振器 25が出力する一定周波数のクロック CLKが入力される。フリップフロップ 24は、クロック CLKの立ち上がりでデータ入力端子 D力も電源電位を受けることによりセット状態となって出力端子 Qからハイレベルの信号を出力する。フリップフロップ 24は駆動電流検出比較器 23の出力がハイレベルになるとリセット状態となって出力端子 Qからローレベルの信号を出力する。

[0029] また、トルク制御電圧入力端子 10と基準電圧入力端子 11には、それぞれ極性比較器 26の非反転入力端子と反転入力端子が接続される。極性比較器 26はトルク制御電圧 TOと基準電圧 REFとを比較してハイレベル又はローレベルの信号を出力する。そして、前述のフリップフロップ 24の出力端子、極性比較器 26の出力端子、および回転方向信号入力端子 12には制御ロジック回路 27が接続される。制御ロジック回路 27には前述の第 1及び第 2の電源側駆動トランジスタ 15, 16、第 1及び第 2の接地側駆動トランジスタ 17, 18が接続される。制御ロジック回路 27は AND回路、 OR 回路、インバータ、 ENOR回路を組み合わせて構成される。制御ロジック回路 27は第 1及び第 2の電源側駆動トランジスタ 15, 16、第 1及び第 2の接地側駆動トランジスタ 17, 18のオン'オフを制御する。この制御ロジック回路 27の動作を次に説明する。

[0030] 制御ロジック回路 27は、極性比較器 26の出力がハイレベルの場合、以下のように動作する。なお、極性比較器 26の出力がノ、ィレベルの場合とは、後述するようにモータ 2を起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、および、詳しい説明は省略するが負方向に回転しているモータ 2にブレーキをかける場合である。制御ロジック回路 27はフリップフロップ 24の出力がハイレベルならば第 1の電源側駆動トランジスタ 15および第 2の接地側駆動トランジスタ 18をオンし、第 2の電源側駆動トランジスタ 16および第 1の接地側駆動トランジスタ 17をオフする。制御ロジック回路 27はフリップフロップ 24の出力がローレベルで回転方向信号 ROがハイレベルならば、第 1及び第 2の接地側駆動トランジスタ 17, 18をオンし、第 1及び第 2の電源側駆動トランジスタ 15, 16をオフする。制御ロジック回路 27は、フリップフロップ 24の出力がローレベルで回転方向信号 ROがローレベルならば第 1及び第 2の電源側駆動トランジスタ 15, 16、第 1及び第 2の接地側駆動トランジスタ 17, 18を全てオフする。

[0031] また、制御ロジック回路 27は、極性比較器 26の出力がローレベルの場合、以下のように動作する。なお、極性比較器 26の出力がローレベルの場合とは、後述するように正方向に回転しているモータ 2にブレーキをかける場合、および、詳しい説明は省略するが、モータ 2を起動して負方向に一定の速度で回転させる場合である。制御口ジック回路 27は、フリップフロップ 24の出力がハイレベルならば第 2の電源側駆動トランジスタ 16及び第 1の接地側駆動トランジスタ 17をオンし、第 1の電源側駆動トランジスタ 15及び第 2の接地側駆動トランジスタ 18をオフする。制御ロジック回路 27は、フリップフロップ 24の出力がローレベルで回転方向信号 ROがローレベルならば第 1 及び第 2の接地側駆動トランジスタ 17, 18をオンし、第 1及び第 2の電源側駆動トランジスタ 15, 16をオフする。制御ロジック回路 27は、フリップフロップ 24の出力がローレベルで回転方向信号 ROがノ、ィレベルならば第 1及び第 2の電源側駆動トランジスタ 15, 16、第 1及び第 2の接地側駆動トランジスタ 17, 18を全てオフする。

[0032] なお、第 1の電源側駆動トランジスタ 15と第 1の接地側駆動トランジスタ 17、又は第 2の電源側駆動トランジスタ 16と第 2の接地側駆動トランジスタ 18とが過渡的に同時にオンしたときに貫通電流が流れるのを防止する回路が必要である。ただしこの回路につ、ては、本発明の要旨と関係しな、のでその詳細な説明は省略して、る。

[0033] 次に、モータ装置 1の全体の動作を説明する。モータ 2を起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、基準電圧 REFよりも高いトルク制御電圧 TOが入力される。また、回転方向信号入力端子 12にはハイレベルの信号が入力される。そのため、極性比較器 26の出力はハイレベルとなり、制御ロジック回路 27を介して第 2の電源側駆動トランジスタ 16はオフする。そして、発振器 (OSC) 25からのクロック CLKが立ち上がり、フリップフロップ 24の出力がハイレベルとなると、第 1の接地側駆動トランジスタ 17はオフし、第 1の電源側駆動トランジスタ 15と第 2の接地側駆動トランジスタ 18とはオンする。モータ 2のコイル 9には駆動入力端子 A力も駆動入力端子 Bに向力つて駆動電流 Iが流れる。なお、駆動電流 Iは徐々に増加する。抵抗素子 19にはこの駆

D D

動電流 I に比例した電圧が生じる。この電圧が可変電圧発生器 22の可変電圧よりも

D

大きくなると、駆動電流検出比較器 23の出力はハイレベルとなり、フリップフロップ 24 の出力はローレベルとなる。そうすると、第 1の電源側駆動トランジスタ 15はオフするとともに第 1の接地側駆動トランジスタ 17はオンする。コイル 9には駆動入力端子 Aから駆動入力端子 Bに向力つて回生電流 Iが流れる。なお、回生電流 Iは徐々に減少

E E

する。

[0034] このように、徐々に増加する駆動電流 Iと徐々に減少する回生電流 Iとが駆動入力

D E

端子 A力駆動入力端子 Bの方向に繰り返して流れ、駆動電流 I の最大値がトルク

D

制御電圧 TOにより制御されることによりモータ 2のトルクが制御される。

[0035] 次に、図 2A〜図 2Eに基づいてコイル 9の駆動電流 I及び回生電流 Iを更に詳しく

D E

説明する。図 2A、図 2Cはそれぞれ駆動期間 TD、回生期間 TEにおける駆動トランジスタ 15〜18のオン.オフ状態を示す図であり、図 2B、図 2Dはそれぞれ駆動期間 TD、回生期間 TEにおけるコイル 9の各成分の電圧配分を示す図であり、図 2Eは図 2A〜図 2Dの各信号の電圧又は電流波形を示す図である。 CLKは発振器 25からのクロック CLKの電圧、 A、 Bは駆動入力端子 A、 Bの電圧、 Iは駆動入力端子 Aから駆動入力端子 Bの方向を正としてコイル 9に流れる電流 (すなわち駆動電流 IDと回生電流 IEとを足した電流）、 Iは抵抗素子 19に流れる電流を示す。駆動期間 TDに

2

は、第 1の電源側駆動トランジスタ 15と第 2の接地側駆動トランジスタ 18とがオンし、駆動入力端子 Aの電圧が駆動入力端子 Bの電圧よりも高くなる。コイル 9には駆動入力端子 A力駆動入力端子 Bに向かって駆動電流 Iが流れる。その結果、正方向のトルクがモータ 2に加えられる。このとき、図 2Bに示すように、回転による逆起電圧 V

X

は駆動電流 I と逆方向、すなわち駆動入力端子 Bから駆動入力端子 Aに向力つて発

D

生している。

[0036] そして、回生期間 TEには、第 1の電源側駆動トランジスタ 15がオフして第 1の接地側駆動トランジスタ 17がオンするため、駆動入力端子 A、 Bは共にほぼ接地電位となり、実質的に短絡される。このとき、図 2Cおよび図 2Dに示すように、コイル 9には駆動入力端子 A力駆動入力端子 Bに向かって回生電流 Iが流れ、回転による逆起電圧

E

Vは、駆動期間 TDの場合と同様に、回生電流 Iと逆方向に発生している。

X E

[0037] 続、て、正方向に回転して、るモータ 2にブレーキをかける場合を説明する。この場合、基準電圧 REFよりも低いトルク制御電圧 TOが入力される。その結果、第 2の電源側駆動トランジスタ 15はオフする。そしてクロック CLKが立ち上がりフリップフロップ 24の出力がハイレベルとなると、第 2の接地側駆動トランジスタ 18はオフし、第 2の電源側駆動トランジスタ 16と第 1の接地側駆動トランジスタ 17とはオンする。コイル 9 には駆動入力端子 Bから駆動入力端子 Aの方向（負方向）に駆動電流 I が流れる。

D

なお、駆動電流 I は徐々に増加する。この駆動電流 I に比例した電圧が抵抗素子 1

D D

9に生じる。この電圧が可変電圧発生器 22の可変電圧よりも大きくなると駆動電流検出比較器 23の出力はハイレベルとなり、フリップフロップ 24の出力はローレベルとなる。そうすると、第 2の電源側駆動トランジスタ 16と第 1の接地側駆動トランジスタ 17とはオフし、コイル 9には駆動入力端子 Bから駆動入力端子 Aに向力つて回生電流 Iが

E

流れる。この回生電流 Iは、クロック CLKが再度立ち上がるまで徐々に減少する。

E

[0038] このように、徐々に増加する駆動電流 I と徐々に減少する回生電流 Iとが駆動入力

D E

端子 Bから駆動入力端子 Aの方向に繰り返して流れ、駆動電流 I の負の最大値がト

D

ルク制御電圧 TOにより制御されることによりモータ 2のトルクが制御される。

[0039] 更に、図 3A〜図 3Eに基づいてモータ 2にブレーキをかけた場合のコイル 9の駆動電流 I及び回生電流 Iを詳しく説明する。なお、図 3A〜図 3Eの内容は図 2A〜図 2

D E

Eにそれぞれ対応するものである。駆動期間 TDには、第 2の電源側駆動トランジスタ 16と第 1の接地側駆動トランジスタ 17とがオンし、駆動入力端子 Bの電圧が駆動入力端子 Aの電圧よりも高くなる。コイル 9には駆動入力端子 Bから駆動入力端子 Aに向かって駆動電流 Iが流れる。その結果、負方向のトルクによりモータ 2は減速する。

D

駆動電流 Iが負の最大値に至るまで、クロック CLKの一周期の全てが駆動期間 TD

D

となり、その後は駆動期間 TDと回生期間 TEとが繰り返される。

[0040] そして、図 3Eに示すように、回生期間 TEには、回生電流 Iは接地電位から、 NM

E

OS型の第 2の接地側駆動トランジスタ 18と並列に存在する寄生ダイオード、駆動入力端子 B、コイル 9、駆動入力端子 A、 PMOS型の第 1の電源側駆動トランジスタ 15 と並列に存在する寄生ダイオードを経て電源電位 VCCに流れる。このとき、図 3Dに示すように、回転による逆起電圧 Vは回生電流 Iと同方向（駆動入力端子 Bから駆

X E

動入力端子 Aへの方向）、抵抗成分による電圧 Vは回生電流 Iと逆方向に生じる。

R E

また、インダクタンス成分による逆起電圧 Vは回生電流 Iと同方向に生じなければな

I E

らないので、回生電流 Iは徐々に減少することになる。なお、回生期間 TEでは、抵

E

抗素子 19の電圧降下を無視すると、駆動入力端子 Aは電源電位 VCC力も寄生ダイオードの順バイアス電圧 (Vf)だけ上がった電圧になり、 Bは接地電位から寄生ダイオードの順バイアス電圧 (Vf)だけ下がった電圧になって、る。

[0041] 従って、駆動期間 TDの駆動電流 Iが最大値になった後は、回生電流 Iが減少す

D E

るので、モータ 2のトルクを制御することが可能になる。よって、正方向に回転しているモータ 2にブレーキをかける場合であっても、駆動電流 Iの最大値がトルク制御電圧

D

TOにより制御されることにより、モータ 2には所望の負方向のトルクが加えられる。その結果、モータ 2を減速して他の所望の回転速度に達するまでの時間を短縮することが可能になる。

[0042] なお、このモータ駆動回路 3では、正方向に回転しているモータ 2にブレーキをかける場合、第 2の電源側駆動トランジスタ 16と第 1の接地側駆動トランジスタ 17をオフすることにより駆動トランジスタ 15, 17, 16, 18が全てオフすることになる。ただし第 2の接地側駆動トランジスタ 18をオンして寄生ダイオードによる電力消費を多少抑えることも可能である。

[0043] モータ 2を起動して負方向に一定の速度で回転させる場合と負方向に回転して、るモータ 2にブレーキをかける場合との両方の動作は、以上の説明から明らかであるので詳ヽ説明は省略する。 [0044] また、以上説明したモータ装置 1は、電源側に駆動電流検出部として抵抗素子 19 を設けているが、図 6に示すように、電源側でなく接地側に駆動電流検出部として抵抗素子を設けるように変形することも可能である。この場合、モータを起動して正方向に一定の速度で回転させるには、駆動電流がトルク制御電圧に対応する値になった後に第 2の接地側駆動トランジスタがオフし、第 2の電源側駆動トランジスタがオンすることによって回生電流が流れるようにする。その他、可変電圧発生器 22や駆動電流検出比較器 23などについて、この変形に対応させる小さな変更が必要であるが、明らかであるので説明は省略する。

[0045] また、背景技術の説明で述べたように、電源側駆動トランジスタ又は接地側駆動トランジスタのオン抵抗を利用するなどにより、駆動電流検出部として抵抗素子を用いないようにすることちでさる。

[0046] 以上、本発明の実施形態であるモータ駆動回路及びそれを備えるモータ装置について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなぐ請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、電源側駆動トランジスタを NMOS型のトランジスタにしたり、駆動トランジスタの全て又は一部をバイポーラ型のトランジスタにしたりすることも可能である。この場合、実施形態に示すような寄生ダイオードが存在しないときはこれを別に設けることもできる。また、本発明は複数のコイルを有するモータ（例えば 3相モータ）を駆動する場合にも適用可能である。また、駆動トランジスタに実施形態で示す動作をさせる回路であれば、制御回路は任意の構成を有することが可能なのは勿論である。

[0047] 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

[1] 入力されるトルク制御電圧に従って徐々に増加する駆動電流と徐々に減少する回生電流とをコイル（9)に流すことによりモータ（2)のトルクを制御するモータ駆動回路 (3)であって、

電源電位と接地電位との間に直列に接続され、中間点に接続される前記コイル (9 )を駆動する複数対の電源側駆動トランジスタ（15, 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)と、

前記コイル (9)の駆動電流を電源側で検出する駆動電流検出部（19)と、前記モータ（2)を起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、正方向のトルクを加えるよう、前記複数対の電源側駆動トランジスタ（15, 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)の中力選択した一の電源側駆動トランジスタ（15)および一の接地側駆動トランジスタ（18)をオンして前記駆動電流を流し、前記駆動電流が前記トルク制御電圧に対応する値になると、前記一の電源側駆動トランジスタ（15)をオフするとともに、前記一の電源側駆動トランジスタ（15)と対をなす接地側駆動トランジスタ（ 17)をオンして回生電流を流し、正方向に回転して、る前記モータにブレーキを力ける場合、負方向のトルクを加えるよう、前記複数対の電源側駆動トランジスタ（15 , 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)の中から選択した他の電源側駆動トランジスタ（16)および他の接地側駆動トランジスタ（17)をオンして前記駆動電流を流し、前記駆動電流が前記トルク制御電圧に対応する値になると、前記他の電源側駆動トランジスタ（16)および前記他の接地側駆動トランジスタ（17)をともにオフして前記回生電流を流す制御回路とを備えるモータ駆動回路。

[2] 前記一および他の電源側駆動トランジスタ（15, 16)は、 P型 MOSトランジスタであり、

前記一および他の接地側駆動トランジスタ（17, 18)は、 N型 MOSトランジスタである、請求項 1に記載のモータ駆動回路。

[3] 前記駆動電流検出部（19)は、前記電源電位に端子が結合される抵抗素子である

、請求項 1に記載のモータ駆動回路。

[4] 前記一および他の電源側駆動トランジスタ（15, 16)は、 P型 MOSトランジスタであり、

前記一および他の接地側駆動トランジスタ（17, 18)は、 N型 MOSトランジスタである、請求項 3に記載のモータ駆動回路。

[5] 入力されるトルク制御電圧に従って徐々に増加する駆動電流と徐々に減少する回生電流とをコイル（9)に流すことによりモータ（2)のトルクを制御するモータ駆動回路 (3)であって、

前記コイル (9)の駆動電流を接地側で検出する駆動電流検出部（19)と、前記モータ（2)を起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、正方向のトルクを加えるよう、前記複数対の電源側駆動トランジスタ（15, 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)の中力選択した一の電源側駆動トランジスタ（15)および一の接地側駆動トランジスタ（18)をオンして前記駆動電流を流し、前記駆動電流が前記トルク制御電圧に対応する値になると、前記一の接地側駆動トランジスタ（18)をオフするとともに、前記一の接地側駆動トランジスタ（18)と対をなす電源側駆動トランジスタ（16)をオンして回生電流を流し、正方向に回転している前記モータにブレーキを力ける場合、負方向のトルクを加えるよう、前記複数対の電源側駆動トランジスタ（15 , 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)の中から選択した他の電源側駆動トランジスタ（16)および他の接地側駆動トランジスタ（17)をオンして前記駆動電流を流し、前記駆動電流が前記トルク制御電圧に対応する値になると、前記他の電源側駆動トランジスタ（16)および前記他の接地側駆動トランジスタ（17)をともにオフして前記回生電流を流す制御回路とを備えるモータ駆動回路。

[6] 前記一および他の電源側駆動トランジスタ（15, 16)は、 P型 MOSトランジスタであり、

前記一および他の接地側駆動トランジスタ（17, 18)は、 N型 MOSトランジスタである、請求項 5に記載のモータ駆動回路。

[7] 前記駆動電流検出部（19)は、前記接地電位に端子が結合される抵抗素子である、請求項 5に記載のモータ駆動回路。

[8] 前記一および他の電源側駆動トランジスタ（15, 16)は、 P型 MOSトランジスタであり、

前記一および他の接地側駆動トランジスタ（17, 18)は、 N型 MOSトランジスタである、請求項 7に記載のモータ駆動回路。

[9] コイル（9)を有するモータ（2)と、

前記コイル (9)を駆動するモータ駆動回路（3)とを備え、

前記モータ駆動回路（3)は、入力されるトルク制御電圧に従って徐々に増加する駆動電流と徐々に減少する回生電流とを前記コイル（9)に流すことにより前記モータ（2 )のトルクを制御し、

前記コイル (9)の駆動電流を電源側で検出する駆動電流検出部（19)と、前記モータ（2)を起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、正方向のトルクを加えるよう、前記複数対の電源側駆動トランジスタ（15, 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)の中力選択した一の電源側駆動トランジスタ（15)および一の接地側駆動トランジスタ（18)をオンして前記駆動電流を流し、前記駆動電流が前記トルク制御電圧に対応する値になると、前記一の電源側駆動トランジスタ（15)をオフするとともに、前記一の電源側駆動トランジスタ（15)と対をなす接地側駆動トランジスタ（ 17)をオンして回生電流を流し、正方向に回転して、る前記モータにブレーキを力ける場合、負方向のトルクを加えるよう、前記複数対の電源側駆動トランジスタ（15 , 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)の中から選択した他の電源側駆動トランジスタ（16)および他の接地側駆動トランジスタ（17)をオンして前記駆動電流を流し、前記駆動電流が前記トルク制御電圧に対応する値になると、前記他の電源側駆動トランジスタ（16)および前記他の接地側駆動トランジスタ（17)をともにオフして前記回生電流を流す制御回路とを含む、モータ装置。

[10] 前記一および他の電源側駆動トランジスタ（15, 16)は、 P型 MOSトランジスタであり、

前記一および他の接地側駆動トランジスタ（17, 18)は、 N型 MOSトランジスタである、請求項 9に記載のモータ装置。

[11] 前記駆動電流検出部（19)は、前記電源電位に端子が結合される抵抗素子である

、請求項 9に記載のモータ装置。

[12] 前記一および他の電源側駆動トランジスタ（15, 16)は、 P型 MOSトランジスタであり、

前記一および他の接地側駆動トランジスタ（17, 18)は、 N型 MOSトランジスタである、請求項 11に記載のモータ装置。

[13] コイル（9)を有するモータ（2)と、

前記コイル (9)を駆動するモータ駆動回路（3)とを備え、

前記コイル (9)の駆動電流を接地側で検出する駆動電流検出部（19)と、前記モータ（2)を起動して正方向に一定の速度で回転させる場合、正方向のトルクを加えるよう、前記複数対の電源側駆動トランジスタ（15, 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)の中力選択した一の電源側駆動トランジスタ（15)および一の接地側駆動トランジスタ（18)をオンして前記駆動電流を流し、前記駆動電流が前記トルク制御電圧に対応する値になると、前記一の接地側駆動トランジスタ（18)をオフするとともに、前記一の接地側駆動トランジスタ（18)と対をなす電源側駆動トランジスタ（16)をオンして回生電流を流し、正方向に回転している前記モータにブレーキを力ける場合、負方向のトルクを加えるよう、前記複数対の電源側駆動トランジスタ（15 , 16)および接地側駆動トランジスタ（17, 18)の中から選択した他の電源側駆動トランジスタ（16)および他の接地側駆動トランジスタ（17)をオンして前記駆動電流を流し、前記駆動電流が前記トルク制御電圧に対応する値になると、前記他の電源側駆動トランジスタ（16)および前記他の接地側駆動トランジスタ（17)をともにオフして前記回生電流を流す制御回路とを含む、モータ装置。

[14] 前記一および他の電源側駆動トランジスタ（15, 16)は、 P型 MOSトランジスタであり、

前記一および他の接地側駆動トランジスタ（17, 18)は、 N型 MOSトランジスタである、請求項 13に記載のモータ装置。

[15] 前記駆動電流検出部（19)は、前記電源電位に端子が結合される抵抗素子である

、請求項 13に記載のモータ装置。

[16] 前記一および他の電源側駆動トランジスタ（15, 16)は、 P型 MOSトランジスタであり、

前記一および他の接地側駆動トランジスタ（17, 18)は、 N型 MOSトランジスタである、請求項 15に記載のモータ装置。