JP2000217370A - パルス幅変調方式によるic出力回路 - Google Patents

パルス幅変調方式によるic出力回路

Info

Publication number
JP2000217370A
JP2000217370A JP11015879A JP1587999A JP2000217370A JP 2000217370 A JP2000217370 A JP 2000217370A JP 11015879 A JP11015879 A JP 11015879A JP 1587999 A JP1587999 A JP 1587999A JP 2000217370 A JP2000217370 A JP 2000217370A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
npn transistor
transistor
diode element
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11015879A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiya Suzuki
稔也 鈴木
Hiroyuki Tamagawa
浩之 玉川
Kaori Ikuta
香織 生田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority to JP11015879A priority Critical patent/JP2000217370A/ja
Priority to US09/305,205 priority patent/US6101112A/en
Publication of JP2000217370A publication Critical patent/JP2000217370A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で低廉なICよりなるパルス幅変調方式
によるIC出力回路を得ること。 【解決手段】 PWM制御がオフ状態のとき、NPNト
ランジスタ14(15,16)のP型基板とN型のコレ
クタ領域との間にできる寄生ダイオード20(21,2
2)により、接地端子GNDからモータMへ向かう回生
電流の電流パスを設ける。またNPNトランジスタ12
(11,13)のベース端子およびエミッタ端子にそれ
ぞれカソード端子およびアノード端子を接続したダイオ
ード素子18(17,19)を設け、PWM制御がオフ
状態のとき、ダイオード素子18(17,19)により
NPNトランジスタ12(11,13)にベース電流を
流し、それによってNPNトランジスタ12(11,1
3)のエミッタ端子からコレクタ端子に電流が流れるよ
うにして、モータMから電源端子VCCへ至る回生電流
の電流パスを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス幅変調方式
によるIC出力回路に関する。
【0002】
【従来の技術】OA機器やFA機器用のモータに電力を
供給するための回路を、集積回路(IC)で構成した技
術が知られている(たとえば、特開昭63−17117
0号)。そのようなIC出力回路においては、近年、I
Cの小型化、およびモータの高速回転化が望まれてお
り、そのためにはICの高耐圧化および大電流化を実現
する必要がある。ICの大電流化を図るためには、出力
トランジスタの制御方式にパルス幅変調(以下、PWM
とする)方式を用いるのが効果的であり、その方式によ
ればICにかかる消費電力を低減することができる。
【0003】バイポーラ方式を採用したIC出力回路に
より、多相モータをPWM方式で駆動制御(以下、PW
M制御とする)する場合、モータのコイル成分に蓄えら
れたエネルギーを回生するために、ダイオード素子を用
いた電流パスが設けられる。電源に回生する電流パス
は、ダイオード素子のアノ−ド側をIC出力回路の出力
端子に接続するとともに、カソード側を電源に接続する
ことにより設けられる。また、接地点GNDから回生す
る電流パスは、ダイオード素子のアノード側を接地点G
NDに接続するとともに、カソード側を出力端子に接続
することにより設けられる。いずれのダイオード素子
も、電流能力を必要とするため、出力トランジスタと同
程度の面積を必要とする。
【0004】図5は、従来のパルス幅変調方式によるI
C出力回路の構成を示す回路図であり、図6は、そのI
C出力回路の動作タイミングを示すタイミングチャート
である。このIC出力回路は、たとえば三角波発生回路
102、コンパレータ103、位置検出回路104、出
力素子制御回路105、コンデンサC1、6つのNPN
トランジスタ111,112,113,114,11
5,116および6つのダイオード素子123,12
4,125,126,127,128を備えている。
【0005】そして、このIC出力回路は、外部に接続
された速度制御回路101、3つのホール素子H1,H
2,H3および2つの抵抗R1,R2とともに、3つの
出力端子OUT1,OUT2,OUT3に各相がそれぞ
れ接続された、たとえば3相スピンドルモータMを駆動
する。なお、図5において、一点鎖線で囲まれる領域は
ICチップを示し、白抜きの丸印は端子を示す。
【0006】NPNトランジスタ111,112,11
3,114,115,116は、いずれも出力用のスイ
ッチング素子であり、それらのベース端子を、それぞれ
信号線B1,B2,B3,B4,B5,B6を介して出
力素子制御回路105に接続している。第1のNPNト
ランジスタ111は、そのコレクタ端子を電源端子VC
Cおよび第1のダイオード素子123のカソード端子に
接続し、そのエミッタ端子を第1の出力端子OUT1お
よび第1のダイオード素子123のアノード端子に接続
した構成となっている。
【0007】第2のNPNトランジスタ112は、その
コレクタ端子を電源端子VCCおよび第2のダイオード
素子124のカソード端子に接続し、そのエミッタ端子
を第2の出力端子OUT2および第2のダイオード素子
124のアノード端子に接続した構成となっている。
【0008】第3のNPNトランジスタ113は、その
コレクタ端子を電源端子VCCおよび第3のダイオード
素子125のカソード端子に接続し、そのエミッタ端子
を第3の出力端子OUT3および第3のダイオード素子
125のアノード端子に接続した構成となっている。
【0009】第4のNPNトランジスタ114のコレク
タ端子は、第1のNPNトランジスタ111のエミッタ
端子および第4のダイオード素子126のカソード端子
に接続し、第4のNPNトランジスタ114のエミッタ
端子は、接地端子GNDおよび第4のダイオード素子1
26のアノード端子に接続する。
【0010】第5のNPNトランジスタ115のコレク
タ端子は、第2のNPNトランジスタ112のエミッタ
端子および第5のダイオード素子127のカソード端子
に接続し、第5のNPNトランジスタ115のエミッタ
端子は、接地端子GNDおよび第5のダイオード素子1
27のアノード端子に接続する。
【0011】第6のNPNトランジスタ116のコレク
タ端子は、第3のNPNトランジスタ113のエミッタ
端子および第6のダイオード素子128のカソード端子
に接続し、第6のNPNトランジスタ116のエミッタ
端子は、接地端子GNDおよび第6のダイオード素子1
28のアノード端子に接続する。
【0012】速度制御回路101は、制御基準電圧信号
S10を発生する。三角波発生回路102は、コンデン
サC1に定電流を充電または放電し、それによってコン
デンサC1の上端に三角波信号S11を発生させる。コ
ンパレータ103は、基準電圧端子VCTLを介して制
御基準電圧信号S10が入力されると、それを三角波信
号S11と比較する。
【0013】制御基準電圧信号S10の電位が三角波信
号S11の電位よりも高いとき、コンパレータ103の
出力信号S12の電位は、相対的に高い「H」レベルと
なる。信号S12が「H」レベルの期間は、PWM制御
がオン状態となっている期間である(図6参照、「A」
の期間)。一方、制御基準電圧信号S10の電位が三角
波信号S11の電位よりも低いときには、コンパレータ
103の出力信号S12の電位は、相対的に低い「L」
レベルとなり、その期間は、PWM制御がオフ状態とな
っている期間である(図6参照、「B」の期間)。
【0014】ホール素子H1,H2,H3は、モータM
の位置信号S1,S2,S3,S4,S5,S6を出力
する。位置検出回路104は、それらの位置信号S1,
S2,S3,S4,S5,S6に基づいて、モータMの
電流を流す相を決めるための制御信号S7,S8,S9
を出力する。抵抗R1,R2は、ホール素子H1,H
2,H3に流れる電流を制限している。
【0015】出力素子制御回路105は、コンパレータ
103の出力信号S12が「H」レベルのとき、位置検
出回路104から出力された制御信号S7,S8,S9
に基づいて、上側のNPNトランジスタ111,11
2,113のいずれか1つをオンさせるために、信号線
B1,B2,B3のいずれかに電流を供給するととも
に、下側のNPNトランジスタ114,115,116
のいずれか1つをオンさせるために、信号線B4,B
5,B6のいずれかに電流を供給する。
【0016】ただし、第1のNPNトランジスタ111
と第4のNPNトランジスタ114が同時にオンするこ
とはなく、また第2のNPNトランジスタ112と第5
のNPNトランジスタ115が同時にオンすることもな
く、さらに第3のNPNトランジスタ113と第6のN
PNトランジスタ116とが同時にオンすることもな
い。
【0017】すなわち、同じ相のNPNトランジスタど
うしが同時にオンすることはない。一方、出力素子制御
回路105は、コンパレータ103の出力信号S12が
「L」レベルのときには、6つの信号線B1,B2,B
3,B4,B5,B6のすべてに対して電流を供給しな
い。それによって、信号S12が「H」レベルのときに
オンしていた相と同じ相で、かつ上下を逆にしたダイオ
ード素子がオンする。
【0018】すなわち、たとえば第1のNPNトランジ
スタ111がオンしていた場合には、第4のダイオード
素子126がオンし、第2のNPNトランジスタ112
または第3のNPNトランジスタ113がオンしていた
場合には、それぞれ第5のダイオード素子127または
第6のダイオード素子128がオンする。同様に、第4
のNPNトランジスタ114、第5のNPNトランジス
タ115または第6のNPNトランジスタ116がオン
していた場合には、それぞれ第1のダイオード素子12
3、第2のダイオード素子124または第3のダイオー
ド素子125がオンする。
【0019】つぎに、図5に示すIC出力回路の作用に
ついて説明する。PWM制御がオン状態のとき、たとえ
ば第1のNPNトランジスタ111と第5のNPNトラ
ンジスタ115がオンした場合について説明すると、出
力電流は、電源端子VCCから第1のNPNトランジス
タ111、第1の出力端子OUT1、モータM、第2の
出力端子OUT2および第5のNPNトランジスタ11
5を経由して、接地端子GNDに流れる。
【0020】その状態からPWM制御がオフ状態になる
と、第1のNPNトランジスタ111と第5のNPNト
ランジスタ115はともにオフし、その代わりにモータ
Mに蓄えられたエネルギーの放出により、第4のダイオ
ード素子126と第2のダイオード素子124がオンす
る。従って、電流は、接地端子GNDから第4のダイオ
ード素子126、第1の出力端子OUT1、モータM、
第2の出力端子OUT2および第2のダイオード素子1
24を経由して、電源端子VCCに流れる。
【0021】そして、再びPWM制御がオン状態になる
と、第1〜第3のNPNトランジスタ111,112,
113のいずれか1つから第4〜第6のNPNトランジ
スタ114,115,116のいずれか1つへ電流が流
れることになる。
【0022】このように、PWM制御がオフ状態のとき
には、回生電流は、6つのダイオード素子123,12
4,125,126,127,128のうちの2つのダ
イオード素子を流れる。この回生電流は、モータMのコ
イルに蓄えられたエネルギーであり、モータ出力電流と
ほぼ同じ電流量である。
【0023】従って、これらのダイオード素子123,
124,125,126,127,128には、電流能
力が必要である。そのため、図5に示すIC出力回路を
バイポーラプロセスによりIC化した場合、図7に示す
パターンレイアウト図のように、ICチップの面積に占
めるダイオード素子123,124,125,126,
127,128の面積の割合は非常に大きくなる。
【0024】なお、図7において、102,103,1
04,105の領域は、三角波発生回路102、コンパ
レータ103、位置検出回路104および出力素子制御
回路105が設けられる領域であり、111,112,
113,114,115,116の各領域は、それぞれ
NPNトランジスタ111,112,113,114,
115,116が設けられる領域であり、123,12
4,125,126,127,128は、それぞれダイ
オード素子123,124,125,126,127,
128が設けられる領域である。
【0025】なお、GNDからVCCに回生する場合、
ドライバによっては、第4〜第6のNPNトランジスタ
114,115,116をオフして上側で回生する場合
や、第1〜第3のNPNトランジスタ111,112,
113をオフして下側で回生する場合もある。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のIC出力回路をバイポーラプロセスによりIC化する
と、PWM制御がオフ状態のときに回生電流の電流パス
を設けるためのダイオード素子の占有面積が大きくなる
ため、パターンレイアウト面積を縮小することは困難で
あり、ICの小型化を図ることができないという問題点
がある。
【0027】また、PWM制御がオフ状態のとき、出力
端子OUT1,OUT2,OUT3の電位が接地電位G
ND以下に下がるため、寄生トランジスタが形成される
おそれがある。これを防止するため、ダイオード素子1
26,127,128を順方向電圧の低いショットキー
ダイオードで構成するのが望ましいが、そうするとショ
ットキーダイオードが高価であるため、ICのコストダ
ウンは困難であるという問題点がある。
【0028】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、PWM制御がオフ状態のときに回生電流
の電流パスを設けるためのダイオード素子の占有面積を
小さくするとともに、ダイオード素子において寄生トラ
ンジスタが形成されるのを防止し、それによって小型で
低廉なICよりなるパルス幅変調方式によるIC出力回
路を得ることを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、コレクタ端子およびエミッタ端子がそれ
ぞれ電源端子および第1の端子に接続された上側NPN
トランジスタと、エミッタ端子およびコレクタ端子がそ
れぞれ接地端子および第2の端子に接続された下側NP
Nトランジスタと、アノード端子およびカソード端子が
それぞれ前記上側NPNトランジスタのエミッタ端子お
よびベース端子に接続されたダイオード素子と、接地端
子から前記第2の端子へ向かう電流パスと、前記ダイオ
ード素子により前記上側NPNトランジスタにベース電
流が供給され、前記上側NPNトランジスタのエミッタ
端子とコレクタ端子とが導通することにより形成され
る、前記第1の端子から電源端子へ向かう電流パスと、
を具備することを特徴とする。
【0030】この発明によれば、コレクタ端子およびエ
ミッタ端子がそれぞれ電源端子および第1の端子に接続
された上側NPNトランジスタと、エミッタ端子および
コレクタ端子がそれぞれ接地端子および第2の端子に接
続された下側NPNトランジスタと、アノード端子およ
びカソード端子がそれぞれ前記上側NPNトランジスタ
のエミッタ端子およびベース端子に接続されたダイオー
ド素子と、接地端子から前記第2の端子へ向かう電流パ
スと、を具備し、前記第1の端子から電源端子へ向かう
電流パスは、前記ダイオード素子により前記上側NPN
トランジスタにベース電流が供給され、前記上側NPN
トランジスタのエミッタ端子とコレクタ端子とが導通す
ることにより形成される。
【0031】この発明において、前記ダイオード素子
は、NPNトランジスタで構成され、そのトランジスタ
のコレクタ−ベース間を短絡してアノード端子とし、そ
のトランジスタのエミッタ端子をカソード端子とした構
成であってもよい。
【0032】この発明によれば、NPNトランジスタの
コレクタ−ベース間を短絡してアノード端子とし、その
トランジスタのエミッタ端子をカソード端子とすること
により、前記ダイオード素子が形成される。
【0033】また、この発明において、IC出力回路中
の信号系回路が形成される領域の隣に、上側NPNトラ
ンジスタの形成領域が配置され、その上側NPNトラン
ジスタの形成領域の隣に、下側NPNトランジスタの形
成領域が配置され、さらにその下側NPNトランジスタ
の形成領域の隣に、ダイオード素子の形成領域が配置さ
れたレイアウトであってもよい。
【0034】この発明によれば、IC出力回路は、信号
系回路が形成される領域の隣に、上側NPNトランジス
タの形成領域が配置され、その上側NPNトランジスタ
の形成領域の隣に、下側NPNトランジスタの形成領域
が配置され、さらにその下側NPNトランジスタの形成
領域の隣に、ダイオード素子の形成領域が配置されたレ
イアウトとなる。
【0035】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるパルス幅
変調方式によるIC出力回路の実施の形態について、図
面を参照して詳細に説明する。
【0036】図1は、本発明にかかるパルス幅変調方式
によるIC出力回路の一例を示す回路図である。このI
C出力回路は、たとえば三角波発生回路102、コンパ
レータ103、位置検出回路104、出力素子制御回路
105、コンデンサC1、出力用のスイッチング素子で
ある6つのNPNトランジスタ11,12,13,1
4,15,16および3つのダイオード素子17,1
8,19を備えている。
【0037】そして、このIC出力回路は、外部に接続
された速度制御回路101、3つのホール素子H1,H
2,H3および2つの抵抗R1,R2とともに、3つの
出力端子OUT1,OUT2,OUT3に各相がそれぞ
れ接続された、たとえば3相スピンドルモータMを駆動
する。なお、図1において、一点鎖線で囲まれる領域は
ICチップを示し、白抜きの丸印は端子を示す。
【0038】第1のNPNトランジスタ11は、そのベ
ース端子を第1のダイオード素子17のカソード端子お
よび信号線B1を介して出力素子制御回路105に接続
し、そのコレクタ端子を電源端子VCCに接続し、その
エミッタ端子を第1の出力端子OUT1および第1のダ
イオード素子17のアノード端子に接続した構成となっ
ている。
【0039】第2のNPNトランジスタ12は、そのベ
ース端子を第2のダイオード素子18のカソード端子お
よび信号線B2を介して出力素子制御回路105に接続
し、そのコレクタ端子を電源端子VCCに接続し、その
エミッタ端子を第2の出力端子OUT2および第2のダ
イオード素子18のアノード端子に接続した構成となっ
ている。
【0040】第3のNPNトランジスタ13は、そのベ
ース端子を第3のダイオード素子19のカソード端子お
よび信号線B3を介して出力素子制御回路105に接続
し、そのコレクタ端子を電源端子VCCに接続し、その
エミッタ端子を第3の出力端子OUT3および第3のダ
イオード素子19のアノード端子に接続した構成となっ
ている。
【0041】第4のNPNトランジスタ14は、そのコ
レクタ端子およびエミッタ端子を、それぞれ第1のNP
Nトランジスタ11のエミッタ端子および接地端子GN
Dに接続した構成となっている。第4のNPNトランジ
スタ14は、P型のIC基板上に、N型不純物の拡散領
域であるコレクタ領域を形成した構成となっており、そ
のP型基板とN型のコレクタとの間に第4のダイオード
として寄生ダイオード20が発生する。
【0042】第5のNPNトランジスタ15は、そのコ
レクタ端子およびエミッタ端子を、それぞれ第2のNP
Nトランジスタ12のエミッタ端子および接地端子GN
Dに接続した構成となっている。第5のNPNトランジ
スタ15のN型コレクタとP型基板との間にも、第4の
ダイオード20と同様に、第5のダイオードとして寄生
ダイオード21が発生する。
【0043】第6のNPNトランジスタ16は、そのコ
レクタ端子およびエミッタ端子を、それぞれ第3のNP
Nトランジスタ13のエミッタ端子および接地端子GN
Dに接続した構成となっている。第6のNPNトランジ
スタ16のN型コレクタとP型基板との間にも、第4の
ダイオード20と同様に、第6のダイオードとして寄生
ダイオード22が発生する。
【0044】なお、これらの寄生ダイオード20,2
1,22は、いずれも第4〜第6のNPNトランジスタ
14,15,16とは別にIC基板上に形成されたもの
ではないため、図1では破線で示す。
【0045】速度制御回路101、三角波発生回路10
2、コンパレータ103、位置検出回路104、コンデ
ンサC1、ホール素子H1,H2,H3および抵抗R
1,R2は図5に示す従来例と同じであるので、説明を
省略する。
【0046】コンパレータ103の出力信号S12が
「H」レベルのとき、すなわち制御基準電圧信号S10
の電位が三角波信号S11の電位よりも高いとき、出力
素子制御回路105は、位置検出回路104から出力さ
れた制御信号S7,S8,S9に基づいて、信号線B
1,B2,B3のいずれかに電流を供給するとともに、
信号線B4,B5,B6のいずれかに電流を供給する。
それによって、上側のNPNトランジスタ11,12,
13のいずれか1つと、下側のNPNトランジスタ1
4,15,16のいずれか1つがオンする。
【0047】ただし、第1のNPNトランジスタ11と
第4のNPNトランジスタ14が同時にオンすることは
なく、また第2のNPNトランジスタ12と第5のNP
Nトランジスタ15が同時にオンすることもなく、さら
に第3のNPNトランジスタ13と第6のNPNトラン
ジスタ16とが同時にオンすることもない。
【0048】一方、コンパレータ103の出力信号S1
2が「L」レベルのとき、すなわち制御基準電圧信号S
10の電位が三角波信号S11の電位よりも低いときに
は、出力素子制御回路105は、6つの信号線B1,B
2,B3,B4,B5,B6のすべてに対して電流を供
給しない。それによって、信号S12が「H」レベルの
ときにオンしていた相と同じ相で、かつ上下を逆にした
ダイオード素子がオンする。
【0049】すなわち、たとえば第1のNPNトランジ
スタ11がオンしていた場合には、第4のダイオード素
子20がオンし、第2のNPNトランジスタ12または
第3のNPNトランジスタ13がオンしていた場合に
は、それぞれ第5のダイオード素子21または第6のダ
イオード素子22がオンする。同様に、第4のNPNト
ランジスタ14、第5のNPNトランジスタ15または
第6のNPNトランジスタ16がオンしていた場合に
は、それぞれ第1のダイオード素子17、第2のダイオ
ード素子18または第3のダイオード素子19がオンす
る。
【0050】第1のダイオード素子17がオンすると、
第1のNPNトランジスタ11にベース電流が流れ、そ
れによって第1のNPNトランジスタ11のエミッタか
らコレクタに向かって電流が流れる。同様に、第2のダ
イオード素子18または第3のダイオード素子19がオ
ンすると、それぞれ、第2または第3のNPNトランジ
スタ12,13にベース電流が流れ、それによって第2
または第3のNPNトランジスタ12,13のエミッタ
からコレクタに向かって電流が流れる。
【0051】すなわち、第1〜第3のNPNトランジス
タ11,12,13は、トランジスタの向きが逆向きと
なるように使用されることになる。図2は、トランジス
タを逆向きに使用した場合のエミッタ電流IEに対する
電流増幅率IE/IB(IBはベース電流)の特性を示
す図である。電流増幅率が高い程、第1〜第3のNPN
トランジスタ11,12,13にベース電流を供給する
第1〜第3のダイオード素子17,18,19を小さく
することができ、従ってパターンレイアウト面積の縮小
効果が大きくなる。
【0052】つぎに、図1に示すIC出力回路の作用に
ついて説明する。PWM制御がオン状態のとき、たとえ
ば第1のNPNトランジスタ11と第5のNPNトラン
ジスタ15がオンした場合について説明すると、出力電
流は、電源端子VCCから第1のNPNトランジスタ1
1、第1の出力端子OUT1、モータM、第2の出力端
子OUT2および第5のNPNトランジスタ15を経由
して、接地端子GNDに流れる。
【0053】その状態からPWM制御がオフ状態になる
と、第1のNPNトランジスタ11と第5のNPNトラ
ンジスタ15はともにオフし、その代わりにモータMに
蓄えられたエネルギーの放出により、第4のダイオード
素子20と第2のダイオード素子18がオンする。第4
のダイオード素子20は寄生ダイオードであるので、実
際には接地電位GNDであるIC基板から第4のNPN
トランジスタ14のコレクタ端子に流れる電流パスが形
成される。
【0054】また、第2のダイオード素子18がオンし
たことによって、第2のNPNトランジスタ12のエミ
ッタからコレクタに流れる電流パスが形成される。従っ
て、電流は、接地端子GNDから第4のNPNトランジ
スタ14のコレクタ端子、第1の出力端子OUT1、モ
ータM、第2の出力端子OUT2、第2のNPNトラン
ジスタ12のエミッタ端子および第2のNPNトランジ
スタ12のコレクタ端子を経由して、電源端子VCCに
流れる。
【0055】そして、再びPWM制御がオン状態になる
と、第1〜第3のNPNトランジスタ11,12,13
のいずれか1つから第4〜第6のNPNトランジスタ1
4,15,16のいずれか1つへ電流が流れることにな
る。
【0056】ところで、第4〜第6のダイオード素子2
0,21,22は、いずれも出力スイッチング素子であ
る第4〜第6のNPNトランジスタ14,15,16と
IC基板とを利用するため、十分な電流能力を具えてい
る。しかし、PWM制御がオフ状態のときに、第1〜第
3の出力端子OUT1,OUT2,OUT3の電位が接
地電位GNDよりも低くなるので、寄生トランジスタを
発生させないために、チップレイアウトなどにより十分
な対策を施す必要がある(図4参照)。
【0057】図3は、第1〜第3のダイオード素子1
7,18,19の一例を示す回路図である。これらのダ
イオード素子17,18,19は、NPNトランジスタ
のコレクタ−ベース間を短絡してアノード端子とし、ト
ランジスタのエミッタ端子をカソード端子とした構成と
なっている。PWM制御がオフ状態のときには、これら
のダイオード素子17,18,19のアノード端子(N
PNトランジスタのコレクタ端子)の電位は接地電位G
NDよりも低くなるので、寄生トランジスタを発生させ
ないために、チップレイアウトなどにより十分な対策を
施す必要がある(図4参照)。
【0058】図4は、IC出力回路のパターンレイアウ
トの一例を示すレイアウト図であり、102,103,
104,105の領域は、三角波発生回路102、コン
パレータ103、位置検出回路104および出力素子制
御回路105が設けられる領域であり、11,12,1
3,14,15,16の各領域は、それぞれNPNトラ
ンジスタ11,12,13,14,15,16が設けら
れる領域であり、17,18,19は、それぞれ第1〜
第3のダイオード素子17,18,19が設けられる領
域である。第4〜第6のダイオード素子20,21,2
2の領域は、それぞれ第4〜第6のNPNトランジスタ
14,15,16と同じ領域になるので、括弧内に示
す。
【0059】第1〜第3のダイオード素子17,18,
19は、寄生トランジスタの影響をなくすため、三角波
発生回路102、コンパレータ103、位置検出回路1
04および出力素子制御回路105などの信号系から離
れて配置される。図示例では、102,103,10
4,105の領域の隣に、第1〜第3のNPNトランジ
スタ11,12,13の領域が配置され、さらにその隣
に、第4〜第6のNPNトランジスタ14,15,16
の領域が配置され、さらにその隣に、第1〜第3のダイ
オード素子17,18,19の領域が配置されている。
【0060】また、第4〜第6のNPNトランジスタ1
4,15,16および第1〜第3のダイオード素子1
7,18,19は、各素子を構成するNPNトランジス
タのコレクタ領域(N型不純物の拡散領域)の電位が接
地電位GND以下に下がるので、寄生トランジスタ防止
のため、たとえば14,15,16,17,18,19
の6つの領域の周りは、N型不純物の拡散領域よりなる
低電位の島、すなわちガードリング3により囲まれてい
る(このガードリングの効果は、USP5,753,9
64に開示されているとおりである)。
【0061】実施の形態によれば、PWM制御がオフ状
態のときに、接地端子GNDから第4のNPNトランジ
スタ14(15,16)のコレクタ端子、第1の出力端
子OUT1、モータM、第2の出力端子OUT2、第2
のNPNトランジスタ12(11,13)のエミッタ端
子および第2のNPNトランジスタ12(11,13)
のコレクタ端子を経由して、電源端子VCCに至る電流
パスが形成され、その電流パスによって接地端子GND
から電源端子VCCへ回生電流が流れるので、PWM制
御がオフ状態のときの回生電流の電流パスのうち、接地
端子GNDから第1の出力端子OUT1へ向かう電流パ
スを設けるための専用のダイオードをICチップに設け
ずに済むので、ダイオードの占有面積の割合が減り、I
Cを小型化することができる。
【0062】また、実施の形態によれば、PWM制御が
オフ状態のときの回生電流の電流パスのうち、第2の出
力端子OUT2から電源端子VCCへ向かう電流パスを
形成するためのダイオード素子18(17,19)は、
NPNトランジスタ12(11,13)にベース電流を
供給するだけの電流能力があれば足りるので、従来より
も小さいものでよく、従ってダイオードの占有面積の割
合が減り、ICを小型化することができる。
【0063】ダイオード素子18(17,19)を、N
PNトランジスタのコレクタ−ベース間を短絡してアノ
ード端子とし、そのトランジスタのエミッタ端子をカソ
ード端子として構成した場合、たとえば、そのトランジ
スタの電流増幅率IE/IBを20とすれば、従来必要
であったダイオード(図5のダイオード123,12
4,125)に比べて、その面積は1/20で足りる。
従って、ダイオードの占有面積の割合が減り、ICを小
型化することができる。また高価なショットキーダイオ
ードを用いずに済み、IC出力回路のコストダウンを図
ることができる。
【0064】また、実施の形態によれば、ICのレイア
ウトパターンにおいて、第1〜第3のダイオード素子1
7,18,19と信号系回路との間に、第1〜第3のN
PNトランジスタ11,12,13の領域および第4〜
第6のNPNトランジスタ14,15,16の領域が配
置されており、さらに第4〜第6のNPNトランジスタ
14,15,16の領域および第1〜第3のダイオード
素子17,18,19の領域は、N型不純物の拡散領域
よりなるガードリング3により囲まれているため、寄生
トランジスタが形成されるのを防ぐことができる。
【0065】以上において本発明は、3相ブラシレスモ
ータの他に2相ステッピングモータにも適用することが
できるし、位置検出回路104をセンサレスドライブ方
式のものに変更すれば、ホール素子H1,H2,H3を
有しないセンサレスドライブ方式のモータにも適用する
ことができるし、またPWM制御以外にも三相ブラシレ
スモータを逆転させたり、ブレーキをかけたりしたとき
に発生するコイルのエネルギーを放出する電流パスを設
ける場合にも応用することができる。
【0066】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、第1の端子から電源端子へ向かう電流パスは、ダイ
オード素子により上側NPNトランジスタにベース電流
が供給され、上側NPNトランジスタのエミッタ端子と
コレクタ端子とが導通することにより形成されるため、
PWM制御がオフ状態のときに回生させる電流の電流パ
スのうち、第1の端子から電源端子へ向かう電流パスを
形成するための前記ダイオード素子は、上側NPNトラ
ンジスタにベース電流を供給するだけの電流能力があれ
ば足りるので、そのダイオード素子は従来よりも小さい
ものでよく、従ってダイオードの占有面積の割合が減
り、ICを小型化することができる。
【0067】つぎの発明によれば、NPNトランジスタ
のコレクタ−ベース間を短絡してアノード端子とし、そ
のトランジスタのエミッタ端子をカソード端子とするこ
とにより、前記ダイオード素子が形成されるため、高価
なショットキーダイオードを用いずに済み、IC出力回
路のコストダウンを図ることができる。
【0068】つぎの発明によれば、IC出力回路は、信
号系回路が形成される領域の隣に、上側NPNトランジ
スタの形成領域が配置され、その上側NPNトランジス
タの形成領域の隣に、下側NPNトランジスタの形成領
域が配置され、さらにその下側NPNトランジスタの形
成領域の隣に、ダイオード素子の形成領域が配置された
レイアウトとなるため、ダイオード素子が信号系回路か
ら離れて配置されるので、そのダイオード素子において
寄生トランジスタが形成されるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかるパルス幅変調方式によるIC
出力回路の一例を示す回路図である。
【図2】 トランジスタを逆向きに使用した場合のエミ
ッタ電流に対する電流増幅率を示す特性図である。
【図3】 本発明にかかるIC出力回路の第1〜第3の
ダイオード素子の実施例を示す回路図である。
【図4】 そのIC出力回路のパターンレイアウトの一
例を示すレイアウト図である。
【図5】 従来のパルス幅変調方式によるIC出力回路
の構成を示す回路図である。
【図6】 そのIC出力回路の動作タイミングを示すタ
イミングチャートである。
【図7】 そのIC出力回路をバイポーラプロセスによ
りIC化した場合のパターンレイアウト図である。
【符号の説明】
GND 接地端子、VCC 電源端子、OUT1,OU
T2,OUT3 出力端子、11,12,13 上側N
PNトランジスタ、14,15,16 下側NPNトラ
ンジスタ、17,18,19 ダイオード素子、20,
21,22 寄生ダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉川 浩之 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 生田 香織 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 5H007 BB06 CA01 CB05 CD08 DB01 EA13 HA03 HA04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタ端子およびエミッタ端子がそれ
    ぞれ電源端子および第1の端子に接続された上側NPN
    トランジスタと、 エミッタ端子およびコレクタ端子がそれぞれ接地端子お
    よび第2の端子に接続された下側NPNトランジスタ
    と、 アノード端子およびカソード端子がそれぞれ前記上側N
    PNトランジスタのエミッタ端子およびベース端子に接
    続されたダイオード素子と、 接地端子から前記第2の端子へ向かう電流パスと、 前記ダイオード素子により前記上側NPNトランジスタ
    にベース電流が供給され、前記上側NPNトランジスタ
    のエミッタ端子とコレクタ端子とが導通することにより
    形成される、前記第1の端子から電源端子へ向かう電流
    パスと、 を具備することを特徴とするパルス幅変調方式によるI
    C出力回路。
  2. 【請求項2】 前記ダイオード素子は、NPNトランジ
    スタで構成され、そのトランジスタのコレクタ−ベース
    間を短絡してアノード端子とし、そのトランジスタのエ
    ミッタ端子をカソード端子とした構成であることを特徴
    とする請求項1に記載のパルス幅変調方式によるIC出
    力回路。
  3. 【請求項3】 IC出力回路中の信号系回路が形成され
    る領域の隣に、上側NPNトランジスタの形成領域が配
    置され、その上側NPNトランジスタの形成領域の隣
    に、下側NPNトランジスタの形成領域が配置され、さ
    らにその下側NPNトランジスタの形成領域の隣に、ダ
    イオード素子の形成領域が配置されたレイアウトである
    ことを特徴とする請求項1に記載のパルス幅変調方式に
    よるIC出力回路。
JP11015879A 1999-01-25 1999-01-25 パルス幅変調方式によるic出力回路 Pending JP2000217370A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11015879A JP2000217370A (ja) 1999-01-25 1999-01-25 パルス幅変調方式によるic出力回路
US09/305,205 US6101112A (en) 1999-01-25 1999-05-05 IC output circuit based on a pulse width modulating system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11015879A JP2000217370A (ja) 1999-01-25 1999-01-25 パルス幅変調方式によるic出力回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000217370A true JP2000217370A (ja) 2000-08-04

Family

ID=11901086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11015879A Pending JP2000217370A (ja) 1999-01-25 1999-01-25 パルス幅変調方式によるic出力回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6101112A (ja)
JP (1) JP2000217370A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001197773A (ja) * 2000-01-14 2001-07-19 Nikon Corp Pwm制御装置、モータ駆動装置、ステージ装置、露光装置、およびこの露光装置により製造したデバイスおよびデバイスの製造方法
US11387763B2 (en) * 2017-10-31 2022-07-12 Eaton Intelligent Power Limited Motor control system, controller, and method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH082185B2 (ja) * 1987-01-08 1996-01-10 松下電器産業株式会社 パルス幅変調方式のic出力回路
JP3363306B2 (ja) * 1996-04-05 2003-01-08 三菱電機株式会社 モータ駆動回路
JP3513610B2 (ja) * 1996-04-19 2004-03-31 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
JP3665419B2 (ja) * 1996-05-02 2005-06-29 新電元工業株式会社 誘導性負荷駆動方法、及びhブリッジ回路制御装置
FR2753318B1 (fr) * 1996-09-09 1998-10-30 Schneider Electric Sa Dispositif de mesure de courants dans un onduleur
JPH10290593A (ja) * 1997-04-15 1998-10-27 Mitsubishi Electric Corp センサレス・ブラシレスモータの駆動回路

Also Published As

Publication number Publication date
US6101112A (en) 2000-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3680544B2 (ja) 高耐圧パワーicの出力段回路
JP2005183463A (ja) 半導体装置
JP2007110778A (ja) モータ駆動装置および駆動方法
JP3762491B2 (ja) 高電圧駆動回路
JP2004247400A (ja) 半導体装置
JP4128700B2 (ja) 誘導性負荷駆動回路
JP2000217370A (ja) パルス幅変調方式によるic出力回路
JP2019037119A (ja) 半導体モジュール
US7381998B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP3099571B2 (ja) パワ−用半導体装置
US20050082632A1 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2006254583A (ja) 電力用半導体装置
JP3048790B2 (ja) 半導体集積回路装置
JPH08126351A (ja) 電力変換装置
JP2003309995A (ja) モータ駆動用インバータ
JP3917689B2 (ja) 半導体装置
JP2005191896A (ja) 出力ドライブ回路を備える半導体集積回路
JPS58130787A (ja) 直流モ−タ
JP3404240B2 (ja) 誘導性負荷の駆動回路
JP2001119952A (ja) 電圧調整装置
JP3246354B2 (ja) 電動機駆動装置
JP3005420B2 (ja) モータ駆動回路
JPH0669308B2 (ja) モータードライブ回路
JP2001136751A (ja) モータのpwm駆動回路
JP2834773B2 (ja) モータの速度制御回路