JPH01295689A - 出力ドライバー回路 - 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〕 この発明はフロッピーディスクを駆動させるブラシレス
モータなどを駆動させる出力ドライバー回路に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の三相ブラシレスモーターのを駆動させる
出力ドライバー回路の一相を示す回路図である。図にお
いて、１は上段ドライバーであり、トランジスタＱ　〜
Ｑ６及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４により構成されている。トラン
ジスタＱ、Ｑ２．Ｑ３及び０６はＮＰＮトランジスタで
あり、トランジスタＱ４及びＱ５はＰＮＰトランジスタ
である。

トランジスタＱ１はベースが入力端子２に、エミッタが
出力端子３に各々接続され、入力端子２のＨ／ｌ−に応
じ０Ｎ１０ＦＦＬ、、上段ドライバー１の動作／非動作
を制御する。

トランジスタＱ２及びＱ３はトランジスタＱ２を基準と
したカレントミラー回路を構成する。これらのトランジ
スタのエミッタは各々抵抗Ｒ１及びＲを介しトランジス
タＱ１のコレクタに接続されている。そしてトランジス
タＱ２のコレクタは電源電圧■。Ｃに接続されている。

トランジスタＱ　及びＱ５はトランジスタＱ４を基準と
したカレントミラー回路を構成する。そしてトランジス
タＱ４のコレクタはトランジスタＱ　のコレクタに、エ
ミッタは抵抗Ｒ３を介し電課電圧Ｖ。Ｃに各々接続され
ている。またトランジスタＱ　のエミッタは電源電圧■
。０に接続されている。

トランジスタＱ６はパワートランジスタであり、ベース
がトランジスタＱ５のコレクタに、かつ抵抗Ｒ４を介し
出力端子３に接続され、コレクタが電源電圧■。０に、
エミッタが出力端子３に各々接続されている。なお、出
力端子３は、発振及び逆起電力防止のための外付コンデ
ンサＣを介しＧＮＤ５に接続されている。

４は下段ドライバーであり、トランジスタＱ７〜Ｑ１２
及び抵抗Ｒ５〜Ｒ８により構成されている。

そして、トランジスタＱ８．Ｑ９及びＱ１２はＮＰＮト
ランジスタ、トランジスタＱ７．Ｑ１０及びＱｌｌはＰ
ＮＰトランジスタである。

トランジスタＱ７はベースが入力端子２に、エミッタが
出力端子３に各々接続され、入力端子２のＨ／Ｌに応じ
０ＦＦ１０１’ｌ、下段ドライバー４の非動作／動作を
制御する。すなわちトランジスタＱ　及びＱ７はプッシ
ュプル構成となっていす る。

トランジスタＱ８及びＱ９はトランジスタＱ８を基準と
したカレントミラー回路を構成する。これらのトランジ
スタのエミッタは各々抵抗Ｒ５及びＲ６を介しＧＮＤ５
に接続されている。そしてトランジスタＱ８のコレクタ
はトランジスタＱ７のコレクタに接続されている。

トランジスタＱ１ｏ及びＱｌｌはトランジスタＱ１０を
基準としたカレントミラー回路を構成する。そしてトラ
ンジスタＱ　のエミッタは抵抗Ｒ１を介し、トランジス
タＱ１１のエミッタは直接に電源電圧Ｖ。０に接続され
ている。またトランジスタＱ１゜のコレクタはトランジ
スタＱ９のコレクタに接続されている。

トランジスタＱ１２はパワートランジスタであり、ベー
スがトランジスタＱ１１のコレクタに、かつ抵抗Ｒ８を
介しＧＮＤ５に接続され、コレクタが出力端子３に、エ
ミッタがＧＮＤ５に各々接続されている。

次に、動作について説明する。今、図示していないホー
ルアンプから第４図に示す様に位相が１２０゛ずつずれ
た三相差動波形が第３図に示す回路と同様の回路である
３つの相（Ｕ相、■相、Ｗ相）の入力端子２に入力され
たとする。なお、三相差動入力波形の電位は常に電源電
圧Ｖ。０とＧＮＤ５との間にあるものとする。例えばＵ
相に中点電位Ｖ　　より高い電圧ＶＵ１１、■相に中点
電位ｅｆ ■　　より低い電圧■　、Ｗ相に中点電位■ｒｅｆｒｅ
ｆ　　　　　　　　　　　　　ＶＬと同じ電圧ＶＷＨが
各々の相の入力端子２に入力されたとき、Ｕ相において
はトランジスタＱ１がＯＮすることにより上段ドライバ
ー１を構成するその他のトランジスタ０２〜Ｑ５がＯＮ
Ｌ、、、トランジスタＱ６のベースに電流を供給し、ト
ランジスタＱ　　／ｆｉＯＮＬ、、トランジスタＱ６の
エミッタ電流を出力端子３に接続されている図示してい
ないＵ相モーターコイルに供給する。なお、この場合ト
ランジスタＱ７はＯＦＦしているため下段ドライバー４
は動作しない。

■相では、トランジスタＱ７がＯＮすることにより下段
ドライバー４を構成するその他のトランジスタ０８〜Ｑ
１１がＯＮし、トランジスタＱ１２のベースに１１を供
給し、トランジスタＱ１□がＯＮし、出力端子３に接続
されている図示していないＶ相のモーターコイルから流
れ出る電流がトランジスタＱ１２のコレクタに供給され
、ＧＮＤ５に流れていく。なお、この場合トランジスタ
Ｑ１はＯＦＦしているため上段ドライバー１は動作しな
い。

Ｗ相には中点電位Ｖ、。「が入力されるため、トランジ
スタＱ１及びＱ７はともに０ＦＦＬ、Ｗ相の上段及び下
段ドライバー１及び４は動作しない。

すなわち、上述の場合では、Ｕ相のモーターコイルに供
給された電流はＶ相のモーターコイルへ流れる。

このようにして三相差動入力が（■１ＩＩＩ、ＶＶＬ。

Ｖ、、）　−）　（ＶＵ、１．　ＶｖＨ，Ｖ、、）　−
＋　（Ｖ　　、　Ｖ　　。

ＯＨＶｌｌ Ｖ、、）″（■ＵＬ”　Ｖｌｌ＝　ＶＷＨ）″（■ｕＬ
・ｖｖＨ゛■Ｗｌ＋）→（■ＵＨ１ＶＶＬ、■、４＋１
）と移り変わるごとに電流は、（Ｕ相からＶ相）→（Ｕ
相からＷ相）→（■相からＷ相）→（Ｖ相からＵ相）４
（Ｗ相からＵ相）→（Ｗ相から■相）へと流れモーター
を駆動する。そして、前記三相差動波形の振幅を変化さ
ぼることにより、モータのドライブ能力を制御する。

次に、入力端子２に入力される三相差動波形がフル・ス
ウィング（三相差動波形の振幅が大きくなりＨ″の電位
が電源電圧■ｃＣに、′Ｌ″の電位がＧＮＤ５に近似し
、モータの駆動能力が落ちてくる寸萌の状態）シたとき
の上段及び下段ドライバー１及び４のサチュレーション
電圧ＶＣＥ（ｓａｔ　）及びＶ 上　　　。［：（ｓａｔ）　下（モータドライブ回路が
最大の駆動能力を発揮する場合で、モータドライブ回路
での最大の電圧降下）を求める。以下、トランジスタＱ
１．Ｑ６．Ｑ７のベース・エミッタ間電圧を各々ｖ、ｖ
　　　、ｖ　　　とし、トランジＢＥＩ　　　ＢＦ２　
　８Ｅ７ スタＱ　、Ｑ１２のコレクタ・エミッタ間電圧を各々Ｖ
　　、■　　とし、 ＣＥ５　　　　　Ｃ［１２ ■　　　坤■　　　坤■　　　坤■　　　　　　・・・
（１）ＢＥＩ　　　　　ＢＦ２　　　　　ＢＦ２　　　
　　ＢＥＶ８Ｅ＞ＶＣＥ５・ｖＢＥ＞ＶＣＥ１２　　　
　°−（２）なる関係が成立するものとする。

まず上段ドライバー１のサチュレーション電圧ＶＣ［（
ｓａｔ）　上を求める。三相差動波形のフルスウィング
時には“Ｈ”の電位が電源電圧Ｖ。０に近似することを
考慮すると、出力端子３と入力端子２の電位差は■　　
、出力端子３と電源電圧Ｖ。０とＢＥＩ の電位差はＶＢＥ６−トＶ。Ｅ５であるので、（１）式
。

（２）式より Ｖ　　　＜Ｖ　　　＋Ｖ　　　　　　　　　・・・（３
）ＢＥＩ　　　ＢｉＦ３　　　ＣＥ５ となる。従って、上段ドライバー１が動作するための条
件、つまりトランジスタＱ　、Ｑ５及びＱ６をＯＮする
ためのサチュレーション電圧Ｖｃ［（ｓａｔ）　　　上
　番よ りＣＥ（ｓａｔ）上　ＢＦ２　　ＣＥ５−Ｖ　　　　＋
Ｖ　　　　　　　　　・・・（４）となる。

次に下段ドライバー４のサチュレーション電圧■ＣＥ（
ｓａｔ）　下を求める。三相差動波形のフルスウィング
時には、′Ｌ″の電位はＧＮＤ５に近似することを考慮
すると、出力端子３と入力端子２の電位差はＶ　　、出
力端子３とＧＮＤ５の電位差Ｅ７ は■。［１２であるので、（１）式、（２）式よりｖ＞
ＶｏＥ１□　　　　　　　　　・・・（５）ＢＦ７ となる。従って、下段ドライバー４が動作するための条
件、つまりトランジスタＱ７．Ｑ１２がＯＮするための
サチュレーション電圧ＶＣＥ（Ｓａｔ）　下はｖＣ［’
（Ｓａｔ）下　−ｖＢＥ７　　　　　°−（６）となる
。よって各相の出力端子３に接続されている図示してい
ないモーターコイルの両端にかかる電圧は ｖＣＣ”ＣＥ（ｓａｔ）　上＋ｖＣＥ（ｓａｔ）　下）
＝ｖｃＣ−■ＢＥ６−■ＣＥ５−ＶＢＥ７　　　　°°
（７）となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の出力ドライバー回路は以上のように構成されてい
るので、上段及び下段のドライバー１及び４のサチュレ
ーション電圧■。Ｅ（ｓａｔ）　上及びＶＣＥ（ｓａｔ
）　下が比較的大きく、モーターコイル両端にかかる電
圧が小さくなるため、モータードライブ能力が小さいと
いう問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、出力ドライバー回路での電圧降下が小さく、
ドライブ能力が大きい出力ドライバー回路を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る出力ドライバー回路は、入力端子に接続
された１ＩＩＪ１！ＩＩ電極を有し、前記制御電極に入
力される信号のレベルに応じた電流が流れる第１のトラ
ンジスタと、前記第１のトランジスタの一方端と第１の
電源間に接続され、前記第１のトランジスタに流れる電
流に応じた電流を発生ずる電流発生回路と、出力端子と
前記第１の電源間に接続され、前記電流発生回路からの
電流が制ａｌｌ電極に与えられ、この電流に応じた電流
を出力する第２のトランジスタと、前記第１のトランジ
スタの他方端と第２の電源間に接続された第３のトラン
ジスタと、第３のトランジスタの制御電極と前記出力端
子との間に接続されたレベルシフト手段とを備えた構成
としている。

〔作用〕

この発明においては、第１のトランジスタに電流が流れ
た場合、その電流は電流発生回路、第１のトランジスタ
、第３のトランジスタを介し第１の電源と第２の電源間
に流れる。そして、第２のトランジスタのυＩｔＥ電極
には電流発生回路より第１のトランジスタに流れる電流
に応じた電流が与えられ、第２のトランジスタはこの電
流に応じた電流を出力端子に出力する。

〔実施例〕

第２図は本願と同一出願人により先に出願されたこの発
明の一実施例であり、出力ドライバー回路をモータード
ライブ回路に用いた場合の１相あたりを示す回路図であ
る。図において、従来との相違点は、トランジスタＱ７
．Ｑ１のエミッタと出力端子３との間にレベルシフト用
のダイオードＤ、Ｄ２を設け、入力端子２とトランジス
タＱ１のベース間にレベルシフト用ダイオードＤ３を設
けたことである。ダイオードＤ１のカソードは出力端子
３に、アノードは抵抗Ｒ９を介し電源電圧Ｖ　に接続さ
れ、かつトランジスタＱ７のエミＣ ツタにも接続されている。ダイオードＤ２のアノードは
出力端子３に接続され、カソードは抵抗Ｒ１ｏを介しＧ
ＮＤ５に接続されるとともに、トランジスタＱ１のエミ
ッタにも接続されている。ダイオードＤ３はアノードが
入力端子２に、カソードがトランジスタＱ１のベースに
各々接続されている。他の構成は第３図の従来回路と同
様である。

次に動作について説明する。図示していないホールアン
プから第４図に示すように位相が１２０′″ずつずれた
三相差動波形が各相の入力端子２に入力され、回転電流
が各相のモーターコイルに流れ、モーターが駆動される
動作は従来と同様である。

この場合、トランジスタＱ１がＯＮ−！ｊると、トラン
ジスタＱ　、抵抗Ｒ１゜に流れる電流に応じた電流がカ
レントミラー回路を介し、トランジスタＱ５のコレクタ
よりトランジスタＱ６のベースに供給され、この電流に
応じた電流が出力端子３に出力される。一方、トランジ
スタＱ７がＯＮすると、トランジスタＱ７．抵抗Ｒ９に
流れる電流に応じた電流がカレントミラー回路を介しト
ランジスタＱ１１のコレクタよりトランジスタＱ１２の
ベースに供給され、この電流に応じた電流が出力端子３
に出力される。この場合、トランジスタＱ５あるいはＱ
ｌｌのコレクタ電流の基準となる電流、つまり、トラン
ジスタＱ　あるいはＱ７に流れる電流は抵抗Ｒあるいは
Ｒｌｏにより制限されている。

次に入力端子２に入力される三相差動波形がフル・スウ
ィングしたときの上段及び下段ドライバー１及び４のサ
チュレーション電圧■。Ｅ（ｓａｔ）　上及びＶ。Ｅ（
ｓａｔ）　下を求める。以下、ダイオードＤ１の順方向
電圧降下を■Ｄ１とし、 Ｖ［）１　　＃　　■Ｂ［・・・（８）とする。その他
の条件は従来例と同様である。

まず上段ドライバー１のサチュレーション電圧■ＣＦ（
ｓａｔ）　上は従来例で示した（４）式と同様である。

次に、下段ドライバー４のサチュレーション電圧Ｖ。［
（ｓａｔＪ　下を求める。三相差動波形がフルスウィン
グ時には“し”の電位がＧＮＤ５に近似することを考慮
すると、出力端子３と入力端子２のＳ位差ハＶＢ１−ｖ
ＢＥ７’出力端子３．！：ＧＮＤ５との電位差はＶ。、
１２であるので（１）式よりｖ　　−ｖ　　　　＝　　
ｖ、Ｅ−ｖＢＥＤｉ　　　　ＢＦ２ −　　〇　　　　　　　　　　　・・・（９）となり、 ■Ｄ１−ＶＢ［１＜ｖＣＥ１２・・・（１０）となる。

従って、下段ドライバー４が動作するための条件、つま
りトランジスタＱ７．Ｑ１２がＯＮするためのサチュレ
ーション電圧■。Ｅ（ｓａｔ）　下は、ｖＣＥ（ｓａｔ
）　下＝　　ｖＣＥ１２　　　　・・”１）となる。よ
って、各相の出力端子３に接続されているモーターコイ
ルの両端にかかる電圧はＶ−（ｖＣＥ（ｓａｔ）上　　
ＣＥ（ｓａｔ）下）ＣＣ＋Ｖ ＝Ｖ　　−Ｖ　　　−Ｖ　　　−Ｖ　　　　　　・（１
２）ＣＣＢＦ２　　　ＣＥ５　　　ＣＥ１２となる。（
１）式と（１２）式を（１）式、（２）式の条件下にお
いて比較すると、本実施例の方が出力ドライブ回路内で
の電圧降下（ｖＣＥ（ｓａｔ）　上十ＶＣＥ（ｓａｔ）
下）が小さく、モーターコイルの両端にかかる電圧が大
きいことになる。その結果、モータードライブ能力が高
くなるという効果がある。

この場合、出力端子３とトランジスタＱ１のコレクタ間
にレベルシフト用ダイオードＤ２を設け、かつ、入力端
子２とトランジスタＱ１のベース間にダイ〕−ドＤ２の
電圧降下を相殺すべくレベルシフト用ダイオードＤ３を
設けることにより、トランジスタＱ１のエミッタ電位が
出力端子３よりもＶ　だけ低く、トランジスタＱ７のエ
ミッタ電Ｅ 位がＶＢＥだけ高くなるため、上段ドライバ−１動作時
のトランジスタ０１〜Ｑ５および下段ドライバ−４動作
時のＱ　〜Ｑ１１は電位的に余裕ができ、゛１源電圧■
。０が低電位でも動作可能となる。

しかし、第２図の実施例において、より多くの出力電流
を得ようとしてもトランジスタＱ６．Ｑ１２の導通度を
決定する基準となる電流が前述したように抵抗Ｒ，Ｒ１
ｏにより制限されている。従って、より多くの出力電流
を得るため、あうかじめ抵抗Ｒ２Ｒ１ｏの抵抗値を小さ
くしておくと、出力ドライバー回路自身に流れる電流が
増加し消Ｓ１電力が増大するという不都合がある。

第１図はこのような不都合を解消するための、この発明
の他の実施例である出力ドライバー回路を示す回路図で
ある。図において、第２図に示す出力ドライバー回路ど
の相違点は、抵抗Ｒ９とトランジスタＱ７のエミッタ間
にトランジスタＱ１３を設けるとともに、出力端子３と
ダイオードＤ１の間にレベルシフト用ダイオードＤ４を
新たに設けたこと、および抵抗Ｒ１ｏとトランジスタＱ
１のエミッタ間にトランジスタＱ１４を新たに設けると
ともに、ダイオードＤ３をな（したことである。

トランジスタＱ１３は、ＮＰＮトランジスタであり、ベ
ースが抵抗Ｒ９とダイオードＤ１のアノードとの共通接
続点に、コレクタが電源電圧Ｖ。０に、エミッタがトラ
ンジスタＱ７のエミッタに各々接続されている。そして
、トランジスタＱ１３は抵抗Ｒ９によりバイアスされて
おり、トランジスタＱ７が導通すると、トランジスタＱ
１３を介し電流が流れる。トランジスタＱ１３を新たに
設けたことてトランジスタＱ７が導通すべきベース電圧
が１■Ｂ［低くなるのでこれを相役すべくダイオードＤ
４を設けている。

トランジスタＱ１４はＰＮＰトランジスタであり、ベー
スがダイオードＤ２のカソードと抵抗Ｒ１０の接続点に
、コレクタがＧＮＤ５に、エミッタがトランジスタＱ１
のエミッタに各々接続されている。

そして、トランジスタＱ１４は抵抗Ｒ１ｏによりバイア
スされており、トランジスタＱ１が導通すると、トラン
ジスタＱ１４を介し電流が流れる。トランジスタＱ１４
を新たに゛設けたことで、トランジスタＱ１が導通すべ
きベース電位が１ｖＢ−くなるので、これを相殺すべく
、ダイオードＤ３を削除している。その他の構成は第２
図に示す回路と同様である。

動作において、図示していないホールアンプから第４図
に示すような波形が各相の入力端子２に入力され、モー
タが駆動される動作は従来と同様であり、この場合、出
力ドライブ回路内での電圧降下が小さく、出力端子３に
接続されたモーターコイルの両端にかかる電圧が大きく
なるという効果が得られるのは前記の実施例と同様であ
る。

上記動作において、トランジスタＱ１が導通すると、１
〜ランジスタＱ１には］・ランジスタＱ１４を介し電流
が流れ、この電流がトランジスタＱ２゜Ｑ３及びＱ４．
Ｑ５により構成されるカレントミラーを介しトランジス
タＱ６のベースに供給される。この場合、第２図に示し
た回路のように、トランジスタＱ６の導通度を決定する
基準となる電流が抵抗Ｒ１゜の抵抗値で制限されること
はない。

また、トランジスタＱ７が導通すると、トランジスタＱ
、にはトランジスタＱ１３を介し電流が流れ、この電流
がトランジスタＱ、Ｑ９及びＱｌｏ、Ｑ１１により構成
されるカレントミラーを介しトランジスタＱ１２のベー
スに供給される。この場合、第２図に示した回路のよう
にトランジスタＱ１２の導通度を決定する基準となる電
流が抵抗Ｒ９の抵抗値で制限されることはない。従って
、より大きい出力電流を得ることができる。また、前記
したようにトランジスタＱ、Ｑ１２の導通度を決定する
基準となる電流が抵抗Ｒ，Ｑ１ｏの抵抗値により制限さ
れないので、抵抗Ｒ，Ｒ１ｏの抵抗値を大きくすること
により出力ドライバー回路内の電流を小さくすることが
でき消費電力の軽減も図れる。

なお、上記実施例では差動入力が三相の場合について説
明したが・、二相、四相などの任意の他の多相入力でも
上記実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、第１のトランジスタ
に電流が流れた場合、その電流は電流発生回路、第１の
トランジスタ、第３のトランジスタを介し第１の電源と
第２の電源間に流れるようにしたので、抵抗等により制
限を受けることなく電流発生回路より第３のトランジス
タの制御電極に電流が供給されるので、十分に大きな出
力ｆｆ１ｌを得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
３図に示す従来の改良発明を示す回路図、第３図は従来
の出力ドライバー回路を示す回路図、第４図は三相差動
入力を示す波形図である。 図において、２は入力端子、３は出力端子である。 なＪ３、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 手続補正書（自発ン ２０発明の名称 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三
菱電機株式会社内 氏名　（７３７５）弁理士大暑増雄、 （３！！絡先０３（２１３）３４２１持許部）５、補正
の対象 明細書の［発明の詳細な説明の欄」 ６、補正の内容 （１）　　明細書第１８頁第１０行の［流が抵抗Ｒの抵
抗値で１を、［流がトランジスタＱ１３のｈ　の効果に
より抵抗Ｒ１ｏの抵抗値で１に訂正すＥ る。 （２）　　明細書第１８頁第１７行の［電流が抵抗Ｒの
抵抗１を、［電流がトランジスタＱ１４のｈ　の効果に
より抵抗Ｒ９の抵抗１に訂正する。 ［［ 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力端子に接続された制御電極を有し、前記制御
   電極に入力される信号のレベルに応じた電流が流れる第
   １のトランジスタと、 前記第１のトランジスタの一方端と第１の電源間に接続
   され、前記第１のトランジスタに流れる電流に応じた電
   流を発生する電流発生回路と、出力端子と前記第１の電
   源間に接続され、前記電流発生回路からの電流が制御電
   極に与えられ、この電流に応じた電流を出力する第２の
   トランジスタと、 前記第１のトランジスタの他方端と第２の電源間に接続
   された第３のトランジスタと、 第３のトランジスタの制御電極と前記出力端子との間に
   接続されたレベルシフト手段とを備えた出力ドライバー
   回路。