JPH06169595A

JPH06169595A - モータ駆動制御回路

Info

Publication number: JPH06169595A
Application number: JP4320646A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shimazaki; 努島崎; Kouichirou Ougino; 広一郎扇野; Hiromitsu Nakano; 博充中野; Masahiro Yasohara; 正浩八十原; Toshiki Tsubouchi; 俊樹坪内
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】過熱保護回路（ＴＳＤ）動作直後のモータコ
イルの回生電流による過電圧発生を防止する。【構成】ＩＣのジャンクション温度が上昇した場合に
ＴＳＤの出力によりカレントミラー回路３８を強制的に
非動作状態とする。カレントミラー回路３４−１、３４
−３及び３４−５への電流供給を制御するトランジスタ
Ｑ１０、Ｑ１２及びＱ１４が強制的にオフされ、ソース
側出力トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５がオフ状態とな
る。トランジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６はＴＳＤ出力によ
ってはオフ状態とはならない。出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵ
Ｔ３に接続されているモータコイルの回生電流経路は、
スパークキラーダイオードＱ７〜Ｑ９を介して電源端子
ＶＣＣ２に流れる経路ではなく、シンク側出力トランジ
スタＱ２、Ｑ４またはＱ６を介して接地端子ＰＧＮＤ方
向に還流する経路となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過熱保護回路（サーマ
ルシャットダウン：ＴＳＤ）を備えるモータ駆動制御回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】三相ブラシレスモータ等を駆動するモー
タ駆動回路としては、例えば図５に示されるような構成
が知られている。この図に示される回路は、モータ駆動
ＩＣ１０として構成されている。

【０００３】モータ駆動ＩＣ１０は、駆動対象たるモー
タの各相コイルに接続される出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ
３を備えている。モータ駆動ＩＣ１０は、駆動回路１２
により、この出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３からモータの
各相コイルＬ１〜Ｌ３に電流を供給する。駆動回路１２
は、各出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３に対応した出力トラ
ンジスタを一対ずつ有する駆動回路である。すなわち、
出力端子ＯＵＴ１に係る出力トランジスタとしてＱ１及
びＱ２が、出力端子ＯＵＴ２に係る出力トランジスタと
してＱ３及びＱ４が、出力端子ＯＵＴ３に係る出力トラ
ンジスタとしてＱ５及びＱ６がそれぞれ設けられてい
る。出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３は、ソース側出力トラ
ンジスタＱ１，Ｑ３又はＱ５のエミッタとシンク側出力
トランジスタＱ２、Ｑ４又はＱ６のコレクタの接続点に
接続されている。なお、ＶＣＣ２は駆動回路１２への電
源電圧供給のための端子、ＰＧＮＤは駆動回路１２の接
地端子である。ＲＦは、端子ＶＣＣ２との間に抵抗Ｒｆ
を接続することにより各出力トランジスタに電流を電圧
帰還する端子である。

【０００４】モータ駆動ＩＣ１０が駆動対象とするモー
タのステータには、互いに所定の電気角を隔てつつ所定
個数（例えば３個）のホール素子が配置されている。こ
のホール素子１４は、モータ駆動ＩＣ１０のホール入力
端子ＩＮ１〜ＩＮ３にそれぞれ接続されている。ホール
入力端子ＩＮ１〜ＩＮ３を介してホール素子１４から入
力される信号は、ロータの角度位置を表しており、それ
ぞれ対応するホールアンプ１６によって増幅される。ホ
ールロジック１８は、各ホールアンプ１６の出力に基づ
きロータの位置検出信号を生成し、これを前置駆動回路
２０に供給する。前置駆動回路２０は、ホールロジック
１８から供給される信号に基づき駆動回路１２の出力ト
ランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動する。

【０００５】モータの回転速度は、速度制御回路２２に
よって制御される。駆動対象とするモータのステータ側
には、例えばコイルパターンとしてＦＧコイル２４が形
成されており、モータ駆動ＩＣ１０は、ＦＧ信号入力端
子ＦＧＩＮを介してＦＧコイル２４の両端電圧を入力す
る。その際、ＦＧコイル２４は、カップリングコンデン
サＣ１及び入力抵抗Ｒｉを介してＦＧ信号入力端子ＦＧ
ＩＮに接続し、ＦＧアンプ２６の帰還抵抗Ｒｆｂは、Ｆ
Ｇ信号出力端子ＦＧＯＵＴとＦＧ信号入力端子ＦＧＩＮ
の間に接続する。ＦＧアンプ２６は、ＦＧ信号入力端子
ＦＧＩＮからの入力を増幅して速度制御回路２２に出力
する。速度制御回路２２は、ＦＧアンプ２６から供給さ
れる信号、すなわちモータの回転速度を示すＦＧ信号
を、所定の周期を有するクロックＣＬＫと位相比較する
ＰＬＬ回路等として構成される。すなわち、速度制御回
路２２は、ＦＧアンプ２６から供給されるＦＧ信号を、
発振器２８から供給されるクロックＣＬＫと位相比較
し、その出力をＣＴＬアンプ３０を介して前置駆動回路
２０に与える。この結果、モータの駆動力が速度制御回
路２２によって制御され、モータの回転速度が所望の速
度に制御される。

【０００６】また、このモータ駆動ＩＣ１０は、ＴＳＤ
３２を備えている。ＴＳＤ３２は、モータ駆動ＩＣ１０
を構成するバイポーラトランジスタ等のジャンクション
温度が所定温度以上に上昇した場合に、ＣＴＬアンプ３
０の出力を強制的に接地することにより、駆動回路１２
を構成する出力トランジスタＱ１〜Ｑ６をいずれも非駆
動状態とする回路である。このような回路を用いること
により、モータ駆動ＩＣ１０のジャンクションが過熱状
態となった場合にも、これによるＩＣ１０の破壊を防止
することができる。

【０００７】例えばモータが機械的事故等により拘束状
態となると、速度制御回路２２にＦＧ信号が供給されな
いため、モータが回転していないとみなされ、速度制御
回路２２は前置駆動回路２０によるモータの駆動力を増
大させる。すると、モータ駆動ＩＣ１０の電流負担が増
大し、その結果ジャンクション温度が上昇する。ＴＳＤ
３２は、ジャンクション温度の上昇に伴い出力トランジ
スタＱ１〜Ｑ６を遮断し、ＩＣ１０の破壊を阻止する。
このように、図６の構成によれば、モータ駆動ＩＣ１０
が、モータ駆動ＩＣ１０の電流負担増大等に伴う過熱か
ら保護されることとなる。

【０００８】なお、図中ＶＣＣ１は駆動回路１２以外の
各回路に電源電圧を供給するための端子であり、ＧＮＤ
はこれらの回路の接地端子である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来の回路においては、ＴＳＤが動作
して出力トランジスタが遮断状態とされた時点で、モー
タコイルの回生電流により過電圧が発生する可能性があ
った。次に、この問題点について図６を用いて説明す
る。

【００１０】図６には、図５における駆動回路１２の一
部回路構成が示されている。この図に示されるのは、駆
動回路１２の２相分の回路、特にその出力トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ４周辺の回路である。この図において、抵抗Ｒ
ｆは出力トランジスタＱ１〜Ｑ４に接地電流を電圧帰還
させるための抵抗であり、端子ＶＣＣ２とＲＦの間に接
続されている。また、コイルＬは、出力端子ＯＵＴ１と
ＯＵＴ２の間に接続されたモータコイルである。さら
に、ダイオードＱ７及びＱ８は、いわゆるスパークキラ
ーダイオードであり、通常はオフしている。このダイオ
ードＱ７及びＱ８は、出力トランジスタＱ２又はＱ４が
オン状態からオフ状態に移ったとき、当該出力トランジ
スタＱ１、Ｑ３のコレクタを介してＩＣ１０を構成する
他の回路に電流が流れるのを防止し、ＩＣ１０の電流破
壊を防止している。

【００１１】まず、出力トランジスタＱ１及びＱ４がオ
ンされており、したがってモータコイルＬに図中実線方
向に電流が流れている状態を考える。この状態で、ＩＣ
１０のジャンクション温度が上昇し、ＴＳＤ３２が動作
したとする。すると、これに伴い出力トランジスタＱ１
〜Ｑ４はいずれもオフされる。しかし、直前までモータ
コイルＬに電流が流れていたため、当該モータコイルＬ
には磁気エネルギーが蓄えられている。ＴＳＤ動作直後
においては、このエネルギーによってモータコイルＬに
ＴＳＤ動作前と同一方向の電流が流れようとする（回生
電流）。回生電流は、ＩＣ１０のサブストレートとトラ
ンジスタＱ２のコレクタ間に生じる寄生ダイオードＱｐ
から、モータコイルＬ、スパークキラーダイオードＱ８
を介して電源端子ＶＣＣ２方向に流れる。このような図
中破線の経路による電流が流れると、出力端子ＯＵＴ２
の電位は、電源電圧＋ダイオードＱ８の閾値Ｖ_Ｆとい
う、高い電位になる。ＩＣ１０の電源端子ＶＣＣ２にＩ
Ｃ１０の耐圧に近い電圧を加えて使用している場合、例
えばＩＣ１０の耐圧が１５Ｖであり電源端子ＶＣＣ２に
１４．５Ｖが印加されている場合、閾値ＶＦが０．７Ｖ
であるとすると、出力端子ＯＵＴ２の電位はＩＣ１０の
耐圧を越える。このように、従来においては、ＴＳＤ動
作直後にモータコイルの回生に伴う過電圧がソース側出
力トランジスタのエミッタとシンク側出力トランジスタ
のコレクタの接続点に発生するため、耐圧に近い電源電
圧で使用することが困難であった。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ＴＳＤ動作直後に
おけるモータコイルの回生に伴う過電圧の発生を防止す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、ソース側出力トランジスタ及びシ
ンク側出力トランジスタを少なくとも２対有し、各対の
出力トランジスタ接続端の間に接続されたモータコイル
に電流を供給する駆動回路と、駆動回路中の出力トラン
ジスタを駆動する前置駆動回路と、回路内部の素子温度
が上昇した場合に前置駆動回路により出力トランジスタ
駆動を強制的に遮断するＴＳＤと、を備えるモータ駆動
制御回路において、ＴＳＤが、回路内部の素子温度が上
昇した場合に前置駆動回路によるソース側出力トランジ
スタの駆動のみを強制的に遮断することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、回路内部の素子温度が上昇
するとＴＳＤが動作し、前置駆動回路によるソース側出
力トランジスタの駆動が強制的に遮断される。したがっ
て、ソース側出力トランジスタの遮断により、モータコ
イルの回生電流は、例えば、シンク側出力トランジスタ
及び、他のシンク側出力トランジスタのコレクトとサブ
ストレートの間に生じる寄生ダイオードから構成される
閉路に流れることとなり、モータコイルの一端に駆動回
路の電源電圧を越える電圧は生じなくなる。従って、駆
動回路においてソース側出力トランジスタのエミッタと
シンク側出力トランジスタのコレクタの接続点に過電圧
の発生が防止される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図５及び図６に示される従来例
と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

【００１６】図１には、本発明の一実施例に係るモータ
駆動ＩＣ３４の構成が示されている。モータ駆動ＩＣ３
４は、ＴＳＤ３２を備えこのＴＳＤ３２によって過熱保
護を行なう点は図５の従来例と同様である。しかしこの
実施例におけるＴＳＤ３２は、ジャンクション温度上昇
時に、駆動回路１２を構成する出力トランジスタＱ１〜
Ｑ６のうちソース側出力トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ
５のみをオフさせるよう用いられている。

【００１７】図２には、本実施例における前置駆動回路
２０及び駆動回路１２の内部構成が示されている。駆動
回路１２は、出力トランジスタＱ１〜Ｑ６の他、ソース
側出力トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５のエミッタと電
源端子ＶＣＣ２の間に接続されたスパークキラーダイオ
ードＱ７〜Ｑ９と、対応する出力トランジスタＱ１〜Ｑ
６のベースに電流を供給するカレントミラー回路３４−
１〜３４−６から構成されている。抵抗Ｒ１は、シンク
側出力トラジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６に係るカレントミ
ラー回路３２−２、３４−４及び３４−６の出力側トラ
ンジスタを、電源端子ＶＣＣ２に接続する抵抗である。

【００１８】前置駆動回路２０は、カレントミラー回路
３４−１〜３４−６に電流を供給する。すなわち、前置
駆動回路２０は、ホールロジック１８の出力に応じ各カ
レントミラー回路３４−１〜３４−６への電流供給を制
御するトランジスタＱ１０〜Ｑ１５を備えている。これ
らのトランジスタＱ１０〜Ｑ１５のうち、Ｑ１０、Ｑ１
２及びＱ１４のコレクタはソース側のカレントミラー回
路３４−１、３４−３及び３４−５への電流供給を、ト
ランジスタＱ１１、Ｑ１３及びＱ１５のコレクタはシン
ク側のカレントミラー回路３４−２、３４−４及び３４
−６への電流供給を、それぞれ制御する。トランジスタ
Ｑ１０、Ｑ１２及びＱ１４としてはＮＰＮトランジスタ
が用いられており、Ｑ１１、Ｑ１３及びＱ１５としては
ＰＮＰトランジスタが用いられている。

【００１９】ＣＴＬアンプ３０の出力は、前置駆動回路
２０の定電流回路３６に供給される。この定電流回路３
６の出力は、ＣＴＬアンプ３０の出力に応じて定まる。
速度制御回路２２は、制御目標たる回転数に応じた駆動
力をＣＴＬアンプ３０を介して与えている。したがっ
て、定電流回路３６からの出力電流は、速度制御回路２
２によって、モータを所定速度で回転させるために必要
な電流値に制御される。定電流回路３６の一方の出力
は、カレントミラー回路３８を介してソース側のトラン
ジスタＱ１０、Ｑ１２及びＱ１４のエミッタに、他方の
出力はシンク側のトランジスタＱ１１、Ｑ１３及びＱ１
５のエミッタに供給されている。したがって、トラジス
タＱ１０〜Ｑ１５の制御の下カレントミラー回路３４−
１〜３４−６に供給される電流は、速度制御回路２２の
制御に対応した値となる。

【００２０】図３には、ＴＳＤ３２の一例構成が示され
ている。トランジスタＱ１６のベースには、所定の基準
電圧Ｖｒｅｆが印加されており、当該トランジスタＱ１
６のエミッタと接地端子の間にはブリーダ抵抗Ｒ２及び
Ｒ３が接続されている。ブリーダ抵抗Ｒ２とＲ３の接続
点は、トランジスタＱ１７のベースに接続されており、
入力側がトランジスタＱ１８のベースに接続されたカレ
ントミラー回路４０の出力側も、トランジスタＱ１７の
ベースに接続されている。ブリーダ抵抗Ｒ２及びＲ３
は、常温においてトランジスタＱ１７がオフするように
設定されている。また、常温においては、トランジスタ
Ｑ１７がオフしており従ってトランジスタＱ３３がオン
していることから、電流源４２の出力電流Ｉ１は全てト
ランジスタＱ３３に流れている。従って、常温において
は、Ｑ１８がオフ状態となる。

【００２１】ＩＣ３４内部に組み込まれているＴＳＤ３
２のジャンクション温度が上昇すると、バイポーラトラ
ンジスタのベースエミッタ間閾値が通常負の温度特性を
有していることから、トランジスタＱ１６のエミッタ電
位が上昇し、これに伴いトランジスタＱ１７のベース電
位も上昇する。同時に、ジャンクション温度の上昇によ
りトランジスタＱ１７のベースエミッタ間閾値も低くな
っているため、トランジスタＱ１７がある時点でオン状
態に移行する。すると、トランジスタＱ３３のベースが
接地されるため、当該トランジスタＱ３３がオフし、電
流源４２の定電流Ｉ１がカレントミラー回路４０を介し
て抵抗Ｒ４に流れる。抵抗Ｒ４は、トランジスタＱ１８
のベースエミッタ間に接続された抵抗であり、この抵抗
Ｒ４に流れる電流が増大するとある時点でトランジスタ
Ｑ１８がオンする。トランジスタＱ１８のコレクタはＴ
ＳＤ３２の出力であり、したがって、ジャンクション温
度が所定温度以上となるとＴＳＤ３２の出力はトランジ
スタＱ１８のコレクタエミッタ間を介して接地された状
態となる。

【００２２】逆に、トランジスタＱ１８がオンしている
状態からジャンクション温度が下がり始めると、ベース
エミッタ間閾値が高くなるため、トランジスタＱ１６の
エミッタ電位、ひいてはトランジスタＱ１７のベース電
位が下がり始める。しかし、カレントミラー回路４０の
出力側トランジスタＱ１９のコレクタが、トランジスタ
Ｑ１７のベースに接続されているため、ブリーダ抵抗Ｒ
３に電流が流れる。この結果、温度に対するヒステリシ
ス特性が発生し、オンする温度よりも低い温度でトラン
ジスタＱ１８がオフすることとなる。このヒステリシス
特性は、電流源４２の定電流Ｉ１の値や、カレントミラ
ー回路４０を構成するトランジスタＱ２０及びＱ１９の
ミラー比で決定される。

【００２３】本実施例の特徴は、図２に示されるよう
に、カレントミラー回路３８を構成する各トランジスタ
のベースをジャンクション温度上昇時にＴＳＤ３２の出
力により接地させることにある。すなわち、従来のよう
にＣＴＬアンプ３０の出力を接地させ出力トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ６を全てオフ状態とするのではなく、カレント
ミラー回路３８をオフさせることによりソース側に係る
トランジスタＱ１０、Ｑ１２及びＱ１４をいかなるホー
ルロジック１８の出力状態であってもオフさせ、ソース
側の出力トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５のみを強制的
にオフ状態とする点にある。

【００２４】図２に示されるように、ＴＳＤ３２の出力
は、カレントミラー回路３８を構成する各トランジスタ
のベースに接続されている。ジャンクション温度が上昇
し図３に示されるＴＳＤ３２のトランジスタＱ１８がオ
ンすると、カレントミラー回路３８を構成する各トラン
ジスタのベースが接地された状態となり、カレントミラ
ー回路３８が電流を出力しない状態となる。すると、ト
ランジスタＱ１０、Ｑ１２及びＱ１４のエミッタ接続部
がハイインピーダンスとなり、定電流回路３６が動作し
ているにもかかわらず、カレントミラー回路３４−１、
３４−３及び３４−５への電流供給が断たれる。この結
果、ソース側出力トランジスタＱ１、Ｑ３及びＱ５がオ
フ状態となる。このとき、定電流回路３６からトランジ
スタＱ１１、Ｑ１３及びＱ１５のいずれかへはホールロ
ジック１８出力に応じ電流が供給されているため、シン
ク側出力トランジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６はＴＳＤ３２
動作前と同様に動作している。

【００２５】図４には、本実施例におけるＴＳＤ動作直
前直後の電流経路が示されている。この図は、説明の簡
略化のため、図２に示される駆動回路１２のうち２相を
含む回路について簡略図示したものである。

【００２６】まず、ＴＳＤ３２動作直前において出力ト
ランジスタＱ１及びＱ４がオンしているとする。この状
態では、電流経路は、図において実線で示されるように
トランジスタＱ１からモータコイルＬを経て出力トラン
ジスタＱ４に至る経路となる。

【００２７】ＩＣ３４のジャンクション温度が上昇し、
これに伴いＴＳＤ３２が動作すると、トランジスタＱ１
及びＱ３がオフ状態となる。モータコイルＬには、ＴＳ
Ｄ３２が動作する前に磁気エネルギーが蓄えられている
ため、図において破線で示されるような回生電流が発生
する。この回生電流は、ＩＣ３４のサブストレートとト
ランジスタＱ２のコレクタ間に生じる寄生ダイオードＱ
ｐを介して供給される。このとき、本実施例において
は、トランジスタＱ４がオフ状態とされていないため、
回生電流が当該トランジスタＱ４を介して接地方向に還
流される。

【００２８】したがって、本実施例においては、ＴＳＤ
３２が動作するのに伴いモータコイルＬに回生電流が流
れる場合であっても、出力端子ＯＵＴ１の電位が上昇す
ることがなく、したがってＩＣ３４をその耐圧近傍で使
用している場合であっても、ＩＣ３４の破壊が生じるお
それがない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回路内部の素子温度が上昇した場合に前置駆動回路によ
るソース側出力トランジスタの駆動のみを強制的に遮断
するようにしたため、モータコイルの回生電流による過
電圧の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るモータ駆動ＩＣの構成
を示すブロック図である。

【図２】実施例の要部構成を示す回路図である。

【図３】過熱保護回路（ＴＳＤ）の一例構成を示す回路
図である。

【図４】実施例におけるＴＳＤ動作直前直後の電流経路
を示す図である。

【図５】一従来例に係るモータ駆動ＩＣの構成を示すブ
ロック図である。

【図６】従来例におけるＴＳＤ動作直前直後の電流経路
を示す図である。

【符号の説明】

１２駆動回路２０前置駆動回路２２速度制御回路３０ＣＴＬアンプ３２過熱保護回路（ＴＳＤ）３４−１〜３４−６，３８カレントミラー回路３６定電流回路Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５ソース側出力トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６シンク側出力トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９スパークキラーダイオードＱ１０，Ｑ１２，Ｑ１４ソース側電流制御用のトラン
ジスタＱ１１，Ｑ１３，Ｑ１５シンク側電流制御用のトラン
ジスタＯＵＴ１〜ＯＵＴ３出力端子Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３モータコイルＲｆ電圧帰還抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中野博充大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者八十原正浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者坪内俊樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソース側出力トランジスタ及びシンク側
出力トランジスタを少なくとも二対有し各対の出力トラ
ンジスタ接続端の間に接続されたモータコイルに電流を
供給する駆動回路と、駆動回路中の出力トランジスタを
駆動する前置駆動回路と、回路内部の素子温度が上昇し
た場合に前置駆動回路による出力トランジスタ駆動を強
制的に遮断する過熱保護回路と、を備えるモータ駆動制
御回路において、過熱保護回路が、回路内部の素子温度が上昇した場合に
前置駆動回路によるソース側出力トランジスタの駆動の
みを強制的に遮断することを特徴とするモータ駆動制御
回路。