JPH084394B2 - モ−タ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はモータの駆動電源電圧をその負荷状態に応じ
て制御するモータ駆動回路に関するものである。

従来の技術 従来、モータの駆動電源電圧を可変させて回転制御す
る方法として種々提案されており、例えば特開昭58−19
8187号公報に示されているものがある。

これはモータのステータコイルに流す電流を制御する
出力トランジスタ群のコレクタ・エミッタ間の飽和電圧
を検出し、その飽和状態により上記出力トランジスタに
供給される電源電圧を制御するものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の構成では、出力トランジス
タ群のコレクタ・エミッタ間の飽和状態を過飽和直前の
状態に設定して使用した場合、わずかの負荷変動で出力
トランジスタ群が飽和し、負荷に対応した電流が流せな
くなったり、飽和期間で出力トランジスタ群の相電流が
急変しモータの振動が増加するという問題点を有してい
た。

これらの欠点を補うには出力トランジスタ群の飽和状
態を検出するレベルに余裕をもたせ、多少の負荷変動が
あっても出力トランジスタ群が飽和しないようにその電
源電圧を設定することで可能となるが、そのため、モー
タに供給する電源の電圧利用率が悪くその消費電力が大
きくなる問題点を有していた。

本発明は、上述のような問題を解決し、モータの消費
電力が少ないモータ駆動回路を供給するものであり、特
に負荷変動が少ない動作状態ではモータに供給する電圧
を低く設定しその消費電力の削減をはかるとともに、負
荷変動の大きい状態では出力トランジスタの過飽和を無
くするモータ駆動回路を提供することを目的とするもの
である。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明のモータ駆動回路
は、出力トランジスタ群のコレクタ・エミッタ間の動作
電圧を検出する飽和検出回路と、前記飽和検出回路の出
力電圧を積分する積分回路と、前記積分回路の出力電圧
値に応じてその出力パルス幅のデューティ比が可変する
パルス幅変調回路と、前記パルス幅変調回路の出力パル
ス幅に応じて前記出力トランジスタ群に印加する電源電
圧を可変する電圧変換回路とを備え、前記飽和検出回路
は前記出力トランジスタの飽和直前の動作電圧が検出電
圧に設定されるとともに、前記積分回路は、前記飽和検
出回路の飽和状態で放電状態、非飽和状態で充電状態と
し、放電時定数より充電時定数を大きく設定したもので
ある。

作用 上記構成により、負荷変動の大きい動作状態では、出
力トランジスタ群の飽和状態を検出する飽和検出回路の
出力電圧を積分する積分回路の放電時定数が短かく設定
され、その非飽和状態を検出する充電時定数が大きく設
定された構成によって、飽和状態の検出の応答が早くな
るとともに、非飽和状態では出力トランジスタ群のコレ
クタ・エミッタ間電圧が維持され、負荷変動に対しても
出力トランジスタ群の過飽和がおさえられる。また負荷
変動の少ない動作状態では、出力トランジスタ群の動作
電圧が小さく設定され、その消費電力を少なくすること
ができる。

実施例 以下、本発明の一実施例のモータ駆動回路について図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例のモータ駆動回路を示す回
路図である。第１図において、端子1a,1b,1cはモータの
ロータ（図示せず）の回転位置を示す位置信号を出力す
る位置検出手段例えばホール素子（図示せず）に接続さ
れ、かつ分配回路２の入力側にそれぞれ接続されてい
る。分配回路２の出力側は電流増幅器３に接続されてい
る。

一方端子４はモータ制御回路（図示せず）の出力側に
接続され制御電圧が印加されるとともに、比較増幅器５
の入力側に接続されている。この比較増幅器５において
制御電圧は対応する制御電流に変換され、その制御電流
は電流増幅器３の制御側に流される。そして、電流増幅
器３には前記制御電流に対応した３相の電流が流れその
出力は電流増幅器３の出力側に接続された第１の出力ト
ランジスタ群6a,6b,6cのベースに加えられる。これらの
第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cは、分配回路２の出
力電圧すなわち位置検出手段の出力に応じて順次動作状
態に切り換えられる。

電流増幅器３の出力側は、第２の出力トランジスタ群
7a,7b,7cのベースにも接続され、これらの第２の出力ト
ランジスタ群7a,7b,7cは第１の出力トランジスタ群6a,6
b,6cと同様に順次動作状態に切換えられる。なお第２の
出力トランジスタ群7a,7b,7cのエミッタは共通に接続さ
れ、抵抗８を介して接地されている。

第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cのエミッタは共通
に接続され、制御側に入力されたパルス信号のパルス幅
に対応した直流電圧を出力する電圧変換回路９の出力側
に接続され、モータ駆動に必要な電圧が印加される。

出力トランジスタ6aが導通しているとき、ステータコ
イル10a,10bを介して出力トランジスタ7bが導通し、抵
抗８を経てモータ電流が流れる。このとき抵抗８にはモ
ータ電流に対応した電圧降下が生じ、この電圧が比較増
幅器５の他の入力端子に加えられる。なおここで第１の
出力トランジスタ群6a,6b,6c、および第２の出力トラン
ジスタ群7a,7b,7cは、ステータコイル10（10a,10b,10
c）に流れる電流の電流値が同一のとき、第２の出力ト
ランジスタ群7a,7b,7cのオン抵抗が第１の出力トランジ
スタ群6a,6b,6cより低い値になるように設定されてい
る。

以上の説明から明らかなように、ステータコイル10a,
10b,10cには第１の出力トランジスタ群6a,6b,6c、第２
の出力トランジスタ群7a,7b,7cとにより、双方向に電流
が流れる。そして第２の出力トランジスタ群7a,7b,7cの
コレクタ・エミッタ間電圧は第１の出力トランジスタ群
6a,6b,6cのコエクタ・エミッタ間電圧に比べて十分小さ
い値になる。

次に第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cのコレクタ・
エミッタ間電圧を所定値に保つ回路構成について説明す
る。

第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cのコレクタはダイ
オード11a,11b,11cのアノード側に接続され、そしてこ
れらのダイオード11a,11b,11cのカソード側は共通に接
続されて定電流回路12aの高電位側と、検出トランジス
タ14のベースに接続されている。検出トランジスタ14の
エミッタは検出抵抗を介して第１の出力トランジスタ群
6a,6b,6cのエミッタならびに電圧変換回路９の出力側に
接続され、またコレクタはトランジスタ16aのコレクタ
側に接続されている。なおダイオード11a,11b,11c,定電
流回路12a,検出抵抗13および検出トランジスタ14から飽
和検出回路15が構成されている。

トランジスタ16a,16b、エミッタ抵抗17a,17b、トラン
ジスタ18a,18b、エミッタ抵抗19a,19bから構成された電
流増幅回路20の出力は充電抵抗21を介して放電抵抗22と
積分コンデンサ23に加えられる。そして積分コンデンサ
23の両端電圧は、端子24に三角波が加えられたコンパレ
ータ25の他方の入力端子に印加され、上記三角波とレベ
ル比較がされる。コンパレータ25の出力パルスは電圧変
換回路９の制御側に加えられ、電源端子26の印加電圧が
所定の出力電圧に制御される。

これらの動作をさらに詳細に説明すると、第１の出力
トランジスタ群6a,6b,6cのコレクタ・エミッタ間電圧が
大きくなると、検出トランジスタ14のコレクタには、第
１の出力トランジスタ群6a,6b,6cのコレクタ・エミッタ
間電圧に対して検出抵抗13で設定されるコレクタ電流が
流れ、電流増幅回路20で所定の値だけ電流増幅され、充
電抵抗21を介して積分コンデンサ23に充電される。この
充電電流により積分コンデンサ23の充電電位は上昇し、
積分コンデンサ23の両端電圧がコンパレータ25に加えら
れる三角波の電圧と比較されコンパレータ25の出力パル
ス幅が狭くなる。その結果この出力パルスが入力された
電圧変換回路９の出力電圧は低く設定される。かくして
第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cのコレクタ・エミッ
タ間電圧は小さくなる。

なお検出トランジスタ14のコレクタには別の定電流回
路12bが接続され、定電流回路12bに流れる電流と検出抵
抗13で決る電圧に第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cの
コレクタ・エミッタ間電位が定まる。

第１図に示したモータ駆動回路でその負荷が急変し、
ステータコイル10a,10b,10cに流れる電流が増加した場
合、第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cのコレクタ・エ
ミッタ間電圧が小さくなり、充電抵抗21には電流が流れ
なくなり、積分コンデンサ23は放電抵抗22を介して急速
に放電され、電圧変換回路９の出力電圧が上昇する。

なお、ここで充電抵抗21は放電抵抗22に比べて大きく
設定してあるため、第１の出力トランジスタ群6a,6b,6c
のコレクタ・エミッタ間電圧を高く設定する場合に、小
さく設定する場合に対して短時間で変化し、上記した如
く負荷の急変に対応することができる。前記充電抵抗2
1,放電抵抗22,積分コンデンサ23から積分回路が構成さ
れている。なお、ここで積分コンデンサ23は飽和検出回
路15、電流増幅回路20、コンパレータ25、電圧変換回路
９からなる閉ループの動作を安定に保つ役目も兼ねてい
る。

以上のように本実施例によれば、負荷が変動しステー
タコイルに流れる電流が増加した場合、積分回路の放電
か急峻に行われ、第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cに
印加される電圧が増加され、そして負荷の変動が小さい
場合には、その放電に対してゆるやかな充電が積分回路
で行なわれたために、出力トランジスタ群の飽和が短時
間で検出され、また過飽和が抑制されるものである。そ
の結果、出力トランジスタ群から負荷に応じた電流をモ
ータのステータコイルに供給することが可能となる。

次に本発明のモータ駆動回路の第２の実施例について
第２図を用いて説明する。なお第２図において、第１図
と同様の構成については同符号を付し、かつその構成の
異なる要部のみを示す。

第２図の実施例で示すところの骨子は第１の出力トラ
ンジスタ群6a,6b,6cのコレクタ・エミッタ間電圧が所定
の値より小さくなったとき、積分コンデンサ23の充電電
圧を急速に放電させる点であり、その構成により第１の
出力トランジスタ群6a,6b,6cの過飽和をなくするもので
ある。

第２図においてダイオード11a,11b,11cが設けられ、
そのカソード側が検出トランジスタ14のベースに接続さ
れている飽和検出回路15の構成は第１図と同様である。
さて、ダイオード11aのカソードはトランジスタ31のエ
ミッタに接続され、このトランジスタ31のベースは定電
流源30の高電位側と抵抗29の一端に接続されている。抵
抗29の他端はダイオード28,27と直列に接続され、ダイ
オード27のアノード側が第１の出力トランジスタ群6a,6
b,6cのエミッタおよび電圧変換回路９の出力側に接続さ
れている。ダイオード27,28,抵抗29,定電流源30および
トランジスタ31からスイッチ回路32が構成される。

第１の出力トランジスタ群6a,6b,6cのコレクタ・エミ
ッタ間電圧が定電流源30に流れる電流と抵抗29で決る電
圧以下になると、スイッチトランジスタ31が導通状態に
なり、放電トランジスタ33が導通状態になる。一方、放
電トランジスタ33のコレクタは端子34を介して積分コン
デンサ23の高電位側に接続され、その充電電荷を急速に
放電する。

以上のように、本実施例によれば前述の第１の実施例
に対してより急峻に積分コンデンサの放電が行なわれ、
出力トランジスタ群の飽和検出がより短時間で行なわれ
るものである。

発明の効果 本発明によれば、出力トランジスタ群の動作電圧を検
出する飽和検出回路と、この飽和検出回路の出力電圧を
積分する積分回路と、前記積分回路の出力電圧値に応じ
てその出力パルス幅のデューティ比が変化するパルス幅
変調回路と、前記パルス幅変調回路の出力パルス幅に応
じて前記出力トランジスタ群に印加する電源電圧を制御
する電圧変換回路とを備え、前記飽和検出回路は前記出
力トランジスタ群の飽和直前の動作電圧を検出電圧に設
定されるとともに、前記積分回路は、前記飽和検出回路
の飽和状態で放電状態，非飽和状態で充電状態にされ、
放電時定数より充電時定数を大きく設定した構成とした
ために、モータの負荷に大きな変動が生じ、ステータコ
イルに大電流が流れた場合、積分回路の放電が急峻に行
われ、電圧変換回路の出力電圧が増加され、飽和状態の
検出の応答が従来の構成に対して短時間で行なわれる。
そしてまた非飽和状態ではつまり負荷変動が小さい状態
では、積分回路の充電時定数が大きく、その過飽和が抑
えられる。その結果、出力トランジスタ群から負荷に応
じた電流がステータコイルに供給することが可能となる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のモータ駆動回路の構成を示
す回路図、第２図は本発明の他の実施例のモータ駆動回
路の構成を示す要部回路図である。 6a,6b,6c……第１の出力トランジスタ群、7a,7b,7c……
第２の出力トランジスタ群、11a,11b,11c……ダイオー
ド、12a,12b……定電流源、13……検出抵抗、14……検
出トランジスタ、20……電流増幅回路、21……充電抵
抗、22……放電抵抗、23……積分コンデンサ、25……コ
ンパレータ、31……スイッチトランジスタ、32……スイ
ッチ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータの回転位置を検出する位置検出手段
   の出力信号にもとづいて複数相のステータコイルに流れ
   るステータ電流を順次切換える出力トランジスタ群を有
   し、かつ前記出力トランジスタ群の動作電圧を検出して
   前記出力トランジスタ群に加える電源電圧を制御するモ
   ータ駆動回路であって、出力トランジスタ群のコレクタ
   ・エミッタ間の動作電圧を検出する飽和検出回路と、前
   記飽和検出回路の出力電圧を積分する積分回路と、前記
   積分回路の出力電圧値に応じてその出力パルス幅のデュ
   ーティ比が可変するパルス幅変調回路と、前記パルス幅
   変調回路の出力パルス幅に応じて前記出力トランジスタ
   群に印加する電源電圧を制御する電圧変換回路を備え、
   前記飽和検出回路は前記出力トランジスタ群の飽和直前
   の動作電圧を検出電圧に設定されるとともに、前記積分
   回路は、前記飽和検出回路の飽和状態で放電状態，非飽
   和状態で充電状態とされ、放電時定数より充電時定数を
   大きく設定したことを特徴とするモータ駆動回路。