JPH11206191A

JPH11206191A - モータ制御回路

Info

Publication number: JPH11206191A
Application number: JP680198A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Arisaka; 克己有坂
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】モータ巻線に流れる巻線電流の正確な値を測
定することにより、モータの回転動作の正確な制御を行
う。【解決手段】ベース電流検出部３０は、スイッチング
・トランジスタ１８のベース電流を検出し、その電流と
同じ電流値の電流を電流検出抵抗３１に出力する。オペ
アンプ３２により、電流検出抵抗２５、３１の差電圧を
求めることによりその差電圧からベース電流分が差し引
かれるので、ＰＷＭ発振器２８はスイッチング・トラン
ジスタ１８の電流増幅率に依存されずに、設定された巻
線電流Ｉ_Lがモータ巻線２０に流れる制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの電流駆動
に用いられるＨブリッジ回路と呼ばれるモータ制御回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真式複写機やインクジェッ
ト式プリンタで利用されるモータには、高速、高精度、
無調整であることが要求されている。特に、印字時や画
像読取り時の高い位置精度が要求されるので、パルス数
で絶対位置が決まり、オープンループで動作するため制
御が容易なステッピング・モータが多用されていた。

【０００３】たとえば、２相ステッピング・モータには
モータ巻線が２つあり、その巻線のそれぞれにモータ制
御回路が用意される。ここで、モータのトルク特性を向
上するために、いわゆるバイポーラ駆動方式という、モ
ータ巻線を無駄なく利用することのできる電流駆動方式
が採用されている。このバイポーラ駆動方式において
は、モータ巻線に対して正逆両方向の電流を流すため、
従来よりＨブリッジ回路と呼ばれる、スイッチング・ト
ランジスタを４つ組み合わせた回路が使用されていた。

【０００４】図４は、従来より使用されているＨブリッ
ジ回路を用いたモータ制御回路の一例である。この従来
のモータ制御回路は、アンドゲート１１〜１４と、スイ
ッチング・トランジスタ１５〜１８と、モータ駆動用電
源端子１９、フライホイール・ダイオード２１〜２４、
電流検出抵抗２５、比較基準電圧源２６、コンパレータ
２７、入力レベルに応じてパルス幅が変化するＰＷＭ発
振器２８とから構成されている。そして、このモータ制
御回路は、ステップングモータの１つのモータ巻線２０
に対して正逆両方向の電流を流す動作を行う。

【０００５】したがって、２相ステッピングモータはこ
の回路を２回路用意してモータの動作の制御を行う。ア
ンドゲート１１〜１４は、一方の入力端子にはモータの
動作を制御するための制御信号がそれぞれ入力され、他
方の入力端子にはＰＷＭ発振器２８から出力されたパル
ス信号が共通して入力されている。

【０００６】スイッチング・トランジスタ１５〜１８
は、ｎｐｎトランジスタであり、アンドゲート１１、１
３、１２、１４の出力信号がそれぞれベースに入力され
ている。そして、スイッチング・トランジスタ１５、１
７は、コレクタがモータ駆動用電源端子１９に接続さ
れ、エミッタがモータ巻線２０の一方の端子と他方の端
子にそれぞれ接続されている。そして、スイッチング・
トランジスタ１６、１８は、コレクタがモータ巻線２０
の一方の端子および他方の端子にそれぞれ接続され、エ
ミッタが電流検出抵抗２５の一方の端子に接続されてい
る。

【０００７】モータ駆動用電源端子１９は、モータを駆
動するための直流電圧である電圧値Ｖｍのモータ駆動用
電圧が印加されている。

【０００８】フライホイール・ダイオード２１〜２４
は、スイッチングトランジスタ１５〜１８に対してそれ
ぞれ設けられていて、カソードがスイッチング・トラン
ジスタ１５〜１８のコレクタにそれぞれ接続され、アノ
ードがエミッタにそれぞれ接続されている。このフライ
ホイール・ダイオード２１〜２４は、モータ巻線２０に
よって発生する逆起電圧を吸収し、スイッチング・トラ
ンジスタ１５〜１８を保護するために設けられているも
のである。

【０００９】電流検出抵抗２５は、一方がスイッチング
・トランジスタ１６、１８のエミッタに共通して接続さ
れ、他方がグランドに接続されている。そして、スイッ
チング・トランジスタ１６またはスイッチング・トラン
ジスタ１８のエミッタから出力される電流Ｉsが電流検
出抵抗１５を流れることにより電流検出抵抗１５のグラ
ンドに接続されていない側の端子には電圧Ｖsが発生す
る。

【００１０】比較基準電圧源２６は、予め設定された電
圧値Ｖrefの電圧を比較基準電圧として出力する。

【００１１】コンパレータ２７は、比較基準電圧Ｖref
と電流検出抵抗２５により発生した電圧Ｖsとを比較
し、電圧Ｖsが比較基準電圧Ｖrefより高い場合にはハイ
レベル（以下Ｈと称する。）の信号を出力し、電圧Ｖs
が比較基準電圧Ｖrefより低い場合にはロウレベル（以
下Ｌと称する。）の信号を出力する。

【００１２】ＰＷＭ発振器２８は、アンドゲート１１〜
１４の他方の端子に対してパルス信号を出力し、コンパ
レータ２７からＨの信号が出力されている場合にはパル
ス信号のパルス幅が狭くなるような制御を行ない、コン
パレータ２７からＬの信号が出力されている場合にはパ
ルス信号のパルス幅が広くなるような制御を行なう。

【００１３】次に、この従来のモータ制御回路の動作に
ついて説明する。

【００１４】先ず、アンドゲート１１およびアンドゲー
ト１４の入力端子にＨが、アンドゲート１２およびアン
ドゲート１３の入力端子にＬが入力された時、Ｈブリッ
ジを構成しているスイッチング・トランジスタ１６、１
７はオフし、スイッチング・トランジスタ１５、１８が
ＰＷＭ発振器２８から出力されるパルス信号に応じてオ
ン／オフする。このとき、電圧値Ｖｍのモータ駆動用電
圧が与えられたモータ駆動用電源端子１９からの電流の
経路は、スイッチング・トランジスタ１５、モータ巻線
２０、スイッチング・トランジスタ１８を経て、電流検
出抵抗２５を流れ、グランドに至る。この場合に、モー
タ巻線２０には、図に示すような向きに電流Ｉ_Lが流
れ、電流検出抵抗２５には電流Ｉsが流れる。

【００１５】そして、コンパレータ２７では、電流Ｉs
が電流検出抵抗２５に流れることにより発生する電圧値
Ｖsと比較基準電圧源２６からの基準電圧値Ｖrefとが比
較され、その結果がＰＷＭ発振器２８に入力される。

【００１６】ここで、ＰＷＭ発振器２８は、Ｖs＞Ｖref
の場合には所定の電流より大きい電流がモータ巻線２０
に流れていると判定して、出力しているパルス信号のパ
ルス幅が狭くなるような制御を行う。また、ＰＷＭ発振
器２８は、Ｖs＜Ｖref の場合には、所定の電流より小
さい電流がモータ巻線２０に流れていると判定して、出
力しているパルス信号のディーティ比が大きくなるよう
な制御を行う。このようにして、モータ巻線２０に流れ
る電流が一定値になるような制御が行われる。

【００１７】アンドゲート１１、１４の入力端子にＬ、
アンドゲート１２、１３の入力端子にＨが入力された場
合には、スイッチング・トランジスタ１５、１８がオフ
し、スイッチング・トランジスタ１６、１７がＰＷＭ発
振器２８から出力されるパルス信号に応じてオン／オフ
する。このとき、上記で説明した状態とはモータ巻線２
０に流れる電流方向が逆になっただけであり図に示すＩ
_Lとは逆の向きに電流が流れるが。電流が一定値になる
ような制御が行われる動作については上記と同様であ
る。

【００１８】しかし、上記従来のモータ制御回路では、
電流検出抵抗２５に流れる検出電流Ｉsは、モータ巻線
２０に流れる巻線電流Ｉ_Lとは等しくない。スイッチン
グ・トランジスタ１８がオンとしているとき、スイッチ
ング・トランジスタ１８のエミッタ電流とコレクタ電流
との間には、ベース電流Ｉｂ分だけの差があるため、検
出電流Ｉsと巻線電流Ｉ_Lとの間には、Ｉs＝Ｉ_L＋Ｉｂなる関係になっている。通常モータ巻線２０に流れる電
流は数１００ｍＡ以上であり、このときのスイッチング
・トランジスタ１８の特性を考慮すると電流増幅率ｈfe
は数１０でしかないため、このベース電流は概略数１０
ｍＡに達する。すなわち、調整したい電流よりも少ない
電流しかモータ巻線２０に流れないことになり、場合に
よっては、この誤差が所望の電流値の数１０％にあたる
場合もある。

【００１９】ここでスイッチング・トランジスタの電流
増幅率ｈfeが一定であれば、比較基準電圧Ｖrefのほう
にオフセット電圧を追加もしくは削減して、この誤差を
埋め合わせる事ができる。ところが、この電流増幅率ｈ
feは、温度や素子ばらつきによって変動する。さらに、
トランジスタの動作電流に応じても微妙に変化するた
め、オフセット電圧で調整する方法では、ベース電流を
完全に適切に補償することができない。またモータ巻線
２０流れる電流が大きい場合には、電流増幅率ｈfeの変
化量はますます大きくなる。

【００２０】このように、環境変化や素子ばらつきによ
って電流増幅率ｈfeは大きく変動するため、モータ巻線
２０に流れる電流を正確に推定することは困難である。
そのため、モータ巻線２０に実際に流れる電流が、当初
設計した電流値から大きくずれてしまい、モータの回転
動作を正確に制御することができない場合があった。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記で説明したよう
に、従来のモータ制御回路では、モータ巻線に流れる巻
線電流の正確な値を設定することができないため、モー
タの回転動作の正確な制御をすることができないという
問題点があった。

【００２２】本発明の目的は、モータ巻線に流れる巻線
電流の正確な値を設定することにより、モータの回転動
作の正確な制御をすることができるモータ制御回路を提
供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のモータ制御回路は、パルス信号がベ
ースに入力された４つのスイッチング・トランジスタに
より構成されるＨブリッジ回路を備え、前記Ｈブリッジ
回路によりモータ巻線に流れる電流の制御を行うモータ
制御回路において、前記Ｈブリッジ回路とグランドとの
間に設けられた第１の電流検出抵抗と、前記第１の電流
検出抵抗と前記モータ巻線との間に設けられている２つ
の前記各スイッチング・トランジスタのベースと前記パ
ルス信号を出力する回路との間にそれぞれ設けられ、該
各スイッチング・トランジスタのベース電流とほぼ同じ
電流値の電流を出力するベース電流検出部と、一端がグ
ランドに接続され、前記第１の電流検出抵抗とほぼ同じ
値の抵抗値を有し、前記各ベース電流検出部から出力さ
れた電流が通過する第２の電流検出抵抗と、前記第１の
電流検出抵抗により生成された電圧と、前記第２の電流
検出抵抗により生成された電圧との差電圧を出力するオ
ペアンプと、前記オペアンプから出力された差電圧と所
定の電圧値を有する比較基準電圧の電圧値とを比較する
コンパレータと、前記コンパレータからの出力信号に基
づいて前記各パルス信号のパルス幅を制御する電流制御
手段とから構成されていることを特徴とする。

【００２４】本発明は、各ベース電流検出部によりＨブ
リッジ回路とグランドとの間に設けられた２つのスイッ
チング・トランジスタのベース電流をそれぞれ検出し、
それらの電流を第２の電流検出抵抗により電圧に変換し
てオペアンプを用いて第１の電流検出抵抗により生成さ
れた電圧から減ずるようにしたものである。

【００２５】したがって、コンパレータにより比較基準
電圧と比較される差電圧にはベース電流分が差し引かれ
ているので、電流制御手段はスイッチング・トランジス
タの電流増幅率に依存されることなく、設計時に所望し
た通りの巻線電流をモータ巻線に流す制御を行うことが
できる。

【００２６】また、請求項２記載の発明は、前記各ベー
ス電流検出部が、接続されている前記スイッチング・ト
ランジスタのベース電流を供給するトランジスタと、前
記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力する
第１の電流源と、前記トランジスタのエミッタ電流と等
価な電流を出力する第２の電流源とから構成され、前記
第１の電流源の出力と前記第２の電流源の出力との差を
もって出力としている。

【００２７】本発明は、ベース電流検出部では、第１の
電流源により接続されているスイッチング・トランジス
タに電流を供給するトランジスタのコレクタ電流と等価
な電流を出力し、第２の電流源により接続されているス
イッチング・トランジスタに電流を供給するトランジス
タのエミッタ電流と等価な電流を出力し、第１と第２の
電流源の出力を求め出力電流としたものである。

【００２８】したがって、接続されている各スイッチン
グ・トランジスタのベース電流と同じ電流値の電流を生
成して出力することができる。

【００２９】また、請求項３記載の発明は、前記各ベー
ス電流検出部が、接続されている前記スイッチング・ト
ランジスタのベース電流を供給するトランジスタと、前
記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力する
電流源とから構成され、前記電流源の出力をもって出力
としている。

【００３０】本発明は、ベース電流検出部では、電流源
により接続されているスイッチング・トランジスタに電
流を供給するトランジスタのコレクタ電流と等価な電流
を求め出力電流としたものである。

【００３１】したがって、マイナス電源を用いた電流源
を必要としないため、回路構成が簡素化するとともに外
部電源回路も簡素化することができる。

【００３２】また、請求項４記載の発明は、パルス信号
がベースに入力された４つのスイッチング・トランジス
タにより構成されるＨブリッジ回路を備え、前記Ｈブリ
ッジ回路によりモータ巻線に流れる電流の制御を行うモ
ータ制御回路において、前記Ｈブリッジ回路とグランド
との間に設けられた電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗
と前記モータ巻線との間に設けられている２つの前記各
スイッチング・トランジスタのベースと前記パルス信号
を出力する回路との間にそれぞれ設けられ、該各スイッ
チング・トランジスタのベース電流とほぼ同じ電流値の
電流を前記電流検出抵抗を通過するように出力するベー
ス電流検出部と、前記電流検出抵抗により生成された電
圧と所定の電圧値を有する比較基準電圧の電圧値とを比
較するコンパレータと、前記コンパレータからの出力信
号に基づいて前記各パルス信号のパルス幅を制御する電
流制御手段とから構成されていることを特徴とする。

【００３３】本発明は、各ベース電流検出部により、接
続されている各スイッチング・トランジスタのベース電
流とほぼ同じ電流値の電流をそれぞれスイッチング・ト
ランジスタのエミッタから入力することにより、エミッ
タ電流からベース電流を差し引きコレクタ電流と同じ電
流値の電流のみが電流検出抵抗に流れるようにしたもの
である。

【００３４】したがって、請求項１記載の発明に対して
差電圧を生成するためのオペアンプおよび第２の電流検
出抵抗を省くことができ回路を簡素化することができ
る。

【００３５】また、請求項５記載の発明は、前記各ベー
ス電流検出部が、接続されている前記スイッチング・ト
ランジスタのベース電流を供給するトランジスタと、前
記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力する
第１の電流源と、前記第１の電流源から出力される電流
と等価な電流を接続されている前記スイッチング・トラ
ンジスタのエミッタから入力する第２の電流源とから構
成されている。

【００３６】また、請求項６記載のモータ制御回路は、
パルス信号がベースに入力されたスイッチング・トラン
ジスタを備え、前記スイッチング・トランジスタにより
モータ巻線に流れる電流の制御を行うモータ制御回路に
おいて、前記スイッチング・トランジスタとグランドと
の間に設けられた第１の電流検出抵抗と、前記スイッチ
ング・トランジスタのベースと前記パルス信号を出力す
る回路との間に設けられ、該スイッチング・トランジス
タのベース電流とほぼ同じ電流値の電流を出力するベー
ス電流検出部と、一端がグランドに接続され、前記第１
の電流検出抵抗とほぼ同じ値の抵抗値を有し、前記各ベ
ース電流検出部から出力された電流が通過する第２の電
流検出抵抗と、前記第１の電流検出抵抗により生成され
た電圧と、前記第２の電流検出抵抗により生成された電
圧との差電圧を出力するオペアンプと、前記オペアンプ
から出力された差電圧と所定の電圧値を有する比較基準
電圧の電圧値とを比較するコンパレータと、前記コンパ
レータからの出力信号に基づいて前記各パルス信号のパ
ルス幅を制御する電流制御手段とから構成されているこ
とを特徴とする。

【００３７】本発明は、ユニポーラ駆動方式のモータ制
御回路に対して適用したものであり、請求項１記載の発
明ど同様に、設計時に所望した通りの巻線電流をモータ
巻線に流す制御を行うことができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。

【００３９】（第１の実施形態）先ず、本発明の第１の
実施形態のモータ制御回路について説明する。

【００４０】図１に本発明の第１の実施形態のモータ制
御回路の回路図を示す。図４の従来のモータ制御回路と
同じ構成要素には同一の符号を付けてある。

【００４１】本実施形態のモータ制御回路は、図４の従
来のモータ制御回路に対して、アンドゲート１４の出力
信号とスイッチング・トランジスタ１８のベースとの間
にベース電流検出部３０を設け、アンドゲート１３の出
力信号とスイッチング・トランジスタ１６のベースとの
間にベース電流検出部３３を設け、オペアンプ３２と、
抵抗値Ｒｘの電流検出抵抗３１を設けたものである。

【００４２】ベース電流検出部３０は、スイッチング・
トランジスタ１８のベース電流を検出し、そのベース電
流と同じ電流値の電流を端子３４を介して電流検出抵抗
３１に出力するものである。また、ベース電流検出部３
３も、スイッチング・トランジスタ１６のベース電流を
検出するための回路であり、その構成はベース電流検出
部３０と同様であるため詳細については省略する。

【００４３】ここでスイッチング・トランジスタ１６と
スイッチング・トランジスタ１８は同時にオンすること
がないので、オペアンプ３２と抵抗３１は共有している
が、個別に用意しても構わない。

【００４４】このベース電流検出部３０は、抵抗３０
１、３０２と、トランジスタ３０３、３０４と、トラン
ジスタ３０５と、抵抗３０６と、トランジスタ３０７〜
３０９と、抵抗３１０〜３１２とから構成されている。

【００４５】トランジスタ３０３は、エミッタが抵抗３
０１を介して電源電圧Ｖｃｃに接続され、ベースとコレ
クタが接続されているｐｎｐトランジスタである。

【００４６】トランジスタ３０４は、エミッタが抵抗３
０２を介して電源電圧Ｖｃｃに接続され、ベースがトラ
ンジスタ３０３のベースに接続されているｐｎｐトラン
ジスタである。

【００４７】ここで、抵抗３０１、３０２は、それぞれ
抵抗値が同じ抵抗であり、トランジスタ３０３、３０４
は、それぞれ特性のそろったトランジスタであり、これ
らの素子によりカレントミラー回路が形成されている。

【００４８】トランジスタ３０５は、ベースがアンドゲ
ート１４の出力信号に接続され、コレクタがトランジス
タ３０３のコレクタに接続され、エミッタがスイッチン
グ・トランジスタ１８のベースに接続されているｎｐｎ
トランジスタである。

【００４９】トランジスタ３０９は、コレクタが抵抗３
０６を介して電源電圧Ｖｃｃに接続され、ベースとコレ
クタが接続され、エミッタは抵抗３１２を介してマイナ
ス電源Ｖsｓに接続されているｎｐｎトランジスタであ
る。

【００５０】トランジスタ３０８は、ベースがトランジ
スタ３０９のベースに接続され、コレクタがトランジス
タ３０４のコレクタに接続され、エミッタは抵抗３１１
を介してマイナス電源Ｖsｓに接続されているｎｐｎト
ランジスタである。

【００５１】トランジスタ３０７は、コレクタがトラン
ジスタ３０５のエミッタに接続され、ベースがトランジ
スタ３０９のベースに接続され、エミッタは抵抗３１０
を介してマイナス電源Ｖsｓに接続されているｎｐｎト
ランジスタである。

【００５２】ここで、トランジスタ３０７〜３０９は、
それぞれ特性の揃ったトランジスタであり、抵抗３１０
〜２１２はそれぞれ抵抗値が同じ抵抗であり、これらの
素子によりカレントミラー回路が形成されている。

【００５３】電流検出抵抗３１は、端子３４とグランド
との間に設けられていて、端子３４から出力された電流
Ｉｘを電圧Ｖxに変換する。

【００５４】オペアンプ３２は、電圧Ｖsと電圧Ｖxの差
電圧を電圧Ｖｄとして出力する。

【００５５】次に、本実施形態の動作について図１を用
いて説明する。

【００５６】先ず、ベース電流検出部３０の内部の動作
について説明する。

【００５７】抵抗３０６とトランジスタ３０９および抵
抗３１２により、抵抗３１２に流れる電流が定まる。そ
して、抵抗３１２とトランジスタ３０９、抵抗３１１と
トランジスタ３０８、抵抗３１０とトランジスタ３０７
によりカレントミラー回路が構成されている。したがっ
て、Ｉｅ（３０８）＝Ｉｅ（３０７）・・・（１）となっている。さらに、抵抗３０１とトランジスタ３０
３、抵抗３０２とトランジスタ３０４によりカレントミ
ラー回路が構成されている。したがって、Ｉｅ（３０３）＝Ｉｅ（３０４）・・・（２）となっている。

【００５８】ここで、Ｉｅ（３０８）は、トランジスタ
３０８のエミッタ電流の電流値を示している。同様に、
Ｉｂはベース電流の電流値、Ｉｃはコレクタ電流の電流
値を示している。また各トランジスタの動作電流はほぼ
定常で微少なためＩｃ＝Ｉｅとしている。

【００５９】今、アンドゲート１４からの出力信号がＬ
の場合でも、トランジスタ３０５はエミッタがトランジ
スタ３０７、抵抗３１０を介してマイナスグランドに接
続されているためオンとなるが、スイッチング・トラン
ジスタ１８のベース電圧はＬとなるためオフのままとな
り、スイッチング・トランジスタ１８にはベース電流が
流れない。また、トランジスタ３０５のエミッタ電流は
小電流であり、その電流増幅率ｈfeは低下することがな
いため、トランジスタ３０５のベース電流はスイッチン
グ・トランジスタ１８のエミッタ電流に比較してほとん
ど無視できる量となって、Ｉｅ（３０３）＝Ｉｅ（３０７）・・・（３）となり、前述の式（１）、（２）からＩｅ（３０４）＝Ｉｅ（３０８）・・・（４）なる関係になるため、端子３４から入出力する電流は０
となる。

【００６０】次に、アンドゲート１４からの出力信号が
Ｈの場合には、スイッチング・トランジスタ１８がオン
し、スイッチング・トランジスタ１８がベース電流Ｉｂ
（１８）を引き込む。そのため、Ｉｅ（３０７）＋Ｉｂ（１８）＝Ｉｅ（３０３）＋Ｉｂ
（３０５）となる。ここで、トランジスタ３０５のベース電流はス
イッチング・トランジスタ１８のエミッタ電流に比べ、
充分小さいので無視することができて、前述の式
（１）、（２）のから、Ｉｅ（３０８）＋Ｉｂ（１８）＝Ｉｅ（３０４）となる。したがって、端子３４から入出する電流ＩｘはＩｘ＝Ｉｅ（３０４）−Ｉｅ（３０８）＝Ｉｂ（１８）・・・（５）と、スイッチング・トランジスタ１８のベース電流とほ
ぼ等しい電流が出力される。ここで、便宜上スイッチン
グ・トランジスタ１８がオンした場合での関係を説明し
た。ここで、ベース電流検出部３０、３３からの出力電
流は直接接続して端子３４に出力しているが、スイッチ
ング・トランジスタ１８、１６は同時にオンすることは
ないため、端子３４には、上述のようにスイッチング・
トランジスタ１８のベース電流もしくはスイッチング・
トランジスタ１６のベース電流にほぼ等しい電流が出力
されている。

【００６１】次に、この端子３４からの出力電流Ｉｘを
用いた制御ループについて説明する。

【００６２】端子３４からの出力電流Ｉｘは、電流検出
抵抗３１に流れることにより電圧Ｖxに変換される。こ
のときの電圧ＶxはＶx ＝Ｒｘ × Ｉｘとなる。そして、実際にモータ巻線２０に電流を流して
いるスイッチング・トランジスタ１６もしくは１８のエ
ミッタ電流Ｉsは端子に接続された電流検出抵抗２５に
よって電圧変換される。このときの電圧Ｖsは、Ｖs ＝Ｒs × Ｉs となる。

【００６３】そして、オペアンプ３２により電圧Ｖs、
Ｖxの差電圧を出力するが、この差電圧ＶｄはＶｄ＝Ｖs − Ｖx ＝Ｒs・Ｉs − Ｒｘ・Ｉｘとなる。ここで、電流検出抵抗２５、３１の抵抗値をＲs ＝Ｒｘとそろえると、式（５）により、Ｖｄ＝Ｒs・（Ｉs−Ｉｘ）＝Ｒs・（Ｉｅ（１８）−Ｉｂ（１８））＝Ｒs・Ｉｃ（１８）となる。ここで、便宜上スイッチング・トランジスタ１
８がオンした場合を考えた。この差電圧Ｖｄは、スイッ
チング・トランジスタ１８（またはスイッチング・トラ
ンジスタ１６）のコレクタ電流、すなわち巻線電流Ｉ_L
そのものに比例していて、スイッチング・トランジスタ
１８のベース電流に依存しない電圧となている。

【００６４】この差電圧Ｖｄを、制御対象となる基準電
圧Ｖrefと、コンパレータ２７にて比較し、その大小を
ＰＷＭ発振器２８に伝える。そして、ＰＷＭ発振器２８
は、比較基準電圧Ｖrefと差電圧Ｖｄの大小に応じてＰ
ＷＭのパルス幅を調整することにより、モータ巻線２０
には所定の電流が流れることになる。

【００６５】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態のについて説明する。

【００６６】図２に本発明の第２の実施形態のモータ制
御回路の回路図を示す。図１の第１の実施形態と同じ構
成要素には同一の符号を付けてある。

【００６７】本実施形態は、図１の第１の実施形態に対
して、ベース電流検出部３０、３３を、ベース電流検出
部４０、４３に置き換えたものである。

【００６８】ベース電流検出部４０は、スイッチング・
トランジスタ１８のベース電流を検出し、そのベース電
流と同じ電流値の電流を電流検出抵抗３１に出力するも
のである。また、ベース電流検出部４３も、スイッチン
グ・トランジスタ１６のベース電流を検出するための回
路であり、その構成はベース電流検出部４０と同様であ
るため詳細については省略する。

【００６９】このベース電流検出部４０は、抵抗４０
１、４０２と、トランジスタ４０３〜４０５とから構成
されている。

【００７０】トランジスタ４０３は、エミッタが抵抗４
０１を介して電源電圧Ｖｃｃに接続され、ベースとコレ
クタが接続されているｐｎｐトランジスタである。

【００７１】トランジスタ４０４は、エミッタが抵抗４
０２を介して電源電圧Ｖｃｃに接続され、ベースがトラ
ンジスタ３０３のベースに接続されているｐｎｐトラン
ジスタである。

【００７２】ここで、抵抗４０１、４０２はそれぞれ抵
抗値が同じ抵抗であり、トランジスタ４０３、４０４は
それぞれ特性のそろったトランジスタであり、これらの
素子によりカレントミラー回路が形成されている。

【００７３】トランジスタ４０５は、ベースがアンドゲ
ート１４の出力信号に接続され、コレクタがトランジス
タ４０３のコレクタに接続され、エミッタがスイッチン
グ・トランジスタ１８のベースに接続されているｎｐｎ
トランジスタであり、アンドゲート１４からの出力信号
がＨとなるとオンしスイッチング・トランジスタ１８を
オンさせる。

【００７４】次に、本実施形態の動作について図２を用
いて説明する。

【００７５】先ず、ベース電流検出部４０の内部の動作
について説明する。

【００７６】先ず、アンドゲート１４からの出力信号が
Ｌの場合には、トランジスタ４０５はオフとなりスイッ
チング・トランジスタ１８もオフとなる。そのため、ス
イッチング・トランジスタ１８のベース電流およびトラ
ンジスタ４０５のエミッタ電流はどちらも流れない。そ
して、トランジスタ４０３のエミッタ電流も流れず、ト
ランジスタ４０３とカレントミラー回路を構成している
トランジスタ４０４のエミッタ電流も流れないため、ベ
ース電流検出部４０から電流検出抵抗３１に出力される
電流は０となる。

【００７７】次に、アンドゲート１４からの出力信号が
Ｈの場合には、トランジスタ４０５がオンし、スイッチ
ング・トランジスタ１８もオンとなる。そのため、ここ
ではＩｂ（１８）＝Ｉｅ（４０５）・・・（６）という関係が成立する。この場合、トランジスタ４０５
のベース電流はそのエミッタ電流に比較してほとんど無
視できる量なので、Ｉｅ（４０５）＝Ｉｃ（４０５）・・・（７）とすることができる。

【００７８】一方、トランジスタ４０３、４０４および
抵抗４０１、４０２によりカレントミラー回路が構成さ
れているので、Ｉｃ（４０５）＝Ｉｃ（４０４）となる。したがって、端子３４から入出する電流ＩｘはＩｘ＝Ｉｃ（４０４）＝Ｉｃ（４０５）＝Ｉｅ（４０５）＝Ｉｂ（１８）と、スイッチング・トランジスタ１８のベース電流とほ
ぼ等しい電流が出力される。ここで、便宜上スイッチン
グ・トランジスタ１８がオンした場合での関係を説明し
た。そして、ベース電流検出部４０とベース電流検出部
４３からの出力信号は直接接続して端子３４に出力して
いるが、スイッチング・トランジスタ１８および１６は
同時にオンしないため、端子３４に出力される電流は、
スイッチング・トランジスタ１８がオンしているときに
はスイッチング・トランジスタ１８のベース電流が、ス
イッチング・トランジスタ１６がオンしているときには
スイッチング・トランジスタ１６のベース電流が出力さ
れる。本実施形態についても、上記第１の実施形態で説
明したのと同様に、抵抗３１、オペアンプ３２をベース
電流検出部４０、４３でそれぞれ用意しても構わない。

【００７９】そして、端子３４からの出力電流を用いて
ＰＷＭ発振器８によりモータ巻線２０の巻線電流Ｉ_Lが
制御される制御ループの動作は図１の第１の実施形態で
説明したのと同様であるため省略する。

【００８０】本実施形態では、上記第１の実施形態より
も回路構成が簡略化されていて、Ｖsｓ側のカレントミ
ラー回路が省略できるのでマイナス電源を用意する必要
がなくなり、外部電源回路も簡略化される。

【００８１】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態のについて説明する。

【００８２】図３に本発明の第３の実施形態のモータ制
御回路の回路図を示す。図４の従来のモータ制御回路と
同じ構成要素には同一の符号を付けてある。

【００８３】本実施形態のモータ制御回路は、図４の従
来のモータ制御回路に対して、ベース電流検出部５０、
５３を設けたものである。

【００８４】ベース電流検出部５０は、アンドゲート１
４とスイッチング・トランジスタ１８のベースとの間に
設けられ、スイッチング・トランジスタ１８のベース電
流を検出し、そのベース電流と同じ電流値の電流を引き
込む回路構成となっている。

【００８５】ベース電流検出部５３も同様に、アンドゲ
ート１３とスイッチング・トランジスタ１６のベースと
の間に設けられ、スイッチング・トランジスタ１６のベ
ース電流を検出し、そのベース電流と同じ電流値の電流
を引き込む回路構成となっている。

【００８６】ベース電流検出部５０は、抵抗５０１、５
０２と、トランジスタ５０３、５０４と、トランジスタ
５０５、５０６、５０７と、抵抗５０８、５０９とから
構成されている。

【００８７】トランジスタ５０３は、エミッタが抵抗５
０１を介して電源電圧Ｖｃｃに接続され、ベースとコレ
クタが接続されているｐｎｐトランジスタである。

【００８８】トランジスタ５０４は、エミッタが抵抗５
０２を介して電源電圧Ｖｃｃに接続され、ベースがトラ
ンジスタ５０３のベースに接続されているｐｎｐトラン
ジスタである。

【００８９】ここで、抵抗５０１、５０２はそれぞれ抵
抗値が同じ抵抗であり、トランジスタ５０３、５０４は
それぞれ特性のそろったトランジスタであり、これらの
素子によりカレントミラー回路が形成されている。

【００９０】トランジスタ５０５は、ベースがアンドゲ
ート１４の出力信号に接続され、コレクタがトランジス
タ５０３のコレクタに接続され、エミッタがスイッチン
グ・トランジスタ１８のベースに接続されているｎｐｎ
トランジスタであり、アンドゲート１４からの出力信号
がＨとなるとオンしスイッチング・トランジスタ１８を
オンさせる。

【００９１】トランジスタ５０６は、コレクタがトラン
ジスタ５０４のコレクタに接続され、ベースとコレクタ
が接続され、エミッタは抵抗５０８を介してマイナス電
源Ｖsｓに接続されているｎｐｎトランジスタである。

【００９２】トランジスタ５０７は、ベースがトランジ
スタ５０６のベースに接続され、コレクタがスイッチン
グ・トランジスタ１８のエミッタに接続され、エミッタ
は抵抗５０９を介してマイナス電源Ｖsｓに接続されて
いるｎｐｎトランジスタである。

【００９３】ここで、トランジスタ５０７、５０６は、
それぞれ特性の揃ったトランジスタであり、抵抗５０
９、５０８はそれぞれ抵抗値が同じ抵抗であり、これら
の素子によりカレントミラー回路が形成されている。

【００９４】また、ベース電流検出部５３は、抵抗５１
１、５１２と、トランジスタ５１３、５１４と、トラン
ジスタ５１５、５１６、５１７と、抵抗５１８、５１９
とから構成され、その構成はベース電流検出部５０と同
様であるためその構成についての説明は省略する。

【００９５】次に、本実施形態の動作について図３を用
いて説明する。

【００９６】先ず、ベース電流検出部５０、５３の動作
について説明する。

【００９７】ベース電流検出部５０では、トランジスタ
５０１、５０２によりカレントミラー回路が形成されて
いるので、Ｉｃ（５０５）＝Ｉｃ（５０４）となる。また、トランジスタ５０７、５０６によっても
カレントミラー回路が構成されているので、Ｉｃ（５０４）＝Ｉｃ（５０７）となっている。

【００９８】また、ベース電流検出部５３では、トラン
ジスタ５１３、５１４によりカレントミラー回路が構成
されているので、Ｉｃ（５１５）＝Ｉｃ（５１３）であり、またトランジスタ５１６、５１７によってもカ
レントミラー回路が構成されているため、Ｉｃ（５１３）＝Ｉｃ（５１７）となっている。

【００９９】そして、上記第１および第２の実施形態と
同様に、トランジスタ５０５、５１５のベース電流は小
さいので無視することができるため、Ｉｂ（１８）＝Ｉｅ（５０５）＝Ｉｃ（５０５）Ｉｂ（１６）＝Ｉｅ（５１５）＝Ｉｃ（５１５）となる。これらの関係から、Ｉｂ（１８）＝Ｉｃ（５０７）Ｉｂ（１６）＝Ｉｃ（５１７）という関係が導かれる。

【０１００】ここで、回路構成上、スイッチング・トラ
ンジスタ１８のエミッタとトランジスタ５０７のコレク
タ、およびスイッチング・トランジスタ１６のエミッタ
とトランジスタ５１７のコレクタ、が接続されているの
で、端子３８に出力される電流Ｉsはとなる。実際にトランジスタが同時にオンする組み合わ
せは、スイッチング・トランジスタ１８とトランジスタ
１５、もしくはスイッチング・トランジスタ１６とトラ
ンジスタ１７であり、スイッチング・トランジスタ１
６、１８は同時にオンすることはないので、電流Ｉsは
モータ巻線２０に流れる巻線電流Ｉ_Lそのものとなる。

【０１０１】そして、端子３８からの出力電流Ｉsを用
いてＰＷＭ発振器８によりモータ巻線２０の巻線電流Ｉ
_Lが制御される制御ループの動作は図４の従来のモータ
制御回路で説明したのと同様であるため省略する。

【０１０２】本実施形態では、スイッチング・トランジ
スタ１６、１８から出力されるエミッタ電流からベース
電流検出部５０、５３によりベース電流分を差し引くこ
とができるので、差電圧を生成するためのオペアンプを
省略することができるとともに電流検出抵抗を２個から
１個に削減することができる。

【０１０３】上記第１から第３の実施形態では、バイポ
ーラ駆動方式のモータ制御回路に対して本発明を適用し
たものであるが、本発明はこれに限定されるものではな
く、モータ巻線の一方向にのみ電流が流れるいわゆるユ
ニポーラ駆動方式のモータ制御回路にも適用することが
できるものである。例えば一番簡単な例としては、モー
タ巻線の一方の端子が電源（グランド）に直接接続さ
れ、他方の端子とグランド（電源）との間にスイッチン
グ・トランジスタが設けられたようなモータ制御回路に
も適用することができる。また、この場合には、パルス
信号を上記第１から第３の実施形態で説明したようなベ
ース電流検出部を介してこのスイッチングトランジスタ
・のベースに入力するようにすれば上記実施形態と同様
にベース電流分の影響を差し引いてモータ巻線の電流制
御を行うことができる。

【０１０４】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明は、スイ
ッチング・トランジスタに流れるベース電流の電流値を
検出し、その電流値分の影響を差し引いて巻線電流の電
流値が一定になるような制御を行うようにしたので、温
度や素子ばらつきによるベース電流の変動に影響されず
に巻線電流の制御を行うことができ、安定したモータの
回転動作を得ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のモータ制御回路の回
路図である。

【図２】本発明の第２の実施形態のモータ制御回路の回
路図である。

【図３】本発明の第３の実施形態のモータ制御回路の回
路図である。

【図４】従来のモータ制御回路の回路図である。

【符号の説明】

１１〜１４アンドゲート１５〜１８スイッチング・トランジスタ１９モータ駆動用電源端子２０モータ巻線２１〜２４フライホイールダイオード２５電流検出抵抗２６比較基準電圧源２７コンパレータ２８ＰＷＭ発振器３０ベース電流検出部３１電流検出抵抗３２オペアンプ３３ベース電流検出部３４端子３８端子４０ベース電流検出部４３ベース電流検出部５０ベース電流検出部５３ベース電流検出部３０１、３０２抵抗３０３、３０４、３０５トランジスタ３０６抵抗３０７〜３０９トランジスタ３１０〜３１２抵抗４０１、４０２抵抗４０３、４０４、４０５トランジスタ５０１、５０２抵抗５０３〜５０７トランジスタ５０８、５０９抵抗５１１、５１２抵抗５１３、５１４、５１５トランジスタ５１６、５１７ｎｐｎトランジスタ５１８、５１９抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス信号がベースに入力された４つの
スイッチング・トランジスタにより構成されるＨブリッ
ジ回路を備え、前記Ｈブリッジ回路によりモータ巻線に
流れる電流の制御を行うモータ制御回路において、前記Ｈブリッジ回路とグランドとの間に設けられた第１
の電流検出抵抗と、前記第１の電流検出抵抗と前記モータ巻線との間に設け
られている２つの前記各スイッチング・トランジスタの
ベースと前記パルス信号を出力する回路との間にそれぞ
れ設けられ、該各スイッチング・トランジスタのベース
電流とほぼ同じ電流値の電流を出力するベース電流検出
部と、一端がグランドに接続され、前記第１の電流検出抵抗と
ほぼ同じ値の抵抗値を有し、前記各ベース電流検出部か
ら出力された電流が通過する第２の電流検出抵抗と、前記第１の電流検出抵抗により生成された電圧と、前記
第２の電流検出抵抗により生成された電圧との差電圧を
出力するオペアンプと、前記オペアンプから出力された差電圧と所定の電圧値を
有する比較基準電圧の電圧値とを比較するコンパレータ
と、前記コンパレータからの出力信号に基づいて前記各パル
ス信号のパルス幅を制御する電流制御手段とから構成さ
れていることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項２】前記各ベース電流検出部が、接続されている前記スイッチング・トランジスタのベー
ス電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る第１の電流源と、前記トランジスタのエミッタ電流と等価な電流を出力す
る第２の電流源とから構成され、前記第１の電流源の出力と前記第２の電流源の出力との
差をもって出力とする請求項１記載のモータ制御回路。
【請求項３】前記各ベース電流検出部が、接続されている前記スイッチング・トランジスタのベー
ス電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る電流源とから構成され、前記電流源の出力をもって出力とする請求項１記載のモ
ータ制御回路。
【請求項４】パルス信号がベースに入力された４つの
スイッチング・トランジスタにより構成されるＨブリッ
ジ回路を備え、前記Ｈブリッジ回路によりモータ巻線に
流れる電流の制御を行うモータ制御回路において、前記Ｈブリッジ回路とグランドとの間に設けられた電流
検出抵抗と、前記電流検出抵抗と前記モータ巻線との間に設けられて
いる２つの前記各スイッチング・トランジスタのベース
と前記パルス信号を出力する回路との間にそれぞれ設け
られ、該各スイッチング・トランジスタのベース電流と
ほぼ同じ電流値の電流を前記電流検出抵抗を通過するよ
うに出力するベース電流検出部と、前記電流検出抵抗により生成された電圧と所定の電圧値
を有する比較基準電圧の電圧値とを比較するコンパレー
タと、前記コンパレータからの出力信号に基づいて前記各パル
ス信号のパルス幅を制御する電流制御手段とから構成さ
れていることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項５】前記各ベース電流検出部が、接続されている前記スイッチング・トランジスタのベー
ス電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る第１の電流源と、前記第１の電流源から出力される電流と等価な電流を接
続されている前記スイッチング・トランジスタのエミッ
タから入力する第２の電流源とから構成されている請求
項４記載のモータ制御回路。
【請求項６】パルス信号がベースに入力されたスイッ
チング・トランジスタを備え、前記スイッチング・トラ
ンジスタによりモータ巻線に流れる電流の制御を行うモ
ータ制御回路において、前記スイッチング・トランジスタとグランドとの間に設
けられた第１の電流検出抵抗と、前記スイッチング・トランジスタのベースと前記パルス
信号を出力する回路との間に設けられ、該スイッチング
・トランジスタのベース電流とほぼ同じ電流値の電流を
出力するベース電流検出部と、一端がグランドに接続され、前記第１の電流検出抵抗と
ほぼ同じ値の抵抗値を有し、前記各ベース電流検出部か
ら出力された電流が通過する第２の電流検出抵抗と、前記第１の電流検出抵抗により生成された電圧と、前記
第２の電流検出抵抗により生成された電圧との差電圧を
出力するオペアンプと、前記オペアンプから出力された差電圧と所定の電圧値を
有する比較基準電圧の電圧値とを比較するコンパレータ
と、前記コンパレータからの出力信号に基づいて前記各パル
ス信号のパルス幅を制御する電流制御手段とから構成さ
れていることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項７】前記各ベース電流検出部が、前記スイッチング・トランジスタのベース電流を供給す
るトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る第１の電流源と、前記トランジスタのエミッタ電流と等価な電流を出力す
る第２の電流源とから構成され、前記第１の電流源の出力と前記第２の電流源の出力との
差をもって出力とする請求項６記載のモータ制御回路。
【請求項８】前記各ベース電流検出部が、前記スイッチング・トランジスタのベース電流を供給す
るトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る電流源とから構成され、前記電流源の出力をもって出力とする請求項６記載のモ
ータ制御回路。
【請求項９】パルス信号がベースに入力されたスイッ
チング・トランジスタを備え、前記スイッチング・トラ
ンジスタによりモータ巻線に流れる電流の制御を行うモ
ータ制御回路において、前記スイッチング・トランジスタとグランドとの間に設
けられた電流検出抵抗と、前記スイッチング・トランジスタのベースと前記パルス
信号を出力する回路との間に設けられ、該スイッチング
・トランジスタのベース電流とほぼ同じ電流値の電流を
前記電流検出抵抗を通過するように出力するベース電流
検出部と、前記電流検出抵抗により生成された電圧と所定の電圧値
を有する比較基準電圧の電圧値とを比較するコンパレー
タと、前記コンパレータからの出力信号に基づいて前記各パル
ス信号のパルス幅を制御する電流制御手段とから構成さ
れていることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項１０】前記各ベース電流検出部が、前記スイッチング・トランジスタのベース電流を供給す
るトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る第１の電流源と、前記第１の電流源から出力される電流と等価な電流を接
続されている前記スイッチング・トランジスタのエミッ
タから入力する第２の電流源とから構成されている請求
項９記載のモータ制御回路。
【請求項１１】パルス信号がベースに入力されたスイ
ッチング・トランジスタを備え、前記スイッチング・ト
ランジスタによりモータ巻線に流れる電流の制御を行う
モータ制御回路において、前記スイッチング・トランジスタと電源との間に設けら
れた第１の電流検出抵抗と、前記スイッチング・トランジスタのベースと前記パルス
信号を出力する回路との間に設けられ、該スイッチング
・トランジスタのベース電流とほぼ同じ電流値の電流を
出力するベース電流検出部と、一端が電源に接続され、前記第１の電流検出抵抗とほぼ
同じ値の抵抗値を有し、前記各ベース電流検出部から出
力された電流が通過する第２の電流検出抵抗と、前記第１の電流検出抵抗により生成された電圧と、前記
第２の電流検出抵抗により生成された電圧との差電圧を
出力するオペアンプと、前記オペアンプから出力された差電圧と所定の電圧値を
有する比較基準電圧の電圧値とを比較するコンパレータ
と、前記コンパレータからの出力信号に基づいて前記各パル
ス信号のパルス幅を制御する電流制御手段とから構成さ
れていることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項１２】前記各ベース電流検出部が、前記スイッチング・トランジスタのベース電流を供給す
るトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る第１の電流源と、前記トランジスタのエミッタ電流と等価な電流を出力す
る第２の電流源とから構成され、前記第１の電流源の出力と前記第２の電流源の出力との
差をもって出力とする請求項１１記載のモータ制御回
路。
【請求項１３】前記各ベース電流検出部が、前記スイッチング・トランジスタのベース電流を供給す
るトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る電流源とから構成され、前記電流源の出力をもって出力とする請求項１１記載の
モータ制御回路。
【請求項１４】パルス信号がベースに入力されたスイ
ッチング・トランジスタを備え、前記スイッチング・ト
ランジスタによりモータ巻線に流れる電流の制御を行う
モータ制御回路において、前記スイッチング・トランジスタと電源との間に設けら
れた電流検出抵抗と、前記スイッチング・トランジスタのベースと前記パルス
信号を出力する回路との間に設けられ、該スイッチング
・トランジスタのベース電流とほぼ同じ電流値の電流を
前記電流検出抵抗を通過するように出力するベース電流
検出部と、前記電流検出抵抗により生成された電圧と所定の電圧値
を有する比較基準電圧の電圧値とを比較するコンパレー
タと、前記コンパレータからの出力信号に基づいて前記各パル
ス信号のパルス幅を制御する電流制御手段とから構成さ
れていることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項１５】前記各ベース電流検出部が、前記スイッチング・トランジスタのベース電流を供給す
るトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ電流と等価な電流を出力す
る第１の電流源と、前記第１の電流源から出力される電流と等価な電流を接
続されている前記スイッチング・トランジスタのエミッ
タから入力する第２の電流源とから構成されている請求
項１４記載のモータ制御回路。