JPS5942560B2 - モ−タの速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はモノリシックＩＣを含む速度制御回路を有する
モータの速度制御装置において、前記モノリシックＩＣ
の出力電流をモータ駆動用パワートランジスタによつて
増幅して、より大きな駆動電菰を得るとともに、逆方向
の電圧印加に対しても前記モノリシックＩＣの破壊を防
止するためなされたものである。

従来より多用されてきたこの種の装置の回路構成図を第
１図に示す。

第１図では、直流モーターは速度制御用モノリシックＩ
Ｃ口の出力端子ａとプラス側給電端子ｂの間に接続され
、前記直流モーターに連結された速度検出用直流発電機
ハは前記速度制御用モノリシックＩＣ口の非反転入力端
子ｃとプラス側給電端子ｂの間に接続されている。

また、前記速度制御用モノリシックＩＣ口のプラス側給
電端子ｂはプラス側電源端子Ａに、マイナス側給電端子
ｄはマイナス側電源端子Ｂにそれぞれ接続されている。

さらに、前記プラス側電源端子Ａとマイナス側電源端子
Ｂの間には抵抗１とダイオード２、３、４からなる基準
電圧発生回路が接続され、前記抵抗１とダイオード２の
接続点は前記速度制御用モノリシックＩＣ口の反転入力
端子ｅに接続されている。

尚、前記速度制御用モノリシックＩＣ口の内部構成は次
のようになつている。

すなわち、非反転入力端子ｃ、反転入力端子ｅにはそれ
ぞれ、比較増幅器５の非反転入力端子、反転入力端子が
接続され、前記比較増幅器５にはプラス側給電端子ｂと
マイナス側給電端子ｄから給電されるとともに、前記比
較増幅器５の出力端子はパワートランジスタ６のベース
に接続されている前記パワートランジスタ６のエミツタ
はマイナス側給電端子ｄに接続され、同コレクタは出力
端子ａに接続されている。

さて、簡単に動作の概要を説明すると、速度検出用直流
発電機ハの出力直流電圧は直流モータイの速度に依存し
、前記直流モータイの速度が上昇するほど前記速度検出
用直流発電機ハの出力直流電圧も上昇するが、この出力
直流電圧は比較増幅器５によつて、ダイオード２，３，
４による基準電圧と比較され、この比較出力がパワート
ランジスタ６のベースに印加されて前記パワートランジ
スタ６のコレクタ電流が制御され、前記直流モータイの
速度は一定に保たれる。

さて、第１図に示したような速度制御用モノリシツクＩ
Ｃは一般に小型モータ用として作られることが多い。

その理由としては、この種のモ；メの用途としてはポー
タプルカセットテープレコーダ用が圧倒的に多く、それ
よりもやや大型になる８トラツクテーププレヤ一用、オ
ープンリールテープレコーダ用、その他の音響機器用な
どは生産数量的にみて前記ポータブルカセツトテープレ
コーダ用に及ばないため、ＩＣのチツプサイズを大きく
してまで中、大型モータ用の速度制御用モノリシツクＩ
Ｃを作るよりも、小型モータ用のＩＣにさらに別のパワ
ートランジスタを付加して中、大型のモータに用いた方
がコスト的に有利であることなどがあげられる。このよ
うな理由により、中、大型のモータ用としては第２図に
示すような回路構成が用いられてきた。第２図では速度
制御用モノリシツクＩＣ口の出力端子ａには抵抗７を介
してモータ駆動用パワートランジスタ８のベースが接続
され、前記モータ駆動用パワートランジスタ８のエミツ
タはプラス側電源端子Ａに接続されるとともに同コレク
タとマイナス側電源端子Ｂの間には直流モータイが接続
されている。

また、前記モータ，駆動用パワートランジスタ８のベー
ス・エミツタ間には抵抗９が接続されている。

第２図に示したモータの速度制御装置では速度制御用モ
ノリシツクＩＣ口に内蔵されたパワートランジスタ６の
出力電流をさらにモータ駆動用パワートランジスタ８で
増幅しているため、第１図に示した装置よりもより大き
なモータを駆動することができる。

ところで、第１図、第２図のような装置において、電源
端子Ａ−Ｂ間に直流電源が誤つて逆方向に接続されたり
、逆方向のサージパルスが印加されたりすると速度制御
用モノリシツクＩＣが破壊してしまうという問題がある
。

モノリシツクＩＣが逆方向の電圧印加に対してきわめて
弱いという事実はよく知られていることであるが、特に
モータの速度制御装置のように回りでサージパルスが発
生しやすい場合とか、逆方向電圧印加の恐れがある場合
などは問題であつた。

本発明のモータの速度制御装置は以上のような問題を解
消するものである。本発明の一実施例における回路構成
図を第３図に示す。

尚、第３図において、第１図、第２図で示したものと同
じものについては同一図番で示し、その説明は省略する
。

第３図では速度制御用モノリシツクＩＣ口のマイナス側
給電端子ｄはダイオード１０を介してモータ駆動用パワ
ートランジスタ１１のベースに接続され、前記モータ駆
動用パワートランジスタ１１のエミツタは制御回路のマ
イナス側電源端子Ｂに接続されている。

また、前記モータ１駆動用パワートランジスタ１１のベ
ース・エミツタ間には低抵抗１２が接続され、同コレク
タとプラス側電源端子Ａの間には直流モータイが接続さ
れている。

さらに、前記速度制御用モノリシツクＩＣ口の出力端子
ａとプラス側電源端子Ａの間には抵抗１３が接続されて
いる。

第３図において速度制御用モノリシツクＩＣ口に内蔵さ
れたパワートランジスタ６はモータ駆動用パワートラン
ジスタ１１をドライブするドライブトランジスタとして
動作する。

さて、第３図の装置では速度制御用モノリシツクＩＣ口
のマイナス側給電端子ｄを流れる電流は比較増幅器５の
動作電流とパワートランジスタ６の出力電流に分けるこ
とが出来る。

このうち、パワートランジスタ６の出力電流は直流モー
タイの負荷の大小に応じて変化するが比較増幅器５の動
作電流は殆んど変化しないのが常である。

一方、モータ駆動用パワートランジスタ１１のベース・
エミツタ間順方向電圧はエミツタ電流が増減しても殆ん
ど変化しないので前記モータ駆動用パワートランジスタ
１１のベース・エミッタ間に接続された低抵抗１２の値
を適当に選ぶことによつて前記比較増幅器５の動作電流
を全て前記低抵抗１２にバイパスさせることができる。

例えば、前記比較増幅器５の動作電流を１ｍＡ、前記モ
ータ駆動用パワートランジスタ１１のベース・エミツタ
間電圧を６５０ｍＶとすると、前記低抵抗１２の値を６
５０Ω以下にすれば、前記比較増幅器５の動作電流は全
て前記低抵抗１２にバイパスされ、前記モータ駆動用パ
ワートランジスタ１１のベースにはパワートランジスタ
６の出力電流だけが流れることになる。

尚、精度の高い速度制御を必要としない場合とか、動作
電流に比べてパワートランジスタ６の出力電流の方がは
るかに大きい場合には前記低抵抗１２は必らずしも必要
ではない。

さて、第３図の装置において制御回路の電源端子Ａ−Ｂ
間に逆方向の直流電圧が印加された場合を考えると、こ
のとき速度制御用モノリシツクＩＣ口の反転入力端子ｅ
に流れる電流は抵抗１によつて制限あるいはダイオード
２，３，４によつて阻止され、マイナス側給電端子ｄに
流れる電流は、ダイオード１０が挿入されていなくとも
前記逆方向電圧がモータ駆動用パワートランジスタ１１
のベース・エミツタ間降伏電圧を越えるまでは低抵抗１
２あるいは前記モータ駆動用パワートランジスタ１１の
ベース・エミツタ間接合によつて制限あるいは阻止され
、前記逆方向電圧が前記モータ駆動用パワートランジス
タ１１のベース・エミツタ間降伏電圧を越えたとしても
破壊電流はダイオード１０を挿入することによつて阻止
されるので、前記速度制御用モノリシツクＩＣ口が破壊
することはない。

また、速度制御用モノリシツクＩＣ口に内蔵されたパワ
ートランジスタ６の出力電流をモータ駆動用パワートラ
ンジスタ１１によつて増幅するので、中、大型のモータ
まで駆動することができる。

さらに、第１図の回路と第３図の回路を比較すれば明ら
かなように、モータ駆動用のパワートランジスタ１１が
追加された後も、直流モータイと速度検出用直流発電機
ハの電源端子に対する接続関係は変化していないので、
次に述べる制御動作の安定性はもとより、モータ部分か
ら回路部分までの接続配線数も第２図の回路のように増
加することはなく、また、発電機の接地側の出力端子と
モータの接地側の受電端子（第３図の回路ではいずれも
プラス側の電源端子に接続されている。）が同一の電源
端子に接続されるので、モータや発電機から発生される
電気雑音を低減するためにシールド線を用いたり、金属
板などで遮へいする場合にも好都合である。（例えばモ
ータ部分と回路部分をシールド線で連結する場合にはシ
ールド母線を共用することができる。）尚、第３図の装
置において電源電圧がモータ駆動用パワートランジスタ
１１のベース・エミツタ間降伏電圧を越えない場合はダ
イオード１０を省いても、逆電圧印加時に速度制限用モ
ノリシツクＩＣ口が破壊することはない。

ところで、この種のモータの速度制御装置では制御系の
過渡応答特性を改善するために、あるいは高域での制御
ゲインを下げるために制御回路の出力点から入力点に交
流負帰還を施こすことがしばしば行なわれるが、この場
合にも本発明の第３図の装置は従来例の第２図の装置に
比べて大きな利点を有する。

すなわち、第２図の装置では前述の交流負帰還はモータ
駆動用パワートランジスタ８のコレクタと非反転入力端
子ｃの間にコンデンサあるいは、コンデンサと抵抗の直
列回路を接続して行なわれるが、その場合、電源電圧の
急激な変化とともに前記コンデンサを電流が流れ、この
ため制御動作が不安定になる。

ところが、本発明の第３図の装置では電源電圧が急激に
変化してもモータ駆動用パワートランジスタ１１のコレ
クタと非反転入力端子ｃの間の電位差は変化しないため
、前述の交流負帰還を施しても電源電圧の急激な変化に
よつて制御動作が不安定になることはない。

尚、第３図の装置では速度制御用モノリシツクＩＣ口の
動作電流をバイパスさせるための低抵抗１２はマイナス
側給電端子ｄとマイナス側電源端子Ｂの間に接続しても
効果は同じである。

さらに第４図に示したように、より大きな出力電流を得
るため、速度制御用モノリシツクＩＣ口の出力端子ｄに
第１のパワートランジスタ１４のベースを接続し、前記
第１のパワートランジスタ１４のエミツタに第２のパワ
ートランジスタ１５のベースを接続しても効果は同じで
ある。

また、前記速度制御用モノリシツクＩＣ口のマイナス側
給電端子ｄと制御回路のマイナス側電源端子Ｂの間に接
続された抵抗１６は前記速度制御用モノリシツクＩＣ口
の動作電流の一部もしくは全部をバイパスさせるための
低抵抗である。

ところで、第１図および第２図の従来例、第３図、第４
図、第５図の本発明の実施例ではいずれも、直流モータ
イに連結された直流発電機ハの出力電圧を検出して前記
直流モータイの速度を一定に制御する場合を説明したが
、速度検出器として交流発電機、周波数発電機を用いる
場合には、交流信号を、パワートランジスタをドライブ
する直流信号に変換する変換回路を速度制御用モノリシ
ツクＩＣに内蔵させるか、あるいは別に付加すればよい
。一例として第５図は周波数発電機の出力周波数信号を
波形整形回路、トリガパルス発生回路、単安定回路、積
分回路によつて直流信号に変換し、この直流信号を比較
増幅器に印加し、前記比較増幅器の出力信号によつてド
ライブトランジスタを動作させ、前記ドライブトランジ
スタの出力信号によつてモータ駆動用パワートランジス
タを動作させる装置を示す。

第５図において、卜は周波数発電機であり、直流モータ
チに連結されるとともに、その出力信号はコンデンサ２
９を介して速度制御用モノリシツクＩＣリの信号入力端
子ｆに印加される。

また、ダイオード３０、トランジスタ３１，３２、抵抗
３３〜３８によつて波形整形回路が構成され、トランジ
スタ３９〜４３、抵抗４４〜５１によつてトリガパルス
発生回路が構成され、トランジスタ５２〜５５、抵抗５
６〜６０によつて単安定回路が構成され、トランジスタ
６１〜６８、抵抗６９〜７８によつて比較増幅器が構成
され、ダーリントン接続されたトランジスタ７９，８０
によつてドラ″イブトランジスタが構成され、さらに、
トランジスタ８１，８２、抵抗８３〜８５によつて定電
圧回路が構成され、これらはいずれも速度制御用モノリ
シツクＩＣリに内蔵されている。

また、コンデンサ８６、可変抵抗器８７、抵抗８８によ
つて、前記単安定回路の時間幅を決定する時定数回路が
構成され、抵抗８９、コンデンサ９０、抵抗９１によつ
て積分回路が構成されている〜 さらに、前記速度制御用モノリシツクＩＣリのマイナス
側給電端子ｄにはモータ駆動用パワートランジスタ９２
のベースが接続され、同エミツタはマイナス側電源端子
Ｂに接続されるとともに、同コレクタはチヨークコイル
９３を介して直流モータチの給電端子に接続されている
。

また、前記モータ駆動用パワートランジスタ９２の出力
側と比較増幅器の入力端子ｃの間にはコンデンサ９４お
よび抵抗９５とコンデンサ９６の直列回路が接続されて
いる。

尚、ここでは第５図の装置の詳しい動作の説明は本発明
とは直接関係ないので省略するが、このように本発明は
交流発電機あるいは周波数発電機を回転速度検出器とし
て用いた装置にも充分適用できるものである。

以上に示したように本発明のモータの速度制御装置では
、ドライブトランジスタを含む速度制御用モノリシツク
ＩＣを用いた制御回路において、前記速度制御用モノリ
シツクＩＣの一方の給電端子にモータ駆動用パワートラ
ンジスタのベースを接続し、前記モータ駆動用パワート
ランジスタのエミツタは電源端子に接続しているため、
より大きな駆動電流が得られるだけでなく、逆方向の電
圧印加に対しても前記モノリシツクＩＣの破壊を防止す
ることができ、また、直流モータを用いる場合には発電
機の接地側の出力端子とモータの接地側の受電端子を同
じ電源端子に接続することができるので、モータ部分と
回路部分の連結線数を増加するのを防いだり、さらには
適当な交流負帰還を施して制御特性を改善することがで
きるなど、きわめて大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示すモータの速度制御装
置の回路構成図、第３図および第４図は本発明の実施例
における直流モータの速度制御装置を示す回路構成図、
第５図は本発明の実施例における周波数発電機を用いた
直流モータの速度制御装置を示す回路構成図である。 イ・・・・・・直流モータ、口・・・・・・速度制御用
モノリンツクＩＣ、ハ・・・・・・直流発電機、ａ・・
・・・・出力端子、ｂ・・・・・・プラス側給電端子、
ｃ・・・・・・非反転入力端子、ｄ・・・・・・マイナ
ス側給電端子、ｅ・・・・・・反転入力端子、Ａ・・・
・・・プラス側電源端子、Ｂ・・・・・・マイナス側電
源端子、５・・・・・・比較増幅器、６・・・・・・ド
ライブトランジスタ、１０・・・・・・ダイオード、１
１，１５，９２・・・・・・パワートランジスタ、１２
，１６・・・・・・低抵抗、２７・・・・・・コンデン
サ、２８・・・・・・抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に速度制御のための比較増幅器と、前記比較増
   幅器の出力電流を増幅するドライブトランジスタを備え
   たモノリシックＩＣと、前記モノリシックＩＣの一方の
   給電端子にベースが接続され、コレクタと一方の電源端
   子の間に直流モータが接続され、エミッタは他方の電源
   端子に接続されたパワートランジスタと、前記パワート
   ランジスタのベースとエミッタの間に接続された前記モ
   ノリシックＩＣの動作電流バイパス用の抵抗とを具備し
   てなるモータの速度制御装置。 ２ モノリシックＩＣの一方の給電端子とパワートラン
   ジスタのベースの間にダイオードを接続してなる特許請
   求の範囲第１項記載のモータの速度制御装置。 ３ パワートランジスタのコレクタとモノリシックＩＣ
   内部の比較増幅器の非反転入力端子の間にコンデンサを
   接続してなる特許請求の範囲第２項記載のモータの速度
   制御装置。 ４ パワートランジスタのコレクタとモノリシックＩＣ
   内部の比較増幅器の非反転入力端子の間に抵抗とコンデ
   ンサの直列回路を接続してなる特許請求の範囲第２項記
   載のモータの速度制御装置。