JPS5953792B2 - 直流電動機の正逆転制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電動機の正逆転制御回路に関するもので、
特に電機子のインダクタンスが小さく、電気的時定数の
小さい低電圧、大電流の直流電動機、例えばコアレス直
流電動機の制御に適する正逆転制御回路に関するもので
ある。

従来、この種の正逆転制御回路としては、第１図に示す
ようなトランジスターブリッジによる方式が最も一般的
である。

図において、１、２はＰＮＰトランジスター、３、４は
ＮＰＮトランジスター、５、６、７、８はトランジスタ
ー１、２、３、４のそれぞれのコレクター、エミッター
間に接続された逆電圧印加防止のための保護ダイオード
、９は直流電源、１０は負荷となる直流電動機である。

ここでトランジスター１と４または２と３を組としてベ
ース電流を流してトランジスターをオンとすることによ
り、正転、逆転を切換えることが可能で、矩形波状のベ
ース電流によつてドライブして、トランジスターをスイ
ッチング動作させることによつて、パルス幅変調が可能
となる。

回転方向を切換える場合は、トランジスターのスイッチ
ング時に要する遮断時間、即ち蓄積時間と下降時間の和
に相当する時間はタイミングをとつて切換後トランジス
ターのベース電流をしばらく流れないようにしてやるの
が従来よりの方法である。しかるに、この回路の欠点と
して直流電動機運転時にトランジスターが電源と直流電
動機の間に２回路シリーズに接続されることにより、特
に低電圧、大電流の直流電動機が負荷の場合、トランジ
スターをダーリントン接続としてＨＦＥを大きくとる必
要性が必然的に生じるが、ダーリントン接続が２箇所必
要なため飽和電圧が高くなつて電源利用率が悪くなると
いう欠点がある。

また現在のところ、大電流を流し得るトランジスターは
コスト的にも高く、これを最小４個必要とする従来の回
路では、正逆転制御回路としてコ、ストが高いものとな
つてしまう等の欠点を有している。

本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、以下
本発明の一実施例を第２図を参照して説明する。

図において１１は直流電源、１２、１３クはＮＰＮトラ
ンジスターで、コレクターがプラス側電源に接続されて
エミッターフォロワーとなつており、そのベース回路に
はそれぞれ抵抗器１４とコンデンサー１５及び抵抗器１
６とコンデンサー１７の直列回路がベースとマイナス側
電源間に５接続されている。このＮＰＮトランジスター
１２、１３のベースには、ドライブ用のＰＮＰトランジ
スター１８、１９のコレクターがそれぞれ接続されてお
り、同トランジスター１８，１９のエミツタ一はプラス
側電源に接続されている。２０，２１はサイリスターで
、抵抗器２２，２３がそれぞれのサイリスター２０，２
１のアノードとカソード間に並列に接続されており、Ｎ
ＰＮトランジスター１２，１３のそれぞれのエミツタ一
とマイナス側電源間に接続されている。

ここで、ＮＰＮトランジスター１２とサイリスター２０
と抵抗器２２の並列回路の接続点をＰ１、トランジスタ
ー１３とサイリスター２１と抵抗器２３の並列回路の接
続点をＰ２とし直流電動機２４が接続される。次に動作
を説明する。

今、ＰＮＰトランジスター１８のベース、及びサイリス
ター２１のゲートに電流を流してオンとすると、直流電
動機２４にＰ１からＰ２へ電流が流れて正回転し、逆に
ＰＮＰトランジスター１９のベース及びサイリスター２
０のゲートに電流を流してオンとすると、直流電動機２
４にＰ２からＰ１へ電流が流れて逆回転をすることにな
る。 ；ここでのサイ
リスター２０及び２１のターンオフは、それぞれＮＰＮ
トランジスター１３及び１２によつており、ＮＰＮトラ
ンジスターのベース電流をオン、オフする事により可能
で、今、ＰＮＰトランジスター１８にベース電流が流さ
れ虹オンとなつてサイリスター２１のゲートがトリガさ
れてオンとなつている状態を考えると、直流電動機２４
はＰ１からＰ，へ電流が流れて正回転する事になる。こ
の状態ではコンデンサー１５は抵抗器１４を通してほぼ
直流電源電圧にまで充電され町ている。ここでの抵抗器
１４の目的はコンヂンサー１５への充電電源を押さえる
ためのものである。次にＰＮＰトランジスター１８のベ
ース電流を遮断してオフとすると、ＮＰＮトランジスタ
ー１４２のベース電流はコンデンサー１５に充電された
電荷により供給され、そのベース電位はコンデンサー１
５の放電に伴なつて徐々に低下し、ある時点でＮＰＮト
ランジスター１２はオフとなつて直流電動機２４の運転
電流、即ちサイリスター２１のアノード電流が遮断され
る事になる。

これと同時に抵抗器２２及び２３により、ＮＰＮトラン
ジスター１２がオフとなつても直流電動機２４の誘起電
圧を利用して、サイリスター２１のアノード・カソード
間に逆方向の電圧をかかるようにしてやり、サイリスタ
ー２１のターンオフをより容易にするものである。ここ
で、コンデンサ１５の放電によりＮＰＮトランジスター
１２かＰＮＰトランジスター１８がオフとなつても急激
に遮断しないようにしているが、これは直流電動機２４
のインダクタンスＬによる電流遮断時のサージ電圧Ｅ＝
−Ｌｄｉ／Ｄｔを押さえ、トランジスター及びサイリス
ターの最大定格を越さないようにするためのものである
。

ＰＮＰトランジスター１８をオンからオフにした時の前
述の様子は第３図のようになる。ここでの波形はａとｂ
とｅ以外は電源のマイナス側を共通端子としてみた場合
の電圧波形で横軸に時間をとつている。ａはＰＮＰトラ
ンジスタ１８へのベース電流、ｂはサイリスター１２へ
のゲートトリガ電流、Ｃはコンデンサー１５の端子電圧
、ｄはＮＰＮトランジスター１２のベース電圧、Ｐ１は
ＮＰＮトランジスター１２のエミツタ一電圧、即ち出力
端子Ｐ１の電圧、Ｐ２はサイリスター２１のアノード電
圧即ち出力端子Ｐ２の電圧、ｅはサイリスター２１のア
ノード電流を表わす。図から明らかな如くＵ点にてＰＮ
Ｐトランジスター１８にベース電流を流すと同時にサイ
リスター２１をゲートトリガし、Ｖ点にて同トランジス
ターのベース電流を遮断する。

Ｗ点はコンデンサー１５の充電電位がＮＰＮトランジス
ター１２のベース電流のため放電により低下し、同トラ
ンジスターのエミツタ一電流がゼロとなつた位置、Ｘ点
はサイリスター２１がターンオフを完了した位置、Ｙ点
は電機子電流がトランジスターにより遮断された後、慣
性によつて回転していた直流電動機が停止し、その誘起
電圧がゼロとなつた位置を表わす。ここで抵抗器２２と
２３の抵抗値を同値とすれば、サイリスター２１のアノ
ード・カソード間に加わる逆電圧は１／２に分割されて
直流電動機の誘起電圧の半分の電圧が加わることになる
。

また、Ｗ点からｘ点迄の時間ＴＯｆｆがサイリスター２
１のターンオフ時間となる。以上直流電動機２４を正回
転させる場合について説明したが、逆回転の場合は、各
素子即ちＮＰＮトランジスター１２、ＰＮＰトランジス
ター１８、サイリスター２１．抵抗器１４、コンデンサ
一１５をそれぞＮＰＮトランジスター１３、ＰＮＰトラ
ンジスター１９、サイリスター２０、抵抗器１６、コン
デンサー１７に対応させれば良く、動作は全く同じであ
る。

また正逆転を切り換える場合には、従来の全トランジス
ターブリツジによる場合と同様にタイミングをとる必要
があり、今の場合、第３図においてＶ点からｘ点に相当
する時間、次の正逆転切換の信号を加わらないようにし
てやる必要があり、またＰＮＰトランジスターのベース
電流を矩形波状にすれば従来のトランジスターブリツジ
同様パルス幅変調による直流電動機の制御が可能である
。

以上の構成において、注意すべき点としては、直流電動
機の電流遮断時にサージ電圧を押さえるため電流を急激
に遮断しないように徐々に遮断するようにするため、制
御用のトランジスターを遮断動作時に能動領域を使用し
ており、この状態でトランジスターが二次降伏を起さな
いように動作点、及びトランジスターの種類を選ぶ必要
がある。

以上の説明から明らかなように本発明の正逆転制御回路
は、直流電動機運転時に電源と直流電動機間に入る素子
を従来のトランジスターブリツジの場合の２個のトラン
ジスタに代えてトランジスター１個とサイリスター１個
としたことにより、特に低電圧、大電流の直流電動機が
負荷の場合は、ダーリントン接続したトランジスターが
必要となるが、ダーリントン接続部は１箇所となるため
、従来に比べ総合した飽和電圧を低くすることができ、
電源の利用率の点で有利で、制御回路よりの発熱を小さ
くすることができる。

また高価な大電流用トランジスターを比較的安価なサイ
リスターとするので、大幅なコストダウンを図ることが
できるなどすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトランジスターブリツヂによる直流電動
機の正逆転制御回路図、第２図は本発明の直流電動機の
正逆転制御回路の一実施例を示す回路図、第３図は第２
図の回路における各部の電流、電圧波形図である。 １２，１３・・・・・・トランジスター １５，１７・
・・・・・コンデンサー、２０，２１・・・・・・サイ
リスター２２，２３・・・・・・抵抗器、２４・・・・
・・直流電動機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エミッターフォロワー接続としたトランジスターの
   ベースにベースドライブ電流が遮断された後も放電電流
   によつてベース電流を供給するコンデンサーを接続する
   とともに、前記トランジスターのエミッターと他方の電
   源間にサイリスターと抵抗器との並列回路を接続した複
   合回路を一対備え、前記トランジスターのエミッターと
   サイリスターの接続点を出力端子として直流電動機を接
   続してなる直流電動機の正逆転制御回路。