JPS63226104A

JPS63226104A - 駆動回路

Info

Publication number: JPS63226104A
Application number: JP62058861A
Authority: JP
Inventors: Kunio Seki; 邦夫関; Hirobumi Ishii; 博文石井
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
Current assignee: Hitachi Microcomputer System Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1988-09-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、モータ、スピーカ等の各種負荷を駆動する際
に多用される駆動回路に関し、特に駆動回路を保護する
際に用いて好適な回路技術に関する。

〔従来の技術〕

上記駆動回路は、一般に入力信号から論理信号を得る論
理回路、論理信号によって選択的に駆動される出力回路
等からなっている。上記出力回路はパワートランジスタ
が多用されることが多く、パワートランジスタをプッシ
ュプル接続することもある。上記パワートランジスタの
保護は、駆動回路にとって極めて１賛な課題であり、「
モータドライブエレクトロニクス」（昭和５６年２月２
０日第１版第１刷発行、発行所オーム社、ｐ４３〜４４
）にもその−例が記載されている。その概要は、過電流
保護、過電圧保護、ペースドライブ回路の保護等が行わ
れている、というものである。

本発明者等は、電源電圧が低下したときの駆動回路の保
護について検討した。以下は、公知とされた技術ではな
いが、本発明者等によって検討された技術であり、その
概要は次のとおりである。

すなわち、３相モータの駆動回路を例に述べると、モー
タの回転位置検出信号から論理回路によってハイレベル
、ミドルレベル、ロウレベルにレベル変化する３値の論
理信号を得る。そして上記論理信号によりプツシ−プル
接続された３組の出力回路を選択的に駆動してモータの
相切り換えを行うものである。

上記駆動回路において、電源電圧が低下すると、上記論
理信号のレベル差が小になり、レベル差の識別が困難に
なってプッシュプル接続されたすべてのパワートランジ
スタが同時に動作することが本発明者等の検討によって
明らかにされた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記現象が発生すると、プッシュプル接続された駆動回
路の全てのパワートランジスタに大きな貫通電流が流れ
る。

一方、現在の電子機器は半導体集積回路（以下において
ＩＣという）化されることが多く、上記駆動回路も例外
ではない。そして上記貫通電流、換言すれば過電流が流
れると、ＩＣ内のＡＡ等で形成された内部配線やリード
フレームとパッド間を接続するボンディングワイヤーが
過電流の為に溶断してＩＣが破壊されることが判明した
。特にパワートランジスタに電源を供給するワイヤーの
内部配線が溶断する。

本発明の目的は、電源電圧が所定レベル以下に低下した
とき、これを検出して貫通電流の発生な低減し、駆動回
路を保護することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書および添付図面から明らかＫなるであろう。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、電源電圧のレベルを検出して所定レベル以下
に低下したとき検出信号を出力する電源検出回路を設け
る。更に外部入力信号に応答して論理信号を得る＠埋回
路と、上記論理信号にもとづいて負荷を選択的に駆動す
る出力回路を設ける。

そして電源電圧が所定レベル以下に低下したとき電源電
圧検出回路から出力される上記検出信号によって上記論
理回路を非動作となし、上記電源電圧のレベル低下にと
もなって不規則なレベルに変化した論理信号の発生、ま
たは出力回路への伝達を阻止して出力回路をも非動作と
なすものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、電源電圧のレベル低下時にパワ
ートランジスタで形成された出力回路を非動作となし、
貫通電流の発生を阻止することができる。したがって、
モータなどの負荷を駆動するパワートランジスタ出力回
路に電源を供給する内部配線やボンディングワイヤを溶
断から保護し、ＩＣ破壊を防止できる。

〔実施例−１〕以下、第１図を参照して本発明を適用した駆動回路の第
１実施例を説明する。

なお、第１図は上記駆動回路の回路図を示す。

本実施例の特徴は、電源電圧のレベル低下時に出力回路
に供給される論理信号を遮断して出力回路を保護するも
のである。

ＩＣ化された駆動回路１のたとえば、１番端子には、マ
イクロコンピュータ等から制御信号Ｖｃが供給される。

論理回路２は、制御信号Ｖｃからハイレベル信号Ｖａ、
ローレベル信号Ｖ　ｂ　等の相補論理信号を出力する。

３は差動対からなるスイッチ回路であって、論理信号Ｖ
ａかハイレベルのとき（Ｖｂはローレベル）、トランジ
スタＱ、がオン状態に動作し、トランジスタＱ、はオフ
状態となり論理信号ｖｂがハイレベルのとき（Ｖａはロ
ーレベル）、トランジスタＱ、がオン状態に動作し、ト
ランジスタＱ。

はオフ状態となる。抵抗Ｒ，，Ｒ，は負荷抵抗であり、
トランジスタＱｓ＋抵抗Ｒ３は基準電圧Ｖｒｅｆ　、抵
抗Ｒｓとともに定電流回路を構成する。

４は電源検出回路であって、電源Ｖｃｃ　　が所定電圧
レベル以下に低下したとき、ハイレベルの検出信号を送
出してスイッチングトランジスタＱａを動作せしめるよ
うに構成されている。

いま仮りに、論理信号Ｖａがハイレベル、Ｍｌ埋信号ｖ
ｂがローレベルとすると、トランジスタＱ１がオン状態
になり、トランジスタＱｔがオフになる。抵抗Ｒ＋　　
、Ｒｔの電圧降下によってＡ点がローレベル、Ｂ点がハ
イレベルとなり、出力回路５のトランジスタＱ４がオン
になり、トランジスタＱ、がオフ状態になる。その結果
、出力電流Ｉ。

が負荷ＲＬを流れるとともに、抵抗Ｒ１によってトラン
ジスタＱ７にバイアス電流が供給され、トランジスタＱ
４１負荷ＲＬ＋　トランジスタＱ、の電流径路が構成さ
れて負荷が駆動される。

一方、論理信号Ｖａがローレベルで論理信号ｖｂがハイ
レベルに変化すると、抵抗Ｒ＋　　、Ｒ２の電圧降下が
上記とは逆になり、トランジスタＱ。

がオフ状態、トランジスタＱ、がオンになる。この場合
、出力電流■、が流れるとともに、抵抗Ｒ６を介してト
ランジスタＱ６にバイアス電流が供給される。そしてト
ランジスタＱｓ　　、負荷ＲＬ　、　）ランジスタＱ６
の電流径路が構成される。この結果、負荷ＲＬにはＩ、
とは逆位相の出力電流Ｉ。

が供給されることになり、２モードの駆動が行われる。

ところで、上記回路動作が行われている間、電源電圧Ｖ
ｃｃが低下すると、論理回路２の出力信号Ｖａ　、Ｖｂ
のレベル差が小となる。したがってトランジスタＱ、、
Ｑ、が同時にオン状態に動作してトランジスタＱ４　、
Ｑｓが同時にオン状態になり、貫通電流１．．Ｉ、が流
れ、電源電圧Ｖｃｃの印加されたり−ド１００と２番端
子との間のワイヤ１０１又はＡｐ内部配線１０２が貫通
電流により溶断し、ＩＣ破壊となる。

しかし、本実施例に示す駆動回路では、電源ＶＣＣが所
定レベルまで低下すると、電源検出回路４が下記のよう
に動作して出力回路５を非動作となす。

すなわち、電源検出回路４によって電源Ｖｃｃのレベル
低下が検出されると、ハイレベルの検出信号Ｖｄによっ
てスイッチングトランジスタＱａがオン状態に動作し、
６点の電位をほぼ接地レベルにする。その結果、トラン
ジスタＱａに基準電圧Ｖｒｅｆが供給されなくなり、こ
れがオフになる。

そしてスイッチ回路３が非動作になり、トランジスタＱ
、、Ｑ、の電圧はともにＶｃｃの近傍まで上昇し、非動
作状態になる。したがってトランジスタＱ、、Ｑ、はと
もにオフになり、貫通電流の発生が阻止され、過大な電
流によるトランジスタの破壊、負荷の破壊、ひいてはＩ
Ｃの破壊が低減される。

上記駆動回路は、下記の効果を奏するものである。

（１）電源電圧のレベル低下を検出する検出回路を設け
、レベル低下時に出力回路に供給される論理信号を遮断
することにより、出力回路を非動作になすことができ、
貫通電流の発生を阻止する、という効果が得られる。

（２）上記（１１により、出力回路を構成するパワート
ランジスタの破壊を低減することができる。

（３）　　上記（１）により、出力回路の接続された負
荷の破壊を低減することができる。

（４）上記（１）により、上記駆動回路をＩＣ化したと
き、ＩＣ全体の破壊を低減する、という効果が得られる
。

（５）上記駆動回路を具備する電子機器の焼損等、不測
の事故を低減することができ、電子機器の信頼度を著し
く向上させる、という効果が得られる。

〔実施例−２〕次に、第２図を参照して本発明の第２実施例を説明する
。

なお、本実施例は本発明を３相ブラシレスモータの駆動
回路に適用したもであり、電源検出回路２１により３差
動回路を非動作になすように構成されている。なお、本
実施例における電源検出回路２１は、上記第１実施例に
示した電源検出回路４、トランジスタＱａを経用したも
のである。

Ｈ１〜Ｈ８はホール素子であって、モータＭの回転位置
を磁気的に検出するものである。なお、第２図には、モ
ータコイルＬ１〜Ｌ、が図示されている。

駆動回路１１において、１２はホール増幅器であり、位
置検出信号■、〜■３を論理回路１３に供給する。論理
回路１３は、■、〜■、に応答して出力電流Ｉ、〜■３
を次段の３差動回路１４に供給するが、その電流蓋はモ
ータの回転位置に対応して２１．１．０の３値に順次変
化するものである。

いま仮りに、出力電流工、の電流針が２■、■。

が■、Ｉ３がＯであるとすると、それぞれの電流が抵抗
Ｒ４１〜Ｒ１３に流れるので、上記電流蓋に対応した電
圧降下が発生する。そして抵抗Ｒ１，の電圧降下が最大
になり、ノ１イレベルの論理信号ＶＢが得られる。抵抗
Ｒ１，の電圧降下は電流差に対応して１／２になり、ミ
ドルレベルの論理信号ｖｌｔが得られる。抵抗Ｒ１，に
ついては電流が０であるカ■ｒｅｆの電圧が得られるの
で、ローレベルの論理信号ＶＩｍが得られる。

上記論理信号Ｖ、、−Ｖ、、のレベル変化は一例であっ
て、モータの回転位置に対応して順次変化していくもの
である。

論理信号■８．〜ｖ１．は、次段の３差動回路１４に供
給される。

３差動回路１４は、エミッタが共通接続された３個のＮ
ＰＮ）ランジスタＱ＋ｉ〜Ｑ＋ａ、更にエミッタが共通
接続された３個のＰＮＰ　）ランジスタＱ！Ｉ−Ｑｔｓ
等からなっている。３個のＮＰＮ）ランジスタＱ＋１〜
Ｑ　１ｓのうち何れか１個がオン状態になれば、他のト
ランジスタは何れもオフになる。

また３個のＰＮＰ　）ランジスタＱＨ〜Ｑｔｓについて
も同様である。尚、通常時にはペースが共通なＮＰＮ）
ランジスタＱ１１（Ｑｌｌ、Ｑ、８）とＰＮＰトランジ
スタＱ＊１（Ｑ−２−Ｑｔ−）は同時にオンすることは
ない。

上記論理信号Ｖ　Ｉ　ｌ〜ｖ１３を例に述べると、トラ
ンジスタＱｕ　＋　Ｑｔ３がオン状態になり、他のトラ
ンジスタは全てオフになる。

ところで、出力回路１５は３組のプッシュプル回路から
構成されていて、Ａ、、Ａ８．Ａ、は電源側トランジス
タからなり、Ａ２　、Ａ、、Ａ、は接地側トランジスタ
からなっている。トランジスタＱ＋＋　＋　ＱＣｓが上
記のごとくオン状態になると電力増幅器Ａ、、Ａ、が動
作してモータコイルＬｌｌＬ、に駆動電流Ｉｌｌが流れ
る。セしてモータの回転位置に対応して論理信号Ｖ１１
〜ＶＨのレベルがハイレベルカラミドルレベル、次いで
ローレベルに順次レベル変化して図示の如き駆動電流Ｉ
ｌｌ〜１１６が流れ、モータの回転が継続される。

上記は定常状態の回路動作であるが、電源電圧Ｖｃｃが
レベル低下した場合、論理信号ＶＢ〜Ｖ１ｇのレベル差
が小になり、３差動回路１４におけるトランジスタＱ＋
ｒ〜Ｑｔｓが同時にオン状態になることがある。この場
合、電力増幅器Ａ、−Ａ、が無秩序に駆動されて貫通電
流が流れるようになる。

しかし、電源検出回路２１の動作により、上記貫通電流
は以下に述べるように阻止される。

すなわち、電源Ｖｃｃのレベルが低下すると、電源検出
回路２１によって検出され、増幅器２２に供給されてい
た制御信号Ｖｃを遮断する。

増幅器２２の田カレベルが低下して、ＰＮＰ　トランジ
スタＱ＊＋−Ｑｔｓのエミッタ電圧を低下せしめる。こ
の結果、ＰＮＰ　）ランジスタＱｔ＋〜Ｑｔｓのベース
にローレベルの論理信号が供給されても、ＰＮＰ）ラン
ジスタＱｔ＋〜Ｑｔｓは何れも逆バイアスになってオン
状態に動作することがない。

したがって、ＮＰＮ）ランジスタＱ＋ｌ−ＱＩｇの何れ
かがオン状態に動作しても、プツシ−プル回路の接地側
トランジスタの全てがオフになっているので、貫通電流
の電流径路が形成されない。このようにして、貫通電流
の発生が阻止される。

なお、制御信号Ｖｃはモータを所望の回転速度に制御す
るものであり、増幅器２２に供給される帰還信号Ｖｆは
モータの回転速度を等速度に保持するものである。上記
帰還信号Ｖｆは、モータの回転速度に対応してレベル変
化するものであってよく、例えば周波数発ｍ＆から得ら
れるものであってよい。

上記モータの駆動回路は、下記の如き効果を奏するもの
である。

（６）電源電圧のレベル低下を検出する検出回路を設け
、電源Ｖｃｃのレベル低下時に七−夕の相切り換えを行
うための論理信号を出力回路に伝達する３差動回路を非
動作となし、更に出力回路を動作不能となすことにより
、電源電圧のレベル低下時に貫通電流の発生を阻止する
、という効果が得られる。

（７）上記（６）により、出力回路を構成するパワート
ランジスタ、負荷であるモータの破壊を低減することが
できる。

（８）上記（６）により、駆動回路をＩＣ化した場合、
ＩＣの破壊を低減することができ、駆動回路な具備する
電子機器の信頼性を向上し得る、という効果が得られる
。

以上本発明者等によってなされた発明を実施例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形
可能であることはいうまでもない。

基準電圧Ｖｒｅｆは可変にしてよく、ＩＣ外から制御信
号を供給するように構成してもよい。

更に、第２実施例で述べたモータは３相モータに限定さ
れず、外相モータであってもよい。

以上の説明では、主として本発明者等によってなされた
発明をその背景となった技術分野であるモータ駆動回路
に適用した場合について説明したが、プシンジャー駆動
回路、各種の産業用電子機器等、安全性が厳しく要求さ
れる電子機器に広く利用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、各種負荷を駆動する駆動回路に電源電圧のレ
ベルを検出し、所定レベル以下に低下したとき検出信号
を得る電源検出回路な設ける。そして電源のレベル低下
時に、負荷を駆動する出力回路に供給される論理信号を
上記検出信号により遮断し、上記出力回路を非動作にな
すものである。

電源のレベル低下時に出力回路に貫通電流が発生せず、
出力回路、出力回路を構成するトランジスタ、駆動回路
が形成されるＩＣの破壊な低減する、という効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した駆動回路の第１実施例を示す
回路図、第２図は本発明の第２実施例を示すモータの駆動回路の
回路図な示すものである。１．１１・・・駆動回路、２．１３・・・論理回路、３
・・・スイッチ回路、４，２１・・・電源検出回路、５
゜１５・・・出力回路、１４・・・３差動回路、Ｖａ、
Ｖｂ。Ｖｌｌ　ＨＶＨ２、ＶＨ２・・・論理信号、Ｖｄ・・・
検出信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１、入力信号に対応して負荷を駆動する出力回路と、電
源電圧のレベル変化を検出し、所定レベル以下に低下し
たとき上記出力回路を駆動せしめるための信号伝達を遮
断し、上記出力回路を非動作となす電源検出回路と、を
それぞれ具備したことを特徴とする駆動回路。