(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相の駆動コイルに定められた順序で電流を供給してモータをバイポーラ駆動する為、前記３相の各駆動コイル毎に設けられたソース側トランジスタ及びシンク側トランジスタと、前記３相の駆動コイルに定められた順序で電流を供給して前記モータをユニポーラ駆動する為、前記３相の駆動コイルに共通に設けられた電源側トランジスタと、前記モータをバイポーラ駆動する時、前記電源側トランジスタをオフすると共に前記３相の駆動コイルに定められた順序で電流が流れる様に前記ソース側トランジスタ及び前記シンク側トランジスタをオンオフ制御し、前記モータをユニポーラ駆動する時、前記ソース側トランジスタをオフすると共に前記３相の駆動コイルに定められた順序で電流が流れる様に前記電源側トランジスタ及び前記シンク側トランジスタをオンオフ制御し、前記モータのバイポーラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換える制御回路と、を備えたモータ駆動回路であって、
前記モータをユニポーラ駆動する際、所定の駆動コイルにおいて、前記シンク側トランジスタがオンからオフしたことにより当該駆動コイルに生じる逆起電圧の影響を受けて当該シンク側トランジスタに対応する前記ソース側トランジスタがオンして当該駆動コイルの出力点から電源に向かって電流が流れてしまうのを防止するダイオード手段を、設けたことを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記ダイオード手段は、電源と前記３相の駆動コイル毎に設けられた前記ソース側トランジスタの入力電極との間に接続されたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイポーラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換えて使用することのできるモータ駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３相のＹ結線駆動コイルを備えたモータを回転駆動するには、バイポーラ駆動方法とユニポーラ駆動方法とが考えられる。前者のバイポーラ駆動方法とは、３相の各駆動コイル毎に電源ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に直列接続されるソース側トランジスタ及びシンク側トランジスタを設け、３相の駆動コイルに予め定められた順序で電流が供給される様に、ソース側トランジスタ及びシンク側トランジスタをオンオフ制御する方法である。一方、後者のユニポーラ駆動方法とは、前記３個のソース側トランジスタに代えて３相の駆動コイルに共通の電源側トランジスタを設け、電源側トランジスタを常時オンした状態で、３個の駆動コイルに予め定められた順序で電流が供給される様に、シンク側トランジスタを所定の電気角毎にオンオフ制御する方法である。前者のバイポーラ駆動方法は、トルク型駆動方法であるため低速回転に好適であるが、その反面、駆動コイルの最大電圧振幅がＶＣＣ／２以下に抑えられてしまう為、所定回転以上の高速回転には対応できない。具体的には、高速及び低速の両方を使用するモータにおいては、高速用モータを低速で駆動すると、トルクが出なくなり、低速域でトルクを取れる様にすると、高速域で回転させることが困難となってしまう。これに対し、後者のユニポーラ駆動方法は、駆動コイルの電圧波形は電源ＶＣＣを中心に振れる為、駆動コイルの最大電圧振幅をＶＣＣまで広げることができ、高速回転に好適である。
【０００３】
そこで、最近では、バイポーラ駆動及びユニポーラ駆動の両方法の利点を活かし、要求される回転数に応じて、例えば低速回転ではバイポーラ駆動し、高速回転ではユニポーラ駆動するといった様に、バイポーラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換えてモータ駆動を行うモータ駆動回路の需要が増えてきた。
以下、バイポーラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換えて低速及び高速回転に対応していた従来のモータ駆動回路について、図２を用いて説明する。
【０００４】
図２において、（１）（２）（３）は各々Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３相駆動コイルである。Ｕ相の駆動コイル（１）に対しては、電源ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に直列接続されたＮＰＮ型のシンク側トランジスタ（４）及びソース側トランジスタ（５）が設けられ、両トランジスタ（４）（５）のコレクタエミッタ接続点が駆動コイル（１）の一端と接続されている。尚、ソース側トランジスタ（４）のベースエミッタ間にはリーク電流防止の為の抵抗（６）が接続され、ソース側トランジスタ（４）のベースにはＰＮＰ型のトランジスタ（７）（８）から成る電流ミラー回路の出力が接続されている。同様にして、Ｖ相の駆動コイル（２）に対しては、ＮＰＮ型のソース側トランジスタ（９）及びシンク側トランジスタ（１０）、抵抗（１１）、ＰＮＰ型のトランジスタ（１２）（１３）から成る電流ミラー回路の出力が接続されている。更に、同様にして、Ｗ相の駆動コイル（３）に対しては、ＮＰＮ型のソース側トランジスタ（１４）及びシンク側トランジスタ（１５）、抵抗（１６）、ＰＮＰ型のトランジスタ（１７）（１８）から成る電流ミラー回路の出力が接続されている。また、３相の駆動コイル（１）（２）（３）の他端は共通接続されると共にＰＮＰ型の電源側トランジスタ（１９）を介して電源ＶＣＣと接続されている。電源側トランジスタ（１９）のベースは抵抗（２０）を介して電源ＶＣＣと接続されている。また、（２１）はバイポーラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換える為の切換制御回路であり、切換制御回路（２１）には、３相分の電流ミラー回路の入力であるトランジスタ（７）（１２）（１７）のコレクタが接続され、シンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）のベースが接続され、更に、電源側トランジスタ（１９）のベースが接続されている。こうして、切換制御回路（２１）は、これに接続されたトランジスタをオンオフ制御することによりバイポーラ駆動又はユニポーラ駆動を選択できる様になっている。尚、シンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）のエミッタと接地ＶＳＳとの間には電流検出抵抗（２２）が接続されている。この電流検出抵抗（２２）の両端にはモータの回転状態に応じた電圧が発生する。具体的には、電流検出抵抗（２２）の両端には、モータの駆動コイル（１）（２）（３）に流れる電流が大きくなるほど高くなり、この電流が小さくなるほど低くなる電圧が現れる。この電圧は、モータの回転制御及び過電流保護の為に使用される。即ち、モータ回転を所定の一定回転数に保持したい場合にサーボ閉ループの中で使用される。以下、図２の動作を説明する。
【０００５】
先ず、図２回路をバイポーラ駆動とする場合、切換制御回路（２１）の出力により電源側トランジスタ（１９）は常時オフ状態となる。この状態で、３相分の電流ミラー回路の入力及びシンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）のベースを切換制御回路（２１）の出力で適宜制御することにより、ある相のソース側トランジスタから当該相の駆動コイル及び別相の駆動コイルを介して別相の駆動コイルに対応するシンク側トランジスタに駆動電流が流れ、この動作が駆動コイルに電流を供給する順番に従って繰り返され、これより、モータ駆動が実行される。
【０００６】
また、図２回路をユニポーラ駆動とする場合、切換制御回路（２１）の制御出力により、３相分の電流ミラー回路をオフさせてソース側トランジスタ（４）（９）（１４）を全てオフさせる。そして、電源側トランジスタ（１９）を常時オンさせ、例えば１２０度通電でシンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）を順次繰り返しオンさせてゆく。これよりモータがユニポーラ駆動されてバイポーラ駆動に比べて高速回転が可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図２回路をユニポーラ駆動に切り換えて動作させる場合、以下の問題点がある。一例として、Ｕ相の駆動コイル（１）におけるシンク側トランジスタ（５）がオンからオフになり、次にＶ相の駆動コイル（２）におけるシンク側トランジスタ（１０）がオフからオンする過程を考える。シンク側トランジスタ（５）がオンしている時は、電源側トランジスタ（１９）から駆動コイル（１）を介してシンク側トランジスタ（５）に駆動電流が流れる為、駆動コイル（１）の一端Ａに現れる電圧は電源ＶＣＣより低い電圧となっているが、シンク側トランジスタ（５）がオフしてしまうと、駆動コイル（１）に生じる逆起電圧により駆動コイル（１）の一端Ａの電圧は電源ＶＣＣより高い電圧となってしまう。その結果、電流がリーク電流防止用の抵抗（６）を介して常にオフしている筈のソース側トランジスタ（４）のベースに流れ込んでしまう。ソース側トランジスタ（４）はＮＰＮ型であり、そのベースコレクタ間にはダイオードが順方向に構成されている為、駆動コイル（１）の一端Ａが電源ＶＣＣより高い電圧となった時点で、ソース側トランジスタ（４）内部のベースコレクタ間の前記ダイオードがオンし、即ちソース側トランジスタ（４）は逆トランジスタとして導通してしまうことになる。これより、ソース側トランジスタ（４）のエミッタからコレクタに電流が流れ、結果的に電源ＶＣＣが変動してしまうことになる。
【０００８】
また、本来、駆動電流が流れていない相に対して、電流が逆方向に流れることになるので、モータの回転効率が悪くなる。
また、リーク防止用の抵抗（６）（１１）（１６）は必ず設ける必要はないが、仮に抵抗（６）（１１）（１６）を設けなかった場合、ソース側トランジスタ（４）のコレクタ側電圧がＶＣＣであるのに対し、エミッタ側電圧が駆動コイル（１）に生じる逆起電圧によってＶＣＣより非常に高くなった場合には、ソース側トランジスタ（４）がブレークダウンしてしまい、上記と同様にソース側トランジスタ（４）のエミッタからコレクタに電流が流れてしまい、電源ＶＣＣの変動を来す。この場合、ソース側トランジスタ（４）を破壊してしまう恐れもある。
【０００９】
こうした電源ＶＣＣの変動は、モータ駆動回路の動作に支障を来たし、モータの駆動効率を悪くして、モータを正常回転できなくなる問題があった。また、ソース側トランジスタ（４）のブレークダウン、モータの回転効率の悪化も問題である。こうした問題は、Ｖ、Ｗ相の駆動コイル（２）（３）に対応するシンク側トランジスタ（１０）（１５）をオンからオフした場合も同様である。
【００１０】
そこで、本発明は、バイポーラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換え可能なモータ駆動回路において、ユニポーラ駆動した際の電源変動を防止しモータを正常回転させることのできる回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決する為に成されたものであり、その特徴とするところは、３相の駆動コイルに定められた順序で電流を供給してモータをバイポーラ駆動する為、前記３相の各駆動コイル毎に設けられたソース側トランジスタ及びシンク側トランジスタと、前記３相の駆動コイルに定められた順序で電流を供給して前記モータをユニポーラ駆動する為、前記３相の駆動コイルに共通に設けられた電源側トランジスタと、前記モータをバイポーラ駆動する時、前記電源側トランジスタをオフすると共に前記３相の駆動コイルに定められた順序で電流が流れる様に前記ソース側トランジスタ及び前記シンク側トランジスタをオンオフ制御し、前記モータをユニポーラ駆動する時、前記ソース側トランジスタをオフすると共に前記３相の駆動コイルに定められた順序で電流が流れる様に前記電源側トランジスタ及び前記シンク側トランジスタをオンオフ制御し、前記モータのバイポーラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換える制御回路と、を備えたモータ駆動回路であって、前記モータをユニポーラ駆動する際、所定の駆動コイルにおいて、前記シンク側トランジスタがオンからオフしたことにより当該駆動コイルに生じる逆起電圧の影響を受けて当該シンク側トランジスタに対応する前記ソース側トランジスタがオンして当該駆動コイルの出力点から電源に向かって電流が流れてしまうのを防止するダイオード手段を、設けた点である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に従って具体的に説明する。
図１は本発明のモータ駆動回路を示す回路ブロック図である。尚、図１の構成の中で図２と同一のものについては同一番号を記し、その説明を省略するものとする。
【００１３】
図１において、（２３）はダイオードであり、アノードは電源ＶＣＣと接続され、カソードは３相の駆動コイル（１）（２）（３）に対応して設けられた３個のソース側トランジスタ（４）（９）（１４）のコレクタと共通接続されている。
さて、図１回路をユニポーラ駆動として使用する場合を考える。この場合、３相分の電流ミラー回路の構成素子であるトランジスタ（７）（１２）（１７）への電流供給を切換制御回路（２１）の制御出力によって停止させる。これによって、電流ミラー回路の動作停止に伴い、３個のソース側トランジスタ（４）（９）（１４）は常時オフした状態となる。また、電源側トランジスタ（１９）を切換制御回路（２１）の出力によって常時オンさせる。この状態で、切換制御回路（２１）の制御出力で、例えば１２０度通電で切り換えてシンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）を順次且つ交互にオンさせてゆくことにより、駆動コイル（１）（２）（３）に予め定められた順序で電流が供給され、具体的には、電源側トランジスタ（１９）から駆動コイル（１）（２）（３）を介してシンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）へ電流が供給され、これより、モータを駆動することができる。
【００１４】
ここで、モータを回転させる為には、シンク側トランジスタ（５）（１０）（１５）のオンオフを繰り返すわけであるが、例えば、Ｕ相の駆動コイル（１）に対応するシンク側トランジスタ（５）に注目してみる。シンク側トランジスタ（５）がオンからオフへ移行すると、駆動コイル（１）に逆記電圧が生じ、駆動コイル（１）の一端Ａの電圧がＶＣＣより上昇する。ソース側トランジスタ（４）はオフしているものの、Ａ点電圧が上昇する為、Ａ点から抵抗（６）を介してソース側トランジスタ（４）のベースに電流が流れ込み、ソース側トランジスタ（４）のベースコレクタ間に形成されるダイオードがオンできる状態となる。しかし、この時のダイオード（２３）のカソード電位がアノード電位よりも高くなっている為、ソース側トランジスタ（４）は逆トランジスタとしての経路を断たれてオフし、電源ＶＣＣの変動は防止される。
【００１５】
図１では、各ソース側トランジスタ（４）（９）（１４）のベースエミッタ間にリーク防止用の抵抗（６）（１１）（１６）を接続しているが、この抵抗（６）（１１）（１６）は特性を補償するものであり、抵抗（６）（１１）（１６）を接続しなくても、満足する特性が得られる様であれば、抵抗（６）（１１）（１６）を図１から削除しても良い。この場合、シンク側トランジスタ（５）がオンからオフした際に駆動コイル（１）に生じる逆起電圧により駆動コイル（１）の一端Ａの電圧がＶＣＣよりも上昇し、ソース側トランジスタ（４）がブレークダウンしたとしても、ダイオード（２３）により電源ＶＣＣ側への電流供給は防止され、電源ＶＣＣの変動は防止される。
【００１６】
尚、この動作は駆動コイル（２）（３）に対応するソース側トランジスタ（９１４）についても同様のことが言える。
従って、電源ＶＣＣの変動を防止できる為、モータを正常且つ効率よく駆動できることになる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、バイポーラ駆動及びユニポーラ駆動を切り換えてモータを駆動できるモータ駆動回路において、ユニポーラ駆動を行っている際の駆動コイルに生じる逆起電圧に起因した電源変動を確実に防止でき、この結果、モータを正常且つ効率よく駆動できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ駆動回路を示す回路ブロック図である。
【図２】従来のモータ駆動回路を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
（１）（２）（３）  駆動コイル
（４）（９）（１４）  ソース側トランジスタ
（５）（１０）（１５）  シンク側トランジスタ
（１９）  電源側トランジスタ
（２１）  切換制御回路
（２３）  ダイオード
【図１】
0003706440.tif 000002
【図２】
0003706440.tif 000003