(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流源と第１抵抗とが直列接続され、その直列接続点の電圧をバッファを介して制限信号として取り出すように構成された制限信号回路と、
入力信号と前記制限信号とが入力され、前記入力信号が制御信号として供給されるトランジスタと第２抵抗とが直列接続され、前記入力信号に応じた第１電流を流し、前記トランジスタと前記第２抵抗との接続点の電圧を比較電圧とするとともに、該比較電圧が前記制限信号を超過するときにその超過分に応じた第２電流を流す超過信号回路と、
前記第１電流と前記第２電流との差に応じた第３電流を出力信号として出力する信号出力回路と、を有することを特徴とする、制限回路。
【請求項２】
定電流源と第１抵抗とが直列接続され、その直列接続点の電圧を制限信号として取り出すように構成された制限信号回路と、
入力信号と前記制限信号とが入力され、前記入力信号が制御信号として供給されるトランジスタと第２抵抗とが直列接続され、前記入力信号に応じた第１電流を流すとともに、前記トランジスタと前記第２抵抗との接続点の電圧を比較電圧として前記制限信号と差動増幅し、該比較電圧が前記制限信号を超過するときにその超過分に応じた第２電流を流す超過信号回路と、
前記第１電流と前記第２電流との差に応じた第３電流を出力信号として出力する信号出力回路と、を有することを特徴とする、制限回路。
【請求項３】
基準信号と電動機に流れる電流に応じた電流検出信号との差に応じた誤差出力信号を発生する誤差増幅器と、前記誤差出力信号が入力され、その値を所定値に制限して制限誤差出力信号を出力する制限回路と、前記制限誤差出力信号と正弦波状の電動機の回転位置信号に応じた信号に基づいて前記電動機をＰＷＭ駆動する駆動回路と、を有し、
前記制限回路は、定電流源と第１抵抗とが直列接続され、その直列接続点の電圧をバッファを介して制限信号として取り出すように構成された制限信号回路と、
前記誤差出力信号と前記制限信号とが入力され、前記誤差出力信号が制御信号として供給されるトランジスタと第２抵抗とが直列接続され、前記誤差出力信号に応じた第１電流を流し、前記トランジスタと前記第２抵抗との接続点の電圧を比較電圧とするとともに、該比較電圧が前記制限信号を超過するときにその超過分に応じた第２電流を流す超過信号回路と、
前記第１電流と前記第２電流との差に応じた第３電流を前記制限誤差出力信号として出力する信号出力回路と、を有することを特徴とする、電動機駆動装置。
【請求項４】
基準信号と電動機に流れる電流に応じた電流検出信号との差に応じた誤差出力信号を発生する誤差増幅器と、前記誤差出力信号が入力され、その値を所定値に制限して制限誤差出力信号を出力する制限回路と、前記制限誤差出力信号と正弦波状の電動機の回転位置信号に応じた信号に基づいて前記電動機をＰＷＭ駆動する駆動回路と、を有し、
前記制限回路は、定電流源と第１抵抗とが直列接続され、その直列接続点の電圧を制限信号として取り出すように構成された制限信号回路と、
前記誤差出力信号と前記制限信号とが入力され、前記誤差出力信号が制御信号として供給されるトランジスタと第２抵抗とが直列接続され、前記誤差出力信号に応じた第１電流を流すとともに、前記トランジスタと前記第２抵抗との接続点の電圧を比較電圧として前記制限信号と差動増幅し、該比較電圧が前記制限信号を超過するときにその超過分に応じた第２電流を流す超過信号回路と、
前記第１電流と前記第２電流との差に応じた第３電流を前記制限誤差出力信号として出力する信号出力回路と、を有することを特徴とする、電動機駆動装置。
【請求項５】
前記駆動回路は、前記制限誤差出力信号と正弦波状の電動機の回転位置信号とを乗算し、ＰＷＭ指令信号を出力する掛算器と、前記ＰＷＭ指令信号に基づいてＰＷＭ制御信号を形成するＰＷＭ変換ブロックと、前記ＰＷＭ制御信号に基づいて電動機駆動電流を出力する駆動段ブロックと、を有することを特徴とする、請求項３または４に記載の電動機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力される電圧や電流を所定値で制限する制限回路、及びその制限回路を用いて電動機を効率よく駆動する電動機駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＣＤ、ＤＶＤなどのディスク駆動用に、スピンドル電動機などが使用されている。
【０００３】
図８は、従来のそのような駆動用に用いられる三相ブラシレス電動機Ｍの駆動装置の構成を示す図であり、特許文献１に記載されている。この従来例では、電動機Ｍは、永久磁石回転子と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のアマチュアコイルを円周上に配置し、各相のアマチュアコイルの位置に各相用のロータ位置検出器を設けた固定子から構成されている。なお、各相用のロータ位置検出器１１を纏めて、電動機Ｍの外部に示している。
【０００４】
図８において、各相用のトランジスタスイッチは、正極側のＰ型ＭＯＳトランジスタＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨと、負極側のＮ型ＭＯＳトランジスタＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬで構成され、それぞれゲート制御信号にしたがって、オンオフ制御される。
【０００５】
回転子位置検出器１１は、たとえばホ−ル素子から構成されて、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相における正極の出力信号と負極の出力信号との６種の正弦波信号を出力し、各相における出力信号の位相差は１２０°（＝３６０°／３）である。
【０００６】
位置検出器／移相回路１４は、回転子位置検出器１１からの出力信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷにおける各相ごとに正極と負極の各出力信号の差をとり、信号線に重畳している同相のノイズ成分を除去した上で、各出力信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷの相互の差信号を求めて、例えば３０°の位相差Δθを有する変移信号ＨＵ１，  ＨＶ１，  ＨＷ１を出力する。
【０００７】
なお、移相した変移信号ＨＵ１，  ＨＶ１，  ＨＷ１を形成するのは、主に次の理由による。すなわち、回転子位置検出器１１からの信号を受けて電動機Ｍのアマチュアに電圧を印加してから実際に電流が流れ出すまでに、アマチュアのインダクタンス成分によって時定数に応じた遅れが発生し、アマチュアに流れる電流の転流時期が正規の転流タイミングより遅れ、電動機駆動効率が悪化したりトルクむらが増大することを防止するためである。
【０００８】
発振器１３Ａは、オペアンプ、定電流源、コンデンサなどから構成される三角波発生回路を内蔵しており、例えば可聴周波数帯域（１６ｋＨｚ）以上の３角波の高周波基準信号ＯＳＣを発生し、比較器１６Ａに出力する。
【０００９】
比較器１６Ａは、変移信号ＨＵ１，  ＨＶ１，  ＨＷ１  と、発振器１３からの３角波発振信号ＯＳＣとを受けて、両信号を比較し、これら両信号の差からＰＷＭ信号ＵＰＷＭ，ＶＰＷＭ，ＷＰＷＭを出力する。
【００１０】
各相用の前置駆動回路１７ＡＵ，１７ＡＶ、１７ＡＷは、比較器１６ＡからのＰＷＭ信号ＵＰＷＭ，ＶＰＷＭ，ＷＰＷＭを各相ごとに受ける。そして、ＰＷＭ信号ＵＰＷＭ〜ＷＰＷＭからゲート制御信号ＶＵＧＨ〜ＶＷＧＬを形成し、正極側のＰ型ＭＯＳトランジスタＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨと、負極側のＮ型ＭＯＳトランジスタＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬに、供給する。
【００１１】
トルク指令回路１２は、電動機Ｍの回転速度が所定値になるように制御指令を出力するものであり、回転速度の設定値Ｖｓと、実際の回転速度の測定値Ｖｄｅｔとを比較し、その偏差に応じて変位信号ＨＵ１，ＨＶ１、ＨＷ１の振幅を制御する。
【００１２】
以上の構成において、電動機Ｍの実際の回転速度に比例した測定値Ｖｄｅｔを検知し、たとえば電動機速度が所定の設定値Ｖｓよりも速すぎた場合、その偏差に応じた制御信号を位置検出器／移相回路１４に出力し、変位信号ＨＵ１，ＨＶ１、ＨＷ１の振幅を低下させる。
【００１３】
変位信号ＨＵ１，ＨＶ１、ＨＷ１の振幅低下によって、比較器１６ＡからのＰＷＭ信号ＵＰＷＭ，ＶＰＷＭ，ＷＰＷＭ  におけるオン・オフデューティのパルス幅を短縮させ、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相用のトランジスタスイッチＱＵＨ〜ＱＷＬを介して電動機Ｍへの通電電流を減少させ、電動機を減速させる。回転速度が遅い場合にも、同様にして、電動機Ｍへの通電電流を増加させ、電動機を加速させる。このようにして、電動機速度を制御している。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−８４７７２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、三相ブラシレス電動機Ｍを例えば最高回転数で駆動したいとき、大きなトルクが得られるように設定値Ｖｓ（即ち、基準電圧）を大きくする。電動機Ｍの回転数が上昇して行くに従い電動機の回転起電圧が大きくなり、電動機Ｍへの駆動電流が減少するため、電動機への印加電圧を大きくするような制御が行われる。印加電圧が過大になると、回転起電圧と印加電圧の関係により駆動電流波形が歪み、駆動効率が悪くなる。また、正弦波状電流での電動機駆動ができないため、電動機駆動に伴う騒音が大きくなる問題もある。
【００１６】
そこで、本発明は、トルクに応じた入力電圧が大きい場合でも、駆動電流の波形歪みが生じ難いようにし、騒音を低減することができる電動機駆動装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、回路素子のばらつきや、温度特性に影響されることが少なく、入力信号を所定値に制限することができる制限回路を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の制限回路は、定電流源２１と第１抵抗２２とが直列接続され、その直列接続点の電圧をバッファ２３を介して制限信号Ｖｌｉｍとして取り出すように構成された制限信号回路２０と、
入力信号Ｖａと前記制限信号Ｖｌｉｍとが入力され、前記入力信号Ｖａが制御信号として供給されるトランジスタ４１と第２抵抗４２とが直列接続され、前記入力信号Ｖａに応じた第１電流Ｉ１を流し、前記トランジスタ４１と前記第２抵抗４２との接続点の電圧を比較電圧Ｖｂとするとともに、該比較電圧Ｖｂが前記制限信号Ｖｌｉｍを超過するときにその超過分に応じた第２電流Ｉ２を流す超過信号回路４０と、
前記第１電流Ｉ１と前記第２電流Ｉ２との差に応じた第３電流Ｉｏを出力信号Ｖｏとして出力する信号出力回路６０と、を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項２の制限回路は、定電流源３１と第１抵抗３２とが直列接続され、その直列接続点の電圧を制限信号Ｖｌｉｍとして取り出すように構成された制限信号回路２０と、
入力信号Ｖａと前記制限信号Ｖｌｉｍとが入力され、前記入力信号Ｖａが制御信号として供給されるトランジスタ５１と第２抵抗５２とが直列接続され、前記入力信号Ｖａに応じた第１電流Ｉ１を流すとともに、前記トランジスタ５１と前記第２抵抗５２との接続点の電圧Ｖｂを比較電圧として前記制限信号Ｖｌｉｍと差動増幅し、該比較電圧Ｖｂが前記制限信号Ｖｌｉｍを超過するときにその超過分に応じた第２電流Ｉ２を流す超過信号回路４０Ａと、
前記第１電流Ｉ１と前記第２電流Ｉ２との差に応じた第３電流Ｉｏを出力信号Ｖｏとして出力する信号出力回路６０と、を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項３の電動機駆動装置は、基準信号Ｖｒｅｆと電動機に流れる電流に応じた電流検出信号Ｖｉｎとの差に応じた誤差出力信号Ｖａを発生する誤差増幅器１１０と、前記誤差出力信号Ｖａが入力され、その値を所定値に制限して制限誤差出力信号を出力する制限回路２００と、前記制限誤差出力信号と正弦波状の電動機の回転位置信号に応じた信号に基づいて前記電動機をＰＷＭ駆動する駆動回路と、を有し、
前記制限回路２００は、定電流源２１と第１抵抗２２とが直列接続され、その直列接続点の電圧をバッファ２３を介して制限信号Ｖｌｉｍとして取り出すように構成された制限信号回路２０と、
前記誤差出力信号Ｖａと前記制限信号Ｖｌｉｍとが入力され、前記誤差出力信号Ｖａが制御信号として供給されるトランジスタ４１と第２抵抗４２とが直列接続され、前記誤差出力信号Ｖａに応じた第１電流Ｉ１を流し、前記トランジスタ４１と前記第２抵抗４２との接続点の電圧を比較電圧Ｖｂとするとともに、該比較電圧Ｖｂが前記制限信号Ｖｌｉｍを超過するときにその超過分に応じた第２電流Ｉ２を流す超過信号回路４０と、
前記第１電流Ｉ１と前記第２電流Ｉ２との差に応じた第３電流Ｉｏを前記制限誤差出力信号Ｖｏとして出力する信号出力回路６０と、を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項４の電動機駆動装置は、基準信号Ｖｒｅｆと電動機に流れる電流に応じた電流検出信号Ｖｉｎとの差に応じた誤差出力信号Ｖａを発生する誤差増幅器１１０と、前記誤差出力信号Ｖａが入力され、その値を所定値に制限して制限誤差出力信号を出力する制限回路２００と、前記制限誤差出力信号と正弦波状の電動機の回転位置信号に応じた信号に基づいて前記電動機をＰＷＭ駆動する駆動回路と、を有し、
前記制限回路２００は、定電流源３１と第１抵抗３２とが直列接続され、その直列接続点の電圧を制限信号Ｖｌｉｍとして取り出すように構成された制限信号回路２０と、
前記誤差出力信号Ｖａと前記制限信号Ｖｌｉｍとが入力され、前記誤差出力信号Ｖａが制御信号として供給されるトランジスタ５１と第２抵抗５２とが直列接続され、前記誤差出力信号Ｖａに応じた第１電流Ｉ１を流すとともに、前記トランジスタ５１と前記第２抵抗５２との接続点の電圧を比較電圧Ｖｂとして前記制限信号Ｖｌｉｍと差動増幅し、該比較電圧Ｖｂが前記制限信号Ｖｌｉｍを超過するときにその超過分に応じた第２電流Ｉ２を流す超過信号回路４０Ａと、
前記第１電流Ｉ１と前記第２電流Ｉ２との差に応じた第３電流Ｉｏを前記制限誤差出力信号Ｖｏとして出力する信号出力回路６０と、を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項５の電動機駆動装置は、請求項３または４に記載の電動機駆動装置において、前記駆動回路は、前記制限誤差出力信号と正弦波状の電動機の回転位置信号とを乗算し、ＰＷＭ指令信号を出力する掛算器１２０Ｕ〜１２０Ｗと、前記ＰＷＭ指令信号に基づいてＰＷＭ制御信号を形成するＰＷＭ変換ブロック１４０と、前記ＰＷＭ制御信号に基づいて電動機駆動電流を出力する駆動段ブロック１５０と、を有することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動機駆動装置及び、制限回路の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る三相ブラシレス電動機Ｍの駆動装置の構成を示す図である。
【００２８】
図１において、誤差増幅器１１０は、設定値である基準電圧Ｖｒｅｆと、電動機Ｍの電流値を示す検出電圧｜Ｖｉｎ｜とが入力され、その差に応じた誤差出力信号を発生する。
【００２９】
掛算器１２０Ｕ、１２０Ｖ、１２０Ｗは、誤差増幅器１１０からの誤差出力信号を、位置検出ブロック１６０からのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の正弦波状の位置検出信号と乗算し、パルス幅変調（ＰＷＭ）用指令信号を形成する。このＰＷＭ用指令信号は、位相調整ブロック１３０で位相調整された上で、ＰＷＭ変換ブロック１４０に供給される。ＰＷＭ変換ブロック１４０では、位相調整されたＰＷＭ指令信号に基づいてＰＷＭパルス信号が形成され、駆動段ブロック１５０に供給される。
【００３０】
駆動段ブロック１５０では、ＰＷＭパルス信号に基づいて内部の出力スイッチをオン／オフ制御して、電動機ＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動コイルＵｃ、Ｖｃ、Ｗｃに通電する。電動機Ｍは、駆動コイルＵｃ、Ｖｃ、Ｗｃに通電される電流の通電切替周波数に応じた速度及びその電流値に応じたトルクで回転する。
【００３１】
その電動機Ｍの回転状態は、電動機Ｍに設けられている三相分の位置検出素子（ホール素子）Ｕｈ、Ｖｈ、Ｗｈで検出される。ホール素子Ｕｈ、Ｖｈ、Ｗｈからの出力は正弦波状の位置信号として出力され、掛算器１２０Ｕ、１２０Ｖ、１２０Ｗに供給される。
【００３２】
また、電動機Ｍの電流値は、電流検出ブロック１７０で検出され、その電流を示す検出電圧｜Ｖｉｎ｜を誤差増幅器１１０に供給する。なお、電流を示す検出電圧は、電動機Ｍに供給されている電源電流である。
【００３３】
図１において、さらに、制限回路（以下、リミッタ）２００が誤差増幅器１１０と掛算器１２０Ｕ〜１２０Ｗとの間に設けられている。
【００３４】
このリミッタ２００が設けられていることにより、誤差増幅器１１０からの誤差出力信号が大きい場合には、その誤差出力信号が所定の制限値に制限されて出力される。掛算器１２０Ｕ〜１２０Ｗには、誤差出力信号が大きい場合でも、リミッタ２００の制限値を越える信号は供給されないから、ＰＷＭ指令信号も所定値に制限されることになる。例えば、ＰＷＭ指令信号が、正弦波状位置信号と同様の、正弦波状のまま位相調整ブロック１３０に供給されるように、リミッタ２００の制限値を設定することができる。
【００３５】
したがって、基準信号Ｖｒｅｆと検出電圧｜Ｖｉｎ｜との差が大きい場合でも、電動機Ｍへの印加電圧が過大になることはなく、駆動電流波形が歪むことは避けられるから、駆動効率の低下を避けることができる。また、正弦波状電流での電動機駆動が確保されるため、電動機駆動に伴う発生音の増加を抑えることができる。
【００３６】
図２は、本発明のリミッタ２００の第１の実施の形態に係る構成を示すブロック図であり、図３は、その動作を説明するための図である。このリミッタ２００は、図１の電動機駆動装置に使用されるものとして説明されるが、これに限らず一般の電気回路の電圧或いは電流制限回路として広く使用することができる。
【００３７】
図２において、入力信号Ｖａ（図１の誤差出力信号に相当する）は、超過信号回路４０と信号出力回路６０とに入力される。一方、制限信号回路２０で発生された制限信号Ｖｌｉｍが超過信号回路４０に入力される。
【００３８】
超過信号回路４０では、入力信号Ｖａと制限信号Ｖｌｉｍとを比較し、入力信号Ｖａが制限信号Ｖｌｉｍより小さいときにはその超過信号Ｖｅｘｔは零である。入力信号Ｖａが制限信号Ｖｌｉｍを越えるときに、その超過分（Ｖａ−Ｖｌｉｍ）を超過信号Ｖｅｘｔとして出力する。
【００３９】
信号出力回路６０は、入力信号Ｖａと超過信号Ｖｅｘｔとが入力され、入力信号Ｖａから超過信号Ｖｅｘｔを減算して出力信号Ｖｏとして出力する。
【００４０】
この図２のリミッタ２００の動作を、図３（ａ）（ｂ）をも参照して説明する。入力信号Ｖａが制限信号Ｖｌｉｍより小さい期間（〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜）では、超過信号Ｖｅｘｔは零である。したがって、出力信号Ｖｏは入力信号Ｖａに等しい。
【００４１】
次に、入力信号Ｖａが制限信号Ｖｌｉｍより大きい期間（ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４）では、超過信号Ｖｅｘｔはその超過分（Ｖａ−Ｖｌｉｍ）となる。信号出力回路６０では、入力信号Ｖａから超過信号Ｖｅｘｔを減算するから、その出力信号Ｖｏは、Ｖａ−（Ｖａ−Ｖｌｉｍ）となり、常に制限信号Ｖｌｉｍに精度良く制限される。
【００４２】
図４は、本発明のリミッタの第２の実施の形態に係り、図２に示されるリミッタ２００を具体的にした例を示すものであり、これらの構成要素は同一のＩＣに作り込まれている。図５は、リミッタ２００中で用いられる定電流源の回路構成の例を示す図である。また、図６は、図４の制限回路の動作特性を示す図である。
【００４３】
図４において、誤差増幅器１１は図１の誤差増幅器１１０と同様のものであり、その誤差出力信号が入力信号（入力電圧）Ｖａとなる。
【００４４】
制限信号回路２０では、電源電圧Ｖｃｃとグランド間に定電流源２１と抵抗器２２とが直列に接続される。定電流源２１は定電流Ｉｌｉｍを流し、抵抗器２２は抵抗値Ｒ２である。この直列接続点の電圧Ｖｌｉｍがボルテージフォロア接続のバッファ２３の非反転入力端子（＋）に基準電圧として入力されるから、その出力は電圧Ｖｌｉｍであり、かつ低インピーダンスである。なお、本発明では、特に断らない場合には、各電圧は、グランド電位を基準とした電圧を言う。
【００４５】
定電流源２１の構成例が、図５に示されている。図５において、電圧源８４はバンドギャップ型定電圧回路等により構成される一定電圧Ｖｂｇの定電圧源であり、電源電圧Ｖｃｃとオペアンプ８３の非反転入力端子（＋）との間に接続される。また、電源電圧Ｖｃｃと定電流出力端との間に抵抗器８１とＰＮＰ型トランジスタ（以下、ＰＮＰ）８２とが直列に接続される。その直列接続点がオペアンプ８３の反転入力端子（−）に接続され、オペアンプ８３の出力端がＰＮＰ８２のベースに接続される。これにより定電流Ｉｃ（即ち、Ｉｌｉｍ）が出力される。
【００４６】
この定電流源２１では、一定電圧Ｖｂｇはバンドギャップ型定電圧回路により得られるから安定している。また、抵抗器８１は、制限信号回路２０の抵抗器２２と、同じＩＣ内にあり、同じ材料、且つ同じ製造工程で形成されているから、その温度特性なども同一である。所謂、ペア性を有している。したがって、製造上のばらつきがあったり、周囲温度が変化したとしても、制限基準電圧Ｖｌｉｍは、殆ど変化せず一定値に維持される。
【００４７】
再び、図４に戻って、超過信号回路４０では、入力電圧Ｖａがベースに印加されるＮＰＮ型トランジスタ（以下、ＮＰＮ）４１と抵抗器４２（抵抗値Ｒ１）とが直列接続され、入力電圧Ｖａに応じた第１電流Ｉ１が流れる。この直列接続点の電圧Ｖｂ、即ち抵抗器４２での降下電圧、がオペアンプ４３の非反転入力端子（＋）に入力される。オペアンプ４３の反転入力端子（−）は、抵抗器４５（抵抗値Ｒ１）を介して、バッファ２３の出力端に接続される。
【００４８】
オペアンプ４３の反転入力端子（−）と電源電圧Ｖｃｃ間に、ＮＰＮ４４とＰＮＰ４６とが直列に接続される。ＮＰＮ４４のベースはオペアンプ４３の出力端に接続され、エミッタがオペアンプ４３の反転入力端子（−）に接続される。ＰＮＰ４６のベースとコレクタとが接続され、そのエミッタが電源電圧Ｖｃｃに接続される。これにより、入力電圧Ｖａ、厳密にはＰＮＰ４１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅを差し引いた直列接続点電圧Ｖｂが制限基準電圧Ｖｌｉｍを超過するときに、その超過分に比例した第２電流Ｉ２が、ＮＰＮ４４とＰＮＰ４６と抵抗器４５を通って流れる。
【００４９】
信号出力回路６０では、ＰＮＰ６１とＰＮＰ６２とが、電源電圧ＶｃｃとＮＰＮ４１のコレクタとの間に並列に接続される。ＰＮＰ６１のベースはＰＮＰ４６のベースに接続されており、所謂カレントミラー構成であるから、各トランジスタのサイズが同一であれば、ＰＮＰ６１には第２電流Ｉ２が流れる。
【００５０】
また、ＰＮＰ６２には、第１電流Ｉ１から第２電流Ｉ２を差し引いた第３電流Ｉｏ（＝Ｉ１−Ｉ２）が流れる。ＰＮＰ６２のベースとコレクタとが接続され、ＰＮＰ６２と同一サイズのＰＮＰ６３のベースがＰＮＰ６２のベースに接続されて、カレントミラー構成とされている。したがって、ＰＮＰ６３には、第３電流Ｉｏが出力電流Ｉｏとして流れる。この出力電流Ｉｏをそのまま利用しても良いし、図のように、抵抗６４を接続して出力電圧Ｖｏに変換して利用しても良い。
【００５１】
この図におけるトランジスタや抵抗器は、同じ種類、同じ材料、同じ製造工程で形成し、かつペア性を考慮した配置とすることにより、温度変化や製造ばらつきに対しても、相対的な誤差が極めて小さくできる。したがって、各電流や電圧は、所定値からの精度の狂いが少ない。この点は、他の実施の形態でも同様である。
【００５２】
さて、図４の制限回路の動作を図６の特性図をも参照して説明する。入力電圧ＶａがＮＰＮ４１のベースに供給されると、入力電圧Ｖａに応じた第１電流Ｉ１がＮＰＮ４１、抵抗器４２を流れる。この第１電流Ｉ１は、ＰＮＰ６１、ＰＮＰ６２にも流れる。
【００５３】
この第１電流Ｉ１は、ＮＰＮ４１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅの影響を受けるから、正確には次のように表される。
Ｉ１＝（Ｖａ−Ｖｂｅ）／Ｒ１                  （１）
【００５４】
入力電圧Ｖａが制限を行うべき制限基準電圧Ｖｌｉｍより小さい間は、オペアンプ４３は負出力を出しており、ＮＰＮ４４はオフしている。したがって、この状態では、第２電流Ｉ２は零であるから、出力電流Ｉｏは第１電流Ｉ１に等しい。即ち、入力電圧Ｖａに比例した出力電流Ｉｏ（即ち、出力電圧Ｖｏ）が出力される。
【００５５】
入力電圧Ｖａが制限を行うべき制限基準電圧Ｖｌｉｍより大きくなると、ＮＰＮ４４の導通度が制御され、第２電流Ｉ２がＰＮＰ４６、ＮＰＮ４４、抵抗器４５を通って流れる。抵抗器４５の電圧降下Ｉ２×Ｒ１が、制限基準電圧Ｖｌｉｍに加算されて、オペアンプ４３の反転入力端子（−）に供給される。オペアンプ４３は、２つの入力の差がなくなるようにＮＰＮ４４の導通度、即ち第２電流Ｉ２を制御する。
【００５６】
この第２電流Ｉ２は、次のように表される。
Ｉ２×Ｒ１＋Ｖｌｉｍ＝Ｖｂ
Ｉ２＝（Ｖｂ−Ｖｌｉｍ）／Ｒ１                    （２）
【００５７】
ＰＮＰ４６とカレントミラー接続されているＰＮＰ６１にも、第２電流Ｉ２が流れる。したがって、ＰＮＰ６２には、第１電流Ｉ１から第２電流Ｉ２を差し引いた第３電流Ｉｏ（＝Ｉ１−Ｉ２）が流れる。出力電流を流すＰＮＰ６３は、ＰＮＰ６２とカレントミラー接続されているので、第３電流Ｉｏと等しい出力電流Ｉｏが出力される。
【００５８】
この出力電流Ｉｏは、式（１）、式（２）から、次のように表される。
Ｉｏ＝Ｉ１−Ｉ２＝｛（Ｖａ−Ｖｂｅ）／Ｒ１｝−｛（Ｖｂ−Ｖｌｉｍ）／Ｒ１｝    ＝｛Ｖａ−（Ｖｂｅ＋Ｖｂ）＋Ｖｌｉｍ｝／Ｒ１
常に、Ｖａ＝（Ｖｂｅ＋Ｖｂ）であるから、
Ｉｏ＝Ｖｌｉｍ／Ｒ１                                （３）
となる。
【００５９】
このように、出力電流Ｉｏは、ＮＰＮ４１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅには関係しないから、その電圧Ｖｂｅが入力電圧Ｖａや温度等の影響を受けて変動したとしても、出力電流Ｉｏは制限基準電圧Ｖｌｉｍと抵抗値Ｒ１とにより定まる一定値に制限される。
【００６０】
図７は、本発明のリミッタの第３の実施の形態に係り、図２に示されるリミッタ２００を具体的にした他の例を示すものであり、これらの構成要素は同一のＩＣに作り込まれている。
【００６１】
図７において、誤差増幅器１２は図１の誤差増幅器１１０に対応するものであり、この例では相互コンダクタンスｇｍを有し基準電圧Ｖｒｅｆと検出電圧｜Ｖｉｎ｜との差に応じた入力電流Ｉａを出力するものである。この誤差増幅器１２を図４の実施の形態に適用することもできる。また、逆に、図４の誤差増幅器１１を図７の実施の形態に適用することもできる。即ち、図４，図７とも、電圧入力型、電流入力型のいずれにも適用できる。
【００６２】
制限信号回路２０Ａでは、電源電圧Ｖｃｃとグランド間に定電流源３１と抵抗器３２とが直列に接続される。定電流源３１は定電流Ｉｌｉｍを流し、抵抗器３２は抵抗値Ｒ２である。この直列接続点の電圧Ｖｌｉｍが制限基準電圧となる。
【００６３】
定電流源３１は、図５に示されているものが使用される。また、図５に示されている定電流源は、本発明で用いられている他の定電流源にも必要に応じて使用される。
【００６４】
超過信号回路４０Ａでは、入力電流ＩａがＮＰＮ５１のベースから抵抗器５２（抵抗値Ｒ１）に供給される。そして、ＮＰＮ５１の電流増幅率ｈｆｅに応じた第１電流Ｉ１が、ＮＰＮ５１と抵抗器５２との直列接続回路に流れる。この結果として、ＮＰＮ５１のベースの電圧Ｖａが発生する。
【００６５】
そして、ＮＰＮ５１と抵抗器５２との直列接続点の電圧Ｖｂ、即ち抵抗器５２での降下電圧、が差動増幅回路の比較電圧となる。
【００６６】
差動増幅回路は、図のように、電源電圧Ｖｃｃとグランド間に、定電流源４９−１とＰＮＰ５３との直列回路、定電流源４９−２とＰＮＰ５４とＮＰＮ５７との直列回路、定電流源４９−３とＰＮＰ５５とＮＰＮ５８との直列回路、及び定電流源４９−４とＰＮＰ５６との直列回路が、それぞれ設けられる。定電流源４９−１、４９−４は同じ電流値で良く、また、定電流源４９−２、４９−３は同じ電流値で良い。
【００６７】
ＰＮＰ５３のベースに比較電圧Ｖｂが供給され、そのエミッタがＰＮＰ５４のベースに接続される。ＰＮＰ５６のベースに制限基準電圧Ｖｌｉｍが供給され、そのエミッタがＰＮＰ５５のベースに接続される。ＮＰＮ５７のコレクタとベースが接続され、そのベースがＮＰＮ５８のベースと接続されて、カレントミラー構成とされる。ＮＰＮ５７のエミッタとＮＰＮ５８のエミッタは、グランドに接続される。
【００６８】
さらに、ＰＮＰ５４のエミッタとＰＮＰ５５のエミッタとの間に抵抗器５９（抵抗値２Ｒ１）が接続される。そして、ＮＰＮ５８と並列に、ＮＰＮ５０が接続され、このＮＰＮ５０のコレクタとベースがＮＰＮ５８のコレクタと接続される。これにより、比較電圧Ｖｂが制限基準電圧Ｖｌｉｍを超過するときに、その超過分に比例した第２電流Ｉ２が、ＮＰＮ５０を通って流れる。
【００６９】
信号出力回路６０Ａでは、電源電圧ＶｃｃとＮＰＮ５１のコレクタ間にＰＮＰ７２が接続され、そのベースとコレクタが接続される。また、電源電圧Ｖｃｃとグランド間に、ＰＮＰ７２とＮＰＮ５０との大きさとそれぞれ同じ大きさのＰＮＰ７３とＮＰＮ７１とが直列に設けられる。
【００７０】
そして、ＰＮＰ７３のベースがＰＮＰ７２のベースに接続され、カレントミラー回路を構成する。また、ＮＰＮ７１のベースがＮＰＮ５０のベースに接続され、やはりカレントミラー回路を構成する。ＰＮＰ７３とＮＰＮ７１との接続点から、出力電流Ｉｏが引き出される。
【００７１】
ＰＮＰ７３には、ＰＮＰ７２と同じ第１電流Ｉ１が流れる一方、ＮＰＮ７１には、ＮＰＮ５０と同じ第２電流Ｉ２が流れる。したがって、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２との差の電流（Ｉ１−Ｉ２）が出力電流Ｉｏとして流れる。この出力電流Ｉｏをそのまま利用しても良いし、図のように、抵抗７４を接続して出力電圧Ｖｏに変換して利用しても良い。
【００７２】
さて、図７の制限回路の動作を説明する。入力電流ＩａがＮＰＮ５１のベースに供給されると、入力電流Ｉａに応じた第１電流Ｉ１がＰＮＰ７２、ＮＰＮ５１、抵抗器５２を流れる。この第１電流Ｉ１は、ＰＮＰ７３にも流れる。比較電圧Ｖｂは、Ｖｂ＝Ｉ１×Ｒ１、である。
【００７３】
入力電流Ｉａが制限を行うべき制限基準電圧Ｖｌｉｍより小さい間は、第２電流Ｉ２は零であるから、出力電流Ｉｏは第１電流Ｉ１に等しい。即ち、入力電流Ｉａに比例した出力電流Ｉｏ（即ち、出力電圧Ｖｏ）が出力される。
【００７４】
入力電流Ｉａが制限を行うべき制限基準電圧Ｖｌｉｍより大きくなると、第２電流Ｉ２がＮＰＮ５０に流れ、したがって、ＮＰＮ７１に第２電流Ｉ２が流れる。このとき、理解を容易にするために、ＰＮＰ５４のベースに比較電圧Ｖｂが印加され、ＰＮＰ５５のベースに制限基準電圧Ｖｌｉｍが印加されているとし、ＰＮＰ５４、５５のベースエミッタ間電圧を無視して、簡略化して考える。この場合、抵抗器５９には、次のような、電圧が印加される。
Ｖｂ−Ｖｌｉｍ＝２Ｒ１×（Ｉ２／２）＝Ｒ１×Ｉ２        （４）
【００７５】
したがって、ＮＰＮ７１に流れる第２電流Ｉ２は、次のようになる。
Ｉ２＝（Ｖｂ−Ｖｌｉｍ）／Ｒ１                          （５）
この比較電圧Ｖｂは入力電流Ｉａに比例した電圧であるから、入力電流Ｉａが所定値を越えたときに、第２電流Ｉ２が流れ始め、その大きさは所定値を超過した分に比例する。
【００７６】
これにより、出力には、第１電流Ｉ１から第２電流Ｉ２を差し引いた出力電流Ｉｏ（＝Ｉ１−Ｉ２）が流れる。この出力電流Ｉｏは、ＮＰＮ５１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ等には関係せず、制限基準電圧Ｖｌｉｍと抵抗値Ｒ１とにより定まる一定値に制限される。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、入力信号を制限信号のレベルで精度よく、制限して出力することができる。
【００７８】
また、制限回路のトランジスタや抵抗をペア性を考慮した構成としているから、集積回路に作り込むことで温度変化や製造ばらつきに対して高精度を維持することができる。
【００７９】
また、本発明の電動機駆動装置とすることにより、誤差出力信号を精度よく、且つ許容される制限値で制限することができる。したがって、正弦波状駆動電流を電動機に供給することができるから、電動機を効率よく且つ静音状態で運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る三相ブラシレス電動機用駆動装置の構成図。
【図２】本発明の制限回路の実施の形態に係る構成を示すブロック図。
【図３】図２の動作を説明するための図。
【図４】本発明の制限回路を具体的にした例を示す回路図。
【図５】制限回路中で用いられる定電流源の回路構成の例を示す図。
【図６】図４の制限回路の動作特性を示す図。
【図７】本発明の制限回路を具体的にした他の例を示す回路図。
【図８】従来の三相ブラシレス電動機用駆動装置の構成図。
【符号の説明】
Ｍ  三相ブラシレス電動機
Ｕｃ、Ｖｃ、Ｗｃ  駆動コイル
Ｕｈ、Ｖｈ、Ｗｈ  位置検出素子（ホール素子）
１１０、１１、１２  誤差増幅器
２００  制限回路（リミッタ）
１２０Ｕ〜１２０Ｗ  掛算器
１３０  位相調整ブロック
１４０  ＰＷＭ変換ブロック
１５０  駆動段ブロック
１６０  位置検出ブロック
１７０  電流検出ブロック
２０、２０Ａ  制限信号回路
４０、４０Ａ  超過信号回路
６０、６０Ａ  信号出力回路
Ｖａ  入力信号（入力電圧）
Ｖｌｉｍ  制限信号（制限基準電圧）
Ｖｅｘｔ  超過信号
Ｖｏ  出力信号（出力電圧）
Ｖｉｎ  検出電圧
Ｖｒｅｆ  基準電圧
Ｉａ  入力電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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