(57)【要約】【課題】モータコイルに電流を供給するとともに、モータコイルから電流を引き込む少なくとも一対のトランジスタ対を有するモータ駆動回路及びモータ駆動方法に関し、チップサイズを大きくすることなく、トランジスタの破壊を防止できるモータ駆動回路及びモータ駆動方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、モータコイル（Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ）に電流を供給するとともに、モータコイル（Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ）から電流を引き込む少なくとも一対のトランジスタ対（ＱＡ１、ＱＡ２）を有するモータ駆動回路において、ショートブレーキ時に一対のトランジスタ対（ＱＡ１、ＱＡ２）のうち一方のトランジスタ（ＱＡ２）をオンさせ、他方のトランジスタ（ＱＡ１）をオフさせるマトリクス回路（１３４）と、一対のトランジスタのうちショートブレーキ時にオフされる側のトランジスタ（ＱＡ１）をスイッチングする電流供給トランジスタ（ＱＡ３）と、ショートブレーキ時に前記電流供給トランジスタ（ＱＡ３）のベース電位をオフ電位にクランプする保護回路（１４１）とを有することを特徴とする。【選択図】  図４
2004304882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータコイルに電流を供給するとともに、該モータコイルから電流を引き込む少なくとも一対のトランジスタ対を有するモータ駆動回路において、
ショートブレーキ時に前記一対のトランジスタ対のうち一方のトランジスタをオンさせ、他方のトランジスタをオフさせるショートブレーキ制御回路と、
前記一対のトランジスタのうちショートブレーキ時にオフされる側のトランジスタをスイッチングする電流供給トランジスタと、
ショートブレーキ時に前記電流供給トランジスタのベース電位をオフ電位にクランプする保護回路とを有することを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記保護回路は、電流を出力する電流源と、
前記ショートブレーキ時にオンされ、前記電流源からの電流を出力するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子がオンしたときに、前記電流源からの電流に応じて駆動電流を生成する駆動電流生成回路と、
前記駆動電流生成回路で生成された駆動電流によって駆動され、前記電流供給トランジスタのベース電位をクランプするクランプ回路とを有することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記クランプ回路は、前記駆動電流生成回路で生成された駆動電流に基づいて定電圧を発生する定電圧回路から構成されることを特徴とする請求項２記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
モータコイルに電流を供給するとともに、該モータコイルから電流を引き込む少なくとも一対のトランジスタ対を有するモータ駆動回路のモータ駆動方法において、
ショートブレーキ時に前記一対のトランジスタ対のうち一方のトランジスタをオンさせ、他方のトランジスタをオフさせるとともに、
前記一対のトランジスタのうちショートブレーキ時にオフされる側のトランジスタをスイッチングする電流供給トランジスタのベース電位をオフ電位にクランプすることを特徴とするモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ駆動回路及びモータ駆動方法に係り、特に、モータコイルに電流を供給するとともに、モータコイルから電流を引き込む少なくとも一対のトランジスタ対を有するモータ駆動回路及びモータ駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のモータ駆動回路のブロック構成図を示す。
【０００３】
モータ駆動回路１は、三相ブラシレスモータＭを駆動するための回路であり、主に、Ｕ相駆動回路１０ａ、Ｖ相駆動回路１０ｂ、Ｗ相駆動回路１０ｃ、アンプ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、マトリクス回路１２を含む構成とされている。なお、モータ駆動回路１は、通常、ＩＣチップ化されている。
【０００４】
モータＭには、モータＭのロータの回転を検出するための検出素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃが設けられている。検出素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、モータＭの回転中心を中心として略１２０°間隔に配置されており、モータＭのロータマグネット１１１が発生する磁界に応じた検出信号を出力する。検出素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの出力検出信号は、モータ駆動回路１に供給される。
【０００５】
検出素子１３ａからの検出信号はモータ駆動回路１内でアンプ１１ａを通して、マトリクス回路１２に供給され、検出素子１３ｂからの検出信号はモータ駆動回路１内でアンプ１１ｂを通してマトリクス回路１２に供給され、検出素子１３ｃからの検出信号はモータ駆動回路１内でアンプ１１ｃを通してマトリクス回路１２に供給される。マトリクス回路１２は、検出素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃからの検出信号に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相制御信号を生成する。
【０００６】
マトリクス回路１２で生成された制御信号のうちＵ相制御信号はＵ相駆動回路１０ａに供給され、Ｖ相制御信号はＶ相駆動回路１０ｂに供給され、Ｗ相制御信号はＷ相駆動回路１０ｃに供給される。
【０００７】
Ｕ相駆動回路１０ａは、マトリクス回路１２からのＵ相制御信号からＵ相駆動信号を生成し、モータＭを構成するＵ相コイルＬｕに供給する。Ｖ相駆動回路１０ｂは、マトリクス回路１２からのＶ相制御信号からＶ相駆動信号を生成し、モータＭを構成するＶ相コイルＬｖに供給する。Ｗ相駆動回路１０ｃは、マトリクス回路１２からのＷ相制御信号からＷ相駆動信号を生成し、モータＭを構成するＷ相コイルＬｗに供給する。
【０００８】
図１０はＵ相駆動回路１０ａの回路構成図、図１１はそのＩＣチップ上での断面図を示す。
【０００９】
Ｕ相駆動回路１０ａは、トランジスタＱＡ１〜ＱＡ４、寄生ダイオードＤＡ１、寄生トランジスタＱＡＳ１１、ＱＡＳ１２、ＱＡＳ１３、ＱＡＳ２、ＱＡＳ３、抵抗ＲＡ２を含む構成とされている。
【００１０】
なお、Ｖ相駆動回路１０ｂ、Ｗ相駆動回路１０ｃは、Ｕ相駆動回路１０ａと同様な構成とされているので、その説明は省略する。
【００１１】
Ｕ相駆動回路１０ａのトランジスタＱＡ３は、ＰＮＰトランジスタから構成されている。トランジスタＱＡ３は、図１１に示すようにＰ型半導体基板２１上に形成されており、Ｎ型埋め込み層２２、Ｎ型エピタキシャル層２３、Ｐ型拡散層２４、２５、Ｎ＋型拡散層２６を含む構成とされ、エピタキシャル層２３がベースとされ、Ｐ型拡散層２４がエミッタ、Ｐ型拡散層２５がコレクタとされている。
【００１２】
トランジスタＱＡ３のエミッタには電源電圧Ｖｃｃが印加され、コレクタはトランジスタＱＡ１のベースに接続され、ベースにはマトリクス回路１２から第１のスイッチング信号が供給される。トランジスタＱＡ３は、Ｕ相制御信号を構成する第１のスイッチング信号がハイレベルのときにオフし、第１のスイッチング信号がローレベルのときにオンする。
【００１３】
トランジスタＱＡ１は、ＮＰＮトランジスタで構成されている。トランジスタＱＡ１は、図１１に示すようにＰ型半導体基板２１に形成されており、埋め込み層２７、Ｎ型エピタキシャル層２８、Ｐ型拡散層２９、Ｎ型拡散層３０、Ｎ型拡散層３１、３２、Ｎ型拡散層３３を含む構成とされている。Ｎ型エピタキシャル層２８、及び、Ｎ型拡散層３１、３２、並びに、Ｎ型拡散層３３によりコレクタが形成され、Ｐ型拡散層２９によりベースが形成され、Ｎ型拡散層３０によりエミッタが形成されている。
【００１４】
トランジスタＱＡ１のコレクタには、電源電圧Ｖｃｃを電流検出用抵抗Ｒを通して電圧が印加され、エミッタは出力端子Ｔｏｕｔに接続され、ベースはトランジスタＱＡ３のコレクタに接続されている。また、トランジスタＱＡ１のベース−エミッタ間には、バイアス抵抗ＲＡ２が接続されている。
【００１５】
トランジスタＱＡ２は、ＮＰＮトランジスタから構成されている。トランジスタＱＡ２は、半導体基板２１に形成された埋め込み層３４、Ｎ型エピタキシャル層３５、Ｐ型拡散層３６、Ｎ型拡散層３７、Ｎ型拡散層３８、３９、コンタクト用Ｎ型拡散層４０を含む構成とされている。Ｎ型エピタキシャル層３５、及び、Ｎ型拡散層３８、３９、並びに、Ｎ型拡散層４０がコレクタとされ、Ｐ型拡散層３６がベースとされ、Ｎ型拡散層３７がエミッタとされている。
【００１６】
トランジスタＱＡ２のコレクタは出力端子Ｔｏｕｔに接続され、エミッタは接地され、ベースにはマトリクス回路１２からＵ相制御信号を構成する第２のスイッチング信号が供給される。トランジスタＱＡ２は、第２のスイッチング信号がハイレベルのときオンし、ローレベルのときオフする。
【００１７】
さらに、トランジスタＱＡ４は、ＮＰＮトランジスタから構成されており、半導体基板２１に形成されたＮ型埋め込み層４１、Ｎ型エピタキシャル層４２、Ｐ型拡散層４３、Ｎ型拡散層４４、４５を含む構成とされている。埋め込み層４１、エピタキシャル層４２、拡散層４５はトランジスタＱＡ４のコレクタとされ、拡散層４３はトランジスタＱＡ４のベースとされ、拡散層４４はトランジスタＱＡ４のエミッタとされる。トランジスタＱＡ４は、ベース及びコレクタがトランジスタＱＡ１のエミッタと出力端子Ｔｏｕｔとの接続点に接続され、エミッタがトランジスタＱＡ３のコレクタに接続されており、保護素子として作用する。
【００１８】
なお、図１１に示すような構造によって、埋め込み層２２、及び、エピタキシャル層２３、並びに、拡散層２６をベースとし、拡散層２４をエミッタとし、半導体基板２１をコレクタとした寄生のトランジスタＱＡＳ２が形成されるとともに、埋め込み層２７、及び、拡散層３１、３２、並びに、拡散層３３をコレクタとし、埋め込み層３２、及び、拡散層３６、３７、並びに、拡散層３８をエミッタとし、半導体基板２１をベースとして寄生のトランジスタＱＡＳ１２が形成される。さらに、Ｎ型埋め込み層５１、Ｎ型エピタキシャル層５２、Ｎ型拡散層５３をコレクタとし、埋め込み層３２、及び、拡散層３６、３７、並びに、拡散層３８をエミッタとし、半導体基板２１をベースとして寄生トランジスタＱＡＳ１３が形成される。
【００１９】
次に、Ｕ相駆動回路１０ａの動作を説明する。
【００２０】
モータ駆動回路１では、第１のスイッチング信号、及び、第２のスイッチング信号を共にローレベルにすると、トランジスタＱＡ１がオンし、トランジスタＱＡ２がオフする。これによって、出力端子ＴｏｕｔからコイルＬｕに電流が出力され、コイルＬｕに電流を供給することができる。また、第１のスイッチング信号、及び、第２のスイッチング信号を共にハイレベルにすると、トランジスタＱＡ１がオフし、トランジスタＱＡ２がオンする。これによって、コイルＬｕから出力端子Ｔｏｕｔ側に電流を引き込むことができる。さらに、第１のスイッチング信号をハイレベル、第２のスイッチング信号をローレベルにすることによりトランジスタＱＡ１、ＱＡ２を共にオフし、コイルＬｕへの電流供給を停止できる。
【００２１】
図１２は通常動作時の駆動電流の動作波形図を示す。
【００２２】
Ｕ相駆動回路１０ａ、Ｖ相駆動回路１０ｂ、Ｗ相駆動回路１０ｃの第１及び第２のスイッチング信号を図１２に示すようにＵ相、Ｖ相、Ｗ相で互いに１２０°移動が異なるタイミングでコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流が流れるように制御することにより、ロータを回転させることができる。
【００２３】
このようなモータＭでは、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを接地にショートさせて、ロータの回転を停止させる、ショートブレーキ動作が行われる。ショートブレーキ動作時には、Ｕ相駆動回路１０ａはトランジスタＱＡ１をオフし、トランジスタＱＡ２をオンするとともに、Ｖ相駆動回路１０ｂ、Ｗ相駆動回路１０ｃの対応するトランジスタをＵ相駆動回路１０ａと同様にスイッチングする。これによって、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗが同時に接地にショートされ、ショートブレーキ状態となる。
【００２４】
図１３はＵ相駆動回路１０ａの要部の動作説明図を示す。
【００２５】
通常動作時において、トランジスタＱＡ１をオンし、トランジスタＱＡ２をオフすることにより、Ｕ相コイルＬｕに図１３（Ａ）に示すような電流Ｉ１が供給される。また、トランジスタＱＡ１をオフし、トランジスタＱＡ２をオンすることにより、Ｕ相コイルＬｕから図１３（Ａ）に示すような電流Ｉ２が引き込まれる。
【００２６】
また、モータＭが回転した状態から停止させるときには、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗをすべて接地にショートさせて、制動力を得る、いわゆる、ショートブレーキがかけられる。
【００２７】
このとき、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを接地にショートさせるため、図１３（Ｂ）に示すようにトランジスタＱＡ１をオフし、トランジスタＱＡ２をオンさせ、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗをショートさせていた。
【００２８】
なお、上記モータ駆動回路に相当する先行技術文献は発見できなかった。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、モータ駆動回路では、ショートブレーキ動作時に、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに発生する逆起電力によりＵ相駆動回路１０ａ、Ｖ相駆動回路１０ｂ、Ｗ相駆動回路１０ｃで出力端子Ｔｏｕｔの電位が下がる。例えば、Ｕ相駆動回路１０ａにおいて出力端子Ｔｏｕｔの電位が下がると、寄生トランジスタＱＡＳ１１のエミッタ電位が下がることになり、トランジスタＱＡＳ１１がオンする。トランジスタＱＡＳ１１がオンすると、寄生トランジスタＱＡＳ２がオンする。
【００３０】
寄生トランジスタＱＡＳ２がオンすると、寄生トランジスタＱＡＳ１１のコレクタ電流がさらに増加する。いわゆる、寄生電流が増加することになる。寄生トランジスタＱＡＳ１１のコレクタ電流が増加すると、トランジスタＱＡ３のコレクタ電流、すなわち、トランジスタＱＡ１のベース電流が増加する。
【００３１】
トランジスタＱＡ１のコレクタ電流Ｉｃは、トランジスタＱＡ１の電流増幅率をβとし、トランジスタＱＡ１のベース電流をＩｂとすると、
Ｉｃ＝β×Ｉｂ
で表される。
【００３２】
このため、寄生電流が増加し、トランジスタＱＡ１のベース電流Ｉｂが増加すると、トランジスタＱＡ１のコレクタ電流がベース電流Ｉｂをβ倍して出力されることになる。これによって、電源からトランジスタＱＡ１、ＱＡ２を通して貫通電流が流れることになる。貫通電流が流れることで、トランジスタＱＡ１、ＱＡ２でジャンクションの温度が上昇し、素子破壊が起こる恐れがある。
【００３３】
このとき、トランジスタＱＡ１、ＱＡ２の破壊を防止するためには、トランジスタＱＡ１、ＱＡ２の素子サイズを大きくする必要がある。しかしながら、トランジスタＱＡ１、ＱＡ２の素子サイズを大きくすると、モータ駆動用ＩＣのチップサイズが大きくなるなどの問題点があった。
【００３４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、チップサイズを大きくすることなく、トランジスタの破壊を防止できるモータ駆動回路及びモータ駆動方法を提供することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータコイル（Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ）に電流を供給するとともに、該モータコイル（Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ）から電流を引き込む少なくとも一対のトランジスタ対（ＱＡ１、ＱＡ２）を有するモータ駆動回路において、ショートブレーキ時に前記一対のトランジスタ対（ＱＡ１、ＱＡ２）のうち一方のトランジスタ（ＱＡ２）をオンさせ、他方のトランジスタ（ＱＡ１）をオフさせるショートブレーキ制御回路（３４）と、前記一対のトランジスタのうちショートブレーキ時にオフされる側のトランジスタ（ＱＡ１）をスイッチングする電流供給トランジスタ（ＱＡ３）と、ショートブレーキ時に前記電流供給トランジスタ（ＱＡ３）のベース電位をオフ電位にクランプする保護回路（１４１）とを有することを特徴とする。
【００３６】
本発明によれば、保護回路（１４１）によりショートブレーキ時にトランジスタ（ＱＡ１）に駆動電流を供給する電流供給トランジスタ（ＱＡ３）のベース電位をオフ電位にクランプすることにより、トランジスタ（ＱＡ１）を確実にオフさせることができるため、寄生電流により出力トランジスタ（ＱＡ１、ＱＡ２）が共にオンし、貫通電流が流れるのを防止できる。よって、出力トランジスタ（ＱＡ１、ＱＡ２）の素子サイズを大きくすることなく、ショートブレーキ時など出力端子電圧の低下に対応できる。
【００３７】
なお、参照符号はあくまでも参考であり、この参照符号によって特許請求の範囲が限定されるものではない。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のモータ駆動システムの一実施例のブロック構成図を示す。
【００３９】
本実施例のモータ駆動システム１００は、三相ブラシレスモータＭ、ホール素子１０１−１〜１０１−３、モータ駆動回路１０２を含む構成とされている。
【００４０】
図２は三相ブラシレスモータＭの構成図を示す。
【００４１】
図２に示す三相ブラシレスモータＭは、アウタロータ型のモータであり、多極性に着磁されたロータマグネット１１１、ステ−タヨーク１１２に巻回されたＵ相コイルＬｕ、Ｖ相コイルＬｖ、Ｗ相コイルＬｗを含む。ロータマグネット１１１は、ステ−タヨーク１１２の周囲に回転自在に配設される。
【００４２】
ホール素子１０１−１〜１０１−３には、抵抗Ｒ１を介して制御電流が供給されており、印加磁界に応じた出力電圧をその出力端子に発生する。ホール素子１０１−１〜１０１−３は、例えば、モータＭの回転中心を中心として略１２０°間隔に配置されており、ロータマグネット１１１が発生する磁界に応じた電圧を出力する。ホール素子１０１−１〜１０１−３の出力電圧は、モータ駆動回路１０２に供給される。
【００４３】
モータ駆動回路１０２は、モータ駆動用ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）１０３、電圧源１０４、１０５、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１を含む構成とされている。
【００４４】
ホール素子１０１−１の出力端子は、モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ１、Ｔ２に接続されている。また、ホール素子１０１−２の出力端子は、モータ駆動ＩＣ１０３の端子Ｔ３、Ｔ４に接続されている。さらに、ホール素子１０１−３の出力端子は、モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ５、Ｔ６に接続されている。
【００４５】
モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ７には、電圧源１０４から電源電圧Ｖｃｃが印加される。モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ８には、電圧源１０４からの駆動電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２で降圧させた電圧が印加されている。モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ９には、Ｕ相コイルＬｕの一端が接続される。モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ１０には、Ｖ相コイルＬｖの一端が接続される。モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ１１には、Ｗ相コイルＬｗの一端が接続される。また、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの他端は互いに接続されている。コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗは、いわゆる、スター結線された構成とされている。
【００４６】
また、モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ１２、Ｔ１３には、外部回路から回転制御用信号が供給される。さらに、モータ駆動用ＩＣ１０３の端子Ｔ１６は、接地されている。
【００４７】
モータ駆動用ＩＣ１０３は、ホール素子１０１−１〜１０１−３の出力電圧に基づいてコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに回転磁界が発生するように駆動電流を供給する。このとき、端子Ｔ１２、Ｔ１３に供給される回転制御用信号に基づいて駆動電流を制御する。
【００４８】
次にモータ駆動用ＩＣ１０３について詳細に説明する。
【００４９】
図３はモータ駆動用ＩＣ１０３のブロック構成図を示す。
【００５０】
モータ駆動用ＩＣ１０３は、ホールアンプ１３１〜１３３、マトリクス回路１３４、出力部１３５、回転制御回路１３６を含む構成とされている。
【００５１】
ホールアンプ１３１は、非反転入力端子が端子Ｔ１に、反転入力端子が端子Ｔ２に接続されており、ホール素子１０１−１の出力電圧を矩形波に波形整形してマトリクス回路１３４に供給する。ホールアンプ１３２は、非反転入力端子が端子Ｔ３に、反転入力端子が端子Ｔ４に接続されており、ホール素子１０１−２の出力電圧を矩形波に波形整形してマトリクス回路１３４に供給する。ホールアンプ１３３は、非反転入力端子が端子Ｔ５に、反転入力端子が端子Ｔ６に接続されており、ホール素子１０１−３の出力電圧を矩形波に波形整形してマトリクス回路１３４に供給する。
【００５２】
マトリクス回路１３４は、ホールアンプ１３１〜１３３からの矩形波に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相制御信号を生成する。マトリクス回路１３４で生成された三相制御信号は、出力部１３５に供給される。なお、マトリクス回路１３４には、特許請求の範囲のショートブレーキ制御回路を含む構成とされおり、ショートブレーキ動作時には一対のトランジスタＱＡ１、ＱＡ２のうち、一方のトランジスタＱＡ２をオンさせ、他方のトランジスタＱＡ１をオフさせるように制御を行なっている。
【００５３】
出力部１３５は、Ｕ相駆動回路１３５ａ、Ｖ相駆動回路１３５ｂ、Ｗ相駆動回路１３５ｃを含む構成とされている。Ｕ相駆動回路１３５ａは、マトリクス回路１３４からのＵ相制御信号に基づいて出力端子Ｔ９に供給するＵ相駆動電流を制御する。Ｖ相駆動回路１３５ｂは、マトリクス回路１３４からのＶ相制御信号に基づいて出力端子Ｔ１０に供給するＶ相駆動電流を制御する。Ｗ相駆動回路１３５ｃは、マトリクス回路１３４からのＷ相制御信号に基づいて出力端子Ｔ１１に供給するＷ相駆動電流を制御する。
【００５４】
回転制御回路１３６には、端子Ｔ１２、Ｔ１３から回転制御信号が供給される。回転制御回路１３６は、端子Ｔ１２、Ｔ１３からの回転制御信号に基づいてマトリクス回路１３４を制御する。マトリクス回路１３４から出力部１３５に供給する信号を制御する。
【００５５】
次に出力部１３５を構成するＵ相駆動回路１３５ａ、及び、Ｖ相駆動回路１３５ｂ、並びに、Ｗ相駆動回路１３５ｃについて説明する。なお、Ｕ相駆動回路１３５ａ、及び、Ｖ相駆動回路１３５ｂ、並びに、Ｗ相駆動回路１３５ｃは、同じ構成であるので、駆動回路の構成を、Ｕ相駆動回路１３５ａを例に詳細に説明する。
【００５６】
図４はＵ相駆動回路１３５ａの回路構成図を示す。同図中、図９と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５７】
Ｕ相駆動回路１３５ａは、ショートブレーキ時にトランジスタＱ３Ａのベース電位をオフ電位にクランプする保護回路１４１を含む構成とされている。
【００５８】
図５は保護回路１４１の回路構成図を示す。
【００５９】
Ｕ相駆動回路１３５ａの保護回路１４１は、電流源２０１、トランジスタＱ１１、Ｑ２１〜Ｑ２３、Ｑ３１〜Ｑ３３、Ｑ４１〜Ｑ４３、Ｑ５１、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４を含む構成とされている。
【００６０】
トランジスタＱ１１は、ＮＰＮトランジスタから構成され、ベースにはショートブレーキ制御信号が供給されており、ショートブレーキ制御信号がハイレベルのときにオンし、ローレベルのときにオフする。トランジスタＱ１１はオンのときにはコレクタに接続された電流源２０１からの電流をエミッタから出力し、オフのときにはエミッタからの電流出力を停止する。
【００６１】
トランジスタＱ１１のエミッタ電流Ｉ１１ｅは、ＮＰＮトランジスタＱ２１〜Ｑ２３、抵抗Ｒ１１から構成されるカレントミラー回路に供給される。トランジスタＱ２１〜Ｑ２３及び抵抗Ｒ１１から構成されるカレントミラー回路は、トランジスタＱ１１のエミッタ電流Ｉ１１ｅに応じた電流Ｉ２３ｃをトランジスタＱ２３のコレクタから引き込む。
【００６２】
トランジスタＱ２３は、ＰＮＰトランジスタＱ３１〜Ｑ３３、抵抗Ｒ１２から構成されるカレントミラー回路からコレクタ電流Ｉ２３ｃを引き込む。トランジスタＱ３１〜Ｑ３３及び抵抗Ｒ１２から構成されるカレントミラー回路は、トランジスタＱ２３のコレクタ電流Ｉ２３ｃに応じた電流Ｉ３３ｃをトランジスタＱ３３のコレクタから出力する。
【００６３】
トランジスタＱ３３のコレクタ電流Ｉ３３ｃは、ＮＰＮトランジスタＱ４１〜Ｑ４３及び抵抗Ｒ１３から構成されるカレントミラー回路に供給される。トランジスタＱ４１〜Ｑ４３及び抵抗Ｒ１３から構成されるカレントミラー回路は、トランジスタＱ３３のコレクタ電流Ｉ３３ｃに応じた電流Ｉ４３ｃをトランジスタＱ４３のコレクタから引き込む。
【００６４】
トランジスタＱ４３のコレクタ電流Ｉ４３ｃは、ＰＮＰトランジスタＱ５１及び抵抗Ｒ１４から構成されるクランプ回路から電流を引き込む。トランジスタＱ５１及び抵抗Ｒ１４から構成されるクランプ回路は、ショートブレーキ動作時にトランジスタＱ４３のコレクタ電流Ｉ４３ｃにより駆動され、トランジスタＱＡ３のベース電位を一定に保持する。なお、クランプ回路は、通常動作時にトランジスタＱ４３がオフした状態ではトランジスタＱ５１がオフし、トランジスタＱＡ３のベース電位に影響を与えない。なお、トランジスタＱＡ３のベース電位は、マトリクス回路３４からの第１のスイッチング信号によって決定されており、ショートブレーキ時には第１のスイッチング信号に加えて、クランプ回路が動作し、一定電位にクランプされる。
【００６５】
次に、Ｕ相駆動回路１３５ａのショートブレーキ時の動作について説明する。
【００６６】
図６はＵ相駆動回路１３５ａの動作波形図を示す。図６（Ａ）はショートブレーキ制御信号、図６（Ｂ）は出力端子Ｔ９の電圧波形、図６（Ｃ）は電源電流波形を示す。また、図６で実線は保護回路１４１がある場合、一点鎖線は保護回路１４１がない場合の波形を示している。
【００６７】
時刻ｔ０でショートブレーキ動作が指示され、第１及び第２のスイッチング信号によりトランジスタＱＡ１がオフされ、トランジスタＱＡ２がオンされるとともに、図６（Ａ）に示すようにショートブレーキ制御信号がハイレベルになると、モータコイルＬｕに発生する逆起電力により図６（Ｂ）に実線で示すように出力端子Ｔ９の電圧がＧＮＤ電位より低下する。このとき、出力端子Ｔ９の電圧は、時刻ｔ２でモータロータの回転が停止するまで徐々にＧＮＤ電位まで上昇する。
【００６８】
このとき、本実施例では、図６（Ａ）に実線で示すショートブレーキ制御信号により保護回路１４１が駆動され、トランジスタＱＡ３のベース電位がオフ電位にクランプされるため、トランジスタＱＡ１は確実にオフしているので、モータコイルＬｕに駆動電流が供給されることはないので、図６（Ｃ）に実線で示すように電源電流は、急激に低下し、時刻ｔ２ではモータ駆動用ＩＣ１０３の消費電流程度となる。
【００６９】
一方、保護回路１４１がない場合には、モータコイルＬｕの逆起電力によりトランジスタＱＡ３がオンし、これによってトランジスタＱＡ１がオンし、トランジスタＱＡ１、ＱＡ２に貫通電流が流れることによって、時刻ｔ１でトランジスタＱＡ１、ＱＡ２が破壊する。これによって、図６（Ｂ）に一点鎖線で示すように出力端子Ｔ９の電圧が略電源電圧程度まで上昇するとともに、図６（Ｃ）に一点鎖線で示すように電源電流が最大になってしまう。
【００７０】
図７はＵ相駆動回路１３５ａのモータ回転数に対する電源電流の特性図を示す。
【００７１】
本実施例によれば、ショートブレーキ時に保護回路１４１によりトランジスタＱＡ３のベース電位をオフ電位にクランプすることにより、ショートブレーキ時に出力トランジスタＱＡ１を確実にオフすることができる。このため、図７に一点鎖線で示すようにモータロータの回転数の増加によってモータコイルの逆起電力が増加しても、モータコイルの逆起電力の影響により出力トランジスタＱＡ１がオンし、図７に実線で示すように電源電流が増加することがない。よって、出力トランジスタＱＡ１、ＱＡ２に貫通電流が流れて、出力トランジスタＱＡ１、ＱＡ２が破壊することを防止できる。
【００７２】
このため、出力トランジスタＱＡ１、ＱＡ２の耐圧を小さく設定することができる。よって、トランジスタＱＡ１、ＱＡ２の素子サイズを大きくすることができ、モータ駆動用ＩＣのチップサイズを大きくすることなく、ショートブレーキ時の出力端子電圧低下によるトランジスタＱＡ１、ＱＡ２の破壊を防止できる。
【００７３】
なお、本実施例では、トランジスタＱ２３のコレクタからの引き込み電流Ｉ２３ｃをトランジスタＱ３１〜Ｑ３３及び抵抗Ｒ１２からなるカレントミラー回路及びトランジスタＱ４１〜Ｑ４３及び抵抗Ｒ１３からなるカレントミラー回路により折り返した後、トランジスタＱ５１及び抵抗Ｒ１４から構成されるクランプ回路に供給し、トランジスタＱ５１及び抵抗Ｒ１４から構成されるクランプ回路を駆動する構成としたが、回路構成を簡略化することも可能である。
【００７４】
図８は保護回路１４１の変形例の回路構成図を示す。同図中、図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７５】
本変形例の保護回路１４１は、トランジスタＱ２３のコレクタ電流Ｉ２３ｃによりトランジスタＱ５１及び抵抗Ｒ１４から構成されるクランプ回路を直接的に駆動している。本変形例によれば、トランジスタＱ３１〜Ｑ３３、Ｑ４１〜Ｑ４３、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３を省略できる。だたし、電流増幅率を大きくする必要がある場合には、例えば、トランジスタＱ２１〜Ｑ２３のエミッタ面積などを大きく設定する必要がある。
【００７６】
また、上記実施例では、３相ブラシレスモータの駆動回路を例にとって説明を行なったが、これに限定されるものではなく、直流モータなどの駆動回路として適用できることは言うまでもない。
【００７７】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、保護回路によりショートブレーキ時にトランジスタに駆動電流を供給する電流供給トランジスタのベース電位をオフ電位にクランプすることにより、トランジスタを確実にオフさせることができるため、寄生電流により出力トランジスタが共にオンし、貫通電流が流れるのを防止でき、よって、出力トランジスタの素子サイズを大きくすることなく、ショートブレーキ時など出力端子電圧の低下に対応できる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ駆動システムの一実施例のブロック構成図である。
【図２】モータＭの構成図である。
【図３】モータ駆動用ＩＣ１０３のブロック構成図である。
【図４】Ｕ相駆動回路１３５ａのブロック構成図である。
【図５】保護回路１４１の回路構成図である。
【図６】Ｕ相駆動回路１３５ａの動作波形図である。
【図７】Ｕ相駆動回路１３５ａのモータ回転数に対する貫通電流の特性図である。
【図８】保護回路１４１の変形例の回路構成図である。
【図９】従来のモータ駆動回路のブロック構成図である。
【図１０】Ｕ相駆動回路１０ａの回路構成図である。
【図１１】Ｕ相駆動回路１０ａのＩＣチップ上での断面構成図である。
【図１２】通常動作時の駆動電流の動作波形図である。
【図１３】Ｕ相駆動回路１０ａの要部の動作説明図である。
【符号の説明】
１００  モータ駆動システム
Ｍ  モータ、１０１−１〜１０１−３  ホール素子、１０２  モータ駆動回路
１０３  モータ駆動用ＩＣ、１０４、１０５  電圧源
Ｌｕ  Ｕ相コイル、Ｌｖ  Ｖ相コイル、Ｌｗ  Ｗ相コイル
１３４  マトリクス回路
１４１  保護回路
【図１】
2004304882.tif 000003
【図２】
2004304882.tif 000004
【図３】
2004304882.tif 000005
【図４】
2004304882.tif 000006
【図５】
2004304882.tif 000007
【図６】
2004304882.tif 000008
【図７】
2004304882.tif 000009
【図８】
2004304882.tif 000010
【図９】
2004304882.tif 000011
【図１０】
2004304882.tif 000012
【図１１】
2004304882.tif 000013
【図１２】
2004304882.tif 000014
【図１３】
2004304882.tif 000015