(57)【要約】【課題】誤動作の生じないスイッチング電源の短絡防止機能を実現するとともに、定常回転時にモータに供給される電圧が低くなり過ぎないようにし、電磁音が小さく安定な回転動作のモータ駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】スイッチング制御方式の電圧変換手段４０の出力ＶＭを、電圧源７１以下にならないようにスイッチ手段７０でスイッチングデューティの制限をかける。ＶＭがさらに下がった場合は電圧保持手段８０で電圧源８１と同電位で保持する。ＶＭが電圧源９１以下になった場合は停止手段９０によってスイッチ９３を切断して電圧変換手段４０のスイッチング動作を停止させる。【選択図】  図１
2004297875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の磁極を有する回転子と、前記回転子に所定の空隙を有して配設された複数相の固定子巻線と、前記回転子に所定の空隙を有して配設された複数個のホール素子と、直流電源から可変出力の直流電圧を得るスイッチング制御方式の電圧変換手段と、前記電圧変換手段の出力と前記固定子巻線の各端子の間の電流路を形成する複数個のトランジスタからなる第１の駆動トランジスタ群と、前記直流電源の接地端子と前記固定子巻線の各端子の間の電流路を形成する複数個のトランジスタからなる第２の駆動トランジスタ群と、前記複数個のホール素子の出力信号で前記第１のトランジスタ群及び前記第２のトランジスタ群をそれぞれ通電制御する位置信号合成手段と、前記第１の駆動トランジスタ群の動作電圧を検出し基準電圧との比較増幅を行う比較増幅手段と、前記比較増幅手段の出力を平滑化させるフィルタ手段と、三角波信号を発生する信号発生手段と、前記信号発生手段の三角波信号と前記フィルタ手段の出力を比較して前記電圧変換手段のスイッチングデューティの制御を行う比較手段と、前記直流電源の接地電位よりわずかに高い電圧に設定された第１の電圧源と、前記電圧変換手段の出力電圧が前記第１の電圧源の電圧より低くなった場合に前記電圧変換手段のスイッチング制御動作を停止させる停止手段と、前記第１の電圧源の電圧より高い電圧に設定された第２の電圧源と、前記電圧変換手段の出力電圧が前記第２の電圧源の電圧と等しくなった場合に電圧変換手段の出力を第２の電圧源の電圧値で保持する電圧保持手段と、前記第２の電圧源の電圧より高い電圧に設定された第３の電圧源と、前記電圧変換手段の出力電圧が前記第３の電圧源の電圧より低くなった場合に前記比較増幅手段の出力を接地させるスイッチ手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
電圧保持手段は、電圧変換手段の出力を反転入力端子に接続し第２の電圧源を非反転入力端子に接続し出力電流もしくは出力電圧が所定の値に制限された差動増幅手段と、前記差動増幅手段で駆動されるトランジスタで構成されたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
第３の電圧源の電圧は、第１のトランジスタ群の動作可能な電圧より高く設定されていることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレス直流モータの駆動装置に関し、特に民生用ビデオカメラにおける電力効率の高いキャプスタンモータの駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレス直流モータはブラシ付の直流モータに比較して機械的接点がない為、長寿命、低騒音、電気的雑音が少ないなどの優れた特徴から、近年では高信頼性が要求される産業機器や映像・音響機器に広く応用されている。特に民生用ビデオカメラなど、機器の電源に電池を使用するものにおいては、電力効率の高いブラシレス直流モータの駆動装置が要望されている。
【０００３】
この種のブラシレス直流モータのうち、電力効率を向上させるために電圧制御トランジスタをスイッチング制御することにより電圧制御トランジスタのコレクタ損失を低減させるいわゆるスイッチング電源方式を用いたものが、従来よりいくつか提案されている。
【０００４】
その一例は、直流電源の一端と固定子巻線の電流給電端子の間の電流路を形成する第１の駆動トランジスタ群を電流指令と位置信号に応じて電流制御し、前記直流電源の接地端子と前記電流給電端子の間の電流路を形成する第２の駆動トランジスタ群を、第１の駆動トランジスタ群の動作電圧の最小電圧を所定の基準電圧に等しくなるように制御し、さらに電圧制御用のスイッチングトランジスタを第２の駆動トランジスタ群の動作電圧が所定の基準電圧に等しくなるようにオン・オフ制御を行うことによって、モータに供給される電圧を制御するように構成してある。このような制御を行うことにより、モータの電力効率を大幅に改善させている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−０４６４９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、スイッチング電源の出力の短絡例えば平滑用コンデンサの短絡事故などに対する安全機構がない。民生用機器においては、スイッチング電源を用いる場合、短絡事故に対する対策は機器の安全性を確保する上で必須となっている。特に民生用ビデオカメラのキャプスタンモータにおいては、テープの早送り動作やスロー再生、可変速再生など幅広い回転速度でかつ正逆転動作でモータを制御する必要があり、誤動作のないスイッチング電源の出力の短絡防止手段が必要となっている。
【０００７】
また高磁束密度の磁石の採用などによるモータの高性能化や記録用テープの小型化に伴うモータ負荷の減少で、通常の録画・再生動作でのモータに供給される電圧が低くなっている。これが要因で第１の駆動トランジスタ群の動作上必要とする電圧よりもスイッチング電源の供給電圧が下がってしまい、駆動トランジスタのリニアリティが悪化しモータの駆動電流波形が波形歪みを発生し、電磁音が増大や発生トルクのムラによる回転精度の悪化するという問題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、誤動作の生じないスイッチング電源の短絡防止機能を実現するとともに、定常回転時にモータに供給される電圧が低くなり過ぎないようにし、電磁音が小さく安定な回転動作のモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明のモータ駆動装置は、直流電源から可変出力の直流電圧を得るスイッチング制御方式の電圧変換手段と、電圧変換手段の出力と固定子巻線の各端子の間の電流路を形成する複数個のトランジスタからなる第１の駆動トランジスタ群と、直流電源の接地端子と固定子巻線の各端子の間の電流路を形成する複数個のトランジスタからなる第２の駆動トランジスタ群と、複数個のホール素子の出力信号で第１のトランジスタ群及び第２のトランジスタ群をそれぞれ通電制御する位置信号合成手段と、第１の駆動トランジスタ群の動作電圧を検出し基準電圧との比較増幅を行う比較増幅手段と、比較増幅手段の出力を平滑化させるフィルタ手段と、三角波信号を発生する信号発生手段と、信号発生手段の三角波信号とフィルタ手段の出力を比較し前記電圧変換手段のスイッチングデューティを制御する比較手段と、直流電源の接地電位よりわずかに高い電圧に設定された第１の電圧源と、電圧変換手段の出力電圧が第１の電圧源の電圧より低くなった場合に電圧変換手段のスイッチング制御動作を停止させる停止手段と、第１の電圧源の電圧より高い電圧に設定された第２の電圧源と、電圧変換手段の出力電圧が第２の電圧源の電圧と等しくなった場合に電圧変換手段の出力を第２の電圧源の電圧値で保持する電圧保持手段と、第２の電圧源の電圧より高い電圧に設定された第３の電圧源と、電圧変換手段の出力電圧が第３の電圧源の電圧より低くなった場合に比較増幅手段の出力を接地させるスイッチ手段とで構成している。
【００１０】
この構成により、誤動作の生じないスイッチング電源の短絡防止機能を実現するとともに、定常回転時にモータに供給される電圧が低くなり過ぎないようにし、電磁音が小さく安定な回転動作のモータ駆動装置が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のモータ駆動装置は、複数個の磁極を有する回転子と、前記回転子に所定の空隙を有して配設された複数相の固定子巻線と、前記回転子に所定の空隙を有して配設された複数個のホール素子と、直流電源から可変出力の直流電圧を得るスイッチング制御方式の電圧変換手段と、前記電圧変換手段の出力と前記固定子巻線の各端子の間の電流路を形成する複数個のトランジスタからなる第１の駆動トランジスタ群と、前記直流電源の接地端子と前記固定子巻線の各端子の間の電流路を形成する複数個のトランジスタからなる第２の駆動トランジスタ群と、前記複数個のホール素子の出力信号で前記第１のトランジスタ群及び前記第２のトランジスタ群をそれぞれ通電制御する位置信号合成手段と、前記第１の駆動トランジスタ群の動作電圧を検出し基準電圧との比較増幅を行う比較増幅手段と、前記比較増幅手段の出力を平滑化させるフィルタ手段と、三角波信号を発生する信号発生手段と、前記信号発生手段の三角波信号と前記フィルタ手段の出力を比較し前記電圧変換手段のスイッチングデューティを制御する比較手段と、前記直流電源の接地電位よりわずかに高い電圧に設定された第１の電圧源と、前記電圧変換手段の出力電圧が前記第１の電圧源の電圧より低くなった場合に前記電圧変換手段のスイッチング制御動作を停止させる停止手段と、前記第１の電圧源の電圧より高い電圧に設定された第２の電圧源と、前記電圧変換手段の出力電圧が前記第２の電圧源の電圧と等しくなった場合に電圧変換手段の出力を第２の電圧源の電圧値で保持する電圧保持手段と、前記第２の電圧源の電圧より高い電圧に設定された第３の電圧源と、前記電圧変換手段の出力電圧が前記第３の電圧源の電圧より低くなった場合に前記比較増幅手段の出力を接地させるスイッチ手段とを備えた構成としたものである。
【００１２】
請求項１に記載のモータ駆動装置では、位置信号合成手段の出力する位置信号により第１の駆動トランジスタ群と第２の駆動トランジスタ群をそれぞれ通電制御することにより、固定子巻線に通電される電流の相切換を順次行い、回転子を駆動する。電圧変換手段は、第１の駆動トランジスタ群のエミッタ・コレクタ間の動作電圧を検出して、基準電圧に等しくなるように電圧変換手段のスイッチングデューティを制御する。電圧変換手段の出力電圧が、第３の電圧源の電圧より低くなった場合、スイッチ手段によって比較増幅手段の出力を接地させ電圧変換手段の出力電圧を上げようとする。電圧変換手段の出力電圧が、第３の電圧源の電圧より高くなるとスイッチ手段は比較増幅手段の出力の接地を解除するので電圧変換手段の出力下がろうとする。よって電圧変換手段の出力電圧は、第３の電圧源と同電位に保持される。さらに電圧変換手段の出力電圧が下がった場合、第２の電圧源の電圧と同じになった時、電圧保持手段により、電圧変換手段の出力電圧は第２の電圧と同電位に保持される。電圧変換手段の出力が短絡事故等により、第１の電圧源の電圧以下になった場合のみ、停止手段により電圧変換手段のスイッチング動作が停止する。
【００１３】
その結果、本発明によれば、誤動作の生じないスイッチング電源の短絡防止機能を実現するとともに、定常回転時電圧変換手段の出力電圧が低くなり過ぎないよう制限をかけることができ、電磁音が小さく安定な回転動作のモータ駆動装置が得られる。
【００１４】
請求項２に記載のモータ駆動装置は、電圧保持手段は、電圧変換手段の出力を反転入力端子に接続し第２の電圧源を非反転入力端子に接続して出力電流もしくは出力電圧が所定の値に制限された差動増幅手段と、前記差動増幅手段で駆動されるトランジスタで構成されている。
【００１５】
請求項２のモータ駆動装置の構成においては、電圧保持手段は、誤差増幅回路により、電圧変換手段の出力電圧と第２の電圧源との誤差の極力抑えられるので精度が高い電圧保持が実現できる。また誤差増幅器の出力の電流もしくは電圧が所定の値に制限されている為、電圧変換手段の出力が短絡が生じても電圧保持手段から過大な電流が流れることはなく、信頼性の高いモータ駆動装置を実現することができる。
【００１６】
請求項３に記載のモータ駆動装置は、第３の電圧源の電圧は、第１のトランジスタ群の動作可能な電圧より高く設定されている。
【００１７】
請求項３のモータ駆動装置の構成においては、第１のトランジスタ群のリニアリティが悪化しない電圧値に第３の電圧源を設定し、電圧変換回路の出力電圧が第３の電圧源の電圧以下に下がらないようにする。これにより電磁音が小さく安定な回転動作のモータ駆動装置を実現する。
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明のブラシレス直流モータの駆動回路構成を示すブロック回路図である。
【００２０】
図１において、４は複数の磁極を有する永久磁石回転子、５、６、７は回転子４に対して所定の空隙を有して配設された固定子巻線、２０は第１の駆動トランジスタ群、３０は第２の駆動トランジスタ群、４１は直流電源、４０は直流電源４１から可変出力の直流電圧ＶＭを得るスイッチング制御方式の電圧変換回路である。電圧変換回路４０は、直流電源４１の正極端子から固定子巻線５，６，７に至る給電路に直列に挿入されたスイッチングトランジスタ４２と、還流ダイオード４３と、インダクタンスコイル４４と、平滑コンデンサ４５によって構成されている。第１の駆動トランジスタ群２０は３個のＰＮＰ型の駆動トランジスタ２１，２２，２３からなり、各駆動トランジスタ２１，２２，２３はそれぞれ電圧変換回路４０の出力端子と固定子巻線５，６，７の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃとの間の電流路を形成している。第２の駆動トランジスタ群３０は３個のＮＰＮ型の駆動トランジスタ３１，３２，３３からなり、各駆動トランジスタ３１，３２，３３はそれぞれ直流電源４１の接地端子と固定子巻線５，６，７の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃとの間の電流路を形成している。１，２，３は回転子４に所定の空隙を有して配設された３個のホール素子で、８は３個のホール素子１，２，３の入力供給源となる直流電源である。９は位置信号合成回路であり、３個のホール素子１，２，３の各差動出力か３相の固定子巻線５，６，７への通電電流を制御する通電制御信号を作成し駆動トランジスタ２１，２２，２３及び駆動トランジスタ３１，３２，３３の各ベース端子に出力する。１１は電流検出抵抗で、３相の固定子巻線５，６，７に通電される電流を電圧値に変換するものである。１０は比較制御回路で、指令端子１２に入力される指令信号ＥＣと電流検出抵抗１１に得られた電圧とを比較し、その結果得られた制御信号ＣＬに応じて位置信号合成回路の各通電制御信号の大きさを制御することにより、３相の固定子巻線５，６，７に供給される電流の大きさを制御するよう構成されている。１００は、数１００ｋＨｚの三角波電圧信号を発生する三角波発生回路である。５０は比較増幅回路で電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭと固定子巻線５，６，７の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃとの差電圧と基準電圧とを比較増幅する。
【００２１】
図２は比較増幅回路５０の具体例の回路構成図である。図２において、５１，５２，５３はダイオードで、それぞれカソード端子が共通接続され、ダイオード５１，５２，５３のアノード端子はそれぞれ３相の固定子巻線５，６，７の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃに接続されている。５６はＰＮＰ型のトランジスタで、エミッタは抵抗器５５を介して電圧変換回路４０（出力電圧はＶＭ）に接続され、コレクタは抵抗器５７を介して接地されている。トランジスタ５６のベースはダイオード５１，５２，５３の共通接続されたカソード端子に接続されている。５４は定電流源回路で、ダイオード５１，５２，５３のカソード共通端子とトランジスタ５６のベースより一定の電流を引き出している。５９は差動増幅器（オペアンプ）でプラス端子に基準電圧源５８、マイナス端子にトランジスタ５６のコレクタが接続される。差動増幅器５９の出力には抵抗器６０が接続される。Ｕはこの比較増幅回路５０の出力端子である。電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃに接続されている３個のダイオード５１，５２，５３のうちアノード電位の最も高いダイオードだけがオンされる。するとダイオードのカソード共通端子の電位はオン状態のダイオードの順方向電圧分だけ降下する。トランジスタ５６のベースはダイオード５１，５２，５３のカソード共通端子に接続され、トランジスタ５６のエミッタ・ベース間の電圧はオン状態のダイオード順方向電圧にほぼ等しいので、トランジスタ５６のエミッタ電位は、ほぼ電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃのうち最も高い電位と等しくなる（大きさはＶＥ）。抵抗器５５の片方は電圧変換回路４０に接続され、その電位はＶＭであるので、抵抗器５５には（ＶＭ−ＶＥ）の電位差に応じた電流が流れ、トランジスタ５６のエミッタに流れる電流とほぼ等しい電流がトランジスタ５５のコレクタに流れる。したがって、抵抗器５５と抵抗器５７の抵抗値を等しく選べば抵抗器５７の両端には、抵抗器５５の両端と同じ（ＶＭ−ＶＥ）の電位差を発生する。トランジスタ５５のコレクタには、電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃのうち電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭとの差が最も小さい電圧値が出力される（出力電圧はＶＣ）。基準電圧源５８は、図１の第１のトランジスタ群２０のコレクタ・エミッタ間の電圧を設定する電圧源である。差動増幅器５９は、基準電圧源５８とトランジスタ５５のコレクタ電圧ＶＣの差電圧を増幅した信号Ｕを出力する。抵抗器６０は、過大な電流が流れるのを防止するために接続されている。なお基準電圧源５８はモータに流れる電流に比例して出力電圧が可変する構成が一般的となっているが、図２において基準電圧源５８の電圧Ｅ２は０．２Ｖとして以後説明する。
【００２２】
６１は比較増幅回路５０の出力信号Ｕを平滑化するフィルタ回路で、抵抗６２とコンデンサ６３で構成されている。６４は比較回路で、三角波発生回路の出力信号とフィルタ回路６１の出力との電圧の大小関係を比較してスイッチングトランジスタ４２のベース電流をオン、オフ制御する。すなわち比較増幅回路５０は、第１のトランジスタ群のコレクタ・エミッタ間の電圧が基準電源５８の電圧Ｅ２（０．２Ｖ）と等しくなるように、トランジスタ４２のスイッチングデューティを制御している。この時比較増幅回路５０の出力電圧が高いほどスイッチングのオンデューティが狭く（ＶＭは低く）なり、比較増幅回路５０の出力電圧が低いほどスイッチングオンデューティが広く（ＶＭは高く）なるように動作する。比較増幅回路５０は、第１のトランジスタ群のコレクタ・エミッタ間のわずかな電圧変動を検出するために検出ゲイン高く設定している。比較増幅回路５０の出力をフィルタ回路６１で高域信号を除去することが安定したスイッチング制御を行う上で必要となる。
【００２３】
７０は、スイッチ回路であり直流電圧源７１と比較器（コンパレータ）７２とＮＰＮトランジスタ７３とトランジスタ７３のベースに直列に接続される抵抗器７４で構成されている。遮断回路７０は、電圧変換回路の出力ＶＭと電圧源７１との電圧を比較し、ＶＭが電圧源７１の電圧に対し同等以下になった時、トランジスタ７３をオンさせ比較増幅回路５０の出力をほぼ接地電位まで低下させる。
【００２４】
８０は、電圧保持回路であり直流電圧源８１と電流出力型の差動増幅回路８２とＮＰＮトランジスタ８３で構成されている。電圧保持回路８０は、電圧変換回路の出力ＶＭと電圧源８１との電圧を比較し、ＶＭが電圧源８１の電圧とほぼ等しくになった時、トランジスタ８３がオン動作し、電圧変換回路の出力ＶＭを電圧源８１の電圧で保持する。
【００２５】
９０は、スイッチング停止回路であり直流電圧源９１と比較回路９２とスイッチ９３で構成されている。スイッチング停止回路９０は、電圧変換回路の出力ＶＭと電圧源８１との電圧を比較し、ＶＭが電圧源９１の電圧に対し同等以下になった時、比較回路６４の出力とスイッチングトランジスタ４２のベース端子の接続を切断しトランジスタ４２のスイッチングを停止させる。直流電圧源９１は、接地電位（０Ｖ）よりも僅かに高く設定される。図１においては、直流電圧源９１は、０．２Ｖとして説明する。
【００２６】
電圧源８１の電圧は、電圧源９１の電圧よりも高く設定されている。図１においては、電圧源８１は、０．５Ｖとして説明する。
【００２７】
電圧源７１の電圧は、トランジスタ２１，２２，２３が動作するために必要な電圧変換回路の出力ＶＭの電圧よりも高く設定される。位置信号合成回路における出力電圧は、その構成がＮＰＮトランジスタ、エミッタ接地でコレクタ出力形式である場合、モータ電流のリニアリティを確保するためには、コレクタ・エミッタ間の飽和電圧以上が必要となる。図１の位置信号合成回路ではコレクタ・エミッタ間の飽和電圧を０．３Ｖとして説明する。駆動トランジスタ群トランジスタ２１、２２、２３のベース・エミッタ間の電圧を０．７Ｖとすると、トランジスタ２１，２２，２３の動作上必要なＶＭ電圧は、
（０．７＋０．３）＝１．０Ｖ
である。本モータ駆動装置の場合、電圧源７１の電圧は、１．０Ｖ以上に設定される。図１においては電圧源７１は１．０Ｖとして説明する。
【００２８】
以上のように構成されたモータ駆動装置について、図面を用いてその動作を説明する。
【００２９】
図３は、定常回転時で比較的高速回転している場合の図１のブロック回路図における固定子巻線５，６，７に流れる電流波形と給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの電圧波形と電圧変換回路の出力電圧ＶＭを示している。図３において、Ｅ２は、図２の基準電圧源（０．２Ｖ）であることを示し、駆動トランジスタ２１，２２，２３のコレクタ・エミッタ間の電圧をＥ２（０．２Ｖ）になるように電圧変換回路の出力電圧ＶＭがスイッチング制御されている。
【００３０】
次に定常動作時で回転速度が低い場合で負荷トルクも小さい場合を考える。モータは回転速度に比例した電圧を固定子巻線で発生するが、回転数が低い場合は、この発電電圧は無視できるほど低くなるので、モータでの発生電圧は、
（固定子巻線の抵抗値）×（モータ電流）
とほぼ等しくなる。モータ電流は、負荷トルクに比例するので負荷トルクが小さいとモータでの発生電圧も小さくなる。第１のトランジスタ群２０のコレクタ・エミッタ間の電圧は、前述のように基準電圧源の出力電圧０．２Ｖに等しくなるよう制御される。第２のトランジスタ群３０のコレクタ電圧を０．２Ｖ、モータでの発生電圧を０．５Ｖとし、遮断回路７０がないと仮定すると電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭは、
ＶＭ＝０．２Ｖ＋０．５Ｖ＋０．２Ｖ  ＝  ０．９Ｖ
になる。しかしＶＭが０．９Ｖの場合、前述したようにトランジスタ２１，２２，２３が動作上必要なＶＭ電圧
（０．７Ｖ＋０．３Ｖ）＝１．０Ｖ
より低くなっている為、トランジスタ２１，２２，２３のリニアリティが確保できず、モータ電流の波形歪みが生じてしまう（従来のモータ駆動装置）。
【００３１】
図４は、スイッチ回路７０が動作した場合の給電端子Ａ，Ｂ，ＣとＶＭの動作波形である。電圧変換回路４０の出力ＶＭが１．０Ｖより低くなるとトランジスタ７３がオンし、比較増幅回路５０の出力Ｕを接地電位まで低下させようとする。比較増幅回路５０の出力Ｕは、低い電圧になると、電圧変換回路４０の出力ＶＭは高くなり、ＶＭが１．０Ｖ以上になるとトランジスタ７３がオフする。このようにトランジスタ７３がオンとオフを繰り返す動作を行うが比較増幅回路５０の出力信号Ｕは、フィルタ回路６１で平滑化されるので、結果的に電圧変換回路４０の出力ＶＭは、図４に示すようにほぼ１．０Ｖに制限される。電圧変換回路４０の出力ＶＭは１．０Ｖ以上あればトランジスタ２１，２２，２３のリニアリティが確保でき、モータ電流の波形歪みは発生しないので、モータでの電磁音やトルクむらは発生しない。このように第３の電圧源の電圧をモータ駆動回路で必要とするＶＭ電圧以上の電圧値に設定すれば定常回転動作におけるモータ電流のリニアリティを確保できる。
【００３２】
次に、モータの回転動作中に電圧変換回路４０の出力が接地状態、例えば平滑コンデンサ４５が短絡状態になった場合を考える。この時電圧変換回路の出力ＶＭは当然ながら０Ｖもしくは０Ｖに極めて近い電圧になるので、電圧源９１の０．２Ｖより小さくなる。この時スイッチング停止回路９０は、前述したようにスイッチングトランジスタ４２のベースへの通電を遮断し、電圧変換回路４０はスイッチング動作を停止する。このようにして電圧変換回路４０の出力ＶＭの短絡事故に対して直流電源４１から過大な電流が流れるのを防止できる。このスイッチング停止回路９０は、通常動作時は動作しないことが条件である。
【００３３】
前述のように民生用ビデオカメラのキャプスタンモータにおいては、テープの早送り動作やスロー再生、逆回転動作などがある。例として早送り動作から再生動作に移行した場合の電圧変換回路の出力電圧ＶＭの動作波形の一例を図５に示す。モータは高速回転から低速回転へ短時間に移行するため、３相の固定子巻線５，６，７の電流給電端子Ａ，Ｂ，Ｃの電圧は急低下する。この電圧変化に伴い比較増幅回路５０の出力Ｕの電圧は、急上昇する。これは差動増幅回路５９の増幅率を高く設定しているためであり、差動増幅回路５９の増幅率を低くすると基準電圧源５８の電圧（０．２Ｖ）と第１のトランジスタ群のコレクタ・エミッタ間の電圧が一致しなくなる。比較増幅回路Ｕの電圧が急上昇し三角波発生回路６０の出力信号（三角波信号）の上限に近づくにつれて、電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭは、低下していく。電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭが第１の電圧源の電圧（１．０Ｖ）になると、トランジスタ７３がオンし比較増幅回路５０の出力Ｕの電圧を下げようとする。しかしながらフィルタ回路６１の積分動作により、比較増幅回路５０の出力Ｕは若干の応答遅れがあり、この応答遅れの間に電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭは低下していく。電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭが第２の電圧源の電圧（０．５Ｖ）になると、差動増幅回路８１は、トランジスタ８３をオンさせる。トランジスタ８３のコレクタは、直流電源４１の出力に接続され、エミッタは電圧変換回路４０の出力ＶＭに接続されているので直流電源４１からＶＭ端子へと電流を供給する。差動増幅回路５０は電流出力型で出力電流があらかじめ任意の電流値に設定されている。例えばトランジスタ８３の電流増幅率ｈＦＥを１００、モータに流す電流を１００ｍＡ以下に設定するとすれば差動増幅回路５０の出力電流は、
１００ｍＡ÷１００＝１ｍＡ
に設定する。これにより、前述の短絡防止回路が動作したときにトランジスタ８３から過大な電流が流れるのを防止することが可能となる。比較増幅回路５０の出力Ｕの応答遅れ時間が過ぎると、電圧変換回路４０の出力電圧  ＶＭは上昇に転じ、トランジスタ８３はオフし、電圧変換回路４０の出力ＶＭは、図４に示した状態に移行する。
【００３４】
電圧保持回路８０がないとした場合の電圧変換回路の出力電圧ＶＭを図５の破線で示す。電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭは低下が続き、第１の電圧源の電圧（０．２Ｖ）まで下がる。このときは前述のようにスイッチング停止回路９０は、スイッチングトランジスタ４２のベースへの通電を遮断し、電圧変換回路４０はスイッチング動作を停止し、電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭが０Ｖになってしまい、モータが停止してしまう。
【００３５】
このように電圧保持回路８０は、スイッチング停止回路がモータの回転動作中に誤動作しないように、電圧変換回路４０の出力電圧ＶＭを第２の電圧源の電位で確実に保持する働きを行う。
【００３６】
以上のように本実施の形態によれば、定常回転時の電圧変換手段の出力ＶＭの過度な低下を防止し駆動トランジスタのリニアリティを確保できるので、モータの電磁音や発生トルクのむらが生じないモータ駆動装置を実現することができる。またいかなる回転状態においても誤動作の生じないスイッチング電源の短絡防止機能を実現できる。さらに電圧保持手段は、差動増幅回路とトランジスタで構成することで、電圧変換手段の出力電圧と第２の電圧源との誤差を極力抑えられるので精度が高く確実な電圧保持手段が実現できる。誤差増幅器の出力の電流は所定の値に制限されている為、電圧変換手段の出力が短絡が生じても電圧保持手段から過大な電流が流れることはなく、信頼性の高いモータ駆動装置を実現できる。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、モータは３相ブラシレスモータとしたが、モータ相数は３相に限らず何相にでも応用できることは言うまでもない。また直流ブラシレスモータに限らずいかなるモータ駆動装置にも応用できるものである。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明のモータ駆動装置によれば、スイッチ手段により電圧変換手段の出力電圧を第３の電圧源と同電位に制限できる。さらに電圧変換手段の出力電圧が下がり、第２の電圧源と同電位になった場合、電圧保持手段により電圧変換手段の出力電圧は第２の電圧と同電位に保持できる。電圧変換手段の出力が短絡事故等により、第１の電圧源の電圧以下になった場合のみ、停止手段により電圧変換手段の動作が停止する。
【００３９】
その結果、定常回転時の電圧変換手段の出力ＶＭの過度な低下を防止し駆動トランジスタのリニアリティを確保できるので、モータの電磁音や発生トルクのむらが生じないモータ駆動装置を実現することができる。またいかなる回転状態においても誤動作の生じないスイッチング電源の短絡防止機能を実現できる。さらに電圧保持手段は、差動増幅回路とトランジスタで構成することで、電圧変換手段の出力電圧と第２の電圧源との誤差を極力抑えられるので精度が高い電圧保持手段が実現できる。誤差増幅器の出力の電流は所定の値に制限されている為、電圧変換手段の出力が短絡が生じても電圧保持手段から過大な電流が流れることはなく、信頼性の高いモータ駆動装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の回路構成を示すブロック回路図
【図２】実施の形態のモータ駆動装置における比較増幅回路の回路構成を示すブロック回路図
【図３】実施の形態のモータ駆動装置における比較的高速回転での動作を説明するための信号波形図
【図４】実施の形態のモータ駆動装置における低速回転での動作を説明するための信号波形図
【図５】実施の形態のモータ駆動装置における高速回転から低速回転への移行動作を説明するための信号波形図
【符号の説明】
１，２，３  ホール素子
４，５，６  固定子巻線
７  回転子
９  位置信号合成回路
２０  第１の駆動トランジスタ群
３０  第２の駆動トランジスタ群
４０  電圧変換回路
５０  比較増幅回路
７０  スイッチ回路
８０  電圧保持回路
９０  スイッチング停止回路
１００  三角波発生回路
【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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