(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源と駆動出力端子との間の導通を制御する第１駆動トランジスタ及び第２電源と前記駆動出力端子との間の導通を制御する第２駆動トランジスタを有し、前記駆動出力端子からモータへ前記第１駆動トランジスタ及び前記第２駆動トランジスタの制御状態に応じた電力供給を行う出力部と、
所与の第１切換信号に応じて前記第１駆動トランジスタの断続を切り換え、前記第１駆動トランジスタの導通状態において前記駆動出力端子に前記第１電源に応じた電圧を出力させる第１制御部と、
所与の第２切換信号及びモード信号に応じて、前記第２駆動トランジスタの動作を制御する第２制御部と、
を有し、
前記第２制御部は、
前記第２駆動トランジスタを導通状態とするオン電圧及び遮断状態とするオフ電圧を前記第２切換信号に応じて選択的に出力するオンオフ制御部と、
前記第２駆動トランジスタの制御端子へ入力する導通制御信号を、前記駆動出力端子に所定の目的電圧が設定されることに基づいて生成する定電圧制御部と、
前記第２駆動トランジスタを前記導通状態とする際に、前記モード信号に応じて、前記オンオフ制御部が出力する前記オン電圧及び前記定電圧制御部の出力のいずれを前記導通制御信号として前記第２駆動トランジスタに入力するかを切り換えるスイッチ部と、
を有し、
前記スイッチ部は、前記モード信号が飽和出力モードに対応する場合には、前記オンオフ制御部の前記オン電圧を前記導通制御信号に選択して、前記駆動出力端子に前記第２電源に応じた電圧を出力させ、前記モード切換信号が定電圧出力モードに対応する場合には、前記定電圧制御部の出力を前記導通制御信号に選択して、前記駆動出力端子を前記目的電圧に設定すること、
を特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動回路において、
前記定電圧制御部は、一方入力端子に基準電圧を入力され、他方入力端子に前記駆動出力端子を接続され、出力端子が前記スイッチ部を介して前記第２駆動トランジスタの前記制御端子に接続される演算増幅器を有し、前記目的電圧が前記基準電圧に応じて設定されること、を特徴とするモータ駆動回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動回路において、
前記スイッチ部は、
前記オンオフ制御部と前記制御端子との間に設けられた第１スイッチと、
前記定電圧制御部と前記制御端子との間に設けられた第２スイッチと、
を有し、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、前記モード信号に応じて相補的に断続状態が切り替わること、
を特徴とするモータ駆動回路。
【請求項４】
第１電源と駆動出力端子との間の導通を制御する第１駆動トランジスタ及び第２電源と前記駆動出力端子との間の導通を制御する第２駆動トランジスタを有し、前記駆動出力端子からモータへ前記第１駆動トランジスタ及び前記第２駆動トランジスタの制御状態に応じた電力供給を行う出力部と、
所与の第１切換信号に応じて前記第１駆動トランジスタの断続を切り換え、前記第１駆動トランジスタの導通状態において前記駆動出力端子に前記第１電源に応じた電圧を出力させる第１制御部と、
所与の第２切換信号及びモード信号に応じて、前記第２駆動トランジスタの動作を制御する第２制御部と、
を有し、
前記第２制御部は、
前記第２駆動トランジスタを導通状態とするオン電圧及び遮断状態とするオフ電圧を前記第２切換信号に応じて選択的に出力するオンオフ制御部と、
前記第２駆動トランジスタの制御端子へ入力する導通制御信号を、前記駆動出力端子に流れる電流が所定の目的電流に設定されることに基づいて生成する定電流制御部と、
前記第２駆動トランジスタを前記導通状態とする際に、前記モード信号に応じて、前記オンオフ制御部が出力する前記オン電圧及び前記定電流制御部の出力のいずれを前記導通制御信号として前記第２駆動トランジスタに入力するかを切り換えるスイッチ部と、
を有し、
前記スイッチ部は、前記モード信号が飽和出力モードに対応する場合には、前記オンオフ制御部の前記オン電圧を前記導通制御信号に選択して、前記駆動出力端子に前記第２電源に応じた電圧を出力させ、前記モード切換信号が定電流出力モードに対応する場合には、前記定電流制御部の出力を前記導通制御信号に選択して、前記駆動出力端子に流れる電流を前記目的電流に設定すること、
を特徴とするモータ駆動回路。
【請求項５】
請求項４に記載のモータ駆動回路において、
前記定電流制御部は、
前記第２トランジスタに流れる電流に応じた帰還電圧を生成する電流検知部と、
一方入力端子に基準電圧を入力され、他方入力端子に前記帰還電圧を入力され、出力端子が前記スイッチ部を介して前記第２駆動トランジスタの前記制御端子に接続される演算増幅器と、を有し、
前記目的電流が前記基準電圧に応じて設定されることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のモータ駆動回路において、
前記スイッチ部は、
前記オンオフ制御部と前記制御端子との間に設けられた第１スイッチと、
前記定電流制御部と前記制御端子との間に設けられた第２スイッチと、
を有し、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、前記モード信号に応じて相補的に断続状態が切り替わること、
を特徴とするモータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動する電圧・電流を供給するモータ駆動回路に関し、特にモータの駆動方式の切り換えに好適に対応可能なモータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、ＤＣモータ及び当該モータに電流を供給し駆動するモータドライバ（モータ駆動回路）の構成を示す模式的な回路図である。モータドライバ２の出力端子は、ＤＣモータ４の一方端子に接続され、制御部６が出力端子とＶddとの間のＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）８をオンし、一方、出力端子とアースとの間のＦＥＴ１０をオフすると、Ｖddからモータ４を通って当該モータ４の他方端子側のアースへ電流が流れ、モータ４が回転する。ちなみに、モータ４が回転している状態でＦＥＴ８をオフ、ＦＥＴ１０をオンすると、モータ４の回転により生じる逆起電力が電流としてアースに吸収され、回転にブレーキをかけることができる。
【０００３】
ＤＣモータでは電流の向きに応じてモータの回転方向を切り換えることができる。図４は、回転方向を切り換えることができるモータドライバの構成を示す模式的な回路図であり、この構成はモータ４の両端に図３に示したモータドライバ２（２ａ，２ｂ）を接続したＨブリッジ構成となっている。この構成ではモータドライバ２ａのＦＥＴ８ａ，１０ａとモータドライバ２ｂのＦＥＴ８ｂ，１０ｂとのオン・オフの組み合わせを変えることで、モータ４に流れる電流の向きを変えることができる。具体的には、ＦＥＴ８ａ及びＦＥＴ１０ｂをオンした場合と、ＦＥＴ８ｂ及びＦＥＴ１０ａをオンした場合とで電流の向きが変わり、これによりモータ４の回転方向を変えることができる。
【０００４】
モータドライバ２によるモータ駆動方式として主なものに、飽和駆動、定電圧駆動、定電流駆動がある。図５〜図７は、各方式での従来のモータドライバ２の構成を示す回路図である。これら図５〜図７において共通の構成要素には同一の符号を付し説明を簡略化する。以下、符号“ＱＰｋ”（ｋ＝１，２，３，…）はＰチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）ＦＥＴ、符号“ＱＮｋ”（ｋ＝１，２，３，…）はＮチャネルのＭＯＳＦＥＴを表す。また、これらのいずれの回路も端子ＩＮ-ＵにＬ（Low）レベルを入力されると、Ｖddと出力端子ＯＵＴとの間のＱＰ１がオン状態となり、一方、ＩＮ-ＵにＨ（High）レベルを入力されると、ＱＰ１はオフ状態となる。また、ＩＮ-ＬにＬレベルを入力されると、アースと出力端子ＯＵＴとの間のＱＮ１がオン状態となり、一方、ＩＮ-ＬにＨレベルを入力されると、ＱＮ１はオフ状態となる。以下、各方式について個別に説明する。
【０００５】
まず図５は飽和駆動方式のモータドライバの回路構成を示す。ＱＰ２及びＱＮ２の対と、ＱＰ３及びＱＮ３の対と、ＱＰ４及びＱＮ４の対とはそれぞれインバータ２０，２２，２４を構成し、互いのゲートに共通に受けた入力レベルを反転し、各対を構成するトランジスタ相互のドレインとドレインとの接続点から当該反転レベルを出力する。インバータ２０，２４は直列に接続される。ＩＮ−Ｕの入力レベルはインバータ２０に入力され、２度反転されて、インバータ２４の出力端からＱＰ１のゲートに印加される。ＩＮ−Ｌの入力レベルはインバータ２２で反転され、ＱＮ１のゲートへ印加される。
【０００６】
ＩＮ−ＵがＬレベル、ＩＮ−ＬがＨレベルのとき、ＱＰ１がオン、ＱＮ１がオフとなり、出力端子ＯＵＴからは、ＱＰ１のソースに接続された電源Ｖddに応じた出力電圧Ｖoutが得られる。一方、ＩＮ−ＵがＨレベル、ＩＮ−ＬがＬレベルのとき、ＱＰ１がオフ、ＱＮ１がオンとなり、出力端子ＯＵＴからは、ＱＮ１のソースに接続されたアースに応じた出力電圧Ｖoutが得られる。
【０００７】
このように飽和駆動方式ではＶoutはモータドライバに供給される電源電圧Ｖdd及びアース電位に応じて設定される。例えば、飽和駆動方式はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御に用いられる。
【０００８】
図６は定電圧駆動方式のモータドライバの回路構成を示す。この回路はＱＰ１に対する制御部の構成が図５と相違する。ＱＰ１はオペアンプＡ１の出力に応じて制御される。オペアンプＡ１の出力及びＱＰ１のゲートの間には、ＱＰ５及びＱＮ５の対からなるスイッチ２６が設けられる。スイッチ２６の断続はＱＰ５，ＱＮ５それぞれのゲート電圧に応じて制御される。具体的には、ＱＰ５のゲートはＩＮ−Ｕに接続され、ＱＮ５のゲートはインバータ２０の出力端に接続され、ＩＮ−ＵがＬレベルのときスイッチ２６はオン状態となり、逆にＩＮ−ＵがＨレベルのときオフ状態となる。
【０００９】
出力端子ＯＵＴとアースとの間には抵抗Ｒfと抵抗Ｒgとが直列接続され、ＲfとＲgとの接続点の電圧Ｖa1がオペアンプＡ１の一方の入力信号とされる。出力端子ＯＵＴの電圧をＶoutとすると、Ｖa1は次式で与えられる。
Ｖa1＝Ｖout・Ｒg/(Ｒf＋Ｒg)    ………（１）
【００１０】
以上、ＱＰ１に関する構成を説明したが、ＱＮ１に関する構成は図５の飽和駆動方式と同様である。この回路構成においてＩＮ−ＵがＬレベル、ＩＮ−ＬがＨレベルのとき、スイッチ２６がオンとなってＱＰ１がオンとなると共に、ＱＮ１がオフとなる。このとき、オペアンプＡ１は一方の入力端子に入力される電圧Ｖa1が他方の入力端子に入力される基準電圧Ｖrefに等しくなるように、ＱＰ１の導通状態を制御する。その結果、定電圧駆動方式のモータドライバの出力電圧Ｖoutは、次式で表されるように、Ｖrefに応じた定電圧に設定される。
Ｖout＝Ｖref・(Ｒf＋Ｒg)/Ｒg  ………（２）
【００１１】
図７は定電流駆動方式のモータドライバの回路構成を示す。この回路はＱＮ１に対する制御部の構成が図５と相違する。ＱＮ１はオペアンプＡ２の出力に応じて制御される。オペアンプＡ２の出力及びＱＮ１のゲートの間には、ＱＰ６及びＱＮ６の対からなるスイッチ２８が設けられる。スイッチ２８の断続はＱＰ６，ＱＮ６それぞれのゲート電圧に応じて制御される。具体的には、ＱＰ６のゲートはＩＮ−Ｌに接続され、ＱＮ６のゲートはインバータ２２の出力端に接続され、ＩＮ−ＬがＬレベルのときスイッチ２８はオン状態となり、逆にＩＮ−ＬがＨレベルのときオフ状態となる。
【００１２】
ＱＮ１のソースとアースとの間には抵抗Ｒtが直列に接続され、オペアンプＡ２の一方の入力端子は、ＱＮ１とＲtとの接続点の電圧Ｖa2を入力される。ＱＮ１のドレイン−ソース間電流をＩdsと表すと、Ｖa2は次式で与えられる。
Ｖa2＝Ｉds・Ｒt    ………（３）
【００１３】
以上、ＱＮ１に関する構成を説明したが、ＱＰ１に関する構成は図５の飽和駆動方式と同様である。この回路構成においてＩＮ−ＵがＨレベル、ＩＮ−ＬがＬレベルのとき、スイッチ２８がオンとなってＱＮ１がオンとなると共に、ＱＰ１がオフとなり、出力端子ＯＵＴに流れる電流ＩoutはＩdsとなる。ここで、オペアンプＡ２は一方の入力端子に入力される電圧Ｖa2が他方の入力端子に入力される基準電圧Ｖrefに等しくなるように、ＱＮ１の導通状態を制御する。その結果、定電流駆動方式のモータドライバの出力電流Ｉoutは、次式で表されるように、Ｖrefに応じた定電流に設定される。
Ｉout＝Ｖref/Ｒt    ………（４）
【００１４】
なお、図７の回路ではＩoutは端子ＯＵＴから電流を引き込むように動作する。例えば、図７のモータドライバを用いて図４の構成とした場合に、一方のモータドライバ２ａにおいてＩＮ−ＵをＨ、ＩＮ−ＬをＬとすると、当該モータドライバ２ａは定電流Ｉoutを引き込むように動作する。このとき、他方のモータドライバ２ｂではＩＮ−ＵをＬ、ＩＮ−ＬをＨとしてＱＰ１をオン状態とすることにより、モータドライバ２ｂのＶddからモータ４を介してモータドライバ２ａのアースへ向けて定電流Ｉoutが流れ、モータ４が駆動される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
定電圧駆動と飽和駆動とを切り換えてモータを駆動したり、定電流駆動と飽和駆動とを切り換えてモータを駆動するニーズがある。これに対して従来は、必要となる駆動方式のモータドライバをそれぞれ別個の回路として用意するため、モータドライバの回路規模が大きくなるといった問題があった。
【００１６】
ここで、図５に示す飽和駆動方式のモータドライバでは、出力電圧はＶddとアース電位に固定され、その中間の所望の定電圧Ｖoutに設定することができない。また、所望の定電流Ｉoutを得ることもできない。これに対し、図６に示す定電圧駆動方式のモータドライバや、図７に示す定電流駆動方式のモータドライバでは、Ｖrefを可変に構成することで、Ｖoutを飽和駆動方式の出力電圧と同様の値に設定することが可能である。また、図６に示す従来の定電圧駆動方式のモータドライバでは、Ｖrefを可変に構成することで、例えば、Ｖoutを飽和駆動方式の出力電圧と同様の値に設定することが可能である。しかし、これら定電圧駆動方式や定電流駆動方式のモータドライバは、オペアンプを用いたフィードバック制御を行うため制御応答性が低く、例えばＰＷＭ制御等で必要となり得る高周波数でのスイッチング動作に適さないという問題があった。
【００１７】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、回路規模を抑制しつつ、複数の駆動方式が好適に実現されるモータ駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るモータ駆動回路は、第１電源と駆動出力端子との間の導通を制御する第１駆動トランジスタ及び第２電源と前記駆動出力端子との間の導通を制御する第２駆動トランジスタを有し、前記駆動出力端子からモータへ前記第１駆動トランジスタ及び前記第２駆動トランジスタの制御状態に応じた電力供給を行う出力部と、所与の第１切換信号に応じて前記第１駆動トランジスタの断続を切り換え、前記第１駆動トランジスタの導通状態において前記駆動出力端子に前記第１電源に応じた電圧を出力させる第１制御部と、所与の第２切換信号及びモード信号に応じて、前記第２駆動トランジスタの動作を制御する第２制御部と、を有し、前記第２制御部が、前記第２駆動トランジスタを導通状態とするオン電圧及び遮断状態とするオフ電圧を前記第２切換信号に応じて選択的に出力するオンオフ制御部と、前記第２駆動トランジスタの制御端子へ入力する導通制御信号を、前記駆動出力端子に所定の目的電圧が設定されることに基づいて生成する定電圧制御部と、前記第２駆動トランジスタを前記導通状態とする際に、前記モード信号に応じて、前記オンオフ制御部が出力する前記オン電圧及び前記定電圧制御部の出力のいずれを前記導通制御信号として前記第２駆動トランジスタに入力するかを切り換えるスイッチ部と、を有し、前記スイッチ部が、前記モード信号が飽和出力モードに対応する場合には、前記オンオフ制御部の前記オン電圧を前記導通制御信号に選択して、前記駆動出力端子に前記第２電源に応じた電圧を出力させ、前記モード切換信号が定電圧出力モードに対応する場合には、前記定電圧制御部の出力を前記導通制御信号に選択して、前記駆動出力端子を前記目的電圧に設定するものである。
【００１９】
他の本発明に係るモータ駆動回路においては、前記定電圧制御部が、一方入力端子に基準電圧を入力され、他方入力端子に前記駆動出力端子を接続され、出力端子が前記スイッチ部を介して前記第２駆動トランジスタの前記制御端子に接続される演算増幅器を有し、前記目的電圧が前記基準電圧に応じて設定される。
【００２０】
また他の本発明に係るモータ駆動回路においては、前記スイッチ部が、前記オンオフ制御部と前記制御端子との間に設けられた第１スイッチと、前記定電圧制御部と前記制御端子との間に設けられた第２スイッチと、を有し、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが、前記モード信号に応じて相補的に断続状態が切り替わる。
【００２１】
別の本発明に係るモータ駆動回路は、第１電源と駆動出力端子との間の導通を制御する第１駆動トランジスタ及び第２電源と前記駆動出力端子との間の導通を制御する第２駆動トランジスタを有し、前記駆動出力端子からモータへ前記第１駆動トランジスタ及び前記第２駆動トランジスタの制御状態に応じた電力供給を行う出力部と、所与の第１切換信号に応じて前記第１駆動トランジスタの断続を切り換え、前記第１駆動トランジスタの導通状態において前記駆動出力端子に前記第１電源に応じた電圧を出力させる第１制御部と、所与の第２切換信号及びモード信号に応じて、前記第２駆動トランジスタの動作を制御する第２制御部と、を有し、前記第２制御部が、前記第２駆動トランジスタを導通状態とするオン電圧及び遮断状態とするオフ電圧を前記第２切換信号に応じて選択的に出力するオンオフ制御部と、前記第２駆動トランジスタの制御端子へ入力する導通制御信号を、前記駆動出力端子に流れる電流が所定の目的電流に設定されることに基づいて生成する定電流制御部と、前記第２駆動トランジスタを前記導通状態とする際に、前記モード信号に応じて、前記オンオフ制御部が出力する前記オン電圧及び前記定電流制御部の出力のいずれを前記導通制御信号として前記第２駆動トランジスタに入力するかを切り換えるスイッチ部と、を有し、前記スイッチ部が、前記モード信号が飽和出力モードに対応する場合には、前記オンオフ制御部の前記オン電圧を前記導通制御信号に選択して、前記駆動出力端子に前記第２電源に応じた電圧を出力させ、前記モード切換信号が定電流出力モードに対応する場合には、前記定電流制御部の出力を前記導通制御信号に選択して、前記駆動出力端子に流れる電流を前記目的電流に設定するものである。
【００２２】
他の本発明に係るモータ駆動回路においては、前記定電流制御部が、前記第２トランジスタに流れる電流に応じた帰還電圧を生成する電流検知部と、一方入力端子に基準電圧を入力され、他方入力端子に前記帰還電圧を入力され、出力端子が前記スイッチ部を介して前記第２駆動トランジスタの前記制御端子に接続される演算増幅器と、を有し、前記目的電流が前記基準電圧に応じて設定される。
【００２３】
さらに他の本発明に係るモータ駆動回路においては、前記スイッチ部が、前記オンオフ制御部と前記制御端子との間に設けられた第１スイッチと、前記定電流制御部と前記制御端子との間に設けられた第２スイッチと、を有し、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、前記モード信号に応じて相補的に断続状態が切り替わる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、出力部の２つの駆動トランジスタの少なくとも一方を制御するために、飽和駆動方式の制御を実現するオンオフ制御部と、定電圧駆動方式の制御を実現する定電圧制御部又は定電流駆動方式の制御を実現する定電流制御部とが設けられる。それらをスイッチ部により選択することにより、比較的大きなトランジスタで構成される出力部を共用しつつ、異なる方式での駆動を実現することができ、回路規模の増大を抑制することができる。また、飽和駆動方式はフィードバック制御に依らずに実現されるので、その制御応答性が確保され、ＰＷＭ制御等でのスイッチング動作等、高周波数での動作を良好に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るモータドライバの概略の構成を示す回路図である。本モータドライバは、定電圧駆動と飽和駆動との切り換えが可能に構成される。本モータドライバは出力段にＱＰ１１及びＱＮ１１を有する。ＱＰ１１はソースをＶddに接続され、ドレインを出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートに接続された制御回路によりその動作を制御される。ＱＮ１１はドレインを出力端子ＯＵＴに接続され、ソースをアースに接続され、ゲートに接続された制御回路によりその動作を制御される。
【００２７】
ＱＰ１１の制御回路は、インバータ４０，４２、スイッチ４４，４６，４８、オペアンプＡ１を含んで構成される。一方、ＱＮ１１の制御回路は、インバータ５０を含んで構成される。
【００２８】
各インバータ４０，４２，５０はそれぞれＰチャネルＦＥＴとＮチャネルＦＥＴとから構成され、当該ＰチャネルＦＥＴのソースはＶddに接続され、当該ＮチャネルＦＥＴのソースはアースに接続される。これらＰチャネルＦＥＴ及びＮチャネルＦＥＴのゲートは互いに接続され、インバータの入力端子を構成し、一方、ＰチャネルＦＥＴのドレインとＮチャネルＦＥＴのドレインとは互いに接続され、インバータの出力端子を構成する。具体的には、インバータ４０はＱＰ１２及びＱＮ１２の対で構成され、インバータ４２はＱＰ１３及びＱＮ１３の対で構成され、インバータ５０はＱＰ１４及びＱＮ１４の対で構成される。
【００２９】
各スイッチ４４，４６，４８はそれぞれＰチャネルＦＥＴとＮチャネルＦＥＴとから構成され、両ＦＥＴのドレイン同士、及びソース同士は接続され、例えば、互いに接続されたドレインが当該スイッチの入力端子、互いに接続されたソースが当該スイッチの出力端子とされる。各スイッチのオン・オフは当該スイッチを構成する両ＦＥＴのゲートに印加される信号により制御される。具体的には、スイッチ４４はＱＰ１５及びＱＮ１５の対で構成され、スイッチ４６はＱＰ１６及びＱＮ１６の対で構成され、スイッチ４８はＱＰ１７及びＱＮ１７の対で構成される。
【００３０】
ＱＰ１１の制御回路は、インバータ４０，４２を含み飽和駆動を実現するオンオフ制御部と、インバータ４０及びオペアンプＡ１を含み定電圧駆動を実現する定電圧制御部と、それらを切り換えるスイッチ部とを備えて構成される。スイッチ部はスイッチ４４，４６，４８を含んで構成される。
【００３１】
ＱＰ１１の動作状態を切り換える切換信号は端子ＩＮ−Ｕに入力される。インバータ４０は、入力端子ＩＮ−Ｕに入力された切換信号を反転出力する。オンオフ制御部を構成するインバータ４２はインバータ４０の出力をさらに反転し、スイッチ４８に入力する。
【００３２】
一方、定電圧制御部のオペアンプＡ１の一方入力端子には基準電圧Ｖrefが入力される。出力端子ＯＵＴとアースとの間には抵抗Ｒfと抵抗Ｒgとが直列接続され、オペアンプＡ１の他方入力端子には、ＲfとＲgとの接続点の電圧Ｖa1が入力される。出力端子ＯＵＴの電圧をＶoutとすると、Ｖa1は上記（１）式で与えられる。すなわち、
Ｖa1＝Ｖout・Ｒg/(Ｒf＋Ｒg)    ………（１）
である。オペアンプＡ１の出力はスイッチ４４に入力される。
【００３３】
スイッチ４４はＱＰ１５のゲートにＩＮ−Ｕへの入力信号を印加され、ＱＮ１５のゲートにインバータ４０の出力を印加され、ＩＮ−ＵがＬレベルのときオン状態となり、逆にＩＮ−ＵがＨレベルのときオフ状態となる。一方、スイッチ４６，４８は端子ＳＷに入力されるモード信号により制御される。このモード信号は飽和駆動モードを指定するときＬレベルに設定され、定電圧駆動モードを指定するときＨレベルに設定される。入力端子ＳＷに入力されたモード信号は、スイッチ４６に対してはそのままＱＮ１６のゲートに印加され、ＱＰ１６のゲートにはインバータ５２で反転されて印加される。また、スイッチ４８に対しては、ＱＮ１７のゲートにインバータ５２で反転されたモード信号が印加され、ＱＰ１７のゲートにはそのままのモード信号が印加される。すなわち、スイッチ４６とスイッチ４８とは相補的に動作し、モード信号に応じていずれか一方のスイッチがオンし、他方はオフされる。具体的には、端子ＳＷに入力されたモード信号がＬレベルのとき、スイッチ４８がオンし、オンオフ制御部を構成するインバータ４２の出力をＱＰ１１のゲートに印加する。また、モード信号がＨレベルのとき、スイッチ４６がオンし、このときスイッチ４４もオン状態であれば、定電圧制御部を構成するオペアンプＡ１の出力がＱＰ１１のゲートに印加される。
【００３４】
ＱＮ１１の制御回路は、インバータ５０を含んで構成される。ＱＮ１１の動作状態を切り換える切換信号は端子ＩＮ−Ｌに入力され、インバータ５０は、入力端子ＩＮ−Ｌに入力された切換信号を反転し、ＱＮ１１のゲートに印加する。
【００３５】
以上のようにＱＰ１１、ＱＮ１１それぞれの制御回路は構成され、ＱＰ１１の動作はＩＮ−Ｕに入力される切換信号及び端子ＳＷに入力されるモード信号に基づいて制御され、一方、ＱＮ１１の動作はＩＮ−Ｌに入力される切換信号に基づいて制御される。
【００３６】
本モータドライバを飽和駆動で動作させる場合には、ＳＷをＬレベルとする。この状態では、スイッチ４８がオン、スイッチ４６がオフとなる。このＳＷがＬレベルの状態にて、ＩＮ−ＵをＬレベル、ＩＮ−ＬをＨレベルとすると、ＱＰ１１のゲートにはインバータ４２が出力するＬレベルが印加され、ＱＰ１１がオンとなる一方、ＱＮ１１がオフとなり、出力端子ＯＵＴからは、ＱＰ１１のドレインに接続された電源Ｖddに応じた出力電圧Ｖoutが得られる。ちなみに、この場合においてスイッチ４４はオンとなるが、その後のスイッチ４６がオフであるため、オペアンプＡ１の出力はＱＰ１１の動作に影響を与えない。
【００３７】
また、このＳＷがＬレベルの状態にて、ＩＮ−ＵをＨレベル、ＩＮ−ＬをＬレベルとすると、ＱＰ１１のゲートにはインバータ４２が出力するＨレベルが印加され、ＱＰ１１がオフとなる一方、ＱＮ１１がオンとなり、出力端子ＯＵＴからは、ＱＮ１１のソースに接続されたアースに応じた出力電圧Ｖoutが得られる。よって、飽和駆動では、ＩＮ−Ｕ及びＩＮ−Ｌの切り換えにより、モータドライバに供給される電源Ｖddとアースとの電圧差に応じた高さのパルスを生成することができる。
【００３８】
次に、本モータドライバを定電圧駆動で動作させる場合には、ＳＷをＨレベルとする。このＳＷがＨレベルの状態にて、ＩＮ−ＵをＬレベル、ＩＮ−ＬをＨレベルとすると、スイッチ４４及びスイッチ４６がオン、スイッチ４８がオフとなり、ＱＰ１１のゲートにはオペアンプＡ１の出力が印加され、ＱＰ１１がオンとなる一方、ＱＮ１１がオフとなる。ここで、オペアンプＡ１は一方の入力端子に入力される電圧Ｖa1が他方の入力端子に入力される基準電圧Ｖrefに等しくなるように、ＱＰ１１の導通状態を制御する。その結果、この状態での出力電圧Ｖoutは、上記（２）式で表される、Ｖrefに応じた定電圧に設定される。すなわち、
Ｖout＝Ｖref・(Ｒf＋Ｒg)/Ｒg  ………（２）
である。
【００３９】
また、ＳＷがＨレベルの状態にて、ＩＮ−ＵをＨレベル、ＩＮ−ＬをＬレベルとすると、ＱＰ１８がインバータ４０の出力をゲートに受けてオンし、ソースに印加されるＶddをスイッチ４６に入力する。これにより、ＱＰ１１のゲートにはスイッチ４６が出力するＶdd、すなわちＨレベルが印加され、ＱＰ１１はオフ状態とされる。一方、ＱＮ１１はオンとなり、出力端子ＯＵＴからは、ＱＮ１１のソースに接続されたアースに応じた出力電圧Ｖoutが得られる。ちなみに、ＩＮ−ＵがＨレベルであることから、スイッチ４４はオフしており、オペアンプＡ１の出力でＱＰ１１が導通状態となることはない。
【００４０】
上述の構成では、オペアンプＡ１の出力端子とＱＰ１１のゲートとの間に２つのスイッチ４４，４６を直列に配置したが、スイッチ４４を省略した構成も可能である。その構成では、ＱＮ１１をオンする際に、ＩＮ−ＵをＨレベル、ＩＮ−ＬをＬレベルとすることに加えて、ＳＷをＬレベルに設定する。これにより、スイッチ４６がオフに保たれるので、スイッチ４４がなくても、オペアンプＡ１の出力でＱＰ１１が導通状態となることが防止される。
【００４１】
［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態に係るモータドライバの概略の構成を示す回路図である。本モータドライバは、定電流駆動と飽和駆動との切り換えが可能に構成される。本モータドライバは出力段にＱＰ２１及びＱＮ２１を有する。ＱＰ２１はソースをＶddに接続され、ドレインを出力端子ＯＵＴに接続され、ゲートに接続された制御回路によりその動作を制御される。ＱＮ２１はドレインを出力端子ＯＵＴに接続され、ソースをアースに接続され、ゲートに接続された制御回路によりその動作を制御される。
【００４２】
ＱＮ２１の制御回路は、インバータ６０、スイッチ６２，６４，６６、オペアンプＡ２を含んで構成される。一方、ＱＰ２１の制御回路は、インバータ７０，７２を含んで構成される。
【００４３】
各インバータ６０，７０，７２はそれぞれＰチャネルＦＥＴとＮチャネルＦＥＴとから構成され、当該ＰチャネルＦＥＴのソースはＶddに接続され、当該ＮチャネルＦＥＴのソースはアースに接続される。これらＰチャネルＦＥＴ及びＮチャネルＦＥＴのゲートは互いに接続され、インバータの入力端子を構成し、一方、ＰチャネルＦＥＴのドレインとＮチャネルＦＥＴのドレインとは互いに接続され、インバータの出力端子を構成する。具体的には、インバータ６０はＱＰ２２及びＱＮ２２の対で構成され、インバータ７０はＱＰ２３及びＱＮ２３の対で構成され、インバータ７２はＱＰ２４及びＱＮ２４の対で構成される。
【００４４】
各スイッチ６２，６４，６６はそれぞれＰチャネルＦＥＴとＮチャネルＦＥＴとから構成され、両ＦＥＴのドレイン同士、及びソース同士は接続され、例えば、互いに接続されたドレインが当該スイッチの入力端子、互いに接続されたソースが当該スイッチの出力端子とされる。各スイッチのオン・オフは当該スイッチを構成する両ＦＥＴのゲートに印加される信号により制御される。具体的には、スイッチ６２はＱＰ２５及びＱＮ２５の対で構成され、スイッチ６４はＱＰ２６及びＱＮ２６の対で構成され、スイッチ６６はＱＰ２７及びＱＮ２７の対で構成される。
【００４５】
ＱＮ２１の制御回路は、インバータ６０を含んで構成され飽和駆動を実現するオンオフ制御部と、インバータ６０及びオペアンプＡ２を含み定電流駆動を実現する定電流制御部と、それらを切り換えるスイッチ部とを備えて構成される。スイッチ部はスイッチ６２，６４，６６を含んで構成される。
【００４６】
ＱＮ２１の動作状態を切り換える切換信号は端子ＩＮ−Ｌに入力される。オンオフ制御部を構成するインバータ６０は、入力端子ＩＮ−Ｌに入力された切換信号を反転し、スイッチ６６に入力する。
【００４７】
一方、定電流制御部のオペアンプＡ２の一方入力端子には基準電圧Ｖrefが入力される。ＱＮ２１のソースとアースとの間には抵抗Ｒtが直列に接続され、オペアンプＡ２の一方の他方入力端子には、ＱＮ２１とＲtとの接続点の電圧Ｖa2が入力される。ＱＮ２１のドレイン−ソース間電流をＩdsと表すと、Ｖa2は上記（３）式で与えられる。すなわち、
Ｖa2＝Ｉds・Ｒt    ………（３）
である。オペアンプＡ２の出力はスイッチ６２に入力される。
【００４８】
スイッチ６２はＱＰ２５のゲートにＩＮ−Ｌへの入力信号を印加され、ＱＮ２５のゲートにインバータ６０の出力を印加され、ＩＮ−ＬがＬレベルのときオン状態となり、逆にＩＮ−ＬがＨレベルのときオフ状態となる。一方、スイッチ６４，６６は端子ＳＷに入力されるモード信号により制御される。このモード信号は飽和駆動モードを指定するときＬレベルに設定され、定電流駆動モードを指定するときＨレベルに設定される。入力端子ＳＷに入力されたモード信号は、スイッチ６４に対してはそのままＱＮ２６のゲートに印加され、ＱＰ２６のゲートにはインバータ７４で反転されて印加される。また、スイッチ６６に対しては、ＱＮ２７のゲートにインバータ７４で反転されたモード信号が印加され、ＱＰ２７のゲートにはそのままのモード信号が印加される。すなわち、スイッチ６４とスイッチ６６とは相補的に動作し、モード信号に応じていずれか一方のスイッチがオンし、他方はオフされる。具体的には、端子ＳＷに入力されたモード信号がＬレベルのとき、スイッチ６６がオンし、オンオフ制御部を構成するインバータ６０の出力をＱＮ２１のゲートに印加する。また、モード信号がＨレベルのとき、スイッチ６４がオンし、このときスイッチ６２もオン状態であれば、定電流制御部を構成するオペアンプＡ２の出力がＱＮ２１のゲートに印加される。
【００４９】
ＱＰ２１の制御回路は、インバータ７０，７２を含んで構成される。ＱＰ２１の動作状態を切り換える切換信号は端子ＩＮ−Ｕに入力され、インバータ７０は、入力端子ＩＮ−Ｕに入力された切換信号を反転出力する。インバータ７２はインバータ７０の出力をさらに反転し、ＱＰ２１のゲートに印加する。
【００５０】
以上のようにＱＮ２１、ＱＰ２１それぞれの制御回路は構成され、ＱＮ２１の動作はＩＮ−Ｌに入力される切換信号及び端子ＳＷに入力されるモード信号に基づいて制御され、一方、ＱＰ２１の動作はＩＮ−Ｕに入力される切換信号に基づいて制御される。
【００５１】
本モータドライバを飽和駆動で動作させる場合には、ＳＷをＬレベルとする。この状態では、スイッチ６６がオン、スイッチ６４がオフとなる。このＳＷがＬレベルの状態にて、ＩＮ−ＬをＬレベル、ＩＮ−ＵをＨレベルとすると、ＱＮ２１のゲートにはインバータ６０が出力するＨレベルが印加され、ＱＮ２１がオンとなる一方、ＱＰ２１がオフとなり、出力端子ＯＵＴからは、ＱＮ２１のソースに接続されたアースに応じた出力電圧Ｖoutが得られる。ちなみに、この場合においてスイッチ６２はオンとなるが、その後のスイッチ６４がオフであるため、オペアンプＡ２の出力はＱＮ２１の動作に影響を与えない。ここで出力電圧Ｖoutは、アース電位に近い電圧とすることは可能であるが、原理的に、抵抗Ｒtに流れる電流Ｉrに応じた電圧Ｉr・Ｒtだけアース電位より高くなる。飽和駆動では、Ｖoutをアース電位により近づけることが好適である場合がある。その場合には、Ｒtに並列にスイッチを設け、当該スイッチをＳＷがＬレベルのときにオンするように構成し、飽和駆動時にＱＮ２１のソースとアースとを短絡する回路構成としてもよい。
【００５２】
また、このＳＷがＬレベルの状態にて、ＩＮ−ＬをＨレベル、ＩＮ−ＵをＬレベルとすると、ＱＮ２１のゲートにはインバータ６０が出力するＬレベルが印加され、ＱＮ２１がオフとなる一方、ＱＰ２１がオンとなり、出力端子ＯＵＴからは、ＱＰ２１のソースに接続されたＶddに応じた出力電圧Ｖoutが得られる。よって、飽和駆動では、ＩＮ−Ｕ及びＩＮ−Ｌの切り換えにより、モータドライバに供給される電源Ｖddとアースとの電圧差に応じた高さのパルスを生成することができる。
【００５３】
次に、本モータドライバを定電流駆動で動作させる場合には、ＳＷをＨレベルとする。このＳＷがＨレベルの状態にて、ＩＮ−ＬをＬレベル、ＩＮ−ＵをＨレベルとすると、スイッチ６２及びスイッチ６４がオン、スイッチ６６がオフとなり、ＱＮ２１のゲートにはオペアンプＡ２の出力が印加され、ＱＮ２１がオンとなる一方、ＱＰ２１がオフとなる。ここで、オペアンプＡ２は一方の入力端子に入力される電圧Ｖa2が他方の入力端子に入力される基準電圧Ｖrefに等しくなるように、ＱＮ２１の導通状態を制御する。その結果、この状態での出力電流Ｉoutは、上記（４）式で表される、Ｖrefに応じた定電流に設定される。すなわち、
Ｉout＝Ｖref/Ｒt    ………（４）
である。
【００５４】
また、ＳＷがＨレベルの状態にて、ＩＮ−ＬをＨレベル、ＩＮ−ＵをＬレベルとすると、ＱＮ２８がＩＮ−ＬへのＨレベルをゲートに受けてオンし、ソースに印加される接地電位をスイッチ６４に入力する。これにより、ＱＮ２１のゲートにはスイッチ６４が出力する接地電位、すなわちＬレベルが印加され、ＱＮ２１はオフ状態とされる。一方、ＱＰ２１はオンとなり、出力端子ＯＵＴからは、ＱＰ２１のソースに接続されたＶddに応じた出力電圧Ｖoutが得られる。ちなみに、ＩＮ−ＬがＨレベルであることから、スイッチ６２はオフしており、オペアンプＡ２の出力でＱＮ２１が導通状態となることはない。
【００５５】
上述の構成では、オペアンプＡ２の出力端子とＱＮ２１のゲートとの間に２つのスイッチ６２，６４を直列に配置したが、スイッチ６２を省略した構成も可能である。その構成では、ＱＰ２１をオンする際に、ＩＮ−ＬをＨレベル、ＩＮ−ＵをＬレベルとすることに加えて、ＳＷをＬレベルに設定する。これにより、スイッチ６４がオフに保たれるので、スイッチ６２がなくても、オペアンプＡ２の出力でＱＮ２１が導通状態となることが防止される。
【００５６】
以上、第１の実施形態では飽和駆動と定電圧駆動との切り換えが可能なモータドライバを、また第２の実施形態では飽和駆動と定電流駆動との切り換えが可能なモータドライバを説明した。さらに本発明によれば、飽和駆動、定電圧駆動及び定電流駆動の３方式を切り換え可能なモータドライバを構成することもできる。例えば、第２の実施形態のＱＰ２１の制御回路を第１の実施形態のＱＰ１１の制御回路で置き換えた構成とすることで、３方式の切り換えが可能なモータドライバが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施形態に係るモータドライバの概略の構成を示す回路図である。
【図２】第２の実施形態に係るモータドライバの概略の構成を示す回路図である。
【図３】ＤＣモータ及び当該モータに電流を供給し駆動するモータドライバの構成を示す模式的な回路図である。
【図４】回転方向を切り換えることができるモータドライバの構成を示す模式的な回路図である。
【図５】飽和駆動方式の従来のモータドライバの構成を示す回路図である。
【図６】定電圧駆動方式の従来のモータドライバの構成を示す回路図である。
【図７】定電流駆動方式の従来のモータドライバの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
ＱＰ１１〜ＱＰ１８，ＱＰ２１〜ＱＰ２７  ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、ＱＮ１１〜ＱＮ１７，ＱＮ２１〜ＱＮ２８  ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、Ａ１，Ａ２  オペアンプ、Ｒf，Ｒg，Ｒt  抵抗、４０，４２，５０，５２，６０，７０，７２，７４  インバータ、４４，４６，４８，６２，６４，６６  スイッチ。
【図１】
0004680013.tif 000002
【図２】
0004680013.tif 000003
【図３】
0004680013.tif 000004
【図４】
0004680013.tif 000005
【図５】
0004680013.tif 000006
【図６】
0004680013.tif 000007
【図７】
0004680013.tif 000008