(57)【要約】【課題】モータが停止するタイミングで駆動トランジスタをオフする、モータ駆動回路および集積回路を提供する。【解決手段】モータコイルと接続されるとともに前記モータコイルに電流を供給する複数の駆動トランジスタを有し、前記複数の駆動トランジスタをオンして前記モータコイルを短絡することによってモータを停止させるモータ駆動回路において、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、前記モータコイルの短絡される側の電圧と前記基準電圧とを比較する比較回路と、前記モータを停止させるための指示信号に基づいて、前記複数の駆動トランジスタをオンして前記モータコイルを短絡し、その後、前記比較回路の比較結果の変化に基づいて、前記複数の駆動トランジスタをオフして前記モータコイルの短絡を解除する停止制御回路と、を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータコイルと接続されるとともに前記モータコイルに電流を供給する複数の駆動トランジスタを有し、前記複数の駆動トランジスタをオンして前記モータコイルを短絡することによってモータを停止させるモータ駆動回路において、
基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記モータコイルの短絡される側の電圧と前記基準電圧とを比較する比較回路と、
前記モータを停止させるための指示信号に基づいて、前記複数の駆動トランジスタをオンして前記モータコイルを短絡し、その後、前記比較回路の比較結果の変化に基づいて、前記複数の駆動トランジスタをオフして前記モータコイルの短絡を解除する停止制御回路と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記基準電圧発生回路が発生する基準電圧は、可変であ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】
前記複数の駆動トランジスタは、２相モータのモータコイルに電流を供給するものであることを特徴とする請求項１または２記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
前記複数の駆動トランジスタは、３相モータのモータコイルに電流を供給するものであることを特徴とする請求項１または２記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のモータ駆動回路を集積化したことを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動回路、集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３を参照しつつ、従来のモータ駆動回路について説明する。図３は、例えば２相モータ（ＤＣモータ）を駆動するモータ駆動回路の要部回路図である。
【０００３】
ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２（吐出側）とＮＰＮ型バイポーラトランジスタ４（吸込側）は、そのコレクタエミッタ路が電源ＶＣＣと接地ＶＳＳの間に直列接続される。また、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ６（吐出側）とＮＰＮ型バイポーラトランジスタ８（吸込側）は、そのコレクタエミッタ路が電源ＶＣＣと接地ＶＳＳの間に直列接続される。更に、トランジスタ２、４のコレクタエミッタ接続部とトランジスタ６、８のコレクタエミッタ接続部との間には、モータコイル１０が接続される。トランジスタ２、４、６、８は、制御回路（不図示）から制御信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が供給されてオンオフ動作する。尚、制御信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、”Ｈ”（ハイレベル）または”Ｌ”（ローレベル）となる２値信号である。
【０００４】
先ず、モータを回転させる場合、制御信号Ｉ１、Ｉ４と制御信号Ｉ２、Ｉ３が所定周波数で相補的に変化し、トランジスタ２、８とトランジスタ６、４は所定周波数で相補的にオンオフする。つまり、トランジスタ２、８がオンすると、モータコイル１０はＲ方向の電流が供給され、トランジスタ６、４がオンすると、モータコイル１０はＬ方向の電流が供給される。これにより、モータは、モータコイル１０に供給される電流の方向を適宜変化させることによって、所定方向へ回転することとなる。
【０００５】
次に、モータを停止させる場合、例えば、制御信号Ｉ１、Ｉ３がローレベルとなってトランジスタ２、６はオフし、制御信号Ｉ２、Ｉ４がハイレベルとなってトランジスタ４、８はオンする。つまり、モータコイル１０の両端が接地ＶＳＳと短絡され、モータコイル１０は回生電流が供給される。これにより、モータは、モータコイル１０に供給される回生電流を消費して停止することとなる。または、制御信号Ｉ１、Ｉ３がハイレベルとなってトランジスタ２、６はオンし、制御信号Ｉ２、Ｉ４がローレベルとなってトランジスタ４、８はオフする。つまり、モータコイル１０の両端が電源ＶＣＣと短絡され、モータコイル１０は回生電流が供給される。これにより、モータは、モータコイル１０に供給される回生電流を消費して停止することとなる。尚、上記の停止方法をショートブレーキと言う。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９８８９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のモータ駆動回路は、モータがショートブレーキで停止した状態を検出するための手段を有していないため、モータが停止しているにも関わらずトランジスタ４、８を継続してオンすることとなる。これにより、モータ駆動回路の電力消費量が増大する問題があった。
【０００８】
また、従来のモータ駆動回路を有するモータとしては、当該モータがショートブレーキで停止した状態をランプ、ブザー等で警告するものもある。この場合、モータを使用する当事者が警告内容に基づいてトランジスタ４、８をオフしなければならないため、作業が煩雑となる問題があった。更に、モータを使用する当事者が警告内容に気付かない可能性もあるため、最善の解決策とは言えない。
【０００９】
そこで、本発明は、モータが停止するタイミングで駆動トランジスタをオフする、モータ駆動回路および集積回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための主たる発明は、モータコイルと接続されるとともに前記モータコイルに電流を供給する複数の駆動トランジスタを有し、前記複数の駆動トランジスタをオンして前記モータコイルを短絡することによってモータを停止させるモータ駆動回路において、基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、前記モータコイルの短絡される側の電圧と前記基準電圧とを比較する比較回路と、前記モータを停止させるための指示信号に基づいて、前記複数の駆動トランジスタをオンして前記モータコイルを短絡し、その後、前記比較回路の比較結果の変化に基づいて、前記複数の駆動トランジスタをオフして前記モータコイルの短絡を解除する停止制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このモータ駆動回路によれば、モータが停止するタイミングを監視して駆動トランジスタをオフするため、電力消費量を低減することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１３】
＝＝＝モータ駆動回路の構成＝＝＝
図１を参照しつつ、本発明のモータ駆動回路について説明する。図１は、本発明のモータ駆動回路の一実施形態を示す回路ブロック図である。なお、本実施形態では、２相モータ（ＤＣモータ）を駆動する場合について説明する。また、モータコイルを接地側（吸込側）の駆動トランジスタを介して短絡することによって、ショートブレーキを実行することとする。
【００１４】
ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１０２は、モータコイル１１０にＲ方向の電流を供給する吐出側の駆動トランジスタである。ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１０４は、モータコイル１１０にＬ方向の電流を供給する吸込側の駆動トランジスタである。ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１０６は、モータコイル１１０にＬ方向の電流を供給する吐出側の駆動トランジスタである。ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１０８は、モータコイル１１０にＲ方向の電流を供給する吸込側の駆動トランジスタである。トランジスタ１０２、１０４のコレクタエミッタ路は電源ＶＣＣと接地ＶＳＳの間に直列接続され、同様に、トランジスタ１０６、１０８のコレクタエミッタ路も電源ＶＣＣと接地ＶＳＳの間に直列接続される。モータコイル１１０は、トランジスタ１０２、１０４のコレクタエミッタ接続部とトランジスタ１０６、１０８のコレクタエミッタ接続部との間に接続される。回生ダイオード１１２、１１４、１１６、１１８は、モータコイル１１０の逆起電圧に起因する電流を回生するものである。回生ダイオード１１２、１１４、１１６、１１８は、トランジスタ１０２、１０４、１０６、１０８のコレクタエミッタと並列接続される。
【００１５】
制御回路１２０は、モータの回転を指示する指示信号Ａに基づいて制御信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を出力し、モータの停止を指示する指示信号Ｂに基づいて制御信号Ｉ５、Ｉ６を出力するものである。尚、指示信号Ａ、Ｂは”Ｈ”または”Ｌ”となる２値信号であり、指示信号Ａはモータの回転を指示するときに”Ｈ”となり、指示信号Ｂはモータの停止を指示するときに”Ｈ”となる。指示信号Ａ、Ｂは、制御回路１２０に供給される外部信号、所定の割込要求に応答して制御回路１２０で生成される内部信号の何れであってもよい。また、制御信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６は、”Ｈ”または”Ｌ”となる２値信号であり、トランジスタ１０２、１０４、１０６、１０８をオンするときに”Ｈ”となる。
【００１６】
制御回路１２０は、基準電圧発生回路１２２、比較回路１２４、停止制御回路１２６、遅延回路１２８、を有する。基準電圧発生回路１２２は、基準電圧ＶＲＥＦを発生するものである。上述している通り、トランジスタ１０４、１０８をオンしてモータコイル１１０の両端側の端子ＣＬと端子ＣＲを接地することによって、モータのショートブレーキを実行する。例えば、モータコイル１１０がＲ方向の電流を生じている期間においてモータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲを接地した場合、モータコイル１１０の端子ＣＬに現れる電圧ＶＣＬは、回生ダイオード１１４がオンしてモータコイル１１０が回生電流を消費することによって、回生ダイオード１１４の順方向電圧のみ低下した負電圧から零電圧へ向かって変化する。一方、モータコイル１１０がＬ方向の電流を生じている期間においてモータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲを接地した場合、モータコイル１１０の端子ＣＲに現れる電圧ＶＣＲは、回生ダイオード１１８がオンしてモータコイル１１０が回生電流を消費することによって、回生ダイオード１１８の順方向電圧のみ低下した負電圧から零電圧へ向かって変化する。比較回路１２４は、モータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲの電圧を基準電圧ＶＲＥＦと比較し、モータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲの電圧の変化を監視することによって、モータの停止を告知する比較信号Ｃを出力するものである。比較回路１２４は、モータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲの電圧が負電圧であるとき、回生電流が存在するため、モータがショートブレーキを受けて減速していることとして、”Ｈ”の比較信号Ｃを出力する。一方、比較回路１２４は、モータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲの電圧が零電圧であるとき、回生電流が存在しないため、モータが停止していることとして、”Ｌ”の比較信号Ｃを出力する。
【００１７】
停止制御回路１２６は、モータの停止を指示する指示信号Ｂと比較信号Ｃに基づいて、ショートブレーキを実行するための制御信号Ｉ５、Ｉ６を出力するものである。停止制御回路１２６は、指示信号Ｂと比較信号Ｃの双方が”Ｈ”であるとき、”Ｈ”の制御信号Ｉ５、Ｉ６を出力する。また、停止制御回路１２６は、指示信号Ｂと比較信号Ｃの一方が”Ｌ”であるとき、”Ｌ”の制御信号Ｉ５、Ｉ６を出力する。これにより、停止制御回路１２６は、制御信号Ｉ５、Ｉ６の値を適宜変更することによって、モータのショートブレーキを実行する。尚、停止制御回路１２６が”Ｈ”の制御信号Ｉ５、Ｉ６を出力するとき、制御回路１２０が制御信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を出力する信号線はハイインピーダンスとなることとする。
【００１８】
遅延回路１２８は、指示信号Ｂが  ”Ｈ”となったとき、モータコイル１１０を確実に短絡して、モータのショートブレーキを実行するためのものである。
【００１９】
＝＝＝制御回路の構成＝＝＝
図２を参照しつつ、本発明のモータ駆動回路に適用する制御回路について説明する。図２は、本発明のモータ駆動回路に適用する制御回路の一実施形態を示す回路ブロック図である。
【００２０】
比較回路１２４は、差動接続されるＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２０２、２０４、２０６と、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２０８、２１０と、電流ミラー接続されるＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２１２、２１４と、プルアップ抵抗２１６と、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２１８と、を有する。トランジスタ２０８は、ベースが端子ＣＬと接続され、エミッタが定電流源２２０を介して電源ＶＣＣと接続されるとともにトランジスタ２０４のベースと接続され、コレクタが接地される。トランジスタ２１０は、ベースが端子ＣＲと接続され、エミッタが定電流源２２２を介して電源ＶＣＣと接続されるとともにトランジスタ２０６のベースと接続され、コレクタが接地される。即ち、トランジスタ２０２、２０４、２０６は、電圧ＶＣＬ、ＶＣＲの大きさに応じて選択的に動作する。トランジスタ２０２のコレクタは、トランジスタ２１４のコレクタと接続される。トランジスタ２１８は、ベースがトランジスタ２０２、２１４のコレクタ接続部と接続され、コレクタがプルアップ抵抗２１６を介して電源ＶＣＣと接続され、エミッタが接地される。即ち、トランジスタ２０２、２１４は、電圧ＶＣＬ、ＶＣＲの大きさに応じてトランジスタ２１８のベース電流をプッシュプルする。
【００２１】
停止制御回路２１６は、指示信号Ｂと比較信号ＣのＮＡＮＤ論理を演算するＮＡＮＤ素子２２４と、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２２６、２２８と、を有する。トランジスタ２２６は、ベースがＮＡＮＤ素子２２４の出力と接続され、コレクタが定電流源２３０を介して電源ＶＣＣと接続されるとともにトランジスタ１０４のベースと接続され、エミッタが接地される。トランジスタ２２８は、ベースがＮＡＮＤ素子２２４と接続され、コレクタが定電流源２３２を介して電源ＶＣＣと接続されるとともにトランジスタ１０８のベースと接続され、エミッタが接地される。即ち、トランジスタ１０４、１０８は、指示信号Ｂと比較信号Ｃの値に応じてオンオフする。
【００２２】
遅延回路１２８は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２３４、２３６と、コンデンサ等の遅延素子２３８と、を有する。トランジスタ２３４は、ベースが指示信号Ｂと接続され、コレクタが定電流源２４０を介して電源ＶＣＣと接続されるとともに遅延素子２３８の入力側と接続され、エミッタが接地される。トランジスタ２３６は、ベースが遅延素子２３８の出力側と接続され、コレクタがトランジスタ２０２、２１４のコレクタ接続部と接続され、エミッタが接地される。即ち、トランジスタ２３６は、指示信号Ｂの変化に応じてトランジスタ２３４より遅延して動作する。
【００２３】
＝＝＝制御回路の動作＝＝＝
図１および図２を参照しつつ、本発明のモータ駆動回路の動作について説明する。
【００２４】
≪モータの回転動作≫
先ず、モータの回転を指示する指示信号Ａは”Ｈ”となる。制御回路１２０は、指示信号Ａに基づいて、所定周波数で相補的に変化する制御信号Ｉ１、Ｉ４と制御信号Ｉ２、Ｉ３を出力する。つまり、制御信号Ｉ１、Ｉ４が”Ｈ”（”Ｌ”）のとき、制御信号Ｉ２、Ｉ３は”Ｌ”（”Ｈ”）となる。これに伴って、トランジスタ１０２、１０８とトランジスタ１０６、１０４は、所定周波数で相補的にオンオフする。トランジスタ１０２、１０８がオンすると、モータコイル１１０はＲ方向の電流が供給され、トランジスタ１０６、１０４がオンすると、モータコイル１１０はＬ方向の電流が供給される。これにより、モータは、モータコイル１１０に供給される電流の方向が適宜変化することによって、所定方向へ回転することとなる。
【００２５】
尚、モータの停止を指示する指示信号Ｂは”Ｌ”である。ＮＡＮＤ素子２２４の入力条件に従って、ＮＡＮＤ素子２２４の出力は”Ｈ”であるため、トランジスタ２２６、２２８はオンしており、制御信号Ｉ５、Ｉ６は”Ｌ”である。これにより、制御信号Ｉ５、Ｉ６は、制御信号Ｉ２、Ｉ４の変化に影響を与えることはない。一方、トランジスタ２３６は定電流源２４０の電流が供給されてオンしているため、トランジスタ２１４、２３６を合わせた出力電流はトランジスタ２０２の出力電流より大となっており、トランジスタ２１８はオフしている。これにより、トランジスタ２１８のコレクタに現れる比較信号Ｃは”Ｈ”である。
【００２６】
≪モータの停止動作≫
例えば、モータコイル１１０がＲ方向の電流を供給されている状態からモータを停止させる場合について説明する。尚、基準電圧ＶＲＥＦは、モータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲに現れる負電圧が零電圧まで上昇したときにトランジスタ２０２をオンする電圧であることとする。
【００２７】
先ず、モータの停止を指示する指示信号Ｂは”Ｈ”となる。このとき、トランジスタ２３４はオンするが、トランジスタ２３６はトランジスタ２３４のオン動作より遅延してオフすることとなるため、トランジスタ２１８はオフしている。つまり、指示信号Ｂが”Ｈ”となったとき、比較信号Ｃは”Ｈ”に確実に保持されている。ＮＡＮＤ素子２２４の２入力に応答して、ＮＡＮＤ素子２２４の出力は”Ｌ”となるため、トランジスタ２２６、２２８はオフし、制御信号Ｉ５、Ｉ６は”Ｈ”となる。従って、トランジスタ１０２、１０６がオフするとともにトランジスタ１０４、１０８がオンし、モータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲはトランジスタ１０４、１０８のコレクタエミッタ路を介して接地ＶＳＳと短絡される。これにより、モータは停止動作（ショートブレーキ）を開始する。
【００２８】
トランジスタ１０４、１０８がオンしたとき、モータコイル１１０が逆起電圧を発生するため、回生ダイオード１１４はオンする。つまり、モータコイル１１０の端子ＣＬに現れる電圧ＶＣＬは、零電圧から回生ダイオード１１４の順方向電圧を減算した負電圧（例えば−０．７ボルト）となる。一方、モータコイル１１０の端子ＣＲに現れる電圧ＶＣＲは、零電圧にトランジスタ１０８のコレクタエミッタ間の飽和電圧を加算した正電圧（例えば０．２ボルト）となる。そして、電圧ＶＣＬと電圧ＶＣＲは、モータコイル１１０の逆起電圧に起因する電流がモータコイル１１０、トランジスタ１０８、回生ダイオード１１４からなる閉回路を循環して消費されることによって、零電圧へ向かって変化することとなる。
【００２９】
モータコイル１１０が回生電流を一部消費することによって電圧ＶＣＬが負電圧であるとき、トランジスタ２０４、２０８がオンするため、トランジスタ２０２はオフする。つまり、トランジスタ２３６のオンオフに関わらずトランジスタ２１８はオフしており、比較信号Ｃは”Ｈ”である。ＮＡＮＤ素子２２４の２入力に応答して、ＮＡＮＤ素子２２４の出力は”Ｌ”であるため、トランジスタ２２６、２２８はオフし、制御信号Ｉ５、Ｉ６は”Ｈ”である。従って、トランジスタ１０２、１０６がオフするとともにトランジスタ１０４、１０８がオンし、モータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲは接地されたままである。これにより、モータは停止動作を継続する。
【００３０】
モータコイル１１０が回生電流を全て消費することによって電圧ＶＣＬが零電圧となったとき、トランジスタ２０４、２０８がオフするため、トランジスタ２０２はオンする。また、トランジスタ２０２がオンしたときの出力電流はトランジスタ２１４の出力電流より大となる。つまり、トランジスタ２１８はオンし、比較信号Ｃは”Ｌ”となる。ＮＡＮＤ素子２２４の２入力に応答して、ＮＡＮＤ素子２２４の出力は”Ｈ”となるため、トランジスタ２２６、２２８はオンし、制御信号Ｉ５、Ｉ６は”Ｌ”となる。従って、トランジスタ１０４、１０８がオフし、モータコイル１１０の端子ＣＬと端子ＣＲはハイインピーダンスとなる。これにより、モータは停止動作を終了する。
【００３１】
尚、モータコイル１１０がＬ方向の電流を供給されている状態からモータを停止させる場合は、モータコイル１１０の端子ＣＲに現れる電圧ＶＣＲの変化を監視することとなる。
【００３２】
以上より、モータが停止するタイミングでトランジスタ１０４、１０８はオフするため、電力消費量を低減するモータ駆動回路を提供することが可能となる。
【００３３】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明に係るモータ駆動回路について説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００３４】
≪基準電圧発生回路≫
本実施形態では、基準電圧ＶＲＥＦは、モータコイル１１０の端子ＣＬとＣＲに現れる負電圧が零電圧まで上昇したときにトランジスタ２０２をオンする電圧であることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、基準電圧ＶＲＥＦは、モータコイル１１０の端子ＣＬとＣＲに現れる負電圧が零電圧の近傍まで上昇したときにトランジスタ２０２をオンする電圧であることとしてもよい。これにより、電力消費量を更に低減し、モータをショートブレーキの後に緩やかに停止させることが可能となる。
【００３５】
また、基準電圧発生回路１２２は、可変となる基準電圧ＶＲＥＦを発生することとしてもよい。これにより、モータの特性ごとに要求される基準電圧ＶＲＥＦを適宜設定することが可能となる。
【００３６】
≪モータ≫
本実施形態では、モータ駆動回路は２相モータを駆動することとしたが、これに限定されるものではない。例えば、モータ駆動回路はディスクドライブに使用されるスピンドル、スレッド等の３相モータを駆動することとしてもよい。この場合、比較回路１２４は、トランジスタ２０２と差動接続されるトランジスタを３組用意すればよく、停止制御回路１２６は、モータコイルを短絡するトランジスタを３組用意すればよい。これにより、制御回路１２０を小規模変更するだけで様々なモータに適用することが可能となる。
【００３７】
≪集積回路≫
モータコイル１１０を除くモータ駆動回路は、集積化することが可能である。これにより、モータ駆動回路を携帯機器等の小型機器に適用することが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、モータが停止するタイミングを監視して駆動トランジスタをオフするため、電力消費量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ駆動回路の一実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明のモータ駆動回路に適用する制御回路の一実施形態を示す回路ブロック図である。
【図３】２相モータを駆動するモータ駆動回路の要部回路図である。
【符号の説明】
１０２、１０４、１０６、１０８  トランジスタ
１１０  モータコイル
１１４、１１８  回生ダイオード
１２０  制御回路
１２２  基準電圧発生回路
１２４  比較回路
１２６  停止制御回路
【図１】
2005051853.tif 000003
【図２】
2005051853.tif 000004
【図３】
2005051853.tif 000005