(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの通電端子ごとに、電流を制御する為の入切を行う上側トランジスタと巻線への通電方向の制御を行う下側トランジスタとを配置し、上下各トランジスタの接続点を前記通電端子にそれぞれ接続し、電源正極からの電流を上側トランジスタ，巻線及び下側トランジスタを経て電源負極側に流れるように構成し、巻線に流れる電流の電流値の検出を行うために前記各下側トランジスタを流れる電流が共通の電流検出用抵抗に流れるように、前記下側トランジスタと電源負極との間に前記電流検出用抵抗を接続すると共に、各下側トランジスタの上側の上側トランジスタが入から切の状態に切り替わった際においてもモータの巻線と回路を循環する環流電流を電流検出抵抗に通過させるために、各下側トランジスタ毎の環流ダイオードを、上下トランジスタの接続点と、前記電流検出用抵抗の電源負極との接続点との間にそれぞれ接続し、さらに、巻線への電源供給を遮断する機能として通電遮断機能専用の遮断用トランジスタを、前記各下側トランジスタと前記電流検出抵抗との間に接続したことを特徴とするモータ駆動装置の電流遮断回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動回路の電流遮断機能とその動作確認方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術によるモータ駆動回路の電流遮断機能においては、図２に示す如く駆動回路と電源正極を接続する部分を遮断トランジスタ１８によって開閉し、遮断機能の作動確認には遮断トランジスタ１８通過後の部分の電圧を検出器２１によって検知する構成を取る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来の構成は、次のような問題を有している。
【０００４】
装置の異常検出機能として装置各部の動作を確認する場合、遮断機能についても作動確認を行うことになるがモータ駆動回路において運転時間が長期間に渡る用途では電源投入時のみの作動確認では不十分であることが考えられ、その場合には遮断機能の作動確認をモータの回転中においても行うことができる必要がある。
図２において遮断トランジスタ１８を遮断すると、遮断トランジスタ１８の後段の上段トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃのエミッタが結ばれた遮断トランジスタ作動検出増幅器２１に入力される遮断トランジスタ作動検出点２３の電位は、定常的には低電位に落ち着くが安定電位に遷移するまでの期間では上段トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃの状態とそのときの巻線電流によって遷移時間にばらつきが生じる。遷移時間が一番長く掛かる場合には遮断トランジスタ１８に遮断処理を行ってから遮断トランジスタ作動検出増幅器２１が遮断を検出するまでに百μｓ以上を要してしまい、特に数ｋＨｚの周波数で励磁相を切り替えるステッピングモータの制御や低振動を要求される制御系等においてはモータの制御に支障をきたすため、回転中に遮断機能が正常に機能するかを確認することはできない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、電流遮断トランジスタ１１を下側トランジスタ３ａ、３ｂ、３ｃと電流検出抵抗８の間に挿入し、遮断機能の作動確認には下側トランジスタ３ａ、３ｂ、３ｃと遮断トランジスタ１１の間に作動検出点１７を設け遮断トランジスタ１１の開閉を検知する方式を用いる。
【０００６】
【作用】
上述の如き構成においては、モ−タの回転制御に影響を与えない程度の短い期間で迅速に遮断機能の正常作動を確認することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面によって本発明の実施例を説明する、図１は本発明になる一実施例を示す。
【０００８】
モータ１はコイル巻線に通電されることによって出力軸にトルクを発生するが、連続した出力トルクを得るためには上側トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃ、下側開閉トランジスタ３ａ、３ｂ、３ｃの開閉により通電巻線を適宜切り替えることが必要である。  モータ１の巻線電流は電流検出抵抗８に誘起する電圧を電流帰還増幅器９が増幅率設定抵抗１０ａ、１０ｂによって設定された増幅率で増幅し制御回路に帰還電圧として出力する。制御回路はトランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃ，３ａ、３ｂ、３ｃをそれぞれの駆動バッファ６ａ，６ｂ，６ｃ，７ａ、７ｂ、７ｃを用いて開閉することによりモータ１の回転及びトルクの制御を行う。
モータ１の巻線に通電中に電流量を制御する目的で制御回路がいままで閉じていた上側トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃのいずれかを開いた場合、モータ１の巻線インダクタンスにより電流は継続して流れようとするため、仮にいままで上側トランジスタ２ａと下側トランジスタ３ｂを閉じて巻線に通電していたとすると上側トランジスタ２ａを開くと今まで図３の矢印に示すように電源正極より上側トランジスタ２ａ、モータ１の巻線と通過し下側トランジスタ３ｂから電流検出抵抗８を通って電源負極に通じていた電流は電源正極より上側トランジスタ２ａを通る経路が遮断されるため図４の矢印に示すように電源負極より下側環流ダイオード３ａを通過してモータ１に流れる。
【０００９】
ここで図１に示す様に電流遮断トランジスタ１１を下側トランジスタ３ａ、３ｂ、３ｃのコレクタを結束した線と電流検出抵抗８の間に配し、プルアップ抵抗１３，プルダウン抵抗１４，ダイオード１５ａ、１５ｂによって検出しバッファ１６で波形整形する遮断検出回路の入力を電流遮断トランジスタ１１と下側トランジスタ３ａ、３ｂ、３ｃのコレクタの間に接続する。
【００１０】
電流検出抵抗８の電圧降下は電流制御に支障が無い範囲で十分小さくなるように設定し電流遮断トランジスタ１１の飽和電圧も十分小さいものとすると、電流遮断トランジスタ１１が閉じているときにはバッファ１６への入力電圧はほぼ遮断トランジスタ１１の飽和電圧と電流検出抵抗８の電圧降下を足した値となるためバッファ１６のしきい値電圧よりも低い電圧となる。
【００１１】
次に上記の状態から遮断トランジスタ１１を開いた場合、モータ１の巻線電流は上側トランジスタ２ａが閉じているときには図５に示す様に上側トランジスタ２ａとモータ巻線、上側環流ダイオード４ｂで環流し、上側トランジスタ２ａが開いたときには図６に示すように電源負極から下側環流ダイオード５ａを通りモータ巻線、上側環流ダイオード４ｂを経て電源正極へと流れる。
このとき、遮断トランジスタ１１を開いたときのバッファ１６への入力電圧はダイオード１５ａから遮断トランジスタ１１に流れていた電流が遮断されるため、検出回路の電源電圧からダイオード１５ｂの順電圧降下を引いた電圧にプルダウン抵抗１４の抵抗値をプルアップ抵抗１３の抵抗値とプルダウン抵抗１４の抵抗値の合計で除したものを掛け合わせた電圧となる。この電圧をバッファ１６のしきい値電圧より高くなるように設定することにより遮断トランジスタ１１が開いたことを検出することができる。
【００１２】
仮に、上側トランジスタ２ａと下側トランジスタ３ｂを閉じて巻線に通電していたときに遮断トランジスタ１１を開いて電流を遮断する操作を行った場合、モータ１の巻線電流は上側トランジスタ２ａからモータ１の巻線を通過し、下側トランジスタ３ｂが遮断トランジスタ１１を開いたことにより開いてしまうので下側トランジスタ３ｂの代わりに上側環流ダイオード４ｂを通り上側トランジスタ２ａへと流れる。この電流経路に検出回路が関与する部分は無いため遮断回路の作動検出に環流電流の影響は受けず、遮断トランジスタ１１の開閉を１〜５μｓ程度の遅れで検出することが可能である。
【００１３】
ここで、遮断トランジスタ１１が開いたことによって電流検出抵抗８の端子電圧は０Ｖとなり、実際の電流値とは異なる値を検出してしまうことになる。
しかし、遮断トランジスタ１１が開いたことにより巻線電流は減少することになり、遮断機能の作動確認から復帰した際の電流制御系の処理としてはいずれにせよ電流を増加させようと機能することになるため、開いたことを検出した後に直ちに閉じれば１０μｓ程度で遮断トランジスタ１１を元通りに閉じることは十分可能なので、４０ｋＨｚ以下の周波数で開閉を行う制御系では制御に支障を生じることはほとんどない。
【００１４】
ここで、遮断トランジスタ１１を元通りに閉じることをせずに開いたままの状態を継続するとモータ１の巻線電流は前述の経路にしばらくは継続して流れるが遮断トランジスタ１１が開いたことにより電源負極との接続が遮断されるため、巻線インダクタンスに蓄えられた電気エネルギー及びモータ１の出力軸負荷に蓄えられた運動エネルギーが放出されると巻線電流は零になりモータ１の出力軸が発生するトルクもなくなる。この状態が本来の目的である遮断トランジスタ１１によって電流遮断機能を行使した結果の状態である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明に成る回路では遮断機能の作動確認が瞬時に行えるため、モータが回転中であってもモータの回転に影響を与えずに遮断機能が作動することを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に成る例の実施例
【図２】従来の回路例
【図３】通電中の電流経路
【図４】上側トランジスタを開いた際の電流経路
【図５】遮断トランジスタを開いた際の電流経路
【符号の説明】
１        モータ
２ａ      上側トランジスタａ
２ｂ      上側トランジスタｂ
２ｃ      上側トランジスタｃ
３ａ      下側トランジスタａ
３ｂ      下側トランジスタｂ
３ｃ      下側トランジスタｃ
４ａ      上側環流ダイオードａ
４ｂ      上側環流ダイオードｂ
４ｃ      上側環流ダイオードｃ
５ａ      下側環流ダイオードａ
５ｂ      下側環流ダイオードｂ
５ｃ      下側環流ダイオードｃ
６ａ      上側トランジスタ駆動バッファａ
６ｂ      上側トランジスタ駆動バッファｂ
６ｃ      上側トランジスタ駆動バッファｃ
７ａ      下側トランジスタ駆動バッファａ
７ｂ      下側トランジスタ駆動バッファｂ
７ｃ      下側トランジスタ駆動バッファｃ
８        電流検出抵抗
９        電流帰還増幅器
１０ａ      増幅率設定抵抗ａ
１０ｂ      増幅率設定抵抗ｂ
１１        遮断トランジスタ
１２        遮断トランジスタ駆動バッファ
１３        プルアップ抵抗
１４        プルダウン抵抗
１５ａ      ダイオードａ
１５ｂ      ダイオードｂ
１６        バッファ
１７        遮断トランジスタ作動検出点
１８        従来例遮断トランジスタ
１９        ゲートプルアップ抵抗
２０        従来例遮断トランジスタ駆動トランジスタ
２１        従来例遮断トランジスタ作動検出増幅器
２２ａ      従来例遮断トランジスタ作動検出しきい値設定抵抗ａ
２２ｂ      従来例遮断トランジスタ作動検出しきい値設定抵抗ｂ
【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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