JP2702719B2 - DC motor rotation control circuit - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、小型テープレコーダ等に用いる直流モータ
の回転制御回路に関するものである。 従来の技術 第３図に従来用いられている直流モータの回転制御回
路の構成を示す。 第３図の回路では対称な制御回路を２組構成し、その
どちらを動作させるかによってモータ回転方向を切換え
ているため、一方の回路についてその構成を説明する。
第３図において、トランジスタ１がモータ電流制御用ト
ランジスタであり、モータ端子と接続されたＡ点の電圧
を検出して回転数を一定に保つように制御回路３によっ
てモータ電流を制御する。トランジスタ２は基本的には
スイッチング素子として用いているが、モータ起動時、
あるいはモータ負荷が重くなった場合等、モータ電流、
つまりトランジスタ２のコレクタ電流が増加した場合で
もコレクタ・エミッタ間飽和電圧を低く保つ必要がある
ためトランジスタ２についても制御回路４によってベー
ス電流の制御を行っている。トランジスタ1,2が動作し
ている場合、モータには図中にI₁で示す方向にモータ電
流が流れる。一方、トランジスタ1,2と対称に接続され
ているトランジスタ6,7が動作した場合、モータには図
中にI₂で示す方向に電流が流れる。従って、上記トラン
ジスタの組合わせのどちらか一方が動作するようにする
ことにより、モータの回転方向を切換えることが出来
る。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、第３図に示す従来の構成においては、
モータがロックされる等の条件により、モータ電流が大
きく増加した状態が保持された場合、トランジスタ1,2
が動作しているとすると制御回路４はトランジスタ２の
コレクタ・エミッタ飽和電圧を下げるために、ベース電
流を増加させるように動作し、その結果、トランジスタ
２の許容損失を超え、トランジスタ２を破壊してしまう
可能性がある。本回路をIC化した場合には、さらにパッ
ケージとしての許容損失も問題となる。 本発明は、上記問題点に鑑み、モータ電流増加時にお
いても、許容損失を超えることのないように動作するモ
ータ制御回路を提供するものである。 問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、電流制限回
路を付加したことを特徴とするものである。 作用 本発明は、電流制限回路を付加することにより、モー
タ電流増加時においても、制御用トランジスタにおける
電力損失が許容損失を超えないようにすることを可能に
するものである。 実 施 例 第１図に本発明の構成を示す。第１図の構成は、電流
制限回路5,10以外は第３図と同一である。第１図におい
て、トランジスタ２が動作している場合には電流制限回
路５が、またトランジスタ７が動作している場合には電
流制限回路10が動作し、それぞれトランジスタ２及び７
に過大なベース電流が流れ込むのを防止する。 第２図は本発明の第１の実施例である。第２図におい
て、比較回路27,トランジスタ20が第１図の制御回路３
に、比較回路27,トランジスタ21,22,23が第１図の制御
回路４に、比較回路36,トランジスタ29が第１図の制御
回路８に、比較回路36,トランジスタ30,31,32が第１図
の制御回路９にそれぞれ対応する。また、スイッチ39,4
0は連動しており、モータの回転方向を切換えるために
用い、一方が閉じた時にもう一方は開放状態となる。ス
イッチ39が閉じた状態となり、トランジスタ1,2が動作
している場合について、回路動作の説明を行う。モータ
回転状態において、第２図Ａ点の電圧を検出し、抵抗2
4,25によって分圧した電圧及び基準電圧28の電圧を比較
回路27によって比較し、両者が等しくなるようにトラン
ジスタ20を介して制御用トランジスタ１のベース電流を
制御し、コレクタ電流、つまりモータ電流を制御する。
一方、比較回路27の出力はトランジスタ21,カレントミ
ラー回路を構成するトランジスタ22,23を介してスイッ
チングトランジスタ２のベース電流を制御する。上記ト
ランジスタ22,23のミラー比は、所望するモータ動作状
態において、トランジスタ２のコレクタ・エミッタ間電
圧を十分小さく（0.1V以下）保つことの可能な比に設定
する。以上の動作により、モータの端子間電圧（逆起電
圧）とトランジスタ２のコレクタ・エミッタ間飽和電圧
の和の抵抗24,25によって分圧された電圧（Ｃ点電位）
が、基準電圧（Ｄ点電位）と等しくなる状態で平衡状態
となる。しかし、実際にはモータ巻線抵抗，トランジス
タのコレクタ抵抗等の直列抵抗損失が加わるため、モー
タ負荷が増加するに従ってモータ電流が増加し、この直
列抵抗分による電圧損失が増加するため、平衡状態での
モータ端子間電圧は小さくなる。つまりモータ回転数が
低下することになる。これを補正するため、第２図にお
いて抵抗11をスイッチングトランジスタ２のエミッタ及
びアース間に挿入し、基準電圧の一側を上記トランジス
タ２のエミッタに接続することにより、モータ電流の増
加に伴って、抵抗11両端における電位差が増加し、比較
回路27の基準電位（Ｄ点電位）が高くなり、モータ回転
数の低下を抑える。この動作は正帰還となるため、モー
タ及びトランジスタ２による直列抵抗成分及び抵抗11の
抵抗比は、抵抗24,25の抵抗比以下に設定する必要があ
る。コンデンサー37は制御系の周波数特性を決定するた
めのものである。上述の回路動作により、第２図の回路
は直流モータの回転制御回路として動作する。本回路で
は、スイッチングトランジスタ２のベース電流を制御し
ているため、モータ起動時のようにモータ電流が増加し
た場合には、トランジスタ２のベース電流が増加し、コ
レクタ・エミッタ間電圧を下げるように動作するため、
最低起動電圧を低くすることが出来、減電圧特性を改善
出来る。しかし、モータがロックされる等の過負荷状態
が接続した場合、トランジスタ２には過大なベース電流
が流れ、場合によってはトランジスタ２が破壊される可
能性がある。これを妨ぐために、抵抗26が電流制限用と
して挿入されている。即ち、トランジスタ21の電流が増
加すると共に、抵抗26での電圧降下が大きくなり、トラ
ンジスタ21のコレクタ・エミッタ間電圧が減少し、飽和
状態での動作となるためトランジスタ21の電流利得が低
下し、コレクタ電流の増加が制限され、この結果、トラ
ンジスタ２のベース電流も制限されることになり、抵抗
26の抵抗値によって、電流の上限を適切な値に設定する
ことが出来る。 トランジスタ6,7が動作している場合についても、ト
ランジスタ1,2が動作している場合と同様の回路動作と
なる。 なお、制御回路は第２図の実施例において、制御用ト
ランジスタ及びスイッチングトランジスタの制御回路を
一部共用した構成となっているが、各々独立した回路を
構成してもよい。また制御回路の回路構成、及び電流制
限回路についても第２図に示す回路に限定されるもので
はない。 発明の効果 以上のように本発明によると、モータの負荷の変動に
応じて第１の制御回路で第１のトランジスタのベース電
流を、また第２の制御回路で第２のトランジスタのベー
ス電流を制御することによって、モータの負荷が重くな
った場合でも、第１および第２のトランジスタのコレク
タ・エミッタ間電圧を低く保つことができるので、より
低い電源電圧までも動作することが可能となり、また制
御ループ内で第２の制御回路の前または後に電流制限回
路が設けてあるので、第１および第２のトランジスタ、
第１および第２の制御回路で構成される回転制御回路ま
たはこれと対称的に構成された回転制御回路の切換えに
よってモータの回転方向を切換える際のモータロック時
の電流が制限でき、またそれ以外の条件でも、負荷が過
大となった場合、第１および第２のトランジスタの電力
損失がその許容損失範囲を越えないように制限でき、ま
たIC化した場合には、パッケージの許容損失を越えない
ように制限できる優れた直流モータの回転制御回路を提
供することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation control circuit of a DC motor used for a small-sized tape recorder or the like. 2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a configuration of a conventionally used DC motor rotation control circuit. In the circuit of FIG. 3, two sets of symmetrical control circuits are configured, and the motor rotation direction is switched depending on which of them is operated. Therefore, the configuration of one circuit will be described.
In FIG. 3, a transistor 1 is a motor current control transistor, and detects a voltage at a point A connected to a motor terminal, and controls a motor current by a control circuit 3 so as to keep the rotation speed constant. The transistor 2 is basically used as a switching element.
Or, when the motor load becomes heavy, motor current,
That is, even when the collector current of the transistor 2 increases, the collector-emitter saturation voltage must be kept low. Therefore, the control circuit 4 controls the base current of the transistor 2 as well. If the transistors 1 and 2 is operating, the motor the motor current flows in the direction indicated by I ₁ in FIG. On the other hand, if the transistors 6 and 7 connected to the transistors 1 and 2 and symmetrically operates, the motor current flows in the direction indicated by I ₂ in FIG. Therefore, the rotation direction of the motor can be switched by operating either one of the combinations of the transistors. Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional configuration shown in FIG.
If the motor current is greatly increased due to conditions such as the motor being locked, the transistors 1, 2
Is operating, the control circuit 4 operates to increase the base current in order to lower the collector-emitter saturation voltage of the transistor 2, thereby exceeding the allowable loss of the transistor 2 and destroying the transistor 2. Could be If this circuit is made into an IC, the allowable loss as a package also becomes a problem. The present invention has been made in view of the above problems, and provides a motor control circuit that operates so as not to exceed an allowable loss even when a motor current increases. Means for Solving the Problems The present invention is characterized by adding a current limiting circuit to solve the above problems. The present invention makes it possible to prevent the power loss in the control transistor from exceeding the allowable loss even when the motor current increases, by adding a current limiting circuit. FIG. 1 shows the configuration of the present invention. The configuration of FIG. 1 is the same as FIG. 3 except for the current limiting circuits 5 and 10. In FIG. 1, the current limiting circuit 5 operates when the transistor 2 is operating, and the current limiting circuit 10 operates when the transistor 7 is operating.
To prevent an excessive base current from flowing into the circuit. FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. 2, the comparison circuit 27 and the transistor 20 correspond to the control circuit 3 shown in FIG.
The comparison circuit 27 and the transistors 21, 22, and 23 correspond to the control circuit 4 in FIG. 1, the comparison circuit 36 and the transistor 29 correspond to the control circuit 8 in FIG. 1, and the comparison circuit 36 and the transistors 30, 31, and 32 correspond to the control circuit 4 in FIG. Each corresponds to the control circuit 9 in FIG. Also, switch 39,4
0 is interlocked and used to switch the rotation direction of the motor, and when one is closed, the other is open. The circuit operation will be described when the switch 39 is closed and the transistors 1 and 2 are operating. In the motor rotation state, the voltage at point A in FIG.
The voltage divided by 4, 25 and the voltage of the reference voltage 28 are compared by a comparison circuit 27, and the base current of the control transistor 1 is controlled via the transistor 20 so that the two become equal. Control.
On the other hand, the output of the comparison circuit 27 controls the base current of the switching transistor 2 via the transistor 21 and the transistors 22 and 23 forming a current mirror circuit. The mirror ratio of the transistors 22 and 23 is set to a ratio that can keep the collector-emitter voltage of the transistor 2 sufficiently small (0.1 V or less) in a desired motor operating state. With the above operation, the voltage (C potential) divided by the resistors 24 and 25, which is the sum of the motor terminal voltage (back electromotive voltage) and the collector-emitter saturation voltage of the transistor 2
Are in an equilibrium state when they become equal to the reference voltage (D point potential). However, in practice, a series resistance loss such as a motor winding resistance and a collector resistance of a transistor is added. As the motor load increases, the motor current increases, and the voltage loss due to the series resistance increases. , The voltage between the motor terminals becomes smaller. That is, the motor speed decreases. To correct this, a resistor 11 is inserted between the emitter of the switching transistor 2 and the ground in FIG. 2 and one side of the reference voltage is connected to the emitter of the transistor 2 so that the motor current increases. The potential difference between both ends of the resistor 11 increases, the reference potential (D-point potential) of the comparison circuit 27 increases, and a decrease in the motor speed is suppressed. Since this operation is positive feedback, the series resistance component of the motor and the transistor 2 and the resistance ratio of the resistor 11 need to be set to be equal to or less than the resistance ratio of the resistors 24 and 25. The capacitor 37 is for determining the frequency characteristics of the control system. By the circuit operation described above, the circuit of FIG. 2 operates as a rotation control circuit of the DC motor. In this circuit, since the base current of the switching transistor 2 is controlled, when the motor current increases as at the time of starting the motor, the base current of the transistor 2 increases and the collector-emitter voltage decreases. To work,
The minimum starting voltage can be reduced, and the voltage reduction characteristics can be improved. However, when an overload state such as a locked motor is connected, an excessive base current flows through the transistor 2, and in some cases, the transistor 2 may be destroyed. To prevent this, a resistor 26 is inserted for limiting the current. That is, as the current of the transistor 21 increases, the voltage drop at the resistor 26 increases, the voltage between the collector and the emitter of the transistor 21 decreases, and the transistor 21 operates in a saturated state, so that the current gain of the transistor 21 decreases. The increase in the collector current is limited, and as a result, the base current of the transistor 2 is also limited.
With the 26 resistance values, the upper limit of the current can be set to an appropriate value. When the transistors 6 and 7 are operating, the circuit operation is the same as when the transistors 1 and 2 are operating. Although the control circuit has a configuration in which the control circuit for the control transistor and the control circuit for the switching transistor are partially shared in the embodiment of FIG. 2, independent circuits may be configured. The circuit configuration of the control circuit and the current limiting circuit are not limited to the circuit shown in FIG. Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the base current of the first transistor is controlled by the first control circuit and the base current of the second transistor is controlled by the second control circuit in accordance with the fluctuation of the load of the motor. By controlling, even if the load of the motor becomes heavy, the voltage between the collector and the emitter of the first and second transistors can be kept low, so that it is possible to operate even at a lower power supply voltage. Since a current limiting circuit is provided before or after the second control circuit in the control loop, the first and second transistors,
By switching between the rotation control circuit constituted by the first and second control circuits or the rotation control circuit constituted symmetrically thereto, the current at the time of motor lock when switching the rotation direction of the motor can be limited. In the condition (1), when the load becomes excessive, the power loss of the first and second transistors can be limited so as not to exceed the allowable loss range. When the IC is used, the allowable loss of the package does not exceed. An excellent DC motor rotation control circuit that can be limited as described above can be provided.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の直流モータの回転制御回路の一実施例
を示すブロック図、第２図は同回路の具体回路図、第３
図は従来の直流モータの回転制御回路のブロック図であ
る。１……第１のトランジスタ、２……第２のトランジ
スタ、３……第１の制御回路、４……第２の制御回路、
５……第１の電流制限回路、６……第３のトランジス
タ、７……第４のトランジスタ、８……第３の制御回
路、９……第４の制御回路、10……第２の電流制限回
路、11……抵抗、28……基準電圧BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a DC motor rotation control circuit according to the present invention, FIG. 2 is a specific circuit diagram of the circuit, FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a conventional DC motor rotation control circuit. 1 ... first transistor, 2 ... second transistor, 3 ... first control circuit, 4 ... second control circuit,
5 ... first current limiting circuit, 6 ... third transistor, 7 ... fourth transistor, 8 ... third control circuit, 9 ... fourth control circuit, 10 ... second Current limiting circuit, 11: resistor, 28: reference voltage

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−77078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−198181（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−55876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−169380（ＪＰ，Ａ)Continuation of front page    (56) References JP-A-62-77078 (JP, A)                 JP-A-58-198181 (JP, A)                 JP-A-60-55876 (JP, A)                 JP-A-59-169380 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．直流モータの一方の端子にコレクタを接続した第１
のトランジスタと、前記直流モータの他方の端子にコレ
クタを接続した第２のトランジスタと、前記第１のトラ
ンジスタのコレクタと前記直流モータとの接続点の電圧
と基準電圧とに基づいて制御を行う第１および第２の制
御回路とを有し、前記第１の制御回路によって前記第１
のトランジスタのベース電流を制御するとともに、前記
第２の制御回路の前または後に第１の電流制限回路を設
け前記第２の制御回路と前記第１の電流制限回路とによ
り前記第２のトランジスタのベース電流を制御するか、
または前記第２の制御回路に電流制限機能を付加し前記
第２の制御回路により前記第２のトランジスタのベース
電流を制御することにより、前記直流モータの回転制御
を行う第１の回転制御回路と、 前記第２のトランジスタのコレクタにコレクタを接続し
た第３のトランジスタと、前記第１のトランジスタのコ
レクタにコレクタを接続した第４のトランジスタと、前
記第３のトランジスタのコレクタと前記直流モータとの
接続点の電圧と基準電圧とに基づいて制御を行う第３お
よび第４の制御回路とを有し、前記第３の制御回路によ
って前記第３のトランジスタのベース電流を制御すると
ともに、前記第４の制御回路の前または後に第２の電流
制限回路を設け前記第４の制御回路と前記第２の電流制
限回路とにより前記第４のトランジスタのベース電流を
制御するか、または前記第４の制御回路に電流制限機能
を付加し前記第４の制御回路により前記第４のトランジ
スタのベース電流を制御することにより、前記直流モー
タの回転制御を行う第２の回転制御回路と、 一端が前記第２のトランジスタのエミッタと前記第４の
トランジスタのエミッタとに接続され、他端が接地され
た抵抗とを具備するとともに、 前記第１の回転制御回路と前記第２の回転制御回路との
どちらか一方を動作させることにより、前記直流モータ
の正反転を切り換えることを特徴とする直流モータの回
転制御回路。(57) [Claims] A DC motor with a collector connected to one terminal
, A second transistor having a collector connected to the other terminal of the DC motor, and a second transistor performing control based on a voltage at a connection point between the collector of the first transistor and the DC motor and a reference voltage. A first control circuit and a second control circuit, wherein the first control circuit
And a first current limiting circuit is provided before or after the second control circuit, and the second control circuit and the first current limiting circuit control the second current of the second transistor. Control the base current or
A first rotation control circuit for controlling the rotation of the DC motor by adding a current limiting function to the second control circuit and controlling the base current of the second transistor by the second control circuit; A third transistor having a collector connected to the collector of the second transistor, a fourth transistor having a collector connected to the collector of the first transistor, a collector of the third transistor and the DC motor. Third and fourth control circuits for performing control based on the voltage at the connection point and the reference voltage, wherein the third control circuit controls the base current of the third transistor, A second current limiting circuit is provided before or after the control circuit of (a), the fourth control circuit and the second current limiting circuit are used to control the fourth transistor. Controlling the rotation of the DC motor by controlling the base current or adding a current limiting function to the fourth control circuit and controlling the base current of the fourth transistor by the fourth control circuit. A second rotation control circuit, one end of which is connected to the emitter of the second transistor and the emitter of the fourth transistor, and the other end of which is grounded; A DC motor rotation control circuit, wherein either one of the DC motor and the second rotation control circuit is operated to switch between forward and reverse rotation of the DC motor.