JP3249579B2 - Motor drive circuit - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、モータ駆動回路に関
し、詳しくは、ＦＤＤ，ＨＤＤ等のモータ駆動装置に用
いられるモータ駆動回路であって、いわゆるＤＣブラシ
レスモータ等を駆動するためのモータ駆動回路の改良に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor drive circuit, and more particularly, to a motor drive circuit used in a motor drive device such as an FDD or an HDD, for driving a so-called DC brushless motor or the like. It is related to the improvement of.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は、従来の構成のＦＤＤの一例であ
って、三相モータのモータ駆動回路の図である。このＦ
ＤＤは、モータ１と、センス回路２と、入力増幅回路３
と、駆動信号生成回路４と、電力駆動回路５とを備えて
いる。モータ１は、３つのコイルを有しており、これら
のコイルに位相の異なるモータ駆動電流が流されること
で、回転する。2. Description of the Related Art FIG. 3 is an example of a conventional FDD, and is a diagram of a motor drive circuit of a three-phase motor. This F
DD is a motor 1, a sense circuit 2, and an input amplifier circuit 3.
And a drive signal generation circuit 4 and a power drive circuit 5. The motor 1 has three coils, and rotates when motor driving currents having different phases are applied to these coils.
【０００３】センス回路２は、３つのホール素子を主体
に構成され、モータ１の回転位相をセンスして、検出信
号を電位差として出力するものである。入力増幅回路３
は、３つの差動増幅器を主体として構成され、検出信号
を差動増幅器により増幅して出力する。駆動信号生成回
路４は、差動増幅器からの３つの増幅された信号を受
け、これらの信号に基づいて、モータ駆動電流の波形の
雛型となる３つの駆動信号を生成する。なお、駆動信号
の数については、３対の場合もあり、一部合成されて４
つ又は５つの場合もある。The sense circuit 2 is mainly composed of three Hall elements, senses the rotation phase of the motor 1, and outputs a detection signal as a potential difference. Input amplification circuit 3
Is composed mainly of three differential amplifiers, and amplifies and outputs a detection signal by the differential amplifier. The drive signal generation circuit 4 receives the three amplified signals from the differential amplifier, and generates three drive signals serving as a model of the waveform of the motor drive current based on these signals. Note that the number of drive signals may be three pairs,
There may be one or five.
【０００４】電力駆動回路５は、それぞれの駆動信号の
波形に従うモータ駆動電流を出力する３つ又は３対の電
力増幅回路から構成され、これらのモータ駆動電流をモ
ータ１のコイルへ送出する。このように、モータ１とセ
ンス回路２，入力増幅回路３，駆動信号生成回路４，電
力駆動回路５はフィードバックループを形成し、モータ
１の回転状態に対応するモータ駆動電流によりモータ１
を駆動するので、安定した回転速度でモータ１が回転す
る。The power drive circuit 5 is composed of three or three pairs of power amplifier circuits that output motor drive currents according to the waveforms of the respective drive signals, and sends out these motor drive currents to the coil of the motor 1. As described above, the motor 1, the sense circuit 2, the input amplifier circuit 3, the drive signal generation circuit 4, and the power drive circuit 5 form a feedback loop, and the motor 1
, The motor 1 rotates at a stable rotation speed.
【０００５】図２に、電力増幅回路の一部の回路図を示
す。ここで、７，８はカレントミラー回路である。カレ
ントミラー回路７は、駆動信号生成回路からの駆動信号
の１つを電流信号ＩＫ１として受け、これを反転増幅し
た電流信号ＩＢ３を生成する。なお、電流信号ＩＫ１は
流入する電流である。そして、電流信号ＩＢ３をベース
電流として受けることにより、出力段トランジスタＱ３
は、さらに増幅された電流値のモータ駆動電流Ｉａをコ
イル１ａに出力する。FIG. 2 is a circuit diagram of a part of the power amplifier circuit. Here, 7 and 8 are current mirror circuits. The current mirror circuit 7 receives one of the drive signals from the drive signal generation circuit as a current signal IK1, and generates a current signal IB3 obtained by inverting and amplifying the current signal IK1. Note that the current signal IK1 is an inflowing current. By receiving current signal IB3 as a base current, output stage transistor Q3
Outputs a motor drive current Ia having a further amplified current value to the coil 1a.
【０００６】カレントミラー回路８は、駆動信号生成回
路からの駆動信号の他の１つを流出する電流信号ＩＫ６
として受け、これを反転増幅した電流信号ＩＢ４を生成
する。そして、電流信号ＩＢ４をベース電流として受け
ることにより出力段トランジスタＱ４はさらに増幅され
た電流値のモータ駆動電流１ａを還流させる。なお、こ
の図における例示の状態では、コイル１ａに接続されて
いる他の出力段トランジスタＱ３’，Ｑ４’はオフして
いるものとする。また、他のタイミングでは、駆動信号
に従って、出力段トランジスタＱ３，Ｑ４とＱ３’，Ｑ
４’のオンオフの状態が入れ替わることにより、モータ
駆動電流の向きも制御される。[0006] The current mirror circuit 8 has a current signal IK6 for flowing out another one of the drive signals from the drive signal generation circuit.
To generate a current signal IB4 that is inverted and amplified. By receiving the current signal IB4 as a base current, the output stage transistor Q4 circulates the motor drive current 1a having a further amplified current value. In the illustrated state in this figure, it is assumed that the other output stage transistors Q3 'and Q4' connected to the coil 1a are off. At other timings, the output stage transistors Q3, Q4 and Q3 ', Q3
The direction of the motor drive current is controlled by switching the on / off state of 4 ′.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように従来の構成
のモータ駆動回路にあっては、駆動信号をそのまま出力
段トランジスタのベース電流とするのではなく、一旦、
カレントミラー回路を介することで、駆動信号を増幅し
てベース電流とする。そして、このベース電流が増幅さ
れてモータ駆動電流が生成される。このようにすること
により、駆動信号生成回路や入力増幅回路等で取り扱う
信号が微小電流の信号で済み、モータ駆動回路全体の消
費電力が節約される。As described above, in the conventional motor drive circuit, the drive signal is not used directly as the base current of the output stage transistor,
Through the current mirror circuit, the drive signal is amplified to be a base current. Then, the base current is amplified to generate a motor drive current. By doing so, signals handled by the drive signal generation circuit, the input amplifier circuit, and the like need only be signals with a small current, and power consumption of the entire motor drive circuit can be saved.
【０００８】しかし、モータ駆動装置に対する小形化，
低消費電力化の要請が強く、特にノート型パソコンや携
帯用ワープロ等に採用されてバッテリー駆動されるＦＤ
Ｄ等のモータ駆動回路については要求が厳しくて、上述
した程度の消費電力の節約では未だ不十分である。この
発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決する
ためのものであって、モータ駆動回路における一層の低
消費電力化を実現することである。However, downsizing of the motor drive device,
There is a strong demand for lower power consumption, especially battery-powered FDs used in notebook computers and portable word processors.
The requirements for the motor drive circuit such as D are strict, and the above-described saving of power consumption is still insufficient. An object of the present invention is to solve such a problem of the related art, and to realize further lower power consumption in a motor drive circuit.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明のモータ駆動回路の構成は、上流側ラインか
ら受けた電流をモータのコイルへ出力する第１の出力段
トランジスタと、前記モータのコイルからの還流電流を
下流側ラインへ流す第２の出力段トランジスタと、前記
第１の出力段トランジスタの出力電流の電流波形を定め
るための第１の電流信号を受けこれを反転増幅すること
により第１の出力段トランジスタのベース電流を生成す
る第１のカレントミラー回路と、前記還流電流の電流波
形を定めるための第２の電流信号を受けこれを反転増幅
することにより第２の出力段トランジスタのベース電流
を生成する第２のカレントミラー回路と、前記上流側ラ
インの電圧と前記下流側ラインの電圧との間の所定の基
準電圧を発生する定電圧発生回路と、を備え、第１のカ
レントミラー回路は前記上流側ラインの電圧と前記基準
電圧との間の電圧で動作し、第２のカレントミラー回路
は前記基準電圧と前記下流側ラインの電圧との間の電圧
で動作するものである。In order to achieve this object, a motor driving circuit according to the present invention comprises a first output transistor for outputting a current received from an upstream line to a coil of a motor, Receiving a first current signal for determining a current waveform of an output current of the second output stage transistor for flowing a return current from the coil to the downstream line, and inverting and amplifying the first current signal. A first current mirror circuit for generating a base current of a first output stage transistor, and a second current stage for receiving and inverting and amplifying a second current signal for defining a current waveform of the return current. A second current mirror circuit for generating a base current of the transistor, and a predetermined reference voltage between the voltage of the upstream line and the voltage of the downstream line. A first current mirror circuit that operates at a voltage between the voltage of the upstream line and the reference voltage, and a second current mirror circuit that operates between the reference voltage and the downstream line. It operates at a voltage between these voltages.
【００１０】[0010]
【作用】このような構成のこの発明のモータ駆動回路に
あっては、第１のカレントミラー回路は、電源からの上
流側ラインと基準電圧のラインとの間で、その動作に要
する電圧および電流を供給されて動作する。その動作に
要する電流は、駆動信号とベース電流の和であり、従来
と同じである。よって、上流側ラインと下流側のライン
との間で動作する従来の場合よりも、電圧降下が少ない
分だけ、その消費電力は少ない。さらに、第２のカレン
トミラー回路は、基準電圧のラインと下流側ラインとの
間で、その動作に要する電圧および電流を供給されて動
作する。この場合にも、上記と同じ理由により、電圧降
下が少ない分だけ従来よりもその消費電力が少ない。In the motor drive circuit of the present invention having such a configuration, the first current mirror circuit is provided between the line on the upstream side from the power supply and the line of the reference voltage and the voltage and current required for its operation. Supplied to operate. The current required for the operation is the sum of the drive signal and the base current, which is the same as the conventional one. Therefore, the power consumption is smaller due to the smaller voltage drop than in the conventional case operating between the upstream line and the downstream line. Further, the second current mirror circuit operates by supplying a voltage and a current required for the operation between the reference voltage line and the downstream line. Also in this case, for the same reason as described above, the power consumption is smaller than that of the related art because the voltage drop is small.
【００１１】ところで、新たな回路である定電圧発生回
路については、その分だけ消費電力が増加することにな
る。ただし、その電圧は上流側ラインの電圧と基準電圧
との差電圧または基準電圧と下流側ラインの電圧との差
電圧であり、その電流は第１，第２のカレントミラー回
路の動作に要する電流の差電流である。このことから、
上述した第１，第２のカレントミラー回路において節約
された消費電力の何れかよりも、その消費電力の増加分
が小さくて済む。したがって、消費電力が増加した以上
に消費電力を節約できるので、モータ駆動回路における
一層の低消費電力化を図ることができる。By the way, the power consumption of the constant voltage generating circuit, which is a new circuit, increases accordingly. However, the voltage is a difference voltage between the voltage of the upstream line and the reference voltage or a difference voltage between the reference voltage and the voltage of the downstream line, and the current is a current required for operation of the first and second current mirror circuits. Is the difference current. From this,
An increase in the power consumption can be smaller than any of the power consumption saved in the first and second current mirror circuits described above. Therefore, the power consumption can be reduced more than the power consumption is increased, so that the power consumption of the motor drive circuit can be further reduced.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して詳細に説明する。図１はこの発明のモータ駆動
回路における電力増幅回路の詳細な回路図を示す。な
お、モータ駆動回路全体の構成は従来例の図３の場合と
同様なので再度の説明を割愛し、以下、従来例の図２に
対応する図１を参照しながら説明する。ここで、１ａは
モータのコイル、７，８はカレントミラー回路、９は定
電圧発生回路、Ｑ３，Ｑ４は出力段トランジスタであ
る。An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a detailed circuit diagram of a power amplifier circuit in a motor drive circuit according to the present invention. Since the configuration of the entire motor drive circuit is the same as that of the conventional example shown in FIG. 3, the description will not be repeated, and the following description will be made with reference to FIG. 1 corresponding to FIG. Here, 1a is a motor coil, 7 and 8 are current mirror circuits, 9 is a constant voltage generating circuit, and Q3 and Q4 are output stage transistors.
【００１３】カレントミラー回路７は、駆動信号生成回
路からの駆動信号の１つを流入する電流信号ＩＫ１とし
て受け、これを反転増幅した電流信号ＩＢ３を、出力段
トランジスタＱ３のベース電流として生成する。このと
き、電流信号ＩＢ３については、その供給電圧が出力段
トランジスタＱ３のベース電圧であり、しかも出力段ト
ランジスタＱ３のエミッタが電源電圧Ｖccのラインに接
続されているので、ベース−エミッタ間電圧すなわち精
々１Ｖｆの違いでもって電源電圧Ｖcc付近の電圧レベル
である。また、電流信号ＩＫ１についても、カレントミ
ラー回路の特性から、その供給電圧は電流信号ＩＢ３の
供給電圧と同等のレベルである。The current mirror circuit 7 receives one of the drive signals from the drive signal generation circuit as the inflowing current signal IK1, and generates an inverted and amplified current signal IB3 as a base current of the output stage transistor Q3. At this time, the supply voltage of the current signal IB3 is the base voltage of the output transistor Q3, and the emitter of the output transistor Q3 is connected to the line of the power supply voltage Vcc. This is a voltage level near the power supply voltage Vcc with a difference of 1 Vf. Also, the supply voltage of the current signal IK1 is at the same level as the supply voltage of the current signal IB3 due to the characteristics of the current mirror circuit.
【００１４】よって、カレントミラー回路７がベース電
流を生成している時の電流信号ＩＫ１，ＩＢ３を、基準
電圧（２×Ｖｆ）以上の電圧レベルに保持することは、
容易である。そこで、カレントミラー回路７の動作に要
する電流（この場合はＩＫ１＋ＩＢ３）を、基準電圧
（２×Ｖｆ）のラインへと流出させることができる。従
来この電流は、より低い電圧の接地ＧＮＤラインへと流
出していたものである。その結果、カレントミラー回路
７では、電圧降下が少なくなったことにより約（２×Ｖ
ｆ）×（ＩＫ１＋ＩＢ３）の消費電力が節約できる。Therefore, maintaining the current signals IK1 and IB3 when the current mirror circuit 7 is generating the base current at a voltage level higher than the reference voltage (2 × Vf)
Easy. Thus, the current required for the operation of the current mirror circuit 7 (in this case, IK1 + IB3) can flow out to the line of the reference voltage (2 × Vf). Conventionally, this current has flowed out to the lower voltage ground GND line. As a result, the current mirror circuit 7 reduces the voltage drop by about (2 × V
f) × (IK1 + IB3) power consumption can be saved.
【００１５】カレントミラー回路８は、カレントミラー
回路７の動作電圧の正負を反転した形の構成であり、駆
動信号生成回路からの駆動信号の他の１つを流出する電
流信号ＩＫ６として信号を受け、これを反転増幅した電
流信号ＩＢ４を、出力段トランジスタＱ４のベース電流
として生成する。そこで、詳細な説明は省略するが、カ
レントミラー回路７と同様にして、カレントミラー回路
８では、約（Ｖcc−２×Ｖｆ）×（ＩＫ６＋ＩＢ４）の
消費電力が節約できる。The current mirror circuit 8 has a configuration in which the operation voltage of the current mirror circuit 7 is inverted, and receives a signal as a current signal IK6 which flows out another drive signal from the drive signal generation circuit. A current signal IB4 obtained by inverting and amplifying the current signal IB4 is generated as a base current of the output transistor Q4. Therefore, although detailed description is omitted, in the same manner as the current mirror circuit 7, the current mirror circuit 8 can save about (Vcc−2 × Vf) × (IK6 + IB4) power consumption.
【００１６】定電圧発生回路９は、電源電圧Ｖccと接地
電圧ＧＮＤとの中間の基準電圧（２×Ｖｆ）を発生す
る。通常は電流信号ＩＢ４が電流信号ＩＢ３よりも大き
いので、この回路９からカレントミラー回路８へ、その
差の電流が供給される。また、電源電圧Ｖccから基準電
圧（２×Ｖｆ）までの電圧降下は、その差電圧すなわち
（Ｖcc−２×Ｖｆ）である。そこで、定電圧発生回路９
では、約（Ｖcc−２×Ｖｆ）×（（ＩＫ６＋ＩＢ４）−
（ＩＫ１＋ＩＢ３））の消費電力が増加する。The constant voltage generating circuit 9 generates a reference voltage (2 × Vf) intermediate between the power supply voltage Vcc and the ground voltage GND. Normally, since the current signal IB4 is larger than the current signal IB3, a current having the difference is supplied from the circuit 9 to the current mirror circuit 8. The voltage drop from the power supply voltage Vcc to the reference voltage (2 × Vf) is the difference voltage, that is, (Vcc−2 × Vf). Therefore, the constant voltage generation circuit 9
Then, about (Vcc-2 × Vf) × ((IK6 + IB4) −
(IK1 + IB3)).
【００１７】したがって、これらを合計すると、（Ｖc
c）×（ＩＫ１＋ＩＢ３）の消費電力が節約できる。ち
なみに出力段トランジスタまで含めてＩＣ化されたモー
タ駆動回路についての具体的な値を示すと、電源電圧Ｖ
ccが３Ｖ，ベース電流ＩＢ３が０〜２０ｍＡ，ベース電
流ＩＢ４が０〜３０ｍＡ，モータ駆動電流Ｉａが０〜８
００ｍＡの３相モータの場合、出力段トランジスタ部分
での消費電力が約２５０ｍＷ、モータ駆動回路の他の部
分での消費電力が約２００ｍＷである。この場合におけ
るこの発明の適用による消費電力の節約は約７０ｍＷで
あり、モータ駆動回路全体で約１５％の低消費電力化が
達成できる。Therefore, when these are summed, (Vc
c) The power consumption of (IK1 + IB3) can be saved. Incidentally, the specific values of the motor drive circuit integrated into an IC including the output stage transistor are shown below.
cc is 3V, base current IB3 is 0 to 20 mA, base current IB4 is 0 to 30 mA, and motor drive current Ia is 0 to 8
In the case of a three-phase motor of 00 mA, the power consumption in the output transistor section is about 250 mW, and the power consumption in other parts of the motor drive circuit is about 200 mW. In this case, the saving of power consumption by applying the present invention is about 70 mW, and a reduction in power consumption of about 15% can be achieved in the entire motor drive circuit.
【００１８】なお、出力段トランジスタは大きな電流を
流すが、導通状態であることが多く、そこでの電圧降下
が小さいので、その電流の大きさの割には消費電力は大
きくない。このため、ベース電流についてのものであっ
ても全体の消費電力の節約に大きく寄与する。また、電
源Ｖccと接地ＧＮＤとの間の定電圧を発生する適当な既
存の回路がある場合には、その回路をもって定電圧発生
回路９を兼用させてもよい。さらに、接地ＧＮＤが負の
電源電圧の場合であっても同様である。Although a large current flows through the output stage transistor, it is often in a conductive state and the voltage drop there is small, so that the power consumption is not large for the magnitude of the current. For this reason, even for the base current, it greatly contributes to saving the entire power consumption. If there is an appropriate existing circuit that generates a constant voltage between the power supply Vcc and the ground GND, the circuit may be used as the constant voltage generating circuit 9. Further, the same is true even when the ground GND has a negative power supply voltage.
【００１９】また、１つのコイルに電流を流している一
対の出力段トランジスタおよびカレントミラー回路につ
いて詳しく説明してきたが、他にもコイルがある場合そ
のコイルについても同様であり、単相、二相、三相モー
タ全てにおいて同様である。さらに、コイルの結線方式
によっては、モータ駆動電流を出力する出力段トランジ
スタと還流する出力段トランジスタとが一対一に対応し
ないこともあるが、総和の消費電力について見れば全く
同様の作用効果である。Although a pair of output-stage transistors and a current mirror circuit that allow current to flow through one coil have been described in detail, the same applies to other coils when there are other coils. The same applies to all three-phase motors. Furthermore, depending on the coil connection method, there is a case where the output stage transistor that outputs the motor drive current and the output stage transistor that returns are not in a one-to-one correspondence. .
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明のモータ
駆動回路にあっては、モータ駆動電流についての出力電
流を流す出力段トランジスタのベース電流を生成するカ
レントミラー回路が電源電圧と基準電圧との間で動作
し、モータ駆動電流についての還流電流を流す出力段ト
ランジスタのベース電流を生成するカレントミラー回路
が基準電圧と接地電圧との間で動作する。これにより同
程度の消費電流であっても電圧降下が小さくなり、カレ
ントミラー回路等での消費電力が節約できる。その結
果、モータ駆動回路における一層の低消費電力化が実現
できるという効果がある。As described above, in the motor drive circuit according to the present invention, the current mirror circuit for generating the base current of the output stage transistor for supplying the output current for the motor drive current includes the power supply voltage and the reference voltage. The current mirror circuit that operates between the reference voltage and the ground voltage generates the base current of the output stage transistor that flows the return current for the motor drive current. As a result, even if the current consumption is the same, the voltage drop becomes small, and the power consumption in the current mirror circuit and the like can be saved. As a result, there is an effect that the power consumption of the motor drive circuit can be further reduced.
【図１】この発明のモータ駆動回路の一実施例であっ
て、特に電力増幅回路の詳細な回路図である。FIG. 1 is a detailed circuit diagram of an embodiment of a motor drive circuit according to the present invention, particularly a power amplifier circuit.
【図２】従来のモータ駆動回路の電力増幅回路の回路図
である。FIG. 2 is a circuit diagram of a power amplification circuit of a conventional motor drive circuit.
【図３】ＦＤＤ用の三相モータおよびそのモータ駆動回
路のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a three-phase motor for FDD and a motor drive circuit thereof.
１ モータ １ａ コイル ２ センス回路 ３ 入力増幅回路 ４ 駆動信号生成回路 ５ 電力駆動回路 ７，８ カレントミラー回路 ９ 定電圧発生回路 REFERENCE SIGNS LIST 1 motor 1 a coil 2 sense circuit 3 input amplifier circuit 4 drive signal generation circuit 5 power drive circuit 7, 8 current mirror circuit 9 constant voltage generation circuit
Claims (1)
イルへ出力する第１の出力段トランジスタと、前記モー
タのコイルからの還流電流を下流側ラインへ流す第２の
出力段トランジスタと、前記第１の出力段トランジスタ
の出力電流の電流波形を定めるための第１の電流信号を
受けこれを反転増幅することにより第１の出力段トラン
ジスタのベース電流を生成する第１のカレントミラー回
路と、前記還流電流の電流波形を定めるための第２の電
流信号を受けこれを反転増幅することにより第２の出力
段トランジスタのベース電流を生成する第２のカレント
ミラー回路と、前記上流側ラインの電圧と前記下流側ラ
インの電圧との間の所定の基準電圧を発生する定電圧発
生回路と、を備え、第１のカレントミラー回路は前記上
流側ラインの電圧と前記基準電圧との間の電圧で動作
し、第２のカレントミラー回路は前記基準電圧と前記下
流側ラインの電圧との間の電圧で動作することを特徴と
するモータ駆動回路。A first output stage transistor for outputting a current received from an upstream line to a coil of a motor; a second output stage transistor for flowing a return current from a coil of the motor to a downstream line; A first current mirror circuit that receives a first current signal for determining a current waveform of an output current of the first output stage transistor and inverts and amplifies the first current signal to generate a base current of the first output stage transistor; A second current mirror circuit for receiving a second current signal for determining a current waveform of the return current and inverting and amplifying the second current signal to generate a base current of a second output stage transistor; And a constant voltage generating circuit for generating a predetermined reference voltage between the voltage of the downstream line and a voltage of the upstream line. The operating voltage between the reference voltage, the second current mirror circuit motor drive circuit, characterized in that it operates at a voltage between the voltage of the downstream line and the reference voltage.
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