JP3249579B2 - モータ駆動回路 - Google Patents

モータ駆動回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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ことを特徴と
    するモータ駆動回路。
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