专利名称：电动机驱动电路以及电动机驱动方法
技术领域：
本发明涉及电动机驱动电路以及电动机驱动方法，特别涉及具有短时制动功能的电动机驱动电路以及电动机驱动方法。
背景技术：
电动机驱动电路是供给电动机驱动电流，使电动机旋转的电路。在这样的电动机驱动电路中，从向电动机供给驱动电流、电动机处于旋转的状态下停止向电动机供给驱动电流的话，电动机由于惯性继续旋转。由于这种惯性电动机旋转的话，会在电动机中发生与旋转相应的反电动势。在电动机中发生的反电动势施加在电动机驱动电路上。因此，电动机的旋转越长久、功率越大，在电动机驱动电路上，施加的反电动势时间越长、越大。
电动机驱动电路是用于供给电动机驱动电流的电路。从电动机侧施加反电动势的话，有误动作的危险。为防止这种误动作，有时在电动机驱动电路上设置使电动机的旋转强制停止的制动功能。
作为电动机驱动电路的制动功能，有短时制动的制动功能。短时制动是在停止从电动机驱动电路向电动机供给驱动电流时形成连接电动机两极的回路、通过再生由反电动势引起的电流对电动机施加制动的制动功能。
图6表示电动机驱动电路的方框构成图。
图6所示的电动机驱动电路100采用H桥形的电路结构，由驱动电路112和输出晶体管Q111～Q114构成。
输出晶体管Q111和输出晶体管Q112以及输出晶体管Q113和输出晶体管Q114分别采用各发射极—集电极间串联连接在电源电压Vcc和接地端之间的构成，通过驱动电路112进行开关控制。
在使电动机111正转的场合，驱动电路112使输出晶体管Q111、Q114导通，使输出晶体管Q113、Q112截止。另外，在使电动机111反转的场合，驱动电路112使输出晶体管Q113、Q112导通，使输出晶体管Q111、Q114截止(例如，参考专利文献1)。
专利文献1特开平8-154396号公报然而，在现有的电动机驱动电路中，在短时制动时使晶体管Q111导通、晶体管Q112截止。此时，由于发生在电动机中的反电动势引起晶体管Q111和晶体管Q112的连接点的电位上升。晶体管Q111和晶体管Q112的连接点的电位上升的话，晶体管Q111的截止时刻与晶体管Q112的导通时刻相比延迟。因此，晶体管Q111和晶体管Q112有一段时间同时导通。
晶体管Q111和晶体管Q112同时导通的话，通过晶体管Q111和晶体管Q112从电源到接地端有电流贯通流过，即流过所谓的贯通电流。该贯通电流流过晶体管Q111、Q112的时间长的话，存在驱动电路等发生误动作等问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题提出来的，目的在于提供一种能够可靠进行制动动作的电动机驱动电路以及电动机驱动方法。
本发明是一个电动机驱动电路，它包含集电极—发射极间串联连接，电动机连接在连接点的至少一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)，其特征在于，具有制动控制电路(32，33)，该制动控制电路(32，33)根据制动动作指示信号，使所述一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)中一方的晶体管(Q1；Q3)截止，使另一方的晶体管(Q2；Q4)导通；使晶体管强制截止的装置，该装置与所述制动控制电路(32，33)不同，根据所述制动动作指示信号，使所述一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)中所述一方的晶体管(Q1；Q3)强制截止。
根据本发明，在根据制动动作指示信号使一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)中的一方的晶体管(Q1；Q3)截止、使另一方的晶体管(Q2；Q4)导通的同时，通过强制地使一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)中的一方的晶体管(Q1；Q3)截止，可以以高速使一方的晶体管(Q1；Q3)截止，因此可以缩短一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)同时导通的时间，从而可以缩短贯通电流流过一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)的时间。因此，可以可靠进行制动动作。
此外，上述参考符号仅用作参考，权利要求的范围不受其限定。
图1是本发明的一个实施例的系统结构图。
图2是正常动作时的动作说明图。
图3是短时制动动作时的动作说明图。
图4是短时制动电路22的电路结构图。
图5是短时制动电路22的动作波形图。
图6是电动机驱动电路的方框结构图。
具体实施例方式
图1是表示本发明的一个实施例的系统结构图。
本实施例的电动机驱动系统1是用于驱动直流电动机12的系统，由电动机驱动用IC 11、直流电动机12构成。
电动机驱动用IC 11由驱动电路21、短时制动电路22、输出晶体管Q1～Q4构成，作为外部端子至少有电源端子Tvcc1、Tvcc2；输出端子Tout1、Tout2；控制端子Tcnt1、Tcnt2；短时制动端子Tsb构成。
在电源端子Tvcc1上施加电源电压Vcc1，在电源端子Tvcc2上施加电源电压Vcc2。另外，在输出端子Tout1和输出端子Tout2之间连接直流电动机12。还有，在控制端子Tcnt1，从微计算机等供给旋转控制信号，在控制端子Tcnt2，从微计算机等供给正反转控制信号。
驱动电路21根据从控制端子Tcnt1、Tcnt2供给的控制信号控制输出晶体管Q1～Q4开关，控制直流电动机12的旋转方向及旋转速度。
输出晶体管Q1由NPN晶体管构成，在来自驱动电路21的驱动信号为高电平时导通，从电源端子Tvcc2向输出端子Tout1输出驱动电流，在来自驱动电路21的驱动信号为低电平时截止，停止从电源端子Tvcc2向输出端子Tout1输出驱动电流。输出晶体管Q2由NPN晶体管构成，在来自驱动电路21的驱动信号为高电平时导通，从输出端子Tout1引入驱动电流，在来自驱动电路21的驱动信号为低电平时截止，停止从输出端子Tout1引入驱动电流。
输出晶体管Q3由NPN晶体管构成，在来自驱动电路21的驱动信号是为电平时导通，从电源端子Tvcc2向输出端子Tout2输出驱动电流，在来自驱动电路21的驱动信号为低电平时截止，停止从电源端子Tvcc2向输出端子Tout2输出电源电流。输出晶体管Q4由NPN晶体管构成，在来自驱动电路21的驱动信号为高电平时导通，从输出端子Tout2引入驱动电流，在来自驱动电路21的驱动信号为低电平时截止，停止从输出端子Tout1引入驱动电流。
图2是正常动作时的动作说明图，图3是短时制动动作时的动作说明图。
驱动电路21在来自控制端子Tcnt1的旋转控制信号是指示正转的信号时，使输出晶体管Q1、Q4导通，使输出晶体管Q2、Q3截止。通过使输出晶体管Q1、Q4导通，使输出晶体管Q2、Q2截止，流过图2中以实线表示的驱动电流I1。另外，通过使输出晶体管Q2、Q3导通，使输出晶体管Q1、Q4截止，流过图2中以虚线表示的驱动电流I2。直流电动机12由于驱动电流I1正转，由于驱动电流I2反转。
另外，短时制动电路22具有正转用的短时制动电路22a和反转用的短时制动电路22b。在正转时正转用的短时制动电路22a动作。正转用的短时制动电路22a，在来自短时制动控制端子Tsb的短时制动控制信号是指示短时制动的信号时，控制驱动电路21以便使晶体管Q1截止的同时，向晶体管Q2的基极供给电流，使晶体管Q2导通，通过与晶体管Q4形成并联的寄生二极管D1，流过图3中以实线表示的回路电流I3。通过该回路电流I3对直流电动机12施加短时制动。
此外，这时，在本实施例的正转用短时制动电路22a中，如下构成电路从晶体管Q1的基极强制引入电流，使到晶体管Q1截止的速度能够缩短。
另外，反转用的短时制动电路22b在来自短时制动控制端子Tsb的短时制动控制信号是指示短时制动的信号时，控制驱动电路21使晶体管Q3截止的同时，向晶体管Q4的基极供给电流，使晶体管Q4导通，和寄生二极管ID2同时，流过图3中以虚线表示的回路电流I4。通过该回路电流I4对直流电动机12施加短时制动。此外，此时，在本实施例的反转用的短时制动电路22b中，如下构成电路从晶体管Q3的基极强制引入电流，使到晶体管Q3截止的速度能够缩短。
下面说明短时制动电路22。另外，由于正转用的短时制动电路22a与反转用的短时制动电路22b是相同的结构，所以这里只对正转用的短时制动电路22a进行说明。
图4表示正转用的短时制动电路22a的电路结构图。
短时制动电路22a采用包含输入电路31、电流供给电路32、电流输出电路33、电流引入电路34的构成。
输入电路31采用包含电阻R11～R13、晶体管Q11的构成。电阻R11以及电阻R12串联连接在短时制动控制端子Tsb和接地端之间，对供给短时制动控制端子Tsb的短时制动控制信号进行分压。电阻R11和电阻R12的连接点与晶体管Q11的基极连接。
晶体管Q11由NPN晶体管构成。基极与电阻R11和电阻R12的连接点连接，发射极接地，集电极与电阻R13的一端连接。晶体管Q11根据电阻R11和电阻R12的连接点的电位即短时制动控制信号进行开关。晶体管Q11在短时制动控制信号为高电平时导通，从集电极引入电流，使集电极电位成为低电平。另外，晶体管Q11在短时制动控制信号为低电平时截止，切断流过的电流，使集电极电位成为高电平。
电阻R13，一端与晶体管Q11的集电极连接，另一端与电流供给电路32连接。电阻R13限制从电流供给电路32引入的电流。
电流供给电路32由晶体管Q21～Q25、电阻R21构成，构成所谓的电流镜像电路。晶体管Q21的基极以及晶体管Q22的集电极连接输入电路31的电阻R13的另一端。晶体管Q21由PNP晶体管构成，在输入电路31的晶体管Q11导通，从基极引入电流时导通，从晶体管Q22～Q25的基极引入电流。
晶体管Q22～Q25由PNP晶体管构成，在晶体管Q21导通、从基极引入电流、基极电位降低后导通。晶体管Q23～Q25的集电极上流过近似等于流过晶体管Q22的集电极的电流。
另外，此时，在流过电阻R13的电流I11即流过晶体管Q22～Q25的电流I11，通过设晶体管Q11的集电极—发射极间电压为Vceq11、晶体管Q22的集电极—发射极间电压为Vceq22，利用下式求出I11＝(Vcc1-Vceq11-Vceq22)/R3。
晶体管Q23的集电极电流供给电流输出电路33。
电流输出电路33采用包含晶体管Q31～Q34、电阻R31、R32的构成，构成恒流电路。
晶体管Q31由NPN晶体管构成，在基极上供给电流供给电路32的晶体管Q23的集电极电流。在晶体管Q31的集电极上从电源端子Tvcc2施加电源电压Vcc2。另外，晶体管Q31的发射极与晶体管Q32、Q33的基极连接，和电阻R31一道控制晶体管Q32、Q33的基极电位。晶体管Q31从电流供给电路32的晶体管Q23供给电流的话导通，使晶体管Q32、Q33的基极电位上升。
晶体管Q32、Q33由NPN晶体管构成，在晶体管Q31导通、由于其发射极电流使基极电位上升后导通。晶体管Q32输出与晶体管Q33的发射极电流对应的电流作为其发射极电流。晶体管Q32的输出电流通过电阻R32供给输出晶体管Q2的基极。
另外，晶体管Q34连接为二极管，在晶体管Q33的发射极和晶体管Q2的基极之间正方向连接，在吸收漏电流的同时，防止来自晶体管Q2的基极的电流的逆向流动。
此时，从电流供给电路32供给晶体管Q2的基极的电流I12通过设晶体管Q34的基极—发射极间电压为Vbeq34、晶体管Q32的电流放大率为10、热电压为Vt后，用下式表示I12＝I11+{(Vbeq34+Vtln 10)/R32。
另外，电流供给电路32的晶体管Q24的集电极电流供给电流引入电路34。电流引入电路34采用包含晶体管Q41、Q42、电阻R41、R42的构成。
晶体管Q24的集电极电流供给电阻R41。电阻R41连接在晶体管Q41的基极—发射极之间，在吸收漏电流的同时，根据晶体管Q24的集电极电流发生电压。
晶体管Q41由NPN晶体管构成，电阻R41连接在基极—发射极之间，向集电极施加电源电压Vcc2。晶体管Q41，由于来自晶体管Q24的电流在电阻R41上产生电压，该电压比导通电压高的话导通。
晶体管Q41导通后，输出发射极电流。晶体管Q41的发射极电流供给晶体管Q42的基极。
晶体管Q42由NPN晶体管构成，其集电极连接在输出晶体管Q1的基极，发射极连接在输出端子Tout1，电阻R42连接在基极—发射极之间。电阻R42在吸收漏电流的同时，通过晶体管Q41的发射极电流发生电压。晶体管Q42，由于晶体管Q41的发射极电流在电阻R42上产生电压，该电压比导通电压高的话导通。晶体管Q42导通后，从晶体管Q42的集电极引入电流。
下面说明正转用的短时制动电路22a的动作。
图5表示正转用的短时制动电路22a的动作波形图。图5(A)表示供给短时制动控制端子Tsb的短时制动控制信号，图5(B)表示在没有电流引入电路34的场合的晶体管Q1的基极电位，图5(C)表示在没有电流引入电路34的场合的晶体管Q2的基极电位，图5(D)表示有电流引入电路34的场合的晶体管Q1的基极电位，图5(E)表示有电流引入电路34的场合的晶体管Q2的基极电位。
在时刻t0，如图5(A)所示，供给短时制动控制端子Tsb的短时制动控制信号成为高电平后，从电流供给电路32向电流输出电路33供给电流，从电流输出电路33向晶体管Q2的基极供给驱动电流。由此，如图5(E)所示，晶体管Q2瞬时导通。另外，驱动电路21根据来自电流供给电路32的晶体管Q25的电流使晶体管Q1的基极电位降低。此时，在本实施例中，因为通过电流引入电路34从晶体管Q1的基极强制引入电流，因此，晶体管Q1的基极电位，在如图5(D)所示的从时刻t0经过时间T2(＝450nsec)的时刻t1下降到晶体管Q1的截止电压。
与此相对，在没有电流引入电路34的场合，因为仅通过来自驱动电路21的信号使基极电位降低，因此，在如图5(B)所示的从时刻t0经过比时间T2(＝450nsec)长的时间T1(＝2.5μsec)后，晶体管Q1的基极达到截止电压。因此，根据本实施例，与没有电流引入电路34的场合相比，可以将晶体管Q1截止的时间缩短ΔT1-2＝(T1-T2)。
由此，因为可以缩短晶体管Q1和晶体管Q2同时导通的时间，因此可以缩短流过晶体管Q1、Q2的贯通电流的流通时间。因此，可以保护晶体管Q1、Q2不受贯通电流影响。
另外，在本实施例中，对能够使直流电动机11正反转的H桥型的电动机驱动电路进行了说明，但是不限于此，其要点一般可以适用于具有短时制动、再生制动功能的电动机驱动电路。
如上所述，根据本发明，通过根据制动操作指示信号，使一对晶体管中的一方的晶体管截止，另一方的晶体管导通，同时使一对晶体管中的一方的晶体管强制截止，可以以高速使一方的晶体管截止，因此可以缩短一对晶体管同时导通的时间，这样，由于可以缩短贯通电流流过一对晶体管的时间，因此具有能够可靠进行制动动作等的优点。
权利要求
1.一种电动机驱动电路，包含集电极—发射极间串联连接，电动机连接在连接点的至少一对晶体管，其特征在于，具有制动控制电路，该制动控制电路根据制动动作指示信号，使所述一对晶体管中的一方的晶体管截止，使另一方的晶体管导通；截止装置，该截止装置与所述制动控制电路不同，根据所述制动动作指示信号，使所述一对晶体管中所述一方的晶体管强制截止。
2.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述一方的晶体管是控制向所述电动机供给驱动电流的晶体管，所述另一方的晶体管是控制从所述电动机引入所述驱动电流的晶体管。
3.如权利要求1或者2所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述一对晶体管由NPN晶体管构成；所述截止装置使所述一方的晶体管的基极电位降低。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述截止装置具有设在所述一对晶体管和所述电动机的连接点与所述一方的晶体管的基极之间的开关元件，根据所述制动动作指示信号使所述开关元件导通的控制电路。
5.一种电动机驱动方法，是包含集电极—发射极间串联连接、电动机连接在连接点上的至少一对晶体管，其特征在于，根据制动动作指示信号，在使所述一对晶体管中一方的晶体管截止、另一方的晶体管导通的同时，强制使所述一对晶体管中的所述一方的晶体管截止。
6.如权利要求5所述的电动机驱动方法，其特征在于，所述一方的晶体管是控制向所述电动机供给驱动电流的晶体管，所述另一方的晶体管是控制从所述电动机引入所述驱动电流的晶体管。
7.如权利要求5或者6所述的电动机驱动方法，其特征在于，所述一对晶体管由NPN晶体管构成；通过使所述一方的晶体管的基极电位降低，强制使所述一方的晶体管截止。
8.如权利要求5至7中任何一项所述的电动机驱动方法，其特征在于，通过使设在所述一对晶体管和所述电动机的连接点与所述一方的晶体管的基极之间的开关元件根据所述制动动作指示信号导通，来使上述一方的晶体管强制截止。
全文摘要
本发明涉及具有短时制动功能的电动机驱动电路以及电动机驱动方法，其目的在于提供能够可靠进行制动动作的电动机驱动电路以及电动机驱动方法。本发明的电动机驱动电路，包含集电极－发射极间串联连接，电动机连接在连接点的至少一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)，其特征在于，具有制动控制电路(32，33)，该制动控制电路(32，33)根据制动动作指示信号，使所述一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)中一方的晶体管(Q1；Q3)截止，使另一方的晶体管(Q2；Q4)导通；使晶体管强制截止的装置，该装置与所述制动控制电路(32，33)不同，根据所述制动动作指示信号，使所述一对晶体管(Q1，Q2；Q3，Q4)中所述一方的晶体管(Q1；Q3)强制截止。
文档编号H03K17/16GK1531185SQ20041003935
公开日2004年9月22日 申请日期2004年1月30日 优先权日2003年3月14日
发明者碓井薰, 大原智光, 光 申请人:三美电机株式会社