JP2544746B2 - パルス幅変調波発生回路 - Google Patents

パルス幅変調波発生回路

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JP2544746B2 JP62260708A JP26070887A JP2544746B2 JP 2544746 B2 JP2544746 B2 JP 2544746B2 JP 62260708 A JP62260708 A JP 62260708A JP 26070887 A JP26070887 A JP 26070887A JP 2544746 B2 JP2544746 B2 JP 2544746B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,パルス幅変調波発生回路,特に,例えばパ
ルス幅変調による電圧制御によってモータを制御するた
めに,基準三角波電圧と被変調入力電圧を比較してパル
ス幅変調された出力を得るパルス幅変調波発生回路に関
する。
〔従来の技術〕
従来,双極性のパルス幅変調波を得る回路として,例
えば第6図に示すものがある。演算増幅器20の非反転入
力端子と演算増幅器21の反転入力端子とに被変調入力電
圧Vinが加えられ,演算増幅器20の反転入力端子と演算
増幅器21の非反転入力端子とに基準三角波電圧γが加え
られる。被変調入力電圧Vinと基準三角波電圧γとが第
7図(A)に示すような関係で変化したとすると,演算
増幅器20および21の出力Vop1およびVop2は,それぞれ第
7図(B),(C)に示すような波形となり,2つ併せて
双極性のパルス幅変調波とすることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
パルス幅変調による電圧制御によりモーターを制御し
たりすることが広く行われているが,用途が拡大するに
つれて,制御回路の簡便さと制御性能の向上が強く要求
されるようになってきた。
しかるに,前記従来の回路では,演算増幅器20および
21からの出力電流を制御することができない。このた
め,モーター等の負荷に対して,所定(定格)の値以上
の電流が流れないように制限することが難かしいという
問題があった。
本発明は,上記の欠点を解決することを目的としてお
り,簡単な構成によって,出力電流を制限できるように
したパルス幅変調波発生回路を提供することを目的とし
ている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は,上記目的を達成するために,基準三角波と
被変調入力との比較を行う演算増幅器と接地電位との間
に挿入された抵抗素子と,前記抵抗素子を流れる前記演
算増幅器の出力電流が所定の値以上であることを検出す
る手段と,前記演算増幅器への前記被変調入力を制限す
る手段とを備えるようにして,前記出力電流の値が前記
所定の値以上である時に,前記演算増幅器への前記被変
調入力を制限することによって,前記出力電流を制限す
るようにしたことを特徴としている。
〔実施例〕
第1図は本発明に係るパルス幅変調波発生回路の一実
施例の構成を示し,第2図および第3図は第1図図示実
施例の動作波形を示している。
第1図において,1ないし4は比較器としての演算増幅
器,5および6はダイオード,7ないし11は抵抗素子,12は
容量素子,13は負荷である。
また,Vinは被変調入力電圧,+Vcc1および+Vcc2は正
の電源(+Vcc1≧+Vcc2),GNDは基準電位としての接地
電位(電源),αは電源電位+Vcc2と電位+1/2Vcc2
の間で変化する基準三角波(電圧),βは電源電位GND
と電位+1/2Vcc2との間で変化するαと同相の基準三角
波(電圧),Vrefは出力電流i1,i2を制限するための参照
電位である。
演算増幅器3は,例えばモーター等のインダクタンス
成分を含む負荷の駆動に適した電流相似形であり,電源
+Vcc1とGNDとの間で動作し,Vin>+1/2Vcc2の場合にお
いて(第3図(A)),Vin>αの時その出力をハイレベ
ル(+Vcc1)とし,Vin<αの時その出力をロウレベル
(GND)とする(第3図(B))。出力がハイレベルの
時,出力電流i1は,+Vcc1→演算増幅器3→負荷13→演
算増幅器4→抵抗10→GNDの順に流れる。出力電流i1
よる抵抗10での電圧降下によって生ずる電位VAは,演算
増幅器1において参照電圧Vrefと比較される。即ち,抵
抗10は,演算増幅器3の出力電流を検出(監視)するた
めの手段であり,他方の演算増幅器4の接地電位(電
源)GND側に設けられる。
なお,Vin>+1/2Vcc2の場合,演算増幅器4の出力は
ロウレベルとなるようにされる。第3図(C))。
演算増幅器4は,例えば電流相似形であり,電源+Vc
c1とGNDとの間で動作し,Vin<+1/2Vcc2の場合において
(第2図(A)),Vin<βの時その出力をハイレベル
(+Vcc1)とし,Vin>βの時その出力をロウレベル(GN
D)とする(第2図(C))。出力がハイレベルの時,
出力電流i2は,+Vcc1→演算増幅器4→負荷13→演算増
幅器3→抵抗9→GNDの順に流れる。出力電流i2による
抵抗9での電圧降下によって生ずる電位VBは,演算増幅
器2において参照電圧Vrefと比較される。即ち,抵抗9
は,演算増幅器4の出力電流を検出(監視)するための
手段であり,他方の演算増幅器3の電源GND側に設けら
れる。
なお,Vin<+1/2Vcc2の場合,演算増幅器3の出力は
ロウレベルとなるようにされる(第2図(B))。
抵抗11および容量12は,雑音除去のための回路であ
り,電位VB側にも設けてもよい。
制御側の演算増幅器1および2は電源+Vcc2とGNDと
の間で動作する。演算増幅器1は,Vref>VAの時その出
力をハイレベル(+Vcc2)とし,Vref>VAの時その出力
をロウレベル(GND)とする。一方,演算増幅器2は,Vr
ef>VBの時その出力をロウレベル(GND)とし,Vref>VB
の時その出力をハイレベル(+Vcc2)とする。
ダイオード5および6は,Vref>VAまたはVref>VB
時に夫々逆にバイアスされ,演算増幅器1および2を演
算増幅器3および4から切り離す。
これによって,出力電流が電位Vrefによって定まる所
定の値以上であることが検出され,出力段の演算増幅器
3および4への被変調入力が制限される。即ち,出力電
流が制限される。
(1)+Vcc2>Vin>+1/2Vcc2の時 被変調入力電圧Vinが基準三角波αより大きい期間だ
け,演算増幅器3の出力がハイレベルとなり,出力電流
i1が流れる。これにより抵抗10において発生した電位VA
は,遂次,参照電位Vrefと比較される。
今,Vref>VAであったとすると,演算増幅器1の出力
はハイレベル(+Vcc2)であるからダイオード5は逆に
バイアスされる。従って,演算増幅器3は演算増幅器1
の影響は受けない。
この時,演算増幅器3の入力インピーダンスは抵抗7
に比べて大きいから,被変調入力電圧Vinは略そのまま
の値で演算増幅器3に入力される。これにより,第3図
(D)に示す如く,パルス幅変調された信号が負荷13に
印加される。負荷13がモーターであれば,前記信号の印
加により,所定の方向に回転する。
一方Vref<VAであったとすると,演算増幅器1の出力
はロウレベル(GND)であるからダイオード5は順バイ
アスされる。従って,演算増幅器3の出力はロウレベル
(GND)とされる。
この時,出力電流i1に着目すると,次のようになる。
即ち,ダイオード5の順にバイアスによって,被変調
入力電圧Vinについてみると,演算増幅器3への経路の
他に,抵抗7→ダイオード5→演算増幅器1→GNDとい
う経路が形成される。この場合,抵抗7とダイオード5
の接続点の電位は,これらと演算増幅器1の出力インピ
ーダンスとによって決定され,被変調入力電圧Vinより
小さくなる。また,演算増幅器3への入力電流は、前記
2つの経路のインピーダンスの比によって2つに分配さ
れるので,小さくされる。従って,出力電流i1の増加に
より電位VAが上昇し所定の電位Vrefより大きくなると,
演算増幅器3の非反転入力端子への入力電圧および入力
電流は共に小さくなることにより,出力電流i1も小さく
され,電位Vrefに相当する値で制限(リミット)され
る。なお,上記のように非反転端子への入力電圧が極め
て小さくなった時は,演算増幅器3の出力が,Vin>αに
も拘らず,反転する(ロウレベルとなる)ことはいうま
でもない。
(2)+1/2Vcc2>Vin>+GNDの時 被変調入力電圧Vinが基準三角波βより小さい期間だ
け,演算増幅器4の出力がハイレベルとなり,出力電流
i2が流れる。これにより抵抗9において発生した電位VB
は,遂次,参照電位Vrefと比較される。
今,Vref>VBであったとすると,演算増幅器2の出力
はロウレベル(GND)であるからダイオード6は逆バイ
アスされる。従って,演算増幅器4は演算増幅器2の影
響は受けない。
この時,演算増幅器4の入力インピーダンスは抵抗8
に比べて大きいから,被変調入力電圧Vinは略そのまま
の値で演算増幅器4に入力される。これにより,第2図
(D)に示す如く,パルス幅変調された信号が負荷13に
印加される。出力電流i1により負荷に発生する電圧を正
の電圧とすれば,出力電流i2による電圧は負の電圧と言
うことができる。
負荷13がモーターであれば,前記信号の印加により,
前記所定の方向とは逆方向に回転する。
一方,Vref<VBであったとすると,演算増幅器2の出
力はハイレベル(+Vcc2)であるからダイオード6は順
にバイアスされる。従って,演算増幅器4の出力はロウ
レベル(GND)とされる。
この時,出力電流i2に着目すると,次のようになる。
即ち,ダイオード6の順にバイアスによって,被変調
入力電圧Vinについて,+Vcc2→演算増幅器2→ダイオ
ード6→抵抗8→Vinという経路が形成される。この場
合,演算増幅器4への入力電圧は大きくされ,入力電流
は小さくされる。入力電流が小さくなることにより電流
i2も小さくされ,電位Vrefに相当する値で制限(リミッ
ト)される。なお,このように反転端子への入力電圧が
極めて大きくなった時は,演算増幅器4の出力が,Vin>
βにも拘らず,反転する(ロウレベルとなる)ことはい
うまでもない。
以上により,本発明によれば,参照電位Vrefを適当な
値に設定することにより,出力電流を制限することがで
きる。
また,演算増幅器とダイオード(および抵抗)とのみ
で出力電流を制限したパルス幅変調波が得られ,回路構
成が簡単かつ安価になる。
さらに,パルス幅変調であるので,低損失である。
第4図は本発明の他の実施例を示す図である。
第4図において,14ないし17はダイオード,18および19
は抵抗素子である。
この実施例は,+Vcc2>+Vcc1の場合の回路構成を示
す。即ち,演算増幅器1および2の出力振幅が,演算増
幅器3および4の動作(バイアス)範囲より広いので,
前記出力振幅を前記動作範囲内とするために,保護回路
が付加されている。演算増幅器3に対して,その電源+
Vcc1とGND(側の抵抗9)との間に,ダイオード14と15
および抵抗18による保護回路が設けられている。これに
より,演算増幅器3の非反転入力端子への入力は,+Vc
c1+VF(ダイオードの順方向電圧降下)からVFまでの範
囲に制限される。演算増幅器4についても同様である。
なお,この場合,基準三角波αは+Vcc1>α>+1/2V
cc1の範囲とされ,基準三角波βは+1/2Vcc1>β>GND
の範囲とされる。
このように,本実施例によれば,制御側の演算増幅器
1および2の電源電位と,出力段の演算増幅器3および
4の電源電位とを等しくする必要が無い。
従って,第1図図示の実施例(+Vcc1≧+Vcc2)と併
せて考えると,本発明によれば,前記2つの電源電位の
間の関係を精密に調整する必要はないので,電源回路の
構成を簡素化することができる。
第5図は本発明のさらに他の実施例を示す図である。
第5図において,20は抵抗素子であり,第1図の抵抗
9および10に相当するものである。即ち,この実施例
は,演算増幅器3および4の出力電流の検出を,共通
に,一つの検出手段によって行う例である。
第1図の例において,負荷13に対して第3図(D)の
如き正電圧が印加される時,演算増幅器3によって出力
が制御され,出力電流は抵抗10に流れる。一方,負荷13
に対して第2図(D)の如き負電圧が印加される時,演
算増幅器4によって出力が制御され,出力電流は抵抗9
に流れる。即ち,演算増幅器3および4の制御は,時間
的に独立である。従って,出力電流の検出を共通に行う
ことができる。
これにより,一つの電流検出抵抗を設け,かつ,電源
GNDを共通にできる。つまり,出力段の2つの演算増幅
器3および4の電源,特に接地電位を共通にできるの
で,デュアル演算増幅器を用いることができる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く,本発明によれば,インダクタンス
成分を持つ負荷を駆動するためにパルス幅変調波を発生
する場合において,簡易な回路構成により,前記負荷に
流れる電流を所定の値以下に制限することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例構成図,第2図および第3図
は動作波形図,第4図はその他の実施例構成図,第5図
はさらにその他の実施例構成図,第6図は従来のパルス
幅変調波発生回路図,第7図は従来の動作波形図を示
す。 図中,1ないし4は演算増幅器,5,6および14ないし17はダ
イオード,7ないし11および20は抵抗素子,12は容量素子
を表す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準三角波と被変調入力とを比較してパル
    ス幅変調された出力を得るパルス幅変調波発生回路にお
    いて, 前記比較を行うための演算増幅器と, 前記演算増幅器と接地電位との間に挿入された抵抗素子
    と, 前記抵抗素子を流れる前記演算増幅器の出力電流が所定
    の値以上であることを検出する手段と, 前記演算増幅器への前記被変調入力を制限する手段とを
    備え, 前記出力電流の値が前記所定の値以上である時に,前記
    演算増幅器への前記被変調入力を制限することによっ
    て,前記出力電流を制限することができるようにしたこ
    とを特徴とするパルス幅変調波発生回路。
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