JP3511999B2 - モータ制御装置及びそれを有する機器 - Google Patents
モータ制御装置及びそれを有する機器Info
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
段を備えるモータ制御装置の中で、特に低い電圧でモー
タを駆動するものであり、ロボット、部品実装機、工作
機械、搬送機器、OA機器などに広く利用されているA
Cサーボモータの制御装置、ブラシレスモータの制御装
置や誘導電動機駆動用のインバータなどのうち、比較的
小容量の制御装置に関する。
を検出する手段として主にホール素子あるいはアイソレ
ーションアンプが使用されている。一般にインバータ回
路の出力はモータ駆動用電源をPWM変調したものであ
る。モータの制御回路はインバータ回路で使用する電源
とは絶縁されているか、またはインバータ回路の負側の
電位に配置されている。インバータ回路の出力電圧はイ
ンバータ回路に入力されるモータ駆動用電源の正、負の
電圧の間を高速でスイッチングするため、従来、モータ
の電流検出信号はインバータ回路の出力とは絶縁した形
で取り出す構成としている。
を磁束として検出するため、インバータ回路とモータの
間にモータを流れる電流によって発生する磁路を形成
し、その磁路の途中にホール素子を配置し、ホール素子
の出力を増幅してモータの電流検出信号として使用す
る。ホール素子を用いることでモータ電流が流れる回路
と電流検出信号を絶縁することができる。磁路を形成す
るコイル、ホール素子、増幅器を一体化した電流検出器
がすでに市販されている。
インバータ回路とモータの間に抵抗を挿入し、その抵抗
の両端に発生する電圧をアイソレーションアンプで絶縁
・増幅し、電流検出信号とする。アイソレーションアン
プもすでに市販されているものが多数存在する。
イソレーションアンプを使用した電流検出はホール素子
内蔵の電流検出器やアイソレーションアンプが比較的高
価であり、これらを用いて電流検出回路を構成すると制
御回路全体としてのコストが高くなるという問題があ
る。また基板上の実装面積や部品高さなどの設計上の制
約に対しても不利になることが少なくない。また、ホー
ル素子を利用した電流検出器、アイソレーションアンプ
共に従来市販されているものはアナログ回路での使用を
前提に設計されており、制御回路側の電源として、正負
両電源が必要なものが多い。
にモータの電流を磁束として検出するため磁路を構成す
る必要があり、一般に磁束を強化するため銅線を巻き込
み、磁路を形成するため鉄心などを用いている。磁束は
電流と電線の巻数の積となるため、電流の小さいモータ
を駆動する機器ほど磁束を確保するために銅線を巻くこ
とが必要となる。また、市販されているホール素子を用
いた電流検出器はモータ電流を流す銅線と電流検出信号
を絶縁するため、規格等の関係でどうしても外形が大き
くなってしまっている。
ンバータ回路とモータの間に抵抗を挿入し、この抵抗の
両端の電圧をアイソレーションアンプで絶縁・増幅を行
い制御回路へと伝えることになるが、一般的にアイソレ
ーションアンプの1次側すなわちインバータ回路側にも
電源が必要となる。市販されているアイソレーションア
ンプの中には小型のものもあるが、1次側と2次側すな
わち制御回路側の両方に電源が必要となる。2次側の電
源だけで動作するアイソレーションアンプも存在する
が、外形が大きく、また、高価である。
路を有するモータ制御装置は、インバータ回路とモータ
の間に挿入された電流検出抵抗と、この電流検出用抵抗
の両端の電位差を入力する差動増幅回路と、この差動増
幅回路の出力信号を入力する反転増幅回路とを備え、前
記差動増幅回路と前記インバータ回路はモータ駆動電源
である第1の電圧により駆動され、前記反転増幅回路は
第2の電圧により駆動され、前記第1の電圧と前記第2
の電圧は負側を共通とし、前記差動増幅回路及び前記反
転増幅回路は、前記第2の電圧より小さい基準電圧を基
準として増幅しモータの電流を検出する。このため、本
発明はモータ駆動電源で差動増幅器を動作させるため比
較的低電圧のモータ制御装置への適用となり、電流検出
信号はインバータ回路の負側の電位に位置するため、制
御回路も同電位に置く必要がある。本発明に係る電流検
出回路はホール素子、ホール素子を使用した電流検出器
やアイソレーションアンプを使用せず、抵抗やオペアン
プ等の安価な部品のみで構成されるため、回路全体とし
てのコストを低くすることができ、実装面積や部品高さ
に対しても有効である。また本発明に係る電流検出回路
は最近主流になりつつあるマイコンによるソフトウエア
サーボにも容易に用いることができるような、電圧レベ
ルの変換手段を含む構成となっている。
タとの間に挿入された電流検出抵抗に発生する電圧降下
をオペアンプにより増幅し、出力するものである。
幅するオペアンプは2段構成になっており、1段目は差
動増幅回路、2段目は反転増幅回路となっている。前記
電流検出抵抗の両端電圧が前記差動増幅回路に入力さ
れ、その出力は前記反転増幅回路に入力される。前記反
転増幅回路の出力が本発明に係る電流検出回路の出力と
なる。前記インバータ回路と前記差動増幅回路はモータ
駆動電源である第1の電圧により駆動する。第1の電圧
は例えば24V程度の比較的低い電圧である。本発明に
係る電流検出回路を備えるモータ制御装置は第1の電圧
から前記第1の電圧より低い、第3の電圧を生成する手
段を有している。前記第3の電圧は電流検出以外の制御
回路、例えばマイコンの駆動や外部との信号の送受信に
使用される。本発明に係る電流検出回路を備えるモータ
制御装置は前記第3の電圧よりノイズフィルタを経由し
て、前記第3の電圧より電圧変動の少ない第2の電圧を
生成する手段を有しており、さらに前記第2の電圧を分
圧してオペアンプの基準電圧を生成する手段を有してい
る。前記第2の電圧は前記反転増幅回路の駆動電圧、及
び前記差動増幅回路と前記反転増幅回路の基準電圧に使
用される。前記第2の電圧は前述のようにノイズを除去
されているため、電流検出回路におけるノイズの影響を
低減し、検出精度を高めることができる。
フィルタを通して電圧変動を抑えているだけであり、同
じ電圧の値であり、前記第3の電圧が充分に安定してお
り電圧変動が少ない場合は前記第2の電圧と前記第3の
電圧は1つの電圧で共用することもでき、簡素化でき
る。
コンデンサのローパスフィルタを備え、ノイズ耐量を高
めている。また、本発明に係る電流検出回路は前記差動
増幅回路と前記反転増幅回路の間に第3の電圧にプルア
ップされた保護ダイオードが装備されており、過電流な
どで前記差動増幅回路の出力電圧が設計値より高くなっ
た場合でも、オペアンプやその他の制御回路を保護する
手段を備えている。
明に係る電流検出回路39を備えたモータ制御装置のブ
ロック図である。前記モータ制御装置は、モータ駆動用
電源36より供給される第1の電圧1から第3の電圧3
を生成する手段と、第3の電圧3からノイズフィルタ4
0を経由して第2の電圧2を生成する手段と、第2の電
圧2を分圧してオペアンプ25,31の基準電圧5を生
成する基準電圧発生手段41とを備えている。第1の電
圧1は例えば24V程度の比較的低い電圧であり、第3
の電圧3は例えば5V程度の一般的に制御回路を駆動す
るための電圧である。第3の電圧3は例えばDC/DCコン
バータ37などを介して第1の電圧1より生成される。
なお、第2の電圧2と第3の電圧3はノイズフィルタ4
0を通して電圧変動を抑えているだけであり、同じ電圧
の値であり、第3の電圧3が充分に安定しており電圧変
動が少ない場合は第2の電圧2と第3の電圧3は1つの
電圧で共用することもでき、簡素化できる。
デンサからなる簡単な回路で構成できる。また第2の電
圧から基準電圧5を生成する手段41は、例えば図1の
ように第2の電圧2を抵抗で分圧し、ボルテージホロワ
によって出力する回路で構成できる。モータの電流は正
負双方向に流れるので、基準電圧5は第3の電圧3の1
/2とするのが最も良い。インバータ回路42はモータ
駆動用電源36より供給される第1の電圧1により動作
し、モータ4を駆動する。制御回路38は第3の電圧3
により動作し、電流検出以外の制御回路、例えばマイコ
ンや外部と信号を送受信するための回路が含まれる。
明図である。図2において6,7,8,9,10,11
はそれぞれ逆並列にダイオード12,13,18,1
5,16,17が接続されたスイッチング素子であり、
モータ4を駆動するための3相インバータ回路42を構
成している。インバータ回路42によりモータ4が駆動
され、電流検出抵抗18に電流が流れると、その両端に
電圧降下が生じる。前記電圧降下は第1の電圧により動
作するオペアンプ25と抵抗19,20,21,23、
コンデンサ22,24より構成される差動増幅回路34
に入力され、抵抗値19,20,21,23によって設
定された増幅率で増幅され、出力される。この差動増幅
回路34の増幅の基準となる電圧は前記基準電圧5であ
る。前記増幅率は差動増幅回路34の出力電圧が、前記
第3の電圧3以下になるように設定されており、電圧レ
ベルの変換を行っている。差動増幅回路34の出力電圧
レベルを第3の電圧3以下に下げることによって、第3
の電圧3で駆動する制御回路38で制御を行うことがで
きる。
する抵抗値19、20、21、24は精度の良い抵抗値
とする必要があり、また、オペアンプ25は同相入力除
去比が良く、高速、単電源のものが必要である。電圧レ
ベルを変換された差動増幅回路34の出力は第2の電圧
2により動作するオペアンプ31と抵抗26,27,2
9、コンデンサ30より構成される反転増幅回路35の
負側に入力され、抵抗26,27,29によって設定さ
れた増幅率で制御回路38で処理するのに適当な大きさ
の電圧に調節され、抵抗32とコンデンサ33から構成
されるノイズフィルタへと出力される。この反転増幅回
路35の増幅の基準となる電圧も前記基準電圧5であ
る。この反転増幅回路35に使用するオペアンプ31は
出力電圧のダイナミックレンジの広いものが望ましい。
前記ノイズフィルタを経由した電圧は制御回路38に入
力される。本発明に係る電流検出回路39は差動増幅回
路34と反転増幅回路35の間に第3の電圧3にプルア
ップされた保護ダイオード28を備えており、過電流な
どで差動増幅回路34の出力が第3の電圧3以上になっ
た場合に前記保護ダイオード28がONしてオペアンプ3
1や制御回路38を保護する手段を有している。
な電流センサを使用せずに安価な部品のみで電流検出回
路を構成し、回路全体としてのコストを下げることがで
きる。
ィルタによりノイズを低減された電圧をオペアンプの基
準電圧とすることにより、電流検出精度を高めることが
でき、また、電流検出の基準電圧を反転増幅回路の1/
2とすることにより、電流検出のダイナミックレンジを
広く取ることができる。
ンを用いた制御回路にも容易に用いることができる。
る構成もできる。
ズ耐量を高める構成もできる。
ルタを経由してオペアンプの駆動電圧を分けることによ
り、電流検出回路におけるノイズの影響を低減し、検出
精度を高めることができる。
構成も小さくできるため、小型、低コストのモータ制御
装置を構成できる。
路にまつわる電源回路の構成も最小にできるため、小
型、低コストのモータ制御装置を構成できる。
構成も最小にできるため、小型、低コストのモータ制御
装置を構成できる。
装置のブロック図
路に適用した回路図
Claims (9)
- 【請求項1】 インバータ回路から出力されるモータ電
流を抵抗の両端の電位差として検出させる電流検出抵抗
と、前記電流検出用抵抗の両端の電位差を入力する差動
増幅回路と、前記差動増幅回路の出力信号を入力する反
転増幅回路と、前記反転増幅回路の出力信号が入力され
る制御回路と、さらに第1の電圧と、第2の電圧とを有
し、前記制御回路により前記インバータ回路が制御され
るモータ制御装置において、前記差動増幅回路と前記イ
ンバータ回路は前記第1の電圧により駆動され、前記反
転増幅回路は前記第2の電圧により駆動され、前記第1
の電圧と前記第2の電圧の負側を共通とし、前記差動増
幅回路及び前記反転増幅回路は、前記第2の電圧より小
さくかつ同じ基準電圧を基準として増幅し前記モータ電
流を検出する電流検出回路を有するモータ制御装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のモータ制御装置におい
て、第1の電圧から前記第1の電圧より低い、第2の電
圧を生成する手段を備えるモータ制御装置。 - 【請求項3】 第2の電圧により制御回路を駆動する請
求項1又は請求項2いずれかに記載のモータ制御装置。 - 【請求項4】 インバータ回路から出力されるモータ電
流を抵抗の両端の電位差として検出させる電流検出抵抗
と、前記電流検出用抵抗の両端の電位差を入力する差動
増幅回路と、前記差動増幅回路の出力信号を入力する反
転増幅回路と、前記反転増幅回路の出力信号が入力され
る制御回路と、さらに第1の電圧と、第2の電圧と、第
3の電圧とを有し、前記制御回路により前記インバータ
回路が制御されるモータ制御装置において、前記差動増
幅回路と前記インバータ回路は前記第1の電圧により駆
動され、前記反転増幅回路は前記第2の電圧により駆動
され、前記制御回路は前記第3の電圧により駆動され、
前記第1の電圧と前記第2の電圧の負側を共通とし、前
記差動増幅回路及び前記反転増幅回路は、前記第2の電
圧より小さくかつ同じ基準電圧を基準として増幅し前記
モータ電流を検出する電流検出回路を有するモータ制御
装置。 - 【請求項5】 請求項4記載のモータ制御装置におい
て、第1の電圧により動作するインバータ回路と、第1
の電圧から前記第1の電圧より低い、第3の電圧を生成
する手段と、前記第3の電圧からノイズフィルタを経由
して第2の電圧を生成する手段を備えるモータ制御装
置。 - 【請求項6】 第3の電圧と第2の電圧とが1つの電圧
により共用される請求項4又は請求項5のいずれかに記
載のモータ制御装置。 - 【請求項7】 基準電圧とは、第2の電圧の1/2電圧
である請求項1から請求項6のいずれかに記載のモータ
制御装置。 - 【請求項8】 電流検出抵抗の両端電圧を差動増幅回路
において、制御回路で扱える電圧レベルに変換して出力
し、さらにその出力を反転増幅回路に入力して適切な電
圧値に増幅し、電流検出電圧値として出力する請求項1
から請求項6のいずれかに記載のモータ制御装置。 - 【請求項9】 請求項1から請求項8のいずれかに記載
のモータ制御装置を有する装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000330257A JP3511999B2 (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | モータ制御装置及びそれを有する機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000330257A JP3511999B2 (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | モータ制御装置及びそれを有する機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002136178A JP2002136178A (ja) | 2002-05-10 |
JP3511999B2 true JP3511999B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=18806813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000330257A Expired - Lifetime JP3511999B2 (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | モータ制御装置及びそれを有する機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3511999B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040050777A (ko) * | 2002-12-09 | 2004-06-17 | 대우종합기계 주식회사 | 디씨 모터의 전류 검출 회로 |
JP7341964B2 (ja) | 2020-09-15 | 2023-09-11 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
-
2000
- 2000-10-30 JP JP2000330257A patent/JP3511999B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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