JP3883550B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
以下に、従来のモータ駆動装置のPWM駆動における同期整流を用いたモータ駆動装置を説明する。
1は通電切換回路、2は合成回路、3はPWM信号発生回路、4は単相モータコイルである。単相モータコイル4をPWMチョッピング駆動する出力回路は、スイッチング素子5,6,7,8をブリッジ接続して構成されている。ブリッジ接続されたスイッチング素子5,6,7,8の一端を電源の一方の極10に接続し、他端は電流検出手段としての電流検出抵抗15を介して前記電源の他方の極に接地されている。単相モータコイル4はブリッジ接続されたスイッチング素子5,6,7,8の中点間に接続されている。以下の説明では、スイッチング素子5,7を上アーム側トランジスタと称し、スイッチング素子6,8を下アーム側トランジスタと称して説明する。
まず、通電切換回路1により通電相が決定され、上アーム側トランジスタ5と下アーム側トランジスタ8が導通状態にあるとすると、コイル4に流れる電流が電流検出抵抗15に流れる。トルク指令電圧S14に相当する前記コイル電流に到達すると、電流検出回路11において検出され、前記電流検出回路11の出力がその出力を変化させて、PWM信号発生回路3に入力される。
まず、通電切換回路C1により通電相が決定され、上アーム側トランジスタC5と下アーム側トランジスタC8が導通状態にあり、上アーム側トランジスタC7,C17と下アーム側トランジスタC6,C18が非導通状態とすると、モータコイルC4を流れる電流が電流検出抵抗C15に流れる。トルク指令電圧SC14に相当する前記コイル電流が到達すると、電流検出回路C11において検出され、前記電流検出回路C11の出力がその出力を変化させて、PWM信号発生回路C3に入力される。PWM信号発生回路C3の出力信号は通電切換回路C1の出力信号と合成回路C2にて合成される。PWM駆動側トランジスタを下側アームで駆動しているとすると、前記下アーム側トランジスタC8は非導通状態になり、上アーム側トランジスタC7は導通状態となる。このときモータコイルC4を流れる電流IC4,IC5は上アーム側トランジスタC5とC7を流れ続けるが徐々に減少する。ある任意のタイミングでPWM信号発生回路C3の出力により、上アーム側トランジスタC7を非導通状態とし、下アーム側トランジスタC8を再び導通状態とし、コイル電流を増加させる。これらの動作を繰り返しPWM動作が行われる。
又、大電流であるモータコイル電流を検出する電流検出抵抗が必要である。消費電力が大きくなるため、電流検出抵抗を集積回路に取り込むことは困難であるので、装置の規模が大きくなりコストがかかるという問題がある。
(第1の実施形態)
図1〜図3は本発明の(第1の実施形態)を示す。
図4〜図6は本発明の(第2の実施形態)を示す。
図4の単相モータ駆動装置は、上アーム側トランジスタ5,7と下アーム側トランジスタ6,8と電流検出用トランジスタ9と通電切換回路1と、合成回路2と、PWM信号発生回路3と、電流検出回路11と、モータコイル4を備えている。上下アームトランジスタ5〜8と電流検出用トランジスタ9は、n型MOS(metal oxide semiconductor)トランジスタでありソースとドレインには、ダイオードのアノードとカソードがそれぞれ接続されている。上アーム側トランジスタ5,7のドレインは電流検出用トランジスタ9のソースに接続され、下アーム側トランジスタ6,8のソースは接地されている。電流検出用トランジスタ9のドレインは電源の一方の極10に接続されている。上下アームトランジスタ5〜8と電流検出用トランジスタ9はスイッチ素子として動作する。
図7は本発明の(第1の実施形態)を2相ステッピングモータに適用した場合のモータ駆動装置である。この2相ステッピングモータ駆動装置は、A1,B1は通電切換回路、A2,B2は合成回路、A3,B3はPWM信号発生回路、A5,A7,B5,B7は上アーム側トランジスタ、A6,A8,B6,B8は下アーム側トランジスタ、A9,B9は電流検出用トランジスタ、A11,B11は電流検出回路であって、モータコイルA4の1相目を駆動する駆動装置D1と2相目を駆動する駆動装置D2からなり、それぞれの構成は(第1の実施形態)と同じ駆動装置である。
図8は本発明の(第2の実施形態)を2相ステッピングモータに適用した場合のモータ駆動装置である。この2相ステッピングモータ駆動装置は、モータコイルA4の1相目を駆動する駆動装置D11と2相目を駆動する駆動装置D12からなり、それぞれの構成は(第2の実施形態)と同じ駆動装置である。
図9〜図11は本発明の(第5の実施形態)を示す。
図9は本発明の(第1の実施形態)を3相モータに適用したモータ駆動装置を示す。この3相モータ駆動装置は、上アーム側トランジスタC5,C7,C17と下アーム側トランジスタC6,C8,C18と電流検出用トランジスタC9と通電切換回路C1と、合成回路C2と、PWM信号発生回路C3と、電流検出回路C11と、モータコイルC4を備えている。上下アームトランジスタC5〜C8,C17,C19と電流検出用トランジスタC9は、n型MOS(metal oxide semiconductor)トランジスタでありソースとドレインには、ダイオードのアノードとカソードがそれぞれ接続されている。上アーム側トランジスタC5,C7,C17のドレインは電源の一方の極10に接続され、下アーム側トランジスタC6,C8,C18のソースは、電流検出用トランジスタC9のドレインに接続されている。電流検出用トランジスタC9のソースは接地されている。上下アームトランジスタC5〜C8,C17,C18と電流検出用トランジスタC9はスイッチ素子として動作する。
図12〜図14は本発明の(第6の実施形態)を示す。
図12は本発明の(第2の実施形態)を3相モータ駆動装置に適用した場合のモータ駆動装置である。この3相モータ駆動装置は、上アーム側トランジスタC5,C7,C17と下アーム側トランジスタC6,C8,C18と電流検出用トランジスタC9と通電切換回路C1と、合成回路C2と、PWM信号発生回路C3と、電流検出回路C11と、モータコイルC4を備えている。上下アームトランジスタC5〜C8,C17,C18と電流検出用トランジスタC9は、n型MOS(metal oxide semiconductor)トランジスタであり、ソースとドレインにはダイオードのアノードとカソードがそれぞれ接続されている。上アーム側トランジスタC5,C7,C17のドレインは電流検出用トランジスタC9のソースに接続され、下アーム側トランジスタC6,C8,C18のソースは接地されている。電流検出用トランジスタC9のドレインは電源の一方の極10に接続されている。上下アームトランジスタC5〜C8,C17,C18と電流検出用トランジスタC9はスイッチ素子として動作する。
以上のように、本実施形態のモータ駆動装置によると、バラツキや温度特性の影響を受けにくい電流検出素子を集積回路に内蔵することができ、かつ、電流検出用トランジスタをPWM駆動することにより、モータコイルの回生時の消費電力を従来から大幅に削減できる。
2,A2,B2,C2 合成回路
3,A3,B3,C3 PWM信号発生回路
4,A4,C4 モータコイル
5,7,A5,A7,C5,C7,C17 上アーム側トランジスタ(上アーム側スイッチング素子)
6,8,A6,A8,C6,C8,C18 下アーム側トランジスタ(下アーム側スイッチング素子)
9,A9,B9,C9 電流検出用トランジスタ(スイッチング素子)
10 電源の一方の極
11,A11,B11,C11 電流検出回路
13 電流検出用基準トランジスタ(電流検出用基準スイッチング素子)
14 電圧電流変換器
15,C15 電流検出抵抗(電流検出手段)
16 比較器
Claims (3)
- スイッチング素子をブリッジ接続した出力回路の両端に電源電圧を印加し、前記出力回路の中点間にモータコイルを接続し、前記ブリッジ接続の対辺のスイッチング素子を対にしてオン/オフして前記モータコイルへの通電極性を切り換えるモータ駆動装置であって、
前記出力回路と直列に接続された電流検出用スイッチング素子と、
前記電流検出用スイッチング素子に流れる電流をトルク指令信号に応じて検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路の出力信号をもとにPWM信号を生成させるPWM信号発生回路と、
モータコイルへの通電相を決定する通電切換回路と、
前記PWM信号発生回路の出力信号と前記通電切換回路の出力信号を合成する合成回路と
を備え、前記ブリッジ接続されたスイッチング素子のうちの前記通電切換回路で決定された一方の対辺のスイッチング素子が導通状態で、他方の対辺のスイッチング素子が非導通状態にあり、前記電流検出用スイッチング素子が導通状態であれば前記モータコイルへ電流を供給する第1の状態と、
前記電流検出用スイッチング素子非導通状態にし、かつ前記ブリッジ接続した出力回路の全部のスイッチング素子を導通状態にする第2の状態と
のPWM動作を繰り返して前記モータコイルへの供給電流を制御するよう構成した
モータ駆動装置。 - 前記電流検出回路は、
前記電流検出用スイッチング素子のゲートとソースが各々ゲートとソースに接続された電流検出用基準スイッチング素子と、
前記電流検出用スイッチング素子のドレイン電圧と前記電流検出用基準スイッチング素子のドレイン電圧を比較する比較器と、
入力されたトルク指令信号を電流変換し、前記電流検出用基準スイッチング素子のドレインに入力する電流を決定する電圧電流変換器と
を有し、前記PWM信号発生回路は前記比較器の出力信号をもとにPWM信号を生成させるよう構成した
請求項1記載のモータ駆動装置。 - 前記電流検出回路は、
前記電流検出用スイッチング素子のゲートとドレインが各々ゲートとドレインに接続された電流検出用基準スイッチング素子と、
前記電流検出用スイッチング素子のソース電圧と前記電流検出用基準スイッチング素子のソース電圧を比較する比較器と、
入力されたトルク指令信号を電流変換し前記電流検出用基準スイッチング素子のソースに入力する電流を決定する電圧電流変換器と
を有し、前記PWM信号発生回路は前記比較器の出力信号をもとにPWM信号を生成させるよう構成した
請求項1記載のモータ駆動装置。
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