JP4491719B2 - Motor driving apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、モータ駆動装置及び方法に関し、例えばモータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式で駆動制御するモータ駆動装置に適用して好適なものである。   The present invention relates to a motor driving apparatus and method, and is suitable for application to a motor driving apparatus that drives and controls a motor by a PWM (Pulse Width Modulation) control method, for example.

従来、モータの駆動方式としてＰＷＭ制御方式がある。そしてこのＰＷＭ制御方式の１つとして、図６に示すように、正極性及び負極性のパルス電圧ＰＶ１を印加し、このパルス電圧ＰＶ１の正極性及び負極性のデューティ比によってモータに印加する実効電圧を決定する方式（以下、これを交番駆動ＰＷＭ制御方式と呼ぶ）が知られている。 Conventionally, there is a PWM control method as a motor driving method. And as one of the PWM control method, as shown in FIG. 6, a pulse voltage PV 1 positive polarity and negative polarity is applied, it is applied to the motor by the positive and negative duty ratio of the pulse voltage PV 1 A method for determining an effective voltage (hereinafter referred to as an alternating drive PWM control method) is known.

図７は、このような交番駆動ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動制御を行うモータ駆動装置の最終段に設けられるドライバ回路１の構成例を示すものである。   FIG. 7 shows a configuration example of the driver circuit 1 provided in the final stage of the motor drive device that performs motor drive control by such an alternating drive PWM control method.

このドライバ回路１は、第１〜第４のスイッチング素子（この例ではＦＥＴ（Field Effect Transistor））ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４がブリッジ接続されと共に、これら第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４にそれぞれダイオードＤＩ１〜ＤＩ４が並列接続されることにより形成されており、第１及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ３の接続中点Ｐ１が電源ラインＶＭと接続されると共に、第２及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ４の接続中点Ｐ２がアースラインＧＮＤに接続されている。 The driver circuit 1 includes first to fourth switching elements (in this example, FETs (Field Effect Transistors)) SWE 1 to SWE 4 that are bridge-connected to the first to fourth switching elements SWE 1 to SWE 4. The diodes DI 1 to DI 4 are formed by being connected in parallel, the connection midpoint P 1 of the first and third switching elements SWE 1 and SWE 3 is connected to the power supply line VM, and the second and A connection midpoint P 2 of the fourth switching elements SWE 2 and SWE 4 is connected to the earth line GND.

またドライバ回路１においては、第１及び第２のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ２の接続中点Ｐ３と、第３及び第４のスイッチング素子の接続中点Ｐ４との間に駆動対象のモータ内のコイル（以下、これを単にモータコイルと呼ぶ）ＭＣが接続されている。 In the driver circuit 1, the first and second switching elements SWE 1, SWE second connection midpoint P 3, the motor to be driven between the connection midpoint P 4 of the third and fourth switching elements An internal coil (hereinafter simply referred to as a motor coil) MC is connected.

これによりドライバ回路１においては、図８（Ａ）のように第１及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４をオン動作させると共に第２及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ３をオフにすることによって、モータコイルＭＣに正転方向の駆動電流Ｉ１を印加することができ、これに対して図８（Ｂ）のように第１及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４をオフにすると共に第２及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ３をオン動作させることによって、モータコイルＭＣに逆転方向の駆動電流Ｉ１を印加することができるようになされている。 Thus, in the driver circuit 1, the first and fourth switching elements SWE 1 and SWE 4 are turned on and the second and third switching elements SWE 2 and SWE 3 are turned off as shown in FIG. By doing so, the drive current I 1 in the forward rotation direction can be applied to the motor coil MC. On the other hand, as shown in FIG. 8B, the first and fourth switching elements SWE 1 and SWE 4 are turned off. In addition, by turning on the second and third switching elements SWE 2 and SWE 3 , the drive current I 1 in the reverse direction can be applied to the motor coil MC.

かくしてモータ駆動装置においては、ドライバ回路１の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４にそれぞれ図９（Ｄ）〜（Ｇ）のような駆動信号Ｓ１〜Ｓ４を印加することによって、ドライバ回路１を全体として図８（Ａ）又は（Ｂ）の状態に動作させてモータコイルＭＣに図６（Ａ）〜（Ｅ）のようなパルス電圧ＰＶ１を印加し、これにより図９（Ａ）のようなモータ出力を得ることができるようになされている。 Thus, in the motor drive device, the driver signals S1 to S4 as shown in FIGS. 9D to 9G are applied to the first to fourth switching elements SWE 1 and SWE 4 of the driver circuit 1 respectively, thereby driving the driver. applying a pulse voltage PV 1 as shown in FIG. 8 the circuit 1 as a whole (a) or (B) state is operated in the Figure 6 to the motor coil MC and (a) ~ (E), thereby FIG 9 (a ) To obtain a motor output.

この場合において、この交番駆動ＰＷＭ制御方式では、モータコイルＭＣのインダクタンスが十分に大きいときには理論上実効電流はほとんど流れないが、実際のモータにおいてはモータコイルＭＣのインダクタンスは有限であり、図１０（Ａ）に示すように、中立状態においても無駄な電流Ｉ２が流れて消費されてしまう問題がある。 In this case, in this alternating drive PWM control method, when the inductance of the motor coil MC is sufficiently large, theoretically, an effective current hardly flows. However, in an actual motor, the inductance of the motor coil MC is finite, and FIG. as shown in a), there is a problem that will also be consumed by the flow is wasteful current I 2 in the neutral state.

この問題に対する対策としては、ドライバ回路１の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に印加する駆動信号Ｓ１〜Ｓ４のＰＷＭ周波数を上げる、つまりモータコイルＭＣに印加するパルス電圧ＰＶ１の周波数を上げる方法がある。これは図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、パルス電圧ＰＶ１の周波数が小さい場合に比して、パルス電圧の周波数を大きくした方が中立状態における無駄な電流Ｉ２が流れる量が少なく、この結果消費電力の電力量（図１０（Ａ）又は（Ｂ）において斜線で示す部分の累計）が少ないものとなるからである。 As a countermeasure to this problem, increase the first to fourth PWM frequency of the switching element SWE 1 driving signals S1~S4 applied to ～SWE 4 of the driver circuit 1, i.e. of the pulse voltage PV 1 to be applied to the motor coil MC There is a way to increase the frequency. As shown in FIGS. 10A and 10B, the amount of wasteful current I 2 in the neutral state flows when the frequency of the pulse voltage PV 1 is larger than when the frequency of the pulse voltage PV 1 is small. This is because, as a result, the amount of power consumption (cumulative portion indicated by hatching in FIG. 10A or 10B) is small.

ところがこの方法によると、ドライバ回路１の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４として高応答性のスイッチング素子が必要となるためにモータ駆動装置全体としての製造コストが増大する欠点がある。 However, according to this method, there is a disadvantage that the first to fourth high responsiveness of the manufacturing cost of the entire motor drive device for the switching device is required as a switching element SWE 1 ～SWE 4 of the driver circuit 1 is increased .

またこれ以外の方法として、チョークコイルなどの受動素子をドライバ回路１に追加することでモータコイルＭＣのインダクタンスを増大させる方法も考えられるが、この方法によると、部品点数の増大に伴うモータ駆動装置全体の製造コスト及びサイズの増大を招く問題がある。   As another method, a method of increasing the inductance of the motor coil MC by adding a passive element such as a choke coil to the driver circuit 1 is also conceivable. However, according to this method, a motor driving device accompanying an increase in the number of components is considered. There is a problem of increasing the overall manufacturing cost and size.

一方、ＰＷＭ制御方式としては、かかる交番駆動ＰＷＭ制御方式以外にも、図１１に示すように、駆動方向に対応した極性のパルス電圧ＰＶ２のみをモータコイルＭＣに印加し、このときのパルス電圧ＰＶ２のオン・オフのデューティ比によってモータコイルＭＣに印加する実効電圧を決定する方式（以下、これを間歇駆動ＰＷＭ制御方式と呼ぶ）も従来から広く用いられている。 On the other hand, the PWM control system, in addition to such an alternating drive PWM control method, as shown in FIG. 11, the polarity of only the pulse voltage PV 2 of which corresponds to the driving direction is applied to the motor coil MC, the pulse voltage at this time A method of determining an effective voltage to be applied to the motor coil MC based on the on / off duty ratio of PV 2 (hereinafter referred to as an intermittent drive PWM control method) has also been widely used.

このような間歇駆動ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動制御を行うモータ駆動装置の場合も、図７について上述した交番駆動ＰＷＭ制御方式のモータ駆動装置におけるドライバ回路１と同様構成のドライバ回路２（図７）が最終段に設けられる。   In the case of such a motor drive device that performs motor drive control by the intermittent drive PWM control method, a driver circuit 2 having the same configuration as the driver circuit 1 in the motor drive device of the alternating drive PWM control method described above with reference to FIG. 7 (FIG. 7). Is provided in the last stage.

そしてこのドライバ回路２においては、図１２（Ａ）のように第１及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４をオン動作させると共に第２及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ３をオフにすることによって、モータコイルＭＣに正転方向の駆動電流Ｉ３を印加することができ、これに対して図１２（Ｂ）のように第１及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ３をオフにすると共に第２及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ４をオン動作させることによって、モータコイルＭＣに駆動電流Ｉ３を印加しない状態にすることができる。またドライバ回路２においては、図１２（Ｃ）のように第１及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４をオフにすると共に第２及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ３をオン動作させることによって、モータコイルＭＣに逆転方向の駆動電流Ｉ３を印加することができる。 In the driver circuit 2, the first and fourth switching elements SWE 1 and SWE 4 are turned on and the second and third switching elements SWE 2 and SWE 3 are turned off as shown in FIG. By doing so, the drive current I 3 in the forward rotation direction can be applied to the motor coil MC. On the other hand, the first and third switching elements SWE 1 and SWE 3 are turned off as shown in FIG. In addition, by turning on the second and fourth switching elements SWE 2 and SWE 4 , the drive current I 3 can be not applied to the motor coil MC. In the driver circuit 2, as shown in FIG. 12C, the first and fourth switching elements SWE 1 and SWE 4 are turned off and the second and third switching elements SWE 2 and SWE 3 are turned on. As a result, the drive current I 3 in the reverse direction can be applied to the motor coil MC.

かくしてかかるモータ駆動装置では、ドライバ回路２の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４にそれぞれ図１３（Ｄ）〜（Ｇ）のような駆動信号Ｓ５〜Ｓ８を印加することによって、ドライバ回路２を全体として図１２（Ａ）又は（Ｂ）の状態に動作させてモータコイルＭＣに対して図１１（Ａ）〜（Ｅ）のようなパルス電圧ＰＶ２を印加し、これにより図１３（Ａ）のようなモータ出力を得ることができるようになされている。 Thus, in such a motor drive device, by applying a drive signal S5~S8 such as FIG. 13, respectively in the first to fourth switching elements SWE 1 ~SWE 4 driver circuit 2 (D) ~ (G) , the driver a pulse voltage PV 2 as shown in FIG. 11 (a) ~ (E) is applied to the motor coil MC is operated as a whole circuit 2 to the state shown in FIG. 12 (a) or (B), thereby 13 The motor output as shown in (A) can be obtained.

そしてこのような間歇駆動ＰＷＭ制御方式は、単極性のパルス電圧ＰＶ２をモータコイルＭＣに印加するため、図１４に示すように、モータコイルＭＣに無駄な電流Ｉ４が流れ難く、図１５に示すように、図１０について上述した両極性のパルス電圧ＰＶ１をモータコイルＭＣに印加する交番駆動ＰＷＭ制御方式と比べて、消費電力の面で優れている。 And such intermittent drive PWM control method, for applying a pulse voltage PV 2 of the unipolar motor coil MC, as shown in FIG. 14, wasteful current I 4 is not easily flow through the motor coil MC, 15 As shown, it is superior in terms of power consumption compared to the alternating drive PWM control method in which the bipolar pulse voltage PV 1 described above with reference to FIG. 10 is applied to the motor coil MC.

ところで、上述のような交番駆動ＰＷＭ制御方式や間歇駆動ＰＷＭ制御方式では、図１６に示すように、ドライバ回路１、２（図７）の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４のオン／オフ切替え時の応答性（期間Ｔ１、期間Ｔ３）と、電源短絡防止のために当該オン／オフ切替え時に設けられるデッドタイム（期間Ｔ２）とにより決定されるドライバ回路１、２全体としてのスイッチング性能によって、第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に印加する第１〜第４の駆動信号Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ５〜Ｓ８（図９、図１３）の最小のパルス幅が決定される。 Meanwhile, in an alternating drive PWM control method and intermittent drive PWM control method as described above, as shown in FIG. 16, the driver circuit 2 first to fourth (Figure 7) of the switching element SWE 1 ~SWE 4 Driver circuits 1 and 2 determined by responsiveness (period T 1 , period T 3 ) at the time of on / off switching and dead time (period T 2 ) provided at the time of on / off switching in order to prevent a power supply short circuit The minimum pulse width of the first to fourth drive signals S1 to S4 and S5 to S8 (FIGS. 9 and 13) applied to the first to fourth switching elements SWE 1 to SWE 4 depending on the switching performance as a whole. Is determined.

そしてドライバ回路１、２の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に印加される第１〜第４の駆動信号Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ５〜Ｓ８のパルス幅が応答限界に近くなると、デューティ比設定に対するパルス電圧ＰＶ１、ＰＶ２（図６、図１１）の実効電圧のリニアリティ特性、つまりモータ出力のリニアリティ特性が低下してしまうこととなる。 When the pulse widths of the first to fourth drive signals S1 to S4 and S5 to S8 applied to the first to fourth switching elements SWE 1 to SWE 4 of the driver circuits 1 and 2 are close to the response limit, the duty cycle is increased. The linearity characteristic of the effective voltage of the pulse voltages PV 1 and PV 2 (FIGS. 6 and 11) with respect to the ratio setting, that is, the linearity characteristic of the motor output is deteriorated.

実際上、例えば交番駆動ＰＷＭ制御方式では、図９（Ｄ）〜（Ｇ）からも明らかなように、正及び負それぞれモータ出力100〔％〕付近での第１〜第４の駆動信号Ｓ１〜Ｓ４のパルス幅が小さくなることから、図１７に示すように、正及び負それぞれモータ出力100〔％〕付近の高出力領域においてモータ出力のリニアリティ特性の低下が発生する。また間歇駆動ＰＷＭ制御方式では、図１３（Ｄ）〜（Ｇ）からも明らかなように、モータ出力０〔％〕付近と、正及び負それぞれモータ出力100〔％〕付近とにおける第１〜第４の駆動信号Ｓ５〜Ｓ８のパルス幅が小さくなることから、図１８に示すように、モータ出力０〔％〕付近の低出力領域と、正及び負それぞれモータ出力100〔％〕付近の高出力領域とにおいてモータ出力のリニアリティ特性の低下が発生する。   Actually, for example, in the alternating drive PWM control method, as is apparent from FIGS. 9D to 9G, the first to fourth drive signals S1 to S1 in the vicinity of the motor output 100% are respectively positive and negative. Since the pulse width of S4 becomes small, as shown in FIG. 17, the linearity characteristic of the motor output is reduced in the high output region near the positive and negative motor output 100%. Further, in the intermittent drive PWM control system, as is apparent from FIGS. 13D to 13G, the first to first motor outputs in the vicinity of the motor output 0 [%] and in the vicinity of the motor output 100 [%] respectively positive and negative. Since the pulse width of the drive signals S5 to S8 of FIG. 4 becomes small, as shown in FIG. The linearity characteristic of the motor output decreases in the region.

このように間歇駆動ＰＷＭ制御方式は、低出力領域においてモータ出力のリニアリティ特性が低下する点で、交番駆動ＰＷＭ制御方式に比べて問題がある。しかしながら、モータ出力のリニアリティ特性が低下するデューティ領域は、第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＭ１〜ＳＷＥ４のＰＷＭ周波数であるＰＷＭ周波数と、ドライバ回路１、２の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４の応答限界のパルス幅との比から決定されるため、同じＰＷＭ周波数であれば間歇駆動ＰＷＭ制御方式の方が、より高出力領域までリニアリティ特性を保証できるという利点がある。 As described above, the intermittent drive PWM control method has a problem as compared with the alternating drive PWM control method in that the linearity characteristic of the motor output is lowered in the low output region. However, the duty region in which the linearity characteristic of the motor output decreases is the PWM frequency that is the PWM frequency of the first to fourth switching elements SWM 1 to SWE 4 and the first to fourth switching elements of the driver circuits 1 and 2. Since it is determined from the ratio to the pulse width of the response limit of SWE 1 to SWE 4, the intermittent drive PWM control method has an advantage that the linearity characteristic can be guaranteed up to a higher output region at the same PWM frequency.

ここで、近年、上述のようなモータのモータ出力のリニアリティ特性低下の問題に対する積極的な対策として、ＰＷＭ制御のデューティ比を固定したうえで、モータ電圧制御を組み合わせる方式などが提案されているが（特開２００２−１０６７２１号公報）、この方法によると、ドライバ回路１、２を構成する際に第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４以外のスイッチング素子又は他の素子がさらに必要となるため、モータ駆動装置全体としての規模及び製造コストの増大を避け得ない問題がある。 Here, in recent years, as a proactive measure against the problem of the linearity characteristic of the motor output of the motor as described above, a method of combining the motor voltage control after fixing the duty ratio of the PWM control has been proposed. According to this method, when the driver circuits 1 and 2 are configured, a switching element other than the first to fourth switching elements SWE 1 to SWE 4 or another element is further required. Therefore, there is a problem that an increase in the scale and manufacturing cost of the motor driving device as a whole cannot be avoided.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動装置及び方法を提案しようとするものである。   The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to propose a motor driving apparatus and method capable of preventing a reduction in linearity characteristics of a motor output while reducing power consumption.

かかる課題を解決するため本発明においては、モータ駆動装置において、交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する決定手段と、決定手段により決定されたパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御する駆動制御手段とを設け、決定手段が、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第２のパルス幅変調制御方式に決定するようにした。   In order to solve such a problem, in the present invention, in the motor drive device, the first pulse width modulation control method using the alternating drive pulse width modulation control method and the second pulse width modulation using the intermittent drive pulse width modulation control method. The pulse width modulation control method is used to determine whether to control the motor according to the magnitude of the motor output to be output at that time, and the pulse determined by the determination unit Drive control means for driving the motor in accordance with the width modulation control method, and the determining means drives the motor when the magnitude of the motor output to be output at that time is in a low output region within a predetermined range. The first pulse width modulation control method is determined as the pulse width modulation control method to be controlled, and the magnitude of the motor output to be output at that time is in a high output region outside the predetermined range. Sometimes, it was to determine the second pulse width modulation control scheme as a pulse width modulation control system for controlling driving of the motor.

この結果このモータ駆動装置では、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながら、モータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができる。   As a result, in this motor drive device, linearity characteristics can be guaranteed in a wide range of motor output while suppressing an increase in scale and manufacturing cost of the entire device.

また本発明においては、モータ駆動方法において、交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する第１のステップと、決定したパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御する第２のステップとを設け、第１のステップでは、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第２のパルス幅変調制御方式に決定するようにした。   In the present invention, the motor driving method includes a first pulse width modulation control method using an alternating drive pulse width modulation control method and a second pulse width modulation control method using an intermittent drive pulse width modulation control method. The first step of deciding which of the pulse width modulation control methods to drive and control the motor according to the magnitude of the motor output to be output at that time, and the motor with the determined pulse width modulation control method A second step for driving control, and in the first step, when the magnitude of the motor output to be output at that time is in a low output region within a predetermined range, a pulse width for driving control of the motor When the first pulse width modulation control method is determined as the modulation control method and the magnitude of the motor output to be output at that time is in a high output region outside the predetermined range, the motor is It was to determine the second pulse width modulation control scheme as a pulse width modulation control system for dynamic control.

この結果このモータ駆動方法によれば、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながら、モータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができる。   As a result, according to this motor driving method, linearity characteristics can be guaranteed over a wide range of motor output while suppressing an increase in scale and manufacturing cost of the entire apparatus.

本発明によれば、モータ駆動装置において、交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する決定手段と、決定手段により決定されたパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御する駆動制御手段とを設け、決定手段が、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第２のパルス幅変調制御方式に決定するようにしたことにより、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながら、モータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができ、かくして低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動装置を実現できる。   According to the present invention, in the motor drive device, among the first pulse width modulation control method using the alternating drive pulse width modulation control method and the second pulse width modulation control method using the intermittent drive pulse width modulation control method Which pulse width modulation control method is used to determine whether to control the motor according to the magnitude of the motor output to be output at that time, and the pulse width modulation control method determined by the determination means Drive control means for controlling the drive of the motor, and when the determining means is in a low output area within a predetermined range of the motor output to be output at that time, pulse width modulation for controlling the drive of the motor The first pulse width modulation control method is determined as the control method, and when the motor output to be output is in a high output region outside the predetermined range, the motor is controlled. By ensuring that the second pulse width modulation control method is determined as the pulse width modulation control method to be performed, linearity characteristics are guaranteed over a wide range of motor output while suppressing an increase in the scale and manufacturing cost of the entire device. Thus, it is possible to realize a motor drive device that can prevent a reduction in linearity characteristics of the motor output while reducing power consumption.

また本発明によれば、モータ駆動方法において、交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する第１のステップと、決定したパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御する第２のステップとを設け、第１のステップでは、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第２のパルス幅変調制御方式に決定するようにしたことにより、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながら、モータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができ、かくして低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動方法を実現できる。   According to the present invention, in the motor driving method, the first pulse width modulation control method using the alternating drive pulse width modulation control method and the second pulse width modulation control method using the intermittent drive pulse width modulation control method are provided. The first step of deciding which of the pulse width modulation control systems to drive and control the motor according to the magnitude of the motor output to be output at that time, and the motor with the determined pulse width modulation control system A second step for controlling the driving of the motor, and in the first step, a pulse for controlling the driving of the motor when the magnitude of the motor output to be output at that time is in a low output region within a predetermined range. When the first pulse width modulation control method is determined as the width modulation control method, and the magnitude of the motor output to be output at that time is in a high output region outside the predetermined range, the motor is driven. By determining the second pulse width modulation control method as the pulse width modulation control method to be controlled, linearity characteristics are guaranteed over a wide range of motor output while suppressing an increase in the scale and manufacturing cost of the entire apparatus. Thus, it is possible to realize a motor driving method capable of preventing a reduction in linearity characteristics of the motor output while reducing power consumption.

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（１）本実施の形態によるモータ駆動装置の構成
図７との対応部分に同一符号を付して示す図１において、１０は全体として本発明を適用したモータ駆動装置を示し、上位コントローラとしてのマイクロコンピュータ１１と、ＰＷＭ回路としてのプリドライバ回路１２と、図７について上述したドライバ回路１、２と同様の構成を有するドライバ回路１４と、当該ドライバ回路１４を駆動するブリッジ制御ロジック回路１３とから構成されている。 (1) Configuration of Motor Drive Device According to this Embodiment In FIG. 1, in which parts corresponding to those in FIG. 7 are assigned the same reference numerals, 10 denotes a motor drive device to which the present invention is applied as a whole, The microcomputer 11, the pre-driver circuit 12 as a PWM circuit, the driver circuit 14 having the same configuration as the driver circuits 1 and 2 described above with reference to FIG. 7, and the bridge control logic circuit 13 that drives the driver circuit 14 It is configured.

この場合マイクロコンピュータ１１においては、予め定められた又は適応的に算出した駆動対象のモータ（例えばＤＣ（Direct Current）モータ）の回転角度及び回転方向等の出力設定（以下、これをモータ出力設定Ｅｏｕｔと呼ぶ）に応じて、ＰＷＭ駆動制御を行う際の時々刻々のデューティ比の設定情報でなるデューティ比設定情報ＤＤＵＴＹと、交番駆動ＰＷＭ制御方式及び間歇駆動ＰＷＭ制御方式のいずれでＰＷＭ制御を行うかを指定するＰＷＭ制御方式指定情報ＤＦＵＮＫと、モータの出力軸の回転方向を指定する駆動方向指定情報ＤＤＩＲと、そのときのＰＷＭ周波数を指定（実際には周期を指定）するＰＷＭ周波数設定情報ＤＰＥＲＩＯＤとをプリドライバ回路１２に送出する。 In this case, in the microcomputer 11, output settings such as a rotation angle and a rotation direction of a motor to be driven (for example, a DC (Direct Current) motor) calculated in advance or adaptively (hereinafter referred to as motor output setting E). depending on referred to as out), the duty ratio setting information D dUTY made in every moment of the setting information of the duty ratio when performing the PWM drive control, either in the PWM control of the alternating drive PWM control method and the intermittent drive PWM control method PWM control method designation information D FUNK that designates whether to perform, drive direction designation information D DIR that designates the rotation direction of the output shaft of the motor, and PWM frequency that designates the PWM frequency at that time (actually designates the cycle) The setting information D PERIOD is sent to the pre-driver circuit 12.

プリドライバ回路１２は、マイクロコンピュータ１１から供給されるこれらデューティ比設定情報ＤＤＵＴＹ、ＰＷＭ制御方式指定情報ＤＦＵＮＫ、駆動方向指定情報ＤＤＩＲ及びＰＷＭ周波数設定情報ＤＰＥＲＩＯＤに基づいて、指定された交番駆動ＰＷＭ制御方式又は間歇駆動ＰＷＭ制御方式、かつ指定されたデューティ比、駆動方向及びＰＷＭ周波数でモータの出力軸を回転駆動するための例えばＰＷＭ信号Ｓ１０と、ブレーキ信号Ｓ１１とをそれぞれ生成する。 The pre-driver circuit 12 is supplied with alternating duty specified based on the duty ratio setting information D DUTY , PWM control method designation information D FUNK , drive direction designation information D DIR and PWM frequency setting information D PERIOD supplied from the microcomputer 11. For example, a PWM signal S10 and a brake signal S11 for rotating the output shaft of the motor at a specified duty ratio, drive direction, and PWM frequency, and a brake signal S11 are generated.

この場合において、プリドライバ回路１２は、例えばＰＷＭ制御方式として交番駆動ＰＷＭ制御方式が指定されている場合には、図９（Ｃ）に示すような論理レベルが常に「０」のブレーキ信号Ｓ１１を生成し、これに対してＰＷＭ制御方式として間歇駆動ＰＷＭ制御方式が指定されている場合には、図１３（Ｃ）に示すような駆動方向が負方向のときには論理「０」レベル（「ＯＦＦ」）に立ち下がると共に駆動方向が正方向のときには論理「１」レベル（「ＯＮ」）に立ち上がるブレーキ信号Ｓ１１を生成する。そしてプリドライバ回路１２は、このようにして生成したＰＷＭ信号Ｓ１０及びブレーキ信号Ｓ１１をブリッジ制御ロジック回路１３に送出する。   In this case, for example, when the alternating drive PWM control method is designated as the PWM control method, the pre-driver circuit 12 outputs a brake signal S11 whose logic level is always “0” as shown in FIG. When the intermittent drive PWM control method is designated as the PWM control method, the logic “0” level (“OFF”) is selected when the drive direction is negative as shown in FIG. ) And a brake signal S11 that rises to a logic “1” level (“ON”) when the drive direction is the positive direction. The pre-driver circuit 12 sends the PWM signal S10 and the brake signal S11 generated in this way to the bridge control logic circuit 13.

ブリッジ制御ロジック回路１３は、供給されるＰＷＭ信号Ｓ１０及びブレーキ信号Ｓ１１に基づいて、ドライバ回路１４の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４をそれぞれ駆動するための図９（Ｄ）〜（Ｇ）又は図１３（Ｄ）〜（Ｇ）にそれぞれ示すような第１〜第４の駆動信号Ｓ１２〜Ｓ１５を生成する。そしてブリッジ制御ロジック回路１３は、このようにして生成したこれら第１〜第４の駆動信号Ｓ１２〜Ｓ１５を、それぞれドライバ回路１４内の対応する第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に印加することにより、交番駆動ＰＷＭ制御方式時にはモータコイルＭＣを交番駆動（図８（Ａ）又は（Ｂ））し、間歇駆動ＰＷＭ制御方式時には正転駆動状態（図１２（Ａ））とブレーキ状態（図１２（Ｂ））、又は逆転駆動状態（図１２（Ｃ））又はブレーキ状態（図１２（Ｂ））の交番切り換えを行う。 Bridge control logic circuit 13 based on the PWM signal S10 and a brake signal S11 is supplied, 9 for driving the first to fourth switching elements SWE 1 ~SWE 4 of the driver circuit 14, respectively (D) ~ (G) or first to fourth drive signals S12 to S15 as shown in FIGS. 13D to 13G are generated. The bridge control logic circuit 13, thus the drive signal S12~S15 of these first to fourth generated by, respectively to the first to fourth switching elements SWE 1 ~SWE 4 corresponding in the driver circuit 14 By applying this, the motor coil MC is driven alternately (FIG. 8 (A) or (B)) in the alternating drive PWM control method, and the forward rotation drive state (FIG. 12 (A)) and the brake state in the intermittent drive PWM control method. (FIG. 12 (B)), or a reverse drive state (FIG. 12 (C)) or a brake state (FIG. 12 (B)).

このようにしてこのモータ駆動装置１０においては、必要に応じて交番駆動ＰＷＭ制御方式及び間歇駆動ＰＷＭ制御方式のいずれか一方のＰＷＭ制御方式で、モータを駆動制御することができるようになされている。   In this way, the motor drive device 10 can control the drive of the motor by one of the alternating drive PWM control method and the intermittent drive PWM control method as required. .

そしてこのモータ駆動装置１０においては、図２に示すように、交番駆動ＰＷＭ制御方式よりも間歇駆動ＰＷＭ制御方式の方がよりモータ出力のリニアリティ特性が保証される高出力領域（例えばモータ出力が−100〔％〕以上で−20〔％〕よりも小さい領域、及びモータ出力が＋20〔％〕よりも大きく＋100〔％〕以下の領域）については、間歇駆動ＰＷＭ制御方式による通常のＰＷＭ周波数（以下、これを通常ＰＷＭ周波数と呼ぶ）でのＰＷＭ制御を行い、交番駆動ＰＷＭ制御方式でモータ出力のリニアリティ特性が保証されている低出力領域（例えばモータ出力が−20〔％〕以上で＋20〔％〕以下の領域）については交番駆動ＰＷＭ制御方式による通常ＰＷＭ周波数と同じか又はそれよりも高いＰＷＭ周波数でのＰＷＭ制御を行うようになされたことを特徴としている。   In the motor drive device 10, as shown in FIG. 2, the intermittent drive PWM control method has a higher output region (for example, the motor output is − For the range of 100% to less than -20% and the range of motor output greater than + 20% and less than + 100%, the normal PWM frequency by the intermittent drive PWM control method (below) , This is usually called PWM frequency), and in the low output region where the linearity characteristic of the motor output is guaranteed by the alternating drive PWM control method (for example, motor output is -20 [%] or more +20 [%] For the following areas), PWM control is performed at a PWM frequency that is the same as or higher than the normal PWM frequency by the alternating drive PWM control method. It is characterized in that was.

実際上、マイクロコンピュータ１１は、駆動対象のモータを駆動すべきタイミングとなると、図３に示すＰＷＭ制御設定処理手順ＲＴをステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において、そのとき出力すべきモータ出力の設定値でなるモータ出力設定Ｅｏｕｔを取得する。 In practice, the microcomputer 11 starts the PWM control setting processing procedure RT shown in FIG. 3 at step SP0 when it is time to drive the motor to be driven, and then at step SP1 the motor output to be output at that time. The motor output setting E out that is a set value is acquired.

続いてマイクロコンピュータ１１は、続くステップＳＰ２において、ステップＳＰ１において取得したモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさの絶対値が、ＰＷＭ制御方式を間歇駆動ＰＷＭ制御方式から交番駆動ＰＷＭ制御方式に、又は交番駆動ＰＷＭ制御方式から間歇駆動ＰＷＭ制御方式に切り替えるべき出力レベルとして予め設定された第１の閾値（以下、これを第１の切替え閾値と呼ぶ）ＴｈｄＰ（ＴｈｄＰ＞０）以下で、かつ同様に予め定められた第２の閾値（以下、これを第２の切替え閾値と呼ぶ）ＴｈｄＭ（ＴｈｄＭ＜０）以上の範囲内にあるか否かを判断する。 Subsequently, in step SP2, the microcomputer 11 determines that the absolute value of the magnitude of the motor output setting E out acquired in step SP1 is changed from the intermittent drive PWM control method to the alternating drive PWM control method or from the alternating drive. A first threshold value (hereinafter referred to as a first switching threshold value) Thd P (Thd P > 0) set in advance as an output level to be switched from the PWM control method to the intermittent drive PWM control method, and similarly It is determined whether or not a predetermined second threshold value (hereinafter referred to as a second switching threshold value) Thd M (Thd M <0) or more.

この場合において、かかる第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭは、図４に示すように、交番駆動ＰＷＭ制御方式及び間歇駆動ＰＷＭ制御方式のいずれのＰＷＭ制御方式においてもモータ出力のリニアリティ特性が保証されている範囲ＲＥｏｕｔ１、ＲＥｏｕｔ２内にあるようにそれぞれ予め定められたものである。なお、本実施の形態によるモータ駆動装置１０では、上述のように低出力領域においてＰＷＭ制御方式として交番駆動ＰＷＭ制御方式を使用し、かつこのときＰＷＭ周波数を上げることから、非線形領域が広がり、出力のリニアリティ特性が保証されている範囲ＲＥｏｕｔ１、ＲＥｏｕｔ２が狭まるため、かかる第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭもこれを考慮して、かかる範囲ＲＥｏｕｔ１、ＲＥｏｕｔ２の中央になるように選定されている。 In this case, as shown in FIG. 4, the first and second switching thresholds Thd P and Thd M are the linearity of the motor output in both the alternating drive PWM control method and the intermittent drive PWM control method. These are predetermined so as to be within the ranges RE out1 and RE out2 in which the characteristics are guaranteed. In the motor drive device 10 according to the present embodiment, as described above, the alternating drive PWM control method is used as the PWM control method in the low output region, and the PWM frequency is increased at this time. Since the ranges RE out1 and RE out2 in which the linearity characteristics are guaranteed are narrowed, the first and second switching thresholds Thd P and Thd M are also considered in the middle and become the center of the ranges RE out1 and RE out2. It is selected as follows.

そしてこのステップＳＰ２において否定結果を得ることは、ステップＳＰ１において取得したモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが間歇駆動ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ制御を行うべき高出力領域内であることを意味する。かくしてマイクロコンピュータ１１は、このときステップＳＰ３に進んで、そのとき適用すべきＰＷＭ制御方式として間歇駆動ＰＷＭ制御方式を決定し、当該決定結果に応じたＰＷＭ制御方式指定情報ＤＦＵＮＫをプリドライバ回路１２に送出する。 Obtaining a negative result in step SP2 means that the magnitude of the motor output setting E out acquired in step SP1 is within a high output region where PWM control by the intermittent drive PWM control method is to be performed. Thus, the microcomputer 11 proceeds to step SP3 at this time, determines the intermittent drive PWM control method as the PWM control method to be applied at that time, and outputs the PWM control method designation information D FUNK corresponding to the determination result to the pre-driver circuit 12. To send.

またマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ４に進んで、デューティ比の設定レンジ（例えば８ビットであれば０〜255）をＤｒとして、次式   The microcomputer 11 then proceeds to step SP4, and sets the duty ratio setting range (for example, 0 to 255 for 8 bits) as Dr.

Figure 0004491719
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さらにマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ５に進んで、そのときのＰＷＭ周波数を規定するものとして、予め内部ＲＯＭに格納されている間歇駆動ＰＷＭ制御方式用のＰＷＭ駆動周期Ｔｍを読み出し、これをＰＷＭ周波数設定情報ＤＰＥＲＩＯＤとしてプリドライバ回路１２に送出する一方、続くステップＳＰ６において、モータの出力軸の回転方向として、対応する回転方向を振動方向指定情報ＤＤＩＲとしてプリドライバ回路１２に送出する。 Further, the microcomputer 11 proceeds to step SP5, and reads out the PWM drive cycle Tm for the intermittent drive PWM control method stored in the internal ROM in advance as the one defining the PWM frequency at that time. While being sent to the pre-driver circuit 12 as frequency setting information D PERIOD , in the subsequent step SP6, the corresponding rotation direction is sent to the pre-driver circuit 12 as vibration direction designation information D DIR as the rotation direction of the motor output shaft.

そしてマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ１１に進んでこのＰＷＭ制御設定処理手順ＲＴを終了する。   Then, the microcomputer 11 proceeds to step SP11 and ends this PWM control setting processing procedure RT.

かくしてこのときプリドライバ回路１２からは、例えば図２（Ａ）の高出力領域に含まれる各モータ出力に対して、それぞれその直下に表示された図２（Ｂ）に示すようなＰＷＭ信号Ｓ１０及び図２（Ｃ）に示すようなブレーキ信号Ｓ１１が出力され、この結果としてブリッジ制御ロジック回路１３からドライバ回路１４の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に対してそれぞれ図２（Ｄ）〜（Ｇ）に示すような波形の駆動信号Ｓ１２〜Ｓ１５が印加される。 Thus, at this time, from the pre-driver circuit 12, for example, for each motor output included in the high output region of FIG. 2A, the PWM signal S10 as shown in FIG. brake signal S11 as shown in FIG. 2 (C) are output, respectively Figure 2 (D relative to the first to fourth switching elements SWE 1 ~SWE 4 of the driver circuit 14 from the bridge control logic circuit 13 as a result ) To (G) are applied to drive signals S12 to S15 having waveforms.

これに対してステップＳＰ２において肯定結果を得ることは、ステップＳＰ１において取得したモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが交番駆動ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ制御を行うべき低出力領域内であることを意味する。かくしてこのときマイクロコンピュータ１１は、ステップＳＰ７に進んで、そのとき適用すべきＰＷＭ制御方式として交番駆動ＰＷＭ制御方式を決定し、当該決定結果に応じたＰＷＭ制御方式指定情報ＤＦＵＮＣをプリドライバ回路１２に送出する。 On the other hand, obtaining an affirmative result in step SP2 means that the magnitude of the motor output setting E out acquired in step SP1 is within the low output region where PWM control by the alternating drive PWM control method is to be performed. Thus, at this time, the microcomputer 11 proceeds to step SP7, determines the alternating drive PWM control method as the PWM control method to be applied at that time, and outputs the PWM control method designation information D FUNC according to the determination result to the pre-driver circuit 12. To send.

またマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ８に進んで、次式   Further, the microcomputer 11 thereafter proceeds to step SP8, where

Figure 0004491719
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の演算を実行することにより、そのときのデューティ比の設定値Ｄｕｔｙを算出して、この算出結果をデューティ比設定情報ＤＤＵＴＹとしてプリドライバ回路１２に送出する。 By executing this calculation, the set value Duty of the duty ratio at that time is calculated, and the calculation result is sent to the pre-driver circuit 12 as the duty ratio setting information D DUTY .

さらにマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ９に進んで、そのときのＰＷＭ周波数として、予め内部ＲＯＭに格納されている交番駆動ＰＷＭ制御方式用のＰＷＭ駆動周期Ｔｄを読み出し、これをＰＷＭ周波数設定情報ＤＰＥＲＩＯＤとしてプリドライバ回路１２に送出する。 Further, the microcomputer 11 thereafter proceeds to step SP9, reads out the PWM drive cycle Td for the alternating drive PWM control method stored in advance in the internal ROM as the PWM frequency at that time, and reads this as PWM frequency setting information D It is sent to the pre-driver circuit 12 as PERIOD .

この場合において、この交番駆動ＰＷＭ制御方式用のＰＷＭ駆動周期Ｔｄの値は、間歇駆動ＰＷＭ制御方式用のＰＷＭ駆動周期Ｔｍの値以下の大きさに選定されており、これにより交番駆動ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ制御時時のＰＷＭ周波数が、間歇駆動ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ制御時のＰＷＭ周波数と同じかそれよりも高くなるようになされている。   In this case, the value of the PWM drive period Td for the alternating drive PWM control system is selected to be smaller than the value of the PWM drive period Tm for the intermittent drive PWM control system, and thereby the alternating drive PWM control system. The PWM frequency at the time of PWM control is set to be the same as or higher than the PWM frequency at the time of PWM control by the intermittent drive PWM control method.

さらにマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ１０に進んで、振動方向指定情報ＤＤＩＲとして、交番駆動ＰＷＭ制御方式用の振動方向指定情報ＤＤＩＲをプリドライバ回路１２に送出する。なお、交番駆動ＰＷＭ制御方式ではこの振動方向指定情報ＤＤＩＲは本来必要がないため、ここでは規定値（デフォルト）である「０」が出力される。 Further, the microcomputer 11 thereafter proceeds to step SP10, and sends the vibration direction designation information DDIR for the alternating drive PWM control system to the pre-driver circuit 12 as the vibration direction designation information DDIR . In the alternating drive PWM control method, the vibration direction designation information DDIR is not originally necessary, and therefore, “0” which is a specified value (default) is output here.

そしてマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ１１に進んでこのＰＷＭ制御設定処理手順ＲＴを終了する。   Then, the microcomputer 11 proceeds to step SP11 and ends this PWM control setting processing procedure RT.

かくしてこのときプリドライバ回路１２からは、例えば図２（Ａ）の低出力領域に含まれる各モータ出力に対して、それぞれその直下に表示された図２（Ｂ）に示すようなＰＷＭ信号Ｓ１０及び図２（Ｃ）に示すようなブレーキ信号Ｓ１１が出力され、この結果としてブリッジ制御ロジック回路１３からドライバ回路１４の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に対してそれぞれ図２（Ｄ）〜（Ｇ）に示すような波形の駆動信号Ｓ１２〜Ｓ１５が印加される。 Thus, at this time, from the pre-driver circuit 12, for example, for each motor output included in the low output region of FIG. 2A, the PWM signal S10 as shown in FIG. brake signal S11 as shown in FIG. 2 (C) are output, respectively Figure 2 (D relative to the first to fourth switching elements SWE 1 ~SWE 4 of the driver circuit 14 from the bridge control logic circuit 13 as a result ) To (G) are applied with drive signals S12 to S15 having waveforms as shown in FIG.

このようにしてマイクロコンピュータ１１は、予め設定された第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭを基準として、そのときのモータ出力設定Ｅｏｕｔが第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭで規定される範囲の範囲内のときには交番駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御し、これに対してそのときのモータ出力設定Ｅｏｕｔが当該範囲の範囲外のときには間歇駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御し得るようになされている。 In this way, the microcomputer 11 uses the first and second switching thresholds Thd P and Thd M set in advance as a reference, and the motor output setting E out at that time is the first and second switching thresholds Thd P , When the motor is within the range defined by Thd M , the motor is driven by the alternating drive PWM control method. On the other hand, when the motor output setting E out is outside the range, the intermittent drive PWM control method is used. The motor can be driven and controlled.

（２）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、このモータ駆動装置１０では、モータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが予め設定された第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭで規定される範囲の範囲内のときには交番駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御し、そのときのモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが当該範囲の範囲外のときには間歇駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御する。 (2) Operation and effect of the present embodiment In the above configuration, in the motor drive device 10, the first and second switching thresholds Thd P and Thd M in which the magnitude of the motor output setting E out is set in advance are set. When the motor output is within the specified range, the motor is controlled by the alternating drive PWM control system. When the motor output setting E out is outside the range, the motor is controlled by the intermittent drive PWM control system. To do.

この場合において、図１７及び図１８について上述したように、モータ出力100〔％〕付近の高出力領域では間歇駆動ＰＷＭ制御方式の方が交番駆動ＰＷＭ制御方式よりもモータ出力のリニアリティ特性が高く、またモータ出力０〔％〕付近の低出力領域では交番駆動ＰＷＭ制御方式の方が間歇駆動ＰＷＭ制御方式よりもモータ出力のリニアリティ特性が高いため、この実施の形態によるモータ駆動装置１０のように交番駆動ＰＷＭ制御方式と間歇駆動ＰＷＭ制御方式とを組み合わせたＰＷＭ制御方式を採用することによって、図５のようにモータ出力全体としてのリニアリティ特性を向上させることができる。   In this case, as described above with reference to FIGS. 17 and 18, the linearity characteristic of the motor output is higher in the intermittent drive PWM control method than in the alternating drive PWM control method in the high output region near the motor output 100%. Further, in the low output region near the motor output 0%, the alternating drive PWM control method has higher motor output linearity characteristics than the intermittent drive PWM control method. Therefore, the alternating drive like the motor drive device 10 according to this embodiment. By adopting a PWM control method in which the drive PWM control method and the intermittent drive PWM control method are combined, the linearity characteristic of the entire motor output can be improved as shown in FIG.

またこの場合において、このモータ駆動装置１０では、交番駆動ＰＷＭ制御方式でＰＷＭ制御を行う低出力領域では、通常ＰＷＭ周波数と同じ又はそれよりも高いＰＷＭ周波数でのＰＷＭ制御を行うようにしているため、中立状態時における無駄な消費電力の発生を実用上十分に削減することができる。   In this case, the motor driving apparatus 10 performs PWM control at a PWM frequency that is the same as or higher than the normal PWM frequency in a low output region where PWM control is performed using the alternating drive PWM control method. In addition, it is possible to practically reduce the generation of wasteful power consumption in the neutral state.

さらにこのモータ駆動装置１０は、マイクロコンピュータ１１のソフトウェアを変更等するだけで従来の交番駆動ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動装置や間歇駆動ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動装置を利用して構築することができ、ドライバ回路１４の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４として高応答性のスイッチング素子を要したり、また他の受動素子を追加する必要がないため、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながらかかる利点を得ることができる。 Furthermore, the motor drive device 10 can be constructed using a conventional motor drive device based on an alternating drive PWM control system or a motor drive device based on an intermittent drive PWM control method by simply changing the software of the microcomputer 11. since the first through it takes a high response of the switching device as a fourth switching element SWE 1 ~SWE 4 of, also there is no need to add other passive elements of the driver circuit 14, scale and the manufacturing cost of the apparatus as a whole Such an advantage can be obtained while suppressing an increase in.

以上の構成によれば、モータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが予め設定された第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭで規定される範囲の範囲内のときには交番駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御し、そのときのモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが当該範囲の範囲外のときには間歇駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御するようにしたことにより、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながらモータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができ、かくして低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動装置を実現できる。 According to the above configuration, when the magnitude of the motor output setting E out is within the range defined by the first and second switching threshold values Thd P and Thd M set in advance, the motor is driven by the alternating drive PWM control method. When the motor output setting E out at that time is outside the range, the motor is driven and controlled by the intermittent drive PWM control method. A linearity characteristic can be ensured in a wide range of motor output while suppressing an increase, and thus a motor drive device capable of preventing a reduction in linearity characteristic of the motor output while reducing power consumption can be realized.

（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を、モータコイルＭＣが１つのモータのモータ駆動装置１０に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、相励磁回路と複数のプリドライバ回路１２、ブリッジ制御ロジック回路１３及びドライバ回路１４を組み合わせることによって、ステッピングモータ等のモータコイルＭＣを複数有するモータのモータ駆動装置に適用することができ、また回転軸を有しないリニアモータのモータ駆動装置にも適用することができる。 (3) Other Embodiments In the above-described embodiment, the present invention has been described with respect to the case where the motor coil MC is applied to the motor driving device 10 of one motor. Not limited to, by combining a phase excitation circuit and a plurality of pre-driver circuits 12, a bridge control logic circuit 13 and a driver circuit 14, it can be applied to a motor drive device of a motor having a plurality of motor coils MC such as a stepping motor, Further, the present invention can also be applied to a motor driving device for a linear motor having no rotating shaft.

また上述の実施の形態においては、モータ出力が−100〔％〕以上で−20〔％〕よりも小さい領域、及びモータ出力が＋20〔％〕よりも大きく＋100〔％〕以下の領域を高出力領域とし、モータ出力が−20〔％〕以上で＋20〔％〕以下の領域を低出力領域とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これ以外の範囲を高出力領域及び低出力領域の範囲とするようにしても良い。   Further, in the above-described embodiment, the motor output is higher than −100 [%] and lower than −20 [%], and the motor output is higher than +20 [%] and lower than +100 [%]. The case where the motor output is in the range of −20 [%] to +20 [%] is set as the low output range is described, but the present invention is not limited to this, and the other range is the high output. You may make it be the range of an area | region and a low output area | region.

さらに上述の実施の形態においては、図３に示すような処理をマイクロコンピュータ１１が担当するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、システム構成によっては、例えばプリドライバ回路１２にかかる機能を搭載するようにしても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the microcomputer 11 is in charge of the processing shown in FIG. 3 has been described. However, the present invention is not limited to this, and depending on the system configuration, for example, the pre-driver circuit 12 You may make it mount the function concerning.

本発明は、モータコイルが１つのＤＣモータを駆動制御するためのモータ駆動装置のほか、他の構成のモータを駆動制御する種々のモータ駆動装置に広く適用することができる。   The present invention can be widely applied to various motor drive devices that drive and control motors of other configurations in addition to a motor drive device that drives and controls one DC motor with a motor coil.

本実施の形態によるモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor drive device by this Embodiment. 本実施の形態によるＰＷＭ制御方式における各信号波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows each signal waveform in the PWM control system by this Embodiment. ＰＷＭ制御設定処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a PWM control setting process sequence. モータ出力のリニアリティ特性が保証される範囲の説明に供する特性曲線図である。It is a characteristic curve figure with which it uses for description of the range where the linearity characteristic of a motor output is guaranteed. 本実施の形態によるＰＷＭ制御におけるモータ出力のリニアリティ特性の説明に供する特性曲線図である。It is a characteristic curve figure with which it uses for description of the linearity characteristic of the motor output in the PWM control by this Embodiment. 交番駆動ＰＷＭ制御方式におけるパルス電圧を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the pulse voltage in an alternating drive PWM control system. ドライバ回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a driver circuit. 交番駆動ＰＷＭ制御方式時におけるドライバ回路の動作モードの説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the operation mode of a driver circuit at the time of an alternating drive PWM control system. 交番駆動ＰＷＭ制御方式における各信号波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows each signal waveform in an alternating drive PWM control system. 交番駆動ＰＷＭ制御方式における中立状態時の消費電力の説明に供する波形図である。It is a wave form diagram with which it uses for description of the power consumption at the time of the neutral state in an alternating drive PWM control system. 間歇駆動ＰＷＭ制御方式におけるパルス電圧を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the pulse voltage in an intermittent drive PWM control system. 間歇駆動ＰＷＭ制御方式時におけるドライバ回路の動作モードの説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the operation mode of a driver circuit at the time of an intermittent drive PWM control system. 間歇駆動ＰＷＭ制御方式における各信号波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows each signal waveform in an intermittent drive PWM control system. 間歇駆動ＰＷＭ制御方式における中立状態時の消費電力の説明に供する波形図である。It is a wave form diagram with which it uses for description of the power consumption at the time of the neutral state in a intermittent drive PWM control system. 交番駆動ＰＷＭ制御方式及び間歇駆動ＰＷＭ制御方式における消費電力の比較の説明に供する特性曲線図である。It is a characteristic curve figure with which it uses for description of the comparison of the power consumption in an alternating drive PWM control system and an intermittent drive PWM control system. スイッチング応答とデッドタイムの説明に供する特性曲線図である。It is a characteristic curve figure with which it uses for description of a switching response and a dead time. 交番駆動ＰＷＭ制御方式におけるモータ出力のリニアリティの説明に供する特性曲線図である。It is a characteristic curve figure with which it uses for description of the linearity of the motor output in an alternating drive PWM control system. 間歇駆動ＰＷＭ制御方式におけるモータ出力のリニアリティの説明に供する特性曲線図である。It is a characteristic curve figure with which it uses for description of the linearity of the motor output in an intermittent drive PWM control system.

符号の説明Explanation of symbols

１……モータ駆動装置、１１……マイクロコンピュータ、１２……プリドライバ回路、１３……ブリッジ制御ロジック回路、１４……ドライバ回路、ＭＣ……モータコイル、ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４……スイッチング素子、ＤＰＥＲＩＯＤ……ＰＷＭ周波数設定情報、ＤＤＵＴＹ……デューティ比設定情報、ＤＦＵＮＫ……ＰＷＭ制御方式指定情報、ＤＤＩＲ……駆動方向指定情報、Ｓ１０……ＰＷＭ信号、Ｓ１１……ブレーキ信号、Ｓ１２〜Ｓ１５……駆動信号、ＲＴ……ＰＷＭ制御設定処理手順。
1 ...... motor driving device, 11 ...... microcomputer 12 ...... pre-driver circuit, 13 ...... bridge control logic circuit, 14 ...... driver circuit, MC ...... motor coil, SWE 1 ~SWE 4 ...... switching element, D PERIOD ... PWM frequency setting information, D DUTY ... Duty ratio setting information, D FUNK ... PWM control method designation information, D DIR ... Drive direction designation information, S10 ... PWM signal, S11 ... Brake signal, S12 ˜S15... Drive signal, RT... PWM control setting processing procedure.

Claims (6)

モータをパルス幅変調制御方式により駆動制御するモータ駆動装置において、
正極性及び負極性のパルス電圧を印加し、その時間幅によって上記モータの実効電圧を決定する第１のパルス幅変調制御方式と、駆動方向に応じた極性のパルス電圧を印加し、その時間幅によって上記モータに印加する上記実効電圧を決定する第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いて上記モータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する決定手段と、
上記決定手段により決定された上記パルス幅変調制御方式で上記モータを駆動制御する駆動制御手段と
を具え、
上記決定手段は、
そのとき出力すべき上記モータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、上記モータを駆動制御する上記パルス幅変調制御方式として上記第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべき上記モータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、上記モータを駆動制御する上記パルス幅変調制御方式として上記第２のパルス幅変調制御方式に決定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。 In a motor drive device that controls the drive of a motor by a pulse width modulation control method,
A first pulse width modulation control system that applies positive and negative pulse voltages and determines the effective voltage of the motor according to the time width, and a pulse voltage having a polarity according to the driving direction, and the time width The motor output to be output at this time, which pulse width modulation control method of the second pulse width modulation control method for determining the effective voltage applied to the motor is determined by Determining means for determining according to the size of
Drive control means for driving and controlling the motor by the pulse width modulation control method determined by the determination means,
The determination means is
When the magnitude of the motor output to be output at that time is in a low output region within a predetermined range, the first pulse width modulation control method is used as the pulse width modulation control method for controlling the drive of the motor. If the magnitude of the motor output to be output at that time is in a high output region outside the predetermined range, the second pulse width modulation control method is used as the pulse width modulation control method for controlling the drive of the motor. A motor drive device characterized by determining. 上記駆動制御手段は、
上記第１のパルス幅変調制御方式による上記モータの駆動制御時には、パルス幅変調周波数を、上記第２のパルス幅変調制御方式による上記モータの駆動制御時の上記パルス幅変調周波数以上の大きさに設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。 The drive control means includes
At the time of driving control of the motor by the first pulse width modulation control method, the pulse width modulation frequency is set to be larger than the pulse width modulation frequency at the time of motor driving control by the second pulse width modulation control method. The motor drive device according to claim 1, wherein the motor drive device is set. 上記所定範囲は、
上記第１及び第２のパルス幅変調制御方式のいずれにおいても上記モータ出力のリニアリティ特性が保証されている範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。 The predetermined range is
2. The motor drive device according to claim 1, wherein the linearity characteristic of the motor output is guaranteed in both of the first and second pulse width modulation control methods. モータをパルス幅変調制御方式により駆動制御するモータ駆動方法において、
正極性及び負極性のパルス電圧を印加し、その時間幅によって上記モータの実効電圧を決定する第１のパルス幅変調制御方式と、駆動方向に応じた極性のパルス電圧を印加し、その時間幅によって上記モータに印加する上記実効電圧を決定する第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いて上記モータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する第１のステップと、
決定した上記パルス幅変調制御方式で上記モータを駆動制御する第２のステップと
を具え、
上記第１のステップでは、
そのとき出力すべき上記モータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、上記モータを駆動制御する上記パルス幅変調制御方式として上記第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべき上記モータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、上記モータを駆動制御する上記パルス幅変調制御方式として上記第２のパルス幅変調制御方式に決定する
ことを特徴とするモータ駆動方法。 In a motor drive method for controlling the drive of a motor by a pulse width modulation control method,
A first pulse width modulation control system that applies positive and negative pulse voltages and determines the effective voltage of the motor according to the time width, and a pulse voltage having a polarity according to the driving direction, and the time width The motor output to be output at this time, which pulse width modulation control method of the second pulse width modulation control method for determining the effective voltage applied to the motor is determined by A first step determined according to the size of
A second step of driving and controlling the motor in accordance with the determined pulse width modulation control method,
In the first step,
When the magnitude of the motor output to be output at that time is in a low output region within a predetermined range, the first pulse width modulation control method is used as the pulse width modulation control method for controlling the drive of the motor. If the magnitude of the motor output to be output at that time is in a high output region outside the predetermined range, the second pulse width modulation control method is used as the pulse width modulation control method for controlling the drive of the motor. A motor driving method characterized by determining. 上記第２のステップでは、
上記第１のパルス幅変調制御方式による上記モータの駆動制御時には、パルス幅変調周波数を、上記第２のパルス幅変調制御方式による上記モータの駆動制御時の上記パルス幅変調周波数以上の大きさに設定する
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動方法。 In the second step,
At the time of driving control of the motor by the first pulse width modulation control method, the pulse width modulation frequency is set to be larger than the pulse width modulation frequency at the time of motor driving control by the second pulse width modulation control method. The motor driving method according to claim 4, wherein the motor driving method is set. 上記所定範囲は、
上記第１及び第２のパルス幅変調制御方式のいずれにおいても上記モータ出力のリニアリティ特性が保証されている範囲である
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動方法。
The predetermined range is
The motor driving method according to claim 4, wherein the linearity characteristic of the motor output is guaranteed in both of the first and second pulse width modulation control methods.
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