JPH1023779A - 電圧駆動型トランジスタドライブ電源装置 - Google Patents

電圧駆動型トランジスタドライブ電源装置

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JPH1023779A
JPH1023779A JP8169177A JP16917796A JPH1023779A JP H1023779 A JPH1023779 A JP H1023779A JP 8169177 A JP8169177 A JP 8169177A JP 16917796 A JP16917796 A JP 16917796A JP H1023779 A JPH1023779 A JP H1023779A
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servomotor
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JP8169177A
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Yoshifumi Funabashi
芳文 船橋
Shigeru Nakano
滋 中野
Sachio Ueno
佐千夫 上野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期サーボモータ制御装置の小型化と安定動
作に有効なチャージポンプ電源による電圧駆動型トラン
ジスタドライブ電源装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 電圧駆動型トランジスタ1,2により構
成したインバータ部と、このインバータ部のトランジス
タ駆動用のゲートドライブ回路3,4と、ゲートドライ
ブ回路3にPWM信号に同期して充電を繰り返すチャー
ジポンプ電源とを備え、さらにサーボモータ17の回転
速度に応じてPWM信号のデューティを制限するリミッ
タ回路16と、最初の充電に必要な時間を管理するタイ
マー20とを備えたもので、サーボモータ17の回転速
度が低速の時にはPWM信号のデューティを制限し、サ
ーボモータ17の回転速度が高速の時にはデューティ制
限を行わないものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期サーボモータ
制御装置の小型化と安定動作に有効なチャージポンプ電
源を備えた電圧駆動型トランジスタドライブ電源装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、省電力化のために同期サーボモー
タ制御装置のインバータ部にIGBTなどの電圧駆動型
トランジスタが使用され、さらに機器の小型化のために
この電圧駆動型トランジスタのゲートドライブ回路の電
源にチャージポンプ電源を使用することが増えてきてい
る。
【0003】従来のチャージポンプ電源の構成について
図面を参照しながら説明する。図3に示すように、イン
バータ部はトランジスタ1とトランジスタ2、そのトラ
ンジスタ駆動のためのゲートドライブ回路3とゲートド
ライブ回路4、チャージポンプ電源のためのコンデンサ
5、ダイオード6、電圧検出器7とから構成されるイン
バータ部U相8と、同様の構成からなるインバータ部V
相9、インバータ部W相10(インバータ部V相,W相
ともコンデンサ5、ダイオード6、電圧検出器7は図示
せず)、各ゲートドライブ回路とチャージポンプ電源と
に共用する電源11、主電源12、制御用の信号を発生
するPWM回路13から構成されている。
【0004】上記の構成において、同期サーボモータ制
御装置本体(図示せず)を動作させると、まず制御用の
PWM信号に関係なくトランジスタ2がONされ、ダイ
オード6を通して電源11によりコンデンサ5を充電
し、電圧検出器7によりコンデンサ5の電圧がゲートド
ライブ回路の動作に必要な電圧以上であることを検出、
確認し各相のチャージアップ完了後に本来のモータ制御
用のPWM信号により各トランジスタをON/OFFし
てインバータ動作を行う。
【0005】インバータ出力電圧が0Vの場合にはトラ
ンジスタ1とトランジスタ2がPWM信号のデューティ
50%で交互にON/OFFしコンデンサ5はトランジ
スタ2がONの時のみ充電され、同様に他の相も充電さ
れる。また、インバータ出力電圧を変化させると上記の
デューティが変化してコンデンサ5の電圧が変化する
が、トランジスタ1とトランジスタ2が交互にON/O
FFするので上記と同様にコンデンサ5は充電され、ま
た他の相も同様に充電されゲートドライブ回路の電圧を
確保してインバータ動作を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のチ
ャージポンプ電源による電圧駆動型トランジスタドライ
ブ電源装置では電圧検出器7が各相に必要なため同期サ
ーボモータ制御装置の小型化を阻害していた。
【0007】また、コンデンサ5に対する充電はトラン
ジスタ1とトランジスタ2が交互にON/OFFするこ
とにより行われるため、特にモータの回転速度が低速で
インバータ部の出力電圧が高い場合にはトランジスタ2
のONする時間が短くなり、ゲートドライブ回路の動作
に必要な電圧が確保できず、電圧検出器7は電圧低下を
検出しインバータ動作を一時中断するので動作が不安定
になる。
【0008】そこでゲートドライブ回路の動作に必要な
電圧を確保すべくトランジスタ2のONする最短時間を
確保した上でPWM信号のデューティを制限すると、今
度はインバータ部の出力電圧の範囲が狭くなるため(最
大印加電圧が低くなり)インバータ部の機能を低下させ
てしまうという課題があった。
【0009】本発明は上記課題を解決するもので、同期
サーボモータ制御装置の小型化と安定動作に有効なチャ
ージポンプ電源による電圧駆動型トランジスタドライブ
電源装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、電圧駆動型トランジスタにより構成するイ
ンバータ部と、このトランジスタ駆動用のゲートドライ
ブ回路と、このゲートドライブ回路にインバータ制御用
のPWM信号に同期して充電を繰り返すチャージポンプ
電源とを備え、モータの回転速度に応じてPWM信号の
デューティを制限するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために本発
明は、電圧駆動型トランジスタにより構成したインバー
タ部と、前記インバータ部のトランジスタ駆動用のゲー
トドライブ回路と、前記ゲートドライブ回路にインバー
タ制御用のPWM信号に同期して充電を繰り返すチャー
ジポンプ電源とを備え、サーボモータの回転速度に応じ
てPWM信号のデューティを制限する電圧駆動型トラン
ジスタドライブ電源装置である。
【0012】また、サーボモータの回転速度に応じてP
WM信号のデューティを制限するリミッタ回路と、最初
の充電に必要な時間を管理するタイマーとを備え、サー
ボモータの回転速度が低速時にはPWM信号のデューテ
ィを制限し、サーボモータの回転速度が高速時にはPW
M信号のデューティ制限を行わない請求項1記載の電圧
駆動型トランジスタドライブ電源装置である。
【0013】このようにサーボモータの回転速度に応じ
てPWM信号のデューテイに制限をかけることにより、
サーボモータの回転速度が低速の時にはデューティを制
限し、必ずトランジスタを交互にON/OFFさせてチ
ャージポンプ電源の電圧を確保できる。
【0014】また、サーボモータの回転速度が高速の時
は次相に切り替わるタイミングによりトランジスタが交
互にON/OFFしてチャージポンプ電源の電圧を確保
できるためデューティ制限を行わず、電圧検出器を設け
る必要がなく、ゲートドライブ回路の安定した電源が確
保でき電源部を小型化することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0016】図1に示すように、本実施例のインバータ
部の構成と従来のインバータ部の構成とはチャージポン
プ電源の電圧検出器と電圧検出器からPWM回路にフィ
ードバックされる電圧検出信号がない点を除くと同じで
あり説明を省略する。
【0017】そして、PWM信号のデューティを制限す
るためのリミッタ回路16はサーボモータ17の速度検
出器18が出力する速度検出信号19に応じてPWM信
号のデューティを制限し、タイマー20が最初の充電に
必要な時間を管理するためのタイマー信号をPWM回路
13に送る。
【0018】上記構成において動作を説明すると、まず
最初にPWM回路13から信号を出しタイマー20で決
められた時間だけトランジスタ2をONしコンデンサ5
を充電する。このタイマー20の値はコンデンサ5の電
圧がゲートドライブ回路3の動作に必要な電圧まで充電
できるのに十分な時間に設定する。そしてこの動作はイ
ンバータ部U,V,W各相で行う。
【0019】次に、PWM回路13からの本来のサーボ
モータ制御用のPWM信号を出力しモータ制御を行い、
上下のトランジスタを交互にON/OFFしゲートドラ
イブ回路3に対しチャージポンプ動作を行い給電する
(他相も同様)。この時、サーボモータ17の回転速度
が低速の時はPWM信号のデューティを制限して必ず上
下のトランジスタ1,2がPWM信号の周期でON/O
FFするようにしてチャージポンプ動作を行い電源を確
保する。さらに、サーボモータ17の回転速度が高速の
時はPWM信号のデューティ制限をはずして最大印加電
圧を印加可能にし、その時には次相に切り替わるタイミ
ングで上下のトランジスタ1,2が交互にON/OFF
し電圧を確保する。
【0020】ここでサーボモータ17の回転速度に応じ
てPWM信号のデューティを制限したり、制限をしない
場合を特性図を用いて説明する。
【0021】図2はサーボモータの回転速度−トルク特
性図(S−T特性図)で、図中のS−T特性1はサーボ
モータにより決定されるPWM信号のデューティを制限
しない場合の最大電圧印加時のS−T特性図、S−T特
性2はPWM信号のデューティを制限した場合の最大電
圧印加時のS−T特性図、S−T特性3は所要トルクに
応じてS−T特性1、S−T特性2を電流制限をしたS
−T特性図である。
【0022】ゲートドライブ回路の電源電圧を安定して
確保するためにPWM信号のデューティを制限した場
合、サーボモータはS−T特性2とS−T特性3で囲ま
れた範囲(斜線部)を実使用範囲として使用されるが、
本発明はS−T特性1とS−T特性3で囲まれた範囲
(斜線部と網かけ部)までゲートドライブ回路の電源電
圧を安定に確保しつつ使用範囲を拡大できる。
【0023】すなわち速度検出信号19によりPWM信
号のデューティを制限するか、しないかは、PWM信号
のデューティを制限した場合の最大電圧印加時のS−T
特性2と電流制限にて制限されたS−T特性3との交点
Pからモータの回転速度の横軸に垂線を降ろした交点N
を切り替え回転速度として、回転速度がN以上の時はP
WM信号のデューティを制限せず、N以下の時はPWM
信号のデューティを制限をすればよく、印加電圧を考慮
してこれに余裕をもたせて回転速度を設定する。
【0024】なお、タイマー20は制御回路(図示せ
ず)に設けたマイコンの内部タイマーを用いればよく、
速度検出器18はサーボモータ17がもともと持ってお
り、どちらも新たに追加は不要である。
【0025】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、サーボモータの回転速度に応じてインバータ
制御用のPWM信号のデューティを制限することで、常
にインバータ部の上下のトランジスタが交互にON/O
FFしてチャージポンプ動作が可能となり、電圧検出器
を設ける必要がなく、ゲートドライブ回路が安定動作す
る電圧を確保した電圧駆動型トランジスタドライブ電源
装置ができる。
【0026】さらに、上記電圧駆動型トランジスタドラ
イブ電源装置を内蔵した同期サーボモータ制御装置の小
型化も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の電圧駆動型トランジスタド
ライブ電源装置の構成を示すブロック図
【図2】回転速度−トルク特性図
【図3】従来の電圧駆動型トランジスタドライブ電源装
置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1,2 電圧駆動型トランジスタ 3,4 ゲートドライブ回路 8 インバータ部U相 9 インバータ部V相 10 インバータ部W相 13 PWM回路 16 リミッタ回路 17 サーボモータ 20 タイマー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電圧駆動型トランジスタにより構成したイ
    ンバータ部と、前記インバータ部のトランジスタ駆動用
    のゲートドライブ回路と、前記ゲートドライブ回路にイ
    ンバータ制御用のPWM信号に同期して充電を繰り返す
    チャージポンプ電源とを備え、サーボモータの回転速度
    に応じてPWM信号のデューティを制限する電圧駆動型
    トランジスタドライブ電源装置。
  2. 【請求項2】サーボモータの回転速度に応じてPWM信
    号のデューティを制限するリミッタ回路と、最初の充電
    に必要な時間を管理するタイマーとを備え、サーボモー
    タの回転速度が低速時にはPWM信号のデューティを制
    限し、サーボモータの回転速度が高速時にはPWM信号
    のデューティ制限を行わない請求項1記載の電圧駆動型
    トランジスタドライブ電源装置。
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Cited By (4)

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