JP2002315348A - Pwm-current controlled inductive load drive, control provided therewith, and method for driving inductive load - Google Patents

Pwm-current controlled inductive load drive, control provided therewith, and method for driving inductive load

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JP2002315348A
JP2002315348A JP2001119507A JP2001119507A JP2002315348A JP 2002315348 A JP2002315348 A JP 2002315348A JP 2001119507 A JP2001119507 A JP 2001119507A JP 2001119507 A JP2001119507 A JP 2001119507A JP 2002315348 A JP2002315348 A JP 2002315348A
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JP
Japan
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inductive load
driving
carrier frequency
voice coil
coil motor
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JP2001119507A
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Koji Kawai
康治 河合
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently suppress or prevent heat generation from a voice coil motor, when the voice coil motor 20 is in a stop with respect to a PWM-current controlled inductive load drive which drives and controls an electromagnetic motor, such as voice coil motor, by PWM current control, a control provided with the inductive load drive, and to provide a method for driving an inductive load. SOLUTION: By making control operation to switch the carrier frequency of the voice coil motor 20 at a stoppage to a value higher than the carrier frequency of the voice coil motor, when driving, the response characteristics of the voice coil motor 20 are maintained as desired, without increasing the size of the overall equipment, and heat generation from the voice coil motor 20 at stoppage is suppressed efficiently or prevented, without causing switching loss.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイスコイルモー
タなどの電磁モータをPWM電流制御により駆動制御す
るPWM電流制御型の誘導負荷駆動装置(以下、駆動装
置という)、これを備えた制御機器および誘導負荷駆動
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PWM current control type inductive load driving device (hereinafter, referred to as a driving device) for driving and controlling an electromagnetic motor such as a voice coil motor by PWM current control, and a control device including the driving device. The present invention relates to an inductive load driving method.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5および図6を参照して従来の駆動装
置を説明する。
2. Description of the Related Art A conventional driving device will be described with reference to FIGS.

【0003】この駆動装置は、フルブリッジ回路10
と、ボイスコイルモータ20と、電流センサ30とを備
える。
[0003] This driving device has a full bridge circuit 10
, A voice coil motor 20 and a current sensor 30.

【0004】フルブリッジ回路10は、4つのスイッチ
ング素子11〜14がフルブリッジ接続されて構成され
ている。
[0004] The full bridge circuit 10 is configured by connecting four switching elements 11 to 14 in full bridge.

【0005】ボイスコイルモータ20と電流センサ30
は共に、このフルブリッジ回路10の中間点15,16
間に互いに対して直列に接続されている。
[0005] Voice coil motor 20 and current sensor 30
Are both intermediate points 15, 16 of the full bridge circuit 10.
Connected in series with respect to each other.

【0006】各スイッチング素子11〜14のうち、ス
イッチング素子11,14の組は、図6(a)で示され
るパルス電圧P1で同時にオン駆動され、スイッチング
素子12,13の組は図6(b)で示されるパルス電圧
P2で同時にオン駆動される。これらパルス電圧P1,
P2の幅は、不図示の制御部により、キャリア周波数の
1周期T0内において制御されることにより、ボイスコ
イルモータ20に流れる負荷電流Iの大きさが設定制御
されるようになっている。
[0006] Of the switching elements 11 to 14, a set of switching elements 11 and 14 are simultaneously turned on by a pulse voltage P1 shown in FIG. 6A, and a set of switching elements 12 and 13 is shown in FIG. ) Are simultaneously turned on by the pulse voltage P2 shown in FIG. These pulse voltages P1,
The width of P2 is controlled by a control unit (not shown) within one cycle T0 of the carrier frequency, so that the magnitude of the load current I flowing through the voice coil motor 20 is set and controlled.

【0007】この場合、スイッチング素子11〜14が
同時にオン駆動されないよう、これらが各組のスイッチ
ング素子のオンオフ移行時に同時にオフするデッドタイ
ムtdが設定される。
In this case, a dead time td at which the switching elements 11 to 14 are simultaneously turned off when the switching elements of each group are turned on / off is set so that the switching elements 11 to 14 are not simultaneously turned on.

【0008】この負荷電流Iは、図6(c)で示すよう
に、ボイスコイルモータ20が誘導負荷であり、かつ、
その誘導負荷が、パルス電圧P1,P2で駆動されるた
めに、スイッチングの切り替わり毎の過渡現象により、
その平均値電流Iaveに対して増減する方向の電流リ
ップルIrippleを含んだものとなっている。
As shown in FIG. 6C, the load current I is such that the voice coil motor 20 is an inductive load and
Since the inductive load is driven by the pulse voltages P1 and P2, a transient phenomenon occurs at each switching,
It includes a current ripple Iripple that increases and decreases with respect to the average current Iave.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、上述の駆動装置についてボイスコイルモータ20が
その停止時に発熱していたので、その原因を解明するた
めに鋭意研究したところ、その停止時における大きな電
流リップルIrippleにより発熱していたことを判
明できた。
By the way, the inventors of the present invention have conducted intensive studies to elucidate the cause of the above-mentioned driving device, since the voice coil motor 20 was generating heat when the voice coil motor 20 was stopped. It was found that heat was generated due to the large current ripple Iripple at the time.

【0010】そこで、本発明者らは、この発熱を防止な
いしは抑制するための研究を以下のように重ねた。
Therefore, the present inventors have repeated studies for preventing or suppressing this heat generation as follows.

【0011】その一つとして、電源+Vccとフルブリ
ッジ回路10との間に図5で示すようにコイル70を設
けることにより発熱抑制にある程度の効果を得ることが
できたものの、コイル70自体により装置全体のサイズ
ならびに重量が大型化する。
As one of them, by providing a coil 70 between the power supply + Vcc and the full bridge circuit 10 as shown in FIG. The overall size and weight increase.

【0012】他の一つとして、ボイスコイルモータ20
の駆動電圧を低く設定することにより、発熱抑制にある
程度の効果を得ることができたものの、ボイスコイルモ
ータ20の駆動時における応答特性が低下した。
As another one, voice coil motor 20
By setting the drive voltage to a low value, although a certain effect could be obtained in suppressing heat generation, the response characteristics when the voice coil motor 20 was driven decreased.

【0013】このようにして種々の研究を重ねたが、そ
のいずれも上述した課題があった。
[0013] Various studies have been repeated in this way, but all have the above-mentioned problems.

【0014】そのため、さらに研究を重ねる過程で、キ
ャリア周波数を高く設定したところ、ボイスコイルモー
タ20の停止時における発熱を大きく抑制することがで
きたが、ボイスコイルモータ20の駆動特性が低下する
のみならずスイッチング損失が増大するという課題があ
った。
Therefore, in the course of further study, when the carrier frequency was set to a high value, the heat generation when the voice coil motor 20 was stopped could be greatly suppressed, but only the driving characteristics of the voice coil motor 20 deteriorated. However, there is a problem that the switching loss increases.

【0015】したがって、本発明は、装置全体のサイズ
が大型化することなく、また、ボイスコイルモータに対
して所期通りの応答特性を保持し、さらに、スイッチン
グ損失の低下を来すことなく、ボイスコイルモータの停
止時における発熱を効率的に抑制ないしは防止可能とす
ることを共通の解決すべき課題としている。
Therefore, the present invention does not increase the size of the entire device, maintains the desired response characteristics for the voice coil motor, and does not reduce the switching loss. It is a common problem to be solved to efficiently suppress or prevent heat generation when the voice coil motor is stopped.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】(1)本発明のPWM電
流制御型の誘導負荷駆動装置は、複数のスイッチング素
子からなるフルブリッジ回路の中間点に接続される誘導
負荷に対して、各スイッチング素子に印加されてこれら
をオンオフするパルス電圧の幅をキャリア周波数の1周
期内において制御して、その駆動状態の制御および駆動
の停止制御を行うPWM電流制御型の誘導負荷駆動装置
であって、誘導負荷の停止時におけるキャリア周波数
を、駆動時におけるキャリア周波数よりも高く切り換え
る制御動作を行うことを特徴とする。
(1) A PWM current control type inductive load driving device according to the present invention is configured such that each of an inductive load connected to an intermediate point of a full bridge circuit composed of a plurality of switching elements performs a switching operation. A PWM current control type inductive load driving device that controls a width of a pulse voltage applied to an element to turn on and off the element within one cycle of a carrier frequency to control a driving state and stop driving of the element, A control operation for switching the carrier frequency when the inductive load is stopped to be higher than the carrier frequency when driving is performed.

【0017】本発明によると、誘導負荷の停止時におけ
るキャリア周波数が駆動時のそれよりも高く設定される
から、停止時における負荷電流リップルが小さく抑制さ
れる結果、停止時における誘導負荷の発熱を抑制できる
ものとなる。また、駆動時におけるキャリア周波数を低
く設定することで、スイッチング損失の低下を防ぐと共
に、誘導負荷の応答特性を保持することができる。さら
に、停止時における誘導負荷の発熱を抑制するための外
付けコイルが不要となり、装置の小型化を図ることがで
きる。
According to the present invention, the carrier frequency at the time of stopping the inductive load is set higher than that at the time of driving, so that the load current ripple at the time of stopping is suppressed small, so that the heat generation of the inductive load at the time of stopping is reduced. It can be suppressed. Further, by setting the carrier frequency at the time of driving to be low, it is possible to prevent a reduction in switching loss and to maintain a response characteristic of the inductive load. Furthermore, an external coil for suppressing heat generation of the inductive load at the time of stoppage is not required, and the size of the device can be reduced.

【0018】この場合、駆動時におけるキャリア周波数
は、停止時におけるキャリア周波数よりも低く設定され
ていればよく、従来と同じとしてもよいし、さらに低く
設定して、応答性を保持ないしは向上させてもよい。
In this case, the carrier frequency at the time of driving only needs to be set lower than the carrier frequency at the time of stopping, and may be the same as the conventional one, or may be set lower to maintain or improve the response. Is also good.

【0019】本発明は、好ましくは、前記誘導負荷の駆
動/停止状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検
出入力に応答してキャリア周波数を切り換え制御する制
御手段とを具備する。
Preferably, the present invention includes a detecting means for detecting a driving / stop state of the inductive load, and a control means for switching and controlling a carrier frequency in response to a detection input of the detecting means.

【0020】本発明は、好ましくは、前記誘導負荷が、
電磁モータである。
In the present invention, preferably, the inductive load is:
An electromagnetic motor.

【0021】(2)本発明の制御機器は、複数のスイッ
チング素子からなるフルブリッジ回路と、このフルブリ
ッジ回路の中間点に接続される電磁モータと、前記電磁
モータの駆動/停止状態を検出する検出手段と、各スイ
ッチング素子にパルス電圧を印加してこれらをオンオフ
して電磁モータをPWM電流制御型により駆動する制御
手段とを備え、前記制御手段が、前記各スイッチ素子に
印加するパルス電圧の幅をキャリア周波数の1周期内に
おいて制御して、電磁モータの駆動およびその駆動の停
止を制御する一方、前記検出手段の検出入力に応答し
て、前記電磁モータの駆動時には、キャリア周波数を低
く設定し、動作の停止時には、キャリア周波数を高く設
定することを特徴とする。
(2) The control device of the present invention detects a full bridge circuit composed of a plurality of switching elements, an electromagnetic motor connected to an intermediate point of the full bridge circuit, and a drive / stop state of the electromagnetic motor. Detecting means, and control means for applying a pulse voltage to each switching element to turn them on and off to drive the electromagnetic motor by a PWM current control type, wherein the control means detects a pulse voltage applied to each of the switching elements. The width is controlled within one cycle of the carrier frequency to control the drive of the electromagnetic motor and the stop of the drive, and in response to the detection input of the detection means, the carrier frequency is set low when the electromagnetic motor is driven. When the operation is stopped, the carrier frequency is set high.

【0022】本発明によると、誘導負荷の停止時におけ
るキャリア周波数が駆動時のそれよりも高く設定される
から、停止時における負荷電流リップルが小さく抑制さ
れる結果、停止時における誘導負荷の発熱を抑制できる
ものとなる。また、駆動時におけるキャリア周波数を低
く設定することで、スイッチング損失の低下を防ぐと共
に、誘導負荷の応答特性を保持することができる。さら
に、停止時における誘導負荷の発熱を抑制するための外
付けコイルが不要となり、装置の小型化を図ることがで
きる。
According to the present invention, the carrier frequency at the time of stopping the inductive load is set higher than that at the time of driving, so that the load current ripple at the time of stopping is suppressed small, so that the heat generation of the inductive load at the time of stopping is reduced. It can be suppressed. Further, by setting the carrier frequency at the time of driving to be low, it is possible to prevent a reduction in switching loss and to maintain a response characteristic of the inductive load. Furthermore, an external coil for suppressing heat generation of the inductive load at the time of stoppage is not required, and the size of the device can be reduced.

【0023】(3)本発明のPWM電流制御型の誘導負
荷駆動方法は、複数のスイッチング素子からなるフルブ
リッジ回路の中間点に接続される誘導負荷に対して、各
スイッチング素子に印加してこれらをオンオフするパル
ス電圧の幅をキャリア周波数の1周期内において制御し
て、その駆動およびその駆動の停止を制御するPWM電
流制御型の誘導負荷駆動方法であって、前記誘導負荷の
駆動時には、キャリア周波数を低く設定し、動作の停止
時には、キャリア周波数を高く設定することを特徴とす
る。
(3) In the PWM current control type inductive load driving method of the present invention, an inductive load connected to an intermediate point of a full bridge circuit including a plurality of switching elements is applied to each of the switching elements and applied to these switching elements. A PWM current control type inductive load driving method of controlling the width of a pulse voltage for turning on and off the power supply within one cycle of a carrier frequency to control the driving and the stop of the driving. The frequency is set low, and the carrier frequency is set high when the operation is stopped.

【0024】本発明によると、誘導負荷の停止時におけ
るキャリア周波数が駆動時のそれよりも高く設定される
から、停止時における負荷電流リップルが小さく抑制さ
れる結果、停止時における誘導負荷の発熱を抑制できる
ものとなる。また、駆動時におけるキャリア周波数を低
く設定することで、スイッチング損失の低下を防ぐと共
に、誘導負荷の応答特性を保持することができる。さら
に、停止時における誘導負荷の発熱を抑制するための外
付けコイルが不要となり、装置の小型化を図ることがで
きる。
According to the present invention, the carrier frequency at the time of stopping the inductive load is set higher than that at the time of driving, so that the load current ripple at the time of stopping is suppressed small. As a result, the heat generation of the inductive load at the time of stopping is reduced. It can be suppressed. Further, by setting the carrier frequency at the time of driving to be low, it is possible to prevent a reduction in switching loss and to maintain a response characteristic of the inductive load. Furthermore, an external coil for suppressing heat generation of the inductive load at the time of stoppage is not required, and the size of the device can be reduced.

【0025】なお、本発明における上記スイッチング素
子、検出手段、誘導負荷、制御手段の各構成要素は、実
施形態に限定されるものではなく、上記機能を有するも
のであれば何でもよいという意義である。
The components of the switching element, the detecting means, the inductive load, and the control means in the present invention are not limited to the embodiments, but may be any elements having the above functions. .

【0026】また、本明細書の請求項において、前記各
構成要素の組み合わせを変更する補正、組み合わせの数
を減らす補正が可能であることを留保する。
Further, in the claims of the present specification, it is reserved that a correction for changing the combination of the respective constituent elements and a correction for reducing the number of combinations are possible.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.

【0028】なお、本実施形態では、誘導負荷としてボ
イスコイルモータに適用して説明する。また、本実施形
態の駆動装置は、ノズルなどの被制御機器を作動させる
制御機器に組み込まれている。
In this embodiment, a description will be given by applying the present invention to a voice coil motor as an inductive load. Further, the drive device of the present embodiment is incorporated in a control device that operates a controlled device such as a nozzle.

【0029】図1ないし図4は、本発明の実施形態に係
り、図1は、駆動装置の回路図、図2および図3は、図
1の駆動装置の動作説明に供するタイミングチャート、
図4は、ボイスコイルモータの駆動時と停止時における
負荷電流の波形図である。
FIGS. 1 to 4 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram of a driving device, FIGS. 2 and 3 are timing charts for explaining the operation of the driving device of FIG.
FIG. 4 is a waveform diagram of the load current when the voice coil motor is driven and stopped.

【0030】図1を参照して、10は、フルブリッジ回
路、20は、ボイスコイルモータ、30は、電流セン
サ、40は、制御手段、50は、被制御機器である。
Referring to FIG. 1, 10 is a full bridge circuit, 20 is a voice coil motor, 30 is a current sensor, 40 is control means, and 50 is a controlled device.

【0031】フルブリッジ回路10は、互いにフルブリ
ッジ接続されたスイッチング素子11〜14で構成され
ている。
The full-bridge circuit 10 is composed of switching elements 11 to 14 which are connected to each other in full-bridge.

【0032】ボイスコイルモータ20と電流センサ30
は、スイッチング素子11〜14の直列接続部15,1
6間すなわち中間点に直列に接続されている。
Voice coil motor 20 and current sensor 30
Are serial connection parts 15, 1 of the switching elements 11 to 14.
It is connected in series between six, that is, at the midpoint.

【0033】ボイスコイルモータ20は、誘導負荷の一
例として例えば、高速応答がそれほど要求されないモー
タや、電気時定数が小さい直動モータのように高速要求
が要求されるモータである。
As an example of the inductive load, the voice coil motor 20 is a motor that requires a high-speed response, such as a motor that does not require a high-speed response or a linear motor that has a small electric time constant.

【0034】電流センサ30は、電流検出手段として、
好ましくはCTで構成されるが、これに限定されるもの
ではなく、電流の測定形態は何でも良い。
The current sensor 30 serves as current detection means.
It is preferably constituted by CT, but is not limited to this, and any form of current measurement may be used.

【0035】制御手段40は、A/D変換器41、CP
U42、メモリ43、入力部44およびパルス電圧発生
回路45を備える。
The control means 40 comprises an A / D converter 41, a CP
It includes a U42, a memory 43, an input unit 44, and a pulse voltage generation circuit 45.

【0036】A/D変換器41は、逐次比較型のもので
あって、周知の構造を有しているのでその詳細回路構成
の図示およびその詳しい説明は省略する。
The A / D converter 41 is of the successive approximation type and has a well-known structure, so that its detailed circuit configuration is not shown and its detailed description is omitted.

【0037】A/D変換器41は、PWMキャリア周波
数より十分例えば数倍ないし数十倍高いサンプリング周
波数を有するサンプリング(クロック)パルスをCPU
42から入力し、このサンプリングパルスに基づいて電
流センサ30出力をA/D変換してCPU42に入力す
るようになっている。
The A / D converter 41 outputs a sampling (clock) pulse having a sampling frequency sufficiently higher than the PWM carrier frequency, for example, several to several tens of times by the CPU.
42, the output of the current sensor 30 is A / D-converted based on the sampling pulse and input to the CPU 42.

【0038】なお、この場合、A/D変換器41内部の
サンプリングパルスでも構わない。
In this case, a sampling pulse inside the A / D converter 41 may be used.

【0039】CPU42は、マイクロコンピュータで構
成され、A/D変換器41に対してサンプリングパルス
を入力制御したり、負荷電流の平均値や瞬時値を演算
し、それに基づいたパルス電圧のデューティー比を演算
したりするなど、後述するデータ入出力、各種演算、制
御、出力を行う。
The CPU 42 is composed of a microcomputer, controls input of a sampling pulse to the A / D converter 41, calculates an average value and an instantaneous value of a load current, and calculates a duty ratio of a pulse voltage based on the calculated value. It performs data input / output, various calculations, control, and output, which will be described later, such as calculations.

【0040】なお、A/D変換器41の機能をCPU4
2に内蔵させ、このA/D変換器41を省略しても構わ
ない。
Note that the function of the A / D converter 41 is
2 and the A / D converter 41 may be omitted.

【0041】メモリ43は、CPU42の動作用のプロ
グラムや、その他、PWMキャリア周波数、サンプリン
グ周波数、など必要なデータがストアされており、例え
ばROMとRAMなどから構成されている。
The memory 43 stores an operation program of the CPU 42 and other necessary data such as a PWM carrier frequency and a sampling frequency, and is composed of, for example, a ROM and a RAM.

【0042】入力部44は、操作者により外部操作され
た内容をCPU42に対してデジタル信号の形態で入力
するものであり、その操作の内容として例えば両直列接
続部15,16間に接続されるボイスコイルモータ20
の種類やフィードバック制御の内容、その他について入
力操作するものである。
The input section 44 is for inputting the contents of an external operation by the operator to the CPU 42 in the form of a digital signal, and is connected between the series connection sections 15 and 16 as the contents of the operation. Voice coil motor 20
The input operation is performed for the type of the information, the content of the feedback control, and the like.

【0043】パルス電圧発生回路45は、CPU42か
らの制御指令に応じて各スイッチ素子11〜14に対し
てパルス電圧を入力するものである。
The pulse voltage generating circuit 45 inputs a pulse voltage to each of the switch elements 11 to 14 in accordance with a control command from the CPU 42.

【0044】以上のようにフルブリッジ回路10、ボイ
スコイルモータ20、電流センサ30および制御手段4
0で制御機器が構成されている。
As described above, the full bridge circuit 10, the voice coil motor 20, the current sensor 30, and the control means 4
0 indicates that the control device is configured.

【0045】一方、被制御機器50は、上記ボイスコイ
ルモータ20によって制御されるものである。例えば、
プリント基板の実装装置において上下動するノズル等で
ある。
On the other hand, the controlled device 50 is controlled by the voice coil motor 20. For example,
This is a nozzle or the like that moves up and down in a printed circuit board mounting apparatus.

【0046】そして、本実施形態では、各スイッチ素子
11〜14をオンさせるパルス電圧に対し、そのパルス
幅を所定のPWMキャリア周波数の1周期内においてデ
ューティ制御して、ボイスコイルモータ20に流れる負
荷電流Iの大きさを制御するにあたり、電流センサ30
により負荷電流を検出し、制御手段40において、この
検出入力に応答して、ボイスコイルモータ20の停止時
におけるキャリア周波数を、その駆動時におけるキャリ
ア周波数よりも高く設定するようにしたことを特徴とし
ている。
In the present embodiment, the duty ratio of the pulse width for turning on each of the switch elements 11 to 14 is controlled within one cycle of a predetermined PWM carrier frequency, so that the load flowing through the voice coil motor 20 is controlled. In controlling the magnitude of the current I, the current sensor 30
And the control means 40 sets the carrier frequency when the voice coil motor 20 is stopped to be higher than the carrier frequency when the voice coil motor 20 is driven, in response to the detection input. I have.

【0047】この設定のため、メモリ43には、ボイス
コイルモータ20の駆動時におけるキャリア周波数f1
と、停止時におけるキャリア周波数f2(>f1)とが
記憶されている。
For this setting, the memory 43 stores the carrier frequency f1 when the voice coil motor 20 is driven.
And the carrier frequency f2 (> f1) at the time of stoppage are stored.

【0048】CPU42は、ボイスコイルモータ20に
対して、入力部44からの電流設定値と、A/D変換器
41でA/D変換された電流センサ30の検出出力とに
基づいて、所要の制御を行うようになっている。
The CPU 42 supplies a required value to the voice coil motor 20 based on the current set value from the input unit 44 and the detection output of the current sensor 30 A / D converted by the A / D converter 41. Control is performed.

【0049】CPU42は、電流センサ30の検出入力
に基づいてボイスコイルモータ20に対する負荷電流I
の平均値を演算し、その平均値電流Iaveをボイスコ
イルモータ20の状態を検知するための電流として扱
う。
The CPU 42 determines the load current I to the voice coil motor 20 based on the detection input of the current sensor 30.
Is calculated, and the average current Iave is treated as a current for detecting the state of the voice coil motor 20.

【0050】CPU42は、平均値電流Iaveがゼロ
になる電流ゼロラインに対して、これより例えばプラス
側に制御してボイスコイルモータ20を一方側に回転さ
せて被制御機器50を所要状態に制御し(例えば、ノズ
ルを上昇させる)、これよりマイナス側に制御してボイ
スコイルモータ20を他方側に回転させて被制御機器5
0を他の状態に制御する(例えば、ノズルを下降させ
る)。
The CPU 42 controls, for example, the current zero line where the average current Iave becomes zero to a plus side to rotate the voice coil motor 20 to one side to control the controlled device 50 to a required state. (For example, by raising the nozzle), the voice coil motor 20 is controlled to the minus side, and the voice coil motor 20 is rotated to the other side.
Control 0 to another state (for example, lower the nozzle).

【0051】このようにCPU42は、負荷電流Iの平
均値電流Iaveを制御してボイスコイルモータ20を
駆動するが、その停止時においては、キャリア周波数を
高くして負荷電流Iのリップルを小さく抑制してボイス
コイルモータ20の発熱を防止可能としている。
As described above, the CPU 42 drives the voice coil motor 20 by controlling the average value current Iave of the load current I. When the CPU 42 is stopped, the carrier frequency is increased to suppress the ripple of the load current I to a small value. Thus, the heat generation of the voice coil motor 20 can be prevented.

【0052】以下、ボイスコイルモータ20の駆動時と
停止時とに分けて説明する。 (1)ボイスコイルモータ20の駆動時(図2参照):
図2は、ボイスコイルモータ20の駆動時におけるもの
で、図2(a)は負荷電流Iの波形、図2(b)は、ス
イッチング素子11,14に対するパルス電圧P1の波
形、図2(c)は、スイッチング素子12,13に対す
るパルス電圧P2の波形を示している。
Hereinafter, the operation when the voice coil motor 20 is driven and when it is stopped will be described separately. (1) When the voice coil motor 20 is driven (see FIG. 2):
2A and 2B show the state when the voice coil motor 20 is driven. FIG. 2A shows the waveform of the load current I, FIG. 2B shows the waveform of the pulse voltage P1 for the switching elements 11 and 14, and FIG. ) Shows the waveform of the pulse voltage P2 for the switching elements 12 and 13.

【0053】ボイスコイルモータ20の駆動時におい
て、CPU42は、メモリ43から低いキャリア周波数
f1を読み出し、その低いキャリア周波数f1の1周期
T1に対応してパルス電圧発生回路45に制御信号を出
力する。これによってパルス電圧発生回路45は、制御
信号により設定された各スイッチング素子11〜14の
オンオフデューティに対応するパルス電圧P1,P2を
出力する。
When the voice coil motor 20 is driven, the CPU 42 reads the low carrier frequency f1 from the memory 43, and outputs a control signal to the pulse voltage generation circuit 45 corresponding to one cycle T1 of the low carrier frequency f1. Thereby, the pulse voltage generation circuit 45 outputs pulse voltages P1 and P2 corresponding to the on / off duty of each of the switching elements 11 to 14 set by the control signal.

【0054】その結果、電流リップルIrippleは
大きいものの、ボイスコイルモータ20は、高い応答性
で駆動される。 (2)ボイスコイルモータ20の停止時(図3参照):
図3は、ボイスコイルモータ20の停止時におけるもの
で、図3(a)は負荷電流Iの波形、図3(b)は、ス
イッチング素子11,14に対するパルス電圧P1の波
形、図3(c)は、スイッチング素子12,13に対す
るパルス電圧P2の波形を示している。
As a result, although the current ripple Iripple is large, the voice coil motor 20 is driven with high responsiveness. (2) When the voice coil motor 20 is stopped (see FIG. 3):
3 (a) shows the waveform of the load current I, FIG. 3 (b) shows the waveform of the pulse voltage P1 for the switching elements 11 and 14, and FIG. 3 (c). ) Shows the waveform of the pulse voltage P2 for the switching elements 12 and 13.

【0055】ボイスコイルモータ20の停止時におい
て、CPU42は、メモリ43から高いキャリア周波数
f2を読み出し、その高いキャリア周波数f2の1周期
T2に対応してパルス電圧発生回路45に制御信号を出
力する。これによってパルス電圧発生回路45は、制御
信号により設定された各スイッチング素子11〜14の
オンオフデューティに対応するパルス電圧P1,P2を
出力する。
When the voice coil motor 20 is stopped, the CPU 42 reads the high carrier frequency f2 from the memory 43 and outputs a control signal to the pulse voltage generation circuit 45 corresponding to one cycle T2 of the high carrier frequency f2. Thereby, the pulse voltage generation circuit 45 outputs pulse voltages P1 and P2 corresponding to the on / off duty of each of the switching elements 11 to 14 set by the control signal.

【0056】その結果、電流リップルIrippleが
小さくなり、ボイスコイルモータ20は、その停止時に
おいて、電流リップルIrippleで発熱されること
が抑制される。
As a result, the current ripple Iripple is reduced, and when the voice coil motor 20 is stopped, heat generation due to the current ripple Iripple is suppressed.

【0057】なお、図2および図3で負荷電流Iの波形
は、部分的に示されているが、全体的には図4で示すよ
うに変化する。例えば、領域aではノズルが上昇し、領
域bでは下降し、c地点では停止する。
Although the waveform of the load current I is partially shown in FIGS. 2 and 3, it changes as a whole as shown in FIG. For example, the nozzle goes up in the area a, goes down in the area b, and stops at the point c.

【0058】以上のように本実施形態によれば、ボイス
コイルモータ20の停止時におけるキャリア周波数が駆
動時のそれよりも高く設定されるから、停止時における
負荷電流リップルが小さく抑制され、停止時における発
熱を抑制される。
As described above, according to this embodiment, the carrier frequency when the voice coil motor 20 is stopped is set to be higher than that when the voice coil motor 20 is driven. Is suppressed.

【0059】上述の実施形態を具体的に適用した場合を
説明する。
A case where the above embodiment is specifically applied will be described.

【0060】すなわち、ボイスコイルモータ20の抵抗
値11.9Ω(400μH、駆動電圧48V、駆動時の
キャリア周波数40kHz)の場合、ボイスコイルモー
タ20の停止時(負荷電流Iゼロ[A]設定)でのボイ
スコイルモータ20の表面温度測定値は、 停止時のキャリア周波数40kHzの場合:60℃ 停止時のキャリア周波数200kHzの場合:42℃ となり、停止時にキャリア周波数を高く設定する場合の
方が、ボイスコイルモータ20の発熱温度が大きく低減
される結果となった。
That is, when the resistance value of the voice coil motor 20 is 11.9Ω (400 μH, drive voltage 48 V, carrier frequency 40 kHz during driving), when the voice coil motor 20 is stopped (load current I zero [A] is set). The measured surface temperature of the voice coil motor 20 is as follows: when the carrier frequency at the stop is 40 kHz: 60 ° C. When the carrier frequency at the stop is 200 kHz: 42 ° C. When the carrier frequency is set higher at the stop, the voice As a result, the heat generation temperature of the coil motor 20 was greatly reduced.

【0061】なお、本発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。 (a)上述の実施形態では、誘導負荷としてボイスコイ
ルモータ20とされているが、本発明は、これに限定さ
れるものではなく、他の電磁モータ、その他の誘導負荷
であってもよい。 (b)上述の実施形態では、被制御機器50はプリント
基板の実装装置において上下動するノズルであったが、
これに限るものではない。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various applications and modifications are conceivable. (A) In the above embodiment, the voice coil motor 20 is used as the inductive load. However, the present invention is not limited to this, and another electromagnetic motor or another inductive load may be used. (B) In the above-described embodiment, the controlled device 50 is a nozzle that moves up and down in a printed circuit board mounting device.
It is not limited to this.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、装置全体
のサイズが大型化することなく、また、ボイスコイルモ
ータに対して所期通りの応答特性を保持し、さらに、ス
イッチング損失の低下を来すことなく、ボイスコイルモ
ータの停止時における発熱を効率的に抑制ないしは防止
することができる。
As described above, according to the present invention, the desired response characteristics of the voice coil motor are maintained without increasing the size of the entire device, and the switching loss is reduced. , Heat generation when the voice coil motor is stopped can be efficiently suppressed or prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係るPWM電流制御型の誘
導負荷駆動装置の回路図
FIG. 1 is a circuit diagram of a PWM current control type inductive load driving device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の駆動装置の動作説明に供するタイミング
チャート
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the driving device of FIG. 1;

【図3】図1の駆動装置の動作説明に供するタイミング
チャート
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the driving device of FIG. 1;

【図4】図1のボイスコイルモータの負荷電流の波形を
示す図
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a load current of the voice coil motor of FIG. 1;

【図5】従来のPWM電流制御型の誘導負荷駆動装置の
回路図
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional PWM current control type inductive load driving device.

【図6】図5の駆動装置の動作説明に供するタイミング
チャート
6 is a timing chart for explaining the operation of the driving device of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 フルブリッジ回路 11〜14 スイッチング素子 20 ボイスコイルモータ(誘導負荷) 30 電流センサ 40 制御手段 50 被制御機器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Full bridge circuit 11-14 Switching element 20 Voice coil motor (inductive load) 30 Current sensor 40 Control means 50 Controlled apparatus

フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA04 BB06 BB11 CB04 DA03 DA05 DB01 DB12 DC02 DC04 EA02 EA08 EA09 FA14 FA18 GA08 5H570 BB03 HA06 HB16 Continuation of the front page F term (reference) 5H007 AA04 BB06 BB11 CB04 DA03 DA05 DB01 DB12 DC02 DC04 EA02 EA08 EA09 FA14 FA18 GA08 5H570 BB03 HA06 HB16

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のスイッチング素子からなるフルブ
リッジ回路の中間点に接続される誘導負荷に対して、各
スイッチング素子に印加されてこれらをオンオフするパ
ルス電圧の幅をキャリア周波数の1周期内において制御
して、その駆動状態の制御および駆動の停止制御を行う
PWM電流制御型の誘導負荷駆動装置であって、 誘導負荷の停止時におけるキャリア周波数を、駆動時に
おけるキャリア周波数よりも高く切り換える制御動作を
行う、 ことを特徴とするPWM電流制御型の誘導負荷駆動装
置。
1. An inductive load connected to an intermediate point of a full bridge circuit including a plurality of switching elements, the width of a pulse voltage applied to each switching element to turn on and off the switching element within one cycle of a carrier frequency. What is claimed is: 1. A PWM current control type inductive load driving device for controlling the driving state and controlling the driving to stop, wherein the control operation switches a carrier frequency when the inductive load is stopped to be higher than a carrier frequency when driving. And a PWM current control type inductive load driving device.
【請求項2】 請求項1において、 前記誘導負荷の駆動/停止状態を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出入力に応答してキャリア周波数を切
り換え制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とするPWM電流制御型の誘導負
荷駆動装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: detecting means for detecting a drive / stop state of the inductive load; and control means for controlling switching of a carrier frequency in response to a detection input of the detecting means. Characteristic PWM current control type inductive load driving device.
【請求項3】 請求項1または2において、 前記誘導負荷が、電磁モータである、ことを特徴とする
PWM電流制御型の誘導負荷駆動装置。
3. The PWM current control type induction load driving device according to claim 1, wherein the induction load is an electromagnetic motor.
【請求項4】 複数のスイッチング素子からなるフルブ
リッジ回路と、 このフルブリッジ回路の中間点に接続される電磁モータ
と、 前記電磁モータの駆動/停止状態を検出する検出手段
と、 各スイッチング素子にパルス電圧を印加してこれらをオ
ンオフして電磁モータをPWM電流制御型により駆動す
る制御手段と、 を備え、 前記制御手段が、 前記各スイッチ素子に印加するパルス電圧の幅をキャリ
ア周波数の1周期内において制御して、電磁モータの駆
動およびその駆動の停止を制御する一方、前記検出手段
の検出入力に応答して、前記電磁モータの駆動時には、
キャリア周波数を低く設定し、動作の停止時には、キャ
リア周波数を高く設定する、 ことを特徴とする制御機器。
4. A full-bridge circuit comprising a plurality of switching elements, an electromagnetic motor connected to an intermediate point of the full-bridge circuit, detection means for detecting a driving / stop state of the electromagnetic motor, Control means for applying a pulse voltage to turn them on and off to drive the electromagnetic motor by a PWM current control type, wherein the control means sets the width of the pulse voltage applied to each of the switch elements to one cycle of a carrier frequency. While controlling the driving of the electromagnetic motor and the stop of its driving, in response to the detection input of the detection means, when driving the electromagnetic motor,
A control device for setting a low carrier frequency and setting a high carrier frequency when operation is stopped.
【請求項5】 複数のスイッチング素子からなるフルブ
リッジ回路の中間点に接続される誘導負荷に対して、各
スイッチング素子に印加してこれらをオンオフするパル
ス電圧の幅をキャリア周波数の1周期内において制御し
て、その駆動およびその駆動の停止を制御するPWM電
流制御型の誘導負荷駆動方法であって、 前記誘導負荷の駆動時には、キャリア周波数を低く設定
し、動作の停止時には、キャリア周波数を高く設定す
る、 ことを特徴とするPWM電流制御型の誘導負荷駆動方
法。
5. A pulse voltage applied to each switching element to turn on and off the inductive load connected to an intermediate point of a full bridge circuit including a plurality of switching elements within one cycle of a carrier frequency. A PWM current control type inductive load driving method for controlling the driving and stopping the driving, wherein the carrier frequency is set low when the inductive load is driven, and the carrier frequency is raised when the operation is stopped. Setting a PWM current control type inductive load driving method.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013135573A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Denso Corp Angle detector
US9273790B2 (en) 2010-06-30 2016-03-01 Denso Corporation Electric driving apparatus
US9574876B2 (en) 2011-12-16 2017-02-21 Denso Corporation Angle detector

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