JP2008141357A - Pwm driver and drive method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁式アクチュエータ等のPWM駆動装置に関し、特に半導体、もしくは半導体集積回路により構成されたPWM駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a PWM drive device such as an electromagnetic actuator, and more particularly to a PWM drive device constituted by a semiconductor or a semiconductor integrated circuit.
PWM駆動方式は、電磁式アクチュエータの駆動における低消費電力化の一手段として、例えば、光ディスクプレーヤのフォーカスやトラッキング、チルト制御のアクチュエータ、スピンドルモータやピックアップ送り用モータ等の、電磁式アクチュエータの駆動に広く用いられている。またこれらの駆動回路は、一般的には主要部分が1個の半導体チップにまとめられた半導体集積回路として製品化されており、駆動装置自体の小型軽量化に寄与している。 The PWM drive system is a means of reducing power consumption in driving an electromagnetic actuator, for example, for driving an electromagnetic actuator such as an optical disc player focus and tracking, tilt control actuator, spindle motor or pickup feed motor. Widely used. These drive circuits are generally commercialized as semiconductor integrated circuits in which the main parts are integrated into one semiconductor chip, contributing to the reduction in size and weight of the drive device itself.
こうした従来技術は、例えば特許文献1、2などに開示されている。以下に、主に特許文献1、2に記載の従来技術について、図7および図8を参照して説明する。
Such conventional techniques are disclosed in, for example,
図7は、特許文献1および2に開示されたPWM駆動装置101の構成を示す回路図である。PWM駆動装置101は、光ディスクプレーヤのフォーカスやトラッキング、チルト制御のための電磁式アクチュエータに相当する負荷102を駆動するための電力を供給する。電源103の発生する電圧Vinは、負荷102の平均駆動電圧を指令する指令電圧となる。入力端子IN_には、所定値を有する抵抗器Ra、Rb、およびコンデンサCからなるラグリードフィルタを形成する直列回路が接続され、抵抗器Raと抵抗器Rbの接続点が、増幅器104の入力に接続される。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the
三角波発振器106から発生する三角波と増幅器104の出力が第1の比較器107に入力されて、増幅器104の出力はPWM変調される。また、増幅器104の出力の一部が反転器105に入力され、三角波信号の平均値を基準にしてゲイン1で反転される。三角波発振器106から発生する三角波と反転器105の出力が第2の比較器108に入力されて、増幅器104の出力の反転信号がPWM変調される。第1および第2の比較器107、108の出力はそれぞれ、第1および第2のプリドライバ109、110に入力される。
The triangular wave generated from the
第1および第2の出力回路111,112はそれぞれ、内蔵のトランジスタおよび負荷102と共にHブリッジ回路を形成している。それぞれ第1および第2のプリドライバ109,110から出力されるドライブ信号に従って内蔵のトランジスタのオン・オフを行い、出力端子FO_および出力端子RO_に接続された負荷102に電力を供給して駆動させる。
The first and
一方、出力端子FO_およびRO_にはさらに、差動入力型の電圧電流変換器113が接続されている。電圧電流変換器113は、出力端子FO_およびRO_の端子電圧VFO,VROの差分電圧に比例する電流を、抵抗器RbとコンデンサCの接続点に出力する。電圧電流変換器113、および抵抗器Ra、Rb、コンデンサCからなるラグリードフィルタは、出力端子電圧VFO−VROを電流に変換して入力側にもどす帰還回路を形成する。
On the other hand, a differential input type voltage-
図8は、図7における増幅器104、三角波発振器106、反転器105、第1および第2の比較器107、108、第1および第2のプリドライバ109、110、第1および第2の出力回路111、112までを含む駆動系114、および負荷102を、2つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成図である。ゲインブロック114aは、図7の負荷102および駆動系114から三角波発振器105、第1および第2の比較器107、108を除いた総合ゲインをGとして表すブロックである。変調度ブロック114bは、図7の駆動系114における三角波発振器106、反転器105および第1および第2の比較器107、108による変調度を、総合ゲインGとは独立に変調度M(通常0≦M≦1)として表現したブロックである。
8 shows the
図8で、電圧電流変換器113のトランスコンダクタンスをgmとすると、駆動回路全体のゲインGcloseは(数1)の通りとなる。
In FIG. 8, when the transconductance of the voltage-
(数1)のゲインに従って、指令電圧に応じた電圧で負荷102は駆動される。すなわち、駆動回路のゲインは、抵抗値Raと電圧電流変換器113のトランスコンダクタンスgmで決定される。
図8において、駆動装置全体のゲインは(数1)に従って、電圧電流変換器113のトランスコンダクタンスgmとラグリードフィルタ内の抵抗Raに応じて決定される。半導体集積回路で駆動回路を実現する場合、電圧電流変換器のトランスコンダクタンスの値は半導体回路の動作として決定される。また抵抗の値は寸法と材料で決定される。
In FIG. 8, the gain of the entire driving device is determined according to the transconductance gm of the voltage-
これらの値を正確に再現し、駆動装置として安定したゲインを実現するために、従来は、電圧電流変換器や抵抗素子を構成する半導体回路内の抵抗素子や半導体素子、特に差動動作に関する素子などについて、寸法をできるだけ大きくすることで半導体素子の形成寸法誤差に起因する電気抵抗のばらつきを小さくし、回路内の電圧・電流のばらつきを減らすことができた。また、レーザトリミングなどの方法で回路定数を変更することで、電圧・電流を所定の値に修正する方法も広く用いられている。 In order to accurately reproduce these values and realize a stable gain as a driving device, conventionally, a resistance element or a semiconductor element in a semiconductor circuit constituting a voltage-current converter or a resistance element, particularly an element related to differential operation For example, by making the dimensions as large as possible, it was possible to reduce variations in electrical resistance caused by errors in the formation dimensions of semiconductor elements, and to reduce variations in voltage and current in the circuit. In addition, a method of correcting the voltage / current to a predetermined value by changing a circuit constant by a method such as laser trimming is widely used.
しかしながら、半導体素子の寸法を大きくする方法については、近年のプロセス微細化による低消費電力化や、チップ小面積化によるコストダウンと相反し、また、消費電力の増加やチップ面積増大によるコスト上昇が避けられなかった。また、レーザトリミングなどの回路定数の修正についても、個別にオフセットなどのデータを計測してトリミングするため、相当の手間と時間を要し、作業時間およびコストの増大が免れなかった。 However, the method for increasing the size of the semiconductor element conflicts with the recent reduction in power consumption due to process miniaturization and cost reduction due to the reduction in chip area, and the increase in power consumption and cost increase due to increase in chip area. It was inevitable. In addition, correction of circuit constants such as laser trimming also requires considerable labor and time because data such as offsets are individually measured and trimmed, and an increase in working time and cost is inevitable.
また、半導体素子と抵抗素子の温度係数は一般的には異なるため、トランスコンダクタンスと抵抗の温度係数も異なる。そのため、温度による駆動装置自体のゲインの変動やばらつきが発生することは避けられなかった。 In addition, since the temperature coefficients of the semiconductor element and the resistance element are generally different, the temperature coefficients of the transconductance and the resistance are also different. For this reason, it is inevitable that fluctuations and variations in the gain of the driving device itself due to temperature occur.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、チップ面積を増大させること無く、トリミングなどの後工程が不要で、温度に対して安定したゲインを有するPWM駆動装置およびPWM駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a PWM drive device and a PWM drive method having a gain stable with respect to temperature, without increasing the chip area, requiring no post-process such as trimming, and the like. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明に係るPWM駆動装置は、指令電圧を電流に変換する第1の電圧電流変換器と、出力端子間電圧を分圧する分圧器と、前記分圧器の出力電圧を電流に変換する第2の電圧電流変換器と、前記第1の電圧電流変換器の出力と前記第2の電圧電流変換器の出力との接続点に一端が接続されたコンデンサと、前記コンデンサの端子電圧を増幅する増幅器と、互いに位相が180度異なる三角波を発生する三角波発生器と、一方の前記三角波を前記増幅器の出力電圧を基準として比較する第1の比較器と、前記増幅器の出力電圧を他方の前記三角波を基準として比較する第2の比較器と、前記第1および第2の比較器の出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動回路とを備える。 In order to solve the above problems, a PWM drive device according to the present invention includes a first voltage-current converter that converts a command voltage into a current, a voltage divider that divides a voltage between output terminals, and an output voltage of the voltage divider. A voltage-to-current converter, a capacitor having one end connected to a connection point between the output of the first voltage-current converter and the output of the second voltage-current converter, and the capacitor An amplifier that amplifies the terminal voltage of the amplifier, a triangular wave generator that generates triangular waves that are 180 degrees out of phase with each other, a first comparator that compares one of the triangular waves with reference to the output voltage of the amplifier, and the output of the amplifier A second comparator for comparing a voltage with the other triangular wave as a reference; and a drive circuit for driving a load connected to an output terminal according to the outputs of the first and second comparators.
本発明に係るPWM駆動方法は、指令電圧を電流に変換する第1の電圧電流変換ステップと、出力端子間電圧を分圧する分圧ステップと、前記分圧ステップの出力電圧を電流に変換する第2の電圧電流変換ステップと、前記第1の電圧電流変換ステップの電流出力と前記第2の電圧電流変換ステップの電流出力を、共通のコンデンサに蓄電して電圧に変換する積分型電圧変換ステップと、前記コンデンサの端子電圧を増幅する増幅ステップと、
互いに位相が180度異なる三角波を発生する三角波発生ステップと、前記三角波発生ステップの出力する一方の三角波を、前記増幅ステップの出力電圧を基準として比較する第1の比較ステップと、前記増幅ステップの出力電圧を、前記三角波発生ステップの出力する他方の三角波を基準として比較する第2の比較ステップと、前記第1および第2の比較ステップの出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動ステップとを有する。
The PWM driving method according to the present invention includes a first voltage-current conversion step that converts a command voltage into a current, a voltage dividing step that divides a voltage between output terminals, and a first voltage that converts the output voltage of the voltage dividing step into a current. Two voltage-to-current conversion steps; an integration-type voltage conversion step for storing the current output of the first voltage-current conversion step and the current output of the second voltage-current conversion step in a common capacitor and converting the voltage into a voltage; An amplification step for amplifying the terminal voltage of the capacitor;
A triangular wave generating step that generates triangular waves that are 180 degrees out of phase with each other, a first comparing step that compares one triangular wave output from the triangular wave generating step with reference to the output voltage of the amplifying step, and the output of the amplifying step A second comparison step for comparing voltages with reference to the other triangular wave output from the triangular wave generation step, and a drive for driving a load connected to an output terminal in accordance with the outputs of the first and second comparison steps Steps.
本発明のPWM駆動装置およびPWM駆動方法によれば、指令電圧および分圧された出力端子電圧が別々の電圧電流変換器に入力され、双方の電圧電流変換器の出力の接続点にコンデンサの一端が接続され、コンデンサの端子電圧を増幅器で増幅した電圧に基づいてPWM変調、駆動が行われ、分圧器による電圧分圧比のみでゲインが決定される。 According to the PWM drive device and the PWM drive method of the present invention, the command voltage and the divided output terminal voltage are input to separate voltage-current converters, and one end of the capacitor is connected to the connection point of the outputs of both voltage-current converters. Are connected, PWM modulation and driving are performed based on the voltage obtained by amplifying the terminal voltage of the capacitor with an amplifier, and the gain is determined only by the voltage division ratio by the voltage divider.
半導体チップ内に形成した電圧分圧比を決定する抵抗の形成寸法誤差、温度変化は、すべて同一傾向となるため、個別の抵抗値は誤差が発生しても、抵抗値の相互比率は変わらない。したがって抵抗分圧比、すなわち駆動装置のゲインがばらつくことは無い。このためチップ面積を増大して抵抗の形成寸法誤差を抑える必要が無く、またトリミングなどの後工程が不要で、温度に対しても安定したゲインを維持することができる。 The formation dimension error of the resistor that determines the voltage division ratio formed in the semiconductor chip and the temperature change all have the same tendency. Therefore, even if an error occurs in individual resistance values, the mutual ratio of the resistance values does not change. Therefore, the resistance voltage dividing ratio, that is, the gain of the driving device does not vary. For this reason, it is not necessary to increase the chip area and suppress the formation dimension error of the resistor, and a subsequent process such as trimming is not required, and a stable gain can be maintained with respect to temperature.
上記構成の本発明のPWM駆動装置において、前記三角波発生器は、1つの三角波発振器および反転器からなる構成とすることができる。 In the PWM drive device of the present invention having the above-described configuration, the triangular wave generator can be configured by one triangular wave oscillator and an inverter.
あるいは、前記三角波発生器は、1つの三角波発振器および差動出力の増幅器からなる構成とすることができる。 Alternatively, the triangular wave generator may be composed of one triangular wave oscillator and a differential output amplifier.
前記分圧器は、2つ以上の抵抗により構成された電圧分圧回路からなる構成とすることができる。 The voltage divider can be constituted by a voltage divider circuit constituted by two or more resistors.
あるいは、前記分圧器は、出力端子ごとに設けられた第1の分圧器および第2の分圧器により構成され、前記第2の電圧電流変換器は、前記第1の分圧器と前記第2の分圧器の出力電圧の差を電流に変換する構成とすることができる。 Alternatively, the voltage divider is configured by a first voltage divider and a second voltage divider provided for each output terminal, and the second voltage-current converter is configured by the first voltage divider and the second voltage divider. A difference between the output voltages of the voltage divider can be converted into a current.
前記駆動回路は、それぞれ前記第1および第2の比較器の出力が入力される第1および第2のプリドライバと、それぞれ前記第1および第2のプリドライバにより駆動される2つのスイッチング素子からなる第1および第2の出力回路とを有し、前記第1および第2の出力回路と前記負荷によりHブリッジ型回路が構成されるものとすることができる。 The driving circuit includes first and second pre-drivers to which outputs of the first and second comparators are input, respectively, and two switching elements driven by the first and second pre-drivers, respectively. The first and second output circuits may be configured, and an H-bridge circuit may be configured by the first and second output circuits and the load.
前記第1および第2の電圧電流変換器は、同一のトランスコンダクタンスを有する構成とすることができる。 The first and second voltage / current converters may have the same transconductance.
上記いずれかの構成のPWM駆動装置を複数備え、前記三角波発生器を複数の前記PWM駆動装置で共用するように構成することができる。 A plurality of PWM drive devices having any one of the above configurations may be provided, and the triangular wave generator may be shared by the plurality of PWM drive devices.
以下、本発明の実施の形態におけるPWM駆動装置およびPWM駆動方法について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a PWM drive device and a PWM drive method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるPWM駆動装置1aの構成を示す回路図である。図2は、通常モードでの図1の駆動装置各部の信号の時間経過を示す波形図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of
PWM駆動装置1aは、負荷2を駆動するための電力を供給する。電源3の発生する電圧Vinは、PWM駆動装置1aの入力端子IN_より入力されて負荷2の平均駆動電圧を指令する指令電圧となる。指令電圧Vin、および電源4から出力される参照電圧VrefAは、第1の電圧電流変換器6のマイナス入力およびプラス入力にそれぞれ入力される。
The
一方、第2の電圧電流変換器7のマイナス入力およびプラス入力にそれぞれ入力される電圧VRdおよびVFdは、次のとおりに生成される。すなわち、出力端子FO_、RO_の端子電圧VFO、VROが分圧器5に入力される。分圧器5内部では3つの抵抗Rx、Ry、Rzが直列接続され、抵抗Rxの一端に出力端子RO_が接続され、抵抗Rzの一端に出力端子FO_が接続されている。そして、抵抗Rxと抵抗Ryの接続点の電圧VRdが、第2の電圧電流変換器7のマイナス入力に接続されている。同様に、抵抗Ryと抵抗Rzの接続点の電圧VFdが、第2の電圧電流変換器7のプラス入力に接続されている。ここで、Rx、Ry、Rzは、抵抗を示す符号として用いられるとともに、その抵抗値を表す記号としても用いられる。以上の構成により、抵抗Ryの両端電圧VFd−VRdは、端子間電圧VFO―VROのRy/(Rx+Ry+Rz)倍となる。
On the other hand, the voltages V Rd and V Fd respectively input to the negative input and the positive input of the second voltage-
本実施の形態における第1および第2の電圧電流変換器6、7はそれぞれ所定のトランスコンダクタンスgm1およびgm2を有し、プラス入力とマイナス入力の差電圧を電流に変換して出力する。第1および第2の電圧電流変換器6、7の出力は互いに接続され、その接続点にさらに、コンデンサCの一端と増幅器8の入力も接続されている。
The first and second voltage /
コンデンサCには、第1の電圧電流変換器6、および第2の電圧電流変換器7の各電流出力が流れ込み配線電位Vfbが発生する。配線電位Vfbは、極性反転した指令電圧(電流)に帰還電圧(電流)を加えた負帰還処理と、電流によって蓄電され、電圧で出力する積分処理の機能を果たすほか、PWM変調・駆動により発生した高調波ノイズ成分を平滑化する効果をも与える。
The capacitor C receives the respective current outputs of the first voltage-
増幅器8は、本実施の形態ではコンデンサCの蓄電電圧に相当する配線電圧Vfbを所定のゲインで増幅する。必要に応じて入力電圧と不図示の基準電位との差動出力とする形式であってもよい。
In the present embodiment, the
三角波発生器9は、内部に三角波発振器9aと反転器9bを有する。三角波発振器9aの出力する三角波TRWRの一部が反転器9bに入力され、振幅、平均値はそのままで出力波形の反転したもう一つの三角波TRWFとして出力される。三角波TRWFとTRWRは振幅、オフセットは双方とも所定の値で位相が互いに180度異なっている三角波となる。
The triangular wave generator 9 includes a
PWM変調器10内の第1の比較器10aのプラス入力には三角波TRWFが、マイナス入力には増幅器8の出力電圧VOFが入力される。第2の比較器10bのプラス入力には増幅器8の出力電圧VOFが、マイナス入力には三角波TRWRが入力される。したがって、出力電圧VOFと2つの三角波との比較によるPWM変調が行なわれ、第1および第2の比較器10a、10bはそれぞれ、駆動信号DSFおよびDSRを出力する。
The triangular wave TRWF is inputted to the plus input of the
駆動回路11内の出力回路11c、11dは、トランジスタやMOSFETなどのスイッチング素子を2つ用いたハーフブリッジ回路で構成され、出力回路11c、11dおよび負荷2によりHブリッジ回路が形成されている。また、プリドライバ11a、11bは出力回路11c、11d内のスイッチング素子を駆動するための適切なドライブ信号FH、FL、RH、RLを生成する。駆動信号DSFおよびDSRがそれぞれ入力されることにより、プリドライバ11a、11bはそれぞれドライブ信号FH、FL、RH、RLを出力する。出力回路11c、11dはドライブ信号FH、FL、RH、RLに従ってスイッチング動作し、出力回路11c、11dの出力が接続された出力端子FO_およびRO_から負荷2に電力が供給される。
The
図2(a)は、通常モードでの図1の指令電圧Vin(Vin−VrefAの形式で表記)を示す波形である。(b)は配線電圧Vfbを示す。(c)は、増幅器出力電圧VOF、三角波TRWF、TRWRを示す。(d)、(e)は各々、駆動信号DSF、DSRを示す。(f)、(g)は各々、端子電圧VFO、VROを示す。(h)は、出力端子電圧VFO−VROの時間経過を示す。三角波TRWF、TRWRによって増幅器出力電圧VOFがPWM変調を受けて、最終的に出力端子電圧VFO,VROがPWM変調された出力となり、かつPWM周期での時間平均が、指令電圧Vinに相似な形状となるのがわかる。 FIG. 2A is a waveform showing the command voltage V in ( expressed in the form of V in −V refA ) in FIG. 1 in the normal mode. (B) shows the wiring voltage V fb . (C) shows the amplifier output voltage V OF and triangular waves TRWF and TRWR. (D) and (e) show drive signals DSF and DSR, respectively. (F) and (g) indicate terminal voltages V FO and V RO , respectively. (H) shows the time lapse of the output terminal voltage V FO -V RO . Triangular wave TRWF, the amplifier output voltage V OF is subjected to PWM modulation by TRWR, finally output terminal voltage V FO, V RO is an output that is PWM modulated, and time average of the PWM cycle, the command voltage V in It turns out that it becomes a similar shape.
図3は、図1の増幅器8、三角波発振器9a、反転器9b、第1および第2の比較器10a、10b、第1および第2のプリドライバ11a、11b、第1および第2の出力回路11c、11dまでを含む駆動系12および負荷2を、2つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成を示す図である。ゲインブロック12aは、図1の負荷2および駆動系12の三角波発振器9a、反転器9b、第1および第2の比較器10a、10bを除いた総合ゲインをG1として表す。変調度ブロック12bは、図1の駆動系12の三角波発振器9a、反転器9bおよび第1および第2の比較器10a、10bによる変調度を、総合ゲインG1とは独立に変調度M1(通常0≦M1≦1)として表わす。
3 shows the
図3において、第1および第2の電圧電流変換器6、7のトランスコンダクタンスをそれぞれgm1、gm2、コンデンサCの容量をCとすると、駆動回路1全体のゲインGcloseは最終的に(数2)の通りとなる
In FIG. 3, when the transconductances of the first and second voltage-to-
一般的には、トランスコンダクタンスの値は電圧電流変換器を構成する半導体回路の動作点、温度、あるいは半導体回路形成時の寸法形成誤差などにより変化する。しかし半導体チップに第1および第2の電圧電流変換器6、7の回路を近接して形成するなどの方法を取ること、そして第1および第2の電圧電流変換器6、7のトランスコンダクタンスgm1、gm2を同一の値にしておくことにより、動作点や温度、半導体回路形成時の寸法形成誤差などによるgm1、gm2の変動率をほぼ同一にすることができる。それにより、駆動回路1のゲインには、第1および第2の電圧電流変換器6、7のトランスコンダクタンス変動の影響が及ばなくなる。抵抗Rx、Ry、Rzに関しても、同様に近接して形成することで温度や半導体回路形成時の寸法形成誤差などによる変動率をほぼ同一にすることができる。したがって本実施の形態の駆動回路1は安定したゲインとなり、分圧器5の抵抗比だけでゲインを決定することができる。
In general, the value of transconductance varies depending on the operating point of the semiconductor circuit constituting the voltage-current converter, the temperature, or a dimension forming error when forming the semiconductor circuit. However, the first and second voltage /
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2におけるPWM駆動装置1bの回路構成図である。図4において、図1の実施の形態1におけるPWM駆動装置1aと同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。図4において、図1の実施の形態1と異なる点は、図1の分圧器5が分圧器13に変更されていること、および三角波発生器9が三角波発生器14に変更されていることである。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the
すなわち、図1の分圧器5が出力端子間電圧VFO−VROを直列抵抗により直接分圧していたのに対し、図4では、分圧器13は各出力端子電圧VFO、VROを各々接地との間で分圧する。また、三角波発生器14は、図1の反転器9bに替えて差動出力増幅器14bを用いて構成される。それ以外の要素は、図1に示した実施の形態1と同様である。
That is, the voltage divider 5 in FIG. 1 directly divides the output terminal voltage V FO -V RO by a series resistance, whereas in FIG. 4, the
図4において、分圧器13は第1および第2の分圧器13a、13bにより構成され、出力端子FO_、RO_の端子電圧VFO、VROは、第1および第2の分圧器13a、13bにそれぞれ入力される。第1の分圧器13a内部では2つの抵抗R1f、R2fが直列接続され、抵抗R1f、R2fの接続点は第2の電圧電流変換器7のプラス入力に接続されている。抵抗R1fの他端が接地され、抵抗R2fの他端は出力端子FO_と接続されている。同様に第2の分圧器13b内部では2つの抵抗R1r、R2rが直列接続され、抵抗R1r、R2rの接続点は第2の電圧電流変換器7のマイナス入力に接続されている。抵抗R1rの他端が接地され、抵抗R2rの他端は出力端子RO_と接続されている。
In FIG. 4, the
以上の構成により第1、第2の分圧器13a、13bの出力電圧VFd、VRdは、各抵抗の抵抗値がR1f=R1r=R1、R2f=R2r=R2であるとして、いずれも出力端子電圧VFO、VROのR1/(R1+R2)倍となる。第2の電圧電流変換器7内での入力電圧の差動動作により、出力端子電圧VFO、VROがそれぞれR1/(R1+R2)倍に分圧されたものの差分、すなわち出力端子間電圧の分圧に比例した電流が第2の電圧電流変換器7より出力される。図1の実施の形態1と同様に、出力端子間電圧に比例した電流が第2の電圧電流変換器7から出力されることがわかる。
With the above configuration, the output voltages V Fd and V Rd of the first and
一方、三角波発生器14は内部に三角波発振器14aと差動出力増幅器14bを有する。三角波発振器14aの発振する平均値0の三角波が差動出力増幅器14bに入力され、振幅、オフセットが双方とも所定の大きさで位相が互いに180度異なっている三角波TRWFとTRWRが出力される。PWM変調器10内の第1の比較器10aのプラス入力に三角波TRWFが、マイナス入力には出力電圧VOFが入力される。第2の比較器10bのプラス入力には増幅器8の出力電圧VOFが、マイナス入力には三角波TRWRが入力され、出力電圧VOFと2つの三角波との比較によるPWM変調が行なわれる。
On the other hand, the
差動出力増幅器14bは、差動入力信号に対し反転出力と非反転出力を同一振幅、同一タイミングで出力する。また反転出力と非反転出力の回路が対称に作られており、差動バランスが優れている特徴を持つ。本実施の形態では三角波を入力するため、180度の位相差となる。なお、本実施の形態での差動出力増幅器14bは、反転出力、非反転出力とも、同一符号、同一値の出力オフセット電圧を持たせるものとする。
The
図5は、図3と同様に図4における、増幅器8、三角波発振器14a、差動出力増幅器14b、第1および第2の比較器10a、10b、第1および第2のプリドライバ11a、11b、第1および第2の出力回路11c、11dまでを含む駆動系15、および負荷2を、2つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成図である。ゲインブロック15aは、図4の負荷2および駆動系15の三角波発振器14a、差動出力増幅器14b、第1および第2の比較器10a、10bを除いた総合ゲインをG2として表す。変調度ブロック15bは、図4の駆動系15の三角波発振器14a、差動出力増幅器14bおよび第1および第2の比較器10a、10bによる変調度を、総合ゲインG2とは独立に変調度M2(通常0≦M2≦1)として表わす。
5 is similar to FIG. 3 in that the
図5において、第1および第2の電圧電流変換器6、7のトランスコンダクタンスをそれぞれgm1、gm2、コンデンサCの容量をC、各抵抗の抵抗値をR1f=R1r=R1、R2f=R2r=R2で表すと、駆動回路全体のゲインGcloseは最終的に(数3)の通りとなる
In FIG. 5, the transconductances of the first and second voltage-
つまり、駆動回路1bのゲインは、分圧器13の抵抗の比および電圧電流変換器6、7のトランスコンダクタンスgm1、gm2の比で決定される。実施の形態1と同様に、電圧電流変換器6、7のトランスコンダクタンスgm1、gm2を同一にすることで、駆動回路1bのゲインは、温度変化や半導体の寸法形成誤差などの影響を受けず、抵抗の比だけで駆動回路1bのゲインを設定することができる。
That is, the gain of the
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3におけるPWM駆動装置の回路構成図である。本実施の形態は、複数の負荷を駆動するための構成に関するものである。図6に示される駆動ブロック20、21、22は、実施の形態1または2におけるPWM駆動装置から三角波発生器を分離した構成を有し、それぞれ負荷23、24、25を駆動する。各駆動ブロック20、21、22にはそれぞれ、指令電圧用の電源26、27、28が接続されている。一方、三角波中央発生器29の出力は、3つの駆動ブロック20、21、22により共用される。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the PWM drive device according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment relates to a configuration for driving a plurality of loads. Drive blocks 20, 21, and 22 shown in FIG. 6 have a configuration in which a triangular wave generator is separated from the PWM drive device in the first or second embodiment, and drives
三角波中央発生器29は、振幅、オフセットが双方とも所定の大きさで位相が互いに180度異なっている三角波TRWFとTRWRを、駆動ブロック20、21、22に供給する。各駆動ブロック20、21、22がそれぞれ三角波発生器を所有せず、1つの三角波中央発生器29で2つの三角波TRWFとTRWRを各駆動ブロック20、21、22に並列に供給しても、各駆動ブロック20、21、22の動作に悪影響を及ぼすことはない。したがって、余分な三角波発生器に相当する回路削減が可能となる。
The triangular
なお、本発明の各実施の形態では、分圧器は抵抗を用いて構成されているが、抵抗に限らず、電子ボリュームやスイッチトキャパシタ回路などの半導体回路などを用いてもよい。 In each embodiment of the present invention, the voltage divider is configured using a resistor. However, the voltage divider is not limited to a resistor, and a semiconductor circuit such as an electronic volume or a switched capacitor circuit may be used.
また、第1および第2の電圧電流変換器6、7の出力とコンデンサC、増幅器8の入力との接続に関して、任意の経路に任意の他の素子を挿入することもできる。例えば第2の電流電圧変換器12の出力に接地したコンデンサと抵抗を接続し、抵抗の他端と第1の電流電圧変換器11の出力と増幅器8の入力を接続し、適切な回路定数を設定することにより、駆動回路の動作周波数域を拡大し発振を防ぐなどの効果を追加することが可能である。
In addition, regarding the connection between the outputs of the first and second voltage-
また、電圧電流変換器や三角波発生器、コンデンサや増幅器、比較器などの動作を、マイコンやソフトウエアを用いて実現してもよい。 In addition, the operations of a voltage-current converter, a triangular wave generator, a capacitor, an amplifier, a comparator, and the like may be realized using a microcomputer or software.
また駆動回路に用いる方式はHブリッジ回路に限らず、その他の回路方式で行ってもよい。 The method used for the drive circuit is not limited to the H-bridge circuit, and other circuit methods may be used.
本発明に係るPWM駆動装置およびPWM駆動方法は、チップ面積を増大させること無く、トリミングなどの後工程が不要で、温度に対して安定したゲインを有することができ、電磁式アクチュエータ、リニアアクチュエータ、多相のモータ等に有用である。 The PWM drive device and the PWM drive method according to the present invention do not require a subsequent process such as trimming without increasing the chip area, and can have a stable gain with respect to temperature. Useful for multi-phase motors.
1a、1b、101 PWM駆動装置
2、102 負荷
3、4、103 電源
5、13 分圧器
6 第1の電圧電流変換器
7 第2の電圧電流変換器
8、104 増幅器
9、14 三角波発生器
9a、14a、106 三角波発振器
9b、105 反転器
10 PWM変調器
10a、107 第1の比較器
10b、108 第2の比較器
11 駆動回路
11c、111 第1の出力回路
11d、112 第2の出力回路
12、15、114 駆動系
12a、15a、114a ゲインブロック
12b、15b、114b 変調度ブロック
13a 第1の分圧器
13b 第2の分圧器
14b 差動出力増幅器
20、21、22 駆動ブロック
23、24、25 負荷
26、27、28 電源
29 三角波中央発生器
113 電圧電流変換器
IN_ 入力端子
FO_、RO_ 出力端子
1a, 1b, 101
Claims (9)
出力端子間電圧を分圧する分圧器と、
前記分圧器の出力電圧を電流に変換する第2の電圧電流変換器と、
前記第1の電圧電流変換器の出力と前記第2の電圧電流変換器の出力との接続点に一端が接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの端子電圧を増幅する増幅器と、
互いに位相が180度異なる三角波を発生する三角波発生器と、
一方の前記三角波を前記増幅器の出力電圧を基準として比較する第1の比較器と、
前記増幅器の出力電圧を他方の前記三角波を基準として比較する第2の比較器と、
前記第1および第2の比較器の出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動回路とを備えたPWM駆動装置。 A first voltage-current converter for converting a command voltage into a current;
A voltage divider that divides the voltage between the output terminals;
A second voltage-current converter that converts the output voltage of the voltage divider to a current;
A capacitor having one end connected to a connection point between the output of the first voltage-current converter and the output of the second voltage-current converter;
An amplifier for amplifying the terminal voltage of the capacitor;
A triangular wave generator that generates triangular waves that are 180 degrees out of phase with each other;
A first comparator for comparing one of the triangular waves with reference to the output voltage of the amplifier;
A second comparator for comparing the output voltage of the amplifier with reference to the other triangular wave;
And a drive circuit for driving a load connected to an output terminal in accordance with the outputs of the first and second comparators.
前記第2の電圧電流変換器は、前記第1の分圧器と前記第2の分圧器の出力電圧の差を電流に変換する請求項1から4のいずれか1項に記載のPWM駆動装置。 The voltage divider is composed of a first voltage divider and a second voltage divider provided for each output terminal,
5. The PWM drive device according to claim 1, wherein the second voltage-current converter converts a difference between output voltages of the first voltage divider and the second voltage divider into a current. 6.
前記三角波発生器を複数の前記PWM駆動装置で共用するように構成されたPWM駆動装置。 A plurality of PWM drive devices according to any one of claims 1 to 7,
A PWM driving device configured to share the triangular wave generator among a plurality of the PWM driving devices.
出力端子間電圧を分圧する分圧ステップと、
前記分圧ステップの出力電圧を電流に変換する第2の電圧電流変換ステップと、
前記第1の電圧電流変換ステップの電流出力と前記第2の電圧電流変換ステップの電流出力を、共通のコンデンサに蓄電して電圧に変換する積分型電圧変換ステップと、
前記コンデンサの端子電圧を増幅する増幅ステップと、
互いに位相が180度異なる三角波を発生する三角波発生ステップと、
前記三角波発生ステップの出力する一方の三角波を、前記増幅ステップの出力電圧を基準として比較する第1の比較ステップと、
前記増幅ステップの出力電圧を、前記三角波発生ステップの出力する他方の三角波を基準として比較する第2の比較ステップと、
前記第1および第2の比較ステップの出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動ステップとを有するPWM駆動方法。 A first voltage-current conversion step for converting a command voltage into a current;
A voltage dividing step for dividing the voltage between the output terminals;
A second voltage-current conversion step for converting the output voltage of the voltage division step into a current;
An integral voltage conversion step of storing the current output of the first voltage-current conversion step and the current output of the second voltage-current conversion step in a common capacitor and converting the voltage into a voltage;
An amplification step of amplifying the terminal voltage of the capacitor;
A triangular wave generating step for generating triangular waves that are 180 degrees out of phase with each other;
A first comparison step of comparing one triangular wave output from the triangular wave generation step with reference to the output voltage of the amplification step;
A second comparison step of comparing the output voltage of the amplification step with reference to the other triangular wave output from the triangular wave generation step;
And a drive step of driving a load connected to an output terminal in accordance with the outputs of the first and second comparison steps.
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CN109004917A (en) * | 2018-08-24 | 2018-12-14 | 北方电子研究院安徽有限公司 | A kind of low temperature temperature control pwm circuit |
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