JP2010110116A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＤ変換器はひとつだけで良く、更には、それぞれのモータの電流検出回路は、ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗を１本備えるだけという簡単な構成のモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】複数のモータ１０Ａ、１０Ｂの夫々のコイルに電流を供給する複数のドライバ２０Ａ、２０Ｂと、各ドライバをＰＷＭ周期中の所定の期間だけ通電状態にすることでコイルに供給する電流量を調節する複数のＰＷＭ回路３０Ａ、３０Ｂと、各ドライバ２０Ａ、２０Ｂとグラウンド電位ＧＮＤとの間に夫々設けられた電流検出抵抗４０Ａ、４０Ｂと、各電流検出抵抗４０Ａ、４０Ｂにより検出された夫々のコイル電流信号Ａ、Ｂから何れか一つを選択するセレクタ５０と、セレクタ５０で選択されたコイル電流信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器６０と、各ＰＷＭ回路３０、セレクタ５０、及びＡＤ変換器６０の動作を制御するプロセッサ７０と、を備えて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動装置に関し、さらに詳しくは、複数のモータドライバを１つのプロセッサにより制御する回路構成技術に関するものである。

モータの制御手法のひとつに、モータコイルに流れる電流を制御する電流制御（トルク制御）がある。電流制御を行うためには、もちろん、モータコイル電流を検出しなければならない。即ち、モータコイルに流れる電流を検出するには、電流流路の途中に検出用の抵抗を挿入し、その抵抗の端子間に発生する電圧を間接的に得るのが一般的である。図６に、電流検出回路の構成例を示す。図６の１０は３相モータで、１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗはモータの電機子巻き線コイルである。また、２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗ、２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗはドライバを構成するスイッチング素子であり、電源（Ｖｃｃ）とモータコイルとグラウンド（ＧＮＤ）の間に複数個設け、モータコイルに通電する電流を調整するものである。具体的には、トランジスタやＦＥＴなどの半導体素子で実現される。また、各スイッチング素子と並列に接続されているダイオード２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗ、２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗは、回生ダイオードや還流ダイオードなどと呼ばれるものである。このダイオードの動作については後述する。
ＰＷＭ回路３０は、各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えるものである。
抵抗素子４０または抵抗素子４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗが、モータコイル電流を検出するために設けた、電流検出抵抗である。電流検出抵抗４０または電流検出抵抗４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗに電流が流れているときに、それら抵抗の端子間に発生する電圧を測定すれば、オームの法則から電流を知ることができる（尚、図６では、後述する説明で比較しやすくするために電流検出抵抗を４本描いたが、実際には電流検出抵抗４０の１本だけか、もしくは電流検出抵抗４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗの３本組みのどちらかが備えてあれば十分である）。

また図６では、電流検出抵抗４０は下段のスイッチング素子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗとグラウンドとの間に接続してあるが、電源と上段のスイッチング素子２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗとの間に接続しても構わない。また図６では、電流検出抵抗４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗを相ごとに１本ずつ図示したが、３相のうち２相分の電流が分かれば残り１相は簡単に計算できるので、電流検出抵抗４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗのうち２本以上あればよい。ただし、電流検出抵抗４０の１本だけを使用して電流検出回路を構成した場合には、モータコイル電流を検出できない期間がある。これについて図７および図８を用いて説明する。
先の図６で示したような単一電源（Ｖｃｃ）の構成でモータコイルに印加する電圧を可変とするための手段として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）駆動という手段が広く使用されている。この駆動手段は、モータコイルに電圧を印加する時間を調整することで、平均印加電圧を変えるものである（ＰＷＭ周期の長さをＴｐｗｍ、ＰＷＭ周期のうち電圧を印加している期間をＴｏｎとすれば、平均印加電圧はＶｃｃ＊（Ｔｏｎ／Ｔｐｗｍ）となる）。
図６中のＰＷＭ回路３０は、このＰＷＭ駆動方式を実施するためのものであり、モータコイルに印加したい平均電圧値に応じて、ＰＷＭ周期中において各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦしておく期間を決定し、ＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えるものである。

図７では、図６の構成の回路でＰＷＭ駆動を行った時の電流流路を示す。ここでは、Ｕ相上側のスイッチング素子２１ＵのＯＮ／ＯＦＦ状態をＰＷＭ状に切り替え、かつＶ相下側のスイッチング素子２２ＶはＯＮ状態とし、その他のスイッチング素子２１Ｖ、２１Ｗ、２２Ｕ、２２ＷはＯＦＦ状態とする。この組み合わせ以外のＯＮ／ＯＦＦ状態でもコイルに電流を供給することはできるが、説明は同様であるので省略する。
図７（ａ）中に太い矢印で示したのは、スイッチング素子２１ＵがＯＮ状態の期間、すなわちＰＷＭ−ＯＮ期間中における電流の流路である。電流は、電源→スイッチング素子２１Ｕ→電流検出抵抗４１Ｕ→モータコイル１１Ｕ→モータコイル１１Ｖ→電流検出抵抗４１Ｖ→スイッチング素子２２Ｖ→電流検出抵抗４０→グラウンド、という順に流れることになる。つまりこのとき、モータコイルに流れる電流は、電流検出抵抗４１Ｕ、４１Ｖおよび電流検出抵抗４０に流れる電流と等しいということになる。
図７（ｂ）中に太い矢印で示したのは、スイッチング素子２１ＵがＯＦＦ状態の期間、すなわちＰＷＭ−ＯＦＦ期間中における電流の流路である。スイッチング素子２１ＵがＯＦＦ状態となると、電源からモータコイルに電流を供給する経路が絶たれてしまうが、モータコイルが自身に流れる電流を維持するために逆起電圧を発生させ、この逆起電圧によってダイオード２４Ｕが導通することで、電流検出抵抗４１Ｕ→モータコイル１１Ｕ→モータコイル１１Ｖ→電流検出抵抗４１Ｖ→スイッチング素子２２Ｖ→ダイオード２４Ｕ→電流検出抵抗４１Ｕ→モータコイル１１Ｕ→…と、循環する電流流路が形成される。つまりこのとき、モータコイルに流れる電流は、電流検出抵抗４１Ｕ、４１Ｖに流れる電流と等しいが、電流検出抵抗４０には全く電流が流れないということになる。

図８では、図７（ａ）（ｂ）のようにコイル電流が流れたときの、コイル電流波形と電流検出抵抗の端子間電圧の波形を示している。電流検出抵抗４１Ｕ（または４１Ｖ）にはコイル電流と全く同じ電流が流れるので、端子間電圧の波形もコイル電流の波形と同等になる。一方で、電流検出抵抗４０にはＰＷＭ−ＯＮ期間中にのみコイル電流が流れるので、端子間電圧の波形はパルス状となる（尚、図８のコイル電流波形にみられるリプルは、コイルが自身に流れる電流を維持しようとする働きによって生じるものである）。また、図８の電流検出抵抗４０の端子間電圧波形で、ＰＷＭ−ＯＮ期間となった直後に乱れが生じるのは、回生ダイオードの逆回復電流の影響や、回路に寄生するインダクタンス成分・容量成分によるリンギングの影響を受けるためである。
図７および図８から、次のようにまとめられる。１）モータとドライバとの間に電流検出抵抗４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗを備えるような電流検出回路の構成であれば、ＰＷＭ周期中のいつでも、モータコイル電流を検出できる。２）ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗４０の１本だけを備えるような電流検出回路の構成であれば、ＰＷＭ−ＯＮ期間中においてのみ、モータコイル電流を検出できる。３）電流検出抵抗４０の１本だけの電流検出回路構成でモータコイル電流を検出するためには、ＰＷＭ−ＯＮ期間中を狙って電流検出抵抗４０の電流（正確には、検出抵抗により電圧に変換した量）をサンプリングせねばならないということである。
このような注意点はあるものの、使用する電流検出抵抗の数が少ないことは十分なメリットである（電流検出の用途で使う抵抗には、抵抗値が小さく定格電力が大きいことが要求されるため、一般用途で使う抵抗に比べて高価で大型になる）。

ところで、モータ制御を行うにあたっては、精度の良さや設計の柔軟さといった点から、マイコン（Microcontroller）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサが広く使用されている。さらに近年のプロセッサの高速化により、複数のモータの制御演算をひとつのプロセッサで行い、同時に駆動することも容易になった。これは当然ながら、モータの数と同じ数のプロセッサを使用して駆動するのに比べて、コスト面で有利である。
前述のようにして検出したモータコイル電流を元にして、プロセッサで電流制御演算を行うには、検出した電流量（正確には、検出抵抗により電圧に変換した量）をＡＤ変換器を使ってデジタル値に変換してやればよい。複数のモータの電流制御を同時に行う場合には、前述の構成の電流検出回路と、ＡＤ変換器とを、モータと同数だけ用意するというのが、ごく簡単な方法ではある。しかしながら、ＡＤ変換器は高価な電子部品であり、そのようなものがモータと同数必要となれば、プロセッサをひとつだけで済ませることで生まれるコストメリットが失われてしまう。
そこで、ＡＤ変換器を増やすことなく複数モータの同時駆動を実現し、コストの上昇を回避するための従来例として、特許文献１に記載のものがある。それによると、複数のモータを同時に駆動する場合には、複数モータそれぞれの位置情報信号のうちのいずれかひとつを選択し、ＡＤ変換器に入力するセレクタを備えておき、更に、それぞれのＰＷＭ回路の駆動周期（＝ＰＷＭ周期）のスタートタイミングを一定量ずらしておいた上で、それぞれの駆動周期のスタートタイミングにおいて、それぞれの位置情報信号のＡＤ変換を実施するように、セレクタを切り替える、といった案を提示している。この発明であれば、複数のモータでＡＤ変換の動作タイミングが重なることがないので、ＡＤ変換器を共有できるとしている。
特開２００６−１６６５７５公報

特許文献では位置情報信号（＝コイル電流）の検出方法については詳しく触れていないが、特許文献の本文や図面から判断すると、モータと駆動用パワートランジスタ（＝ドライバ）との間に、図６の電流検出抵抗４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗのようなもの、もしくは高価な電流センサなど、何かしらの検出用素子を備えているはずである。ただし実際に検出する電流は２相分のみで、残り１相は計算で求めるようなので、結局、特許文献のようにして複数モータを駆動する場合には、ＡＤ変換器がふたつと、モータの数の２倍の電流検出用素子が必要になる。また、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明したとおり、モータと駆動用パワートランジスタの間に電流検出用素子を備えるような構成であれば、ＰＷＭ周期中のいつでもモータコイル電流を検出できる。そこで特許文献１では、複数のモータそれぞれの駆動周期（＝ＰＷＭ周期）のスタートタイミングにおいて、検出された位置情報信号（＝コイル電流）をＡＤ変換すると決めている。

ここで、電流検出回路を、ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗４０の１本だけを備えるような構成に置き換えることができれば、複数モータを駆動する場合であっても、ＡＤ変換器がひとつと、モータと同数の電流検出抵抗で十分となるので、特許文献の構成よりも一層のコストダウンを見込める。しかしながら、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明したとおり、ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗４０の１本だけを備えるような電流検出回路の構成で、モータコイル電流を検出するためには、ＰＷＭ−ＯＮ期間中を狙って電流検出抵抗４０の電流（正確には、検出抵抗により電圧に変換した量）をサンプリングしなければならない。そのため、特許文献１のようにＡＤ変換するタイミングをＰＷＭ周期のスタートタイミングに固定してしまっては、電流検出に失敗してしまうおそれがある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、複数のモータを同時に駆動するモータ駆動装置で、それぞれのモータを時分割に駆動し、それにより発生したコイル電流信号の何れか一方を選択してＡＤ変換することにより、ＡＤ変換器はひとつだけで良く、更には、それぞれのモータの電流検出回路は、ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗を１本備えるだけという簡単な構成のモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、複数のモータを同時に駆動するモータ駆動装置であって、前記複数のモータの各コイルに夫々電流を供給する複数のドライバと、前記各ドライバをＰＷＭ周期中の所定の期間だけ通電状態にすることで前記コイルに供給する電流量を調節する複数のＰＷＭ回路と、前記各ドライバとグラウンド電位との間、又は前記各ドライバと電源電位との間に夫々設けられた電流検出抵抗と、前記各電流検出抵抗により検出された夫々のコイル電流信号から何れか一つを選択するセレクタと、前記セレクタで選択されたコイル電流信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器と、前記各ＰＷＭ回路、前記セレクタ、及び前記ＡＤ変換器の動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２は、前記制御手段は、ＰＷＭ周期の開始タイミングを任意の時間だけずらすように前記各ＰＷＭ回路を制御し、前記複数のモータの何れか一つのモータの前記ＰＷＭ周期の開始タイミングから任意の時間が経過した後ＡＤ変換動作を開始するように前記ＡＤ変換器を制御し、前記複数のモータの何れか一つのモータのＰＷＭ周期に対応した前記ＡＤ変換動作の開始指示よりも前のタイミングにおいて、該モータに対応した前記コイル電流信号を選択するように前記セレクタを制御することを特徴とする。

請求項３は、前記制御手段は、前記各ＰＷＭ回路が前記夫々のドライバを通電状態とした直後に発生する前記夫々のコイル電流信号の乱れが十分に収束する時間を見越して、前記ＡＤ変換動作を開始するように前記ＡＤ変換器を制御することを特徴とする。
請求項４は、前記各ＰＷＭ回路が前記夫々のドライバを通電状態としている期間の下限値を設定しておき、前記制御手段は、ＡＤ変換動作の開始を指示するタイミングが、前記下限値の期間内に含まれるように前記ＡＤ変換器を制御することを特徴とする。
請求項５は、前記制御手段は、前記ＡＤ変換器の変換結果を入力する結果入力手段と、該ＡＤ変換器の変換結果に基づいて最新のコイル電流信号の値を取得し、該値に基づいて各モータに対応する前記夫々のドライバを通電状態とする期間を決定する制御演算結果を出力する演算結果出力手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、複数のモータを同時に駆動するモータ駆動装置で、それぞれのモータを時分割に駆動し、それにより発生したコイル電流信号の何れか一方を選択してＡＤ変換することにより、ＡＤ変換器はひとつだけで良く、更には、それぞれのモータの電流検出回路は、ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗を１本備えるだけという簡単な構成のモータ駆動装置を提供することができる。
また、ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗を１本備えるだけの簡単な構成の電流検出回路であっても、コイル電流を正しく得ることが可能になる。
また、ＡＤ変換を実施するタイミングにおいて、コイル電流信号のパルスが確実に現れているようにすることが可能になる。
また、複数のモータを同時に駆動するモータ駆動装置で、それぞれのモータについて電流制御を含む制御演算を行うが、それぞれのコイル電流をＡＤ変換するＡＤ変換器はひとつだけで良く、さらには電流検出抵抗はモータひとつにつきそれぞれ１本備えるだけで良く、さらには最新のコイル電流量に基づいた電流制御演算を行うことが可能であり、さらには最新の制御演算結果を次回のＰＷＭ周期におけるＰＷＭ−ＯＮ期間として反映することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。同じ構成要素には図６と同じ参照番号を付して説明する。このモータ駆動装置１００は、複数のモータ１０Ａ、１０Ｂを同時に駆動するモータ駆動装置であって、複数のモータ１０Ａ、１０Ｂの夫々のコイルに電流を供給する複数のドライバ２０Ａ、２０Ｂと、各ドライバをＰＷＭ周期中の所定の期間だけ通電状態にすることでコイルに供給する電流量を調節する複数のＰＷＭ回路３０Ａ、３０Ｂと、各ドライバ２０Ａ、２０Ｂとグラウンド電位ＧＮＤとの間に夫々設けられた電流検出抵抗４０Ａ、４０Ｂと、各電流検出抵抗４０Ａ、４０Ｂにより検出された夫々のコイル電流信号Ａ、Ｂから何れか一つを選択するセレクタ５０と、セレクタ５０で選択されたコイル電流信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器６０と、各ＰＷＭ回路３０Ａ、３０Ｂ、セレクタ５０、及びＡＤ変換器６０の動作を制御するプロセッサ（制御手段）７０と、を備えて構成されている。

本発明のモータ駆動回路では、図１の１０Ａ、１０Ｂの２つのモータを同時に駆動する。ドライバ２０Ａは、モータ１０Ａのコイルに電流を供給するものである。ＰＷＭ回路３０Ａは、ドライバ２０Ａを構成するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態をＰＷＭ状に切り替えることで、ＰＷＭ周期中に所定の期間だけ通電状態とし、モータ１０Ａのコイル電流量を調節するものである。電流検出抵抗４０Ａは、ドライバ２０Ａとグラウンドとの間に接続されており、モータ１０Ａのコイル電流を検出するものである。なお、電流検出抵抗４０Ａによって検出されて電圧に変換された、モータ１０Ａのコイル電流量を、コイル電流信号Ａと呼ぶことにする。ここまでの構成は、モータ１０Ｂについても同様である。
セレクタ５０は、コイル電流信号Ａもしくはコイル電流信号Ｂのどちらか一方のみを選択して、出力するものである。ＡＤ変換器６０は、セレクタ５０によって選ばれたコイル電流信号を、デジタル値に変換するものである。プロセッサ７０は、ＰＷＭ回路３０ＡおよびＰＷＭ回路３０Ｂに対してＰＷＭ周期の開始を指示し、またセレクタ５０に対して選択状態の切り替えを指示し、またＡＤ変換器６０に対してＡＤ変換動作の開始を指示するものである。

次に図１のモータ駆動装置１００の動作を、図２を参照して説明する。
本発明のひとつの課題は、複数のモータ１０Ａ、１０Ｂで、一つのＡＤ変換器６０を共有することである。そのためには、モータ１０Ａのコイル電流信号ＡをＡＤ変換するタイミングと、モータ１０Ｂのコイル電流ＢをＡＤ変換するタイミングとが重ならないようにしてやれば良い。また、本発明のもうひとつの課題は、図１のような簡単な構成の回路でコイル電流を検出し、コイル電流信号をＡＤ変換することである。従来技術のところで述べたように、図１のような電流検出回路の構成では、検出されるコイル電流信号はパルス状となるので、ＡＤ変換はこのパルスが現れている間に実施せねばならない。
本実施形態では、この二つの課題を解決すべく、まずＰＷＭ回路３０ＡのＰＷＭ周期の開始タイミングと、ＰＷＭ回路３０ＢのＰＷＭ周期の開始タイミングとをお互いにずらしたうえで、ＰＷＭ回路３０ＡのＰＷＭ周期の開始タイミングから任意の時間Ａが経過したタイミングにおいてコイル電流信号ＡのＡＤ変換を開始し、ＰＷＭ回路３０ＢのＰＷＭ周期の開始タイミングから任意の時間Ｂが経過したタイミングにおいてコイル電流信号ＢのＡＤ変換を開始するようにした。

また、任意の時間Ａは、コイル電流信号Ａのパルスが現れている間にＡＤ変換が実施されるように設定しなければならない。コイル電流信号Ａのパルス幅は、モータ１０Ａを通電状態としている期間、すなわちＰＷＭ−ＯＮ期間Ａの長さと同等になるので、ＰＷＭ−ＯＮ期間Ａ中にＡＤ変換が実施されるように任意の時間Ａを設定するのが妥当である。任意の時間Ｂについても、同様に設定する。尚、任意の時間Ａと任意の時間Ｂは、同じ長さでも別々の長さでも構わない。
また、図２ではＰＷＭ回路３０ＡとＰＷＭ回路３０ＢのＰＷＭ周期の開始タイミングをずらす時間を、ＰＷＭ周期のちょうど半分のように図示したが、特にこれに限ることはない。おのおののＰＷＭ周期の開始タイミングからＡＤ変換開始までの任意の時間と、ＡＤ変換器６０がＡＤ変換を完了するまでに必要な時間とを足した時間だけずらせば、十分である。
また、セレクタ５０に切り替えを指示するタイミングは、ＡＤ変換を開始するよりも以前であれば良い。例えば、コイル電流信号ＡをＡＤ変換したいのであれば、ＰＷＭ回路３０ＡのＰＷＭ周期の開始タイミングから任意の時間Ａが経過してＡＤ変換が開始されるよりも前に、セレクタ５０の出力としてコイル電流信号Ａが選択されているように切り替えておけば良い。このようにすれば、複数のモータを同時に駆動するモータ駆動装置で、それぞれのモータについてコイル電流をＡＤ変換するが、ＡＤ変換器は一つだけで良く、さらには、それぞれのモータの電流検出回路は、ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗を１本備えるだけという簡単な構成とすることが可能になる。

また、ＡＤ変換を開始を開始するタイミングについて説明する。図２に示すように、ＰＷＭ−ＯＮ期間となった直後にコイル電流信号の波形に乱れが生じる。この波形乱れの原因は、ドライバを構成するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替える際に、回生ダイオードの逆回復電流や、回路に寄生するインダクタンス成分・容量成分によるリンギングといった、過渡的な現象の影響を受けてしまうことにある。この波形乱れが発生している期間にＡＤ変換をしてしまっては、正しいコイル電流を得ることが出来ない。そこで、コイル電流信号の波形に生じる乱れが十分に収束したタイミングにおいて、ＡＤ変換を開始するようにした。つまり、そのようになるように、任意の時間Ａと任意の時間Ｂを設定することにした。尚、波形乱れの生じる長さやその大きさなどは、使用するドライバや周辺回路の実装状態などにより異なってくるので、あらかじめコイル電流信号の波形を確認しておいたのち、ＡＤ変換を開始するタイミングを決定するのが良い。このようにすれば、ドライバとグラウンドとの間に電流検出抵抗を１本備えるだけの簡単な構成の電流検出回路であっても、コイル電流を正しく得ることが可能になる。

次に、ＰＷＭ−ＯＮ期間の長さについて図３を用いて説明する。図１のような電流検出回路の構成では、検出されるコイル電流信号はパルス状となるので、ＡＤ変換はこのパルスが現れている間に実施せねばならない。これは逆に言えば、ＡＤ変換を実施するタイミングにおいて、コイル電流信号のパルスが確実に現れているようにすれば良いということである。そこで、ＰＷＭ回路３０がドライバを通電状態としている期間、すなわちＰＷＭ−ＯＮ期間に対して、下限値（＝最短のＰＷＭ−ＯＮ期間）を設けることにした。これはコイル電流信号のパルス幅が、ＰＷＭ−ＯＮ期間の長さに依存するものだからである（スイッチング時の遅延の影響などがあるため、完全に一致するとは限らない）。
この最短のＰＷＭ−ＯＮ期間を決める際には、ＡＤ変換動作の開始を指示するタイミングが最短のＰＷＭ−ＯＮ期間中に含まれるようにする必要がある。そのためには、コイル電流信号波形に生じる乱れを確認し、次にＡＤ変換動作を開始するタイミングを決定した後、最短ＰＷＭ−ＯＮ期間を決定するという手順をとると良い。このようにすれば、ＡＤ変換を実施するタイミングにおいて、コイル電流信号のパルスが確実に現れているようにすることが可能になる。

図４は本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。図４が図１と異なる点は、プロッセッサ７０は、ＡＤ変換器６０のコイル電流信号（変換結果）８０を入力する結果入力手段と、ＡＤ変換器６０の変換結果に基づいて最新のコイル電流信号８０の値を取得し、この値に基づいて各モータ１０Ａ、１０Ｂに対応する夫々のドライバ２０Ａ、２０Ｂを通電状態とする期間を決定する制御演算結果Ａ、Ｂを出力する演算結果出力手段と、を備えたことである。
プロセッサ７０は、モータ１０Ａ及びモータ１０Ｂ夫々を制御するための演算を行う。この制御演算は、ＡＤ変換器６０の出力、すなわちコイル電流信号８０のデジタル値に基づいた、電流制御も含んだ演算である。モータ１０Ａに対する制御演算結果ＡはＰＷＭ回路３０Ａに渡され、ＰＷＭ回路３０Ａではその制御演算結果Ａに従って、ドライバ２０Ａを通電状態とする期間、すなわちＰＷＭ−ＯＮ期間Ａを決定する。モータ１０Ｂについても、同様である。

次にモータ駆動装置１５０の動作を、図５を用いて説明する。プロセッサ７０が、ＰＷＭ回路３０Ａ、３０Ｂ、およびセレクタ５０、ＡＤ変換器６０に対して行う指示については、図１の動作と同様である。ＡＤ変換動作を開始するタイミングについては、図２の動作に従うものである。ＰＷＭ−ＯＮ期間ＡおよびＰＷＭ−ＯＮ期間Ｂの下限値については、図３の動作に従うものである。なお、下限値の設定方法としては、プロセッサ７０が制御演算結果Ａおよび制御演算結果Ｂに対して下限値を持たせるような演算をしても良いし、もしくはＰＷＭ回路３０ＡおよびＰＷＭ回路３０Ｂの機能として、受け取った制御演算結果が下限値よりも小さい場合には代わりに下限値を出力するような機能を持たせても良い。
本実施形態では、プロセッサ７０が、モータ１０Ａおよびモータ１０Ｂに対する制御演算を行う期間を決めた。モータ１０Ａに対する制御演算を開始するタイミングは、コイル電流信号ＡのＡＤ変換が完了したタイミング以降とする。これにより、最新のコイル電流量に基づいた電流制御演算を行うことができる。モータ１０Ａに対する制御演算は、モータ１０Ｂのコイル電流信号ＢのＡＤ変換が完了するよりも前のタイミングには、完了しておかねばならない。さもなければ、モータ１０Ａに対して演算する期間とモータ１０Ｂに対して演算する期間とが重なってしまい、どちらか一方、または両方の制御演算結果が得られないような事態に陥ってしまう。モータ１０Ａに対する制御演算が完了したら、制御演算結果をＰＷＭ回路３０Ａに渡す。

図５では演算完了直後に演算結果を渡すように図示したが、特にこれに限るものではない。モータ１０Ｂのコイル電流信号ＢのＡＤ変換が完了するよりも前のタイミング、つまりモータ１０Ｂに対する制御演算が開始されるタイミングよりも前であれば良い。この条件を満たすタイミングは、ＰＷＭ回路３０Ａの次回のＰＷＭ周期が始まるタイミングよりも確実に前となる。これにより、最新の制御演算結果を次回のＰＷＭ周期におけるＰＷＭ−ＯＮ期間として反映することができる。
このようにすれば、複数のモータを同時に駆動するモータ駆動装置で、それぞれのモータについて電流制御を含む制御演算を行うが、それぞれのコイル電流をＡＤ変換するＡＤ変換器はひとつだけで良く、さらには電流検出抵抗はモータひとつにつきそれぞれ１本備えるだけで良く、さらには最新のコイル電流量に基づいた電流制御演算を行うことが可能であり、さらには最新の制御演算結果を次回のＰＷＭ周期におけるＰＷＭ−ＯＮ期間として反映することができる。
以上の説明では、複数のモータを同時に駆動するモータ駆動装置に関するものであるが、説明を簡略化にするために、モータを２つとしている。モータが３つ以上の場合でも、同様に説明できることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 モータ駆動装置１００の動作を説明するタイミングチャートである。 ＰＷＭ−ＯＮ期間の長さについて説明するタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 モータ駆動装置１５０の動作を説明するタイミングチャートである。 従来のモータ電流検出回路の構成を示す図である。 （ａ）は従来のモータ電流検出回路におけるＰＷＭ−ＯＮ期間中の電流経路を示す図、（ｂ）はＰＷＭ−ＯＦＦ期間中の電流経路を示す図である。 図７の各部の波形を示す図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ モータ、２０Ａ、２０Ｂ ドライバ、３０Ａ、３０Ｂ ＰＷＭ回路、４０Ａ、４０Ｂ 電流検出抵抗、５０ セレクタ、６０ ＡＤ変換器、７０ プロセッサ、Ａ、Ｂ コイル電流信号、ＧＮＤ グラウンド電位、１００、１５０ モータ駆動装置

Claims (5)

1. 複数のモータを同時に駆動するモータ駆動装置であって、
   前記複数のモータの各コイルに夫々電流を供給する複数のドライバと、
   前記各ドライバをＰＷＭ周期中の所定の期間だけ通電状態にすることで前記コイルに供給する電流量を調節する複数のＰＷＭ回路と、
   前記各ドライバとグラウンド電位との間、又は前記各ドライバと電源電位との間に夫々設けられた電流検出抵抗と、
   前記各電流検出抵抗により検出された夫々のコイル電流信号から何れか一つを選択するセレクタと、
   前記セレクタで選択されたコイル電流信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器と、
   前記各ＰＷＭ回路、前記セレクタ、及び前記ＡＤ変換器の動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記制御手段は、ＰＷＭ周期の開始タイミングを任意の時間だけずらすように前記各ＰＷＭ回路を制御し、
   前記複数のモータの何れか一つのモータの前記ＰＷＭ周期の開始タイミングから任意の時間が経過した後ＡＤ変換動作を開始するように前記ＡＤ変換器を制御し、
   前記複数のモータの何れか一つのモータのＰＷＭ周期に対応した前記ＡＤ変換動作の開始指示よりも前のタイミングにおいて、該モータに対応した前記コイル電流信号を選択するように前記セレクタを制御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。
3. 前記制御手段は、前記各ＰＷＭ回路が前記夫々のドライバを通電状態とした直後に発生する前記夫々のコイル電流信号の乱れが十分に収束する時間を見越して、前記ＡＤ変換動作を開始するように前記ＡＤ変換器を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記各ＰＷＭ回路が前記夫々のドライバを通電状態としている期間の下限値を設定しておき、前記制御手段は、ＡＤ変換動作の開始を指示するタイミングが、前記下限値の期間内に含まれるように前記ＡＤ変換器を制御することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記制御手段は、前記ＡＤ変換器の変換結果を入力する結果入力手段と、該ＡＤ変換器の変換結果に基づいて最新のコイル電流信号の値を取得し、該値に基づいて各モータに対応する前記夫々のドライバを通電状態とする期間を決定する制御演算結果を出力する演算結果出力手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のモータ駆動装置。

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