JP2011199915A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラ部の異常時にモータを停止する機能を有したモータ駆動装置において、実装面積を低減する。
【解決手段】モータ６の回転位置を制御するモータ制御指令信号Ｓ１を、一定の時間間隔Ｔａで出力するコントローラ部１を設ける。また、スイッチ回路３ａを有し、該スイッチ回路３ａのオンオフでモータ６に供給する電力を制御するモータドライブ回路３を設ける。モータ制御指令信号Ｓ１に基づいて、スイッチ回路３ａのオンオフを切り換えるモータ駆動制御信号Ｓ２を出力するモータ駆動制御部７を設ける。そして、制御部（タイマ部８，タイマ判定部９）によって、時間間隔Ｔａよりも長い設定期間Ｔｔの間、モータ制御指令信号Ｓ１が出力されなかった場合に、スイッチ回路３ａをオフにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御用の信号を出力するコントローラ部の異常時にモータを停止する機能を有したモータ駆動装置に関するものである。

ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌｌ Ｃａｍｅｒａ：デジタル静止画カメラ、いわゆるデジカメ）やＤＶＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｃａｍｅｒａ：デジタルビデオカメラ）といった撮影用電子機器では、絞り、焦点、ズームなどの駆動制御に、モータ駆動装置が用いられている。撮影用電子機器は、手に持って使用する特性上、このようなモータ駆動装置は、小型化されるのが望ましい。また、発熱で怪我をしないように、安全性を確保する必要がある。これは、万が一、モータ駆動装置内のコントローラが暴走してモータ駆動が制御できなくなった場合に、モータに電流を流し続け、発する熱は機器を熱し、火傷につながる恐れがあるからである。また、コントローラの暴走によりモータ駆動回路に電流を流し続けると、最悪の場合、モータ駆動装置の破壊につながる。

そのため、コントローラの暴走に際して、モータ駆動回路を自動に停止させるモータ駆動技術が開発されている。コントローラの暴走時にモータ駆動回路を自動に停止させる機能を有したモータ駆動装置としては、一例として、ドライブ電圧制御回路への電源供給を停止することによって、ドライブ電圧制御回路が出力するドライブ電圧をモータ停止を指示する電圧に設定させ、モータを自動的に停止させる電源供給切替回路であるスイッチ回路を設けたものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００４-２６０９７１号公報

しかしながら、前述した従来のモータ駆動装置の構成では、スイッチ回路部はドライブ電圧制御回路部に電流を供給するので、品質上、電流能力のあるデバイスを使用せねばならず、実装面積が大きくなり、セットの小型化に対して問題になる。

本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、コントローラ部の異常時にモータを停止する機能を有したモータ駆動装置において、実装面積を低減することを目的としている。

前記の課題を解決するため、本発明では、モータ制御用の信号を出力するコントローラ部が異常の場合には、モータに供給する電力を制御するモータドライブ回路に本来備わっているモータへの電力制御用のスイッチ回路をオフ状態に制御している。

例えば本発明の一態様は、
モータの回転位置を制御するモータ制御指令信号を、一定の時間間隔で出力するコントローラ部と、
スイッチ回路を有し、該スイッチ回路のオンオフで前記モータに供給する電力を制御するモータドライブ回路と、
前記モータ制御指令信号に基づいて、前記スイッチ回路のオンオフを切り換えるモータ駆動制御信号を出力するモータ駆動制御部と、
前記時間間隔よりも長い期間、前記モータ制御指令信号が出力されなかった場合に、前記スイッチ回路をオフにするためのオフ指令信号を出力する制御部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、モータ駆動装置の実装面積の低減が可能になる。

図１は、本発明の実施形態１に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。 図２は、（Ａ）が、正常動作時におけるモータ制御指令信号、及びオフ指令信号の状態をそれぞれ示す図であり、（Ｂ）が異常動作時におけるモータ制御指令信号、及びオフ指令信号の状態をそれぞれ示す図である。 図３は、本発明の実施形態２に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。 図４は、本発明の実施形態３に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、以下の各実施形態の説明において、一度説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るモータ駆動装置１００の構成を示す図である。同図に示すように、モータ駆動装置１００は、コントローラ部１、モータ指令部２、及びモータドライブ回路３を備え、モータ６に電力を供給して該モータ６の回転位置を制御する。このモータ６は、例えば、デジタル静止画カメラ（ＤＳＣ）やデジタルビデオカメラ（ＤＶＣ）等の撮影用電子機器において、絞りや焦点の調整、あるいはレンズのズーム動作のため等に使用される。

コントローラ部１は、モータ６の回転位置を制御するモータ制御指令信号Ｓ１を、一定の時間間隔Ｔａで出力する。このようにモータ６の回転位置が制御されることで、モータ駆動装置１００を備えたＤＳＣやＤＶＣでは、レンズ位置などが制御される。コントローラ部１は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。また、この例では、モータ制御指令信号Ｓ１は、後述するようにシリアル信号（パルス信号）である。なお、コントローラ部１が暴走した場合には、前記モータ制御指令信号Ｓ１はＨ電圧又はＬ電圧に固定される。

モータ指令部２は、コントローラ部１からのモータ制御指令信号Ｓ１を処理し、モータ６に供給すべき電力に対応したモータ駆動制御信号Ｓ２（後述）をモータドライブ回路３に出力する。また、モータ指令部２は、コントローラ部１の異常時にモータドライブ回路３をオフ状態に制御する。具体的に、本実施形態のモータ指令部２は、モータ駆動制御部７、タイマ部８、及びタイマ判定部９を備えている。モータ駆動制御部７は、コントローラ部１が出力したモータ制御指令信号Ｓ１に基づいて、モータ６に供給すべき電力を求め、その電力に対応したモータ駆動制御信号Ｓ２をモータドライブ回路３に出力する。

本実施形態では、タイマ部８とタイマ判定部９とで、本発明の制御部の一例を構成している。このタイマ部８には、コントローラ部１からのモータ制御指令信号Ｓ１が入力され、そのモータ制御指令信号Ｓ１をモニタしている。そして、タイマ部８は、所定の設定期間Ｔｔの間に、モータ制御指令信号Ｓ１の変化（この例ではその期間Ｔｔ中にモータ制御指令信号Ｓ１のエッジがあるか否か）を検出し、検出結果をタイマ判定部９に出力する。一方、タイマ判定部９は、タイマ部８の検出結果から、コントローラ部１の正常／異常判定をする回路である。タイマ判定部９は、タイマ部８が設定期間Ｔｔの間にモータ制御指令信号Ｓ１のエッジを検出しなかった場合に、モータドライブ回路３に、該モータドライブ回路３の出力をオフにするためのオフ指令信号Ｓ３を出力する。この例では、オフ指令信号Ｓ３は、モータドライブ回路３をオフにする場合にＨ電圧、モータドライブ回路３からモータ６に電力を供給する場合にＬ電圧である。なお、設定期間Ｔｔは、時間間隔Ｔａより長い時間に設定しなければならない。

モータドライブ回路３は、モータ６を駆動するための電力と、モータ指令部２からの、モータ駆動制御信号Ｓ２、及びオフ指令信号Ｓ３が入力され、そのモータ駆動制御信号Ｓ２に応じた電力をモータ６に供給してモータ６を回転させる。本実施形態では、モータドライブ回路３は、スイッチ回路３ａを有し、モータ駆動制御信号Ｓ２で該スイッチ回路３ａのオンオフを切替えてモータ６に供給する電力を制御するようになっている。スイッチ回路３ａは、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のトランジスタを用いて、いわゆるＨブリッジ回路で実現することができる。Ｈブリッジ回路を用いた場合には、Ｈブリッジ回路の各トランジスタのオンオフを、モータ駆動制御信号Ｓ２に応じて切替えて、モータ６の回転を制御するのである。そして、このモータドライブ回路３では、モータ指令部２（より詳しくはタイマ判定部９）からオフ指令信号Ｓ３が入力されると、モータ駆動制御信号Ｓ２にかかわらず、Ｈブリッジ回路の各トランジスタのゲートに所定の電圧が印加されてオフ状態になる。すなわち、モータ駆動制御信号Ｓ２に優先して、オフ指令信号Ｓ３がＨブリッジ回路を制御するのである。これにより、モータ６へは、モータドライブ回路３からの電力が供給されなくなる。

《モータ駆動装置１００の動作》
〈コントローラ部１が正常な場合の動作〉
図２（Ａ）は、正常動作時におけるモータ制御指令信号Ｓ１、及びオフ指令信号Ｓ３の状態をそれぞれ示す図である。既述の通り、本実施形態に係るモータ駆動装置１００を備えたＤＳＣやＤＶＣのセットでは、レンズ位置の制御のために、モータ制御用のモータ制御指令信号Ｓ１をコントローラ部１からある一定の時間間隔Ｔａ毎に出力し、モータ６の制御を行う（図２（Ａ）参照）。すなわち、正常にコントローラ部１が動作している場合は、コントローラ部１とモータ指令部２の間で、時間間隔Ｔａ毎にモータ制御指令信号Ｓ１の通信（指令通信）が行われる。コントローラ部１が出力したモータ制御指令信号Ｓ１は、時間間隔Ｔａでモータ指令部２に入力されるため、タイマ部８とタイマ判定部９において、コントローラ部１が正常動作中であると判断する。一方、モータ駆動制御部７は、モータ駆動制御信号Ｓ２を出力する。モータドライブ回路３はモータ駆動制御信号Ｓ２を受けて、モータ６を駆動する。モータ駆動装置１００では、この繰り返しでモータ６の駆動制御を行っている。

〈コントローラ部１が異常な場合の動作〉
また、図２（Ｂ）は、異常動作時におけるモータ制御指令信号Ｓ１、及びオフ指令信号Ｓ３の状態をそれぞれ示す図である。コントローラ部１がいわゆる暴走状態の場合、コントローラ部１とモータ指令部２とは、モータ制御指令信号Ｓ１の通信が出来なくなる。このとき、コントローラ部１の出力信号（モータ制御指令信号Ｓ１）はＨ電圧かＬ電圧に固定される。そのため、タイマ部８には、本来なら時間間隔Ｔａ毎に入力されるべき信号が入力されず、モータ制御指令信号Ｓ１のエッジが検出されない。そして、タイマ部８であらかじめ設定しておいた設定期間Ｔｔが経過しても、モータ制御指令信号Ｓ１がコントローラ部１から通信されなかった場合、タイマ判定部９は、コントローラ部１が異常であると判断し、オフ指令信号Ｓ３をモータドライブ回路３に出力する。これによりモータドライブ回路３（スイッチ回路３ａ）は、モータ６への電力供給をオフにし、モータ６が停止する。このようにして、本実施形態では、セット（例えばＤＳＣやＤＶＣの安全性が確保される。

《本実施形態における効果》
以上のようにモータ駆動装置１００では、コントローラ部１が異常の場合には、モータドライブ回路３に本来備わっている電力制御用のスイッチ回路３ａ（この例ではＨブリッジ回路）をオフ状態に制御している。つまり、このモータ駆動装置１００では、モータドライブ回路３に供給する電力を直接切替えるためのスイッチ回路を別途設ける必要がない。したがって、本実施形態によれば、従来のモータ駆動装置と比べ、モータ駆動装置１００の実装面積の低減が可能になり、延いては、モータ駆動装置１００を用いたセット（例えばＤＳＣやＤＶＣ）の小型化も可能になる。また、コストの低減も可能になる。また、電源供給切替用のスイッチ回路がないので、電力ロスも従来のものよりは小さい。

《発明の実施形態２》
図３は、本発明の実施形態２に係るモータ駆動装置２００の構成を示す図である。同図に示すように、モータ駆動装置２００は、コントローラ部１、モータ指令部２、モータドライブ回路３、スタンバイ回路１０、及び論理回路１１を備えている。

スタンバイ回路１０は、モータ駆動装置のスタンバイ用の制御部である。ＤＳＣやＤＶＣといった小型携帯機器は、電池の使用量を抑制して、撮影時間を延ばすために、スタンバイモードのような省電力モードを備えていることが多い。このスタンバイ回路１０は、ＤＳＣやＤＶＣがスタンバイ状態になると、スタンバイ信号Ｓ４を論理回路１１に出力する。この例では、スタンバイ信号Ｓ４は、スタンバイ状態であることを示している場合にＨ電圧、通常動作の場合にＬ電圧になる。

論理回路１１は、タイマ判定部９のオフ指令信号Ｓ３と、スタンバイ回路１０のスタンバイ信号Ｓ４とが入力されている。そして、オフ指令信号Ｓ３がスイッチ回路３ａのオフを指示している場合、又はスタンバイ信号Ｓ４がスタンバイ状態であることを示している場合に、スイッチ回路３ａ（この例ではＨブリッジ回路）をオフにする信号をこのスイッチ回路３ａ（より詳しくはＨブリッジ回路を構成する各トランジスタのゲート）に出力する。これにより、例えば、スタンバイ信号Ｓ４がスタンバイ状態であることを示している場合には、モータドライブ回路３がオフになり、モータ駆動装置２００はスタンバイモードに入り、モータ６は駆動しない。

《モータ駆動装置２００の動作》
スタンバイモードに入ってなく、且つコントローラ部１が正常な場合の動作は、実施形態１のモータ駆動装置１００と同様である。一方、スタンバイモードに入ってなく、且つコントローラ部１が異常な場合には、コントローラ部１とモータ指令部２とは、モータ制御指令信号Ｓ１の通信が出来なくなる。このとき、コントローラ部１の出力信号（モータ制御指令信号Ｓ１）はＨ電圧かＬ電圧に固定される。そのため、タイマ部８には、本来なら時間間隔Ｔａ毎に入力されるべき信号が入力されず、モータ制御指令信号Ｓ１のエッジが検出されない。そして、タイマ部８であらかじめ設定しておいた設定期間Ｔｔが経過しても、モータ制御指令信号Ｓ１がコントローラ部１から通信されなかった場合、タイマ判定部９は、コントローラ部１が異常であると判断し、オフ指令信号Ｓ３を論理回路１１に出力する。これにより、論理回路１１は、モータドライブ回路３（スイッチ回路３ａ）をオフ状態にする指令を出力する。論理回路１１のこの出力により、モータドライブ回路３（スイッチ回路）は、モータ６への電力供給をオフにし、モータ６が停止する。

以上のように、本実施形態では、いわゆるスタンバイ機能を有し、かつ実施形態１と同様の効果を得ることが可能なモータ駆動装置を、簡単な論理回路１１の追加で容易に実現できる。すなわち、モータ駆動装置２００は、特にスタンバイ機能を備え、スタンバイ時にモータ駆動を停止する機能が備わったモータ駆動装置に有用である。

《発明の実施形態３》
図４は、本発明の実施形態３に係るモータ駆動装置３００の構成を示す図である。同図に示すように、モータ駆動装置３００は、コントローラ部１、モータ指令部２、モータドライブ回路３、及び論理回路１１を備えている。

また、本実施形態のコントローラ部１は、このコントローラ部１の異常を検出し、異常を検出した際に異常検出信号Ｓ５を出力するウォッチドッグタイマ１２（図３ではＷＤＴと略記）を内蔵している。このように、コントローラ部１は自身の暴走を検出するために、ＷＤＴのような検出機能を備えていることが多い。コントローラ部１が暴走した場合に、ＷＤＴから異常検出信号Ｓ５が正常に出力されれば、その異常検出信号Ｓ５によってモータドライブ回路３をオフにし、モータ６が駆動しないようにできる。すなわち、このウォッチドッグタイマ１２は、本発明の異常検出部の一例である。

また、本実施形態の論理回路１１は、オフ指令信号Ｓ３と異常検出信号Ｓ５とが入力されている。そして、オフ指令信号Ｓ３がスイッチ回路３ａのオフを指示している場合、又は異常検出信号Ｓ５がコントローラ部１の異常を示している場合に、スイッチ回路３ａ（この例ではＨブリッジ回路）をオフにする信号を、このスイッチ回路３ａ（より詳しくはＨブリッジ回路を構成する各トランジスタのゲート）に出力する。これにより、例えば、異常検出信号Ｓ５がコントローラ部１の異常を示している場合には、モータドライブ回路３がオフになり、モータ６は駆動しない。

《モータ駆動装置３００の動作》
正常動作時の動作は、実施形態１のモータ駆動装置１００と同様である。すなわちこの場合には、コントローラ部１内のウォッチドッグタイマ１２は、正常状態を示す異常検出信号Ｓ５を論理回路１１に出力する。したがって、モータドライブ回路３がオフになることはない。

また、コントローラ部１が暴走した場合に、コントローラ部１内のウォッチドッグタイマ１２の出力機能が、コントローラ部１の暴走時においても正しく制御されていれば、ウォッチドッグタイマ１２にて暴走が検出できる。ウォッチドッグタイマ１２がコントローラ部１の暴走を検出すると、論理回路１１は、モータドライブ回路３をオフにする信号を出力する。これにより、モータ６は駆動せず、異常時の自動停止を実現できる。

一方、異常状態、すなわちコントローラ部１が暴走したとき、暴走状態のためウォッチドッグタイマ１２による検出が正しく機能しない可能性もある。この場合、モータ制御指令信号Ｓ１の通信が出来なくなるし、ウォッチドッグタイマ１２の検出出力（異常検出信号Ｓ５）も不明である。このとき、コントローラ部１の出力信号（モータ制御指令信号Ｓ１）はＨ電圧かＬ電圧に固定されている。そのため、タイマ部８には本来なら時間間隔Ｔａ毎に入力されるべき信号が入力されない。つまり、モータ制御指令信号Ｓ１のエッジが検出されない。タイマ部８であらかじめ設定しておいた設定期間Ｔｔが経過しても、モータ制御指令信号Ｓ１がコントローラ部１から通信されなかった場合、タイマ判定部９は、コントローラ部１が異常であると判断する。そして、タイマ判定部９の判定結果（オフ指令信号Ｓ３）は、論理回路１１に入力され、論理回路１１は、モータドライブ回路３をオフ状態にする指令を出力する。これにより、モータ６は駆動せず、ウォッチドッグタイマ１２が機能していない場合にも、異常時の自動停止を実現できる。

以上のように、本実施形態では、実施形態１のモータ駆動装置１００と同様の効果を得つつ、ウォッチドッグタイマが機能しない場合にも確実に安全性を確保可能なモータ駆動装置を、簡単な論理回路の追加で容易に実現できる。

《その他の実施形態》
なお、実施形態１，２，３のそれぞれでは、タイマ部８の設定期間Ｔｔは、例えばレジスタをタイマ部８に設けて、何通りかの設定を可能としてもよい。

また、途中でコントローラ部１の暴走が回復し、通信が時間間隔Ｔａ毎に再開実施されれば、通常動作時の制御にて、モータ６を駆動するようにしてもよい。

また、各信号のレベル(Ｈ電圧、Ｌ電圧)とその意味の対応は例示であり、適宜変更が可能である。

本発明は、モータ駆動装置の実装面積の低減が可能になるという効果を有し、モータ制御用の信号を出力するコントローラ部の異常時にモータを停止する機能を有したモータ駆動装置等として有用である。

１ コントローラ部
３ モータドライブ回路
３ａ スイッチ回路
６ モータ
７ モータ駆動制御部
１１ 論理回路
１２ ウォッチドッグタイマ（異常検出部）
１００、２００、３００ モータ駆動装置
Ｓ１ モータ制御指令信号
Ｓ２ モータ駆動制御信号
Ｓ３ オフ指令信号
Ｓ４ スタンバイ信号
Ｓ５ 異常検出信号

Claims (3)

1. モータの回転位置を制御するモータ制御指令信号を、一定の時間間隔で出力するコントローラ部と、
   スイッチ回路を有し、該スイッチ回路のオンオフで前記モータに供給する電力を制御するモータドライブ回路と、
   前記モータ制御指令信号に基づいて、前記スイッチ回路のオンオフを切り換えるモータ駆動制御信号を出力するモータ駆動制御部と、
   前記時間間隔よりも長い期間、前記モータ制御指令信号が出力されなかった場合に、前記スイッチ回路をオフにするためのオフ指令信号を出力する制御部と、
   を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 請求項１のモータ駆動装置において、
   前記モータドライブ回路をスタンバイ状態に制御するスタンバイ信号、又は前記オフ指令信号が入力された場合に、前記スイッチ回路をオフにする論理回路を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
3. 請求項１のモータ駆動装置において、
   前記コントローラ部に内蔵されて、該コントローラ部の異常を検出し、異常検出信号を出力する異常検出部と、
   前記異常検出信号又は前記オフ指令信号が入力された場合に、前記スイッチ回路をオフにする論理回路を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。

Images