JP2013042605A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータのロック保護状態が解除された場合の再起動時においても、簡易的かつ安価な回路構成でモータのソストスタート制御が可能なモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置１は、モータ２を駆動する駆動電流Ｉｃの向きを制御する制御回路部１０と、駆動電流Ｉｃを検出する電流検出回路３と、モータ２の回転数を定常回転数まで増加させる起動時に、駆動電流Ｉｃの増加速度を電流検出回路３と協働して抑制する電流制限調整回路２０と、モータ２の回転が抑制されたロック状態にモータ２がなった場合に、電流制限調整回路２０をリセットするソフトスタート補助回路３０とを備えている。制御回路部１０は、モータ２がロック状態になった場合に、駆動電流Ｉｃを減少させることによりモータ２をロック保護状態にし、モータ２のロック保護状態が解除された場合の再起動時に、ソフトスタート補助回路３０は駆動電流Ｉｃの増加速度を電流制限調整回路２０に抑制させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動装置に関し、より特定的には、モータのソフトスタート制御を行うモータ駆動装置に関する。

停止した状態のモータの駆動を開始する場合、モータの回転数が定常回転数に達するまでは、モータのコイルには大きな駆動電流が流され、モータの回転数が定常回転数に達した後で、この駆動電流は減少される。コイルに大きな駆動電流が急激に流れることで、コイルに損傷が生じ、モータの信頼性に悪影響を及ぼす場合がある。コイルに大きな駆動電流が急激に流れることを防ぐために、コイルに流れる駆動電流を徐々に増加させるソフトスタート制御と呼ばれるモータの制御方法が提案されている。

また、モータが過負荷によりロック状態（外部負荷により回転が妨げられている状態）となると、過大な電流が流れることでコイルやモータ駆動装置などが過熱する恐れがある。このため、モータがロック状態にある場合には、通常、コイルに流す電流を一時的に低減またはゼロにすることにより、モータがロック状態から保護される。この状態をロック保護状態と呼ぶ。

モータのロック保護状態が解除されてモータが起動される場合（モータの回転数が定常回転数まで増加される場合）に、モータをソフトスタート制御する技術が、たとえば下記特許文献１に開示されている。

下記特許文献１には、モータの回転パルスを検出する回転パルスセンサの出力より、回転数に対応する電流リミッタ回路のしきい値を設定する技術が開示されている。この技術では、ロック時はコイルに流す電流のリミット値を低く設定することでパワー素子の発熱を抑え、起動時は回転数の上昇に従いコイルに流す電流のリミット値を高く設定することにより、ソフトスタートの効果をもたらしている。

特開２００５−２４５１７５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、モータの回転数により電流制限値が可変するようにしているため、たとえば低温時や、逆風を受ける中でモータを起動する場合など、通常よりも大きな駆動トルクを要する場合には、モータの電流が小さすぎて起動不良を起こす可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、モータのロック保護状態が解除された場合の再起動時においても、簡易的かつ安価な回路構成でモータのソストスタート制御が可能なモータ駆動装置を提供することである。

本発明の一の局面に従うモータ駆動装置は、モータを駆動する駆動電流の向きを制御する制御部と、駆動電流を検出する検出部と、モータの回転数を定常回転数まで増加させる起動時に、駆動電流の増加速度を検出部と協働して抑制する抑制部と、モータの回転が抑制されたロック状態にモータがなった場合に、抑制部をリセットする抑制補助部とを備え、制御部は、モータがロック状態になった場合に、駆動電流を減少させることによりモータをロック保護状態にし、モータのロック保護状態が解除された場合の再起動時に、抑制補助部は駆動電流の増加速度を抑制部に抑制させる。

上記モータ駆動装置において、好ましくは、制御部は、モータがロック状態になった場合に、ロック状態を示す第１の信号を抑制補助部へ出力し、抑制補助部は、第１の信号を受け付けた場合に、抑制部をリセットする第２の信号を抑制部へ出力する。

上記モータ駆動装置において、好ましくは、抑制部は、起動開始から所定時間の間およびロック保護状態の解除から所定時間の間は、駆動電流の電流制限値を、検出部により設定される第１の電流制限値とし、抑制部は、第１の電流制限値に達した後は、駆動電流の電流制限値を、検出部と抑制部とにより設定される第１の電流制限値よりも高い第２の電流制限値とする。

上記モータ駆動装置において、好ましくは、抑制部は、駆動電流が流れる第１スイッチ回路と、起動時に第１スイッチ回路を流れる駆動電流を時間経過とともに増加させる時定数回路とを含み、モータがロック状態になった場合に、抑制補助部は第１スイッチ回路をリセットする。

上記モータ駆動装置において、好ましくは、第１スイッチ回路は検出部と並列に接続され、かつ第１スイッチ回路は、抵抗素子と、抵抗素子に対して直列に接続された第１のスイッチ素子とを含み、補助抑制部は、モータがロック状態になった場合に、第１のスイッチ素子をオフ動作させる第２のスイッチ素子を含む第２スイッチ回路を備える。

上記モータ駆動装置において、好ましくは、時定数回路は、第１のスイッチ素子の導通状態を調節する電位を保持する容量素子を含む。

本発明によれば、モータのロック保護状態が解除された場合の再起動時においても、簡易的かつ安価な回路構成でモータのソストスタート制御が可能なモータ駆動装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態におけるモータ駆動装置１の回路構成の概要を示すブロック図である。 電流検出回路３、電流制限調整回路２０、およびソフトスタート補助回路３０の具体的な回路構成を含むモータ駆動装置１の詳細な回路図である。 本発明の一実施の形態のモータ駆動装置１における駆動電流Ｉｃの推移を模式的に示すタイムチャートである。 図３における起動期間（時刻ｔ０から時刻ｔ１０までの期間）における駆動電流Ｉｃの推移を模式的に示すタイムチャートである。 図３におけるロック保護解除期間（時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までの期間）における駆動電流Ｉｃの推移を模式的に示すタイムチャートである。

以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態におけるモータ駆動装置１の回路構成の概要を示すブロック図である。

図１に示すモータ駆動装置１は、モータ２を駆動制御するためのものである。モータ駆動装置１は、モータ２を駆動制御する制御回路部１０（制御部の一例）と、モータ２の駆動電流Ｉｃを検出する電流検出回路３（検出部の一例）と、電流検出回路３に接続された電流制限調整回路２０（抑制部の一例）と、ソフトスタート補助回路３０（抑制補助部の一例）と、回転位置検出回路４とを備える。制御回路部１０は電流検出回路３および回転位置検出回路４と接続されており、電流検出回路３は電流制限調整回路２０と接続されている。電流制限調整回路２０は、時定数回路２１と第１スイッチ回路２２とを含んでいる。ソフトスタート補助回路３０は、制御回路部１０および電流制限調整回路２０と接続されている。ソフトスタート補助回路３０は、分圧回路３１と第２スイッチ回路３２とを含んでいる。

回転位置検出回路４は、たとえばホール素子などを含んでいる。回転位置検出回路４は、たとえばホール素子の出力信号に基づいて、モータ２における回転子の位置を検出する。

制御回路部１０は、モータ２を駆動する駆動電流Ｉｃの向きを制御するものである。制御回路部１０は、モータ２に駆動電流Ｉｃを供給するモータ駆動回路（インバータ回路）１１と、モータ駆動回路１１を制御するモータ制御部１２と、回転位置検出回路４（たとえば、ホール素子を含む）からの検出信号の入力を受け付けるロック判定回路１３とを含む。モータ制御部１２は、目標とするトルクに応じてパルス幅変調された駆動信号Ｓ１〜Ｓ４を生成し、モータ駆動回路１１に対して出力する。モータ制御部１２は、モータ駆動回路１１を制御して、モータ２を駆動する駆動電流Ｉｃの向きを切り替える。ロック判定回路１３は、制御回路部１０に接続された回転位置検出回路４からの検出信号に基づいて、モータ２が定常運転状態（定常駆動状態）にある場合または起動時にはローレベルの信号を、モータ２がロック状態にある場合にはハイレベルの信号（ロック状態識別信号）をソフトスタート補助回路３０に出力する。

制御回路部１０は、モータがロック状態になった場合に、駆動電流Ｉｃを減少させることにより、モータ２を一定時間ロック保護状態にする。一定時間経過後、ロック保護状態を解除し、モータ２に駆動電流Ｉｃを再び流す。

定常運転状態とは、モータ２が定常回転数で回転し、かつ駆動電流Ｉｃが定常値である状態を意味している。ロック状態とは、モータ２に駆動電流Ｉｃが流れているにもかかわらず、外部負荷によりモータ２の回転が妨げられている状態を意味している。ロック保護状態とは、モータ２がロック状態になった場合に、駆動電流Ｉｃを減少させることによりモータ２を保護する状態を意味している。

モータ駆動回路１１は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を含んでいる。スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４はＨブリッジ回路を構成している。スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート端子の各々はモータ制御部１２と接続されている。スイッチ素子Ｑ１およびＱ３は、たとえばｐチャネル型ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）よりなっており、スイッチ素子Ｑ２およびＱ４は、たとえばｎチャネル型ＦＥＴよりなっている。

スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２とは、直流源Ｖｃｃと電流検出回路３との間に直列に接続されている。スイッチ素子Ｑ１のソース端子は直流源Ｖｃｃと接続されている。スイッチ素子Ｑ１のドレイン端子はスイッチ素子Ｑ２のドレイン端子と接続されている。スイッチ素子Ｑ２のソース端子は電流検出回路３と接続されている。

スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４とは、直流源Ｖｃｃと電流検出回路３との間に直列に接続されている。スイッチ素子Ｑ３のソース端子は直流源Ｖｃｃと接続されている。スイッチ素子Ｑ３のドレイン端子はスイッチ素子Ｑ４のドレイン端子と接続されている。スイッチ素子Ｑ４のソース端子は電流検出回路３と接続されている。

モータ２の一方の端部は、スイッチ素子Ｑ１のドレイン端子とスイッチ素子Ｑ２のドレイン端子との間に接続されている。モータ２の他方の端部は、スイッチ素子Ｑ３のドレイン端子とスイッチ素子Ｑ４のドレイン端子との間に接続されている。

スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の各々のオンオフは、駆動信号Ｓ１〜Ｓ４の各々によって制御される。スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２との接続点の電圧は、スイッチ信号ＳＷ１としてモータ２のコイルの一端に印加される。スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４との接続点の電圧は、スイッチ信号ＳＷ２としてモータ２のコイルの他端に印加される。スイッチ素子Ｑ１およびＱ３は、交互に相補的にオンオフする。スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２との通電状態は常に互いに逆になり、スイッチ素子Ｑ３とスイッチ素子Ｑ４との通電状態は常に互いに逆になる。スイッチ素子Ｑ１がオンであり，スイッチ素子Ｑ２がオフである場合、スイッチ信号ＳＷ１の電位は直流源Ｖｃｃの電位となる。スイッチ素子Ｑ３がオンであり、スイッチ素子Ｑ４がオフである場合、スイッチ信号ＳＷ２の電位は直流源Ｖｃｃの電位となる。スイッチ信号ＳＷ２の電位は、スイッチ信号ＳＷ１の電位と逆相となるようにモータ制御部１２によって制御される。

たとえば、スイッチ信号ＳＷ１の電位が直流源Ｖｃｃの電位である場合、駆動電流Ｉｃはモータ２のコイルの一端から他端（図１中上から下）へ流れる。一方、スイッチ信号ＳＷ２の電位が直流源Ｖｃｃの電位である場合、駆動電流Ｉｃはモータ２のコイルの他端から一端（図１中下から上）へ流れる。したがって、モータ制御部１２は、モータ駆動回路１１のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の各々のオンオフを制御し、それによりモータ２を駆動する駆動電流Ｉｃの向きを制御する。

図２は、電流検出回路３、電流制限調整回路２０、およびソフトスタート補助回路３０の具体的な回路構成を含むモータ駆動装置１の詳細な回路図である。

図２において、電流検出回路３はモータ２の駆動電流Ｉｃを検出する回路であり、電流検出抵抗Ｒ１を含んでいる。電流検出抵抗Ｒ１の一端はスイッチ素子Ｑ２のソース端子およびスイッチ素子Ｑ４のソース端子と接続されている。電流検出抵抗Ｒ１の他端は接地電位ＧＮＤに接続されている。電流検出回路３は、電流検出抵抗Ｒ１で発生する電圧降下を、モータ２の駆動電流Ｉｃに応じた検出電圧としてモータ制御部１２へ出力する。

電流制限調整回路２０は、モータ２の回転数を定常回転数まで増加させる起動時に、モータ２の駆動電流Ｉｃの増加速度を電流検出回路３と協働して抑制する回路である。電流制限調整回路２０は、モータ２の起動時に駆動電流Ｉｃの電流制限値（最大値）を抑制するソフトスタート機能を有する。電流制限調整回路２０は、互いに接続された時定数回路２１と第１スイッチ回路２２とを含んでいる。第１スイッチ回路２２は、駆動電流Ｉｃが流れる回路である。時定数回路２１は、モータ２の起動時に第１スイッチ回路２２を流れる駆動電流Ｉｃを時間経過とともに増加させる回路である。

時定数回路２１は、抵抗素子Ｒ３と、コンデンサＣ１（容量素子の一例）とを含んでいる。抵抗素子Ｒ３およびコンデンサＣ１は、直流源Ｖｄｄと接地電位ＧＮＤとの間に直列に接続されている。抵抗素子Ｒ３の一端は、直流源Ｖｄｄに接続されている。抵抗素子Ｒ３の他端は、コンデンサＣ１の一方の電極に接続されている。コンデンサＣ１の他方の電極は、接地電位ＧＮＤに接続されている。

第１スイッチ回路２２は、電流検出回路３に対して並列に接続されている。第１スイッチ回路２２の一端は、スイッチ素子Ｑ２のソース端子およびスイッチ素子Ｑ４のソース端子と接続されている。第１スイッチ回路２２の他端は、接地電位ＧＮＤに接続されている。第１スイッチ回路２２は、互いに直列に接続された調整抵抗Ｒ２（抵抗素子の一例）と、スイッチ素子Ｑ５（第１のスイッチ素子の一例）とを含んでいる。スイッチ素子Ｑ５は、たとえばｎチャネル型ＦＥＴよりなっている。調整抵抗Ｒ２の一端は、スイッチ素子Ｑ２のソース端子およびスイッチ素子Ｑ４のソース端子と接続されている。調整抵抗Ｒ２の他端は、スイッチ素子Ｑ５のドレイン端子に接続されている。スイッチ素子Ｑ５のソース端子は、接地電位ＧＮＤに接続されている。スイッチ素子Ｑ５のゲート端子は、コンデンサＣ１の一方の電極に接続されている。コンデンサＣ１は、スイッチ素子Ｑ５の導通状態を調節する電位を保持する。

ソフトスタート補助回路３０は、モータ２がロック状態になった場合に、電流制限調整回路２０をリセットする回路である。また、ソフトスタート補助回路３０は、ロック保護状態が解除された場合の起動時に、駆動電流Ｉｃの増加速度を電流制限調整回路２０に抑制させる回路である。ソフトスタート補助回路３０は、互いに接続された分圧回路３１と第２スイッチ回路３２とを含んでいる。分圧回路３１は、第２スイッチ回路３２のスイッチ素子Ｑ６のベース端子に印加される電位を調節するための回路である。第２スイッチ回路３２は、モータ２がロック状態になった場合に、スイッチ素子Ｑ５をオフ動作させる回路である。

分圧回路３１は、互いに直列に接続された抵抗素子Ｒ４およびＲ５を含んでいる。抵抗素子Ｒ４の一端は、直流源Ｖｄｄに接続されている。抵抗素子Ｒ４の他端は、抵抗素子Ｒ５の一端と、ロック判定回路１３とに接続されている。抵抗素子Ｒ５の他端は、接地電位ＧＮＤに接続されている。

第２スイッチ回路３２は、スイッチ素子Ｑ６（第２のスイッチ素子の一例）を含んでいる。スイッチ素子Ｑ６は、たとえばｎチャネル型バイポーラトランジスタよりなっている。スイッチ素子Ｑ６のベース端子は、抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５との接続点に接続されている。スイッチ素子Ｑ６のコレクタ端子は、コンデンサＣ１の一方の電極と、スイッチ素子Ｑ５のゲート端子と、抵抗素子Ｒ３の他方の端子とに接続されている。スイッチ素子Ｑ６のエミッタ端子は、接地電位ＧＮＤに接続されている。

続いて、モータ駆動装置１の電源がオンされた場合のモータ２の起動時と、モータ２がロック状態となった場合との各々におけるモータ駆動装置１の動作について説明する。

モータ駆動装置１の電源がオンされた場合、制御回路部１０は、たとえば、スイッチ素子Ｑ１およびＱ４をオンし、スイッチ素子Ｑ２およびＱ３をオフする。これにより、スイッチ信号ＳＷ１に直流源Ｖｃｃの電位が与えられ、スイッチ信号ＳＷ２の電位は電位Ｖ１＝（駆動電流Ｉｃ×電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値）となる。その結果、電流検出抵抗Ｒ１の両端には電位Ｖ１と接地電位ＧＮＤとの電位差に相当する電圧が印加される。

なお、スイッチ素子Ｑ２およびＱ３がオンされ、スイッチ素子Ｑ１およびＱ４がオフされてもよい。この場合には、スイッチ信号ＳＷ２に直流源Ｖｃｃの電位が与えられ、スイッチ信号ＳＷ１の電位は電位Ｖ１となる。この場合にも、電流検出抵抗Ｒ１および調整抵抗Ｒ２の両端には電位Ｖ１と接地電位ＧＮＤとの電位差に相当する電圧が印加される。

一方、時定数回路２１では、モータ２の起動直後にはコンデンサＣ１に電荷が蓄積されておらず、スイッチ素子Ｑ５はオンしない。このため、調整抵抗Ｒ２には駆動電流Ｉｃは流れず、電流検出抵抗Ｒ１にのみ駆動電流Ｉｃは流れる。その結果、駆動電流Ｉｃの増加速度が抑制される。

ロック判定回路１３は、起動時にローレベルの信号をソフトスタート補助回路３０に出力するので、スイッチ素子Ｑ６はオフのままである。したがって、時間経過とともにコンデンサＣ１の電極には、直流源Ｖｄｄの作用により電荷が蓄積する。コンデンサＣ１に電荷が蓄積すると、その電荷量に応じてコンデンサＣ１の抵抗素子Ｒ３側の電極の電位が上昇し、スイッチ素子Ｑ５がオンする。このため、時定数回路２１の働きによって調整抵抗Ｒ２に流れる電流が時間経過とともに徐々に増加する。その結果、駆動電流Ｉｃの増加速度が電流検出回路３と電流制限調整回路２０との協働により抑制される。

モータ２がロック状態となった場合、ソフトスタート補助回路３０は、モータ２がロック状態にあることを示すハイレベルの信号を、ロック判定回路１３から受け付ける。この信号によってスイッチ素子Ｑ６がオンし、コンデンサＣ１の抵抗素子Ｒ３側の電極に接地電位ＧＮＤが与えられる。コンデンサＣ１の抵抗素子Ｒ３側の電極に蓄積した電荷は放出される。その結果、スイッチ素子Ｑ５はオフされ、電流制限調整回路２０（第１スイッチ回路２２）はリセットされる。その後、制御回路部１０によってモータ２に流れる駆動電流Ｉｃが減少され、モータ２はロック保護状態とされる。所定時間ロック保護状態とされた後、モータ２のロック保護状態は解除される。

モータ２のロック保護状態が解除された場合、モータの起動が開始される。ソフトスタート補助回路３０は、起動時であることを示すローレベルの信号を、ロック判定回路１３から受け付ける。この信号によってスイッチ素子Ｑ６がオフし、ソフトスタート補助回路３０は電流制限調整回路２０から電気的に絶縁される。その後のモータ駆動装置１の動作は、モータ駆動装置１の電源がオンされた場合のモータ駆動装置１の動作と同様である。

すなわち、制御回路部１０は、たとえば、スイッチ素子Ｑ１およびＱ４をオンし、スイッチ素子Ｑ２およびＱ３をオフする。これにより、スイッチ信号ＳＷ１に直流源Ｖｃｃの電位が与えられ、スイッチ信号ＳＷ２の電位は電位Ｖ１となる。その結果、電流検出抵抗Ｒ１の両端には電位Ｖ１と接地電位ＧＮＤとの電位差に相当する電圧が印加される。

一方、時定数回路２１では、モータ２の起動直後にはコンデンサＣ１に電荷が蓄積されておらず、スイッチ素子Ｑ５はオンしない。このため、調整抵抗Ｒ２には駆動電流Ｉｃは流れず、電流検出抵抗Ｒ１にのみ駆動電流Ｉｃは流れる。その結果、駆動電流Ｉｃの増加速度が抑制される。

時間経過とともに、コンデンサＣ１の電極には、直流源Ｖｄｄの作用により電荷が蓄積する。コンデンサＣ１に電荷が蓄積すると、その電荷量に応じてコンデンサＣ１の抵抗素子Ｒ３側の電極の電位が上昇し、スイッチ素子Ｑ５がオンする。このため、時定数回路２１の働きによって調整抵抗Ｒ２に流れる電流が時間経過とともに徐々に増加する。その結果、駆動電流Ｉｃの増加速度が電流検出回路３と電流制限調整回路２０との協働により抑制される。

図３は、本発明の一実施の形態のモータ駆動装置１における駆動電流Ｉｃの推移を模式的に示すタイムチャートである。

なお図３において、矢印Ａ１およびＡ２は、電流制限調整回路を備えていないモータ駆動装置の場合の駆動電流Ｉｃを示している。矢印Ｂ１およびＢ２は、本実施の形態のモータ駆動装置１の場合の駆動電流Ｉｃを示している。

図３において、時刻ｔ０でモータ駆動装置の電源がオンされると、駆動電流Ｉｃが増加し、モータ２の起動が開始される。時刻ｔ１０で、モータ２は定常運転状態となる。時刻ｔ２０で、モータ２は定常運転状態からロック状態に変わる。すなわち、駆動電流Ｉｃが瞬間的に制限電流値Ｉ４まで達し、モータ２の回転数がゼロとなる。モータ２がロック状態となると、制御回路部１０によってモータ２はロック保護状態とされる。すなわち、制御回路部１０は駆動電流Ｉｃを減少し、モータ２の回転を停止させる。時刻ｔ２０から所定時間経過後である時刻ｔ３０に、制御回路部１０によってモータ２のロック保護状態が解除されると、駆動電流Ｉｃは再び増加し、モータ２の起動が開始される。時刻ｔ４０で、モータ２は定常運転状態となる。

図３において、「起動期間」とは、モータ駆動装置１の電源がオンされてからモータ２が定常運転状態になるまでの期間を示している。「ロック保護期間」とは、モータ２がロック状態となってから、モータ２のロック保護状態が解除されるまでの期間を示している。「ロック保護解除期間」とは、モータ２のロック保護状態が解除されてモータ２の起動が開始されてから、モータ２が定常運転状態となるまでの期間を示している。「定常運転期間」とは、モータ２が定常運転状態にある期間を示している。

図４は、図３における起動期間（時刻ｔ０から時刻ｔ１０までの期間）における駆動電流Ｉｃの推移を模式的に示すタイムチャートである。

図４において、電流制限調整回路を備えていないモータ駆動装置の場合（矢印Ａ１の場合）、駆動電流Ｉｃの電流制限値は、電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値によって設定される。起動時に十分なトルクをモータ２で発生させるためには、駆動電流Ｉｃを大きくする必要があるので、電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値は、比較的低く設定されている。たとえば、電流検出抵抗Ｒ１に印加される電圧が２Ｖであり、駆動電流Ｉｃの電流制限値を２Ａに設定したい場合、電流検出抵抗Ｒ１は１Ωに設定される。

電流制限調整回路を備えていないモータ駆動装置の場合、時刻ｔ０でモータ駆動装置の電源がオンされ、モータ２の起動が開始されると、駆動電流Ｉｃがモータ２に流れ、モータ２の回転数が増加する。駆動電流Ｉｃは急激に増加するので、モータ２の回転数が定常回転数に達する前に、時刻ｔ３において駆動電流Ｉｃは電流制限値Ｉ４（＝２Ａ）に達する。時刻ｔ５でモータ２の回転数が定常回転数に達するまで、電流制限値Ｉ４と等しい駆動電流Ｉｃがモータ２に流れる。時刻ｔ５でモータ２の回転数が定常回転数に達すると、駆動電流Ｉｃが徐々に定常値である電流Ｉ２まで低下し、時刻ｔ１０で定常運転期間に移行する。

これに対して、モータ駆動装置１の場合（矢印Ｂ１の場合）、駆動電流Ｉｃの電流制限値は、起動開始直後は電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値によって設定される。駆動電流Ｉｃの電流制限値は、時間の経過とともに時定数回路２１の働きによって徐々に増加する。駆動電流Ｉｃの電流制限値は、最終的には電流検出抵抗Ｒ１と調整抵抗Ｒ２との合成抵抗値（並列抵抗値）で設定される。たとえば、電流検出抵抗Ｒ１に印加される電圧が２Ｖである場合には、電流検出抵抗Ｒ１は４Ωに設定される。

モータ駆動装置１の場合、時刻ｔ０でモータ駆動装置１の電源がオンされ、モータ２の起動が開始されると、駆動電流Ｉｃがモータ２に流れ、モータ２の回転数が増加する。駆動電流Ｉｃは時刻ｔ１において電流制限値Ｉ１（＝０．５Ａ）に達し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は電流制限値Ｉ１（第１の電流制限値）に抑制される。時刻ｔ０から時刻ｔ２の間は、駆動電流Ｉｃの全てが電流検出抵抗Ｒ１に流れる。時刻ｔ２以降、スイッチ素子Ｑ５がオンし、駆動電流Ｉｃは電流検出抵抗Ｒ１と第１スイッチ回路２２とに流れるため、駆動電流Ｉｃの電流制限値は、時定数回路２１のＣＲ時定数によって決まる増加率で、電流制限値Ｉ４（上限値、第２の電流制限値）に向かって増加する。電流制限値Ｉ４は、電流検出抵抗Ｒ１と調整抵抗Ｒ２との合成抵抗値（Ｒ２＝１．３５Ωの場合にはおよそ１Ω）によって決まる値である。駆動電流Ｉｃは電流制限値の増加とともに緩やかに増加する。しかし、駆動電流Ｉｃおよび電流制限値が電流制限値Ｉ４に達する前の時刻ｔ６において、モータ２の回転速度が定常回転数に達するため、モータ制御部１２によって駆動電流Ｉｃは徐々に定常値まで減少される。その結果、駆動電流Ｉｃは、時刻ｔ６におけるピーク電流Ｉ３を経て定常値である電流Ｉ２まで低下し、時刻ｔ１０において定常運転期間に移行する。一方、駆動電流Ｉｃの電流制限値は、最終的には電流制限値Ｉ４に達する。

図５は、図３におけるロック保護解除期間（時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までの期間）における駆動電流Ｉｃの推移を模式的に示すタイムチャートである。

図５において、電流制限調整回路を備えていないモータ駆動装置の場合（矢印Ａ２の場合）、時刻ｔ３０でモータ２のロック保護状態を解除すると、駆動電流Ｉｃがモータ２に流れ、モータ２の回転数が増加する。駆動電流Ｉｃは急激に増加するので、モータ２の回転数が定常回転数に達する前に、時刻ｔ３３において駆動電流Ｉｃは電流制限値Ｉ４（＝２Ａ）に達する。時刻ｔ３５でモータ２の回転数が定常回転数に達するまで、電流制限値Ｉ４と等しい駆動電流Ｉｃがモータ２に流れる。時刻ｔ３５でモータ２の回転数が定常回転数に達すると、駆動電流Ｉｃが徐々に定常値である電流Ｉ２まで低下し、時刻ｔ４０で定常運転期間に移行する。

これに対して、モータ駆動装置１の場合（矢印Ｂ２の場合）、時刻ｔ３０でモータ２のロック保護状態を解除すると、駆動電流Ｉｃがモータ２に流れ、モータ２の回転数が増加する。駆動電流Ｉｃは時刻ｔ３１において電流制限値Ｉ１（＝０．５Ａ）に達し、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間は電流制限値Ｉ１に抑制される。時刻ｔ３０から時刻ｔ３２の間は、駆動電流Ｉｃの全てが電流検出抵抗Ｒ１に流れる。時刻ｔ３２以降、スイッチ素子Ｑ５がオンし、駆動電流Ｉｃは電流検出抵抗Ｒ１と第１スイッチ回路２２とに流れるため、駆動電流Ｉｃの電流制限値は、時定数回路２１のＣＲ時定数によって決まる増加率で電流制限値Ｉ４に向かって増加する。電流制限値Ｉ４は、電流検出抵抗Ｒ１と調整抵抗Ｒ２との合成抵抗値（Ｒ２＝１．３５Ωの場合にはおよそ１Ω）によって決まる値である。駆動電流Ｉｃは電流制限値の増加とともに緩やかに増加する。しかし、駆動電流Ｉｃおよび電流制限値が電流制限値Ｉ４に達する前の時刻ｔ３６において、モータ２の回転速度が定常回転数に達するため、モータ制御部１２によって駆動電流Ｉｃは徐々に定常値まで減少される。その結果、駆動電流は、時刻ｔ３６におけるピーク電流Ｉ３を経て定常値である電流Ｉ２まで低下し、時刻ｔ４０において定常運転期間に移行する。一方、駆動電流Ｉｃの電流制限値は、最終的には電流制限値Ｉ４に達する。

［実施の形態の効果］
上述の実施の形態によれば、モータ駆動装置１の電源がオンされた場合に加えてロック保護状態が解除された場合のモータ２の再起動時においても、簡易的で安価な回路構成でモータ駆動時のソフトスタート制御が可能となり、ピーク電流を抑制することができる。モータの回転数により電流制限値が依存することなくソフトスタート制御が可能であるため、モータを安定的に起動させることができる。

また、モータ駆動装置１の電源がオンされた場合およびロック保護状態が解除された場合のモータ２の起動時の駆動電流Ｉｃの上昇の割合（増加率）を、時定数回路２１のＣＲ時定数で設定することができる。また、モータ２のピーク電流の最大値を電流検出抵抗Ｒ１と調整抵抗Ｒ２との合成抵抗値で設定することができる。その結果、モータ２のコイル（モータコイル）に流れる駆動電流Ｉｃの電流制限値を容易に調整することができる。

［その他］
なお、上述の実施の形態においては、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ５の各々がＦＥＴである場合について示したが、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ５の各々はこれに限定されるものではなく、たとえばバイポーラトランジスタなどであってもよい。スイッチ素子Ｑ６は、バイポーラトランジスタである場合の他、たとえばＦＥＴなどであってもよい。但しスイッチ素子は、オン抵抗が小さくスイッチング損失が少ないことが望ましい。制御回路部１０、電流検出回路３、電流制限調整回路２０、およびソフトスタート補助回路３０の各々の構成は、制御部、検出部、抑制部、および抑制補助部の一例であり、制御部、検出部、抑制部、および抑制補助部の各々は上述以外の構成を有していてもよい。

上述の実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータ駆動装置
２ モータ
３ 電流検出回路
４ 回転位置検出回路
１０ 制御回路部
１１ モータ駆動回路
１２ モータ制御部
１３ ロック判定回路
２０ 電流制限調整回路
２１ 時定数回路
２２ 第１スイッチ回路
３０ ソフトスタート補助回路
３１ 分圧回路
３２ 第２スイッチ回路
Ｃ１ コンデンサ
ＧＮＤ 接地電位
Ｉｃ 駆動電流
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチ素子
Ｒ１ 電流検出抵抗
Ｒ２ 調整抵抗
Ｒ３〜Ｒ５ 抵抗素子
Ｓ１〜Ｓ４ 駆動信号
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ信号
Ｖｃｃ 直流源
Ｖｄｄ 直流源

Claims (6)

1. モータを駆動する駆動電流の向きを制御する制御部と、
   前記駆動電流を検出する検出部と、
   前記モータの回転数を定常回転数まで増加させる起動時に、前記駆動電流の増加速度を前記検出部と協働して抑制する抑制部と、
   前記モータの回転が抑制されたロック状態に前記モータがなった場合に、前記抑制部をリセットする抑制補助部とを備え、
   前記制御部は、前記モータがロック状態になった場合に、前記駆動電流を減少させることにより前記モータをロック保護状態にし、
   前記モータのロック保護状態が解除された場合の再起動時に、前記抑制補助部は前記駆動電流の増加速度を前記抑制部に抑制させる、モータ駆動装置。
2. 前記制御部は、前記モータがロック状態になった場合に、ロック状態を示す第１の信号を前記抑制補助部へ出力し、
   前記抑制補助部は、前記第１の信号を受け付けた場合に、前記抑制部をリセットする第２の信号を前記抑制部へ出力する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記抑制部は、起動開始から所定時間の間およびロック保護状態の解除から所定時間の間は、前記駆動電流の電流制限値を、前記検出部により設定される第１の電流制限値とし、
   前記抑制部は、前記第１の電流制限値に達した後は、前記駆動電流の電流制限値を、前記検出部と前記抑制部とにより設定される前記第１の電流制限値よりも高い第２の電流制限値とする、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記抑制部は、前記駆動電流が流れる第１スイッチ回路と、前記起動時に前記第１スイッチ回路を流れる駆動電流を時間経過とともに増加させる時定数回路とを含み、
   前記モータがロック状態になった場合に、前記抑制補助部は前記第１スイッチ回路をリセットする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
5. 前記第１スイッチ回路は前記検出部と並列に接続され、かつ前記第１スイッチ回路は、抵抗素子と、前記抵抗素子に対して直列に接続された第１のスイッチ素子とを含み、
   前記補助抑制部は、前記モータがロック状態になった場合に、前記第１のスイッチ素子をオフ動作させる第２のスイッチ素子を含む第２スイッチ回路を備える、請求項４に記載のモータ駆動装置。
6. 前記時定数回路は、前記第１のスイッチ素子の導通状態を調節する電位を保持する容量素子を含む、請求項５に記載のモータ駆動装置。

Images