JP2013121254A

JP2013121254A - モータ駆動回路、および、モータ駆動システム

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Publication number: JP2013121254A
Application number: JP2011268064A
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Inventors: Toshiaki Ogushi; 串俊明大; Takehiro Hara; 武弘原
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Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-06-17
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Abstract

【課題】モータの回転数の制御性を向上することが可能なモータ駆動回路を提供する。
【解決手段】モータ駆動回路は、モータの回転数を規定する回転指令信号が入力される第１のポートを備える。モータ駆動回路は、前記回転指令信号を測定する第１の測定回路を備える。モータ駆動回路は、第１の設定信号が入力される第２のポートを備える。モータ駆動回路は、前記第１の設定信号を測定する第２の測定回路を備える。モータ駆動回路は、回転指令信号と前記ＰＷＭ信号のデューティとの関係を規定する特性に基づいて、測定された回転指令信号に対応するデューティを計算し、計算したデューティに応じたデューティ情報信号を出力するデューティ計算回路を備える。モータ駆動回路は、前記デューティ情報信号に基づいて、計算された前記デューティを有する前記ＰＷＭ信号を生成して出力するモータ駆動波形制御回路を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、モータ駆動回路、および、モータ駆動システムに関する。

従来、モータ駆動回路と、モータと、回転負荷と、から構成されるモータ駆動システムがある。

モータ駆動システムでは、回転数制御信号がモータ駆動回路に入力され、モータの回転数が制御される。回転数制御信号としてはパルスデューティ、パルス周波数、アナログ電圧のいずれかとして入力されるが、ここではアナログ電圧とした場合について説明する。

モータ駆動回路は、回路指令信号の電圧を測定し、その測定値に応じてＰＷＭ出力のオンデューティを計算し、モータ駆動波形を出力する。モータ駆動回路は、測定された電圧に比例してデューティを線形に増加させる。

特開２００５−９４８５７

モータの回転数の制御性を向上することが可能なモータ駆動回路を提供する。

実施例に従ったモータ駆動回路は、回転指令信号で規定された回転数で回転するようにモータの駆動をＰＷＭ信号により制御するモータ駆動回路である。

モータ駆動回路は、モータの回転数を規定する回転指令信号が入力される第１のポートを備える。モータ駆動回路は、前記回転指令信号を測定する第１の測定回路を備える。モータ駆動回路は、第１の設定信号が入力される第２のポートを備える。モータ駆動回路は、前記第１の設定信号を測定する第２の測定回路を備える。モータ駆動回路は、回転指令信号と前記ＰＷＭ信号のデューティとの関係を規定する特性に基づいて、測定された回転指令信号に対応するデューティを計算し、計算したデューティに応じたデューティ情報信号を出力するデューティ計算回路を備える。モータ駆動回路は、前記デューティ情報信号に基づいて、計算された前記デューティを有する前記ＰＷＭ信号を生成して出力するモータ駆動波形制御回路を備える。

前記特性は、前記ＰＷＭ信号のデューティが最小値に対応し且つ回転指令信号が最低回転指令信号に対応する最低点と、前記ＰＷＭ信号のデューティが最大値に対応し且つ回転指令信号が最高回転指令信号に対応する最高点とを結ぶ特性線で規定される。

前記デューティ計算回路は、前記特性において、前記特性線が、前記ＰＷＭ信号のデューティが前記第１の設定信号に基づいて設定される値に対応し且つ回転指令信号が前記最低回転指令信号と前記最高回転指令信号との間の第１の回転指令信号に対応する第１の制御点を、通るように、前記特性を更新する。

図１は、モータの回転負荷トルクと回転数との関係を示す図である。図２は、比較例のモータの回転数と回転指令電圧との関係を示す図である。図３は、回転指令電圧に対して２次関数的にＰＷＭオンデューティを増加させた場合における、回転指令電圧とＰＷＭオンデューティとの関係を示す図である。図４は、図３に示すＰＷＭ出力オンデューティと回転指令電圧との関係を適用した場合における、モータの回転数と回転指令電圧との関係を示す図である。図５は、実施例１に係るモータ駆動システム１０００の構成の一例を示す図である。図６は、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例１に係る特性を示す図である。図７は、第１、第２の設定信号の測定された電圧Ｖｄ１（Ｖｄ２）とデューティの値Ｄ１（Ｄ２）との関係の一例を示す図である。図８は、変形例に係るモータ駆動システム１０００Ａの構成の一例を示す図である。図９は、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２の大小関係と、デューティ計算回路の動作モードと、の関係の一例を示す図である。図１０は、プリセットモードにおける、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例２に係る特性の一例を示す図である。図１１は、プリセットモードにおける、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例２に係る特性の他の例を示す図である。図１２は、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２の大小関係と、デューティ計算回路の動作モードと、の関係の他の例を示す図である。図１３は、実施例４に係るモータ駆動システム４０００の構成の一例を示す図である。図１４は、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例４に係る特性を示す図である。図１５は、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例５に係る特性を示す図である。

既述のように、回転数指令信号としてはパルスデューティ、パルス周波数、アナログ電圧のいずれかとして入力されるが、以下ではアナログ電圧（回転数指令電圧）とした場合について説明する。

ここで、図１は、モータの回転負荷トルクと回転数との関係を示す図である。また、図２は、比較例のモータの回転数と回転指令電圧との関係を示す図である。

例えば、羽のような回転負荷がモータの回転軸に取り付けられている場合、図１に示すように、回転負荷トルクと回転数との関係は線形とならず、例えば、２次関数的に増加する。

その結果、図２に示すように、アナログ値である回転指令電圧とモータの回転数との関係も線形とならない。これにより、最大回転数付近では回転指令電圧に対してほとんど回転数変化せず、回転指令電圧で回転数を制御しにくくなるという問題がある。

一方、図３は、回転指令電圧に対して２次関数的にＰＷＭオンデューティを増加させた場合における、回転指令電圧とＰＷＭオンデューティとの関係を示す図である。また、図４は、図３に示すＰＷＭ出力オンデューティと回転指令電圧との関係を適用した場合における、モータの回転数と回転指令電圧との関係を示す図である。

例えば、図３に示すように、所定の範囲（オンデューティが０％〜１００％）で、回転指令電圧の２次関数的にＰＷＭオンデューティを増加させるようにすると、図４に示すように、アナログ値である回転指令電圧とモータの回転数との関係が線形的になる。

これにより、最大回転数付近でも回転指令電圧に対して回転数が変化するようになり、回転数の制御が容易になると考えられる。

そこで、以下の実施例では、上記図３、図４に示す関係を適用することにより、モータの回転数の制御性を向上することが可能なモータ駆動回路、および、モータ駆動システムについて提案する。

以下、各実施例について図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例では、３相の駆動電圧により回転数が制御される３相モータの制御に適用した場合について説明する。

しかし、駆動電圧により回転数が制御される他の種類のモータについても同様に適用することができる。

図５は、実施例１に係るモータ駆動システム１０００の構成の一例を示す図である。また、図６は、回転指令電圧（回転指令信号）とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例１に係る特性を示す図である。

図５に示すように、モータ駆動システム１０００は、モータ駆動回路１００と、モータＭと、を備える。

このモータ駆動システム１０００は、例えば、パソコンの冷却ファンの駆動用に適用される。

モータＭは、本実施例では、３相モータである。モータＭは、３相の駆動電圧により、３相のコイルに電流が流れて、駆動するようになっている。既述のように、モータＭは、駆動電圧により回転数が制御される他の種類のモータであってもよい。

なお、このモータＭには、モータ駆動回路１００が出力するＰＷＭ信号に応じて、モータＭに対して電源電圧を３相の駆動電圧で供給するモータ駆動ドライバ（図示せず）が含まれる。

モータ駆動回路１００は、図示しない外部のＭＣＵ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）から入力された回転指令電圧で規定された回転数で回転するように、ＰＷＭ信号により該モータ駆動ドライバを制御（モータＭに対する３相の駆動電圧（または駆動電流）を制御）して、モータＭの駆動を制御するようになっている。

このモータ駆動回路１００は、図５に示すように、第１のポートＸ１と、第２のポートＸ２と、第３のポートＸ３と、第１の測定回路Ｃ１と、第２の測定回路Ｃ２と、第３の測定回路Ｃ３と、デューティ計算回路Ａと、モータ駆動波形制御回路ＣＯＮと、を備える。

第１のポートＸ１は、モータＭの回転数を規定する回転指令電圧がＭＣＵもしくは抵抗分圧回路などから入力されるようになっている。

第２のポートＸ２は、第１の設定信号がＭＣＵもしくは抵抗分圧回路などから入力されるようになっている。

第３のポートＸ３は、第２の設定信号がＭＣＵもしくは抵抗分圧回路などから入力されるようになっている。

第１の測定回路Ｃ１は、第１のポートＸ１に入力された回転指令電圧を測定するようになっている。この第１の測定回路Ｃ１は、測定した回転指令電圧の情報を含む信号をデューティ計算回路Ａに出力する。

第２の測定回路Ｃ２は、第２のポートＸ２に入力された第１の設定信号を測定するようになっている。なお、ここでは、第１の設定信号は、ここでは、アナログ電圧（電圧Ｖｄ１）である。

この第２の測定回路Ｃ２は、測定した電圧Ｖｄ１の情報を含む信号をデューティ計算回路Ａに出力する。

第３の測定回路Ｃ３は、第３のポートＸ３に入力された第２の設定信号を測定するようになっている。なお、ここでは、第２の設定信号は、ここでは、アナログ電圧（電圧Ｖｄ２）である。

この第３の測定回路Ｃ３は、測定した電圧Ｖｄ２の情報を含む信号をデューティ計算回路Ａに出力する。

デューティ計算回路Ａは、回転指令電圧とＰＷＭ信号のデューティ（ＰＷＭオンデューティ）との関係を規定する特性に基づいて、第１の測定回路Ｃ１により測定された回転指令電圧に対応するデューティを計算するようになっている。そして、デューティ計算回路Ａは、計算したデューティ（ＰＷＭオンデューティ）に応じたデューティ情報信号を出力するようになっている。

ここで、図６に示すように、該特性は、ＰＷＭ信号のデューティが最小値（ここでは、例えば、０％）に対応し且つ回転指令電圧が最低回転指令電圧（最低回転指令信号）ＶＳＰＬに対応する最低点ＰＬと、ＰＷＭ信号のデューティが最大値（ここでは、例えば、１００％）に対応し且つ回転指令電圧が最高回転指令電圧（最高回転指令信号）ＶＳＰＵに対応する最高点ＰＵとを結ぶ特性線Ｌで規定される。

図６に示すように、特性線Ｌは、例えば、回転指令電圧とＰＷＭ信号のデューティとの関係を規定する単調増加関数である。

また、図６に示すように、特性線Ｌを制御するための第１の制御点Ｐ１は、ＰＷＭ信号のデューティが第１の設定信号に基づいて設定される値Ｄ１に対応し且つ回転指令電圧が最低回転指令電圧ＶＳＰＬと最高回転指令電圧ＶＳＰＵとの間の第１の回転指令電圧（第１の回転指令信号）Ｖ１に対応する。

また、図６に示すように、特性線Ｌを制御するための第２の制御点Ｐ２は、ＰＷＭ信号のデューティが第２の設定信号に基づいて設定される値Ｄ２に対応し且つ回転指令電圧が最低回転指令電圧ＶＳＰＬと最高回転指令電圧ＶＳＰＵとの間の第２の回転指令電圧（第２の回転指令信号）Ｖ２に対応する。

なお、図６の例では、デューティの値Ｄ２は、デューティの値Ｄ１よりも大きい。

また、図６の例では、第２の回転指令電圧Ｖ２は、第１の回転指令電圧Ｖ１よりも高い。

そして、デューティ計算回路Ａは、該特性において、特性線Ｌが、第１の制御点Ｐ１、および、第２の制御点Ｐ２を通るように、該特性を更新するようになっている。

例えば、デューティ計算回路Ａは、特性線Ｌが、最低点ＰＬ、第１の制御点Ｐ１、第２の制御点Ｐ２、および前記最高点ＰＵを通るように、線形補間、もしくは、ラグランジュ補間、スプライン補間、または、ベジエ補間を含む曲線補間を実行する。

モータ駆動波形制御回路ＣＯＮは、デューティ計算回路Ａが出力したデューティ情報信号に基づいて、デューティ計算回路Ａにより計算されたデューティを有するＰＷＭ信号を生成して出力するようになっている。このＰＷＭ信号により、既述のように、モータＭに対する３相の駆動電圧（または駆動電流）が制御されて、モータＭの駆動が制御される。

次に、以上のような構成・機能を有するモータ駆動回路１００の動作の一例について説明する。

先ず、第２、第３の測定回路Ｃ２、Ｃ３は、第２、第３のポートＸ２、Ｘ３に入力された第１、第２の設定信号を測定する。

そして、第２、第３の測定回路Ｃ２、Ｃ３によって測定された電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２の情報が、デューティ計算回路Ａに転送される。

デューティ計算回路Ａは、電圧Ｖｄ１に応じて回転指令電圧がＶ１の時のデューティＤ１を計算し（制御点Ｐ１を決定する）、同様に電圧Ｖｄ２に応じて回転指令電圧がＶ２の時のデューティＤ２を計算する（制御点Ｐ２を決定する）。

例えば、以下の関係式（１）、（２）により、制御点指令電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２からデューティの値Ｄ１、Ｄ２を計算する。なお、式（１）、（２）において、αは比例係数であり、βはオフセットである。

Ｄ１＝ α ＊Ｖｄ１ + β （１）

Ｄ２＝ α ＊Ｖｄ２ + β （２）

ここで、図７は、第１、第２の設定信号の測定された電圧Ｖｄ１（Ｖｄ２）とデューティの値Ｄ１（Ｄ２）との関係の一例を示す図である。

図７に示すように、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２が上限値Ｖｄｍａｘにて値Ｄ１、Ｄ２が１００％、下限値Ｖｄｍｉｎにて０％となるようにする。

なお、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２が上限値Ｖｄｍａｘ以上の場合は、値Ｄ１、Ｄ２を１００％にし、一方、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２が下限値Ｖｄｍｉｎ以下の場合は、値Ｄ１、Ｄ２を０％する。

なお、第１、第２の回転指令電圧Ｖ１、Ｖ２は予め決められた値であり、例えば、ＶＳＰＬとＶＳＰＵの間を等しく分割する電圧とする。

そして、デューティ計算回路Ａは、最低点ＰＬ、第１の制御点Ｐ１、第２の制御点Ｐ２、および最高点ＰＵを補間する。例えば、デューティ計算回路Ａは、特性線Ｌが、最低点ＰＬ、第１の制御点Ｐ１、第２の制御点Ｐ２、および最高点ＰＵを通るように、線形補間、もしくは、ラグランジュ補間、スプライン補間、または、ベジエ補間を含む曲線補間を実行する。

このように、デューティ計算回路Ａは、該特性において、特性線Ｌが、第１の制御点Ｐ１、および、第２の制御点Ｐ２を通るように、該特性を更新する。

以上により、ユーザは、既述の図４にあるような回転数指令電圧と回転数が線形的な関係になるように、第１、第２の設定信号により、第１、第２の制御点Ｐ１、Ｐ２を調整して、回転指令電圧とＰＷＭ信号のデューティ（ＰＷＭオンデューティ）との関係を規定する特性を更新することができる。

したがって、図４に示すように、アナログ値である回転指令電圧とモータの回転数との関係が線形的になり、モータの回転数の制御性が向上される。

以上のように、本実施例１に係るモータ駆動回路１００によれば、モータの回転数の制御性を向上することができる。

なお、本実施例においては、制御点が２つである場合について説明した。

しかし、この制御点は、１つであっても、特性線を修正して、特性を更新することができる。

また、制御３つ以上に増やすことにより、さらに細かく特性線を修正して、特性をユーザのニーズ合わせて更新することができる。

（変形例）
図８は、変形例に係るモータ駆動システム１０００Ａの構成の一例を示す図である。なお、図８において、図１に示す符号と同じ符号は、実施例１と同様の構成を示す。

第１、第２の設定信号に関しては、図８に示すように、パルスを用いたパルス通信信号を用いることにより、少ないポートで複数の指令を割り当てることが可能である。

第２の測定回路Ｃ２Ａは、第２のポートＸ２Ａを介して入力された設定信号を測定し、デューティの値Ｄ１、Ｄ２を設定するための情報をデューティ計算回路Ａに出力する。デューティ計算回路Ａは、この情報に基づいて、第１、第２の制御点Ｐ１、Ｐ２を設定する。すなわち、デューティ計算回路Ａは、実施例１と同様に、該特性において、特性線Ｌが、第１の制御点Ｐ１、および、第２の制御点Ｐ２を通るように、該特性を更新する。

なお、パルスを用いた通信としてはＩ２Ｃ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、３線シリアル通信、パルスデューティなどがある。

なお、この変形例は、後述の実施例についても適用可能である。

回転負荷特性は、一般的に単調増加するため、デューティと回転指令電圧の関係も単調増加でよい。一方、デューティと回転指令電圧の関係が既知であり、制御点指令の調整が必要ない場合がある。

そこで、本実施例２では、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２の大小関係によって、実施例１のように制御点を調整する調整モードと、予め記憶していた特性に設定するプリセットモードと、を切り替える場合について説明する。

なお、この実施例２が適用されるモータ駆動システムは、実施例１のモータ駆動システム１０００と同様である。このため、構成については、実施例１の図５の構成を用いて説明する。また、ここでは、第１の設定信号および第２の設定信号は、アナログ電圧であるものとする。

ここで、図９は、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２の大小関係と、デューティ計算回路の動作モードと、の関係の一例を示す図である。また、図１０は、プリセットモードにおける、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例２に係る特性の一例を示す図である。また、図１１は、プリセットモードにおける、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例２に係る特性の他の例を示す図である。

例えば、図９に示すように、デューティ計算回路Ａは、第２の設定信号の電圧Ｖｄ２が第１の設定信号の電圧Ｖｄ１よりも大きい（Ｖｄ２＞Ｖｄ１）場合は、実施例１と同ように、該特性において、特性線Ｌが、第１の制御点Ｐ１、および、第２の制御点Ｐ２を通るように、前記特性を更新する（調整モード）。

一方、デューティ計算回路Ａは、第２の設定信号の電圧が第１の設定信号の電圧以下（Ｖｄ２≦Ｖｄ１）の場合は、該特性を予め記憶していた特性に設定する（プリセットモード）。

例えば、デューティ計算回路Ａは、値Ｄ１、Ｄ２を、予め記憶していたプリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ１、Ｄｐｒｅｓｅｔ２に設定する。

プリセット値の例としては、例えば、図１０に示すように、回転指令電圧とデューティが線形な関係になるようにＤｐｒｅｓｅｔ１、Ｄｐｒｅｓｅｔ２を選ぶ。

このようなプリセット値は、回転指令とデューティ特性を調整する前準備として、既述の図４に示す回転指令電圧と回転数の関係を取得する際に利用される。

なお、例えばＶｄ１＝Ｖｄ２と設定した場合、ノイズの影響でＶｄ１もしくはＶｄ２が変動すると調整モードとプリセットモードを交互に繰り返す可能性がある。これを避けるために、例えばγをモード切り替えのマージンとし、Ｖｄ２＋γ＞Ｖｄ１ならば調整モード、Ｖｄ２―γ＜Ｖｄ１ならばプリセットモード、Ｖｄ１−γ＜Ｖｄ２＜Ｖｄ＋γならば特性保持（更新停止）モードとすることも可能である。

また、その他のプリセット値の例としては、図１１に示すように、回転負荷補償特性に近似するように、プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ１、Ｄｐｒｅｓｅｔ２を選ぶ。

なお、値Ｄｐｒｅｓｅｔ１、Ｄｐｒｅｓｅｔ２は、モータ駆動回１００に蓄えられている制御点のプリセット値とし、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２電圧に依存しないものとする。

これにより、例えば、第２のポートＸ２を“Ｈｉｇｈ”レベルに、第３のポートＸ３を“Ｌｏｗ”レベルに設定することにより、プリセット値が設定することができる。

したがって、例えば、試作段階にて回転負荷補償特性を調べておき、量産時にこのプリセットモードを利用することで分圧抵抗を省略でき、コスト削減が可能となる。

また、例えば、制御点が３つ以上ある場合は単調増加設定（Ｖｄn ＞ … ＞Ｖｄ２＞Ｖｄ１）を除いた回転指令電圧の組み合わせから複数のプリセットを対応させることが可能である。

例えば、Ｖｄ２＜Ｖｄ１＜Ｖｄ３である場合、値Ｄ１＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ１１、値Ｄ２＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ１２、値Ｄ３＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ１３に設定する。

また、Ｖｄ２＜Ｖｄ３＜Ｖｄ１である場合、値Ｄ１＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ２１、値Ｄ２＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ２２、値Ｄ３＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ２３に設定する。

また、Ｖｄ１＜Ｖｄ３＜Ｖｄ２である場合、値Ｄ１＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ３１、値Ｄ２＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ３２、値Ｄ３＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ３３に設定する。
このように、単調増加設定（Ｖｄn ＞・・・＞Ｖｄ２＞Ｖｄ１）を除いた回転指令電圧の組み合わせから複数のプリセット値を対応させることが可能である。

ここで、図１２は、電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２の大小関係と、デューティ計算回路の動作モードと、の関係の他の例を示す図である。

この図１２の例のように、制御点が２つの場合でもＶｄ２＜Ｖｄ１の領域をさらに分割し、複数のプリセット値を設定できるようにしてもよい。

例えば、図１２に示すように、デューティ計算回路Ａは、Ｖｄ２＜Ｖｄ１、且つＶｄ１+Ｖｄ２＞Ｖｄｍａｘである場合、値Ｄ１＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ１１、値Ｄ２＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ１２に設定する（第１のプリセットモード）。

すなわち、第２の設定信号の電圧Ｖｄ２が第１の設定信号の電圧Ｖｄ１以下であり且つ第２の設定信号の電圧Ｖｄ２と第１の設定信号の電圧Ｖｄ１との和が閾値（例えば、上限値Ｖｄｍａｘ）よりも大きい場合は、該特性を、予め記憶していた第１の特性に設定するようにしてもよい（第１のプリセットモード）。

一方、Ｖｄ２＜Ｖｄ１且つＶｄ１+Ｖｄ２＜Ｖｄｍａｘである場合、値Ｄ１＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ２１、値Ｄ２＝プリセット値Ｄｐｒｅｓｅｔ２２に設定する（第２のプリセットモード）。

すなわち、デューティ計算回路Ａは、第２の設定信号の電圧Ｖｄ２が第１の設定信号の電圧Ｖｄ１以下であり且つ第２の設定信号の電圧Ｖｄ２と第１の設定信号の電圧Ｖｄ１との和が閾値（例えば、上限値Ｖｄｍａｘ）よりも小さい場合は、該特性を、第１の特性と異なる予め記憶していた第２の特性に設定するようにしてもよい（第２のプリセットモード）。

なお、デューティ計算回路Ａは、第２の設定信号の電圧Ｖｄ２が第１の設定信号の電圧Ｖｄ１よりも大きい（Ｖｄ２＞Ｖｄ１）場合は、図９の例と同ように、該特性において、特性線Ｌが、第１の制御点Ｐ１、および、第２の制御点Ｐ２を通るように、前記特性を更新する（調整モード）。

上記の大小組み合わせと領域分割を組み合わせてさらに多くのプリセット値と対応させることも可能である。

実施例２のその他の機能は、実施例１と同様である。

すなわち、本実施例２に係るモータ駆動回路によれば、実施例１と同様に、モータの回転数の制御性を向上することができる。

本実施例３では、デューティ計算回路Ａが特性の更新するタイミングの一例について説明する。

なお、この実施例３が適用されるモータ駆動システムは、実施例１のモータ駆動システム１０００と同様である。このため、構成については、実施例１の図５の構成を用いて説明する。

例えば、デューティ計算回路Ａは、モータ駆動波形制御回路ＣＯＮがＰＷＭ信号を出力していない期間中、既述の実施例１、２で説明したように、該特性の更新を実行する。

ここで、モータ駆動波形制御回路ＣＯＮがＰＷＭ信号を出力していない期間中とは、例えば、ＩＣ電源起動直後の一定期間や、停止指令電圧（回転指令電圧が最低回転指令電圧ＶＳＰＬ以下）が第１の測定回路Ｃ１により測定された期間等である。この期間中、第２、第３のポートＸ２、Ｘ３に第１、第２の設定信号が入力される。そして、第２、第３の測定回路Ｃ２、Ｃ３が測定した電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２に基づいて、デューティ計算回路Ａは該特性の更新を実行する。

一方、デューティ計算回路Ａは、モータ駆動波形制御回路ＣＯＮがＰＷＭ信号を出力している期間中、該特性の更新を実行しない。

ここで、モータ駆動波形制御回路ＣＯＮがＰＷＭ信号を出力している期間中とは、例えば、最低回転指令電圧ＶＳＰＬ以上の回転指令電圧が第１の測定回路Ｃ１により測定された期間等である。

以上のデューティ計算回路Ａの動作より、ＰＷＭ出力のスイッチングノイズによる制御点の変動を避けることができる。

なお、実施例３に係るモータ駆動システムの構成・機能は、実施例１、２と同様である。すなわち、本実施例３に係るモータ駆動システムによれば、実施例１、２と同様に、モータの回転数の制御性を向上することができる。

既述の実施例では、値Ｄ１、Ｄ２を調整することにより第１、第２の制御点Ｐ１、Ｐ２を変化させて、該特性を更新する例について説明した。

この第１、第２の制御点Ｐ１、Ｐ２は、対応する第１、第２の回転指令電圧Ｖ１、Ｖ２を調整することによっても、変化させることができる。

そこで、本実施例４では、第１、第２の制御点を規定する第１、第２の回転指令電圧Ｖ１、Ｖ２を調整する場合について説明する。

図１３は、実施例４に係るモータ駆動システム４０００の構成の一例を示す図である。また、図１４は、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例４に係る特性を示す図である。なお、図１３、１４において、図５、図６に示す符号と同じ符号は、実施例１と同様の構成を示す。

図１３に示すように、モータ駆動システム４０００は、モータ駆動回路４００と、モータＭと、を備える。

モータ駆動回路４００は、実施例１のモータ駆動回路１００と比較して、第４のポートＸ４と、第５のポートＸ５と、第４の測定回路Ｃ４と、第５の測定回路Ｃ５と、をさらに備える。

第４のポートＸ４は、第３の設定信号がＭＣＵもしくは抵抗分圧回路などから入力されるようになっている。

第５のポートＸ５は、第４の設定信号がＭＣＵもしくは抵抗分圧回路などから入力されるようになっている。

第４の測定回路Ｃ４は、第４のポートＸ４に入力された第３の設定信号を測定するようになっている。なお、ここでは、第３の設定信号は、ここでは、アナログ電圧（電圧Ｖｖ１）である。

第５の測定回路Ｃ５は、第５のポートＸ５に入力された第４の設定信号を測定するようになっている。なお、ここでは、第４の設定信号は、ここでは、アナログ電圧（電圧Ｖｖ２）である。

デューティ計算回路Ａは、実施例１と同様に、回転指令電圧とＰＷＭ信号のデューティ（ＰＷＭオンデューティ）との関係を規定する特性に基づいて、第１の測定回路Ｃ１により測定された回転指令電圧に対応するデューティを計算するようになっている。そして、デューティ計算回路Ａは、計算したデューティ（ＰＷＭオンデューティ）に応じたデューティ情報信号を出力するようになっている。

次に、以上のような構成・機能を有するモータ駆動回路４００の動作の一例について説明する。

先ず、第２ないし第５の測定回路Ｃ２〜Ｃ５は、第２ないし第５のポートＸ２〜Ｘ５に入力された第１ないし第４の設定信号を測定する。

そして、第２ないし第５の測定回路Ｃ２〜Ｃ５によって測定された電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｖ１、Ｖｖ２の情報が、デューティ計算回路Ａに転送される。

デューティ計算回路Ａは、実施例１と同様に、電圧Ｖｄ１に応じて回転指令電圧がＶ１の時のデューティＤ１を計算し（制御点Ｐ１を決定する）、同様に電圧Ｖｄ２に応じて回転指令電圧がＶ２の時のデューティＤ２を計算する（制御点Ｐ２を決定する）。

一方、デューティ計算回路Ａは、電圧Ｖｖ１に応じてデューティが値Ｄ１の時の第１の回転指令電圧Ｖ１を計算し（制御点Ｐ１を決定する）、同様に電圧Ｖｖ２に応じてデューティが値Ｄ２の時の第２の回転指令電圧Ｖ２を計算する（制御点Ｐ２を決定する）ようにしてもよい。

このように、第１、第２の回転指令電圧Ｖ１、Ｖ２は、第３、第４の設定信号に基づいて設定されるようにしてもよい。

例えば、以下の関係式（３）、（４）により、電圧Ｖｖ１、Ｖｖ２から第１、第２の回転指令電圧Ｖ１、Ｖ２を計算する。なお、式（３）、（４）において、αvは、比例係数であり、βvはオフセットである。また、電圧Ｖｖ１、Ｖｖ２が、上限値Ｖｄｍａｘにて第１、第２の回転指令電圧Ｖ１、Ｖ２が最高回転指令電圧ＶＳＰＵとなり、下限値Ｖｄｍｉｎにて第１、第２の回転指令電圧Ｖ１、Ｖ２が最低回転指令電圧ＶＳＰＬとなるように選ぶ。

Ｖ１＝ αv * Ｖｖ１ + βv （３）

Ｖ２＝ αv * Ｖｖ２ + βv （４）

なお、その他の構成は、実施例１と同様である。

以上のように、本実施例４に係るモータ駆動システム４０００によれば、モータの回転数の制御性を向上することができる。

本実施例５では一つの設定信号により２つ以上の制御点を変化させ、特性を更新する一例について説明する。

なお、この実施例５が適用されるモータ駆動システムは、実施例１のモータ駆動システム１０００と同様である。このため、構成については、実施例１の図５の構成を用いて説明する。

図１５は、回転指令電圧とデューティとの関係を示す特性線で規定された実施例５に係る特性を示す図である。ここでは回転指令電圧ＶＳＰＬを０として説明し、ＶＳＰＬにおいて制御点ＰＬを持つものとする。制御点ＰＬにおけるデューティはＤＬとする。

例えばデューティ計算回路Ａは第１の測定回路Ｃ１によって測定された測定値Ｖｄ１を用いて関係式（５）によりＰ１とＰＬのデューティを同じ値として更新する。

ＤＬ＝Ｄ１＝ α ＊Ｖｄ１ + β （５）

上記により、少ないポート数で複数の点を制御することが可能である。さらに、ＶＳＰＬのデューティを変更することにより、どのような回転指令電圧が入力されていても最低回転数を規定することが可能となる。同様にして最高回転数を既定する変形例も考えられる。すなわち、ＶＳＰＵを回転指令電圧の最大値とし、ＶＳＰＵにおいて制御点ＰＵをもつものとする。制御点ＰＵにおけるデューティをＤＵとする。

例えばデューティ計算回路Ａは第１の測定回路Ｃ１によって測定された測定値Ｖｄ２を用いて関係式（６）によりＰ２とＰＵのデューティを同じ値として更新する。

ＤＵ＝Ｄ２＝ α ＊Ｖｄ２ + β （６）

上記により、少ないポート数で複数の点を制御可能である。さらにＶＳＰＵのデューティを変更することにより、どのような回転数指令電圧が入力されていても最高回転数を既定することが可能となる。

なお、実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。

１００モータ駆動回路
１０００、１０００Ａ、４０００モータ駆動システム
Ｍモータ
Ｒ回転負荷

Claims

回転指令信号で規定された回転数で回転するようにモータの駆動をＰＷＭ信号により制御するモータ駆動回路であって、
モータの回転数を規定する回転指令信号が入力される第１のポートと、
前記回転指令信号を測定する第１の測定回路と、
第１の設定信号が入力される第２のポートと、
前記第１の設定信号を測定する第２の測定回路と、
回転指令信号と前記ＰＷＭ信号のデューティとの関係を規定する特性に基づいて、測定された回転指令信号に対応するデューティを計算し、計算したデューティに応じたデューティ情報信号を出力するデューティ計算回路と、
前記デューティ情報信号に基づいて、計算された前記デューティを有する前記ＰＷＭ信号を生成して出力するモータ駆動波形制御回路と、を備え、
前記特性は、前記ＰＷＭ信号のデューティが最小値に対応し且つ回転指令信号が最低回転指令信号に対応する最低点と、前記ＰＷＭ信号のデューティが最大値に対応し且つ回転指令信号が最高回転指令信号に対応する最高点とを結ぶ特性線で規定され、
前記デューティ計算回路は、
前記特性において、前記特性線が、前記ＰＷＭ信号のデューティが前記第１の設定信号に基づいて設定される値に対応し且つ回転指令信号が前記最低回転指令信号と前記最高回転指令信号との間の第１の回転指令信号に対応する第１の制御点を、通るように、前記特性を更新する
ことを特徴とするモータ駆動回路。
第２の設定信号が入力される第３のポートと、
前記第２の設定信号を測定する第３の測定回路と、をさらに備え、
前記デューティ計算回路は、
前記特性において、前記特性線が、前記第１の制御点、および、前記ＰＷＭ信号のデューティが前記第２の設定信号に基づいて設定される値に対応し且つ回転指令信号が前記最低回転指令信号と前記最高回転指令信号との間の第２の回転指令信号に対応する第２の制御点を通るように、前記特性を更新する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
前記デューティ計算回路は、
前記特性線が、前記最低点、前記第１の制御点、および前記最高点を通るように、線形補間、もしくは、ラグランジュ補間、スプライン補間、または、ベジエ補間を含む曲線補間を実行する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動回路。
前記第２の回転指令信号は、前記第１の回転指令信号よりも高いことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。
前記特性線は、回転指令信号と前記ＰＷＭ信号のデューティとの関係を規定する単調増加関数である
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
デューティの前記最小値は、０％であり、デューティの前記最大値は、１００％であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
前記デューティ計算回路は、
前記モータ駆動波形制御回路がＰＷＭ信号を出力している期間中、前記特性の更新を実行しないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
前記デューティ計算回路は、
前記モータ駆動波形制御回路がＰＷＭ信号を出力していない期間中、前記特性の更新を実行することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
前記第１の設定信号は、アナログ電圧であることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
前記デューティ計算回路は、
前記第２の設定信号の電圧が前記第１の設定信号の電圧よりも大きい場合は、前記特性において、前記特性線が、前記第１の制御点、および、前記第２の制御点を通るように、前記特性を更新し、
前記第２の設定信号の電圧が前記第１の設定信号の電圧以下場合は、前記特性を、予め記憶していた特性に設定する
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。
前記デューティ計算回路は、
前記第２の設定信号の電圧が前記第１の設定信号の電圧よりも小さく且つ前記第２の設定信号の電圧と前記第１の設定信号の電圧との和が閾値よりも大きい場合は、前記特性を、予め記憶していた第１の特性に設定し、
前記第２の設定信号の電圧が前記第１の設定信号の電圧よりも小さく且つ前記和が前記閾値以下の場合は、前記特性を、前記第１の特性と異なる予め記憶していた第２の特性に設定する
ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ駆動回路。
第３の設定信号が入力される第４のポートと、
前記第３の設定信号を測定する第４の測定回路と、をさらに備え、
前記第１の回転指令信号は、前記第３の設定信号に基づいて設定される
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
回転指令信号で規定された回転数で回転するようにモータの駆動をＰＷＭ信号により制御するモータ駆動回路であって、
モータの回転数を規定する回転指令信号が入力される第１のポートと、
前記回転指令信号を測定する第１の測定回路と、
第１の設定信号が入力される第２のポートと、
前記第１の設定信号を測定する第２の測定回路と、
回転指令信号と前記ＰＷＭ信号のデューティとの関係を規定する特性に基づいて、測定された回転指令信号に対応するデューティを計算し、計算したデューティに応じたデューティ情報信号を出力するデューティ計算回路と、
前記デューティ情報信号に基づいて、計算された前記デューティを有する前記ＰＷＭ信号を生成して出力するモータ駆動波形制御回路と、を備え、
前記特性は、前記ＰＷＭ信号のデューティが最小値であり且つ回転指令信号が最低回転指令信号に対応する最低点と、前記ＰＷＭ信号のデューティが最大値であり且つ回転指令信号が最高回転指令信号である最高点とを結ぶ特性線で規定され、
前記デューティ計算回路は、
前記特性において、前記特性線が、前記ＰＷＭ信号のデューティが前記最小値と前記最大値との間の値に対応し且つ回転指令信号が前記第１の設定信号に基づいて設定される第１の回転指令信号に対応する第１の制御点を、通るように、前記特性を更新する
ことを特徴とするモータ駆動回路。
モータと、
回転指令信号で規定された回転数で回転するように前記モータの駆動をＰＷＭ信号により制御するモータ駆動回路と、を備え、
前記モータ駆動回路は、
回転指令信号で規定された回転数で回転するようにモータの駆動をＰＷＭ信号により制御するモータ駆動回路であって、
モータの回転数を規定する回転指令信号が入力される第１のポートと、
前記回転指令信号を測定する第１の測定回路と、
第１の設定信号が入力される第２のポートと、
前記第１の設定信号を測定する第２の測定回路と、
回転指令信号と前記ＰＷＭ信号のデューティとの関係を規定する特性に基づいて、測定された回転指令信号に対応するデューティを計算し、計算したデューティに応じたデューティ情報信号を出力するデューティ計算回路と、
前記デューティ情報信号に基づいて、計算された前記デューティを有する前記ＰＷＭ信号を生成して出力するモータ駆動波形制御回路と、を備え、
前記特性は、前記ＰＷＭ信号のデューティが最小値に対応し且つ回転指令信号が最低回転指令信号に対応する最低点と、前記ＰＷＭ信号のデューティが最大値に対応し且つ回転指令信号が最高回転指令信号に対応する最高点とを結ぶ特性線で規定され、
前記デューティ計算回路は、
前記特性において、前記特性線が、前記ＰＷＭ信号のデューティが前記第１の設定信号に基づいて設定される値に対応し且つ回転指令信号が前記最低回転指令信号と前記最高回転指令信号との間の第１の回転指令信号に対応する第１の制御点を、通るように、前記特性を更新する
ことを特徴とするモータ駆動システム。
前記デューティ計算回路は、
前記第１の設定信号の電圧に基づいて、前記第１の制御点、前記第２の制御点、前記最高点、前記最低点のうち少なくとも２つ以上のデューティを変更することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。