JP2014093937A - モータ駆動装置及びモータ駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、モータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。
【解決手段】本発明によると、モータの動作制御のためのパルス−幅−変調（以下、ＰＷＭ）信号を生成する動作制御部と、上記動作制御部から伝達されたＰＷＭ信号を用いて短パルス（Ｓｈｏｒｔ−Ｐｕｌｓｅ）信号を生成する駆動制御部と、上記短パルス信号を用いてモータに電力を供給する電力供給部と、を含み、上記駆動制御部は外部から提供されたコントロール信号によって上記ＰＷＭ信号を調節して上記短パルス信号を生成するモータ駆動装置を提案する。
【選択図】図２ａ

Description

本発明は、モータ駆動装置及びモータ駆動方法に関するもので、任意にディレイタイム（ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）を調節することができ、回路を単純化することで開発期間を短縮することができるモータ駆動装置及びモータ駆動方法に関する。

最近は、個人、家庭、オフィスなどでの電気機器または電子機器に対するニーズが増加している。このような機器の内部には、特定動作を駆動するための駆動回路が採用されることができ、上記機器としてモータを例に挙げることができる。

一般に、速度を制御することができるモータの場合、その速度はパルス−幅−変調（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下、ＰＷＭとする）信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）値を調節することで制御することができる。パルス−幅−変調信号のデューティ値は、信号の一周期内において信号がハイ（Ｈｉｇｈ）値を有するターンオン（ｔｕｒｎ−ｏｎ）時間と信号がロー（Ｌｏｗ）値を有するターンオフ（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）時間との差異によって決定されることができる。また、モータの回転速度はＰＷＭ信号のデューティ値に比例することができる。

特に、高電圧動作を行うモータであるほど、モータ駆動の安定性及び回路の電気的効率が求められる。このため、ＰＷＭ信号を直接使用せず、短パルス生成回路（Ｓｈｏｒｔ−Ｐｕｌｓｅ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いてパルスのオンタイム（Ｏｎ−Ｔｉｍｅ）を減らすことでモータ駆動に必要な平均電流量を減少させる。

即ち、短パルス生成回路（Ｓｈｏｒｔ−Ｐｕｌｓｅ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ）では、固定されたディレイタイムを有するディレイセル（ｄｅｌａｙ ｃｅｌｌ）を直列に複数個連結してディレイを調節する方式が用いられる。しかし、上記方式には工程条件による多くの変化が生じるため、明確に制御することが困難である。特に、集積回路（ＩＣ）を製作した後、制御信号を調節することが困難であり、開発期間が相対的に長いという問題がある。

下記先行技術文献において、特許文献１はモータ駆動技術に関するもので、振動モータを短時間で起動可能にするモータ駆動技術を開示しており、特許文献２はパルス数を調節することによって超音波モータの駆動を制御する内容のみを開示している。つまり、特許文献１及び特許文献２は全てディレイタイムを調節して短パルスを生成する回路の制御を明確に保証するための発明内容は開示していない。

韓国公開特許第２００９−００４５１４２号公報 特開２００６−０８１２３７号公報

本発明の課題は、上記した問題点を解決するためのもので、本発明は、外部から印加されたコントロール信号によって動作制御部から伝達されたＰＷＭ信号を調節して短パルス信号を生成することで、モータ駆動に適した短パルス信号を生成し、工程条件による変化に対してもさらに精密に短パルス信号を制御することができ、集積回路を製作した後も、制御信号の任意的な調節が可能なモータ駆動装置及びモータ駆動方法を提供することにある。

本発明の第１技術的な側面によると、モータの動作制御のためのパルス−幅−変調（以下、ＰＷＭ）信号を生成する動作制御部と、上記動作制御部から伝達されたＰＷＭ信号を用いて短パルス（Ｓｈｏｒｔ−Ｐｕｌｓｅ）信号を生成する駆動制御部と、上記短パルス信号を用いてモータに電力を供給する電力供給部と、を含み、上記駆動制御部は外部から提供されたコントロール信号によって上記ＰＷＭ信号を調節して上記短パルス信号を生成するモータ駆動装置を提案する。

また、上記駆動制御部は、上記ＰＷＭ信号を第１信号と第２信号に分離する信号分離部と、上記コントロール信号によって上記第１信号をディレイさせて第３信号を生成するディレイ部と、上記第３信号と上記第２信号を用いて上記短パルス信号を生成する論理回路部と、を含むモータ駆動装置を提案する。

また、上記駆動制御部は、キャパシタと可変抵抗素子が並列連結されたディレイセルを少なくとも一つ有するディレイ部を含むモータ駆動装置を提案する。

なお、上記可変抵抗素子は、上記ＰＷＭ信号をディレイさせるために、上記コントロール信号によって可変する抵抗を有するモータ駆動装置を提案する。

本発明の第２技術的な側面によると、モータの動作制御のためのＰＷＭ信号を生成する動作制御部から上記ＰＷＭ信号を駆動制御部に伝達する段階と、外部から提供されたコントロール信号によって上記ＰＷＭ信号を調節して短パルス信号を生成する段階と、上記短パルス信号を電力供給部に伝達する段階と、を含むモータ駆動方法を提案する。

また、上記短パルス信号を生成する段階は、上記ＰＷＭ信号を第１信号と第２信号に分離する段階と、上記コントロール信号によって上記第１信号をディレイさせて第３信号を生成する段階と、上記第３信号と上記第２信号を用いて論理回路部において短パルス信号を生成する段階と、を含むモータ駆動方法を提案する。

なお、上記短パルス信号を生成する段階は、上記コントロール信号を上記駆動制御部内において可変抵抗素子に印加する段階と、上記コントロール信号によって可変する抵抗を用いてＰＷＭ信号をディレイさせる段階と、をさらに含むモータ駆動方法を提案する。

本発明によると、外部から印加された電圧信号を用いて動作制御部から提供されたＰＷＭ信号を調節して短パルス信号を生成することで、工程条件による変化に対してもさらに精密に短パルス信号を制御し、集積回路を製作した後も、制御信号を任意的に調節することができる。

また、構造的に簡単であるため、開発期間を短縮させることができる。

本発明の実施例によるモータ駆動装置を示したブロック図である。 本発明の実施例によるモータ駆動装置の駆動制御部を示したブロック図である。 図２ａにおける論理回路部の実施例を示したブロック図である。 図２ｂに示された駆動制御部の動作による結果を説明するためのグラフである。 図２ａ、図２ｂに示されたディレイ部内におけるディレイセルの実施、例を示した図面である。 本発明の実施例によるモータ駆動方法を説明するために提供される流れ図である。 外部から提供されたコントロール信号によるパルス（Ｐｕｌｓｅ）変化を説明するためのグラフである。 外部から提供されたコントロール信号によるパルス（Ｐｕｌｓｅ）変化を説明するためのグラフである。

後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明が実施できる特定の実施例を例示として示す添付図面を参照する。これら実施例は当業者が本発明を実施することができるように十分に詳しく説明される。本発明の多様な実施例は互いに異なるが、相互排他的である必要はない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は一実施例に関して本発明の精神及び範囲を超えず、その他の実施例で具現されることができる。また、それぞれ開示された実施例の個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく変更されることが可能である。従って、後述する詳細な発明は、限定的な意味として解釈されるものではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるのであれば、その請求項が主張することと均等な全ての範囲とともに、添付された請求項によってのみ限定される。図面で類似する参照符号は多様な側面において同一または類似する機能を示す。

以下では、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように、本発明の実施例について添付された図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例によるモータ駆動装置を示したブロック図である。

図１に示されているように、本実施例によるモータ駆動装置は、動作制御部１００と、駆動制御部２００と、電力供給部３００と、を含むことができる。

動作制御部１００は、モータの動作を制御するためのＰＷＭ信号Ｓ１０を生成して駆動制御部２００に伝達することができる。動作制御部１００から提供されたＰＷＭ信号Ｓ１０は、駆動制御部２００において短パルス信号Ｓ３０を生成するのに用いられることができる。

より詳細には、本発明では、外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０が駆動制御部２００に伝達される。これにより、駆動制御部２００は、動作制御部１００から伝達されたＰＷＭ信号Ｓ１０を調節して短パルス信号Ｓ３０を生成する。また、駆動制御部２００は、生成された短パルス信号Ｓ３０を電力供給部３００に伝達する。

電力供給部３００は、駆動制御部２００から短パルス信号Ｓ３０を受けて、モータに電力を供給する。以下では、図２ａ、図２ｂを参照して駆動制御部２００についてさらに具体的に説明する。

図２ａは、本発明の実施例によるモータ駆動装置の駆動制御部を示したブロック図であり、図２ｂは、図２ａにおける論理回路部の実施例を示したブロック図である。

図２ａ及び図２ｂを参照すると、本実施例による駆動制御部２００は、信号分離部２１０と、ディレイ部２２０と、論理回路部２３０と、を含むことができる。

信号分離部２１０は、動作制御部１００から提供されたＰＷＭ信号Ｓ１０を第１信号Ｓ１１と第２信号Ｓ１２に分離した後、第１信号Ｓ１１をディレイ部２２０に伝達し、第２信号Ｓ１２を論理回路部２３０に伝達する。ディレイ部２２０は、信号分離部２１０から受けた第１信号Ｓ１１をディレイさせて第３信号Ｓ１３を生成するのに用いられる。

ディレイ部２２０は、信号分離部２１０から分離された第１信号Ｓ１１及び外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０によって第３信号Ｓ１３を生成する。より詳細には、外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０によって第１信号Ｓ１１をディレイさせて第３信号Ｓ１３を生成する。ディレイさせる方法については以下で図４を参照して具体的に説明する。ディレイ部２２０から生成された第３信号Ｓ１３は論理回路部２３０に伝達される。

論理回路部２３０は、ディレイ部２２０から受けた第３信号Ｓ１３及び信号分離部２１０から分離された第２信号Ｓ１２を用いることができる。論理回路部２３０は、一つ以上の論理ゲート（Ｌｏｇｉｃ Ｇａｔｅ）を備えることができ、記論理ゲートはＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲのゲートで構成されることができる。

図２ｂを参照すると、論理回路部２３０がＮＯＲゲート及びＮＡＮＤゲートを備える場合、ディレイ部２２０から伝達された第３信号Ｓ１３及び信号分離部２１０から分離された第２信号Ｓ１２のそれぞれは上記ＮＯＲゲート及びＮＡＮＤゲートの入力信号として提供される。その後、パルス（Ｐｕｌｓｅ）のライジングエッジ（Ｒｉｓｉｎｇ ｅｄｇｅ）及びフォーリングエッジ（ｆａｌｌｉｎｇ ｅｄｇｅ）にディレイ（ｄｅｌａｙ）された時間だけ短パルス（Ｓｈｏｒｔ−Ｐｕｌｓｅ）信号を生成する。このとき、ＮＯＲゲートを通じて生成された短パルス信号Ｓ３１及びＮＡＮＤゲートを通じて生成された短パルス信号Ｓ３２は全て電力供給部３００に伝達される。以下では、図３を参照して説明する。

図３は、図２ｂに示された駆動制御部の動作による結果を説明するためのグラフである。

図３及び図２ｂを参照すると、時間の流れに伴う各信号のパルス（Ｐｕｌｓｅ）幅との関係がグラフとして示されている。第１信号Ｓ１１及び第２信号Ｓ１２はＹ０に該当し、ディレイ（ｄｅｌａｙ）が調節された第３信号Ｓ１３はＹ１に該当する。Ｙ０及びＹ１を比較するとき、Ｙ１はＹ０に比べてディレイが調節されたことが分かる。例えば、論理回路部２３０内にＮＯＲゲート及びＮＡＮＤゲートが備えられると（図２ｂ）、第３信号Ｓ１３及び第２信号Ｓ１２が上記２つのゲートに伝達され、これを通じて２つの短パルス信号Ｓ３１、Ｓ３２が生成される。これは、図３のＹ２及びＹ３に該当する。即ち、上記２つの短パルス信号Ｓ３１、Ｓ３２を通じてパルス（Ｐｕｌｓｅ）のオンタイム（Ｏｎ−ｔｉｍｅ）を減らすことでモータ駆動効率及び温度特性を安定化させることができる。

図４は、図２ａ、図２ｂに示されたディレイ部内におけるディレイセルの実施例を示した図面である。

図４を参照すると、本実施例によるディレイセル２２５は、ディレイを調節するために、キャパシタ２２１及び可変抵抗素子２２３を含むことができ、上記キャパシタ２２１と上記可変抵抗素子２２３は並列連結されることができる。

ディレイセル２２５は、少なくとも一つを直列連結してディレイタイムを調節することができる。上記直列連結されたディレイセル２２５によってディレイ部２２０が構成される。

可変抵抗素子２２３は、ＰＷＭ信号をディレイさせるために、外部コントロール信号Ｓ２０によって可変する抵抗を有する。一例として、トランジスタ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むことができる。例えば、トランジスタに外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０が印加され、上記コントロール信号Ｓ２０によって可変する抵抗値を調節する。これにより、第１信号Ｓ１１をディレイ（ｄｅｌａｙ）させて第３信号Ｓ１３を生成する。

図５は、本発明の実施例によるモータ駆動方法を説明するために提供される流れ図である。

図５を参照すると、モータ駆動装置においてモータの動作を制御するために、動作制御部１００から生成されたＰＷＭ信号は駆動制御部２００に伝達される（Ｓ５０）。

信号分離部２１０は、上記ＰＷＭ信号を第１信号Ｓ１１と第２信号Ｓ１２に分離する（Ｓ５１）。一方、外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０はディレイ部２２０に伝達され、上記第１信号Ｓ１１が上記コントロール信号Ｓ２０によってディレイされて（Ｓ５２）第３信号Ｓ１３が生成される（Ｓ５３）。

論理回路部２３０は、上記第３信号Ｓ１３及び上記第２信号Ｓ１２を受け（Ｓ５４）、論理回路部２３０内に存在するゲートを通じて短パルス信号を生成する（Ｓ５５）。

段階Ｓ５３から段階Ｓ５５に対する一実施例において、外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０が駆動制御部２００内の可変抵抗素子２２３に印加され、ＰＷＭ信号をディレイさせるために、可変抵抗素子２２３が上記コントロール信号Ｓ２０によって可変する抵抗値を有することで、短パルス信号を生成することができる。

上記過程を経て生成された短パルス信号は電力供給部３００に伝達される（Ｓ５６）。

図６及び図７は、外部から提供されたコントロール信号によるパルス（Ｐｕｌｓｅ）幅変化を説明するためのグラフである。

図６及び図７に示されているように、外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０を用いてパルス幅が調節された短パルス信号を生成することができる。

図６においてａからｆに対応する外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０が電圧信号として決定される場合、例えば、それぞれ、ａ（１７）、ｂ（１７．２）、ｃ（１７．４）、ｄ（１７．６）、ｅ（１７．８）、ｆ（１８）であり、単位はボルト（Ｖ）である。このように、パルス幅は、上記電圧信号によって異なることが分かる。

図７においてａからｆに対応する外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０が電圧信号として決定される場合、例えば、それぞれ、ａ（１９．２）、ｂ（１９）、ｃ（１８．８）、ｄ（１８．６）、ｅ（１８．４）、ｆ（１８．２）であり、単位はボルト（Ｖ）である。このように、パルス幅は、上記電圧信号によって異なることが分かる。

即ち、外部から提供されたコントロール信号Ｓ２０によってパルス幅が調節された短パルス信号を生成することで、工程条件による変化に対してもさらに精密に短パルス信号を制御し、集積回路を製作した後も、制御信号を任意的に調節することができる。

以上、本発明は、具体的な構成要素等のような特定の事項、限定された実施例及び図面によって説明されたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されるものに過ぎず、本発明が上記実施例に限定されるものではない。また、本発明が属する技術分野における通常的な知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形を図ることができる。

従って、本発明の思想は、上記説明された実施例に限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等な、または等価的に変形された全てのものは、本発明の思想の範囲に属するものと言える。

１００ 動作制御部
２００ 駆動制御部
３００ 電力供給部
２２０ ディレイ部
２２１ キャパシタ
２２３ 可変抵抗素子
２２５ ディレイセル
２３０ 論理回路部

Claims (7)

1. モータの動作制御のためのパルス−幅−変調（以下、ＰＷＭ）信号を生成する動作制御部と、
   前記動作制御部から伝達された前記ＰＷＭ信号を用いて短パルス（Ｓｈｏｒｔ−Ｐｕｌｓｅ）信号を生成する駆動制御部と、
   前記短パルス信号を用いて前記モータに電力を供給する電力供給部と、を含み、
   前記駆動制御部は外部から提供されたコントロール信号によって前記ＰＷＭ信号を調節して前記短パルス信号を生成する、モータ駆動装置。
2. 前記駆動制御部は、
   前記ＰＷＭ信号を第１信号と第２信号に分離する信号分離部と、
   前記コントロール信号によって前記第１信号をディレイさせて第３信号を生成するディレイ部と、
   前記第３信号と前記第２信号を用いて前記短パルス信号を生成する論理回路部と、を含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記駆動制御部は、
   キャパシタと可変抵抗素子が並列連結されたディレイセルを少なくとも一つ有するディレイ部を含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 前記可変抵抗素子は、
   前記ＰＷＭ信号をディレイさせるために、前記コントロール信号によって可変する抵抗を有する、請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. モータの動作制御のためのＰＷＭ信号を生成する動作制御部から前記ＰＷＭ信号を駆動制御部に伝達する段階と、
   外部から提供されたコントロール信号によって前記ＰＷＭ信号を調節して短パルス信号を生成する段階と、
   前記短パルス信号を電力供給部に伝達する段階と、を含む、モータ駆動方法。
6. 前記短パルス信号を生成する段階は、
   前記ＰＷＭ信号を第１信号と第２信号に分離する段階と、
   前記コントロール信号によって前記第１信号をディレイさせて第３信号を生成する段階と、
   前記第３信号と前記第２信号を用いて論理回路部において前記短パルス信号を生成する段階と、を含む、請求項５に記載のモータ駆動方法。
7. 前記短パルス信号を生成する段階は、
   前記コントロール信号を前記駆動制御部内の可変抵抗素子に印加する段階と、
   前記コントロール信号によって可変する抵抗を用いて前記ＰＷＭ信号をディレイさせる段階と、をさらに含む、請求項５に記載のモータ駆動方法。

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