JP2726212B2 - モータ制御回路およびこれを用いたモータシステム - Google Patents

モータ制御回路およびこれを用いたモータシステム

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JP2726212B2 JP5050914A JP5091493A JP2726212B2 JP 2726212 B2 JP2726212 B2 JP 2726212B2 JP 5050914 A JP5050914 A JP 5050914A JP 5091493 A JP5091493 A JP 5091493A JP 2726212 B2 JP2726212 B2 JP 2726212B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モータの駆動を制御す
るために使用されるモータ制御回路、特にその制御特性
の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種機器の駆動源として、電
動のモータが広く利用されている。特に、モータは電力
の供給によって、回転数等の制御が行えるため、回転数
等の制御を行う駆動源として広く採用されている。
【0003】このようなモータの制御において、モータ
の回転数を検出し、この回転数に応じて駆動電流を変更
することが行なわれている。例えば、直流サーボモータ
の制御においては、図2に示すようにモータ100の回
転数をFGコイル(周波数発電コイル)102によって
検出し、この回転数検出信号に応じてモータ100への
供給電流を制御している。すなわち、FGコイル102
によって得られた回転数検出信号は、まず回転数制御部
104に供給される。回転数制御部104は入力された
回転数検出信号に応じて、モータ100に供給する電流
についての電圧信号を出力する。そして、この電圧信号
は、電圧電流変換器106によって電流信号のトルク信
号に変換されてエラーアンプ108に供給される。
【0004】エラーアンプ108は、この入力されるト
ルク信号を増幅して、電流帰還アンプ110を介しモー
タドライバ112へ供給する。そして、このモータドラ
イバ112は入力される信号に応じてモータ100への
供給電流を制御するため、モータ100に所定の電力を
供給することができ、モータ100を所望の回転数で駆
動することができる。
【0005】また、電流帰還アンプ110には、位相補
償用のコンデンサC0 が接続されるとともに、電流検出
器114において得られるモータ100への供給電流に
ついての信号が供給されるようになっている。このた
め、電流帰還アンプ110において、モータ100への
供給電流をフィードバック制御することができる。な
お、この出願においては、電流帰還アンプ110を含め
てエラーアンプを呼ぶ。
【0006】ここで、このような従来のエラーアンプの
一例について図3に基づいて説明する。
【0007】エラーアンプ10は、駆動電流値について
の入力信号Tを受入れ、これに対応した出力電流Iを出
力するものである。
【0008】入力信号Tは、一端が電源に接続された入
力電流調整器12に入力される。この入力電流調整器1
2はこの入力信号に応じて、ここに流れる電流を制御す
る。そして、この入力電流調整器12の下流側には、一
対のトランジスタ14a、bからなるカレントミラー1
4が配置されている。このため、カレントミラー14の
出力側に接続されている他端が電源に接続された抵抗1
6にも電流調整器12と同一の電流が流れる。そこで、
抵抗16の下流側の電位は、入力信号に対応したものに
なっている。
【0009】そして、この抵抗16の下流側端と差動増
幅入力側のトランジスタ18aのベースが接続されてい
る。トランジスタ18aのエミッタは、差動増幅出力側
のトランジスタ18bに接続されるとともに、定電流源
20を介しアースに接続されている。なお、差動増幅出
力側のトランジスタ18bのベースには、出力電流検出
部よりの出力電流に応じて変化する可変電源22が接続
されており、検出部の電流値と同じ値となるよう電流帰
還がかかる。また、トランジスタ18a、bのコレクタ
はカレントミラーを構成するように接続された一対のト
ランジスタ24a、bを介し、電源に接続されている。
【0010】従って、トランジスタ18aのベース電位
の変化に伴い、このトランジスタ18aに流れる電流量
が変化し、カレントミラーを構成するトランジスタ24
a、bに流れる電流が変化する。
【0011】そして、このトランジスタ24bとトラン
ジスタ18bのコレクタ同士の接続点には、出力用のカ
ラントミラーを構成する一対のトランジスタ26a、b
の共通のベース及びトランジスタ26aのコレクタに接
続されている。このため、トランジスタ24bとトラン
ジスタ18bのコレクタ同士の接続点へ流入する電流量
に応じて、トランジスタ26に流通する電流量、すなわ
ち出力電流Iが変化することになる。
【0012】以上のようにして、エラーアンプ10は、
入力信号の変化に応じて変化する出力電流Iを出力す
る。そして、トランジスタ18aにおける電圧降下は動
抵抗のみであり、この電流量は抵抗16における電圧降
下によって決定されるため、抵抗16の抵抗値、定電流
源20の値などを適当に選べば、入力信号に対する電流
ゲインを所定のものとできる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなエラーア
ンプを有する従来のモータ制御回路においては、出力さ
れる制御信号にリップルが含まれてしまい、モータ駆動
電流にリップルが乗り、モータの出力トルクに悪影響を
及ぼすという問題点があった。
【0014】また、本来エラーアンプ10は制御信号の
入力がない場合に出力を出さないのが理想であるが、従
来の回路においてはエラーアンプ10の入力オフセット
等により、入力制御信号がない場合でも出力電流が発生
してしまう場合があった。そこで、従来は負のオフセッ
トを設定し、この設定値より入力制御信号のレベルが高
い場合にのみ出力電流が発生するように設計する等の必
要があった。
【0015】更に、エラーアンプ10に入力される入力
信号は、モータの回転数の検出値と設定値の比較によっ
て得られた結果に基づいてPWM(パルス幅変調)波を
積分して形成する場合が多い。このような場合には、入
力信号にPWM波の影響が残留し、リップルが乗ってし
まう。また、他の場合でも、回転数の検出値等は基本的
にデジタルのパルス出力であり、また演算処理もデジタ
ルデータとして行なわれている。従って、デジタルデー
タをアナログの電圧値等に変換した場合には、リップル
が乗ってしまう場合が多い。
【0016】そして、上述の従来例の場合、エラーアン
プ10における電流ゲインは回路の設定によって決定さ
れる固定の値である。従って、入力信号のレベルにかか
わらず、同率の増幅が行なわれる。例えば、電流ゲイン
が20倍であり、入力電流調整器12における電流(入
力電流)におけるリップル幅(リップルの最大値と最小
値の幅)が入力電流の大小にかかわらず0.1μAであ
れば、出力電流に乗るリップル幅は出力電流Iの大小に
かかわらず2μAとなる。なお、入力電流に乗るリップ
ル幅は、デジタルデータのパルスの高レベル時における
電圧値によるため、入力信号の大小にはよらない場合が
多い。従って、出力される信号におけるリップル率(出
力レベルに対するリップル幅の大きさの比)は入力電流
が小さいほど、すなわち出力電流Iが小さい程大きくな
る。
【0017】また、図2におけるエラーアンプ108に
おける出力電流対入力電流の比は、電流帰還アンプ11
0において電流帰還がかかっているため、電流変換ゲイ
ンによれず一定となるはずである。しかし、電流帰還ア
ンプ110に接続されている位相補償用コンデンサC0
が積分回路として働くため、その過渡的変化時には変換
ゲインが大きいとそれに応じて残留するリップル分も大
きくなってしまうという問題点もあった。
【0018】本発明は、上述のような問題点を解決する
ことを課題としてなされたものであり、出力信号中に含
まれるリップルのモータへの影響を効果的に抑制でき、
また制御入力が無入力のときにおけるオフセットによる
誤動作、すなわち出力が出ることを防止できるモータ制
御回路を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータの駆動
制御用の入力信号を増幅して、直流の制御信号を出力す
るエラーアンプを有するモータ制御回路において、上記
エラーアンプは、上記入力信号に応じた電流を流す第1
のトランジスタと、この第1のトランジスタとでカレン
トミラーを構成する第2のトランジスタと、この第2の
トランジスタを介し供給される入力信号を増幅する差動
アンプと、上記第1のトランジスタとでカレントミラー
を構成する第3のトランジスタを含み、この第3のトラ
ンジスタに流れる電流によって、上記差動アンプに流れ
る電流を決定する定電流手段と、を有し、入力信号に応
じた定電流手段の電流量変化によって、入力信号が小
いときには増幅率が小さく、大きいときには増幅率が大
きくなるようにエラーアンプを制御することを特徴とす
る。
【0020】また、本発明に係るモータシステムは、上
記モータ制御回路を利用したことを特徴とする。
【0021】
【作用】モータのトルクを制御するためのモータ制御信
号が小さいときには、定電流手段に流れる電流量を小さ
くする。このため、差動アンプに流れる電流量が小さく
なり、エラーアンプのゲインが小さくなる。このため、
入力信号に乗るリップル分に対する増幅率が小さくな
り、モータの出力への悪影響を低く抑えることができ
る。また、入力信号が無い場合、エラーアンプは働かな
くなるために誤差出力が発生しない。
【0022】
【実施例】次に、本発明に係るモータ制御回路の一実施
例について、図面に基づいて説明する。
【0023】図1は、本発明に係るモータ制御回路に好
適なエラーアンプ10の構成が示してある。なお、図4
の従来例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明
を省略する。
【0024】この実施例において特徴的なことは、従来
例における定電流源20に代えて、定電流手段である電
流調整用トランジスタ30が設けられていることにあ
る。そして、この電流調整用トランジスタ30のベース
はカレントミラー14のトランジスタ14a、bのベー
スに接続されている。
【0025】従って、この電流調整用トランジスタ30
に流れる電流量はカレントミラー14に流れる電流、す
なわち入力信号に比例したものとなる。従って、トラン
ジスタ18aに流れる電流及び電流調整用トランジスタ
30に流れる電流の両方が入力信号に比例したものとな
る。そこで、エラーアンプ10の電流ゲインが入力電流
に比例したものとなり、また出力電流Iは入力電流の2
乗に比例したものとなる。
【0026】従って、入力信号のレベルと出力信号のレ
ベルの関係は、図4に示すように、入力信号が小さいと
きに低く、入力信号が大きいときに高くなる。ここで、
本発明のエラーアンプ10においては、入力信号の信号
レベルが小さいときに、従来例と同一の出力値を得るた
めにそれだけ入力信号の信号レベルが大きくなる必要が
ある。
【0027】すなわち、従来例における電流ゲインが2
0倍であったとして、入力電流が1μAの場合の出力電
流Iは20μAである。そして、入力電流に含まれるリ
ップル幅が0.1μAであったとすれば、出力電流Iに
中に含まれるリップル幅は2μAとなる。これに対し、
本発明のエラーアンプ10によれば、入力電流3.16
μAで、出力電流20μAとなり、リップル幅は0.6
3μA程度となる。従って、通常使用時におけるリップ
ル率は従来に比べ非常に低く抑制することができる。こ
のため、リップルに起因するモータのトルク変動を抑制
できる。
【0028】更に、入力信号の信号レベルが大きい時に
は、それに応じて電流ゲインが上昇し、エラーアンプ1
0の最大出力は従来通りに保持することができる。従っ
て、モータ駆動時等における大加速度時における応答性
も十分なものとできる。
【0029】また、入力信号がない場合、トランジスタ
30の電流もなくなるため、トランジスタ18a、18
bによる差動増幅回路も動作しない。よってトランジス
タ18a、18bにオフセットがあっても出力に影響さ
れない。
【0030】そして、このエラーアンプ10を図2のシ
ステムに適用することによって、好適なモータ100の
制御を達成することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るモー
タ制御回路によれば、エラーアンプの電流ゲインを入力
信号の信号レベルが小さい時に小さくするため、モータ
制御信号に乗るリップルの影響を効果的に抑制すること
ができる。また、無入力時における出力を完全になくす
ことができる。これによって、好適なモータ制御を達成
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るモータ制御回路に好適なエラーア
ンプの一実施例を示す回路図である。
【図2】モータ制御回路を適用したシステムを示すブロ
ック図である。
【図3】従来のエラーアンプの一例を示す回路図であ
る。
【図4】エラーアンプの入力特性を示す特性図である。
【符号の説明】
10 エラーアンプ 100 モータ 110 モータ制御回路 T 入力信号 I 出力電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−46186(JP,A) 特開 昭63−7183(JP,A) 特開 昭59−191911(JP,A) 実開 昭58−101522(JP,U) 実開 昭54−155461(JP,U) 実公 昭53−29082(JP,Y2) 実公 昭56−45219(JP,Y2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータの駆動制御用の入力信号を増幅し
    て、直流の制御信号を出力するエラーアンプを有するモ
    ータ制御回路において、 上記エラーアンプは、上記 入力信号に応じた電流を流す第1のトランジスタ
    と、 この第1のトランジスタとでカレントミラーを構成する
    第2のトランジスタと、 この第2のトランジスタを介し供給される入力信号を増
    幅する差動アンプと、 上記第1のトランジスタとでカレントミラーを構成する
    第3のトランジスタを含み、この第3のトランジスタに
    流れる電流によって、上記差動アンプに流れる電流を決
    定する定電流 手段と、 を有し、入力信号に応じた定電流手段の電流量変化によって、
    力信号が小さいときには増幅率が小さく、大きいときに
    は増幅率が大きくなるようにエラーアンプを制御するこ
    とを特徴とするモータ制御回路。
  2. 【請求項2】 モータと、このモータの駆動を制御する
    モータ制御回路を含むシステムであって、 モータ制御回路はモータの駆動制御用の入力信号を増幅
    して、直流の制御信号を出力するエラーアンプを有する
    モータ制御回路において、 上記エラーアンプは、 入力信号に応じた電流を流す第1のトランジスタと、 この第1のトランジスタとでカレントミラーを構成する
    第2のトランジスタと、 この第2のトランジスタを介し供給される入力信号を増
    幅する差動アンプと、 上記第1のトランジスタとでカレントミラーを構成する
    第3のトランジスタを含み、この第3のトランジスタに
    流れる電流によって、上記差動アンプに流れる電流を決
    定する定電流 手段と、 を有し、入力信号に応じた定電流手段の電流量変化によって、
    力信号が小さいときには増幅率が小さく、大きいときに
    は増幅率が大きくなるようにエラーアンプを制御するこ
    とを特徴とするモータシステム。
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