JP3537572B2 - モータ制御回路およびこれを用いたモータ駆動装置 - Google Patents
モータ制御回路およびこれを用いたモータ駆動装置Info
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Description
およびこれを用いたモータ駆動装置に関し、詳しくは、
ビデオカメラ、ビデオ録画・再生装置等の映像機器のキ
ャプスタンモータ、FDDやHDD等のOA機器に内蔵
される媒体駆動モータ等において、始動から所定の基準
回転までの時間を低減できるようなモータ制御回路に関
する。
を大別すると、モータの実際の回転状態とは無関係に回
転制御する、いわゆるオープン制御方式と、回転状態を
検出しその検出信号に基づいて回転を制御する、いわゆ
るフィードバック制御方式とがある。フィードバック制
御方式には、検出方式に対応して、ホール素子等の検出
センサによってロータの回転状態を検出する方式と、ホ
ール素子のセンサ等を用いることなくモータへの出力で
ある駆動電流や駆動電圧の状態を検出する方式とがあ
る。いずれの方式においても、出力段のトランジスタ
は、飽和領域でリニアに電流駆動される。
キャプスタンモータ制御装置の例である。これは、3相
の出力段の電圧を検出して駆動信号を制御することで、
出力段のトランジスタが飽和しないようにする飽和防止
回路が設けられている。このモータ制御装置10は、モ
ータ1と、センス回路2と、入力増幅回路3と、駆動信
号生成回路4と、三相出力回路5とを備えている。セン
ス回路2は、3個のホール素子2a,2b,2cを主体
として構成され、モータ1の回転位相を検出するもので
ある。入力増幅回路3は、3個の差動増幅器3a,3
b,3cを主体として構成され、センス回路2からの信
号を差動増幅器3a,3b,3cによりそれぞれ増幅し
て駆動信号生成回路4へ送出する。
つの検出信号から各相の駆動信号波形をSIN波形近似の
台形波として合成してモータ1の回転状態に対応する各
位相の駆動信号Ka,Kb,Kcを生成する。ここで
は、モータ1の目標回転速度に対応する信号が制御信号
W(電流信号)によって与えられると、モータ1の回転
がこの目標回転速度に追従するように目標値設定回路6
からの制御信号Wに応じて設定される振幅波形の駆動信
号Ka,Kb,Kcを生成する。三相出力回路5は、そ
れぞれがプッシュプル構成の各相に対応する電流駆動回
路5a,5b,5cから成り、それぞれの電流駆動回路
は、駆動信号を受けてこれを増幅しモータ1の1つのコ
イルに駆動電流を送出する。すなわち、電流駆動回路5
aは駆動信号Kaに従う電流波形でコイルに駆動電流を
送出し、電流駆動回路5bは駆動信号Kbに従う電流波
形でコイルに駆動電流を送出し、電流駆動回路5cは駆
動信号Kcに従う電流波形でコイルに駆動電流を送出す
る。
幅回路3,駆動信号生成回路4,三相出力回路5はフィ
ードバックループを形成し、駆動信号生成回路4に加え
られる目標値としての制御信号Wに応じて各相の出力電
流が制御され、定常状態にあっては、モータ1が一定の
安定した目標回転速度を保つように動作する。さらに、
三相出力回路5には、各電流駆動回路5a,5b,5c
のプル側トランジスタのそれぞれのグランドGND端子
(GND)が接続され、これらから流出するグランド電
流をGNDへとシンクする回路に挿入された小さな抵抗
値の帰還抵抗RNFを有していて、これによりモータ1へ
の出力電流が抵抗RNFに加えられて、ここで制御電圧値
に変換され、目標値設定回路6に負帰還される。なお、
Vccは、三相出力回路5の電源ラインであって、いわゆ
るモータ電源ラインである。また、VDDは、センス回路
2,入力増幅回路3,駆動信号生成回路4等の制御系の
電源ラインである。
aと、電流帰還アンプ6b、飽和防止回路6cとからな
り、前記制御信号Wを目標値として発生する。コントロ
ール回路6aは、目標値に対応するトルク制御電圧信号
として目標値設定電圧Eを電流帰還アンプ6bの(+)入
力に加える。一方、電流帰還アンプ6bは、その(-)入
力(基準入力)に前記の抵抗RNFの電圧が加えられて、
制御信号Wを駆動信号生成回路4に出力する。飽和防止
回路6cは、差動増幅器で構成され、上側制御電流を発
生するコンパレートアンプ61a,62a,63aと電
源ラインVccを基準としてこれらの可変電圧V1を発生
する可変電圧発生回路69、三相出力回路5の各出力端
子51,52,53の電圧を受けて可変電圧発生回路6
9に制御信号を送出し、可変電圧V1を制御するコント
ロール回路72、そしてトランジスタ64とからなる上
側振幅制限回路と、同様に差動増幅器で構成され、下側
制御電流を発生するコンパレートアンプ65a,66
a,67aとコントロール回路72の制御信号を受けて
可変電圧を発生する可変電圧V2を発生する可変電圧回
路70、そしてトランジスタ68とからなるからなる下
側振幅制限回路とを有している。トランジスタ64,6
8の出力は、それぞれ前記の電流の制御信号Wにワイヤ
ドORされて駆動信号生成回路4に加えられる。これに
より、上側振幅制限回路は、アンプ61a,62a,6
3aの(+)入力のレベルが上昇して入力レベルと電源ラ
インVccの電圧との差がV1より小さくなったときに、
正側の出力が発生してこれがトランジスタ64に加えら
れ、アンプ61a,62a,63aの(+)入力のレベル
と電源ラインVccとの差をV1に維持するような帰還制
御が駆動信号生成回路4を介して行われる。そして、ア
ンプ61a,62a,63aの(+)入力のレベルと電源
ラインVccの電圧との差がV1より大きいときには、負
側の信号出力となるために、片側増幅のトランジスタ6
4は、シンク電流を発生させる動作はしない。同様に、
下側振幅制限回路は、アンプ65a,66a,67aの
(-)入力のレベルがグランドGNDからの差V2より低く
なったときに、正側の出力が発生してこれがトランジス
タ68に加えられ、アンプ65a,66a,67aの
(-)入力のレベルとグランドGNDとの差をV2に維持す
るような帰還制御が駆動信号生成回路4を介して行われ
る。そして、アンプ65a,66a,67aの(-)入力
のレベルとグランドGNDの電圧との差がV2より大き
いときには、負側の信号出力となるために、片側増幅の
トランジスタ68は、シンク電流を発生させる動作はし
ない。
タ駆動の出力信号の電圧振幅レベルを一定の範囲に制限
する。すなわち、コントロール回路6aから出力される
目標電圧値に対して発生する三相出力回路5の出力電圧
を受けて各電流駆動回路5a,5b,5cの出力電圧を
図の特性GU,GLのように飽和出力電圧A,Bより一定
レベル下あるいは上にシフトした電圧を越えないように
モータ駆動信号の電圧振幅を制限する。なお、図6にお
いて、右縦軸は出力電圧、左縦軸はモータ駆動電流であ
り、横軸は目標値設定電圧Eであり、Vccはモータの電
源ラインVccの電圧である。そして、特性Aは、電流駆
動回路5a,5b,5cにおけるプッシュ側トランジス
タ単体の飽和端子電圧と目標値設定電圧Eとの関係を示
す特性であり、特性Bは、プル側トランジスタ単体の同
様な特性である。また、横軸のPは、最大トルクを発生
する電流値に対応する目標値設定電圧Eの値を示し、特
性GIは、目標値設定電圧Eに対するモータ起動時の出
力電流特性、特性Cがその出力電圧特性である。
これらプッシュ側およびプル側の飽和出力電圧特性に従
って、プッシュ側特性GU,プル側特性GLような出力電
圧の振幅をその手前で制限する出力電流を各出力端子の
電圧に応じて発生する。その結果、プッシュ側のトラン
ジスタに大きな電流を流したときに、吐き出しのときの
出力端子の電圧(HIGHレベル出力)がプッシュ側特
性GUに沿った電圧特性になり、その上側の電圧振幅が
制限され、プル側のトランジスタに大きな電流を流した
ときに、電流シンクのときの出力端子の電圧(LOWレ
ベル出力)がプル側特性GLに沿った電圧特性になり、
その下側の電圧振幅が制限される。これにより、目標値
設定電圧Eに対する駆動電流は、特性GIの途中で点線
Cで示すような形態になる。一方、モータ駆動のための
出力電流が小さいときには、これら特性の間で三相出力
回路5は、動作するが、始動時などのように目標値設定
電圧Eが非常に大きくなり、出力電流も大きいものに設
定されると、目標値設定電圧Eが大きいにも関わらず、
前記の図6の特性GIの途中で点線Cで示すように飽和
防止回路の作用で最大トルクの電流値Ioよりも低い値
をピークとして徐々に低下していき、モータ駆動電流値
が減少してしまう。
て起動する場合に起動時から基準回転に至るまでに、実
際には、最大トルク電流I o よりも小さい電流での駆動
制御になってしまっていて、起動から基準回転までに時
間がかかる問題がある。その結果、VTRなどでは、画
像再生が遅れ、FDD駆動装置なのでは、読出/書込ま
で時間がかかる。この発明の目的は、このような従来技
術の問題点を解決するものであって、起動から基準回転
までの時間を短縮することができるモータ制御回路およ
びこれを用いたモータ駆動装置を提供することにある。
るこの発明のモータ制御回路およびこれを用いたモータ
駆動装置の構成は、モータの回転状態を検出する検出回
路と、この検出回路の検出信号と目標値設定回路から送
出される目標値に応じた回転制御信号とに応じてモータ
を駆動する信号波形を持つ駆動信号を生成する駆動信号
生成回路と、駆動信号を受けてプッシュプルの出力回路
により前記モータに駆動電流を出力する電流駆動回路と
を有し、回転制御信号に応じた所定の回転数になるよう
に回転制御をし、起動時に、モータが最大トルクかある
いはこれを越えるトルクを発生する回転制御信号を目標
値設定回路が送出するモータ制御回路において、出力回
路の電源電圧から一定電圧低い電圧に駆動電流の電圧振
幅を制限する振幅制限回路を設け、一定電圧が前記モー
タが最大トルクを発生する駆動電流の電圧振幅に実質的
に等しいか、それ以下の振幅に制限するものである。さ
らに、前記の振幅制限回路は、電源電圧の電圧ラインに
接続されてこのラインを基準として一定電圧低い電圧を
発生する電圧発生回路と、駆動電流の振幅電圧と一定電
圧低い電圧とを比較するコンパレータとを備えていて、
振幅電圧が一定電圧低い電圧と等しいか、これを超えた
ときにコンパレータの出力に応じて振幅電圧が一定電圧
低い電圧を越えないように回転制御信号を制御するもの
である。
れば、電源ON時の起動時に発生する回転制御信号が最
大トルクを越えるような大きな値のものであっても、最
大トルク近傍の電流値の駆動電流が発生して以後これよ
り低下することなく、基準回転に向かって駆動制御がな
されるので、回転制御信号に対応する定常回転に早期に
到達できる。ところで、前記の発明の構成における振幅
制限回路は、実施例では、アンプと正側の信号のみを増
幅する片側動作の反転アンプにより実現されているが、
この発明は、このような構成に限定されるものではな
い。また、実施例では、上側の電圧(プッシュ側)につ
いて振幅制限をする例のほかに、下側の電圧(プル側)
についても振幅制限をする例を挙げている。
た一実施例の三相モータ駆動装置のブロック図、図2
は、他の実施例の説明図、図3,図4は、それぞれの実
施例における飽和防止動作の特性を示すグラフ図であ
る。図1のモータ制御装置において、図5と同一の構成
要素は、同一の符号で示し、その説明を割愛する。図1
と図5との相違は、図5の飽和防止回路6cに換えて、
飽和防止回路60を設けたものである。飽和防止回路6
0は、差動増幅器で構成され、上側制御電流を発生する
コンパレートアンプ61a,62a,63aと電源ライ
ンVccを基準としてこれらの基準電圧V1を発生する基
準電圧発生回路69、そしてトランジスタ64とからな
る上側振幅制限回路と、同様に差動増幅器で構成され、
下側制御電流を発生するコンパレートアンプ65a,6
6a,67aとこれらの基準電圧を発生する基準電圧V
2を発生する基準電圧回路70、そしてトランジスタ6
8とからなるからなる下側振幅制限回路とを有してい
る。トランジスタ64,68の出力は、それぞれ前記の
電流の制御信号WにワイヤドORされて駆動信号生成回
路4に加えられる。
61a,62a,63aの(+)入力のレベルが上昇して
入力レベルと電源ラインVccの電圧との差がV1より小
さくなったときに、正側の出力が発生してこれがトラン
ジスタ64に加えられ、アンプ61a,62a,63a
の(+)入力のレベルと電源ラインVccとの差をV1に維持
するような帰還制御が駆動信号生成回路4を介して行わ
れる。そして、アンプ61a,62a,63aの(+)入
力のレベルと電源ラインVccの電圧との差がV1より大
きいときには、負側の信号出力となるために、片側増幅
のトランジスタ64は、シンク電流を発生させる動作は
しない。同様に、下側振幅制限回路は、アンプ65a,
66a,67aの(-)入力のレベルがグランドGNDか
らの差V2より低くなったときに、正側の出力が発生し
てこれがトランジスタ68に加えられ、アンプ65a,
66a,67aの(-)入力のレベルとグランドGNDと
の差をV2に維持するような帰還制御が駆動信号生成回
路4を介して行われる。そして、アンプ65a,66
a,67aの(-)入力のレベルとグランドGNDの電圧
との差がV2より大きいときには、負側の信号出力とな
るために、片側増幅のトランジスタ68は、シンク電流
を発生させる動作はしない。
作の特性GU,GLは、直線状になる。ここで、最大トル
クを発生する電流のピーク位置Pの上側の電圧Vpとす
ると、前記の電圧V1は、図3から分かるように、V1>
≒Vcc−Vpに設定されている。その結果、モータ起動
時の駆動電圧が特性Cでように、ピーク位置Pの手前か
ら点線で示すようになり、駆動電流も同様に特性GUに
沿うような直線状になる。なお、プッシュ側の出力段ト
ランジスタの飽和特性Aと特性GUとの交点が最大トル
クを発生する電流のピーク位置よりも原点から遠い側に
位置している。これは、下側の出力段トランジスタの飽
和特性Bと特性GLとの交点についても同様である。そ
の結果、従来のように、目標値の電圧が最大トルクを発
生する電流のピーク位置Pよりも大きなものであって
も、駆動電流の減少はなく、起動時により早く基準回転
状態に入ることができる。
トルクを発生する電流のピーク位置P付近まで下側の特
性GLを従来と同様にし、その後に一定とするものであ
って、そのために、基準電圧回路70に並列に可変電源
71とこれの電圧を三相出力回路5の各出力端子の電圧
を受けてこれに制御信号を発生するコントロール回路7
2とを設けたものである。これにより、その飽和防止特
性は、図4に示すようなグラフになる。
発明にあっては、出力回路の電源電圧から一定電圧低い
電圧に駆動電流の電圧振幅を制限する振幅制限回路を設
けているので、電源ON時の起動時に発生する回転制御
信号が最大トルクを越えるような大きな値のものであっ
ても、最大トルク近傍の電流値の駆動電流が発生して以
後これより低下することなく、基準回転に向かって駆動
制御がなされるので、回転制御信号に対応する定常回転
に早期に到達できる。その結果、VTRなどでは、画像
再生が早くなり、FDD駆動装置なのでは、読出/書込
まで時間がかからないで済む。
一実施例の三相モータ駆動装置のブロック図である。
特性を示すグラフ図である。
特性を示すグラフ図である。
ク図である。
すグラフ図である。
ル素子、3…入力増幅回路、3a,3b,3c…差動増
幅器、4…駆動信号生成回路、5…三相出力回路、5
a,5b,5c…電流駆動回路、6…目標値設定回路、
6a…コントロール回路、6b…電流帰還アンプ、6
c,60…飽和防止回路、61a,62a,63a,6
4、65a,66a,67a…アンプ、64…反転アン
プ、69,70…基準電圧回路。
Claims (2)
- 【請求項1】モータの回転状態を検出する検出回路と、
この検出回路の検出信号と目標値設定回路から送出され
る目標値に応じた回転制御信号とに応じて前記モータを
駆動する信号波形を持つ駆動信号を生成する駆動信号生
成回路と、前記駆動信号を受けてプッシュプルの出力回
路により前記モータに駆動電流を出力する電流駆動回路
とを有し、前記回転制御信号に応じた所定の回転数にな
るように回転制御をし、起動時に、前記モータが最大ト
ルクかあるいはこれを越えるトルクを発生する前記回転
制御信号を前記目標値設定回路が送出するモータ制御回
路において、 前記出力回路の電源電圧から一定電圧低い電圧に前記駆
動電流の電圧振幅を制限する振幅制限回路を設け、前記
一定電圧が前記モータが前記最大トルクを発生する前記
駆動電流の電圧振幅に実質的に等しいか、それ以下の振
幅に制限するものであって、 前記振幅制限回路は、前記電源電圧の電圧ラインに接続
されてこのラインを基準として前記一定電圧低い電圧を
発生する電圧発生回路と、前記駆動電流の振幅電圧と前
記一定電圧低い電圧とを比較するコンパレータとを備
え、前記振幅電圧が前記一定電圧低い電圧と等しいか、
これを超えたときに前記コンパレータの出力に応じて前
記振幅電圧が前記一定電圧低い電圧を越えないように前
記回転制御信号を制御する モータ制御回路。 - 【請求項2】モータの回転状態を検出する検出回路と、
この検出回路の検出信号と目標値設定回路から送出され
る目標値に応じた回転制御信号とに応じて前記モータを
駆動する信号波形を持つ駆動信号を生成する駆動信号生
成回路と、前記駆動信号を受けてプッシュプルの出力回
路により前記モータに駆動電流を出力する電流駆動回路
とを有し、前記回転制御信号に応じた所定の回転数にな
るように回転制御をし、起動時に、前記モータが最大ト
ルクかあるいはこれを越えるトルクを発生する前記回転
制御信号を前記目標値設定回路が送出するモータ制御装
置において、 前記出力回路の電源電圧から一定電圧低い電圧に前記駆
動電流の電圧振幅を制限する振幅制限回路を設け、前記
一定電圧が前記モータが前記最大トルクを発生する前記
駆動電流の電圧振幅に実質的に等しいか、それ以下の振
幅に制限するモータ制御回路を有し、 前記振幅制限回路は、前記電源電圧の電圧ラインに接続
されてこのラインを基準として前記一定電圧低い電圧を
発生する電圧発生回路と、前記駆動電流の振幅電圧と前
記一定電圧低い電圧とを比較するコンパレータとを備
え、前記振幅電圧が前記一定電圧低い電圧と等しいか、
これを超えたときに前記コンパレータの出力に応じて前
記振幅電圧が前記一定電圧低い電圧を越えないように前
記回転制御信号を制御する モータ駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34601995A JP3537572B2 (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | モータ制御回路およびこれを用いたモータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34601995A JP3537572B2 (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | モータ制御回路およびこれを用いたモータ駆動装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09163790A JPH09163790A (ja) | 1997-06-20 |
JP3537572B2 true JP3537572B2 (ja) | 2004-06-14 |
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ID=18380588
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2010063239A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Denso Corp | 多相回転機の制御装置及び多相回転機の制御システム |
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1995
- 1995-12-11 JP JP34601995A patent/JP3537572B2/ja not_active Expired - Fee Related
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