JP3991511B2

JP3991511B2 - DC motor power supply

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Publication number: JP3991511B2
Application number: JP15829999A
Authority: JP
Inventors: 和弘内田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2019-06-04
Also published as: JP2000350380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータの電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、負荷に対して電力を供給する電源装置においては、負荷に対して供給する電力の最大値、例えば供給する電力のピーク値の最大値及び平均値の最大値により電源装置の供給可能な電力値を決定していた。
【０００３】
特にこの負荷がモータの如くその回転の立ち上がり時に一時的に大きな電力を消費する負荷である場合には、この供給する電力のピーク値の最大値を大きくしなければならない為、供給する電力の平均値からみた電源装置としてはかなり過剰な電力容量を持った電源装置になる不都合があった。
【０００４】
負荷に対して電力を供給する従来の電源装置の一例を図１２を参照しながら説明する。
【０００５】
図１２Ａは整流子型直流モータを負荷としてこの負荷に駆動用電力を供給する電源装置の例を示した従来の回路の例を示し、図１２Ａにおいて１は電池で構成した直流電源を示し、２はサージ吸収用の電解コンデンサ、３はモータドライバーアンプ、４は整流子型直流モータそして５は電源スイッチである。また直流電源１の出力電圧は５ボルト、この電解コンデンサ２の容量は５μＦである。
【０００６】
そして直流電源１の＋出力側が電源スイッチ５の可動接点側に接続され、スイッチ５の固定接点側が電解コンデンサ２の＋極側及びモータドライバー増幅器３の＋入力３Ａに接続され、直流電源１の−出力側と、電解コンデンサ２の−極側と、モータドライバー増幅器３の−入力３Ｂを接地して構成してこの電源装置を構成している。
【０００７】
このような構成において電源スイッチ５をオン状態にしモータドライバー増幅器３から整流子型直流モータ４を駆動状態にした時及びその後のモータ電流の変化を図１２Ｂに示して説明する。
【０００８】
図１２Ｂにおいて４ｍは電源スイッチ５のオン状態においてモータドライバー増幅器３をオンした時及びその後のモータ電流の変化を示し、３Ｃはこのときのモータドライバー増幅器３の＋入力３Ａと−入力３Ｂの間の入力電圧を示している。また図１２Ｂにおいて点線で示した縦軸方向の１目盛り分がモータ電流４ｍの０．１アンペア分を、そしてこの入力電圧の１ボルト分を表し、点線で示したその横軸方向は時間軸でその１目盛り分が２０ミリ秒を表している。
【０００９】
図１２Ｂから明らかなようにこの電源スイッチ５のオンとし、モータドライバー増幅器３をオンした時のモータ駆動電流４ｍはピーク値１ｐで０．４アンペア、２ワットを消費していることが分かる。これは定常値領域１ｍにおけるモータ駆動電流４ｍが０．１アンペア、消費電力値が０．５ワットであるのに比較して４倍の電流及び電力値を示していることになり、この直流電源１としては定常状態における供給電流の４倍の電流及び電力を供給することが必要になり、直流電源１が大型化する問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの平均値からみてこの電源の出力容量を決定した場合は、この負荷がモータの如くその回転の立ち上がり時に大きな電力を消費する負荷である場合にはこの負荷の起動時にこの電源の出力電圧の降下が著しくなり、この負荷の起動状態が不安定になる等の解決すべき課題があった。
【００１１】
本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、この負荷がモータであった場合の如くその立ち上がり時に一時的に大きな電力を消費する負荷である場合にも、電源の平均供給電力容量を増大させて電源を大型化することなくこのような負荷に対して電源出力の電圧ドロップを抑えた状態で安定した電力を供給し得るようにした電源装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明直流モータの電源装置は、大容量コンデンサ手段と、この大容量コンデンサ手段を充電する充電手段と、直流モータに対し電力を供給する直流電源手段と、この直流モータの回転速度を制御するサーボ制御手段を構成する回転数誤差を検出する誤差検出手段とを有し、この直流モータの起動時に、この大容量コンデンサ手段よりこの直流モータに電力を供給するようにし、この誤差検出手段の差データが予め定めた起動学習データと一致したときに、この直流モータにこの直流電源手段より電力を供給するようにすると共にこの直流モータの回転速度を制御するサーボ制御手段を動作するようにし、この大容量コンデンサ手段からこの直流電源手段への給電の切り替えを、この直流モータの起動からの時間で行うと共に当該時間を切り替え時の回転数誤差に基いて繰り返し補正するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図１２Ａ及びＢと同一の部分には同一の符号を付与して詳細な説明を省略して添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１Ａは本発明による電源装置の構成の要部を示した回路図で、１０をこの電源装置の要部を示し、電源装置１０を直流電源１、サージ吸収用の電解コンデンサ２、第１の抵抗器１１、第２の抵抗器１２、ダイオード１３、大容量コンデンサ１５により構成する。
【００１５】
なお第１の抵抗器１１は４．７オームの抵抗器、第２の抵抗器１２は１００オームのる抵抗器、そしてこのコンデンサ１５は０．０１ファラッド／ＥＳＲ１オームの大容量コンデンサ、第１の抵抗器１１は直流電源１の過電流保護用抵抗器、第２の抵抗器１２はこのコンデンサ１５が短絡した時等の過電流保護用抵抗器、そしてこの第２の抵抗器１２はこのコンデンサ１５に対する充電回路を構成し、ダイオード１３はショットキダイオードである。また５ｍは電源電流を示している。
【００１６】
直流電源の＋出力側を電源スイッチ５の可動接点側に接続し、このスイッチ５の固定接点側を第１の抵抗器１１の一端に接続し、直流電源の−出力側を接地し、この第１の抵抗器１１の他端側を第２の抵抗器１２の一端、ダイオード１３のカソード側、サージ吸収用の電解コンデンサ２の＋極側及びモータドライバー増幅器３の＋入力３Ａの夫々に接続し、ダイオード１３のアノード側とこのコンデンサ１５の＋極側を接続し、この接続点に第２の抵抗器１２の他端側を接続する。
【００１７】
そしてこのコンデンサ１５の−極側、コンデンサ２の−極側及びモータドライバー増幅器３の−入力３Ｂの夫々を接地し、モータドライバー増幅器３の負荷として整流子型直流モータ４を接続して電源装置１０を構成する。
【００１８】
次に図１Ｂ及び図２Ａを参照して、図１Ａに示した電源装置の動作について説明する。なお図１Ｂ及び図２Ａにおいて点線で示した縦軸方向の１目盛り分が０．１アンペアを、そしてこの入力電圧の１ボルト分を表し、点線で示したその横軸方向は時間軸でその１目盛り分が２０ミリ秒を表している。また、１５Ｃは大容量コンデンサ１５にチャージされている電圧値を表し、３Ｃは＋入力３Ａの端子電圧を表している。
【００１９】
図１Ａに示した電源装置１０において電源スイッチ５がオン状態のときには、第１の抵抗器１１及び第２の抵抗器１２を通じて大容量コンデンサ１５を直流電源１から充電する。
【００２０】
そしてこの状態においてモータドライバー増幅器３を起動した時のモータ駆動電流４ｍは、図２Ａに示した如くピーク値１ｐで０．４アンペアに達してこのピーク値で２ワットの電力を消費する。よって定常値領域１ｍにおけるモータ駆動電流４ｍが０．１アンペア、電力値として０．５ワットであるのに比較して４倍の電流値及び電力をこの起動時に消費する。
【００２１】
しかしながら、モータ駆動電流４ｍがピーク値１ｐで０．４アンペアに達しこのピーク値で２ワットの電力を消費している状態おける電源電流は、図１Ｂに５ｍで示した如く０．１アンペアを少し越える程度にしか増加していない。即ち図１Ａに示した電源装置では、この整流子型直流モータ４の起動時におけるモータ駆動電流４ｍのこのピーク値の影響が電源電流５ｍの変化としてほとんど現れていないことが分かる。
【００２２】
即ち図１に示した電源装置の構成によれば、モータ駆動電流４ｍがピーク値１ｐとなる時点を中心とした所定の範囲においてダイオード１３が導通状態になり大容量コンデンサ１５から電流をこの＋入力３Ａに供給し、この供給分によりこのモータ駆動電流４ｍのピーク値を補充して、この整流子型直流モータ４の起動時におけるモータ駆動電流４ｍのピーク値１ｐの影響が電源電流５ｍの変化としてほとんど現れない状態にすることができる。
【００２３】
次に図３及び図４を参照して図１Ａに示した電源装置の他の動作を図１及び図２Ａと同一の部分には同一の符号を付与して詳細な説明を省略して更に説明する。そしてこれら各図において点線で示した縦軸方向の１目盛り分が０．１アンペアを表し、この入力電圧の１ボルト分を表している。また点線で示したその横軸方向の１目盛り分が図３の場合２０００ミリ秒を表し、図４の場合１０００ミリ秒を表している。
【００２４】
これら図３及び図４に示した例は、整流子型直流モータ４をカメラ一体型のカセット式ビデオテープレコーダ（以下の説明においてはカムコーダ（商品名称）と称する）の主駆動モータに使用した場合の例である。
【００２５】
そして、図３は１Ｓで示した点においてこの直流モータ４が一時停止してから再起動した場合を示している。また図４は２Ｓで示した点においてこの直流モータ４を一時停止してから再起動し、３Ｓで示した点においてこの直流モータ４をやや長く停止してから再起動し、更に４Ｓで示した点においてこの直流モータ４を更に長く停止してから再起動した場合を示している。
【００２６】
図３Ａ及び図４Ａの夫々に示した波形４ｍは、図１Ａに示した電源装置１０においてダイオード１３を省略した場合に直流電源１からモータドライバー増幅器３に流れ込むモータ駆動電流の波形を示し、３Ｃはこの場合の＋入力３Ａの端子電圧を示している。
【００２７】
図３Ｂ及び図４Ｂの夫々に示した波形４ｍは、電源装置１０において図１Ａに示した如くダイオード１３を設けた場合のモータドライバー増幅器３の＋入力３Ａに流れ込むモータ駆動電流の波形を示し、３Ｃはこのようにモータ駆動電流が流れている状態におけるモータドライバー増幅器３の＋入力３Ａの端子電圧を示している。
【００２８】
そして図３Ｃ及び図４Ｃの夫々に示した波形５ｍは、電源装置１０において図１Ａに示した如くダイオード１３を設けた場合の直流電源１からモータドライバー増幅器３に流れるモータ駆動電流の波形を示し、１５Ｃはこのようにモータ駆動電流が流れている状態における大容量コンデンサ１５の端子間電圧値を示している。
【００２９】
図１Ａに示した電源装置１０においてダイオード１３を省略した場合には、図３Ａ及び図４Ａに示した波形から明らかな如く、この直流モータ４を停止状態から起動状態する毎に発生するモータ駆動電流４ｍのピーク値１ｐに応じた電流を直流電源１から供給する必要がある。
【００３０】
それに対して図１に示した電源装置１０の如くこのダイオード１３を設けた場合は、図３Ｃ及び図４Ｃに示した如くこのモータ４が停止状態から駆動状態した時点１Ｓ或いは２Ｓ〜４Ｓにおける電源電流５ｍには、図３Ａ及び図４Ａに１ｐで示した如き顕著なピーク値は発生していない。
【００３１】
しかるに図１に示した電源装置１０の場合は、図３Ｂ及び図４Ｂに示した如く、このモータ４が停止状態からの駆動状態を繰り返す毎にモータドライバー増幅器３の＋入力３Ａに流れ込むモータ駆動電流４ｍにピーク値１ｐが発生しており、このモータ４に対して充分な起動電流が供給されていることが分かる。
【００３２】
即ち図１Ａに示した構成の電源装置によれば、このモータ駆動電流４ｍのピーク値１ｐを中心とした所定の駆動電流の範囲においてダイオード１３が導通状態になり大容量コンデンサ１５から電流を＋入力３Ａに供給し、この供給分で電源電流のピーク値を補充し、この直流モータ４の起動時におけるモータ駆動電流４ｍのこのピーク値の影響が電源電流５ｍの変化としてほとんど現れない状態にすることができる。
【００３３】
従ってカムコーダの如くテープ送り停止状態からの起動を頻繁に繰り返す必要のある主駆動モータの電源装置として図１に示した電源装置を使用すれば、直流電源１をこのピーク値に対応する目的で大容量化する必要がなくなるので、直流電源１のコストを著しく軽減することができる。
【００３４】
次に、このモータの回転数の数値を所定に保つ為に回転数サーボ系を具備したモータ４の電源装置として本発明による電源装置を適用した場合の例を、図１〜図４と同一の部分には同一の符号を付与して詳細な説明を省略して図５〜図１１を参照して説明する。
【００３５】
先ず回転数サーボ系を具備した整流子型直流モータ４の回転数サーボ部の構成及び動作を説明する。
【００３６】
図５において３０は回転数サーボ部の要部を示した回路ブロック図で、回転数サーボ部３０をモータドライバ３、基準信号生成器３１、誤差検出器３２、リミッタ３３、電力増幅器３４、駆動制御器３６及び回転数検出器３８で構成する。
【００３７】
そして回転数検出器３８で検出した整流子型直流モータ４の回転数に応じた信号を誤差検出器３２に供給して基準信号生成器３１からの回転基準信号と比較して得た回転誤差信号をリミッタ３３に供給し、リミッタ３３でこの回転誤差信号を所定の誤差幅に制限して後電力増幅器３４に供給し電力増幅したこの回転誤差信号に応じた電力信号をモータドライバ３に供給して、このモータ４を所定の一定の回転数で回転するようにサーボをおこなう。
【００３８】
次に図５に示して説明した回転数サーボ系における整流子型直流モータ４の駆動電流及び駆動電圧の変化を図２Ｂを参照して説明する。
【００３９】
図２Ｂにおいて３０ｍはこの直流モータ４の駆動電流の変化を、３０Ｓはこの直流モータ４の起動時点を、３０ｐはこの直流モータ４の駆動電力の変化を、３０ｔはピーク起動電力領域を、３１ｐはこの起動時点３０Ｓにおけるピーク電流を、３２ｐはピーク起動電力領域３０ｔにおけるピーク電流を、３０ｒはモータ駆動電流及びモータ駆動電力の定常領域を夫々示している。
【００４０】
この図２Ｂから分かるように、このような回転数サーボ系を具備した整流子型直流モータ４は、この定常領域３０ｒに比較してこの起動時点３０Ｓにおいて著しく高いピーク電流３１ｐ（約０．６アンペア）を消費し、ピーク起動電力領域３０ｔにおいて著しく高いピーク電力３２ｐ（約１．４ワット）を消費する。
【００４１】
次に、これらピーク電流３１ｐ及びピーク電力３２ｐのうちで電源側が負担する割合を低減できるようにした例を説明する。
【００４２】
図６において４０は本発明による回転数サーボ部の要部の例を示し、回転数サーボ部４０を直流電源１、モータドライバー増幅器３、基準信号生成器３１、誤差検出器３２、電力増幅器３４、駆動制御器３６、回転数検出器３８、起動学習器４３、第１の１回路２接点型切り替えスイッチ４４、第２の１回路２接点型切り替えスイッチ４９、直流電源４６、大容量コンデンサ１５に対する充電電流を所定値以内に制限する為の第３の抵抗器４７及び大容量コンデンサ１５で構成する。
【００４３】
そして駆動制御器３６からの駆動制御信号３６ａが出力されていない状態ではモータドライバ３及び起動学習器４３はオフ状態、第１の１回路２接点型切り替えスイッチ４４の可動接点は接地側に切り替えられた状態、第２の１回路２接点型切り替えスイッチ４９の可動接点は電力増幅器３４の出力側に切り替えられた状態、この直流モータ４は停止状態、そして大容量コンデンサ１５を第３の抵抗器４７を通じて直流電源４６の電圧値迄充電する状態にある。
【００４４】
この状態において図９Ａに示す如く駆動制御器３６からの駆動制御信号３６ａが立ち上がるとモータドライバ３が動作状態になり、そして駆動制御信号３６ａが立ち上がった時点から時間ｔ１の間、駆動制御信号３６ａによりこのスイッチ４９の可動接点を電力増幅器３４の出力側から大容量コンデンサ１５側に切り換えた状態にする。
【００４５】
この状態において大容量コンデンサ１５に蓄積されている電力をモータドライバ３を通じてこの直流モータ４に供給してこの直流モータ４を起動状態にし、この直流モータ４の回転数に応じた回転数検出信号を回転数検出器３８から得、この回転数検出信号を誤差検出器３２及び起動学習器４３に供給する。
【００４６】
またこの状態においてこの駆動制御信号３６ａを起動学習器４３に供給し、起動学習器４３に記憶されている起動学習データを読み出し、基準信号生成器３１からの基準信号と回転数検出器３８からの回転数検出信号を誤差検出器３２で比較して得た差データとこの起動学習データとを起動学習器４３で比較する。
【００４７】
そしてこれら差データと起動学習データが一致した時に、起動学習器４３からこの切り替えスイッチ４４の可動接点を誤差検出器３２の出力側に切り替え、この切り替えスイッチ４９の可動接点を電力増幅器３４の出力側に切り替えて、整流子型直流モータ４の回転数を回転数検出器３８からの回転数出力信号に応じてサーボする状態にする。
【００４８】
なおこの起動学習データの内容は、サーボ引き込み範囲にこの速度サーボ状態が入った時点におけるこの差のデータを予め起動学習器４３に記憶したデータである。
【００４９】
次にこの差のデータを得る方法について説明する。
【００５０】
先ずこの直流モータ４の起動時の最大起動トルク等この直流モータ４の特性データから、この直流モータ４が起動してからこの速度サーボ状態に引き込まれるまでの時間を割り出してこの時間ｔ１を求め、図９Ａに示す如く駆動制御信号３６ａが立ち上がった時点からこの時間ｔ１の期間、この切り替えスイッチ４４の可動接点を接地側に切り替えて電力増幅器３４をミューティング状態にし、この切り替えスイッチ４９の可動接点を大容量コンデンサ１５側に切り替える。
【００５１】
そしてこの時間ｔ１の経過時点でこの切り替えスイッチ４４の可動接点を電力増幅器３４の入力側に切り換え、この切り替えスイッチ４９の可動接点をこの電力増幅器３４の出力側に切り替えて、図９Ｃに示した如くこの時間ｔ１の経過時点で誤差検出器３２の出力が電力増幅器３４の入力側に入力し、電力増幅器３４の出力がモータドライバー増幅器３に入力される状態にして、回転数サーボ部４０を速度サーボが動作した状態に引き込んだ状態にする。
【００５２】
そしてこの状態においてこの速度サーボ状態の安定度を測定し、この測定結果に応じてこの時間ｔ１で示した期間を補正する。なおこの補正動作は回転数サーボ部４０に設けた１チップマイクロコンピュータ手段４１により実行する。
【００５３】
次にこの補正動作をこのコンピュータ手段４１で実行する手順を図１１に示したフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
このスイッチ４４の可動接点を接地側に切り替えると共にこのスイッチ４９の可動接点を大容量コンデンサ１５に切り替えた後、初期設定時間Ｔ０に基づき生成した切り替え時間Ｔに従って時間ｔ１を発生し、この時間ｔ１の間における誤差検出器３２の誤差検出信号レベルが最大値から最小値に減衰する状態でのこの最小値をこの誤差検出信号を検波して得る。この最小値をＶｐで表すものとする。
【００５５】
なおこの初期設定時間Ｔ０とは、先に説明した如く、先ずこの直流モータ４の起動時の最大起動トルク等この直流モータ４の特性データから、この直流モータ４が起動してからこの速度サーボ状態に引き込まれるまでの時間を割り出して求めた初期設定時間である。
【００５６】
この時間ｔ１が経過した時点でこのスイッチ４４の可動接点を誤差検出器３２の出力側に切り替えると共にこのスイッチ４９の可動接点を電力増幅器３４の出力側に切り替えた時点におけるこの誤差検出信号を検波して検波出力値を得る。この検波出力値をＶａで表すものとする。
【００５７】
この検波出力値Ｖｐとこの検波出力値Ｖａとを比較してＶｐがＶａよりも大であった場合はこの時間ｔ１即ち切り替え時間Ｔの設定値が不足していると判断し、Ｖｐ−Ｖａに係数Ｋを乗じた値をこのＴ（ｎ）に加えた初期設定時間Ｔ（ｎ＋１）に基づいて新たな時間ｔ１を設定する。
【００５８】
またこの検波出力値Ｖｐとこの検波出力値Ｖａとを比較してＶｐがＶａよりも小であった場合はこの時間ｔ１即ち切り替え時間Ｔの設定値が過大であると判断し、Ｖｐ−Ｖａに係数Ｋを乗じた値をこのＴ（ｎ）から減じた初期設定時間Ｔ（ｎ−１）に基づいて新たな時間ｔ１を設定する。
【００５９】
そしてこれら設定を繰り返して決定した時間ｔ１を起動学習器４３に記憶させて、この時間ｔ１に基づいて起動学習器４３からこの切り替えスイッチ４４の可動接点を接地側から誤差検出器３２の出力側に切り換え、この切り替えスイッチ４９の可動接点を大容量コンデンサ１５から電力増幅器３４に切り換えをおこなうようにする。
【００６０】
そしてこれら切り替えスイッチ４４の可動接点および切り替えスイッチ４９の可動接点の夫々をこのように切り換えることにより、モータ４のピーク電流３１ｐ及びピーク電力３２ｐを大容量コンデンサ１５から供給することができるようにする。
【００６１】
なおこの係数Ｋは単純な係数であってもよく、低域通過型の周波数フィルタ（ＬＰＦ）で実現してもよい。
【００６２】
次に図６に示して説明した回転数サーボ部４０において、直流電源１からこの直流モータ４に供給される駆動電流のピーク値３１ｐ及び駆動電力のピーク値３２ｐについて図８を参照して説明する。
【００６３】
図８Ａに３０ｔで示した区間は図９にｔ１で示して説明した区間、３１ｐは直流モータ４の起動時点におけるピーク電流を示し、３２ｐはピーク起動電力領域３０ｔで発生する直流モータ４のピーク電流を示している。
【００６４】
この区間３０ｔでは駆動制御信号３６ａが立ち上がった状態になり、この切り替えスイッチ４４の可動接点を接地側に切り換えて電力増幅器３４の入力をミュートし、この切り替えスイッチ４９の可動接点を大容量コンデンサ１５側に切り換えて、モータドライバー増幅器３の入力側を大容量コンデンサ１５に接続し、ピーク電流３１ｐ及びピーク電流３２ｐを大容量コンデンサ１５から整流子型直流モータ４に供給する状態になる。
【００６５】
なおこの大容量コンデンサ１５にチャージされている電圧値はこの３０ｔで示した区間において図８Ｂに１５Ｃで示した如く低下する。しかしながらこの大容量コンデンサ１５に対する充電電流を第３の抵抗器４７により制限しているので、図８Ｂに４７ｐで示した如く急激に増加しない。従ってこの大容量コンデンサ１５を充電する為に設けた直流電源４６にピーク電流３１ｐ及びピーク電力３２ｐが流れないので、この直流電源４６としてピーク電流３１ｐ及びピーク電力３２ｐを供給することのできる大電力容量の電源を必要としない。
【００６６】
またこの３０ｔで示した区間は先に説明した学習により最適値が求められている時間ｔ１に決められるので、図８Ｃに示したモータ駆動電力３０ｐ及び駆動電流３０ｍが定常領域３０ｒ領域のレベルになった時点において、第１の１回路２接点型切り替えスイッチ４４の可動接点を誤差検出器３２側に切り換え、第２の１回路２接点型切り替えスイッチ４９の可動接点を電力増幅器３４側に切り替えることができる。
【００６７】
したがってこのように切り換えた時点における電力増幅器３４側からモータドライバー増幅器３に供給されるこの直流モータ４の駆動電流３０ｍ及び駆動電力３０ｐは、この速度サーボ状態を維持する定常状態での消費電流及び消費電力の範囲となり、最大でも１．５（ボルト）×０．２（アンペア）＝０．３（ワット）範囲に入る状態になる。
【００６８】
よって大容量コンデンサ１５を設けなかった場合のピーク電力３２ｐが図２Ｂを参照して説明した如く約１．４ワットになることに比較して格段に少ない電力を、直流電源１から電力増幅器３４に供給すればよいことになり、直流電源１側からこれらピーク電流３１ｐあるいはピーク電力３２ｐを供給する必要をなくして直流電源１の負担を軽減し、電力増幅器３４の直流電源１を著しく小さい電力容量のもので構成することが可能になる。
【００６９】
次に、図６に示して説明した回転数サーボ部４０において第１の１回路２接点型切り替えスイッチ４４を設けた場合の利点について図１０を参照して説明する。
【００７０】
図１０Ａに示した波形図は、図６に示して説明した回転数サーボ部４０において切り替えスイッチ４４を設けなっかった場合を示し、図１０Ｂに示した波形図はこの切り替えスイッチ４４を設けた場合を示している。
【００７１】
図６に示して説明した回転数サーボ部４０においてこの切り替えスイッチ４４を設けなっかった場合は、電力増幅器３４の入力側を常時誤差検出器３２の出力側に常時接続している状態になるので、誤差検出器３２の出力が常時電力増幅器３４に供給され、図１０Ａに３４ｐで示した如く電力増幅器３４の出力側から常時信号が出力している状態になる。
【００７２】
このような状態において、この切り替えスイッチ４９の可動接点を大容量コンデンサ１５側から電力増幅器３４の出力側に切り替えると、この直流モータ４のインダクタンス成分に起因する慣性電流により電力増幅器３４からモータドライバー増幅器３側に図１０Ａに３ｐで示したピーク電流が流れる為、電源１にこのピーク電流３ｐを流し得る電力容量を持たす必要を生じこの電源の小電力化が困難になる問題が生じる。
【００７３】
それに対して図６に示した如く電力増幅器３４の入力側にこの切り替えスイッチ４４を設け、モータドライバー増幅器３の入力側が大容量コンデンサ１５側に接続されている状態の時に、電力増幅器３４の入力側を接地してミューティングして電力増幅器３４を非動作状態に維持すれば、電力増幅器３４の出力側から信号が得られないようにすることができる。
【００７４】
したがって電力増幅器３４の入力側にこのように切り替えスイッチ４４を設けて電力増幅器３４を非動作とした状態において、この切り替えスイッチ４９の可動接点を大容量コンデンサ１５側から電力増幅器３４側に切り替えることに合わせてこの切り替えスイッチ４４の可動接点を接地側から誤差検出器３２の出力側に切り換えるようにしたことにより、図１０Ｂに示した如くこの直流モータ４のインダクタンス成分に起因する慣性電流に起因して電力増幅器３４からモータドライバー増幅器３側に流れるピーク電流３ｐを低減することができる。
【００７５】
よってこのように切り替えスイッチ４４を設けたことにより、電力増幅器３４の電源１にこのピーク電流３ｐを流し得る電力容量を持たす必要を生じこの電源の小電力化が困難になる問題を解決することができる。
【００７６】
次にこの第２の１回路２接点型切り替えスイッチ４９を無接点化した例を図７に示して説明する。
【００７７】
図７に示した例では直流電源４６の−端を接地し、直流電源４６の＋端を第３の抵抗器４７の一端に接続し、第３の抵抗器４７の他端を他の第３の抵抗器４７の一端に接続し、ダイオード１３のカソード側を第３の抵抗器４７と他の第３の抵抗器４７の接続中点に接続し、ダイオード１３のアノード側と大容量コンデンサ１５の＋端側の接続中点を他の第３の抵抗器４７の他端及びＰチャンネルＭＯＳ型パワーＦＥＴ５８のドレインに接続し、大容量コンデンサ１５の- 極側を接地する。
【００７８】
第４の抵抗器５１の一端を電源ライン５０に接続し、第４の抵抗器５１の他端をこのＦＥＴ５８のゲート、ＮチャンネルＭＯＳ型パワーＦＥＴ５９のゲートおよびトランジスタ素子５２のコレクタに接続し、トランジスタ素子５２のエミッタを接地し、このＦＥＴ５８のソースとこのＦＥＴ５９のドレインの接続中点をモータドライバー増幅器３の入力側に接続し、電力増幅器３４の出力側をこのＦＥＴ５９のソースに接続する。
【００７９】
そして起動学習器４３の出力側をモノマルチバイブレータ６０を通じてトランジスタ素子５２のベース側に接続してこの１回路２接点型切り替えスイッチを無接点化した１回路２接点型切り替えスイッチ４９を構成する。
【００８０】
したがって図７に示した例によればモータドライバー増幅器３に対し大容量コンデンサ１５から電力を供給している状態において、起動学習器４３からモノマルチバイブレータ６０を介してトランジスタ素子５２制御し、このパワーＦＥＴ５８をオン状態からオフ状態に切り替えると共にこのパワーＦＥＴ５９をオフ状態にからオン状態に切り替え、直流電源１からこの電力増幅器３４を通じてモータドライバー増幅器３に電力を供給する状態にし、またこの切り換え状態から逆の切り換え状態に切り換えることのできる１回路２接点型切り替えスイッチ４９を無接点化することができる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、起動時点で電源装置の平均供給電力容量に比較して大きい起動電力を必要とする直流モータに対して、この平均供給電力容量を増大させることなく、この起動電力を供給することができ、この直流モータの電源装置のコストを低廉化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の電源装置の構成を説明する回路図である。
Ｂはこの電源装置の動作を説明する線図である。
【図２】Ａはこの電源装置の動作を説明する他の線図である。
Ｂは図５に示したモータ駆動系の動作を説明する線図である。
【図３】この電源装置の動作を説明する更に他の線図である。
【図４】この電源装置の動作を説明する更に他の線図である。
【図５】本発明のモータ駆動系の基本構成を説明する回路ブロック図である。
【図６】本発明のモータ駆動系の構成を説明する他の回路ブロック図である。
【図７】この駆動系の回路を切り換えるスイッチを説明する回路図である。
【図８】この駆動系の動作を説明する線図である。
【図９】この駆動系の動作を説明する他の線図である。
【図１０】この駆動系の動作を説明する更に他の線図である。
【図１１】この駆動系の動作を説明するフローチャート図である。
【図１２】Ａは従来の電源装置の構成を示す回路図である。
Ｂはこの電源装置の動作を説明する線図である。
【符号の説明】
１‥‥直流電源、３‥‥モータドライバー増幅器、４‥‥整流子型直流モータ、１０‥‥電源装置、１１‥‥第１の抵抗器、１２‥‥第２の抵抗器、１３‥‥ダイオード、１５‥‥大容量コンデンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionDC motorThe present invention relates to a power supply device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a power supply device that supplies power to a load, power that can be supplied by the power supply device based on the maximum value of power supplied to the load, for example, the maximum value of the peak value and average value of the supplied power The value was determined.
[0003]
Especially when this load is a load that consumes a large amount of power temporarily at the start of its rotation, such as a motor, the maximum value of the peak value of the supplied power must be increased. From the viewpoint of value, there is a disadvantage that the power supply device has a considerably excessive power capacity.
[0004]
An example of a conventional power supply device that supplies power to a load will be described with reference to FIG.
[0005]
FIG. 12A shows an example of a conventional circuit showing an example of a power supply device that uses a commutator type DC motor as a load and supplies driving power to this load. In FIG. Is an electrolytic capacitor for absorbing surge, 3 is a motor driver amplifier, 4 is a commutator DC motor, and 5 is a power switch. The output voltage of the DC power source 1 is 5 volts, and the capacitance of the electrolytic capacitor 2 is 5 μF.
[0006]
The + output side of the DC power source 1 is connected to the movable contact side of the power switch 5, the fixed contact side of the switch 5 is connected to the + pole side of the electrolytic capacitor 2 and the + input 3 A of the motor driver amplifier 3. This power supply device is configured by grounding the output side, the negative electrode side of the electrolytic capacitor 2, and the negative input 3B of the motor driver amplifier 3.
[0007]
A change in the motor current when the power switch 5 is turned on in this configuration and the commutator type DC motor 4 is driven from the motor driver amplifier 3 will be described with reference to FIG. 12B.
[0008]
In FIG. 12B, 4m represents a change in the motor current when the motor driver amplifier 3 is turned on and thereafter after the power switch 5 is turned on, and 3C represents between the + input 3A and the -input 3B of the motor driver amplifier 3 at this time. The input voltage is shown. Also, in FIG. 12B, one division in the vertical axis direction indicated by the dotted line represents 0.1 ampere of the motor current 4 m and 1 volt of this input voltage, and the horizontal axis direction indicated by the dotted line is the time axis. One division represents 20 milliseconds.
[0009]
As can be seen from FIG. 12B, when the power switch 5 is turned on and the motor driver amplifier 3 is turned on, the motor driving current 4m consumes 0.4 amperes and 2 watts at a peak value of 1p. This indicates that the motor drive current 4m in the steady-state region 1m is 0.1 ampere and the power consumption value is 0.5 watts, which is four times the current and power value. 1 is required to supply a current and electric power four times as large as the supply current in a steady state, and there is a problem that the DC power supply 1 is increased in size.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the output capacity of this power supply is determined from this average value, if this load is a load that consumes a large amount of power at the start of its rotation like a motor, the output voltage of this power supply will be There was a problem to be solved, such as a drastic drop and an unstable starting state of the load.
[0011]
The present invention has been made in view of such a point, and even when this load is a load that temporarily consumes a large amount of power at the time of startup, such as when the load is a motor, the average supply power capacity of the power source is increased. Thus, an object of the present invention is to provide a power supply apparatus capable of supplying stable power to such a load while suppressing a voltage drop of a power supply output without increasing the size of the power supply.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The DC motor power supply apparatus according to the present invention includes a large capacity capacitor means, a charging means for charging the large capacity capacitor means, a DC power supply means for supplying power to the DC motor, and a servo for controlling the rotational speed of the DC motor. Error detecting means for detecting the rotational speed error constituting the control means, and when the DC motor is started, power is supplied to the DC motor from the large-capacitance capacitor means, and the difference data of the error detecting means When this is coincident with predetermined activation learning data, power is supplied to the DC motor from the DC power supply means and servo control means for controlling the rotational speed of the DC motor is operated.Switching of the power supply from the large-capacity capacitor means to the DC power supply means is performed in the time from the start-up of the DC motor, and the time is repeatedly corrected based on the rotational speed error at the time of switching.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings with the same reference numerals given to the same parts as in FIGS.
[0014]
FIG. 1A is a circuit diagram showing a main part of the configuration of a power supply device according to the present invention. Reference numeral 10 denotes a main part of the power supply device. The power supply device 10 is a DC power source 1, a surge absorbing electrolytic capacitor 2, a first power source device. The resistor 11, the second resistor 12, the diode 13, and the large-capacitance capacitor 15 are included.
[0015]
The first resistor 11 is a 4.7 ohm resistor, the second resistor 12 is a 100 ohm resistor, and this capacitor 15 is a 0.01 Farad / ESR 1 ohm large capacity capacitor, The resistor 11 is a resistor for overcurrent protection of the DC power source 1, the second resistor 12 is a resistor for overcurrent protection when the capacitor 15 is short-circuited, and the second resistor 12 is a capacitor 15 The diode 13 is a Schottky diode. Reference numeral 5m indicates a power supply current.
[0016]
The positive output side of the DC power source is connected to the movable contact side of the power switch 5, the fixed contact side of the switch 5 is connected to one end of the first resistor 11, the negative output side of the DC power source is grounded, The other end side of the first resistor 11 is connected to one end of the second resistor 12, the cathode side of the diode 13, the positive electrode side of the surge absorbing electrolytic capacitor 2, and the positive input 3A of the motor driver amplifier 3. The anode side of the diode 13 and the positive electrode side of the capacitor 15 are connected, and the other end side of the second resistor 12 is connected to this connection point.
[0017]
The negative pole side of the capacitor 15, the negative pole side of the capacitor 2, and the negative input 3 B of the motor driver amplifier 3 are grounded, and a commutator type DC motor 4 is connected as a load of the motor driver amplifier 3 to connect the power supply device 10. Configure.
[0018]
Next, the operation of the power supply device shown in FIG. 1A will be described with reference to FIGS. 1B and 2A. In FIG. 1B and FIG. 2A, one scale in the vertical axis direction indicated by a dotted line represents 0.1 ampere and 1 volt of the input voltage, and the horizontal axis direction indicated by a dotted line is the time axis. The scale represents 20 milliseconds. 15C represents a voltage value charged in the large-capacitance capacitor 15, and 3C represents a terminal voltage of the + input 3A.
[0019]
When the power switch 5 is on in the power supply device 10 shown in FIG. 1A, the large-capacitance capacitor 15 is charged from the DC power supply 1 through the first resistor 11 and the second resistor 12.
[0020]
In this state, when the motor driver amplifier 3 is started, the motor driving current 4m reaches 0.4 amperes at the peak value 1p as shown in FIG. 2A and consumes 2 watts of power at the peak value. Therefore, the motor drive current 4m in the steady value region 1m is 0.1 ampere and the power value is 0.5 watts, so that the current value and the power are four times as much as those at the start-up.
[0021]
However, the power supply current when the motor drive current 4m reaches 0.4 ampere at the peak value 1p and consumes 2 watts of power at the peak value is slightly less than 0.1 ampere as shown by 5m in FIG. 1B. It has increased only to the extent that it exceeds. That is, in the power supply device shown in FIG. 1A, it can be seen that the influence of this peak value of the motor drive current 4m at the start of the commutator type DC motor 4 hardly appears as a change in the power supply current 5m.
[0022]
That is, according to the configuration of the power supply device shown in FIG. 1, the diode 13 becomes conductive in a predetermined range centering on the time point when the motor driving current 4m reaches the peak value 1p, and current is input from the large-capacitance capacitor 15 to this + input. 3A, the peak value of the motor drive current 4m is supplemented by the supplied amount, and the influence of the peak value 1p of the motor drive current 4m at the start of the commutator type DC motor 4 is a change in the power supply current 5m. It can be in a state that hardly appears.
[0023]
Next, other operations of the power supply device shown in FIG. 1A will be described with reference to FIGS. 3 and 4 with the same reference numerals given to the same parts as those in FIGS. 1 and 2A and detailed description omitted. To do. In each of these figures, one scale in the vertical axis direction indicated by a dotted line represents 0.1 ampere, and represents 1 volt of this input voltage. In addition, one graduation in the horizontal axis direction indicated by a dotted line represents 2000 milliseconds in the case of FIG. 3, and 1000 milliseconds in the case of FIG.
[0024]
In these examples shown in FIGS. 3 and 4, the commutator type DC motor 4 is used as a main drive motor of a cassette type video tape recorder (hereinafter referred to as a camcorder (product name)) integrated with a camera. It is an example.
[0025]
FIG. 3 shows a case where the DC motor 4 is temporarily stopped and restarted at the point indicated by 1S. In FIG. 4, the DC motor 4 is temporarily stopped and restarted at a point indicated by 2S, and the DC motor 4 is stopped a little longer at a point indicated by 3S and then restarted. In this point, the DC motor 4 is stopped for a longer time and then restarted.
[0026]
A waveform 4m shown in each of FIGS. 3A and 4A shows a waveform of a motor driving current flowing from the DC power supply 1 to the motor driver amplifier 3 when the diode 13 is omitted in the power supply device 10 shown in FIG. 1A. The terminal voltage of + input 3A in this case is shown.
[0027]
A waveform 4m shown in each of FIGS. 3B and 4B shows a waveform of a motor driving current flowing into the + input 3A of the motor driver amplifier 3 when the power supply device 10 is provided with the diode 13 as shown in FIG. 1A. Represents the terminal voltage of the + input 3A of the motor driver amplifier 3 in the state where the motor driving current flows in this way.
[0028]
A waveform 5m shown in each of FIGS. 3C and 4C shows a waveform of a motor driving current flowing from the DC power source 1 to the motor driver amplifier 3 when the power supply device 10 is provided with the diode 13 as shown in FIG. 1A. 15C shows the voltage value between the terminals of the large-capacitance capacitor 15 in such a state that the motor drive current flows.
[0029]
When the diode 13 is omitted in the power supply device 10 shown in FIG. 1A, as is apparent from the waveforms shown in FIGS. 3A and 4A, the motor drive current generated every time the DC motor 4 is started from the stopped state. It is necessary to supply a current corresponding to the peak value 1p of 4 m from the DC power source 1.
[0030]
On the other hand, when the diode 13 is provided as in the power supply device 10 shown in FIG. 1, the power supply current at the time point 1S or 2S-4S when the motor 4 is driven from the stopped state as shown in FIGS. 3C and 4C. At 5 m, a remarkable peak value as shown by 1 p in FIGS. 3A and 4A does not occur.
[0031]
However, in the case of the power supply device 10 shown in FIG. 1, as shown in FIGS. 3B and 4B, the motor drive current that flows into the + input 3A of the motor driver amplifier 3 every time the motor 4 repeats the drive state from the stop state. A peak value 1p occurs at 4 m, and it can be seen that a sufficient starting current is supplied to the motor 4.
[0032]
That is, according to the power supply apparatus having the configuration shown in FIG. 1A, the diode 13 becomes conductive in a predetermined drive current range centered on the peak value 1p of the motor drive current 4m, and the current is input from the large-capacitance capacitor 15 to the + 3A, the peak value of the power supply current is supplemented by this supply amount, and the influence of this peak value of the motor driving current 4m at the time of starting the DC motor 4 is hardly manifested as a change in the power supply current 5m. Can do.
[0033]
Therefore, if the power supply device shown in FIG. 1 is used as a power supply device for a main drive motor that needs to be repeatedly started from a tape feed stop state, such as a camcorder, the DC power supply 1 is large for the purpose of dealing with this peak value. Since it is not necessary to increase the capacity, the cost of the DC power supply 1 can be significantly reduced.
[0034]
Next, an example in which the power supply device according to the present invention is applied as the power supply device of the motor 4 equipped with the rotational speed servo system in order to keep the numerical value of the rotational speed of the motor the same as in FIGS. Parts will be described with reference to FIGS. 5 to 11 with the same reference numerals and detailed description omitted.
[0035]
First, the configuration and operation of the rotation speed servo unit of the commutator type DC motor 4 equipped with the rotation speed servo system will be described.
[0036]
In FIG. 5, 30 is a circuit block diagram showing a main part of the rotation speed servo section. The rotation speed servo section 30 is composed of a motor driver 3, a reference signal generator 31, an error detector 32, a limiter 33, a power amplifier 34, and drive control. And a rotation speed detector 38.
[0037]
Then, a signal corresponding to the rotation speed of the commutator type DC motor 4 detected by the rotation speed detector 38 is supplied to the error detector 32, and the rotation error signal obtained by comparing with the rotation reference signal from the reference signal generator 31. Is supplied to the limiter 33, and the rotation error signal is limited to a predetermined error width by the limiter 33, supplied to the post-power amplifier 34, and a power signal corresponding to the amplified rotation error signal is supplied to the motor driver 3. Servoing is performed so that the motor 4 rotates at a predetermined constant rotational speed.
[0038]
Next, changes in the drive current and drive voltage of the commutator type DC motor 4 in the rotation speed servo system shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. 2B.
[0039]
In FIG. 2B, 30 m represents a change in driving current of the DC motor 4, 30 S represents a starting time of the DC motor 4, 30 p represents a change in driving power of the DC motor 4, 30 t represents a peak starting power region, and 31 p represents a peak starting power region. The peak current at the starting time 30S, 32p indicates the peak current in the peak starting power region 30t, and 30r indicates the steady region of the motor driving current and the motor driving power.
[0040]
As can be seen from FIG. 2B, the commutator type DC motor 4 having such a rotational speed servo system has a peak current 31p (about 0.6 amperes) significantly higher at the starting time 30S than the steady region 30r. ) And significantly higher peak power 32p (about 1.4 watts) in the peak startup power region 30t.
[0041]
Next, an example will be described in which the ratio of the power source side in the peak current 31p and the peak power 32p can be reduced.
[0042]
In FIG. 6, reference numeral 40 denotes an example of a main part of the rotational speed servo unit according to the present invention. The rotational speed servo unit 40 includes the DC power source 1, the motor driver amplifier 3, the reference signal generator 31, the error detector 32, the power amplifier 34, Charging the drive controller 36, the rotation speed detector 38, the activation learning device 43, the first one-circuit two-contact type changeover switch 44, the second one-circuit two-contact type changeover switch 49, the DC power supply 46, and the large-capacitance capacitor 15 The third resistor 47 and the large-capacitance capacitor 15 are used to limit the current within a predetermined value.
[0043]
When the drive control signal 36a from the drive controller 36 is not output, the motor driver 3 and the start learning device 43 are turned off, and the movable contact of the first one-circuit two-contact type changeover switch 44 is switched to the ground side. In this state, the movable contact of the second one-circuit / two-contact type changeover switch 49 is switched to the output side of the power amplifier 34, the DC motor 4 is stopped, and the large-capacitance capacitor 15 is connected to the third resistor 47. The battery is in a state of being charged up to the voltage value of the DC power supply 46 through.
[0044]
In this state, as shown in FIG. 9A, when the drive control signal 36a from the drive controller 36 rises, the motor driver 3 enters the operating state, and during the time t1 from the time when the drive control signal 36a rises, the drive control signal 36a The movable contact of the switch 49 is switched from the output side of the power amplifier 34 to the large capacity capacitor 15 side.
[0045]
In this state, the electric power stored in the large-capacity capacitor 15 is supplied to the DC motor 4 through the motor driver 3 to activate the DC motor 4, and a rotation speed detection signal corresponding to the rotation speed of the DC motor 4 is generated. The rotational speed detection signal obtained from the rotational speed detector 38 is supplied to the error detector 32 and the activation learning device 43.
[0046]
In this state, the drive control signal 36a is supplied to the activation learning device 43, the activation learning data stored in the activation learning device 43 is read, and the reference signal from the reference signal generator 31 and the rotation speed detector 38 are read out. The difference data obtained by comparing the rotation speed detection signal with the error detector 32 and the activation learning data are compared with the activation learning device 43.
[0047]
When the difference data and the activation learning data coincide, the movable contact of the changeover switch 44 is switched from the activation learner 43 to the output side of the error detector 32, and the movable contact of the changeover switch 49 is changed to the output side of the power amplifier 34. The rotation speed of the commutator type DC motor 4 is servoed according to the rotation speed output signal from the rotation speed detector 38.
[0048]
The contents of the activation learning data are data in which the difference learning data is stored in advance in the activation learning device 43 when the speed servo state enters the servo pull-in range.
[0049]
Next, a method for obtaining the difference data will be described.
[0050]
First, from the characteristic data of the DC motor 4 such as the maximum starting torque at the start of the DC motor 4, the time from the start of the DC motor 4 to the drawing into the speed servo state is determined to obtain the time t1. As shown in FIG. 9A, the movable contact of the changeover switch 44 is switched to the ground side during the time t1 from the time when the drive control signal 36a rises, so that the power amplifier 34 is muted, and the movable contact of the changeover switch 49 is turned on. Switch to the large capacitor 15 side.
[0051]
When the time t1 elapses, the movable contact of the changeover switch 44 is switched to the input side of the power amplifier 34, and the movable contact of the changeover switch 49 is switched to the output side of the power amplifier 34, as shown in FIG. 9C. When the time t1 has elapsed, the output of the error detector 32 is input to the input side of the power amplifier 34, the output of the power amplifier 34 is input to the motor driver amplifier 3, and the rotation speed servo unit 40 is set to the speed servo. Bring it into a state where it has worked.
[0052]
In this state, the stability of the speed servo state is measured, and the period indicated by the time t1 is corrected according to the measurement result. This correction operation is executed by the one-chip microcomputer means 41 provided in the rotation speed servo section 40.
[0053]
Next, the procedure for executing this correction operation by the computer means 41 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0054]
After the movable contact of the switch 44 is switched to the ground side and the movable contact of the switch 49 is switched to the large-capacitance capacitor 15, the time t1 is generated according to the switching time T generated based on the initial setting time T0. The minimum value in a state where the error detection signal level of the error detector 32 is attenuated from the maximum value to the minimum value is obtained by detecting the error detection signal. This minimum value is represented by Vp.
[0055]
The initial setting time T0 is, as described above, first, from the characteristic data of the DC motor 4 such as the maximum starting torque at the start of the DC motor 4, the speed servo state after the DC motor 4 is started. This is the initial setting time obtained by calculating the time until it is pulled in.
[0056]
When the time t1 elapses, the movable contact of the switch 44 is switched to the output side of the error detector 32, and the error detection signal is detected when the movable contact of the switch 49 is switched to the output side of the power amplifier 34. To obtain the detection output value. This detection output value is represented by Va.
[0057]
When this detection output value Vp is compared with this detection output value Va, if Vp is larger than Va, it is determined that the set value of this time t1, that is, the switching time T is insufficient, and Vp−Va. A new time t1 is set based on an initial setting time T (n + 1) obtained by adding a value multiplied by a coefficient K to this T (n).
[0058]
When this detection output value Vp is compared with this detection output value Va, if Vp is smaller than Va, it is determined that the set value of this time t1, that is, the switching time T is excessive, and Vp−Va A new time t1 is set based on the initial setting time T (n-1) obtained by subtracting the value multiplied by the coefficient K from this T (n).
[0059]
Then, the time t1 determined by repeating these settings is stored in the activation learning device 43, and the movable contact of the changeover switch 44 is moved from the activation learning device 43 to the output side of the error detector 32 based on this time t1. The movable contact of the changeover switch 49 is changed over from the large-capacitance capacitor 15 to the power amplifier 34.
[0060]
By switching the movable contact of the changeover switch 44 and the movable contact of the changeover switch 49 in this way, the peak current 31p and the peak power 32p of the motor 4 can be supplied from the large-capacitance capacitor 15.
[0061]
The coefficient K may be a simple coefficient or may be realized by a low-pass type frequency filter (LPF).
[0062]
Next, the drive current peak value 31p and the drive power peak value 32p supplied from the DC power source 1 to the DC motor 4 in the rotation speed servo section 40 shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG. .
[0063]
The section indicated by 30t in FIG. 8A is the section described by t1 in FIG. 9, 31p indicates the peak current at the time of starting the DC motor 4, and 32p indicates the peak current of the DC motor 4 generated in the peak starting power region 30t. Is shown.
[0064]
In this section 30t, the drive control signal 36a rises, the movable contact of the changeover switch 44 is switched to the ground side, the input of the power amplifier 34 is muted, and the movable contact of the changeover switch 49 is connected to the large capacity capacitor 15 side. , The input side of the motor driver amplifier 3 is connected to the large-capacity capacitor 15, and the peak current 31 p and the peak current 32 p are supplied from the large-capacitance capacitor 15 to the commutator type DC motor 4.
[0065]
Note that the voltage value charged in the large-capacitance capacitor 15 decreases as indicated by 15C in FIG. 8B in the interval indicated by 30t. However, since the charging current for the large-capacitance capacitor 15 is limited by the third resistor 47, it does not increase rapidly as shown by 47p in FIG. 8B. Therefore, since the peak current 31p and the peak power 32p do not flow through the DC power supply 46 provided for charging the large-capacity capacitor 15, the large power capacity capable of supplying the peak current 31p and the peak power 32p as the DC power supply 46. Does not require power supply.
[0066]
Further, since the section indicated by 30t is determined at the time t1 when the optimum value is obtained by the learning described above, the motor driving power 30p and the driving current 30m shown in FIG. 8C become the level of the steady region 30r region. At this point, the movable contact of the first one-circuit / two-contact type switch 44 is switched to the error detector 32 side, and the movable contact of the second one-circuit / two-contact type switch 49 is switched to the power amplifier 34 side. it can.
[0067]
Therefore, the driving current 30m and the driving power 30p of the DC motor 4 supplied from the power amplifier 34 side to the motor driver amplifier 3 at the time of such switching are the current consumption and consumption in the steady state that maintains this speed servo state. The range of power is in the range of 1.5 (volt) × 0.2 (ampere) = 0.3 (watt) at the maximum.
[0068]
Accordingly, the peak power 32p when the large-capacitance capacitor 15 is not provided is about 1.4 watts as described with reference to FIG. 2B, and much less power is supplied from the DC power source 1 to the power amplifier 34. Therefore, it is not necessary to supply the peak current 31p or the peak power 32p from the DC power supply 1 side, so that the burden on the DC power supply 1 is reduced, and the DC power supply 1 of the power amplifier 34 has a remarkably small power capacity. It can be made up of things.
[0069]
Next, the advantage when the first one-circuit / two-contact type changeover switch 44 is provided in the rotation speed servo section 40 shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.
[0070]
The waveform diagram shown in FIG. 10A shows a case where the changeover switch 44 is not provided in the rotation speed servo unit 40 shown in FIG. 6, and the waveform diagram shown in FIG. 10B shows a case where this changeover switch 44 is provided. Is shown.
[0071]
If the changeover switch 44 is not provided in the rotational speed servo unit 40 shown in FIG. 6, the input side of the power amplifier 34 is always connected to the output side of the error detector 32. The output of the error detector 32 is constantly supplied to the power amplifier 34, and a signal is always output from the output side of the power amplifier 34 as shown by 34p in FIG. 10A.
[0072]
In such a state, when the movable contact of the changeover switch 49 is switched from the large-capacitance capacitor 15 side to the output side of the power amplifier 34, the motor driver amplifier is driven from the power amplifier 34 by the inertia current caused by the inductance component of the DC motor 4. Since the peak current indicated by 3p in FIG. 10A flows on the third side, the power source 1 needs to have a power capacity capable of flowing the peak current 3p, which makes it difficult to reduce the power of the power source.
[0073]
On the other hand, as shown in FIG. 6, when this changeover switch 44 is provided on the input side of the power amplifier 34 and the input side of the motor driver amplifier 3 is connected to the large capacity capacitor 15 side, the input side of the power amplifier 34 is provided. Is grounded and muted to maintain the power amplifier 34 in a non-operating state, so that no signal can be obtained from the output side of the power amplifier 34.
[0074]
Therefore, in the state where the changeover switch 44 is provided on the input side of the power amplifier 34 and the power amplifier 34 is inactive, the movable contact of the changeover switch 49 is switched from the large-capacitance capacitor 15 side to the power amplifier 34 side. At the same time, the movable contact of the changeover switch 44 is switched from the ground side to the output side of the error detector 32, thereby causing an inertial current caused by the inductance component of the DC motor 4 as shown in FIG. 10B. The peak current 3p flowing from the power amplifier 34 to the motor driver amplifier 3 side can be reduced.
[0075]
Therefore, by providing the changeover switch 44 in this way, it is necessary to provide the power supply 1 of the power amplifier 34 with a power capacity capable of flowing the peak current 3p, and the problem that it is difficult to reduce the power consumption of the power supply can be solved. it can.
[0076]
Next, an example in which the second one-circuit / two-contact type changeover switch 49 is made contactless will be described with reference to FIG.
[0077]
In the example shown in FIG. 7, the negative end of the DC power source 46 is grounded, the positive end of the DC power source 46 is connected to one end of the third resistor 47, and the other end of the third resistor 47 is connected to the other third resistor. Is connected to one end of the resistor 47, the cathode side of the diode 13 is connected to the midpoint of connection between the third resistor 47 and the other third resistor 47, and the anode side of the diode 13 and the large-capacitance capacitor 15 are connected. The connection middle point on the + end side is connected to the other end of the other third resistor 47 and the drain of the P-channel MOS type power FET 58, and the negative electrode side of the large-capacitance capacitor 15 is grounded.
[0078]
One end of the fourth resistor 51 is connected to the power supply line 50, and the other end of the fourth resistor 51 is connected to the gate of the FET 58, the gate of the N-channel MOS power FET 59, and the collector of the transistor element 52, The emitter of the element 52 is grounded, the midpoint of connection between the source of the FET 58 and the drain of the FET 59 is connected to the input side of the motor driver amplifier 3, and the output side of the power amplifier 34 is connected to the source of the FET 59.
[0079]
Then, the output side of the activation learning device 43 is connected to the base side of the transistor element 52 through the mono multivibrator 60 to constitute a one-circuit two-contact type change-over switch 49 in which this one-circuit two-contact type change-over switch is made non-contact.
[0080]
Therefore, according to the example shown in FIG. 7, in the state where electric power is supplied from the large-capacitance capacitor 15 to the motor driver amplifier 3, the transistor element 52 is controlled from the start learning device 43 via the mono multivibrator 60. The FET 58 is switched from the on state to the off state, and the power FET 59 is switched from the off state to the on state, so that power is supplied from the DC power supply 1 to the motor driver amplifier 3 through the power amplifier 34, and vice versa. The one-circuit / two-contact type changeover switch 49 that can be switched to the switching state can be made non-contact.
[0081]
【The invention's effect】
  According to the present invention, a large amount of startup power is required compared to the average power supply capacity of the power supply at the time of startup.DC motorIn contrast, the startup power can be supplied without increasing the average supply power capacity.Can,thisDC motorThe cost of the power supply device can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply device according to the present invention.
B is a diagram for explaining the operation of the power supply device.
FIG. 2A is another diagram for explaining the operation of the power supply device;
B is a diagram for explaining the operation of the motor drive system shown in FIG.
FIG. 3 is still another diagram illustrating the operation of the power supply device.
FIG. 4 is still another diagram illustrating the operation of the power supply device.
FIG. 5 is a circuit block diagram illustrating a basic configuration of a motor drive system according to the present invention.
FIG. 6 is another circuit block diagram illustrating the configuration of the motor drive system of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a switch for switching a circuit of the driving system.
FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of this drive system.
FIG. 9 is another diagram illustrating the operation of this drive system.
FIG. 10 is still another diagram illustrating the operation of this drive system.
FIG. 11 is a flowchart illustrating the operation of this drive system.
FIG. 12A is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power supply device.
B is a diagram for explaining the operation of the power supply device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power source, 3 ... Motor driver amplifier, 4 ... Commutator type DC motor, 10 ... Power supply device, 11 ... First resistor, 12 ... Second resistor, 13 ... Diode 15 Large capacitors

Claims

A large capacitor means;
Charging means for charging the large capacity capacitor means;
DC power supply means for supplying power to the DC motor;
Error detection means for detecting a rotation speed error constituting servo control means for controlling the rotational speed of the DC motor;
When starting the DC motor, power is supplied to the DC motor from the large-capacitance capacitor means, and when the difference data of the error detecting means matches predetermined startup learning data, the DC motor is supplied with the DC motor. Power is supplied from the power supply means and the servo control means for controlling the rotational speed of the DC motor is operated.
Switching power supply from the large-capacity capacitor means to the DC power supply means is performed in the time from the start-up of the DC motor, and the time is repeatedly corrected based on the rotational speed error at the time of switching. DC motor power supply.

In the DC motor power supply device according to claim 1,
A power supply device for a DC motor, wherein the startup learning data is determined repeatedly.

In the DC motor power supply device according to claim 1,
A DC motor power supply device comprising storage means for storing the startup learning data.