JP4200783B2 - Motor drive device and camera - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータの駆動回路および駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電池で駆動するモータに対してパルス通電を行う技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1には、モータで撮影レンズを光軸方向に進退駆動するカメラが開示されている。カメラの撮影レンズを駆動するモータは、始動時に所定時間通電されて起動トルクが立ち上がるように制御され、レンズの駆動を開始する。このモータは始動後にパルス通電に切り替えられて減速するように制御され、機械的衝止の際にレンズおよび動力伝達系に生じるショックが抑制される。
【0003】
【特許文献1】
特開昭63−113431号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1によるモータの駆動は、モータが始動するとパルス通電に替えるので、始動後のモータに供給される電力が始動時に比べて低下し、始動後のトルクが低下してしまう。また、モータの始動時には電池電圧にかかわらず所定時間連続通電するので、電池電圧が高すぎる場合にモータに供給される電圧がモータの定格を超えたり、始動電流がモータの定格の数倍になるおそれがある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるモータ駆動装置は、電源から供給される電圧を検出する電圧検出手段と、直流モータと、電圧検出手段による電圧検出値に応じて、直流モータに印加される実効電圧が当該直流モータの定格値を超えないように駆動デューティを演算する演算手段と、所定のデューティで供給電圧を直流モータに印加するモータ駆動手段と、予め直流モータの特性に応じて定められている時間であって、直流モータの駆動開始時に該直流モータへ第1デューティで電圧印加した際に該直流モータへ流れる駆動電流が増加から減少に転じるまでの時間t1と、時間t1以降に該直流モータへ第1デューティより高い第2デューティで電圧印加した際に該直流モータへ流れる駆動電流が再び増加から減少に転じるまでの時間t2とを示す情報をそれぞれ記憶する記憶手段と、記憶情報に基づいて、直流モータの駆動開始から時間t1が経過するまで第1デューティで、時間t1を経過後時間t2が経過するまで第2デューティで、時間t2を経過後に演算手段で演算された駆動デューティで、それぞれ直流モータへ電圧印加を行うようにモータ駆動手段を制御する制御手段とを備え、第1デューティおよび第2デューティは駆動デューティより低いことを特徴とする。
本発明によるカメラは、請求項1〜6のいずれか一項に記載のモータ駆動装置を有することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第一の実施の形態)
図1は、本発明の第一の実施の形態によるモータ制御回路の概要を示す図である。図1において、モータ制御回路は、ダイオード4および4'と、安定化回路5と、制御回路6と、プリドライバ10と、PチャネルMOS−FET11と、NチャネルMOS−FET12とを有する。モータ制御回路は、端子2および端子2'間、もしくは端子3および端子3'間のいずれかに接続される直流電圧源による電力を用いて、直流モータ13を駆動する。図1の例では、端子2および端子2'間に電池1が接続されている。端子3および端子3'は、外部電源(不図示)を接続するために使用される。
【0008】
電池1の電圧は、ダイオード4を介して安定化回路5、プリドライバ10、PチャネルMOS−FET11のソース端子およびNチャネルMOS−FET12のドレイン端子間に、それぞれ印加される。ここで、PチャネルMOS−FET11およびNチャネルMOS−FET12は直列に接続されている。つまり、PチャネルMOS−FET11のドレイン端子と、NチャネルMOS−FET12のソース端子とが接続されている。安定化回路5は、直流電圧源(ここでは電池1)による電圧を制御回路6で必要な所定の電圧にDC/DC変換して制御回路6へ供給する。制御回路6は、電圧検出回路7、演算回路8および出力制御回路9とを含む。
【0009】
電圧検出回路7は、端子3および端子3'間に接続される不図示の外部電源の電圧値を信号線21を介して検出するとともに、モータ駆動回路に供給されている電圧値を信号線22を介して検出する。本実施の形態では、PチャネルMOS−FET11およびNチャネルMOS−FET12間に印加される電圧が、モータ13へ供給される電圧に対応する。電圧検出回路7による検出結果は、信号線23を介して演算回路8へ出力される。演算回路8は、電圧検出回路7による電圧検出値に基づいて所定の演算を行い、モータ制御指令を信号線24を介して出力制御回路9へ出力する。出力制御回路9は、演算回路8による制御指令に応じて制御信号を生成する。制御信号はHレベルもしくはLレベルを有する2本の信号によって構成され、これら2本の制御信号がそれぞれ信号線25および信号線26を介してプリドライバ10へ出力される。
【0010】
プリドライバ10は、出力制御回路9による2本の制御信号に対応して、PチャネルMOS−FET11をオン/オフさせる駆動信号、ならびにNチャネルMOS−FET12をオン/オフさせる駆動信号をそれぞれ生成し、信号線27および信号線28を介してPチャネルMOS−FET11のゲート端子、NチャネルMOS−FET12のゲート端子にそれぞれ出力する。モータ13は、NチャネルMOS−FET12のソース端子−ドレイン端子間に接続される。モータ13は、PチャネルMOS−FET11およびNチャネルMOS−FET12のオン/オフに応じて、駆動(回転)、停止、制動(ブレーキ)のいずれかの状態に制御される。
【0011】
図2は、プリドライバ10に入力される制御信号(制御入力)レベルと、プリドライバ10が出力する駆動信号(制御出力)レベルと、PチャネルMOS−FET11およびNチャネルMOS−FET12の状態と、モータ13の動作状態との関係を説明する図である。図2において、PチャネルMOS−FET11およびNチャネルMOS−FET12の双方がオフの場合は、モータ13の巻き線(不図示)がオープンにされるので、モータ13は停止状態になる。ここで、停止状態はモータ13の回転子(不図示)にトルクが発生しない状態のことである。
【0012】
PチャネルMOS−FET11がオフ、NチャネルMOS−FET12がオンの場合は、モータ13の巻き線(不図示)がショートされるので、モータ13は制動状態になる。ここで、制動状態はモータ13の回転子(不図示)にトルクが発生しない上に、電磁的にブレーキがかかった状態のことである。
【0013】
PチャネルMOS−FET11がオン、NチャネルMOS−FET12がオフの場合は、PチャネルMOS−FET11を介してモータ13の巻き線(不図示)に電流が流れるので、モータ13は駆動状態になる。ここで駆動状態は、モータ13の回転子(不図示)にトルクが発生する状態のことである。なお、プリドライバ10は、▲1▼制御入力25がHで制御入力26がLの状態と、▲2▼制御入力25および制御入力26が共にHの状態のそれぞれにおいて、モータ13を駆動するように構成されている。
【0014】
本発明は、上述したモータ制御回路で、モータ13の駆動時に駆動状態および停止状態を交互に切り換えるものである。第一の実施の形態では、モータ13に供給される電圧に応じて駆動状態および停止状態のデューティを変える。
【0015】
演算回路8は、次のようにモータ制御指令を出力制御回路9へ出力する。
1.停止状態
演算回路8は、モータ13を停止するとき、信号線25に対応する制御信号、ならびに信号線26に対応する制御信号をそれぞれLレベルにするように、モータ制御指令を出力する。
【0016】
2.制動状態
演算回路8は、モータ13を制動するとき、信号線25に対応する制御信号をLレベルに、信号線26に対応する制御信号をHレベルにするように、モータ制御指令を出力する。
【0017】
3.駆動状態
演算回路8は、モータ13を駆動するとき、信号線25に対応する制御信号をHレベルに、信号線26に対応する制御信号をLレベルにするように、モータ制御指令を出力する。演算回路8はさらに、モータ13に供給される電圧がモータ13の定格電圧を超えないように、信号線25に対応する制御信号について、電圧に応じてHレベルとLレベルとの比(デューティ)を変更するように制御指令を出力する。なお、信号線26に対応する制御信号はLレベルを継続させる。
【0018】
図3は、モータ13へ供給される電圧がモータ13の定格電圧を超えた場合の制御信号(信号線25)の波形例を示す図である。たとえば、モータ13の定格電圧が6Vで、電圧検出回路7による信号線22を介する検出電圧が9Vの場合、演算回路8は、次式(1)によってデューティを演算し、このデューティを得るように制御指令を出力する。
【数1】
(6/9)×100=67% (1)
【0019】
図3の制御信号(信号線25)において、1周期の67%がHレベル、残り33%がLレベルにされることにより、モータ13は駆動状態と停止状態を交互に繰り返す。実際には、モータ13の回転子は慣性モーメントによって上記停止状態でも回転を続けるので、モータ13へ供給される電圧の平均値(実効電圧)が定格電圧を超えないように電圧制御しながら、モータ13の運転を続けることができる。制御信号がHレベルおよびLレベルを繰り返す周波数は、数10KHzが好ましい。
【0020】
モータ13へ供給される電圧がモータ13の定格電圧以下の場合は、演算回路8は、デューティ100%を得るように制御指令を出力する。デューティ100%は、モータ13の駆動時に制御信号(信号線25)を常にHレベルにする状態である。なお、信号線26に対応する制御信号はLレベルを継続させる。
【0021】
以上説明した第一の実施の形態についてまとめる。演算回路8は、モータ13に供給される電圧がモータ13の定格電圧を超えないように、上式(1)による演算を行う。演算回路8はさらに、信号線25に対応する制御信号について、定格電圧を超過した電圧に応じてHレベルとLレベルとを交互に切り換えるように、出力制御回路9へ制御指令を出力する。信号線26に対応する制御信号はLレベルのままにする。これにより、モータ13は上記演算で得られるデューティ(上記の例では67%)で駆動状態と停止状態とが交互に繰り返され、モータ13へ供給される実効電圧をモータ13の定格電圧以下に抑えることができる。この結果、モータ13を必ず定格内で使用するので、モータ13の寿命に悪影響を及ぼすことがない。また、デューティ駆動時に定格どおりの実効電圧を印加するので、モータ13のトルク低下を招くことがなく、モータ13を安定に連続運転することができる。
【0022】
モータ13の駆動状態において、信号線26に対応する制御信号をLレベルのままにする代わりに、信号線25に対応する制御信号と同様に、信号レベルを変化させてもよい。
【0023】
デューティ駆動時にモータ13の駆動状態と停止状態とを交互に繰り返すようにしたが、駆動状態と制動状態とを交互に繰り返すようにしてもよい。この場合には、信号線25に対応する制御信号について、定格電圧を超過した電圧に応じてHレベル(駆動状態)とLレベル(制動状態)とを交互に切り換えるとともに、信号線26に対応する制御信号をHレベルのままにする。
【0024】
(第二の実施の形態)
一般に、モータ13を起動(始動)する初期には、モータ13の巻き線(不図示)抵抗と、この巻き線に印加される電圧とから概算される電流がモータ13に流れる。この電流は、モータ13の回転によって発生する逆起電力で徐々に減少し、定常時にはモータ13の負荷などで決定される値に収束する。第二の実施の形態では、モータ起動時に、駆動状態および停止状態を繰り返すデューティを、徐々に高めるように変化させる。
【0025】
図4は、モータ13の起動時の制御信号(信号線25)のデューティを示す図である。図4において、横軸は時間を表し、縦軸はデューティを表す。演算回路8は、起動開始時刻t0〜時刻t1までデューティを20%に、時刻t1〜時刻t2までデューティを40%に、時刻t2〜時刻t3までデューティを60%に、時刻t3経過以降(定常状態)はデューティを67%にするように、制御指令を出力する。デューティ67%は、第一の実施の形態と同様に、モータ13の定格電圧が6V、電圧検出回路7による検出電圧が9Vの場合を想定したものである。
【0026】
図5は、デューティ20%の制御信号(信号線25)の波形例を示す図である。1周期の20%がHレベル、残り80%がLレベルにされることにより、モータ13は駆動状態と停止状態を交互に繰り返す。図6は、デューティ40%の制御信号(信号線25)の波形例を示す図である。1周期の40%がHレベル、残り60%がLレベルにされることにより、モータ13は駆動状態と停止状態を交互に繰り返す。デューティを徐々に高くすることにより、モータ13の駆動トルクが徐々に高められる。
【0027】
定常時に比べてデューティを低くする期間(上記の例では時刻t0〜時刻t3)、デューティを徐々に変化させるステップ数(上記の例では3)、および各ステップにおけるデューティの値(上記の例では20%、40%、60%)は、それぞれモータ13の起動特性に応じてあらかじめ決定しておき、これらの各値を演算回路8内のメモリ(不図示)にあらかじめ記憶しておく。
【0028】
出力制御回路9は、演算回路8から送出された制御指令にしたがって制御信号のデューティを変化させる。具体的には、不図示のタイマー回路によって起動開始時刻t0に計時を開始し、タイマー回路で所定時間を計時するごとに上述したように制御信号のデューティを変化させる。
【0029】
図7は、図4による制御時にモータ13に流れる電流波形を示す図である。図7において、横軸は時間を表し、縦軸は電流の大きさを表す。時刻t0においてモータ13が起動されると、モータ13に電流が流れ始める。時刻t0〜時刻t1まではデューティが20%にされるので、起動開始時刻t0以降にデューティ100%でモータ13を起動する場合の電流波形(図8)に比べて、電流の最大値が小さく抑えられる。デューティ20%は、時刻t0〜t1において電流の最大値がモータ13の電流制限目標値を超えないように決定される。
【0030】
モータ13に流れる電流は、モータ13の回転によって生じる逆起電力で減少を始める。電流が増加から減少に転じた以降の時刻t1において、デューティを40%にすると、モータ13に流れる電流は再び増加を始める。以降同様に、電流が増加から減少に転じるごとに制御信号のデューティを高めていくことにより、モータ13に流れる電流波形は上昇と下降を交互に繰り返す鋸波状になる。これにより、モータ13に流れる電流の最大値が電流制限目標値を超えないように、モータ13が起動される。
【0031】
以上説明した第二の実施の形態についてまとめる。演算回路8は、起動開始時刻t0〜時刻t1までデューティを20%に、時刻t1〜時刻t2までデューティを40%に、時刻t2〜時刻t3までデューティを60%に、時刻t3経過以降(定常状態)はデューティを67%にするように、制御指令を出力する。これにより、モータ13に流れる電流波形が上昇と下降を交互に繰り返す鋸波状に制御され、モータ13の起動時の電流を電流制限目標値以下に抑えることができる。この結果、電池1の過負荷に起因する電圧低下が生じないので、電池駆動する機器で安定にモータ13を起動することができる。
【0032】
以上説明した第一の実施の形態および第二の実施の形態では、モータ13の定格電圧が6V、電圧検出回路7による検出電圧が9Vの場合を想定して説明したので、定常時にモータ13を駆動するための制御信号のデューティを67%にした。電池1の電圧が低下し、電圧検出回路7による検出電圧が低下するとデューティが徐々に高められ、検出電圧が6Vに達したとき、制御信号のデューティが100%にされる。
【0033】
電池1の消耗時には、電圧検出回路7による検出電圧がモータ13の定格電圧を下回った場合でも、制御信号のデューティを100%にしなくてもよい。たとえば、電池1が消耗し、当該電池1による電圧が所定電圧(たとえば、5V)を下回っている場合には、制御信号のデューティの上限を、たとえば、80%に制限する。これにより、電池1が消耗した状態において電池1の放電電力が制限されるので、電池1に対する過負荷が防止され、電池1を保護することができる。
【0034】
電池1の温度を検出し、検出温度が所定温度を下回った場合に制御信号のデューティの上限を制限してもよい。この場合には、温度センサを電池1の近傍に配設し、この温度検出信号を演算回路8へ入力させる。これにより、低温下(たとえば、0℃以下)で電池1の能力が低下した状態において電池1の放電電力が制限されるので、電池1に対する過負荷が防止され、電池1を保護することができる。
【0035】
電圧検出回路7による検出電圧に応じて制御信号のデューティを変更したり、制御信号のデューティの上限を制限したりする動作を、外部電源(不図示)からの電源供給がない状態でのみ行うようにしてもよい。外部電源は、AC/DCアダプタなどである。上述したように、図1の端子3および端子3'に外部電源(不図示)が接続され、この外部電源から電源供給された場合は、外部電源による電圧が信号線21を介して電圧検出回路7で検出される。一般に、外部電源は一定電圧を発生するように構成されるので、モータ13の駆動にともなう電圧変動は、電池1によって電源供給されている場合に生じると考えられる。そこで、演算回路8は、電圧検出回路7によって信号線21を介する電圧が検出されない場合、すなわち、電池1によって電源供給されている場合にのみ、制御信号のデューティの変更や制限を行うようにする。この結果、演算回路8による無駄な処理を省いて演算回路8の負担を軽減することができる。
【0036】
演算回路8は、電圧検出回路7によって信号線21を介する電圧が検出された場合、すなわち、外部電源(不図示)によって電源供給されている場合に、制御信号のデューティを固定値にするようにしてもよい。上述したように、外部電源はモータ13の駆動にともなう電圧変動が生じないと考えられるので、演算回路8は、外部電源によって電源供給されている場合に制御信号のデューティを固定値に変更する。この場合の固定値は、外部電源による供給電圧に応じてあらかじめ決定して演算回路8内のメモリ(不図示)に記憶させておくとよい。
【0037】
本発明は、カメラや玩具、パソコン用周辺機器など、電池駆動するモータを備える機器に適用することができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、始動時にも直流モータを定格内で駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態によるモータ制御回路の概要を示す図である。
【図2】プリドライバに入力される制御信号レベルと、プリドライバが出力する駆動信号レベルと、PチャネルMOS−FETおよびNチャネルMOS−FETの状態と、モータの動作状態との関係を説明する図である。
【図3】モータへ供給される電圧がモータの定格電圧を超えた場合の制御信号の波形例を示す図である。
【図4】モータの起動時の制御信号のデューティを示す図である。
【図5】デューティ20%の制御信号の波形例を示す図である。
【図6】デューティ40%の制御信号の波形例を示す図である。
【図7】図4による制御時にモータに流れる電流波形を示す図である。
【図8】デューティ100%でモータを駆動する場合の電流波形を示す図である。
【符号の説明】
1…電池、 5…安定化回路、
7…電圧検出回路、 8…演算回路、
9…出力制御回路、 10…プリドライバ、
11…PチャネルMOS−FET、 12…NチャネルMOS−FET、
13…モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC motor drive circuit and a drive method.
[0002]
[Prior art]
A technique is known in which pulse energization is performed on a battery-driven motor (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a camera that drives a photographing lens back and forth in the optical axis direction with a motor. The motor for driving the taking lens of the camera is controlled so that the starting torque rises by energizing for a predetermined time at the start, and starts driving the lens. This motor is controlled to decelerate by switching to pulse energization after starting, and the shock generated in the lens and the power transmission system at the time of mechanical stop is suppressed.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 63-113431 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
The driving of the motor according to Patent Document 1 is switched to pulse energization when the motor is started, so that the electric power supplied to the motor after the start is lower than that at the start, and the torque after the start is reduced. Also, since the motor is energized for a predetermined time regardless of the battery voltage at the start of the motor, the voltage supplied to the motor exceeds the motor rating when the battery voltage is too high, or the starting current is several times the motor rating There is a fear.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The motor driving device according to the present invention includes a voltage detection unit that detects a voltage supplied from a power source, a DC motor, and an effective voltage applied to the DC motor according to a voltage detection value by the voltage detection unit. A calculation means for calculating the drive duty so as not to exceed the rated value, a motor drive means for applying a supply voltage to the DC motor at a predetermined duty, and a time determined in advance according to the characteristics of the DC motor, When a voltage is applied to the DC motor at the first duty at the start of driving of the DC motor, a time t1 until the drive current flowing to the DC motor starts to increase and decreases, and after the time t1, the DC motor receives the first duty from the first duty. Information indicating the time t2 until the drive current flowing to the DC motor changes from increasing to decreasing again when a voltage is applied with a high second duty, respectively. Based on the storage means for storing and the stored information, the first duty is used until the time t1 elapses from the start of driving of the DC motor, and the second duty is used until the time t2 elapses after the time t1. And a control means for controlling the motor driving means so as to apply a voltage to the DC motor with the driving duty calculated by the calculating means, respectively, wherein the first duty and the second duty are lower than the driving duty.
The camera by this invention has the motor drive device as described in any one of Claims 1-6, It is characterized by the above-mentioned.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a motor control circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the motor control circuit includes
[0008]
The voltage of the battery 1 is applied between the
[0009]
The voltage detection circuit 7 detects the voltage value of an external power supply (not shown) connected between the
[0010]
The pre-driver 10 generates a drive signal for turning on / off the P-channel MOS-
[0011]
FIG. 2 shows the control signal (control input) level input to the pre-driver 10, the drive signal (control output) level output from the pre-driver 10, the states of the P-channel MOS-
[0012]
When the P-channel MOS-FET 11 is off and the N-channel MOS-
[0013]
When the P-channel MOS-FET 11 is on and the N-channel MOS-FET 12 is off, a current flows through the winding (not shown) of the motor 13 via the P-channel MOS-FET 11, so that the motor 13 is in a driving state. Here, the driving state is a state where torque is generated in the rotor (not shown) of the motor 13. The pre-driver 10 drives the motor 13 when the
[0014]
In the motor control circuit described above, the present invention alternately switches between a driving state and a stopped state when the motor 13 is driven. In the first embodiment, the duty of the drive state and the stop state is changed according to the voltage supplied to the motor 13.
[0015]
The arithmetic circuit 8 outputs a motor control command to the
1. When the motor 13 is stopped, the stop state calculation circuit 8 outputs a motor control command so that the control signal corresponding to the
[0016]
2. When braking the motor 13, the braking state calculation circuit 8 outputs a motor control command so that the control signal corresponding to the
[0017]
3. When driving the motor 13, the driving state calculation circuit 8 outputs a motor control command so that the control signal corresponding to the
[0018]
FIG. 3 is a diagram showing a waveform example of the control signal (signal line 25) when the voltage supplied to the motor 13 exceeds the rated voltage of the motor 13. As shown in FIG. For example, when the rated voltage of the motor 13 is 6V and the detection voltage of the voltage detection circuit 7 via the
[Expression 1]
(6/9) × 100 = 67% (1)
[0019]
In the control signal (signal line 25) of FIG. 3, when 67% of one cycle is set to the H level and the remaining 33% is set to the L level, the motor 13 alternately repeats the drive state and the stop state. Actually, since the rotor of the motor 13 continues to rotate even in the stopped state due to the moment of inertia, the motor 13 is controlled while controlling the voltage so that the average value (effective voltage) of the voltage supplied to the motor 13 does not exceed the rated voltage. 13 operations can be continued. The frequency at which the control signal repeats the H level and the L level is preferably several tens KHz.
[0020]
When the voltage supplied to the motor 13 is equal to or lower than the rated voltage of the motor 13, the arithmetic circuit 8 outputs a control command so as to obtain a duty of 100%. The
[0021]
The first embodiment described above will be summarized. The arithmetic circuit 8 performs the calculation according to the above equation (1) so that the voltage supplied to the motor 13 does not exceed the rated voltage of the motor 13. The arithmetic circuit 8 further outputs a control command to the
[0022]
In the driving state of the motor 13, instead of keeping the control signal corresponding to the
[0023]
Although the driving state and the stopped state of the motor 13 are alternately repeated during the duty driving, the driving state and the braking state may be alternately repeated. In this case, the control signal corresponding to the
[0024]
(Second embodiment)
In general, at the initial stage of starting (starting) the motor 13, a current estimated from a winding (not shown) resistance of the motor 13 and a voltage applied to the winding flows in the motor 13. This current gradually decreases due to the counter electromotive force generated by the rotation of the motor 13 and converges to a value determined by the load of the motor 13 and the like in a steady state. In the second embodiment, when the motor is started, the duty for repeating the drive state and the stop state is changed so as to gradually increase.
[0025]
FIG. 4 is a diagram showing the duty of the control signal (signal line 25) when the motor 13 is started. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents duty. The arithmetic circuit 8 sets the duty to 20% from the start start time t0 to the time t1, to 40% from the time t1 to the time t2, to 60% from the time t2 to the time t3, and after the time t3 has elapsed (steady state) ) Outputs a control command so that the duty is 67%. As in the first embodiment, the
[0026]
FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform example of a control signal (signal line 25) having a duty of 20%. When 20% of one cycle is set to the H level and the remaining 80% is set to the L level, the motor 13 alternately repeats the drive state and the stop state. FIG. 6 is a diagram illustrating a waveform example of a control signal (signal line 25) having a duty of 40%. When 40% of one cycle is set to the H level and the remaining 60% is set to the L level, the motor 13 alternately repeats the drive state and the stop state. By gradually increasing the duty, the driving torque of the motor 13 is gradually increased.
[0027]
A period in which the duty is lowered compared to the steady state (time t0 to time t3 in the above example), the number of steps for gradually changing the duty (3 in the above example), and the duty value in each step (20 in the above example) %, 40%, and 60%) are determined in advance according to the starting characteristics of the motor 13, and these values are stored in advance in a memory (not shown) in the arithmetic circuit 8.
[0028]
The
[0029]
FIG. 7 is a diagram showing a waveform of a current flowing through the motor 13 during the control according to FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the magnitude of current. When the motor 13 is started at time t0, a current starts to flow through the motor 13. Since the duty is set to 20% from time t0 to time t1, the maximum current value is kept small compared to the current waveform (FIG. 8) when the motor 13 is started at a duty of 100% after the start time t0. It is done. The
[0030]
The current flowing through the motor 13 starts to decrease due to the counter electromotive force generated by the rotation of the motor 13. When the duty is set to 40% at time t1 after the current has changed from increasing to decreasing, the current flowing through the motor 13 starts increasing again. Similarly, by increasing the duty of the control signal each time the current changes from increasing to decreasing, the current waveform flowing in the motor 13 becomes a sawtooth waveform that alternately repeats rising and falling. Thereby, the motor 13 is started so that the maximum value of the current flowing through the motor 13 does not exceed the current limit target value.
[0031]
The second embodiment described above will be summarized. The arithmetic circuit 8 sets the duty to 20% from the start start time t0 to the time t1, to 40% from the time t1 to the time t2, to 60% from the time t2 to the time t3, and after the time t3 has elapsed (steady state) ) Outputs a control command so that the duty is 67%. As a result, the current waveform flowing in the motor 13 is controlled in a sawtooth shape that alternately repeats rising and falling, and the current at the time of starting the motor 13 can be suppressed to a current limit target value or less. As a result, since the voltage drop resulting from the overload of the battery 1 does not occur, the motor 13 can be stably started by a battery-driven device.
[0032]
In the first embodiment and the second embodiment described above, the description has been made on the assumption that the rated voltage of the motor 13 is 6V and the detection voltage by the voltage detection circuit 7 is 9V. The duty of the control signal for driving was set to 67%. When the voltage of the battery 1 decreases and the detection voltage by the voltage detection circuit 7 decreases, the duty is gradually increased. When the detection voltage reaches 6V, the duty of the control signal is set to 100%.
[0033]
When the battery 1 is consumed, the duty of the control signal does not have to be 100% even when the voltage detected by the voltage detection circuit 7 falls below the rated voltage of the motor 13. For example, when the battery 1 is consumed and the voltage by the battery 1 is lower than a predetermined voltage (for example, 5V), the upper limit of the duty of the control signal is limited to 80%, for example. Thereby, since the discharge power of the battery 1 is limited in a state where the battery 1 is exhausted, an overload on the battery 1 can be prevented and the battery 1 can be protected.
[0034]
The upper limit of the duty of the control signal may be limited when the temperature of the battery 1 is detected and the detected temperature falls below a predetermined temperature. In this case, a temperature sensor is provided in the vicinity of the battery 1 and this temperature detection signal is input to the arithmetic circuit 8. Thereby, since the discharge power of the battery 1 is limited in a state where the capacity of the battery 1 is reduced at a low temperature (for example, 0 ° C. or less), an overload on the battery 1 can be prevented and the battery 1 can be protected. .
[0035]
The operation of changing the duty of the control signal according to the detection voltage by the voltage detection circuit 7 or limiting the upper limit of the duty of the control signal is performed only in a state where no power is supplied from an external power source (not shown). It may be. The external power source is an AC / DC adapter or the like. As described above, when an external power source (not shown) is connected to the
[0036]
The arithmetic circuit 8 sets the duty of the control signal to a fixed value when the voltage via the
[0037]
The present invention can be applied to devices including a battery-driven motor, such as a camera, a toy, and a peripheral device for a personal computer.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, the DC motor can be driven within the rating even at the start.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a motor control circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates the relationship among the control signal level input to the pre-driver, the drive signal level output from the pre-driver, the state of the P-channel MOS-FET and the N-channel MOS-FET, and the operating state of the motor. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a waveform of a control signal when a voltage supplied to a motor exceeds a rated voltage of the motor.
FIG. 4 is a diagram showing a duty of a control signal at the time of starting a motor.
FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform example of a control signal having a duty of 20%.
FIG. 6 is a diagram illustrating a waveform example of a control signal having a duty of 40%.
7 is a diagram illustrating a waveform of a current flowing through a motor during control according to FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a current waveform when a motor is driven with a duty of 100%.
[Explanation of symbols]
1 ... battery, 5 ... stabilization circuit,
7 ... voltage detection circuit, 8 ... arithmetic circuit,
9 ... Output control circuit, 10 ... Pre-driver,
11 ... P-channel MOS-FET, 12 ... N-channel MOS-FET,
13 ... Motor
Claims (7)
直流モータと、
前記電圧検出手段による電圧検出値に応じて、前記直流モータに印加される実効電圧が当該直流モータの定格値を超えないように駆動デューティを演算する演算手段と、
所定のデューティで前記供給電圧を前記直流モータに印加するモータ駆動手段と、
予め前記直流モータの特性に応じて定められている時間であって、前記直流モータの駆動開始時に該直流モータへ第1デューティで電圧印加した際に該直流モータへ流れる駆動電流が増加から減少に転じるまでの時間t1と、前記時間t1以降に該直流モータへ前記第1デューティより高い第2デューティで電圧印加した際に該直流モータへ流れる駆動電流が再び増加から減少に転じるまでの時間t2とを示す情報をそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記記憶情報に基づいて、前記直流モータの駆動開始から前記時間t1が経過するまで前記第1デューティで、前記時間t1を経過後前記時間t2が経過するまで前記第2デューティで、前記時間t2を経過後に前記演算手段で演算された駆動デューティで、それぞれ前記直流モータへ電圧印加を行うように前記モータ駆動手段を制御する制御手段とを備え、
前記第1デューティおよび前記第2デューティは前記駆動デューティより低いことを特徴とするモータ駆動装置。Voltage detection means for detecting the voltage supplied from the power supply;
A DC motor;
In accordance with the voltage detection value by the voltage detection means, calculation means for calculating the drive duty so that the effective voltage applied to the DC motor does not exceed the rated value of the DC motor ;
And motor driving means for applying the supply voltage to the DC motor at a predetermined duty,
The drive current that flows to the DC motor when the voltage is applied to the DC motor with a first duty at the start of driving the DC motor is a predetermined time according to the characteristics of the DC motor. A time t1 until turning, and a time t2 until the driving current flowing through the DC motor starts to increase again when the voltage is applied to the DC motor at a second duty higher than the first duty after the time t1. Storage means for storing information indicating
Based on the stored information, the time t2 is set at the first duty until the time t1 elapses from the start of driving of the DC motor, and at the second duty until the time t2 elapses after the time t1 elapses. Control means for controlling the motor driving means so as to apply a voltage to each of the DC motors at a driving duty calculated by the calculating means after the passage ,
The motor driving apparatus characterized in that the first duty and the second duty are lower than the driving duty .
前記電源が電池もしくは外部電源かを判定する判定手段とを備え、
前記制御手段は、前記判定手段によって前記電池が判定されているとき、前記直流モータの駆動開始時に前記モータ駆動手段に対して前記制御を行うことを特徴とするモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 1,
Determination means for determining whether the power source is a battery or an external power source,
The motor drive device characterized in that the control means performs the control on the motor drive means at the start of driving of the DC motor when the battery is determined by the determination means.
前記演算手段は、前記直流モータに印加される実効電圧が当該直流モータの定格値を超えないように前記駆動デューティを低くするように演算し、前記電圧検出手段による電圧検出値が低下すると前記実効電圧が前記定格値を超えない範囲で前記駆動デューティを高くするように演算し、前記電圧検出値が所定電圧以下の場合は前記駆動デューティを100%より低い所定値に制限することを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device according to claim 2,
Said computing means, said the effective voltage applied to the DC motor is calculated so as to lower the driving duty so as not to exceed the rated value of the direct current motor, the voltage value detected by said voltage detecting means decreases the effective calculated to increase the driving duty in the range in which the voltage does not exceed the rated value, the voltage detection value in the case of less than the predetermined voltage and limits the driving duty to a predetermined value less than 100% Motor drive device .
電池の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記演算手段は、前記判定手段によって前記電池が判定されるとともに前記温度検出手段による温度検出値が所定温度以下の場合は、前記駆動デューティを100%より低い所定値にすることを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device according to claim 2 or 3,
A temperature detecting means for detecting the temperature of the battery;
The calculating means sets the driving duty to a predetermined value lower than 100% when the battery is determined by the determining means and the temperature detection value by the temperature detecting means is not more than a predetermined temperature. Drive device .
前記外部電源は、AC/DCアダプタによって構成されることを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device according to any one of claims 2 to 4,
The motor drive apparatus according to claim 1, wherein the external power source is constituted by an AC / DC adapter.
前記直流モータは、前記デューティで駆動状態および停止状態を繰り返すことを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device according to any one of claims 1 to 5,
Said DC motor, a motor drive device and repeating the driving state and a stop state by the duty.
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