JP4801905B2 - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブリッジ回路を用いたモータ駆動制御装置に係り、特に、モータの回動軸に連結した手動操作部材に力覚を与える力覚付与機能付き入力装置に用いるのに好適なモータ駆動制御装置に関する。

従来、直流モータを選択的に一方向または逆方向に回転させるモータ駆動制御装置には、４個のスイッチング素子を直流モータとともにＨ型ブリッジ接続したブリッジ駆動回路が用いられている。この場合、Ｈ型ブリッジ駆動回路は、第１及び第２スイッチング素子を電源と基準電位点間に直列接続し、それに並列に第３及び第４スイッチング素子を電源と基準電位点間に直列接続し、第１及び第２スイッチング素子の接続点と第３及び第４スイッチング素子の接続点間に直流モータを接続したものである。そして、直流モータを一方向に回転させる場合には、第１及び第４スイッチング素子をオンにし、第２及び第３スイッチング素子をオフにすればよく、モータを逆方向に回転させる場合には、前の場合と反対に、第１及び第４スイッチング素子をオフにし、第２及び第３スイッチング素子をオンにすればよい。

ところで、直流モータを駆動するこの種のＨ型ブリッジ駆動回路は、これまでに種々のものが知られており、その代表的なものとして、特開平０５−２３６７９７号公報、特開平１０−０８０１９４号公報に開示されたモータ駆動回路を挙げることができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、前記特開平０５−２３６７９７号公報に開示されたモータ駆動回路の構成を示す回路図であって、（ａ）はその第１構成例であり、（ｂ）はその第２構成例に係るものである。

図４（ａ）に図示されるように、このモータ駆動回路の第１構成例は、点Ａ、Ｂ間に直列接続された対のＦＥＴ４１、４２及び逆流阻止ダイオード４３と、点Ａ、Ｂ間に直列接続された対のＦＥＴ４４、４５及び逆流阻止ダイオード４６と、ＦＥＴ４１、４２の接続点とＦＥＴ４４、４５の接続点間に接続された直流モータ４７と、点Ｂと接地点間に接続された電流検出抵抗４８とによってＨ型ブリッジ駆動回路を構成している。また、このＨ型ブリッジ駆動回路における点Ａと接地点間に電源４９が接続され、直流モータ４７の両端と接地点間にそれぞれ還流ダイオード５０、５１が接続され、その他に、対のＦＥＴ４１、４２を制御駆動する定電流制御回路５２が設けられている。この場合、対のＦＥＴ４１、４２は、それらの素子の特性上、それぞれ寄生ダイオード４１（１）、４２（１）が内部に形成されされており、同様に、対のＦＥＴ４４、４５にも、それぞれ寄生ダイオード４４（１）、４５（１）が内部に形成されている。

第１構成例に係るモータ駆動回路は、次のように動作する。

直流モータ４７の正転時には、ＦＥＴ４１にハイレベルの駆動信号が、ＦＥＴ４５にハイレベルの信号がそれぞれ供給され、その他のＦＥＴ４４にローレベルの駆動信号が、ＦＥＴ４２にローレベルの信号がそれぞれ供給され、ＦＥＴ４１、４５がオンに、ＦＥＴ４４、４２がオフになり、ＦＥＴ４１から直流モータ４７を通してＦＥＴ４５に電流が流れ、この電流が直流モータ４７の正転電流になる。一方、直流モータ４７の逆転時には、ＦＥＴ４４にハイレベルの駆動信号が、ＦＥＴ４２にハイレベルの信号がそれぞれ供給され、ＦＥＴ４１にローレベルの駆動信号が、ＦＥＴ４５にローレベルの信号がそれぞれ供給され、ＦＥＴ４４、４２がオンに、ＦＥＴ４１、４５がオフになり、ＦＥＴ４４から直流モータ４７を通してＦＥＴ４２に電流が流れ、この電流が直流モータ４７の逆転電流になる。

直流モータ４７の正転時または逆転時に、定電流制御回路５２から駆動信号としてＰＷＭ信号が供給されると、ＰＷＭ信号のオンオフ比を表すパルスデューティに対応してＦＥＴ４１を流れる直流モータ４７の正転電流の平均電流値、または、ＦＥＴ４４を流れる直流モータ４７の逆転電流の平均電流値が変化する。これらの平均電流値は、電流検出抵抗４８で検出され、その検出結果が定電流制御回路５２に供給される。このとき、定電流制御回路５２は、検出した平均電流値が目標電流値になるようにＰＷＭ信号のパルスデューティを制御調整する。

ところで、この第１構成例によるモータ駆動回路は、スイッチング素子にそれぞれ寄生ダイオードが内部に形成されたＦＥＴ４１、４２、４４、４５を用いているものであって、接地点側に配置されたＦＥＴ４２、４５がスイッチングオフしたとき、それぞれの寄生ダイオード４２（１）、４５（１）を通して還流電流が流れるのを阻止するため、ＦＥＴ４２、４５に直列にそれぞれ逆流阻止ダイオード４３、４６を付加接続している。

これに対して、図４（ｂ）に図示されるように、このモータ駆動回路の第２構成例は、第１構成例におけるＦＥＴ４１、４２、４４、４５の中の接地点側に配置されたＦＥＴ４２、４５の代わりに、内部に寄生ダイオードが形成されていないダーリントン接続バイポーラトランジスタ４２’、４５’を用い、第１構成例に用いていた逆流阻止ダイオード４３、４６をなくすようにしたものである。なお、図４（ｂ）において、図４（ａ）に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付している。

このモータ駆動回路の第２構成例の動作は、基本的に前述の第２構成例の動作と殆ど同じであるので、その動作の説明を省略する。この場合、第２構成例によるモータ駆動回路は、逆流阻止ダイオード４３、４６が使用されないので、その分、使用される回路部品点数を減らすことができる。

また、図５は、前記特開平１０−０８０１９４号公報に開示されたモータ駆動回路の構成を示す回路図である。

図５に図示されるように、このモータ駆動回路は、点Ａ、Ｂ間に直列接続された相補対のトランジスタ６１、６３と、点Ａ、Ｂ間に直列接続された相補対のトランジスタ６２、６４と、トランジスタ６１、６３の接続点とトランジスタ６２、６４の接続点間に接続されたモータ６５と、点Ｂと接地点間に接続された電流検出抵抗６６とによってＨ型ブリッジ駆動回路を構成している。また、このＨ型ブリッジ駆動回路における点Ａと接地点間に電源６７が接続され、トランジスタ６１、６２に並列にそれぞれ還流ダイオード６８、６９が接続され、モータ６５の両端と接地点間にそれぞれ還流ダイオード７０、７１が接続されている。その他に、４個のトランジスタ６１乃至６４を制御駆動する制御回路７２が設けられ、電流検出抵抗６６の検出電圧と直流電源７３の基準電圧とを比較し、比較出力を制御回路７２に供給する比較器７４が配置されている。

前記構成によるモータ駆動回路は、次のように動作する。

モータ６５の正転時には、制御回路７２から、トランジスタ６１をオンにする極性の駆動信号が、トランジスタ６４をオンにする極性の信号がそれぞれ供給され、トランジスタ６２をオフにする極性の駆動信号が、トランジスタ６３をオフにする極性の信号がそれぞれ供給され、トランジスタ６１、６４がオンに、トランジスタ６２、６３がオフになり、トランジスタ６１からモータ６５を通してトランジスタ６４に電流が流れ、この電流がモータ６５の正転電流になる。一方、モータ６５の逆転時には、制御回路７２から、トランジスタ６２をオンにする極性の駆動信号が、トランジスタ６３をオンにする極性の信号がそれぞれ供給され、トランジスタ６１をオフにする極性の駆動信号が、トランジスタ６４をオフにする極性の信号がそれぞれ供給され、トランジスタ６２、６３がオンに、トランジスタ６１、６４がオフになり、トランジスタ６２からモータ６５を通してトランジスタ６３に電流が流れ、この電流がモータ６５の逆転電流になる。

モータ６５の正転時または逆転時に、モータ６５の電流が電流検出抵抗６６で検出され、電流検出抵抗６６から得られた検出電圧が比較器７４に供給され、比較器７４において電源７３から出力される基準電圧と電圧比較される。そして、比較器７４は、検出電圧が基準電圧よりも大きくなったとき、比較器７４の出力電圧極性が反転し、極性反転した出力電圧が制御回路７２に供給され、モータ６５の正転または逆転駆動を停止させる。このときのモータ６５の駆動停止は、その直前にオンしている２つのトランジスタを同時にオフにしてもよく、２つのトランジスタの中の一方のトランジスタをオフにしてもよい。その後、所定時間が経過したとき、制御回路７２がモータ６５の正転または逆転駆動を再開させ、モータ６５の電流が順次増大する。このとき、モータ６５の増大した電流が電流検出抵抗６６で検出され、以下、前述の動作が繰り返し実行される。これにより、モータ６５を流れる平均電流値がほぼ一定になる。

さらに、この種のモータ駆動回路を操作入力装置に使用し、力覚付与機能付き入力装置を形成したものとしては、例えば、特開２００３−２２１５９号に開示された操作入力装置がある。この特開２００３−２２１５９号に開示された操作入力装置は、１つの傾倒可能な操作部材に対して２つのモータ駆動回路を用いているもので、傾倒可能な操作部材を操作する際に２つのモータ駆動回路のモータを通して操作部材に力覚付与を与えるようにしたもので、傾倒可能な操作部材に対して直交するように配置された２つの駆動体と、２つの駆動体に連結され、傾倒可能な操作部材の傾倒動作に応答してシーソー動作する２つの駆動レバーとを備え、２つの駆動レバーにそれぞれモータ軸を結合させ、傾倒可能な操作部材の傾倒動作に対応してそれぞれのモータの操作をするようにしているものである。
特開平０５−２３６７９７号公報 特開平１０−０８０１９４号公報 特開２００３−２２１９５号公報

前記特開平０５−２３６７９７号公報に開示されているモータ駆動回路は、その第１構成例については、モータの駆動及び停止を制御するスイッチング素子に４個のＦＥＴを用いるとともに、接地側に接続された２つのＦＥＴにそれぞれ直列に還流電流を阻止する２個の逆流阻止ダイオードを接続しているため、その分、使用される回路部品点数が増え、製造コストが高価になる傾向がある。また、その第２構成例については、接地側に接続された２つのＦＥＴに代えて２つのダーリントン接続バイポーラトランジスタを用いているため、２個の逆流阻止ダイオードを接続を避けることができるものの、ダーリントン接続バイポーラトランジスタは、オン時の損失がＦＥＴのオン時の損失に比べて大きくなり、スイッチング動作効率が若干低下するようになる。

また、前記特開平１０−０８０１９４号公報に開示されているモータ駆動回路は、モータの駆動及び停止を制御するスイッチング素子に４個のバイポーラトランジスタを用い、モータを流れる電流値が一定値を超えると２個のバイポーラトランジスタがオフになり、それから所定時間経過後に前記２個のバイポーラトランジスタがオンになるもので、当該２個のバイポーラトランジスタがオンになる時点がモータを流れる電流値の増減率に依存し、オン時のタイミングが一定時間間隔にならないので、２個のバイポーラトランジスタのオンオフ時に、耳ざわりなうなり音が発生することがある。

本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、損失が少ないＦＥＴを用いることができ、また、耳ざわりなうなり音を抑えることが可能なモータ駆動制御装置を提供するために、回生電流の検知を行わず、モータを一定の時間間隔でオン駆動することにより、モータ駆動電流を常時目標駆動電流値に維持させる制御を可能にしたモータ駆動制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明によるモータ駆動制御装置は、モータと、モータに流れる電流をオンオフ制御するＭＯＳＦＥＴと、モータに直列接続された電流検出抵抗を含みモータの電流値を検知して検知電圧を出力する電流検知手段と、一定の時間間隔毎に形成された極性変化部を有するオン信号を発生する信号発生部及び回路状態を保持する保持回路を内蔵する制御手段とを備え、電流検知手段は、ＭＯＳＦＥＴがオフになってモータの駆動が停止された場合に回生電流が優先的に流れる経路と前記経路外に設けられている電流検出抵抗との間の電圧を前記検知電圧として出力し、保持回路は、オン信号の極性変化部の到来を検知すると、ＭＯＳＦＥＴをオンにするようにその回路状態を保持し、モータに電流を供給し、電流検知手段の検知によってモータの電流が目標電流値まで増大したことを検知すると、ＭＯＳＦＥＴがオフになるようにその回路状態の保持を解除し、前記ＭＯＳＦＥＴは、正負電源間に直列接続された第１の対のＭＯＳＦＥＴ及び前記第１の対のＭＯＳＦＥＴと並列に前記正負電源間に直列接続された第２の対のＭＯＳＦＥＴを含み、前記第１の対のＭＯＳＦＥＴは、前記正負電源間において高電位側に接続された第１ＭＯＳＦＥＴ及び低電位側に接続された第２ＭＯＳＦＥＴを含み、前記第２の対のＭＯＳＦＥＴは、前記正負電源間において高電位側に接続された第３ＭＯＳＦＥＴ及び低電位側に接続された第４ＭＯＳＦＥＴを含み、前記モータは、前記第１ＭＯＳＦＥＴ及び前記第２ＭＯＳＦＥＴの接続点と前記第３ＭＯＳＦＥＴ及び前記第４ＭＯＳＦＥＴの接続点との間に接続され、前記正負電源間を流れる電流は、前記第１ＭＯＳＦＥＴ、前記モータ、前記第４ＭＯＳＦＥＴの順で流れる第１経路と、前記第３ＭＯＳＦＥＴ、前記モータ、前記第２ＭＯＳＦＥＴの順で流れる第２経路とのいずれかの経路で流れ、前記モータを流れる電流が前記第１経路と前記第２経路とで交互に切り換わるように、前記第１乃至第４ＭＯＳＦＥＴを選択的にオンまたはオフにする第１乃至第４の論理信号が、第１乃至第４論理信号入力端子から前記第１乃至第４ＭＯＳＦＥＴに夫々供給され、前記電流検出抵抗は、前記第２ＭＯＳＦＥＴの低電位側及び前記第４ＭＯＳＦＥＴの低電位側と接続され、前記電流検知手段は、前記第２ＭＯＳＦＥＴの低電位側及び前記第４ＭＯＳＦＥＴの低電位側と前記電流検出抵抗との接続電位を前記検知電圧として出力し、前記制御手段は、前記電流検知手段が電流検知信号として出力した前記検知電圧と外部入力された目標値信号とを電圧比較し、前記電流検知信号が前記目標値信号に達しないときオープン出力状態になり、前記電流検知信号が前記目標値信号を超えたとき低レベル出力を発生する比較手段を備え、前記比較手段の出力とともにオン信号が保持回路に供給され、前記保持回路は、オン信号の供給時にその回路状態が保持され、低レベル出力の供給時にその回路状態の保持を解除することにより、オンになっている前記第１ＭＯＳＦＥＴ及び第３ＭＯＳＦＥＴをオフにし、これにより、前記第２ＭＯＳＦＥＴ、前記第４ＭＯＳＦＥＴ及び前記モータを含む経路に前記回生電流が優先的に流れることを特徴とするモータ駆動制御装置。

本発明によるモータ駆動制御装置によれば、制御手段に一定の時間間隔毎に到来する極性変化部を有するオン信号を発生する信号発生部及び回路状態を保持する保持回路を内蔵させ、保持回路がオン信号の極性変化部の到来を検知すると、スイッチ手段のオン状態が維持されるようにその回路状態が保持され、電流検知手段の検知によってモータの電流が目標電流値まで増大したことを検知すると、スイッチ手段をオフ状態にするようにその回路状態の保持を解除するようにしているので、一定の時間タイミングで供給されるオン信号の極性変化部に従ってモータが駆動され、モータの電流値が目標電流値に達したときにモータの駆動を停止するようにしているので、モータの電流値を所定の値に維持させることができ、その際にモータの回生電流を別途正確に検出する必要がないという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明によるモータ駆動制御装置の第１の実施の形態に係わるもので、その要部構成を示す回路図である。

図１に示されるように、第１の実施の形態によるモータ駆動制御装置は、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いているもので、点Ａ、Ｂ間に直列接続された第１の対のＭＯＳＦＥＴ１及びＭＯＳＦＥＴ２と、点Ａ、Ｂ間に直列接続された第２の対のＭＯＳＦＥＴ３及びＭＯＳＦＥＴ４と、第１の対のＭＯＳＦＥＴ１、２の接続点と第２の対のＭＯＳＦＥＴ３、４の接続点間に接続された直流モータ５と、点Ｂと接地間に接続された電流検出抵抗６と、点Ａに接続された電源端子７とを備え、それらの素子によってＨ型ブリッジ回路を構成している。この他に、第１の実施の形態によるモータ駆動制御装置は、２つの入力端と１つの出力端を持った比較器８と、２つの交差接続されたトランジスタ９（１）、９（２）と２つの抵抗９（３）、９（４）とにより構成される保持回路９と、共通駆動用ＭＯＳＦＥＴ１０と、ＭＯＳＦＥＴ１を駆動するＭＯＳＦＥＴ１１及びトランジスタ１２、１３と、ＭＯＳＦＥＴ３を駆動するＭＯＳＦＥＴ１４及びトランジスタ１５、１６と、目標値信号発生器１７に接続された目標値指示信号入力端子１７ａと、オン信号発生器１８に接続されたオン信号入力端子１８ａと、第１論理信号入力端子１９と、第２論理信号入力端子２０と、第３論理信号入力端子２１と、第４論理信号入力端子２２とを備えている。

この場合、ＭＯＳＦＥＴ１、ＭＯＳＦＥＴ２、ＭＯＳＦＥＴ３及びＭＯＳＦＥＴ４等を含む回路構成部分が請求項に記載したスイッチ手段２３Ａを構成しており、また、比較器８、保持回路９、目標値信号発生器１７、オン信号発生器１８等を含む回路構成部分が請求項に記載した制御手段２３Ｂを構成している。

そして、目標値指示信号入力端子１７ａは、目標値信号発生器１７から出力された電流目標値が供給され、オン信号入力端子１８ａは、オン信号発生器１８から出力されたオン信号が供給される。電流目標値は、直流モータ５の電流目標値を表すもので、直流モータ５の電流値が順次増大して電流目標値に到達すると、オン駆動中のＭＯＳＦＥＴ１またはＭＯＳＦＥＴ３がオフになるように制御されるもので、直流モータ５の電流値をこれ以上増やすことのない限界値である。オン信号は、一定の時間間隔毎にその信号レベルが一時的に増大する極性変化部を持った信号であって、オン信号入力端子１８にオン信号の極性変化部が到来すると、保持回路９は、２つのトランジスタ９（１）、９（２）に一定電流が流れる回路状態にラッチ保持され、その回路状態はラッチ保持されている期間中、ＭＯＳＦＥＴ１またはＭＯＳＦＥＴ３をオン状態に保持させるもので、ＭＯＳＦＥＴ１またはＭＯＳＦＥＴ３のオン状態が保持されていれば、直流モータ５の電流値が順次増大する。また、第１乃至第４論理信号入力端子１９乃至２３は、ＦＥＴ１乃至４を選択的にオンまたはオフにする第１乃至第４論理信号が供給される。

次に、図２は、図１に図示されたモータ駆動制御装置の各部に供給された電圧または電流波形状態の一例を示す特性図である。

図２において、一段（最上段）目の波形（ａ）はオン信号入力端子１８に供給されるオン信号の信号波形、二段目の波形（ｂ）は直流モータ５の駆動非駆動の状態を表すモータ駆動状態変化波形、三段目の波形（ｃ１）、（ｃ２）は目標値信号入力端子１７に供給される電流目標値波形、及び、電流検出抵抗６で検出された電流検出信号波形、四段目の波形（ｄ）は実際に直流モータ５に流れる電流波形、五段（最下段）目の波形（ｅ）は比較器８から出力された比較出力信号波形である。

この場合、オン信号の信号波形（ａ）は、通常低信号レベルにあるが、予め定めた一定の時間間隔毎にその低レベルが一時的に高レベルに増大する極性変化部を持った信号で、それぞれの極性変化部が供給される時間間隔は一定になっている。モータ駆動状態変化波形（ｂ）は、オン信号の極性変化部の到来時に駆動され、後述する比較器８のオフ信号の極性変化部の到来時に非駆動になるように変化する。電流目標値波形（ｃ１）は、電流目標値であるために一定レベルであり、電流検出信号波形（ｃ２）は、直流モータ５が駆動されるとある信号レベルから順次増大し、電流目標値まで増大すると、直流モータ５が非駆動になるのでゼロレベルになるように変化する。実際のモータ電流波形（ｄ）は、直流モータ５の駆動時に直線状に順次増大し、直流モータ５が非駆動になると直線状に順次減少する波形になる。また、比較出力信号波形（ｅ）は、通常高信号レベルであるが、電流検出信号が電流目標値に達したとすると、その高レベルが一時的に低レベルに変化する極性変化部を持った信号で、それぞれの極性変化部が供給される時間間隔は必ずしも一定でない。

前記構成を有する第１の実施の形態のモータ駆動制御装置の動作を、図２に図示した特性図を用いて説明すると、次のとおりである。

この実施の形態におけるモータ駆動回路は、従来例の力覚付与機能付き入力装置のモータの駆動に用いられたときに、当該入力装置の操作レバー等の操作部材を操作すると、その操作レバーの位置あるいは速度、または操作レバーによって操作されるディスプレイ上のカーソルの位置等に応じて、予め定められた大きなトルクが操作部材に加わるようにしている。ここで、いま、モータ５が停止した状態から所定のトルクで一方向（正方向）に回転させ、操作部材に予め定められたトルクを加える場合について説明する。この場合は、所定のトルク値に対応した大きさの目標値信号が目標値信号入力端子１７ａに供給され、また、正方向に回転させる場合には、第１論理信号入力端子１９と第４論理信号入力端子２２に正論理信号が供給され、第２論理信号入力端子２０と第３論理信号入力端子２１に負論理信号が供給される。なお、逆方向に回転させる場合には、入力される論理信号の正負極性を逆にする。

目標値信号発生部１７から出力される目標値信号が目標値信号入力端子１７ａに供給されると、その目標値信号は比較器８の非反転入力端子（＋）に供給される。その際に、電流検出抵抗６から供給される検出電圧値は目標値信号よりも低く、この検出電圧値が比較器８の反転入力端子（−）に供給されるので、比較器８はオープン出力状態になる。この時点に、オン信号発生部１７から出力されたオン信号が一定の時間間隔でオン信号入力端子１８ａに供給されると、保持回路９の入力はハイレベルになり、保持回路９の回路状態がラッチ保持されてその出力端がほぼ接地電位になり、共通駆動用ＭＯＳＦＥＴ１０がオフになり、次続のＭＯＳＦＥＴ１１がオンになり、トランジスタ１２がオフになる。このとき、前述のように、第１論理信号入力端子１９には正論理信号が供給されているので、トランジスタ１３がオンになっており、ＭＯＳＦＥＴ１もオンになる。また、同時に、第４論理信号入力端子２２に供給された正論理信号がＭＯＳＦＥＴ４のゲートに供給され、ＭＯＳＦＥＴ４もオン状態になる。

一方、第２論理信号入力端子２０及び第３論理信号入力端子２１には負論理信号が供給されているので、その負論理信号が供給されるトランジスタ１６と、それに直列接続されているＭＯＳＦＥＴ１４及びトランジスタ１５がオフになり、ＭＯＳＦＥＴ１４、トランジスタ１５、１６がそれぞれオフになっていることにより、ＭＯＳＦＥＴ１３がオフ状態になり、同時に、ＭＯＳＦＥＴ２のゲートに負論理信号が供給され、ＭＯＳＦＥＴ２もオフ状態になる。

この状態のときには、電源端子７からＭＯＳＦＥＴ１、直流モータ５、ＭＯＳＦＥＴ４、電流検出抵抗６をそれぞれ通って接地点に至る正方向電流が流れ、それにより直流モータ５は正方向に回転し、図２に示すように、モータ駆動状態変化波形（ｂ）は駆動状態にあり、実際のモータ電流波形（ｄ）は直線状に順次増大するようになっている。そして、電流検出抵抗７に正方向電流が流れると、電流検出抵抗７の非接地端側、すなわちＢ点に電流検出信号が発生し、この電流検出信号が比較器８の反転入力端（−）に供給される。

比較器８は、非反転入力端（＋）に目標値信号入力端子１７からの目標値信号が、反転入力端（−）に電流検出信号がそれぞれ供給され、目標値信号と電流検出信号との電圧比較を行なう。この電圧比較時に、図２に示すように、電流検出信号波形（ｃ２）が目標値信号波形（ｃ１）よりも小さい間であれば、比較器８の比較出力信号波形（ｅ）はオープン状態に維持され、それにより保持回路９の回路状態がラッチ保持されており、ＭＯＳＦＥＴ４とともにＭＯＳＦＥＴ１がオン状態を維持し、直流モータ５が一方向に回転し続ける。

この後、図２に示すように、比較器８に供給される電流検出信号波形（ｃ２）が順次増大し、目標値信号波形（ｃ１）に到達するまたは目標値信号波形（ｃ１）を若干超えると、比較器８の比較出力信号波形（ｅ）は、オープン状態から低レベル状態に変化する極性変化部を生じ、この低レベルの極性変化部が保持回路９に供給されると、保持回路９は、２つのトランジスタ９（１）、９（２）がオフ状態になり、回路状態のラッチ保持が解除され、その出力端がほぼ電源電圧になって共通駆動用ＭＯＳＦＥＴ１０がオンになり、次続のＭＯＳＦＥＴ１１がオフになリ、トランジスタ１２はオンになリ、それによってＭＯＳＦＥＴ１がオフになって直流モータ５の駆動が停止され、直流モータ５を流れる電流は回生電流だけになる。なお、この回生電流は、直流モータ５、ＭＯＳＦＥＴ４、ＭＯＳＦＥＴ２の寄生ダイオードからなる経路を通して流れる。この場合、比較器８は、電流検出信号波形（ｃ２）が目標値信号波形（ｃ１）に達してから短時間内に、電流検出信号波形（ｃ２）が目標値信号波形（ｃ１）以下の状態に戻るので、比較出力信号波形（ｅ）に低レベルの極性変化部が生じてから短時間内にその低レベルの極性変化部がオープン状態に戻る。そして、比較出力信号波形（ｅ）がオープン状態に戻っても、保持回路９は、トランジスタ９（１）、９（２）のオフ状態が持続され、それによりＭＯＳＦＥＴ１がオフになり続け、直流モータ５の駆動が停止された状態が持続する。

このような状態のときに、オン信号波形（ａ）の次の極性変化部が到来すると、前述の動作が繰り返し実行される。このように、オン信号の極性変化部が到来しない限り直流モータ５が駆動され、比較器８によるオフ信号の極性変化部の到来時に直流モータ５が非駆動になる。そして、図２に図示されるように、直流モータ５には、実際のモータ電流波形（ｄ）のような波状に変化する電流が流れるもので、直流モータ５を流れる電流値は、ほぼ一定になる。この場合、得られる電流値は、目標値信号の大きさに依存するもので、目標値信号を大きくした場合、オン信号の極性変化部の到来時と比較器８から出力されるオフ信号の極性変化部の到来時との時間間隔が長くなって電流値が大きくなり、一方、目標値信号を大きくした場合、オン信号の極性変化部の到来時と比較器８から出力されるオフ信号の極性変化部の到来時との時間間隔が短くなって電流値が小さくなる。

このように、第１の実施の形態によるモータ駆動制御装置によれば、一定時間間隔で極性変化部が到来するオン信号を用い、そのオン信号の極性変化部の到来時に直流モータ５を駆動させ、直流モータ５を流れる電流値が目標電流値に達したときに形成されるオフ信号の極性変化部によって直流モータ５を非駆動にしているので、直流モータ５を流れる電流値を目標電流値に依存した値に制御することができるものである。そして、この場合、ＭＯＳＦＥＴ１またはＭＯＳＦＥＴ３がオンになるタイミングが一定の時間間隔になり、耳ざわりなうなり音が発生することがなくなる。この場合、直流モータ５の駆動時に、直流モータ５を流れる電流を検知し、直流モータ５の非駆動時の回生電流の値を検知していないので、直流モータ５をオンオフ駆動するスイッチ回路にＭＯＳＦＥＴを用いることが可能になる。また、直流モータ５は、予め定めた所定のトルク範囲とすることができるので、モータに連結した操作部材を手動操作したときに、その操作感覚を制御された良好な操作感覚を持って操作することが可能になる。

次に、図３は、本発明によるモータ駆動制御装置の第２の実施の形態に係わるもので、その要部構成を示す回路図である。なお、図３において、図１に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

図３に示されるように、第２の実施の形態によるモータ駆動制御装置は、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用い、点Ａ、Ｂ間に直流モータ５とともに直列接続されたＭＯＳＦＥＴ１と、点Ｂと接地間に接続された電流検出抵抗６と、点Ａに接続された電源端子７とを備えている。この他に、第２の実施の形態によるモータ駆動制御装置は、比較器８と、２つの交差接続されたトランジスタ９（１）、９（２）と２つの抵抗９（３）、９（４）とにより構成される保持回路９と、ＭＯＳＦＥＴ１０と、ＭＯＳＦＥＴ１を駆動するＭＯＳＦＥＴ１１及びトランジスタ１２と、目標値信号発生部１７と、オン信号発生部１８と、回生電流の通流経路を形成するダイオード２４とを備えている。

この場合、ＭＯＳＦＥＴ１等からなる回路構成部分がスイッチ手段を構成している。また、制御手段を構成する回路構成部分は、第１の実施の形態と同じである。

第１の実施の形態によるモータ駆動制御装置においては、直流モータ５の回転駆動に、４つのＭＯＳＦＥＴ、すなわち、ＭＯＳＦＥＴ１乃至ＭＯＳＦＥＴ４からなるＨ形ブリッジ回路を用いているものであるが、直流モータ５を常時一方向だけに回転させればよい場合は、第２の実施の形態によるモータ駆動制御装置のように、１つのＭＯＳＦＥＴ１だけを使用して構成することができる。

この第２の実施の形態によるモータ駆動制御装置の動作は、既に説明した第２の実施の形態によるモータ駆動制御装置において、直流モータ５が正方向に回転するときの動作と殆ど同じであり、得られる作用効果もそのときの作用効果と同じであるので、第２の実施の形態によるモータ駆動制御装置の動作及び作用効果についての説明は、いずれも省略する。

なお、前記第１及び第２の実施の形態においては、オン信号波形がオフからオンになることにより、保持回路９をラッチ状態にし、直流モータ５に駆動電流が流れるように制御している例を示すものであるが、保持回路９等の回路構成を変更することにおより、オン信号波形がオンからオフになったときに保持回路９をラッチ状態にし、直流モータ５に駆動電流が流れるように制御するようにしてもよい。

また、前記第１及び第２の実施の形態では、保持回路９の構成素子してトランジスタ９（１）乃至９（３）を使用した例を挙げているが、トランジスタ９（１）乃至９（３）を使用する代わりにＭＯＳＦＥＴによって構成するようにしてもよい。

本発明によるモータ駆動制御装置の第１の実施の形態に係わるもので、その要部構成を示す回路図である。 図１に図示されたモータ駆動制御装置の各部に供給された電圧または電流波形状態の一例を示す特性図である。 本発明によるモータ駆動制御装置の第２の実施の形態に係わるもので、その要部構成を示す回路図である。 特開平０５−２３６７９７号公報に開示されたモータ駆動回路の構成を示す回路図である。 特開平１０−０８０１９４号公報に開示されたモータ駆動回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

１、２、３、４ ＭＯＳＦＥＴ（スイッチ手段）
５ 直流モータ（モータ）
６ 電流検出抵抗（電流検出手段）
７ 電源端子
８ 比較器
９ 保持回路
９（１）、９（２）、１２、１３、１５、１６ トランジスタ
９（３）、９（４） 抵抗
１０ 共通駆動用ＦＥＴ
１１、１４ ＭＯＳＦＥＴ
１７ 目標値信号発生部
１７ａ 目標値信号入力端子
１８ オン信号発生部
１８ａ オン信号入力端子
１９ 第１論理信号入力端子
２０ 第２論理信号入力端子
２１ 第３論理信号入力端子
２２ 第４論理信号入力端子
２３Ａ スイッチ手段
２３Ｂ 制御手段
２４ ダイオード

Claims (1)

1. モータと、
   前記モータに流れる電流をオンオフ制御するＭＯＳＦＥＴと、
   前記モータに直列接続された電流検出抵抗を含み前記モータの電流値を検知して検知電圧を出力する電流検知手段と、
   一定の時間間隔毎に形成された極性変化部を有するオン信号を発生する信号発生部及び回路状態を保持する保持回路を内蔵する制御手段とを備え、
   前記電流検知手段は、前記ＭＯＳＦＥＴがオフになって前記モータの駆動が停止された場合に回生電流が優先的に流れる経路と前記経路外に設けられている前記電流検出抵抗との間の電圧を前記検知電圧として出力し、
   前記保持回路は、前記オン信号の極性変化部の到来を検知すると、前記ＭＯＳＦＥＴをオンにするようにその回路状態を保持し、前記モータに電流を供給し、前記電流検知手段の検知によって前記モータの電流が目標電流値まで増大したことを検知すると、前記ＭＯＳＦＥＴがオフになるようにその回路状態の保持を解除し、
   前記ＭＯＳＦＥＴは、正負電源間に直列接続された第１の対のＭＯＳＦＥＴ及び前記第１の対のＭＯＳＦＥＴと並列に前記正負電源間に直列接続された第２の対のＭＯＳＦＥＴを含み、
   前記第１の対のＭＯＳＦＥＴは、前記正負電源間において高電位側に接続された第１ＭＯＳＦＥＴ及び低電位側に接続された第２ＭＯＳＦＥＴを含み、
   前記第２の対のＭＯＳＦＥＴは、前記正負電源間において高電位側に接続された第３ＭＯＳＦＥＴ及び低電位側に接続された第４ＭＯＳＦＥＴを含み、
   前記モータは、前記第１ＭＯＳＦＥＴ及び第２ＭＯＳＦＥＴの接続点と前記第３ＭＯＳＦＥＴ及び第４ＭＯＳＦＥＴの接続点との間に接続され、
   前記正負電源間を流れる電流は、前記第１ＭＯＳＦＥＴ、前記モータ、前記第４ＭＯＳＦＥＴの順で流れる第１経路と、前記第３ＭＯＳＦＥＴ、前記モータ、前記第２ＭＯＳＦＥＴの順で流れる第２経路とのいずれかの経路で流れ、
   前記モータを流れる電流が前記第１経路と前記第２経路とで交互に切り換わるように、前記第１乃至第４ＭＯＳＦＥＴを選択的にオンまたはオフにする第１乃至第４の論理信号が、第１乃至第４論理信号入力端子から前記第１乃至第４ＭＯＳＦＥＴに夫々供給され、
   前記電流検出抵抗は、前記第２ＭＯＳＦＥＴの低電位側及び前記第４ＭＯＳＦＥＴの低電位側と接続され、
   前記電流検知手段は、前記第２ＭＯＳＦＥＴの低電位側及び前記第４ＭＯＳＦＥＴの低電位側と前記電流検出抵抗との接続電位を前記検知電圧として出力し、
   前記制御手段は、前記電流検知手段が電流検知信号として出力した前記検知電圧と外部入力された目標値信号とを電圧比較し、前記電流検知信号が前記目標値信号に達しないときオープン出力状態になり、前記電流検知信号が前記目標値信号を超えたとき低レベル出力を発生する比較手段を備え、前記比較手段の出力とともにオン信号が保持回路に供給され、
   前記保持回路は、前記ＭＯＳＦＥＴのうち前記第１ＭＯＳＦＥＴ及び第３ＭＯＳＦＥＴに接続されており、前記オン信号の供給時にその回路状態が保持され、前記低レベル出力の供給時にその回路状態の保持を解除することにより、オンになっている前記第１ＭＯＳＦＥＴ及び第３ＭＯＳＦＥＴをオフにし、これにより、前記第２ＭＯＳＦＥＴ、前記第４ＭＯＳＦＥＴ及び前記モータを含む経路に前記回生電流が優先的に流れることを特徴とするモータ駆動制御装置。

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