JP5962221B2

JP5962221B2 - ラインドライバの入力ノイズ除去回路及びモータシステム

Info

Publication number: JP5962221B2
Application number: JP2012123548A
Authority: JP
Inventors: 祥太三浦; 芳幸渡部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: JP2013251637A

Description

本発明は、モータのドライブユニット等に組み込まれて使用されるラインドライバの入力ノイズを除去するラインドライバの入力ノイズ除去回路、及びそれを備えるモータシステムに関する。

従来、ラインドライバを用いたノイズ対策回路として、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、差動ラインドライバと差動ラインレシーバとの間をツイストペア線で接続し、データ通信を、差動信号を用いたシリアル通信方式によって行うものである。ここでは、差動ラインドライバによって背反の信号を作り、差動ラインレシーバにて差動を取ることで、差動ラインドライバと差動ラインレシーバとの間の信号線上で発生したノイズを除去するようにしている。
また、誘導ノイズやサージノイズ等のスパイク状のノイズを除去する回路としては、例えば特許文献２に記載の技術がある。この技術は、入力信号と、入力信号を遅延させた遅延信号との論理演算を行うことで、上記のスパイク状のノイズを除去するようにしたものである。

特開２００２−２８２４４０号公報特開平５−１９１２２６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、差動ラインドライバと差動ラインレシーバとの間に印加されたノイズの影響は除去することができるが、差動ラインドライバの入力信号に印加されたノイズについては除去することができない。
また、上記特許文献２に記載の技術にあっては、遅延信号との論理演算を行うと、最低でも元となる信号よりも遅延時間分信号が遅れる。そのため、遅延時間を適切に設定しないとノイズを除去できないという問題がある。
そこで、本発明は、ラインドライバの入力信号に発生したノイズを適切に除去することができるラインドライバの入力ノイズ除去回路、及びそれを備えるモータシステムを提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係るラインドライバの入力ノイズ除去回路は、ラインドライバの入力信号線に直列に接続された抵抗と、前記入力信号線に並列に接続されたコンデンサとを備えるローパスフィルタで構成されていることを特徴としている。
これにより、ラインドライバの入力信号に印加された高周波ノイズを除去することができる。
また、上記において、前記コンデンサは、前記入力信号線における前記抵抗の挿入箇所よりもラインドライバ側に接続されていることを特徴としている。
これにより、より適切に入力ノイズの除去が可能となる。

また、上記において、前記コンデンサは、前記入力信号線とグランドとの間に挿入されており、前記コンデンサと前記入力信号線との間のパターン幅と、前記コンデンサとグランドとの間のパターン幅とが、前記入力信号線のパターン幅の２倍以上となっていることを特徴としている。また、前記コンデンサとグランドとの間のパターン長さが、前記コンデンサと前記入力信号線との間のパターン長さの１／２以下となっていることを特徴としている。
これにより、より適切に入力ノイズの除去が可能となる。
さらに、前記入力信号線が複数存在する場合、すべての前記入力信号線にそれぞれ前記ローパスフィルタを挿入することを特徴としている。
これにより、複数の入力信号のうち何れの入力信号にノイズが印加された場合であっても、適切に当該ノイズを除去することができる。

また、上記において、前記ローパスフィルタは、前記ラインドライバに近接配置されていることを特徴としている。
これにより、ローパスフィルタを通過した後の信号にノイズが印加されるのを抑制することができる。
さらに、上記において、前記抵抗と前記コンデンサとは、チップ部品により構成されていることを特徴としている。
これにより、抵抗とコンデンサとを確実にラインドライバの近傍に配置することができる。

さらにまた、上記において、前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量値は、前記ローパスフィルタを通過した後の信号の最大電圧値が、前記ラインドライバがハイレベルと判断する入力電圧の最小値未満となるように設定することを特徴としている。
これにより、入力信号に印加されたノイズによってラインドライバが誤動作となるのを防止することができる。
さらに、本発明に係るモータシステムは、上記の何れかのラインドライバの入力ノイズ除去回路を備えることを特徴としている。
これにより、ラインドライバの入力信号に高周波ノイズが印加されることに起因するシステム異常を回避することができる。

本発明によれば、ラインドライバの入力信号線にローパスフィルタを挿入することにより、ラインドライバの入力信号に発生する高周波ノイズを除去することができる。

本実施形態に係るラインドライバの入力ノイズ除去回路の回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るラインドライバの入力ノイズ除去回路の回路図である。
図中、符号１はラインドライバである。ここでは、ラインドライバ１をダイレクトドライブモータのドライブユニットに適用した場合（モータシステム）について示している。
ラインドライバ１は、入力信号として、例えばエンコーダから出力される３相のインクリメンタル信号（Ａ，Ｂ，Ｚ）を、入力信号線２ａ，２ｂ，２ｃを介してそれぞれ入力する。そして、ラインドライバ１は、出力信号として、位相の異なるインクリメンタル信号（Ａ，Ａバー、Ｂ，Ｂバー、Ｚ，Ｚバー）を、１対の出力信号線３ａ，３ｂ，３ｃを介して外部に開放された外部出力端子４ａ，４ｂ，４ｃから出力する。

ラインドライバ１の入力側には、ラインドライバ１への入力信号に印加されるサージノイズや誘導ノイズ等のスパイク状のノイズ（入力ノイズ）を除去するための入力ノイズ除去回路１０が挿入されている。
入力ノイズ除去回路１０は、抵抗とコンデンサとからなるローパスフィルタによって構成されている。このローパスフィルタは、ノイズ除去対象である入力信号が入力される入力信号線に直列接続された抵抗と、当該入力信号線に並列接続されたコンデンサとを有する。

すなわち、入力ノイズ除去回路１０は、入力信号線２ａ上に挿入された抵抗１１ａと、入力信号線２ａとグランドとの間に挿入されたコンデンサ１２ａと、入力信号線２ｂ上に挿入された抵抗１１ｂと、入力信号線２ｂとグランドとの間に挿入されたコンデンサ１２ｂと、入力信号線２ｃ上に挿入された抵抗１１ｃと、入力信号線２ｃとグランドとの間に挿入されたコンデンサ１２ｃとを備える。

そして、抵抗１１ａとコンデンサ１２ａとで構成されるローパスフィルタによって、入力信号Ａに印加されているノイズを除去し、抵抗１１ｂとコンデンサ１２ｂとで構成されるローパスフィルタによって、入力信号Ｂに印加されているノイズを除去し、抵抗１１ｃとコンデンサ１２ｃとで構成されるローパスフィルタによって、入力信号Ｚに印加されているノイズを除去するようになっている。このように、本実施形態では、入力信号線２ａ〜２ｃの全てにノイズ除去用のローパスフィルタを挿入する。
ここで、コンデンサ１２ａ〜１２ｃは、それぞれ入力信号線２ａ〜２ｃにおける抵抗１１ａ〜１１ｃが挿入されている箇所よりもラインドライバ１側に挿入する。

また、コンデンサ１２ａ〜１２ｃと入力信号線２ａ〜２ｃとの間のパターン幅と、コンデンサ１２ａ〜１２ｃとグランドとの間のパターン幅とを、入力信号線２ａ〜２ｃのパターン幅の２倍以上とする。
さらに、コンデンサ１２ａ〜１２ｃとグランドとの間のパターン長さは、コンデンサ１２ａ〜１２ｃと入力信号線２ａ〜２ｃとの間のパターン長さの１／２以下とする。

また、各ローパスフィルタとラインドライバ１とは、近接配置、すなわち極力短い配線で接続する。ローパスフィルタ（抵抗１１ａ〜１１ｃとコンデンサ１２ａ〜１２ｃ）は、ラインドライバ１の近傍に配置するために、チップ部品を使用する。
さらに、抵抗１１ａ〜１１ｃとコンデンサ１２ａ〜１２ｃとの定数は、ローパスフィルタを通過した後の入力信号の最大電圧が、ラインドライバ１がハイレベルと判断する入力電圧の最小値未満となるように設定する。

また、出力信号線３ａ〜３ｃには、外部出力端子４ａ〜４ｃから印加される静電気や雷により発生するサージ電圧及び放射ノイズによってラインドライバ１が破壊されるのを防ぐための保護回路２０を設ける。保護回路２０は、各外部出力端子４ａ〜４ｃに接続された出力信号線３ａ〜３ｃに、それぞれ並列に接続されたツェナーダイオード２１ａ〜２１ｃによって構成されている。なお、保護回路２０としては、上述したサージ電圧等からラインドライバ１を保護できればよく、他の回路構成を適用することもできる。
以上の構成により、ラインドライバ１の入力信号に印加された入力ノイズを効果的に除去することができる。

本実施形態においては、ラインドライバ１への入力信号の周波数と入力ノイズの周波数とは大きく異なる。入力ノイズは、上述したようにサージノイズや誘導ノイズ等、スパイク状のノイズであり、ラインドライバ１への入力信号に比べて周波数が遥かに高い。そのため、周波数によってノイズの区別が可能であり、ラインドライバ１の入力信号線にローパスフィルタを挿入することにより、入力信号に印加されるスパイク状の高周波ノイズを確実に除去することができる。
このように、入力ノイズ除去回路１０を、抵抗とコンデンサとからなるローパスフィルタで構成するので、比較的簡易な回路構成でノイズ除去を行うことができる。また、当該ローパスフィルタのコンデンサを、入力信号線における抵抗の挿入箇所よりもラインドライバ側に接続するので、より適切に入力ノイズの除去が可能となる。

さらに、すべての入力信号線にそれぞれローパスフィルタを挿入するので、複数の入力信号のうち何れの入力信号にノイズが印加されている場合であっても、適切に当該ノイズを除去することができる。
また、ローパスフィルタとラインドライバとをなるべく短い配線で接続するので、ローパスフィルタを通過した後の信号にノイズが印加されるのを抑制することができる。

さらにまた、ローパスフィルタを通過した後の信号の最大電圧値が、ラインドライバがハイレベルと判断する入力電圧の最小値未満となるように、抵抗及び前記コンデンサの定数を設定するので、入力信号に印加されたノイズによってラインドライバが誤作動するのを防止することができる。
なお、上記実施形態においては、ダイレクトドライブモータのドライブユニットに適用する場合について説明したが、ラインドライバへの入力信号の周波数に比べて入力ノイズの周波数が高いものであれば、本発明を適用可能である。

１…ラインドライバ、２ａ〜２ｃ…入力信号線、３ａ〜３ｃ…出力信号線、４ａ〜４ｃ…外部出力端子、１０…入力ノイズ除去回路、１１ａ〜１１ｃ…抵抗、１２ａ〜１２ｃ…コンデンサ、２１ａ〜２１ｃ…ツェナーダイオード

Claims

ラインドライバの入力信号線に直列に接続された抵抗と、前記入力信号線に並列に接続されたコンデンサとを備えるローパスフィルタで構成され、
前記コンデンサは、前記入力信号線とグランドとの間に挿入されており、
前記コンデンサと前記入力信号線との間のパターン幅と、前記コンデンサとグランドとの間のパターン幅とが、前記入力信号線のパターン幅の２倍以上となっていることを特徴とするラインドライバの入力ノイズ除去回路。
前記コンデンサは、前記入力信号線とグランドとの間に挿入されており、
前記コンデンサとグランドとの間のパターン長さが、前記コンデンサと前記入力信号線との間のパターン長さの１／２以下となっていることを特徴とする請求項１に記載のラインドライバの入力ノイズ除去回路。
ラインドライバの入力信号線に直列に接続された抵抗と、前記入力信号線に並列に接続されたコンデンサとを備えるローパスフィルタで構成され、
前記コンデンサは、前記入力信号線とグランドとの間に挿入されており、
前記コンデンサとグランドとの間のパターン長さが、前記コンデンサと前記入力信号線との間のパターン長さの１／２以下となっていることを特徴とするラインドライバの入力ノイズ除去回路。
前記コンデンサは、前記入力信号線における前記抵抗の挿入箇所よりもラインドライバ側に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のラインドライバの入力ノイズ除去回路。
前記入力信号線が複数存在する場合、すべての前記入力信号線にそれぞれ前記ローパスフィルタを挿入することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のラインドライバの入力ノイズ除去回路。
前記ローパスフィルタは、前記ラインドライバに近接配置されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のラインドライバの入力ノイズ除去回路。
前記抵抗と前記コンデンサとは、チップ部品により構成されていることを特徴とする請求項６に記載のラインドライバの入力ノイズ除去回路。
前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量値は、前記ローパスフィルタを通過した後の信号の最大電圧値が、前記ラインドライバがハイレベルと判断する入力電圧の最小値未満となるように設定することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のラインドライバの入力ノイズ除去回路。
前記請求項１〜８の何れか１項に記載のラインドライバの入力ノイズ除去回路を備えるモータシステム。