JP6264185B2 - 電気負荷駆動装置 - Google Patents
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Description
図1には本実施例の電気負荷駆動装置100の大まかな構成が示されている。図示されるように、本実施例の電気負荷駆動装置100は、制御部10、駆動電圧印加部20、電流検出部30を備えており、電気負荷40を駆動する。また、制御部10にはメモリー12が内蔵されている。
また、差動増幅器32の出力はパルス状に変動している。そこで、差動増幅器32からの出力を、ローパスフィルター33に通して高周波数の変動成分をカットした後、制御部10へ入力する。
尚、本実施例の制御部10は、電流値に対応するローパスフィルター33の出力を取得することから、本発明における「電流値取得部」に対応する。また、本実施例の制御部10は、PWM信号のデューティー比を変更していることから、本発明における「時間比率変更部」に対応し、更に、電源21の電圧を検出することから、本発明における「電圧検出部」にも対応する。
尚、本実施例では電気負荷40がコイル41であるものとして説明するが、電気抵抗を有する電気部品であればどのようなものであっても構わない。例えば、コイル41の代わりに抵抗を用いてもよく、あるいは、コイルと抵抗とを組み合わせた回路を電気負荷40として用いることもできる。また、検流抵抗31は、電気負荷40よりも抵抗値が十分に小さいものを使用する。
例えば、図2(a)に示すようなPWM信号がパルス電圧発生回路22に出力されたとする。すると、パルス電圧発生回路22からは、PWM信号がハイ状態の期間では電源21の電圧値が出力され、PWM信号がロー状態の期間ではグランドの電圧が出力される。出力された駆動電圧は、検流抵抗31を介して電気負荷40に印加され、この時、検流抵抗31では電流値に応じた電圧降下が発生する。
尚、本実施例では、グランドの電圧が本発明における「第1電圧」に対応し、電源21の電圧が本発明における「第2電圧」に対応する。
また、上述したようにPWM信号がロー状態となっている期間ではパルス電圧発生回路22が出力する電圧がグランドとなるので、検流抵抗31に電流は流れず、従って、PWM信号がローの期間では検流抵抗31での電圧降下が生じない。その結果、この期間では、上流側の電圧Vaと下流側の電圧Vbとは等しくなる。
ここで、PWM信号がロー状態の期間に着目すると、差動増幅器32が増幅すべき電圧差が0Vにも拘わらず、差動増幅器32の出力は0Vになっていない。これは、差動増幅器32の出力は、入力された電圧差に対応して出力される成分と、電圧差がなくても出力されるオフセット成分の2つの成分を有しているためである。
しかし、本願の発明者は、PWM信号のデューティー比を用いて電流値を制御する場合には、差動増幅器32に入力された電源21の電圧値だけでは不十分であることを見出した。すなわち、本願の発明者の知見によれば、電源21の電圧値だけでなく、デューティー比も考慮しなければ、正確なオフセット電圧を見積もることができない。以下では、この点について詳しく説明する。
こうした点に鑑みて、本実施例の制御部10は、PWM信号のデューティー比がオフセット電圧に与える影響を考慮することによって正確な電流値を検出し、その結果に基づいてPWM信号を調整しながら電気負荷40を駆動する。
図示されるように、電気負荷駆動処理では、先ず始めに、電気負荷40に流すべき目標の電流値(目標電流値)を設定する(S101)。制御部10は、電気負荷駆動装置100の外部に設けられた図示しないコントローラーと接続されており、コントローラーと通信することによって目標電流値を取得する。そして、取得した目標電流値を、制御部10のメモリー12に設定する。
Vx=(V100−V0)・Dx/100+V0 …(1)
図5に示した電気負荷駆動処理のS104では、以上のようにして、PWM信号のデューティー比に対応したオフセット電圧を算出する。
例えば、電源21の電圧が増加すると、デューティー比100%の時のオフセット電圧V100も増加する。ここでは、この電圧が増加した時のオフセット電圧をV100(high)と表記する。また、デューティー比0%は全く電圧がかからない状態を意味しているので、電源21の電圧が増加してもオフセット電圧には無関係であり、従って、オフセット電圧はV0のままである。このことから、電源21の電圧が増加した場合でも、その電圧でのオフセット電圧V100(high)を予め計測して、メモリー12に記憶しておけば、上述した式(1)中のV100をV100(high)に置き換えるだけで、任意のデューティー比Dx%でのオフセット電圧Vxを算出することが可能となる。
従って、本実施例では、メモリー12が本発明における「対応関係記憶部」に対応し、メモリー12を参照してオフセット電圧V100を算出する制御部10が、本発明における「第2基準オフセット量決定部」に対応する。
また、駆動電流値が目標電流値よりも大きい場合は、電流値の偏差に対応する分だけ(あるいは、一定量ずつ)デューティー比を減少させる。
これに対して、駆動電流値と目標電流値とが等しいと判断した場合(S106:yes)は、PWM信号のデューティー比を調整する必要はない。
そして、この場合(S108:yes)は、処理の先頭に戻って新たな目標電流値を設定した後(S101)、続く上述した一連の処理を繰り返す。
その結果、電気負荷40の駆動を終了しないと判断した場合は(S109:no)、再び、目標電流値を変更するか否かを判断する(S108)。このように、S108およびS109の判断を繰り返しているうちに、目標電流値を変更すると判断した場合は(S108:yes)、処理の先頭に戻って、新たな目標電流値を設定した後(S101)、上述した続く一連の処理(S102〜S109)を実行する。
これに対して、電気負荷40の駆動を終了すると判断した場合は(S109:yes)、PWM信号の出力を停止した後(S110)、図5の電気負荷駆動処理を終了する。
21…電源、 22…パルス電圧発生回路、 30…電流検出部、
31…検流抵抗、 32…差動増幅器、 33…ローパスフィルター、
40…電気負荷、 41…コイル、 100…電気負荷駆動装置。
Claims (2)
- 所定の第1電圧と該第1電圧よりも高い所定の第2電圧とを一定周期で繰り返すパルス状の駆動電圧を印加することによって電気負荷を駆動する電気負荷駆動装置(100)であって、
前記電気負荷に前記駆動電圧を印加する駆動電圧印加部(20)と、
前記電気負荷に対して直列に接続されて、該電気負荷の抵抗値よりも小さな抵抗値に設定された検流抵抗(31)と、
前記検流抵抗の上流側と下流側との間の電圧差を増幅して出力する差動増幅器(32)と、
前記差動増幅器の出力側に接続されたローパスフィルター(33)と、
前記ローパスフィルターの出力に基づいて、前記電気負荷に流れる電流値に対応する値を取得する電流値取得部(10)と、
前記電流値に対応する値が所定の目標値となるように、前記駆動電圧の前記一定周期中での前記第2電圧の時間比率を変更する時間比率変更部(10)と、
前記第2電圧の時間比率が0%に対応する第1基準オフセット量を記憶している基準オフセット量記憶部(12)と、
前記第2電圧を検出する電圧検出部(10)と、
前記第2電圧の時間比率が100%に対応する第2基準オフセット量と、前記第2電圧との対応関係を記憶している対応関係記憶部(12)と、
前記電圧検出部で検出された前記第2電圧と、前記対応関係記憶部に記憶されている前記対応関係とに基づいて、前記第2基準オフセット量を決定する第2基準オフセット量決定部(10)と、
前記基準オフセット量記憶部に記憶されている前記第1基準オフセット量と、前記第2基準オフセット量決定部で決定された前記第2基準オフセット量とを直線補間することによって、前記第2電圧の任意の前記時間比率に対応するオフセット量を決定するオフセット量決定部(10)と
を備え、
前記電流値取得部は、前記ローパスフィルターの出力を、前記オフセット量決定部で決定された前記オフセット量で補正することによって、前記電流値を取得する取得部である
電気負荷駆動装置。 - 請求項1に記載の電気負荷駆動装置であって、
前記対応関係記憶部は、電圧値が異なる複数の前記第2電圧と該第2電圧の電圧値に対する前記第2基準オフセット量とを、前記対応関係として記憶している
ことを特徴とする電気負荷駆動装置。
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