JPH02133087A - モータ速度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は，負性インピーダンスによる電流制師方式のモ
ータ速度制御回路に関し、特に、モータの起動時におけ
る制御特性の向上に関する。

従来の技術 まず負性インピーダンスによるＮｍ制御方式のモータ速
度制御回路の動作原理を説明する。

第２図に示すごとく、制御すべきモータ１３の両端をそ
れぞれ電源一’ＣＣと制御回路１４の出力端子１２との
間に接続し、制御回路１４の基準電圧端子１ｌと電源Ｖ
ｃｃ間に抵抗Ｒを接続し、出力端子ｌ２と基準電圧端子
１１の間に抵抗Ｒ１を接続する事によって構成される． この場合にはモータ１３の端子電圧は抵抗Ｒの基準電圧
端子１１への流入電流■ｌと制御回路１４内に設けられ
た基準電圧回路で発生する基準電圧を抵抗Ｌで割った電
流■２との和による電圧ドロップｖＲと、前記制御回路
内基準電圧との和の電圧に等しくなる様に制御される． すなわち、モータの負荷変動に対応して生ずる回転数の
変動によるモータ逆起電力の変化を検出し、基準電圧と
比較し、その誤差分で基準電圧端子１１への流入電流を
制御回路１４内で変化させて前記抵抗の電圧ドロップｖ
ａを変え、これによってモータ端子電圧を負荷変動に対
応させて変化させモータの回転数を一定に制御する方式
である．又、電流■２によるＲの電圧ドロップ分は基準
電圧を抵抗Ｒ２で割っている為に一定である．すなわち
、抵抗Ｒ１を調整して電流■２を変えれば所定の電圧ド
ロップが得られ、任意のモータ回転数が得られるのであ
る． ここで、例えばモータ負荷が重くなった場合には、モー
タ流入電流！。が増し、それに対応して制御回路１４の
基準電圧端子１１への流入電流Ｉ１も増し、抵抗Ｒの電
圧ドロップＶλを増加させてモータ端子電圧を上げ、こ
れによって負荷トルクの増加分を打ち消すだけの回転ト
ルクを得てモータを定速回転させることができる． 次に従来技術における負性インピーダンスを備えた電流
制御方式のモータ速度制御回路について、第３図の具体
例を参照して説明する． 第３図において、一点鎖線にかこまれな２４の部分は制
御回路を示しており、電圧リファレンス回路２６、誤差
増幅器（比較回路）２７および出力回路２８の３つの部
分より構成されている．誤差増幅器２７では前記電圧リ
ファレンス回路２６で発生する基準電圧と入力端子３１
の直列抵抗Ｒの電圧ドロップとの和と、制御回路２４の
出力端子電圧とが比較される． 出力回路２８は対称電流回路を楕成するカレントミラー
回路（トランジスタＱ２．Ｑわとその入力を駆動するト
ランジスタＱ１を含むドライブ回路とから構成されてい
る． まず、平常時、すなわち回転制御時の動作について説明
すると、比較回路２７で基準電圧ａと制御電圧ｂとの差
分を検出し、ドライブ回路に加えて出力段のカレントミ
ラー回路を制御するように構成された閉ループによって
、モータの端子電圧を一定に保ちつつモータを定速で回
転させるように働かせる． すなわち、第４図（ａ）〜（ｃ）にて電圧関係を用いて
説明するに、まず軽負荷制御時の状態を示す（ａ）にお
いては、カレントミラー回路によりモータ流入電流ＩＭ
と比例した電流ＩＣを制御回路２４の基準電圧端子２１
に接続された抵抗Ｒに流し込むことによって誤差増幅器
２７の２つの入力はバランスしている． ここで、Ｒａ　ｌ鱈よモータの内部抵抗によるドロップ
、Ｅａはモータの逆起電力、ｌｃ−ＲはＲをＲａと電流
比を等価に設定した時の電圧ドロップ、（Ｉｃｃ＋Ｉｓ
＋Ｉ２）　Ｒは制御回路２４の基準端−Ｆ−２１から他
の定電圧回路２５．２６等に流れ込む電流および外部抵
抗Ｒによって生ずるＲの電圧ドロップ、Ｖｒは制御回路
内部の電圧リファレンス部で生ずる基準電圧である． 次にモータに重負荷がかかると、第４図（ｂ）に示すご
とく、モータ流入電流が増し、モータの内部抵抗のドロ
ップＲａ　ＩＭが大きくなるが、制御回路２４の基準端
子２１と電源間の抵抗Ｒはモータ内部抵抗Ｒａと比較関
係を持たせてあるから同じように抵抗Ｒの電圧ドロップ
も大きくなる．すなわち、モータが重負荷になっても、
モータ流入電流を検出することによって抵抗Ｒのドロッ
プを増してモータの端子電圧を上げるから、負荷変動に
対してもモータの逆起電力を一定に保ち回転速度を一定
にすることができる． 次にモータの起動時における動作について説明すると、
一般にＤＣモータでは特性上起動時の逆起電力は零より
ゆるやかに増加するので、スター｝・の瞬開では逆起電
力も電流ＩＭも零、トランジスタＱ３は“オフ”となり
、制御回路の出力端子２２にはほぼ電源電圧Ｖｃｃが発
生する．この電圧は誤差増幅器２７の一端の電圧ｂとな
る． 又、誤差増幅器２７の他端の電圧ａは電圧リファレンス
回路２６が働いているので電圧ｂより低い電圧が発生す
る．この状態では誤差増幅器２７の２つの比較入力は、
それぞれａ　＝Ｖｃｃ　−　（ＶＦ，　＋Ｖｒ）ｂ崎Ｖ
ｃｃとなってその差は大きい． しかしながら、これによってカレントミラー回路２８の
トランジスタＱ，のコレクタが導通状態となり、そこを
流れる電流によってモータは回転を始める． 一方、制御回路２４の基準端子２１の電圧ｖ１は、トラ
ンジスタＱｓの最大ドライブ時において、制御回路２４
内部の回路構成で決定される電圧値Ｖｌ（ｗｉｎ）に降
下する． 従って、モータ起動電流ＩＭは前述の通り制御回路への
流入電流の１部１ｃと比例関係を持たせているから、 Ｒ ＝Ｉｃｃ＋Ｉｃ（ｍａｘ）＋１ｓ，　　　　　（１１（
ｗａｘ）＞１２１Ｒ （　　Ｉｃ（ｗａｘ）＞Ｉｃｅ＋Ｔｓ）また、Ｉ．＝ｋ
ｌｃであるから、 Ｒ となる． ここに、Ｉｃは抵抗Ｒからカレントミラー回路のトラン
ジスタＱ２をとおって流れるＩＭに比例した電流、ｌ１
は抵抗Ｒ８流れる全電流である。

第４図（ｃ）は上記のように、モータが最大起動電流に
よって加速されつつある時の誤差増幅器の２つの比較電
圧ａおよびｂを示している。

しかしながら、この状態では，出力トランジスタＱ３の
特性にほぼ無関係に単にその回Ｈ楕成のみによってモー
タの起動電流特性が決まってしまうので、モータに初期
の起動トルクを充分に与えることができない。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述のごとく負性インピーダンスによる
電流制御方式のモータ速度制御回路では、その回路構成
でモータの起動電流特性が決まってしまうので、モータ
に初期の起動トルクを充分に与えることができない。

本発明は従来の上記莫情に鑑みてなされたものであり、
従って本発明の目的は、従来の技術に内在する上記欠点
を解消し，モータの使用状態における定速制御及びモー
タの起動時においても速応的に大きな起動トルクを与え
て起動特性を大幅に改善することを可能とした新規なモ
ータ速度制御回路を提供することにある． 課題を解決するための手段 上記目的を達成する為に、本発明に係るモータ速度制御
回路は、第１の電圧比較回路と、該第１の電圧比較回路
の出力を増幅する対称電流回路とを有し、前記第１の電
圧比較回路の一方の入力に基準電圧と前記対称電流回路
によって制御された発生電圧との和の電圧を加え、他方
の入力に前記対称回路の出力側に接続されるモータの駆
動電流を制御するモータ速度制御回路において、前記第
１の電圧比較回路の２つの入力端子閏に予め定められた
閲値をもつ第２の比較回路を接続し、該第２の比較回路
の出力電流により駆動される受動素子又は能動素子又は
受動素子と能動素子で構成された電圧上昇回路を設け、
該電圧上昇回路の出力を前記対称電流回路の入力に加算
するように構成されている． 発明の従来技術に対する相違点 従来技術では負性インピーダンスによる電流制御方式の
モータ速度制｛卸回路では，回路構成よりモータ流入電
流が定まってしまっていたのに対し、本発明においては
、制御回路内の第１の比較回路が起動時アンバランスに
なるの３利用し、第２の比較回路を動作させ、それに接
続される電圧上昇回路をコントロールして出力回路を飽
和においこみ、起動トルクを改善しようというものであ
る。

実施例 次に本発明をその好ましい各実施例について図面を参照
しながら具体的に説明する． 第１図は本発明に品るモータ速度制御回路の基本構成を
示すブロック図である。

第１図を参照するに、参照番号３はモータ、４は制御回
路、１は制脚回路４の基準電圧端子、２は制御回路４の
出力端子、Ｒは基準電圧端子１と電源端子Ｖｃｃとの間
に接続された直列抵抗、Ｒ１は任意のモータスピード設
定用抵抗、５は定電流Ｊ、６は電圧リファレンス回路、
７は電圧比較回路，８は出力回路部をそれぞれ示してお
り、これらの動作および機能は第３図に示された従来例
の回路とほとんど同じである。

制御回路４にはさらに第２の比較回路９が図中ａ，ｂ間
に設けられ、この第２の比較回路９の出力は電圧上昇回
路１０に入力され、電圧上昇回路１〔１の出力は出力回
路８の入力に加えられている。電圧上昇回路１０は、第
２の比較回路９によりコントロールされる回路であり、
重負荷、モータ起動時にのみ出力回路８の入力電圧を昇
圧する回路である． すなわち、モータ３の起動時において、電圧比較回路７
の２つの入力ａおよびｂの電圧がアンバランスになるの
を利用して、第２の比較回路９を動作させ、その出力を
電圧上昇回路１０に加え、Ｃ点電位、すなわち出力回路
８の入力電圧を起動時又は重負荷時にのみ上昇させ，強
力なトルクを得ようというものである。

第１図をさらに詳細に説明したのが第５図である．即ち
、第５図は本発明による第１の実施例を示す回路構成図
である。

第５図において，３３はモータ，３４は制御回路、３１
は制御回路３４の基準電圧端子、３２は制御回路３４の
出力端子、Ｒは基準電圧端子３１と電源端子Ｖｃｃとの
間に接続された直列抵抗、Ｒ１は基準電圧端子３１と出
力端子３２間に接続された抵抗、３５は定電流源、３６
は電圧リファレンス回路、３７は電圧比較回路，３８は
出力回路部をそれぞれ示す．又、本発明では第２の比較
回路３９としてＰＮＰ　｝ランジスタを用い、そのベー
スを電圧リファレンス回路３６の１端に、エミ・・Ｉタ
を制御回路３４の出力端子３２に接続し、このＰＮＰト
ランジスタのコレクタ電流により駆動される電圧昇圧回
路４〔；はダブラーで構成されている。

すなわち，定常回転時にはスイッチＳＷｌ，Ｓｌｌ＋３
は“ショート”、スイッチＳｌｌＩ２は゛オーブン“し
ている．起動時および重負荷時には第２の比較回路３９
にコントロールされ、スイ・ソチＳＷ１，ＳＷ３は゛′
オープン”、スイッチＳｌｌ＋　２は゜゜ショート”す
るとコンデンサ端子電圧は重畳され、Ｃ点電位は昇圧さ
れる．この為に、出力回路３８には強力なトルクがえら
れる。

なお、起動時に際してこのように働く第２の比較回路３
９はモータの軽負荷時には、その間値のために動作しな
いようになっており、実質的に第１の比較回路３７のみ
で負荷の変動に対する制御が行われる。

さらに、重負荷時に際して第１の比較回路３７の動作が
飽和したときに第２の比較回路３９が動作を始めるよう
に、第２の比較回路３９の２つの入力間に所定の閾値を
設定しておけば、重負荷時の負荷特性を改善することが
できる． 第６図は本発明の第２の実施例を示す回路構成図である
． 第６図を参照するに、第２の比較回路は前例と同じ（Ｐ
ＮＰトランジスタが用いられ、電圧上昇回路は抵抗のみ
とされている。通常は、Ｃ点電位はトランジスタＱｌ．
Ｑ２．０３の流入電流で定まる電位となっており，抵抗
Ｒ４の流入電流も抵抗Ｒ４の値で決定される。

抵抗Ｒ４の流入電流は抵抗Ｒ４を大きくとっておけば制
御動牛上間題はない。起動時に前述のごとく増幅回路の
ａ，ｂ電位のアンバランスを利用して第２の比較回路４
９であるＰＮＰトランジスタが“ＯＮ゜゜し、コレクタ
電流ＩＣ２が電圧上昇回路５１〕に流れ込む．ここで電
圧上昇回路５１〕は抵抗Ｒ４で構成されているので、起
動時にのみＣ点電位はＲ４・ｔｃ２だけ昇圧された時に
なり対称電流回路（出力回路）４８に大電流を流すこと
ができる。

発明の効果 以上説明したように，本発明によれば、モータの使用状
態における定速制御はもちろんのこと，モータの起動時
においてら速応的に大きな起動トルクを与えて起動特性
を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるモータ速度制御回路の基本構成を
示すプロ・・ｌク図、第２図は従来技術の負性インピー
ダンスによる電流制御方式のモータ速度制御回路の基本
原理図、第３図は第２図の具体的な従来例を示す回路図
、第４図（ａ），（ｂ）および（ｃ）は第２図の従来例
におけるモータのそれぞれ軽負荷、重負荷および起動時
の制御電圧の関係を示す図、第５図は本発明による第１
の実施例を示す回路構成図、第６図は本発明による第２
の実施例を示す回路構成図である． １，１１，２１，３１．４１・・・基準電圧端子、２，
１２，２２，３２．４２・・・出力端子、３，１３，２
３，３３．４３・・・モータ、４．１４．２４，３４．
４４・・・制御回路、５，２５．３５．４５・・・定電
流回路、６，２６，３６．４６・・・電圧リファレンス
回路、７　，　２７　，　３７　．　４７・・・第１の
比較回路（誤差増幅器）　、８．２８，３８．４８・・
・対称電流回路（出力回路）　、９，３９．４９・・・
第２の比較回路、１０．４０．５０・・・電圧上昇回路
、Ｒ，Ｒ１，Ｒ．，　Ｒ，，Ｒ４・・・抵抗、Ｃｌ，Ｃ
２・・・コンデンサ特許出願人　　　日本電気株式会社 代　理　人　　　弁理士　熊谷雄太郎 １　基準電圧論子 ２　呂力境子 ３：Ｆ−一夕 ４：制１回路 ５；定電〕緊回路 ＠江りつアレン又回路 牙１の比較回路（誤差處幅Ｂ） 対ｍｓ流回路（出力口路） 牙２の比較口路 電圧上昇回路 第１図 基準電圧誌子 エ７ｌｌ纒子 二し一夕 制舌回路 定電琉回路 電圧リファレンス回路 ゛矛１の比較口路（誤舌増憧器） ス・↑翠圧電流回路（土刀口円 ：　オ２の↓ヒ較回路 電圧上昇回路 筋５叉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の電圧比較回路と、該第１の電圧比較回路の出力を
   増幅する対称電流回路とを有し、前記第１の電圧比較回
   路の一方の入力に基準電圧と前記対称電流回路によって
   制御された発生電圧との和の電圧を加え、他方の入力に
   前記対称回路の出力側に接続されるモータの駆動電流を
   制御するモータ速度制御回路において、前記第１の電圧
   比較回路の２つの入力端子間に予め定められた閾値をも
   つ第２の比較回路を接続し、該第２の比較回路の出力電
   流により駆動される受動素子又は能動素子又は受動素子
   と能動素子で構成された電圧上昇回路を設け、該電圧上
   昇回路の出力を前記対称電流回路の入力に加算すること
   によって前記モータの起動トルクを高めるように制御す
   ることを特徴としたモータ速度制御回路。