JPH02151294A - Motor driving device - Google Patents

Motor driving device

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Publication number
JPH02151294A
JPH02151294A JP30490588A JP30490588A JPH02151294A JP H02151294 A JPH02151294 A JP H02151294A JP 30490588 A JP30490588 A JP 30490588A JP 30490588 A JP30490588 A JP 30490588A JP H02151294 A JPH02151294 A JP H02151294A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
motor
output
oscillator
comparator
Prior art date
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Pending
Application number
JP30490588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Tsukiyama
築山 康孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP30490588A priority Critical patent/JPH02151294A/en
Publication of JPH02151294A publication Critical patent/JPH02151294A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To guarantee the safety of a motor drive itself by coupling latch means with set and reset terminals utilizing the output of an oscillator as a reset signal to motor current limiting means, calculating a logic product of the output and the output of a comparator for determining the duty of a motor winding, and coupling it to a power amplifier. CONSTITUTION:A motor current is detected and amplified by a current detector 5. When the voltage arrives at a preset current limiting level VCL, the output of a current limiting comparator 6 is switched as b. In this case, a RS type flip-flop 10 is set by the output of the current limiting comparator 6, a power amplifier 1 is cut OFF as shown in Fig. 2c through an AND gate 8, and the motor current is reduced. Since the oscillation frequency of an oscillator 4 is set to approx. 10-100kHz to become much higher frequency than a time constant of the inductance component Lm and the resistance component Rm of the motor, the period of the operation of limiting the current the release thereof becomes the same as the oscillation frequency of the oscillator 4.

Description

【発明の詳細な説明】 T東上の利用分野 本発明はモータ駆動装置において、半導体集梼回路を用
い、高出力、大電流を得、装置の安全性をも保障する電
流制限付きのモータ駆動装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Field of Application of T Tojo The present invention is a motor drive device that uses a semiconductor integrated circuit to obtain high output and large current, and has a current limit that also guarantees the safety of the device. It is related to.

従来の技術 従来、この種の電流制限付きモータ駆動装置は第3図に
示すような構成であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of current-limited motor drive device has had a configuration as shown in FIG.

第3図において、1は電力増幅器、2は比較器、3は誤
差増幅器、4は発振器、5は電流検出器、6は電流制限
用ヒステリシスコンパレータ、7はトルク指令入力端子
、8は論理積回路、9はモータ巻線、RC5は電流検出
抵抗、R@IR(+Rcfは誤差増幅器3のゲイン設定
用抵抗、Dl又はD2はモータ電流を還流させるフライ
ホイールダイオードである。ここでは簡単に一相モータ
の場合を想定している。
In Fig. 3, 1 is a power amplifier, 2 is a comparator, 3 is an error amplifier, 4 is an oscillator, 5 is a current detector, 6 is a hysteresis comparator for current limiting, 7 is a torque command input terminal, and 8 is an AND circuit. , 9 is the motor winding, RC5 is the current detection resistor, R@IR (+Rcf is the gain setting resistor of the error amplifier 3, and Dl or D2 is the flywheel diode that circulates the motor current.Here, we will simply refer to the one-phase motor. This is assumed to be the case.

第4図は、モータ回転時のトルク指令信号と各部の電圧
との関係を示したもので、第5図は、電流制限時のモー
タ電流と各部の電圧との関係を示したものである。
FIG. 4 shows the relationship between the torque command signal and the voltage of each part when the motor is rotating, and FIG. 5 shows the relationship between the motor current and the voltage of each part when the current is limited.

Dl又はD2は、電力増幅11が電流シンク型の時はD
l、電流ソース型の時はD2というように、電力増幅器
1にふされしい配置にする。
Dl or D2 is D when the power amplifier 11 is a current sink type.
1, and D2 when it is a current source type, which is an appropriate arrangement for the power amplifier 1.

以下、発振器4として、三角波発振器を用いた場合を第
4図及び第5図を用いて説明する。
Hereinafter, a case where a triangular wave oscillator is used as the oscillator 4 will be explained using FIGS. 4 and 5.

まずモータを回転させるために、トルク指令入力端子7
に、トルク指令信号を第4図(a)の様に加える。する
と、モータ電流が第4図(a)の様に発生するが、これ
を電流検出器5により増幅し、モータ電流に比例した出
力電圧を得る。この電圧と前記トルク指令信号との誤差
分が第4図(a)の斜線部となる。この誤差分を誤差増
幅器3により増幅し、第4図(b)のような誤差電圧を
得る。この誤差電圧と第4図(C)で示される発振器4
の三角波発振の振幅電圧とを、比較器2により比較し、
第4図(d)の比較器出力を得る。
First, in order to rotate the motor, torque command input terminal 7
Then, a torque command signal is applied as shown in FIG. 4(a). Then, a motor current is generated as shown in FIG. 4(a), which is amplified by the current detector 5 to obtain an output voltage proportional to the motor current. The error between this voltage and the torque command signal is the shaded area in FIG. 4(a). This error is amplified by the error amplifier 3 to obtain an error voltage as shown in FIG. 4(b). This error voltage and the oscillator 4 shown in FIG.
Compare the amplitude voltage of the triangular wave oscillation with the comparator 2,
The comparator output shown in FIG. 4(d) is obtained.

この比較器出力は電力増幅器1により電力増幅され、モ
ータ巻線に電流を流す。その制御は、第4図の比較器出
力の高い方のレベル“H″で、モータ巻線の通電を行な
い、低い方のレベル”L”で、モータ巻線の非通電を行
なうといったいわゆるパルス幅変調(以下PWMと略す
る)方式を行ない、モータ電流を制御する。
This comparator output is power amplified by a power amplifier 1 and causes current to flow through the motor windings. The control is based on a so-called pulse width in which the motor windings are energized at the higher level "H" of the comparator output in Figure 4, and the motor windings are de-energized at the lower level "L". A modulation (hereinafter abbreviated as PWM) method is performed to control the motor current.

ここで、モータ電流が第5図(a)に示すようにある電
流値I MCH以上になると、電流検出器5の出力電圧
は、電流制限用ヒステリシスコンパレータ6(以下ヒス
コンパレータと略す)の電流制限レベルVCt以上の電
圧になり、前記ヒスコンパレータ6から第5図(b)の
様な信号が出力される。この信号により、第5図(C)
の様に電力増幅器1を遮断しモータ電流を減少させる。
Here, when the motor current exceeds a certain current value IMCH as shown in FIG. The voltage becomes higher than the level VCt, and the hysteresis comparator 6 outputs a signal as shown in FIG. 5(b). With this signal, Fig. 5 (C)
The power amplifier 1 is cut off and the motor current is reduced as shown in FIG.

モータ電流がある電流値I MCL以下になると、前記
ヒスコンパレータ6は電力増幅器1が再び動作するよう
な信号を出し、モータ電流が流れはじめるといったモー
タ電流の電流制限を行なう構成であった。
When the motor current falls below a certain current value IMCL, the hysteresis comparator 6 outputs a signal that causes the power amplifier 1 to operate again, thereby limiting the motor current so that the motor current begins to flow.

発明が解決しようとする課題 このような、従来の構成では、電流制限の動作と解除が
、モータ巻線のインダクタンス成分り。
Problems to be Solved by the Invention In such a conventional configuration, the operation and release of the current limit depend on the inductance component of the motor winding.

や、抵抗成分R1と、ヒステリシスコンパレータ6のヒ
ステリシス幅△vcLにより、一義的に決まってしまう
It is uniquely determined by the resistance component R1 and the hysteresis width ΔvcL of the hysteresis comparator 6.

これは、モータ巻線のインダクタンス成分り。This is due to the inductance component of the motor windings.

と抵抗成分R6により、モータ電流に、遅れが生じ、第
5図(a)の様に、ヒスコンパレータ6の、ヒステリシ
ス幅△VCtの間で、通電、非通電を繰返す。
A delay occurs in the motor current due to the resistance component R6, and as shown in FIG. 5(a), the hysteresis comparator 6 repeats energization and de-energization within the hysteresis width ΔVCt.

この繰返しの周期tctとすると tCL=に一△Vct−Rm/ L m   ・・・・
”(1)但し、kは比例定数 第1式の関係式を得る。
If the cycle of this repetition is tct, then tCL=1△Vct-Rm/Lm...
``(1) However, k obtains the relational expression of the proportional constant equation 1.

この繰返しの周波数成分は、モータ巻線を通じ外部への
不要輻射となり、モータ駆動装置の周辺に悪影響をおよ
ぼす。
This repetitive frequency component becomes unnecessary radiation to the outside through the motor windings, and adversely affects the surroundings of the motor drive device.

本発明は、このような問題点を解決するもので、前記の
不要輻射を容易に対策することが可能となリモータの高
出力、大電流の駆動を可能とし、装置自身の安全性も保
障する電流制限付きモータ駆動装置を提供するものであ
る。
The present invention solves these problems, and enables the remoter to be driven with high output and large current, which makes it possible to easily take measures against the above-mentioned unnecessary radiation, and also ensures the safety of the device itself. A motor drive device with current limitation is provided.

課題を解決するための手段 この問題点を解決するために、本発明は、発振器の出力
をリセット信号として利用するセット及びリセット端子
材のラッチ手段を、モータ電流をあらかじめ設定された
レベルに制限するための電流制限手段と結合し、その出
力とモータ巻線のデユーティを決定する比較器の出力と
の論理積を取り電力増幅器に結合させたものである。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the present invention provides a set and reset terminal material latching means that utilizes the output of an oscillator as a reset signal to limit the motor current to a preset level. The output is ANDed with the output of a comparator that determines the duty of the motor windings, and the result is coupled to a power amplifier.

作用 この構成により、モータ電流が増加し、モータ電流をあ
らかじめ設定されたレベルに制限するための電流制限手
段の出力が5ラッチ手段によりセットされ、電力増幅器
の出力が遮断されても、発振器の発振周波数により、ラ
ッチ手段がリセットされるため、電流制限の解除は、発
振器の発振周波数に同期することとなる。
Effect: With this configuration, when the motor current increases, the output of the current limiting means for limiting the motor current to a preset level is set by the 5 latch means, and even if the output of the power amplifier is cut off, the oscillator oscillates. Since the latch means is reset by the frequency, the release of the current limit is synchronized with the oscillation frequency of the oscillator.

実施例 第1図は本発明の一実施例による電流制限付きモータ駆
動装置の回路図である。ここでは簡単な単相モータの例
を示している。
Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram of a motor drive device with current limitation according to an embodiment of the present invention. Here, a simple single-phase motor example is shown.

第1図において、■は電力増幅器、2は比較器、3は誤
差増幅器、4は発振器、5は電流検出器、6は電流制限
用コンパレータ、7はトルク指令入力端子、8は論理積
回路、9はモータ巻線、10はセット及びリセット端子
材のラッチ手段の一例としてR3型フリップフロップ回
路、RC3は電流検出抵抗、Ran Rr+ Rcrは
誤差増幅器3のゲイン設定抵抗、vcLは電流制限レベ
ル、vMはモータ電圧、Dl又はD2はモータ電流を還
流させるフライホイールダイオードである。
In FIG. 1, ■ is a power amplifier, 2 is a comparator, 3 is an error amplifier, 4 is an oscillator, 5 is a current detector, 6 is a current limit comparator, 7 is a torque command input terminal, 8 is an AND circuit, 9 is a motor winding, 10 is an R3 type flip-flop circuit as an example of a latch means for set and reset terminal materials, RC3 is a current detection resistor, Ran Rr+Rcr is a gain setting resistor of the error amplifier 3, vcL is a current limit level, vM is the motor voltage, and Dl or D2 is a flywheel diode that circulates the motor current.

第2図は、電流制限時のモータ電流と各部の電圧との関
係を示したものである。
FIG. 2 shows the relationship between the motor current and the voltage at each part when the current is limited.

Dl又はD2は、電力増幅器1が、電流シンク型の時は
Dl、電流ソース型の時はD2というように、電力増幅
器1にふされしい配置にする。以下、発振器4として三
角波発振器を用いた場合の電流制限が動作する時の説明
を第2図を用いて説明する。
Dl or D2 is arranged appropriately for the power amplifier 1, such as Dl when the power amplifier 1 is a current sink type, and D2 when the power amplifier 1 is a current source type. The operation of current limiting when a triangular wave oscillator is used as the oscillator 4 will be explained below with reference to FIG.

トルク指令を入力し、モータが回転するまでは従来例と
同様であるが、トルク指令が最大となり、モータをフル
デユーティで通電すると、モータ電流はモータ巻線の抵
抗成分R,/モータ巻線のインダクタンス成分り、の時
定数により、除々に電流が増加する。この様子を第2図
(a)に示す。
The process is the same as the conventional example until the torque command is input and the motor rotates, but when the torque command reaches the maximum and the motor is energized at full duty, the motor current will be the resistance component of the motor winding R, / the inductance of the motor winding. The current gradually increases due to the time constant of the component. This situation is shown in FIG. 2(a).

このモータ電流は、電流検出器5により検出。This motor current is detected by a current detector 5.

増幅される。その電圧が、あらかじめ設定された電流制
限のレベルvcLに達すると、電流制限用コンパレータ
6の出力が、第2図(b)の様に切り換わる。
amplified. When the voltage reaches a preset current limit level vcL, the output of the current limit comparator 6 is switched as shown in FIG. 2(b).

この時の電流値が、第2図におけるI 1icHである
。この時、電流制限用コンパレータ6の出力により、R
8型フリップフロップ回路10をセットし、論理積回路
8を通じ、第2図(C)の様に電力増幅器1が遮断され
モータ電流は減少する。この時、電流制限用コンパレー
タの出力は第2図(b)の様に、再び電力増幅器1の出
力を動作させるように切り換わるが、R3型フリップフ
ロップ回路10により、先の遮断信号がラッチされてい
るため、引続き電力増幅器1は遮断状態のままでいる。
The current value at this time is I 1icH in FIG. 2. At this time, R
The 8-type flip-flop circuit 10 is set, and the power amplifier 1 is cut off through the AND circuit 8 as shown in FIG. 2(C), and the motor current is reduced. At this time, the output of the current limiting comparator is switched to operate the output of the power amplifier 1 again as shown in FIG. 2(b), but the previous cutoff signal is latched by the R3 type flip-flop circuit 10. Therefore, the power amplifier 1 continues to remain in the cut-off state.

次に、発振器4の三角波発振の撮輻のうち、あるタイミ
ングで、R5型フリップフロップをリセットするように
すると、先の遮断状態がリセットされるため、電力増幅
器1は再び動作状態となる。第2図(d)では三角波振
幅の最も高い電圧でリセットした場合を示している。し
たがって、第2図(c)の電力増幅器1は、第2図(d
)の三角波振幅の最も高い電圧で、再び動作状態になる
のを示している。
Next, when the R5 type flip-flop is reset at a certain timing during the recording of the triangular wave oscillation of the oscillator 4, the previous cut-off state is reset, so that the power amplifier 1 returns to the operating state. FIG. 2(d) shows the case where the reset is performed at the voltage with the highest triangular wave amplitude. Therefore, the power amplifier 1 of FIG. 2(c) is
) indicates that the device is in the operating state again at the voltage with the highest triangular wave amplitude.

以上の動作は何度も繰り返し起こるが、通常、発振器4
の発振周波数はl0KHz〜100KHz程度に設定さ
れ、モータのインダクタンス成分Lイと抵抗成分RI1
1による時定数よりも、はるかに高い周波数になるため
、その電流制限の動作と解除の周期は発振器4の発振周
波数と同じになる。
The above operation occurs repeatedly, but usually the oscillator 4
The oscillation frequency of is set to about 10KHz to 100KHz, and the inductance component L of the motor and the resistance component RI1
Since the frequency is much higher than the time constant of 1, the period of operation and release of the current limit becomes the same as the oscillation frequency of the oscillator 4.

発明の効果 以上のように、本発明によれば、電流制限の動作と解除
の周期は、発振器4の発振周波数と同じになり、この周
波数成分は、任意に設定できる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the cycle of current limiting operation and release is the same as the oscillation frequency of the oscillator 4, and this frequency component can be set arbitrarily.

また、PWMの基準周波数は、周辺の装置等に悪影ツを
及ぼさない周波数に設定され、その周波数についての不
要輻射に対する対策ら行なわれているため、電流制限の
ための不要輻射対策が別途必要となることはない。
In addition, the reference frequency of PWM is set to a frequency that does not have an adverse effect on surrounding devices, etc., and measures are taken to prevent unnecessary radiation at that frequency, so additional measures against unnecessary radiation are required to limit the current. It will never be.

また、電流制限用コンパレータは、ヒステリシスを持た
す必要がなくなる為、簡単な回路で実現することもでき
る。
Furthermore, since the current limiting comparator does not need to have hysteresis, it can be realized with a simple circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例による電流制限付きモータ駆
動装置の回路図、第3図は従来の電流制御・・・・・・
電力増幅器、2・・・・・・比較器、3・・・・・・誤
差増幅器、4・・・・・・発振器、5・・・・・・電流
検出器、6・・・・・・電流制限用ヒスコンパレータ、
7・・・・・・トルク指令入力端子、8・・・・・・論
理積回路、9・・・・・・セット及びリセット端子付ラ
ッチ手段。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名第 図 第 図
Fig. 1 is a circuit diagram of a motor drive device with current limitation according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a circuit diagram of a conventional current control device.
Power amplifier, 2... Comparator, 3... Error amplifier, 4... Oscillator, 5... Current detector, 6... Hiss comparator for current limit,
7... Torque command input terminal, 8... AND circuit, 9... Latch means with set and reset terminals. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano and one other person

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] トルク指令信号とモータ電流を検出した信号との誤差を
増幅し、その誤差電圧と発振器の電圧とを比較し、モー
タ巻線の通電デューティを決定する比較器を有し、前記
モータ電流をあらかじめ設定されたレベルに制限するた
めの電流制限手段を有し、その電流制限手段の出力をセ
ット及び、リセット端子を持つラッチ手段のセット端子
に接続し、前記ラッチ手段のリセット端子には、前記発
振器の出力を結合し、前記ラッチ手段の出力と、前記比
較器の出力との論理積を電力増幅器に接続し、モータ電
流を制御するとともに、その電流の制限は、前記発振器
の発振周波数に同期させることを特徴とするモータ駆動
装置。
It has a comparator that amplifies the error between the torque command signal and the signal that detects the motor current, compares the error voltage with the voltage of the oscillator, and determines the energization duty of the motor windings, and sets the motor current in advance. The output of the current limiting means is connected to a set terminal of a latch means having set and reset terminals, and the reset terminal of the latch means is connected to the output of the oscillator. combining the outputs, connecting the AND of the output of the latching means and the output of the comparator to a power amplifier, controlling the motor current, and synchronizing the limitation of the current with the oscillation frequency of the oscillator; A motor drive device featuring:
JP30490588A 1988-12-01 1988-12-01 Motor driving device Pending JPH02151294A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009027924A (en) * 2008-11-07 2009-02-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd Motor driving device
JP6117389B1 (en) * 2016-01-27 2017-04-19 株式会社東海理化電機製作所 Motor drive device

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