JPH037082A - 直流モータ駆動回路 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は直流モータ駆動回路に関し、特にパルス幅変調
技術に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図に従来の直流モータ駆動回路を示す。同図におい
て、１は回転速度誤差検出器、２はパルス幅変調回路、
３は電力制御回路、４はモータである。

回転速度誤差検出器１は、回転速度信号ａと回転速度基
準信号すを比較することにより、回転速度誤差信号Ｃを
出力する。上記回転速度信号ａはモータ４の回転位置を
検出したときのその前縁位置により表わされる０回転速
度誤差信号Ｃと回転速度信号ａをパルス幅変調図２へ入
力することにより、同期が回転速度信号ａと同一で回転
速度誤差信号Ｃの値に応じたパルスのデユーティ比をも
つパルス幅変調信号ｄが得られる。このパルス幅変調信
号ｄは電力制御回路３に入力され、モータ４へのモータ
駆動電流ｅが制御される。

第４図に、モータ４の負荷トルクが大きくなった場合ま
たは電力制御回路３の電源電圧が下がった場合などの不
具合を示す波形の一例を示す。第４図で、（ａｌはパル
ス幅変調信号ｄを示し、（ｂ）はモータ駆動電流ｅを示
す。モータ駆動電流ｅを流すことが可能となった状態、
この例ではパルス幅変調信号がハイレベルにある時はた
だちに電流が流れる訳けではなく、モータ４のコイルの
インダクタンスとコイル抵抗による時定数τ、さらに電
源電圧や逆起電圧などから決まる飽和電流ＩＲにより決
まるカーブで電流Ｉは立ち上がる。電流■は１＝ＩＲ（
１−ｅｘ）、Ｘ＝−ｔ／ｒで表わされる。また、モータ
４の負荷トルクが大きい場合、目的の回転速度に制御す
るための平均モータ駆動電流は多くなる。すると、第４
図に示すように、パルス幅変調信号ｄのデユーティ比が
変化し、ハイレベルの時間つまり電流を流そうとする時
間が長くなる。この状態がさらに悪化した場合、常にモ
ータ駆動電流を流し続けようとして回転速度が速くなり
すぎ、速くなりすぎると次に流すのをやめる時間が増え
、次にまた電流を流し続けようとして、不安定な状態が
続き、目的の速度制御が不可能な状態となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の直流モータ駆動回路は、パルス幅変調回
路２により作られるパルス幅変調信号ｄの周期が回転速
度信号ａの周期と同一であり、はぼ変わらない周期であ
る。このため、モータの負荷トルクが大きい場合や電源
電圧が低下した場合など、つまりモータ駆動電流を多く
必要とする場合またはモータ駆動電流の立ち上がり特性
が悪い場合に不安定な状態となり、目的の回転速度制御
が不可能な状態となるという問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明は、直流モータ
の回転速度信号と回転速度基準信号を入力として回転速
度誤差信号を出力する回転速度誤差検出器と、回転速度
誤差信号と回転速度信号を入力とし回転速度誤差信号に
応じてパルスのデユーティ比を制御してパルス幅変調信
号を出力するパルス幅変調回路と、パルス幅変調信号を
入力としてモータ駆動電流を制御する電力制御回路とを
有する直流モータ駆動回路において、パルス幅変調信号
のパルスのデユーティ比を監視しモード切換信号を出力
するデユーティ比監視回路と、回転速度誤差検出器とパ
ルス幅変調回路との間に設けられ、モード切換信号によ
り伝達ゲインが変えられるようになっているゲイン切換
回路とを備え、パルス幅変調回路は、ゲイン切換回路を
介して回転速度誤差信号を入力し、パルス幅変調信号の
周期をモード切換信号により所定の周期に切換えるよう
にしたものである。

〔作用〕

本発明による直流モータ駆動回路においては、パルスの
デユーティ比の変化を観察してモード切換えを判断し、
切換えが必要な場合はモード切換信号がデユーティ比監
視回路から出力される。

〔実施例〕

第１図は、本発明による直流モータ駆動回路の一実施例
を示すブロック系統図である。第２図は本実施例の動作
を表わす波形の一例を示す波形図である。

第１図において第３図と異なる点は、ゲイン切換回路５
およびデユーティ比監視回路６が付加されたことと、パ
ルス幅変調回路２によりパルス幅変調信号ｄの周期が任
意に変えられることにある。

第２図の波形にその動作を表わす本実施例は、パルス幅
変調信号ｄの周期つまりモードを２種類用意した例であ
る。２種類のモードとは、パルス幅変調信号ｄの周期が
回転速度信号ａの周期と同一の通常モードおよび回転速
度信号ａの周期の倍である倍モードである。第１図にお
いて、ゲイン切換回路５は、回転速度誤差検出器１から
入力される回転速度誤差信号ｆを処理して回転速度誤差
信号ｇとして出力する。

〔従来の技術〕の項で説明したように、モータ駆動電流
ｅは駆動可能状態となってから直ちに流れる訳ではなく
、ある時定数をもってゆっくり立ち上がる。本実施例の
特徴は、パルス幅変調信号ｄのデユーティ比が変化し、
モータ駆動電流ｅを多く必要とした場合、モード切換を
行なうことにより、立ち上がりが緩やかなことによる損
失分を少なくし、回転速度制御を可能にすることである
。

まず、パルス幅変調信号ｄのパルスのデユーティ比の変
化をデユーティ比監視回路６により監視し、通常モード
においては倍モードにした方が良いかどうかをパルス幅
変調信号ｄのハイレベルまたはローレベルを時間計測す
ることにより検出し、倍モードにおいては通常モードに
復帰できるかどうかを同一の方法により検出する。その
結果、モード切換えが必要な場合にはデユーティ比監視
回路６はモード切換信号りを出力する。このモード切換
信号りによりパルス幅変調回路２は、適切な周期をもつ
パルス幅変調信号ｄを出力するようにそのモードを切り
換える。さらに、速度ループの安定性を左右するループ
ゲインがモードを変えることによって変わってしまうた
め、ゲイン切換回路５はモード切換信号ｇを入力とし、
常にどのモードでも最適なループゲインが得られるよう
に動作する。

第２図は上記動作を説明するものであり、（ａ）は回転
速度信号ａを示し、（ｂ）と（Ｃ）は通常モードにおけ
るパルス幅変調信号とモータ駆動電流の例、＋ｄ＋と（
ｅ）は倍モードにおけるパルス幅変調信号とモータ駆動
電流の例を示す。第２図から分かるように、通常モード
におけるパルス幅変調信号ｄ′およびモード駆動電流ｅ
′の周期Ｔ１＋Ｔ２は回転速度信号ａと同じ周期である
が、倍モードにおけるパルス幅変調信号ｄ“およびモー
ド駆動電流ｅ″の周期Ｔ３＋Ｔ４は回転速度信号ａの周
期の倍となる。第２図［Ｃ）、　ｔｅｌから分かるよう
に、倍モードにおいてはモータ駆動電流の立ち上がりに
よる損失分を少なくすることができる。

なお、上記実施例においては、通常モードと倍モードの
２種類としたが、さらに種類を増やせばより細かい制御
を行なうことができる。

Ｃ発明の効果〕 以上説明したように本発明は、パルス幅変調信号のパル
スのデユーティ比の変化を監視し、監視の結果によりモ
ードを設定することにより、パルス幅変調信号の周期を
モータ駆動電流の大きさに応じた最適な周期に設定し、
速度ループのループゲインを常に最適な状態に維持する
ようにしたことにより、従来は回転速度制御不能な状態
に対しても回転速度制御可能とすることができ、高性能
な直流モータ駆動回路を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による直流モータ駆動回路の一実施例を
示す系統図、第２図は第１図の回路の動作を説明するた
めの波形図、第３図は従来の直流モータ駆動回路を示す
系統図、第４図は第３図の回路の動作を説明するための
波形図である。 １・・・回転速度誤差検出器、２・・・パルス幅変調回
路、３・・・電力制御回路、４・・・モータ、５・・・
ゲイン切換回路、６・・・デユーティ比監視回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流モータの回転速度信号と回転速度基準信号を入力と
   して回転速度誤差信号を出力する回転速度誤差検出器と
   、前記回転速度誤差信号と回転速度信号を入力とし前記
   回転速度誤差信号に応じてパルスのデューティ比を制御
   してパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調回路と、
   前記パルス幅変調信号を入力としてモータ駆動電流を制
   御する電力制御回路とを有する直流モータ駆動回路にお
   いて、 前記パルス幅変調信号のパルスのデューティ比を監視し
   モード切換信号を出力するデューティ比監視回路と、前
   記回転速度誤差検出器とパルス幅変調回路との間に設け
   られ、前記モード切換信号により伝達ゲインが変えられ
   るようになっているゲイン切換回路とを備え、 前記パルス幅変調回路は、前記ゲイン切換回路を介して
   前記回転速度誤差信号を入力し、前記パルス幅変調信号
   の周期を前記モード切換信号により所定の周期に切換え
   る ことを特徴とする直流モータ駆動回路。