JPH07222491A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電流が略零での制御を可能としながらアーム短
絡を防止することができ、しかもＰＷＭパルス信号の最
小幅を補償して確実な微小電流の制御が行えるモータ駆
動装置を提供するにある。 【構成】比較器１２Ａ又は１２Ｂは駆動電流の反転する
際に正逆切換回路１のスイッチング素子ＳＷ₂ 又はＳＷ
₄ がオフしてそのスイッチング素子ＳＷ₂ 又はＳＷ₄ に
流れる電流が所定値以下になったことを検出する。この
比較器１２Ａ，１２Ｂが上記の検出を行うまで、スイッ
チング素子ＳＷ₂ 又はＳＷ₄ に直列に接続されているス
イッチング素子ＳＷ₁ 又はＳＷ₃ の制御端にＰＷＭ制御
回路４Ａ又は４ＢからのＰＷＭパルス信号が送られるの
を停止させ、アーム短絡の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータ駆動装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来バイポーラトランジスタのようなス
イッチング素子をブリッジ接続した正逆切換回路により
ＤＣモータの駆動電流の方向を切り換えるとともに、対
向辺にあるスイッチング素子の一方をＰＷＭパルス信号
によりオンオフして駆動電流を制御し、検出される負荷
電流が指令値（目標設定値）に一致するよう制御するモ
ータ駆動装置がある。

【０００３】ところで駆動電流の方向切換時に、スイッ
チング素子のスイッチング遅れ等により直列に接続した
スイッチング素子同士が同時オンして所謂アーム短絡が
起きることがある。そのため例えばＰＷＭパルス信号を
スイッング素子に与えるのを制御するために設けたゲー
ト回路の制御信号と、出力電圧とが異なっている期間を
計測して常にゲート回路の制御信号と出力電圧とが一定
時間遅れるようにしてデッドタイムを調整し、アーム短
絡を防止するものが特開平２−３０７３６９号に見られ
るように提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなデッドタ
イム調整を行うものでは必ず、デッドタイムが存在して
制御できない区間が生じ、電流零近傍における制御性が
悪くなるという問題がああった。またＰＷＭ制御におい
てＰＷＭパルス信号の幅が正規の最小幅で与えられたと
しても、回路内の信号伝達時に波形歪や減衰が生じてス
イッチング素子の制御端に入力する際には正規の幅より
幅狭となって、スイッチング素子をオン駆動できなくな
り、微小電流の制御が行えない等の問題があった。

【０００５】またＰＷＭ制御の場合一般的にキャリア周
波数が固定であるためモータのインダクタンスの違いに
より駆動電流やモータに微振動（リップル）が発生す
る。そこでモータを取付け、全システムを組み上げてか
ら振動が最小となるようにキャリア周波数を調整してい
た。本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、請
求項１の発明の目的とするところは電流が略零での制御
を可能としながらアーム短絡を防止することができ、し
かもＰＷＭパルス信号の最小幅を補償して確実な微小電
流の制御が行えるモータ駆動装置を提供するにある。

【０００６】請求項２の発明の目的とするところは、請
求項１の発明の目的に加えて、最小パルス幅を自動的に
簡単に設定することができるモータ駆動装置を提供する
にある。請求項３、４の発明の目的とするところは、請
求項１の発明の目的に加えて、ＰＷＭ制御のキャリア周
波数をＤＣモータのインダクタンスに対応する形で自動
的に設定することができるモータ駆動装置を提供するに
ある。

【０００７】請求項５、６、７の発明の目的とするとこ
ろは電流振動や位置振動を検出して振動が最小となる最
適なキャリア周波数を自動的に設定することができるモ
ータ駆動装置を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、ブリッジ接続された４つのス
イッチング素子からなり直列接続されたスイッチング素
子同士の接続点にＤＣモータを接続し、対向辺にあるス
イッチング素子同士をオン又はオフすることによりＤＣ
モータに供給する駆動電流の方向を切り換える正逆切換
回路と、ＤＣモータに流れる負荷電流を検出する電流検
出手段とを備え、電流検出手段の検出電流値とＤＣモー
タに供給する駆動電流の大きさを決める指令値との偏差
に基づいて検出電流値が指令値になるようにＤＣモータ
に供給する駆動電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御回路と
を備えたモータ駆動装置において、ＤＣモータの駆動電
流の方向が正逆切り換わる直前でオン状態のスイッチン
グ素子をオフし、このスイッチング素子に流れる残留電
流を検出してその電流値が所定値以下になった時にスイ
ッチング素子の切り換えを行う手段と、予め設定された
最小パルス幅以下にならないようにＰＷＭ制御回路から
出力されるＰＷＭパルス信号のパルス幅を補正する手段
を備えたものである。

【０００９】請求項２の発明では、最小パルス幅はスイ
ッチング素子の電流応答より計測された電流の立ち上が
り時間と立ち下がり時間に基づいて設定したものであ
る。請求項３の発明では、ＤＣモータを定電流駆動した
際のＤＣモータに流れる電流の応答時間を計測してその
計測値に基づいてＰＷＭ制御回路のキャリア周波数を設
定する手段を設けたものである。

【００１０】請求項４の発明では、ＤＣモータに流れる
電流の立ち上がり時、立ち下がり時の応答時間の逆数に
基づいてＰＷＭ制御回路のキャリア周波数を設定するも
のである。請求項５の発明では、モータ電流の振幅若し
くは位置の振幅を検出する手段を設けこの手段の計測値
によりＰＷＭキャリア周波数を切り換える手段を設けた
ものである。

【００１１】請求項６の発明では、電流検出手段で検出
される電流から電流リップルのピーク−ピーク値を検出
しこのピーク−ピーク値が前回検出したピーク−ピーク
値と略同等になるまでＰＷＭ制御回路のキャリア周波数
を低い周波数から高い周波数に上昇させる手段を備えた
ものである。請求項７の発明では、ＤＣモータの位置を
検出する位置検出手段を備え、この位置検出手段の検出
信号と、位置決め制御時に与えられる位置指令値との差
分値より位置信号のリップルのピーク−ピーク値を検出
し、この検知したピーク−ピーク値が前回検出したピー
ク−ピーク値と略同等になるまでＰＷＭ制御回路のキャ
リア周波数を低い周波数から高い周波数に上昇させる手
段を備えたものである。

【００１２】

【作用】請求項１の発明によれば、ＤＣモータの駆動電
流の方向が正逆切り換わる直前でオン状態のスイッチン
グ素子をオフし、このスイッチング素子に流れる残留電
流を検出してその電流値が所定値以下になった時にスイ
ッチング素子の切り換えを行う手段により、アーム短絡
を防止するとともに電流零付近の制御性を良くすること
ができ、また予め設定された最小パルス幅以下にならな
いようにＰＷＭ制御回路から出力されるＰＷＭパルス信
号のパルス幅を補正する手段を備えてあるので、信号伝
達時の波形歪や、減衰によるＰＷＭパルス信号の幅狭化
を補正することができ、そのためスイッチング素子の駆
動を確実にして微小電流の制御が可能となる。

【００１３】請求項２の発明によれば、最小パルス幅を
スイッチング素子の電流応答より計測された電流の立ち
上がり時間と立ち下がり時間に基づいて設定するので、
実際に使用するスイッチング素子の電流応答性に応じた
最小パルス幅の設定ができ、その結果最小駆動電流値が
確保でき、微小範囲での電流制御が確実に行える。請求
項３の発明によれば、ＤＣモータを定電流駆動した際の
ＤＣモータに流れる電流の応答時間を計測してその計測
値に基づいてＰＷＭ制御回路のキャリア周波数を設定す
る手段を設けたので、モータのインダクタス値に応じた
キャリア周波数が設定できる。

【００１４】特に請求項４の発明によれば、ＤＣモータ
に流れる電流の立ち上がり時、立ち下がり時の応答時間
の逆数に基づいてＰＷＭ制御回路のキャリア周波数を設
定するものであるから、モータの大きさが変動した際
に、最適なＰＷＭ制御のキャリア周波数を決定すること
ができ、制御性も向上する。請求項５の発明によれば、
モータ電流の振幅若しくは位置の振幅を検出する手段を
設けこの手段の計測値によりＰＷＭキャリア周波数を切
り換える手段を設けたから、装置全体の電流リップルや
位置変動を最小にすることができるＰＷＭ制御のキャリ
ア周波数を自動的に設定するができる。

【００１５】特に請求項６の発明によれば、電流検出手
段で検出される電流から電流リップルのピーク−ピーク
値を検出しこのピーク−ピーク値が前回検出したピーク
−ピーク値と略同等になるまでＰＷＭ制御回路のキャリ
ア周波数を低い周波数から高い周波数に上昇させる手段
を備えたものであるから、電流リップルを最小にし、電
流を安定させ制御性を向上させることができる。

【００１６】請求項７の発明では、ＤＣモータの位置を
検出する位置検出手段を備え、この位置検出手段の検出
信号と、位置決め制御時に与えられる位置指令値との差
分値より位置信号のリップルのピーク−ピーク値が前回
検出したピーク−ピーク値と略同等になるまでＰＷＭ制
御回路のキャリア周波数を低い周波数から高い周波数に
上昇させる手段を備えたから、位置決め時の位置変動を
最小にして位置決めを安定させ、位置決め装置としての
制御性を向上させることができる。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）図１は本実施例の回路構成を示しており、
本実施例のＤＣモータＭの駆動電流の方向を切り換える
正逆切換回路１は図２に示すように４つのスイッチング
素子（例えば、バイポーラトランジスタ）ＳＷ₁ 〜ＳＷ
₄ を抵抗Ｒ₅ 、Ｒ₆ を介してブリッジ接続して構成さ
れ、抵抗Ｒ₅ とスイッチング素子ＳＷ₂ の接続点と、抵
抗Ｒ₆ とスイッチング素子ＳＷ₄ の接続点との間にＤＣ
サーボモータからなるＤＣモータＭと電流センサ２との
直列回路を接続し、対角辺にあるスイッチング素子ＳＷ
₁ 、ＳＷ₄ 同士又はスイッチング素子ＳＷ₃ 、ＳＷ₂ 同
士をオンさせ、他方をオフさせることにより、ＤＣモー
タＭの駆動電流の方向を切り換え、ＤＣモータＭの回転
方向を正逆に切り換えるようになっている。尚正逆切換
回路１は直流電源Ｖｃｃに対して後述する抵抗Ｒ₀ とス
イッチング素子ＳＷ₅ との並列回路を接続されている。

【００１８】電流センサ２はＤＣモータＭに流れる負荷
電流を検出するもので、その検出電流値を示す信号（図
２（ｂ）に示す）はフィードバック信号ＦＤとして減算
回路３に帰還される。減算回路３はＤＣモータＭの回転
速度を設定するためにＤＣモータＭに流す目標電流値を
示す指令値（図２（ａ）に示す）と、フィードバック信
号ＦＤの値との偏差を求めるためのもので、偏差値（図
２（ｃ）に示す）を正転用のＰＷＭ制御回路４Ａ、逆転
用ＰＷＭ制御回路４Ｂ及び方向検出器５、反転検出器６
に夫々出力する。

【００１９】ＰＷＭ制御回路４Ａ，４Ｂは減算回路３か
らの偏差値が零となるように、夫々後述するＰＷＭ補正
カウンタ７Ａ、７Ｂ、ゲート回路８Ａ、８Ｂを通じて正
逆切換回路１のスイッチング素子ＳＷ₁ 、ＳＷ₃ の制御
端（トランジスタであればベース）にＰＷＭパルス信号
を与えてスイッチング素子ＳＷ₁ 、ＳＷ₃ のスイッチン
グを制御することにより、ＤＣモータＭに流す駆動電流
を制御するようになっている。三角波回路１４は各ＰＷ
Ｍ制御回路４Ａ，４Ｂに三角波形のキャリア信号を与え
るもので、＋端子、−端子はＰＷＭ制御回路４Ａの＋端
子、ＰＷＭ制御回路４Ｂの−端子に夫々対応する。

【００２０】方向検出器５は図３（ａ）に示すように減
算回路３の偏差値についてゼロクロス検出を行い、偏差
値が正側にある場合には正転、負側にある場合には逆転
として夫々に対応する信号Ｓ１，Ｓ２を出力するように
なっており、正側である場合には上記ゲート回路８Ａの
制御端と、ゲート回路９Ａを通じてスイッチング素子Ｓ
Ｗ₄ の制御端とに信号Ｓ１を与えてゲート回路８Ａをオ
ンするとともに、スイッチング素子ＳＷ₄ をオンする。
一方回転方向が負側の場合には上記ゲート回路８Ｂの制
御端と、ゲート回路９Ｂを通じてスイッチング素子ＳＷ
₂ の制御端とに夫々信号Ｓ２を与えて、ゲート回路８Ｂ
をオンするとともに、スイッチング素子ＳＷ₂ をオンす
る。

【００２１】反転検出器６は減算回路３の偏差値が図３
（ｂ）に示す設定値Ｌ₁ から設定値Ｌ₂ を越えた場合
に、逆転を検出して正→逆を示す信号を、また設定値Ｌ
₂ から設定値Ｌ₁ を越えた場合には正転を検出して逆→
正を示す信号を出力し、正から逆に反転した時にはＪ−
Ｋフリップフロップ１０のＪ端子に信号を、また逆から
正に判定した時にはＪ−Ｋフリップフロップ１０のＫ端
子に信号を与えて、Ｊ−Ｋフリップフロップ１１のＱ出
力、及び反転Ｑ出力の信号を反転させるようになってい
る。

【００２２】Ｊ−Ｋフリップフロップ１０はＱ出力をゲ
ート回路１１Ａの制御端に、反転Ｑ出力をゲート回路１
１Ｂの制御端に夫々与えてゲート回路１１Ａ、１１Ｂの
開閉を制御するようになっている。ゲート回路１１Ａ、
１１Ｂは夫々比較器１２Ａ、１２Ｂからの出力Ｇ１、Ｇ
２の通過制御を行うものであり、ゲート回路１１Ａを通
過した比較器１２Ａの出力Ｇ１はゲート回路８Ａ及びゲ
ート回路９Ａの制御端に与えれれ、ゲート回路１１Ｂを
通過した比較器１２Ｂの出力はゲート回路８Ｂ及びゲー
ト回路９Ｂの制御端に与えられる。

【００２３】比較器１２Ａは増幅器Ａ₁ の出力電圧と基
準電圧Ｖref₁とを比較し、出力電圧が基準電圧Ｖref₁を
下回ったときに出力を発生する。つまり増幅器Ａ₁ はス
イッチング素子ＳＷ₂ がオンしているときに、直流電源
Ｖｃｃ、抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、ダイオードＤ₅ 、スイッチン
グ素子ＳＷ₂ 、グランドの経路で流れる電流で抵抗Ｒ ₂
に発生する電圧を増幅するもので、比較器１２Ａはこの
増幅器Ａ₁ の出力電圧が基準電圧Ｖref₁を下回ったとき
に、つまりスイッチング素子ＳＷ₂ がオフして残留電流
が一定レベル以下になると、出力を発生し、その出力を
ゲート回路１１Ａを通じてゲート回路８Ａの制御端に入
力してゲート回路８Ａをオンし、スイッチング素子ＳＷ
₁ の制御端へのＰＷＭパルス信号を通過させるになって
いる。

【００２４】換言すればスイッチング素子ＳＷ₂ がオン
している状態でスイッチング素子ＳＷ₁ がオンし、アー
ム短絡するのを防止することができるのである。また比
較器１２Ｂは増幅器Ａ₂ の出力電圧と基準電圧Ｖref₂と
を比較し、出力電圧が基準電圧Ｖref₂が下回ったときに
を越えているときに出力を発生する。つまり増幅器Ａ₂
はスイッチング素子ＳＷ₄ がオンしているときに、直流
電源Ｖｃｃ、抵抗Ｒ₃ 、抵抗Ｒ₄ 、ダイオードＤ₆ 、ス
イッチング素子ＳＷ₄ 、グランドの経路で流れる電流で
抵抗Ｒ₄ に発生する電圧を増幅するもので、比較器１２
Ｂはこの増幅器Ａ₂ の出力電圧が基準電圧Ｖref ₂ を下
回ったときに、つまりスイッチング素子ＳＷ₄ がオフし
ている状態で出力を発生し、その出力をゲート回路１１
Ｂを通じてゲート回路８Ｂの制御端に入力してゲート回
路８Ｂをオンし、スイッチング素子ＳＷ₃ の制御端への
ＰＷＭパルス信号を通過させるようになっている。

【００２５】換言すればスイッチング素子ＳＷ₂ がオン
している状態でスイッチング素子ＳＷ₁ がオンし、アー
ム短絡するのを防止することができるのである。図４、
図５は上記動作のフローチャートを示しており、図４で
は方向検出からゲート回路９Ａ，９Ｂの開閉に至る制御
過程を示し、図５では図４における反転検出フローを示
している。

【００２６】尚各スイッチング素子ＳＷ₁ 〜ＳＷ₄ に並
列に接続しているダイオードＤ₁ 〜Ｄ₄ は逆起電圧をバ
イパスして各スイッチング素子ＳＷ₁ 〜ＳＷ₄ の保護す
るためのダイオードである。ＰＷＭ補正カウンタ７Ａ、
７Ｂは、ＰＷＭ制御回路４Ａ，４Ｂから出力されるパル
ス信号のパルス幅が予め設定される最小パルス幅より小
さくなった場合に、予め設定してある最小パルス幅のパ
ルス信号を出力させるための回路であり、この最小パル
ス幅は正常にスイッチング素子ＳＷ₁ ，ＳＷ₄ を駆動さ
せることができるパルス幅に設定される。このＰＷＭ補
正カウンタ７Ａ，７Ｂに対して最小パルス幅を設定する
回路は図６に示すように構成される。

【００２７】この図６の回路では実際にＤＣモータＭを
運転する前に直流電源Ｖｃｃと正逆切換回路１との間に
挿入されているスイッチング素子ＳＷ₅ をスイッチング
素子応答コントローラ１３からの制御信号によりスイッ
チング素子ＳＷ₅ をオフするとともに各スイッチング素
子ＳＷ₁ 〜ＳＷ₄ を後述するように制御して抵抗Ｒ₅を
正逆切換回路１と直流電源Ｖｃｃに挿入した状態でスイ
ッチング素子ＳＷ₁ 〜ＳＷ₄ の応答時間測定を行って最
小パルス幅を設定するようになっている。

【００２８】つまり応答時間測定時には図７（ａ）に示
すようにスイッチング素子応答コントローラ１３にスタ
ート信号を与えると、スイッチング素子応答コントロー
ラ１３は図７（ｂ）に示すように通常時にオンさせてい
るスイッチング素子ＳＷ₅ の駆動パルス信号をオフし、
また図７（ｃ）乃至（ｆ）に示すように各スイッチング
素子ＳＷ₁ 〜ＳＷ₄ に対する駆動パルス信号をゲート回
路８Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂを介して出力する。この場合
まずスイッチング素子ＳＷ₂ 、ＳＷ₄ をオンさせた状態
で、スイッチング素子ＳＷ₁ をオン、オフさせ、次いで
スイッチング素子ＳＷ₃ をオン、オフさせるのである。
スイッチング素子ＳＷ₁ をオン、オフさせる際或いはス
イッチング素子ＳＷ₃ をオン、オフさせる際のパルス信
号の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を測定するため
に、パルス信号の立ち上がり、立ち下がり検出のための
手段と、これらの手段の検出により立ち上がるまでにか
かる時間と、立ち下がるまでにかかる時間とを夫々測定
するための手段とを備えている。

【００２９】前者の手段は、スイッチング素子ＳＷ₁ ，
ＳＷ₃ に直列に夫々接続した抵抗Ｒ ₅ ，Ｒ₆ と、この抵
抗Ｒ₅ ，Ｒ₆ の両端電圧を夫々増幅する増幅器Ａ₃ ，Ａ
₄ と、増幅器Ａ₃ の出力電圧を入力して基準電圧Ｖref
₁₁，Ｖref ₁₂と夫々比較して抵抗Ｒ₃ の両端電圧の立ち
上がり、立ち上がりを検出する比較器２０Ａ₁ ，２０Ａ
₂ と、増幅器Ａ₄ の出力電圧を基準電圧Ｖref₂₁ 、Ｖre
f₂₂ と比較して、抵抗Ｒ₄ の電圧の立ち上がり、立ち下
がりを検出する比較器２０Ｂ₁ 、２０Ｂ₂ とからなる。

【００３０】一方後者の手段は、スイッチング素子ＳＷ
₁ を駆動するパルス信号を入力してその時点から比較器
２０Ａ₁ の立ち上がり検出信号が発生するまでの時間を
クロックをカウントすることにより測定する立ち上がり
時間測定回路２２Ａと、スイッチング素子ＳＷ₁ を駆動
するパルス信号を入力してその時点から比較器２０Ａ ₂
の立ち下がり検出信号が発生するまでの時間をクロック
をカウントすることにより測定する立ち下がり時間測定
回路２３Ａと、スイッチング素子ＳＷ₃ を駆動するパル
ス信号を入力してその時点から比較器２０Ｂ₁ の立ち上
がり検出信号が発生するまでの時間をクロックをカウン
トすることにより測定する立ち上がり時間測定回路２２
Ｂと、スイッチング素子ＳＷ₃ を駆動するパルス信号を
入力してその時点から比較器２０Ｂ₂ の立ち下がり検出
信号が発生するまでの時間をクロックをカウントするこ
とにより測定する立ち下がり時間測定回路２３Ｂとから
なる。

【００３１】更に立ち上がり時間測定回路２２Ａと立ち
下がり時間測定回路２３Ａの測定時間を加算して最小パ
ルス幅を算出する最小パルス幅算出部２４Ａと、立ち上
がり時間測定回路２２Ｂと立ち下がり時間測定回路２３
Ｂの測定時間を加算して最小パルス幅を算出する最小パ
ルス幅算出部２４Ｂとを備えている。次に図６の回路に
おいてＤＣモータＭの駆動制御を行う前に、スイッチン
グ素子応答コントローラ１３にスタート信号を与えて応
答時間測定を行う場合の動作を説明する。

【００３２】まずスイッチング素子ＳＷ₂ がオン状態
で、スイッチング素子ＳＷ₁ をオンオフする場合につい
て説明する。まずこの場合スイッチング素子ＳＷ₁ にス
イッチング素子応答コントローラ１３から与える駆動パ
ルス信号は立ち上がり時間測定回路２２Ａにも与えら
る。立ち上がり時間測定回路２２Ａは駆動パルス信号が
立ち上がると同時にクロックのカウントを開始する。ス
イッチング素子ＳＷ₂ がオン状態でスイッチング素子Ｓ
Ｗ₁ がオンすると、直流電源Ｖｃｃ、抵抗Ｒ₀ 、スイッ
チング素子ＳＷ₁ 、抵抗Ｒ₅ 、スイッチング素子Ｓ
Ｗ₂ 、グランドの回路で電流が流れて抵抗Ｒ₅ には電圧
が発生する。この電圧は増幅器Ａ₃ で増幅された後夫々
比較器２０Ａ₁ 、２０Ａ₂ に入力する。そしてこれら比
較器２０Ａ₁ 、２０Ａ₂ では入力電圧と基準電圧Ｖref
₁₁，Ｖref ₁₂と比較し、まず電圧立ち上がり時に基準電
圧Ｖref ₁₁を入力電圧が越えると比較器２０Ａ₁ から立
ち上がり検出信号が出力され、そのため立ち上がり時間
測定回路２２Ａはクロックのカウントを停止する。従っ
てこのカウント値より制御信号の入力時から実際にスイ
チング素子ＳＷ₁ がオンするまでの時間、つまり立ち上
がり時間が測定されたことになる。そして駆動パルス信
号が立ち下がると、スイッチング素子ＳＷ₁ がオフする
と抵抗Ｒ₅ の両端電圧は立ち下がり、その電圧を増幅し
た増幅器Ａ₃ の出力電圧が比較器２０Ａ₂ の基準電圧Ｖ
ref ₁₁以下となる。この以下となるタイミングで比較器
２０Ａ₂ から立ち下がり検出信号が出力され、そのため
立ち下がり時間測定回路２３Ａはクロックのカウントを
停止する。従ってこのカウント値により駆動パルス信号
の遮断から実際にスイッチング素子ＳＷ₁ がオフするま
での時間、つまり立ち下がり時間が求まることになる。

【００３３】これらの立ち上がり時間及び立ち下がり時
間の結果は最小パルス幅算出部２４Ａに入力して最小パ
ルス幅が算出されて記憶されることになる。次にスイッ
チング素子ＳＷ₄ がオン状態で、スイッチング素子ＳＷ
₃ をオンオフされると、スイッチング素子ＳＷ₃ にスイ
ッチング素子応答コントローラ１３から与える駆動パル
ス信号は立ち上がり時間測定回路２２Ｂにも与えられ
る。立ち上がり時間測定回路２２Ｂは駆動パルス信号が
立ち上がると同時にクロックのカウントを開始する。ス
イッチング素子ＳＷ₄ がオン状態でスイッチング素子Ｓ
Ｗ₃ がオンすると、直流電源Ｖｃｃ、抵抗Ｒ₀ 、スイッ
チング素子ＳＷ₃ 、抵抗Ｒ₆ 、スイッチング素子Ｓ
Ｗ₄ 、グランドの回路で電流が流れて抵抗Ｒ₆ には電圧
が発生する。この電圧は増幅器Ａ₄ で増幅された後夫々
比較器２０Ｂ₁ 、２０Ｂ₂ に入力する。そしてこれら比
較器２０Ｂ₁ 、２０Ｂ₂ では入力電圧と基準電圧Ｖref
₂₁、基準電圧Ｖref ₂₂と比較し、まず電圧立ち上がり時
に基準電圧Ｖref ₂₁を入力電圧が越えると比較器２０Ｂ
₁ から立ち上がり検出信号が出力され、そのため立ち上
がり時間測定回路２２Ｂはクロックのカウントを停止す
る。従ってこのカウント値よりパルス信号の入力時から
実際にスイチング素子ＳＷ₃ がオンするまでの時間、つ
まり立ち上がり時間が測定されたことになる。そしてパ
ルス信号が立ち下がると、スイッチング素子ＳＷ₃ がオ
フすると抵抗Ｒ₆ の両端電圧は立ち下がり、その電圧を
増幅した増幅器Ａ₄ の出力電圧が比較器２０Ｂ₂ の基準
電圧Ｖref ₂₁以下となる。この以下となるタイミングで
比較器２０Ｂ₂ から立ち下がり検出信号が出力され、そ
のため立ち下がり時間測定回路２３Ｂはクロックのカウ
ントを停止する。従ってこのカウント値から駆動パルス
信号の遮断から実際にスイッチング素子ＳＷ₁ がオフす
るまでの時間、つまり立ち下がり時間が求まることにな
る。

【００３４】このようにしてスイッチング素子の応答時
間が測定された算出された最小パルス幅データは実際に
ＤＣサーポモータＭを運転する際に、各ＰＷＭパルス補
正カウンタ７Ａ、７Ｂに与えられることになる。図８は
スイッチング素子ＳＷ₁ をオンおふさせて上述の応答時
間を測定する際のフローチャートを示している。勿論ス
イッチング素子ＳＷ₃ の場合も同様なフローチャートに
より応答時間を測定する。

【００３５】ＰＷＭパルス補正カウンタ７Ａ、７Ｂは図
９に示すように構成されており、ＰＷＭ制御回路４Ａ、
４ＢからのＰＷＭパルス信号を図１０（ａ）に示すよう
に入力して、その立ち上がりでセットされ、立ち下がり
でリセットされるフリップフロップ２６と、上記最小パ
ルス幅算出部２４Ａ又は２４Ｂで算出した最小パルス幅
データがロードされ、フリップフロップ２６からセット
時に”Ｈ”となって出力される信号を図１０（ｂ）のよ
うにスタート信号Ｓとしてカウントを開始してロードさ
れた値を減算し、カウント値が０となるまでにカウント
を継続してカウント中に”Ｈ”の信号を出力するように
なっており、カウント中においてフリップフロップ２６
からリセット信号Ｒが与えられてもリセットされず、そ
のカウント終了後にリセットされるようになっているダ
ウンカウンタ２７と、上記ＰＷＭ制御回路４Ａ又は４Ｂ
からのＰＷＭパルス信号とダウンカウンタ２７の出力と
の論理和を取り、その出力をスイッチング素子ＳＷ₁ 又
はＳＷ₃ の制御端に入力するオアゲート２８とで構成さ
れ、ＰＷＭパルス信号の幅が最小パルス幅より小さい場
合には、図１０（ｃ）に示すダウンカウンタ２７が出力
する”Ｈ”の信号がＰＷＭパルス信号としてスイッチン
グ素子ＳＷ₁ 又はＳＷ₃ に与えられ、最小パルス幅より
大きいＰＷＭパルス信号がＰＷＭ制御回路４Ａ又は４Ｂ
から出力されている場合にはそのままスイッチング素子
ＳＷ₁ 又はＳＷ₃ に与える。尚ダウンカウンタ２７はリ
セットされる度に最小パルス幅データがロードされる。

【００３６】図１１はＰＷＭパルス補正カウンタ７Ａ、
７Ｂの上述の動作を示すフローチャートである。上記の
ようにして本実施例では正逆切換回路１に於けるアーム
短絡を防止することができるとともに、ＰＷＭパルス信
号の最小パルス幅を補償することにより微小電流制御が
可能となる。

【００３７】（実施例２）本実施例は上記実施例１の構
成に加えてＤＣモータＭに流れる電流の立ち下がり、立
ち上がりを検出して予め用意されたテーブル内のデータ
よりＰＷＭ制御回路４Ａ、４Ｂのキャリア周波数を決定
するようにしたものである。つまり図１２に示すように
フィードバック信号ＦＤの値と設定値Ｌ₁₀とを比較する
比較器３０と、指令値と設定値Ｌ₁₁とを比較する比較器
３１と、比較器３１の出力をスタート信号とし、比較器
３０の出力をストップ信号とするタイマー３２と、キャ
リア周波数を決定するためのテーブルを格納してあるＲ
ＯＭ３３とを備えている。

【００３８】而して計測する際に当たってはまず指令値
を図１３（ａ）に示すように与えてるとともに、計測ス
タート信号をタイマー３２に与える。タイマー３２は指
令値が設定値Ｌ₁₁を越えて比較器３１から出力が発生す
ると図１３（ｃ）に示すようにクロックをカウントして
時間カウントを開始する。そして例えばスイッチング素
子ＳＷ₄ がオンし、スイッチング素子ＳＷ₁ がオンオフ
されて、ＤＣモータＭに流れる電流が指令値に達する
と、つまりフィードバック信号ＦＤの値が図１３（ｂ）
に示すように設定値Ｌ₁₀を越えて比較器３０から出力が
発生した時にタイマー３２は時間カウントを停止する。
そして計測値データに基づいてＲＯＭ３３に格納さえれ
ているキャリア周波数データが読み出され、その値で三
角波回路１４が発振動作してキャリア信号をＰＷＭ制御
回路４Ａ、４Ｂに与えることになる。図１４は上述の動
作のフローチャートを示す。また表１は上記ＲＯＭ３３
に格納されているテーブルの内容の一例を示す。更に図
１５（ａ）は上述のように指令値を０から所定値Ｉに設
定した場合におけるモータ電流の変化と計測時間Ｔ₁…
のの関係を示し、また図１５（ｂ）は逆に指令値を所定
値Ｉから０に設定した場合の計測時間Ｔ₁ …の関係を示
している。

【００３９】尚上記以外の構成が実施例１と同じである
ため、その構成についての回路及び動作の説明は実施例
１の説明及び図面を参照し、特にここでは説明は行わな
い。

【００４０】

【表１】

【００４１】上記実施例２ではモータ電流の立ち上がり
（立ち下がり）時間を測定することによりＰＷＭ制御の
キャリア周波数を決定するものであったが、指令値Ｉに
対して一定時間Ｔに立ち上がる（立ち下がる）モータ電
流の値Ｉ₁ …を図１６（ａ）（ｂ）に示すようにフィー
ドバック信号ＦＤの値より求め、その値の指令値に対す
る割合からキャリア周波数を決定するようにしても良
い。

【００４２】図１７この場合のフローチャートを示し、
また表２はこの時のキャリア周波数と割合の関係を示す
テーブルの内容を示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】（実施例３）上記実施例２の場合には予め
設定してあるテーブルのデータに基づいてモータ電流の
立ち上がり（立ち下がり）の時間に応じてキャリア周波
数を決定したが、本実施例では図１８に示すようにＲＯ
Ｍ３３の代わりにタイマー３２で測定した時間Ｔの時間
逆数１／Ｔを算出し、この時間逆数１／Ｔによりキャリ
ア周波数を決定するオシレータ等からなるキャリア周波
数決定部３４を設けてある。

【００４５】つまりキャリア周波数決定部３４では図１
９のフローチャートで示すようにタイマー３３の計測値
の逆数１／Ｔを算出し、その値を所定倍してＰＷＭキャ
リア周波数を決定するのである。図２０（ａ）はモータ
電流を立ち上げた場合の電流Ｉと応答時間Ｔの関係を、
また図２０（ｂ）はモータ電流を立ち下げた場合の電流
Ｉと応答時間Ｔの関係を示す。

【００４６】尚上記以外の構成が実施例１と同じである
ため、その構成についての回路及び動作の説明は実施例
１の説明及び図面を参照し、特にここでは説明は行わな
い。また実施例２の回路と同じ構成の部分についても同
じ番号を付しその動作説明は省略する。 （実施例４）本実施例は実施例１の構成に加えて装置全
体の電流リップルを安定させて制御性を向上させるため
のものであり、図２１に示すようにフィードバック信号
ＦＤをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４０と、このＡ／Ｄ
変換されたデータより図２２図に示す電流リップルのＰ
−Ｐ値を検出するＰ−Ｐ値検出回路４１と、前回のＰ−
Ｐ値を記憶するデータメモリ４２と、データメモリ４２
に記憶されている前回のＰ−Ｐ値と今回検出されたＰ−
Ｐ値と差分を求める減算器４３と、この減算値と所定値
とを比較する比較器４４と、比較器４４の出力値に応じ
て三角波回路１４のキャリア周波数を設定するＶ／Ｆ変
換器４５とを備えている。

【００４７】併し本実施例では、定電流制御時の電流を
電流センサ２で検出し、そのフィードバック信号ＦＤの
値をＡ／Ｄ変換器４０でＡ／Ｄ変換してＰ−Ｐ値検出回
路４１で電流リップルのＰ−Ｐ値を検出し、その検出し
たＰ−Ｐ値をデータメモリ４２に格納する。次に図２３
のフローチャートで示すように目標電流値たる指令値を
設定し、指令値とフィーフォバック信号ＦＤの値との差
分が零となるようにＰＷＭ制御回路４Ａ，４Ｂにより駆
動制御なされている状態において、フィードバック信号
ＦＤをＡ／Ｄ変換器４０でＡ／Ｄ変換してＰ−Ｐ値検出
回路４１で電流リップルのＰ−Ｐ値を検出し、データメ
モリ４２に格納してある前回で検出した電流リップルＰ
−Ｐ値との差分値ＭＶを減算器４３で求め、その求めた
差分値ＭＶが略零、つまり前回のＰ−Ｐ値と今回のＰ−
Ｐ値とが略同等となったか同化を比較器４４で判定し、
略零でない場合にはその偏差値に応じてＶ／Ｆ変換器４
５により三角波発生回路１４の発振周波数を低い周波数
から高い周波数へ順次上昇させる。そして前回で検出し
たリップルのＰ−Ｐ値と検出されるリップルのＰ−Ｐ値
との差分値ＭＶが略零となる電流リップルＰ−Ｐ値が検
出されると、その値をデータメモリ４２に格納するとと
もに上記のキャリア周波数の変化を停止してキャリア周
波数を決定する。このようにして本実施例では電流リッ
プルのＰ−Ｐ値が最小となるＰＷＭ制御のキャリア周波
数を決定することができる。

【００４８】尚上記以外の構成は実施例１と同じである
ため、その構成についての回路及び動作の説明は実施例
１の説明及び図面を参照し、特にここでは説明は行わな
い。 （実施例５）上記実施例は電流リップルを最小にするも
のであるが、本実施例は位置振動（リップル）を最小と
するものであり、図２４に示すように位置設定値を位置
決めコントローラ５０に与えて、ＤＣモータＭに設けた
エンコーダ５１よりなる位置検出手段からの位置検出信
号の値と位置設定値とが同じとなるように位置決めコン
トローラ５０は電流指令値を減算回路３に与えてＤＣモ
ータＭの駆動を制御する位置決め制御装置を構成するも
のにおいて、位置検出信号の値と、位置設定値との差分
値を減算器５３により求め、この求めた差分値をＡ／Ｄ
変換器５４でＡ／Ｄ変換してＰ−Ｐ値検出回路５５で図
２５に示す位置信号のリップルのＰ−Ｐ値を検出し、デ
ータメモリ５６に格納してある前回で検出した位置信号
のリップルのＰ−Ｐ値との差分値ＭＶを減算器５７で求
め、その求めた差分値ＭＶが略零、つまり前回のＰ−Ｐ
値と今回のＰ−Ｐ値とが略同等になったかどうかを比較
器５８で判定し、略零でない場合にはその偏差値に応じ
てＶ／Ｆ変換器５７により三角波発生回路１４の発振周
波数を低い周波数から高い周波数へ順次上昇させる。そ
して前回で検出したリップルのＰ−Ｐ値と検出されるリ
ップルのＰ−Ｐ値との差分値ＭＶが略零となる電流リッ
プルＰ−Ｐ値が検出されると、その値をデータメモリ４
２に格納するとともに上記のキャリア周波数の変化を停
止してキャリア周波数を決定する。このようにして本実
施例では位置振動（リップル）のＰ−Ｐ値が最小となる
ＰＷＭ制御のキャリア周波数を決定することができる。
図２６は上述して各部の動作のフローチャートを示す。

【００４９】尚上記以外の構成は実施例１と同じである
ため、その構成についての回路及び動作の説明は実施例
１の説明及び図面を参照し、特にここでは説明は行わな
い。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の発明は、ＤＣモータの駆動電
流の方向が正逆切り換わる直前でオン状態のスイッチン
グ素子をオフし、このスイッチング素子に流れる残留電
流を検出してその電流値が所定値以下になった時にスイ
ッチング素子の切り換えを行う手段により、アーム短絡
を防止するとともに電流零付近の制御性を良くすること
ができ、また予め設定された最小パルス幅以下にならな
いようにＰＷＭ制御回路から出力されるＰＷＭパルス信
号のパルス幅を補正する手段を備えてあるので、信号伝
達時の波形歪や、減衰によるＰＷＭパルス信号の幅狭化
を補正することができて、スイッチング素子を確実に駆
動できて微小電流における制御が可能となるという効果
がある。請求項２の発明は、最小パルス幅はスイッチン
グ素子の電流応答より計測された電流の立ち上がり時間
と立ち下がり時間に基づいて設定するので、実際に使用
するスイッチング素子の電流応答性に応じた最小パルス
幅の設定ができ、その結果最小駆動電流値が確保でき、
微小範囲での電流制御が可能となるという効果がある。

【００５１】請求項３の発明は、ＤＣモータを定電流駆
動した際のＤＣモータに流れる電流の応答時間を計測し
てその計測値に基づいてＰＷＭ制御回路のキャリア周波
数を設定する手段を設けたので、モータのインダクタス
値に応じたキャリア周波数が設定できるという効果があ
る。特に請求項４の発明は、ＤＣモータに流れる電流の
立ち上がり時、立ち下がり時の応答時間の逆数に基づい
てＰＷＭ制御回路のキャリア周波数を設定するものであ
るから、モータの大きさが変動した際に、最適なＰＷＭ
制御のキャリア周波数を決定することができ、制御性も
向上するという効果がある。

【００５２】請求項５の発明は、モータ電流の振幅若し
くは位置の振幅を検出する手段を設けこの手段の計測値
によりＰＷＭキャリア周波数を切り換える手段を設けた
から、装置全体の電流リップルや位置変動を最小にする
ことができるＰＷＭ制御のキャリア周波数を自動的に設
定するができるという効果がある。特に請求項６の発明
は、電流検出手段で検出される電流から電流リップルの
ピーク−ピーク値を検出しこのピーク−ピーク値が前回
検出したピーク−ピーク値と略同等になるまでＰＷＭ制
御回路のキャリア周波数を低い周波数から高い周波数に
上昇させる手段を備えたものであるから、電流リップル
を最小にし、電流を安定させ制御性を向上させることが
できるという効果がある。

【００５３】請求項７の発明は、ＤＣモータの位置を検
出する位置検出手段を備え、この位置検出手段の検出信
号と、位置決め制御時に与えられる位置指令値との差分
値より位置信号のリップルのピーク−ピーク値を検出
し、この検知したピーク−ピーク値が前回検出したピー
ク−ピーク値と略同等になるまでＰＷＭ制御回路のキャ
リア周波数を低い周波数から高い周波数に上昇させる手
段を備えたから、位置決め時の位置変動を最小にして位
置決めを安定させ、位置決め装置としての制御性を向上
させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の主要部の回路構成図である。

【図２】同上の動作説明用波形図である。

【図３】同上の方向検知と、反転検知の動作説明用波形
図である。

【図４】同上の方向検出の動作説明用のフローチャート
である。

【図５】同上の反転検出の動作説明用のフローチャート
である。

【図６】同上の最小パルス幅設定にかかる回路構成図で
ある。

【図７】同上のスイッチング素子の応答時間測定の動作
説明用波形図である。

【図８】同上のスイッチング素子の応答時間測定の動作
説明用フローチャートである。

【図９】同上のＰＷＭ補正カウンタの回路構成図であ
る。

【図１０】同上のＰＷＭ補正カウンタの動作説明用波形
図である。

【図１１】同上のＰＷＭ補正カウンタの動作説明用フロ
ーチャートである。

【図１２】実施例２の主要部の回路構成図である。

【図１３】同上の動作説明用波形図である。

【図１４】同上の動作説明用フローチャートである。

【図１５】同上の動作説明用の電流と経過時間の関係説
明図である。

【図１６】同上の他例の動作説明用の電流と経過時間の
関係説明図である。

【図１７】同上の他例の動作説明用フローチャートであ
る。

【図１８】実施例３の主要部の回路構成図である。

【図１９】同上の動作説明用フローチャートである。

【図２０】同上の動作説明用の電流と応答時間の関係説
明図である。

【図２１】実施例４の主要部の回路構成図である。

【図２２】同上の動作説明用の電流波形図である。

【図２３】同上の動作説明用フローチャートである。

【図２４】実施例５の主要部の回路構成図である。

【図２５】同上の動作説明用の電流波形図である。

【図２６】同上の動作説明用フローチャートである。

【符号の説明】

１ 正逆切換回路 ２ 電流センサ ３ 減算回路 ４Ａ，４Ｂ ＰＷＭ制御回路 ５ 方向検出器 ６ 反転検出器 ７Ａ，７Ｂ ＰＷＭ補正カウンタ ８Ａ、８Ｂ ゲート回路 ９Ａ、９Ｂ ゲート回路 １０ Ｊ−Ｋフリップフロップ １１Ａ，１１Ｂ ゲート回路 １２Ａ，１２Ｂ 比較器 １４ 三角波発生回路 ＳＷ₁ 〜ＳＷ₄ スイッチング素子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブリッジ接続された４つのスイッチング素
   子からなり直列接続されたスイッチング素子同士の接続
   点にＤＣモータを接続し、対向辺にあるスイッチング素
   子同士をオン又はオフすることによりＤＣモータに供給
   する駆動電流の方向を切り換える正逆切換回路と、ＤＣ
   モータに流れる負荷電流を検出する電流検出手段とを備
   え、電流検出手段の検出電流値とＤＣモータに供給する
   駆動電流の大きさを決める指令値との偏差に基づいて検
   出電流値が指令値になるようにＤＣモータに供給する駆
   動電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御回路とを備えたモー
   タ駆動装置において、ＤＣモータの駆動電流の方向が正
   逆切り換わる直前でオン状態のスイッチング素子をオフ
   し、このスイッチング素子に流れる残留電流を検出して
   その電流値が所定値以下になった時にスイッチング素子
   の切り換えを行う手段と、予め設定された最小パルス幅
   以下にならないようにＰＷＭ制御回路から出力されるＰ
   ＷＭパルス信号のパルス幅を補正する手段を備えたこと
   を特徴とするモータ駆動装置。
2. 【請求項２】最小パルス幅はスイッチング素子の電流応
   答より計測された電流の立ち上がり時間と立ち下がり時
   間に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の
   モータ駆動装置。
3. 【請求項３】ＤＣモータを定電流駆動した際のＤＣモー
   タに流れる電流の応答時間を計測してその計測値に基づ
   いてＰＷＭ制御回路のキャリア周波数を設定する手段を
   設けたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装
   置。
4. 【請求項４】ＤＣモータに流れる電流の立ち上がり時、
   立ち下がり時の応答時間の逆数に基づいてＰＷＭ制御回
   路のキャリア周波数を設定することを特徴とする請求項
   ３記載のモータ駆動装置。
5. 【請求項５】モータ電流の振幅若しくは位置の振幅を検
   出する手段を設けこの手段の計測値によりＰＷＭキャリ
   ア周波数を切り換える手段を設けたことを特徴とする請
   求項１記載のモータ駆動装置。
6. 【請求項６】電流検出手段で検出される電流から電流リ
   ップルのピーク−ピーク値を検出しこのピーク−ピーク
   値が前回検出したピーク−ピーク値と略同等になるまで
   ＰＷＭ制御回路のキャリア周波数を低い周波数から高い
   周波数に上昇させる手段を備えたことを特徴とする請求
   項１記載のモータ駆動装置。
7. 【請求項７】ＤＣモータの位置を検出する位置検出手段
   を備え、この位置検出手段の検出信号と、位置決め制御
   時に与えられる位置指令値との差分値より位置信号のリ
   ップルのピーク−ピーク値を検出し、この検知したピー
   ク−ピーク値が前回検出したピーク−ピーク値と略同等
   になるまでＰＷＭ制御回路のキャリア周波数を低い周波
   数から高い周波数に上昇させる手段を備えたことを特徴
   とする請求項１記載のモータ駆動装置。