JPH08242131A - 高分解能電流制御アンプ - Google Patents

高分解能電流制御アンプ

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JPH08242131A
JPH08242131A JP7042944A JP4294495A JPH08242131A JP H08242131 A JPH08242131 A JP H08242131A JP 7042944 A JP7042944 A JP 7042944A JP 4294495 A JP4294495 A JP 4294495A JP H08242131 A JPH08242131 A JP H08242131A
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JP
Japan
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control
current
amplifier
pwm
output
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Pending
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JP7042944A
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English (en)
Inventor
Toshio Matsumoto
敏雄 松本
Kenichi Sekioka
賢一 関岡
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクチュエータ等の駆動に適し、高効率で高
精度、高分解能の電流制御アンプを提供する。 【構成】 線形増幅(LA)制御用のLAアンプ部1と
パルス幅変調(PWM)制御用のPWMアンプ部2を設
け、これらの出力を共通接続するとともに、同一の主回
路電圧VP,VNを供給する。電流指令i*と予め設定され
た切換えしきい値Visとを比較し、比較結果に応じてL
Aアンプ部1とPWMアンプ部2のいずれか一方を作動
させ、電流制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アクチュエータ等を駆
動するために電流を調節する電流制御アンプに関する。
【0002】
【従来の技術】入力値に応じた電流でアクチュエータ等
を駆動するためのパワーアンプは、電流の制御方法によ
って、パルス幅変調制御(以下、PWM制御という)に
よるものと線形増幅制御(以下、LA制御という)によ
るものとに分類される。PWM制御は、パワー素子をオ
ン/オフのスイッチングモードで使用し、オン/オフの
動作デューティを変えて電流を調節する制御方法であ
り、LA制御はパワー素子をその線形動作領域で使用し
て電流を調節する制御方法である。ところが、これらの
制御方法によるパワーアンプには、いくつかの欠点があ
る。PWM制御によるパワーアンプは、損失が少なく高
効率であるが、出力電流が小さい時に電流の脈動成分の
割合が大きくなり、しかもパワー素子のスイッチング時
のむだ時間(デッドタイム、遅れ時間など)により、高
精度な電流制御が困難である。一方、LA制御によるパ
ワーアンプは、電流の分解能や線形性などがよく、高い
制御性能を有するが、電力損失が大きく、効率が悪い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、1つ
の制御方法のアンプを用いて小電流領域から大電流領域
までを高効率かつ高い制御性能(特に、高精度、高分解
能)で制御することは困難である。本発明の目的は、複
数の制御方法を組み合わせることによって、高効率で高
精度、高分解能の電流制御アンプを提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の高分解能電流制
御アンプは、入力値に応じて出力電流を制御する電流制
御アンプにおいて、電源に接続されたパワー素子と、前
記入力値と予め設定されたしきい値とを比較する比較器
とを備え、前記入力値が前記しきい値より小さい場合に
は線形増幅制御で前記パワー素子を制御し、前記入力値
が前記しきい値より大きい場合にはパルス幅変調制御で
前記パワー素子を制御する。本発明において、パワー素
子として線形増幅制御用の第1のパワー素子とパルス幅
変調制御用の第2のパワー素子とを備え、第1のパワー
素子と第2のパワー素子が同一の電源に接続されている
ように構成することができ、また、パワー素子として線
形増幅制御とパルス幅変調制御のいずれにも対応できる
マルチファンクションパワーデバイスを使用することも
できる。
【0005】
【作用】大電流領域(高効率領域)と小電流領域(高分
解能領域)とを区分するために予めしきい値を設定し、
入力値とこのしきい値とを比較した結果に応じてPWM
制御とLA制御を切り換えるので、大電流時にはPWM
制御が行なわれて効率の低下が防止され、小電流時には
LA制御が行なわれて高分解能での制御が可能になる。
結果として、高効率と高分解能を両立させた電流制御が
可能になる。
【0006】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の第1の実施例の高分解能電
流制御アンプを示す回路図である。この高分解能電流制
御アンプは、外部から入力する電流指令i*に応じた出
力電流を外部負荷に供給するものであって、例えば、入
力指令値に応じてアクチュエータを電流駆動するのに適
したものである。この高分解能電流制御アンプには、線
形増幅器として構成され線形増幅制御を行なうためのL
Aアンプ部1と、スイッチングモードで動作しPWM制
御を行なうためのPWMアンプ部2とが、出力回路とし
て設けられている。これらのアンプ部1,2の出力は共
通接続されており、外部負荷に出力電流を供給する。P
WMアンプ部2は、それぞれフライホイールダイオード
が付属したパワー素子DP,DNからなり、主回路電圧
P,VNが供給されている。LAアンプ部1にもこの主
回路電圧VP,VNが供給されている。電流検出用素子3
として電流検出用抵抗あるいはホール素子からの出力が
電流検出アンプ11に入力され、偏差を増幅するアンプ
14により、電流フィードバックがかかっている。同様
に、リニアアンプ部1にも内部で電流フィードバックが
かかっている。さらに、この高分解能電流制御アンプに
は、電流指令i*と切換えしきい値Visを比較して切換
え信号を出力する第1の比較器12と、電流指令i*
増幅するゲイン調節アンプ13と、電流検出アンプ11
の出力(電流帰還値if)と電流指令i*との偏差を増幅
するPWMゲインアンプ14と、PWMゲインアンプ1
4の出力とキャリア信号とを比較する第2の比較器15
と、切換え信号に応じて切り替わるアナログスイッチ1
6と、パワー素子DP,DNのベースあるいはゲートを駆
動するための駆動回路17とが設けられている。ここで
キャリア信号は正負に振れる三角波である。
【0007】切換えしきい値Visは、LA制御を行なう
かPWM制御を行なうかを切換えるために予め設定され
ているものであり、電流指令i*がこの切換えしきい値
isより小さい場合にはLA制御を指示する切換え信号
が、電流指令i*が切換えしきい値Visより大きい場合
にはPWM制御を指示する切換え信号が、それぞれ第1
の比較器12から出力される。アナログスイッチ16
は、LA制御を指示する切換え信号が出力されていると
きには、ゲイン調節アンプ13の出力をLAアンプ部1
に入力するとともにPWMアンプ部2が作動しないよう
にするために駆動回路17の入力を0とし、PWM制御
を指示する切換え信号が出力されているときには、第2
の比較器15の出力を駆動回路17に入力するとともに
LAアンプ部1が作動しないようにする。
【0008】次に、この高分解能電流制御アンプの動作
を説明する。電流指令i*が切換えしきい値Visより小
さい場合には、第1の比較器12からの切換え信号によ
ってアナログスイッチ16がゲイン調節アンプ13の出
力とLAアンプ部1とを接続するので、ゲイン調節アン
プ13によって増幅された電流指令i*がLAアンプ部
1への入力電圧Viとなり、線形増幅制御によって外部
負荷が駆動されることになる。このとき、駆動回路17
の入力が0となっているので、PWMアンプ部2の各パ
ワー素子DP,DNはカットオフ状態となり、PWMアン
プ部2は作動しない。一方、電流指令i*が切換えしき
い値Visより大きい場合には、アナログスイッチ16に
より、第2の比較器15の出力が駆動回路17に入力す
る。このとき、出力電流に比例した電圧が電流検出用素
子3に発生しており、この電圧はPWM制御用のフィー
ドバックアンプ11によって検出され、その結果、電流
帰還値ifとしてPWMゲインアンプ14に入力する。
PWMゲインアンプ14は、電流指令i*と電流帰還値
fとの差を増幅して第2の比較器15に出力する。第
2の比較器15では、三角波であるキャリア信号とPW
Mゲインアンプ14の出力とを比較することにより、制
御量に応じてパルス幅が変化した信号(PWM信号)が
生成される。この信号が駆動回路17に入力することに
よりPWMアンプ部2の各パワー素子DP,DNがオン/
オフのスイッチングモードで動作し、PWM制御により
外部負荷が駆動されることになる。このとき、LAアン
プ部1の入力は0であり、LAアンプ部1は作動してい
ない。
【0009】次に、本発明の第2の実施例の高分解能電
流制御アンプについて、図2を用いて説明する。この高
分解能電流制御アンプもアクチュエータの電流駆動など
に好ましく使用されるものである。図1に示す電流制御
アンプではLA制御とPWM制御を行なわせるためにL
Aアンプ部とPWMアンプ部とを別々に設けていたが、
この第2の実施例では、パワー素子として、線形増幅制
御とパルス幅変調制御のいずれにも対応できるマルチフ
ァンクションパワーデバイス4を使用している。マルチ
ファンクションパワーデバイス4は、パワー素子DP,D
Nとして、直線性が良好であってかつスイッチング特性
に優れた素子を使用しており、前置アンプ5への入力信
号の大きさによって、PWM制御とLA制御のいずれか
を実行する。すなわち、入力信号が比較的小さい場合に
はパワー素子DP,DNが線形増幅領域で作動し、LA制
御が実行される。一方、入力信号として比較的大きな方
形波が入力した場合には、パワー素子DP,DNが飽和領
域で作動してこの方形波に応じてオン/オフのスイッチ
ング動作を行ない、PWM制御が実行されることにな
る。
【0010】この高分解能電流制御アンプでは、図1に
示した高分解能電流制御アンプのアナログスイッチ16
の代りに、切換え信号に応じてゲイン調節アンプ13の
出力と第2の比較器15の出力とを切り換えてマルチフ
ァンクションパワーデバイス4に入力するアナログスイ
ッチ18が設けられている。また、マルチファンクショ
ンパワーデバイス4の出力は、第1の実施例の場合と同
様に、電流検出用素子3を介して外部負荷に接続され
る。次に、この高分解能電流制御アンプの動作について
説明する。電流指令i*が切換えしきい値Visより小さ
い場合には、アナログスイッチ18により、ゲイン調節
アンプ13の出力がマルチファンクションパワーデバイ
ス4に入力する。このとき、パワー素子DP,DNが線形
増幅領域で動作するような入力電圧がマルチファンクシ
ョンパワーデバイス4に与えられるように予めゲイン調
節アンプ13のゲインを設定しておくことにより、マル
チファンクションパワーデバイス4は、線形増幅領域で
動作し、外部負荷をLA制御によって駆動する。一方、
電流指令i*が切換えしきい値Visより大きい場合に
は、アナログスイッチ18により、第2の比較器15の
出力がマルチファンクションパワーデバイス4に入力す
る。第2の比較器15の出力する方形波の電圧を、パワ
ー素子DP,DNがスイッチング動作をするのに十分な電
圧と設定しておくことによって、マルチファンクション
パワーデバイス4がスイッチングモードで動作し、外部
負荷をPWM制御によって駆動する。
【0011】以上、本発明の実施例として負荷が1つの
単相出力アンプについて説明したが、本発明は3相出力
アンプの場合にも適用できる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、しきい値
を予め設定して入力値とこのしきい値とを比較し、比較
の結果に応じてLA制御とPWM制御を切り換えること
により、高精度で高分解能、高効率の電流制御が実現で
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の高分解能電流制御アン
プを示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例の高分解能電流制御アン
プを示す回路図である。
【符号の説明】
1 LAアンプ部 2 PWMアンプ部 3 電流検出用素子 4 マルチファンクションパワーデバイス 11 電流検出アンプ 12,15 比較器 13 ゲイン調節アンプ 14 PWMゲインアンプ 16,18 アナログスイッチ 17 駆動回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力値に応じて出力電流を制御する電流
    制御アンプにおいて、電源に接続されたパワー素子と、
    前記入力値と予め設定されたしきい値とを比較する比較
    器とを備え、前記入力値が前記しきい値より小さい場合
    には線形増幅制御で前記パワー素子を制御し、前記入力
    値が前記しきい値より大きい場合にはパルス幅変調制御
    で前記パワー素子を制御することを特徴とする高分解能
    電流制御アンプ。
  2. 【請求項2】 パワー素子として線形増幅制御用の第1
    のパワー素子とパルス幅変調制御用の第2のパワー素子
    とを備え、前記第1のパワー素子と前記第2のパワー素
    子が同一の電源に接続されている請求項1に記載の高分
    解能電流制御アンプ。
  3. 【請求項3】 パワー素子として線形増幅制御とパルス
    幅変調制御のいずれにも対応できるマルチファンクショ
    ンパワーデバイスを使用する請求項1に記載の高分解能
    電流制御アンプ。
JP7042944A 1995-03-02 1995-03-02 高分解能電流制御アンプ Pending JPH08242131A (ja)

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JPH08242131A true JPH08242131A (ja) 1996-09-17

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002539660A (ja) * 1999-03-09 2002-11-19 トリパス テクノロジー インコーポレイテッド 混合信号出力のノイズシェーピングのための方法および装置
JP2008199887A (ja) * 2007-02-14 2008-08-28 Honeywell Internatl Inc 効率的な広いダイナミックレンジのコイル駆動用のシステムおよび方法
KR100865609B1 (ko) * 2001-05-30 2008-10-27 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 자기디스크 기억장치

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KR100865609B1 (ko) * 2001-05-30 2008-10-27 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 자기디스크 기억장치
JP2008199887A (ja) * 2007-02-14 2008-08-28 Honeywell Internatl Inc 効率的な広いダイナミックレンジのコイル駆動用のシステムおよび方法

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