JPS60255083A

JPS60255083A - モ−タ駆動装置

Info

Publication number: JPS60255083A
Application number: JP59110247A
Authority: JP
Inventors: Eiji Sawa; 沢　英二; Hiroshi Akiba; 秋葉　宏
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1985-12-16

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】〔発明の技術分野〕本発明は、サーボモータ等の直流モータをチョッパ駆動
するモータ駆動装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、サーボモータ等の直流モータを駆動するｉ冒とし
て、例えば次のようなものがある。第１図はその回路構
成を示すものである。すなわち、この装置はモータ１の
駆動電源回路２と、モータ１を駆動する駆動回路部３と
この駆動回路部３に駆動制御信号を供給する制御回路４
とから構成される。尚、５はモータ１の回転速度を検出
するタコジェネレータである。駆動回路部３は、駆動電
源回路２と接地端子と間に、それぞれモータ１を直列に
挟んだ状態でモータ１を正転駆動するための第１および
第２のトランジスタスイッチ回路３１．３２と、逆転駆
動するための第３および第４のトランジスタスイッチ回
路３３．３４とを接続し、かつ上記第１および第３の各
トランジスタスイッチ回路３１．３３を制御する制御ト
ランジスタ回路３５．．３６を設けたものである。尚、
ダイオードＤ１〜Ｄ４はモータ１のオフ駆動期間に発生
する逆起電力を吸収するためのものである。制御回路４
は、差動増幅器４１とコンパレータ４２とモータ１の回
転方向を切替える切替回路４３とからなり、上記差動増
幅器４１で図示しない制御指令回路からの速度指令信号
ＡＳとタコジェネレータ５から出力されたモータ１の速
度検出信号ＢＳとの差をとってその差出力と鋸歯状波信
号Ｃ８とをコンパレータ４２でレベル比較することによ
り制御パルス信号（チョッパ信号）ＤＳを得、この制御
パルス信号ＤＳを切替回路４３を介して前記駆動回路３
の制御トランジスタ回路’ａ５．３６へ供給する。

この様な構成であるから、速度指令信号Ａｓが到来する
と、制御回路４からこの速度指令信号ＡＳとタコジェネ
レータ５からの速度検出信号ＢＳどの差出力に応じてデ
ユーティサイクルが設定された制御パルス信号ＤＳが発
生される。そして、いま切替回路４３が正転（＋）側に
切替わ５つていたとすると、上記制御パルス信号ＤＳは
駆動回路３の第２のトランジスタスイッチ回路３２およ
び制御トランジスタ回路３５にそれぞれ供給され、これ
により第１および第２の各トランジスタスイッチ回路３
１．３２がそれぞれ上記制御パルス信号ＤＳのオン期間
のみ導通してモータ１に正の駆動電流が供給され、この
結果モータ１は上記制御パルス信号ＤＳのデユーティサ
イクルに応じた回転速度で正転動作する。尚、上記した
ように第１および第２の各トランジスタスイッチ回路３
１゜３２はチョッパ駆動されることになるが、モータ１
に流れる電流はモータ１の内部インダクタンスにより平
滑化されたものとなる。−力制御回路４の切替回路４３
が逆転（−）側に切替わっている場合は、制御パルス信
号ＤＳは制ｍ　ｌ−ランジスタ回路３６および第４のト
ランジスタスイッチ回路３４にそれぞれ供給され、これ
により第３および第４の各１〜ランジスタスイッヂ回路
３３；　３４がそれぞれ上記制御パルス信号ＤＳのオン
・オフに応じてチョッパ駆動され、この結果モータ１に
負の駆動電流が供給されてモータ１は上記制御パルス信
号ＤＳのデユーティサイクルに応じた速度で逆転動作す
る。

〔背ｍ技術の問題点〕

ところが、この様な従来の装置は、次のような各種欠点
があった。

（１）トランジスタスイッチ回路を使用してモータ１を
チョッパ駆動しているため、チョッパ周波数を高く設定
することができない。このためモータ１の駆動電源回路
２の効率を高めることができず、駆動電源回路２が大容
量化して装置が高価になる。

（２）　チョッパ駆動用として先に述べた如くトランジ
スタスイッチ回路を用いているので、チョッパ周波数に
等しい駆動音（通常２〜５　ｋ　Ｈ２、）が発生してこ
れが騒音となる。

（３）モータ１のオフ駆動時にその逆起電力により発生
するスイッチングノイズによって制御回路４が誤動作を
起こし易く、動作信頼性が低い。また、そのために複数
のモータ１を使用する場合は、各モータ毎に相互に絶縁
された駆動電源回路を設ける必要があり、装置の大形化
および高価格化を招く。

〔発明の目的〕

本発明は、チョッパ周波数を高く設定できるようにして
駆動電源回路の効率を高めるとともに騒音の発生を低減
し、かつ駆動回路と制御回路との間の絶縁を確実に行な
って制御回路の誤動作を防止し、これにより安価で動作
信頼性の高いモータ駆動装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、モータをチョッ
パ駆動するスイッチング回路として電界効果形トランジ
スタを使用し、かっこのスイッチングを励振１甲動する
励振回路とこの励振回路を制御する制御パルス信号を発
生する制御回路どの間を、光結合器を用いた絶縁回路で
接続するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明の一実施例におけるモータ駆動装置の回
路構成図である。尚、同図において前記第１図と同一部
分には涙−符号を付して詳しい説明は省略する。

この装置は、スイッチング素子どして電界効果形トラン
ジスタ（以後ＦＥＴと呼称する）６ａ。

６ｂ、６ｃ、６ｄを用いたスイッチング回路６と、上記
各スイッチング回路６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを各別にス
イッチング制御する励振回路７ａ、７ｂ、７Ｃ，７ｄと
、モータ１の回転方向毎に速度を制ｍする制御パルス信
号ＥＳ、ＦＳを発生する制御回路８と、この°制御回路
８がらの制御パルス信号ＥＳ、ＦＳをそれぞれ前記励振
回路７ａ、７ｂおよび７ｃ、７ｄに供給する絶縁回路９
ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄとから構成される。

スイッチング回路６は、駆動電源回路の出力端子（出力
電圧＋Ｖ１．−Ｖ１）間に、モータ１を直列に挟んだ状
態で正転駆動用のＦＥＴ６ａ、、６ｂおよび逆転駆動用
のＦＥＴ６ｃ、６ｄをそれぞれ接続したものである。

励振回路７ａ〜７ｄは、それぞれ入力側から１〜ランジ
スタＱ７１および抵抗Ｒ７１からなる入力回路７１、抵
抗Ｒ７２，７３およびコンデンサＣ７１からなる第１の
積分回路７２、トランジスタＱ７２．０７３をコンプリ
メンタリ接続したエミッタホロワ回路７３および抵抗Ｒ
７４，Ｒ７５゜Ｒ７６とコンデンサＣ７２とからなる第
２の積分回路７４を順に接続したものである。尚、Ｒ７
７は低抵抗値の出力抵抗、Ｄ７１はＦＥＴ６ａ〜６ｄの
入力保護用として挿入されたダイオードである。また、
正転駆動用の励振回路７ａ、７ｂｔ、を電源電圧＋Ｖ２
．−Ｖ２により、逆転駆動用の励振回路７’ｃ、７ｄは
電源電圧＋Ｖ３．−Ｖ３によりそれぞれ動作する。

制御回路８は、図示しない制御指令回路からの速度指令
信号Ａｓとタコジェネレータ５から出力されたモータ１
の速度信＠ＢＳとのレベル差を出力する差動増幅器８１
と、正転駆動用の制御パルス信号ＥＳを発生する第１の
演算回路８２と、逆転駆動用の制御パルス信号ＦＳを発
生ずる第２の演算的路８３とから構成される。これらの
演算回路８２．８３は、それぞれ上記差動Ｊη幅６８１
の差出力ＡＳ−ＢＳ、１！歯状波信号Ｏ８および直流オ
フセラ１−信号（電圧値＋Ｖ１．−Ｖｌ）を入力抵抗Ｒ
８１，Ｒ８２，Ｒ８３を介して演算増幅器８４に供給し
て相互に加算し、これにより正転駆動用および逆転駆動
用の各制御パルス信号ＥＳ。

ＦＳを出力するものである。

絶縁回路９ａ〜９ｄは、それぞれバッファ増幅器９１と
、ホトカブラ９２と、ホトカブラ９２の駆動用抵抗Ｒ９
１，Ｒ９２とからなり、前記制御回路８と励振回路７ａ
〜７ｄとの間を電気的に絶縁するものである。

次に以上のように構成された装置の動作を説明する。先
ず、第３図（ａ）に示す如く正の速度指令信号Ａｓが玲
動増幅器８１に供給されると、モータ１は正転動作を開
始し、これによりタコジェネレータ５から速度検出信号
ＢＳが発生されてこの信号ＢＳと上記速度指令信号Ａｓ
どの差信号ＡＳ−ＢＳが差動増幅器８１から出力される
。そしてこの差信号Ａｓ−Ｂ５は第１の演算増幅器８２
でオフセット信号−Ｖｌおよび鋸歯状波信号Ｃ８と加算
され、これによりパルス幅が上記差信号Ｃ８の大きさに
応じて設定された制御パルス信号ＥＳが発生される。尚
、このとき速度指令信号Ａｓの極性は正であるため、第
２の演算増幅器８３の出力レベルは゛シバとなって制御
パルス信号ＦＳは出力されない。

上記制御パルス信号ＥＳが出力されると、この信号ＥＳ
は絶縁回路９ａ、９ｂのホトカブラ９２を介して励振回
路７ａ、７ｂに供給される。そうすると、上記制御パル
ス信号ＥＳのオン期間に入力回路７１のトランジスタＱ
７１がオンとなってその出力が第１の積分回路７２を介
してエミッタホロワ回路７３の各トランジスタＱ７２．
０７３に供給される。これによりトランジスタＱ７２は
オンとなってその出力が第２の積分回路７４を介してス
イッチング回路のＦＥＴ６ａ、６ｂのゲートに供給され
、この結果ＦＥＴ６ａ、６ｂが導通してモータ１に正方
向の駆動電流が供給され、モータ１は正転動作する。こ
のときのモータ１の回転速度は前記制御パルス信号ＥＳ
のＡン期間のパルス幅、つまりデユーアイサイクルによ
り定まる。

したがって、例えばモータ１の回転速度（タコジェネレ
ータ５の速度検出信号ＢＳ）が速度指令信号Ａｓで指定
された速度に満たなければ、その差に応じて制御パルス
信号ＥＳのパルス幅が広くなり、これによりモータ１に
供給される駆動電流が増加してモータ１の回転速度は速
くなる方向に制御される。反対にモータ１の回転速度が
速度指令信号Ａｓで指定された速度よりも大きい場合は
、制御パルス信号ＥＳのパルス幅が狭くなってモータ１
に供給される駆動電流が減少し、これによりモータ１の
回転速度は増加する方向に制御される。

つまり、モータ１の回転速度は、速度帰還ループにより
常に速度指令信号ＡＳで指定される速度になるように制
御される。

一方、例えば第３図（ｂ）に示す如く負の速度指令信号
Ａｓが差動増幅器８１に供給された場合は、第１の演算
増幅器８２から制御パルス信号ＥＳは出力されず、第２
の演算増幅器８３から制御パルス信号ＦＳが出力される
。この制御パルス信号ＦＳは、第２の演算増幅器８３が
前記第１の演算増幅器８２とは反対に非反転入力端Ｐ（
＋）を加算入力端子としており、かつオフセット信号が
正の信号（＋Ｖ１）であることから、前記第１の演算増
幅器８２から出力された制御パルス信号ＥＳに対し位相
が１８０°ずれた信号となる。したがって、速度指令信
号Ａｓが零の時、つまりモータ１が停止している時でも
、制御パルス信号ＥＳとＦＳとが同時に発生されること
はない。

上記制御パルス信号ＦＳが発生されると、この信号ＦＳ
は絶縁回路９ｃ、９ｄのホトカプラ９２を介して励振回
路７ｃ、７ｄに供給され、これにより励振回路７ｃ、７
ｄから上記制御パルス信号ＦＳに応じて励振信号が発生
されて、この信号によりスイッチング回路６のＦＥＴ６
Ｇ、６ｄが轡通し、この結果モータ１に負の駆動信号が
供給されてモータ１は逆転動作する。尚、このときのモ
ータ１の回転速度は前記正転動作の場合と同様に制御パ
ルス信号ＦＳのデユーティサイクルにより定まる。すな
わち、以上の装置であれば、所望の極性の速度指令信号
Ａｓを差動増幅器８１に供給することにより、モータ１
を一定の速度で正転あるいは逆転駆動することができる
。

ところで、本実施例の装置では、スイッチング回路６の
スイッチング素子にＦＥＴ６ａ〜６ｄを採用しているの
で、スイッチング速度を高く設定して高速のチョッパ駆
動（例えばチョッパ周波数２０　ｋ　Ｈｚ〜１００　ｋ
　Ｈ！　）を行なうことができる。

このため、モータ１の駆動電源回路の効率を大幅に高め
ることができ、駆動電源回路の小容量化を図ることがで
きる。また、チョッパ周波数を可聴周波数帯以上の高い
直に設定できるため、チョッパ駆動による騒音の発生を
防止することができる。

さらに、チョッパ周波数を高く設定したことにより、モ
ータ１の駆動電流を平滑化するチョークコイルが不要ど
なり、その分駆動回路の構成を簡単にすることができる
。

また、本実施例では、制御回路８と励振回路７ａ〜７ｄ
との間にホトカブラ９２を用いた絶縁回路９ａ〜９ｄを
挿入してこの回路により上記制御回路および励振回路間
を電気的に絶縁したことによって、モータ１の逆起電力
により生ずるスイッチングノイズが励振回路７ａ〜７ｄ
から制御回路８へ侵入することを防止することができ、
これにより制御回路８の誤動作を低減して動作信頼性を
大幅に高めることができる。また、このように制御回路
８と励振回路７ａ〜７ｄとの間を完全に絶縁したことに
よって、複数のモータを使用する場合でも各モータ毎に
駆動電源回路を設ける必要がなく、前記した駆動電源回
路の小容量化と相まって電源部の構成を大幅に簡単およ
び小形にすることができ、装置を安価にすることができ
る。しかも本実施例では、励振回路７ａ〜７ｄに第１６
よび第２の積分回路７２．７４を設けて、これらの回路
により励振駆動信号を積分してＦＥＴ６ａへ・６ｄに供
給するようにしているので、エツジが急峻な励振駆動信
号てモータ１をチョッパ駆動する場合に比べてスイッチ
ングノイズの発生を少なくすることができ、これにより
スイッチングノイズによる悪影響をより低減することが
できる。

また、本発明の装置で使用するパワーＭ　ＯＳ　ＦＥＴ
は、一般にゲートの入力、容量とコレクタゲートとの間
の帰還容、量が大きいので、入力インピーダンスが大き
いとＦＥＴのオフ駆動期間に発生する逆起電力によるノ
イズが放射ノイズとなって、あるいは回路系を経てＦＥ
Ｔ−のゲートに重畳され、これによりチョッパ駆動動作
に悪影響が生じることがある。しかるに本実施例では、
励振回Ｎ７ａ〜７ｄの最終段の回路を低抵抗値の出力抵
抗Ｒ７７とコンプリメンタリエミッタホロワ回路７３と
からなる低インピーダンスの回路としたので、上記モー
タ１の逆起電力によるノイズの回り込みを極めて少なく
することができ、この結果チョッパ動作の確実な装置を
提供することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、励振回路の入力回路はＰＮＰ形のトランジスタに
より構成してもよい。また、モータの駆動制御に電流制
御回路を付加してもよい。

その他、制御回路や励振回路、絶縁回路の構成および制
御手段等についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、モータをチョッパ
駆動するスイッチング回路として電界効果形トランジス
タを使用し、かつこのスイッチングを励振駆動する励振
回路とこの励振回路を制御する制御パルス信号を発生す
る制御回路との間を、光結合器を用いた絶縁回路で接続
するようにしたことによって、チョッパ周波数を高く設
定することができ、これにより駆動電源回路の効率を高
めるとともに騒音の発生を低減し、かつ駆動回路と制御
回路との間の絶縁を確実に行なって制御回路の誤動作を
防止し、安価で動作信頼性の高いモータ駆動装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のｔ−全駆動装置の回路構成図、第２図は
本発明の一実施例におけるモータ駆動装置の回路構成図
、第３図（ａ）、（ｂ）は同装置の動作説明に用いるた
めの信号波形図である。１・・・直流モータ（モータ）、５・・・タコジェネレ
ータ、６・・・スイッチング回路、６８〜６ｄ・・・電
界効果形トランジスタ（、ＦＥＴ）　、７ａ−７６・・
・励振回路、７１・・・入力回路、７２・・・第１の積
分回路、７３・・・コンプリメンタリエミッタホロワ回
路、７４・・・第２の積分回路、８・・・制御回路、８
１・・・差動増幅器、８２・・・第１の演算回路、８３
・・・第２の演算回路、９８〜９ｄ・・・絶縁回路、９
２・・・ホトカプラ、ＡＳ・・・速度指令信号、ＢＳ・
・・速度検出信号、Ｃ８・・・鋸歯状波信号、ＥＳ、Ｆ
Ｓ・・・制御パルス信号。出顆人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第３図（ａ）第３図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】（１）　直流モータをチョッパ駆動するモータ駆動装置
において、前記直流モータを駆動するための電流を発生
するモータ駆動電源回路と、このモータ駆動電源回路お
よび前記直流モータ間に設けられ直流モータの回転方向
毎に駆動電流の供給路を構成する２対の電界効果形トラ
ンジスタを備えたスイッチング回路と、前記直流モータ
の回転方向毎に回転速度に応じてパルス幅を可変設定し
た制御パルス信号を発生する制御回路と、この制御回路
から発生された制御パルス信号に応じて励振駆動信号を
発生しこの励振駆動信号により前記スイッチング回路の
電界効果形トランジスタを選択的に励振駆動する励振回
路と、前記制御回路からの制御パルス信号を光結合器を
介して前記励振回路に供給する絶縁回路とを具備したこ
とを特徴とするモータ駆動装置。（′２Ｊ　励振回路は、終段をコンプリメンタリエミッ
タホロワ回路により構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載のモータ駆動装［。（３）励振回路は、励振駆動信号を積分する積分回路を
有するものである特許請求の範囲第（１）項又は第（２
項のいずれかに記載のモータ駆動装置。