(57)【要約】【課題】モータの制御を行う専用ＬＳＩを有する制御回路からの不要輻射ノイズを抑制することができる安価で小型軽量のモータ制御装置を提供する。【解決手段】各機能を消費電流量に基づいて複数に分割した機能ブロックＡから機能ブロックＤは、消費電流の平均化を図ったもので、予め動作時間を固定しておく。また、動作タイミングを検知してから機能ブロックＡから機能ブロックＤが順次起動するように、別々の起動遅延時間を設定しておき、各機能ブロックの重複動作を防止する（図２ｂ）。各機能ブロックの動作が重複しないため、低い電流が一定期間流れ続ける構成となり、電流量のピークが平均化され（図２ｃ）、不要輻射ノイズの発生が抑制される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定周期で動作してモータの制御を行う専用ＬＳＩを有する制御回路を備え、
前記ＬＳＩは、制御機能を消費電流量に基づいて分割した機能ブロックを複数有し、
前記機能ブロックを前記特定周期内で順番に起動させ、不要輻射ノイズを抑制することを特徴としたモータ制御装置。
【請求項２】
前記機能ブロックの動作時間を予め取り決めておき、
各機能ブロックの起動遅延時間を前記特定周期のスタートから設定する請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記起動遅延時間を固定して、各機能の同期性を確保する請求項２記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御を行う専用ＬＳＩを有する制御回路が発生する不要輻射ノイズを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ制御装置は、モータの速度や位置を制御する制御回路と、交流を直流に電力変換する整流回路と、駆動モータに電流を供給する駆動回路で構成され、制御回路に搭載されているＬＳＩが原因となり、配線パターンやＬＳＩ内部が発生源となって不要輻射ノイズが発生する。
【０００３】
この不要輻射ノイズの対処方法として、ノイズの根元であるＬＳＩの不要輻射ノイズを抑制するため、ＬＳＩ自体にシールドを施し、且つこのシールドを積極的にＧＮＤに接続するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、放射ノイズを効率よく低減するため、ＬＳＩの近傍に配設した第２のバイパスコンデンサと、第２のバイパスコンデンサに直列に接続され且つ各々の第１のバイパスコンデンサに流れる高周波充電電流を抑制する高周波チョークコイルと、第２のバイパスコンデンサと高周波チョークコイルからなる一組の直列回路と第１のバイパスコンデンサとを接続するパターン配線を備え、高周波充電電流による放射ノイズを低減する配線パターンが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
一方、従来のモータ制御装置においては、電気回路の配線パターンの引き回しや形状によって基板からのノイズを低減する、ノイズが発生する回路配線にコンデンサと抵抗とインダクタンス等からなるフィルタ回路を追加しノイズ元となる電気信号を削減し不要輻射ノイズを低減する、ノイズが発生するＬＳＩの電源ピンとグランドピンの間にバイパスコンデンサを挿入、電源ラインにビーズ状のインダクタを挿入してノイズを低減する、など電気信号のノイズの発生部位に応じて、電気的な波形を整流することにより対策を実施している。
【０００６】
さらに、モータ制御装置を金属ケースで覆う、ノイズ発生部位をフェライトや金属からなるノイズのシールド効果のあるＥＭＣ対策テープや金属小片を貼付するなどの電磁波を遮断することで外部に漏れる不要輻射ノイズを低減していた。
【特許文献１】特開平６−２１６４８０号公報
【特許文献１】特開２０００−１８３４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、不要輻射ノイズが発生する各回路部品や基板の配線パターンにノイズ対策のためにコンデンサ、抵抗、インダクタンスやＥＭＣ対策テープを使用すると、モータ制御装置の大型化につながり、金属ケースでシールドすると、ケース分の重量が増加してしまう点である。
【０００８】
追加部品を使用して不要輻射ノイズを低減する方法は、ノイズ発生源に対策を施していないため、ノイズレベルの抑制は可能であるが、根本的な対策にはならない。
【０００９】
例えば、モータ制御装置の制御回路は、モータの制御が一定周期毎にモータへの駆動信号の出力や、他のＩＣとのデータ受送信を行うため、特定周期で動作している。特にディ
ジタル制御の場合、ＬＳＩが不要輻射ノイズの発生源となり、ＬＳＩの動作クロックである特定周波数とその高次の周波数において不要輻射ノイズが発生する。
【００１０】
このＬＳＩ内部あるいはＬＳＩの出力信号から不要輻射ノイズが発生する場合、ＬＳＩ内部の機能が一斉に動作することでＬＳＩに入力される電源ピンからの電流が過渡的に増大し、ＬＳＩ内部の配線やウエハ自体が電流過多になることで磁場を発生させ、これが基板の電源パターンや信号線に伝播し、不要輻射ノイズの発生源となっている。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、モータの制御を行う専用ＬＳＩを有する制御回路からの不要輻射ノイズを抑制することができる安価で小型軽量のモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために請求項１に記載のモータ制御装置は、特定周期で動作してモータの制御を行う専用ＬＳＩを有する制御回路を備え、前記ＬＳＩは、制御機能を消費電流量に基づいて分割した機能ブロックを複数有し、前記機能ブロックを前記特定周期内で順番に起動させ、不要輻射ノイズを抑制する。
【００１３】
また、請求項２に記載のモータ制御装置は、前記機能ブロックの動作時間を予め取り決めておき、各機能ブロックの起動遅延時間を前記特定周期のスタートから設定する。
【００１４】
さらに、請求項３に記載のモータ制御装置は、前記起動遅延時間を固定して、各機能の同期性を確保する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載のモータ制御装置によれば、ＬＳＩの各機能ブロックを消費電流に基づいて分割し、特定周期内で順番に起動させて消費電流を分散するので、追加部品を用いることなく不要輻射ノイズを抑制することができ、安価で小型のモータ制御装置を実現できる。
【００１６】
また、請求項２に記載のモータ制御装置によれば、動作時間と起動遅延時間によって各機能ブロックの重複動作を防止することができる。
【００１７】
さらに、請求項３に記載のモータ制御装置によれば、各機能ブロックの同期性を確保することができる。
【００１８】
このように、不要輻射ノイズを抑制するための追加部品が必要なく、安価で小型軽量のモータ制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
特定周期で動作しモータの制御を行う専用ＬＳＩを有する制御回路を備え、前記ＬＳＩは、ＬＳＩに搭載されている各機能を消費電流量に基づいて分割した機能ブロックを複数有し、前記機能ブロックを前記特定周期内で順番に起動させ、不要輻射ノイズを抑制する。以下、具体的な実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
本発明のモータの制御を行う専用ＬＳＩを有する制御回路を備えたモータ制御装置についつて、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、モータ制御装置のブロック図である。図１において、モータ制御装置１は、制御部とパワー部で構成されている。制御部は、モータの制御を行う専用ＬＳＩ２１を有す
る制御回路２で構成され、パワー部は、交流電力を直流電力に変換する整流回路３とスイッチング素子を含む駆動回路４で構成されている。
【００２１】
制御回路２は、モータの制御を行うＬＳＩ２１と、モータの回転方向や回転速度などを演算し、各指令を生成するＣＰＵ２２と、ＬＳＩ２１の動作タイミングを決定する水晶発振子２３とで構成され、ＬＳＩ２１は、水晶発振子２３のクロック周波数（特定周期）に合わせて間欠的に動作を行う。
【００２２】
ＬＳＩ２１は、ＣＰＵ２２からの指令を基に、駆動回路３にＰＷＭ信号を送信する。スイッチング素子は、駆動回路４からの信号を基に整流回路３で直流に整流された電源をスイッチングすることによりモータ制御装置１に接続されたモータ５に電流を供給し、モータ５は回転する。モータ５は、回転速度などの情報を制御回路２にフィードバックし、ＬＳＩ２１とＣＰＵ２２で監視することで、モータ５の回転を制御している。
【００２３】
ここで、ＬＳＩの動作と輻射ノイズの関係について説明する。図２は、本発明のＬＳＩ２１の動作タイミングと輻射ノイズを抑制する説明図、図３は、従来のＬＳＩの動作タイミングと輻射ノイズの発生メカニズムの説明図である。
【００２４】
図３において、上から（ａ）動作クロックの説明図、(ｂ)機能ブロックの動作説明図、（ｃ）消費電流の説明図、（ｄ）輻射ノイズレベルの説明図、を同一時間軸上に図示したものである。
【００２５】
水晶発振子２３の発振周波数により動作クロックが決定され、ＬＳＩが動作クロックを検知から次の動作クロック検知までがＬＳＩの動作区間となる（図３ａ参照）。
【００２６】
各機能ブロックの動作では、動作クロックを検知後、動作区間内で処理が終了するように所定時間経過後に機能ブロックＡから機能ブロックＤが同時に起動し、ＬＳＩ内のフリップフロップ回路が動作する（図３ｂ参照）。フリップフロップの動作数は、各機能ブロックで使用しているフリップフロップ数の合計となる。
【００２７】
上述したように、ＬＳＩ内のフリップフロップが一斉に動作すると、ＬＳＩに入力される電流は突如増加する（図３ｃ参照）。
【００２８】
ＬＳＩに入力される電流が増加し、一定値を超えると、ＬＳＩ内部の電源パターンやワイヤーボンディング線、ウエハの電磁的な許容値を超えて輻射ノイズが増大する（図３ｄ参照）。また、過渡的にＬＳＩで消費される電流が増加すると、電流は発振的になるため、ピークが数回繰り返される傾向があり、輻射ノイズもピークが数回繰り返される。この状況は、ＬＳＩの動作タイミング毎に発生するため、ＬＳＩ動作タイミングの周波数とその高次の輻射ノイズが発生する。
【００２９】
このため、従来は信号線にフィルタ回路を入れてノイズを遮断する、電源グランドに関してはバイパスコンデンサを入れて電源を安定させる、もしくはビースインダクタを追加しＬＳＩから電源へノイズが伝播するのを抑制するなどの対策を行っていたが、いずれもノイズを減衰することは可能であるが、根本からノイズが出力されなくなる対策とはなり得なかった。
【００３０】
次に、本発明の輻射ノイズ対策について説明する。図２において、上から（ａ）動作クロックの説明図、(ｂ)機能ブロックの動作説明図、（ｃ）消費電流の説明図、（ｄ）輻射ノイズレベルの説明図、を同一時間軸上に図示したものである。
【００３１】
本発明は、ＬＳＩ２１の各機能を消費電流量に基づいて複数の機能ブロックに分割した点に特徴がある。つまり、従来のＬＳＩとは、図２（ｂ）から図２（ｄ）の構成および動作が異なる。以下、相違点を中心に説明する。
【００３２】
ＬＳＩ２１は、制御機能を消費電流量に基づいてまとめ、複数の機能ブロックに分割したもので、実施の形態１では、機能ブロックＡから機能ブロックＤで構成される。例えば、ＰＷＭコントロール機能と出力電流検出機能をひとつにまとめた機能ブロックＡ、パルスカウント機能とシリアル通信機能をひとつにまとめた機能ブロックＢ、パルス出力機能とディジタルフィルタ機能をひとつにまとめた機能ブロックＣ、バスコントロール機能とウオッチドック機能をひとつにまとめた機能ブロックＤであり、消費電流の平均化を図ったものである。
【００３３】
機能ブロックＡから機能ブロックＤは、予め動作時間を固定しておく。また、動作タイミングを検知してから各機能ブロック（ＡからＤ）が順次起動するように、別々の起動遅延時間を設定する。起動遅延時間の設定には、各機能ブロックの起動準備と動作完了を考慮に入れておき、各機能ブロックの重複動作を防止している（図２ｂ参照）。
【００３４】
各機能ブロックの動作が重複しないため、ＬＳＩ内部のフリップフロップ回路の同時起動数が削減され、同時に動作するフリップフロップ数は従来に比べて大幅に減少する。このように、従来の瞬時に最大電流を必要とする構成とは異なり、低い電流が一定期間流れ続ける構成となる（図２ｃ参照）。
【００３５】
ＬＳＩ２１では、電流量のピークが平均化され、不要輻射ノイズの発生レベルが抑制される（図２ｃ参照）。また、特定周波数の高次で発生するノイズレベルも減少する。
【００３６】
本発明は、従来の不要輻射ノイズの発生源であったＬＳＩの内部構成を、制御機能を消費電流量に基づいて複数の機能ブロックに分割し、各機能ブロックが重複しないように起動遅延時間を設けて起動するように構成したものである。
【００３７】
これにより、ＬＳＩの消費電流を平均化することができ、ＬＳＩから発生する不要輻射ノイズのレベルを抑制することができる。このため、従来のようにフィルタ回路などでＬＳＩ周辺にノイズ対策を追加する必要がなくなり、安価で小型のモータ制御装置が得られる。
【００３８】
なお、モータ制御装置の制御回路を中心に述べたが、本発明のようにＬＳＩの消費電流量を平均化し、重複しないように動作させれば、同様なＬＳＩを搭載する回路にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、モータ制御装置に限らず、ＬＳＩを有する制御回路を搭載した機器の不要輻射ノイズ抑制に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のモータ制御装置のブロック回路図
【図２】（ａ）本発明の制御回路における動作クロックの説明図、（ｂ）ＬＳＩにおける機能ブロックの動作説明図、（ｃ）ＬＳＩにおける消費電流の説明図、（ｄ）輻射ノイズレベルの説明図
【図３】（ａ）従来の制御回路における動作クロックの説明図、（ｂ）ＬＳＩにおける機能ブロックの動作説明図、（ｃ）ＬＳＩにおける消費電流の説明図、（ｄ）輻射ノイズレベルの説明図
【符号の説明】
【００４１】
１  モータ制御装置
２  制御回路
３  整流回路
４  駆動回路
５  モータ
２１  ＬＳＩ
２２  ＣＰＵ
２３  水晶発振子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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