(57)【要約】【課題】  低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動装置及び方法を提案する。【解決手段】  交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定し、決定したパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御するようにした。【選択図】        図２
2006042442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータをパルス幅変調制御方式により駆動制御するモータ駆動装置において、
正極性及び負極性のパルス電圧を印加し、その時間幅によって上記モータの実効電圧を決定する第１のパルス幅変調制御方式と、駆動方向に応じた極性のパルス電圧を印加し、その時間幅によって上記モータに印加する上記実効電圧を決定する第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いて上記モータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する決定手段と、
上記決定手段により決定された上記パルス幅変調制御方式で上記モータを駆動制御する駆動制御手段と
を具え、
上記決定手段は、
そのとき出力すべき上記モータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、上記モータを駆動制御する上記パルス幅変調制御方式として上記第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべき上記モータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、上記モータを駆動制御する上記パルス幅変調制御方式として上記第２のパルス幅変調制御方式に決定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
上記駆動制御手段は、
上記第１のパルス幅変調制御方式による上記モータの駆動制御時には、パルス幅変調周波数を、上記第２のパルス幅変調制御方式による上記モータの駆動制御時の上記パルス幅変調周波数以上の大きさに設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
上記所定範囲は、
上記第１及び第２のパルス幅変調制御方式のいずれにおいても上記モータ出力のリニアリティ特性が保証されている範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
モータをパルス幅変調制御方式により駆動制御するモータ駆動方法において、
正極性及び負極性のパルス電圧を印加し、その時間幅によって上記モータの実効電圧を決定する第１のパルス幅変調制御方式と、駆動方向に応じた極性のパルス電圧を印加し、その時間幅によって上記モータに印加する上記実効電圧を決定する第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いて上記モータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する第１のステップと、
決定した上記パルス幅変調制御方式で上記モータを駆動制御する第２のステップと
を具え、
上記第１のステップでは、
そのとき出力すべき上記モータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、上記モータを駆動制御する上記パルス幅変調制御方式として上記第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべき上記モータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、上記モータを駆動制御する上記パルス幅変調制御方式として上記第２のパルス幅変調制御方式に決定する
ことを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項５】
上記第２のステップでは、
上記第１のパルス幅変調制御方式による上記モータの駆動制御時には、パルス幅変調周波数を、上記第２のパルス幅変調制御方式による上記モータの駆動制御時の上記パルス幅変調周波数以上の大きさに設定する
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動方法。
【請求項６】
上記所定範囲は、
上記第１及び第２のパルス幅変調制御方式のいずれにおいても上記モータ出力のリニアリティ特性が保証されている範囲である
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置及び方法に関し、例えばモータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式で駆動制御するモータ駆動装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの駆動方式としてＰＷＭ制御方式がある。そしてこのＰＷＭ制御方式の１つとして、図６に示すように、正極性及び負極性のパルス電圧ＰＶ１を印加し、このパルス電圧ＰＶ１の正極性及び負極性のデューティ比によってモータに印加する実効電圧を決定する方式（以下、これを交番駆動ＰＷＭ制御方式と呼ぶ）が知られている。
【０００３】
図７は、このような交番駆動ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動制御を行うモータ駆動装置の最終段に設けられるドライバ回路１の構成例を示すものである。
【０００４】
このドライバ回路１は、第１〜第４のスイッチング素子（この例ではＦＥＴ（Field Effect Transistor））ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４がブリッジ接続されと共に、これら第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４にそれぞれダイオードＤＩ１〜ＤＩ４が並列接続されることにより形成されており、第１及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ３の接続中点Ｐ１が電源ラインＶＭと接続されると共に、第２及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ４の接続中点Ｐ２がアースラインＧＮＤに接続されている。
【０００５】
またドライバ回路１においては、第１及び第２のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ２の接続中点Ｐ３と、第３及び第４のスイッチング素子の接続中点Ｐ４との間に駆動対象のモータ内のコイル（以下、これを単にモータコイルと呼ぶ）ＭＣが接続されている。
【０００６】
これによりドライバ回路１においては、図８（Ａ）のように第１及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４をオン動作させると共に第２及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ３をオフにすることによって、モータコイルＭＣに正転方向の駆動電流Ｉ１を印加することができ、これに対して図８（Ｂ）のように第１及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４をオフにすると共に第２及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ３をオン動作させることによって、モータコイルＭＣに逆転方向の駆動電流Ｉ１を印加することができるようになされている。
【０００７】
かくしてモータ駆動装置においては、ドライバ回路１の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４にそれぞれ図９（Ｄ）〜（Ｇ）のような駆動信号Ｓ１〜Ｓ４を印加することによって、ドライバ回路１を全体として図８（Ａ）又は（Ｂ）の状態に動作させてモータコイルＭＣに図６（Ａ）〜（Ｅ）のようなパルス電圧ＰＶ１を印加し、これにより図９（Ａ）のようなモータ出力を得ることができるようになされている。
【０００８】
この場合において、この交番駆動ＰＷＭ制御方式では、モータコイルＭＣのインダクタンスが十分に大きいときには理論上実効電流はほとんど流れないが、実際のモータにおいてはモータコイルＭＣのインダクタンスは有限であり、図１０（Ａ）に示すように、中立状態においても無駄な電流Ｉ２が流れて消費されてしまう問題がある。
【０００９】
この問題に対する対策としては、ドライバ回路１の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に印加する駆動信号Ｓ１〜Ｓ４のＰＷＭ周波数を上げる、つまりモータコイルＭＣに印加するパルス電圧ＰＶ１の周波数を上げる方法がある。これは図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、パルス電圧ＰＶ１の周波数が小さい場合に比して、パルス電圧の周波数を大きくした方が中立状態における無駄な電流Ｉ２が流れる量が少なく、この結果消費電力の電力量（図１０（Ａ）又は（Ｂ）において斜線で示す部分の累計）が少ないものとなるからである。
【００１０】
ところがこの方法によると、ドライバ回路１の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４として高応答性のスイッチング素子が必要となるためにモータ駆動装置全体としての製造コストが増大する欠点がある。
【００１１】
またこれ以外の方法として、チョークコイルなどの受動素子をドライバ回路１に追加することでモータコイルＭＣのインダクタンスを増大させる方法も考えられるが、この方法によると、部品点数の増大に伴うモータ駆動装置全体の製造コスト及びサイズの増大を招く問題がある。
【００１２】
一方、ＰＷＭ制御方式としては、かかる交番駆動ＰＷＭ制御方式以外にも、図１１に示すように、駆動方向に対応した極性のパルス電圧ＰＶ２のみをモータコイルＭＣに印加し、このときのパルス電圧ＰＶ２のオン・オフのデューティ比によってモータコイルＭＣに印加する実効電圧を決定する方式（以下、これを間歇駆動ＰＷＭ制御方式と呼ぶ）も従来から広く用いられている。
【００１３】
このような間歇駆動ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動制御を行うモータ駆動装置の場合も、図７について上述した交番駆動ＰＷＭ制御方式のモータ駆動装置におけるドライバ回路１と同様構成のドライバ回路２（図７）が最終段に設けられる。
【００１４】
そしてこのドライバ回路２においては、図１２（Ａ）のように第１及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４をオン動作させると共に第２及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ３をオフにすることによって、モータコイルＭＣに正転方向の駆動電流Ｉ３を印加することができ、これに対して図１２（Ｂ）のように第１及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ３をオフにすると共に第２及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ４をオン動作させることによって、モータコイルＭＣに駆動電流Ｉ３を印加しない状態にすることができる。またドライバ回路２においては、図１２（Ｃ）のように第１及び第４のスイッチング素子ＳＷＥ１、ＳＷＥ４をオフにすると共に第２及び第３のスイッチング素子ＳＷＥ２、ＳＷＥ３をオン動作させることによって、モータコイルＭＣに逆転方向の駆動電流Ｉ３を印加することができる。
【００１５】
かくしてかかるモータ駆動装置では、ドライバ回路２の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４にそれぞれ図１３（Ｄ）〜（Ｇ）のような駆動信号Ｓ５〜Ｓ８を印加することによって、ドライバ回路２を全体として図１２（Ａ）又は（Ｂ）の状態に動作させてモータコイルＭＣに対して図１１（Ａ）〜（Ｅ）のようなパルス電圧ＰＶ２を印加し、これにより図１３（Ａ）のようなモータ出力を得ることができるようになされている。
【００１６】
そしてこのような間歇駆動ＰＷＭ制御方式は、単極性のパルス電圧ＰＶ２をモータコイルＭＣに印加するため、図１４に示すように、モータコイルＭＣに無駄な電流Ｉ４が流れ難く、図１５に示すように、図１０について上述した両極性のパルス電圧ＰＶ１をモータコイルＭＣに印加する交番駆動ＰＷＭ制御方式と比べて、消費電力の面で優れている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、上述のような交番駆動ＰＷＭ制御方式や間歇駆動ＰＷＭ制御方式では、図１６に示すように、ドライバ回路１、２（図７）の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４のオン／オフ切替え時の応答性（期間Ｔ１、期間Ｔ３）と、電源短絡防止のために当該オン／オフ切替え時に設けられるデッドタイム（期間Ｔ２）とにより決定されるドライバ回路１、２全体としてのスイッチング性能によって、第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に印加する第１〜第４の駆動信号Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ５〜Ｓ８（図９、図１３）の最小のパルス幅が決定される。
【００１８】
そしてドライバ回路１、２の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に印加される第１〜第４の駆動信号Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ５〜Ｓ８のパルス幅が応答限界に近くなると、デューティ比設定に対するパルス電圧ＰＶ１、ＰＶ２（図６、図１１）の実効電圧のリニアリティ特性、つまりモータ出力のリニアリティ特性が低下してしまうこととなる。
【００１９】
実際上、例えば交番駆動ＰＷＭ制御方式では、図９（Ｄ）〜（Ｇ）からも明らかなように、正及び負それぞれモータ出力100〔％〕付近での第１〜第４の駆動信号Ｓ１〜Ｓ４のパルス幅が小さくなることから、図１７に示すように、正及び負それぞれモータ出力100〔％〕付近の高出力領域においてモータ出力のリニアリティ特性の低下が発生する。また間歇駆動ＰＷＭ制御方式では、図１３（Ｄ）〜（Ｇ）からも明らかなように、モータ出力０〔％〕付近と、正及び負それぞれモータ出力100〔％〕付近とにおける第１〜第４の駆動信号Ｓ５〜Ｓ８のパルス幅が小さくなることから、図１８に示すように、モータ出力０〔％〕付近の低出力領域と、正及び負それぞれモータ出力100〔％〕付近の高出力領域とにおいてモータ出力のリニアリティ特性の低下が発生する。
【００２０】
このように間歇駆動ＰＷＭ制御方式は、低出力領域においてモータ出力のリニアリティ特性が低下する点で、交番駆動ＰＷＭ制御方式に比べて問題がある。しかしながら、モータ出力のリニアリティ特性が低下するデューティ領域は、第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＭ１〜ＳＷＥ４のＰＷＭ周波数であるＰＷＭ周波数と、ドライバ回路１、２の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４の応答限界のパルス幅との比から決定されるため、同じＰＷＭ周波数であれば間歇駆動ＰＷＭ制御方式の方が、より高出力領域までリニアリティ特性を保証できるという利点がある。
【００２１】
ここで、近年、上述のようなモータのモータ出力のリニアリティ特性低下の問題に対する積極的な対策として、ＰＷＭ制御のデューティ比を固定したうえで、モータ電圧制御を組み合わせる方式などが提案されているが（特開２００２−１０６７２１号公報）、この方法によると、ドライバ回路１、２を構成する際に第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４以外のスイッチング素子又は他の素子がさらに必要となるため、モータ駆動装置全体としての規模及び製造コストの増大を避け得ない問題がある。
【００２２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動装置及び方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
かかる課題を解決するため本発明においては、モータ駆動装置において、交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する決定手段と、決定手段により決定されたパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御する駆動制御手段とを設け、決定手段が、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第２のパルス幅変調制御方式に決定するようにした。
【００２４】
この結果このモータ駆動装置では、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながら、モータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができる。
【００２５】
また本発明においては、モータ駆動方法において、交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する第１のステップと、決定したパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御する第２のステップとを設け、第１のステップでは、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第２のパルス幅変調制御方式に決定するようにした。
【００２６】
この結果このモータ駆動方法によれば、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながら、モータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、モータ駆動装置において、交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する決定手段と、決定手段により決定されたパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御する駆動制御手段とを設け、決定手段が、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第２のパルス幅変調制御方式に決定するようにしたことにより、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながら、モータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができ、かくして低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動装置を実現できる。
【００２８】
また本発明によれば、モータ駆動方法において、交番駆動パルス幅変調制御方式でなる第１のパルス幅変調制御方式と、間歇駆動パルス幅変調制御方式でなる第２のパルス幅変調制御方式とのうちのいずれのパルス幅変調制御方式を用いてモータを駆動制御するかを、そのとき出力すべきモータ出力の大きさに応じて決定する第１のステップと、決定したパルス幅変調制御方式でモータを駆動制御する第２のステップとを設け、第１のステップでは、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが予め定められた所定範囲内の低出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第１のパルス幅変調制御方式に決定し、そのとき出力すべきモータ出力の大きさが当該所定範囲外の高出力領域にあるときには、モータを駆動制御するパルス幅変調制御方式として第２のパルス幅変調制御方式に決定するようにしたことにより、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながら、モータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができ、かくして低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００３０】
（１）本実施の形態によるモータ駆動装置の構成
図７との対応部分に同一符号を付して示す図１において、１０は全体として本発明を適用したモータ駆動装置を示し、上位コントローラとしてのマイクロコンピュータ１１と、ＰＷＭ回路としてのプリドライバ回路１２と、図７について上述したドライバ回路１、２と同様の構成を有するドライバ回路１４と、当該ドライバ回路１４を駆動するブリッジ制御ロジック回路１３とから構成されている。
【００３１】
この場合マイクロコンピュータ１１においては、予め定められた又は適応的に算出した駆動対象のモータ（例えばＤＣ（Direct Current）モータ）の回転角度及び回転方向等の出力設定（以下、これをモータ出力設定Ｅｏｕｔと呼ぶ）に応じて、ＰＷＭ駆動制御を行う際の時々刻々のデューティ比の設定情報でなるデューティ比設定情報ＤＤＵＴＹと、交番駆動ＰＷＭ制御方式及び間歇駆動ＰＷＭ制御方式のいずれでＰＷＭ制御を行うかを指定するＰＷＭ制御方式指定情報ＤＦＵＮＫと、モータの出力軸の回転方向を指定する駆動方向指定情報ＤＤＩＲと、そのときのＰＷＭ周波数を指定（実際には周期を指定）するＰＷＭ周波数設定情報ＤＰＥＲＩＯＤとをプリドライバ回路１２に送出する。
【００３２】
プリドライバ回路１２は、マイクロコンピュータ１１から供給されるこれらデューティ比設定情報ＤＤＵＴＹ、ＰＷＭ制御方式指定情報ＤＦＵＮＫ、駆動方向指定情報ＤＤＩＲ及びＰＷＭ周波数設定情報ＤＰＥＲＩＯＤに基づいて、指定された交番駆動ＰＷＭ制御方式又は間歇駆動ＰＷＭ制御方式、かつ指定されたデューティ比、駆動方向及びＰＷＭ周波数でモータの出力軸を回転駆動するための例えばＰＷＭ信号Ｓ１０と、ブレーキ信号Ｓ１１とをそれぞれ生成する。
【００３３】
この場合において、プリドライバ回路１２は、例えばＰＷＭ制御方式として交番駆動ＰＷＭ制御方式が指定されている場合には、図９（Ｃ）に示すような論理レベルが常に「０」のブレーキ信号Ｓ１１を生成し、これに対してＰＷＭ制御方式として間歇駆動ＰＷＭ制御方式が指定されている場合には、図１３（Ｃ）に示すような駆動方向が負方向のときには論理「０」レベル（「ＯＦＦ」）に立ち下がると共に駆動方向が正方向のときには論理「１」レベル（「ＯＮ」）に立ち上がるブレーキ信号Ｓ１１を生成する。そしてプリドライバ回路１２は、このようにして生成したＰＷＭ信号Ｓ１０及びブレーキ信号Ｓ１１をブリッジ制御ロジック回路１３に送出する。
【００３４】
ブリッジ制御ロジック回路１３は、供給されるＰＷＭ信号Ｓ１０及びブレーキ信号Ｓ１１に基づいて、ドライバ回路１４の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４をそれぞれ駆動するための図９（Ｄ）〜（Ｇ）又は図１３（Ｄ）〜（Ｇ）にそれぞれ示すような第１〜第４の駆動信号Ｓ１２〜Ｓ１５を生成する。そしてブリッジ制御ロジック回路１３は、このようにして生成したこれら第１〜第４の駆動信号Ｓ１２〜Ｓ１５を、それぞれドライバ回路１４内の対応する第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に印加することにより、交番駆動ＰＷＭ制御方式時にはモータコイルＭＣを交番駆動（図８（Ａ）又は（Ｂ））し、間歇駆動ＰＷＭ制御方式時には正転駆動状態（図１２（Ａ））とブレーキ状態（図１２（Ｂ））、又は逆転駆動状態（図１２（Ｃ））又はブレーキ状態（図１２（Ｂ））の交番切り換えを行う。
【００３５】
このようにしてこのモータ駆動装置１０においては、必要に応じて交番駆動ＰＷＭ制御方式及び間歇駆動ＰＷＭ制御方式のいずれか一方のＰＷＭ制御方式で、モータを駆動制御することができるようになされている。
【００３６】
そしてこのモータ駆動装置１０においては、図２に示すように、交番駆動ＰＷＭ制御方式よりも間歇駆動ＰＷＭ制御方式の方がよりモータ出力のリニアリティ特性が保証される高出力領域（例えばモータ出力が−100〔％〕以上で−20〔％〕よりも小さい領域、及びモータ出力が＋20〔％〕よりも大きく＋100〔％〕以下の領域）については、間歇駆動ＰＷＭ制御方式による通常のＰＷＭ周波数（以下、これを通常ＰＷＭ周波数と呼ぶ）でのＰＷＭ制御を行い、交番駆動ＰＷＭ制御方式でモータ出力のリニアリティ特性が保証されている低出力領域（例えばモータ出力が−20〔％〕以上で＋20〔％〕以下の領域）については交番駆動ＰＷＭ制御方式による通常ＰＷＭ周波数と同じか又はそれよりも高いＰＷＭ周波数でのＰＷＭ制御を行うようになされたことを特徴としている。
【００３７】
実際上、マイクロコンピュータ１１は、駆動対象のモータを駆動すべきタイミングとなると、図３に示すＰＷＭ制御設定処理手順ＲＴをステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において、そのとき出力すべきモータ出力の設定値でなるモータ出力設定Ｅｏｕｔを取得する。
【００３８】
続いてマイクロコンピュータ１１は、続くステップＳＰ２において、ステップＳＰ１において取得したモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさの絶対値が、ＰＷＭ制御方式を間歇駆動ＰＷＭ制御方式から交番駆動ＰＷＭ制御方式に、又は交番駆動ＰＷＭ制御方式から間歇駆動ＰＷＭ制御方式に切り替えるべき出力レベルとして予め設定された第１の閾値（以下、これを第１の切替え閾値と呼ぶ）ＴｈｄＰ（ＴｈｄＰ＞０）以下で、かつ同様に予め定められた第２の閾値（以下、これを第２の切替え閾値と呼ぶ）ＴｈｄＭ（ＴｈｄＭ＜０）以上の範囲内にあるか否かを判断する。
【００３９】
この場合において、かかる第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭは、図４に示すように、交番駆動ＰＷＭ制御方式及び間歇駆動ＰＷＭ制御方式のいずれのＰＷＭ制御方式においてもモータ出力のリニアリティ特性が保証されている範囲ＲＥｏｕｔ１、ＲＥｏｕｔ２内にあるようにそれぞれ予め定められたものである。なお、本実施の形態によるモータ駆動装置１０では、上述のように低出力領域においてＰＷＭ制御方式として交番駆動ＰＷＭ制御方式を使用し、かつこのときＰＷＭ周波数を上げることから、非線形領域が広がり、出力のリニアリティ特性が保証されている範囲ＲＥｏｕｔ１、ＲＥｏｕｔ２が狭まるため、かかる第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭもこれを考慮して、かかる範囲ＲＥｏｕｔ１、ＲＥｏｕｔ２の中央になるように選定されている。
【００４０】
そしてこのステップＳＰ２において否定結果を得ることは、ステップＳＰ１において取得したモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが間歇駆動ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ制御を行うべき高出力領域内であることを意味する。かくしてマイクロコンピュータ１１は、このときステップＳＰ３に進んで、そのとき適用すべきＰＷＭ制御方式として間歇駆動ＰＷＭ制御方式を決定し、当該決定結果に応じたＰＷＭ制御方式指定情報ＤＦＵＮＫをプリドライバ回路１２に送出する。
【００４１】
またマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ４に進んで、デューティ比の設定レンジ（例えば８ビットであれば０〜255）をＤｒとして、次式
【００４２】
【数１】
2006042442.tif 000003
【００４３】
さらにマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ５に進んで、そのときのＰＷＭ周波数を規定するものとして、予め内部ＲＯＭに格納されている間歇駆動ＰＷＭ制御方式用のＰＷＭ駆動周期Ｔｍを読み出し、これをＰＷＭ周波数設定情報ＤＰＥＲＩＯＤとしてプリドライバ回路１２に送出する一方、続くステップＳＰ６において、モータの出力軸の回転方向として、対応する回転方向を振動方向指定情報ＤＤＩＲとしてプリドライバ回路１２に送出する。
【００４４】
そしてマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ１１に進んでこのＰＷＭ制御設定処理手順ＲＴを終了する。
【００４５】
かくしてこのときプリドライバ回路１２からは、例えば図２（Ａ）の高出力領域に含まれる各モータ出力に対して、それぞれその直下に表示された図２（Ｂ）に示すようなＰＷＭ信号Ｓ１０及び図２（Ｃ）に示すようなブレーキ信号Ｓ１１が出力され、この結果としてブリッジ制御ロジック回路１３からドライバ回路１４の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に対してそれぞれ図２（Ｄ）〜（Ｇ）に示すような波形の駆動信号Ｓ１２〜Ｓ１５が印加される。
【００４６】
これに対してステップＳＰ２において肯定結果を得ることは、ステップＳＰ１において取得したモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが交番駆動ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ制御を行うべき低出力領域内であることを意味する。かくしてこのときマイクロコンピュータ１１は、ステップＳＰ７に進んで、そのとき適用すべきＰＷＭ制御方式として交番駆動ＰＷＭ制御方式を決定し、当該決定結果に応じたＰＷＭ制御方式指定情報ＤＦＵＮＣをプリドライバ回路１２に送出する。
【００４７】
またマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ８に進んで、次式
【００４８】
【数２】
2006042442.tif 000004
【００４９】
の演算を実行することにより、そのときのデューティ比の設定値Ｄｕｔｙを算出して、この算出結果をデューティ比設定情報ＤＤＵＴＹとしてプリドライバ回路１２に送出する。
【００５０】
さらにマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ９に進んで、そのときのＰＷＭ周波数として、予め内部ＲＯＭに格納されている交番駆動ＰＷＭ制御方式用のＰＷＭ駆動周期Ｔｄを読み出し、これをＰＷＭ周波数設定情報ＤＰＥＲＩＯＤとしてプリドライバ回路１２に送出する。
【００５１】
この場合において、この交番駆動ＰＷＭ制御方式用のＰＷＭ駆動周期Ｔｄの値は、間歇駆動ＰＷＭ制御方式用のＰＷＭ駆動周期Ｔｍの値以下の大きさに選定されており、これにより交番駆動ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ制御時時のＰＷＭ周波数が、間歇駆動ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ制御時のＰＷＭ周波数と同じかそれよりも高くなるようになされている。
【００５２】
さらにマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ１０に進んで、振動方向指定情報ＤＤＩＲとして、交番駆動ＰＷＭ制御方式用の振動方向指定情報ＤＤＩＲをプリドライバ回路１２に送出する。なお、交番駆動ＰＷＭ制御方式ではこの振動方向指定情報ＤＤＩＲは本来必要がないため、ここでは規定値（デフォルト）である「０」が出力される。
【００５３】
そしてマイクロコンピュータ１１は、この後ステップＳＰ１１に進んでこのＰＷＭ制御設定処理手順ＲＴを終了する。
【００５４】
かくしてこのときプリドライバ回路１２からは、例えば図２（Ａ）の低出力領域に含まれる各モータ出力に対して、それぞれその直下に表示された図２（Ｂ）に示すようなＰＷＭ信号Ｓ１０及び図２（Ｃ）に示すようなブレーキ信号Ｓ１１が出力され、この結果としてブリッジ制御ロジック回路１３からドライバ回路１４の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４に対してそれぞれ図２（Ｄ）〜（Ｇ）に示すような波形の駆動信号Ｓ１２〜Ｓ１５が印加される。
【００５５】
このようにしてマイクロコンピュータ１１は、予め設定された第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭを基準として、そのときのモータ出力設定Ｅｏｕｔが第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭで規定される範囲の範囲内のときには交番駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御し、これに対してそのときのモータ出力設定Ｅｏｕｔが当該範囲の範囲外のときには間歇駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御し得るようになされている。
【００５６】
（２）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、このモータ駆動装置１０では、モータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが予め設定された第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭで規定される範囲の範囲内のときには交番駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御し、そのときのモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが当該範囲の範囲外のときには間歇駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御する。
【００５７】
この場合において、図１７及び図１８について上述したように、モータ出力100〔％〕付近の高出力領域では間歇駆動ＰＷＭ制御方式の方が交番駆動ＰＷＭ制御方式よりもモータ出力のリニアリティ特性が高く、またモータ出力０〔％〕付近の低出力領域では交番駆動ＰＷＭ制御方式の方が間歇駆動ＰＷＭ制御方式よりもモータ出力のリニアリティ特性が高いため、この実施の形態によるモータ駆動装置１０のように交番駆動ＰＷＭ制御方式と間歇駆動ＰＷＭ制御方式とを組み合わせたＰＷＭ制御方式を採用することによって、図５のようにモータ出力全体としてのリニアリティ特性を向上させることができる。
【００５８】
またこの場合において、このモータ駆動装置１０では、交番駆動ＰＷＭ制御方式でＰＷＭ制御を行う低出力領域では、通常ＰＷＭ周波数と同じ又はそれよりも高いＰＷＭ周波数でのＰＷＭ制御を行うようにしているため、中立状態時における無駄な消費電力の発生を実用上十分に削減することができる。
【００５９】
さらにこのモータ駆動装置１０は、マイクロコンピュータ１１のソフトウェアを変更等するだけで従来の交番駆動ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動装置や間歇駆動ＰＷＭ制御方式によるモータ駆動装置を利用して構築することができ、ドライバ回路１４の第１〜第４のスイッチング素子ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４として高応答性のスイッチング素子を要したり、また他の受動素子を追加する必要がないため、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながらかかる利点を得ることができる。
【００６０】
以上の構成によれば、モータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが予め設定された第１及び第２の切替え閾値ＴｈｄＰ、ＴｈｄＭで規定される範囲の範囲内のときには交番駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御し、そのときのモータ出力設定Ｅｏｕｔの大きさが当該範囲の範囲外のときには間歇駆動ＰＷＭ制御方式によりモータを駆動制御するようにしたことにより、装置全体としての規模及び製造コストの増大を抑えながらモータ出力の広い範囲においてリニアリティ特性を保証することができ、かくして低消費電力化を図りながら、モータ出力のリニアリティ特性低下を防止し得るモータ駆動装置を実現できる。
【００６１】
（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を、モータコイルＭＣが１つのモータのモータ駆動装置１０に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、相励磁回路と複数のプリドライバ回路１２、ブリッジ制御ロジック回路１３及びドライバ回路１４を組み合わせることによって、ステッピングモータ等のモータコイルＭＣを複数有するモータのモータ駆動装置に適用することができ、また回転軸を有しないリニアモータのモータ駆動装置にも適用することができる。
【００６２】
また上述の実施の形態においては、モータ出力が−100〔％〕以上で−20〔％〕よりも小さい領域、及びモータ出力が＋20〔％〕よりも大きく＋100〔％〕以下の領域を高出力領域とし、モータ出力が−20〔％〕以上で＋20〔％〕以下の領域を低出力領域とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これ以外の範囲を高出力領域及び低出力領域の範囲とするようにしても良い。
【００６３】
さらに上述の実施の形態においては、図３に示すような処理をマイクロコンピュータ１１が担当するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、システム構成によっては、例えばプリドライバ回路１２にかかる機能を搭載するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、モータコイルが１つのＤＣモータを駆動制御するためのモータ駆動装置のほか、他の構成のモータを駆動制御する種々のモータ駆動装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施の形態によるモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態によるＰＷＭ制御方式における各信号波形を示す波形図である。
【図３】ＰＷＭ制御設定処理手順を示すフローチャートである。
【図４】モータ出力のリニアリティ特性が保証される範囲の説明に供する特性曲線図である。
【図５】本実施の形態によるＰＷＭ制御におけるモータ出力のリニアリティ特性の説明に供する特性曲線図である。
【図６】交番駆動ＰＷＭ制御方式におけるパルス電圧を示す波形図である。
【図７】ドライバ回路の構成を示す回路図である。
【図８】交番駆動ＰＷＭ制御方式時におけるドライバ回路の動作モードの説明に供する略線図である。
【図９】交番駆動ＰＷＭ制御方式における各信号波形を示す波形図である。
【図１０】交番駆動ＰＷＭ制御方式における中立状態時の消費電力の説明に供する波形図である。
【図１１】間歇駆動ＰＷＭ制御方式におけるパルス電圧を示す波形図である。
【図１２】間歇駆動ＰＷＭ制御方式時におけるドライバ回路の動作モードの説明に供する略線図である。
【図１３】間歇駆動ＰＷＭ制御方式における各信号波形を示す波形図である。
【図１４】間歇駆動ＰＷＭ制御方式における中立状態時の消費電力の説明に供する波形図である。
【図１５】交番駆動ＰＷＭ制御方式及び間歇駆動ＰＷＭ制御方式における消費電力の比較の説明に供する特性曲線図である。
【図１６】スイッチング応答とデッドタイムの説明に供する特性曲線図である。
【図１７】交番駆動ＰＷＭ制御方式におけるモータ出力のリニアリティの説明に供する特性曲線図である。
【図１８】間歇駆動ＰＷＭ制御方式におけるモータ出力のリニアリティの説明に供する特性曲線図である。
【符号の説明】
【００６６】
１……モータ駆動装置、１１……マイクロコンピュータ、１２……プリドライバ回路、１３……ブリッジ制御ロジック回路、１４……ドライバ回路、ＭＣ……モータコイル、ＳＷＥ１〜ＳＷＥ４……スイッチング素子、ＤＰＥＲＩＯＤ……ＰＷＭ周波数設定情報、ＤＤＵＴＹ……デューティ比設定情報、ＤＦＵＮＫ……ＰＷＭ制御方式指定情報、ＤＤＩＲ……駆動方向指定情報、Ｓ１０……ＰＷＭ信号、Ｓ１１……ブレーキ信号、Ｓ１２〜Ｓ１５……駆動信号、ＲＴ……ＰＷＭ制御設定処理手順。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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