(57)【要約】【課題】  モーター駆動装置において、負荷側から負荷電圧に重畳するノイズに起因するモーターの制御に不具合が生じることを抑制する。【解決手段】  パワースイッチング素子２ａ〜２ｄは、モーター１に駆動電流を導通させる。コントローラー４は、制御信号を生成する。駆動回路３ａ〜３ｄは、制御信号に基づいて、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄのための駆動信号を生成するそして、駆動回路３ａ〜３ｄは、駆動信号の電流値を制御する電流制御部１２を備え、コントローラー４は、駆動信号に基づいてパワースイッチング素子２ａ〜２ｄの起動時間を特定し、特定した起動時間に基づいて、起動時間が所定時間になるように電流制御部１２の電流値を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターに駆動電流を導通させるパワースイッチング素子と、
制御信号を生成するコントローラーと、
前記制御信号に基づいて、前記パワースイッチング素子のための駆動信号を生成する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記駆動信号の電流値を制御する電流制御部を備え、
前記コントローラーは、前記駆動信号に基づいて前記パワースイッチング素子の起動時間を特定し、特定した前記起動時間に基づいて、前記起動時間が所定時間になるように前記電流制御部の前記電流値を調整すること、
を特徴とするモーター駆動装置。
【請求項２】
前記電流制御部は、抵抗値に基づいて前記電流値を制御するデジタルポテンショメーターを備え、
前記コントローラーは、前記デジタルポテンショメーターを制御して、前記駆動回路の前記電流値を調整すること、
を特徴とする請求項１記載のモーター駆動装置。
【請求項３】
前記電流制御部は、抵抗値に基づいて前記電流値を制御するデジタルポテンショメーターを備え、
前記コントローラーは、前記デジタルアナログコンバーターを制御して、前記駆動回路の前記電流値を調整すること、
を特徴とする請求項１記載のモーター駆動装置。
【請求項４】
モーターに駆動電流を導通させる複数のパワースイッチング素子のブリッジ回路と、
前記複数のパワースイッチング素子のそれぞれのための制御信号を生成するコントローラーと、
前記複数のパワースイッチング素子のそれぞれについて、前記制御信号に基づいて、前記パワースイッチング素子のための駆動信号を生成する複数の駆動回路とを備え、
前記複数の駆動回路は、それぞれ、前記駆動信号の電流値を制御する電流制御部を備え、
前記コントローラーは、前記複数の駆動回路のそれぞれについて、前記駆動信号に基づいて前記パワースイッチング素子の起動時間を特定し、前記複数の駆動回路のそれぞれについて個別的に、特定した前記起動時間に基づいて、前記起動時間が所定時間になるように前記電流制御部の前記電流値を調整すること、
を特徴とするモーター駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
あるモーター駆動装置は、スイッチング素子のブリッジ回路でモーターを駆動しており、負荷電圧に基づいてスイッチング時間を測定し、その測定値に基づいて、ブリッジ回路内のスイッチング素子のスイッチング時間を一括して調整している（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のモーター駆動装置では、負荷側から負荷電圧に重畳するノイズでスイッチング時間の測定値に誤差が生じた場合、モーターの制御に不具合が生じる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、負荷側から負荷電圧に重畳するノイズに起因するモーターの制御に不具合が生じることを抑制するモーター駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るモーター駆動装置は、モーターに駆動電流を導通させるパワースイッチング素子と、制御信号を生成するコントローラーと、前記制御信号に基づいて、前記パワースイッチング素子のための駆動信号を生成する駆動回路とを備える。そして、前記駆動回路は、前記駆動信号の電流値を制御する電流制御部を備え、前記コントローラーは、前記駆動信号に基づいて前記パワースイッチング素子の起動時間を特定し、特定した前記起動時間に基づいて、前記起動時間が所定時間になるように前記電流制御部の前記電流値を調整する。
【０００７】
また、本発明に係るモーター駆動装置は、モーターに駆動電流を導通させる複数のパワースイッチング素子のブリッジ回路と、前記複数のパワースイッチング素子のそれぞれのための制御信号を生成するコントローラーと、前記複数のパワースイッチング素子のそれぞれについて、前記制御信号に基づいて、前記パワースイッチング素子のための駆動信号を生成する複数の駆動回路とを備える。そして、前記複数の駆動回路は、それぞれ、前記駆動信号の電流値を制御する電流制御部を備え、前記コントローラーは、前記複数の駆動回路のそれぞれについて、前記駆動信号に基づいて前記パワースイッチング素子の起動時間を特定し、前記複数の駆動回路のそれぞれについて個別的に、特定した前記起動時間に基づいて、前記起動時間が所定時間になるように前記電流制御部の前記電流値を調整する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、負荷電圧に重畳するノイズに起因するモーターの制御に不具合が生じることを抑制するモーター駆動装置が得られる。
【０００９】
本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るモーター駆動装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１に示すモーター駆動装置の動作について説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係るモーター駆動装置の構成を示す回路図である。
【００１３】
図１に示すモーター駆動装置は、画像形成装置（例えばプリンターや複合機）などといった電子機器に内蔵されるモーター１（ここではＤＣモーター）を駆動する。
【００１４】
図１に示すモーター駆動装置は、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄのＨブリッジ回路２と、複数の駆動回路３ａ〜３ｄと、その制御信号を生成するコントローラー４とを備える。
【００１５】
Ｈブリッジ回路２は、電源Ｖｃｃとグランドとの間に配置された、パワースイッチング素子２ａ，２ｂの直列回路とパワースイッチング素子２ｃ，２ｄの直列回路とを備え、パワースイッチング素子２ａとパワースイッチング素子２ｂとの間の接点がモーター１の一端に接続され、パワースイッチング素子２ｃとパワースイッチング素子２ｄとの間の接点がモーター１の他端に接続されている。
【００１６】
パワースイッチング素子２ａ〜２ｄは、それぞれオンオフ動作して、モーター１に駆動電流を導通させる電源電力のスイッチング用のスイッチング素子である。パワースイッチング素子２ａ〜２ｄは、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などの半導体素子である。
【００１７】
駆動回路３ａ〜３ｄは、複数のパワースイッチング素子２ａ〜２ｄのそれぞれについて、制御信号に基づいて、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄのための駆動信号を生成する。
【００１８】
駆動回路３ａは、電力増幅回路１１と、電流制御部１２とを備える。
【００１９】
電力増幅回路１１は、コントローラー４からの制御信号を電力増幅して駆動信号を生成する。電力増幅回路１１は、信号用の２つのスイッチング素子１１ａ，１１ｂ（ＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体素子）のプッシュプル回路である。
【００２０】
電流制御部１２は、その駆動信号の電流値を制御する。
【００２１】
この実施の形態では、電流制御部１２は、電力増幅回路１１とパワースイッチング素子２ａとの間に配置されたデジタルポテンショメーターを備える。
【００２２】
このデジタルポテンショメーターは、コントローラー４からの抵抗設定信号に基づいて、自己の抵抗値を設定する。これにより、その抵抗値に応じた電流が導通する。
【００２３】
なお、駆動回路３ｂ〜３ｄは、駆動回路３ａと同様の構成を有する。
【００２４】
コントローラー４は、例えば制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサーを備えたコンピューターや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを備え、そのコンピューターやＡＳＩＣでパワースイッチング素子２ａ〜２ｂのそれぞれのための制御信号を生成する。制御信号は、ハイレベルとローレベルの２値信号である。コントローラー４は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）で制御信号を生成し、モーター１の速度制御やトルク制御を行うようにしてもよい。
【００２５】
具体的には、コントローラー４は、複数の駆動回路３ａ〜３ｄのそれぞれについて、駆動回路３ａ〜３ｄから出力された駆動信号に基づいてパワースイッチング素子２ａ〜２ｄの起動時間を特定し、複数の駆動回路３ａ〜３ｄのそれぞれについて個別的に、特定した起動時間に基づいて起動時間が所定時間になるように電流制御部１２の上述の電流値を調整する。
【００２６】
なお、例えば、駆動信号の電圧レベルが図示せアナログデジタルコンバーターによってデジタル信号とされ、コントローラー４は、そのデジタル信号に基づいて起動時間を特定する。
【００２７】
この実施の形態では、コントローラー４は、上述の抵抗設定信号で、上述のデジタルポテンショメーターの抵抗値を調整することで、電流制御部１２の上述の電流値を調整する。
【００２８】
制御信号のレベルが切り替わったとき、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄの入力容量（ここでは、Ｃｇｓ＋Ｃｇｄ）および上述の抵抗値に起因して、駆動信号の立ち上がりは遅延する。そのため、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄがターンオンを開始するまでに、入力容量および上述の抵抗値に応じた起動時間（つまり、駆動信号によりゲート電圧の立ち上がりが開始された時点からパワースイッチング素子２ａ〜２ｄがターンオンを開始するまでの時間）がかかる。
【００２９】
したがって、この実施の形態では、コントローラー４は、測定したパワースイッチング素子２ａ〜２ｄの起動時間に基づいて抵抗設定信号で電流制御部１２の抵抗値を調整して、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄの起動時間を単一の所定時間に調整する。
【００３０】
次に、上記モーター駆動装置の動作について説明する。図２は、図１に示すモーター駆動装置の動作について説明するタイミングチャートである。
【００３１】
コントローラー４は、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄをオンオフ制御するために、例えば図２に示すように、制御信号のレベルを切り替える。ここでは、モーター１に対して順方向の電源電圧を印加する際には、パワースイッチング素子２ａ，２ｄがオンされ、パワースイッチング素子２ｂ，２ｃがオフされる。一方、ここでは、モーター１に対して逆方向の電源電圧を印加する際には、パワースイッチング素子２ｂ，２ｃがオンされ、パワースイッチング素子２ａ，２ｄがオフされる。
【００３２】
ここでは、パワースイッチング素子２ａおよび駆動回路３ａの動作について説明する。なお、他のパワースイッチング素子２ｂ〜２ｄおよび駆動回路３ｂ〜３ｄは、それらに対応した制御信号に基づいて、同様に動作する。
【００３３】
制御信号のレベルが切り替えったタイミングＴｏで、駆動回路３ａから出力される駆動信号は、ローレベルである電圧レベルＶｏからの立ち上がりを開始し、その駆動信号の電圧レベルは、パワースイッチング素子２ａの入力容量および電流制御部１２の抵抗値に応じた時定数で上昇していき、起動時間ｔｓ後にパワースイッチング素子２ａがターンオンを開始し、パワースイッチング素子２ａのソース電圧が上昇する。
【００３４】
そして、コントローラー４は、駆動信号のレベルを監視し、例えば図２に示すような駆動信号のレベル変化に基づいて、パワースイッチング素子２ａがターンオンを開始したタイミングＴｔを特定し、起動時間ｔｓ（＝Ｔｔ−Ｔｏ）を特定する。
【００３５】
コントローラー４は、特定した起動時間ｔｓが所定時間である場合には、現時点の電流制御部１２の抵抗値を維持し、特定した起動時間ｔｓが所定時間ではない場合には、特定した起動時間ｔｓと所定時間との差に基づいて、電流制御部１２の抵抗値を調整する。つまり、特定した起動時間ｔｓが所定時間より短い場合には、コントローラー４は、電流制御部１２の抵抗値を増加させ、図２における破線で示すように起動時間ｔｓを長くする。一方、特定した起動時間ｔｓが所定時間より長い場合には、コントローラー４は、電流制御部１２の抵抗値を減少させ、起動時間ｔｓを短くする。
【００３６】
このようにして、コントローラー４は、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄの起動時間ｔｓが所定時間になるように電流制御部１２を制御する。
【００３７】
以上のように、上記実施の形態によれば、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄは、モーター１に駆動電流を導通させる。コントローラー４は、制御信号を生成する。駆動回路３ａ〜３ｄは、制御信号に基づいて、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄのための駆動信号を生成する。そして、駆動回路３ａ〜３ｄは、駆動信号の電流値を制御する電流制御部１２を備え、コントローラー４は、駆動信号に基づいてパワースイッチング素子２ａ〜２ｄの起動時間を特定し、特定した起動時間に基づいて、起動時間が所定時間になるように電流制御部１２の電流値を調整する。
【００３８】
これにより、負荷側から負荷電圧に重畳するノイズに起因するモーターの制御に不具合が生じることが抑制される。
【００３９】
また、装置の経時変化や環境変化によって、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄの起動時間ｔｓが変動した場合でも、上述のようにして、起動時間ｔｓは所定時間になるように制御される。
【００４０】
例えば、コントローラー４が、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄのソースドレイン間電圧Ｖｄｓを監視し、駆動信号の電圧レベルの立ち上がりの開始タイミング（つまり、制御信号のレベル切り替わりタイミング）から所定時間後にソースドレイン間電圧Ｖｄｓが所定の閾値未満に低下しない場合には、プロテクションのために、モーター１への電力供給を停止する。そのようなプロテクション機能がある場合、起動時間ｔｓが長くなると、誤って、プロテクション機能が動作してしまうことがある。当該実施の形態に係るモーター駆動装置によれば、起動時間ｔｓが所定時間になるように常時制御されるため、プロテクション機能の誤動作が抑制される。
【００４１】
なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。
【００４２】
例えば、上記実施の形態において、電流制御部１２は、デジタルポテンショメーターで駆動信号の電流値を調整しているが、電流制御部１２は、デジタルアナログコンバーターで駆動信号の電圧レベルを調整することで駆動信号の電流値を調整するようにしてもよい。この場合、コントローラー４は、このデジタルアナログコンバーターを制御して、電圧レベルを調整し、これにより駆動回路の電流値を調整する。この場合、パワースイッチング素子２ａ〜２ｄがターンオンを開始するまでに、入力容量および上述の電圧レベルに応じた起動時間がかかる。したがって、コントローラー４は、このデジタルアナログコンバーターを制御して電圧レベルを調整し、これにより駆動回路の電流値を調整する。なお、この場合、電力増幅回路１１は不要であり、コントローラー４は、そのデジタルアナログコンバーターに、設定すべき電流値に応じたデジタル値を入力し、そのデジタルアナログコンバーターの出力電圧を、設定すべき電流値に応じた電圧レベルに設定する。
【００４３】
また、上記実施の形態では、複数のスイッチング素子２ａ〜２ｄのＨブリッジ回路２および複数の駆動回路３ａ〜３ｄでモーター１への電力供給のオンオフ制御を行っているが、その代わりに、１つのスイッチング素子（スイッチング素子２ａ〜２ｄと同様の素子）および１つの駆動回路（駆動回路３ａ〜３ｄと同様の回路）でモーター１への電力供給のオンオフ制御を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、例えば、プリンター、複合機などの画像形成装置に内蔵されるモーターに適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  モーター
２  Ｈブリッジ回路
２ａ〜２ｄ  パワースイッチング素子
３ａ〜３ｄ  駆動回路
４  コントローラー
１２  電流制御部
【図１】
2019103151.tif 000003
【図２】
2019103151.tif 000004