(57)【要約】  パワーサプライ10と，種々異なるスピードで動作するモータ12と，モータを駆動するドライバ14と，このドライバを制御するコントローラ16とを有するシステム中のパワーサプライ電流を制限する方法であって，当該方法は，最大パワーサプライ電流IPSmaxに関係する第1の値を規定するステップと，モータの電磁力に依存した電圧VEMFに関係する第2の値を決定するステップと，所望のモータ電流IMdesに関係する所望の第3の値Cdesを決定するステップと，第3の値に対する第1の境界値a及び第2の境界値bを，第1の値及び第2の値を考慮して決定するステップと，境界値a及びbを所望の第3の値Cdesと比較するステップと，この比較ステップの結果に従って第3の値cを設定するステップとを有する方法に本発明は関係する。
2008535454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーサプライと，種々異なるスピードで動作するモータと，前記モータを駆動するドライバと，前記ドライバを制御するコントローラとを有するシステム内のパワーサプライ電流を制限する方法であって，当該方法は：
-  最大パワーサプライ電流IPSmaxに関係する第1の値を特定するステップと，
- 前記モータの電磁力に依存する電圧VEMFに関係する第2の値を決定するステップと，
- 所望のモータ電流IMdesに関係する所望の第3の値Cdesを決定するステップと，
- 第3の値に対する第1の境界値a及び第2の境界値bを，第1の値及び第2の値を考慮して決定するステップと，
- 前記両境界値a及び bを，前記所望の第3の値Cdesと比較するステップと，
- 前記比較ステップの結果に依存して第3の値を設定するステップ
とを有する方法。
【請求項２】
前記第1の値は最大パワーサプライ電流IPSmaxであり，前記第2の値は前記モータの電磁力に依存する電圧VEMFであり，前記第3の値は所望のモータ電流IMdesである，請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第2の値を決定するステップが，現在のモータスピードを決定するステップと，前記現在のモータスピードにモータ定数を乗算するステップとを有する，請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記第1の境界値ａを決定するステップは，次の式
2008535454.tif 000011
を用いて第1の境界値aを計算するステップを有し， 
ここで，RMは前記モータのオーミック抵抗値であり，
Vccは前記ドライバへ供給される電源電圧である，請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第2の境界値ｂを決定するステップは，次の式
2008535454.tif 000012
を用いて第2の境界値ｂを計算するステップを有し， 
ここで，RMは前記モータのオーミック抵抗値であり，
Vccは前記ドライバへ供給される電源電圧である，請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記第1の境界値aを決定するステップは，前記パワーサプライ電流IPSに関係する値と，前記電磁力に依存した電圧VEMFに関係する値と，前記モータ電流IMに関係する値との間の関係に基づいて第1の境界値aを近似するステップを有する，請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記第2の境界値bを決定するステップは，前記パワーサプライ電流IPSに関係する値と，前記電磁力に依存した電圧VEMFに関係する値と，前記モータ電流IMに関係する値との間の関係に基づいて第2の境界値bを近似するステップを有する，請求項1に記載の方法。
【請求項８】
制限されるべき前記パワーサプライ電流とは，前記パワーサプライから流れる電流であって，
-  前記Cdesがaとbとの間に位置する場合は，第3の値をCdesに設定し，
-  前記Cdesがaよりも小さい場合は，第3の値をaに設定し，
-  前記Cdesがbよりも大きい場合は，第3の値をbに設定する，請求項1に記載の方法。
【請求項９】
制限されるべき前記パワーサプライ電流とは，前記パワーサプライへフィードバックされる電流であって，
-  前記Cdesがaよりも小さいか又はbよりも大きい場合は，第3の値をCdes に設定し，
-  前記Cdesがaとbとの間に位置する場合は，第3の値をaに設定する，請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
パワーサプライと，種々異なるスピードで動作するモータと，前記モータを駆動するドライバと，前記ドライバを制御するコントローラとを有する光学装置であって，当該光学装置はパワーサプライ電流を制限することが可能であり，当該光学装置は，
‐  最大パワーサプライ電流IPmaxに関係する第1の値を特定する手段と，
‐  前記モータの電磁力に依存した電圧VEMFに関係する第2の値を特定する手段と，
‐  所望のモータ電流IMdesに関係する所望の第3の値Cdesを決定する手段と，
‐  第3の値に対する第1の境界値a及び第2の境界値bを，前記第1の値及び前記第2の値を考慮して決定する手段と，
‐  前記第1の境界値a及び前記第2の境界値bを前記所望の第3の値と比較する手段と，
‐  前記の比較の結果に依存して第3の値を設定する手段とを更に有する光学装置。
【請求項１１】
前記の特定する手段と，決定する手段と，比較する手段と，設定する手段とは，比例積分器コントローラによって少なくとも一部が提供される，請求項10に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワーサプライを制限する方法に関し，特に光学装置中の光学ドライバのパワーサプライを制限する方法に関する。本発明は更にパワーサプライ電流を制限する方法が取り入れられ得る光学装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
光学装置において，電気モータによって駆動される光ディスクは，例えば駆動をスタートアップする際若しくは停止させる際，又は，ある速度モードから他の速度モードへと変化させるとき，しばしば加速又は減速が必要である。光学ドライブ中でディスクの速度を変化させると，パワーサプライから流される高い電流ピークを生じるであろう。特にバッテリ駆動の可搬型光学装置では，これらの高い電流ピークはバッテリの重たい負荷となるので問題となる。
【０００３】
ディスクの速度変化時の高い電流ピークの問題は既に知られており，そして，解決策もまた知られている。しかしながらこれらの解決策は，例えば駆動回路の一部としてハードウエアにて組込まれる必要があるという欠点，及び/又はこれらの解決策はパワーサプライ，例えばバッテリから流される実際の電流ではなくモータ電流を制限するという欠点となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は，低減された電流ピークをもつディスクの加速と減速とが可能になるような方法及び光学装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は，個々の請求項の記述によって実現される。本発明の他の発展及び好ましい実施例は，従属する請求項で概要が示されている。
【０００６】
本発明によれば，パワーサプライと，種々異なるスピードで動作するモータと，モータを駆動するドライバと，このドライバを制御するコントローラとを有するシステム内のパワーサプライ電流を制限する方法が提供されていて，当該方法は：
-    最大パワーサプライ電流（IPSmax）に関係する第1の値を特定するステップと，
- モータの電磁力に依存する電圧（VEMF）に関係する第2の値を決定するステップと，
- 所望のモータ電流（IMdes）に関係する所望の第3の値（Cdes）を決定するステップと，
- 第3の値に対する第1の境界値(a)及び第2の境界値(b)を，第1の値及び第2の値を考慮して決定するステップと，
- 両境界値(a)及び(b)を所望の第3の値（Cdes）と比較するステップと，
- 前記比較ステップの結果に依存して第3の値を設定するステップ
とを有する。
【０００７】
このように，パワーサプライ電流は制限され，特に光ディスクを加減速する際の高い電流ピークによる望ましくない効果を避けることが出来る。
【０００８】
好ましい実施例によれば，第1の値は最大パワーサプライ電流であり，
第2の値はモータの電磁力に依存する電圧（VEMF）であり，
第3の値(c)は，所望のモータ電流（IMdes）である。
【０００９】
上記に基づいて，電流値及び電圧値を評価することにより，本発明は実施されることが出来る。
【００１０】
これに関して，前記第2の値を決定するステップが
-  現在のモータスピードを決定するステップ，及び
-  現在のモータスピードにモータ定数を乗算するステップ
を有しているのは好都合である。
【００１１】
即ち，タコの測定と，タコ測定の結果を良く知られたモータ固有の値に乗算することとに基づき，電磁力に依存する電圧（VEMF）を計算することが出来る。
【００１２】
本発明の好ましい実施例によれば，境界値(a)を決定するステップは，
次の式を用いて境界値(a)を計算するステップを有する：
2008535454.tif 000003
ここで，RMはモータのオーミック抵抗値，及び
Vccはドライバへ供給される電源電圧である。
【００１３】
同様に，境界値(b)を決定するステップは，次の式を用いて境界値(b)を計算するステップを有する：
2008535454.tif 000004
ここで，RMはモータのオーミック抵抗値，及び
Vccはドライバへ供給される電源電圧である。
【００１４】
このように，以前に決定した値及びモータの良く知られた特性から，値（a）及び値（b）を正確に計算することが出来る。モータのドライバを制御するためのコントローラが一般的に組込まれているデジタル信号処理器（DSP）中で，この計算は実行されることが可能である。
【００１５】
本発明の他の実施例によれば，前記の境界値（a）を決定するステップは，パワーサプライ電流（IPS）に関係する値と，電磁力に依存した電圧（VEMF）に関係する値と，モータ電流（IM）に関係する値との間の関係に基づいて，この境界値（a）を近似するステップを有する。
【００１６】
同様に，境界値（b）を決定するステップは，パワーサプライ電流（IPS）に関係する値と，電磁力に依存した電圧（VEMF）に関係する値と，モータ電流（IM）に関係する値との間の関係に基づいて，この境界値（b）を近似するステップを有する。
【００１７】
かように，値（a）及び（b）の正確な計算は必ずしも要求とされず，IPS及びVEMFの関数としてのIMの線形関係の簡単な近似でも許容できる結果となる。
【００１８】
本発明の特定の実施例によれば，制限されるパワーサプライ電流とは，パワーサプライから流される電流であり，
-  Cdesが（a）及び（b）の間に位置する場合は，第3の値をCdesに設定し，
-  Cdesが（a）よりも小さい場合は，第3の値を（a）に設定し，
-  Cdesが（b）よりも大きい場合は，第3の値を（b）に設定する。
【００１９】
これゆえ，パワーサプライから流される電流を制限する場合，これまでに決定された値に基づいた簡単なアルゴリズムは，パワーサプライから流される電流を効果的に制限するのに十分である。
【００２０】
同様に，制限されるべきパワーサプライ電流とは，このパワーサプライへフィードバックされる電流であり，
-  Cdesが（a）よりも小さいか又は（b）よりも大きい場合は，第3の値をCdes に設定し，
-  Cdesが（a）と（b）との間に位置する場合は，第3の値を（a）に設定する。
【００２１】
このように，モータ電流のフィードバックが可能なシステムに関してもまた，本発明は使われることが出来る。
【００２２】
本発明によれば他に，パワーサプライと，種々異なるスピードで動作するモータと，モータを駆動するドライバと，このドライバを制御するコントローラとを有する光学装置が供され，当該光学装置はパワーサプライ電流を制限することが可能であり，この光学装置は更に，
- 最大パワーサプライ電流（IPSmax）に関係する第1の値を特定する手段と，
- モータの電磁力に依存した電圧（VEMF）に関係する第2の値を決定する手段と，
- 所望のモータ電流（IMdes）に関係する第3の値（Cdes）を決定する手段と，
- 第3の値に対する第1の境界値（a）及び第2の境界値（b）を，第1の値及び第2の値を考慮して決定する手段と，
- 前記境界値(a)及び境界値(b)を，第3の値と比較する手段と，
- 前記の比較の結果に依存した第3の値を設定する手段とを有する。
【００２３】
好ましくは，前記の特定する手段と，決定する手段と，比較する手段と，設定する手段とは，比例積分器（PI）コントローラによって少なくとも一部が提供される。
【００２４】
斯様に，本発明は高い電流ピークを減じて光ディスクを加減速する方法を提供する。本発明で提供されるこの方法は，既知の解決方法に関連して述べられている弊害を蒙ることはないであろう。この一つの理由は，コントローラがDSPの中に組込まれているので，光学ドライブシステムではしばしば既に使うことが出来るデジタル信号プロセッサ（DSP）中に，前記方法がプログラムコードとして組込まれるのが可能なことである。もう一つの理由は，提案された方法がモータ電流の制限に頼るというよりは，実際にパワーサプライから流される電流を制限することである。パワーサプライから流される電流を制限することとは別に，本発明は特別な機能を提供するであろう。というのは，もし電流をパワーサプライにフィードバックすることが出来るドライバが使用された場合，本発明はこの電流を制限するように使うことが出来，又はパワーサプライへ流れ戻る電流を防ぐことさえ出来るのである。
【００２５】
本発明のこれらの及び他の態様は，これ以降記述される実施例を参照して明らかになり，及び説明されることであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図1はフィードバック制御されたモータ系のブロック線図を示す。このフィードバック系20は，モータのスピードを，特定された設定値に制御するためのPIコントローラ16を一般に有する。設定値の信号22は，PIコントローラ16に入力される。例えば，コントローラ16はDSP中に組込まれている。パワードライバ14は電流IMをモータに送ることによりモータ12を駆動するよう供されている。例えば，本発明はスイッチングタイプのドライバを使っており，このドライバは大変効率的なため，光ディスクドライバで広範囲に使われている。タコパルスを出力することによってPIコントローラへスピードの情報を送るタコ18が供されている。タコ18，即ちタコパルスを数える手段は，モータ12中に組込まれることもまた可能である。ドライバ14は，パワーサプライ電圧Vccによって駆動され，パワーサプライ電流IPSがドライバ14へ流される。
【００２７】
電流出力型ドライバを使うときは，モータ電流IMはPIコントローラの出力に比例する。特にDSP内にコントローラが組込まれているときは，このコントローラの特性は容易に変更できるので，パワーサプライから流された電流IPSとモータ電流IMとの間の関係を得ることは役に立つ。この関係が知られているときは，モータ電流の制御によってパワーサプライ電流を制限するストラテジが提案され得る。
【００２８】
図2はモータの等価電気回路を示す。スイッチングタイプのドライバによってパルス幅変調（PWM）された信号がモータに与えられる（図1参照）。このモータにより消費されるパワーは次式になるであろう：
2008535454.tif 000005
【００２９】
前記スイッチングタイプのドライバが理想的な特性をもっているとするならば，ドライバへ供給するパワーサプライから要求されるパワーは，モータが消費するパワーと等しいことであろう。勿論実際にはこのドライバは損失が皆無ではないであろう。例えば出力インピーダンスがゼロではないであろうし，実際には著しい量のエネルギを浪費する。これらの非理想的なシステムの態様の効果は，簡単に計算に含むことが出来るが，しかしこれらは本発明では重要度が低いので，ここでの記述からは省略されている。従って：
2008535454.tif 000006
【００３０】
次に，パワーサプライから流される電流は：
2008535454.tif 000007
【００３１】
図3は，いろいろなVEFM値に対するパワーサプライの電流を示す。モータ電流の範囲に対して，0から4までの異なるVEMFの値でこの関係がプロットされている。特定された最大許容電流の二つの例として，2本の直線がIPS = 0.8A及びIPS = -0.1Aの箇所に加えられている。各々の直線は特定のVEMFの値を表している。VEMF＝0の曲線に対してIPS = 0.8Aのレベルとの交点が示されている。VEMF＝4の曲線に対してIPS = -0.1Aのレベルとの交点が示されている。これらの交点a及びbは下記の計算に使われる。
【００３２】
どのモータ電流値で，パワーサプライ電流が特定された最大値IPSmaxと交わるかを見つけるためには，以下の方程式を解かねばならない：
2008535454.tif 000008
【００３３】
上の式はIMの境界値に対する以下の二つの解a及びbを供する：
2008535454.tif 000009
及び
2008535454.tif 000010
【００３４】
a及びbに対するこれらの方程式から，グループI及びグループIIに分類される五つの異なる状況を規定することが出来る：
グループI : 正のIPS，即ち電流はパワーサプライから流れている：
1. モータは加速又は減速していて，パワーサプライから流される電流は特定のリミットIPSmaxを超えていない。
2. モータは加速していて，パワーサプライから流される電流は最大電流IPSmaxを超えている。
3. モータは減速していて，パワーサプライから流される電流は最大電流IPSmaxを超えている。
グループII : 負のIPS，即ち電流はパワーサプライへフィードバックされている：
1.  モータは減速していて，パワーサプライへフィードバックされる電流の絶対値は最大電流IPSmaxを超えている。
2. モータは減速していて，パワーサプライへフィードバックされる電流の絶対値は最大電流IPSmaxを超えていない。
【００３５】
ここで，モータのPI制御系の一部として，モータの制御ストラテジの二つのタイプ，タイプI及びタイプIIを提案するために本発明は上記の関係を用いる：
タイプI：モータの加速及び減速の間はパワーサプライの電流ピークを制限する（この例ではドライバの利得は1A/Vであると仮定する）：
1. パワーサプライからの最大電流IPSmaxを規定する（IPSmax＞0）。
2. 所望するモータスピードの設定値をコントローラに付与する。
3. コントローラが動作時には，
4. タコ情報から現在のモータスピードを読取り，
5. モータスピードに適切なモータ定数を乗じてVEMFを計算し，
6. a及びbを計算し，
7. IM（Cdes）に対するコントローラの次の出力サンプル値を計算し，
8. Cdes<aの場合は，コントローラの出力をaに設定し，
そうではなくCdes＞bであれば，コントローラの出力をbに設定し，
そうではない場合は，コントローラの出力をCdes に設定する。
9. 終わり。
タイプII：モータが減速するときはパワーサプライへフィードバックされる電流を制限する（この例ではドライバの利得は1A/Vであると仮定する）：この目的のために：
1. パワーサプライへの最大電流IPSmaxを規定する（IPSmax＜0）。
2. 所望するモータスピードの設定値をコントローラに付与する。
3. コントローラが動作時には，
4. タコ情報から現在のモータスピードを読取り，
5. モータスピードに適切なモータ定数を乗じてVEMFを計算し，
6. a及びbを計算し，
7. IM（Cdes）に対するコントローラの次の出力サンプル値を計算し，
8. Cdes＞a 及びCdes<bの場合は，コントローラの出力をaに設定し，
そうではない場合は，コントローラの出力をCdes に設定する。
9. 終わり。
【００３６】
原則として，タイプIのステップ8で，コントローラ出力がa又はbに設定されたときには，タイプIIは必ずしも必要ではない。適切な電流制限のみに関する限りは，「許容された」パワーサプライ電流となるいかなる値にもコントローラ出力は設定されることが可能である。
【００３７】
a及びbの計算は，上の式をDSPプログラムコード中に組込むことによって成されるが，しかしIM及びIPSの間の線形関係を用いた簡単な近似もまた許容出来る結果を与える。
【００３８】
本発明によるこの方法は，フローチャートを示す図4及び図5を参照して更に説明されている。パワーサプライから流される電流の制限に関する図4によれば，第1のステップS01でパワーサプライからの最大電流が特定される。次のステップS02では，所望のモータースピード設定値がコントローラへ供給される。ステップS03で，コントローラが既にONになっていなければONにする。ステップS04によれば，現在のモータスピードの情報がタコから読取られる。ステップS05は適切なモータ定数をモータスピードに乗じることによってVEMFを計算する。次のステップS06では値a及び値bが計算され，そしてステップS07ではコントローラの次の出力サンプル値Cdesが計算される。ステップS08ではCdesが値aと比較される。Cdesがaよりも小さい場合は，ステップS09でコントローラ出力は値aに設定される。ステップS09の次は，現在のモータスピード情報がタコから読取られるS04にフローは戻る。ステップS08において，答えが「No」であれば，ステップS10において，値Cdesは値bと比較される。もしCdesが値bよりも大きければ，ステップS11において前記コントローラ出力は値bに設定され，フローはステップS04に戻る。もしもステップS10での答えが「No」であれば，ステップS12でコントローラ出力はCdes に設定され，フローはステップS04に戻る。
【００３９】
図5に例示されている方法によれば，パワーサプライへの電流フィードバックの場合に対してパワーサプライ電流は制限される。よって，パワーサプライへフィードバックされる最大電流はステップS01'にて特定される。ステップS02からステップS07は，図4のステップS02からステップS07に対応している。ステップS07のあと，ステップS13で値Cdesが値a及び値bと比較される。Cdes が値a及び値bの間にあるときは，ステップS14でコントローラ出力は値aに設定される。ステップS14のあと，フローはステップS04に戻る。ステップS13での答えが「No」である場合は，ステップS15でコントローラ出力はCdesに設定される。ステップS15の後は，フローはステップS04に戻る。
【００４０】
本発明は沢山の技術分野で適用されることが出来る。関心の対象となる特定の領域は，ノートパソコン又は携帯型AV装置のような可搬型装置用の光学ドライバの領域である。
【００４１】
上には記述されていない同等のもの，及び変更されたものもまた，添付の請求項に記載されている本発明の範囲から逸脱することなく採用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】フィードバック制御されたモータ系のブロック線図を示す。
【図２】モータの等価電気回路を示す。
【図３】いろいろなVEFM値に対するパワーサプライの電流を示す。
【図４】本発明による方法を例示しているフローチャートを示す。
【図５】本発明による他の方法を例示しているフローチャートを示す。
【図１】
2008535454.tif 000013
【図２】
2008535454.tif 000014
【図３】
2008535454.tif 000015
【図４】
2008535454.tif 000016
【図５】
2008535454.tif 000017
【国際調査報告】
2008535454.tif 000018
2008535454.tif 000019