(57)【要約】【課題】チップ面積を増大させること無く、トリミングなどの後工程が不要で、温度に対して安定したゲインを有するＰＷＭ駆動装置およびＰＷＭ駆動方法を提供する。【解決手段】指令電圧を電流に変換する第１の電圧電流変換器６と、出力端子間電圧を分圧する分圧器５と、分圧器の出力電圧を電流に変換する第２の電圧電流変換器７と、第１の電圧電流変換器の出力と第２の電圧電流変換器の出力との接続点に一端が接続されたコンデンサＣと、コンデンサの端子電圧を増幅する増幅器８と、互いに位相が１８０度異なる三角波を発生する三角波発生器９と、一方の三角波を増幅器の出力電圧を基準として比較する第１の比較器１０ａと、増幅器の出力電圧を他方の三角波を基準として比較する第２の比較器１０ｂと、第１および第２の比較器の出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動回路１１とを備える。【選択図】図１
2008141357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令電圧を電流に変換する第１の電圧電流変換器と、
出力端子間電圧を分圧する分圧器と、
前記分圧器の出力電圧を電流に変換する第２の電圧電流変換器と、
前記第１の電圧電流変換器の出力と前記第２の電圧電流変換器の出力との接続点に一端が接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの端子電圧を増幅する増幅器と、
互いに位相が１８０度異なる三角波を発生する三角波発生器と、
一方の前記三角波を前記増幅器の出力電圧を基準として比較する第１の比較器と、
前記増幅器の出力電圧を他方の前記三角波を基準として比較する第２の比較器と、
前記第１および第２の比較器の出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動回路とを備えたＰＷＭ駆動装置。
【請求項２】
前記三角波発生器は、１つの三角波発振器および反転器からなる請求項１に記載のＰＷＭ駆動装置。
【請求項３】
前記三角波発生器は、１つの三角波発振器および差動出力の増幅器からなる請求項１に記載のＰＷＭ駆動装置。
【請求項４】
前記分圧器は、２つ以上の抵抗により構成された電圧分圧回路からなる請求項１から３のいずれか１項に記載のＰＷＭ駆動装置。
【請求項５】
前記分圧器は、出力端子ごとに設けられた第１の分圧器および第２の分圧器により構成され、
前記第２の電圧電流変換器は、前記第１の分圧器と前記第２の分圧器の出力電圧の差を電流に変換する請求項１から４のいずれか１項に記載のＰＷＭ駆動装置。
【請求項６】
前記駆動回路は、それぞれ前記第１および第２の比較器の出力が入力される第１および第２のプリドライバと、それぞれ前記第１および第２のプリドライバにより駆動される２つのスイッチング素子からなる第１および第２の出力回路とを有し、前記第１および第２の出力回路と前記負荷によりＨブリッジ型回路が構成される請求項１から５のいずれか１項に記載のＰＷＭ駆動装置。
【請求項７】
前記第１および第２の電圧電流変換器は、同一のトランスコンダクタンスを有する請求項１から６のいずれか１項に記載のＰＷＭ駆動装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のＰＷＭ駆動装置を複数備え、
前記三角波発生器を複数の前記ＰＷＭ駆動装置で共用するように構成されたＰＷＭ駆動装置。
【請求項９】
指令電圧を電流に変換する第１の電圧電流変換ステップと、
出力端子間電圧を分圧する分圧ステップと、
前記分圧ステップの出力電圧を電流に変換する第２の電圧電流変換ステップと、
前記第１の電圧電流変換ステップの電流出力と前記第２の電圧電流変換ステップの電流出力を、共通のコンデンサに蓄電して電圧に変換する積分型電圧変換ステップと、
前記コンデンサの端子電圧を増幅する増幅ステップと、
互いに位相が１８０度異なる三角波を発生する三角波発生ステップと、
前記三角波発生ステップの出力する一方の三角波を、前記増幅ステップの出力電圧を基準として比較する第１の比較ステップと、
前記増幅ステップの出力電圧を、前記三角波発生ステップの出力する他方の三角波を基準として比較する第２の比較ステップと、
前記第１および第２の比較ステップの出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動ステップとを有するＰＷＭ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式アクチュエータ等のＰＷＭ駆動装置に関し、特に半導体、もしくは半導体集積回路により構成されたＰＷＭ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＷＭ駆動方式は、電磁式アクチュエータの駆動における低消費電力化の一手段として、例えば、光ディスクプレーヤのフォーカスやトラッキング、チルト制御のアクチュエータ、スピンドルモータやピックアップ送り用モータ等の、電磁式アクチュエータの駆動に広く用いられている。またこれらの駆動回路は、一般的には主要部分が１個の半導体チップにまとめられた半導体集積回路として製品化されており、駆動装置自体の小型軽量化に寄与している。
【０００３】
こうした従来技術は、例えば特許文献１、２などに開示されている。以下に、主に特許文献１、２に記載の従来技術について、図７および図８を参照して説明する。
【０００４】
図７は、特許文献１および２に開示されたＰＷＭ駆動装置１０１の構成を示す回路図である。ＰＷＭ駆動装置１０１は、光ディスクプレーヤのフォーカスやトラッキング、チルト制御のための電磁式アクチュエータに相当する負荷１０２を駆動するための電力を供給する。電源１０３の発生する電圧Ｖinは、負荷１０２の平均駆動電圧を指令する指令電圧となる。入力端子ＩＮ＿には、所定値を有する抵抗器Ｒａ、Ｒｂ、およびコンデンサＣからなるラグリードフィルタを形成する直列回路が接続され、抵抗器Ｒａと抵抗器Ｒｂの接続点が、増幅器１０４の入力に接続される。
【０００５】
三角波発振器１０６から発生する三角波と増幅器１０４の出力が第１の比較器１０７に入力されて、増幅器１０４の出力はＰＷＭ変調される。また、増幅器１０４の出力の一部が反転器１０５に入力され、三角波信号の平均値を基準にしてゲイン１で反転される。三角波発振器１０６から発生する三角波と反転器１０５の出力が第２の比較器１０８に入力されて、増幅器１０４の出力の反転信号がＰＷＭ変調される。第１および第２の比較器１０７、１０８の出力はそれぞれ、第１および第２のプリドライバ１０９、１１０に入力される。
【０００６】
第１および第２の出力回路１１１，１１２はそれぞれ、内蔵のトランジスタおよび負荷１０２と共にＨブリッジ回路を形成している。それぞれ第１および第２のプリドライバ１０９，１１０から出力されるドライブ信号に従って内蔵のトランジスタのオン・オフを行い、出力端子ＦＯ＿および出力端子ＲＯ＿に接続された負荷１０２に電力を供給して駆動させる。
【０００７】
一方、出力端子ＦＯ＿およびＲＯ＿にはさらに、差動入力型の電圧電流変換器１１３が接続されている。電圧電流変換器１１３は、出力端子ＦＯ＿およびＲＯ＿の端子電圧ＶFO，ＶROの差分電圧に比例する電流を、抵抗器ＲｂとコンデンサＣの接続点に出力する。電圧電流変換器１１３、および抵抗器Ｒａ、Ｒｂ、コンデンサＣからなるラグリードフィルタは、出力端子電圧ＶFO−ＶROを電流に変換して入力側にもどす帰還回路を形成する。
【０００８】
図８は、図７における増幅器１０４、三角波発振器１０６、反転器１０５、第１および第２の比較器１０７、１０８、第１および第２のプリドライバ１０９、１１０、第１および第２の出力回路１１１、１１２までを含む駆動系１１４、および負荷１０２を、２つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成図である。ゲインブロック１１４ａは、図７の負荷１０２および駆動系１１４から三角波発振器１０５、第１および第２の比較器１０７、１０８を除いた総合ゲインをＧとして表すブロックである。変調度ブロック１１４ｂは、図７の駆動系１１４における三角波発振器１０６、反転器１０５および第１および第２の比較器１０７、１０８による変調度を、総合ゲインＧとは独立に変調度Ｍ（通常０≦Ｍ≦１）として表現したブロックである。
【０００９】
図８で、電圧電流変換器１１３のトランスコンダクタンスをｇｍとすると、駆動回路全体のゲインＧcloseは（数１）の通りとなる。
【００１０】
【数１】
2008141357.tif 000003
【００１１】
（数１）のゲインに従って、指令電圧に応じた電圧で負荷１０２は駆動される。すなわち、駆動回路のゲインは、抵抗値Ｒａと電圧電流変換器１１３のトランスコンダクタンスｇｍで決定される。
【特許文献１】特許第３８０３４３７号明細書
【特許文献２】特開昭５４−１００６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図８において、駆動装置全体のゲインは（数１）に従って、電圧電流変換器１１３のトランスコンダクタンスｇｍとラグリードフィルタ内の抵抗Ｒａに応じて決定される。半導体集積回路で駆動回路を実現する場合、電圧電流変換器のトランスコンダクタンスの値は半導体回路の動作として決定される。また抵抗の値は寸法と材料で決定される。
【００１３】
これらの値を正確に再現し、駆動装置として安定したゲインを実現するために、従来は、電圧電流変換器や抵抗素子を構成する半導体回路内の抵抗素子や半導体素子、特に差動動作に関する素子などについて、寸法をできるだけ大きくすることで半導体素子の形成寸法誤差に起因する電気抵抗のばらつきを小さくし、回路内の電圧・電流のばらつきを減らすことができた。また、レーザトリミングなどの方法で回路定数を変更することで、電圧・電流を所定の値に修正する方法も広く用いられている。
【００１４】
しかしながら、半導体素子の寸法を大きくする方法については、近年のプロセス微細化による低消費電力化や、チップ小面積化によるコストダウンと相反し、また、消費電力の増加やチップ面積増大によるコスト上昇が避けられなかった。また、レーザトリミングなどの回路定数の修正についても、個別にオフセットなどのデータを計測してトリミングするため、相当の手間と時間を要し、作業時間およびコストの増大が免れなかった。
【００１５】
また、半導体素子と抵抗素子の温度係数は一般的には異なるため、トランスコンダクタンスと抵抗の温度係数も異なる。そのため、温度による駆動装置自体のゲインの変動やばらつきが発生することは避けられなかった。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、チップ面積を増大させること無く、トリミングなどの後工程が不要で、温度に対して安定したゲインを有するＰＷＭ駆動装置およびＰＷＭ駆動方法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】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＷＭ駆動装置は、指令電圧を電流に変換する第１の電圧電流変換器と、出力端子間電圧を分圧する分圧器と、前記分圧器の出力電圧を電流に変換する第２の電圧電流変換器と、前記第１の電圧電流変換器の出力と前記第２の電圧電流変換器の出力との接続点に一端が接続されたコンデンサと、前記コンデンサの端子電圧を増幅する増幅器と、互いに位相が１８０度異なる三角波を発生する三角波発生器と、一方の前記三角波を前記増幅器の出力電圧を基準として比較する第１の比較器と、前記増幅器の出力電圧を他方の前記三角波を基準として比較する第２の比較器と、前記第１および第２の比較器の出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動回路とを備える。
【００１８】
本発明に係るＰＷＭ駆動方法は、指令電圧を電流に変換する第１の電圧電流変換ステップと、出力端子間電圧を分圧する分圧ステップと、前記分圧ステップの出力電圧を電流に変換する第２の電圧電流変換ステップと、前記第１の電圧電流変換ステップの電流出力と前記第２の電圧電流変換ステップの電流出力を、共通のコンデンサに蓄電して電圧に変換する積分型電圧変換ステップと、前記コンデンサの端子電圧を増幅する増幅ステップと、
互いに位相が１８０度異なる三角波を発生する三角波発生ステップと、前記三角波発生ステップの出力する一方の三角波を、前記増幅ステップの出力電圧を基準として比較する第１の比較ステップと、前記増幅ステップの出力電圧を、前記三角波発生ステップの出力する他方の三角波を基準として比較する第２の比較ステップと、前記第１および第２の比較ステップの出力に応じて出力端子に接続された負荷を駆動する駆動ステップとを有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のＰＷＭ駆動装置およびＰＷＭ駆動方法によれば、指令電圧および分圧された出力端子電圧が別々の電圧電流変換器に入力され、双方の電圧電流変換器の出力の接続点にコンデンサの一端が接続され、コンデンサの端子電圧を増幅器で増幅した電圧に基づいてＰＷＭ変調、駆動が行われ、分圧器による電圧分圧比のみでゲインが決定される。
【００２０】
半導体チップ内に形成した電圧分圧比を決定する抵抗の形成寸法誤差、温度変化は、すべて同一傾向となるため、個別の抵抗値は誤差が発生しても、抵抗値の相互比率は変わらない。したがって抵抗分圧比、すなわち駆動装置のゲインがばらつくことは無い。このためチップ面積を増大して抵抗の形成寸法誤差を抑える必要が無く、またトリミングなどの後工程が不要で、温度に対しても安定したゲインを維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
上記構成の本発明のＰＷＭ駆動装置において、前記三角波発生器は、１つの三角波発振器および反転器からなる構成とすることができる。
【００２２】
あるいは、前記三角波発生器は、１つの三角波発振器および差動出力の増幅器からなる構成とすることができる。
【００２３】
前記分圧器は、２つ以上の抵抗により構成された電圧分圧回路からなる構成とすることができる。
【００２４】
あるいは、前記分圧器は、出力端子ごとに設けられた第１の分圧器および第２の分圧器により構成され、前記第２の電圧電流変換器は、前記第１の分圧器と前記第２の分圧器の出力電圧の差を電流に変換する構成とすることができる。
【００２５】
前記駆動回路は、それぞれ前記第１および第２の比較器の出力が入力される第１および第２のプリドライバと、それぞれ前記第１および第２のプリドライバにより駆動される２つのスイッチング素子からなる第１および第２の出力回路とを有し、前記第１および第２の出力回路と前記負荷によりＨブリッジ型回路が構成されるものとすることができる。
【００２６】
前記第１および第２の電圧電流変換器は、同一のトランスコンダクタンスを有する構成とすることができる。
【００２７】
上記いずれかの構成のＰＷＭ駆動装置を複数備え、前記三角波発生器を複数の前記ＰＷＭ駆動装置で共用するように構成することができる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態におけるＰＷＭ駆動装置およびＰＷＭ駆動方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＰＷＭ駆動装置１ａの構成を示す回路図である。図２は、通常モードでの図１の駆動装置各部の信号の時間経過を示す波形図である。
【００３０】
ＰＷＭ駆動装置１ａは、負荷２を駆動するための電力を供給する。電源３の発生する電圧Ｖinは、ＰＷＭ駆動装置１ａの入力端子ＩＮ＿より入力されて負荷２の平均駆動電圧を指令する指令電圧となる。指令電圧Ｖｉｎ、および電源４から出力される参照電圧ＶrefAは、第１の電圧電流変換器６のマイナス入力およびプラス入力にそれぞれ入力される。
【００３１】
一方、第２の電圧電流変換器７のマイナス入力およびプラス入力にそれぞれ入力される電圧ＶRdおよびＶFdは、次のとおりに生成される。すなわち、出力端子ＦＯ＿、ＲＯ＿の端子電圧ＶFO、ＶROが分圧器５に入力される。分圧器５内部では３つの抵抗Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚが直列接続され、抵抗Ｒｘの一端に出力端子ＲＯ＿が接続され、抵抗Ｒｚの一端に出力端子ＦＯ＿が接続されている。そして、抵抗Ｒｘと抵抗Ｒｙの接続点の電圧ＶRdが、第２の電圧電流変換器７のマイナス入力に接続されている。同様に、抵抗Ｒｙと抵抗Ｒｚの接続点の電圧ＶFdが、第２の電圧電流変換器７のプラス入力に接続されている。ここで、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚは、抵抗を示す符号として用いられるとともに、その抵抗値を表す記号としても用いられる。以上の構成により、抵抗Ｒｙの両端電圧ＶFd−ＶRdは、端子間電圧ＶFO―ＶROのＲｙ／（Ｒｘ＋Ｒｙ＋Ｒｚ）倍となる。
【００３２】
本実施の形態における第１および第２の電圧電流変換器６、７はそれぞれ所定のトランスコンダクタンスｇｍ１およびｇｍ２を有し、プラス入力とマイナス入力の差電圧を電流に変換して出力する。第１および第２の電圧電流変換器６、７の出力は互いに接続され、その接続点にさらに、コンデンサＣの一端と増幅器８の入力も接続されている。
【００３３】
コンデンサＣには、第１の電圧電流変換器６、および第２の電圧電流変換器７の各電流出力が流れ込み配線電位Ｖfbが発生する。配線電位Ｖfbは、極性反転した指令電圧（電流）に帰還電圧（電流）を加えた負帰還処理と、電流によって蓄電され、電圧で出力する積分処理の機能を果たすほか、ＰＷＭ変調・駆動により発生した高調波ノイズ成分を平滑化する効果をも与える。
【００３４】
増幅器８は、本実施の形態ではコンデンサＣの蓄電電圧に相当する配線電圧Ｖfbを所定のゲインで増幅する。必要に応じて入力電圧と不図示の基準電位との差動出力とする形式であってもよい。
【００３５】
三角波発生器９は、内部に三角波発振器９ａと反転器９ｂを有する。三角波発振器９ａの出力する三角波ＴＲＷＲの一部が反転器９ｂに入力され、振幅、平均値はそのままで出力波形の反転したもう一つの三角波ＴＲＷＦとして出力される。三角波ＴＲＷＦとＴＲＷＲは振幅、オフセットは双方とも所定の値で位相が互いに１８０度異なっている三角波となる。
【００３６】
ＰＷＭ変調器１０内の第１の比較器１０ａのプラス入力には三角波ＴＲＷＦが、マイナス入力には増幅器８の出力電圧ＶOFが入力される。第２の比較器１０ｂのプラス入力には増幅器８の出力電圧ＶOFが、マイナス入力には三角波ＴＲＷＲが入力される。したがって、出力電圧ＶOFと２つの三角波との比較によるＰＷＭ変調が行なわれ、第１および第２の比較器１０ａ、１０ｂはそれぞれ、駆動信号ＤＳＦおよびＤＳＲを出力する。
【００３７】
駆動回路１１内の出力回路１１ｃ、１１ｄは、トランジスタやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を２つ用いたハーフブリッジ回路で構成され、出力回路１１ｃ、１１ｄおよび負荷２によりＨブリッジ回路が形成されている。また、プリドライバ１１ａ、１１ｂは出力回路１１ｃ、１１ｄ内のスイッチング素子を駆動するための適切なドライブ信号ＦＨ、ＦＬ、ＲＨ、ＲＬを生成する。駆動信号ＤＳＦおよびＤＳＲがそれぞれ入力されることにより、プリドライバ１１ａ、１１ｂはそれぞれドライブ信号ＦＨ、ＦＬ、ＲＨ、ＲＬを出力する。出力回路１１ｃ、１１ｄはドライブ信号ＦＨ、ＦＬ、ＲＨ、ＲＬに従ってスイッチング動作し、出力回路１１ｃ、１１ｄの出力が接続された出力端子ＦＯ＿およびＲＯ＿から負荷２に電力が供給される。
【００３８】
図２（ａ）は、通常モードでの図１の指令電圧Ｖin（Ｖin−ＶrefAの形式で表記）を示す波形である。（ｂ）は配線電圧Ｖfbを示す。（ｃ）は、増幅器出力電圧ＶOF、三角波ＴＲＷＦ、ＴＲＷＲを示す。（ｄ）、（ｅ）は各々、駆動信号ＤＳＦ、ＤＳＲを示す。（ｆ）、（ｇ）は各々、端子電圧ＶFO、ＶROを示す。（ｈ）は、出力端子電圧ＶFO−ＶROの時間経過を示す。三角波ＴＲＷＦ、ＴＲＷＲによって増幅器出力電圧ＶOFがＰＷＭ変調を受けて、最終的に出力端子電圧ＶFO，ＶROがＰＷＭ変調された出力となり、かつＰＷＭ周期での時間平均が、指令電圧Ｖinに相似な形状となるのがわかる。
【００３９】
図３は、図１の増幅器８、三角波発振器９ａ、反転器９ｂ、第１および第２の比較器１０ａ、１０ｂ、第１および第２のプリドライバ１１ａ、１１ｂ、第１および第２の出力回路１１ｃ、１１ｄまでを含む駆動系１２および負荷２を、２つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成を示す図である。ゲインブロック１２ａは、図１の負荷２および駆動系１２の三角波発振器９ａ、反転器９ｂ、第１および第２の比較器１０ａ、１０ｂを除いた総合ゲインをＧ1として表す。変調度ブロック１２ｂは、図１の駆動系１２の三角波発振器９ａ、反転器９ｂおよび第１および第２の比較器１０ａ、１０ｂによる変調度を、総合ゲインＧ1とは独立に変調度Ｍ1（通常０≦Ｍ1≦１）として表わす。
【００４０】
図３において、第１および第２の電圧電流変換器６、７のトランスコンダクタンスをそれぞれｇｍ１、ｇｍ２、コンデンサＣの容量をＣとすると、駆動回路１全体のゲインＧcloseは最終的に（数２）の通りとなる
【００４１】
【数２】
2008141357.tif 000004
つまり、駆動回路１のゲインは、分圧器５の抵抗Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの比および第１および第２の電圧電流変換器６、７のトランスコンダクタンスｇｍ１、ｇｍ２の比で決定される。
【００４２】
一般的には、トランスコンダクタンスの値は電圧電流変換器を構成する半導体回路の動作点、温度、あるいは半導体回路形成時の寸法形成誤差などにより変化する。しかし半導体チップに第１および第２の電圧電流変換器６、７の回路を近接して形成するなどの方法を取ること、そして第１および第２の電圧電流変換器６、７のトランスコンダクタンスｇｍ１、ｇｍ２を同一の値にしておくことにより、動作点や温度、半導体回路形成時の寸法形成誤差などによるｇｍ１、ｇｍ２の変動率をほぼ同一にすることができる。それにより、駆動回路１のゲインには、第１および第２の電圧電流変換器６、７のトランスコンダクタンス変動の影響が及ばなくなる。抵抗Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚに関しても、同様に近接して形成することで温度や半導体回路形成時の寸法形成誤差などによる変動率をほぼ同一にすることができる。したがって本実施の形態の駆動回路１は安定したゲインとなり、分圧器５の抵抗比だけでゲインを決定することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるＰＷＭ駆動装置１ｂの回路構成図である。図４において、図１の実施の形態１におけるＰＷＭ駆動装置１ａと同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。図４において、図１の実施の形態１と異なる点は、図１の分圧器５が分圧器１３に変更されていること、および三角波発生器９が三角波発生器１４に変更されていることである。
【００４４】
すなわち、図１の分圧器５が出力端子間電圧ＶFO−ＶROを直列抵抗により直接分圧していたのに対し、図４では、分圧器１３は各出力端子電圧ＶFO、ＶROを各々接地との間で分圧する。また、三角波発生器１４は、図１の反転器９ｂに替えて差動出力増幅器１４ｂを用いて構成される。それ以外の要素は、図１に示した実施の形態１と同様である。
【００４５】
図４において、分圧器１３は第１および第２の分圧器１３ａ、１３ｂにより構成され、出力端子ＦＯ＿、ＲＯ＿の端子電圧ＶFO、ＶROは、第１および第２の分圧器１３ａ、１３ｂにそれぞれ入力される。第１の分圧器１３ａ内部では２つの抵抗Ｒ１ｆ、Ｒ２ｆが直列接続され、抵抗Ｒ１ｆ、Ｒ２ｆの接続点は第２の電圧電流変換器７のプラス入力に接続されている。抵抗Ｒ１ｆの他端が接地され、抵抗Ｒ２ｆの他端は出力端子ＦＯ＿と接続されている。同様に第２の分圧器１３ｂ内部では２つの抵抗Ｒ１ｒ、Ｒ２ｒが直列接続され、抵抗Ｒ１ｒ、Ｒ２ｒの接続点は第２の電圧電流変換器７のマイナス入力に接続されている。抵抗Ｒ１ｒの他端が接地され、抵抗Ｒ２ｒの他端は出力端子ＲＯ＿と接続されている。
【００４６】
以上の構成により第１、第２の分圧器１３ａ、１３ｂの出力電圧ＶFd、ＶRdは、各抵抗の抵抗値がＲ１ｆ＝Ｒ１ｒ＝Ｒ１、Ｒ２ｆ＝Ｒ２ｒ＝Ｒ２であるとして、いずれも出力端子電圧ＶFO、ＶROのＲ１／（Ｒ１＋Ｒ２）倍となる。第２の電圧電流変換器７内での入力電圧の差動動作により、出力端子電圧ＶFO、ＶROがそれぞれＲ１／（Ｒ１＋Ｒ２）倍に分圧されたものの差分、すなわち出力端子間電圧の分圧に比例した電流が第２の電圧電流変換器７より出力される。図1の実施の形態１と同様に、出力端子間電圧に比例した電流が第２の電圧電流変換器７から出力されることがわかる。
【００４７】
一方、三角波発生器１４は内部に三角波発振器１４ａと差動出力増幅器１４ｂを有する。三角波発振器１４ａの発振する平均値０の三角波が差動出力増幅器１４ｂに入力され、振幅、オフセットが双方とも所定の大きさで位相が互いに１８０度異なっている三角波ＴＲＷＦとＴＲＷＲが出力される。ＰＷＭ変調器１０内の第１の比較器１０ａのプラス入力に三角波ＴＲＷＦが、マイナス入力には出力電圧ＶOFが入力される。第２の比較器１０ｂのプラス入力には増幅器８の出力電圧ＶOFが、マイナス入力には三角波ＴＲＷＲが入力され、出力電圧ＶOFと２つの三角波との比較によるＰＷＭ変調が行なわれる。
【００４８】
差動出力増幅器１４ｂは、差動入力信号に対し反転出力と非反転出力を同一振幅、同一タイミングで出力する。また反転出力と非反転出力の回路が対称に作られており、差動バランスが優れている特徴を持つ。本実施の形態では三角波を入力するため、１８０度の位相差となる。なお、本実施の形態での差動出力増幅器１４ｂは、反転出力、非反転出力とも、同一符号、同一値の出力オフセット電圧を持たせるものとする。
【００４９】
図５は、図３と同様に図４における、増幅器８、三角波発振器１４ａ、差動出力増幅器１４ｂ、第１および第２の比較器１０ａ、１０ｂ、第１および第２のプリドライバ１１ａ、１１ｂ、第１および第２の出力回路１１ｃ、１１ｄまでを含む駆動系１５、および負荷２を、２つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成図である。ゲインブロック１５ａは、図４の負荷２および駆動系１５の三角波発振器１４ａ、差動出力増幅器１４ｂ、第１および第２の比較器１０ａ、１０ｂを除いた総合ゲインをＧ2として表す。変調度ブロック１５ｂは、図４の駆動系１５の三角波発振器１４ａ、差動出力増幅器１４ｂおよび第１および第２の比較器１０ａ、１０ｂによる変調度を、総合ゲインＧ2とは独立に変調度Ｍ2（通常０≦Ｍ2≦１）として表わす。
【００５０】
図５において、第１および第２の電圧電流変換器６、７のトランスコンダクタンスをそれぞれｇｍ１、ｇｍ２、コンデンサＣの容量をＣ、各抵抗の抵抗値をＲ１ｆ＝Ｒ１ｒ＝Ｒ１、Ｒ２ｆ＝Ｒ２ｒ＝Ｒ２で表すと、駆動回路全体のゲインＧcloseは最終的に（数３）の通りとなる
【００５１】
【数３】
2008141357.tif 000005
【００５２】
つまり、駆動回路１ｂのゲインは、分圧器１３の抵抗の比および電圧電流変換器６、７のトランスコンダクタンスｇｍ１、ｇｍ２の比で決定される。実施の形態１と同様に、電圧電流変換器６、７のトランスコンダクタンスｇｍ１、ｇｍ２を同一にすることで、駆動回路１ｂのゲインは、温度変化や半導体の寸法形成誤差などの影響を受けず、抵抗の比だけで駆動回路１ｂのゲインを設定することができる。
【００５３】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるＰＷＭ駆動装置の回路構成図である。本実施の形態は、複数の負荷を駆動するための構成に関するものである。図６に示される駆動ブロック２０、２１、２２は、実施の形態１または２におけるＰＷＭ駆動装置から三角波発生器を分離した構成を有し、それぞれ負荷２３、２４、２５を駆動する。各駆動ブロック２０、２１、２２にはそれぞれ、指令電圧用の電源２６、２７、２８が接続されている。一方、三角波中央発生器２９の出力は、３つの駆動ブロック２０、２１、２２により共用される。
【００５４】
三角波中央発生器２９は、振幅、オフセットが双方とも所定の大きさで位相が互いに１８０度異なっている三角波ＴＲＷＦとＴＲＷＲを、駆動ブロック２０、２１、２２に供給する。各駆動ブロック２０、２１、２２がそれぞれ三角波発生器を所有せず、１つの三角波中央発生器２９で２つの三角波ＴＲＷＦとＴＲＷＲを各駆動ブロック２０、２１、２２に並列に供給しても、各駆動ブロック２０、２１、２２の動作に悪影響を及ぼすことはない。したがって、余分な三角波発生器に相当する回路削減が可能となる。
【００５５】
なお、本発明の各実施の形態では、分圧器は抵抗を用いて構成されているが、抵抗に限らず、電子ボリュームやスイッチトキャパシタ回路などの半導体回路などを用いてもよい。
【００５６】
また、第１および第２の電圧電流変換器６、７の出力とコンデンサＣ、増幅器８の入力との接続に関して、任意の経路に任意の他の素子を挿入することもできる。例えば第２の電流電圧変換器１２の出力に接地したコンデンサと抵抗を接続し、抵抗の他端と第１の電流電圧変換器１１の出力と増幅器８の入力を接続し、適切な回路定数を設定することにより、駆動回路の動作周波数域を拡大し発振を防ぐなどの効果を追加することが可能である。
【００５７】
また、電圧電流変換器や三角波発生器、コンデンサや増幅器、比較器などの動作を、マイコンやソフトウエアを用いて実現してもよい。
【００５８】
また駆動回路に用いる方式はＨブリッジ回路に限らず、その他の回路方式で行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係るＰＷＭ駆動装置およびＰＷＭ駆動方法は、チップ面積を増大させること無く、トリミングなどの後工程が不要で、温度に対して安定したゲインを有することができ、電磁式アクチュエータ、リニアアクチュエータ、多相のモータ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＰＷＭ駆動装置の回路構成図
【図２】同ＰＷＭ駆動装置の各部の信号の動作波形図
【図３】同ＰＷＭ駆動装置の駆動系および負荷を２つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成図
【図４】本発明の実施の形態２におけるＰＷＭ駆動装置の回路構成図
【図５】同ＰＷＭ駆動装置の駆動系および負荷を２つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成図
【図６】実施の形態３におけるＰＷＭ駆動装置の回路構成図
【図７】従来例のＰＷＭ駆動装置の回路構成図
【図８】同ＰＷＭ駆動装置の駆動系および負荷を２つのブロックを用いて等価に置き換えた回路構成図
【符号の説明】
【００６１】
１ａ、１ｂ、１０１  ＰＷＭ駆動装置
２、１０２  負荷
３、４、１０３  電源
５、１３  分圧器
６  第１の電圧電流変換器
７  第２の電圧電流変換器
８、１０４  増幅器
９、１４  三角波発生器
９ａ、１４ａ、１０６  三角波発振器
９ｂ、１０５  反転器
１０  ＰＷＭ変調器
１０ａ、１０７  第１の比較器
１０ｂ、１０８  第２の比較器
１１  駆動回路
１１ｃ、１１１  第１の出力回路
１１ｄ、１１２  第２の出力回路
１２、１５、１１４  駆動系
１２ａ、１５ａ、１１４ａ  ゲインブロック
１２ｂ、１５ｂ、１１４ｂ  変調度ブロック
１３ａ  第１の分圧器
１３ｂ  第２の分圧器
１４ｂ  差動出力増幅器
２０、２１、２２  駆動ブロック
２３、２４、２５  負荷
２６、２７、２８  電源
２９  三角波中央発生器
１１３  電圧電流変換器
ＩＮ＿  入力端子
ＦＯ＿、ＲＯ＿  出力端子
【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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