(57)【要約】【課題】モータの回転数のオーバーシュートを抑制する。【解決手段】モータ駆動回路４は、駆動対象のモータ１の現在の回転数と、その目標値との偏差に応じたデジタル値を有するエラー信号ＥＲＲを受け、モータ１を駆動する。デジタルフィルタ１２は、エラー信号ＥＲＲ１の高周波成分を除去する。駆動部２０（１４、１６、１８）は、デジタルフィルタ１２によって高周波成分が除去されたエラー信号ＥＲＲ２のデジタル値に応じて、モータ１に流れる電流を制御する。上限値設定部１０は、デジタルフィルタ１２に入力されるエラー信号ＥＲＲのデジタル値に上限値ＭＡＸを設定する。上限値設定部１０は、外部からの設定信号ＵＬに応じて、上限値ＭＡＸを変更可能に構成される。【選択図】図１
2008079483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象のモータの現在の回転数と、その目標値との偏差に応じたデジタル値を有するエラー信号を受け、前記モータを駆動するモータ駆動回路であって、
前記エラー信号の高周波成分を除去するデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタによって高周波成分が除去されたエラー信号のデジタル値に応じて、前記モータに流れる電流を制御する駆動部と、
前記デジタルフィルタに入力される前記エラー信号のデジタル値に上限値を設定する上限値設定部と、
を備えることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記上限値設定部は、外部からの設定信号に応じて、前記上限値を変更可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記エラー信号は、ｍ（ｍは自然数）ビットであり、
前記上限値設定部は、前記デジタル値の上位ｎビット（ｎは、ｎ＜ｍを満たす自然数）を無効化することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
無効化するビット数ｎを、外部から設定可能に構成されることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
前記エラー信号は、
前記モータの回転数を検出する速度センサの出力信号と、回転数の目標値に応じたクロック信号の周波数偏差に応じたデジタル信号を出力する速度ディスクリミネータからの出力であることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項６】
前記デジタルフィルタの少なくとも一部を、無限インパルス応答型で構成し、前記モータの駆動開始時に、無限インパルス応答型のフィルタブロックの出力の値を、所定の初期値に初期化することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動回路。
【請求項７】
前記無限インパルス応答型のフィルタブロックの出力の初期値が、外部から設定可能に構成されることを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動回路。
【請求項８】
ひとつの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動回路。
【請求項９】
駆動対象のモータの回転数に応じた周波数を有する速度信号を生成する速度センサと、
前記モータの回転数の目標値に応じた周波数を有するクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
前記速度センサから出力される速度信号と、前記クロック信号を受け、２つの信号の周波数偏差に応じたデジタル値を有するエラー信号を出力する速度ディスクリミネータと、
前記速度ディスクリミネータから出力される前記エラー信号にもとづき、前記モータを駆動する請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動回路と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項１０】
モータと、
前記モータを駆動する請求項９に記載のモータ駆動装置と、
前記モータによって位置が変化する可動部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動技術に関し、特にモータの回転数の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流モータやスピンドルモータを所望の回転数で駆動するモータ駆動装置においては、モータの回転数をモニタし、所望の目標値との偏差にもとづいて駆動信号を生成する。このようにしてモータを制御するモータ駆動装置では、たとえば特許文献１に記載の速度ディスクリミネータが用いられる場合がある。
【０００３】
速度ディスクリミネータには、現在のモータの回転数と所望の目標値となる回転数を比較し、その偏差に応じたエラー信号を、デジタル値として出力するものがある。このエラー信号は、ローパス型のデジタルフィルタを用いてエラー信号の高周波成分を除去した後に、エラー信号のデジタル値に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号にもとづき、モータの通電時間をフィードバック制御して回転数を目標値に安定化させる。
【特許文献１】特開平６−３０５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
デジタルフィルタをｎ次の無限インパルス応答（ＩＩＲ：Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型で構成した場合、現時点およびそれより前のサンプリングタイミングのサンプリング値の差分を利用してフィルタを構成する。したがって、エラー信号のサンプリング周波数が高い程、その差分が小さくなり、フィルタの係数を大きくする必要が生ずる。すなわち、エラー信号のサンプリング周波数が高い程、デジタルフィルタの特性が改善され、過渡応答、たとえば、モータの起動特性を改善できるという利点があるが、その反面、デジタルフィルタの回路規模が増大するという問題がある。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模の増大を抑えつつ、起動特性を改善したモータ駆動技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によれば、駆動対象のモータの現在の回転数と、その目標値との偏差に応じたデジタル値を有するエラー信号を受け、モータを駆動するモータ駆動回路が提供される。このモータ駆動回路は、エラー信号の高周波成分を除去するデジタルフィルタと、デジタルフィルタによって高周波成分が除去されたエラー信号のデジタル値に応じて、モータに流れる電流を制御する駆動部と、デジタルフィルタに入力されるエラー信号のデジタル値に上限値を設定する上限値設定部と、を備える。
【０００７】
モータの起動直後においては、モータの現在の回転数と、目標値との偏差が大きくなり、それに応じてエラー信号のデジタル値が大きくなるが、この態様によれば、デジタル値の上限値を設定することにより、デジタルフィルタの入力値が急激に大きくならないため、モータの回転数が目標値を大きくこえるオーバーシュートを抑制し、モータの起動特性を改善することができる。また、この態様では、サンプリング周波数を高くする必要がないため、回路規模の増大を抑えることができる。なお、「上限値」とは、上限値が設定されない状態においてエラー信号が取り得る最大値より低い値を意味し、「上限値が設定」された状態においては、エラー信号の取り得る最大値は、その上限値となる。
【０００８】
エラー信号は、ｍ（ｍは自然数）ビットであり、上限値設定部は、デジタル値の上位ｎビット（ｎは、ｎ＜ｍを満たす自然数）を無効化してもよい。エラー信号のｍビットのうち、上位ｎビットを無効化することにより、簡易に上限値を設定することができる。
【０００９】
また、無効化するビット数ｎを、外部から設定可能としてもよい。この場合、駆動対象のモータの特性に応じて、エラー信号の上限値を調節することができ、モータ毎に、起動特性を最適化することができる。
【００１０】
エラー信号は、モータの回転数を検出する速度センサの出力信号と、回転数の目標値に応じたクロック信号の周波数偏差に応じたデジタル信号を出力する速度ディスクリミネータからの出力であってもよい。
【００１１】
ある態様において、デジタルフィルタの少なくとも一部を、無限インパルス応答型で構成し、モータの駆動開始時に、無限インパルス応答型のフィルタブロックの出力の値を、所定の初期値に初期化してもよい。
この場合、無限インパルス応答型フィルタの出力は、設定された初期値から、徐々に、デジタルフィルタに入力されたエラー信号によって定まる値に近づいていくため、デジタルフィルタの出力が、起動時に急激に大きな値に設定されるのを防止し、モータの回転数のオーバーシュートを抑制することができる。
ある態様において、無限インパルス応答型のフィルタブロックの出力の初期値が、外部から設定可能に構成されてもよい。
【００１２】
モータ駆動回路は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。駆動回路を１つのＬＳＩとして集積化することにより、回路面積を削減することができる。
【００１３】
本発明の別の態様は、モータ駆動装置である。この装置は、駆動対象のモータの回転数を検出する速度センサと、モータの回転数の目標値に応じた周波数を有するクロック信号を生成するクロック信号生成部と、速度センサの出力信号と、クロック信号を受け、２つの信号の周波数偏差に応じたデジタル値を有するエラー信号を出力する速度ディスクリミネータと、速度ディスクリミネータから出力されるエラー信号にもとづき、モータを駆動する上述の態様のモータ駆動回路と、を備える。
【００１４】
この態様によると、モータ駆動装置の回路規模の増大を抑えつつ、モータの起動特性を改善することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、モータと、モータを駆動する上述のモータ駆動装置と、モータによって位置が変化する可動部と、を備える。
この態様によると、モータの回転数が目標値に達するまでの起動時間を短縮することができるため、電子機器の可動部の動作を高速化することができる。
【００１６】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、回路規模の増大を抑えつつ、起動特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るモータ駆動装置１００の構成を示すブロック図である。図１には、モータ駆動装置１００とともに、駆動対象となるモータ１が示されている。モータ１およびモータ駆動装置１００は、可動部を有する電子機器に搭載される。モータ１は、電子機器の可動部に接続されており、その回転数をモータ駆動装置１００により制御することによって、可動部を動作させる。たとえば、電子機器はデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどであって、モータ１は、レンズやシャッタなどの可動に利用される。
【００２０】
このモータ駆動装置１００は、モータ１の回転数をモニタしつつ、その回転数が所望の目標値に近づくようにモータを駆動する。モータ駆動装置１００は、速度センサ２、速度ディスクリミネータ３、モータ駆動回路４を備える。
【００２１】
速度センサ２は、駆動対象のモータ１の回転数を検出し、モータ１の速度情報を、速度信号ＳＰＤとして出力する。たとえば、速度センサ２は、モータ１に流れる電流を検出して速度情報に変換してもよいし、ホール素子を用いた速度検出を行ってもよい。本実施の形態において、速度信号ＳＰＤは、モータ１の回転数に比例した周波数を有する周期信号である。
【００２２】
速度ディスクリミネータ３は、モータ１の出力信号である速度信号ＳＰＤと、モータの回転数の目標値に応じた周波数を有するクロック信号ＣＫを受ける。クロック信号ＣＫは、図示しないクロック信号生成部から供給される。速度ディスクリミネータ３は、基準クロック信号ＣＫの周波数と、速度信号ＳＰＤの周波数を比較し、２つの信号の周波数偏差に応じたデジタル値を有するエラー信号ＥＲＲを出力する。したがって、エラー信号ＥＲＲのデジタル値は、現在のモータ１の回転数と目標値の差が大きい程、大きくなる。速度ディスクリミネータ３により生成されたエラー信号ＥＲＲは、モータ駆動回路４へと出力される。
【００２３】
モータ駆動回路４は、速度ディスクリミネータ３から出力されるエラー信号ＥＲＲにもとづいて、モータ１を駆動する。モータ駆動回路４は、上限値設定部１０、デジタルフィルタ１２、パルス幅変調器１４、プリドライバ１６、Ｈブリッジ回路１８を備え、ひとつの半導体基板上に、機能ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。
【００２４】
上限値設定部１０は、速度ディスクリミネータ３から出力されるエラー信号ＥＲＲのデジタル値に、上限値を設定する。上限値設定部１０については後述する。
【００２５】
デジタルフィルタ１２は、速度ディスクリミネータ３から出力され、上限値設定部１０を経て入力されたエラー信号ＥＲＲの高周波成分を除去するローパスフィルタである。高周波成分が除去されたエラー信号ＥＲＲ２は、パルス幅変調器１４に出力される。第１の実施の形態において、デジタルフィルタ１２の構成は特に限定されることはなく、ＩＩＲ型、あるいは有限インパルス応答（ＦＩＲ：Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型、もしくはこれらのハイブリッド型で構成することができる。
【００２６】
パルス幅変調器１４、プリドライバ１６、Ｈブリッジ回路１８は、デジタルフィルタ１２によって高周波成分が除去されたエラー信号ＥＲＲ２のデジタル値に応じて、モータ１に流れる電流をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によって制御する駆動部２０として機能する。
【００２７】
パルス幅変調器１４は、エラー信号ＥＲＲ２の値に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号Ｓｐｗｍを出力する。プリドライバ１６は、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍにもとづいて、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を生成し、後段のＨブリッジ回路１８に供給する。プリドライバ１６は、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのハイレベルもしくはローレベルに対応付けられたオン時間の間、スイッチングトランジスタＭ１、Ｍ４のペア、あるいはＭ２、Ｍ３のペアをオンする。したがって、モータ１は、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのオン期間が長い程、大きなトルクで駆動され、高回転数で回転することになる。
【００２８】
Ｈブリッジ回路１８は、駆動対象のモータ１のコイルの両端に、電源電圧Ｖｄｄおよび接地電圧ＧＮＤのいずれかを供給するスイッチング回路である。Ｈブリッジ回路１８は、第１〜第４スイッチングトランジスタＭ１〜Ｍ４を含む。
第１スイッチングトランジスタＭ１は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、第３スイッチングトランジスタＭ３はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、電源電圧Ｖｄｄが供給される電源ラインと、接地間に直列に接続される。第１スイッチングトランジスタＭ１および第３スイッチングトランジスタＭ３の接続点の電圧Ｖｓｗ１は、モータ１の端子Ｐ１に供給される。
【００２９】
同様に、第２スイッチングトランジスタＭ２および第４スイッチングトランジスタＭ４も、電源ラインと接地間に直列に接続されており、２つのトランジスタの接続点の電圧Ｖｓｗ２は、モータ１の端子Ｐ２に供給される。
【００３０】
第１〜第４スイッチングトランジスタＭ１〜Ｍ４は、それぞれ、プリドライバ１６によって生成された駆動信号Ｄ１〜Ｄ４によってオン、オフ状態が制御される。具体的には、モータ１のロータの位置に応じて、駆動相、すなわち、スイッチングトランジスタＭ１、Ｍ４のペア、あるいはスイッチングトランジスタＭ２、Ｍ３のペアのいずれが駆動されるかが決定される。さらに、駆動されるペアにおいて、ハイサイド側のスイッチングトランジスタＭ１（あるいはＭ２）が固定的にオンされ、ローサイド側のスイッチングトランジスタＭ４（あるいはＭ３）が、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのデューティ比に応じてオン、オフされる。
【００３１】
このように、図１のモータ駆動装置１００では、モータ１、速度センサ２、速度ディスクリミネータ３、上限値設定部１０、デジタルフィルタ１２、パルス幅変調器１４、プリドライバ１６、Ｈブリッジ回路１８の経路でフィードバックループが形成されており、フィードバックによって、モータ１の回転数が、目標値に近づくように、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのデューティ比が調節され、モータ１の回転数が制御される。
【００３２】
本実施の形態に係るモータ駆動装置１００の特徴のひとつであるエラー信号ＥＲＲの上限値の設定について詳細に説明する。本実施の形態において、速度ディスクリミネータ３から出力されるエラー信号ＥＲＲは、ｍ（ｍは自然数）ビットであるとする。上限値設定部１０は、エラー信号ＥＲＲに上限値を設定するために、エラー信号ＥＲＲの全ｍビットのうち、上位ｎビット（ｎは、ｎ＜ｍを満たす自然数）を無効化する。無効化によって、上位ｎビットは強制的に０となる。
【００３３】
たとえば、ｍ＝８の場合、ｎ＝０のとき、エラー信号ＥＲＲの上限値は、２５５（＝［１１１１１１１１］）に設定され、ｎ＝１のとき、エラー信号ＥＲＲの上限値は、１２７（＝［０１１１１１１１］）に設定され、ｎ＝２のとき、エラー信号ＥＲＲの上限値は、６３（＝［００１１１１１１］）に設定される。
【００３４】
無効化するビット数ｎは、外部から入力される設定信号に応じて設定可能に構成されることが好ましい。本実施の形態に係るモータ駆動回路４には、外部から上限設定信号ＵＬが、シリアル信号あるいはパラレル信号として入力され、上限値設定部１０は、上限設定信号ＵＬに応じて、エラー信号ＥＲＲの上限値を設定する。
【００３５】
以上のように構成された図１のモータ駆動装置１００の動作について説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、図１のモータ駆動装置１００の動作状態を示すタイムチャートである。図２（ａ）は、上限値設定部１０をアクティブとし、エラー信号ＥＲＲに上限値を設定した場合の波形を、同図（ｂ）は、上限値設定部１０による上限値の設定を行わない場合の波形をそれぞれ示す。
【００３６】
図２（ａ）、（ｂ）は、デジタルフィルタ１２によって高周波成分が除去されたエラー信号ＥＲＲ２、速度センサ２から出力される速度信号ＳＰＤを周波数電圧変換（Ｆ／Ｖ変換）した信号ＳＰＤ＿Ｖをそれぞれ示す。信号ＳＰＤ＿Ｖは、図１のモータ駆動装置１００において実際に生成される波形ではなく、動作の理解のために示した信号であり、モータ１の回転数に対応した値を示す。なお、図２（ａ）、（ｂ）に示されるタイムチャートは、説明を簡潔にするため、縦軸および横軸が適宜拡大、縮小されている。
【００３７】
まず、上限値設定部１０によるエラー信号ＥＲＲに対する上限値の設定の効果をより明確とするため、図２（ｂ）を参照しつつ、上限値設定部１０を機能させない場合の動作について説明する。これは、実質的に上限値設定部１０を設けない場合と同等であり、従来のモータ駆動装置の動作を示すものでもある。
【００３８】
時刻ｔ０以前において、モータ１は停止している。時刻ｔ０に、モータ１の回転の開始が指示され、速度ディスクリミネータ３には、モータ１の回転数の目標値に対応した周波数のクロック信号ＣＫが入力される。このとき、モータ１の回転数は０であるから、速度ディスクリミネータ３から出力されるエラー信号ＥＲＲは急激に上昇する。このエラー信号ＥＲＲが、デジタルフィルタ１２によって帯域制限され、図２（ｂ）に示すエラー信号ＥＲＲ２となる。図２（ｂ）に示すように、エラー信号ＥＲＲ２が大きくなると、パルス幅変調器１４はデューティ比の大きなパルス幅変調信号Ｓｐｗｍを生成する。その結果、モータ１のコイルの通電時間が大きく設定され、モータ１の回転数も急激に上昇する。モータ１の回転数の上昇にともない、速度センサ２により検出される速度信号ＳＰＤを周波数電圧変換した信号ＳＰＤ＿Ｖも上昇する。もし、デジタルフィルタ１２のサンプリング周波数が高く、ひいては、モータ駆動装置１００に形成されるフィードバックループの帯域が十分に広ければ、一旦、エラー信号ＥＲＲ２が上昇した後、モータ１の回転数が目標値をこえて上昇しないように、エラー信号ＥＲＲ２が低下する方向にフィードバックがかかるため、図２（ｂ）のように、速度信号ＳＰＤ＿Ｖが目標値を大きくこえて上昇することはないが、一般的なモータ駆動装置においては、回路規模の制約から、デジタルフィルタ１２のサンプリング周波数をそれほど上げることができず、その結果、図２（ｂ）に示すように、モータ１の回転数は、目標値を大きくこえるオーバーシュートが発生する。その後、目標値に対して上昇しすぎたモータ１の回転数を低下させるために、エラー信号ＥＲＲ２は下降し、その結果、モータ１の回転数が低下し、目標値に近づいていく。
【００３９】
次に、本実施の形態に係るモータ駆動装置１００の動作について、図２（ａ）を参照して説明する。時刻ｔ０にモータ１の回転が指示されると、図２（ｂ）の場合と同様に、エラー信号ＥＲＲ２が上昇する。ところが、エラー信号ＥＲＲ１が、上限値設定部１０によって設定された上限値以下に制限されるため、デジタルフィルタ１２から出力されるエラー信号ＥＲＲ２も、ある上限値ＭＡＸ以下に制限される。その結果、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのデューティ比が所定値以下に制限されるため、モータ１の回転数がオーバーシュートするのを抑制することができる。さらに、図２（ａ）と比較して、回転数が目標値に安定化するまでに要する起動時間を短縮することができる。
【００４０】
さらに、上限設定信号ＵＬによって上限値を外部から変更可能に構成されるため、駆動対象となるモータ１の種類、デジタルフィルタ１２の帯域など、さまざまな設計条件に応じて調節することが可能となり、オーバーシュートの抑制、起動時間の短縮を、より効果的に行うことができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
上述した第１の実施の形態に係るモータ駆動装置１００では、上限値設定部１０を設けてエラー信号ＥＲＲに上限値を設定することにより、オーバーシュートの抑制および起動時間の短縮を実現した。第２の実施の形態に係るモータ駆動装置１００はさらに、デジタルフィルタ１２に特徴を有しており、その他の点の構成は、図１のブロック図に示される第１の実施の形態に係るモータ駆動装置１００と同様である。
【００４２】
図３（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態に係るモータ駆動装置１００のデジタルフィルタ１２の構成を示す回路図である。図３（ａ）は、デジタルフィルタ１２の構成図を、同図（ｂ）は、同図（ａ）と等価なアナログフィルタの構成を示す。
【００４３】
図３（ｂ）のアナログフィルタ１２’は、キャパシタＣ１、Ｃ２、抵抗Ｒ１を含むローパスフィルタである。図３（ｂ）のアナログフィルタの伝達関数は、
Ｈ（ｓ）＝Ｈ×（１＋ω２／ｓ）／（１＋ω１／ｓ）  …（１）
である。ここで、ω１＝（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１・Ｃ２・Ｒ）、ω２＝１／（Ｃ２・Ｒ）、Ｈ＝Ｃ２・Ｒ／（Ｃ１＋Ｃ２）であり、Ｃ１、Ｃ２、Ｒ１はそれぞれ、図３（ｂ）のキャパシタＣ１、Ｃ２および抵抗Ｒ１の容量値、抵抗値を表している。
【００４４】
式（１）の定数項Ｈを省き、式（２）の近似式を利用して、双一次のＳ−Ｚ変換による近似を行うと、式（３）を得る。
ｓ＝２／Ｔ・（１−Ｚ−１）／（１＋Ｚ−１）  …（２）
Ｈ（ｚ）＝Ｙ（ｚ）／Ｘ（ｚ）
＝ａ（１＋Ｚ−１＋ｂＺ−１＋ｂＺ−２）／（１−Ｚ−１−ｃＺ−１＋ｃＺ−２）        …（３）
ａ、ｂ、ｃは定数である。
【００４５】
式（３）を、時間領域の差分方程式に変換すると、式（４）を得る。
ｙ（ｎＴ）＝ａ（ｘ（ｎＴ）＋ｘ（ｎＴ−Ｔ）＋ｂｘ（ｎＴ−Ｔ）＋ｂｘ（ｎＴ−２Ｔ）    −｛−ｙ（ｎＴ−Ｔ）−ｃｙ（ｎＴ−Ｔ）＋ｃｙ（ｎＴ−２Ｔ）｝  …（４）
【００４６】
図３（ａ）のデジタルフィルタ１２は、２次のＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）システム２１と、ＩＩＲシステム２２のハイブリッドで構成されたフィルタであり式（４）の差分方程式を満たす。すなわち、図３（ａ）、（ｂ）のデジタルフィルタとアナログフィルタは、等価である。
【００４７】
デジタルフィルタ１２に入力されたエラー信号ＥＲＲ１の時刻ｎＴにおける値をｘ（ｎＴ）、デジタルフィルタ１２から出力されるエラー信号ＥＲＲ２の時刻ｎＴにおける値を、ｙ（ｎＴ）と表記する。
【００４８】
ＦＩＲシステム２１は、第１乗算器２４、第２乗算器２６、第３乗算器２８、第１遅延器３０、第２遅延器３２、第１加算器３４を含む。第１乗算器２４は、ｘ（ｎＴ）に係数ａを乗じ、ａｘ（ｎＴ）を生成する。第１遅延器３０は、ａｘ（ｎＴ）を１サンプル時間Ｔ遅延させ、ａｘ（ｎＴ−Ｔ）を生成する。第２乗算器２６は、ａｘ（ｎＴ−Ｔ）に係数ｂを乗ずる。第２遅延器３２は、ａｘ（ｎＴ−Ｔ）をさらに１サンプル時間Ｔ遅延させ、ａｘ（ｎＴ−２Ｔ）を生成する。第３乗算器２８は、ａｘ（ｎＴ−２Ｔ）に係数ｂを乗ずる。第１加算器３４は、第１乗算器２４、第１遅延器３０、第２乗算器２６、第３乗算器２８の出力を加算する。第１加算器３４の出力は、ａ｛ｘ（ｎＴ）＋ｘ（ｎＴ−Ｔ）＋ｂｘ（ｎＴ−Ｔ）＋ｂｘ（ｎＴ−２Ｔ）｝となる
【００４９】
ＩＩＲシステム２２は、第２加算器３６、第４乗算器３８、第５乗算器４０、第３遅延器４２、第４遅延器４４を含む。第３遅延器４２は、出力ｙ（ｎＴ）を１サンプル時間Ｔ遅延させたｙ（ｎＴ−Ｔ）を生成する。第４乗算器３８は、ｙ（ｎＴ−Ｔ）に係数ｃを乗ずる。第４遅延器４４は、ｙ（ｎＴ−Ｔ）をさらに１サンプル時間Ｔ遅延させ、ｙ（ｎＴ−２Ｔ）を生成する。第５乗算器４０は、ｙ（ｎＴ−２Ｔ）に係数ｃを乗ずる。第２加算器３６は、第１加算器３４、第３遅延器４２、第４乗算器３８、第５乗算器４０の出力を加算する。
【００５０】
なお、図３（ａ）のデジタルフィルタ１２を構成する各演算子（２４、２６…、４２、４４）は、専用のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）あるいは、所定のプログラムにもとづいた演算を実行する汎用の演算処理回路、あるいはそれらの組み合わせで構成することができる。
【００５１】
図３（ａ）のデジタルフィルタ１２は、同図（ｂ）のローパスフィルタと等価であるから、その出力ｙ（ｎＴ）は、デジタルフィルタ１２の入力ｘ（ｎＴ）の高周波成分を除去した信号となる。
【００５２】
図３（ａ）のデジタルフィルタ１２は、モータ１の起動開始時において、出力ｙ（ｎＴ）を所定値ｙ０に初期化する機能を有する。この機能は、具体的には、ｙ（ｎＴ）が保持されるメモリ領域に、初期値ｙ０に対応したデータを書き込むことにより実現される。この初期値ｙ０は、外部から設定可能に構成されている。初期値ｙ０は、駆動対象のモータ１の種類、デジタルフィルタ１２の帯域等に応じて最適化すればよく、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのデューティ比の初期値が、０％から１００％となる範囲において、実験あるいはシミュレーション、これらの組み合わせにより最適化すればよい。
【００５３】
本実施の形態において、出力ｙ（ｎＴ）は、デジタルフィルタ１２の出力であると同時に、ＩＩＲシステム２２の出力となっている。ＩＩＲシステム２２においては、出力ｙ（ｎＴ）が、入力ｘ（ｎＴ）のみでなく、過去のそれ自身の出力ｙ（ｎＴ−Ｔ）、ｙ（ｎＴ−２Ｔ）に影響を受ける。したがって、上述のように、モータ１の起動開始時において、出力ｙ（ｎＴ）に初期値ｙ０を設定することにより、入力ｘ（ｎＴ）が急激に変化した場合であっても、出力ｙ（ｎＴ）は、急激に変化せず、初期値ｙ０から徐々に変化することになる。その結果、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのデューティ比は、初期値ｙ０に対応する値から、徐々に入力ｘ（ｎＴ）に応じたデューティ比に変化していく。モータ１が停止した状態から、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのデューティ比を急激に上昇させると、フィードバックループの帯域や、デジタルフィルタ１２のサンプリング周波数の制約から、モータ１の回転数がオーバーシュートしてしまう。これに対して、本実施の形態のように、デジタルフィルタ１２の出力ｙ（ｎＴ）を初期値ｙ０にあらかじめ初期化しておき、駆動を開始することにより、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍのデューティ比を、初期値ｙ０に対応した値から徐々に変化させることができ、モータ１の回転数がオーバーシュートするのを抑制し、さらに回転数が目標値に安定化するまでの起動時間を短縮することができる。
【００５４】
上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５５】
第１、第２の実施の形態では、エラー信号ＥＲＲの上位ビットを無効化することにより、エラー信号ＥＲＲに上限を設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば上限値設定部１０は、上位ビットを無効化するかわりに、エラー信号ＥＲＲを、上限値ＭＡＸと比較し、ＥＲＲ≧ＭＡＸのとき、ＭＡＸを、ＥＲＲ＜ＭＡＸのときＥＲＲをそのまま出力してもよい。
【００５６】
第２の実施の形態では、エラー信号ＥＲＲに対する上限値の設定に加えて、デジタルフィルタ１２の出力ｙ（ｎＴ）であるエラー信号ＥＲＲ２に初期値ｙ０を設定することにより、第１の実施の形態に係るモータ駆動装置１００よりも、さらに、オーバーシュートの抑制、起動時間の短縮が可能となる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、エラー信号ＥＲＲ２に対する初期値の設定のみによっても、従来のモータ駆動装置に比べて、モータの起動時の回転数のオーバーシュートを抑制することが可能である。
【００５７】
実施の形態において、Ｈブリッジ回路によりモータ１を駆動したが、これには限定されず、本発明は、他の駆動方式にも適用することができる。また、実施の形態では、エラー信号ＥＲＲ２を、パルス幅変調器１４によりパルス幅変調し、パルス幅変調信号Ｓｐｗｍにもとづいてモータ１を駆動したが、エラー信号ＥＲＲ２にもとづいてリニア駆動してもよい。また、パルス幅変調にかえて、パルス周波数変調（ＰＦＭ）など、その他のパルス変調方式を利用しても構わない。
【００５８】
実施の形態に係るモータ駆動回路４は、速度ディスクリミネータ３によってモータ１の回転数とクロック信号ＣＫの周波数偏差に対応したエラー信号ＥＲＲにもとづいてモータ１を駆動した。変形例として、モータ１のコイル電流を電圧に変換し、この電圧と、モータの目標トルクに対応する目標電圧との誤差電圧をアナログデジタル変換した信号を、エラー信号としてもよい。
【００５９】
実施の形態において、モータ駆動回路４を構成する素子はすべて一体集積化されていてもよく、または別の集積回路に分けて構成されていてもよく、さらにはその一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。どの部分を集積化するかは、コストや占有面積、用途などに応じて決めればよい。
【００６０】
実施の形態にもとづき、本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を離脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、図１のモータ駆動装置の動作状態を示すタイムチャートである。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、第２の実施の形態に係るモータ駆動装置のデジタルフィルタの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・モータ、２・・・速度センサ、３・・・速度ディスクリミネータ、４・・・モータ駆動回路、１０・・・上限値設定部、１２・・・デジタルフィルタ、１４・・・パルス幅変調器、１６・・・プリドライバ、１８・・・Ｈブリッジ回路、２０・・・駆動部、２１・・・ＦＩＲシステム、２２・・・ＩＩＲシステム、２４・・・第１乗算器、２６・・・第２乗算器、２８・・・第３乗算器、３０・・・第１遅延器、３２・・・第２遅延器、３４・・・第１加算器、３６・・・第２加算器、３８・・・第４乗算器、４０・・・第５乗算器、４２・・・第３遅延器、４４・・・第４遅延器、１００・・・モータ駆動装置。
【図１】
2008079483.tif 000003
【図２】
2008079483.tif 000004
【図３】
2008079483.tif 000005