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JPH089681A - Pwm motor drive apparatus - Google Patents

Pwm motor drive apparatus

Info

Publication number
JPH089681A
JPH089681A JP6139134A JP13913494A JPH089681A JP H089681 A JPH089681 A JP H089681A JP 6139134 A JP6139134 A JP 6139134A JP 13913494 A JP13913494 A JP 13913494A JP H089681 A JPH089681 A JP H089681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
motor
pwm
pulse
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6139134A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naofumi Inomata
直文 猪股
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Original Assignee
NEC Home Electronics Ltd
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Home Electronics Ltd, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Home Electronics Ltd
Priority to JP6139134A priority Critical patent/JPH089681A/en
Publication of JPH089681A publication Critical patent/JPH089681A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a PWM motor drive apparatus whose control accuracy is increased by a method wherein a mean current in a DC motor driven according to a PWM system is detected with high accuracy. CONSTITUTION:When a CPU 3 closes and drives a transistor Q3 or Q4 by PWM pulses, a sample-and-hold circuit 13 detects the voltage-converted value of an means current in a DC motor 2 to feed back to the CPU 3. The rotation of the DC motor 2 by a triangular wave shaped current can be PWM controlled on the basis of a means current Im which is equal to the arithmetic means value of the highest value and the lowest value of the triangular wave shaped current. Thereby, a high accuracy motor drive operation can be performed irrespective of the pulse width of the PWM pulses which changes dynamically according to a control deviation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、PWM方式で駆動され
る直流モータを流れる平均電流を高精度で検出し、制御
精度を高めるようにしたPWM方式モータ駆動装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PWM type motor driving device for detecting the average current flowing through a DC motor driven by the PWM type with high accuracy and enhancing the control accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両の前後輪を操舵する4輪操舵(4W
S)機構は、後輪舵角を直流モータを動力源として直接
又は間接に可変するのが一般的であり、バッテリ電源の
消耗を抑えるため直流モータをパルス幅変調制御(PW
M)方式で駆動する構成のものが多い。図5に示す従来
のPWM方式モータ駆動装置1は、後輪舵角可変用の直
流モータ2を目標舵角が得られるようPWM方式に従っ
て回転駆動するものであり、直流モータ2の通電路に配
したスイッチング素子をCPU3がPWMパルスにより
オンオフ制御し、目標舵角に対する偏差に応じたモータ
駆動電流を直流モータ2に通電する構成とされている。
2. Description of the Related Art Four-wheel steering (4W) for steering front and rear wheels of a vehicle
The S) mechanism generally changes the steering angle of the rear wheels directly or indirectly by using a DC motor as a power source. In order to suppress consumption of battery power, the DC motor is subjected to pulse width modulation control (PW).
Many of the structures are driven by the M) method. A conventional PWM type motor drive device 1 shown in FIG. 5 drives a DC motor 2 for varying the rear wheel steering angle according to the PWM system so that a target steering angle can be obtained, and is arranged in a power supply path of the DC motor 2. The CPU 3 performs on / off control of the switching element by a PWM pulse, and supplies a motor drive current according to the deviation from the target steering angle to the DC motor 2.

【0003】直流モータ2は、後輪を左右に操舵するた
め正逆転可能であることが前提であり、H型に結線され
たブリッジ回路4により所要極性の三角波電流を通電さ
れて駆動される。直流モータ2は等価的には、抵抗Rm
とインダクタンスLmの直列回路と見なすことができ、
パルス電流を通電したときの電気的立ち上がり時定数は
Lm/Rmである。また、このインダクタンスLmには
相当量の電磁エネルギが蓄えられるため、パルス電流の
通電を断った後もフライホイール電流と呼ばれる電流が
直流モータ2に流れ続けることが知られている。ブリッ
ジ回路4は、電流検出抵抗Rdを介してバッテリ電源5
に並列接続された一対の線路に、モータ駆動電流を通電
制御するためのスイッチング素子として線路ごとに2個
のトランジスタQ1,Q3とQ2,Q4を接続し、トラ
ンジスタQ1,Q3の接続点とトランジスタQ2,Q4
の接続点どうしを直流モータ2にて橋絡した構成をな
す。また、このブリッジ回路4には、フライホイール電
流の通電路を考慮してどのトランジスタQ1〜Q4にも
モータ駆動電流の通電方向とは逆向きにダイオードD1
〜D4を並列接続してある。なお、本例の場合、4個の
トランジスタQ1〜Q4は、直流モータ2の回転方向す
なわち直流モータ2に対する電圧印加極性に応じた対角
位置にあるものどうしをペアに導通させる制御方式を採
っており、ここではトランジスタQ1,Q4が左方向操
舵時の通電ペアを、またトランジスタQ2,Q3が右方
向操舵時の通電ペアを形成する。
Since the DC motor 2 steers the rear wheels to the left and right, it is premised that the DC motor 2 can be rotated forward and backward, and is driven by being supplied with a triangular wave current of a required polarity by a bridge circuit 4 connected in an H shape. The DC motor 2 has an equivalent resistance Rm.
And an inductance Lm can be regarded as a series circuit,
The electrical rising time constant when a pulse current is applied is Lm / Rm. Further, it is known that a considerable amount of electromagnetic energy is stored in the inductance Lm, so that a current called a flywheel current continues to flow to the DC motor 2 even after the energization of the pulse current is cut off. The bridge circuit 4 is connected to the battery power source 5 via the current detection resistor Rd.
Two transistors Q1, Q3 and Q2, Q4 are connected as a switching element for controlling energization of a motor drive current to a pair of lines connected in parallel with each other, and a connection point of the transistors Q1, Q3 and a transistor Q2 are connected. , Q4
The DC motor 2 bridges the connection points of. In addition, in the bridge circuit 4, in consideration of the energization path of the flywheel current, any of the transistors Q1 to Q4 has a diode D1 in the direction opposite to the energization direction of the motor drive current.
~ D4 are connected in parallel. In the case of the present example, the four transistors Q1 to Q4 employ a control method in which the transistors located in diagonal positions corresponding to the rotation direction of the DC motor 2, that is, the polarity of voltage application to the DC motor 2 are electrically connected in pairs. Therefore, here, the transistors Q1 and Q4 form a conducting pair for leftward steering, and the transistors Q2 and Q3 form a conducting pair for rightward steering.

【0004】PWM制御の主体であるCPU3は、直流
モータ2を流れる電流を監視しなければならず、ここで
はバッテリ電源5とブリッジ回路4の給電端を結ぶ線路
に介在させた電流検出抵抗Rdの両端に生ずる端子電圧
を、電流検出抵抗Rdとともに電流−電圧換算器6を構
成する増幅器6aにて増幅し、電圧換算された電流をピ
ークホールド回路7を介してCPU3のAD変換入力ポ
ートに取り込むようにしてある。CPU3は、AD変換
によりディジタルデータに変換したモータ駆動電流が目
標舵角と現在の舵角との偏差に対応する所定の電流に一
致するよう、PWMパルスのデューティ比を可変しつつ
トランジスタQ3又はQ4をオンオフ制御する。
The CPU 3, which is the main body of PWM control, must monitor the current flowing through the DC motor 2, and here, the current detection resistor Rd interposed in the line connecting the battery power source 5 and the power feeding end of the bridge circuit 4 is used. The terminal voltage generated at both ends is amplified by the amplifier 6a forming the current-voltage converter 6 together with the current detection resistor Rd, and the voltage-converted current is taken into the AD conversion input port of the CPU 3 via the peak hold circuit 7. I am doing it. The CPU 3 changes the duty ratio of the PWM pulse so that the motor drive current converted into digital data by AD conversion matches a predetermined current corresponding to the deviation between the target steering angle and the current steering angle, and the transistor Q3 or Q4. Control on and off.

【0005】例えば、後輪を左方向操舵する場合、通電
ペアとなるトランジスタQ1,Q4のうち、トランジス
タQ1は左方向操舵期間中ずっと導通したままに保たれ
るのに対し、トランジスタQ4の方はCPU3が出力す
るPWMパルスによってオンオフ制御される。図6
(A)〜(D)に示したように、PWMパルスのオン期
間においてトランジスタQ4が導通すると、バッテリ電
源5から電流検出抵抗RdとトランジスタQ1を通って
直流モータ2にモータ駆動電流が通電され、このモータ
駆動電流がトランジスタQ4に流れる。一方また、PW
Mパルスのオフ期間においてトランジスタQ4が非導通
となると、直流モータ2のインダクタンスLmに蓄えら
れた電磁エネルギにより、ダイオードD2とトランジス
タQ1と直流モータ2を結ぶ閉ループをフライホイール
電流が流れる。このため、1制御周期内に直流モータ2
を流れる電流は、PWMパルスのオン期間に直線的に上
昇するモータ駆動電流とPWMパルスのオフ期間に直線
的に下降するフライホイール電流とが連なる三角波電流
となり、この三角波電流の波高値はPWMパルスのデュ
ーティ比に応じて変化することになる。なお、ここでは
トランジスタQ4をオンオフ制御するためのPWMパル
スとトランジスタQ1を導通状態に保つためのハイレベ
ルのパルス或いは非導通ペアであるトランジスタQ2,
Q4を非導通状態に保つためのロウレベルのパルス等を
含め、制御パルスと呼ぶ。
For example, when the rear wheels are steered to the left, the transistor Q1 of the transistors Q1 and Q4 forming a current-carrying pair is kept conductive during the left-hand steering period, whereas the transistor Q4 is turned on. On / off control is performed by the PWM pulse output from the CPU 3. Figure 6
As shown in (A) to (D), when the transistor Q4 conducts during the ON period of the PWM pulse, the motor drive current is supplied from the battery power source 5 to the DC motor 2 through the current detection resistor Rd and the transistor Q1. This motor drive current flows through the transistor Q4. On the other hand, PW
When the transistor Q4 becomes non-conductive during the off period of the M pulse, the flywheel current flows through the closed loop connecting the diode D2, the transistor Q1 and the DC motor 2 due to the electromagnetic energy stored in the inductance Lm of the DC motor 2. For this reason, the DC motor 2
Is a triangular wave current in which a motor drive current that linearly increases during the ON period of the PWM pulse and a flywheel current that linearly decreases during the OFF period of the PWM pulse are connected, and the peak value of this triangular wave current is the PWM pulse It changes according to the duty ratio of. It should be noted that here, a PWM pulse for turning on / off the transistor Q4 and a high-level pulse for keeping the transistor Q1 conductive or a transistor Q2 which is a non-conductive pair.
It is called a control pulse including a low level pulse for keeping Q4 non-conductive.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のPWM方式モー
タ駆動装置1は、直流モータ2を流れるモータ駆動電流
の最高値(ピーク電流Ip)を電圧換算値としてピーク
ホールド回路7により検出してCPU3に帰還している
が、ピークホールド回路7が保持するピーク電流Ipは
モータ駆動電流の平均値である平均電流Imとは異なる
ものである。すなわち、図6(B)からも明らかなよう
に、直流モータ2を流れるピーク電流Ipと平均電流I
mとの間には、ちょうど三角波電流の波高値の1/2の
誤差が常に存在し、PWMパルスのデューティ比が50
%付近で最大値をとるこの誤差が、デューティ比に依存
して変動することになる。このため、従来のPWM方式
モータ駆動装置1は、平均電流Imからのピーク電流I
pの乖離分だけPWM制御回路であるCPU3への帰還
情報に誤差が重畳する形となり、それだけPWM制御の
精度も低下しやすいといった課題があった。
The conventional PWM type motor drive device 1 detects the maximum value (peak current Ip) of the motor drive current flowing through the DC motor 2 as a voltage conversion value by the peak hold circuit 7 and causes the CPU 3 to do so. Although being fed back, the peak current Ip held by the peak hold circuit 7 is different from the average current Im which is the average value of the motor drive current. That is, as apparent from FIG. 6B, the peak current Ip and the average current I flowing through the DC motor 2
There is always an error of 1/2 the crest value of the triangular wave current between m and m, and the duty ratio of the PWM pulse is 50.
This error, which takes the maximum value near%, varies depending on the duty ratio. Therefore, the conventional PWM type motor drive device 1 has the peak current I from the average current Im.
There is a problem that the error is superimposed on the feedback information to the CPU 3, which is the PWM control circuit, by the deviation of p, and the accuracy of the PWM control is likely to decrease accordingly.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決したものであり、印加電圧の極性に応じて正逆転駆動
される直流モータと、直流電源に接続した互いに並列の
一対の線路にそれぞれ2個のスイッチング素子を直列接
続し、該2個のスイッチング素子の各接続点が前記直流
モータにより橋絡されたブリッジ回路と、該ブリッジ回
路を構成する4個のスイッチング素子のうち、少なくと
も2個のスイッチング素子にそれぞれ並列接続したフラ
イホイールダイオードと、前記直流モータに回転方向に
応じた極性の電圧が印加されるよう前記4個のスイッチ
ング素子をPWMパルスを含む制御パルスにより開閉駆
動し、該PWMパルスのオン期間中は前記直流電源から
のモータ駆動電流をもって前記直流モータを回転駆動
し、該PWMパルスのオフ期間中は前記フライホイール
ダイオードを流れるフライホイール電流をもって前記直
流モータを回転駆動するパルス幅変調制御回路と、前記
直流モータに流れる前記モータ駆動電流と前記フライホ
イール電流との平均電流を検出し、前記パルス幅変調制
御回路に帰還する平均電流検出手段とを具備したことを
特徴とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and provides a direct current motor driven in forward and reverse directions according to the polarity of an applied voltage and a pair of parallel lines connected to a direct current power source. A bridge circuit in which two switching elements are connected in series and each connection point of the two switching elements is bridged by the DC motor, and at least two of the four switching elements forming the bridge circuit Flywheel diodes respectively connected in parallel to the four switching elements, and the four switching elements are opened / closed by a control pulse including a PWM pulse so that a voltage having a polarity corresponding to a rotation direction is applied to the DC motor, During the ON period of the PWM pulse, the DC motor is rotationally driven by the motor drive current from the DC power source, During the off period, a pulse width modulation control circuit for rotationally driving the DC motor with a flywheel current flowing through the flywheel diode, and detecting an average current of the motor driving current flowing through the DC motor and the flywheel current, An average current detecting means for feeding back to the pulse width modulation control circuit is provided.

【0008】また、本発明は、前記平均電流検出手段
が、前記PWMパルスのオン期間の始端から該PWMパ
ルスのオン期間のほぼ1/2だけ持続するサンプリング
パルスを生成するサンプリングパルス生成回路と、前記
モータ駆動電流を電圧換算する電流−電圧換算器と、前
記サンプリングパルスにより前記電流−電圧換算器の出
力を保持し、電圧換算された前記平均電流を得るサンプ
ルホールド回路とを具備したこと、或いは前記モータ駆
動電流を電圧換算する電流−電圧換算器と、該電流−電
圧換算器の出力を最高値で保持するピークホールド回路
と、前記電流−電圧換算器の出力を最低値で保持するボ
トムホールド回路と、該ボトムホールド回路と前記ピー
クホールド回路の両出力を相加平均し、電圧換算された
前記平均電流を得る相加平均回路とを具備したこと等を
特徴とするものである。
Further, according to the present invention, the average current detecting means generates a sampling pulse which lasts for approximately ½ of the ON period of the PWM pulse from the beginning of the ON period of the PWM pulse, A current-voltage converter that converts the motor drive current into a voltage; and a sample-hold circuit that holds the output of the current-voltage converter by the sampling pulse and obtains the voltage-converted average current, or A current-voltage converter that converts the motor drive current into a voltage, a peak hold circuit that holds the output of the current-voltage converter at the highest value, and a bottom hold that holds the output of the current-voltage converter at the lowest value. Circuit, and the outputs of the bottom hold circuit and the peak hold circuit are arithmetically averaged to obtain the voltage-converted average current. Is characterized in that the and a pressure averaging circuit or the like.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図1ないし
図4を参照して説明する。図1は、本発明のPWM方式
モータ駆動装置の一実施例を示す回路構成図、図2は、
図1に示した回路各部の信号波形図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a PWM type motor drive device of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a signal waveform diagram of each part of the circuit shown in FIG. 1.

【0010】図1に示すPWM方式モータ駆動装置11
は、直流モータ2を流れる平均電流を検出するため、P
WMパルス立ち上がりから中点まで持続するサンプリン
グパルスを生成するサンプリングパルス生成回路12を
CPU3に外付け接続するとともに、サンプリングパル
ス生成回路12が生成するサンプリングパルスによりモ
ータ駆動電流を保持するサンプルホールド回路13を電
流−電圧換算器6内の増幅器6aに接続して構成してあ
る。サンプリングパルス生成回路12は、PWMパルス
の立ち上がりでトリガされ、PWMパルスの1/2のパ
ルス幅のパルスをサンプリングパルスとして出力する。
サンプルホールド回路13は、従来のピークホールド回
路7に代わるものであり、サンプリングパルス生成回路
12が供給するサンプリングパルスによって閉成するサ
ンプリングスイッチ13aと、サンプリングスイッチ1
3aが閉成したときに増幅器6aの出力電圧を保持する
ホールドコンデンサ13bからなる。モータ駆動電流
は、サンプリングパルス期間中増大するため、ホールド
コンデンサ13bが保持する電圧はサンプリングパルス
の立ち下がり時点すなわちPWMパルスの中点における
モータ駆動電流Imに対応一致する。
A PWM type motor drive device 11 shown in FIG.
Is an average current flowing through the DC motor 2,
A sampling pulse generation circuit 12 that generates a sampling pulse that continues from the rising edge of the WM pulse to the midpoint is externally connected to the CPU 3, and a sample hold circuit 13 that holds the motor drive current by the sampling pulse that the sampling pulse generation circuit 12 generates. It is configured by being connected to the amplifier 6a in the current-voltage converter 6. The sampling pulse generation circuit 12 is triggered by the rising edge of the PWM pulse and outputs a pulse having a pulse width ½ of the PWM pulse as a sampling pulse.
The sample hold circuit 13 replaces the conventional peak hold circuit 7, and includes a sampling switch 13 a that is closed by a sampling pulse supplied from the sampling pulse generation circuit 12 and the sampling switch 1.
It comprises a hold capacitor 13b which holds the output voltage of the amplifier 6a when 3a is closed. Since the motor drive current increases during the sampling pulse period, the voltage held by the hold capacitor 13b corresponds to the motor drive current Im at the falling point of the sampling pulse, that is, the midpoint of the PWM pulse.

【0011】すなわち、図2(A)〜(E)に示したよ
うに、従来はピークホールドにより三角波電流の最高値
であるピーク電流Ipとして検出されていたモータ駆動
電流を、PWMパルスの中点で検出することができ、従
って検出されたモータ駆動電流は1制御周期ごとに直流
モータ2を流れる平均電流Imそのものとなる。平均電
流Imは、モータ駆動電流の最高値Ipと最低値Ibと
を相加平均して得られる(Ip+Ib)/2に一致して
おり、従来のピークホールド回路7の出力とは(Ip−
Ib)/2だけ相違する。従って、この差分だけ平均電
流Imの検出精度が高まると言える。
That is, as shown in FIGS. 2A to 2E, the motor drive current, which is conventionally detected as the peak current Ip which is the maximum value of the triangular wave current by the peak hold, is set to the midpoint of the PWM pulse. Therefore, the detected motor drive current becomes the average current Im itself flowing through the DC motor 2 every control cycle. The average current Im is equal to (Ip + Ib) / 2 obtained by arithmetically averaging the highest value Ip and the lowest value Ib of the motor drive current, which is (Ip-
Ib) / 2 is different. Therefore, it can be said that the detection accuracy of the average current Im is increased by this difference.

【0012】このように、上記PWM方式モータ駆動装
置11は、ブリッジ回路4を構成する4個のトランジス
タQ1〜Q4とフライホイールダイオードD1,D2と
により通電される直流モータ2を、CPU3がトランジ
スタQ3,Q4をPWMパルスにより閉成して駆動する
さいに、直流モータ2に流れる平均電流を検出してCP
U3に帰還する構成としたから、PWMパルスのオン期
間中にトランジスタQ1,Q4又はQ2,Q3に流れる
モータ駆動電流とPWMパルスのオフ期間中にダイオー
ドD2又はD1を流れるフライホイール電流とが三角波
となって流れる直流モータ2の回転を、三角波の最高値
Ipと最低値Ibの相加平均に等しい平均電流Imに基
づいてPWM制御することができ、これにより三角波の
最高値IpをPWM制御に帰還させていた従来の方式に
比べ、制御偏差に応じてダイナミックに変化するPWM
パルスのパルス幅によらず、高精度のモータ駆動が可能
である。
As described above, in the PWM type motor drive device 11, the CPU 3 drives the DC motor 2 energized by the four transistors Q1 to Q4 and the flywheel diodes D1 and D2 which form the bridge circuit 4, and the CPU 3 drives the transistor Q3. , Q4 is closed and driven by the PWM pulse, the average current flowing through the DC motor 2 is detected and CP is detected.
Since it is configured to feed back to U3, the motor drive current flowing through the transistors Q1, Q4 or Q2, Q3 during the ON period of the PWM pulse and the flywheel current flowing through the diode D2 or D1 during the OFF period of the PWM pulse form a triangular wave. The rotation of the DC motor 2 that is flowing can be PWM-controlled based on the average current Im that is equal to the arithmetic average of the maximum value Ip and the minimum value Ib of the triangular wave, whereby the maximum value Ip of the triangular wave is fed back to the PWM control. PWM that dynamically changes according to the control deviation compared to the conventional method
It is possible to drive the motor with high accuracy regardless of the pulse width of the pulse.

【0013】また、PWMパルス立ち上がりから中点ま
で持続するサンプリングパルスにより、サンプルホール
ド回路13がモータ駆動電流を保持して平均電流Imと
する構成としたから、三角波として直流モータ2に通電
される電流のうち立ち上がり斜辺を形成するモータ駆動
電流の中点を、PWMパルスの中点に同期してサンプル
ホールドすることができ、モータ駆動電流の最低値Ib
と最高値Ipのちょうど中間の電流値を平均電流Imと
して検出することができるため、平均電流Imの検出精
度を高めると同時にPWM制御の精度を高めることがで
きる。
Further, since the sample hold circuit 13 is configured to hold the motor drive current to the average current Im by the sampling pulse which continues from the rise of the PWM pulse to the middle point, the current supplied to the DC motor 2 as a triangular wave. The midpoint of the motor drive current forming the rising hypotenuse can be sampled and held in synchronization with the midpoint of the PWM pulse, and the minimum value Ib of the motor drive current can be obtained.
Since it is possible to detect the current value just in the middle of the maximum value Ip as the average current Im, it is possible to improve the detection accuracy of the average current Im and at the same time improve the accuracy of the PWM control.

【0014】なお、上記実施例において、サンプリング
パルス生成回路12をCPU3内に組み込んでしまい、
CPU3自身の演算処理機能によりPWMパルスに基づ
いてサンプリングパルスを生成するようにしてもよく、
その場合はCPU3がパルス幅変調制御回路とサンプリ
ングパルス生成回路を兼ねることになる。
In the above embodiment, the sampling pulse generating circuit 12 is incorporated in the CPU 3,
The arithmetic processing function of the CPU 3 itself may generate the sampling pulse based on the PWM pulse,
In that case, the CPU 3 serves as both the pulse width modulation control circuit and the sampling pulse generation circuit.

【0015】また、上記実施例では、サンプリングパル
ス生成回路12とサンプルホールド回路13により平均
電流検出手段を構成したが、図3に示すPWM方式モー
タ駆動装置21のごとく、平均電流検出手段をピークホ
ールド回路22とボトムホールド回路23と相加平均回
路24とで構成することもできる。
Further, in the above embodiment, the average current detecting means is constituted by the sampling pulse generating circuit 12 and the sample hold circuit 13, but the average current detecting means is peak-held as in the PWM type motor drive device 21 shown in FIG. The circuit 22, the bottom hold circuit 23, and the arithmetic mean circuit 24 can also be used.

【0016】ピークホールド回路22は、増幅器6aの
出力を最高値Ipに対応する電圧換算値で保持するもの
であり、またボトムホールド回路22は、増幅器6aの
出力を最低値Ibに対応する電圧換算値で保持するもの
である。このため、ピークホールド回路22の出力とボ
トムホールド回路23の出力を加算して2で割ることに
より、図4(D)に示した平均電流が求まる。この実施
例の場合、ピークホールド回路22の外にボトムホール
ド回路23と相加平均回路24が必要であるが、例えば
相加平均回路24の相加平均機能をCPU3に委ねるこ
とは容易であり、またそうすることで回路全体の簡素化
を図ることもできる。
The peak hold circuit 22 holds the output of the amplifier 6a at a voltage conversion value corresponding to the maximum value Ip, and the bottom hold circuit 22 converts the output of the amplifier 6a into a voltage conversion value corresponding to the minimum value Ib. It is held as a value. Therefore, by adding the output of the peak hold circuit 22 and the output of the bottom hold circuit 23 and dividing by 2, the average current shown in FIG. 4D can be obtained. In the case of this embodiment, the bottom hold circuit 23 and the arithmetic mean circuit 24 are required in addition to the peak hold circuit 22, but it is easy to entrust the CPU 3 with the arithmetic mean function of the arithmetic mean circuit 24, for example. Further, by doing so, the entire circuit can be simplified.

【0017】なお、上記両実施例において、4個のトラ
ンジスタQ1〜Q4のうちPWMパルスによりオンオフ
制御されるトランジスタQ3,Q4について、これに並
列のフライホイールダイオードD3,D4はフライホイ
ール電流の生成には寄与しておらず、従って省略するこ
とが可能である。同様にまた、4個のトランジスタQ1
〜Q4のうちトランジスタQ1,Q2をPWMパルスに
よりオンオフ制御することも可能であり、その場合には
トランジスタQ3,Q4に並列のフライホイールダイオ
ードD3,D4がフライホイール電流の通電に寄与し、
代わりにトランジスタQ1,Q2に並列のフライホイー
ルダイオードD1,D2はフライホイール電流の通電に
寄与しなくなるため、省略することができる。また、P
WMパルスをブリッジ回路4の対角位置にあるトランジ
スタQ1,Q4か又はQ2,Q3に同時に与える駆動方
式も可能であり、その場合にはPWMパルスを加えない
側のトランジスタ(ただし、全期間を通じて非導通)に
並列のフライホイールダイオードにフライホイール電流
が流れるため、フライホイールダイオードD1〜D4は
全て不可欠の構成要素となる。従って、これら点を踏ま
えるならば、PWM方式による直流モータ2の駆動に
は、トランジスタQ1〜Q4が4個とも欠かせないのに
対し、フライホイールダイオードは少なくとも2個あれ
ばよいことになる。
In both of the above-mentioned embodiments, among the four transistors Q1 to Q4, for the transistors Q3 and Q4 which are on / off controlled by the PWM pulse, the flywheel diodes D3 and D4 in parallel with the transistors Q3 and Q4 generate the flywheel current. Does not contribute and can therefore be omitted. Similarly, four transistors Q1
It is also possible to control ON / OFF of the transistors Q1 and Q2 among the Q4 through PWM pulses, in which case the flywheel diodes D3 and D4 in parallel with the transistors Q3 and Q4 contribute to the passage of flywheel current,
Instead, the flywheel diodes D1 and D2 in parallel with the transistors Q1 and Q2 do not contribute to the conduction of the flywheel current and can be omitted. Also, P
A driving method in which a WM pulse is applied simultaneously to the transistors Q1 and Q4 or Q2 and Q3 in the diagonal position of the bridge circuit 4 is also possible. In that case, the transistor on the side where the PWM pulse is not applied (however, is not used for the entire period) Since the flywheel current flows through the flywheel diode in parallel with (conduction), the flywheel diodes D1 to D4 are all indispensable constituent elements. Therefore, in view of these points, all four transistors Q1 to Q4 are indispensable for driving the DC motor 2 by the PWM method, but at least two flywheel diodes are required.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、パルス
幅変調制御回路がスイッチング素子をPWMパルスによ
り閉成して駆動するさいに、直流モータに流れる平均電
流を検出してパルス幅変調制御回路に帰還する構成とし
たから、PWMパルスのオン期間中にスイッチング素子
に流れるモータ駆動電流とPWMパルスのオフ期間中に
ダイオードを流れるフライホイール電流とが三角波とな
って流れる直流モータの回転を、三角波の最高値と最低
値の相加平均値に等しい平均電流に基づいてPWM制御
することができ、これにより三角波の最高値をPWM制
御に帰還させていた従来の方式に比べ、制御偏差に応じ
てダイナミックに変化するPWMパルスのパルス幅によ
らず、高精度のモータ駆動が可能である等の優れた効果
を奏する。
As described above, according to the present invention, when the pulse width modulation control circuit drives the switching element by closing the switching element by the PWM pulse, the pulse width modulation control is performed by detecting the average current flowing through the DC motor. Since it is configured to be fed back to the circuit, the rotation of the DC motor that flows as a triangular wave of the motor drive current flowing through the switching element during the ON period of the PWM pulse and the flywheel current flowing through the diode during the OFF period of the PWM pulse, PWM control can be performed based on the average current that is equal to the arithmetic average value of the maximum value and the minimum value of the triangular wave. As a result, the maximum value of the triangular wave is fed back to the PWM control, depending on the control deviation. The excellent effect that the motor can be driven with high precision, regardless of the pulse width of the PWM pulse that dynamically changes with time.

【0019】また、本発明は、PWMパルスの立ち上が
りから該PWMパルスのパルス幅の1/2だけ持続する
サンプリングパルスにより、サンプルホールド回路がモ
ータ駆動電流を保持して平均電流とする構成としたか
ら、三角波として直流モータに通電される電流のうち立
ち上がり斜辺を形成するモータ駆動電流の中点を、PW
Mパルスの中点に同期してサンプルホールドすることが
でき、モータ駆動電流の最低値と最高値のちょうど中間
の電流値を平均電流として検出することができるため、
平均電流の検出精度を高めると同時にPWM制御の精度
を高めることができる等の効果を奏する。
Further, according to the present invention, the sample-hold circuit holds the motor drive current and sets it as the average current by the sampling pulse which lasts ½ of the pulse width of the PWM pulse from the rising edge of the PWM pulse. , PW is the midpoint of the motor drive current that forms the rising hypotenuse of the current that is supplied to the DC motor as a triangular wave.
Since the sample and hold can be performed in synchronization with the midpoint of the M pulse, and a current value just between the minimum value and the maximum value of the motor drive current can be detected as the average current,
There is an effect that the accuracy of the average current can be increased and the accuracy of the PWM control can be improved at the same time.

【0020】さらにまた、本発明は、モータ駆動電流を
ピークホールド回路とボトムホールド回路とにより最高
値と最低値の両方で保持し、両者の相加平均値として平
均電流を求める構成としたから、PWMパルスを利用す
ることなく三角波状モータ駆動電流の最低値と最高値そ
のものからモータ駆動電流の平均値を求め、平均電流と
してPWM制御に供することができる等の効果を奏す
る。
Furthermore, according to the present invention, the motor drive current is held at both the maximum value and the minimum value by the peak hold circuit and the bottom hold circuit, and the average current is obtained as the arithmetic average value of both. There is an effect that the average value of the motor drive current can be obtained from the minimum value and the maximum value of the triangular wave motor drive current itself without using the PWM pulse, and the average value can be used for the PWM control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のモータ駆動装置の一実施例を示す回路
構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a motor drive device of the present invention.

【図2】図1に示した回路各部の信号波形図である。FIG. 2 is a signal waveform diagram of each part of the circuit shown in FIG.

【図3】本発明のモータ駆動装置の他の実施例を示す回
路構成図である。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing another embodiment of the motor drive device of the present invention.

【図4】図3に示した回路各部の信号波形図である。FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part of the circuit shown in FIG.

【図5】従来のモータ駆動装置の一例を示す回路構成図
である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing an example of a conventional motor drive device.

【図6】図5に示した回路各部の信号波形図である。6 is a signal waveform diagram of each part of the circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21 PWM方式モータ駆動装置 2 直流モータ 3 パルス幅変調制御回路(CPU) 4 ブリッジ回路 6 電流−電圧換算器 12 平均電流検出手段(サンプリングパルス生成回
路) 13 平均電流検出手段(サンプルホールド回路) 13a サンプリングスイッチ 13b ホールドコンデンサ 22 平均電流検出手段(ピークホールド回路) 23 平均電流検出手段(ボトムホールド回路) 24 平均電流検出手段(相加平均回路) Q1〜Q4 スイッチング素子(トランジスタ) D1〜D4 フライホイールダイオード
11, 21 PWM type motor drive device 2 DC motor 3 Pulse width modulation control circuit (CPU) 4 Bridge circuit 6 Current-voltage converter 12 Average current detection means (sampling pulse generation circuit) 13 Average current detection means (sample hold circuit) 13a Sampling switch 13b Hold capacitor 22 Average current detection means (peak hold circuit) 23 Average current detection means (bottom hold circuit) 24 Average current detection means (arithmetic averaging circuit) Q1 to Q4 Switching elements (transistors) D1 to D4 Flywheel diode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 印加電圧の極性に応じて正逆転駆動され
る直流モータと、直流電源に接続した互いに並列の一対
の線路にそれぞれ2個のスイッチング素子を直列接続
し、該2個のスイッチング素子の各接続点が前記直流モ
ータにより橋絡されたブリッジ回路と、該ブリッジ回路
を構成する4個のスイッチング素子のうち、少なくとも
2個のスイッチング素子にそれぞれ並列接続したフライ
ホイールダイオードと、前記直流モータに回転方向に応
じた極性の電圧が印加されるよう前記4個のスイッチン
グ素子をPWMパルスを含む制御パルスにより開閉駆動
し、該PWMパルスのオン期間中は前記直流電源からの
モータ駆動電流をもって前記直流モータを回転駆動し、
該PWMパルスのオフ期間中は前記フライホイールダイ
オードを流れるフライホイール電流をもって前記直流モ
ータを回転駆動するパルス幅変調制御回路と、前記直流
モータに流れる前記モータ駆動電流と前記フライホイー
ル電流との平均電流を検出し、前記パルス幅変調制御回
路に帰還する平均電流検出手段とを具備したことを特徴
とするPWM方式モータ駆動装置。
1. A direct current motor driven in a forward and reverse direction according to the polarity of an applied voltage, and two switching elements connected in series to a pair of parallel lines connected to a direct current power source, and the two switching elements are connected in series. A bridge circuit whose connection points are bridged by the DC motor, flywheel diodes respectively connected in parallel to at least two switching elements of the four switching elements forming the bridge circuit, and the DC motor The four switching elements are opened and closed by a control pulse including a PWM pulse so that a voltage having a polarity corresponding to the rotation direction is applied to the switching element, and the motor drive current from the DC power supply is used during the ON period of the PWM pulse. Rotate and drive the DC motor,
A pulse width modulation control circuit that rotationally drives the DC motor with a flywheel current flowing through the flywheel diode during an off period of the PWM pulse, and an average current of the motor driving current and the flywheel current flowing through the DC motor. And a mean current detecting means for detecting the current and returning it to the pulse width modulation control circuit.
【請求項2】 前記PWMパルスのオン期間の始端から
該PWMパルスのオン期間のほぼ1/2だけ持続するサ
ンプリングパルスを生成するサンプリングパルス生成回
路と、前記モータ駆動電流を電圧換算する電流−電圧換
算器と、前記サンプリングパルスにより前記電流−電圧
換算器の出力を保持し、電圧換算された前記平均電流を
得るサンプルホールド回路とを具備した前記平均電流検
出手段で構成されたことを特徴とする請求項1記載のP
WM方式モータ駆動装置。
2. A sampling pulse generation circuit that generates a sampling pulse that lasts for approximately 1/2 of the ON period of the PWM pulse from the beginning of the ON period of the PWM pulse, and a current-voltage that converts the motor drive current into a voltage. It is constituted by the average current detecting means including a converter and a sample hold circuit which holds the output of the current-voltage converter by the sampling pulse and obtains the voltage-converted average current. P according to claim 1
WM type motor drive device.
【請求項3】 前記モータ駆動電流を電圧換算する電流
−電圧換算器と、該電流−電圧換算器の出力を最高値で
保持するピークホールド回路と、前記電流−電圧換算器
の出力を最低値で保持するボトムホールド回路と、該ボ
トムホールド回路と前記ピークホールド回路の両出力を
相加平均し、電圧換算された前記平均電流を得る相加平
均回路とを具備した前記平均電流検出手段で構成された
ことを特徴とする請求項1記載のPWM方式モータ駆動
装置。
3. A current-voltage converter for converting the motor drive current into a voltage, a peak hold circuit for holding the output of the current-voltage converter at a maximum value, and a minimum output for the current-voltage converter. And an average current detecting means including a bottom hold circuit for holding the output of the bottom hold circuit and an average of the outputs of the bottom hold circuit and the peak hold circuit to obtain the voltage converted average current. The PWM type motor drive device according to claim 1, wherein
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