JPH0548077B2

JPH0548077B2 -

Info

Publication number: JPH0548077B2
Application number: JP60178862A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Furukawa; Toshiharu Oohashi
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-08-14
Filing date: 1985-08-14
Publication date: 1993-07-20
Also published as: JPS6240079A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、モータのロツク直前にモータへの電
流を遮断し、モータと回路素子を保護するロツク
保護機能付きのモータの速度制御回路に関するも
のである。

［背景技術］モータ応用機器で、負荷の増大でモータがロツ
クすると、過大な電流が流れてモータが焼損した
り、速度制御を行なう半導体素子がモータに直列
に入つていたりすると、半導体素子が焼損したり
する。モータをロツクするための検知は、微小抵
抗で電流値を検知する方法や、回転数の低下を検
知する方法がある。低電圧で速度制御付きの機器
では、回転数の検知の方がメリツトがある。これ
は、速度制御を行なうために速度信号をあつかつ
ており、この信号をロツク検知にも使用できるた
めである。この方式では速度が完全にロツクする
前である回転数まで低下したら、モータに直列に
入つている制御素子をオフさせる方法となる。こ
の方式の欠点は起動時の回転数が低いときに、ロ
ツク保護回路が動作して起動しなくなることを避
けなければならないことである。起動時にコンデ
ンサ等により時間遅れをつくり、ロツク保護動作
の開始を遅らせることが考えられる。この方法で
は起動時に負荷やイナーシヤが変化する機器にお
いては、一定時間経過後の回転数にバラツキがあ
り、非常に大きな時間遅れを作らなければならな
い。又、コンデンサの容量のバラツキ等によつて
遅れ時間が変わる。以上のように、起動後すぐに
負荷が加わり、ロツク状態になつたときにロツク
保護動作をしない可能性がある。

［発明の目的］本発明は上述の点に鑑みて提供したものであつ
て、起動時の負荷や負荷のイナーシヤが変化して
起動に時間がかかつてもロツク保護回路が動作
し、起動を停止することがないロツク保護動作の
遅れ機能を設けたモータの速度制御回路を提供す
ることを目的としたものである。

［発明の開示］以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。まず、全体の回路動作を説明する。第１図は
速度制御回路のブロツク図を示し、第２図はその
タイムチヤートを示すものである。モータの回転
数に比例する信号を出力する速度検出回路１は、
周波数ジエネレータFG、オペアンプOP₁、抵抗
R_F，R_S等から構成されている。サンプルパルス
やリセツトパルスといつたタイミングパルスを発
生するサンプル・リセツトパルス発生回路２は、
台形波を発生する台形波回路１１、ヒステリシス
コンパレータOP₂、ICからなるサンプル・リセツ
トパルス発生器２ａ等から構成され、サンプル・
リセツトパルス発生器２ａに台形波を入力する台
形波回路１１は、定電流源I₁、コンデンサC_R等か
らなつている。サンプル・リセツトパルス発生器
２ａのリセツトパルスによつて鋸歯状波を形成す
る鋸歯状波発生回路３は定電流源I₂、コンデンサ
C_T等から構成され、サンプル・リセツトパルス
発生器２ａのサンプルパルスによつて鋸歯状波電
圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路
４はバツフア４ａ，４ｂ、コンデンサC_H等から
構成されている。適宜な速度を設定する速度可変
回路７は抵抗R_X、ボリユームVR、バツフア７ａ
等からなり、その出力はエラーアンプ１２に入力
されてサンプルホールド回路４からの出力と比較
され、その差が反転増幅される。さらに、エラー
アンプ１２の出力は基準三角波発生回路５からの
基準三角波とコンパレータ１３で比較され、この
コンパレータ１３出力がＨレベルのときに、出力
回路８を駆動する。そして、出力回路８の出力に
てスイツチング回路を構成するパワーMOSFET
１４をオン駆動して、モータＭを駆動する。ま
た、電源を電池Ｂとしており、電圧は昇圧回路１
０にて昇圧されてモータＭに供給されている。
尚、モータＭの速度信号をＦ−Ｖ変換するＦ−Ｖ
変換回路は、鋸歯状波発生回路３とサンプルホー
ルド回路４とで構成されるものである。

次に第１図と第２図とにより動作を説明する。
尚、第２図のａ〜ｊは第１図のａ点〜ｊ点の波形
を示すものである。モータＭの回転数に比例した
速度信号は周波数ジエネレータFGにより出力さ
れ、その出力された速度信号はオペアンプOP₁に
よりR_F／R_S倍に増幅される。第２図ａに示すよ
うなオペアンプOP₁の出力はヒステリシスコンパ
レータOP₂に入力され、第２図ｂに示すように回
転数に比例した周波数の方形波パルスを得る。こ
の方形波によりサンプル・リセツトパルス発生回
路２の台形波回路１１で第２図ｃのように台形波
を発生する。この台形波の立ち上がりを基準電圧
発生回路６からの基準電圧V₁，V₂，V₃と比較し
（第２図ｃ）、サンプルパルス（第２図ｅ）とリセ
ツトパルス（第２図ｄ）の発生するタイミングを
決定する。一方、鋸波状波発生回路３では、コン
デンサC_Tを定電流源I₂により充電し、第２図ｆに
示すようにリセツトパルスが発生した時にコンデ
ンサC_Tに充電された電荷を放電し、同図のよう
な鋸波状波を発生する。サンプルホールド回路４
では、サンプルパルスが発生した時に、ホールド
コンデンサC_Hを充電あるいは放電することによ
り、その時の鋸波状波電圧をサンプルホールドす
る。従つて、サンプルホールド回路４には第２図
ｇに示すような回転数に比例したDC信号が出力
されることになる。

エラーアンプ１２では、速度可変回路７で設定
した電圧V_Xとサンプルホールド回路４の出力電
圧V_Oの差をR_A／R_N倍に反転増幅し、その出力を
第２図ｈに示すように基準三角波発生回路５の基
準三角波とコンパレータ１３で比較し、第２図ｉ
に示すように方形波を得ている。この方形波を出
力回路８を通じて出力して第２図ｊに示すような
ゲート電圧を得て、パワーMOSFET１４により
DCモータＭの供給電源をPWM制御するように
している。ロツク保護回路９は次のような機能を
有している。つまり、モータＭに過負荷がかかる
と、モータＭの回転数が落ちる。従つて、周波数
ジエネレータFGの出力周波数が小さくなり、サ
ンプルホールド回路４の出力電圧が高くなる。そ
の電圧を抵抗R_L1とR_L2とで分圧された電圧とコ
ンパレータ１５により検出し、回転数が設定値以
下に落ちると、出力パルスを遮断し、モータＭを
停止させるものである。

次に本発明の要旨とする遅れ回路２１について
説明する。この遅れ回路２１は第１図に示すよう
に、ナンドゲートG₁，G₂、インバータG₃、コン
デンサC₁等からなる出力パルス検出回路２１ｂ
とフリツプフロツプ２１ａとから構成されてお
り、遅延手段を構成する遅れ回路２１は上記ロツ
ク保護回路９の動作を起動時に遅れさせる機能を
有するものである。出力回路８の出力がナンドゲ
ートG₁の一方の入力端に入力されており、フリ
ツプフロツプ２１ａの出力がトランジスタTr₁を
介してロツク保護回路９のコンパレータ１５の非
反転入力端に入力してある。尚、第３図ａはモー
タＭの回転速度を示し、同図ｂは出力回路８の出
力波形（第１図中のｊ点）を示し、同図ｃはフリ
ツプフロツプ２１ａに入力されるタイミングパル
スを示し（第１図中のｋ点）、同図ｄはロツク保
護動作を示している（第１図中のｌ点）。

次に起動時の動作を説明する。起動時出力回路
８の出力は第３図ｂに示すような波形となり、電
源投入で速度可変回路７が回転する速度を設定す
るが、モータＭは急にその設定回転数まで達しな
いので、回転数が設定回転数に達するまでは出力
回路８は連続してモータＭを駆動し続ける（第３
図ａ，ｂ）。回転数が設定回転数に達すると、出
力回路８はＬレベルとなりモータＭを駆動しなく
なる。これまで上昇を続けており、駆動しなくな
つてもイナーシヤや負荷条件により若干のオーバ
ーシユートが発生し、その後、回転数を一定に保
つ制御へ移る。遅れ回路２１は時刻t₁の電源投入
の立ち上がりを拾つてフリツプフロツプ２１ａに
リセツトがかかり、ロツク保護への信号を操作し
て、ロツク保護がかからない状態を作つている。
つまり、フリツプフロツプ２１ａにリセツトがか
かると、第３図ｄに示すようにフリツプフロツプ
２１ａの出力端よりＨレベルの信号が出力され、
トランジスタTr₁をオンとしてロツク保護回路９
のコンパレータ１５の非反転入力をＬレベルにし
てロツク保護の動作が働かないようにしている。

出力回路８の出力がＨレベルからＬレベルとな
る時刻t₂の立ち下がりを、出力パルス検出回路２
１ｂのナンドゲートG₁で検出し、第３図ｃに示
すようにフリツプフロツプ２１ａのセツト入力に
１パルスを出力してフリツプフロツプ２１ａを反
転させる。そして、フリツプフロツプ２１ａの出
力がＬレベルになり、トランジスタTr₁がオフと
なつてサンプルホールド回路４からの信号をコン
パレータ１５に入力させるようにしている。従つ
て、時刻t₂よりロツク保護回路９の保護機能の動
作が開始する（第３図ｄ）。そして、過負荷がか
かつてモータＭの回転数が落ちると、上述したよ
うにコンパレータ１５の出力にてコンパレータ１
３の出力を遮断して、モータＭを停止させる。
尚、第３図ｅにおいて、ｎはＦ−Ｖ変換電圧つま
りサンプルホールド電圧を示し、ｍは抵抗R_L1，
R_L2で分割されたロツク保護開始電圧を示し、時
刻t₃でロツク保護動作が生じたことを示してい
る。また、その後の出力回路８の出力の立ち上が
りにおいて次の立ち下がりの信号が入つても、フ
リツプフロツプ２１ａは反転せず、ロツク保護回
路９は動作状態のままとなる。このように、起動
時にロツク保護回路９が動作しないように遅れ時
間を作るために、従来のように大きなコンデンサ
を必要とせず、従つて回路を小型化できるもので
ある。実施例では出力パルス検出回路２１ｂで小
容量のコンデンサC₁を使用しているが、スイツ
チング素子を多数個接続することで、ワンシヨツ
トマルチを構成できるものである。このようにす
ると、IC化に適しておりさらに小型化が可能と
なる。

〔発明の効果〕

本発明は、モータを駆動するスイツチング手段
と、モータの回転速度を検出する速度検出手段
と、前記速度検出手段で検出された速度と設定速
度との差を演算する速度フイードバツク演算手段
と、前記速度フイードバツク手段で演算された差
が０となるようにPWM信号を作成するPWM演
算手段と、前記PWM演算手段で作成された
PWM信号に基づいて前記スイツチング手段に駆
動用の出力パルスを与える出力手段と、ロツク保
護手段と、ロツク保護停止手段とを備え、ロツク
保護手段は、前記速度検出手段の速度検出信号を
入力しその検出速度が一定以下になるとモータへ
の駆動信号出力を停止し、ロツク保護停止手段は
上記出力手段の出力パルスの立ち下がりを検出し
て動作パルスを出力する出力パルス検出回路と、
電源の立ち上がりでリセツトされるとともに上記
動作パルスを得てロツク保護手段への動作信号を
保持する保持回路とからなり、電源の立ち上がり
からモータ回転速度が設定速度に達するまでの間
をロツク保護手段の動作を停止させるので、モー
タ駆動のために、元来具備している出力回路の出
力パルス信号を利用してロツク保護回路の機能停
止解除信号を生成することができて、モータ起動
時のみロツク保護回路の機能を停止させるもので
あり、このような機能停止解除信号を生成するた
めに特別な回路を必要とすることがなく、例えば
単安定マルチバイブレータ、フリツプフロツプの
ような一般的な信号処理回路を使用することにい
より経済的な回路を構成できるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロツク図、第２図
は同上のタイムチヤート、第３図は同上の起動時
におけるタイムチヤートである。８は出力回路、９はロツク保護回路、１４はス
イツチング回路を構成するパワーMOSFET、２
１は遅れ回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

１モータを駆動するスイツチング手段と、モー
タの回転速度を検出する速度検出手段と、前記速
度検出手段で検出された速度と設定速度との差を
演算する速度フイードバツク演算手段と、前記速
度フイードバツク手段で演算された差が０となる
ようにPWM信号を作成するPWM演算手段と、
前記PWM演算手段で作成されたPWM信号に基
づいて前記スイツチング手段に駆動用の出力パル
スを与える出力手段と、ロツク保護手段と、ロツ
ク保護停止手段とを備え、ロツク保護手段は、前
記速度検出手段の速度検出信号を入力しその検出
速度が一定以下になるとモータへの駆動信号出力
を停止し、ロツク保護停止手段は上記出力手段の
出力パルスの立ち下がりを検出して動作パルスを
出力する出力パルス検出回路と、電源の立ち上が
りでリセツトされるとともに上記動作パルスを得
てロツク保護手段への動作信号を保持する保持回
路とからなり、電源の立ち上がりからモータ回転
速度が設定速度に達するまでの間をロツク保護手
段の動作を停止させることを特徴とするモータの
速度制御回路。