JPH0710195B2

JPH0710195B2 - モ−タ制御回路

Info

Publication number: JPH0710195B2
Application number: JP61034404A
Authority: JP
Inventors: 雅人長沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-02-19
Filing date: 1986-02-19
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS62193587A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はモータの速度制御技術分野に関し、特にモー
タの定速安定回転のための制御回路に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第４図は、例えばスチルビデオフロッピレコーダのディ
スクモータ制御に用いられる、従来のモータ制御回路を
示すブロック図で、第４図（ａ）において、１はディス
クモータ、２はモータの回転位相を検出する回転位相検
出器（Phase Generator;以下PGと略す）、３は検出器２
の出力を、デジタル信号として使用可能なTTLレベルに
波形整形するPG波形整形回路、４は本制御回路を動作さ
せるために必要なクロックを発生させるための発振回
路、６は発振回路４のクロックより、回転基準周波数信
号を作るための分周回路、28はデジタル的な台形波の立
上りおよびランプ関数の終了点、立下り点などを決定す
るためのプリセット回路、29はデジタル的な台形波を発
生する位相比較カウンタ、30は位相比較カウンタ29から
のデジタル的な台形波を回転位相信号でラッチし、位相
エラー情報を出力するためのラッチ回路である。

また、31はラッチ回路30の位相エラー情報をパルス幅に
変調し、アナログ電圧情報に変換するパルス幅変調（PW
M）回路、32はパルス幅変調回路31の出力におけるリッ
プル成分を平滑し制御ループ内の位相補償を行うための
ループフィルタ、13はモータ１に必要な電流をループフ
ィルタ32の出力に応じて供給しブラシレスモータの場合
は、更にモータ１の各相に電流を分配するモータドライ
バである。

また、第４図（ｂ）は、デジタル的な台形波を示す図
で、図中33は、位相比較カウンタ29のカウントビット数
軸で、矢印はその増加方向を示す。また34は時間軸、35
は位相比較カウンタ29の出力するデジタル的な台形波、
36はPG波形整形回路３の出力（第４図（ｃ）参照）、37
はラッチ回路30におけるラッチポイントを示す。、次に動作について説明する。モータ１が回転すると、検
出器２が回転位相情報を出力し、検出器２の微小信号は
PG波形整形回路３にてTTLレベルに波形整形される。な
お発振回路４にて発生されるクロックは、分周回路６に
て基準回転周波数にまで分周され、該基準回転周波数信
号とプリセット回路28内のデジタル台形波情報とに基い
て、位相比較カウンタ29にて、デジタル台形波35が出力
される。

PG波形整形回路３からの回転位相情報信号36は、ラッチ
回路30内でポイント37にてデジタル台形波上でラッチさ
れ、量子化位相誤差が出力され、この量子化位相誤差
は、パルス幅変調回路31にて、アナログ電圧に変換され
る。このパルス幅変調回路の出力はアナログ成分を含ん
だデジタル波形であるため、これを平滑化する必要があ
り、又ループ内での位相補償も行う必要があるためルー
プフィルタ32にて補償および平滑化が行われる。そして
このループフィルタ32の出力電圧に対応した供給電流が
モータドライバ13にてモータ１に供給され、以上の各回
路によりフィードバックループが形成され、これにより
モータ回転位相は、基準回転周波数の位相にロックし、
定速安定回転を行なうことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のモータ制御回路は、以上のように構成されている
ので、パルス幅変調回路の出力を平滑化しなければなら
ず、そのためのアナログ平滑フィルタを挿入する必要が
ある外、デジタル的な台形波を作るため、回路構成が複
雑になるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、平滑のためのアナログフィルタを除去できる
とともに回路構成を簡単にできるモータ制御回路を得る
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るモータ制御回路は、モータの回転位相を
検出する回転位相検出器と、基準回転周波数信号と上記
回転位相検出器により検出されたモータの回転位相信号
の位相を比較し上記モータの回転位相信号の位相の遅れ
と進みを示す信号を出力する位相比較器と、上記位相の
遅れと進みを示す信号に応じてアップまたはダウン方向
の計数方向を指示する計数方向指示信号を出力する２値
量子化回路と、上記位相比較器の出力よりも充分に高い
周波数を有する基準発振器からのパルス列を、上記計数
方向指示信号に応じてアップ方向もしくはダウン方向に
計数して上記位相比較後の出力に存在するノイズを除去
するシーケンシャルループフィルタと、該シーケンシャ
ルループフィルタの出力に応じて基準周波数信号にパル
スを付加あるいは除去するパルス増減回路と、該パルス
増減回路の出力を平滑化するための分周回路と、該分周
回路の出力をF/V変換するF/V変換回路と、該F/V変換回
路の出力電圧に応じてモータへの供給電流を制御するモ
ータドライブ回路とを備えるようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、上述のように構成したことによ
り、位相の遅れ状態と進み状態の２つの状態に応じて、
位相比較器からの出力よりも充分に高い周波数を有する
基準発振器からのパルス列をシーケンシャルループフィ
ルタにおいて計数し、これにより、該位相比較器の出力
から２値量子化後の出力に存在するノイズを除去して、
ノイズに即応しないパルス増幅信号を発生させ、これに
基づき基準周波数信号のパルスを増減させた後、これを
分周することにより平滑し、周波数／電圧変換を行った
後、モータドライバによってモータ回転位相を制御す
る。

〔実施例〕以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ）は本発明の一実施例によるモータ制御回路を示
し、図において、第４図と同一符号は同一のものを示
す。７は分周回路６にて発生する基準回転周波数信号f₂
と、PG波形整形回路３の出力である回転位相信号f₃とを
位相比較するための位相比較器、８は位相比較器７の出
力を、位相の進みと、位相の遅れとの２値に量子化する
量子化回路、９は２値量子化後の出力に存在するノイズ
成分を除去するためのシーケンシャルループフィルタ、
10は基準発振回路４の出力f₁にパルスを付加又は除去す
るためのパルス増減回路、11はパルス増減回路10の出力
f₅を平滑するための分周回路、12は分周回路11の出力f₆
の位相変動の周波数情報を電圧に変換するためのF/V変
換回路である。

また、第１図（ｂ）は、位相比較器７の具体的な一例を
示し、第１図（ｃ），（ｄ）はその入力波形f₂,f₃を、
第１図（ｅ）は位相比較器の出力f₄を示し、T1,T2はそ
れぞれ位相比較後の出力パルス幅を示す。

第１図（ｆ）は、２値量子化回路８およびシーケンシャ
ルループフィルタ９の具体的な一例で、図中、14は、２
値量子化回路８およびシーケンシャルループフィルタ９
を構成するための2N段双方向カウンタであり、8aはその
カウンタアップ入力、8bはそのカウントダウン入力、15
はそのリセット入力である。

第１図（ｇ）〜（ｎ）は、第１図（ａ）のブロック図の
各部の波形を示すタイミングチャートで、図において、
16は基準発振回路４の出力f₁、17は分周回路６の出力
f₂、18はPG波形整形回路３の出力f₃、19は位相比較器７
を第１図（ｂ）のような構成にした場合の出力f₄、20は
２値量子化回路８およびシーケンシャルループフィルタ
９を第１図（ｃ）のような構成にした場合の出力f₅、21
はパルス増減回路10の出力f₆、22は分周回路11の出力
f₇、23はF/V変換回路12の出力である。

次に動作について説明する。第１図（ａ）におけるディ
スクモータ１が回転すると、回転位相検出器２がモータ
１の回転位相を検出し、PG波形整形回路３がこの検出位
相情報を整形し、TTLレベルの矩形波f₃として出力す
る。一方基準発振回路４にて発生するクロックf₁は、分
周回路６にて分周され、基準回転周波数f2が作り出され
る。ここで位相比較器７が第１図（ｄ）のようなイクス
クルーシブオア形の位相比較器であるとすると、f₂,f₃
の信号によりf₄のような波形が出力される。ここで、位
相比較出力f₄のパルス幅デューティ50％出力時（T₁＝T₂
の時）を位相ロックポイントすると、位相進み情報は、
T₂−T₁、位相遅れ情報はT₁−T₂となり、これを例えば位
相進みの場合は、“1"（“H"レベル）位相遅れの場合は
“0"（“L"レベル）といった２値に量子化し、さらに位
相比較器出力の持つノイズ成分を除去するため、第１図
（ｆ）に示すような２値量子化回路８およびシーケンシ
ャルループフィルタ９の両回路特性を併わせ持つ回路に
て量子化する。

第１図（ｆ）は該両回路8,9特性を併わせ持つ回路を2N
段双方向カウンタ14を用いて実現した例を示しており、
該カウンタ14のアップ入力8aには位相比較後の出力f
₄を、ダウン入力8bにはf₄の反転出力をそれぞれ入力し、クロック入力には、基準発振回路４
の出力f₁を入力し、更に該2N段双方向カウンタ14のカウ
ント中心数をＮ（即ちT₁＝T₂の時のカウント量）とし、
出力部であるカウント2N端子と、カウント０端子に出力
があるとき該カウンタ自身にリセットがかかる（15）よ
うに構成する。

このように構成すると、2N段双方向カウンタ14の2N端子
と０端子には、T₁とT₂との差である量子化位相誤差情報
f₅が、位相比較器７の出力におけるノイズ成分が除去さ
れて、第１図（ｋ）のように出力され、例えばT₁＞T₂と
なって位相遅れが生じた場合、カウントダウン時間の方
が長くなり０出力にパルスが生じる。この時、パルス付
加および除去回路10を、位相遅れ情報入力時にパルス除
去、位相進み情報入力時にパルス付加がなされるように
構成し、パルス増減がなされる場合は基準発振回路４の
出力f₁の半分の周波数f1/2がパルス増減回路10の中心出
力周波数になるように（付加も除去されない場合はf1/2
そのものを出力するように）構成すると、位相遅れが生
じると、シーケンシャルループフィルタ９の位相遅れ情
報出力（第１図（ｋ）参照）によりf1/2かさらにパルス
除去された出力f₆（第１図（１）参照）が位相遅れの生
じた期間に応じて出力される。これを、分周回路11にて
平滑化（第１図（ｍ）参照）し、この平滑化出力22をF/
V変換回路12でF/V変換すると、F/V変換回路が低周波方
向が電圧上昇方向であるような特性を持つものの場合、
タイミングチャート23のようなアナログ電圧出力となっ
て位相誤差が出力される。

このアナログ電圧出力23を、モータドライブ回路13に
て、供給電流量に変換する。なおモータ１がブラシレス
モータの場合は、モータドライブ回路13はその内部にモ
ータ１各相への分配器を持つものである。

以上の回路構成により、閉ループが形成され、モータ回
転位相が基準回転周波数の位相にロックし、ディスクモ
ータ１が、定速かつ安定に回転を行うことができる。

このように、本実施例では位相比較後のパルス巾出力
を、位相の進み又は遅れの２値に量子化し、該量子化出
力のノイズ成分を除去するためシーケンスシャルループ
フィルタを通した後、上記量子化出力の期間に応じて基
準発振回路出力にパルスを付加又は除去し位相エラー情
報を、FM変動量に変換した後、分周回路にてデジタル的
に平滑し、F/V変換回路にて、アナログドライブ電圧と
して帰還するように構成したので、従来回路のようなデ
ィジタル的な台形波発生に要する複雑な回路が不要とな
り、回路構成が単純化され、またループフィルタがディ
ジタル化されるため従来に比し温度特性、制御性能に秀
れたものを安価に提供できる。

なお上記実施例では制御対象が電子スチルカメラのフロ
ッピディスクを駆動するためのディスクモータである場
合を例にとって説明したが、定速安定回転を要するもの
であれば他のモータであってもよく、上記実施例と同様
の効果を奏する。

また上記実施例では検出系に回転位相検出器２のみを設
けたものを示したが、第２図に示すように、周波数発電
機24により、モータ１の回転速度を検出し、これをFG波
形整形回路25にて波形整形し、更にF/V変換回路26に
て、アナログ電圧に変換したものを、回転位相制御ルー
プのF/V変換回路12の出力に加算して、速度制御ループ
を同時に形成するように構成してもよく、上記実施例の
効果に加え、モータ１の立上り時などの同期特性や、定
常特性なども改善できる効果がある。

また、第３図のように上述の速度制御ループにおけるFG
波形整形後の回転速度誤差情報を、位相制御ループの分
周回路11の出力と、加算回路27にてデジタル的に周波数
加算し、これをF/V変換するようにしてもよく、このよ
うに構成することにより、速度制御系の加算部分までも
デジタル化され、系の特性としては、第２図のシステム
と同様な効果が得られる他、温度変化に対しても強く回
路のほとんどがデジタル化されたシステムを得る事が出
来る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るモータ制御回路によれ
ば、モータの回転位相を検出する回転位相検出器と、基
準回転周波数信号と上記回転位相検出器により検出され
たモータの回転位相信号の位相を比較し上記モータの回
転位相信号の位相の遅れと進みを示す信号を出力する位
相比較器と、上記位相の遅れと進みを示す信号に応じて
アップまたはダウン方向の計数方向を支持する計数方向
支持信号を出力する２値量子化回路と、上記位相比較器
の出力よりも充分に高い周波数を有する基準発振器から
のパルス列を、上記計数方向支持信号に応じてアップ方
向もしくはダウン方向に計数して上記位相比較後の出力
に存在するノイズを除去するシーケンシャルループフィ
ルタと、該シーケンシャルループフィルタの出力に応じ
て基準周波数信号にパルスを付加あるいは除去するパル
ス増減回路と、該パルス増減回路の出力を平滑化するた
めの分周回路と、該分周回路の出力をF/V変換するF/V変
換回路と、該F/V変換回路の出力電圧に応じてモータへ
の供給電流を制御するモータドライブ回路とを備え、位
相比較器の出力からこれよりも充分に周波数の高いパル
ス列をシーケンシャルフィルタにおいて計数することで
ノイズを除去し、上記パルス列のパルスを増減して、増
減されたパルス列を分周することで平滑化されたモータ
制御出力を得るようにしたので、モータの回転検出器か
らF/V変換器までの制御系を構成するのに必要な制御信
号の処理をすべて２値で行うことができ、周囲の温度変
化に対し大変強く、又システム全体が簡単、安価で、制
御性能の高いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるディスクモータ制御
回路を示す図で、第１図（ａ）はそのブロック構成図、
第１図（ｂ）は第１図（ａ）の位相比較器の具体的な構
成例を示す図、第１図（ｃ）〜（ｅ）は第１図（ｂ）の
入出力波形を示す図、第１図（ｆ）は第１図（ａ）の２
値量子化と、シーケンシャルループフィルタの具体例を
示す図、第１図（ｇ）〜（ｎ）は第１図（ａ）のブロッ
ク図の動作タイミングを示すタイミングチャート図であ
る。第２図は本発明の他の実施例を示すブロック図、第
３図は本発明の更に他の実施例を示すブロック図、第４
図は従来のディスクモータの制御回路を示す図で、第４
図（ａ）はそのブロック図、第４図（ｂ）は従来のディ
スクモータの制御回路におけるデジタル的な台形波を示
す図、第４図（ｃ）は第４図（ａ）の回転位相情報信号
を示す図である。１……モータ、２……回転位相検出器、３……PG波形整
形回路、４……基準発振回路、５……水晶振動子、6,11
……分周回路、12,26……F/V変換回路、13……モータド
ライブ回路、14……2N段双方向カウンタ、７……位相比
較器、８……２値量子化回路、９……シーケンシャルル
ープフィルタ、10……パルス増減回路、24……周波数発
電機、25……FG波形整形回路、27……加算回路、28……
プリセット回路、29……位相比較カウンタ、30……ラッ
チ回路、31……パルス幅変調回路、32……ループフィル
タ。なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転位相を検出する回転位相検出
器と、基準回転周波数信号と上記回転位相検出器により検出さ
れたモータの回転位相信号の位相を比較し上記モータの
回転位相信号の位相の遅れと進みを示す信号を出力する
位相比較器と、上記位相の遅れと進みを示す信号に応じてアップまたは
ダウン方向の計数方向を指示する計数方向指示信号を出
力する２値量子化回路と、上記位相比較器の出力よりも充分に高い周波数を有する
基準発振器からのパルス列を、上記計数方向指示信号に
応じてアップ方向もしくはダウン方向に計数して上記位
相比較後の出力に存在するノイズを除去するシーケンシ
ャルループフィルタと、該シーケンシャルループフィルタの出力に応じて基準周
波数信号にパルスを付加あるいは除去するパルス増減回
路と、該パルス増減回路の出力を平滑化するための分周回路
と、該分周回路の出力をF/V変換するF/V変換回路と、該F/V変換回路の出力電圧に応じてモータへの供給電流
を制御するモータドライブ回路とを備えたことを特徴と
するモータ制御回路。
【請求項２】上記F/V変換回路の出力には上記モータの
回転速度を検出する速度発電機出力のF/V変換出力がア
ナログ的に加算されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のモータ制御回路。
【請求項３】上記分周回路の出力には、上記モータの回
転速度を検出する速度発電機の出力がディジタル的に加
算されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
モータ制御回路。