JPS5999957A - 可変デユ−テイ式パルス駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えばモータ等の負荷を駆動レベルに応じ
てデユーティ比の変化する一定周期の駆動パルス列でも
って駆動する４変デユーティ式パルス駆動装置に閏する
。

従来の可変デコーアイ式パルス駆動装置は、基本的に第
１図のように構成されている。負荷としての例えばモー
タ１と駆動素子であるｉ〜ランジスタ２が電源に対して
直列接続され、（ヘランジスタ２のベースに駆動パルス
発生回路３′ｈ日う出力されるデユーティ比の変化する
駆動パルス列が信号線４を介して印加され、モータ１を
パルス駆動する。

そして、この例では駆動パルス列のデコーティ比を変え
ることでモータ１の回転速度を変えるＪ：うになってい
る。

上記のにうな可変デコーディ式パルス駆動装置は、従来
、自動車におりる例えばパワーウィンドの駆動系等にも
採用されていた。その場合、駆動パルス発生回路３はマ
イクロコンピュータによって構成されていて、イのマイ
ク［ｌコンピュータで、所定の入力条件に応じたデユー
ティ比の駆動パルス列を作成して出力する処理の他、自
動車における各種の電子制御のための処理が行われるよ
うに１＞つていた。ここで、マイクロコンピュータ等の
１８１化された電子回路は、微弱な信号を扱うことと、
その処理内容が高度で１１１なこと等から、温度やＴ１
磁的な面での環境の良い場所に設置しな【）ればなら＜
ｋい。そのため、七−タ１等の負荷のそばに駆動パルス
発生回路３がＩＱｉｌＷされることは少く、発生回路３
とトランジスタ２を結ぶ信号線４が比較的艮く〈自動車
においては２〜３＋ｎ）なるのが一般的である。

ところが、十、　ｎｊ！信号線４には立ち」−かり、立
ち下がりの鋭い駆動パルスが連続的に伝送されるため、
ぞの高調波成分が１１６どして発生しや（−い。

特に自動車においては、信号線４が良くて車内を引き回
されているため、信号線４から発生づる相合がまわりに
悪影響をＩ）えや１−い。具体的には、信号線４から発
生づる雑音が車載ラジＡに影響し、モータ１を駆動して
いる間中ラジオから和音が生ずるという太きイす問題が
あった。

この発明は−１−）ホした従来の問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的は、０荷とデユーティ制御の中健
部とが頗れて設に１されていても、イの間を結ぶ信号線
から雑音を発生し′／、ｆいにうにしＩ、：可変デ、１
−ティ式パルス駆動装置を提供づることにある。

上記の目的を達成り−るために、この発明は、マイクロ
コンピュータ等で構成される制御部と０荷の近くに設置
される駆動部とを直列信号伝送線を介して結ぶように構
成し、上記制御部には、駆動パルスタ１１のデユーティ
比を決定づるディジタル旬月化されたデユーティ制御信
号を上記直列信号線に送出するデユーティ制御信号発生
手段を設番プ、また上記駆動部には、上記直列信号線を
介して上記デユーティ制御（Ｆｔ号を受信しで、その信
号を並列信号に変換する直並列変換回路と、この直並列
変換回路ｆ）Ｓ　１３出力される最新の並列データを保
持するラッチ回路と、周期的パルス列を出力する発振回
路と、この発振回路の出力を分周するとともに上記うッ
ヂ回路に保持された並列データに基づいて信号処理する
ことにより、上記ラッチ回路の並列データに対応したデ
ユーティ比で一定周期の駆動パルス列を出力するパルス
形成回路と、このパルス形成回路から出力される駆動パ
ルス列を受けて０荷を駆動する駆動素子とを設（Ｊたこ
とを特徴とする。

以上、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図はこの発明の一実施例による可変デユーディ式パ
ルス駆動装首の全体概略を示づブロック図である。この
装置は直列信号伝送線５を介して結ばれる制御部６と駆
動部７とから構成される。

制御部６は、マイクロコンビコータのような耐環境性の
比較的低いＬ　Ｓ　Ｉ化された電子回路からなり、負荷
の一例として示すモータの設置場所から５− 頗れた温度、電磁環境の良い場所に設問される。

駆動部７は、後述するように比較的耐環境性の高い電子
回路と駆動素子であるＭＯＳ　ｌ−ランジスタ８を含み
、負荷であるモータ１の近くにｉ！Ｑ　２？され、モー
タ１とＭＯＳ　ｌ−ランジスタ８が電源に対して直列に
接続される。

１１、ｌ制御部６は、トランジスタ８に！ｊえるべき駆
動パルス列のデユーティ比を決定する演算を所定の入力
条ヂ（に合せて行い、その結宋、４ビツトの２進数で表
現される１６段階のデユーティ比中の１段階を特定する
デコーティ制御信号を出力する。

このデコーティ制御信号は」−聞伝送線５に直列に出力
されるが、その際に１ビツトのスタートビットを付加し
、合８１５ビットの信号が順次直列に出力され、駆動部
７の入力端子９に印加される。

駆動部７０入力喘子９に直列のデユーティ制御信号が入
力されると、その信号は直並列変換回路１０によって４
ピツ（−の並列データ（デコーティ制御信号）に変換さ
れ、かつ、その並列データはラッチ回路１１にラッチさ
れる。

６− また、駆動部７には所定周期のクロック信号（周期的パ
ルス列〉を出力する発振回路１２と、このクロック信号
を入力とづる分周回路１３およびブリセッタブルノｊウ
ンタ１４から４Ｔるパルス形成回路１５が設けられてお
り、ラッチ回路１１にラッチされた並列データをプリセ
ッタブルカウンタ１／Ｉのブリセラ１〜データとするこ
とにより、ラッチ回路１１の並列データに対応したデユ
ーティ比で一定周期の駆動パルス列が作られ、子の駆動
パルス列がＭＯＳ　トランジスタ８のゲートに印加され
る。

この装置では、モータ１の駆動開始時、および駆動パル
ス列のデユーティ比を変更するときにのみ、制御部６か
ら駆動部７にデユーティ制御信号を与えれば良い。つま
り、直列悟り伝送線５には制御部６から駆動部７にデユ
ーティ制御信号を与えるときにのみ信号が伝送される。

その伝送信号は以下に詳述するような５ビツト程庶の直
列のディジタル信号であり、その伝送は極く短時間で良
い。従って、この伝送線５から従来のＪ：うに駆動パル
ス列の伝送に起因づる連続的な雑音が発生することは＜
＞　＜、極めて離散的に僅かな雑音が発生するだ【）汐
、これが例えば車載ラジオに及んだとしても、人間が認
識できるような雑音とはならない。

次に、この発明の具体的な構成例について第３図以下の
図面に従って詳細に説明する。

第３図は上記駆動部７にＪ５ｉノる直並列変換回路１０
、ラッチ回路１１１発振回路１２１分周回路１３、プリ
セッタブルカウンタ１７Ｉの部分の回路例を示しており
、第４図および第５図は第３図の各部の動作を示すタイ
ミングヂャートである。

直並列変換回路１０は、５ビツトの直列入力／並列出力
シフトレジスタを構成リ−６５つの７リツプフロツプＤ
Ｆ１〜ＤＦ５と、入力端子９に印加されるデユーティ制
御信号から上記シフトレジスタに与えるべきクロック信
号を発生ずる読込パルス発生回路１６と、上記シフトレ
ジスタのクリア信号を発生づるフリップフロップ１）Ｆ
６．ＤＦ７とを備える。読込パルス発生回路１６の具体
的構成は第６図に示しており、また第６図の各部の動作
波形を第７図に示している。

第４図のａは入力端子９に印加されるデユーティ制御信
号の波形例を示している。同図のように、この制御信号
ａはパルス幅変調された５ビツトの信号であり、幅の広
いパルスが１″を１幅の狭いパルスが１１０　Ｉ＋を示
す。先頭のビットは先に説明したスタートビットで、常
に゛１″であり、それに続く１ピッ１−のデータが１６
段階中の１段階を特定するデコーティ制御データである
。図示した例ではデコーティ制御データはｒｌｏｏｌＪ
であり、これは１０進数の９に対応し、駆動パルス列の
デユーティ比を９／１６にすることを示している。

デユーティ制御信号ａに対して読込パルス発生回路１６
からは、第４図および第７図に示すようす読込パルスわ
が出力される。この読込パルスｂは、デコーティ制御信
＠ａの各パルスの立ち上がり点より時間Δ丁だけ遅れて
生じるパルスであり、この近れ時間△Ｔは制御信号ａの
“１″パルスの９− 幅より小ざくて、かつ“′Ｏ″パルスの幅より大きく設
定されている。

その結果、パルス幅変調された５発のパルスからなるデ
ユーティ制御信号ａは、シフトレジスタを構成するノリ
ツブフロップＤ［−１〜ＤＦ５に、幅の広いパルスは′
１″として、幅の狭いパルスは０″としてそれぞれ順次
読込まれる。このときの各フリップフロップ［）「１〜
ＤＦ５の出ノＩＱを第４図のｃ、ｄ、ｅ、（、ｇに示し
ている。

入力端子９に５元日のパルスが印加されると、フリップ
７０ツブＤＦ５には先頭のスタートピットＩＩ　１　ｒ
Ｊが読込まれ、これの出力９がラッチ回路１１のラッチ
信号として印加される。イの結束、シフトレジスタの左
側の４つのノリツブフロップＤＦ１〜Ｉ）Ｆ４に読込ま
れた４ビツトのデコーディ制御データｃ、ｄ、ｅ、ｆが
ラッチ回路１１を構成する４つのフリップフ（１ツブＤ
「８〜ＤＦ１１に読込まれる。また同時に、フリップフ
ロップＤＦ５の出力０が”　１　”になると、これがフ
リップ７０ツブＤＦ６．ＤＦ７によって適宜に遅延さ１
０− れ、その遅延されたパルスｈににつてシフトレジスタを
構成するフリップフ［１ツブＤＦ１〜ＤＦ５がクリアさ
れる。

ここで第６図、第７図に従って読込パルス発生回路１Ｇ
の動作を説明する。デコーディ制御信号ａのパルスが入
力されると、発振回路１２から与えられる充分高い周波
数のクロック信号ＣＫ１で動作する２つのフリップフロ
ップＤＦ１２．ＤＦ１３とＮＯＲゲートＧ１の作用によ
り、そのパルス立ち上がりに応動した微少幅パルスｉが
作られる。この立ちＪ−がり微分パルスｉは発振器１２
から与えられる充分高い周波数のクロック信号ＣＫ２を
分周するための５つのフリップフロップ［Ｆｌｌ、ＦＦ
１２．Ｆｌ’−［３をリヒットづるとともに、ＦＦ１４
．ＦＦ１５をセラ１へづる。そして、「「１４のｄ出力
ｊど［Ｆ１５のＱ出力ｋを入力とするＮＯＲゲートＧ２
から、入力端子９の印加パルスの立ら上がりに対して上
述した時間６丁だけ遅れて発生する読込パルス１）が作
られる。

また第３図に示すように、分周回路１３は５つのフリッ
プフロップＦＦ５・−「「９と、［）型ノリップフ［コ
」ツブＤ　Ｆ　８と、ＮＯＲゲーグー０３とからなり、
発振回路１２から出力されるクロック信号Ｃ１〈５を分
周するとともに波形操作を行４にい、クロック信号ＣＫ
５の１６発のパルスに対して１発の微少幅のパルス信号
ρをＮ　ＯＲゲートＧ３から出力する。第４図のρが分
周回路１３の出力パルスを示している。

この分周回路１３の出力パルスではブリレッタブルカウ
ンタ１４のプリセットタイミング信号として印加される
。ブリヒッタブルカウンタ１４は、ＮＡＮＤゲー１〜Ｇ
４とＯＲゲー１へ０５と５つのフリツブフ［］ツブＦ　
Ｆ　１　＝　Ｆ　Ｆ　４とで構成されるダウンカウンタ
と、ラッチ回路１１にラッチされたに述の４ビットデ゛
−夕をプリヒツトするためのグー　１′一群１７とから
なり、−Ｆ配分周回路１３からパルスゑが生ずるとラッ
チ回路１１の出力データがゲート群１７を介してフリッ
プフロップＦＦＩ〜ＦＦ４にプリセットされ、その後発
振回路１２のクロック信号ＣＫ５によってダウンカウン
トし、ｈ１数内容が零になるとＯＲゲー１−Ｇ５の出力
ｒが反転する。

第５図にＮΔＮｒ）ゲートＧ’１の出力ｍ、各フリップ
゛ノロツブＦＦ１〜ＦＦ４の出力ｎ−ｑおよびＯＲゲー
トＧ５の出力ｒを示している。この場合、先に説明した
ｒｌｏｏｌＪという４ビツトのデユーティ制御データが
７リツプ７０ツブＦＦＩ〜ＦＦ４にブリセラ１〜された
場合の動作を示している。

そして、ＯＲゲートＧ５の出力ｒが駆動パルス列の出力
端子となり、この出力ｒがＭＯＳトランジスタ８のゲー
トに印加される。

上記の説明から明らかなように、ＯＲゲートＧ５から取
り出される駆動パルス列の周期は、分周回路１３の出力
夕に等しく、発振回路１２のクロック信号ＣＫ５の周期
の１６倍となる。また、駆動パルスのパルス幅、すなわ
らＯＲゲートＧ５の出力ｒが（（１１１となっている時
間幅は、ラッチ回路１１にラッチされた４ピッｌ−の２
進数を１０進数でＮとし、発振回路１２のクロック信号
１５の周期をＴとすると、ＮＸＴとなる。つまり、制御
１３一 部６か＋？５．１５−えてラッチ回路１１にラッチざぜ
るデータＮをＯ〜１５の中から適宜に選ぶことにより、
駆動パルス列ｒのデユーディ比を０／１６−・１５５／
１６の範囲で１６段階に可変設定覆ることができる。

なお、第２図に示す駆動部７を構成する各回路。

素子を１つのＭＯ８Ｌ！積回路で構成すれば、チップ面
積の小さな集積回路で駆動素子８Ｊ、でを含めた回路を
極めて低コス１〜に実現することが可能である。

以−ト詳細に説明したように、この発明に係る可変デコ
ーティ式パルス駆動装冒は、負荷に近接して配置される
耐環境性の比較的大きな電子回路で構成される駆動部と
、駆動パルス列のデユーティ比を決定するための処即を
行なうマイクロ〕」ンビュータ等で構成される耐環境性
の比較的低い電子回路からなる制御部と、駆動部および
制御部を結ぶ直列信号伝送線とからなり、パルス駆動を
開始するときおよび駆動パルス列の周期を変更１−ると
きにのみ、制御部から駆動パルス列のデユーティ１４− １１；４決定するディジタル符号化されたデユーティ制
御（ｉ−Ｘ！３を！−記直列信号線に送出すれば、駆動
部にお（Ｊる駆動パルス列のデフ−ティ比が上記制御信
号に（ずつ（設定される。ぞのため、制御部と駆動部を
結ぶ直列信号伝送線にはほとんどの期間信号か伝送され
ず、従って鮪？”口］牛することもない。」、た、制御
部から駆動部にデユーディ制御信月を伝送するどきに、
伝送線を流れるｊ“ニーティ制御信２）に、Ｊ、ってノ
イズが発生しＩ、二としても、デコーーｊイ制御２１１
信月の伝送時間は極めて短時間でありく５ビツトの直列
信号であれば５０＋ｎｓＶ？度で充分である）、木装買
を自動中のΩ前駆動装置に採用した場合、上記伝送線か
ら牛するノイズが車載ラジＡに影響したとしτも、人間
が認識できるノイズとはならイにい。

また、制御部は駆動量始時およびデコーアイ比の変史峙
にのみ駆動部にデータを送れば良いので、この制御部が
マイクロＴ１ンピュータで構成されていて自動車用の仙
の電子制御の処理をも同時に行なうような場合に、従来
のように駆動パルス列その−ｂのをマイク［ｌ−］ンビ
コータのす１即によって作るもの（こ比へ、駆動パルス
列のデユーティ制御に要する処理時間はＦｌ−測的に少
くづ一イ）ことができ、マイク［１］ンビｌ−タの負担
を減らづごとができる、。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可変デーｒ、　−（７４式パルス駆動装
置の基本構成を示すブ１．１ツク図、第２図はこの発明
の一実施例に、Ｊ、る可変ｊ”　−１−−−，７一イ式
パルス駆動装置の全体構成庖示寸プロッタ図、第３図は
第２図における駆動部７の具体的回路例を小１７目ツク
図、第４図および第５図は第３図のに部の信号波形を示
Ｊタイミングヂを戸−１−１第６図は第３図における読
込みパルス発生回路の具体的回路例を示１ブｌ］ツク図
、第７図は第（を図の各部の信号波形を示１タイミング
ヂｐ　−１−である。 １・・・・・・ｈ前であるモータ ５・・・・・・直列信号伝送線 ６・・・・・・制御部 ７・・・・・・駆動部 ８・・・・・・ＭＯＳ　ｔ〜ランジスタ（駆動素子）１
０・・・直並列変換回路 １１・・・クツ−１−回路 １２・・・発振回路 １３・・・分周回路 １４・・・プリセッタブルカウンタ １５・・・パルス形成回路 特許出願人 目産白動車株式会社 １７− ０　　　　　　− ・−１−と　　　　　　２Ω （）　　ｆ）　　Ｌ）　　℃　Φ　ｌ＋−Ｃ７１，ｃ曽
　Ｅ　　口　０　α　Ｑ　　　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直列信号伝送線を介して結ばれる制御部と駆動部
   どから構成されるもので； 上記制御部は、駆動パルス列のデユーティ比を決定づる
   ディジタル符号化されたデユーアイ制御信号を−１−記
   直列信弓線に送出するデユーティ制御信号発生手段を含
   み； 上記駆動部は、１−聞直列信ｑ線を介してに記デｌ−’
   Ｔイ制御信号を受信して、その信号を並列信号に変換づ
   る直並列変換回路と、この直並列変換回路から出力され
   る最新の並列データを保持するラッチ回路と、周期的パ
   ルス列を出力する発振回路と、この発振回路の出力を分
   周するとと６に上記ラッチ回路に保持された並列データ
   に基づいて偏号処理することにより、上記ラッチ回路の
   並列データに対応したデコーティ比で一定周期の駆動パ
   ルス列を出力するパルス形成回路と、このパルス形成回
   路から出力される駆動パルス列を受けて負荷を駆動する
   駆動素子とを含む： ことを特徴どする可変デコーティ式パルス駆動装置。