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公開番号2024063567
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-13
出願番号2022171632
出願日2022-10-26
発明の名称モータ制御回路及び測距装置
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02P 27/06 20060101AFI20240502BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】小型化と低消費電力化が可能で、安価で広帯域のモータ制御回路と、このモータ制御回路を用いた測距装置を提供する。
【解決手段】モータ制御回路は、n(nは3以上の整数)相のモータを制御する前記n相のインバータと、前記n相のモータに流れるモータ電流を検出する電流検出回路と、制御周期ごとに、指令電流と前記電流検出回路で検出されたモータ電流とに基づいて前記インバータを制御する電流制御回路と、を備える。前記インバータは、前記モータの相ごとに設けられる前記n相のトランジスタ対を有し、前記電流制御回路は、前記制御周期ごとに、前記n相のトランジスタ対のうち少なくとも一つのトランジスタ対内のスイッチング動作を停止させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ｎ（ｎは３以上の整数）相のモータを制御する前記ｎ相のインバータと、
前記ｎ相のモータに流れるモータ電流を検出する電流検出回路と、
制御周期ごとに、指令電流と前記電流検出回路で検出されたモータ電流とに基づいて前記インバータを制御する電流制御回路と、を備え、
前記インバータは、前記モータの相ごとに設けられる前記ｎ相のトランジスタ対を有し、
前記電流制御回路は、前記制御周期ごとに、前記ｎ相のトランジスタ対のうち少なくとも一つのトランジスタ対内のスイッチング動作を停止させる、モータ制御回路。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記ｎ相のトランジスタ対のそれぞれは、
第１基準電圧ノードから前記モータの該当相にモータ電流を流すか否かを切り替える第１トランジスタと、
前記モータの該当相から第２基準電圧ノードにモータ電流を流すか否かを切り替える第２トランジスタと、を有し、
前記電流制御回路は、前記制御周期ごとに、前記ｎ相のトランジスタ対のうち少なくとも一つのトランジスタ対における前記第１トランジスタを前記制御周期の間継続してオフする、請求項１に記載のモータ制御回路。
【請求項３】
前記電流制御回路は、前記制御周期ごとに、前記制御周期の間継続してオフする前記第１トランジスタを有する前記トランジスタ対の種類を順繰りに切り替える、請求項２に記載のモータ制御回路。
【請求項４】
前記電流制御回路は、前記ｎ相のトランジスタ対のそれぞれにおいて、前記制御周期ごとに、前記指令電流と前記電流検出回路で検出されたモータ電流とに基づいて前記第１トランジスタ又は前記第２トランジスタの一方をオンさせて他方をオフさせる、請求項２に記載のモータ制御回路。
【請求項５】
前記電流制御回路は、
前記ｎ相のそれぞれごとに、前記指令電流が前記電流検出回路で検出されたモータ電流より大きいか否かを示す信号を出力する比較器と、
前記ｎ相のトランジスタ対のそれぞれにおいて、前記比較器の出力信号に基づいて前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの一方をオンさせて他方をオフさせる制御信号を生成する制御信号生成器と、を有する、請求項２に記載のモータ制御回路。
【請求項６】
前記電流制御回路は、前記ｎ相のトランジスタ対のそれぞれにおいて、前記制御周期ごとに、前記指令電流が前記モータ電流より大きいことを示す信号を前記比較器が出力する場合には、前記第１トランジスタをオンさせて前記第１基準電圧ノードから前記第１トランジスタを介して前記モータの該当相にモータ電流を流し、前記指令電流がモータ電流以下であることを示す信号を前記比較器が出力する場合には、前記第２トランジスタをオンさせて前記モータの該当相から前記第２トランジスタを介して前記第２基準電圧ノードにモータ電流を流す、請求項５に記載のモータ制御回路。
【請求項７】
前記電流制御回路は、前記ｎ相のトランジスタ対のそれぞれにおいて、前記指令電流が前記モータ電流以下であることを示す信号を前記比較器が複数の連続した前記制御周期にわたって出力する場合には、前記複数の連続した制御周期の間継続して前記第１トランジスタをオフさせて前記第２トランジスタをオンさせる、請求項６に記載のモータ制御回路。
【請求項８】
前記電流制御回路は、前記ｎ相のそれぞれごとに、前記指令電流と前記電流検出回路で検出されたモータ電流との差分を検出し、前記制御周期ごとに、前記差分に応じた時間長さの期間内に前記第１トランジスタ又は前記第２トランジスタの一方をオンさせて他方をオフさせる、請求項２に記載のモータ制御回路。
【請求項９】
前記電流制御回路は、前記ｎ相のトランジスタ対のそれぞれにおいて、前記制御周期ごとに前記第１トランジスタを前記差分に比例する期間オンする、請求項８に記載のモータ制御回路。
【請求項１０】
前記電流制御回路は、
前記ｎ相のそれぞれごとに、前記指令電流と前記電流検出回路で検出されたモータ電流との差分を検出する差分検出器と、
前記ｎ相のそれぞれごとに、前記差分に比例するパルス幅の制御信号を生成する制御信号生成器と、を有し、
前記ｎ相のトランジスタ対のそれぞれは、対応する前記制御信号に基づいて、前記第１トランジスタ又は前記第２トランジスタの一方をオンさせて他方をオフさせる、請求項８に記載のモータ制御回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、モータ制御回路及び測距装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
モータの回転を制御するインバータは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことが多い。ＰＷＭ制御では、スイッチング周期ごとに、インバータ内のトランジスタ対がオンとオフを繰り返すため、消費電力が大きいことに加えて、スイッチング損失による熱が発生し、放熱の観点から小型化が困難である。
【０００３】
モータの回転角度の高周波の誤差成分を抑制するには、モータ電流を高速に検知して帰還させる必要がある。モータ電流の検出には、カレントトランスが用いられることがある。しかしながら、カレントトランスは、高価でサイズも大きいことから、低コスト化と小型化の妨げになる。
【０００４】
カレントトランスを用いずにモータ電流を検出するには、例えば、インバータの出力経路に抵抗素子を挿入して抵抗素子の両端電圧をセンシングすることが考えられる。しかしながら、抵抗素子の両端電圧は大きく変化するため、高耐圧の抵抗素子を設けなければならない。
【０００５】
また、インバータのテール側に抵抗素子を挿入して、抵抗素子の両端電圧に基づいてモータ電流を検出することも可能だが、インバータのテール側のトランジスタがオンしているときしか抵抗素子には電流が流れないため、抵抗素子に流れる電流をフィルタリングする必要がある。フィルタリングすると、帯域が狭くなることから、モータ電流の誤差の高周波成分を抑制できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第１５４７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の一実施形態では、小型化と低消費電力化が可能で、安価で広帯域のモータ制御回路と、このモータ制御回路を用いた測距装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、ｎ（ｎは３以上の整数）相のモータを制御する前記ｎ相のインバータと、
前記ｎ相のモータに流れるモータ電流を検出する電流検出回路と、
制御周期ごとに、指令電流と前記電流検出回路で検出されたモータ電流とに基づいて前記インバータを制御する電流制御回路と、を備え、
前記インバータは、前記モータの相ごとに設けられる前記ｎ相のトランジスタ対を有し、
前記電流制御回路は、前記制御周期ごとに、前記ｎ相のトランジスタ対のうち少なくとも一つのトランジスタ対内のスイッチング動作を停止させる、モータ制御回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１の実施形態によるモータ制御回路の概略構成を示すブロック図。
インバータの内部構成の一例を示す回路図。
電流制御回路の内部構成を具体化したモータ制御回路のブロック図。
モータ電流の波形図と各トランジスタ対の各ゲートに入力される制御信号の電圧波形図。
第１の実施形態によるモータ制御回路の詳細な構成を示すブロック図。
図５のインバータの内部構成を示す回路図。
図６のゲート電圧波形、指令電流波形、モータ電流波形、及びＮＭＯＳ電流波形を示す図。
一比較例によるインバータの内部構成を示す回路図。
図８の各部の波形図。
第２の実施形態によるモータ制御回路の概略構成を示すブロック図。
第２の実施形態によるモータ制御回路の詳細な構成を示すブロック図。
図１１の制御クロック信号の電圧波形、ゲート電圧波形、指令電流波形、モータ電流波形、及びＮＭＯＳ電流波形を示す図。
第３の実施形態による投光器の概略構成を示すブロック図。
図１３の投光器内のレーザ光源、ポリゴンミラー、モータ、及びモータ制御回路の位置関係を示す模式的な斜視図。
図１３の投光器を備えた測距装置の概略構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、モータ制御回路及び測距装置の実施形態について説明する。以下では、モータ制御回路及び測距装置の主要な構成部分を中心に説明するが、モータ制御回路及び測距装置には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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