專利名稱：直流馬達(dá)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在按照與來自外部的速度指令對應(yīng)的速度使直流馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置中，能夠可靠地進(jìn)行啟動，并且抑制啟動電流的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
在游戲機控制器或者玩具等中，馬達(dá)被用于進(jìn)行驅(qū)動或者振動。由于這種馬達(dá)使用電池作為電源、廉價且其驅(qū)動電路比較簡單等理由，所以多采用直流馬達(dá)。
圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)一般所使用的根據(jù)開環(huán)控制方式的直流馬達(dá)驅(qū)動電路的示意圖。如圖5所示，通過進(jìn)行開/關(guān)轉(zhuǎn)換的開關(guān)晶體管2，將直流馬達(dá)1連接在電源電壓Vcc和地之間。由于直流馬達(dá)1的速度與其上所流過的電流I成比例，所以通過來自驅(qū)動控制用IC4的規(guī)定占空比的PWM(脈沖寬度調(diào)制)脈沖控制晶體管2來進(jìn)行驅(qū)動，使直流馬達(dá)1以規(guī)定的速度旋轉(zhuǎn)。另外，電阻3是用于調(diào)整晶體管2的基極電流的電阻。
在圖5的直流馬達(dá)驅(qū)動電路中，如圖6所示，與馬達(dá)1連續(xù)以規(guī)定速度旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)(以下稱為穩(wěn)定狀態(tài))時的穩(wěn)定電流Ic相比，在啟動時刻t0，流過了非常大的啟動電流Ip(在圖6的例子中，為3倍以上)。因此，由于必須使晶體管2和電源經(jīng)受住比穩(wěn)定電流Ic大很多的啟動電流Ip，所以導(dǎo)致成本上升。
而且，在使馬達(dá)以低速旋轉(zhuǎn)的情況下，會減小PWM脈沖的占空比。在這種情況下，由于根據(jù)該占空比使得啟動電流變小，所以不能夠產(chǎn)生用于從靜止?fàn)顟B(tài)使其旋轉(zhuǎn)所必需的啟動轉(zhuǎn)矩，從而引起啟動不良。因此，不能夠充分地降低直流馬達(dá)1的最低旋轉(zhuǎn)數(shù)，從而限制了速度控制范圍。
作為降低這種直流馬達(dá)的啟動電流的方法，在特開平11-230045號公報(專利文獻(xiàn)1)中提出了在直流馬達(dá)停止的情況下，流過使該直流馬達(dá)不發(fā)生旋轉(zhuǎn)的偏置電流，從而減小啟動直流馬達(dá)時的啟動電流。
但是，在專利文獻(xiàn)1的方法中，雖然能夠限制啟動電流的大小，但是由于在馬達(dá)不旋轉(zhuǎn)的情況下也流過電流，因此消耗了無功功率。而且，由于流過不旋轉(zhuǎn)程度的偏置電流，所以，通過調(diào)整PWM脈沖的占空比而能夠調(diào)整直流馬達(dá)旋轉(zhuǎn)數(shù)的范圍，被限制成與圖5現(xiàn)有技術(shù)情況相同的范圍。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種采用開環(huán)控制方式的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，其通過限制啟動直流馬達(dá)時的啟動電流來減小開關(guān)晶體管等的耐電流，并且，能夠可靠地進(jìn)行啟動來擴大馬達(dá)的速度控制范圍。
本發(fā)明的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，通過控制直流馬達(dá)上串聯(lián)連接的開關(guān)機構(gòu)，來驅(qū)動該直流馬達(dá)，包括加速設(shè)定機構(gòu)，在該直流馬達(dá)啟動時設(shè)定規(guī)定的加速期間，和與該加速期間對應(yīng)的加速階段數(shù)據(jù)；PWM脈沖生成機構(gòu)，生成占空比與該加速階段數(shù)據(jù)對應(yīng)的PWM脈沖或者占空比與規(guī)定旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的PWM脈沖，在該規(guī)定的加速期間，根據(jù)占空比與來自該PWM脈沖生成機構(gòu)的該加速階段數(shù)據(jù)對應(yīng)的PWM脈沖，來控制其開關(guān)機構(gòu)，在該規(guī)定加速期間之后，根據(jù)占空比與來自該PWM脈沖生成機構(gòu)的規(guī)定旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的PWM脈沖，來控制該開關(guān)機構(gòu)。
而且，還具有數(shù)據(jù)判定機構(gòu)，判定從外部供給的速度指令數(shù)據(jù)是否符合該直流馬達(dá)的驅(qū)動指示，當(dāng)判定該速度指令數(shù)據(jù)符合驅(qū)動指示時，在規(guī)定的加速期間，根據(jù)占空比與該加速階段數(shù)據(jù)對應(yīng)的PWM脈沖，來控制其開關(guān)機構(gòu)，在該規(guī)定的加速期間之后，根據(jù)占空比與速度指令數(shù)據(jù)表示的規(guī)定旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的PWM脈沖來控制其開關(guān)機構(gòu)。
而且，該加速期間具有N(N≥1)區(qū)分的加速階段，各個加速階段被設(shè)定為規(guī)定時間和規(guī)定占空比按每個加速階段順次變大的PWM脈沖。
而且，在計量該加速期間開始后的時間來確定加速階段的同時，根據(jù)對應(yīng)表來決定與各個加速階段對應(yīng)的各個規(guī)定占空比和與速度指令數(shù)據(jù)對應(yīng)的占空比。
而且，僅在判定為該速度指令數(shù)據(jù)符合該直流馬達(dá)的驅(qū)動指示，并且該直流馬達(dá)沒有被驅(qū)動時，基于該加速期間來進(jìn)行加速。
而且，其特征在于，當(dāng)判定為速度指令數(shù)據(jù)不符合該直流馬達(dá)的驅(qū)動指示時，停止該直流馬達(dá)的驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明，由于在被開環(huán)控制的直流馬達(dá)的啟動時，設(shè)置了規(guī)定的加速期間，并在該加速期間以規(guī)定占空比的PWM脈沖來控制開關(guān)機構(gòu)，所以，可以限制啟動電流，并能夠使用耐電流小的開關(guān)機構(gòu)(開關(guān)晶體管)。由此，能夠降低直流馬達(dá)驅(qū)動裝置的成本。
而且，由于設(shè)置了N(N≥1)區(qū)分的加速階段，并在各個加速階段中設(shè)置了規(guī)定時間和規(guī)定占空比按各個加速階段順次變大的PWM脈沖，所以，能夠限制啟動電流和更快進(jìn)行加速。
并且，由于設(shè)置了以規(guī)定占空比驅(qū)動的加速期間，并在加速之后以基于指令數(shù)據(jù)的占空比來進(jìn)行驅(qū)動，所以，能夠改善直流馬達(dá)的啟動性能，并可以降低能夠控制的最低旋轉(zhuǎn)數(shù)。即，能夠可靠地進(jìn)行啟動并拓寬了馬達(dá)的速度控制范圍。
另外，由于基于被供給的速度指令數(shù)據(jù)來判斷驅(qū)動指示、旋轉(zhuǎn)速度以及停止指示等，所以，上位側(cè)的控制機構(gòu)能夠僅通過速度指令數(shù)據(jù)來將直流馬達(dá)的各種動作狀態(tài)指示給直流馬達(dá)驅(qū)動裝置。


圖1是表示本發(fā)明實施例的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置構(gòu)成的示意圖。
圖2是說明本發(fā)明實施例的動作的流程圖。
圖3是表示本發(fā)明實施例的動作狀態(tài)的1個例子的示意圖。
圖4是表示本發(fā)明實施例的動作狀態(tài)的另一個例子的示意圖。
圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置的構(gòu)成的示意圖。
圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)的動作狀態(tài)的例子的示意圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，說明本發(fā)明直流馬達(dá)驅(qū)動裝置的實施例。圖1是表示本發(fā)明實施例的直流馬達(dá)驅(qū)動電路的構(gòu)成的方框圖。圖2是說明圖1的動作的流程圖。圖3是表示圖1、圖2的直流馬達(dá)驅(qū)動電路的動作狀態(tài)的1個例子的示意圖。
在圖1中，直流馬達(dá)驅(qū)動裝置通過開環(huán)控制方式被控制。直流馬達(dá)21和開關(guān)晶體管22被連接在電源電壓Vcc和地之間。通過從馬達(dá)驅(qū)動控制電路10向開關(guān)晶體管22的基極供給PWM脈沖Pwm，來按照PWM脈沖Pwm控制開關(guān)晶體管22接通或者斷開。調(diào)整電阻23是用于調(diào)整晶體管22基極電流的可變電阻，是根據(jù)需要而設(shè)置的。另外，續(xù)流二極管24被設(shè)置用于功率再生和噪聲降低等，但為了實現(xiàn)成本降低等，也可不設(shè)置。
直流馬達(dá)21上流過與開關(guān)晶體管22導(dǎo)通/截止所產(chǎn)生的占空比相應(yīng)的電流I。在穩(wěn)定狀態(tài)下，通過以規(guī)定占空比的PWM脈沖Pwm來控制晶體管22，使得驅(qū)動直流馬達(dá)21以規(guī)定速度旋轉(zhuǎn)。但是，由于如現(xiàn)有技術(shù)那樣，與穩(wěn)定狀態(tài)時的穩(wěn)定電流相比，在啟動時一般會流過非常大的啟動電流，因此，在本發(fā)明中，通過限制啟動電流來減小開關(guān)晶體管22的耐電流，并且，通過可靠地進(jìn)行啟動來拓寬馬達(dá)的速度控制范圍。
用于指定直流馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)速度的速度指令數(shù)據(jù)Dsp，從上位側(cè)控制部被供給到馬達(dá)驅(qū)動控制電路10。上位側(cè)控制部是作為游戲機控制器或者玩具等的主控制部的CPU等，其通過速度指令數(shù)據(jù)Dsp來指令游戲機控制器等所使用的直流馬達(dá)21的驅(qū)動、旋轉(zhuǎn)數(shù)控制、停止等。
馬達(dá)驅(qū)動控制電路10包括控制機構(gòu)11，具有數(shù)據(jù)寄存器機構(gòu)11a、數(shù)據(jù)判定機構(gòu)11b以及旋轉(zhuǎn)檢測機構(gòu)11c等；加速設(shè)定機構(gòu)(以下稱為加速時間計數(shù)機構(gòu))12，在被賦予了加速指示信號Sacc時通過計數(shù)加速時間，來輸出加速階段數(shù)據(jù)Das；PWM占空比生成機構(gòu)13，被提供速度指令數(shù)據(jù)Dsp、加速階段數(shù)據(jù)Das和停止指示信號Soff，并產(chǎn)生PWM用脈沖生成信號Ipwm；PWM脈沖生成機構(gòu)14，被供給脈沖生成信號Ipwm，并產(chǎn)生PWM脈沖Pwm，且將該PWM脈沖Pwm輸出到開關(guān)晶體管22。
數(shù)據(jù)寄存器機構(gòu)11a接收由上位側(cè)控制部供給的速度指令數(shù)據(jù)Dsp，置換成總是最新的速度指令數(shù)據(jù)Dsp，并以可讀出的方式進(jìn)行存儲。
數(shù)據(jù)判定機構(gòu)11b從數(shù)據(jù)寄存器機構(gòu)11a中讀出速度指令數(shù)據(jù)Dsp，并基于該速度指令數(shù)據(jù)Dsp來判斷速度指令數(shù)據(jù)Dsp是否符合該直流馬達(dá)21的驅(qū)動指示。例如，當(dāng)速度指令數(shù)據(jù)Dsp在規(guī)定值以上時，判定為符合驅(qū)動指示，當(dāng)不滿足規(guī)定值時，判定為不符合驅(qū)動指示。
當(dāng)判定為符合驅(qū)動指示時，將該速度指令數(shù)據(jù)Dsp供給PWM占空比生成機構(gòu)13，并在啟動時將加速指示信號Sacc供給加速時間計數(shù)機構(gòu)12。而且，當(dāng)判定為不符合驅(qū)動指示時，將停止指示信號Soff供給例如PWM占空比生成機構(gòu)13，來停止直流馬達(dá)21的驅(qū)動。另外，還能夠通過控制向PWM占空比生成機構(gòu)13發(fā)出的速度指令數(shù)據(jù)Dsp和加速時間計數(shù)機構(gòu)12的加速指示信號Sacc，來代替停止指示信號Soff的功能。
旋轉(zhuǎn)檢測機構(gòu)11c從PWM脈沖生成機構(gòu)14接收PWM脈沖Pwm作為旋轉(zhuǎn)檢出信號Rdet，來判定直流馬達(dá)21是否旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)判定為沒有旋轉(zhuǎn)時(即為啟動時)，將速度指令數(shù)據(jù)Dsp符合驅(qū)動指示作為條件，由控制機構(gòu)11將加速指示信號Sacc供給加速時間計數(shù)機構(gòu)12。當(dāng)判定為旋轉(zhuǎn)時(即為穩(wěn)定動作時)，將速度指令數(shù)據(jù)Dsp符合驅(qū)動指示作為條件，由控制機構(gòu)11將速度指令數(shù)據(jù)Dsp供給PWM占空比生成機構(gòu)13。
另外，作為旋轉(zhuǎn)檢出信號Rdet，除了PWM脈沖Pwm之外，還可以是能夠推斷直流馬達(dá)21在旋轉(zhuǎn)的信號，例如，可以使用脈沖生成信號Ipwm。
加速時間計數(shù)機構(gòu)12將加速期間N(N≥1)區(qū)分，例如具有3個加速階段S1～S3，并輸出與該加速階段S1～S3相對應(yīng)的加速階段數(shù)據(jù)Das。當(dāng)加速指示信號Sacc被賦予給加速時間計數(shù)機構(gòu)12時，計數(shù)從那時起的時間，并按各加速階段S1～S3所預(yù)先規(guī)定的規(guī)定時間T1～T3，來順次輸出各加速階段數(shù)據(jù)Das(例如為1～3)。替代表示各加速階段S1～S3的數(shù)值(例如1～3)，各加速階段數(shù)據(jù)Das還可以與速度指令數(shù)據(jù)Dsp相同，即作為表示速度的數(shù)據(jù)。如果在規(guī)定的加速階段N(例如加速階段S3)結(jié)束，則加速時間計數(shù)機構(gòu)12會結(jié)束加速階段數(shù)據(jù)Das的輸出。
如果PWM占空比生成機構(gòu)13被供給加速階段數(shù)據(jù)Das，則按照其加速階段S1～S3，生成被設(shè)定為按加速階段S1～S3，PWM脈沖Pwm的占空比D1～D3順次變大的脈沖生成信號Ipwm。而且，如果速度指令數(shù)據(jù)Dsp被供給PWM占空比生成機構(gòu)13，則PWM占空比生成機構(gòu)13會產(chǎn)生與該速度指令數(shù)據(jù)Dsp對應(yīng)的脈沖生成信號Ipwm。脈沖生成信號Ipwm例如可以是賦予了PWM脈沖Pwm的上升時刻和下降時刻的形式的信號。
速度指令數(shù)據(jù)Dsp可以在加速階段數(shù)據(jù)Das沒有被供給PWM占空比生成機構(gòu)13時，供給PWM占空比生成機構(gòu)13，速度指令數(shù)據(jù)Dsp和加速階段數(shù)據(jù)Das也可以被同時供給PWM占空比生成機構(gòu)13。這樣，在同時供給速度指令數(shù)據(jù)Dsp和加速階段數(shù)據(jù)Das時，PWM占空比生成機構(gòu)13被控制為優(yōu)先使用加速階段數(shù)據(jù)Das。當(dāng)停止指示信號Soff從控制機構(gòu)11被供給到PWM占空比生成機構(gòu)13時，與加速階段數(shù)據(jù)Das和速度指令數(shù)據(jù)Dsp無關(guān)，脈沖生成信號Ipwm停止從PWM占空比生成機構(gòu)13輸出。
而且，為了根據(jù)速度指令數(shù)據(jù)Dsp和加速階段數(shù)據(jù)Das來產(chǎn)生脈沖生成信號Ipwm，優(yōu)選PWM占空比生成機構(gòu)13使用對應(yīng)表。作為該對應(yīng)表的例子如下所述，即當(dāng)以8位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)賦予速度指令數(shù)據(jù)Dsp時，在速度指令數(shù)據(jù)Dsp為規(guī)定的下限值時，將PWM脈沖Pwm的占空比設(shè)定為零，在速度指令數(shù)據(jù)Dsp超過該下限值時，按照速度指令數(shù)據(jù)Dsp來確定PWM脈沖Pwm的占空比。
由此，基于從上位側(cè)控制部供給的速度指令數(shù)據(jù)Dsp，能夠進(jìn)行驅(qū)動指示和停止指示，或進(jìn)行旋轉(zhuǎn)速度的指令。而且，即使在直流馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)速度和PWM脈沖Pwm的占空比為非線性特性關(guān)系時，基于對應(yīng)表也能夠?qū)φ赵摲蔷€性特性，來設(shè)定速度指令數(shù)據(jù)Dsp和PWM脈沖Pwm的占空比之間的對應(yīng)關(guān)系。由此，能夠?qū)⑺俣戎噶顢?shù)據(jù)Dsp和直流馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系設(shè)定成線性特性等的希望特性。
PWM脈沖生成機構(gòu)14產(chǎn)生占空比的PWM脈沖Pwm，該占空比的PWM脈沖Pwm與從PWM占空比生成機構(gòu)13供給的脈沖生成信號Ipwm對應(yīng)，并作為驅(qū)動信號輸出到開關(guān)晶體管22。而且，在該例子中，將PWM脈沖Pwm作為旋轉(zhuǎn)檢出信號Rdet供給到控制機構(gòu)11。
具有上述構(gòu)成的馬達(dá)驅(qū)動控制電路10的功能能夠由硬件實現(xiàn)，也能夠通過軟件處理來實現(xiàn)。
下面，參照圖1的直流馬達(dá)驅(qū)動電路的構(gòu)成圖、圖3的動作狀態(tài)圖和圖2的流程圖來說明本發(fā)明的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置的動作。
在開始動作時，首先，在步驟S101中，用于指定直流馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)速度的速度指令數(shù)據(jù)Dsp從上位側(cè)控制部被設(shè)置到數(shù)據(jù)寄存器機構(gòu)11a。
在步驟S102和步驟S103中，數(shù)據(jù)判定機構(gòu)11b從數(shù)據(jù)寄存器機構(gòu)11a中讀出速度指令數(shù)據(jù)Dsp，并將設(shè)置的速度指令數(shù)據(jù)Dsp和規(guī)定值N1進(jìn)行雙重比較。在步驟S102中，當(dāng)速度指令數(shù)據(jù)Dsp比規(guī)定值N1小時，不認(rèn)為該速度指令數(shù)據(jù)Dsp是驅(qū)動指示，則不進(jìn)行直流馬達(dá)21的啟動。如果在這種情況下，已經(jīng)啟動了直流馬達(dá)21并且正穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)，則直接操作使直流馬達(dá)21停止。進(jìn)而，在步驟S103中，當(dāng)速度指令數(shù)據(jù)Dsp比規(guī)定值N1小時，則返回步驟S101，重復(fù)該動作。
當(dāng)速度指令數(shù)據(jù)Dsp為規(guī)定值N1以上時，由于認(rèn)為該速度指令數(shù)據(jù)Dsp是驅(qū)動指示，所以，經(jīng)過步驟S102和步驟S103進(jìn)入到步驟S104。
在步驟S104中，通過旋轉(zhuǎn)檢出機構(gòu)11c來判斷直流馬達(dá)21是否正在旋轉(zhuǎn)。通過供給到直流馬達(dá)21的PWM脈沖Pwm和作為其基準(zhǔn)的脈沖生成信號Ipwm等是否被輸出，來進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)的判定。即，來推測旋轉(zhuǎn)正在進(jìn)行。這樣，由于通過PWM脈沖Pwm等來檢測直流馬達(dá)21的旋轉(zhuǎn)，所以能夠省略轉(zhuǎn)速計等旋轉(zhuǎn)檢出裝置。
在步驟S104中，當(dāng)判定直流馬達(dá)21沒有旋轉(zhuǎn)時，則進(jìn)入加速階段(步驟S111～步驟S114)；當(dāng)判定直流馬達(dá)21正旋轉(zhuǎn)時，則前進(jìn)到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)階段(步驟S121，步驟S122)。
加速階段(步驟S111～步驟S114)在該例中作為加速期間，具有N＝3即第一加速階段S1到第三加速階段S3，并輸出與該加速階段S1～S3對應(yīng)的加速階段數(shù)據(jù)Das。
在步驟S111中，當(dāng)加速次數(shù)為0～2時，則按照對應(yīng)加速階段S 1～S3進(jìn)行加速處理，在加速次數(shù)變?yōu)?時，前進(jìn)到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)階段(步驟S121，步驟S122)。
由于啟動時加速次數(shù)是0，所以前進(jìn)到步驟S 112來設(shè)定第一加速階段的加速條件“時間T1ms，PWM脈沖的占空比D1％”，然后在步驟S103中以該加速條件接通直流馬達(dá)21的輸出(即接通/斷開開關(guān)晶體管22)，來進(jìn)行加速。
其加速情況如圖3(a)、(b)所示。第一加速階段S1在時刻t0開始以占空比為D1％的加速，僅持續(xù)時間T1。在該第一加速階段S1中的電流I，保持為稍微超過直流馬達(dá)21的穩(wěn)定電流Ic(該情況占空比為100％)的值。該電流I從時刻t0向時刻t1連續(xù)減少。當(dāng)?shù)竭_(dá)時刻t1時，第一加速階段S1結(jié)束。出于該時刻t1時，在步驟S114中，將加速次數(shù)進(jìn)行+1計數(shù)，從0變成1。
當(dāng)加速次數(shù)為1時，設(shè)定第二加速階段的加速條件為“時間T2ms，PWM脈沖的占空比為D2％”，并在步驟S103中以該加速條件接通直流馬達(dá)21的輸出，來進(jìn)行加速。觀察圖3(a)、(b)，第二加速階段S2在時刻t1開始以占空比為D2％的加速，僅持續(xù)時間T2。在該第二加速階段S2中的電流I仍然保持為稍微超過直流馬達(dá)21的穩(wěn)定電流Ic的值，并從時刻t1向時刻t2連續(xù)減少。當(dāng)?shù)竭_(dá)時刻t2時，第二加速階段S2結(jié)束。當(dāng)處于該時刻t2時，在步驟S114中，將加速次數(shù)進(jìn)行+1計數(shù)，從1變成2。
當(dāng)加速次數(shù)為2時，同樣地設(shè)定第三加速階段的加速條件為“時間T3ms，PWM脈沖的占空比為D3％”，并在步驟S103中以該加速條件接通直流馬達(dá)21的輸出，來進(jìn)行加速。觀察圖3(a)、(b)，則第三加速階段S3在時刻t2開始以占空比為D3％的加速，僅持續(xù)時間T3。在該第三加速階段S3中的電流I仍然保持為稍微超過直流馬達(dá)21的穩(wěn)定電流Ic的值，并從時刻t2向時刻t3連續(xù)減少。當(dāng)?shù)竭_(dá)時刻t3時，第三加速階段S3結(jié)束。當(dāng)處于該時刻t3時，在步驟S114中將加速次數(shù)進(jìn)行+1計數(shù)，從2變成3。
當(dāng)加速次數(shù)為3時，在步驟S111中判定為加速期間結(jié)束，然后前進(jìn)到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)階段。在移動到該穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)階段的時刻t3，電流I也仍然保持為稍微超過直流馬達(dá)21的穩(wěn)定電流Ic的值(該情況下為峰值Ip)，之后隨著時間的經(jīng)過朝向穩(wěn)定電流Ic減少。
該加速時間和占空比例如設(shè)為“T125ms；D165％”、“T225ms；D275％”、“T325ms；D385％”。也可以使各個加速階段S1～S3中的加速時間T1～T3相等或者不同。但是，對于各個加速階段S1～S3中的占空比D1～D3，為了將電流I的大小限制在某個值以下，需要將其在每個加速階段S1～S3中順次變大。
而且，優(yōu)選第一加速階段S1中的占空比D1不依賴于加速期間結(jié)束后的速度指令數(shù)據(jù)Dsp，而設(shè)定為使直流馬達(dá)21能夠克服靜止?fàn)顟B(tài)的靜止摩擦轉(zhuǎn)矩而啟動的大小以上。由此，無論是在圖3的例子中速度指令數(shù)據(jù)Dsp表示100％占空比的情況下，還是在速度指令數(shù)據(jù)Dsp表示相當(dāng)小占空比的情況下(圖3(a)中以虛線例示)，都可以在加速期間中的加速之后，以和規(guī)定速度指令數(shù)據(jù)Dsp對應(yīng)的低速度使直流馬達(dá)21旋轉(zhuǎn)。因此，能夠改善直流馬達(dá)21的啟動性能，并降低能夠控制的最低旋轉(zhuǎn)數(shù)。
當(dāng)轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)階段時，在步驟S121、步驟S122中，會在PWM占空比生成機構(gòu)13和PWM脈沖生成機構(gòu)14中形成與速度指令數(shù)據(jù)Dsp對應(yīng)的占空比的PWM脈沖，并通過該PWM脈沖來控制開關(guān)晶體管22導(dǎo)通截止。由此，直流馬達(dá)21以與速度指令數(shù)據(jù)Dsp對應(yīng)的速度旋轉(zhuǎn)。
然后，從步驟S101開始，經(jīng)由步驟S102～步驟S104，來反復(fù)進(jìn)行返回到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)階段的流程，使得直流馬達(dá)21繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
在該直流馬達(dá)21的運轉(zhuǎn)中，如果變更了速度指令數(shù)據(jù)Dsp，則直流馬達(dá)21的運轉(zhuǎn)狀況也隨之變更。當(dāng)變更后的速度指令數(shù)據(jù)Dsp為規(guī)定值N1以上的值時，則根據(jù)該變更后的速度指令數(shù)據(jù)Dsp來變更PWM脈沖Pwm的占空比。直流馬達(dá)21繼續(xù)以與該變更的速度指令數(shù)據(jù)Dsp對應(yīng)的速度旋轉(zhuǎn)。
但是，當(dāng)變更后的速度指令數(shù)據(jù)Dsp為比規(guī)定值N小的值時，在步驟S102中，該速度指令數(shù)據(jù)Dsp不被看作驅(qū)動指示。然后，從步驟S102轉(zhuǎn)移到停止階段(步驟S131，步驟S132)，在步驟S131中斷開對直流馬達(dá)21的輸出，在步驟S103中將加速次數(shù)設(shè)置為0。接著，從步驟S101開始，經(jīng)由步驟S102，反復(fù)進(jìn)行返回到停止階段的流程，繼續(xù)待機狀態(tài)。
這樣，由于根據(jù)速度指令數(shù)據(jù)Dsp的大小來判斷驅(qū)動指示、旋轉(zhuǎn)速度以及停止指示等，所以，上位側(cè)的控制機構(gòu)能夠僅通過速度指令數(shù)據(jù)Dsp，來將直流馬達(dá)21的各種動作狀態(tài)指示到馬達(dá)驅(qū)動控制電路10。
圖4(a)、(b)是表示作為加速期間具有N＝2即2個加速階段S1、S2時，直流馬達(dá)驅(qū)動電路的動作狀態(tài)的例子的示意圖。在圖4中，除了加速階段S1、S2變?yōu)?個這一點之外，其余的和參照圖1～圖3所說明情況的動作相同。例如，在該情況下，加速時間和占空比例如設(shè)為“T150ms；D160％”、“T250ms；D275％”。也可以使各個加速階段S1、S2中的加速時間T1、T2相等或者不同。但是，為了將電流I的大小限制在某個值以下，各個加速階段S1、S2中的占空比D1、D2，需要按各個加速階段S1、S2順次變大。
而且，作為加速期間，可以是N＝4以上，即具有4個以上的加速階段，或者相反N＝1，即加速階段還可以只為一個。具有怎樣的加速階段，要考慮開關(guān)晶體管22、直流馬達(dá)21和電源容量等條件來決定。
另外，直流馬達(dá)21可以應(yīng)用于帶有電刷和無刷的馬達(dá)中。而且，開關(guān)晶體管22不局限于雙極晶體管，也可以是根據(jù)控制信號能夠進(jìn)行開關(guān)的晶體管。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，能夠使在游戲機控制器或者玩具等中被用于進(jìn)行驅(qū)動或者振動的直流馬達(dá)，以和來自外部的速度指令對應(yīng)的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并能夠抑制啟動電流。
權(quán)利要求
1.一種直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，通過控制與直流馬達(dá)串聯(lián)連接的開關(guān)機構(gòu)來驅(qū)動所述直流馬達(dá)，包括加速設(shè)定機構(gòu)，在所述直流馬達(dá)啟動時設(shè)定規(guī)定的加速期間，和與該加速期間對應(yīng)的加速階段數(shù)據(jù)；脈沖寬度調(diào)制脈沖生成機構(gòu)，生成占空比與所述加速階段數(shù)據(jù)對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制脈沖，或者占空比與規(guī)定旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制脈沖，在所述規(guī)定加速期間，根據(jù)占空比與來自所述脈沖寬度調(diào)制脈沖生成機構(gòu)的所述加速階段數(shù)據(jù)對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制脈沖，來控制所述開關(guān)機構(gòu)，在所述規(guī)定加速期間之后，根據(jù)占空比與來自所述脈沖寬度調(diào)制脈沖生成機構(gòu)的所述規(guī)定旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制脈沖，來控制所述開關(guān)機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述加速期間具有分為N段的加速階段，各個加速階段設(shè)定為規(guī)定時間和具有規(guī)定占空比的脈沖寬度調(diào)制脈沖，所述規(guī)定占空比按每個加速階段順次變大，其中N≥1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，其特征在于，還具有數(shù)據(jù)判定機構(gòu)，判定從外部供給的速度指令數(shù)據(jù)是否符合所述直流馬達(dá)的驅(qū)動指示，當(dāng)判定為所述速度指令數(shù)據(jù)符合驅(qū)動指示時，在規(guī)定的加速期間，根據(jù)占空比與所述加速階段數(shù)據(jù)對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制脈沖，來控制所述開關(guān)機構(gòu)，在所述規(guī)定的加速期間之后，根據(jù)占空比與速度指令數(shù)據(jù)所表示的所述規(guī)定旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制脈沖，來控制所述開關(guān)機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述加速期間具有分為N段的加速階段，各個加速階段被設(shè)定成規(guī)定時間和具有規(guī)定占空比的脈沖寬度調(diào)制脈沖，所述規(guī)定占空比按每個加速階段順次變大，其中N≥1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，其特征在于，計量所述加速期間開始后的時間來確定所述加速階段，并且根據(jù)對應(yīng)表來決定與各個加速階段對應(yīng)的各個規(guī)定占空比和與速度指令數(shù)具相對應(yīng)的占空比。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，其特征在于，僅在判定為所述速度指令數(shù)據(jù)符合該直流馬達(dá)的驅(qū)動指示，并且該直流馬達(dá)沒有被驅(qū)動時，按照所述加速期間來進(jìn)行加速。
7.根據(jù)權(quán)利要求3～5任何一項所述的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置，其特征在于，當(dāng)判定為所述速度指令數(shù)據(jù)不符合該直流馬達(dá)的驅(qū)動指示時，停止該直流馬達(dá)的驅(qū)動。
全文摘要
在開環(huán)控制方式的直流馬達(dá)驅(qū)動裝置中，基于其速度指令數(shù)據(jù)來判定所供給的速度指令數(shù)據(jù)是否符合該直流馬達(dá)的驅(qū)動指示。當(dāng)判定為符合驅(qū)動指示時，在規(guī)定的加速期間以規(guī)定占空比的PWM脈沖，來控制開關(guān)機構(gòu)，使該直流馬達(dá)加速。在該加速期間結(jié)束時，以占空比與速度指令數(shù)據(jù)對應(yīng)的PWM脈沖來控制開關(guān)機構(gòu)，從而驅(qū)動該直流馬達(dá)。由此，通過限制啟動時的啟動電流來減小開關(guān)晶體管等的耐電流，同時，能夠可靠地進(jìn)行啟動，從而拓寬了馬達(dá)的速度控制范圍。
文檔編號H02P7/18GK1875539SQ200480031729
公開日2006年12月6日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月1日
發(fā)明者齋藤孝一, 佐藤友威 申請人:羅姆股份有限公司