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基礎知識

基礎編

ブラシ付きDCモータ

BTLアンプ回路によるブラシ付DCモータの駆動:
リニア電流駆動

前回の「BTLアンプ回路によるブラシ付DCモータのリニア電圧駆動」に続いて、BTLアンプを応用したリニア電流駆動について説明します。

BTLアンプ回路によるブラシ付DCモータの駆動:リニア電流駆動

ブラシ付きDCモータをリニア電流で駆動するBLTアンプ回路の例を示します。

BTLアンプ回路によるブラシ付DCモータのリニア電流ドライバ例および機能ブロック図

モータと出力OUT1の間に電流検出用の抵抗Rsを入れ、モータに流れる電流を電圧として検出し、それを入力段アンプに負帰還しています。この帰還によって入力段反転アンプは2つの出力段パワーアンプの出力電圧を帰還制御します。出力段アンプは差動アンプとなっており、入力段アンプの出力M0をOUT1のアンプは反転入力で受け、OUT2のアンプが非反転入力で受けることで、OUT1に対してOUT2は逆相になります。全体としては、シングルエンド入力の差動出力(正相/逆相)アンプと考えることができます。

入力電圧と出力電流の関係を説明します。出力電流(モータ駆動電流)は、電流検出抵抗Rsの両端の電圧差(電圧降下分)を検出し増幅する差動アンプの出力Vsoとして、入力段反転アンプの反転端子に帰還されます。Vsoは以下の式で求められます。Rsの接続からわかるように、電流の向きに対してVsoは反転した電圧になります。

Vso=-Rs・Io・(R6/R5)+Vref

また、入力端子IN1への印加電圧をVIN1とすると、入力段反転アンプのゲインを無限大とすると反転入力端子の電圧はVrefになります。

反転アンプの動作原理から、入力段反転アンプの反転入力端子での電流の和は0Aになるように制御されます。つまり、下式のようになります。

BTLアンプ回路によるブラシ付DCモータの駆動:リニア電流駆動 この式を変形すると BTLアンプ回路によるブラシ付DCモータの駆動:リニア電流駆動 となり、

Rs(R6/R5)が固定値であることから、出力電流IoはVIN1を調整することで所望の値にすることができます。

電流駆動は、設定電流に満たないとき最大電圧でモータを駆動するため、設定電流までの到達時間が早くモータの反応が速くなるという特徴があります。また、今回はリニア駆動の例を示しましたが、PWM出力でも同様に電流検出し負帰還制御により電流駆動することが可能です。

キーポイント

    ・BTLアンプをモータ駆動に応用したブラシ付DCモータのリニア電流ドライバ例。

    ・BTLアンプでのブラシ付DCモータ駆動には、電圧駆動と電流駆動がある。