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モータの駆動・ブレーキ回路
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
正転
-
+
2
p.128
逆転させるにはこの回路が必要
この回路ではモータの逆転はできない．
この回路ではモータの逆転はできない．
モータの駆動・ブレーキ回路
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2 逆転させるにはこの回路が必要
正転
- +
-
+
3
p.128
正転用と逆転用の回路の合体
-
+
-
+
4
p.128
モータとスイッチの位置を移動
上下反転してモータとスイッチの位置を移動
合体
正転用と逆転用の回路の合体
-
+
-
+
5
モータとスイッチの位置を移動
上下反転してモータとスイッチの位置を移動
合体
- +
-+
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
降圧チョッパと昇圧チョッパの合体回路
図9..1 逆転駆動を可能とするインバータによるモータ駆動
6
p.128
こうするだけで実現できる
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
降圧チョッパと昇圧チョッパの合体回路
図9..1 逆転駆動を可能とするインバータによるモータ駆動
こうするだけで実現できる
7
p.128
図9.2 ハーフブリッジインバータ
D2 io
D1 Tr1
Tr2
E1
E2
8
p.129
Tr1 Tr1 Tr2
Tr1 Tr2
図9.2 ハーフブリッジインバータ
D2
D1 Tr1
Tr2
E1
E2
Tr1 Tr2
9
vtri
図9.2 ハーフブリッジインバータ
vcom vPWM
+
-
-3V
+3V
ハーフブリッジインバータのPWM制御方式
(a) PWM波形生成回路
D2 io
D1 Tr1
Tr2
E1
E2
vo
D2
D1 Tr1
Tr2
マイコン
図9.3 PWM波形生成回路とPWM波形例
vtri vcom vPWM
0 t
p.129
のとき
のとき
tricom
tricom
vvvv
<
≥ Tr1 : Tr2 :
Tr1 : Tr2 :
Tr2 : Tr2 :
Tr1 : Tr1 :
vtri
図9.2 ハーフブリッジインバータ
vcom vPWM
+
-
-3V
+3V
のとき
のとき
tricom
tricom
vvvv
<
≥
ハーフブリッジインバータのPWM制御方式
(a) PWM波形生成回路
D2 io
D1 Tr1
Tr2
E1
E2
vo
D2
D1 Tr1
Tr2
マイコン
図9.3 PWM波形生成回路とPWM波形例
vtri vcom vPWM
0 t
p.129
Tr1 :オン Tr2 :オフ
Tr1 :オフ Tr2 :オン
Tr2 :オフ Tr2 :オン
Tr1 :オン Tr1 :オフ
vtri vcom vPWM
0 t
D2 D2
D1 D1 vo vo
VE
VE
VE VE
Tr2
Tr1 Tr1
Tr2
p.129
VE
vtri vcom vPWM
0 t
Tr1 :オン Tr2 :オフ Tr1 :オフ Tr2 :オン
D2
Tr2
D2
D1 Tr1
VE
D1 Tr1
Tr2
VE
VE
VE VE
vo= -VE
vo vo
vo=VE
=
==
o
tPcom
v
Vv
32
31
1δのとき
=
==
o
tPcom
vVv
11δのとき
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+= 1
21 2.9 1
tP
com
Vv
δ課題
=
=−=
o
tPcom
vVv
01δのとき
=
=−=
o
tPcom
v
Vv
31
31
1δのとき
vPWM vcom
0 0.045 t
VtP 0
0.045 vtri
t
ov
vPWM vcom
0 0.045 t
VtP
0 0.045
vtri
t
ov
vPWM vcom
0 0.045 t
VtP
0 0.045
vtri
t
ov
vPWM vcom
0 0.045 t
VtP 0
0.045 vtri
t
ov
ハーフブリッジインバータとPWM制御波形
E1 = VE
E2 = VE
p.130
Eo
tPcom
Vv
Vv
31
32
31
1
=
== δのとき
Eo
tPcom
VvVv=
==
11δのとき
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+= 1
21 2.9 1
tP
com
Vv
δ課題
Eo
tPcom
VvVv−=
=−=
01δのとき
Eo
tPcom
Vv
Vv
31
31
31
1
−=
=−= δのとき
vPWM vcom
0 0.045 t
VtP 0
0.045 vtri
t
ov
vPWM vcom
0 0.045 t
VtP
0 0.045
vtri
t
ov
vPWM vcom
0 0.045 t
VtP
0 0.045
vtri
t
ov
vPWM vcom
0 0.045 t
VtP 0
0.045 vtri
t
ov
ハーフブリッジインバータとPWM制御波形
E1 = VE
E2 = VE
vPWM vcom
0
VtP
0
vtri
ov
2T3
22×
T31
2×
T
t
t ∫=2/
0
2 T
oo dtvT
v
のとき tPcom Vv31
=
p.130
vPWM vcom
0
VtP
0
vtri
ov
2T3
22×
T31
2×
T
t
t
E
EE
T
oo
V
VTVTT
dtvT
v
31
31
232
22
2 2/
0
=
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ ×−×=
= ∫
のとき tPcom Vv31
=
(d) io < 0, Tr1: オフ, Tr2: オン
D2
D1
Tr1
Tr2 io
E1
E2
vo= -VE
図9.4 ハーフブリッジインバータの４つの動作モード 18
(c) io < 0, Tr1: オン, Tr2: オフ
D2
D1 Tr1
Tr2
io E1
E2 vo= VE
(b) io > 0, Tr1: オフ， Tr2: オン
D2
D1
Tr1
Tr2 io
E1
E2
vo= -VE
(a) io > 0, Tr1: オン, Tr2 : オフ
D2
D1
Tr2
io Tr1 E1
E2 vo= VE
ω RB 510
図9.5 ハーフブリッジインバータによるDCモータの回転数制御回路
Tr1 2SC2120
Tr2 2SA950
vω
0.47µF
50k VR2
C2
PWM制御回路
-
+
OP2
vcom vcomp vtri
-
+ 20kΩ
20kΩ 0.47µF 500kΩ
PI制御回路
-vωcom R1
R2 VR1 C1
OP1
回転数指令値
D2
io
D1
VE
VE E1
E2
19
p.133
io [mA]
t [s]
vω
t [s] 0 1 2 3
0 1 2 3
[V]
vωcom
1 3
図9.6 ハーフブリッジインバータによるDCモータ駆動
vωcom vω
io
t [s]
t [s]
[V]
[A]
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
io
io
p.133
vω -vωcom
vω -vωcom
io [mA]
t [s]
vω
t [s] 0 1 2 3
0 1 2 3
[V]
1 3
図9.6 ハーフブリッジインバータによるDCモータ駆動
io
t [s]
t [s]
[V]
[A]
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
io
ブレーキを掛けられる．
逆転もできる
ブレーキを掛けられる．
逆転はできない vωcom
vωcom vω
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
ω
回転数制御回路
Tr1
Tr2
io
io
vω -vωcom
vω -vωcom
1k
510
Tr1 2SC2120
Tr2 2SA950
R1
RB
STEP9 製作課題 ハーフブリッジインバータによるD級アンプ
6V
（A1 A0 = 11：D級アンプモード）
A0 A1
510 R2
PIC16F615 PIC12F615 PIC12HV615
P1B
1µF CS
オペアンプを用いた 増幅回路
増幅度 < 100倍 で可変とする．
1[kΩ]の抵抗を必ず入れること
3 V
3 V
+
47µ C1 D2
D1
+
10µ
C2
ノイズ対策用
50 RS
PIC16F615 PIC12F615 PIC12F615
P1B
オペアンプ を用いた
増幅回路．
vPWM
vcom
vPWM
vcom
1 [ms]
時間軸を拡大
Step9 製作課題 ハーフブリッジインバータによるD級アンプにおけるマイコンの動作波形
増幅された音声信号
PWM波形
Step9 レポート課題 (1) モータ減速時のハーフブリッジインバータの動作モードについてしっかり考えてください．モータ駆動時（図1の波形の(1)の区間）は図(a), (b)のモード（テキスト図9.4のモード(a), (b)）が繰り返されている．そのときのインバータの出力電圧 vo , 電流 io は図2のように変化していたとする．区間(1)の直後に回転数指令値vωcom が逆転へとステップ的に変化したとする．その結果として，図2に示すように vo の平均値
vo はマイナスとなり，io は急速に低下した．図2をレポート用紙に写し取り，区間(1)以降において発生したモードを，それぞれの区間も明記して図中に記せ．ただし，図2の全期間にわたってモータの電機子電圧Eaは一定とする．動作モードの詳細はテキスト図9.4を参照のこと．
vω
t [s]
t [s]
[V]
[A] vωcom
io
(a)
(b) (a)
E1
E2
(1)
(b) (a)
(1)
(b)
図１
図２
io vo
D2
D1 Tr1
Tr2
E1
E2
La Ea
vo
io
D2
D1 Tr1
Tr2
E1
E2
La Ea
vo
io
24
Step9 レポート課題 (2) D級アンプ回路はハーフブリッジインバータを応用しているが，コンデンサC1が挿入されている．コンデンサC1 の働きを述べよ．
510
Tr1 2SC2120
Tr2 2SA950
3 V
3 V
RB
+
47µ C1 D2
D1
