CN101119091A - 电动机驱动电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对多相电动机提供脉冲状的驱动电流来进行驱动的电动机驱动方法。该驱动方法包括：生成具有与转矩对应的占空比的脉冲信号的步骤；对驱动中的相的绕组提供根据脉冲信号而交替地重复导通期间和截止期间的脉冲状的驱动电流的步骤；利用导通期间(Ton)的反向电压(Vu)，对于多相电动机的至少一个绕组中产生的反向电压(Vu)插补截止期间的反向电压(Toff)，生成被插补的虚拟反向电压(Vu′)的步骤；比较被插补的虚拟反向电压(Vu′)和绕组的中点电压(Vcom)而检测零交叉点，生成反向检测信号(BEMF_EDGE)的步骤；以及根据反向检测信号(BEMF_EDGE)，切换驱动对象的相的步骤。

Description

电动机驱动电路及方法

技术领域

本发明涉及对转子的旋转进行控制的技术，特别涉及对包括具有多个绕组的定子(stator)和具有磁性的转子(rotor)的电动机的旋转进行控制的电动机驱动电路。

背景技术

在小型CD(Compact Disc)装置或DVD(Digital Versatile Disc)等，使用了盘型介质的电子设备中，为了使该盘旋转而使用无刷直流电动机。无刷直流(DC)电动机一般包括具有永久磁铁的转子和具有被星形连接的多个相的绕组的定子，通过控制对绕组提供的电流来励磁绕组，并使转子对定子相对旋转来驱动。无刷DC电动机为了检测转子的旋转位置，一般具有霍尔元件或光学编码器等的传感器，根据传感器所检测的位置，切换对各相的绕组提供的电流，对转子提供合适的转矩。

为了将电动机更加小型化，提出了不使用霍尔元件等的传感器而检测转子的旋转位置的无传感器电动机(sensor less motor)(例如，参照专利文献1～3)。无传感器电动机例如通过测量电动机的中点布线的电位(以下，称为中点电压)，监视绕组上产生的反向电压(感应电压)，并通过检测成为与中点电压相等的零交叉点来得到位置信息。

已知在这样的无传感器电动机的驱动中，根据脉宽调制(Pulse WidthModulation：以下，也称为PWM)方式，控制流过相绕组的电流，调节转矩，缓慢地控制成为正弦波状和拱形状的技术。

[专利文献1]：特开平3-207250号公报

[专利文献2]：特开平10-243685号公报

[专利文献3]：特开平11-75388号公报

在采用PWM方式的情况下，电动机的绕组上流过与脉冲信号的信号电平对应的间歇性的驱动电流。图1(a)、(b)是表示在PWM方式的电动机驱动中的反向电压的波形的图。图1(a)表示零交叉点发生在导通期间Ton中的情况，图1(b)表示零交叉点发生在截止期间Toff中的情况。图1(a)从上面开始依次表示产生在驱动中的相的绕组中的反向电压Vu以及中点电压Vcom。脉冲信号Spwm(未图示)交替地重复高电平和低电平，例如在高电平的导通期间Ton的期间，绕组中流过电流，在低电平的截止期间Toff中，绕组电流被截止。其结果，如图1所示，在进行脉宽调制时，驱动中的相的绕组中产生的反向电压Vu仅在流过驱动电流的导通期间Ton中成为具有意义的电压电平，在不流过驱动电流的截止期间Toff中，反向电压Vu成为0V附近的电压。通过比较器，比较反向电压Vu和中点电压Vcom，在两个电压交叉的时刻，被检测零交叉(Zero-cross)。因此，在以往产生这样的问题：只能在导通期间Ton中检测零交叉点，不能在截止期间Toff中检测零交叉点。

即，如图1(a)所示，若零交叉点发生在导通期间Ton中时，可立即检测发生了零交叉点的定时。另一方面，若零交叉点发生在截止期间Toff中时，不能在该时刻进行电压比较，所以实际上为了检测零交叉点，必需等到下一个导通期间Ton，成为了发生时滞τ、旋转不稳定等的主要原因。

发明内容

本发明鉴于这样的状况而完成，其包括的目的在于提供一种即使在截止期间也能检测零交叉点的电动机驱动技术。

根据本发明的一个方式，可提供对多相电动机供给脉冲状的驱动电流来进行驱动的电动机驱动电路。该电动机驱动电路包括：脉冲信号生成电路，生成具有与转矩对应的占空比的脉冲信号；多个开关电路，设置在多相电动机的每个绕组上，根据来自脉冲信号生成电路的脉冲信号，对被连接的绕组的一端提供交替地重复导通期间和截止期间的脉冲状的驱动电流；反向检测电路，比较在多相电动机的至少一个绕组中产生的反向电压和绕组的中点电压来检测零交叉点，并输出反向检测信号；以及开关控制电路，根据来自反向检测电路的反向检测信号，控制多个开关电路的驱动时序。反向检测电路至少利用导通期间的反向电压，对截止期间的反向电压进行插补，并根据与被插补的虚拟反向电压、和绕组的中点电压对应的电压，检测零交叉点。

根据这样的方式，通过利用导通期间中的反向电压，对截止期间中的反向电压进行插补，生成虚拟反向电压，从而即使在截止期间中，也能够进行反向电压和绕组的中点电压的比较，可降低零交叉点的检测的时滞。

反向检测电路也可以根据某一导通期间中的第一定时的反向电压和其他导通期间中的第二定时的反向电压，检测反向电压的斜率，并利用所检测的斜率，对截止期间的反向电压进行插补。

因为反向电压的斜率大致保持一定值，因此通过利用导通期间中的斜率，可适当地对截止期间中的反向电压进行插补。

反向检测电路也可以包括：倾斜信号生成电路，根据某一导通期间中的第一定时的反向电压和其他导通期间中的第二定时的反向电压，检测反向电压的斜率，并生成锯齿状的倾斜信号，该倾斜信号具有与脉冲信号相同的周期并且具有与所检测的反向电压的斜率对应的斜率；差分信号生成电路，生成与对每个导通期间设定的规定的定时中的反向电压和中点电压的差分对应的差分信号；以及比较器，比较从差分信号生成电路输出的差分信号、和从倾斜信号生成电路输出的倾斜信号的电压值，并检测零交叉点。

这里，将每个导通期间设定的一个定时tsh的反向电压设为Vu(tsh)，中点电压设为Vcom(tsh)，将倾斜信号作为时间的函数表示为Sramp(t)。此时，从定时tsh到下一个导通期间中的定时tsh的期间的虚拟反向电压Vu′(t)表示为：

Vu′(t)＝Vu(tsh)+Sramp(t)。

考虑到，比较虚拟反向电压Vu′(t)和中点电压Vcom(tsh)等价于比较在规定的定时中的反向电压Vu(tsh)与中点电压Vcom(tsh)的差分(Vu(tsh)-Vcom(tsh))、和倾斜信号Sramp(t)。因此，通过比较反向电压Vu(tsh)与中点电压Vcom(tsh)的差分信号、和倾斜信号Sramp(t)，可以合适地检测零交叉点。

差分信号生成电路也可以包括：在每个规定的定时，分别对反向电压和中点电压进行采样保持的第1、第2采样保持电路，也可以生成与根据第1、第2采样保持电路所采样保持的反向电压和中点电压的差分对应的差分信号。

通过使用采样保持电路，可以在脉冲信号的一个周期内，保持定时tsh的反向电压Vu(tsh)和中点电压Vcom(tsh)的值。

倾斜信号生成电路也可以是包括：第1采样保持电路，对某一导通期间的反向电压进行采样保持；以及第2采样保持电路，对其他导通期间的反向电压进行采样保持，并根据第1、第2采样保持电路的输出电压的差，设定倾斜信号的斜率。

通过使用两个采样保持电路，可得到在两个不同时刻的反向电压，可检测反向电压的斜率。

倾斜信号生成电路也可以还包括：放大器，放大第1、第2采样保持电路的输出电压的差；以及倾斜设定电路，在脉冲信号的周期期间，使倾斜信号的电压值以一定的斜率放大，以使放大器的输出电压成为倾斜信号的峰值电压。

此时，通过根据第1、第2采样保持电路的输出电压的差来改变倾斜信号的峰值电压，从而可以根据反向电压的斜率改变倾斜信号的斜率。

倾斜设定电路也可以包括：计数器电路，在脉冲信号的每个周期被重置并开始计数；以及数字模拟变换器，对计数器电路的输出信号进行数字模拟变换，也可以将放大器的输出电压作为数字模拟变换器的基准电压。

脉冲信号生成电路也可以包括：振荡器，输出规定的周期的三角波信号；以及比较器，比较从振荡器输出的三角波信号和指示转矩的信号的各自的电压值，并输出脉冲信号。倾斜信号生成电路也可以包括：放大器，放大第1、第2采样保持电路的输出电压的差；以及倾斜调节电路，通过使用放大器的输出电压来调节从振荡器输出的三角波信号的斜率，从而生成倾斜信号。

反向检测电路也可以包括：两个采样保持电路，对在各相的绕组中产生的反向电压以及中点电压中被选择的一个进行采样保持；控制电路，根据倾斜设定模式和零交叉检测模式的两个模式，分别对两个采样保持电路指示成为采样保持的对象的电压；倾斜信号生成电路，生成倾斜信号，该倾斜信号具有与脉冲信号相同的周期，并具有根据在倾斜设定模式中的两个采样保持电路的输出电压的差分而设定的斜率；以及比较器，比较与在零交叉检测模式中的两个采样保持电路的输出电压的差分对应的电压、和从倾斜信号生成电路输出的倾斜信号的电压值，并检测零交叉点。控制电路也可以在倾斜设定模式中，在某一导通期间中的第1定时，对一个采样保持电路指示其对产生在当前驱动中的相的绕组中的反向电压进行采样保持；在其他的导通期间中的第2定时，对另一个采样保持电路指示其对产生在当前驱动中的相的绕组中的反向电压进行采样保持，也可以在零交叉检测模式中，在对每个导通期间设定的规定的定时，对一个采样保持电路指示以使其对产生在当前驱动中的相的绕组中的反向电压进行采样保持，对另一个采样保持电路指示以使其对中点电压进行采样保持。

电动机驱动电路也可以被一体集成在一个半导体衬底上。“一体集成”也可以包括电路的全部构成元件被形成在半导体衬底上的情况或电路的主要结构元件被一体集成的情况，一部分电阻或电容器等也可以设置在半导体衬底的外部以用于调节电路常数。

本发明的其他方式是盘装置。该装置包括：主轴电动机，使盘旋转；以及上述电动机驱动电路，驱动主轴电动机。

根据这样的方式，可减少零交叉检测时的时滞，可抑制盘的不稳定旋转。

根据本发明的其他方式，可提供对多相电动机供给脉冲状的驱动电流来进行驱动的电动机驱动方法。该电动机驱动方法包括：生成具有与转矩对应的占空比的脉冲信号的步骤；对驱动中的相的绕组提供根据脉冲信号而交替地重复导通期间和截止期间的脉冲状的驱动电流的步骤；对于多相电动机的至少一个绕组中产生的反向电压，利用导通期间的反向电压，对截止期间的反向电压进行插补，生成被插补的虚拟反向电压的步骤；比较被插补的虚拟反向电压和绕组的中点电压，检测零交叉点，并生成反向检测信号的步骤；以及根据反向检测信号，切换驱动对象的相的步骤。

在一个方式中，电动机驱动方法也可以还包括：根据在某一导通期间中的第1定时的反向电压和在其他的导通期间中的第2定时的反向电压，检测反向电压的斜率的步骤；以及利用所检测的斜率，对截止期间的反向电压进行插补的步骤。

在一个方式中，电动机驱动方法也可以还包括：根据在某一导通期间中的第1定时的反向电压和在其他的导通期间中的第2定时的反向电压，检测反向电压的斜率的步骤；生成锯齿状的倾斜信号的步骤，该倾斜信号具有与脉冲信号相同的周期，并具有与所检测的反向电压的斜率对应的斜率；生成对每个导通期间设定的规定的定时中的反向电压和中点电压的差分对应的差分信号的步骤；以及比较差分信号和倾斜信号的电压值，并检测零交叉点的步骤。

根据本发明，可减小检测零交叉点时的时滞。

附图说明

图1(a)和图1(b)是表示在PWM方式的电动机驱动中的反向电压的波形的图。

图2是表示实施方式的电动机驱动电路的结构的方框图。

图3是表示反向检测电路的功能的图。

图4是表示实施方式的反向检测电路的结构的方框图。

图5是表示图4的反向检测电路的动作的时序图。

图6是表示倾斜信号生成电路的结构例子的电路图。

图7是表示图5的倾斜设定电路的第1结构例子的方框图。

图8是表示图2的脉冲信号生成电路以及图6的倾斜设定电路的第2结构例子的方框图。

图9是表示差分信号生成电路的结构例子的电路图。

图10是表示反向检测电路的优选结构例子的方框图。

图11是图10的反向检测电路的动作时序图。

图12是表示安装了图2的电动机驱动电路的盘装置的结构的方框图。

标号说明

100电动机驱动电路  10开关电路  20反向检测电路  22倾斜信号生成电路  23倾斜设定电路  24差分信号生成电路  26比较器  30开关控制电路  32驱动定时生成电路  34驱动信号合成电路  40计数器电路  42D/A变换器  50脉冲信号生成电路  110电动机  210拾音器(pick up)212信号处理部分  214盘  SH1采样保持电路  SH2采样保持电路  SH3采样保持电路  SH4采样保持电路  AMP1放大器

具体实施方式

图2是表示实施方式的电动机驱动电路100的结构的方框图。电动机驱动电路100对无传感器无刷DC电动机(以下，简称为“电动机110”)提供驱动电流来控制其旋转。在本实施方式中，成为驱动对象的电动机110是包括U相、V相、W相的绕组Lu、Lv、Lw的三相DC电动机。

电动机驱动电路100包括：被总称为开关电路10的开关电路10u、10v、10w；反向检测电路20；开关控制电路30；脉冲信号生成电路50。电动机驱动电路100作为功能IC而一体集成在一个半导体衬底上。例如，电动机驱动电路100通过对多相电动机110提供脉冲状的驱动电流的PWM(Pulse WidthModulation)方式来驱动，以使得到期望的转矩。

开关电路10u、10v、10w被设置在电动机110的每个绕组Lu、Lv、Lw。开关电路10u、10v、10w例如包含被串联连接在电源电压和接地电位之间的高侧开关和低侧开关，两个开关的连接点连接到绕组上。高侧开关和低侧开关的控制端子上分别被输入驱动信号DRV_H(U、V、W)和驱动信号DRV_L(U、V、W)。开关电路10u、10v、10w对被连接的绕组的一端，在高侧开关导通的状态下施加高电平的电压，在低侧开关导通的状态下施加低电平的电压。此外，通过高侧开关和低侧开关同时截止，被设定为高阻抗状态。在图2中，驱动信号DRV_H(U、V、W)和DRV_L(U、V、W)简单地表示为DRV。开关电路10根据来自后述的脉冲信号生成电路50的脉冲信号Spwm，对被连接的绕组的一端提供交替地重复导通期间Ton和截止期间Toff的脉冲状的驱动电流。

反向检测电路20比较在电动机110的至少一个绕组中产生的反向电压(Vu、Vv、Vw)和绕组的中点电压Vcom来检测零交叉点，并输出反向检测信号BEMF_EDGE。在本实施方式中，说明了反向检测电路20监视产生在U相的绕组Lu中的反向电压Vu和中点电压Vcom，生成反向检测信号BEMF_EDGE的情况。可根据相同的方法，对V相和W相检测零交叉点。通过反向检测电路20所生成的反向检测信号BEMF_EDGE输出到开关控制电路30。在后面详细叙述反向检测电路20。

脉冲信号生成电路50生成至少按照电动机110的目标转矩而改变占空比的脉冲宽度调制信号(以下，称为脉冲信号Spwm)。脉冲信号生成电路50比较三角波或锯齿波状的周期信号Sosc、和指示转矩的信号的电平，并根据大小关系而改变PWM信号Spwm的高电平和低电平的期间。另外，脉冲信号生成电路50也可以由模拟电路或数字电路的任一个构成。脉冲信号生成电路50也可以是，为了缓慢地改变流过绕组Lu、Lv、Lw的绕组电流而合成目标转矩和正弦波状或拱形状的控制波形，生成PWM信号Spwm。

开关控制电路30接受来自脉冲信号生成电路50的PWM信号Spwm和来自反向检测电路20的反向检测信号BEMF_EDGE。开关控制电路30根据反向检测信号BEMF_EDGE，控制多个开关电路10u、10v、10w的导通/截止状态的驱动时序。而且，开关控制电路30根据PWM信号Spwm，对包含在多个开关电路10u、10v、10w的高侧开关以及低侧开关的至少一个进行开关控制。

开关控制电路30包括驱动定时生成电路32和驱动信号合成电路34。驱动定时生成电路32中，被输入反向检测信号BEMF_EDGE。驱动定时生成电路32根据反向检测信号BEMF_EDGE，生成指示驱动定时的驱动信号DRV。驱动信号合成电路34合成驱动信号DRV和PWM信号Spwm，输出驱动信号DRV_H(u、v、w)和DRV_L(u、v、w)，控制开关电路10u、10v、10w的状态。

接着，详细说明反向检测电路20。在本实施方式的反向检测电路20中，被输入反向电压Vu和中点电压Vcom。反向检测电路20至少利用导通期间Ton的反向电压，对截止期间Toff的反向电压进行插补，并根据与被插补的虚拟反向电压Vu′和绕组的中点电压Vcom对应的电压，检测零交叉点。

图3是表示反向检测电路20的功能的图。在图3中，实线表示实际的反向电压Vu，虚线表示虚拟反向电压Vu′。通过利用虚拟反向电压Vu′和中点电压Vcom，可检测截止期间Toff的零交叉点。

反向检测电路20也可以根据反向电压Vu1和反向电压Vu2来检测反向电压Vu的斜率α，并利用所检测的斜率α，对截止期间Toff的反向电压Vu进行插补，所述反向电压Vu1是对应于某一脉冲信号Spwm1的导通期间Ton中的第1定时t1的反向电压，所述反向电压Vu2是对应于其他脉冲信号Spwm2的导通期间Ton中的第2定时t2的反向电压。如图3所示，因反向电压Vu的斜率大致保持一定值，所以可通过利用导通期间Ton中的反向电压Vu，对截止期间Toff进行插补。如图3所示，脉冲信号Spwm1和Spwm2可以是相邻的脉冲，也可以是相离的部位的脉冲。第1定时t1和第2定时t2的间隔是脉冲信号Spwm的周期Tp的整数倍并取一定值，因此，电压Vu2和Vu1的差电压ΔV表示反向电压Vu的斜率α。

反向检测电路20也可以进行以下的处理。

(1)根据反向电压Vu1和反向电压Vu2来检测反向电压Vu的斜率α，所述反向电压Vu1是对应于某一脉冲信号的导通期间中的第1定时t1的反向电压，所述反向电压Vu2是对应于其他脉冲信号的导通期间中的第2定时t2的反向电压。

(2)生成锯齿波状的倾斜信号Sramp，该信号具有与脉冲信号Spwm相同的周期Tp，并且具有与所检测的反向电压Vu的斜率α对应的斜率α′。

(3)生成差分信号Sdiff，该信号对应于对每个导通期间设定的规定的定时tsh中的反向电压Vu和中点电压Vcom的差分。

(4)比较差分信号Sdiff和倾斜信号Sramp的电压值，检测零交叉点。

图4是表示实施方式的反向检测电路20的结构的方框图。反向检测电路20包括：倾斜信号生成电路22、差分信号生成电路24、比较器26。倾斜信号生成电路22是执行上述(1)和(2)的处理的模块，差分信号生成电路24是执行上述(3)的处理的模块，比较器26是执行上述(4)的处理的模块。

即，倾斜信号生成电路22根据反向电压Vu1和反向电压Vu2来检测反向电压Vu的斜率α，所述反向电压Vu1是对应于某一脉冲信号Spwm1的导通期间Ton中的第1定时t1的反向电压，所述反向电压Vu2是对应于其他脉冲信号Spwm2的导通期间Ton中的第2定时t2的反向电压。而且，倾斜信号生成电路22生成锯齿波状的倾斜信号Sramp，该倾斜信号具有与脉冲信号Spwm相同的周期Tp，并且具有与所检测的反向电压Vu的斜率α对应的斜率α′。在驱动了某一相之后，下一次再驱动相同相的情况下，反向电压Vu的斜率α也取相同的值。因此，倾斜信号Sramp的斜率α′在设定一次之后，长时间无需再设定。

差分信号生成电路24生成差分信号Sdiff，该差分信号Sdiff对应于对每个导通期间Ton设定的规定的定时tsh中的反向电压Vu和中点电压Vcom的差分(Vu-Vcom)。

比较器26比较从差分信号生成电路24输出的差分信号Sdiff和从倾斜信号生成电路22输出的倾斜信号Sramp的电压值，并检测零交叉点。比较器26的输出作为反向检测信号BEMF_EDGE输出。

图5是表示图4的反向检测电路20的动作的时序图。即，图5表示通过反向检测电路20实现的上述(1)～(4)的处理。规定的定时tsh被设定在每个脉冲信号Spwm的导通期间。在每个该定时tsh，反向电压Vu和中点电压Vcom被采样保持，被生成差分信号Sdiff。通过倾斜信号生成电路22生成的倾斜信号Sramp的斜率α′与反向电压Vu的斜率α对应地被设定。当倾斜信号Sramp和差分信号Sdiff交叉时，通过比较器26检测零交叉点，反向检测信号BEMF_EDGE成为规定的电平(例如，高电平)。

此时，虚拟反向电压Vu′(t)利用倾斜信号Sramp(t)可表示为

Vu′(t)＝Vu(tsh)+Sramp(t)。

考虑到，比较虚拟反向电压Vu′(t)和中点电压Vcom(tsh)等价于比较规定的定时tsh中的反向电压Vu(tsh)与中点电压Vcom(tsh)的差分(Vu(tsh)-Vcom(tsh))、和倾斜信号Vramp(t)。因此，根据图4的反向检测电路20，通过比较反向电压Vu(tsh)与中点电压Vcom(tsh)的差分信号、和倾斜信号Vramp(t)，可检测零交叉点。

根据本实施方式的电动机驱动电路100，对截止期间Toff中的反向电压Vu进行插补，并与中点电压Vcom进行比较，因此可适当地检测截止期间Toff中发生的零交叉点。其结果，可以控制在以往的电路中发生的时滞，可以减少电动机110的不稳定旋转。

而且，根据本实施方式的电动机驱动电路100，对导通期间中的定时tsh的反向电压Vu的值进行插补来检测零交叉点，因此可排除反向噪声的影响。其结果，即使不进行在以往的电路中进行的屏蔽处理，也能够稳定地检测零交叉点。

以下，说明更具体的电路结构。

图6是表示倾斜信号生成电路22的结构例子的电路图。倾斜信号生成电路22包括采样保持电路SH1、SH2、放大器AMP1、倾斜设定电路23。

在对应于某一脉冲信号Spwm1的导通期间中的第1定时t1，采样保持电路SH1对反向电压Vu进行采样保持。在对应于其他脉冲信号Spwm2的导通期间中的第2定时t2，采样保持电路SH2对反向电压Vu进行采样保持。放大器AMP1放大采样保持电路SH1、SH2的输出电压Vu1、Vu2的差。放大器AMP1的输出信号Sα随着反向信号的斜率α而变化。在脉冲信号Spwm的周期Tp期间，倾斜设定电路23使倾斜信号Sramp的电压值放大，以使放大器AMP1的输出电压Sα成为倾斜信号Sramp的峰值电压。这样，倾斜信号生成电路22根据采样保持电路SH1、SH2的输出电压Vu1、Vu2的差，设定倾斜信号Sramp的斜率。

图7是表示图5的倾斜设定电路23的第一结构例子的方框图。倾斜设定电路23a包括计数器电路40、D/A变换器42。

计数器电路40是根据时钟信号CK进行计数的数字计数器。相对于脉冲信号Spwm的频率，时钟信号CK的频率被设定为非常高。计数器电路40在脉冲信号Spwm的每个周期Tp被重置。D/A变换器42对计数器电路40的输出信号进行数字模拟变换。D/A变换器42根据上侧的基准电压VrefH和下侧的基准电压VrefL，进行数字模拟变换。在图7的倾斜设定电路23a中，将图6的放大器AMP1的输出电压Sα作为上侧的基准电压VrefH输入。

因计数器电路40在脉冲信号Spwm的每个周期被重置，所以计数器电路40的输出信号Scount的值成为具有与脉冲信号Spwm相同周期的斜面(ramp)波形。通过D/A变换器42，倾斜信号Sramp的峰值电压根据放大器AMP1的输出信号Sα而被设定。根据图7的倾斜设定电路23a，倾斜信号Sramp的斜率根据两个反向电压Vu1、Vu2的差分而被设定。

图8是表示图2的脉冲信号生成电路50和图6的倾斜设定电路23的第2结构例子的方框图。脉冲信号生成电路50包括：振荡器52，输出规定的周期的三角波信号；比较器54，比较从振荡器52输出的三角波信号Vsaw和指示转矩的信号Strq的各自的电压值，并输出脉冲信号Spwm。

倾斜设定电路23b包括放大器AMP3和倾斜调节电路25。放大器AMP3放大图5的采样保持电路SH1、SH2的输出电压Vu1、Vu2的差。该放大器AMP3对应于图5的放大器AMP1。倾斜调节电路25通过使用放大器AMP3的输出电压Sα，调节从振荡器52输出的三角波信号Vsaw的斜率，从而生成倾斜信号Sramp。根据图8的电路，也可以根据两个反向电压Vu1、Vu2设定倾斜信号Sramp的斜率。

倾斜设定电路23的第3结构例子是，通过恒流对电容器充电的时间常数电路。此时，根据放大器AMP3的输出信号Sα，设定恒流的值，并根据该恒流，对电容器充电。通过在每个周期Tp对电容器中蓄积的电荷进行重置，可生成倾斜信号Sramp。在倾斜设定电路23的结构中，除了第1至第3结构例子之外，还可以考虑各种变形，并且这样的变形也应当包括在本发明的范围内。

图9是表示差分信号生成电路24的结构例子的电路图。差分信号生成电路24包括采样保持电路SH3、SH4、放大器AMP2。采样保持电路SH3、SH4分别在每个规定的定时tsh，对反向电压Vu和中点电压Vcom进行采样保持。放大器AMP2也可以放大通过采样保持电路SH3、SH4被采样保持的反向电压Vu和中点电压Vcom的差分(Vu-Vcom)，并将对应于差分的信号作为差分信号Sdiff而输出。

图10是表示反向检测电路20的优选的结构例子的方框图。图10的反向检测电路20a在倾斜设定模式和零交叉检测模式的两个模式中动作。在倾斜设定模式中，为了生成倾斜信号Sramp，进行检测反向电压Vu的斜率α的处理。在零交叉检测模式中，根据倾斜信号Sramp和差分信号Sdiff，检测零交叉点。

反向检测电路20a包括：采样保持电路SH10、SH11、选择器电路60、62、控制电路64、倾斜信号生成电路22、放大器AMP4、比较器26。

将绕组中产生的反向电压Vu和中点电压Vcom输入选择器电路60、62。在图10中未图示，但选择器电路60、62中也可以被输入V相、W相的反向电压Vv、Vw。选择器电路60、62按照控制电路64的指示，选择被输入的电压中的一个，并输出到采样保持电路SH10、SH11。采样保持电路SH10、SH11对通过选择器电路60、62被选择的电压进行采样保持。放大器AMP4放大采样保持电路SH10、SH11的输出电压Vx1、Vx2的差分(Vx1-Vx2)。

控制电路64根据倾斜设定模式和零交叉检测模式的两个模式，控制选择器电路60、62，对成为两个采样保持电路SH10、SH11各自的采样保持对象的电压进行切换。

具体地说，控制电路64在倾斜设定模式中，在对应于某一脉冲信号的导通期间中的第1定时t1，对一个采样保持电路SH10指示其对产生在当前的驱动中的相的绕组中的反向电压Vu进行采样保持，在对应于其他脉冲信号的导通期间中的第2定时t2，对另一个采样保持电路SH11指示其对产生在当前的驱动中的相的绕组中的反向电压Vu进行采样保持。

在倾斜设定模式中，图10的采样保持电路SH10、SH11、放大器AMP4分别起到与图6的采样保持电路SH1、SH2、放大器AMP1相同的功能，电压成为Vx1＝Vu1、Vx2＝Vu2。倾斜信号生成电路22生成倾斜信号Sramp，该信号具有与脉冲信号Spwm相同的周期，并具有对应于倾斜设定模式中的两个采样保持电路SH10、SH11的输出电压Vx1、Vx2的差分而被设定的斜率。

此外，在零交叉检测模式中，用被设定在每个导通期间的规定的定时tsh，控制电路64进行指示，以使一个采样保持电路SH10对当前驱动中的相的绕组中产生的反向电压Vu进行采样保持，另一个采样保持电路SH11对中点电压Vcom进行采样保持。

在零交叉检测模式中，图10的采样保持电路SH10、SH11、放大器AMP4分别起到与图9的采样保持电路SH3、SH4、AMP2相同的功能，成为Vx1＝Vu、Vx2＝Vcom。因此，在零交叉检测模式中，放大器AMP4的输出电压Vx3和差分信号Sdiff等价。

比较器26比较零交叉检测模式中的放大器AMP4的输出电压Vx3、和从倾斜信号生成电路22输出的倾斜信号Sramp的电压值，并检测零交叉点。

图11是图10的反向检测电路20的动作时序图。零交叉检测模式用ZC表示，倾斜设定模式用SLOPE表示。在零交叉检测模式ZC中，采样保持电路SH10、SH11分别在每个规定的定时tsh，对反向电压Vu和中点电压Vcom进行采样保持。

若在时刻tzc检测到零交叉点时，控制电路64在下一个定时tsh′，不进行采样保持电路SH10的采样保持动作，继续保持前一次的反向电压Vu。此外，在定时tsh′，使采样保持电路SH11采样保持中点电压Vcom。即，在图11的时序图中，从检测到零交叉点之后的定时tsh′到下一个定时tsh″为止的期间被设定为倾斜设定模式SLOPE。在倾斜设定模式SLOPE的期间，可根据通过采样保持电路SH10、SH11而被采样保持的反向电压Vu1、Vu2，检测反向电压Vu的斜率α。即，可检测跨过零交叉点的期间的反向电压的斜率。所检测的斜率α用于，在下一次驱动U相时，生成倾斜信号Sramp。

根据图10的反向检测电路20，可共有用于检测反向电压Vu的斜率α的采样保持电路、和用于生成反向电压Vu与中点电压Vcom的差分的采样保持电路，可缩小电路面积。而且，可共有用于放大采样保持电路的输出电压的差分的放大器。

最后，说明实施方式的电动机驱动电路100适于使用的应用。图12是表示搭载了图2的电动机驱动电路100的盘装置200的结构的方框图。盘装置200是对CD或DVD等的光盘进行记录、再现处理的单元，搭载在CD播放器或DVD播放器、个人计算机等的电子设备。盘装置200包括：拾音器210、信号处理部分212、盘214、电动机110以及电动机驱动电路100。

拾音器210对盘214发射激光来写入所希望的数据，或者通过读入反射的光来读出被写入盘214的数据。信号处理单元212对通过拾音器210读写的数据，进行放大处理、A/D变换或者D/A变换等的需要的信号处理。电动机110是用于使盘214旋转而设置的主轴电动机。如图6所示的盘装置200特别需要小型化，所以电动机110使用没有用到霍尔元件等的无传感器类型。本实施方式的电动机驱动装置100适用于稳定地驱动这样的无传感器的主轴电动机。

以上，基于实施方式说明了本发明。但本领域的技术人员应该理解这些实施方式仅是例示，它们的各结构要素或各处理程序的组合可以有各种变形例，而且这样的变形例也属于本发明的范围内。

在实施方式中，说明了驱动3相电动机的情况，但本发明也可以适用于3相之外的无传感器电动机的驱动。例如，也可以是5相电动机。

此外，在实施方式中，说明了比较U相的反向电压Vu和中点电压Vcom进行零交叉点的检测的情况，但本发明并不限于此。例如，也可以根据反向检测电路20，检测U相、V相、W相各自的反向电压，生成反向检测信号BEMF_EDGE。

此外，在实施方式中，在相电压Vu上升的过程中，通过检测成为Vu＞Vcom的状态来检测零交叉点，但本发明并不限于此，反向检测电路20也可以在相电压Vu下降的过程中，通过检测成为Vu＜Vcom的状态来检测零交叉点。

在实施方式中说明的信号的高电平和低电平的逻辑的设定只是一个例子，在逻辑电路块的构成上可以考虑各种变形例，而且这样的变形例也属于本发明的范围内。

Claims (14)

1.一种电动机驱动电路，对多相电动机提供脉冲状的驱动电流来进行驱动，其特征在于，该电路包括：

脉冲信号生成电路，生成具有与转矩对应的占空比的脉冲信号；

多个开关电路，设置在所述多相电动机的每个绕组上，根据来自所述脉冲信号生成电路的所述脉冲信号，对被连接的绕组的一端提供交替地重复导通期间和截止期间的脉冲状的驱动电流；

反向检测电路，比较在所述多相电动机的至少一个绕组中产生的反向电压、和绕组的中点电压而检测零交叉点，并输出反向检测信号；以及

开关控制电路，根据来自所述反向检测电路的所述反向检测信号，控制所述多个开关电路的驱动时序，

所述反向检测电路至少利用所述导通期间的反向电压，对所述截止期间的反向电压进行插补，并根据与被插补的虚拟反向电压、和所述绕组的中点电压对应的电压，检测零交叉点。

2.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，

所述反向检测电路根据某一导通期间中的第一定时的反向电压和其他导通期间中的第二定时的反向电压，检测所述反向电压的斜率，并利用所检测的斜率，对所述截止期间的反向电压进行插补。

3.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，

所述反向检测电路包括：

倾斜信号生成电路，根据某一导通期间中的第一定时的反向电压和其他导通期间中的第二定时的反向电压，检测所述反向电压的斜率，并生成锯齿状的倾斜信号，该倾斜信号具有与所述脉冲信号相同的周期并且具有与所检测的所述反向电压的斜率对应的斜率；

差分信号生成电路，生成与对每个所述导通期间设定的规定的定时中的所述反向电压和所述中点电压的差分对应的差分信号；以及

比较器，比较从所述差分信号生成电路输出的所述差分信号、和从所述倾斜信号生成电路输出的所述倾斜信号的电压值，并检测零交叉点。

4.如权利要求3所述的电动机驱动电路，其特征在于，

所述差分信号生成电路包括：在每个所述规定的定时，分别对所述反向电压和所述中点电压进行采样保持的第1、第2采样保持电路，

并生成与通过所述第1、第2采样保持电路所采样保持的所述反向电压以及所述中点电压的差分对应的差分信号。

5.如权利要求3所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述倾斜信号生成电路包括：

第1采样保持电路，对某一导通期间中的反向电压进行采样保持；以及

第2采样保持电路，对其他导通期间中的反向电压进行采样保持，

并根据所述第1、第2采样保持电路的输出电压的差，设定所述倾斜信号的斜率。

6.如权利要求5所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述倾斜信号生成电路还包括：

放大器，放大所述第1、第2采样保持电路的输出电压的差；以及

倾斜设定电路，在所述脉冲信号的周期期间，使所述倾斜信号的电压值以一定的斜率放大，以使所述放大器的输出电压成为所述倾斜信号的峰值电压。

7.如权利要求6所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述倾斜设定电路包括：

计数器电路，在所述脉冲信号的每个周期被重置，并开始计数；以及

数字模拟变换器，对所述计数器电路的输出信号进行数字模拟变换，

并将所述放大器的输出电压作为所述数字模拟变换器的基准电压。

8.如权利要求5所述的电动机驱动电路，其特征在于，

所述脉冲信号生成电路包括：

振荡器，输出规定的周期的三角波信号；以及

比较器，比较从所述振荡器输出的所述三角波信号和指示转矩的信号的各自的电压值，并输出所述脉冲信号，

所述倾斜信号生成电路包括：

放大器，放大所述第1、第2采样保持电路的输出电压的差；以及

倾斜调节电路，通过使用所述放大器的输出电压，调节从所述振荡器输出的所述三角波信号的斜率，从而生成所述倾斜信号。

9.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，

所述反向检测电路包括：

两个采样保持电路，在各相的绕组中产生的反向电压以及所述中点电压中，对被选择的一个进行采样保持；

控制电路，根据倾斜设定模式和零交叉检测模式的两个模式，对所述两个采样保持电路分别指示成为采样保持的对象的电压；

倾斜信号生成电路，生成倾斜信号，该倾斜信号具有与所述脉冲信号相同的周期，并具有根据在所述倾斜设定模式中的所述两个采样保持电路的输出电压的差分而设定的斜率；以及

比较器，比较在与所述零交叉检测模式中的所述两个采样保持电路的输出电压的差分对应的电压、和从所述倾斜信号生成电路输出的所述倾斜信号的电压值，并检测零交叉点，

所述控制电路在所述倾斜设定模式中，在某一导通期间中的第1定时，对一个采样保持电路指示其对产生在当前驱动中的相的绕组中的反向电压进行采样保持；在其他的导通期间中的第2定时，对另一个采样保持电路指示其对产生在当前驱动中的相的绕组中的反向电压进行采样保持，

所述控制电路在所述零交叉检测模式中，在对每个所述导通期间设定的规定的定时，对一个采样保持电路指示以使其对产生在当前驱动中的相的绕组中的反向电压进行采样保持，对另一个采样保持电路指示以使其对所述中点电压进行采样保持。

10.如权利要求1至9的任一项所述的电动机驱动电路，其特征在于，

该电动机驱动电路被一体集成在一个半导体衬底上。

11.一种盘装置，其特征在于，它包括：

主轴电动机，使盘旋转；以及

如权利要求1至8的任一项所述的电动机驱动电路，驱动所述主轴电动机。

12.一种电动机驱动方法，对多相电动机提供脉冲状的驱动电流来驱动，其特征在于，该方法包括：

生成具有与转矩对应的占空比的脉冲信号的步骤；

对驱动中的相的绕组提供根据所述脉冲信号而交替地重复导通期间和截止期间的脉冲状的驱动电流的步骤；

对于所述多相电动机的至少一个绕组中产生的反向电压，利用所述导通期间的反向电压，对所述截止期间的反向电压进行插补，生成被插补的虚拟反向电压的步骤；

比较所述被插补的虚拟反向电压和绕组的中点电压，检测零交叉点，并生成反向检测信号的步骤；以及

根据所述反向检测信号，切换驱动对象的相的步骤。

13.如权利要求12所述的电动机驱动方法，其特征在于，它还包括：

根据在某一导通期间中的第1定时的反向电压和在其他的导通期间中的第2定时的反向电压，检测所述反向电压的斜率的步骤；以及

利用所检测的斜率，对所述截止期间的反向电压进行插补的步骤。

14.如权利要求12所述的电动机驱动方法，其特征在于，它还包括：

根据在某一导通期间中的第1定时的反向电压和在其他的导通期间中的第2定时的反向电压，检测所述反向电压的斜率的步骤；

生成锯齿状的倾斜信号的步骤，该倾斜信号具有与所述脉冲信号相同的周期，并且具有与所检测的所述反向电压的斜率对应的斜率；

生成与对每个所述导通期间设定的规定的定时中的所述反向电压和所述中点电压的差分对应的差分信号的步骤；以及

比较所述差分信号和所述倾斜信号的电压值，检测零交叉点的步骤。

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