CN101267175B - 进给电动机的锁定检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的进给电动机的锁定检测装置，检测进给电动机(M)的反电动势电压，并根据其大小对进给电动机(M)是驱动状态还是非驱动状态进行判定。

Description

进给电动机的锁定检测装置

技术领域

本发明涉及对进给电动机是驱动状态还是非驱动状态进行判定的锁定检测装置。

背景技术

一直以来，在光盘驱动装置中，作为检测出光拾器是否由进给电动机驱动至驱动界限位置(光盘的最内周或最外周)的机构，采用机械开关(machanics switch)或光电传感器开关(例如参照特开2000-173205号公报、特开平11-328887号公报、特开2000-67437号公报)。

的确，如果是上述以往的光盘驱动装置，则检测到光拾器已经到达驱动界限位置后能够使进给电动机停止。

然而，在上述以往的光盘驱动装置中，因为采用机械开关或光电传感器开关，故导致零件成本上升或安装基板的大型化。再有，在采用机械开关的情况下，必须考虑光拾器的机械上的偏差，在采用光电传感器开关的情况下，必须考虑激光光量的偏差或反射光量的偏差，因此其设定变得非常困难。

另外，上述课题不仅在光盘驱动装置中产生，是采用进给电动机的任何装置都存在的课题。

发明内容

本发明鉴于上述问题点，其目的在于提供一种能够对进给电动机是驱动状态还是非驱动状态进行判定，而不会导致零件成本的上升或安装基板的大型化的锁定检测装置。

为了达成上述目的，本发明的锁定检测装置包括：第1输入信号生成电路，其根据检测判定信号生成第1输入信号；第1电动机驱动器，其根据第1输入信号和第1驱动器控制信号，输出用于驱动电动机的第1输出信号；第1反电动势电压检测电路，其根据第1输出信号和第1反电动势检测控制信号，输出第1反电动势电压；第1磁极切换检测电路，其根据第1输入信号，检测电动机的磁极的切换，输出第1磁极切换检测信号；和驱动/非驱动判定电路，其根据第1磁极切换检测信号，输出第1驱动器控制信号和第1反电动势检测控制信号，并根据第1反电动势电压的大小，判定电动机是处于驱动状态还是非驱动状态，输出检测判定信号。

再有，本发明的锁定检测装置还具有：第2输入信号生成电路，其根据检测判定信号生成第2输入信号；第2电动机驱动器，其根据第2输入信号和第2驱动器控制信号，输出用于驱动电动机的第2输出信号；第2反电动势电压检测电路，其根据第2输出信号和第2反电动势检测控制信号，输出第2反电动势电压；和第2磁极切换检测电路，其根据第2输入信号，检测电动机的磁极的切换，输出第2磁极切换检测信号，其中，驱动/非驱动判定电路，根据第2磁极切换检测信号，输出第2驱动器控制信号和第2反电动势检测控制信号，并根据第2反电动势电压的大小，判定电动机是处于驱动状态还是非驱动状态，输出检测判定信号。

另外，本发明的锁定检测装置中，第1反电动势电压检测电路，在电动机的磁极切换点附近进行第1反电动势电压的检测。

另外，本发明的锁定检测装置中，驱动/非驱动判定电路，在检测第1反电动势电压时输出第2驱动器控制信号，使第2电动机驱动器的工作停止。

另外，本发明的锁定检测装置中，驱动/非驱动判定电路，根据第1反电动势电压的大小和第2反电动势电压的大小来判定电动机是驱动状态还是非驱动状态。

另外，根据以下参照附图对实施方式进行的说明，可以更加清楚本发明的其他的特征、要素、步骤、效果以及特性。

附图说明

图1是表示装载了本发明涉及的进给电动机的锁定检测装置的电气设备的一个实施方式的框图。

图2是用于说明进给电动机M的锁定检测动作的图。

图3是用于说明反电动势电压检测时的PWM停止控制的图。

图4是表示电动机特性的一例的图。

图5A、图5B是用于对本发明的进给电动机的锁定检测控制和主轴电动机的转速检测控制的相异点进行对比的图。

图6是用于说明进给电动机M的锁定检测动作的另一例的图。

图7是表示驱动/非驱动判定电路5的一个构成例的框图。

图8是表示驱动/非驱动判定电路5的另一构成例的框图。

具体实施方式

图1是表示装载了本发明涉及的进给电动机的锁定检测装置的电气设备(DVD驱动装置、CD驱动装置、蓝光盘驱动装置、汽车音响、可携式摄像机等采用进给电动机的全部装置)的一个实施方式的框图。

如图1所示，本实施方式的电气设备除了具有进给电动机M、输入信号生成电路1a、1b和进给电动机驱动器2a、2b以外，作为判定上述进给电动机M为驱动状态还是非驱动状态的锁定检测装置，还具有：磁极切换检测电路3a、3b、反电动势电压检测电路4a、4b以及驱动/非驱动判定电路5。

进给电动机M，是构成为具有A相的电动机线圈La和B相的电动机线圈Lb的两相进给电动机(包括DC电动机及步进电动机)。电动机线圈La的一端，连接进给电动机驱动器2a的第一输出端(A相输出信号AO+的施加端)。电动机线圈La的另一端连接进给电动机驱动器2a的第二输出端(A相输出信号AO-的施加端)。电动机线圈Lb的一端连接进给电动机驱动器2b的第一输出端(B相输出信号BO+的施加端)。电动机线圈Lb的另一端连接进给电动机驱动器2b的第二输出端(B相输出信号BO-的施加端)。

输入信号生成电路1a是生成正弦波状的A相输入信号AI并将其送到进给电动机驱动器2a与磁极切换检测电路3a的机构。输入信号生成电路1b是生成正弦波状的B相输入信号BI并将其送到进给电动机驱动器2b与磁极切换检测电路3b的机构。其中A相输入信号AI与B相输入信号BI彼此的相位错开90度。再有，输入信号生成电路1a、1b还具备根据检测判定信号S4停止输入信号AI、BI的生成动作的功能，关于该功能将在后面详细说明。

进给电动机驱动器2a，是根据A相输入信号AI生成矩形波状的A相输出信号AO+、AO-，并将其施加在电动机线圈La两端的机构。进给电动机驱动器2b，是根据B相输入信号BI生成矩形波状的B相输出信号BO+、BO-，并将其施加在电动机线圈Lb两端的机构。其中，A相输出信号AO+、AO-以及B相输出信号BO+、BO-在进给电动机M的驱动之际，各自的低电平期间或高电平期间被进行PWM(Pulse WidthModulation)控制。再有，进给电动机驱动器2a、2b，还具备根据驱动器控制信号S2a、S2b使各相的输出信号为高阻抗、或停止(或间断停止)PWM驱动的功能，关于该功能将在后面详细说明。

磁极切换检测电路3a，是监控A相输入信号AI并生成磁极切换检测信号S1a，并将其送到驱动/非驱动判定电路5的机构。磁极切换检测电路3b，是监控B相输入信号BI并生成磁极切换检测信号S1b，并将其送到驱动/非驱动判定电路5的机构。另外，磁极切换检测电路3a、3b，在进给电动机M的磁极切换点附近产生磁极切换检测信号S1a、S1b的触发脉冲，例如只要采用在正负双方具有规定的阈值(例如±20[mV])的窗型比较器(window comparator)即可。

反电动势电压(counterelectromotive voltage)检测电路4a，是在由反电动势检测控制信号S3a指示的时刻根据A相输出信号AO+、AO-检测出A相反电动势电压AE，并将其送到驱动/非驱动判定电路5的机构。反电动势电压检测电路4b，是在由反电动势检测控制信号S3b指示的时刻根据B相输出信号BO+、BO-检测出B相反电动势电压BE，并将其送到驱动/非驱动判定电路5的机构。

驱动/非驱动判定电路5，是根据A相、B相的反电动势电压AE、BE的大小，判定进给电动机M是驱动状态还是非驱动状态，将该判定结果作为检测判定信号S4，送到输入信号生成电路1a、1b的机构。再有，驱动/非驱动判定电路5，还作为根据磁极切换检测信号S1a、S1b，生成驱动器控制信号S2a、S2b以及反电动势检测控制信号S3a、S3b的机构起作用。

接着，参照图2对进给电动机M的锁定检测动作进行详细说明。

图2是用于说明进给电动机M的锁定检测动作的图，从上面开始按照顺序分别描绘的是A相输入信号AI、B相输入信号BI、A相输出信号AO+、AO-、B相输出信号BO+、BO-、A相反电动势电压AE、B相反电动势电压BE以及检测判定信号S4的电压波形。其中，关于反电动势电压AE、BE，本来是被驱动器输出的PWM驱动覆盖而无法看到的，但在本图中，假设将驱动器输出设为常时高阻抗的情况，概念性地描绘各自的电压波形。

在进给电动机M的锁定检测动作之际，磁极切换检测电路3a、3b分别监控A相输入信号AI及B相输入信号BI，在进给电动机M的磁极切换点附近(对于A相参照圆形标记，对于B相参照三角标记)产生磁极切换检测信号S1a、S1b的触发脉冲。

驱动/非驱动判定电路5，在进给电动机M的磁极切换附近(反电动势电压最大的点)，为了检测与磁极的切换有关系的某相的反电动势电压，根据磁极切换检测信号S1a、S1b，生成驱动器控制信号S2a、S2b和反电动势检测控制信号S3a、S3b。

具体是，在出现磁极切换信号S1a的触发脉冲时，以从该时刻起规定的期间将A相输出信号AO+、AO-设为高阻抗的方式，生成驱动器控制信号S2a，以在上述规定期间内在规定的时刻检测出A相反电动势电压AE的方式，生成反电动势检测控制信号S3a。另一方面，在出现磁极切换信号S1b的触发脉冲时，以从该时刻开始规定的期间将B相输出信号BO+、BO-设为高阻抗的方式生成驱动器控制信号S2b，以在上述规定期间内在规定的时刻检测出B相反电动势电压BE的方式，生成反电动势检测控制信号S3b。

另外，关于上述规定的期间，只要在电路内部设定电动机线圈La、Lb的阻抗稳定为止所需要的期间(虽然根据电动机线圈La、Lb的不同会千差万别，但例如为几百[μs])即可。

然后，驱动/非驱动判定电路5，鉴于在进给电动机M为非驱动状态时反电动势电压的大小几乎为零的事实，根据所检测出的反电动势电压的大小，判定进给电动机是驱动状态(反电动势电压比规定值还大的状态)还是非驱动状态(反电动势电压比规定值还小的状态)，并将该判定结果作为检测判定信号S4送到输入信号生成电路1a、1b。例如在判定为进给电动机M是驱动状态时，检测判定信号S4被设为低电平，在判定为进给电动机M时非驱动状态时检测判定信号S4被设为高电平。

另外，在驱动/非驱动判定电路5中，也可以采用与反电动势电压进行比较的阈值是可变值的结构。通过采用这种结构，能够与进给电动机M的特性偏差(电动机特性引起的扭矩的下降)对应。

输入信号生成电路1a、1b，在接收了表示进给电动机M为非驱动状态的逻辑(上述例子中为高电平)的检测判定信号S4时，停止输入信号AI、BI的生成动作。

如上所述，本发明涉及的进给电动机M的锁定检测装置，构成为：检测进给电动机M的反电动势电压，根据其大小来判定进给电动机M是驱动状态还是非驱动状态。通过采用这种构成，从而与采用机械开关或光电传感器开关的现有构成相比，能够实现零件成本的降低或安装基板的小型化。再有，由于不需考虑与机械开关或光电传感器开关或者其他追加零件相关的偏差，故设定也变得非常容易。

再有，本发明涉及的进给电动机M的锁定检测装置，构成为在进给电动机M的磁极切换点附近进行反电动势电压的检测。这样，若构成为仅将磁极的切换点相关的某相作为反电动势电压的检测对象，则不会对装置的驱动电流造成影响，因此在反电动势电压的检测时不会产生不需要的驱动声音。

另外，在磁极切换点附近，在将A相输出信号AO+、AO-设为高阻抗的期间内，若继续B相输出信号BO+、BO-的PWM驱动，则A相输出信号AO+、AO-会受到上述PWM驱动的影响而变得不稳定，A相反电动势电压AE的检测精度下降。相反，若在将B相输出信号BO+、BO-设为高阻抗的期间内，若继续A相输出信号AO+、AO-的PWM驱动，则B相输出信号BO+、BO-会受到上述PWM驱动的影响而变得不稳定，B相反电动势电压BE的检测精度下降。

因此，本发明涉及的进给电动机M的锁定检测装置构成为：在根据一个相输出进行反电动势电压的检测时，使其余的相输出稳定。

具体是，在检测A相反电动势电压AE时，根据其检测时刻，以暂时停止B相输出信号BO+、BO-的PWM驱动的方式，从驱动/非驱动判定电路5向进给电动机驱动器2b发送驱动器控制信号S2b。相反，在检测B相反电动势电压BE时，根据其检测时刻，以暂时停止A相输出信号AO+、AO-的PWM驱动的方式，从驱动/非驱动判定电路5向进给电动机驱动器2a发送驱动器控制信号S2a。

另外，关于PWM驱动的暂时停止，可以通过间隔提取各相输出信号的PWM脉冲或通过SB(VCC短路、GND短路)来实现。

图3是用于说明反电动势电压检测时的PWM停止控制的图，在该图中将A相输出电压AO+、AO-的举动作为一例来表示。

通过采用这种构成，从而能够进行稳定的反电动势电压检测，而不会受到PWM驱动的影响，因此能够防止驱动/非驱动的误检测。

再有，进给电动机M中有时存在以下情况，即因为其制造偏差，如图4所示，无论进给电动机M是否正在驱动，在低频率时仅靠单相(本图中为B相)无法得到足够的反电动势电压。

因此，本发明涉及的进给电动机M的锁定检测装置构成为：根据多相的输出进行反电动势电压的检测，在各相的反电动势电压均不满足规定值时，判定为进给电动机M是非驱动状态。

具体是，驱动/非驱动判定电路5，在判断为各相反电动势电压AE、BE均小于规定值时，判定为进给电动机M是非驱动状态，将检测判定信号S4从低电平提高到高电平(参照图2)。

通过采取这种构成，从而能够防止驱动/非驱动的误检测，而不会受到电动机特性的偏差(电动机特性引起的扭矩的下降)的影响。不过，本发明的构成并未限于此，若是优先减轻进给电动机M的压迫力(stress)，也可以采用以下构成，即在判断为其中一相的反电动势电压小于规定值的时刻，马上判断为进给电动机M是非驱动状态并使进给电动机M停止。

如上面详细描述的，本发明涉及的进给电动机M的锁定检测装置，如图5A所示，构成为：检测出伴随进给电动机M的旋转的反电动势电压，根据其大小来判定进给电动机M是驱动状态还是非驱动状态。

另外，以往，如图5B所示，虽然公知以下技术，即：将与输入对应的扭矩提供给主轴电动机，对伴随于主轴电动机的旋转的反电动势电压和公共端子电压进行比较，测量反电动势电压横切公共端子电压的时间，根据其长度来检测主轴电动机的转速，但可以看出，本发明与该现有技术仅在检测电动机的反电动势电压这一点一致，其本质构成是不同的。

另外，本发明的构成，除了上述实施方式以外，在不脱离发明主旨的范围内能够增加各种变更。

例如，在上述实施方式中，以采用两相进给电动机M的构成为例进行了说明，但本发明的构成不限于此，也可以采用1相的进给电动机，还可以采用3相、4相、…、n相(n≥2)的进给电动机。

再有，在上述实施方式中，以检测出伴随于进给电动机M的旋转的反电动势电压，并根据其大小来判定进给电动机M是驱动状态还是非驱动状态的构成为例进行了说明，但本发明不限于此，如果根据A相反电动势电压AE(或B相反电动势电压BE)的每个检测时刻，是否产生A相反电动势电压AE(或B相反电动势电压)的极性变化(换言之，如图6所示，A相的正相反电动势电压AE+与逆相反电动势电压AE-的高低(或B相的正相反电动势电压BE+与逆相反电动势电压BE-的高低)是否交替翻转)，来判定进给电动机M是驱动状态还是非驱动状态。

图7是表示驱动/非驱动判定电路5的一个构成例的框图。

如图7所示，本构成例的驱动/非驱动判定电路5构成为具有：判定A相反电动势电压AE的极性(+/-)的比较器51；将磁极切换检测信号S1a(更准确来说，是磁极切换检测信号S1a的延迟信号)作为触发来保持比较器的输出信号的第一锁存器52(用于保持表示再当前检测时刻检测出的A相反电动势电压AE的极性的逻辑信号的机构)；将磁极切换检测信号S1a作为触发器来保持第一锁存器52的输出信号的第二锁存器53(用于保持表示在前一检测时刻检测出的A相反电动势电压AE的极性的逻辑信号的机构)；和判定第一、第二锁存器52、53的各输出逻辑是否一致的一致判定部54。

通过采取这种构成，从而可以防止误检测，并且还能与进给电动机M的特性偏差(电动机特性引起的扭矩的下降)对应。

再有，在图7中，以仅监视A相反电动势电压AE的构成为例进行了说明，但本发明不限于此，如图8所示，也可以构成为：对于B相反电动势电压BE，也判定在每个其检测时刻否产生极性变化，根据A相、B相的两个判定结果，判定进给电动机M的驱动/非驱动。

此时，可以构成为：在检测出A相、B相的任一方中都未产生反电动势电压的极性变化时，判定为进给电动机M是非驱动状态，也可以构成为：在检测出A相、B相的任何一方未产生反电动势电压的极性变化的时刻，马上判定为进给电动机M是非驱动状态。

另外，对于分别判定反电动势电压AE、BE的极性的比较器51、55，在进给电动机M陷于非驱动状态后，即使在反电动势电压AE、BE产生颤振(chattering)的情况下，也优选给阈值提供偏置，以便能正确判定其极性。

如上所述，根据本发明，能够判定进给电动机是驱动状态还是非驱动状态，而不会导致零件成本的上升或安装基板的大型化。

另外，若对本发明的工业上的可利用性进行说明，则本发明是对DVD驱动装置、CD驱动装置、蓝光盘驱动装置、汽车音响、可携式摄录像机等采用进给电动机的全部装置有用的技术，例如可以作为检测到光盘驱动装置的光拾器已经到达驱动界限位置(光盘的最内周或最外周)后使进给电动机停止的机构来利用。

以上，根据实施方式对本发明进行了说明，但在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种变更，本领域的普通技术人员应该知道这些变更也包含在本发明的范围内。另外，本发明是由技术方案的范围来限定的。

Claims (9)

1.一种锁定检测装置，其包括：

第1输入信号生成电路，其根据检测判定信号生成第1输入信号；

第1电动机驱动器，其根据所述第1输入信号和第1驱动器控制信号，输出用于驱动电动机的第1输出信号；

第1反电动势电压检测电路，其根据所述第1输出信号和第1反电动势检测控制信号，输出第1反电动势电压；

第1磁极切换检测电路，其根据所述第1输入信号，检测所述电动机的磁极的切换，输出第1磁极切换检测信号；和

驱动/非驱动判定电路，其根据所述第1磁极切换检测信号，输出所述第1驱动器控制信号和所述第1反电动势检测控制信号，并根据所述第1反电动势电压的大小，判定所述电动机是处于驱动状态还是非驱动状态，输出所述检测判定信号。

2.根据权利要求1所述的锁定检测装置，还具有：

第2输入信号生成电路，其根据所述检测判定信号生成第2输入信号；

第2电动机驱动器，其根据所述第2输入信号和第2驱动器控制信号，输出用于驱动电动机的第2输出信号；

第2反电动势电压检测电路，其根据所述第2输出信号和第2反电动势检测控制信号，输出第2反电动势电压；和

第2磁极切换检测电路，其根据所述第2输入信号，检测所述电动机的磁极的切换，输出第2磁极切换检测信号，其中，

所述驱动/非驱动判定电路，根据所述第2磁极切换检测信号，输出所述第2驱动器控制信号和所述第2反电动势检测控制信号，并根据所述第2反电动势电压的大小，判定所述电动机是处于驱动状态还是非驱动状态，输出所述检测判定信号。

3.根据权利要求1所述的锁定检测装置，其中，

所述第1反电动势电压检测电路，在所述电动机的磁极切换点附近进行所述第1反电动势电压的检测。

4.根据权利要求2所述的锁定检测装置，其中，

所述驱动/非驱动判定电路，在检测所述第1反电动势电压时输出所述第2驱动器控制信号，使所述第2电动机驱动器的工作停止。

5.根据权利要求2所述的锁定检测装置，其中，

所述驱动/非驱动判定电路，根据所述第1反电动势电压的大小和所述第2反电动势电压的大小来判定所述电动机是驱动状态还是非驱动状态。

6.根据权利要求4所述的锁定检测装置，其中，

所述第2输出信号是PWM驱动信号，

所述驱动/非驱动判定电路，在检测所述第1反电动势电压时输出所述第2驱动器控制信号，使所述第2输出信号的PWM驱动暂时停止。

7.根据权利要求6所述的锁定检测装置，其中，

通过间隔提取所述第2输出信号的PWM脉冲来实现所述PWM驱动的暂时停止。

8.根据权利要求6所述的锁定检测装置，其中，

通过所述第2输出信号与VCC短路来实现所述PWM驱动的暂时停止。

9.根据权利要求6所述的锁定检测装置，其中，

通过所述第2输出信号与GND短路来实现所述PWM驱动的暂时停止。

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