CN105471334B - 半导体装置和电动设备 - Google Patents

Abstract

一种半导体装置和电动设备。当将向无刷直流电机的定子中配设的多线圈相位的线圈逐个依次供电时，对由于停止的转子的磁通量的影响而分别流向与所述通电线圈相位耦合的另外多个线圈相位的线圈的电流所对应的信号的差异进行检测。基于所述检测操作的结果和彼此关联的线圈相位之间的关系确定转子相对于定子的停止位置。

Description

半导体装置和电动设备

相关申请的交叉引用

在此通过引用全部并入2014年9月29日提交的日本专利申请第2014-198217号的公布内容，包括说明书、附图和摘要。

技术领域

本发明涉及用于无刷直流电机驱动控制的半导体装置，还涉及具有应用所述半导体装置的电动设备，并且涉及应用于电动工具(例如，电钻)的电机控制的微控制器或微处理器有效的技术。

背景技术

无刷直流电机具有带有多个磁极的永磁体的转子和具有多个线圈相位(例如，U、V和W)的三相线圈的定子。线圈的相位对应于转子相对于定子的位置，当向线圈通电时，转子旋转。矩形波驱动技术是用于驱动控制的相对简单的技术。它是用于在转子每旋转120度依次切换待通电的线圈相位的技术。根据此技术，转子的永磁体接收由定子的线圈产生的交叉磁场并且控制产生旋转磁场以便以预定速度沿着预定方向旋转。根据此技术，为了逐个切换待通电的线圈相位，需要逐个检测转子相对于定子的旋转位置。

日本未审查专利申请公开第2003-319686号公开了用于基于电动机的反电动势绝对地检测旋转位置的技术。电动机电流与设定的电流值进行比较，使用电流比较单元检测下述两个阶段的反电动势，所述两个阶段即：第一开启区间设定计时器的设定时间的流逝时刻和第二开启区间设定计时器的设定时间流逝以后。也就是，基于第一开启区间设定计时器的设定时间的流逝时刻的比较结果，立即切换到关闭区间，并且缩短了最小的开启区间，并且不检测反电动势。另一方面，在所述比较之后保持开启区间，并且在反电动势检测准许计时器的设定时间的经过之后直到第二开启区间设定计时器的设定时间经过的区间，绝对地检测反电动势。因此，当电流值已达到在反电动势未检测期间的比较参考信号时，可以避免不能执行反电动势检测的情形，从而有助于避免不能检测旋转位置这样的不期望的可能性。

发明内容

本申请发明人研究了转子启动时旋转位置的检测。如上所述，在相关技术中，转子的旋转位置是通过旋转转子检测。检测是对于具有通电相位的线圈而言来自转子的永磁体的带有非通电相位的线圈的反电动势的作用作出的。也就是说，在转子是停止的起始时间，使用感应电动势无法估计转子的旋转位置。因此，在起始时间，旋转磁场是不管转子的位置强制而改变朝向线圈的导电模式产生的。

然而，根据本申请的发明人的研究，当不管转子的位置而强制改变线圈的通电模式时，转子可能反向旋转。在这样的情形下，线圈的通电模式可需要通过检测是否做出反向旋转来进行改变。此外，由于反向旋转，启动被延迟，并且可不期望地损害电钻的切割刀片。

根据本说明书的描述和附图，上述和其他目的以及新颖特征将会明显。

在本申请公开的实施方式中，代表性的实施方式将示意性地和简要描述如下。

具体而言，当向配设在无刷直流电机的定子中的具有多个线圈相位的线圈逐个依次供电时，检测由于停止的转子的磁通量的影响而分别流向与所述通电线圈相位耦合的不同线圈相位的线圈的电流所对应的信号的差异。基于所述检测结果和彼此相关的线圈相位之间的关系确定所述转子相对于定子的停止位置。

由本申请公开的代表性实施方式获得的效果简要描述如下。

即，转子的停止位置能够在转子的旋转停止时被检测到。

附图说明

图1是无刷直流电机和作为用于其驱动控制的半导体装置的实例的微控制器的框图。

图2是举例说明反相器和线圈的耦合配置的实例的电路图。

图3是举例说明定子和转子之间关系的实例的说明图。

图4是举例说明转子和定子(该定子在该转子停止时提供电到U相)之间关系的实例的说明图。

图5是举例说明当向图4中的U相供电时V相和W相的受反电动势影响的信号波形的实例的说明图。

图6是举例说明转子和定子(该定子在该转子停止时提供电到V相)之间关系的实例的说明图。

图7是举例说明当向图6中的V相供电时U相和W相的受反电动势影响的信号波形的实例的说明图。

图8是举例说明转子和定子(该定子在该转子停止时提供电到W相)之间关系的实例的说明图。

图9是举例说明当向图8中的W相供电时U相和V相的受反电动势影响的信号波形的实例的说明图。

图10是用于使用通过依次切换供电线圈相位获得的未供电线圈相位的信号估计转子的停止位置的方法的说明图。

图11是举例说明线圈的供电时序和选择器执行输入的选择时序的例子的时序图。

图12是举例说明用于检测转子的停止位置的操作的控制时序的实例的时序图。

图13是举例说明与图14关联的用于检测转子的停止位置的操作的控制流程的一部分的实例的流程图。

图14是举例说明与图13关联的用于检测转子的停止位置的操作的控制流程的一部分的实例的流程图。

图15是举例说明在高速旋转模式中“零交叉”思想的实例的说明图。

图16是举例说明在高速旋转模式中用于形成旋转磁场的操作时序的实例的时序图。

图17是举例说明用于零交叉之间控制操作的具体时序的实例的时序图。

图18是举例说明与图19关联的转子的高速旋转模式的控制流程的实例的流程图。

图19是举例说明与图18关联的转子的高速旋转模式的控制流程的实例的流程图。

图20是举例说明在低速旋转模式中用于形成旋转磁场的示意性操作时序的实例的时序图。

图21是举例说明与图22关联的转子的低速旋转模式的控制流程的实例的流程图。

图22是举例说明与图21关联的转子的低速旋转模式的控制流程的实例的流程图。

图23是作为使用微控制器的电动设备的实例的电钻的示意图。

具体实施方式

1.首先概要描述本申请公开的优选实施方式、代表性的实施方式。在代表性实施方式的概要描述中，括号中引用的那些附图标记仅仅作为具有所述附图标记的组成元件的概念所包括的那些的例子。

[1]<确定转子相对于定子的停止位置>

半导体装置(1)选择性地向无刷直流电机的具有多个线圈相位的线圈(2U，2V,2W)提供电流，并且控制转子的旋转驱动，其中所述无刷直流电机包括具有多个磁极的永磁体的转子(21)和具有带有线圈相位的线圈的定子(20)。当将电依次提供至一个线圈相位的线圈时，所述半导体装置检测，由于停止的转子的磁通量的影响，分别流向与所述已供电线圈相位耦合的其他多个线圈相位的线圈的电流对应的信号的差异，从而基于所述检测结果和彼此关联的线圈相位之间的关系确定转子相对于定子的停止位置。基于所述检测结果确定线圈的通电相位，从而以预定的方向开始转动转子。

据此，由于转子的永磁体的影响，从带有已供电的一个线圈相位的线圈分别流向与所述已供电的一个线圈相位耦合的其他多个线圈相位的线圈的电流变化。然而，所述变化取决于永磁体的磁极与相应线圈的相对位置。所述半导体装置获取所述差异，从而能够在转子的旋转停止时检测停止位置。因此，能够在启动时防止转子的反向旋转，并且避免启动的延迟。

[2]<高速旋转控制>

在[1]中，当电从所耦合的线圈相位中的一个线圈相位的线圈传导至另外的线圈相位的线圈时，基于下述时序执行通电线圈相位的切换：在所述时序，由于转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号(U-in,V-in,W-in)达到参考信号(117，118，或者6的输出)。控制转子的高速旋转驱动。

据此，在高速旋转控制中，在与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号和参考信号之间进行比较。因此，在[1]中的转子的启动控制中检测成对信号的差异的电路也可以用于在转子的高速旋转控制中成对信号的比较。

[3]<低速旋转控制>

在[2]中，当电从所耦合的线圈相位中的一个线圈相位的线圈传导至另外的线圈相位的线圈时，与下述时序同步地执行通电线圈相位的切换：在所述时序，与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号和下述平均值之间的大小关系反转，所述平均值为：与流向通电相位的线圈的电流对应的信号和与由于转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号的总和平均值；控制转子的低速旋转驱动。

据此，在转子的低速电路中，流向非通电相位的线圈的电流几乎不受转子或磁通量的影响，考虑到即使像高速旋转控制那样与参考信号进行比较，难以检测所述差异。流向非通电相位线圈的电流的变化速度大于所述总和的平均值的变化速度。因此，基于所述变化彼此交叉的时间，可以检测由于转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流的变化。

[4]<确定转子相对于定子的停止位置>

在[3]中，包括选择电路(115,116)，用于比较由选择电路选择的两个信号的比较电路(114)，获取与通过比较电路得到的重合检测时序对应的计数值的定时计数器(111)。为了控制确定转子相对于定子的停止位置，选择电路选择与分别流向所耦合的线圈相位的线圈的电流对应的信号，比较电路形成由选择电路选择的信号的重合时序，定时计数器获取从与向一个线圈相位的线圈供电的时序同步开始计数操作直到重合时序为止的计数值，并且基于所获取的计数值和彼此关联的多个线圈相位之间的关系确定转子相对于定子的停止位置。

据此，使用与分别流向与所述已供电线圈耦合的其他多个线圈相位的线圈的电流对应的信号进行如下选择：通过选择电路选择比较电路的输入。因此，比较电路能够用于检测启动时的转子的停止位置。

[5]<捕获定时计数器的计数值>

在[4]中，定时计数器具有保持计数值直到响应重合的重合时序的缓冲寄存器(130)。

据此，可以无需经过软件处理(例如，中断处理)执行保持计数值的操作。即使所述已供电线圈相位变化，可以估计出在对应分别流向与所述已供电线圈耦合的不同线圈相位的线圈的电流对应的信号的重合时序之间仅存在细微差别。因此，如果花费长时间执行确定待保持的计数值的处理，从计数值获取的差值变小。

[6]<高速旋转控制>

在[4]中，为了控制转子的高速旋转驱动，选择电路选择参考信号和由于转子的磁通量影响而流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号，比较电路形成由选择电路所选择的信号的重合时序，并且所述通电线圈相位被控制成与所述比较电路获取的重合时序同步地切换。

据此，选择比较电路的输入的选择电路选择与流向非通电相位线圈的电流对应的信号和参考信号。因此，比较电路还可用于转子的高速旋转控制。

[7]<低速旋转控制>

在[4]中，包括A/D转换电路(119)。为了控制转子的低速旋转驱动，当电从所耦合的线圈相位之一的线圈传导至另一线圈相位的线圈时，A/D转换器将与流向通电相位线圈的电流对应的信号和与由于转子的磁通量影响而流向非通电相位的线圈的电流对应的信号进行转换，并且使用转换获得的数字信号获取大小关系反转的时序。

据此，A/D转换电路将与流向通电相位的线圈的电流对应的信号和与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号转换为数字信号。因此，可以使用CPU的软件的运算进程容易地执行获取总和的平均值的运算处理和用于确定所述总和的平均值和与流向非通电相位线圈的电流对应的信号之间大小关系的处理。

[8]<电动设备>

电动设备包括无刷直流电机(2)、半导体装置(1)和操作机构(210,211)，其中，所述无刷直流电机包括具有多极的永磁体的转子和具有带有多个线圈相位的线圈的定子，所述半导体装置选择性地提供电流到无刷直流电机的线圈相位并且控制所述转子的旋转驱动，所述操作机构(210,211)将无刷直流电机作为动力源。当向一个线圈相位的线圈逐次供电时，所述半导体装置检测由于停止的转子的磁通量的影响而分别流向与所述已供电线圈相位耦合的其他多个线圈相位的线圈的电流所对应的信号的差异，从而基于所述检测结果和彼此关联的线圈相位之间的关系确定转子相对于定子的停止位置，并且根据所述确定结果确定线圈的通电相位，从而以预定的方向开始旋转所述转子。

据此，可以确定转子相对于定子的停止位置。从而，可以在转子启动时防止转子的反向旋转，并且避免启动的延迟。因此，可以防止由于转子的反向旋转而对操作机构的有害影响，并且在转子激活之后立即由操作机构开始操作，从而有助于改善电动工具的操作性。

[9]<确定转子相对于定子的停止位置>

半导体装置(1)控制无刷直流电机(2)的驱动，所述无刷直流电机包括具有多个磁极的永磁体的转子(21)和具有带有多个线圈相位的线圈的定子(20)。所述装置包括：脉冲产生电路(110)，所述脉冲产生电路产生用于选择性地向无刷直流电机的具有多个线圈相位的线圈提供电流的脉冲控制信号；选择电路(115,116)，所述选择电路从分别流向线圈的电流所对应的检测信号和参考信号中选择任意两个信号；比较电路(114)，所述比较电路比较由选择电路所选择的两个信号；定时计数器(111)以及控制电路(100)。所述控制电路重复控制下述操作：脉冲产生电路输出用于在转子停止的状态下向线圈相位中的一个线圈相位供电的脉冲控制信号，选择电路选择从多个检测信号中选择与从所述已供电线圈流向与所述已供电线圈耦合的其他线圈相位的两个线圈的电流对应的检测信号，以及定时计数器测量直到下述状态确定的时间，所述状态中，基于比较电路的输出，所选择的两个检测信号彼此重合；所述控制电路同时依次切换供电线圈相位，从而基于由定时计数器获得的测量操作的结果和彼此关联的多个线圈相位之间的关系确定转子相对于定子的停止位置。

据此，由于转子的永磁体的影响，从已供电的一个线圈相位分别流向与所述已供电线圈相位耦合的其他多个线圈相位的线圈的电流发生变化。这种变化根据永磁体的磁极相对于成对的线圈的相对位置而定。半导体装置可获取所述差异，从而能够在转子的旋转停止时检测停止位置。从而，可以在启动时防止转子的反向旋转，并且避免启动延迟。而且，使用与分别流向与所述已供电线圈耦合的其他多个线圈相位的线圈的电流对应的信号进行如下选择：通过选择电路选择比较电路的输入。因此，比较电路还用于在启动时检测转子的停止位置。

[10]<停止定时计数器计数和捕获计数值>

在[9]中，定时计数器基于通过控制电路切换供电线圈相位开始计数操作并且根据比较电路的重合输出将其计数值存储到缓冲寄存器中。

据此，保持计数值的操作可以以高速进行，而无需通过诸如中断处理之类的软件处理。

[11]<中断处理>

在[10]中，控制电路根据响应比较电路的重合输出的中断处理控制输出脉冲控制信号，控制选择器的选择，并且控制定时计数器的初始化。定时计数器的初始化基于存储计数值到缓冲寄存器的操作之后的时序。

据此，可以使用软件的中断处理相对容易地定义用于确定转子相对于定子的停止位置的整个处理程序。

[12]<高速旋转控制>

在[9]中，在高速旋转模式下，所述控制电路控制脉冲产生电路输出用于将电从所述线圈相位之一的线圈传导至另外的线圈相位的线圈的脉冲控制信号，控制选择电路选择参考信号和由于转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号，基于比较电路的输出确定所述选择的与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号大于所述参考信号的时序，并且与所述确定的时序同步控制通过脉冲产生电路通电的线圈的切换。

据此，选择比较电路的输入的选择电路选择与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号和参考信号。因此，比较电路可用于控制转子的高速旋转。

[13]<低速旋转控制>

在[12]中，进一步包括A/D转换电路(119)，所述A/D转换电路将与流向定子的线圈的电流对应的信号转换为数字信号。在低速旋转模式，所述控制电路控制脉冲产生电路输出用于将电从所述线圈相位之一的线圈传导至另一线圈相位的线圈的脉冲控制信号，控制A/D转换电路将与流向通电线圈的电流对应的信号和由于转子的磁通量的影响而流向非通电线圈的电流对应的信号转换为数字信号，并且与下述时序同步控制通过脉冲产生电路通电的线圈相位的切换：在所述时序，转换后的信号的总和的平均值和与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号的数字信号之间的大小关系反转。

据此，A/D转换电路将与流向通电相位线圈的电流对应的信号和与流向非通电相位线圈的电流对应的信号转换为数字信号。因此，用于获得所述总和的平均值的运算处理和用于确定所述总和的平均值和所述与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号之间大小关系的处理可以使用CPU的软件通过运算处理容易地执行。

[14]<电动工具>

一种电动工具包括无刷直流电机(2)、半导体装置(1)和操作机构(210,211)，其中，所述无刷直流电机包括具有多极的永磁体的转子(21)和具有多相位的线圈的定子(20)，所述半导体装置选择性地提供电流到无刷直流电机的线圈相位，并且控制转子的旋转驱动，所述操作机构将无刷直流电机作为动力源。所述半导体装置具有：脉冲产生电路(110)，用于产生选择性地向无刷直流电机的多相位的线圈提供电流的脉冲控制信号；选择电路(115,116)，用于从参考信号和与流向线圈的电流对应的检测信号中选择任意两个信号；比较电路(114)，用于比较由选择电路选择的所述两个信号；定时计数器(111)和控制电路(100)。所述控制电路重复控制下述操作：脉冲产生电路输出用于在转子停止的状态下向线圈相位中的一个线圈相位供电的脉冲控制信号，选择电路从所述检测信号中选择与从所述已供电线圈流向与所述已供电线圈耦合的其他多个线圈相位的两个线圈的电流对应的检测信号，定时计数器测量直到下述状态确定的时间：所述状态中，基于比较电路的输出，所述选择出的两个检测信号彼此重合，所述控制电路同时依次切换供电线圈的相位，从而基于由定时计数器的测量操作的结果和彼此关联的线圈相位之间的关系确定转子相对于定子的停止位置。

据此，转子的停止位置可以在其旋转停止时被检测到。因此，可以在转子启动时防止转子的反向旋转，并且避免启动的延迟。因此，可以防止由于转子的反向旋转对操作机构的不利影响，并且在转子激活之后立即由操作机构开始操作，从而有助于电动设备的操作性的改善。

[15]<使用相同的比较电路和定时器确定转子的停止位置和旋转位置>

半导体装置选择性地提供电流到无刷直流电机(2)的多个线圈相位，其中所述无刷直流电机包括具有多个磁极的永磁体的转子(21)和具有线圈相位的线圈(2U，2V，2W)的定子(20)，并且所述半导体装置控制转子的旋转驱动。在转子的停止状态下，当向一个线圈相位的线圈依次供电时，使用比较电路(114)和输入其比较结果的定时器(111)对由于停止的转子的磁通量的影响而分别流向与所述已供电线圈相位耦合的其他多个线圈相位的线圈的电流所对应的信号的差异进行检测，从而基于检测结果和彼此关联的线圈相位之间的关系确定转子相对于定子的停止位置。在转子的旋转状态下，对当将电从所述耦合的线圈相位中的一个线圈相位的线圈传导至另一线圈相位的线圈时由于转子的磁通量的影响而流向非通电线圈的电流所对应的信号达到参考信号的时序，使用所述比较电路和所述定时器进行检测，从而确定转子相对于定子的旋转位置。

据此，可以使用相同的比较电路和定时器确定转子相对于定子的停止位置和旋转位置。

2.优选实施方式的具体描述

将具体描述优选实施方式。

<用于控制电机的微控制器>

图1举例说明了无刷直流电机和作为用于其驱动控制的半导体装置的实例的微控制器或微型计算机1的实例。图1中举例说明的微控制器1是在一个半导体衬底之上使用已知的CMOS(互补金属氧化物半导体)集成电路制造技术形成，所述半导体衬底例如单晶硅，尽管本文不作出特别限定。

无刷直流电机2具有定子20，该定子具有多个(3个)线圈相位(例如，U相、V相和W相)的线圈2U、2V和2W。转子21与定子20同轴布置，并且具有永磁体的多个磁极，即，S极和N极共四极。图3中示出了转子21的一个实例。如图示，线圈2U、2V和2W各自的端部共同连接，它们的另一端与作为驱动电路的反相器3的输出端连接。在图2中示意性地示出了反相器3和线圈2U、2V和2W的连接配置。尽管不作出特别限定，反相器3具有对应于线圈2U、2V和2W各自的驱动端而与线圈2U、2V和2W连接的推挽输出电路。各自的推挽输出电路包括N通道灌电流(current supply)MOS晶体管30U、30V和30W以及N通道抽取电流(current drawing)MOS晶体管31U、31V和31W的串联电路。在当各栅极电极接收到从微控制器1输出的驱动控制信号TRDIOB0、TRDIOA0或者TRDIOB1时，控制MOS晶体管30U、30V和30W进行切换。当各栅极电极接收到从微控制器1输出的驱动控制信号TRDIOD0、TRDIOC1和TRDIOD1时，控制MOS晶体管31U、31V和31W进行切换。

事先简要描述对于转子21的旋转驱动必要的定子的旋转磁场。当线圈2U、2V和2W与电源VCC侧连接时，它们是S极。当所述线圈与接地GND侧连接时，它们是N极。根据转子21相对于定子20的位置，线圈2U、2V和2W中的两个通电线圈依次并且规律地以转子每旋转120度而切换。因此，以预定方向旋转转子21的旋转磁场可以在定子20内形成。例如，当从U相线圈2U通电至V相线圈2V，反相器3的MOS晶体管30U和31V处于导通状态，而剩余的晶体管处于截止状态。此时，W相线圈2W是不通电的。

由于转子的永磁体的影响在与处于截止状态的灌电流MOS晶体管和抽取电流MOS晶体管耦合的线圈中感应产生反电动势。为了通过该电动势检测流过线圈2U、2V和2W的电流，在反相器电路3的输出端侧的线圈端子处配设具有高阻抗的阻抗分压电路，并且在其中分别形成信号U-in、V-in和W-in。信号U-in是由具有高阻抗4U和5U的串联电路产生的分压电压。信号V-in是由具有高阻抗4V和5V的串联电路产生的分压电压。信号W-in是由具有高阻抗4W和5W的串联电路产生的分压电压。

微控制器1控制检测转子21的旋转磁场或位置。尽管不作出特别限定，但微处理器1具有用于程序处理的核心部分。所述核心部分包括中央处理单元(CPU)100和CPU100的工作RAM 101，CPU100用于根据存储在外部存储器或内部存储器的程序执行运算处理。微处理器1具有电机控制计时器(TRD)110、高分辨定时器(TRX)111、第一定时器(TMRF)112和第二定时器(TMRS)113，作为根据核心部分的程序处理控制电机的定时器电路。而且，为了使用上述的定时器电路进行测量操作，提供了比较电路(CMP)114、比较电路114的非反相输入端(+)的输入选择器(SEL0)115、比较电路114的反相输入端(-)的输入选择器(SEL1)116、形成参考电位的数字/模拟转换电路(DAC)117、参考电压产生电路118以及模拟/数字转换电路119。在这些电路程序处理的核心部分之间提供必要的数据交互，通过内部总线120和121执行。选择器115和116是选择电路的实例。

电机控制定时器110是最大64MHz计数的定时器并且专用于电机控制。它使用其PWM(脉冲宽度调制)功能产生驱动控制信号TRDIOB0、TRDIOA1、TRDIOB1、TRDIOD0、TRDIOC1以及TRDIOD1。高分辨定时器111是64MHz计数的定时器。它的计数值是根据CPU的中断处理读取并且用于检测转子的位置。第一定时器112和第二定时113是用于产生CPU100的中断请求。

选择器115选择并输出外部信号U-in、V-in和W-in以及外部参考产生电路6的输出信号中的一者。另一选择器116选择并输出外部信号U-in、V-in和W-in、DAC117的输出信号、参考电压产生电路118的输出信号以及外部参考产生电路6的输出信号中的一者。选择器115和116的选择模式由CPU根据例如电机的驱动控制模式进行设置。

电机控制定时器110根据CPU100的设置执行PWM操作，并且产生驱动控制信号TRDIOB0、TRDIOA1、TRDIOB1、TRDIOD0、TRDIOC1以及TRDIOD1以用于控制向定子20的线圈提供电源和从定子20的线圈的抽取电流。响应来自电机控制定时器110的计数启动信号CNTSTRT启动高分辨定时器111的计数操作。

比较电路114的比较结果输送给高分辨定时器111和电机控制定时器110，作为计数停止信号CNTSTP，从而获得它们的计数值并且停止计数操作。尽管不作出特别限定，当反相输入端(-)的输入等于或大于非反相输入端(+)的输入电平时，比较电路114输出高电平脉冲信号。然后，该高电平脉冲信号被认定为计数停止信号CNTSTP。

现在描述作为电机2的主要驱动模式的在启动时的转子停止位置检测模式、高速旋转模式和低速旋转模式。

<检测启动时的转子的停止位置>

在转子21停止的状态下检测启动时转子21相对于定子20的位置。首先描述检测原理。如果大电流流向线圈，通过线圈形成的磁场可转动转子。另一方面，如果小电流流向线圈，由于转子的磁力的反电动势的影响，电流几乎不流向线圈。在图3的的实例中，当电流传导至线圈的方向是沿着箭头所示的方向时，转子21的反电动势的影响小，并且电流容易流向线圈。

如果在转子21停止的状态下将电流提供至一个线圈相位的线圈，由于停止的转子的磁通量的影响，不同的电流流向与所述对应线圈相位耦合的多个线圈相位的线圈。例如，在图3中，当电流提供至U相线圈2U时，在V相线圈2V中感应产生的反电动势变得大于在W相线圈2W中感应产生的反电动势，从而导致信号V-in和W-in的电压的差异。所述差异取决于定子20相对于转子21的停止位置和分别检测到的信号U-in、V-in和W-in的配对。因此，执行操作以根据分别流向所述线圈相位的线圈2U、2V和2W的电流检测信号差异，同时逐个依次切换供电的线圈相位。基于检测操作的结果和彼此关联的线圈相位的关系，可以确定转子21相对于定子20的停止位置。如果找到转子21的停止位置，根据所述停止位置以预定方向开始旋转转子21的旋转磁场可以容易地在定子20的线圈2U、2V和2W中形成。基于图4至图9，描述检测操作的具体实例。

如图4中示例性所示，考虑的是下述情形，其中电流提供至U相线圈2U，并且来自V相线圈2V的信号V-in和来自W相线圈2W的信号W-in由选择器115和116选择，并且随后输入至比较电路114。在此情形下，因为V相线圈2V最靠近S极，由于反电动的影响大，电流几乎不流动。因此，信号V-in和W-in如图5所示那样变化，并且T1是匹配电压所必需的时间。在此实例中，当反相输入端(-)的输入等于或大于非反相输入端(+)的输入电平时，比较电路114输出高电平脉冲信号。在此情形下，选择器115被控制为选择信号W-in,而选择器116被控制为选择信号V-in。相反，即使信号V-in的电平达到信号W-in的电平，也不能获得有意义的比较结果脉冲信号。

接下来，如图6示例性所示，电流提供至V相线圈2V，并且来自U相线圈2U的信号U-in和来自W相线圈2W的信号W-in由选择器115和116选择，并且随后输入至比较电路114。在此情形下，由于U相线圈2U最靠近N极，由于反电动势的影响小，电流容易流动。因此，信号U-in和W-in如图7所示那样变化，并且两个信号电压以小于时间T1的时间T2彼此匹配。为了获取比较电路114输出的有意义的高电平脉冲，选择器115被控制为选择信号U-in,而选择器116被控制为选择信号W-in。

最后，如图8示例性所示，电流提供至W相线圈2W，并且来自U相线圈2U的信号U-in和来自V相线圈2V的信号V-in由选择器115和116选择，并且随后输入至比较电路114。在此情形下，因为V相线圈2V靠近S极，电流几乎不流动。因为U相线圈2U靠近N极，电流容易流动。因此，信号U-in和V-in如图9所示那样变化，并且两个信号电压以比时间T1和T2长的时间T3彼此匹配。为了获得比较电路114的输出的有意义的高电平脉冲，选择器115被控制为选择信号U-in，而选择器116被控制为选择信号V-in。

可以基于上述测量时间T1、T2和T3以及它们对应的测量的目标线圈的关系估计转子的停止位置。在此时，不仅考虑测量时间T1、T2和T3的大小关系，还考虑时间差。因此，停止位置的估计精确度提高。例如，如图10示例性所示，当定子20被分为每个30度的12个象限来估计转子21的停止位置时，转子21的参考位置进入的象限可根据上述测量时间T1和T2之间的时间差值、T1和T3之间的时间差值以及T2和T3之间的时间差值简单地事先定义在数据表中。

图11举例说明了如图4至图9所说明的提供电流至线圈2U、2V和2W的时序和通过选择器115和116输入的选择时序的实例。如上所述，比较电路1114的输出在接收该输出的后一电路处从高电平变化为低电平时被认为是有意义的。然而，不容易理解输入到比较电路114的非反相输入端(+)的信号和输入至反相输入端(-)的信号中哪一个信号首先上升。因此，向同一相位的线圈提供电流两次，并且输出的选择是通过选择器115和116以比较电路114的输入每次在非反相输入端(+)和反相输入端(-)之间切换的方式进行切换。

图12示例性举例说明了控制上述用于检测转子21的停止位置的操作的时序。在此实例的情形中，选择器115选择信号U-in，而选择器116选择信号V-in(对应图8的情形)。根据电机控制定时器110基于CPU100的设置进行的PWM定时操作，从时刻t0起向W相线圈2W提供电流。随后，开始操作以向/从剩余的线圈2U和2W灌电流和抽取电流。因此，比较电路114的输入波形开始变化，如图8所示。当与时刻t0同步地激活计数启动信号CNTSTRT时，高分辨计时器111在延迟了计数时钟的一个时钟的时序下开始计数操作。因为比较电路114的输入端子(+)和(-)的输入电平在时刻t0处于最低电平，在此阶段不将比较电路114的输出认定为有意义。也就是说，在计数开始之后当从比较电路114输出高电平脉冲信号(CNTSTP)时，高分辨计时器111第一次停止计数操作。此后，如果在时刻t1比较电路114的两个输入彼此重合，与此同步地，在时刻t2计数停止信号CNTSTP变成高电平脉冲。与此同步地，高分辨计时器111将此刻的计数值N存储到缓冲寄存器(BREG)130，并且停止由电机控制计时器110的对线圈的电流提供操作。计数停止信号CNTSTP还充当中断CPU100的请求。响应该中断请求，CPU将缓冲寄存器130中的计数值N存储至工作RAM101。此后，CPU初始化并且停止高分辨计时器111的计数操作，并且执行必要的设置，例如用于下一次操作的定时器设置或选择器设置，从而能够重复上述的同样处理。

图13和图14示例性举例说明上述用于检测转子21的停止位置的操作的控制流程。

首先，CPU控制执行微控制器1，包括电机控制定时器110、高分辨定时器111、比较电路114的初始设置(S1)。随后，CPU控制选择器115选择信号V-in和选择器116选择信号W-in(S2)，控制电机控制定时器110输出高电平信号TRDIOB0，并且控制高分辨定时器111开始计数操作(S3)。因此，如图5所示，信号V-in和W-in发生信号变化，并且当信号V-in的信号电平等于或大于信号W-in的电平时，计数停止信号CNTSTP变成脉冲信号(S4)。随后，高分辨定时器111的计数值被转移到缓冲寄存器130(S5)。缓冲寄存器130的所述计数值通过CPU100的中断处理保存到工作RAM101，并且高分辨定时器111的计数值被初始化(S6)。接下来，选择器116被控制为选择信号V-in，并且选择器115被控制为选择信号W-in。比较电路114的反相输入端(-)的输入和其非反相输入端(+)的输入这二者之间切换(S7)，并且重复步骤S3到S7的处理。因为信号V-in和信号W-in发生较快的信号变化不明显，比较电路114的输入在它们之间切换，并且重复相同的处理。因此，计数值之一会是零。

类似地，通过控制电机控制定时器110输出高电平信号TRDIOA1和将信号U-in和W-in输入至比较电路114，执行步骤S2到S8的操作。而且，通过控制电机控制定时器110输出高电平信号TRDIOB1和将信号U-in和V-in输入至比较电路114，执行S2到S8的操作(S9)。

CPU100基于根据上述操作保存在工作RAM中的六个计数值和对应电源相位的关系确定转子21的停止位置(S10)。CPU100依照所确定的转子21的停止位置确定从电机控制定时器110首先输出的控制波形，并且沿着预定的方向开始旋转转子21(S11)。

通过在启动时检测转子的停止位置的操作，由于转子21的永磁体的感应出的电动势的影响，从一个线圈相位的供电线圈流向耦合至所述供电线圈的不同线圈相位的线圈的电流发生变化。所述变化根据永磁体的磁极到成对线圈的相对位置而定。微控制器1理解所述变化的根据，从而在转子21保持停止时在启动时确定转子21的停止位置。因而，可以在启动时避免转子21的反向旋转，并且避免启动的延迟。而且，使用与分别流向耦合至所述供电线圈的不同线圈相位的线圈的电流对应的信号进行通过选择器115和116选择比较电路114的输入的选择。这能够使用比较电路114在启动时检测转子的停止位置。

因为高分辨定时器111直接响应信号CNTSTP的脉冲变化存储计数值到缓冲寄存器130，可以无需经过诸如中断处理之类的软件处理而高速执行保持该计数值的操作。即使供电线圈的相位变化，可以估计出与分别流向耦合至所述供电线圈的不同线圈相位的线圈的电流对应的信号的重合时序仅存在细微的差别。因而，如果需要长时间执行确定保存计数值的处理，从该计数值所获取的差别变小，从而降低检测精确度。

在上述方法中，从一个线圈相位的供电线圈流向耦合至所述供电线圈的不同线圈相位的两个线圈的电流的分压电压信号输入到比较电路114的两个输入端，并且将它们进行比较。然而，不限于该方法。可以在将通过DAC117产生的固定参考电压输入至选择器116并且控制选择器115选择从未供电线圈依次获取的六种分压电压信号之后，执行比较操作。例如，当执行与图4对应的操作时，通过DAC117产生的固定参考电压可以输入到选择器116，选择器115可以控制为选择信号V-in并且执行比较操作，并且可以存储它的比较结果。接下来，选择器115被控制为选择信号W-in并且执行比较操作，并且可以存储它的比较结果。结果，可以获得同样的效果。

<高速旋转模式>

当在定子20的线圈2U、2V和2W中形成旋转磁场来进行转子21的高速旋转时，基本上对线圈2U、2V和2W执行所谓的120度通电控制。也就是，当转子21做一次旋转时，朝向线圈2U、2V和2W的通电方向按每次60度切换六次。例如，通电方向切换60度，依次从U相到V相通电、从U相到W相通电、从V相到W相通电、从V相到U相通电、从W相到U相通电以及从W相到V相通电。此时，因为存在一个通电线圈，基于非通电线圈从转子21的永磁体接收到的反电动势所产生的感应电流的波形，检测转子21的旋转位置。如图15中示例性图示，当在转子的N极和S极的边界存在W相的非通电线圈(开路)时，没有感应电流产生。因此，W相的信号W-in相对于参考的零电平处于零交叉状态。通电相位的线圈从该零交叉位置以每旋转30度的时序彼此切换。此时，比较电路114用于确定零交叉的时序。尽管不作出特定限定，该操作模式的比较电路114设置为具有当非反相输入端(+)的输入电压横切反相输入端(-)的输入电压时输出高电平脉冲的功能。在此情形下，由选择器116选择零电平的参考电压，并且提供至比较电路114的反相输入端(-)。此外，通过选择器115依次选择的信号U-in、V-in和W-in作为非通电线圈信号提供至比较电路114的非反相输入端(+)。

图16示例性举例说明在高速旋转模式下形成旋转磁场的时序。图17示例性举例说明零交叉之间的控制操作的具体时序。在此情形下，转子21以100KRPM(每分钟千转)旋转。时刻t1、t3和t5对应转子每旋转60度切换通电线圈相位的一部分的时序，而时刻t0、t2和t4对应零交叉时序的一部分。在以100KRPM的旋转驱动中，转子30度的零交叉角度对应50μs(微秒)。在此操作模式中，高分辨定时器111充当测量零交叉位置之间间隔的空转计数器。在通过比较电路114的输出进行零交叉的检测中，空转计数值依次保持在工作RAM101中。每当以预定时间执行计数操作时定时器TMRF112产生用于CPU100的中断请求，并且获取到目前为止累计的空转计数值的平均值以获得零交叉之间的时间。当所获得的时间偏离作为目标时间的100μs时，校正电机控制定时器110的时钟占空以调节转子21的旋转速度。当使用比较电路114的输出检测到零交叉时，定时器113与其同步开始计数操作，并且在计数操作持续50μs的完整时序(对应30度的旋转角度)时发起对CPU100的中断请求，从而使电机控制定时器110将通电线圈相位彼此切换。而且，当CPU响应当通过比较电路114检测到零交叉时输出的中断请求时，选择器115切换输入信号。当电机控制定时器110切换通电线圈相位时，可以产生反电动势。当其被检测到并且误判为产生零交叉时，CPU100忽略在切换通电线圈相位之后立即产生的检测结果。

图18和图19示例性举例说明转子21的高速旋转模式的控制流程。

首先，CPU100控制执行微控制器1(包括电机控制定时器110、高分辨定时器111、比较电路114)的初始设置(S11S)。高分辨定时器111被控制为运行空转计数操作。接下来，选择器116被控制选择用于确定零交叉的参考水平(S12)，同时选择器115被控制为选择信号U-in(S13)。定时器TMRF112被控制开始计数操作(S14)。电机控制定时器110被控制为输出高电平信号TRDIOB1和TRDIOC1，并且电流从W相线圈2W流向V相线圈2V(S15)。当通过比较电路114检测到零交叉时，产生与此对应的CMP中断(S16)。响应所述中断请求，CPU100将高分辨定时器111的自由运行计数值存储到工作RAM101(S17)，将选择器115的输入切换为W相信号W-in并且启动定时器113的计数操作(S18)。

当定时器113结束持续50μs的计数操作并且输出中断请求时，CPU100响应所述中断请求而切换通电线圈相位，响应所述切换，使电流从U相线圈2U流向V相线圈2V(S19)。当通过比较电路114检测到零交叉时，产生与此对应的CMP中断(S20)。响应该中断请求，CPU100将高分辨定时器111的自由运行计数值存储到工作RAM101(S21)，将选择器115的输入切换为V相的信号V-in，并且启动定时器113的计数操作(S22)。当通过比较电路114检测到零交错时，与此相应地产生CMP中断(S24)。响应该中断请求，CPU100将高分辨定时器111的自由运行计数值存储到工作RAM101(S25)。此后，如果由于定时器112的共计计数而产生中断，CPU100获取存储在工作RAM101并且通过高分辨定时器111获得的计数值的平均值，并且计算转子21的旋转速度。当所计算出的旋转速度偏离目标速度时，通过电机控制定时器110输出的电机驱动控制信号执行占空控制以将转子21的旋转速度控制为目标速度(S26)。

而且，重复上面的步骤S15到S26。此时，步骤S15中的通电替换为从V相到W相通电，步骤S19的通电替换为从V相到U相通电，步骤S23的通电替换为从W相到U相通电。

因此，对转子21执行了一次旋转的驱动控制。重复上述处理直到在步骤是28中检测到用于停止旋转的指令，从而控制电机的高速旋转驱动。尽管不作出特别限定，电机2在确定零交叉点之间的时间等于或大于预定时间时停止。

在上述的高速旋转模式下的驱动控制中，采用的选择器是能够从信号U-in、V-in和W-in以及参考信号中任意选择比较电路114的反相输入端(-)的输入和非反相输入端(+)的输入的选择器115和116。因此，同样的比较电路114可用于检测转子21的旋转停止位置和转子21的高速旋转的控制这两者。换言之，可以使用一个比较电路114在转子的旋转停止时和转子根据120度通电控制高速旋转时检测转子21相对于定子20的位置。通过使用硬件连接的高精确度测量和检测位置的定时器(高分辨定时器)111，换言之，因为将通过高分辨定时器111获得的计数值保存备用，当激活计数停止信号CNTSTP时，可以实现高精确度的位置检测，并且可以灵敏地控制电机2的旋转。

<低速旋转模式>

在上述的高速旋转模式中的高速旋转意味着，由于来自转子21的永磁体的磁场的反电动势的影响，旋转速度使定子20的非通电线圈的信号逐渐变化。因此，当比较电路114不能检测反电动势的影响时，即，当转子21处于到达高速旋转之前的过渡阶段时，或者当转子21是以低速积极地旋转时，采用下述处理(低速电路模式)：使用ADC119(而不是比较电路114)检测120度通电控制下的转子的位置。原则上，在低速旋转模式中，作为零交叉点，是基于与流向非通电线圈的电流对应的信号与下述总和的平均值交叉的时序进行确定的，所述总和是当将电从多个线圈相位中的一个线圈相位的线圈传导至另外线圈相位的对应线圈时与流向通电线圈的电流对应的信号和与由于转子的磁通量的影响而流向非通电线圈的电流对应的信号之和。在通电线圈相位之间与所述时序同步地执行切换，从而控制转子的低速旋转。

图20示例性图示了在低速旋转模式中形成旋转磁场的示意性的操作时序。在图20中，代表性示出的时刻t1和t3是通过电机控制定时器110切换通电线圈的时序。此外，代表性示出的时刻t2和t4表示估计出的零交叉点。例如，在时刻t1通过从V相到U相通电获得的信号U-in、V-in和W-in依次通过ADC119进行A/D转换，以获得转换结果。对于对应所述三个相位的A/D转换结果，CPU100继续确定在此刻非通电相位的信号W-in的A/D转换数值是否与平均值交叉。所述交叉点被估计为零交叉点，并且时刻t2是零交叉点的估计时间。与时刻t2同步地，定时器(TMRS)113开始计数。当它的计数值(时刻t3)对应转子30度旋转角度时，电机控制定时器110切换通电线圈来对此作出响应。图21和图22示例性举例说明了转子21的低速旋转模式的控制流程。

首选，CPU100控制执行微控制器1，包括电机控制定时器110、高分辨定时器111、ADC119的初始设置(S31)。高分辨定时器111被控制为运行空转计数操作。接下来，ADC119的输入设置为U-in、V-in、W-in(S32)，定时器(TRMF)112被控制为开始计数操作(S33)，并且使用电机控制定时器110将电流控制为从V相线圈2V流向W相线圈2W(S34)。ADC119依次对从通电线圈2V和2W获得的信号V-in和W-in以及从非通电线圈2U获得的信号U-in进行A/D转换，并且CPU100使用所述转换结果检测零交叉点的通过(S35)。即，进行一些计算以获得：(1)信号V-in、W-in和U-in的A/D转换值的总和；(2)信号V-in的的A/D转换值的3倍；(3)信号U-in的的A/D转换数值乘以3；以及(4)信号W-in的的A/D转换数值乘以3。确定(2)、(3)和(4)中的任意一个是否与(1)中的数值交叉。这相当于确定此刻非通电相位的信号的的A/D转换数值是否与对应于三相的A/D转换数值的平均值交叉。非通电相位的信号由于感应电动势的影响根据转子的位置而每秒变化。因此，上述确定需要逐个进行。

当确定出交叉时，定时器(TRMS)113开始计数(S36)。当该定时器达到对应转子21的30度旋转的计数值时，向CPU100发出中断请求。随后，高分辨定时器111的计数值存储到工作RAM(S37)，并且通过CPU100使电从V相传导至U相(S38)。此后，对于相应的通电相位，根据S35中同样的技术确定非通电相位W的信号W-in的零交叉点(S39)。与转子21旋转30度对应的计数值基于转子的旋转速度明确确定，并且可以使用例如步骤S46计算出的转子21的旋转速度来确定。

当在步骤S39中检测到通过零交叉点时，定时器(TRMS)113开始计数(S40)。当该定时器达到对应转子21的30度旋转的计数值时，向CPU100发出中断请求，并且CPU存储高分辨定时器111的计数值(S41)。通过CPU使电从W相传导至U相(S42)。此后，对于本次对应的通电相位，根据S35中同样的技术确定非通电相位V的信号V-in的零交叉点(S43)。

当在S43检测到通过零交叉点时，定时器(TRMS)113开始计数(S44)。当该定时器达到对应转子21的30度旋转的计数值时，向CPU100发出中断请求，并且CPU将高分辨定时器111的计数值存储到工作RAM101(S45)。而且，重复步骤S34到S45的处理。此时，步骤S34的电传导替换为将电从W相传导至V相，步骤S38的电传导替换为将电从U相传导至V相，步骤S42的电传导替换为将电从U相传导至W相。

最后，当由于定时器112的共计计数而产生中断时，CPU获取存储在工作RAM101并且通过高分辨定时器111获得的计数值的平均值，并且计算转子21的旋转速度。当计算出的速度偏离目标速度时，对电机控制定时器110输出的电机驱动控制信号脉冲执行占空控制以将转子21的旋转速度控制为目标速度(S46)。随后，定时器112的计数复位，并且重启计数操作(S47)。

因此，对于转子21执行了一次旋转的低速驱动控制。在步骤S28检测到停止旋转的指令之前，重复上述处理，从而控制电机的低速旋转驱动。尽管不作出特别限定，当零交叉点之间的时间等于或大于预定时间时，电机2停止。

执行了上述低速旋转模式下的驱动控制。在转子21的低速电路中流向非通电相位的线圈的电流几乎不受转子21的磁通量的影响，考虑到即使像在高速旋转控制中那样将其与参考信号比较，也难以检测所述差异。如在步骤S35中所述，流向非通电相位线圈的电流的变化速度大于所述总和的平均值的变化速度。因此，可以与基于所述变化彼此交叉的时序估计由于转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流的变化的零交叉点。该过程可以简单地通过使用CPU100的软件的运算处理实现。具体而言，在该处理中，获取的是通过将信号U-in、V-in和W-in进行A/D转换而获得的数字数据之和的平均值，从而确定大小关系。

<电钻>

图23举例说明了作为使用上述的微控制器1的电动设备的一种实例的电钻。尽管不作出特别限定，电钻201具有作为操作电源的电池205。此外，外壳202中含有电机2、反相器3、微控制器1和电源电路207。电源电路207接收来自电池205的操作电源，并且提供微控制器1的电源电压Vdd和接地电压Gnd。反相器3使用电池205的操作电源驱动线圈2U、2V和2W。电机2的转子21的旋转达到钻轴210，作为切刃的钻头204通过钻头卡盘211与钻轴210可连接/可拆卸。通过电源开关206执行供电/断电。当通过电源开关206供电时，微控制器1被初始化，在CPU100的控制下在启动时的转子停止位置检测模式中确定转子相对于定子的停止位置。根据所述结果，转子在低速旋转模式下以预定的方向旋转。当转子达到预定旋转速度时，转子21在高速旋转模式下以高速旋转。尽管未举例说明，但无需说明，可以提供速度调节开关。

该电钻201可以确定转子21相对于定子20的停止位置。因此，可以在转子21的启动时防止转子21的反向旋转，并且避免启动的延迟。因此，可以避免由于转子21的反向旋转而对钻头204的切刃的有害影响，并且在转子21激活之后立即通过钻头204开始操作，从而有助于改善电钻的操作性。

因此，已具体描述了本申请发明人获得的本发明的实施方式。然而，本发明不限于此，在不脱离其范围的情况下可以作出各种不同的变化。

例如，在上面的实施方式中，没有描述当检测到过电流时强制关闭驱动脉冲。然而，该方法是已知的技术，并且该功能可容易地并且适当地应用到微控制器1。

在上面的实施方式中，比较电路114的比较功能是在转子停止位置检测模式和高速旋转模式之间变化，但并不限于此。当一个输入电平等于或超过另一输入电平时，如果它具有输出使能脉冲或电平向预定方向改变的边沿信号的功能，所述比较功能不需要在两种操作模式之间变化。

在低速旋转时的控制方法中，当零交叉的中间点的数值是已知的(或者当存在设定的特定数值时)，不需要获取全部三个信号U-in、V-in和W-in的A/D转换信号的数值。仅需要将具有产生的感应电流的信号(非通电线圈的信号)作为监测的目标。

即使当在转子的旋转驱动控制中采用180度控制(以正弦波形控制线圈的驱动电压)时，也可以采用转子的停止位置确定技术。在该情形下，对于转子的旋转驱动控制和转子的停止位置确定控制，不可使用相同的电路，例如比较电路和选择器。

电动设备不限于电钻，并且可应用于诸如电锯之类的电动工具。本发明不限于电动工具，并且可广泛地用于使用无刷直流电机的任何家用设备或电气设备。

本发明不限于上面实施方式描述的作为控制目标的具有4极、3相和3插槽的无刷直流电机。无需说明，可以设定具有合适数量的极数、相位和插槽的目标，例如，2极、3相和3插槽或者4极、3相和6插槽。

Claims (10)

1.一种半导体装置，所述半导体装置选择性地向无刷直流电机的多个线圈相位的线圈提供电流，其中所述无刷直流电机包括具有多个磁极的永磁体的转子和具有所述线圈相位的线圈的定子，所述半导体装置控制所述转子的旋转驱动，

其中，当依次向一个线圈相位的线圈供电时，对由于停止的转子的磁通量的影响而分别流向与所述已供电线圈相位耦合的其他多个线圈相位的线圈的电流所对应的信号的差异进行检测，从而基于所述检测结果和彼此关联的线圈相位确定所述转子相对于所述定子的停止位置，以及

其中，基于所述检测结果确定所述线圈的通电相位，从而以预定的方向开始旋转所述转子；

其中，当将电从所述耦合的线圈相位中的一个线圈相位的线圈传导至另一线圈相位的线圈时，基于由于所述转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号达到参考信号的时序执行通电线圈相位的切换，以及

控制所述转子的高速旋转驱动；

其中，当将电从所述耦合的线圈相位中的一个线圈相位的线圈传导至另一线圈相位的线圈时，与下述时序同步地执行通电线圈相位的切换，所述时序为与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号和下述平均值之间的大小关系反转的时序，所述平均值为与流向所述通电相位的线圈的电流对应的信号和由于所述转子的磁通量的影响而流向所述非通电相位的线圈的电流所对应的信号的平均值，以及

控制所述转子的低速旋转驱动；

其中，所述半导体装置包括：

选择电路；

比较电路，比较由所述选择电路选择的两个信号；以及

定时计数器，获取与所述比较电路的重合检测时序对应的计数值，以及

其中，所述选择电路选择与分别流向所述耦合的线圈相位的线圈的电流所对应的信号，用于控制确定所述转子相对于所述定子的停止位置，

其中，所述比较电路形成所述选择电路所选择的信号的重合时序，

其中，所述定时计数器获取从与向一个线圈相位的线圈供电的时序同步开始计数操作直到所述重合时序为止的计数值，以及

其中，基于所获取的计数值和彼此关联的所述多个线圈相位之间的关系确定所述转子相对于所述定子的停止位置。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，

其中，所述定时计数器具有保存所述计数值直到响应所述重合的重合时序的缓冲寄存器。

3.根据权利要求1所述的半导体装置，

其中，所述选择电路选择参考信号和由于转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号，用于控制所述转子的高速旋转驱动，

其中，所述比较电路形成由所述选择电路选择的信号的重合时序，以及

其中，所述通电线圈相位控制为与所述比较电路获得的重合时序同步地进行切换。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，包括：

A/D转换电路，

其中，所述A/D转换电路将与流向所述通电相位线圈的电流对应的信号和由于转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号进行转换，以控制所述转子的低速旋转驱动，以及

其中，使用所述转换获得的数字信号获得所述大小关系反转的时序。

5.一种半导体装置，该半导体装置控制无刷直流电机的驱动，其中所述无刷直流电机包括具有多个磁极的永磁体的转子和具有多线圈相位的线圈的定子，所述半导体装置包括：

脉冲产生电路，产生用于选择性向所述无刷直流电机的线圈相位的线圈供电的脉冲控制信号；

选择电路，从与分别流向所述线圈的电流对应的检测信号和参考信号中任意选择两个信号；

比较电路，比较由所述选择电路选择的两个信号；

定时计数器；以及

控制电路，

其中，所述控制电路重复控制下述操作：脉冲产生电路输出用于在所述转子停止的状态下向所述线圈相位之一供电的脉冲控制信号，所述选择电路从所述检测信号中选择与从所述已供电线圈到与所述已供电线圈耦合的其他线圈相位的两个线圈的电流对应的检测信号，以及所述定时计数器测量直到基于所述比较电路的输出确定出所述选择的两个检测信号彼此重合的状态为止的时间，所述控制电路同时依次切换供电线圈相位，从而基于所述定时计数器的测量操作的结果和彼此关联的线圈相位确定所述转子相对于所述定子的停止位置。

6.根据权利要求5所述的半导体装置，

其中，所述定时计数器基于通过所述控制电路进行的供电线圈相位的切换开始计数操作，并且根据所述比较电路的重合输出将计数值存储到缓冲寄存器。

7.根据权利要求6所述的半导体装置，

其中，所述控制电路根据响应所述比较电路的重合输出的中断处理控制输出所述脉冲控制信号，控制所述选择电路的选择，并且控制所述定时计数器的初始化，以及

其中，基于将所述计数值存储到缓冲寄存器的操作之后的时序进行所述定时计数器的初始化。

8.根据权利要求5所述的半导体装置，

其中，在高速旋转模式下，所述控制电路控制所述脉冲产生电路输出用于将电从所述线圈相位中的一个线圈相位的线圈传导至另一线圈相位的线圈的脉冲控制信号，控制所述选择电路选择参考信号和由于所述转子的磁通量的影响而流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号，基于所述比较电路的输出确定所述选择的与流向非通电相位的线圈的电流对应的信号大于所述参考信号的时序，并且控制所述脉冲产生电路与所述确定出的时序同步地进行通电线圈的切换。

9.根据权利要求8所述的半导体装置，还包括A/D转换电路，所述A/D转换电路将与流向所述定子的线圈的电流对应的信号转换为数字信号，

其中，在低速旋转模式下，所述控制电路控制所述脉冲产生电路输出用于将电从所述线圈相位中的一个线圈相位的线圈传导至另一线圈相位的线圈的脉冲控制信号，控制所述A/D转换电路将与流向通电线圈的电流对应的信号和由于所述转子的磁通量的影响而流向非通电线圈的电流所对应的信号转换为数字信号，并且控制所述脉冲产生电路与下述时序同步地进行通电线圈相位的切换，在所述时序，所述转换后的信号的总和的平均值和流向非通电相位的线圈的电流所对应的信号的数字信号之间的大小关系反转。

10.一种电动设备，包括：

无刷直流电机，包括具有多个磁极的永磁体的转子和具有多个相位的线圈的定子，

半导体装置，选择性地提供电流到所述无刷直流电机的线圈相位，并且控制所述转子的旋转驱动；

以及

操作机构，将所述无刷直流电机作为动力源，以及

其中，所述半导体装置具有脉冲产生电路、选择电路、比较电路、定时计数器和控制电路，其中，所述脉冲产生电路用于产生用于选择性提供电流到所述无刷直流电机的多个相位的线圈的脉冲控制信号，所述选择电路用于从参考信号和与流向所述线圈的电流对应的检测信号中任意选择两个信号，所述比较电路用于比较由所述选择电路选择的两个信号，

其中，所述控制电路重复控制下述操作：所述脉冲产生电路输出用于在所述转子停止的状态下提供电流到所述线圈相位中的一个线圈相位的脉冲控制信号，所述选择电路从所述检测信号中选择与从所述已供电线圈到流向与所述已供电线圈耦合的其他多个线圈相位的两个线圈的电流对应的检测信号，所述定时计数器测量直到基于所述比较电路的输出确定出所述选择的两个信号彼此重合的状态为止的时间，所述控制电路同时依次切换通电线圈相位，从而基于所述定时计数器的测量操作的结果和彼此关联的线圈相位之间的关系确定所述转子相对于所述定子的停止位置。