JP2005117840A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ駆動装置における逆転検知手段において、従来の回路形式ではモータからの位置検出信号や通電切換信号にノイズが乗った場合、モータが正確に正転もしくは逆転しているかどうかを判別できないという課題を有していた。
【解決手段】 誤動作の原因となる通電切換信号ａ，ｂ，ｃをノイズレス通電切換信号ｈに変換して逆転検知信号生成手段１２に供給するノイズ除去手段５８と、ノイズの原因となるモータ巻線を駆動するスイッチング電流と、ノイズ除去タイミング信号とのタイミングが重ならないように、スイッチング信号ｅを遅延させた遅延信号ｉを生成する遅延信号生成手段１３とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータの逆転を検知して前記モータの駆動を制御する逆転検知手段付きのモータ駆動装置に関するものである。

図４は従来の逆転検知手段を有するモータ駆動装置を示す。
１０１は位置検出手段、１０２は位置検出手段から位置検出信号を受けて通電切換信号を生成する通電切換信号生成手段、１０３は通電切換信号をスイッチング信号に変換するスイッチング信号生成手段、１０４，１０５，１０６はモータに電力を供給する出力部、１０７は出力部１０４，１０５，１０６で構成されたモータを駆動する出力段、１０８，１０９，１１０はモータのコイル、１１１はモータ、１１２は逆転検知信号生成手段で、通電切換信号ａ，ｂ，ｃから正または逆転方向であるかを判別し、逆転であると判別した場合には逆転検知信号ｄを生成する。

図４を用いて具体的に説明する。
位置検出手段１０１は、モータ１１１のロータとモータの巻線との相対位置を例えばホール素子等を使用して検出し、位置検出信号として出力する。

通電切換信号生成手段１０２は、位置検出信号を最適な位相に調整し、１２０度ずつ位相差をもった通電切換信号ａ，ｂ，ｃを出力する。
スイッチング信号生成手段１０３は、通電切換信号ａ，ｂ，ｃに応じて逆転検知信号ｄがＬｏｗである場合、前記モータ１１１をスイッチング駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、逆に逆転検知信号ｄがＨｉｇｈである場合、前記ＰＷＭ信号を生成せず出力段１０７を遮断する論理の出力信号を生成する。

逆転検知信号ｄは、逆転検知信号生成手段１１２によって前記通電切換信号ａ，ｂ，ｃを論理合成して出力されるものであり、これは、正転しているモータ１１１に逆転ブレーキを掛けたときにモータ１１１に逆転方向のトルクが掛かり過ぎるとモータ１１１が逆転するのだが、その逆転状態を検知し前記スイッチング信号生成手段１０３に対してモータ１１１への電力供給を遮断させる命令を示す信号である。

逆転検知信号生成手段１１２は図５に示すように、Ｄフリップフロップ１３１，１３２，１３３と、ＮＯＲゲート１３４で構成されている。図６はモータが通常回転、つまり、正転方向に回転しているときの逆転検知信号生成手段の回路動作を表したものであり、図７はモータが逆転方向に回転するときの回路動作を表したものである。

図５と図６において３相の通電切換信号ａ，ｂ，ｃは、通電切換信号ｂの立ち上がりで通電切換信号ａをラッチするＤフリップフロップ１３１と、通電切換信号ｃの立ち上がりで通電切換信号ｂをラッチするＤフリップフロップ１３２と、通電切換信号ａの立ち上がりで通電切換信号ｃをラッチするＤフリップフロップ１３３に入力される。

正転方向である場合は、Ｄフリップフロップ１３１の動作を例にとると、通電切換信号ｂ、つまりＣＬＫの立ち上がりのタイミングにおいて「ａがＨｉｇｈ」（＝「ＤがＨｉｇｈ」）であるのでそのまま出力ＱにＨｉｇｈが出力される。Ｄフリップフロップ１３２，１３３も同じ動作であるため説明を省略する。

Ｄフリップフロップ１３１〜１３３のいずれかの出力ＱがＨｉｇｈとなると、ＮＯＲゲート１３４の入力の一つがＨｉｇｈとなり、出力ｄ（逆転検知信号）はＬｏｗとなる。また、逆転方向である場合は、正転方向のときと通電切換信号の位相が異なり正転状態では信号の立ち上がり順番がａ→ｂ→ｃの順番（図６）に位相が変化していたのに対し、逆転状態ではａ→ｃ→ｂの順番（図７）に位相が変化する。ここでもＤフリップフロップ１３１の動作を例にとると、通電切換信号ｂつまりＣＬＫの立ち上がりのタイミングにおいて「ａがＬｏｗ」（＝「ＤがＬｏｗ」）であるのでそのまま出力ＱにＬｏｗが出力される。Ｄフリップフロップ１３２，１３３も同じ動作であるため説明を省略する。

Ｄフリップフロップ１３１〜１３３の出力ＱがすべてＬｏｗとなると、ＮＯＲゲート１３４の入力のすべてがＬｏｗとなるので出力ｄはＨｉｇｈとなる。このとき、前記スイッチング信号生成手段は出力を遮断する論理の信号を生成し、モータは出力から電力の供給を受けない期間を経て停止する。
特開平７−２５０４９４号公報

しかしながら従来の構成では、出力段１０７がスイッチング駆動する際、モータ１１１のコイルに大電流、大振幅電圧の電力を位置検出信号や通電切換信号に比べて十分速い周波数でパルス的に供給（ＰＷＭ駆動）することで、パルスの立上りまたは立下りのタイミングにおいてモータ駆動装置の電源、ＧＮＤを揺らし、位置検出信号や通電切換信号へのノイズとして表れる。

このノイズが、モータ駆動装置の基板やモータ配線から位置検出信号や通電切換信号に回り込んだ場合、逆転検知信号生成手段１１２は、本来、通電切換信号の立上りエッジのタイミングがａ→ｂ→ｃの順番で正転、ａ→ｃ→ｂの順番で逆転と認識しているが、前記ノイズによって本来の挙動と違うタイミングでノイズの立ち上がりエッジが入り、正転時に逆転もしくは逆転時に正転と誤認識してしまうという課題を有している。

本発明は、前記ノイズの影響によって正転時と逆転時を誤認識することがない信頼性の高いモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、モータのロータと巻線との相対位置を検出して位置信号を出力する位置検出手段と、前記位置信号に基づいて前記モータに順次通電するための通電切換信号を出力する通電切換信号生成手段と、前記通電切換信号に応じてスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成手段と、前記スイッチング信号の立上りと立下りエッジから一定期間の幅を持つエッジ検出信号を作成し合成してノイズ除去タイミング信号を生成し、前記通電切換信号と前記ノイズ除去タイミング信号からノイズレス通電切換信号を生成するノイズ除去手段と、前記ノイズレス通電切換信号から逆転検知信号を生成する逆転検知信号生成手段と、前記ノイズ除去タイミング信号のマスク時間内に前記遅延信号の立上り立下りタイミングが入るように前記スイッチング信号を一定期間遅らせた遅延信号を生成する遅延信号生成手段と、前記遅延信号によりモータの前記巻線に電力を供給する出力段と、を設け、前記逆転検知信号によって前記スイッチング信号生成手段を制御するよう構成したことを特徴とする。

また、前記ノイズ除去手段は、前記スイッチング信号の立上りと立下りエッジから一定期間の幅を持つエッジ検出信号を出力するエッジ検出信号生成手段と、前記エッジ検出信号を合成してノイズ除去タイミング信号を生成する信号合成手段と、前記通電切換信号と前記ノイズ除去タイミング信号からノイズレス通電切換信号を生成するノイズレス通電切換信号生成手段とを有しており、前記ノイズレス通電切換信号を前記逆転検知信号生成手段の入力信号としたことを特徴とする。

また、前記ノイズレス通電切換信号生成手段は、前記通電切換信号からノイズ成分を減衰させるローパスフィルタを有していることを特徴とする。

本発明によれば、モータをスイッチング駆動することによるノイズが逆転検知信号生成手段に入力される通電切換信号に乗ったとしても誤認識することなく正転方向、逆転方向を検知することが可能になる。このため、モータの駆動において正転時にモータに電力が供給されなくなったり、逆転時にモータに電力を供給してしまうといった誤動作を起こさせない効果がある。

以下、本発明の各実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１と図２は本発明の（実施の形態１）を示す。

図１は本発明のモータ駆動装置で、遅延信号生成手段１３とノイズ除去手段５８とが追加されている点が従来例を示した図４とは異なっている。
１は位置検出手段、２は前記位置検出手段１から位置検出信号を受けて通電切換信号ａ，ｂ，ｃを生成する通電切換信号生成手段、３は通電切換信号ａ，ｂ，ｃをスイッチング信号ｅに変換するスイッチング信号生成手段、４，５，６はモータに電力を供給する出力部、８は出力部４，５，６で構成されたモータを駆動する出力段、８，９，１０はモータのコイル、１１はモータ、１２は通電切換信号から正または逆転方向であるかを判別し逆転であると判別した場合、逆転検知信号ｄを生成する逆転検知信号生成手段である。

この図１の位置検出手段１，通電切換信号生成手段２，スイッチング信号生成手段３，出力段７，モータ１１，逆転検知信号生成手段１２は、それぞれ従来例を示した図４における位置検出手段１０１，通電切換信号生成手段１０２，スイッチング信号生成手段１０３，出力段１０７，モータ１１１，逆転検知信号生成手段１１２と同一である。

図１において、スイッチング信号生成手段３と出力段７との間に介装された遅延信号生成手段は、スイッチング信号生成手段３が発生するスイッチング信号ｅを一定時間遅らせた遅延信号ｉを生成する。

さらに、前記スイッチング信号ｅと前記通電切換信号ａ，ｂ，ｃを入力信号として前記逆転検知信号生成手段１２へ入力信号を出力するノイズ除去手段５８は、ノイズ除去タイミング信号生成手段５３とノイズレス通電切換信号生成手段５７とで構成されている。

前記ノイズ除去タイミング信号生成手段５３は、前記スイッチング信号生成手段３で生成したスイッチング信号ｅの立上り立下りエッジを検出しエッジ検出信号ｆを生成するエッジ検出信号生成手段５１と、エッジ検出信号生成手段５１が出力する各エッジ検出信号ｆを合成しすべてのエッジタイミングから一定の幅を持ったノイズ除去タイミング信号ｇを生成する信号合成手段５２から構成されている。

前記ノイズレス通電切換信号生成手段５７は、サンプリング回路５４，５５，５６にて前記ノイズ除去タイミング信号ｇのタイミングで通電切換信号ａ，ｂ，ｃをサンプリングしノイズレス通電切換信号ｈを生成する。

５８はノイズ除去手段で、前記ノイズ除去タイミング信号生成手段５３と前記ノイズレス通電切換信号生成手段５７から構成されている。
図２は、図１における信号ａ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉのタイミングチャートであり、ａは通電切換信号、ｅはスイッチング信号、ｆは前記スイッチング信号の立上り下りエッジを検出したエッジ検出信号、ｇは前記エッジ検出信号を合成し、すべてのエッジタイミングから一定の幅を持たせたノイズ除去タイミング信号、ｈは前記通電切換信号を前記ノイズ除去タイミング信号でノイズ除去したノイズレス通電切換信号、ｉは前記スイッチング信号を一定時間遅らせた遅延信号である。

ノイズ除去タイミング信号生成手段５３において、エッジ検出信号生成手段５１は、複数相のスイッチング信号（信号ｅ）の立上りと立下りエッジを検出し、エッジ検出信号（信号ｆ）を生成し、複数相すべての前記エッジ検出信号を信号合成手段５２にて合成し、前記エッジ検出信号ｆの立上りエッジからある一定の時間幅（以下、マスク時間と呼ぶ）を持たせ、それぞれの信号が重なった場合は論理和を取ってノイズ除去タイミング信号（信号ｇ）が生成される。

遅延信号生成手段１３は、そこで生成される遅延信号（信号ｉ）の切換タイミングが位置検出信号や通電切換信号へのノイズとなりうるため、ノイズ除去タイミング信号が持つマスク時間内に立上り立下りタイミングが入るように遅延信号（信号ｉ）を生成する。

ノイズレス通電切換信号生成手段５７では、サンプリング回路５４，５５，５６にて前記ノイズ除去タイミング信号の立下りエッジに応じて通電切換信号（信号ａ）をサンプリングすることにより、ノイズレス通電切換信号（信号ｈ）を生成する。ノイズレス通電切換信号が生成された後の逆転検知信号生成手段１２の動作については、従来例の１１３の動作と同じであるため省略する。

このようにして、逆転検知信号生成手段１２にはノイズレスのノイズレス通電切換信号（信号ｈ）が入力されることになって、モータ１１の安定な動作を期待できる。
（実施の形態２）
図３は本発明の（実施の形態２）を示し、図１に示した（実施の形態１）のサンプリング回路５４，５５，５６への前記通電切換信号ａ，ｂ，ｃの入力ラインにローパスフィルタ５９，６０，６１が介装されている点だけが異なっている。

このようにローパスフィルタ５９，６０，６１によって前記通電切換信号ａ，ｂ，ｃから不要信号周波数を除去した信号をサンプリング回路５４，５５，５６でサンプリングするため、（実施の形態１）よりも通電切換信号のノイズを低減したノイズレス通電切換信号を得られ、モータ１１の安定した動作を期待できる。

なお、ローパスフィルタ５９，６０，６１のカットオフ周波数は、固定または運転モードに応じてコントロールすることによってモータ１１のより一層安定した動作を期待できる。

本発明は、逆転ブレーキ機能を有するモータ駆動装置等に有用であり、ＤＶＤ、コンパクトディスク、ＨＤＤ等のディスク装置に用いられるモータ駆動装置をブレーキ制御する時の誤動作を防止するができる。

本発明の（実施の形態１）におけるモータ駆動装置の構成図 同実施の形態の各信号のタイミングチャート 本発明の（実施の形態２）におけるモータ駆動装置の構成図 従来のモータ駆動装置の構成図 同従来例の逆転検知信号生成手段の具体的な構成図 同従来例の正転時の逆転検知信号生成手段のタイミングチャート 同従来例の逆転時の逆転検知信号生成手段のタイミングチャート

符号の説明

１，１０１ 位置検出手段
２，１０２ 通電切換信号生成手段
３，１０３ スイッチング信号生成手段
４，５，６，１０４，１０５，１０６ 出力部
７，１０７ 出力段
８，９，１０，１０８，１０９，１１０ モータ巻線
１１，１１１ モータ
１２，１１２ 逆転検知信号生成手段
１３ 遅延信号生成手段
５１ エッジ検出信号生成手段
５２ 信号合成手段
５３ ノイズ除去タイミング信号生成手段
５４，５５，５６ サンプリング回路
５７ ノイズレス通電切換信号生成手段
５８ ノイズ除去手段
５９，６０，６１ ローパスフィルタ
１３１，１３２，１３３ Ｄフリップフロップ
１３４ ＮＯＲゲート
ａ，ｂ，ｃ 通電切換信号
ｄ 逆転検知信号
ｅ スイッチング信号
ｆ エッジ検出信号
ｇ ノイズ除去タイミング信号
ｈ ノイズレス通電切換信号
ｉ 遅延信号
Ｄ Ｄフリップフロップの入力信号
ＣＬＫ Ｄフリップフロップのクロック信号
Ｑ Ｄフリップフロップの出力

Claims (3)

1. モータのロータと巻線との相対位置を検出して位置信号を出力する位置検出手段と、
   前記位置信号に基づいて前記モータに順次通電するための通電切換信号を出力する通電切換信号生成手段と、
   前記通電切換信号に応じてスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成手段と、
   前記スイッチング信号の立上りと立下りエッジから一定期間の幅を持つエッジ検出信号を作成し合成してノイズ除去タイミング信号を生成し、前記通電切換信号と前記ノイズ除去タイミング信号からノイズレス通電切換信号を生成するノイズ除去手段と、
   前記ノイズレス通電切換信号から逆転検知信号を生成する逆転検知信号生成手段と、
   前記ノイズ除去タイミング信号のマスク時間内に前記遅延信号の立上り立下りタイミングが入るように前記スイッチング信号を一定期間遅らせた遅延信号を生成する遅延信号生成手段と、
   前記遅延信号によりモータの前記巻線に電力を供給する出力段と、
   を設け、前記逆転検知信号によって前記スイッチング信号生成手段を制御するよう構成したモータ駆動装置。
2. ノイズ除去手段は、
   前記スイッチング信号の立上りと立下りエッジから一定期間の幅を持つエッジ検出信号を出力するエッジ検出信号生成手段と、
   前記エッジ検出信号を合成してノイズ除去タイミング信号を生成する信号合成手段と、
   前記通電切換信号と前記ノイズ除去タイミング信号からノイズレス通電切換信号を生成するノイズレス通電切換信号生成手段と
   を有しており、前記ノイズレス通電切換信号を前記逆転検知信号生成手段の入力信号としたことを特徴とする
   請求項１記載のモータ駆動装置。
3. ノイズレス通電切換信号生成手段は、前記通電切換信号からノイズ成分を減衰させるローパスフィルタを有していることを特徴とする
   請求項２記載のモータ駆動装置。

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