JP2010193703A - モータ駆動回路およびモータ駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】逆起電圧を検出する。
【解決手段】モータ駆動回路100は、Hブリッジ回路10と、電位差検出回路20と、較正回路30と、逆起検出回路40と、制御回路50と、較正値取得回路60と、を備える。Hブリッジ回路10は、DCモータ1に接続される。電位差検出回路20は、DCモータ1の両端の電位差に応じた両端電圧Vhを出力する。較正回路30は、抵抗成分Rmに応じた較正電圧Vcを出力する。逆起検出回路40は、両端電圧Vhと較正電圧Vcとの差に応じた電圧を、逆起電圧Egを示す検出電圧Veとして出力する。制御回路50は、Hブリッジ回路10をパルス幅変調により駆動する。較正回路30は、抵抗成分Rmとローサイドトランジスタのオン抵抗との比に応じた較正値を用いて、そのローサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、抵抗成分Rmに応じた較正電圧Vcとする。
【選択図】図1
【解決手段】モータ駆動回路100は、Hブリッジ回路10と、電位差検出回路20と、較正回路30と、逆起検出回路40と、制御回路50と、較正値取得回路60と、を備える。Hブリッジ回路10は、DCモータ1に接続される。電位差検出回路20は、DCモータ1の両端の電位差に応じた両端電圧Vhを出力する。較正回路30は、抵抗成分Rmに応じた較正電圧Vcを出力する。逆起検出回路40は、両端電圧Vhと較正電圧Vcとの差に応じた電圧を、逆起電圧Egを示す検出電圧Veとして出力する。制御回路50は、Hブリッジ回路10をパルス幅変調により駆動する。較正回路30は、抵抗成分Rmとローサイドトランジスタのオン抵抗との比に応じた較正値を用いて、そのローサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、抵抗成分Rmに応じた較正電圧Vcとする。
【選択図】図1
Description
本発明は、モータ駆動技術に関し、特にモータの回転数の制御技術に関する。
DCモータやスピンドルモータなどのモータを回転させた場合、その回転数に応じた逆起電圧がモータに発生することが知られている(たとえば、特許文献1参照)。昔から逆起検出をしてモータを回す手法は、ブリッジ制御という方式で利用されていた(カセットテープなど)が、電圧利用効率が悪い、モータコイル抵抗値が温度によって変わる、精度が悪いといった理由で、ホールセンサ、速度センサを使った方式が一般的である。しかし高精度な要求をしなければ、逆起電圧を利用した方式もまだまだ十分利用価値がある。
このような状況において本発明者は以下の課題を認識した。
モータのコイルの両端の電位差は逆起電圧以外にもコイルの抵抗成分による電圧降下をも含んでいるので、この電位差をこのまま逆起電圧として利用することは難しい。
モータのコイルの両端の電位差は逆起電圧以外にもコイルの抵抗成分による電圧降下をも含んでいるので、この電位差をこのまま逆起電圧として利用することは難しい。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的は、逆起電圧を好適に検出できるモータ駆動技術の提供にある。
本発明のある態様は、モータ駆動回路に関する。このモータ駆動回路は、電源端子と接地端子との間に直列に接続されたハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタを2組有し、駆動対象となるモータに接続されるHブリッジ回路と、モータの両端の電位差に応じた両端電圧を出力する電位差検出回路と、モータの抵抗成分とモータに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方のトランジスタのオン抵抗との比に応じた較正値を用いて、一方のトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、モータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧として出力する較正回路と、両端電圧と較正電圧との差に応じた電圧を、モータに発生する逆起電圧を示す検出電圧として出力する逆起検出回路と、検出電圧に応じたモータの回転数が指定された回転数に近づくように、Hブリッジ回路をパルス変調により駆動する制御回路と、を備える。
この態様によると、両端電圧からモータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧を差し引くことができるので、モータに発生する逆起電圧を示す検出電圧を得ることができる。
モータに第1極性の向きに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方を第1トランジスタとし、モータに第1極性とは異なる第2極性の向きに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方を第2トランジスタとするとき、較正回路は、モータに第1極性に駆動電流が流れるときには、モータの抵抗成分と第1トランジスタのオン抵抗との比に応じた第1較正値を用いて、第1トランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、モータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧として出力し、モータに第2極性に駆動電流が流れるときには、モータの抵抗成分と第2トランジスタのオン抵抗との比に応じた第2較正値を用いて、第2トランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、モータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧として出力してもよい。
この場合、モータに第1極性の向きに駆動電流が流れる場合と第2極性の向きに流れる場合とで別々に較正を行うことができる。
この場合、モータに第1極性の向きに駆動電流が流れる場合と第2極性の向きに流れる場合とで別々に較正を行うことができる。
制御回路は、モータに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方のトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を、モータの駆動電流を示す電圧として取得し、電流フィードバック制御に使用してもよい。
この場合、別途電流検出用の抵抗を設ける必要はない。
この場合、別途電流検出用の抵抗を設ける必要はない。
較正値を得る際、制御回路は、モータが回転しない状態において一方のトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下が既知の基準電圧となるようHブリッジ回路をパルス変調により駆動し、モータ駆動回路はさらに、較正値を得る際、両端電圧と基準電圧との比に応じた値を較正値として較正回路に出力する較正値取得回路をさらに備えてもよい。
この場合、外部から較正に使用する較正値を設定する必要はない。
この場合、外部から較正に使用する較正値を設定する必要はない。
本発明の別の態様は、モータ駆動方法である。この方法は、電源端子と接地端子との間に直列に接続されたハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタを2組有するHブリッジ回路に接続されたモータを駆動するモータ駆動方法であって、モータの両端の電位差に応じた両端電圧を測定するステップと、モータの抵抗成分とモータに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方のトランジスタのオン抵抗との比に応じた較正値を用いて、一方のトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、モータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧を得るステップと、両端電圧と較正電圧との差に応じた電圧を、モータに発生する逆起電圧を示す検出電圧として得るステップと、検出電圧に応じたモータの回転数が指定された回転数に近づくように、Hブリッジ回路をパルス変調により駆動するステップと、を含む。
この態様によると、両端電圧からモータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧を差し引くことができるので、モータに発生する逆起電圧を示す検出電圧を得ることができる。
なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明のある態様によれば、逆起電圧を好適に検出できる。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、信号には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面において本発明に係る実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
本明細書において、「部材Aが部材Bに接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
本発明の実施の形態は、DCモータを駆動するモータ駆動回路であり、たとえばデジタルカメラのレンズを動かすDCモータの駆動回路に好適に用いられる。また、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等の光ディスクの記録再生装置におけるピックアップのヘッド部分の動作に用いられるDCモータの駆動回路に好適に用いられる。
実施の形態に係るモータ駆動回路では、DCモータの抵抗成分とHブリッジ回路のローサイドトランジスタのオン抵抗との比を予め求めておき、DCモータが回転している状態でそのオン抵抗に生じる電圧降下に、求めておいた比をかけることでDCモータの抵抗成分に生じる電圧降下を導き、それをDCモータの両端電圧から引くことでDCモータに生じる逆起電圧を導出する。そしてその逆起電圧が示すモータの回転数が指定された回転数に近づくよう制御する。
図1は、実施の形態に係るモータ駆動回路100およびそれによって駆動されるDCモータ1の構成を示す回路図である。モータ駆動回路100は、Hブリッジ回路10と、電位差検出回路20と、較正回路30と、逆起検出回路40と、制御回路50と、較正値取得回路60と、を備える。モータ駆動回路100には指定された回転数を示す指示電圧Vpが入力される。モータ駆動回路100は、DCモータ1の回転数が指定された回転数に近づくようにDCモータ1の端子にパルス幅変調された駆動電圧を印加する。モータ駆動回路100は、一つの半導体基板上に機能ICとして一体集積化されている。
DCモータ1は、その第1端子P1および第2端子P2に接続されるコイルを含む。図1では説明を簡単にするためコイルをその等価回路で表現する。コイルは抵抗成分Rm(以降抵抗の符号はその抵抗値をも示す)と誘導成分Lmとを有する。DCモータ1のコイルに駆動電流(電流値をImとする)が流れると、抵抗成分RmによってDCモータ1の第1端子P1と第2端子P2との間に電圧降下(Rm・Im)が生じる。また、DCモータ1が回転している場合はその回転と誘導成分Lmに起因する逆起電圧EgがDCモータ1の第1端子P1と第2端子P2との間に生じる。つまりDCモータ1の両端の電位差Vmは、
Vm=Rm・Im+Eg …(式1)
となる。
Vm=Rm・Im+Eg …(式1)
となる。
Hブリッジ回路10は、電源電圧Vddと接地電位(0V)との間に直列に接続された第1ハイサイドトランジスタMH1および第1ローサイドトランジスタML1と、同じく電源電圧Vddと接地電位との間に直列に接続された第2ハイサイドトランジスタMH2および第2ローサイドトランジスタML2を有する。本実施の形態において、第1ハイサイドトランジスタMH1、第2ハイサイドトランジスタMH2は、PチャンネルMOSFETである。また、第1ローサイドトランジスタML1、第2ローサイドトランジスタML2は、NチャンネルMOSFETである。これらのトランジスタは、すべてNチャンネルMOSFETであってもよいし、あるいは、バイポーラトランジスタであってもよい。
第1ハイサイドトランジスタMH1と第1ローサイドトランジスタML1の接続点の第1スイッチング電圧Vsw1は、DCモータ1の第1端子P1に印加される。
第1ハイサイドトランジスタMH1、第1ローサイドトランジスタML1のオンオフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第1ハイサイド駆動信号SH1、第1ローサイド駆動信号SL1によって制御される。
第1ハイサイドトランジスタMH1、第1ローサイドトランジスタML1のオンオフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第1ハイサイド駆動信号SH1、第1ローサイド駆動信号SL1によって制御される。
同様に、第2ハイサイドトランジスタMH2と第2ローサイドトランジスタML2の接続点の第2スイッチング電圧Vsw2は、DCモータ1の第2端子P2に印加される。
第2ハイサイドトランジスタMH2、第2ローサイドトランジスタML2のオンオフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第2ハイサイド駆動信号SH2、第2ローサイド駆動信号SL2によって制御される。
第2ハイサイドトランジスタMH2、第2ローサイドトランジスタML2のオンオフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第2ハイサイド駆動信号SH2、第2ローサイド駆動信号SL2によって制御される。
本実施の形態では、第1ハイサイドトランジスタMH1および第2ローサイドトランジスタML2のオンオフによってDCモータ1が駆動される際にDCモータ1のコイルに流れる駆動電流の向きを正転方向とする。これらのトランジスタの両方がオンとなり、DCモータ1に駆動電流が流れる際、第1スイッチング電圧Vsw1は電源電圧Vddから第1ハイサイドトランジスタMH1のオン抵抗に生じる電圧降下を引いた値となる。また、第2スイッチング電圧Vsw2は第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2に生じる電圧降下(RML2・Im)となる。
第2ハイサイドトランジスタMH2および第1ローサイドトランジスタML1のオンオフによってDCモータ1が駆動される際にDCモータ1のコイルに流れる駆動電流の向きを逆転方向とする。正転方向、逆転方向いずれの場合においても、トランジスタを駆動する駆動信号のパルス幅変調によってDCモータ1の回転数が制御される。
電位差検出回路20は、DCモータ1の両端子P1、P2の電位差Vmに応じた両端電圧Vhを出力する。電位差検出回路20は、第1フィルタ22と、第2フィルタ24と、差動増幅器26と、を含む。第1フィルタ22にはDCモータ1の第1端子P1に印加される第1スイッチング電圧Vsw1が入力される。第1フィルタ22は、第1スイッチング電圧Vsw1がパルス幅変調されていればそれを平滑化し、第1スイッチング電圧Vsw1の振幅に対応する第1平滑電圧Vf1を出力する。第2フィルタ24は、第2スイッチング電圧Vsw2がパルス幅変調されていればそれを平滑化し、第2スイッチング電圧Vsw2の振幅に対応する第2平滑電圧Vf2を出力する。
差動増幅器26は、第1平滑電圧Vf1および第2平滑電圧Vf2を受け、それらの差に対応する両端電圧Vhを出力する。
較正回路30は、DCモータ1に正転方向に駆動電流が流れる場合、DCモータ1の抵抗成分Rmと第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2との比に応じた第1較正値C1を用いて第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2に生じる電圧降下を較正し、DCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下に応じた較正電圧Vcとして出力する。較正回路30は、DCモータ1に逆転方向に駆動電流が流れる場合、DCモータ1の抵抗成分Rmと第1ローサイドトランジスタML1のオン抵抗RML1との比に応じた第2較正値C2を用いて第1ローサイドトランジスタML1のオン抵抗RML1に生じる電圧降下を較正し、DCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下に応じた較正電圧Vcとして出力する。
較正回路30は、第3スイッチSW3と、乗算器32と、第2スイッチSW2と、第1保持回路34と、第2保持回路36と、を含む。
第3スイッチSW3は、後述する選択回路56によって制御され、第1平滑電圧Vf1(図1中Y側)または第2平滑電圧Vf2(図1中X側)のいずれか一方を選択する。第3スイッチSW3は、DCモータ1に正転方向に駆動電流が流れる場合、第2平滑電圧Vf2を選択し、DCモータ1に逆転方向に駆動電流が流れる場合、第1平滑電圧Vf1を選択する。つまり第3スイッチSW3は、ローサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下に対応する電圧を選択する。
第3スイッチSW3は、後述する選択回路56によって制御され、第1平滑電圧Vf1(図1中Y側)または第2平滑電圧Vf2(図1中X側)のいずれか一方を選択する。第3スイッチSW3は、DCモータ1に正転方向に駆動電流が流れる場合、第2平滑電圧Vf2を選択し、DCモータ1に逆転方向に駆動電流が流れる場合、第1平滑電圧Vf1を選択する。つまり第3スイッチSW3は、ローサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下に対応する電圧を選択する。
第1保持回路34は、後述する較正値取得回路60が後述する較正モードにおいて取得する、DCモータ1の抵抗成分Rmを分子、第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2を分母とする分数の値(Rm/RML2)に対応する第1較正値C1を保持する。第2保持回路36は、較正値取得回路60が較正モードにおいて取得する、DCモータ1の抵抗成分Rmを分子、第1ローサイドトランジスタML1のオン抵抗RML1を分母とする分数の値(Rm/RML1)に対応する第2較正値C2を保持する。
第2スイッチSW2は、後述する選択回路56によって制御され、第1較正値C1(図1中X側)または第2較正値C2(図1中Y側)のいずれか一方を選択する。第2スイッチSW2は、DCモータ1に正転方向に駆動電流が流れる場合、第1較正値C1を選択し、DCモータ1に逆転方向に駆動電流が流れる場合、第2較正値C2を選択する。
乗算器32は第2スイッチSW2によって選択された電圧と第3スイッチSW3によって選択された電圧とを乗算し、較正電圧Vcとして出力する。DCモータ1に正転方向に駆動電流が流れる場合、第3スイッチSW3は第2平滑電圧Vf2、つまり第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2に生じる電圧降下(RML2・Im)に対応する電圧を選択する。また、第2スイッチSW2はDCモータ1の抵抗成分Rmを分子、第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2を分母とする分数の値(Rm/RML2)に対応する第1較正値C1を選択する。したがってそれらを乗算した較正電圧VcはDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下(Rm・Im)に対応する。つまり、
Vc=(RML2・Im)・(Rm/RML2)=Rm・Im …(式2)
となる。逆転方向の場合も同様であり、やはり較正電圧VcはDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下に対応する。
Vc=(RML2・Im)・(Rm/RML2)=Rm・Im …(式2)
となる。逆転方向の場合も同様であり、やはり較正電圧VcはDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下に対応する。
乗算器32はたとえば、第3スイッチSW3によって選択された電圧を、較正値保持回路によって保持されている較正値に対応する利得で増幅する増幅器であってもよい。
逆起検出回路40は、両端電圧Vhと較正電圧Vcとの差に応じた電圧を、DCモータ1に発生する逆起電圧Egを示す検出電圧Veとして出力する。上述の通り較正電圧VcはDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下(Rm・Im)に対応する。また、両端電圧VhはDCモータ1の第1端子P1と第2端子P2との間の電位差Vmに対応し、DCモータ1が回転している場合はDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下(Rm・Im)とDCモータ1に生じる逆起電圧Egとを含む。したがって両端電圧Vhと較正電圧Vcとの差をとると、DCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下(Rm・Im)がキャンセルされ、DCモータ1に発生する逆起電圧Egが残ることとなる。つまり、
Vh−Vc=Vm−Rm・Im
=Rm・Im+Eg−Rm・Im
=Eg …(式3)
となる。
Vh−Vc=Vm−Rm・Im
=Rm・Im+Eg−Rm・Im
=Eg …(式3)
となる。
制御回路50は、検出電圧Veと、指定された回転数を示す指示電圧Vpを受け、検出電圧Veに応じたDCモータ1の回転数が、指示電圧Vpが示す指定された回転数に近づくようにHブリッジ回路10をパルス幅変調により駆動するための第1ハイサイド駆動信号SH1、第2ハイサイド駆動信号SH2、第1ローサイド駆動信号SL1および第2ローサイド駆動信号SL2を生成する。また制御回路50は、第3スイッチSW3によって選択された電圧、つまりローサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下に対応する電圧を、DCモータ1に流れる駆動電流を示す電圧として取得し、電流フィードバック制御に使用する。
制御回路50は、第1減算器52と、補償回路54と、選択回路56と、基準電圧源58と、第1スイッチSW1と、第2減算器62と、バッファ64と、駆動信号生成回路66と、を含む。
第1減算器52は、指示電圧Vpとバッファ64によって指示電圧Vpと比較するために適切な係数が乗算された検出電圧Veとの差に対応する周波数差電圧Vfを出力する。周波数差電圧Vfは補償回路54によって駆動電流の目標値を示す目標電圧Vtに変換される。補償回路54は、周波数差電圧Vfが逆起電力Egにより実測される回転数と指定された回転数との差がない場合に対応する値に近づくように目標電圧Vtを変化させる。図1の例では、補償回路54は、周波数差電圧Vfが小さくなるように目標電圧Vtを変化させる。補償回路54は公知の技術、たとえばPI(Proportional Integral)補償器など、を用いて構成される。
第1減算器52は、指示電圧Vpとバッファ64によって指示電圧Vpと比較するために適切な係数が乗算された検出電圧Veとの差に対応する周波数差電圧Vfを出力する。周波数差電圧Vfは補償回路54によって駆動電流の目標値を示す目標電圧Vtに変換される。補償回路54は、周波数差電圧Vfが逆起電力Egにより実測される回転数と指定された回転数との差がない場合に対応する値に近づくように目標電圧Vtを変化させる。図1の例では、補償回路54は、周波数差電圧Vfが小さくなるように目標電圧Vtを変化させる。補償回路54は公知の技術、たとえばPI(Proportional Integral)補償器など、を用いて構成される。
第1スイッチSW1は、後述する選択回路56によって制御され、目標電圧Vtまたは基準電圧源58によって出力される基準電圧Vrefのいずれか一方を選択する。通常動作モードでは第1スイッチSW1は目標電圧Vtを選択し、後述する較正モードでは第1スイッチSW1は基準電圧Vrefを選択する。
第2減算器62は、第1スイッチSW1によって選択された電圧と第3スイッチSW3によって選択された電圧との差に対応する差分電圧Vdifを、駆動信号生成回路66へ出力する。通常動作モードでは、差分電圧Vdifは目標電圧VtとDCモータ1に流れる駆動電流を示す電圧との差、つまり駆動電流の目標値と実測値との差に対応する。較正モードの場合は、差分電圧Vdifは基準電圧VrefとDCモータ1に流れる駆動電流を示す電圧との差に対応する。
第2減算器62は、第1スイッチSW1によって選択された電圧と第3スイッチSW3によって選択された電圧との差に対応する差分電圧Vdifを、駆動信号生成回路66へ出力する。通常動作モードでは、差分電圧Vdifは目標電圧VtとDCモータ1に流れる駆動電流を示す電圧との差、つまり駆動電流の目標値と実測値との差に対応する。較正モードの場合は、差分電圧Vdifは基準電圧VrefとDCモータ1に流れる駆動電流を示す電圧との差に対応する。
駆動信号生成回路66は、差分電圧Vdifが小さくなる、つまり通常動作モードでは駆動電流の目標値と実測値との差が小さくなるように、Hブリッジ回路10をパルス幅変調により駆動するための第1ハイサイド駆動信号SH1、第2ハイサイド駆動信号SH2、第1ローサイド駆動信号SL1および第2ローサイド駆動信号SL2を生成する。より詳細には駆動信号生成回路66は、差分電圧Vdifが所定の基準値より大きいとその分駆動電圧のデューティ比を増やし、所定の基準値より小さいとその分駆動電圧のデューティ比を減らす制御を行う。
制御回路50全体として見ると通常動作モードにおいては、まず駆動電流を示す電圧と駆動電流の目標値を示す目標電圧Vtとの差に対応する差分電圧Vdifを小さくする制御が行われているので、電流フィードバック制御が行われている。この際、駆動電流を示す電圧としてローサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を利用している点に注意すべきである。これにより、別途電流検出用の抵抗を設ける構成と比べて部品点数を削減でき有利である。
また、指定された回転数と逆起電圧Egにより実測される回転数との差に対応する周波数差電圧Vfを小さくする制御が行われているので、回転数についてもフィードバック制御が行われている。
また、指定された回転数と逆起電圧Egにより実測される回転数との差に対応する周波数差電圧Vfを小さくする制御が行われているので、回転数についてもフィードバック制御が行われている。
選択回路56は、たとえば周波数差電圧Vfを参照しまたは外部から指令を受けることによりDCモータ1に正転方向に駆動電流を流すべきか、逆転方向に流すべきかを判定する。そして正転方向の場合は、駆動信号生成回路66に第1ハイサイドトランジスタMH1および第2ローサイドトランジスタML2を駆動させ、第2スイッチSW2に第1較正値C1を選択させ、第3スイッチSW3に第2平滑電圧Vf2を選択させる。また逆転方向の場合は、駆動信号生成回路66に第2ハイサイドトランジスタMH2および第1ローサイドトランジスタML1を駆動させ、第2スイッチSW2に第2較正値C2を選択させ、第3スイッチSW3に第1平滑電圧Vf1を選択させる。
選択回路56は、電源が投入されてから所定の期間、たとえば10ms、の間はモータ駆動回路100を較正モードで動作させ、その後通常動作モードで動作させる。選択回路56は較正モードにおいて、第1スイッチSW1に基準電圧Vrefを選択させ、較正値取得回路60に基準電圧Vrefの値を知らせる。選択回路56は、基準電圧源58の基準電圧Vrefの値を、DCモータ1のロータが回転を始めない程度の小さな値に設定する。
選択回路56は較正モードの最初の5msにおいて、駆動信号生成回路66に第1ハイサイドトランジスタMH1および第2ローサイドトランジスタML2を駆動させ、第3スイッチSW3に第2平滑電圧Vf2を選択させる。これにより較正モードの最初の5msにおいては、DCモータ1のコイルには正転方向に駆動電流が流れ、第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2に生じる電圧降下を駆動電流の情報としてフィードバックする電流フィードバック制御が行われる。
選択回路56は較正モードの次の5msにおいて、駆動信号生成回路66に第2ハイサイドトランジスタMH2および第1ローサイドトランジスタML1を駆動させ、第3スイッチSW3に第1平滑電圧Vf1を選択させる。これにより較正モードの次の5msにおいては、DCモータ1のコイルには逆転方向に駆動電流が流れ、第1ローサイドトランジスタML1のオン抵抗RML1に生じる電圧降下を駆動電流の情報としてフィードバックする電流フィードバック制御が行われる。
選択回路56は通常動作モードにおいて、第1スイッチSW1に目標電圧Vtを選択させる。
較正値取得回路60は、較正モードにおいて、差動増幅器26から出力される両端電圧Vhを取得し、選択回路56から基準電圧Vrefの値を取得する。そして較正値取得回路60は、較正モードの最初の5msにおいて取得された両端電圧Vhおよび基準電圧Vrefについて、両端電圧Vhを分子、基準電圧Vrefを分母とする分数の値に対応する電圧を第1較正値C1として第1保持回路34に出力する。
ここで上述の両端電圧Vhを分子、基準電圧Vrefを分母とする分数の値がDCモータ1の抵抗成分Rmを分子、第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2を分母とする分数の値と等しくなることについて説明する。
まず較正モードにおいては電流フィードバック制御が行われ、基準電圧Vrefと第2平滑電圧Vf2が等しくなる(Vref=Vf2)。ここで第2平滑電圧Vf2は第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2に生じる電圧降下(RML2・Im)と見なせるので、Vref=RML2・Imが成り立つ。一方較正モードにおいてはDCモータ1は回転しないのでDCモータ1に逆起電圧Egは生じず、両端電圧VhはDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下(Rm・Im)と等しい(Vh=Rm・Im)。したがってVh/Vref=Rm/RML2となるのである。
まず較正モードにおいては電流フィードバック制御が行われ、基準電圧Vrefと第2平滑電圧Vf2が等しくなる(Vref=Vf2)。ここで第2平滑電圧Vf2は第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2に生じる電圧降下(RML2・Im)と見なせるので、Vref=RML2・Imが成り立つ。一方較正モードにおいてはDCモータ1は回転しないのでDCモータ1に逆起電圧Egは生じず、両端電圧VhはDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下(Rm・Im)と等しい(Vh=Rm・Im)。したがってVh/Vref=Rm/RML2となるのである。
較正値取得回路60は、較正モードの次の5msにおいて取得された両端電圧Vhおよび基準電圧Vrefについて、両端電圧Vhを分子、基準電圧Vrefを分母とする分数の値に対応する電圧を第2較正値C2として第2保持回路36に出力する。この分数の値がDCモータ1の抵抗成分Rmを分子、第1ローサイドトランジスタML1のオン抵抗RML1を分母とする分数の値と等しくなることは上述の説明と同様にして示される。
以上のように構成されたモータ駆動回路100の動作について説明する。
図2は、図1のモータ駆動回路100の動作状態を示すタイムチャートである。図2は、上から順に、Vf出力、第1スイッチSW1の選択の向き、第2スイッチSW2の選択の向き、第3スイッチSW3の選択の向きを示す。
図2は、図1のモータ駆動回路100の動作状態を示すタイムチャートである。図2は、上から順に、Vf出力、第1スイッチSW1の選択の向き、第2スイッチSW2の選択の向き、第3スイッチSW3の選択の向きを示す。
時刻t1においてモータ駆動回路100に電源を投入すると、モータ駆動回路100は較正モードでの動作を開始する。この較正モードでは第1スイッチSW1はY側、つまり基準電圧Vrefを選択し、DCモータ1にはそのロータが回転しない程度の駆動電流が流れる。したがってモータの回転数は0である。モータ駆動回路100は時刻t1から10ms後の時刻t3まで較正モードで動作する。また、時刻t1から5ms後の時刻t2において正転と逆転を入れ替える。ここで時刻t1から時刻t2までの期間を正転方向における較正値を求めるための第1較正期間φ1とし、時刻t2から時刻t3までの期間を逆転方向における較正値を求めるための第2較正期間φ2とする。
第1較正期間φ1では、DCモータ1に正転方向に駆動電流が流れ、第3スイッチSW3はX側、つまり第2平滑電圧Vf2側を選択する。第2較正期間では、DCモータ1に逆転方向に駆動電流が流れ、第3スイッチSW3はY側、つまり第1平滑電圧Vf1側を選択する。
第1較正期間φ1において取得された両端電圧Vhと、設定された基準電圧Vrefとをもとに較正値取得回路60によって第1較正値C1が算出され、第1保持回路34に保持される。また、第2較正期間φ2において取得された両端電圧Vhと、設定された基準電圧Vrefとをもとに較正値取得回路60によって第2較正値C2が算出され、第2保持回路36に保持される。
時刻t3においてDCモータ1に正転方向に駆動電流を流す通常動作モードに切り替わる。第1スイッチSW1は目標電圧Vtを選択し、第2スイッチSW2はX側、つまり第1較正値C1を選択し、第3スイッチSW3はX側を選択する。駆動信号生成回路66は第1ハイサイドトランジスタMH1および第2ローサイドトランジスタML2を駆動する。これによりDCモータ1の逆起電圧Egが示す回転数を指定された回転数に近づけるフィードバック制御が行われる。
なお、時刻t3からしばらくの間は指定された回転数と実際の回転数との差が大きいので、駆動信号生成回路66はフルデューティの駆動信号を生成する。
なお、時刻t3からしばらくの間は指定された回転数と実際の回転数との差が大きいので、駆動信号生成回路66はフルデューティの駆動信号を生成する。
時刻t4においてモータ駆動回路100内の周波数差電圧Vfを参照し、DCモータ1に逆転方向に駆動電流を流すと判定する。すると第2スイッチSW2はY側、つまり第1平滑電圧Vf1を選択し、第3スイッチSW3はY側、つまり第2較正値C2を選択する。また、駆動信号生成回路66は第2ハイサイドトランジスタMH2および第1ローサイドトランジスタML1を駆動する。これにより逆転方向においてもやはり、DCモータ1に発生する逆起電圧Egが示す回転数を指定された回転数に近づけるフィードバック制御が行われる。
このように本実施の形態に係るモータ駆動回路100によれば、通常動作モードにおいては、駆動電流が流れるローサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を、DCモータ1の抵抗成分とそのローサイドトランジスタのオン抵抗との比を用いて較正してDCモータ1の抵抗成分に生じる電圧降下を求めることができる。これにより、DCモータ1の抵抗成分に生じる電圧降下をDCモータ1の両端電圧から差し引くことができるので、DCモータ1の両端の電位差からより好適に逆起電圧Egに応じた電圧を取り出すことができる。また、逆起電圧Egに応じた電圧を得ることができるので、別途ホールセンサなどの回転数を測るセンサを設ける必要はなく、部品点数の削減に貢献する。
本実施の形態に係る方法以外でDCモータに発生する逆起電圧を検出する方法としてはたとえば以下の方法が考えられる。予めDCモータの抵抗成分を測定しておく。そして電流検出用の既知の抵抗をローサイドトランジスタと接地電位との間に設ける。すると、DCモータを駆動する際、電流検出用の既知の抵抗に生じる電圧降下からDCモータを流れる駆動電流の値が分かり、その値と予め測定されたDCモータの抵抗成分とを掛け合わせることでDCモータの抵抗成分に生じる電圧降下を測定できる。DCモータの両端の電位差からこの電圧降下を差し引けば逆起電圧は求まる。
しかしながら上述の方法では、DCモータの抵抗成分を予め測定しておく必要がある。また、電流検出用の既知の抵抗を設ける必要もある。そこで本実施の形態に係るモータ駆動回路100によれば、DCモータ1の抵抗成分Rmとローサイドトランジスタのオン抵抗との比を較正値として用いるので、DCモータの抵抗成分を予め測定し保持しておく必要はなく、また、別途電流検出用の既知の抵抗を設ける必要もない。これにより回路がより簡単となり、部品点数を削減できる。
しかしながら上述の方法では、DCモータの抵抗成分を予め測定しておく必要がある。また、電流検出用の既知の抵抗を設ける必要もある。そこで本実施の形態に係るモータ駆動回路100によれば、DCモータ1の抵抗成分Rmとローサイドトランジスタのオン抵抗との比を較正値として用いるので、DCモータの抵抗成分を予め測定し保持しておく必要はなく、また、別途電流検出用の既知の抵抗を設ける必要もない。これにより回路がより簡単となり、部品点数を削減できる。
また、本実施の形態に係るモータ駆動回路100では、DCモータ1に駆動電流が正転方向に流れる場合にはそれに対応する第1較正値C1を用いて較正し、逆転方向に流れる場合にはそれに対応する第2較正値C2を用いて較正する。したがって、第1ローサイドトランジスタML1のオン抵抗RML1と第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2とが大きく異なる場合であってもその違いを補償できる。
また、本実施の形態に係るモータ駆動回路100では、第3スイッチSW3が選択する電圧である、ローサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を駆動電流を示す情報として電流フィードバック制御に利用する。したがって別途駆動電流を検出する回路を設ける必要はなく、回路規模を削減できる。
上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
実施の形態では、第1保持回路34に第1較正値C1を保持し、第2保持回路36に第2較正値C2を保持し、正転方向、逆転方向の別でそれらを使い分ける場合について説明したが、これに限られない。たとえば、第1ローサイドトランジスタML1のオン抵抗RML1と第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2との差が小さいと考えられる場合は、DCモータ1の抵抗成分Rmと第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2との比に対応する第1較正値C1を、正転方向、逆転方向の両方で較正値として使用してもよい。
図3は、第1変形例に係る較正回路30aの構成を示す回路図である。較正回路30aは、第3保持回路70と、乗算器72と、第3スイッチSW3と、を含む。第3保持回路70は、較正値取得回路60が較正モードにおいて取得する、DCモータ1の抵抗成分Rmを分子、第2ローサイドトランジスタML2のオン抵抗RML2を分母とする分数の値(Rm/RML2)に対応する第1較正値C1を保持する。乗算器72は第3保持回路70に保持される第1較正値C1と第3スイッチSW3によって選択された電圧とを乗算し、較正電圧Vcとして出力する。つまり正転方向、逆転方向いずれの場合においても第3スイッチSW3によって選択された電圧は第1較正値C1によって較正される。このように第1変形例によると、較正値を保持する保持回路の数を削減できるので、回路規模を削減できる。
実施の形態では、DCモータ1の抵抗成分Rmとローサイドトランジスタのオン抵抗との比を較正値として使用する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、DCモータ1の抵抗成分Rmとハイサイドトランジスタのオン抵抗との比を較正値として使用してもよい。
図4は、第2変形例に係る較正回路30bの構成を示す回路図である。較正回路30bは、第3保持回路70と、乗算器74と、差動増幅器76と、第4スイッチSW4と、を含む。
第4スイッチSW4は、選択回路56によって制御され、第1平滑電圧Vf1または第2平滑電圧Vf2のいずれか一方を選択する。第4スイッチSW4は、DCモータ1に正転方向に駆動電流が流れる場合、第1平滑電圧Vf1を選択し、DCモータ1に逆転方向に駆動電流が流れる場合、第2平滑電圧Vf2を選択する。つまり第4スイッチSW4は、電源電圧Vddからハイサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を引いた電圧に対応する電圧を選択する。
第4スイッチSW4は、選択回路56によって制御され、第1平滑電圧Vf1または第2平滑電圧Vf2のいずれか一方を選択する。第4スイッチSW4は、DCモータ1に正転方向に駆動電流が流れる場合、第1平滑電圧Vf1を選択し、DCモータ1に逆転方向に駆動電流が流れる場合、第2平滑電圧Vf2を選択する。つまり第4スイッチSW4は、電源電圧Vddからハイサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を引いた電圧に対応する電圧を選択する。
差動増幅器76は、電源電圧Vddと第4スイッチSW4によって選択された電圧との差に対応する被較正電圧Vgを出力する。被較正電圧Vgはハイサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下に対応する電圧となる。
乗算器74は、第3保持回路70に保持される第1較正値C1と被較正電圧Vgとを乗算し、較正電圧Vcとして出力する。
第2変形例によると、ハイサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を利用してDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下を求めることができる。このようにどのトランジスタのオン抵抗を利用するかは適宜アプリケーションに応じて決めればよく、設計の自由度が高い。
乗算器74は、第3保持回路70に保持される第1較正値C1と被較正電圧Vgとを乗算し、較正電圧Vcとして出力する。
第2変形例によると、ハイサイドトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を利用してDCモータ1の抵抗成分Rmに生じる電圧降下を求めることができる。このようにどのトランジスタのオン抵抗を利用するかは適宜アプリケーションに応じて決めればよく、設計の自由度が高い。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の機能の一部は、デジタル処理によって実現されてもよい。たとえば、第1フィルタ22および第2フィルタ24の入力段にA/Dコンバータを設け、以降の処理をデジタル化してもよい。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の補償回路54の回路構成例を説明する。図5(A)、(B)は、図1の補償回路54の構成を示す回路図である。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の補償回路54は、デジタル型のPI(比例積分)補償器であってもよい。図5(A)は、そのデジタル型のPI補償器54aの構成を示す回路図である。
PI補償器54aは、第1入力端子202、第1乗算器204、第2乗算器206、第3乗算器208、第4乗算器210、第5乗算器212、第1加算器214、第2加算器216、第3加算器218、第1遅延素子220、第1出力端子222、を含む。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の補償回路54は、デジタル型のPI(比例積分)補償器であってもよい。図5(A)は、そのデジタル型のPI補償器54aの構成を示す回路図である。
PI補償器54aは、第1入力端子202、第1乗算器204、第2乗算器206、第3乗算器208、第4乗算器210、第5乗算器212、第1加算器214、第2加算器216、第3加算器218、第1遅延素子220、第1出力端子222、を含む。
第1入力端子202には周波数差電圧Vfを示すデジタル信号が入力される。ここで第1減算器52によって出力される周波数差電圧Vfがアナログ電圧である場合は、そのアナログ電圧は公知のアナログデジタル変換技術を使用して周波数差電圧Vfを示すデジタル信号に変換される。そのように変換されたデジタル信号が第1入力端子202に入力される。
第1乗算器204および第2乗算器206はそれぞれ、第1入力端子202に入力されたデジタル信号に所定の第1、第2係数を乗算して出力する。第1加算器214は、第1乗算器204によって出力されるデジタル信号と第4乗算器210によって出力されるデジタル信号とを足し合わせて出力する。第1遅延素子220は、サンプリングの1周期(1クロック)分デジタル信号を遅延する素子であり、第1加算器214によって出力されるデジタル信号を1周期だけ遅延して出力する。第4乗算器210は、第1遅延素子220によって出力されるデジタル信号に所定の第4係数を乗算して出力する。第3乗算器208は、第1加算器214によって出力されるデジタル信号に所定の第3係数を乗算して出力する。第5乗算器212は、第1遅延素子220によって出力されるデジタル信号に所定の第5係数を乗算して出力する。第2加算器216は、第3乗算器208によって出力されるデジタル信号と第5乗算器212によって出力されるデジタル信号とを足し合わせて出力する。
第3加算器218は、PI補償器54aの比例部分、すなわち第2乗算器206によって出力されるデジタル信号と、PI補償器54aの積分部分、すなわち第2加算器216によって出力されるデジタル信号と、を足し合わせて出力する。第1出力端子222は、第3加算器218によって出力されるデジタル信号を外部から取り出すための端子である。
PI補償器54aの積分部分について、第1遅延素子220、第4乗算器210、第1加算器214はフィードバックを形成し、第1遅延素子220、第5乗算器212、第2加算器216はフィードフォワードを形成する。第4乗算器210の第4係数および/または第5乗算器212の第5係数を調整することにより、フィードバックからの寄与部分とフィードフォワードからの寄与部分との比を調整できる。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の補償回路54は、アナログ型のPI補償器であってもよい。図5(B)は、そのアナログ型のPI補償器54bの構成を示す回路図である。
PI補償器54bは、第2入力端子224、第1抵抗226、第2抵抗228、第1キャパシタ230、第1オペアンプ232、第2出力端子234、を含む。
PI補償器54bは、第2入力端子224、第1抵抗226、第2抵抗228、第1キャパシタ230、第1オペアンプ232、第2出力端子234、を含む。
第2入力端子224には第1減算器52によって出力される周波数差電圧Vfが入力される。第1抵抗226、第2抵抗228、第1キャパシタ230は第2入力端子224と第2出力端子234との間にこの順に直列に接続される。第1オペアンプ232の反転入力端子は第1抵抗226と第2抵抗228との間に接続される。第1オペアンプ232の非反転入力端子は接地される。第1オペアンプ232の出力端子は第1キャパシタ230と第2出力端子234との間に接続される。第2出力端子234は、第1オペアンプ232の出力側の電圧を外部から取り出すための端子である。
PI補償器54bでは、第1オペアンプ232のフィードバック経路上に設けられた第2抵抗228が比例部分、同じくフィードバック経路上に設けられた第1キャパシタ230が積分部分をそれぞれ担う。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の第1フィルタ22、第2フィルタ24の回路構成例を説明する。図6(A)〜(C)は、図1の第1フィルタ22および第2フィルタ24のうちの少なくともひとつの構成を示す回路図である。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の第1フィルタ22は、アナログ型のパッシブローパスフィルタであってもよい。図6(A)は、そのアナログ型のパッシブローパスフィルタ22aの構成を示す回路図である。
パッシブローパスフィルタ22aは、第3入力端子302、第3抵抗304、第2キャパシタ306、第3出力端子308、を含む。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の第1フィルタ22は、アナログ型のパッシブローパスフィルタであってもよい。図6(A)は、そのアナログ型のパッシブローパスフィルタ22aの構成を示す回路図である。
パッシブローパスフィルタ22aは、第3入力端子302、第3抵抗304、第2キャパシタ306、第3出力端子308、を含む。
第3入力端子302には、DCモータ1の第1端子P1に印加される第1スイッチング電圧Vsw1が入力される。第3抵抗304の一端は第3入力端子302と接続され、他端は第2キャパシタ306の一端と接続される。第2キャパシタ306の他端は接地される。第3出力端子308は、第2キャパシタ306の一端の電圧を出力する。
第2フィルタ24もまたアナログ型のパッシブローパスフィルタであってもよい。そのパッシブローパスフィルタの構成は上述のパッシブローパスフィルタ22aの構成と同様である。
第2フィルタ24もまたアナログ型のパッシブローパスフィルタであってもよい。そのパッシブローパスフィルタの構成は上述のパッシブローパスフィルタ22aの構成と同様である。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の第1フィルタ22は、アナログ型のアクティブローパスフィルタであってもよい。図6(B)は、そのアナログ型のアクティブローパスフィルタ22bの構成を示す回路図である。
アクティブローパスフィルタ22bは、第4入力端子310、第4抵抗312、第3キャパシタ314、第5抵抗316、第2オペアンプ318、第4出力端子320、を含む。
アクティブローパスフィルタ22bは、第4入力端子310、第4抵抗312、第3キャパシタ314、第5抵抗316、第2オペアンプ318、第4出力端子320、を含む。
第4入力端子310には、DCモータ1の第1端子P1に印加される第1スイッチング電圧Vsw1が入力される。第4抵抗312の一端は第4入力端子310に、他端は第2オペアンプ318の反転入力端子に接続される。第3キャパシタ314および第5抵抗316は、第2オペアンプ318の出力端子から反転入力端子へのフィードバック経路上に並列に設けられる。第2オペアンプ318の非反転入力端子は接地される。第4出力端子320は、第2オペアンプ318の出力側の電圧を外部から取り出すための端子である。
第2フィルタ24もまたアナログ型のアクティブローパスフィルタであってもよい。そのアクティブローパスフィルタの構成は上述のアクティブローパスフィルタ22bの構成と同様である。
第2フィルタ24もまたアナログ型のアクティブローパスフィルタであってもよい。そのアクティブローパスフィルタの構成は上述のアクティブローパスフィルタ22bの構成と同様である。
実施の形態に係るモータ駆動回路100の第1フィルタ22は、デジタル型のローパスフィルタであってもよい。図6(C)は、そのデジタル型のローパスフィルタ22cの構成を示す回路図である。
ローパスフィルタ22cは、第5入力端子322、第6乗算器324、第4加算器326、第7乗算器328、第5加算器330、第8乗算器332、第9乗算器334、第2遅延素子336、第5出力端子338、を含む。ローパスフィルタ22cの構成は、図5(A)に示されるPI補償器54aから第2乗算器206と第3加算器218とを除いた構成と同等である。すなわち、第6乗算器324、第4加算器326、第7乗算器328、第5加算器330、第8乗算器332、第9乗算器334、第2遅延素子336はそれぞれ、第1乗算器204、第1加算器214、第3乗算器208、第2加算器216、第4乗算器210、第5乗算器212、第1遅延素子220に対応する。
第2フィルタ24もまたデジタル型のローパスフィルタであってもよい。そのデジタル型のローパスフィルタの構成は上述のローパスフィルタ22cの構成と同様である。
ローパスフィルタ22cは、第5入力端子322、第6乗算器324、第4加算器326、第7乗算器328、第5加算器330、第8乗算器332、第9乗算器334、第2遅延素子336、第5出力端子338、を含む。ローパスフィルタ22cの構成は、図5(A)に示されるPI補償器54aから第2乗算器206と第3加算器218とを除いた構成と同等である。すなわち、第6乗算器324、第4加算器326、第7乗算器328、第5加算器330、第8乗算器332、第9乗算器334、第2遅延素子336はそれぞれ、第1乗算器204、第1加算器214、第3乗算器208、第2加算器216、第4乗算器210、第5乗算器212、第1遅延素子220に対応する。
第2フィルタ24もまたデジタル型のローパスフィルタであってもよい。そのデジタル型のローパスフィルタの構成は上述のローパスフィルタ22cの構成と同様である。
1 DCモータ、 10 Hブリッジ回路、 20 電位差検出回路、 30 較正回路、40 逆起検出回路、 50 制御回路、 60 較正値取得回路、 100 モータ駆動回路。
Claims (11)
- 電源端子と接地端子との間に直列に接続されたハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタを2組有し、駆動対象となるモータに接続されるHブリッジ回路と、
前記モータの両端の電位差に応じた両端電圧を出力する電位差検出回路と、
前記モータの抵抗成分と前記モータに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方のトランジスタのオン抵抗との比に応じた較正値を用いて、前記一方のトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、前記モータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧として出力する較正回路と、
前記両端電圧と前記較正電圧との差に応じた電圧を、前記モータに発生する逆起電圧を示す検出電圧として出力する逆起検出回路と、
前記検出電圧に応じた前記モータの回転数が指定された回転数に近づくように、前記Hブリッジ回路をパルス変調により駆動する制御回路と、を備えることを特徴とするモータ駆動回路。 - 前記モータに第1極性の向きに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方を第1トランジスタとし、前記モータに前記第1極性とは異なる第2極性の向きに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方を第2トランジスタとするとき、
前記較正回路は、前記モータに前記第1極性に駆動電流が流れるときには、前記モータの抵抗成分と前記第1トランジスタのオン抵抗との比に応じた第1較正値を用いて、前記第1トランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、前記モータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧として出力し、前記モータに前記第2極性に駆動電流が流れるときには、前記モータの抵抗成分と前記第2トランジスタのオン抵抗との比に応じた第2較正値を用いて、前記第2トランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、前記モータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧として出力することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動回路。 - 前記制御回路は、前記モータに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方のトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を、前記モータの駆動電流を示す電圧として取得し、電流フィードバック制御に使用することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動回路。
- 前記較正値を得る際、前記制御回路は、前記モータが回転しない状態において前記一方のトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下が既知の基準電圧となるよう前記Hブリッジ回路をパルス変調により駆動し、
前記モータ駆動回路はさらに、
前記較正値を得る際、前記両端電圧と前記基準電圧との比に応じた値を前記較正値として前記較正回路に出力する較正値取得回路をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動回路。 - 前記制御回路は、
前記検出電圧に応じた前記モータの回転数と前記指定された回転数との差に対応する周波数差電圧を出力する第1減算器と、
前記周波数差電圧が前記検出電圧に応じた前記モータの回転数と前記指定された回転数との差がない場合に対応する値に近づくように、前記モータに流れる駆動電流の目標値を示す目標電圧を生成する補償回路と、
基準電圧を出力する基準電圧源と、
前記目標電圧または前記基準電圧のいずれか一方を選択する第1スイッチと、
前記第1スイッチによって選択された電圧と前記モータに流れる駆動電流を示す電圧との差に対応する差分電圧を出力する第2減算器と、
前記差分電圧が前記第1スイッチによって選択された電圧と前記モータに流れる駆動電流を示す電圧との差がない場合に対応する値に近づくように、前記Hブリッジ回路をパルス変調により駆動する駆動信号生成回路と、
第1モードにおいて前記第1スイッチに前記基準電圧を選択させ、第2モードにおいて前記第1スイッチに前記目標電圧を選択させる選択回路と、を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のモータ駆動回路。 - 前記補償回路は、デジタル型の比例積分補償器であることを特徴とする請求項5に記載のモータ駆動回路。
- 前記補償回路は、アナログ型の比例積分補償器であることを特徴とする請求項5に記載のモータ駆動回路。
- 前記電位差検出回路は、
前記モータの一端に印加される電圧を平滑化するための第1フィルタと、
前記モータの他端に印加される電圧を平滑化するための第2フィルタと、を含み、
前記第1フィルタおよび前記第2フィルタのうちの少なくともひとつは、アナログ型のパッシブローパスフィルタであることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のモータ駆動回路。 - 前記電位差検出回路は、
前記モータの一端に印加される電圧を平滑化するための第1フィルタと、
前記モータの他端に印加される電圧を平滑化するための第2フィルタと、を含み、
前記第1フィルタおよび前記第2フィルタのうちの少なくともひとつは、アナログ型のアクティブローパスフィルタであることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のモータ駆動回路。 - 前記電位差検出回路は、
前記モータの一端に印加される電圧を平滑化するための第1フィルタと、
前記モータの他端に印加される電圧を平滑化するための第2フィルタと、を含み、
前記第1フィルタおよび前記第2フィルタのうちの少なくともひとつは、デジタル型のローパスフィルタであることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のモータ駆動回路。 - 電源端子と接地端子との間に直列に接続されたハイサイドトランジスタおよびローサイドトランジスタを2組有するHブリッジ回路に接続されたモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記モータの両端の電位差に応じた両端電圧を測定するステップと、
前記モータの抵抗成分と前記モータに流れる駆動電流の経路上にあるハイサイドトランジスタまたはローサイドトランジスタの一方のトランジスタのオン抵抗との比に応じた較正値を用いて、前記一方のトランジスタのオン抵抗に生じる電圧降下を較正し、前記モータの抵抗成分に生じる電圧降下に応じた較正電圧を得るステップと、
前記両端電圧と前記較正電圧との差に応じた電圧を、前記モータに発生する逆起電圧を示す検出電圧として得るステップと、
前記検出電圧に応じた前記モータの回転数が指定された回転数に近づくように、前記Hブリッジ回路をパルス変調により駆動するステップと、を含むことを特徴とするモータ駆動方法。
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US7421359B2 (en) * | 2006-06-05 | 2008-09-02 | Seagate Technology Llc | Detecting back electromotive force voltage |
US7576939B2 (en) * | 2007-11-15 | 2009-08-18 | Seagate Technology Llc | Discontinuous mode back EMF measurement |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105703670A (zh) * | 2014-12-15 | 2016-06-22 | 意法半导体股份有限公司 | 驱动无刷电机的方法、对应的设备、电机和计算机程序产品 |
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