JP2010200599A - 回転数検出回路及びこれを備えるモータドライバ装置 - Google Patents
回転数検出回路及びこれを備えるモータドライバ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010200599A JP2010200599A JP2009281340A JP2009281340A JP2010200599A JP 2010200599 A JP2010200599 A JP 2010200599A JP 2009281340 A JP2009281340 A JP 2009281340A JP 2009281340 A JP2009281340 A JP 2009281340A JP 2010200599 A JP2010200599 A JP 2010200599A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- period
- motor
- internal clock
- detection circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/15—Controlling commutation time
- H02P6/153—Controlling commutation time wherein the commutation is advanced from position signals phase in function of the speed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
- H02P2203/09—Motor speed determination based on the current and/or voltage without using a tachogenerator or a physical encoder
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
【課題】相電流検出用の抵抗を利用することなく、スイッチングノイズの影響を受け難く、モータの回転数に応じて安定した駆動制御を可能とする回転数検出回路を提供する。
【解決手段】回転数検出回路1は、モータ51の回転数に応じて周期が変動する周期信号Hの入力を受け、前記周期信号Hの1周期中に予め定めた数のパルスが立つ内部クロック信号を生成する内部クロック生成部(周期分周部30、マスタークロック生成回路20、及び、エッジ検出回路10)と、前記周期信号Hの1周期毎に、予め定めた期間Tだけ内部クロック信号のパルス数を計数し、その計数値Cmをデジタルデータ信号m−NCとして出力する内部クロックカウント部2と、を有してなる。
【選択図】図1
【解決手段】回転数検出回路1は、モータ51の回転数に応じて周期が変動する周期信号Hの入力を受け、前記周期信号Hの1周期中に予め定めた数のパルスが立つ内部クロック信号を生成する内部クロック生成部(周期分周部30、マスタークロック生成回路20、及び、エッジ検出回路10)と、前記周期信号Hの1周期毎に、予め定めた期間Tだけ内部クロック信号のパルス数を計数し、その計数値Cmをデジタルデータ信号m−NCとして出力する内部クロックカウント部2と、を有してなる。
【選択図】図1
Description
本発明は、モータの駆動制御を行うためのモータの回転数検出回路及びこれを備えるモータドライバ装置(プリドライバを含む)、特に位相制御機能や速度サーボ回路を内蔵するモータドライバ装置に関するものである。
一般的に、ブラシレスモータなどの駆動制御では、モータの回転数に応じて駆動信号の位相に遅れが生じ駆動効率が低下する。そのため、モータコイルに与える駆動信号の位相を、ホールセンサで検出されるホール信号の位相に対して意図的に進めることで、モータの出力トルクを増大させる制御(いわゆる進角制御)が一般に行われている。
従来における進角制御の方法としては、たとえば、相電流を検出するための抵抗に発生する電圧を検出してモータコイルの誘起電圧のゼロクロス・タイミングと相電流の位相をほぼ一致させるといった制御や、相電流検出用の抵抗に発生する電圧を検出した後に平滑化して相電流に比例した進角制御を行うといった制御などが行われていた。(例えば、特許文献1〜3参照)
しかしながら、これらの方法では、いずれも、相電流検出用の抵抗を利用しているので、スイッチングノイズの影響を受け易く、さらには安定した制御が行えないおそれがあるなどの問題があった。
本発明は、上記の問題点に鑑み、相電流検出用の抵抗を利用することなく、スイッチングノイズの影響を受け難く、モータの回転数に応じて安定した駆動制御を可能とするための回転数検出回路及びそれを備えるモータドライバ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の回転数検出回路は、モータの回転数に応じて周期が変動するホール信号HやFG信号FGなどの周期信号の入力を受け、周期信号の1周期中に予め定めた数のパルスが立つ内部クロック信号n−HCを生成する内部クロック生成部と、周期信号の1周期毎に、予め定めた期間だけ内部クロック信号n−HCのパルス数を計数し、その計数値Cmをデジタルデータ信号m−NCとして出力する内部クロックカウント部と、を有してなる。
この構成によれば、本発明の回転数検出回路では、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子やFGセンサなどによって検出されたモータの回転数を示すデジタルデータ信号m−NCを出力することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く、モータの回転数に応じて安定した値(ホール素子やFGセンサなどが周期信号の1周期毎に検出したモータの回転数)を示すデジタルデータ信号m−NCを出力することができる。また、本発明の回転数検出回路が出力するデジタルデータ信号m−NCは、ホール信号HやFG信号FGなどの周期信号の1周期毎に予め定めた期間内に発生する内部クロック信号n−HCのパルス数の計数値Cmを示しているので、周期信号の周期THに対応する内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)が示す位相の大きさ(360/n)[deg.] に応じて、出力するデジタルデータ信号m−NCが示す値(ホール素子やFGセンサなどが周期信号の1周期毎に検出したモータの回転数)の分解能を精密にすることができ、モータの回転数をより正確に検出することができる。
また、この構成により、本発明の回転数検出回路では、内部クロック生成部として、従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部だけでよい。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招くことなく、モータの回転数を精密な分解能でより正確に検出し、スイッチングノイズの影響を受け難く、安定したモータの回転数の実測値をデジタルデータ信号m−NCとして出力することができる。
また、本発明の回転数検出回路では、内部クロック生成部は、入力された周期THを有する周期信号(ホール信号HやFG信号FGなど)の各周期に対応するパルス信号を生成し、エッジ信号HCとして出力するエッジ検出回路と、一定の周波数fを有するマスタークロック信号CLKを生成するマスタークロック生成回路と、マスタークロック生成回路から入力されるマスタークロック信号CLKに基づき、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、エッジ検出回路から入力されるエッジ信号HCの1周期THを予め定める数nで等分割した時間(TH/n)を1周期とするn個のパルスからなるパルス信号を生成し、内部クロック信号n−HCとして出力する周期分周部と、を備え、内部クロックカウント部は、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、エッジ検出回路から入力されるエッジ信号HCをトリガ信号として、マスタークロック生成回路から入力されるマスタークロック信号CLKのパルスの数を計数するとともに、エッジ信号HCが入力されてからマスタークロック信号CLKの予め定めた第m番目のパルスが入力されるまでの有効計数時間TEの間に、周期分周部から入力される内部クロック信号n−HCのパルス数を計数し、その計数値Cmをデジタルデータ信号m−NCとして出力する構成であってもよい。
さらに、本発明の回転数検出回路では、内部クロックカウント部は、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、エッジ信号HCの入力をトリガ信号としてマスタークロック信号CLKのパルス数を計数するとともに、エッジ信号HCを第1のゲートパルスGP1とし、計数したマスタークロック信号CLKの第m番目のパルスを第2のゲートパルスGP2とするmゲート信号m−CLKを出力するmカウンタと、エッジ信号HCの各周期THにおいて、それぞれ、mカウンタよりmゲート信号m−CLKの第1のゲートパルスGP1が入力されてから第2のゲートパルスGP2が入力されるまでの有効計数時間TEの間に入力される内部クロック信号nーHCのパルス数を計数し、その計数値Cmをデジタルデータ信号m−NCとして出力する内部クロックカウンタと、を備える構成であってもよい。
これらの構成によれば、本発明の回転数検出回路では、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子やFGセンサなどによってモータの回転数を検出し、その検出結果を周期信号の1周期毎にデジタルデータ信号m−NCとして出力することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く且つモータの回転数の検出結果に応じて安定したデジタルデータ信号m−NCを出力することができる。また、本発明の回転数検出回路が出力するデジタルデータ信号m−NCは、ホール信号HやFG信号FGなどの周期信号の1周期毎に、エッジ信号HCが発生してからマスタークロック信号CLKの予め定めた第m番目のパルスが発生するまでの期間内に発生する内部クロック信号n−HCのパルス数を計数した値Cmを示しているので、周期信号の周期THに対応する内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)が示す位相の大きさ(360/n)[deg.] に応じて、出力するデジタルデータ信号m−NCが示すモータの回転数の分解能を精密にすることができ、モータの回転数をより正確に検出することができる。
また、これらの構成により、本発明の回転数検出回路では、内部クロック生成部(エッジ検出回路、マスタークロック生成回路、及び、周期分周部)として、従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部(mカウンタ及び内部クロックカウンタ)だけでよい。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招かずに済ませることができる。
また、本発明の回転数検出回路では、第1の数nはn=360又は360の倍数である構成であってもよい。
この構成によって、本発明の回転数検出回路では、周期信号の周期THに対応する内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)が示す位相の大きさ(360/n)[deg.] を利用しやすい値に設定することができる。たとえば、n=360とすると、内部クロック信号n−HCの周期(TH/360)が示す位相の大きさは1[deg.] となる。すなわち、進角を1[deg.] を単位量としてモータ51の進角制御を行うことができる。
また、本発明の回転数検出回路では、前記周期信号は、ホール素子、或いはFGセンサから出力される構成であってもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明のモータドライバは、上記の回転数検出回路から入力されるデジタルデータ信号m−NC、および一致回路から入力される内部クロック信号n−HCに基づいて、モータの進角制御を行うための進角制御信号LACを出力する進角制御回路と、進角制御回路から入力される進角制御信号LACに基づいて、ホール素子やFGセンサなどによって検出したモータの回転数に応じた進角制御を行うとともに、モータを駆動するための駆動信号Dを出力するドライバ部と、を備える。
この構成によれば、本発明のモータドライバでは、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子によって検出したモータの回転数に応じたデジタルデータ信号m−NCを生成し、これに基づいて進角制御回路で設定すべき進角を可変制御することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く、モータの回転数に応じて安定した駆動制御を実現することが可能となる。
また、この構成によって、本発明のモータドライバは、ホール素子からホールコンパレータを介して入力されるホール信号Hの周期THをn分周した内部クロック信号n−HC、および内部クロック信号n−HCに基づくデジタルデータ信号m−NCによって進角制御を行うので、設定する進角の分解能を周期(TH/n)が示す位相の大きさ((360/n)[deg.] )に応じて精密にすることができ、且つモータの進角制御をより正確に行うことができる。
さらに、この構成により、本発明のモータドライバでは、内部クロック生成部(エッジ検出回路、マスタークロック生成回路、及び、周期分周部)として、従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部(mカウンタ及び内部クロックカウンタ)だけでよい。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招くことなく、不要なコストアップや開発期間の長期化を招かずに済ませることができる。
また、本発明のモータドライバは、回転数検出回路から出力されるLビットのデジタルデータ信号m−NCを第1の電圧値VCを有する第1のアナログ電圧信号VCに変換するD/Aコンバータと、第1のアナログ電圧信号VCをアナログ電流信号ICに変換する電圧/電流変換回路と、アナログ電流信号ICに基づく第2の電圧値VLAを有する第2のアナログ電圧信号(進角信号)VLAをkビットからなる第2のデジタルデータ信号k−Dに変換するA/Dコンバータと、をさらに備え、電圧/電流変換回路に接続された第1の抵抗素子R1の一端に第1のアナログ電圧信号VCを印加することにより、第1のアナログ電圧信号VCがアナログ電流信号ICに変換され、第2の抵抗素子R2の一端にアナログ電流信号ICを流すことにより、第2の抵抗素子R2の一端から第2のアナログ電圧信号(進角信号)VLAが引き出され、進角制御回路は、内部クロック信号n−HC及び第2のデジタルデータ信号k−Dに基づいて、進角制御信号LACを生成する構成であってもよい。
さらに、本発明のモータドライバでは、第1の抵抗素子R1の抵抗値及び第2の抵抗素子R2の抵抗値は可変であって、第1のアナログ電圧信号VCの第1の電圧値VCと第2のアナログ電圧信号VLAの第2の電圧値VLAとの関係は、第1の抵抗素子R1の抵抗値と第2の抵抗素子R2の抵抗値との比に基づいて決定される構成であってもよい。また、第1のアナログ電圧信号の第1の電圧値と第2のアナログ電圧信号の第2の電圧値との関係は、線形であってもよいし、非線形であってもよい。
これらの構成によれば、本発明のモータドライバでは、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子によって検出したモータの回転数に応じたデジタルデータ信号k−Dを生成し、これに基づいて進角制御回路で設定すべき進角を可変制御することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く、モータの回転数に応じて安定した駆動制御を実現することが可能となる。
また、この構成によって、本発明のモータドライバは、ホール素子からホールコンパレータを介して入力されるホール信号Hの周期THをn分周した内部クロック信号n−HC、および内部クロック信号n−HCに基づくデジタルデータ信号m−NCによって進角制御を行うので、設定する進角の分解能を周期(TH/n)が示す位相の大きさ((360/n)[deg.] )に応じて精密にすることができ、且つモータの進角制御をより正確に行うことができる。
また、これらの構成により、本発明のモータドライバでは、内部クロック生成部(エッジ検出回路、マスタークロック生成回路、及び、周期分周部)として、従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部(mカウンタ及び内部クロックカウンタ)だけでよい。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招かずに済ませることができる。
さらに、これらの構成により、本発明のモータドライバでは、Lビットのデジタルデータ信号m−NCを、第1のアナログ電圧信号VC、アナログ電流信号IC、第2のアナログ電圧信号(進角信号)VLAを経て、kビットのデジタルデータ信号k−D(すなわち、異なるデジタル信号)に変換できる。また、この変換過程において、抵抗値が可変に設定される第1の抵抗素子R1および第2の抵抗素子R2の各抵抗値の設定によって、第1の電圧値VCとその変換値(第2の電圧値VLA)との関係を可変に設定することができるので、進角制御における進角の分解能をさらに精密にすることができ、広範囲な回転数のレンジにおいてより正確にモータの進角制御を行うことができる。
また、上記目的を達成するために、本発明の速度サーボ機能付きモータドライバは、上記の回転数検出回路と、回転数検出回路から出力されるデジタルデータ信号m−NCをアナログ電圧信号VCに変換するD/Aコンバータと、アナログ電圧信号VCをアナログ電流信号ICに変換する電圧/電流変換回路と、周期信号(ホール信号HおよびFG信号FGなど)に基づいて、モータの実回転速度と目標回転速度とを一致させるように、加速制御パルス信号AP及び減速制御パルス信号DPを生成する加速/減速制御パルス信号生成回路と、加速制御パルス信号AP及び減速制御パルス信号DPに基づいて、アナログ電流信号ICに応じた充放電パルス電流IPを生成するチャージポンプ回路と、チャージポンプ回路から出力された前記充放電パルス電流IPを積分して直流電圧化することにより生成されるトルク制御信号Vtに基づいて、モータの回転数を制御する速度制御信号VSCを出力する速度制御回路と、速度制御信号VSCに基づいて、モータを駆動するための駆動信号Dを出力するドライバ部と、を備える。
この構成によれば、本発明の速度サーボ機能付きモータドライバでは、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、FGセンサなどによって検出したモータの回転数に応じたLビットのデジタルデータ信号m−NCに基づいて生成されるアナログ電流信号ICを、FG信号FGとマスタークロック信号CLKとに基づく加速制御パルス信号APや減速制御パルス信号DPに基づいて生成される充放電パルス電流IPとして用いることができるので、速度制御のゲインの分解能をより高くすることができ、スイッチングノイズの影響を受け難く且つモータの実回転速度(FGセンサによって検出したモータの回転数)に応じて安定した駆動制御を実現することが可能となる。
また、この構成によって、本発明の速度サーボ機能付きモータドライバは、FGセンサからコンパレータを介して入力されるFG信号FGの周期THをn分周した内部クロック信号n−HC、および内部クロック信号n−HCに基づくデジタルデータ信号m−NCによってモータの速度制御を行うので、速度制御のゲインの分解能を周期(TH/n)が示す位相の大きさ((360/n)[deg.] )に応じてより精密にすることができ、且つより正確な速度制御を行うことができる。
本発明の回転数検出回路では、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子やFGセンサなどによってモータの回転数を検出し、その検出結果を周期信号の1周期毎にデジタルデータ信号m−NCとして出力することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く且つモータの回転数の検出結果に応じて安定したデジタルデータ信号m−NCを出力することができる。
また、本発明の回転数検出回路が出力するデジタルデータ信号m−NCは、ホール信号HやFG信号FGなどの周期信号の1周期毎に、エッジ信号HCが発生してからマスタークロック信号CLKの予め定めた第m番目のパルスが発生するまでの期間内に発生する内部クロック信号n−HCのパルス数を計数した値Cmを示しているので、周期信号の周期THに対応する内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)が示す位相の大きさ(360/n)[deg.] に応じて、出力するデジタルデータ信号m−NCが示すモータの回転数の分解能を精密にすることができ、モータの回転数をより正確に検出することができる。
さらに、本発明の回転数検出回路では、内部クロック生成部(エッジ検出回路、マスタークロック生成回路、及び、周期分周部)として、従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部(mカウンタ及び内部クロックカウンタ)だけでよい。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招かずに済ませることができる。
また、上記の回転数検出回路を備える本発明のモータドライバでは、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子によって検出したモータの回転数に応じたデジタルデータ信号k−Dを生成し、これに基づいて進角制御回路で設定すべき進角を可変制御することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く、モータの回転数に応じて安定した駆動制御を実現することが可能となる。また、本発明のモータドライバは、ホール素子からホールコンパレータを介して入力されるホール信号Hの周期THをn分周した内部クロック信号n−HC、および内部クロック信号n−HCに基づくデジタルデータ信号m−NCによって進角制御を行うので、設定する進角の分解能を周期(TH/n)が示す位相の大きさ((360/n)[deg.] )に応じて精密にすることができ、且つモータの進角制御をより正確に行うことができる。
また、これらの構成により、本発明のモータドライバでは、内部クロック生成部(エッジ検出回路、マスタークロック生成回路、及び、周期分周部)として、従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部(mカウンタ及び内部クロックカウンタ)だけでよい。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招かずに済ませることができる。
さらに、本発明のモータドライバでは、Lビットのデジタルデータ信号m−NCを、第1のアナログ電圧信号VC、アナログ電流信号IC、第2のアナログ電圧信号(進角信号)VLAを経て、kビットのデジタルデータ信号k−D(すなわち、異なるデジタル信号)に変換できる。また、この変換過程において、抵抗値が可変に設定される第1の抵抗素子R1および第2の抵抗素子R2の各抵抗値の設定によって、第1の電圧値VCとその変換値(第2の電圧値VLA)との関係を可変に設定することができるので、進角制御における進角の分解能をさらに精密にすることができ、広範囲な回転数のレンジにおいてより正確にモータの進角制御を行うことができる。
また、上記の回転数検出回路を備える本発明の速度サーボ機能付きモータドライバでは、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、FGセンサによって検出したモータの回転数に応じたLビットのデジタルデータ信号m−NCに基づいて生成されるアナログ電流信号ICを、FG信号FGとマスタークロック信号CLKとに基づく加速制御パルス信号APや減速制御パルス信号DPに基づいて生成される充放電パルス電流IPとして用いることができるので、速度制御のゲインの分解能をより高くすることができ、スイッチングノイズの影響を受け難く且つモータの実回転速度(FGセンサによって検出したモータの回転数)に応じて安定した駆動制御を実現することが可能となる。
また、本発明の速度サーボ機能付きモータドライバは、FGセンサからコンパレータを介して入力されるFG信号FGの周期THをn分周した内部クロック信号n−HC、および内部クロック信号n−HCに基づくデジタルデータ信号m−NCによってモータの速度制御を行うので、速度制御のゲインの分解能を周期(TH/n)が示す位相の大きさ((360/n)[deg.] )に応じてより精密にすることができ、且つより正確な速度制御を行うことができる。
まず、本発明における「進角制御」とは、モータの駆動時にモータの回転数に応じて発生するモータに印加する駆動制御信号とモータコイルでの駆動信号との間の位相のずれを補正するために、予め駆動制御用電圧の位相を当該位相のずれの大きさに相当する分だけ進める位相制御のことを示し、「進角」とは、この進角制御により進める当該位相を表している。
<第1実施形態>
図1は、第1の実施形態における回転数検出回路及びそれを備えるモータドライバの構成を示すブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態のモータドライバ5は、モータ51の駆動制御を行う半導体集積回路装置であって、回転数検出回路1と、前記回転数検出回路1から出力されるLビットの前記デジタルデータ信号m−NCを第1の電圧値VCを有する第1のアナログ電圧信号VCに変換するD/Aコンバータ52と、前記第1のアナログ電圧信号VCをアナログ電流信号ICに変換する電圧/電流変換回路53と、前記アナログ電流信号ICに基づく第2の電圧値VLAを有する第2のアナログ電圧信号VLAをkビットからなる第2のデジタルデータ信号k−Dに変換するA/Dコンバータ54と、前記第2のデジタルデータ信号k−D及び後述する内部クロック信号n−HCに基づいて、前記モータ51の進角制御を行うための進角制御信号LACを出力する進角制御回路55と、前記進角制御信号LACに基づいて前記モータ51の回転数に応じた進角制御を行うとともに、前記モータ51を駆動するための駆動信号Dを出力するドライバ部56と、を備え、電圧/電流変換回路53に接続された第1の抵抗素子(抵抗R1)の一端に第1のアナログ電圧信号VCを印加することにより、第1のアナログ電圧信号VCがアナログ電流信号ICに変換され、第2の抵抗素子(抵抗R2)の一端にアナログ電流信号ICを流すことにより、第2の抵抗素子(抵抗R2)の一端から第2のアナログ電圧信号VLAが引き出され、進角制御回路55は、内部クロック信号n−HC及び第2のデジタルデータ信号k−Dに基づいて、進角制御信号LACを生成しており、ホール素子57からホールコンパレータ(図1では不図示)を介して入力されるホール信号Hに基づいて進角を決定するとともに、決定した進角によってモータ51の進角制御を行っている。ホール素子57は、モータ51の回転数を検出するとともに、検出した回転数とリアルタイムに対応する周期THを有するホール信号Hをホールコンパレータ(不図示)を介して出力する磁気センサである。なお、本実施形態では、モータ51の回転数を検出するセンサとしてホール素子57を利用しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、検出したモータ51の回転数に対応する周期を有する信号を生成するものであれば、他のセンサ(たとえば、エンコーダなどのFGセンサ)などを利用することもできる。
図1は、第1の実施形態における回転数検出回路及びそれを備えるモータドライバの構成を示すブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態のモータドライバ5は、モータ51の駆動制御を行う半導体集積回路装置であって、回転数検出回路1と、前記回転数検出回路1から出力されるLビットの前記デジタルデータ信号m−NCを第1の電圧値VCを有する第1のアナログ電圧信号VCに変換するD/Aコンバータ52と、前記第1のアナログ電圧信号VCをアナログ電流信号ICに変換する電圧/電流変換回路53と、前記アナログ電流信号ICに基づく第2の電圧値VLAを有する第2のアナログ電圧信号VLAをkビットからなる第2のデジタルデータ信号k−Dに変換するA/Dコンバータ54と、前記第2のデジタルデータ信号k−D及び後述する内部クロック信号n−HCに基づいて、前記モータ51の進角制御を行うための進角制御信号LACを出力する進角制御回路55と、前記進角制御信号LACに基づいて前記モータ51の回転数に応じた進角制御を行うとともに、前記モータ51を駆動するための駆動信号Dを出力するドライバ部56と、を備え、電圧/電流変換回路53に接続された第1の抵抗素子(抵抗R1)の一端に第1のアナログ電圧信号VCを印加することにより、第1のアナログ電圧信号VCがアナログ電流信号ICに変換され、第2の抵抗素子(抵抗R2)の一端にアナログ電流信号ICを流すことにより、第2の抵抗素子(抵抗R2)の一端から第2のアナログ電圧信号VLAが引き出され、進角制御回路55は、内部クロック信号n−HC及び第2のデジタルデータ信号k−Dに基づいて、進角制御信号LACを生成しており、ホール素子57からホールコンパレータ(図1では不図示)を介して入力されるホール信号Hに基づいて進角を決定するとともに、決定した進角によってモータ51の進角制御を行っている。ホール素子57は、モータ51の回転数を検出するとともに、検出した回転数とリアルタイムに対応する周期THを有するホール信号Hをホールコンパレータ(不図示)を介して出力する磁気センサである。なお、本実施形態では、モータ51の回転数を検出するセンサとしてホール素子57を利用しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、検出したモータ51の回転数に対応する周期を有する信号を生成するものであれば、他のセンサ(たとえば、エンコーダなどのFGセンサ)などを利用することもできる。
モータ51の回転数は随時変化しうるものであるので、ホール素子57が検出するモータ51の回転数に対応して、ホール素子57からホールコンパレータ(不図示)を介して入力されるホール信号Hの周期THも随時変化しうる。すなわち、ホール信号Hの各周期において1周期の長さは検出した回転数の変化に対応して随時変化しうる。また、ホール信号Hの周期THはモータ51を駆動するための駆動信号Dの周期と対応する関係にあることはいうまでもない。本実施形態では、モータドライバ5および回転数検出回路1の構成や機能の説明を理解し易くするために、ホール信号Hの周期THはモータ51の駆動信号Dの周期に対応するものとして以下の説明を行う。(すなわち、以下の説明では、3相のホール信号HU、HV、HWのいずれか一がホール信号Hとして回転数検出回路1に入力されており、ホール信号Hの1周期は、駆動信号Dにおける位相360[deg.]に対応するものとする。)なお、本実施形態はこの限定に限るものではなく、ホール信号Hの周期THとモータ51の駆動信号D(およびモータ51の回転数)に一定の対応関係があればよい。たとえば、3相のホール信号HU、HV、HWから合成ホール信号を生成し、これをホール信号Hとして回転数検出回路1に入力する構成、すなわち、ホール信号Hの1周期がモータ51の駆動信号Dの1/3周期や1/6周期などに対応するものであってもよい。
回転数検出回路1は、ホール素子57からホールコンパレータ(不図示)を介してホール信号Hの入力を受け、ホール信号Hの1周期毎にモータ51の回転数を検出するとともに、その検出結果をLビットのデジタルデータ信号m−NCとして出力するものであり、エッジ検出回路10と、マスタークロック生成回路20と、周期分周部30と、内部クロックカウント部2と、を備えている。
エッジ検出回路10は、ホール素子57からホールコンパレータ(不図示)を介して入力されたホール信号Hの各周期に対応するパルス信号(後出の図4や図5では、ホール信号Hの立ち上がりエッジを検出してパルスが立つパルス信号)を生成し、エッジ信号HCとして出力している。エッジ信号HCは、ホール信号Hと同じ周期を有している。
マスタークロック生成回路20は、回転数検出回路1における動作のタイミングの同期をとるための周波数fを有するマスタークロック信号CLKを生成するための発振回路である。本実施形態では、一般的な水晶振動子を利用した発振回路を用いているが、特に、これに限定するものではない。
周期分周部30は、エッジ信号HCの周期THを予め定める数nで等分割した時間(TH/n)を1周期とする内部クロック信号n−HCを生成するプリスケーラ(分周器)である。
より詳しくは、周期分周部30は、エッジ検出回路10から入力されたエッジ信号HCおよびマスタークロック生成回路20から入力されたマスタークロック信号CLKに基づいて、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、1周期の長さをnで等分割した時間(TH/n)を1周期とするn個のパルスからなる内部クロック信号n−HCを生成する。
すなわち、前述したようにエッジ信号HCの周期THの長さは、ホール素子57が検出したモータ51の回転数に対応して1周期毎に変化しうるものであるので、エッジ信号HCの周期THの変化に対応して、内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)も変化する。
また、周期分周部30が出力する内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)は、モータ51の駆動信号Dの1周期(、およびそれらの位相360[deg.] )をnで等分割したもの、すなわち、モータ51の駆動信号Dにおける(360/n)[deg.] の位相に相当している。本実施形態では、nが取り得る数値範囲を特に限定しないが、進角制御過程における単位当たりの制御する位相の大きさを(360/n)[deg.] としているため、n=360とすると、1[deg.] を位相の制御単位とすることができるので、進角制御を行う上で非常に便利であり好適である。また、nを360の倍数に設定すると、更に精密に進角制御を行うことができる。
内部クロックカウント部2は、エッジ検出回路10から入力されたエッジ信号HCとマスタークロック生成回路20から入力されたマスタークロック信号CLKと周期分周部30から入力された内部クロック信号n−HCとに基づいて、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、単位時間(m/f)の間に入力される内部クロック信号n−HCのパルス数を計数し、計数した値Cmを示すデジタルデータ信号m−NCを出力している。
内部クロックカウント部2は、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、エッジ検出回路10から入力されるエッジ信号HCをトリガ信号として、マスタークロック生成回路20から入力されるマスタークロック信号CLKのパルスの数を、予め定める第m番目まで計数するとともに、エッジ信号HCが入力されてから計数したマスタークロック信号CLKの第m番目のパルスが入力されるまでの有効計数時間TE(≒m/f)の間に周期分周部30から入力される内部クロック信号n−HCのパルス数を計数し、エッジ信号HCの各周期にてそれぞれ計数された有効計数時間TE内に入力された内部クロック信号n−HCのパルス数の計数値Cmを示すデジタルデータ信号m−NCを出力する。
ここで、前述したように、内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)はモータ51の駆動信号Dの位相と対応しているので、単位時間(m/f)の間に入力される内部クロック信号n−HCのパルス数Cm(、すなわち、内部クロック信号n−HCの周期のCm倍)は、単位時間(m/f)の間に進む駆動信号Dの位相であり、単位時間(m/f)当たりのモータ51の回転数に相当している。このように、回転数検出回路1から出力されたLビットのデジタルデータ信号m−NCは検出したモータ51の回転数を表しており、Lビットのデジタルデータ信号m−NCが示す内部クロック信号n−HCのパルス数Cmの変化は、モータ51の回転数の変化に対応している。
次に、D/Aコンバータ52は、回転数検出回路1(の内部クロックカウント部2)から出力されたLビットのデジタルデータ信号m−NCをデジタル/アナログ変換したアナログ電圧信号VCを出力している。ここで、アナログ電圧信号VCの電圧は、デジタルデータ信号m−NCが示す値に応じた一定の値を示している。
電圧/電流変換回路53は、D/Aコンバータ52から出力された一定の電圧値を有するアナログ電圧信号VCを、一定の電流値を示すアナログ電流信号ICに変換する回路である。また、電圧/電流変換回路53は、モータドライバ5の外部にある抵抗R1の一端と、抵抗R2の一端とにそれぞれ接続されている。抵抗R1の他端、および抵抗R2の他端はそれぞれ接地されている。また、電圧/電流変換回路53と抵抗R2の一端との間にある結節点aは、A/Dコンバータ54の入力側と接続されている。よって、電圧/電流変換回路53は、結節点aを介して、A/Dコンバータ54とも接続されている。さらに、電圧/電流変換回路53は、アナログ電圧信号VCの電圧値および抵抗R1の抵抗値に基づく一定の電流値を示すアナログ電流信号ICを結節点aに向けて出力する。
ここで、結節点aは抵抗R2を介して接地されているので、電圧/電流変換回路53から出力されたアナログ電流信号ICは、実際には、アナログ電流信号ICの電流値および抵抗R2の抵抗値に基づく一定の電圧値を有するアナログ信号に変換され、進角信号VLAとしてA/Dコンバータ54に入力される。このように、本実施形態のモータドライバ5では、電圧/電流変換回路53、および電圧/電流変換回路53とA/Dコンバータ54との間において、アナログ電圧信号VCの電圧VCは、進角信号VLAの電圧VLAに変換されて、A/Dコンバータ54に入力される。
この構成により、本実施形態のモータドライバ5では、アナログ電圧信号VCの電圧値VCとその変換値(進角信号VLAの電圧値VLA)との関係は、抵抗R1の抵抗値と抵抗R2の抵抗値との比に基づいて、決定される。
図2は、本実施形態におけるアナログ電圧信号VCの電圧値VCと進角信号VLAの電圧値VLAとの関係を表すグラフであって、図2(a)は、アナログ電圧信号VCの電圧値VCに対して進角信号VLAの電圧値VLAが線形に変換される場合のグラフであり、図2(b)は、アナログ電圧信号VCの電圧値VCに対して進角信号VLAの電圧値VLAが非線形に変換される場合のグラフである。アナログ電圧信号VCの電圧値VCとその変換値(進角信号VLAの電圧値VLA)との関係は、図2(a)のような線形または図2(b)のような非線形となっていても、抵抗R1およびR2の抵抗値の比(R1/R2)によって決定することができる。なお、図2(a)のように線形に変換される場合では、進角信号VLAの電圧値VLAはアナログ電圧信号VCの電圧値VCに比例しているので、その変換率はアナログ電圧信号VCの電圧値VCと進角信号VLAの電圧値VLAとの比VLA/VCとして表される。ここで、アナログ電圧信号VCの電圧値VCは検出されたモータ51の回転数に相当し、進角信号VLAの電圧値VLAは進角制御を行う際の進角の値に相当するので、図2(a)および図2(b)はモータ51の回転数の進角制御の際に設定される進角の分解能と抵抗R1およびR2の抵抗値の比(R1/R2)との相関を表しているといえる。
また、本実施形態では特に限定するものではないが、抵抗R1と抵抗R2とがそれぞれ、抵抗値を可変に設定できる構成とすると、それらの設定によっても、アナログ電圧信号VCの電圧VCとその変換値(進角信号VLAの電圧VLA)との関係を可変に設定できるので、便利である。
すなわち、本実施形態のモータドライバ5は、前記第1の抵抗素子(抵抗R1)の抵抗値及び前記第2の抵抗素子(抵抗R2)の抵抗値は可変であって、前記第1のアナログ電圧信号VCの前記第1の電圧値VCとその変換値である前記第2のアナログ電圧信号(進角信号)VLAの前記第2の電圧値VLAとの関係は、前記第1の抵抗素子(抵抗R1)の抵抗値と前記第2の抵抗素子(抵抗R2)の抵抗値との比に基づいて、決定される構成であってもよい。
この構成により、本実施形態のモータドライバ5では、Lビットのデジタルデータ信号m−NCを、第1のアナログ電圧信号VC、アナログ電流信号IC、第2のアナログ電圧信号(進角信号)VLAを経る過程において、抵抗値が可変に設定される第1の抵抗素子(抵抗R1)および第2の抵抗素子(抵抗R2)の各抵抗値の設定によって、第1の電圧値VCとその変換値(第2の電圧値VLA)との関係を決定することができるので、進角制御における進角の分解能をさらに精密にすることができ、広範囲な回転数のレンジにおいてより正確にモータの進角制御を行うことができる。
次に、図1の説明に戻って、A/Dコンバータ54は、アナログの定電圧信号である進角信号VLAをアナログ/デジタル変換して、kビットのデジタルデータ信号k−Dを出力している。
進角制御回路55は、A/Dコンバータ54から入力されるkビットのデジタルデータ信号k−Dに基づき、モータ51の回転数を制御する駆動信号Dに設定する進角を決定し、進角制御信号LACとしてドライバ部56に出力している。また、進角制御回路55には、回転数検出回路1の周期分周部30から出力される内部クロック信号n−HCが入力され、内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)が示す位相の大きさ(360/n)[deg.] を単位量として進角が決定される。
ドライバ部56は、進角制御回路55から出力された進角制御信号LACに基づき、進角制御を含むモータ51の回転数を制御する駆動信号Dを生成・出力している。
このように、本実施形態における回転数検出回路1及びモータドライバ5であれば、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子57によって検出したモータ51の回転数に応じたデジタルデータ信号k−Dを生成し、これに基づいて進角制御回路55で設定すべき進角を可変制御することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く、モータ51の回転数に応じて安定した駆動制御を実現することが可能となる。
また、本実施形態における回転数検出回路1及びモータドライバ5は、ホール素子からホールコンパレータを介して入力されるホール信号Hの周期THをn分周した内部クロック信号n−HC、および内部クロック信号n−HCに基づくデジタルデータ信号m−NCによって進角制御を行うので、設定する進角の分解能を周期(TH/n)が示す位相の大きさ((360/n)[deg.] )に応じて精密にすることができ、且つモータの進角制御をより正確に行うことができる。
また、回転数検出回路1を構成する回路ブロックのうち、ホール信号Hの1周期中に予め定めた数(例えば360発)のパルスが立つ内部クロック信号n−Hcを生成する内部クロック生成部3(エッジ検出回路10、マスタークロック生成回路20、及び、周期分周部30)については、進角を固定的に設定していた従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、上記した進角可変制御を実現する上で、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部2、D/Aコンバータ52、及び、電圧/電流変換回路53だけで済む。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招かずに済む。
また、本実施形態における回転数検出回路1およびモータドライバ5では、内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)が示す位相の大きさ(360/n)[deg.] を進角制御における進角(位相)の単位量とすることができるので、非常に精密な分解能を有する進角制御を行うことができる。たとえば、本実施形態においてn=360とすると、内部クロック信号n−HCの周期(TH/360)が示す位相の大きさは1[deg.] となる。すなわち、進角を1[deg.] を単位量としてモータ51の進角制御を行うことができる。
なお、本実施形態では、ホール信号Hおよびエッジ信号HCの周期THはモータ51の駆動信号Dの周期に対応するとしているが、実際にはホール信号Hおよびエッジ信号HCの周期THはモータ51の駆動信号Dの周期よりも小さくなっている、すなわち、ホール信号Hの1周期がモータ51の駆動信号Dの1/3周期や1/6周期などに対応していることが多い。この場合は、進角制御における進角(位相)の単位量はさらに小さくなるので、進角制御の分解能をさらに精密にすることができる。
また、本実施形態における回転数検出回路1およびモータドライバ5では、より精密な分解能にて、より正確に検出されたモータ51の回転数をLビットのデジタルデータ信号m−NCとして得ることができるので、非常に精密な分解能を有し且つより正確な進角制御を行うことができるとともに、Lビットのデジタルデータ信号m−NCをkビットのデジタルデータ信号k−Dに変換する過程において、第1の抵抗素子(抵抗R1)および第2の抵抗素子(抵抗R2)の各抵抗値の設定および/またはそれらの抵抗値を可変に設定することによって、Lビットのデジタルデータ信号m−NCに対する進角制御において設定する進角のゲインを調節することができるので、進角制御の分解能のレンジの設定も行うことができる。
次に、本実施形態における回転数検出回路1の構成について、さらに詳細に説明する。図3は、第1の実施形態における回転数検出回路の構成を示すブロック図である。
回転数検出回路1は、モータ51の回転数に応じて周期が変動する周期信号(図3ではホール信号H)の入力を受け、周期信号の1周期中に予め定めた数のパルスが立つ内部クロック信号(図3ではn−HC)を生成する内部クロック生成部3(図3では、エッジ検出回路10、マスタークロック生成回路20、及び、周期分周部30)と、前記周期信号の1周期毎に、予め定めた期間だけ前記内部クロック信号n−HCのパルス数を計数し、その計数値をデジタルデータ信号m−NCとして出力する内部クロックカウント部2と、を有してなっている。
上記の内部クロック生成部3は、入力されたホール信号Hの各周期に対応するパルス信号を生成し、エッジ信号HCとして出力するエッジ検出回路10と、一定の周波数fを有するマスタークロック信号CLKを生成するマスタークロック生成回路20と、マスタークロック信号CLKに基づき、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、エッジ検出回路10から入力されるエッジ信号HCの1周期を予め定める数nで等分割した時間を1周期とするn個のパルスからなる内部クロック信号n−HCを生成する周期分周部30と、を備えている。
また、周期分周部30は、マスタークロック生成回路20から入力されたマスタークロック信号CLKのパルスの数をn個ずつ計数し、第n番目のパルスのみをn分周クロック信号n−CLKとして出力するnカウンタ31(別の言い方をすれば、マスタークロック信号CLKのパルス数をカウントアップし、そのカウント値が「n」となる毎に、n分周クロック信号n−CLKを1パルスだけ生成して、そのカウント値をリセットするnカウンタ31)と、エッジ信号HCの1周期毎に、それぞれ、1周期の間に計数されるnカウンタ31から入力されるn分周クロック信号n−CLKのパルス数Cnを示すnカウント信号n−NCを出力するn分周クロックカウンタ32(別の言い方をすれば、n分周クロック信号n−CLKをカウントアップし、エッジ信号Hcの立下がりエッジをトリガとして、そのカウント値Cnを示すカウント信号n−NCの出力値を更新し、さらには、カウント値Cnのリセット、及び、カウントアップの再スタートを行うn分周クロックカウンタ32)と、マスタークロック生成回路20から入力されたマスタークロック信号CLKの第Cn番目毎のパルスを内部クロック信号n−HCとして出力する一致回路33(別の言い方をすれば、マスタークロック信号CLKのパルス数をカウントアップし、そのカウント値が「Cn」となる毎に、内部クロック信号n−HCを1パルスだけ生成して、そのカウント値をリセットする一致回路33)と、を有し、マスタークロック信号CLKに基づいて、エッジ信号HCの1周期毎に、それぞれ、エッジ検出回路10から入力されたエッジ信号HCの1周期の長さをnで等分割した時間(TH/n)を1周期とするn個のパルスからなる内部クロック信号n−HCを生成している。
また、内部クロックカウント部2は、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、エッジ信号HCの入力をトリガ信号としてマスタークロック信号CLKのパルスの数を計数するとともに、エッジ信号HCを第1のゲートパルスGP1とし、計数したマスタークロック信号CLKの第m番目のパルスを第2のゲートパルスGP2とするmゲート信号m−CLKを出力するmカウンタ21と、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、mカウンタ21よりmゲート信号m−CLKの第1のゲートパルスが入力されてから第2のゲートパルスが入力されるまでの有効計数時間TEの間に入力される内部クロック信号n−HCのパルス数を計数し、デジタルデータ信号m−NCとして出力する内部クロックカウンタ22と、を備え、エッジ信号HCの各周期において、それぞれ、エッジ検出回路10から入力されるエッジ信号HCをトリガ信号として、マスタークロック生成回路20から入力されるマスタークロック信号CLKのパルスの数を計数するとともに、エッジ信号HCが入力されてからマスタークロック信号CLKの予め定めた第m番目のパルスが入力されるまでの有効計数時間TEの間に、周期分周部30から入力される前記内部クロック信号n−HCのパルス数を計数し、デジタルデータ信号m−NCとして出力している。
本実施形態のモータドライバ5の動作をタイムチャートを用いて詳しく説明する。図4は、周期THのホール信号Hに対する第1の実施形態の回転数検出回路1の動作を示すタイミングチャートであり、上から順に、ホール素子57がホールコンパレータを介して出力するホール信号H、エッジ検出回路10が出力するエッジ信号HC、nカウンタ31が出力するn分周クロック信号n−CLK、n分周クロックカウンタ32が出力するnカウント信号n−NCの計数値Cn、一致回路33が出力する内部クロック信号n−HC、mカウンタ21が出力するmゲート信号m−CLK、及び、内部クロックカウンタ22が出力するデジタルデータ信号m−NCを示している。
エッジ検出回路10は、モータ51の回転数に対応する周期を有するホール信号Hの入力をホール素子57から(ホールコンパレータを介して)受け、図4に示すように、ホール信号Hの周期THに対応するパルス信号を生成し、エッジ信号HCとして出力している。エッジ信号HCは、ホール信号Hの立ち上がりエッジに対応しており、ホール信号Hと同じ周期THを有している。本実施形態では、エッジ信号HCは、ホール信号Hの立ち上がりエッジに対応させているが、ダウンエッジに対応させてもよい。また、立ち上がりエッジおよびダウンエッジのそれぞれに対応させてもよく、それによって、ホール信号Hの半周期ごとにモータ51の回転数の検出を行うことができるので、より精密に進角制御を行うことができる。
マスタークロック生成回路20は、回転数検出回路1における動作のタイミングの同期をとるための周波数fを有するマスタークロック信号CLKを生成している。本実施形態では、マスタークロック信号CLKは、nカウンタ31、一致回路33、mカウンタ21にて利用されている。
nカウンタ31は、マスタークロック生成回路20から入力されるマスタークロック信号CLKのパルスをn個ずつ計数し、マスタークロック信号CLKの各第n番目のパルスに同期するパルス信号を生成し、n分周クロック信号n−CLKとして出力している。図4に示すように、n分周クロック信号n−CLKは、周期(n/f)を有している。
なお、本実施形態では特に指定するものではないが、nカウンタ31に、エッジ検出回路10からエッジ信号HCを入力し、エッジ信号HCをトリガ信号として、マスタークロック信号CLKのパルスをn個ずつ計数する構成としてもよい。エッジ信号HCをトリガ信号として計数処理を開始させることによって、n分周クロック信号n−CLKとエッジ信号HCとを同期させることができるので、エッジ信号HCの周期THをn分周した内部クロック信号n−HCをより正確に生成することができる。
n分周クロックカウンタ32は、エッジ検出回路10から入力されるエッジ信号HCの1周期毎に、それぞれの1周期の間にnカウンタ31から入力されるn分周クロック信号n−CLKのパルス数を計数し、図4に示すように、その計数値Cnを示す信号をnカウント信号n−NCとして出力している。
一致回路33は、マスタークロック生成回路20から入力されるマスタークロック信号CLKと、n分周クロックカウンタ32から入力されるnカウント信号n−NCとを比較して真理判定を行う論理回路であり、両者がともに真であるときにパルスを生成し、内部クロック信号n−HCとして出力している。図4に示すように、内部クロック信号n−HCは、周期(TH/n)を有しており、ホール信号Hの周期THをn分周したものとなっている。
なお、本実施形態では一致回路33として論理回路を利用しているが、エッジ信号HCをトリガ信号として、マスタークロック信号CLKのパルス数をnカウント信号n−NCが示すCn個ずつ計数し、マスタークロック信号CLKの各第Cn番目のパルスに同期するパルス信号を生成し、内部クロック信号n−HCとして出力する構成であってもよい。
次に、mカウンタ21は、エッジ信号HCの1周期毎に、エッジ検出回路10から入力されるエッジ信号HCをトリガ信号として、マスタークロック生成回路20から入力されるマスタークロック信号CLKのパルス数を計数し、計数した第m番目のパルスに同期するパルス信号を生成する。さらに、mカウンタ21は、図4に示すように、エッジ信号HCを第1のゲートパルスGP1とし、生成した第m番目のパルスに同期するパルス信号を第2のゲートパルスGP2として、第1のゲートパルスGP1および第2のゲートパルスGP2からなるmゲート信号m−CLKを合成し、出力している。なお、mカウンタ21は、マスタークロック信号CLKの第m番目のパルスを計数した後は計数処理を終了し、次のトリガ信号(すなわち、次のエッジ信号HC)が入力されるまで計数を行わない。
別の言い方をすると、mカウンタ21は、エッジ信号HCの立下がりエッジをトリガとして、mゲート信号m−CLKに第1のゲートパルスGP1を立てるとともに、自身のカウント値をリセットして、マスタークロック信号CLKのパルス数のカウントアップを開始し、そのカウント値が「m」に達した時点で、mゲート信号m−CLKに第2のゲートパルスGP2を立てて、カウントアップを停止する。
mゲート信号m−CLKは周期信号Hと同じ周期THを有し、各周期おいて第1のゲートパルスGP1と第2のゲートパルスGP2とは、時間(m/f)だけ離れている。
内部クロックカウンタ22は、エッジ信号HCの1周期毎に、第1のゲートパルスGP1が入力されてから第2のゲートパルスGP2が入力されるまでの時間(有効計数時間TE=(m/f))の間に、一致回路33から入力される内部クロック信号n−HCのパルス数を計数して図示しない記憶部(レジスタなど)に格納し、図4に示すように、計数した値Cmを示すLビットのデジタルデータ信号m−NCを出力している。
まず、内部クロックカウンタ22は、mカウンタ21から入力されるmゲート信号m−CLKの第1のゲートパルスGP1をトリガ信号として、内部クロックカウンタ22および図示しない記憶部(レジスタなど)をリセットするとともに、一致回路33から入力される内部クロック信号n−HCのパルス数の計数を開始する。
次に、内部クロックカウンタ22は、mゲート信号m−CLKの第2のゲートパルスGP2をトリガ信号として、入力される内部クロック信号n−HCのパルス数の計数処理を終了するとともに計数した値Cmを図示しない記憶部(レジスタなど)に格納してホールドする。
次の第1のゲートパルスGP1が入力されると、内部クロックカウンタ22は、図示しない記憶部(レジスタなど)にホールドしていた計数値Cmを読み出して、Lビットのデジタルデータ信号m−NCとして出力するとともに、内部クロックカウンタ22および図示しない記憶部(レジスタなど)をリセットし、再び入力される内部クロック信号n−HCのパルス数の計数を開始する。
このように、内部クロックカウンタ22において、mカウンタ21から入力されるmゲート信号m−CLKの第1のゲートパルスGP1は、エッジ信号HCの各周期において、図示しない記憶部(レジスタなど)から読み出した計数値Cmを示すLビットのデジタルデータ信号m−NCを出力し、内部クロックカウンタ22および図示しない記憶部(レジスタなど)にホールドされていたデータをリセットするとともに、一致回路33から入力される内部クロック信号n−HCのパルス数の計数を開始するためのトリガ信号として利用されている。
また、第2のゲートパルスGP2は、一致回路33から入力される内部クロック信号n−HCのパルス数の計数処理を終了するとともに計数した値Cmを図示しない記憶部(レジスタなど)に格納してホールドするためのトリガ信号として利用されている。
さらに、エッジ信号HCの各周期における計数値Cmは、常に、計数した周期の次の周期にて、Lビットのデジタルデータ信号m−NCとして出力されている。なお、第2のゲートパルスGP2の入力により計数処理を終了したのちも、内部クロックカウンタ22には内部クロック信号n−HCが入力されているが、次の第1のゲートパルスGP1が入力されるまで、内部クロックカウンタ22は入力される内部クロック信号n−HCのパルス数の計数処理を行わない構成とすることにより、消費電力を削減することができるという効果が得られる。
このように、回転数検出回路1では、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子やFGセンサなどによってモータの回転数を検出し、その検出結果を周期信号の1周期毎にデジタルデータ信号m−NCとして出力することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く且つモータの回転数の検出結果に応じて安定したデジタルデータ信号m−NCを出力することができる。
また、回転数検出回路1が出力するデジタルデータ信号m−NCは、ホール信号HやFG信号FGなどの周期信号の1周期毎に、エッジ信号HCが発生してからマスタークロック信号CLKの予め定めた第m番目のパルスが発生するまでの期間(有効計数時間TE)内に発生する内部クロック信号n−HCのパルス数を計数した値Cmを示しているので、周期信号の周期THに対応する内部クロック信号n−HCの周期(TH/n)が示す位相の大きさ(360/n)[deg.] に応じて、出力するデジタルデータ信号m−NCが示すモータの回転数の分解能を精密にすることができ、モータの回転数をより正確に検出することができる。
また、回転数検出回路1では、内部クロック生成部3(エッジ検出回路10、マスタークロック生成回路20、及び、周期分周部30)として、従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部2(mカウンタ21及び内部クロックカウンタ22)だけでよい。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招かずに済ませることができる。
次に、本実施形態における回転数検出回路1の動作をより詳しく理解するためにホール信号Hの周期が変化した場合について説明する。図5は、周期(TH/2)のホール信号Hに対する第1の実施形態の回転数検出回路1の動作を示すタイミングチャートであり、上から順に、ホール素子57がホールコンパレータを介して出力するホール信号H、エッジ検出回路10が出力するエッジ信号HC、nカウンタ31が出力するn分周クロック信号n−CLK、n分周クロックカウンタ32が出力するnカウント信号n−NCの計数値Cn、一致回路33が出力する内部クロック信号n−HC、mカウンタ21が出力するmゲート信号m−CLK、及び、内部クロックカウンタ22が出力するデジタルデータ信号m−NCを示している。
エッジ検出回路10は、図5に示すような周期(TH/2)のホール信号Hの立ち上がりエッジを検出し、図5に示すように、ホール信号Hと同じ周期(TH/2)のエッジ信号HCを出力する。
nカウンタ31は、ホール信号Hの周期の変化に影響されず、図5に示すように周期(n/f)のn分周クロック信号n−CLKを出力する。
n分周クロックカウンタ32は、同じ周期(TH/2)のエッジ信号HCの各周期において入力されるn分周クロック信号n−CLKの計数値Cnを、図5に示すように、内部クロック信号n−HCとして出力している。図5の場合、ホール信号Hの周期がTHから(TH/2)に変化しているので、計数値Cnもホール信号Hの周期がTHであるときに比べて半分の値となる。
一致回路33は、マスタークロック信号CLKと内部クロック信号n−HCとを比較して真理判定を行い、両者がともに真であるときにパルスを生成し、図5に示すように、周期(TH/2n)の内部クロック信号n−HCとして出力している。すなわち、内部クロック信号n−HCは、ホール信号Hの周期(TH/2)をn分周したものとなっている。
mカウンタ21は、図5に示すように、有効計数時間TE(=(m/f))だけ離れている第1のゲートパルスGP1と第2のゲートパルスGP2とからなるn分周クロック信号n−CLKを出力する。
内部クロックカウンタ22は、図5に示すように、有効計数時間TE(=(m/f))の間に、一致回路33から入力される内部クロック信号n−HCのパルス数を計数した値Cmを示すLビットのデジタルデータ信号m−NCを出力している。図5の場合、ホール信号Hの周期がTHから(TH/2)に変化しているので、計数値Cmはホール信号Hの周期がTHであるときに比べて2倍の値となる。
このように、回転数検出回路1からは、ホール信号Hの周期の変化にリニア(線形)に対応する値を示すLビットのデジタルデータ信号m−NCが出力される。ホール信号Hの周期の変化率をαとすると、出力するLビットのデジタルデータ信号m−NCはCm={(m/f)・(αn/TH)}を示すものとなる。
<第2実施形態>
第2実施形態のモータドライバ5’では、回転数検出回路1から出力されるLビットのデジタルデータ信号m−NCによって、直接に進角値の設定制御を行う。なお、第1の実施形態と同じ構成を有するものは、同じ符号を用い、説明は省略する。
第2実施形態のモータドライバ5’では、回転数検出回路1から出力されるLビットのデジタルデータ信号m−NCによって、直接に進角値の設定制御を行う。なお、第1の実施形態と同じ構成を有するものは、同じ符号を用い、説明は省略する。
図6は、第2の実施形態における回転数検出回路及びそれを備えるモータドライバの構成を示すブロック図である。図6に示すように、第2の実施形態のモータドライバ5’は、モータ51の駆動制御を行う半導体集積回路装置であって、回転数検出回路1と、前記デジタルデータ信号及び前記内部クロック信号に基づいて、前記モータの進角制御を行うための進角制御信号を出力する進角制御回路55と、前記進角制御信号に基づいて前記モータの回転数に応じた進角制御を行うとともに、前記モータを駆動するための駆動信号を出力するドライバ部56と、を備え、ホール素子57からホールコンパレータ(不図示)を介して出力されるホール信号Hに基づいて進角を決定するとともに、決定した進角によってモータ51の進角制御を行っている。なお、回転数検出回路1およびそれに備わる各構成部の構成および機能(動作)は、第1および第2の実施形態と同じものであることはいうまでもない。また、本実施形態では、モータ51の回転数を検出するセンサとしてホール素子57を利用しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、検出したモータ51の回転数に対応する周期を有する信号を生成するものであれば、など、他のセンサ(たとえば、エンコーダなどのFGセンサ)などを利用することもできる。
このように、第2実施形態に係るモータドライバ5’では、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、ホール素子57によって検出したモータ51の回転数に応じたデジタルデータ信号m−NCを生成し、これに基づいて進角制御回路55で設定すべき進角を可変制御することができるので、スイッチングノイズの影響を受け難く、モータ51の回転数に応じて安定した駆動制御を実現することが可能となる。
また、本実施形態のモータドライバ5’は、ホール素子57からホールコンパレータ(図6には不図示)を介して入力されるホール信号Hの周期THをn分周した内部クロック信号n−HC、および内部クロック信号n−HCに基づくデジタルデータ信号m−NCによって進角制御を行うので、設定する進角の分解能を周期(TH/n)が示す位相の大きさ((360/n)[deg.] )に応じて精密にすることができ、且つモータ51の進角制御をより正確に行うことができる。
また、本実施形態のモータドライバ5’では、内部クロック生成部(エッジ検出回路、マスタークロック生成回路、及び、周期分周部)として、従来構成で用いられていた既存の回路ブロックを流用することが可能であり、新たに追加すべき回路ブロックは、内部クロックカウント部(mカウンタ及び内部クロックカウンタ)だけでよい。従って、半導体集積装置の大幅な設計変更を行う必要がないので、不要なコストアップや開発期間の長期化を招くことなく、不要なコストアップや開発期間の長期化を招かずに済ませることができる。
さらに、本実施形態のモータドライバ5’では、回転数検出回路1から出力されるLビットのデジタルデータ信号m−NCによって、直接にモータ51の進角制御を行うことによって、モータドライバ5’をより簡便な構成とすることができる。
次に、上記の第1および第2実施形態では、本発明の回転数検出回路1をモータドライバに利用する構成であったが、速度サーボ付きモータドライバにおける速度制御(モータの回転数の制御)にも利用することができる。
<第3実施形態>
第7図は、第3の実施形態における回転数検出回路及びそれを備える速度サーボ機能付きモータドライバの構成を示すブロック図である。なお、第1の実施形態と同じ構成を有するものは、同じ符号を用いて以下の説明を行う。
第7図は、第3の実施形態における回転数検出回路及びそれを備える速度サーボ機能付きモータドライバの構成を示すブロック図である。なお、第1の実施形態と同じ構成を有するものは、同じ符号を用いて以下の説明を行う。
図7に示すように、速度サーボ機能付きモータドライバ7は、モータ71の駆動制御を行う半導体集積回路装置であって、回転数検出回路1と、前記回転数検出回路1から出力される前記デジタルデータ信号m−NCをアナログ電圧信号VCに変換するD/Aコンバータ72と、前記アナログ電圧信号VCをアナログ電流信号ICに変換する電圧/電流変換回路73と、前記周期信号に基づいて、前記モータ71の実回転速度と目標回転速度とを一致させるように、加速制御パルス信号AP及び減速制御パルス信号DPを生成する加速/減速制御パルス信号生成回路75と、前記加速制御パルス信号AP及び前記減速制御パルス信号DPに基づいて、前記アナログ電流信号ICに応じた充放電パルス電流IPを生成するチャージポンプ回路74と、前記チャージポンプ回路74から出力された前記充放電パルス電流IPを積分して直流電圧化することにより生成されるトルク制御信号Vtに基づいて、前記モータ71の回転数を制御する速度制御信号VSCを出力する速度制御回路76と、前記速度制御信号VSCに基づいて、前記モータ71を駆動するための駆動信号Dを出力するドライバ部77と、を備え、FGセンサ78からコンパレータ(不図示)を介して入力されるFG信号FGに基づいてモータ71の回転数を検出するとともに、その検出結果を用いてモータ71の速度制御を行っている。なお、回転数検出回路1およびそれに備わる各構成部の構成および機能(動作)は、第1および第2の実施形態と同じものであることはいうまでもない。
FGセンサ78は、モータ71の回転数を検出するセンサを備え、検出した回転数とリアルタイムに対応する周期THを有するFG信号FGをコンパレータ(図7では、不図示)を介して出力している。モータ71の回転数を検出するセンサとしては、モータ71の回転数および位置を検出するエンコーダが利用されている。エンコーダは、発光ダイオード(LED)からの光をモータ71の回転軸に取り付けた透明なスリット円盤上にある位置検出用のパターンを通してフォトトランジスタなどの受光素子にて受光することにより、モータ71の回転速度と絶対位置を検出するセンサである。なお、本実施形態では、モータ71の回転数を検出するセンサとしてエンコーダなどのFGセンサ78を利用しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、検出したモータ71の回転数に対応する周期を有する信号を生成するものであれば、他のセンサ(たとえば、ホール素子)などを利用することもできる。
FGセンサ78からコンパレータ(不図示)を介して得られるFG信号FGの周期は、モータ71を駆動するための駆動信号Dの周期と対応する関係にあることはいうまでもない。本実施形態では、速度サーボ機能付きモータドライバ7の構成や機能の説明を理解し易くするために、FG信号FGの周期を第1および第2の実施形態と同じ符号THで表し、FG信号FGの1周期はモータ71の駆動信号Dの1周期に対応するものとして以下の説明を行う。(すなわち、以下の説明では、FG信号FGの1周期は、駆動信号Dにおける位相360[deg.]に対応するものとする。)なお、本実施形態はこの限定に限るものではなく、FG信号FGの周期THとモータ71の駆動信号D(およびモータ71の回転数)に一定の対応関係があればよい。
回転数検出回路1は、FGセンサ78からコンパレータ(不図示)を介して入力されたFG信号FGの入力を受け、FG信号FGの1周期毎にモータ71の回転数を検出するとともに、その検出結果をLビットのデジタルデータ信号m−NCとして出力するものであり、エッジ検出回路10と、マスタークロック生成回路20と、周期分周部30と、内部クロックカウント部2と、を備えている。なお、回転数検出回路1およびそれに備わる各構成部の構成および機能(動作)は、第1および第2の実施形態と同じものであるので、説明は省略する。
次に、D/Aコンバータ72は、回転数検出回路1から出力されたLビットのデジタルデータ信号m−NCをデジタル/アナログ変換したアナログ電圧信号VCを出力している。ここで、アナログ電圧信号VCの電圧値VCは、デジタルデータ信号m−NCが示す値Cmに応じた一定の値を示している。
電圧/電流変換回路73は、D/Aコンバータ72から出力された一定の電圧値VCを有するアナログ電圧信号VCを、一定の電流値を示す定電流信号であるアナログ電流信号ICに変換する回路である。また、電圧/電流変換回路73は、速度サーボ機能付きモータドライバ7の外部にある抵抗R3の一端に接続されている。抵抗R3の他端は接地されている。アナログ電流信号ICは、アナログ電圧信号VCの電圧値および抵抗R3の抵抗値に基づく一定の電流値を示す定電流信号であり、チャージポンプ回路74に出力されている。
チャージポンプ回路74は、電圧/電流変換回路73からアナログ電流信号ICの入力を受け、後述する加速/減速制御パルス生成回路75から出力される加速制御パルス信号APや減速制御パルス信号DPに基づき、アナログ電流信号ICに応じた充放電パルス電流IPを生成する。チャージポンプ回路74は、速度制御回路76に接続されているが、チャージポンプ回路74と速度制御回路76との間にある結節点bにおいて、速度サーボ機能付きモータドライバの外部に配置されているラグリードフィルタ79にも接続されている。
ラグリードフィルタ79は、チャージポンプ回路74から出力された前記充放電パルス電流IPを積分して直流電圧化することによりトルク制御信号Vtを生成するフィルタ回路である。なお、本実施形態では、ラグリードフィルタ79を平滑用のフィルタ回路として利用したが、これに特に限定するものではない。
加速/減速制御パルス生成回路75は、FGセンサ78からコンパレータ(不図示)を介して入力されるFG信号FGとマスタークロック生成回路20から出力されるマスタークロック信号CLKとに基づいて、モータ71の実回転速度と目標回転速度とを一致させるように、モータ71の加速または減速(トルク制御信号Vtの電圧レベルのアップ/ダウン)を定量的に指示するための制御信号である加速制御パルス信号APや減速制御パルス信号DPを生成し、これらをチャージポンプ回路74に出力している。
速度制御回路76は、チャージポンプ回路74から入力されるトルク制御信号Vtに基づき、モータ71の速度制御に係る信号を生成し、速度制御信号VSCとしてドライバ部77に出力している。
ドライバ部77は、速度制御回路76から出力された速度制御信号VSCに基づき、速度制御を含むモータ71の駆動を制御する駆動信号Dを生成・出力している。
第3の実施形態における速度サーボ速度サーボ機能付きモータドライバ7の構成によって、相電流検出用の抵抗を何ら用いることなく、FGセンサ78によって検出したモータ71の回転数に応じたLビットのデジタルデータ信号m−NCに基づいて生成されるアナログ電流信号ICを、FG信号FGとマスタークロック信号CLKとに基づく加速制御パルス信号APや減速制御パルス信号DPに基づいて生成される充放電パルス電流IPとして用いることができるので、速度制御部76における速度制御のゲインの分解能をより高くすることができ、スイッチングノイズの影響を受け難く且つモータ71の実回転速度(FGセンサ78によって検出したモータ71の回転数)に応じて安定したより正確な速度制御を行うことができる。
また、本発明の速度サーボ機能付きモータドライバ7は、FGセンサ78からコンパレータを介して入力されるFG信号FGの周期THをn分周した内部クロック信号n−HC、および内部クロック信号n−HCに基づくデジタルデータ信号m−NCによってモータ71の速度制御を行うので、速度制御部76における速度制御のゲインの分解能を周期(TH/n)が示す位相の大きさ((360/n)[deg.] )に応じてより精密にすることができ、且つより正確な速度制御を行うことができる。
1 回転数検出回路
5,5’ モータドライバ
7 速度サーボ機能付きモータドライバ
2 内部クロックカウント部
21 mカウンタ
22 内部クロックカウンタ
3 内部クロック生成部
10 エッジ検出回路
20 マスタークロック生成回路
30 周期分周部
31 nカウンタ
32 n分周クロックカウンタ
33 一致回路
51 モータ
52 D/Aコンバータ
53 電圧/電流変換回路
54 A/Dコンバータ
55 進角制御回路
56 ドライバ部
57 ホール素子
71 モータ
72 D/Aコンバータ
73 電圧/電流変換回路
74 チャージポンプ回路
75 加速/減速制御パルス生成回路
76 速度制御部
77 ドライバ部
78 FGセンサ
79 ラグリードフィルタ(フィルタ回路)
R1 抵抗1(第1の抵抗素子)
R2 抵抗2(第2の抵抗素子)
R3 抵抗3
H ホール信号
FG FG信号
HC エッジ信号
TH 周期
CLK マスタークロック信号
f クロック周波数
n, m 定数
n−CLK n分周クロック信号
Cn n分周クロックカウンタの計数値
n−NC nカウント信号
n−HC 内部クロック信号
m−CLK mゲート信号
GP1 第1のゲートパルス
GP2 第2のゲートパルス
TE 有効計数時間
Cm 内部クロックカウンタの計数値
m−NC Lビットのデジタルデータ信号(第1のデジタルデータ信号)
VC アナログ電圧信号(第1のアナログ電圧信号)
VC 第1の電圧値
IC アナログ電流信号
VLA 進角信号(第2のアナログ電圧信号)
VLA 第2の電圧値
k−D kビットのデジタルデータ信号(第2のデジタルデータ信号)
LAC 進角制御信号
D 駆動信号
VSC 速度制御信号
Vt トルク制御信号
AP 加速制御パルス信号
DP 減速制御パルス信号
IP 充放電パルス電流
5,5’ モータドライバ
7 速度サーボ機能付きモータドライバ
2 内部クロックカウント部
21 mカウンタ
22 内部クロックカウンタ
3 内部クロック生成部
10 エッジ検出回路
20 マスタークロック生成回路
30 周期分周部
31 nカウンタ
32 n分周クロックカウンタ
33 一致回路
51 モータ
52 D/Aコンバータ
53 電圧/電流変換回路
54 A/Dコンバータ
55 進角制御回路
56 ドライバ部
57 ホール素子
71 モータ
72 D/Aコンバータ
73 電圧/電流変換回路
74 チャージポンプ回路
75 加速/減速制御パルス生成回路
76 速度制御部
77 ドライバ部
78 FGセンサ
79 ラグリードフィルタ(フィルタ回路)
R1 抵抗1(第1の抵抗素子)
R2 抵抗2(第2の抵抗素子)
R3 抵抗3
H ホール信号
FG FG信号
HC エッジ信号
TH 周期
CLK マスタークロック信号
f クロック周波数
n, m 定数
n−CLK n分周クロック信号
Cn n分周クロックカウンタの計数値
n−NC nカウント信号
n−HC 内部クロック信号
m−CLK mゲート信号
GP1 第1のゲートパルス
GP2 第2のゲートパルス
TE 有効計数時間
Cm 内部クロックカウンタの計数値
m−NC Lビットのデジタルデータ信号(第1のデジタルデータ信号)
VC アナログ電圧信号(第1のアナログ電圧信号)
VC 第1の電圧値
IC アナログ電流信号
VLA 進角信号(第2のアナログ電圧信号)
VLA 第2の電圧値
k−D kビットのデジタルデータ信号(第2のデジタルデータ信号)
LAC 進角制御信号
D 駆動信号
VSC 速度制御信号
Vt トルク制御信号
AP 加速制御パルス信号
DP 減速制御パルス信号
IP 充放電パルス電流
Claims (11)
- モータの回転数に応じて周期が変動する周期信号の入力を受け、前記周期信号の1周期中に予め定めた数のパルスが立つ内部クロック信号を生成する内部クロック生成部と、
前記周期信号の1周期毎に、予め定めた期間だけ前記内部クロック信号のパルス数を計数し、その計数値をデジタルデータ信号として出力する内部クロックカウント部と、
を有してなることを特徴とする回転数検出回路。 - 前記内部クロック生成部は、
入力された前記周期信号の各周期に対応するパルス信号を生成し、エッジ信号として出力するエッジ検出回路と、
一定の周波数を有するマスタークロック信号を生成するマスタークロック生成回路と、
前記マスタークロック信号に基づき、前記エッジ信号の各周期において、それぞれ、前記エッジ検出回路から入力される前記エッジ信号の1周期を予め定める数nで等分割した時間を1周期とするn個のパルスからなるパルス信号を生成し、前記内部クロック信号として出力する周期分周部と、
を備え、
前記内部クロックカウント部は、
前記エッジ信号の各周期において、それぞれ、前記エッジ検出回路から入力される前記エッジ信号をトリガ信号として、前記マスタークロック生成回路から入力される前記マスタークロック信号のパルスの数を計数するとともに、
前記エッジ信号が入力されてから前記マスタークロック信号の予め定めた第m番目のパルスが入力されるまでの有効計数時間の間に、前記周期分周部から入力される前記内部クロック信号のパルス数を計数し、その計数値を前記デジタルデータ信号として出力することを特徴とする請求項1に記載の回転数検出回路。 - 前記内部クロックカウント部は、
前記エッジ信号の各周期において、それぞれ、前記エッジ信号の入力をトリガ信号として前記マスタークロック信号のパルス数を計数するとともに、前記エッジ信号を第1のゲートパルスとし、計数した前記マスタークロック信号の第m番目のパルスを第2のゲートパルスとするmゲート信号を出力するmカウンタと、
前記エッジ信号の各周期において、それぞれ、前記mカウンタより前記mゲート信号の前記第1のゲートパルスが入力されてから前記第2のゲートパルスが入力されるまでの前記有効計数時間の間に入力される前記内部クロック信号のパルス数を計数し、その計数値を前記デジタルデータ信号として出力する内部クロックカウンタと、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の回転数検出回路。 - 前記第1の数nは、n=360又は360の倍数であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の回転数検出回路。
- 前記周期信号は、ホール素子、或いはFGセンサから出力されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の回転数検出回路。
- 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の回転数検出回路と、
前記デジタルデータ信号及び前記内部クロック信号に基づいて、前記モータの進角制御を行うための進角制御信号を出力する進角制御回路と、
前記進角制御信号に基づいて前記モータの回転数に応じた進角制御を行うとともに、前記モータを駆動するための駆動信号を出力するドライバ部と、
を備えることを特徴とするモータドライバ。 - 前記回転数検出回路から出力されるLビットの前記デジタルデータ信号を第1の電圧値を有する第1のアナログ電圧信号に変換するD/Aコンバータと、
前記第1のアナログ電圧信号をアナログ電流信号に変換する電圧/電流変換回路と、
前記アナログ電流信号に基づく第2の電圧値を有する第2のアナログ電圧信号をkビットからなる第2のデジタルデータ信号に変換するA/Dコンバータと、をさらに備え、
前記電圧/電流変換回路に接続された第1の抵抗素子の一端に前記第1のアナログ電圧信号を印加することにより、前記第1のアナログ電圧信号が前記アナログ電流信号に変換され、
第2の抵抗素子の一端に前記アナログ電流信号を流すことにより、前記第2の抵抗素子の一端から前記第2のアナログ電圧信号が引き出され、
前記進角制御回路は、前記内部クロック信号及び前記第2のデジタルデータ信号に基づいて、前記進角制御信号を生成することを特徴とする請求項6に記載のモータドライバ。 - 前記第1の抵抗素子の抵抗値及び前記第2の抵抗素子の抵抗値は可変であって、
前記第1のアナログ電圧信号の前記第1の電圧値と前記第2のアナログ電圧信号の前記第2の電圧値との関係は、前記第1の抵抗素子の抵抗値と前記第2の抵抗素子の抵抗値との比に基づいて、決定されることを特徴とする請求項7に記載のモータドライバ。 - 前記第1のアナログ電圧信号の前記第1の電圧値と前記第2のアナログ電圧信号の前記第2の電圧値との関係が、線形であることを特徴とする請求項8に記載のモータドライバ。
- 前記第1のアナログ電圧信号の前記第1の電圧値と前記第2のアナログ電圧信号の前記第2の電圧値との関係が、非線形であることを特徴とする請求項8に記載のモータドライバ。
- 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の回転数検出回路と、
前記回転数検出回路から出力される前記デジタルデータ信号をアナログ電圧信号に変換するD/Aコンバータと、
前記アナログ電圧信号をアナログ電流信号に変換する電圧/電流変換回路と、
前記周期信号に基づいて、前記モータの実回転速度と目標回転速度とを一致させるように、加速制御パルス信号及び減速制御パルス信号を生成する加速/減速制御パルス信号生成回路と、
前記加速制御パルス信号及び前記減速制御パルス信号に基づいて、前記アナログ電流信号に応じた充放電パルス電流を生成するチャージポンプ回路と、
前記チャージポンプ回路から出力された前記充放電パルス電流を積分して直流電圧化することにより生成されるトルク制御信号に基づいて、前記モータの回転数を制御する速度制御信号を出力する速度制御回路と、
前記速度制御信号に基づいて、前記モータを駆動するための駆動信号を出力するドライバ部と、を備えることを特徴とする速度サーボ付きモータドライバ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009281340A JP2010200599A (ja) | 2009-01-30 | 2009-12-11 | 回転数検出回路及びこれを備えるモータドライバ装置 |
CN201010148584.9A CN101834555B (zh) | 2009-01-30 | 2010-01-28 | 转速检测电路和具有该转速检测电路的电动机驱动器装置 |
US12/696,199 US8274248B2 (en) | 2009-01-30 | 2010-01-29 | Rotation speed detection circuit and motor driver apparatus having the same |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009020132 | 2009-01-30 | ||
JP2009281340A JP2010200599A (ja) | 2009-01-30 | 2009-12-11 | 回転数検出回路及びこれを備えるモータドライバ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010200599A true JP2010200599A (ja) | 2010-09-09 |
Family
ID=42397724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009281340A Pending JP2010200599A (ja) | 2009-01-30 | 2009-12-11 | 回転数検出回路及びこれを備えるモータドライバ装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8274248B2 (ja) |
JP (1) | JP2010200599A (ja) |
CN (1) | CN101834555B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011118804A1 (ja) | 2010-03-26 | 2011-09-29 | 国立大学法人徳島大学 | 新規抗cd98抗体とその用途 |
KR20170016507A (ko) * | 2014-06-25 | 2017-02-13 | 메르크 파텐트 게엠베하 | 유기 전계발광 소자용 재료 |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI488423B (zh) * | 2010-03-02 | 2015-06-11 | Agave Semiconductor Llc | 利用位置校正脈寬調變之無刷式直流馬達控制方法及其所用之積體電路 |
JP5702126B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2015-04-15 | ミネベア株式会社 | モータ制御回路 |
JP5863160B2 (ja) * | 2010-12-21 | 2016-02-16 | ローム株式会社 | 制御回路及びこれを用いたデータ保持装置 |
JP5917294B2 (ja) * | 2012-05-29 | 2016-05-11 | ミネベア株式会社 | モータ駆動回路 |
CN102945652B (zh) * | 2012-11-27 | 2015-07-01 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种解决显示屏显示异常的方法及系统 |
US8908823B2 (en) * | 2013-03-12 | 2014-12-09 | Microchip Technology Incorporated | Digital period divider |
US10072662B2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-09-11 | Regal Beloit America, Inc. | Dynamic speed control for pump motor |
JP2014179508A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置及び基板処理方法 |
EP3100356A1 (en) | 2014-01-31 | 2016-12-07 | Microchip Technology Incorporated | Digital period divider |
JP6921752B2 (ja) * | 2015-10-30 | 2021-08-18 | 三菱電機株式会社 | 電動機、送風機および空気調和機 |
CN106533276B (zh) * | 2016-12-07 | 2019-09-06 | 芯愿景软件有限公司 | 一种伺服电机位置检测的方法及电路 |
KR102654914B1 (ko) * | 2016-12-12 | 2024-04-03 | 현대자동차주식회사 | 진상각 제어기 |
US10469243B2 (en) * | 2017-05-01 | 2019-11-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Communication apparatus, replacement unit, and image forming apparatus |
JP6806748B2 (ja) * | 2018-10-01 | 2021-01-06 | ファナック株式会社 | 通信システム、送信装置、通信方法、および、送信方法 |
CN109302105B (zh) * | 2018-10-12 | 2020-11-06 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电机转子逻辑电平的检测方法、系统和电机 |
JP7189804B2 (ja) * | 2019-02-26 | 2022-12-14 | ローム株式会社 | 発光素子駆動装置、発光素子駆動システム及び発光システム |
TWI777686B (zh) * | 2021-07-23 | 2022-09-11 | 禾一電子科技有限公司 | 電子式旋轉編碼器 |
CN114035624B (zh) * | 2021-11-22 | 2023-06-23 | 北京卫星环境工程研究所 | 一种空间在轨维修用电动工具缓启动控制方法 |
CN116582032B (zh) * | 2023-07-12 | 2023-09-15 | 晶艺半导体有限公司 | 具有超前角的换相控制电路、电机系统及换相控制方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4008425A (en) * | 1975-01-09 | 1977-02-15 | Ampex Corporation | Motor servo system with multiplier means to drive and servo the motor |
JPH04275091A (ja) * | 1991-02-28 | 1992-09-30 | Toshiba Corp | 無整流子電動機の駆動制御装置 |
TW322655B (en) * | 1996-11-22 | 1997-12-11 | Ind Tech Res Inst | The automatic adjust device for driving phase angle |
JP4288851B2 (ja) | 2000-12-27 | 2009-07-01 | パナソニック株式会社 | モータ駆動装置 |
JP3888247B2 (ja) | 2002-07-15 | 2007-02-28 | 松下電器産業株式会社 | モータ駆動装置 |
JP2004166114A (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-10 | Renesas Technology Corp | クロック生成回路 |
US7567047B2 (en) * | 2004-06-30 | 2009-07-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electric motor control strategies for using a low resolution position sensor |
JP4641751B2 (ja) * | 2004-07-23 | 2011-03-02 | ローム株式会社 | ピークホールド回路、それを備えるモータ駆動制御回路、及びそれを備えるモータ装置 |
CN200959583Y (zh) * | 2006-09-04 | 2007-10-10 | 协禧微机电科技(昆山)有限公司 | 交流风扇马达之监控电路 |
JP5125091B2 (ja) | 2006-12-19 | 2013-01-23 | パナソニック株式会社 | モータ駆動装置 |
CN201018440Y (zh) * | 2007-03-16 | 2008-02-06 | 北京中纺锐力机电有限公司 | 开关磁阻电机转子的角位置和转速检测装置 |
-
2009
- 2009-12-11 JP JP2009281340A patent/JP2010200599A/ja active Pending
-
2010
- 2010-01-28 CN CN201010148584.9A patent/CN101834555B/zh active Active
- 2010-01-29 US US12/696,199 patent/US8274248B2/en active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011118804A1 (ja) | 2010-03-26 | 2011-09-29 | 国立大学法人徳島大学 | 新規抗cd98抗体とその用途 |
KR20170016507A (ko) * | 2014-06-25 | 2017-02-13 | 메르크 파텐트 게엠베하 | 유기 전계발광 소자용 재료 |
KR102419246B1 (ko) | 2014-06-25 | 2022-07-08 | 메르크 파텐트 게엠베하 | 유기 전계발광 소자용 재료 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101834555B (zh) | 2014-12-24 |
US8274248B2 (en) | 2012-09-25 |
CN101834555A (zh) | 2010-09-15 |
US20100195784A1 (en) | 2010-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010200599A (ja) | 回転数検出回路及びこれを備えるモータドライバ装置 | |
US6621242B2 (en) | Motor speed control circuit having a synchronous PWM signal | |
JP2001074503A (ja) | エンコーダ及びモータ駆動装置 | |
US7397237B2 (en) | Determining the position of the rotor in an electric motor | |
JP2007151356A (ja) | モータ制御回路及びモータ制御方法 | |
JP6300371B2 (ja) | モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法 | |
JP2009095154A (ja) | モータ制御装置とその速度検出方法 | |
JP7171321B2 (ja) | モータ駆動装置およびモータ駆動方法 | |
SU629868A3 (ru) | Устройство дл управлени упаковочной машиной циклического действи | |
JP2002017097A (ja) | 3相ブラシレスモータの回転速度検出装置 | |
JP3676350B2 (ja) | モータ速度制御装置及び方法 | |
JPH11178380A (ja) | モータ速度制御装置 | |
US5808436A (en) | Starting circuit and starting method for a brushless motor | |
JP5715808B2 (ja) | モータ制御回路 | |
JP3815238B2 (ja) | モータの回転制御方法 | |
JP2007336653A (ja) | モータの速度制御回路 | |
JPH04304191A (ja) | ブラシレスモータ駆動回路 | |
RU113095U1 (ru) | Стабилизированный электропривод | |
JPH09322578A (ja) | モータの速度制御信号発生回路 | |
JP4067616B2 (ja) | モータ速度制御装置 | |
RU2310971C1 (ru) | Синхронно-синфазный электропривод | |
JP3294644B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP2000060177A (ja) | Dcブラシレスモータの速度制御装置 | |
KR101121326B1 (ko) | 전자식 가버너 | |
JPS6227036Y2 (ja) |