JP2016154422A - Motor drive controller, and control method for motor drive controller - Google Patents

Motor drive controller, and control method for motor drive controller Download PDF

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秀平 西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive controller capable of driving a motor stably and with high drive efficiency.SOLUTION: A motor drive controller 1 includes a control circuit unit 3 for generating a drive control signal Sd for driving a motor 20 on the basis of a Hall signal Hu corresponding to the motor's rotation position, an FG signal Sf generated by using an FG pattern 4a, and a target speed signal CLK. The control circuit unit 3 generates a torque instruction signal St for controlling the motor 20 so as to the follow target speed, according to a result of comparing the FG signal Sf with the target speed signal CLK. The control circuit unit 3 generates a pulse signal that corresponds to the target speed signal CLK and has a period shorter than that of the target speed signal CLK, and estimates the motor's rotation position on the basis of the pulse signal's number of pulses from reference timing acquired on the basis of the Hall signal Hu and the FG signal Sf. The control circuit unit 3 generates the drive control signal Sd on the basis of an estimation result on the rotation position and the torque instruction signal St.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法に関し、特にロータの回転数に対応するFG信号に基づいてモータの駆動を制御するモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a motor drive control device and a control method for the motor drive control device, and more particularly to a motor drive control device that controls the drive of a motor based on an FG signal corresponding to the rotational speed of a rotor, and a control method for the motor drive control device. .

モータ駆動制御装置によるモータ(例えば、ファンモータや扇風機用のモータとして使用されるブラシレスDCモータなど)の回転速度の制御方式として、外部から目標速度信号を入力し、モータの回転速度信号がそれに追従するように制御を行うものがある。この制御は、フィードバック制御と呼ばれる。フィードバック制御では、目標速度信号と回転速度信号の周期(モータの速度)と位相とを検出して、PI(D)制御器によってモータ出力指令であるトルク指令値を生成している。   As a method for controlling the rotational speed of a motor (for example, a brushless DC motor used as a fan motor or a fan motor) by a motor drive control device, a target speed signal is input from the outside, and the rotational speed signal of the motor follows it. There is something that controls to do. This control is called feedback control. In the feedback control, the cycle (motor speed) and phase of the target speed signal and rotation speed signal are detected, and a torque command value that is a motor output command is generated by the PI (D) controller.

また、モータのステータコイルに正弦波状の電流を流すため、ロータ位置の角度情報に応じて各相のステータコイルに印加する電圧指令を演算、又は変換して求めるものがある。このような制御方式では、その電圧指令とトルク指令値とに応じて駆動データが生成される。そして、パルス幅変調(PWM)により、駆動データに比例したDuty比でパワー素子をスイッチングして、モータのステータコイルに電圧が印加される。   In addition, in order to flow a sinusoidal current to the stator coil of the motor, there is one that calculates or converts a voltage command to be applied to the stator coil of each phase according to the angle information of the rotor position. In such a control method, drive data is generated according to the voltage command and the torque command value. The power element is switched at a duty ratio proportional to drive data by pulse width modulation (PWM), and a voltage is applied to the stator coil of the motor.

正弦波駆動を行うには、ロータ位置の角度を高分解能で得る必要がある。下記特許文献1には、電気角60度相当になるホールセンサの位置信号の信号変化周期を測定して、測定した周期の長さに基づいて逓倍クロックを生成するパルス生成回路を設けたインバータ装置の構成が開示されている。特許文献1には、位置信号の変化点を基準に逓倍クロックのパルス数をカウントして、位置信号の検出分解能である電気角60度よりも高分解能にロータ位置を推定することが開示されている。   In order to perform sinusoidal driving, it is necessary to obtain the rotor position angle with high resolution. The following Patent Document 1 discloses an inverter device provided with a pulse generation circuit that measures a signal change period of a position signal of a Hall sensor corresponding to an electrical angle of 60 degrees and generates a multiplied clock based on the measured period length. The configuration is disclosed. Patent Document 1 discloses that the number of multiplied clock pulses is counted based on the change point of the position signal, and the rotor position is estimated with a higher resolution than the electrical angle of 60 degrees, which is the detection resolution of the position signal. Yes.

特許第3500328号公報Japanese Patent No. 3500348

しかしながら、上述の特許文献1に記載されているような方法では、次のような問題がある。すなわち、ホールセンサから出力される位置信号には、ホールセンサが配置されている位置のずれや特性のばらつきによる誤差が含まれている。ホール信号周期は、モータが一定速度で回転していても微小変動し、一定周期ではない。そのため、ホール信号に基づいてロータ位置の角度情報を生成すると、正弦波駆動信号に位相ずれ、歪み、振動等が生じる可能性がある。正弦波駆動信号の位相ずれ、歪み、振動等は、駆動効率の著しい低下、モータの発生トルクの著しい低下、及びモータの回転ムラの悪化等を引き起こす可能性がある。   However, the method described in Patent Document 1 described above has the following problems. That is, the position signal output from the hall sensor includes an error due to a shift in the position where the hall sensor is disposed or a variation in characteristics. The hall signal cycle fluctuates even if the motor rotates at a constant speed, and is not a constant cycle. Therefore, when the angle information of the rotor position is generated based on the Hall signal, there is a possibility that phase shift, distortion, vibration, etc. occur in the sine wave drive signal. A phase shift, distortion, vibration, or the like of the sine wave drive signal may cause a significant decrease in drive efficiency, a significant decrease in torque generated by the motor, and a deterioration in rotation unevenness of the motor.

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、モータを安定して高い駆動効率で駆動可能なモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive control device capable of stably driving a motor with high drive efficiency and a control method for the motor drive control device. Yes.

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、ロータの磁極を検出する位置検出器によって生成されたモータの回転位置に対応する位置信号に基づいてモータを駆動させるモータ駆動制御装置は、FGパターンを用いてロータの回転数に対応するFG信号を生成するFG信号生成部と、位置信号と、FG信号と、目標速度信号とに基づいて、モータが目標速度信号に対応する目標速度に追従するように駆動制御信号を生成する制御回路部と、制御回路部から出力された駆動制御信号に基づいて、モータに駆動電圧信号を出力するモータ駆動部とを備え、制御回路部は、FG信号と目標速度信号との比較結果に応じて、モータを目標速度に追従するように制御するトルク指令信号を生成し、位置信号とFG信号とに基づいて求めた基準タイミングからの、目標速度信号に対応し目標速度信号よりも周期が短いパルス信号のパルス数に基づいて、モータの回転位置を推定し、モータの回転位置の推定結果とトルク指令信号とに基づいて、駆動制御信号を生成する。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a motor drive control device for driving a motor based on a position signal corresponding to a rotational position of a motor generated by a position detector that detects a magnetic pole of a rotor is The motor follows the target speed corresponding to the target speed signal based on the FG signal generation unit that generates the FG signal corresponding to the rotational speed of the rotor using the pattern, the position signal, the FG signal, and the target speed signal. A control circuit unit that generates a drive control signal, and a motor drive unit that outputs a drive voltage signal to the motor based on the drive control signal output from the control circuit unit. The reference value obtained based on the position signal and the FG signal is generated based on the comparison result between the motor and the target speed signal, and a torque command signal for controlling the motor to follow the target speed is generated. Based on the number of pulses of a pulse signal corresponding to the target speed signal and having a shorter cycle than the target speed signal, the rotational position of the motor is estimated based on the estimation result of the rotational position of the motor and the torque command signal. Generate a drive control signal.

好ましくは、パルス信号は、目標速度信号が所定数に分割されて生成された信号である。   Preferably, the pulse signal is a signal generated by dividing the target speed signal into a predetermined number.

好ましくは、制御回路部は、モータの各相の誘起電圧のゼロクロス点と、FGパターンによって生成されたFG信号のゼロクロス点とが一致することを利用して、位置信号とFG信号とに基づいて基準タイミングを求める。   Preferably, the control circuit unit uses the fact that the zero cross point of the induced voltage of each phase of the motor matches the zero cross point of the FG signal generated by the FG pattern, based on the position signal and the FG signal. Find the reference timing.

好ましくは、制御回路部は、位置信号、目標速度信号、及びFG信号が入力され、推定したモータの回転位置に対応するロータ位置情報を出力するロータ位置推定回路と、ロータ位置推定回路から出力されたロータ位置情報が入力され、ロータ位置情報に基づいて駆動制御信号を生成する正弦波生成回路とを有する。   Preferably, the control circuit unit receives the position signal, the target speed signal, and the FG signal, and outputs the rotor position information corresponding to the estimated rotational position of the motor and the rotor position estimation circuit. And a sine wave generation circuit for generating a drive control signal based on the rotor position information.

好ましくは、モータ駆動制御装置は、相電流を検出する電流検出器と、電流検出器で検出された相電流と、パルス信号と、FG信号とに基づいて進角情報を生成する位相差検出器とをさらに備え、制御回路部は、進角情報に基づいて、モータの進角を制御する。   Preferably, the motor drive control device includes a current detector that detects a phase current, a phase current detected by the current detector, a pulse signal, and a phase difference detector that generates advance angle information based on an FG signal. The control circuit unit controls the advance angle of the motor based on the advance angle information.

好ましくは、位相差検出器は、相電流を検出している相の誘起電圧のゼロクロス点と一致するFG信号のゼロクロス点を基準として、相電流のゼロクロス点までのパルス信号のパルス数を計測し、求めた位相誤差がゼロになるように位相制御を行うことにより、進角情報を生成する。   Preferably, the phase difference detector measures the number of pulses of the pulse signal up to the zero cross point of the phase current with reference to the zero cross point of the FG signal that matches the zero cross point of the induced voltage of the phase detecting the phase current. The advance angle information is generated by performing phase control so that the obtained phase error becomes zero.

この発明の他の局面に従うと、ロータの磁極を検出する位置検出器によって生成されたモータの回転位置に対応する位置信号に基づいてモータを駆動させるモータ駆動制御装置の制御方法であって、FGパターンを用いてロータの回転数に対応するFG信号を生成するFG信号生成部と、位置信号と、FG信号と、目標速度信号とに基づいて、モータが目標速度信号に対応する目標速度に追従するように駆動制御信号を生成する制御回路部と、制御回路部から出力された駆動制御信号に基づいて、モータに駆動電圧信号を出力するモータ駆動部とを備えるモータ駆動制御装置の制御方法は、制御回路部に入力されたFG信号と目標速度信号との比較結果に応じて、モータを目標速度に追従するように制御するトルク指令信号を生成する生成ステップと、制御回路部に入力された位置信号とFG信号とに基づいて求めた基準タイミングからの、目標速度信号に対応し目標速度信号よりも周期が短いパルス信号のパルス数に基づいて、モータの回転位置を推定する推定ステップと、モータの回転位置の推定結果とトルク指令信号とに基づいて、駆動制御信号を制御回路部から出力させる出力制御ステップとを有する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a motor drive control device that drives a motor based on a position signal corresponding to a rotational position of the motor generated by a position detector that detects a magnetic pole of a rotor, The motor follows the target speed corresponding to the target speed signal based on the FG signal generation unit that generates the FG signal corresponding to the rotational speed of the rotor using the pattern, the position signal, the FG signal, and the target speed signal. A control method for a motor drive control device comprising: a control circuit unit that generates a drive control signal, and a motor drive unit that outputs a drive voltage signal to a motor based on the drive control signal output from the control circuit unit. And a generation command for generating a torque command signal for controlling the motor to follow the target speed in accordance with a comparison result between the FG signal input to the control circuit unit and the target speed signal. Based on the number of pulses of the pulse signal corresponding to the target speed signal and having a shorter period than the target speed signal from the reference timing obtained based on the position signal and the FG signal input to the control circuit unit, An estimation step for estimating the rotational position of the motor, and an output control step for outputting a drive control signal from the control circuit unit based on the estimation result of the rotational position of the motor and the torque command signal.

これらの発明に従うと、FG信号と目標速度信号との比較結果に応じたトルク指令信号と、位置信号とFG信号とに基づいて求めた基準タイミングからのパルス信号のパルス数に基づいて推定したモータの回転位置とに基づいて、駆動制御信号が生成される。したがって、ホールセンサが配置されている位置のずれや特性のばらつきによる誤差の影響を受けにくく、モータを安定して高い駆動効率で駆動可能なモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することができる。   According to these inventions, the motor is estimated based on the number of pulses of the pulse signal from the reference timing obtained based on the torque command signal corresponding to the comparison result between the FG signal and the target speed signal, and the position signal and the FG signal. A drive control signal is generated on the basis of the rotational position. Therefore, a motor drive control device and a control method for the motor drive control device are provided that are less susceptible to errors due to the displacement of the position at which the Hall sensor is arranged and the variation in characteristics, and that can drive the motor stably and with high drive efficiency. can do.

本発明の実施の形態の1つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the motor drive control apparatus in one of embodiment of this invention. 本実施の形態に係るモータ駆動制御装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the motor drive control apparatus which concerns on this Embodiment. パルス信号とFG信号と誘起電圧との関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship between a pulse signal, FG signal, and an induced voltage. ホール信号とFG信号と誘起電圧との関係を示す第1のタイミングチャートである。It is a 1st timing chart which shows the relationship between a Hall signal, FG signal, and an induced voltage. ホール信号とFG信号と誘起電圧との関係を示す第2のタイミングチャートである。It is a 2nd timing chart which shows the relationship between a Hall signal, FG signal, and an induced voltage. ロータ位置推定回路におけるロータ位置情報の生成に関する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process regarding the production | generation of the rotor position information in a rotor position estimation circuit. 速度・位相ロック判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a speed / phase lock determination process. 目標速度信号の分割処理を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the division process of a target speed signal. 目標速度信号の分割処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the division | segmentation process of a target speed signal. 回転方向による基準タイミング生成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the reference timing production | generation process by a rotation direction. ロータ位置情報の生成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the production | generation process of rotor position information. 本実施の形態の一変形例に係るモータ駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the motor drive control apparatus which concerns on the modification of this Embodiment. パルス信号とFG信号と誘起電圧と相電流との関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship between a pulse signal, FG signal, an induced voltage, and a phase current. 本変形例に係るロータ位置情報の生成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the production | generation process of the rotor position information which concerns on this modification. ロータ位置情報の生成処理に関する動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the operation | movement regarding the production | generation process of rotor position information.

以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動制御装置について説明する。   Hereinafter, a motor drive control device according to an embodiment of the present invention will be described.

[実施の形態]   [Embodiment]

図1は、本発明の実施の形態の1つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a motor drive control device according to one embodiment of the present invention.

図1に示すように、モータ駆動制御装置1は、ブラシレスモータ20(以下、単にモータ20という)を例えば正弦波駆動により駆動させるように構成されている。本実施の形態において、モータ20は、例えば3相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置1は、モータ20に正弦波駆動信号を出力してモータ20の電機子コイルLu,Lv,Lwに周期的に正弦波状の駆動電流を流すことで、モータ20を回転させる。   As shown in FIG. 1, the motor drive control device 1 is configured to drive a brushless motor 20 (hereinafter simply referred to as a motor 20) by, for example, sinusoidal drive. In the present embodiment, the motor 20 is, for example, a three-phase brushless motor. The motor drive control device 1 rotates the motor 20 by outputting a sine wave drive signal to the motor 20 and periodically passing a sine wave drive current through the armature coils Lu, Lv, Lw of the motor 20.

モータ駆動制御装置1は、インバータ回路2a及びプリドライブ回路2bを有するモータ駆動部2と、制御回路部3と、FG信号生成部4とを有している。なお、図1に示されている構成要素は、モータ駆動制御装置1全体の一部であり、モータ駆動制御装置1は、図1に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。   The motor drive control device 1 includes a motor drive unit 2 including an inverter circuit 2a and a predrive circuit 2b, a control circuit unit 3, and an FG signal generation unit 4. The components shown in FIG. 1 are a part of the entire motor drive control device 1, and the motor drive control device 1 has other components in addition to those shown in FIG. It may be.

本実施の形態において、モータ駆動制御装置1は、その全部がパッケージ化された集積回路装置(IC)である。なお、モータ駆動制御装置1の一部が1つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒にモータ駆動制御装置1の全部又は一部がパッケージ化されて1つの集積回路装置が構成されていてもよい。   In the present embodiment, the motor drive control device 1 is an integrated circuit device (IC) that is entirely packaged. A part of the motor drive control device 1 may be packaged as one integrated circuit device, or all or part of the motor drive control device 1 is packaged together with other devices as one integrated circuit device. A circuit device may be configured.

インバータ回路2aは、プリドライブ回路2bとともに、モータ駆動部2を構成する。インバータ回路2aは、プリドライブ回路2bから出力された出力信号に基づいてモータ20に駆動信号を出力し、モータ20が備える電機子コイルLu,Lv,Lwに通電する。インバータ回路2aは、例えば、直流電源Vccの両端に設けられた2つのスイッチ素子の直列回路の対が、電機子コイルLu,Lv,Lwの各相(U相、V相、W相)に対してそれぞれ配置されて構成されている。2つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ20の各相の端子が接続されている。   The inverter circuit 2a constitutes the motor driving unit 2 together with the pre-drive circuit 2b. The inverter circuit 2a outputs a drive signal to the motor 20 based on the output signal output from the pre-drive circuit 2b, and energizes the armature coils Lu, Lv, Lw included in the motor 20. In the inverter circuit 2a, for example, a pair of series circuits of two switch elements provided at both ends of the DC power supply Vcc is connected to each phase (U phase, V phase, W phase) of the armature coils Lu, Lv, Lw. Are arranged and configured. In each pair of two switch elements, a terminal of each phase of the motor 20 is connected to a connection point between the switch elements.

プリドライブ回路2bは、制御回路部3による制御に基づいて、インバータ回路2aを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路2aに出力する。プリドライブ回路2bは、駆動制御信号Sdに基づいて出力信号を生成する。出力信号としては、例えば、インバータ回路2aの各スイッチ素子に対応するVuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlの6種類が出力される。これらの出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、モータ20に駆動信号が出力されてモータ20の各相に電力が供給される。   The pre-drive circuit 2b generates an output signal for driving the inverter circuit 2a based on the control by the control circuit unit 3, and outputs the output signal to the inverter circuit 2a. The pre-drive circuit 2b generates an output signal based on the drive control signal Sd. As output signals, for example, six types of Vuu, Vul, Vvu, Vvl, Vwu, and Vwl corresponding to each switch element of the inverter circuit 2a are output. By outputting these output signals, the switch elements corresponding to the respective output signals are turned on and off, a drive signal is output to the motor 20, and power is supplied to each phase of the motor 20.

本実施の形態において、制御回路部3は、モータ20を駆動させるための駆動制御信号Sdをモータ駆動部2に出力してモータ駆動部2を制御することで、モータ20の駆動制御を行う。   In the present embodiment, the control circuit unit 3 controls the motor drive unit 2 by controlling the motor drive unit 2 by outputting a drive control signal Sd for driving the motor 20 to the motor drive unit 2.

[制御回路部3の構成及び動作の説明]   [Description of Configuration and Operation of Control Circuit Section 3]

図2は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置1の回路構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the motor drive control device 1 according to the present embodiment.

制御回路部3には、ホール信号Hu,Hv,Hwと、FG信号Sfと、目標速度信号CLKと、スタート信号Ssとが入力される。制御回路部3は、ホール信号Hu,Hv,Hwと、FG信号Sfと、目標速度信号CLKと、スタート信号Ssとに基づいて、駆動制御信号Sdをプリドライブ回路2bに出力する。制御回路部3は、モータ20が目標速度信号CLKに対応する目標速度に追従するように駆動制御信号Sdをモータ駆動部2に出力することで、モータ20の回転制御を行う。モータ駆動部2は、駆動制御信号Sdに基づいて、モータ20に正弦波駆動信号を出力し、モータ20を駆動させる。   Hall signals Hu, Hv, Hw, FG signal Sf, target speed signal CLK, and start signal Ss are input to the control circuit unit 3. The control circuit unit 3 outputs a drive control signal Sd to the pre-drive circuit 2b based on the hall signals Hu, Hv, Hw, the FG signal Sf, the target speed signal CLK, and the start signal Ss. The control circuit unit 3 controls the rotation of the motor 20 by outputting a drive control signal Sd to the motor drive unit 2 so that the motor 20 follows the target speed corresponding to the target speed signal CLK. The motor drive unit 2 outputs a sine wave drive signal to the motor 20 based on the drive control signal Sd to drive the motor 20.

目標速度信号CLKは、例えば、モータ駆動制御装置1の外部の上位装置50のクロック端子から出力されたクロック信号である。目標速度信号CLKは、モータ20の目標回転速度に対応する周期の信号である。換言すると、目標速度信号CLKは、モータ20の回転速度の目標値に対応する情報である。   The target speed signal CLK is, for example, a clock signal output from the clock terminal of the host device 50 outside the motor drive control device 1. The target speed signal CLK is a signal having a cycle corresponding to the target rotational speed of the motor 20. In other words, the target speed signal CLK is information corresponding to the target value of the rotational speed of the motor 20.

スタート信号Ssは、上位装置50のスタート端子から出力された信号である。スタート信号Ssは、モータ20の駆動制御を行うか、駆動制御を行わないスタンバイ状態とするかを設定するための信号である。スタート信号Ssは、例えば、Lowで駆動開始、Highで駆動停止(スタンバイ状態)を示す信号である。   The start signal Ss is a signal output from the start terminal of the host device 50. The start signal Ss is a signal for setting whether to perform drive control of the motor 20 or to set a standby state in which drive control is not performed. The start signal Ss is, for example, a signal indicating that driving is started at Low and driving is stopped (Standby state) at High.

また、本実施の形態において、制御回路部3には、3つのホール信号(位置信号の一例)Hu,Hv,Hwが入力される。ホール信号Hu,Hv,Hwは、例えば、モータ20に配置された3つのホール(HALL)素子(位置検出器の一例)25u,25v,25wの出力信号である。   In the present embodiment, three Hall signals (an example of position signals) Hu, Hv, and Hw are input to the control circuit unit 3. The hall signals Hu, Hv, and Hw are output signals of, for example, three hall (HALL) elements (an example of a position detector) 25u, 25v, and 25w arranged in the motor 20.

3つのホール素子25u,25v,25w(以下、これらをまとめてホール素子25ということがある)は、例えば、互いに略等間隔(隣り合うものと電気角でプラスマイナス120度の間隔)でモータ20のロータの回りに配置されている。ホール素子25u,25v,25wは、それぞれ、ロータの磁極を検出してホール信号Hu,Hv,Hwを生成し、出力する。すなわち、ホール信号は、モータ20の回転位置(ロータの位置)に対応する信号である。   The three Hall elements 25u, 25v, and 25w (hereinafter, these may be collectively referred to as the Hall element 25) are, for example, substantially equal to each other (at intervals of plus or minus 120 degrees in electrical angle with those adjacent to each other). It is arranged around the rotor. The hall elements 25u, 25v, and 25w respectively detect the magnetic poles of the rotor, generate hall signals Hu, Hv, and Hw and output them. That is, the hall signal is a signal corresponding to the rotational position (rotor position) of the motor 20.

また、制御回路部3には、モータ20の回転状態に関するFG信号Sfが入力される。FG信号Sfは、FG信号生成部4により生成された、ロータの回転数に対応する信号である。本実施の形態において、モータ20のロータの側にある基板には、FG信号Sfを生成するためのコイルパターンであるFGパターン4aが形成されている。FG信号生成部4は、FGパターン4aの誘起電圧に従って、FG信号Sfを生成する。   In addition, the FG signal Sf regarding the rotation state of the motor 20 is input to the control circuit unit 3. The FG signal Sf is a signal corresponding to the rotational speed of the rotor, generated by the FG signal generator 4. In the present embodiment, an FG pattern 4a that is a coil pattern for generating the FG signal Sf is formed on the substrate on the rotor side of the motor 20. The FG signal generation unit 4 generates the FG signal Sf according to the induced voltage of the FG pattern 4a.

なお、上位装置50から制御回路部3には、例えばブレーキ信号や回転方向設定信号などが入力されるが、それらの図示は省略している。   Note that, for example, a brake signal and a rotation direction setting signal are input from the host device 50 to the control circuit unit 3, but these are not shown.

本実施の形態において、制御回路部3は、PID制御回路31と、正弦波生成回路32と、ロータ位置推定回路33とを含んでいる。各回路は、デジタル回路である。   In the present embodiment, the control circuit unit 3 includes a PID control circuit 31, a sine wave generation circuit 32, and a rotor position estimation circuit 33. Each circuit is a digital circuit.

PID制御回路31は、PID(Proportional−Integral−Derivative)制御を行う、速度フィードバック制御回路として機能する。PID制御回路31は、目標速度信号CLKとFG信号Sfとの比較結果に応じて、モータ20を目標速度に追従するように制御するトルク指令信号Stを生成する。すなわち、PID制御回路31は、モータ20の速度誤差と位相誤差とを検出し、モータ20が目標速度に追従するように、トルク指令信号Stを生成する。速度フィードバック制御によりロータの回転数が安定した場合、目標速度信号CLKとFG信号Sfとの位相関係が変化しないように制御が行われる。なお、PID制御回路31は、フィードバック制御回路の具体例であって、制御回路部3はPID制御を行うものに限定されない。   The PID control circuit 31 functions as a speed feedback control circuit that performs PID (Proportional-Integral-Derivative) control. The PID control circuit 31 generates a torque command signal St that controls the motor 20 to follow the target speed in accordance with the comparison result between the target speed signal CLK and the FG signal Sf. That is, the PID control circuit 31 detects a speed error and a phase error of the motor 20 and generates a torque command signal St so that the motor 20 follows the target speed. When the rotational speed of the rotor is stabilized by speed feedback control, control is performed so that the phase relationship between the target speed signal CLK and the FG signal Sf does not change. The PID control circuit 31 is a specific example of a feedback control circuit, and the control circuit unit 3 is not limited to the one that performs PID control.

ロータ位置推定回路33には、ホール信号Hu,Hv,Hwと、目標速度信号CLKと、FG信号Sfとが入力される。ロータ位置推定回路33は、入力された信号に基づいて、ロータ位置情報Spを生成する。   The hall signal Hu, Hv, Hw, the target speed signal CLK, and the FG signal Sf are input to the rotor position estimation circuit 33. The rotor position estimation circuit 33 generates rotor position information Sp based on the input signal.

正弦波生成回路32には、ロータ位置情報Spとトルク指令信号Stとが入力される。正弦波生成回路32は、ロータ位置情報Spとトルク指令信号Stとに基づいて、駆動制御信号Sdを生成する。   The sine wave generation circuit 32 receives the rotor position information Sp and the torque command signal St. The sine wave generation circuit 32 generates a drive control signal Sd based on the rotor position information Sp and the torque command signal St.

ここで、ロータ位置推定回路33は、次のようにしてロータ位置情報Spを推定する。ロータ位置推定回路33は、ホール信号Hu、Hv、HwとFG信号Sfとの関係性に基づいて、基準タイミングを求める。そして、目標速度信号CLKに対応するパルス信号CLK_16の、基準タイミングからのパルス数をカウントする。そして、パルス信号CLK_16のパルス数のカウント結果に基づいて、ロータ位置情報Spを生成する。   Here, the rotor position estimation circuit 33 estimates the rotor position information Sp as follows. The rotor position estimation circuit 33 obtains the reference timing based on the relationship between the hall signals Hu, Hv, Hw and the FG signal Sf. Then, the number of pulses from the reference timing of the pulse signal CLK_16 corresponding to the target speed signal CLK is counted. Then, the rotor position information Sp is generated based on the count result of the number of pulses of the pulse signal CLK_16.

パルス信号CLK_16は、目標速度信号CLKよりも周期が短いクロック信号である。パルス信号CLK_16は、目標速度信号CLKのパルスを所定数に分割(例えば、16分割)した信号である。なお、分割数は任意に選ぶことができる。   The pulse signal CLK_16 is a clock signal having a shorter cycle than the target speed signal CLK. The pulse signal CLK_16 is a signal obtained by dividing the pulse of the target speed signal CLK into a predetermined number (for example, 16 divisions). The number of divisions can be arbitrarily selected.

本実施の形態において、以下の説明では、モータ20の極数を10極、目標速度信号CLKを45p/r(モータ1回転あたり45パルス)、FG信号Sfも45p/rとする。   In the present embodiment, in the following description, the number of poles of the motor 20 is 10, the target speed signal CLK is 45 p / r (45 pulses per motor rotation), and the FG signal Sf is also 45 p / r.

パルス信号CLK_16は、目標速度信号CLKを内挿により16分割して得られる、720p/rのクロック信号である。分割後のパルス信号CLK_16は、1パルスが機械角で0.5度、電気角で2.5度に対応する情報となる。   The pulse signal CLK_16 is a 720 p / r clock signal obtained by dividing the target speed signal CLK into 16 by interpolation. The divided pulse signal CLK_16 is information corresponding to one pulse of 0.5 degrees in mechanical angle and 2.5 degrees in electrical angle.

図3は、パルス信号CLK_16とFG信号Sfと誘起電圧との関係を示すタイミングチャートである。   FIG. 3 is a timing chart showing the relationship among the pulse signal CLK_16, the FG signal Sf, and the induced voltage.

図3においては、上段から順に、モータ20の誘起電圧(5p/r)の波形とFGパターンの誘起電圧(45p/r)の波形、FG信号Sf、パルス信号CLK_16が示されている。   In FIG. 3, the waveform of the induced voltage (5p / r) of the motor 20, the waveform of the induced voltage (45p / r) of the FG pattern, the FG signal Sf, and the pulse signal CLK_16 are shown in order from the top.

モータ20の誘起電圧のゼロクロスとFGパターンの誘起電圧とのゼロクロスが一致している場合、FG信号Sfからは、各相の誘起電圧のゼロクロスのタイミングを基準タイミングとして検出することができる。また、ロータの回転数が安定しているときは、目標速度信号CLKとFG信号Sfとの位相関係が変化しないように制御されているため、パルス信号CLK_16をモータ20のロータの回転位置に関する位置情報として使用することができる。すなわち、ロータの位置検出には、FG信号Sfとパルス信号CLK_16が用いられる。   When the zero cross of the induced voltage of the motor 20 and the induced voltage of the FG pattern match, the timing of the zero cross of the induced voltage of each phase can be detected from the FG signal Sf as the reference timing. Further, when the rotational speed of the rotor is stable, the phase relationship between the target speed signal CLK and the FG signal Sf is controlled so as not to change, so that the pulse signal CLK_16 is a position related to the rotational position of the rotor of the motor 20. Can be used as information. That is, the FG signal Sf and the pulse signal CLK_16 are used for rotor position detection.

具体的には、FG信号Sfから誘起電圧のゼロクロス点(基準タイミング)を検出し、そこからのパルス信号CLK_16のパルスの数に基づいて、位置検出を行うことができる。例えば、U相の誘起電圧の立ち上がり時のゼロクロス点を基準タイミング(図3において時刻T1)としたとき、この基準からパルス信号CLK_16が1パルスくるたびに、モータ20が電気角で2.5度進んだと推定できる。例えば、時刻T1からパルス信号CLK_16が144パルスだけ経過した時刻T2においては、モータ20が電気角で360度進んだと推定できる。制御回路部3は、このようにして推定した結果に基づいて、正弦波駆動による通電タイミングを生成する。   Specifically, a zero cross point (reference timing) of the induced voltage is detected from the FG signal Sf, and position detection can be performed based on the number of pulses of the pulse signal CLK_16 therefrom. For example, when the zero-cross point at the rising edge of the U-phase induced voltage is set as a reference timing (time T1 in FIG. 3), every time the pulse signal CLK_16 comes from this reference, the motor 20 has an electrical angle of 2.5 degrees. It can be estimated that it has advanced. For example, it can be estimated that the motor 20 has advanced 360 degrees in electrical angle at time T2 when the pulse signal CLK_16 has elapsed by 144 pulses from time T1. The control circuit unit 3 generates energization timing by sine wave driving based on the estimation result.

モータ20の着磁の仕様やホール素子25u,25v,25wの位置等によっては、各相の誘起電圧のゼロクロス点と実際のロータの回転位相とが一致しない場合がある。本実施の形態においては、各相の誘起電圧のゼロクロス点とFGパターン4aによって生成されたFG信号Sfのゼロクロス点とが一致することを利用して、実際のロータの回転位相に対応した基準タイミングを求めることができる。   Depending on the magnetization specifications of the motor 20, the positions of the Hall elements 25u, 25v, 25w, etc., the zero-cross point of the induced voltage in each phase may not match the actual rotational phase of the rotor. In this embodiment, the reference timing corresponding to the actual rotational phase of the rotor is utilized by utilizing the fact that the zero cross point of the induced voltage of each phase matches the zero cross point of the FG signal Sf generated by the FG pattern 4a. Can be requested.

図4は、ホール信号HuとFG信号Sfと誘起電圧との関係を示す第1のタイミングチャートである。図5は、ホール信号HuとFG信号Sfと誘起電圧との関係を示す第2のタイミングチャートである。   FIG. 4 is a first timing chart showing the relationship among the Hall signal Hu, the FG signal Sf, and the induced voltage. FIG. 5 is a second timing chart showing the relationship among the Hall signal Hu, the FG signal Sf, and the induced voltage.

図4には、回転方向設定がL(Low)である場合の例が示されている。図5には、回転方向設定がH(High)である場合の例が示されている。   FIG. 4 shows an example in which the rotation direction setting is L (Low). FIG. 5 shows an example in which the rotation direction setting is H (High).

図4及び図5においては、上段から順に、モータ20の誘起電圧(5p/r)の波形とFGパターンの誘起電圧(45p/r)の波形、FG信号Sf、ホール信号Huが示されている。   4 and 5, in order from the top, the waveform of the induced voltage (5 p / r) of the motor 20, the waveform of the induced voltage (45 p / r) of the FG pattern, the FG signal Sf, and the Hall signal Hu are shown. .

図4及び図5に示されるように、誘起電圧のゼロクロスと、FG信号Sfのゼロクロスとが一致するように構成されている。正弦波駆動方式では、常時通電するため、誘起電圧を検出することができないが、ホール信号Hu,Hv,HwとFG信号Sfとから、各相の誘起電圧のゼロクロスのタイミングを検出することが可能である。   As shown in FIGS. 4 and 5, the zero cross of the induced voltage and the zero cross of the FG signal Sf are configured to coincide with each other. In the sine wave drive method, the induced voltage cannot be detected because it is always energized, but the zero cross timing of the induced voltage of each phase can be detected from the Hall signals Hu, Hv, Hw and the FG signal Sf. It is.

例えば、ホール信号Huの立下りエッジでリセットし、FG信号Sfのエッジをカウントするカウンタ回路を構成したとすると、次のように、モータ20の誘起電圧のゼロクロスのタイミングを推測できる。   For example, assuming that a counter circuit is configured to reset at the falling edge of the Hall signal Hu and count the edges of the FG signal Sf, the timing of the zero cross of the induced voltage of the motor 20 can be estimated as follows.

すなわち、図4に示されるように、回転方向設定がL(Low)のときは、U相誘起電圧の立ち上がりゼロクロスはt17と、立下りゼロクロスはt8とそれぞれ推測される。V相誘起電圧の立ち上がりゼロクロスはt5と、立下りゼロクロスはt14とそれぞれ推測される。W相誘起電圧の立ち上がりゼロクロスはt11、立下りゼロクロスはt2とそれぞれ推測される。   That is, as shown in FIG. 4, when the rotational direction setting is L (Low), the rising zero cross of the U-phase induced voltage is estimated as t17, and the falling zero cross is estimated as t8. The rising zero cross of the V-phase induced voltage is estimated as t5, and the falling zero cross is estimated as t14. It is estimated that the rising zero cross of the W-phase induced voltage is t11 and the falling zero cross is t2.

図5に示されるように、回転方向設定=H(High)のときは、U相誘起電圧の立ち上がりゼロクロスはs11と、立下りゼロクロスはs2とそれぞれ推測される。V相誘起電圧の立ち上がりゼロクロスはs17と、立下りゼロクロスはs8とそれぞれ推測される。W相誘起電圧の立ち上がりゼロクロスはs5と、立下りゼロクロスはs14とそれぞれ推測される。   As shown in FIG. 5, when the rotational direction setting = H (High), the rising zero cross of the U-phase induced voltage is estimated as s11, and the falling zero cross is estimated as s2. The rising zero cross of the V-phase induced voltage is estimated as s17, and the falling zero cross is estimated as s8. The rising zero cross of the W-phase induced voltage is estimated as s5, and the falling zero cross is estimated as s14.

なお、ホール素子25の配置位置のばらつきにより生じるホール信号Hu,Hv,Hwのばらつきは、所定値以内(例えば、電気角で±10度以内)に収まっていればよい。そのため、タイミング検出の精度に、ホール信号Hu,Hv,Hwのばらつきの影響はない。   Note that variations in the Hall signals Hu, Hv, Hw caused by variations in the arrangement position of the Hall elements 25 need only be within a predetermined value (for example, within ± 10 degrees in electrical angle). For this reason, the timing detection accuracy is not affected by variations in the Hall signals Hu, Hv, and Hw.

ただし、FG信号生成部4において、コンパレータを用いてFGパターンの誘起電圧を矩形波のFG信号Sfに変換する際に、ヒステリシスを用いるとタイミングが遅延する。これを避けるため、ヒステリシスを用いずに、矩形波に変換する必要がある。チャタリングの対策が必要になる場合は、例えば、矩形波のFG信号Sfの最初のエッジの後は、しばらくの間信号の状態を変化させないように、デジタルフィルタを構成すればよい。   However, when the induced voltage of the FG pattern is converted into a rectangular wave FG signal Sf using the comparator in the FG signal generation unit 4, the timing is delayed. In order to avoid this, it is necessary to convert to a rectangular wave without using hysteresis. When measures against chattering are required, for example, a digital filter may be configured so that the signal state is not changed for a while after the first edge of the rectangular-wave FG signal Sf.

以上のようにすることにより、FG信号Sfに基づいて、モータ20の各相の誘起電圧のゼロクロス点を検出することができる。   As described above, the zero cross point of the induced voltage of each phase of the motor 20 can be detected based on the FG signal Sf.

[ロータ位置推定回路33の動作の説明]   [Description of Operation of Rotor Position Estimation Circuit 33]

以下に、ロータ位置推定回路33が行うロータ位置情報Spの生成に関する処理の流れについて説明する。   Below, the flow of the process regarding the production | generation of the rotor position information Sp which the rotor position estimation circuit 33 performs is demonstrated.

図6は、ロータ位置推定回路33におけるロータ位置情報Sp生成に関する処理を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing processing related to generation of rotor position information Sp in the rotor position estimation circuit 33.

図6に示されるように、ステップS11において、ロータ位置推定回路33は、速度・位相ロック判定処理を行う。速度・位相ロック判定処理により、速度ロック判定信号FLL_LDと位相ロック判定信号PLL_LDとが得られる。   As shown in FIG. 6, in step S11, the rotor position estimation circuit 33 performs a speed / phase lock determination process. By the speed / phase lock determination process, the speed lock determination signal FLL_LD and the phase lock determination signal PLL_LD are obtained.

ステップS12において、ロータ位置推定回路33は、速度ロック判定信号FLL_LDと位相ロック判定信号PLL_LDとが、共にH(High;ロック状態)であるか否かを判定する。両信号が共にHであれば(速度と位相とが安定状態であれば)ステップS13に進み、そうでなければステップS16に進む。   In step S12, the rotor position estimation circuit 33 determines whether or not both the speed lock determination signal FLL_LD and the phase lock determination signal PLL_LD are H (High; locked state). If both signals are H (if the speed and phase are stable), go to step S13, otherwise go to step S16.

ステップS13において、ロータ位置推定回路33は、目標速度信号CLKの分割処理(クロック信号分割処理)を行う。これにより、パルス信号CLK_16が生成される。   In step S13, the rotor position estimation circuit 33 performs a division process (clock signal division process) of the target speed signal CLK. Thereby, the pulse signal CLK_16 is generated.

ステップS14において、ロータ位置推定回路33は、モータ20の回転方向による基準タイミング生成処理を行う。これにより、基準タイミングを示すタイミング信号FG_EDGE_ENが生成される。   In step S <b> 14, the rotor position estimation circuit 33 performs a reference timing generation process based on the rotation direction of the motor 20. Thereby, a timing signal FG_EDGE_EN indicating the reference timing is generated.

ステップS15において、ロータ位置推定回路33は、ロータ位置情報Spの生成処理を行う。これにより、ロータ位置情報Spが生成される。   In step S15, the rotor position estimation circuit 33 performs generation processing of the rotor position information Sp. Thereby, rotor position information Sp is generated.

他方、ステップS16においては、ホール信号Hu,Hv,Hwから位置情報を生成し、設定されている固定の進角情報で補正することで、ロータ位置情報Spが生成される。   On the other hand, in step S16, position information is generated from the hall signals Hu, Hv, and Hw, and corrected with the fixed advance angle information that is set, thereby generating rotor position information Sp.

図7は、速度・位相ロック判定処理を示すフローチャートである。図8は、目標速度信号の分割処理を説明するタイミングチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing the speed / phase lock determination process. FIG. 8 is a timing chart for explaining the division processing of the target speed signal.

図8において、上段から順に、10MHzのカウント信号Ct、目標速度信号CLK、信号CLK_CNT、信号CLK_CNT_MAX、信号CLK_CNT_16、信号CNT_16、パルス信号CLK_16が示されている。   In FIG. 8, a 10 MHz count signal Ct, a target speed signal CLK, a signal CLK_CNT, a signal CLK_CNT_MAX, a signal CLK_CNT_16, a signal CNT_16, and a pulse signal CLK_16 are shown in order from the top.

図7に示されるように、速度・位相ロック判定処理が開始されると、ステップS21において、信号CLK_CNTが生成される。信号CLK_CNTは、図8に示されるように、10MHzのカウント信号Ctのカウント値を示す信号である。信号CLK_CNTのカウント値は、目標速度信号CLKの立ち下がりエッジでカウントリセットされる。   As shown in FIG. 7, when the speed / phase lock determination process is started, a signal CLK_CNT is generated in step S21. The signal CLK_CNT is a signal indicating the count value of the 10 MHz count signal Ct, as shown in FIG. The count value of the signal CLK_CNT is reset at the falling edge of the target speed signal CLK.

ステップS22において、信号CLK_CNT_MAXが生成される。信号CLK_CNT_MAXは、図8に示されるように、目標速度信号CLKの立ち下がりエッジにおける信号CLK_CNTのカウント値を示す信号である。信号CLK_CNT_MAXは、目標速度信号CLKの1周期毎に更新される。   In step S22, the signal CLK_CNT_MAX is generated. The signal CLK_CNT_MAX is a signal indicating the count value of the signal CLK_CNT at the falling edge of the target speed signal CLK, as shown in FIG. The signal CLK_CNT_MAX is updated every cycle of the target speed signal CLK.

ステップS23において、信号CLK_CNT_32が生成される。信号CLK_CNT_32は、信号CLK_CNT_MAXの値を32分の1にした値である。すなわち、デジタル回路のデータは2進数である。左端が最上位bit(MSB)で、右端が最下位bit(LSB)である。ここで、信号CLK_CNT_MAXの値を5bit右シフトさせると(データを右に5bitずらすと)、信号CLK_CNT_32が得られる。   In step S23, the signal CLK_CNT_32 is generated. The signal CLK_CNT_32 is a value obtained by reducing the value of the signal CLK_CNT_MAX to 1/32. That is, the data of the digital circuit is a binary number. The left end is the most significant bit (MSB) and the right end is the least significant bit (LSB). Here, when the value of the signal CLK_CNT_MAX is shifted to the right by 5 bits (when the data is shifted to the right by 5 bits), the signal CLK_CNT_32 is obtained.

目標速度信号CLKの周期は、目標速度に対応する。すなわち、信号CLK_CNT_MAXは、目標速度に対応する。信号CLK_CNT_32の値は、目標速度の3.125%に対応する。   The cycle of the target speed signal CLK corresponds to the target speed. That is, the signal CLK_CNT_MAX corresponds to the target speed. The value of the signal CLK_CNT_32 corresponds to 3.125% of the target speed.

ステップS24において、速度誤差FLL_DEVが、目標速度のプラスマイナス3.125%以内であるか否かが判定される。すなわち、速度誤差FLL_DEVについて、次の式が成立するか否かが判定される。目標速度のプラスマイナス3.125%以内であるときは、ステップS25に進み、そうでないときは、ステップS26に進む。   In step S24, it is determined whether or not the speed error FLL_DEV is within plus or minus 3.125% of the target speed. That is, it is determined whether or not the following equation holds for the speed error FLL_DEV. If it is within 3.125% of the target speed, the process proceeds to step S25, and if not, the process proceeds to step S26.

CLK_CNT_32≧FLL_DEV≧−CLK_CNT_32   CLK_CNT_32 ≧ FLL_DEV ≧ −CLK_CNT_32

ステップS25において、速度ロック判定信号FLL_LDがHであると判定される。すなわち、モータ20は、速度ロック状態にある、すなわち安定した速度で駆動されていると判定される。このとき、次のステップS27の処理に進む。   In step S25, it is determined that the speed lock determination signal FLL_LD is H. That is, it is determined that the motor 20 is in a speed locked state, that is, is driven at a stable speed. At this time, the process proceeds to the next step S27.

他方、ステップS26において、速度ロック判定信号FLL_LDがLであると判定される。判定後、速度・位相ロック判定処理が終了する。   On the other hand, in step S26, it is determined that the speed lock determination signal FLL_LD is L. After the determination, the speed / phase lock determination process ends.

ステップS27において、位相誤差PLL_DEVが、目標速度のプラスマイナス3.125%以内であるか否かが判定される。すなわち、位相誤差PLL_DEVについて、次の式が成立するか否かが判定される。目標速度のプラスマイナス3.125%以内であるときは、ステップS28に進み、そうでないときは、ステップS29に進む。   In step S27, it is determined whether or not the phase error PLL_DEV is within plus or minus 3.125% of the target speed. That is, it is determined whether or not the following equation holds for the phase error PLL_DEV. If it is within 3.125% of the target speed, the process proceeds to step S28, and if not, the process proceeds to step S29.

CLK_CNT_32≧PLL_DEV≧−CLK_CNT_32   CLK_CNT_32 ≧ PLL_DEV ≧ −CLK_CNT_32

ステップS28において、モータ20が位相ロック状態にある、すなわち安定した位相で駆動されていると判定されるため、位相ロック判定信号PLL_LDはHとなる。判定後、速度・位相ロック判定処理が終了する。   In step S28, since it is determined that the motor 20 is in the phase locked state, that is, driven with a stable phase, the phase lock determination signal PLL_LD becomes H. After the determination, the speed / phase lock determination process ends.

他方、ステップS29において、モータ20は位相ロック状態ではない、すなわち安定した位相で駆動されていないと判定されるため、位相ロック判定信号PLL_LDはLとなる。判定後、速度・位相ロック判定処理が終了する。   On the other hand, in step S29, since it is determined that the motor 20 is not in the phase locked state, that is, not driven with a stable phase, the phase lock determination signal PLL_LD becomes L. After the determination, the speed / phase lock determination process ends.

図9は、目標速度信号CLKの分割処理を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing a dividing process of the target speed signal CLK.

図9に示されるように、分割処理が開始されると、ステップS41において、信号CLK_CNT_16が生成される。信号CLK_CNT_16は、信号CLK_CNT_MAXの値を16分の1にした値である。すなわち、信号CLK_CNT_MAXの値を4bit右シフトさせることで、信号CLK_CNT_16が得られる。   As shown in FIG. 9, when the dividing process is started, a signal CLK_CNT_16 is generated in step S41. The signal CLK_CNT_16 is a value obtained by reducing the value of the signal CLK_CNT_MAX to 1/16. That is, the signal CLK_CNT_16 is obtained by shifting the value of the signal CLK_CNT_MAX by 4 bits to the right.

ステップS42において、信号CNT_16が生成される。信号CNT_16は、図8に示されるように、10MHzのカウント信号Ctのカウント値を示す信号である。信号CNT_16のカウント値は、そのカウント値が信号CLK_CNT_16の値に達したときに、リセットされる。   In step S42, a signal CNT_16 is generated. The signal CNT_16 is a signal indicating the count value of the 10 MHz count signal Ct, as shown in FIG. The count value of the signal CNT_16 is reset when the count value reaches the value of the signal CLK_CNT_16.

ステップS43において、パルス信号CLK_16が生成される。パルス信号CLK_16は、信号CNT_16のカウント値が信号CLK_CNT_16の値に達したときにHとなるイネーブル信号である。   In step S43, a pulse signal CLK_16 is generated. The pulse signal CLK_16 is an enable signal that becomes H when the count value of the signal CNT_16 reaches the value of the signal CLK_CNT_16.

図10は、回転方向による基準タイミング生成処理を示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart showing the reference timing generation process based on the rotation direction.

図10においては、U相のゼロクロス点を利用して、電気角360度毎にロータ位置情報Spを更新する場合の例が示されている。各相のゼロクロス点を利用すれば、電気角60度毎にロータ位置情報Spを更新することもできる。   FIG. 10 shows an example in which the rotor position information Sp is updated every 360 electrical angles using the U-phase zero-cross point. If the zero cross point of each phase is used, the rotor position information Sp can be updated every 60 electrical angles.

図10に示されるように、基準タイミング生成処理が開始されると、ステップS61において、信号FG_EDGE_CNTが生成される。信号FG_EDGE_CNTは、FG信号Sfのエッジのカウント値である。信号FG_EDGE_CNTのカウント値は、ホール信号Huの立下りエッジでリセットされる。   As shown in FIG. 10, when the reference timing generation process is started, a signal FG_EDGE_CNT is generated in step S61. The signal FG_EDGE_CNT is an edge count value of the FG signal Sf. The count value of the signal FG_EDGE_CNT is reset at the falling edge of the Hall signal Hu.

ステップS62において、ロータ位置推定回路33は、モータ20の回転方向設定がLであるか否かを判断する。Lの場合、ステップS63に進み、そうでない場合、ステップS64に進む。   In step S62, the rotor position estimation circuit 33 determines whether or not the rotational direction setting of the motor 20 is L. If L, the process proceeds to step S63, and if not, the process proceeds to step S64.

ステップS63において、信号FG_EDGE_CNTが17に達したらHとなる信号FG_EDGE_CRIが生成される。すなわち、信号FG_EDGE_CRIは、図4に示される時刻t17にHになる。   In step S63, when the signal FG_EDGE_CNT reaches 17, the signal FG_EDGE_CRI which becomes H is generated. That is, the signal FG_EDGE_CRI becomes H at time t17 shown in FIG.

他方、ステップS64において、信号FG_EDGE_CNTが11に達したらHとなる信号FG_EDGE_CRIが生成される。すなわち、信号FG_EDGE_CRIは、図5に示される時刻t11にHになる。   On the other hand, in step S64, a signal FG_EDGE_CRI that becomes H when the signal FG_EDGE_CNT reaches 11 is generated. That is, the signal FG_EDGE_CRI becomes H at time t11 shown in FIG.

ステップS63又はステップS64において信号FG_EDGE_CRIが生成されると、ステップS65において、タイミング信号FG_EDGE_ENが生成される。タイミング信号FG_EDGE_ENは、信号FG_EDGE_CRIの立ち上がりエッジを検出してHとなる、基準タイミングを示すイネーブル信号である。本実施の形態においては、タイミング信号FG_EDGE_ENは、U相の誘起電圧の立ち上がりゼロクロス点を基準タイミングとして示す信号である。   When the signal FG_EDGE_CRI is generated in step S63 or step S64, the timing signal FG_EDGE_EN is generated in step S65. The timing signal FG_EDGE_EN is an enable signal indicating a reference timing that becomes H when a rising edge of the signal FG_EDGE_CRI is detected. In the present embodiment, the timing signal FG_EDGE_EN is a signal indicating the rising zero cross point of the U-phase induced voltage as a reference timing.

図11は、ロータ位置情報Spの生成処理を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing a process for generating the rotor position information Sp.

ロータ位置情報生成処理では、ステップS81の処理が行われ、ロータ位置情報Spが生成される。すなわち、ロータ位置情報Spは、パルス信号CLK_16のカウント値であって、そのカウント値は、タイミング信号FG_EDGE_ENにおいて示される基準タイミングにリセットされる。すなわち、ロータ位置情報Spは、基準タイミングからの、パルス信号CLK_16のパルス数を示すものである。   In the rotor position information generation process, the process of step S81 is performed, and the rotor position information Sp is generated. That is, the rotor position information Sp is a count value of the pulse signal CLK_16, and the count value is reset to the reference timing indicated by the timing signal FG_EDGE_EN. That is, the rotor position information Sp indicates the number of pulses of the pulse signal CLK_16 from the reference timing.

タイミング信号FG_EDGE_ENは、U相誘起電圧の立ち上がりゼロクロス点のタイミング信号であるため、タイミング信号FG_EDGE_ENのパルス間は電気角360度である。電気角360度において、目標速度信号CLKは9パルスあるので、9*16=144パルス分のパルス信号CLK_16が生成される。タイミング信号FG_EDGE_ENで示される基準タイミングを基準に、パルス信号CLK_16の1パルスがカウントされると、電気角で2.5度ロータの位置が進んだことを示す情報となる。換言すると、ロータ位置情報Spは、推定されたロータの位置を、電気角で2.5度区切りで示すものである。   Since the timing signal FG_EDGE_EN is a timing signal at the rising zero crossing point of the U-phase induced voltage, the electrical angle between the pulses of the timing signal FG_EDGE_EN is 360 degrees. Since the target speed signal CLK has 9 pulses at the electrical angle of 360 degrees, the pulse signal CLK_16 for 9 * 16 = 144 pulses is generated. When one pulse of the pulse signal CLK_16 is counted with reference to the reference timing indicated by the timing signal FG_EDGE_EN, the information indicates that the position of the rotor has advanced by 2.5 electrical degrees. In other words, the rotor position information Sp indicates the estimated position of the rotor by an electrical angle divided by 2.5 degrees.

以上説明したように、本実施の形態においては、目標速度信号CLKに対応するパルス信号CLK_16の、基準タイミングからのパルス数が、ロータ位置情報Spとして生成される。そして、そのロータ位置情報Spに基づいて、駆動制御信号Sdが生成される。そのため、ホール素子25の配置位置のばらつきや、出力特性のばらつきに起因して、ホール信号Hu,Hv,Hwに所定値以内のばらつき(例えば、電気角±10度以内の誤差)があっても、位置検出精度が低下しない。すなわち、ホール素子25の配置位置のばらつきや、出力特性のばらつきにかかわらず、高い精度でロータの位置を推定してモータ20を駆動することができる。駆動制御信号Sdの正弦波の位相ずれ、歪み、振動が低減され、モータ20の回転に伴う騒音や振動の発生や、回転ムラの発生を低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the number of pulses from the reference timing of the pulse signal CLK_16 corresponding to the target speed signal CLK is generated as the rotor position information Sp. Based on the rotor position information Sp, a drive control signal Sd is generated. Therefore, even if the Hall signals Hu, Hv, and Hw have variations within a predetermined value (for example, errors within an electrical angle of ± 10 degrees) due to variations in the arrangement position of the Hall elements 25 and variations in output characteristics. The position detection accuracy does not decrease. In other words, the position of the rotor can be estimated with high accuracy and the motor 20 can be driven regardless of variations in the arrangement position of the Hall elements 25 and variations in output characteristics. The phase shift, distortion, and vibration of the sine wave of the drive control signal Sd are reduced, and the generation of noise and vibration accompanying the rotation of the motor 20 and the occurrence of rotation unevenness can be reduced.

正弦波駆動において、モータ20への駆動電力を強制的にオフにする期間を設けて、その期間に各相の誘起電圧を検出することで、ロータの回転位置を検出する方法が知られている。しかしながら、このように強制的に駆動電力をオフにすると、正弦波電流に歪みが生じ、振動や異音が発生することがある。このような方法に代えて、本実施の形態においては、ロータ位置推定回路33においてロータ位置情報Spの回転位置を推測するので、このような問題は発生しない。また、誘起電圧のゼロクロス点は、FG信号Sfを用いて検出される。したがって、誘起電圧自体を検出する回路を設ける必要はない。   In sine wave driving, a method is known in which a period for forcibly turning off the driving power to the motor 20 is provided, and the rotational position of the rotor is detected by detecting the induced voltage of each phase during that period. . However, if the driving power is forcibly turned off in this manner, the sine wave current may be distorted, and vibration and noise may occur. Instead of such a method, in the present embodiment, the rotor position estimation circuit 33 estimates the rotational position of the rotor position information Sp, so such a problem does not occur. The zero cross point of the induced voltage is detected using the FG signal Sf. Therefore, it is not necessary to provide a circuit for detecting the induced voltage itself.

[変型例の説明]   [Description of variant]

なお、本実施の形態において、次のようにしてモータの進角を制御するようにしてもよい。以下の説明では、上述の実施の形態とは異なる部分について説明する。   In the present embodiment, the advance angle of the motor may be controlled as follows. In the following description, parts different from the above-described embodiment will be described.

図12は、本実施の形態の一変形例に係るモータ駆動制御装置201の回路構成を示すブロック図である。   FIG. 12 is a block diagram showing a circuit configuration of a motor drive control device 201 according to a modification of the present embodiment.

図12に示されるように、本変形例においては、モータ駆動制御装置201は、上述の実施の形態に係るモータ駆動制御装置1の構成要素に加えて、電流センサ(電流検出器の一例)5と、位相差検出器6とを備えている。   As shown in FIG. 12, in this modification, the motor drive control device 201 includes a current sensor (an example of a current detector) 5 in addition to the components of the motor drive control device 1 according to the above-described embodiment. And a phase difference detector 6.

電流センサ5は、例えばモータ20のU相のコイルとモータ駆動部2との間に設けられている。電流センサ5は、U相のコイルに流れる相電流Siを検出して電流信号として出力する。電流センサ5は他の相の相電流Siを検出するようにしてもよい。電流センサ5は、必ずしも1個である必要はなく、2個であってもよいし、各相に設けられていてもよい。電流センサ5が電流を検出する方法としては、種々の方法を利用できる。例えば、抵抗器の両端電圧から検出する方法や、流れる電流がつくる磁束密度から検出する方法や、モータを駆動するパワー素子のオン時のドレイン−ソース間電圧から検出する方法などを利用することができる。   The current sensor 5 is provided, for example, between the U-phase coil of the motor 20 and the motor driving unit 2. The current sensor 5 detects the phase current Si flowing through the U-phase coil and outputs it as a current signal. The current sensor 5 may detect the phase current Si of the other phase. The number of current sensors 5 is not necessarily one, and may be two or may be provided for each phase. Various methods can be used for the current sensor 5 to detect the current. For example, a method of detecting from the voltage across the resistor, a method of detecting from the magnetic flux density generated by the flowing current, a method of detecting from the drain-source voltage when the power element driving the motor is turned on, etc. it can.

位相差検出器6には、相電流Siと、パルス信号CLK_16と、FG信号Sfとが入力される。位相差検出器6は、これらの信号に基づいて、進角情報Saを生成し、出力する。具体的には、位相差検出器6は、相電流Siを検出しているU相の誘起電圧のゼロクロス点と一致するFG信号Sfのゼロクロス点を求め、基準とする。そして、相電流Siのゼロクロス点までのパルス信号CLK_16のパルス数を計測する。これにより、求めた位相誤差がゼロになるように位相制御を行うことができる。生成された進角情報Saは、制御回路部3のロータ位置推定回路33に入力される。   The phase current detector 6 receives the phase current Si, the pulse signal CLK_16, and the FG signal Sf. The phase difference detector 6 generates and outputs advance angle information Sa based on these signals. Specifically, the phase difference detector 6 obtains the zero cross point of the FG signal Sf that matches the zero cross point of the induced voltage of the U phase from which the phase current Si is detected, and uses it as a reference. Then, the number of pulses of the pulse signal CLK_16 up to the zero cross point of the phase current Si is measured. Thereby, phase control can be performed so that the obtained phase error becomes zero. The generated advance angle information Sa is input to the rotor position estimation circuit 33 of the control circuit unit 3.

本変形例において、制御回路部3は、進角情報Saに基づいてロータ位置情報Spを補正し、モータ20の進角を制御する。   In this modification, the control circuit unit 3 corrects the rotor position information Sp based on the advance angle information Sa, and controls the advance angle of the motor 20.

図13は、パルス信号CLK_16とFG信号Sfと誘起電圧と相電流Siとの関係を示すタイミングチャートである。   FIG. 13 is a timing chart showing the relationship among the pulse signal CLK_16, the FG signal Sf, the induced voltage, and the phase current Si.

図13においては、上段から順に、誘起電圧及び相電流Siと、FG信号Sfと、パルス信号CLK_16とが示されている。   In FIG. 13, the induced voltage and phase current Si, the FG signal Sf, and the pulse signal CLK_16 are shown in order from the top.

図13に示されるように、FG信号Sfを用いて、例えばU相の誘起電圧のゼロクロス点を検出可能である(図13に示される例では、時刻T21)。また、相電流Siを電流センサ5で検出し、相電流のゼロクロス点を検出可能である(図13に示される例では、時刻T22)。   As shown in FIG. 13, for example, the zero-cross point of the induced voltage of the U phase can be detected using the FG signal Sf (in the example shown in FIG. 13, time T21). Further, the phase current Si can be detected by the current sensor 5, and the zero cross point of the phase current can be detected (time T22 in the example shown in FIG. 13).

ここで、FG信号Sfから得た誘起電圧のゼロクロス点を基準に、それより半周期前までのA区間において相電流Siのゼロクロスが検出された場合には、相電流Siのゼロクロス点から誘起電圧のゼロクロス点まで、パルス信号CLK_16が何パルス入力されるかがカウントされる。このときのカウント値は、負の値となる。   Here, with reference to the zero cross point of the induced voltage obtained from the FG signal Sf, when a zero cross of the phase current Si is detected in the A section up to a half cycle before that, the induced voltage is detected from the zero cross point of the phase current Si. It is counted how many pulses of the pulse signal CLK_16 are input up to the zero cross point. The count value at this time is a negative value.

他方、FG信号Sfから得た誘起電圧のゼロクロス点を基準に、それより半周期後までのB区間において相電流Siのゼロクロスが検出された場合には、誘起電圧のゼロクロス点から相電流Siのゼロクロス点まで、パルス信号CLK_16が何パルス入力されるかがカウントされる。このときのカウント値は、正の値となる。   On the other hand, when the zero cross point of the phase current Si is detected in the B section from the FG signal Sf to the half period after the zero cross point of the induced voltage obtained from the FG signal Sf, the phase current Si from the zero cross point of the induced voltage is detected. It is counted how many pulses of the pulse signal CLK_16 are input up to the zero cross point. The count value at this time is a positive value.

そして、求めた位相誤差(電気角誤差)がゼロになるように、PI制御が行われる。PI制御後の出力が、進角情報Saである。A区間で相電流Siのゼロクロスが検出された場合には相電流Siが進みすぎているので、これを遅らせるように進角情報Saが生成される。他方、B区間で相電流Siのゼロクロスが検出された場合には相電流Siが遅れているので、これを進ませるように進角情報Saが生成される。進角情報Saはロータ位置推定回路33に出力され、それに応じてロータ位置推定回路33でロータ位置情報Spが出力される。これにより、進角制御が行われる。   Then, PI control is performed so that the obtained phase error (electrical angle error) becomes zero. The output after PI control is the advance angle information Sa. When the zero crossing of the phase current Si is detected in the A section, the phase current Si is excessively advanced. Therefore, the advance angle information Sa is generated so as to delay the phase current Si. On the other hand, when the zero crossing of the phase current Si is detected in the B section, the phase current Si is delayed, so the advance angle information Sa is generated so as to advance the phase current Si. The advance angle information Sa is output to the rotor position estimation circuit 33, and the rotor position information Sp is output by the rotor position estimation circuit 33 accordingly. Thereby, advance angle control is performed.

図14は、本変形例に係るロータ位置情報Spの生成処理を示すフローチャートである。   FIG. 14 is a flowchart showing the generation processing of the rotor position information Sp according to this modification.

本変形例においてロータ位置情報Spが生成される際、上述の図11のような処理に代えて、図14に示されるようにして、ロータ位置情報生成処理が行われる。   When the rotor position information Sp is generated in this modification, the rotor position information generation process is performed as shown in FIG. 14 instead of the process as shown in FIG.

ロータ位置情報生成処理では、ステップS91の処理が行われる。すなわち、パルス信号CLK_16がカウントされ、ロータ位置情報Spとして出力される。カウント値は、144以上になったときにリセットされる。ここで、タイミング信号FG_EDGE_ENで示される基準タイミングにおいて、進角情報Saが、ロータ位置情報Spに代入される。   In the rotor position information generation process, the process of step S91 is performed. That is, the pulse signal CLK_16 is counted and output as the rotor position information Sp. The count value is reset when it reaches 144 or more. Here, at the reference timing indicated by the timing signal FG_EDGE_EN, the advance angle information Sa is substituted into the rotor position information Sp.

図15は、ロータ位置情報Spの生成処理に関する動作を説明するタイミングチャートである。   FIG. 15 is a timing chart for explaining operations related to the generation processing of the rotor position information Sp.

図15において、上段から順に、カウント信号Ct、パルス信号CLK_16、進角情報Sa、タイミング信号FG_EDGE_EN、ロータ位置情報Spが示されている。図15においては、進角情報Saが変化した場合の例が示されている。   In FIG. 15, the count signal Ct, the pulse signal CLK_16, the advance information Sa, the timing signal FG_EDGE_EN, and the rotor position information Sp are shown in order from the top. FIG. 15 shows an example in which the advance angle information Sa changes.

図15に示されるように、タイミング信号FG_EDGE_ENで示される基準タイミングにおいて、ロータ位置情報Spにそのときの進角情報Saの値が代入される。換言すると、本変形例において、ロータ位置情報Spは、基準タイミングにおいて、進角情報Saの値にセットし直されて出力される。   As shown in FIG. 15, at the reference timing indicated by the timing signal FG_EDGE_EN, the value of the advance angle information Sa at that time is substituted into the rotor position information Sp. In other words, in this modification, the rotor position information Sp is reset to the value of the advance angle information Sa and output at the reference timing.

上述したように、タイミング信号FG_EDGE_ENで示される基準タイミングを基準に、パルス信号CLK_16が1パルスカウントされると、電気角で2.5度ロータの位置が進んだことを示す情報となる。本変形例では、基準タイミングにおいてロータ位置情報Spに進角情報Saが代入される。これによって、Sa*2.5度の進角値を補正することが可能になる。   As described above, when the pulse signal CLK_16 is counted by one pulse with reference to the reference timing indicated by the timing signal FG_EDGE_EN, the information indicates that the position of the rotor is advanced by 2.5 electrical degrees. In this modification, the advance angle information Sa is substituted into the rotor position information Sp at the reference timing. This makes it possible to correct the advance value of Sa * 2.5 degrees.

進角は、タイミング信号FG_EDGE_ENの基準タイミング(U相誘起電圧の立ち上がりゼロクロス点)を基準として、角度を何度進めたかで表される。進角情報Saが例えば「8」であるとき、電気角で、8*2.5(度)=20(度)の進角を意味する。同様に、進角情報Saが例えば「6」であるとき、電気角で、6*2.5(度)=15(度)の進角を意味する。すなわち、進角情報Saの1単位あたり、電気角で2.5度のロータ位置情報Spを進めることができる。電気角に対するパルス信号の数を増加すれば、回路規模が大きくなるが、さらに高分解能の制御を行うことができる。なお、進角情報Saが進角なしを意味する「0」であるとき、基準タイミングを基準とした位置情報Spが生成される。   The advance angle is represented by how many times the angle is advanced with reference to the reference timing of the timing signal FG_EDGE_EN (the rising zero cross point of the U-phase induced voltage). When the advance angle information Sa is “8”, for example, it is an electrical angle and means an advance angle of 8 * 2.5 (degrees) = 20 (degrees). Similarly, when the advance angle information Sa is “6”, for example, an electrical angle means 6 * 2.5 (degrees) = 15 (degrees). That is, the rotor position information Sp of 2.5 degrees in electrical angle can be advanced per unit of the advance angle information Sa. If the number of pulse signals with respect to the electrical angle is increased, the circuit scale increases, but higher resolution control can be performed. Note that when the advance angle information Sa is “0” meaning no advance angle, the position information Sp based on the reference timing is generated.

本変形例においては、上述の実施の形態の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、FG信号Sfから検出した誘起電圧のゼロクロス点と相電流Siのゼロクロス点から位相誤差を検出して、必要な進角を確認することができる。そして、それに応じて、自動的に最適な進角に補正することができる。したがって、予め進角調整量を確認し設定しておく必要がなく、効率良くモータ20を駆動することができる。
[その他]
In this modification, in addition to the effects of the above-described embodiment, the following effects can be obtained. That is, a required advance angle can be confirmed by detecting a phase error from the zero cross point of the induced voltage detected from the FG signal Sf and the zero cross point of the phase current Si. Accordingly, it is possible to automatically correct to the optimum advance angle. Therefore, it is not necessary to confirm and set the advance angle adjustment amount in advance, and the motor 20 can be driven efficiently.
[Others]

モータ駆動制御装置は、上述の実施の形態やその変形例に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。   The motor drive control device is not limited to the circuit configuration as shown in the above-described embodiment and its modifications. Various circuit configurations adapted to meet the objectives of the present invention can be applied.

制御回路部は、目標速度信号に基づいて目標速度信号よりも周期が短いパルス信号を生成するものに限られない。例えば、制御回路部に、目標速度信号よりも周期が短いパルス信号が目標速度信号に代えて上位装置等から入力されるようにしてもよい。この場合、速度フィードバックを行うFG信号との比較用に、パルス信号を分周するなどして目標速度信号を生成すればよい。例えば、上記実施の形態に対応させて説明すると、制御回路部3は、720p/rのパルス信号CLK_16を上位装置50から受け取り、受け取ったパルス信号CLK_16を16分周して45p/rのクロック信号に変換して、目標速度信号CLKとして制御に利用するようにしてもよい。このように上位装置50側で所定数に分割した信号(本来送信すべき周波数の例えば16倍の周波数の信号)を送信することで、モータ駆動制御装置での分割が不要となる。また、パルス信号として1周期前の信号を使用することなく、より正確にモータ20の制御を行うことができる。   The control circuit unit is not limited to one that generates a pulse signal having a shorter cycle than the target speed signal based on the target speed signal. For example, a pulse signal having a shorter cycle than the target speed signal may be input to the control circuit unit from a host device or the like instead of the target speed signal. In this case, the target speed signal may be generated by dividing the pulse signal for comparison with the FG signal for speed feedback. For example, the control circuit unit 3 receives the 720 p / r pulse signal CLK_16 from the host device 50 and divides the received pulse signal CLK_16 by 16 to obtain a 45 p / r clock signal. May be used for control as the target speed signal CLK. In this way, by transmitting a signal divided into a predetermined number on the host device 50 side (a signal having a frequency that is, for example, 16 times the frequency to be originally transmitted), division by the motor drive control device becomes unnecessary. In addition, the motor 20 can be controlled more accurately without using a signal one cycle before as a pulse signal.

モータの駆動方式は、通常の正弦波駆動に限定されず、矩形波による駆動方式や、台形波による駆動方式や、正弦波に特殊な変調をかけた駆動方式など、漸次に駆動電圧が変化する駆動方式に用いることができる。   The motor drive method is not limited to normal sine wave drive, and the drive voltage gradually changes, such as a rectangular wave drive method, a trapezoidal wave drive method, or a drive method in which a special modulation is applied to the sine wave. It can be used for a driving method.

ホール素子に代えて、ホールICをモータのロータの位置検出器として用いるようにしてもよい。ホール素子は、必ずしも3個である必要はなく、少なくとも、いずれかの相にある1個が設けられていればよい。   Instead of the Hall element, a Hall IC may be used as a position detector for the rotor of the motor. The number of Hall elements is not necessarily three, and at least one Hall element only needs to be provided.

上述のフローチャートやタイミングチャートなどは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。例えば、上述の実施の形態やその変形例においては、ホール信号Huを利用して行われる制御の例が示されているが、他のホール信号Hv,Hwが用いられてもよい。フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されてもよいし、処理を並列化してもよい。   The above-described flowcharts and timing charts show examples for explaining the operation, and the present invention is not limited to these. For example, in the above-described embodiment and its modifications, examples of control performed using the Hall signal Hu are shown, but other Hall signals Hv and Hw may be used. The steps shown in the flowcharts are specific examples and are not limited to this flow. For example, other processes may be inserted between the steps, or the processes may be parallelized.

モータ駆動制御装置の各構成要素は、少なくともその一部がハードウェアによる処理ではなく、ソフトウェアによる処理であってもよい。   Each component of the motor drive control device may be at least partly processed by software rather than processed by hardware.

本実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータは、3相のブラシレスモータに限られない。ホール素子の数は、3個に限られない。   The motor driven by the motor drive control device of the present embodiment is not limited to a three-phase brushless motor. The number of hall elements is not limited to three.

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウェアによって行われるようにしても、ハードウェア回路を用いて行われるようにしてもよい。   Part or all of the processing in the above-described embodiment may be performed by software or may be performed using a hardware circuit.

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1,201 モータ駆動制御装置
2 モータ駆動部
3 制御回路部
4 FG信号生成部
4a FGパターン
5 電流センサ(電流検出器の一例)
6 位相差検出器
20 モータ
25(25u,25v,25w) ホール素子(位置検出器の一例)
31 PID制御回路
32 正弦波生成回路
33 ロータ位置推定回路
50 上位装置
CLK 目標速度信号
CLK_16 パルス信号
Hu,Hv,Hw ホール信号(位置信号の一例)
Sa 進角情報
Sd 駆動制御信号
Sf FG信号
Si 相電流
St トルク指令信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,201 Motor drive control apparatus 2 Motor drive part 3 Control circuit part 4 FG signal generation part 4a FG pattern 5 Current sensor (an example of a current detector)
6 Phase difference detector 20 Motor 25 (25u, 25v, 25w) Hall element (an example of a position detector)
31 PID control circuit 32 Sine wave generation circuit 33 Rotor position estimation circuit 50 Host device CLK Target speed signal CLK_16 Pulse signal Hu, Hv, Hw Hall signal (an example of position signal)
Sa advance angle information Sd drive control signal Sf FG signal Si phase current St torque command signal

Claims (7)

ロータの磁極を検出する位置検出器によって生成されたモータの回転位置に対応する位置信号に基づいて前記モータを駆動させるモータ駆動制御装置であって、
FGパターンを用いて前記ロータの回転数に対応するFG信号を生成するFG信号生成部と、
前記位置信号と、前記FG信号と、目標速度信号とに基づいて、前記モータが前記目標速度信号に対応する目標速度に追従するように駆動制御信号を生成する制御回路部と、
前記制御回路部から出力された前記駆動制御信号に基づいて、前記モータに駆動電圧信号を出力するモータ駆動部とを備え、
前記制御回路部は、
前記FG信号と前記目標速度信号との比較結果に応じて、前記モータを目標速度に追従するように制御するトルク指令信号を生成し、
前記位置信号と前記FG信号とに基づいて求めた基準タイミングからの、前記目標速度信号に対応し前記目標速度信号よりも周期が短いパルス信号のパルス数に基づいて、前記モータの回転位置を推定し、
前記モータの回転位置の推定結果と前記トルク指令信号とに基づいて、前記駆動制御信号を生成する、モータ駆動制御装置。
A motor drive control device that drives the motor based on a position signal corresponding to a rotational position of the motor generated by a position detector that detects a magnetic pole of the rotor,
An FG signal generator that generates an FG signal corresponding to the rotational speed of the rotor using an FG pattern;
A control circuit unit that generates a drive control signal based on the position signal, the FG signal, and a target speed signal so that the motor follows a target speed corresponding to the target speed signal;
A motor drive unit that outputs a drive voltage signal to the motor based on the drive control signal output from the control circuit unit;
The control circuit unit is
A torque command signal for controlling the motor to follow the target speed is generated according to a comparison result between the FG signal and the target speed signal,
The rotational position of the motor is estimated based on the number of pulses of a pulse signal corresponding to the target speed signal and having a cycle shorter than the target speed signal, from a reference timing obtained based on the position signal and the FG signal. And
A motor drive control device that generates the drive control signal based on the estimation result of the rotational position of the motor and the torque command signal.
前記パルス信号は、前記目標速度信号が所定数に分割されて生成された信号である、請求項1に記載のモータ駆動制御装置。   The motor drive control device according to claim 1, wherein the pulse signal is a signal generated by dividing the target speed signal into a predetermined number. 前記制御回路部は、前記モータの各相の誘起電圧のゼロクロス点と、前記FGパターンによって生成された前記FG信号のゼロクロス点とが一致することを利用して、前記位置信号と前記FG信号とに基づいて基準タイミングを求める、請求項1又は2に記載のモータ駆動制御装置。   The control circuit unit uses the fact that the zero-cross point of the induced voltage of each phase of the motor matches the zero-cross point of the FG signal generated by the FG pattern, and the position signal and the FG signal The motor drive control device according to claim 1, wherein the reference timing is obtained based on the reference. 前記制御回路部は、
前記位置信号、前記目標速度信号、及び前記FG信号が入力され、推定した前記モータの回転位置に対応するロータ位置情報を出力するロータ位置推定回路と、
前記ロータ位置推定回路から出力された前記ロータ位置情報が入力され、前記ロータ位置情報に基づいて前記駆動制御信号を生成する正弦波生成回路とを有する、請求項3に記載のモータ駆動制御装置。
The control circuit unit is
A rotor position estimation circuit that receives the position signal, the target speed signal, and the FG signal, and outputs rotor position information corresponding to the estimated rotation position of the motor;
The motor drive control device according to claim 3, further comprising: a sine wave generation circuit that receives the rotor position information output from the rotor position estimation circuit and generates the drive control signal based on the rotor position information.
相電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出された前記相電流と、前記パルス信号と、前記FG信号とに基づいて進角情報を生成する位相差検出器とをさらに備え、
前記制御回路部は、前記進角情報に基づいて、前記モータの進角を制御する、請求項1から4のいずれかに記載のモータ駆動制御装置。
A current detector for detecting the phase current;
A phase difference detector for generating advance angle information based on the phase current detected by the current detector, the pulse signal, and the FG signal;
5. The motor drive control device according to claim 1, wherein the control circuit unit controls an advance angle of the motor based on the advance angle information.
前記位相差検出器は、前記相電流を検出している相の誘起電圧のゼロクロス点と一致する前記FG信号のゼロクロス点を基準として、前記相電流のゼロクロス点までの前記パルス信号のパルス数を計測し、求めた位相誤差がゼロになるように位相制御を行うことにより、前記進角情報を生成する、請求項5に記載のモータ駆動制御装置。   The phase difference detector calculates the number of pulses of the pulse signal up to the zero cross point of the phase current with reference to the zero cross point of the FG signal that matches the zero cross point of the induced voltage of the phase detecting the phase current. The motor drive control device according to claim 5, wherein the advance angle information is generated by performing phase control so that the measured phase error is zero. ロータの磁極を検出する位置検出器によって生成されたモータの回転位置に対応する位置信号に基づいて前記モータを駆動させるモータ駆動制御装置の制御方法であって、
前記モータ駆動制御装置は、
FGパターンを用いて前記ロータの回転数に対応するFG信号を生成するFG信号生成部と、
前記位置信号と、前記FG信号と、目標速度信号とに基づいて、前記モータが前記目標速度信号に対応する目標速度に追従するように駆動制御信号を生成する制御回路部と、
前記制御回路部から出力された前記駆動制御信号に基づいて、前記モータに駆動電圧信号を出力するモータ駆動部とを備え、
モータ駆動制御装置の制御方法は、
前記制御回路部に入力された前記FG信号と前記目標速度信号との比較結果に応じて、前記モータを目標速度に追従するように制御するトルク指令信号を生成する生成ステップと、
前記制御回路部に入力された前記位置信号と前記FG信号とに基づいて求めた基準タイミングからの、前記目標速度信号に対応し前記目標速度信号よりも周期が短いパルス信号のパルス数に基づいて、前記モータの回転位置を推定する推定ステップと、
前記モータの回転位置の推定結果と前記トルク指令信号とに基づいて、前記駆動制御信号を前記制御回路部から出力させる出力制御ステップとを有する、モータ駆動制御装置の制御方法。
A control method of a motor drive control device for driving the motor based on a position signal corresponding to a rotational position of the motor generated by a position detector that detects a magnetic pole of the rotor,
The motor drive control device includes:
An FG signal generator that generates an FG signal corresponding to the rotational speed of the rotor using an FG pattern;
A control circuit unit that generates a drive control signal based on the position signal, the FG signal, and a target speed signal so that the motor follows a target speed corresponding to the target speed signal;
A motor drive unit that outputs a drive voltage signal to the motor based on the drive control signal output from the control circuit unit;
The control method of the motor drive control device is:
Generating a torque command signal for controlling the motor to follow the target speed according to a comparison result between the FG signal input to the control circuit unit and the target speed signal;
Based on the number of pulses of a pulse signal corresponding to the target speed signal and having a shorter cycle than the target speed signal from the reference timing obtained based on the position signal and the FG signal input to the control circuit unit. Estimating step for estimating the rotational position of the motor;
A control method for a motor drive control device, comprising: an output control step for outputting the drive control signal from the control circuit unit based on the estimation result of the rotational position of the motor and the torque command signal.
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