JP2021044937A - Motor driver circuit, drive method for motor, and hard disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータのドライバ回路に関する。 The present invention relates to a motor driver circuit.
ハードディスク、DVD(Digital Versatile Disc)、CD(Compact Disc)、冷却ファンをはじめとするさまざまな電子機器に、ブラシレスDCモータ(以下、単に、DCモータと称する)が利用されている。 Brushless DC motors (hereinafter, simply referred to as DC motors) are used in various electronic devices such as hard disks, DVDs (Digital Versatile Discs), CDs (Compact Discs), and cooling fans.
DCモータの制御あるいは保護に、DCモータに流れる電流(コイル電流)の情報が利用される。図1(a)、(b)は、モータ2の電流を検出する手法を説明する図である。ここでは三相モータを例とする。図1(a)の方式は1−shunt方式とも称され、モータ2と接続される三相インバータ回路6に、1個の電流検出抵抗Rsが設けられる。電流検出抵抗Rsの電圧降下Vsをモニタすることにより、三相のコイル電流の合計電流を取得できる。
Information on the current (coil current) flowing through the DC motor is used to control or protect the DC motor. 1A and 1B are diagrams for explaining a method of detecting the current of the motor 2. Here, a three-phase motor is taken as an example. The method of FIG. 1A is also referred to as a 1-shunt method, and one current detection resistor Rs is provided in the three-
図1(b)の方式は3−shunt方式とも称され、モータ2と接続される三相インバータ回路6の3相のレグそれぞれに、個別に電流検出抵抗Rsu,Rsv,Rswが設けられる。3−shunt方式は、各相(#=U,V,W)の電流検出抵抗Rs#の電圧降下にもとづいて、各相のコイル電流を個別に取得できる。
The method of FIG. 1B is also referred to as a 3-shunt method, and current detection resistors Rsu, Rsv, and Rsw are individually provided for each of the three-phase legs of the three-
図1(a)、(b)の方式は、外付けの電流検出抵抗が必要となるため、コストアップが避けられず、また実装面積が大きくなるという問題がある。 Since the methods of FIGS. 1A and 1B require an external current detection resistor, there is a problem that cost increase is unavoidable and the mounting area becomes large.
電流検出抵抗を利用せずに、三相ブリッジ回路の下アーム(ローサイドトランジスタ)の両端間電圧を利用して、電流を間接的に検出する方式もある。図2は、下アームを利用した電流検出を説明する図である。 There is also a method of indirectly detecting the current by using the voltage between both ends of the lower arm (low-side transistor) of the three-phase bridge circuit without using the current detection resistor. FIG. 2 is a diagram illustrating current detection using the lower arm.
電流検出回路8u,8v,8wは、対応する相の端子電圧Vu,Vv,Vwにもとづいて、各相のシンク電流IU,IV,IWを検出する。ある相#の下アームがオンの期間、その相#の出力電圧(端子電圧)V#は、
V#=RON×I#
となる。RONは下アームのオン抵抗である。電流検出回路8#は、端子電圧V#を監視することにより、電流I#の情報を間接的に取得できる。
The current detection circuits 8u, 8v, 8w detect sink currents I U , IV , I W of each phase based on the terminal voltages Vu, Vv, Vw of the corresponding phases. While the lower arm of a phase # is on, the output voltage (terminal voltage) V # of that phase # is
V # = R ON × I #
Will be. R ON is the on resistance of the lower arm. The
たとえば120度通電方式では、ひとつの相が電流をソースし、別のひとつの相が電流をシンクする。このような通電方式では、図2の電流検出方式により、各相の電流を正確に検出できる。この方式は、電流検出抵抗が不要となるため、コストおよび実装面積の削減を図ることができる。 For example, in the 120 degree energization system, one phase sources the current and another phase sinks the current. In such an energization method, the current of each phase can be accurately detected by the current detection method of FIG. Since this method does not require a current detection resistor, cost and mounting area can be reduced.
しかしながら、モータの駆動方式によっては、図2の間接方式では、正しい電流を検出できない場合がある。ここでは、2相変調による180度通電方式(正弦波駆動方式)を例とする。 However, depending on the drive method of the motor, the indirect method of FIG. 2 may not be able to detect the correct current. Here, a 180-degree energization method (sine wave drive method) by two-phase modulation is taken as an example.
図3は、180度通電方式における電流波形図である。各相の電流IU,IV,IWは、位相が120度シフトした正弦波である。電流は、レグがソースする向きを正に、シンクする向きを負にとっている。 FIG. 3 is a current waveform diagram in the 180-degree energization method. The currents I U , IV , and I W of each phase are sinusoidal waves whose phases are shifted by 120 degrees. The current has a positive direction for the leg to source and a negative direction for the leg to sink.
たとえば図3の期間φ1では、IU<0,IV>0,IW>0であるから、U相のレグが電流シンク、V相、W相のレグが電流ソースである。別の期間φ2では、IU>0,IV<0,IW<0であるから、U相のレグが電流ソース、V相、W相のレグが電流シンクである。 For example, in the period φ1 of FIG. 3, since I U <0, IV > 0, I W > 0, the U-phase leg is the current sink, and the V-phase and W-phase legs are the current sources. In another period φ2, since I U > 0, IV <0, I W <0, the U-phase leg is the current source, and the V-phase and W-phase legs are the current sinks.
なお図3では、各相の電流IU,IV,IWを正弦波として示すが、実際の電流IU,IV,IWには、PWM駆動に起因するリップルが重畳されている。 In FIG. 3, the currents I U , IV , and I W of each phase are shown as sine waves, but the actual currents I U , IV , and I W are superposed with ripples caused by PWM drive.
図4は、図3の期間φ1におけるモータドライバ回路の状態を示す図である。この期間φ1において、U相レグが電流シンク状態、V相レグおよびW相レグが電流ソース状態となっている。この状態では、U相レグの下アームはオンに固定されており、U相の電流検出回路8uによって、U相のシンク電流IUを検出することができる。
Figure 4 is a diagram showing a state of the motor driver in the period phi 1 of FIG. In this period phi 1, U-phase leg current sink state, V-phase leg and W-phase leg is in the current source state. In this state, the lower arm of the U-phase leg is fixed to ON, and the U-phase sink current I U can be detected by the U-phase
図5(a)、(b)は、図3の期間φ2におけるモータドライバ回路の状態を示す図である。この期間φ2において、U相レグが電流ソース状態、V相レグおよびW相レグが電流シンク状態となる。V相レグは下アームLVがオンに固定される一方、W相レグはPWM駆動され、上アームHWと下アームLWが相補的にオンとなり、図5(a)、(b)の状態が交互に発生する。 Figure 5 (a), (b) is a diagram showing a state of the motor driver in the period phi 2 of FIG. In this period phi 2, U-phase leg current source state, V-phase leg and W-phase leg becomes a current sink state. In the V-phase leg, the lower arm LV is fixed to ON, while the W-phase leg is PWM-driven, the upper arm HW and the lower arm LW are complementarily turned on, and the states of FIGS. 5A and 5B alternate. Occurs in.
図5(a)に示すように、W相レグのロー出力の期間、下アームLWはオンであり、W相のシンク電流IWは、下アームLWに流れるから、電流検出回路8wによって検出することができる。
As shown in FIG. 5A, the lower arm LW is on during the low output period of the W phase leg, and the W phase sink current I W flows through the lower arm LW, so that it is detected by the
図5(b)に示すように、W相レグのハイ出力の期間、下アームLWはオフであり、W相のシンク電流IWは、上アームHWに流れるから、電流検出回路8wによって検出することができない。
As shown in FIG. 5B, the lower arm LW is off during the high output period of the W phase leg, and the W phase sink current I W flows to the upper arm HW, so that it is detected by the
この問題を解決するために、上アームの両端間電圧を監視する間接方式の電流検出回路を追加するアプローチも考えられる。ところが図5(b)のように、上アームHWに逆方向に電流IWが流れる状態では、上アームのチャンネルとボディーダイオード(還流ダイオード、図5には不図示)の両方にシンク電流IWが流れる。したがって、上アームHWのチャンネルのオン抵抗を利用した間接方式では、精度よく電流を測定することができない。 To solve this problem, an approach of adding an indirect current detection circuit that monitors the voltage across the upper arm can be considered. However, as shown in FIG. 5B, when the current I W flows in the upper arm HW in the opposite direction, the sink current I W is applied to both the upper arm channel and the body diode (reflux diode, not shown in FIG. 5). Flows. Therefore, the indirect method using the on-resistance of the channel of the upper arm HW cannot measure the current accurately.
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、PWM制御されるレグにおいてもシンク電流を検出可能なモータドライバ回路の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of the exemplary purposes of the embodiment is to provide a motor driver circuit capable of detecting a sink current even in a PWM-controlled leg.
本発明のある態様はモータドライバ回路に関する。モータドライバ回路は、複数のレグを有し、モータと接続されるインバータ回路と、複数のレグに対応し、それぞれが対応するレグのシンク電流を検出する複数の電流検出回路と、を備える。各電流検出回路は、(1)対応するレグが、下アームが固定的にオンである固定相であるとき、その出力電圧に比例した電流検出信号を生成し、(2)対応するレグが、上アームと下アームが相補的にスイッチングする変調相であるとき、(2-i)下アームがオンであるロー出力期間の間、対応するレグの出力電圧に比例した電流検出信号を生成し、(2-ii)上アームがオンであるハイ出力期間の間、直前のロー出力期間において得られた信号にもとづいて、電流検出信号を生成する。 One aspect of the present invention relates to a motor driver circuit. The motor driver circuit includes an inverter circuit having a plurality of legs and connected to the motor, and a plurality of current detection circuits corresponding to the plurality of legs and detecting the sink current of each corresponding leg. Each current detection circuit produces (1) a current detection signal proportional to its output voltage when the corresponding leg is in a stationary phase with the lower arm fixedly on, and (2) the corresponding leg. When the upper and lower arms are in complementary switching modulation phases, (2-i) during the low output period when the lower arm is on, a current detection signal proportional to the output voltage of the corresponding leg is generated. (2-ii) During the high output period when the upper arm is on, a current detection signal is generated based on the signal obtained in the immediately preceding low output period.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components or components and expressions of the present invention that are mutually replaced between methods, devices, systems, and the like are also effective as aspects of the present invention.
本発明のある態様によれば、変調相においてもシンク電流を検出できる。 According to an aspect of the present invention, the sink current can be detected even in the modulated phase.
(実施の形態の概要)
本明細書に開示される一実施の形態は、モータドライバ回路に関する。モータドライバ回路は、複数のレグを有し、モータと接続されるインバータ回路と、複数のレグに対応する複数の電流検出回路と、を備える。各電流検出回路は、対応するレグのシンク電流を検出し、(1)対応するレグが、下アームが固定的にオンである固定相であるとき、その出力電圧に比例した電流検出信号を生成し、(2)対応するレグが、上アームと下アームが相補的にスイッチングする変調相であるとき、(2-i)下アームがオンであるロー出力期間の間、対応するレグの出力電圧に比例した電流検出信号を生成し、(2-ii)上アームがオンであるハイ出力期間の間、直前のロー出力期間において得られた信号にもとづいて、電流検出信号を生成する。
(Outline of Embodiment)
One embodiment disclosed herein relates to a motor driver circuit. The motor driver circuit has a plurality of legs, and includes an inverter circuit connected to the motor and a plurality of current detection circuits corresponding to the plurality of legs. Each current detection circuit detects the sink current of the corresponding leg and (1) generates a current detection signal proportional to its output voltage when the corresponding leg is in a stationary phase with the lower arm fixedly on. And (2) when the corresponding leg is a modulation phase in which the upper and lower arms switch complementarily, (2-i) the output voltage of the corresponding leg during the low output period when the lower arm is on. (2-ii) During the high output period when the upper arm is on, the current detection signal is generated based on the signal obtained in the immediately preceding low output period.
変調相では、上アームがオンであるハイ出力期間と下アームがオンであるロー出力期間が交互に発生する。各ハイ出力期間において上アームには、その直前におけるロー出力期間において下アームに流れるシンク電流と近い量のシンク電流が流れる。そこでロー出力期間において得られた信号にもとづいて、それに続くハイ出力期間のシンク電流の量を推定することにより、変調相においてもシンク電流を検出できる。 In the modulation phase, high output periods with the upper arm on and low output periods with the lower arm on alternate. In each high output period, an amount of sink current close to the sink current flowing in the lower arm flows in the upper arm in the low output period immediately before that. Therefore, the sink current can be detected even in the modulated phase by estimating the amount of the sink current in the subsequent high output period based on the signal obtained in the low output period.
各電流検出回路は、(2-i)下アームがオンであるロー出力期間において、対応するレグの出力電圧をサンプリングし、(2-ii)続くハイ出力期間の間、直前のロー出力期間においてサンプリングした出力電圧に比例した電流検出信号を生成してもよい。 Each current detector (2-i) samples the output voltage of the corresponding leg during the low output period when the lower arm is on, and (2-ii) during the subsequent high output period, during the immediately preceding low output period. A current detection signal proportional to the sampled output voltage may be generated.
出力電圧は、ロー出力期間の終点のタイミングにおいてサンプリングされ、続くハイ出力期間の間、ホールドされてもよい。 The output voltage may be sampled at the end of the low output period and held during the subsequent high output period.
各電流検出回路は、対応するレグの出力電圧を受けるトラックホールド回路と、トラックホールド回路の出力電圧に比例する前記電流検出信号を生成する変換回路と、を含んでもよい。 Each current detection circuit may include a trackhold circuit that receives the output voltage of the corresponding leg and a conversion circuit that generates the current detection signal proportional to the output voltage of the trackhold circuit.
変換回路は、対応するレグの下アームと同じ構成を有し、サイズが小さいレプリカトランジスタと、レプリカトランジスタの両端間電圧を、トラックホールド回路の出力電圧と等しくするフィードバック回路と、を含んでもよい。電流検出信号はレプリカトランジスタに流れる検出電流に応じていてもよい。 The conversion circuit may include a replica transistor having the same configuration as the lower arm of the corresponding leg and having a smaller size, and a feedback circuit that equalizes the voltage across the replica transistor to the output voltage of the trackhold circuit. The current detection signal may correspond to the detection current flowing through the replica transistor.
各電流検出回路は、対応するレグの出力電圧に比例する電流検出信号を生成する変換回路と、変換回路の出力信号を受けるトラックホールド回路と、を含んでもよい。 Each current detection circuit may include a conversion circuit that generates a current detection signal proportional to the output voltage of the corresponding leg, and a trackhold circuit that receives the output signal of the conversion circuit.
変換回路は、対応するレグの下アームと同じ構成を有し、サイズが小さいレプリカトランジスタと、レプリカトランジスタの両端間電圧を、対応するレグの出力電圧と等しくするフィードバック回路と、を含んでもよい。電流検出信号はレプリカトランジスタに流れる検出電流に応じていてもよい。 The conversion circuit may include a replica transistor having the same configuration as the lower arm of the corresponding leg and having a smaller size, and a feedback circuit that equalizes the voltage across the replica transistor to the output voltage of the corresponding leg. The current detection signal may correspond to the detection current flowing through the replica transistor.
モータドライバ回路は、対応するレグの下アームのターンオンを検出するターンオン検出回路をさらに備えてもよい。トラックホールド回路は、ターンオン検出回路の出力にもとづいて制御されてもよい。 The motor driver circuit may further include a turn-on detection circuit that detects the turn-on of the lower arm of the corresponding leg. The track hold circuit may be controlled based on the output of the turn-on detection circuit.
ターンオン検出回路は、下アームのゲート電圧にもとづいて、下アームのターンオンを検出してもよい。 The turn-on detection circuit may detect the turn-on of the lower arm based on the gate voltage of the lower arm.
モータドライバ回路は、複数の電流検出回路が生成する複数の電流検出信号を合成する合成回路と、合成回路の出力をしきい値と比較するコンパレータと、をさらに備えてもよい。これによりカレントリミット機能を提供できる。 The motor driver circuit may further include a synthesis circuit that synthesizes a plurality of current detection signals generated by the plurality of current detection circuits, and a comparator that compares the output of the synthesis circuit with a threshold value. As a result, the current limit function can be provided.
各電流検出回路は、ハイ出力期間の間、電流検出信号にスロープ信号を重畳し、電流検出信号を補正してもよい。これにより、PWM制御に起因する電流リップルの影響を考慮したより正確な電流検出信号を得ることができる。 Each current detection circuit may superimpose a slope signal on the current detection signal to correct the current detection signal during the high output period. Thereby, a more accurate current detection signal can be obtained in consideration of the influence of the current ripple caused by the PWM control.
あるハイ出力期間におけるスロープ信号の傾きは、その直前のロー出力期間の始点における電流検出信号の値と、さらに1個前のロー出力期間の終点における電流検出信号の値と、にもとづいて決定されてもよい。 The slope of the slope signal in a certain high output period is determined based on the value of the current detection signal at the start point of the low output period immediately before that and the value of the current detection signal at the end point of the previous low output period. You may.
モータドライバ回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を1つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。 The motor driver circuit may be integrally integrated on one semiconductor substrate. "Integrated integration" includes the case where all the components of the circuit are formed on the semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated, and some resistors for adjusting the circuit constants. Or a capacitor or the like may be provided outside the semiconductor substrate. By integrating the circuits on one chip, the circuit area can be reduced and the characteristics of the circuit elements can be kept uniform.
(実施の形態)
図6は、実施の形態に係るモータドライバ回路100の回路図である。モータドライバ回路100は、コントローラ102、インバータ回路110と、複数の電流検出回路120を備え、ひとつの半導体基板に集積化されたIC(Integrated Circuit)である。
(Embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram of the
本実施の形態において、モータドライバ回路100の駆動対象のモータ2は、三相DCモータであり、三相のコイルLA,LB,LCを有する。
In the present embodiment, the motor 2 to be driven in the
インバータ回路110は、複数(3相)のレグ112_A,112_B,112_Cを有し、複数のレグ112_A,112_B,112_Cは、対応するコイルLA,LB,LCと接続される。各レグ112_#(#=A,B,C)は、上アームMH#と下アームML#を含む。A,B,Cは、U,V,Wと読み替えてもよい。
The
コントローラ102は、インバータ回路110を制御し、モータ2の回転を制御する。本実施の形態においてコントローラ102は、2相変調による180度通電方式(正弦波駆動方式)によって、モータ2を制御するものとする。コントローラ102の構成や具体的な制御方式は、一般的なモータドライバのそれと同様であるため、説明を省略する。
The
複数の電流検出回路120_A,120_B,120_Cは、複数のレグ112_A,112_B,112_Cに対応して設けられ、各電流検出回路120_#は、対応するレグ112_#のシンク電流を検出する。 The plurality of current detection circuits 120_A, 120_B, 120_C are provided corresponding to the plurality of legs 112_A, 112_B, 112_C, and each current detection circuit 120_ # detects the sink current of the corresponding leg 112_ #.
本明細書では、各レグの出力電流I#を、モータ2に向かって流れる向きを正ととるものとする。各電流検出回路120_#(#=A,B,C)は、対応するレグ112_#の出力電圧V#にもとづいて、対応するレグ112_#が吸い込むシンク電流、すなわち負の出力電流I#を検出し、検出した電流量を示す電流検出信号SDET#を生成する。電流検出信号SDET#は、アナログ電圧であってもよいし、アナログ電流信号であってもよいし、デジタル信号であってもよい。 In the present specification, it is assumed that the direction in which the output current I # of each leg flows toward the motor 2 is positive. Each current detection circuit 120_ # (# = A, B, C) detects the sink current sucked by the corresponding leg 112_ #, that is, the negative output current I # , based on the output voltage V # of the corresponding leg 112_ #. Then, a current detection signal S DET # indicating the detected current amount is generated. The current detection signal S DET # may be an analog voltage, an analog current signal, or a digital signal.
電流検出回路120が生成する電流検出信号SDETの用途は限定されず、たとえば過電流保護に用いてもよいし、インバータ回路110の駆動信号の生成に用いてもよい。
The application of the current detection signal S DET generated by the
インバータ回路110のレグ112_#は、電流I#が正である電流ソース状態と、電流I#が負である電流シンク状態のいずれかをとる。電流検出回路120_#は、対応するレグ112_#が電流シンク状態であるときにシンク電流の量を示す非ゼロの電流検出信号SDET#を出力する。対応するレグ112_#が電流ソース状態であるとき、電流検出信号SDET#はゼロである。
Leg 112_
二相変調を行う場合、各レグ112_#は、(1)下アームML#が固定的にオンである固定相、もしくは(2)上アームMH#と下アームML#が相補的にスイッチングする変調相、のいずれかとなる。 When performing two-phase modulation, each leg 112_ # is modulated by (1) a fixed phase in which the lower arm ML # is fixedly on, or (2) a modulation in which the upper arm MH # and the lower arm ML # are switched in a complementary manner. It becomes one of the phases.
(1)固定相における電流検出
レグ112_#が固定相のレグ112_#に着目する。固定相において、シンク電流I#は、下アームML#に流れるから、出力電圧V#は下アームML#の電圧降下と等しくなる。
V#=RON×I#
RONは下アームML#のオン抵抗である。つまり、
I#=V#/RON
が成り立つから、シンク電流I#は、出力電圧V#に比例する。
(1) Current detection in the stationary phase Leg 112_ # focuses on the stationary phase leg 112_ #. In the stationary phase, the sink current I # flows through the lower arm ML #, so the output voltage V # is equal to the voltage drop of the lower arm ML #.
V # = R ON × I #
R ON is the on resistance of the lower arm ML #. In other words
I # = V # / R ON
Therefore, the sink current I # is proportional to the output voltage V #.
そこで対応する電流検出回路120_#は、出力電圧V#に比例した電流検出信号SDET#を生成する。kは比例定数である。
SDET#=k×V# …(1)
Therefore, the corresponding current detection circuit 120_ # generates a current detection signal S DET # proportional to the output voltage V #. k is a constant of proportionality.
S DET # = k × V # … (1)
(2) 変調相における電流検出
変調相のレグの出力電圧V#は、パルス変調されており、その時間平均値は時間とともに変化する。変調相では、上アームMH#がオン、下アームML#がオフであるハイ出力期間tHと、上アームMH#がオフ、下アームML#がオンであるロー出力期間tLが交互に発生し、デューティ比tH/(tH+tL)が時間とともに変化する。
(2) Current detection in the modulated phase The output voltage V # of the leg of the modulated phase is pulse-modulated, and its time average value changes with time. In the modulation phase, the high output period t H in which the upper arm MH # is on and the lower arm ML # is off and the low output period t L in which the upper arm MH # is off and the lower arm ML # is on occur alternately. Then, the duty ratio t H / (t H + t L ) changes with time.
(2−i) ロー出力期間tLの電流検出
電流検出回路120_#は、下アームML#がオンであるロー出力期間tLの間、固定相と同様に、そのレグ112_#の出力電圧V#に比例した電流検出信号SDET#(L)を生成する。
SDET#(L)=k×V# …(2)
(2-i) low output period t L current detection current detection circuit 120_ # of, between the lower arm ML # is on the low output period t L, as with the stationary phase, the output voltage V of the leg 112_ # # is proportional to the current detection signal S DET # generates the (L).
S DET # (L) = k × V # … (2)
(2−ii) ハイ出力期間tHの電流検出
電流検出回路120_#は、上アームがオンであるハイ出力期間tHの間、直前のロー出力期間において得られた信号にもとづいて、電流検出信号SDET#(H)を生成する。
(2-ii) Current detection of high output period t H The current detection circuit 120_ # detects current based on the signal obtained in the immediately preceding low output period during the high output period t H when the upper arm is on. Generate the signal S DET # (H).
たとえば電流検出回路120_#は、ロー出力期間において、対応するレグ112_#の出力電圧V#をサンプリングする。ロー出力期間においてサンプリングした出力電圧を、V#(L)と表記する。そしてそれに続くハイ出力期間の間、直前のロー出力期間においてサンプリングした出力電圧V#(L)に比例した電流検出信号SDET#(H)を生成する。
SDET#(H)=k×V#(L) …(3)
For example, the current detection circuit 120_ # samples the output voltage V # of the corresponding leg 112_ # during the low output period. The output voltage sampled during the low output period is referred to as V # (L). Then, during the subsequent high output period, the current detection signal S DET # (H) proportional to the output voltage V # (L) sampled in the immediately preceding low output period is generated.
S DET # (H) = k × V # (L) … (3)
本実施の形態では、出力電圧V#は、ロー出力期間の終点のタイミングにおいてサンプリングされ、続くハイ出力期間の間、ホールドされる。そして電流検出回路120_#は、ハイ出力期間の間、ホールドした出力電圧V#(L)に応じた電流検出信号SDET#(H)を出力する。 In this embodiment, the output voltage V # is sampled at the end of the low output period and held for the subsequent high output period. Then, the current detection circuit 120_ # outputs the current detection signal S DET # (H) corresponding to the held output voltage V # (L) during the high output period.
つまり電流検出回路120_#は、対応するレグ112_#がハイを出力する期間(変調相におけるハイ出力期間tH)、ホールドモードとなり、対応するレグ112_#がローを出力する期間(固定相、変調相におけるロー出力期間tL)、トラッキングモードとなる。 That is, the current detection circuit 120_ # is in the hold mode during the period when the corresponding leg 112_ # outputs high (high output period t H in the modulation phase), and the period when the corresponding leg 112_ # outputs low (fixed phase, modulation). The low output period t L ) in the phase, the tracking mode is set.
コントローラ102は、電流検出回路120_#に対して、動作モードを指示する制御信号SCNT#を供給する。電流検出回路120_#の動作モードは、制御信号SCNT#にもとづいて制御される。たとえば制御信号SCNT#は、対応するレグ112_#がローを出力する期間、第1レベル(たとえばハイ)、対応するレグ112_#がハイを出力する期間、第2レベル(たとえばロー)となる。
以上がモータドライバ回路100の構成である。続いてその動作を説明する。図7(a)、(b)は、2相変調の電圧および電流波形図である。横軸は時間を電気角で示し、電圧、電流は正規化して示す。この例では電流波形は電圧波形に対して10度の位相遅れが発生している。
The above is the configuration of the
図7(a)の出力電圧VOUTは、デューティ比に対応しており、0である期間が固定相、非ゼロである期間が変調相となる。たとえばA相に着目すると、0〜240度の期間が変調相であり、240〜360度の期間が固定相となる。 The output voltage V OUT in FIG. 7A corresponds to the duty ratio, and the period of 0 is the fixed phase and the period of non-zero is the modulation phase. For example, focusing on the A phase, the period from 0 to 240 degrees is the modulation phase, and the period from 240 to 360 degrees is the stationary phase.
図7(b)の電流波形に着目すると、負の電流がシンク電流であり、電流検出回路120による検出対象である。A相に着目すると、A相のレグ112_Aには、0〜10度、190〜360度の期間、シンク電流が流れ、10〜190度の期間、ソース電流が流れる。
Focusing on the current waveform of FIG. 7B, the negative current is the sink current, which is the target of detection by the
図8は、モータドライバ回路100の動作波形図である。図8にはA相、B相、C相の電流波形と、A相レグの出力電圧VA、およびA相、B相、C相のシンク電流の合計が示される。
FIG. 8 is an operation waveform diagram of the
図8のT1は、A相レグにシンク電流が流れ、かつA相レグが固定相である期間を示す。図8の。図8のT2は、B相、C相のレグ112_B,112_Cにシンク電流が流れ、B相が固定相、C相が変調相である期間を示す。 T 1 of the FIG. 8, the sink current flows in the A-phase leg, and shows the period A phase leg is stationary phase. Of FIG. FIG. 8T 2 shows a period in which a sink current flows through the legs 112_B and 112_C of the B phase and the C phase, the B phase is the stationary phase, and the C phase is the modulation phase.
図9を参照して、シンク電流IA(IA<0)が流れるA相レグ112_Aの電流検出を説明する。図9は、図8の期間T1を拡大した波形図である。PWM周波数は150kHzであり、PWM周期は6.6μsである。A相は固定相であり、A相の出力電圧VAはロー(すなわち0V近傍)に固定されている。実際には、出力電圧VAは完全なゼロではなく、A相のローサイドトランジスタMHAの電圧降下が現れる。
VA=RON×IA
Referring to FIG. 9, the sink current I A (I A <0) is described a current detection of the A phase leg 112_A flowing. Figure 9 is a waveform diagram of an enlarged period T 1 of the FIG 8. The PWM frequency is 150 kHz and the PWM period is 6.6 μs. A phase is a stationary phase, the output voltage V A of the A-phase is fixed at the low (i.e. 0V vicinity). In reality, the output voltage VA is not completely zero, and a voltage drop of the A-phase low-side transistor MHA appears.
V A = R ON × I A
そこでA相の電流検出回路120_Aは、出力電圧VAに比例した電流検出信号SDETAを生成する。 Therefore the current detection circuit 120_A of the A-phase generates a current detection signal S DETA proportional to the output voltage V A.
図10は、図8の期間T2を拡大した波形図である。A相の電流は正であるから、非検出対象である。 FIG. 10 is an enlarged waveform diagram of the period T 2 of FIG. Since the A-phase current is positive, it is a non-detection target.
B相は固定相となっており、したがって、PWM周期の全期間においてトラッキングモードで動作し、出力電圧VBに比例した電流検出信号SDETBが生成される。 B phase has a stationary phase, therefore, operates in the tracking mode the entire period of the PWM period, the current detection signal S DETB proportional to the output voltage V B is generated.
C相はPWM相である。PWM周期のうちロー出力期間tLはトラッキングモードで動作し、出力電圧VCに比例した電流検出信号SDETCが生成される。一方、PWM周期のうちハイ出力期間tHの間はホールドモードとなり、直前のロー出力期間tLにおいて得られた信号がホールドされ、一定の電流検出信号SDETCが生成される。 The C phase is a PWM phase. Low output period t L of the PWM cycle is operated in the tracking mode, the current detection signal S DETC proportional to the output voltage V C is generated. On the other hand, in the PWM cycle, the hold mode is set during the high output period t H , the signal obtained in the immediately preceding low output period t L is held , and a constant current detection signal SDETC is generated.
ハイ出力期間tHにおける電流検出信号SDETCの値は、実際のC相の電流に対応する値(図10において破線で示す)よりも小さくなり、それらの差分が検出誤差となる。 The value of the current detection signal S DETC in high-output period t H is smaller than the value corresponding to the actual C-phase current (indicated by the broken line in FIG. 10), the difference thereof becomes the detection error.
図10の一番下には、三相のシンク電流の合計の実際の量ITOTALと、3相の電流検出回路120_A,120_B,120_Cの検出信号SDETA,SDET2,SDET3の合計に対応するシンク電流の合計ITOTAL_DETが示される。
At the bottom of FIG. 10, it corresponds to the actual amount I TOTAL of the total of the three-phase sink currents and the total of the detection signals S DETA , S DET2 , and
以上がモータドライバ回路100の動作である。
The above is the operation of the
変調相では、上アームがオンであるハイ出力期間tHと下アームがオンであるロー出力期間tLが交互に発生する。各ハイ出力期間tHにおいて上アームには、その直前におけるロー出力期間tLにおいて下アームに流れるシンク電流と近い量のシンク電流が流れる。そこで、ロー出力期間tLにおいて得られた信号にもとづいて、それに続くハイ出力期間tHのシンク電流の量を推定することにより、変調相においてもシンク電流を検出できる。 In the modulation phase, the high output period t H with the upper arm on and the low output period t L with the lower arm on occur alternately. In each high output period t H , an amount of sink current close to the sink current flowing in the lower arm flows in the upper arm in the low output period t L immediately before that. Therefore, the sink current can be detected also in the modulation phase by estimating the amount of the sink current in the subsequent high output period t H based on the signal obtained in the low output period t L.
上述のように、ハイ出力期間tHにおいてホールドモードで得られる電流検出信号SDET#の値と、実際の電流に対応する値には検出誤差が存在するが、この検出誤差は、後述の補正によって抑制することができる。 As described above, the value of the current detection signal S DET # obtained in hold mode in a high output period t H, the value corresponding to the actual current, but is a detection error exists, the detection error is corrected later Can be suppressed by.
またハイ出力期間tHの間、上側で回生するため、エネルギーが減少するケースがほとんどである。したがって電流検出信号SDETをカレントリミットに利用するような場合には、補正せずにそのまま利用しても支障はない。 Also during the high output period t H, to regeneration in the upper, a case where the energy decreases are almost. Therefore, when the current detection signal S DET is used for the current limit, there is no problem even if it is used as it is without correction.
本発明は、図6のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。 The present invention extends to various devices and methods grasped as a block diagram or a circuit diagram of FIG. 6 or derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. Hereinafter, more specific configuration examples and examples will be described not for narrowing the scope of the present invention but for helping to understand the essence and operation of the invention and clarifying them.
図11は、電流検出回路120_#の構成例を示すブロック図である。ここではA相を例として示すが、B相、C相も同様に構成される。 FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the current detection circuit 120_ #. Here, the A phase is shown as an example, but the B phase and the C phase are also configured in the same manner.
電流検出回路120_#は、トラックホールド回路122と変換回路124を含む。トラックホールド回路122は、制御信号SCNT#が第1レベル(たとえばハイ)のとき、対応するレグ112_#の出力電圧VAを通過し、制御信号SCNT#が第2レベル(たとえばロー)のとき、対応するレグ112_#の出力電圧VAをホールドする。たとえばトラックホールド回路122はスイッチSW1とキャパシタC1を含み、スイッチSW1は、制御信号SCNT#がハイの期間、オンとなり、制御信号SCNT#がローの期間、オフとなる。
The current detection circuit 120_ # includes a
変換回路124は、トラックホールド回路122の出力電圧VA’に比例する電流検出信号SDET#を生成する。
図11の電流検出回路120_#によれば、制御信号SCNT#に応じて、その動作モードをトラッキングモードとホールドモードとで切り替えることができる。 According to the current detection circuit 120_ # in FIG. 11, in response to the control signal S CNT #, it can switch its operation mode between the tracking mode and the hold mode.
コントローラ102は、ターンオン検出回路104_#を含む。ターンオン検出回路104_#は、下アームのトランジスタML#のターンオンを検出し、電流検出回路120_#の動作モードを指示する制御信号SCNT#を生成する。たとえばターンオン検出回路104_#は、トランジスタML#のゲート電圧VLG#にもとづいて制御信号SCNT#を生成してもよい。あるいはトランジスタML#のオン、オフを指示する制御信号SLにもとづいて制御信号SCNT#を生成してもよい。
The
図12(a)〜(c)は、モータドライバ回路100の具体的な構成例を示す回路図である。図12(a)に示すように、変換回路124は、電圧VAをそれに比例する電流IDETに変換する電圧/電流(V/I)変換器であり、レプリカトランジスタM11、フィードバック回路125、カレントミラー回路126を含む。レプリカトランジスタM11は下アームのトランジスタML#と同じ構成を有し、サイズ(W/L)がトランジスタML#よりも小さい。レプリカトランジスタM11のゲートには、トランジスタML#と同じハイレベルのゲート電圧が印加される。
12 (a) to 12 (c) are circuit diagrams showing a specific configuration example of the
またフィードバック回路125は、レプリカトランジスタM11の両端間電圧(ドレインソース間電圧)を、トラックホールド回路122の出力電圧VA’と等しくする。フィードバック回路125は、トランジスタM12およびオペアンプOA1を含む。
The
トランジスタML#とレプリカトランジスタM11のサイズ比がM:N(M>N)であるとき、レプリカトランジスタM11には、トランジスタMLAに流れるシンク電流I#のM/N倍の電流IM11が流れる。 When the size ratio of the transistor ML # and the replica transistor M11 is M: N (M> N), a current I M11 that is M / N times the sink current I # flowing through the transistor MLA flows through the replica transistor M11.
カレントミラー回路126は、トランジスタM13,M14を含み、入力側の電流IM11を折り返して、検出電流IDETAを出力する。
The
図12(a)に示すように、この検出電流IDETAそのものを、電流検出信号SDETAとしてもよい。あるいは図12(b)に示すように、検出電流IDETAの経路上に抵抗R11を設け、抵抗R11に生ずる電圧降下を検出信号SDETAとしてもよい。あるいは図12(c)に示すように、検出抵抗R11の電圧降下をデジタル値に変換するA/Dコンバータ128をさらに設け、A/Dコンバータ128が生成するデジタル信号を検出信号SDETとしてもよい。
As shown in FIG. 12A, the detected current I DETA itself may be used as the current detection signal S DETA. Alternatively, as shown in FIG. 12B, a resistor R11 may be provided on the path of the detection current I DETA , and the voltage drop generated in the resistor R11 may be used as the detection signal S DETA. Alternatively, as shown in FIG. 12C, an A /
図12(a)に戻る。ターンオン検出回路104は、コンパレータ106を含む。コンパレータ106は、下アームのトランジスタML#のゲート電圧VLGを、しきい値電圧VONと比較し、VLG>VONとなると、下アームのトランジスタMLAのターンオンを示す検出信号SONをアサートする。ターンオン検出回路104は、検出信号SONを遅延する遅延回路107をさらに含み、遅延回路107の出力を制御信号SCNT#として、電流検出回路120_#の動作モードを制御してもよい。なお遅延回路107は省略してもよい。
Return to FIG. 12 (a). The turn-on
電流検出回路120によって得られる電流検出信号SDETは、カレントリミットに用いてもよい。図13(a)、(b)は、カレントリミット機能を備えるモータドライバ回路100の一部の回路図である。
The current detection signal S DET obtained by the
図13(a)のモータドライバ回路100は、合成回路130と、コンパレータ132をさらに備える。合成回路130は、三相の電流検出信号IDETA,IDETB,IDETCを合成する。合成回路130は、抵抗R11とスイッチSW1A〜SW1Cを含む。三相の電流検出信号SDETA,SDETB,SDETCである電流信号IDETA,IDETB,IDETCは、スイッチSWA〜SWCを介して合流し、抵抗R12に流れる。抵抗R12には、電流検出信号IDETA,IDETB,IDETCの合計に応じた電圧降下VDET_TOTALが発生する。この電圧降下VDET_TOTALは、三相のシンク電流の合計を示す。
The
なお、ある相#が電流ソース状態であるとき、電流検出回路120_#の出力は、シンク電流とは無関係な値を示す。そこで、電流ソース状態の相#については、スイッチSW#がオフとなる。 When a certain phase # is in the current source state, the output of the current detection circuit 120_ # shows a value irrelevant to the sink current. Therefore, the switch SW # is turned off for the phase # in the current source state.
コンパレータ132は、合成回路130の出力VDET_TOTALを、しきい値VCLと比較し、比較結果を示すカレントリミット信号SCLを生成する。たとえばコントローラ102は、カレントリミット信号SCLのアサートに応答して、モータに流れる電流が減少するように、インバータ回路110の状態を変化させる。これにより回路保護を実現できる。
The
図13(b)では、合成回路130は、デジタルの電流検出信号DDETA,DDETB,DDETCを加算する加算器131である。デジタルコンパレータ134は、加算器131の出力DDET_TOTALをカレントリミットのしきい値DCLと比較し、DDET_TOTAL>DCLとなると、カレントリミット信号SCLをアサートする。
In FIG. 13B, the
続いて、電流検出信号SDETの補正について説明する。上述のように、変調相のハイ出力期間tHにおける電流検出信号SDETと、実際のシンク電流との間には検出誤差がある。電流検出信号SDETをカレントリミットに用いる場合はこの誤差はそれほど問題とならないが、電流の検出値を、モータの回転制御(ベクトル制御)に利用する場合、この誤差を補正することが好ましい。図14は、補正機能付きの電流検出回路120のブロック図である。
Subsequently, the correction of the current detection signal S DET will be described. As described above, there is a detection error between the current detection signal S DET in high-output period t H of the modulation phase, the actual sink current. When the current detection signal S DET is used for the current limit, this error does not matter so much, but when the current detection value is used for the rotation control (vector control) of the motor, it is preferable to correct this error. FIG. 14 is a block diagram of the
電流検出回路120は、トラックホールド回路122、変換回路124に加えて、補正回路140を備える。補正回路140は、ハイ出力期間tHの間、電流検出信号SDETにスロープ信号SSLOPEを重畳し、電流検出信号SDETを補正する。
The
補正回路140は、スロープ信号生成回路142と、加算器144を含む。スロープ信号生成回路142は、PWM制御に起因する電流リップルの傾きにもとづいて、スロープ信号SSLOPEを生成する。
The
スロープ信号生成回路142は、実際のシンク電流のリップルの傾きにもとづいてスロープ信号SSLOPEの傾きを調整する。 The slope signal generation circuit 142 adjusts the slope of the slope signal S SLOPE based on the slope of the ripple of the actual sink current.
加算器144は、電流検出信号SDETにスロープ信号SSLOPEを重畳し、補正後の電流検出信号SDET_CMPを出力する。なお、本明細書における加算器144は、減算器を包含する。
The
図15は、電流補正機能付きの電流検出回路120の具体的な構成例を示す回路図である。図15には、A相に関連する部分のみを示すが、B相、C相も同様に構成される。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the
カレントミラー回路126は2つの出力経路を含む。トランジスタM15に流れる検出電流IDETA’は、抵抗R13によって電圧に変化され、A/Dコンバータ128によってデジタルの検出値DDETA’に変換される。A/Dコンバータ128は、対応するレグ112_Aの出力レベル(ハイ/ロー)が切り替わる度に、言い換えれば、各ロー出力期間の始点と終点のタイミングごとに、抵抗R13の電圧降下をデジタル値に変換する。
The
スロープ信号生成回路142は、波形発生器150、D/Aコンバータ152、V/I変換器154を含む。波形発生器150は、A/Dコンバータ128の出力DDETA’にもとづいて、ハイ出力期間tHにおけるスロープ信号SSLOPEの傾きを以下のように推定する。
The slope
波形発生器150は、ハイ出力期間tHにおけるスロープ信号SSLOPEの傾きを推定する際に、その直前のロー出力期間tLの始点(t2)において得られた電流検出信号SDETの値DDETA’(t2)と、さらに1個前のロー出力期間tLの終点(t1)において得られた電流検出信号SDETの値DDETA’と、を利用し、以下の式にもとづいて傾きαを決定する。
α={DDETA’(t1)−DDETA’(t2)}/(t1−t2)
When the
α = {D DETA '(t 1 ) -D DETA '(t 2 )} / (t 1- t 2 )
そしてハイ出力期間tHの間、決定したスロープαを有するデジタルのスロープ信号(ランプ信号)DSLOPEAを生成する。D/Aコンバータ152は、デジタルのスロープ信号DSLOPEAを、電流信号のスロープ信号ISLOPEA(SSLOPEA)に変換する。D/Aコンバータ152とV/I変換器154を、電流出力のD/Aコンバータで構成してもよい。
Then during the high output period t H, the digital slope signal having a slope α determined (the ramp signal) to generate the D SLOPEA. The D /
加算器144は、電流信号である電流検出信号IDETAから、電流信号であるスロープ信号ISLOPEAを減算し、補正後の電流検出信号IDETA_CMPを出力する。 The adder 144 subtracts the slope signal I SLPEA , which is a current signal, from the current detection signal I DETA , which is a current signal, and outputs the corrected current detection signal I DETA_CMP.
図16は、図15の電流検出回路120の動作を説明する図である。この電流検出回路120によれば、電流検出回路120がホールド動作を行うハイ出力期間tHにおけるシンク電流IAの傾きを推定し、補正信号を重畳することで、誤差が少ない電流検出信号IDETA_CMPを生成できる。
FIG. 16 is a diagram illustrating the operation of the
図17は、電流補正機能付きの電流検出回路120の別の構成例を示す回路図である。A/Dコンバータ128は、ハイ出力期間tHとロー出力期間tLの両方の期間、所定のサンプリングレートで電流検出信号DDETA’を取り込み続ける。波形発生器150は、タイミングt1,t2において得られた電流検出信号DDETA’(t1),DDETA’(t2)にもとづいてスロープαを計算し、デジタルのスロープ信号DSLOPEAを生成する。加算器144は、A/Dコンバータ128の出力である電流検出信号DDETA’と、スロープ信号DSLOPEAを加算し、補正後の電流検出信号DDETA_CMPを出力する。
FIG. 17 is a circuit diagram showing another configuration example of the
(用途)
モータドライバ回路100の用途は特に限定されないが、たとえばハードディスク装置やDVD(Digital Versatile Disc)ドライブ、Blu−ray(登録商標)ディスクドライブなどのスピンドルモータの駆動に用いることができる。
(Use)
The application of the
図18は、モータドライバ回路100を備えるハードディスク装置300を示す図である。ハードディスク装置300は、プラッタ902、スイングアーム904、ヘッド906、スピンドルモータ910、ボイスコイルモータ912、モータドライバ920を備える。モータドライバ920は、スピンドルモータ910やボイスコイルモータ912を駆動する。モータドライバ920は、上述のモータドライバ回路100のアーキテクチャを用いて構成することができる。
FIG. 18 is a diagram showing a
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiments. This embodiment is an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible for each of these components and combinations of each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such a modification will be described.
(変形例1)
図10では、あるロー出力期間tLの終点のタイミングにおける電流検出信号の値を、それに続くハイ出力期間tHにおける電流検出信号としてホールドしたがその限りでない。たとえば、あるロー出力期間tLの始点あるいは中点のタイミングにおける電流検出信号の値を、それに続くハイ出力期間tHにおける電流検出信号としてホールドしてもよい。
(Modification example 1)
In FIG. 10, the value of the current detection signal at the timing of the end point of a certain low output period t L is held as the current detection signal in the subsequent high output period t H , but this is not the case. For example, the value of the current detection signal at the timing of the start point or the midpoint of a certain low output period t L may be held as the current detection signal in the subsequent high output period t H.
(変形例2)
図19は、変形例2に係る電流検出回路120_Aの回路図である。この変形例では、トラックホールド回路123が、変換回路124の後段に設けられている。この場合のトラックホールド回路123の回路構成は、変換回路124が生成する電流検出信号SDETAの種類に応じて決めればよい。たとえば電流検出信号SDETAが電圧信号であれば、トラックホールド回路123は、図11のトラックホールド回路122と同様に構成できる。たとえば電流検出信号SDETAがデジタル信号であれば、トラックホールド回路123は、メモリで構成できる。
(Modification 2)
FIG. 19 is a circuit diagram of the current detection circuit 120_A according to the second modification. In this modification, the
(変形例3)
三相モータを対象としたが、単相モータにも本発明は適用可能であり、この場合、インバータ回路110は、単相インバータ(Hブリッジ回路)に置き換えればよい。
(Modification example 3)
Although the target is a three-phase motor, the present invention is also applicable to a single-phase motor. In this case, the
2 モータ
100 モータドライバ回路
102 コントローラ
110 インバータ回路
112 レグ
120 電流検出回路
122,123 トラックホールド回路
124 変換回路
125 フィードバック回路
126 カレントミラー回路
128 A/Dコンバータ
130 合成回路
132 コンパレータ
104 ターンオン検出回路
140 補正回路
142 スロープ信号生成回路
144 加算器
150 波形発生器
152 D/Aコンバータ
154 V/I変換器
2
Claims (15)
前記複数のレグに対応し、それぞれが対応するレグのシンク電流を検出する複数の電流検出回路と、
を備え、
各電流検出回路は、
(1)対応するレグが、下アームが固定的にオンである固定相であるとき、その出力電圧に比例した電流検出信号を生成し、
(2)対応するレグが、上アームと下アームが相補的にスイッチングする変調相であるとき、(2-i)前記下アームがオンであるロー出力期間の間、対応するレグの出力電圧に比例した前記電流検出信号を生成し、(2-ii)前記上アームがオンであるハイ出力期間の間、直前のロー出力期間において得られた信号にもとづいて、前記電流検出信号を生成することを特徴とするモータドライバ回路。 An inverter circuit that has multiple legs and is connected to a motor,
A plurality of current detection circuits corresponding to the plurality of legs and detecting the sink current of each corresponding leg, and
With
Each current detection circuit
(1) When the corresponding leg is in a stationary phase with the lower arm fixedly on, it produces a current detection signal proportional to its output voltage.
(2) When the corresponding leg is a modulation phase in which the upper arm and the lower arm switch complementarily, (2-i) the output voltage of the corresponding leg during the low output period when the lower arm is on. Generate the proportional current detection signal, and (2-ii) generate the current detection signal based on the signal obtained in the immediately preceding low output period during the high output period when the upper arm is on. A motor driver circuit characterized by.
(2-i)前記下アームがオンであるロー出力期間において、対応するレグの出力電圧をサンプリングし、
(2-ii)続く前記ハイ出力期間の間、直前のロー出力期間においてサンプリングした前記出力電圧に比例した前記電流検出信号を生成することを特徴とする請求項1に記載のモータドライバ回路。 Each current detection circuit
(2-i) During the low output period when the lower arm is on, the output voltage of the corresponding leg is sampled and
(2-ii) The motor driver circuit according to claim 1, wherein the current detection signal proportional to the output voltage sampled in the immediately preceding low output period is generated during the subsequent high output period.
対応するレグの出力電圧を受けるトラックホールド回路と、
前記トラックホールド回路の出力電圧に比例する前記電流検出信号を生成する変換回路と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のモータドライバ回路。 Each current detection circuit
A track hold circuit that receives the output voltage of the corresponding leg, and
A conversion circuit that generates the current detection signal proportional to the output voltage of the track hold circuit, and a conversion circuit.
The motor driver circuit according to claim 1, wherein the motor driver circuit comprises.
対応するレグの下アームと同じ構成を有し、サイズが小さいレプリカトランジスタと、
前記レプリカトランジスタの両端間電圧を、前記トラックホールド回路の出力電圧と等しくするフィードバック回路と、
を含み、
前記電流検出信号は前記レプリカトランジスタに流れる検出電流に応じていることを特徴とする請求項4に記載のモータドライバ回路。 The conversion circuit
With a replica transistor that has the same configuration as the lower arm of the corresponding leg and is smaller in size,
A feedback circuit that makes the voltage across the replica transistor equal to the output voltage of the track hold circuit.
Including
The motor driver circuit according to claim 4, wherein the current detection signal corresponds to a detection current flowing through the replica transistor.
対応するレグの出力電圧に比例する前記電流検出信号を生成する変換回路と、
前記変換回路の出力信号を受けるトラックホールド回路と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のモータドライバ回路。 Each current detection circuit
A conversion circuit that generates the current detection signal proportional to the output voltage of the corresponding leg, and
A track hold circuit that receives the output signal of the conversion circuit and
The motor driver circuit according to claim 1, wherein the motor driver circuit comprises.
対応するレグの下アームと同じ構成を有し、サイズが小さいレプリカトランジスタと、
前記レプリカトランジスタの両端間電圧を、対応するレグの出力電圧と等しくするフィードバック回路と、
を含み、前記電流検出信号は前記レプリカトランジスタに流れる検出電流に応じていることを特徴とする請求項6に記載のモータドライバ回路。 The conversion circuit
With a replica transistor that has the same configuration as the lower arm of the corresponding leg and is smaller in size,
A feedback circuit that equalizes the voltage across the replica transistor with the output voltage of the corresponding leg.
The motor driver circuit according to claim 6, wherein the current detection signal corresponds to a detection current flowing through the replica transistor.
前記トラックホールド回路は、前記ターンオン検出回路の出力にもとづいて制御されることを特徴とする請求項4または6に記載のモータドライバ回路。 It also has a turn-on detection circuit that detects the turn-on of the lower arm of the corresponding leg.
The motor driver circuit according to claim 4 or 6, wherein the track hold circuit is controlled based on the output of the turn-on detection circuit.
前記合成回路の出力をしきい値と比較するコンパレータと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のモータドライバ回路。 A synthesis circuit that synthesizes a plurality of current detection signals generated by the plurality of current detection circuits, and a synthesis circuit that synthesizes the plurality of current detection signals.
A comparator that compares the output of the synthesis circuit with the threshold value,
The motor driver circuit according to any one of claims 1 to 9, further comprising.
前記スピンドルモータを駆動する請求項1から13のいずれかに記載のモータドライバ回路と、
を備えることを特徴とするハードディスク装置。 Spindle motor, which is a three-phase motor,
The motor driver circuit according to any one of claims 1 to 13 for driving the spindle motor.
A hard disk device characterized by being equipped with.
複数のレグを有するインバータ回路によって前記モータに電力を供給するステップと、
前記複数のレグそれぞれに流れるシンク電流を検出するステップと、
を備え、
前記シンク電流を検出するステップは、
(1)対応するレグが、下アームが固定的にオンである固定相であるとき、その出力電圧に比例した電流検出信号を生成するステップと、
(2)対応するレグが、上アームと下アームが相補的にスイッチングする変調相であるとき、(2-i)前記下アームがオンであるロー出力期間の間、対応するレグの出力電圧に比例した前記電流検出信号を生成し、(2-ii)前記上アームがオンであるハイ出力期間の間、直前のロー出力期間において得られた信号にもとづいて、前記電流検出信号を生成するステップと、
を備えることを特徴とする駆動方法。 It ’s a motor drive method.
A step of supplying electric power to the motor by an inverter circuit having a plurality of legs,
The step of detecting the sink current flowing through each of the plurality of legs, and
With
The step of detecting the sink current is
(1) When the corresponding leg is in the stationary phase with the lower arm fixedly on, the step of generating a current detection signal proportional to the output voltage, and
(2) When the corresponding leg is a modulation phase in which the upper arm and the lower arm switch in a complementary manner, (2-i) the output voltage of the corresponding leg during the low output period when the lower arm is on. A step of generating the proportional current detection signal and (2-ii) generating the current detection signal based on the signal obtained in the immediately preceding low output period during the high output period when the upper arm is on. When,
A driving method characterized by being provided with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019165517A JP2021044937A (en) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | Motor driver circuit, drive method for motor, and hard disk device |
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