JP2914352B2 - 位相シフト回路 - Google Patents

位相シフト回路

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JP2914352B2
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博三 藤本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はPWM方式ブリッジ
制御装置に関し、特に磁気ディスク装置等に使用するセ
ンサレス・ブラシレス・モータ(以下モータと称する)
のPWM方式ブリッジ駆動装置における、モータの逆起
電圧信号の位相シフト回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、この種の位相シフト回路の従来
例を用いるPWM方式ブリッジ駆動装置の構成を示す。
【0003】位相シフト回路28は抵抗とコンデンサで
構成された1次遅れフィルタで構成され、モータ逆起電
圧検出回路1はコンパレータ回路より構成されている。
この位相シフト回路28は、1次ローパス・フィルタの
位相遅れ特性を利用することにより必要な位相遅れを得
ている。また、モータ端子電圧に重畳しているPWM信
号による高周波成分は1次ローパスフィルタにより十分
減衰されるため、次段の逆起電圧検出回路1の出力信号
Kを論理回路25で論理合成することによりモータ27
を駆動する出力回路26の出力相切り替えタイミングと
して利用することが可能であった。
【0004】図5の波形A、Dは図4のモータ27のA
相とセンタタップの端子波形をそれぞれ示し、図5の波
形Kは図4のモータ逆起電圧検出回路1の出力波形であ
る。この波形Kの切り換わり点を論理回路5で処理して
出力回路26の切り替えタイミングとして利用してい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来例における問題点
は、磁気ディスク装置等に使用するPWM方式ブリッジ
駆動装置の位相シフト回路に必要な遅延量を確保するた
めには、位相シフト回路の抵抗は数100kΩ、コンデ
ンサは数1000pF程度の値のものを用いる必要があ
り、集積回路内部に形成可能なコンデンサ容量ではない
ため、位相シフタ回路を集積回路内に内蔵できず、外付
け部品を使用していた。
【0006】本発明の目的は、従来集積回路外部の抵抗
素子およびコンデンサ素子で構成していた位相シフト回
路を集積回路内部に取り込み、PWM駆動により発生し
た高周波信号に対して誤動作せず、確実に位相シフト動
作を行う位相シフト回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の位相シフト回路
は、入力に加えられた信号の位相をシフトして出力す
る。より具体的には、モータ逆起電圧を直接検出するモ
ータ逆起電圧検出回路からの信号を受け、モータ逆起電
圧検出回路の出力に発生したノイズを平滑にするチャー
ジポンプフィルタ回路と、チャージポンプフィルタ回路
の出力を整形するシュミット回路と、チャージポンプフ
ィルタ回路のみでは不足しているシフト量を補正する遅
延回路とを有している。チャージポンプフィルタ回路の
定電流値はPWM信号発生用の三角波発生回路により決
定される。
【0008】そこで、モータに発生した各相の逆起電圧
をモータ端子に直接接続されたモータ逆起電圧検出回路
により検出し、モータ逆起電圧検出回路出力に重畳して
いるPWM信号を除去するために、PWM信号のタイミ
ングを決定している三角波回路の三角波波形勾配に対し
て、チャージポンプフィルタ回路の出力波形の勾配が小
さくなるように処置する。チャージポンプフィルタ回路
の出力を入力するシュミット回路のヒステリシス幅を、
PWM信号ノイズによるチャージポンプ出力の振幅以上
とすることにより、PWM信号ノイズを除去してチャー
ジポンプフィルタ回路の出力の波形を整形する。チャー
ジポンプフィルタおよびシュミット回路では不足してい
る位相のシフト量をデジタルカウンタ等の回路を用いた
遅延回路で補うため、外付け部品を用いることなくPW
M信号ノイズが重畳したモータ逆起電圧信号を集積回路
内で確実に位相シフトすることが可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0010】図1はモータ27を駆動するPWM方式ブ
リッジ駆動装置の構成を示すブロック図である。図1を
参照すると、モータ逆起電圧検出回路1はモータ端子
A、B、Cそれぞれに発生した逆起電圧をモータセンタ
タップ端子Dと比較することによりデジタル信号Eとし
て出力する。デジタル信号EにはPWM駆動の影響によ
るチャタリングが発生している。そこで、位相シフト回
路2において出力波形Fとして発生する出力は、三角波
発生回路3の出力波形の勾配に対して三角波発生回路3
の定電流源と位相シフタ回路2の定電流源の比、三角波
発生回路3のコンデンサ20の容量と位相シフト回路2
のコンデンサ11の容量の比および三角波発生回路出力
振幅電圧で決定される値となるので、位相シフト回路2
内のシュミット回路13の入力ヒステリシス電圧幅をチ
ャタリング信号によりE波形に発生する振幅電圧よりも
大きくすることにより波形整形を行い、デジタルカウン
タ回路等を用いる遅延回路14により所定量の位相シフ
トを施したあと、デジタル信号Fとして出力する。デジ
タル信号Fは論理回路25で論理合成後、デジタル信号
J波形として出力し、出力回路26はJ波形のタイミン
グにしたがってモータ27を駆動する。
【0011】図2は図1におけるモータ逆起電圧検出回
路1と位相シフト回路2と三角波発生回路3の詳細図で
ある。また、図3は各部の信号波形図である。
【0012】モータ逆起電圧検出回路1はコンパレータ
回路4、5および6により構成され、各端子はモータ端
子A、B、Cおよびモータセンタタップ端子Dにそれぞ
れ接続される。位相シフト回路2はモーター逆起検出回
路1の出力信号を入力として受け、チャージポンプフィ
ルタ回路12、シュミット回路13および遅延回路14
より構成される。ここでチャージポンプ回路12は充電
側定電流源7、導通・非導通状態が逆極性にあるスイッ
チ8、9、放電側定電流源10およびコンデンサ11よ
り構成される。三角波発生回路3はウィンドウコンパレ
ータ回路15、充電側定電流源16、導通・非導通状態
が逆極性にあるスイッチ17、18、放電側定電流源1
9、コンデンサ20、カレントミラー回路21、22、
23および定電流源24により構成される。位相シフト
回路内の定電流源7と三角波発生回路3内の定電流源1
6は同じ制御信号V1でそれぞれの電流値I1、I2が
制御され、同様に位相シフト回路2内の定電流源10と
三角波発生回路3内の定電流源19は同じ制御信号V2
でそれぞれの電流値I1、I2が制御される。
【0013】端子A、BおよびCからの入力逆起電圧は
端子Dからの入力電圧とコンパレータ回路4、5および
6によりそれぞれ電圧比較され、デジタル信号として出
力される。ここでコンパレータ回路5の出力をEとし、
コンパレータ回路4、6の出力はコンパレータ回路5の
場合と同様にそれぞれの位相シフト回路に接続される。
モータ端子A、B、C波形とモータ・センタタップ端子
D波形にはPWM駆動の影響のためにPWM信号に同期
したノイズが重畳している。したがってコンパレータ回
路のデジタル出力信号が反転する入力付近では図3の波
形Eに示すようにチャタリングが発生する。PWM信号
は三角波波形Gをもとにして発生した信号であるので、
このチャタリング部のハイ・レベル時間およびロウ・レ
ベル時間は三角波波形Gの周期以下となる。E波形がチ
ャージポンプ回路12に入力された場合チャージポンプ
回路12の出力信号波形Hは図3に示すように三角波と
なる。この三角波波形Hの周期も三角波波形Gの周期以
下となる。したがって三角波波形Hの三角波の立ち上が
り部分および立ち下がり部分も三角波波形Gの周期以下
となる。位相シフト回路2の定電流源7および10の電
流値I1と三角波発生回路3の定電流源16と19の電
流値I2が等しく、かつ、位相シフト回路2のコンデン
サ11の容量C1と三角波発生回路3のコンデンサ20
の容量C2とが等しい場合には、波形Hの三角波の立ち
上がり部分および立ち下がり部分の電位変化は三角波波
形Gの2倍以下となる。したがって、三角波発生回路3
の出力波形Gの振幅がVA1の場合にはチャージポンプ
フィルタ回路12の出力Hの振幅は2×VA1以下とな
り、シュミット回路13の入力電圧ヒステリシス幅VH
1を2×VA1より大きくすることにより、PWMによ
るチャタリング波形を取り除くことができる。シュミッ
ト回路13の出力波形を波形Iに示す。また、定電流値
I1とI2の比およびコンデンサ11、20の各容量C
1とC2の比を変えることにより、シュミット回路13
に必要な入力電圧ヒステリシス幅を変更することが可能
である。波形Iは、チャージポンプフィルタ回路12お
よびシュミット回路13により位相がシフトしている
が、所要のシフト量に足りない場合には波形Iを入力と
する遅延回路14で所要量の位相シフトを施し出力す
る。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0015】図2のチャージポンプ回路12は上述した
ように、PMOSFET7とPMOSFET16のゲー
ト電位がともにV1電位であり、NMOSFET10と
NMOSFET19のゲート電位はV2となるように構
成されている。したがって、電流値I1と電流値I2は
PMOSFET7とPMOSFET16の電流能力およ
びNMOSFET10とNMOSFET19の電流能力
によりそれぞれ定まる。例えば、チャネル長が同じFE
Tを使用している場合には電流能力はFETのチャネル
幅の比により決まるので、電流値I1とI2の比はPM
OSFET7と16のチャネル幅の比およびNMOSF
ET10と19のチャネル幅の比によりそれぞれ決ま
る。チャージポンプフィルタ回路12の定電流値がI
1、コンデンサ11の容量がC1、三角波発生回路3の
定電流値がI2、コンデンサ20の容量がC2、三角波
振幅がVA1の場合、シュミット回路13でチャタリン
グを除去するための入力ヒステリシス電圧VH1は次式
にて求まる。
【0016】 VH1=2×VA1×(I1×C2)/(I2×C1) したがって、前式中のパラメータを決定することにより
VH1が定まり、シュミット回路13の入力ヒステリシ
ス幅をVH1あるいはそれより大きくすることによりチ
ャタリングの発生が無い出力波形Iが得られる。I波形
の位相シフト量が足りない場合はデジタルカウンタ等の
遅延回路14を用いることで所要量の位相シフト量を加
え出力波形Fとして出力する。
【0017】
【発明の効果】上述したように本発明は、位相シフト回
路のチャージポンプフィルタ回路の定電流の値をPWM
駆動用三角波発生回路の電流値より決定しているので、
従来、集積回路外部の抵抗素子およびコンデンサ素子で
構成していた位相シフト回路を集積回路内部に取り込
み、PWM駆動により発生した高周波ノイズ信号に対し
て誤動作せず、確実に位相シフト動作ができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】モータを駆動するPWM方式ブリッジ駆動装置
の構成を示すブロック図である。
【図2】位相シフト回路と三角波発生回路との詳細構成
を示す回路図である。
【図3】図2の回路の動作時の各端子および信号の電圧
波形を示す。
【図4】従来例のPWM方式ブリッジ駆動装置の構成を
示すブロック図である。
【図5】図4の従来例の動作時の各端子の電圧波形を示
す。
【符号の説明】
1 モータ逆起電圧検出回路 2 位相シフタ回路 3 三角波発生回路 4、5、6 コンパレータ回路 7、8 PMOSFET 9,10 NMOSFET 11 コンデンサ 13 シュミット回路 14 遅延回路 15 ウィンドウコンパレータ回路 16、17 PMOSFET 18、19 NMOSFET 20 コンデンサ 21 PMOSFET 22、23 NMOSFET 24 定電流源 25 論理回路 26 出力回路 27 センサレス・ブラシレス・モータ 28 位相シフト回路 A、B、C センサレス・ブラシレス・モータ端子 D センタタップ端子 E モータ逆起電圧検出回路出力 F 位相シフト回路出力 G 三角波発生回路出力 H チャージポンプ回路出力 I シュミット回路出力 J 論理回路の出力 K 従来のモータ逆起電圧検出回路の出力 I1 チャージポンプ回路定電流源の電流 I2 三角波回路定電流源の電流 C1 チャージポンプ回路コンデンサ容量 C2 三角波発生回路コンデンサ容量 V1 充電側定電流源制御信号 V2 放電側定電流源制御信号 VDD 電源電圧 VA1 三角波振幅値 VH1 シュミット回路入力ヒステリシス幅

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサレス・ブラシレス・モータを駆動
    するPWM方式ブリッジ駆動装置の位相シフト回路であ
    って、 前記モータの端子に接続されたモータの逆起電圧検出回
    路の出力を、内部に有するインバータ回路に受けるチャ
    ージポンプフィルタ回路と、 前記チャージポンプフィルタ回路の出力を受け、該出力
    に含まれるPWMノイズを除去するための所定の値のヒ
    ステリシス幅を有するシュミット回路と、 前記シュミット回路の出力を受ける遅延回路とを備え
    おり前記チャージポンプフィルタ回路は、充電用定電流源を
    構成するPMOSFETと前記インバータ回路を構成す
    るPMOSFETおよびNMOSFETと放電用定電流
    源を構成するNMOSFETとが直列接続された定電流
    回路と、該インバータ回路の出力ノードと接地間に接続
    されたコンデンサとよりなり、前記充電用定電流源のP
    MOSFETのゲートと放電用定電流源のNMOSFE
    Tのゲートは、PWM信号発生用の三角波発生回路の三
    角波電圧信号発生用定電流回路の有する充電用定電流源
    のPMOSFETのゲートと放電用定電流源のNMOS
    FETのゲートとに、それぞれ接続されていることを特
    徴とする位相シフト回路。
  2. 【請求項2】 前記遅延回路は、前記チャージポンプフ
    ィルタ回路およびシュミット回路による出力信号の位相
    シフト量の、所定必要量に対する不足分を補償するもの
    である請求項1に記載の位相シフト回路。
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