JP3686962B2 - モータドライバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などに用いられているスピンドルモータのように、ロータの回転位置を検出するためのホール素子を備えたブラシレスモータのモータドライバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブラシレスモータにおいて、ホール素子によってロータの回転位置を確認し、このホール素子からのホール信号に基づいてフィードバック制御を行うものがある。このようなホール信号に基づいてフィードバック制御を行うブラシレスモータとして、ホール信号よりモータの回転角度を確認し、モータトルクリプル成分を除去するモータ速度制御装置が提供されている（特許文献１参照）。又、従来技術として、ホール信号よりロータ位置を確認することで、ブラシレスモータを駆動する３相電流それぞれの状態を認識し、各相の通電率をマイクロコンピュータによる演算により変化させてＰＷＭ（Pulse Width Modulator）制御を行う駆動制御装置が提供されている（特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１におけるモータ速度制御装置では、ホール素子から検出されるロータの磁極位置とＭＲセンサにより検出されるモータの１回転に発生するパルスとによりロータの回転角度を求め、この回転角度に基づいてトルクリプル補正メモリより読み出す値を決定する。そして、トルクリプル補正メモリから読み出された値よりトルクリプル成分を算出し、このトルクリプル成分をモータ制御信号から除去する。又、特許文献２における駆動制御装置では、ホール素子から出力される矩形波となるホール信号より、各相の状態を確認し、この確認した状態と各相の電流値に応じて通電率を演算設定する。
【０００４】
又、特許文献１や特許文献２のように、ホール素子からのホール信号をロータの磁極位置や各相の状態を確認するために使用する以外に、ホール信号そのものをトルク誤差信号に乗算して各相ごとに位相シフトさせることでモータを駆動制御するモータドライバも、従来より使用されている。このような動作を行うモータドライバの構成を、図６に示す。
【０００５】
図６のモータドライバは、目標値となるトルク指令信号が入力される加算回路３と、加算回路３の出力からノイズ除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）４と、ＬＰＦ４の出力値の制限をかけるリミッタ５と、ブラシレスモータ１のホール素子２ａ〜２ｃよりロータの磁極位置を確認して正弦波となる位置信号を出力する位置検出回路６と、位置検出回路６からの位置信号にリミッタ５の出力値を乗算して疑似正弦波元信号を生成する乗算回路７ａ〜７ｃと、乗算回路７ａ〜７ｃからの疑似正弦波元信号をそれぞれ１／６π移相して３相の疑似正弦波信号を出力する位相シフト回路８と、位相シフト回路８からの３相の疑似正弦波信号をそれぞれ三角波発生回路１０からの三角波に基づいてＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ変換回路９と、三角波を出力する三角波発生回路１０と、ＰＷＭ変換回路９からの３相のＰＷＭ信号に基づいてブラシレスモータ１内の不図示の３相コイルに与える駆動出力電流を出力する駆動制御回路１１と、駆動制御回路１１から出力される駆動出力電流の電流値を検出する電流検出回路１２とを備える。
【０００６】
この図６のモータドライバは、加算回路３において、目標値となるトルク指令信号から電流検出回路１２で検出された駆動出力電流の電流値が減算され、この減算されて得たトルク誤差信号がＬＰＦ４でノイズ除去された後、リミッタ５で制限がかけられる。又、ホール素子２ａ〜２ｃからのロータの磁極位置を示す３相のホール信号が位置検出回路６に与えられると、３相の駆動出力電流を与えるために基準となる位置信号を生成して出力する。
【０００７】
その後、乗算回路７ａ〜７ｃにおいて、リミッタ５からのトルク誤差信号に正弦波信号となる位置信号が乗算されて疑似正弦波元信号が生成されると、位相シフト回路８において、乗算回路７ａ〜７ｃからの疑似正弦波元信号の位相をそれぞれ１／６πだけシフトした３相の疑似正弦波信号を生成する。そして、ＰＷＭ変換回路９において、この３相の疑似正弦波信号それぞれについて、三角波発生回路１０から出力される三角波に基づいてＰＷＭ変換を行うことで、３相のＰＷＭ信号を生成する。この３相のＰＷＭ信号に基づいて、駆動制御回路１１がブラシレスモータ１の不図示の３相コイルに与える駆動出力電流を生成し、ブラシレスモータ１の駆動制御を行う。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３２８１５６１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３６７７２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図６のようにモータドライバが構成されるとき、ブラシレスモータ１のホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の振幅が正常動作できる範囲内であり、トルク誤差信号と乗算されて得られた疑似正弦波信号の振幅がＰＷＭ変換する際のパルス幅の略２倍となる値を超えない場合、図６のモータドライバによって各相に疑似正弦波電流を供給できるため、低振動で低騒音な回転動作を行うことができる。よって、このとき、位相シフト回路８から出力される図７（ａ）のような振幅が所定値ｋより小さい疑似正弦波信号が出力されると、ＰＷＭ変換回路９で図７（ｂ）のような正常にＰＷＭ変換されたＰＷＭ信号が出力される。
【００１０】
しかしながら、ホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の振幅が大きく、トルク誤差信号と乗算されて得られた疑似正弦波信号の振幅がＰＷＭ変換する際のパルス幅の略２倍の値を超える範囲となる場合、駆動制御回路１１からの駆動出力電流値に歪みが生じる。よって、このとき、位相シフト回路８から出力される図７（ｃ）のような振幅が所定値ｋより大きい疑似正弦波信号が出力されると、疑似正弦波信号の値がｋより大きく−ｋより小さい値となるとき、デューティが１００％又は０％となる範囲が広くなるので、ＰＷＭ変換する際のパルス幅のほとんどにおいてハイ又はローとなる。そのため、ＰＷＭ変換回路９で図７（ｄ）のように変換されたＰＷＭ信号が出力される。
【００１１】
このようになるため、ブラシレスモータ１の不図示の３相コイルを疑似正弦波で滑らかに駆動させることができず、ブラシレスモータ１の回転時にトルクの脈動や騒音が生じてしまう。そのため、疑似正弦波信号の振幅が所定値ｋを超えないように、トルク誤差信号の値をリミッタ５で制限するようにしている。しかしながら、ブラシレスモータ１のホール素子２（ホール素子２ａ〜２ｃに相当する）における製造バラツキが大きく、使用するブラシレスモータ１のホール素子２の出力特性に応じてリミッタ５での制限値を設定する必要があり、その設定処理が煩雑な処理となる。
【００１２】
又、リミッタ５によって最適な制限値を設定した場合においても、ホール素子２の温度特性によりホール信号の値が使用雰囲気温度に応じて変化するため、このホール信号より位置検出回路６で生成される位置信号の振幅も変化する。よって、この位置信号が制限値で制限されたトルク誤差信号に乗算されて疑似正弦波信号が得られるため、その使用雰囲気温度によっては位置信号の振幅が大きくなる。そのため、結果的に疑似正弦波信号の振幅が図７（ｃ）のようになって、ＰＷＭ信号が図７（ｄ）のようになり、ブラシレスモータ１の回転時にトルクの脈動や騒音が生じてしまう。又、位置信号の振幅が、使用雰囲気温度によって小さくなってしまった場合、最大回転数が設定よりも低くなってしまい、性能を発揮できなくなる。
【００１３】
このような問題を鑑みて、本発明は、ブラシレスモータのロータの回転位置を表す位置信号の振幅を正規化し、この正規化した位置信号を利用してＰＷＭ駆動制御を行うモータドライバを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のモータ駆動装置は、ロータの回転位置を検出するｎ個の位置検出素子とｎ相コイルを備えたモータにｎ相の駆動出力電流を出力する駆動制御回路と、前記モータに与える前記駆動出力電流の電流量を設定する電流設定回路と、前記位置検出素子からの出力より前記ロータの回転位置を示す位置信号を出力する位置検出回路と、前記位置信号を前記電流設定回路で設定した前記電流量に応じた位置信号に変換するとともに変換された該位置信号に基づいてｎ相の疑似正弦波信号を生成する正弦波信号生成回路と、該正弦波信号生成回路からの該ｎ相の疑似正弦波信号それぞれをＰＷＭ変換して得られたｎ相のＰＷＭ信号を前記駆動制御回路に出力するＰＷＭ変換回路と、を備えたモータドライバにおいて、前記ｎ個の位置検出素子からの出力の振幅を求めるとともに求めた当該振幅によって前記位置検出回路からの前記位置信号を除算して前記正弦波信号生成回路に出力する振幅正規化回路を備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成のモータドライバにおいて、前記ｎ相が３相である場合、３個の前記位置検出素子からの出力が３相となり、前記振幅正規化回路が、前記モータドライバの前記位置検出素子からの３相の出力それぞれを差動増幅する第１〜第３差動増幅回路と、該第１〜第３差動増幅回路からの出力値を絶対値化する第１〜第３絶対値化回路と、該第１〜第３絶対値化回路からの出力値を２乗する第１〜第３二乗回路と、該第１〜第３二乗回路それぞれからの出力値の和を１／２乗した値より前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める演算回路と、該演算回路で求めた前記位置検出素子からの出力値の振幅によって前記位置信号を除算する除算回路と、を備える。
【００１８】
更に、この構成において、前記演算回路が、前記第１〜第３乗算回路からの出力値の和を１／２乗した値にα×（１／６）0.5を乗算することにより、前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める。
【００１９】
又、本発明のモータドライバは、ロータの回転位置を検出するｎ個の位置検出素子とｎ相コイルを備えたモータにｎ相の駆動出力電流を出力する駆動制御回路と、前記モータに与える前記駆動出力電流の電流量を設定する電流設定回路と、前記位置検出素子からの出力より前記ロータの回転位置を示す位置信号を出力する位置検出回路と、前記位置信号を前記電流設定回路で設定した前記電流量に応じた位置信号に変換するとともに変換された該位置信号に基づいてｎ相の疑似正弦波信号を生成する正弦波信号生成回路と、該正弦波信号生成回路からの該ｎ相の疑似正弦波信号それぞれをＰＷＭ変換して得られたｎ相のＰＷＭ信号を前記駆動制御回路に出力するＰＷＭ変換回路と、を備えたモータドライバにおいて、前記ｎ個の位置検出素子からの出力の振幅を求めるとともに求めた当該振幅によって前記ｎ個の各位置検出素子からの出力を除算して前記位置検出回路に出力する振幅正規化回路を備えることを特徴とする。
【００２０】
このような構成のモータドライバにおいて、前記ｎ相が３相である場合、３個の前記位置検出素子からの出力が３相となり、前記振幅正規化回路が、前記モータドライバの前記位置検出素子からの３相の出力それぞれを差動増幅する第１〜第３差動増幅回路と、該第１〜第３差動増幅回路からの出力値を絶対値化する第１〜第３絶対値化回路と、該第１〜第３絶対値化回路からの出力値を２乗する第１〜第３二乗回路と、該第１〜第３二乗回路それぞれからの出力値の和を１／２乗した値より前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める演算回路と、該演算回路で求めた前記位置検出素子からの出力値の振幅によって前記位置検出素子からの３相の出力をそれぞれ除算する第１〜第３除算回路と、を備える。
【００２１】
更に、この構成において、前記演算回路が、該第１〜第３乗算回路からの出力値の和を１／２乗した値にα×（１／６）0.5を乗算することにより、前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める。
【００２２】
上述の各構成のモータドライバにおいて、前記電流設定回路が、前記駆動制御回路から出力される駆動出力電流の電流量を検出する電流検出回路と、目標値とする電流量から前記電流検出回路で検出された駆動出力電流の電流量を減算する減算回路と、を備え、当該減算回路からの出力が前記モータに与える電流量を表すパラメータ量として前記正弦波信号生成回路に送出される。このとき更に、前記電流設定回路が、前記減算回路からの出力よりノイズを除去するローパスフィルタと、該ローパスフィルタからの出力値に所定値までの制限をかけるリミッタと、を備え、当該リミッタからの出力が前記パラメータ量として前記正弦波信号生成回路に送出される。
【００２３】
又、上述の各モータドライバにおいて、前記正弦波信号生成回路が、前記電流設定回路からのパラメータ量により前記振幅正規化回路で正規化された前記位置信号を乗算する乗算回路と、該乗算回路から出力される信号を移相する位相シフト回路と、を備える。
【００２４】
又、上述の各モータドライバにおいて、前記ｎ相が３相である。このとき、前記振幅正規化回路において、前記モータドライバの前記各位置検出素子からの出力値を絶対値化した後２乗した値の和に基づいて、前記各位置検出素子からの出力値の振幅を求める。
【００２５】
又、上記各構成のモータドライバにおいて、前記モータの前記位置検出素子がホール素子である。又、前記モータがブラシレスモータである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の３相モータドライバの構成を示すブロック図である。図１のモータドライバにおいて、図６と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１のモータドライバは、図６の構成に、位置検出回路６からの位置信号の振幅を正規化する振幅正規化回路１３を備えた構成である。この振幅正規化回路１３は、図２に示すように、ホール素子２ａ〜２ｃからの正負の２信号から成るホール信号をそれぞれ差動増幅する差動増幅回路２１ａ〜２１ｃと、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃの出力をそれぞれ絶対値化する絶対値化回路２２ａ〜２２ｃと、絶対値化回路２２ａ〜２２ｃからの出力をそれぞれ２乗する二乗回路２３ａ〜２３ｃと、二乗回路２３ａ〜２３ｃからの出力をそれぞれ加算して１／２乗した後に（１／６0.5）×α（尚、位置信号の振幅がホール信号の振幅のα倍となるものとする）を乗算する演算回路２４と、演算回路２４からの出力で位置検出回路６からの３相の位置信号をそれぞれ除算する除算回路２５ａ〜２５ｃとを備える。
【００２８】
このような構成の振幅正規化回路１３が付加されたモータドライバは、振幅正規化回路１３において位置検出回路６より出力される３相の位置信号の振幅をそれぞれ正規化して、乗算回路７ａ〜７ｃに出力する。そして、図６のモータドライバと同様、電流検出回路１２で検出された駆動制御回路１１からの駆動出力電流の検出値とトルク指令信号とが加算回路３に入力されると、トルク指令信号から駆動出力電流の検出値を減算した差分値であるトルク誤差信号が出力される。このトルク誤差信号は、ＬＰＦ４でノイズ除去された後、リミッタ５で所定値までの制限がかけられて、乗算回路７ａ〜７ｃに与えられる。
【００２９】
乗算回路７ａ〜７ｃでは、与えられたトルク誤差信号に正弦波信号に近い形状の位置信号をそれぞれ乗算することで、２／３πずつ位相のずれた３相の疑似正弦波元信号が生成される。この３相の疑似正弦波元信号が位相シフト回路８に与えられ、その位相がそれぞれ１／６π分シフトされて疑似正弦波信号が生成される。そして、この３相の疑似正弦波信号がそれぞれＰＷＭ変換回路９に与えられて、三角波発生回路１０からの三角波と比較されることでデューティが決定する３相のＰＷＭ信号に変換される。そして、駆動制御回路１１において３相のＰＷＭ信号に基づく３相の駆動出力電流が生成されて、ブラシレスモータ１の不図示の３相コイルそれぞれに与えられることで、ブラシレスモータ１が回転する。尚、ホール素子２ａ〜２ｃのセンサ位置を１／６πずつずらすように設定すれば、位相シフト回路８を省略することもできる。
【００３０】
このように動作を行うモータドライバにおいて、振幅正規化回路１３の動作について、図３の波形図を参照して説明する。ホール素子２ａ〜２ｃは、ブラシレスモータ１において、その間隔が１２０°となるように設置されているため、ホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の位相差がそれぞれ２／３πとなる。よって、ホール素子２ａ〜２ｃそれぞれから、Ｈ±Ａ×ｓｉｎθ、Ｈ±Ａ×ｓｉｎ（θ＋２／３π）、Ｈ±Ａ×ｓｉｎ（θ−２／３π）（Ｈは直流成分であり、Ａが交流成分の振幅である）となる図３（ａ）、（ｂ）のような正負の２信号で構成されるホール信号が出力される。
【００３１】
そして、このホール素子２ａ〜２ｃのホール信号が振幅正規化回路１３内の差動増幅回路２１ａ〜２１ｃにそれぞれ入力される。差動増幅回路２１ａの入力を代表して説明すると、ホール信号の正側の信号から負側の信号を減算した出力が、（Ｈ＋Ａ×ｓｉｎθ）−（Ｈ−Ａ×ｓｉｎθ）＝２Ａ×ｓｉｎθとなる。即ち、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃの出力がそれぞれ、図３（ｃ）のように、２Ａ×ｓｉｎθ、２Ａ×ｓｉｎ（θ＋２／３π）、２Ａ×ｓｉｎ（θ−２／３π）となり、絶対値化回路２２ａ〜２２ｃに入力される。
【００３２】
その後、図３（ｄ）のように、絶対値化回路２２ａ〜２２ｃでは、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃからの出力を絶対値化するため、その出力がそれぞれ、｜２Ａ×ｓｉｎθ｜、｜２Ａ×ｓｉｎ（θ＋２／３π）｜、｜２Ａ×ｓｉｎ（θ−２／３π）｜となる。この絶対値化回路２２ａ〜２２ｃからの出力が二乗回路２３ａ〜２３ｃそれぞれに与えられて２乗される。よって、図３（ｅ）のように、二乗回路２３ａ〜２３ｃそれぞれからの出力が、４Ａ2×ｓｉｎ2θ、４Ａ2×ｓｉｎ2（θ＋２／３π）、４Ａ2×ｓｉｎ2（θ−２／３π）となり、演算回路２４に入力される。
【００３３】
演算回路２４では、まず、二乗回路２３ａ〜２３ｃからの出力を加算して、その和４Ａ2×（ｓｉｎ2θ＋ｓｉｎ2（θ＋２／３π）＋ｓｉｎ2（θ−２／３π））を求めた後に、１／２乗を行う。このような演算結果が、（１）式のようになる。そして、（２）式の関係より、値がＡ×６0.5となる。このようにして得られた（１）式の値に対して、（１／６0.5）×αを乗算することにより、位置信号振幅α×Ａを求める。
(4A2×(sin2θ＋sin2(θ＋2/3π)＋sin2(θ−2/3π))）0.5 …（１）
sin2θ＋sin2(θ＋2/3π)＋sin2(θ−2/3π)＝3/2 …（２）
【００３４】
この演算回路２４で求められた振幅α×Ａが除算回路２５ａ〜２５ｃそれぞれに出力され、除算回路２５ａ〜２５ｃにおいて、演算回路２４で求められた振幅α×Ａによって位置検出回路６から出力された３相の位置信号がそれぞれ除算される。このとき、位置検出回路６において３相の位置信号がそれぞれホール信号に基づいて生成され、この３相の位置信号の振幅がα×Ａとなるため、演算回路２４で求められた振幅α×Ａによって３相の位置信号をそれぞれ除算することで、この３相の位置信号の振幅を１として正規化することができる。
【００３５】
このように振幅が１となるように正規化された３相の位置信号がそれぞれ振幅正規化回路１３より乗算回路７ａ〜７ｃに与えられるため、乗算回路７ａ〜７ｃに与えられる位置信号の振幅は、ホール信号の振幅によらず一定のものとすることができる。即ち、乗算回路７ａ〜７ｃで生成される疑似正弦波元信号の振幅はそれぞれ、リミッタ５で制限がかけられるトルク誤差信号の値によるものであり、従来のようにホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の振幅に影響されることがない。よって、ホール素子２ａ〜２ｃの出力範囲より駆動制御するブラシレスモータ１を選択する必要がなくなるとともに、ホール素子２ａ〜２ｃの温度特性の影響を受けることがなくなる。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態を、図面を参照して説明する。図４は、本発明のモータドライバの構成を示すブロック図である。図４のモータドライバ及び図５の振幅正規化回路において、図１及び図２と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図４のモータドライバは、図１における振幅正規化回路１３の代わりに、ホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の振幅を正規化して位置検出回路６に送出する振幅正規化回路１４を備えた構成である。この振幅正規化回路１４は、図５に示すように、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃと、絶対値化回路２２ａ〜２２ｃと、二乗回路２３ａ〜２３ｃと、二乗回路２３ａ〜２３ｃからの出力を加算して１／２乗した後に（１／６0.5）×２を乗算する演算回路２４ｘと、演算回路２４ｘからの出力で差動増幅回路２１ａ〜２１ｃで差動増幅されたホール信号を除算する除算回路２５ａ〜２５ｃとを備える。
【００３８】
このような構成のモータドライバは、振幅正規化回路１４においてホール素子２ａ〜２ｃそれぞれより出力されるホール信号の振幅を正規化して、位置検出回路６に出力する。よって、位置検出回路６では、正規化されたホール素子２ａ〜２ｃそれぞれより出力されるホール信号が入力され、この正規化されたホール信号に基づいて３相の位置信号がそれぞれ生成されて、乗算回路７ａ〜７ｃに正規化された３相の位置信号が出力される。この振幅正規化回路１４及び位置検出回路６の動作以外にブロックについては、第１の実施形態のモータドライバと同様の動作を行うため、その説明を省略する。尚、位置検出回路６には、差動増幅されたホール信号が入力されるため、差動増幅機能は省くことができる。
【００３９】
又、振幅正規化回路１４では、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃと絶対値化回路２２ａ〜２２ｃと二乗回路２３ａ〜２３ｃとが、第１の実施形態と同様の動作を行うことによって、ホール素子２ａ〜２ｃそれぞれからＨ±Ａ×ｓｉｎθ、Ｈ±Ａ×ｓｉｎ（θ＋２／３π）、Ｈ±Ａ×ｓｉｎ（θ−２／３π）となるホール信号が入力されると、４Ａ2×ｓｉｎ2θ、４Ａ2×ｓｉｎ2（θ＋２／３π）、４Ａ2×ｓｉｎ2（θ−２／３π）となる値が演算回路２４ｘに入力される。
【００４０】
そして、演算回路２４ｘでは、まず、第１の実施形態と同様、二乗回路２３ａ〜２３ｃからの出力値の和を１／２乗することにより、（４Ａ2×（ｓｉｎ2θ＋ｓｉｎ2（θ＋２／３π）＋ｓｉｎ2（θ−２／３π）））0.5の値を求める。そして、この演算結果がＡ×６0.5となり、この演算結果に（１／６0.5）×２を乗算することにより、差動増幅されたホール信号の振幅２Ａを求める。
【００４１】
この演算回路２４ｘで求められた振幅２Ａが除算回路２５ａ〜２５ｃに出力され、除算回路２５ａ〜２５ｃそれぞれにおいて、演算回路２４ｘで求められた振幅２Ａによって差動増幅回路２１ａ〜２１ｃで差動増幅されたホール信号が除算される。このとき、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃで差動増幅されたホール信号の振幅が２Ａとなるため、演算回路２４ｘで求められた振幅２Ａによってホール信号を除算することで、差動増幅されたホール信号の振幅を１として正規化することができる。
【００４２】
尚、本実施形態において、差動増幅したホール信号の振幅を正規化するものとしたが、差動増幅する前のホール信号を構成する正負の２信号それぞれの振幅を正規化するものとしても構わない。このとき、位置検出回路６は、ホール信号の差動増幅機能が更に必要となる。又、本実施形態では、３相のブラシレスモータについてのみ説明したが、更に多相のブラシレスモータの場合においても同様にすることができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、ブラシレスモータの位置検出素子からの出力値の振幅により位置信号が正規化されるため、駆動制御するブラシレスモータの位置検出素子の出力範囲が異なる場合でも、位置信号の振幅を一定とすることができる。よって、従来のように、駆動制御するブラシレスモータの位置検出素子の出力範囲が制限されることがなくなるとともに、位置検出素子の温度特性による影響を防ぐことができる。又、駆動制御するブラシレスモータの位置検出素子の出力範囲に応じて、従来のように位置信号に乗算するパラメータ量の制限値の設定を変更する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のモータドライバの内部構成を示すブロック図。
【図２】図１のモータドライバ内の振幅正規化回路の内部構成を示すブロック図。
【図３】図２の振幅正規化回路内の各部における波形図。
【図４】第２の実施形態のモータドライバの内部構成を示すブロック図。
【図５】図４のモータドライバ内の振幅正規化回路の内部構成を示すブロック図。
【図６】従来のモータドライバの内部構成を示すブロック図。
【図７】図６のモータドライバ内の各部における波形図。
【符号の説明】
１ ブラシレスモータ
２ａ〜２ｃ ホール素子
３ 加算回路
４ ＬＰＦ
５ リミッタ
６ 位置検出回路
７ａ〜７ｃ 乗算回路
８ 位相シフト回路
９ ＰＷＭ変換回路
１０ 三角波発生回路
１１ 駆動制御回路
１２ 電流検出回路
１３ 振幅正規化回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などに用いられているスピンドルモータのように、ロータの回転位置を検出するためのホール素子を備えたブラシレスモータのモータドライバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブラシレスモータにおいて、ホール素子によってロータの回転位置を確認し、このホール素子からのホール信号に基づいてフィードバック制御を行うものがある。このようなホール信号に基づいてフィードバック制御を行うブラシレスモータとして、ホール信号よりモータの回転角度を確認し、モータトルクリプル成分を除去するモータ速度制御装置が提供されている（特許文献１参照）。又、従来技術として、ホール信号よりロータ位置を確認することで、ブラシレスモータを駆動する３相電流それぞれの状態を認識し、各相の通電率をマイクロコンピュータによる演算により変化させてＰＷＭ（Pulse Width Modulator）制御を行う駆動制御装置が提供されている（特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１におけるモータ速度制御装置では、ホール素子から検出されるロータの磁極位置とＭＲセンサにより検出されるモータの１回転に発生するパルスとによりロータの回転角度を求め、この回転角度に基づいてトルクリプル補正メモリより読み出す値を決定する。そして、トルクリプル補正メモリから読み出された値よりトルクリプル成分を算出し、このトルクリプル成分をモータ制御信号から除去する。又、特許文献２における駆動制御装置では、ホール素子から出力される矩形波となるホール信号より、各相の状態を確認し、この確認した状態と各相の電流値に応じて通電率を演算設定する。
【０００４】
又、特許文献１や特許文献２のように、ホール素子からのホール信号をロータの磁極位置や各相の状態を確認するために使用する以外に、ホール信号そのものをトルク誤差信号に乗算して各相ごとに位相シフトさせることでモータを駆動制御するモータドライバも、従来より使用されている。このような動作を行うモータドライバの構成を、図６に示す。
【０００５】
図６のモータドライバは、目標値となるトルク指令信号が入力される加算回路３と、加算回路３の出力からノイズ除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）４と、ＬＰＦ４の出力値の制限をかけるリミッタ５と、ブラシレスモータ１のホール素子２ａ〜２ｃよりロータの磁極位置を確認して正弦波となる位置信号を出力する位置検出回路６と、位置検出回路６からの位置信号にリミッタ５の出力値を乗算して疑似正弦波元信号を生成する乗算回路７ａ〜７ｃと、乗算回路７ａ〜７ｃからの疑似正弦波元信号をそれぞれ１／６π移相して３相の疑似正弦波信号を出力する位相シフト回路８と、位相シフト回路８からの３相の疑似正弦波信号をそれぞれ三角波発生回路１０からの三角波に基づいてＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ変換回路９と、三角波を出力する三角波発生回路１０と、ＰＷＭ変換回路９からの３相のＰＷＭ信号に基づいてブラシレスモータ１内の不図示の３相コイルに与える駆動出力電流を出力する駆動制御回路１１と、駆動制御回路１１から出力される駆動出力電流の電流値を検出する電流検出回路１２とを備える。
【０００６】
この図６のモータドライバは、加算回路３において、目標値となるトルク指令信号から電流検出回路１２で検出された駆動出力電流の電流値が減算され、この減算されて得たトルク誤差信号がＬＰＦ４でノイズ除去された後、リミッタ５で制限がかけられる。又、ホール素子２ａ〜２ｃからのロータの磁極位置を示す３相のホール信号が位置検出回路６に与えられると、３相の駆動出力電流を与えるために基準となる位置信号を生成して出力する。
【０００７】
その後、乗算回路７ａ〜７ｃにおいて、リミッタ５からのトルク誤差信号に正弦波信号となる位置信号が乗算されて疑似正弦波元信号が生成されると、位相シフト回路８において、乗算回路７ａ〜７ｃからの疑似正弦波元信号の位相をそれぞれ１／６πだけシフトした３相の疑似正弦波信号を生成する。そして、ＰＷＭ変換回路９において、この３相の疑似正弦波信号それぞれについて、三角波発生回路１０から出力される三角波に基づいてＰＷＭ変換を行うことで、３相のＰＷＭ信号を生成する。この３相のＰＷＭ信号に基づいて、駆動制御回路１１がブラシレスモータ１の不図示の３相コイルに与える駆動出力電流を生成し、ブラシレスモータ１の駆動制御を行う。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３２８１５６１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３６７７２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図６のようにモータドライバが構成されるとき、ブラシレスモータ１のホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の振幅が正常動作できる範囲内であり、トルク誤差信号と乗算されて得られた疑似正弦波信号の振幅がＰＷＭ変換する際のパルス幅の略２倍となる値を超えない場合、図６のモータドライバによって各相に疑似正弦波電流を供給できるため、低振動で低騒音な回転動作を行うことができる。よって、このとき、位相シフト回路８から出力される図７（ａ）のような振幅が所定値ｋより小さい疑似正弦波信号が出力されると、ＰＷＭ変換回路９で図７（ｂ）のような正常にＰＷＭ変換されたＰＷＭ信号が出力される。
【００１０】
しかしながら、ホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の振幅が大きく、トルク誤差信号と乗算されて得られた疑似正弦波信号の振幅がＰＷＭ変換する際のパルス幅の略２倍の値を超える範囲となる場合、駆動制御回路１１からの駆動出力電流値に歪みが生じる。よって、このとき、位相シフト回路８から出力される図７（ｃ）のような振幅が所定値ｋより大きい疑似正弦波信号が出力されると、疑似正弦波信号の値がｋより大きく−ｋより小さい値となるとき、デューティが１００％又は０％となる範囲が広くなるので、ＰＷＭ変換する際のパルス幅のほとんどにおいてハイ又はローとなる。そのため、ＰＷＭ変換回路９で図７（ｄ）のように変換されたＰＷＭ信号が出力される。
【００１１】
このようになるため、ブラシレスモータ１の不図示の３相コイルを疑似正弦波で滑らかに駆動させることができず、ブラシレスモータ１の回転時にトルクの脈動や騒音が生じてしまう。そのため、疑似正弦波信号の振幅が所定値ｋを超えないように、トルク誤差信号の値をリミッタ５で制限するようにしている。しかしながら、ブラシレスモータ１のホール素子２（ホール素子２ａ〜２ｃに相当する）における製造バラツキが大きく、使用するブラシレスモータ１のホール素子２の出力特性に応じてリミッタ５での制限値を設定する必要があり、その設定処理が煩雑な処理となる。
【００１２】
又、リミッタ５によって最適な制限値を設定した場合においても、ホール素子２の温度特性によりホール信号の値が使用雰囲気温度に応じて変化するため、このホール信号より位置検出回路６で生成される位置信号の振幅も変化する。よって、この位置信号が制限値で制限されたトルク誤差信号に乗算されて疑似正弦波信号が得られるため、その使用雰囲気温度によっては位置信号の振幅が大きくなる。そのため、結果的に疑似正弦波信号の振幅が図７（ｃ）のようになって、ＰＷＭ信号が図７（ｄ）のようになり、ブラシレスモータ１の回転時にトルクの脈動や騒音が生じてしまう。又、位置信号の振幅が、使用雰囲気温度によって小さくなってしまった場合、最大回転数が設定よりも低くなってしまい、性能を発揮できなくなる。
【００１３】
このような問題を鑑みて、本発明は、ブラシレスモータのロータの回転位置を表す位置信号の振幅を正規化し、この正規化した位置信号を利用してＰＷＭ駆動制御を行うモータドライバを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のモータ駆動装置は、ロータの回転位置を検出するｎ個の位置検出素子とｎ相コイルを備えたモータにｎ相の駆動出力電流を出力する駆動制御回路と、前記モータに与える前記駆動出力電流の電流量を設定する電流設定回路と、前記位置検出素子からの出力より前記ロータの回転位置を示す位置信号を出力する位置検出回路と、前記位置信号を前記電流設定回路で設定した前記電流量に応じた位置信号に変換するとともに変換された該位置信号に基づいてｎ相の疑似正弦波信号を生成する正弦波信号生成回路と、該正弦波信号生成回路からの該ｎ相の疑似正弦波信号それぞれをＰＷＭ変換して得られたｎ相のＰＷＭ信号を前記駆動制御回路に出力するＰＷＭ変換回路と、を備えたモータドライバにおいて、前記ｎ個の位置検出素子からの出力の振幅を求めるとともに求めた当該振幅によって前記位置検出回路からの前記位置信号を除算して前記正弦波信号生成回路に出力する振幅正規化回路を備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成のモータドライバにおいて、前記ｎ相が３相である場合、３個の前記位置検出素子からの出力が３相となり、前記振幅正規化回路が、前記モータドライバの前記位置検出素子からの３相の出力それぞれを差動増幅する第１〜第３差動増幅回路と、該第１〜第３差動増幅回路からの出力値を絶対値化する第１〜第３絶対値化回路と、該第１〜第３絶対値化回路からの出力値を２乗する第１〜第３二乗回路と、該第１〜第３二乗回路それぞれからの出力値の和を１／２乗した値より前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める演算回路と、該演算回路で求めた前記位置検出素子からの出力値の振幅によって前記位置信号を除算する除算回路と、を備える。
【００１８】
更に、この構成において、前記演算回路が、前記第１〜第３乗算回路からの出力値の和を１／２乗した値にα×（１／６）0.5を乗算することにより、前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める。
【００１９】
又、本発明のモータドライバは、ロータの回転位置を検出するｎ個の位置検出素子とｎ相コイルを備えたモータにｎ相の駆動出力電流を出力する駆動制御回路と、前記モータに与える前記駆動出力電流の電流量を設定する電流設定回路と、前記位置検出素子からの出力より前記ロータの回転位置を示す位置信号を出力する位置検出回路と、前記位置信号を前記電流設定回路で設定した前記電流量に応じた位置信号に変換するとともに変換された該位置信号に基づいてｎ相の疑似正弦波信号を生成する正弦波信号生成回路と、該正弦波信号生成回路からの該ｎ相の疑似正弦波信号それぞれをＰＷＭ変換して得られたｎ相のＰＷＭ信号を前記駆動制御回路に出力するＰＷＭ変換回路と、を備えたモータドライバにおいて、前記ｎ個の位置検出素子からの出力の振幅を求めるとともに求めた当該振幅によって前記ｎ個の各位置検出素子からの出力を除算して前記位置検出回路に出力する振幅正規化回路を備えることを特徴とする。
【００２０】
このような構成のモータドライバにおいて、前記ｎ相が３相である場合、３個の前記位置検出素子からの出力が３相となり、前記振幅正規化回路が、前記モータドライバの前記位置検出素子からの３相の出力それぞれを差動増幅する第１〜第３差動増幅回路と、該第１〜第３差動増幅回路からの出力値を絶対値化する第１〜第３絶対値化回路と、該第１〜第３絶対値化回路からの出力値を２乗する第１〜第３二乗回路と、該第１〜第３二乗回路それぞれからの出力値の和を１／２乗した値より前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める演算回路と、該演算回路で求めた前記位置検出素子からの出力値の振幅によって前記位置検出素子からの３相の出力をそれぞれ除算する第１〜第３除算回路と、を備える。
【００２１】
更に、この構成において、前記演算回路が、該第１〜第３乗算回路からの出力値の和を１／２乗した値にα×（１／６）0.5を乗算することにより、前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める。
【００２２】
上述の各構成のモータドライバにおいて、前記電流設定回路が、前記駆動制御回路から出力される駆動出力電流の電流量を検出する電流検出回路と、目標値とする電流量から前記電流検出回路で検出された駆動出力電流の電流量を減算する減算回路と、を備え、当該減算回路からの出力が前記モータに与える電流量を表すパラメータ量として前記正弦波信号生成回路に送出される。このとき更に、前記電流設定回路が、前記減算回路からの出力よりノイズを除去するローパスフィルタと、該ローパスフィルタからの出力値に所定値までの制限をかけるリミッタと、を備え、当該リミッタからの出力が前記パラメータ量として前記正弦波信号生成回路に送出される。
【００２３】
又、上述の各モータドライバにおいて、前記正弦波信号生成回路が、前記電流設定回路からのパラメータ量により前記振幅正規化回路で正規化された前記位置信号を乗算する乗算回路と、該乗算回路から出力される信号を移相する位相シフト回路と、を備える。
【００２４】
又、上述の各モータドライバにおいて、前記ｎ相が３相である。このとき、前記振幅正規化回路において、前記モータドライバの前記各位置検出素子からの出力値を絶対値化した後２乗した値の和に基づいて、前記各位置検出素子からの出力値の振幅を求める。
【００２５】
又、上記各構成のモータドライバにおいて、前記モータの前記位置検出素子がホール素子である。又、前記モータがブラシレスモータである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の３相モータドライバの構成を示すブロック図である。図１のモータドライバにおいて、図６と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１のモータドライバは、図６の構成に、位置検出回路６からの位置信号の振幅を正規化する振幅正規化回路１３を備えた構成である。この振幅正規化回路１３は、図２に示すように、ホール素子２ａ〜２ｃからの正負の２信号から成るホール信号をそれぞれ差動増幅する差動増幅回路２１ａ〜２１ｃと、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃの出力をそれぞれ絶対値化する絶対値化回路２２ａ〜２２ｃと、絶対値化回路２２ａ〜２２ｃからの出力をそれぞれ２乗する二乗回路２３ａ〜２３ｃと、二乗回路２３ａ〜２３ｃからの出力をそれぞれ加算して１／２乗した後に（１／６0.5）×α（尚、位置信号の振幅がホール信号の振幅のα倍となるものとする）を乗算する演算回路２４と、演算回路２４からの出力で位置検出回路６からの３相の位置信号をそれぞれ除算する除算回路２５ａ〜２５ｃとを備える。
【００２８】
このような構成の振幅正規化回路１３が付加されたモータドライバは、振幅正規化回路１３において位置検出回路６より出力される３相の位置信号の振幅をそれぞれ正規化して、乗算回路７ａ〜７ｃに出力する。そして、図６のモータドライバと同様、電流検出回路１２で検出された駆動制御回路１１からの駆動出力電流の検出値とトルク指令信号とが加算回路３に入力されると、トルク指令信号から駆動出力電流の検出値を減算した差分値であるトルク誤差信号が出力される。このトルク誤差信号は、ＬＰＦ４でノイズ除去された後、リミッタ５で所定値までの制限がかけられて、乗算回路７ａ〜７ｃに与えられる。
【００２９】
乗算回路７ａ〜７ｃでは、与えられたトルク誤差信号に正弦波信号に近い形状の位置信号をそれぞれ乗算することで、２／３πずつ位相のずれた３相の疑似正弦波元信号が生成される。この３相の疑似正弦波元信号が位相シフト回路８に与えられ、その位相がそれぞれ１／６π分シフトされて疑似正弦波信号が生成される。そして、この３相の疑似正弦波信号がそれぞれＰＷＭ変換回路９に与えられて、三角波発生回路１０からの三角波と比較されることでデューティが決定する３相のＰＷＭ信号に変換される。そして、駆動制御回路１１において３相のＰＷＭ信号に基づく３相の駆動出力電流が生成されて、ブラシレスモータ１の不図示の３相コイルそれぞれに与えられることで、ブラシレスモータ１が回転する。尚、ホール素子２ａ〜２ｃのセンサ位置を１／６πずつずらすように設定すれば、位相シフト回路８を省略することもできる。
【００３０】
このように動作を行うモータドライバにおいて、振幅正規化回路１３の動作について、図３の波形図を参照して説明する。ホール素子２ａ〜２ｃは、ブラシレスモータ１において、その間隔が１２０°となるように設置されているため、ホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の位相差がそれぞれ２／３πとなる。よって、ホール素子２ａ〜２ｃそれぞれから、Ｈ±Ａ×ｓｉｎθ、Ｈ±Ａ×ｓｉｎ（θ＋２／３π）、Ｈ±Ａ×ｓｉｎ（θ−２／３π）（Ｈは直流成分であり、Ａが交流成分の振幅である）となる図３（ａ）、（ｂ）のような正負の２信号で構成されるホール信号が出力される。
【００３１】
そして、このホール素子２ａ〜２ｃのホール信号が振幅正規化回路１３内の差動増幅回路２１ａ〜２１ｃにそれぞれ入力される。差動増幅回路２１ａの入力を代表して説明すると、ホール信号の正側の信号から負側の信号を減算した出力が、（Ｈ＋Ａ×ｓｉｎθ）−（Ｈ−Ａ×ｓｉｎθ）＝２Ａ×ｓｉｎθとなる。即ち、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃの出力がそれぞれ、図３（ｃ）のように、２Ａ×ｓｉｎθ、２Ａ×ｓｉｎ（θ＋２／３π）、２Ａ×ｓｉｎ（θ−２／３π）となり、絶対値化回路２２ａ〜２２ｃに入力される。
【００３２】
その後、図３（ｄ）のように、絶対値化回路２２ａ〜２２ｃでは、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃからの出力を絶対値化するため、その出力がそれぞれ、｜２Ａ×ｓｉｎθ｜、｜２Ａ×ｓｉｎ（θ＋２／３π）｜、｜２Ａ×ｓｉｎ（θ−２／３π）｜となる。この絶対値化回路２２ａ〜２２ｃからの出力が二乗回路２３ａ〜２３ｃそれぞれに与えられて２乗される。よって、図３（ｅ）のように、二乗回路２３ａ〜２３ｃそれぞれからの出力が、４Ａ2×ｓｉｎ2θ、４Ａ2×ｓｉｎ2（θ＋２／３π）、４Ａ2×ｓｉｎ2（θ−２／３π）となり、演算回路２４に入力される。
【００３３】
演算回路２４では、まず、二乗回路２３ａ〜２３ｃからの出力を加算して、その和４Ａ2×（ｓｉｎ2θ＋ｓｉｎ2（θ＋２／３π）＋ｓｉｎ2（θ−２／３π））を求めた後に、１／２乗を行う。このような演算結果が、（１）式のようになる。そして、（２）式の関係より、値がＡ×６0.5となる。このようにして得られた（１）式の値に対して、（１／６0.5）×αを乗算することにより、位置信号振幅α×Ａを求める。
(4A2×(sin2θ＋sin2(θ＋2/3π)＋sin2(θ−2/3π))）0.5 …（１）
sin2θ＋sin2(θ＋2/3π)＋sin2(θ−2/3π)＝3/2 …（２）
【００３４】
この演算回路２４で求められた振幅α×Ａが除算回路２５ａ〜２５ｃそれぞれに出力され、除算回路２５ａ〜２５ｃにおいて、演算回路２４で求められた振幅α×Ａによって位置検出回路６から出力された３相の位置信号がそれぞれ除算される。このとき、位置検出回路６において３相の位置信号がそれぞれホール信号に基づいて生成され、この３相の位置信号の振幅がα×Ａとなるため、演算回路２４で求められた振幅α×Ａによって３相の位置信号をそれぞれ除算することで、この３相の位置信号の振幅を１として正規化することができる。
【００３５】
このように振幅が１となるように正規化された３相の位置信号がそれぞれ振幅正規化回路１３より乗算回路７ａ〜７ｃに与えられるため、乗算回路７ａ〜７ｃに与えられる位置信号の振幅は、ホール信号の振幅によらず一定のものとすることができる。即ち、乗算回路７ａ〜７ｃで生成される疑似正弦波元信号の振幅はそれぞれ、リミッタ５で制限がかけられるトルク誤差信号の値によるものであり、従来のようにホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の振幅に影響されることがない。よって、ホール素子２ａ〜２ｃの出力範囲より駆動制御するブラシレスモータ１を選択する必要がなくなるとともに、ホール素子２ａ〜２ｃの温度特性の影響を受けることがなくなる。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態を、図面を参照して説明する。図４は、本発明のモータドライバの構成を示すブロック図である。図４のモータドライバ及び図５の振幅正規化回路において、図１及び図２と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図４のモータドライバは、図１における振幅正規化回路１３の代わりに、ホール素子２ａ〜２ｃからのホール信号の振幅を正規化して位置検出回路６に送出する振幅正規化回路１４を備えた構成である。この振幅正規化回路１４は、図５に示すように、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃと、絶対値化回路２２ａ〜２２ｃと、二乗回路２３ａ〜２３ｃと、二乗回路２３ａ〜２３ｃからの出力を加算して１／２乗した後に（１／６0.5）×２を乗算する演算回路２４ｘと、演算回路２４ｘからの出力で差動増幅回路２１ａ〜２１ｃで差動増幅されたホール信号を除算する除算回路２５ａ〜２５ｃとを備える。
【００３８】
このような構成のモータドライバは、振幅正規化回路１４においてホール素子２ａ〜２ｃそれぞれより出力されるホール信号の振幅を正規化して、位置検出回路６に出力する。よって、位置検出回路６では、正規化されたホール素子２ａ〜２ｃそれぞれより出力されるホール信号が入力され、この正規化されたホール信号に基づいて３相の位置信号がそれぞれ生成されて、乗算回路７ａ〜７ｃに正規化された３相の位置信号が出力される。この振幅正規化回路１４及び位置検出回路６の動作以外にブロックについては、第１の実施形態のモータドライバと同様の動作を行うため、その説明を省略する。尚、位置検出回路６には、差動増幅されたホール信号が入力されるため、差動増幅機能は省くことができる。
【００３９】
又、振幅正規化回路１４では、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃと絶対値化回路２２ａ〜２２ｃと二乗回路２３ａ〜２３ｃとが、第１の実施形態と同様の動作を行うことによって、ホール素子２ａ〜２ｃそれぞれからＨ±Ａ×ｓｉｎθ、Ｈ±Ａ×ｓｉｎ（θ＋２／３π）、Ｈ±Ａ×ｓｉｎ（θ−２／３π）となるホール信号が入力されると、４Ａ2×ｓｉｎ2θ、４Ａ2×ｓｉｎ2（θ＋２／３π）、４Ａ2×ｓｉｎ2（θ−２／３π）となる値が演算回路２４ｘに入力される。
【００４０】
そして、演算回路２４ｘでは、まず、第１の実施形態と同様、二乗回路２３ａ〜２３ｃからの出力値の和を１／２乗することにより、（４Ａ2×（ｓｉｎ2θ＋ｓｉｎ2（θ＋２／３π）＋ｓｉｎ2（θ−２／３π）））0.5の値を求める。そして、この演算結果がＡ×６0.5となり、この演算結果に（１／６0.5）×２を乗算することにより、差動増幅されたホール信号の振幅２Ａを求める。
【００４１】
この演算回路２４ｘで求められた振幅２Ａが除算回路２５ａ〜２５ｃに出力され、除算回路２５ａ〜２５ｃそれぞれにおいて、演算回路２４ｘで求められた振幅２Ａによって差動増幅回路２１ａ〜２１ｃで差動増幅されたホール信号が除算される。このとき、差動増幅回路２１ａ〜２１ｃで差動増幅されたホール信号の振幅が２Ａとなるため、演算回路２４ｘで求められた振幅２Ａによってホール信号を除算することで、差動増幅されたホール信号の振幅を１として正規化することができる。
【００４２】
尚、本実施形態において、差動増幅したホール信号の振幅を正規化するものとしたが、差動増幅する前のホール信号を構成する正負の２信号それぞれの振幅を正規化するものとしても構わない。このとき、位置検出回路６は、ホール信号の差動増幅機能が更に必要となる。又、本実施形態では、３相のブラシレスモータについてのみ説明したが、更に多相のブラシレスモータの場合においても同様にすることができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、ブラシレスモータの位置検出素子からの出力値の振幅により位置信号が正規化されるため、駆動制御するブラシレスモータの位置検出素子の出力範囲が異なる場合でも、位置信号の振幅を一定とすることができる。よって、従来のように、駆動制御するブラシレスモータの位置検出素子の出力範囲が制限されることがなくなるとともに、位置検出素子の温度特性による影響を防ぐことができる。又、駆動制御するブラシレスモータの位置検出素子の出力範囲に応じて、従来のように位置信号に乗算するパラメータ量の制限値の設定を変更する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のモータドライバの内部構成を示すブロック図。
【図２】図１のモータドライバ内の振幅正規化回路の内部構成を示すブロック図。
【図３】図２の振幅正規化回路内の各部における波形図。
【図４】第２の実施形態のモータドライバの内部構成を示すブロック図。
【図５】図４のモータドライバ内の振幅正規化回路の内部構成を示すブロック図。
【図６】従来のモータドライバの内部構成を示すブロック図。
【図７】図６のモータドライバ内の各部における波形図。
【符号の説明】
１ ブラシレスモータ
２ａ〜２ｃ ホール素子
３ 加算回路
４ ＬＰＦ
５ リミッタ
６ 位置検出回路
７ａ〜７ｃ 乗算回路
８ 位相シフト回路
９ ＰＷＭ変換回路
１０ 三角波発生回路
１１ 駆動制御回路
１２ 電流検出回路
１３ 振幅正規化回路
Claims (8)
- ロータの回転位置を検出するｎ個の位置検出素子とｎ相コイルを備えたモータにｎ相の駆動出力電流を出力する駆動制御回路と、前記モータに与える前記駆動出力電流の電流量を設定する電流設定回路と、前記位置検出素子からの出力より前記ロータの回転位置を示す位置信号を出力する位置検出回路と、前記位置信号を前記電流設定回路で設定した前記電流量に応じた位置信号に変換するとともに変換された該位置信号に基づいてｎ相の疑似正弦波信号を生成する正弦波信号生成回路と、該正弦波信号生成回路からの該ｎ相の疑似正弦波信号それぞれをＰＷＭ変換して得られたｎ相のＰＷＭ信号を前記駆動制御回路に出力するＰＷＭ変換回路と、を備えたモータドライバにおいて、
前記ｎ個の位置検出素子からの出力の振幅を求めるとともに求めた当該振幅によって前記位置検出回路からの前記位置信号を除算して前記正弦波信号生成回路に出力する振幅正規化回路を備えることを特徴とするモータドライバ。 - ロータの回転位置を検出するｎ個の位置検出素子とｎ相コイルを備えたモータにｎ相の駆動出力電流を出力する駆動制御回路と、前記モータに与える前記駆動出力電流の電流量を設定する電流設定回路と、前記位置検出素子からの出力より前記ロータの回転位置を示す位置信号を出力する位置検出回路と、前記位置信号を前記電流設定回路で設定した前記電流量に応じた位置信号に変換するとともに変換された該位置信号に基づいてｎ相の疑似正弦波信号を生成する正弦波信号生成回路と、該正弦波信号生成回路からの該ｎ相の疑似正弦波信号それぞれをＰＷＭ変換して得られたｎ相のＰＷＭ信号を前記駆動制御回路に出力するＰＷＭ変換回路と、を備えたモータドライバにおいて、
前記ｎ個の位置検出素子からの出力の振幅を求めるとともに求めた当該振幅によって前記ｎ個の各位置検出素子からの出力を除算して前記位置検出回路に出力する振幅正規化回路を備えることを特徴とするモータドライバ。 - 前記ｎ相が３相であるとともに、３個の前記位置検出素子を備えて、前記位置検出素子からの出力が３相の出力となり、
前記振幅正規化回路が、
前記モータドライバの前記位置検出素子からの３相の出力それぞれを差動増幅する第１〜第３差動増幅回路と、
該第１〜第３差動増幅回路からの出力値を絶対値化する第１〜第３絶対値化回路と、
該第１〜第３絶対値化回路からの出力値を２乗する第１〜第３二乗回路と、
該第１〜第３二乗回路それぞれからの出力値の和を１／２乗した値より前記位置検出素子からの出力値の振幅を求める演算回路と、
該演算回路で求めた前記位置検出素子からの出力値の振幅によって前記位置検出回路からの前記位置信号又は前記位置検出素子からの出力を除算する除算回路と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータドライバ。 - 前記演算回路が、前記第１〜第３乗算回路からの出力値の和を１／２乗した値にα×（１／６） 0.5 を乗算することにより、前記位置検出素子からの出力値の振幅を求めることを特徴とする請求項３に記載のモータドライバ。
- 前記電流設定回路が、
前記駆動制御回路から出力される駆動出力電流の電流量を検出する電流検出回路と、
目標値とする電流量から前記電流検出回路で検出された駆動出力電流の電流量を減算する減算回路と、
を備え、
当該減算回路からの出力が前記モータに与える電流量を表すパラメータ量として前記正弦波信号生成回路に送出されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のモータドライバ。 - 前記電流設定回路が、更に、
前記減算回路からの出力よりノイズを除去するローパスフィルタと、
該ローパスフィルタからの出力値に所定値までの制限をかけるリミッタと、
を備え、
当該リミッタからの出力が前記パラメータ量として前記正弦波信号生成回路に送出されることを特徴とする請求項５に記載のモータドライバ。 - 前記正弦波信号生成回路が、
前記電流設定回路において電流量として設定されたパラメータ量と前記振幅正規化回路で正規化された前記位置信号とを乗算する乗算回路と、
該乗算回路から出力される信号を移相する位相シフト回路と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のモータドライバ。 - 前記モータの前記位置検出素子がホール素子であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のモータドライバ。
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