JP3741629B2 - Disk unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転するディスクの信号再生や信号記録を行うディスク装置と、ディスク装置などへの使用に好適なモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ディスク装置(DVD装置、CD装置、等)や磁気ディスク装置(HDD装置、FDD装置、等)などのようなディスク装置では、複数個のトランジスタにより電子的に電流路を切り換えるモータを含んで構成されている。
図40にディスク装置などに用いられる従来のモータを示し、その動作について簡単に説明する。ロータ2011は永久磁石による界磁部を有し、ロータ2011の回転に応動して、位置検出器2041は2組の3相の電圧信号K1,K2,K3とK4,K5,K6を発生する。第1の分配器2042は電圧信号K1,K2,K3に応動した3相の下側通電制御信号L1,L2,L3を作りだし、下側のNPN型パワートランジスタ2021,2022,2023のベースに供給し、NPN型パワートランジスタ2021,2022,2023の通電を制御する。
【0003】
第2の分配器2043は電圧信号K4,K5,K6に応動した3相の上側通電制御信号M1,M2,M3を作りだし、上側のPNP型パワートランジスタ2025,2026,2027のベースに供給し、PNP型パワートランジスタ2025,2026,2027の通電を制御する。これにより、3相のコイル2012,2013,2014に3相の駆動電圧を供給する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の構成では、下記の各種の問題があった。
まず、従来の構成では、NPN型パワートランジスタ2021,2022,2023およびPNP型パワートランジスタ2025,2026,2027は、そのエミッタ−コレクタ間の電圧をアナログ的に制御し、コイル2012,2013,2014に必要な振幅の駆動電流を供給している。各パワートランジスタの残留電圧が大きく、この残留電圧とパワートランジスタの通電電流の積によって、大きな電力損失が生じていた。特に、コイルへの駆動電流が大きいので、電力損失は著しく大きかった。そのため、ディスク装置やモータの電力効率は極めて悪かった。
【0005】
コストダウンのためには、トランジスタや抵抗類を1チップの集積回路(IC)にまとめることが有効である。しかし、パワートランジスタの電力損失・発熱が大きく、集積回路化が難しかった。特に、コイルへの駆動電流が大きいので、パワートランジスタの発熱により集積回路の熱破壊を生じる恐れも大きい。また、熱破壊を防止するために放熱板を取り付けた場合には、コストと体積の増加が大きかった。
また、近年のディスク装置では、高密度ディスクの再生や記録を行うために、ディスクの振動や騒音を小さくすることが強く要望されてきた。しかし、従来の構成では、パワートランジスタの急峻な切り換えに伴ってコイルにスパイク電圧が生じ、駆動電流の脈動を生じ、それによる発生駆動力の脈動で、ディスクの振動や騒音が大きくなっていた。
【0006】
DVD−ROMやCD−ROMのような光ディスク装置やHDDやFDDのような磁気ディスク装置では、特に、振動や騒音および発熱を小さくすることが要望されている。高品位の音声・映像信号をディジタル的に記録された光ディスクまたは磁気ディスクから情報信号を再生するディスク装置では、再生機構から発生する振動がディスク回転速度のジッタを生じ、ディジタル再生信号のビット誤りを多くするという問題がある。再生機構の騒音が大きいと、音声・映像再生信号の鑑賞(たとえば、再生された映画の鑑賞)を妨害するという問題がある。また、記録可能ディスクは熱に弱いため、記録可能ディスクの記録時または再生時のディスク温度を下げる必要があり、ディスク装置の発熱・消費電力を極力小さくしなければならない。
以上の種々の問題を解決することが、この種のディスク装置、および、モータにおける課題であった。
本発明の目的は、上記の課題をそれぞれまたは同時に解決したディスク装置やモータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のディスク装置の構成では、
ディスクから信号再生を行うヘッド手段と、
前記ヘッド手段の出力信号を処理して再生情報信号を出力する情報処理手段と、
前記ディスクを直接回転駆動し、複数極の界磁磁束を発生する界磁部を取り付けられたロータと、
3相のコイルと、
直流電圧を供給する電圧供給手段と、
前記電圧供給手段の一方の出力端子側と前記3相のコイルの一つへの電流路を形成する第1のパワートランジスタをそれぞれ含む3個の第1のパワー増幅手段と、
前記電圧供給手段の他方の出力端子側と前記3相のコイルの一つへの電流路を形成する第2のパワートランジスタをそれぞれ含む3個の第2のパワー増幅手段と、
切換信号を作りだす切換作成手段と、
前記3個の第1のパワー増幅手段の動作を制御する第1の分配制御手段と、
前記3個の第2のパワー増幅手段の動作を制御する第2の分配制御手段と、
前記ディスクの回転速度に応動する指令信号を出力する指令手段と、
3個の前記第1のパワートランジスタと3個の前記第2のパワートランジスタのうちで少なくとも1個のパワートランジスタを前記指令手段の出力信号に応動して高周波スイッチング動作させるスイッチング動作手段と、を具備するディスク装置であって、
前記第1の分配制御手段は、それぞれが電気角で120度よりも大きな角度幅を有する第1の3相の信号を作り出し、前記第1の3相の信号に応動して前記3個の第1のパワー増幅手段の動作を制御する手段を含んで構成され、
前記第2の分配制御手段は、それぞれが電気角で120度よりも大きな角度幅を有する第2の3相の信号を作り出し、前記第2の3相の信号に応動して前記3個の第2のパワー増幅手段の動作を制御する手段を含んで構成され、
前記スイッチング動作手段は、前記電圧供給手段から前記3相のコイルに供給されるパルス的な通電電流に応動したパルス的な電流検出信号を得る電流検出手段と、前記電流検出手段の電流検出信号と前記指令手段の指令信号に基づく信号とを比較し、比較結果のパルス信号に応動して前記3個の第1のパワー増幅手段をパルス的に同時にオフ状態にさせるスイッチング制御手段と、を含んで構成されている。
【0008】
このように構成することにより、第1のパワー増幅手段および/または第2のパワー増幅手段をディスクの回転速度に応動して高周波スイッチング動作させ、パワー増幅手段における電力損失を大幅に低減し、ディスク装置の消費電力を格段に小さくした。
【0009】
また、電気角で120度よりも大きな角度幅を有する第1の3相の信号に応動して3個の第1のパワー増幅手段の動作を制御し、電気角で120度よりも大きな角度幅を有する第2の3相の信号に応動して3個の第2のパワー増幅手段の動作を制御し、電流検出手段の電流検出信号と指令手段の指令信号に基づく信号とを比較し、比較結果に応動して3個の第1のパワー増幅手段をパルス的にオフさせることにより、3相のコイルへの電流路の滑らかな切換を可能にした。
【0010】
これにより、界磁磁束を発生させる界磁部を取り付けられたロータによって直接回転駆動されるディスクは、その振動が大幅に小さくなり、ディスクからの情報信号の再生誤りを大幅に低減した。
【0011】
さらに、ディスク振動によって発生するディスク騒音が小さくなった。ディスクからの再生信号鑑賞時の音響妨害を大幅に小さくした。
【0012】
また、ディスクを回転駆動するための消費電力を大幅に低減し、ディスクやヘッド手段の温度上昇を小さくしたので、ディスクの信号再生が安定になる。すなわち、騒音と振動と消費電力が小さく、安定な信号再生を行う高性能なディスク装置を実現できる。
【0013】
これらおよびその他の構成や動作については、発明の実施の形態において詳細に説明する。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい数個の実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【0022】
《実施例1》
図1から図9に本発明の実施例1のモータを含んで構成されたディスク装置と、モータを示す。図1に全体構成を示す。移動体1は、たとえば、永久磁石の発生磁束により複数極の界磁磁束を発生する永久磁石界磁部を取り付けられたロータである。ここでは、移動体1の界磁部を2極着磁された永久磁石で示してある。変形例では、多極であっても良く、多数の磁極片によって構成しても良い。3相コイル2,3,4は、固定体であるステータに配設され、移動体1との相対関係に関して、電気的に120度相当ずらされて配置されている。3相コイル2,3,4は3相の駆動電流I1,I2,I3により3相の磁束を発生し、移動体1の界磁部との相互作用によって駆動力を発生し、移動体1に駆動力を与える。ディスク1bは、移動体1であるロータに一体的に固定して取り付けられ、移動体1によって直接回転駆動されている。
【0023】
ディスク1bにはディジタル的な情報信号(例えば、高品位な音響・映像信号)が記録されており、光学ヘッドもしくは磁気ヘッドによって構成されるヘッド1cにより、ディスク1bからの信号再生をしている。情報処理器1dは、ヘッド1cからの出力信号を処理し、再生情報信号(例えば、高品位な音響・映像信号)を出力する。
または、ディスク1bにはディジタル的な情報信号を記録可能であり、光学ヘッドもしくは磁気ヘッドによって構成されるヘッド1cにより、ディスク1bに信号記録している。情報処理器1dは、入力された記録情報信号(例えば、高品位な音響・映像信号)を信号処理した記録用信号をヘッド1cに供給し、ヘッド1cによってディスク1bに記録させている。
【0024】
図38(a)に信号再生動作を行うディスク装置の例を示す。ディスク1bは移動体1の回転軸1aに直接固定され、ロータである移動体1と一体になって直接回転駆動される。ディスク1bには高密度にディジタル情報信号が記録されている。ヘッド1cは、回転しているディスク1b上の情報信号を信号再生し、再生用信号Pfを出力する。情報処理器1dは、ヘッド1cからの再生用信号Pfをディジタル的に処理し、再生情報信号Pgを出力する。また、情報処理器1dは、ディスク1bの再生信号Pfからヘッド1cの再生半径位置に対応した位置情報を得て、ヘッド位置情報信号Ptを出力する。なお、ここでは固定体やコイルの図示は省略した。
【0025】
図38(b)に信号記録動作を行うディスク装置の例を示す。ディスク1bは移動体1の回転軸1aに直接固定され、ロータである移動体1と一体になって直接回転駆動される。ディスク1bは記録可能ディスクであり、高密度にディジタル情報信号を記録できる。情報処理器1dは、入力された記録情報信号Rgをディジタル的に処理し、記録用信号Rfをヘッド1cに出力する。ヘッド1cは、回転しているディスク1b上に記録用信号Rfを高密度に記録し、新たな情報信号をディスク1b上に形成していく。さらに、ディスク装置は間欠的もしくは連続的に再生動作を行い、情報処理器1dはディスク1bの再生信号からヘッド1cの再生半径位置に対応したヘッド位置情報信号Ptを得ている。DVD−RAMやDVD−RやCD−RやCD−RWなどのような記録可能ディスクでは、記録用トラックの蛇行によってウォブル信号をあらかじめ有している。このウォブル信号は、記録動作中に再生され、ヘッドの半径位置を含んだヘッド位置情報信号を得ている。
【0026】
なお、上記ヘッド1cとしては、状況に応じて再生専用ヘッド、記録再生兼用ヘッド、または、記録専用ヘッドが用いられる。すなわち、再生専用ディスク装置では再生専用ヘッドが使用され、記録再生ディスク装置では記録再生兼用ヘッドや記録専用ヘッドが使用される。
【0027】
図1の電圧供給部である直流電源50は、その負極端子側(−)をアース電位にされ、正極端子側(+)に所要の直流電圧Vccおよび直流電流を供給している。直流電源50の負極端子側には、電流検出器21を介して、3個の第1のパワー増幅器11,12,13の電流流出端子側が共通接続されている。第1のパワー増幅器11は、第1のNMOS型パワートランジスタ61と、第1のNMOS型パワートランジスタ61に並列に逆接続された第1のパワーダイオード61dを含んで構成されている。ここで、NMOS型トランジスタはNチャンネルMOS構造の電界効果型トランジスタを意味する。第1のNMOS型パワートランジスタ61の電流流出端子側は直流電源50の負極端子側に電流検出器21を介して接続され、電流流入端子側はコイル2の電力供給端子に接続されている。第1のパワーダイオード61dの電流流入端子側は第1のNMOS型パワートランジスタ61の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側は第1のNMOS型パワートランジスタ61の電流流入端子側に接続されている。第1のパワー増幅器11は、第1のNMOS型パワートランジスタ61とNMOS型トランジスタ71により第1の電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成し、通電制御端子側への入力電流信号を電流増幅して出力する。ここで、電界効果型パワー部カレントミラー回路は電界効果型パワートランジスタを用いた電界効果型カレントミラー回路を意味する。
【0028】
第1のNMOS型パワートランジスタ61とNMOS型トランジスタ71のセル面積比を100倍にし、第1のNMOS型パワートランジスタ61が能動領域でハーフオン動作している場合の第1のパワー部カレントミラー回路の電流増幅率を100倍にしている。ここで、電界効果型トランジスタの動作状態には、3つの状態:フルオン状態,ハーフオン状態,オフ状態がある。ハーフオン状態では、電界効果型トランジスタは能動領域の増幅動作を行っている。また、フルオン状態とハーフオン状態の時に、電界効果型トランジスタは活性状態または能動状態にある。なお、第1のNMOS型パワートランジスタ61は、たとえば二重拡散NチャンネルMOS構造の電界効果型トランジスタによって構成され、第1のNMOS型パワートランジスタ61の電流流出端子側から電流流入端子側に向けて寄生ダイオード素子が等価回路的に逆接続される。この寄生ダイオード素子を第1のパワーダイオード61dとして使用している。
【0029】
同様に、第1のパワー増幅器12は、第1のNMOS型パワートランジスタ62と、第1のNMOS型パワートランジスタ62に並列に逆接続された第1のパワーダイオード62dを含んで構成されている。第1のNMOS型パワートランジスタ62の電流流出端子側は直流電源50の負極端子側に電流検出器21を介して接続され、電流流入端子側はコイル3の電力供給端子に接続されている。第1のパワーダイオード62dの電流流入端子側は第1のNMOS型パワートランジスタ62の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側は第1のNMOS型パワートランジスタ62の電流流入端子側に接続されている。第1のパワー増幅器12は、第1のNMOS型パワートランジスタ62とNMOS型トランジスタ72により第1の電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成し、通電制御端子側への入力電流信号を電流増幅して出力する(両NMOS型パワートランジスタのセル面積比は100倍)。なお、第1のNMOS型パワートランジスタ62は、たとえば二重拡散NチャンネルMOS構造の電界効果型トランジスタによって構成され、第1のNMOS型パワートランジスタ62の寄生ダイオード素子を第1のパワーダイオード62dとして使用している。
【0030】
同様に、第1のパワー増幅器13は、第1のNMOS型パワートランジスタ63と、第1のNMOS型パワートランジスタ63に並列に逆接続された第1のパワーダイオード63dを含んで構成されている。第1のNMOS型パワートランジスタ63の電流流出端子側は直流電源50の負極端子側に電流検出器21を介して接続され、電流流入端子側はコイル4の電力供給端子に接続されている。第1のパワーダイオード63dの電流流入端子側は第1のNMOS型パワートランジスタ63の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側は第1のNMOS型パワートランジスタ63の電流流入端子側に接続されている。第1のパワー増幅器13は、第1のNMOS型パワートランジスタ63とNMOS型トランジスタ73により第1の電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成し、通電制御端子側への入力電流信号を電流増幅して出力する(両NMOS型パワートランジスタのセル面積比は100倍)。なお、第1のNMOS型パワートランジスタ63は、たとえば二重拡散NチャンネルMOS構造の電界効果型トランジスタによって構成され、第1のNMOS型パワートランジスタ63の寄生ダイオード素子を第1のパワーダイオード63dとして使用している。
【0031】
第1のパワー増幅器11,12,13の各第1のパワー部カレントミラー回路は、それぞれ各通電制御端子側への入力電流信号を電流増幅して出力する。スイッチング制御器22の制御パルス信号Y1,Y2,Y3は、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63をオン・オフ制御して高周波スイッチング動作させる。第1のパワー増幅器11,12,13は、コイル2,3,4の各電力供給端子への駆動電圧V1,V2,V3を高周波スイッチングして電力供給し、コイル2,3,4への駆動電流I1,I2,I3の負極側電流を供給する。この動作については、後述する。
【0032】
直流電源50の正極端子側には、3個の第2のパワー増幅器15,16,17の電流流入端子側が共通接続されている。第2のパワー増幅器15は、第2のNMOS型パワートランジスタ65と、第2のNMOS型パワートランジスタ65に並列に逆接続された第2のパワーダイオード65dを含んで構成されている。第2のNMOS型パワートランジスタ65の電流流入端子側は直流電源50の正極端子側に接続され、電流流出端子側はコイル2の電力供給端子に接続されている。第2のパワーダイオード65dの電流流入端子側は第2のNMOS型パワートランジスタ65の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側は第2のNMOS型パワートランジスタ65の電流流入端子側に接続されている。第2のパワー増幅器15は、第2のNMOS型パワートランジスタ65とNMOS型トランジスタ75により第2の電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成し、通電制御端子側への入力電流信号を電流増幅して出力する。第2のNMOS型パワートランジスタ65とNMOS型トランジスタ75のセル面積比を100倍にし、第2のNMOS型パワートランジスタ65が能動領域で動作している場合の第2のパワー部カレントミラー回路の電流増幅率を101倍にしている。なお、第2のNMOS型パワートランジスタ65は、たとえば二重拡散型NチャンネルMOS構造の電界効果型トランジスタによって構成され、第2のNMOS型パワートランジスタ65の電流流出端子側から電流流入端子側に向けて寄生ダイオード素子が等価回路的に逆接続される。この寄生ダイオード素子を第2のパワーダイオード65dとして使用している。
【0033】
同様に、第2のパワー増幅器16は、第2のNMOS型パワートランジスタ66と、第2のNMOS型パワートランジスタ66に並列に逆接続された第2のパワーダイオード66dを含んで構成されている。第2のNMOS型パワートランジスタ66の電流流入端子側は直流電源50の正極端子側に接続され、電流流出端子側はコイル3の電力供給端子に接続されている。第2のパワーダイオード66dの電流流入端子側は第2のNMOS型パワートランジスタ66の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側は第2のNMOS型パワートランジスタ66の電流流入端子側に接続されている。第2のパワー増幅器16は、第2のNMOS型パワートランジスタ66とNMOS型トランジスタ76により第2の電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成し、通電制御端子側への入力電流信号を電流増幅して出力する(セル面積比は100倍)。なお、第2のNMOS型パワートランジスタ66は、たとえば二重拡散型NチャンネルMOS構造の電界効果型トランジスタによって構成され、第2のNMOS型パワートランジスタ66の寄生ダイオード素子を第2のパワーダイオード66dとして使用している。
【0034】
同様に、第2のパワー増幅器17は、第2のNMOS型パワートランジスタ67と、第2のNMOS型パワートランジスタ67に並列に逆接続された第2のパワーダイオード67dを含んで構成されている。第2のNMOS型パワートランジスタ67の電流流入端子側は直流電源50の正極端子側に接続され、電流流出端子側はコイル4の電力供給端子に接続されている。第2のパワーダイオード67dの電流流入端子側は第2のNMOS型パワートランジスタ67の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側は第2のNMOS型パワートランジスタ67の電流流入端子側に接続されている。第2のパワー増幅器17は、第2のNMOS型パワートランジスタ67とNMOS型トランジスタ77により第2の電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成し、通電制御端子側への入力電流信号を電流増幅して出力する(セル面積比は100倍)。なお、第2のNMOS型パワートランジスタ67は、たとえば二重拡散型NチャンネルMOS構造の電界効果型トランジスタによって構成され、第2のNMOS型パワートランジスタ67の寄生ダイオード素子を第2のパワーダイオード67dとして使用している。
【0035】
第2のパワー増幅器15,16,17の各第2のパワー部カレントミラー回路は、それぞれ各通電制御端子側への入力電流信号を電流増幅して出力し、コイル2,3,4への駆動電流I1,I2,I3の正極側電流を供給する。この動作については、後述する。
このように、第1のパワー増幅器11,12,13は、直流電源50の負極端子側と正極端子側の間に並列的に接続され、直流電源50の負極端子側からコイル2,3,4への電流路を電子的に切り換えている。同様に、第2のパワー増幅器15,16,17は、直流電源50の負極端子側と正極端子側の間に並列的に接続され、直流電源50の正極端子側からコイル2,3,4への電流路を電子的に切り換えている。
【0036】
図1の指令器20は、たとえば、移動体1やディスク1bの回転移動速度を所定値に制御する速度制御ブロックを含んで構成され、指令信号Adを電流供給器30と指令変形器23に出力する。図39に指令器20の構成を示す。指令器20は、速度指令器20aと速度制御器20bを含んで構成されている。速度指令器20aはヘッド位置情報信号Ptにもとづいて速度指令信号Svを出力し、速度指令信号Svはヘッド1cの半径位置に対応してステップ的にもしくは連続的に変化する。速度制御器20bは、切換作成器34の切換信号Ja1の周波数もしくは周期から移動体1やディスク1bの回転移動速度を検出し、この検出移動速度と速度指令信号Svの差に応動した指令信号Adを出力する。指令信号Adはコイル2,3,4への駆動電流や駆動電圧を制御し、コイルへの供給電力を変化させる。これにより、ディスク1bの回転移動速度を速度指令信号Svに一致させるように速度制御される。速度指令器20aと速度制御器20bは、ヘッド1cの半径位置に反比例もしくは略反比例して、ディスク1bの回転速度を制御する。すなわち、ヘッド1cの半径位置が大きくなると、ディスク1bの回転速度を遅くしていく。その結果、再生ディスク装置の場合には、ヘッド1cの半径位置が変化しても、ディスク1bの再生信号のビットレートは一定もしくは略一定になる。また、記録ディスク装置の場合には、ヘッド1cの半径位置が変化しても、ディスク1b上への記録密度は一定もしくは略一定になる。
【0037】
図1の電流供給器30は、指令信号Adに応動する第1の供給電流信号C1と第2の供給電流信号C2を出力する。図3に電流供給器30の具体的な構成を示す。電圧電流変換回路151は、指令信号Adに比例した変換電流信号Bjを出力する。電圧電流変換回路151の変換電流信号Bjは、トランジスタ171,172,173と抵抗174,175,176によるカレントミラー回路に供給され、変換電流信号Bjに比例した2つの電流信号をトランジスタ172,173のコレクタ側に作りだす。トランジスタ172のコレクタ電流は、トランジスタ181,182のカレントミラー回路を介して出力される。トランジスタ182のコレクタ電流Bp1と定電流源183の第1の所定電流Qq1を加算し、第1の供給電流信号C1として出力する。すなわち、C1=Bp1+Qq1。また、トランジスタ173のコレクタ電流Bp2と定電流源184の第2の所定電流Qq2を加算し、第2の供給電流信号C2として出力する。すなわち、C2=Bp2+Qq2。これにより、第1の供給電流信号C1と第2の供給電流信号C2は指令信号Adに比例もしくは略比例した電流信号になる。また、第1の供給電流信号C1と第2の供給電流信号C2は、定電流源183,184の電流値Qq1,Qq2による所定のバイアス電流を含んでいる。なお、定電流源183,184の電流値Qq1,Qq2は、必要に応じて設定すれば良く、零にする場合もある。
【0038】
図1の切換作成器34は、滑らかに変化する3相の切換電流信号D1,D2,D3を出力する。図2に切換作成器34の具体的な構成を示す。この例では、切換作成器34は位置検出部100と切換信号部101によって構成されている。
位置検出部100は、移動体1の発生磁束を検知する磁電変換素子(例えばホール素子)からなる位置検出素子111,112を含んで構成されている。位置検出素子111,112は、電気的に120度の位相差を有し、移動体1の移動に伴って滑らかな正弦波状に変化する2相の位置検出信号Ja1とJb1、および、Ja2とJb2を出力する。ここで、Ja1とJa2は逆相の関係にあり(電気的に180度の位相差)、Jb1とJb2は逆相の関係にある。なお、逆相の信号は新たな相数に数えない。位置検出信号Ja2とJb2は抵抗113,114により合成されて3相目の位置検出信号Jc1を作りだし、位置検出信号Ja1とJb1は抵抗115,116により合成されて3相目の位置検出信号Jc2を作りだす。これにより、位置検出部100は電気的に120度の位相差を有して正弦波状に変化する3相の位置検出信号Ja1,Jb1,Jc1(Ja2,Jb2,Jc2)を得ている。なお、3個の位置検出素子を用いて3相の位置検出信号を作りだしても良い。
【0039】
切換信号部101は、3相の位置検出信号に応動して滑らかに変化する正弦波状の切換電流信号D1,D2,D3を作りだす。トランジスタ122と123は、1相目の位置検出信号Ja1とJa2の差電圧に応動して定電流源121の電流をコレクタ側に分流する。トランジスタ123のコレクタ電流は、トランジスタ124,125のカレントミラー回路によって2倍に増幅され、トランジスタ125のコレクタより出力される。トランジスタ125のコレクタ電流は、定電流源126の電流値と比較され、両者の差電流が1相目の切換電流信号D1として出力される。従って、切換電流信号D1は、位置検出信号Ja1に応動して滑らかに変化し、電気角で180度区間は電流が流出し(正極性の電流)、次の180度区間は電流が流入する(負極性の電流)。同様に、切換電流信号D2は、位置検出信号Jb1に応動して滑らかに変化し、電気角で180度区間は電流が流出し(正極性の電流)、次の180度区間は電流が流入する(負極性の電流)。同様に、切換電流信号D3は、位置検出信号Jc1に応動して滑らかに変化し、電気角で180度区間は電流が流出し(正極性の電流)、次の180度区間は電流が流入する(負極性の電流)。これにより、切換電流信号D1,D2,D3は所定の位相差を有する正弦波状の3相の電流信号になる。図10(a)に3相の切換電流信号D1,D2,D3の波形を示す。なお。図10の横軸は移動体1の回転移動位置である。
【0040】
図1の分配作成器36は、第1の分配器37と第2の分配器38を含んで構成されている。第1の分配器37は、切換作成器34の3相の切換電流信号D1,D2,D3に応動して電流供給器30の第1の供給電流信号C1を実質的に分配し、滑らかに変化する3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3を作り出す。第2の分配器38は、切換作成器34の3相の切換電流信号D1,D2,D3に応動して電流供給器30の第2の供給電流信号C2を実質的に分配し、滑らかに変化する3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3を作り出す。
図4に分配作成器36の具体的な構成を示す。第1の分配器37の第1の分離回路216は、切換作成器34の切換電流信号D1の負極側電流に相当もしくは応動する第1の分離信号D1nを出力する。第1の分離回路217は、切換作成器34の切換電流信号D2の負極側電流に相当もしくは応動する第1の分離信号D2nを出力する。第1の分離回路218は、切換作成器34の切換電流信号D3の負極側電流に相当もしくは応動する第1の分離信号D3nを出力する。これにより、第1の分配器37の第1の分離回路216,217,218は、3相の切換電流信号D1,D2,D3の負極側電流に相当もしくは応動する3相の第1の分離信号D1n,D2n,D3nを得ている。
【0041】
第1の分配器37の第1の乗算回路211は、第1の分離回路216の第1の分離信号D1nと第1の帰還回路215の第1の帰還信号Ebを乗算し、乗算結果に比例した第1の分配電流信号E1を出力する。同様に、第1の分配器37の第1の乗算回路212は、第1の分離回路217の第1の分離信号D2nと第1の帰還回路215の第1の帰還信号Ebを乗算し、乗算結果に比例した第1の分配電流信号E2を出力する。同様に、第1の分配器37の第1の乗算回路213は、第1の分離回路218の第1の分離信号D3nと第1の帰還回路215の第1の帰還信号Ebを乗算し、乗算結果に比例した第1の分配電流信号E3を出力する。
【0042】
第1の合成回路214は、3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3の加算合成値に応動した第1の合成信号Eaを出力する。第1の帰還回路215は、第1の合成回路214の第1の合成信号Eaと電流供給器30の第1の供給電流信号C1の差信号に応動した第1の帰還信号Ebを得ている。これにより、第1の乗算回路211,212,213と第1の合成回路214と第1の帰還回路215は帰還ループを構成し、第1の合成信号Eaを第1の供給電流信号C1に対応した値にしている。第1の合成信号Eaは3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3の加算値に対応し、3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3はそれぞれ3相の第1の分離信号D1n,D2n,D3nに比例している。その結果、第1の分配器37の3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3は、切換作成器34の3相の切換電流信号D1,D2,D3の負極側電流に応動して電流供給器30の第1の供給電流信号C1を実質的に分配した3相の電流信号になる。すなわち、第1の分配電流信号E1,E2,E3の大きさは、第1の供給電流信号C1に比例して変化する。図10(b)に3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3の波形を示す。第1の分配器37は、第1の供給電流信号C1を移動体1の回転移動に伴って1相分もしくは2相分に交互に分配し、電気的に120度の位相差を有する3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3を出力する。なお、第1の分配電流信号E1,E2,E3は、正極性電流(流出方向電流)になっている。
【0043】
第2の分配器38の第2の分離回路226は、切換作成器34の切換電流信号D1の正極側電流に相当もしくは応動する第2の分離信号D1pを出力する。第2の分離回路227は、切換作成器34の切換電流信号D2の正極側電流に相当もしくは応動する第2の分離信号D2pを出力する。第2の分離回路228は、切換作成器34の切換電流信号D3の正極側電流に相当もしくは応動する第2の分離信号D3pを出力する。これにより、第2の分配器38の第2の分離回路226,227,228は、3相の切換電流信号D1,D2,D3の正極側電流に相当もしくは応動する3相の第2の分離信号D1p,D2p,D3pを得ている。
第2の分配器38の第2の乗算回路221は、第2の分離回路226の第2の分離信号D1pと第2の帰還回路225の第2の帰還信号Gbを乗算し、乗算結果に比例した第2の分配電流信号G1を出力する。同様に、第2の分配器38の第2の乗算回路222は、第2の分離回路227の第2の分離信号D2pと第2の帰還回路225の第2の帰還信号Gbを乗算し、乗算結果に比例した第2の分配電流信号G2を出力する。同様に、第2の分配器38の第2の乗算回路223は、第2の分離回路228の第2の分離信号D3pと第2の帰還回路225の第2の帰還信号Gbを乗算し、乗算結果に比例した第2の分配電流信号G3を出力する。
【0044】
第2の合成回路224は、3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3の加算合成値に応動した第2の合成信号Gaを出力する。第2の帰還回路225は、第2の合成回路224の第2の合成信号Gaと電流供給器30の第2の供給電流信号C2の差信号に応動した第2の帰還信号Gbを得ている。これにより、第2の乗算回路221,222,223と第2の合成回路224と第2の帰還回路225は帰還ループを構成し、第2の合成信号Gaを第2の供給電流信号C2に対応した値にしている。第2の合成信号Gaは3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3の加算値に対応し、3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3はそれぞれ3相の第2の分離信号D1p,D2p,D3pに比例している。その結果、第2の分配器38の3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3は、切換作成器34の切換電流信号D1,D2,D3に応動して電流供給器30の第2の供給電流信号C2を実質的に分配した3相の電流信号になる。すなわち、第2の分配電流信号G1,G2,G3の大きさは、第2の供給電流信号C2に比例して変化する。図10(c)に3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3の波形を示す。第2の分配器38は、第2の供給電流信号C2を移動体1の回転移動に伴って1相分もしくは2相分に交互に分配し、電気的に120度の位相差を有する3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3を出力する。なお、第2の分配電流信号G1,G2,G3は、実際には負極性電流(流入方向電流)になっている。
【0045】
また、第1の分配電流信号E1と第2の分配電流信号G1は180度の位相差を有し、相補的に滑らかに変化する(E1とG1は必ず一方が零になる)。同様に、第1の分配電流信号E2と第2の分配電流信号G2は180度の位相差を有し、相補的に滑らかに変化する(E2とG2は必ず一方が零になる)。同様に、第1の分配電流信号E3と第2の分配電流信号G3は180度の位相差を有し、相補的に滑らかに変化する(E3とG3は必ず一方が零になる)。
図1の第1の分配器37の第1の分配電流信号E1,E2,E3は、それぞれ第1の電流増幅器41,42,43に入力される。第1の電流増幅器41,42,43は、それぞれ第1の分配電流信号E1,E2,E3を所定倍の電流増幅して第1の増幅電流信号F1,F2,F3を作りだす。
【0046】
図5に第1の電流増幅器41,42,43の具体的な構成を示す。第1の電流増幅器41は、トランジスタ231,232による初段のカレントミラー回路と、トランジスタ233,234と抵抗235,236による次段のカレントミラー回路を縦続接続した第1の増幅部カレントミラー回路により構成している。トランジスタ231と232のエミッタ面積は等しくされ、初段のカレントミラー回路の電流増幅率は1倍にされている。また、トランジスタ233と234のエミッタ面積比を50倍、抵抗236と235の抵抗比を50倍にして、次段のカレントミラー回路では電流増幅率で50倍の所定の増幅を行う。同様に、第1の電流増幅器42は、トランジスタ241,242,243,244と抵抗245,246による第1の増幅部カレントミラー回路によって構成され、電流増幅率で50倍の所定の増幅を行う。同様に、第1の電流増幅器43は、トランジスタ251,252,253,254と抵抗255,256による第1の増幅部カレントミラー回路によって構成され、電流増幅率で50倍の所定の増幅を行う。これにより、第1の電流増幅器41,42,43は、3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3をそれぞれ50倍の増幅し、3相の第1の増幅電流信号F1,F2,F3を出力する。図10(d)に3相の第1の増幅電流信号F1,F2,F3の波形を示す。
【0047】
図1の第2の分配器38の第2の分配電流信号G1,G2,G3は、それぞれ第2の電流増幅器45,46,47に入力される。第2の電流増幅器45,46,47は、それぞれ第2の分配電流信号G1,G2,G3につき所定倍の電流増幅率で増幅をして第2の増幅電流信号H1,H2,H3を作りだし、それらを高電圧出力器51の高電位点Vuから各第2のパワー増幅器15,16,17に供給する。高電圧出力器51は高周波パルス信号に応動して昇圧用コンデンサに充電・蓄積させることにより、直流電源50の正極端子側電位Vccよりも高い高電位点電位Vuを作り出す。高電圧出力器51の高電位点Vuから第2のパワー増幅器15,16,17の第2の電界効果型パワー部カレントミラー回路の各通電制御端子側に第2の増幅電流信号H1,H2,H3を供給し、第2の電流増幅器45,46,47の出力用トランジスタの飽和を防ぎ、第2のNMOS型パワートランジスタ65,66,67を十分な通電状態にする。
【0048】
図6に第2の電流増幅器45,46,47と高電圧出力器51の具体的な構成を示す。第2の電流増幅器45は、トランジスタ261,262と抵抗263,264による第2の増幅部カレントミラー回路により構成されている。トランジスタ261と262のエミッタ面積比を50倍、抵抗264と263の抵抗比を50倍にして、第2の電流増幅器45は電流増幅率で50倍の所定の増幅を行う。同様に、第2の電流増幅器46は、トランジスタ271,272と抵抗273,274による第2の増幅部カレントミラー回路によって構成され、電流増幅率で50倍の増幅を行う。同様に、第2の電流増幅器47は、トランジスタ281,282と抵抗283,284による第2の増幅部カレントミラー回路によって構成され、電流増幅率で50倍の増幅を行う。これにより、第2の電流増幅器45,46,47は、3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3をそれぞれ50倍の増幅し、3相の第2の増幅電流信号H1,H2,H3を出力する。図10(e)に3相の第2の増幅電流信号H1,H2,H3の波形を示す。
【0049】
高電圧出力器51は、100kHz程度の高周波パルス信号Paを出力するパルス発生回路421と、第1の昇圧用コンデンサ411と、第2の昇圧用コンデンサ412と、ダイオード425〜428からなる第1の電圧制限回路と、ダイオード429からなる第2の電圧制限回路を含んで構成されている。パルス発生回路421のパルス信号Paに応動してインバータ回路422がディジタル的に変化する。インバータ回路422が”L”(直流電源50の負極端子側電位)の時にダイオード423を介して第1の昇圧用コンデンサ411が充電される。インバータ回路422が”H”(直流電源50の正極端子側電位)に変わると、第1の昇圧用コンデンサ411に蓄積された電荷は、ダイオード424を介して第2の昇圧用コンデンサ412に移され、第2の昇圧用コンデンサ412を充電・蓄積する。その結果、第2の昇圧用コンデンサ412の端子には、直流電源50の正極端子側電位Vccよりも高電位になる高電位点電位Vuが出力される。高電位点電位Vuは第2の電流増幅器45,46,47に接続されている。
【0050】
また、第2の昇圧用コンデンサ412への充電を続けると、高電位点の電圧Vuが非常に高くなり、集積回路化されたトランジスタやダイオードの耐圧破壊を起こす恐れがある。そこで、ダイオード425〜428による第1の電圧制限回路を設け、高電位点電圧Vuが所定値以上にならないように制限した。なお、耐圧破壊の心配がないならば、第1の電圧制限回路を無くしても良い。
また、第2の増幅電流信号H1,H2,H3は第2の昇圧用コンデンサ412の電荷を放電させるように作用する。モータの起動時などの大電流動作が長時間続くと、第2の昇圧用コンデンサ412の放電量が多くなり、高電圧出力器51の出力電圧点の電位Vuが著しく低下する場合もある。そこで、ダイオード429による第2の電圧制限回路を設けて、高電圧出力器51の高電位点電圧Vuが直流電源50の正極端子側電位Vccより大幅に小さくならないように制限した。なお、電流レベルの小さい通常制御状態では、第2の電圧制限回路は動作しない。また、電位Vuの変動が小さい場合には、第2の電圧制限回路を無くしても良い。
【0051】
図1の指令変形器23は、指令器20の指令信号Adを入力され、切換作成器34の出力信号に応動もしくは連動して変化させた変形指令信号Afを出力する。図7に指令変形器23の具体的な構成を示す。絶対値回路361は、切換作成器34の位置検出信号Ja1の絶対値に対応した絶対値信号Maを出力する。絶対値回路362は、切換作成器34の位置検出信号Jb1の絶対値に対応した絶対値信号Mbを出力する。絶対値回路363は、切換作成器34の位置検出信号Jc1の絶対値に対応した絶対値信号Mcを出力する。最小値回路364は、3相の絶対値信号Ma,Mb,Mcの中で最小の値に応動した最小値信号Mnを得ている。乗算回路365は、指令信号Adと最小値信号Mnの乗算結果に応動した乗算指令信号Anを作りだす。これにより、乗算指令信号Anは、指令信号Adに比例もしくは略比例した振幅を有し、切換作成器34の出力信号Ja1,Jb1,Jc1に応動または連動して変化する高調波成分信号になる。演算回路366は、指令信号Adと乗算指令信号Anを加算演算もしくは減算演算して合成し、変形指令信号Afを得ている。これにより、変形指令信号Afは、指令信号Adに比例もしくは略比例した振幅を有し、切換作成器34の出力信号Ja1,Jb1,Jc1に応動または連動して変化する高調波成分信号を含んだ信号になる。
【0052】
変形指令信号Afの有する高調波成分信号は、切換作成器34の位置検出信号Ja1もしくは切換信号D1の6倍の高次の信号になり、コイルへの電流路の切換動作に対応して変化する高調波成分になる。すなわち、変形指令信号Afは、指令信号Adに比例した振幅を有し、コイルへの電流路の切換動作に応動もしくは連動して変化する信号成分を含んだものになる。なお、変形指令信号Afにおける高調波成分の含有率は、演算回路366における指令信号Adと乗算指令信号Anの合成動作によって決定され、適正な値に設定されている。また、変形指令信号Afは、移動体1の移動動作に応動もしくは連動して変化する高調波成分を含んだ信号にもなっている。図11に信号波形の関係を示す。図11(a)は切換作成器34の出力信号Ja1,Jb1,Jc1を示し、図11(b)は3相の絶対値信号Ma,Mb,Mcを示し、図11(c)は最小値信号Mnを示し、図11(d)は変形指令信号Afを示している(指令信号Adが一定の場合)。なお、図11の横軸は移動体1の回転移動位置に対応している。
【0053】
図1の電流検出器21は、直流電源50からコイル2,3,4に供給する通電電流Igを検出し、通電電流Igに応動した電流検出信号Agを出力する。スイッチング制御器22は、変形指令信号Afと電流検出信号Agを比較し、比較結果に応動して制御パルス信号Y1,Y2,Y3をオン・オフし、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63を高周波スイッチング動作させる。なお、スイッチング制御器22と電流検出器21と指令変形器23によってスイッチング動作ブロックを構成している。
図8に電流検出器21とスイッチング制御器22の具体的な構成を示す。電流検出器21は、直流電源50の電流供給路に挿入された電流検出用の抵抗311によって構成され、抵抗311に生じる電圧降下により直流電源50の通電電流Ig(直流電源50からコイル2,3,4に供給する合成電流)を検出し、電流検出信号Agを出力する。
【0054】
スイッチング制御器22は、スイッチング制御信号W1を得るスイッチングパルス回路330を含んで構成されている。スイッチングパルス回路330の比較回路331は、変形指令信号Afと電流検出信号Agを比較した比較出力信号Crを得る。トリガ発生回路332は、100kHz程度の高周波のトリガパルス信号Dpを出力し、所定時間間隔毎に繰り返し状態保持回路333をトリガする。状態保持回路333は、トリガパリス信号Dpの立ち上がりエッジにおいてスイッチング制御信号W1を”Lb”(低電位状態)に変化させ、比較出力信号Crの立ち上がりエッジにおいてスイッチング制御信号W1を”Hb”(高電位状態)に変化させる。スイッチング制御信号W1が”Lb”の時には、制御トランジスタ341,342,343は同時にオフになり、制御パルス信号Y1,Y2,Y3はオフ(非電流通電状態)になる。このとき、第1のパワー増幅器11,12,13はそれぞれ第1の増幅電流信号F1,F2,F3を電流増幅するように動作し、コイル2,3,4に負極性電流を供給する電流路を形成する。
【0055】
スイッチング制御信号W1が”Hb”の時には、制御トランジスタ341,342,343は同時にオンになり、制御パルス信号Y1,Y2,Y3をオン(電流通電状態)にし、第1のパワー増幅器11,12,13の通電制御端子側への入力電流をバイパスする。従って、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63はすべて同時にオフになる。このようにして、第1のパワー増幅器11,12,13は単一のスイッチング制御信号W1により通電状態と遮断状態を高周波でスイッチング制御され、コイル2,3,4への駆動電圧V1,V2,V3をパルス的な電圧にし、コイル2,3,4への駆動電流I1,I2,I3を変形指令信号Afに応動するように制御している。これについて説明する。
【0056】
トリガパルス信号Dpの立ち上がりエッジによって状態保持回路333のスイッチング制御信号W1が”Lb”に変化した時には、第1の分配器37によって選択分配された第1の分配電流信号E1,E2,E3および第1の増幅電流信号F1,F2,F3に応動して、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタが通電状態になる。たとえば、第1の分配電流信号E1および第1の増幅電流信号F1のみが選択されている場合を考えると、第1のパワー増幅器11の第1のNMOS型パワートランジスタ61が通電状態になる。第1のNMOS型パワートランジスタ61はフルオン状態にされ、コイル2に駆動電流I1の負極側電流を供給する電流路を形成する。ここに、電界効果型トランジスタのフルオン状態とは、電流流入端子側と電流流出端子側の間がオン抵抗による非常に小さな電圧降下のみの動作である。
【0057】
コイルのインダクタンス作用によって、コイル2の駆動電流I1の負極側電流値は徐々に増加する。従って、直流電源50の供給する通電電流Igも増加し、電流検出器21の電流検出信号Agは大きくなる。電流検出信号Agが変形指令信号Afより大きくなった瞬間に、比較回路331の比較出力信号Crが立ち上がりエッジを発生し、状態保持回路333のスイッチング制御信号W1は”Hb”に変化する。スイッチング制御信号W1が”Hb”になると、制御トランジスタ341,342,343がオンになる。その結果、第1のパワー増幅器11,12,13の通電制御端子側は同時に直流電源50の負極端子側に接続され、第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63はすべて同時にオフ状態になる。従って、通電電流Igは零になる。ここに、電界効果型トランジスタのオフ状態とは、電流流入端子側から電流流出端子側にかけてトランジスタ電流を流さない状態である。
【0058】
このとき、コイル2のインダクタンス作用によって、電力供給端子側の駆動電圧V1がパルス的に大きくなり、第2のパワー増幅器15の第2のパワーダイオード65dを通る電流路を形成し、コイル2の駆動電流I1の負極側電流を連続的に流し続ける。その結果、コイル2の駆動電流I1の負極側電流値は徐々に小さくなる。少しの時間を経過した後に、トリガパルス信号Dpの次の立ち上がりエッジが到来し、上述のスイッチング動作を繰り返す。これにより、所定の時間間隔毎に繰り返し発生するトリガパルス信号Dpによって、第1のパワー増幅器を高周波スイッチング動作させている。なお、100kHz程度の高周波スイッチング動作を行っているので、コイルの駆動電流の高周波リップル分は非常に小さい。
【0059】
このようにして、直流電源50からコイル2,3,4に供給する通電電流Igを変形指令信号Afに応動した値にパルス的に制御する。これにより、コイル2,3,4への合成供給電流を変形指令信号Afに応動した値に制御し、コイル2,3,4への連続的な駆動電流を制御する。第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタのオン時の通電電流は、直流電源50の通電電流Igを超えることはない。変形指令信号Afは指令信号Adに比例しているので、指令信号Adに応動した第1の供給電流信号C1を分配増幅して第1のパワー増幅器に供給することにより、第1のパワー増幅器の第1のパワートランジスタを確実にオン状態のスイッチング動作をさせることができる。
【0060】
さらに、第1の分配器37は移動体1の移動に伴って第1の分配電流信号を1相分もしくは2相分に交互に滑らかに分配しているので、電流路の切換は滑らかになる。たとえば、第1の分配電流信号E1,E2および第1の増幅電流信号F1,F2が通電されている場合を考える。トリガパルス信号Dpの立ち上がりエッジによって状態保持回路333のスイッチング制御信号W1が”Lb”に変化した時には、第1のパワー増幅器11の第1のNMOS型パワートランジスタ61と第1のパワー増幅器12の第1のNMOS型パワートランジスタ62が通電状態になる。第1の増幅電流信号F1に応動して第1のNMOS型パワートランジスタ61はオン状態(フルオン状態もしくはハーフオン状態)になり、コイル2の駆動電流I1の負極側電流を供給する電流路を形成する。
【0061】
第1の増幅電流信号F2に応動して第1のNMOS型パワートランジスタ62はオン状態(フルオン状態もしくはハーフオン状態)になり、コイル3の駆動電流I2の負極側電流を供給する電流路を形成する。第1のNMOS型パワートランジスタ61と62は、少なくともいずれか一方はフルオン状態になされている。ここに、電界効果型トランジスタのハーフオン状態とは、能動領域において増幅動作を行っている状態である。特に、パワートランジスタがハーフオン状態で動作している場合には、パワー増幅器の電界効果型カレントミラー回路は通電制御端子側への入力電流信号を所定の電流増幅率で電流増幅動作する。コイル2,3,4に供給される駆動電流I1,I2,I3の負極側電流の合成電流値が、直流電源50の通電電流Igになる。
【0062】
コイルのインダクタンス作用によって、通電電流Igは徐々に大きくなる。電流検出信号Agが変形指令信号Afより大きくなると比較出力信号Crが立ち上がりエッジを発生し、スイッチング制御信号W1が”Hb”に変化し、制御トランジスタ341,342,343がオンになる。その結果、第1のパワー増幅器11,12,13の通電制御端子側は同時に直流電源50の負極端子側に接続され、第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63はすべて同時にオフ状態になる。従って、通電電流Igは零になる。コイル2のインダクタンス作用によって、電力供給端子側の駆動電圧V1がパルス的に大きくなり、第2のパワー増幅器15の第2のパワーダイオード65dを通る電流路を形成し、コイル2の駆動電流I1の負極側電流を流し続ける。その結果、コイル2の駆動電流I1の負極側電流値は徐々に小さくなる。
【0063】
また、コイル3のインダクタンス作用によって、電力供給端子側の駆動電圧V2がパルス的に大きくなり、第2のパワー増幅器16の第2のパワーダイオード66dを通る電流路を形成し、コイル3の駆動電流I2の負極側電流を流し続ける。その結果、コイル3の駆動電流I2の負極側電流値は徐々に小さくなる。少しの時間を経過した後に、トリガパルス信号Dpの次の立ち上がりエッジが到来し、上述のスイッチング動作を繰り返す。このようにして、移動体1の移動動作に伴って第1の分配電流信号E1,E2および第1の増幅電流信号F1,F2を変化させ、コイル2,3の駆動電流I1,I2の負極側電流値を滑らかに変化する。他の相の電流路の切換動作も同様である。ここで、3相の第1の増幅電流信号を指令信号Adに比例もしくは略比例して変化させているので、指令信号Adが変化した場合にも常に滑らかな電流路の切り換え動作を行うことができる。
【0064】
また、第2の分配器38によって選択分配された第2の分配電流信号G1,G2,G3および第2の増幅電流信号H1,H2,H3に応動して、第2のパワー増幅器15,16,17の第2のNMOS型パワートランジスタが通電状態になる。たとえば、第2の分配電流信号G2および第2の増幅電流信号H2のみが選択されている場合を考えると、第2のパワー増幅器16の第2のNMOS型パワートランジスタ66が通電状態になる。第2のNMOS型パワートランジスタ66はフルオン状態にされ、コイル3に駆動電流I2の正極側電流を供給する電流路を形成する。直流電源50の通電電流Igおよびコイルへの合成供給電流は、すでに説明したように、変形指令信号Afに応動した値に制御されているので、コイル3の駆動電流I2の正極側電流も変形指令信号Afに応動した値になる。従って、指令信号Adに応動して変化する第2の供給電流信号C2を分配増幅した第2の増幅電流信号を第2のパワー増幅器の通電制御端子側に供給することにより、第2のパワー増幅器の第2のパワートランジスタを確実にフルオン状態にすることができる。
【0065】
さらに、第2の分配器38は移動体1の移動に伴って第2の分配電流信号を1相分もしくは2相分に交互に滑らかに分配しているので、電流路の切換は滑らかになる。たとえば、第2の分配電流信号G2,G3および第2の増幅電流信号H2,H3が通電されている場合を考える。第2のパワー増幅器16の第2のNMOS型パワートランジスタ66と第2のパワー増幅器17の第2のNMOS型パワートランジスタ67が通電状態になる。第2の増幅電流信号H2に応動して第2のNMOS型パワートランジスタ66はオン状態(フルオン状態もしくはハーフオン状態)になり、コイル3の駆動電流I2の正極側電流を供給する。第2の増幅電流信号H3に応動して第2のNMOS型パワートランジスタ67はオン状態(フルオン状態もしくはハーフオン状態)になり、コイル4の駆動電流I3の正極側電流を供給する。
【0066】
第2のNMOS型パワートランジスタ66と67は、少なくともいずれか一方がフルオン状態になるようにされている。このようにして、移動体1の移動動作に伴って第2の分配電流信号G2,G3および第2の増幅電流信号H2,H3を変化させ、コイル3,4の駆動電流I2,I3の正極側電流値を滑らかに変化させる。他の相の電流路の切換動作も同様である。ここで、3相の第2の増幅電流信号を指令信号Adに比例もしくは略比例して変化させているので、指令信号Adが変化した場合にも常に滑らかな電流路の切り換え動作を行うことができる。
【0067】
図1の第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63と第2のパワー増幅器15,16,17の第2のNMOS型パワートランジスタ65,66,67は、指令器20や電流検出器21やスイッチング制御器22や指令変形器23や電流供給器30や切換作成器34や分配作成器36や第1の電流増幅器41,42,43や第2の電流増幅器45,46,47や高電圧出力器51の所要のトランジスタや抵抗等の半導体素子と一緒に単一のシリコン基板上に接合分離して集積回路化されている。図9に集積回路の構造の一例を示す。P型シリコン基板上に所要のN+層やN−層やP+層やP−層等を拡散させて各種のトランジスタを形成している。番号191は、二重拡散されたNMOS型トランジスタの例であり、第1のNMOS型パワートランジスタや第2のNMOS型パワートランジスタとして使用する。この二重拡散NMOS型トランジスタの寄生ダイオード素子は、第1のパワーダイオードや第2のパワーダイオードとして使用される。
【0068】
番号192は、NPN型バイポーラトランジスタの例であり、信号増幅トランジスタとして使用する。番号193は、PNP型バイポーラトランジスタの例であり、信号増幅トランジスタとして使用する。番号194は、PチャンネルおよびNチャンネルのCMOS型電界効果トランジスタの例であり、論理信号処理に使用する。また、各トランジスタの間は、アース電位(0V)に接続されたシリコン基板と同電位になるP層によって接合分離される。接合分離された集積回路は、誘電分離された集積回路と比較して、低コストの製造プロセスを用いて、小さな1チップ基板上に多数のパワー用トランジスタ素子や信号用トランジスタを高密度に集積化できる。すなわち、安価に集積回路化できる。なお、具体的なマスク配置は設計事項であり、詳細な説明を省略する。
【0069】
次に、実施例1の全体的な動作について説明する。切換作成器34は、滑らかに変化する3相の切換電流信号D1,D2,D3を作りだし、分配作成器36の第1の分配器37と第2の分配器38に供給する。第1の分配器37は、3相の第1の分離信号D1n,D2n,D3nに応動して、第1の供給電流信号C1に比例した3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3を出力する。第1の電流増幅器41,42,43は、それぞれ第1の分配電流信号E1,E2,E3を電流増幅した第1の増幅電流信号F1,F2,F3を出力し、第1のパワー増幅器11,12,13の各通電制御端子側に供給する。第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63は、スイッチング制御器22のスイッチング制御信号W1に応動した制御パルス信号Y1,Y2,Y3によってオン・オフの高周波スイッチング動作する。スイッチング制御信号W1が”Lb”の時には、第1のパワー増幅器11,12,13はそれぞれ第1の増幅電流信号F1,F2,F3を電流増幅動作し、3相のコイル2,3,4に駆動電流I1,I2,I3の負極側電流を供給する電流路を形成する。
【0070】
スイッチング制御信号W1が”Hb”時には、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63はすべてオフに なる。このとき、3相のコイル2,3,4に駆動電流I1,I2,I3の負極側電流を連続的に供給する電流路は、第2のパワー増幅器15,16,17の第2のパワーダイオード65d,66d,67dによって形成される。その結果、第1のパワー増幅器11,12,13が高周波スイッチング動作しているにもかかわらず、コイルへの駆動電流は滑らかに変化させることができる。その結果、第1のパワー増幅器11,12,13による電流路の切換動作は滑らかにできる。
【0071】
電流検出器21は直流電源50からコイル2,3,4に供給する通電電流Igを検出し、通電電流Igに応動した電流検出信号Agを出力する。スイッチング制御器22は、指令変形器23の変形指令信号Afと電流検出器21の電流検出信号Agの両者を比較し、その比較結果に応動してスイッチング制御信号W1を変化させ、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63(および第1のパワー部カレントミラー回路)を同時にオフさせる。その結果、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63のうちで1個もしくは2個の電界効果型パワートランジスタが単一のパルス信号W1に応動してオン・オフの高周波スイッチング動作を行ない、直流電源50の通電電流Igおよびコイルへの合成供給電流を変形指令信号Afに応動した値に制御する。なお、電流供給器30と第1の分配器37と第1の電流増幅器41,42,43は第1の分配制御ブロックを形成し、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63の通電区間を制御している。また、スイッチング制御器22と電流検出器21と指令変形器23はスイッチング動作ブロックを形成し、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63のスイッチング動作を制御している。
【0072】
一方、第2の分配器38は、3相の第2の分離信号D1p,D2p,D3pに応動して、第2の供給電流信号C2に比例した3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3を出力する。第2の電流増幅器45,46,47は、それぞれ第2の分配電流信号G1,G2,G3を電流増幅した第2の増幅電流信号H1,H2,H3を出力し、第2のパワー増幅器15,16,17の各通電制御端子側に供給する。第1のパワー増幅器11,12,13がオン・オフの高周波スイッチング動作しているにもかかわらず、第2のパワー増幅器15,16,17はそれぞれ第2の増幅電流信号H1,H2,H3を増幅して出力し、3相のコイル2,3,4に駆動電流I1,I2,I3の正極側電流を供給する。その結果、第2のパワー増幅器15,16,17による電流路の切換動作は滑らかにできる。なお、電流供給器30と第2の分配器38と第2の電流増幅器45,46,47は第2の分配制御ブロックを形成し、第2のパワー増幅器15,16,17の第2のNMOS型パワートランジスタ65,66,67の通電区間を制御している。
【0073】
このように、立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化する3相の第1の増幅電流信号F1,F2,F3を第1のパワー増幅器11,12,13の通電制御端子側に供給し、スイッチング制御器22の制御パルス信号Y1,Y2,Y3によって第1のパワー増幅器11,12,13の通電制御端子側をオン・オフのスイッチングした。これにより、第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63を単一のスイッチング制御信号W1に応動してオン・オフの高周波スイッチング動作させながらも、コイル2,3,4に供給する駆動電流I1,I2,I3の負極側電流を滑らかに変化させることができる。
また、立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化する3相の第2の増幅電流信号H1,H2,H3を第2のパワー増幅器15,16,17の通電制御端子側に供給した。これにより、コイル2,3,4への正極側電流を滑らかに変化させることができる。
【0074】
その結果、第1のパワー増幅器11,12,13と第2のパワー増幅器15,16,17によるコイル2,3,4への駆動電流I1,I2,I3は脈動が少ない滑らかな電流波形になる。これにより、発生駆動力の脈動は小さくなり、ディスク1bの振動・騒音が小さい高性能なディスク装置およびモータを実現できる。
【0075】
また、スイッチング動作ブロックの指令変形器23において、指令信号Adに比例した振幅を有し、切換作成器34の出力信号もしくは移動体1の移動動作に応動して変形された変形指令信号Afを得ている。すなわち、切換作成器34の出力信号に応動して変化する高調波成分を含んだ変形指令信号Afを作りだした。スイッチング制御器22は、直流電源50からコイル2,3,4に供給する通電電流Igをパルス的にし、通電電流Igのピーク値を変形指令信号Afに応動させて変化させた。3相のコイル2,3,4への駆動電流I1,I2,I3は、変形指令信号Afに応動して変化し、変形指令信号Afの有する高調波成分を含むようになる。これにより、駆動電流I1,I2,I3は、歪みを低減され、滑らかな正弦波状の3相電流にできる。その結果、発生駆動力の脈動や変動を大幅に小さくでき、振動や騒音をさらに小さくできる。このように、コイルへの電流路の切換動作に応動もしくは連動して、直流電源50の通電電流Igのピーク値を変化させることにより、電力損失が少なく、振動・騒音のさらに小さいディスク装置やモータを実現できる。
【0076】
さらに、3相の第1の増幅電流信号を指令信号Adに比例もしくは略比例して変化させ、常に適切な入力電流が第1のパワー増幅器の通電制御端子側に供給されるようにした。これにより、指令信号Adに応動してコイルへの駆動電流が変化した場合であっても、滑らかに変化する駆動電流をコイルに供給でき、常に滑らかな電流路の切換動作を実現できる。
また、3相の増幅電流信号を指令信号Adに比例もしくは略比例して変化させ、常に適切な入力電流が第2のパワー増幅器の通電制御端子側に供給されるようにした。これにより、指令信号Adに応動してコイルへの駆動電流が変化した場合であっても、滑らかに変化する駆動電流をコイルに供給でき、常に滑らかな電流路の切換動作を実現できる。
【0077】
また、第1の分配器37と第2の分配器38の動作によって、同一相の第1の分配電流信号と第2の分配電流信号は相補的に流れるので、第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタと第2のパワー増幅器の第2のNMOS型パワートランジスタも相補的に動作する。従って、滑らかに連続的に変化する両方向の駆動電流がコイルに供給され、かつ、同一相の第1のパワートランジスタと第2のパワートランジスタによる短絡電流は生じない。
【0078】
本実施例では、コイルに電力を供給するパワー増幅器をオン・オフの高周波スイッチング動作させながら、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器を電流路の切換動作を滑らかにしている。その結果、ディスク1bの回転駆動力の脈動が小さくなり、騒音や振動は大幅に低減される。また、パワー増幅器の電力損失が小さく、損失・発熱を大幅に小さくしている。従って、ディスク1bからの信号再生時(たとえば、高品位の音声・映像信号の鑑賞時)においても、再生機構から発生する騒音や振動が小さく、信号再生や信号鑑賞の妨げになることがない。すなわち、ディスクの振動が小さくなることから、ヘッドの再生信号のジッタが小さくなり、再生誤りによる信号障害が極めて少なくなる。
【0079】
また、ディスク再生に伴う騒音が小さく、再生信号の鑑賞妨害になる不快音が発生しなくなる。また、発熱が小さいことから、ディスク1bを高速回転でき、再生信号のデータレートを高くできる。さらに、記録可能ディスクの使用が容易になり、記録可能ディスクへの記録動作や再生動作を安定に行うことができる。たとえば、記録可能ディスクへの信号記録場所の変動を小さくでき、正確かつ安定な記録を実現できる。また、電力損失・発熱が少ないことから、ディスク1bの温度上昇を小さくでき、記録可能ディスクへの記録・再生を安定にできる。このように、騒音と振動と消費電力を大幅に小さくした、高品位・高性能なディスク装置を実現できる。
【0080】
また、本実施例では、CLV(Constant Line Velocity)動作もしくはZCLV(Zone Constant Line Velocity)動作を行い、ヘッドの半径位置に応動して連続的もしくはステップ的にディスクの回転速度を変化させ、ディスクからの再生信号のビットレートを一定もしくは略一定にしている。また、記録ディスクの場合には、ヘッドの半径位置に応動して連続的もしくはステップ的にディスクの回転速度を変化させ、ディスク上への記録密度を一定もしくは略一定にしている。さらに、本実施例のディスク装置において検索を行う場合には、ディスク振動や騒音や消費電力が小さいので、ディスクの回転移動速度を短時間に加速・減速することが可能でなり、ディスク装置の検索時間を大幅に短縮できるという利点もある。
【0081】
また、本実施例では、第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタをオン・オフの高周波スイッチング動作させているので、第1のパワー増幅器の電力損失は小さい。第2のパワー増幅器の第2のNMOS型パワートランジスタをオン動作させているので、第2のパワー増幅器の電力損失は小さい。従って、電力効率の非常に良いモータになる。また、第1の増幅電流信号や第2の増幅電流信号を指令信号Adに応動して変化させているので、第1のパワー増幅器や第2のパワー増幅器への入力電流による電力損失も小さくしている。
【0082】
また、本実施例では、立ち上がり傾斜部分や立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化する3相の第1の増幅電流信号F1,F2,F3(第1の3相の電流信号)を3個の第1のパワー増幅器の通電制御端子側に供給した。これにより、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63のうちで1個もしくは2個の第1のNMOS型パワートランジスタをオン・オフの高周波スイッチング動作させながらも、コイル2,3,4への駆動電流I1,I2,I3の負極側電流を滑らかに変化させた。
同様に、立ち上がり傾斜部分や立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化する3相の第2の増幅電流信号H1,H2,H3(第2の3相の電流信号)を3個の第2のパワー増幅器の通電制御端子側に供給した。これにより、第2のパワー増幅器15,16,17の第2のNMOS型パワートランジスタ65,66,67のうちで1個もしくは2個の第2のNMOS型パワートランジスタをオン動作させながらも、コイル2,3,4への駆動電流I1,I2,I3の正極側電流を滑らかに変化させた。
【0083】
これにより、電流路の切換動作を滑らかにでき、駆動電流の脈動を小さくし、発生駆動力の脈動やディスク振動を著しく低減した。また、第1の3相の電流信号や第2の3相の電流信号の少なくとも傾斜部分を指令信号Adに応動して変化させることにより、ディスク回転数の変化に応動して指令信号Adが変化した場合でも、常に滑らかな電流路の切換動作を実現できる。なお、パワー増幅器の通電制御端子側に供給する電流信号は、実質的に滑らかに変化する電流信号で有れば良く、たとえば、階段状のステップ的もしくは段階状のディジタル的に値を変化させる電流信号であっても良い。また、立ち上がり傾斜部分と立ち下がり傾斜部分と平坦部分などのなかで、少なくとも立ち上がり傾斜部分および/または立ち下がり傾斜部分において実質的に滑らかに変化する電流信号をパワー増幅器の通電制御端子側に供給することにより、電流路の切換動作を滑らかにできる。
【0084】
本実施例では、電流検出器21は直流電源50の通電電流Ig、すなわち、コイルへの合成供給電流に応動した電流検出信号Agを得ている。すなわち、電流検出器21の電流検出信号Agは3相のコイルへの合成供給電流(駆動電流I1,I2,I3の負極側電流もしくは正極側電流の合成値)に対応して変化する。スイッチング制御器22は、指令変形器23の変形指令信号Afと電流検出器21の出力信号Agを比較し、その比較結果に応動して第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63をオン・オフのパルス的な高周波スイッチング動作させる。すなわち、トリガパルス信号Dpの繰り返しタイミングにおいてスイッチング制御器22のスイッチング制御信号W1を”Lb”に変化させ、第1の3相電流信号F1,F2,F3に応動して第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタを通電状態に変化させる。電流検出器21の出力信号Agが変形指令信号Afよりも大きくなった瞬間に、スイッチング制御器22のスイッチング制御信号W1を”Hb”に変化させ、3個の第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63を同時にオフ状態にする。これにより、1相もしくは2相のコイルに負極側の駆動電流を供給しながらも、パルス的な通電電流Igのピーク値を変形指令信号Afに応動して制御でき、モータの発生駆動力を指令信号Adおよび変形指令信号Afに応動した値に正確に制御できる。
【0085】
また、変形指令信号Afと電流検出器21の出力信号Agの比較結果に応動した単一のパルス信号(スイッチング制御信号W1)により、3個の第1のパワー増幅器を同時にオン・オフの高周波スイッチング動作をさせた。これにより、極めて簡素な構成によって、3相コイルへの駆動電流の正確な制御を実現した。すなわち、全体構成が極めて簡素になる。また、高周波スイッチングのタイミングを決めるパルス信号が1個であるから、検出タイミングの管理が簡単であり、電流検出動作および電流制御動作が安定になる。なお、スイッチング制御器22と電流検出器21と指令変形器23は、パワー増幅器のスイッチング動作を制御するスイッチング動作ブロックを形成している。
【0086】
本実施例では、集積回路化に好適のモータ構成になっている。パワー素子としてパワートランジスタとその寄生素子として形成されるパワーダイオードを使用して構成しているので、部品点数が少なく、これらのパワー素子を小さなチップ上に集積回路化することが可能である。また、指令器20,電流検出器21,スイッチング制御器22,指令変形器23,電流供給器30,切換作成器34,分配作成器36(第1の分配器37と第2の分配器38),3個の第1の電流増幅器41,42,43,3個の第2の電流増幅器45,46,47,高電圧出力器51の所要のトランジスタや抵抗等の半導体素子を、パワートランジスタと同一チップ上に集積回路化できる。
【0087】
各パワー素子における発熱を極めて小さくしているので、集積回路化に適した構成になっている。すなわち、第1のNMOS型パワートランジスタをオン・オフの高周波スイッチング動作させ、第2のNMOS型パワートランジスタをオン動作させているので、第1のNMOS型パワートランジスタや第2のNMOS型パワートランジスタや第1のパワーダイオードや第2のパワーダイオードにおける電力損失・発熱が極めて小さい。従って、これらのパワー素子を1チップに集積回路化しても、熱破壊が生じることはない。また、放熱板等の発熱対策は不要である。
【0088】
本実施例では、接合分離部分に形成される寄生トランジスタ素子の動作を防止し、集積回路化に適した構成にしている。図9に示したような接合分離技術を用いた集積回路は、高密度集積に適した低コストのICを実現できる。しかし、直流電源の負極端子側(アース電位)に接続された接合分離部分をベース端子とする多数の寄生トランジスタ素子が形成される欠点がある。通常、これらの寄生トランジスタが動作しないように、逆バイアスされている。しかし、集積されたトランジスタの端子電位がアース電位よりもダイオードの順方向電圧分低くなると、寄生トランジスタが動作し、他の集積されたトランジスタから電流を抜き取る現象が生じる。モータのように、インダクタンス作用を有するコイルに大電流を供給する用途では、寄生トランジスタが動作すると、集積トランジスタの働きを著しく妨害する恐れがある。特に、コイルに電流を供給するパワートランジスタをオン・オフの高周波スイッチングを行わせる場合には、コイル電圧がパルス的に暴れやすく、寄生トランジスタが動作しやすい。
【0089】
これに対して、本実施例では、第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタのみをオン・オフの高周波スイッチング動作させ、コイルに電流を供給する構成にした。第1のNMOS型パワートランジスタの電流流出端子側は直流電源の負極端子側に接続されているので、高周波スイッチング動作を行わせても、第1のNMOS型パワートランジスタの電流流入端子側電位および電流流出端子側電位はアース電位以下にならない。また、第1のNMOS型パワートランジスタの電流流入端子側電位は直流電源50の正極端子電位以上になるが、集積トランジスタの動作を妨害する寄生トランジスタの動作は起こらない。従って、第1のNMOS型パワートランジスタが高周波スイッチングを行っても、安定な回路動作を得ることができる。
【0090】
第2のパワー増幅器の第2のNMOS型パワートランジスタは電流路を滑らかに切り換えている。従って、第2のNMOS型パワートランジスタによる電流路の切換動作を行っても、コイルの各電力供給端子側電位は直流電源50の負極端子側電位以下にならない。
従って、第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタや第2のパワー増幅器の第2のNMOS型パワートランジスタによる電流路の切換動作や高周波スイッチング動作を行っても、寄生トランジスタによる妨害動作は生じない。その結果、第1のNMOS型パワートランジスタや第2のNMOS型パワートランジスタを他のトランジスタと一緒に1チップの集積回路化しても、集積回路内のトランジスタを安定に回路動作させることができる。これにより、3相のコイルへの電流路を電子的に滑らかに切り換えるモータの回路部分を、寄生トランジスタ素子による妨害動作を心配することなく、1チップのシリコン基板上に集積回路化することが可能になる。
【0091】
本実施例では、第1のパワー増幅器を第1の電界効果型パワー部カレントミラー回路によって構成し、第2のパワー増幅器を第2の電界効果型パワー部カレントミラー回路によって構成し、第1のパワー増幅器11,12,13と第2のパワー増幅器15,16,17の電流増幅率のばらつきを大幅に小さくした。また、切換信号に応動して滑らかに変化する第1の3相の電流信号F1,F2,F3を作りだし、立ち上がり傾斜部分と立ち下がり傾斜部分と平坦部分などのなかで、少なくとも立ち上がり傾斜部分および/または立ち下がり傾斜部分において実質的に滑らかに変化する第1の3相の電流信号F1,F2,F3を、3個の第1のパワー増幅器11,12,13の通電制御端子側に供給した。
【0092】
また、切換信号に応動して滑らかに変化する第2の3相の電流信号H1,H2,H3を作りだし、立ち上がり傾斜部分と立ち下がり傾斜部分と平坦部分などのなかで、少なくとも立ち上がり傾斜部分および/または立ち下がり傾斜部分において実質的に滑らかに変化する第2の3相の電流信号H1,H2,H3を、3個の第2のパワー増幅器15,16,17の通電制御端子側に供給した。これにより、第1のパワー増幅器の第1の電界効果型パワートランジスタ61,62,63をオン・オフの高周波スイッチング動作させながらも、3個の第1の電界効果型パワートランジスタ61,62,63および3個の第2の電界効果型パワートランジスタ65,66,67による電流路の切換動作を滑らかに行わせた。その結果、駆動電流の脈動やディスク振動や騒音は著しく小さくできた。なお、電界効果型パワートランジスタを集積回路化することにより、回路利得のばらつきをさらに低減できる。また、第1のパワー増幅器と第1の分配制御ブロックの合成伝達利得および第2のパワー増幅器と第2の分配制御ブロックの合成伝達利得のばらつきが小さくなる利点もある。
【0093】
本実施例では、スイッチング動作ブロックの動作によって、直流電源50からコイル2,3,4に供給する通電電流Igをパルス的にし、通電電流Igのピーク値を切換作成器34の出力信号に応動させて変化させた。これにより、通電電流Igのピーク値は移動体1やディスク1bの移動動作に応動して変化し、3相のコイル2,3,4への駆動電流I1,I2,I3は、滑らかな正弦波状の3相電流にできる。その結果、ディスク振動を大幅に小さくでき、振動・騒音の著しく小さい高性能なディスク装置を実現できる。
【0094】
切換信号D1の6倍の次数の最小値信号Mnのような高調波信号を切換作成器34内で直接に作りだし、その高調波信号を用いて変形指令信号Afを作るようにしても良い。たとえば、図7の絶対値回路361,362,363と最小値回路364を切換作成器34内に含めることにより、切換作成器34の出力信号として最小値信号Mnを指令変形器23に入力し、切換作成器34の一つの出力信号に応動した変形指令信号Afを作りだすことができる。
また、直流電源50の通電電流Igのピーク値を、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器による電流路の切換動作に応動もしくは連動して変化させることにより、滑らかな3相の駆動電流を得ている。従って、たとえば、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器による電流路の切換動作を直接検出して、切換作成器34の出力信号に応動した最小値信号Mnのような高調波信号を作りだし、その高調波信号を用いて変形指令信号Afを作ることも可能である。
【0095】
本実施例では、指令信号Adに応動した変形指令信号Afを作りだし、変形指令信号Afに応動して通電電流Igのピーク値を変化させた。これにより、簡単な構成で、歪みの少ない正弦波状の駆動電流をコイルに供給するようにした。しかし、ディスク振動やディスク騒音を低減する構成はこのような場合に限定されるものではない。たとえば、変形指令変形器23を無くし、指令信号Afの代わりに指令信号Adをもちいた場合でも、滑らかな台形波状の駆動電流をコイルに供給することが可能になり、ディスク振動やディスク騒音をかなり小さくすることができる。このように、本実施例では、滑らかな台形波状もしくは正弦波状の3相の駆動電流をコイルに供給する構成を実現しており、消費電力や振動や騒音の少ない高性能なディスク装置を実現できる。
【0096】
本実施例では指令信号Adに応動して電流供給器30の第1の供給電流信号C1や第2の供給電流信号C2を変化させることにより、第1の3相の電流信号や第2の3相の電流信号を指令信号Adに応動して変化させた。これにより、3個の第1のNMOS型パワートランジスタのうちで少なくとも1個の第1のNMOS型パワートランジスタをフルオン状態とオフ状態の高周波スイッチング動作させながらも、滑らかに電流路の切換動作を行わせることができた。また、3個の第2のNMOS型パワートランジスタのうちで少なくとも1個の第2のNMOS型パワートランジスタを確実にフルオン動作させながらも、滑らかに電流路の切換動作を行わせることができた。このように構成することにより、起動時の大電流供給時であっても定常制御時の小電流供給時であっても、指令信号Adに応動し、実質的に滑らかに変化する適切な傾斜部分を持った第1の3相の電流信号を第1のパワー増幅器の通電制御端子側に供給できる。また、指令信号Adに応動し、実質的に滑らかに変化する適切な傾斜部分を持った第2の3相の電流信号を第2のパワー増幅器の通電制御端子側に供給できる。その結果、脈動の少ない駆動電流をコイルに供給でき、発生駆動力の脈動は著しく小さくなる。
【0097】
滑らかな電流路の切り換えを行うためには、第1の3相の電流信号F1,F2,F3のそれぞれの角度幅を電気角で120度よりも広くすることが重要であり、150度以上ならばかなりの効果があり、180度もしくは略180度にすることが最も好ましい。すなわち、上述したように、第1の分配制御ブロックの動作によって、3個の第1のパワー増幅器のそれぞれの通電区間を電気角で(360/3)度よりも大きい角度幅にし、3個の第1のパワー増幅器により2相分のコイルに通電する期間を設けることが重要である。このとき、通電区間を180度にすることが最も好ましいが、実質的に(360/3+10)度以上ならば効果があり、150度以上ならばかなりの効果がある。
【0098】
滑らかな電流路の切り換えを行うためには、第2の3相の電流信号H1,H2,H3のそれぞれの角度幅を電気角で120度よりも広くすることが重要であり、150度以上ならばかなりの効果があり、180度もしくは略180度にすることが最も好ましい。すなわち、上述したように、第2の分配制御ブロックの動作によって、3個の第2のパワー増幅器のそれぞれの通電区間を電気角で(360/3)度よりも大きい角度幅にし、3個の第2のパワー増幅器により2相分のコイルに通電する期間を設けることが重要である。このとき、通電区間を180度にすることが最も好ましいが、実質的に(360/3+10)度以上ならば効果があり、150度以上ならばかなりの効果がある。
なお、変形指令信号Afに応動して電流供給器30の第1の供給電流信号C1や第2の供給電流信号C2を変化させ、第1の3相の電流信号や第2の3相の電流信号を変形指令信号Afに応動して変化させても良い。
【0099】
本実施例では、第1相目を形成する第1の3相の電流信号F1と第2の3相の電流信号H1は電気角で180度の位相差を有し、相補的に流れるようになっている。第2相目を形成する第1の3相の電流信号F2と第2の3相の電流信号H2についても同様に相補的に流れ、第3相目を形成する第1の3相の電流信号F3と第2の3相の電流信号H3についても同様に相補的に流れる。これにより、同一相の第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器が同時に通電状態になることが生じない。その結果、短絡電流が発生しないので、パワートランジスタの電流破壊や熱破壊は生じない。
このように、本実施例では、上述の多くの効果のそれぞれもしくはすべてによって、騒音や振動や消費電力を大幅に低減され、高品位・高性能のディスク装置を実現できる。なお、このような効果を発揮する構成には、各種の変形が可能である。たとえば、変形指令信号Afを指令信号Adと同じにしても良い。
【0100】
本実施例では、第1のパワー増幅器11,12,13と第2のパワー増幅器15,16,17と指令器20と電流検出器21とスイッチング制御器22と指令変形器23と電流供給器30と切換作成器34と分配作成器36(第1の分配器37と第2の分配器38)と第1の電流増幅器41,42,43と第2の電流増幅器45,46,47と高電圧出力器51によって、3相の負荷(コイル2,3,4)への駆動電流を供給する駆動回路を形成している。
また、本実施例の切換作成器34は、2個の磁電変換素子を使用して3相の位置検出信号を得る位置検出部100を含んで構成した。しかし、3個の磁電変換素子を用いても構成できる。また、そのような検出素子を用いることなく、たとえば、コイル2,3,4に生じる逆起電力を利用して切換信号D1,D2,D3を作り出しても良い。このとき、切換信号に応動もしくは連動した高調波信号を得ることにより、移動体の移動動作に応動もしくは連動した変形指令信号Afを作りだすことができる。
【0101】
第1の3相の電流信号F1,F2,F3もしくは第2の3相の電流信号H1,H2,H3は、立ち上がり傾斜部分や立ち下がり傾斜部分において実質的に時間的に傾斜を持って切り換わればよい。これにより、駆動電流I1,I2,I3も立ち上がり傾斜部分や立ち下がり傾斜部分において時間的に傾斜を持って滑らかに電流路を切り換えていく。さらに、駆動電流の極性が変化する時に連続的に電流値を変化させることが好ましいが、同一相の第1の3相の電流信号と第2の3相の電流信号が同時に零になる期間があり、その相の駆動電流を零にする時間が存在してもかまわない。しかし、各第1のNMOS型パワートランジスタの通電角度幅を電気角で120度よりも大きくし(好ましくは150度以上)、2個の第1のNMOS型パワートランジスタが同時に通電状態になる期間を設けることにより、振動・騒音は小さくなる。各第2のNMOS型パワートランジスタの通電角度幅を電気角で120度よりも大きくし(好ましくは150度以上)、2個の第2のNMOS型パワートランジスタが同時に通電状態になる期間を設けることにより、振動・騒音は小さくなる。このとき、各第1のNMOS型パワートランジスタの通電角度幅を180度に等しくもしくは略等しくすることが、最も好ましい。また、各第2のNMOS型パワートランジスタの通電角度幅を180度に等しくもしくは略等しくすることが、最も好ましい。
【0102】
本実施例において、第1のパワー増幅器11,12,13や第2のパワー増幅器15,16,17は図1に示された構成に限らず、種々の変形が可能である。たとえば、第1のパワー増幅器11,12,13や第2のパワー増幅器15,16,17のそれぞれの代わりに、図12に示した構成のパワー増幅器450を使用しても良い。パワー増幅器450は電界効果型パワートランジスタ451とパワーダイオード451dと電界効果型トランジスタ452と抵抗453を有し、電界効果型パワー部カレントミラー回路を含んで構成されている。
【0103】
この電界効果型パワー部カレントミラー回路は、電界効果型パワートランジスタ451の制御端子側が電界効果型トランジスタ452の制御端子側に(直接あるいは例えば抵抗などの何らかの要素を介して)接続され、電界効果型トランジスタ452の電流路端子対の一方の端子側が電界効果型パワートランジスタ451の電流路端子対の一方の端子側に抵抗453を介して接続され、電界効果型トランジスタ452の電流路端子対のもう一方の端子側がパワー増幅器450の通電制御端子側に(直接あるいは何らかの要素を介して)接続され、かつ電界効果型トランジスタ452の制御端子側がパワー増幅器452の通電制御端子側に(直接あるいは何らかの要素を介して)接続されるように構成されている。この電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側への入力電流が小さい時から大きな電流増幅率を有し、パワー増幅器への入力電流を小さくできる利点がある。
また、たとえば、図13に示した構成のパワー増幅器460を使用しても良い。
【0104】
パワー増幅器460はNMOS型パワートランジスタ461とパワーダイオード461dとNMOS型トランジスタ462と抵抗463を有し、電界効果型パワー部カレントミラー回路を含んで構成されている。電界効果型パワー部カレントミラー回路は、電界効果型パワートランジスタ461の制御端子側が電界効果型トランジスタ462の制御端子側に(直接あるいは何らかの要素を介して)接続され、電界効果型トランジスタ462の電流路端子対の一方の端子側がパワー増幅器460の通電制御端子側に抵抗463を介して接続され、電界効果型トランジスタ462の電流路端子対のもう一方の端子側が電界効果型パワートランジスタ461の電流路端子対の一方の端子側に(直接あるいは何らかの要素を介して)接続され、かつ電界効果型トランジスタ462の制御端子側がパワー増幅器460の通電制御端子側に(直接あるいは何らかの要素を介して)接続されるように構成されている。この電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側への入力電流が小さい内は所定の電流増幅率を有し、入力電流が大きくなると、その電流増幅率が急激に大きくなる。これにより、モータの起動時のように大電流をコイルに供給する場合に、パワー増幅器への入力電流を小さくできる利点がある。
【0105】
本実施例において、スイッチング制御器22のスイッチングパルス回路330には、種々の変形が可能である。たとえば、スイッチングパルス回路330の代わりに図14に示した構成のスイッチングパルス回路480が使用可能である。スイッチングパルス回路480の比較回路481は、変形指令信号Afと電流検出信号Agを比較した比較出力信号Crを出力する。すなわち、電流検出信号Agが変形指令信号Afよりも小さい時に比較出力信号Crは”Lb”になり、電流検出信号Agが変形指令信号Afよりも大きくなると比較出力信号Crは”Hb”に変わる。時定数回路482は、比較回路481の比較出力信号Crの立ち上がりエッジ(”Lb”から”Hb”への変化時点)をトリガとして、所定の時間幅Wpだけ”Hb”になるスイッチング制御信号W1を発生する。この時間幅Wpはコンデンサ483への充放電によって決められる。
【0106】
スイッチング制御信号W1が”Lb”の時には、制御パルス信号Y1,Y2,Y3をオフ(非通電状態)にし、第1の増幅電流信号F1,F2,F3に応じて第1のパワー増幅器11,12,13がオン状態(フルオン状態もしくはハーフオン状態)になり、コイル2,3,4への電流路を形成する。スイッチング制御信号W1が”Hb”になると、制御パルス信号Y1,Y2,Y3がオン(電流通電状態)になり、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63は同時にオフになる。
【0107】
これにより、電流検出信号Agが変形指令信号Afよりも小さい時にスイッチング制御信号W1が”Lb”になり、第1のパワー増幅器はオン状態になる。直流電源50の通電電流Igが増加し、電流検出信号Agが変形指令信号Afよりも大きくなったタイミングにおいて、比較出力信号Crは”Hb”に変化する。比較回路481の比較出力信号Crの立ち上がりエッジによって時定数回路482がトリガされ、スイッチング制御器信号W1は所定時間幅Wpだけ”Hb”になる。その結果、第1のパワー増幅器11,12,13は所定の時間幅Wpの間は同時にオフ状態になる。第1のパワー増幅器がオフになってから所定時間幅Wpを経過後に、スイッチング制御信号W1は”Lb”に変わり、再度、第1のパワー増幅器はオン状態になる。このようにして、第1のパワー増幅器11,12,13の第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63はオン・オフの高周波スイッチング動作を行う。また、移動体1の移動動作に伴って、コイル2,3,4への電流路は滑らかに切り換えられていく。
【0108】
《実施例2》
図15から図17に本発明の実施例2のモータを含んで構成されたディスク装置と、モータを示す。図15に全体構成を示す。本実施例は、前述の実施例1において、さらに、補助供給器500と第1の合成器81,82,83と第2の合成器85,86,87を設けたものである。その他の構成において、前述の実施例1と同様なものには同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
図15の補助供給器500は、切換作成器34の出力信号に応動して3相の第1の補助電流信号F4,F5,F6と3相の第2の補助電流信号H4,H5,H6を供給する。図16に補助供給器500の具体的な構成を示す。補助供給器500は補助切換作成部510と補助電流切換部520によって構成されている。補助切換作成部510は、切換作成器34の3相の位置検出信号Ja1,Jb1,Jc1が入力され、これらの位置検出信号に応動した補助切換信号J4〜J9を出力する。
【0109】
図17に補助切換作成部510の具体的な構成例を示す。補助切換作成部510のコンパレータ回路541,542,543は、それぞれ、3相の位置検出信号Ja1,Jb1,Jc1の内の2相の信号を比較し、比較結果に応動した3相のディジタル信号Jd,Je,Jfを出力する。図18(a)〜(c)にディジタル信号Jd,Je,Jfの波形関係を示す。これらの3相のディジタル信号Jd,Je,Jfは、反転回路551,552,553とアンド回路561〜567によって論理合成され、補助切換信号J4〜J9を作りだす。図18(d)〜(i)に補助切換信号J4〜J9の波形関係を示す。なお、図18の各横軸は移動体1の回転移動位置に対応している。ディジタル信号Jd,Je,Jfは、それぞれ電気角で180度もしくは略180度の角度幅にわたって”Hb”、残りの180度の角度幅にわたって”Lb”になる。また、ディジタル信号Jd,Je,Jfは、120度の位相差を有する3相の信号になる。補助切換信号J4,J5,J6は、それぞれ電気角で120度もしくは略120度の角度幅にわたって”Hb”になり、残りの240度の角度幅にわたって”Lb”になる。これらの補助切換信号J4,J5,J6は、順番に変化する3相のディジタル信号である。また、補助切換信号J7,J8,J9は、それぞれ電気角で120度もしくは略120度の角度幅にわたって”Hb”になり、残りの240度の角度幅にわたって”Lb”になる。これらの補助切換信号J7,J8,J9は、順番に変化する3相のディジタル信号である。
【0110】
図16の補助切換作成部510の補助切換信号J4〜J9は、補助電流切換部520に入力される。補助電流切換部520は、3個の第1の電流源521,522,523と3個の第2の電流源525,526,527と3個の第1のスイッチ回路531,532,533と3個の第2のスイッチ回路535,536,537を有している。第1の電流源521,522,523と第2の電流源525,526,527は、高電圧出力器51の高電位点電位Vuから流出する方向に接続されている。
【0111】
第1のスイッチ回路531,532,533は、補助切換作成部510の補助切換信号J4,J5,J6が”Hb”になるとスイッチをオンにする。これにより、第1の電流源521,522,523の電流を補助切換信号J4,J5,J6に応動して出力し、3相の第1の補助電流信号F4,F5,F6を作りだす。また、第2のスイッチ回路535,536,537は、補助切換作成部510の補助切換信号J7,J8,J9が”Hb”になるとスイッチをオンにする。これにより、第2の電流源525,526,527の電流を補助切換信号J7,J8,J9に応動して出力し、3相の第2の補助電流信号H4,H5,H6を作りだす。図19(a),(b),(c)に第1の補助電流信号F4,F5,F6の波形を示し、図19(d),(e),(f)に第2の補助電流信号H4,H5,H6の波形を示す。なお、図19の各横軸は移動体1の回転移動位置に対応している。
【0112】
図15の第1の合成器81は単純に結節点で構成され、第1の電流増幅器41の第1の増幅電流信号F1と第1の補助電流信号F4を加算合成し、第1の合成電流信号F1+F4を出力する。第1の合成器82は単純に結節点で構成され、第1の電流増幅器42の第1の増幅電流信号F2と第1の補助電流信号F5を加算合成し、第1の合成電流信号F2+F5を出力する。第1の合成器83は単純に結節点で構成され、第1の電流増幅器43の第1の増幅電流信号F3と第1の補助電流信号F6を加算合成し、第1の合成電流信号F3+F6を出力する。
【0113】
第2の合成器85は単純に結節点で構成され、第2の電流増幅器45の第2の増幅電流信号H1と第2の補助電流信号H4を加算合成し、第2の合成電流信号H1+H4を出力する。第2の合成器86は単純に結節点で構成され、第2の電流増幅器46の第2の増幅電流信号H2と第2の補助電流信号H5を加算合成し、第2の合成電流信号H2+H5を出力する。第2の合成器87は単純に結節点で構成され、第2の電流増幅器47の第2の増幅電流信号H3と第2の補助電流信号H6を加算合成し、第2の合成電流信号H3+H6を出力する。
【0114】
図19(g)に第1の増幅電流信号F1,F2,F3の波形を示し、図19(h)に第2の増幅電流信号H1,H2,H3の波形を示す。また、図19(i)に第1の合成電流信号F1+F4,F2+F5,F3+F6の波形を示し、図19(j)に第2の合成電流信号H1+H4,H2+H5,H3+H6の波形を示す。
第1の合成電流信号F1+F4,F2+F5,F3+F6は、零からの立ち上がり傾斜部分および零への立ち下がり傾斜部分において、約30度の角度幅(電気角)にわたって滑らかに変化する第1の3相の電流信号になっている。同様に、第2の合成電流信号H1+H4,H2+H5,H3+H6は、零からの立ち上がり傾斜部分および零への立ち下がり傾斜部分において、約30度の角度幅(電気角)にわたって滑らかに変化する第2の3相の電流信号になっている。
【0115】
第1の合成電流信号F1+F4,F2+F5,F3+F6は、それぞれ第1のパワー増幅器11,12,13の通電制御端子側に供給され、第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63の通電を分配制御し、コイル2,3,4への電流路を滑らかに切り換える。実際には、第1のNMOS型パワートランジスタ61,62,63はスイッチング制御器22によってオン・オフの高周波スイッチング動作を制御されながら、第1の合成電流信号に応動してコイルへの通電の分配制御を行っている。同様に、第2の合成電流信号H1+H4,H2+H5,H3+H6は、それぞれ第2のパワー増幅器15,16,17の通電制御端子側に供給され、第2のNMOS型パワートランジスタ65,66,67の通電を分配制御し、コイル2,3,4への電流路を滑らかに切り換える。
その他の構成及び動作は、前述の実施例1と同様であり、詳細な説明を省略する。
【0116】
本実施例では、第1のパワー増幅器の通電制御端子側に供給される3相の第1の合成電流信号(第1の3相の電流信号)を、それぞれ、少なくとも立ち上がり傾斜部分および/または立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化させ、第1のNMOS型パワートランジスタによる電流路の切換動作を滑らかにし、滑らかに変化する駆動電流をコイルに供給した。このとき、第1の合成電流信号に第1の補助電流信号を含ませることにより、支配的に電流路を形成する第1のNMOS型パワートランジスタのオン抵抗を小さくし、電力損失を低減した。また、第1のパワー増幅器の通電制御端子側をスイッチング制御器の制御パルス信号Y1,Y2,Y3によりオン・オフさせ、第1のNMOS型パワートランジスタを高周波スイッチング動作させて、電力損失を大幅に低減させた。
【0117】
同様に、第2のパワー増幅器の通電制御端子側に供給される3相の第2の合成電流信号(第2の3相の電流信号)を、それぞれ、少なくとも立ち上がり傾斜部分および/または立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化させ、第2のNMOS型パワートランジスタによる電流路の切換動作を滑らかにし、滑らかに変化する駆動電流をコイルに供給した。このとき、第2の合成電流信号に第2の補助電流信号を含ませることにより、支配的に電流路を形成する第2のNMOS型パワートランジスタのオン抵抗を小さくし、電力損失を低減した。
これにより、第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタと第2のパワー増幅器の第2のNMOS型パワートランジスタの電力損失を大幅に低減でき、モータの電力効率は大幅に改善される。また、コイルへの駆動電流の脈動が低減でき、振動や騒音を大幅に小さくできる。
【0118】
前述の実施例の具体的な構成では、第1の合成電流信号の通電幅を180度もしくは略180度にし、第1の補助電流信号の通電幅を120度もしくは略120度にした。その結果、第1の合成電流信号は、立ち上がり傾斜部分の30度もしくは略30度の角度幅を滑らかに変化し、立ち下がり傾斜部分の30度もしくは略30度の角度幅を滑らかに変化する。これにより、滑らかな電流路の切換動作と第1のNMOS型パワートランジスタのオン抵抗による電力損失の低減を同時に実現した。また、3相の第1の補助電流信号F4,F5,F6を順番に切り換えて供給し、いずれか1個の第1の補助電流信号を供給するようにした。また、同一期間に2個以上の第1の補助電流信号が重複して流れないようにした。
【0119】
また、第2の合成電流信号の通電幅を180度もしくは略180度にし、第2の補助電流信号の通電幅を120度もしくは略120度にした。その結果、第2の合成電流信号は、立ち上がり傾斜部分の30度もしくは略30度の角度幅を滑らかに変化し、立ち下がり傾斜部分の30度もしくは略30度の角度幅を滑らかに変化する。これにより、滑らかな電流路の切換動作と第2のNMOS型パワートランジスタのオン抵抗による電力損失の低減を同時に実現した。また、3相の第2の補助電流信号H4,H5,H6を順番に切り換えて供給し、いずれか1個の第2の補助電流信号を供給するようにした。また、同一期間に2個以上の第2の補助電流信号が重複して流れないようにした。
【0120】
しかし、これらの角度幅は、適時、変更が可能である。第1の合成電流信号や第2の合成電流信号の角度幅は、たとえば、150度にしても良い。また、第1の補助電流信号や第2の補助電流信号の角度幅も120度と異ならせることも可能である。
さらに、本実施例でも、前述の実施例1と同様な各種の利点を得ることができる。
【0121】
《実施例3》
図20と図21に本発明の実施例3のモータを含んで構成されたディスク装置と、モータを示す。図20に全体構成を示す。本実施例は、前述の実施例2において、補助供給器500の出力電流信号をパワー増幅器の通電制御端子側に直接供給するようにしたものである。その他の構成において、前述の実施例1もしくは実施例2と同様なものには同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【0122】
図20において、第1のパワー増幅器611は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器41の第1の増幅電流信号F1が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第1の補助電流信号F4が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器22の制御パルス信号Y1が入力されている。同様に、第1のパワー増幅器612は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器42の第1の増幅電流信号F2が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第1の補助電流信号F5が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器22の制御パルス信号Y2が入力されている。同様に、第1のパワー増幅器613は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器43の第1の増幅電流信号F3が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第1の補助電流信号F6が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器22の制御パルス信号Y3が入力されている。
【0123】
また、第2のパワー増幅器615は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器45の第2の増幅電流信号H1が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第2の補助電流信号H4が入力されている。同様に、第2のパワー増幅器616は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器46の第2の増幅電流信号H2が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第2の補助電流信号H5が入力されている。同様に、第2のパワー増幅器617は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器47の第2の増幅電流信号H3が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第2の補助電流信号H6が入力されている。
【0124】
図21に第1のパワー増幅器611,612,613や第2のパワー増幅器615,616,617の具体的な構成に相当するパワー増幅器620を示す。ここでは、パワー増幅器620を第1のパワー増幅器611として使用する場合を示している。パワー増幅器620は、NMOS型パワートランジスタ621と、NMOS型パワートランジスタ621に並列に逆接続されたパワーダイオード621dを含んで構成されている。パワーダイオード621dの電流流入端子側はNMOS型パワートランジスタ621の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側はNMOS型パワートランジスタ621の電流流入端子側に接続されている。パワー増幅器620は、NMOS型パワートランジスタ621とNMOS型トランジスタ622により電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成している(セル面積比は100倍)。
【0125】
パワー増幅器620の通電制御端子側の第1端子とNMOS型トランジスタ622の電流路端子対の一方の端子側の間に抵抗623が接続され、通電制御端子側の第1端子と第2端子の間に抵抗624が接続され、通電制御端子側の第3端子はNMOS型パワートランジスタ621の制御端子側に接続されている。これにより、パワー増幅器620の電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側の第1端子への第1の増幅電流信号F1が小さい内は所定の電流増幅率を有し、第1の増幅電流信号F1が大きくなると、その電流増幅率が急激に大きくなる。また、通電制御端子側の第2端子への第1の補助電流信号F4によってNMOS型パワートランジスタ621のオン抵抗を低減している。さらに、パワー増幅器620のNMOS型パワートランジスタ621および電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側の第3端子への制御パルス信号Y1によってオン・オフの高周波スイッチング動作を行っている。
【0126】
なお、NMOS型パワートランジスタ621は、たとえば二重拡散NチャンネルMOS構造の電界効果型トランジスタによって構成され、NMOS型パワートランジスタ621の寄生ダイオード素子をパワーダイオード621dとして使用している。なお、パワー増幅器620の抵抗623または/および抵抗624は、零にしても動作上問題はない。また、第1の増幅電流信号F1と第1の補助電流信号F4はパワー増幅器620の内部で合成され、NMOS型パワートランジスタ621やパワー部カレントミラー回路に供給されている。
【0127】
パワー増幅器620を第1のパワー増幅器612,613として使用する場合は、図21に示した構成と同様である。また、パワー増幅器620を第2のパワー増幅器615,616,617として使用する場合には、通電制御端子側の第3端子を接続しなければ良い。
その他の構成及び動作は、前述の実施例2もしくは実施例1と同様であり、詳細な説明を省略する。
【0128】
本実施例では、第1のパワー増幅器の通電制御端子側の第1端子に供給される3相の第1の増幅電流信号(第1の3相の電流信号)を、それぞれ、少なくとも立ち上がり傾斜部分および/または立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化させ、第1のNMOS型パワートランジスタによる電流路の切換動作を滑らかにし、滑らかに変化する駆動電流をコイルに供給した。また、第1のパワー増幅器の通電制御端子側の第2端子に第1の補助電流信号を供給し、支配的に電流路を形成する第1のNMOS型パワートランジスタのオン抵抗を小さくするようにした。ここに、支配的に電流路を形成する第1のNMOS型パワートランジスタとは、3個の第1のNMOS型パワートランジスタのうちで最も大きな駆動電流を供給するパワートランジスタを意味する。さらに、第1のパワー増幅器の通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器の制御パルス信号を供給し、第1のNMOS型パワートランジスタをオン・オフの高周波スイッチング動作させるようにした。
【0129】
同様に、第2のパワー増幅器の通電制御端子側の第2端子に供給される3相の第2の増幅電流信号(第2の3相の電流信号)を、それぞれ、少なくとも立ち上がり傾斜部分および/または立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化させ、第2のNMOS型パワートランジスタによる電流路の切換動作を滑らかにし、滑らかに変化する駆動電流をコイルに供給した。また、第2のパワー増幅器の通電制御端子側の第2端子に第2の補助電流信号を供給し、支配的に電流路を形成する第2のNMOS型パワートランジスタのオン抵抗を小さくするようにした。ここに、支配的に電流路を形成する第2のNMOS型パワートランジスタとは、3個の第2のNMOS型パワートランジスタのうちで最も大きな駆動電流を供給するパワートランジスタを意味する。
さらに、本実施例でも、前述の実施例と同様な各種の利点を得ることができる。
【0130】
また、本実施例において、第1のパワー増幅器611,612,613や第2のパワー増幅器615,616,617は図21に示された構成のパワー増幅器620に限らず、種々の変形が可能である。図22に第1のパワー増幅器611,612,613や第2のパワー増幅器615,616,617に使用可能な別の構成のパワー増幅器640を示す。ここでは、パワー増幅器640を第1のパワー増幅器611として使用する場合を示している。パワー増幅器640は、NMOS型パワートランジスタ641と、NMOS型パワートランジスタ641に並列に逆接続されたパワーダイオード641dを含んで構成されている。パワーダイオード641dの電流流入端子側はNMOS型パワートランジスタ641の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側はNMOS型パワートランジスタ641の電流流入端子側に接続されている。パワー増幅器640は、NMOS型パワートランジスタ641とNMOS型トランジスタ642により電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成している(セル面積比は100倍)。
【0131】
パワー増幅器640の通電制御端子側の第1端子はNMOS型トランジスタ622の電流路端子対の一方の端子側に接続され、NMOS型トランジスタ622の電流路端子対の他方の端子側とNMOS型パワートランジスタ641の電流路端子対の一方の端子側の間に抵抗643が接続され、通電制御端子側の第1端子と第2端子の間に抵抗644が接続され、通電制御端子側の第3端子はNMOS型パワートランジスタ641の制御端子側に接続されている。これにより、パワー増幅器640の電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側の第1端子への第1の増幅電流信号F1が小さいときから大きな電流増幅動作を行うようになる。また、通電制御端子側の第2端子への第1の補助電流信号F4によってNMOS型パワートランジスタ641のオン抵抗を低減している。さらに、パワー増幅器640のNMOS型パワートランジスタ641および電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側の第3端子への制御パルス信号Y1によってオン・オフの高周波スイッチング動作を行っている。なお、パワー増幅器640の抵抗643または/および抵抗644は、零にしても動作上問題はない。
【0132】
《実施例4》
図23と図24に本発明の実施例4のモータを含んで構成されたディスク装置と、モータを示す。図23に全体構成を示す。本実施例は、前述の実施例3において、第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタと第2のパワー増幅器の第2のNMOS型パワートランジスタをオン・オフの高周波スイッチング動作させるスイッチング制御器700を設けたものである。その他の構成において、前述の実施例1もしくは実施例2もしくは実施例3と同様なものには同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【0133】
図23のスイッチング制御器700は、変形指令信号Afと電流検出器21の電流検出信号Agの比較結果に応動して、制御パルス信号Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6を作り、第1のパワー増幅器611,612,613と第2のパワー増幅器615,616,617をオン・オフの高周波スイッチング動作させる。第1のパワー増幅器611,612,613および第2のパワー増幅器615,616,617の具体的な構成は、前述の図21のパワー増幅器620もしくは図22のパワー増幅器640と同様であり、詳細な説明は省略する。
【0134】
図24にスイッチング制御器700の具体的な構成を示す。スイッチング制御器700のスイッチングパルス回路340の比較回路341は、変形指令信号Afと電流検出信号Agを比較した比較出力信号Crを得る。トリガ発生回路342は、100kHz程度の高周波のトリガパルス信号Dpを出力する。トリガパルス信号Dpは、短い時間幅の間だけ”Hb”になるパルス信号である。状態保持回路343は、トリガパルス信号Dpの立ち上がりエッジにおいて保持出力信号Wqを”Lb”に変化させ、比較出力信号Crの立ち上がりエッジにおいて保持出力信号Wqを”Hb”にする。オア回路344は、保持出力信号Wqとトリガパルス信号Dpを合成して、スイッチング制御信号W1を作りだす。図25(a)〜(c)にトリガパルス信号Dpと保持出力信号Wqとスイッチング制御信号W1の波形関係の一例を示す。なお、図25の横軸は時間に対応している。
【0135】
スイッチング制御信号W1が”Lb”の時には、制御トランジスタ731,732,733,734,735,736は同時にオフになり、制御パルス信号Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6はオフ(無通電状態)になる。このとき、第1のパワー増幅器611,612,613は、それぞれ第1の増幅電流信号F1,F2,F3を電流増幅し、コイル2,3,4に駆動電流I1,I2,I3の負極側電流を供給する電流路を形成する。また、第2のパワー増幅器615,616,617は、それぞれ第2の増幅電流信号H1,H2,H3を電流増幅し、コイル2,3,4に駆動電流I1,I2,I3の正極側電流を供給する電流路を形成する。スイッチング制御信号W1が”Hb”の時には、制御トランジスタ731,732,733,734,735,736は同時にオンになり、制御パルス信号Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6はオン(通電状態)になる。このとき、第1のパワー増幅器611,612,613の第1のNMOS型パワートランジスタはすべて同時にオフになり、かつ、第2のパワー増幅器615,616,617の第2のNMOS型パワートランジスタはすべて同時にオフになる。このようにして、第1のパワー増幅器611,612,613および第2のパワー増幅器615,616,617は単一のスイッチング制御信号W1によりオン状態とオフ状態を高周波スイッチング制御され、コイルへの駆動電流を変形指令信号Afに応動するようにしている。これについて説明する。
【0136】
トリガパルス信号Dpの立ち上がりエッジによって状態保持回路343の保持出力信号Wqが”Lb”に変化し、その後に、トリガパルス信号Dpが”Lb”に変化した時には、スイッチング制御信号W1は”Lb”になる。第1の増幅電流信号F1,F2,F3が零でない相の第1のパワー増幅器が通電状態になり、第2の増幅電流信号H1,H2,H3が零でない相の第2のパワー増幅器が通電状態になる。たとえば、第1の増幅電流信号F1のみが選択され、第2の増幅電流信号H2のみが選択された場合を考える。第1の増幅電流信号F1に応動して第1のパワー増幅器611の第1のNMOS型パワートランジスタが通電状態になり、コイル2への駆動電流I1の負極側電流を供給する電流路を形成する。第2の増幅電流信号H2に応動して第2のパワー増幅器616の第2のNMOS型パワートランジスタが通電状態になり、コイル3への駆動電流I2の正極側電流を供給する電流路を形成する。
【0137】
コイル2,3に十分な駆動電流を供給するために、第1のパワー増幅器611の第1のNMOS型パワートランジスタおよび第2のパワー増幅器616の第2のNMOS型パワートランジスタはフルオン状態になる。コイルのインダクタンス作用によって、コイル2,3への駆動電流値は徐々に増加する。従って、直流電源50の供給する通電電流Igが増加し、電流検出器21の電流検出信号Agは大きくなる。電流検出信号Agが変形指令信号Afより大きくなった瞬間に、比較回路341の比較出力信号Crが立ち上がりエッジを発生する。比較出力信号Crの立ち上がりエッジによって、状態保持回路343の保持出力信号Wqは”Hb”に変化し、スイッチング制御信号W1は”Hb”に変化する。スイッチング制御信号W1が”Hb”になると制御パルス信号Y1〜Y6がオンになり、第1のパワー増幅器611,612,613の第1のNMOS型パワートランジスタおよび第2のパワー増幅器615,616,617の第2のNMOS型パワートランジスタはすべて同時にオフ状態に変わる。このとき、コイル2のインダクタンス作用によって、コイル2の電力供給端子側の駆動電圧を急激に大きくし、第2のパワー増幅器615の第2のパワーダイオードを通る電流路を形成する。その結果、コイル2への駆動電流I1の負極側電流は連続的に流れ続ける。
【0138】
また、コイル3のインダクタンス作用によって、コイル3の電力供給端子側の駆動電圧を急激に小さくし、第1のパワー増幅器612の第1のパワーダイオードを通る電流路を形成する。その結果、コイル3への駆動電流I2の正極側電流は連続的に流れ続ける。これにより、コイル2,3の駆動電流値は徐々に小さくなる。少しの時間を経過した後に、トリガパルス信号Dpの次のパルスが到来し、上述のスイッチング動作を繰り返す。このようにして、直流電源50の通電電流Igのピーク値を変形指令信号Afに応動した値に制御し、コイル2,3,4への駆動電流を制御する。また、第1の補助電流信号F4が第1のパワー増幅器611の通電制御端子側に供給されている場合には、第1のパワー増幅器611の第1のNMOS型パワートランジスタのオン抵抗を小さくする効果がある。また、第2の補助電流信号H5が第2のパワー増幅器616の通電制御端子側に供給されている場合には、第2のパワー増幅器616の第2のNMOS型パワートランジスタのオン抵抗を小さくする効果がある。
【0139】
この例では、移動体1の移動に伴って第1の増幅電流信号を1相分もしくは2相分に交互に滑らかに分配しているので、第1のパワー増幅器611,612,613による電流路の切換は滑らかになる。第1のパワー増幅器611,612,613の第1のNMOS型パワートランジスタの高周波スイッチング動作は、前述の説明と同様である。また、移動体1の移動に伴って第2の増幅電流信号を1相分もしくは2相分に交互に滑らかに分配しているので、第2のパワー増幅器615,616,617による電流路の切換は滑らかになる。第2のパワー増幅器615,616,617の第2のNMOS型パワートランジスタの高周波スイッチング動作は、前述の説明と同様である。これにより、駆動電流が滑らかに変化し、電流脈動やディスク振動が著しく小さくなる。なお、第1の増幅電流信号F1,F2,F3や第2の増幅電流信号H1,H2,H3を指令信号Adに応動した必要最小限の値に小さくしているので、指令信号Adが変化した場合でも常に滑らかな電流路の切り換え動作を行わせることができる。また、第1の増幅電流信号や第2の増幅電流信号による電力損失を低減できる。なお、第1の増幅電流信号F1,F2,F3や第2の増幅電流信号H1,H2,H3を変形指令信号Afに応動して変化させるようにしても良い。
【0140】
次に、トリガパルス信号Dpの立ち上がりエッジの到来前に比較出力信号Crの立ち上がりエッジが発生しない場合の動作について説明する。比較出力信号Crの立ち上がりエッジが発生しない間は、保持出力信号Wqは”Lb”の状態を続ける。オア回路344は、保持出力信号Wqとトリガパルス信号Dpをオア合成し、スイッチング制御信号W1を出力する。従って、保持出力信号Wqが”Lb”を続けても、スイッチング制御信号W1はトリガパルス信号Dpに応動した短いパルス幅の間”Hb”になる信号となる。その結果、スイッチング制御信号W1はトリガパルス信号Dpと同じ周波数のパルス信号になる。すなわち、スイッチング制御信号W1は、パルス抜けがなくなり、固定された周波数のパルス信号になる。これにより、第1のパワー増幅器や第2のパワー増幅器は固定された周波数の安定なスイッチング動作になり、スイッチング抜けに伴って生じるスイッチング騒音を無くすことができる。図26(a)〜(c)にトリガパルス信号Dpと保持出力信号Wqとスイッチング制御信号W1の波形関係の一例を示す。なお、図26の横軸は時間に対応している。
【0141】
その他の構成及び動作は、前述の実施例1もしくは実施例2もしくは実施例3と同様であり、詳細な説明を省略する。
本実施例では、第1のパワー増幅器の第1のNMOS型パワートランジスタおよび第2のパワー増幅器の第2のNMOS型パワートランジスタを高周波スイッチング動作しているので、これらのパワートランジスタにおける電力損失は大幅に低減される。このとき、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器は単一のスイッチング制御信号W1に応動して同時にオン・オフするので、高周波スイッチング動作させる構成やコイルへの駆動電流を制御する構成を極めて簡単にできる。
【0142】
また、スイッチング制御器700は、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器の少なくとも一方のパワー増幅器を所定時間間隔毎に確実に実質的に同時にオフ状態になるようにスイッチングさせている。これにより、高周波スイッチングの抜けを防止し、スイッチング騒音を低減した。また、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器の少なくとも一方のパワー増幅器が所定時間間隔毎に確実にスイッチングのオフ状態になるため、このオフ期間を利用して、コイルの逆起電力の変化を正確に検出できる。これにより、コイルの逆起電力の零クロスを検出して切換信号を作成する構成にしても、モータ動作は安定になる。
さらに、本実施例でも、前述の実施例1もしくは実施例2もしくは実施例3と同様な各種の利点を得ることができる。
【0143】
《実施例5》
図27から図31に本発明の実施例5のモータを含んで構成されたディスク装置と、モータを示す。図27に全体構成を示す。本実施例5では、前述の実施例4において、第2のパワー増幅器815,816,817を第2のPMOS型パワートランジスタを使用して構成したものである。また、スイッチング制御器800,補助供給器810,第2の電流増幅器845,846,847を変更している。その他の構成において、前述の実施例1,実施例2,実施例3もしくは実施例4と同様なものには同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【0144】
図27において、第1のパワー増幅器611は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器41の第1の増幅電流信号F1が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器810の第1の補助電流信号F4が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器800の制御パルス信号Y1が入力されている。同様に、第1のパワー増幅器612は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器42の第1の増幅電流信号F2が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器810の第1の補助電流信号F5が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器800の制御パルス信号Y2が入力されている。同様に、第1のパワー増幅器613は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器43の第1の増幅電流信号F3が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器810の第1の補助電流信号F6が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器800の制御パルス信号Y3が入力されている。
【0145】
図21に示した前述のパワー増幅器620を第1のパワー増幅器611,612,613として使用する。図21のパワー増幅器620を第1のパワー増幅器611として使用する場合は、すでに説明した通りである。また、第1のパワー増幅器612,613の場合も同様な構成である。
図27において、第2のパワー増幅器815は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器845の第2の増幅電流信号H1が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器810の第2の補助電流信号H4が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器800の制御パルス信号Y4が入力されている。同様に、第2のパワー増幅器816は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器846の第2の増幅電流信号H2が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器810の第2の補助電流信号H5が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器800の制御パルス信号Y5が入力されている。同様に、第2のパワー増幅器817は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器847の第2の増幅電流信号H3が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器810の第2の補助電流信号H6が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器800の制御パルス信号Y6が入力されている。
【0146】
図31に第2のパワー増幅器815,816,817の具体的な構成に相当するパワー増幅器900を示す。ここでは、パワー増幅器900を第2のパワー増幅器815として使用する場合を示している。パワー増幅器900は、PMOS型パワートランジスタ905と、PMOS型パワートランジスタ905に並列に逆接続されたパワーダイオード905dを含んで構成されている。パワーダイオード905dの電流流入端子側はPMOS型パワートランジスタ905の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側はPMOS型パワートランジスタ905の電流流入端子側に接続されている。パワー増幅器900は、PMOS型パワートランジスタ905とPMOS型トランジスタ906により電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成している(セル面積比は100倍)。
【0147】
パワー増幅器900の通電制御端子側の第1端子とPMOS型トランジスタ906の電流路端子対の一方の端子側の間に抵抗907が接続され、通電制御端子側の第1端子と第2端子の間に抵抗908が接続され、通電制御端子側の第3端子はPMOS型パワートランジスタ905の制御端子側に接続されている。これにより、パワー増幅器900の電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側の第1端子への第2の増幅電流信号H1が小さい内は所定の電流増幅率を有し、第2の増幅電流信号H1が大きくなると、その電流増幅率が急激に大きくなる。また、通電制御端子側の第2端子への第2の補助電流信号H4によってPMOS型パワートランジスタ905のオン抵抗を低減する。さらに、パワー増幅器900のPMOS型パワートランジスタ905および電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側の第3端子への制御パルス信号Y4がオン・オフの高周波スイッチングする場合に、オン・オフの高周波スイッチング動作を行う。なお、パワー増幅器900の抵抗907または/および抵抗908は、零にしても動作上問題はない。
【0148】
図27の第2の電流増幅器845,846,847は、第1の分配電流信号G1,G2,G3を電流増幅した第2の増幅電流信号H1,H2,H3を作りだす。第2の増幅電流信号H1,H2,H3は、それぞれ第2のパワー増幅器815,816,817の通電制御端子側の第1端子に供給されている。
図30に第2の電流増幅器845,846,847の具体的な構成を示す。第2の電流増幅器845は、トランジスタ951,952による初段のカレントミラー回路と、トランジスタ953,954と抵抗955,956による次段のカレントミラー回路を縦続接続した第2の増幅部カレントミラー回路によって構成されている。第2の電流増幅器845は、電流増幅率で50倍の所定の増幅を行う。同様に、第2の電流増幅器846は、トランジスタ961,962,963,964と抵抗965,966による第2の増幅部カレントミラー回路によって構成され、電流増幅率で50倍の所定の増幅を行う。同様に、第2の電流増幅器847は、トランジスタ971,972,973,974と抵抗975,976による第2の増幅部カレントミラー回路によって構成され、電流増幅率で50倍の所定の増幅を行う。これにより、第2の電流増幅器845,846,847は、3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3をそれぞれ50倍の増幅し、3相の増幅電流信号H1,H2,H3を出力する。
【0149】
図27のスイッチング制御器800は、第1のパワー増幅器611,612,613または/および第2のパワー増幅器815,816,817をオン・オフの高周波スイッチング動作させる。図28にスイッチング制御器800の具体的な構成を示す。スイッチング制御器800のスイッチングパルス回路340は、前述の図24に示した構成と同様であり、スイッチング制御信号W1を出力する。
【0150】
選択スイッチ回路840の選択スイッチ信号Sfが”Lb”の場合には、アンド回路830の出力は”Lb”になり、制御トランジスタ835,836,837はオフになる。従って、制御パルス信号Y4,Y5,Y6はオフ状態になる。また、アンド回路828の出力はスイッチング制御信号W1になる。従って、スイッチング制御信号W1に応動して制御トランジスタ831,832,833がオン・オフ動作し、制御パルス信号Y1,Y2,Y3はオン・オフ出力される。その結果、制御パルス信号Y1,Y2,Y3に応動して第1のパワー増幅器611,612,613の第1のNMOS型パワートランジスタがオン・オフの高周波スイッチング動作する。なお、制御パルス信号Y4,Y5,Y6はオフであるから、第2のパワー増幅器815,816,817は第2の電流増幅器845,846,847の第2の増幅電流信号H1,H2,H3に応動して通電を分配制御される(高周波スイッチング動作はしない)。すなわち、第1のパワー増幅器611,612,613が高周波スイッチング動作し、第2のパワー増幅器815,816,817は高周波スイッチング動作しない。
【0151】
選択スイッチ回路840の選択スイッチ信号Sfが”Hb”の場合には、アンド回路828の出力は”Lb”になり、制御トランジスタ831,832,833はオフになる。従って、制御パルス信号Y1,Y2,Y3はオフ状態になる。また、アンド回路830の出力はスイッチング制御信号W1になる。従って、スイッチング制御信号W1に応動して制御トランジスタ835,836,837がオン・オフ動作し、制御パルス信号Y4,Y5,Y6はオン・オフ出力される。その結果、制御パルス信号Y4,Y5,Y6に応動して第2のパワー増幅器815,816,817の第2のPMOS型パワートランジスタがオン・オフの高周波スイッチング動作する。なお、制御パルス信号Y1,Y2,Y3はオフであるから、第1のパワー増幅器611,612,613は第1の電流増幅器41,42,43の第1の増幅電流信号F1,F2,F3に応動して通電を分配制御される(高周波スイッチング動作はしない)。すなわち、第2のパワー増幅器815,816,817が高周波スイッチング動作し、第1のパワー増幅器611,612,613は高周波スイッチング動作しない。
【0152】
選択スイッチ回路840の選択スイッチ信号Sfは、切換作成器34の出力信号もしくは移動体1の移動動作に応動して変化する。ここでは、切換作成器34の3相の位置検出信号Ja1,Jb1,Jc1が選択スイッチ回路840に入力される。波形整形回路841,842,843は、それぞれの位置検出信号Ja1,Jb1,Jc1を定電圧源848の所定電圧と比較し、3相のディジタル信号Jk,Jl,Jmを作りだす。第1の排他的論理和回路844(Exclusive OR)は、この3相のディジタル信号Jk,Jl,Jmの排他的論理和を取り、ディジタル信号Jpを得る。従って、ディジタル信号Jpは、3相のディジタル信号Jk,Jl,Jmのうちで奇数個が”Hb”の場合に”Hb”になり、その他の場合に”Lb”になる。第2の排他的論理和回路845は、ディジタル信号Jpと設定信号Sgの排他的論理和を取り、選択スイッチ信号Sfを出力する。従って、設定信号Sgを”Lb”にすればディジタル信号Jpはそのまま選択スイッチ信号Sfになり、設定信号Sgを”Hb”にすればディジタル信号Jpの否定信号が選択スイッチ信号Sfになる。
【0153】
これにより、選択スイッチ回路840の選択スイッチ信号Sfは、切換作成器34の出力信号もしくは電流路の切換動作に応動して、電気角で60度もしくは略60度毎にその極性を変化させる。その結果、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器は、電気角で60度もしくは略60度毎に交互に交替しながら高周波スイッチング動作を行うようになる。
すなわち、設定信号Sgを所定極性に設定することにより、3個の第1のパワー増幅器と3個の第2のパワー増幅器のうちで、電流路の切換動作を行う側のパワー増幅器を選択的に高周波スイッチング動作させることができる。その結果、確実な電流路の切換動作を実現できる。
【0154】
設定信号Sgを反対極性に設定することにより、3個の第1のパワー増幅器と3個の第2のパワー増幅器のうちで、電流路の切換動作を行わない側のパワー増幅器を選択的に高周波スイッチング動作させることもできる。その結果、高周波スイッチング動作を行うパワートランジスタの数が少なくなり、スイッチング損失が小さくなる。このような設定信号Sgによる選択のさせ方は、必要に応じて適時変更可能である。
図27の補助供給器810は、切換作成器34の出力信号に応動して3相の第1の補助電流信号F4,F5,F6を第1のパワー増幅器611,612,613の通電制御端子側に供給し、切換作成器34の出力信号に応動して3相の第2の補助電流信号H4,H5,H6を第2のパワー増幅器815,816,817の通電制御端子側に供給する。図29に補助供給器810の具体的な構成を示す。補助供給器810の補助切換作成部510は前述の図17に示した構成と同様であり、詳細な説明は省略する。補助電流切換部850は、3個の第1の電流源871,872,873と3個の第2の電流源875,876,877と3個の第1のスイッチ回路881,882,883と3個の第2のスイッチ回路885,886,887を有している。第1の電流源871,872,873は直流電源50の正極端子側より流出する方向に接続され、第2の電流源875,876,877は直流電源50の負極端子側に流入する方向に接続されている。
【0155】
第1のスイッチ回路881,882,883は、補助切換作成部510の補助切換信号J4,J5,J6が”Hb”になるとスイッチをオンにし、第1の電流源871,872,873の電流を3相の第1の補助電流信号F4,F5,F6として出力する。第2のスイッチ回路885,886,887は、補助切換作成部510の補助切換信号J7,J8,J9が”Hb”になるとスイッチをオンにし、第2の電流源875,876,877の電流を3相の第2の補助電流信号H4,H5,H6として出力する。
第1の補助電流信号F4,F5,F6と第1の増幅電流信号F1,F2,F3の波形関係は、前述の図19(a)〜(c),(g)に示したものと同様である。また、第2の補助電流信号H4,H5,H6と第2の増幅電流信号H1,H2,H3の波形関係は、前述の図19(d)〜(f),(h)に示したものと同様である。
【0156】
また、指令変形器23の変形指令信号Afを電流供給器30に入力し、第1の増幅電流信号F1,F2,F3や第2の増幅電流信号H1,H2,H3を変形指令信号Afに応動して変化させている。これにより、指令信号Adが変化した場合にも、第1のパワー増幅器や第2のパワー増幅器により滑らかな電流路の切換動作ができる。
その他の構成及び動作は、前述の実施例1や実施例2や実施例3や実施例4と同様であり、詳細な説明を省略する。
本実施例では、第1のパワー増幅器もしくは第2のパワー増幅器をオン・オフの高周波スイッチング動作させているので、パワー増幅器の電力損失は小さい。従って、電力効率の良いディスク装置やモータになる。また、第1の増幅電流信号や第2の増幅電流信号を変形指令信号Afに応動して変化させ、第1のパワー増幅器や第2のパワー増幅器の入力電流による電力損失も小さくしている。また、直流電源50からコイル2,3,4に供給するパルス的な通電電流Igのピーク値を移動体1の移動動作もしくは電流路の切換動作に応動して変化させることにより、滑らかな正弦波状の駆動電流をコイルに供給でき、振動・騒音を著しく小さくできる。
【0157】
本実施例では、第1のパワー増幅器に第1のNMOS型パワートランジスタを使用し、第2のパワー増幅器に第2のPMOS型パワートランジスタを使用し、第1のNMOS型パワートランジスタや第2のPMOS型パワートランジスタを通電制御するための構成を大幅に簡素にした。すなわち、高電圧出力器をなくし、パワートランジスタを駆動制御するために直流電源50以外の電圧源を不要にした。これにより、全体の構成は著しく簡素になった。
【0158】
本実施例では、非線形な電圧増幅利得を有するNMOS型パワートランジスタとPMOS型パワートランジスタを使用しながらも、電界効果型パワー部カレントミラー回路を構成し、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器の電流増幅率のばらつきを大幅に低減した。これにより、電流路の切換動作を滑らかにした。また、本実施例では、第1の増幅電流信号(第1の3相の電流信号)や第2の増幅電流信号(第2の3相の電流信号)を変形指令信号Afに応動して変化させ、指令信号Adが変化した場合であっても常に滑らかな電流路の切換動作を実現した。
さらに、本実施例でも、前述の実施例と同様な各種の利点を得ることができる。
また、本実施例において、第1のパワー増幅器611,612,613は図21に示された構成のパワー増幅器620に限らず、種々の変形が可能である。たとえば、図22に示したパワー増幅器640を第1のパワー増幅器611,612,613として使用可能である。
【0159】
本実施例において、第2のパワー増幅器815,816,817は図31に示された構成のパワー増幅器900に限らず、種々の変形が可能である。図32に第2のパワー増幅器815,816,817に使用可能な別の構成のパワー増幅器920を示す。ここでは、パワー増幅器920を第2のパワー増幅器815として使用する場合を示している。パワー増幅器920は、PMOS型パワートランジスタ925と、PMOS型パワートランジスタ925に並列に逆接続されたパワーダイオード925dを含んで構成されている。パワーダイオード925dの電流流入端子側はPMOS型パワートランジスタ925の電流流出端子側に接続され、電流流出端子側はPMOS型パワートランジスタ925の電流流入端子側に接続されている。パワー増幅器920は、PMOS型パワートランジスタ925とPMOS型トランジスタ926により電界効果型パワー部カレントミラー回路を形成している(セル面積比は100倍)。
【0160】
パワー増幅器920の通電制御端子側の第1端子はPMOS型トランジスタ926の電流路端子対の一方の端子側に接続され、PMOS型トランジスタ926の電流路端子対の他方の端子側とPMOS型パワートランジスタ925の電流路端子対の一方の端子側の間に抵抗927が接続され、通電制御端子側の第1端子と第2端子の間に抵抗928が接続され、通電制御端子側の第3端子はPMOS型パワートランジスタ925の制御端子に接続されている。これにより、パワー増幅器920の電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側の第1端子への第2の増幅電流信号H1が小さいときから、かなり大きな電流増幅動作を行うようになる。また、通電制御端子側の第2端子への第2の補助電流信号H4によってPMOS型パワートランジスタ925のオン抵抗による電力損失を低減している。さらに、パワー増幅器920のPMOS型パワートランジスタ925および電界効果型パワー部カレントミラー回路は、通電制御端子側の第3端子への制御パルス信号Y4がオン・オフ動作している場合に、オン・オフの高周波スイッチング動作を行う。なお、パワー増幅器920の抵抗927または/および抵抗928は零にしても動作上問題はない。
【0161】
《実施例6》
図33と図34に本発明の実施例6のモータを含んで構成されたディスク装置と、モータを示す。図33に全体構成を示す。本実施例は、前述の実施例3において、さらに、オフ動作器1000を設けたものである。その他の構成において、前述の実施例1,実施例2,実施例3,実施例4もしくは実施例5と同様なものには同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【0162】
図33において、第1のパワー増幅器611は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器41の第1の増幅電流信号F1が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第1の補助電流信号F4が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器22の制御パルス信号Y1が入力されている。同様に、第1のパワー増幅器612は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器42の第1の増幅電流信号F2が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第1の補助電流信号F5が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器22の制御パルス信号Y2が入力されている。同様に、第1のパワー増幅器613は、通電制御端子側の第1端子に第1の電流増幅器43の第1の増幅電流信号F3が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第1の補助電流信号F6が入力され、通電制御端子側の第3端子にスイッチング制御器22の制御パルス信号Y3が入力されている。
【0163】
第2のパワー増幅器615は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器45の第2の増幅電流信号H1が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第2の補助電流信号H4が入力され、通電制御端子側の第3端子にオフ動作器1000のオフ電流信号Z4が入力されている。同様に、第2のパワー増幅器616は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器46の第2の増幅電流信号H2が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第2の補助電流信号H5が入力され、通電制御端子側の第3端子にオフ動作器1000のオフ電流信号Z5が入力されている。同様に、第2のパワー増幅器617は、通電制御端子側の第1端子に第2の電流増幅器47の第2の増幅電流信号H3が入力され、通電制御端子側の第2端子に補助供給器500の第2の補助電流信号H6が入力され、通電制御端子側の第3端子にオフ動作器1000のオフ電流信号Z6が入力されている。
【0164】
オフ動作器1000のオフ電流信号Z4は、少なくとも第1のパワー増幅器611が通電状態の高周波スイッチング動作を行っている場合に、同じ相の第2のパワー増幅器615の通電制御端子側から電流を流出させ、第2のパワー増幅器615を確実にオフ動作させる。また、第2のパワー増幅器615が通電状態になるときには、オフ電流信号Z4は無信号状態(零電流)になり、第2のパワー増幅器615は通電制御端子側への入力電流に応動して通電制御される。同様に、オフ動作器1000のオフ電流信号Z5は、少なくとも第1のパワー増幅器612が通電状態の高周波スイッチング動作を行っている場合に、同じ相の第2のパワー増幅器616の通電制御端子側から電流を流出させ、第2のパワー増幅器616を確実にオフ動作させる。また、第2のパワー増幅器616が通電状態になるときには、オフ電流信号Z5は無信号状態(零電流)になり、第2のパワー増幅器616は通電制御端子側への入力電流に応動して通電制御される。同様に、オフ動作器1000のオフ電流信号Z6は、少なくとも第1のパワー増幅器613が通電状態の高周波スイッチング動作を行っている場合に、同じ相の第2のパワー増幅器617の通電制御端子側から電流を流出させ、第2のパワー増幅器617を確実にオフ動作させる。また、第2のパワー増幅器617が通電状態になるときには、オフ電流信号Z6は無信号状態(零電流)になり、第2のパワー増幅器617は通電制御端子側への入力電流に応動して通電制御される。
【0165】
図34にオフ動作器1000の具体的な構成を示す。オフ動作器1000のコンパレータ1010は、切換作成器34の出力信号Ja1と所定電圧を比較し、その比較結果に応動して電界効果型トランジスタ1012をオン・オフさせる。その結果、オフ電流信号Z4を出力し、第2のパワー増幅器615を確実にオフ動作させる。同様に、コンパレータ1020は、切換作成器34の出力信号Jb1と所定電圧を比較し、その比較結果に応動して電界効果型トランジスタ1022をオン・オフさせる。その結果、オフ電流信号Z5を出力し、第2のパワー増幅器616を確実にオフ動作させる。同様に、コンパレータ1030は、切換作成器34の出力信号Jc1と所定電圧を比較し、その比較結果に応動して電界効果型トランジスタ1032をオン・オフさせる。その結果、オフ電流信号Z6を出力し、第2のパワー増幅器617を確実にオフ動作させる。
【0166】
その他の構成及び動作は、前述の実施例3,実施例2もしくは実施例1と同様であり、詳細な説明を省略する。
本実施例では、通電状態にある第1のパワー増幅器が高周波スイッチング動作を行っている場合に、オフ動作器のオフ信号によって同じ相の第2のパワー増幅器をオフにしているので、駆動電圧が大振幅の高周波パルス電圧になっても、第2のパワー増幅器の不要な電流通電を防止することができる。特に、第2のパワー増幅器を電界効果型パワートランジスタを含んで構成している場合に、電界効果型パワートランジスタの特性ばらつきによってこのような不要電流が発生しやすく、オフ動作器によって完全にオフする必要がある。
【0167】
前述の構成では、第1のパワー増幅器のみを高周波スイッチング動作させるようにしたが、そのような場合に限定されず、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器を高周波スイッチング動作させるようにしても良い。また、第1の増幅電流信号が零になって第1のパワー増幅器がオフ状態になる期間に、オフ動作器の新たなオフ信号によって第1のパワー増幅器を強制的にオフ動作させるようにしても良い。
また、本実施例でも、前述の実施例と同様な各種の利点を得ることができる。
【0168】
このように、本発明のディスク装置では、騒音や振動や電力損失をそれぞれもしくは同時に大幅に低減でき、高性能なDVD装置やCD装置やHDD装置やFDD装置などを構成できる。たとえば、ディスク振動が小さいことから、ディスクからの再生信号のジッタが大幅に小さくなり、再生誤り率が小さくなる。ディスクへの記録においては、記録場所の変動が大幅に小さくなる。また、ディスクの騒音が小さいことから、ディスクから再生した音声・映像信号の鑑賞において騒音妨害を生じない。また、電力損失が小さいことから、ディスク装置の省電力化がはかれ、ディスクの温度上昇も小さくなる。また、熱に弱い記録可能ディスクを使用して、記録可能ディスクの再生または記録を安定に行うことができる。このように、本発明のディスク装置は、ディスクの使い方を大幅に広げるものである。なかでも、本発明に基づいて、DVD装置やHDD装置などのようなディスク装置を構成した場合には、高品位の音声・映像信号を高密度に記録されたディスクを騒音妨害なく安定に再生鑑賞すること、または/および、高品位の音声・映像信号をディスクに高密度に記録すること、などが容易になり、高性能・高品位なディスク装置を実現できる。
【0169】
CLV(Constant Line Velocity)動作もしくはZCLV(Zone Constant Line Velocity)動作を行い、ヘッドの半径位置に応動して連続的もしくはステップ的にディスクの回転速度を変化させることにより、ディスクからの再生信号のビットレートを一定もしくは略一定にできる。また、記録ディスクの場合には、ヘッドの半径位置に応動して連続的もしくはステップ的にディスクの回転速度を変化させることにより、ディスク上への記録密度を一定もしくは略一定にできる。また、検索などで再生位置を変える場合には、ディスク振動や騒音や消費電力が小さいので、ディスクの回転移動速度を短時間に加速・減速することが可能になり、ディスク装置の検索時間を大幅に短縮できる利点もある。なお、ディスクの回転数を一定に制御することも可能である。
【0170】
前述の各実施例の具体的な構成については、各種の変形が可能である。たとえば、分配作成器36は前述の構成に限定されるものではない。図35に他の構成の分配作成器1136を示す。これについて説明する。分配作成器1136は、第1の分配器1137と第2の分配器1138を含んで構成されている。第1の分配器1137は、切換作成器34の3相の切換電流信号D1,D2,D3に応動して電流供給器30の第1の供給電流信号C1を分配し、滑らかに変化する3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3を作り出す。第2の分配器1138は、切換作成器34の3相の切換電流信号D1,D2,D3に応動して電流供給器30の第2の供給電流信号C2を分配し、滑らかに変化する3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3を作り出す。
【0171】
第1の分配器1137は、3個の第1の入力トランジスタ1201,1202,1203と3個の第1の分配トランジスタ1205,1206,1207によって構成されている。それぞれの第1の入力トランジスタ1201,1202,1203の通電制御端子と電流路端子対の信号入力端子は、切換作成器34の3相の切換電流信号D1,D2,D3がそれぞれ供給される電流流入流出端子側に接続されている。第1の入力トランジスタ1201,1202,1203の電流路端子対の信号出力端子は共通接続されている。第1の分配トランジスタ1205,1206,1207の電流信号入力端子側は共通接続され、共通接続端子側に電流供給器30の第1の供給電流信号C1が入力される。第1の分配トランジスタ1205,1206,1207は、それぞれの通電制御端子側を3相の切換電流信号D1,D2,D3がそれぞれ供給される電流流入流出端子側に接続されている。これにより、3個の第1の分配トランジスタ1205,1206,1207は、その電流信号出力端子側から3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3を出力する。
【0172】
第1の入力トランジスタ1201,1202,1203と第1の分配トランジスタ1205,1206,1207は同じ型のトランジスタを使用している。ここでは、第1の入力トランジスタ1201,1202,1203と第1の分配トランジスタ1205,1206,1207にPNP型バイポーラトランジスタを使用している。第1の入力トランジスタの通電制御端子はベース端子,電流路端子対の信号入力端子はコレクタ端子,電流路端子対の信号出力端子はエミッタ端子にしている。第1の分配トランジスタの通電制御端子はベース端子,電流信号入力端子はエミッタ端子,電流信号出力端子はコレクタ端子にしている。
【0173】
第2の分配器1138は、3個の第2の入力トランジスタ1211,1212,1213と3個の第2の分配トランジスタ1215,1216,1217によって構成されている。それぞれの第2の入力トランジスタ1211,1212,1213の通電制御端子と電流路端子対の信号入力端子は、切換作成器34の3相の切換電流信号D1,D2,D3がそれぞれ供給される電流流入流出端子側に接続されている。第2の入力トランジスタ1211,1212,1213の電流路端子対の信号出力端子は共通接続されている。第2の分配トランジスタ1215,1216,1217の電流信号入力端子側は共通接続され、共通接続端子側に電流供給器30の第2の供給電流信号C2が入力される。第2の分配トランジスタ1215,1216,1217は、それぞれの通電制御端子側を3相の切換電流信号D1,D2,D3がそれぞれ供給される電流流入流出端子側に接続されている。これにより、3個の第2の分配トランジスタ1215,1216,1217は、その電流信号出力端子側から3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3を出力する。また、第2の入力トランジスタ1211,1212,1213と第2の分配トランジスタ1215,1216,1217は同じ型のトランジスタを使用している。
【0174】
さらに、第1の入力トランジスタ1201,1202,1203のトランジスタの型を第2の入力トランジスタ1211,1212,1213のトランジスタの型とは極性が異なるようにしている。ここでは、第2の入力トランジスタ1211,1212,1213と第2の分配トランジスタ1215,1216,1217にNPN型バイポーラトランジスタを使用している。第2の入力トランジスタの通電制御端子はベース端子,電流路端子対の信号入力端子はコレクタ端子,電流路端子対の信号出力端子はエミッタ端子にしている。第2の分配トランジスタの通電制御端子はベース端子,電流信号入力端子はエミッタ端子,電流信号出力端子はコレクタ端子にしている。さらに、基準電圧源1220,トランジスタ1221,1222は所定電圧供給部を構成し、第1の入力トランジスタ1201,1202,1203の共通接続端に第1の直流電圧を供給し、第2の入力トランジスタ1211,1212,1213の共通接続端に第2の直流電圧を供給している。
【0175】
これにより、切換電流信号D1が負極側電流の時には、第1の入力トランジスタ1201に電流を通電し、第2の入力トランジスタ1211には電流が流れない。また、切換電流信号D1が正極側電流の時には、第2の入力トランジスタ1211に電流を通電し、第1の入力トランジスタ1201には電流が流れない。すなわち、切換電流信号D1の極性に応じて第1の入力トランジスタ1201と第2の入力トランジスタ1211に相補的に滑らかな電流を供給し、第1の入力トランジスタ1201と第2の入力トランジスタ1211に同時に電流が流れることはない。同様に、切換電流信号D2が負極側電流の時に第1の入力トランジスタ1202に電流を通電し、正極側電流の時に第2の入力トランジスタ1212に電流を通電する。同様に、切換電流信号D3が負極側電流の時に第1の入力トランジスタ1203に電流を通電し、正極側電流の時に第2の入力トランジスタ1213に電流を通電する。
【0176】
第1の分配器1137の第1の分配トランジスタ1205,1206,1207は、第1の入力トランジスタ1201,1202,1203に流れる3相電流に応動して、第1の供給電流信号C1をそれぞれの電流信号出力端子側に分配し、3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3を作り出す。従って、3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3は3相の切換電流信号D1,D2,D3の負極側電流に応動して滑らかに変化し、分配電流信号E1,E2,E3の合成値は第1の供給電流信号C1に等しくなる。同様に、第2の分配器1138の第2の分配トランジスタ1215,1216,1217は、第2の入力トランジスタ1211,1212,1213に流れる3相電流に応動して、第2の供給電流信号C2をそれぞれの電流信号出力端子側に分配し、3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3を作り出す。従って、3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3は3相の切換電流信号D1,D2,D3の正極側電流に応動して滑らかに変化し、分配電流信号G1,G2,G3の合成値は第2の供給電流信号C2に等しくなる。3相の第1の分配電流信号E1,E2,E3や3相の第2の分配電流信号G1,G2,G3の波形は、図10に示したものと同様になる。これらの電流信号は、立ち上がり傾斜部分および立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化する。
【0177】
集積回路化において、周知の半導体プロセスによる各種の1チップ集積回路技術が使用可能である。たとえば、二重拡散MOS型電界効果トランジスタやCMOS型電界効果トランジスタやバイポーラトランジスタを単独種類もしくは複数種類使用できる各種の1チップ集積回路技術がある。集積回路のサブストレートを直流電源の負極端子側の電位(アース電位)に接続して使用し、接合分離技術により高密度の集積回路化が可能である。しかし、誘電分離技術を使用してトランジスタや抵抗を1チップに形成する集積回路技術を使用しても良い。なお、1チップ内の具体的なトランジスタ配置は、個々の集積回路設計によって異なるので、詳細な説明を省略する。
【0178】
パワー増幅器のパワーダイオードはパワートランジスタと一緒に集積回路内に形成することが可能であるが、必要に応じて、集積回路に外付けにしても良い。たとえば、パワートランジスタに並列にショットキー型のパワーダイオードを逆接続してもよい。また、第1の電流増幅器の第1の増幅部カレントミラー回路や第2の電流増幅器の第2の増幅部カレントミラー回路は、電流が大きくなると電流増幅率が大きくなるような非線形な電流増幅特性を有していても良い。
【0179】
スイッチング制御器は電流検出信号と変形指令信号(もしくは指令信号)の比較結果に応動してパワー増幅器のスイッチング動作を制御し、高精度な電流制御を実現した。しかし、本発明はこのような構成に限定されず、各種の変形が可能である。たとえば、スイッチング制御器が単一のスイッチング制御信号に応動して、第1のパワー増幅器と第2のパワー増幅器のうちの少なくとも1個のパワー増幅器をスイッチング動作させても良い。また、第1のパワー増幅器や第2のパワー増幅器の一方もしくは両方を複数相のスイッチング制御信号でスイッチング動作させるようにしても良い。なお、3個の第1のパワー増幅器のみを高周波スイッチング動作させる場合、3個の第2のパワー増幅器のみを高周波スイッチング動作させる場合、3個の第1のパワー増幅器と3個の第2のパワー増幅器の両方を高周波スイッチング動作させる場合、3個の第1のパワー増幅器の高周波スイッチング動作と3個の第2のパワー増幅器の高周波スイッチング動作を適時切り換えて動作させる場合、など、各種のスイッチング動作の行わせ方がある。また、電流検出器の挿入場所は、直流電源の正極端子側であっても良い。さらに、電流検出器は、直流電源の供給電流を直接に検出する方法に限定されるものではなく、公知の各種の方法が適用可能である。たとえば、電界効果型パワートランジスタの通電電流に応動する信号を得るようにしても良い。
【0180】
スイッチング動作ブロックは、直流電源の通電電流をパルス的にし、前記切換作成手段の出力信号もしくは移動体の移動動作もしくはパワー増幅器の電流路の切換動作に応動もしくは連動して、直流電源からコイルへの通電電流のピーク値を変化させた。前述の実施例では、電流検出器や指令変形器やスイッチング制御器を用いたが、具体的な構成には各種の変形が可能である。
また、補助供給器は補助電流信号を出力する構成に限定されるものではなく、パワー増幅器の通電制御端子側に補助電圧信号を供給するようにしても良い。補助供給器の補助信号によって、パワー増幅器の電界効果型パワートランジスタのオン抵抗を小さくし、電流路の滑らかな切換動作を阻害すること無しに、オン抵抗による電力損失を小さくできる。
【0181】
コイルに両方向の電流を供給する場合に限らず、片方向の電流を供給するように構成することも可能であり、両方向の電流供給と片方向の電流供給を適時切り換えるようにしても良い。
また、第1のパワー増幅器や第2のパワー増幅器は前述の実施例に示した構成に限定されず、実質的に本発明の主旨に添った動作を行うならば、各種の変形が可能である。前述の形態では、好ましい例として、電界効果型パワートランジスタを用いたパワー部カレントミラー回路を有するパワー増幅器を示したが、このような構成に限定されるものではない。たとえば、IGBTトランジスタ(Insulated Gate bipolar Transistor)もしくはCOMFETトランジスタ(Conductivity modulated Field Effect Transistor)は非線形な電圧増幅特性を有する複合パワートランジスタであり、その増幅特性のばらつきが大きいことからオン・オフのスイッチング素子として利用されている。しかし、IGBTトランジスタは入力側に電界効果型トランジスタを有する複合電界効果型パワートランジスタであることから、IGBTトランジスタを用いた電界効果型パワー部カレントミラー回路を構成することができ、IGBTトランジスタを用いて電流増幅特性を有するパワー増幅器を構成することが可能になる。
【0182】
このようなパワー増幅器の通電制御端子側に、少なくとも立ち上がり傾斜部分および/または立ち下がり傾斜部分において滑らかに変化する電流信号を供給することによりによって、滑らかに電流路を切り換えることが可能になる。これにより、複合電界効果型パワートランジスタは多くの欠点(オン電圧が大きい,増幅利得ばらつきが大きい)を有しているけれども、複合電界効果型パワートランジスタを含んだパワー増幅器を用いて、本発明に示した各種の効果を得ることも可能になる。従って、本発明の電界効果型パワートランジスタには、IGBTトランジスタもしくは電界効果型トランジスタを入力側に有する複合電界効果型トランジスタも含んでいる。図36にIGBTトランジスタのような入力側に電界効果型トランジスタを有する複合電界効果型パワートランジスタ1910を用いたパワー増幅器1900の構成例を示す。
【0183】
この例では、パワー増幅器1900を第1のパワー増幅器611に使用したものである。複合電界効果型トランジスタ1910と電界効果型トランジスタ1911との接続により、等価的に電界効果型パワー部カレントミラー回路を構成している。これにより、パワー増幅器1900の通電制御端子側への入力電流を電流増幅して、複合電界効果型トランジスタ1910の通電電流路に駆動電流を出力する。パワーダイオード1910dは、複合電界効果型トランジスタ1910の通電電流路に並列に逆接続されている。このパワーダイオード1910dは、複合電界効果型トランジスタ1910の寄生ダイオードであっても良い。また、フルオン時の複合電界効果型トランジスタ1910は、所要電圧のバイアス値を含んだフルオン動作を行っている。なお、抵抗1912または/および1913は零であっても良い。
【0184】
図37にIGBTトランジスタのような入力側に電界効果型トランジスタを有する複合電界効果型パワートランジスタ1960を用いたパワー増幅器1950の別の構成例を示す。複合電界効果型トランジスタ1960と電界効果型トランジスタ1961との接続により、等価的に電界効果型パワー部カレントミラー回路を構成している。これにより、パワー増幅器1950の通電制御端子側への入力電流を電流増幅して、複合電界効果型トランジスタ1960の通電電流路に駆動電流を出力する。パワーダイオード1960dは、複合電界効果型トランジスタ1960の通電電流路に並列に逆接続されている。このパワーダイオード1960dは、複合電界効果型トランジスタ1960の寄生ダイオードであっても良い。なお、抵抗1962または/および1963は零であっても良い。
また、前述の実施例に示した直流電源50は、直流電圧や直流電流を供給できるものであれば、各種の構成が可能である。たとえば、電池電源やSWレギュレータ電源やACラインの交流電圧をダイオード整流した電源等が使用される。
【0185】
本発明のディスク装置に用いたモータは、他の各種の装置の駆動用モータとしても使用可能であり、そのモータ構成には各種の変形が可能である。たとえば、各相のコイルは複数個の部分コイルを直列もしくは並列に接続して構成しても良い。3相のコイルはスター結線に限らず、デルタ結線であってもよい。また、一般に、多相のコイルを用いた構成が可能である。また、移動体の界磁部は図示のものに限定されるものではない。一般に、界磁部は多極構成が可能である。また、移動体の移動動作に伴って変化する磁束をコイルに供給する界磁部は容易に使用可能であり、公知の各種の構成が可能である。さらに、本発明のモータは、移動体もしくは界磁部の構成に限定されるものではなく、一般に、複数相のコイルに滑らかな駆動電流を供給するモータを構成できる。
【0186】
本発明に基づいて各種のモータが構成できる。たとえば、ブラシレスモータや永久磁石界磁型ステッピングモータやレラクタンス型ステッピングモータやハイブリッド型ステッピングモータやその他の各種のモータが構成可能であり、本発明に含まれることは言うまでもない。また、本発明のモータを用いて、各種のモータ応用機器が構成可能である。さらに、移動体は回転移動に限らず、直進移動しても良い。また、スイッチング制御器や電流検出器や分配作成器や第1の電流増幅器や第2の電流増幅器などは前述の構成に限定されるものではない。また、スイッチング制御器の機能やその他の所要の機能のすべてもしくは一部を、マイクロプロセッサによってディジタル的に実行しても良い。
その他、本発明の主旨を変えずして種々の変形が可能であり、本発明に含まれることはいうまでもない。
【0187】
【発明の効果】
本発明のモータを用いたディスク装置、および、モータでは、パワー増幅器をディスクの回転速度に応動して高周波スイッチング動作させながらも、電流路の切換動作を滑らかにし、滑らかな駆動電流によって円滑な駆動力を得ている。これにより、騒音と振動と消費電力を同時に小さくしたディスク装置、および、モータの実現を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における全体構成を示す図である。
【図2】実施例1における切換作成器34の回路図である。
【図3】実施例1における電流供給器30の回路図である。
【図4】実施例1における分配作成器36の構成を示す図である。
【図5】実施例1における第1の電流増幅器41,42,43の回路図である。
【図6】実施例1における第2の電流増幅器45,46,47と高電圧出力器51の回路図である。
【図7】実施例1における指令変形器23の構成を示す図である。
【図8】実施例1におけるスイッチング制御器22と電流検出器21の回路図である。
【図9】実施例1における集積回路の一部の断面図である。
【図10】実施例1における切換信号と第1の分配電流信号と第2の分配電流信号と第1の増幅電流信号と第2の増幅電流信号の信号波形を示す図である。
【図11】実施例1の指令変形器23の動作を説明するための信号波形を示す図である。
【図12】本発明の実施例におけるパワー増幅器の別の構成を示す図である。
【図13】本発明の実施例におけるパワー増幅器の別の構成を示す図である。
【図14】本発明の実施例におけるスイッチングパルス回路の別の構成を示す図である。
【図15】本発明の実施例2における全体構成を示す図である。
【図16】実施例2における補助供給器500の回路図である。
【図17】実施例2における補助切換作成部510の回路図である。
【図18】実施例2における補助切換作成部510の信号波形を示す図である。
【図19】実施例2における第1の補助電流信号と第2の補助電流信号と第1の増幅電流信号と第2の増幅電流信号と第1の合成電流信号と第2の合成電流信号の信号波形を示す図である。
【図20】本発明の実施例3における全体構成を示す図である。
【図21】実施例3におけるパワー増幅器の回路図である。
【図22】本発明の実施例におけるパワー増幅器の別の構成を示す図である。
【図23】本発明の実施例4における全体構成を示す図である。
【図24】実施例4におけるスイッチング制御器700の回路図である。
【図25】実施例4におけるスイッチングパルス回路340の信号波形の一例を示す図である。
【図26】実施例4におけるスイッチングパルス回路340の信号波形の別の例を示す図である。
【図27】本発明の実施例5における全体構成を示す図である。
【図28】実施例5におけるスイッチング制御器800の回路図である。
【図29】実施例5における補助供給器810の回路図である。
【図30】実施例5における第2の電流増幅器845,846,847の回路図である。
【図31】実施例5における第2のパワー増幅器の回路図である。
【図32】本発明の実施例における第2のパワー増幅器の別の構成を示す図である。
【図33】本発明の実施例6における全体構成を示す図である。
【図34】実施例6におけるオフ動作器1000の回路図である。
【図35】本発明の実施例における分配作成器の別の構成を示す図である。
【図36】本発明の実施例におけるパワー増幅器の別の構成を示す図である。
【図37】本発明の実施例におけるパワー増幅器の別の構成を示す図である。
【図38】本発明のディスク装置の再生動作および記録動作を説明するための図である。
【図39】本発明の実施例における指令器20の構成を示す図である。
【図40】従来のモータの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 移動体
1b ディスク
1c 再生ヘッド
1d 情報処理器
2,3,4 コイル
11,12,13,611,612,613 第1のパワー増幅器
15,16,17,615,616,617,815,816,817 第2のパワー増幅器
20 指令器
21 電流検出器
22,700,800 スイッチング制御器
23 指令変形器
30 電流供給器
34 切換作成器
36,1036 分配作成器
37,1037 第1の分配器
38,1038 第2の分配器
41,42,43 第1の電流増幅器
45,46,47,845,846,847 第2の電流増幅器
50 直流電源
51 高電圧出力器
81,82,83 第1の合成器
85,86,87 第2の合成器
500,810 補助供給器
1000 オフ動作器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a disk device that performs signal reproduction and signal recording on a rotating disk, and a motor that is suitable for use in a disk device or the like.
[0002]
[Prior art]
A disk device such as an optical disk device (DVD device, CD device, etc.) or a magnetic disk device (HDD device, FDD device, etc.) includes a motor that electronically switches a current path using a plurality of transistors. ing.
FIG. 40 shows a conventional motor used in a disk device or the like, and its operation will be briefly described. The
[0003]
The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The above conventional configuration has the following various problems.
First, in the conventional configuration, the NPN
[0005]
In order to reduce costs, it is effective to combine transistors and resistors into a one-chip integrated circuit (IC). However, power transistors have large power loss and heat generation, making it difficult to make an integrated circuit. In particular, since the drive current to the coil is large, there is a high possibility that the integrated circuit will be thermally destroyed by the heat generated by the power transistor. Moreover, when a heat sink was attached to prevent thermal destruction, the increase in cost and volume was large.
In recent disk devices, there has been a strong demand for reducing vibration and noise of the disk in order to reproduce and record a high-density disk. However, in the conventional configuration, a spike voltage is generated in the coil with abrupt switching of the power transistor, causing a pulsation of the drive current, and the pulsation of the generated driving force thereby increases the vibration and noise of the disk.
[0006]
In optical disk devices such as DVD-ROM and CD-ROM, and magnetic disk devices such as HDD and FDD, it is particularly desired to reduce vibration, noise, and heat generation. In a disk device that reproduces an information signal from an optical disk or magnetic disk on which a high-quality audio / video signal is digitally recorded, the vibration generated from the reproduction mechanism causes jitter in the disk rotation speed, resulting in a bit error in the digital reproduction signal. There is a problem of increasing it. When the noise of the reproduction mechanism is large, there is a problem that the viewing of the audio / video reproduction signal (for example, the viewing of a reproduced movie) is disturbed. Also, since recordable discs are vulnerable to heat, it is necessary to lower the disc temperature during recording or reproduction of the recordable disc, and the heat generation and power consumption of the disc device must be minimized.
Solving the above various problems has been a problem in this type of disk device and motor.
An object of the present invention is to provide a disk device and a motor that solve the above-mentioned problems respectively or simultaneously.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the configuration of the disk device of the present invention,
A head means for reproducing a signal from a disk;
Information processing means for processing the output signal of the head means and outputting a reproduction information signal;
A rotor mounted with a field portion for directly rotating the disk and generating a magnetic flux of a plurality of poles;
Three-phaseCoils,
Voltage supply means for supplying a DC voltage;
One output terminal side of the voltage supply means;The three phasesEach including a first power transistor that forms a current path to one of the coils3First power amplification means,
The other output terminal side of the voltage supply means;The three phasesEach including a second power transistor forming a current path to one of the coils3Second power amplification means,
Switching creation means for creating a switching signal;
3 aboveFirst distribution control means for controlling the operation of the first power amplification means;
3 aboveSecond distribution control means for controlling the operation of the second power amplification means;
Command means for outputting a command signal responsive to the rotational speed of the disk;
3And a switching operation means for causing at least one of the first power transistor and the three second power transistors to perform a high-frequency switching operation in response to an output signal of the command means. A device,
Each of the first distribution control means is an electrical angle.120 degreesA first having a larger angular width than3 phaseProducing a signal of the first3 phaseIn response to the signal of3 aboveComprising means for controlling the operation of the first power amplification means,
Each of the second distribution control means is an electrical angle.120 degreesA second having a larger angular width than3 phaseProducing a second signal of the second3 phaseIn response to the signal of3 aboveComprising means for controlling the operation of the second power amplification means,
The switching operation means is supplied from the voltage supply means.The three phasesResponded to the pulsed current supplied to the coilPulse-likeCurrent detection means for obtaining a current detection signal; andA current detection signal is compared with a signal based on the command signal of the command means, and the three first power amplifying means are turned off simultaneously in response to the pulse signal of the comparison result.Switching control means.
[0008]
By configuring in this way, the first power amplification meansAnd / orSecond power amplification meansdiskRotational speedEvery timeIn response, high-frequency switching operation was performed to significantly reduce the power loss in the power amplification means, and the power consumption of the disk device was significantly reduced.
[0009]
Also in electrical angle120 degreesA first having a larger angular width than3 phaseIn response to the signal of3Controlling the operation of the first power amplifying means in electrical angle120 degreesA second having a larger angular width than3 phaseIn response to the signal of3Controlling the operation of the second power amplification means of the current detection meansCurrent detection signalAnd a signal based on the command signal of the command meansWhenIn response to the comparison result3First power amplification meansThe pulseBy turning off3 phaseSmooth switching of the current path to the coil.
[0010]
This generates field magnetic fluxField partThe disk directly rotated by the rotor attached with the disk has greatly reduced the vibration, and the reproduction error of the information signal from the disk is greatly reduced.
[0011]
In addition, the disk noise generated by disk vibration is reduced.It was.Significantly reduced acoustic interference when viewing playback signals from discs.
[0012]
Further, since the power consumption for rotationally driving the disk is greatly reduced and the temperature rise of the disk and the head means is reduced, the signal reproduction of the disk becomes stable.That is, it is possible to realize a high-performance disk device that has low noise, vibration, and power consumption and performs stable signal reproduction.
[0013]
These and other configurations and operations will be described in detail in the embodiments of the present invention.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Several preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0022]
Example 1
FIGS. 1 to 9 show a disk device including a motor according to a first embodiment of the present invention and a motor. FIG. 1 shows the overall configuration. The moving
[0023]
A digital information signal (for example, a high-quality audio / video signal) is recorded on the
Alternatively, a digital information signal can be recorded on the
[0024]
FIG. 38A shows an example of a disk device that performs a signal reproduction operation. The
[0025]
FIG. 38B shows an example of a disk device that performs a signal recording operation. The
[0026]
As the
[0027]
The
[0028]
The cell area ratio of the first NMOS type power transistor 61 and the NMOS type transistor 71 is multiplied by 100, and the first power unit current mirror circuit in the case where the first NMOS type power transistor 61 is half-operated in the active region. The current amplification factor is set to 100 times. Here, there are three operation states of the field effect transistor: a full-on state, a half-on state, and an off-state. In the half-on state, the field effect transistor performs an amplification operation of the active region. In the full-on state and the half-on state, the field effect transistor is in an active state or an active state. The first NMOS type power transistor 61 is constituted by, for example, a field effect transistor having a double diffusion N channel MOS structure, and is directed from the current outflow terminal side of the first NMOS type power transistor 61 toward the current inflow terminal side. The parasitic diode element is reversely connected in an equivalent circuit. This parasitic diode element is used as the first power diode 61d.
[0029]
Similarly, the
[0030]
Similarly, the
[0031]
Each of the first power unit current mirror circuits of the
[0032]
The current inflow terminal sides of the three
[0033]
Similarly, the
[0034]
Similarly, the
[0035]
The second power unit current mirror circuits of the
Thus, the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The
The
[0039]
The
[0040]
The
FIG. 4 shows a specific configuration of the
[0041]
The
[0042]
The first synthesis circuit 214 outputs a first synthesized signal Ea that is responsive to the added synthesized value of the three-phase first distributed current signals E1, E2, and E3. The
[0043]
The
The
[0044]
The
[0045]
The first distribution current signal E1 and the second distribution current signal G1 have a phase difference of 180 degrees and change smoothly and complementarily (one of E1 and G1 is always zero). Similarly, the first distribution current signal E2 and the second distribution current signal G2 have a phase difference of 180 degrees and change smoothly and complementarily (one of E2 and G2 is always zero). Similarly, the first distribution current signal E3 and the second distribution current signal G3 have a phase difference of 180 degrees and change smoothly and complementarily (one of E3 and G3 is always zero).
The first distributed current signals E1, E2, and E3 of the
[0046]
FIG. 5 shows a specific configuration of the first
[0047]
The second distributed current signals G1, G2, and G3 of the
[0048]
FIG. 6 shows a specific configuration of the second
[0049]
The high
[0050]
Further, if the
The second amplified current signals H1, H2, and H3 act to discharge the charge of the
[0051]
The
[0052]
The harmonic component signal included in the deformation command signal Af is a higher-order signal that is six times the position detection signal Ja1 or the switching signal D1 of the
[0053]
The
FIG. 8 shows a specific configuration of the
[0054]
The switching
[0055]
When the switching control signal W1 is “Hb”, the
[0056]
When the switching control signal W1 of the
[0057]
Due to the inductance action of the coil, the negative-side current value of the drive current I1 of the
[0058]
At this time, due to the inductance action of the
[0059]
In this manner, the energization current Ig supplied from the
[0060]
Further, since the
[0061]
In response to the first amplified current signal F2, the first
[0062]
The energization current Ig gradually increases due to the inductance action of the coil. When the current detection signal Ag becomes larger than the deformation command signal Af, the comparison output signal Cr generates a rising edge, the switching control signal W1 changes to “Hb”, and the
[0063]
Further, due to the inductance action of the
[0064]
Further, in response to the second distribution current signals G1, G2, G3 and the second amplified current signals H1, H2, H3 selectively distributed by the
[0065]
Further, since the
[0066]
At least one of the second
[0067]
The first
[0068]
[0069]
Next, the overall operation of the first embodiment will be described. The
[0070]
When the switching control signal W1 is “Hb”, the first NMOS
[0071]
The
[0072]
On the other hand, the
[0073]
In this way, the three-phase first amplified current signals F1, F2, and F3 that smoothly change in the rising slope portion and the falling slope portion are supplied to the energization control terminal side of the
Further, the three-phase second amplified current signals H1, H2, and H3 that smoothly change in the rising slope portion and the falling slope portion are supplied to the energization control terminal side of the
[0074]
As a result, the drive currents I1, I2, and I3 to the
[0075]
Further, in the
[0076]
Further, the three-phase first amplified current signal is changed in proportion to or approximately in proportion to the command signal Ad so that an appropriate input current is always supplied to the energization control terminal side of the first power amplifier. Thus, even when the drive current to the coil changes in response to the command signal Ad, a smoothly changing drive current can be supplied to the coil, and a smooth current path switching operation can be realized at all times.
Further, the three-phase amplified current signal is changed in proportion to or approximately in proportion to the command signal Ad so that an appropriate input current is always supplied to the energization control terminal side of the second power amplifier. Thus, even when the drive current to the coil changes in response to the command signal Ad, a smoothly changing drive current can be supplied to the coil, and a smooth current path switching operation can be realized at all times.
[0077]
Further, since the first distribution current signal and the second distribution current signal having the same phase flow in a complementary manner by the operations of the
[0078]
In the present embodiment, the current path switching operation of the first power amplifier and the second power amplifier is made smooth while the power amplifier that supplies power to the coil is turned on and off at a high frequency. As a result, the pulsation of the rotational driving force of the
[0079]
In addition, the noise associated with the reproduction of the disk is small, and unpleasant sound that disturbs the viewing of the reproduction signal is not generated. Further, since the heat generation is small, the
[0080]
In this embodiment, CLV (Constant Line Velocity) operation or ZCLV (Zone Constant Line Velocity) operation is performed, and the rotational speed of the disk is changed continuously or stepwise in response to the radial position of the head. The bit rate of the reproduction signal is made constant or substantially constant. In the case of a recording disk, the rotational speed of the disk is changed continuously or stepwise in response to the radial position of the head so that the recording density on the disk is constant or substantially constant. Furthermore, when searching in the disk device of the present embodiment, since the disk vibration, noise and power consumption are small, it is possible to accelerate and decelerate the rotational movement speed of the disk in a short time, and search for the disk device. There is also an advantage that time can be greatly reduced.
[0081]
In this embodiment, since the first NMOS type power transistor of the first power amplifier is turned on / off by high frequency switching operation, the power loss of the first power amplifier is small. Since the second NMOS power transistor of the second power amplifier is turned on, the power loss of the second power amplifier is small. Therefore, it becomes a motor with very good power efficiency. Further, since the first amplified current signal and the second amplified current signal are changed in response to the command signal Ad, the power loss due to the input current to the first power amplifier and the second power amplifier is also reduced. ing.
[0082]
In the present embodiment, the three-phase first amplified current signals F1, F2, and F3 (first three-phase current signals) that smoothly change in the rising slope portion and the falling slope portion are used as the three first phases. The power amplifier was supplied to the energization control terminal side. As a result, one or two of the first
Similarly, the three-phase second amplified current signals H1, H2, and H3 (second three-phase current signals) that smoothly change in the rising slope portion and the falling slope portion are supplied to the three second power amplifiers. The power was supplied to the energization control terminal side. As a result, one or two of the second
[0083]
As a result, the switching operation of the current path can be made smooth, the pulsation of the driving current is reduced, and the pulsation of the generated driving force and the disk vibration are significantly reduced. Further, the command signal Ad is changed in response to a change in the number of revolutions of the disk by changing at least the slope of the first three-phase current signal and the second three-phase current signal in response to the command signal Ad. Even in this case, a smooth current path switching operation can always be realized. The current signal supplied to the energization control terminal side of the power amplifier may be a current signal that changes substantially smoothly. For example, a current that changes its value stepwise or stepwise digitally. It may be a signal. In addition, a current signal that changes substantially smoothly in at least the rising slope portion and / or the falling slope portion among the rising slope portion, the falling slope portion, and the flat portion is supplied to the energization control terminal side of the power amplifier. As a result, the switching operation of the current path can be made smooth.
[0084]
In this embodiment, the
[0085]
In addition, a single pulse signal (switching control signal W1) responsive to the comparison result between the deformation command signal Af and the output signal Ag of the
[0086]
In this embodiment, the motor configuration is suitable for integration into an integrated circuit. Since a power transistor and a power diode formed as its parasitic element are used as power elements, the number of components is small, and these power elements can be integrated on a small chip. Further, the
[0087]
Since the heat generation in each power element is extremely small, the configuration is suitable for integration into an integrated circuit. That is, since the first NMOS type power transistor is turned on / off and the second NMOS type power transistor is turned on, the first NMOS type power transistor, the second NMOS type power transistor, The power loss and heat generation in the first power diode and the second power diode are extremely small. Therefore, even if these power elements are integrated on a single chip, thermal destruction does not occur. Also, no heat generation measures such as a heat sink are required.
[0088]
In this embodiment, the operation of the parasitic transistor element formed in the junction isolation portion is prevented, and a configuration suitable for integration into an integrated circuit is provided. An integrated circuit using the junction separation technique as shown in FIG. 9 can realize a low-cost IC suitable for high-density integration. However, there is a drawback in that a large number of parasitic transistor elements are formed with a junction separation portion connected to the negative electrode terminal side (ground potential) of the DC power supply as a base terminal. Usually, these parasitic transistors are reverse-biased so as not to operate. However, when the terminal potential of the integrated transistor is lower than the ground potential by the forward voltage of the diode, the parasitic transistor operates and a phenomenon occurs in which current is extracted from the other integrated transistors. In an application that supplies a large current to a coil having an inductance action, such as a motor, if the parasitic transistor operates, the function of the integrated transistor may be significantly disturbed. In particular, when the power transistor for supplying current to the coil is switched on and off at high frequency, the coil voltage is likely to be pulsed and the parasitic transistor is likely to operate.
[0089]
On the other hand, in this embodiment, only the first NMOS type power transistor of the first power amplifier is turned on / off for high-frequency switching operation to supply current to the coil. Since the current outflow terminal side of the first NMOS power transistor is connected to the negative terminal side of the DC power supply, even if the high frequency switching operation is performed, the current inflow terminal side potential and current of the first NMOS power transistor are performed. The potential on the outflow terminal side does not fall below the ground potential. Further, although the current inflow terminal side potential of the first NMOS power transistor is equal to or higher than the positive terminal potential of the
[0090]
The second NMOS type power transistor of the second power amplifier switches the current path smoothly. Therefore, even if the current path switching operation by the second NMOS type power transistor is performed, the potential of each power supply terminal of the coil does not become lower than the potential of the negative terminal of the
Therefore, even if the current path switching operation and the high frequency switching operation are performed by the first NMOS power transistor of the first power amplifier and the second NMOS power transistor of the second power amplifier, the disturbing operation by the parasitic transistor is not performed. Does not occur. As a result, even if the first NMOS type power transistor or the second NMOS type power transistor is integrated with other transistors into a one-chip integrated circuit, the transistors in the integrated circuit can be stably operated. As a result, the circuit portion of the motor that electronically smoothly switches the current path to the three-phase coil can be integrated on a one-chip silicon substrate without worrying about disturbing operation due to parasitic transistor elements. become.
[0091]
In the present embodiment, the first power amplifier is constituted by a first field effect type power part current mirror circuit, the second power amplifier is constituted by a second field effect type power part current mirror circuit, The variation of the current amplification factor between the
[0092]
Also, second current signals H1, H2, and H3 that smoothly change in response to the switching signal are generated, and at least the rising slope portion and / or the rising slope portion, the falling slope portion, the flat portion, and the like. Alternatively, the second three-phase current signals H1, H2, and H3 that change substantially smoothly in the falling slope portions are supplied to the energization control terminal sides of the three
[0093]
In the present embodiment, by the operation of the switching operation block, the energization current Ig supplied from the
[0094]
A harmonic signal such as a minimum value signal Mn having an order of 6 times the switching signal D1 may be generated directly in the
Further, by changing the peak value of the energization current Ig of the
[0095]
In the present embodiment, a deformation command signal Af that responds to the command signal Ad is created, and the peak value of the energization current Ig changes in response to the deformation command signal Af. Thus, a sinusoidal drive current with a simple configuration and less distortion is supplied to the coil. However, the configuration for reducing disk vibration and disk noise is not limited to such a case. For example, even when the
[0096]
In the present embodiment, the first three-phase current signal and the second three-phase current signal are changed by changing the first supply current signal C1 and the second supply current signal C2 of the
[0097]
In order to perform smooth current path switching, it is important to make each angular width of the first three-phase current signals F1, F2, and F3 wider than 120 degrees in electrical angle. If it is 180 degree | times or substantially 180 degree | times, it is the most preferable. That is, as described above, the operation of the first distribution control block makes the energization sections of the three first power amplifiers have an electrical angle larger than (360/3) degrees in terms of electrical angle, It is important to provide a period for energizing the coils for two phases by the first power amplifier. At this time, it is most preferable to set the energization section to 180 degrees, but if it is substantially (360/3 + 10) degrees or more, there is an effect, and if it is 150 degrees or more, there is a considerable effect.
[0098]
In order to perform smooth current path switching, it is important to make each angular width of the second three-phase current signals H1, H2, and H3 wider than 120 degrees in electrical angle. If it is 180 degree | times or substantially 180 degree | times, it is the most preferable. That is, as described above, by the operation of the second distribution control block, the energization interval of each of the three second power amplifiers is set to an angle width larger than (360/3) degrees in electrical angle, It is important to provide a period for energizing the coils for two phases by the second power amplifier. At this time, it is most preferable to set the energization section to 180 degrees, but if it is substantially (360/3 + 10) degrees or more, there is an effect, and if it is 150 degrees or more, there is a considerable effect.
The first supply current signal C1 and the second supply current signal C2 of the
[0099]
In the present embodiment, the first three-phase current signal F1 and the second three-phase current signal H1 forming the first phase have a phase difference of 180 degrees in electrical angle and flow in a complementary manner. It has become. Similarly, the first three-phase current signal F2 that forms the second phase and the second three-phase current signal H2 flow in a complementary manner, and the first three-phase current signal that forms the third phase. Similarly, F3 and the second three-phase current signal H3 flow complementarily. As a result, the first power amplifier and the second power amplifier of the same phase do not become energized at the same time. As a result, no short-circuit current is generated, so that current destruction and thermal destruction of the power transistor do not occur.
As described above, in this embodiment, noise or vibration and power consumption are greatly reduced by each or all of the above-described many effects, and a high-quality and high-performance disk device can be realized. In addition, various deformation | transformation are possible for the structure which exhibits such an effect. For example, the deformation command signal Af may be the same as the command signal Ad.
[0100]
In the present embodiment, the
Further, the
[0101]
The first three-phase current signals F1, F2, and F3 or the second three-phase current signals H1, H2, and H3 are switched with a temporally slope at the rising slope portion and the falling slope portion. I just need to know. As a result, the drive currents I1, I2, and I3 also smoothly switch the current path with a temporal slope at the rising slope portion and the falling slope portion. Further, it is preferable to continuously change the current value when the polarity of the drive current changes, but there is a period in which the first three-phase current signal and the second three-phase current signal in the same phase are simultaneously zero. There may be a time for the drive current of the phase to be zero. However, the energization angle width of each first NMOS power transistor is set to be larger than 120 degrees in electrical angle (preferably 150 degrees or more), and the period during which the two first NMOS power transistors are energized at the same time is set. By providing it, vibration and noise are reduced. The energization angle width of each second NMOS power transistor is made larger than 120 degrees in electrical angle (preferably 150 degrees or more), and a period in which the two second NMOS power transistors are energized simultaneously is provided. This reduces vibration and noise. At this time, it is most preferable that the energization angle width of each first NMOS power transistor is equal to or approximately equal to 180 degrees. Most preferably, the energization angle width of each second NMOS power transistor is equal to or approximately equal to 180 degrees.
[0102]
In the present embodiment, the
[0103]
In this field effect type power section current mirror circuit, the control terminal side of the field effect
For example, the
[0104]
The
[0105]
In this embodiment, the switching
[0106]
When the switching control signal W1 is “Lb”, the control pulse signals Y1, Y2, and Y3 are turned off (non-energized state), and the
[0107]
Thus, when the current detection signal Ag is smaller than the deformation command signal Af, the switching control signal W1 becomes “Lb”, and the first power amplifier is turned on. At the timing when the energization current Ig of the
[0108]
Example 2
FIGS. 15 to 17 show a disk device including a motor and a motor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 15 shows the overall configuration. In this embodiment, the
The
[0109]
FIG. 17 shows a specific configuration example of the auxiliary
[0110]
The auxiliary switching signals J4 to J9 of the auxiliary
[0111]
The
[0112]
The first synthesizer 81 of FIG. 15 is simply composed of nodal points, and adds and synthesizes the first amplified current signal F1 of the first
[0113]
The
[0114]
FIG. 19 (g) shows the waveforms of the first amplified current signals F1, F2, and F3, and FIG. 19 (h) shows the waveforms of the second amplified current signals H1, H2, and H3. FIG. 19 (i) shows the waveforms of the first combined current signals F1 + F4, F2 + F5, F3 + F6, and FIG. 19 (j) shows the waveforms of the second combined current signals H1 + H4, H2 + H5, H3 + H6.
The first composite current signal F1 + F4, F2 + F5, F3 + F6 is a first three-phase signal that smoothly changes over an angular width (electrical angle) of about 30 degrees in the rising slope portion from zero and the falling slope portion to zero. It is a current signal. Similarly, the second composite current signals H1 + H4, H2 + H5, H3 + H6 are smoothly changed over an angular width (electrical angle) of about 30 degrees at the rising slope portion from zero and the falling slope portion from zero. It is a three-phase current signal.
[0115]
The first combined current signals F1 + F4, F2 + F5, and F3 + F6 are respectively supplied to the energization control terminals of the
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
[0116]
In the present embodiment, the three-phase first combined current signal (first three-phase current signal) supplied to the energization control terminal side of the first power amplifier is at least a rising slope portion and / or a rising edge, respectively. The change was made smoothly in the downward slope, the current path switching operation by the first NMOS type power transistor was made smooth, and a smoothly changing drive current was supplied to the coil. At this time, by including the first auxiliary current signal in the first composite current signal, the on-resistance of the first NMOS power transistor that predominantly forms the current path is reduced, and the power loss is reduced. Also, the energization control terminal side of the first power amplifier is turned on / off by the control pulse signals Y1, Y2, Y3 of the switching controller, and the first NMOS type power transistor is switched at a high frequency to greatly reduce the power loss. Reduced.
[0117]
Similarly, a three-phase second composite current signal (second three-phase current signal) supplied to the energization control terminal side of the second power amplifier is at least a rising slope and / or a falling slope, respectively. The part was changed smoothly, the current path switching operation by the second NMOS type power transistor was made smooth, and a smoothly changing drive current was supplied to the coil. At this time, by including the second auxiliary current signal in the second combined current signal, the on-resistance of the second NMOS power transistor that predominantly forms the current path is reduced, and the power loss is reduced.
As a result, the power loss of the first NMOS power transistor of the first power amplifier and the second NMOS power transistor of the second power amplifier can be greatly reduced, and the power efficiency of the motor is greatly improved. Further, the pulsation of the drive current to the coil can be reduced, and vibration and noise can be greatly reduced.
[0118]
In the specific configuration of the above-described embodiment, the energization width of the first composite current signal is set to 180 degrees or approximately 180 degrees, and the energization width of the first auxiliary current signal is set to 120 degrees or approximately 120 degrees. As a result, the first combined current signal smoothly changes the angular width of 30 degrees or substantially 30 degrees in the rising slope portion and smoothly changes the angular width of 30 degrees or substantially 30 degrees in the falling slope portion. As a result, a smooth current path switching operation and a reduction in power loss due to the on-resistance of the first NMOS power transistor were realized at the same time. Further, the three-phase first auxiliary current signals F4, F5, and F6 are sequentially switched and supplied, and any one of the first auxiliary current signals is supplied. Also, two or more first auxiliary current signals are prevented from flowing in the same period.
[0119]
In addition, the energization width of the second combined current signal is set to 180 degrees or approximately 180 degrees, and the energization width of the second auxiliary current signal is set to 120 degrees or approximately 120 degrees. As a result, the second combined current signal smoothly changes the angular width of 30 degrees or substantially 30 degrees in the rising slope portion and smoothly changes the angular width of 30 degrees or substantially 30 degrees in the falling slope portion. As a result, a smooth current path switching operation and a reduction in power loss due to the on-resistance of the second NMOS power transistor were simultaneously realized. In addition, the three-phase second auxiliary current signals H4, H5, and H6 are sequentially switched and supplied, and any one second auxiliary current signal is supplied. In addition, two or more second auxiliary current signals are prevented from flowing in the same period.
[0120]
However, these angular widths can be changed as appropriate. The angular width of the first combined current signal and the second combined current signal may be 150 degrees, for example. Also, the angular width of the first auxiliary current signal and the second auxiliary current signal can be different from 120 degrees.
Further, in this embodiment, various advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.
[0121]
Example 3
FIGS. 20 and 21 show a disk device including a motor according to a third embodiment of the present invention and a motor. FIG. 20 shows the overall configuration. In this embodiment, the output current signal of the
[0122]
In FIG. 20, in the
[0123]
In the
[0124]
FIG. 21 shows a
[0125]
A
[0126]
The NMOS
[0127]
When the
Other configurations and operations are the same as those in the second embodiment or the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
[0128]
In this embodiment, each of the three-phase first amplified current signals (first three-phase current signals) supplied to the first terminal on the energization control terminal side of the first power amplifier is at least a rising slope portion. In addition, the current path switching operation by the first NMOS type power transistor is made smooth by changing smoothly at the falling slope portion, and a smoothly changing drive current is supplied to the coil. In addition, the first auxiliary current signal is supplied to the second terminal on the energization control terminal side of the first power amplifier so as to reduce the on-resistance of the first NMOS power transistor that predominantly forms the current path. did. Here, the first NMOS power transistor that predominantly forms a current path means a power transistor that supplies the largest drive current among the three first NMOS power transistors. Further, the control pulse signal of the switching controller is supplied to the third terminal on the energization control terminal side of the first power amplifier, so that the first NMOS power transistor is turned on / off at high frequency.
[0129]
Similarly, a three-phase second amplified current signal (second three-phase current signal) supplied to the second terminal on the energization control terminal side of the second power amplifier is set to at least a rising slope portion and / or Alternatively, the change is made smoothly at the falling slope portion, the switching operation of the current path by the second NMOS type power transistor is made smooth, and a smoothly changing drive current is supplied to the coil. In addition, the second auxiliary current signal is supplied to the second terminal on the energization control terminal side of the second power amplifier so as to reduce the on-resistance of the second NMOS power transistor that predominantly forms the current path. did. Here, the second NMOS power transistor that predominantly forms a current path means a power transistor that supplies the largest driving current among the three second NMOS power transistors.
Further, in this embodiment, various advantages similar to those of the above-described embodiment can be obtained.
[0130]
In the present embodiment, the
[0131]
The first terminal on the energization control terminal side of the
[0132]
Example 4
FIG. 23 and FIG. 24 show a disk device including a motor according to a fourth embodiment of the present invention and a motor. FIG. 23 shows the overall configuration. The present embodiment is the same as the third embodiment described above, except that the first NMOS power transistor of the first power amplifier and the second NMOS power transistor of the second power amplifier are switched on and off by a high-frequency switching operation. A
[0133]
The switching
[0134]
FIG. 24 shows a specific configuration of the switching
[0135]
When the switching control signal W1 is “Lb”, the
[0136]
When the holding output signal Wq of the
[0137]
In order to supply a sufficient driving current to the
[0138]
Further, due to the inductance action of the
[0139]
In this example, as the moving
[0140]
Next, an operation when the rising edge of the comparison output signal Cr does not occur before the rising edge of the trigger pulse signal Dp arrives will be described. While the rising edge of the comparison output signal Cr does not occur, the hold output signal Wq continues to be in the “Lb” state. The OR
[0141]
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment described above, and a detailed description thereof will be omitted.
In this embodiment, since the first NMOS power transistor of the first power amplifier and the second NMOS power transistor of the second power amplifier are operated for high frequency switching, the power loss in these power transistors is greatly increased. Reduced to At this time, since the first power amplifier and the second power amplifier are simultaneously turned on / off in response to a single switching control signal W1, a configuration for performing a high-frequency switching operation or a configuration for controlling a drive current to the coil is extremely important. Easy to do.
[0142]
In addition, the switching
Further, in this embodiment, various advantages similar to those of the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment can be obtained.
[0143]
Example 5
27 to 31 show a disk device and a motor that are configured to include a motor according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 27 shows the overall configuration. In the fifth embodiment, the
[0144]
In FIG. 27, in the
[0145]
The
In FIG. 27, in the
[0146]
FIG. 31 shows a
[0147]
A
[0148]
27 generates second amplified current signals H1, H2, and H3 obtained by current amplification of the first distributed current signals G1, G2, and G3. The second amplified current signals H1, H2, and H3 are respectively supplied to the first terminals on the energization control terminal side of the
FIG. 30 shows a specific configuration of the second
[0149]
The switching
[0150]
When the selection switch signal Sf of the
[0151]
When the selection switch signal Sf of the
[0152]
The selection switch signal Sf of the
[0153]
As a result, the selection switch signal Sf of the
That is, by setting the setting signal Sg to a predetermined polarity, the power amplifier on the side that performs the switching operation of the current path is selectively selected from the three first power amplifiers and the three second power amplifiers. High frequency switching operation can be performed. As a result, a reliable current path switching operation can be realized.
[0154]
By setting the setting signal Sg to the opposite polarity, the power amplifier that does not perform the current path switching operation among the three first power amplifiers and the three second power amplifiers is selectively high-frequency. Switching operation can also be performed. As a result, the number of power transistors that perform high-frequency switching operation is reduced, and the switching loss is reduced. Such a selection method using the setting signal Sg can be changed as needed.
The
[0155]
The
The waveform relationship between the first auxiliary current signals F4, F5 and F6 and the first amplified current signals F1, F2 and F3 is the same as that shown in FIGS. 19 (a) to 19 (c) and (g). is there. The waveform relationship between the second auxiliary current signals H4, H5, and H6 and the second amplified current signals H1, H2, and H3 is the same as that shown in FIGS. 19 (d) to 19 (f) and (h). It is the same.
[0156]
Further, the deformation command signal Af of the
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment described above, and a detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, the power loss of the power amplifier is small because the first power amplifier or the second power amplifier is operated to perform on / off high-frequency switching operation. Therefore, it becomes a disk device and a motor with high power efficiency. Further, the first amplified current signal and the second amplified current signal are changed in response to the deformation command signal Af, and the power loss due to the input current of the first power amplifier and the second power amplifier is also reduced. Further, by changing the peak value of the pulse-like energization current Ig supplied from the
[0157]
In this embodiment, a first NMOS power transistor is used for the first power amplifier, a second PMOS power transistor is used for the second power amplifier, and the first NMOS power transistor and the second NMOS power transistor are used. The configuration for controlling energization of the PMOS type power transistor has been greatly simplified. That is, the high voltage output device is eliminated, and a voltage source other than the
[0158]
In this embodiment, a field effect type power mirror current mirror circuit is constructed using an NMOS type power transistor and a PMOS type power transistor having nonlinear voltage amplification gain, and the first power amplifier and the second power amplifier are constructed. The variation of the current amplification factor was greatly reduced. This smoothed the switching operation of the current path. In the present embodiment, the first amplified current signal (first three-phase current signal) and the second amplified current signal (second three-phase current signal) change in response to the deformation command signal Af. Even when the command signal Ad changes, a smooth current path switching operation is always realized.
Further, in this embodiment, various advantages similar to those of the above-described embodiment can be obtained.
In the present embodiment, the
[0159]
In the present embodiment, the
[0160]
The first terminal on the energization control terminal side of the
[0161]
Example 6
FIG. 33 and FIG. 34 show a disk device including a motor according to
[0162]
33, in the
[0163]
In the
[0164]
The off-current signal Z4 of the off-operator 1000 flows out from the energization control terminal side of the
[0165]
FIG. 34 shows a specific configuration of the off operation unit 1000. The
[0166]
Other configurations and operations are the same as those in the third, second, or first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
In this embodiment, when the first power amplifier in the energized state is performing a high-frequency switching operation, the second power amplifier of the same phase is turned off by the off signal of the off-actuator, so that the drive voltage is Even when the high-frequency pulse voltage has a large amplitude, unnecessary current flow through the second power amplifier can be prevented. In particular, when the second power amplifier includes a field effect type power transistor, such unnecessary current is likely to be generated due to variations in characteristics of the field effect type power transistor, and is completely turned off by the off-operator. There is a need.
[0167]
In the above-described configuration, only the first power amplifier is operated for high frequency switching. However, the present invention is not limited to such a case, and the first power amplifier and the second power amplifier may be operated for high frequency switching. good. Further, the first power amplifier is forcibly turned off by a new off signal of the off-operator during a period when the first amplified current signal becomes zero and the first power amplifier is turned off. Also good.
Also in this embodiment, various advantages similar to those of the above-described embodiment can be obtained.
[0168]
As described above, in the disk device of the present invention, noise, vibration, and power loss can be reduced significantly or simultaneously, and a high-performance DVD device, CD device, HDD device, FDD device, or the like can be configured. For example, since the disk vibration is small, the jitter of the reproduction signal from the disk is greatly reduced, and the reproduction error rate is reduced. In recording on a disc, the variation in recording location is greatly reduced. Further, since the noise of the disc is low, noise interference does not occur in the viewing of audio / video signals reproduced from the disc. Further, since the power loss is small, the power saving of the disk device is achieved and the temperature rise of the disk is also reduced. Further, by using a recordable disc that is vulnerable to heat, the recordable disc can be reproduced or recorded stably. Thus, the disk device of the present invention greatly expands the usage of the disk. In particular, when a disc device such as a DVD device or an HDD device is configured based on the present invention, a disc on which high-quality audio / video signals are recorded at high density can be stably reproduced without noise interference. Recording and / or recording high-quality audio / video signals on a disk with high density, and a high-performance, high-quality disk device can be realized.
[0169]
Bits of the playback signal from the disk by performing CLV (Constant Line Velocity) operation or ZCLV (Zone Constant Line Velocity) operation and changing the rotation speed of the disk continuously or stepwise in response to the radial position of the head The rate can be constant or nearly constant. In the case of a recording disk, the recording density on the disk can be made constant or substantially constant by changing the rotational speed of the disk continuously or stepwise in response to the radial position of the head. Also, when changing the playback position for searching, etc., the disk vibration, noise and power consumption are small, so the rotational speed of the disk can be accelerated and decelerated in a short time, greatly increasing the disk device search time. There is also an advantage that can be shortened. It is also possible to control the number of revolutions of the disk to be constant.
[0170]
Various modifications can be made to the specific configuration of each of the embodiments described above. For example, the
[0171]
The
[0172]
The
[0173]
The
[0174]
Further, the transistor types of the
[0175]
As a result, when the switching current signal D1 is a negative-side current, a current is passed through the
[0176]
The
[0177]
Various one-chip integrated circuit technologies using a well-known semiconductor process can be used in the integration. For example, there are various one-chip integrated circuit technologies that can use a single type or a plurality of types of double diffusion MOS field effect transistors, CMOS field effect transistors, and bipolar transistors. A substrate of an integrated circuit is used by being connected to a potential (ground potential) on the negative electrode terminal side of a DC power supply, and a high density integrated circuit can be realized by a junction separation technique. However, an integrated circuit technique in which transistors and resistors are formed on one chip using a dielectric separation technique may be used. Note that the specific transistor arrangement in one chip differs depending on the design of each integrated circuit, and thus detailed description thereof is omitted.
[0178]
The power diode of the power amplifier can be formed in the integrated circuit together with the power transistor, but may be externally attached to the integrated circuit if necessary. For example, a Schottky power diode may be reversely connected in parallel with the power transistor. Further, the first amplifying unit current mirror circuit of the first current amplifier and the second amplifying unit current mirror circuit of the second current amplifier have nonlinear current amplification characteristics in which the current amplification factor increases as the current increases. You may have.
[0179]
The switching controller controls the switching operation of the power amplifier in response to the comparison result between the current detection signal and the deformation command signal (or command signal), and realizes highly accurate current control. However, the present invention is not limited to such a configuration, and various modifications are possible. For example, the switching controller may perform a switching operation of at least one of the first power amplifier and the second power amplifier in response to a single switching control signal. Further, one or both of the first power amplifier and the second power amplifier may be switched with a switching control signal having a plurality of phases. When only the three first power amplifiers are operated for high frequency switching, when only the three second power amplifiers are operated for high frequency switching, the three first power amplifiers and the three second powers are operated. When both of the amplifiers are operated with high frequency switching, the high frequency switching operations of the three first power amplifiers and the high frequency switching operation of the three second power amplifiers are switched at appropriate times. There is a way to do it. Further, the current detector may be inserted on the positive electrode terminal side of the DC power supply. Furthermore, the current detector is not limited to the method of directly detecting the supply current of the DC power supply, and various known methods can be applied. For example, a signal that responds to the energization current of the field effect type power transistor may be obtained.
[0180]
The switching operation block makes the energization current of the DC power source into a pulse, and responds to or interlocks with the output signal of the switching generation means, the moving operation of the moving body, or the switching operation of the current path of the power amplifier, and from the DC power source to the coil. The peak value of the energization current was changed. In the above-described embodiment, the current detector, the command deformer, and the switching controller are used, but various modifications can be made to the specific configuration.
Further, the auxiliary supply is not limited to the configuration for outputting the auxiliary current signal, and the auxiliary voltage signal may be supplied to the energization control terminal side of the power amplifier. With the auxiliary signal of the auxiliary supply device, the on-resistance of the field-effect power transistor of the power amplifier can be reduced, and the power loss due to the on-resistance can be reduced without hindering the smooth switching operation of the current path.
[0181]
The present invention is not limited to supplying current in both directions to the coil, and it is possible to supply current in one direction, and switching between current supply in one direction and current supply in one direction may be performed as appropriate.
Further, the first power amplifier and the second power amplifier are not limited to the configurations shown in the above-described embodiments, and various modifications are possible as long as the operation substantially conforms to the gist of the present invention is performed. . In the above-described embodiment, a power amplifier having a power part current mirror circuit using a field effect type power transistor is shown as a preferred example. However, the present invention is not limited to such a configuration. For example, an IGBT transistor (Insulated Gate bipolar Transistor) or a COMFET transistor (Conductivity modulated Field Effect Transistor) is a composite power transistor having a non-linear voltage amplification characteristic. It's being used. However, since the IGBT transistor is a composite field effect power transistor having a field effect transistor on the input side, a field effect power part current mirror circuit using the IGBT transistor can be configured. A power amplifier having current amplification characteristics can be configured.
[0182]
By supplying a current signal that smoothly changes at least at the rising slope portion and / or the falling slope portion to the energization control terminal side of such a power amplifier, the current path can be switched smoothly. As a result, the composite field effect power transistor has many disadvantages (large on-voltage and large amplification gain variation), but the present invention uses a power amplifier including the composite field effect power transistor. It is also possible to obtain the various effects shown. Therefore, the field effect power transistor of the present invention includes a composite field effect transistor having an IGBT transistor or a field effect transistor on the input side. FIG. 36 shows a configuration example of a
[0183]
In this example, the
[0184]
FIG. 37 shows another configuration example of a
Further, the
[0185]
The motor used in the disk device of the present invention can also be used as a drive motor for other various devices, and various modifications can be made to the motor configuration. For example, each phase coil may be configured by connecting a plurality of partial coils in series or in parallel. The three-phase coil is not limited to the star connection but may be a delta connection. In general, a configuration using multi-phase coils is possible. Further, the field part of the moving body is not limited to the illustrated one. In general, the field part can have a multi-pole configuration. Moreover, the field part which supplies the magnetic flux which changes with the moving operation | movement of a moving body to a coil can be used easily, and various well-known structures are possible. Furthermore, the motor of the present invention is not limited to the configuration of the moving body or the field part, and in general, a motor that supplies a smooth drive current to a plurality of phase coils can be configured.
[0186]
Various motors can be constructed based on the present invention. For example, a brushless motor, a permanent magnet field type stepping motor, a reluctance type stepping motor, a hybrid type stepping motor, and other various motors can be configured, and it goes without saying that they are included in the present invention. Moreover, various motor application apparatuses can be comprised using the motor of this invention. Furthermore, the moving body is not limited to rotational movement, and may move straight. The switching controller, current detector, distribution generator, first current amplifier, second current amplifier, and the like are not limited to the above-described configuration. Further, all or part of the functions of the switching controller and other required functions may be executed digitally by a microprocessor.
In addition, various modifications can be made without changing the gist of the present invention, and it goes without saying that they are included in the present invention.
[0187]
【The invention's effect】
In the disk device using the motor of the present invention and the motor, the power amplifier is made to perform high-frequency switching operation in response to the rotational speed of the disk, and the current path switching operation is smoothed, and smooth drive is performed with a smooth drive current. Gaining power. This makes it possible to realize a disk device and a motor that simultaneously reduce noise, vibration, and power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration in
FIG. 2 is a circuit diagram of a
FIG. 3 is a circuit diagram of a
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a
5 is a circuit diagram of first
6 is a circuit diagram of second
7 is a diagram showing a configuration of a
8 is a circuit diagram of a switching
9 is a cross-sectional view of a part of the integrated circuit in Example 1. FIG.
10 is a diagram illustrating signal waveforms of a switching signal, a first distributed current signal, a second distributed current signal, a first amplified current signal, and a second amplified current signal in
FIG. 11 is a diagram showing signal waveforms for explaining the operation of the
FIG. 12 is a diagram showing another configuration of the power amplifier in the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing another configuration of the power amplifier in the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing another configuration of the switching pulse circuit in the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an overall configuration in
16 is a circuit diagram of an
17 is a circuit diagram of an auxiliary
FIG. 18 is a diagram illustrating a signal waveform of an auxiliary switching creation unit in Example 2.
FIG. 19 is a diagram illustrating a first auxiliary current signal, a second auxiliary current signal, a first amplified current signal, a second amplified current signal, a first combined current signal, and a second combined current signal according to the second embodiment; It is a figure which shows a signal waveform.
FIG. 20 is a diagram showing an overall configuration in
FIG. 21 is a circuit diagram of a power amplifier according to a third embodiment.
FIG. 22 is a diagram showing another configuration of the power amplifier in the embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing an overall configuration in
24 is a circuit diagram of a switching
25 is a diagram illustrating an example of a signal waveform of a switching
FIG. 26 is a diagram illustrating another example of a signal waveform of the switching
FIG. 27 is a diagram showing an overall configuration in
FIG. 28 is a circuit diagram of a switching controller in the fifth embodiment.
FIG. 29 is a circuit diagram of an
30 is a circuit diagram of second
FIG. 31 is a circuit diagram of a second power amplifier according to the fifth embodiment.
FIG. 32 is a diagram showing another configuration of the second power amplifier in the embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a diagram showing an overall configuration in
FIG. 34 is a circuit diagram of an off-operation device 1000 according to the sixth embodiment.
FIG. 35 is a diagram showing another configuration of the distribution creator in the embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a diagram showing another configuration of the power amplifier according to the embodiment of the present invention.
FIG. 37 is a diagram showing another configuration of the power amplifier according to the embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a diagram for explaining a reproducing operation and a recording operation of the disk device of the present invention.
FIG. 39 is a diagram showing a configuration of a
FIG. 40 is a diagram showing a configuration of a conventional motor.
[Explanation of symbols]
1 Mobile object
1b disc
1c Playback head
1d Information processor
2,3,4 coils
11, 12, 13, 611, 612, 613 First power amplifier
15, 16, 17, 615, 616, 617, 815, 816, 817 Second power amplifier
20 Commander
21 Current detector
22,700,800 switching controller
23 Command deformer
30 Current supply
34 Changeover generator
36,1036 distribution generator
37, 1037 first distributor
38,1038 Second distributor
41, 42, 43 First current amplifier
45, 46, 47, 845, 846, 847 Second current amplifier
50 DC power supply
51 High voltage output device
81, 82, 83 First synthesizer
85, 86, 87 Second synthesizer
500,810 Auxiliary feeder
1000 off actuator
Claims (3)
前記ヘッド手段の出力信号を処理して再生情報信号を出力する情報処理手段と、
前記ディスクを直接回転駆動し、複数極の界磁磁束を発生する界磁部を取り付けられたロータと、
3相のコイルと、
直流電圧を供給する電圧供給手段と、
前記電圧供給手段の一方の出力端子側と前記3相のコイルの一つへの電流路を形成する第1のパワートランジスタをそれぞれ含む3個の第1のパワー増幅手段と、
前記電圧供給手段の他方の出力端子側と前記3相のコイルの一つへの電流路を形成する第2のパワートランジスタをそれぞれ含む3個の第2のパワー増幅手段と、
切換信号を作りだす切換作成手段と、
前記3個の第1のパワー増幅手段の動作を制御する第1の分配制御手段と、
前記3個の第2のパワー増幅手段の動作を制御する第2の分配制御手段と、
前記ディスクの回転速度に応動する指令信号を出力する指令手段と、
3個の前記第1のパワートランジスタと3個の前記第2のパワートランジスタのうちで少なくとも1個のパワートランジスタを前記指令手段の出力信号に応動して高周波スイッチング動作させるスイッチング動作手段と、を具備するディスク装置であって、
前記第1の分配制御手段は、それぞれが電気角で120度よりも大きな角度幅を有する第1の3相の信号を作り出し、前記第1の3相の信号に応動して前記3個の第1のパワー増幅手段の動作を制御する手段を含んで構成され、
前記第2の分配制御手段は、それぞれが電気角で120度よりも大きな角度幅を有する第2の3相の信号を作り出し、前記第2の3相の信号に応動して前記3個の第2のパワー増幅手段の動作を制御する手段を含んで構成され、
前記スイッチング動作手段は、前記電圧供給手段から前記3相のコイルに供給されるパルス的な通電電流に応動したパルス的な電流検出信号を得る電流検出手段と、前記電流検出手段の電流検出信号と前記指令手段の指令信号に基づく信号とを比較し、比較結果のパルス信号に応動して前記3個の第1のパワー増幅手段をパルス的に同時にオフ状態にさせるスイッチング制御手段と、を含んで構成された、ディスク装置。A head means for reproducing a signal from a disk;
Information processing means for processing the output signal of the head means and outputting a reproduction information signal;
A rotor mounted with a field portion for directly rotating the disk and generating a magnetic flux of a plurality of poles;
A three-phase coil;
Voltage supply means for supplying a DC voltage;
Three first power amplifying means each including a first power transistor forming a current path to one output terminal side of the voltage supply means and one of the three-phase coils;
Three second power amplifying means each including a second power transistor forming a current path to the other output terminal side of the voltage supply means and one of the three-phase coils;
Switching creation means for creating a switching signal;
First distribution control means for controlling operations of the three first power amplification means;
Second distribution control means for controlling the operation of the three second power amplification means;
Command means for outputting a command signal responsive to the rotational speed of the disk;
Switching operation means for causing at least one of the three first power transistors and the three second power transistors to perform a high-frequency switching operation in response to an output signal of the command means. A disk unit that
The first distribution control means generates a first three-phase signal each having an electrical angle greater than 120 degrees in electrical angle, and responds to the first three-phase signal to generate the three third phase signals. Comprising means for controlling the operation of the power amplifying means.
The second distribution control means generates a second three-phase signal each having an electrical angle greater than 120 degrees in electrical angle, and responds to the second three-phase signal to generate the three third phase signals. Comprising means for controlling the operation of the two power amplifying means,
Said switching operation means includes: a current detecting means for obtaining a pulsed current detection signal responding with the said voltage supply means to the pulse-like electric current supplied to the coil of the three-phase current detection signal of said current detecting means and Switching control means for comparing with a signal based on the command signal of the command means, and for simultaneously turning off the three first power amplification means in response to a pulse signal as a comparison result. Configured disk unit.
前記第1の分配制御手段は、立ち上がり傾斜部分と立ち下がり傾斜部分のうちの少なくとも一方の傾斜部分において電流振幅が滑らかに変化する少なくとも1つの電流信号を前記第1の3相の信号の1つとして前記少なくとも1個の第1のパワー増幅手段の通電制御端子側に供給する手段を含んで構成された、
請求項1または請求項2のいずれかに記載のディスク装置。At least one first power amplifying means of the three first power amplifying means includes a field effect type power transistor as the first power transistor,
The first distribution control means outputs at least one current signal whose current amplitude smoothly changes in at least one of the rising slope portion and the falling slope portion to one of the first three-phase signals. Including means for supplying to the energization control terminal side of the at least one first power amplification means,
3. A disk device according to claim 1 or claim 2 .
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