JP3783359B2

JP3783359B2 - モータ駆動回路

Info

Publication number: JP3783359B2
Application number: JP23526297A
Authority: JP
Inventors: 英生小幡
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: JPH1175383A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転／停止を制御するモータ駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置は、光学ピックアップを所定の位置に移動するために、粗動用の手段と微動用の手段とを備えているのが通常である。前者は、光学ピックアップを光ディスクの目標トラック付近まで大まかに高速移動（スレッド送り）させるものであり、スレッドモータと呼ばれるモータが用いられる。また、後者は、上記の光学ピックアップを目標トラックに細かくアクセスさせるためのものであり、光ディスクに照射される光ビームが目標トラックに追従するようにサーボ系により制御されるアクチュエータなどの２軸デバイスなどが用いられる。なお、２軸デバイスとは、通常は、光学ピックアップのレンズのフォーカス方向と、トラッキング方向に２つの自由度をもつものをいう。
【０００３】
上記のスレッドモータには、ブラシ付きモータまたはブラシレスモータが用いられる。ブラシ付きモータが使用されるときは、停止目標位置とされるトラックへのアクセスを２軸デバイスにより行い、スレッドモータはそれに追従するように動作される。
【０００４】
しかし、ブラシレスモータを使用する場合には、ブラシ付きモータに比べて回転の起動に時間がかかるため、上記のような動作をさせようとすると目標トラックに追従できなくなってしまう。このため、光学ピックアップは、スレッドモータによりできるだけ精度良くアクセス行い、２軸デバイスで送り位置を微調整するようにされている。
【０００５】
図５は、このようなスレッドモータを駆動するための従来のモータ駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【０００６】
なお、以下では、光ディスク装置の光学ピックアップを移動するためのスレッドモータが、図６（ａ）に示すような８極のロータ（ロータマグネット）と、図６（ｂ）に示すような２相のコイルを有するステータとが組み合わされてなる２相８極センサレスブラシレスモータである場合を例として説明する。また、以下では、コイルＬa1とコイルＬa2とからなるコイルを単にＬａといい、およびコイルＬb1とコイルＬb2とからなるコイルを単にＬｂという。
【０００７】
２相モータの２つのコイルＬａ，Ｌｂには、スイッチング回路９から回転駆動するための駆動電流がそれぞれ供給される。ここで、モータが回転しているときには、各コイルＬａ，Ｌｂの両端には、正弦波状の誘起電圧Ｅａ，Ｅｂが発生する。
【０００８】
スイッチング回路８は、回転駆動時には、誘起電圧Ｅａと誘起電圧Ｅｂとの位相差が９０度になるように、各コイルＬａ，Ｌｂに供給する駆動電流をモータの回転に応じて双方向に切換通電する。このスイッチング回路８には、モータ駆動用の電源電圧Ｖccが供給されている。
【０００９】
モータの２つのコイルＬａ，Ｌｂの両端に発生する誘起電圧Ｅａ，Ｅｂは、回転基準位置検出回路１に入力される。この回転基準位置検出回路１は、コイルＬａ，Ｌｂに対するロータの回転基準位置を示すパルス信号Ｓ１，Ｓ２を出力する。
【００１０】
図７は、図５に示すモータ駆動回路における、定常的な回転駆動時の誘起電圧Ｅａ，Ｅｂと、パルス信号Ｓ１，Ｓ２を含む各信号の関係を示している。このように、パルス信号Ｓ１，Ｓ２は、誘起電圧Ｅａ，Ｅｂと同じ周期・位相の信号である。
【００１１】
回転速度検出回路４は、パルス信号Ｓ１，Ｓ２のエッジを抜き出して生成されるパルス信号Ｓ３の間隔をカウントして、モータの回転速度データＳdataを検出する。
【００１２】
遅延タイミング回路３は、回転速度データＳdataをもとに遅延時間Ｔ１を決定し、パルス信号Ｓ３のタイミングをもとに遅延クロック信号ＤＣＫを生成する。
【００１３】
この遅延クロック信号ＤＣＫの立ち下がりは、図７に示すように、パルス信号Ｓ１，Ｓ２のエッジと同期している。ここで、遅延時間Ｔ１は、電気角にすると４５度に相当する。これにより、図６（ａ）に示したロータマグネットの基準位置とされる各磁極の境界から４５度の位置を前エッジとする９０度幅の通電信号を設定することができる。
【００１４】
また、この遅延タイミング回路３は、モータの各コイルに供給される駆動電流の切換を行うタイミングで切り替わる回転信号ＦＧを生成する。
【００１５】
遅延回路５は、遅延クロック信号ＤＣＫのタイミングに応じて、パルス信号Ｓ１，Ｓ２を電気角で４５度だけ遅延させたパルス信号Ｓ７，Ｓ８を生成する。
【００１６】
駆動切換ロジック回路７は、パルス信号Ｓ７，Ｓ８を論理処理して駆動信号Ｄ１〜Ｄ８を生成する。この駆動信号Ｄ１〜Ｄ８により、スイッチング回路９の各トランジスタＱ１〜Ｑ８がオン／オフされ、モータのコイルＬａ，Ｌｂへの切換通電が行われてモータに回転トルクが発生する。
【００１７】
駆動切換カウンタ６は、回転信号ＦＧのエッジをカウントすることにより、モータの駆動電流の切換回数をカウントする。そして、このカウンタ値が目標値である切換回数Ｍに達したときに、駆動切換ロジック回路７に出力する駆動信号Ｓ９を”Ｌ”にする。
【００１８】
なお、上記のカウンタ値の目標値Ｍは、マイクロコンピュータ等により構成されるコントローラ３０から、モータの目標回転量Ｎに応じて与えられるようにされている。
【００１９】
図８は、スイッチング回路８の具体的な構成例を示している。
【００２０】
ここに例示のスイッチング回路の構成は、前述したように２相モータを駆動するためのものである。それぞれブリッジ接続されたトランジスタＱ１〜Ｑ４，Ｑ５〜Ｑ８を、図７に示すようなタイミングで供給される駆動信号Ｄ１〜Ｄ４，Ｄ５〜Ｄ８でオン／オフすることにより、電気角９０度に相当する期間毎に各コイルＬａ，Ｌｂに交互に通電してモータを回転駆動する。
【００２１】
具体的には、図７中の期間ｔ１では、トランジスタＱ１，Ｑ４がオンにされ、コイルＬａに駆動電流が供給される。
【００２２】
次の期間ｔ２では、トランジスタＱ５、Ｑ８がオンにされ、コイルＬｂに駆動電流が供給される。この駆動電流は、期間ｔ１にコイルＬａに供給された駆動電流と同相である。
【００２３】
次の期間ｔ３では、トランジスタＱ２，Ｑ３がオンにされ、コイルＬａに駆動電流が供給される。この駆動電流は、期間ｔ１，ｔ２に各コイルに供給された駆動電流とは逆相である。
【００２４】
次の期間ｔ４では、トランジスタＱ６，Ｑ７がオンにされ、コイルＬｂに駆動電流が供給される。この駆動電流も、期間ｔ１，ｔ２に各コイルに供給された駆動電流とは逆相であり、期間ｔ３にコイルＬａに供給された駆動電流と同相である。
【００２５】
このようにして、モータのステータ側の２つのコイルＬａとＬｂとが、電気角が９０度だけずれた駆動電流によりそれぞれ駆動されて回転磁界を発生し、ロータマグネットとの間にトルクを発生する。
【００２６】
また、モータの２つのコイルＬａ，Ｌｂの両端に発生する誘起電圧Ｅａ，Ｅｂは、回転基準位置検出回路１のコンパレータ１７，１８に入力され、コイルＬａ，Ｌｂに対するロータの回転基準位置を示すパルス信号Ｓ１，Ｓ２が得られる。
【００２７】
なお、各コイルの両端に発生する誘起電圧Ｅａ，Ｅｂは、回転基準位置検出回路１のコンパレータ１７，１８にそれぞれ入力され、ゼロクロスすなわち交流の中点電位において波形整形され、コンパレータ１７，１８からパルス信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光学ディスク装置において光学ピックアップを上述したような従来のモータ駆動回路を用いて目標アクセス位置に送るような場合には、モータへの駆動電流の供給を目標位置で停止するようにされていた。
【００２９】
図９は、図５のモータ駆動回路における、駆動回転状態から惰性回転状態への駆動状態切換時の動作を示している。
【００３０】
前述したように、停止目標位置に達するために必要なモータの目標回転量をＮとするとき、駆動切換カウンタ６は、回転信号ＦＧのエッジをカウントすることにより、そのカウント数が目標回転量Ｎに相当する駆動電流の切換回数Ｍに達したときに駆動信号Ｓ９を”Ｌ”にする。これにより、各駆動信号Ｄ１〜Ｄ８が”Ｌ”にされ、モータへの駆動電流の供給が停止される。
【００３１】
しかし、モータは、駆動電流の供給を停止した後も惰性回転を続ける。図９中で、惰性回転時にもコイルＬａ，Ｌｂに対するロータの回転基準位置を示すパルス信号Ｓ１，Ｓ２が出力され続けていることは、このことを示している。なお、パルス信号Ｓ１，Ｓ２の周期が次第に長くなっているのは、モータの回転速度がしだいに低下するためである。
【００３２】
このように、モータは、停止目標位置で駆動電流の供給を停止した後も惰性回転するために、停止位置に誤差が生じてしまう。しかも、この誤差は、モータを高速回転させるほど大きくなる。
【００３３】
従って、光ディスク装置の光学ピックアップを移動させるスレッドモータを制御する場合には、光学ピックアップのアクセス時間の短縮と停止位置精度の向上を共に満足することが困難であった。すなわち、スレッドモータを高速回転させてアクセス時間を短縮して停止位置精度を犠牲にするか、スレッドモータを低速回転させて停止位置の誤差を少なくする代わりにアクセス時間を犠牲するか、のいずれかを選ばなければならなかった。
【００３４】
本発明は、このような問題を解決するために行われたものであり、モータを高速回転させても停止位置精度を確保できるモータ駆動回路を提供することを目的としている。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係るモータ駆動回路は、モータの回転／停止を制御するモータ駆動回路において、モータに駆動電流を供給する駆動電源回路と、上記モータの回転量を検出する回転量検出回路と、上記モータの回転量が、目標回転量ＮよりＫ回転前の所定の回転量（Ｎ−Ｋ）に達したときに上記モータをブレーキ駆動状態に切り換えるための駆動切換信号を発生する切換制御部と、上記駆動切換信号に応じて上記モータをブレーキ駆動制御するブレーキ制御回路とを備え、上記Ｋは、上記モータの平均回転速度または最高回転速度に応じて設定されると共に、上記駆動電源回路に供給される電源電圧に応じて適応的に変化させることを特徴としている。
【００３６】
上記のモータ駆動回路によれば、高速で回転させても停止位置精度を確保できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るモータ駆動回路の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図１は、本発明に係るモータ駆動回路の主要部の構成を示すブロック図である。
【００３９】
なお、図１では、前記図５に示した従来のモータ駆動回路の各部と共通の部分には同一の符合を付して詳細な説明は省略し、本発明に係るモータ駆動回路の特徴である部分について主に説明する。
【００４０】
このモータ駆動回路の基本的な構成は、図５に示したモータ駆動回路と同様であるが、停止目標位置を与えるモータの目標回転量ＮよりもＫ回転だけ手前でブレーキ動作を開始するようにされている点が異なっている。
【００４１】
具体的には、駆動切換ロジック回路７とスイッチング回路８の間にブレーキロジック回路１９が設けられており、また、駆動切換カウンタ１６が駆動信号Ｓ９とブレーキ信号Ｓ１０とをブレーキロジック回路１９に出力するようにされている。
【００４２】
また、モータ駆動電流を供給する電源の電圧Ｖccを測定するための電源電圧測定回路２０が設けられている点も異なっている。この電源電圧測定回路２０については後述する。
【００４３】
駆動切換カウンタ１６は、カウンタ１６ａと切換制御部１６ｂを備えて構成されている。
【００４４】
カウンタ１６ａは、図５に示した従来のモータ駆動回路における駆動切換カウンタ６に相当する部分であり、回転信号ＦＧのエッジをカウントすることにより、駆動電流の切換回数をカウントしている。そして、そのカウンタ値、すなわち駆動電流の切換回数が目標値Ｍに達したときに、駆動切換ロジック回路７に出力する駆動信号Ｓ９を”Ｌ”にする。
【００４５】
また、切換制御部１６ｂは、マイクロコンピュータ等により構成されるコントローラ３０からの目標値Ｍと、電源電圧測定回路２０からのＪ値とに基づいて、カウンタ値が（Ｍ−Ｊ）になったときにブレーキ信号Ｓ１０をブレーキロジック回路１９に出力する。
【００４６】
電源電圧測定回路２０は、スイッチング電源回路８を介してモータに駆動電流を供給するための電源の電圧Ｖccを検出する電源電圧検出部２０ａと、検出された電源電圧に応じて上記のＪ値を決定して駆動切換カウンタ１６に出力するＪ値出力部を備えている。
【００４７】
ここでは、電源として電池３１が用いられており、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバータなどの昇圧手段を用いない場合にはその電圧は次第に低下する。この場合には、モータの回転数も次第に低下するため、駆動電源の供給を停止してからモータが惰性で回転する量が変化する。つまり、電源電圧の変化に伴って、目標停止位置からの停止位置の誤差が変化することになる。
【００４８】
このため、電源電圧検出部２０ａにより検出される電源電圧に応じて、Ｊ値出力部が上記のＪ値を最適に設定して、モータの目標回転量の手前でブレーキ動作を開始するタイミングを適応的に変化させることにより、モータの停止位置精度を保つことができる。
【００４９】
図２は、ブレーキロジック回路１９の構成例を示している。
【００５０】
スレッド送り開始時には、ブレーキ信号Ｓ１０が”Ｌ”なので、駆動切換ロジック回路７からの通常の各駆動信号Ｄ１〜Ｄ８が、そのままブレーキロジック回路１９からの各駆動信号Ｄ１’〜Ｄ８’として出力される。つまり、この間の駆動状態は、前述した通常の回転駆動状態と全く同じである。
【００５１】
そして、ブレーキ動作を開始するタイミングが駆動切換を停止するＫ回転前であるとすると、駆動切換カウンタ１６のカウンタ１６ａのカウンタ値が、この回転量（Ｎ−Ｋ）回転に相当するカウンタ値（Ｍ−Ｊ）を越えてＭに達するまでの期間は、ブレーキ信号Ｓ１０が”Ｈ”にされる。このときには回転許可信号Ｓ１１も”Ｈ”であるので、ＡＮＤゲート２９から出力される各セレクタ２１〜２８へのセレクト信号ＳＥＬが”Ｈ”になる。
【００５２】
各セレクタ２１〜２８は、セレクト信号ＳＥＬが”Ｈ”のときには、Ｈ側に入力される駆動信号を選択する。たとえは、セレクタ２１は、セレクト信号ＳＥＬが”Ｌ”であるときには駆動信号Ｄ１を選択し、セレクト信号ＳＥＬが”Ｈ”であるときには駆動信号Ｄ３を選択する。他の各セレクタの動作についても同様である。これにより、スイッチング回路８によりモータの２つのコイルＬａ，Ｌｂに供給される駆動電流の位相差が、９０度から−９０度に反転されてブレーキ駆動状態に切り換えられる。
【００５３】
このようにしてモータにブレーキがかかり、駆動切換カウンタ値がＭに達するときには、モータの回転スピードが従来の場合よりも充分遅くなっているので、駆動電流の供給を停止した後の惰性回転量が少なくなり、停止位置誤差を小さくすることができる。
【００５４】
上述したように、本発明に係るモータ駆動回路は、スレッド送りの停止目標位置を与えるモータの目標回転量をＮとするとき、駆動切換カウンタ１６のカウンタ値が（Ｍ−Ｊ）になった時点で、通常の駆動回転状態からブレーキ駆動状態に切り換える。
【００５５】
図３は、この駆動状態の切換時の各信号の変化を示している。
【００５６】
このように、ブレーキ信号Ｓ１０と回転許可信号Ｓ１１とがともに”Ｈ”になると、モータのコイルＬａに供給される駆動信号を生成するための駆動信号Ｄ１’〜Ｄ４’と、コイルＬｂに供給される駆動信号を生成するための駆動信号Ｄ５’〜Ｄ８’とのタイミングが逆転され、コイルＬａの駆動電流とコイルＬｂの駆動電流との位相差が、電気角９０度から−９０度に変化する。すなわち、ブレーキ駆動状態では、各コイルに供給される駆動電流の位相差が、通常駆動回転状態に対して１８０度反転される。これにより、モータがブレーキ動作を行い、回転速度が低下する。図３で、ブレーキ駆動回転状態でパルス間隔が次第に拡がっているのは、モータの回転速度が低下しているためである。
【００５７】
そして、駆動切換カウンタ値がＭに達したきに、従来のモータ駆動回路と同様に駆動信号Ｓ９を”Ｌ”にして、各駆動信号Ｄ１〜Ｄ８を”Ｌ”にすれば、モータの回転速度が十分に低下しているので速やかに停止させることができる。
【００５８】
なお、図３では、モータの２つのコイルの両端の電圧Ｅａ，Ｅｂは、回転による正弦波状の誘起電圧に駆動電圧波形を重ねて表示している。
【００５９】
また、上述した本発明に係るモータ駆動回路は、モータ停止時にブレーキがかかりすぎて逆回転するのを防ぐために、エッジ信号Ｓ３からモータの回転速度を測定する回転速度検出回路４を備えている。この回転速度検出手段４は、モータの回転速度がある値より低くなったときには、回転許可信号Ｓ１１を”Ｌ”にして、通常回転駆動に切り換える。
【００６０】
図４は、このときの回転許可信号Ｓ１１の変化の様子を示している。
【００６１】
次に、本発明に係るモータ駆動回路における、上記のブレーキ動作を開始するタイミングの設定についてさらに説明する。
【００６２】
モータの目標回転量ＮのＫ回転前にブレーキ動作を開始することにより、停止位置の誤差を最小にするために設定される上記のカウンタ値Ｊは、前述したようにモータの回転速度に依存する。このためには、上記のＪの値を、モータの回転速度に応じて変化するようにすればよい。
【００６３】
上述した本発明に係るモータ駆動回路は、電源電圧を測定する電源電圧測定回路２０を備えており、測定された電源電圧Ｖccに応じて上記Ｊの値を設定するようにしている。これは、一般に、モータの平均回転速度あるいは最高回転速度は、モータを駆動するための電源電圧に比例することを利用している。
【００６４】
このようにすれば、電源電圧が変動してもブレーキ動作の開始時期を最適に設定することができるため、電源電圧の変化が大きくモータの定常回転速度が変化しやすい電池駆動の機器などに特に好適である。
【００６５】
なお、以上説明した実施の形態では、２相８極センサレスブラシレスモータである場合を例としたが、本発明に係るモータ駆動回路が適用されるモータはこれに限られるものではない。
【００６６】
また、本発明に係るモータ駆動回路は、以上説明したように光ディスク装置のスレッドモータ用として好適なものであるが、他の用途にも広く適用可能であることはもちろんである。
【００６７】
【発明の効果】
本発明のモータ駆動回路によれば、モータの回転量が目標回転量に達する前にブレーキ動作を行うようにして、駆動電流を停止してからモータが惰性で回転する量を少なくしたため、高速で送り動作を行うことができ、しかもアクセス精度も確保することができる。
【００６８】
さらに、本発明のモータ駆動回路は、例えば電源電圧などに応じてブレーキ動作を開始するタイミングを適応的に設定するようにしたたため、アクセス精度を最適に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータ駆動回路の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】ブレーキロジック回路の構成例を示す図である。
【図３】本発明に係るモータ駆動回路におけるモータ停止時の動作を説明するための図である。
【図４】本発明に係るモータ駆動回路において、モータ停止時にブレーキがかかりすぎるのを防ぐための動作について説明するための図である。
【図５】従来のモータ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図６】２相８極モータについて説明するための図である。
【図７】従来のモータ駆動回路における各信号のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図８】スイッチング回路の具体的な構成例を示す図である。
【図９】従来のモータ駆動回路における駆動切換時の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１回転基準位置検出回路、３遅延タイミング回路、４回転速度検出回路、５遅延回路、６，１６駆動切換カウンタ、１６ａカウンタ、１６ｂ駆動制御部、７駆動切換ロジック回路、８スイッチング回路、１９ブレーキロジック回路、２０電源電圧測定回路、３０コントローラ、３１電池、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３パルス信号、Ｓ９駆動信号、Ｓ１０ブレーキ信号、Ｓ１１回転許可信号、Ｓdata 回転速度データ、Ｄ１〜Ｄ８，Ｄ１’〜Ｄ８’ 駆動信号、Ｌａ，Ｌｂコイル、Ｅａ，Ｅｂ誘起電圧、Ｖｃｃ電源電圧

Claims

モータの回転／停止を制御するモータ駆動回路において、
モータに駆動電流を供給する駆動電源回路と、
上記モータの回転量を検出する回転量検出回路と、
上記モータの回転量が、目標回転量ＮよりＫ回転前の所定の回転量（Ｎ−Ｋ）に達したときに上記モータをブレーキ駆動状態に切り換えるための駆動切換信号を発生する切換制御部と、
上記駆動切換信号に応じて上記モータをブレーキ駆動制御するブレーキ制御回路とを備え、
上記Ｋは、上記モータの平均回転速度または最高回転速度に応じて設定されると共に、上記駆動電源回路に供給される電源電圧に応じて適応的に変化させる
ことを特徴とするモータ駆動回路。
上記モータの回転速度を検出する回転速度検出回路を備え、検出される回転速度に応じて上記Ｋを変化させることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動回路。
上記モータの回転速度を検出する回転速度検出回路を備え、検出される回転速度が所定の値以下であるときには、上記駆動切換回路は上記駆動切換を中止することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動回路。
上記モータはブラシレスモータであることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動回路。