JP4010912B2 - モータ駆動制御回路及びモータ駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置センサレス方式のモータ駆動制御回路及びこれを備えたモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の位置センサレス方式のモータ駆動制御回路におけるモータ起動方法としては、ロータ位置に無関係な予め定められたシーケンスでモータを強制的に振動させる方法（以下、「方法I」という）や、電流検出抵抗を設けてモータ起動前にモータのステータコイルに電流パルスを与えその通電状態を電流検出抵抗によって検出し、その検出結果に基づいて正転方向に始動できる起動論理を決定する方法（以下、「方法II」という）等があった。
【０００３】
上記方法IIによってモータを起動する位置センサレス方式のモータ駆動装置の一構成例を図１１に示す。ドライブ部１は駆動電圧ＶDを三相の電圧に変換して三相ブラシレスモータ２（以下、モータ２という）に出力する。電流検出抵抗Ｒ５はドライブ部１の通電状態を検出する。モータ駆動制御回路３’は、モータ起動前に電流検出抵抗Ｒ５を流れる電流値を検出し、その検出値に基づいて正転方向に始動できる起動論理を決定し、その起動論理から生成したドライブ信号によってドライブ部１を制御する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２６８７９１号公報 （段落番号００５６−００６１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法Iでは、ロータ位置に無関係な起動論理によって生成される三相の電圧をモータに印加するのでモータが正転方向に始動するとは限らないという問題があった。また、上記方法IIでは、電流検出抵抗で電力損失が発生してしまうという問題があった。従って、ＭＤ装置のように、携帯機器で、ディスクの回転と停止を繰り返すような装置に適したモータ駆動装置はなかった。
【０００６】
なお、特許文献１で開示されているモータ駆動装置では、フローティング状態にあるコイルにおけるゼロ交差電圧をモニタすることによりロータ位置が検出されるが、この検出方法ではモータが回転していなければロータ位置を検出することができないため、同期外れ後の再同期の際にロータ位置を検出することはできてもモータ起動前のロータ位置を検出することはできなかった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、起動特性が安定していてかつ電力損失が少ないモータ駆動制御回路、該モータ駆動制御回路を用いたモータ駆動装置、及び該モータ駆動装置を用いた電気機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動制御回路においては、モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部をドライブ信号によって制御するモータ駆動制御回路であって、前記モータを回転させる前に、前記モータが回転しないようなロータ位置検出用駆動電流を前記ステータコイルに供給するように前記ドライバ部を制御するロータ位置検出用ドライブ信号をモータ起動前に前記ドライバ部に出力する回路と、前記ロータ位置検出用駆動電流が流れたときの前記ステータコイルの中点電圧を入力し、前記ステータコイルの中点電圧に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する検出回路と、を備え、前記ロータ位置検出用駆動電流が、前記モータのロータ位置の電気角が０°から３６０°までの範囲において前記ステータコイルの中点電圧が第１のピークと前記第１のピークより大きい第２のピークとを有するように前記モータのロータ位置に応じて前記ステータコイルの中点電圧が変動するように、前記ロータ位置検出用駆動電流の周期に比べて短い周期の電流パルスを含み、前記検出回路が、それぞれの一端に前記モータと前記ドライバ部との各接続ノードの電圧が一つずつ割り当てられて入力され、それぞれの他端が共通接続される複数の抵抗と、該抵抗の他端の電圧を前記ロータ位置検出用ドライブ信号に応じたレベルにシフトする検出レベルを生成し、前記検出レベルを前記第１のピークより大きく前記第２のピークより小さくする検出レベル生成回路と、前記検出レベルと前記ステータコイルの中点電圧とを比較するコンパレータと、を備え、前記コンパレータの出力に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する構成とする。
【００１０】
また、本発明に係るモータ駆動装置においては、モータと、該モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部と、該ドライバ部をドライブ信号によって制御する上記構成のモータ駆動制御回路と、を備える構成とする。
【００１１】
また、本発明に係るモータ駆動装置においては、上記構成のモータ駆動装置と、該モータ駆動装置によって駆動される回転体と、を備える構成とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係るモータ駆動装置の構成を図１に示す。なお、図１１と同一の部分には同一の符号を付す。図１の３相モータの駆動装置は、ドライブ部１と、モータ２と、モータ駆動制御回路３とによって構成される。
【００１３】
ドライバ部１は、３相駆動回路であり、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であるパワートランジスタＱ１〜Ｑ６によって構成される。パワートランジスタＱ１〜Ｑ３のドレインは共通接続され、駆動電圧ＶDが印加される端子に接続される。パワートランジスタＱ１のソースがパワートランジスタＱ４のドレインに、パワートランジスタＱ２のソースがパワートランジスタＱ５のドレインに、パワートランジスタＱ３のソースがパワートランジスタＱ６のドレインに、それぞれ接続される。そして、パワートランジスタＱ４〜Ｑ６のソースは共通接続され、グランドに接続される。
【００１４】
モータ２のステータコイルＬｕの一端がパワートランジスタＱ１とパワートランジスタＱ４との接続ノードに接続され、モータ２のステータコイルＬｖの一端がパワートランジスタＱ２とパワートランジスタＱ５との接続ノードに接続され、モータ２のステータコイルＬｗの一端がパワートランジスタＱ３とパワートランジスタＱ６との接続ノードに接続される。また、モータ２のステータコイルＬｕ、Ｌｖ、及びＬｗの他端が共通接続される。
【００１５】
モータ駆動制御回路３が、ドライブ部１とモータ２との各接続ノードと、モータ２のステータコイルＬｕ、Ｌｖ、及びＬｗの他端（共通接続点）と、ドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6が出力される端子を介してドライブ部１内のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲートとに接続される。
【００１６】
ドライブ部１は、モータ駆動制御回路３から出力されるドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6によって制御される。そして、ドライブ部１からモータ２に駆動電流が供給されモータ２が回転する。
【００１７】
次に、モータ駆動制御回路３について説明する。モータ駆動制御回路３は、パルス発生器４と、シーケンス回路５と、モードセレクタ回路６と、コイル中点変動検出コンパレータ７と、検出レベル生成回路８と、レジスタ９と、デコーダ１０と、プリセット回路１１と、逆起電圧検出コンパレータ１２と、スイッチングノイズマスク回路１３と、ドライブ波形生成回路１４とによって構成される。
【００１８】
パルス発生器４は、図示しない制御回路等から外部信号（モータ起動命令信号）を入力すると、短周期パルス信号Ｔ1（例えば５０［ｋＨｚ］のパルス信号）を所定の期間シーケンス回路５及びレジスタ９に出力する。
【００１９】
シーケンス回路５は、短周期パルス信号Ｔ1が入力されている期間のみ動作し、短周期パルス信号Ｔ1に基づいて図２のタイムチャートに示す信号Ｓ1〜Ｓ6とｔ1、ｔ2、…、ｔ6のタイミングを知らせる期間切替タイミング信号Ｔ2とを生成し、信号Ｓ1〜Ｓ6及び起動信号Ｋをモードセレクタ回路６に出力する。
【００２０】
信号Ｓ1〜Ｓ6は、モータが動き出さない十分短い時間のみ出力される。本実施形態では、ｔ0〜ｔ1の期間、ｔ1〜ｔ2の期間、…、ｔ5〜ｔ6の期間をそれぞれ６００［μｓ］にしている。信号Ｓ1〜Ｓ6はそれぞれ、Ｈｉｇｈレベル区間と、Ｌｏｗレベル区間と、短周期パルス信号Ｔ1と同一波形になるパルス区間とを有している。例えば信号Ｓ1では、ｔ0〜ｔ2区間がＬｏｗレベル区間、ｔ2〜ｔ3区間がＨｉｇｈレベル区間、ｔ3〜ｔ4区間がパルス区間、ｔ4〜ｔ5区間がＨｉｇｈレベル区間、ｔ5〜ｔ6区間がＬｏｗレベル区間になっている。
【００２１】
モードセレクタ回路６は、起動信号Ｋを入力している間はロータ位置検出モードになり、信号Ｓ1〜Ｓ6を選択し、ドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6としてドライブ部１に出力し、ドライブ部１内のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフ制御する。具体的には、ｔ0〜ｔ1の期間ではパワートランジスタＱ１、Ｑ５、Ｑ６がオフになり、パワートランジスタＱ２、Ｑ３がオンになり、パワートランジスタＱ４がスイッチング動作をし、ｔ1〜ｔ2の期間ではパワートランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ６がオフになり、パワートランジスタＱ４、Ｑ５がオンになり、パワートランジスタＱ３がスイッチング動作を行う。また、ｔ2〜ｔ3の期間ではパワートランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６がオフになり、パワートランジスタＱ１、Ｑ３がオンになり、パワートランジスタＱ５がスイッチング動作を行う。同様に、ｔ3〜ｔ4の期間ではパワートランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４がオフになり、パワートランジスタＱ５、Ｑ６がオンになり、パワートランジスタＱ１がスイッチング動作をし、ｔ4〜ｔ5の期間ではパワートランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ５がオフになり、パワートランジスタＱ１、Ｑ２がオンになり、パワートランジスタＱ６がスイッチング動作をし、ｔ5〜ｔ6区間ではパワートランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５がオフになり、パワートランジスタＱ４、Ｑ６がオンになり、パワートランジスタＱ２がスイッチング動作をする。したがって、ｔ0〜ｔ6の期間においてドライブ部１とモータとの各接続ノードの電圧であるモータ電圧ＶUOUT、ＶVOUT、ＶWOUTは図３のタイムチャートに示す波形となる。これにより、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのいずれかに短周期パルス信号Ｔ1と同一周期である短周期の電流パルスが供給される。
【００２２】
モータ２のロータに設置されるマグネットが形成する磁界によりステータコイルのインピーダンスが変化するので、ロータ位置によってステータコイルのインピーダンスが変化する。したがって、ステータコイルに短周期の電流パルスが供給されると、ステータコイルの中点電圧ＣＴはロータ位置に応じて変動する。なお、ステータコイルに供給する電流パルスを短周期にするのは、ステータコイルのインピーダンスを大きくして、ステータコイルの中点電圧ＣＴの変動幅を大きくするためである。
【００２３】
コイル中点変動検出コンパレータ７は、ステータコイルの中点電圧ＣＴと検出レベル信号生成回路８から出力される検出レベルとを比較し、その差信号Ｃｏをレジスタ９に出力する。
【００２４】
検出レベル信号生成回路８は、モータ電圧ＶUOUT、ＶVOUT、及びＶWOUTとシーケンス回路５から出力される期間切替タイミング信号Ｔ2とを入力し、各期間（ｔ0〜ｔ1の期間、ｔ1〜ｔ2の期間、…、ｔ5〜ｔ6の期間）に応じた検出レベルを生成する。なお、短周期電流パルスの供給回数、短周期電流パルスの周波数、及び検出レベルは、モータ２に合わせて設定される。
【００２５】
レジスタ９は、短周期パルス信号Ｔ1を入力し、短周期パルス信号Ｔ1の立ち下がりエッジ毎に差信号Ｃｏをラッチしている。また、レジスタ９は、期間切替タイミング信号Ｔ2を入力し、ｔ1のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ1に格納し、ｔ2のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ2に格納し、ｔ3のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ3に格納し、ｔ4のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ4に格納し、ｔ5のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ5に格納し、ｔ6のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ6に格納する。そして、レジスタ９は、レジスタ値Ｒ1〜Ｒ6をデコーダ１０に出力する。なお、Ｈｉｇｈレベルの差信号Ｃｏを格納する場合レジスタ値は「１」となり、Ｌｏｗレベルの差信号Ｃｏを格納する場合レジスタ値は「０」となる。
【００２６】
本実施形態の場合、レジスタ値Ｒ1〜Ｒ6とモータ起動前のロータ位置との関係は図４に示すようになる。なお、図４中のロータ位置１、２、…、１２は、それぞれ電気角０°〜３０°の範囲、電気角３０°〜６０°の範囲、…、電気角３３０°〜３６０°の範囲である。デコーダ１０は、図４に示したレジスタ値Ｒ1〜Ｒ6とモータ起動前のロータ位置との関係を予め記憶しており、レジスタ９から出力されるレジスタ値Ｒ1〜Ｒ6に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する。また、デコーダ１０は、図５に示すロータ位置毎の起動論理を予め記憶しており、検出したモータ起動前のロータ位置に対応する起動論理Ｙ1〜Ｙ3をプリセット回路１１に送出する。なお、図５中のロータ位置１、２、…、１２は図４と同一であり、「Ｈ」はモータ電圧をＨｉｇｈレベル（＝電圧ＶD）区間、「Ｍ」はモータ電圧をハイインピーダンス区間、「Ｌ」はモータ電圧をＬｏｗレベル（＝グランド電位）区間にすることを意味しており、起動論理Ｙ1はモータ電圧ＶUOUTの起動論理であり、起動論理Ｙ2はモータ電圧ＶVOUTの起動論理であり、起動論理Ｙ3はモータ電圧ＶWOUTの起動論理である。
【００２７】
シーケンス回路５はシーケンスが完了するとプリセット回路１１にプリセット信号ＰＲを出力する。プリセット回路１１は、プリセット信号ＰＲを入力すると起動論理Ｙ1〜Ｙ3をドライブ波形生成回路１４に送出する。
【００２８】
ドライブ波形生成回路１４は、起動論理Ｙ1〜Ｙ3に応じて信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６を生成し、モードセレクタ回路６に送出する。モードセレクタ回路６は、シーケンス回路５からセレクト信号Ｋが出力されなくなると、センサレス駆動モードになり、信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６を選択し、信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６をドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6としてドライブ部１に出力する。
【００２９】
このように動作することによって、モータが確実に正転方向に起動する。そして、モータ起動後は逆起電圧検出コンパレータ１２が、モータ電圧ＶUOUT、ＶVOUT、及びＶWOUTとステータコイルの中点電圧ＣＴとからフローティング状態にあるステータコイルに発生する逆起電圧を検出し、この逆起電圧の検出信号をスイッチングノイズマスク回路１３に出力する。スイッチングノイズマスク回路１３は、逆起電圧の検出信号を入力し、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６のスイッチングによって発生するスイッチングノイズを除去した後ドライブ波形生成回路１４に出力する。ドライブ波形生成回路１４は、既に逆起電圧の検出信号からモータ回転中のロータ位置を検出しており、そのロータ位置に応じて信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６を生成する。このとき、モードセレクタ回路６はセンサレス駆動モードであるので、信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６がドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6としてモードセレクタ回路５からドライブ部１に出力される。
【００３０】
続いて、コイル中点変動検出コンパレータ７及び検出レベル生成回路８の一構成例を図６に示す。抵抗Ｒ１の一端にモータ電圧ＶUOUTが入力され、抵抗Ｒ２の一端にモータ電圧ＶVOUTが入力され、抵抗Ｒ３の一端にモータ電圧ＶWOUTが入力される。抵抗Ｒ１〜Ｒ３の他端は、共通接続され、差動アンプ１５の非反転入力端子に接続される。差動アンプ１５の出力端子及び反転入力端子が抵抗Ｒ４の一端に接続される。定電圧ＶCCが印加される端子が定電流源１６を介して抵抗Ｒ４の他端及びコンパレータ１８の反転入力端子に接続され、更に定電流源１７を介してグランドに接続される。コンパレータ１８の非反転入力端子にステータコイルの中点電圧ＣＴが入力される。コンパレータ１８は差信号Ｃｏを出力する。
【００３１】
このような構成の回路は以下のように動作する。抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、モータ電圧ＶUOUT、ＶUOUT、及びＶWOUTから仮想中点電圧を生成する。差動アンプ１５は、仮想中点電圧をバッファする。
【００３２】
抵抗Ｒ４、定電流源１６、及び定電流源１７は仮想中点電圧にオフセットを持たせた検出レベルを生成する。定電流源１６と定電流源１７は、期間切替タイミング信号Ｔ2に基づく信号Ｔ2’によってオン／オフ制御される。ｔ0〜ｔ1の期間、ｔ2〜ｔ3の期間、ｔ4〜ｔ5の期間においては、定電流源１６はオフになり、定電流源１７はオンになって、電流Ｉ2が抵抗Ｒ４から引き抜かれるので、仮想中点電圧がダウン方向にレベルシフトする。なお、本実施形態では、−４０［ｍＶ］レベルシフトする。また、ｔ1〜ｔ2の期間、ｔ3〜ｔ4の期間、ｔ5〜ｔ6の期間においては、定電流源１６はオンになり、定電流源１７はオフになって、電流Ｉ1が抵抗Ｒ４に供給されるので、仮想中点電圧がアップ方向にレベルシフトする。なお、本実施形態では、＋４０［ｍＶ］レベルシフトする。
【００３３】
コンパレータ１８は、図１中のコイル中点変動検出コンパレータ７に該当する。コンパレータ１８は、モータコイル中点電圧ＣＴが検出レベルより大きい場合は差信号ＣｏをＨｉｇｈレベルにし、モータコイル中点電圧ＣＴが検出レベルより大きくない場合は差信号ＣｏをＬｏｗレベルにする。
【００３４】
パルス発生器４が出力する短周期パルス信号Ｔ1及び図６に示す回路の各部電圧波形のｔ1前後におけるタイムチャートを図９に示す。なお、ＣＴ0は抵抗Ｒ１〜Ｒ３の接続ノードにおける電圧すなわち仮想中点電圧であり、ＬＶはコンパレータ１８の反転出力端子に入力される電圧すなわち仮想中点電圧をレベルシフトさせたものである。また、図９（ａ）はモータ起動前のロータ位置が９（電気角２４０°〜２７０°）である場合の電圧波形を示しており、図９（ｂ）はモータ起動前のロータ位置が１（電気角０°〜３０°）である場合の電圧波形を示している。
【００３５】
ここで、仮想中点電圧をレベルシフトさせる理由について説明する。図３に示すｔ5〜ｔ6の期間におけるモータ電圧ＶUOUT、ＶVOUT、及びＶWOUTをモータ２に印加して短周期パルス信号Ｔ1の立ち下がりエッジ時に検出したステータコイルの中点電圧ＣＴとモータ起動前のロータ位置の電気角との関係を図８に示す。ステータコイルの中点電圧ＣＴは小さなピークを電気角４５°付近に有し、大きなピークを電気角２２５°付近に有している。検出レベルが電気角４５°付近の小さなピークより小さくなると、ロータ位置を正しく検出することができないので、検出レベルが電気角４５°付近の小さなピークより小さくなることがないようにレベルシフトを行っている。
【００３６】
なお、図６の構成に代わりに図７に示す構成にしてもよい。図７の回路は、図６の回路から差動アンプ１５及び抵抗Ｒ４を取り除き、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の接続ノードと、定電流源１６、定電流源１７、及びコンパレータ１８の接続ノードとを直接接続した構成である。
【００３７】
また、図６や図７の回路に定電流源の直列接続体をさらに２組追加し、定電流源の直列接続体それぞれの出力電流設定を変え、３組の定電流源の直列接続体から１つの定電流源を選択する選択回路を設けることによって、ｔ0〜ｔ1の期間、ｔ1〜ｔ2の期間、…、ｔ5〜ｔ6の期間毎にそれぞれ異なるレベルシフトを行うようにすることもできる。これにより、図６や図７の回路では２種類であったレベルシフトパターンを６種類にすることができる。なお、レベルシフトのパターン数は使用するモータの種類に応じて決定するとよい。
【００３８】
次に、本発明に係る電気機器の一例として図１０の光ディスク再生装置について説明する。光ピックアップ装置２２は、ミニディスク等の光ディスク２３に対してレーザー光を照射し、光ディスク２３に反射したレーザー光から信号の読み取りを行い、その読み取った信号をマイクロコンピュータ２０に送出する。
【００３９】
ドライバ回路２１はマイクロコンピュータ２０からの指令に応じて光ピックアップ装置２２を駆動する。光ピックアップ装置２２は内蔵するステッピングモータ（図示せず）によって光ディスク２３の半径方向にステップ移動され、信号を読み取るべき目的トラックに位置決めがなされる。
【００４０】
また、ドライバ回路２４はマイクロコンピュータ２０からの指令に応じてスピンドルモータ２５を駆動する。光ディスク２３はスピンドルを介してスピンドルモータ２５によって回転される。
【００４１】
そして、ドライバ回路２４及びスピンドルモータ２５に図１のモータ駆動装置を用いる。すなわち、スピンドルモータ２５にモータ２を用い、ドライバ回路２４にドライブ部１及びモータ駆動制御回路３からなる回路を用いる。図１のモータ駆動装置は逆転方向に起動することがないので、スピンドルモータ２５の起動時間が長くなることがなくなる。また、図１のモータ駆動装置は、省電力化を図ることができるので、バッテリーを電力源とするポータブル型光ディスク再生装置に用いるのに好適である。
【００４２】
尚、上述した実施例のようにモータ起動前のロータ位置を検出し、その検出結果に応じてモータを起動させることをセンシングスタートと称する。また、以上の説明ではドライブ部１とモータ駆動制御回路３とは別個のＩＣとする実施例のみを示したが、ドライブ部１とモータ駆動制御回路３とを１つのＩＣとする構成にしても構わない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、モータ駆動制御回路が、モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部をドライブ信号によって制御するモータ駆動制御回路であって、前記モータを回転させる前に前記モータのロータ位置に応じて前記ステータコイルの中点電圧が変動し且つ前記モータが回転しないようなロータ位置検出用駆動電流を前記ステータコイルに供給するように前記ドライバ部を制御するロータ位置検出用ドライブ信号をモータ起動前に前記ドライバ部に出力する回路と、前記ロータ位置検出用駆動電流が流れたときの前記ステータコイルの中点電圧を入力し、前記ステータコイルの中点電圧に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する検出回路と、を備え、前記ロータ位置検出用駆動電流が、前記ロータ位置検出用駆動電流の周期に比べて短い周期の電流パルスを含む構成であるので、モータを確実に正転方向に起動させることができる。また、モータのステータコイルの通電状態を検出する電流検出抵抗を設ける必要がないので、電流検出抵抗における電力損失をなくすことができる。これにより、起動特性が安定していてかつ電力損失が少ないモータ駆動制御回路を実現することができる。
【００４４】
また、本発明によると、前記検出回路が、それぞれの一端に前記モータと前記ドライバ部との各接続ノードの電圧が一つずつ割り当てられて入力され、それぞれの他端が共通接続される複数の抵抗と、該抵抗の他端の電圧を前記ロータ位置検出用ドライブ信号に応じたレベルにシフトする検出レベルを生成する検出レベル生成回路と、前記検出レベルと前記ステータコイルの中点電圧とを比較するコンパレータと、を備え、前記コンパレータの出力に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出するので、ロータ位置でない電気角において前記検出レベルが前記ステータコイルの中点電圧よりも小さくなることを防止することができる。これにより、ロータ位置を正しく検出することができる。
【００４５】
また、本発明によると、モータ駆動装置が、モータと、該モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部と、該ドライバ部をドライブ信号によって制御する上記構成のモータ駆動制御回路と、を備えるので、モータ駆動装置の起動特性の安定化及び省電力化を図ることができる。
【００４６】
また、本発明によると、モータ駆動装置が、上記構成のモータ駆動装置と、該モータ駆動装置によって駆動される回転体と、を備える構成であるので、電気機器の起動特性の安定化及び省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。
【図２】 モータ起動前のロータ位置検出用ドライブ信号となる信号のタイムチャートである。
【図３】 モータ起動前のロータ位置検出時におけるモータ電圧のタイムチャートである。
【図４】 図１のモータ駆動装置が備えるレジスタに格納されるレジスタ値とモータ起動前のロータ位置との関係を示す図である
【図５】 図１のモータ駆動装置が備えるデコーダから出力される起動論理とモータ起動前のロータ位置との関係を示す図である。
【図６】 図１のモータ駆動装置が備えるコイル中点変動検出コンパレータ及び検出レベル生成回路の一構成例を示す図である。
【図７】 図１のモータ駆動装置が備えるコイル中点変動検出コンパレータ及び検出レベル生成回路の他の構成例を示す図である。
【図８】 ステータコイルの中点電圧とモータ起動前のロータ位置との関係を示す図である。
【図９】 図１のモータ駆動装置が備えるパルス発生器から出力されるパルス信号波形及び図６に示す回路の各部電圧波形のタイムチャートである。
【図１０】 本発明に係る光ディスク再生装置の構成を示す図である。
【図１１】 従来の位置センサレス方式モータ駆動装置の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ ドライブ部
２ 三相ブラシレスモータ
３ モータ駆動制御回路
４ パルス発生器
５ シーケンス回路
６ モードセレクタ回路
７ コイル中点変動検出コンパレータ
８ 検出レベル生成回路
９ レジスタ
１０ デコーダ
１１ プリセット回路
１５、１８ コンパレータ
１６、１７ 定電流源
Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ ステータコイル
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置センサレス方式のモータ駆動制御回路及びこれを備えたモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の位置センサレス方式のモータ駆動制御回路におけるモータ起動方法としては、ロータ位置に無関係な予め定められたシーケンスでモータを強制的に振動させる方法（以下、「方法I」という）や、電流検出抵抗を設けてモータ起動前にモータのステータコイルに電流パルスを与えその通電状態を電流検出抵抗によって検出し、その検出結果に基づいて正転方向に始動できる起動論理を決定する方法（以下、「方法II」という）等があった。
【０００３】
上記方法IIによってモータを起動する位置センサレス方式のモータ駆動装置の一構成例を図１１に示す。ドライブ部１は駆動電圧ＶDを三相の電圧に変換して三相ブラシレスモータ２（以下、モータ２という）に出力する。電流検出抵抗Ｒ５はドライブ部１の通電状態を検出する。モータ駆動制御回路３’は、モータ起動前に電流検出抵抗Ｒ５を流れる電流値を検出し、その検出値に基づいて正転方向に始動できる起動論理を決定し、その起動論理から生成したドライブ信号によってドライブ部１を制御する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２６８７９１号公報 （段落番号００５６−００６１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法Iでは、ロータ位置に無関係な起動論理によって生成される三相の電圧をモータに印加するのでモータが正転方向に始動するとは限らないという問題があった。また、上記方法IIでは、電流検出抵抗で電力損失が発生してしまうという問題があった。従って、ＭＤ装置のように、携帯機器で、ディスクの回転と停止を繰り返すような装置に適したモータ駆動装置はなかった。
【０００６】
なお、特許文献１で開示されているモータ駆動装置では、フローティング状態にあるコイルにおけるゼロ交差電圧をモニタすることによりロータ位置が検出されるが、この検出方法ではモータが回転していなければロータ位置を検出することができないため、同期外れ後の再同期の際にロータ位置を検出することはできてもモータ起動前のロータ位置を検出することはできなかった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、起動特性が安定していてかつ電力損失が少ないモータ駆動制御回路、該モータ駆動制御回路を用いたモータ駆動装置、及び該モータ駆動装置を用いた電気機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動制御回路においては、モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部をドライブ信号によって制御するモータ駆動制御回路であって、前記モータを回転させる前に、前記モータが回転しないようなロータ位置検出用駆動電流を前記ステータコイルに供給するように前記ドライバ部を制御するロータ位置検出用ドライブ信号をモータ起動前に前記ドライバ部に出力する回路と、前記ロータ位置検出用駆動電流が流れたときの前記ステータコイルの中点電圧を入力し、前記ステータコイルの中点電圧に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する検出回路と、を備え、前記ロータ位置検出用駆動電流が、前記モータのロータ位置の電気角が０°から３６０°までの範囲において前記ステータコイルの中点電圧が第１のピークと前記第１のピークより大きい第２のピークとを有するように前記モータのロータ位置に応じて前記ステータコイルの中点電圧が変動するように、前記ロータ位置検出用駆動電流の周期に比べて短い周期の電流パルスを含み、前記検出回路が、それぞれの一端に前記モータと前記ドライバ部との各接続ノードの電圧が一つずつ割り当てられて入力され、それぞれの他端が共通接続される複数の抵抗と、該抵抗の他端の電圧を前記ロータ位置検出用ドライブ信号に応じたレベルにシフトする検出レベルを生成し、前記検出レベルを前記第１のピークより大きく前記第２のピークより小さくする検出レベル生成回路と、前記検出レベルと前記ステータコイルの中点電圧とを比較するコンパレータと、を備え、前記コンパレータの出力に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する構成とする。
【００１０】
また、本発明に係るモータ駆動装置においては、モータと、該モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部と、該ドライバ部をドライブ信号によって制御する上記構成のモータ駆動制御回路と、を備える構成とする。
【００１１】
また、本発明に係るモータ駆動装置においては、上記構成のモータ駆動装置と、該モータ駆動装置によって駆動される回転体と、を備える構成とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係るモータ駆動装置の構成を図１に示す。なお、図１１と同一の部分には同一の符号を付す。図１の３相モータの駆動装置は、ドライブ部１と、モータ２と、モータ駆動制御回路３とによって構成される。
【００１３】
ドライバ部１は、３相駆動回路であり、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であるパワートランジスタＱ１〜Ｑ６によって構成される。パワートランジスタＱ１〜Ｑ３のドレインは共通接続され、駆動電圧ＶDが印加される端子に接続される。パワートランジスタＱ１のソースがパワートランジスタＱ４のドレインに、パワートランジスタＱ２のソースがパワートランジスタＱ５のドレインに、パワートランジスタＱ３のソースがパワートランジスタＱ６のドレインに、それぞれ接続される。そして、パワートランジスタＱ４〜Ｑ６のソースは共通接続され、グランドに接続される。
【００１４】
モータ２のステータコイルＬｕの一端がパワートランジスタＱ１とパワートランジスタＱ４との接続ノードに接続され、モータ２のステータコイルＬｖの一端がパワートランジスタＱ２とパワートランジスタＱ５との接続ノードに接続され、モータ２のステータコイルＬｗの一端がパワートランジスタＱ３とパワートランジスタＱ６との接続ノードに接続される。また、モータ２のステータコイルＬｕ、Ｌｖ、及びＬｗの他端が共通接続される。
【００１５】
モータ駆動制御回路３が、ドライブ部１とモータ２との各接続ノードと、モータ２のステータコイルＬｕ、Ｌｖ、及びＬｗの他端（共通接続点）と、ドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6が出力される端子を介してドライブ部１内のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲートとに接続される。
【００１６】
ドライブ部１は、モータ駆動制御回路３から出力されるドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6によって制御される。そして、ドライブ部１からモータ２に駆動電流が供給されモータ２が回転する。
【００１７】
次に、モータ駆動制御回路３について説明する。モータ駆動制御回路３は、パルス発生器４と、シーケンス回路５と、モードセレクタ回路６と、コイル中点変動検出コンパレータ７と、検出レベル生成回路８と、レジスタ９と、デコーダ１０と、プリセット回路１１と、逆起電圧検出コンパレータ１２と、スイッチングノイズマスク回路１３と、ドライブ波形生成回路１４とによって構成される。
【００１８】
パルス発生器４は、図示しない制御回路等から外部信号（モータ起動命令信号）を入力すると、短周期パルス信号Ｔ1（例えば５０［ｋＨｚ］のパルス信号）を所定の期間シーケンス回路５及びレジスタ９に出力する。
【００１９】
シーケンス回路５は、短周期パルス信号Ｔ1が入力されている期間のみ動作し、短周期パルス信号Ｔ1に基づいて図２のタイムチャートに示す信号Ｓ1〜Ｓ6とｔ1、ｔ2、…、ｔ6のタイミングを知らせる期間切替タイミング信号Ｔ2とを生成し、信号Ｓ1〜Ｓ6及び起動信号Ｋをモードセレクタ回路６に出力する。
【００２０】
信号Ｓ1〜Ｓ6は、モータが動き出さない十分短い時間のみ出力される。本実施形態では、ｔ0〜ｔ1の期間、ｔ1〜ｔ2の期間、…、ｔ5〜ｔ6の期間をそれぞれ６００［μｓ］にしている。信号Ｓ1〜Ｓ6はそれぞれ、Ｈｉｇｈレベル区間と、Ｌｏｗレベル区間と、短周期パルス信号Ｔ1と同一波形になるパルス区間とを有している。例えば信号Ｓ1では、ｔ0〜ｔ2区間がＬｏｗレベル区間、ｔ2〜ｔ3区間がＨｉｇｈレベル区間、ｔ3〜ｔ4区間がパルス区間、ｔ4〜ｔ5区間がＨｉｇｈレベル区間、ｔ5〜ｔ6区間がＬｏｗレベル区間になっている。
【００２１】
モードセレクタ回路６は、起動信号Ｋを入力している間はロータ位置検出モードになり、信号Ｓ1〜Ｓ6を選択し、ドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6としてドライブ部１に出力し、ドライブ部１内のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフ制御する。具体的には、ｔ0〜ｔ1の期間ではパワートランジスタＱ１、Ｑ５、Ｑ６がオフになり、パワートランジスタＱ２、Ｑ３がオンになり、パワートランジスタＱ４がスイッチング動作をし、ｔ1〜ｔ2の期間ではパワートランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ６がオフになり、パワートランジスタＱ４、Ｑ５がオンになり、パワートランジスタＱ３がスイッチング動作を行う。また、ｔ2〜ｔ3の期間ではパワートランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６がオフになり、パワートランジスタＱ１、Ｑ３がオンになり、パワートランジスタＱ５がスイッチング動作を行う。同様に、ｔ3〜ｔ4の期間ではパワートランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４がオフになり、パワートランジスタＱ５、Ｑ６がオンになり、パワートランジスタＱ１がスイッチング動作をし、ｔ4〜ｔ5の期間ではパワートランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ５がオフになり、パワートランジスタＱ１、Ｑ２がオンになり、パワートランジスタＱ６がスイッチング動作をし、ｔ5〜ｔ6区間ではパワートランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５がオフになり、パワートランジスタＱ４、Ｑ６がオンになり、パワートランジスタＱ２がスイッチング動作をする。したがって、ｔ0〜ｔ6の期間においてドライブ部１とモータとの各接続ノードの電圧であるモータ電圧ＶUOUT、ＶVOUT、ＶWOUTは図３のタイムチャートに示す波形となる。これにより、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのいずれかに短周期パルス信号Ｔ1と同一周期である短周期の電流パルスが供給される。
【００２２】
モータ２のロータに設置されるマグネットが形成する磁界によりステータコイルのインピーダンスが変化するので、ロータ位置によってステータコイルのインピーダンスが変化する。したがって、ステータコイルに短周期の電流パルスが供給されると、ステータコイルの中点電圧ＣＴはロータ位置に応じて変動する。なお、ステータコイルに供給する電流パルスを短周期にするのは、ステータコイルのインピーダンスを大きくして、ステータコイルの中点電圧ＣＴの変動幅を大きくするためである。
【００２３】
コイル中点変動検出コンパレータ７は、ステータコイルの中点電圧ＣＴと検出レベル信号生成回路８から出力される検出レベルとを比較し、その差信号Ｃｏをレジスタ９に出力する。
【００２４】
検出レベル信号生成回路８は、モータ電圧ＶUOUT、ＶVOUT、及びＶWOUTとシーケンス回路５から出力される期間切替タイミング信号Ｔ2とを入力し、各期間（ｔ0〜ｔ1の期間、ｔ1〜ｔ2の期間、…、ｔ5〜ｔ6の期間）に応じた検出レベルを生成する。なお、短周期電流パルスの供給回数、短周期電流パルスの周波数、及び検出レベルは、モータ２に合わせて設定される。
【００２５】
レジスタ９は、短周期パルス信号Ｔ1を入力し、短周期パルス信号Ｔ1の立ち下がりエッジ毎に差信号Ｃｏをラッチしている。また、レジスタ９は、期間切替タイミング信号Ｔ2を入力し、ｔ1のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ1に格納し、ｔ2のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ2に格納し、ｔ3のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ3に格納し、ｔ4のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ4に格納し、ｔ5のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ5に格納し、ｔ6のタイミングでラッチしている差信号Ｃｏをレジスタ値Ｒ6に格納する。そして、レジスタ９は、レジスタ値Ｒ1〜Ｒ6をデコーダ１０に出力する。なお、Ｈｉｇｈレベルの差信号Ｃｏを格納する場合レジスタ値は「１」となり、Ｌｏｗレベルの差信号Ｃｏを格納する場合レジスタ値は「０」となる。
【００２６】
本実施形態の場合、レジスタ値Ｒ1〜Ｒ6とモータ起動前のロータ位置との関係は図４に示すようになる。なお、図４中のロータ位置１、２、…、１２は、それぞれ電気角０°〜３０°の範囲、電気角３０°〜６０°の範囲、…、電気角３３０°〜３６０°の範囲である。デコーダ１０は、図４に示したレジスタ値Ｒ1〜Ｒ6とモータ起動前のロータ位置との関係を予め記憶しており、レジスタ９から出力されるレジスタ値Ｒ1〜Ｒ6に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する。また、デコーダ１０は、図５に示すロータ位置毎の起動論理を予め記憶しており、検出したモータ起動前のロータ位置に対応する起動論理Ｙ1〜Ｙ3をプリセット回路１１に送出する。なお、図５中のロータ位置１、２、…、１２は図４と同一であり、「Ｈ」はモータ電圧をＨｉｇｈレベル（＝電圧ＶD）区間、「Ｍ」はモータ電圧をハイインピーダンス区間、「Ｌ」はモータ電圧をＬｏｗレベル（＝グランド電位）区間にすることを意味しており、起動論理Ｙ1はモータ電圧ＶUOUTの起動論理であり、起動論理Ｙ2はモータ電圧ＶVOUTの起動論理であり、起動論理Ｙ3はモータ電圧ＶWOUTの起動論理である。
【００２７】
シーケンス回路５はシーケンスが完了するとプリセット回路１１にプリセット信号ＰＲを出力する。プリセット回路１１は、プリセット信号ＰＲを入力すると起動論理Ｙ1〜Ｙ3をドライブ波形生成回路１４に送出する。
【００２８】
ドライブ波形生成回路１４は、起動論理Ｙ1〜Ｙ3に応じて信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６を生成し、モードセレクタ回路６に送出する。モードセレクタ回路６は、シーケンス回路５からセレクト信号Ｋが出力されなくなると、センサレス駆動モードになり、信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６を選択し、信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６をドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6としてドライブ部１に出力する。
【００２９】
このように動作することによって、モータが確実に正転方向に起動する。そして、モータ起動後は逆起電圧検出コンパレータ１２が、モータ電圧ＶUOUT、ＶVOUT、及びＶWOUTとステータコイルの中点電圧ＣＴとからフローティング状態にあるステータコイルに発生する逆起電圧を検出し、この逆起電圧の検出信号をスイッチングノイズマスク回路１３に出力する。スイッチングノイズマスク回路１３は、逆起電圧の検出信号を入力し、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６のスイッチングによって発生するスイッチングノイズを除去した後ドライブ波形生成回路１４に出力する。ドライブ波形生成回路１４は、既に逆起電圧の検出信号からモータ回転中のロータ位置を検出しており、そのロータ位置に応じて信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６を生成する。このとき、モードセレクタ回路６はセンサレス駆動モードであるので、信号ＭＴＸ１〜ＭＴＸ６がドライブ信号Ｄ1〜Ｄ6としてモードセレクタ回路５からドライブ部１に出力される。
【００３０】
続いて、コイル中点変動検出コンパレータ７及び検出レベル生成回路８の一構成例を図６に示す。抵抗Ｒ１の一端にモータ電圧ＶUOUTが入力され、抵抗Ｒ２の一端にモータ電圧ＶVOUTが入力され、抵抗Ｒ３の一端にモータ電圧ＶWOUTが入力される。抵抗Ｒ１〜Ｒ３の他端は、共通接続され、差動アンプ１５の非反転入力端子に接続される。差動アンプ１５の出力端子及び反転入力端子が抵抗Ｒ４の一端に接続される。定電圧ＶCCが印加される端子が定電流源１６を介して抵抗Ｒ４の他端及びコンパレータ１８の反転入力端子に接続され、更に定電流源１７を介してグランドに接続される。コンパレータ１８の非反転入力端子にステータコイルの中点電圧ＣＴが入力される。コンパレータ１８は差信号Ｃｏを出力する。
【００３１】
このような構成の回路は以下のように動作する。抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、モータ電圧ＶUOUT、ＶUOUT、及びＶWOUTから仮想中点電圧を生成する。差動アンプ１５は、仮想中点電圧をバッファする。
【００３２】
抵抗Ｒ４、定電流源１６、及び定電流源１７は仮想中点電圧にオフセットを持たせた検出レベルを生成する。定電流源１６と定電流源１７は、期間切替タイミング信号Ｔ2に基づく信号Ｔ2’によってオン／オフ制御される。ｔ0〜ｔ1の期間、ｔ2〜ｔ3の期間、ｔ4〜ｔ5の期間においては、定電流源１６はオフになり、定電流源１７はオンになって、電流Ｉ2が抵抗Ｒ４から引き抜かれるので、仮想中点電圧がダウン方向にレベルシフトする。なお、本実施形態では、−４０［ｍＶ］レベルシフトする。また、ｔ1〜ｔ2の期間、ｔ3〜ｔ4の期間、ｔ5〜ｔ6の期間においては、定電流源１６はオンになり、定電流源１７はオフになって、電流Ｉ1が抵抗Ｒ４に供給されるので、仮想中点電圧がアップ方向にレベルシフトする。なお、本実施形態では、＋４０［ｍＶ］レベルシフトする。
【００３３】
コンパレータ１８は、図１中のコイル中点変動検出コンパレータ７に該当する。コンパレータ１８は、モータコイル中点電圧ＣＴが検出レベルより大きい場合は差信号ＣｏをＨｉｇｈレベルにし、モータコイル中点電圧ＣＴが検出レベルより大きくない場合は差信号ＣｏをＬｏｗレベルにする。
【００３４】
パルス発生器４が出力する短周期パルス信号Ｔ1及び図６に示す回路の各部電圧波形のｔ1前後におけるタイムチャートを図９に示す。なお、ＣＴ0は抵抗Ｒ１〜Ｒ３の接続ノードにおける電圧すなわち仮想中点電圧であり、ＬＶはコンパレータ１８の反転出力端子に入力される電圧すなわち仮想中点電圧をレベルシフトさせたものである。また、図９（ａ）はモータ起動前のロータ位置が９（電気角２４０°〜２７０°）である場合の電圧波形を示しており、図９（ｂ）はモータ起動前のロータ位置が１（電気角０°〜３０°）である場合の電圧波形を示している。
【００３５】
ここで、仮想中点電圧をレベルシフトさせる理由について説明する。図３に示すｔ5〜ｔ6の期間におけるモータ電圧ＶUOUT、ＶVOUT、及びＶWOUTをモータ２に印加して短周期パルス信号Ｔ1の立ち下がりエッジ時に検出したステータコイルの中点電圧ＣＴとモータ起動前のロータ位置の電気角との関係を図８に示す。ステータコイルの中点電圧ＣＴは小さなピークを電気角４５°付近に有し、大きなピークを電気角２２５°付近に有している。検出レベルが電気角４５°付近の小さなピークより小さくなると、ロータ位置を正しく検出することができないので、検出レベルが電気角４５°付近の小さなピークより小さくなることがないようにレベルシフトを行っている。
【００３６】
なお、図６の構成に代わりに図７に示す構成にしてもよい。図７の回路は、図６の回路から差動アンプ１５及び抵抗Ｒ４を取り除き、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の接続ノードと、定電流源１６、定電流源１７、及びコンパレータ１８の接続ノードとを直接接続した構成である。
【００３７】
また、図６や図７の回路に定電流源の直列接続体をさらに２組追加し、定電流源の直列接続体それぞれの出力電流設定を変え、３組の定電流源の直列接続体から１つの定電流源を選択する選択回路を設けることによって、ｔ0〜ｔ1の期間、ｔ1〜ｔ2の期間、…、ｔ5〜ｔ6の期間毎にそれぞれ異なるレベルシフトを行うようにすることもできる。これにより、図６や図７の回路では２種類であったレベルシフトパターンを６種類にすることができる。なお、レベルシフトのパターン数は使用するモータの種類に応じて決定するとよい。
【００３８】
次に、本発明に係る電気機器の一例として図１０の光ディスク再生装置について説明する。光ピックアップ装置２２は、ミニディスク等の光ディスク２３に対してレーザー光を照射し、光ディスク２３に反射したレーザー光から信号の読み取りを行い、その読み取った信号をマイクロコンピュータ２０に送出する。
【００３９】
ドライバ回路２１はマイクロコンピュータ２０からの指令に応じて光ピックアップ装置２２を駆動する。光ピックアップ装置２２は内蔵するステッピングモータ（図示せず）によって光ディスク２３の半径方向にステップ移動され、信号を読み取るべき目的トラックに位置決めがなされる。
【００４０】
また、ドライバ回路２４はマイクロコンピュータ２０からの指令に応じてスピンドルモータ２５を駆動する。光ディスク２３はスピンドルを介してスピンドルモータ２５によって回転される。
【００４１】
そして、ドライバ回路２４及びスピンドルモータ２５に図１のモータ駆動装置を用いる。すなわち、スピンドルモータ２５にモータ２を用い、ドライバ回路２４にドライブ部１及びモータ駆動制御回路３からなる回路を用いる。図１のモータ駆動装置は逆転方向に起動することがないので、スピンドルモータ２５の起動時間が長くなることがなくなる。また、図１のモータ駆動装置は、省電力化を図ることができるので、バッテリーを電力源とするポータブル型光ディスク再生装置に用いるのに好適である。
【００４２】
尚、上述した実施例のようにモータ起動前のロータ位置を検出し、その検出結果に応じてモータを起動させることをセンシングスタートと称する。また、以上の説明ではドライブ部１とモータ駆動制御回路３とは別個のＩＣとする実施例のみを示したが、ドライブ部１とモータ駆動制御回路３とを１つのＩＣとする構成にしても構わない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、モータ駆動制御回路が、モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部をドライブ信号によって制御するモータ駆動制御回路であって、前記モータを回転させる前に前記モータのロータ位置に応じて前記ステータコイルの中点電圧が変動し且つ前記モータが回転しないようなロータ位置検出用駆動電流を前記ステータコイルに供給するように前記ドライバ部を制御するロータ位置検出用ドライブ信号をモータ起動前に前記ドライバ部に出力する回路と、前記ロータ位置検出用駆動電流が流れたときの前記ステータコイルの中点電圧を入力し、前記ステータコイルの中点電圧に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する検出回路と、を備え、前記ロータ位置検出用駆動電流が、前記ロータ位置検出用駆動電流の周期に比べて短い周期の電流パルスを含む構成であるので、モータを確実に正転方向に起動させることができる。また、モータのステータコイルの通電状態を検出する電流検出抵抗を設ける必要がないので、電流検出抵抗における電力損失をなくすことができる。これにより、起動特性が安定していてかつ電力損失が少ないモータ駆動制御回路を実現することができる。
【００４４】
また、本発明によると、前記検出回路が、それぞれの一端に前記モータと前記ドライバ部との各接続ノードの電圧が一つずつ割り当てられて入力され、それぞれの他端が共通接続される複数の抵抗と、該抵抗の他端の電圧を前記ロータ位置検出用ドライブ信号に応じたレベルにシフトする検出レベルを生成する検出レベル生成回路と、前記検出レベルと前記ステータコイルの中点電圧とを比較するコンパレータと、を備え、前記コンパレータの出力に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出するので、ロータ位置でない電気角において前記検出レベルが前記ステータコイルの中点電圧よりも小さくなることを防止することができる。これにより、ロータ位置を正しく検出することができる。
【００４５】
また、本発明によると、モータ駆動装置が、モータと、該モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部と、該ドライバ部をドライブ信号によって制御する上記構成のモータ駆動制御回路と、を備えるので、モータ駆動装置の起動特性の安定化及び省電力化を図ることができる。
【００４６】
また、本発明によると、モータ駆動装置が、上記構成のモータ駆動装置と、該モータ駆動装置によって駆動される回転体と、を備える構成であるので、電気機器の起動特性の安定化及び省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。
【図２】 モータ起動前のロータ位置検出用ドライブ信号となる信号のタイムチャートである。
【図３】 モータ起動前のロータ位置検出時におけるモータ電圧のタイムチャートである。
【図４】 図１のモータ駆動装置が備えるレジスタに格納されるレジスタ値とモータ起動前のロータ位置との関係を示す図である
【図５】 図１のモータ駆動装置が備えるデコーダから出力される起動論理とモータ起動前のロータ位置との関係を示す図である。
【図６】 図１のモータ駆動装置が備えるコイル中点変動検出コンパレータ及び検出レベル生成回路の一構成例を示す図である。
【図７】 図１のモータ駆動装置が備えるコイル中点変動検出コンパレータ及び検出レベル生成回路の他の構成例を示す図である。
【図８】 ステータコイルの中点電圧とモータ起動前のロータ位置との関係を示す図である。
【図９】 図１のモータ駆動装置が備えるパルス発生器から出力されるパルス信号波形及び図６に示す回路の各部電圧波形のタイムチャートである。
【図１０】 本発明に係る光ディスク再生装置の構成を示す図である。
【図１１】 従来の位置センサレス方式モータ駆動装置の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ ドライブ部
２ 三相ブラシレスモータ
３ モータ駆動制御回路
４ パルス発生器
５ シーケンス回路
６ モードセレクタ回路
７ コイル中点変動検出コンパレータ
８ 検出レベル生成回路
９ レジスタ
１０ デコーダ
１１ プリセット回路
１５、１８ コンパレータ
１６、１７ 定電流源
Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ ステータコイル
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗
Claims (3)
- モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部をドライブ信号によって制御するモータ駆動制御回路であって、
前記モータを回転させる前に、前記モータが回転しないようなロータ位置検出用駆動電流を前記ステータコイルに供給するように前記ドライバ部を制御するロータ位置検出用ドライブ信号をモータ起動前に前記ドライバ部に出力する回路と、
前記ロータ位置検出用駆動電流が流れたときの前記ステータコイルの中点電圧を入力し、前記ステータコイルの中点電圧に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出する検出回路と、
を備え、
前記ロータ位置検出用駆動電流が、前記モータのロータ位置の電気角が０°から３６０°までの範囲において前記ステータコイルの中点電圧が第１のピークと前記第１のピークより大きい第２のピークとを有するように前記モータのロータ位置に応じて前記ステータコイルの中点電圧が変動するように、前記ロータ位置検出用駆動電流の周期に比べて短い周期の電流パルスを含み、
前記検出回路が、
それぞれの一端に前記モータと前記ドライバ部との各接続ノードの電圧が一つずつ割り当てられて入力され、それぞれの他端が共通接続される複数の抵抗と、
該抵抗の他端の電圧を前記ロータ位置検出用ドライブ信号に応じたレベルにシフトする検出レベルを生成し、前記検出レベルを前記第１のピークより大きく前記第２のピークより小さくする検出レベル生成回路と、
前記検出レベルと前記ステータコイルの中点電圧とを比較するコンパレータと、
を備え、
前記コンパレータの出力に基づいてモータ起動前のロータ位置を検出することを特徴とするモータ駆動制御回路。 - モータと、該モータのステータコイルに駆動電流を供給するドライバ部と、該ドライバ部をドライブ信号によって制御する請求項１に記載のモータ駆動制御回路と、を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
- 請求項２に記載のモータ駆動装置と、該モータ駆動装置によって駆動される回転体と、を備えることを特徴とする電気機器。
Priority Applications (5)
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