JP4215335B2

JP4215335B2 - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP4215335B2
Application number: JP06295699A
Authority: JP
Inventors: 康裕宮越
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2019-03-10
Also published as: JP2000262080A; US6323612B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関し、特に、モータの動作に伴う発熱の影響を軽減するためにカレントリミッタ回路を設けたモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円盤状の記録媒体であるディスクに対してデータの記録または再生を行うディスク記録再生装置に搭載されるディスクを回転させるスピンドルモータを駆動するスピンドルモータ駆動装置を例に挙げて、従来技術を説明する。
【０００３】
スピンドルモータ駆動装置１００のブロック図を図１に示す。この例では、同図に示すように、スピンドルモータ駆動装置１００は、ＦＧコンパレータ１、速度ディスクリミネータ２、エラーアンプ３、カレントリミッタ回路４、セレクタ５、電流帰還アンプ６、ホールアンプ７−１、７−２、及び、７−３、マトリクス回路８、振幅制御回路９、並びに、ドライバ１０−１、１０−２、及び、１０−３からなっている。
【０００４】
スピンドルモータの周辺にパターンで形成された回転数検出用コイルＬにより生成される正弦波は、ＦＧコンパレータ１により矩形波（以下、これを「ＦＧ信号」と言う）Ｆに変換され、速度ディスクリミネータ２に入力される。
【０００５】
速度ディスクリミネータ２はＦＧ信号Ｆがスピンドルモータの回転数に応じた周波数となっているので、ＦＧ信号Ｆに基づいてスピンドルモータの回転数を認識し、この認識したスピンドルモータの回転数と設定回転数との誤差（認識した回転数−設定回転数）に応じて電圧が変化する回転数誤差信号Ｇを生成して出力する。
【０００６】
エラーアンプ３は演算増幅器であって、その非反転入力端子（＋）には定電圧Ｖ_REFが、一方、その反転入力端子（−）には速度ディスクリミネータ２から出力される回転数誤差信号Ｇが、それぞれ入力されており、エラーアンプ３から出力されるエラー信号Ｖ_ERRの電圧はスピンドルモータの回転数が設定回転数よりも高くなるほど大きくなり、逆に、設定回転数よりも低くなるほど小さくなるようになっている。
【０００７】
カレントリミッタ回路４はスピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCからある一定の電圧だけ低いカレントリミッタ電圧Ｖ_CLを生成して出力する。カレントリミッタ回路４の構成を図４に示す。同図において、定電流Ｉを流出する定電流回路ＣＣの出力側に、ＮＰＮ型トランジスタＱ１を入力側、ＮＰＮ型トランジスタＱ２を出力側として構成されたカレントミラー回路ＣＭの入力側が接続されている。
【０００８】
トランジスタＱ１のエミッタ、トランジスタＱ２のエミッタはそれぞれ抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して基準電圧ＧＮＤに接続されている。カレントミラー回路ＣＭの出力側は抵抗Ｒ１を介してスピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCに接続されている。そして、抵抗Ｒ１とカレントミラー回路ＣＭの出力側との接続点の電圧をカレントリミッタ電圧Ｖ_CLとして出力する。
【０００９】
エラーアンプ３から出力されるエラー信号Ｖ_ERRとカレントリミッタ回路４から出力されるカレントリミッタ電圧Ｖ_CLとはセレクタ５に入力されており、セレクタ５はエラー信号Ｖ_ERR≧カレントリミッタ電圧Ｖ_CLであればエラー信号Ｖ_ERRを出力し、一方、エラー信号Ｖ_ERR＜カレントリミッタ電圧Ｖ_CLであればカレントリミッタ電圧Ｖ_CLを出力する。
【００１０】
電流帰還アンプ６は演算増幅器であって、その非反転入力端子（＋）はセレクタ５の出力側に接続されており、また、反転入力端子（−）は電流検出用抵抗Ｒ_NFの一端に接続されており、スピンドルモータの駆動電流Ｉ_Oによる電流検出用抵抗Ｒ_NFでの電圧降下分だけスピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCよりも低い電圧を入力することになる。電流帰還アンプ６の出力は振幅制御回路９に入力されている。
【００１１】
ホールアンプ７−１、７−２、７−３のそれぞれの入力には、ロータの周辺に取り付けられたホール素子Ｈ−１、Ｈ−２、Ｈ−３がそれぞれ接続されており、ホールアンプ７−１、７−２、７−３のそれぞれの出力信号Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃はスピンドルモータの回転位置を示す信号となる。
【００１２】
ホールアンプ７−１、７−２、７−３のそれぞれの出力信号Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃は、マトリックス回路８にて所定の合成処理がなされて、位相が３０゜だけ進んだ形の駆動信号Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃にそれぞれ変換され、振幅制御回路９に入力される。
【００１３】
振幅制御回路９はマトリクス回路８から出力される駆動信号Ｄ₁、Ｄ₂、及び、Ｄ₃と電流帰還アンプ６の出力電圧を入力しており、電流帰還アンプ６の出力電圧が大きくなるほど駆動信号Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃の振幅が小さくなるように、一方、電流帰還アンプ６の出力電圧が小さくなるほど駆動信号Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃の振幅が大きくなるように、駆動信号Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃の振幅を電流帰還アンプ６の出力に基づいて制御する。
【００１４】
ドライバ１０−１、１０−２、１０−３は、電圧振幅制御回路９から出力される駆動信号Ｄ’₁、Ｄ’₂、Ｄ’₃の駆動能力をそれぞれ一定倍してスピンドルモータ２００に出力する。これにより、スピンドルモータ２００を構成するスター結線されたコイルＵ、Ｖ、Ｗに電流が流れてスピンドルモータ２００が駆動される。
【００１５】
尚、ドライバ１０−１、１０−２、及び、１０−３の出力段は、一般的にスピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCと基準電圧ＧＮＤ間にＰＮＰ型のパワートランジスタとＮＰＮ型のパワートランジスタとが直列に接続されたプッシュプル出力となっているが、高電圧側に接続されるＰＮＰ型パワートランジスタは電流検出用抵抗Ｒ_NFを介して共通にスピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCに接続されており、この電流検出用抵抗Ｒ_NFにはスピンドルモータの駆動電流Ｉ_Oが流れるので、電流帰還アンプ６の反転入力端子（−）にはスピンドルモータの駆動電流がフィードバックされることになる。
【００１６】
以上の構成により、スピンドルモータを構成するコイルＵ、Ｖ、Ｗに流れる電流が回転位置に応じた適切なタイミングで切り換えられ、最も効率良くスピンドルモータが回転する。また、スピンドルモータの回転数については、以下のようにして設定回転数を維持するように制御される。
【００１７】
まず、振幅制御回路９の動作内容からして電流帰還アンプ６には負帰還がかかることになるので、スピンドルモータの駆動電流Ｉ_Oは、エラー信号Ｖ_ERRの電圧をＶ_ERR、抵抗Ｒ_NFの抵抗値をＲ_NFとすると、
Ｉ_O＝（Ｖ_CC−Ｖ_ERR）／Ｒ_NF
となるように働く。そして、前述したように、エラーアンプ３から出力されるエラー信号Ｖ_ERRの電圧はスピンドルモータの回転数が設定回転数よりも高くなるほど高くなり、一方、設定回転数よりも低くなるほど低くなる。
【００１８】
したがって、スピンドルモータの回転数が設定回転数よりも高くなると、スピンドルモータの駆動電流が小さくなり、一方、設定回転数よりも低くなると、スピンドルモータの駆動電流が大きくなるように作用するので、スピンドルモータの回転数については設定回転数を維持するように制御されることになる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、電流帰還アンプ６の非反転入力端子（＋）に入力される電圧は、スピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCを基準としてカレントリミッタ回路４から出力されるカレントリミッタ電圧Ｖ_CLよりも低くならないので、スピンドルモータの駆動電流が駆動電圧Ｖ_CCに応じて制限されることになる。
【００２０】
ところが、上記従来のスピンドルモータ駆動装置で用いていた図４に示すカレントリミッタ回路の構成では、定電流回路ＣＣの出力電流をＩ、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ、抵抗Ｒ２の値と抵抗Ｒ３の値とが等しいとすると、カレントリミッタ電圧Ｖ_CLは、
Ｖ_CL＝Ｖ_CC−Ｉ・Ｒ
で表されるが、温度変化に伴って抵抗の値が変化することから、カレントリミッタ電圧Ｖ_CLは熱による影響を受けやすい。すなわち、温度に関係なく、Ｉ・Ｒ（＝Ｖ_CC−Ｖ_CL）を２００［ｍＶ］±数％程の精度に納めることが難しかった。
【００２１】
したがって、スピンドルモータの駆動電流の制限値が発熱によって変動しやすいため、本来制限すべき電流値より大きな電流がスピンドルモータに流れて熱暴走する恐れがあった。その結果、スピンドルモータ駆動装置を構成する他の回路に悪影響を及ぼす可能性が高く、発熱に対するスピンドルモータ駆動装置の信頼性が低かった。
【００２２】
そこで、本発明は、発熱に対する信頼性を向上させたモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、モータの駆動電圧に応じた一定電圧であるカレントリミッタ電圧を生成するカレントリミッタ回路を有し、通常はモータの設定回転数と実際の回転数との誤差に応じた信号に基づいてモータの駆動電流値を制御するが、この制御ではモータの駆動電流値が所定の値よりも大きくなる場合は、前記カレントリミッタ電圧に基づいてモータの駆動電流を制御することによって、モータの駆動電流値に制限をかける機能を備えたモータ駆動装置において、前記カレントリミッタ回路を、一定電圧を分圧する複数の抵抗と、該複数の抵抗により分圧されて得られた電圧をベースから入力する第１のトランジスタと、該第１のトランジスタのエミッタ電流を一定に保つための定電流回路と、前記第１のトランジスタのエミッタにベースが接続された第２のトランジスタと、該第２のトランジスタのエミッタとモータの駆動電圧の一方の電位側との間に接続された抵抗と、前記第２のトランジスタのコレクタとモータの駆動電圧の他方の電位側との間に接続された抵抗とを有し、前記第２のトランジスタのコレクタ電圧を前記カレントリミッタ電圧として出力する構成としている。
【００２４】
以上の構成により、カレントリミッタ電圧は熱による影響を受けにくくなり、モータの駆動電流の制限値が発熱によって変動するという現象が抑制される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。スピンドルモータ駆動装置の実施形態について説明する。尚、本実施形態のスピンドルモータ駆動装置のブロック図は、従来技術として図１に示したものと同一であるので、スピンドルモータ駆動装置全体としての動作については説明を省略する。
【００２６】
本実施形態のスピンドルモータ駆動装置においては、カレントリミッタ回路４が図２に示す構成となっている。同図において、４１、４２、４３、及び、４４は抵抗、４５はＰＮＰ型トランジスタ、４６はＮＰＮ型トランジスタ、４７は定電流回路である。
【００２７】
抵抗４１と抵抗４２とは、抵抗４１を定電圧Ｖ_REG側、抵抗４２を基準電圧ＧＮＤ側として、定電圧Ｖ_REGと基準電圧ＧＮＤとの間に直列に接続されている。ＰＮＰ型トランジスタ４５については、抵抗４１と抵抗４２との接続点にベースが接続されており、定電流Ｉ_rを流し出す定電流回路４７の出力側にエミッタが接続されており、コレクタが基準電圧ＧＮＤに接続されている。
【００２８】
ＮＰＮ型トランジスタ４６については、ＰＮＰ型トランジスタ４５のエミッタ側にベースが接続されており、抵抗４３を介してエミッタが基準電圧ＧＮＤに接続されており、抵抗４４を介してスピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCにコレクタが接続されている。そして、ＮＰＮ型トランジスタ４６のコレクタ電圧をカレントリミッタ電圧Ｖ_CLとして出力する。
【００２９】
以上の構成により、抵抗４３及び４４の抵抗値と、カレントリミッタ電圧Ｖ_CLをスピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCに対してどれだけ低い値に設定するかによって、ＮＰＮ型トランジスタ４６に流すべきコレクタ電流（≒エミッタ電流）が決まる。したがって、トランジスタのベース−エミッタ間電圧はそのエミッタ電流によって決まることから、抵抗４３及び４４の抵抗値に応じて、定電流回路４７が出力する定電流Ｉ_rの値、並びに、抵抗４１及び４２の抵抗値を適切に設定しておけば、ＰＮＰ型トランジスタ４５のベース−エミッタ間電圧Ｖ_BE1とＮＰＮ型トランジスタ４６のベース−エミッタ間電圧Ｖ_BE2とを等しくした上で、所望のカレントリミッタ電圧Ｖ_CLを得ることができる。
【００３０】
そして、抵抗４１、４２、４３、４４の抵抗値をそれぞれＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、ＰＮＰ型トランジスタ４５のベース−エミッタ電圧Ｖ_BE1とＮＰＮ型トランジスタ４６のベース−エミッタ電圧Ｖ_BE2とが等しいとすると、カレントリミッタ電圧Ｖ_CLは、
Ｖ_CL＝Ｖ_CC−Ｒ₂・Ｒ₄・Ｖ_REG／｛（Ｒ₁＋Ｒ₂）Ｒ₃｝
で表されるので、温度変化に伴った抵抗値の変化が相殺される。
【００３１】
したがって、本実施形態のスピンドルモータ駆動装置では、カレントリミッタ電圧Ｖ_CLが熱による影響を受けにくくなり、スピンドルモータの駆動電流の制限値が発熱によって変動するという現象が抑制されるので、発熱に対する信頼性が向上する。
【００３２】
尚、上記実施形態では電流検出用抵抗Ｒ_NFがスピンドルモータの駆動電圧Ｖ_CCに接続されていたが、電流検出用抵抗Ｒ_NFが基準電圧ＧＮＤに接続されている場合には、カレントリミッタ回路４の構成を、図３に示すように、ＰＮＰ型トランジスタ４５の代わりにＮＰＮ型トランジスタ４８を、ＮＰＮ型トランジスタ４６のところにＰＮＰ型トランジスタ４９を、定電流回路４７の代わりに定電流が流入するタイプの定電流回路５０を、それぞれ設けた構成にしておけば、熱の影響を受けにくいカレントリミッタ電圧Ｖ_CLを生成することができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、ホール素子の出力に基づいて駆動信号を生成するようになっていたが、例えば、ロジック回路にて出力の電位を検出して駆動信号を生成する、ホール素子のない構成（いわゆる、センサレス）にしても良く、また、その他の方式で駆動信号を生成するものであっても構わない。
【００３４】
また、本発明は、スピンドルモータを駆動する上記実施形態に限定されるものではなく、モータの駆動電流を制限するための電圧であるカレントリミッタ電圧を生成する回路を有する、スピンドルモータ以外のモータを駆動するモータ駆動装置にも適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のモータ駆動装置によれば、モータの駆動電流にモータの駆動電圧に応じた電流値で制限をかけるためのカレントリミッタ電圧が熱による影響を受けにくくなり、モータの駆動電流の制限値が発熱によって変動するという現象が抑制されるので、発熱に対する信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スピンドルモータ駆動装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態であるスピンドルモータ駆動装置内のカレントリミッタ回路の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態であるスピンドルモータ駆動装置内のカレントリミッタ回路の別の構成を示す図である。
【図４】従来のスピンドルモータ駆動装置におけるカレントリミッタ回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ＦＧコンパレータ
２速度ディスクリミネータ
３エラーアンプ
４カレントリミッタ回路
５セレクタ
６電流帰還アンプ
７−１、７−２、７−３ホールアンプ
８マトリクス回路
９振幅制御回路
１０−１、１０−２、１０−３ドライバ
４１、４２、４３、４４抵抗
４５ＰＮＰ型トランジスタ
４６ＮＰＮ型トランジスタ
４７定電流回路
４８ＮＰＮ型トランジスタ
４９ＰＮＰ型トランジスタ
５０定電流回路
１００スピンドルモータ駆動装置
２００スピンドルモータ
Ｈ−１、Ｈ−２、Ｈ−３ホール素子
Ｌ回転数検出用コイル
Ｑ１ＮＰＮ型トランジスタ
Ｑ２ＰＮＰ型トランジスタ
ＣＣ定電流回路
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３抵抗
Ｒ_NF 電流検出用抵抗
Ｕ、Ｖ、Ｗスピンドルモータのコイル

Claims

モータの駆動電圧と所定値異なるカレントリミッタ電圧を生成するカレントリミッタ回路を有し、モータの設定回転数と実際の回転数との誤差に応じた信号に基づいてモータの駆動電流値を制御する第１の制御と、該第１の制御ではモータの駆動電流値が所定の値よりも大きくなる場合に、前記カレントリミッタ電圧に基づいてモータの駆動電流を制御する第２の制御とを行うモータ駆動装置において、
前記カレントリミッタ回路が、一定電圧を分圧する複数の抵抗と、該複数の抵抗により分圧されて得られた電圧をベースから入力する第１のトランジスタと、該第１のトランジスタのエミッタ電流を一定に保つための定電流回路と、前記第１のトランジスタのエミッタにベースが接続された第２のトランジスタと、該第２のトランジスタのエミッタとモータの駆動電圧の一方の電位側との間に接続された抵抗と、前記第２のトランジスタのコレクタとモータの駆動電圧の他方の電位側との間に接続された抵抗とを有し、前記第２のトランジスタのコレクタ電圧を前記カレントリミッタ電圧として出力する構成であることを特徴とするモータ駆動装置。