JP4243567B2 - Sensorless motor driving apparatus and driving method thereof - Google Patents

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Description

本発明はセンサレスモータの駆動装置及びその駆動方法に関し、特に他励転流制御によりセンサレスモータの起動制御を行うものに関する。   The present invention relates to a sensorless motor driving apparatus and a driving method thereof, and more particularly, to a sensorless motor start-up control by separately excited commutation control.

ブラシレスモータでは、ブラシによる機械的な転流に代え、電気的な転流が行われる。電気的な転流にはロータの位置(すなわち回転角)が必要である。
従来のブラシレスモータには、例えばホール素子等の位置センサが備えられ、それらを通してロータの位置が検出された(例えば、特許文献1及び2参照)。
In a brushless motor, electrical commutation is performed instead of mechanical commutation by a brush. Electrical commutation requires the position of the rotor (ie, the angle of rotation).
A conventional brushless motor is provided with a position sensor such as a Hall element, and the position of the rotor is detected through the position sensor (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

センサレスモータでは、ロータの回転中、モータコイルに誘起される電圧(以下、BEMF(逆起電力)という)が検出される。そのBEMFを利用し、位置センサによらずにロータの位置検出が行われる。
センサレスモータは位置センサを持たないので、部品点数が少なく、かつ配線が比較的単純である。従って、小型化が容易であるので、例えば、FDD、HDD、及びMD/CD/DVDドライブ等のスピンドルモータ、並びに、VTR及びビデオカメラ等のシリンダモータとして多用される。
In the sensorless motor, a voltage induced in the motor coil (hereinafter referred to as BEMF (back electromotive force)) is detected during rotation of the rotor. The position of the rotor is detected without using the position sensor by using the BEMF.
Since a sensorless motor does not have a position sensor, the number of parts is small and wiring is relatively simple. Therefore, since it is easy to reduce the size, it is frequently used as a spindle motor such as an FDD, HDD, and MD / CD / DVD drive, and as a cylinder motor such as a VTR and a video camera.

図27は、従来のセンサレスモータ駆動装置を示すブロック図である(例えば、非特許文献1参照)。このセンサレスモータ駆動装置は、例えば三相のセンサレスモータMを駆動する。
PWM制御部10は位置信号PSに基づき、PWM制御信号PとPWMマスク信号MPWMとを生成する。ここで、位置信号PSはセンサレスモータMのロータ(図示せず)の推定位置を示す。PWM制御信号PはセンサレスモータMのモータコイルMu、Mv、Mwの通電のタイミングを示す。PWMマスク信号MPWMはPWM制御信号Pの立ち上がりと立ち下がりとのそれぞれから所定時間、アクティブに維持される。
FIG. 27 is a block diagram showing a conventional sensorless motor driving device (see, for example, Non-Patent Document 1). This sensorless motor driving apparatus drives, for example, a three-phase sensorless motor M.
The PWM control unit 10 generates a PWM control signal P and a PWM mask signal MPWM based on the position signal PS. Here, the position signal PS indicates the estimated position of the rotor (not shown) of the sensorless motor M. The PWM control signal P indicates the energization timing of the motor coils Mu, Mv, Mw of the sensorless motor M. The PWM mask signal MPWM is maintained active for a predetermined time from each of the rising edge and falling edge of the PWM control signal P.

プリドライブ回路20は通電相切換信号CPに従い、例えば出力回路3の三つのハイサイドパワートランジスタ31U、31V、31Wの中から一つを選択し、オン状態に維持する。更に、三つのローサイドパワートランジスタ32U、32V、32Wの中から一つを選択し、PWM制御信号Pに従い、小刻みにオンオフさせる。それにより、三つのモータコイルMu、Mv、Mwのうち二つが通電する。ここで、通電のパターンには六種類があり、それぞれが異なる通電相に対応する。
通電するモータコイルには磁界が発生し、ロータにトルクを与える。
The pre-drive circuit 20 selects, for example, one of the three high-side power transistors 31U, 31V, 31W of the output circuit 3 according to the energization phase switching signal CP and maintains it in the on state. Further, one of the three low-side power transistors 32U, 32V, and 32W is selected and turned on and off in small increments according to the PWM control signal P. As a result, two of the three motor coils Mu, Mv, and Mw are energized. Here, there are six types of energization patterns, each corresponding to a different energized phase.
A magnetic field is generated in the energized motor coil, and torque is applied to the rotor.

BEMF比較部4は三つのコンパレータ4U、4V、4Wを含み、センサレスモータMの三つの駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位と三つのモータコイルMu、Mv、Mwの中点Cの電位(以下、中点電圧という)とを比較する。
自励転流回路50はBEMF比較部4の三つの出力信号BCU、BCV、BCWに基づき、駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位とモータコイルの中点電圧との一致を検出する。ここで、BEMF比較部4の出力信号BCU、BCV、BCWは二種類のマスク信号MZCとMPWMとに従いマスクされる。それにより、通電相のそれぞれで、非通電のモータコイルでのBEMFとモータコイルの中点電圧との一致(以下、ゼロクロスという)が正確に検出される。自励転流回路50はゼロクロスの検出時、自励転流信号SCを生成する。
The BEMF comparison unit 4 includes three comparators 4U, 4V, and 4W. The potential of each of the three drive terminals U0, V0, and W0 of the sensorless motor M and the potential of the midpoint C of the three motor coils Mu, Mv, and Mw (hereinafter referred to as “below”) , Referred to as midpoint voltage).
The self-excited commutation circuit 50 detects the coincidence between the potentials of the drive terminals U0, V0, and W0 and the midpoint voltage of the motor coil based on the three output signals BCU, BCV, and BCW of the BEMF comparison unit 4. Here, the output signals BCU, BCV, BCW of the BEMF comparator 4 are masked according to two types of mask signals MZC and MPWM. Thereby, in each of the energized phases, the coincidence (hereinafter referred to as zero cross) of the BEMF in the non-energized motor coil and the midpoint voltage of the motor coil is accurately detected. The self-excited commutation circuit 50 generates a self-excited commutation signal SC when the zero cross is detected.

他励転流回路60は、所定の周期で一定のパルス信号、すなわち他励転流信号FCを生成する。
カウント部70は、自励転流信号SCと他励転流信号FCとのいずれかを選択し、転流信号CSとして通電相切換回路80へ送出する。一方、転流信号CSの間隔を計測し、その間隔に基づき位置信号PSを生成する。ここで、転流信号CSは例えば、選択される自励転流信号SC又は他励転流信号FCから約30°位相が遅れるように設定される。
通電相切換回路80は転流信号CSの入力ごとに通電相切換信号CPを生成する。更に、転流信号CSの入力時点から所定時間、位置検出マスク信号MZCをアクティブに維持する。
The separately excited commutation circuit 60 generates a constant pulse signal, that is, a separately excited commutation signal FC at a predetermined period.
Count unit 70 selects either self-excited commutation signal SC or other-excited commutation signal FC, and sends the selected commutation signal CS to energized phase switching circuit 80. On the other hand, the interval of the commutation signal CS is measured, and the position signal PS is generated based on the interval. Here, the commutation signal CS is set, for example, so that the phase is delayed by about 30 ° from the selected self-excited commutation signal SC or the separately-excited commutation signal FC.
The energized phase switching circuit 80 generates an energized phase switching signal CP for each input of the commutation signal CS. Further, the position detection mask signal MZC is kept active for a predetermined time from the input time of the commutation signal CS.

図28は、センサレスモータMについて、ロータの安定な回転時での三つのモータコイルMu、Mv、Mwそれぞれの電流(すなわち相電流)Iu、Iv、Iw、とBEMFVu、Vv、Vw、三つの駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位VU0、VV0、VW0、及び位置検出マスク信号MZCを示す波形図である。図28では横軸が位相を示し、電気角で表されたロータの位置に対応する。   FIG. 28 shows three motor coils Mu, Mv, and Mw current (ie, phase currents) Iu, Iv, Iw, and BEMFVu, Vv, Vw, and three drives for the sensorless motor M when the rotor rotates stably. FIG. 5 is a waveform diagram showing potentials VU0, VV0, VW0 and position detection mask signal MZC of terminals U0, V0, W0, respectively. In FIG. 28, the horizontal axis indicates the phase and corresponds to the position of the rotor expressed in electrical angle.

プリドライブ回路20は通電相ごとに、出力回路3の六つのパワートランジスタのオンオフを切り換える。ここで、オンオフのパターン、及びそれに伴うモータコイルの通電のパターンには、図28に示されるI〜VIまでの六種類がある。すなわち、通電相は相電流の一周期を60°ずつに分ける。各通電相では、三つのモータコイルMu、Mv、Mwのうち、一つにソース電流(駆動端子からモータコイルの中点Cへの向き(図27に示される矢印の向き)に流れる電流)が流れ、別の一つにシンク電流(ソース電流とは逆向きに流れる電流)が流れ、残りの一つが非通電に維持される。図28ではシンク電流が斜線部で示される。   The predrive circuit 20 switches on and off the six power transistors of the output circuit 3 for each energized phase. Here, there are six types of on-off patterns and accompanying motor coil energization patterns from I to VI shown in FIG. That is, the energized phase divides one cycle of the phase current into 60 ° increments. In each energized phase, one of the three motor coils Mu, Mv, and Mw has a source current (current flowing in the direction from the drive terminal to the middle point C of the motor coil (the direction of the arrow shown in FIG. 27)). The sink current (current flowing in the direction opposite to the source current) flows to the other one, and the remaining one is kept non-energized. In FIG. 28, the sink current is indicated by hatching.

従来のセンサレスモータ駆動装置では、プリドライブ回路20が各通電相で、例えば、ソース電流が流れるハイサイドパワートランジスタ31U、31V、31Wをオン状態に維持し、シンク電流が流れるローサイドパワートランジスタ32U、32V、32Wのオンオフに対しPWM制御を行う。プリドライブ回路20は更に、通電相の切換に伴うパワートランジスタのオンオフをハードスイッチングで行う。それにより、相電流Iu、Iv、Iwが矩形波を成す。特にモータコイルMu、Mv、Mwのそれぞれでは120°の通電期間と60°の非通電期間とが交互に反復される。更に、相電流Iu、Iv、Iw間の位相差は120°に維持される。   In the conventional sensorless motor driving device, the pre-drive circuit 20 is in each energized phase, for example, the high-side power transistors 31U, 31V, 31W through which the source current flows are kept on, and the low-side power transistors 32U, 32V through which the sink current flows. PWM control for on / off of 32W. Further, the pre-drive circuit 20 performs hard switching to turn on and off the power transistor in accordance with switching of the energized phase. Thereby, the phase currents Iu, Iv, and Iw form a rectangular wave. In particular, in each of the motor coils Mu, Mv, and Mw, a 120 ° energization period and a 60 ° non-energization period are alternately repeated. Further, the phase difference between the phase currents Iu, Iv, and Iw is maintained at 120 °.

ロータの回転により、モータコイルMu、Mv、MwのそれぞれにはBEMFVu、Vv、Vwが誘起される。BEMFVu、Vv、Vwの波形は正弦波に近い。
センサレスモータMの三つの駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位VU0、VV0、VW0は、出力回路3から印加される駆動電圧にBEMFVu、Vv、Vwをそれぞれ重畳した電圧に等しい。ここで、図28では、PWM制御による出力電圧VU0、VV0、VW0それぞれの細かいリプルが省略される。
各通電相では非通電のモータコイル、すなわち出力回路3から駆動電圧を印加されないモータコイルで、BEMFVu、Vv、Vwがゼロクロスを生じる(図28に示される白丸ZC参照)。従って、駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位VU0、VV0、VW0がモータコイルの中点電圧と一致する時点(図28に示される黒丸ZC0参照)が、BEMFVu、Vv、VwそれぞれのゼロクロスZCに対応する。
By the rotation of the rotor, BEMFVu, Vv, and Vw are induced in the motor coils Mu, Mv, and Mw, respectively. The BEMFVu, Vv, and Vw waveforms are close to sine waves.
The potentials VU0, VV0, VW0 of the three drive terminals U0, V0, W0 of the sensorless motor M are equal to voltages obtained by superimposing BEMFVu, Vv, Vw on the drive voltage applied from the output circuit 3, respectively. Here, in FIG. 28, detailed ripples of the output voltages VU0, VV0, and VW0 by PWM control are omitted.
In each energized phase, BEMF Vu, Vv, and Vw cause a zero cross in a non-energized motor coil, that is, a motor coil to which no drive voltage is applied from the output circuit 3 (see white circle ZC shown in FIG. 28). Therefore, when the potentials VU0, VV0, VW0 of the drive terminals U0, V0, W0 coincide with the midpoint voltage of the motor coil (see the black circle ZC0 shown in FIG. 28), the zero crossings ZC of BEMFVu, Vv, Vw respectively Correspond.

BEMFVu、Vv、Vwそれぞれのレベルは、ステータの磁極中心(モータコイルMu、Mv、Mwのそれぞれを流れる相電流Iu、Iv、Iwにより生成される磁界のそれぞれが特に集中する部分)とロータの磁極中心との間の角度に対応する。特に、ゼロクロスの時点ではロータの位置が、60°(電気角)間隔の六つの所定位置(図28では0°、60°、120°、180°、240°、300°)のいずれかと一致する。
従って、駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位VU0、VV0、VW0によるゼロクロスZC0の検出により、ロータの位置が推定される。その推定されるロータの位置に基づき、モータコイルの通電が制御され、例えばステータの磁極中心とロータの磁極中心との間の角度が適切な範囲内に維持される。それにより、ロータにはトルクが効率良く与えられ、かつ十分に大きく維持される。
図28では、転流信号CSの位相がゼロクロスの検出時点から約30°遅れるので、通電相がゼロクロスの検出時点から約30°遅れて切り換えられる。それによりステータの磁極中心とロータの磁極中心との間の角度が実質的に90°(電気角)と等しく維持されるので、ロータに与えられるトルクが最大に維持される。従って、ロータの安定な回転が効率良く維持され、かつ負荷変動に対して強い。
The levels of BEMFVu, Vv, and Vw are determined by the magnetic pole center of the stator (part where the magnetic fields generated by the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through the motor coils Mu, Mv, and Mw are particularly concentrated) and the magnetic pole of the rotor. Corresponds to the angle between the center. In particular, at the time of zero crossing, the position of the rotor coincides with one of six predetermined positions (0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, 300 ° in FIG. 28) at 60 ° (electrical angle) intervals. .
Therefore, the position of the rotor is estimated by detecting the zero cross ZC0 by the potentials VU0, VV0, VW0 of the drive terminals U0, V0, W0, respectively. The energization of the motor coil is controlled based on the estimated rotor position, and for example, the angle between the magnetic pole center of the stator and the magnetic pole center of the rotor is maintained within an appropriate range. As a result, the torque is efficiently applied to the rotor and maintained sufficiently large.
In FIG. 28, since the phase of the commutation signal CS is delayed by about 30 ° from the time point of detection of the zero cross, the energized phase is switched with a time delay of about 30 ° from the time of detection of the zero cross. Thereby, the angle between the magnetic pole center of the stator and the magnetic pole center of the rotor is maintained substantially equal to 90 ° (electrical angle), so that the torque applied to the rotor is maintained at the maximum. Therefore, stable rotation of the rotor is efficiently maintained and strong against load fluctuations.

駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位VUO、VV0、VW0の変化は、実際には、パワートランジスタのオンオフに起因するノイズを含む。そのノイズは主に、通電相の切換に伴うノイズN(図28参照)、及びPWM制御に伴う細かいリプル(図示せず)である。それらのノイズは、BEMF比較部4によるゼロクロスの検出に誤差を与える。
従来のセンサレスモータ駆動装置では各通電相の切換ごとに、すなわち転流信号CSの生成ごとに、位置検出マスク信号MZCが所定時間、アクティブに維持される(図28参照)。その期間ではBEMF比較部4の出力信号BCU、BCV、BCWがマスクされるので、通電相の切換に伴うノイズNによるゼロクロスの誤検出が回避される。
更に、PWM制御信号Pの立ち上がり/立ち下がりごとにPWMマスク信号MPWMが所定時間、アクティブに維持される。その期間ではBEMF比較部4の出力信号BCU、BCV、BCWがマスクされるので、PWM制御に伴うリプルによるゼロクロスの誤検出が回避される。
こうして、ゼロクロスの正確な検出が実現する。
Changes in the potentials VUO, VV0, and VW0 of the drive terminals U0, V0, and W0 actually include noise due to the on / off of the power transistor. The noise is mainly noise N (see FIG. 28) accompanying switching of the energized phase and fine ripple (not shown) accompanying PWM control. Those noises give an error to the detection of the zero cross by the BEMF comparison unit 4.
In the conventional sensorless motor driving apparatus, the position detection mask signal MZC is kept active for a predetermined time every time each energized phase is switched, that is, every time the commutation signal CS is generated (see FIG. 28). During that period, the output signals BCU, BCV, BCW of the BEMF comparison unit 4 are masked, so that it is possible to avoid erroneous detection of zero cross due to noise N accompanying switching of energized phases.
Further, every time the PWM control signal P rises / falls, the PWM mask signal MPWM is kept active for a predetermined time. During that period, the output signals BCU, BCV, BCW of the BEMF comparison unit 4 are masked, so that erroneous detection of zero cross due to ripple accompanying PWM control is avoided.
Thus, accurate detection of zero crossing is realized.

センサレスモータでのロータの位置検出は上記の通り、モータコイルでのBEMFによるゼロクロスの検出に基づく。ロータがある程度以上の速度で回転するときでしかBEMFは検出されないので、上記のロータ位置検出はセンサレスモータの起動には使用できない。
従来のセンサレスモータ駆動装置は例えば、センサレスモータの起動時、自励転流回路50からの自励転流信号SCに代え、他励転流回路60からの他励転流信号FCを用いる(図27参照)。それにより、モータコイルの通電を一定の周期で、ロータの実際の位置とは無関係に切り換える。他励転流信号FCに基づく通電制御(以下、他励転流制御という)は、センサレスモータの起動開始時点から所定時間、又はロータの回転数が一定値に達する時点まで継続される。その後、他励転流制御は、自励転流信号SCに基づく通電制御(以下、自励転流制御という)に切り換えられる。
こうして、従来のセンサレスモータ駆動装置はロータの位置検出によらず、センサレスモータの起動を実現した。
As described above, the position detection of the rotor in the sensorless motor is based on the detection of the zero cross by BEMF in the motor coil. Since BEMF is detected only when the rotor rotates at a certain speed or higher, the above-described rotor position detection cannot be used to start a sensorless motor.
The conventional sensorless motor driving device uses, for example, the separately excited commutation signal FC from the separately excited commutation circuit 60 instead of the self excited commutation signal SC from the self excited commutation circuit 50 when the sensorless motor is started (see FIG. 27). Thereby, the energization of the motor coil is switched at a constant cycle regardless of the actual position of the rotor. The energization control based on the separately excited commutation signal FC (hereinafter referred to as separately excited commutation control) is continued from the start time of starting the sensorless motor for a predetermined time or until the rotation speed of the rotor reaches a constant value. Thereafter, the separately excited commutation control is switched to energization control (hereinafter referred to as self-excited commutation control) based on the self-excited commutation signal SC.
Thus, the conventional sensorless motor driving apparatus realizes the start of the sensorless motor without detecting the position of the rotor.

特開2003-174789号公報JP 2003-174789 特開2003-244983号公報JP 2003-244983 A 日下智、「特集 実験で学ぶモータ制御回路の設計 第4章 センサレスDCモータの駆動法」、トランジスタ技術、CQ出版社、2000年2月、第37巻、第425号、p.221-228Satoshi Kusaka, “Special Feature: Design of Motor Control Circuits Learned through Experiments, Chapter 4: Driving Method of Sensorless DC Motor”, Transistor Technology, CQ Publisher, February 2000, Vol. 37, No. 425, p.221-228

ブラシレスモータでは一般に、通電相の切換に伴い、ステータの磁極とロータの磁極との間での吸引力/反発力、及び、ステータ内部とロータ内部とのそれぞれの応力分布が周期的に変化する。それにより、ブラシレスモータからは一般に騒音(以下、モータエコーノイズという)が発生する。特に、図28に示されるように、相電流Iu、Iv、Iwが急峻な変化を示すとき、モータエコーノイズは過大になりやすい。従って、モータエコーノイズの抑制には相電流の緩やかな変化が望ましい。
位置センサを備えるブラシレスモータではセンサレスモータとは異なり、ロータの位置検出がモータコイルの非通電期間を要しない。従って、相電流の緩やかな変化が容易に実現できるので、モータエコーノイズの抑制が比較的容易である(例えば特許文献1及び2参照)。特に、モータコイルの通電制御をPWM制御で行う場合、位置センサの検出精度はそのPWM制御に伴うリプルに関わらず、高く維持される。
Generally, in a brushless motor, as the energized phase is switched, the attractive force / repulsive force between the magnetic pole of the stator and the magnetic pole of the rotor, and the respective stress distributions in the stator and the rotor change periodically. As a result, noise (hereinafter referred to as motor echo noise) is generally generated from the brushless motor. In particular, as shown in FIG. 28, when the phase currents Iu, Iv, Iw show steep changes, the motor echo noise tends to become excessive. Therefore, a gradual change in phase current is desirable for suppressing motor echo noise.
Unlike a sensorless motor, a brushless motor having a position sensor does not require a motor coil non-energization period to detect the position of the rotor. Accordingly, since a gradual change in phase current can be easily realized, it is relatively easy to suppress motor echo noise (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In particular, when the energization control of the motor coil is performed by PWM control, the detection accuracy of the position sensor is maintained high regardless of the ripple accompanying the PWM control.

一方、センサレスモータでは上記の通り、BEMFのゼロクロス検出がモータコイルの非通電期間を要する。しかし、相電流の緩やかな変化はモータコイルの非通電期間を短縮する。特に、位置センサを備えるブラシレスモータと同様な通電制御では、モータコイルの非通電期間を確保できない。
更に、PWM制御に伴うリプルはゼロクロスの検出精度を低下させるので、確実にマスクされねばならない。しかし、相電流の緩やかな変化はPWM制御期間の延長を要する。それに伴い、上記のマスクに要する期間が延長されるので、ゼロクロスの検出期間が短縮される。
こうして、センサレスモータでは、モータエコーノイズの抑制がゼロクロスの正確な検出を妨げた。
On the other hand, in the sensorless motor, as described above, the zero cross detection of BEMF requires a non-energization period of the motor coil. However, the gradual change in phase current shortens the non-energization period of the motor coil. In particular, in energization control similar to a brushless motor having a position sensor, it is not possible to ensure a non-energization period of the motor coil.
Furthermore, ripples associated with PWM control reduce the zero-cross detection accuracy and must be reliably masked. However, a gradual change in phase current requires extension of the PWM control period. Along with this, the period required for the mask is extended, so that the zero-cross detection period is shortened.
Thus, in sensorless motors, suppression of motor echo noise hindered accurate detection of zero crossing.

ゼロクロスの正確な検出に対する妨げは自励転流制御の確実性の向上を妨げ、特にセンサレスモータでの発生トルクの増大を妨げた。すなわち、モータエコーノイズの抑制と自励転流制御による発生トルクの増大とは両立が困難であった。   The hindrance to the accurate detection of zero crossing prevented the improvement of the reliability of the self-excited commutation control, and in particular the increase in the torque generated by the sensorless motor. In other words, it is difficult to achieve both suppression of motor echo noise and increase in torque generated by self-excited commutation control.

ゼロクロスの正確な検出に対する妨げは更に、センサレスモータの迅速かつ確実な起動を次のように困難にした。
他励転流制御では、ロータの実際の位置に関わらず、モータコイルの通電が切り換えられる。従って、ステータの磁極中心とロータの磁極中心との間の角度が一般には最適な範囲から外れるので、発生トルクの増大が一般に困難であった。その結果、他励転流制御によるセンサレスモータの起動では、起動トルクの増大が困難であるので、起動時間の短縮が困難であった。更に、起動制御が負荷変動に対して弱かった。
例えばCD/DVD兼用ドライブのスピンドルモータとしてセンサレスモータが利用されるとき、CDとDVDとでは慣性モーメントが異なる。更に、HDDのスピンドルモータとしてセンサレスモータが利用されるとき、容量により磁気ディスクの枚数が異なり、更にサイズによりディスク半径が異なる。他励転流制御では、そのような様々な負荷のいずれに対しても共通にセンサレスモータの起動を安定化させることは困難であった。
これらの困難を解消するには、センサレスモータの起動時、他励転流制御から自励転流制御への切り換えができる限り速やかに、かつ確実に行われねばならない。
The hindrance to accurate detection of zero crossing further made quick and reliable start-up of sensorless motors difficult as follows.
In the separately excited commutation control, the energization of the motor coil is switched regardless of the actual position of the rotor. Accordingly, since the angle between the magnetic pole center of the stator and the magnetic pole center of the rotor is generally out of the optimum range, it is generally difficult to increase the generated torque. As a result, in starting a sensorless motor by separately excited commutation control, it is difficult to increase the starting torque, so it is difficult to shorten the starting time. Furthermore, the start-up control was weak against load fluctuation.
For example, when a sensorless motor is used as a spindle motor of a CD / DVD combined drive, the moment of inertia differs between CD and DVD. Further, when a sensorless motor is used as the HDD spindle motor, the number of magnetic disks varies depending on the capacity, and the disk radius varies depending on the size. In separately excited commutation control, it is difficult to stabilize the start of the sensorless motor in common for any of such various loads.
In order to eliminate these difficulties, it is necessary to switch from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control as quickly and reliably as possible when starting the sensorless motor.

しかし、従来のセンサレスモータ駆動装置ではセンサレスモータの起動時、例えば起動時点から所定時間、又はロータの回転数が一定値に達する時点まで他励転流制御が継続された。すなわち、ゼロクロスの正確な検出が可能とみなせる状態に達するまでは、他励転流制御が自励転流制御へは切り換えられなかった。ゼロクロスの正確な検出が妨げられるとき、上記の所定時間の短縮は起動の確実性を損なうので困難であった。一方、センサレスモータの起動時点から、ロータの回転数が一定値に達する時点までに要する時間は、他励転流制御では短縮が困難であった。
こうして、従来のセンサレスモータ駆動装置ではセンサレスモータの起動時、他励転流制御から自励転流制御への迅速かつ確実な切り換えが困難であった。それ故、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が困難であった。
However, in the conventional sensorless motor driving device, the separately excited commutation control is continued when the sensorless motor is activated, for example, for a predetermined time from the activation time or until the rotation speed of the rotor reaches a constant value. That is, the separately-excited commutation control cannot be switched to the self-excited commutation control until a state where accurate detection of zero crossing is considered possible. When accurate detection of zero crossing is hindered, shortening the predetermined time is difficult because it impairs the certainty of activation. On the other hand, the time required from the time when the sensorless motor is started to the time when the rotational speed of the rotor reaches a certain value is difficult to shorten by separately excited commutation control.
Thus, in the conventional sensorless motor driving device, it is difficult to quickly and surely switch from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control when starting the sensorless motor. Therefore, it is difficult to start the sensorless motor quickly and reliably.

本発明は、モータエコーノイズを抑制したままBEMFのゼロクロスを正確に検出し、それによりセンサレスモータの迅速かつ確実な起動を実現させるセンサレスモータ駆動装置及びその駆動方法の提供を目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sensorless motor driving apparatus and a driving method thereof that accurately detect BEMF zero crossing while suppressing motor echo noise, thereby realizing quick and reliable start of the sensorless motor.

本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動装置は、
センサレスモータのモータコイルを通電させる出力回路;
センサレスモータのロータの推定位置を示す位置信号、に基づき、モータコイルの通電のタイミングを示すPWM制御信号、を生成するPWM制御部;
転流信号に同期して通電相を切り換える通電相切換回路;
通電相に対応するモータコイルを選択し、その選択されたモータコイルの通電を出力回路によりPWM制御信号に従って変化させ、特にPWM禁止期間では出力回路による特定のモータコイルの通電を禁止するプリドライブ回路;
モータコイルに誘起されるBEMFを検出し、BEMFとモータコイルの中点電圧とを比較するBEMF比較部;
BEMF検出期間中にBEMFとモータコイルの中点電圧との一致、すなわちゼロクロスを検出し、そのゼロクロスの検出時に自励転流信号を生成する自励転流回路;及び、
自励転流信号に基づき上記の転流信号を生成し、その転流信号の間隔を計測し、その間隔に基づき上記の位置信号を生成し、その位置信号に基づきPWM禁止期間とBEMF検出期間とを設定し、特にPWM禁止期間をBEMF検出期間より早く開始させ、転流信号に同期してPWM禁止期間とBEMF検出期間とを共に終了させるカウント部;
を有する。
The sensorless motor driving apparatus according to the first aspect of the present invention is:
An output circuit for energizing the motor coil of the sensorless motor;
A PWM control unit that generates a PWM control signal indicating the timing of energization of the motor coil based on a position signal indicating the estimated position of the rotor of the sensorless motor;
Energized phase switching circuit that switches the energized phase in synchronization with the commutation signal;
A pre-drive circuit that selects a motor coil corresponding to the energized phase, changes the energization of the selected motor coil by the output circuit according to the PWM control signal, and prohibits the energization of a specific motor coil by the output circuit, particularly in the PWM inhibition period ;
A BEMF comparator that detects BEMF induced in the motor coil and compares the BEMF with the midpoint voltage of the motor coil;
A self-excited commutation circuit that detects coincidence of the BEMF and the midpoint voltage of the motor coil during the BEMF detection period, that is, detects a zero cross, and generates a self-excited commutation signal when the zero cross is detected;
The commutation signal is generated based on the self-excited commutation signal, the interval of the commutation signal is measured, the position signal is generated based on the interval, and the PWM inhibition period and the BEMF detection period are based on the position signal. In particular, a counting unit that starts the PWM prohibition period earlier than the BEMF detection period and ends both the PWM prohibition period and the BEMF detection period in synchronization with the commutation signal;
Have

このセンサレスモータ駆動装置はまず、PWM禁止期間を設定し、その期間では特定のモータコイルの通電を禁止する。こうして、モータコイルの非通電期間が確保される。
次に、PWM禁止期間の開始から遅れてBEMF検出期間を開始させる。それによりモータコイルの一つに対するBEMF検出期間の開始時点では既に、そのモータコイルの通電に対するPWM制御が停止している。従って、ゼロクロスの正確な検出が可能である。
更に、転流信号に同期して、すなわちゼロクロスの検出時、通電相が切り換えられると共に、PWM禁止期間とBEMF検出期間とが終了する。それにより、ゼロクロスの検出時、モータコイルの通電とそれに対するPWM制御とが迅速に再開できる。例えば相電流が緩やかに変化するようにモータコイルの通電が制御されるとき、ゼロクロスの検出と同時に相電流の立ち上げを開始できる。従って、トルクの発生に適した範囲内にロータが位置する期間では相電流が十分に大きいので、発生トルクが十分に大きい。
こうして、本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動装置は、相電流の緩やかな変化によりモータエコーノイズを抑制し、かつ発生トルクを十分に増大できる。
This sensorless motor driving apparatus first sets a PWM prohibition period, and prohibits energization of a specific motor coil during that period. Thus, a non-energization period of the motor coil is ensured.
Next, the BEMF detection period is started after the start of the PWM prohibition period. Thereby, at the start of the BEMF detection period for one of the motor coils, the PWM control for energization of the motor coil is already stopped. Therefore, accurate detection of zero crossing is possible.
Further, in synchronization with the commutation signal, that is, when the zero cross is detected, the energized phase is switched, and the PWM prohibition period and the BEMF detection period are ended. As a result, when the zero cross is detected, the energization of the motor coil and the PWM control for the motor coil can be resumed quickly. For example, when energization of the motor coil is controlled so that the phase current changes slowly, the start-up of the phase current can be started simultaneously with the detection of zero crossing. Accordingly, since the phase current is sufficiently large during the period in which the rotor is located within a range suitable for torque generation, the generated torque is sufficiently large.
Thus, the sensorless motor driving apparatus according to the first aspect of the present invention can suppress the motor echo noise and sufficiently increase the generated torque due to the gradual change of the phase current.

本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくはPWM制御部が、
原指令と上記の位置信号とに基づき目標電流を設定する指令回路;
モータコイルの電流、すなわち相電流を検出し、その検出電流と目標電流とを比較する電流比較部;及び
検出電流と目標電流との差に応じ、PWM制御信号を生成するPWM制御回路;
を有する。すなわち、PWM制御部が相電流に関するフィードバック制御を行う。
特に好ましくは、指令回路が目標電流を徐々に増減させる。それにより、相電流が緩やかな波形に制御されるので、モータエコーノイズが抑制される。
In the sensorless motor driving apparatus according to the first aspect of the present invention, preferably the PWM control unit,
A command circuit for setting a target current based on the original command and the position signal;
A current comparator that detects a current of the motor coil, that is, a phase current, and compares the detected current with a target current; and a PWM control circuit that generates a PWM control signal according to a difference between the detected current and the target current;
Have That is, the PWM control unit performs feedback control regarding the phase current.
Particularly preferably, the command circuit gradually increases or decreases the target current. Thereby, the phase current is controlled to a gentle waveform, so that motor echo noise is suppressed.

本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、PWM禁止期間の開始時点から一定時間が経過した時点、又はロータの推定位置がPWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化した時点、のいずれか早い時点に、カウント部がBEMF検出期間を開始させる。
それにより、ロータの回転が低速のときは、PWM禁止期間の開始時点から一定時間の経過時にBEMF検出期間が開始される。一方、ロータの回転が高速のときは、ロータの推定位置がPWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化する時にBEMF検出期間が開始される。その結果、ロータの実際の回転数に関わらず、BEMF検出期間が十分に長く確保されるので、ゼロクロスの正確な検出が可能である。
In the sensorless motor driving device according to the first aspect of the present invention, preferably, when a certain time has elapsed from the start of the PWM inhibition period, or the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM inhibition period. The counting unit starts the BEMF detection period at the earlier time point.
As a result, when the rotation of the rotor is low, the BEMF detection period is started when a fixed time has elapsed from the start of the PWM prohibition period. On the other hand, when the rotor rotates at a high speed, the BEMF detection period starts when the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM inhibition period. As a result, the BEMF detection period is ensured sufficiently long regardless of the actual number of rotations of the rotor, so that zero cross can be accurately detected.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置は、
センサレスモータのモータコイルを通電させる出力回路;
センサレスモータのロータの推定位置を示す位置信号、に基づき、モータコイルの通電のタイミングを示すPWM制御信号、を生成するPWM制御部;
転流信号に同期して通電相を切り換える通電相切換回路;
通電相に対応するモータコイルを選択し、その選択されたモータコイルの通電を出力回路によりPWM制御信号に従って変化させるプリドライブ回路;
モータコイルに誘起されるBEMFを検出し、そのBEMFとモータコイルの中点電圧とを比較するBEMF比較部;
BEMF検出期間中にBEMFと中点電圧との一致、すなわちゼロクロスを検出し、そのゼロクロスの検出時に自励転流信号を生成する自励転流回路;
所定の周期で他励転流信号を生成する他励転流回路;
自励転流信号と他励転流信号とのうち、BEMF検出期間中に先に入力される方を転流信号として選択する選択回路;及び、
転流信号の間隔を計測し、その間隔に基づき上記の位置信号を生成し、その位置信号に基づきBEMF検出期間を設定し、特に転流信号に同期してBEMF検出期間を終了させるカウント回路;
を有する。
The sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention is
An output circuit for energizing the motor coil of the sensorless motor;
A PWM control unit that generates a PWM control signal indicating the timing of energization of the motor coil based on a position signal indicating the estimated position of the rotor of the sensorless motor;
Energized phase switching circuit that switches the energized phase in synchronization with the commutation signal;
A pre-drive circuit that selects a motor coil corresponding to an energized phase and changes the energization of the selected motor coil by an output circuit in accordance with a PWM control signal;
A BEMF comparator that detects BEMF induced in the motor coil and compares the BEMF with a midpoint voltage of the motor coil;
A self-commutation circuit that detects coincidence of the BEMF and the midpoint voltage during the BEMF detection period, that is, detects a zero cross and generates a self-excited commutation signal when the zero cross is detected;
A separately excited commutation circuit for generating a separately excited commutation signal at a predetermined period;
A selection circuit that selects, as a commutation signal, one of the self-commutation signal and the other excitation commutation signal that is input first during the BEMF detection period; and
A counting circuit that measures the interval of the commutation signal, generates the position signal based on the interval, sets the BEMF detection period based on the position signal, and ends the BEMF detection period in synchronization with the commutation signal;
Have

このセンサレスモータ駆動装置は他励転流制御中、BEMF検出期間を確保し、ゼロクロスの検出動作を並行する。転流信号は自励転流信号又は他励転流信号のいずれか早く生成された信号であり、BEMF検出期間はその転流信号の生成により終了する。自励転流信号はBEMF検出期間にしか生成されないので、自励転流信号の生成時、すなわちゼロクロスの検出時には必ず、その自励転流信号が転流信号として選択される。こうして、他励転流制御はゼロクロスの検出により速やかに自励転流制御に切り換えられる。
特にセンサレスモータの起動が他励転流制御により行われるとき、他励転流制御から自励転流制御への切り換えが迅速かつ確実に行われる。従って、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
This sensorless motor drive device secures a BEMF detection period and performs a zero-cross detection operation in parallel during the separately excited commutation control. The commutation signal is a signal generated earlier of the self-excited commutation signal or the separately-excited commutation signal, and the BEMF detection period ends with the generation of the commutation signal. Since the self-excited commutation signal is generated only during the BEMF detection period, the self-excited commutation signal is always selected as the commutation signal when the self-excited commutation signal is generated, that is, when a zero cross is detected. Thus, the separately excited commutation control is promptly switched to the self-excited commutation control by detecting the zero cross.
In particular, when the sensorless motor is started by the separately excited commutation control, switching from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control is performed quickly and reliably. Therefore, the sensorless motor can be started quickly and reliably.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくはPWM制御部が、
原指令と上記の位置信号とに基づき目標電流を設定する指令回路;
モータコイルの電流、すなわち相電流を検出し、その検出電流と目標電流とを比較する電流比較部;及び
検出電流と目標電流との差に応じ、PWM制御信号を生成するPWM制御回路;
を有する。すなわち、PWM制御部が相電流に関するフィードバック制御を行う。
特に好ましくは、指令回路が目標電流を徐々に増減させる。それにより、相電流が緩やかな波形に制御されるので、モータエコーノイズが抑制される。
In the sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention, preferably the PWM control unit,
A command circuit for setting a target current based on the original command and the position signal;
A current comparator that detects a current of the motor coil, that is, a phase current, and compares the detected current with a target current; and a PWM control circuit that generates a PWM control signal according to a difference between the detected current and the target current;
Have That is, the PWM control unit performs feedback control regarding the phase current.
Particularly preferably, the command circuit gradually increases or decreases the target current. Thereby, the phase current is controlled to a gentle waveform, so that motor echo noise is suppressed.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、
カウント回路が、上記の位置信号に基づきPWM禁止期間を設定し、特にそのPWM禁止期間をBEMF検出期間より早く開始させ、転流信号に同期してそのPWM禁止期間を終了させ;
プリドライブ回路が、PWM禁止期間では出力回路による特定のモータコイルの通電を禁止する。
In the sensorless motor driving device according to the second aspect of the present invention, preferably,
A count circuit sets a PWM prohibition period based on the position signal, in particular, starts the PWM prohibition period earlier than the BEMF detection period, and ends the PWM prohibition period in synchronization with the commutation signal;
The pre-drive circuit prohibits the energization of a specific motor coil by the output circuit during the PWM prohibition period.

このセンサレスモータ駆動装置はまず、PWM禁止期間を設定し、その期間では特定のモータコイルの通電を禁止する。こうして、モータコイルの非通電期間が確保される。
次に、PWM禁止期間の開始から遅れてBEMF検出期間を開始させる。それによりモータコイルの一つに対するBEMF検出期間の開始時点では既に、そのモータコイルの通電に対するPWM制御が停止している。従って、ゼロクロスの正確な検出が可能である。
更に、転流信号に同期して、すなわちゼロクロスの検出時、通電相が切り換えられると共に、PWM禁止期間とBEMF検出期間とが終了する。それにより、ゼロクロスの検出時、モータコイルの通電とそれに対するPWM制御とが迅速に再開できる。例えば相電流が緩やかに変化するようにモータコイルの通電が制御されるとき、ゼロクロスの検出と同時に相電流の立ち上げを開始できる。従って、トルクの発生に適した範囲内にロータが位置する期間では相電流が十分に大きいので、発生トルクが十分に大きい。
こうして、本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置は、相電流の緩やかな変化によりモータエコーノイズを抑制し、かつ発生トルクを十分に増大できる。特にセンサレスモータの起動時、起動トルクが十分に増大できるので、起動時間の短縮が容易であり、更に、起動制御が負荷変動に対して強い。
This sensorless motor driving apparatus first sets a PWM prohibition period, and prohibits energization of a specific motor coil during that period. Thus, a non-energization period of the motor coil is ensured.
Next, the BEMF detection period is started after the start of the PWM prohibition period. Thereby, at the start of the BEMF detection period for one of the motor coils, the PWM control for energization of the motor coil is already stopped. Therefore, accurate detection of zero crossing is possible.
Further, in synchronization with the commutation signal, that is, when the zero cross is detected, the energized phase is switched, and the PWM prohibition period and the BEMF detection period are ended. As a result, when the zero cross is detected, the energization of the motor coil and the PWM control for the motor coil can be resumed quickly. For example, when energization of the motor coil is controlled so that the phase current changes slowly, the start-up of the phase current can be started simultaneously with the detection of zero crossing. Accordingly, since the phase current is sufficiently large during the period in which the rotor is located within a range suitable for torque generation, the generated torque is sufficiently large.
Thus, the sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention can suppress the motor echo noise and sufficiently increase the generated torque due to the gradual change of the phase current. In particular, when the sensorless motor is started, the starting torque can be sufficiently increased, so that the starting time can be easily shortened, and the starting control is strong against load fluctuations.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、PWM禁止期間の開始時点から一定時間が経過した時点、又はロータの推定位置がPWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化した時点、のいずれか早い時点に、カウント部がBEMF検出期間を開始させる。
それにより、ロータの回転が低速のときは、PWM禁止期間の開始時点から一定時間の経過時にBEMF検出期間が開始される。一方、ロータの回転が高速のときは、ロータの推定位置がPWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化する時にBEMF検出期間が開始される。その結果、ロータの実際の回転数に関わらず、BEMF検出期間が十分に長く確保されるので、ゼロクロスの正確な検出が可能である。
特にセンサレスモータの起動時、他励転流制御から自励転流制御への切り換えが迅速かつ確実に実行されるので、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
In the sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention, preferably, when a certain time has elapsed from the start of the PWM inhibition period, or the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM inhibition period. The counting unit starts the BEMF detection period at the earlier time point.
As a result, when the rotation of the rotor is low, the BEMF detection period is started when a fixed time has elapsed from the start of the PWM prohibition period. On the other hand, when the rotor rotates at a high speed, the BEMF detection period starts when the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM inhibition period. As a result, the BEMF detection period is ensured sufficiently long regardless of the actual number of rotations of the rotor, so that zero cross can be accurately detected.
In particular, when the sensorless motor is started, switching from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control is performed quickly and reliably, so that the sensorless motor can be started quickly and surely.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、他励転流回路が他励転流信号を恒常的に生成する。
例えば、外部からの突発的な振動/衝撃がロータの安定な回転を妨げ、それにより自励転流信号の生成が突然中断するとき、他励転流信号が即座に転流信号として選択される。すなわち、自励転流制御が即座に他励転流制御に切り換えられる。従って、センサレスモータの再起動がスムーズに実行可能である。
In the sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention, preferably, the separately excited commutation circuit constantly generates the separately excited commutation signal.
For example, when a sudden external vibration / shock prevents stable rotation of the rotor, thereby suddenly interrupting the generation of the self-excited commutation signal, the separately excited commutation signal is immediately selected as the commutation signal. . That is, self-excited commutation control is immediately switched to separately-excited commutation control. Therefore, the sensorless motor can be restarted smoothly.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、BEMF検出期間中に自励転流信号が他励転流信号より先に入力されるとき、次のBEMF検出期間では他励転流回路が他励転流信号の周期を延長する。
ゼロクロスが一旦検出され、自励転流信号が一旦生成されれば、次のBEMF検出期間でもゼロクロスが検出され、自励転流信号が生成される可能性が高い。従って、上記のように他励転流信号の周期を延長することで、次のBEMF検出期間でのゼロクロスの検出可能性を更に高める。それにより、一回のゼロクロス検出だけで、他励転流制御が速やかにかつ確実に自励転流制御へ切り換えられる。こうして、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
In the sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention, preferably, when the self-excited commutation signal is input prior to the other excitation commutation signal during the BEMF detection period, the other excitation commutation is performed in the next BEMF detection period. The circuit extends the period of the separately excited commutation signal.
Once the zero cross is detected and the self-excited commutation signal is generated, it is highly likely that the zero cross is detected and the self-excited commutation signal is generated even in the next BEMF detection period. Therefore, by extending the period of the separately-excited commutation signal as described above, the possibility of detecting a zero cross in the next BEMF detection period is further enhanced. As a result, the separately excited commutation control can be quickly and reliably switched to the self-excited commutation control with only one zero cross detection. In this way, the sensorless motor can be started quickly and reliably.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、BEMF検出期間中に他励転流信号が自励転流信号より先に入力されることが所定回数連続するとき、次のBEMF検出期間では他励転流回路が他励転流信号の周期を延長する。特に好ましくは上記所定回数の通電相全体が電気角で360°の期間に相当する。
上記のように他励転流信号の選択が連続するとき、他励転流信号はロータの回転と同調していない。特にセンサレスモータの起動時では、他励転流信号の周期がロータの実際の回転周期より極めて短い可能性が高い。例えば、負荷が大きいときはそのような現象が生じやすい。従って、上記のように他励転流信号の周期を延長することで、他励転流信号の周期をロータの実際の回転周期に接近させる。それにより、ゼロクロスの検出可能性が高まる。その結果、他励転流制御から自励転流制御への切り換えを迅速かつ確実にできる。こうして、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
In the sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention, preferably, when the separately excited commutation signal is input before the self-excited commutation signal for a predetermined number of times during the BEMF detection period, the next BEMF detection is performed. In the period, the separately excited commutation circuit extends the period of the separately excited commutation signal. Particularly preferably, the entire predetermined number of energized phases corresponds to a period of 360 ° in electrical angle.
When the selection of the separately excited commutation signal continues as described above, the separately excited commutation signal is not synchronized with the rotation of the rotor. In particular, when the sensorless motor is started, it is highly likely that the cycle of the separately excited commutation signal is extremely shorter than the actual rotation cycle of the rotor. For example, such a phenomenon is likely to occur when the load is large. Therefore, by extending the period of the separately excited commutation signal as described above, the period of the separately excited commutation signal is brought closer to the actual rotation period of the rotor. Thereby, the detection possibility of zero crossing increases. As a result, switching from separately excited commutation control to self-excited commutation control can be performed quickly and reliably. In this way, the sensorless motor can be started quickly and reliably.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、他励転流回路が、周期の異なるパルス信号を少なくとも二種類生成し、それらのパルス信号のいずれか一つを他励転流信号として選択する。更に、好ましくは、それらのパルス信号が、一定の周期を持つ第一の信号と、第一の信号の周期の二倍の周期を持つ第二の信号と、を含む。
例えばセンサレスモータの起動を第一の信号に基づく他励転流制御で行うとき、自励転流信号がなかなか生成されなければ、第一の信号はロータの回転と同調していない。特に第一の信号の周期がロータの実際の回転周期より極めて短い可能性が高い。例えば、負荷が大きいときはそのような現象が生じやすい。そのときは、第一の信号を第二の信号に切り換える。第二の信号の周期はロータの実際の回転周期に近い可能性が高いので、ゼロクロスの検出可能性が高まる。その結果、他励転流制御から自励転流制御への切り換えを迅速かつ確実にできる。従って、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
In the sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention, preferably, the separately excited commutation circuit generates at least two types of pulse signals having different periods, and any one of these pulse signals is separately excited. Select as. Further preferably, the pulse signals include a first signal having a constant period and a second signal having a period twice as long as the period of the first signal.
For example, when the sensorless motor is activated by the separately excited commutation control based on the first signal, if the self-excited commutation signal is not generated easily, the first signal is not synchronized with the rotation of the rotor. In particular, it is highly possible that the period of the first signal is extremely shorter than the actual rotation period of the rotor. For example, such a phenomenon is likely to occur when the load is large. At that time, the first signal is switched to the second signal. Since it is highly possible that the period of the second signal is close to the actual rotation period of the rotor, the possibility of detecting zero crossing is increased. As a result, switching from separately excited commutation control to self-excited commutation control can be performed quickly and reliably. Therefore, the sensorless motor can be started quickly and reliably.

本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動方法は、
センサレスモータのロータの推定位置を示す位置信号、に基づき、センサレスモータのモータコイルの通電のタイミングを示すPWM制御信号、を生成するステップ;
通電相に対応するモータコイルを選択し、その選択されたモータコイルをPWM制御信号に従って通電させるステップ;
上記の位置信号に基づきPWM禁止期間を開始させるステップ;
PWM禁止期間中、特定のモータコイルの通電を禁止するステップ;
モータコイルに誘起されるBEMFを検出し、BEMFとモータコイルの中点電圧とを比較するステップ;
PWM禁止期間の開始より遅れてBEMF検出期間を開始させるステップ;
BEMF検出期間中にBEMFとモータコイルの中点電圧との一致、すなわちゼロクロスを検出し、そのゼロクロスの検出時に自励転流信号を生成するステップ;
自励転流信号に基づき転流信号を生成するステップ;
転流信号に同期してPWM禁止期間とBEMF検出期間とを共に終了させるステップ;
転流信号に同期して通電相を切り換えるステップ;
転流信号の間隔を計測するステップ;及び、
転流信号の間隔に基づき位置信号を生成するステップ;
を有する。
The sensorless motor driving method according to the first aspect of the present invention is:
Generating a PWM control signal indicating the energization timing of the motor coil of the sensorless motor based on the position signal indicating the estimated position of the rotor of the sensorless motor;
Selecting a motor coil corresponding to the energized phase and energizing the selected motor coil in accordance with a PWM control signal;
Starting a PWM inhibition period based on the position signal;
Prohibiting energization of a specific motor coil during the PWM inhibition period;
Detecting BEMF induced in the motor coil and comparing the BEMF with the midpoint voltage of the motor coil;
Starting the BEMF detection period later than the start of the PWM inhibition period;
Detecting the coincidence of the BEMF and the midpoint voltage of the motor coil during the BEMF detection period, that is, zero crossing, and generating a self-excited commutation signal when the zero cross is detected;
Generating a commutation signal based on the self-excited commutation signal;
Ending both the PWM inhibition period and the BEMF detection period in synchronization with the commutation signal;
Switching the energized phase in synchronization with the commutation signal;
Measuring the interval of the commutation signal; and
Generating a position signal based on the spacing of the commutation signals;
Have

このセンサレスモータ駆動方法はまず、PWM禁止期間を設定し、その期間では特定のモータコイルの通電を禁止する。こうして、モータコイルの非通電期間が確保される。
次に、PWM禁止期間の開始から遅れてBEMF検出期間を開始させる。それによりモータコイルの一つに対するBEMF検出期間の開始時点では既に、そのモータコイルの通電に対するPWM制御が停止している。従って、ゼロクロスの正確な検出が可能である。
更に、転流信号に同期して、すなわちゼロクロスの検出時、通電相が切り換えられると共に、PWM禁止期間とBEMF検出期間とが終了する。それにより、ゼロクロスの検出時、モータコイルの通電とそれに対するPWM制御とが迅速に再開できる。例えば相電流が緩やかに変化するようにモータコイルの通電が制御されるとき、ゼロクロスの検出と同時に相電流の立ち上げを開始できる。従って、トルクの発生に適した範囲内にロータが位置する期間では相電流が十分に大きいので、発生トルクが十分に大きい。
こうして、本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動方法は、相電流の緩やかな変化によりモータエコーノイズを抑制し、かつ発生トルクを十分に増大できる。
In this sensorless motor driving method, first, a PWM prohibition period is set, and the energization of a specific motor coil is prohibited during that period. Thus, a non-energization period of the motor coil is ensured.
Next, the BEMF detection period is started after the start of the PWM prohibition period. Thereby, at the start of the BEMF detection period for one of the motor coils, the PWM control for energization of the motor coil is already stopped. Therefore, accurate detection of zero crossing is possible.
Further, in synchronization with the commutation signal, that is, when the zero cross is detected, the energized phase is switched, and the PWM prohibition period and the BEMF detection period are ended. As a result, when the zero cross is detected, the energization of the motor coil and the PWM control for the motor coil can be resumed quickly. For example, when energization of the motor coil is controlled so that the phase current changes slowly, the start-up of the phase current can be started simultaneously with the detection of zero crossing. Accordingly, since the phase current is sufficiently large during the period in which the rotor is located within a range suitable for torque generation, the generated torque is sufficiently large.
Thus, the sensorless motor driving method according to the first aspect of the present invention can suppress the motor echo noise and increase the generated torque sufficiently by the gradual change of the phase current.

本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動方法では好ましくは、PWM制御信号を生成するステップが、
原指令と位置信号とに基づき目標電流を設定するサブステップ;
モータコイルの電流を検出し、その検出電流と目標電流とを比較するサブステップ;及び、
検出電流と目標電流との差に応じ、PWM制御信号を生成するサブステップ;
を含む。すなわち、PWM制御が相電流に関するフィードバック制御に相当する。
特に好ましくは、目標電流を設定するサブステップごとに目標電流が徐々に増減する。それにより相電流が緩やかな波形に制御されるので、モータエコーノイズが抑制される。
In the sensorless motor driving method according to the first aspect of the present invention, preferably, the step of generating the PWM control signal includes:
A sub-step for setting the target current based on the original command and the position signal;
Detecting a current of the motor coil and comparing the detected current with a target current; and
A sub-step of generating a PWM control signal according to the difference between the detected current and the target current;
including. That is, the PWM control corresponds to feedback control related to the phase current.
Particularly preferably, the target current gradually increases or decreases for each sub-step for setting the target current. Thereby, the phase current is controlled to a gentle waveform, so that motor echo noise is suppressed.

本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動方法は好ましくは、PWM禁止期間の開始時点から経過時間とロータの推定位置の変化量とを計測するステップ、を有する。そのとき更に、PWM禁止期間の開始時点から一定時間が経過した時点、又はロータの推定位置がPWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化した時点、のいずれか早い時点に、BEMF検出期間を開始させるステップが実行される。
それにより、ロータの回転が低速のときは、PWM禁止期間の開始時点から一定時間の経過時にBEMF検出期間が開始される。一方、ロータの回転が高速のときは、ロータの推定位置がPWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化する時にBEMF検出期間が開始される。その結果、ロータの実際の回転数に関わらず、BEMF検出期間が十分に長く確保されるので、ゼロクロスの正確な検出が可能である。
The sensorless motor driving method according to the first aspect of the present invention preferably includes a step of measuring an elapsed time and a change amount of the estimated position of the rotor from the start time of the PWM inhibition period. At that time, BEMF is detected at the earlier of a certain time after the start of the PWM prohibition period, or when the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM prohibition period. The step of starting the period is executed.
As a result, when the rotation of the rotor is low, the BEMF detection period is started when a fixed time has elapsed from the start of the PWM prohibition period. On the other hand, when the rotor rotates at a high speed, the BEMF detection period starts when the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM inhibition period. As a result, the BEMF detection period is ensured sufficiently long regardless of the actual number of rotations of the rotor, so that zero cross can be accurately detected.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動方法は、
センサレスモータのロータの推定位置を示す位置信号、に基づき、センサレスモータのモータコイルの通電のタイミングを示すPWM制御信号、を生成するステップ;
通電相に対応するモータコイルを選択し、その選択されたモータコイルをPWM制御信号に従って通電させるステップ;
モータコイルに誘起されるBEMFを検出し、BEMFとモータコイルの中点電圧とを比較するステップ;
位置信号に基づきBEMF検出期間を開始させるステップ;
BEMF検出期間中にBEMFとモータコイルの中点電圧との一致、すなわちゼロクロスを検出し、そのゼロクロスの検出時に自励転流信号を生成するステップ;
所定の周期で他励転流信号を生成するステップ;
自励転流信号と他励転流信号とのうち、BEMF検出期間中に先に生成される方を転流信号として選択するステップ;
転流信号に同期してBEMF検出期間を終了させるステップ;
転流信号に同期して通電相を切り換えるステップ;
転流信号の間隔を計測するステップ;及び、
転流信号の間隔に基づき位置信号を生成するステップ;
を有する。
The sensorless motor driving method according to the second aspect of the present invention is as follows.
Generating a PWM control signal indicating the energization timing of the motor coil of the sensorless motor based on the position signal indicating the estimated position of the rotor of the sensorless motor;
Selecting a motor coil corresponding to the energized phase and energizing the selected motor coil in accordance with a PWM control signal;
Detecting BEMF induced in the motor coil and comparing the BEMF with the midpoint voltage of the motor coil;
Starting a BEMF detection period based on the position signal;
Detecting the coincidence of the BEMF and the midpoint voltage of the motor coil during the BEMF detection period, that is, zero crossing, and generating a self-excited commutation signal when the zero cross is detected;
Generating a separately excited commutation signal at a predetermined period;
A step of selecting a self-commutated commutation signal or a separately-excited commutation signal that is generated earlier during the BEMF detection period as a commutation signal;
Ending the BEMF detection period in synchronization with the commutation signal;
Switching the energized phase in synchronization with the commutation signal;
Measuring the interval of the commutation signal; and
Generating a position signal based on the spacing of the commutation signals;
Have

このセンサレスモータ駆動方法は他励転流制御中、BEMF検出期間を確保し、ゼロクロスの検出動作を並行する。転流信号は自励転流信号又は他励転流信号のいずれか早く生成された信号であり、BEMF検出期間はその転流信号の生成により終了する。自励転流信号はBEMF検出期間にしか生成されないので、自励転流信号の生成時、すなわちゼロクロスの検出時には必ず、その自励転流信号が転流信号として選択される。こうして、他励転流制御はゼロクロスの検出により速やかに自励転流制御に切り換えられる。
特にセンサレスモータの起動が他励転流制御により行われるとき、他励転流制御から自励転流制御への切り換えが迅速かつ確実に行われる。従って、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
This sensorless motor driving method ensures a BEMF detection period and performs a zero-cross detection operation in parallel during separately excited commutation control. The commutation signal is a signal generated earlier of the self-excited commutation signal or the separately-excited commutation signal, and the BEMF detection period ends with the generation of the commutation signal. Since the self-excited commutation signal is generated only during the BEMF detection period, the self-excited commutation signal is always selected as the commutation signal when the self-excited commutation signal is generated, that is, when a zero cross is detected. Thus, the separately excited commutation control is promptly switched to the self-excited commutation control by detecting the zero cross.
In particular, when the sensorless motor is started by the separately excited commutation control, switching from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control is performed quickly and reliably. Therefore, the sensorless motor can be started quickly and reliably.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動方法では好ましくは、PWM制御信号を生成するステップが、
原指令と位置信号とに基づき目標電流を設定するサブステップ;
モータコイルの電流を検出し、その検出電流と目標電流とを比較するサブステップ;及び、
検出電流と目標電流との差に応じ、PWM制御信号を生成するサブステップ;
を含む。すなわち、PWM制御が相電流に関するフィードバック制御に相当する。
特に好ましくは、目標電流を設定するサブステップごとに目標電流が徐々に増減する。それにより相電流が緩やかな波形に制御されるので、モータエコーノイズが抑制される。
In the sensorless motor driving method according to the second aspect of the present invention, preferably, the step of generating the PWM control signal includes:
A sub-step for setting the target current based on the original command and the position signal;
Detecting a current of the motor coil and comparing the detected current with a target current; and
A sub-step of generating a PWM control signal according to the difference between the detected current and the target current;
including. That is, the PWM control corresponds to feedback control related to the phase current.
Particularly preferably, the target current gradually increases or decreases for each sub-step for setting the target current. Thereby, the phase current is controlled to a gentle waveform, so that motor echo noise is suppressed.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動方法は好ましくは、
位置信号に基づきPWM禁止期間をBEMF検出期間より早く開始させるステップ;
PWM禁止期間中、特定のモータコイルの通電を禁止するステップ;及び、
転流信号に同期してPWM禁止期間を終了させるステップ;
を有する。
The sensorless motor driving method according to the second aspect of the present invention is preferably
Starting the PWM inhibition period earlier than the BEMF detection period based on the position signal;
Prohibiting energization of a specific motor coil during the PWM inhibition period; and
Ending the PWM inhibition period in synchronization with the commutation signal;
Have

このセンサレスモータ駆動方法はまず、PWM禁止期間を設定し、その期間では特定のモータコイルの通電を禁止する。こうして、モータコイルの非通電期間が確保される。
次に、PWM禁止期間の開始から遅れてBEMF検出期間を開始させる。それによりモータコイルの一つに対するBEMF検出期間の開始時点では既に、そのモータコイルの通電に対するPWM制御が停止しているので、ゼロクロスの正確な検出が可能である。
更に、転流信号に同期して、すなわちゼロクロスの検出時、通電相が切り換えられると共に、PWM禁止期間とBEMF検出期間とが終了する。それにより、ゼロクロスの検出時、モータコイルの通電とそれに対するPWM制御とが迅速に再開できる。例えば相電流が緩やかに変化するようにモータコイルの通電が制御されるとき、ゼロクロスの検出と同時に相電流の立ち上げを開始できる。従って、トルクの発生に適した範囲内にロータが位置する期間では相電流が十分に大きいので、発生トルクが十分に大きい。
こうして、本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動方法は、相電流の緩やかな変化によりモータエコーノイズを抑制し、かつ発生トルクを十分に増大できる。特にセンサレスモータの起動時、起動トルクが十分に増大できるので、起動時間の短縮が容易であり、更に、起動制御が負荷変動に対して強い。
In this sensorless motor driving method, first, a PWM prohibition period is set, and the energization of a specific motor coil is prohibited during that period. Thus, a non-energization period of the motor coil is ensured.
Next, the BEMF detection period is started after the start of the PWM prohibition period. Thereby, at the start of the BEMF detection period for one of the motor coils, the PWM control for energization of the motor coil is already stopped, so that the zero cross can be accurately detected.
Further, in synchronization with the commutation signal, that is, when the zero cross is detected, the energized phase is switched, and the PWM prohibition period and the BEMF detection period are ended. As a result, when the zero cross is detected, the energization of the motor coil and the PWM control for the motor coil can be resumed quickly. For example, when energization of the motor coil is controlled so that the phase current changes slowly, the start-up of the phase current can be started simultaneously with the detection of zero crossing. Accordingly, since the phase current is sufficiently large during the period in which the rotor is located within a range suitable for torque generation, the generated torque is sufficiently large.
Thus, the sensorless motor driving method according to the second aspect of the present invention can suppress the motor echo noise and increase the generated torque sufficiently by the gradual change of the phase current. In particular, when the sensorless motor is started, the starting torque can be sufficiently increased, so that the starting time can be easily shortened, and the starting control is strong against load fluctuations.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動方法は好ましくは、PWM禁止期間の開始時点から経過時間とロータの推定位置の変化量とを計測するステップ、を有する。そのとき更に、PWM禁止期間の開始時点から一定時間が経過した時点、又はロータの推定位置がPWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化した時点、のいずれか早い時点に、BEMF検出期間を開始させるステップが実行される。
それにより、ロータの回転が低速のときは、PWM禁止期間の開始時点から一定時間の経過時にBEMF検出期間が開始される。一方、ロータの回転が高速のときは、ロータの推定位置がPWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化する時にBEMF検出期間が開始される。その結果、ロータの実際の回転数に関わらず、BEMF検出期間が十分に長く確保されるので、ゼロクロスの正確な検出が可能である。
特にセンサレスモータの起動時、他励転流制御から自励転流制御への切り換えが迅速かつ確実に実行されるので、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
The sensorless motor driving method according to the second aspect of the present invention preferably includes a step of measuring an elapsed time and a change amount of the estimated position of the rotor from the start time of the PWM inhibition period. At that time, BEMF is detected at the earlier of a certain time after the start of the PWM prohibition period, or when the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM prohibition period. The step of starting the period is executed.
As a result, when the rotation of the rotor is low, the BEMF detection period is started when a fixed time has elapsed from the start of the PWM prohibition period. On the other hand, when the rotor rotates at a high speed, the BEMF detection period starts when the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM inhibition period. As a result, the BEMF detection period is ensured sufficiently long regardless of the actual number of rotations of the rotor, so that zero cross can be accurately detected.
In particular, when the sensorless motor is started, switching from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control is performed quickly and reliably, so that the sensorless motor can be started quickly and surely.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動方法では好ましくは、他励転流信号を生成するステップが恒常的に実行される。
例えば、外部からの突発的な振動/衝撃がロータの安定な回転を妨げ、それにより自励転流信号の生成が突然中断するとき、他励転流信号が即座に転流信号として選択される。すなわち、自励転流制御が即座に他励転流制御に切り換えられる。従って、センサレスモータの再起動がスムーズに実行可能である。
In the sensorless motor driving method according to the second aspect of the present invention, preferably, the step of generating the separately excited commutation signal is constantly executed.
For example, when a sudden external vibration / shock prevents stable rotation of the rotor, thereby suddenly interrupting the generation of the self-excited commutation signal, the separately excited commutation signal is immediately selected as the commutation signal. . That is, self-excited commutation control is immediately switched to separately-excited commutation control. Therefore, the sensorless motor can be restarted smoothly.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動方法は好ましくは、BEMF検出期間中に自励転流信号が他励転流信号より先に生成されるとき、次のBEMF検出期間では他励転流信号の周期を延長するステップ、を有する。
ゼロクロスが一旦検出され、自励転流信号が一旦生成されれば、次のBEMF検出期間でもゼロクロスが検出され、自励転流信号が生成される可能性が高い。従って、上記のように他励転流信号の周期を延長することで、次のBEMF検出期間でのゼロクロスの検出可能性を更に高める。それにより、一回のゼロクロス検出だけで、他励転流制御が速やかにかつ確実に自励転流制御へ切り換えられる。こうして、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
In the sensorless motor driving method according to the second aspect of the present invention, preferably, when the self-excited commutation signal is generated prior to the other excitation commutation signal during the BEMF detection period, the other excitation commutation is performed in the next BEMF detection period. Extending the period of the signal.
Once the zero cross is detected and the self-excited commutation signal is generated, it is highly likely that the zero cross is detected and the self-excited commutation signal is generated even in the next BEMF detection period. Therefore, by extending the period of the separately-excited commutation signal as described above, the possibility of detecting a zero cross in the next BEMF detection period is further enhanced. As a result, the separately excited commutation control can be quickly and reliably switched to the self-excited commutation control with only one zero cross detection. In this way, the sensorless motor can be started quickly and reliably.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動方法は、好ましくは、BEMF検出期間中に他励転流信号が自励転流信号より先に生成されることが所定回数連続するとき、次のBEMF検出期間では他励転流信号の周期を延長するステップ、を有する。特に好ましくは、上記所定回数の通電相全体が電気角で360°の期間に相当する。
上記のように他励転流信号の選択が連続するとき、他励転流信号はロータの回転と同調していない。特にセンサレスモータの起動時では、他励転流信号の周期がロータの実際の回転周期より極めて短い可能性が高い。例えば、負荷が大きいときはそのような現象が生じやすい。従って、上記のように他励転流信号の周期を延長することで、他励転流信号の周期をロータの実際の回転周期に接近させる。それにより、ゼロクロスの検出可能性が高まる。その結果、他励転流制御から自励転流制御への切り換えを迅速かつ確実にできる。こうして、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
In the sensorless motor driving method according to the second aspect of the present invention, preferably, when the separately excited commutation signal is generated before the self-excited commutation signal for a predetermined number of times during the BEMF detection period, A step of extending the period of the separately excited commutation signal in the detection period. Particularly preferably, the entire predetermined number of energized phases corresponds to a period of 360 ° in electrical angle.
When the selection of the separately excited commutation signal continues as described above, the separately excited commutation signal is not synchronized with the rotation of the rotor. In particular, when the sensorless motor is started, it is highly likely that the cycle of the separately excited commutation signal is extremely shorter than the actual rotation cycle of the rotor. For example, such a phenomenon is likely to occur when the load is large. Therefore, by extending the period of the separately excited commutation signal as described above, the period of the separately excited commutation signal is brought closer to the actual rotation period of the rotor. Thereby, the detection possibility of zero crossing increases. As a result, switching from separately excited commutation control to self-excited commutation control can be performed quickly and reliably. In this way, the sensorless motor can be started quickly and reliably.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、他励転流信号を生成するステップが、周期の異なるパルス信号を少なくとも二種類生成するサブステップと、それらのパルス信号のいずれか一つを他励転流信号として選択するサブステップと、を含む。更に、好ましくは、それらのパルス信号が、一定の周期を持つ第一の信号と、第一の信号の周期の二倍の周期を持つ第二の信号と、を含む。
例えばセンサレスモータの起動を第一の信号に基づく他励転流制御で行うとき、自励転流信号がなかなか生成されなければ、第一の信号はロータの回転と同調していない。特に第一の信号の周期がロータの実際の回転周期より極めて短い可能性が高い。例えば、負荷が大きいときはそのような現象が生じやすい。そのときは、第一の信号を第二の信号に切り換える。第二の信号の周期はロータの実際の回転周期に近い可能性が高いので、ゼロクロスの検出可能性が高まる。その結果、他励転流制御から自励転流制御への切り換えを迅速かつ確実にできる。従って、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
In the sensorless motor driving apparatus according to the second aspect of the present invention, preferably, the step of generating the separately excited commutation signal includes a sub-step of generating at least two types of pulse signals having different periods, and any one of those pulse signals. Selecting one as a separately excited commutation signal. Further preferably, the pulse signals include a first signal having a constant period and a second signal having a period twice as long as the period of the first signal.
For example, when the sensorless motor is activated by the separately excited commutation control based on the first signal, if the self-excited commutation signal is not generated easily, the first signal is not synchronized with the rotation of the rotor. In particular, it is highly possible that the period of the first signal is extremely shorter than the actual rotation period of the rotor. For example, such a phenomenon is likely to occur when the load is large. At that time, the first signal is switched to the second signal. Since it is highly possible that the period of the second signal is close to the actual rotation period of the rotor, the possibility of detecting zero crossing is increased. As a result, switching from separately excited commutation control to self-excited commutation control can be performed quickly and reliably. Therefore, the sensorless motor can be started quickly and reliably.

本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動装置及び方法は、PWM禁止期間をBEMF検出期間より早く開始させる。更に、ゼロクロスの検出時、通電相が切り換えられると共にPWM禁止期間とBEMF検出期間とを終了させる。従って、例えば相電流の緩やかな変化によりモータエコーノイズを抑制するとき、モータコイルの非通電期間が確保されるのでゼロクロスの正確な検出が可能である。更に、ゼロクロスの検出と同時に相電流が速やかに立ち上がるので、発生トルクを十分に増大できる。それにより特に、センサレスモータの駆動制御が負荷変動に対して強い。
それ故、本発明の第一の観点によるセンサレスモータ駆動装置及び方法は例えば、CD/DVD兼用ドライブのスピンドルモータとして、及び様々な容量/サイズを持つHDDに汎用のスピンドルモータとして、それぞれ利用されるセンサレスモータの駆動に有利である。
The sensorless motor driving apparatus and method according to the first aspect of the present invention starts the PWM inhibition period earlier than the BEMF detection period. Further, when the zero cross is detected, the energized phase is switched and the PWM inhibition period and the BEMF detection period are ended. Therefore, for example, when motor echo noise is suppressed by a gradual change in phase current, a non-energization period of the motor coil is secured, so that zero cross can be accurately detected. Furthermore, since the phase current quickly rises simultaneously with the detection of the zero cross, the generated torque can be sufficiently increased. Thereby, in particular, the drive control of the sensorless motor is strong against load fluctuation.
Therefore, the sensorless motor driving apparatus and method according to the first aspect of the present invention are used, for example, as a spindle motor for a CD / DVD combined drive and as a general-purpose spindle motor for HDDs having various capacities / sizes. This is advantageous for driving a sensorless motor.

本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置及び方法は、他励転流制御中、BEMF検出期間を確保し、ゼロクロスの検出動作を並行する。更に、自励転流信号又は他励転流信号のいずれか早く生成された信号を転流信号として選択することで、ゼロクロス検出時での他励転流制御から自励転流制御への迅速かつ確実な切り換えを実現させる。従って、特にセンサレスモータの起動が他励転流制御により行われるとき、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が可能である。
それ故、本発明の第二の観点によるセンサレスモータ駆動装置及び方法は例えば、CD/DVDドライブのスピンドルモータとして利用されるセンサレスモータの駆動では再生品質の向上の点で有利である。更に、HDDのスピンドルモータとして利用されるセンサレスモータの駆動では処理速度の向上の点で有利である。
The sensorless motor driving apparatus and method according to the second aspect of the present invention ensures the BEMF detection period and performs the zero cross detection operation in parallel during the separately excited commutation control. Furthermore, by selecting the signal generated earlier of the self-excited commutation signal or the self-excited commutation signal as the commutation signal, it is possible to quickly change from the self-excited commutation control to the self-excited commutation control at the time of zero cross detection. Realize reliable switching. Therefore, the sensorless motor can be started quickly and reliably, particularly when the sensorless motor is started by the separately excited commutation control.
Therefore, the sensorless motor driving apparatus and method according to the second aspect of the present invention is advantageous in improving the reproduction quality when driving a sensorless motor used as a spindle motor of a CD / DVD drive, for example. Furthermore, driving a sensorless motor used as a HDD spindle motor is advantageous in improving the processing speed.

以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
《実施形態1》
図1は本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置を示すブロック図である。このセンサレスモータ駆動装置は、例えば三相(U相、V相、W相)のセンサレスモータMを駆動対象とする。そのセンサレスモータMは、例えばY結線の三つのモータコイルMu、Mv、Mw、三つの駆動端子U0、V0、W0、及びモータコイルの中点端子Cを有する。
本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置は、PWM制御部1、プリドライブ回路2、出力回路3、BEMF比較部4、自励転流回路5、他励転流回路6、カウント部7、及び通電相切換回路8を有する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 is a block diagram showing a sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. This sensorless motor drive device targets, for example, a three-phase (U phase, V phase, W phase) sensorless motor M as a driving target. The sensorless motor M has, for example, three motor coils Mu, Mv, Mw of Y connection, three drive terminals U0, V0, W0, and a midpoint terminal C of the motor coil.
A sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes a PWM control unit 1, a pre-drive circuit 2, an output circuit 3, a BEMF comparison unit 4, a self-excited commutation circuit 5, a separately-excited commutation circuit 6, a count unit 7, And an energized phase switching circuit 8.

出力回路3は、一定の高電位に維持される電源端子33と接地端子との間に、二つのパワートランジスタの直列接続を三組、並列に接続する。六つのパワートランジスタは好ましくは、MOSFETである。その他に、IGBT又はバイポーラトランジスタであっても良い。パワートランジスタのそれぞれにはフリーホイールダイオードが接続される。フリーホイールダイオードは好ましくは、対応するパワートランジスタのボディダイオードである。その他に、パワートランジスタとは独立なダイオードであっても良い。
ハイサイドパワートランジスタ31U、31V、31Wとローサイドパワートランジスタ32U、32V、32Wとの間の接続点はそれぞれ、センサレスモータMの三つの駆動端子U0、V0、W0に接続される。更に、ローサイドパワートランジスタ32U、32V、32Wと接地端子との間には電流検出抵抗Rが接続される。
In the output circuit 3, three sets of two power transistors connected in series are connected in parallel between a power supply terminal 33 maintained at a constant high potential and a ground terminal. The six power transistors are preferably MOSFETs. In addition, an IGBT or a bipolar transistor may be used. A freewheel diode is connected to each of the power transistors. The freewheeling diode is preferably the body diode of the corresponding power transistor. In addition, a diode independent of the power transistor may be used.
Connection points between the high-side power transistors 31U, 31V, 31W and the low-side power transistors 32U, 32V, 32W are connected to three drive terminals U0, V0, W0 of the sensorless motor M, respectively. Further, a current detection resistor R is connected between the low-side power transistors 32U, 32V, 32W and the ground terminal.

PWM制御部1は、発振回路11、トルク指令回路12、電流比較部13、及びPWM制御回路14を含む。
発振回路11は二つのセットパルス信号SP1とSP2とを生成する。二つのセットパルス信号SP1とSP2とは好ましくは同じ周波数(PWM制御のキャリア周波数)を持つ。更に、両者間の位相差が一定値、好ましくは180°に維持される。
The PWM control unit 1 includes an oscillation circuit 11, a torque command circuit 12, a current comparison unit 13, and a PWM control circuit 14.
The oscillation circuit 11 generates two set pulse signals SP1 and SP2. The two set pulse signals SP1 and SP2 preferably have the same frequency (PWM control carrier frequency). Furthermore, the phase difference between the two is maintained at a constant value, preferably 180 °.

トルク指令回路12は例えば外部のマイクロプロセッサから原トルク指令TQを入力する。原トルク指令TQは好ましくはアナログ信号であり、そのレベルがセンサレスモータMの発生トルクの目標値、すなわち出力回路3からセンサレスモータMへの出力電流Iの目標値を示す。
トルク指令回路12は更に、原トルク指令TQに基づき、増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2とを以下のように生成する。ここで、増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2とは好ましくは原トルク指令TQと同様なアナログ信号であり、それらのレベルが三つの相電流Iu、Iv、Iwのうち二つの同じ向きの電流の目標値を示す。そのとき、原トルク指令TQのレベルは残り一つの相電流の目標値を示す。原トルク指令TQ、増加トルク指令TQ1、及び減少トルク指令TQ2のそれぞれと三つの相電流Iu、Iv、Iwの目標値との実際の対応は、プリドライブ回路2により通電相ごとに決定される(詳細は後述参照)。
The torque command circuit 12 receives the original torque command TQ from, for example, an external microprocessor. The original torque command TQ is preferably an analog signal, and its level indicates the target value of the torque generated by the sensorless motor M, that is, the target value of the output current I from the output circuit 3 to the sensorless motor M.
The torque command circuit 12 further generates an increase torque command TQ1 and a decrease torque command TQ2 based on the original torque command TQ as follows. Here, the increase torque command TQ1 and the decrease torque command TQ2 are preferably analog signals similar to the original torque command TQ, and their levels are two currents in the same direction among the three phase currents Iu, Iv, Iw. Indicates the target value. At that time, the level of the original torque command TQ indicates the target value of the remaining one phase current. The actual correspondence between the original torque command TQ, the increase torque command TQ1, and the decrease torque command TQ2 and the target values of the three phase currents Iu, Iv, Iw is determined for each energized phase by the pre-drive circuit 2 ( See below for details.)

図2は、トルク指令回路12の内部構成を示すブロック図である。トルク指令回路12はトルクマップ回路121とトルク合成回路122とを含む。
トルクマップ回路121は所定のデータマップを記憶する。そのデータマップは増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2とのそれぞれのレベル変化のパターンを示す。そのパターンは好ましくは、増加トルク指令TQ1のレベルについては原トルク指令TQのレベルに対する比の増大列で表され、減少トルク指令TQ2のレベルについては原トルク指令TQのレベルに対する比の減少列で表される。ここで、増加トルク指令TQ1のレベルと減少トルク指令TQ2のレベルとの和は原トルク指令TQのレベルと等しい。
トルクマップ回路121は更に、原トルク指令TQを入力し、データマップにより示されるパターンと原トルク指令TQのレベルとに基づき、増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2とのそれぞれのレベルを決定する。好ましくは、原トルク指令TQのレベルにデータマップから読み出される一連の比を乗算し、それにより得られる一連の乗算値を増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2とのそれぞれの一連のレベルとして設定する。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the torque command circuit 12. As shown in FIG. The torque command circuit 12 includes a torque map circuit 121 and a torque synthesis circuit 122.
The torque map circuit 121 stores a predetermined data map. The data map shows each level change pattern of the increase torque command TQ1 and the decrease torque command TQ2. The pattern is preferably represented by an increasing sequence of ratios to the level of the original torque command TQ for the level of the increasing torque command TQ1, and a decreasing sequence of ratios to the level of the original torque command TQ for the level of the decreasing torque command TQ2. Is done. Here, the sum of the level of the increase torque command TQ1 and the level of the decrease torque command TQ2 is equal to the level of the original torque command TQ.
The torque map circuit 121 further receives the original torque command TQ, and determines the levels of the increase torque command TQ1 and the decrease torque command TQ2 based on the pattern indicated by the data map and the level of the original torque command TQ. Preferably, the level of the original torque command TQ is multiplied by a series of ratios read from the data map, and a series of multiplication values obtained thereby is set as a series of levels of the increase torque command TQ1 and the decrease torque command TQ2. .

トルク合成回路122は増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2とを実際に生成する。特にそれぞれのレベルをトルクマップ回路121により決定されるパターンに従い、位置信号PSと同期して変化させる。
図3は、位置信号PS、原トルク指令TQ、増加トルク指令TQ1、及び減少トルク指令TQ2の波形図である。
位置信号PSは好ましくは、16本のパラレル信号である。信号線の数はその他の数、例えば8本又は32本であっても良い。位置信号PSは16個の矩形パルス波を含む。図3ではそれらのパルス波に、0、1、2、…、15の番号が振られる。それらのパルス波は、実質的に60°(電気角)と等しいパルス間隔と、実質的に60°/16=3.75°(電気角)と等しいパルス幅とを持つ。更に、番号0〜15の順に実質的に3.75°(電気角)ずつ位相が遅れる。
先頭のパルス波(番号0)は通電相の切換に同期する(詳細は後述参照)。従って、番号0〜15の一連のパルスは一つの通電相の期間を3.75°(電気角)ずつ、16区間に分割する。すなわち、番号0〜15のパルスそれぞれがセンサレスモータMのロータの推定位置を3.75°(電気角)間隔で示す。
The torque synthesis circuit 122 actually generates an increase torque command TQ1 and a decrease torque command TQ2. In particular, each level is changed in synchronization with the position signal PS according to a pattern determined by the torque map circuit 121.
FIG. 3 is a waveform diagram of the position signal PS, the original torque command TQ, the increase torque command TQ1, and the decrease torque command TQ2.
The position signal PS is preferably 16 parallel signals. The number of signal lines may be other numbers, for example, 8 or 32. The position signal PS includes 16 rectangular pulse waves. In FIG. 3, numbers 0, 1, 2,..., 15 are assigned to these pulse waves. These pulse waves have a pulse interval substantially equal to 60 ° (electrical angle) and a pulse width substantially equal to 60 ° / 16 = 3.75 ° (electrical angle). Furthermore, the phase is delayed by 3.75 ° (electrical angle) in the order of numbers 0 to 15.
The leading pulse wave (number 0) is synchronized with the switching of the energized phase (see below for details). Therefore, a series of pulses of numbers 0 to 15 divides the period of one energized phase into 16 sections by 3.75 ° (electrical angle). That is, each of the pulses of numbers 0 to 15 indicates the estimated position of the rotor of the sensorless motor M at an interval of 3.75 ° (electrical angle).

トルクマップ回路121のデータマップは好ましくは、増加トルク指令TQ1については、1/11、2/11、3/11、…、10/11の10個の比から成る増大列を示し、減少トルク指令TQ2については、10/11、9/11、8/11、…、1/11の10個の比から成る減少列を示す。トルクマップ回路121はそのとき、増加トルク指令TQ1の一連のレベルを原トルク指令TQのレベルの1/11倍、2/11倍、…、10/11倍に設定し、減少トルク指令TQ2の一連のレベルを原トルク指令TQのレベルの10/11倍、9/11倍、…、1/11倍に設定する。
トルク合成回路122はまず、増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2とのそれぞれの10個のレベルを位置信号PSの番号0〜9のパルス波に順次対応させる。次に、位置信号PSの番号0〜9のパルス波それぞれの立ち上がりに同期して、原トルク指令TQを位置信号PSのパルス幅3.75°(電気角)ずつ切り出す。更に、切り出された原トルク指令TQのレベルを番号0〜9のパルス波それぞれに対応するレベルに変換し、増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2として電流比較部13(図1参照)へ順次送出する。
こうして、増加トルク指令TQ1のレベルは通電相の切換時点から37.5°(電気角)の期間TPに、原トルク指令TQのレベル(図3に示される一点鎖線参照)の1/11倍から11/11倍=等倍まで原トルク指令TQのレベルの1/11倍ずつ増加する(図3に示される実線参照)。一方、減少トルク指令TQ2のレベルは同じ期間TPに、原トルク指令TQのレベルの10/11倍から0まで原トルク指令TQの1/11倍ずつ減少する(図3に示される破線参照)。
更に、上記の期間TP以外では、増加トルク指令TQ1のレベルが原トルク指令TQのレベルに維持され、減少トルク指令TQ2のレベルが0に維持される。
The data map of the torque map circuit 121 preferably indicates an increasing sequence comprising 10 ratios of 1/11, 2/11, 3/11,..., 10/11 for the increasing torque command TQ1, and the decreasing torque command For TQ2, a decreasing sequence consisting of 10 ratios of 10/11, 9/11, 8/11,. At that time, the torque map circuit 121 sets a series of levels of the increase torque command TQ1 to 1/11 times, 2/11 times,..., 10/11 times the level of the original torque command TQ, and a series of reduction torque commands TQ2. Is set to 10/11 times, 9/11 times,..., 1/11 times the level of the original torque command TQ.
First, the torque synthesizing circuit 122 sequentially associates each of the 10 levels of the increase torque command TQ1 and the decrease torque command TQ2 with the pulse waves numbered 0 to 9 of the position signal PS. Next, the original torque command TQ is cut out by a pulse width of 3.75 ° (electrical angle) of the position signal PS in synchronization with the rising of each of the pulse waves of the position signals PS of numbers 0 to 9. Furthermore, the level of the cut out original torque command TQ is converted into a level corresponding to each of the pulse waves of numbers 0 to 9, and sequentially sent to the current comparison unit 13 (see FIG. 1) as an increase torque command TQ1 and a decrease torque command TQ2. To do.
Thus, the level of the increase torque command TQ1 is changed from 1/11 times to 11/11 times the level of the original torque command TQ (see the one-dot chain line shown in FIG. 3) in the period TP of 37.5 ° (electrical angle) from the switching point of the energized phase. 11 times = Increase by 1/11 times the original torque command TQ level to the same magnification (see the solid line shown in Fig. 3). On the other hand, the level of the decrease torque command TQ2 decreases in the same period TP from 10/11 times the level of the original torque command TQ to 1/11 times the original torque command TQ (see the broken line shown in FIG. 3).
Further, outside the period TP described above, the level of the increase torque command TQ1 is maintained at the level of the original torque command TQ, and the level of the decrease torque command TQ2 is maintained at 0.

増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2との増減期間TPの長さ、増加トルク指令TQ1のレベルの増加分、及び減少トルク指令TQ2のレベルの減少分はそれぞれ、上記とは別の値に設定されても良い。特にレベルの増減分が上記の期間TP内で変化しても良い。それらの変更はトルクマップ回路121内のデータマップの変更により容易に実現できる。更に、増加トルク指令TQ1と減少トルク指令TQ2とのそれぞれのレベルが連続的に増減しても良い。但し、上記いずれの場合でも、増加トルク指令TQ1のレベルと減少トルク指令TQ2のレベルとの和は原トルク指令TQのレベルと等しく維持される。   The length of the increase / decrease period TP between the increase torque command TQ1 and the decrease torque command TQ2, the increase in the level of the increase torque command TQ1, and the decrease in the level of the decrease torque command TQ2 are set to values different from the above. May be. In particular, the increase / decrease amount of the level may change within the above period TP. These changes can be easily realized by changing the data map in the torque map circuit 121. Further, the levels of the increase torque command TQ1 and the decrease torque command TQ2 may be increased or decreased continuously. However, in any of the above cases, the sum of the level of the increase torque command TQ1 and the level of the decrease torque command TQ2 is maintained equal to the level of the original torque command TQ.

電流比較部13は三つのコンパレータ131、132、133を含む。三つのコンパレータ131、132、及び133はそれぞれ、増加トルク指令TQ1、減少トルク指令TQ2、及び原トルク指令TQのそれぞれのレベルを、電流検出抵抗Rでの電圧降下量と比較する。電流検出抵抗Rには出力回路3の出力電流Iが流れるので、電流検出抵抗Rでの電圧降下量はその出力電流Iのレベルに相当する。一方、増加トルク指令TQ1、減少トルク指令TQ2、及び原トルク指令TQのレベルは三つの相電流Iu、Iv、Iwの目標値を示す。従って、電流比較部13の三つの出力信号IC1、IC2、IC3はそれぞれ、三つの相電流Iu、Iv、Iwそれぞれの目標値と出力回路3の出力電流Iとの差を示す。   The current comparison unit 13 includes three comparators 131, 132, and 133. The three comparators 131, 132, and 133 respectively compare the levels of the increase torque command TQ1, the decrease torque command TQ2, and the original torque command TQ with the voltage drop amount at the current detection resistor R. Since the output current I of the output circuit 3 flows through the current detection resistor R, the amount of voltage drop at the current detection resistor R corresponds to the level of the output current I. On the other hand, the levels of the increase torque command TQ1, the decrease torque command TQ2, and the original torque command TQ indicate target values of the three phase currents Iu, Iv, and Iw. Accordingly, the three output signals IC1, IC2, and IC3 of the current comparison unit 13 indicate differences between the target values of the three phase currents Iu, Iv, and Iw and the output current I of the output circuit 3, respectively.

PWM制御回路14はまず、第一のセットパルス信号SP1の立ち上がりに同期して第一のPWM制御信号P1を立ち上げる。その後、電流比較部13の第一の出力信号IC1が増加トルク指令TQ1と電流検出抵抗Rでの電圧降下量とのレベルの一致を示すとき、PWM制御回路14は第一のPWM制御信号P1を立ち下げる。次に、第二のセットパルス信号SP2の立ち上がりに同期して第二のPWM制御信号P2を立ち上げる。その後、電流比較部13の第二の出力信号IC2が減少トルク指令TQ2と電流検出抵抗Rでの電圧降下量とのレベルの一致を示すとき、PWM制御回路14は第二のPWM制御信号P2を立ち下げる。   First, the PWM control circuit 14 raises the first PWM control signal P1 in synchronization with the rise of the first set pulse signal SP1. Thereafter, when the first output signal IC1 of the current comparison unit 13 indicates a level match between the increase torque command TQ1 and the voltage drop amount at the current detection resistor R, the PWM control circuit 14 outputs the first PWM control signal P1. Fall down. Next, the second PWM control signal P2 is raised in synchronization with the rise of the second set pulse signal SP2. After that, when the second output signal IC2 of the current comparison unit 13 indicates a level match between the decrease torque command TQ2 and the voltage drop amount at the current detection resistor R, the PWM control circuit 14 outputs the second PWM control signal P2. Fall down.

第一のPWM制御信号P1と第二のPWM制御信号P2とのいずれか一方が立ち下がる前に他方が立ち上がった場合、PWM制御回路14は電流比較部13の第一の出力信号IC1と第二の出力信号IC2とを共にマスクする。その後、電流比較部13の第三の出力信号IC3が原トルク指令TQと電流検出抵抗Rでの電圧降下量とのレベルの一致を示すとき、PWM制御回路14は第二のPWM制御信号P2のみを立ち下げる。PWM制御回路14は続いて、第一の出力信号IC1と第二の出力信号IC2とに対するマスキングを解除する。
ここで、PWM制御回路14は第二のPWM制御信号P2に代え、第一のPWM制御信号P1のみを立ち下げても良い。その他に、所定の電気角(例えば30°)の期間ごとに、立ち下げるべきPWM制御信号を決定しても良い。
When one of the first PWM control signal P1 and the second PWM control signal P2 falls before the other falls, the PWM control circuit 14 determines whether the first output signal IC1 of the current comparison unit 13 and the second output signal IC1 Are masked together with the output signal IC2. After that, when the third output signal IC3 of the current comparison unit 13 indicates the coincidence of the level between the original torque command TQ and the voltage drop amount at the current detection resistor R, the PWM control circuit 14 only detects the second PWM control signal P2. Fall down. Subsequently, the PWM control circuit 14 cancels the masking for the first output signal IC1 and the second output signal IC2.
Here, the PWM control circuit 14 may lower only the first PWM control signal P1 instead of the second PWM control signal P2. In addition, the PWM control signal to be lowered may be determined for each period of a predetermined electrical angle (for example, 30 °).

PWM制御回路14は第一のPWM制御信号P1の立ち上がりと立ち下がりとのそれぞれから一定時間、PWMマスク信号MPWMをアクティブに維持する。
二つのPWM制御信号P1とP2とはプリドライブ回路2へ送出され、PWMマスク信号MPWMは自励転流回路5へ送出される。
The PWM control circuit 14 keeps the PWM mask signal MPWM active for a certain period from the rising edge and falling edge of the first PWM control signal P1.
The two PWM control signals P1 and P2 are sent to the pre-drive circuit 2, and the PWM mask signal MPWM is sent to the self-excited commutation circuit 5.

プリドライブ回路2は次のように、通電相切換信号CPに従って出力回路3の六つのパワートランジスタのオンオフを通電相ごとに制御し、モータコイルMu、Mv、Mwの通電を制御する。
ここで、モータコイルMu、Mv、Mwの通電のパターンには、相電流Iu、Iv、Iwの状態に応じた六種類があり、それぞれが異なる通電相に対応する。図4は、通電相I〜VIそれぞれでの相電流Iu、Iv、Iwそれぞれの状態を示す表である。
The predrive circuit 2 controls on / off of the six power transistors of the output circuit 3 for each energized phase according to the energized phase switching signal CP as follows, and controls energization of the motor coils Mu, Mv, and Mw.
Here, there are six types of energization patterns of the motor coils Mu, Mv, and Mw depending on the states of the phase currents Iu, Iv, and Iw, and each corresponds to a different energized phase. FIG. 4 is a table showing the states of the phase currents Iu, Iv, and Iw in each of the energized phases I to VI.

相電流Iu、Iv、Iwにはそれぞれ、六つの状態がある。
まず、電流の向きにより「ソース」と「シンク」との二つの状態がある。相電流の向きは、対応するモータコイルに直接接続される二つのパワートランジスタのうち、いずれをオンさせるかで決まる。
例えばU相ハイサイドパワートランジスタ31Uがオンするとき、U相モータコイルMuにはU相電流Iuが、図1に示される矢印の向きに流れる。U相ローサイドパワートランジスタ32Uがオンするときはその逆である。
図4では、ハイサイドパワートランジスタがオンするときの向きを「ソース」とし、ローサイドパワートランジスタがオンするときの向きを「シンク」とする。
The phase currents Iu, Iv, and Iw each have six states.
First, there are two states, “source” and “sink”, depending on the direction of the current. The direction of the phase current is determined by which one of the two power transistors directly connected to the corresponding motor coil is turned on.
For example, when the U-phase high-side power transistor 31U is turned on, the U-phase current Iu flows through the U-phase motor coil Mu in the direction of the arrow shown in FIG. The reverse is true when the U-phase low-side power transistor 32U is turned on.
In FIG. 4, the direction when the high-side power transistor is turned on is “source”, and the direction when the low-side power transistor is turned on is “sink”.

次に、電流のレベル変化の態様により「増加」、「減少」、及び「固定」の三つの状態がある。相電流のレベル変化は、対応するモータコイルに直接接続される二つのパワートランジスタのいずれかがその通電相の期間中、オン状態に維持されるか、又はPWM制御信号P1とP2とのいずれに従いオンオフされるかで決まる。
例えばU相パワートランジスタ31U又は32Uが第一のPWM制御信号P1に従いオンオフするとき、U相電流Iuは増加する。U相パワートランジスタ31U又は32Uが第二のPWM制御信号P2に従いオンオフするとき、U相電流Iuは減少する。U相パワートランジスタ31U又は32Uがオン状態に維持されるとき、U相電流Iuは一定に維持される。
Next, there are three states of “increase”, “decrease”, and “fixed” depending on the mode of change in the current level. The phase current level change depends on whether one of the two power transistors directly connected to the corresponding motor coil is kept on during the energized phase or according to either PWM control signals P1 and P2. It depends on whether it is turned on or off.
For example, when the U-phase power transistor 31U or 32U is turned on / off according to the first PWM control signal P1, the U-phase current Iu increases. When the U-phase power transistor 31U or 32U is turned on / off according to the second PWM control signal P2, the U-phase current Iu decreases. When the U-phase power transistor 31U or 32U is maintained in the ON state, the U-phase current Iu is maintained constant.

プリドライブ回路2は通電相切換信号CPの受信ごとにオンオフ制御対象のパワートランジスタを切り換える。それにより、図4に示されるI〜VIの順に相電流Iu、Iv、Iwそれぞれの状態を切り換える。すなわち、相電流Iu、Iv、Iwはそれぞれ、ソースの向きでのレベルの増加、固定、減少、シンクの向きでのレベルの増加、固定、減少を繰り返す。三つの相電流間では状態変化の位相が120°(電気角)ずつずれる。   The predrive circuit 2 switches the power transistor to be turned on / off every time the energized phase switching signal CP is received. Thereby, the states of the phase currents Iu, Iv, and Iw are switched in the order of I to VI shown in FIG. That is, the phase currents Iu, Iv, and Iw repeat increasing, fixing, and decreasing in the source direction and increasing, fixing, and decreasing in the sink direction, respectively. Between the three phase currents, the phase of the state change is shifted by 120 ° (electrical angle).

図5は、相電流Iu、Iv、Iw、及びBEMFVu、Vv、Vwの波形図である。図6には、図5に示される通電相I〜IVでの波形の拡大図が示される。実線が相電流を示し、破線がBEMFを示す。
プリドライブ回路2は、第一の斜線部A1(図5、6参照)に対応するハイサイドパワートランジスタを第一のPWM制御信号P1に従いオンオフさせる。それにより、第一の斜線部A1に示される通り、相電流がソース方向で細かな階段状に増大し、最高段(11段目)で維持される(図6参照)。
FIG. 5 is a waveform diagram of the phase currents Iu, Iv, Iw and BEMFVu, Vv, Vw. FIG. 6 shows an enlarged view of waveforms in energized phases I to IV shown in FIG. A solid line shows a phase current, and a broken line shows BEMF.
The pre-drive circuit 2 turns on / off the high-side power transistor corresponding to the first shaded portion A1 (see FIGS. 5 and 6) according to the first PWM control signal P1. As a result, as indicated by the first hatched portion A1, the phase current increases in a fine step shape in the source direction and is maintained at the highest level (11th level) (see FIG. 6).

プリドライブ回路2は、第二の斜線部A2(図5、6参照)に対応するハイサイドパワートランジスタを第二のPWM制御信号P2に従いオンオフさせる。それにより、第二の斜線部A2に示される通り、相電流がソース方向で細かな階段状に減少する。相電流が0まで到達するとき、又はPWM禁止信号NPWMが立ち上がるとき、プリドライブ回路2は対応するハイサイドパワートランジスタをオフ状態に維持する。それにより、相電流が遮断される。   The pre-drive circuit 2 turns on and off the high-side power transistor corresponding to the second shaded portion A2 (see FIGS. 5 and 6) according to the second PWM control signal P2. Thereby, as indicated by the second hatched portion A2, the phase current decreases in a fine step shape in the source direction. When the phase current reaches 0 or when the PWM inhibition signal NPWM rises, the pre-drive circuit 2 maintains the corresponding high-side power transistor in the off state. Thereby, the phase current is interrupted.

ここで、通電相の切換時点、すなわち通電相切換信号CPの受信時点から一定電気角(例えば37.5°)の期間TP(図6参照)が経過する時点でPWM禁止信号NPWMは立ち上がり、次の通電相の切換時点までアクティブに維持される(詳細は後述参照)。PWM禁止信号NPWMがアクティブに維持される期間(以下、PWM禁止期間という)ではプリドライブ回路2は第二のPWM制御信号P2に関わらず、対応するパワートランジスタをオフ状態に維持し、対応する相電流を遮断する。   Here, when the energized phase is switched, that is, when a period TP (see FIG. 6) of a constant electrical angle (eg, 37.5 °) has elapsed from the time when the energized phase switching signal CP is received, the PWM inhibition signal NPWM rises and the next energization It remains active until the phase is switched (see below for details). During the period in which the PWM prohibition signal NPWM is maintained active (hereinafter referred to as PWM prohibition period), the predrive circuit 2 maintains the corresponding power transistor in the OFF state regardless of the second PWM control signal P2, and the corresponding phase. Cut off current.

第一の斜線部A1と第二の斜線部A2とは同じ通電相に含まれる(図5、6参照)。例えば通電相Iでは、U相ハイサイドパワートランジスタ31Uが第一のPWM制御信号P1に従ってオンオフし、V相ローサイドパワートランジスタ32Vがオン状態を維持し、W相ハイサイドパワートランジスタ31Wが第二のPWM制御信号P2に従ってオンオフする。
ここで、二つのセットパルス信号SP1とSP2との位相差、すなわち第一のPWM制御信号P1と第二のPWM制御信号P2との位相差が実質的に180°と等しく維持される。従って、第一の斜線部A1でのU相ハイサイドパワートランジスタ31Uのオン期間と第二の斜線部A2でのW相ハイサイドパワートランジスタ31Wのオン期間とは一般には重複しない。
The first shaded portion A1 and the second shaded portion A2 are included in the same energized phase (see FIGS. 5 and 6). For example, in the energized phase I, the U-phase high-side power transistor 31U is turned on / off according to the first PWM control signal P1, the V-phase low-side power transistor 32V is kept on, and the W-phase high-side power transistor 31W is the second PWM. Turns on and off according to control signal P2.
Here, the phase difference between the two set pulse signals SP1 and SP2, that is, the phase difference between the first PWM control signal P1 and the second PWM control signal P2 is maintained substantially equal to 180 °. Therefore, in general, the ON period of the U-phase high-side power transistor 31U in the first hatched portion A1 and the ON period of the W-phase high-side power transistor 31W in the second hatched portion A2 do not overlap.

第一のPWM制御信号P1のアクティブ期間では、W相電流Iwが、V相モータコイルMv、V相ローサイドパワートランジスタ32V、及びW相ローサイドパワートランジスタ32Wに並列接続されるフリーホイールダイオードを通して循環する。従って、電流検出抵抗Rに流れる電流I(図1参照)はU相電流Iuと実質的に等しい。すなわち、電流比較部13の第一の出力信号IC1(図1参照)はU相電流Iuと増加トルク指令TQ1の示す目標値(図3参照)との差を示す。それ故、第一のPWM制御信号P1に従うオンオフ制御はU相電流Iuを、増加トルク指令TQ1の示す目標値と等しく増大させる。その結果、U相電流Iuがソース方向に一定の変化率で増大する(図5、6参照)。   In the active period of the first PWM control signal P1, the W-phase current Iw circulates through a free wheel diode connected in parallel to the V-phase motor coil Mv, the V-phase low-side power transistor 32V, and the W-phase low-side power transistor 32W. Therefore, the current I flowing through the current detection resistor R (see FIG. 1) is substantially equal to the U-phase current Iu. That is, the first output signal IC1 (see FIG. 1) of the current comparison unit 13 indicates the difference between the U-phase current Iu and the target value (see FIG. 3) indicated by the increased torque command TQ1. Therefore, the on / off control according to the first PWM control signal P1 increases the U-phase current Iu equal to the target value indicated by the increase torque command TQ1. As a result, the U-phase current Iu increases at a constant rate of change in the source direction (see FIGS. 5 and 6).

同様に、第二のPWM制御信号P2のアクティブ期間では、U相電流Iuが、V相モータコイルMv、V相ローサイドパワートランジスタ32V、及びU相ローサイドパワートランジスタ32Uに並列接続されるフリーホイールダイオードを通して循環する。従って、電流検出抵抗Rに流れる電流I(図1参照)はW相電流Iwと実質的に等しい。すなわち、電流比較部13の第二の出力信号IC2(図1参照)はW相電流Iwと減少トルク指令TQ2の示す目標値(図3参照)との差を示す。それ故、第二のPWM制御信号P2に従うオンオフ制御はW相電流Iwを、減少トルク指令TQ2の示す目標値と等しく減少させる。その結果、W相電流Iwがソース方向にU相電流Iuの変化率と同じ変化率で減少する(図5、6参照)。   Similarly, during the active period of the second PWM control signal P2, the U-phase current Iu passes through a free wheel diode connected in parallel to the V-phase motor coil Mv, the V-phase low-side power transistor 32V, and the U-phase low-side power transistor 32U. Circulate. Therefore, the current I flowing through the current detection resistor R (see FIG. 1) is substantially equal to the W-phase current Iw. That is, the second output signal IC2 (see FIG. 1) of the current comparison unit 13 indicates the difference between the W-phase current Iw and the target value (see FIG. 3) indicated by the reduced torque command TQ2. Therefore, the on / off control according to the second PWM control signal P2 decreases the W-phase current Iw equally with the target value indicated by the decrease torque command TQ2. As a result, the W-phase current Iw decreases in the source direction at the same rate of change as the rate of change of the U-phase current Iu (see FIGS. 5 and 6).

V相電流Ivはシンク方向に一定の大きさで流れる(図5、6参照)。そのとき、V相電流Ivの大きさはU相電流IuとW相電流Iwとの大きさの和と等しく、特に原トルク指令TQの示す目標値と等しい(図3参照)。
通電相Iの開始時点から一定期間TPが経過するとき、U相電流Iuはピーク値(原トルク指令TQの示す目標値)まで到達し、W相電流Iwは遮断される。こうして、W相からU相への転流が完了する。
通電相Iでの以上の通電制御、及びそれによる通電状態の変化は、通電相IIIとVとでも同様である。
The V-phase current Iv flows with a constant magnitude in the sink direction (see FIGS. 5 and 6). At that time, the magnitude of the V-phase current Iv is equal to the sum of the magnitudes of the U-phase current Iu and the W-phase current Iw, and particularly equal to the target value indicated by the original torque command TQ (see FIG. 3).
When a certain period of time TP elapses from the start of energized phase I, U-phase current Iu reaches a peak value (target value indicated by original torque command TQ), and W-phase current Iw is interrupted. Thus, commutation from the W phase to the U phase is completed.
The above energization control in energized phase I and the change in energized state due thereto are the same in energized phases III and V.

プリドライブ回路2は、第三の斜線部A3(図5、6参照)に対応するローサイドパワートランジスタを第一のPWM制御信号P1に従いオンオフさせる。それにより、第三の斜線部A3に示される通り、相電流がシンク方向で細かな階段状に増大し、最高段(11段目)で維持される(図6参照)。   The pre-drive circuit 2 turns on and off the low-side power transistor corresponding to the third hatched portion A3 (see FIGS. 5 and 6) according to the first PWM control signal P1. Thereby, as indicated by the third hatched portion A3, the phase current increases in a fine step shape in the sink direction and is maintained at the highest level (11th level) (see FIG. 6).

プリドライブ回路2は、第四の斜線部A4(図5、6参照)に対応するローサイドパワートランジスタを第二のPWM制御信号P2に従いオンオフさせる。それにより、第四の斜線部A4に示される通り、相電流がシンク方向で細かな階段状に減少する。相電流が0まで到達するとき、又はPWM禁止信号NPWMが立ち上がるとき、プリドライブ回路2は対応するローサイドパワートランジスタをオフ状態に維持する。それにより、相電流が遮断される。   The pre-drive circuit 2 turns on and off the low-side power transistor corresponding to the fourth shaded portion A4 (see FIGS. 5 and 6) according to the second PWM control signal P2. As a result, as indicated by the fourth hatched portion A4, the phase current decreases in a fine step shape in the sink direction. When the phase current reaches 0 or when the PWM inhibition signal NPWM rises, the pre-drive circuit 2 maintains the corresponding low-side power transistor in the off state. Thereby, the phase current is interrupted.

第三の斜線部A3と第四の斜線部A4とは同じ通電相に含まれる(図5、6参照)。例えば通電相IIでは、U相ハイサイドパワートランジスタ31Uがオン状態を維持し、V相ローサイドパワートランジスタ32Vが第二のPWM制御信号P2に従ってオンオフし、W相ローサイドパワートランジスタ32Wが第一のPWM制御信号P1に従ってオンオフする。
ここで、第四の斜線部A4でのV相ローサイドパワートランジスタ32Vのオン期間と第三の斜線部A3でのW相ローサイドパワートランジスタ32Wのオン期間とは一般には重複しない。
The third shaded portion A3 and the fourth shaded portion A4 are included in the same energized phase (see FIGS. 5 and 6). For example, in the energized phase II, the U-phase high-side power transistor 31U is kept on, the V-phase low-side power transistor 32V is turned on / off according to the second PWM control signal P2, and the W-phase low-side power transistor 32W is controlled by the first PWM control. Turns on and off according to signal P1.
Here, the ON period of the V-phase low-side power transistor 32V in the fourth hatched portion A4 and the ON period of the W-phase low-side power transistor 32W in the third hatched portion A3 generally do not overlap.

第一のPWM制御信号P1のアクティブ期間では、V相電流Ivが、V相ハイサイドパワートランジスタ31Vに並列接続されるフリーホイールダイオード、U相ハイサイドパワートランジスタ31U、及びU相モータコイルMuを通して循環する。従って、電流検出抵抗Rに流れる電流I(図1参照)はW相電流Iwと実質的に等しい。すなわち、電流比較部13の第一の出力信号IC1(図1参照)はW相電流Iwと増加トルク指令TQ1の示す目標値(図3参照)との差を示す。それ故、第一のPWM制御信号P1に従うオンオフ制御はW相電流Iwを、増加トルク指令TQ1の示す目標値と等しく増大させる。その結果、W相電流Iwがシンク方向に一定の変化率で増大する(図5、6参照)。   In the active period of the first PWM control signal P1, the V-phase current Iv circulates through the free wheel diode connected in parallel to the V-phase high-side power transistor 31V, the U-phase high-side power transistor 31U, and the U-phase motor coil Mu. To do. Therefore, the current I flowing through the current detection resistor R (see FIG. 1) is substantially equal to the W-phase current Iw. That is, the first output signal IC1 (see FIG. 1) of the current comparison unit 13 indicates the difference between the W-phase current Iw and the target value (see FIG. 3) indicated by the increase torque command TQ1. Therefore, the on / off control according to the first PWM control signal P1 increases the W-phase current Iw equal to the target value indicated by the increase torque command TQ1. As a result, the W-phase current Iw increases at a constant rate of change in the sink direction (see FIGS. 5 and 6).

同様に、第二のPWM制御信号P2のアクティブ期間では、W相電流Iwが、W相ハイサイドパワートランジスタ31Wに並列接続されるフリーホイールダイオード、U相ハイサイドパワートランジスタ31U、及びU相モータコイルMuを通して循環する。従って、電流検出抵抗Rに流れる電流I(図1参照)はV相電流Ivと実質的に等しい。すなわち、電流比較部13の第二の出力信号IC2(図1参照)はV相電流Ivと減少トルク指令TQ2の示す目標値(図3参照)との差を示す。それ故、第二のPWM制御信号P2に従うオンオフ制御はV相電流Ivを、減少トルク指令TQ2の示す目標値と等しく減少させる。その結果、V相電流Ivがシンク方向にW相電流Iwの変化率と同じ変化率で減少する(図5、6参照)。   Similarly, in the active period of the second PWM control signal P2, the W-phase current Iw is connected in parallel to the W-phase high-side power transistor 31W, the freewheel diode, the U-phase high-side power transistor 31U, and the U-phase motor coil. Circulate through Mu. Therefore, the current I flowing through the current detection resistor R (see FIG. 1) is substantially equal to the V-phase current Iv. That is, the second output signal IC2 (see FIG. 1) of the current comparison unit 13 indicates the difference between the V-phase current Iv and the target value (see FIG. 3) indicated by the reduced torque command TQ2. Therefore, the on / off control according to the second PWM control signal P2 reduces the V-phase current Iv to be equal to the target value indicated by the decrease torque command TQ2. As a result, the V-phase current Iv decreases in the sink direction at the same rate of change as the rate of change of the W-phase current Iw (see FIGS. 5 and 6).

U相電流Iuはソース方向に一定の大きさで流れる(図5、6参照)。そのとき、U相電流Iuの大きさはV相電流IvとW相電流Iwとの大きさの和と等しく、特に原トルク指令TQの示す目標値と等しい(図3参照)。
通電相IIの開始時点から一定期間TPが経過するとき、V相電流Ivは遮断され、W相電流Iwはピーク値(原トルク指令TQの示す目標値)まで到達する。こうして、V相からW相への転流が完了する。
通電相IIでの以上の通電制御、及びそれによる通電状態の変化は、通電相IVとVIとでも同様である。
The U-phase current Iu flows with a constant magnitude in the source direction (see FIGS. 5 and 6). At that time, the magnitude of the U-phase current Iu is equal to the sum of the magnitudes of the V-phase current Iv and the W-phase current Iw, in particular, equal to the target value indicated by the original torque command TQ (see FIG. 3).
When a certain period TP elapses from the start of energized phase II, V-phase current Iv is cut off and W-phase current Iw reaches a peak value (target value indicated by original torque command TQ). Thus, commutation from the V phase to the W phase is completed.
The above energization control in energization phase II and the change in energization state due thereto are the same in energization phases IV and VI.

上記の例では、二つのセットパルス信号SP1とSP2との位相差を利用し、電流比較部13が共通の電流検出抵抗Rを用いて三つの相電流Iu、Iv、Iwをそれぞれ検出する。電流比較部13がその他に、例えば電流検出抵抗を少なくとも二つ利用する等により、相電流の少なくとも二つを独立に検出しても良い。そのとき、二つのセットパルス信号SP1とSP2とは同位相でも良く、一つのセットパルス信号に統合されても良い。   In the above example, using the phase difference between the two set pulse signals SP1 and SP2, the current comparator 13 detects the three phase currents Iu, Iv, and Iw using the common current detection resistor R, respectively. In addition, the current comparison unit 13 may separately detect at least two of the phase currents by using, for example, at least two current detection resistors. At that time, the two set pulse signals SP1 and SP2 may have the same phase, or may be integrated into one set pulse signal.

モータコイルの通電の切り換えはロータを貫く磁界を変化させ、センサレスモータMの発生トルクを変化させる。本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置では、相電流Iu、Iv、Iwの変化がいずれも図5に示される通り、緩やかな台形状を示す。従って、発生トルクの変化が緩やかであるので、センサレスモータMの振動とモータエコーノイズとが十分に小さく抑制される。   Switching the energization of the motor coil changes the magnetic field penetrating the rotor and changes the torque generated by the sensorless motor M. In the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention, changes in the phase currents Iu, Iv, and Iw all show a gentle trapezoidal shape as shown in FIG. Accordingly, since the change in the generated torque is gradual, vibration of the sensorless motor M and motor echo noise are sufficiently reduced.

BEMF比較部4(図1参照)は三つのコンパレータ4U、4V、4Wを含む。それらのコンパレータ4U、4V、4Wの出力信号BCU、BCV、BCWは、センサレスモータMの三つの駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位と中点端子Cの電位(以下、モータコイルの中点電圧という)との差を示す。   The BEMF comparison unit 4 (see FIG. 1) includes three comparators 4U, 4V, and 4W. The output signals BCU, BCV, BCW of the comparators 4U, 4V, 4W are the potentials of the three drive terminals U0, V0, W0 of the sensorless motor M and the potential of the midpoint terminal C (hereinafter referred to as the midpoint voltage of the motor coil). Difference).

BEMF比較部4は上記とは別に、次の電位差を検出しても良い。
例えば、三つの高抵抗値の抵抗器の一端を一つの節点で接続し、Y結線を構成する。更に、三つの抵抗器の他端をそれぞれ、センサレスモータMの三つの駆動端子U0、V0、W0に接続する。BEMF比較部4は、三つの抵抗器間の節点の電位を仮想的な中点電圧とみなし、駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位との差を検出しても良い。
The BEMF comparison unit 4 may detect the following potential difference separately from the above.
For example, one end of three high resistance resistors is connected at one node to form a Y connection. Further, the other ends of the three resistors are connected to the three drive terminals U0, V0, and W0 of the sensorless motor M, respectively. The BEMF comparison unit 4 may consider the potential of the node between the three resistors as a virtual midpoint voltage and detect a difference from the potential of each of the drive terminals U0, V0, and W0.

自励転流回路5(図1参照)は、BEMF比較部4の三つの出力信号BCU、BCV、BCWに基づき、駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位とモータコイルの中点電圧との一致を検出する。
駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位は、出力回路3(図1参照)から印加される駆動電圧にBEMFVu、Vv、Vwをそれぞれ重畳した電圧に等しい。一方、ロータが安定に回転するとき、各通電相では非通電のモータコイル、すなわち相電流が遮断されるモータコイルでBEMFVu、Vv、Vwがモータコイルの中点電圧と一致し、すなわちゼロクロスを生じる。従って、駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位とモータコイルの中点電圧との一致から、BEMFVu、Vv、Vwそれぞれのゼロクロスが検出される。
The self-excited commutation circuit 5 (see FIG. 1) is based on the three output signals BCU, BCV, BCW of the BEMF comparator 4 and matches the potentials of the drive terminals U0, V0, W0 with the midpoint voltage of the motor coil. Is detected.
The potentials of the drive terminals U0, V0, and W0 are equal to voltages obtained by superimposing BEMFVu, Vv, and Vw on the drive voltage applied from the output circuit 3 (see FIG. 1). On the other hand, when the rotor rotates stably, the BEMFVu, Vv, and Vw are equal to the midpoint voltage of the motor coil, that is, a zero cross is generated in the non-energized motor coil in each energized phase, that is, the motor coil in which the phase current is interrupted. . Accordingly, the zero crosses of BEMF Vu, Vv, and Vw are detected from the coincidence of the respective potentials of the drive terminals U0, V0, and W0 and the midpoint voltage of the motor coil.

モータコイルの中点電圧との電位の一致を検出すべき駆動端子は通電相ごとに異なる。自励転流回路5は外部から入力されるゼロクロス点情報ZCPに従い、次に検出すべきゼロクロスの態様を決定する。
ここで、ゼロクロスの発生するモータコイルの相違(Mu、Mv、及びMwの三種類)とゼロクロス前後での相電流の方向変化の相違(「ソース」から「シンク」への変化、及びその逆の二種類)とにより、ゼロクロスの態様は六種類に分別される。
図4に示される表の最下行には、ゼロクロス点情報ZCPにより示されるゼロクロスの態様が通電相I〜VIのそれぞれについて示される。ここで、次にゼロクロスの発生するモータコイルがU、V、Wで表される(それぞれ、Mu、Mv、及びMwに対応する)。更に、次に発生するゼロクロス前後での相電流の方向変化が上向きの矢印↑と下向きの矢印↓とで表される(それぞれ、「ソース」から「シンク」への変化、及びその逆に対応する)。
図5と図6とには、ロータが安定に回転するとき、モータコイルMu、Mv、Mwのそれぞれに誘起されるBEMFVu、Vv、Vwが破線で示される。更に、BEMFVu、Vv、Vwによるゼロクロスの発生点(以下、ゼロクロス点という)が、図4に示されるゼロクロスの態様を表す符号(U↑、U↓、V↑、V↓、W↑、W↓)で示される。
The drive terminal for detecting the coincidence of the potential with the midpoint voltage of the motor coil differs for each energized phase. The self-excited commutation circuit 5 determines the mode of the zero cross to be detected next in accordance with the zero cross point information ZCP inputted from the outside.
Here, the difference in the motor coil in which the zero cross occurs (three types of Mu, Mv, and Mw) and the difference in the direction change of the phase current before and after the zero cross (change from “source” to “sink” and vice versa By two types), the zero-cross mode is classified into six types.
In the bottom row of the table shown in FIG. 4, the aspect of the zero cross indicated by the zero cross point information ZCP is shown for each of the energized phases I to VI. Here, the motor coils where the zero cross occurs next are represented by U, V, and W (corresponding to Mu, Mv, and Mw, respectively). Furthermore, the direction change of the phase current before and after the next zero crossing is represented by an upward arrow ↑ and a downward arrow ↓ (corresponding to the change from “source” to “sink” and vice versa, respectively). ).
In FIGS. 5 and 6, BEMFVu, Vv, and Vw induced in the motor coils Mu, Mv, and Mw, respectively, are indicated by broken lines when the rotor rotates stably. Furthermore, the zero-crossing occurrence points (hereinafter referred to as zero-crossing points) due to BEMFVu, Vv, and Vw are symbols (U ↑, U ↓, V ↑, V ↓, W ↑, W ↓) representing the aspect of the zero-crossing shown in FIG. ).

自励転流回路5はゼロクロス点情報ZCPに従って決定されるゼロクロスの態様に基づき、BEMF比較部4の三つの出力信号BCU、BCV、BCWの一つを選択し、選択される出力信号の立ち上がり又は立ち下がりのいずれかを検出対象として決定する。こうして、ゼロクロスの検出精度を高く維持する。   The self-commutated commutation circuit 5 selects one of the three output signals BCU, BCV, BCW of the BEMF comparison unit 4 based on the aspect of the zero cross determined according to the zero cross point information ZCP, and the rising edge of the selected output signal or One of the falling edges is determined as a detection target. Thus, the zero cross detection accuracy is maintained high.

自励転流回路5は更に、BEMF比較部4の出力信号BCU、BCV、BCWを二種類のマスク信号MPWMとDZCとに従いマスクする。それにより、ゼロクロスの検出精度が次の通り、更に向上する。
PWMマスク信号MPWMはPWM制御回路14により、第一のPWM制御信号P1の立ち上がり/立ち下がりから一定時間、アクティブに維持される。自励転流回路5はそのアクティブ期間ではBEMF比較部4の出力信号BCU、BCV、BCWをいずれも無効に維持する。それにより、自励転流回路5によるゼロクロス検出は、第一のPWM制御信号P1に従うパワートランジスタのオンオフに伴うリプルに対して強い。
The self-excited commutation circuit 5 further masks the output signals BCU, BCV, BCW of the BEMF comparison unit 4 according to the two types of mask signals MPWM and DZC. Thereby, the detection accuracy of zero crossing is further improved as follows.
The PWM mask signal MPWM is maintained active by the PWM control circuit 14 for a predetermined time from the rising / falling edge of the first PWM control signal P1. The self-excited commutation circuit 5 keeps the output signals BCU, BCV, BCW of the BEMF comparison unit 4 invalid during the active period. Thereby, the zero cross detection by the self-excited commutation circuit 5 is strong against the ripple accompanying the on / off of the power transistor according to the first PWM control signal P1.

図6には、PWM禁止信号NPWMとBEMF検出信号DZCとの波形が示される。通電相の切換時点から一定電気角(例えば45°)の期間TDが経過する時点でBEMF検出信号DZCは立ち上がり、次の通電相の切換時点までアクティブに維持される(詳細は後述参照)。ここで、BEMF検出信号DZCはPWM禁止信号NPWMより一定電気角(例えば45°−37.5°=7.5°)の期間だけ立ち上がりが遅い。
BEMF検出信号DZCがアクティブに維持される期間(以下、BEMF検出期間という)に、自励転流回路5はゼロクロス検出を行う。BEMF検出期間はPWM禁止期間に含まれるので、BEMF検出期間では第二のPWM制御信号P2に従うパワートランジスタのオンオフが禁止され、ゼロクロスの検出対象であるモータコイルで相電流が確実に遮断される。こうして、ゼロクロスの検出対象であるモータコイルの非通電期間が一定の幅(例えば45°〜約60°の約15°(電気角))確保されるので、ゼロクロスの検出精度が高く維持される。特に、BEMF検出期間の開始はPWM禁止期間の開始より遅いので、相電流の遮断に伴うフライバック電圧等のサージ電圧/電流がゼロクロス検出を妨げない。
FIG. 6 shows waveforms of the PWM inhibition signal NPWM and the BEMF detection signal DZC. The BEMF detection signal DZC rises when a period TD of a constant electrical angle (for example, 45 °) elapses from the switching point of the energized phase, and remains active until the next switching point of the energized phase (details will be described later). Here, the BEMF detection signal DZC rises later than the PWM inhibition signal NPWM only during a certain electrical angle (for example, 45 ° -37.5 ° = 7.5 °).
During the period in which the BEMF detection signal DZC is maintained active (hereinafter referred to as the BEMF detection period), the self-excited commutation circuit 5 performs zero-cross detection. Since the BEMF detection period is included in the PWM prohibition period, on / off of the power transistor according to the second PWM control signal P2 is prohibited in the BEMF detection period, and the phase current is reliably interrupted by the motor coil that is the detection target of the zero cross. In this way, a constant width (for example, about 15 ° (electrical angle) of 45 ° to about 60 °) of the non-energization period of the motor coil that is the detection target of the zero cross is secured, so that the detection accuracy of the zero cross is maintained high. In particular, since the start of the BEMF detection period is later than the start of the PWM prohibition period, a surge voltage / current such as a flyback voltage accompanying the interruption of the phase current does not prevent the zero cross detection.

自励転流回路5は更に、ゼロクロスの検出時、自励転流信号SCを生成する。但し、BEMF検出期間中にゼロクロスを検出しないときは自励転流信号SCを生成しない。
図7と図8とは、第一の通電相Iから第二の通電相IIへの切換時点近傍での、第一のPWM制御信号P1、U相駆動端子U0の電位VU0、W相駆動端子W0の電位VW0、モータコイルの中点電圧VC、BEMF比較部4のW相出力信号BCW、PWMマスク信号MPWM、BEMF検出信号DZC、及び自励転流信号SCの波形図である。図7は、W相でのゼロクロスがBEMF検出期間中に発生する場合、すなわちゼロクロスのエッジ検出の場合を示す。図8は、W相でのゼロクロスがBEMF検出期間前に発生する場合、すなわちゼロクロスのステート検出の場合を示す。
The self-excited commutation circuit 5 further generates a self-excited commutation signal SC when the zero cross is detected. However, when no zero cross is detected during the BEMF detection period, the self-excited commutation signal SC is not generated.
7 and 8 show that the first PWM control signal P1, the potential VU0 of the U-phase drive terminal U0, the W-phase drive terminal in the vicinity of the switching point from the first energized phase I to the second energized phase II. 5 is a waveform diagram of a potential VW0 of W0, a midpoint voltage VC of a motor coil, a W-phase output signal BCW of a BEMF comparison unit 4, a PWM mask signal MPWM, a BEMF detection signal DZC, and a self-excited commutation signal SC. FIG. 7 shows a case where a zero cross in the W phase occurs during the BEMF detection period, that is, a case of zero cross edge detection. FIG. 8 shows a case where the zero crossing in the W phase occurs before the BEMF detection period, that is, the case of the zero cross state detection.

第一の通電相IにおけるPWM禁止期間では、第一のPWM制御信号P1に従うU相ハイサイドパワートランジスタ31Uに対するオンオフ制御が継続され、U相電流Iuが維持される。従って、U相駆動端子U0の電位VU0は第一のPWM制御信号P1に従い、電源端子33(図1参照)の高電位と接地電位との二値に変化する。それに伴い、W相駆動端子W0の電位VW0と中点電圧VCとが同様な変化を示し、特に立ち上がりと立ち下がりとにノイズを含む(図7と図8との実線と破線とを参照)。それにより、第一のPWM制御信号P1の立ち上がり/立ち下がりからしばらくの間、BEMF比較部4のW相出力信号BCWが細かく、立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す。これらの変動は一般に実際のゼロクロスには対応しない。   In the PWM inhibition period in the first energized phase I, the on / off control for the U-phase high-side power transistor 31U according to the first PWM control signal P1 is continued, and the U-phase current Iu is maintained. Accordingly, the potential VU0 of the U-phase drive terminal U0 changes to a binary value of the high potential of the power supply terminal 33 (see FIG. 1) and the ground potential in accordance with the first PWM control signal P1. Along with this, the potential VW0 of the W-phase drive terminal W0 and the midpoint voltage VC show similar changes, and particularly include noise at the rise and fall (see the solid and broken lines in FIGS. 7 and 8). Thereby, for a while after the rise / fall of the first PWM control signal P1, the W-phase output signal BCW of the BEMF comparison unit 4 is fine and repeats the rise and fall. These variations generally do not correspond to actual zero crossings.

PWMマスク信号MPWMは第一のPWM制御信号P1の立ち上がり/立ち下がりから一定時間TM、アクティブに維持される(図7と図8とでは、PWMマスク信号MPWMの低電位状態がアクティブ状態に設定される)。自励転流回路5はそのアクティブ期間TMではBEMF比較部4のW相出力信号BCWを無効に維持する。それにより、第一のPWM制御信号P1の立ち上がり/立ち下がりに伴うノイズがゼロクロス検出を妨げない。   The PWM mask signal MPWM is kept active for a certain time TM from the rise / fall of the first PWM control signal P1 (in FIG. 7 and FIG. 8, the low potential state of the PWM mask signal MPWM is set to the active state). ) The self-excited commutation circuit 5 keeps the W-phase output signal BCW of the BEMF comparator 4 invalid during the active period TM. Thereby, the noise accompanying the rise / fall of the first PWM control signal P1 does not prevent the zero cross detection.

図7ではBEMF検出期間中、W相でのゼロクロスが発生する(図7に示されるゼロクロス点W↓参照)。自励転流回路5はそのゼロクロス点W↓を正確に検出し、その検出時点に自励転流信号SCを生成する。ここで、自励転流信号SCは一定の短いパルス幅を持つ矩形パルスである。自励転流信号SCの立ち上がりによりBEMF検出信号DZCが立ち下がり、BEMF検出期間が終了する。一方、通電相がIからIIへと切り換えられる(詳細は後述参照)。   In FIG. 7, during the BEMF detection period, a zero cross occurs in the W phase (see the zero cross point W ↓ shown in FIG. 7). The self-excited commutation circuit 5 accurately detects the zero cross point W ↓, and generates a self-excited commutation signal SC at the time of detection. Here, the self-excited commutation signal SC is a rectangular pulse having a constant short pulse width. The BEMF detection signal DZC falls due to the rising of the self-excited commutation signal SC, and the BEMF detection period ends. On the other hand, the energized phase is switched from I to II (see below for details).

図8ではBEMF検出期間前、すなわちBEMF検出信号DZCが立ち上がる前に、W相でのゼロクロスが発生する(図7に示されるゼロクロス点ZC参照)。自励転流回路5はBEMF検出信号DZCの立ち上がりと同時に、W相駆動端子W0の電位VW0が中点電圧VCより低いことを検出する(図7に示される点W↓参照)。更に、その検出時点に自励転流信号SCを生成する。自励転流信号SCの立ち上がりによりBEMF検出信号DZCが即座に立ち下がり、BEMF検出期間が開始後、速やかに終了する。一方、通電相がIからIIへと切り換えられる(詳細は後述参照)。   In FIG. 8, before the BEMF detection period, that is, before the BEMF detection signal DZC rises, a zero cross in the W phase occurs (see the zero cross point ZC shown in FIG. 7). The self-excited commutation circuit 5 detects that the potential VW0 of the W-phase drive terminal W0 is lower than the midpoint voltage VC simultaneously with the rise of the BEMF detection signal DZC (see the point W ↓ shown in FIG. 7). Furthermore, the self-excited commutation signal SC is generated at the time of detection. The BEMF detection signal DZC immediately falls due to the rising of the self-excited commutation signal SC, and ends immediately after the BEMF detection period starts. On the other hand, the energized phase is switched from I to II (see below for details).

他励転流回路6(図1参照)は所定の周期で一定のパルス信号、すなわち他励転流信号FCを生成する。
図9は、他励転流回路6の内部構成を示すブロック図である。他励転流回路6は第二の発振回路61と他励転流信号発生回路62とを含む。第二の発振回路61は一定周期のクロック信号CLKを生成する。他励転流信号発生回路62はそのクロック信号CLKと自励転流信号SCとに基づき、他励転流信号FCを次のように生成する。
The separately excited commutation circuit 6 (see FIG. 1) generates a constant pulse signal, that is, a separately excited commutation signal FC at a predetermined period.
FIG. 9 is a block diagram showing the internal configuration of the separately excited commutation circuit 6. As shown in FIG. The separately excited commutation circuit 6 includes a second oscillation circuit 61 and a separately excited commutation signal generation circuit 62. The second oscillation circuit 61 generates a clock signal CLK having a constant period. The separately excited commutation signal generation circuit 62 generates the separately excited commutation signal FC based on the clock signal CLK and the self-excited commutation signal SC as follows.

図10は、他励転流信号FC、クロック信号CLKのパルスについてのカウントCN1、及び自励転流信号SCを示すタイミング図である。図11と図12とは、他励転流信号発生回路62による他励転流信号FCの生成動作を示すフローチャートである。
他励転流信号発生回路62は制御開始時、内部カウンタをリセットし(図11に示されるS1参照)、クロック信号CLKのパルスをカウントする(図11に示されるS2参照)。
図10に示されるように自励転流信号SCが入力されない期間では、そのカウントCN1が第一の閾値Dに達するごとに他励転流信号発生回路62は他励転流信号FCを生成し(図11に示されるS3、S4、S5参照)、カウントCN1をリセットする(図11に示されるS1参照)。ここで、他励転流信号FCは自励転流信号SCと同形のパルスである。更に、自励転流信号SCが入力されない期間では、他励転流信号FCの周期(パルス間隔)が、第一の閾値Dと等しいパルス数のクロック信号CLKの生成に要する時間Tと等しい。
FIG. 10 is a timing diagram showing the separately excited commutation signal FC, the count CN1 for the pulse of the clock signal CLK, and the self-excited commutation signal SC. FIG. 11 and FIG. 12 are flowcharts showing the operation of generating the separately excited commutation signal FC by the separately excited commutation signal generating circuit 62.
The separately excited commutation signal generation circuit 62 resets the internal counter (see S1 shown in FIG. 11) at the start of control, and counts the pulses of the clock signal CLK (see S2 shown in FIG. 11).
As shown in FIG. 10, during the period when the self-excited commutation signal SC is not input, the separately-excited commutation signal generation circuit 62 generates the separately-excited commutation signal FC every time the count CN1 reaches the first threshold D. (See S3, S4, and S5 shown in FIG. 11), and resets the count CN1 (see S1 shown in FIG. 11). Here, the separately excited commutation signal FC is a pulse having the same shape as the self-excited commutation signal SC. Further, in a period in which the self-excited commutation signal SC is not input, the period (pulse interval) of the separately-excited commutation signal FC is equal to the time T required to generate the clock signal CLK having the number of pulses equal to the first threshold value D.

他励転流信号発生回路62は自励転流信号SCの入力時、クロック信号CLKのパルスについてのカウントCN1を、第一の閾値Dに達する前でもリセットする(図10、及び図11に示されるS3と図12に示されるS6とを参照)。
他励転流信号発生回路62はその後、第一の閾値Dを第二の閾値6Dに置き換え、クロック信号CLKのパルスを再びカウントする(図12に示されるS7参照)。
ここで、第二の閾値6Dは第一の閾値Dより大きく、好ましくは、第一の閾値Dの6倍である。その他に、例えば2倍又は20倍であっても良い。
When the self-excited commutation signal SC is input, the separately-excited commutation signal generation circuit 62 resets the count CN1 for the pulse of the clock signal CLK even before reaching the first threshold D (shown in FIGS. 10 and 11). S3 and S6 shown in FIG. 12).
Then, the separately excited commutation signal generation circuit 62 replaces the first threshold value D with the second threshold value 6D, and again counts the pulses of the clock signal CLK (see S7 shown in FIG. 12).
Here, the second threshold value 6D is larger than the first threshold value D, and preferably six times the first threshold value D. In addition, it may be 2 times or 20 times, for example.

カウントCN1が第二の閾値6Dに達する前に次の自励転流信号SCが入力されるとき、他励転流信号発生回路62はカウントCN1をリセットし、クロック信号CLKのパルスを再び0からカウントする(図12に示されるS6、S7、S8参照)。そのとき、カウントCN1の閾値は第二の閾値6Dに維持される。こうして、自励転流信号SCの生成が反復され、そのパルス間隔が第二の閾値6Dと等しいパルス数のクロック信号CLKの生成に要する時間6Tより短いとき、他励転流信号FCは生成されない。   When the next self-excited commutation signal SC is input before the count CN1 reaches the second threshold 6D, the other-excited commutation signal generation circuit 62 resets the count CN1, and the pulse of the clock signal CLK starts from 0 again. Count (see S6, S7, S8 shown in FIG. 12). At that time, the threshold value of the count CN1 is maintained at the second threshold value 6D. Thus, when the generation of the self-excited commutation signal SC is repeated and the pulse interval is shorter than the time 6T required for generating the clock signal CLK having the number of pulses equal to the second threshold 6D, the other-excited commutation signal FC is not generated. .

図10に示されるように、次の自励転流信号SCが入力される前にカウントCN1が第二の閾値6Dに達するとき、他励転流信号発生回路62は他励転流信号FCを生成する(図12に示されるS8、S9、及び図11に示されるS5参照)。更に、自励転流信号SCが再び入力されるまで、図11に示されるループS1〜S5を反復する。特に、他励転流信号FCのパルス間隔が再び、第一の閾値Dと等しいパルス数のクロック信号CLKの生成に要する時間Tに設定される(図10参照)。   As shown in FIG. 10, when the count CN1 reaches the second threshold 6D before the next self-excited commutation signal SC is input, the separately-excited commutation signal generation circuit 62 generates the separately-excited commutation signal FC. (See S8 and S9 shown in FIG. 12 and S5 shown in FIG. 11). Further, the loops S1 to S5 shown in FIG. 11 are repeated until the self-excited commutation signal SC is input again. In particular, the pulse interval of the separately excited commutation signal FC is set again to the time T required to generate the clock signal CLK having the number of pulses equal to the first threshold value D (see FIG. 10).

カウント部7(図1参照)は選択回路71とカウント回路72とを含む。
選択回路71は、自励転流信号SCと他励転流信号FCとのいずれか早く入力される方を転流信号CSとして選択し、カウント回路72と通電相切換回路8とへ送出する。
通電相切換回路8(図1参照)は転流信号CSに同期して通電相切換信号CPをプリドライブ回路2へ送出し、更にゼロクロス点情報ZCPを自励転流回路5へ送出する。それにより、転流信号CSに同期して通電相が切り換えられる。
The count unit 7 (see FIG. 1) includes a selection circuit 71 and a count circuit 72.
The selection circuit 71 selects the self-commutated commutation signal SC or the separately-excited commutation signal FC, whichever is input earlier, as the commutation signal CS, and sends it to the count circuit 72 and the energized phase switching circuit 8.
The energized phase switching circuit 8 (see FIG. 1) sends an energized phase switching signal CP to the pre-drive circuit 2 in synchronization with the commutation signal CS, and further sends zero-cross point information ZCP to the self-excited commutation circuit 5. Thereby, the energized phase is switched in synchronization with the commutation signal CS.

カウント回路72は、転流信号CSの間隔を計測し、その間隔に基づき位置信号PSを生成する。更に、その位置信号PSに基づき、PWM禁止信号NPWMとBEMF検出信号DZCとを生成する。
図13は、カウント回路72の内部構成を示すブロック図である。図14は、転流信号CS、カウント回路72の内部信号CN2、RTC、DV、及び、カウント回路72から送出される三つの信号PS、NPWM、DZCのタイミングチャートである。
The count circuit 72 measures the interval of the commutation signal CS and generates the position signal PS based on the interval. Further, based on the position signal PS, a PWM inhibition signal NPWM and a BEMF detection signal DZC are generated.
FIG. 13 is a block diagram showing the internal configuration of the count circuit 72. As shown in FIG. FIG. 14 is a timing chart of the commutation signal CS, the internal signals CN2, RTC, DV of the count circuit 72, and the three signals PS, NPWM, DZC sent from the count circuit 72.

カウント回路72は、60°区間カウント回路721、データ保持回路722、分割回路723、及び位置信号生成回路724を含む。
60°区間カウント回路721は転流信号CSの入力時に内部カウンタのカウントCN2をリセットし、次の転流信号CSの入力時まで内部クロックのパルスをカウントする。
The count circuit 72 includes a 60 ° section count circuit 721, a data holding circuit 722, a division circuit 723, and a position signal generation circuit 724.
The 60 ° section count circuit 721 resets the count CN2 of the internal counter when the commutation signal CS is input, and counts the pulses of the internal clock until the next commutation signal CS is input.

データ保持回路722は転流信号CSに同期して、60°区間カウント回路721から内部カウンタのカウントCN2を読み取る。更に、読み取られたカウントCN2を他励転流信号FCのパルス間隔Tに相当するパルス数と比較する。それにより、前者と後者とのいずれか小さい方が保持データRTCとして、次の転流信号CSの入力時まで保持される。
例えば図14に示されるように、転流信号CSのパルス間隔がT1、T2、T3、T4、T5、T6と変化し、それらがいずれも他励転流信号FCのパルス間隔Tより短いときを想定する。データ保持回路722の保持データRTCはそのとき、パルス間隔T2の期間ではパルス間隔T1に対応するカウントD1と等しい。保持データRTCは同様に、パルス間隔T3、T4、T5、及びT6の期間ではそれぞれ、パルス間隔T2、T3、T4、及びT5にそれぞれ対応するカウントD2、D3、D4、及びD5と等しい。
例えば、転流信号CSのパルス間隔T1が他励転流信号FCのパルス間隔Tより長いとき、パルス間隔T2の期間ではデータ保持回路722の保持データRTCが他励転流信号FCのパルス間隔Tに相当するパルス数と等しい。
The data holding circuit 722 reads the count CN2 of the internal counter from the 60 ° interval count circuit 721 in synchronization with the commutation signal CS. Further, the read count CN2 is compared with the number of pulses corresponding to the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC. Thereby, the smaller one of the former and the latter is held as the holding data RTC until the next commutation signal CS is input.
For example, as shown in FIG. 14, when the pulse interval of the commutation signal CS changes as T1, T2, T3, T4, T5, T6, and they are all shorter than the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC. Suppose. The retained data RTC of the data retaining circuit 722 is then equal to the count D1 corresponding to the pulse interval T1 during the pulse interval T2. Similarly, the retained data RTC is equal to the counts D2, D3, D4, and D5 corresponding to the pulse intervals T2, T3, T4, and T5, respectively, in the pulse intervals T3, T4, T5, and T6.
For example, when the pulse interval T1 of the commutation signal CS is longer than the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC, the retained data RTC of the data holding circuit 722 is the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC during the period of the pulse interval T2. Is equal to the number of pulses corresponding to.

分割回路723は転流信号CSの入力時、データ保持回路722の保持データRTCを例えば16で割る。ここで、分割数はその他の数、例えば8又は32でも良い。
分割回路723は例えば、内部に4ビットカウンタを含む。分割回路723はそのとき、60°区間カウント回路721の内部クロックと同じ周期の内部クロックのパルスを保持データRTCの1/16ずつカウントするごとに、4ビットカウンタのカウントを一ずつ増やす。そのカウントは4ビットのパラレル信号DVとして生成される(図14参照)。
パラレル信号DVの4ビットの状態に応じ、転流信号CSのパルス間隔は実質上、その直前のパルス間隔の1/16ずつ16分割される。例えば、転流信号CSのパルス間隔T2の期間はパルス間隔T1の1/16ずつに分割される。同様に、パルス間隔T3、T4、T5、及びT6の期間はそれぞれ、パルス間隔T2、T3、T4、及びT5の1/16ずつに分割される。
但し、センサレスモータMの起動時では、分割回路723は内部クロックのパルスを、保持データRTCの1/16に代え、他励転流信号FCのパルス間隔Tに相当するパルス数の1/16ずつカウントするごとに、4ビットカウンタのカウントを一ずつ増やす。それにより、次の転流信号CSの入力時までの期間が他励転流信号FCのパルス間隔Tの1/16ずつに分割される。
The division circuit 723 divides the held data RTC of the data holding circuit 722 by 16, for example, when the commutation signal CS is input. Here, the division number may be another number, for example, 8 or 32.
The dividing circuit 723 includes, for example, a 4-bit counter inside. At that time, the dividing circuit 723 increments the count of the 4-bit counter by one every time the internal clock pulse having the same period as the internal clock of the 60 ° section counting circuit 721 is counted by 1/16 of the holding data RTC. The count is generated as a 4-bit parallel signal DV (see FIG. 14).
According to the 4-bit state of the parallel signal DV, the pulse interval of the commutation signal CS is substantially divided into 16 by 1/16 of the pulse interval immediately before it. For example, the period of the pulse interval T2 of the commutation signal CS is divided by 1/16 of the pulse interval T1. Similarly, the periods of the pulse intervals T3, T4, T5, and T6 are each divided into 1/16 of the pulse intervals T2, T3, T4, and T5.
However, when the sensorless motor M is started, the dividing circuit 723 replaces the internal clock pulse with 1/16 of the holding data RTC, and 1/16 of the number of pulses corresponding to the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC. Each time it counts, the 4-bit counter is incremented by one. Thus, the period until the next commutation signal CS is input is divided into 1/16 of the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC.

位置信号生成回路724は分割回路723から4ビットのパラレル信号DVを読み出し、位置信号PSの16個のパルス波0〜15のうち、パラレル信号DVの4ビットで表される数値と等しい番号のパルス波を立ち上げる(図14参照)。特に、先頭のパルス波(番号0)は転流信号CSに同期するので、番号0〜15の一連のパルスは転流信号CSのパルス間隔を16区間に分割する。転流信号CSのパルス間隔が一つの通電相の期間(60°(電気角)の期間)を決定するので、位置信号PSのパルス一つ当たりの区間は3.75°(電気角)に相当する。こうして、番号0〜15のパルスそれぞれがセンサレスモータMのロータの推定位置を3.75°(電気角)間隔で示す(図3と図14とを参照)。   The position signal generation circuit 724 reads the 4-bit parallel signal DV from the division circuit 723, and among the 16 pulse waves 0 to 15 of the position signal PS, a pulse having a number equal to the numerical value represented by the 4 bits of the parallel signal DV Raise the wave (see Figure 14). In particular, since the leading pulse wave (number 0) is synchronized with the commutation signal CS, a series of pulses of numbers 0 to 15 divide the pulse interval of the commutation signal CS into 16 sections. Since the pulse interval of the commutation signal CS determines one energized phase period (60 ° (electrical angle) period), the interval per pulse of the position signal PS corresponds to 3.75 ° (electrical angle). Thus, each of the pulses numbered 0 to 15 indicates the estimated position of the rotor of the sensorless motor M at intervals of 3.75 ° (electrical angle) (see FIGS. 3 and 14).

位置信号生成回路724は更に、位置信号PSの一定番号のパルス、例えば番号10のパルスの立ち上がりと同期してPWM禁止信号NPWMを立ち上げる(図14参照)。それにより転流信号CSの生成時点、すなわち通電相の切換時点からPWM禁止期間の開始時点までの期間TPが一定の電気角(例えば37.5°)の期間に設定される。
ここで、その期間TPは37.5°と異なる値、例えば30°であっても良い。更に、その期間TPは特に減少トルク指令TQ2のレベル変化の期間(図3参照)より長く設定されても良い。
Further, the position signal generation circuit 724 raises the PWM inhibition signal NPWM in synchronization with the rising of the pulse of the fixed number of the position signal PS, for example, the pulse of the number 10 (see FIG. 14). As a result, the time TP from the time when the commutation signal CS is generated, that is, the time when the energized phase is switched to the time when the PWM inhibition period starts is set to a constant electrical angle (for example, 37.5 °).
Here, the period TP may be a value different from 37.5 °, for example, 30 °. Furthermore, the period TP may be set longer than the period of change in level of the decrease torque command TQ2 (see FIG. 3).

位置信号生成回路724はPWM禁止信号NPWMの立ち上げ後、位置信号PSの一定番号のパルス、例えば番号12のパルスの立ち上がりと同期してBEMF検出信号DZCを立ち上げる(図14参照)。それにより転流信号CSの生成時点、すなわち通電相の切換時点からBEMF検出期間の開始時点までの期間TDが一定の電気角(例えば45°)の期間に設定される。特に、BEMF検出期間の開始時点がPWM禁止期間の開始時点より一定の電気角の期間(例えば7.5°)だけ遅れる。
ここで、上記の期間TDは45°と異なる値、例えば40°であっても良い。すなわち、PWM禁止期間の開始時点からBEMF検出期間の開始時点までの期間が7.5°とは異なる値(例えば10°)に設定されても良い。
After the rise of the PWM inhibition signal NPWM, the position signal generation circuit 724 raises the BEMF detection signal DZC in synchronization with the rising of the pulse of the fixed number of the position signal PS, for example, the pulse of the number 12 (see FIG. 14). Thereby, the period TD from the generation time of the commutation signal CS, that is, the switching time of the energized phase to the start time of the BEMF detection period, is set to a constant electrical angle (for example, 45 °) period. In particular, the start time of the BEMF detection period is delayed by a certain electrical angle period (for example, 7.5 °) from the start time of the PWM inhibition period.
Here, the period TD may be a value different from 45 °, for example, 40 °. That is, the period from the start time of the PWM prohibition period to the start time of the BEMF detection period may be set to a value (for example, 10 °) different from 7.5 °.

センサレスモータMのロータが安定に回転するとき、自励転流回路5は上記の通り、ゼロクロスの正確な検出を安定に反復できる。ここで、他励転流信号FCの延長されたパルス間隔6Tは自励転流信号SCのパルス間隔より十分に長く設定される。従って、カウント部7は自励転流信号SCを転流信号CSとして送出し続ける。それ故、通電相の切換はロータの回転と正確に同期する。こうして、ロータの回転の安定性が高く維持される。   When the rotor of the sensorless motor M rotates stably, the self-excited commutation circuit 5 can stably repeat the accurate detection of zero crossing as described above. Here, the extended pulse interval 6T of the separately excited commutation signal FC is set sufficiently longer than the pulse interval of the self-excited commutation signal SC. Accordingly, the count unit 7 continues to send the self-excited commutation signal SC as the commutation signal CS. Therefore, the switching of the energized phase is accurately synchronized with the rotation of the rotor. In this way, the rotational stability of the rotor is kept high.

本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置では上記の通り、ゼロクロス点の直前の一定期間にPWM禁止期間が設定される。それにより、モータコイルのそれぞれでは相電流がBEMFより早くゼロに達する。
更に、転流信号に同期して通電相が切り換えられ、特にPWM禁止期間とBEMF検出期間とが同時に終了する。それにより、ゼロクロスの検出時、モータコイルの非通電状態が速やかに解除され、相電流が速やかに増大する。
図15は、センサレスモータMのロータが安定に回転するとき、同じモータコイルについての相電流とBEMFとの波形図である。図15では実線が相電流を示し、破線がBEMFを示す。図15に示される通り、PWM禁止期間TPの設定により、相電流がBEMFより先にゼロに達する。一方、BEMFのゼロクロス点ZCでは、その検出直後からソース電流又はシンク電流が速やかに増大する。その結果、相電流の波形がBEMFの波形より擬似的に進相する(図15に示される矢印参照)。相電流の速やかな立ち上がりは発生トルクの速やかな増大を表す。
In the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention, as described above, the PWM inhibition period is set in a certain period immediately before the zero cross point. Thereby, in each motor coil, the phase current reaches zero earlier than BEMF.
Further, the energized phase is switched in synchronization with the commutation signal, and in particular, the PWM inhibition period and the BEMF detection period end simultaneously. Thereby, when the zero cross is detected, the non-energized state of the motor coil is quickly released, and the phase current increases rapidly.
FIG. 15 is a waveform diagram of the phase current and BEMF for the same motor coil when the rotor of the sensorless motor M rotates stably. In FIG. 15, the solid line indicates the phase current, and the broken line indicates BEMF. As shown in FIG. 15, the phase current reaches zero prior to BEMF by setting the PWM inhibition period TP. On the other hand, at the zero cross point ZC of BEMF, the source current or the sink current immediately increases immediately after the detection. As a result, the phase current waveform is pseudo-advanced from the BEMF waveform (see the arrow shown in FIG. 15). A rapid rise in phase current represents a rapid increase in generated torque.

こうして、本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置は、相電流の緩やかな変化によりモータエコーノイズを抑制するとき、PWM禁止期間、すなわちモータコイルの非通電期間が確保されるのでゼロクロスの正確な検出が可能である。更に、ゼロクロスの検出、すなわち通電相の切換と同時に相電流が速やかに立ち上がるので、発生トルクを十分に増大できる。それにより特に、センサレスモータの駆動制御が負荷変動に対して強い。   Thus, the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention secures a PWM prohibition period, that is, a non-energization period of the motor coil, when the motor echo noise is suppressed by a gradual change of the phase current. Detection is possible. Furthermore, since the phase current quickly rises simultaneously with the detection of zero crossing, that is, switching of the energized phase, the generated torque can be sufficiently increased. As a result, the drive control of the sensorless motor is particularly strong against load fluctuations.

本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置は更に、センサレスモータMの起動を次のような他励転流制御で行う。特に上記の構成を利用し、他励転流制御から自励転流制御への切り換えを以下の通り、迅速かつ確実に実現させる。
図16、図17、及び図18は、センサレスモータMの起動時での他励転流信号FC、自励転流信号SC、転流信号CS、及び相電流Iu、Iv、Iwを示すタイミングチャートである。図16〜18ではBEMF検出期間が斜線部で示される。
The sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention further starts the sensorless motor M by the following separately excited commutation control. In particular, by using the above-described configuration, switching from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control is realized quickly and reliably as follows.
16, 17, and 18 are timing charts showing the separately excited commutation signal FC, the self-excited commutation signal SC, the commutation signal CS, and the phase currents Iu, Iv, and Iw when the sensorless motor M is started. It is. 16 to 18, the BEMF detection period is indicated by a hatched portion.

センサレスモータMの起動時点からゼロクロスの最初の検出時点、すなわち最初の自励転流信号SCの生成時点(図16〜18に示される時刻TC参照)までは、選択回路71は他励転流信号FCを転流信号CSとして選択する。それにより、通電相の切換周期が他励転流信号FCの周期Tと等しい。
更に、位置信号PSのパルス幅は他励転流信号FCの周期Tの1/16と等しい(図14参照)。従って、相電流Iu、Iv、Iwの波形が、他励転流信号FCの周期Tに基づき設定される。例えば、相電流の周期が他励転流信号FCの周期Tの6倍と等しく、相電流の増減期間が37.5°/60°×Tと等しい。
その上、他励転流信号FCの生成時点からBEMF検出期間(図16〜18に示される斜線部参照)の開始時点までの期間TDが他励転流信号FCの周期Tに基づき、一定に決定される(例えば、TD=45°/60°×T)。PWM禁止期間についても同様である。
From the start time of the sensorless motor M to the first detection time of zero crossing, that is, from the generation time of the first self-excited commutation signal SC (see time TC shown in FIGS. Select FC as the commutation signal CS. Thereby, the switching period of the energized phase is equal to the period T of the separately excited commutation signal FC.
Furthermore, the pulse width of the position signal PS is equal to 1/16 of the period T of the separately excited commutation signal FC (see FIG. 14). Accordingly, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, and Iw are set based on the period T of the separately excited commutation signal FC. For example, the period of the phase current is equal to 6 times the period T of the separately excited commutation signal FC, and the increase / decrease period of the phase current is equal to 37.5 ° / 60 ° × T.
In addition, the period TD from the generation time of the separately excited commutation signal FC to the start time of the BEMF detection period (see the hatched portion shown in FIGS. 16 to 18) is constant based on the period T of the separately excited commutation signal FC. Determined (for example, TD = 45 ° / 60 ° × T). The same applies to the PWM inhibition period.

図16〜18では時刻TCに最初の自励転流信号SCが生成される。自励転流信号SCは必ずBEMF検出期間中に生成されるので、自励転流信号SCと直前の他励転流信号FC(図16〜18に示される時刻T0での他励転流信号FC)とのパルス間隔T1は必ず、他励転流信号FCのパルス間隔Tより短い。従って、自励転流信号SCが生成されるときは必ず、選択回路71にはその自励転流信号SCが先に入力され、転流信号CSとして選択される。それにより、通電相が他励転流信号FCに代え、自励転流信号SCに従い切り換えられる。こうして、他励転流制御が自励転流制御へ迅速かつ確実に切り換えられる。   16-18, the first self-excited commutation signal SC is generated at time TC. Since the self-excited commutation signal SC is always generated during the BEMF detection period, the self-excited commutation signal SC and the immediately preceding other-excited commutation signal FC (the other-excited commutation signal at time T0 shown in FIGS. 16 to 18). FC) is always shorter than the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC. Therefore, whenever the self-excited commutation signal SC is generated, the self-excited commutation signal SC is first input to the selection circuit 71 and selected as the commutation signal CS. Thereby, the energized phase is switched according to the self-excited commutation signal SC instead of the separately-excited commutation signal FC. Thus, the separately excited commutation control can be quickly and reliably switched to the self-excited commutation control.

自励転流信号SCの生成時点TCでは他励転流回路6が他励転流信号FCの周期(パルス間隔)を6倍に延長する(図10と図12参照)。
更に、時刻TC直後の通電相では、位置信号PSのパルス幅が直前の通電相の時間T1の1/16と等しい(図14参照)。従って、相電流Iu、Iv、Iwの波形が直前の通電相の時間T1に基づき設定される。例えば、相電流の増減期間が37.5°/60°×T1と等しい。
その上、時刻TCからBEMF検出期間の開始時点までの期間TD1が、直前の通電相の時間T1に基づき設定される(例えばTD1=45°/60°×T1)。PWM禁止期間についても同様である。
At the generation time TC of the self-excited commutation signal SC, the separately-excited commutation circuit 6 extends the period (pulse interval) of the separately-excited commutation signal FC by 6 times (see FIGS. 10 and 12).
Further, in the energized phase immediately after the time TC, the pulse width of the position signal PS is equal to 1/16 of the time T1 of the immediately preceding energized phase (see FIG. 14). Therefore, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, and Iw are set based on the immediately previous energized phase time T1. For example, the phase current increase / decrease period is equal to 37.5 ° / 60 ° × T1.
In addition, a period TD1 from time TC to the start point of the BEMF detection period is set based on the time T1 of the immediately previous energized phase (for example, TD1 = 45 ° / 60 ° × T1). The same applies to the PWM inhibition period.

時刻TC後、自励転流信号SCの生成が反復され、かつそれらのパルス間隔が他励転流信号FCの延長されたパルス間隔6Tより短いとき、転流信号CSは自励転流信号SCに同期する(図16と図17参照)。
自励転流信号SCのパルス間隔T2が例えば図16に示されるように他励転流信号FCの元のパルス間隔Tより短いとき(T2<T)、次の通電相では位置信号PSのパルス幅が自励転流信号SCのパルス間隔T2の1/16と等しい(図14参照)。従って、相電流Iu、Iv、Iwの波形が自励転流信号SCのパルス間隔T2に基づき設定される。例えば、相電流の増減期間が37.5°/60°×T2と等しい。
更に、通電相の切換時点からBEMF検出期間の開始時点までの期間TD2が、自励転流信号SCのパルス間隔T2に基づき設定される(例えばTD2=45°/60°×T2)。PWM禁止期間についても同様である。
After time TC, when the generation of the self-excited commutation signal SC is repeated and their pulse interval is shorter than the extended pulse interval 6T of the separately excited commutation signal FC, the commutation signal CS is self-excited commutation signal SC. (See FIG. 16 and FIG. 17).
When the pulse interval T2 of the self-excited commutation signal SC is shorter than the original pulse interval T of the separately excited commutation signal FC (T2 <T) as shown in FIG. 16, for example, the pulse of the position signal PS in the next energized phase The width is equal to 1/16 of the pulse interval T2 of the self-excited commutation signal SC (see FIG. 14). Accordingly, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, and Iw are set based on the pulse interval T2 of the self-excited commutation signal SC. For example, the phase current increase / decrease period is equal to 37.5 ° / 60 ° × T2.
Further, a period TD2 from the switching time of the energized phase to the start time of the BEMF detection period is set based on the pulse interval T2 of the self-excited commutation signal SC (for example, TD2 = 45 ° / 60 ° × T2). The same applies to the PWM inhibition period.

自励転流信号SCのパルス間隔T2が例えば図17に示されるように、他励転流信号FCの元のパルス間隔Tより長く、かつ他励転流信号FCの延長されたパルス間隔6Tより短いとき(T<T2<6T)、次の通電相では位置信号PSのパルス幅が他励転流信号FCの元のパルス間隔Tの1/16と等しく設定される(図14参照)。従って、相電流Iu、Iv、Iwの波形が他励転流信号FCの元のパルス間隔Tに基づき設定される。例えば、相電流の増減期間が37.5°/60°×Tと等しい。
更に、通電相の切換時点からBEMF検出期間の開始時点までの期間TDが、他励転流信号FCのパルス間隔Tに基づき設定される(例えばTD=45°/60°×T)。PWM禁止期間についても同様である。
For example, as shown in FIG. 17, the pulse interval T2 of the self-excited commutation signal SC is longer than the original pulse interval T of the separately-excited commutation signal FC and is longer than the extended pulse interval 6T of the separately-excited commutation signal FC. When it is short (T <T2 <6T), in the next energized phase, the pulse width of the position signal PS is set equal to 1/16 of the original pulse interval T of the separately excited commutation signal FC (see FIG. 14). Therefore, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, and Iw are set based on the original pulse interval T of the separately excited commutation signal FC. For example, the phase current increase / decrease period is equal to 37.5 ° / 60 ° × T.
Further, a period TD from the switching time of the energized phase to the start time of the BEMF detection period is set based on the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC (for example, TD = 45 ° / 60 ° × T). The same applies to the PWM inhibition period.

例えば図18に示されるように、新たな自励転流信号SCが時刻TCから他励転流信号FCの延長された周期6Tの経過時点までには生成されないとき、他励転流信号FCが次の転流信号CSとして選択される。すなわち、次の通電相の切換は他励転流信号FCの生成により実行される(図18に示される時刻TC2参照)。
その通電相では、位置信号PSのパルス幅が他励転流信号FCの元のパルス間隔Tの1/16と等しく設定される(図14参照)。従って、相電流Iu、Iv、Iwの波形が他励転流信号FCの元のパルス間隔Tに基づき設定される。例えば、相電流の増減期間が37.5°/60°×Tと等しい。
更に、通電相の切換時点からBEMF検出期間の開始時点までの期間TDが、他励転流信号FCのパルス間隔Tに基づき設定される(例えばTD=45°/60°×T)。PWM禁止期間についても同様である。
その上、他励転流回路6は時刻TC2に、他励転流信号FCの周期を元の周期Tに戻す。それ以後、自励転流信号SCが再び生成されるまで、他励転流制御が継続される。
For example, as shown in FIG. 18, when a new self-excited commutation signal SC is not generated from time TC until the elapse of the extended period 6T of the other-excited commutation signal FC, the separately-excited commutation signal FC is Selected as the next commutation signal CS. That is, the switching of the next energized phase is executed by generating the separately excited commutation signal FC (see time TC2 shown in FIG. 18).
In the energized phase, the pulse width of the position signal PS is set equal to 1/16 of the original pulse interval T of the separately excited commutation signal FC (see FIG. 14). Therefore, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, and Iw are set based on the original pulse interval T of the separately excited commutation signal FC. For example, the phase current increase / decrease period is equal to 37.5 ° / 60 ° × T.
Further, a period TD from the switching time of the energized phase to the start time of the BEMF detection period is set based on the pulse interval T of the separately excited commutation signal FC (for example, TD = 45 ° / 60 ° × T). The same applies to the PWM inhibition period.
In addition, the separately excited commutation circuit 6 returns the period of the separately excited commutation signal FC to the original period T at time TC2. Thereafter, the separately excited commutation control is continued until the self-excited commutation signal SC is generated again.

図17と図18とに示されるような状況は、例えばセンサレスモータMの起動時、ロータの回転数が小さい期間に生じやすい。そのような状況では、BEMFのレベルが一般に低いのでゼロクロスの検出精度が低下する。ゼロクロスの検出精度を高く維持するには、BEMF検出期間の延長が好ましい。
本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置では、図17と図18とに示される通り、BEMF検出期間が長く確保される。従って、ゼロクロスの検出精度が高く維持されるので、特にセンサレスモータの起動がスムーズにかつ正確に実行できる。
更に、位置信号PSのパルス幅が直前の通電相の時間に関わらず、他励転流信号FCの元のパルス間隔Tの1/16を超えない。それにより、通電相の切換時、相電流の立ち上がりが一定以上の速さに維持される。従って、発生トルクが十分に大きい。特にセンサレスモータMの起動時では起動トルクが大きいので、起動時間が短縮でき、かつ起動制御が負荷変動に対して強い。
The situation as shown in FIGS. 17 and 18 is likely to occur during a period when the rotational speed of the rotor is small, for example, when the sensorless motor M is started. In such a situation, since the BEMF level is generally low, the zero-cross detection accuracy decreases. In order to maintain high zero-cross detection accuracy, it is preferable to extend the BEMF detection period.
In the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, as shown in FIGS. 17 and 18, a long BEMF detection period is ensured. Accordingly, the detection accuracy of the zero cross is maintained high, so that the sensorless motor can be started particularly smoothly and accurately.
Furthermore, the pulse width of the position signal PS does not exceed 1/16 of the original pulse interval T of the separately excited commutation signal FC, regardless of the time of the immediately preceding energized phase. Thereby, the rising of the phase current is maintained at a certain speed or higher when the energized phase is switched. Therefore, the generated torque is sufficiently large. Particularly when the sensorless motor M is started, the starting torque is large, so that the starting time can be shortened and the starting control is strong against load fluctuations.

本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置では更に、ゼロクロスの検出が反復されず、それにより他励転流制御から自励転流制御への切り換えに失敗する場合、図18に示される通り、センサレスモータMの起動直後と同様な他励転流制御が速やかに再開される。すなわち、従来のセンサレスモータ駆動装置でのリトライとは異なり、例えば、ロータの回転数を判定しなくても、又は外部のマイクロプロセッサによるリトライ命令を待たなくても良い。こうして、センサレスモータの起動が更にスムーズに実行できる。   Furthermore, in the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention, when the detection of zero crossing is not repeated, thereby failing in switching from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control, as shown in FIG. The separately excited commutation control similar to that immediately after the start of the sensorless motor M is resumed promptly. That is, unlike the retry in the conventional sensorless motor driving device, for example, it is not necessary to determine the rotational speed of the rotor or to wait for a retry command from an external microprocessor. In this way, the sensorless motor can be started more smoothly.

センサレスモータMが例えば、携帯情報機器のCD/DVDドライブ又はHDDのスピンドルモータとして利用されるとき、駆動中のセンサレスモータMは外部から過大な振動/衝撃を受けやすい。従って、過大な振動/衝撃によりロータが突発的なトルクを受け、それによりBEMFのゼロクロス点が突然大きくずれ、自励転流信号SCの生成が突然停止する、という場合が想定される。
本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置では好ましくは、他励転流回路6が他励転流信号FCの生成をセンサレスモータMの駆動期間全体にわたり、恒常的に継続する。それにより、上記のように自励転流信号SCの生成が突然停止するときでも、選択回路71は即座に他励転流信号FCを転流信号CSとして選択できる。すなわち、自励転流制御が速やかに他励転流制御に切り換えられる。更に、他励転流制御は上記の通り、自励転流制御へ迅速かつ確実に切り換えられる。
こうして、本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置による制御は、外部からの振動/衝撃に対して強い。
When the sensorless motor M is used as a spindle motor of a CD / DVD drive or HDD of a portable information device, for example, the sensorless motor M being driven is likely to receive excessive vibration / impact from the outside. Therefore, it is assumed that the rotor receives sudden torque due to excessive vibration / impact, whereby the zero cross point of BEMF suddenly shifts greatly and the generation of the self-excited commutation signal SC suddenly stops.
In the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention, preferably, the separately excited commutation circuit 6 constantly generates the separately excited commutation signal FC throughout the driving period of the sensorless motor M. Thereby, even when the generation of the self-excited commutation signal SC suddenly stops as described above, the selection circuit 71 can immediately select the separately-excited commutation signal FC as the commutation signal CS. That is, the self-excited commutation control is promptly switched to the separately excited commutation control. Further, the separately excited commutation control can be quickly and reliably switched to the self-excited commutation control as described above.
Thus, the control by the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention is strong against external vibration / impact.

本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置では、PWM制御部1が上記の通り、電流駆動制御により相電流Iu、Iv、Iwを直接調節する。その他に、PWM制御部1が電圧駆動制御、すなわち出力回路3からセンサレスモータMの三つの駆動端子U0、V0、W0のそれぞれに印加される駆動電圧の制御により、相電流Iu、Iv、Iwを間接的に調節しても良い。   In the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention, the PWM control unit 1 directly adjusts the phase currents Iu, Iv, and Iw by current drive control as described above. In addition, the PWM control unit 1 controls the phase currents Iu, Iv, and Iw by voltage drive control, that is, by controlling the drive voltage applied from the output circuit 3 to each of the three drive terminals U0, V0, and W0 of the sensorless motor M. It may be adjusted indirectly.

本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置では、PWM制御部1が上記の通り、相電流Iu、Iv、Iwを緩やかな波形に維持する。PWM制御部1はその他に、従来のセンサレスモータ駆動装置と同様、相電流Iu、Iv、Iwを矩形波に維持しても良い(例えば図28参照)。その場合でも、他励転流制御から自励転流制御への切り換えの迅速性と確実性とは損なわれないので、センサレスモータの迅速かつ確実な起動が実現できる。   In the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention, the PWM control unit 1 maintains the phase currents Iu, Iv, and Iw in gentle waveforms as described above. In addition, the PWM controller 1 may maintain the phase currents Iu, Iv, and Iw in a rectangular wave as in the conventional sensorless motor driving device (see, for example, FIG. 28). Even in such a case, the quickness and certainty of switching from the separately excited commutation control to the self-excited commutation control are not impaired, so that the sensorless motor can be quickly and surely started.

《実施形態2》
本発明の実施形態2によるセンサレスモータ駆動装置は上記の実施形態1による駆動装置と同様、例えば三相(U相、V相、W相)のセンサレスモータを駆動対象とする。そのセンサレスモータ駆動装置の構成要素はカウント回路72を除き、上記の実施形態1による駆動装置と同様である(図1参照)。その同様な構成要素については上記の実施形態1での説明と引用図面とを援用する。
<< Embodiment 2 >>
The sensorless motor driving apparatus according to the second embodiment of the present invention is driven by, for example, a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) sensorless motor, similar to the driving apparatus according to the first embodiment. The components of the sensorless motor driving device are the same as those of the driving device according to the first embodiment except for the count circuit 72 (see FIG. 1). For the similar components, the description in the first embodiment and the cited drawings are incorporated.

本発明の実施形態2によるセンサレスモータ駆動装置では上記の実施形態1による駆動装置とは、カウント回路72の内部構成が異なる。図19は、本発明の実施形態2によるセンサレスモータ駆動装置でのカウント回路72の内部構成を示すブロック図である。図20は、転流信号CS、4ビットのパラレル信号DV、位置信号PS、PWM禁止信号NPWM、トリガ信号TR、及びBEMF検出信号DZCのタイミングチャートである。
図19と図20とでは、図13と図14とに示される構成要素と同様な構成要素に対し図13と図14とに示される符号と同じ符号を付し、それらの説明は実施形態1での説明を援用する。
The sensorless motor driving device according to the second embodiment of the present invention differs from the driving device according to the first embodiment in the internal configuration of the count circuit 72. FIG. 19 is a block diagram showing an internal configuration of the count circuit 72 in the sensorless motor driving apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 20 is a timing chart of the commutation signal CS, the 4-bit parallel signal DV, the position signal PS, the PWM inhibition signal NPWM, the trigger signal TR, and the BEMF detection signal DZC.
In FIG. 19 and FIG. 20, the same reference numerals as those shown in FIG. 13 and FIG. 14 are given to the same constituent elements as those shown in FIG. 13 and FIG. The explanation in is used.

カウント回路72は、60°区間カウント回路721、データ保持回路722、分割回路723、及び位置信号生成回路724Aに加え、一定時間カウント回路725を含む。
一定時間カウント回路725は、分割回路723から4ビットのパラレル信号DVを読み出し、位置信号PSの一定番号のパルス、例えば番号10のパルスの立ち上がり時点から一定時間ΔTを計測する。一定時間カウント回路725は更に、その一定時間ΔTの経過時、トリガ信号TRを位置信号生成回路724Aへ送出する。
ここで、一定時間カウント回路725による計測開始時点は、位置信号PSの番号10とは異なる番号のパルスの立ち上がり時点であっても良い。但し、その計測開始時点はPWM禁止信号NPWMの立ち上がり時点に設定される。
The count circuit 72 includes a fixed time count circuit 725 in addition to the 60 ° interval count circuit 721, the data holding circuit 722, the division circuit 723, and the position signal generation circuit 724A.
The fixed time count circuit 725 reads the 4-bit parallel signal DV from the dividing circuit 723 and measures the fixed time ΔT from the rising edge of the pulse of the fixed number of the position signal PS, for example, the pulse of the number 10. The fixed time count circuit 725 further sends a trigger signal TR to the position signal generation circuit 724A when the fixed time ΔT has elapsed.
Here, the measurement start time point by the constant time counting circuit 725 may be the rising time point of a pulse having a number different from the number 10 of the position signal PS. However, the measurement start time is set to the rise time of the PWM inhibition signal NPWM.

位置信号生成回路724Aは分割回路723から4ビットのパラレル信号DVを読み出し、位置信号PSの16個のパルス波0〜15のうち、パラレル信号DVの4ビットで表される数値と等しい番号のパルス波を立ち上げる(図20参照)。特に、先頭のパルス波(番号0)は転流信号CSに同期するので、番号0〜15の一連のパルスは転流信号CSのパルス間隔を16区間に分割する。転流信号CSのパルス間隔が一つの通電相の期間(60°(電気角)の期間)を決定するので、位置信号PSのパルス一つ当たりの区間は3.75°(電気角)に相当する。こうして、番号0〜15のパルスそれぞれがセンサレスモータMのロータの推定位置を3.75°(電気角)間隔で示す(図3と図19とを参照)。   The position signal generation circuit 724A reads the 4-bit parallel signal DV from the division circuit 723, and among the 16 pulse waves 0 to 15 of the position signal PS, a pulse having a number equal to the numerical value represented by the 4 bits of the parallel signal DV Raise the wave (see Figure 20). In particular, since the leading pulse wave (number 0) is synchronized with the commutation signal CS, a series of pulses of numbers 0 to 15 divide the pulse interval of the commutation signal CS into 16 sections. Since the pulse interval of the commutation signal CS determines one energized phase period (60 ° (electrical angle) period), the interval per pulse of the position signal PS corresponds to 3.75 ° (electrical angle). Thus, each of the pulses of numbers 0 to 15 indicate the estimated position of the rotor of the sensorless motor M at intervals of 3.75 ° (electrical angle) (see FIGS. 3 and 19).

位置信号生成回路724Aは更に、位置信号PSの一定番号のパルス、例えば番号10のパルスの立ち上がりと同期してPWM禁止信号NPWMを立ち上げる(図20参照)。それにより転流信号CSの生成時点、すなわち通電相の切換時点からPWM禁止期間の開始時点までの期間TPが一定の電気角(例えば37.5°)の期間に設定される。
ここで、その期間TPは37.5°と異なる値、例えば30°であっても良い。更に、その期間TPは特に減少トルク指令TQ2のレベル変化の期間(図3参照)より長く設定されても良い。
Further, the position signal generation circuit 724A raises the PWM inhibition signal NPWM in synchronization with the rising of a pulse of a fixed number of the position signal PS, for example, the pulse of number 10 (see FIG. 20). As a result, the time TP from the time when the commutation signal CS is generated, that is, the time when the energized phase is switched to the time when the PWM inhibition period starts is set to a constant electrical angle (for example, 37.5 °).
Here, the period TP may be a value different from 37.5 °, for example, 30 °. Furthermore, the period TP may be set longer than the period of change in level of the decrease torque command TQ2 (see FIG. 3).

位置信号生成回路724Aは、位置信号PSの一定番号のパルス、例えば番号12のパルスとトリガ信号TRとのいずれか早く入力される方の立ち上がりと同期してBEMF検出信号DZCを立ち上げる(図20参照)。
例えば図20の左半分に示されるようにロータの回転数が小さいとき、転流信号CSのパルス間隔T1が長いので、トリガ信号TRが位置信号PSの番号12のパルスより先に生成される。そのとき、BEMF検出信号DZCはトリガ信号TRの立ち上がりと同期して立ち上がる。従って、通電相の切換時点からBEMF検出期間の開始時点までの期間は37.5°(電気角)の期間TDより短い。
The position signal generation circuit 724A raises the BEMF detection signal DZC in synchronization with the rising edge of the position signal PS having a certain number, for example, the number 12 pulse or the trigger signal TR which is input earlier (FIG. 20). reference).
For example, as shown in the left half of FIG. 20, when the rotational speed of the rotor is small, the pulse interval T1 of the commutation signal CS is long, so that the trigger signal TR is generated prior to the number 12 pulse of the position signal PS. At that time, the BEMF detection signal DZC rises in synchronization with the rise of the trigger signal TR. Therefore, the period from the switching point of the energized phase to the start point of the BEMF detection period is shorter than the period TD of 37.5 ° (electrical angle).

それに対し、例えば図20の右半分に示されるようにロータの回転数が十分に増大するとき、転流信号CSのパルス間隔T2が十分に短いので、位置信号PSの番号12のパルスがトリガ信号TRより先に生成される。そのとき、BEMF検出信号DZCは位置信号PSの番号12のパルスの立ち上がりと同期して立ち上がる。従って、通電相の切換時点からBEMF検出期間の開始時点までの期間が37.5°(電気角)の期間TDと一致する。
こうして、ロータの回転数に関わらず、PWM禁止期間の開始からBEMF検出期間の開始までの時間が、例えばフライバック電圧等によるゼロクロスの誤検出を回避可能な程度で十分に小さく維持される。すなわち、BEMF検出期間が速やかに開始される。その結果、ゼロクロスの検出精度がロータの回転数に関わらず、高く維持される。
On the other hand, for example, as shown in the right half of FIG. 20, when the number of rotations of the rotor increases sufficiently, the pulse interval T2 of the commutation signal CS is sufficiently short, so that the number 12 pulse of the position signal PS is the trigger signal. Generated before TR. At that time, the BEMF detection signal DZC rises in synchronism with the rise of the number 12 pulse of the position signal PS. Therefore, the period from the switching point of the energized phase to the start point of the BEMF detection period coincides with the period TD of 37.5 ° (electrical angle).
Thus, regardless of the number of rotations of the rotor, the time from the start of the PWM inhibition period to the start of the BEMF detection period is kept sufficiently small to avoid erroneous detection of zero cross due to, for example, a flyback voltage. That is, the BEMF detection period starts promptly. As a result, the detection accuracy of the zero cross is kept high regardless of the rotational speed of the rotor.

《実施形態3》
本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置は上記の実施形態1による駆動装置と同様、例えば三相(U相、V相、W相)のセンサレスモータを駆動対象とする。そのセンサレスモータ駆動装置の構成要素は他励転流回路6を除き、上記の実施形態1による駆動装置と同様である(図1参照)。その同様な構成要素については上記の実施形態1での説明と引用図面とを援用する。
<< Embodiment 3 >>
The sensorless motor driving apparatus according to the third embodiment of the present invention is driven by, for example, a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) sensorless motor, similar to the driving apparatus according to the first embodiment. The components of the sensorless motor driving device are the same as those of the driving device according to the first embodiment except for the separately excited commutation circuit 6 (see FIG. 1). For the similar components, the description in the first embodiment and the cited drawings are incorporated.

本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置では上記の実施形態1による駆動装置とは他励転流回路6の内部構成が異なる。図21は、本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置での他励転流回路6の内部構成を示すブロック図である。図21では、図9に示される構成要素と同様な構成要素に対し図9に示される符号と同じ符号を付し、それらの説明は実施形態1での説明を援用する。   The sensorless motor driving device according to the third embodiment of the present invention differs from the driving device according to the first embodiment in the internal configuration of the separately excited commutation circuit 6. FIG. 21 is a block diagram showing an internal configuration of the separately excited commutation circuit 6 in the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 21, the same components as those shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 9, and the description of the first embodiment is used for the description thereof.

他励転流回路6は、第二の発振回路61、他励転流信号発生回路62A、及び他励転流信号制御回路63を含む。
他励転流信号発生回路62Aと他励転流信号制御回路63とは、クロック信号CLKと自励転流信号SCとに基づき、他励転流信号FCを以下のように生成する。
図22は、他励転流信号発生回路62Aにより生成される二つの信号PAとPB、クロック信号CLKのパルスについての第一のカウントCN1Aと第二のカウントCN1B、他励転流信号FC、及び自励転流信号SCを示すタイミング図である。図23、図24、及び図25は、他励転流信号発生回路62Aと他励転流信号制御回路63とによる他励転流信号FCの生成動作を示すフローチャートである。
The separately excited commutation circuit 6 includes a second oscillation circuit 61, a separately excited commutation signal generation circuit 62A, and a separately excited commutation signal control circuit 63.
The separately excited commutation signal generation circuit 62A and the separately excited commutation signal control circuit 63 generate the separately excited commutation signal FC based on the clock signal CLK and the self-excited commutation signal SC as follows.
FIG. 22 shows two signals PA and PB generated by the separately excited commutation signal generation circuit 62A, the first count CN1A and the second count CN1B for the pulse of the clock signal CLK, the separately excited commutation signal FC, and It is a timing diagram which shows the self-excited commutation signal SC. 23, 24, and 25 are flowcharts showing the operation of generating the separately excited commutation signal FC by the separately excited commutation signal generating circuit 62A and the separately excited commutation signal control circuit 63. FIG.

他励転流信号発生回路62Aは内部に二つのカウンタを持つ。他励転流信号発生回路62Aは制御開始時(図22に示される時刻TS)、まず両方のカウンタをリセットし(図23に示されるS11参照)、第一のカウンタでクロック信号CLKのパルスをカウントする(図23に示されるS12参照)。
図22に示されるように、自励転流信号SCが入力されないうちに第一のカウンタのカウントCN1Aが第一の閾値Dに達するとき、他励転流信号発生回路62Aは第一の信号PAを生成する(図23に示されるS13、S14参照)。更に、他励転流信号制御回路63は第一の信号PAを他励転流信号FCとして送出する(図23に示されるS15参照)。
ここで、第一の信号PAは自励転流信号SCと同形のパルスである。
The separately excited commutation signal generation circuit 62A has two counters therein. At the start of control (time TS shown in FIG. 22), the separately excited commutation signal generation circuit 62A first resets both counters (see S11 shown in FIG. 23), and the first counter generates a pulse of the clock signal CLK. Count (see S12 shown in FIG. 23).
As shown in FIG. 22, when the count CN1A of the first counter reaches the first threshold D before the self-excited commutation signal SC is input, the separately excited commutation signal generation circuit 62A generates the first signal PA. (See S13 and S14 shown in FIG. 23). Further, the separately excited commutation signal control circuit 63 sends the first signal PA as the separately excited commutation signal FC (see S15 shown in FIG. 23).
Here, the first signal PA is a pulse having the same shape as the self-excited commutation signal SC.

自励転流信号SCが入力されない期間では他励転流信号発生回路62Aと他励転流信号制御回路63とは第一の信号PAのパルスを数える(図24に示されるS16参照)。図22に示されるように、自励転流信号SCが入力されない期間で、かつ第一の信号PAのパルス数が一定数、例えば6より小さい期間では、第一のカウンタのカウントCN1Aが第一の閾値Dに達するごとに、第一のカウンタのカウントCN1Aのリセット、第一の信号PAの生成、及び第一の信号PAの他励転流信号FCとしての送出が反復される(図23と図24とに示されるS11〜S16参照)。
ここで、自励転流信号SCが入力されない期間では、第一の信号PAの周期(パルス間隔)が、第一の閾値Dと等しいパルス数のクロック信号CLKの生成に要する時間TAと等しい。
In the period when the self-excited commutation signal SC is not input, the separately-excited commutation signal generation circuit 62A and the separately-excited commutation signal control circuit 63 count the pulses of the first signal PA (see S16 shown in FIG. 24). As shown in FIG. 22, in a period when the self-excited commutation signal SC is not input and the number of pulses of the first signal PA is a fixed number, for example, less than 6, the count CN1A of the first counter is the first Each time the threshold value D is reached, the reset of the count CN1A of the first counter, the generation of the first signal PA, and the transmission of the first signal PA as the other-excited commutation signal FC are repeated (FIG. 23 and FIG. 23). (See S11 to S16 shown in FIG. 24).
Here, in a period in which the self-excited commutation signal SC is not input, the period (pulse interval) of the first signal PA is equal to the time TA required to generate the clock signal CLK having the number of pulses equal to the first threshold value D.

図22に示されるように、自励転流信号SCが入力されないうちに第一の信号PAのパルス数が一定数、例えば6に達するとき、他励転流信号発生回路62Aは両方のカウンタをリセットし、第一のカウンタと共に、第二のカウンタでもクロック信号CLKのパルスをカウントする(図24に示されるS17、S18参照)。
図22に示されるように、自励転流信号SCが入力されない期間では第二のカウンタのカウントCN1Bが第二の閾値2Dに達するごとに、他励転流信号発生回路62Aは第二の信号PBを生成し、第二のカウンタのカウントCN1Bをリセットする(図24に示されるS17、S18、S19、S20参照)。更に、第二のカウンタによるカウントの開始時点から自励転流信号SCの入力時点までの期間では、他励転流信号制御回路63は第一の信号PAに代え、第二の信号PBを他励転流信号FCとして送出する(図24に示されるS21参照)。
As shown in FIG. 22, when the number of pulses of the first signal PA reaches a certain number, for example, 6 before the self-excited commutation signal SC is input, the separately-excited commutation signal generation circuit 62A sets both counters. Reset and count the pulses of the clock signal CLK in the second counter together with the first counter (see S17 and S18 shown in FIG. 24).
As shown in FIG. 22, in the period when the self-excited commutation signal SC is not input, the separately excited commutation signal generation circuit 62A generates the second signal every time the count CN1B of the second counter reaches the second threshold 2D. PB is generated, and the count CN1B of the second counter is reset (see S17, S18, S19, and S20 shown in FIG. 24). Further, during the period from the start of counting by the second counter to the input time of the self-excited commutation signal SC, the separately-excited commutation signal control circuit 63 replaces the first signal PA with the second signal PB. It is sent as an excitation commutation signal FC (see S21 shown in FIG. 24).

ここで、第二の信号PBは第一の信号PAと同様、自励転流信号SCと同形のパルスである。更に、第二の信号PBの周期(パルス間隔)は、第二の閾値2Dと等しいパルス数のクロック信号CLKの生成に要する時間TBと等しい。第二の閾値2Dは第一の閾値Dより大きく、好ましくは2倍である。そのとき、第二の信号PBの周期TBは第一の信号PAの周期TAより長く(TB>TA)、好ましくは第一の信号PAの周期TAの2倍である。   Here, like the first signal PA, the second signal PB is a pulse having the same shape as the self-excited commutation signal SC. Furthermore, the cycle (pulse interval) of the second signal PB is equal to the time TB required to generate the clock signal CLK having the number of pulses equal to the second threshold 2D. The second threshold value 2D is larger than the first threshold value D, and preferably doubled. At that time, the period TB of the second signal PB is longer than the period TA of the first signal PA (TB> TA), and is preferably twice the period TA of the first signal PA.

図22に示されるように、他励転流信号発生回路62Aは自励転流信号SCの入力時、クロック信号CLKのパルスについての二つのカウントCN1AとCN1Bとをいずれも、それぞれの閾値Dと2Dとに達する前でもリセットする(図23に示されるS13、図24に示されるS19、及び図25に示されるS22参照)。
他励転流信号発生回路62Aはその後、第一のカウンタについて第一の閾値Dを第三の閾値に置き換える。ここで、第三の閾値は第一の閾値Dと第二の閾値2Dとのいずれよりも大きく、好ましくは第一の閾値Dの6倍である。その他に、例えば20倍であっても良い。第三の閾値は更に好ましくは、第二の閾値2Dの整数倍である。
他励転流信号発生回路62Aはその上で、二つのカウンタのそれぞれでクロック信号CLKのパルスを再びカウントする(図22、及び図25に示されるS23参照)。
一方、第一のカウンタに第三の閾値6Dが設定される期間では、他励転流信号制御回路63は第二の信号PBに代え、第一の信号PAを他励転流信号FCとして選択する。すなわち、図22に示されるように、第二の信号PBは他励転流信号FCとしては送出されない。
As shown in FIG. 22, when the self-excited commutation signal SC is input, the separately-excited commutation signal generation circuit 62A sets two counts CN1A and CN1B for the pulse of the clock signal CLK to the respective threshold D and It is reset even before reaching 2D (see S13 shown in FIG. 23, S19 shown in FIG. 24, and S22 shown in FIG. 25).
The separately excited commutation signal generation circuit 62A then replaces the first threshold D with the third threshold for the first counter. Here, the third threshold value is larger than both the first threshold value D and the second threshold value 2D, and is preferably six times the first threshold value D. In addition, it may be 20 times, for example. The third threshold is more preferably an integer multiple of the second threshold 2D.
The separately excited commutation signal generation circuit 62A then counts the pulses of the clock signal CLK again by each of the two counters (see S23 shown in FIGS. 22 and 25).
On the other hand, during the period when the third threshold 6D is set in the first counter, the separately excited commutation signal control circuit 63 selects the first signal PA as the separately excited commutation signal FC instead of the second signal PB. To do. That is, as shown in FIG. 22, the second signal PB is not transmitted as the separately excited commutation signal FC.

第一のカウンタのカウントCN1Aが第三の閾値6Dに達する前に次の自励転流信号SCが入力されるとき、他励転流信号発生回路62Aは二つのカウンタのカウントCN1AとCN1Bとをリセットし、クロック信号CLKのパルスを再び0からカウントする(図25に示されるS22、S23、S24参照)。そのとき、第一のカウンタのカウントCN1Aの閾値は第三の閾値6Dに維持される。更に、他励転流信号制御回路63は他励転流信号FCとしての選択対象を第一の信号PAに維持する。
こうして、自励転流信号SCの生成が反復され、かつそのパルス間隔が第三の閾値6Dと等しいパルス数のクロック信号CLKの生成に要する時間6TAより短いとき、他励転流信号FCは生成されない。
When the next self-excited commutation signal SC is input before the count CN1A of the first counter reaches the third threshold 6D, the separately-excited commutation signal generation circuit 62A calculates the counts CN1A and CN1B of the two counters. Reset is performed, and the pulses of the clock signal CLK are counted again from 0 (see S22, S23, and S24 shown in FIG. 25). At that time, the threshold value of the count CN1A of the first counter is maintained at the third threshold value 6D. Further, the separately excited commutation signal control circuit 63 maintains the selection target as the separately excited commutation signal FC at the first signal PA.
Thus, when the generation of the self-excited commutation signal SC is repeated and the pulse interval is shorter than the time 6TA required to generate the clock signal CLK having the number of pulses equal to the third threshold 6D, the other-excited commutation signal FC is generated. Not.

図22に示されるように、次の自励転流信号SCが入力される前に第一のカウンタのカウントCN1Aが第三の閾値6Dに達するとき、他励転流信号発生回路62Aは第一の信号PAを生成する。更に、他励転流信号制御回路63は第一の信号PAを他励転流信号FCとして送出する(図25に示されるS25、S26参照)。
他励転流信号発生回路62Aはその後、第一のカウンタについて第三の閾値6Dを元の第一の閾値Dに置き換える。更に、他励転流信号制御回路63は第一の信号PAに代え、第二の信号PBを他励転流信号FCとして選択する。
その上で、自励転流信号SCが再び入力されるまで図24に示されるループS17〜S21が反復される。特に、他励転流信号FCの周期が再び、第二の信号PBの周期TBに設定される(図22参照)。
As shown in FIG. 22, when the count CN1A of the first counter reaches the third threshold 6D before the next self-excited commutation signal SC is input, the separately excited commutation signal generation circuit 62A The signal PA is generated. Further, the separately excited commutation signal control circuit 63 transmits the first signal PA as the separately excited commutation signal FC (see S25 and S26 shown in FIG. 25).
The separately excited commutation signal generation circuit 62A then replaces the third threshold 6D with the original first threshold D for the first counter. Further, the separately excited commutation signal control circuit 63 selects the second signal PB as the separately excited commutation signal FC instead of the first signal PA.
Then, the loops S17 to S21 shown in FIG. 24 are repeated until the self-excited commutation signal SC is input again. In particular, the cycle of the separately excited commutation signal FC is set again to the cycle TB of the second signal PB (see FIG. 22).

本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置は、センサレスモータMの起動を次のような他励転流制御で行う。特に上記の他励転流回路6を利用し、他励転流制御から自励転流制御への切り換えを以下の通り、負荷の重さに関わらず、迅速かつ確実に実現させる。
図26は、センサレスモータMの起動時での他励転流信号FC、自励転流信号SC、転流信号CS、及び相電流Iu、Iv、Iwを示すタイミングチャートである。図26ではBEMF検出期間が斜線部で示される。
The sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention starts the sensorless motor M by the following separately excited commutation control. In particular, by using the above-described other-excited commutation circuit 6, switching from the other-excited commutation control to the self-excited commutation control is realized quickly and reliably regardless of the load weight as follows.
FIG. 26 is a timing chart showing the separately excited commutation signal FC, the self-excited commutation signal SC, the commutation signal CS, and the phase currents Iu, Iv, and Iw when the sensorless motor M is started. In FIG. 26, the BEMF detection period is indicated by hatching.

センサレスモータMの起動時点TSからゼロクロスの最初の検出時点、すなわち最初の自励転流信号SCの生成時点(図26に示される時刻TC参照)までは、選択回路71は他励転流信号FCを転流信号CSとして選択する。その期間ではまず、第一の信号PAが他励転流信号FCとして送出されるので、通電相の切換周期が第一の信号PAの周期TA(以下、他励転流信号FCの短周期TAという)と等しい。
更に、位置信号PSのパルス幅は他励転流信号FCの短周期TAの1/16と等しい(図14参照)。従って、相電流Iu、Iv、Iwの波形が他励転流信号FCの短周期TAに基づき設定される。例えば、相電流の周期が他励転流信号FCの短周期TAの6倍と等しく、相電流の増減期間が37.5°/60°×TAと等しい。
その上、他励転流信号FCの生成時点からBEMF検出期間(図26に示される斜線部参照)の開始時点までの期間TDが他励転流信号FCの短周期TAに基づき、一定に決定される(例えば、TD=45°/60°×TA)。PWM禁止期間についても同様である。
From the start time TS of the sensorless motor M to the first detection time of zero crossing, that is, from the generation time of the first self-excited commutation signal SC (see time TC shown in FIG. 26), the selection circuit 71 performs the separately excited commutation signal FC. Is selected as the commutation signal CS. In that period, first, the first signal PA is sent as the separately excited commutation signal FC, so that the switching phase of the energized phase is the period TA of the first signal PA (hereinafter, the short period TA of the separately excited commutation signal FC). It is equal to).
Furthermore, the pulse width of the position signal PS is equal to 1/16 of the short period TA of the separately excited commutation signal FC (see FIG. 14). Therefore, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, and Iw are set based on the short cycle TA of the separately excited commutation signal FC. For example, the period of the phase current is equal to 6 times the short period TA of the separately excited commutation signal FC, and the increase / decrease period of the phase current is equal to 37.5 ° / 60 ° × TA.
In addition, the period TD from the generation point of the separately excited commutation signal FC to the start point of the BEMF detection period (see the shaded area shown in FIG. 26) is determined to be constant based on the short period TA of the separately excited commutation signal FC. (For example, TD = 45 ° / 60 ° × TA). The same applies to the PWM inhibition period.

センサレスモータMの起動時点TSから他励転流信号FCが六回連続して生成される前に自励転流信号SCが生成されるとき、上記の実施形態1と同様、通電相が他励転流信号FCに代え、自励転流信号SCに従い切り換えられる。特に自励転流信号SCが一旦生成されると、第一の信号PAの周期TAが6倍に延長される。一方、第二の信号PBはまだ生成されない。従って、上記の実施形態1と同様、BEMF検出期間が長く確保される(図17参照)。その結果、ゼロクロスの検出精度が高く維持されるので、他励転流制御が自励転流制御へ迅速かつ確実に切り換えられる。こうして、センサレスモータの起動がスムーズにかつ正確に実行できる。   When the self-excited commutation signal SC is generated before the self-excited commutation signal FC is continuously generated six times from the start point TS of the sensorless motor M, the energized phase is separately excited as in the first embodiment. Instead of the commutation signal FC, switching is performed according to the self-excited commutation signal SC. In particular, once the self-excited commutation signal SC is generated, the period TA of the first signal PA is extended six times. On the other hand, the second signal PB is not yet generated. Therefore, as in the first embodiment, a long BEMF detection period is ensured (see FIG. 17). As a result, the zero-cross detection accuracy is maintained high, so that the separately excited commutation control can be quickly and reliably switched to the self-excited commutation control. Thus, the start of the sensorless motor can be executed smoothly and accurately.

図26に示されるように、センサレスモータMの起動時点TSから自励転流信号SCが生成される前に他励転流信号FCが六回連続して生成されるとき、他励転流回路6は第二の信号PBを他励転流信号FCとして送出する。従って、他励転流信号FCの周期が第二の信号PBの周期TB(以下、他励転流信号FCの長周期TBという)に延長される。
一方、位置信号PSのパルス幅はそれまでの値と同じく、他励転流信号FCの短周期TAの1/16と等しく維持される。従って、相電流Iu、Iv、Iwの波形、及び通電相の切換時点からBEMF検出期間の開始時点までの期間TDがそれまでのものと等しく維持される。PWM禁止期間についても同様である。
As shown in FIG. 26, when the separately excited commutation signal FC is continuously generated six times before the self-excited commutation signal SC is generated from the start time TS of the sensorless motor M, the separately excited commutation circuit is generated. 6 sends the second signal PB as a separately excited commutation signal FC. Therefore, the period of the separately excited commutation signal FC is extended to the period TB of the second signal PB (hereinafter referred to as the long period TB of the separately excited commutation signal FC).
On the other hand, the pulse width of the position signal PS is maintained equal to 1/16 of the short period TA of the separately excited commutation signal FC, as in the previous value. Therefore, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, and Iw, and the period TD from the switching point of the energized phase to the start point of the BEMF detection period are maintained equal to those up to that time. The same applies to the PWM inhibition period.

センサレスモータMの負荷が比較的軽いとき、短周期TAの他励転流信号FCによる他励転流制御がロータの回転数を速やかに増大させる。しかし、センサレスモータMの負荷が比較的重いとき、短周期TAの他励転流信号FCによる他励転流制御がロータの回転数を増大させにくい。従って、ゼロクロスの検出が高精度には維持されにくい。
本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置では上記の通り、短周期TAの他励転流信号FCによる他励転流制御では一定期間、ゼロクロスが検出されないとき、他励転流信号FCの短周期TAが長周期TBに延長される。それにより図26に示される通り、BEMF検出期間が延長される。従って、ゼロクロスの検出精度が向上する。
こうして、本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置は負荷の重さに関わらず、センサレスモータの迅速かつ確実な起動を実現できる。
そのとき、位置信号PSのパルス幅が他励転流信号FCの短周期TAの1/16を超えない。それにより通電相の切換時、相電流の立ち上がりが一定以上の速さに維持される。従って、起動トルクが大きいので、起動時間が短縮でき、かつ起動制御が負荷変動に対して強い。
When the load of the sensorless motor M is relatively light, the separately-excited commutation control by the separately-excited commutation signal FC of the short cycle TA quickly increases the rotational speed of the rotor. However, when the load of the sensorless motor M is relatively heavy, the separately-excited commutation control by the separately-excited commutation signal FC of the short cycle TA is difficult to increase the rotational speed of the rotor. Accordingly, it is difficult to detect the zero cross with high accuracy.
In the sensorless motor driving apparatus according to the third embodiment of the present invention, as described above, when the zero crossing is not detected for a certain period in the separately excited commutation control by the separately excited commutation signal FC of the short cycle TA, the short circuit of the separately excited commutation signal FC is short. Period TA is extended to long period TB. Thereby, as shown in FIG. 26, the BEMF detection period is extended. Accordingly, the zero cross detection accuracy is improved.
Thus, the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention can realize a quick and reliable start-up of the sensorless motor regardless of the load weight.
At that time, the pulse width of the position signal PS does not exceed 1/16 of the short period TA of the separately excited commutation signal FC. As a result, when the energized phase is switched, the rising of the phase current is maintained at a certain speed or higher. Therefore, since the starting torque is large, the starting time can be shortened and the starting control is strong against load fluctuation.

図26では時刻TCに最初の自励転流信号SCが生成される。上記の実施形態1と同様に、自励転流信号SCが生成されるときは必ず、選択回路71にはその自励転流信号SCが先に入力され、転流信号CSとして選択される。それにより、通電相が他励転流信号FCに代え、自励転流信号SCに従い切り換えられる。こうして、他励転流制御が自励転流制御へ迅速かつ確実に切り換えられる。   In FIG. 26, the first self-excited commutation signal SC is generated at time TC. As in the first embodiment, whenever the self-excited commutation signal SC is generated, the self-excited commutation signal SC is first input to the selection circuit 71 and selected as the commutation signal CS. Thereby, the energized phase is switched according to the self-excited commutation signal SC instead of the separately-excited commutation signal FC. Thus, the separately excited commutation control can be quickly and reliably switched to the self-excited commutation control.

自励転流信号SCの生成時点TCでは他励転流回路6が他励転流信号FCの周期(パルス間隔)を短周期TAの6倍に延長する。
更に、時刻TC直後の通電相では、位置信号PSのパルス幅、相電流Iu、Iv、Iwの波形、及び時刻TCからBEMF検出期間の開始時点までの期間TD1が、直前の通電相の時間T1、又は他励転流信号FCの短周期TAのいずれか短い方に基づき設定される。PWM禁止期間についても同様である。
それにより図26に示される通り、BEMF検出期間が延長される。従って、ゼロクロスの検出精度が向上する。
そのとき、位置信号PSのパルス幅が他励転流信号FCの短周期TAの1/16を超えない。それにより通電相の切換時、相電流の立ち上がりが一定以上の速さに維持される。従って、起動トルクが大きいので、起動時間が短縮でき、かつ起動制御が負荷変動に対して強い。
At the generation time TC of the self-excited commutation signal SC, the separately-excited commutation circuit 6 extends the period (pulse interval) of the separately-excited commutation signal FC to 6 times the short period TA.
Further, in the energized phase immediately after the time TC, the pulse width of the position signal PS, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, and Iw, and the period TD1 from the time TC to the start of the BEMF detection period are the time T1 of the immediately previous energized phase. Or the other excitation commutation signal FC is set based on the shorter one of the short periods TA. The same applies to the PWM inhibition period.
Thereby, as shown in FIG. 26, the BEMF detection period is extended. Accordingly, the zero cross detection accuracy is improved.
At that time, the pulse width of the position signal PS does not exceed 1/16 of the short period TA of the separately excited commutation signal FC. As a result, when the energized phase is switched, the rising of the phase current is maintained at a certain speed or higher. Therefore, since the starting torque is large, the starting time can be shortened and the starting control is strong against load fluctuation.

時刻TC後、自励転流信号SCの生成が反復され、かつそれらのパルス間隔が他励転流信号FCの短周期TAの6倍より短いとき、上記の実施形態1と同様、転流信号CSは自励転流信号SCに同期する(図16と図17参照)。
一方、図26に示されるように、新たな自励転流信号SCが時刻TCから他励転流信号FCの短周期TAの6倍の経過時点までには生成されないとき、他励転流信号FCが次の転流信号CSとして選択される。すなわち、次の通電相の切換は他励転流信号FCの生成により実行される(図26に示される時刻TC2参照)。
その通電相では、位置信号PSのパルス幅が他励転流信号FCの短周期TAの1/16と等しく設定される。従って、相電流Iu、Iv、Iwの波形、及び通電相の切換時点TC2からBEMF検出期間の開始時点までの期間TDが、他励転流信号FCの短周期TAに基づき設定される。PWM禁止期間についても同様である。
その上、他励転流回路6は時刻TC2以後、他励転流信号FCの周期を長周期TBに設定する。それにより、BEMF検出期間が長く維持されるので、ゼロクロスの検出精度が高く維持される。
更にその後、自励転流信号SCが再び生成されるまで、長周期TBの他励転流信号FCによる他励転流制御が継続される。
When the generation of the self-excited commutation signal SC is repeated after the time TC and the pulse interval is shorter than 6 times the short period TA of the other-excited commutation signal FC, the commutation signal is the same as in the first embodiment. CS is synchronized with the self-excited commutation signal SC (see FIGS. 16 and 17).
On the other hand, as shown in FIG. 26, when a new self-excited commutation signal SC is not generated from the time TC until the time when six times the short cycle TA of the other-excited commutation signal FC has elapsed, FC is selected as the next commutation signal CS. In other words, the next energized phase is switched by generating the separately excited commutation signal FC (see time TC2 shown in FIG. 26).
In the energized phase, the pulse width of the position signal PS is set equal to 1/16 of the short period TA of the separately excited commutation signal FC. Accordingly, the waveforms of the phase currents Iu, Iv, Iw, and the period TD from the switching time TC2 of the energized phase to the start time of the BEMF detection period are set based on the short cycle TA of the separately excited commutation signal FC. The same applies to the PWM inhibition period.
In addition, the separately excited commutation circuit 6 sets the period of the separately excited commutation signal FC to the long period TB after the time TC2. Thereby, since the BEMF detection period is maintained for a long time, the zero-cross detection accuracy is maintained high.
Thereafter, the separately excited commutation control by the separately excited commutation signal FC of the long period TB is continued until the self-excited commutation signal SC is generated again.

図26に示されるように、ゼロクロスの検出が反復されず、それにより他励転流制御から自励転流制御への切り換えに失敗する場合、本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置は、特に長周期TBの他励転流信号FCによる他励転流制御を速やかに再開する。すなわち、従来のセンサレスモータ駆動装置でのリトライとは異なり、例えば、ロータの回転数を判定しなくても、又は外部のマイクロプロセッサによるリトライ命令を待たなくても良い。こうして、センサレスモータの起動が更にスムーズに実行できる。
本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置は上記の他に、例えばロータの回転数を検出し、その検出される回転数に基づき、再開時の他励転流制御での他励転流信号FCの周期を判断しても良い。
As shown in FIG. 26, when the detection of zero-crossing is not repeated, thereby failing in switching from separately excited commutation control to self-excited commutation control, the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention Especially, the separately excited commutation control by the separately excited commutation signal FC of the long period TB is promptly restarted. That is, unlike the retry in the conventional sensorless motor driving device, for example, it is not necessary to determine the rotational speed of the rotor or to wait for a retry command from an external microprocessor. In this way, the sensorless motor can be started more smoothly.
In addition to the above, the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention detects, for example, the rotational speed of the rotor, and based on the detected rotational speed, the other-excited commutation signal in the re-excited commutation control at the restart You may judge the cycle of FC.

本発明によるセンサレスモータ駆動装置及び駆動方法は上記の通り、PWM禁止期間とBEMF検出期間との設定により、モータエコーノイズの抑制とセンサレスモータの迅速かつ確実な起動とを両立させる。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。   As described above, the sensorless motor driving apparatus and driving method according to the present invention achieve both suppression of motor echo noise and quick and reliable start-up of the sensorless motor by setting the PWM prohibition period and the BEMF detection period. Thus, the present invention is clearly industrially applicable.

本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the sensorless motor drive device by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、トルク指令回路12の内部構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an internal configuration of a torque command circuit 12 in a sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、位置信号PS、原トルク指令TQ、増加トルク指令TQ1、及び減少トルク指令TQ2の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of a position signal PS, an original torque command TQ, an increase torque command TQ1, and a decrease torque command TQ2 for the sensorless motor driving device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、通電相I〜VIそれぞれでの相電流Iu、Iv、Iwそれぞれの状態を示す表である。It is a table | surface which shows the state of each of phase current Iu, Iv, and Iw in each energized phase I-VI about the sensorless motor drive device by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、相電流Iu、Iv、Iw、及びBEMFVu、Vv、Vwの波形図である。It is a waveform diagram of phase currents Iu, Iv, Iw, and BEMFVu, Vv, Vw for the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、図5に示される通電相I〜IVでの相電流Iu、Iv、Iw、及びBEMFVu、Vv、Vwの拡大波形図、及び、PWM禁止信号NPWMとBEMF検出信号DZCとの波形図である。FIG. 5 shows an enlarged waveform diagram of phase currents Iu, Iv, Iw, and BEMFVu, Vv, Vw in the energized phases I to IV shown in FIG. FIG. 6 is a waveform chart of the BEMF detection signal DZC. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、W相でのゼロクロスがBEMF検出期間中に発生する場合、すなわちゼロクロスのエッジ検出の場合を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing a case where a zero cross in the W phase occurs during the BEMF detection period, that is, a case of zero cross edge detection, in the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、W相でのゼロクロスがBEMF検出期間前に発生する場合、すなわちゼロクロスのステート検出の場合を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram showing a case where a zero cross in the W phase occurs before the BEMF detection period, that is, a case of a zero cross state detection in the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流回路6の内部構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing an internal configuration of a separately excited commutation circuit 6 in the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流信号FC、クロック信号CLKのパルスについてのカウントCN1、及び自励転流信号SCを示すタイミング図である。FIG. 5 is a timing diagram showing a separately excited commutation signal FC, a count CN1 for pulses of the clock signal CLK, and a self-excited commutation signal SC for the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流信号発生回路62による他励転流信号FCの生成動作を示すフローチャートの前半である。6 is a first half of a flowchart showing an operation of generating a separately excited commutation signal FC by the separately excited commutation signal generation circuit 62 in the sensorless motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流信号発生回路62による他励転流信号FCの生成動作を示すフローチャートの後半である。FIG. 10B is the latter half of the flowchart showing the operation of generating the separately excited commutation signal FC by the separately excited commutation signal generation circuit 62 in the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、カウント回路72の内部構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing an internal configuration of a count circuit 72 in the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、転流信号CS、カウント回路72の内部信号CN2、RTC、DV、及び、カウント回路72から送出される三つの信号PS、NPWM、DZCのタイミングチャートである。Timing chart of commutation signal CS, count signal 72 internal signal CN2, RTC, DV, and three signals PS, NPWM, DZC sent from count circuit 72 for the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention It is. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、センサレスモータMのロータが安定に回転するとき、同じモータコイルについての相電流とBEMFとの波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of phase current and BEMF for the same motor coil when the rotor of the sensorless motor M stably rotates in the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、センサレスモータMの起動時での他励転流信号FC、自励転流信号SC、転流信号CS、及び相電流Iu、Iv、Iwを示すタイミングチャートである。特に、自励転流信号SCのパルス間隔T2が他励転流信号FCの元のパルス間隔Tより短い場合(T2<T)を示す。About the sensorless motor drive device by Embodiment 1 of this invention, when the sensorless motor M starts, the separately excited commutation signal FC, the self-excited commutation signal SC, the commutation signal CS, and the phase currents Iu, Iv, and Iw are shown. It is a timing chart. In particular, the case is shown where the pulse interval T2 of the self-excited commutation signal SC is shorter than the original pulse interval T of the separately excited commutation signal FC (T2 <T). 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、センサレスモータMの起動時での他励転流信号FC、自励転流信号SC、転流信号CS、及び相電流Iu、Iv、Iwを示すタイミングチャートである。特に、自励転流信号SCのパルス間隔T2が他励転流信号FCの元のパルス間隔Tより長く、かつ他励転流信号FCの延長されたパルス間隔6Tより短い場合(T<T2<6T)を示す。About the sensorless motor drive device by Embodiment 1 of this invention, when the sensorless motor M starts, the separately excited commutation signal FC, the self-excited commutation signal SC, the commutation signal CS, and the phase currents Iu, Iv, and Iw are shown. It is a timing chart. In particular, when the pulse interval T2 of the self-excited commutation signal SC is longer than the original pulse interval T of the separately excited commutation signal FC and shorter than the extended pulse interval 6T of the other excitation commutation signal FC (T <T2 < 6T). 本発明の実施形態1によるセンサレスモータ駆動装置について、センサレスモータMの起動時での他励転流信号FC、自励転流信号SC、転流信号CS、及び相電流Iu、Iv、Iwを示すタイミングチャートである。特に、新たな自励転流信号SCが時刻TCから他励転流信号FCの延長された周期6Tの経過時点までには生成されない場合を示す。About the sensorless motor drive device by Embodiment 1 of this invention, when the sensorless motor M starts, the separately excited commutation signal FC, the self-excited commutation signal SC, the commutation signal CS, and the phase currents Iu, Iv, and Iw are shown. It is a timing chart. In particular, a case where a new self-excited commutation signal SC is not generated from time TC until the elapse of the extended period 6T of the separately-excited commutation signal FC is shown. 本発明の実施形態2によるセンサレスモータ駆動装置について、カウント回路72の内部構成を示すブロック図である。7 is a block diagram showing an internal configuration of a count circuit 72 in a sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 本発明の実施形態2によるセンサレスモータ駆動装置について、転流信号CS、4ビットのパラレル信号DV、位置信号PS、PWM禁止信号NPWM、トリガ信号TR、及びBEMF検出信号DZCのタイミングチャートである。6 is a timing chart of a commutation signal CS, a 4-bit parallel signal DV, a position signal PS, a PWM inhibition signal NPWM, a trigger signal TR, and a BEMF detection signal DZC for a sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流回路6の内部構成を示すブロック図である。6 is a block diagram showing an internal configuration of a separately excited commutation circuit 6 in a sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流信号発生回路62Aにより生成される二つの信号PAとPB、クロック信号CLKのパルスについての第一のカウントCN1Aと第二のカウントCN1B、他励転流信号FC、及び自励転流信号SCを示すタイミング図である。In the sensorless motor driving apparatus according to the third embodiment of the present invention, two signals PA and PB generated by the separately excited commutation signal generation circuit 62A, a first count CN1A and a second count CN1B for the pulse of the clock signal CLK FIG. 5 is a timing chart showing a separately excited commutation signal FC and a self-excited commutation signal SC. 本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流信号発生回路62Aと他励転流信号制御回路63とによる他励転流信号FCの生成動作を示すフローチャートの第一の部分である。In the first part of the flowchart showing the generation operation of the separately excited commutation signal FC by the separately excited commutation signal generation circuit 62A and the separately excited commutation signal control circuit 63 in the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. is there. 本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流信号発生回路62Aと他励転流信号制御回路63とによる他励転流信号FCの生成動作を示すフローチャートの第二の部分である。In the second part of the flowchart showing the generation operation of the separately excited commutation signal FC by the separately excited commutation signal generation circuit 62A and the separately excited commutation signal control circuit 63, the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention is described. is there. 本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置について、他励転流信号発生回路62Aと他励転流信号制御回路63とによる他励転流信号FCの生成動作を示すフローチャートの第三の部分である。In the third part of the flowchart showing the generation operation of the separately excited commutation signal FC by the separately excited commutation signal generation circuit 62A and the separately excited commutation signal control circuit 63, the sensorless motor driving apparatus according to Embodiment 3 of the present invention is described. is there. 本発明の実施形態3によるセンサレスモータ駆動装置について、センサレスモータの起動時での他励転流信号FC、自励転流信号SC、転流信号CS、及び相電流Iu、Iv、Iwを示すタイミングチャートである。In the sensorless motor driving apparatus according to the third embodiment of the present invention, the timing indicating the separately excited commutation signal FC, the self-excited commutation signal SC, the commutation signal CS, and the phase currents Iu, Iv, and Iw when the sensorless motor is activated. It is a chart. 従来のセンサレスモータ駆動装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional sensorless motor drive device. 従来のセンサレスモータ駆動装置について、ロータの安定な回転時での、三つのモータコイルMu、Mv、MwそれぞれのBEMFVu、Vv、Vwと電流Iu、Iv、Iw、位置検出マスク信号MZC、及び三つの駆動端子U0、V0、W0それぞれの電位VU0、VV0、VW0を示す波形図である。For the conventional sensorless motor driving device, the BEMFVu, Vv, Vw and currents Iu, Iv, Iw, position detection mask signal MZC, and three of the three motor coils Mu, Mv, Mw at the time of stable rotation of the rotor FIG. 6 is a waveform diagram showing potentials VU0, VV0, and VW0 of drive terminals U0, V0, and W0, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

SP1 第一のセットパルス信号
SP2 第二のセットパルス信号
TQ 原トルク指令
TQ1 増加トルク指令
TQ2 減少トルク指令
13 電流比較部
IC1 電流比較部13の第一の出力信号
IC2 電流比較部13の第二の出力信号
IC3 電流比較部13の第三の出力信号
P1 第一のPWM制御信号
P2 第二のPWM制御信号
CP 通電相切換信号
3 出力回路
33 電源端子
31U U相ハイサイドパワートランジスタ
31V V相ハイサイドパワートランジスタ
31W W相ハイサイドパワートランジスタ
32U U相ローサイドパワートランジスタ
32V V相ローサイドパワートランジスタ
32W W相ローサイドパワートランジスタ
R 電流検出抵抗
M センサレスモータ
Mu U相モータコイル
Mv V相モータコイル
Mw W相モータコイル
U0 U相駆動端子
V0 V相駆動端子
W0 W相駆動端子
C モータコイルの中点端子
Iu U相電流
Iv V相電流
Iw W相電流
4 BEMF比較部
BCU BEMF比較部13の第一の出力信号
BCV BEMF比較部13の第二の出力信号
BCW BEMF比較部13の第三の出力信号
ZCP ゼロクロス点情報
MPWM PWMマスク信号
DZC BEMF検出信号
SC 自励転流信号
FC 他励転流信号
CS 転流信号
PS 位置信号
NPWM PWM禁止信号
SP1 First set pulse signal
SP2 Second set pulse signal
TQ Original torque command
TQ1 Increase torque command
TQ2 Decrease torque command
13 Current comparator
IC1 First output signal of current comparator 13
IC2 Second output signal of current comparator 13
IC3 Third output signal of current comparator 13
P1 First PWM control signal
P2 Second PWM control signal
CP Energized phase switching signal
3 Output circuit
33 Power supply terminal
31U U-phase high-side power transistor
31V V-phase high-side power transistor
31W W-phase high-side power transistor
32U U-phase low-side power transistor
32V V-phase low-side power transistor
32W W-phase low-side power transistor
R Current detection resistor
M Sensorless motor
Mu U phase motor coil
Mv V phase motor coil
Mw W phase motor coil
U0 U-phase drive terminal
V0 V-phase drive pin
W0 W phase drive pin
C Motor coil mid-point terminal
Iu U phase current
Iv V phase current
Iw W phase current
4 BEMF comparator
First output signal of BCU BEMF comparator 13
Second output signal of BCV BEMF comparator 13
BCW BEMF comparator 13 third output signal
ZCP zero cross point information
MPWM PWM mask signal
DZC BEMF detection signal
SC self-excited commutation signal
FC Other commutation signal
CS commutation signal
PS position signal
NPWM PWM inhibition signal

Claims (28)

センサレスモータのモータコイルを通電させる出力回路;
前記センサレスモータのロータの推定位置を示す位置信号、に基づき、前記モータコイルの通電のタイミングを示すPWM制御信号、を生成するPWM制御部;
転流信号に同期して通電相を切り換える通電相切換回路;
前記通電相に対応する前記モータコイルを選択し、その選択された前記モータコイルの通電を前記出力回路により前記PWM制御信号に従って変化させ、特にPWM禁止期間では前記出力回路による特定の前記モータコイルの通電を禁止するプリドライブ回路;
前記モータコイルに誘起されるBEMF(逆起電力)を検出し、前記BEMFと前記モータコイルの中点電圧とを比較するBEMF比較部;
BEMF検出期間中に前記BEMFと前記中点電圧との一致、すなわちゼロクロスを検出し、そのゼロクロスの検出時に自励転流信号を生成する自励転流回路;及び、
前記自励転流信号に基づき前記転流信号を生成し、前記転流信号の間隔を計測し、その間隔に基づき前記位置信号を生成し、前記位置信号に基づき前記PWM禁止期間と前記BEMF検出期間とを設定し、特に前記PWM禁止期間を前記BEMF検出期間より早く開始させ、前記転流信号に同期して前記PWM禁止期間と前記BEMF検出期間とを共に終了させるカウント部;
を有するセンサレスモータ駆動装置。
An output circuit for energizing the motor coil of the sensorless motor;
A PWM control unit that generates a PWM control signal indicating a timing of energization of the motor coil based on a position signal indicating an estimated position of the rotor of the sensorless motor;
Energized phase switching circuit that switches the energized phase in synchronization with the commutation signal;
The motor coil corresponding to the energized phase is selected, and the energization of the selected motor coil is changed by the output circuit according to the PWM control signal, and in particular during the PWM prohibition period, the specific output of the specific motor coil by the output circuit is changed. Pre-drive circuit that inhibits energization;
A BEMF comparator that detects BEMF (back electromotive force) induced in the motor coil and compares the BEMF with a midpoint voltage of the motor coil;
A self-excited commutation circuit that detects coincidence of the BEMF and the midpoint voltage during a BEMF detection period, that is, detects a zero cross, and generates a self-excited commutation signal when the zero cross is detected; and
The commutation signal is generated based on the self-excited commutation signal, the interval of the commutation signal is measured, the position signal is generated based on the interval, and the PWM inhibition period and the BEMF detection are detected based on the position signal. A counting unit that sets a period, in particular, starts the PWM prohibition period earlier than the BEMF detection period, and ends both the PWM prohibition period and the BEMF detection period in synchronization with the commutation signal;
A sensorless motor driving device having
原指令と前記位置信号とに基づき目標電流を設定する指令回路;
前記モータコイルの電流を検出し、その検出電流と前記目標電流とを比較する電流比較部;及び
前記検出電流と前記目標電流との差に応じ、前記PWM制御信号を生成するPWM制御回路;
を前記PWM制御部が有する、請求項1記載のセンサレスモータ駆動装置。
A command circuit for setting a target current based on the original command and the position signal;
A current comparator that detects a current of the motor coil and compares the detected current with the target current; and a PWM control circuit that generates the PWM control signal according to a difference between the detected current and the target current;
The sensorless motor driving device according to claim 1, wherein the PWM control unit includes:
前記指令回路が前記目標電流を徐々に増減させる、請求項2記載のセンサレスモータ駆動装置。   The sensorless motor driving device according to claim 2, wherein the command circuit gradually increases or decreases the target current. 前記PWM禁止期間の開始時点から一定時間が経過する時、又は前記ロータの推定位置が前記PWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化する時、のいずれか早い時点に、前記カウント部が前記BEMF検出期間を開始させる、請求項1記載のセンサレスモータ駆動装置。   When the predetermined time elapses from the start time of the PWM prohibition period or when the estimated position of the rotor changes by a predetermined amount from the value at the start time of the PWM prohibition period, whichever is earlier, The sensorless motor driving device according to claim 1, wherein the BEMF detection period is started. センサレスモータのモータコイルを通電させる出力回路;
前記センサレスモータのロータの推定位置を示す位置信号、に基づき、前記モータコイルの通電のタイミングを示すPWM制御信号、を生成するPWM制御部;
転流信号に同期して通電相を切り換える通電相切換回路;
前記通電相に対応する前記モータコイルを選択し、その選択された前記モータコイルの通電を前記出力回路により前記PWM制御信号に従って変化させるプリドライブ回路;
前記モータコイルに誘起されるBEMFを検出し、前記BEMFと前記モータコイルの中点電圧とを比較するBEMF比較部;
BEMF検出期間中に前記BEMFと前記中点電圧との一致、すなわちゼロクロスを検出し、そのゼロクロスの検出時に自励転流信号を生成する自励転流回路;
所定の周期で他励転流信号を生成する他励転流回路;
前記自励転流信号と前記他励転流信号とのうち、前記BEMF検出期間中に先に入力される方を前記転流信号として選択する選択回路;及び、
前記転流信号の間隔を計測し、その間隔に基づき前記位置信号を生成し、前記位置信号に基づき前記BEMF検出期間を設定し、特に前記転流信号に同期して前記BEMF検出期間を終了させるカウント回路;
を有する、センサレスモータ駆動装置。
An output circuit for energizing the motor coil of the sensorless motor;
A PWM control unit that generates a PWM control signal indicating a timing of energization of the motor coil based on a position signal indicating an estimated position of the rotor of the sensorless motor;
Energized phase switching circuit that switches the energized phase in synchronization with the commutation signal;
A pre-drive circuit that selects the motor coil corresponding to the energized phase and changes the energization of the selected motor coil by the output circuit according to the PWM control signal;
A BEMF comparison unit that detects BEMF induced in the motor coil and compares the BEMF with a midpoint voltage of the motor coil;
A self-commutated commutation circuit that detects coincidence of the BEMF and the midpoint voltage during a BEMF detection period, that is, detects a zero cross and generates a self-excited commutation signal when the zero cross is detected;
A separately excited commutation circuit for generating a separately excited commutation signal at a predetermined period;
A selection circuit that selects, as the commutation signal, one of the self-commutated commutation signal and the other excitation commutation signal that is input first during the BEMF detection period;
The interval of the commutation signal is measured, the position signal is generated based on the interval, the BEMF detection period is set based on the position signal, and in particular, the BEMF detection period is terminated in synchronization with the commutation signal. Counting circuit;
A sensorless motor driving device.
原指令と前記位置信号とに基づき目標電流を設定する指令回路;
前記モータコイルの電流を検出し、その検出電流と前記目標電流とを比較する電流比較部;及び
前記検出電流と前記目標電流との差に応じ、前記PWM制御信号を生成するPWM制御回路;
を前記PWM制御部が有する、請求項5記載のセンサレスモータ駆動装置。
A command circuit for setting a target current based on the original command and the position signal;
A current comparator that detects a current of the motor coil and compares the detected current with the target current; and a PWM control circuit that generates the PWM control signal according to a difference between the detected current and the target current;
The sensorless motor driving device according to claim 5, wherein the PWM control unit includes:
前記指令回路が前記目標電流を徐々に増減させる、請求項6記載のセンサレスモータ駆動装置。   The sensorless motor driving device according to claim 6, wherein the command circuit gradually increases or decreases the target current. 前記カウント回路が、前記位置信号に基づきPWM禁止期間を設定し、特に前記PWM禁止期間を前記BEMF検出期間より早く開始させ、前記転流信号に同期して前記PWM禁止期間を終了させ;
前記プリドライブ回路が、前記PWM禁止期間では前記出力回路による特定の前記モータコイルの通電を禁止する;
請求項5記載のセンサレスモータ駆動装置。
The count circuit sets a PWM prohibition period based on the position signal, in particular, starts the PWM prohibition period earlier than the BEMF detection period, and ends the PWM prohibition period in synchronization with the commutation signal;
The pre-drive circuit prohibits energization of the specific motor coil by the output circuit during the PWM inhibition period;
The sensorless motor driving device according to claim 5.
前記PWM禁止期間の開始時点から一定時間が経過した時点、又は前記ロータの推定位置が前記PWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化した時点、のいずれか早い時点に、前記カウント回路が前記BEMF検出期間を開始させる、請求項8記載のセンサレスモータ駆動装置。   The count circuit at a point in time when a certain time has elapsed since the start of the PWM prohibition period or when the estimated position of the rotor has changed by a certain amount from a value at the start of the PWM prohibition period. The sensorless motor driving device according to claim 8, wherein the BEMF detection period is started. 前記他励転流回路が前記他励転流信号を恒常的に生成する、請求項5記載のセンサレスモータ駆動装置。   The sensorless motor driving device according to claim 5, wherein the separately excited commutation circuit constantly generates the separately excited commutation signal. 前記BEMF検出期間中に前記自励転流信号が前記他励転流信号より先に入力されるとき、次のBEMF検出期間では前記他励転流回路が前記他励転流信号の周期を延長する、請求項5記載のセンサレスモータ駆動装置。   When the self-excited commutation signal is input prior to the other-excited commutation signal during the BEMF detection period, the separately-excited commutation circuit extends the period of the other-excited commutation signal in the next BEMF detection period. The sensorless motor driving device according to claim 5. 前記BEMF検出期間中に前記他励転流信号が前記自励転流信号より先に入力されることが所定回数連続するとき、次のBEMF検出期間では前記他励転流回路が前記他励転流信号の周期を延長する、請求項5記載のセンサレスモータ駆動装置。   When the other-excited commutation signal is input a predetermined number of times before the self-excited commutation signal during the BEMF detection period, the other-excited commutation circuit causes the other excitation commutation circuit in the next BEMF detection period. The sensorless motor driving device according to claim 5, wherein the cycle of the flow signal is extended. 前記他励転流回路が、周期の異なるパルス信号を少なくとも二種類生成し、前記パルス信号のいずれか一つを前記他励転流信号として選択する、請求項5記載のセンサレスモータ駆動装置。   The sensorless motor driving device according to claim 5, wherein the separately-excited commutation circuit generates at least two types of pulse signals having different periods and selects one of the pulse signals as the separately-excited commutation signal. 前記パルス信号が、一定の周期を持つ第一の信号と、前記第一の信号の周期の二倍の周期を持つ第二の信号と、を含む、請求項13記載のセンサレスモータ駆動装置。   The sensorless motor driving device according to claim 13, wherein the pulse signal includes a first signal having a constant period and a second signal having a period twice as long as the period of the first signal. センサレスモータのロータの推定位置を示す位置信号、に基づき、前記センサレスモータのモータコイルの通電のタイミングを示すPWM制御信号、を生成するステップ;
通電相に対応する前記モータコイルを選択し、その選択された前記モータコイルを前記PWM制御信号に従って通電させるステップ;
前記位置信号に基づきPWM禁止期間を開始させるステップ;
前記PWM禁止期間中、特定の前記モータコイルの通電を禁止するステップ;
前記モータコイルに誘起されるBEMFを検出し、前記BEMFと前記モータコイルの中点電圧とを比較するステップ;
前記PWM禁止期間の開始より遅れてBEMF検出期間を開始させるステップ;
前記BEMF検出期間中に前記BEMFと前記中点電圧との一致、すなわちゼロクロスを検出し、そのゼロクロスの検出時に自励転流信号を生成するステップ;
前記自励転流信号に基づき転流信号を生成するステップ;
前記転流信号に同期して前記PWM禁止期間と前記BEMF検出期間とを共に終了させるステップ;
前記転流信号に同期して前記通電相を切り換えるステップ;
前記転流信号の間隔を計測するステップ;及び、
前記転流信号の間隔に基づき前記位置信号を生成するステップ;
を有するセンサレスモータ駆動方法。
Generating a PWM control signal indicating timing of energization of the motor coil of the sensorless motor based on a position signal indicating the estimated position of the rotor of the sensorless motor;
Selecting the motor coil corresponding to the energized phase and energizing the selected motor coil in accordance with the PWM control signal;
Starting a PWM inhibition period based on the position signal;
Prohibiting energization of a specific motor coil during the PWM inhibition period;
Detecting BEMF induced in the motor coil and comparing the BEMF with a midpoint voltage of the motor coil;
Step to initiate the B EMF detection period later than the start of the PWM prohibition period;
The step of the coincidence of the BEMF during said detection period BEMF said midpoint voltage and, that detects the zero crossing, to generate a self励転flow signal upon detection of the zero crossing;
Generating a commutation signal based on the self-excited commutation signal;
Ending both the PWM inhibition period and the BEMF detection period in synchronization with the commutation signal;
Switching the energized phase in synchronization with the commutation signal;
Measuring the interval of the commutation signal; and
Generating the position signal based on an interval of the commutation signal;
A sensorless motor driving method.
原指令と前記位置信号とに基づき目標電流を設定するサブステップ;
前記モータコイルの電流を検出し、その検出電流と前記目標電流とを比較するサブステップ;及び、
前記検出電流と前記目標電流との差に応じ、前記PWM制御信号を生成するサブステップ;
を、前記PWM制御信号を生成するステップが含む、請求項15記載のセンサレスモータ駆動方法。
A sub-step for setting a target current based on the original command and the position signal;
Detecting a current of the motor coil and comparing the detected current with the target current; and
A sub-step of generating the PWM control signal according to a difference between the detected current and the target current;
16. The sensorless motor driving method according to claim 15, wherein the step of generating the PWM control signal includes:
前記目標電流を設定するサブステップごとに前記目標電流が徐々に増減する、請求項16記載のセンサレスモータ駆動方法。   The sensorless motor driving method according to claim 16, wherein the target current is gradually increased or decreased for each sub-step for setting the target current. 前記PWM禁止期間の開始時点から経過時間と前記ロータの推定位置の変化量とを計測するステップ、を前記センサレスモータ駆動方法が有し;
前記PWM禁止期間の開始時点から一定時間が経過した時点、又は前記ロータの推定位置が前記PWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化した時点、のいずれか早い時点に、前記BEMF検出期間を開始させるステップが実行される;
請求項15記載のセンサレスモータ駆動方法。
The sensorless motor driving method includes a step of measuring an elapsed time and a change amount of the estimated position of the rotor from a start time of the PWM inhibition period;
The BEMF detection is performed at the earlier of a certain time after the start of the PWM inhibition period or a time when the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM inhibition period. The step of starting the period is performed;
The sensorless motor driving method according to claim 15.
センサレスモータのロータの推定位置を示す位置信号、に基づき、前記センサレスモータのモータコイルの通電のタイミングを示すPWM制御信号、を生成するステップ;
通電相に対応する前記モータコイルを選択し、その選択された前記モータコイルを前記PWM制御信号に従って通電させるステップ;
前記モータコイルに誘起されるBEMFを検出し、前記BEMFと前記モータコイルの中点電圧とを比較するステップ;
前記位置信号に基づきBEMF検出期間を開始させるステップ;
前記BEMF検出期間中に前記BEMFと前記中点電圧との一致、すなわちゼロクロスを検出し、そのゼロクロスの検出時に自励転流信号を生成するステップ;
所定の周期で他励転流信号を生成するステップ;
前記自励転流信号と前記他励転流信号とのうち、前記BEMF検出期間中に先に生成される方を転流信号として選択するステップ;
前記転流信号に同期して前記BEMF検出期間を終了させるステップ;
前記転流信号に同期して前記通電相を切り換えるステップ;
前記転流信号の間隔を計測するステップ;及び、
前記転流信号の間隔に基づき前記位置信号を生成するステップ;
を有する、センサレスモータ駆動方法。
Generating a PWM control signal indicating timing of energization of the motor coil of the sensorless motor based on a position signal indicating the estimated position of the rotor of the sensorless motor;
Selecting the motor coil corresponding to the energized phase and energizing the selected motor coil in accordance with the PWM control signal;
Detecting BEMF induced in the motor coil and comparing the BEMF with a midpoint voltage of the motor coil;
Starting a BEMF detection period based on the position signal;
Detecting coincidence of the BEMF and the midpoint voltage during the BEMF detection period, that is, a zero cross, and generating a self-excited commutation signal when the zero cross is detected;
Generating a separately excited commutation signal at a predetermined period;
Selecting one of the self-excited commutation signal and the other-excited commutation signal that is generated earlier during the BEMF detection period as a commutation signal;
Ending the BEMF detection period in synchronization with the commutation signal;
Switching the energized phase in synchronization with the commutation signal;
Measuring the interval of the commutation signal; and
Generating the position signal based on an interval of the commutation signal;
A sensorless motor driving method.
原指令と前記位置信号とに基づき目標電流を設定するサブステップ;
前記モータコイルの電流を検出し、その検出電流と前記目標電流とを比較するサブステップ;及び、
前記検出電流と前記目標電流との差に応じ、前記PWM制御信号を生成するサブステップ;
を、前記PWM制御信号を生成するステップが含む、請求項19記載のセンサレスモータ駆動方法。
A sub-step for setting a target current based on the original command and the position signal;
Detecting a current of the motor coil and comparing the detected current with the target current; and
A sub-step of generating the PWM control signal according to a difference between the detected current and the target current;
20. The sensorless motor driving method according to claim 19, wherein the step of generating the PWM control signal includes:
前記目標電流を設定するサブステップごとに前記目標電流が徐々に増減する、請求項20記載のセンサレスモータ駆動方法。   21. The sensorless motor driving method according to claim 20, wherein the target current is gradually increased or decreased for each sub-step for setting the target current. 前記位置信号に基づきPWM禁止期間を前記BEMF検出期間より早く開始させるステップ;
前記PWM禁止期間中、特定の前記モータコイルの通電を禁止するステップ;及び、
前記転流信号に同期して前記PWM禁止期間を終了させるステップ;
を有する、請求項19記載のセンサレスモータ駆動方法。
Starting a PWM inhibition period earlier than the BEMF detection period based on the position signal;
Prohibiting energization of a particular motor coil during the PWM inhibition period; and
Ending the PWM inhibition period in synchronization with the commutation signal;
The sensorless motor driving method according to claim 19, comprising:
前記PWM禁止期間の開始時点から経過時間と前記ロータの推定位置の変化量とを計測するステップ、を前記センサレスモータ駆動方法が有し;
前記PWM禁止期間の開始時点から一定時間が経過した時点、又は前記ロータの推定位置が前記PWM禁止期間の開始時点での値から一定量だけ変化した時点、のいずれか早い時点に、前記BEMF検出期間を開始させるステップが実行される;
請求項22記載のセンサレスモータ駆動方法。
The sensorless motor driving method includes a step of measuring an elapsed time and a change amount of the estimated position of the rotor from a start time of the PWM inhibition period;
The BEMF detection is performed at the earlier of a certain time after the start of the PWM inhibition period or a time when the estimated position of the rotor changes by a certain amount from the value at the start of the PWM inhibition period. The step of starting the period is performed;
The sensorless motor driving method according to claim 22.
前記他励転流信号を生成するステップが恒常的に実行される、請求項19記載のセンサレスモータ駆動方法。   The sensorless motor driving method according to claim 19, wherein the step of generating the separately excited commutation signal is constantly executed. 前記BEMF検出期間中に前記自励転流信号が前記他励転流信号より先に生成されるとき、次のBEMF検出期間では前記他励転流信号の周期を延長するステップ、を有する、請求項19記載のセンサレスモータ駆動方法。   When the self-excited commutation signal is generated prior to the other-excited commutation signal during the BEMF detection period, the period of the separately-excited commutation signal is extended in the next BEMF detection period. Item 20. A sensorless motor driving method according to Item 19. 前記BEMF検出期間中に前記他励転流信号が前記自励転流信号より先に生成されることが所定回数連続するとき、次のBEMF検出期間では前記他励転流信号の周期を延長するステップ、を有する、請求項19記載のセンサレスモータ駆動方法。   When the separately-excited commutation signal is generated a predetermined number of times before the self-excited commutation signal during the BEMF detection period, the period of the separately-excited commutation signal is extended in the next BEMF detection period. The sensorless motor driving method according to claim 19, further comprising: a step. 前記他励転流信号を生成するステップが、周期の異なるパルス信号を少なくとも二種類生成するサブステップと、前記パルス信号のいずれか一つを前記他励転流信号として選択するサブステップと、を含む、請求項19記載のセンサレスモータ駆動方法。   The step of generating the separately excited commutation signal includes a substep of generating at least two types of pulse signals having different periods, and a substep of selecting any one of the pulse signals as the separately excited commutation signal. 20. A sensorless motor driving method according to claim 19, further comprising: 前記パルス信号が、一定の周期を持つ第一の信号と、前記第一の信号の周期の二倍の周期を持つ第二の信号と、を含む、請求項27記載のセンサレスモータ駆動方法。   28. The sensorless motor driving method according to claim 27, wherein the pulse signal includes a first signal having a constant period and a second signal having a period twice as long as the period of the first signal.
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