JP4424931B2 - モータ駆動用集積回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動用集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ駆動用集積回路は、個々のモータを駆動するための回路素子を集積化したものである。モータ駆動用集積回路は、主として、モータを駆動するための制御信号を生成する信号処理回路と、この制御信号から得られる通電タイミングでモータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタと、を有している（例えば、特許文献１参照）。また、信号処理回路としては、クロックのタイミングを利用して所定のデジタル信号処理を行うロジック回路を有しているものもある。例えば、クロックの適宜のタイミングでサンプルホールド処理を行うことにより、ノイズのない制御信号を生成することが可能となる。
【０００３】
ところで、記録媒体（例えば、光ディスク、磁気テープ等）が装着される携帯機器は、主として、この記録媒体を駆動するためのモータ（例えば、スピンドルモータ、スレッドモータ等）と、このモータの駆動を制御するためのモータ駆動用集積回路と、を有している。上記の携帯機器においては、モータ駆動用集積回路の消費電力を低減することで、バッテリーの消耗を効果的に抑止することが可能となる。例えば、モータ駆動用集積回路を構成する信号処理回路が、通常は外部クロックで動作し、外部クロックが停止したときのみ内部クロックで動作することとすれば、消費電力を低減することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１４６０８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ駆動用集積回路は、外部クロックが停止したことを検出して、外部クロックから内部クロックへ切り換えるための手段を有していない。そのため、外部クロックおよび内部クロックともに停止したままとなると、信号処理回路が誤動作してモータがロックする等の不具合を生じる問題があった。また、外部クロックおよび内部クロックの切り換えは、外部からの操作で行うこととなる。そのため、外部クロックおよび内部クロックの切り換え操作は、煩雑で相当の時間を要するものとなり、切り換えるまでに信号処理回路が誤動作してモータが正常に回転しなくなる可能性があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための主たる発明は、外部クロックが入力される外部クロック入力端子と、内部クロックを発生する内部クロック発生回路と、前記外部クロックまたは前記内部クロックに基づいて、モータを駆動するための制御信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの制御信号に基づいて、前記モータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタと、を有するモータ駆動用集積回路において、前記外部クロックが入力されているとき、前記内部クロック発生回路を停止させて前記外部クロックを選択し、前記外部クロックが入力されていないとき、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択するクロック選択回路、を備えたことを特徴とするモータ駆動用集積回路である。
【０００７】
本発明の上記以外の特徴とするところは、本明細書および添付図面の記載により明らかとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【０００９】
外部クロックが入力される外部クロック入力端子と、内部クロックを発生する内部クロック発生回路と、前記外部クロックまたは前記内部クロックに基づいて、モータを駆動するための制御信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの制御信号に基づいて、前記モータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタと、を有するモータ駆動用集積回路において、前記外部クロックが入力されているとき、前記内部クロック発生回路を停止させて前記外部クロックを選択し、前記外部クロックが入力されていないとき、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択するクロック選択回路、を備えたことを特徴とするモータ駆動用集積回路。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、外部クロックの停止を検出して内部クロックを信号処理回路に供給する。これにより、モータが正常に駆動され、このモータを有する携帯機器が誤動作するのを防止することが可能となる。
【００１０】
また、かかるモータ駆動用集積回路において、前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードのとき、前記外部クロックを選択可能となっていることとする。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、動作を開始する前のスタンバイモードで外部クロックの入力を選択している。これにより、動作を開始する時点から低消費電力を実現することが可能となる。
【００１１】
また、かかるモータ駆動用集積回路において、前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始した後、前記外部クロックが第１の期間入力されていないとき、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択することとする。例えば、前記クロック選択回路は、前記外部クロックが入力されているとき、前記第１の期間を計数する前に前記外部クロックでリセットされる第１のカウンタを有し、前記第１のカウンタが前記第１の期間を計数したときの値に基づいて、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択することとしてもよい。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、外部クロックが停止して一定期間を経過してから内部クロックを信号処理回路に供給する。これにより、クロック選択回路が内部クロックを選択している期間を必要最小限とすることが可能となる。
【００１２】
また、かかるモータ駆動用集積回路において、前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始したとき、前記外部クロックを計数する第２のカウンタを有し、前記第２のカウンタが第２の期間を計数したときの値に基づいて、前記外部クロックを選択することとする。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、外部クロックの入力を一定期間継続して検出してからこの外部クロックを信号処理回路に供給する。これにより、信号処理回路が外部クロック以外のノイズで誤動作するのを防止することが可能となる。
【００１３】
また、かかるモータ駆動用集積回路において、前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始したとき、前記第２のカウンタが前記第２の期間を計数する前は、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択し、前記第２のカウンタが前記第２の期間を計数した後は、前記内部クロック発生回路を停止させて前記外部クロックを選択することとする。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、外部クロックの入力を検出するまでの僅かな期間、内部クロックを選択して信号処理回路に供給する。これにより、信号処理回路の動作が停止してモータが正常に駆動されなくなる不具合を防止することが可能となる。
【００１４】
＝＝＝全体の構成＝＝＝
図１および図２を参照しつつ、本発明にかかる全体の構成について説明する。図１は、本発明のモータ駆動用集積回路を説明するための構成図である。図２は、本発明のモータ駆動用集積回路の動作を説明するための波形図である。なお、本実施形態では、モータ駆動用集積回路は、３相のセンサレスモータ（例えば、スピンドルモータ、スレッドモータ等）を駆動することとする。ここで、センサレスモータは、ロータおよびステータの相対位置を検知するための素子（例えば、ホール素子）を持たないモータのことである。
【００１５】
図１において、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６は、スター結線されるとともに１２０度の電気角を有しており、センサレスモータのステータに固着されている。
【００１６】
Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８は、Ｕ相駆動コイル２を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は、Ｕ相駆動コイル２を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０のドレインソース接続部は、Ｕ相駆動コイル２の一端と接続されている。同様に、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２は、Ｖ相駆動コイル４を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１４は、Ｖ相駆動コイル４を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１４のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１４のドレインソース接続部は、Ｖ相駆動コイル４の一端と接続されている。同様に、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６は、Ｗ相駆動コイル６を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１８は、Ｗ相駆動コイル６を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６、１８のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６、１８のドレインソース接続部は、Ｗ相駆動コイル６の一端と接続されている。そして、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８を後述する適宜のタイミングでオンオフすることによって、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に駆動電流が流れて、センサレスモータは回転（例えば正回転）することとなる。これにより、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の一端には、電気角１２０度の位相差を有する駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが現れるとともに、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の共通接続部には、破線の中性点電圧Ｖｃｏｍが現れる。なお、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ上における上方向および下方向の重畳パルスＫＢは、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８がオンオフすることによって、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６を流れる駆動電流の方向が変化するときに生じるキックバックパルスである。なお、駆動トランジスタとしては、ＭＯＳＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスタを使用することも可能である。
【００１７】
切り換え回路２０は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を有し、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子には、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが供給される。切り換え回路２０は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を電気角６０度のタイミングで切り換えて、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの何れか１つを出力するものである。切り換え回路２０は、センサレスモータが正回転するとき、Ｕ端子、Ｗ端子、Ｖ端子の順で繰り返し切り換え、一方、センサレスモータが逆回転するとき、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子の順で繰り返し切り換えることとなる。
【００１８】
コンパレータ２２は、切り換え回路２０から得られる駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの何れか１つ（＋端子）と中性点電圧Ｖｃｏｍ（−端子）とを比較するものである。これにより、コンパレータ２２からは、電気角６０度のタイミングで変化する矩形の比較信号ＣＰが出力される。なお、比較信号ＣＰ上における上方向および下方向の重畳パルスは、キックバックパルスＫＢに基づくものである。本実施形態では、切り換え回路２０を設けることによって、１個のコンパレータを設けるだけで済むので、素子数を削減することが可能となる。
【００１９】
センサレスモータでは、シンク側となるＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０、１４、１８のゲートにＰＷＭ信号を供給することによって、所定の回転速度を得ることが可能となる。なお、ＰＷＭ信号とは、センサレスモータの回転速度と対応するデューティを有するものである。しかし、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗには、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０、１４、１８がＰＷＭ信号でオンオフすることによって、キックバックパルスＫＢと同等の性質を有し、このキックバックパルスＫＢより狭い幅のＰＷＭノイズが重畳することとなる。また、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗには、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０、１４、１８のオンオフに関わらず、外来ノイズが重畳することもある。つまり、コンパレータ２２から得られる比較信号ＣＰにも、ＰＷＭノイズ、外来ノイズ（以後、ノイズと称する）が重畳することとなる。このノイズは、後段の信号処理回路を誤動作させるため、除去する必要がある。
【００２０】
サンプルホールド回路２４は、ノイズの数十倍の周波数を有するクロックを用いて、比較信号ＣＰに重畳しているノイズの間のレベルをサンプルホールドして、比較信号ＣＰからノイズを除去するものである。これにより、サンプルホールド回路２４は、比較信号ＣＰからノイズを除去したサンプルホールド信号ＳＨを出力することとなる。なお、図２において、説明の便宜上、比較信号ＣＰとサンプルホールド信号ＳＨを兼ねることとする。
【００２１】
外部クロック入力端子２６は、このモータ駆動用集積回路とアプリケーションを構成する外部装置（例えば、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ等）から、外部クロックが供給されるものである。内部クロック発生回路２８は、内部クロックを発生するものである。サンプルホールド回路２４は、通常は外部クロックを優先して使用し、外部クロックが異常を来して停止したときのみ内部クロックを使用することとなる。
【００２２】
クロック選択回路３０は、外部クロックを優先してサンプルホールド回路２４へ供給するものである。すなわち、クロック選択回路３０は、外部クロックが存在するとき、内部クロック発生回路２８の動作を停止させて外部クロックをサンプルホールド回路２４へ供給し、一方、外部クロックが異常を来して停止したとき、内部クロック発生回路２８を動作させて内部クロックをサンプルホールド回路２４へ供給する。これにより、モータ駆動用集積回路は、緊急時のみ、内部クロック発生回路２８を動作させることとなるので、モータ駆動用集積回路の消費電力を低減することが可能となる。なお、クロック選択回路３０の詳細については、後述する。
【００２３】
分配回路３２は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を有し、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を切り換え回路２０と同一タイミングで切り換えて、サンプルホールド信号ＳＨを分配して出力するものである。なお、分配回路３２は、センサレスモータが正回転するとき、Ｕ端子、Ｗ端子、Ｖ端子の順で繰り返し切り換え、一方、センサレスモータが逆回転するとき、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子の順で繰り返し切り換えることとなる。
【００２４】
分配回路３２のＵ端子からは、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｕ相駆動コイル２を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。同様に、分配回路３２のＶ端子からも、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｖ相駆動コイル４を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。同様に、分配回路３２のＷ端子からも、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｗ相駆動コイル６を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。なお、分配回路３２のＵ端子、Ｖ端子、Ｗ端子から得られる信号には、キックバックパルスＫＢに対応するノイズが重畳されている。
【００２５】
マスク回路３４は、分配回路３２のＵ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＵ相駆動コイル２を駆動するための連続するマスク信号Ｕｍａｓｋを生成して出力する。同様に、マスク回路３４は、分配回路３２のＶ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＶ相駆動コイル４を駆動するための連続するマスク信号Ｖｍａｓｋを生成して出力する。同様に、マスク回路３４は、分配回路３２のＷ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＷ相駆動コイル６を駆動するための連続するマスク信号Ｗｍａｓｋを生成して出力する。なお、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋは、電気角１２０度の位相差を有する。
【００２６】
合成回路３８は、マスク回路３４から得られるマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋを合成して、電気角６０度のタイミングで変化する矩形の合成信号ＦＧを出力する。
【００２７】
位相比較器４０、フィルタ４２、バッファ４４、電圧制御発振器４６、１／Ｎ分周器４８は、ＰＬＬ回路を構成する。位相比較器４０は、合成回路３８から得られる合成信号ＦＧと、１／Ｎ分周器４８から得られる分周信号ＤＶとの位相差に応じたパルス幅を有する電圧信号を出力するものである。例えば、位相比較器４０は、合成信号ＦＧの位相が分周信号ＤＶの位相より進んでいる状態では、正の電圧信号を出力し、一方、合成信号ＦＧの位相が分周信号ＤＶの位相より遅れている状態では、負の電圧信号を出力する。この電圧信号は、フィルタ４２で積分され、その後、バッファ４４を介して電圧制御発振器４６に供給される。電圧制御発振器４６は、バッファ４４から得られる電圧信号と対応する周波数信号ＶＣＯを出力して、１／Ｎ分周器４８に供給する。この動作を繰り返すことによって、合成信号ＦＧの位相と分周信号ＤＶの位相は、一致することとなる。本実施形態では、合成信号ＦＧの１／２周期（ハイレベルまたはローレベル）が周波数信号ＶＣＯの複数周期となるように、１／Ｎ分周器４８の分周数Ｎを設定することとする。
【００２８】
センサレスロジック回路５２は、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６を適宜のタイミングで通電するための信号を出力するものである。センサレスロジック回路５２は、センサレスモータ自体が初期状態でのロータおよびステータ間の相対位置を推定できないことを考慮して、予め定められたマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの初期レベルから動作することとなる（例えば、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの初期レベルを"Ｌ""Ｌ""Ｈ"とする）。センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｉｏｇｉｃ１（＝Ｕｍａｓｋ−Ｖｍａｓｋ）、Ｖｌｏｇｉｃ１（＝Ｖｍａｓｋ−Ｗｍａｓｋ）、Ｗｌｏｇｉｃ１（＝Ｗｍａｓｋ−Ｕｍａｓｋ）を作成する。そして、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ１が"Ｍ"レベルとなる期間、切り換え回路２０のＵ端子と分配回路３２のＵ端子を選択するための信号を出力する。同様に、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｖｌｏｇｉｃ１が"Ｍ"レベルとなる期間、切り換え回路２０のＶ端子と分配回路３２のＶ端子を選択するための信号を出力する。同様に、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｗｌｏｇｉｃ１が"Ｍ"レベルとなる期間、切り換え回路２０のＷ端子と分配回路３２のＷ端子を選択するための信号を出力する。そして、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ１、Ｖｌｏｇｉｃ１、Ｗｌｏｇｉｃ１から遅延する通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を作成して出力する。
【００２９】
Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８は、この通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２によってオンオフすることとなる。
【００３０】
起動カウンタ５８は、センサレスモータが起動しないとき、合成信号ＦＧの電気角６０度のタイミングを基準として計数を行うものである。そして、センサレスロジック回路５２は、起動カウンタ５８が所定値を計数したとき、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋのレベルを次の電気角６０度のレベルに変更する。これにより、センサレスモータは、再度起動されることとなる。
【００３１】
なお、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を得るまでの信号処理を行うブロック全体が、信号処理回路である。
【００３２】
＝＝＝クロック選択回路の構成＝＝＝
次に、図３を参照しつつ、クロック選択回路３０の構成について説明する。図３は、図１のクロック選択回路を説明するための回路図である。
クロック選択回路３０は、回路Ａ、回路Ｂ、回路Ｃ、回路Ｄを接続したものである。
【００３３】
回路Ａは、外部クロックまたは内部クロックの何れかを出力するものである。回路Ａは、ＡＮＤゲート１０２、１０４、ＮＯＲゲート１０６、インバータ１０８、１１０を有する。そして、回路Ａでは、ＡＮＤゲート１０２の一方の入力端子が"Ｈ"のとき、外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に出力される。また、回路Ａでは、ＡＮＤゲート１０４の一方の入力端子が"Ｈ"のとき、内部クロックがＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。
【００３４】
回路Ｂは、モータ駆動用集積回路のためのスタンバイモード設定信号ＳＳが外部入力されるものである。回路Ｂは、ＯＲゲート１１２、インバータ１１４、１１６、１１８を有する。スタンバイモード設定信号ＳＳは、モータ駆動用集積回路の動作がスタンバイのときは"Ｈ"となり、モータ駆動用集積回路の動作がスタートするときは"Ｌ"となる信号である。そして、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"のとき、ＯＲゲート１１２の出力は"Ｈ"となるとともにインバータ１１８の出力は"Ｌ"となる。一方、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"のとき、ＯＲゲート１１２の出力は回路Ｃの出力に依存するとともにインバータ１１８の出力は"Ｈ"となる。なお、ＯＲゲート１１２の出力は、回路Ａのためのクロック選択信号および内部クロック発生回路２８のための内部クロック制御信号となる。つまり、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｈ"のとき、内部クロック発生回路２８は動作を停止し、回路Ａでは外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に出力される。一方、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｌ"のとき、内部クロック発生回路２８は動作して内部クロックを発生し、回路Ａでは内部クロックがＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。
【００３５】
回路Ｃは、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"から"Ｌ"へ変化した時間を基準として、外部クロックではないノイズが入力されているかどうかを検出するものである。回路Ｃは、ＯＲゲート１２０、６段のＤ型ＦＦ１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、ＡＮＤゲート１３４、１３６、１３８、１４０、１４２を有する。６段のＤ型ＦＦ１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２がリセット後の６０周期の外部クロックで動作したとき、ＡＮＤゲート１４２の出力は"Ｈ"となる。つまり、ＯＲゲート１１２の出力は、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"へ変化してから６０周期の外部クロックが入力するまでの期間は"Ｌ"となる。この期間では、外部クロックではないノイズが入力されているかどうかを検出するため、内部クロック発生回路２８が動作して内部クロックを発生し、この内部クロックはＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。なお、Ｄ型ＦＦの段数としては、センサレスモータの仕様（外部クロックの周波数等）に応じて、６段以外の適宜の段数を設定して、外部クロックではないノイズが入力されているかどうかを検出することとしてもよい。
【００３６】
回路Ｄは、外部クロックが停止しているかどうかを検出するものである。回路Ｄ１は、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"のとき、外部クロックが"Ｌ"に固定されたまま停止しているかどうかを検出するものである。回路Ｄ１は、ＡＮＤゲート１４４、１４６、２段のＤ型ＦＦ１４８、１５０を有する。そして、外部クロックが"Ｌ"に固定されたままＤ型ＦＦ１４８、１５０が３周期の周波数信号ＶＣＯで動作したとき、ＡＮＤゲート１４６の出力は"Ｈ"となる。また、回路Ｄ２は、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"のとき、外部クロックが"Ｈ"に固定されたまま停止しているかどうかを検出するものである。回路Ｄ２は、インバータ１５２、ＡＮＤゲート１５４、１５６、２段のＤ型ＦＦ１５８、１６０を有する。そして、外部クロックが"Ｈ"に固定されたままＤ型ＦＦ１５８、１６０が３周期の周波数信号ＶＣＯで動作したとき、ＡＮＤゲート１５６の出力は"Ｈ"となる。また、回路Ｄは、ＡＮＤゲート１６２、１６４、ＯＲゲート１６６、インバータ１６８を有する。ＡＮＤゲート１４６、１５６の何れかの出力が"Ｈ"のとき、ＡＮＤゲート１６４の出力は"Ｌ"となる。つまり、６段のＤ型ＦＦ１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２がリセットされて内部クロック発生回路２８は内部クロックを発生し、この内部クロックはＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。
【００３７】
＝＝＝クロック選択回路の動作＝＝＝
次に、図４を参照しつつ、クロック選択回路３０の動作について説明する。図４は、図３のクロック発生回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【００３８】
スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"のとき、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｈ"となるので、内部クロック発生回路２８が動作を停止し、外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に優先して出力可能となる（Ｓ２）。
【００３９】
スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"から"Ｌ"へ変化すると、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｌ"となるので、ＡＮＤゲート１４２の出力が"Ｈ"となるまで、内部クロック発生回路２８が動作し、内部クロックがＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。これにより、サンプルホールド回路２４は、内部クロックを用いてサンプルホールドを行うこととなる。その後、外部クロックが継続して入力されて、ＡＮＤゲート１４２の出力が"Ｌ"から"Ｈ"へ変化すると、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｈ"となるので、内部クロック発生回路２８が動作を停止し、ノイズではない外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に出力される。これにより、サンプルホールド回路２４は、外部クロックを用いてサンプルホールドを行うこととなる。
【００４０】
次に、外部クロックがその後も継続して入力されているかどうかを検出する必要がある（Ｓ４）。
【００４１】
外部クロックが３周期の周波数信号ＶＣＯの期間に入力されると（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＡＮＤゲート１４６、１５６の出力が"Ｌ"となるとともに、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｈ"のままとなるので、外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に出力される。これにより、サンプルホールド回路２４は、外部クロックを用いてサンプルホールドを行うこととなる。
【００４２】
外部クロックが３周期の周波数信号ＶＣＯの期間に"Ｌ"または"Ｈ"に固定されたままで停止すると（Ｓ４：ＮＯ）、ＡＮＤゲート１４６、１５６の何れか一方の出力が"Ｈ"となるとともに、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｌ"となるので、内部クロック発生回路２８が動作し、内部クロックがＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。これにより、サンプルホールド回路２４は、内部クロックを用いてサンプルホールドを行うこととなる（Ｓ６）。
【００４３】
次に、スタンバイモード設定信号ＳＳのレベルを検出する必要がある（Ｓ８）。
スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"へ変化すると（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ２以降を再度実行し、一方、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"のままのとき（Ｓ８：ＮＯ）、ステップＳ４以降を再度実行することとなる。
【００４４】
以上より、本発明のモータ駆動用集積回路では、外部クロックが停止しているときに内部クロックをサンプルホールド回路２４に出力する。これにより、センサレスモータが正常に駆動され、このセンサレスモータを有する携帯機器等が誤動作するのを防止することが可能となる。
【００４５】
また、動作を開始する前のスタンバイモードにおいて外部クロックをサンプルホールド回路２４に出力可能である。これにより、モータ駆動用集積回路の低消費電力を実現することが可能となる。
【００４６】
また、外部クロックが停止して一定期間を経過してから内部クロックをサンプルホールド回路２４に出力する。これにより、モータ駆動用集積回路において内部クロックを選択している期間を必要最小限とすることが可能となる。
【００４７】
また、外部クロックの入力を一定期間継続して検出してからこの外部クロックをサンプルホールド回路２４に出力する。これにより、外部クロック以外のノイズがサンプルホールド回路２４に出力されるのを防止することが可能となる。
【００４８】
また、センサレスモータの起動時において、外部クロックの入力を検出するまでの僅かな期間、内部クロックをサンプルホールド回路２４に出力する。これにより、サンプルホールド回路２４の動作が停止してセンサレスモータが正常に駆動されなくなる不具合を防止することが可能となる。
【００４９】
また、外部クロックまたは内部クロックの何れか一方を必ず使用するので、モータ駆動用集積回路におけるクロックの仕様を設定する必要がなくなる。
【００５０】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明に係るモータ駆動用集積回路について説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００５１】
≪駆動トランジスタ≫
本実施形態では、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴであるが、これに限定されるものではない。例えば、Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタの何れかを使用することも可能である。
【００５２】
≪クロック選択回路≫
本実施形態では、図６の回路Ａ、回路Ｂ、回路Ｃ、回路Ｄを接続したものであるが、この回路構成に限定されるものではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴを有する他の論理回路として、外部クロックまたは内部クロックを適宜選択してサンプルホールド回路２４に出力することとしてもよい。
【００５３】
≪モータ駆動用集積回路≫
本実施形態では、センサレスモータを駆動するための回路構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、位置検知素子（例えばホール素子）を有するブラシレスモータを駆動するための回路構成であることとしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のモータ駆動用集積回路によれば、外部クロックを優先して使用するので、低消費電力を実現することが可能となる。また、外部クロックの停止を検出して内部クロックを使用するので、モータを正常に駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ駆動用集積回路を説明するための構成図である。
【図２】本発明のモータ駆動用集積回路の動作を説明するための波形図である。
【図３】図１のクロック選択回路を説明するための回路図である。
【図４】図３のクロック発生回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
２ Ｕ相駆動コイル
４ Ｖ相駆動コイル
６ Ｗ相駆動コイル
８、１０、１２、１４、１６、１８ Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ
２４ サンプルホールド回路
２６ 外部クロック入力端子
２８ 内部クロック発生回路
３０ クロック選択回路
５２ センサレスロジック回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動用集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ駆動用集積回路は、個々のモータを駆動するための回路素子を集積化したものである。モータ駆動用集積回路は、主として、モータを駆動するための制御信号を生成する信号処理回路と、この制御信号から得られる通電タイミングでモータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタと、を有している（例えば、特許文献１参照）。また、信号処理回路としては、クロックのタイミングを利用して所定のデジタル信号処理を行うロジック回路を有しているものもある。例えば、クロックの適宜のタイミングでサンプルホールド処理を行うことにより、ノイズのない制御信号を生成することが可能となる。
【０００３】
ところで、記録媒体（例えば、光ディスク、磁気テープ等）が装着される携帯機器は、主として、この記録媒体を駆動するためのモータ（例えば、スピンドルモータ、スレッドモータ等）と、このモータの駆動を制御するためのモータ駆動用集積回路と、を有している。上記の携帯機器においては、モータ駆動用集積回路の消費電力を低減することで、バッテリーの消耗を効果的に抑止することが可能となる。例えば、モータ駆動用集積回路を構成する信号処理回路が、通常は外部クロックで動作し、外部クロックが停止したときのみ内部クロックで動作することとすれば、消費電力を低減することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１４６０８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ駆動用集積回路は、外部クロックが停止したことを検出して、外部クロックから内部クロックへ切り換えるための手段を有していない。そのため、外部クロックおよび内部クロックともに停止したままとなると、信号処理回路が誤動作してモータがロックする等の不具合を生じる問題があった。また、外部クロックおよび内部クロックの切り換えは、外部からの操作で行うこととなる。そのため、外部クロックおよび内部クロックの切り換え操作は、煩雑で相当の時間を要するものとなり、切り換えるまでに信号処理回路が誤動作してモータが正常に回転しなくなる可能性があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための主たる発明は、外部クロックが入力される外部クロック入力端子と、内部クロックを発生する内部クロック発生回路と、前記外部クロックまたは前記内部クロックに基づいて、モータを駆動するための制御信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの制御信号に基づいて、前記モータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタと、を有するモータ駆動用集積回路において、前記外部クロックが入力されているとき、前記内部クロック発生回路を停止させて前記外部クロックを選択し、前記外部クロックが入力されていないとき、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択するクロック選択回路、を備えたことを特徴とするモータ駆動用集積回路である。
【０００７】
本発明の上記以外の特徴とするところは、本明細書および添付図面の記載により明らかとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【０００９】
外部クロックが入力される外部クロック入力端子と、内部クロックを発生する内部クロック発生回路と、前記外部クロックまたは前記内部クロックに基づいて、モータを駆動するための制御信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの制御信号に基づいて、前記モータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタと、を有するモータ駆動用集積回路において、前記外部クロックが入力されているとき、前記内部クロック発生回路を停止させて前記外部クロックを選択し、前記外部クロックが入力されていないとき、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択するクロック選択回路、を備えたことを特徴とするモータ駆動用集積回路。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、外部クロックの停止を検出して内部クロックを信号処理回路に供給する。これにより、モータが正常に駆動され、このモータを有する携帯機器が誤動作するのを防止することが可能となる。
【００１０】
また、かかるモータ駆動用集積回路において、前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードのとき、前記外部クロックを選択可能となっていることとする。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、動作を開始する前のスタンバイモードで外部クロックの入力を選択している。これにより、動作を開始する時点から低消費電力を実現することが可能となる。
【００１１】
また、かかるモータ駆動用集積回路において、前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始した後、前記外部クロックが第１の期間入力されていないとき、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択することとする。例えば、前記クロック選択回路は、前記外部クロックが入力されているとき、前記第１の期間を計数する前に前記外部クロックでリセットされる第１のカウンタを有し、前記第１のカウンタが前記第１の期間を計数したときの値に基づいて、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択することとしてもよい。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、外部クロックが停止して一定期間を経過してから内部クロックを信号処理回路に供給する。これにより、クロック選択回路が内部クロックを選択している期間を必要最小限とすることが可能となる。
【００１２】
また、かかるモータ駆動用集積回路において、前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始したとき、前記外部クロックを計数する第２のカウンタを有し、前記第２のカウンタが第２の期間を計数したときの値に基づいて、前記外部クロックを選択することとする。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、外部クロックの入力を一定期間継続して検出してからこの外部クロックを信号処理回路に供給する。これにより、信号処理回路が外部クロック以外のノイズで誤動作するのを防止することが可能となる。
【００１３】
また、かかるモータ駆動用集積回路において、前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始したとき、前記第２のカウンタが前記第２の期間を計数する前は、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択し、前記第２のカウンタが前記第２の期間を計数した後は、前記内部クロック発生回路を停止させて前記外部クロックを選択することとする。
このモータ駆動用集積回路によれば、クロック選択回路は、外部クロックの入力を検出するまでの僅かな期間、内部クロックを選択して信号処理回路に供給する。これにより、信号処理回路の動作が停止してモータが正常に駆動されなくなる不具合を防止することが可能となる。
【００１４】
＝＝＝全体の構成＝＝＝
図１および図２を参照しつつ、本発明にかかる全体の構成について説明する。図１は、本発明のモータ駆動用集積回路を説明するための構成図である。図２は、本発明のモータ駆動用集積回路の動作を説明するための波形図である。なお、本実施形態では、モータ駆動用集積回路は、３相のセンサレスモータ（例えば、スピンドルモータ、スレッドモータ等）を駆動することとする。ここで、センサレスモータは、ロータおよびステータの相対位置を検知するための素子（例えば、ホール素子）を持たないモータのことである。
【００１５】
図１において、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６は、スター結線されるとともに１２０度の電気角を有しており、センサレスモータのステータに固着されている。
【００１６】
Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８は、Ｕ相駆動コイル２を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は、Ｕ相駆動コイル２を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０のドレインソース接続部は、Ｕ相駆動コイル２の一端と接続されている。同様に、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２は、Ｖ相駆動コイル４を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１４は、Ｖ相駆動コイル４を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１４のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１４のドレインソース接続部は、Ｖ相駆動コイル４の一端と接続されている。同様に、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６は、Ｗ相駆動コイル６を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１８は、Ｗ相駆動コイル６を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６、１８のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６、１８のドレインソース接続部は、Ｗ相駆動コイル６の一端と接続されている。そして、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８を後述する適宜のタイミングでオンオフすることによって、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に駆動電流が流れて、センサレスモータは回転（例えば正回転）することとなる。これにより、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の一端には、電気角１２０度の位相差を有する駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが現れるとともに、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の共通接続部には、破線の中性点電圧Ｖｃｏｍが現れる。なお、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ上における上方向および下方向の重畳パルスＫＢは、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８がオンオフすることによって、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６を流れる駆動電流の方向が変化するときに生じるキックバックパルスである。なお、駆動トランジスタとしては、ＭＯＳＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスタを使用することも可能である。
【００１７】
切り換え回路２０は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を有し、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子には、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが供給される。切り換え回路２０は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を電気角６０度のタイミングで切り換えて、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの何れか１つを出力するものである。切り換え回路２０は、センサレスモータが正回転するとき、Ｕ端子、Ｗ端子、Ｖ端子の順で繰り返し切り換え、一方、センサレスモータが逆回転するとき、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子の順で繰り返し切り換えることとなる。
【００１８】
コンパレータ２２は、切り換え回路２０から得られる駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの何れか１つ（＋端子）と中性点電圧Ｖｃｏｍ（−端子）とを比較するものである。これにより、コンパレータ２２からは、電気角６０度のタイミングで変化する矩形の比較信号ＣＰが出力される。なお、比較信号ＣＰ上における上方向および下方向の重畳パルスは、キックバックパルスＫＢに基づくものである。本実施形態では、切り換え回路２０を設けることによって、１個のコンパレータを設けるだけで済むので、素子数を削減することが可能となる。
【００１９】
センサレスモータでは、シンク側となるＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０、１４、１８のゲートにＰＷＭ信号を供給することによって、所定の回転速度を得ることが可能となる。なお、ＰＷＭ信号とは、センサレスモータの回転速度と対応するデューティを有するものである。しかし、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗには、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０、１４、１８がＰＷＭ信号でオンオフすることによって、キックバックパルスＫＢと同等の性質を有し、このキックバックパルスＫＢより狭い幅のＰＷＭノイズが重畳することとなる。また、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗには、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０、１４、１８のオンオフに関わらず、外来ノイズが重畳することもある。つまり、コンパレータ２２から得られる比較信号ＣＰにも、ＰＷＭノイズ、外来ノイズ（以後、ノイズと称する）が重畳することとなる。このノイズは、後段の信号処理回路を誤動作させるため、除去する必要がある。
【００２０】
サンプルホールド回路２４は、ノイズの数十倍の周波数を有するクロックを用いて、比較信号ＣＰに重畳しているノイズの間のレベルをサンプルホールドして、比較信号ＣＰからノイズを除去するものである。これにより、サンプルホールド回路２４は、比較信号ＣＰからノイズを除去したサンプルホールド信号ＳＨを出力することとなる。なお、図２において、説明の便宜上、比較信号ＣＰとサンプルホールド信号ＳＨを兼ねることとする。
【００２１】
外部クロック入力端子２６は、このモータ駆動用集積回路とアプリケーションを構成する外部装置（例えば、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ等）から、外部クロックが供給されるものである。内部クロック発生回路２８は、内部クロックを発生するものである。サンプルホールド回路２４は、通常は外部クロックを優先して使用し、外部クロックが異常を来して停止したときのみ内部クロックを使用することとなる。
【００２２】
クロック選択回路３０は、外部クロックを優先してサンプルホールド回路２４へ供給するものである。すなわち、クロック選択回路３０は、外部クロックが存在するとき、内部クロック発生回路２８の動作を停止させて外部クロックをサンプルホールド回路２４へ供給し、一方、外部クロックが異常を来して停止したとき、内部クロック発生回路２８を動作させて内部クロックをサンプルホールド回路２４へ供給する。これにより、モータ駆動用集積回路は、緊急時のみ、内部クロック発生回路２８を動作させることとなるので、モータ駆動用集積回路の消費電力を低減することが可能となる。なお、クロック選択回路３０の詳細については、後述する。
【００２３】
分配回路３２は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を有し、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を切り換え回路２０と同一タイミングで切り換えて、サンプルホールド信号ＳＨを分配して出力するものである。なお、分配回路３２は、センサレスモータが正回転するとき、Ｕ端子、Ｗ端子、Ｖ端子の順で繰り返し切り換え、一方、センサレスモータが逆回転するとき、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子の順で繰り返し切り換えることとなる。
【００２４】
分配回路３２のＵ端子からは、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｕ相駆動コイル２を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。同様に、分配回路３２のＶ端子からも、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｖ相駆動コイル４を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。同様に、分配回路３２のＷ端子からも、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｗ相駆動コイル６を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。なお、分配回路３２のＵ端子、Ｖ端子、Ｗ端子から得られる信号には、キックバックパルスＫＢに対応するノイズが重畳されている。
【００２５】
マスク回路３４は、分配回路３２のＵ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＵ相駆動コイル２を駆動するための連続するマスク信号Ｕｍａｓｋを生成して出力する。同様に、マスク回路３４は、分配回路３２のＶ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＶ相駆動コイル４を駆動するための連続するマスク信号Ｖｍａｓｋを生成して出力する。同様に、マスク回路３４は、分配回路３２のＷ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＷ相駆動コイル６を駆動するための連続するマスク信号Ｗｍａｓｋを生成して出力する。なお、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋは、電気角１２０度の位相差を有する。
【００２６】
合成回路３８は、マスク回路３４から得られるマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋを合成して、電気角６０度のタイミングで変化する矩形の合成信号ＦＧを出力する。
【００２７】
位相比較器４０、フィルタ４２、バッファ４４、電圧制御発振器４６、１／Ｎ分周器４８は、ＰＬＬ回路を構成する。位相比較器４０は、合成回路３８から得られる合成信号ＦＧと、１／Ｎ分周器４８から得られる分周信号ＤＶとの位相差に応じたパルス幅を有する電圧信号を出力するものである。例えば、位相比較器４０は、合成信号ＦＧの位相が分周信号ＤＶの位相より進んでいる状態では、正の電圧信号を出力し、一方、合成信号ＦＧの位相が分周信号ＤＶの位相より遅れている状態では、負の電圧信号を出力する。この電圧信号は、フィルタ４２で積分され、その後、バッファ４４を介して電圧制御発振器４６に供給される。電圧制御発振器４６は、バッファ４４から得られる電圧信号と対応する周波数信号ＶＣＯを出力して、１／Ｎ分周器４８に供給する。この動作を繰り返すことによって、合成信号ＦＧの位相と分周信号ＤＶの位相は、一致することとなる。本実施形態では、合成信号ＦＧの１／２周期（ハイレベルまたはローレベル）が周波数信号ＶＣＯの複数周期となるように、１／Ｎ分周器４８の分周数Ｎを設定することとする。
【００２８】
センサレスロジック回路５２は、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６を適宜のタイミングで通電するための信号を出力するものである。センサレスロジック回路５２は、センサレスモータ自体が初期状態でのロータおよびステータ間の相対位置を推定できないことを考慮して、予め定められたマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの初期レベルから動作することとなる（例えば、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの初期レベルを"Ｌ""Ｌ""Ｈ"とする）。センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｉｏｇｉｃ１（＝Ｕｍａｓｋ−Ｖｍａｓｋ）、Ｖｌｏｇｉｃ１（＝Ｖｍａｓｋ−Ｗｍａｓｋ）、Ｗｌｏｇｉｃ１（＝Ｗｍａｓｋ−Ｕｍａｓｋ）を作成する。そして、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ１が"Ｍ"レベルとなる期間、切り換え回路２０のＵ端子と分配回路３２のＵ端子を選択するための信号を出力する。同様に、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｖｌｏｇｉｃ１が"Ｍ"レベルとなる期間、切り換え回路２０のＶ端子と分配回路３２のＶ端子を選択するための信号を出力する。同様に、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｗｌｏｇｉｃ１が"Ｍ"レベルとなる期間、切り換え回路２０のＷ端子と分配回路３２のＷ端子を選択するための信号を出力する。そして、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ１、Ｖｌｏｇｉｃ１、Ｗｌｏｇｉｃ１から遅延する通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を作成して出力する。
【００２９】
Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８は、この通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２によってオンオフすることとなる。
【００３０】
起動カウンタ５８は、センサレスモータが起動しないとき、合成信号ＦＧの電気角６０度のタイミングを基準として計数を行うものである。そして、センサレスロジック回路５２は、起動カウンタ５８が所定値を計数したとき、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋのレベルを次の電気角６０度のレベルに変更する。これにより、センサレスモータは、再度起動されることとなる。
【００３１】
なお、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を得るまでの信号処理を行うブロック全体が、信号処理回路である。
【００３２】
＝＝＝クロック選択回路の構成＝＝＝
次に、図３を参照しつつ、クロック選択回路３０の構成について説明する。図３は、図１のクロック選択回路を説明するための回路図である。
クロック選択回路３０は、回路Ａ、回路Ｂ、回路Ｃ、回路Ｄを接続したものである。
【００３３】
回路Ａは、外部クロックまたは内部クロックの何れかを出力するものである。回路Ａは、ＡＮＤゲート１０２、１０４、ＮＯＲゲート１０６、インバータ１０８、１１０を有する。そして、回路Ａでは、ＡＮＤゲート１０２の一方の入力端子が"Ｈ"のとき、外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に出力される。また、回路Ａでは、ＡＮＤゲート１０４の一方の入力端子が"Ｈ"のとき、内部クロックがＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。
【００３４】
回路Ｂは、モータ駆動用集積回路のためのスタンバイモード設定信号ＳＳが外部入力されるものである。回路Ｂは、ＯＲゲート１１２、インバータ１１４、１１６、１１８を有する。スタンバイモード設定信号ＳＳは、モータ駆動用集積回路の動作がスタンバイのときは"Ｈ"となり、モータ駆動用集積回路の動作がスタートするときは"Ｌ"となる信号である。そして、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"のとき、ＯＲゲート１１２の出力は"Ｈ"となるとともにインバータ１１８の出力は"Ｌ"となる。一方、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"のとき、ＯＲゲート１１２の出力は回路Ｃの出力に依存するとともにインバータ１１８の出力は"Ｈ"となる。なお、ＯＲゲート１１２の出力は、回路Ａのためのクロック選択信号および内部クロック発生回路２８のための内部クロック制御信号となる。つまり、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｈ"のとき、内部クロック発生回路２８は動作を停止し、回路Ａでは外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に出力される。一方、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｌ"のとき、内部クロック発生回路２８は動作して内部クロックを発生し、回路Ａでは内部クロックがＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。
【００３５】
回路Ｃは、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"から"Ｌ"へ変化した時間を基準として、外部クロックではないノイズが入力されているかどうかを検出するものである。回路Ｃは、ＯＲゲート１２０、６段のＤ型ＦＦ１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、ＡＮＤゲート１３４、１３６、１３８、１４０、１４２を有する。６段のＤ型ＦＦ１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２がリセット後の６０周期の外部クロックで動作したとき、ＡＮＤゲート１４２の出力は"Ｈ"となる。つまり、ＯＲゲート１１２の出力は、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"へ変化してから６０周期の外部クロックが入力するまでの期間は"Ｌ"となる。この期間では、外部クロックではないノイズが入力されているかどうかを検出するため、内部クロック発生回路２８が動作して内部クロックを発生し、この内部クロックはＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。なお、Ｄ型ＦＦの段数としては、センサレスモータの仕様（外部クロックの周波数等）に応じて、６段以外の適宜の段数を設定して、外部クロックではないノイズが入力されているかどうかを検出することとしてもよい。
【００３６】
回路Ｄは、外部クロックが停止しているかどうかを検出するものである。回路Ｄ１は、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"のとき、外部クロックが"Ｌ"に固定されたまま停止しているかどうかを検出するものである。回路Ｄ１は、ＡＮＤゲート１４４、１４６、２段のＤ型ＦＦ１４８、１５０を有する。そして、外部クロックが"Ｌ"に固定されたままＤ型ＦＦ１４８、１５０が３周期の周波数信号ＶＣＯで動作したとき、ＡＮＤゲート１４６の出力は"Ｈ"となる。また、回路Ｄ２は、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"のとき、外部クロックが"Ｈ"に固定されたまま停止しているかどうかを検出するものである。回路Ｄ２は、インバータ１５２、ＡＮＤゲート１５４、１５６、２段のＤ型ＦＦ１５８、１６０を有する。そして、外部クロックが"Ｈ"に固定されたままＤ型ＦＦ１５８、１６０が３周期の周波数信号ＶＣＯで動作したとき、ＡＮＤゲート１５６の出力は"Ｈ"となる。また、回路Ｄは、ＡＮＤゲート１６２、１６４、ＯＲゲート１６６、インバータ１６８を有する。ＡＮＤゲート１４６、１５６の何れかの出力が"Ｈ"のとき、ＡＮＤゲート１６４の出力は"Ｌ"となる。つまり、６段のＤ型ＦＦ１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２がリセットされて内部クロック発生回路２８は内部クロックを発生し、この内部クロックはＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。
【００３７】
＝＝＝クロック選択回路の動作＝＝＝
次に、図４を参照しつつ、クロック選択回路３０の動作について説明する。図４は、図３のクロック発生回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【００３８】
スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"のとき、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｈ"となるので、内部クロック発生回路２８が動作を停止し、外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に優先して出力可能となる（Ｓ２）。
【００３９】
スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"から"Ｌ"へ変化すると、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｌ"となるので、ＡＮＤゲート１４２の出力が"Ｈ"となるまで、内部クロック発生回路２８が動作し、内部クロックがＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。これにより、サンプルホールド回路２４は、内部クロックを用いてサンプルホールドを行うこととなる。その後、外部クロックが継続して入力されて、ＡＮＤゲート１４２の出力が"Ｌ"から"Ｈ"へ変化すると、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｈ"となるので、内部クロック発生回路２８が動作を停止し、ノイズではない外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に出力される。これにより、サンプルホールド回路２４は、外部クロックを用いてサンプルホールドを行うこととなる。
【００４０】
次に、外部クロックがその後も継続して入力されているかどうかを検出する必要がある（Ｓ４）。
【００４１】
外部クロックが３周期の周波数信号ＶＣＯの期間に入力されると（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＡＮＤゲート１４６、１５６の出力が"Ｌ"となるとともに、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｈ"のままとなるので、外部クロックがＡＮＤゲート１０２を通してサンプルホールド回路２４に出力される。これにより、サンプルホールド回路２４は、外部クロックを用いてサンプルホールドを行うこととなる。
【００４２】
外部クロックが３周期の周波数信号ＶＣＯの期間に"Ｌ"または"Ｈ"に固定されたままで停止すると（Ｓ４：ＮＯ）、ＡＮＤゲート１４６、１５６の何れか一方の出力が"Ｈ"となるとともに、ＯＲゲート１１２の出力が"Ｌ"となるので、内部クロック発生回路２８が動作し、内部クロックがＡＮＤゲート１０４を通してサンプルホールド回路２４に出力される。これにより、サンプルホールド回路２４は、内部クロックを用いてサンプルホールドを行うこととなる（Ｓ６）。
【００４３】
次に、スタンバイモード設定信号ＳＳのレベルを検出する必要がある（Ｓ８）。
スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｈ"へ変化すると（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ２以降を再度実行し、一方、スタンバイモード設定信号ＳＳが"Ｌ"のままのとき（Ｓ８：ＮＯ）、ステップＳ４以降を再度実行することとなる。
【００４４】
以上より、本発明のモータ駆動用集積回路では、外部クロックが停止しているときに内部クロックをサンプルホールド回路２４に出力する。これにより、センサレスモータが正常に駆動され、このセンサレスモータを有する携帯機器等が誤動作するのを防止することが可能となる。
【００４５】
また、動作を開始する前のスタンバイモードにおいて外部クロックをサンプルホールド回路２４に出力可能である。これにより、モータ駆動用集積回路の低消費電力を実現することが可能となる。
【００４６】
また、外部クロックが停止して一定期間を経過してから内部クロックをサンプルホールド回路２４に出力する。これにより、モータ駆動用集積回路において内部クロックを選択している期間を必要最小限とすることが可能となる。
【００４７】
また、外部クロックの入力を一定期間継続して検出してからこの外部クロックをサンプルホールド回路２４に出力する。これにより、外部クロック以外のノイズがサンプルホールド回路２４に出力されるのを防止することが可能となる。
【００４８】
また、センサレスモータの起動時において、外部クロックの入力を検出するまでの僅かな期間、内部クロックをサンプルホールド回路２４に出力する。これにより、サンプルホールド回路２４の動作が停止してセンサレスモータが正常に駆動されなくなる不具合を防止することが可能となる。
【００４９】
また、外部クロックまたは内部クロックの何れか一方を必ず使用するので、モータ駆動用集積回路におけるクロックの仕様を設定する必要がなくなる。
【００５０】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明に係るモータ駆動用集積回路について説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００５１】
≪駆動トランジスタ≫
本実施形態では、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴであるが、これに限定されるものではない。例えば、Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタの何れかを使用することも可能である。
【００５２】
≪クロック選択回路≫
本実施形態では、図６の回路Ａ、回路Ｂ、回路Ｃ、回路Ｄを接続したものであるが、この回路構成に限定されるものではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴを有する他の論理回路として、外部クロックまたは内部クロックを適宜選択してサンプルホールド回路２４に出力することとしてもよい。
【００５３】
≪モータ駆動用集積回路≫
本実施形態では、センサレスモータを駆動するための回路構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、位置検知素子（例えばホール素子）を有するブラシレスモータを駆動するための回路構成であることとしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のモータ駆動用集積回路によれば、外部クロックを優先して使用するので、低消費電力を実現することが可能となる。また、外部クロックの停止を検出して内部クロックを使用するので、モータを正常に駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ駆動用集積回路を説明するための構成図である。
【図２】本発明のモータ駆動用集積回路の動作を説明するための波形図である。
【図３】図１のクロック選択回路を説明するための回路図である。
【図４】図３のクロック発生回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
２ Ｕ相駆動コイル
４ Ｖ相駆動コイル
６ Ｗ相駆動コイル
８、１０、１２、１４、１６、１８ Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ
２４ サンプルホールド回路
２６ 外部クロック入力端子
２８ 内部クロック発生回路
３０ クロック選択回路
５２ センサレスロジック回路
Claims (4)
- 外部クロックが入力される外部クロック入力端子と、内部クロックを発生する内部クロック発生回路と、前記外部クロックまたは前記内部クロックに基づいて、モータを駆動するための制御信号を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路からの制御信号に基づいて、前記モータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタと、を有するモータ駆動用集積回路において、
前記外部クロックが入力されているとき、前記内部クロック発生回路を停止させて前記外部クロックを選択し、前記外部クロックが入力されていないとき、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択するクロック選択回路と、を備え、
前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始した後、前記外部クロックが第１の期間入力されていないとき、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択することを特徴とするモータ駆動用集積回路。 - 前記クロック選択回路は、前記外部クロックが入力されているとき、前記第１の期間を計数する前に前記外部クロックでリセットされる第１のカウンタを有し、前記第１のカウンタが前記第１の期間を計数したときの値に基づいて、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動用集積回路。
- 前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始したとき、前記外部クロックを計数する第２のカウンタを有し、前記第２のカウンタが第２の期間を計数したときの値に基づいて、前記外部クロックを選択することを特徴とする請求項２記載のモータ駆動用集積回路。
- 前記クロック選択回路は、モータ駆動用集積回路がスタンバイモードから動作を開始したとき、前記第２のカウンタが前記第２の期間を計数する前は、前記内部クロック発生回路を動作させて前記内部クロックを選択し、前記第２のカウンタが前記第２の期間を計数した後は、前記内部クロック発生回路を停止させて前記外部クロックを選択することを特徴とする請求項３記載のモータ駆動用集積回路。
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