JP4467314B2 - モータ駆動用集積回路 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動用集積回路に関する。

センサレスモータ（スピンドルモータ、スレッドモータなど）は、ロータおよびステータ間の相対位置を検出するための位置検出素子（例えばホール素子）を有さない構造であるため、つぎの駆動方法が必要となる。例えば、複数相の駆動コイルを有するセンサレスモータを駆動するためのセンサレスドライバ回路は、所定相の駆動コイルに発生する逆起電圧（誘起電圧）および中性点電圧との間のゼロクロス点を基準として、複数相ごとの駆動コイルを適宜の順で適宜の方向へ通電するための通電信号を生成する。そして、この通電信号に基づいて、複数相の駆動コイルを通電させるための駆動トランジスタの導通／非導通の制御が行われることで、センサレスモータは所定方向へ回転駆動するのである。

なお、センサレスドライバ回路は、センサレスモータ起動時、すなわちゼロクロス点が検出されないとき、所定相の駆動コイルを通電させることで（例えばＷ相→Ｖ相）、センサレスモータを振動させる処理を行う。しかし、センサレスモータのロータ位置によっては全くトルクが発生せず、センサレスモータを駆動できない場合が起こり得る。この場合、センサレスモータが起動状態から駆動状態に移行するまでの間、次相の駆動コイルを強制的に順次通電（例えばＵ相→Ｖ相）させていくのである。
特開平１１−４５９５号公報

ところで、センサレスモータ起動時において、各相の駆動コイルに供給する電流方向を切り替えるタイミング、すなわち転流タイミングは、センサレスモータの極数、電源電圧、慣性（イナーシャ）などが原因となって、ズレが生じることが知られている。そこで、センサレスドライバ回路では、センサレスモータの各種特性に応じて、センサレスモータ起動時の転流タイミングをきめ細やかに調整する仕組みが求められる。

また、センサレスドライバ回路などのモータ駆動用集積回路では、多機能化を実現するのと併せて端子数を節約することが要請される。このため、前述した転流タイミングをきめ細やかに調整する仕組みについても、端子数の節約を意識して実現する必要がある。しかしながら、多機能化と必要な端子数との間には、一般に二律背反の関係が成立するので、前述した仕組みの実現が困難であった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、センサレスモータ起動時の転流タイミングのきめ細やかな調整を実現するとともに端子数を節約可能なモータ駆動用集積回路を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための主たる本発明は、センサレスモータを駆動するモータ駆動用集積回路であって、一方の端子を接地した容量素子の他方の端子を接続するか若しくは前記容量素子の充放電電圧の範囲を含んだ第１の範囲の範囲外となる所定電圧レベルを供給する外部端子と、前記外部端子を介して接続された前記容量素子に対して前記充放電電圧の範囲内で充放電を行うとともに、当該充放電の周波数を有した、前記センサレスモータの駆動コイルへ供給する電流方向を切り替えるための第１のタイミング信号を生成する発振回路と、メインクロック信号を所定分周したときの周波数を有した、前記電流方向を切り替えるための第２のタイミング信号を生成する分周回路と、前記外部端子の電圧レベルが前記第１の範囲内か否かを検出する検出回路と、前記第１の範囲内であると検出されたとき前記第１のタイミング信号を選択し、前記第１の範囲外であると検出されたとき前記第２のタイミング信号を選択する選択回路と、前記選択された前記第１又は前記第２のタイミング信号に基づいて、前記センサレスモータを起動すべく、前記電流方向の切り替えタイミングを設定する制御回路と、を有することとする。

本発明によれば、センサレスモータ起動時の転流タイミングのきめ細やかな調整を実現するとともに端子数を節約可能なモータ駆動用集積回路を提供することができる。

＜全体構成＞
図１、図２、図３を参照しつつ、本発明に係るセンサレスドライバ回路（『モータ駆動用集積回路』）を含めた全体構成について説明する。なお、本実施形態において、センサレスドライバ回路１００は、３相のセンサレスモータ（例えば、スピンドルモータ、スレッドモータなど）を駆動する集積回路のことである。また、センサレスモータは、ロータ及びステータの相対位置を検出するための位置検出素子（例えば、ホール素子）を有さないモータのことである。

まず、センサレスモータ起動後、すなわちセンサレスモータ駆動時の処理を実現するためのセンサレスドライバ回路１００の構成について以下説明する。

図１において、Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１２、Ｗ相駆動コイル１３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。センサレスドライバ回路１００は、各駆動コイル１１、１２、１３に流れる駆動電流の方向を変えるためのＮ型ＭＯＳＦＥＴ２１、２２、２３、２４、２５、２６を有する。なお、駆動トランジスタ２１、２２、２３、２４、２５、２６としては、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴやＰ型ＭＯＳＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスタを採用することも可能である。

Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１は、Ｕ相駆動コイル１１を通電するためのソース側（吐出側）の駆動トランジスタ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２２は、Ｕ相駆動コイル１１を通電するためのシンク側（吸込側）の駆動トランジスタである。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１、２２のドレイン・ソースは、電源電圧Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１、２２のドレイン・ソース接続部は、Ｕ相駆動コイル１１の一端と接続されている。

同様に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２３は、Ｖ相駆動コイル１２を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２４は、Ｖ相駆動コイル１２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型ＭＯＳＦＥＴ２３、２４のドレイン・ソースは、電源電圧Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２３、２４のドレイン・ソース接続部は、Ｖ相駆動コイル１２の一端と接続されている。

同様に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２５は、Ｗ相駆動コイル１３を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２６は、Ｗ相駆動コイル１３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型ＭＯＳＦＥＴ２５、２６のドレイン・ソースは、電源電圧Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２５、２６のドレイン・ソース接続部は、Ｗ相駆動コイル１３の一端と接続されている。

そして、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１、２２、２３、２４、２５、２６を適宜のタイミングで導通／非導通とさせることで、Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１２、Ｗ相駆動コイル１３に駆動電流が流れ、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１１、Ｖ相駆動コイル１２、Ｗ相駆動コイル１３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（図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）が現れるとともに、Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１２、Ｗ相駆動コイル１３の共通接続部には、中性点電圧Ｖｃｏｍ（図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）中の破線部参照）が現れる。また、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１、２２、２３、２４、２５、２６を導通／非導通とさせることによって、Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１２、Ｗ相駆動コイル１３に流れる駆動電流の方向が変化するとき、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗにはキックバックパルスＫＢが重畳される。

センサレスロジック回路３０は、Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１２、Ｗ相駆動コイル１３に流れる電流方向を適宜のタイミングで切り替えるための信号（以下、駆動時転流タイミング信号と称する。）を生成するものである。具体的には、センサレスロジック回路３０は、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをそれぞれ中性点電圧Ｖｃｏｍと比較する。これらの比較結果より得られる電気角６０度の矩形信号について、適宜なサンプリング周波数によるマスク処理を施すことによって、キックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去する。その後、センサレスロジック回路３０は、それぞれ電気角１２０度の位相差を有した、駆動時転流タイミング信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋ（図２（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）参照）を生成する。これらの駆動時転流タイミング信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋは、スイッチ４０を介して転流マトリクス回路５０に入力される。

転流マトリクス回路５０は、スイッチ４０を介して入力された駆動時転流タイミング信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋに基づいて、３値（Ｈｉｇｈ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｌｏｗ）の通電信号Ｕｌｏｇｉｃ（Ｕｍａｓｋ−Ｖｍａｓｋ）、Ｖｌｏｇｉｃ（Ｖｍａｓｋ−Ｗｍａｓｋ）、Ｗｌｏｇｉｃ（Ｗｍａｓｋ−Ｕｍａｓｋ）を生成する（図２（ｇ）、（ｈ）、（ｉ））。そして、これらの通電信号Ｕｌｏｇｉｃ、Ｖｌｏｇｉｃ、Ｗｌｏｇｉｃに基づいて、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１、２２、２３、２４、２５、２６を導通／非導通とさせる。

ここで、例えば、通電信号ＵｌｏｇｉｃがＨｉｇｈの場合、まず、前半の電気角６０°で、Ｕ相ソース側のＮ型ＭＯＳＦＥＴ２１及びＶ相シンク側のＮ型ＭＯＳＦＥＴ２４が導通して、Ｕ相駆動コイル１１からＶ相駆動コイル１２の方向へ駆動電流が流れる。つぎに、後半の電気角６０°で、Ｕ相ソース側のＮ型ＭＯＳＦＥＴ２１及びＷ相シンク側のＮ型ＭＯＳＦＥＴ２６が導通して、Ｕ相駆動コイル１１からＷ相駆動コイル１３の方向へ駆動電流が流れる。

また、通電信号ＵｌｏｇｉｃがＬｏｗの場合、まず、前半の電気角６０°で、Ｖ相ソース側のＮ型ＭＯＳＦＥＴ２３及びＵ相シンク側のＮ型ＭＯＳＦＥＴ２２が導通して、Ｖ相駆動コイル１２からＵ相駆動コイル１１の方向へ駆動電流が流れる。つぎに、後半の電気角６０°で、Ｗ相ソース側のＮ型ＭＯＳＦＥＴ２５及びＵ相シンク側のＮ型ＭＯＳＦＥＴ２２が導通して、Ｗ相駆動コイル１３からＵ相駆動コイル１１の方向へ駆動電流が流れる。

通電信号ＵｌｏｇｉｃがＭｉｄｄｌｅの場合、Ｕ相駆動コイル１１の一端はハイインピーダンスとなるため、Ｕ相駆動コイル１１には駆動電流が流れない。なお、通電信号Ｖｌｏｇｉｃ、Ｗｌｏｇｉｃについても、通電信号Ｕｌｏｇｉｃと同様な論理で、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１、２２、２３、２４、２５、２６を導通／非導通とさせる。

以上が、センサレスモータ駆動時の処理を実現するためのセンサレスドライバ回路１００の構成例である。ところで、センサレスモータ起動時は、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと中性点電圧Ｖｃｏｍとの間のゼロクロス点が検出されないので、センサレスロジック回路３０は、駆動時転流タイミング信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋを生成することができない。そこで、センサレスロジック回路３０は、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと中性点電圧Ｖｃｏｍに基づいて、センサレスモータが起動状態にあるか若しくはゼロクロス点が検出されて駆動状態にあるかを識別するための起動／駆動切替信号を生成する。スイッチ４０は、この起動／駆動切替信号に基づいて、センサレスモータが起動状態のときには転流タイミング生成回路６０の出力（起動時転流タイミング信号）を、センサレスモータが駆動状態のときにはセンサレスロジック回路３０の出力（駆動時転流タイミング信号）を、選択して転流マトリクス回路５０に入力させる。

転流タイミング生成回路６０は、センサレスモータ起動時において、センサレスモータ駆動時に転流マトリクス回路５０で生成された通電信号Ｕｌｏｇｉｃ、Ｖｌｏｇｉｃ、Ｗｌｏｇｉｃと同様な通電信号を生成すべく、転流タイミング信号（以下、起動時転流タイミング信号と称する。）を生成する。なお、図３は、起動時転流タイミング信号の一例を示す。図３に示すように、起動時転流タイミング信号は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ、Ｖｌｏｇｉｃ、Ｗｌｏｇｉｃの各エッジのタイミングを決定する信号であり、ひいては、Ｕ相駆動コイル１１、Ｖ相駆動コイル１２、Ｗ相駆動コイル１３に流れる駆動電流方向の切り替えタイミングを決定する信号である。

また、転流タイミング生成回路６０は、起動時転流タイミング信号として、外付け容量素子２００へ充放電を行うことで生成される発振信号（『第１のタイミング信号』）を用いる仕組みと、センサレスドライバ回路１００内部のメインクロック信号（回路全体の動作タイミングの基準となるクロック信号）を所定分周した分周信号（『第２のタイミング信号』）を用いる仕組みを兼ね備えている。

前者の発振信号を用いる仕組みでは、外付け容量素子２００の容量を変更することによって、センサレスモータの各種特性（極数、電源電圧、イナーシャ）に応じた転流タイミングのきめ細やかな調整が可能となる。一方、後者の分周信号を用いる仕組みでは、メインクロック信号を利用するので、外付け容量素子２００が不要となって外付け部品コストが低減されるとともに、センサレスドライバ回路１００を小型化できる。なお、後者の分周信号を用いる仕組みでは、使用頻度の高いセンサレスモータの特性に応じた分周数に合わせて、あらかじめ分周回路を構成しておくことが好ましい。これにより、起動時転流タイミング信号として分周信号を用いる機会が増加するとともに、外付け容量素子２００を設ける機会が減少するので、外付け部品コストを低減できる。

本発明では、前述したそれぞれの仕組みが有する効果に着眼して、転流タイミング生成回路６０において、発振信号を用いる仕組みと分周信号を用いる仕組みをともに兼ね備えることとする。なお、２つの仕組みをともに兼ね備えた場合、発振信号と分周信号のどちらを起動時転流タイミング信号として用いるのか指示するための指示信号が、外部から入力端子を介してセンサレスドライバ回路１００内部（転流タイミング生成回路６０）に入力される必要がある。本発明では、このような指示信号用の入力端子として、特別な入力端子を新たに設けるのではなく、外付け容量素子２００を接続するための外部端子１１０と兼用させる。

具体的には、転流タイミング生成回路６０において、起動時タイミング信号として発振信号を選択させる場合、外部端子１１０には、一方の端子を接地した容量素子２００の他方の端子を接続する。また、起動時タイミング信号として分周信号を選択させる場合、外部端子１１０には、外付け容量素子２００の充放電電圧を含んだ範囲（後述のＶＴ１〜ＶＴ２、『第１の範囲』）の範囲外となる所定電圧レベルを供給する。なお、本実施形態では、転流タイミング生成回路６０は２つの異なる分周信号を生成することとするので、一方の分周信号を選択する場合には、外部端子１１０に電源電圧ＶＣＣを供給することとする。また、他方の分周信号を選択する場合には、外部端子１１０に接地電位ＶＳＳを供給することとする。なお、電源電圧ＶＣＣ、接地電位ＶＳＳは、外付け容量素子２００の充放電電圧を含んだ範囲の範囲外とする。

一方、転流タイミング生成回路６０は、外付け容量素子２００、電源電圧ＶＣＣ、接地電位ＶＳＳのいずれか一つが接続された外部端子１１０の電圧レベルが、外付け容量素子２００の充放電電圧を含んだ範囲内にあるか否かを検出する。そして、外付け容量素子２００の充放電電圧を含んだ範囲内であると検出されたとき、起動時転流タイミング信号として発振信号を選択する。また、外付け容量素子の充放電電圧を含んだ範囲外であると検出されたとき、電源電圧ＶＣＣであれば一方の分周信号を、接地電位ＶＳＳであれば他方の分周信号を選択する。

このように選択された起動時転流タイミング信号は、スイッチ４０を介して転流マトリクス回路５０に入力される。転流マトリクス回路（『制御回路』）５０は、センサレスモータが起動状態から駆動状態に移行するまでの間、起動時転流タイミング信号に基づいて、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ、Ｖｌｏｇｉｃ、Ｗｌｏｇｉｃを順次生成していくとともに、強制的に駆動コイル１１、１２、１３を順次駆動していくのである。

＜転流タイミング生成回路＞
図４、図５、図６を参照しつつ、転流タイミング生成回路６０の構成例について説明する。

内部発振回路６１は、センサレスドライバ回路１００のメインクロック信号を生成するための発振回路である。内部発振回路６１は、例えば、セラミック発振子を用いた発振回路、水晶振動器による発振回路、ＣＲ発振回路などによって構成される。

分周回路（『第１の分周回路』）６２は、内部発振回路６１により生成されたメインクロック信号が入力されて、メインクロック信号の周波数を（１／Ｎ１）倍（『第２の周波数』）した分周信号Ｘ（『第２のタイミング信号』）をスイッチ６８に出力するものである。なお、分周信号Ｘを起動時転流タイミング信号として用いる場合には、センサレスドライバ回路１００の外部において、電源電圧ＶＣＣを外部端子１１０に接続することとする。

分周回路（『第２の分周回路』）６３は、内部発振回路６１により生成されたメインクロック信号が入力されて、メインクロック信号の周波数を（１／Ｎ２）倍（『第３の周波数』）した分周信号Ｙ（『第３のタイミング信号』）をスイッチ６８に出力するものである。なお、分周信号Ｙを起動時転流タイミング信号として用いる場合には、センサレスドライバ回路１００の外部において、接地電位ＶＳＳを外部端子１１０に接続することとする。

分周回路６２、６３は、ＤフリップフロップやＴフリップフロップなどを、分周数に応じた段数分、直列接続することで構成することができる。

発振回路６４は、センサレスドライバ回路１００の外部において、一方の端子を接地した外付け容量素子２００の他方の端子を外部端子１１０に接続することで構成される。そして、あらかじめ定められた充放電の周波数（『第１の周波数』）と充放電電圧の範囲内（ＶＣ１〜ＶＣ２（＜ＶＣ１））で、外付け容量素子２００に対して充放電を行うことで発振信号を生成し、スイッチ６８に出力する。

ここで、本実施形態の発振回路６４の等価回路を図５に示す。図５において、スイッチ６４３が開状態の場合、電流源６４１から供給される電流Ｉに基づいて、外部端子１１０を介して接続された外付け容量素子２００に対して充電が行われる。一方、スイッチ６４３が閉状態の場合、電流源６４２では、電流２Ｉ（電流Ｉの２倍）が流れる必要があるので、電流源６４１から流れ込む電流Ｉと併せて充電後の外付け容量素子２００から外部端子１１０を介して電流Ｉが流れ込む。すなわち、スイッチ６４３が閉状態の場合には、外付け容量素子２００において放電が行われるのである。

なお、スイッチ６４３の開閉の制御については、切替制御回路６４４が、コンパレータ６４５、６４６の比較結果に基づいて行う。なお、コンパレータ６４５は、外付け容量素子２００の充放電電圧（−端子）と基準電圧ＶＣ２（＋端子）との比較を行い、スイッチ６４３を開状態（充電時）から閉状態（放電時）に切り替えるための信号を生成する。また、コンパレータ６４６は、外付け容量素子２００の充放電電圧（−端子）と基準電圧ＶＣ１（＋端子）との比較を行い、スイッチ６４３を閉状態（放電時）から開状態（充電時）に切り替えるための信号を生成する。

つまり、切替制御回路６４４は、外付け容量素子２００の充電時において、コンパレータ６４５の出力が、充放電電圧が基準電圧ＶＣ２よりも高くなることを示すとき、スイッチ６４３を開状態から閉状態に切り替える。また、切替制御回路６４４は、外付け容量素子２００の放電時において、コンパレータ６４６の出力が、充放電電圧が基準電圧ＶＣ１よりも低くなることを示すとき、スイッチ６４３を閉状態から開状態に切り替える。この結果、外付け容量素子２００の充放電電圧は、ＶＣ１からＶＣ２の範囲内に収まるとともに、充放電の周波数が設定されるのである。

コンパレータ（『検出回路』、『第１の比較回路』）６５は、外部端子１１０の電圧レベルが、充放電電圧の範囲（ＶＣ１〜ＶＣ２）より高く且つ電源電圧ＶＣＣより低い、基準電圧ＶＴ２と比べて高いか否かを検出するものである。ここで、外部端子１１０の電圧レベルが、基準電圧ＶＴ２よりも高いと検出された場合、起動時転流タイミング信号として分周信号Ｘが選択されることとする。

コンパレータ（『検出回路』、『第２の比較回路』）６６は、外部端子１１０の電圧レベルが、充放電電圧の範囲（ＶＣ１〜ＶＣ２）より低く且つ接地電位ＶＳＳより高い、基準電圧ＶＴ１と比べて低いか否かを検出するものである。ここで、外部端子１１０の電圧レベルが、基準電圧ＶＴ１よりも低いと検出された場合、起動時転流タイミング信号として分周信号Ｙが選択されることとする。

切替制御回路（『選択回路』）６７は、コンパレータ６５、６６の比較出力に応じて、スイッチ６８に入力された分周信号Ｘ、分周信号Ｙ、発振信号のいずれか一つを選択して、起動時転流タイミング信号として出力する。起動時転流タイミング信号は、スイッチ４０を介して、転流マトリクス回路５０に入力される。

図６は、切替制御回路６７における起動時転流タイミング信号の選択基準を示す概念図である。同図に示すように、切替制御回路６７は、外部端子１１０の電圧レベルが、外付け容量素子２００の充放電電圧の範囲（ＶＣ１〜ＶＣ２）を含んだ範囲（ＶＴ１〜ＶＴ２）内であれば、外部端子１１０には外付け容量素子２００が接続されていることとなる。よって、切替制御回路６７は、発振回路６４において生成された発振信号を起動時転流タイミング信号として選択する。

一方、外部端子１１０の電圧レベルが、外付け容量素子２００の充放電電圧の範囲（ＶＣ１〜ＶＣ２）を含んだ範囲（ＶＴ１〜ＶＴ２）外であれば、外部端子１１０には電源電圧ＶＣＣか若しくは接地電位ＶＳＳが接続されていることとなる。この場合、外部端子１１０の電圧レベルが、基準電圧ＶＴ２以上であれば、外部端子１１０には電源電圧ＶＣＣが接続されていることとなり、切替制御回路６７は、分周回路６２で生成された分周信号Ｘを起動時転流タイミング信号として選択する。また、外部端子１１０の電圧レベルが、基準電圧ＶＴ１以下であれば、外部端子１１０には接地電位ＶＳＳが接続されていることとなり、切替制御回路６７は、分周回路６３で生成された分周信号Ｙを起動時転流タイミング信号として選択する。

このように、本発明によれば、例えば、予め想定したセンサレスモータを使用する場合には、当該センサレスモータに応じた分周数で分周回路６２、６３を構成しておけば、外付け容量素子２００を外部端子１１０に接続することなく、分周信号を起動時転流タイミング信号として採用すればよいこととなる。また、分周信号をもとにした起動時転流タイミング信号では、センサレスモータを駆動できない場合、発振信号を起動時転流タイミング信号として採用すればよいこととなる。

すなわち、本発明によれば、起動時転流タイミング信号として、外付け容量素子２００への充放電を行うことで生成された発振信号と、メインクロック信号を所定分周することで生成した分周信号のいずれかを、センサレスモータの特性に応じて適宜選択することが可能となり、センサレスモータの特性に応じて異なる転流タイミングについて、きめ細やかに調整することが可能となる。

また、このような仕組みを実現するにあたり、新たに特別な入力端子を設ける必要がなく、外付け容量素子２００を接続するための外部端子１１０を設けておればよい。このため、転流タイミングをきめ細やかに調整するといった多機能化を実現するのと併せて、端子数の節約を同時に実現したセンサレスドライバ回路１００を提供することができる。また、端子数を節約できるため、小型化ならびに設計・製造コストの低減を実現できることは勿論である。

以上、本実施の形態について説明したが、前述した実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、前述した実施形態において、センサレスドライバ回路１００は、起動時転流タイミング信号として、発振信号以外に２つの異なる分周信号を採用したが、この限りでないことは勿論のことである。例えば、３つ以上の異なる複数の分周信号を採用してもよい。

この場合、外部端子１１０は、一方の端子を接地した容量素子２００の他方の端子を接続するか、若しくは、充放電電圧を含んだ範囲（ＶＴ１〜ＶＴ２、『第１の範囲』）外で設定される複数の範囲（『第２の範囲』）ごとに対応づけられた電圧レベルのいずれかを供給する。また、それぞれ異なる周波数を有するとともに、前述した複数の範囲ごとに対応づけられた複数の分周信号を、メインクロック信号を所定分周することで生成する複数の分周回路を設ける。

さらに、外部端子１１０の電圧レベルが充放電電圧を含んだ範囲（ＶＴ１〜ＶＴ２）内か否かを検出するための検出回路と、外部端子１１０の電圧レベルが充放電電圧を含んだ範囲（ＶＴ１〜ＶＴ２）内であると検出されたとき発振信号（『第１のタイミング信号』）を選択するとともに、外部端子１１０の電圧レベルが前述した複数の範囲のいずれかの範囲内であると検出されたとき、この検出された範囲に対応づけられた分周信号（『第２のタイミング信号』）を選択する選択回路を設ければよい。

このように、複数の分周信号を採用することによって、起動時の転流タイミングをさらにきめ細やかに調整することが可能となる。また、複数の分周信号を採用しても、外部端子１１０は新たに設ける必要がなくなるため、センサレスドライバ回路１００の端子数を節約するという効果が飛躍的に向上することとなる。

本発明の実施形態に係るセンサレスドライバ回路の構成図である。 本発明の実施形態に係るセンサレスドライバ回路の動作を説明する波形図である。 本発明の実施形態に係る起動時転流タイミング信号を説明する波形図である。 本発明の実施形態に係る転流タイミング生成回路の構成図である。 本発明の実施形態に係る発振回路の構成図である。 本発明の実施形態に係る転流タイミング生成回路の選択基準を説明する概念図である。

符号の説明

１１ Ｕ相駆動コイル
１２ Ｖ相駆動コイル
１３ Ｗ相駆動コイル
２１、２２、２３、２４、２５、２６ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
３０ センサレスロジック回路
４０ スイッチ
５０ 転流マトリクス回路
６０ 転流タイミング生成回路
６１ 内部発振回路
６２ 分周回路（１／Ｎ１）
６３ 分周回路（１／Ｎ２）
６４ 発振回路
６４１、６４２ 電流源
６４３ スイッチ
６４４ 切替制御回路
６４５、６４６ コンパレータ
１００ センサレスドライバ回路
１１０ 外部端子
２００ 外付け容量素子

Claims (3)

1. センサレスモータを駆動するモータ駆動用集積回路であって、
   一方の端子を接地した容量素子の他方の端子を接続するか若しくは前記容量素子の充放電電圧の範囲を含んだ第１の範囲の範囲外となる所定電圧レベルを供給する外部端子と、
   前記外部端子を介して接続された前記容量素子に対して前記充放電電圧の範囲内で充放電を行うことで、当該充放電の周波数を有した、前記センサレスモータの駆動コイルへ供給する電流方向を切り替えるための第１のタイミング信号を生成する発振回路と、
   メインクロック信号を所定分周したときの周波数を有した、前記電流方向を切り替えるための第２のタイミング信号を生成する分周回路と、
   前記外部端子の電圧レベルが前記第１の範囲内か否かを検出する検出回路と、
   前記第１の範囲内であると検出されたとき前記第１のタイミング信号を選択し、前記第１の範囲外であると検出されたとき前記第２のタイミング信号を選択する選択回路と、
   前記センサレスモータを起動すべく、前記選択された前記第１又は前記第２のタイミング信号に基づいて、前記電流方向の切り替えタイミングを設定する制御回路と、
   を有することを特徴とするモータ駆動用集積回路。
2. 請求項１に記載のモータ駆動用集積回路であって、
   前記外部端子は、前記容量素子の他方の端子を接続するか、若しくは、前記第１の範囲外で設定される複数の第２の範囲ごとに対応づけられた電圧レベルのいずれかを供給し、
   前記分周回路は、それぞれ異なる周波数を有するとともに前記複数の第２の範囲ごとに対応づけられた複数の前記第２のタイミング信号を、前記メインクロック信号を所定分周することで生成し、
   前記検出回路は、前記外部端子の電圧レベルが、前記第１の範囲内か、若しくは、前記複数の第２の範囲のいずれかの範囲内であるかを検出し、
   前記選択回路は、前記第１の範囲内であると検出されたとき前記第１のタイミング信号を選択し、前記複数の第２の範囲のいずれかの範囲内であると検出されたとき、当該検出された範囲に対応づけられた前記第２のタイミング信号を選択すること、
   を特徴とするモータ駆動用集積回路。
3. センサレスモータを駆動するモータ駆動用集積回路であって、
   一方の端子を接地した容量素子の他方の端子を接続するか若しくは前記容量素子の充放電電圧の範囲よりも高い第１の電圧レベル又は前記充放電電圧の範囲よりも低い第２の電圧レベルを供給する外部端子と、
   前記外部端子を介して接続された前記容量素子に対して前記充放電電圧の範囲内で充放電を行うことで、当該充放電の第１の周波数を有した、前記センサレスモータの駆動コイルへ供給する電流方向を切り替えるための第１のタイミング信号を生成する発振回路と、
   メインクロック信号を所定分周したときの第２の周波数を有した、前記電流方向を切り替えるための第２のタイミング信号を生成する第１の分周回路と、
   前記メインクロック信号を所定分周したときの前記第２の周波数とは異なる第３の周波数を有した、前記電流方向を切り替えるための第３のタイミング信号を生成する第２の分周回路と、
   前記外部端子の電圧レベルが、前記充放電電圧の範囲より高く且つ前記第１の電圧レベルより低い、第１の基準電圧と比べて高いか否かを検出する第１の比較回路と、
   前記外部端子の電圧レベルが、前記充放電電圧の範囲より低く且つ前記第２の電圧レベルより高い、第２の基準電圧と比べて低いか否かを検出する第２の比較回路と、
   前記第１の比較回路において前記外部端子の電圧レベルが前記第１の基準電圧より高いと検出されたとき前記第２のタイミング信号を選択し、
   前記第２の比較回路において前記外部端子の電圧レベルが前記第２の基準電圧より低いと検出されたとき前記第３のタイミング信号を選択し、
   前記第１の比較回路において前記外部端子の電圧レベルが前記第１の基準電圧より低いと検出されるとともに前記第２の比較回路において前記外部端子の電圧レベルが前記第２の基準電圧より高いと検出されたとき前記第１のタイミング信号を選択する、選択回路と、
   前記センサレスモータを起動すべく、前記選択された前記第１乃至前記第３のタイミング信号に基づいて、前記電流方向の切り替えタイミングを設定する制御回路と、
   を有することを特徴とするモータ駆動用集積回路。

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