JP4522059B2 - モータ駆動装置およびモータ駆動方法 - Google Patents
モータ駆動装置およびモータ駆動方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4522059B2 JP4522059B2 JP2003199833A JP2003199833A JP4522059B2 JP 4522059 B2 JP4522059 B2 JP 4522059B2 JP 2003199833 A JP2003199833 A JP 2003199833A JP 2003199833 A JP2003199833 A JP 2003199833A JP 4522059 B2 JP4522059 B2 JP 4522059B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- signal
- drive
- sensorless
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置およびモータ駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転記録媒体（光ディスク、磁気ディスク等）が装着される電子機器は、主として、回転記録媒体を回転させるためのモータ（スピンドルモータ、スレッドモータ等）と、モータの回転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。上記のモータは、回転記録媒体を回転させるモードに応じて、正回転または逆回転することとなる。そのため、モータ駆動用集積回路は、モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路を有している。詳しくは、信号処理回路がモータを正回転させるための駆動信号を出力すると、モータの駆動コイルはこの正回転の駆動信号に基づくタイミングで適宜通電し、モータは正回転することとなる。また、信号処理回路がモータを逆回転させるための駆動信号を出力すると、モータの駆動コイルはこの逆回転の駆動信号に基づくタイミングで適宜通電し、モータは逆回転することとなる。なお、上記の技術は、例えば以下の特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２０８９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、モータの回転方向を逆転させるときに以下の問題を生じることとなる。上記の信号処理回路では、モータの回転方向を逆転させるための信号を受信すると、モータが正回転または逆回転している状態で停止していないにも関わらず、モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を強制的に切り替えて出力することとなる。これにより、モータは、脱調しながら減速することとなる。
【０００５】
＜問題１＞
モータの駆動コイルには、無効電流が流れる。これにより、モータの回転方向が逆転するまでの時間は長くなる。
＜問題２＞
モータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタには、貫通電流が流れる可能性がある。これにより、モータは、発熱、雑音等の影響を受けて正常に動作しなくなる可能性がある。
【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、モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路と、前記駆動信号に基づいて、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装置において、前記モータの回転方向を逆転するとき、前記モータが正回転または逆回転している状態から停止するまで、前記モータの制動を行う制動手段と、前記モータが停止した後、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行う切替手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置である。
【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】
モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路と、前記駆動信号に基づいて、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装置において、前記モータの回転方向を逆転するとき、前記モータが正回転または逆回転している状態から停止するまで、前記モータの制動を行う制動手段と、前記モータが停止した後、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行う切替手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。このモータ駆動装置によれば、モータの脱調を防止するとともに、モータの回転方向を逆転するまでの時間を短縮することが可能となる。
【００１０】
また、かかるモータ駆動装置において、前記制動手段は、前記駆動コイルに生じる逆起信号を減衰させるタイミングで、前記駆動トランジスタを通電することとする。このモータ駆動装置によれば、モータの脱調を効果的に防止することが可能となる。
【００１１】
また、かかるモータ駆動装置において、前記切替手段は、前記モータが停止したことを検出して起動信号を作成し、この起動信号に基づいて、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行うこととする。例えば、前記切替手段は、前記モータが停止してから計数を行うカウンタを有し、前記カウンタが所定値を計数したときの出力を前記起動信号とすることとする。このモータ駆動装置によれば、モータの停止を確実に検出するので、モータの回転方向を逆転するまでの時間を効果的に短縮することが可能となる。
【００１２】
また、かかるモータ駆動装置を用いて、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と効果的である。
【００１３】
また、モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路と、前記駆動信号に基づいて、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装置において、前記モータの回転方向を逆転するとき、前記モータが正回転または逆回転している状態から停止するまで、前記モータの制動を行うステップと、前記モータが停止した後、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行うステップと、を有することを特徴とするモータ駆動方法。このモータ駆動方法によれば、モータの脱調を防止するとともに、モータの回転方向を逆転するまでの時間を短縮することが可能となる。
【００１４】
＝＝＝全体の構成＝＝＝
図１、図２および図３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装置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装置の動作を説明するための波形図である。図３は、図１の正逆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、モータ駆動装置は、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）を駆動する集積回路であることとする。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】
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、比較信号ＣＰ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。すなわち、合成信号ＦＧは、比較信号ＣＰからキックバックパルスＫＢに基づく重畳パルスを除去したものとなる。
【００２３】
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。
【００２４】
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（駆動信号）Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を作成して出力する。
【００２５】
正逆回路５４（制動手段）は、センサレスモータのブレーキと、センサレスモータの回転方向の逆転と、を行うものである。正逆回路５４は、外部装置等から供給されるブレーキ指示信号に基づいて、逆転トルクブレーキを実行する。逆転トルクブレーキは、図３に示すように、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に生じる正弦波の逆起信号を減衰させる方向に通電するものである。これにより、センサレスモータは、減速または停止することとなる。また、正逆回路５４は、外部装置等から供給される回転指示信号ＦＲ（例えば、正回転時"Ｈ"、逆回転時"Ｌ"とする）の変化に基づいて、先ず、逆転トルクブレーキを実行してセンサレスモータを停止させ、その後、回転方向の逆転を実行する。このとき、センサレスモータが正方向へ回転するときのマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋと、センサレスモータが逆方向へ回転するときのマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋとは、Ｖ相およびＷ相のマスク信号が入れ替わることとなる。これにより、センサレスモータは、回転方向が逆転して加速することとなる。なお、ブレーキ指示信号が存在せず回転指示信号ＦＲが変化しないとき、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２は、正逆回路５４を介してそのまま出力される。
【００２６】
Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８は、正逆回路５４の出力信号によってオンオフすることとなる。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、正逆回路５４の出力信号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。また、センサレスロジック回路５２および起動カウンタ５８は、切替手段である。
【００２９】
＝＝＝センサレスロジック回路の正回転および逆回転のロジック＝＝＝
次に、図４を参照しつつ、センサレスロジック回路５２が有する正回転および逆回転のロジックについて説明する。図４（ａ）は、図１のセンサレスロジック回路が有する正回転のロジックを説明するための図、図４（ｂ）は、図１のセンサレスロジック回路が有する逆回転のロジックを説明するための図である。なお、図４（ａ）（ｂ）の期間１乃至６の各々は、電気角６０度に相当する。
【００３０】
≪正回転のロジック≫
センサレスモータは、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することができない。そこで、センサレスモータを起動して正回転させるとき、センサレスロジック回路５２は、電気角６０度を経過するその都度、次のマスク信号Ｕｍａｓｋを前のマスク信号Ｖｍａｓｋの反転とし、次のマスク信号Ｖｍａｓｋを前のマスク信号Ｗｍａｓｋの反転とし、次のマスク信号Ｗｍａｓｋを前のマスク信号Ｕｍａｓｋの反転とするための信号処理を行う。これにより、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋが図４（ａ）の順序で変化し、センサレスモータを正回転させることが可能となる。
【００３１】
≪逆回転のロジック≫
次に、センサレスモータを起動して逆回転させるとき、センサレスロジック回路５２は、電気角６０度を経過するその都度、次のマスク信号Ｕｍａｓｋを前のマスク信号Ｗｍａｓｋの反転とし、次のマスク信号Ｖｍａｓｋを前のマスク信号Ｕｍａｓｋの反転とし、次のマスク信号Ｗｍａｓｋを前のマスク信号Ｖｍａｓｋの反転とするための信号処理を行う。これにより、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋが図４（ｂ）の順序で変化し、センサレスモータを逆回転させることが可能となる。
【００３２】
＝＝＝センサレスモータの回転方向の逆転動作＝＝＝
次に、図１および図５を参照しつつ、センサレスモータの回転方向の逆転動作について説明する。図５は、本発明のモータ駆動装置の逆転動作を説明するためのフローチャートである。なお、回転指示信号ＦＲは"Ｈ"であり、センサレスモータは正回転していることとする。
【００３３】
≪ステップＳ２≫
センサレスモータが正回転している状態において、正逆回路５４に入力されている回転指示信号ＦＲは"Ｈ"であるので、以後、"Ｈ"を継続するか、または、"Ｈ"から"Ｌ"へ変化することとなる。つまり、正逆回路５４は、回転指示信号ＦＲの変化が入力可能な状態となっている。
【００３４】
≪ステップＳ４≫
正逆回路５４に入力される回転指示信号ＦＲが"Ｈ"を継続しているとき、すなわち、上記のステップＳ２が否定されているとき、センサレスロジック回路５２から得られる正回転のための通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２は、正逆回路５４からそのまま出力される。これにより、センサレスモータは、図４（ａ）の正回転ロジックに従って正回転を継続することとなる。
【００３５】
≪ステップＳ６≫
正逆回路５４に入力される回転指示信号ＦＲが外部装置等からの指示に基づいて"Ｈ"から"Ｌ"へ変化すると、すなわち、上記のステップＳ２が肯定されると、正逆回路５４は、図４（ａ）の正回転ロジックを維持したままで上記の逆転トルクブレーキを実行する。これにより、センサレスモータの正方向の回転速度は減速し、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に現れる駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの振幅は、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に現れる逆起信号の振幅とともに減衰していくこととなる。
【００３６】
≪ステップＳ８≫
センサレスモータが回転しているとき、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の接続部に現れる中性点電圧Ｖｃｏｍは、逆起信号との交点（ゼロクロス）を有する。この交点は、比較信号ＣＰが電気角６０度の間隔で変化するタイミングであり、センサレスモータが回転するための基準となるタイミングである。しかし、この交点は、逆起信号の振幅が減衰してゼロとなったとき得られなくなる。このとき、センサレスロジック回路５２から得られる通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２のレベルは３論理値"Ｈ""Ｍ""Ｌ"から１論理値"Ｍ"へ固定され、センサレスモータの回転は停止することとなる。
【００３７】
そこで、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２が"Ｍ"に固定されて停止したとき、起動カウンタ５８に対して、計数を行うための指示信号を出力する。これにより、起動カウンタ５８は、起動カウンタ５８自体の計数値がリセットされ、適宜のクロックの計数を開始して、所定周期Ｔ１のクロックを計数することとなる。
【００３８】
≪ステップＳ１０≫
起動カウンタ５８は、所定周期Ｔ１のクロックを計数したとき、起動カウンタ５８自体の計数値Ｔ１がリセットされ、適宜のクロックの計数を再度開始して、所定周期Ｔ１のクロックを計数することとなる。
一方、起動カウンタ５８は、所定周期Ｔ１のクロックを計数したとき、正逆回路５４に対して、逆転トルクブレーキを停止するための指示信号を出力する。これにより、正逆回路５４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に対する逆転トルクブレーキの動作を停止する。
【００３９】
なお、起動カウンタ５８が適宜のクロックの計数を再度開始してから所定周期Ｔ２（＜Ｔ１：例えば２周期）のクロックを計数するまでの間、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８はオフし、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０のドレインソース路、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１４のドレインソース路、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６、１８のドレインソース路に貫通電流が流れるのを防止することが可能となる。
【００４０】
以上より、起動カウンタ５８が所定周期Ｔ１およびＴ２のクロックを上記の適宜のタイミングで計数することで、センサレスモータが安定した状態で停止するタイミングを得ることが可能となる。
【００４１】
≪ステップＳ１２≫
起動カウンタ５８が所定周期Ｔ２を計数したとき、センサレスロジック回路５２では、現在設定されている図４（ａ）の正回転ロジックが図４（ｂ）の逆回転ロジックへ切り替わる。このとき、センサレスモータは、逆回転可能な状態となる。そして、起動カウンタ５８は、所定周期Ｔ１のクロックを再度計数したとき、センサレスロジック回路５２に対して起動信号を出力する。センサレスロジック回路５２は、この起動信号を受信することによって、図４（ｂ）の逆回転ロジックに基づく通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を作成して出力する。これにより、センサレスモータは、上記の停止したタイミングから逆回転することとなる。そして、正逆回路５４は、回転指示信号ＦＲの変化が入力可能な状態となって、上記のステップＳ２以降を再度実行することとなる。
【００４２】
以上より、センサレスモータの回転方向は、正回転の制動、停止、逆回転を上記の適宜のタイミングで順次実行することで、正回転から逆回転へ脱調することなく滑らかな状態で且つ短時間で逆転することとなる。なお、センサレスモータの回転方向を逆回転から正回転へ逆転させる場合も、上記のステップを実行することによって同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００４３】
また、センサレスモータは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ので、正回転ロジックおよび逆回転ロジックを上記のタイミングで切り替えることは効果的である。
【００４４】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明に係るモータ駆動装置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。
【００４５】
≪制動手段≫
本実施形態では、センサレスモータは、正回転または逆回転している状態から停止するまで、逆転トルクブレーキを用いて減速することとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の一端を短絡するショートブレーキを用いることとしてもよい。これにより、センサレスモータは、減速が滑らかではなくなるが、脱調することなく短時間で逆転することとなる。
【００４６】
≪切替手段≫
本実施形態では、センサレスロジック回路５２は、図４（ａ）の順序で正回転ロジックを実行し、図４（ｂ）の順序で逆回転ロジックを実行することとして説明している。しかし、センサレスモータを起動するときのマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの初期レベルは、期間１乃至６の何れに設定してもよい。
【００４７】
≪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。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、モータの脱調および貫通電流を防止するとともに、モータの回転方向を逆転するまでの時間を短縮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装置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装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】図１の正逆回路の動作を説明するための波形図である。
【図４】図１のセンサレスロジック回路が有する正回転および逆回転のロジックを説明するための図である。
【図５】本発明のモータ駆動装置の逆転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
５２ センサレスロジック回路
５４ 正逆回路
５８ 起動カウンタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置およびモータ駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転記録媒体（光ディスク、磁気ディスク等）が装着される電子機器は、主として、回転記録媒体を回転させるためのモータ（スピンドルモータ、スレッドモータ等）と、モータの回転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。上記のモータは、回転記録媒体を回転させるモードに応じて、正回転または逆回転することとなる。そのため、モータ駆動用集積回路は、モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路を有している。詳しくは、信号処理回路がモータを正回転させるための駆動信号を出力すると、モータの駆動コイルはこの正回転の駆動信号に基づくタイミングで適宜通電し、モータは正回転することとなる。また、信号処理回路がモータを逆回転させるための駆動信号を出力すると、モータの駆動コイルはこの逆回転の駆動信号に基づくタイミングで適宜通電し、モータは逆回転することとなる。なお、上記の技術は、例えば以下の特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２０８９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、モータの回転方向を逆転させるときに以下の問題を生じることとなる。上記の信号処理回路では、モータの回転方向を逆転させるための信号を受信すると、モータが正回転または逆回転している状態で停止していないにも関わらず、モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を強制的に切り替えて出力することとなる。これにより、モータは、脱調しながら減速することとなる。
【０００５】
＜問題１＞
モータの駆動コイルには、無効電流が流れる。これにより、モータの回転方向が逆転するまでの時間は長くなる。
＜問題２＞
モータの駆動コイルを通電する駆動トランジスタには、貫通電流が流れる可能性がある。これにより、モータは、発熱、雑音等の影響を受けて正常に動作しなくなる可能性がある。
【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、モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路と、前記駆動信号に基づいて、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装置において、前記モータの回転方向を逆転するとき、前記モータが正回転または逆回転している状態から停止するまで、前記モータの制動を行う制動手段と、前記モータが停止した後、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行う切替手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置である。
【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】
モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路と、前記駆動信号に基づいて、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装置において、前記モータの回転方向を逆転するとき、前記モータが正回転または逆回転している状態から停止するまで、前記モータの制動を行う制動手段と、前記モータが停止した後、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行う切替手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。このモータ駆動装置によれば、モータの脱調を防止するとともに、モータの回転方向を逆転するまでの時間を短縮することが可能となる。
【００１０】
また、かかるモータ駆動装置において、前記制動手段は、前記駆動コイルに生じる逆起信号を減衰させるタイミングで、前記駆動トランジスタを通電することとする。このモータ駆動装置によれば、モータの脱調を効果的に防止することが可能となる。
【００１１】
また、かかるモータ駆動装置において、前記切替手段は、前記モータが停止したことを検出して起動信号を作成し、この起動信号に基づいて、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行うこととする。例えば、前記切替手段は、前記モータが停止してから計数を行うカウンタを有し、前記カウンタが所定値を計数したときの出力を前記起動信号とすることとする。このモータ駆動装置によれば、モータの停止を確実に検出するので、モータの回転方向を逆転するまでの時間を効果的に短縮することが可能となる。
【００１２】
また、かかるモータ駆動装置を用いて、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と効果的である。
【００１３】
また、モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路と、前記駆動信号に基づいて、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装置において、前記モータの回転方向を逆転するとき、前記モータが正回転または逆回転している状態から停止するまで、前記モータの制動を行うステップと、前記モータが停止した後、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行うステップと、を有することを特徴とするモータ駆動方法。このモータ駆動方法によれば、モータの脱調を防止するとともに、モータの回転方向を逆転するまでの時間を短縮することが可能となる。
【００１４】
＝＝＝全体の構成＝＝＝
図１、図２および図３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装置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装置の動作を説明するための波形図である。図３は、図１の正逆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、モータ駆動装置は、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）を駆動する集積回路であることとする。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】
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、比較信号ＣＰ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。すなわち、合成信号ＦＧは、比較信号ＣＰからキックバックパルスＫＢに基づく重畳パルスを除去したものとなる。
【００２３】
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。
【００２４】
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（駆動信号）Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を作成して出力する。
【００２５】
正逆回路５４（制動手段）は、センサレスモータのブレーキと、センサレスモータの回転方向の逆転と、を行うものである。正逆回路５４は、外部装置等から供給されるブレーキ指示信号に基づいて、逆転トルクブレーキを実行する。逆転トルクブレーキは、図３に示すように、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に生じる正弦波の逆起信号を減衰させる方向に通電するものである。これにより、センサレスモータは、減速または停止することとなる。また、正逆回路５４は、外部装置等から供給される回転指示信号ＦＲ（例えば、正回転時"Ｈ"、逆回転時"Ｌ"とする）の変化に基づいて、先ず、逆転トルクブレーキを実行してセンサレスモータを停止させ、その後、回転方向の逆転を実行する。このとき、センサレスモータが正方向へ回転するときのマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋと、センサレスモータが逆方向へ回転するときのマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋとは、Ｖ相およびＷ相のマスク信号が入れ替わることとなる。これにより、センサレスモータは、回転方向が逆転して加速することとなる。なお、ブレーキ指示信号が存在せず回転指示信号ＦＲが変化しないとき、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２は、正逆回路５４を介してそのまま出力される。
【００２６】
Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８は、正逆回路５４の出力信号によってオンオフすることとなる。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、正逆回路５４の出力信号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。また、センサレスロジック回路５２および起動カウンタ５８は、切替手段である。
【００２９】
＝＝＝センサレスロジック回路の正回転および逆回転のロジック＝＝＝
次に、図４を参照しつつ、センサレスロジック回路５２が有する正回転および逆回転のロジックについて説明する。図４（ａ）は、図１のセンサレスロジック回路が有する正回転のロジックを説明するための図、図４（ｂ）は、図１のセンサレスロジック回路が有する逆回転のロジックを説明するための図である。なお、図４（ａ）（ｂ）の期間１乃至６の各々は、電気角６０度に相当する。
【００３０】
≪正回転のロジック≫
センサレスモータは、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することができない。そこで、センサレスモータを起動して正回転させるとき、センサレスロジック回路５２は、電気角６０度を経過するその都度、次のマスク信号Ｕｍａｓｋを前のマスク信号Ｖｍａｓｋの反転とし、次のマスク信号Ｖｍａｓｋを前のマスク信号Ｗｍａｓｋの反転とし、次のマスク信号Ｗｍａｓｋを前のマスク信号Ｕｍａｓｋの反転とするための信号処理を行う。これにより、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋが図４（ａ）の順序で変化し、センサレスモータを正回転させることが可能となる。
【００３１】
≪逆回転のロジック≫
次に、センサレスモータを起動して逆回転させるとき、センサレスロジック回路５２は、電気角６０度を経過するその都度、次のマスク信号Ｕｍａｓｋを前のマスク信号Ｗｍａｓｋの反転とし、次のマスク信号Ｖｍａｓｋを前のマスク信号Ｕｍａｓｋの反転とし、次のマスク信号Ｗｍａｓｋを前のマスク信号Ｖｍａｓｋの反転とするための信号処理を行う。これにより、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋが図４（ｂ）の順序で変化し、センサレスモータを逆回転させることが可能となる。
【００３２】
＝＝＝センサレスモータの回転方向の逆転動作＝＝＝
次に、図１および図５を参照しつつ、センサレスモータの回転方向の逆転動作について説明する。図５は、本発明のモータ駆動装置の逆転動作を説明するためのフローチャートである。なお、回転指示信号ＦＲは"Ｈ"であり、センサレスモータは正回転していることとする。
【００３３】
≪ステップＳ２≫
センサレスモータが正回転している状態において、正逆回路５４に入力されている回転指示信号ＦＲは"Ｈ"であるので、以後、"Ｈ"を継続するか、または、"Ｈ"から"Ｌ"へ変化することとなる。つまり、正逆回路５４は、回転指示信号ＦＲの変化が入力可能な状態となっている。
【００３４】
≪ステップＳ４≫
正逆回路５４に入力される回転指示信号ＦＲが"Ｈ"を継続しているとき、すなわち、上記のステップＳ２が否定されているとき、センサレスロジック回路５２から得られる正回転のための通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２は、正逆回路５４からそのまま出力される。これにより、センサレスモータは、図４（ａ）の正回転ロジックに従って正回転を継続することとなる。
【００３５】
≪ステップＳ６≫
正逆回路５４に入力される回転指示信号ＦＲが外部装置等からの指示に基づいて"Ｈ"から"Ｌ"へ変化すると、すなわち、上記のステップＳ２が肯定されると、正逆回路５４は、図４（ａ）の正回転ロジックを維持したままで上記の逆転トルクブレーキを実行する。これにより、センサレスモータの正方向の回転速度は減速し、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に現れる駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの振幅は、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に現れる逆起信号の振幅とともに減衰していくこととなる。
【００３６】
≪ステップＳ８≫
センサレスモータが回転しているとき、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の接続部に現れる中性点電圧Ｖｃｏｍは、逆起信号との交点（ゼロクロス）を有する。この交点は、比較信号ＣＰが電気角６０度の間隔で変化するタイミングであり、センサレスモータが回転するための基準となるタイミングである。しかし、この交点は、逆起信号の振幅が減衰してゼロとなったとき得られなくなる。このとき、センサレスロジック回路５２から得られる通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２のレベルは３論理値"Ｈ""Ｍ""Ｌ"から１論理値"Ｍ"へ固定され、センサレスモータの回転は停止することとなる。
【００３７】
そこで、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２が"Ｍ"に固定されて停止したとき、起動カウンタ５８に対して、計数を行うための指示信号を出力する。これにより、起動カウンタ５８は、起動カウンタ５８自体の計数値がリセットされ、適宜のクロックの計数を開始して、所定周期Ｔ１のクロックを計数することとなる。
【００３８】
≪ステップＳ１０≫
起動カウンタ５８は、所定周期Ｔ１のクロックを計数したとき、起動カウンタ５８自体の計数値Ｔ１がリセットされ、適宜のクロックの計数を再度開始して、所定周期Ｔ１のクロックを計数することとなる。
一方、起動カウンタ５８は、所定周期Ｔ１のクロックを計数したとき、正逆回路５４に対して、逆転トルクブレーキを停止するための指示信号を出力する。これにより、正逆回路５４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に対する逆転トルクブレーキの動作を停止する。
【００３９】
なお、起動カウンタ５８が適宜のクロックの計数を再度開始してから所定周期Ｔ２（＜Ｔ１：例えば２周期）のクロックを計数するまでの間、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８はオフし、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０のドレインソース路、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１４のドレインソース路、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６、１８のドレインソース路に貫通電流が流れるのを防止することが可能となる。
【００４０】
以上より、起動カウンタ５８が所定周期Ｔ１およびＴ２のクロックを上記の適宜のタイミングで計数することで、センサレスモータが安定した状態で停止するタイミングを得ることが可能となる。
【００４１】
≪ステップＳ１２≫
起動カウンタ５８が所定周期Ｔ２を計数したとき、センサレスロジック回路５２では、現在設定されている図４（ａ）の正回転ロジックが図４（ｂ）の逆回転ロジックへ切り替わる。このとき、センサレスモータは、逆回転可能な状態となる。そして、起動カウンタ５８は、所定周期Ｔ１のクロックを再度計数したとき、センサレスロジック回路５２に対して起動信号を出力する。センサレスロジック回路５２は、この起動信号を受信することによって、図４（ｂ）の逆回転ロジックに基づく通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を作成して出力する。これにより、センサレスモータは、上記の停止したタイミングから逆回転することとなる。そして、正逆回路５４は、回転指示信号ＦＲの変化が入力可能な状態となって、上記のステップＳ２以降を再度実行することとなる。
【００４２】
以上より、センサレスモータの回転方向は、正回転の制動、停止、逆回転を上記の適宜のタイミングで順次実行することで、正回転から逆回転へ脱調することなく滑らかな状態で且つ短時間で逆転することとなる。なお、センサレスモータの回転方向を逆回転から正回転へ逆転させる場合も、上記のステップを実行することによって同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００４３】
また、センサレスモータは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ので、正回転ロジックおよび逆回転ロジックを上記のタイミングで切り替えることは効果的である。
【００４４】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明に係るモータ駆動装置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。
【００４５】
≪制動手段≫
本実施形態では、センサレスモータは、正回転または逆回転している状態から停止するまで、逆転トルクブレーキを用いて減速することとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の一端を短絡するショートブレーキを用いることとしてもよい。これにより、センサレスモータは、減速が滑らかではなくなるが、脱調することなく短時間で逆転することとなる。
【００４６】
≪切替手段≫
本実施形態では、センサレスロジック回路５２は、図４（ａ）の順序で正回転ロジックを実行し、図４（ｂ）の順序で逆回転ロジックを実行することとして説明している。しかし、センサレスモータを起動するときのマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの初期レベルは、期間１乃至６の何れに設定してもよい。
【００４７】
≪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。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、モータの脱調および貫通電流を防止するとともに、モータの回転方向を逆転するまでの時間を短縮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装置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装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】図１の正逆回路の動作を説明するための波形図である。
【図４】図１のセンサレスロジック回路が有する正回転および逆回転のロジックを説明するための図である。
【図５】本発明のモータ駆動装置の逆転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
５２ センサレスロジック回路
５４ 正逆回路
５８ 起動カウンタ
Claims (6)
- モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路と、前記駆動信号に基づいて、前記モータの駆動コイルを通電する複数の駆動トランジスタと、を有するモータ駆動装置において、
前記モータの回転方向を逆転するとき、前記モータが正回転または逆回転している状態から停止するまで、前記モータの制動を行う制動手段と、
前記モータが停止したとみなした後、前記駆動トランジスタの全てをオフさせてから前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行う切替手段と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記制動手段は、前記駆動コイルに生じる逆起信号を減衰させるタイミングで、前記駆動トランジスタを通電することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
- 前記切替手段は、前記モータが停止したことを検出して起動信号を作成し、この起動信号に基づいて、前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行うことを特徴とする請求項１または２記載のモータ駆動装置。
- 前記切替手段は、前記モータが停止してから計数を行うカウンタを有し、前記カウンタが所定値を計数したときの出力を前記起動信号とすることを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置。
- 前記モータは、複数相の駆動コイルを有するセンサレスモータであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ駆動装置。
- モータを正回転または逆回転させるための駆動信号を出力する信号処理回路と、前記駆動信号に基づいて、前記モータの駆動コイルを通電する複数の駆動トランジスタと、を有するモータ駆動装置において、
前記モータの回転方向を逆転するとき、前記モータが正回転または逆回転している状態から停止するまで、前記モータの制動を行うステップと、
前記モータが停止したとみなした後、前記駆動トランジスタの全てをオフさせてから前記信号処理回路から出力される駆動信号の切り替えを行うステップと、
を有することを特徴とするモータ駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003199833A JP4522059B2 (ja) | 2002-10-29 | 2003-07-22 | モータ駆動装置およびモータ駆動方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002314263 | 2002-10-29 | ||
| JP2003199833A JP4522059B2 (ja) | 2002-10-29 | 2003-07-22 | モータ駆動装置およびモータ駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004208486A JP2004208486A (ja) | 2004-07-22 |
| JP4522059B2 true JP4522059B2 (ja) | 2010-08-11 |
Family
ID=32828213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003199833A Expired - Fee Related JP4522059B2 (ja) | 2002-10-29 | 2003-07-22 | モータ駆動装置およびモータ駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4522059B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000270467A (ja) * | 1999-03-15 | 2000-09-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ保護装置 |
| JP2001309685A (ja) * | 2000-04-25 | 2001-11-02 | Mitsuba Corp | ブラシレスモータの駆動制御方法および駆動制御装置 |
-
2003
- 2003-07-22 JP JP2003199833A patent/JP4522059B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000270467A (ja) * | 1999-03-15 | 2000-09-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ保護装置 |
| JP2001309685A (ja) * | 2000-04-25 | 2001-11-02 | Mitsuba Corp | ブラシレスモータの駆動制御方法および駆動制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004208486A (ja) | 2004-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100624888B1 (ko) | 모터구동장치 및 모터구동방법 | |
| JP7016762B2 (ja) | 半導体装置、モータ駆動システム、およびモータ制御プログラム | |
| JP2007110779A (ja) | モータ駆動装置および駆動方法 | |
| JP2004229462A (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JP2009268225A (ja) | ブラシレスモータ制御装置及びブラシレスモータ | |
| JP2007110778A (ja) | モータ駆動装置および駆動方法 | |
| JP2002119081A (ja) | ブラシレスモータ駆動回路 | |
| JP2008022678A (ja) | モータ駆動装置及びモータ制動方法 | |
| KR100384682B1 (ko) | 센서리스모터구동회로 | |
| JP3910138B2 (ja) | モータ駆動装置及びモータ駆動方法 | |
| JP4522059B2 (ja) | モータ駆動装置およびモータ駆動方法 | |
| JP2007068400A (ja) | モータ駆動装置及びモータ駆動方法 | |
| JP2007195313A (ja) | ブラシレスモータの駆動装置 | |
| JPH11122938A (ja) | Ｐｗｍパルス生成回路とそれを用いた制御システム | |
| JP4386681B2 (ja) | モータ駆動装置、モータ駆動方法、および集積回路 | |
| JP4066228B2 (ja) | 同期運転装置 | |
| JP4424931B2 (ja) | モータ駆動用集積回路 | |
| JP3547890B2 (ja) | センサレス無整流子直流モータ駆動装置 | |
| JP3252305B2 (ja) | ブラシレス直流モータの駆動装置 | |
| JP3481751B2 (ja) | 直流モータの駆動装置 | |
| US20110285333A1 (en) | Motor drive unit | |
| JP3548091B2 (ja) | センサレスモータの駆動回路 | |
| JP3371165B2 (ja) | 直流ブラシレスモータの駆動装置 | |
| JP4147382B2 (ja) | Ｄｃブラシレスモータの並列駆動回路 | |
| JP3110843B2 (ja) | センサレス多相直流モータの起動方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060614 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090625 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090707 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090904 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100209 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100319 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100427 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100525 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130604 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |