JP4864416B2 - モータ駆動回路およびそれを用いたディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のコイルを有するステータと磁性を有するロータを含むモータの回転を制御するモータ駆動回路であって、特にパルス駆動するモータ駆動回路に関する。

ポータブルＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）装置や、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）など、ディスク型メディアを使用した電子機器において、そのディスクを回転させるためにブラシレス直流モータが用いられる。ブラシレス直流（ＤＣ）モータは、一般に、永久磁石を備えたロータと、スター結線された複数の相のコイルを備えたステータとを備えており、コイルに供給する電流を制御することによりコイルを励磁し、ロータをステータに対して相対回転させて駆動する。ブラシレスＤＣモータは、ロータの回転位置を検出するために、一般に、ホール素子や光学エンコーダなどのセンサを備えており、センサにより検出された位置に応じて、各相のコイルに供給する電流を切り換えて、ロータに適切なトルクを与える。

モータをより小型化するために、ホール素子などのセンサを利用せずにロータの回転位置を検出するセンサレスモータも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。センサレスモータは、たとえばモータの中点配線の電位を計測することにより、コイルに発生する誘導電圧を検出して位置情報を得る。

特許文献２において、発明が解決しようとする課題として説明されるように、こうしたセンサレスモータにおいては、逆起ノイズなどによって各コイルに発生する逆起電圧にスパイク状のノイズが発生し、モータの回転が不安定となるという問題がある。
特開平３−２０７２５０号公報 特開平１０−２４３６８５号公報

こうした逆起ノイズによる影響を低減するために、本出願人は上述の特許文献２において、逆起ノイズが発生する所定期間の間、逆起ノイズによる信号レベルの遷移をマスクして当該逆起ノイズがモータの駆動に影響を低減する技術を提案した。

ここでモータの駆動方式としては、上述の特許文献に記載されるようなリニア駆動方式と、モータのコイルに対する通電をパルス状となるように制御するパルス駆動方式とが存在する。本発明は、上述の逆起ノイズの除去技術を、パルス駆動方式のモータ駆動回路に適用するものであり、その目的は、パルス駆動を行うモータ駆動回路において、逆起ノイズを好適に除去可能な技術の提供にある。

本発明のある態様は、多相モータに駆動電流を供給して駆動するモータ駆動回路に関する。このモータ駆動回路は、多相モータの各相のコイルに流れる駆動電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、電流電圧変換部から出力される検出電圧を、トルクを指示する制御電圧と比較するパルス変調コンパレータと、パルス変調コンパレータから出力される比較信号を参照し、検出電圧が制御電圧に達してから所定のオフ時間の間、各相のコイルの不通電状態を指示する第１レベルとなり、それ以外の期間、各相のコイルの通電状態を指示する第２レベルとなるパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、パルス信号が第１レベルに遷移してから、所定の第１マスク時間が経過するまでの期間と、第２レベルに遷移してから、所定の第２マスク時間が経過するまでの期間、所定レベルとなるマスク信号を生成するマスク信号生成回路と、多相モータの各相のコイルに発生する逆起電圧を各相のコイルの中点電圧とそれぞれ比較し、各相の第１矩形波信号を生成する逆起検出コンパレータと、マスク信号生成回路から出力されるマスク信号を参照し、マスク信号が所定レベルの期間、逆起検出コンパレータから出力される各相の第１矩形波信号のレベル変動を無効化するマスキング処理を行い、各相の第２矩形波信号として出力するマスク回路と、各相の第２矩形波信号およびパルス信号にもとづき、多相モータの各相のコイルに駆動電流を間欠的に供給する出力回路と、を備える。

この態様によると、多相モータの各相のコイルの通電は、オフ時間が一定で、トルクに応じてオン時間が変化するパルス信号にもとづいて制御される。この場合において、パルス信号のポジエッジ、ネガエッジから、それぞれ所定のマスク時間が経過するまでの期間をマスク期間として設定することにより、各相のコイルに、パルス信号の周期毎に発生する逆起ノイズを除去し、相切り替えのタイミングを好適に設定することができる。

第１マスク時間は、オフ時間より短く設定されてもよい。この場合、第１マスク時間の経過後、逆起電圧のゼロクロスを検出する検出期間を確実に設けることができる。また、第２マスク時間は、第１マスク時間以下に設定されてもよい。

パルス信号生成回路は、比較信号のレベル遷移を契機として、オフ時間のカウントを開始するカウンタ回路を含み、比較信号のレベル遷移から、カウント完了までの期間、第１レベルとなり、その後、第２レベルに遷移するパルス信号を出力してもよい。
マスク信号生成回路は、パルス信号の遷移を契機として、第１、第２マスク時間をカウントするカウンタ回路を含んでもよい。

パルス信号生成回路や、マスク信号生成回路をカウンタ回路を用いて構成することにより、オフ時間やマスク時間を、システムのクロック信号にもとづいて好適に設定することができ、また、その時間の調整が容易となる。

パルス信号生成回路およびマスク信号生成回路は、比較信号のレベル遷移を契機としてカウントを開始し、オフ時間の経過後にレベルが遷移するパルス信号と、第２マスク時間の経過後にレベルが遷移する第２マスク信号を出力する第１カウンタ回路と、第１カウンタ回路から出力されるパルス信号のレベル遷移を契機としてカウントを開始し、第１マスク時間の経過後にレベルが遷移する第１マスク信号を出力する第２カウンタ回路と、を含んで一体に構成され、第１マスク信号と第２マスク信号の論理演算結果を、マスク信号として出力してもよい。

モータ駆動回路は、１つの半導体基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。この場合、回路面積を縮小することができる。

本発明の別の態様は、ディスク装置である。このディスク装置は、ディスクを回転させる多相モータであるスピンドルモータと、スピンドルモータを駆動する上述のモータ駆動回路と、を備える。この態様によると、逆起ノイズの影響御抑え、ディスクの回転数を安定化することができる。

本発明によれば、パルス駆動を行うモータ駆動回路において、逆起ノイズを好適に除去することができる。

図１は、実施の形態に係るモータ駆動回路１００の構成を示す回路図である。モータ駆動回路１００は、センサレスブラシレスＤＣモータ（以下、単に「モータ５０」という）にパルス駆動方式により駆動電流を供給して回転を制御する。本実施の形態において、モータ５０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル５０ａ〜５０ｃを含む３相ＤＣモータである。

モータ駆動回路１００は、逆起検出コンパレータ１０、マスク回路１２、出力回路１４、電流電圧変換部２０、パルス変調コンパレータ２２、パルス信号生成回路３０、マスク信号生成回路４０、を含む。モータ駆動回路１００は、１つの半導体基板上に一体集積化された機能ＩＣである。

逆起検出コンパレータ１０は、モータ５０の各相のコイル５０ａ〜５０ｃに発生する逆起電圧Ｖｕ〜Ｖｗを多相のコイルの中点電圧Ｖｎとそれぞれ比較し、各相の第１矩形波信号Ｐｕ〜Ｐｗを生成する。第１矩形波信号Ｐｕは、Ｖｕ＞Ｖｎのときハイレベル、Ｖｕ＜Ｖｎのときローレベルとなる。同様に、第１矩形波信号Ｐｖは、Ｖｖ＞Ｖｎのときハイレベル、Ｖｖ＜Ｖｎのときローレベルとなり、第１矩形波信号Ｐｗは、Ｖｗ＞Ｖｎのときハイレベル、Ｖｗ＜Ｖｎのときローレベルとなる。

マスク回路１２は、後述するマスク信号Ｓｍｓｋを用いて、逆起検出コンパレータ１０から出力される各相の第１矩形波信号Ｐｖ〜Ｐｗのノイズ成分を除去するマスキング処理を行い、各相の第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗとして出力する。

出力回路１４は、各相の第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗと、後述するパルス信号生成回路３０から出力されるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅにもとづき、モータ５０のステータを構成する各相のコイル５０ａ〜５０ｃに供給する電流を制御する。

出力回路１４は、ドライブ信号合成回路１６、パワートランジスタ回路１８を含む。パワートランジスタ回路１８は、６個のスイッチング用のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオンオフの組み合わせにより、いずれのコイル５０ａ〜５０ｃに電流を供給するかを制御するとともに、オンオフの時間比率を制御することにより、トルクを調節するパルス駆動を行う。実施の形態において、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、いずれもＭＯＳＦＥＴである。トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５は、一端が、電源電圧Ｖｄｄの印加される電源ラインに共通に接続され、他端が、モータ５０の各相のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに接続される。トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６は、一端がトランジスタＴｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５および各相のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに接続される。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオンオフは、ドライブ信号合成回路１６により制御される。

ドライブ信号合成回路１６は、マスク回路１２から出力される第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗと、後述のパルス信号生成回路３０から出力されるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅを論理演算により合成して、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートに印加すべきドライブ信号Ｄｕｕ〜Ｄｕｌを生成する。すなわち、第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗにもとづいて、いずれの組のトランジスタをオンして、いずれのコイルを通電するかを決定する。実施の形態では、１８０度通電を行ってもよいし、１２０度通電を行ってもよい。また、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅにもとづいて、オンオフの時間比率を調節し、トルク制御を行うために、ハイサイド側のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５のみ、ローサイド側のトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６のみ、あるいは両方をスイッチング動作させてもよい。

パワートランジスタ回路１８と接地間には、電流電圧変換部２０が設けられる。電流電圧変換部２０は、変換抵抗Ｒ１を含んで構成される。変換抵抗Ｒ１には、モータ５０の各相のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる駆動電流に比例した電圧降下が発生する。電流電圧変換部２０は、変換抵抗Ｒ１で発生した電圧降下を、検出電圧Ｖｄｅｔとして出力する。

パルス変調コンパレータ２２の非反転入力端子には、電流電圧変換部２０から出力される検出電圧Ｖｄｅｔが入力される。パルス変調コンパレータ２２の反転入力端子には、外部から入力されるトルクを指示する制御電圧Ｖｃｔｒｌが入力される。パルス変調コンパレータ２２は、電流電圧変換部２０から出力される検出電圧Ｖｄｅｔを、制御電圧Ｖｃｔｒｌと比較する。パルス変調コンパレータ２２から出力される比較信号Ｖｃｍｐは、Ｖｄｅｔ＞Ｖｃｔｒｌのときハイレベル、Ｖｄｅｔ＜Ｖｃｔｒｌのときローレベルとなる。パルス変調コンパレータ２２から出力される比較信号Ｖｃｍｐは、パルス信号生成回路３０に入力される。

パルス信号生成回路３０は、パルス変調コンパレータ２２から出力される比較信号Ｖｃｍｐを参照し、比較信号Ｖｃｍｐがハイレベルに遷移してから、所定のオフ時間Ｔｏｆｆが経過するまでの期間、ローレベル（第１レベル）となり、それ以外の期間ハイレベル（第２レベル）となるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅを出力する。言い換えれば、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅは、検出電圧Ｖｄｅｔが制御電圧Ｖｃｔｒｌに達してから所定のオフ時間Ｔｏｆｆの間、ローレベルとなり、それ以外の期間ハイレベルとなる。たとえば、オフ時間Ｔｏｆｆは、数μｓ、より具体的には、一例として５．７μｓに設定される。

パルス信号生成回路３０は、たとえば、比較信号Ｖｃｍｐのレベル遷移を契機として、オフ時間Ｔｏｆｆのカウントを開始するカウンタ回路を用いて構成することができる。この場合、カウンタ回路は、比較信号Ｖｃｍｐのレベル遷移から、カウント完了までの期間、ローレベルとなり、その後、ハイレベルに遷移するパルス信号Ｖｐｕｌｓｅを出力する。

ここで、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅのローレベル（第１レベル）は、各相のコイル５０ａ〜５０ｃの不通電状態と対応付けられ、そのハイレベル（第２レベル）は各相のコイル５０ａ〜５０ｃの通電状態と対応付けられる。すなわち、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅが、ハイレベルとローレベルを交互に繰り返すことにより、モータ５０のコイル５０ａ〜５０ｃには、電流が間欠的に流れることになり、パルス駆動される。

本実施の形態に係るモータ駆動回路１００により生成されるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅは、オフ時間Ｔｏｆｆが一定で、オン時間がトルクを指示する制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じて変化する。すなわち、オフ時間が一定で、トルクに応じてその周波数が変化するパルス周波数変調（ＰＦＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によってモータ５０をパルス駆動する。

マスク信号生成回路４０は、パルス信号生成回路３０から出力されるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅを参照し、マスク信号Ｓｍｓｋを生成する。マスク信号生成回路４０は、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅがローレベル（第１レベル）に遷移してから、所定の第１マスク時間Ｔｍｓｋ１が経過するまでの期間、マスク信号Ｓｍｓｋをハイレベルに設定する。さらに、このマスク信号生成回路４０は、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅがハイレベル（第２レベル）に遷移してから、所定の第２マスク時間Ｔｍｓｋ２が経過するまでの期間、マスク信号Ｓｍｓｋをハイレベルに設定する。

本実施の形態において、第１マスク時間Ｔｍｓｋ１は、オフ時間Ｔｏｆｆより短く設定するのが望ましい。また、第２マスク時間Ｔｍｓｋ２は、第１マスク時間Ｔｍｓｋ１以下に設定されることが望ましい。本実施の形態では、Ｔｍｓｋ１＝Ｔｍｓｋ２＝４．７μｓに設定するものとする。

マスク信号生成回路４０は、たとえば、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅの遷移を契機として、第１マスク時間Ｔｍｓｋ１、第２マスク時間Ｔｍｓｋ２をカウントするカウンタ回路を含んで構成することができる。この場合、カウンタ回路は、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅが遷移するごとに、すなわちポジエッジとネガエッジを契機として４．７μｓをカウントし、カウント期間中、マスク信号Ｓｍｓｋをハイレベルとする。

パルス信号生成回路３０およびマスク信号生成回路４０は、以下のように構成してもよい。図２は、パルス信号生成回路３０、マスク信号生成回路４０の構成の一例を示すブロック図である。

図２のパルス信号生成回路３０、マスク信号生成回路４０は、第１カウンタ回路３２、第２カウンタ回路３４、ＯＲゲート３６を含んで一体に構成される。第１カウンタ回路３２は、比較信号Ｖｃｍｐのレベル遷移を契機としてカウントを開始する。第１カウンタ回路３２は、カウントを開始してからオフ時間Ｔｏｆｆの経過する間での期間、ローレベルとなるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅを出力する。また、第１カウンタ回路３２は、カウントを開始してから、第２マスク時間Ｔｍｓｋ２が経過するまでの期間、ハイレベルとなる第２マスク信号Ｓｍｓｋ２を出力する。

第２カウンタ回路３４は、第１カウンタ回路３２から出力されるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅがハイレベルからローレベルに遷移すると、これを契機としてカウントを開始する。第２カウンタ回路３４は、カウントを開始してから、第１マスク時間Ｔｍｓｋ１が経過するまでの期間、ハイレベルとなる第１マスク信号Ｓｍｓｋ１を出力する。ＯＲゲート３６は、第１マスク信号Ｓｍｓｋ１と第２マスク信号Ｓｍｓｋ２の論理和を、マスク信号Ｓｍｓｋとして出力する。マスク信号Ｓｍｓｋは、マスク回路１２へと出力される。

マスク回路１２は、マスク信号Ｓｍｓｋを用いて、逆起検出コンパレータ１０から出力される各相の第１矩形波信号Ｐｖ〜Ｐｗのノイズ成分を除去するマスキング処理を行い、各相の第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗとして出力する。より具体的には、マスク回路１２は、マスク信号Ｓｍｓｋがハイレベルの期間、逆起検出コンパレータ１０から出力される各相の第１矩形波信号Ｐｖ〜Ｐｗのレベル変動を無効化するマスキング処理を行い、各相の第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗとして出力する。

すなわち、マスク信号ＭＳＫがハイレベルの期間は、第１矩形波信号Ｐｕ〜Ｐｗの信号レベルが変動しても、その変動は第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗには反映されない。一方、マスク信号ＭＳＫがローレベルの期間は、第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗは、それぞれ第１矩形波信号Ｐｕ〜Ｐｗと等しくなる。

上述したように、出力回路１４は、各相の第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗおよびパルス信号Ｖｐｕｌｓｅにもとづき、多相モータの各相のコイルに前記駆動電流を間欠的に供給する。ドライブ信号合成回路１６は、マスク回路１２から出力される第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗと、パルス信号生成回路３０から出力されるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅを論理演算により合成して、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートに印加すべきドライブ信号Ｄｕｕ〜Ｄｕｌを生成する。

以上のように構成されたモータ駆動回路１００の動作について説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は、図１のモータ駆動回路１００の動作状態を示すタイムチャートであり、パルス信号生成回路３０において、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅが生成され、マスク信号生成回路４０において、マスク信号Ｓｍｓｋが生成される様子を示す。

図３（ａ）は、検出電圧Ｖｄｅｔを、同図（ｂ）は、比較信号Ｖｃｍｐを、同図（ｃ）は、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅを、同図（ｄ）は、第１マスク信号Ｓｍｓｋ１を、同図（ｅ）は、第２マスク信号Ｓｍｓｋ２を、同図（ｆ）は、マスク信号Ｓｍｓｋを示す。以下の説明では、コイル５０ａ、５０ｂに電流が流れる場合について説明する。

時刻ｔ０に、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅがハイレベル（第２レベル）となる。パルス信号Ｖｐｕｌｓｅがハイレベルとなると、ドライブ信号合成回路１６は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４がオンする。いずれのトランジスタの組み合わせがオンするかは、ロータの位置に応じて変化するものであり、第２矩形波信号Ｍｕ〜Ｍｗにもとづいて決定される。

トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４がオンすると、電源ラインから、トランジスタＴｒ１、コイル５０ａ、５０ｂ、トランジスタＴｒ４の経路に駆動電流が流れ、この駆動電流は時間とともに上昇し始める。駆動電流は、電流電圧変換部２０の変換抵抗Ｒ１を介して接地に流れる。検出電圧Ｖｄｅｔは、駆動電流に比例するため、時刻ｔ０以降、時間とともに上昇し始める。

時刻ｔ１に、検出電圧Ｖｄｅｔが制御電圧Ｖｃｔｒｌに達すると、パルス変調コンパレータ２２から出力される比較信号Ｖｃｍｐはハイレベルとなる。比較信号Ｖｃｍｐがハイレベルとなると、パルス信号生成回路３０は、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅをローレベル（第１レベル）とする。パルス信号Ｖｐｕｌｓｅがローレベルのとき、ドライブ信号合成回路１６は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４をオフする。

マスク信号生成回路４０は、時刻ｔ１にパルス信号Ｖｐｕｌｓｅがハイレベルからローレベルに遷移すると、第１マスク信号Ｓｍｓｋ１をハイレベルとし、第１マスク時間Ｔｍｓｋ１経過後の時刻ｔ２に、第１マスク信号Ｓｍｓｋ１をローレベルに切り換える。

パルス信号生成回路３０は、時刻ｔ１から、オフ時間Ｔｏｆｆの経過後の時刻ｔ３に、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅをハイレベルに切り換える。時刻ｔ３に、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４は再びオンする。

マスク信号生成回路４０は、時刻ｔ３にパルス信号Ｖｐｕｌｓｅがローレベルからハイレベルに遷移すると、第２マスク信号Ｓｍｓｋ２をハイレベルとし、第２マスク時間Ｔｍｓｋ２経過後の時刻ｔ４に、第２マスク信号Ｓｍｓｋ２をローレベルに切り換える。マスク信号Ｓｍｓｋは、第１マスク信号Ｓｍｓｋ１と第２マスク信号Ｓｍｓｋ２の論理和によって得ることができる。このマスク信号Ｓｍｓｋは、マスク回路１２に出力され、マスク回路１２は、マスク信号Ｓｍｓｋがハイレベルの期間、第１矩形波信号Ｐｕ〜Ｐｗのレベル変動を無効化するマスキング処理を行う。

図４（ａ）は、モータ５０のＵ相のコイルの逆起電圧Ｖｕおよび中点電圧Ｖｎを、同図（ｂ）は、マスク信号Ｓｍｓｋを示すタイムチャートである。図４は、１８０度通電によりモータ５０を駆動する場合の波形を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１２０度通電などであってもよい。同図において、実線がＵ相の逆起電圧Ｖｕを、破線が中点電圧Ｖｎを示す。Ｖ相、Ｗ相についても、同様の波形が位相が６０度シフトして現れる。パルス駆動の周波数によって、逆起電圧Ｖｕの変動の周期は変化する。１８０度通電を行う場合、図４に示すように、Ｖ相、Ｗ相の駆動状態によって、Ｕ相の逆起電圧Ｖｕは影響を受けることになる。すなわち、時刻ｔ０〜ｔ１の期間では、Ｖ相、Ｗ相の逆起電圧Ｖｖ、Ｖｗがともにローレベルの期間φ１と、Ｖ相、Ｗ相の逆起電圧Ｖｖ、Ｖｗのいずれか一方がハイレベルの期間φ２と、を繰り返す。時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、Ｕ相の逆起電圧Ｖｕはハイレベルに固定される。時刻ｔ２〜ｔ３の期間では、Ｖ相、Ｗ相の逆起電圧Ｖｖ、Ｖｗがともにハイレベルの期間φ３と、Ｖ相、Ｗ相の逆起電圧Ｖｖ、Ｖｗのいずれか一方がローレベルの期間φ４と、を繰り返す。

上述したように、実施の形態に係るモータ駆動回路１００が、コイル５０ａ〜５０ｃに発生する逆起電圧Ｖｕ〜にもとづいて相切り替えを行い、センセレスのモータを駆動する。具体的には、逆起検出コンパレータ１０によって、逆起電圧Ｖｕと、中点電圧Ｖｎを比較し、第１矩形波信号Ｐｕが生成する。

ここで、図４（ａ）の逆起電圧Ｖｕには、スパイク状の逆起ノイズＮｘが、パルス駆動の周期に応じて発生している。したがって、このスパイク状の逆起ノイズによって、中点電圧Ｖｎと、逆起電圧Ｖｕの大小関係が反転すると、第１矩形波信号Ｐｕにも、この逆起ノイズが現れる。

マスク信号Ｓｍｓｋは、図４（ｂ）に示すように、パルス駆動のもととなるパルス信号Ｖｐｕｌｓｅのポジエッジと、ネガエッジから所定のマスク時間、ハイレベルとなる。マスク回路１２は、マスク信号生成回路４０から出力されるマスク信号Ｓｍｓｋがハイレベルの期間、第１矩形波信号Ｐｕのレベル変動を無効化する。したがって、マスク信号Ｓｍｓｋがハイレベルの期間に現れる第１矩形波信号Ｐｕのノイズ成分は、第２矩形波信号Ｍｕには現れないことになる。その結果、Ｕ相の逆起電圧Ｖｕと、中点電圧Ｖｎが交差するゼロクロス点を好適に検出し、相の切り替えを良好に行うことができる。

Ｖ相、Ｗ相についても同様に処理され、第１矩形波信号Ｐｖ、Ｐｗからノイズ成分がマスクされた第２矩形波信号Ｍｖ、Ｍｗが生成される。

モータ駆動回路１００は、以上の動作を繰り返し行うことにより、モータ５０をパルス駆動する。本実施の形態に係るモータ駆動回路１００によれば、パルス駆動によりモータ５０のコイルへの通電のオン、オフを切り換えるたびに、所定時間ハイレベルとなるマスク信号Ｓｍｓｋが生成される。したがって、モータ５０のコイルへの通電が切り替わることにより発生する逆起ノイズを、このタイミングに併せてハイレベルとなるマスク信号Ｓｍｓｋによって好適に除去することができる。

また、本実施の形態に係るモータ駆動回路１００によれば、逆起電圧が交差するゼロクロスは、マスク信号Ｓｍｓｋがローレベルの期間に発生することになるため、このゼロクロスを確実に検出して、相を切り換えることができる。さらに、実施の形態では、第１マスク時間Ｔｍｓｋ１と、第２マスク時間Ｔｍｓｋ２の関係を、Ｔｍｓｋ１≧Ｔｍｓｋ２となるように設定しているため、マスク信号Ｓｍｓｋがローレベルとなる検出時間を、確実に確保することができる。

もし、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によってモータを駆動した場合、トルクに応じてオフ時間が変化することになる。この場合、トルクが高くなり、オフ時間が短くなると、マスクの設定が困難になる。一方、本実施の形態に係るモータ駆動回路１００では、ＰＷＭ方式でなく、ＰＦＭ方式を採用するため、逆起ノイズが現れるオン時間の直前に、所定期間のオフ時間Ｔｏｆｆを確保することができるため、マスク時間を確実に設定することができる。

図５（ａ）〜（ｆ）は、制御電圧Ｖｃｔｒｌが低い場合の図１のモータ駆動回路１００の動作状態を示すタイムチャートである。この場合、モータ５０のコイルの通電時間が第２マスク時間Ｔｍｓｋ２よりも短くなる。したがって、オン時間中のゼロクロス検出は行わない。この場合においても、Ｔｏｆｆ＞Ｔｍｓｋ１としているため、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅがハイレベルとなる直前の、ある期間は、マスク信号Ｓｍｓｋがローレベルとなるため、ゼロクロスを確実に検出することができる。

最後に、本実施の形態に係るモータ駆動回路１００のアプリケーションについて説明する。図６は、図１のモータ駆動回路１００を搭載したディスク装置２００の構成を示すブロック図である。ディスク装置２００は、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに対して記録、再生処理を行うユニットであり、ＣＤプレイヤやＤＶＤプレイヤ、パーソナルコンピュータなどの電子機器に搭載される。ディスク装置２００は、ピックアップ２１０、信号処理部２１２、ディスク２１４、モータ５０、モータ駆動回路１００を含む。

ピックアップ２１０は、ディスク２１４にレーザを照射して所望のデータを書き込み、あるいは、反射した光を読み込むことによりディスク２１４に書き込まれたデータを読み出す。信号処理部２１２は、ピックアップ２１０により読み書きするデータに対して増幅処理、Ａ／Ｄ変換あるいはＤ／Ａ変換など必要な信号処理を行う。モータ５０は、ディスク２１４を回転させるために設けられてスピンドルモータである。図６に示すようなディスク装置２００は、特に小型化が要求されるため、モータ５０としてホール素子などを用いないセンサレスタイプが用いられる。本実施の形態に係るモータ駆動回路１００は、このようなセンサレスのスピンドルモータを安定に駆動するために好適に用いることができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、３相モータを駆動する場合について説明したが、本発明は３相以外のセンサレスモータの駆動にも好適に用いることができる。

実施の形態で説明した信号のハイレベル、ローレベルのロジックの設定は一例であって、論理回路ブロックの構成には様々な変形例が考えられ、こうした変形例も本発明の範囲に含まれる。

実施の形態では、モータ駆動回路１００が一体集積化される場合について説明したがこれには限定されず、たとえば、パワートランジスタ回路１８を構成するトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６や、変換抵抗Ｒ１は、モータ駆動回路１００の外部にディスクリート素子やチップ部品として設けられてもよい。

実施の形態に係るモータ駆動回路の構成を示す回路図である。 パルス信号生成回路、マスク信号生成回路の構成の一例を示すブロック図である。 図３（ａ）〜（ｆ）は、図１のモータ駆動回路の動作状態を示すタイムチャートである。 図４（ａ）、（ｂ）は、Ｕ相の逆起電圧、中点電圧、マスク信号を示すタイムチャートである。 図５（ａ）〜（ｆ）は、制御電圧が低い場合の、図１のモータ駆動回路の動作状態を示すタイムチャートである。 図１のモータ駆動回路を搭載したディスク装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００ モータ駆動回路、 １０ 逆起検出コンパレータ、 １２ マスク回路、 １４ 出力回路、 ２０ 電流電圧変換部、 ２２ パルス変調コンパレータ、 ３０ パルス信号生成回路、 ３２ 第１カウンタ回路、 ３４ 第２カウンタ回路、 ３６ ＯＲゲート、 ４０ マスク信号生成回路、 ５０ モータ、 ５０ａ〜５０ｃ コイル、 ２００ ディスク装置、 ２１４ ディスク。

Claims (6)

1. 多相モータに駆動電流を供給して駆動するモータ駆動回路であって、
   前記多相モータの各相のコイルに流れる駆動電流を電圧に変換する電流電圧変換部と、
   前記電流電圧変換部から出力される検出電圧を、トルクを指示する制御電圧と比較するパルス変調コンパレータと、
   前記パルス変調コンパレータから出力される比較信号を参照し、前記検出電圧が前記制御電圧に達してから所定のオフ時間の間、前記各相のコイルの不通電状態を指示する第１レベルとなり、次に前記検出電圧が前記制御電圧に達するまでの期間、前記各相のコイルの通電状態を指示する第２レベルとなる、パルス周波数変調されたパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、
   前記パルス信号が前記第１レベルに遷移してから、所定の第１マスク時間が経過するまでの期間と、前記第２レベルに遷移してから、所定の第２マスク時間が経過するまでの期間、所定レベルとなるマスク信号を生成するマスク信号生成回路と、
   前記多相モータの各相のコイルに発生する逆起電圧を前記各相のコイルの中点電圧とそれぞれ比較し、各相の第１矩形波信号を生成する逆起検出コンパレータと、
   前記マスク信号生成回路から出力される前記マスク信号を参照し、前記マスク信号が前記所定レベルの期間、前記逆起検出コンパレータから出力される前記各相の第１矩形波信号のレベル変動を無効化するマスキング処理を行い、各相の第２矩形波信号として出力するマスク回路と、
   前記各相の第２矩形波信号および前記パルス信号にもとづき、前記多相モータの各相のコイルに前記駆動電流を間欠的に供給する出力回路と、
   を備え、
   前記第１マスク時間は、前記オフ時間より短く設定され、かつ
   前記第２マスク時間は、前記第１マスク時間以下に設定されることを特徴とするモータ駆動回路。
2. 前記パルス信号生成回路は、
   前記比較信号のレベル遷移を契機として、前記オフ時間のカウントを開始するカウンタ回路を含み、前記比較信号のレベル遷移から、カウント完了までの期間、前記第１レベルとなり、その後、前記第２レベルに遷移する前記パルス信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
3. 前記マスク信号生成回路は、前記パルス信号の遷移を契機として、前記第１、第２マスク時間をカウントするカウンタ回路を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動回路。
4. 前記パルス信号生成回路および前記マスク信号生成回路は、
   前記比較信号のレベル遷移を契機としてカウントを開始し、前記オフ時間の経過後にレベルが遷移する前記パルス信号と、前記第２マスク時間の経過後にレベルが遷移する第２マスク信号を出力する第１カウンタ回路と、
   前記第１カウンタ回路から出力される前記パルス信号のレベル遷移を契機としてカウントを開始し、前記第１マスク時間の経過後にレベルが遷移する第１マスク信号を出力する第２カウンタ回路と、
   を含んで一体に構成され、前記第１マスク信号と前記第２マスク信号の論理演算結果を、前記マスク信号として出力することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動回路。
5. １つの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のモータ駆動回路。
6. ディスクを回転させる多相モータであるスピンドルモータと、
   前記スピンドルモータを駆動する請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動回路と、
   を備えることを特徴とするディスク装置。

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