JP5668949B2 - 逆起電力検出回路とそれを用いたモータ駆動制御装置並びにモータ - Google Patents

Description

本発明は、逆起電力検出回路とそれを用いたモータ駆動制御装置並びにモータに関する。

モータ技術の発展に伴い、幅広い技術分野において多様なサイズのモータが用いられている。

一般に、モータは、永久磁石と印加電流に応じて極性を変えるコイルとを用いて回転子（Ｒｏｔｏｒ）を回転させて駆動する。最初のモータ形態は、回転子にコイルが備えられたブラシタイプのモータであったが、モータの駆動によってブラシが磨耗したり、スパークが発生するなどの問題点があった。

これにより、最近は、多様な形態のブラシレスモータが広く用いられている。ブラシレスモータは、ブラシや整流子などの機械的な接触部を除去し、その代わりに電子的な整流器具を用いて駆動する直流モータであり、永久磁石からなる固定子（ｓｔａｔｏｒ）と、複数の相に対応するコイルを備え、各コイルの相電圧により発生する磁気力によって回転する回転子と、を含むことができる。

このようなブラシレスモータが効率的に駆動するためには、回転子の各相（コイル）の転流（ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ）が適切な時点で行われなければならず、適切な転流のためには、回転子の位置を認識しなければならない。

回転子の位置検出のために、従来は、ホールセンサやレゾルバなどのような素子を用いたが、この場合、駆動回路が複雑になるという限界性がある。

これを補完するために、センサの代わりに、逆起電力（ＢＥＭＦ、Ｂａｃｋ−Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）を用いることで、相の位置を把握してブラシレスモータを駆動する技術が広く用いられている。

しかし、逆起電力はモータの回転速度に比例する特性を有するため、モータの回転速度が小さいと、検出される逆起電力電圧も極めて小さいかないため、正確な動作が困難になるという問題点がある。これに対し、モータの回転速度が大きいと、検出される逆起電力の電圧が大きいため、回路に負担になるという限界がある。

即ち、モータの回転速度に比例する逆起電力の特性により、逆起電力の電圧範囲が広範囲に検出されるため、モータの正確な駆動が困難になるという限界性がある。

下記先行技術文献はこのようなモータ技術に関するものであるが、上述した問題点を解決することができない。

韓国公開特許公報 第２００５−００１２７４５号

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決するためのもの、モータの回転速度に反比例するゲインによって逆起電力を増幅することで、モータの回転速度に関係なく一定の範囲内で増幅された逆起電力を検出することができ、これにより、モータの駆動をより正確に制御することができるモータ駆動制御装置とモータ駆動制御方法及びそれを用いたモータを提供することにある。

本発明の第１技術的な側面は、逆起電力検出回路を提案する。上記逆起電力検出回路は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のデューティ比に反比例する電圧を生成する電圧生成部と、上記電圧生成部から生成された電圧に応じてゲインを調節し、調節された上記ゲインに応じて逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）を増幅する可変増幅器と、上記可変増幅器の出力と事前に設定された基準信号とを比較して上記逆起電力のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）信号を出力する比較器と、を含む。

一実施形態において、上記電圧生成部は、上記パルス幅変調信号のデューティ比を算出するデューティ計算器と、上記デューティ計算器によって算出されたデューティ比に反比例する直流電圧を生成する直流電圧生成器と、を含むことができる。

一実施形態において、上記デューティ計算器は、上記パルス幅変調信号より高い周波数のクロックを発生させるクロック生成器を含み、所定期間の間に上記パルス幅変調信号がハイ値を有する上記クロックの個数を用いて上記パルス幅変調信号のデューティ比を算出することができる。

一実施形態において、上記直流電圧生成器は、入力電圧と直列に連結された複数個の抵抗と、上記複数個の抵抗のうちいずれか一つの一端とそれぞれ並列に連結される複数のスイッチと、を含むことができる。

一実施形態において、上記複数のスイッチは、オン（ＯＮ）スイッチング時にそれぞれ相違した電圧値を出力し、上記デューティ計算器は、上記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例して、上記複数のスイッチのうちいずれか一つをオン（ＯＮ）にすることができる。

本発明の第２技術的な側面は、モータ駆動制御装置を提案する。上記モータ駆動制御装置は、モータ装置の駆動を制御するためのパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する駆動信号生成部と、上記モータ装置の回転速度の変化から独立して上記モータ装置の逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点を検出する逆起電力検出部と、上記ゼロ交差時点に応じて上記モータ装置の相転換時点を決定し、上記パルス幅変調信号を調節するように上記駆動信号生成部を制御する制御部と、を含む。

一実施形態において、上記モータ装置の回転速度は上記パルス幅変調信号のデューティ比に比例し、上記逆起電力検出部は、上記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例するゲインによって上記逆起電力を増幅することで、上記モータ装置の回転速度の変化から独立して一定の範囲値を有する逆起電力を用いて上記ゼロ交差時点を検出することができる。

一実施形態において、上記逆起電力検出部は、上記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例するゲインによって上記逆起電力を増幅する逆起電力増幅部と、上記逆起電力増幅部によって増幅された逆起電力を事前に設定された基準信号と比較して上記逆起電力のゼロ交差信号を出力する比較器と、を含むことができる。

一実施形態において、上記逆起電力増幅部は、パルス幅変調信号のデューティ比に反比例する電圧を生成する電圧生成部と、上記電圧生成部から生成された電圧に応じてゲインを調節し、調節された上記ゲインに応じて上記逆起電力を増幅する可変増幅器と、を含むことができる。

一実施形態において、上記電圧生成部は、上記パルス幅変調信号より高い周波数のクロックを発生させるクロック生成器と、所定期間の間に上記パルス幅変調信号がハイ値を有する上記クロックの個数を用いて上記パルス幅変調信号のデューティ比を算出するデューティ計算器と、上記デューティ計算器によって算出されたデューティ比に反比例する直流電圧を生成する直流電圧生成器と、を含むことができる。

一実施形態において、上記直流電圧生成器は、入力電圧と直列に連結された複数個の抵抗と、上記複数個の抵抗のうちいずれか一つの一端とそれぞれ並列に連結され、オン（ＯＮ）スイッチング時にそれぞれ相違した電圧値を出力する複数のスイッチと、を含み、上記デューティ計算器は、上記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例して、上記複数のスイッチのうちいずれか一つをオン（ＯＮ）にすることができる。

本発明の第３技術的な側面は、モータを提案する。上記モータは、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に応じて回転動作を行うモータ装置と、上記モータ装置の回転速度の変化から独立して上記モータ装置の逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点を検出して上記モータ装置の相転換時点を決定し、上記モータ装置に上記相転換時点が反映された上記パルス幅変調信号を提供して上記モータ装置の駆動を制御するモータ駆動制御装置と、を含む。

一実施形態において、上記モータ駆動制御装置は、上記モータ装置の駆動を制御するためのパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する駆動信号生成部と、上記モータ装置の回転速度の変化から独立して、上記モータ装置の逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点を検出する逆起電力検出部と、上記ゼロ交差時点に応じて上記モータ装置の相転換時点を決定し、上記パルス幅変調信号を調節するように上記駆動信号生成部を制御する制御部と、を含むことができる。

一実施形態において、上記逆起電力検出部は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のデューティ比に反比例する電圧を生成する電圧生成部と、上記電圧生成部から生成された電圧に応じてゲインを調節し、調節された上記ゲインに応じて逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）を増幅する可変増幅器と、上記可変増幅器の出力と事前に設定された基準信号とを比較して上記逆起電力のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）信号を出力する比較器と、を含むことができる。

一実施形態において、上記電圧生成部は、上記パルス幅変調信号より高い周波数のクロックを発生させるクロック生成器と、所定期間の間に上記パルス幅変調信号がハイ値を有する上記クロックの個数を用いて上記パルス幅変調信号のデューティ比を算出するデューティ計算器と、上記デューティ計算器によって算出されたデューティ比に反比例する直流電圧を生成する直流電圧生成器と、を含むことができる。

本発明の一実施形態によると、モータの回転速度に反比例するゲインによって逆起電力を増幅することで、モータの回転速度に関係なく一定の範囲内で増幅された逆起電力を検出することができ、これにより、モータの駆動をより正確に制御できるという効果がある。

本発明によるモータ駆動制御装置の一実施形態を説明するための概略的な構成図である。 インバータ部及び逆起電力検出部の一例を説明するための概略的な回路図である。 本発明による逆起電力検出部の一実施形態を説明するための概略的な構成図である。 図３のデューティ計算器の一実施形態を説明するための概略的な構成図である。 図３の直流電圧生成器の一実施形態を説明するための概略的な構成図である。 モータ装置の速度と逆起電力との関係を示す参考グラフである。 本発明による可変増幅器のゲイン及びパルス幅変調信号のデューティ比を示す参考グラフである。

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。なお、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

以下では、説明の便宜のために、ブラシレスモータを基準として本発明を説明する。しかし、これは説明の便宜のためのもので、本発明の権利範囲が必ずしもブラシレスモータに限定されないということは明らかである。

また、以下では、モータそのものはモータ装置１６０と称し、モータ装置１６０の駆動を制御するモータ駆動制御装置１００とモータ装置１６０とを含んでモータと称して説明する。

図１は、本発明によるモータ駆動制御装置の一実施形態を説明するための構成図である。

モータ装置１６０は、パルス幅変調信号に応じて回転動作を行うことができる。例えば、インバータ部１３０から提供される駆動電流により、モータ装置１６０の各コイルに磁場が発生することができる。このようなコイルで発生する磁場によってモータ装置１６０に備えられた回転子が回転することができる。

モータ駆動制御装置１００は、モータ装置１６０にパルス幅変調信号を提供することで、モータ装置１６０の駆動を制御することができる。

モータ駆動制御装置１００は、モータ装置１６０の回転速度の変化から独立してモータ装置１６０の逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点を検出することで、モータ装置１６０の相転換時点を決定することができる。また、モータ駆動制御装置１００は、相転換時点が反映されたパルス幅変調信号をモータ装置１６０に提供することで、モータ装置１６０の駆動を制御することができる。

モータ駆動制御装置１００は、電源供給部１１０と、駆動信号生成部１２０と、インバータ部１３０と、逆起電力検出部１４０と、制御部１５０と、を含むことができる。

電源供給部１１０は、モータ駆動制御装置１００の各構成要素に電源を供給することができる。例えば、電源供給部１１０は、常用電源の交流電圧を直流電圧に変換して供給することができる。図示された例において、点線で示された部分は、電源供給部１１０から所定の電源が供給されることを意味する。

駆動信号生成部１２０は、インバータ部１３０にパルス幅変調信号を提供することができる。

一実施形態において、駆動信号生成部１２０は、所定の基準波形（例えば、三角波）に可変的な直流レベルを適用してパルス幅変調信号の周波数を調節することができる。

インバータ部１３０は、モータ装置１６０を動作させることができる。例えば、インバータ部１３０は、パルス幅変調信号に応じて直流電圧を複数の相（例えば、３相または４相）電圧に変換してモータ装置１６０のコイル（上記複数の相に対応）にそれぞれ印加することで磁場を発生させることができる。

一実施形態において、インバータ部１３０は、複数の相に相電圧を順に印加することにより、モータ装置１６０の回転子を回転させることができる。例えば、モータ装置１６０の固定子が極性を有する永久磁石であり、回転子が３個のコイルを有するとした場合、インバータ部１３０は、回転子の３個のコイル（３相）に相電圧を順に印加して磁場を発生させることができる。従って、発生した磁場によって回転子は所定の極性を有するようになり、各相ごとに順に極性を有するようになるため、回転子は固定子を中心に回転を行うようになる。

逆起電力検出部１４０は、モータ装置１６０で発生する逆起電力を検出することができる。例えば、モータ装置１６０が回転する場合、回転子に備えられたコイルのうち相電圧が印加されないコイルに、誘導起電力による逆起電力が発生する。従って、逆起電力検出部１４０は、このようにモータ装置１６０の各コイルで発生する逆起電力を検出することができる。

逆起電力検出部１４０は、モータ装置１６０の回転速度の変化から独立してモータ装置１６０の逆起電力のゼロ交差時点を検出することができる。

一実施形態において、逆起電力検出部１４０は、パルス幅変調信号のデューティ比に反比例するゲインによって逆起電力を増幅することで、モータ装置１６０の回転速度の変化から独立して一定の範囲値を有する逆起電力を用いてゼロ交差時点を検出することができる。

このような逆起電力検出部１４０については、図３から図５を参照して以下でより詳細に説明する。

制御部１５０は、モータ装置１６０の相転換時点を確認し、確認された相転換時点を用いてパルス幅変調信号を生成するように駆動信号生成部１２０を制御することができる。例えば、制御部１５０は、逆起電力のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点に相転換が行われるように駆動信号生成部１２０を制御することができる。

図２は、インバータ部及び逆起電力検出部の一例を説明するための簡略な回路図である。

図２を参照すると、インバータ部１３０は、＋電源端に連結される複数の上位スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３と、上位スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれと電源端との間に備えられる複数の下位スイッチ素子ＳＷ４〜ＳＷ６と、からなり、各上位スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３と下位スイッチ素子ＳＷ４〜ＳＷ６との接点は、モータ装置１６０の各コイルＵ、Ｖ、Ｗに連結される。

インバータ部１３０の上位スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は順にターンオンし、下位スイッチ素子ＳＷ４〜ＳＷ６は連結された上位スイッチ素子ＳＷ４〜ＳＷ６と反対の状態でオン／オフ動作を行う。このとき、スイッチ素子ＳＷ１がターンオンすると、モータ装置１６０のＵコイルに＋電圧が印加され、動作中に、スイッチ素子ＳＷ６がターンオンしてＷコイルには−電圧が印加される。これにより、ＵコイルとＷコイルとの間に反対極性の磁気力が発生し、磁気力の交互作用によって回転子が６０度回転する。次に、スイッチ素子ＳＷ１はオフし、スイッチ素子ＳＷ２がオンして、Ｗコイルに発生した磁気力と反対極性の磁気力がＶコイルに発生し、この磁気力によってモータ装置１６０がさらに６０度回転する。同様に、スイッチ素子ＳＷ２がオン状態である間にスイッチ素子ＳＷ６がオフし、スイッチ素子ＳＷ４がオンするようになって、ＵコイルにＶコイルの磁気力と反対極性の磁気力が発生し、回転子がさらに６０度回転する。次に、スイッチ素子ＳＷ２がオフし、スイッチ素子ＳＷ３がオンするようになって、ＵコイルとＷコイルとの間に反対極性の磁気力が発生し、これによってモータ装置１６０がさらに６０度回転し、次にスイッチ素子ＳＷ４がオフし、スイッチ素子ＳＷ５がオンするようになって、ＵコイルとＶコイルとの磁気力によって回転子が再び６０度回転する。

このような過程が繰り返し行われて回転子が回転し続けることでモータ装置１６０が動作する。

上記の通り、モータ装置１６０が回転動作する場合、各コイルＵ、Ｖ、Ｗのうち相電圧が印加されないコイルに逆起電力が発生するようになり、逆起電力検出部１４０は、このような逆起電力を検出することができる。

逆起電力検出部１４０は、モータ装置１６０の複数の相にそれぞれ連結される複数の逆起電力検出回路２００を含むことができる。図示された例において、モータ装置１６０は３相であるため、逆起電力検出部１４０は３個の逆起電力検出回路２００を含むことができる。

逆起電力検出回路２００は、比較器２１０と、フィルター２２０と、を含むことができる。

フィルター２２０は、複数の相のうちいずれか一相の電圧をフィルタリングすることができ、比較器２１０は、フィルター２２０の出力を非反転入力として受け、基準電圧を反転入力として受けることで、逆起電力を検出することができる。一例として、フィルター２２０はローパスフィルターであってもよく、このような場合、フィルター２２０は並列に連結された抵抗とキャパシタとを含むことができる。

図２に示された逆起電力検出回路２００は、モータ装置１６０で発生した逆起電力を増幅せずにそのまま用いる例を示している。しかし、このような例の場合、モータ装置１６０の速度の大きさに応じて逆起電力が検出されなかったり、過度な電流が検出される可能性がある。

図６のグラフを参照してより詳細に説明すると、逆起電力（Ｂａｃｋ ＥＭＦ）は、モータ装置１６０から検出される電圧であり、モータ装置１６０の速度（Ｓｐｅｅｄ）に比例する特性があることが分かる。

従って、モータ装置１６０が回転しないか速度が遅い場合、検出される逆起電力の電圧も極めて小さいか無いため、正確な動作が困難になるという問題点がある。これに対し、モータ装置１６０の回転速度が大きいと、検出される逆起電力の電圧が大きいため、モータ駆動制御装置１００に負担になる。

従って、本発明は、逆起電力を増幅して逆起電力のゼロ交差時点を確認すると共に、モータ装置１６０の速度に反比例するゲインによって逆起電力を増幅することで、逆起電力の大きさに関係なく一定の範囲の増幅された逆起電力を用いてゼロ交差時点を確認できるようにする。

以下では、図３から図５を参照して本発明による逆起電力検出部についてより詳細に説明する。また、逆起電力検出部１４０及び逆起電力検出回路を同格で用いるが、逆起電力検出部１４０は逆起電力検出回路を含む機能的な構成を意味する。

逆起電力検出部１４０は、パルス幅変調信号のデューティ比に反比例するゲインによって上記逆起電力を増幅することで、上記モータ装置の回転速度の変化から独立して一定の範囲値を有する逆起電力を用いて上記ゼロ交差時点を検出する。

図３は、本発明による逆起電力検出部の一実施形態を説明するための概略的な構成図である。

図３を参照すると、逆起電力検出部１４０は、逆起電力増幅部３００と、比較器３３０と、を含むことができる。

逆起電力増幅部３００は、パルス幅変調信号のデューティ比に反比例するゲインによって逆起電力を増幅することができる。

一実施形態において、逆起電力増幅部３００は、電圧生成部３１０と、可変増幅器３２０と、を含むことができる。

電圧生成部３１０は、パルス幅変調信号の入力を受け、パルス幅変調信号のデューティ比に反比例する電圧を生成して出力することができる。

一実施形態において、電圧生成部３１０は、デューティ計算器３１１と、直流電圧生成器３１２と、を含むことができる。

デューティ計算器３１１は、パルス幅変調信号の入力を受け、入力されたパルス幅変調信号のデューティ比を算出することができる。デューティ計算器３１１については図４を参照して以下でより詳細に説明する。

直流電圧生成器３１２は、デューティ計算器３１１から算出されたデューティ比に反比例する直流電圧を生成して可変増幅器３２０に提供することができる。即ち、直流電圧生成器３１２から生成された直流電圧は、可変増幅器３２０のゲインを制御する信号になることができる。

可変増幅器３２０は、電圧生成部３１０から生成された電圧に応じて自らのゲインを調節し、調節された自らのゲインに応じて逆起電力を増幅することができる。

比較器３３０は、逆起電力増幅部３００によって増幅された逆起電力を、事前に設定された基準信号と比較して逆起電力のゼロ交差信号を出力することができる。

図４は、図３のデューティ計算器の一実施形態を説明するための概略的な構成図であり、図５は、図３の直流電圧生成器の一実施形態を説明するための概略的な構成図である。

以下では、図４及び図５を参照してデューティ計算器及び直流電圧生成器についてより詳細に説明する。

図４に示されたデューティ計算器３１１は、パルス幅変調信号及びクロック生成器４１０から提供されるクロック信号の入力を受け、パルス幅変調信号のデューティ比を検出することができる。

より詳細に説明すると、クロック生成器４１０は、パルス幅変調信号より高い周波数のクロックを発生させることができる。デューティ計算器３１１は、一定時間（単位時間）の間、パルス幅変調信号がハイ（ｈｉｇｈ）値を有するクロックの個数を数えることで、パルス幅変調信号のデューティ比を計算することができる。

例えば、クロック生成器４１０はパルス幅変調信号の周波数より１０００倍大きい周波数を有するクロックを生成し、デューティ計算器３１１は１００，０００回のクロックを上記単位時間に設定したと仮定する。もし、デューティ計算器３１１が１００，０００回のクロックの間に検出した、パルス幅変調信号のハイ値が１０，０００個であると、デューティ計算器３１１は、当該パルス幅変調信号のデューティ比を１０％に決定することができる。または、パルス幅変調信号のハイ値が６５，０００個であると、デューティ計算器３１１は、当該パルス幅変調信号のデューティ比を６５％に決定することができる。

一実施形態において、デューティ計算器３１１は、検出されたデューティ比を所定の範囲に分類して出力することができる。例えば、デューティ計算器３１１は、１０単位ずつデューティ比を分類し、分類されたデューティ比にそれぞれ対応するスイッチング制御信号を生成して出力することができる。これを表として示すと、下記の表１の通りである。

ここで、デューティ計算器３１１から出力されるスイッチ制御信号は、直流電圧生成器の入力（例えば、直流電圧生成器に含まれた複数のスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ１０）にそれぞれ入力）として提供されることができる。

図５に示された直流電圧生成器３１２は、入力電圧と直列に連結された複数個の抵抗と、複数個の抵抗のうちいずれか一つの一端とそれぞれ並列に連結される複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ１０と、を含むことができる。ここで、複数のスイッチは、オン（ＯＮ）スイッチング時にそれぞれ相違した電圧値を出力することができる。

また、図示された例のように、スイッチの番号が小さいほど、高い直流電圧を出力することができる。即ち、入力電圧ＶＤＤは一定の値であり、各抵抗素子によって電圧降下が発生するため、図示されたように、各スイッチはオン（ＯＮ）動作時に差等的な直流電圧を出力端と連結することが分かる。

図４及び図５に示された例を挙げて説明すると、デューティ計算器３１１によって計算されたデューティ比が３５％であると、デューティ計算器３１１は、ＳＷ４の信号をオン（ＯＮ）に設定して、直流電圧生成器３１２に提供する。従って、直流電圧生成器３１２のＳＷ４がオン（ＯＮ）状態になると、直流電圧生成器３１２は、ＳＷ４と関連する電流、図示された例では、３．２５Ｖを直流電圧として出力するようになる。

従って、デューティ計算器３１１によって計算されたパルス幅変調信号のデューティ比が低いと、直流電圧生成器３１２は高い直流電圧を出力するようになり、デューティ計算器３１１によって計算されたパルス幅変調信号のデューティ比が高いと、直流電圧生成器３１２は低い直流電圧を出力するようになる。

また、直流電圧生成器３１２は、生成した直流電圧を可変増幅器３２０の入力として提供することが分かる。その結果、可変増幅器３２０は、パルス幅変調信号のデューティ比が低いと、高いゲインを、デューティ比が高いと、低いゲインをもって逆起電力を増幅することができる。これを図式化すると、図７のグラフの通りになる。

再び図３を参照して説明すると、可変増幅器３２０は、パルス幅変調信号のデューティ比に反比例するゲインによって逆起電力を増幅するようになる。

また、逆起電力はパルス幅変調信号のデューティ比に比例するため、その結果、可変増幅器３２０は、逆起電力の大きさに反比例するゲインによって逆起電力を増幅するようになる。即ち、可変増幅器３２０は、逆起電力が大きいと、小さいゲインによって増幅し、逆起電力が小さいと、大きいゲインによって増幅するため、増幅された逆起電力は一定の範囲内に属することが分かる。

従って、比較器３３０は、このような一定の範囲内に属する増幅された逆起電力を用いてゼロ交差信号を生成するため、モータ装置１６０の回転速度に関係なく正確に逆起電力のゼロ交差時点を算出することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。

１００ モータ駆動制御装置
１１０ 電源供給部
１２０ 駆動信号生成部
１３０ インバータ部
１４０ 逆起電力検出部
１５０ 制御部
１６０ モータ装置
２１０ 比較器
２２０ フィルター
３００ 逆起電力増幅部
３１０ 電圧生成部
３１１ デューティ計算器
３１２ 直流電圧生成器
３２０ 可変増幅器
３３０ 比較器
４１０ クロック生成器

Claims (14)

1. パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のデューティ比に反比例する電圧を生成する電圧生成部と、
   前記電圧生成部により生成された電圧に応じてゲインを調節し、調節された前記ゲインに応じて逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）を増幅する可変増幅器と、
   前記可変増幅器の出力と事前に設定された基準信号とを比較して前記逆起電力のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）信号を出力する比較器と、を含む、逆起電力検出回路。
2. 前記電圧生成部は、
   前記パルス幅変調信号のデューティ比を算出するデューティ計算器と、
   前記デューティ計算器によって算出されたデューティ比に反比例する直流電圧を生成する直流電圧生成器と、を含む、請求項１に記載の逆起電力検出回路。
3. 前記デューティ計算器は、
   前記パルス幅変調信号より高い周波数のクロックを発生させるクロック生成器を含み、
   所定期間の間に前記パルス幅変調信号がハイ値を有する前記クロックの個数を用いて前記パルス幅変調信号のデューティ比を算出する、請求項２に記載の逆起電力検出回路。
4. 前記直流電圧生成器は、
   入力電圧と直列に連結された複数個の抵抗と、
   前記複数個の抵抗の各々の一方の端に対応して設けられそれぞれ並列に連結される複数のスイッチと、を含む、請求項２または３に記載の逆起電力検出回路。
5. 前記複数のスイッチは、
   オン（ＯＮ）スイッチング時、それぞれ相違した電圧値を出力し、
   前記デューティ計算器は、
   前記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例して、前記複数のスイッチのうちいずれか一つをオン（ＯＮ）にする、請求項４に記載の逆起電力検出回路。
6. モータ装置の駆動を制御するためのパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記モータ装置の回転速度の変化にかかわらず前記モータ装置の逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点を検出する逆起電力検出部と、
   前記ゼロ交差時点に応じて前記モータ装置の相転換時点を決定し、前記パルス幅変調信号を調節するように前記駆動信号生成部を制御する制御部と、を含み、
   前記逆起電力検出部は、前記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例する電圧をゲイン調節電圧として用いて前記逆起電力を増幅する、モータ駆動制御装置。
7. 前記逆起電力検出部は、
   前記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例するゲインによって前記逆起電力を増幅する逆起電力増幅部と、
   前記逆起電力増幅部によって増幅された逆起電力を事前に設定された基準信号と比較することで、前記逆起電力のゼロ交差信号を出力する比較器と、を含む、請求項６に記載のモータ駆動制御装置。
8. 前記逆起電力増幅部は、
   パルス幅変調信号のデューティ比に反比例する前記電圧を生成する電圧生成部と、
   前記電圧生成部により生成された電圧に応じてゲインを調節し、調節された前記ゲインに応じて前記逆起電力を増幅する可変増幅器と、を含む、請求項７に記載のモータ駆動制御装置。
9. 前記電圧生成部は、
   前記パルス幅変調信号より高い周波数のクロックを発生させるクロック生成器と、
   所定期間の間に前記パルス幅変調信号がハイ値を有する前記クロックの個数を用いて前記パルス幅変調信号のデューティ比を算出するデューティ計算器と、
   前記デューティ計算器によって算出されたデューティ比に反比例する直流電圧を生成する直流電圧生成器と、を含む、請求項８に記載のモータ駆動制御装置。
10. 前記直流電圧生成器は、
    入力電圧と直列に連結された複数個の抵抗と、
    前記複数個の抵抗の各々の一方の端に対応して設けられそれぞれ並列に連結され、オン（ＯＮ）スイッチング時にそれぞれ相違した電圧値を出力する複数のスイッチと、を含み、
    前記デューティ計算器は、
    前記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例して、前記複数のスイッチのうちいずれか一つをオン（ＯＮ）にする、請求項９に記載のモータ駆動制御装置。
11. パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に応じて回転動作を行うモータ装置と、
    前記モータ装置の回転速度の変化にかかわらず前記モータ装置の逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点を検出して前記モータ装置の相転換時点を決定し、前記モータ装置に前記相転換時点が反映された前記パルス幅変調信号を提供して前記モータ装置の駆動を制御するモータ駆動制御装置と、を含み、
    前記モータ駆動制御装置は、前記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例する電圧をゲイン調節電圧として用いて前記逆起電力を増幅して前記ゼロ交差時点を検出する、モータ。
12. 前記モータ駆動制御装置は、
    前記モータ装置の駆動を制御するためのパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する駆動信号生成部と、
    前記モータ装置の回転速度の変化にかかわらず前記モータ装置の逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）時点を検出する逆起電力検出部と、
    前記ゼロ交差時点に応じて前記モータ装置の相転換時点を決定し、前記パルス幅変調信号を調節するように前記駆動信号生成部を制御する制御部と、を含み、
    前記逆起電力検出部は、前記パルス幅変調信号のデューティ比に反比例する電圧をゲイン調節電圧として用いて前記逆起電力を増幅する請求項１１に記載のモータ。
13. 前記逆起電力検出部は、
    パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のデューティ比に反比例する前記電圧を生成する電圧生成部と、
    前記電圧生成部により生成された電圧に応じてゲインを調節し、調節された前記ゲインに応じて逆起電力（Ｂａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）を増幅する可変増幅器と、
    前記可変増幅器の出力と事前に設定された基準信号とを比較して前記逆起電力のゼロ交差（Ｚｅｒｏ−Ｃｒｏｓｓｉｎｇ）信号を出力する比較器と、を含む、請求項１２に記載のモータ。
14. 前記電圧生成部は、
    前記パルス幅変調信号より高い周波数のクロックを発生させるクロック生成器と、
    所定期間の間に前記パルス幅変調信号がハイ値を有する前記クロックの個数を用いて前記パルス幅変調信号のデューティ比を算出するデューティ計算器と、
    前記デューティ計算器によって算出されたデューティ比に反比例する直流電圧を生成する直流電圧生成器と、を含む、請求項１３に記載のモータ。

Images