JP5941394B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本明細書は、半導体集積回路装置に関し、特にモーターにて用いられる半導体集積回路装置に関する。   The present specification relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device used in a motor.

特許文献1には、図1、2およびその関連個所に、静音化のために短パルスにて起動、静止、間欠動作するピエゾモーターが開示されている。図3,4およびその関連個所に、静音化のためにPDM(パルス密度変調)にて起動、静止、間欠動作するピエゾモーターが開示されている。   Patent Document 1 discloses a piezo motor that starts, stops, and intermittently operates with a short pulse for noise reduction in FIGS. 1 and 2 and related portions thereof. 3 and 4 and related portions disclose a piezo motor that starts, stops, and intermittently operates by PDM (pulse density modulation) for noise reduction.

この特許文献1においては、短パルス制御のときおよびPDM制御のときにおいても、ピエゾモーターを駆動するMOSFETのQ1〜Q4のゲートに供給される電圧振幅の大きさが大きいので、MOSFETのQ1〜Q4によって構成されるHブリッジ回路の電源とGND(グランド)との間の電位差をピエゾ素子が受けるようになっている。よってピエゾ素子(圧電素子)が大きな電位差を受けて起動、静止、間欠動作制御されるために、十分に静音化できない。   In this Patent Document 1, since the magnitude of the voltage amplitude supplied to the gates of the MOSFETs Q1 to Q4 for driving the piezomotor is large even in the short pulse control and the PDM control, the MOSFETs Q1 to Q4 The piezo element receives a potential difference between the power supply of the H bridge circuit configured by the above and GND (ground). Therefore, since the piezo element (piezoelectric element) is activated, stopped, and intermittently controlled in response to a large potential difference, it cannot be sufficiently silenced.

特開2011−182577号公報JP 2011-182577 A

ピエゾ素子に電圧を掛けることで駆動するピエゾモーターは、時間当たりにピエゾ素子に印可される電圧変化量に比例して移動量が決まる。電源電圧VMおよび接地電圧GNDにて駆動するHブリッジ等の駆動用のトランジスタのゲート電圧の制御を、制御が簡単に行えるPWM(パルス幅変調)制御方式を用いて行った場合、トランジスタが完全にオン状態となる。このような条件において、停止していたピエゾモーターをPWM制御方式によって起動させた場合、Hブリッジ等の駆動用のトランジスタが完全にオンになることにより、ピエゾ素子に電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差が印可され、大きな電圧変化を受けることとなり、急な動作が発生することとなり騒音が発生することとなる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
A piezo motor driven by applying a voltage to a piezo element has a movement amount proportional to the amount of voltage change applied to the piezo element per unit time. When the gate voltage of a driving transistor such as an H-bridge driven by the power supply voltage VM and the ground voltage GND is controlled using a PWM (pulse width modulation) control method that can be easily controlled, the transistor is completely Turns on. Under such conditions, when the stopped piezo motor is started by the PWM control method, the driving transistor such as the H bridge is completely turned on, so that the piezo element is connected between the power supply voltage VM and the ground voltage GND. The potential difference is applied, and a large voltage change is applied, which causes a sudden operation and noise.
Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

ピエゾモーターを駆動するためのPWM波は、起動時または停止制御時には出力段のMOSトランジスタのドレインから出力段の電源電圧と接地電圧との間の電位差よりも小さな振幅の信号が出力される程度の第一パルス幅とされ、通常駆動時には出力段のMOSトランジスタのドレインから電源電圧と接地電圧との間の振幅の信号が出力されるような第一パルス幅よりも大きなパルス幅の第二パルス幅とされる。   The PWM wave for driving the piezo motor is such that a signal having an amplitude smaller than the potential difference between the power supply voltage of the output stage and the ground voltage is output from the drain of the MOS transistor of the output stage during start-up or stop control. The second pulse width is larger than the first pulse width so that a signal having an amplitude between the power supply voltage and the ground voltage is output from the drain of the MOS transistor in the output stage during normal driving. It is said.

本発明によれば、起動時または停止制御時のPWM波が第一パルス幅であるために、出力段のMOSトランジスタから電源電圧と接地電圧との間の電位差よりも小さな振幅の信号が出力されるために、ピエゾ素子に大きな電位差に起因する大きな電圧変化与えないために、徐々に動作を開始することができ騒音を防ぐことができる。   According to the present invention, since the PWM wave at the time of starting or stopping control has the first pulse width, a signal having an amplitude smaller than the potential difference between the power supply voltage and the ground voltage is output from the MOS transistor in the output stage. Therefore, since a large voltage change due to a large potential difference is not given to the piezo element, the operation can be started gradually and noise can be prevented.

実施の形態1の半導体集積回路装置の全体図である。1 is an overall view of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment. 実施の形態1のモータードライバの構成図である。1 is a configuration diagram of a motor driver according to a first embodiment. PWM波生成回路の構成及び動作波形図を示している。2 shows a configuration and operation waveform diagram of a PWM wave generation circuit. テーブルの構成及びこのテーブルに格納されるデータを表す図である。It is a figure showing the structure of a table and the data stored in this table. パルス幅設定値の時間変化を表した図である。It is a figure showing the time change of a pulse width setting value. パルス幅設定値がテーブルに設定された期間およびパルス幅個別値により生成されている際の、モータードライバの駆動波形を表した図である。It is a figure showing the drive waveform of the motor driver when the pulse width setting value is generated by the period set in the table and the individual pulse width value. モータードライバの駆動波形を、起動時から通常駆動時を経て停止制御時に至るまでを表した図である。It is a figure showing the drive waveform of a motor driver from the time of starting to the time of stop control through normal driving. 図7におけるフル振幅駆動に対応する波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram corresponding to full amplitude driving in FIG. 7. プリドライバの各種構成図を示すものである。FIG. 2 shows various configuration diagrams of a pre-driver.

以下、図面を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. Are partly or entirely modified, application examples, detailed explanations, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(動作、タイミングチャート、要素ステップ、動作ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including operation, timing chart, element step, operation step, etc.) are specifically indicated unless otherwise specified and considered to be clearly essential in principle. Not necessarily essential. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numbers and the like (including the number, numerical value, quantity, range, etc.).

なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部位や部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Note that portions or members having the same function are denoted by the same or related reference numerals throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。   In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.

(実施の形態1.)
図1は実施の形態1の半導体集積回路装置の全体図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall view of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment.

半導体集積回路装置ICは、中央演算装置CPUと、ランダムアクセスメモリRAMと不揮発性メモリFLASHと、AD変換回路ADCと、入出力回路I/Oと、発振回路OSCと、バスBUSと、モータードライバMTDとを有する。   The semiconductor integrated circuit device IC includes a central processing unit CPU, a random access memory RAM, a nonvolatile memory FLASH, an AD conversion circuit ADC, an input / output circuit I / O, an oscillation circuit OSC, a bus BUS, and a motor driver MTD. And have.

中央演算装置CPUはプログラムに従って半導体集積回路装置IC全体を制御する。ランダムアクセスメモリRAMは中央演算装置CPUのワークエリアとして用いられ、各種データや命令等を記憶する記憶領域である。不揮発性メモリFLASHは格納されたデータが書き換え可能となっており、中央演算装置CPUにて用いられる各種プログラムが記憶されている。入出力回路I/Oは各種ポートの入出力制御を行う回路である。AD変換回路ADCはアナログ信号をデジタル信号に変換する回路である。モータードライバMTDは各種モーターを駆動するための回路である。バスBUSは中央演算装置CPU、ランダムアクセスメモリRAM、不揮発性メモリFLASH、入出力回路I/O、モータードライバMTD、及び発振回路OSCとの間にて各種データ、コマンド、及びアドレスを互いにやり取りするための複数の信号線である。発振回路OSCは外部のクロック信号に基づいて、中央演算装置CPU、ランダムアクセスメモリRAM、不揮発性メモリFLASH、入出力回路I/O、モータードライバMTD、および発振回路OSCにて用いられる各種クロック信号を生成する。   The central processing unit CPU controls the entire semiconductor integrated circuit device IC according to a program. The random access memory RAM is used as a work area for the central processing unit CPU, and is a storage area for storing various data, instructions, and the like. In the nonvolatile memory FLASH, stored data can be rewritten, and various programs used in the central processing unit CPU are stored. The input / output circuit I / O is a circuit that performs input / output control of various ports. The AD conversion circuit ADC is a circuit that converts an analog signal into a digital signal. The motor driver MTD is a circuit for driving various motors. The bus BUS exchanges various data, commands, and addresses with the central processing unit CPU, random access memory RAM, nonvolatile memory FLASH, input / output circuit I / O, motor driver MTD, and oscillation circuit OSC. A plurality of signal lines. The oscillation circuit OSC receives various clock signals used in the central processing unit CPU, random access memory RAM, nonvolatile memory FLASH, input / output circuit I / O, motor driver MTD, and oscillation circuit OSC based on an external clock signal. Generate.

図2は実施の形態1のモータードライバの構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of the motor driver according to the first embodiment.

モータードライバMTDは、ドライバDRと、PWM波生成回路PWM−GCと、シーケンサSQCと、テーブルTBLとを有する。   The motor driver MTD includes a driver DR, a PWM wave generation circuit PWM-GC, a sequencer SQC, and a table TBL.

シーケンサSQCは中央演算装置CPUからのPWM波の駆動パルス数を定めるための指令値IVとテーブルTBLに格納されたデータDATAとに基づいてパルス幅設定信号PWS1、およびパルス幅設定信号PWS2を生成し、このパルス幅設定信号PWS1、およびパルス幅設定信号PWS2をPWM波生成回路PWM−GCに出力する。PWM波生成回路PWM−GCはパルス幅設定信号PWS1およびパルス幅設定信号PWS2と発振回路OSCからの周期CTのクロックCLKに基づいて、PWM波PWM1とPWM波PWM2とを生成する。ドライバDRはPMOSトランジスタ(Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ)PMOS1と、NMOSトランジスタ(Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ)NMOS1と、PMOSトランジスタPMOS2と、NMOSトランジスタNMOS2と、プリドライバPreDRV1と、プリドライバPreDRV2と、プリドライバPreDRV3と、プリドライバPreDRV4とを有する。PMOSトランジスタPMOS1と、NMOSトランジスタNMOS1と、PMOSトランジスタPMOS2と、NMOSトランジスタNMOS2とで出力段としてのHブリッジを構成する。PMOSトランジスタPMOS1のソースには電源電圧VMが供給され、PMOSトランジスタPMOS1のドレインはNMOSトランジスタNMOS1のドレインと接続され、NMOSトランジスタNMOS1のソースには電源電圧VMよりも低い接地電圧GNDが供給され、PMOSトランジスタPMOS1のゲートにはプリドライバPreDRV3が接続され、NMOSトランジスタNMOS1のゲートにはプリドライバPreDRV4が接続される。プリドライバPreDRV3およびプリドライバPreDRV4にはPWM波PWM1が供給され、このPWM波PWM1に基づいた出力がプリドライバPreDRV4からNMOSトランジスタNMOS1に出力され、プリドライバPreDRV3からPMOSトランジスタPMOS1に出力される。PMOSトランジスタPMOS2のソースには電源電圧VMが供給され、PMOSトランジスタPMOS2のドレインはNMOSトランジスタNMOS2ドレインと接続され、NMOSトランジスタNMOS2のソースには電源電圧VMよりも低い接地電圧GNDが供給され、PMOSトランジスタPMOS2ゲートにはプリドライバPreDRV1が接続され、およびNMOSトランジスタNMOS2のゲートにはプリドライバPreDRV2が接続される。プリドライバPreDRV1およびプリドライバPreDRV2にはPWM波PWM2が供給され、このPWM波PWM2に基づいた出力がプリドライバPreDRV2からNMOSトランジスタNMOS2に出力され、プリドライバPreDRV1からPMOSトランジスタPMOS2に出力される。よってPMOSトランジスタPMOS1およびNMOSトランジスタNMOS1はPWM波PWM1によって駆動され、PMOSトランジスタPMOS2およびNMOSトランジスタNMOS2はPWM波PWM2によって駆動される。   The sequencer SQC generates the pulse width setting signal PWS1 and the pulse width setting signal PWS2 based on the command value IV for determining the number of PWM wave drive pulses from the central processing unit CPU and the data DATA stored in the table TBL. The pulse width setting signal PWS1 and the pulse width setting signal PWS2 are output to the PWM wave generation circuit PWM-GC. The PWM wave generation circuit PWM-GC generates the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 based on the pulse width setting signal PWS1, the pulse width setting signal PWS2, and the clock CLK of the cycle CT from the oscillation circuit OSC. The driver DR includes a PMOS transistor (P-channel MOS field effect transistor) PMOS1, an NMOS transistor (N-channel MOS field effect transistor) NMOS1, a PMOS transistor PMOS2, an NMOS transistor NMOS2, a predriver PreDRV1, and a predriver PreDRV2. , Pre-driver PreDRV3 and pre-driver PreDRV4. The PMOS transistor PMOS1, the NMOS transistor NMOS1, the PMOS transistor PMOS2, and the NMOS transistor NMOS2 constitute an H bridge as an output stage. The power supply voltage VM is supplied to the source of the PMOS transistor PMOS1, the drain of the PMOS transistor PMOS1 is connected to the drain of the NMOS transistor NMOS1, and the ground voltage GND lower than the power supply voltage VM is supplied to the source of the NMOS transistor NMOS1. A pre-driver PreDRV3 is connected to the gate of the transistor PMOS1, and a pre-driver PreDRV4 is connected to the gate of the NMOS transistor NMOS1. A PWM wave PWM1 is supplied to the pre-driver PreDRV3 and the pre-driver PreDRV4, and an output based on the PWM wave PWM1 is output from the pre-driver PreDRV4 to the NMOS transistor NMOS1, and is output from the pre-driver PreDRV3 to the PMOS transistor PMOS1. The power supply voltage VM is supplied to the source of the PMOS transistor PMOS2, the drain of the PMOS transistor PMOS2 is connected to the drain of the NMOS transistor NMOS2, the ground voltage GND lower than the power supply voltage VM is supplied to the source of the NMOS transistor NMOS2, and the PMOS transistor The pre-driver PreDRV1 is connected to the PMOS2 gate, and the pre-driver PreDRV2 is connected to the gate of the NMOS transistor NMOS2. The PWM wave PWM2 is supplied to the pre-driver PreDRV1 and the pre-driver PreDRV2, and an output based on the PWM wave PWM2 is output from the pre-driver PreDRV2 to the NMOS transistor NMOS2, and is output from the pre-driver PreDRV1 to the PMOS transistor PMOS2. Therefore, the PMOS transistor PMOS1 and the NMOS transistor NMOS1 are driven by the PWM wave PWM1, and the PMOS transistor PMOS2 and the NMOS transistor NMOS2 are driven by the PWM wave PWM2.

PMOSトランジスタPMOS1のドレインと端子PZT1が接続され、PMOSトランジスタPMOS2のドレインと端子PZT2が接続されるようにピエゾ素子を有するピエゾモーターPZが設けられる。   A piezo motor PZ having a piezo element is provided so that the drain of the PMOS transistor PMOS1 is connected to the terminal PZT1, and the drain of the PMOS transistor PMOS2 is connected to the terminal PZT2.

図3はPWM波生成回路PWM−GCの構成及び動作波形図を示している。   FIG. 3 shows a configuration and operation waveform diagram of the PWM wave generation circuit PWM-GC.

図3の(a)はPWM波生成回路PWM−GCの構成を示している。   FIG. 3A shows the configuration of the PWM wave generation circuit PWM-GC.

PWM波生成回路PWM−GCはカウンタCNTと比較器CMPとを有する。   The PWM wave generation circuit PWM-GC has a counter CNT and a comparator CMP.

図3の(b)はPWM波生成回路PWM−GCの動作波形図を示している。   FIG. 3B shows an operation waveform diagram of the PWM wave generation circuit PWM-GC.

シーケンサSQCからはパルス幅設定信号PWS1およびパルス幅設定信号PWS2が出力される。パルス幅設定信号PWS1は指示信号IS11と指示信号IS12からなり、パルス幅設定信号PWS2は指示信号IS21と指示信号IS22からなる。指示信号IS22と指示信号IS12は固定値となっており、指示信号IS21および指示信号IS11は指令値IVおよびテーブルTBLに格納されたデータDATAに基づいたシーケンサSQCの制御に従って可変とされる。カウンタCNTはクロックCLKの立ち上がりまたは立下りエッジごとにカウンタ値CNT−Vをカウントアップさせる。カウンタ値CNT−Vは値0から値XMまでカウントアップされ、値XMになったら値0にリセットされる。カウンタ値CNT−Vが値0から値XMになるまの期間はPWM波PWM1およびPWM波PWM2の周期であるPWM周期PWM−Tとなっている。PWM波PWM1は、指示信号IS11>カウンタ値CNT−V>指示信号IS12の時にハイレベルとなるようにされる。PWM周期PWM−T=値XM×周期CTの関係となる。PWM波PWM2は、指示信号IS21>カウンタ値CNT−V>指示信号IS22の時にハイレベルとなるようにされる。指示信号IS21と指示信号IS22の差分および指示信号IS11と指示信号IS12の差分がパルス幅設定値Xpとなっている。よって、パルス幅設定値XpとPWM波PWM1やPWM波PWM2がハイレベルである期間とは比例関係となり、パルス幅設定値XpとPWM波PWM1やPWM波PWM2のデューティーとは比例関係となる。指示信号IS22や指示信号IS12が固定値であることによりPWM波PWM1やPWM波PWM2のPWM周期PWM−Tが一定となる。   The sequencer SQC outputs a pulse width setting signal PWS1 and a pulse width setting signal PWS2. The pulse width setting signal PWS1 includes an instruction signal IS11 and an instruction signal IS12, and the pulse width setting signal PWS2 includes an instruction signal IS21 and an instruction signal IS22. The instruction signal IS22 and the instruction signal IS12 are fixed values, and the instruction signal IS21 and the instruction signal IS11 are variable according to the control of the sequencer SQC based on the instruction value IV and the data DATA stored in the table TBL. The counter CNT counts up the counter value CNT-V at every rising or falling edge of the clock CLK. The counter value CNT-V is counted up from the value 0 to the value XM, and is reset to the value 0 when it reaches the value XM. A period until the counter value CNT-V changes from the value 0 to the value XM is a PWM cycle PWM-T that is a cycle of the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2. The PWM wave PWM1 is set to the high level when the instruction signal IS11> the counter value CNT-V> the instruction signal IS12. PWM cycle PWM-T = value XM × cycle CT. The PWM wave PWM2 is set to the high level when the instruction signal IS21> the counter value CNT-V> the instruction signal IS22. The difference between the instruction signal IS21 and the instruction signal IS22 and the difference between the instruction signal IS11 and the instruction signal IS12 are the pulse width setting value Xp. Therefore, the pulse width setting value Xp is proportional to the period during which the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2 is at a high level, and the pulse width setting value Xp is proportional to the duty of the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2. Since the instruction signal IS22 and the instruction signal IS12 are fixed values, the PWM period PWM-T of the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 becomes constant.

図4はテーブルの構成及びこのテーブルに格納されるデータを表す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a table configuration and data stored in the table.

図4の(a)はテーブルの構成及びこのテーブルに格納されるデータを表す図である。   FIG. 4A shows a table structure and data stored in the table.

テーブルTBLは、期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkを格納するようになっている。期間T0のときのパルス幅個別値はX0であり、期間T1のときのパルス幅個別値はX1である。以下同様に対応し、期間Tkのときのパルス幅個別値はXkである。ここでkは自然数である。期間T0は補正値IVが出力された時刻TCSの直後の期間であり、期間T1は期間T0の後の期間である。以下同様に対応し、期間Tkは期間Tk−1の後の期間である。期間T0〜TkのそれぞれはPWM波PWM1の周期であるPWM周期PWM−TのLK倍となっている。ここでLKは自然数である。パルス幅個別値X0〜Xkはそれぞれ対応する期間T0〜Tkでのパルス幅設定値Xpとなっている。パルス幅個別値X0〜XkはそれぞれDの倍数となっている。ここで倍数とは必ずしも整数を意味するのではなく、分数や少数も含む。DはHブリッジがフル振幅動作を行えるような、パルス幅設定値の値となる。Hブリッジのフル振幅動作とは、端子PZT1と端子PZT2との間に電源電圧VMと接地電圧GNDとの間の電位差が印可されるような動作である。Dの値、期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkそれぞれは、入出力回路I/Oを通して半導体集積回路装置IC外部から設定可能となっている。   The table TBL stores periods T0 to Tk and individual pulse width values X0 to Xk. The individual pulse width value during the period T0 is X0, and the individual pulse width value during the period T1 is X1. The same applies to the following, and the individual pulse width value during the period Tk is Xk. Here, k is a natural number. The period T0 is a period immediately after the time TCS when the correction value IV is output, and the period T1 is a period after the period T0. Similarly, the period Tk is a period after the period Tk-1. Each of the periods T0 to Tk is LK times the PWM cycle PWM-T that is the cycle of the PWM wave PWM1. Here, LK is a natural number. The individual pulse width values X0 to Xk are the pulse width setting values Xp in the corresponding periods T0 to Tk, respectively. The individual pulse width values X0 to Xk are each a multiple of D. Here, a multiple does not necessarily mean an integer, but also includes a fraction and a decimal. D is a value of a pulse width setting value that allows the H-bridge to perform full amplitude operation. The full amplitude operation of the H bridge is an operation in which a potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND is applied between the terminal PZT1 and the terminal PZT2. The value D, the periods T0 to Tk, and the individual pulse width values X0 to Xk can be set from the outside of the semiconductor integrated circuit device IC through the input / output circuit I / O.

期間T0〜TkそれぞれはPWM波PWM1の周期であるPWM周期PWM−TのLK倍となっているために、結果的にこのテーブルTBLは指令値IVにより定められた何回目のパルスがどのパルス幅個別値を用いるのかを定めている。   Since each of the periods T0 to Tk is LK times the PWM period PWM-T, which is the period of the PWM wave PWM1, as a result, the table TBL has a pulse width which is determined by the number of times defined by the command value IV. Determines whether to use individual values.

図4の(b)はテーブルに設定されたデータの一例を示している。   FIG. 4B shows an example of data set in the table.

期間T0として2×PWM周期PWM−Tが設定され、パルス幅個別値X0としてD/5が設定され、期間T1として2×PWM周期PWM−Tが設定され、パルス幅個別値X1として2D/5が設定され、期間T2として2×PWM周期PWM−Tが設定され、パルス幅個別値X2として3D/5が設定され、期間T3として2×PWM周期PWM−Tが設定され、パルス幅個別値X3として4D/5が設定され、期間T4として2×PWM周期PWM−Tが設定され、パルス幅個別値X4としてDが設定される。   2 × PWM cycle PWM-T is set as the period T0, D / 5 is set as the pulse width individual value X0, 2 × PWM cycle PWM-T is set as the period T1, and 2D / 5 is set as the pulse width individual value X1. Is set, 2 × PWM cycle PWM-T is set as the period T2, 3D / 5 is set as the pulse width individual value X2, 2 × PWM cycle PWM-T is set as the period T3, and the individual pulse width value X3 4D / 5 is set, 2 × PWM cycle PWM-T is set as the period T4, and D is set as the pulse width individual value X4.

指令値IVが40の時、パルス幅設定値Xpは以下のようになる。指令値IVが40なので、PWM波PWM1やPWM波PWM2はテーブルTBLに設定された期間T0〜T4の合計が、10×PWM周期PWM−Tであるので、10回目までのパルスはテーブルに従ったパルス幅個別値がパルス幅設定値Xpとなる。1回目および2回目のパルスは期間T0およびパルス幅個別値X0に従ったものとなり、パルス幅設定値XpとしてD/5となる。3回目および4回目のパルスは期間T1およびパルス幅個別値X1に従ったものとなり、パルス幅設定値Xpとして2D/5となる。5回目および6回目のパルスは期間T2およびパルス幅個別値X2に従ったものとなり、パルス幅設定値Xpとして3D/5となる。7回目および8回目のパルスは期間T3およびパルス幅個別値X3に従ったものとなり、パルス幅設定値Xpとして4D/5となる。9回目および10回目のパルスは期間T4およびパルス幅個別値X4に従ったものとなり、パルス幅設定値XpとしてDとなる。以降の11回目から30回目までのPWM波PWM1やPWM波PWM2のパルスは、パルス幅設定値XpとしてDとなる。残りの10回のパルスもテーブルTBLに従ったパルスとなり、後ろの期間のパルスである期間T4に対応するものから順次使用される形となる。31回目および32回目のパルスは期間T4およびパルス幅個別値X4に従ったものとなり、パルス幅設定値XpとしてDとなる。33回目および34回目のパルスは期間T3およびパルス幅個別値X3に従ったものとなり、パルス幅設定値Xpとして4D/5となる。35回目および36回目のパルスは期間T2およびパルス幅個別値X2に従ったものとなり、パルス幅設定値Xpとして3D/5となる。37回目および38回目のパルスは期間T1およびパルス幅個別値X1に従ったものとなり、パルス幅設定値Xpとして2D/5となる。39回目および40回目のパルスは期間T0およびパルス幅個別値X0に従ったものとなり、パルス幅設定値XpとしてD/5となる。指令値IVのうちの、期間T0〜Tkの合計期間をPWM周期で割ったものに対応する初めの回数および終わりの回数は、テーブルTBLに対応するパルス幅個別値をパルス幅設定値Xpとして用い、それ以外の中間の回数の時はパルス幅設定値XpとしてDを用いる。上述したように図4の(b)のようなテーブル設定値で指令値IVが40の場合は、1〜10回目および31〜40回目のパルスは期間T0〜T4およびパルス幅個別値X0〜X4に従ったものとなり、それ以外の11〜30回目のパルスはパルス幅設定値XpとしてDを用いる。指令値IVはマイナスの値も取りうる。指令値IVがマイナスの場合はDがマイナスの値となり、それに伴いパルス幅設定値Xpもマイナスとなる。Dがマイナスの場合はPWM波PWM1がプリドライバPreDRV1およびプリドライバPreDRV2に供給され、PWM波PWM2がプリドライバPreDRV3およびプリドライバPreDRV4に供給される形となる。Dがマイナスの場合は指示信号IS21はパルス幅設定値Xpの絶対値に指示信号IS22を足したものとなり、指示信号IS11は+パルス幅設定値Xpの絶対値に指示信号IS12を足したものとなる。それ以外は指令値IVがプラスの時と変わらない。   When the command value IV is 40, the pulse width setting value Xp is as follows. Since the command value IV is 40, the total of the periods T0 to T4 set in the table TBL for the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 is 10 × PWM cycle PWM-T. The individual pulse width value becomes the pulse width setting value Xp. The first and second pulses follow the period T0 and the individual pulse width value X0, and the pulse width setting value Xp is D / 5. The third and fourth pulses follow the period T1 and the individual pulse width value X1, and the pulse width setting value Xp is 2D / 5. The fifth and sixth pulses follow the period T2 and the individual pulse width value X2, and the pulse width setting value Xp is 3D / 5. The seventh and eighth pulses follow the period T3 and the individual pulse width value X3, and the pulse width setting value Xp is 4D / 5. The ninth and tenth pulses follow the period T4 and the individual pulse width value X4, and become D as the pulse width setting value Xp. The subsequent pulses of the PWM wave PWM1 and PWM wave PWM2 from the 11th to the 30th become D as the pulse width setting value Xp. The remaining 10 pulses are also pulses according to the table TBL, and are used sequentially from those corresponding to the period T4 which is a pulse in the subsequent period. The 31st and 32nd pulses follow the period T4 and the individual pulse width value X4, and become D as the pulse width setting value Xp. The 33rd and 34th pulses follow the period T3 and the individual pulse width value X3, and the pulse width setting value Xp is 4D / 5. The 35th and 36th pulses follow the period T2 and the individual pulse width value X2, and the pulse width setting value Xp is 3D / 5. The 37th and 38th pulses follow the period T1 and the individual pulse width value X1, and the pulse width setting value Xp is 2D / 5. The 39th and 40th pulses follow the period T0 and the individual pulse width value X0, and the pulse width setting value Xp is D / 5. Of the command value IV, the initial number and end number corresponding to the total period of the periods T0 to Tk divided by the PWM cycle use the individual pulse width values corresponding to the table TBL as the pulse width setting value Xp. For other intermediate times, D is used as the pulse width setting value Xp. As described above, when the table setting value as shown in FIG. 4B and the command value IV is 40, the 1st to 10th and 31st to 40th pulses are the periods T0 to T4 and the individual pulse width values X0 to X4. The other 11th to 30th pulses use D as the pulse width setting value Xp. The command value IV can be a negative value. When the command value IV is negative, D becomes a negative value, and accordingly, the pulse width setting value Xp also becomes negative. When D is negative, the PWM wave PWM1 is supplied to the pre-driver PreDRV1 and the pre-driver PreDRV2, and the PWM wave PWM2 is supplied to the pre-driver PreDRV3 and the pre-driver PreDRV4. When D is negative, the instruction signal IS21 is obtained by adding the instruction signal IS22 to the absolute value of the pulse width setting value Xp, and the instruction signal IS11 is obtained by adding the instruction signal IS12 to the absolute value of the + pulse width setting value Xp. Become. Otherwise, it is the same as when the command value IV is positive.

図4の(c)は(b)に示すデータが設定された際の時間とパルス幅個別値との関係を表す図である。   FIG. 4C shows the relationship between the time when the data shown in FIG. 4B is set and the individual pulse width values.

縦軸がパルス幅個別値X0〜Xkを示し、横軸が時間を表している。横軸の原点は時刻TCSとなる。Dが正の値の場合は、期間T0から期間T4に至るまでにパルス幅個別値X0〜Xkは徐々に増えるように変化している。   The vertical axis represents the individual pulse width values X0 to Xk, and the horizontal axis represents time. The origin of the horizontal axis is time TCS. When D is a positive value, the individual pulse width values X0 to Xk change so as to gradually increase from the period T0 to the period T4.

図5はパルス幅設定値の時間変化を表した図である。   FIG. 5 is a diagram showing the time change of the pulse width setting value.

期間TAにおいて指令値IVが出力されていないので、パルス幅設定値Xpは0となっている。よって(1)の停止時に示すようにHブリッジの出力段は駆動しない。ピエゾモーターPZも停止している。   Since the command value IV is not output in the period TA, the pulse width setting value Xp is 0. Therefore, the output stage of the H bridge is not driven as shown in (1) when stopped. The piezo motor PZ is also stopped.

期間TBの初めに時刻TCSとなる。この時に中央演算装置CPUから指令値IV1が出力される。パルス幅変化部Xp−V1のようにテーブルTBLのデータDATAの設定値にしたがった形にてパルス幅設定値Xpが増えるように変更される。このパルス幅設定値Xpは図4にて説明したような期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkの関係により定まる。この時(2)の矢印の出元のように、PWM周期PWM−TごとにHブリッジの出力段はPMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧を印可し、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧を印可する。印可される電圧はHブリッジの電源電圧の電位差である、電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差よりも小さい。これはパルス幅設定値Xpは図4にて説明したような期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkの関係により定まる形となっており、PWM波PWM1やPWM波PWM2のパルス幅が狭いために出力段のトランジスタが十分にONされず、端子PZT1や端子PZT2に電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差が印可されないからである。このようにしてピエゾモーターPZは徐々に速度を上げて移動するようになる。   The time TCS is reached at the beginning of the period TB. At this time, the command value IV1 is output from the central processing unit CPU. The pulse width setting value Xp is changed so as to increase in the form according to the setting value of the data DATA of the table TBL as in the pulse width changing part Xp-V1. This pulse width setting value Xp is determined by the relationship between the periods T0 to Tk and the individual pulse width values X0 to Xk as described with reference to FIG. At this time, as indicated by the arrow in (2), the voltage output is applied to the output stage of the H-bridge every PWM cycle PWM-T in the direction in which the current flows from the PMOS transistor PMOS1 to the NMOS transistor NMOS2, and from the PMOS transistor PMOS2 to the NMOS transistor. A voltage is applied in the direction in which the NMOS 1 is energized. The applied voltage is smaller than the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND, which is the potential difference between the power supply voltages of the H bridge. This is because the pulse width setting value Xp is determined by the relationship between the periods T0 to Tk and the individual pulse width values X0 to Xk as described in FIG. 4, and the pulse widths of the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 are narrow. Therefore, the output stage transistor is not sufficiently turned on, and the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND is not applied to the terminals PZT1 and PZT2. In this way, the piezo motor PZ gradually moves at a higher speed.

パルス幅変化部Xp−V1の後はパルス幅XpがDとなった形にて駆動される。ここでは通常駆動時となり、(3)の矢印の出元のように、PWM周期PWM−TごとにHブリッジの出力段はPMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧を印可し、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧を印可する。通常駆動時とはピエゾモーターPZが一定速度で動く時であり、この時の移動速度は起動時や停止制御時よりも早い。印可される電圧はHブリッジの電源電圧の電位差である、電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差と同じである。これはパルス幅設定値XpがDとなっており、PWM波PWM1やPWM波PWM2のパルス幅が広いために出力段のトランジスタが十分にONすることができ、端子PZT1や端子PZT2に電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差が印可されるからである。   After the pulse width changing portion Xp-V1, the driving is performed in such a manner that the pulse width Xp becomes D. Here, during normal driving, the output stage of the H bridge applies a voltage in the direction in which the PMOS transistor PMOS1 energizes the NMOS transistor NMOS2 every PWM cycle PWM-T, as indicated by the arrow in (3). A voltage is applied in the direction in which the transistor PMOS2 energizes the NMOS transistor NMOS1. The normal driving time is when the piezo motor PZ moves at a constant speed, and the moving speed at this time is faster than that at the time of starting or stopping control. The applied voltage is the same as the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND, which is the potential difference between the power supply voltages of the H bridge. This is because the pulse width setting value Xp is D and the pulse widths of the PWM wave PWM1 and PWM wave PWM2 are wide, so that the transistors in the output stage can be sufficiently turned on, and the power supply voltage VM is applied to the terminals PZT1 and PZT2. This is because a potential difference between the ground voltage GND and the ground voltage GND is applied.

(3)の矢印にて示された箇所の後は、停止制御時であるパルス幅変化部Xp−V2となる。このときテーブルTBLのデータDATAの設定値にしたがった形にてパルス幅設定値Xpが減るように変更される。このパルス幅設定値Xpは図4にて説明したような期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkの関係により定まる。この時(2)の矢印の出元のように、PWM周期PWM−TごとにHブリッジの出力段はPMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧が印可され、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧が印可される。なお、期間TBは、PWM周期PWM−Tに指令値IV1を掛けたものとなる。このようにしてピエゾモーターPZは徐々に速度を下げて停止するようになる。   After the portion indicated by the arrow in (3), a pulse width changing portion Xp-V2 at the time of stop control is obtained. At this time, the pulse width setting value Xp is changed so as to decrease in accordance with the setting value of the data DATA of the table TBL. This pulse width setting value Xp is determined by the relationship between the periods T0 to Tk and the individual pulse width values X0 to Xk as described with reference to FIG. At this time, as indicated by the arrow in (2), a voltage is applied to the output stage of the H-bridge every PWM cycle PWM-T in the direction in which the current flows from the PMOS transistor PMOS1 to the NMOS transistor NMOS2, and from the PMOS transistor PMOS2 to the NMOS transistor. A voltage is applied in a direction in which the NMOS 1 is energized. The period TB is obtained by multiplying the PWM cycle PWM-T by the command value IV1. In this way, the piezo motor PZ gradually stops at a reduced speed.

期間TBの後は指令値IV1に基づいたパルス数の駆動の期間が終了しているので、期間TCにおいてパルス幅設定値Xpは0となっている。よって(1)の停止時に示すようにHブリッジの出力段は駆動しない。ピエゾモーターPZも停止している。   After the period TB, the drive period of the number of pulses based on the command value IV1 has ended, so the pulse width setting value Xp is 0 in the period TC. Therefore, the output stage of the H bridge is not driven as shown in (1) when stopped. The piezo motor PZ is also stopped.

期間TDの初めに再び時刻TCSとなる。この時に中央演算装置CPUからマイナスの値である指令値IV2が出力される。まず(4)のパルス幅変化部Xp−V3のようにテーブルTBLのデータDATAの設定値にしたがった形にてパルス幅設定値Xpが減るように変更される。このパルス幅設定値Xpは図4にて説明したような期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkの関係により定まる。この時(4)の矢印の出元のように、PWM周期PWM−TごとにHブリッジの出力段はPMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧を印可し、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧を印可する。印可の順番が(2)や(3)の時と逆になり、ピエゾモーターPZの移動方向が指令値IV1に基づいて駆動されたときとは逆になる。これは指令値IV1に基づいて駆動されたときはPWM波PWM1がプリドライバPreDRV3およびプリドライバPreDRV4に供給され、PWM波PWM2がプリドライバPreDRV1およびプリドライバPreDRV2に供給されるのに対して、Dがマイナスであるために指令値IV2に基づいて駆動されたときはPWM波PWM1がプリドライバPreDRV1およびプリドライバPreDRV2に供給され、PWM波PWM2がプリドライバPreDRV3およびプリドライバPreDRV4に供給されるからである。印可される電圧はHブリッジの電源電圧の電位差である、電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差よりも小さい。これはパルス幅設定値Xpが図4にて説明したような期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkの関係により定まる形となっており、PWM波PWM1やPWM波PWM2のパルス幅が狭いために出力段のトランジスタが十分にONされず、端子PZT1や端子PZT2に電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差が印可されないからである。   Time TCS is reached again at the beginning of period TD. At this time, a command value IV2 which is a negative value is output from the central processing unit CPU. First, the pulse width setting value Xp is changed so as to decrease in the form according to the setting value of the data DATA of the table TBL as in the pulse width changing part Xp-V3 of (4). This pulse width setting value Xp is determined by the relationship between the periods T0 to Tk and the individual pulse width values X0 to Xk as described with reference to FIG. At this time, as indicated by the arrow in (4), the output voltage of the H bridge is applied to the NMOS transistor NMOS1 from the PMOS transistor PMOS2 to the NMOS transistor NMOS1 every PWM cycle PWM-T. A voltage is applied in the direction in which the NMOS 2 is energized. The order of application is opposite to that in (2) and (3), and opposite to when the moving direction of the piezo motor PZ is driven based on the command value IV1. This is because when driven based on the command value IV1, the PWM wave PWM1 is supplied to the pre-driver PreDRV3 and the pre-driver PreDRV4, and the PWM wave PWM2 is supplied to the pre-driver PreDRV1 and the pre-driver PreDRV2, whereas D is This is because the PWM wave PWM1 is supplied to the pre-driver PreDRV1 and the pre-driver PreDRV2, and the PWM wave PWM2 is supplied to the pre-driver PreDRV3 and the pre-driver PreDRV4 when driven based on the command value IV2 because it is negative. The applied voltage is smaller than the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND, which is the potential difference between the power supply voltages of the H bridge. This is such that the pulse width setting value Xp is determined by the relationship between the periods T0 to Tk and the individual pulse width values X0 to Xk as described in FIG. 4, and the pulse widths of the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 are narrow. Therefore, the output stage transistor is not sufficiently turned on, and the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND is not applied to the terminals PZT1 and PZT2.

パルス幅変化部Xp−V3の後はパルス幅XpがDとなった形にて駆動される。ここでは通常駆動時となり、(5)の矢印の出元のように、PWM周期PWM−TごとにHブリッジの出力段はPMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧を印可し、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧を印可する。印可される電圧はHブリッジの電源電圧の電位差である、電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差と同じである。これはパルス幅設定値XpがDとなっており、PWM波PWM1やPWM波PWM2のパルス幅が広いために出力段のトランジスタが十分にONすることができ、端子PZT1や端子PZT2に電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差が印可されるからである。   After the pulse width changing portion Xp-V3, the pulse width Xp is driven in the form of D. Here, during normal driving, the output stage of the H bridge applies a voltage in the direction in which the PMOS transistor PMOS2 energizes the NMOS transistor NMOS1 every PWM cycle PWM-T, as indicated by the arrow in (5). A voltage is applied in the direction in which the transistor PMOS1 energizes the NMOS transistor NMOS2. The applied voltage is the same as the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND, which is the potential difference between the power supply voltages of the H bridge. This is because the pulse width setting value Xp is D and the pulse widths of the PWM wave PWM1 and PWM wave PWM2 are wide, so that the transistors in the output stage can be sufficiently turned on, and the power supply voltage VM is applied to the terminals PZT1 and PZT2. This is because a potential difference between the ground voltage GND and the ground voltage GND is applied.

(5)の矢印にて示された箇所の後は、パルス幅変化部Xp−V4となる。このときテーブルTBLのデータDATAの設定値にしたがった形にてパルス幅設定値Xpが増えるように変更される。このパルス幅設定値Xpは図4にて説明したような期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkの関係により定まる。この時(4)の矢印の出元のように、PWM周期PWM−TごとにHブリッジの出力段はPMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧を印可し、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧を印可する。なお、期間TDは、PWM周期PWM−Tに指令値IV2の絶対値を掛けたものとなる。   After the portion indicated by the arrow in (5), a pulse width changing portion Xp-V4 is obtained. At this time, the pulse width setting value Xp is changed so as to increase in accordance with the setting value of the data DATA of the table TBL. This pulse width setting value Xp is determined by the relationship between the periods T0 to Tk and the individual pulse width values X0 to Xk as described with reference to FIG. At this time, as indicated by the arrow in (4), the output voltage of the H bridge is applied to the NMOS transistor NMOS1 from the PMOS transistor PMOS2 to the NMOS transistor NMOS1 every PWM cycle PWM-T. A voltage is applied in the direction in which the NMOS 2 is energized. The period TD is obtained by multiplying the PWM cycle PWM-T by the absolute value of the command value IV2.

図6はパルス幅設定値がテーブルに設定された期間およびパルス幅個別値により生成されている際の、モータードライバの駆動波形を表した図である。
指令値IVが中央演算装置CPUから出力された場合、まず初めはテーブルTBLに設定されたデータDATAに従ってモータードライバMTDが駆動される。PWM波PWM1およびPWM波PWM2は期間T0,パルス幅個別値X0、および期間T1、パルス幅個別値X1に従って、細いパルスが出力される形となる。期間T0におけるPWM波PWM1の2つのパルスに従って、PMOSトランジスタPMOS1およびNMOSトランジスタNMOS1のゲート電圧が電源電圧VMから少し接地電圧GNDに向かって下がる。同じく期間T0におけるPWM波PWM2の2つのパルスに従って、PMOSトランジスタPMOS2およびNMOSトランジスタNMOS2のゲート電圧が電源電圧VMから少し接地電圧GNDに向かって下がる。このようにゲート電圧が制御されることにより、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧が印可され、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧が印可される。この印可における電圧変化は電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差よりも小さなものとなる。
FIG. 6 is a diagram showing a driving waveform of the motor driver when the pulse width setting value is generated by the period set in the table and the individual pulse width value.
When the command value IV is output from the central processing unit CPU, first, the motor driver MTD is driven according to the data DATA set in the table TBL. In the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2, a narrow pulse is output in accordance with the period T0, the pulse width individual value X0, and the period T1, the pulse width individual value X1. According to the two pulses of the PWM wave PWM1 in the period T0, the gate voltages of the PMOS transistor PMOS1 and the NMOS transistor NMOS1 slightly decrease from the power supply voltage VM toward the ground voltage GND. Similarly, according to the two pulses of the PWM wave PWM2 in the period T0, the gate voltages of the PMOS transistor PMOS2 and the NMOS transistor NMOS2 slightly decrease from the power supply voltage VM toward the ground voltage GND. By controlling the gate voltage in this way, a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS1 is supplied to the NMOS transistor NMOS2, and a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS2 is supplied to the NMOS transistor NMOS1. The voltage change in this application is smaller than the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND.

次に期間T1におけるPWM波PWM1の2つのパルスに従って、PMOSトランジスタPMOS1およびNMOSトランジスタNMOS1のゲート電圧が電源電圧VMから少し接地電圧GNDに向かって下がる。このゲート電圧の下がり幅は、期間T0における場合よりもPWM波PWM1のパルス幅が大きいために大きくなる。同じく期間T1におけるPWM波PWM2の2つのパルスに従って、PMOSトランジスタPMOS2およびNMOSトランジスタNMOS2のゲート電圧が電源電圧VMから少し接地電圧GNDに向かって下がる。このゲート電圧の下がり幅は、期間T0における場合よりもPWM波PWM2のパルス幅が大きいために大きくなる。このようにゲート電圧が制御されることにより、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧が印可され、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧が印可される。この印可における電圧変化は電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差よりも小さなものとなるが、期間T0における場合よりかは大きなものとなる。   Next, according to the two pulses of the PWM wave PWM1 in the period T1, the gate voltages of the PMOS transistor PMOS1 and the NMOS transistor NMOS1 are slightly lowered from the power supply voltage VM toward the ground voltage GND. The fall width of the gate voltage becomes larger because the pulse width of the PWM wave PWM1 is larger than that in the period T0. Similarly, according to the two pulses of the PWM wave PWM2 in the period T1, the gate voltages of the PMOS transistor PMOS2 and the NMOS transistor NMOS2 slightly decrease from the power supply voltage VM toward the ground voltage GND. The decrease width of the gate voltage becomes larger because the pulse width of the PWM wave PWM2 is larger than that in the period T0. By controlling the gate voltage in this way, a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS1 is supplied to the NMOS transistor NMOS2, and a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS2 is supplied to the NMOS transistor NMOS1. The voltage change in this application is smaller than the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND, but is larger than in the period T0.

このように基本的にはパルス幅設定値XpがテーブルTBLに設定された期間T0〜Tkおよびパルス幅個別値X0〜Xkにより生成されている際は、PWM波PWM1やPWM波PWM2のパルス幅が狭ければ狭いほどHブリッジのトランジスタのゲート電圧の下がり幅が小さくなり、PWM波PWM1やPWM波PWM2のパルス幅が広ければ広いほどHブリッジのトランジスタのゲート電圧の下がり幅が大きくなる。それに伴い、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧が印可され、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧が印可される際の電圧変化は、電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差よりも小さなものとなり、Hブリッジのトランジスタのゲート電圧の下がり幅に比例する形となる。ただし、パルス幅個別値X0〜XkがD以上となった場合は、この限りではない。   Thus, basically, when the pulse width setting value Xp is generated by the periods T0 to Tk and the individual pulse width values X0 to Xk set in the table TBL, the pulse widths of the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 are The narrower the width, the lower the gate voltage drop of the H-bridge transistor, and the wider the PWM wave PWM1 and PWM wave PWM2 pulse widths, the larger the gate voltage drop of the H-bridge transistor. Accordingly, a voltage is applied in a direction in which the PMOS transistor PMOS1 is supplied to the NMOS transistor NMOS2, and a voltage change when the voltage is applied in a direction in which the PMOS transistor PMOS2 is supplied to the NMOS transistor NMOS1 changes the power supply voltage VM and the ground voltage GND. The potential difference is smaller than the voltage difference between them, and is proportional to the decrease in the gate voltage of the H-bridge transistor. However, this is not the case when the individual pulse width values X0 to Xk are D or more.

図7はモータードライバの駆動波形を、起動時から通常駆動時を経て停止制御時に至るまでを表した図である。   FIG. 7 is a diagram showing the drive waveform of the motor driver from the time of startup to the time of stop control through normal driving.

指令値IVが中央演算装置CPUから出力された場合、まず初めはテーブルTBLに設定されたデータDATAに従ってモータードライバMTDが駆動される。PWM波PWM1およびPWM波PWM2は期間T0,パルス幅個別値X0、および期間T1、パルス幅個別値X1に従って、細いパルスが出力される形となる。この場合は図6にて説明したものと同一となる。
次に期間T2においてPMOSトランジスタPMOS1およびNMOSトランジスタNMOS1のゲート電圧が電源電圧VMから少し接地電圧GNDに向かって下がる。このゲート電圧の下がり幅は、期間T1における場合よりも大きくなる。これは期間T2でのPWM波PWM1のパルス幅が期間T1でのPWM波PWM1のパルス幅よりも大きいからである。同じく期間T2においてPMOSトランジスタPMOS2およびNMOSトランジスタNMOS2のゲート電圧が電源電圧VMから少し接地電圧GNDに向かって下がる。このゲート電圧の下がり幅は、期間T1における場合よりも大きくなる。これは期間T2でのPWM波PWM2のパルス幅が期間T1でのPWM波PWM2のパルス幅よりも大きいからである。このようにゲート電圧が制御されることにより、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧が印可され、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧が印可される。この印可における電圧変化は電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差よりも小さなものとなるが、期間T1における場合よりかは大きなものとなる。
When the command value IV is output from the central processing unit CPU, first, the motor driver MTD is driven according to the data DATA set in the table TBL. In the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2, a narrow pulse is output in accordance with the period T0, the pulse width individual value X0, and the period T1, the pulse width individual value X1. This case is the same as that described in FIG.
Next, in the period T2, the gate voltages of the PMOS transistor PMOS1 and the NMOS transistor NMOS1 slightly decrease from the power supply voltage VM toward the ground voltage GND. The decrease width of the gate voltage is larger than that in the period T1. This is because the pulse width of the PWM wave PWM1 in the period T2 is larger than the pulse width of the PWM wave PWM1 in the period T1. Similarly, in the period T2, the gate voltages of the PMOS transistor PMOS2 and the NMOS transistor NMOS2 slightly decrease from the power supply voltage VM toward the ground voltage GND. The decrease width of the gate voltage is larger than that in the period T1. This is because the pulse width of the PWM wave PWM2 in the period T2 is larger than the pulse width of the PWM wave PWM2 in the period T1. By controlling the gate voltage in this way, a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS1 is supplied to the NMOS transistor NMOS2, and a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS2 is supplied to the NMOS transistor NMOS1. The voltage change in this application is smaller than the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND, but is larger than in the period T1.

次に期間T3においてPMOSトランジスタPMOS1およびNMOSトランジスタNMOS1のゲート電圧が電源電圧VMから少し接地電圧GNDに向かって下がる。このゲート電圧の下がり幅は、期間T2における場合よりも大きくなる。これは期間T3でのPWM波PWM1のパルス幅が期間T2でのPWM波PWM1のパルス幅よりも大きいからである。同じく期間T3においてPMOSトランジスタPMOS2およびNMOSトランジスタNMOS2のゲート電圧が電源電圧VMから少し接地電圧GNDに向かって下がる。このゲート電圧の下がり幅は、期間T2における場合よりも大きくなる。これは期間T3でのPWM波PWM2のパルス幅が期間T2でのPWM波PWM2のパルス幅よりも大きいからである。このようにゲート電圧が制御されることにより、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧が印可され、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧が印可される。この印可における電圧変化は電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差よりも小さなものとなるが、期間T2における場合よりかは大きなものとなる。
以降はPMOSトランジスタPMOS1およびNMOSトランジスタNMOS1のゲート電圧が電源電圧VMから接地電圧GNDまで下がり、PMOSトランジスタPMOS2およびNMOSトランジスタNMOS2のゲート電圧が電源電圧VMから接地電圧GNDまで下がるような駆動がなされる。このことでPMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧が印可され、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧が印可される。この印可における電圧変化は電源電圧VMおよび接地電圧GND間の電位差となる。このようにHブリッジの電源電位差である電源電圧VMから接地電圧GNDまで変化するような駆動をHブリッジのトランジスタに施して通電における電圧印可を実施することをフル振幅駆動と本明細書では表現している。このフル振幅駆動の波形は後述する。
Next, in the period T3, the gate voltages of the PMOS transistor PMOS1 and the NMOS transistor NMOS1 slightly decrease from the power supply voltage VM toward the ground voltage GND. The decrease width of the gate voltage is larger than that in the period T2. This is because the pulse width of the PWM wave PWM1 in the period T3 is larger than the pulse width of the PWM wave PWM1 in the period T2. Similarly, in the period T3, the gate voltages of the PMOS transistor PMOS2 and the NMOS transistor NMOS2 slightly decrease from the power supply voltage VM toward the ground voltage GND. The decrease width of the gate voltage is larger than that in the period T2. This is because the pulse width of the PWM wave PWM2 in the period T3 is larger than the pulse width of the PWM wave PWM2 in the period T2. By controlling the gate voltage in this way, a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS1 is supplied to the NMOS transistor NMOS2, and a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS2 is supplied to the NMOS transistor NMOS1. The voltage change in this application is smaller than the potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND, but is larger than in the period T2.
Thereafter, the gate voltage of the PMOS transistor PMOS1 and the NMOS transistor NMOS1 is lowered from the power supply voltage VM to the ground voltage GND, and the gate voltage of the PMOS transistor PMOS2 and NMOS transistor NMOS2 is lowered from the power supply voltage VM to the ground voltage GND. As a result, a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS1 energizes the NMOS transistor NMOS2, and a voltage is applied in the direction in which the PMOS transistor PMOS2 energizes the NMOS transistor NMOS1. The voltage change in this application is a potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND. In this specification, full-amplitude driving expresses that the H bridge transistor is applied with a drive that changes from the power supply voltage VM, which is the power supply potential difference of the H bridge, to the ground voltage GND and is applied to the energization. ing. The waveform of this full amplitude drive will be described later.

フル振幅駆動の後、期間T3における制御が実行され、次に期間T2における制御が実行され、次に期間T1における制御が実行され、次に期間T0における制御が実行される。これら期間における制御が図7の説明にて上述した通りとなる。   After full-amplitude driving, control in the period T3 is executed, control in the period T2 is executed next, control in the period T1 is executed next, and control in the period T0 is executed next. Control during these periods is as described above in the description of FIG.

図8は図7におけるフル振幅駆動に対応する波形図である。   FIG. 8 is a waveform diagram corresponding to the full amplitude drive in FIG.

実際にははるかに多数のパルスがあるが、図においては4回のPWM波PWM1に従って、4回PMOSトランジスタPMOS1およびNMOSトランジスタNMOS1のゲート電圧が電源電圧VMから接地電圧GNDまで下がることで、PMOSトランジスタPMOS1からNMOSトランジスタNMOS2に通電する方向に電圧が印可される。この印可電圧は電源電圧VMと接地電圧GNDとの間の電位差となる。同じく4回のPWM波PWM2に従って、4回PMOSトランジスタPMOS2およびNMOSトランジスタNMOS2のゲート電圧が電源電圧VMから接地電圧GNDまで下がることで、PMOSトランジスタPMOS2からNMOSトランジスタNMOS1に通電する方向に電圧が印可される。この印可電圧は電源電圧VMと接地電圧GNDとの間の電位差となる。   Actually, there are far more pulses, but in the figure, the gate voltage of the PMOS transistor PMOS1 and the NMOS transistor NMOS1 is lowered from the power supply voltage VM to the ground voltage GND four times in accordance with the four PWM waves PWM1. A voltage is applied in a direction in which the PMOS 1 and the NMOS transistor NMOS2 are energized. This applied voltage is a potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND. Similarly, the voltage is applied in the direction of energization from the PMOS transistor PMOS2 to the NMOS transistor NMOS1 by reducing the gate voltage of the PMOS transistor PMOS2 and NMOS transistor NMOS2 from the power supply voltage VM to the ground voltage GND four times in accordance with the four PWM waves PWM2. The This applied voltage is a potential difference between the power supply voltage VM and the ground voltage GND.

図9はプリドライバの各種構成図を示すものである。   FIG. 9 shows various configuration diagrams of the pre-driver.

図9の(c)はプリドライバの出力を受けるパワーMOSトランジスタの寄生容量を示した図である。   FIG. 9C shows the parasitic capacitance of the power MOS transistor that receives the output of the pre-driver.

パワーMOSトランジスタPW−MOSはHブリッジを構成するPMOSトランジスタPMOS1、NMOSトランジスタNMOS1、PMOSトランジスタPMOS2およびNMOSトランジスタNMOS2のうちのいずれかである。パワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGとソースS間には寄生容量Cgsが存在し、パワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGとドレインDには寄生容量Cgdが存在している。パワーMOSトランジスタPW−MOSはゲート面積が広く、これら寄生容量も駆動にあたって無視できない大きさとなっている。   The power MOS transistor PW-MOS is any one of a PMOS transistor PMOS1, an NMOS transistor NMOS1, a PMOS transistor PMOS2, and an NMOS transistor NMOS2 constituting an H bridge. A parasitic capacitance Cgs exists between the gate G and the source S of the power MOS transistor PW-MOS, and a parasitic capacitance Cgd exists between the gate G and the drain D of the power MOS transistor PW-MOS. The power MOS transistor PW-MOS has a large gate area, and these parasitic capacitances cannot be ignored in driving.

図9の(a)はプリドライバPreDRV1〜PreDRV4の一例である。   FIG. 9A shows an example of the pre-drivers PreDRV1 to PreDRV4.

プリドライバPreDRV−Aは入力端子INと、出力端子OUTと、PMOSトランジスタPMOS3と、NMOSトランジスタNMOS3と、抵抗Rとを有する。入力端子INはPMOSトランジスタPMOS3およびNMOSトランジスタNMOS3のゲートと接続され、PMOSトランジスタPMOS3のソースは電源電圧VMが供給され、PMOSトランジスタPMOS3のドレインは抵抗Rの一方の端子に接続され、NMOSトランジスタNMOS3のドレインは抵抗Rの一方の端子に接続され、NMOSトランジスタNMOS3のソースは接地電圧GNDが供給され、出力端子OUTは抵抗の他方の端子に接続される。   The pre-driver PreDRV-A has an input terminal IN, an output terminal OUT, a PMOS transistor PMOS3, an NMOS transistor NMOS3, and a resistor R. The input terminal IN is connected to the gates of the PMOS transistor PMOS3 and the NMOS transistor NMOS3, the source of the PMOS transistor PMOS3 is supplied with the power supply voltage VM, the drain of the PMOS transistor PMOS3 is connected to one terminal of the resistor R, and the NMOS transistor NMOS3 The drain is connected to one terminal of the resistor R, the source of the NMOS transistor NMOS3 is supplied with the ground voltage GND, and the output terminal OUT is connected to the other terminal of the resistor.

上述した寄生容量と抵抗Rによりある程度の時定数を持ったフィルタを構成する。よって入力端子INがハイレベルからローレベルに変化しても出力端子OUTに接続されているパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGがすぐにローレベルからハイレベルに切り替わるのではない。同じく入力端子INがローレベルからハイレベルに変化しても出力端子OUTに接続されているパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGがすぐにハイレベルからローレベルに切り替わるのではない。PWM波PWM1やPWM波PWM2のパルス幅が短いようなパルス幅個別値にてモータードライバMTDが駆動されるような場合は図6や図7にて説明したように寄生容量と抵抗Rによるフィルタの関係で、PWM波PWM1やPWM波PWM2がローレベルからハイレベルに変化することによりパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGが電源電圧VMから接地電圧GNDに変化する前に、PWM波PWM1やPWM波PWM2がハイレベルからローレベルに戻ることでパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGが電源電圧VMと接地電圧GNDとの間の中間電圧から電源電圧VMに戻るようになる。逆にPWM波PWM1やPWM波PWM2の幅が長いようなDにてモータードライバMTDが駆動されるような場合は、PWM波PWM1やPWM波PWM2がローレベルからハイレベルに変化することによりパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGが電源電圧VMから接地電圧GNDに変化する。次にPWM波PWM1やPWM波PWM2がハイレベルからローレベルに戻ることでパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGが接地電圧GNDから電源電圧VMに戻るようになる。   A filter having a certain time constant is constituted by the parasitic capacitance and the resistance R described above. Therefore, even if the input terminal IN changes from the high level to the low level, the gate G of the power MOS transistor PW-MOS connected to the output terminal OUT does not immediately switch from the low level to the high level. Similarly, even when the input terminal IN changes from the low level to the high level, the gate G of the power MOS transistor PW-MOS connected to the output terminal OUT does not immediately switch from the high level to the low level. When the motor driver MTD is driven with a pulse width individual value such that the pulse width of the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2 is short, as described with reference to FIGS. Therefore, before the gate G of the power MOS transistor PW-MOS changes from the power supply voltage VM to the ground voltage GND due to the change of the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2 from the low level to the high level, the PWM wave PWM1 or PWM wave. When the PWM2 returns from the high level to the low level, the gate G of the power MOS transistor PW-MOS returns from the intermediate voltage between the power supply voltage VM and the ground voltage GND to the power supply voltage VM. On the contrary, when the motor driver MTD is driven by D having a long width of the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2, the power MOS is generated by changing the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2 from the low level to the high level. The gate G of the transistor PW-MOS changes from the power supply voltage VM to the ground voltage GND. Next, when the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 return from the high level to the low level, the gate G of the power MOS transistor PW-MOS returns from the ground voltage GND to the power supply voltage VM.

図9の(b)はプリドライバPreDRV1〜PreDRV4の一例である。   FIG. 9B is an example of the pre-drivers PreDRV1 to PreDRV4.

プリドライバPreDRV−BはプリドライバPreDRV−Aと比べて以下が異なる。
抵抗Rがなく、出力端子OUTがPMOSトランジスタPMOS3のドレインと接続されている。PMOSトランジスタPMOS3のソースと電源電圧VMの供給端子との間に電流源IS−Pがある。NMOSトランジスタNMOS3のソースと接地電圧GNDの供給端子との間に電流源IS−Nがある。
電流源IS−Pは電源電圧VMの供給端子からPMOSトランジスタPMOS3のソースに向かって定電流iを流す。このPMOSトランジスタPMOS3のソースに向かって流れる定電流iは、PMOSトランジスタPMSO3がオンしたときに、PMOSトランジスタPMOS3のドレイン電位が電源電圧VMとなるまで流れる。電流源IS−NはNMOSトランジスタNMOS3のソースから接地電圧GNDの供給端子に向かって定電流iを流す。このNMOSトランジスタNMOS3のソースから流れる定電流iは、NMOSトランジスタNMSO3がオンしたときに、NMOSトランジスタNMOS3のドレイン電位が接地電圧GNDとなるまで流れる。
The pre-driver PreDRV-B is different from the pre-driver PreDRV-A in the following.
There is no resistor R, and the output terminal OUT is connected to the drain of the PMOS transistor PMOS3. There is a current source IS-P between the source of the PMOS transistor PMOS3 and the supply terminal of the power supply voltage VM. There is a current source IS-N between the source of the NMOS transistor NMOS3 and the supply terminal of the ground voltage GND.
The current source IS-P passes a constant current i from the supply terminal of the power supply voltage VM toward the source of the PMOS transistor PMOS3. The constant current i flowing toward the source of the PMOS transistor PMOS3 flows until the drain potential of the PMOS transistor PMOS3 becomes the power supply voltage VM when the PMOS transistor PMSO3 is turned on. The current source IS-N flows a constant current i from the source of the NMOS transistor NMOS3 toward the supply terminal of the ground voltage GND. The constant current i flowing from the source of the NMOS transistor NMOS3 flows until the drain potential of the NMOS transistor NMOS3 becomes the ground voltage GND when the NMOS transistor NMSO3 is turned on.

この定電流iが寄生容量に流入および引き抜きされる時間に依存してパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲート電圧が決まる。よって入力端子INがハイレベルからローレベルに変化しても出力端子OUTに接続されているパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGがすぐにローレベルからハイレベルに切り替わるのではない。同じく入力端子INがローレベルからハイレベルに変化しても出力端子OUTに接続されているパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGがすぐにハイレベルからローレベルに切り替わるのではない。PWM波PWM1やPWM波PWM2のパルス幅が短いようなパルス幅個別値にてモータードライバMTDが駆動されるような場合は図6や図7にて説明したように、PWM波PWM1やPWM波PWM2がローレベルからハイレベルに変化することによりパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGが電源電圧VMから接地電圧GNDに変化する前に電流源IS−Nの定電流iによる寄生容量に対する電荷引き抜きがとまり、PWM波PWM1やPWM波PWM2がハイレベルからローレベルに戻ることで電流源IS−Pの定電流iによる寄生容量に対する電荷供給が始まってパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGが電源電圧VMと接地電圧GNDとの間の中間電圧から電源電圧VMに戻るようになる。逆にPWM波PWM1やPWM波PWM2の幅が長いようなDにてモータードライバMTDが駆動されるような場合は、PWM波PWM1やPWM波PWM2がローレベルからハイレベルに変化することによりパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGが電源電圧VMから接地電圧GNDに変化する。次にPWM波PWM1やPWM波PWM2がハイレベルからローレベルに戻ることでパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲートGが接地電圧GNDから電源電圧VMに戻るようになる。   The gate voltage of the power MOS transistor PW-MOS is determined depending on the time during which the constant current i flows in and out of the parasitic capacitance. Therefore, even if the input terminal IN changes from the high level to the low level, the gate G of the power MOS transistor PW-MOS connected to the output terminal OUT does not immediately switch from the low level to the high level. Similarly, even when the input terminal IN changes from the low level to the high level, the gate G of the power MOS transistor PW-MOS connected to the output terminal OUT does not immediately switch from the high level to the low level. When the motor driver MTD is driven with a pulse width individual value such that the pulse width of the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2 is short, as described in FIGS. 6 and 7, the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2 Is changed from the low level to the high level, before the gate G of the power MOS transistor PW-MOS changes from the power supply voltage VM to the ground voltage GND, the charge extraction from the parasitic capacitance due to the constant current i of the current source IS-N is stopped. When the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 return from the high level to the low level, charge supply to the parasitic capacitance due to the constant current i of the current source IS-P starts, and the gate G of the power MOS transistor PW-MOS becomes the power supply voltage VM. The intermediate voltage between the ground voltage GND and the power supply voltage VM is restored. On the contrary, when the motor driver MTD is driven by D having a long width of the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2, the power MOS is generated by changing the PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2 from the low level to the high level. The gate G of the transistor PW-MOS changes from the power supply voltage VM to the ground voltage GND. Next, when the PWM wave PWM1 and the PWM wave PWM2 return from the high level to the low level, the gate G of the power MOS transistor PW-MOS returns from the ground voltage GND to the power supply voltage VM.

このようにプリドライバの出力端子OUTに抵抗Rが接続されていたり、出力端子OUTに対する電流供給や引き抜きが電流源IS−Pや電流源IS−Nの定電流iにて実施されることで、Dに基づく程度のPWM波PWM1やPWM2のデューティがない限りはパワーMOSトランジスタPW−MOSのゲート電圧が電源電圧VMから接地電圧GNDに変化しないようになっている。   In this way, the resistor R is connected to the output terminal OUT of the pre-driver, and the current supply and extraction to the output terminal OUT is performed by the constant current i of the current source IS-P and the current source IS-N. The gate voltage of the power MOS transistor PW-MOS does not change from the power supply voltage VM to the ground voltage GND unless there is a duty of the PWM wave PWM1 or PWM2 to the extent based on D.

本実施の形態において、ピエゾモーターを駆動するためのPWM波(PWM波PWM1またはPWM波PWM2)は、起動時または停止制御時には出力段のMOSトランジスタ(PMOSトランジスタPMOS1、NMOSトランジスタNMOS1、PMOSトランジスタPMOS2、NMOSトランジスタNMOS2のうちのいずれか)のドレインから出力段の電源電圧VMと接地電圧GNDとの間の電位差よりも小さな振幅の信号が出力される程度の第一パルス幅とされ、通常駆動時には出力段のMOSトランジスタのドレインから電源電圧VMと接地電圧GNDとの間の振幅の信号が出力されるような第一パルス幅よりも大きな幅の第二パルス幅とされる。上述したように、起動時または停止制御時にはMOSトランジスタのドレインから出力される信号は中間電圧と電源電圧VMの振幅となる。このことにより、ピエゾモーターPZに与える電圧変化量は小さくなり、起動時や停止制御時にいきなり大きな電圧変化量をピエゾモーターPZに与えることがなくなり、静音化が図れる。   In the present embodiment, the PWM wave (PWM wave PWM1 or PWM wave PWM2) for driving the piezo motor is an output stage MOS transistor (PMOS transistor PMOS1, NMOS transistor NMOS1, PMOS transistor PMOS2, The first pulse width is such that a signal having an amplitude smaller than the potential difference between the power supply voltage VM of the output stage and the ground voltage GND is output from the drain of the NMOS transistor NMOS2), and is output during normal driving. The second pulse width is larger than the first pulse width such that a signal having an amplitude between the power supply voltage VM and the ground voltage GND is output from the drain of the MOS transistor in the stage. As described above, the signal output from the drain of the MOS transistor at the time of starting or stopping control has the amplitude of the intermediate voltage and the power supply voltage VM. As a result, the amount of voltage change applied to the piezo motor PZ is reduced, and suddenly no large voltage change amount is applied to the piezo motor PZ at the time of start-up or stop control.

中央演算装置CPUからのPWM波のパルス数を定める指令値IVに基づいてPWM波は生成され、指令値IVに基づいてパルス幅設定値Xpを生成するシーケンサーSQCを有し、
PWM波生成回路PWM−GCはパルス幅設定値Xpに基づいてPWM波のデューティーを定めるようになっている。このことで中央演算装置CPUは指令値IVによりパルス数を定めるだけで簡単にピエゾモーターPZの制御ができる。
A PWM wave is generated based on a command value IV that determines the number of pulses of the PWM wave from the central processing unit CPU, and has a sequencer SQC that generates a pulse width setting value Xp based on the command value IV.
The PWM wave generation circuit PWM-GC determines the duty of the PWM wave based on the pulse width setting value Xp. As a result, the central processing unit CPU can easily control the piezo motor PZ simply by determining the number of pulses based on the command value IV.

シーケンサーSQCにて用いられるテーブルTBLを有し、このテーブルTBLには期間T0〜Tkと、パルス幅個別値X0〜Xkとが格納されている。起動時にはテーブルTBLに格納された期間T0およびパルス幅個別値X0から期間Tkおよびパルス幅個別値Xkが順次用いられることで、パルス幅設定値Xpが変更されてピエゾモーターPZが起動制御され、停止制御時にはテーブルTBLに格納された期間Tkおよびパルス幅個別値Xkから期間T0およびパルス幅個別値X0が順次用いられることで、パルス幅設定値Xpが変更されてピエゾモーターPZが停止制御される。起動時や停止制御時にこのテーブルTBLに格納された期間T0およびパルス幅個別値X0を用いてパルス幅設定値Xpを定めるようにすることで、中央演算装置CPUは指令値IVによりパルス数を定めるだけで簡単に静音化のための起動時や停止制御時の制御が可能になる。   The table TBL used in the sequencer SQC has a period T0 to Tk and individual pulse width values X0 to Xk. During startup, the period Tk and the individual pulse width value Xk are sequentially used from the period T0 and the individual pulse width value X0 stored in the table TBL, so that the pulse width set value Xp is changed and the piezo motor PZ is controlled to start and stop. During control, the period T0 and the pulse width individual value X0 are sequentially used from the period Tk and the pulse width individual value Xk stored in the table TBL, whereby the pulse width set value Xp is changed and the piezo motor PZ is controlled to stop. The central processing unit CPU determines the number of pulses based on the command value IV by determining the pulse width setting value Xp using the period T0 and the pulse width individual value X0 stored in the table TBL at the time of starting and stopping control. The control at the time of start-up and stop control for noise reduction can be easily performed.

通常駆動時にはパルス幅設定値XpとしてDが設定され、パルス幅個別値X0〜XkはDの倍数であり、期間T0〜TkはPWM周期PWM−Tの自然数倍であり、D、パルス幅個別値X0〜Xk、および期間T0〜Tkは入出力回路I/Oを通して半導体集積回路装置IC外部から設定可能となっている。このようにD、パルス幅個別値X0〜Xk、および期間T0〜Tkは入出力回路I/Oを通して半導体集積回路装置IC外部から設定可能となっていることで、ピエゾモーターPZの特性に合わせてこれらパラメータを設定できるようになっている。期間T0〜TkがPWM周期PWM−Tの自然数倍となっているために、テーブルTBLに格納されたパルス幅個別値X0〜Xkや期間T0〜Tkに従って、指令値IVにより定められた何回目のパルスがどのパルス幅個別値を用いるのかを定めることができる。   During normal driving, D is set as the pulse width setting value Xp, the pulse width individual values X0 to Xk are multiples of D, the periods T0 to Tk are natural multiples of the PWM period PWM-T, and D and pulse width are individually Values X0 to Xk and periods T0 to Tk can be set from the outside of the semiconductor integrated circuit device IC through the input / output circuit I / O. In this way, D, individual pulse width values X0 to Xk, and periods T0 to Tk can be set from the outside of the semiconductor integrated circuit device IC through the input / output circuit I / O, so as to match the characteristics of the piezo motor PZ. These parameters can be set. Since the period T0 to Tk is a natural number multiple of the PWM cycle PWM-T, the number of times determined by the command value IV according to the individual pulse width values X0 to Xk and the periods T0 to Tk stored in the table TBL. It is possible to determine which individual pulse width value is used for each pulse.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.

IC 半導体集積回路装置
CPU 中央演算装置
FLASH 不揮発性メモリ
RAM ランダムアクセスメモリ
ADC AD変換回路
MTD、MTD1 モータードライバ
OSC 発振回路
BUS バス
DR ドライバ
PWM−GC PWM波生成回路
SQC シーケンサー
TBL テーブル
IV 指令値
DATA データ
PWM1、PWM2 PWM波
T0〜Tk 期間
Xp パルス幅設定値
X0〜Xk パルス幅個別値
PWM−T PWM周期
IC Semiconductor integrated circuit device CPU Central processing unit FLASH Nonvolatile memory RAM Random access memory ADC AD conversion circuit MTD, MTD1 Motor driver OSC Oscillation circuit BUS Bus DR driver PWM-GC PWM wave generation circuit SQC Sequencer TBL Table IV Command value DATA Data PWM1 , PWM2 PWM wave T0 to Tk period Xp pulse width setting value X0 to Xk individual pulse width value PWM-T PWM period

Claims (5)

PWM波を生成するPWM波生成回路と、
第一MOSトランジスタを有し、前記PWM波生成回路からの前記PWM波により駆動されるピエゾモーターを駆動するための出力段とを有し、
前記PWM波は、前記ピエゾモーターの起動時または停止制御時に前記出力段の前記第一MOSトランジスタのドレインから前記出力段の電源電圧と接地電圧との間の電位差よりも小さな振幅の信号が出力される程度の第一パルス幅とされ、通常駆動時に前記出力段の前記第一MOSトランジスタのドレインから前記電源電圧と前記接地電圧との間の振幅の信号が出力されるような前記第一パルス幅よりも大きなパルス幅の第二パルス幅とされる半導体集積回路装置。
A PWM wave generation circuit for generating a PWM wave;
An output stage for driving a piezo motor driven by the PWM wave from the PWM wave generation circuit, the first MOS transistor;
As for the PWM wave, a signal having an amplitude smaller than the potential difference between the power supply voltage of the output stage and the ground voltage is output from the drain of the first MOS transistor of the output stage when the piezo motor is started or stopped. The first pulse width so that a signal having an amplitude between the power supply voltage and the ground voltage is output from the drain of the first MOS transistor of the output stage during normal driving. A semiconductor integrated circuit device having a larger pulse width than the second pulse width.
中央演算装置を有し、
前記中央演算装置からの前記PWM波のパルス数を定める指令値に基づいて前記PWM波は生成され、
前記出力段は前記第一MOSトランジスタと、第二MOSトランジスタと、第三MOSトランジスタと、第四MOSトランジスタとを有し、前記第一および第二MOSトランジスタのゲートは前記PWM波を受け、前記第一および第三MOSトランジスタのソースは前記電源電圧が供給され、前記第二および第四MOSトランジスタのソースは前記接地電圧が供給され、前記第一および第二MOSトランジスタのドレインは前記ピエゾモーターの一方の端子に接続され、前記第三および第四MOSトランジスタのドレインは前記ピエゾモーターの他方の端子に接続され、前記第三および第四MOSトランジスタのゲートには前記PWM波とは異なるPWM波を受けるように構成されたHブリッジ型となっており、
前記通常駆動時には前記ピエゾモーターの一方の端子と他方の端子には前記電源電圧と前記接地電圧との間の電位差が印可される請求項1に記載の半導体集積回路装置。
A central processing unit,
The PWM wave is generated based on a command value that determines the number of pulses of the PWM wave from the central processing unit,
The output stage includes the first MOS transistor, the second MOS transistor, a third MOS transistor, and a fourth MOS transistor, and the gates of the first and second MOS transistors receive the PWM wave, The sources of the first and third MOS transistors are supplied with the power supply voltage, the sources of the second and fourth MOS transistors are supplied with the ground voltage, and the drains of the first and second MOS transistors are connected to the piezoelectric motor. Connected to one terminal, drains of the third and fourth MOS transistors are connected to the other terminal of the piezo motor, and a PWM wave different from the PWM wave is applied to the gates of the third and fourth MOS transistors. It is an H-bridge type configured to receive,
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a potential difference between the power supply voltage and the ground voltage is applied to one terminal and the other terminal of the piezo motor during the normal driving.
前記指令値に基づいてパルス幅設定値を生成するシーケンサーを有し、
前記PWM波生成回路は前記パルス幅設定値に基づいて前記PWM波のデューティーを定める請求項2に記載の半導体集積回路装置。
A sequencer for generating a pulse width setting value based on the command value;
The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the PWM wave generation circuit determines a duty of the PWM wave based on the pulse width setting value.
前記シーケンサーにて用いられるテーブルを有し、
前記テーブルには第一期間と、第二期間と、前記第一期間の第一パルス幅個別値と、前記第二期間のパルス幅個別値とが格納されており、
前記パルス幅設定値は前記第一期間においては前記第一パルス幅個別値であり、前記第二期間においては第二パルス幅個別値であり、
前記起動時には前記ピエゾモーターが停止状態から前記第一期間の前記第一パルス幅個別値に基づいた前記PWM波で駆動されてから前記第二期間の前記第二パルス幅個別値に基づいた前記PWM波で駆動され、
前記停止制御時には前記ピエゾモーターが移動状態から前記第二期間の前記第二パルス幅個別値に基づいた前記PWM波で駆動されてから前記第一期間の前記第二パルス幅個別値に基づいた前記PWM波で駆動されてから停止される請求項3に記載の半導体集積回路装置。
Having a table used in the sequencer;
The table stores the first period, the second period, the first pulse width individual value of the first period, and the pulse width individual value of the second period,
The pulse width setting value is the first pulse width individual value in the first period, and the second pulse width individual value in the second period,
The PWM based on the second pulse width individual value in the second period after the piezo motor is driven by the PWM wave based on the first pulse width individual value in the first period from the stopped state at the time of starting Driven by waves,
During the stop control, the piezo motor is driven from the moving state by the PWM wave based on the second pulse width individual value in the second period, and then based on the second pulse width individual value in the first period. 4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein the semiconductor integrated circuit device is stopped after being driven by a PWM wave.
前記通常駆動時に前記ピエゾモーターの一方の端子と他方の端子に前記電源電圧と前記接地電圧との間の電位差が印可されるような所定の値に前記パルス幅設定値が設定され、
前記第一および第二パルス幅個別値は前記所定の値の倍数であり、
前記第一期間および前記第二期間は前記PWM波の周期の自然数倍であり、
前記所定の値、前記第一および第二パルス幅個別値、および前記第一および第二期間は外部から設定可能になっている請求項4に記載の半導体集積回路装置。
The pulse width setting value is set to a predetermined value such that a potential difference between the power supply voltage and the ground voltage is applied to one terminal and the other terminal of the piezoelectric motor during the normal driving,
The first and second pulse width individual values are multiples of the predetermined value,
The first period and the second period are a natural number times the period of the PWM wave,
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the predetermined value, the first and second individual pulse width individual values, and the first and second periods can be set from the outside.
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