JP6228911B2 - Motor drive control device and motor drive control method - Google Patents
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Description
本発明は、モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a motor drive control device and a motor drive control method.
ブラシレスモータなどのモータ駆動制御装置は、回転しているロータの位置に応じて、モータの各相の電機子コイルを通電させる。そのために、モータ駆動制御装置は、例えば、ホール素子などの回転位置検出器を用いて、回転位置検出器からの出力信号に基づいてロータの位置を検出している。そして、モータ駆動制御装置は、検出したロータの位置に基づいて、モータの各相に通電するパターン（通電パターン）を設定し、ロータの回転を制御している。また、ブラシレスモータ駆動制御装置においては、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御による回転制御が一般的である。 A motor drive control device such as a brushless motor energizes the armature coils of each phase of the motor according to the position of the rotating rotor. For this purpose, the motor drive control device detects the position of the rotor based on an output signal from the rotational position detector using a rotational position detector such as a Hall element. The motor drive control device sets a pattern (energization pattern) for energizing each phase of the motor based on the detected position of the rotor, and controls the rotation of the rotor. In brushless motor drive control devices, rotation control by PWM (Pulse Width Modulation) control is generally used.
このモータ駆動制御装置のモータ駆動部であるモータドライバＩＣ（Integrated Circuit）は、ホール素子の出力信号をもとに所定のレベル等に変換するなどの信号処理をして出力されたホール信号、および、外部からの回転指令信号（例えばＰＷＭ信号）に基づいて、モータに駆動信号を供給する。
モータの回転制御は、ＰＷＭ信号のデューティ比を変化させることで行われる。しかしモータの起動時には、起動の回転トルクを確保するために、ＰＷＭ信号のデューティ比を大きくする必要がある。
A motor driver IC (Integrated Circuit), which is a motor drive unit of the motor drive control device, outputs a hall signal output by performing signal processing such as conversion to a predetermined level based on an output signal of the hall element, and A drive signal is supplied to the motor based on an external rotation command signal (for example, a PWM signal).
The rotation control of the motor is performed by changing the duty ratio of the PWM signal. However, at the time of starting the motor, it is necessary to increase the duty ratio of the PWM signal in order to ensure the starting rotational torque.
そのため、モータドライバＩＣは、起動時から所定期間に亘りＰＷＭ信号のデューティ比を所定の大きさに固定する機能を有していることが多い。この機能は、起動補助機能と呼ばれている。
例えば、特許文献１の解決手段には、「ＰＷＭコントロール部１０２は、回路動作開始後にＰＷＭ入力信号が所定数検出された時点からモータ駆動部１０４に対して、ＰＷＭ入力信号に基づくＰＷＭ制御を禁止し、モータ１０５を１００％のディーティで駆動開始せしめるＰＷＭ信号を出力する一方、モータ１−５の駆動開始後に、ホール信号が所定回数検出された時点以後は、ＰＷＭ入力信号に相当する信号を出力し、モータ駆動部１０４にモータ１０５のＰＷＭ制御を実行せしめる」と記載されている。
このような起動補助機能を有するモータドライバＩＣは、起動後、ホール信号の出力をもとに、起動補助機能の解除条件を満たすまで（例えば、１回転したと認識するまで）、ＰＷＭ信号を所定のオンデューティに固定している。
For this reason, the motor driver IC often has a function of fixing the duty ratio of the PWM signal to a predetermined magnitude for a predetermined period from the time of startup. This function is called a boot assist function.
For example, the solving means of
The motor driver IC having such a start assist function outputs a PWM signal based on the output of the hall signal until the start assist function release condition is satisfied (for example, until it is recognized that one rotation has been made) after the start. The on-duty is fixed.
しかしながら、起動補助機能を有するモータドライバＩＣ（モータ駆動部）を用いると、起動補助機能によって劣化したモータの起動までもが補助されてしまうので、このモータの劣化を早期に検知できないという問題がある。
すなわち、モータは、長期使用により静止摩擦力が増加する。例えば、ベアリングの損傷、油やほこりの堆積により起動が重くなるなどである。しかし、起動補助機能を有するモータ駆動制御装置は、起動補助機能により所定の大きさのデューティ比のＰＷＭ信号が与えられて起動してしまうので、モータの劣化を早期に検知できないという問題がある。
所定のデューティ比（例えば、オンデューティ５０［％］）でモータが起動できなかった場合、モータの劣化がかなり進んでいることが考えられる。よって、劣化が進んでいない段階でできる限り早めに検知して交換したいというニーズに応えられない。
However, if a motor driver IC (motor drive unit) having a start assist function is used, even the start of the motor deteriorated by the start assist function is assisted, so that there is a problem that this motor deterioration cannot be detected at an early stage. .
That is, the static frictional force of the motor increases with long-term use. For example, bearings may be damaged, oil and dust may accumulate, and startup may be heavy. However, the motor drive control device having the start assist function is started when the start assist function is supplied with a PWM signal having a duty ratio of a predetermined magnitude, so that there is a problem that motor deterioration cannot be detected at an early stage.
When the motor cannot be started at a predetermined duty ratio (for example, on-duty 50 [%]), it is conceivable that the motor is considerably deteriorated. Therefore, it cannot meet the need to detect and replace as soon as possible at a stage where deterioration has not progressed.
また、モータドライバＩＣ（モータ駆動部）が回転方向の制御機能や進角制御機能を有していないときには、モータドライバＩＣの上位部である制御回路等から新たに機能を付加することはできなかった。 In addition, when the motor driver IC (motor drive unit) does not have a rotation direction control function or an advance angle control function, a new function cannot be added from a control circuit or the like that is the upper part of the motor driver IC. It was.
そこで、本発明は、モータ駆動部の機能に制約されずにモータを制御可能なモータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the motor drive control apparatus and motor drive control method which can control a motor, without being restrict | limited to the function of a motor drive part.
前記した課題を解決するため、本発明のモータ駆動制御装置は、ロータの位置を検出する磁気センサ信号を出力する磁気センサと、前記磁気センサ信号に基づく所定パターンの駆動制御信号をモータに通電して駆動させるモータ駆動部と、前記磁気センサの出力を反転させる反転回路と、前記反転回路を制御して、所望の前記磁気センサ信号を前記モータ駆動部に出力させる制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記反転回路によって前記磁気センサ信号の反転タイミングを調整することにより、進角制御を行う、ことを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
In order to solve the above-described problems, a motor drive control device of the present invention energizes a motor with a magnetic sensor that outputs a magnetic sensor signal for detecting the position of a rotor, and a drive control signal of a predetermined pattern based on the magnetic sensor signal. a motor drive unit for driving Te, wherein an inverting circuit for inverting the output of the magnetic sensor, and controls the inversion circuit, e Bei and a control circuit for outputting a desired value of the magnetic signal to the motor drive unit, The control circuit performs advance angle control by adjusting an inversion timing of the magnetic sensor signal by the inversion circuit .
Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.
本発明によれば、モータ駆動部の機能に制約されずにモータを制御可能なモータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the motor drive control apparatus and motor drive control method which can control a motor, without being restrict | limited to the function of a motor drive part.
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるモータ駆動制御装置１の回路構成を示すブロック図である。
図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、モータ２０を駆動するためのモータ駆動部２と、モータ駆動部２を制御するための上位部である制御回路部３と、モータ２０のロータの位置を検出するホール素子４と、ホール素子４の出力を反転させる反転回路５とを備えている。モータ２０は、例えば単相のブラシレスモータであり、電機子コイルの通電により、ロータを回転駆動する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a motor
As shown in FIG. 1, the motor
モータ駆動部２は、モータドライバＩＣである。このモータドライバＩＣは、ＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子、ＨＢ端子、ＩＮ１端子、ＩＮ２端子、ＰＷＭ端子、ＯＵＴ１端子、ＯＵＴ２端子、ＦＧ端子を備える。
ＶＣＣ端子は電源Ｖｃｃに接続されて、電源電圧が印加される。ＧＮＤ端子はグランドに接続される。これにより、モータドライバＩＣに電力が供給される。
ＨＢ端子は、ホール素子４に電圧を印加する端子である。ＩＮ１端子とＩＮ２端子とは、ホール素子４の信号が入力される端子である。以下、ホール素子４の信号のことを、ホール素子信号と記載する。
ＰＷＭ端子は、制御回路部３に接続されて、制御回路部３からモータ２０の回転指令信号が入力される。ＯＵＴ１端子とＯＵＴ２端子は、モータ２０に接続される。ＯＵＴ１端子とＯＵＴ２端子は、モータ２０の不図示のコイルに電流を流して、このモータ２０を駆動する。
ＦＧ端子は、制御回路部３に接続されている。ＦＧ端子から、このモータ２０のＦＧ（Frequency Generator）信号が出力される。
The
The VCC terminal is connected to the power supply Vcc and applied with a power supply voltage. The GND terminal is connected to the ground. Thereby, electric power is supplied to the motor driver IC.
The HB terminal is a terminal that applies a voltage to the
The PWM terminal is connected to the control circuit unit 3, and a rotation command signal for the
The FG terminal is connected to the control circuit unit 3. An FG (Frequency Generator) signal of the
モータ駆動部２は、電源Ｖｃｃから電力供給を受けて、ホール素子４の信号に基づく所定パターンの駆動制御信号をモータ２０に通電して駆動させる。モータ駆動部２は、モータ２０の回転によって生じる駆動情報であるＦＧ信号を出力する。ＦＧ信号は、モータ２０が回転駆動している際には、ロータ位置に応じたパルス信号であり、モータ２０が停止しているときには、ＨｉｇｈレベルまたはＬｏｗレベルが維持される。
また、モータ駆動部２は、モータ２０の起動後の所定時間に亘り、モータ２０に通電するＰＷＭ信号を所定のデューティ比とする起動補助機能を有する。
The
In addition, the
制御回路部３は、モータ駆動部２および反転回路５を制御するマイクロコンピュータにより構成され、各制御信号および信号波形を生成するファンクションジェネレータ３ａを備えている。
制御回路部３は、モータ２０を回転駆動する駆動制御モードにおいて、ＰＷＭＯＵＴ端子からモータ駆動部２にＰＷＭ信号（ＰＷＭＯＵＴ信号）を出力し、ＰＩＮ端子を介してモータ駆動部２からＦＧ信号を取り込む。制御回路部３は更に、ＫＴ端子を有し、このＫＴ端子からＫＴ信号を反転回路５に出力して反転回路５を制御し、所望のホール素子信号をモータ駆動部２に出力させる。具体的には、制御回路部３は、モータ２０の起動時に、反転回路５によりホール素子信号を繰り返し所定回数以上反転させることにより、起動補助機能を解除する（起動補助機能のキャンセル）。なお、ＫＴ信号とは、ホール素子信号の極性を強制的に反転させるために、制御回路部３から反転回路５に出力される制御信号である。
制御回路部３は更に、反転回路５によってホール素子信号を反転させることにより、モータ駆動部２により駆動されるモータ２０の回転方向を制御する（第２の実施形態で説明するモータ２０の逆転駆動）。
なお、制御回路部３は、入力ポート数が少ない廉価なマイクロコンピュータを使用（採用）することができる。
The control circuit unit 3 includes a microcomputer that controls the
In the drive control mode in which the
The control circuit unit 3 further controls the rotation direction of the
The control circuit unit 3 can use (adopt) an inexpensive microcomputer with a small number of input ports.
ホール素子４は、モータ２０のロータの位置を検出する磁気センサである。ホール素子４は、Ｈ３端子とＨ１端子との間に電圧が印加されるとホール素子信号を出力する。ホール素子４は、Ｈ３端子とＨ１端子との間に負の電圧が印加されると、逆極性のホール素子信号を出力する。
Ｈ１端子は、反転回路５のトランジスタＱ２のコレクタに接続され、抵抗Ｒ２を介してモータ駆動部２のＨＢ端子に接続される。
Ｈ３端子は、反転回路５のトランジスタＱ１のコレクタに接続され、抵抗Ｒ１を介してモータ駆動部２のＨＢ端子にそれぞれ接続される。
Ｈ２端子は、モータ駆動部２のＩＮ１端子に接続される。Ｈ４端子は、モータ駆動部２のＩＮ２端子に接続される。これにより、ホール素子４は、ホール素子信号をモータ駆動部２に出力することができる。
The
The H1 terminal is connected to the collector of the transistor Q2 of the inverting
The H3 terminal is connected to the collector of the transistor Q1 of the inverting
The H2 terminal is connected to the IN1 terminal of the
反転回路５は、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１，Ｑ２（スイッチ素子の一例）と、抵抗Ｒ１〜Ｒ６とを備え、ホール素子４に印加する電圧の極性を切り替えて、ホール素子４が出力する信号を反転させる。
トランジスタＱ１は、コレクタがホール素子４のＨ３端子に接続されにと共に、抵抗Ｒ１を介してモータ駆動部２のＨＢ端子に接続され、エミッタがグランドに接続される。また、トランジスタＱ１は、ベース（制御端子）が、抵抗Ｒ４を介してグランドに接続されると共に、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続される。
トランジスタＱ２は、コレクタがホール素子４のＨ１端子に接続されると共に、抵抗Ｒ２を介してモータ駆動部２のＨＢ端子に接続され、エミッタがグランドに接続される。トランジスタＱ２は、トランジスタＱ２は、ベース（制御端子）が抵抗Ｒ５を介して制御回路部３のＫＴ端子に接続されると共に、抵抗Ｒ６を介してグランドに接続されている。
The inverting
The transistor Q1 has a collector connected to the H3 terminal of the
The transistor Q2 has a collector connected to the H1 terminal of the
モータ駆動部２のＨＢ端子は、抵抗Ｒ１を介してホール素子４のＨ３端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ２を介してホール素子４のＨ１端子に接続される。
トランジスタＱ１がオンすることにより、トランジスタＱ２はオフする。また、トランジスタＱ１がオフすることにより、トランジスタＱ２はオンする。このようなトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチングによって、ホール素子４のＨ１端子とＨ３端子との間に印加される電圧が反転する。
The HB terminal of the
When the transistor Q1 is turned on, the transistor Q2 is turned off. Further, when the transistor Q1 is turned off, the transistor Q2 is turned on. By such switching of the transistors Q1 and Q2, the voltage applied between the H1 terminal and the H3 terminal of the
このモータドライバＩＣは、ホール素子４のＨ３端子がモータ駆動部２のＨＢ端子に接続され、ホール素子４のＨ１端子がグランドに接続されることが前提である。本実施形態では、ホール素子４のＨ３端子とＨ１端子との間に、反転回路５を挿入した構成となっている。反転回路５は、ホール素子４の印加電圧の極性を反転させるものである。
This motor driver IC is based on the premise that the H3 terminal of the
反転回路５の動作について説明する。
制御回路部３からのＫＴ信号がＨｉｇｈレベルならば、反転回路５は、トランジスタＱ２がオンする。このトランジスタＱ２のコレクタ電圧の低下に伴い、トランジスタＱ１がオフする。
このとき、ホール素子４のＨ１端子は、トランジスタＱ２のオンによりＬｏｗレベルとなり、グランドの電圧が印加される。Ｈ３端子には、ＨＢ端子の電圧が印加される。このとき、ホール素子４のＨ３端子とＨ１端子の電圧は通常時の極性である。
The operation of the inverting
When the KT signal from the control circuit unit 3 is at a high level, the transistor Q2 of the inverting
At this time, the H1 terminal of the
制御回路部３からのＫＴ信号がＬｏｗレベルならば、反転回路５は、トランジスタＱ２がオフする。このトランジスタＱ２のコレクタ電圧は、抵抗Ｒ２によってＨＢ端子の電圧によってＨｉｇｈレベルとなり、トランジスタＱ１がオンする。
ホール素子４のＨ３端子は、トランジスタＱ１のオンにより、Ｌｏｗレベルとなる。Ｈ１端子には、ＨＢ端子の電圧が印加される。ホール素子４のＨ３端子とＨ１端子の電圧の極性は通常時とは反転する。
If the KT signal from the control circuit unit 3 is at a low level, the inverting
The H3 terminal of the
以下、上述のように構成されたモータ駆動制御装置１のモータ駆動制御方法について説明する。
まず、モータ駆動部２の起動補助機能について説明する。
図２（ａ），（ｂ）は、モータ駆動部２の起動補助機能とその起動補助機能の解除機能を説明する電源電流（図１における電源Ｖｃｃの電流波形）の波形図である。
図２（ａ）は、比較例の起動補助機能を示す図である。
Hereinafter, the motor drive control method of the motor
First, the activation assist function of the
FIGS. 2A and 2B are waveform diagrams of the power supply current (current waveform of the power supply Vcc in FIG. 1) for explaining the start assist function of the
FIG. 2A is a diagram illustrating a startup assist function of a comparative example.
図２（ａ）に示すように、従来のモータ駆動制御装置のモータドライバＩＣは、モータの起動後の所定時間（例えば、モータの１回転または２回転）、モータに通電するＰＷＭＯＵＴ信号のデューティ比をＤｕｔｙ＝５０［％］とする起動補助機能が動作している。この起動補助により、モータの起動時の回転トルクを確保することができる。しかし、劣化が進んだモータであっても、起動補助機能によって、見かけ上は正常に起動が行われてしまうので、モータの劣化を早期に検知できない。
従来のモータ駆動制御装置では、制御回路部は、起動補助機能の動作後、所定期間に亘って上位装置から指示されたデューティ比（例えばＤｕｔｙ＝３０［％］）のＰＷＭＯＵＴ信号をモータ駆動部に出力する。しかし、起動補助機能によってモータが既に起動されているので、モータの劣化を検知できなくなっている。
As shown in FIG. 2A, the motor driver IC of the conventional motor drive control device is configured so that the duty ratio of the PWMOUT signal energizing the motor for a predetermined time after the motor is started (for example, one or two rotations of the motor). Is activated. Duty = 50 [%] is activated. With this starting assistance, it is possible to secure the rotational torque at the time of starting the motor. However, even if the motor has deteriorated, the start assist function apparently starts up normally, so the motor deterioration cannot be detected at an early stage.
In the conventional motor drive control device, the control circuit unit supplies the PWMOUT signal of the duty ratio (for example, Duty = 30 [%]) instructed from the host device over a predetermined period to the motor drive unit after the activation assist function is operated. Output. However, since the motor has already been activated by the activation assist function, it is impossible to detect deterioration of the motor.
このモータ駆動部であるモータドライバＩＣは、モータの劣化を検知できなくなる状況を想定していなかったため、起動補助機能が一律に実行されてしまう。また、このモータドライバＩＣは汎用部品であり、新たな機能を付加することはコスト面から避けることが望ましい。 Since the motor driver IC that is the motor driving unit does not assume a situation in which deterioration of the motor cannot be detected, the start assist function is uniformly executed. The motor driver IC is a general-purpose component, and it is desirable to avoid adding a new function from the viewpoint of cost.
図２（ｂ）は、本実施形態の起動補助機能の解除機能を示す図である。
図２（ｂ）に示すように、本実施形態では起動補助機能が解除されている。
モータ駆動制御装置１においては、制御回路部３は、起動直後から、所定期間に亘って上位装置から指示されたデューティ比（例えばＤｕｔｙ＝２０［％］）のＰＷＭＯＵＴ信号をモータ駆動部２に出力する。これにより、モータ２０の劣化を容易に検知できる。
FIG. 2B is a diagram illustrating a release function of the activation assist function of the present embodiment.
As shown in FIG. 2B, the activation assist function is released in this embodiment.
In the motor
次に、モータ駆動部２の起動補助機能の解除機能について説明する。
本実施形態は、モータ駆動部２をモータドライバＩＣで構成しつつ、起動補助機能を解除する。
モータ駆動制御装置１（図１参照）は、ホール素子４の出力を反転させる反転回路５と、反転回路５を制御して、所望のホール素子信号をモータ駆動部２に出力させる制御回路部３とを備える。
反転回路５は、制御回路部３からのＫＴ信号がＨｉｇｈレベルならば、ホール素子４の極性をそのままにし、制御回路部３からのＫＴ信号がＬｏｗレベルならば、ホール素子４の極性を反転させる。
ここで、起動補助機能は、ホール素子４のホール出力のＨｉｇｈ／Ｌｏｗのレベル切り替えが所定回数となることで終了するようになっているので、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗのレベル切り替えを強制的に繰り返すようにすることで、起動補助機能を解除する条件を満たすことができる。
Next, the release function of the activation assist function of the
In the present embodiment, the start assist function is canceled while the
The motor drive control device 1 (see FIG. 1) includes an
The inverting
Here, since the start assist function is terminated when the high / low level switching of the hall output of the
モータ駆動部２（モータドライバＩＣ）は、ＩＮ１端子およびＩＮ２端子に入力されるホール素子４の出力により、モータ２０の回転を判断している。具体的にいうと、モータ駆動部２は、ホール素子４の出力信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗのレベル切り替えの回数を判断し、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗのレベル切り替えの回数が所定値になると起動補助機能を終了している。
The motor drive unit 2 (motor driver IC) determines the rotation of the
制御回路部３は、起動時に、反転回路５にバルス状のＫＴ信号を出力して、ホール素子４の入力電圧の極性を強制的に切り替えて、このホール素子４の出力の極性を強制的に反転させている。よって、モータ駆動部２にモータ２０が所定の回転をしていると判断させている。これにより、図２（ｂ）に示すように、モータ駆動部２の起動補助機能は解除され、起動後から任意のデューティ比（例えばＤｕｔｙ＝２０［％］）のＰＷＭＯＵＴ信号で回転制御が行われる。
At startup, the control circuit unit 3 outputs a pulse-like KT signal to the
図３は、起動補助機能の解除制御の手順を説明するフローチャートである。
制御回路部３（図１参照）は、電源ＯＮにより起動すると、ステップＳ１の処理に遷移する。
ステップＳ１において、制御回路部３（図１参照）は、ＫＴ端子から反転回路５に、１６［ｋＨｚ］でＯｎＤｕｔｙ（以下、Ｄｕｔｙと記載）＝５０［％］のＰＷＭ信号であるＫＴ信号の出力を開始する。制御回路部３は更に、ＰＷＭＯＵＴ端子からモータ駆動部２に、Ｄｕｔｙ＝５［％］のＰＷＭＯＵＴ信号をモータ２０への速度指示を入力する。
なお、モータ２０へ速度指示として、Ｄｕｔｙ＝０［％］を入力すると、起動補助が開始しない。そこで、最小限の起動補助を開始させるべくＤｕｔｙ＝５［％］のＰＷＭ信号としている。この起動補助は、ＫＴ信号を受けた反転回路５によりホール素子４の印加電圧の極性を繰り返し反転させて、ホール素子信号を生成させることによりキャンセルされる。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a procedure for canceling the activation assist function.
When the control circuit unit 3 (see FIG. 1) is activated by turning on the power, the process proceeds to step S1.
In step S1, the control circuit unit 3 (see FIG. 1) outputs a KT signal, which is a PWM signal of On Duty (hereinafter referred to as Duty) = 50 [%] at 16 [kHz] from the KT terminal to the
If Duty = 0 [%] is input to the
上記ＫＴ信号およびＰＷＭＯＵＴ信号について説明する。図４（ａ）に示すように、ステップＳ１の出力開始において、制御回路部３は、１６［ｋＨｚ］，Ｄｕｔｙ＝５０［％］のＰＷＭ信号であるＫＴ信号の出力を開始し、かつ、２５［ｋＨｚ］，Ｄｕｔｙ＝５［％］のＰＷＭ信号であるＰＷＭＯＵＴ信号の出力を開始する。 The KT signal and PWMOUT signal will be described. As shown in FIG. 4A, at the start of output in step S1, the control circuit unit 3 starts outputting a KT signal which is a PWM signal of 16 [kHz] and Duty = 50 [%], and 25 Output of a PWMOUT signal, which is a PWM signal of [kHz] and Duty = 5 [%], is started.
ステップＳ２において、制御回路部３は、起動補助機能が解除されるまでの一定時間待機する。この一定時間において、制御回路部３は、ステップＳ１の出力開始時と同じＰＷＭ信号、すなわち、１６［ｋＨｚ］，Ｄｕｔｙ＝５０［％］のＰＷＭ信号であるＫＴ信号と、２５［ｋＨｚ］，Ｄｕｔｙ＝５［％］のＰＷＭ信号であるＰＷＭＯＵＴ信号とを出力する。 In step S2, the control circuit unit 3 waits for a certain time until the activation assist function is released. In this fixed time, the control circuit unit 3 outputs the same PWM signal as that at the start of output in step S1, that is, a KT signal which is a PWM signal of 16 [kHz] and Duty = 50 [%], and 25 [kHz] and Duty. = PWM output signal which is a PWM signal of 5 [%].
ステップＳ３において、制御回路部３は、上記一定時間が経過したならば、起動補助機能の解除が終了したと判断して、ＫＴ信号をＨｉｇｈレベルに固定する。なお、図３では、Ｈｉｇｈレベルを、「Ｈｉ」と省略して記載している。
このステップＳ１〜ステップＳ３は、モータ駆動部２にモータ２０が駆動していると認識させて起動補助機能を解除する「補助機能解除ステップ」に対応する。
ステップＳ４で任意のデューティを設定する「起動後任意デューティ設定ステップ」に移行する。ステップＳ４において、制御回路部３は、ＰＷＭＯＵＴ端子からモータ駆動部２にモータ２０への速度指示（Ｄｕｔｙ＝２０［％］）のＰＷＭＯＵＴ信号を入力する。
このように、起動補助機能解除制御フローを起動開始時に実行することで、モータ駆動部２（モータドライバＩＣ）の起動補助機能の解除が可能となる。
In step S3, if the predetermined time has elapsed, the control circuit unit 3 determines that the release of the activation assist function has ended, and fixes the KT signal to the high level. In FIG. 3, the High level is abbreviated as “Hi”.
Steps S <b> 1 to S <b> 3 correspond to an “auxiliary function releasing step” in which the
In step S4, the process proceeds to an “after-startup arbitrary duty setting step” in which an arbitrary duty is set. In step S4, the control circuit unit 3 inputs a PWMOUT signal of a speed instruction (Duty = 20 [%]) to the
As described above, by executing the activation assist function cancellation control flow at the start of activation, the activation assist function of the motor drive unit 2 (motor driver IC) can be canceled.
図４は、図３のフローのステップ動作に対応した起動補助機能の解除制御の具体例（ＰＷＭＯＵＴ信号がポジティブの場合）を説明するタイミングチャートである。図４（ａ）はＫＴ信号の波形、図４（ｂ）はＰＷＭＯＵＴ信号の波形を示している。図４では、図３のステップＳ１〜Ｓ４の各ステップを対応する処理タイミングのところに図示している。
時刻ｔ１以前、ＫＴ信号とＰＷＭＯＵＴ信号はＬｏｗレベルである。
図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、ＫＴ信号は、１６［ｋＨｚ］でＤｕｔｙ＝５０［％］のＰＷＭ信号となる。また、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、ＰＷＭＯＵＴ信号は、Ｄｕｔｙ＝５［％］のＰＷＭ信号となる。ここで、時刻ｔ１は、ステップＳ１の処理タイミングに相当する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、ステップＳ２の処理期間に相当する。
図４（ａ）に示すように、時刻ｔ２以降、ＫＴ信号はＨｉｇｈレベルを維持する。この時刻ｔ２は、ステップＳ３の処理タイミングに相当する。
図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ３以降、ＰＷＭＯＵＴ信号は、Ｄｕｔｙ＝２０［％］のＰＷＭ信号となる。時刻ｔ３以降は、ステップＳ４の処理タイミングに相当する。
FIG. 4 is a timing chart for explaining a specific example (when the PWMOUT signal is positive) of the activation assist function cancellation control corresponding to the step operation of the flow of FIG. 4A shows the waveform of the KT signal, and FIG. 4B shows the waveform of the PWMOUT signal. In FIG. 4, steps S1 to S4 in FIG. 3 are illustrated at corresponding processing timings.
Prior to time t1, the KT signal and the PWMOUT signal are at a low level.
As shown in FIG. 4A, from time t1 to time t2, the KT signal is a PWM signal of 16 [kHz] and Duty = 50 [%]. Further, as shown in FIG. 4B, the PWMOUT signal is a PWM signal with Duty = 5 [%] from time t1 to time t2. Here, time t1 corresponds to the processing timing of step S1. The period from time t1 to time t2 corresponds to the processing period of step S2.
As shown in FIG. 4A, after the time t2, the KT signal maintains a high level. This time t2 corresponds to the processing timing of step S3.
As shown in FIG. 4B, after time t3, the PWMOUT signal becomes a PWM signal with Duty = 20 [%]. After time t3, it corresponds to the processing timing of step S4.
以上説明したように、本実施形態のモータ駆動制御装置１は、正負極性を有するホール素子４と、モータ２０の起動後の所定時間に亘り、モータ２０に通電するＰＷＭ信号を所定のデューティ比とする起動補助機能を有するモータ駆動部２と、ホール素子４の出力を反転させる反転回路５と、反転回路５を制御して所望のホール素子信号をモータ駆動部２に出力させる制御回路部３と、を備える。制御回路部３は、モータ２０の起動時に、反転回路５によりホール素子信号を繰り返し所定回数以上反転させることにより、モータドライバＩＣの起動補助機能を解除する制御を行う。よって、モータドライバＩＣの機能に制約されずにモータを制御可能となる。
As described above, the motor
起動補助機能を解除した場合、起動時から任意のデューティで回転制御することができる。その結果、低いデューティ（例えば、２０［％］）で起動することで、モータ２０の劣化を早期に検出することができる。モータ２０の劣化を早期に検出可能になるので、通常回転時に回転不具合の症状が現れる前に、早めにモータ２０の交換を行うことができる。
When the activation assist function is canceled, the rotation can be controlled with an arbitrary duty from the activation. As a result, the deterioration of the
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、ホール素子４の極性の切り替えをモータ２０の回転制御に用いる例である。これにより、モータドライバＩＣが逆転機能を有していない場合でも、モータ２０の逆転制御が可能となる。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the polarity switching of the
第２の実施形態におけるモータ駆動制御装置１は、第１の実施形態のモータ駆動制御装置１（図１参照）と同様に構成されている。制御回路部３は、ホール素子４の極性の切り替えを回転制御に用いている。
The motor
図５（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態におけるモータ駆動制御装置１のホール素子４の極性の切り替えによる回転制御を模式的に示すタイミングチャートである。
図５（ａ）は、その正転制御のタイミングチャートである。
FIGS. 5A and 5B are timing charts schematically showing rotation control by switching the polarity of the
FIG. 5A is a timing chart of the forward rotation control.
図５（ａ）に示すように、制御回路部３（図１参照）には、モータ２０の回転によって生じるＦＧ信号が入力される。ＦＧ信号は、ロータ位置（図５（ａ）の「Ｓ」「Ｎ」参照）に応じたパルス信号である。
制御回路部３は、正転制御ならば、図５（ａ）に示すように、ＫＴ端子から反転回路５にＨｉｇｈレベルに固定のＫＴ信号を出力する。反転回路５は、制御回路部３からのＫＴ信号がＨｉｇｈレベルであるので、ホール素子４の極性はそのまま（通常接続時）である。
モータ駆動部２は、ホール素子４からの出力信号に基づいてロータ位置を検出し、検出したロータの位置に基づいて、モータ２０の各相に通電する通電パターンを設定し、ロータの回転を制御する。
図５（ａ）に示すように、モータ駆動部２のモータドライバ動作による通電パターン「Ｓ」「Ｎ」は、ロータ位置「Ｓ」「Ｎ」と一致する。通電パターン「Ｓ」「Ｎ」とロータ位置「Ｓ」「Ｎ」とが一致することで、正転制御となる。
As shown in FIG. 5A, an FG signal generated by the rotation of the
In the case of normal rotation control, the control circuit unit 3 outputs a KT signal fixed at a high level from the KT terminal to the
The
As shown in FIG. 5A, the energization patterns “S” and “N” by the motor driver operation of the
図５（ｂ）は、逆転制御のタイミングチャートである。
制御回路部３は、逆転制御ならば、図５（ｂ）に示すように、ＫＴ端子から反転回路５にＬｏｗレベルに固定されたＫＴ信号を出力する。反転回路５は、制御回路部３からのＫＴ信号がＨｉｇｈレベルであるので、ホール素子４の極性は逆になる。
図５（ｂ）に示すように、ホール素子４の極性が逆に切り替えられているので、ロータ位置「Ｓ」「Ｎ」に対するモータ駆動部２による通電パターン「Ｓ」「Ｎ」は逆となる。すなわち、ロータ位置「Ｓ」「Ｎ」に対して、モータ駆動部２による通電パターンは、「Ｎ」「Ｓ」となる。ロータ位置「Ｓ」「Ｎ」に対して通電パターン「Ｎ」「Ｓ」が反転していることで、逆転制御となる。
FIG. 5B is a timing chart of the reverse rotation control.
In the case of reverse rotation control, the control circuit unit 3 outputs a KT signal fixed at a low level from the KT terminal to the
As shown in FIG. 5B, since the polarity of the
このように、本実施形態では、ホール素子４の極性を切替えるＫＴ信号により、正転と逆転の切り替えが可能となる。よって、モータドライバＩＣの機能に制約されずにモータを制御可能である。
Thus, in the present embodiment, the forward rotation and the reverse rotation can be switched by the KT signal for switching the polarity of the
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、ホール素子４の極性の切り替えをモータ２０の進角制御に用いる例である。
一般に、モータトルクを最大限に引き出すために、電機子コイルにおける誘起電圧とモータ電流の位相とを合わせる、いわゆる進角制御が行われている。
第３の実施形態におけるモータ駆動制御装置１は、第１の実施形態のモータ駆動制御装置１（図１参照）と同様に構成されている。制御回路部３は、ＦＧ信号を基に進角開始／終了のタイミングを計時するタイマを備え、当該タイマに従ってホール素子４の極性を切り替えて進角制御を行う。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the polarity switching of the
In general, in order to extract the motor torque to the maximum, so-called advance control is performed in which the induced voltage in the armature coil and the phase of the motor current are matched.
The motor
図６は、第３の実施形態におけるモータ駆動制御装置１のホール素子４の極性の切り替えによる進角制御を模式的に示すタイミングチャートである。
図６に示すように、制御回路部３（図１参照）には、モータ２０の回転によって生じるＦＧ信号が入力される。このＦＧ信号は、ロータ位置「Ｓ」「Ｎ」に対応している。
制御回路部３は、ＦＧ信号の立ち上がりに同期して、進角制御を開始するタイミング（図６の期間Ｔ３参照）を計時する。なお、期間Ｔ１はＦＧ信号がＬｏｗレベルの期間である。期間Ｔ２は進角制御期間である。期間Ｔ３は、期間Ｔ１から期間Ｔ２を減算して求められる期間である。
FIG. 6 is a timing chart schematically showing the advance angle control by switching the polarity of the
As shown in FIG. 6, an FG signal generated by the rotation of the
The control circuit unit 3 measures the timing (see period T3 in FIG. 6) at which the advance angle control is started in synchronization with the rising edge of the FG signal. Note that the period T1 is a period in which the FG signal is at a low level. The period T2 is an advance angle control period. The period T3 is a period obtained by subtracting the period T2 from the period T1.
制御回路部３は、ＦＧ信号のエッジを検出すると、ＫＴ信号をＨｉｇｈレベルに設定して、タイマで期間Ｔ３の計時を開始する。制御回路部３は更に、タイマが期間Ｔ３を計時したならば、ＫＴ信号をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに設定し、反転回路５に出力する。
反転回路５は、ＫＴ信号がＨｉｇｈレベルのとき、ホール素子４の電圧極性を通常時と同一とする。反転回路５は、ＫＴ信号がＬｏｗレベルに変化すると、ホール素子４の電圧極性を切り替えて、ホール素子４の出力の極性を反転させる。これにより、通電パターン「Ｓ」「Ｎ」は、ロータ位置「Ｓ」「Ｎ」よりも進角される。
モータ駆動部２は、このようなホール素子信号に基づき、進角された通電パターンを設定し、ロータの回転を制御する。なお、この進角制御では、ホール素子４の極性を切り替えているが、ロータ位置「Ｓ」「Ｎ」に対して通電パターン「Ｓ」「Ｎ」を逆にしているものではなく、通電パターン「Ｓ」「Ｎ」をロータ位置「Ｓ」「Ｎ」よりも進角させているだけである。このため、モータ２０は正転制御となる。
このように、本実施形態では、モータドライバＩＣを変更することなく、制御回路部３が任意のタイミングでＫＴ信号を制御することで、ホール素子４の出力の極性を制御し、よって進角制御を可能としている。よって、モータドライバＩＣの機能に制約されずにモータを制御可能となる。
When the control circuit unit 3 detects the edge of the FG signal, the control circuit unit 3 sets the KT signal to a high level and starts measuring the period T3 with a timer. Further, when the timer counts the period T3, the control circuit unit 3 sets the KT signal from the high level to the low level and outputs it to the
The inverting
The
As described above, in this embodiment, the control circuit unit 3 controls the polarity of the output of the
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｈ）のようなものがある。
（ａ） モータ駆動制御装置１の各構成要素は、少なくともその一部がハードウェアによる処理ではなく、ソフトウェアによる処理であってもよい。
（ｂ） モータ駆動制御装置１は、少なくともその一部を集積回路としてもよい。
（ｃ） モータ２０は、単相のブラシレスモータに限定されず、他の種類のモータであってもよい。
（ｄ） モータ２０の相数は限定されない。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified without departing from the spirit of the present invention. For example, there are the following (a) to (h).
(A) At least a part of each component of the motor
(B) At least a part of the motor
(C) The
(D) The number of phases of the
（ｅ） 図１に示した反転回路５の回路構成は具体例であって、これに限定されない。
（ｆ） 図１に示した反転回路５のスイッチ素子は、バイポーラトランジスタに限定されない。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）あってもよい。
（ｇ） 図３に示したフローチャートは一例であり、これに限定されない。例えば、各ステップ間に他の処理が実行されてもよい。また、ＫＴ信号およびＰＷＭＯＵＴ信号の周波数およびＤｕｔｙも本実施形態に限定されるものではなく、適宜、適切な値に設定できる。
（ｈ） 図４に示したタイミングチャートは一例であって、これに限定されない。たとえば、本図では、ＰＷＭＯＵＴ信号がポジティブの場合を示しているが、ポジティブに限定されない。
（ｉ） 図６に示した進角制御を模式的に示すタイミングチャートは一例であって、これに限定されない。例えば、期間Ｔ１のＦＧ信号は、Ｌｏｗレベルではなく、Ｈｉｇｈレベルの信号であってもよい。
（ｊ） モータ駆動制御装置１は、ホール素子の極性を制御して、遅角制御をしてもよい。
(E) The circuit configuration of the inverting
(F) The switch element of the inverting
(G) The flowchart shown in FIG. 3 is an example, and the present invention is not limited to this. For example, another process may be executed between each step. Further, the frequency and duty of the KT signal and the PWMOUT signal are not limited to the present embodiment, and can be appropriately set to appropriate values.
(H) The timing chart shown in FIG. 4 is an example, and the present invention is not limited to this. For example, this figure shows the case where the PWMOUT signal is positive, but it is not limited to positive.
(I) The timing chart schematically showing the advance angle control shown in FIG. 6 is an example, and the present invention is not limited to this. For example, the FG signal in the period T1 may be a high level signal instead of the low level.
(J) The motor
１ モータ駆動制御装置
２ モータ駆動部
３ 制御回路部
４ ホール素子（磁気センサ）
５ 反転回路
２０ モータ
Ｑ１，Ｑ２ スイッチ素子
DESCRIPTION OF
5
Claims (7)
前記磁気センサ信号に基づく所定パターンの駆動制御信号をモータに通電して駆動させるモータ駆動部と、
前記磁気センサの出力を反転させる反転回路と、
前記反転回路を制御して、所望の前記磁気センサ信号を前記モータ駆動部に出力させる制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記反転回路によって前記磁気センサ信号の反転タイミングを調整することにより、進角制御を行う、
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。 A magnetic sensor that outputs a magnetic sensor signal for detecting the position of the rotor;
A motor drive unit configured to energize and drive a drive control signal of a predetermined pattern based on the magnetic sensor signal;
An inverting circuit for inverting the output of the magnetic sensor;
Wherein by controlling the inversion circuit, e Bei and a control circuit for outputting a desired value of the magnetic signal to the motor drive unit,
The control circuit performs advance angle control by adjusting the inversion timing of the magnetic sensor signal by the inversion circuit.
The motor drive control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記反転回路は、前記ホール素子の極性を切り替えて前記磁気センサの出力を反転させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。 The magnetic sensor is a Hall element having positive and negative polarity,
The inversion circuit reverses the output of the magnetic sensor by switching the polarity of the Hall element;
The motor drive control device according to claim 1.
前記制御回路は、モータ起動時に、前記反転回路により前記磁気センサ信号を繰り返し所定回数以上反転させることにより、前記起動補助機能を解除する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動制御装置。 The motor drive unit has a start assist function that sets a PWM signal energized to the motor to a predetermined duty ratio for a predetermined time after the start of the motor,
The control circuit cancels the activation assist function by repeatedly inverting the magnetic sensor signal a predetermined number of times or more by the inverting circuit when the motor is activated.
The motor drive control device according to claim 1, wherein the motor drive control device is a motor drive control device.
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動制御装置。 The control circuit controls the rotation direction of the motor driven by the motor driving unit by inverting the magnetic sensor signal by the inverting circuit.
The motor drive control device according to claim 1, wherein the motor drive control device is a motor drive control device.
前記磁気センサ信号に基づく所定パターンの駆動制御信号をモータに通電して駆動させるモータ駆動部と、A motor drive unit configured to energize and drive a drive control signal of a predetermined pattern based on the magnetic sensor signal;
前記磁気センサの出力を反転させる反転回路と、An inverting circuit for inverting the output of the magnetic sensor;
前記反転回路を制御して、所望の前記磁気センサ信号を前記モータ駆動部に出力させる制御回路と、を備え、A control circuit for controlling the inverting circuit and outputting the desired magnetic sensor signal to the motor drive unit,
前記モータ駆動部は、前記モータの起動後の所定時間に亘り、前記モータに通電するＰＷＭ信号を所定のデューティ比とする起動補助機能を有し、The motor drive unit has a start assist function that sets a PWM signal energized to the motor to a predetermined duty ratio for a predetermined time after the start of the motor,
前記制御回路は、モータ起動時に、前記反転回路により前記磁気センサ信号を繰り返し所定回数以上反転させることにより、前記起動補助機能を解除して、任意のデューティで回転制御する、The control circuit cancels the start assist function by repeatedly inverting the magnetic sensor signal a predetermined number of times or more by the inverting circuit when the motor is started, and controls rotation with an arbitrary duty.
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。The motor drive control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記磁気センサ信号に基づく所定パターンの駆動制御信号をモータに通電して駆動させるモータ駆動部と、
前記磁気センサの出力を反転させる反転回路と、
前記反転回路を制御して、所望の前記磁気センサ信号を前記モータ駆動部に出力させる制御回路と、を備えるモータ駆動制御装置が実行するモータ駆動制御方法であって、
モータ起動時において前記制御回路は、
前記反転回路によって前記磁気センサ信号の反転タイミングを調整することにより、進角制御を行うステップ
を実行することを特徴とするモータ駆動制御方法。 A magnetic sensor that outputs a magnetic sensor signal for detecting the position of the rotor;
A motor drive unit configured to energize and drive a drive control signal of a predetermined pattern based on the magnetic sensor signal;
An inverting circuit for inverting the output of the magnetic sensor;
A motor drive control method executed by a motor drive control device comprising: a control circuit that controls the inversion circuit and outputs the desired magnetic sensor signal to the motor drive unit;
When the motor is started, the control circuit
A motor drive control method comprising: performing an advance angle control by adjusting an inversion timing of the magnetic sensor signal by the inversion circuit .
前記反転回路にパルス信号を出力して前記磁気センサ信号の反転を開始するステップと、Outputting a pulse signal to the inverting circuit to start inversion of the magnetic sensor signal;
前記磁気センサ信号の反転を所定回数以上繰り返すステップと、Repeating the inversion of the magnetic sensor signal a predetermined number of times;
前記磁気センサ信号の反転を停止するステップと、Stopping reversal of the magnetic sensor signal;
前記モータ駆動部に所定のデューティのＰＷＭ信号を出力するステップと、Outputting a PWM signal having a predetermined duty to the motor drive unit;
を実行することを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動制御方法。The motor drive control method according to claim 6, wherein:
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