JP6727173B2 - ロータ位置検出システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ロータ位置検出システムに関する。

ＤＣモータ、ステッピングモータなどのモータを高効率に駆動するとき、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりモータ電流の制御を実行している。モータを駆動するシステムでは、ロータ位置を検出することが重要である。

ステッピングモータでは、モータ制御電流が流れていない区間で誘起電圧を検出し、電圧、極性、傾き等の情報からロータ位置を検出する場合、第１相の誘起電圧と第２相の誘起電圧の波高値と位相遅れ量に電圧、極性、傾きが変化するのでロータ位置を検出することが困難であるという問題点がある。

特許第５３３１３７０号公報

本発明は、ロータ位置を検出することができるロータ位置検出システムを提供することにある。

一つの実施形態によれば、Ｈブリッジ回路、電流検出部、時間測定部、ゼロクロス判定部、ロータ位置算出部を含む。Ｈブリッジ回路は、モータのコイルに流す電流の向きと導通を制御し、電源とモータの間に設けられる第１及び第２ハイサイドトランジスタと、モータと接地電位の間に設けられる第１及び第２ローサイドトランジスタとを有する。電流検出部は、第１及び第２ハイサイドトランジスタがオフ、第１及び第２ローサイドトランジスタがオンしているときに、モータから第１ローサイドトランジスタ或いは第２ローサイドトランジスタに流れる電流を検出し、検出した電流を電圧に変換する。時間測定部は、電流検出部で検出された検出電圧が第１基準電圧よりも低くなるまでの第１時間、検出電圧が第１基準電圧よりも小さい第２基準電圧よりも低くなるまでの第２時間を計測し、第１時間と第２時間の差分時間を算出する。ゼロクロス判定部は、差分時間に基づいて、モータの誘起電圧のゼロクロス位置を算出する。ロータ位置算出部は、誘起電圧のゼロクロス位置に基づいて、モータのロータ位置を算出する。

第１の実施形態に係るロータ位置検出システムを示す回路図である。 第１の実施形態に係るステッピングモータの内部構成を説明する模式図である。 第１の実施形態に係る１相分の等価回路図である。 第１の実施形態に係るＨブリッジ回路の動作状態を示す図、図４（ａ）はＨブリッジ回路の動作状態I、II、IIIを示す図、図４（ｂ）はＨブリッジ回路の動作状態I→動作状態III、動作状態II→動作状態IIIを示す図である。 第１の実施形態に係るブリッジ回路の動作状態I→動作状態IIIでのモータ電流の流れを示す図である。 第１の実施形態に係る電流検出部を示す回路図である。 第１の実施形態に係る時間測定部を示す回路図である。 第１の実施形態に係る検出電圧の変化を示す図である。 第１の実施形態に係る時間算出部の動作を示す図である。 第１の実施形態に係るロータ位置検出を示す図である。 第１の変形例でのロータ位置検出を説明する図である。 第２の実施形態に係るロータ位置検出システムを示す回路図である。 第３の実施形態に係るロータ位置検出システムを示す回路図である。 第４の実施形態に係るロータ位置検出システムを示す回路図である。

以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態に係るロータ位置検出システムについて、図面を参照して説明する。図１はロータ位置検出システムを示す回路図である。図２はステッピングモータの内部構成を説明する模式図である。本実施形態では、Ｈブリッジ回路の第１及び第２ハイサイドトランジスタがオフ、第１及び第２ローサイドトランジスタがオンしているときに、モータ側から第１ローサイドトランジスタ或いは第２ローサイドトランジスタに流れる電流を検出し、電流量が変化する時間を計測してロータ位置を算出している。

図１に示すように、ロータ位置検出システム１００は、Ｈブリッジ回路１、駆動制御部２、電流検出部４、時間測定部５、ゼロクロス判定部６、ロータ位置算出部７、誘起電圧検出部８を含む。ロータ位置検出システム１００は、モータ３の駆動制御、ロータ位置の算出を実行する。

モータ３は、図２に示すように、ロータ３１、第１相のコイル３２、第２相のコイル３３を含むステッピングモータである。モータ３は、遊技機、プリンタ、コンピュータ、デジタルカメラ、産業用ロボット等に適用される。第１相のコイル３２、第２相のコイル３３は、ロータ３１の外周側に設けられる。第１相のコイル３２はＨブリッジ回路（I）に接続され、第２相のコイル３３はＨブリッジ回路（II）に接続される。

なお、図１においては、説明を簡略化するためにＨブリッジ回路は１相分のみ表示している。Ｈブリッジ回路（II）対応として、電流検出部、時間測定部、ゼロクロス判定部、ロータ位置算出部、誘起電圧検出部が別途必要となる。ここでは、説明を簡略化するために図示していない。

駆動制御部２は、制御信号Ｓｓｇ１〜４をＨブリッジ回路１に出力し、Ｈブリッジ回路１を駆動制御する。制御信号Ｓｓｇ１〜４は、デユーティが可変されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。

Ｈブリッジ回路１は、ハイサイドトランジスタＨＳＴ１、ハイサイドトランジスタＨＳＴ２、ローサイドトランジスタＬＳＴ１、ローサイドトランジスタＬＳＴ２を含む。Ｈブリッジ回路１はＰＷＭ制御され、モータ３を駆動するための電流を発生する。

ハイサイドトランジスタＨＳＴ１（第１ハイサイドトラジスタ）は、ＮｃｈパワーＭＯＳトランジスタである。ハイサイドトランジスタＨＳＴ１は、一端（ドレイン）が電源（高電位側電源）Ｖｍに接続され、他端（ソース）がノードＮ１及びモータＭ３の一端に接続され、制御端子（ゲート）に制御信号Ｓｓｇ１が入力される。

ハイサイドトランジスタＨＳＴ２（第２ハイサイドトラジスタ）は、ＮｃｈパワーＭＯＳトランジスタである。ハイサイドトランジスタＨＳＴ２は、一端（ドレイン）が電源（高電位側電源）Ｖｍに接続され、他端（ソース）がノードＮ２及びモータＭ３の他端に接続され、制御端子（ゲート）に制御信号Ｓｓｇ３が入力される。

ローサイドトランジスタＬＳＴ１（第１ローサイドトランジスタ）は、ＮｃｈパワーＭＯＳトランジスタである。ローサイドトランジスタＬＳＴ１は、一端（ドレイン）がノードＮ１及びモータＭ３の一端に接続され、他端が接地電位（低電位側電源）Ｖｓｓに接続され、制御端子（ゲート）に制御信号Ｓｓｇ２が入力される。

ローサイドトランジスタＬＳＴ２（第２ローサイドトランジスタ）は、ＮｃｈパワーＭＯＳトランジスタである。ローサイドトランジスタＬＳＴ２は、一端（ドレイン）がノードＮ２及びモータＭ３の他端に接続され、他端が接地電位（低電位側電源）Ｖｓｓに接続され、制御端子（ゲート）に制御信号Ｓｓｇ４が入力される。

誘起電圧検出部８は、モータ３の両端間に発生する誘起電圧を検出する。誘起電圧検出部８は、例えば、一端側がハイサイドトランジスタＨＳＴ２とモータＭ３の他端の間に接続され、他端側がモータＭ３の一端とローサイドトランジスタＬＳＴ１の間に接続される。

次に、ステッピングモータ３の等価回路について図面を参照して説明する。図３は、ステッピングモータ３の等価回路の１相分を示す図である。

ステッピングモータ３の等価式は、
Ｖｉｎｖ−Ｖｅ＝（Ｒｍ×Ｉｍｃ）＋｛Ｌｍ×（ｄｉ／ｄｔ）｝・・・式（１）
と表すことができる。ここで、Ｖｉｎｖは電源電圧（電源Ｖｍの電圧）、Ｖｅは誘起電圧、Ｒｍはモータ３の内部抵抗（モータ定数）、Ｌｍはモータ３のコイルのインダクタンス（モータ定数）、ｄｉは単位時間当たりの制御電流変化量、ｄｔは単位時間である。

ここで、Ｈブリッジ回路１の動作状態について図４及び図５を参照して説明する。

図４はＨブリッジ回路の動作状態を示す図、図４（ａ）はＨブリッジ回路の動作状態I、II、IIIを示す図、図４（ｂ）はＨブリッジ回路の動作状態I→動作状態III、動作状態II→動作状態IIIを示す図である。図５はブリッジ回路の動作状態I→動作状態IIIでのモータ電流の流れを示す図である。

図４（ａ）に示すように、動作状態Iでは、ハイサイドトランジスタＨＳＴ１とローサイドトランジスタＬＳＴ２がオン、ハイサイドトランジスタＨＳＴ２とローサイドトランジスタＬＳＴ１がオフしている。動作状態Iでは、電源ＶｍからハイサイドトランジスタＨＳＴ１を介してモータ３に電流が供給される。

動作状態IIでは、ハイサイドトランジスタＨＳＴ２とローサイドトランジスタＬＳＴ１がオン、ハイサイドトランジスタＨＳＴ１とローサイドトランジスタＬＳＴ２がオフしている。動作状態IIでは、電源ＶｍからハイサイドトランジスタＨＳＴ２を介してモータ３に電流が供給される。

動作状態IIIでは、ハイサイドトランジスタＨＳＴ１とハイサイドトランジスタＨＳＴ２はオフ、ローサイドトランジスタＬＳＴ１とローサイドトランジスタＬＳＴ２がオンしている。動作状態IIIでは、モータ３のコイルに蓄積されている電荷が放電されて接地電位Ｖｓｓ方向に電流が流れる。動作状態IIIは、ｓｌｏｗＤｅｃａｙとも呼称される。

なお、ハイサイドトランジスタＨＳＴ１とローサイドトランジスタＬＳＴ１が同時オン、或いはハイサイドトランジスタＨＳＴ２とローサイドトランジスタＬＳＴ２が同時オンすると電源Ｖｍから接地電位Ｖｓｓ側に大電流が流れ、ロータ位置検出システム１００の内部回路に重大な損傷が発生する。このため、ハイサイドトランジスタＨＳＴ１とローサイドトランジスタＬＳＴ１が同時オン、或いはハイサイドトランジスタＨＳＴ２とローサイドトランジスタＬＳＴ２が同時オンする動作モードは設定されない。

図４（ｂ）に示すように、動作状態Iから動作状態IIIに変化すると、図５に示すようにモータ３からローサイドトランジスタＬＳＴ２方向にモータ電流Ｉｍｃが流れる。動作状態IIから動作状態IIIに変化すると、モータ３からローサイドトランジスタＬＳＴ１方向にモータ電流Ｉｍｃが流れる。

ここで、動作状態Iから動作状態IIIに変化した状態では、Ｖｉｎｖ＝０(ゼロ)Ｖであるから、式（１）は、
−Ｖｅ＝（Ｒｍ×Ｉｍｃ）＋｛Ｌｍ×（ｄｉ／ｄｔ）｝・・・式（２）
と表すことができる。なお、動作状態IIから動作状態IIIに変化した状態式でも同様である。式（２）を変形すると、
ｄｔ＝（Ｌｍ×ｄｉ）／［−（Ｖｅ＋（Ｒｍ×Ｉｍｃ））］・・・式（３）
と表すことができる。

ここで、ΔＶｅ＞＞（Ｒｍ×ΔＩｍｃ）となるステッピングモータのステップ区間中では、ｄｉ（単位時間当たりの電流変化量）を一定量に制御することにより誘起電圧Ｖｅの変化はｄｔ（単位時間）の変化として取り出すことができる。

式（３）を変形すると、
ｄｉ＝［−（Ｖｅ＋（Ｒｍ×Ｉｍｃ））］／Ｌｍ・・・式（４）
と表すことができる。ここで、ｄｔ（単位時間）を固定すると誘起電圧Ｖｅの変化はｄｉ（単位時間当たりの電流変化量）の変化量として取り出すことができる。

電流検出部４は、ノードＮ１に流れる電流、ノードＮ２に流れる電流を検出し、検出電圧として出力する。図６に示すように、電流検出部４は、インバータＩＮＶ１、インバータＩＮＶ２、ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１〜４を含む。

ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１は、Ｎｃｈ ＭＯＳトランジスタである。ＭＯＳトランジスタＮＭＴ１は、一端（ドレイン）がノードＮ１に接続され、他端（ソース）がノードＮ３に接続され、制御端子（ゲート）に制御信号Ｓｓｇ２が入力される。

ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２は、Ｎｃｈ ＭＯＳトランジスタである。ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２は、一端（ドレイン）がノードＮ３に接続され、他端（ソース）が電源（高電位側電源）Ｖｍに接続され、制御端子（ゲート）にインバータＩＮＶ１を介して制御信号Ｓｓｇ２が入力される。ＭＯＳトランジスタＮＭＴ２の制御端子（ゲート）には、制御信号Ｓｓｇ２の反転信号が入力される。

ＭＯＳトランジスタＮＭＴ３は、Ｎｃｈ ＭＯＳトランジスタである。ＭＯＳトランジスタＮＭＴ３は、一端（ドレイン）がノードＮ２に接続され、他端（ソース）がノードＮ４に接続され、制御端子（ゲート）に制御信号Ｓｓｇ４が入力される。

ＭＯＳトランジスタＮＭＴ４は、Ｎｃｈ ＭＯＳトランジスタである。ＭＯＳトランジスタＮＭＴ４は、一端（ドレイン）がノードＮ４に接続され、他端（ソース）が電源（高電位側電源）Ｖｍに接続され、制御端子（ゲート）にインバータＩＮＶ２を介して制御信号Ｓｓｇ４が入力される。ＭＯＳトランジスタＮＭＴ４の制御端子（ゲート）には、制御信号Ｓｓｇ４の反転信号が入力される。

ノードＮ３から時間測定部５に検出信号Ｓｋｄ２が出力され、ノードＮ４から時間測定部５に検出信号Ｓｋｄ１が出力される。

時間測定部５は、図７に示すように、基準電圧発生部５１、基準電圧発生部５２、時間算出部５３、コンパレータＣＭＰ１、コンパレータＣＭＰ２、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２を含む。

時間測定部５は、Ｈブリッジ回路１のハイサイドトランジスタＨＳＴ１及びハイサイドトランジスタＨＳＴ２がオフ、ローサイドトランジスタＬＳＴ１及びローサイドトランジスタＬＳＴ２がオンしているときに、例えば、動作状態Iから動作状態IIIに変化した状態で、検出電圧が第１基準電圧よりも低くなるまでの第１時間、検出電圧が第１基準時間よりも小さい第２基準時間よりも低くなるまでの第２時間を計測し、第１時間と第２時間の差分時間（単位時間ｄｔとして）を算出する。

スイッチＳＷ１は、ＳＰＳＴ（Single pole Single Throw）スイッチである。スイッチＳＷ１は、図示しない制御信号に基づいて、検出信号Ｓｋｄ１をノードＮ５に流すか或いは遮断する。スイッチＳＷ２は、ＳＰＳＴスイッチである。スイッチＳＷ２は、図示しない制御信号に基づいて、検出信号Ｓｋｄ２をノードＮ５に流すか或いは遮断する。動作状態Iから動作状態IIIに変化した状態では、スイッチＳＷ１がオンし、スイッチＳＷ２がオフしている。

基準電圧発生部５１は、コンパレータＣＭＰ１の入力側のマイナス（−）ポートと接地電位（低電位側電源）Ｖｓｓの間に設けられ、基準電圧Ｖ１（第１基準電圧）を生成する。基準電圧Ｖ１は、マイクロステップ電流を電圧に変換した基準値である。具体的には、（マイクロステップ電流値）×（ローサイドトランジスタＬＳＴ１、ＬＳＴ２のオン抵抗（Ｒｏｎ））の値である。

基準電圧発生部５２は、コンパレータＣＭＰ２の入力側のマイナス（−）ポートと接地電位（低電位側電源）Ｖｓｓの間に設けられ、基準電圧Ｖ２（第２基準電圧）を生成する。基準電圧Ｖ２は、マイクロステップ電流のリップル量を電圧に変換した基準値である。具体的には、（マイクロステップ電流のリップル量）×（ローサイドトランジスタＬＳＴ１、ＬＳＴ２のオン抵抗（Ｒｏｎ））の値である。基準電圧Ｖ１は、基準電圧Ｖ２よりも大きな値である。

コンパレータＣＭＰ１は、入力側のプラス（＋）ポートがノードＮ５に接続され、入力側のマイナス（−）に基準電圧Ｖ１が印加され、比較演算処理した比較信号Ｓｃｍ１を出力する。

コンパレータＣＭＰ２は、入力側のプラス（＋）ポートがノードＮ５に接続され、入力側のマイナス（−）に基準電圧Ｖ２が印加され、比較演算処理した比較信号Ｓｃｍ２を出力する。

電流検出部４で検出された検出電圧の変化について図８を参照して説明する。図８に示すように、モータ３にモータ電流Ｉｍｃを供給する期間（“ｃｈａｒｇｅ”期間）では、検出電圧は基準電圧Ｖ２よりも低い状態から基準電圧Ｖ１よりも高い電圧まで昇圧される。モータ３に蓄積された電荷を接地電位Ｖｓｓ側に放電する期間（“ｓｌｏｗ”期間）では、検出電圧は基準電圧Ｖ１よりも高い状態から基準電圧Ｖ２よりも低い電圧まで降圧される。

時間算出部５３は、比較信号Ｓｃｍ１と比較信号Ｓｃｍ２が入力され、算出信号Ｓｔｃを出力する。図９に示すように、時間算出部５３は、比較信号Ｓｃｍ１が“Ｈｉｇｈ”レベルから“Ｌｏｗ”レベルに変化するまでの時間Ｔ１（第１時間）と比較信号Ｓｃｍ２が“Ｈｉｇｈ”レベルから“Ｌｏｗ”レベルに変化するまでの時間Ｔ２（第２時間）とを計測し、時間Ｔ１（第１時間）と時間Ｔ２（第２時間）の差分時間をｄｔ時間Ｔｄｔとして算出して、算出信号Ｓｔｃとして出力する。

ゼロクロス判定部６は、時間測定部５から出力される算出信号Ｓｔｃ（差分時間情報）と誘起電圧検出部８から出力される検出信号Ｓｙｄ（誘起電圧情報）を入力し、モータ３のゼロクロス位置を算出する。

ここでは、ゼロクロス判定部６は、算出信号Ｓｔｃと検出信号Ｓｙｄを入力し、検出信号Ｓｙｄ（誘起電圧情報）を補助的に使用しているが、検出信号Ｓｙｄを用いずに算出信号Ｓｔｃのみ入力させてもよい。

具体的には、式（３）での誘起電圧のゼロクロス位置においては、誘起電圧Ｖｅ＝０（ゼロ）となるので、
ｄｔ＝（Ｌｍ×ｄｉ）／［−（Ｒｍ×Ｉｍｃ）］・・・式（５）
と表すことができる。

ここで、ｄｉ（単位時間当たりの電流変化量）をモータ電流Ｉｍｃの比（比例値Ａ）で制御する。例えば、
ｄｉ：Ｉｍｃ＝Ａ：１・・・式（６）
で制御すると、
ｄｔ＝（Ｌｍ×Ａ）／［−（Ｒｍ）］・・・式（７）
と表すことができる。

ここで、Ｒｍはモータ３の内部抵抗、Ｌｍはモータ３のコイルのインダクタンスであり、ＲｍとＬｍはモータ固有の定数である。このため、差分時間であるｄｔ時間Ｔｄｔ（Ｓｌｏｗｄｅｃａｙ時間）が式（７）となったところが、図１０に示すように誘起電圧のゼロクロス位置であることが判明する。

ロータ位置算出部７は、ゼロクロス判定部６から出力される判定信号Ｓｈｔ（ゼロクロス位置情報）が入力され、ロータ位置を算出する。ロータ位置算出部７は、ロータ位置情報信号Ｓｉｊを駆動制御部２に出力する。駆動制御部２は、ロータ位置情報信号Ｓｉｊに基づいてモータ制御電流量を制御する。

なお、式（３）で、−Ｖｅ＝（Ｒｍ×Ｉｍｃ）となる領域は分母がゼロとなる。したがって、図１１に示すようにＶｅが（−Ｒｍ×Ｉｍｃ）のときに単位時間ｄｔ（差分時間）は極大となる。したがって、｜Ｖｅ｜＞＞（Ｒｍ×Ｉｍｃ）である領域での誘起電圧Ｖｅの変化は単位時間ｄｔ（差分時間）の変化として取り出すことができる。このため、ゼロクロス位置を第１変形例として算出することでできる。

上述したように、本実施形態のロータ位置検出システム１００では、Ｈブリッジ回路１、駆動制御部２、電流検出部４、時間測定部５、ゼロクロス判定部６、ロータ位置算出部７、誘起電圧検出部８が設けられる。Ｈブリッジ回路１は、ハイサイドトランジスタＨＳＴ１、ハイサイドトランジスタＨＳＴ２、ローサイドトランジスタＬＳＴ１、ローサイドトランジスタＬＳＴ２を含む。モータ３は、一端がハイサイドトランジスタＨＳＴ１とローサイドトランジスタＬＳＴ１の間（ノードＮ１）に接続され、他端がハイサイドトランジスタＨＳＴ２とローサイドトランジスタＬＳＴ２の間（ノードＮ２）に接続される。電流検出部はハイサイドトランジスタＨＳＴ１及びＨＳＴ２がオフ、ローサイドトランジスタＬＳＴ１及びＬＳＴ２がオンしているときに、モータ３側から基準電位Ｖｓｓに流れる電流を検出電圧として検出する。時間測定部５は、検出電圧、基準電圧Ｖ１、基準電圧Ｖ１よりも小さい基準電圧Ｖ２に基づいて、単位時間ｄｔ（差分時間）を算出する。ゼロクロス判定部６は、単位時間ｄｔ（差分時間）に基づいてモータ３の誘起電圧のゼロクロス位置を算出する。ロータ位置算出部７は、ゼロクロス位置に基づいて、ロータ位置を算出する。

このため、誘起電圧の波高値と位相遅れ量に、電圧、極性、傾きが変化した場合でもロータ位置を検出することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るロータ位置検出システムについて、図面を参照して説明する。図１２はロータ位置検出システムを示す回路図である。本実施形態では、時間測定部で算出した単位時間ｄｔ（差分時間）と誘起電圧に基づいて脱調状態を検出する。

以下、第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図１２に示すように、ロータ位置検出システム１０１は、Ｈブリッジ回路１、駆動制御部２ａ、電流検出部４、時間測定部５、誘起電圧検出部８、脱調状態検出部９を含む。ロータ位置検出システム１０１は、モータ３の駆動制御し、モータの脱調状態を検出する。

脱調状態検出部９は、時間測定部５から出力される算出信号Ｓｔｃ（単位時間ｄｔ（差分時間））と誘起電圧検出部８から出力される検出信号Ｓｙｄ（誘起電圧）を入力し、モータ３にモータ制御電流が流れていない区間で、誘起電圧の電圧、極性、傾き等の情報を観測して脱調状態を検出する。脱調状態検出部９は、脱調情報信号Ｓｄｃを駆動回路２ａに出力する。

駆動回路２ａは、Ｈブリッジ回路１を駆動制御し、脱調情報信号Ｓｄｃに基づいてモータ制御電流を制御してモータを脱調状態から正常状態に回復させる。

上述したように、本実施形態のロータ位置検出システム１０１では、Ｈブリッジ回路１、駆動制御部２ａ、電流検出部４、時間測定部５、誘起電圧検出部８、脱調状態検出部９が設けられる。脱調状態検出部９は、算出信号Ｓｔｃ（単位時間ｄｔ（差分時間））と検出信号Ｓｙｄ（誘起電圧）から、モータ３にモータ制御電流が流れていない区間で脱調状態を検出する。

このため、脱調状態の検出結果に基づいて、モータを脱調状態から正常状態に回復させることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るロータ位置検出システムについて、図面を参照して説明する。図１３はロータ位置検出システムを示す回路図である。本実施形態では、Ｈブリッジ回路の第１及び第２ハイサイドトランジスタがオフ、第１及び第２ローサイドトランジスタがオンしているときに、モータ側から第１ローサイドトランジスタ或いは第２ローサイドトランジスタに流れる電流を測定し、測定電流と誘起電圧に基づいてロータ位置を算出している。

以下、第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図１３に示すように、ロータ位置検出システム１０２は、Ｈブリッジ回路１、駆動制御部２、ロータ位置算出部７ａ、誘起電圧検出部８、電流測定部１０を含む。ロータ位置検出システム１０２は、モータ３の駆動制御し、ロータ位置を算出する。

電流測定部１０は、ハイサイドトランジスタＨＳＴ１及びＨＳＴ２がオフ、ローサイドトランジスタＬＳＴ１及びＬＳＴ２がオンしているときに、図４（ｂ）に示す動作状態II→動作状態IIIでモータ３側からローサイドトランジスタＬＳＴ１に流れる第１電流、或いは動作状態I→動作状態IIIでローサイドトランジスタＬＳＴ２に流れる第２電流を計測する。

ロータ位置算出部７ａは、電流測定部１０から出力される電流情報信号Ｓｉｃ（第１電流或いは第２電流の電流値情報）と誘起電圧検出部８から出力される検出信号Ｓｙｄ（誘起電圧）を入力し、ロータ位置を算出してロータ位置情報信号Ｓｉｊを駆動制御部２に出力する。駆動制御部２は、ロータ位置情報信号Ｓｉｊに基づいてモータ制御電流量を制御する。

上述したように、本実施形態のロータ位置検出システム１０２では、Ｈブリッジ回路１、駆動制御部２、ロータ位置算出部７ａ、誘起電圧検出部８、電流測定部１０が設けられる。

このため、誘起電圧の波高値と位相遅れ量に、電圧、極性、傾きが変化した場合でもロータ位置を検出することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るロータ位置検出システムについて、図面を参照して説明する。図１４はロータ位置検出システムを示す回路図である。本実施形態では、Ｈブリッジ回路の第１及び第２ハイサイドトランジスタがオフ、第１及び第２ローサイドトランジスタがオンしているときに、モータ側から第１ローサイドトランジスタ或いは第２ローサイドトランジスタに流れる電流を測定し、測定電流と誘起電圧に基づいて脱調状態を検出する。

以下、第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図１４に示すように、ロータ位置検出システム１０３は、Ｈブリッジ回路１、駆動制御部２ａ、誘起電圧検出部８、脱調状態検出部９ａ、電流測定部１０を含む。ロータ位置検出システム１０２は、モータ３の駆動制御し、ロータ位置を算出する。

脱調状態検出部９ａは、電流測定部１０から出力される電流情報信号Ｓｉｃ（第１電流或いは第２電流の電流値情報）と誘起電圧検出部８から出力される検出信号Ｓｙｄ（誘起電圧）を入力し、モータ３にモータ制御電流が流れていない区間で、誘起電圧の電圧、極性、傾き等の情報を観測して脱調状態を検出する。脱調状態検出部９ａは、脱調情報信号Ｓｄｃを駆動制御部２ａに出力する。

駆動制御部２ａは、Ｈブリッジ回路１を駆動制御し、脱調情報信号Ｓｄｃに基づいてモータ制御電流を制御してモータ３を脱調状態から正常状態に回復させる。

上述したように、本実施形態のロータ位置検出システム１０３では、Ｈブリッジ回路１、駆動制御部２ａ、誘起電圧検出部８、脱調状態検出部９ａ、電流測定部１０が設けられる。脱調状態検出部９ａは、電流情報信号Ｓｉｃ（第１電流或いは第２電流の電流値情報）と検出信号Ｓｙｄ（誘起電圧）を入力し、モータ３の脱調状態を検出する。

このため、脱調状態の検出結果に基づいて、モータを脱調状態から正常状態に回復させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１）
モータのコイルに流す電流の向きと導通を制御し、電源と前記モータの間に設けられる第１及び第２ハイサイドトランジスタと、前記モータと接地電位の間に設けられる第１及び第２ローサイドトランジスタとを有するＨブリッジ回路と、
前記モータに発生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出部と、
前記第１及び第２ハイサイドトランジスタがオフ、前記第１及び第２ローサイドトランジスタがオンしているときに、前記モータから前記第１ローサイドトランジスタ或いは前記第２ローサイドトランジスタに流れる電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部から出力される電流情報と前記誘起電圧検出部から出力される誘起電圧に基づいて、モータの脱調状態を検出する脱調状態検出部と
を具備することを特徴とするロータ位置検出システム。

（付記２）
前記第１及び第２ハイサイドトランジスタと第１及び第２ローサイドトランジスタをＰＷＭ制御し、前記脱調状態検出部から出力される脱調状態情報に基づいて、前記モータを脱調状態から正常状態に回復させる駆動制御部を
更に具備することを特徴とする付記１に記載のロータ位置検出システム。

１ Ｈブリッジ回路
２、２ａ 駆動制御部
３ モータ
４ 電流検出部
５ 時間測定部
６ ゼロクロス判定部
７、７ａ ロータ位置算出部
８ 誘起電圧検出部
９、９ａ 脱調状態検出部
１０ 電流測定部
３１ ロータ
３２、３３ コイル
５１、５２ 基準電圧発生部
５３ 時間算出部
１００〜１０３ ロータ位置検出システム
ＣＭＰ１、ＣＭＰ２ コンパレータ
ＨＳＴ１、ＨＳＴ２ ハイサイドトランジスタ
Ｉｍｃ モータ電流
ＩＮＶ１、ＩＮＶ２ インバータ
Ｌｍ モータコイルのインダクタンス
ＬＳＴ１、ＬＳＴ２ ローサイドトランジスタ
Ｎ１〜５ ノード
ＮＭＴ１〜４ ＭＯＳトランジスタ
Ｒｍ モータの内部抵抗
Ｓｃｍ１、Ｓｃｍ２ 比較信号
Ｓｄｃ 脱調情報信号
Ｓｈｔ 判定信号
Ｓｉｃ 電流情報信号
Ｓｉｊ ロータ位置情報信号
Ｓｋｄ１、Ｓｋｄ２、Ｓｙｄ 検出信号
Ｓｓｇ１〜４ 制御信号
Ｓｔｃ 算出信号
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
Ｔ１、Ｔ２ 時間
Ｔｄｔ ｄｔ時間
Ｖ１、Ｖ２ 基準電圧
Ｖｅ 誘起電圧
Ｖｉｎｖ 電源電圧
Ｖｍ 電源（高電位側電源）
Ｖｓｓ 接地電位（低電位側電源）

Claims (7)

1. モータのコイルに流す電流の向きと導通を制御し、電源と前記モータの間に設けられる第１及び第２ハイサイドトランジスタと、前記モータと接地電位の間に設けられる第１及び第２ローサイドトランジスタとを有するＨブリッジ回路と、
   前記第１及び第２ハイサイドトランジスタがオフ、前記第１及び第２ローサイドトランジスタがオンしているときに、前記モータから前記第１ローサイドトランジスタ或いは前記第２ローサイドトランジスタに流れる電流を検出し、検出した電流を電圧に変換する電流検出部と、
   前記電流検出部で検出された検出電圧が第１基準電圧よりも低くなるまでの第１時間、前記検出電圧が前記第１基準電圧よりも小さい第２基準電圧よりも低くなるまでの第２時間を計測し、前記第１時間と前記第２時間の差分時間を算出する時間測定部と、
   前記差分時間に基づいて、前記モータの誘起電圧のゼロクロス位置を算出するゼロクロス判定部と、
   前記誘起電圧のゼロクロス位置に基づいて、前記モータのロータ位置を算出するロータ位置算出部と、
   を具備することを特徴とするロータ位置検出システム。
2. 前記第１及び第２ハイサイドトランジスタと前記第１及び第２ローサイドトランジスタをＰＷＭ制御し、前記ロータ位置算出部で算出されたロータ位置情報に基づいてモータ制御電流量を制御する駆動制御部
   を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のロータ位置検出システム。
3. 前記モータに発生する誘起電圧を検出し、検出された誘起電圧をゼロクロス判定部に出力する誘起電圧検出部
   を更に具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ位置検出システム。
4. モータのコイルに流す電流の向きと導通を制御し、電源と前記モータの間に設けられる第１及び第２ハイサイドトランジスタと、前記モータと接地電位の間に設けられる第１及び第２ローサイドトランジスタとを有するＨブリッジ回路と、
   モータに発生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出部と、
   前記第１及び第２ハイサイドトランジスタがオフ、前記第１及び第２ローサイドトランジスタがオンしているときに、前記モータから前記第１ローサイドトランジスタ或いは前記第２ローサイドトランジスタに流れる電流を検出し、検出した電流を電圧に変換する電流検出部と、
   前記電流検出部で検出された検出電圧が第１基準電圧よりも低くなるまでの第１時間、前記検出電圧が前記第１基準電圧よりも小さい第２基準電圧よりも低くなるまでの第２時間を計測し、前記第１時間と前記第２時間の差分時間を算出する時間測定部と、
   前記誘起電圧検出部で検出された誘起電圧と前記時間測定部で算出された前記差分時間に基づいて、前記モータの脱調状態を検出する脱調状態検出部と、
   を具備することを特徴とするロータ位置検出システム。
5. 前記第１及び第２ハイサイドトランジスタと前記第１及び第２ローサイドトランジスタをＰＷＭ制御し、前記脱調状態検出部で検出された脱調状態情報に基づいてモータ制御電流量を制御する駆動制御部
   を更に具備することを特徴とする請求項４に記載のロータ位置検出システム。
6. 前記第１基準電圧は、マイクロステップ電流値とローサイドトランジスタのオン抵抗値の積であり、
   前記第２基準電圧は、マイクロステップ電流のリップル量と前記ローサイドトランジスタのオン抵抗値の積である
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータ位置検出システム。
7. モータのコイルに流す電流の向きと導通を制御し、電源と前記モータの間に設けられる第１及び第２ハイサイドトランジスタと、前記モータと接地電位の間に設けられる第１及び第２ローサイドトランジスタとを有するＨブリッジ回路と、
   前記モータに発生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出部と、
   前記第１及び第２ハイサイドトランジスタがオフ、前記第１及び第２ローサイドトランジスタがオンしているときに、前記モータから前記第１ローサイドトランジスタに流れる第１電流或いは前記モータ側から前記第２ローサイドトランジスタに流れる第２電流を計測する電流測定部と、
   前記第１電流或いは前記第２電流の電流値と前記誘起電圧に基づいて、前記モータのロータ位置を算出するロータ位置算出部と、
   を具備することを特徴とするロータ位置検出システム。