JPH0378490A - スピンドルモータのpwm制御方式 - Google Patents

スピンドルモータのpwm制御方式

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JPH0378490A
JPH0378490A JP1213467A JP21346789A JPH0378490A JP H0378490 A JPH0378490 A JP H0378490A JP 1213467 A JP1213467 A JP 1213467A JP 21346789 A JP21346789 A JP 21346789A JP H0378490 A JPH0378490 A JP H0378490A
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phase
spindle motor
pulse width
coil
coil phase
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JP1213467A
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Keiichi Kono
圭一 河野
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 本発明は、基準信号と実回転信号との位相差に応じてパ
ルス幅を制御して回転速度を一定に保つスピンドルモー
タのPWM制御方式に関し、1回転中のモータ回転アッ
プ率を一定にして定常的な位相差を最小限に抑えること
を目的とし、スピンドルモータのコイル位相の切替タイ
ミングを判定し、コイル位相の切替タイミングに同期し
てPWM信号を発生するように構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は、回転記録媒体を使用した記憶続出装置に用い
られるスピンドルモータのPWM制御方式に関し、特に
、回転基準信号と実回転信号との位相差に応じて決定さ
れたパルス幅をもつPWM信号によりモータ回転速度を
一定に保つスピンドルモータのPWM制御方式に関する
磁気ディスク装置、光デイスク装置等の回転記録媒体を
使用した記憶続出装置にあっては、ディスクを一定の回
転数に正確に制御する必要がある。
このためスピンドルモータとしてブラシレスタイプのD
Cモータを使用し、ロータ回転に伴うステータコイルの
切替通電制御に、基準回転と実回転との位相差に応じて
パルス幅が制御されたパルス信号により通電オン時間を
決めるPWM制御を採用し、正確にディスク回転数を一
定値に維持できるようにしている。
ところが、通常のPWM制御はスピンドルモータのコイ
ル位相の切替えとは無関係に行なわれており、PWM制
御によルモータ制御精度を高めるためにはコイル位相と
の関係を考慮することが望まれる。
[従来の技術] 第10図は従来のPWM方式の構成図である。
第10図において、10は磁気ディスク、光ディスク等
の回転記録媒体としてのディスクであり、スピンドルモ
ータ12により例えば3600 rpmで定速回転され
る。スピンドルモータ12としてはブラシレスタイプの
DCモータが使用され、ホール素子をモータに内蔵させ
ることでコイル位相検出回路14によりコイル位相を検
出してモータ駆動回路16に供給し、第11図(b)に
示すコイル位相に従ってトランジスタスイッチ等により
ステータコイルを通電切替えてブラシレスによるモータ
駆動を行なっている。
一方、スピンドルモータ12のPWM制御のため、基準
クロック発生回路18、実回転検出回路20、位相比較
器26、パルス幅決定回路28が設けられる。
基準クロック発生回路18は第11図(a)に示すよう
にディスク1回転の周期を決める基準クロックを発生し
、また実回転検出回路20は読取ヘッドからディスク1
0の1回転で1つ得られるインデックス信号を第11図
(C)に示すように検出する。位相比較回路26は、基
準クロックとインデックス信号との位相差を検出し、第
11図の場合は、基準クロックに対しインデックス信号
が位相遅れを生じていることから、この場合にはスピン
ドルモータ12を加速制御する必要がある。
パルス幅決定回路28は、位相比較器回路26からの検
出位相差に基づいて第11図(e)に示すように、モー
タ回転速度に対し十分に短い周期Tで発生しているパル
ス信号のオンデユーテイ、即ちオンパルス幅Tonを位
相差に応じて微少量変化させるPWM制御を行なう。即
ち、増速したい場合にはパルスTonを増加させ、減速
したい場合にはパルス幅Tonを減少させる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来のスピンドルモータのP
WM制御方式にあっては、第11図(b)(e)に示す
ように、コイル位相とPWM信号は非同期であったため
、同じパルス幅のPWM信号であってもコイル位相のど
の位置に(るかによってモータの発生トルクが異なり、
制御精度が低下する問題があった。
即ち、第12図に示すように、コイル位相に対しトルク
カーブは中央で頂点をもち、コイル位相の切替部分で谷
をもっており、PWM信号信号上うにトルクカーブの頂
点にきた場合には回転アップ率が高いためにモータは効
率良く加速し、一方、PWM信号信号上うにトルクカー
ブの谷へきた場合には回転アップ率が低いためにモータ
の加速効率が悪くなる。
その結果、同じパルス幅のPWM信号であっても1回転
中の位置によってモータの回転アップ率が異なり、この
結果、定常的な位相誤差が大きくなり、回転精度が低下
する問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、1回転中のモータ回転アップ率を一定にして定常
的な位相差を最小限に抑えるスピンドルモータのPWM
制御方式を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 第1図は本発明の原理説明図である。
まず本発明は、回転記録媒体10を定速回転するスピン
ドルモータ12のPWM制御方式を対称とする。
このため本発明にあっては、スピンドルモータ12のコ
イルに対する磁極の通過状態からコイル位相の変化を検
出するコイル位相検出手段14と;コイル位相検出手段
14の検出信号に基づいてスピンドルモータ12のコイ
ルを通電切替するモータ駆動制御手段16と;回転記録
媒体10の回転速度を決める回転基準信号を発生する回
転基準信号発生手段18と;回転記録媒体10の実回転
を検出する実回転検出手段20と;コイル位相検出手段
14の検出信号に基づいてコイル位相の切替タイミング
を判定するコイル位相判定手段22と;回転基準信号と
実回転信号との位相差に基づいてPWM信号をオンして
いるパルス幅(Ton)を決定し、且つコイル位相判定
手段22からのコイル位相切替タイミングの判定出力が
得られる毎に前記パルス幅(Ton)のPWM信号を発
生して前記モータ駆動回路16に出力するパルス幅制御
手段24と;を設ける。
ここで、パルス幅制御手段24は、回転基準信号に対し
実回転信号が位相遅れを生じた時に加速モードを検出す
る加速モード検出手段と一回転基準信号に対し実回転信
号が位相進みを生じた時に減速モードを検出する減速モ
ード検出手段と;前記加速モード検出時に前記位相遅れ
量に基づいて増加されたPWM信号のパルス幅を算出す
る加速パルス幅計算回路と:前記減速モードの検出時に
前記位相進み量に基づいて減少されたPWM信号のパル
ス幅を算出する減速パルス幅計算回路と;前記加速パル
ス幅計算回路又は減速パルス幅計算回路の計算結果を格
納するレジスタと;コイル位相判定手段22のコイル位
相切替タイミングの判定出力が得られる毎に前記レジス
タの値をカウンタにロードしてカウント動作をスタート
し、該カウンタがオーバーフローした時にカウンタ動作
を停止させるカウンタ制御回路と;前記カウンタのカウ
ント動作中にオンパルス、カウンタ停止中にオフパルス
となるPWM信号を前記モータ駆動回路16に出力する
出力回路と;を備える。
またスピンドルモータ18としてコイル数M1磁極数N
のDCモータを使用した場合、前記コイル位相判定手段
22は、モータ1回転につき(M×N)のコイル位相の
切替タイミングの判定出力を生ずる。
更に、゛前記コイル位相検出手段14は、スピンドルモ
ータ12のコイル数M1磁極数Nとした場合、磁極に対
向してM個のホール素子を配置し、このM個のホール素
子よりデユーティ比50%で且つ周期が2π/Mの回転
角に相当し、更に相互にコイル位相切替回転角に相当す
る位相差をもつ3種のパルス信号列でなるコイル位相検
出信号を出力する。
更にまた、コイル位相判定手段22は、コイル位相検出
手段14から出力される3種のパルス列信号の立上り及
び立下りの各々をコイル位相切替タイミングとして判定
する。
更に、スピンドルモータ12としては、例えばコイル数
M=3つ、磁極数N=6つのブラシレス構造をもつ3相
6極のDCモータを使用する。
[作用] このような構成を備えた本発明によるスピンドルモータ
のPWM制御方式によれば、スピンドルモータのコイル
位相の切替タイミングにPWM信号のパルス立上りが同
期しているため、モータ1回転におけるPWM信号は全
てコイル位相に対し一定の位置関係に保たれ、その結果
、各コイル位相におけるPWM信号のトルク特性は一定
に保たれ、モータ1回転中の回転アップ率が常に一定に
保たれることから、トルクのバラ付きによる定常的な位
相差の発生を最小限に抑え、回転精度を大幅に向上でき
る。
[実施例] 第2図は本発明の一実施例を示した実施例構成図である
第2図において、10は回転記録媒体としての例えば磁
気ディスクであり、磁気ディスク10はスピンドルモー
タ12により一定の回転数、例えば3.60Orpmで
定速回転される。磁気ディスク10に形成されたサーボ
トラックにはインデックス情報が周知のように記録され
ており、このサーボトラックを読取ヘッド30により読
み取ることで磁気ディスク1001回転に1回のインデ
ックス情報を読み取ることができる。
スピンドルモータ12としてこの実施例にあっては、ス
テータコイルが3つでロータの磁極数が6つとなる3相
6極のDCモータを使用しており、且つDCモータはブ
ラシレス構造のものを使用する。
スピンドルモータ12に対しては、ステータコイルに対
するロータ磁極の通過状態からコイル位相の変化を検出
するコイル位相検出回路14が設けられる。コイル位相
検出回路14はスピンドルモータ12に内蔵された3つ
のホール素子からの検出信号に基づいて3種類のパルス
列信号を出力する。
第3図は本発明のスピンドルモータ12として使用する
3相6極DCモータのホール素子配置図である。
この3相6極DCモータは、6つの磁極を有するロータ
60の回転中心に対し120°間隔で3つのステータコ
イル40−1.40−2.40−3を配置している。コ
イル位相を検出するために3つのホール素子42−1.
42−2.42−3がロータ60の磁極に対向して配置
される。ここでホール素子42−1は磁極中心線に対し
20゜ずらした位置に配置されており、またホール素子
42−2は他の磁極の中心線に対し40°ずれた位置に
配置しており、更にホール素子42−3は他の磁極の磁
極中心線、即ちずれ量0°となる位置に配置されている
。ホール素子42−1〜42−3は、ロータ60の磁極
による直交磁界を受けた時に検出出力を生じ、例えばロ
ータ60を矢印で示すように時計回りに回転したとする
と、磁極のギャップ部分に続く磁極部によるパルスの立
ち上がり順はホール素子42−1.42−3.42−2
の順となる。具体的には第6図のタイミングチャートに
示すように、ホール素子42−1からのコイル位相検出
信号がPHA、ホール素子42−2からのコイル位相検
出信号がPHB、更にホール素子42−3からのコイル
位相検出信号がPHCとして示すパルス列となる。
この第6図に示すコイル位相検出信号のパルス列PHA
、PHB、PHCは、パルス列の1周期T1Gがロータ
60の回転角120°に相当し、各パルス列の位相差7
20は回転角80°に相当する。
再び第2図を参照するに、コイル位相検出回路14で検
出された3種のコイル位相検出信号PHA、PHB、P
HCは、モータ駆動回路16に入力される。
モータ駆動回路16は、第4図に示す構成を有する。
第4図において、コイル位相検出回路14からのコイル
位相検出信号PHA、PHB、PHCはデコーダ32に
入力される。デコーダ32は3ビツトのコイル位相検出
信号PHA、PHB、PHCの状態に応じ、次表−1に
示すデコーダ出力T1〜T6のいずれかを生ずる。
表−1 表−2 この表−1におけるデコーダ出力T1〜T6の内容は6
つのデコーダ出力LAI、LA2.LB1、LB2.L
CI、LC2の並列出力を与え、デコーダ出力T1〜T
6に対する6ビツト出力LA1〜LC2は次の表−2の
ようになる。
デコーダ32の並列6ビツト出力は、NANDゲート3
4−1.34−3.34−5及びANDゲート34−2
.34−4.34−6のそれぞれに入力される。NAN
Dゲート34−1.34−3.34−5及びANDゲー
ト34−2.34−4.34−6の他方には、後の説明
で明らかにするパルス幅制御回路24からのPWM信号
が入力される。
NANDゲー)34−1.34−3.34−5及びAN
Dゲート34−2.34−4.34−6の出力は、6つ
のORアゲ−36−1〜36−6のそれぞれに入力され
、ORアゲ−36−1〜36−6の他方の入力は接地接
続されて論理レベル0に固定されている。ORゲート3
6−1の出力は抵抗R1−を介してPNP )ランジス
タ38−1のベースに接続される。またORゲート36
−2の出力は抵抗R2を介して電源+5vにプルアップ
され、NPN)ランジスタ38−2のベースに接続され
る。PNP )ランジスタ38−1のエミッタは電源+
24Vに接続され、コレクタはNPNトランジスタ38
−2のコレクタに接続され、NPNトランジスタ38−
2のエミッタは抵抗R10を介して接地接続される。
ORゲート36−3の出力は抵抗R3を介してPNP 
)ランジスタ38−3のベースに接続され、またORア
ゲ−36−4の出力は抵抗R4を介して電源+5Vにプ
ルアップされ、NPN)ランジスタ38−4のベースに
接続される。PNP )ランジスタ38−3のエミッタ
は電源+24Vに接続され、コレクタはNPNトランジ
スタ38−4のコレクタに接続され、NPNトランジス
タ38−4のエミッタは抵抗RIOを介して接地接続さ
れる。即ち、ORゲート36−1.36−2及びPNP
 トランジスタ38−1.NPN)ランジスタ38−2
で成る回路部と、ORアゲ−36−3゜36〜4及びP
NP )ランジスタ38−3.NPNトランジスタ38
−4で成る回路部は同一回路構成を持つ。
この点は残りのORアゲ−36−5,36−6゜PNP
)ランデスタ38−5.NPNトランジスタ38−6の
回路部についても同じである。
トランジスタ38−1と38−2のコレクタ接続点P1
はスピンドルモータ12のステータコイル40−1の一
端に接続され、トランジスタ38−3と38−4のコレ
クタ接続点P2はステータコイル40−2に接続され、
更にトランジスタ38−5と38−6の接続点P3はス
テータコイル40−3に接続される。
この第4図に示したモータ駆動回路16の動作は第6図
のタイミングチャートから明らかになる。
第6図のタイミングチャートは、スピンドルモータ12
の1回転における各部の動作タイミングを示している。
尚、第6図に示すモータコイル位相及びコイル位相切替
判定出力については、後の説明で明らかにするパルス幅
制御に用いられるものである。
まずモータ1回転に対しロータ回転角で20゜毎にデコ
ーダ32に対するコイル位相検出信号PHA、PHB、
PHCが前記表−1に示したように6段階に変化し、こ
れを1回転の間3回繰り返す。このようなコイル位相検
出信号に対しデコーダ32は順次デコーダ出力T1〜T
6を生じ、デコーダ出力T1〜T6がモータ1回転の間
に3回繰り返される。
例えば、デコーダ出力がT1となった場合には、前記表
−2のデコーダ出力T1から明らかのように、LC2の
みが論理レベル1、他の5つは全て論理レベル0となる
。ここでNANDゲート34−1.34−3.34−5
及びANDゲート34−2.34−4.34−6が全て
許容状態にあったとすると、LC2=1に対応したOR
ゲート36−6の出力によりNPNトランジスタ38−
6がオンし、一方、ORゲート36−1〜36−5の出
力は論理レベル0であることから、PNPトランジスタ
38−1.38−3.38−5はオンであるがNPNト
ランジスタ38−2.38−4はオフとなる。
このため、電源+24Vよりオン状態にあるPNPトラ
ンジスタ38−1を通って21点からスピンドルモータ
12のステータコイル40−1゜40−3に至り、更に
オン状態にあるNPNトランジスタ38−6から抵抗R
IOにモータ駆動電流が流れる。この時の駆動電流をス
ピンドルモータ12のステータコイル40−1.40−
3について実線の矢印T1で示している。
残りデコーダ出力T2〜T6についても前記表−2に従
ったトランジスタ38−1〜38−6のオン、オフ制御
が行なわれ、スピンドルモータ12に矢印T2〜T6で
示す電流が流れる。
このようなモータ駆動回路16によるモータのコイル位
相検出信号に基づいたステータコイルの切替による通電
制御によりブラシレスによるDCモータの駆動制御が実
現する。
再び第2図を参照するに、スピンドルモータ12をPW
M制御するため、基準クロック発生回路18、実回転数
検出回路20、コイル位相判定回路22及びパルス幅制
御回路24が設けられる。
まず基準クロック発生回路18は第4図に示すようにス
ピンドルモータ12の回転数3.60Orpmにおける
1回転の回転周期を持つ基準クロックCLを発生する。
この基準クロックCLは、回転数3,600rpmであ
ることから1/60Sとなり水晶発振器の発振出力の分
周等により正確な周期1/60sをもった基準クロック
CLを発生する。
実回転数検出回路20は磁気ディスク10のサーボトラ
ックを読取る読取ヘッドからのインデックス信号IND
を再生検出し、第5図に示すようにインデックス信号I
NDを出力する。このインデックス信号INDの周期は
、スピンドルモータ12により定速回転される光ディス
ク10の実際の回転速度を表わしている。
コイル位相判定回路22は、コイル位相検出回路14か
ら得られた3つのコイル位相検出信号PHA、PHB、
PHCに基づいてコイル位相切替タイミングの判定出力
を生ずる。
即ち、第6図に示した1回転で得られる3つのコイル位
相検出信号PHA、PHB、PHCに対応したデコーダ
出力T1〜T6の繰り返しから明らかのように、コイル
位相検出信号PHA、PHB、PHCの立ち上がり及び
立ち下がりの全てがモータコイル位相の切替タイミング
を与えており、この3つのコイル位相検出信号PHA、
PHB。
PHCの立ち上がり及び立ち下がりタイミングを示すコ
イル位相切替判定出力を発生する。具体的にはコイル位
相検出信号PHA、PHB、PHCのそれぞれを微分回
路を通すことで立ち上がり及び立ち下がりのそれぞれを
検出し、この立ち上がり及び立ち下がりの検出に同期し
て単安定マルチバイブレータをトリガして一定パルス幅
のコイル位相切替判定出力を発生する。
基準クロック発生回路18、実回転数検出回路20及び
コイル位相判定回路22の出力はパルス幅制御回路24
に入力され、パルス幅制御回路24はモータ1回転毎に
基準クロックと実回転数を示すインデックス信号との位
相差を検出する。具体的には第5図(a)に示す基準ク
ロックCLに対しインデックス信号INDが遅れた時は
遅れ位相量を検出し、また第5図(b)に示すように基
準クロックCLに対しインデックス信号INDが進んだ
場合には、進み位相量を検出する。またパルス幅制御回
路24は基準クロックとインデックス信号の位相差に基
づいてPWM信号のオンパルス幅Tonを算出する。更
にパルス幅制御回路24はコイル位相判定回路22のコ
イル位相切替判定出力に同期して算出されたオンパルス
幅Tonを持つPWM信号をモータ駆動回路16に出力
する。
具体的には第4図に示したモータ駆動回路16における
NANDゲート34−1.34−3.34−5及びAN
Dゲート34−2.34−4.34−6の他方の入力に
対し、パルス幅制御回路24からのPWM信号が共通入
力される。
第7図は第2図に示したパルス幅制御回路24の実施例
構成図である。
第4図において、44は加速モード検出回路、46は減
速モード検出回路であり、それぞれ基準クロックCLと
インデックス信号INDが入力される。加速モード検出
回路44は第5図(a)に示すように、基準クロックC
Lに対しインデックス信号INDが遅れた時に加速モー
ドにあることを検出し、且つ基準クロックCLに対する
インデックス信号INDの位相遅れ量を検出する。減速
モード検出回路46は第5図(b)に示すように基準ク
ロックCLに対しインデックス信号INDが進んだ状態
で減速モードを検出し、同時に基準クロックCLに対す
るインデックス信号INDの進み位相量を検出する。
加速モード検出回路44で検出された遅れ位相量は加速
パルス幅計算回路48に与えられ、加速パルス幅計算回
路48において加速制御のために増加されたパルス幅T
onが計算される。また減速モード検出回路46で検出
された進み位相量は減速パルス幅計算回路50に与えら
れ、減速制御のために減少させられたパルス幅Tonを
計算する。
更に具体的に説明するならば、3.60Orpmの場合
1回転の周期は、1/60sec(:167m5)であ
り、これを第6図から明らかのように1回転で18回の
コイル位相切替を行なっていることから、1つのコイル
位相については1/1080sec (’=926μs
)となる。
そこで固定的なオンパルス幅(Ton) const、
ヲ、例えば800μsとし位相差に対しΔTon=±1
00μsの範囲で位相差に応じてパルス幅を増減する。
尚、Ton= (Ton) const、±ΔTonの
値は1 / 1080 s e cの範囲内で適宜に定
めることができる。
加速パルス幅計算回路48または減速パルス幅計算回路
50で計算されたパルス幅Tonはレジスタ52に格納
される。レジスタ52に続いてはカウンタ56とカウン
タ制御回路54が設けられる。
カウンタ制御回路54はコイル位相判定回路22よりコ
イル位相切替判定信号を受けると、その時レジスタ52
に格納されているパルス幅Tonの値をカウンタ56に
ロードすると同時にクロック供給によるカウント動作を
開始させる。カウンタ56のカウント動作を開始させた
カウンタ制御回路54はカウンタ56の出力のオーバー
フローを監視しており、カウンタ56がオーバーフロー
出力を生ずるとカウント動作を停止する。
出力回路58はカウンタ56のオーバーフロー出力を入
力しており、オーバーフロー出力が得られていない時、
即ちカウンタ56のカウント動作中は論理レベル1とな
るPWM信号のオンパルスを出力し、カウンタ56から
オーバーフロー出力が出されると論理レベルOとなるP
WM信号のオフパルスの出力に切り替わる。
その結果、第7図に示すパルス幅制御回路24は、第6
図に示すようにモータコイル位相検出信号に基づくコイ
ル位相切替判定出力に同期したパルス立ち上がりを持つ
PWM信号を出力するようになる。
このパルス幅制御回路24から出力されるPWM信号は
第4図に示したモータ駆動回路16のNANDゲート3
4−1.34−3.34−5及びANDゲー)34−2
.34−4.34−6に入力され、PWM信号が論理レ
ベル1となっている間、NANDゲート34−1.34
−3.345及びA、 N Dゲート34−2.34−
4.34−6が許容状態となってデコーダ32の出力を
通過させ、PWM信号が論理レベル0となっている時に
はNANDゲート34−1.34−3.34−5及びA
NDゲート34−2.34−4.34−6を禁止状態と
するため、PWM信号のオンパルス期間、即ち論理レベ
ル1となる期間にわたってのみデコーダ出力T1〜T6
の各々に基づいてスピンドルモータ12に駆動電流を流
すことになり、これによってスピンドルモータ12のP
WM制御が実現される。
第8図は第7図に示した本発明のパルス幅制御回路にマ
イクロプロセッサMPUを使用し、プログラム制御によ
りパルス幅制御処理を実現するためのフローチャートで
あり、第8図にそのサブルーチンを示す。
第8図において、パルス幅制御回路としての機能を有す
るMPUは、まずステップS1で基準クロック発生回路
18より基準クロックCLが得られるか否か、即ちCL
=1となるか否か監視しており、基準クロックが得られ
なければステップS2に進みインデックス信号INDが
得られるか否か、即ちIND=1となるか否か監視して
いる。
ステップS2でインデックス制御が得られなければステ
ップS3のサブルーチンに進む。このサブルーチンにつ
いては後の説明で明らかにする。
方、ステップ$2に進んで基準クロックが得られていな
い状態でインデックス信号が得られると、ステップS4
に進み再度、基準クロックが得られるか否か監視し、基
準クロックが得られるまでステップS5のサブルーチン
を繰り返す。ステップS4で基準クロックが得られたこ
とが判別されると、ステップS6に進んで減速モードの
位相差を計算する。即ち、ステップS2でインデックス
信号が得られ、その後にステップS4で基準クロックが
得られた場合であることから、第5図(b)に示すよう
に基準クロックCLに対しインデックス信号INDが進
んでいる場合、即ちモータ回転速度が高すぎる場合であ
ることから、ステップS6で減速モードの位相差を計算
する。続いてステップS7において位相差により必要な
PWM信号のパルス幅Tonを計算し、ステップS8で
計算結果をレジスタに格納する。
一方、ステップS1で基準クロックが得られることが判
別されるとステップS9に進み、インデックス信号が得
られるか否か監視し、インデックス信号が得られるまで
ステップSIOのサブルーチンを繰り返す。ステップS
9でインデックス信号が得られるとステップS11に進
み、加速モードの位相差を計算する。即ち、この場合に
はステップS1で基準クロックが得られた後にステップ
S9でインデックス信号が得られていることから、第5
図(a)に示すように基準クロックCLに遅れてインデ
ックス信号INDが得られた場合であり、モータ回転速
度が遅いことからステップS]1に進んで加速モードの
位相差計算を行なう。続いてステップS12で位相差よ
り必要なPWM信号のパルス幅Tonを計算し、ステッ
プS13で計算結果をレジスタに格納する。
第9図に示すサブルーチンは第8図のステップS8また
はS13においてレジスタに格納されたPWM信号のパ
ルス幅Tonに基づくパルス信号の出力制御を行なう。
即ち、第9図のサブルーチンにあっては、まずステップ
5100でモータ位相が切り替ったか否か監視しており
、モータ位相の切り替えを判定すると、ステップ510
2に進みPWM用カウンタにレジスタの内容をロードし
てカウントをスタートする。続いてステップ5103で
PWM信号をオンパルス、即ち論理レベル1にセットし
て第8図のメインルーチンにリターンする。
一方、ステップ5100でモータ位相が切り替っていな
い場合には、ステップ5101に進んでPWM用カウン
タがオーバーフローしたか否か判定し、オーバーフロー
しなければ再び第8図のメインルーチンに戻ってカウン
ト動作を継続する。
ステップ5101でPWM用カウンタのオーバーフロー
が判別されると、ステップ5104に進んでカウント動
作を停止し、ステップ5105でPWM信号をそれまで
のオンパルスからオフパルス、即ち論理レベル1から0
に切り替えて第8図のメインルーチンに戻る。
従って、第8,9図に示したMPUのプログラム制御に
よっても第6図のタイミングチャートに示すように、モ
ータコイルのコイル位相切替タイミングに同期したパル
ス立ち上がりを持つPWM信号を発生することができる
尚、上記の実施例は3相6極のDCモータを例にとるも
のであったが、本発明はこれに限定されず、例えば3相
8極の回転数4,80Qrpmのスピンドルモータ、あ
るいは3相4極の回転数2゜40Orpmのスピンドル
モータ等適宜の回転数を持つスピンドルモータのPWM
制御を含むものである。
[発明の効果] 以上説明してきたように本発明によれば、PWM信号の
パルス立ち上がりとモータコイル位相の切替タイミング
を同期させることで、コイル位相に依存したトルクカー
ブに対しPWM信号が常に一定の位置関係におかれ、モ
ータ1回転におけるどの位置についてもPWM信号のト
ルクカーブに起因した回転数アップ率を一定に保つこと
ができ、定常的な位相差を最小限に抑え、高精度で且つ
効率の高いスピンドルモータの速度制御を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図; 第2図は本発明の実施例構成図; 第3図は3相6極DCモータのホール素子配置図;第4
図は本発明のモータ駆動回路実施例構成図;第5図は本
発明の加減速状態説明図; 第6図は本発明の動作タイミングチャート;第7図は本
発明のパルス幅制御回路実施例構成図;第8図は本発明
のMPUによるPWM制御フロー図; 第9図は本発明のMPU制御フローのサブルーチンフロ
ー図; 第10図は従来方式の構成図; 第11図は従来方式のタイミングチャート;第12図は
コイル位相に対応したトルクカーブに対するPWM信号
の関係図である。 30:読取ヘッド 32:デコーダ 34−1〜34−6:ANDゲート 36−1〜36−6:ORゲート 38−1.3.5:PNP)ランジスタ38−2.4,
6:NPN)ランラスタ40−1〜40−3+ステータ
コイル 42−1〜42−3:ホール素子 60:ロータ 図中、 10:回転記録機媒体(÷磁気ディスク)12ニスピン
ドルモータ 14:コイル位相検出手段(回路) 16:モータ駆動手段(回路) 18:回転基準信号発生手段(基準クロック発生回路) 20:実回転検出手段(回路) 22:コイル位相判定手段(回路) 24:パルス幅制御手段(回路) “24子 3佃6橙DCセーフの小−ル隼予紀l胆第3図 4ζ9色日月tyri!tvaae門ド日第1図 526一 i北米77式の積へ囮 第10図 を北米7/式のダイミンγ干ヤード 第11図 コイ)し1IL4目1:jiALr; hlし777一
アトPWM 13−jの閘1.千囮第12図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転記録媒体(10)を定速回転するスピンドル
    モータ(12)のPWM制御方式に於いて、前記スピン
    ドルモータ(12)のコイルに対する磁極の通過状態か
    らコイル位相の変化を検出するコイル位相検出手段(1
    4)と; 該コイル位相検出手段(14)の検出信号に基づいて前
    記スピンドルモータ(12)のコイルを通電切替するモ
    ータ駆動手段(16)と; 前記回転記録媒体(10)の回転速度を決める回転基準
    信号を発生する回転基準信号発生手段(18)と; 前記回転記録媒体(10)の実回転を検出する実回転検
    出手段(20)と; 前記コイル位相検出手段(14)の検出信号に基づいて
    コイル位相の切替タイミングを判定するコイル位相判定
    手段(22)と; 前記回転基準信号と実回転検出信号との位相差に基づい
    てPWM信号をオンしているパルス幅(Ton)を決定
    し、且つ前記コイル位相判定手段(22)のコイル位相
    切替タイミングの判定出力に同期して前記パルス幅(T
    on)をもつPWM信号を発生して前記モータ駆動回路
    (16)に出力するパルス幅制御手段(24)と; を設けたことを特徴とするスピンドルモータのPWM制
    御方式。
  2. (2)前記パルス幅制御手段(24)は、 回転基準信号に対し実回転信号が位相遅れを生じた時に
    加速モードを検出する加速モード検出手段と; 回転基準信号に対し実回転進行が位相進みを生じた時に
    減速モードを検出する減速モード検出手段と; 前記加速モード検出時に前記位相送れ量に基づいて増加
    させたPWM信号のパルス幅を算出する加速パルス幅計
    算回路と; 前記減速モードの検出時に前記位相進み量に基づいて減
    少させたPWM信号のパルス幅を算出する減速パルス幅
    計算回路と; 前記加速パルス幅計算回路又は減速パルス幅計算回路の
    計算結果を格納するレジスタと;前記コイル位相判定手
    段(22)のコイル位相切替タイミングの判定出力が得
    られる毎に前記レジスタの値をカウンタにロードしてカ
    ウント動作をスタートさせ、該カウンタがオーバーフロ
    ーした時にカウンタ動作を停止するカウンタ制御回路と
    ;前記カウンタの動作中にオンパルス、カウンタの停止
    中にオフパルスとなるPWM信号を前記モータ駆動回路
    (16)に出力する出力回路と;を備えたことを特徴と
    する請求項1記載のスピンドルモータのPWM制御方式
  3. (3)前記スピンドルモータ(12)として、コイル数
    M、磁極数NのDCモータを使用した場合、前記コイル
    位相判定手段(22)は、モータ1回転につき(M×N
    )のコイル位相の切替タイミングの判定出力を生ずるこ
    とを特徴とする請求項1記載のスピンドルモータのPW
    M制御方式。
  4. (4)前記コイル位相検出手段(14)は、前記スピン
    ドルモータ(12)のコイル数をM、磁極数をNとした
    場合、ロータ磁極に対向してM個のホール素子を配置し
    、該M個のホール素子よりデューティ比率が50%で周
    期が2π/Mの回転角に相当し、更に相互にコイル位相
    切替回転角に相当する位相遅れをもつ3種のパルス列で
    なるコイル位相検出信号を出力することを特徴とする請
    求項1記載1のスピンドルモータのPWM制御方式。
  5. (5)前記コイル位相判定回路(22)は、前記コイル
    位相検出回路(14)より出力される3種のパルス列信
    号の立上りおよび立下りの各々をコイル位相切替タイミ
    ングとして判定することを特徴とする請求項1記載4の
    スピンドルモータのPWM制御方式。
  6. (6)前記スピンドルモータ(12)として、コイルが
    3つ、磁極が6つのブラシレス構造をもつ3位相6極の
    DCモータを使用したことを特徴とする請求項1記載の
    スピンドルモータのPWM制御方式。
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