KR100384682B1 - 센서리스모터구동회로 - Google Patents

Abstract

센서리스모터 구동회로는 여자코일 유도전압에 기초하여 회전하는 회전자에 대한 기준위치를 검출하기 위한 검출회로와, 검출회로 출력신호를 이용하는 미분펄스를 발생하기 위한 미분펄스 발생기와, 클럭펄스를 발생할 수 있으며 클럭펄스가 주파수 분할된 후 클럭펄스와 미분펄스를 비교하기 위한 위상 비교기를 가지는 위상-잠금 루프회로와, 클럭펄스를 계수하고, 미분펄스가 소정수의 계수의 기간내에 발생되지 않을때 활성화펄스를 발생하기 위한 활성화펄스발생기와, 활성화펄스를 이용함으로써 또는 클럭펄스를 계수함으로써 회전자의 기준위치로부터 소정량만큼 지연된 지연펄스를 발생하기 위한 래치회로와, 지연펄스에 기초하여 여자코일에 대한 전도절환신호를 발생하기 위한 발생회로와, 전도절환신호에 기초하여 여자코일내에 전도를 일으키기 위한 구동회로와를 포함하여 구성된다.

Description

센서리스모터 구동회로

본 발명은 센서리스(sensorless)모터 구동회로의 개량에 관한 것이다.

예를 들면, 2상(fwo-phase)의 브러쉬리스(brushless) 모터를 구동하기 위한 센서리스모터 구동회로가 잘 알려져 있다. 2상의 브러쉬리스 모터를 구동하기 위한 이들 회로는 홀(Hall)소자 등의 회전검출소자를 이용하며, 여자코일(excitation coil)내에 발생된 유도전압(역기전압)을 이용하는 여자코일내에서 구동전류의통전(conduction)을 전환한다.

이러한 일반적인 센서리스모터 구동회로는 여자코일내에서 유도전압을 검출하고, 또한 극성 반전의 타이밍에 관해서 특정의 지연량을 부여함으로써 통전전환을 실행한다.

그리고, 통전전환시에 발생된 스파이크 전압(spike voltage)(플라이-백 전압)은 필터에 의해 제거된다.

또한, 의도된 정지위치(기준위치로써 언급됨)에 있게 되는 모터 회전자를 가지며, 만일 모터 회전자가 여자코일내에서의 통전한 직후에 즉시 기동되지 않을 경우, 또한 만일 여자코일의 유도전압이 소정의 시간내에 검출되지 않을 경우에는, 기동펄스를 발생하여 통전패턴이 강제적으로 전환되도록 되어 있다.

이러한 극성이 반전되는 타이밍에 대해서 소정의 지연을 제공하고, 스파이크 전압을 제거하기 위해 필터를 제공하고, 기동펄스를 발생시키는 방법은 아날로그식과 디지털식으로 대별될 수 있다.

아날로그식의 회로에서 CR시정수를 위상지연으로 이용하고, 스파이크 전압을 제거하고, 활성화펄스를 발생시킨다. 한편, 디지털식의 회로는 거의 대부분 마이크로 프로세서를 이용한다.

디지털식을 이용할 수 있지만, 회로규모가 큰 시스템에서는 마이크로 프로세서의 비용때문에 소규모회로 응용에는 실용 불가능하다. 그러므로, 디지털식보다 아날로그식이 채택되는 것이 더욱 당연하게 된다.

그러나, 아날로그식에 있어서는, 가장 적절한 방식으로 CR시정수회로의 각소자에 대해 시정수를 설정하는 것이 필수적이지만, 이것은 각 소자에 대한 시정수들간의 간섭에 의한 어려움이 있는 것으로 판명되었다. 더우기, 다수의 저항과 캐퍼시터가 필요하게 되고, 이것은 다수의 부품이 요구됨을 의미하는 것이다.

본 발명이 상기의 문제점을 해결하기 위해 행해진 것으로써, 본 발명의 목적은 아날로그방식을 이용하도록 구성된 회로와 비교해서 외부부품의 수가 적게되고, 그 비용이 감소되고, 모터의 회전속도에 관계없이 여자코일에 대해 가장 최적의 구동전류전환이 행해지는 센서리스모터 구동회로를 제공하는 것이다.

그러므로, 센서리스모터 구동회로는

하나의 회전자와 상기 회전자에 대한 복수의 여자코일을 갖춘 모터를 구동하는 센서리스 모터 구동회로에 있어서,

여자코일의 유도전압에 기초하여 회전하는 상기 회전자에 대한 기준위치를 검출하는 검출수단과,

상기 검출수단으로부터의 출력신호를 선택하는 선택수단과,

스위칭회로를 거쳐서 상기 선택수단으로의 출력신호를 디코딩하는 디코딩수단과,

상기 검출수단의 출력신호를 이용하여 미분펄스를 발생하기 위한 미분펄스 발생수단과,

클럭펄스를 발생할 수 있으며, 클럭펄스가 주파수 분할된 후 클럭펄스와 미분펄스를 비교하기 위한 위상 비교기를 가지는 위상-잠금루프회로와,

상기 미분펄스 발생기로부터의 미분펄스와 상기 위상-잠금루프회로로부터의클럭펄스신호에 의거해 지연신호를 상기 디코딩수단에 출력하는 지연회로와,

클럭펄스를 계수하고, 미분펄스가 소정의 계수의 기간내에 발생되지 않을 때 활성화 펄스를 발생하기 위한 활성화펄스 발생기와,

클럭펄스를 계수하거나 또는 활성화펄스를 이용함으로써 회전자의 기준위치로부터 소정량만큼 지연된 지연펄스를 발생하는 래치회로와,

지연펄스에 기초하여 여자코일에 대한 통전전환신호를 발생하기 위한 발생회로와,

통전전환신호에 기초하여 여자코일내에 통전을 일으키기 위한 구동회로와,

클럭주기를 계수함으로써 통전전환 동안에 발생된 의사펄스를 억제하기 위한 기간을 발생시키기 위한 마스크신호 발생기를 포함하여 이루어지며,

상기 위상-잠금루프회로가 회전자의 회전속도에 응답하여 래치지연회로에 대한 지연량을 제어하고 마스크신호 발생기에 대한 의사펄스 억제기간을 제어한다.

본 발명의 모터는 또한 회전자기 헤드장치의 회전드럼을 회전시키기 위해 이용되는 2상의 양방향성 센서리스모터이어도 좋다.

본 발명의 모터는 또한 광디스크를 회전하는데 이용되는 2상의 양방향성 센서리스모터이어도 좋다.

이러한 구조에 의해서, 검출기(3)는 여자코일(1, 2)의 유도전압에 기초하여 회전자(R)의 기준위치를 검출한다.

회전자(R)가 회전할 때, 교류전압이 코일내에 유도된다. 그러나, 기준위치는 교류전압이 제로볼트일 때의 회전자(R)의 위치이다.

여자코일(1)이나 여자코일(2)중의 하나가 통전될 때, 자력이 회전자(R)에 미치게 되고, 회전자(R)가 회전한다. 회전가(R)가 회전할 때, 역기전압(6s-2, 6s-4)이 검출기(3)에 검출된다.

미분펄스 발생기(7)는 검출기(3)로부터 출력신호(3s-1, 3s-2)를 이용하여 미분펄스(7s)를 발생시킨다. 클럭(8s)을 발생할 수 있는 PLL회로(8)의 위상 비교기(40)는 클럭(8s)의 주파수 분할버전인 펄스(8p)와 미분펄스(7s)를 비교한다.

래치지연회로(9)는 클럭(8s)의 기간을 계수함으로써, 회전자(R)의 기준위치로부터 소정량만큼 지연된 지연펄스(9s)를 발생한다. 회로(6)와 회로(12)는 지연펄스(9s)에 기초하여 여자코일(1, 2)에 대해 통전전환신호(13s-1∼13s-4)를 발생하며, 여자코일(1, 2)은 다음의 통전패턴으로 강제로 전환된다.

상기의 방법에 있어서, 회전자(R)가 통전에 의해 회전할 때, 만일 회전자(R)가 이미 자력의 영향하에 있고 정지되어야 할 위치(중립위치)에 있을 때에는 회전자(R)는 기준위치에 있는 것이다. 그러므로, 회전자(R)는 여자코일(1, 2)내에 통전이 있을지라도 움직이지 않을 것이며, 유도전압도 발생되지 않을 것이다. 이 경우에, 미분펄스(7s)가 소정수의 계수기간동안에 발생되지 않을 때, 활성화펄스 발생기(10)는 클럭펄스(8s)의 클럭주기를 계수하고 활성화펄스(10s)를 발생한다. 그 후에, 래치 지연회로(9)는 이 활성화펄스(10s)에 기초하여 지연펄스(9s)를 발생한다. 그 후에, 회로(6)와 회로(12)는 통전전환신호(13s-1∼13s-4)를 발생하고, 여자코일(1, 2)은 다음의 통전패턴으로 강제로 전환된다.

마스크신호 발생기(11)는 클럭펄스(8s)의 기간을 계수함으로써 통전전환시에발생된 의사펄스를 억제하기 위한 기간(T)를 발생하는 것이 바람직하다.

또한, PLL회로(8)는 래치지연회로(9)의 지연량을 제어하고, 마스크신호 발생기(11)의 의사펄스 억제기간(T)을 회전자(R)의 회전속도에 따라서 제어하는 것이 바람직하다.

이하에는 첨부된 도면을 기초로하여 본 발명의 바람직한 실시의 형태를 상세하게 설명할 것이다.

이하에 설명되는 실시예는 본 발명의 특히 적절한 일예이다. 그러므로, 기술적으로 적합한 다양한 제한들이 첨부되었지만, 본 발명의 범위가 이 점에 한정되는 것이 아니며, 특히 이하 설명에 기재된 점에 대해 한정되지 않는다.

제 1도는 본 발명의 제 1의 바람직한 실시의 형태에 대한 센서리스모터 구동회로를 나타내는 도면으로써, 도면부호(2)는 2상의 양방향 여자형 센서리스모터 구동장치를 나타낸다.

제 1도에 있어서, 2상의 양방향성 센서리스모터(이하에서는 센서리스모터라고 한다)(120)는 센서리스모터 드라이버(100)에 의해 구동된다.

이 센서리스모터(120)는 예를 들면 비디오 테이프 리코더(VTR) 등에 이용되는 회전자기헤드장치용 자기드럼을 회전시키는데 이용되거나, 광디스크장치에서 광디스크를 회전하기 위한 모터로써 이용된다.

센서리스모터(120)는 2개의 구동코일(이하에는 여자코일이라 한다)(1, 2)과 1개의 회전자(R)를 갖추어 구성된다. 회전자(R)는 북극(N)과 남극(S)을 가지고 있다. 유도전압(6s-1)과 유도전압(역기전압)(6s-2)은 여자코일(1)로부터 얻어지고,유도전압(6s-3)과 유도전압(역기전압)(6s-4)은 여자코일(2)로부터 얻어진다.

제 1도에서 센서리스모터 드라이버는 이하의 소자들로 구성된다.

회전자(R)의 회전에 의한 2상의 여자코일(1)이나 여자코일(2)에 의해 발생된 역기전압(6s-2, 6s-4)은 검출기(3)에 의해 취해지고, 회전자(R)의 기준위치는 이 검출기(3)의 출력으로부터 검출된다.

회전자가 회전할 때 교류전압이 코일내에 유도되는 바, 이 회전자(R)의 기준위치는 이 교류전압이 제로볼트가 될 때의 회전자(R)의 위치이다.

검출기(3)는 이러한 역기전압(6s-2, 6s-4)에 기초하여 비교기신호(3s-1)와 비교기신호(3s-2)를 셀렉터(4)와 미분펄스 발생기(7)에 보낸다. 셀렉터(4)는 스위칭회로(5)와 디코더(12)를 거쳐서 드라이버(6)와 접속된다.

제 1도의 미분펄스 발생기(7)는 비교기신호(3s-1, 3s-2) 중의 어느 하나가 반전될 때 발생되는 단일 미분펄스(7s)(예를 들어, 제 2도의 화살표 F1과 F2를 참조)를 가지는 미분펄스 발생수단이다. 즉, 미분펄스(7s)는 2상의 여자코일(1, 2)에 대한 역기 전압(6s-2, 6s-4) 중의 어느 하나가 제로를 통과할 때마다 발생한다. 그 후에, 이 미분펄스(7s)는 위상동기 루프회로(이하에서는 PLL회로라 한다)(8)와 래치지연회로(9)와 활성화펄스 발생기(10)와 마스크신호 발생기(11)와 지연회로(14)에 입력된다.

제 1도의 PLL회로(8)는 미분펄스(7s)에 대하여 예로 제 2도에 나타나는 16배인 클럭펄스신호(8s)를 발생하기 위한 것이다. PLL회로(8)는 미분펄스(7s)와 동기하여 제 2도에 나타난 클럭펄스(8s)를 출력한다.

제 3도는 이러한 PLL회로(8)의 일예의 구조를 나타내는 도면이다.

위상 비교기(40)는 미분펄스 발생기(7)로부터의 미분펄스(7s)를 입력함으로써 취한다. 그 위상 비교기(40)는 저역통과필터(low-pass filter)(이하에는 LPF라 칭함)(42)를 거쳐서 전압제어형 발진기(이하에는 VCO라 함)와 접속된다. 위상 비교기(40)는 VCO(44)로부터 출력된 클럭펄스신호(8s)를 주파수분할함으로써 얻어진 펄스(8p)(제 2도 참조)와 미분펄스 발생기(7)로부터 출력된 미분펄스(7s)(제 2도 참조)를 비교하고, 그 후에 제 3도의 출력(40a)을 출력한다.

제 3도의 VCO(44)는 1/N 주파수 분주기(46)를 거쳐서 위상 비교기(40)와 접속된다. 1/N 주파수 분주기는 VCO(44)로부터의 클럭펄스신호(8s)를 1/16로 분주하고, 펄스(8p)를 위상 비교기(40)에 공급한다.

일정한 주파수하에 있는 출력(40a)에 대한 주파수 구성의 구성성분이 저역통과필터(42)를 통과한다. VCO(44)는 저역통과필터(42)의 출력(42a)에 의해 제어되며, 이 출력(42a)에 상응하는 주파수의 클럭펄스신호(8s)가 발생된다.

이러한 방식으로, VCO(44)는 예를 들면 미분펄스 발생기(7)로부터의 미분펄스(7s)주파수의 16배인 주파수가 되는 클럭펄스신호(8s)를 발생한다. 이 시간동안에, 만일 저역통과필터(42)의 출력(42a)의 전압이 높을 경우에는, 고주파수 클럭펄스신호(8s)가 출력되고, 만일 출력(42a)의 전압이 낮을 경우에는, 저주파수 클럭펄스신호(8s)가 출력된다.

더우기, 제 1도에 나타낸 래치지연회로(9)(래치회로)는, 클럭펄스신호(8s)를 계수하는 동시에, 예를 들면 3클럭주기 후에 미분펄스 발생기(7)에서의미분펄스(7s)로부터 래치지연펄스(9s)를 발생하기 위하여 내부에 카운터를 갖추어 구성된다. 이러한 래치지연펄스(9s)는 회전자(R)의 기준위치로부터 소정량만큼 지연된 펄스이다.

제 1도의 마스크신호 발생기(11)는 미분펄스(7s)의 시간이 ON될 때부터 래치지연 펄스(9s)를 통과시키고, 소정량의 클럭주기가 경과할 때까지 마스크신호(11s)가 ON되도록 설정된다. 제 4도에 나타난 U-상(2상중 하나임, 하나는 U-상으로 취해지고 다른하나는 V-상으로 취해짐)의 여자코일(1)의 종류에 대한 여자 파형에 관해서, 이러한 마스크신호 발생기(11)는 코일(1)내에 흐르는 전류의 스위칭 결과로써 발생된 전압 스파크에 대한 제로 교차점(ZC1)의 신호의 종류가 제 1도의 셀렉터(4)의 논리회로에 입력되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이러한 제로 교차점(ZC1)의 신호는 하나의 신호이며, 그 신호의 발생은 센서리스모터의 회전에 의존하지 않는다. 마스크신호 발생기(11)의 의사펄스 억제기간(T)은 여자코일(1)과 여자코일(2)사이의 통전전환동안 발생된 의사펄스(제 4도의 스파이크 전압)를 억제하기 위한 기간이다.

제 1도에 나타낸 활성화펄스 발생기(10)는 PLL회로(8)로부터의 클럭펄스신호(8s)의 수를 계수하며, 만일 미분펄스(7s)가 소정수의 클럭주기동안에 발생되지 않을 경우, 미분펄스(7s)대신에 활성화펄스(10s)를 발생한다.

활성화펄스(10s)는 미분펄스(7s)가 발생될 때와 동일한 방식으로 이러한 활성화펄스(10s)에 기초하여 작동하는 래치지연회로(9)와 마스크신호 발생기(11)를 가지고, 래치지연회로(9)와 마스크신호 발생기(11)를 구동한다.

지연회로(14)는 미분펄스 발생기(7)로부터의 미분펄스(7s)와 PLL회로(8)로부터의 클럭필스신호(8s)에 기초하여, 제 1도에 나타난 지연신호(14s)를 디코더(12)에 출력한다.

이러한 지연신호(14s)는 제 5도에 나타낸 여자코일(1, 2)의 통전전환신호(13s-1∼13s-4)에 대해 오버랩기간(TOR)을 설정한다. 이러한 방식으로, 계속되는 1위상(여자코일 (1)이나 여자코일(2))이 ON으로 되고, 다른 위상(여자코일(2)이나 여자코일(1))이 OFF로 되는 사이에 지연을 갖도록 하여, 오버랩통전이 실행되도록 한다.

특히, 통전전환신호(13s-2)(B)가 ON되고, 통전전환신호(13s-3)(C)와 지연신호(14s)의 논리적(論理積)이 다음의 통전전환신호(13s-3)(C)가 ON될 때에 취해지며, 통전전환신호(13s-2)(B)는 계속 ON으로 된다. 그리고, 지연신호(14s)가 OFF가 될 경우, 동시에 통전전환신호(13s-2)(B)도 OFF로 된다. 이 시간동안에, 통전전환신호(13s-2)(B)와 통전전환신호(13s-3)(C)는 오버랩되어 통전된다.

오버랩기간(TOR)내에 포함된 각 상의 전기적 통전각(EA)은 예를 들면 135° 이다. 이러한 오버랩통전은, 회전자(R)가 활성화될 때 가속 또는 감속시에 토크를 증가하도록 하기 위한 것이다. 그리고, 회전자(R)가 특정의 회전수에 도달될 때에, 지연신호(14s)를 디코더(12)에 제공하는 것이 정지되고, 오버랩통전이 멈추게 되고, 보통 90° 의 전기적 통전각으로 변환된다.

지연신호(14s)(E)는 전환시에 소정시간동안에 ON으로 된다. 예를 들면, 지연신호(14s)(E)는 유도전압의 제로교차점으로부터 지연되어(이상적으로 45°) 출력된다. 이상적인 상황은 래치지연신호(9s)가 지연신호(14s)의 지속기간의 절반만큼 래치출력보다 빠를 경우이다.

이러한 종류의 오버랩통전은 예를 들어 CD롬 등으로 토크를 증가시켜서 액세스 시간을 짧게 하기 위해서 이용된다.

다음으로, 여자코일(1, 2)에 대한 구동전류의 통전에 대한 데이터흐름에 대해서 설명할 것이다.

제 1도의 셀렉터(4)에 입력된 비교기신호(3s-1, 3s-2)는 마스크신호 발생기(11)의 마스크신호(11s)가 OFF일 때 셀렉터(4)를 직접 통과한다. 마스크신호(11s)가 ON일 때는, 마스크신호(11s)가 ON되기 직전의 데이터가 래치되어서, 셀렉트 데이터신호(4s-1, 4s-2)로써 스위칭회로(5)에 출력된다.

셀렉트 데이터신호(4s-1, 4s-2)는 스위칭회로(5)에서 래치지연펄스(9s)로 래치된다.

즉, 셀렉트 데이터신호(4s-1, 4s-2)는 예를 들면 미분펄스(7) 후 3클럭주기동안 래치된다.

제 6도의 스위칭출력(5s-1)(U-상과 상응하는 것)과 스위칭출력(5s-2)(V-상과 상응하는 것)은 통전코드에 따라서 디코더(12)의 논리회로에 기초하여 디코드되고, 통전 전환신호(13s-1∼13s-4)로써 제 1도의 드라이버(6)로 전송된다.

그리고, 제 1도의 드라이버(6)는 도면에 도시되지 않은 트랜지스터를 이용하여서 전환하고, 제 5도에 나타낸 위상전환의 종류를 실행하고, 제 1도의 여자코일(1, 2)이 통전되도록 한다.

이렇게 하여 일련의 여자코일(1, 2)이 통전되도록 하기 위한 데이터흐름은 PLL회로(8)로부터 발생된 클럭펄스신호(8s)를 기준으로써 취하는 센서리스모터 드라이버(100)내에서 제어된다.

다음으로, 제 1도의 센서리스모터 구동회로(100)의 동작에 대해서 설명한다.

(1) 통전동안에 회전자(R)가 회전하는 경우

센서리스모터 드라이버(100)에 대하여 통전을 하고, 제 1도의 회전자(R)가 회전하는 경우에, 구동전류가 2개의 여자코일(1, 2)중 어느 하나를 통해 흐른다. 여자코일(1, 2) 중의 어느 하나에 통전이 행해지면, 예를 들어 여자코일(1)이 통전된 경우 여자코일(1)의 자력에 의해 회전자(R)가 당겨지고, 회전자(R)는 조금 회전할 것이다.

그렇게 함으로써, 검출기(3)는 상기 설명과 같이 여자코일(1)의 유도전압을 검출할 것이다. 역기전압(6s-2, 6s-4)에 대한 파형의 일예를 제 2도에 나타내고 있다.

그 후, 제 1도의 검출기(3)는 이들 역기전압(6s-2, 6s-4)을 검출하고, 비교기신호(3s-1, 3s-2)를 출력한다. 그 후, 미분펄스 발생기(7)는 이들 비교기신호에 기초하여서 제 2도의 미분펄스(7s)를 발생한다. 그리고, 이 미분펄스(7s)는 PLL회로(8), 래치회로(9), 활성화펄스 발생기(10), 마스크신호 발생기(11)와 지연회로(14)에 공급된다. 그 후, 셀렉터(4)는 셀렉터 데이터신호(4s-1, 4s-2)를 발생한다.

그리고, 제 1도의 PLL회로(8)는 최저 주파수에서 클럭펄스신호(8s)를 발생하고, 이 클럭펄스신호(8s)는 래치지연회로(9), 구동펄스 발생기(10), 마스크신호 발생기(11)와 지연회로(14)에 공급된다.

래치지연회로(9)와 마스크신호 발생기(11)는 이 미분펄스(7s)에 기초하여 작동하고, 래치지연회로(9)는 래치지연펄스(9s)를 발생한다. 스위칭회로(5)에서, 이 래치지연펄스(9s)는 소정수의 클럭주기동안 예를 들면 미분펄스(7s) 후 3클럭주기동안 셀렉터 데이터신호(4s-1, 4s-2)를 래치한다. 따라서, 셀렉트 데이터신호(4s-1, 4s-2)에 의해 스위칭회로(5)의 출력은 강제적으로 다음의 위상으로 전환된다.

이 래치지연펄스(9s)에 의해, 강제적으로 다음의 위상으로 전환된 스위칭출력(5s-1, 5s-2)의 결과, 통전전환신호(13s-1∼13s-4)가 디코더(12)에 의해 드라이버(6)에 공급되고, 여자코일(1, 2)이 통전되고, 회전자(R)가 회전하게 되는 것이다. 회전자(R)가 회전하기 시작하면, 상기의 일련의 동작이 반복되고, 회전자(R)의 회전속도가 빨라진다. 동시에, 제 2도에 나타낸 유도전압이 제로 교차점(ZC)을 통과하는 속도가 증가하고, 제 2도에 나타낸 미분펄스(7s)의 발생사이의 간격이 좁아지게 된다.

(2) 통전시에 이미 정지위치에 있는 회전자(R)에 있어서, 통전에 의한 회전이 시작되지 않은 경우

만일 여자코일(1, 2)이 통전된 후에 회전자(R)가 일시적으로 끌어당겨지고 이미 의도된 정지위치에 있게 되는 경우, 회전자(R)가 움직이지 않는 동시에 유도전압(6s-1, 6s-3)과 역기전압(6s-2, 6s-4)이 발생되지 않는다.

회전자(R)가 통전에 의해서도 움직이지 않을 때에, 제 1도의 PLL회로(8)는여전히 최저주파수에서 클럭펄스신호(8s)를 발생한다. 그리고, 이 클럭펄스신호(8s)는 래치지연회로(9), 구동펄스 발생기(10), 마스크신호 발생기(11), 지연회로(14)에 공급된다.

활성화펄스 발생기(10)는 이 클럭펄스신호(8s)를 수신하여 계수하며, 이 계수가 소정수에 도달할 경우 미분펄스(7s)를 대신하기 위해 활성화펄스(10s)를 발생한다. 그 후, 이 활성화펄스(10s)는 래치지연회로(9)와 마스크신호 발생기(11)에 공급된다.

래치지연회로(9)와 마스크신호 발생기(11)는 이 활성화펄스(10s)에 기초해서 구동되며, 래치지연회로(9)는 래치지연펄스(9s)를 발생한다. 그리고 이러한 래치지연펄스(9s)는 스위칭회로(5)에 셀렉트 데이터신호(4s-1, 4s-2)를 래치한다. 그리고, 스위칭회로(5)의 출력은 셀렉트 데이터신호(4s-1, 4s-2)에 의해 강제적으로 다음의 위상으로 전환된다.

이 래치지연펄스(9s)에 의해 강제적으로 다음의 위상으로 전환된 스위칭출력(5s-1, 5s-2)의 결과, 통전전환신호(13s-1∼13s-4)가 디코더(12)에 의해 드라이버(6)에 공급되고, 여자코일(1, 2)이 통전되고, 회전자(R)가 회전하게 된다. 회전자(R)가 회전을 시작할 때, 상기 일련의 동작이 반복되고, 회전자(R)의 회전 속도가 증가된다. 동시에, 제 2도에 나타내는 유도전압이 제로 교차점(ZC)을 통과하게 되는 속도가 증가하게 되며, 제 2도에 나타나는 미분펄스(7s)의 발생사이의 간격은 좁아지게 된다.

상기 설명된 본발명의 실시예에서, 종래의 아날로그 구동회로와 비교할 때,외부에 첨부된 부품의 수가 감소되기 때문에, 설치공정의 수가 감소되므로 비용이 감소된다.

더우기, 본 발명의 이러한 실시예에서, 예를 들면 기동시에 토크의 증가를 이룩하기 위해서 각 여자코일당 90° 보다 큰 통전각을 이용하여 오버랩통전을 실행함으로써, 예를 들면 30%의 토크의 증가를 성취할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예는 CD-ROM(Reed-Only Memory Compact disk) 등에 매우 적합하게 된다. 그러나, 이러한 본 발명의 실시예는 회전자가 증가된 토크에서 일정 속도로 회전할 때, 토크리플에 의해 거의 영향받지 않기 때문에, 절전에 있어서도 그 응용이 가능하다.

이러한 본 발명의 실시예가 종래의 아날로그 구동회로와 비교할 때, 타이밍에 있어 안전하고, 타이밍의 변경은 논리를 이용하여 실행된다. 따라서, 설치에 있어서, 모드와 조화를 이루도록 하기 위한 타이밍에 있어서의 변경은 설치후에도 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 이 실시예에서, 가장 적절한 구동전류 스위칭은 항상 모터 회전자(R)의 회전속도와 무관하게 실행된다.

더우기, 래치지연회로(9)를 이용하여 위상지연을 만들 수 있고, 센서리스모터(120)의 극성이 반전되는 타이밍에서 지연을 제공하여 통전전환을 행할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예는, 또한 마스크에 이용될 수 있는 마스크신호 발생기(11)를 사용함으로써 통전전환이 여자코일(1, 2)에 발생될 때, 스파이크전압이 발생될 경우의 기간동안에 스파이크를 방지할 수 있게 된다. 이것은 이들 스파이크전압에 의해 발생되는 제로 교차점의 오검출을 제거하게 된다.

더우기, 여자코일(1, 2)내로의 통전 직후에 회전자(R)가 구동되지 않는 경우에, 유도전압이 특정 시간내에 검출되지 않는다면, 활성화펄스 발생기(10)는 미분펄스(7s)대신에 활성화펄스(10s)를 발생하며, 여자코일(1,2)은 강제적으로 다음의 통전패턴으로 전환되도록 되어 있다.

이 모든 소자는 단일 센서리스모터 구동회로(100)내의 데이터회로로써 구성된다.

제 2실시예

다음으로, 본 발명의 제 2실시의 형태에 대해서 제 7도에 나타내고 있다. 제 7도에서의 실시예는 디코더 통전코드에 관해서 차이가 있다.

제 5도 실시예의 디코더 논리회로용 통전코드에 있어서, 지연신호(14s)는 통전전환신호(13s-1∼13s-4)와 관련하여 오버랩기간(TOR)을 설정하며, 1위상(여자코일(1)이나 여자코일(2))이 ON될 때로부터 다음의 위상(여자코일(2)이나 여자코일(1))이 OFF될 때까지 지연을 가지며, 그 결과 오버랩통전이 실행될 수 있다.

이와 관련해서, 제 7도의 실시예에서 디코더 논리회로에 대한 통전코드에 있어서, 제 1도의 지연회로(14)는 존재하지 않으며, 지연신호(14s)는 디코더(12)에 공급되지 않으며, 오버랩기간(TOR)이 통전전환신호(13s-1∼13s-4)에 대해 설정되지 않는다.

즉, 제 7도에 나타나는 바와 같이, 통전의 타이밍에 대한 4개의 통전전환신호(13s-1∼13s-4)가 스위칭출력(5s-1, 5s-2)에 대한 데이터를 결합함으로써 발생되며, 오버랩통전은 실행되지 않는다.

만일 전류가 통전전환신호(13s-1)에 의해 제 1도의 여자코일(1)의 전방방향으로 흐르도록 만들어진다면, 그 후 전류는 통전전환신호(13s-2)에 의해 반대방향으로 흐르도록 만들어진다. 더우기, 전류가 통전전환신호(13s-3)에 의해 제 1도의 여자코일(2)이 전방방향으로 흐르도록 된다면, 전류는 통전전환신호(13s-4)에 의해 반대방향으로 흐르도록 만들어진다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 센서리스모터 구동회로는 2상의 모터로 한정되지 않고, 또한 3-상의 센서리스모터에 적용될 수도 있다. 더우기, 2상의 모터는 코어리스 모터나 철심형 모터에만 있는 것이 아니고, 그 응용은 PM형 스핀들모터나 HB(hybrid)형 스테핑모터에도 또한 가능한 것이다.

제 1도는 본 발명의 제 1실시예의 센서리스모터 구동회로를 나타내는 블록도이다.

제 2도는 제 1도의 센서리스모터 구동회로의 각 신호에 대한 타이밍을 나타내는 타이밍도이다.

제 3도는 제 1도의 PLL회로 구조의 일예를 나타내는 도면이다.

제 4도는 단일 구동회로의 통전파형의 일예와 통전전환시에 플라이백(fly-back)전압과 제로 교차점의 일례를 나타내는 도면이다.

제 5도는 본 발명의 제 1실시예의 디코더에 대한 논리회로의 통전코드를 나타내는 도면이다.

제 6도는 제 1도의 센서리스모터 구동회로의 디코더에 대한 논리회로를 나타내는 도면이다.

제 7도는 본 발명의 제 2실시예 디코더에 대한 논리회로의 통전코드를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1,2. 여자(勵磁)코일 3. 검출기

3s-1,3s-2. 출력신호 4. 셀렉터

5. 스위칭회로 5s-1,5s-2. 스위칭출력

6. 드라이버 6s-1,6s-3. 유도전압

6s-2,6s-4. 역기전압 7. 미분펄스 발생기

7s. 미분펄스 8. PPL회로

8s. 클럭펄스(신호) 9. 래치 지연회로

9s. 래치 지연펄스 10. 활성화펄스 발생기

10s. 활성화펄스 11. 마스크신호 발생기

11s.마스크신호 12. 디코더

13s-1∼13s-4. 통전전환신호 14. 지연회로

14s. 지연신호 40. 위상 비교기

42. LPF 44. VCO(전압제어형 발진기)

46. 1/N 분할기

Claims (3)

1. 하나의 회전자와 상기 회전자에 대한 복수의 여자코일을 갖춘 모터를 구동하는 센서리스 모터 구동회로에 있어서,

   여자코일의 유도전압에 기초하여 회전하는 상기 회전자에 대한 기준위치를 검출하는 검출수단과,

   상기 검출수단으로부터의 출력신호를 선택하는 선택수단과,

   스위칭회로를 거쳐서 상기 선택수단으로의 출력신호를 디코딩하는 디코딩수단과,

   상기 검출수단의 출력신호를 이용하여 미분펄스를 발생하기 위한 미분펄스 발생수단과,

   클럭펄스를 발생할 수 있으며, 클럭펄스가 주파수 분할된 후 클럭펄스와 미분펄스를 비교하기 위한 위상 비교기를 가지는 위상-잠금루프회로와,

   상기 미분펄스 발생기로부터의 미분펄스와 상기 위상-잠금루프회로로부터의 클럭펄스신호에 의거해 지연신호를 상기 디코딩수단에 출력하는 지연회로와,

   클럭펄스를 계수하고, 미분펄스가 소정의 계수의 기간내에 발생되지 않을 때 활성화 펄스를 발생하기 위한 활성화펄스 발생기와,

   클럭펄스를 계수하거나 또는 활성화펄스를 이용함으로써 회전자의 기준위치로부터 소정량만큼 지연된 지연펄스를 발생하는 래치회로와,

   지연펄스에 기초하여 여자코일에 대한 통전전환신호를 발생하기 위한 발생회로와,

   통전전환신호에 기초하여 여자코일내에 통전을 일으키기 위한 구동회로와,

   클럭주기를 계수함으로써 통전전환 동안에 발생된 의사펄스를 억제하기 위한 기간을 발생시키기 위한 마스크신호 발생기를 포함하여 이루어지며,

   상기 위상-잠금루프회로가 회전자의 회전속도에 응답하여 래치지연회로에 대한 지연량을 제어하고 마스크신호 발생기에 대한 의사펄스 억제기간을 제어하는 것을 특징으로 하는 센서리스모터 구동회로.
2. 제 1항에 있어서,

   모터는 회전자기헤드장치의 회전드럼을 회전하기 위해 사용되는 2상(two-phase)의 양방향성 센서리스모터인 것을 특징으로 하는 센서리스모터 구동회로.
3. 제 1항에 있어서,

   모터는 광디스크를 회전하기 위해 사용되는 2상의 양방향성 센서리스모터인 것을 특징으로 하는 센서리스모터 구동회로.