KR20060122897A

KR20060122897A - 모터 구동 장치 및 모터를 갖는 전기 기기

Info

Publication number: KR20060122897A
Application number: KR1020067013951A
Authority: KR
Inventors: 요시또 오따구로
Original assignee: 로무 가부시키가이샤
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-11-30
Also published as: JP4800203B2; US20080218107A1; TW200529546A; CN100420144C; WO2005083876A1; JPWO2005083876A1; CN1910811A; EP1720243A1; US7466093B2

Abstract

센서리스 모터의 종류에 상관없이, 정지 상태에서의 로터 위치를 확실하게 검출하여 적절한 기동 논리를 결정하고, 안정적으로 모터를 기동하는 구동 장치이다. 센서리스 모터의 복수의 스테이터 코일의 중점 전압이 변동하고 또한 그 모터가 회전하지 않는 로터 위치 검출용 구동 전압을 복수의 스테이터 코일에 공급하고, 스테이터 코일의 중점 전압과 검출 기준 전압을 비교한다. 그 비교 결과가 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군 중 어느 하나와 일치했을 때, 그 검출 논리 패턴이 나타내는 로터 위치에 따른 기동 논리를 발생하고, 모터를 기동한다. 일치하지 않을 때에는, 검출 기준 전압을 변경하여, 로터 위치 검출용 신호를 발생시켜 로터 위치 검출을 반복하여 행한다.

센서리스 모터, 스테이터 코일, 기동 논리, 로터

Description

모터 구동 장치 및 모터를 갖는 전기 기기{MOTOR DRIVE DEVICE AND ELECTRIC DEVICE USING MOTOR}

본 발명은, 회전 위치 센서를 갖지 않는 센서리스형 모터(이하, 센서리스 모터)의 구동 장치 및 이 구동 장치에 의해 구동되는 센서리스 모터를 갖는 전기 기기에 관한 것이다.

MD 드라이버나 HDD 드라이버 등에 이용되는 모터로서, 홀 소자 등에 의한 회전 위치 센서가 불필요한 센서리스 모터가, 그 구조가 간단하다는 등의 이유로 많이 이용되게 되었다. 이 센서리스 모터는, 정지하고 있을 때에 그 마그네트 로터의 로터 위치가 불분명하기 때문에, 소정 방향으로 확실하게 회전 기동시키기 위한 기동 방법에 문제가 있다.

종래의 센서리스 모터의 기동 방법으로서는, 로터 위치에 무관한 미리 정해진 시퀀스로 그 모터를 강제적으로 진동시킴으로써 기동시키는 방법 등이 이용되어 왔다.

이 기동 방법에서는, 로터 위치에 무관한 기동 논리에 의해 생성되는 3상의 전압을 모터에 인가하므로, 모터가 정회전 방향으로 시동한다고는 할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

또한, 일본 특개평5-268791호 공보(이하, 특허 문헌1)에는, 플로팅 상태에 있는 스테이터 코일에서의 영교차 전압을 모니터함으로써 로터 위치를 검출하는 모터 구동 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이 검출 방법에서는, 모터가 회전하여야만 로터 위치를 검출할 수 있기 때문에, 동기 벗어남 후의 재동기 시에 로터 위치를 검출할 수 있어도, 모터 기동 전의 정지 상태에서는 로터 위치를 검출할 수는 없었다.

따라서, 본 출원인은, 회전 위치 센서를 갖지 않는 센서리스 모터의 구동을 정지 상태로부터 회전 위치에 따른 소정의 기동 논리에 기초하여 구동할 수 있도록 한 모터 구동 장치를 이미 제안하고 있다(일본 특개2004-104846;이하, 관련 문헌이라고 함). 이 관련 문헌은, 이 출원의 우선일에서, 아직, 공지가 아니다,

관련 문헌의 모터 구동 장치는, 모터의 정지 시에 그 모터가 회전하지 않는 로터 위치 검출용 구동 전압을 순차적으로 스테이터 코일에 공급하고, 그 때에 발생하는 스테이터 코일의 중점 전압과 기준 전압을 비교한 비교 결과(검출 패턴)에 기초하여 그 로터 위치를 검출하여, 기동 논리를 결정하도록 하고 있다.

관련 문헌의 모터 구동 장치에서는, 대상으로 하는 모터에 의해 중점 전압의 발생 상황(예를 들면, 그 전압 레벨이나, 변화 상황)이 서로 다르기 때문에, 소정의 비교 결과(검출 패턴)를 얻을 수 있도록 하기 위해 대상으로 하는 모터마다 기준 전압을 맞춰 넣는 것이 필요하다. 또한, 중점 전압의 발생 상황에 따라서는, 기준 전압의 맞춤만으로서는 소정의 비교 결과(검출 패턴)를 얻을 수 없는 경우에도 발생하는 경우가 있다.

또한, 모터에 인가되는 전원 전압이 정격 전압보다 감소한 감전 시나 증가한 과전 시에는, 스테이터 코일의 중점 전압은 그 감전량이나 과전량에 따라 변화한다. 따라서, 감전 시나 과전 시에는, 소정의 비교 결과(즉, 검출 패턴)를 얻는 것이 더 곤란하다.

따라서, 본 발명은, 회전 위치 센서를 갖지 않는 센서리스 모터의 구동 장치 및 이 구동 장치에 의해 구동되는 센서리스 모터를 갖는 전기 기기에서, 적용되는 센서리스 모터의 종류에 상관없이, 정지 상태에서의 로터 위치를 확실하게 검출하여 적절한 기동 논리를 결정하여, 안정적으로 모터를 기동하는 것을 목적으로 한다. 또한, 전원 전압이 감전 시나 과전 시에도 마찬가지로 안정적으로 모터를 기동하는 것을 목적으로 한다.

<발명의 개시>

본 발명의 모터 구동 장치는, 센서리스 모터의 복수의 스테이터 코일에 구동 전류를 공급하는 드라이브 스위치 회로를 드라이브 신호에 의해 제어하여 그 센서리스 모터를 구동하는 모터 구동 장치에 있어서,

그 센서리스 모터를 회전시키기 전에, 그 복수의 스테이터 코일의 중점 전압이 변동하고 또한 그 센서리스 모터가 회전하지 않는 로터 위치 검출용 구동 전압을 그 복수의 스테이터 코일에 공급하도록 그 드라이브 스위치 회로를 제어하는 로터 위치 검출용 신호를 그 드라이브 스위치 회로에 출력하는 시퀀스 회로와,

그 로터 위치 검출용 구동 전압이 인가되었을 때의 그 복수의 스테이터 코일의 중점 전압과, 그 로터 위치 검출용 구동 전압에 기초하여 형성된 검출 기준 전 압을 비교하여, 그 비교 결과인 검출 패턴이 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군 중 어느 하나의 검출 논리 패턴과 일치하는지의 여부를 검출하는 패턴 일치 검출 회로를 구비하고,

일치할 때에는, 그 일치한 검출 논리 패턴이 나타내는 로터 위치에 따른 기동 논리를 발생하는 한편, 일치하지 않을 때에는, 그 검출 기준 전압을 변경시킴과 함께, 그 시퀀스 회로로부터 로터 위치 검출용 신호를 발생시켜, 로터 위치 검출을 반복하여 행한다.

또한, 그 로터 위치 검출용 전압은, 그 스테이터 코일의 1상이 저전위와 온·오프 스위칭이고 또한 그 스테이터 코일의 다른 상이 고전위인 상태와, 그 스테이터 코일의 1상이 고전위와 온·오프 스위칭이고 또한 그 스테이터 코일의 다른 상이 저전위인 상태가 상을 순차적으로 변화시켜 시퀀셜하게 발생된다.

또한, 그 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군은, 동일한 로터 위치에 대하여 서로 다른 복수의 논리 패턴을 포함하고 있다.

또한, 그 패턴 일치 검출 회로는, 그 복수의 스테이터 코일에 공급되는 그 로터 위치 검출용 구동 전압에 기초하여 형성되는 가상 중성점 전압과 가변의 오프셋 전압을 가산하여 그 검출 기준 전압을 얻는 검출 레벨 생성 회로를 갖는다.

또한, 그 가상 중성점 전압은, 일단이 각 상에의 그 로터 위치 검출용 구동 전압이 인가되고, 타단이 공통 접속된 저항 회로에 의해 형성된다.

또한, 그 오프셋 전압은, 오프셋 절환 신호에 의해 레벨 및 또는 극성이 절환된다.

또한, 그 패턴 일치 검출 회로는, 그 중점 전압과 그 검출 기준 전압을 비교하는 비교기와, 그 비교기로부터의 비교 출력이 순차적으로 입력되어 검출 패턴으로서 기억하는 레지스터와, 그 레지스터에 기억된 검출 패턴과 그 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군을 패턴 비교하고, 그 비교 결과에 따라, 그 기동 논리와, 로터 위치 검출 처리 혹은 모터 구동 처리를 명령하는 모드 셀렉트 신호를 출력하는 디코더를 갖는다.

본 발명의 전기 기기는, 센서리스 모터와, 이 센서리스 모터를 구동하는 본 발명 중 어느 하나의 모터 구동 장치를 구비한다.

본 발명에 따르면, 회전 위치 센서를 갖지 않는 센서리스 모터의 구동 장치 및 이 구동 장치에 의해 구동되는 센서리스 모터를 갖는 전기 기기에서, 복수의 스테이터 코일의 중점 전압이 변동하고 또한 그 모터가 회전하지 않는 로터 위치 검출용 구동 전압을 복수의 스테이터 코일에 공급한다. 그리고, 스테이터 코일의 중점 전압과 검출 기준 전압을 비교한다. 그 비교 결과, 즉 검출 패턴이, 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군 중 어느 하나와 일치한 검출 논리 패턴이 나타내는 로터 위치에 따른 기동 논리를 발생하고, 모터를 기동한다. 일치하지 않을 때에는, 검출 기준 전압을 변경하여, 로터 위치 검출용 신호를 발생시켜 로터 위치 검출을 반복하여 행한다. 이에 의해, 적용되는 모터의 종류에 상관없이, 또한, 모터에 따른 검출 기준 전압의 맞춤을 행하지 않고, 정지 상태에서의 로터 위치를 확실하게 검출하여 적절한 기동 논리를 결정하고, 안정적으로 모터를 기동할 수 있다. 또한, 전원 전압이 감전 시나 과전 시에도 마찬가지로 안정적으로 로터 위치를 결정 할 수 있기 때문에, 역시 모터를 안정적으로 기동할 수 있다.

또한, 로터 위치 검출용 전압으로서, 스테이터 코일의 1상이 저전위와 온· 오프 스위칭이고 또한 스테이터 코일의 다른 상이 고전위인 상태와, 스테이터 코일의 1상이 고전위와 온·오프 스위칭이고 또한 스테이터 코일의 다른 상이 저전위인 상태를 상을 순차적으로 변화시켜 시퀀셜하게 발생시키기 때문에, 센서리스 모터의 로터 위치를 확실하게 효율적으로 검출할 수 있다.

도 1은, 모터 구동 장치의 전체 구성을 도시하는 도면.

도 2는, 도 1의 구동 장치의 타이밍차트.

도 3은, 모터 위치 검출용 구동 전압의 파형도.

도 4a는, 중점 전압과 로터의 회전 위치와의 관계를 설명하기 위한 도면.

도 4b는, 중점 전압과 로터의 회전 위치와의 관계를 설명하기 위한 다른 도면.

도 5a는, 로터 위치 검출용 구동 전압 인가 시의 비교 출력의 패턴예1을 도시하는 도면.

도 5b는, 로터 위치 검출용 구동 전압 인가 시의 비교 출력의 패턴예2를 도시하는 도면.

도 5c는, 로터 위치 검출용 구동 전압 인가 시의 비교 출력의 패턴예3을 도시하는 도면.

도 5d는, 로터 위치 검출용 구동 전압 인가 시의 비교 출력의 패턴예4를 도 시하는 도면.

도 6a는, 검출 레벨 생성 회로의 구체적 구성예를 도시하는 도면.

도 6b는, 검출 레벨 생성 회로의 다른 구체적 구성예를 도시하는 도면.

도 7은, 검출 기준 전압 CTR의 변경예를 도시하는 도면.

도 8은, 검출 논리 패턴군의 검출 논리 패턴을 생각하기 쉬운 형식으로 도시하는 도면.

도 9는, 검출 논리 패턴군의 실제의 검출 논리 패턴을 도시하는 도면.

도 10은, 로터 위치 결정을 위한 개략적인 플로우차트.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 본 발명의 센서리스 모터의 구동 장치 및 이 구동 장치에 의해 구동되는 센서리스 모터를 갖는 전기 기기의 실시예에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 센서리스 모터가 3상인 경우의 모터 구동 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 본 발명은, 3상 모터 이외의 다상 모터에도 적용할 수 있다.

도 1에서, 드라이버부(즉, 드라이브 스위치 회로)(1)는, 3상 구동 회로로서, n 채널형 MOSFET인 파워 트랜지스터(Q1∼Q6)에 의해 구성된다. 파워 트랜지스터(Q1∼Q3)의 드레인은 공통 접속되고, 구동 전압(전원 전압) VCC가 인가되는 단자에 접속된다. 파워 트랜지스터(Q1)의 소스가 파워 트랜지스터(Q4)의 드레인에, 파워 트랜지스터(Q3)의 소스가 파워 트랜지스터(Q5)의 드레인에, 파워 트랜지스터(Q3)의 소스가 파워 트랜지스터(Q6))의 드레인에, 각각 접속된다. 그리고, 파워 트랜지스터(Q4∼Q6)의 소스는 공통 접속되고, 그라운드에 접속된다. 또한, 파워 트랜지스터(Q1∼Q6)는 p 채널형 MOSFET이어도 되고, 또한, 파워 트랜지스터(Q1∼Q3)를 p 채널형 MOSFET로 하고, 파워 트랜지스터(Q4∼Q6)를 n 채널형 MOSFET로 해도 된다.

센서리스 모터(2)의 스테이터 코일(Lu)의 일단이 파워 트랜지스터(Q1)와 파워 트랜지스터(Q4)의 접속 노드에 접속되고, 스테이터 코일(Lv)의 일단이 파워 트랜지스터(Q2)와 파워 트랜지스터(Q5)의 접속 노드에 접속되고, 스테이터 코일(Lw)의 일단이 파워 트랜지스터(Q3)와 파워 트랜지스터(Q6)의 접속 노드에 접속된다. 또한, 모터(2)의 스테이터 코일(Lu, Lv, Lw)의 타단이 공통 접속된다. 이와 같이, 스테이터 코일(Lu, Lv, Lw)은, 스타 결선되어 있다.

모터 구동 제어 회로(3)가, 드라이브 스위치 회로(1)와 모터(2)의 각 접속 노드와, 모터(2)의 스테이터 코일(Lu, Lv, Lw)의 타단(공통 접속점;중점)과, 드라이브 신호 D1∼D6이 출력되는 단자를 통하여 파워 트랜지스터(Q1∼Q6)의 각 게이트에 접속된다.

드라이브 스위치 회로(1)는, 모터 구동 제어 회로(3)로부터 출력되는 드라이브 신호 D1∼D6에 의해, 제어된다. 그리고, 드라이브 스위치 회로(1)로부터 모터(2)에 구동 전압이 공급되고, 구동 전류가 흘러 모터(2)가 회전한다.

다음으로, 모터 구동 제어 회로(3)에 대해 설명한다. 모터 구동 제어 회로(3)는, 모드 셀렉트 회로(11)와, 역기 전압 검출 회로(12)와, 스위칭 노이즈 마스크 회로(13)와, 드라이브 파형 생성 회로(14)와, 마그네트 로터의 정지 시의 로 터 위치를 검출하여 기동 논리를 발생하기 위한 로터 위치 검출 회로(20)에 의해 구성된다.

역기 전압 검출 회로(12), 스위칭 노이즈 마스크 회로(13), 드라이브 파형 생성 회로(14)는, 모터(2)가 기동한 후에 정상 회전시키기 위한 회로이다. 모터 기동 후의 회전 중에서는, 역기 전압 검출 회로(12)가 모터 구동 전압 Vuout, Vvout, Vwout와 스테이터 코일의 중점 전압 CTM으로부터 플로팅 상태에 있는 스테이터 코일에 발생하는 역기 전압을 검출하고, 이 역기 전압의 검출 신호를 스위칭 노이즈 마스크(13)에 출력한다. 스위칭 노이즈 마스크(13)는, 파워 트랜지스터(Q1∼Q6)의 스위칭에 의해 발생하는 스위칭 노이즈를 제거한 후, 역기 전압의 검출 신호를 드라이브 파형 생성 회로(14)에 출력한다. 드라이브 파형 생성 회로(14)는, 역기 전압의 검출 신호로부터 모터 회전 중 로터 위치를 검출하여, 그 로터 위치에 따라서 드라이브 신호 MTX1∼MTX6을 생성한다. 모터 기동 후에는, 모드 셀렉트 회로(11)는, 운전측으로 절환되어 있으므로, 신호 MTX1∼MTX6이 모드 셀렉트 회로(11)를 통하여 드라이브 신호 D1∼D6으로서 드라이브부(1)에 출력된다.

그런데, 모터(2)를 정지 상태로부터, 운전 상태로 기동하기 위해서는, 정지하고 있는 로터 위치를 특정하고, 그 로터 위치에 따른 기동 논리를 드라이브 파형 생성 회로(14)에 부여할 필요가 있다. 이 기동 논리를 로터 위치 검출 회로(20)가 발생한다.

로터 위치 검출 회로(20)는, 제어 동작에 필요한 각종 클럭을 발생하여 각 구성 요소에 공급하는 클럭 발생 회로(21)와, 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6을 발 생하는 시퀀스 회로(22)와, 전압 레벨이 가변의 검출 기준 전압 CTR을 발생하는 검출 레벨 생성 회로(23)와, 스테이터 코일 중점 전압 CTM과 검출 기준 전압 CTR을 비교하여, 검출 패턴으로 되는 비교 출력 CTO를 출력하는 코일 중점 변동 검출 콤퍼레이터(비교기)(24)와, 비교 출력 CTO를 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6과 동기하여 순차적으로 취득하여 검출 패턴 R1∼R6으로서 기억하고, 기억된 검출 패턴 R1∼R6을 출력하는 레지스터(25)와, 레지스터(25)에 기억된 검출 패턴 R1∼R6을 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군과 패턴 비교하고, 그 비교 결과가 일치할 때에는, 그 일치한 검출 논리 패턴이 나타내는 로터 위치에 따른 기동 논리 Y1∼Y3을 발생하고, 일치하지 않을 때에는, 시퀀스 회로(22)로부터 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6을 발생시킴과 함께 검출 기준 전압 CTR을 변경하여 로터 위치 검출을 반복하여 행하도록 모드 셀렉트 신호 SEL을 출력하는 디코더(26)와, 프리셋 회로(27)를 갖고 있다. 이 로터 위치 검출 회로(20)로부터, 시퀀스 회로(22)를 제외한 것은, 패턴 일치 검출 회로로 된다.

그 디코더(26)는, 동일한 로터 위치에 대하여 서로 다른 복수의 논리 패턴을 포함하여 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군을 기억하고 있는 논리 검출 테이블(26A)과, 레지스터(25)로부터 공급되는 검출 패턴 R1∼R6이 검출 논리 패턴군 중 어느 하나의 논리 검출 패턴과 일치하는지의 여부를 비교 검출하고, 일치하는 것이 있는 경우에 일치한 것을 나타내는 패턴 일치 신호 C1과 일치한 검출 논리 패턴 P1을 출력하는 검출 패턴 비교 회로(26B)와, 패턴 일치 신호 C1에 의해 세트되고 리세트 신호 R에 의해 리세트되는 플립플롭(FF) 회로(26C)와, FF 회로(26C)로부터 세 트 출력 Q(모드 셀렉트 신호 SEL)가 나왔을 때에, 일치한 검출 논리 패턴 P1에 따른 기동 논리 Y1∼Y3을 출력하는 논리 변환 회로(26D)를 갖고 있다.

클럭 발생 회로(21)는, 도시하지 않은 제어 회로 등으로부터 모터 기동 명령 신호 ST가 로터 위치 검출 회로(20)에 공급되면, 단주기 펄스 신호인 제1 클럭 CK1(예를 들면, 50㎑)을 발생하고, 이 제1 클럭을 분주하여 얻어지는 제2 클럭∼ 제5 클럭을 발생하여, 각각 원하는 회로에 공급한다. 이들 제2∼제5 클럭은, 도 2의 타이밍차트에 도시되는 바와 같이, 제2 클럭 CK2는 레지스터(25)에의 비교 출력 CTO를 취득하는 타이밍을 결정하는 레지스트 명령 신호이며, 제3 클럭 CK3은 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6의 상태를 절환하는 기간 절환 타이밍 신호이며, 제4 클럭 CK4는 그 레벨이 고(H) 레벨인지 저(L) 레벨인지에 의해, 검출 패턴을 결정하는 검출 사이클 신호이며, 또한, 제5 클럭 CK5는 2개의 검출 사이클마다 출력되는 검출 레벨 절환 신호이다.

시퀀스 회로(22)는, 모드 셀렉트 신호 SEL이 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6이 선택되는 로터 위치 검출 기간 중에 동작한다. 제5 클럭 CK5를 기준으로 하여, 제3 클럭 CK3마다 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6의 상태를 변화시킨다.

로터 위치 검출용 신호 S1∼S6은, 모터(2)가 움직이기 시작하지 않는 짧은 기간만 출력된다. 시점 t0∼t1,…, t5∼t6의 각 기간 T1∼T6은 예를 들면 각각 600㎲이며, H 레벨 구간과, L 레벨 구간과, 클럭 CK1과 동일 파형으로 되는 펄스 구간을 가지고 있다. 로터 위치 검출용 신호 S1을 예로 들면, T1 기간과 T2 기간이 L 레벨 구간이며, T3 구간이 H 레벨 구간이며, T4 구간이 펄스 구간이며, T5 구 간이 H 레벨 구간이며, 그리고 T6 구간이 L 레벨 구간이다. 또한, 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6의 순서는, 모터 위치 검출용 구동 전압 Vuout, Vvout, Vwout의 발생의 방법에 따라 결정된다.

모드 셀렉트 회로(11)는, 로터 위치 검출 중에는 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6을 선택하여 드라이브부(1)에 출력하고, 파워 트랜지스터(Q1∼Q6)를 온·오프 제어한다. 구체적으로 일례를 설명하면, 기간 T1에서는 파워 트랜지스터(Q1, Q5, Q6)가 오프로 되고, 파워 트랜지스터(Q2, Q3)가 온으로 되고, 파워 트랜지스터(Q4)가 클럭 CK1과 동기하여 온/오프 스위칭된다. 기간 T2에서는 파워 트랜지스터(Q1, Q2, Q6)가 오프로 되고, 파워 트랜지스터(Q4, Q5)가 온으로 되고, 파워 트랜지스터(Q3)가 클럭 CK1과 동기하여 온/오프 스위칭된다. 기간 T3에서는 파워 트랜지스터(Q2, Q4, Q6)가 오프로 되고, 파워 트랜지스터(Q1, Q3)가 온으로 되고, 파워 트랜지스터(Q5)가 클럭 CK1과 동기하여 온/오프 스위칭된다. 기간 T4에서는 파워 트랜지스터(Q2, Q3, Q4)가 오프로 되고, 파워 트랜지스터(Q5, Q6)가 온으로 되고, 파워 트랜지스터(Q1)가 클럭 CK1과 동기하여 온/오프 스위칭된다. 기간 T5에서는 파워 트랜지스터(Q3, Q4, Q5)가 오프로 되고, 파워 트랜지스터(Q1, Q2)가 온으로 되고, 파워 트랜지스터(Q6)가 클럭 CK1과 동기하여 온/오프 스위칭된다. 기간 T6에서는 파워 트랜지스터(Q1, Q3, Q5)가 오프로 되고, 파워 트랜지스터(Q4, Q6)가 온으로 되고, 파워 트랜지스터(Q2)가 클럭 CK1과 동기하여 온/오프 스위칭된다.

따라서, 스테이터 코일(Lu, Lv, Lw)에 인가되는 모터 위치 검출용 구동 전압 Vuout, Vvout, Vwout는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 기간 T1에서는 L*, H, H로, 기간 T2에서는 L, L, H*로, 기간 T3에서는 H, L*, H로, 기간 T4에서는 H*, L, L로, 기간 T5에서는 H, H, L*로, 기간 T6에서는 L, H*, L로 된다. 여기서, H*는, H 레벨과 오프 사이에서의 스위칭을 나타내고, L*는, L 레벨과 오프 사이에서의 스위칭을 나타내고 있다. 이에 의해, 스테이터 코일(Lu, Lv, Lw)에는, 제1 클럭 CK1과 동일 주기인 단주기의 펄스 형상 전류가 흐른다. 기간 T1∼기간 T6에 의해, 1개의 검출 사이클이 구성된다. 또한, 스테이터 코일(Lu, Lv, Lw)에 흘리는 전류를, 단주기의 펄스 형상 전류로 하는 것은, 스테이터 코일의 임피던스를 크게 하고, 중점 전압 CTM의 변동 폭을 크게 하기 위해서이다.

센서리스 모터(2)의 마그네트 로터의 마그네트가 형성하는 자계에 의해 각 스테이터 코일의 임피던스가 변화한다. 따라서, 스테이터 코일의 각 일단 전압을 도 3의 검출 사이클 T1∼T6과 같이 변화시킴으로써, 정지 상태의 로터 위치에 따라 스테이터 코일의 중점 전압 CTM은 변동한다. 따라서, 이 중점 전압 CTM의 변화를 감시함으로써, 정지 상태의 로터 위치를 특정할 수 있다.

비교기(24)는, 중점 전압 CTM의 변화를, 검출 레벨 생성 회로(23)의 검출 기준 전압 CTR과 비교하여, 이 비교 출력 CTO를 출력한다. 각 검출 사이클 T1∼T6에서의 비교 출력 CTO으로부터 검출 패턴을 얻는다.

이 중점 전압 CTM은, 마찬가지 구조의 센서리스 모터라 하더라도, 개개의 모터에 의해 그 전압의 발생 정도가 서로 다르다. 도 4a 및 도 4b는, 중점 전압 CTM이 로터의 위치에 따라 변화하는 상황을 설명하기 위한 도면이다. 이 도 4a 및 도 4b에서는, 모터의 2개의 상을 H 레벨로 하고, 다른 1상을 L 레벨과 오프로 스위칭 시키면서, 그 모터의 마그네트 로터의 위치를 전기 각도로 0°내지 360°까지 수동에 의해 어긋나게 하여 행했을 때의 중점 전압 CTM의 변동을 나타내고 있다. 또한, 모터의 2개의 상을 L 레벨로 하고, 다른 1상을 H 레벨과 오프로 스위칭시키는 것으로 해도 된다.

이와 같이 중점 전압 CTM의 변화의 크기나 패턴은, 스테이터 코일의 인덕턴스 성분이나 저항 성분, 자계의 강도, 로터와 스테이터의 거리(갭 길이) 등에 따라 모터에 의해 서로 다르게 된다.

관련 문헌에서는, 비교 출력 CTO으로부터 검출 사이클에서의 소정의 검출 패턴을 얻을 수 있도록, 모터의 종류에 맞춰 검출 기준 전압 CTR의 레벨을 조정하고 있었다.

그러나, MD 드라이버나 HDD 드라이버에는 많은 종류(예를 들면, 10수 종류)의 센서리스 모터가 채용된다. 따라서, 이용되는 모터마다 검출 기준 전압 CTR의 레벨을 맞춰 넣는 조정 작업이, 필요하게 되었다.

또한, 도 4a와 같이, 중점 전압 CTM의 최고점(최대 피크점)을 다른 부분과 명확하게 구별할 수 있는 경우에는, 관련 문헌에 나타나 있는 바와 같은 1 종류의 검출 논리 패턴에서도, 검출 기준 전압 CTR의 레벨의 맞춤에 의해, 검출 가능하다. 그러나, 도 4b에 도시되는 바와 같은 중점 전압 CTM의 변화 패턴을 나타내는 모터에 대해서는, 관련 문헌에 기재되어 있는 바와 같은 1 종류의 검출 논리 패턴에서는, 이제, 검출 기준 전압 CTR의 레벨의 마춤만으로는, 적확하게 로터 위치를 검출하는 것은 곤란하다.

따라서, 본 발명에서는, 검출 논리 패턴군으로서, 동일한 로터 위치에 대하여 서로 다른 복수의 논리 패턴을 포함하도록 복수 종류의 검출 논리 패턴을 미리 준비하는 것, 검출 패턴이 검출 논리 패턴군 중 어느 것과도 일치하지 않을 때에는, 검출 기준 전압 CTR을 변경하여, 로터 위치 검출을 반복하여 행하는 것으로 하고 있다. 이에 의해, 적용되는 모터의 종류에 상관없이, 또한, 모터에 따른 검출 기준 전압의 맞춤을 행하지 않고, 정지 상태에서의 로터 위치를 확실하고 또한 자동적으로 검출한다. 이를 위해, 검출 레벨 생성 회로(23)나 디코더(26) 등을, 본 발명에 특유한 구성으로 하고 있다.

도 4a, 도 4b에서는, 모터의 2개의 상을 H 레벨로 하고, 다른 1상을 L 레벨과 오프로 스위칭시키면서, 그 모터의 마그네트 로터의 회전 위치를 전기 각도로 0°내지 360°까지 수동에 의해 어긋하게 하여 행하였을 때의 중점 전압 CTM의 변동을 도시하였다. 그러나, 실제로는, 마그네트 로터를 회전시키는 것이 아니라, 그 대신에, 도 2와 같이 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6을 발생시킨다. 그 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6에 의해, 도 3과 같이 로터 위치 검출용 구동 전압 Vuout, Vvout, Vwout를 발생시키고 있다. 그 경우의 비교 출력 CTO의 예를, 도 5a∼도 5d 에 도시하고 있다.

이 예에서는, 도 5a가 임의의 전기각(예를 들면, 0°)에서의 중점 전압 CTM과 검출 기준 전압 CTR과의 차 CTM-CTR을 기간 T1∼기간 T6의 검출 패턴으로서 도시하고 있다. 도 5a의 검출 패턴은, 「LLLHLL」이다. 이 검출 패턴이, 도 5b에서는 「LLLHHL」로 되고, 도 5c에서는 「LLLHHL」로 되고, 60°전기각이 경과한 도 5d에서는 「LLLLHL」로 된다. 이러한 전기각 360°의 검출 패턴의 변화를, 검출하여, 로터 위치를 특정하는 것이 가능하게 된다.

검출 레벨 생성 회로(23)의 구체적 구성예가, 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다. 먼저, 도 6a의 구성예에 대해 설명한다.

도 6a에서, 저항(31-1)의 일단에 구동 전압 Vuout가 입력되고, 저항(31-2의 일단에 구동 전압 Vvout가 입력되고, 저항(31-3)의 일단에 구동 전압 Vwout가 입력된다. 저항(31-1∼31-3)의 타단은, 공통 접속되어 차동 앰프(32)의 비반전 입력단에 접속된다. 저항(31-1∼31-3)의 타단에, 가상 중성점 전압이 발생한다. 차동 앰프(32)의 출력 단자 및 반전 입력 단자가, 직접적으로 접속되어, 볼티지 팔로워로서 동작한다. 차동 앰프(32)의 출력 단자가, 저항(33-1)과 스위치(34-1)의 직렬 회로, 저항(33-2)과 스위치(34-2의 직렬 회로, 내지 저항(33-n)과 스위치(34-n)의 직렬 회로를 통하여 비교기(24)의 반전 입력 단자에 접속된다. 이 반전 입력 단자에 입력되는 전압이, 검출 기준 전압 CTR로 된다. 또한, 비교기(24)의 반전 입력 단자에 정전압 단자로부터 정전류원(35)을 통하여 정전류 I1이 유입되고, 비교기(24)의 반전 입력 단자로부터 정전류원(36)을 통하여 그라운드에 정전류 I2가 유출된다. 비교기(24)의 비반전 입력 단자에는 중점 전압 CTM이 입력된다. 오프셋 전압 조정 회로가, 이들 저항(33-1∼33-n), 스위치(34-1∼34-n), 정전류원(35, 36), 오프셋 레벨 절환 회로(37), 오프셋 방향 절환 회로(38)를 포함하여, 형성된다.

스위치(34-1∼34-n)은 오프셋 레벨 절환 회로(37)로부터의 절환 신호에 의해 선택적으로 절환된다. 또한, 정전류원(35, 36)은, 오프셋 방향 절환 회로(38)로부터의 절환 신호에 의해 절환된다. 정전류 I1, I2는 동일한 크기이면 되지만, 크기가 서로 달라도 된다. 또한, 정전류원(35, 36)은, 오프셋 전압을 부여하지 않도록, 동시에 오프로 하도록 해도 된다.

정전류원(35, 36) 및 스위치(34-1∼34-n)를 절환함으로써, 저항(31-1∼31-3)의 타단에 발생하는 가상 중성점 전압(즉, 볼티지 팔로워로서 동작하는 차동 앰프(32)의 출력 전압)에 가산 혹은 감산하는 오프셋 전압의 레벨 및 방향이 변경되기 때문에, 검출 기준 전압 CTR이 변경된다.

또한, 도 6b에서, 저항(41-1)의 일단에 구동 전압 Vuout가 입력되고, 저항(41-2)의 일단에 구동 전압 Vvout가 입력되고, 저항(41-3)의 일단에 구동 전압 Vwout가 입력된다. 저항(41-1∼41-3)의 타단에, 가상 중성점 전압이 발생한다. 저항(41-1∼41-3)의 타단은, 공통 접속되어 비교기(24)의 반전 입력 단자에 접속된다. 공통 접속된 저항(41-1∼41-3)의 타단에는, 정전압 단자로부터 정전류원(42-1)과 스위치(43-1)의 직렬 회로, 정전류원(42-2)과 스위치(43-2)의 직렬 회로, 내지 정전류원(42-n)과 스위치(43-n)의 직렬 회로를 통하여 전류 I1이 유입된다. 또한, 공통 접속된 저항(41-1∼41-3)의 타단으로부터, 정전류원(44-1)과 스위치(45-1)의 직렬 회로, 정전류원(44-2)과 스위치(45-2)의 직렬 회로, 내지 정전류원(44-n)과 스위치(45-n)의 직렬 회로를 통하여 전류 I2가 그라운드에 유출된다. 이 반전 입력 단자에 입력되는 전압이, 검출 기준 전압 CTR로 된다. 비교기(24)의 비반전 입력 단자에는 중점 전압 CTM이 입력된다. 오프셋 전압 조정 회로가, 이들 정 전류원(42-1∼42-n), 스위치(43-1∼43-n), 스위치(45-1∼45-n), 정전류원(44-1∼44-n), 오프셋 레벨 절환 회로(46), 오프셋 방향 절환 회로(47)를 포함하여, 형성된다.

스위치(43-1∼43-n 및 45-1∼45-n)은 오프셋 레벨 절환 회로(46) 및 오프셋 방향 절환 회로(47)로부터의 절환 신호에 의해 선택적으로 절환된다. 스위치(43-1∼43-n 및 45-1∼45-n)를 절환함으로써 전류의 크기 및 방향을 조정할 수 있기 때문에, 저항(41-1∼41-3)의 타단에 발생하는 검출 기준 전압 CTR이 변경된다. 전류 I1, I2는 동일한 크기이면 되지만, 크기가 서로 달라도 된다. 또한, 오프셋 전압을 부여하지 않도록, 스위치(43-1∼43-n 및 45-1∼45-n)을 동시에 오프로 하도록 해도 된다.

도 7에, 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6과 동기하여 절환되는 검출 기준 전압 CTR의 변경예를 도시하고 있다. 도 7에서는, 2개의 검출 사이클마다 오프셋 전압의 레벨이 절환된다. 그 레벨의 절환 타이밍은, 검출 레벨 절환 신호 CK5에 의해 결정된다.

제1 검출 사이클에서는, 기간 T1, T3, T5에서 2개의 상이 H 레벨이고, 다른 1상이 L 레벨과 오프와의 스위칭이기 때문에, 검출 기준 전압 CTR은 2·VCC/3에 오프셋 전압을 가산한 전압으로 된다. 또한, 기간 T2, T4, T6에서 2개의 상이 L 레벨이고, 다른 1상이 H 레벨과 오프와의 스위칭이기 때문에, 검출 기준 전압 CTR은 VCC/3으로부터 오프셋 전압을 감산한 전압으로 된다. 즉, 기간 절환 타이밍 신호 CK3과 동기하여, 정전류원(35, 36)이 교대로 절환되고 있다.

제2 검출 사이클에서는, 각 기간 T1∼T6에서 오프셋 전압의 극성이 제1 사이클과는 반대로 되어 있다. 즉, 기간 T1, T3, T5에서는, 검출 기준 전압 CTR은 2·VCC/3로부터 오프셋 전압을 감산한 전압으로 된다. 또한, 기간 T2, T4, T6에서는, 검출 기준 전압 CTR은 VCC/3에 오프셋 전압을 가산한 전압으로 된다. 즉, 기간 절환 타이밍 신호 CK3과 동기하여, 정전류원(35, 36)이 제1 검출 사이클과는 반대로 교대로 절환되고 있다. 제1 검출 사이클과, 제2 검출 사이클의 절환은, 검출 사이클 신호 CK4에 의해, 판별된다.

제3 검출 사이클에서는, 검출 레벨 절환 신호 CK5에 의해 오프셋 전압의 레벨이 절환된다. 그 후, 제1, 제2 검출 사이클과 동일하게 하여, 검출 기준 전압 CTR이 절환되어 간다.

이 검출 사이클의 갱신은, 검출 패턴이 검출 논리 패턴군 중 하나의 검출 논리 패턴과 일치한 단계에서 중지하는 것이 바람직하다. 또한, 오프셋 전압의 레벨, 방향의 모든 조합에서의 검출 사이클이 끝났을 때에 종료하도록 해도 된다.

레지스터(25)는, 비교기(24)로부터의 비교 출력 CTO를, 레지스트 명령 신호 CK2의 타이밍에서 판독하여 기억해 간다. 그리고, 각 검출 사이클의 종료마다 검출 사이클 신호 CK4에 동기하여, 기억하고 있는 비교 출력 CTO를 검출 패턴 R1∼R6으로 하여, 디코더(26)에 출력한다.

디코더(26) 내의 논리 검출 테이블(26A)에는, 각종의 센서리스 모터에 적합하도록 설정되어 있는, 검출 논리 패턴군이 기억되어 있다.

도 8은, 논리 검출 테이블(26A)에 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군의 검출 논리 패턴을, 생각하기 쉬운 형식으로 도시하고 있다. 도 8에서는, 검출 논리 패턴1∼검출 논리 패턴4로 검출 논리 패턴군을 구성하고 있다. 검출 논리 패턴1∼검출 논리 패턴4에서, Pos.1∼Pos.12는, 전기각 360°를 12등분한 각 로터 위치를 나타내고 있다. 이 도 8로부터도 알 수 있는 바와 같이, 각 로터 위치에 대응하는 검출 논리 패턴이 복수, 이 예에서는 4개 준비되어 있다. 예를 들면, 로터 위치 Pos.1에 대하여 보면, 「LHHLLL」, 「LHHLLL」, 「HHHHLL」, 「HHHHLL」이다. 로터 위치 Pos.l에서, 검출 논리 패턴1∼4 중 어느 하나에 해당하더라도, 동일한 로터 위치를 나타내는 것이기 때문에 기동 논리 Y1, Y2, Y3은, 모두 동일한, 「H, L, M」이다. 또한, 「H, L, M」은, U상이 고 레벨, V상이 저 레벨, W상이 개방 상태, 라는 것을 나타내고 있다. 다른 기동 논리 Y1∼Y3도 마찬가지이다.

도 9가 실제의 검출 논리 패턴군이다. 각 검출 사이클에서의 기간 T1∼기간 T6 중, 기간 T1, T3, T5와 기간 T2, T4, T6은, 그 전압 레벨이 역전하고 있다. 따라서, 비교 출력 CTO도, 기간 T1, T3, T5와 기간 T2, T4, T6에서는 반대로 된다. 도 9에서는, 기간 T1, T3, T5의 논리를 도 8과 반대로 한 것으로 된다. 즉, 기간 T1, T3, T5에서는, 도 8의 H 레벨을 도 9에서는 L 레벨로 하고, 도 8의 L 레벨을 도 9에서는 H 레벨로 하고 있다.

검출 패턴 비교 회로(26B)는, 레지스터(25)로부터의 검출 패턴 R1∼R6을, 논리 검출 테이블(26A)의 검출 논리 패턴군과 비교한다. 검출 패턴 R1∼R6이 검출 논리 패턴군 중 하나의 검출 논리 패턴과 일치했을 때에, 패턴 일치 신호 C1과, 일치한 검출 논리 패턴 P1을 출력한다.

FF 회로(26C)는, 패턴 일치 신호 C1이 입력되면 세트되어, 출력 단자 Q로부터 모드 셀렉트 신호 SEL을 출력한다. 이 모드 셀렉트 신호 SEL은, 모드 셀렉터 회로(11)에 입력되어, 그때까지의 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6의 출력 상태로부터, 드라이브 신호 MTX1∼MTX6을 출력하도록 절환한다. 이 모드 셀렉트 신호 SEL이 출력되었을 때는, 로터 위치가 결정된 것을 의미하기 때문에, 모드 셀렉트 신호 SEL에 의해 로터 위치 검출 회로(20)의 동작을 정지시키는 것이 바람직하다.

또한, 논리 변환 회로(26D)는 모드 셀렉트 신호 SEL이 입력되어, 그 시점에서 공급되어 있는 논리 검출 패턴 P1을 기동 논리 Y1∼Y3으로 변환한다.

프리셋 회로(27)는, 논리 변환 회로(26D)로부터 출력된 기동 논리 Y1∼Y3을 드라이브 파형 생성 회로(14)에 공급한다. 또한, PR은 프리셋 신호로서, 이 프리셋 신호 PR이 프리셋 회로(27)에 입력되었을 때에는, 소정의 기동 논리 Y1∼Y3을 출력한다.

다음으로, 이상과 같이 구성되는 모터 구동 장치의 동작에 대해, 도 10의 플로우차트도 참조하여, 설명한다.

센서리스 모터(2)가 정지하고 있는 상태에서, 스텝 S101에서 마그네트 로터의 위치 검출이 스타트하면, 모터 기동 명령 신호 ST가 로터 위치 검출 회로(20)에 공급되어, 위치 검출 동작이 개시된다.

모터 기동 명령 신호 ST에 의해, 클럭 발생 회로(21)가 발진을 개시하고, 도 2와 같이 제1∼제5 클럭 CK1∼CK5를 발생한다. 도 2의 제1 검출 사이클에서, 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6이, 각 기간 T1∼T6마다, 드라이브 스위치 회로(1)에 공급 되고, 파워 트랜지스터(Q1∼Q6)를 스위칭한다. 이에 의해, 모터(2)의 스테이터 코일(Lu, Lv, Lw)에 도 3에 도시되는 바와 같은 모터 위치 검출용 구동 전압 Vuout, Vvout, Vwout가 인가된다.

이 모터 위치 검출용 구동 전압 Vuout, Vvout, Vwout의 인가에 의해, 로터 위치에 따라 중점 전압 CTM이 발생된다. 한편, 제1 검출 사이클에서, 도 7에 도시되는 바와 같은 검출 기준 전압 CTR이 발생되고 있다. 이들 중점 전압 CTM과 검출 기준 전압 CTR이 비교기(24)에서 기간 T1∼T6마다 비교되어, 그 비교 출력 CTO가 레지스트 명령 신호 CK2의 타이밍에서 레지스터(25)에 순차적으로 취득된다. 이 레지스터(25)에의 취득 타이밍은, 각 기간 T1∼T6 내의 임의의 시점이면 되고, 바람직하게는 중점 전압 CTM이 안정적으로 발생되는 시점에 설정된다.

레지스터(25)에 제1 검출 사이클분의 비교 출력 CTO가 취득되면, 스텝 S102에서, 레지스터(25)로부터 제1 검출 사이클분의 비교 출력 CTO가 검출 패턴 R1∼R6으로서, 디코더(26)의 검출 패턴 비교 회로(26B)에 공급된다.

스텝 S103에서, 그 검출 패턴 R1∼R6이 논리 검출 테이블(26A)의 검출 논리 패턴군 중 어느 하나의 논리 검출 패턴과 일치하는지의 여부를 검출 패턴 비교 회로(26B)에서 대조한다.

이 대조의 결과, 그 검출 패턴 R1∼R6이 검출 논리 패턴군 중 어느 하나의 논리 검출 패턴과도 일치하지 않는 (즉, 불일치) 경우에는, 패턴 일치 신호 C1 및 일치한 검출 논리 패턴 P1은 출력되지 않는다. 그리고, 제2 검출 사이클에 들어간다.

제2 검출 사이클에서는, 스텝 S104에서, 검출 기준 전압 CTR을, 제1 검출 사이클에서의 검출 기준 전압 CTR과 서로 다르게 한다. 검출 기준 전압 CTR을 서로 다르게 한 예로서, 도 7에 도시되는 바와 같이, 오프셋 전압의 극성을 각 기간 T1 내지 T6에서 반대로 할 수 있다. 이 경우에는 오프셋 레벨은 일정하고 극성만을 반대로 하면 된다. 또한, 다른 예로서, 오프셋 전압의 극성은 동일하고 그 오프셋 레벨을 서로 다르게 한다. 즉, 오프셋 레벨만 절환해 가도 된다.

이와 같이 제2 검출 사이클에서는, 검출 기준 전압 CTR을 서로 다르게 하여, 재차 스텝 S102에서 검출 패턴 R1∼R6을 얻어, 스텝 S103에서 재차 검출 결과를 대조한다.

대조의 결과가 일치하지 않는 경우에는, 제3 검출 사이클에 들어가고, 마찬가지로 스텝 S104, S102, S103을 반복한다. 이와 같이, 검출 기준 전압 CTR을 변경하여, 검출 사이클을 반복한다. 이 경우의 검출 기준 전압 CTR은, 2개의 검출 사이클마다 오프셋 레벨을 변경하고, 그 2개의 검출 사이클의 홀수번째의 검출 사이클과 짝수번째의 검출 사이클에서 오프셋 전압의 극성을 반대로 한다. 또한, 오프셋 전압을 검출 사이클마다 순차적으로 크게 하거나, 혹은 순차적으로 작게 하도록 하여, 검출 기준 전압 CTR을 변경해도 된다.

스텝 S103에서의 대조의 결과, 그 검출 패턴 R1∼R6이 검출 논리 패턴군 중 적어도 어느 하나의 논리 검출 패턴과 일치한 경우에는, 검출 패턴 비교 회로(26B)로부터 패턴 일치 신호 C1 및 일치한 검출 논리 패턴 P1이 출력된다.

패턴 일치 신호 C1에 의해 FF 회로(26C)가 세트되고, 모드 셀렉트 신호 SEL 이 출력된다. 이 모드 셀렉트 신호 SEL은 모드 셀렉트 회로(11)를 절환하여, 모드 셀렉트 회로(11)로부터 로터 위치 검출용 신호 S1∼S6 대신에, 드라이브 신호 MTX1∼MTX6을 출력할 수 있도록 한다.

일치한 검출 논리 패턴 P1이 논리 변환 회로(26D)에서 대응하는 기동 논리 Y1∼Y3으로 변환된다. 기동 논리 Y1∼Y3은 프리셋 회로(27)를 통하여 드라이브 파형 생성 회로(14)에 공급된다.

이와 같이, 본 발명의 모터 구동 장치는, 대조의 결과가 일치하지 않는 경우에는, 검출 기준 전압 CTR을 변경하여, 로터 위치 검출용 신호를 발생시켜 로터 위치 검출을 반복하여 행한다. 또한, 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군은, 동일한 로터 위치에 대하여 서로 다른 복수의 논리 패턴을 포함하도록 형성되어 있다. 따라서, 적용되는 모터의 종류가 서로 다르더라도, 모터에 따른 검출 기준 전압의 맞춤을 행할 필요가 없어, 정지 상태에서의 로터 위치를 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 전기 기기의 전원 전압 VCC는 그 전원에 따라서는 전압 저하(감전)하거나, 전압 상승(과전)하는 경우가 있지만, 이러한 감전 시나 과전 시에도 마찬가지로 안정적으로 로터 위치를 결정할 수 있다. 따라서, 공통의 모터 구동 장치에 의해, 외부로부터의 검출 기준 전압의 맞춤을 행할 필요가 없고, 모터의 종류나 전원 전압에 의하지 않아, 각종 모터를 안정적으로 기동할 수 있다.

또한, 1번의 검출 사이클에 필요한 시간은, 수 msec(예, 약 5msec)이기 때문에, 검출 사이클을 수회 반복하였다고 해도 실용적인 시간 내에 로터 위치를 검출할 수 있다.

또한, 디코더(26)에서, 검출 패턴이 일치했을 때에만, 그 일치한 검출 논리 패턴 P1을 출력해도 되고, 또한, 검출 패턴 R1∼R6을 매회 출력하여 모드 셀렉트 신호 SEL이 출력되었을 때에 기동 논리에의 논리 변환을 행하도록 해도 된다.

또한, 모드 셀렉트 신호 SEL이 출력되었을 때에, 로터 위치 검출 회로(20)를 정지시키도록 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 쓸데없는 전력 소비를 삭감할 수 있다.

또한, 본 발명의 모터 구동 장치에서는, 논리 패턴이 일치할 때까지, 검출 기준 전압 CTR을 변경하면서 검출 사이클을 반복하기 때문에, 통상적으로는 어느 하나의 검출 사이클에서 일치하는 논리 패턴이 얻어진다. 단지, 어떠한 이유로 소정 횟수의 검출 사이클을 행하여도 일치하는 논리 패턴을 얻을 수 없는 경우에는, 프리셋 회로(27)에 프리셋 신호 PR을 부여하여, 소정의 기동 논리 Y1∼Y3을 부여하여 강제적으로 기동할 수 있다.

본 발명의 모터 구동 장치를 이용한 MD 드라이버나 HDD 드라이버 등에서는, 모터가 역회전 방향으로 기동하지 않으므로, 모터, 예를 들면 스핀들 모터의 기동이 원활하고 또한 빠르게 행하여진다. 또한, 이상의 실시예에서는, 드라이브 스위치 회로(1)를 모터 구동 제어 회로(3)와 별도의 구성으로서 설명하였지만, 이들을 하나의 IC에 의해 구성해도 된다.

본 발명에 따른 모터 구동 장치에 의하면, MD 드라이버나 HDD 드라이버 등에 이용되는 센서리스 모터의 종류에 상관없이, 정지 상태에서의 로터 위치를 확실하 게 검출하여 적절한 기동 논리를 결정하여, 안정적으로 모터를 기동할 수 있다.

Claims

센서리스 모터(sensorless motor)의 복수의 스테이터 코일(stator coils)에 구동 전류를 공급하는 드라이브 스위치 회로를 드라이브 신호에 의해 제어하여 상기 센서리스 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서,

상기 센서리스 모터를 회전시키기 전에, 상기 복수의 스테이터 코일의 중점 전압이 변동하고 또한 상기 센서리스 모터가 회전하지 않는 로터 위치 검출용 구동 전압을 상기 복수의 스테이터 코일에 공급하도록 상기 드라이브 스위치 회로를 제어하는 로터 위치 검출용 신호를 상기 드라이브 스위치 회로에 출력하는 시퀀스 회로와,

상기 로터 위치 검출용 구동 전압이 인가되었을 때의 상기 복수의 스테이터 코일의 중점 전압과, 상기 로터 위치 검출용 구동 전압에 기초하여 형성된 검출 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과인 검출 패턴이 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군 중 어느 하나의 검출 논리 패턴과 일치하는지의 여부를 검출하는 패턴 일치 검출 회로를 포함하고,

일치할 때에는, 그 일치한 검출 논리 패턴이 나타내는 로터 위치에 따른 기동 논리를 발생하는 한편, 일치하지 않을 때에는, 상기 검출 기준 전압을 변경시킴과 함께, 상기 시퀀스 회로로부터 로터 위치 검출용 신호를 발생시켜, 로터 위치 검출을 반복하여 행하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 로터 위치 검출용 전압은, 상기 스테이터 코일의 1상이 저전위와 온· 오프 스위칭이고 또한 상기 스테이터 코일의 다른 상이 고전위인 상태와, 상기 스테이터 코일의 1상이 고전위와 온·오프 스위칭이고 또한 상기 스테이터 코일의 다른 상이 저전위인 상태가 상을 순차적으로 변화시켜 시퀀셜하게 발생되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군은, 동일한 로터 위치에 대하여 서로 다른 복수의 논리 패턴을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패턴 일치 검출 회로는, 상기 복수의 스테이터 코일에 공급되는 상기 로터 위치 검출용 구동 전압에 기초하여 형성되는 가상 중성점 전압과 가변의 오프셋 전압을 가산하여 상기 검출 기준 전압을 얻는 검출 레벨 생성 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제4항에 있어서,

상기 가상 중성점 전압은, 일단이 각 상에의 상기 로터 위치 검출용 구동 전압이 인가되고, 타단이 공통 접속된 저항 회로에 의해 형성되는 것을 특징으로 하 는 모터 구동 장치.
제4항에 있어서,

상기 오프셋 전압은, 오프셋 절환 신호에 의해 레벨 및/또는 극성이 절환되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 패턴 일치 검출 회로는, 상기 중점 전압과 상기 검출 기준 전압을 비교하는 비교기와, 상기 비교기로부터의 비교 출력이 순차적으로 입력되어 검출 패턴으로서 기억하는 레지스터와, 상기 레지스터에 기억된 검출 패턴과 상기 미리 준비되어 있는 검출 논리 패턴군을 패턴 비교하고, 그 비교 결과에 따라, 상기 기동 논리와, 로터 위치 검출 처리 혹은 모터 구동 처리를 명령하는 모드 셀렉트 신호를 출력하는 디코더를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
센서리스 모터와, 이 센서리스 모터를 구동하는 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 모터 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기기.