(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを有する出力回路を複数備え、前記出力回路のそれぞれにおける上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点からモータに電流を供給するモータ駆動装置であって、
前記複数の出力回路と直列に、かつ、共通に接続され、前記複数の出力回路に供給される電流を検出するための電流検出抵抗と、
前記モータのロータの位置に応じた位置信号を出力する位置検出部と、
前記複数の出力回路のうちのいずれか１つにおける１のスイッチング素子を前記位置信号に応じて選択し、所定の電気角に相当する期間において導通させるとともに、導通させる前記スイッチング素子が上アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における下アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせ、導通させる前記スイッチング素子が下アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における上アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせる通電相切換回路と、
前記所定の電気角に相当する期間が区切られた複数の期間のそれぞれにおいて、前記スイッチング動作をさせるスイッチング素子のうち、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちのいずれか１つを引き続き導通させる第２の期間とが存在するように、入力されたトルク指令信号及び前記電流検出抵抗に生じる電圧に応じて、前記通電相切換回路によるスイッチング動作を制御するスイッチング動作制御信号を生成し、出力する通電期間制御部とを備え、
前記通電期間制御部は、
前記トルク指令信号に応じた、前記第１の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第１の目標信号と、前記トルク指令信号及び前記位置信号に応じて求めた、前記第２の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第２の目標信号とを交互に出力する相別トルク信号発生回路と、
前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記相別トルク信号発生回路の出力を越えているか否かを判定し、その結果を出力する比較器と、
前記スイッチング動作の周期を規定する基準パルス及び前記比較器の出力に応じて、前記スイッチング動作制御信号を生成して出力するロジック制御回路とを備えるものである
モータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動装置において、
前記ロジック制御回路は、
前記比較器が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の期間に対する前記相別トルク信号発生回路の出力を越えていると判定すると、前記第１の期間を終了させ、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の期間に対する前記相別トルク信号発生回路の出力を越えていると判定すると、前記第２の期間を終了させるように、前記スイッチング動作制御信号を生成して出力する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ駆動装置において、
前記ロジック制御回路は、
前記基準パルスによってセットされ、前記比較器の出力をリセット入力とする第１のラッチと、
前記基準パルスによってセットされる第２のラッチと、
前記第１のラッチの出力と、前記比較器の出力とを入力とし、得られた出力を前記第２のラッチにリセット入力として与えるロジック回路とを備え、前記第１及び第２のラッチの出力を前記スイッチング動作制御信号として出力するものであり、
前記第１のラッチは、
前記比較器の出力が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の目標信号を越えていることを示しているとき、リセットされるものであり、
前記ロジック回路は、
前記第１のラッチの出力が、前記第１のラッチがリセットされていることを示しているときは前記比較器の出力を出力し、前記第１のラッチがリセットされていないことを示しているときは前記比較器の出力を出力しないものであり、
前記第２のラッチは、
前記ロジック回路が前記比較器の出力を出力しており、前記比較器の出力が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の目標信号を越えていることを示しているとき、リセットされるものである
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ駆動装置において、
前記ロジック制御回路は、
前記第１のラッチの出力を所定の時間遅延させて出力する遅延回路を更に備えるものであり、
前記第１のラッチは、
その出力を、前記遅延回路を経由して前記ロジック回路に与えるものである
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
直列に接続された上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを有する出力回路を複数備え、前記出力回路のそれぞれにおける上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点からモータに電流を供給するモータ駆動装置であって、
前記複数の出力回路と直列に、かつ、共通に接続され、前記複数の出力回路に供給される電流を検出するための電流検出抵抗と、
前記モータのロータの位置に応じた位置信号を出力する位置検出部と、
前記複数の出力回路のうちのいずれか１つにおける１のスイッチング素子を前記位置信号に応じて選択し、所定の電気角に相当する期間において導通させるとともに、導通させる前記スイッチング素子が上アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における下アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせ、導通させる前記スイッチング素子が下アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における上アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせる通電相切換回路と、
前記所定の電気角に相当する期間が区切られた複数の期間のそれぞれにおいて、前記スイッチング動作をさせるスイッチング素子のうち、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちのいずれか１つを引き続き導通させる第２の期間とが存在するように、入力されたトルク指令信号及び前記電流検出抵抗に生じる電圧に応じて、前記通電相切換回路によるスイッチング動作を制御するスイッチング動作制御信号を生成し、出力する通電期間制御部とを備え、
前記通電期間制御部は、
前記トルク指令信号に応じた、前記第１の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第１の目標信号と、前記トルク指令信号及び前記位置信号に応じて求めた、前記第２の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第２の目標信号とを出力する相別トルク信号発生回路と、
前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の目標信号を越えているか否かを判定し、その結果を出力する第１の比較器と、
前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の目標信号を越えているか否かを判定し、その結果を出力する第２の比較器と、
前記スイッチング動作の周期を規定する基準パルス、並びに前記第１及び第２の比較器の出力に応じて、前記スイッチング動作制御信号を生成して出力するロジック制御回路とを備えるものである
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載のモータ駆動装置において、
前記ロジック制御回路は、
前記第１の比較器が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の目標信号を越えていると判定すると、前記第１の期間を終了させ、前記第２の比較器が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の目標信号を越えていると判定すると、前記第２の期間を終了させるように、前記スイッチング動作制御信号を生成して出力するものである
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載のモータ駆動装置において、
前記ロジック制御回路は、
前記基準パルスによってセットされ、前記第１の比較器の出力をリセット入力とする第１のラッチと、
前記基準パルスによってセットされる第２のラッチと、
前記第１のラッチの出力と、前記第２の比較器の出力とを入力とし、得られた出力を前記第２のラッチにリセット入力として与えるロジック回路とを備え、前記第１及び第２のラッチの出力を前記スイッチング動作制御信号として出力するものであり、
前記第１のラッチは、
前記第１の比較器の出力が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の目標信号を越えていることを示しているとき、リセットされるものであり、
前記ロジック回路は、
前記第１のラッチの出力が、前記第１のラッチがリセットされていることを示しているときは前記第２の比較器の出力を出力し、前記第１のラッチがリセットされていないことを示しているときは前記第２の比較器の出力を出力しないものであり、
前記第２のラッチは、
前記ロジック回路が前記第２の比較器の出力を出力しており、前記第２の比較器の出力が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の目標信号を越えていることを示しているとき、リセットされるものである
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項８】
請求項１又は５に記載のモータ駆動装置において、
前記基準パルスの周期はほぼ一定である
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項９】
請求項１又は５に記載のモータ駆動装置において、
前記相別トルク信号発生回路は、
前記トルク指令信号に対応した電圧を前記第１の目標信号として用い、前記位置信号及び前記第１の目標信号に基づいて、周期が前記所定の電気角に相当する期間であり、かつ、ピーク値が前記第１の目標信号にほぼ等しいノコギリ波を生成して前記第２の目標信号として用いる
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項１０】
直列に接続された上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを有する出力回路を複数備えるとともに、前記複数の出力回路と直列に、かつ、共通に接続され、前記複数の出力回路に供給される電流を検出するための電流検出抵抗を備え、前記出力回路のそれぞれにおける上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点からモータに電流を供給するモータ駆動装置において、
前記モータのロータの位置に応じた位置信号を求めるステップと、
前記複数の出力回路のうちのいずれか１つにおける１のスイッチング素子を前記位置信号に応じて選択し、所定の電気角に相当する期間において導通させるステップと、
導通させる前記スイッチング素子が上アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における下アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせ、導通させる前記スイッチング素子が下アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における上アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせるステップとを備え、
前記スイッチング動作をさせるステップは、
前記所定の電気角に相当する期間が区切られた複数の期間のそれぞれにおいて、前記スイッチング動作をさせるスイッチング素子のうち、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちのいずれか１つを引き続き導通させる第２の期間とが存在するように、入力されたトルク指令信号に応じた、前記第１の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第１の目標信号と、前記トルク指令信号及び前記位置信号に応じて求めた、前記第２の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第２の目標信号とを交互に、前記電流検出抵抗に生じる電圧と比較し、その結果及び前記スイッチング動作の周期を規定する基準パルスに応じて、前記スイッチング動作を制御するものである
モータ駆動方法。
【請求項１１】
直列に接続された上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを有する出力回路を複数備えるとともに、前記複数の出力回路と直列に、かつ、共通に接続され、前記複数の出力回路に供給される電流を検出するための電流検出抵抗を備え、前記出力回路のそれぞれにおける上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点からモータに電流を供給するモータ駆動装置において、
前記モータのロータの位置に応じた位置信号を求めるステップと、
前記複数の出力回路のうちのいずれか１つにおける１のスイッチング素子を前記位置信号に応じて選択し、所定の電気角に相当する期間において導通させるステップと、
導通させる前記スイッチング素子が上アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における下アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせ、導通させる前記スイッチング素子が下アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における上アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせるステップとを備え、
前記スイッチング動作をさせるステップは、
前記所定の電気角に相当する期間が区切られた複数の期間のそれぞれにおいて、前記スイッチング動作をさせるスイッチング素子のうち、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちのいずれか１つを引き続き導通させる第２の期間とが存在するように、入力されたトルク指令信号に応じた、前記第１の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第１の目標信号と、前記トルク指令信号及び前記位置信号に応じて求めた、前記第２の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第２の目標信号とを、前記電流検出抵抗に生じる電圧と比較し、その結果及び前記スイッチング動作の周期を規定する基準パルスに応じて、前記スイッチング動作を制御するものである
モータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ駆動技術に関し、特にＰＷＭ（pulse width modulation）方式のモータ駆動技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータのＰＷＭ駆動方式として、三角波スライス方式とピーク電流検出方式とが知られている。三角波スライス方式は、コイル電流を検出抵抗に流し、検出抵抗に生じる電圧とトルク指令電圧との差分をスライスレベルとして出力するエラーアンプを用い、このスライスレベルで一定の周期の三角波をスライスして、コイルへの通電期間を決める方式である。ピーク電流検出方式は、エラーアンプを用いずに、コイル電流が流れる電流検出抵抗に生じた電圧がトルク指令電圧に達すると、コイルへの電流の供給を停止し、回生電流モードとする方式である。
【０００３】
図１３は、従来のピーク電流検出方式のモータ駆動装置のブロック図である。図１３において、ホール素子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、モータ１０のロータの位置を検出し、それぞれ、ホール素子出力Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を位置検出回路２２に出力する。位置検出回路２２は、ホール素子出力Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３に基づいて位置信号Ｓ２１，Ｓ２２及びＳ２３を求め、通電相切換回路９３に出力する。位置信号Ｓ２１，Ｓ２２及びＳ２３は、ホール素子出力Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の位相を３０°シフトした信号である。
【０００４】
通電相切替回路９３は、位置信号Ｓ２１，Ｓ２２及びＳ２３に応じて通電相を決定する。このとき、通電相切替回路９３は、相電流を測定しやすくするため、３相のうちの１相の相電流は流さない。ロジック制御回路９５は、基準パルスＰＩが入力されるとセットされ、通電相切替回路９３へ出力する信号のレベルを変化させて、モータ１０への電流の供給を制御する。基準パルスＰＩは、周期的なパルスである。
【０００５】
図１４は、図１３のモータ駆動装置で駆動されたモータの各相電流の時間に対する変化を示すグラフである。図１４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの相電流Ｉ１、Ｉ２，Ｉ３を示していて、各駆動トランジスタ１〜６からモータ１０に向かって流れる電流を正としている。図１４のように、常に１相の相電流はゼロになるので、電気角６０°毎にいずれかの相電流が急激に変化することになる。
【０００６】
いま、ロジック制御回路９５は、基準パルスＰＩによってセットされているとする。通電相切替回路９３は、例えばＷ相上アーム側駆動トランジスタ５及びＵ相下アーム側駆動トランジスタ２のみを導通させる。このとき、Ｗ相コイル１３及びＵ相コイル１１を経由して電流検出抵抗７に電流が流れるので、この電流の大きさを電流検出抵抗７に生じる電圧として検出することができる。この電流は、誘導性のコイルを流れるため、駆動トランジスタ２及び５が導通した後、徐々に増大する。
【０００７】
電流が増大し、電流検出抵抗７に発生する電圧がトルク指令電圧ＴＩに達すると、比較器９６の出力のレベルが変わり、ロジック制御回路９５はリセットされる。ロジック制御回路９５は、通電相切替回路９３に出力する信号のレベルを反転させ、通電相切替回路９３は駆動トランジスタ２を非導通にする。
【０００８】
このように、ロジック制御回路９５がセットされてからリセットされるまでの期間が、スイッチング動作のオンデューティ期間になる。ロジック制御回路９５がリセットされた後、コイル１１及び１３を流れる電流は流れ続けようとするので、駆動トランジスタ１のソース・ドレイン間に存在するダイオード１Ｄを通って回生電流が流れる。回生電流は電流検出抵抗７を通らないので、回生時は電流検出抵抗７に生じる電圧はゼロになる。
【０００９】
回生電流は徐々に減少するが、再び基準パルスＰＩが入力されると、ロジック制御回路９５がセットされ、通電相切替回路９３は駆動トランジスタ２を導通させる。通電相切替回路９３が通電相を切り替えるまで、このような動作が繰り返される。このように、ロジック制御回路９５がセットされたときに流れる駆動電流とリセットされたときに流れる回生電流とが交互に流れる結果、トルク指令電圧ＴＩに概略相当した相電流を所定のコイルに流すことができる。
【００１０】
図１５は、図１４の時間ｔ＝ｔｚ付近における電流検出抵抗電圧（モータ電流検出信号）ＭＣ、Ｖ相及びＷ相の相電流Ｉ２，Ｉ３を、時間軸を拡大して示したグラフである。図１５において、期間Ｔ９１は、Ｕ相、Ｖ相電流の駆動電流が流れる期間であり、この電流は、電流検出抵抗７を流れる。期間Ｔ９２は、回生電流としてＵ相、Ｖ相電流が流れる期間である。期間Ｔ９３は、Ｕ相、Ｗ相電流の駆動電流が流れる期間であり、この電流は、電流検出抵抗７を流れる。期間Ｔ９４は、回生電流としてＵ相、Ｗ相電流が流れる期間である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１３のような従来のモータ駆動装置では、図１４に示すように相電流が急激に変化するため、相電流が切り替わった時に、モータが振動したり、電磁音を生じるという問題があった。
【００１２】
このような問題が生じないようにするためには、各相電流を急激に変化させないように制御すればよいが、複数の相電流を検出して制御するためには、相数に等しい本数の電流検出抵抗が必要であった。電流検出抵抗を集積回路に組み込むことは困難であるので、電流検出抵抗の本数が多いと、装置の規模が大きくなり、コストがかかるという問題があった。
【００１３】
また、一般に抵抗の特性にはばらつきがあるので、各相に対応した電流検出抵抗を用いる場合には、電流の検出特性が相毎に異なるという問題があった。例えば、２つの相電流の大きさが実際には同じ場合であっても、検出される電流の大きさは異なることがあった。
【００１４】
本発明は上記問題点を解決するものであり、１本の電流検出抵抗を用い、複数の相電流を急激に変化しないように制御して、モータの振動、及び電磁音を低減させることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明が講じた手段は、直列に接続された上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを有する出力回路を複数備え、前記出力回路のそれぞれにおける上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点からモータに電流を供給するモータ駆動装置であって、前記複数の出力回路と直列に、かつ、共通に接続され、前記複数の出力回路に供給される電流を検出するための電流検出抵抗と、前記モータのロータの位置に応じた位置信号を出力する位置検出部と、前記複数の出力回路のうちのいずれか１つにおける１のスイッチング素子を前記位置信号に応じて選択し、所定の電気角に相当する期間において導通させるとともに、導通させる前記スイッチング素子が上アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における下アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせ、導通させる前記スイッチング素子が下アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における上アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせる通電相切換回路と、前記所定の電気角に相当する期間が区切られた複数の期間のそれぞれにおいて、前記スイッチング動作をさせるスイッチング素子のうち、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちのいずれか１つを引き続き導通させる第２の期間とが存在するように、入力されたトルク指令信号及び前記電流検出抵抗に生じる電圧に応じて、前記通電相切換回路によるスイッチング動作を制御するスイッチング動作制御信号を生成し、出力する通電期間制御部とを備え、前記通電期間制御部は、前記トルク指令信号に応じた、前記第１の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第１の目標信号と、前記トルク指令信号及び前記位置信号に応じて求めた、前記第２の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第２の目標信号とを交互に出力する相別トルク信号発生回路と、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記相別トルク信号発生回路の出力を越えているか否かを判定し、その結果を出力する比較器と、前記スイッチング動作の周期を規定する基準パルス及び前記比較器の出力に応じて、前記スイッチング動作制御信号を生成して出力するロジック制御回路とを備えるものである。
【００１６】
請求項１の発明によると、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちの１のスイッチング素子を引き続き導通させる第２の期間とを有するので、１本の電流検出抵抗を用いて複数の相電流を制御することが可能となる。このため、相電流同士の大きさがばらつかないＰＷＭ制御を可能にするとともに、相電流の急激な変化を避けることができ、相切替時のモータの振動及び電磁音を低減することができる。
【００１７】
また、請求項２の発明では、請求項１に記載のモータ駆動装置において、前記ロジック制御回路は、前記比較器が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の期間に対する前記相別トルク信号発生回路の出力を越えていると判定すると、前記第１の期間を終了させ、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の期間に対する前記相別トルク信号発生回路の出力を越えていると判定すると、前記第２の期間を終了させるように、前記スイッチング動作制御信号を生成して出力するものである。
【００１８】
請求項２の発明によると、適切なスイッチング動作制御信号を生成することができる。
【００１９】
また、請求項３の発明では、請求項２に記載のモータ駆動装置において、前記ロジック制御回路は、前記基準パルスによってセットされ、前記比較器の出力をリセット入力とする第１のラッチと、前記基準パルスによってセットされる第２のラッチと、前記第１のラッチの出力と、前記比較器の出力とを入力とし、得られた出力を前記第２のラッチにリセット入力として与えるロジック回路とを備え、前記第１及び第２のラッチの出力を前記スイッチング動作制御信号として出力するものであり、前記第１のラッチは、前記比較器の出力が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の目標信号を越えていることを示しているとき、リセットされるものであり、前記ロジック回路は、前記第１のラッチの出力が、前記第１のラッチがリセットされていることを示しているときは前記比較器の出力を出力し、前記第１のラッチがリセットされていないことを示しているときは前記比較器の出力を出力しないものであり、前記第２のラッチは、前記ロジック回路が前記比較器の出力を出力しており、前記比較器の出力が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の目標信号を越えていることを示しているとき、リセットされるものである。
【００２０】
請求項３の発明によると、ロジック回路を有するので、第２のラッチの動作を確実にすることができ、モータ駆動装置の誤動作を減少させることができる。
【００２１】
また、請求項４の発明では、請求項３に記載のモータ駆動装置において、前記ロジック制御回路は、前記第１のラッチの出力を所定の時間遅延させて出力する遅延回路を更に備えるものであり、前記第１のラッチは、その出力を、前記遅延回路を経由して前記ロジック回路に与えるものである。
【００２２】
請求項４の発明によると、第２のラッチのノイズによる誤動作を減少させることができる。
【００２３】
また、請求項５の発明は、直列に接続された上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを有する出力回路を複数備え、前記出力回路のそれぞれにおける上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点からモータに電流を供給するモータ駆動装置であって、前記複数の出力回路と直列に、かつ、共通に接続され、前記複数の出力回路に供給される電流を検出するための電流検出抵抗と、前記モータのロータの位置に応じた位置信号を出力する位置検出部と、前記複数の出力回路のうちのいずれか１つにおける１のスイッチング素子を前記位置信号に応じて選択し、所定の電気角に相当する期間において導通させるとともに、導通させる前記スイッチング素子が上アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における下アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせ、導通させる前記スイッチング素子が下アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における上アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせる通電相切換回路と、前記所定の電気角に相当する期間が区切られた複数の期間のそれぞれにおいて、前記スイッチング動作をさせるスイッチング素子のうち、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちのいずれか１つを引き続き導通させる第２の期間とが存在するように、入力されたトルク指令信号及び前記電流検出抵抗に生じる電圧に応じて、前記通電相切換回路によるスイッチング動作を制御するスイッチング動作制御信号を生成し、出力する通電期間制御部とを備え、前記通電期間制御部は、前記トルク指令信号に応じた、前記第１の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第１の目標信号と、前記トルク指令信号及び前記位置信号に応じて求めた、前記第２の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第２の目標信号とを出力する相別トルク信号発生回路と、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の目標信号を越えているか否かを判定し、その結果を出力する第１の比較器と、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の目標信号を越えているか否かを判定し、その結果を出力する第２の比較器と、前記スイッチング動作の周期を規定する基準パルス、並びに前記第１及び第２の比較器の出力に応じて、前記スイッチング動作制御信号を生成して出力するロジック制御回路とを備えるものである。
【００２４】
請求項５の発明によると、第１及び第２の比較器が誤動作しにくいので、安定した動作を行うことができる。
【００２５】
また、請求項６の発明では、請求項５に記載のモータ駆動装置において、前記ロジック制御回路は、前記第１の比較器が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の目標信号を越えていると判定すると、前記第１の期間を終了させ、前記第２の比較器が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の目標信号を越えていると判定すると、前記第２の期間を終了させるように、前記スイッチング動作制御信号を生成して出力するものである。
【００２６】
また、請求項７の発明では、請求項６に記載のモータ駆動装置において、前記ロジック制御回路は、前記基準パルスによってセットされ、前記第１の比較器の出力をリセット入力とする第１のラッチと、前記基準パルスによってセットされる第２のラッチと、前記第１のラッチの出力と、前記第２の比較器の出力とを入力とし、得られた出力を前記第２のラッチにリセット入力として与えるロジック回路とを備え、前記第１及び第２のラッチの出力を前記スイッチング動作制御信号として出力するものであり、前記第１のラッチは、前記第１の比較器の出力が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第１の目標信号を越えていることを示しているとき、リセットされるものであり、前記ロジック回路は、前記第１のラッチの出力が、前記第１のラッチがリセットされていることを示しているときは前記第２の比較器の出力を出力し、前記第１のラッチがリセットされていないことを示しているときは前記第２の比較器の出力を出力しないものであり、前記第２のラッチは、前記ロジック回路が前記第２の比較器の出力を出力しており、前記第２の比較器の出力が、前記電流検出抵抗に生じる電圧が前記第２の目標信号を越えていることを示しているとき、リセットされるものである。
【００２７】
請求項７の発明によると、ロジック回路を有するので、第２のラッチの動作を確実にすることができ、モータ駆動装置の誤動作を減少させることができる。
【００２８】
また、請求項８の発明では、請求項１又は５に記載のモータ駆動装置において、前記基準パルスの周期はほぼ一定であることを特徴とする。
【００２９】
請求項８の発明によると、駆動トランジスタを導通させるタイミングの周期が一定になるので、スイッチングによって生じるノイズの影響を受けにくくするための対策を講じやすくなる。
【００３０】
また、請求項９の発明では、請求項１又は５に記載のモータ駆動装置において、前記相別トルク信号発生回路は、前記トルク指令信号に対応した電圧を前記第１の目標信号として用い、前記位置信号及び前記第１の目標信号に基づいて、周期が前記所定の電気角に相当する期間であり、かつ、ピーク値が前記第１の目標信号にほぼ等しいノコギリ波を生成して前記第２の目標信号として用いるものである。
【００３１】
請求項９の発明によると、相電流の波形をほぼ台形の形にすることができ、相電流の急激な変化を避けることができる。
【００３２】
また、請求項１０の発明は、モータ駆動方法として、直列に接続された上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを有する出力回路を複数備えるとともに、前記複数の出力回路と直列に、かつ、共通に接続され、前記複数の出力回路に供給される電流を検出するための電流検出抵抗を備え、前記出力回路のそれぞれにおける上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点からモータに電流を供給するモータ駆動装置において、前記モータのロータの位置に応じた位置信号を求めるステップと、前記複数の出力回路のうちのいずれか１つにおける１のスイッチング素子を前記位置信号に応じて選択し、所定の電気角に相当する期間において導通させるステップと、導通させる前記スイッチング素子が上アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における下アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせ、導通させる前記スイッチング素子が下アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における上アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせるステップとを備え、前記スイッチング動作をさせるステップは、前記所定の電気角に相当する期間が区切られた複数の期間のそれぞれにおいて、前記スイッチング動作をさせるスイッチング素子のうち、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちのいずれか１つを引き続き導通させる第２の期間とが存在するように、入力されたトルク指令信号に応じた、前記第１の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第１の目標信号と、前記トルク指令信号及び前記位置信号に応じて求めた、前記第２の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第２の目標信号とを交互に、前記電流検出抵抗に生じる電圧と比較し、その結果及び前記スイッチング動作の周期を規定する基準パルスに応じて、前記スイッチング動作を制御するものである。
【００３３】
また、請求項１１の発明は、モータ駆動方法として、直列に接続された上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを有する出力回路を複数備えるとともに、前記複数の出力回路と直列に、かつ、共通に接続され、前記複数の出力回路に供給される電流を検出するための電流検出抵抗を備え、前記出力回路のそれぞれにおける上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点からモータに電流を供給するモータ駆動装置において、前記モータのロータの位置に応じた位置信号を求めるステップと、前記複数の出力回路のうちのいずれか１つにおける１のスイッチング素子を前記位置信号に応じて選択し、所定の電気角に相当する期間において導通させるステップと、
導通させる前記スイッチング素子が上アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における下アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせ、導通させる前記スイッチング素子が下アーム側スイッチング素子である場合は前記複数の出力回路の残りのいずれか複数における上アーム側スイッチング素子にスイッチング動作をさせるステップとを備え、前記スイッチング動作をさせるステップは、前記所定の電気角に相当する期間が区切られた複数の期間のそれぞれにおいて、前記スイッチング動作をさせるスイッチング素子のうち、複数のスイッチング素子を導通させる第１の期間と、前記第１の期間に導通させた複数のスイッチング素子のうちのいずれか１つを引き続き導通させる第２の期間とが存在するように、入力されたトルク指令信号に応じた、前記第１の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第１の目標信号と、前記トルク指令信号及び前記位置信号に応じて求めた、前記第２の期間において前記電流検出抵抗に流すべき電流の目標値に対応した第２の目標信号とを、前記電流検出抵抗に生じる電圧と比較し、その結果及び前記スイッチング動作の周期を規定する基準パルスに応じて、前記スイッチング動作を制御するものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、例として、モータ駆動装置が３相ブラシレスモータを駆動する場合について説明する。
【００３５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置のブロック図である。図１のモータ駆動装置は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相上アーム側駆動トランジスタ１，３，５と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相下アーム側駆動トランジスタ２，４，６と、ダイオード１Ｄ，２Ｄ，３Ｄ、４Ｄ，５Ｄ，６Ｄと、電流検出抵抗７と、ホール素子回路２１と、位置検出回路２２と、通電相切換回路２３と、プリドライブ回路２４と、相別トルク信号発生回路３０と、ロジック制御回路４０と、比較器５１とを備えている。一方、モータ１０は、Ｕ相コイル１１と、Ｖ相コイル１２と、Ｗ相コイル１３とを備えている。相別トルク信号発生回路３０と、ロジック制御回路４０と、比較器５１とは、通電期間制御部１００を構成している。ホール素子回路２１と、位置検出回路２２とは、位置検出部を構成している。
【００３６】
駆動トランジスタ１〜６は、ｎ形ＭＯＳ（metal oxide semiconductor）トランジスタであるとする。駆動トランジスタ１のソース及びドレインには、ダイオード１Ｄのアノード及びカソードがそれぞれ接続されている。同様に、駆動トランジスタ２〜６には、ダイオード２Ｄ〜６Ｄが接続されている。駆動トランジスタ１，３，５のドレインは電源ＶＣＣに接続され、駆動トランジスタ２，４，６のソースは電流検出抵抗７の一端に接続されている。電流検出抵抗７の他端は接地されている。駆動トランジスタ１〜６は、スイッチング素子として動作する。
【００３７】
また、駆動トランジスタ１，２と、ダイオード１Ｄ，２Ｄとは、Ｕ相の出力回路として動作する。駆動トランジスタ３，４と、ダイオード３Ｄ，４Ｄとは、Ｖ相の出力回路として動作する。駆動トランジスタ５，６と、ダイオード５Ｄ，６Ｄとは、Ｗ相の出力回路として動作する。
【００３８】
駆動トランジスタ１のソースは、駆動トランジスタ２のドレインに接続され、更にモータ１０のＵ相コイル１１の一端に接続されている。駆動トランジスタ３のソースは、駆動トランジスタ４のドレインに接続され、更にモータ１０のＶ相コイル１２の一端に接続されている。駆動トランジスタ５のソースは、駆動トランジスタ６のドレインに接続され、更にモータ１０のＷ相コイル１３の一端に接続されている。Ｕ相コイル１１の他端は、Ｖ相コイル１２及びＷ相コイル１３の他端に接続されている。
【００３９】
ここで、駆動トランジスタ１，２からＵ相コイル１１に向かって流れる電流をＵ相電流Ｉ１とする。同様に、駆動トランジスタ３，４からＶ相コイル１２に向かって流れる電流をＶ相電流Ｉ２とし、駆動トランジスタ５，６からＷ相コイル１３に向かって流れる電流をＷ相電流Ｉ３とする。また、駆動トランジスタ１〜６からコイル１１〜１３に向かって流れる電流を吐き出し電流、その反対の向きの電流を吸い込み電流と称する。吐き出し電流の向きを各相電流の正の向きとする。モータ１０のコイル１１〜１３はＹ結線であるので、各相電流は対応するコイルに流れる電流に等しい。
【００４０】
ホール素子回路２１は、ホール素子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを備えている。ホール素子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれは、モータ１０のロータの位置を検出し、ホール素子出力Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を位置検出回路２２に出力する。位置検出回路２２は、ホール素子出力Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３に基づいて位置信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３及びＰＳを求め、位置信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を通電相切換回路２３に、位置信号ＰＳを相別トルク信号発生回路３０に出力する。
【００４１】
相別トルク信号発生回路３０は、位置信号ＰＳ、トルク指令電圧（トルク指令信号）ＴＩ、基準パルスＰＩ、及び比較器５１の出力ＣＰに基づいて、電流検出抵抗７に流す電流の目標値に対応する電圧信号ＴＰを生成し、比較器５１の正入力端子に出力する。比較器５１の負入力端子には、電流検出抵抗７に生じる電圧（駆動トランジスタ２，４，６のソース電位）がモータ電流検出信号ＭＣとして入力されている。比較器５１は、その出力ＣＰを相別トルク信号発生回路３０及びロジック制御回路４０に出力している。更に、ロジック制御回路４０には基準パルスＰＩが入力されている。ロジック制御回路４０は、駆動トランジスタ１〜６を導通させる期間を規定するスイッチング動作制御信号Ｆ１，Ｆ２を生成して通電相切換回路２３に出力する。
【００４２】
通電相切換回路２３は、位置信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３及び制御信号Ｆ１，Ｆ２に基づいて、駆動トランジスタ１〜６のうち、導通させるべきものを選択してプリドライブ回路２４に指令する。プリドライブ回路２４は、通電相切換回路２３の出力に従って駆動トランジスタ１〜６のゲートに信号を出力し、駆動トランジスタ１〜６の導通／非導通を制御する。
【００４３】
図２は、モータ１０の各相電流Ｉ１〜Ｉ３の目標とする波形を示すグラフである。図１のモータ駆動装置は、モータ１０の各相電流Ｉ１〜Ｉ３が急激に変化しないように、図２のようにモータ１０に対する電流の供給を制御する。図１のモータ駆動装置は、モータ１０の電気角３６０°を例えば６分割し、分割された電気角に相当する期間毎に、すなわち、モータ１０のロータがその分割された電気角に相当する角度だけ回転する毎に、通電相を切り替えながら、モータ１０の電流を制御する。
【００４４】
例えば図２の期間ＴＵ１は、電気角６０°に相当する期間である。期間ＴＵ１では、Ｕ相電流Ｉ１は吐き出し電流であって、その大きさはほぼ一定である。また、Ｖ相電流Ｉ２は吸い込み電流であって、その大きさが時間ｔとともに次第に減少していく。Ｗ相電流Ｉ３は吸い込み電流であって、その大きさが時間ｔとともに０から次第に増加していく。そこで、期間ＴＵ１では、Ｕ相の上アーム側駆動トランジスタ１を継続的に導通させる。また、Ｖ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３が図２のようになるように、Ｖ相及びＷ相の下アーム側駆動トランジスタ４，６をスイッチング動作させ、これらの駆動トランジスタ４，６の導通期間と非導通期間とを制御する。
【００４５】
図３は、図１の通電期間制御部１００の構成の例を示すブロック図である。通電期間制御部１００は、相別トルク信号発生回路３０と、ロジック制御回路４０と、比較器５１とを備えている。図３の相別トルク信号発生回路３０は、両エッジ微分回路３１と、定電流源３２と、スイッチ３３，３６と、キャパシタ３４と、レベル制御回路３５と、ＲＳフリップフロップ３７とを備えている。図３のロジック制御回路４０は、第１のラッチとしてのＲＳフリップフロップ４１と、第２のラッチとしてのＲＳフリップフロップ４２と、遅延回路４３と、インバータ４４，４５と、ＮＡＮＤゲート４６とを備えている。インバータ４４，４５と、ＮＡＮＤゲート４６とは、ロジック回路４９として動作する。
【００４６】
図４は、位置検出回路２２及び相別トルク信号発生回路３０に関する信号を示すグラフである。位置検出回路２２は、ホール素子出力Ｓ１１及びＳ１２に基づいて、モータ１０のロータ位置を示す位置検出信号Ｓ２１を求める。ここでは例として、ホール素子出力Ｓ１１とＳ１２との差を位置検出信号Ｓ２１とする（Ｓ２１＝Ｓ１１−Ｓ１２）。ホール素子出力Ｓ１１及びＳ１２は近似的な正弦波であり、ホール素子出力Ｓ１１の位相がＳ１２よりも１２０°進んでいるとき、位置検出信号Ｓ２１の位相はホール素子出力Ｓ１１よりも３０°進んでいる。同様に、位置検出回路２２は、位置検出信号Ｓ２２，Ｓ２３を例えばＳ２２＝Ｓ１２−Ｓ１３，Ｓ２３＝Ｓ１３−Ｓ１１によって求める。
【００４７】
位置検出回路２２は、求めた位置検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３に基づいて位置検出信号ＰＳを求める。位置検出信号ＰＳは、位置検出信号Ｓ２１が負から正に変化するときに立ち上がり、位置検出信号Ｓ２３が正から負に変化するときに立ち下がるパルス、位置検出信号Ｓ２２が負から正に変化するときに立ち上がり、位置検出信号Ｓ２１が正から負に変化するときに立ち下がるパルス、及び位置検出信号Ｓ２３が負から正に変化するときに立ち上がり、位置検出信号Ｓ２２が正から負に変化するときに立ち下がるパルスを繰り返す信号である。位置検出信号ＰＳのエッジのタイミングは、図４に示されているように、ホール素子出力Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の波形がクロスするタイミングとなっている。
【００４８】
図３及び図４を参照して、相別トルク信号発生回路３０の動作について説明する。両エッジ微分回路３１には、位置検出回路２２が出力する位置信号ＰＳが入力されている。両エッジ微分回路３１は、位置信号ＰＳのエッジを検出すると一定の期間“Ｌ”となり、それ以外は“Ｈ”となるリセットパルス信号Ｓ３１をスイッチ３３に制御信号として出力する（“Ｈ”，“Ｌ”は、それぞれ論理的な高電位及び低電位を表す）。
【００４９】
キャパシタ３４は、一端が定電流源３２の出力に接続され、かつ、スイッチ３３を介して接地されている。また、キャパシタ３４の他端は接地されている。キャパシタ３４は、定電流源３２が出力する電流によって充電され、スイッチ３３は、リセットパルス信号Ｓ３１が“Ｌ”のときのみ導通してキャパシタ３４を放電させる。このため、キャパシタ３４の電圧Ｓ３２は、図４に示されているようなノコギリ波となる。
【００５０】
レベル制御回路３５は、トルク指令電圧ＴＩと電圧Ｓ３２とを入力とし、電圧Ｓ３２のピークがトルク指令電圧ＴＩに等しくなるように、電圧Ｓ３２にゲインを乗じて得た信号ＴＳをスイッチ３６に出力する。スイッチ３６は、ＲＳフリップフロップ３７の出力に応じて、第１の目標信号としてのトルク指令電圧ＴＩ及び第２の目標信号としての信号ＴＳのうちのいずれかを選択し、信号ＴＰとして比較器５１に出力する。ＲＳフリップフロップ３７は、基準パルスＰＩでセットされ、比較器５１の出力でリセットされる。そのため、スイッチ３６は、信号ＴＩと信号ＴＳとを交互に信号ＴＰとして出力する（図３、図５を参照）。
【００５１】
図５は、図１のロジック制御回路４０及び比較器５１の入出力信号を示すグラフである。図６は、図１のモータ駆動装置における相電流を示すグラフである。図５及び図６は、図２，図４におけるｔ＝ｔ１付近を拡大して示している。
【００５２】
図３、図５及び図６を参照して、ロジック制御回路４０の動作及びモータ１０に流れる電流について説明する。図５のように、基準パルスＰＩはほぼ一定の周期のパルス信号であり、この周期がＰＷＭ制御の周期の基準となる。
【００５３】
図３のＲＳフリップフロップ３７、及びＲＳフリップフロップ４１，４２のセット端子には、基準パルスＰＩが入力されている。基準パルスＰＩが立ち下がると、ＲＳフリップフロップ３７はセットされ、出力を“Ｈ”にする。このとき、スイッチ３６はトルク指令電圧ＴＩを選択し、これを信号ＴＰとして比較器５１に出力する。また、ＲＳフリップフロップ４１，４２もセットされるので、制御信号Ｆ１，Ｆ２はともに“Ｈ”となる。
【００５４】
通電相切換回路２３は、位置信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３に基づいて、現在、図２の期間ＴＵ１内であると判定しているとする。図２に示されているように、この期間ＴＵ１は、Ｕ相電流Ｉ１を大きさがほぼ一定の吐き出し電流とする期間である。期間ＴＵ１において、Ｕ相電流Ｉ１は唯一の吐き出し電流であるので、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ１を継続的に導通状態にさせている。Ｖ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３は吸い込み電流であって、その大きさを変化させる必要があるので、通電相切換回路２３は、制御信号Ｆ１，Ｆ２に従って駆動トランジスタ４，６にスイッチング動作を行わせる。期間ＴＵ１においては、通電相切換回路２３は、制御信号Ｆ１が“Ｈ”のときに駆動トランジスタ４を導通させ、制御信号Ｆ２が“Ｈ”のときに駆動トランジスタ６を導通させる。駆動トランジスタ２，３，５は非導通状態にする。
【００５５】
制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｈ”になると、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ４，６を導通させる（第１の期間Ｔ１）。このとき、駆動トランジスタ１からＵ相コイル１１に向かって電流が吐き出し電流として流れる。Ｕ相コイル１１に流れる電流はＶ相コイル１２及びＷ相コイル１３に分流され、それぞれ駆動トランジスタ４及び６に向かって吸い込み電流として流れる。
【００５６】
駆動トランジスタ４及び６が同時に導通している状態においては、Ｖ相コイル１２及びＷ相コイル１３をそれぞれ流れるＶ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３がともに電流検出抵抗７を流れる。電流検出抵抗７を流れる電流の大きさは、Ｕ相コイル１１に流れるＵ相電流Ｉ１に等しい。電流検出抵抗７には、これを流れる電流の大きさに比例した電圧が生じ、この電圧がモータ電流検出信号ＭＣとして比較器５１の負入力端子に入力される。
【００５７】
Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２及びＷ相コイル１３は、誘導性の負荷であるので、駆動トランジスタ４，６が導通した後、期間Ｔ１においてＶ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３は徐々に増大する（図６参照）。したがって、モータ電流検出信号ＭＣも徐々に高くなる。モータ電流検出信号ＭＣの電圧が信号ＴＰ（図５参照）の電圧に達すると、比較器５１は出力ＣＰを“Ｌ”に変化させる。すると、ＲＳフリップフロップ４１はリセットされ、出力を“Ｌ”に反転させるので、制御信号Ｆ１が“Ｌ”になり、第２の期間Ｔ２に移行する。
【００５８】
期間Ｔ２の間は、制御信号Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ“Ｌ”，“Ｈ”になるので、通電相切換回路２３は駆動トランジスタ４を非導通にする。駆動トランジスタ６は引き続き導通させたままである。駆動トランジスタ４が非導通になると、駆動トランジスタ３のソース・ドレイン間のダイオード３Ｄ及び駆動トランジスタ１を通って、Ｖ相コイル１２の回生電流が流れる。回生電流として流れるＶ相電流Ｉ２は徐々に小さくなる（図６参照）。このとき、Ｗ相コイル１３に流れている電流のみが電流検出抵抗７に流れるので、Ｖ相コイル１２の電流の影響を受けることなくＷ相コイル１３の電流を検出することができる。
【００５９】
期間Ｔ２に移行した後、比較器５１の正入力端子に入力される信号ＴＰのレベルが信号ＴＳの電位（ボトムレベル）に下がるが、Ｖ相コイル１２の電流が電流検出抵抗７を流れなくなると、モータ電流検出信号ＭＣのレベルが低くなり、信号ＴＰのボトムレベルよりも低下するため、比較器５１の出力ＣＰは再び“Ｈ”に戻る（図５参照）。
【００６０】
また、期間Ｔ２へ移行したとき、遅延回路４３の出力は、予め設定された所定時間を経過すると、制御信号Ｆ１に追従して“Ｌ”になり、インバータ４４の出力は“Ｈ”に移行する。インバータ４４の出力が“Ｌ”の間はＮＡＮＤゲート４６の出力は“Ｈ”になり、ＲＳフリップフロップ４２は、比較器５１の出力ＣＰの変化に関わらずリセットされない。そして、遅延回路４３の出力が“Ｌ”に移行した後、比較器５１の出力が“Ｌ”になり、インバータ４５の出力が“Ｈ”になるとき、初めてＲＳフリップフロップ４２はリセットされる。
【００６１】
期間Ｔ２の間は、駆動トランジスタ１及び６は引き続き導通しているので、Ｗ相コイル１３の電流は増大を続け（図６参照）、電流検出抵抗７に流れる電流は増大し続ける。モータ電流検出信号ＭＣの電圧が増大し、相別トルク信号発生器３０から出力する信号ＴＰの電圧に到達すると、比較器５１は出力ＣＰを“Ｌ”にする。すると、ＲＳフリップフロップ４２がリセットされ、制御信号Ｆ２が“Ｌ”になり、期間Ｔ３の動作に移行する。
【００６２】
期間Ｔ３の間は、制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｌ”になるので、通電相切換回路２３は駆動トランジスタ４及び６を非導通にする。
【００６３】
このように、制御信号Ｆ１が“Ｈ”である期間には、駆動トランジスタ４が導通し、制御信号Ｆ２が“Ｈ”である期間には、駆動トランジスタ６が導通する。制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｈ”である期間Ｔ１には、Ｖ相コイル１２及びＷ相コイル１３に流れる電流の和が信号ＴＰに応じた値になるように制御され、制御信号Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ“Ｌ”，“Ｈ”である期間Ｔ２には、Ｗ相コイル１３に流れる電流が信号ＴＰに応じた値になるように制御される。すなわち、期間ＴＵ１においてスイッチング動作を行わせる２相（Ｖ相及びＷ相）の駆動トランジスタ４，６のうち、期間ＴＵ１において電流の大きさを減少させるべき相（Ｖ相）の駆動トランジスタ４を先に非導通にしている（図２参照）。
【００６４】
制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｌ”である期間Ｔ３においては、コイル１１〜１３には回生電流のみが流れている。回生電流として流れるＶ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３は徐々に小さくなる（図６参照）。基準パルスＰＩが相別トルク信号発生回路３０及びロジック制御回路４０に入力されると、再び制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｈ”になり、以下同様の過程を繰り返す。
【００６５】
図３のロジック制御回路４０は、駆動トランジスタ１〜６のスイッチングノイズで誤動作しない場合は、遅延回路４３を備えないようにしてもよい。
【００６６】
図７は、期間Ｔ１におけるモータ１０に流れる電流の経路を示す説明図である。図７のように期間Ｔ１においては、Ｖ相コイル１２に流れるＶ相電流Ｉ２は、電源から駆動トランジスタ１、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、駆動トランジスタ４、及び電流検出抵抗７の順で流れる。一方、Ｗ相コイル１３に流れるＷ相電流Ｉ３は、電源から駆動トランジスタ１、Ｕ相コイル１１、Ｗ相コイル１３、駆動トランジスタ６、及び電流検出抵抗７の順で流れる。したがって、電流検出抵抗７に生じる電圧から、Ｖ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３の和を検出することができる。
【００６７】
図８は、期間Ｔ２におけるモータ１０に流れる電流の経路を示す説明図である。図８のように期間Ｔ２においては、Ｖ相コイル１２に流れるＶ相電流Ｉ２は、回生電流であって、駆動トランジスタ１、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、ダイオード３Ｄの順でループ状に流れる。一方、Ｗ相コイル１３に流れるＷ相電流Ｉ３は、図７と同様に、電源から駆動トランジスタ１、Ｕ相コイル１１、Ｗ相コイル１３、駆動トランジスタ６、及び電流検出抵抗７の順で流れる。したがって、電流検出抵抗７に生じる電圧から、Ｗ相電流Ｉ３のみを検出することができる。
【００６８】
図９は、期間Ｔ３におけるモータ１０に流れる電流の経路を示す説明図である。図９のように期間Ｔ３においては、Ｖ相コイル１２に流れるＶ相電流Ｉ２は、回生電流であって、図８と同様にループ状に流れる。一方、Ｗ相コイル１３に流れるＷ相電流Ｉ３も、回生電流であって、駆動トランジスタ１、Ｕ相コイル１１、Ｗ相コイル１３、ダイオード５Ｄの順でループ状に流れる。したがって、電流検出抵抗７には電流は流れない。以上のように、コイル１１〜１３には、各相の出力回路の駆動トランジスタが導通して流れる駆動電流と、各相の出力回路のダイオードを経由して流れる回生電流とが交互に流れる。
【００６９】
次に、図２の期間ＴＵ２における図１のモータ駆動装置の動作について説明する。図２に示されているように、この期間ＴＵ２は、Ｕ相電流Ｉ１を大きさがほぼ一定の吸い込み電流とする期間である。期間ＴＵ２おいて、Ｕ相電流Ｉ１は唯一の吸い込み電流であるので、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ２を継続的に導通状態にさせている。Ｖ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３は吐き出し電流であって、その大きさを変化させる必要があるので、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ３，５にスイッチング動作を行わせる。期間ＴＵ２においては、通電相切換回路２３は、制御信号Ｆ１が“Ｈ”のときに駆動トランジスタ３を導通させ、制御信号Ｆ２が“Ｈ”のときに駆動トランジスタ５を導通させる。駆動トランジスタ１，４，６は非導通状態にする。
【００７０】
通電相切換回路２３は、制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｈ”になると、駆動トランジスタ３，５を導通させる。制御信号Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ“Ｌ”，“Ｈ”になると、駆動トランジスタ３を非導通にする。制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｌ”になると、駆動トランジスタ５をも非導通にする。
【００７１】
この結果、期間ＴＵ２においては、Ｕ相電流Ｉ１、Ｖ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３の流れる向きが期間ＴＵ１における向きとは逆になる。その他の点については期間ＴＵ１と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７２】
図１のモータ駆動装置の期間ＴＶ１，ＴＷ１における動作は、次の点を除き、期間ＴＵ１と同様である。すなわち、Ｖ相電流Ｉ２を大きさがほぼ一定の吐き出し電流とする期間ＴＶ１においては、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ１に代えて駆動トランジスタ３を継続的に導通状態にさせる。また、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ４，６のそれぞれに代えて駆動トランジスタ６，２にスイッチング動作を行わせ、駆動トランジスタ１，４，５は非導通状態にする。
【００７３】
Ｗ相電流Ｉ３を大きさがほぼ一定の吐き出し電流とする期間ＴＷ１においては、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ１に代えて駆動トランジスタ５を継続的に導通状態にさせる。また、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ４，６のそれぞれに代えて駆動トランジスタ２，４にスイッチング動作を行わせ、駆動トランジスタ１，３，６は非導通状態にする。
【００７４】
図１のモータ駆動装置の期間ＴＶ２，ＴＷ２における動作は、次の点を除き、期間ＴＵ２と同様である。すなわち、Ｖ相電流Ｉ２を大きさがほぼ一定の吸い込み電流とする期間ＴＶ２においては、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ２に代えて駆動トランジスタ４を継続的に導通状態にさせる。また、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ３，５のそれぞれに代えて駆動トランジスタ５，１にスイッチング動作を行わせ、駆動トランジスタ２，３，６は非導通状態にする。
【００７５】
Ｗ相電流Ｉ３を大きさがほぼ一定の吸い込み電流とする期間ＴＷ２においては、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ２に代えて駆動トランジスタ６を継続的に導通状態にさせる。また、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ３，５のそれぞれに代えて駆動トランジスタ１，３にスイッチング動作を行わせ、駆動トランジスタ２，４，５は非導通状態にする。
【００７６】
図１０は、図１のロジック制御回路の構成の他の例を示すブロック図である。図１０のロジック制御回路１４０は、ロジック制御回路４０において、遅延回路４７を更に備えたものである。遅延回路４７には基準パルスＰＩが入力されている。遅延回路４７は、入力された基準パルスＰＩを所定の時間だけ遅延させてＲＳフリップフロップ４２のセット入力に出力する。
【００７７】
図３のロジック制御回路４０に代えて図１０のロジック制御回路１４０を用いると、ＲＳフリップフロップ４１がセットされて制御信号Ｆ１が“Ｈ”に変化し、それから所定の時間が経過後に、ＲＳフリップフロップ４２がセットされて制御信号Ｆ２が“Ｈ”に変化する。このように、制御信号Ｆ１，Ｆ２が同時に“Ｌ”から“Ｈ”に変化することがない。
【００７８】
例えば期間ＴＵ１においては、駆動トランジスタ４が先に導通してＶ相電流Ｉ２が流れ始めてから所定の期間経過後に、駆動トランジスタ６が導通してＷ相電流Ｉ３が流れ始める。このため、２相の電流が同時に流れ始めたときに生じるスイッチングノイズが接地ラインに重畳し、電流検出抵抗７の電圧が既に目標値を越えているという事態を避けることができる。また、ＲＳフリップフロップ４２が駆動トランジスタのスイッチングノイズを受けて誤動作する可能性を低減することができる。なお、遅延回路４７は、接地ラインの配線抵抗を小さくする等の対策を講じれば、必ずしも必要なものではない。
【００７９】
以上のように、本実施形態のモータ駆動装置によると、図２のようにトルク指令電圧ＴＩに応じた振幅を有するほぼ台形の波形になるように、モータ１０の相電流Ｉ１〜Ｉ３を制御することができるので、通電相切替時の相電流の変化を緩やかにすることができる。
【００８０】
また、３相の電流をＰＷＭ制御する場合は、通常は３本の電流検出抵抗が必要である。しかし、本実施形態のモータ駆動装置は、１本の電流検出抵抗を用いて、３相の電流を制御することができ、相電流同士の大きさがばらつかないＰＷＭ制御を可能にする。電流検出抵抗の数が少なくて済むので、装置の規模を小さくすることができる。
【００８１】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置のブロック図である。図１１のモータ駆動装置は、図１のモータ駆動装置において、相別トルク信号発生回路３０と、ロジック制御回路４０と、比較器５１とに代えて、相別トルク信号発生回路２３０と、ロジック制御回路２４０と、第１の比較器５２と、第２の比較器５３とを備えている。その他の構成要素については、第１の実施形態において説明したものと同様であるので、同一の参照番号を付してその説明を省略する。相別トルク信号発生回路２３０と、ロジック制御回路２４０と、比較器５２，５３とは、通電期間制御部２００を構成している。
【００８２】
図１１において、相別トルク信号発生回路２３０は、図３の相別トルク信号発生回路３０と同様に、位置信号ＰＳ、及びトルク指令電圧ＴＩに基づいて、電流検出抵抗７に流す電流の目標値に対応する電圧を示す信号ＴＳを生成する。また、相別トルク信号発生回路２３０は、トルク指令電圧ＴＩ及び信号ＴＳをそれぞれ比較器５２，５３の正入力端子に出力する。トルク指令電圧ＴＩは、相別トルク信号発生回路２３０を経由せずに比較器５２に入力されるようにしてもよい。
【００８３】
比較器５２，５３の負入力端子には、電流検出抵抗７に生じる電圧（駆動トランジスタ２，４，６のソース電位）がモータ電流検出信号ＭＣとして入力されている。比較器５２，５３は、それぞれの出力ＣＰ１，ＣＰ２をロジック制御回路２４０に出力している。更に、ロジック制御回路２４０には基準パルスＰＩが入力されている。ロジック制御回路２４０は、駆動トランジスタ１〜６を導通させる期間を規定するスイッチング動作制御信号Ｆ１，Ｆ２を生成して通電相切換回路２３に出力する。
【００８４】
図１２は、図１１の通電期間制御部２００の構成の例を示すブロック図である。通電期間制御部２００は、相別トルク信号発生回路２３０と、ロジック制御回路２４０と、比較器５２，５３とを備えている。図１２の相別トルク信号発生回路２３０は、両エッジ微分回路３１と、定電流源３２と、スイッチ３３と、キャパシタ３４と、レベル制御回路３５とを備えている。相別トルク信号発生回路２３０は、図４に示されたトルク指令電圧ＴＩ及びレベル制御回路３５の出力ＴＳをそのまま比較器５２及び５３に出力する点の他は、図３の相別トルク信号発生回路３０と同様である。
【００８５】
図１２のロジック制御回路２４０は、第１のラッチとしてのＲＳフリップフロップ４１と、第２のラッチとしてのＲＳフリップフロップ４２と、インバータ４４，４５と、ＮＡＮＤゲート４６とを備えている。インバータ４４，４５と、ＮＡＮＤゲート４６とは、ロジック回路４９として動作する。
【００８６】
図５，図１２を参照して、ロジック制御回路２４０の動作及びモータ１０に流れる電流について説明する。図１２のＲＳフリップフロップ４１，４２のセット端子には、基準パルスＰＩが入力されている。基準パルスＰＩが立ち下がると、ＲＳフリップフロップ４１，４２はセットされるので、制御信号Ｆ１，Ｆ２はともに“Ｈ”となる。制御信号Ｆ１が“Ｈ”であるとき、インバータ４４の出力は“Ｌ”、ＮＡＮＤゲート４６の出力は“Ｈ”であるので、比較器５３の出力ＣＰ２のレベルに関わらず、ＲＳフリップフロップ４２はリセットされない。
【００８７】
現在、図２の期間ＴＵ１内であるとする。制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｈ”になると、通電相切換回路２３は、駆動トランジスタ４，６を導通させ（第１の期間Ｔ１）、Ｖ相コイル１２及びＷ相コイル１３をそれぞれ流れるＶ相電流Ｉ２及びＷ相電流Ｉ３がともに電流検出抵抗７を流れる。電流検出抵抗７には、これを流れる電流の大きさに比例した電圧が生じ、この電圧がモータ電流検出信号ＭＣとして比較器５２，５３の負入力端子に入力される。
【００８８】
モータ電流検出信号ＭＣが徐々に高くなり、モータ電流検出信号ＭＣの電圧が信号ＴＩの電圧に達すると、比較器５２は出力ＣＰ１を“Ｌ”に変化させる。すると、ＲＳフリップフロップ４１はリセットされ、その出力を“Ｌ”に変化させるので、制御信号Ｆ１が“Ｌ”になる。すると、インバータ４４の出力が“Ｈ”になるので、比較器５３の出力ＣＰ２のレベル変化に応じてＲＳフリップフロップ４２がリセットされるようになる。
【００８９】
制御信号Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ“Ｌ”，“Ｈ”になるので、通電相切換回路２３は駆動トランジスタ４を非導通にする。駆動トランジスタ６は導通させたままである（第２の期間Ｔ２）。このとき、Ｗ相コイル１３に流れている電流のみが電流検出抵抗７に流れるので、Ｖ相コイル１２の電流の影響を受けることなくＷ相コイル１３の電流を検出することができる。
【００９０】
駆動トランジスタ１及び６は引き続き導通しているので、Ｗ相コイル１３の電流は増大を続け、電流検出抵抗７に流れる電流は増大し続ける。モータ電流検出信号ＭＣの電圧が相別トルク信号発生回路２３０が出力する信号ＴＳの電圧に到達すると、比較器５３は出力ＣＰ２を“Ｌ”にする。すると、ＮＡＮＤゲート４６の出力が“Ｌ”になり、ＲＳフリップフロップ４２がリセットされ、制御信号Ｆ２が“Ｌ”になる。
【００９１】
制御信号Ｆ１，Ｆ２がともに“Ｌ”になるので、通電相切換回路２３は駆動トランジスタ６をも非導通にする（期間Ｔ３）。
【００９２】
このように、図１１のモータ駆動装置は、図１のモータ駆動装置と同様にモータ１０を駆動することができる。図１１のモータ駆動装置は、比較器５２，５３が誤動作しにくいので、安定した動作を行うことができる。
【００９３】
以上の実施形態において、モータ駆動装置は、ダイオード１Ｄ〜６Ｄを備えるとして説明したが、これに代えて、駆動トランジスタ１〜６のそれぞれが寄生ダイオードを備えていてもよい。すなわち、駆動トランジスタ１〜６のそれぞれに構造的にダイオードが存在していてもよい。
【００９４】
また、駆動トランジスタ１〜６は、ｎ形ＭＯＳトランジスタ以外のトランジスタであってもよい。
【００９５】
また、下アーム側駆動トランジスタ２，４，６のソースとグラウンドとの間に電流検出抵抗７を備える場合について説明したが、電源ＶＣＣと上アーム側駆動トランジスタ１，３，５のドレインとの間に電流検出抵抗を備えていてもよい。
【００９６】
また、モータ１０の電気角３６０°を６分割したものに相当する期間を単位として制御する例について説明したが、例えば１２分割してより短い期間毎に通電相を切り替えてもよい。
【００９７】
また、モータの結線はＹ結線であるとして説明したが、デルタ結線であってもよい。
【００９８】
また、スイッチング動作を行わせる２相の駆動トランジスタのうち、電流の大きさを減少させるべき相の駆動トランジスタを先に非導通にする例について説明したが、急峻に立ち上がり、なだらかに立ち下がるノコギリ波の信号ＴＳを用いれば、電流の大きさを増加させるべき相の駆動トランジスタを先に非導通にしても同様に動作させることができる。
【００９９】
また、３相の相電流の位相を、進んでいるものから順にＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする場合について説明したが、モータを逆転させるために、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順とする場合についても同様である。
【０１００】
また、３相のモータを駆動する場合について説明したが、４相以上のモータを駆動する場合も同様である。
【０１０１】
また、ホール素子を用いて位置検出を行う場合について説明したが、必ずしもホール素子を用いる必要はない。例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相毎にＣＲフィルタ回路を設け、ＰＷＭ駆動電流の高調波成分をフィルタし、各相毎にフィルタ出力とモータのコイルの中点電位とを比較することによって、モータのロータの位置を検出することができる。しかし、ＰＷＭ駆動電流の高調波成分に起因する誤動作を考慮すると、ホール素子を用いる方が有利である。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明のモータ駆動装置によると、相電流が急激に変化しないようにすることができるので、モータの振動やノイズが相切り替え時に発生するのを抑えることができる。複数相の電流を制御するためには通常は複数必要となる電流検出抵抗を１本しか用いないので、装置の規模を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置のブロック図である。
【図２】  モータの各相電流の目標とする波形を示すグラフである。
【図３】  図１の通電期間制御部の構成の例を示すブロック図である。
【図４】  位置検出回路及び相別トルク信号発生回路に関する信号を示すグラフである。
【図５】  図１のロジック制御回路及び比較器の入出力信号を示すグラフである。
【図６】  図１のモータ駆動装置における相電流を示すグラフである。
【図７】  期間Ｔ１におけるモータに流れる電流の経路を示す説明図である。
【図８】  期間Ｔ２におけるモータに流れる電流の経路を示す説明図である。
【図９】  期間Ｔ３におけるモータに流れる電流の経路を示す説明図である。
【図１０】  図１のロジック制御回路の構成の他の例を示すブロック図である。
【図１１】  本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置のブロック図である。
【図１２】  図１１の通電期間制御部の構成の例を示すブロック図である。
【図１３】  従来のピーク電流検出方式のモータ駆動装置のブロック図である。
【図１４】  図１３のモータ駆動装置で駆動されたモータの各相電流の時間に対する変化を示すグラフである。
【図１５】  図１４の時間ｔ＝ｔｚ付近における電流検出抵抗電圧、Ｖ相及びＷ相の相電流を、時間軸を拡大して示したグラフである。
【符号の説明】
１〜３  上アーム側駆動トランジスタ（上アーム側スイッチング素子）
４〜６  下アーム側駆動トランジスタ（下アーム側スイッチング素子）
１Ｄ〜６Ｄ  ダイオード
７  電流検出抵抗
１０  モータ
１１  Ｕ相コイル
１２  Ｖ相コイル
１３  Ｗ相コイル
２１  ホール素子回路
２２  位置検出回路
２３  通電相切換回路
２４  プリドライブ回路
３０，２３０  相別トルク信号発生回路
４０，１４０，２４０  ロジック制御回路
４１  ＲＳフリップフロップ（第１のラッチ）
４２  ＲＳフリップフロップ（第２のラッチ）
４３，４７  遅延回路
４９  ロジック回路
５１  比較器
５２  第１の比較器
５３  第２の比較器
１００，２００  通電期間制御部
【図１】
0003667719.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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