(57)【要約】【課題】逆起電力のゼロクロス点を正確に検出することができるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法は、デューティ計算器により、ＰＷＭ発生器によって発生したＰＷＭ信号のデューティ比を計算する段階と、デューティインバータにより、計算されたデューティ比に応じて入力パルスに対する反転または非反転信号を出力する段階と、起電力検知部により、デューティインバータからの出力信号に基づいてモータから逆起電力を検知してゼロクロス点を検出する段階と、を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動のためのＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生器と、
前記ＰＷＭ発生器により発生したＰＷＭ信号のデューティ比を計算するデューティ計算器と、
前記デューティ計算器により計算されたデューティ比に応じて入力パルスに対する反転または非反転信号を出力するデューティインバータと、
前記デューティインバータからの出力信号に基づいてモータから逆起電力を検知し、逆起電力のゼロクロス点を検出する逆起電力検知部と、を含み、
前記デューティインバータにより、常に特定値以上のＰＷＭデューティが前記逆起電力検知部に伝達されるようにし、前記逆起電力検知部はＰＷＭ信号のオン区間でのみゼロクロス点を検出する、モータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置。
【請求項２】
前記デューティインバータは、
入力信号に対して反転信号を出力する第１インバータと、
前記第１インバータの出力を受信して非反転信号を出力する第２インバータと、
前記デューティ計算器により計算されたデューティ比が特定値以下であると、スイッチオンして前記第１インバータからの反転信号が出力されるようにする第１スイッチと、
前記デューティ計算器により計算されたデューティ比が特定値を超過すると、スイッチオンして前記第２インバータからの非反転信号が出力されるようにする第２スイッチと、を含む、請求項１に記載のモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置。
【請求項３】
前記デューティインバータは、
入力信号に対して反転信号を出力する第１インバータと、
前記デューティ計算器により計算されたデューティ比が特定値以下であると、スイッチオンして前記第１インバータからの反転信号が出力されるようにする第１スイッチと、
前記デューティ計算器により計算されたデューティ比が特定値を超過すると、スイッチオンしてデューティインバータに入力された信号がそのまま出力されるようにする第２スイッチと、を含む、請求項１に記載のモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置。
【請求項４】
前記特定値は５０％と設定される、請求項１に記載のモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置。
【請求項５】
ａ）ＰＷＭ発生器により、モータの駆動のためのＰＷＭ信号を発生する段階と、
ｂ）デューティ計算器により、前記ＰＷＭ発生器によって発生したＰＷＭ信号のデューティ比を計算する段階と、
ｃ）デューティインバータにより、前記デューティ計算器によって計算されたデューティ比に応じて入力パルスに対する反転または非反転信号を出力する段階と、
ｄ）逆起電力検知部により、前記デューティインバータからの出力信号に基づいてモータから逆起電力を検知し、逆起電力のゼロクロス点を検出する段階と、を含む、モータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法。
【請求項６】
前記段階ｃ）で、デューティインバータにより、前記デューティ計算器によって計算されたデューティ比が特定値以下であると入力パルスに対する反転信号を出力し、デューティ比が特定値を超過すると入力パルスに対する非反転信号を出力する、請求項５に記載のモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法。
【請求項７】
前記特定値は５０％と設定される、請求項６に記載のモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法。
【請求項８】
前記段階ｄ）で、前記逆起電力検知部により、ＰＷＭ信号のオン区間でのみゼロクロス点を検出する、請求項５に記載のモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動回路の逆起電力（ｂａｃｋ  ＥＭＦ（ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ））のゼロクロス点検出装置及び方法に関し、特に、モータ駆動回路に簡単な回路を付加することで逆起電力のゼロクロス点（ＺＣＰ：ｚｅｒｏ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）を正確に検出することができるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを制御するにあたり、小型化及び低コスト化を目的として既存のホールセンサ（ｈａｌｌ  ｓｅｎｓｏｒ）や電流センサ（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｅｎｓｏｒ）などのセンサ部品の使用を低減するためにセンサレス（ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ）駆動方式が用いられている。センサレス駆動の核心は、逆起電力（ｂａｃｋ  ＥＭＦ）電圧を正確に検出することにある。また、センサレス回路の速度を制御するためにＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が印加されるが、ＰＷＭ信号のデューティ比によって検出方法が複雑となったり、正確度が劣るなどの問題が発生する場合がある。ホールセンサを用いないモータ駆動回路で回転子の位置を検出することができる方法は、逆起電力電圧のＺＣＰ（ｚｅｒｏ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）を検出することである。
【０００３】
図１は従来の逆起電力検出方式を概略的に示す図面である。
【０００４】
図１を参照すると、従来の逆起電力検出方式は、ホールセンサがないため、位置に関する情報を逆起電力（ｂａｃｋ  ＥＭＦ）信号が基準電圧（Ｖｒｅｆ）信号と交差する地点から得る方式である。
【０００５】
図２は低いデューティ比のＰＷＭ信号が適用された逆起電力信号のＺＣＰを検出する方式を示す図面である。
【０００６】
図２を参照すると、ＰＷＭ信号が「ＯＮ」である区間は逆起電力信号のパルス（点線で表示されたパルス）のロー（ｌｏｗ）である部分であり、図示されたように、この時のＰＷＭデューティ比は５０％にも至らない値である。ＰＷＭ信号が適用される場合、特にデューティ比が小さい場合には、図２から分かるように、実際のＺＣＰ（即ち、理想的なＺＣＰ）と測定されたＺＣＰとの間に差が発生するという問題点がある。このような誤差発生は、モータの速度制御の精度を低下させ、モータの動作における誤動作をもたらす恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５‐０３９９９１号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０‐２０１１‐００７２１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、モータ駆動回路に簡単な回路を付加することで逆起電力のゼロクロス点（ＺＣＰ）を正確に検出することができるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置及び方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を果たすための本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置は、モータの駆動のためのＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を発生するＰＷＭ発生器と、前記ＰＷＭ発生器により発生したＰＷＭ信号のデューティ比を計算するデューティ計算器と、前記デューティ計算器により計算されたデューティ比に応じて入力パルスに対する反転または非反転信号を出力するデューティインバータと、前記デューティインバータからの出力信号に基づいてモータから逆起電力を検知し、逆起電力のゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出する逆起電力検知部と、を含み、前記デューティインバータにより、常に特定値以上のＰＷＭデューティが前記逆起電力検知部に伝達されるようにし、前記逆起電力検知部はＰＷＭ信号のオン（ＯＮ）区間でのみゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記デューティインバータは、入力信号に対して反転信号を出力する第１インバータと、第１インバータの出力を受信して非反転信号を出力する第２インバータと、前記デューティ計算器により計算されたデューティ比が特定値以下であると、スイッチオン（ＯＮ）して前記第１インバータからの反転信号が出力されるようにする第１スイッチと、前記デューティ計算器により計算されたデューティ比が特定値を超過すると、スイッチオン（ＯＮ）して前記第２インバータからの非反転信号が出力されるようにする第２スイッチと、を含んで構成されることができる。
【００１１】
また、前記デューティインバータは、入力信号に対して反転信号を出力する第１インバータと、前記デューティ計算器により計算されたデューティ比が特定値以下であると、スイッチオン（ＯＮ）して前記第１インバータからの反転信号が出力されるようにする第１スイッチと、前記デューティ計算器により計算されたデューティ比が特定値を超過すると、スイッチオン（ＯＮ）してデューティインバータに入力された信号がそのまま出力されるようにする第２スイッチと、を含んで構成されることができる。
【００１２】
この際、前記特定値は５０％と設定されることができる。
【００１３】
また、上記の目的を果たすための本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法は、ａ）ＰＷＭ発生器により、モータの駆動のためのＰＷＭ信号を発生する段階と、ｂ）デューティ計算器により、前記ＰＷＭ発生器によって発生したＰＷＭ信号のデューティ比を計算する段階と、ｃ）デューティインバータにより、前記デューティ計算器によって計算されたデューティ比に応じて入力パルスに対する反転または非反転信号を出力する段階と、ｄ）逆起電力検知部により、前記デューティインバータからの出力信号に基づいてモータから逆起電力を検知し、逆起電力のゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記段階ｃ）で、デューティインバータにより、前記デューティ計算器によって計算されたデューティ比が特定値以下であると入力パルスに対する反転信号を出力し、デューティ比が特定値を超過すると入力パルスに対する非反転信号を出力する。
【００１５】
この際、前記特定値は５０％と設定されることができる。
【００１６】
また、前記段階ｄ）で、前記逆起電力検知部により、ＰＷＭ信号のオン（ＯＮ）区間でのみゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出する。
【発明の効果】
【００１７】
このような本発明によると、常に５０％以上のＰＷＭデューティが逆起電力検知部に伝達されるようにし、逆起電力検知部によってＰＷＭ信号のオン（ＯＮ）区間でのみゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出することにより、低いＰＷＭデューティで発生しえるゼロクロス点（ＺＣＰ）検出エラーを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の逆起電力検出方式を概略的に示す図面である。
【図２】低いデューティ比のＰＷＭ信号が適用された逆起電力信号のＺＣＰを検出する方式を示す図面である。
【図３】本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置の構成を概略的に示す図面である。
【図４ａ】本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置におけるデューティインバータの第１実施形態の内部回路構成を示す図面である。
【図４ｂ】本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置におけるデューティインバータの第２実施形態の内部回路構成を示す図面である。
【図５】本発明の実施形態によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法の実行過程を示すフローチャートである。
【図６】５０％以上のデューティ比のＰＷＭ信号が適用された逆起電力信号のゼロクロス点（ＺＣＰ）検出の概要を図式的に説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【００２０】
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」ということは、特別に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」、「装置」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの結合により具現されることができる。
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
図３は本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置の構成を概略的に示す図面である。
【００２３】
図３を参照すると、本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置は、ＰＷＭ発生器３１０と、デューティ計算器３２０と、デューティインバータ３３０と、逆起電力検知部３４０と、を含んで構成される。
【００２４】
前記ＰＷＭ発生器３１０は、モータ３５０の駆動のためのＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を発生する。このようなＰＷＭ発生器３１０は、通常、正弦波信号を受信してその信号の幅を変調して矩形波信号を発生する。
【００２５】
前記デューティ計算器３２０は、前記ＰＷＭ発生器３１０により発生したＰＷＭ信号のデューティ比（ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ）を計算する。即ち、デューティ計算器３２０は、ＰＷＭ信号（矩形波信号）の一周期間のハイ（ｈｉｇｈ）またはロー（ｌｏｗ）の部分が占める割合（％）を計算することにより、ＰＷＭ信号のデューティ比を計算する。
【００２６】
前記デューティインバータ３３０は、前記デューティ計算器３２０により計算されたデューティ比に応じて入力パルスに対する反転または非反転信号を出力する。このデューティインバータ３３０については後述する。
【００２７】
前記逆起電力検知部３４０は、前記デューティインバータ３３０からの出力信号に基づいてモータ３５０から逆起電力を検知し、逆起電力のゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出する。
【００２８】
以上の本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置は、前記デューティインバータ３３０によって常に特定値以上のＰＷＭデューティが前記逆起電力検知部３４０に伝達されるようにし、この逆起電力検知部３４０は、ＰＷＭ信号のオン（ＯＮ）区間でのみゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出する。したがって、ＰＷＭ信号のオン（ＯＮ）またはオフ（ＯＦＦ）に応じて基準電圧（Ｖｒｅｆ）をスイッチングしなければならない問題がない。
【００２９】
図４ａ及び図４ｂは、本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置におけるデューティインバータの第１実施形態及び第２実施形態の内部回路構成をそれぞれ示す図面である。
【００３０】
まず、図４ａを参照すると、第１実施形態によるデューティインバータ３３０は、第１インバータ３３１と、第２インバータ３３２と、第１スイッチ３３３と、第２スイッチ３３４と、を含んで構成される。
【００３１】
前記第１インバータ３３１は、デューティ計算器３２０（図３参照）を経て入力される信号（ＰＷＭ信号）に対して反転信号を出力する。
【００３２】
前記第２インバータ３３２は、第１インバータ３３１の出力を受信して非反転信号（即ち、デューティインバータ３３０に入力された元の信号）を出力する。
【００３３】
前記第１スイッチ３３３は、前記デューティ計算器３２０により計算されたデューティ比が特定値（例えば、５０％）以下であると、スイッチオン（ＯＮ）して（この際、第２スイッチ３３４はオフ（ＯＦＦ）される）前記第１インバータ３３１からの反転信号が出力されるようにする。このような第１スイッチ３３３としては、半導体スイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）が用いられることができる。
【００３４】
前記第２スイッチ３３４は、前記デューティ計算器３２０により計算されたデューティ比が特定値（例えば、５０％）を超過すると、スイッチオン（ＯＮ）して（この際、第１スイッチ３３３はオフ（ＯＦＦ）される）前記第２インバータからの非反転信号が出力されるようにする。このような第２スイッチ３３４としては、第１スイッチ３３３と同様に半導体スイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）が用いられることができる。
【００３５】
図４ｂを参照すると、第２実施形態によるデューティインバータ３３０は、第１インバータ３３１と、第１スイッチ３３３と、第２スイッチ３３４と、を含んで構成される。
【００３６】
前記第１インバータ３３１は、デューティ計算器３２０（図３参照）を経て入力される信号（ＰＷＭ信号）に対して反転信号を出力する。
【００３７】
前記第１スイッチ３３３は、前記デューティ計算器３２０により計算されたデューティ比が特定値（例えば、５０％）以下であると、スイッチオン（ＯＮ）して（この際、第２スイッチ３３４はオフ（ＯＦＦ）される）前記第１インバータ３３１からの反転信号が出力されるようにする。
【００３８】
前記第２スイッチ３３４は、前記デューティ計算器３２０により計算されたデューティ比が特定値（例えば、５０％）を超過すると、スイッチオン（ＯＮ）して（この際、第１スイッチ３３３はオフ（ＯＦＦ）される）デューティインバータ３３０に入力された信号（パルス）がそのまま出力されるようにする。
【００３９】
以下、上記の構成を有する本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置を用いたゼロクロス点検出方法について説明する。
【００４０】
図５は本発明の実施形態によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法の実行過程を示すフローチャートである。
【００４１】
図５を参照すると、本発明の実施形態によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出方法にしたがって、まず、ＰＷＭ発生器３１０により、モータ３５０の駆動のためのＰＷＭ信号を発生する（段階Ｓ５０１）。即ち、モータ３５０の駆動のためにＰＷＭ発生器３１０に正弦波の電圧信号が入力されると、ＰＷＭ発生器３１０は、その電圧信号の幅を変調して矩形波信号を発生する。
【００４２】
上記のようにしてＰＷＭ発生器３１０によりＰＷＭ信号が発生すると、デューティ計算器３２０はそのＰＷＭ信号のデューティ比を計算する（段階Ｓ５０２）。即ち、デューティ計算器３２０は、ＰＷＭ信号（矩形波信号）の一周期において矩形波パルスのハイ（ｈｉｇｈ）またはロー（ｌｏｗ）の部分が全体的に占める割合（％）を計算することにより、ＰＷＭ信号のデューティ比を計算する。
【００４３】
上記のようにＰＷＭ信号のデューティ比が計算されると、デューティインバータ３３０は、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じて入力パルス（即ち、ＰＷＭ発生器３１０により発生したＰＷＭ信号がデューティ計算器３２０を経て入力されるパルス）に対する反転または非反転信号を出力する。
【００４４】
即ち、デューティインバータ３３０は前記デューティ計算器３２０により計算されたデューティ比が特定値（例えば、５０％）以下であるか否かを判別する（段階Ｓ５０３）。この判別の結果、デューティ比が特定値（５０％）以下であると、デューティインバータ３３０は、第１スイッチ３３３をオン（ＯＮ）し、第２スイッチ３３４をオフ（ＯＦＦ）して入力パルスに対する反転信号を出力する（段階Ｓ５０４）。また、前記段階Ｓ５０３の判別の結果、デューティ比が特定値（５０％）を超過すると、デューティインバータ３３０は、第１スイッチ３３３をオフ（ＯＦＦ）し、第２スイッチ３３４をオン（ＯＮ）して入力パルスに対する非反転信号を出力する（段階Ｓ５０５）。
【００４５】
上記のようにして入力パルスに対する反転または非反転信号がデューティインバータ３３０から出力されると、逆起電力検知部３４０は、その出力信号に基づいてモータ３５０から逆起電力を検知し、その逆起電力のゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出する（段階Ｓ５０６）。この際、逆起電力検知部３４０は、図６に図示されたように、ＰＷＭ信号のオン（ＯＮ）区間でのみゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出する。
【００４６】
例えば、２０％のデューティ比を有するＰＷＭ信号が入力されたと仮定する場合、この時の出力は８０％のデューティ比となる。このように２０％のデューティ比の場合には、上述した図２のようにタイミングエラーが発生する確率が高い。しかし、本発明の方法ではＰＷＭ信号のオン（ＯＮ）区間でのみゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出するため、ＰＷＭ信号がオン（ＯＮ）であるかまたはオフ（ＯＦＦ）であるかに応じて基準電圧（Ｖｒｅｆ）をスイッチングしなければならないという問題がない。即ち、本発明の方法では、モータ３５０の駆動には影響を与えないで、逆起電力検知部の動作時にゼロクロス点（ＺＣＰ）エラーが最小化されるように、「ＰＷＭ  ＯＮ」デューティ区間が常に５０％以上となるように維持する。
【００４７】
上述したように、本発明によるモータ駆動回路の逆起電力のゼロクロス点検出装置及び方法は、常に５０％以上のＰＷＭデューティが逆起電力検知部に伝達されるようにし、逆起電力検知部によってＰＷＭ信号のオン（ＯＮ）区間でのみゼロクロス点（ＺＣＰ）を検出することで、低いＰＷＭデューティで発生しえるゼロクロス点（ＺＣＰ）検出エラーを防止することができる。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様に変更、応用され得るということは、当該技術分野の通常の技術者において自明である。従って、本発明の真の保護範囲は添付の請求範囲により解釈されるべきであり、それと同等な範囲内の全ての技術的思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４９】
３１０  ＰＷＭ発生器
３２０  デューティ計算器
３３０  デューティインバータ
３４０  逆起電力検知部
３５０  モータ
３３１  第１インバータ
３３２  第２インバータ
３３３  第１スイッチ
３３４  第２スイッチ
【図１】
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【図２】
2014220987.tif 000004
【図３】
2014220987.tif 000005
【図４ａ】
2014220987.tif 000006
【図４ｂ】
2014220987.tif 000007
【図５】
2014220987.tif 000008
【図６】
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