(57)【要約】【課題】低速回転制御を可能とするモータ駆動装置および駆動方法を提供する。【解決手段】発振部１１は、周波数が等しくオンデューティー幅の異なる第１発振部１１ａと第２発振部１１ｂの２組の発振部からなる。ＰＷＭ制御部１２に入力するセットパルス信号を、スイッチ回路１４により第１発振部１１ａおよび第２発振部１１ｂの出力を切り替える。このスイッチ回路１４は低速制御切替信号端子１３からの低速制御切替信号により制御され、周波数が等しくオンデューティーの異なるセットパルス信号をＰＷＭ制御部１２に入力する。低速制御時には、オンデューティーの小さいセットパルス信号を用い、ＰＷＭ制御信号切り替え時のノイズ除去のため電流検出禁止期間を小さくして、ＰＷＭ最小パルス幅を小さくする。ＤＣブラシレスモータ７に供給する電流を減少でき、ＤＣブラシレスモータの発生トルクを抑えることができる。【選択図】図１
2006304477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じた位置検出素子からの出力信号に基づき位置検出信号を生成する位置検出部と、前記位置検出信号から通電切替信号を生成する通電切替部と、前記通電切替信号を入力して制御信号を出力するプリドライブ部と、前記制御信号を入力して前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給するモータ駆動部と、前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を電流検出部において検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を出力する比較部と、前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を出力する発振部と、前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号を入力してＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部とを備え、
前記ＰＷＭ制御部が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の最小パルス幅を可変することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じた位置検出素子からの出力信号に基づき位置検出信号を生成する位置検出部と、前記位置検出信号から通電切替信号を生成する通電切替部と、前記通電切替信号を入力して制御信号を出力するプリドライブ部と、前記制御信号を入力して前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給するモータ駆動部と、前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を電流検出部において検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を出力する比較部と、前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を出力する発振部と、前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号を入力してＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部とを備え、
前記ＰＷＭ制御部が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の周波数を可変することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じた位置検出素子からの出力信号に基づき位置検出信号を生成する位置検出部と、前記位置検出信号から通電切替信号を生成する通電切替部と、前記通電切替信号を入力して制御信号を出力するプリドライブ部と、前記制御信号を入力して前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給するモータ駆動部と、前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を電流検出部において検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を出力する比較部と、前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を出力する発振部と、前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号を入力してＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部とを備え、
前記ＰＷＭ制御部が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の最小パルス幅および周波数を可変することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じた位置検出素子からの出力信号に基づき位置検出信号を生成する位置検出部と、前記位置検出信号から通電切替信号を生成する通電切替部と、前記通電切替信号を入力して制御信号を出力するプリドライブ部と、前記制御信号を入力して前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給するモータ駆動部と、前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を電流検出部において検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を出力する比較部と、前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を出力する発振部と、前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号を入力してＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部とを備え、
前記モータ駆動部が、複数のパワートランジスタで構成され、低速制御切替信号に応じて前記パワートランジスタの出力オン抵抗値を可変することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
前記モータ駆動部が、低速制御切替信号に応じてパワートランジスタのゲート−ソース間電圧を可変し、出力オン抵抗値を可変することを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じた位置検出素子からの出力信号に基づき位置検出信号を生成する位置検出部と、前記位置検出信号から通電切替信号を生成する通電切替部と、前記通電切替信号を入力して制御信号を出力するプリドライブ部と、前記制御信号を入力して前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給するモータ駆動部と、前記モータ駆動部に電圧を変換して供給する直流電圧変換部と、前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を電流検出部において検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を出力する比較部と、前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を出力する発振部と、前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号を入力してＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部とを備え、
前記直流電圧変換部が、低速制御切替信号に応じた直流電圧を出力することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項７】
前記低速制御切替信号が、外部から与えられる信号であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記低速制御切替信号が、ＤＣブラシレスモータの回転速度に応じて生成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じて生成した出力信号に基づき位置検出部において位置検出信号を生成する工程と、通電切替部において前記位置検出信号から通電切替信号を生成する工程と、プリドライブ部において前記通電切替信号から制御信号を生成する工程と、モータ駆動部において前記制御信号に基づき前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程と、比較部において前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を生成する工程と、発振部において前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を生成する工程と、ＰＷＭ制御部において前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号からＰＷＭ制御信号を生成する工程とを有し、
前記ＰＷＭ制御信号を生成する工程が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の最小パルス幅を可変することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項１０】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じて生成した出力信号に基づき位置検出部において位置検出信号を生成する工程と、通電切替部において前記位置検出信号から通電切替信号を生成する工程と、プリドライブ部において前記通電切替信号から制御信号を生成する工程と、モータ駆動部において前記制御信号に基づき前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程と、比較部において前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を生成する工程と、発振部において前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を生成する工程と、ＰＷＭ制御部において前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号からＰＷＭ制御信号を生成する工程とを有し、
前記ＰＷＭ制御信号を生成する工程が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の周波数を可変することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項１１】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じて生成した出力信号に基づき位置検出部において位置検出信号を生成する工程と、通電切替部において前記位置検出信号から通電切替信号を生成する工程と、プリドライブ部において前記通電切替信号から制御信号を生成する工程と、モータ駆動部において前記制御信号に基づき前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程と、比較部において前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を生成する工程と、発振部において前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を生成する工程と、ＰＷＭ制御部において前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号からＰＷＭ制御信号を生成する工程とを有し、
前記ＰＷＭ制御信号を生成する工程が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の最小パルス幅および周波数を可変することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項１２】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じて生成した出力信号に基づき位置検出部において位置検出信号を生成する工程と、通電切替部において前記位置検出信号から通電切替信号を生成する工程と、プリドライブ部において前記通電切替信号から制御信号を生成する工程と、モータ駆動部において前記制御信号に基づき前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程と、比較部において前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を生成する工程と、発振部において前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を生成する工程と、ＰＷＭ制御部において前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号からＰＷＭ制御信号を生成する工程とを有し、
前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程が、低速制御切替信号に応じて前記モータ駆動部を構成する複数のパワートランジスタの出力オン抵抗値を可変することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項１３】
前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程が、低速制御切替信号に応じて前記モータ駆動部を構成する複数のパワートランジスタのゲート−ソース間電圧を可変することにより、出力オン抵抗値を可変することを特徴とする請求項１２記載のモータ駆動方法。
【請求項１４】
ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、
前記ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じて生成した出力信号に基づき位置検出部において位置検出信号を生成する工程と、通電切替部において前記位置検出信号から通電切替信号を生成する工程と、プリドライブ部において前記通電切替信号から制御信号を生成する工程と、モータ駆動部において前記制御信号に基づき前記ＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程と、直流電圧変換部において前記モータ駆動部に電圧を変換して供給する工程と、比較部において前記ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、前記電流検出信号値が前記外部トルク指令信号値に到達した時に前記ＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を生成する工程と、発振部において前記ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を生成する工程と、ＰＷＭ制御部において前記リセットパルス信号と前記セットパルス信号からＰＷＭ制御信号を生成する工程とを有し、
前記モータ駆動部に電圧を供給する工程が、低速制御切替信号に応じた直流電圧を出力することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項１５】
前記低速制御切替信号が、外部から与えられる信号であることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載のモータ駆動方法。
【請求項１６】
前記低速制御切替信号が、ＤＣブラシレスモータの回転速度に応じて生成されることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項に記載のモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低速駆動制御を安定して行えるモータ駆動装置および駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク等の記録，再生装置には高信頼性、高速化に優れたＤＣブラシレスモータが用いられている。以下に従来のＤＣブラシレスモータのモータ駆動装置について説明する。
【０００３】
図１０は従来のＤＣブラシレスモータのモータ駆動装置における概略構成を示すブロック図である。図１０において、１はモータ電源、２は位置検出素子、３は位置検出部、４は通電切替部、５はプリドライブ部、６はモータ駆動部、７はＤＣブラシレスモータ、８は電流検出部、９は外部トルク指令信号端子、１０は比較部、１１は発振部、１２はＰＷＭ制御部である。また、図１１には前述のモータ駆動部の回路構成を示す。図１１において、６１ａ〜６１ｆはＭＯＳトランジスタ、６２ａ〜６２ｆはＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｆに構造的につくボディーダイオード、５ａ〜５ｆはＭＯＳトランジスタ６１ａ〜６１ｆの制御信号、６ａ〜６ｃは各相の出力信号である。
【０００４】
以上のように構成されたモータ駆動装置について、図１０，図１１を参照しながら動作を説明する。
【０００５】
位置検出素子２はＤＣブラシレスモータ７のロータの位置に応じて出力信号を出力する。この出力信号は、位置検出部３に入力され、ロータの位置を示す論理信号を生成する。この論理信号は、通電切替部４に入力される。通電切替部４は、論理信号に応じてＤＣブラシレスモータ７へ電流を通電するタイミングを決定するタイミング信号（通電切替信号）４ａ〜４ｆを生成し、プリドライブ部５へ入力する。プリドライブ部５は、入力されたタイミング信号４ａ〜４ｆからモータ駆動部６の各ＭＯＳトランジスタを制御するゲート信号として制御信号５ａ〜５ｆを生成する。この制御信号５ａ〜５ｆに応じてモータ駆動部６からＤＣブラシレスモータ７へ電流が供給されＤＣブラシレスモータ７が回転する。
【０００６】
また、外部トルク指令信号端子９の外部トルク指令信号Ｅは、ＤＣブラシレスモータ７を所定の回転数に制御するための信号である。比較部１０は、電流検出部８にて検出した電流検出信号Ｄと、外部トルク指令信号Ｅを入力し、電流検出信号値が外部トルク指令信号値に到達すれば非通電とするリセットパルス信号Ｂを出力する。発振部１１は通電を開始するセットパルス信号Ａを周期的に出力する。ＰＷＭ制御部１２は、前述のセットパルス信号Ａおよびリセットパルス信号Ｂを入力しＰＷＭ制御信号Ｃを生成する。このＰＷＭ制御信号Ｃと通電切替部４の信号を合成することで所定の相に、間欠的に電流を通電することで低消費、高効率でＤＣブラシレスモータ７を回転することが可能となる。
【０００７】
前述した構成の制御装置および制御方法により、外部トルク指令信号に応じたモータ電流を得ることができる。
【特許文献１】特開平１１−１８４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術ではＰＷＭ制御信号の切り替え時に発生するノイズによる誤動作を防ぐため、一定期間の電流検出禁止期間を設けている。そのため、ＰＷＭ最小パルス幅は電流検出禁止期間より小さくできず、外部トルク指令信号が小さくても、ＤＣブラシレスモータに供給する電流は一定値以下に下がらない。その結果、ＤＣブラシレスモータの発生トルクが下がらず最低回転数が制限されるという課題があった。これについて、以下に説明する。
【０００９】
図１２はＰＷＭ制御時のセットパルス信号Ａ、リセットパルス信号Ｂ、ＰＷＭ制御信号Ｃ、電流検出信号Ｄ、外部トルク指令信号Ｅの各信号の関係を示す図である。ＰＷＭ制御信号Ｃがオフからオンに切り替えるｔ１のタイミングにおいて、電流検出信号Ｄの電圧にノイズが発生する。このノイズによる誤動作を防ぐため、電流検出禁止期間Ｔｎを設け、リセットパルス信号Ｂを無効とする。ここでは、ｔ１からｔ２の期間が電流検出禁止期間Ｔｎとなり、セットパルス信号Ａのパルス幅がこの電流検出禁止期間に当たる。ｔ３で電流検出信号Ｄが外部トルク指令信号Ｅに到達すると、リセットパルス信号Ｂが出力されＰＭＷ制御信号Ｃはオンからオフとなる。
【００１０】
一方、外部トルク指令信号Ｅが小さい場合では、ｔ４でＰＷＭ制御信号Ｃがオンとなり、ｔ５にて電流検出信号Ｄは外部トルク指令信号Ｅに到達する。しかし、ｔ４からｔ６までは電流検出禁止期間Ｔｎであり、電流検出禁止期間Ｔｎが解除されるｔ６のタイミングまでＰＷＭ制御信号Ｃはオン状態を保つ。よって、ＰＷＭ制御信号Ｃの最小パルス幅は、電流検出禁止期間Ｔｎより小さくできない。そのため、ＤＣブラシレスモータに供給する電流はＰＷＭ制御信号Ｃの最小パルス幅で通電される電流値より下げることができず、外部トルク指令制御Ｅを下げた場合でもＤＣブラシレスモータの発生トルクは所定の値より下がらない。その結果、最低回転数が制限される。このことは、近年の光ディスク等においてメディアを駆動するＤＣブラシレスモータに要望される低速回転制御において課題があった。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、低速回転制御を可能とするモータ駆動装置および駆動方法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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動装置は、ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動装置であって、ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じた位置検出素子からの出力信号に基づき位置検出信号を生成する位置検出部と、位置検出信号から通電切替信号を生成する通電切替部と、通電切替信号を入力して制御信号を出力するプリドライブ部と、制御信号を入力してＤＣブラシレスモータに電流を供給するモータ駆動部と、ＤＣブラシレスモータに供給する電流値を電流検出部において検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、電流検出信号値が外部トルク指令信号値に到達した時にＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を出力する比較部と、ＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を出力する発振部と、リセットパルス信号とセットパルス信号を入力してＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部とを備え、ＰＷＭ制御部が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の最小パルス幅を可変することを特徴とする。
【００１３】
また、モータ駆動装置においてＰＷＭ制御部が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の周波数を可変すること、または低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の最小パルス幅および周波数を可変すること、またモータ駆動部が、複数のパワートランジスタで構成され、低速制御切替信号に応じてパワートランジスタの出力オン抵抗値を可変すること、さらに低速制御切替信号に応じてパワートランジスタのゲート−ソース間電圧を可変し、出力オン抵抗値を可変すること、またモータ駆動装置において、モータ駆動部に電圧を変換して供給する直流電圧変換部を備え、この直流電圧変換部が、低速制御切替信号に応じた直流電圧を出力すること、そして、低速制御切替信号が、外部から与えられる信号であること、さらに、ＤＣブラシレスモータの回転速度に応じて生成されることを特徴とする。
【００１４】
また、ＤＣブラシレスモータを駆動するモータ駆動方法であって、ＤＣブラシレスモータのロータの位置に応じて生成した出力信号に基づき位置検出部において位置検出信号を生成する工程と、通電切替部において位置検出信号から通電切替信号を生成する工程と、プリドライブ部において通電切替信号から制御信号を生成する工程と、モータ駆動部において制御信号に基づきＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程と、比較部においてＤＣブラシレスモータに供給する電流値を検出した電流検出信号と外部トルク指令信号を比較し、電流検出信号値が外部トルク指令信号値に到達した時にＤＣブラシレスモータへの通電を非通電とするリセットパルス信号を生成する工程と、発振部においてＤＣブラシレスモータへの通電を開始するセットパルス信号を生成する工程と、ＰＷＭ制御部においてリセットパルス信号とセットパルス信号からＰＷＭ制御信号を生成する工程とを有し、ＰＷＭ制御信号を生成する工程が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の最小パルス幅を可変することを特徴とする。
【００１５】
また、ＰＷＭ制御信号を生成する工程が、低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の周波数を可変すること、または低速制御切替信号に応じてＰＷＭ制御信号の最小パルス幅および周波数を可変すること、またＤＣブラシレスモータに電流を供給する工程が、低速制御切替信号に応じてモータ駆動部を構成する複数のパワートランジスタの出力オン抵抗値を可変すること、さらに低速制御切替信号に応じて複数のパワートランジスタのゲート−ソース間電圧を可変することにより、出力オン抵抗値を可変すること、またモータ駆動方法に、直流電圧変換部においてモータ駆動部に電圧を変換して供給する工程を有し、モータ駆動部に電圧を供給する工程が、低速制御切替信号に応じて変換した直流電圧を出力すること、そして、低速制御切替信号が、外部から与えられる信号であること、さらに、ＤＣブラシレスモータの回転速度に応じて生成されることを特徴とする。
【００１６】
前記構成のモータ駆動装置および駆動方法によれば、低速回転時はＰＷＭ制御信号の最小パルス幅を小さくおよび／または周波数を下げることにより、また、パワートランジスタのゲート−ソース間電圧を下げて出力オン抵抗値を増加させ、また、直流電圧変換部により駆動電圧値を下げることによって、ＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少させ、ＤＣブラシレスモータの発生トルクを抑えることができ、低速回転制御が実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低速回転領域においてＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少させて発生トルクを抑えることができ、ＤＣブラシレスモータの安定した低速回転制御が実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。ここで、前記従来例を示す図１０において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。図１に示すモータ駆動装置は、モータコイルへの通電をＰＷＭ制御することによって３相モータを駆動するものである。
【００２０】
図１において、１はモータ電源、２は位置検出素子、３は位置検出部、４は通電切替部、５はプリドライブ部、６はモータ駆動部、７はＤＣブラシレスモータ、８は電流検出部、９は外部トルク指令信号端子、１０は比較部、１１は発振部、１１ａは第１発振部、１１ｂは第２発振部、１２はＰＷＭ制御部、１３は低速制御切替信号端子、１４はスイッチ回路である。
【００２１】
本実施の形態１に係るモータ駆動装置は、前述した従来例のモータ駆動装置における発振部１１とＰＷＭ制御信号の生成方式が異なる。また、低速制御切替信号端子１３の低速制御切替信号Ｆに応じて、通常制御モードおよび低速制御モードとして２つの制御モードを有している。これ以外の構成および動作については従来例のモータ駆動装置と同様である。
【００２２】
以下に、本実施の形態１におけるＰＷＭ制御信号の生成方式について説明する。ＰＷＭ制御部１２は、発振部１１から生成されるセットパルス信号Ａおよび比較部１０から生成されるリセットパルス信号Ｂを入力しＰＷＭ制御信号Ｃを生成する。ＤＣブラシレスモータ７に供給される電流を検出する際、ＰＷＭ制御信号Ｃがオフからオンに転じた直後に発生するノイズによる誤動作を防ぐためＰＷＭ制御信号Ｃがオフからオンに転じる直後は電流検出禁止期間を設け、リセットパルス信号Ｂを無効とする。この電流検出禁止期間は、発振部１１から出力されるセットパルス信号Ａのオンデューティー幅で決定される。
【００２３】
本実施の形態１では、発振部１１に、周波数が等しくオンデューティー幅の異なる第１発振部１１ａと第２発振部１１ｂの２組の発振部を有している。スイッチ回路１４は低速制御切替信号Ｆにより制御され、ＰＷＭ制御部１２へ入力するセットパルス信号Ａとして第１発振部１１ａおよび第２発振部１１ｂの出力を切り替える。これにより、低速制御切替信号Ｆに応じて、周波数が等しくオンデューティー幅の異なるセットパルス信号ＡをＰＷＭ制御部１２に入力することができる。
【００２４】
以下に、図２を用いて低速制御切替信号Ｆの変化時の各信号波形について説明する。図２においてセットパルス信号Ａ、リセットパルス信号Ｂ、ＰＷＭ制御信号Ｃ、電流検出信号Ｄ、外部トルク指令信号Ｅ、低速制御切替信号Ｆの波形を示す。低速制御モード時には、通常制御モード時よりも電流検出禁止期間をノイズによる誤検出をしない範囲で小さくする。これは、低速制御モード時にはモータ駆動電流が少なく、ノイズ発生量も小さいためである。図２に示すＴｎは通常制御モード時の電流検出禁止期間であり、Ｔｍは低速制御モード時の電流検出禁止期間である。低速制御モード時には、オンデューティー幅の小さいセットパルス信号を用い、電流検出禁止期間を小さくすることで、ＰＷＭ制御信号の最小パルス幅は小さくなり、ＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少することができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態１のモータ駆動装置では、低速制御モード時には、電流検出禁止期間を小さく、ＰＷＭ制御信号の最小パルス幅を小さくでき、ＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少させ、ＤＣブラシレスモータの発生トルクを抑えることができる。
【００２６】
本発明の実施の形態２に係るモータ駆動装置は、前述した実施の形態１として図１に示すモータ駆動装置の発振部１１における生成方式が異なる。これ以外の構成および動作については実施の形態１と同様である。
【００２７】
以下に、本実施の形態２のＰＷＭ制御信号の生成方式について説明する。本実施の形態２では、低速制御切替信号端子１３の低速制御切替信号に応じて、通常制御モードと低速制御モードに切り替える。通常制御モード時には、ＰＷＭ制御信号の周波数は所定の値をとる。一方、低速制御モード時には、通常制御モード時からＰＷＭ制御信号の周波数を下げる。
【００２８】
ＰＷＭ制御信号の周波数は、発振部１１から出力されるセットパルス信号の周波数により決まることから、本実施の形態２では、発振部１１において、セットパルス時間が等しく周波数の異なる第１発振部１１ａと第２発振部１１ｂの２組の発振部を有している。スイッチ回路１４は低速制御切替信号Ｆにより制御され、ＰＷＭ制御部１２へ入力するセットパルス信号Ａとして第１発振部１１ａおよび第２発振部１１ｂの出力を切り替える。これにより、低速制御切替信号Ｆに応じて、セットパルス時間が等しく周波数の異なるセットパルス信号ＡをＰＷＭ制御部１２に入力することができる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態２のモータ駆動装置では、低速制御モード時には、ＰＷＭ制御信号Ｃの周波数を下げ、ＤＣブラシレスモータ７に供給する電流を減少することができる。その結果、ＰＷＭ制御信号Ｃの最小パルス幅は同じでもＤＣブラシレスモータの平均電流を下げることで、ＤＣブラシレスモータに発生するトルクを抑えることができる。
【００３０】
本発明の実施の形態３に係るモータ駆動装置は、前述した実施の形態１として図１に示すモータ駆動装置の発振部１１における生成方式が異なる。これ以外の構成および動作については実施の形態１と同様である。
【００３１】
以下に、本実施の形態３のＰＷＭ制御信号の生成方式について説明する。本実施の形態３では、低速制御切替信号Ｆに応じて、通常制御モードと低速制御モードに切り替える。通常制御モード時には、セットパルス時間およびＰＷＭ制御信号の周波数は所定の値とする。一方、低速制御モード時には、セットパルス時間を小さくし、さらにＰＷＭ制御信号Ｃの周波数を下げることにより、ＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少させる。その結果、ＤＣブラシレスモータに発生するトルクを抑えることができる。
【００３２】
図３は本発明の実施の形態４に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。図３に示すモータ駆動装置は、モータコイルへの通電をＰＷＭ制御することによって３相モータを駆動するものである。
【００３３】
図３において、１はモータ電源、２は位置検出素子、３は位置検出部、４は通電切替部、５はプリドライブ部、６０はモータ駆動部、７はＤＣブラシレスモータ、８は電流検出部、９は外部トルク指令信号端子、１０は比較部、１１は発振部、１２はＰＷＭ制御部、１３は低速制御切替信号端子である。
【００３４】
本実施の形態４に係るモータ駆動装置は、前述した従来例のモータ駆動装置におけるモータ駆動部６と構成が異なる。また、低速制御切替信号端子１３の低速制御切替信号Ｆに応じて、通常制御モードおよび低速制御モードとして２つの制御モードを有している。これ以外の構成および動作については従来例のモータ駆動装置と同様である。
【００３５】
以下に、本実施の形態４のモータ駆動部６０について説明する。図４は前述のモータ駆動部６０の具体的な構成例を示す図であり、６３ａ〜６３ｆ，６５ａ〜６５ｆはパワートランジスタであるＭＯＳトランジスタ、６４ａ〜６４ｆ，６６ａ〜６６ｆはＭＯＳトランジスタ６３ａ〜６３ｆ，６５ａ〜６５ｆに構造的につくボディーダイオード、５ａ〜５ｆはＭＯＳトランジスタ６３ａ〜６３ｆ，６５ａ〜６５ｆの制御信号、６ａ〜６ｃは各相の出力信号である。また、６７ａ〜６７ｆはスイッチ回路である。
【００３６】
本実施の形態４におけるモータ駆動部６０は３組のハーフブリッジ回路で構成される。このハーフブリッジ回路は、上側トランジスタ部６０ａ，６０ｃ，６０ｅと下側トランジスタ部６０ｂ，６０ｄ，６０ｆで構成される。スイッチ回路６７ａ〜６７ｆのオン状態およびオフ状態に応じて、各ＭＯＳトランジスタ６３ａと６５ａ、６３ｂと６５ｂ、６３ｃと６５ｃ、６３ｄと６５ｄ、６３ｅと６５ｅおよび６３ｆと６５ｆとが並列接続された状態および並列接続されない状態になる。
【００３７】
スイッチ回路６７ａ〜６７ｆは低速制御切替信号端子１３の低速制御切替信号に応じて、オンまたはオフを切り替えるものであり、通常制御モードではスイッチ回路６７ａ〜６７ｆはオンとし、低速制御モードではスイッチ回路６７ａ〜６７ｆはオフとする。
【００３８】
本実施の形態４では、ＤＣブラシレスモータに供給される電流Ｉは、次の（数１）で表される。
【００３９】
【数１】
2006304477.tif 000003
ここで、ＶＭ：モータ駆動電圧、Ｖｂemf：モータに発生する逆起電圧、Ｒon：上下出力トランジスタのオン抵抗の和、ＲＬ：２相の負荷抵抗である。
【００４０】
モータ駆動電圧ＶＭは所定の値であり、モータに発生する逆起電圧はモータの回転速度が同じ場合、一定となる。よって、モータの供給電流Ｉは、出力トランジスタのオン抵抗Ｒonを大きくすることで減少する。
【００４１】
以上のことから、低速制御モード時には、出力オン抵抗値を大きくすることで、ＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少することができる。その結果、ＤＣブラシレスモータに発生するトルクを抑えることができる。
【００４２】
本実施の形態４のモータ駆動装置は、通常制御モードにおいては２つのＭＯＳトランジスタを並列に使用し、低速制御モードにおいては１つのＭＯＳトランジスタを使用する場合について説明した。しかし、各制御モード毎に専用のトランジスタを使用しても本発明の効果は変わらないことは明白である。
【００４３】
図５は本発明の実施の形態５に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。図５に示すモータ駆動装置は、モータコイルへの通電をＰＷＭ制御することによって３相モータを駆動するものである。
【００４４】
図５において、１はモータ電源、２は位置検出素子、３は位置検出部、４は通電切替部、５０はプリドライブ部、６はモータ駆動部、７はＤＣブラシレスモータ、８は電流検出部、９は外部トルク指令信号端子、１０は比較部、１１は発振部、１２はＰＷＭ制御部、１３は低速制御切替信号端子である。
【００４５】
本実施の形態５に係るモータ駆動装置は、前述した従来例のモータ駆動装置におけるモータ駆動部６に入力する制御信号５ａ〜５ｆの生成方式が異なる。また、低速制御切替信号端子１３の低速制御切替信号に応じて、通常制御モードおよび低速制御モードとして２つの制御モードを有している。これ以外の構成および動作については従来例のモータ駆動装置と同様である。
【００４６】
以下に、本実施の形態５のプリドライブ部５０について説明する。図６は前述のプリドライブ部５０の具体的な構成例を示す図であり、４ａ〜４ｆはタイミング（通電切替）信号、５１ａ〜５１ｆはタイミング信号４ａ〜４ｆの信号を受けてそれぞれ所定の電圧を発生する第１増幅回路、５２ａ〜５２ｆは第１増幅回路５１ａ〜５１ｆとは異なる出力電圧の第２増幅回路、５ａ〜５ｂはモータ駆動部６のＭＯＳトランジスタの制御信号、５３ａ〜５３ｆはスイッチ回路、１３は低速制御切替信号端子である。
【００４７】
低速制御切替信号端子１３の低速制御切替信号は、モータ駆動部に入力する各ＭＯＳトランジスタの制御信号５ａ〜５ｆを第１増幅回路５１ａ〜５１ｆの第１の電圧値Ｖ１または第２増幅回路５２ａ〜５２ｆの第２の電圧値Ｖ２のどちらか一方の出力を選択する。
【００４８】
図７に示すように、トランジスタのゲート−ソース間電圧と出力オン抵抗の関係は、ゲート−ソース間電圧が高い時には出力オン抵抗値は小さく、ゲート−ゲート間電圧が低い時には出力オン抵抗値は大きい。ＭＯＳトランジスタの制御信号５ａ〜５ｆを、プリドライブ部５０の第１増幅回路５１ａ〜５１ｆの出力する第１の電圧値Ｖ１および第２増幅回路５２ａ〜５２ｆの出力する第２の電圧値Ｖ２に切替えることにより、出力オン抵抗を可変とする。第１増幅回路５１ａ〜５１ｆの出力する第１の電圧値Ｖ１をＭＯＳトランジスタの制御信号とした場合、出力オン抵抗はＲon１、第２増幅回路５２ａ〜５２ｆの出力する第２の電圧値Ｖ２をＭＯＳトランジスタの制御信号とした場合、出力オン抵抗はＲon２となる。ＤＣブラシレスモータの駆動電流は、ＭＯＳトランジスタの出力オン抵抗値が大きいほど減少するため、低速制御モードでは、第２増幅回路５２ａ〜５２ｆの出力する第２の電圧値Ｖ２をＭＯＳトランジスタのオン時の制御信号をすることで出力オン抵抗値を大きくでき、ＤＣブラシレスモータに供給する電流を下げることができる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態５のモータ駆動装置では、低速制御モード時に、ＭＯＳトランジスタのオン時の制御信号の電圧値を下げ、出力オン抵抗値を大きくすることにより、ＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少することができる。その結果、ＤＣブラシレスモータに発生するトルクを抑えることができる。
【００５０】
図８は本発明の実施の形態６に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。図８に示すモータ駆動装置は、モータコイルへの通電をＰＷＭ制御することによって３相モータを駆動するものである。
【００５１】
図８において、１はモータ電源、２は位置検出素子、３は位置検出部、４は通電切替部、５はプリドライブ部、６はモータ駆動部、７はＤＣブラシレスモータ、８は電流検出部、９は外部トルク指令信号端子、１０は比較部、１１は発振部、１２はＰＷＭ制御部、１３は低速制御切替信号端子、１５は直流電圧変換部である。
【００５２】
また、図９（ａ）は前述した直流電圧変換部１５の具体的な構成例を示す図である。図９（ａ）において、１はモータ電源、２０は三角波信号端子、２１は比較部、２２はトランジスタ、２３はダイオード、２４はチョークコイル、２５は平滑コンデンサ、２６は出力電圧端子である。図９（ｂ）は通常制御モード、（ｃ）は低速制御モードの直流電圧変換時の各信号の波形を示し、Ｆは低速制御切替信号、Ｇは三角波信号、Ｈは電圧制御信号、Ｉは出力信号である。
【００５３】
本実施の形態６に係るモータ駆動装置は、前述した従来例のモータ駆動装置において、モータ電源１からの電圧を所望の直流電圧に変換する直流電圧変換部１５を備え、直流電圧変換部１５からモータ駆動部６へモータ駆動電圧を供給する構成となっている。また、低速制御切替信号端子１３の低速制御切替信号Ｆに応じて、通常制御モードおよび低速制御モードとして２つの制御モードを有している。これ以外の構成および動作については従来例のモータ駆動装置と同様である。
【００５４】
以上のように構成されたモータ駆動装置の直流電圧変換部１５について、以下その動作を説明する。直流電圧変換部１５はトランジスタ２２のスイッチング動作により、モータ電源１の入力電圧を所定の直流電圧に変換する。出力信号端子２６の電圧値は、トランジスタ２２の電圧制御信号Ｈのデューティー比にて制御でき、デューティー比を小さくすることで、出力信号端子２６の電圧値を下げることができる。
【００５５】
トランジスタ２２の電圧制御信号Ｈは、三角波信号Ｇと低速制御切替信号Ｆの比較部２１の比較結果により生成され、低速制御切替信号Ｆに応じてデューティー比を可変に生成する。低速制御モード時には、通常制御モード時の場合より電圧制御信号Ｈのデューティー比を小さくし、出力信号Ｉの電圧値を下げる。これにより、低速制御モード時では、モータ駆動部６に供給されるモータ駆動電圧が下がるため、ＤＣブラシレスモータに供給される電流が減少する。
【００５６】
以上のように、本実施の形態６のモータ駆動装置では、低速制御モード時に、直流電圧変換部１５によってモータ駆動部６に供給するモータ駆動電圧を下げることにより、ＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少させ、ＤＣブラシレスモータに発生するトルクを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係るモータ駆動装置および駆動方法は、低速回転領域においてＤＣブラシレスモータに供給する電流を減少させて発生トルクを抑えて、ＤＣブラシレスモータの安定した低速回転制御が実現でき、低速駆動制御の安定駆動に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態１のＰＷＭ制御時の各信号の波形を示す図
【図３】本発明の実施の形態４に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図
【図４】本実施の形態４のモータ駆動部の具体的な構成例を示す図
【図５】本発明の実施の形態５に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図
【図６】本実施の形態５のプリドライブ部の具体的な構成例を示す図
【図７】トランジスタのゲート−ソース間電圧と出力オン抵抗の関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態６に係るモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図
【図９】本実施の形態６の（ａ）は直流電圧変換部の具体的な構成例、（ｂ）は通常制御モード、（ｃ）は低速制御モードの直流電圧変換時の各信号の波形を示す図
【図１０】従来のモータ駆動装置の概略構成を示すブロック図
【図１１】従来のモータ駆動部の具体的な構成例を示す図
【図１２】従来のＰＷＭ制御時の各信号の波形を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１  モータ電源
２  位置検出素子
３  位置検出部
４  通電切替部
４ａ〜４ｆ  タイミング信号
５，５０  プリドライブ部
５ａ〜５ｆ  制御信号
６，６０  モータ駆動部
６ａ〜６ｃ  出力信号
７  ＤＣブラシレスモータ
８  電流検出部
９  外部トルク指令信号端子
１０，２１  比較部
１１  発振部
１１ａ  第１発振部
１１ｂ  第２発振部
１２  ＰＷＭ制御部
１３  低速制御切替信号端子
１４，５３ａ〜５３ｆ，６７ａ〜６７ｆ  スイッチ回路
１５  直流電圧変換部
２０  三角波信号端子
２２  トランジスタ
２３  ダイオード
２４  チョークコイル
２５  平滑コンデンサ
２６  出力信号端子
５１ａ〜５１ｆ  第１増幅回路
５２ａ〜５２ｆ  第２増幅回路
６０ａ，６０ｃ，６０ｅ  上側トランジスタ部
６０ｂ，６０ｄ，６０ｆ  下側トランジスタ部
６１ａ〜６１ｆ，６３ａ〜６３ｆ,６５ａ〜６５ｆ  ＭＯＳトランジスタ
６２ａ〜６２ｆ，６４ａ〜６４ｆ，６６ａ〜６６ｆ  ボディーダイオード
【図１】
2006304477.tif 000004
【図２】
2006304477.tif 000005
【図３】
2006304477.tif 000006
【図４】
2006304477.tif 000007
【図５】
2006304477.tif 000008
【図６】
2006304477.tif 000009
【図７】
2006304477.tif 000010
【図８】
2006304477.tif 000011
【図９】
2006304477.tif 000012
【図１０】
2006304477.tif 000013
【図１１】
2006304477.tif 000014
【図１２】
2006304477.tif 000015