(57)【要約】【課題】本発明は、モータ駆動制御回路の回路規模の増大を抑え、モータ回転音の低減を実現するモータ駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】インターフェース部３から入力されたモータ駆動信号の位相シフトを行うための周期測定カウンタ及び遅延カウンタを備え、様々なカウントデータを形成するタイミング形成部５と、タイミング形成部５から入力された信号とモータ駆動信号とから回転位置検出回路６及び第１の通電波形信号及び回転数検出信号を生成する通電制御回路７を含む論理回路と、タイミング形成部５で形成されたカウントデータ及び論理回路で形成された回転数検出信号から階段状の傾きを含んだ速度制御信号を生成する階段波形生成手段１１，１２と、第１の通電波形信号及び階段波形生成手段１１，１２で生成された速度制御信号から階段状の傾きを有した第２の通電波形を生成するＰＷＭ信号合成部９とを備えたモータ駆動装置。【選択図】　図１
2004104913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターフェース部から入力されるモータ駆動信号の位相シフトを行うための周期測定カウンタ及び遅延カウンタを備え、様々なカウントデータを形成するタイミング形成部と、
このタイミング形成部から入力されたカウントデータとモータ駆動信号とから回転位置検出回路並びに第１の通電波形信号及び回転数検出信号を生成する通電相制御回路を含む論理回路と、
前記タイミング形成部で形成された前記カウントデータ及び前記論理回路で形成された前記回転数検出信号から階段状の傾きを含んだ速度制御信号を生成する階段波生成手段と、
前記論理回路で生成された第１の通電波形信号及び前記階段波形生成手段で生成された速度制御信号によって、立上がり及び立下がりが階段状の傾きを有した第２の通電波形を生成するＰＷＭ信号合成部とを備えたモータ駆動装置。
【請求項２】
前記階段波生成手段によって生成された前記階段状の傾きを含んだ速度制御信号は、
前記論理回路で生成された前記回転数検出信号の立下がりエッジに追随した階段状の傾きを有した速度制御信号であることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記階段波生成手段は、制御波生成部及び階段波生成部とから構成され、
前記制御波生成部は、
前記タイミング形成部で演算された第１のカウントデータを前記回転数検出信号の第１の周期で取り込む手段と、
この第１のカウントデータをｎ分割した第２のカウントデータを生成し、保持する手段と、
前記第１のカウントデータをｍ分割した第３のカウントデータを生成し、保持する手段と、
前記回転数検出信号の第２の周期の立上がりエッジを検出し、前記第２のカウントデータの任意のタイミングから第３のカウントデータをカウントする第１のカウント手段と、
前記回転数検出信号の第２の周期の立下がりエッジを検出し、この立下がりエッジから第３のカウントデータをカウントする第２のカウント手段とを備え、
前記階段波生成部は、
前記第１及び第２のカウント手段から階段波状の電圧を生成する手段と、
この階段波状の電圧と速度制御信号とを合成し、前記階段状の傾きを含んだ速度制御信号を生成する手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記第２の通電波形は、前記インターフェース部から出力され、前記第２の通電波形の電圧値を制御する階段傾斜制御信号によって傾きを制御することができることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記第２の通電波形の電圧をモータの通電相に印加することによってモータ回転することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置に関し、特にデジタル式センサレスモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位置センサを用いずに駆動する従来のデジタル式センサレスモータ回転装置のブロック図を図５に示す。
【０００３】
モータ駆動制御回路１０１は、インターフェース部１０３、信号同期部１０４、タイミング生成部１０５、逆起検出部１０６、通電相制御部１０７、コンパレータ信号処理部１０８、ＰＷＭ信号合成部１０９、及びプリドライバ部１１０から構成されている。
【０００４】
このモータ駆動制御回路１０１では通電波形を生成して、モータ１０２を回転させている。すなわち、ロータ（図示せず）を回転させるためにスター結線された３相の通電層Ｕ，Ｖ，Ｗに対してモータ駆動制御回路１０１で生成された通電波形を順次印加する。
【０００５】
このモータ駆動制御回路１０１によって生成される通電波形を図６に示す。ロータの位置に応じて順次通電相の切換えを行うことによってモータ１０２を回転させている。
【０００６】
しかし、図６に示す通電波形では通電相の切換え時の電流の立上がり又は立下がりが急速であるため、ノイズの発生を伴ってしまう。このノイズはモータ１０２の回転音となってしまうため、オーディオ等にこのモータ１０２を使用したのではモータ１０２の回転ノイズ音が問題となる。
【０００７】
そこで、モータの回転ノイズ音を低減させるため、図７に示すようなモータ駆動装置が用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００８】
このモータ駆動装置のモータ駆動制御回路２０１は、図５のモータ駆動制御回路１０１の回路構成に加えて、ｎＢｉｔＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）部２１１並びにセレクタ及びＡＭＰ部２１２から構成されている。
【０００９】
モータ駆動制御回路２０１によって図８に示す通電波形が生成される。
【００１０】
モータ駆動制御回路２０１では、通電相の切換え波形をデジタル波形として取込んだ後、通電相の切換えタイミングで変調をかけてアナログ信号にＤＡ（Ｄａｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇ）変換して通電波形を正弦波形化する（図８）。
【００１１】
図８のように正弦波形化された通電波形は、各通電相Ｕ，Ｖ，Ｗの切換え時の入力電圧を落としているので、モータ回転音の低減を実現することができる。
【００１２】
【非特許文献１】
「ＴＯＳＨＩＢＡ　データブック　モータ用ＩＣ」株式会社東芝セミコンダクター社発行、２００１年９月、ｐ．８０５−８２０
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図７に示すモータ駆動制御回路２０１内の通常ＤＡＣ部２１１やＡＭＰ部２１２は回路規模が非常に大きいため、モータ駆動制御回路２０１の回路規模が大きくなる。
【００１４】
このため、デジタル波形をＤＡ変換し正弦波化するモータ駆動電流正弦化回路は、モータ駆動制御回路とは別ＩＣにしなければならなかった。
【００１５】
そこで、本発明はモータ駆動制御回路の回路規模の増大を抑え、モータ回転音の低減を実現するモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、インターフェース部から入力されるモータ駆動信号の位相シフトを行うための周期測定カウンタ及び遅延カウンタを備え、様々なカウントデータを形成するタイミング形成部と、このタイミング形成部から入力されたカウントデータとモータ駆動信号とから回転位置検出回路並びに第１の通電波形信号及び回転数検出信号を生成する通電相制御回路を含む論理回路と、前記タイミング形成部で形成された前記カウントデータ及び前記論理回路で形成された前記回転数検出信号から階段状の傾きを含んだ速度制御信号を生成する階段波生成手段と、前記論理回路で生成された第１の通電波形信号及び前記階段波形生成手段で生成された速度制御信号によって、立上がり及び立下がりが階段状の傾きを有した第２の通電波形を生成するＰＷＭ信号合成部とを備えたモータ駆動装置を提供する。
【００１７】
上記解決手段によって、立上がり及び立下がりが階段状のなだらかな傾きを有した第２の通電波形を形成することができるので、モータ回転音の低減を実現することができる。また、第２の通電波形の形成手段はデジタル処理を行っているので、回路規模の増大を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態の一例を示したモータ駆動装置のブロック図である。図１に示すモータ駆動制御回路１によって生成された通電波形が図２である。
【００１９】
この図２に示す通電波形によって、ロータ（図示せず）を回転させるためスター結線された３相の通電相Ｕ，Ｖ，Ｗが制御されモータ２が回転する。
【００２０】
モータ駆動制御回路１では、インターフェース部３はマイコン等（図示せず）から出力されたモータ駆動信号が入力される。信号同期部４はこのモータ駆動信号の信号同期をとる回路である。
【００２１】
タイミング形成部５は周期測定カウンタと遅延カウンタとを備え、様々なカウントデータを形成する回路である。
【００２２】
逆起検出部６は第１の通電波形信号に含まれている逆起波を検出する回路である。通電相制御部７はモータ回転数検出信号（以下、「ＦＧ（ＦｅｅｄｂａｃｋＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）信号」という。）及び第１の通電波形信号を生成する回路である。ＦＧ信号はモータの回転数を制御するための制御信号であり、第１の通電波形信号と共に生成される信号である。
【００２３】
コンパレータ信号処理部８は端子電圧と基準電圧を比較するコンパレータ回路である。
【００２４】
ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）信号合成部９は、ＰＷＭ信号と第１の通電波形から第２の通電波形を合成する回路である。
【００２５】
プリドライバ部とドライバ部１０は第２の通電波形を通電相に対し電流を流すドライバ回路である。
【００２６】
制御波生成部１１は、ＦＧ信号とカウントデータから数個のカウンタ波形を形成する回路である。
【００２７】
階段波生成部１２は、制御波生成部１１において形成されたカウンタ波形から階段波形を形成する回路である。
【００２８】
次に図３に示すフローチャート及び図４に示す波形図を用いて、図１のモータ駆動制御回路１における具体的に第２の通電波形の形成方法の一例を説明する。
【００２９】
先ず、タイミング形成部５で演算された第１のカウントデータを制御波生成部１１に取込む（ステップ１）。
【００３０】
次に、取込んだ第１のカウントデータを任意のタイミングで再度演算して第２のカウントデータを生成する。この任意のタイミング及び第２のカウントデータを制御波生成部１１で保持する（ステップ２）。
【００３１】
本実施形態における第２のカウントデータは第１のカウントデータを４分割したものであり、任意のタイミングはＦＧ信号の立下がりエッジに最も近い４分割目のカウントのタイミングである。
【００３２】
この第２のカウントデータの分割幅が後述する階段波形のスタート地点に該当する。したがって、分割数を少なくすると階段波形の出力開始が早くなり、逆に分割数を多くして分割幅を小さくすると階段波形の出力開始が遅くなる。よって本発明のように４分割することに限定されるものではなく、各々のモータ駆動装置に適応して分割数を決めることが必要となる。
【００３３】
次に、前記第１のカウントデータを再演算して第３のカウントデータを生成する。この第３のカウントデータも制御波生成部１１で保持する（ステップ３）。
【００３４】
本実施形態における第３のカウントデータは第２のカウントデータのカウントを更に４分割したものである。
【００３５】
この第３のカウントデータの分割数が後述する階段波形の階段数に該当する。したがって、分割数を多くすると階段波形の階段数は多くなり傾きの分解能が高くなる。逆に分割数が少ないと階段波形の階段数は少なくなり傾きの分解能が低く、傾きが粗くなる。よって、本発明のように４分割することに限定されるものではない。
【００３６】
次に、前記第１のカウントデータを取込んだＦＧ信号の次の周期の立上がりエッジを検出し、第２のカウントデータの任意のタイミング、すなわちＦＧ信号の立下がりエッジに最も近い４分割目のカウントのタイミングから、第３のカウントデータのタイミングを４発カウントする（ステップ４）。
【００３７】
次に、ＦＧ信号の立下がりエッジを検出し、第３のカウントデータのタイミングを４発カウントする（ステップ５）。
【００３８】
次に、ＦＧ信号の立下がり前後でカウントしたデータを４段階の階段を生成するため、１，２，３，４，３，２，１とカウントしたデータを３ビットデータ（ＳＴＡＩＲ１，ＳＴＡＩＲ２，ＳＴＡＩＲ４）として制御波生成部１１から出力する（ステップ６）。
【００３９】
次に、制御波生成部１１より出力された３ビットデータ（ＳＴＡＩＲ１，ＳＴＡＩＲ２，ＳＴＡＩＲ４）から電圧を切換えて階段波生成部１２から階段波状の電圧を生成する（ステップ７）。
【００４０】
階段波生成部１２では、生成した階段波状の電圧と速度制御信号を合成して階段波状の速度制御信号を生成する。
【００４１】
なお、この階段波状の電圧値を制御することによって階段の傾きを調整することができる。すなわち、電圧値を大きく設定すると階段の傾きは急になるが、電圧値を小さく設定すると階段の傾きは緩やかになる。この階段波状の電圧値は、インターフェース部３から階段傾斜制御信号を階段波生成部１２に入力することによって制御することができる。
【００４２】
この階段波状の速度制御信号と、通電相制御部７から出力された第１の通電波形とをＰＷＭ信号合成部９で合成することによって図２に示す第２の通電波形を生成することができる（ステップ８）。
【００４３】
この第２の通電波形はプリドライバ部１０を介し、３相の通電相Ｕ，Ｖ，Ｗに入力される（ステップ９）。
【００４４】
図２に示す第２の通電波形の立上がりは階段波によってなだらかな立上がりになっているので、正弦波化と同様に入力電圧を落とすことができる。しがたって、モータ回転音を低減することができる。
【００４５】
また、第２の通電波形の生成にはデジタル処理をしているので、ＤＡＣやアンプの必要がなく回路規模の増大も抑えることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明は、モータ駆動制御回路の回路規模の増大を抑え、モータ回転音の低減を実現するモータ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示したモータ駆動装置のブロック図である。
【図２】図１のモータ駆動装置によって形成された通電波形を示した波形図である。
【図３】図２の通電波形を形成する手順を示すフローチャートである。
【図４】階段波を形成する手順を示した波形図である。
【図５】従来技術のモータ駆動装置のブロック図である。
【図６】図５のモータ駆動装置によって形成された通電波形を示した波形図である。
【図７】従来技術の正弦波通電波形を形成するモータ駆動装置のブロック図である。
【図８】図７のモータ駆動装置によって形成された正弦波の通電波形を示した波形図である。
【符号の説明】
１・・・モータ駆動制御回路
２・・・モータ
３・・・インターフェース部
４・・・信号同期部
５・・・タイミング形成部
６・・・逆起検出部
７・・・通電相制御部
８・・・コンパレータ信号処理部
９・・・ＰＷＭ信号合成部
１０・・・プリドライバ部及びドライバ部
１１・・・制御波生成部
１２・・・階段波生成部
【図１】
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【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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