(57)【要約】【課題】センサレスモータの起動不良を改善する。【解決手段】センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置において、前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出する検出手段と、前記ゼロクロスが所定タイミングであるときの前記検出手段の出力に基づいて、リセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないときの前記検出手段の出力に基づいて、計数を行う計数手段と、前記計数手段が所定値を計数したときの出力に基づいて、前記センサレスモータが停止するまで制動を行う制動手段と、前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行う起動指示手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
2004297993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置において、
前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出する検出手段と、
前記ゼロクロスが所定タイミングであるときの前記検出手段の出力に基づいて、リセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないときの前記検出手段の出力に基づいて、計数を行う計数手段と、
前記計数手段が所定値を計数したときの出力に基づいて、前記センサレスモータが停止するまで制動を行う制動手段と、
前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行う起動指示手段と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記制動手段は、前記駆動コイルの逆起電圧を減衰させるタイミングで、前記駆動コイルの通電を行う駆動トランジスタをオンす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】
前記所定タイミングは、本来発生すべきゼロクロスから所定時間前までの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記起動指示手段は、前記ゼロクロスを検出して計数を開始する計数器を有し、前記計数器が所定値を計数したとき、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記センサレスモータは、複数相の駆動コイルを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置の駆動方法であって、
前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出するステップと、
前記ゼロクロスが所定タイミングであることを検出したときにリセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないことを検出したときに計数を行うステップと、
所定値を計数したときに、前記センサレスモータが停止するまで制動を行うステップと、
前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行うステップと、
を備えたことを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項７】
請求項１記載のモータ駆動装置を集積化したことを特徴とする集積回路。
【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、モータ駆動方法、および集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
センサレスモータ（スピンドルモータ、スレッドモータ等）は、ロータおよびステータ間の相対位置を検知するための位置検知素子（例えばホール素子）を持たない構造であるため、以下の駆動方法が必要となる。例えば、複数相の駆動コイルを有するセンサレスモータを駆動するモータ駆動装置は、所定相の駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスを基準として、複数相の駆動コイルを適宜の順で適宜の方向へ通電するためのタイミング信号を作成することによって、駆動コイルを通電する駆動トランジスタのオンオフを制御する。これにより、センサレスモータは、所定方向へ回転することとなる。
【０００３】
ところで、モータ駆動装置は、センサレスモータを駆動する際の基準となるゼロクロスをノイズ等の影響で誤検出すると、複数相の駆動コイルを通電するための最適なタイミング信号を作成できなくなる。この場合、センサレスモータは、トルクが発生しないため回転できなくなる。上記の状態が継続すると、センサレスモータが停止しているにも関わらず、センサレスモータが高速回転するようにモータ駆動装置が複数相の駆動コイルを通電しているように見える、所謂ビートロック（起動不良）という現象を生じる。そこで、従来は、モータ駆動装置のゼロクロス検出範囲を一部マスクすることによって、ゼロクロスの誤検出を防止していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−４５９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータ駆動装置のゼロクロス検出範囲を一部マスクするためのタイミングは、ゼロクロスを基準とするものである。つまり、モータ駆動装置は、ゼロクロスを一旦誤検出してしまうと、マスクのための最適なタイミングを作成できなくなるため、センサレスモータは、ビートロックの現象を生じることとなる。従って、モータ駆動装置のゼロクロス検出範囲を一部マスクするだけでは、ビートロックを防止することは困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための発明は、センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置において、前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出する検出手段と、前記ゼロクロスが所定タイミングであるときの前記検出手段の出力に基づいて、リセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないときの前記検出手段の出力に基づいて、計数を行う計数手段と、前記計数手段が所定値を計数したときの出力に基づいて、前記センサレスモータが停止するまで制動を行う制動手段と、前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行う起動指示手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置である。このモータ駆動装置によれば、計数手段が計数する絶対的な所定値を閾値として、センサレスモータがビートロックの現象を生じているかどうかを確実に検出できる。また、センサレスモータがビートロックの現象を生じているとき、センサレスモータを停止させてから再起動させるため、センサレスモータをビートロック状態から正常状態へ確実に復帰できる。
【０００７】
また、かかるモータ駆動装置において、前記制動手段は、前記駆動コイルの逆起電圧を減衰させるタイミングで、前記駆動コイルの通電を行う駆動トランジスタをオンする。このモータ駆動装置によれば、センサレスモータの脱調を効果的に防止できる。
【０００８】
また、かかるモータ駆動装置において、前記所定タイミングは、本来発生すべきゼロクロスから所定時間前までの範囲である。このモータ駆動装置によれば、センサレスモータが負荷変動等を生じた場合でも、ゼロクロスを確実に検出できる。
【０００９】
また、かかるモータ駆動装置において、前記起動指示手段は、前記ゼロクロスを検出して計数を開始する計数器を有し、前記計数器が所定値を計数したとき、前記信号処理回路に前記センサレスモータを起動するための指示を行う。このモータ駆動装置によれば、センサレスモータを一定時間停止させてから再起動させるため、センサレスモータをビートロック状態から正常状態へ効果的に復帰できる。
【００１０】
また、かかるモータ駆動装置において、前記センサレスモータは、複数相の駆動コイルを有するものである。
【００１１】
また、センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置の駆動方法であって、前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出するステップと、前記ゼロクロスが所定タイミングであることを検出したときにリセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないことを検出したときに計数を行うステップと、所定値を計数したときに、前記センサレスモータが停止するまで制動を行うステップと、前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行うステップと、を備えたことを特徴とするモータ駆動方法である。このモータ駆動方法によれば、センサレスモータをビートロック状態から正常状態へ確実に復帰できる。
【００１２】
更に、上記のモータ駆動装置を集積化したことを特徴とする集積回路である。この集積回路によれば、センサレスモータを使用する小型機器に対応できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１４】
＝＝＝モータ駆動装置の全体構成＝＝＝
図１、図２、図３および図４を参照しつつ、本発明にかかる全体の構成について説明する。図１は、本発明のモータ駆動装置を説明するための構成図である。図２は、本発明のモータ駆動装置の動作を説明するための波形図である。図３は、図１のマスク回路の動作を説明するための波形図である。図４は、図１の正逆回路の動作を説明するための波形図である。なお、本実施形態では、モータ駆動装置は、３相のセンサレスモータ（例えば、スピンドルモータ、スレッドモータ等）を駆動する集積回路であることとする。ここで、センサレスモータは、ロータおよびステータの相対位置を検知するための素子（例えば、ホール素子）を持たないモータのことである。
【００１５】
図１において、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６は、スター結線されるとともに１２０度の電気角を有しており、センサレスモータのステータに固着されている。
【００１６】
Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８は、Ｕ相駆動コイル２を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は、Ｕ相駆動コイル２を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０のドレインソース接続部は、Ｕ相駆動コイル２の一端と接続されている。同様に、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２は、Ｖ相駆動コイル４を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１４は、Ｖ相駆動コイル４を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１４のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１２、１４のドレインソース接続部は、Ｖ相駆動コイル４の一端と接続されている。同様に、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６は、Ｗ相駆動コイル６を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１８は、Ｗ相駆動コイル６を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６、１８のドレインソースは、電源Ｖｐと接地との間に直列接続され、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１６、１８のドレインソース接続部は、Ｗ相駆動コイル６の一端と接続されている。そして、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８を後述する適宜のタイミングでオンオフすることによって、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に駆動電流が流れて、センサレスモータは回転（例えば正回転）することとなる。これにより、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の一端には、電気角１２０度の位相差を有する駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが現れるとともに、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の共通接続部には、破線の中性点電圧Ｖｃｏｍが現れる。なお、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ上における上方向および下方向の重畳パルスＫＢは、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８がオンオフすることによって、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６を流れる駆動電流の方向が変化するときに生じるキックバックパルスである。なお、駆動トランジスタとしては、ＭＯＳＦＥＴの代わりにバイポーラトランジスタを使用することも可能である。
【００１７】
切り換え回路２０は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を有し、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子には、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが供給される。切り換え回路２０は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を電気角６０度のタイミングで切り換えて、駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの何れか１つを出力するものである。切り換え回路２０は、センサレスモータが正回転するとき、Ｕ端子、Ｗ端子、Ｖ端子の順で繰り返し切り換え、一方、センサレスモータが逆回転するとき、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子の順で繰り返し切り換えることとなる。
【００１８】
コンパレータ２２は、切り換え回路２０から得られる駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの何れか１つ（＋端子）と中性点電圧Ｖｃｏｍ（−端子）とを比較するものである。これにより、コンパレータ２２からは、電気角６０度のタイミングで変化する矩形の比較信号ＣＰが出力される。なお、比較信号ＣＰ上における上方向および下方向の重畳パルスは、キックバックパルスＫＢに基づくものである。本実施形態では、切り換え回路２０を設けることによって、１個のコンパレータを設けるだけで済むので、素子数を削減することが可能となる。
【００１９】
分配回路３２は、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を有し、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子を切り換え回路２０と同一タイミングで切り換えて、比較信号ＣＰを分配して出力するものである。なお、分配回路３２は、センサレスモータが正回転するとき、Ｕ端子、Ｗ端子、Ｖ端子の順で繰り返し切り換え、一方、センサレスモータが逆回転するとき、Ｕ端子、Ｖ端子、Ｗ端子の順で繰り返し切り換えることとなる。
【００２０】
分配回路３２のＵ端子からは、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｕ相駆動コイル２を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。同様に、分配回路３２のＶ端子からも、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｖ相駆動コイル４を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。同様に、分配回路３２のＷ端子からも、電気角６０度の断片的な信号が得られるだけで、Ｗ相駆動コイル６を通電するための電気角１２０度の信号が欠落している。なお、分配回路３２のＵ端子、Ｖ端子、Ｗ端子から得られる信号には、キックバックパルスＫＢに対応するノイズが重畳されている。
【００２１】
マスク回路３４は、分配回路３２のＵ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＵ相駆動コイル２を駆動するための連続するマスク信号Ｕｍａｓｋを生成して出力する。同様に、マスク回路３４は、分配回路３２のＶ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＶ相駆動コイル４を駆動するための連続するマスク信号Ｖｍａｓｋを生成して出力する。同様に、マスク回路３４は、分配回路３２のＷ端子から得られる電気角６０度の信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去し、この電気角６０度の信号を用いてＷ相駆動コイル６を駆動するための連続するマスク信号Ｗｍａｓｋを生成して出力する。なお、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋは、電気角１２０度の位相差を有する。
【００２２】
合成回路３８は、マスク回路３４から得られるマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋを合成して、電気角６０度のタイミングで変化する矩形の合成信号ＦＧを出力する。すなわち、合成信号ＦＧは、比較信号ＣＰからキックバックパルスＫＢに基づく重畳パルスを除去したものとなる。
【００２３】
位相比較器４０、フィルタ４２、バッファ４４、電圧制御発振器４６、１／Ｎ分周器４８は、ＰＬＬ回路を構成する。位相比較器４０は、合成回路３８から得られる合成信号ＦＧと、１／Ｎ分周器４８から得られる分周信号ＤＶとの位相差に応じたパルス幅を有する電圧信号を出力するものである。例えば、位相比較器４０は、合成信号ＦＧの位相が分周信号ＤＶの位相より進んでいる状態では、正の電圧信号を出力し、一方、合成信号ＦＧの位相が分周信号ＤＶの位相より遅れている状態では、負の電圧信号を出力する。この電圧信号は、フィルタ４２で積分され、その後、バッファ４４を介して電圧制御発振器４６に供給される。電圧制御発振器４６は、バッファ４４から得られる電圧信号と対応する周波数信号ＶＣＯを出力して、１／Ｎ分周器４８に供給する。この動作を繰り返すことによって、合成信号ＦＧの位相と分周信号ＤＶの位相は、一致することとなる。本実施形態では、合成信号ＦＧの１／２周期（ハイレベルまたはローレベル）が周波数信号ＶＣＯの８周期（これに限定されない）となるように、１／Ｎ分周器４８の分周数Ｎを設定することとする。
【００２４】
シフトレジスタ５０は、周波数信号ＶＣＯを用いて合成信号ＦＧを遅延させるものである。本実施形態では、シフトレジスタ５０が７段（これに限定されない）のＤ型ＦＦ（不図示）からなるものとする。これにより、シフトレジスタ５０の７段目（最終段）のＤ型ＦＦでは、合成信号ＦＧが周波数信号ＶＣＯの６周期に相当する期間遅延して、遅延信号ＳＲとして出力されることとなる。マスク回路３４は、合成信号ＦＧと遅延信号ＳＲとのＥＸＯＲ１（排他的論理和）信号を作成する。
【００２５】
センサレスロジック回路５２は、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６を適宜のタイミングで通電するための信号を出力するものである。センサレスロジック回路５２は、センサレスモータ自体が初期状態でのロータおよびステータ間の相対位置を推定できないことを考慮して、予め定められたマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの初期レベルから動作することとなる（例えば、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの初期レベルを”Ｌ””Ｌ””Ｈ”とする）。センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｉｏｇｉｃ１（＝Ｕｍａｓｋ−Ｖｍａｓｋ）、Ｖｌｏｇｉｃ１（＝Ｖｍａｓｋ−Ｗｍａｓｋ）、Ｗｌｏｇｉｃ１（＝Ｗｍａｓｋ−Ｕｍａｓｋ）を作成する。そして、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ１が”Ｍ”レベルとなる期間、切り換え回路２０のＵ端子と分配回路３２のＵ端子を選択するための信号を出力する。同様に、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｖｌｏｇｉｃ１が”Ｍ”レベルとなる期間、切り換え回路２０のＶ端子と分配回路３２のＶ端子を選択するための信号を出力する。同様に、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｗｌｏｇｉｃ１が”Ｍ”レベルとなる期間、切り換え回路２０のＷ端子と分配回路３２のＷ端子を選択するための信号を出力する。そして、センサレスロジック回路５２は、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ１、Ｖｌｏｇｉｃ１、Ｗｌｏｇｉｃ１から遅延する通電信号（駆動信号）Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２を作成して出力する。
【００２６】
正逆回路５４（制動手段）は、センサレスモータのブレーキと、センサレスモータの回転方向の逆転と、を行うものである。正逆回路５４は、外部装置等から供給される通常時のブレーキ指示信号に基づいて、逆転トルクブレーキを実行する。逆転トルクブレーキは、図４に示すように、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に生じる正弦波の逆起電圧を減衰させる方向に通電するものである。これにより、センサレスモータは、減速または停止することとなる。また、正逆回路５４は、外部装置等から供給される回転指示信号ＦＲ（例えば、正回転時”Ｈ”、逆回転時”Ｌ”とする）の変化に基づいて、先ず、逆転トルクブレーキを実行してセンサレスモータを停止させ、その後、回転方向の逆転を実行する。このとき、センサレスモータが正方向へ回転するときのマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋと、センサレスモータが逆方向へ回転するときのマスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋとは、Ｖ相およびＷ相のマスク信号が入れ替わることとなる。これにより、センサレスモータは、回転方向が逆転して加速することとなる。なお、ブレーキ指示信号が存在せず回転指示信号ＦＲが変化しないとき、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２は、正逆回路５４を介してそのまま出力される。
【００２７】
Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ８、１０、１２、１４、１６、１８は、正逆回路５４の出力信号によってオンオフすることとなる。
【００２８】
起動カウンタ５８（計数器）は、センサレスモータが起動しないとき、合成信号ＦＧの電気角６０度のタイミングを基準として、センサレスモータが停止しているときの周波数信号ＶＣＯの計数を行うものである。そして、センサレスロジック回路５２は、起動カウンタ５８が所定値を計数したとき、センサレスモータが停止していることとして、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋのレベルを次の電気角６０度のレベルに変更する。これにより、センサレスモータは、再度起動されることとなる。
【００２９】
期待値回路６０は、比較信号ＣＰと、ＥＸＯＲ１信号と、通電信号Ｕｌｏｇｉｃ２、Ｖｌｏｇｉｃ２、Ｗｌｏｇｉｃ２とが供給されることによって、ＥＸＯＲ１信号の各”Ｈ”期間、本来発生すべき比較信号ＣＰと同一レベルの期待値信号ＥＸＰを出力するものである。ＥＸＯＲゲート６２は、比較信号ＣＰと期待値信号ＥＸＰとの排他的論理和を演算し、ＥＸＯＲ２信号を出力するものである。比較信号ＣＰの立ち上がりおよび立ち下がりポイントは、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に発生する逆起電圧および中性点電圧Ｖｃｏｍのゼロクロスポイントである。即ち、ＥＸＯＲゲート６２は、比較信号ＣＰがＥＸＯＲ１信号の”Ｌ”期間（所定タイミングの範囲）で変化するとき、センサレスモータが正常回転しているものとして”Ｌ”のＥＸＯＲ２信号を出力する。一方、ＥＸＯＲゲート６２は、比較信号ＣＰがＥＸＯＲ１信号の”Ｈ”期間（期待値信号ＥＸＰの”Ｈ”または”Ｌ”期間）で変化するとき、センサレスモータが異常回転しているものとして”Ｈ”のＥＸＯＲ２信号を出力する。
【００３０】
Ｄ型ＦＦ６４は、ＥＸＯＲ２信号がＤ（データ）端子に供給され、ＥＸＯＲ１信号の反転信号がＣ（クロック）端子に供給される。即ち、Ｄ型ＦＦ６４は、ＥＸＯＲ１信号の立ち下がりでＥＸＯＲ２信号を保持し、その後、ＥＸＯＲ２信号をＱ（出力）端子から出力する。
【００３１】
カウンタ６６（計数手段）は、Ｄ型ＦＦ６４のＱ端子の出力がＲ（リセット）端子に供給され、ＥＸＯＲ１信号が計数される信号として供給される。即ち、カウンタ６６は、比較信号ＣＰがＥＸＯＲ１信号の”Ｌ”期間で変化するとき、Ｄ型ＦＦ６４のＱ端子の出力”Ｌ”がＲ端子に供給されることによって、リセットされた状態を継続する。一方、カウンタ６６は、比較信号ＣＰがＥＸＯＲ１信号の”Ｈ”期間で変化するとき、Ｄ型ＦＦ６４のＱ端子の出力”Ｈ”がＲ端子に供給されることによって、リセット解除されるとともに直後のＥＸＯＲ１信号の立ち上がり（またはＥＸＯＲ１信号の立ち下がり）を順次計数する。カウンタ６６の計数値がＮに達すると、カウンタ６６は、センサレスモータがビートロック状態であることとして”Ｈ”を出力する。なお、センサレスモータが軽負荷の場合、起動直後の比較信号ＣＰはＥＸＯＲ１信号の”Ｈ”期間で変化する可能性がある。つまり、Ｎは、センサレスモータが軽負荷であって異常回転していないものと見なすための許容数である。
【００３２】
Ｄ型ＦＦ６８は、Ｄ型ＦＦ６４のＱ端子の出力がＤ端子に供給され、カウンタ６６の出力がＣ端子に供給される。即ち、Ｄ型ＦＦ６８は、カウンタ６６の出力”Ｈ”（立ち上がり）でＤ型ＦＦ６４のＱ端子の出力”Ｈ”を保持し、その後、センサレスモータをビートロック状態から解放するためのブレーキ指示信号として、Ｄ型ＦＦ６４のＱ端子の出力”Ｈ”をＱ端子から出力する。ビートロック時のブレーキ指示信号は、通常時のブレーキ指示信号とともにＯＲゲート７０を介して正逆回路５４に供給される。正逆回路５４は、ビートロック時のブレーキ指示信号が供給されると、逆転トルクブレーキを実行することによって、センサレスモータの回転を停止させる。センサレスロジック回路５２は、センサレスモータの回転が停止すると、即ち、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋがゼロクロスの消失に伴って供給されなくなると、ＰＬＬ回路内のコンデンサ４２の電荷を強制放電するとともに、Ｄ型ＦＦ６４、６８をリセットする。これにより、Ｄ型ＦＦ６４、カウンタ６６、Ｄ型ＦＦ６８は、センサレスモータのビートロックを検出可能な状態となる。
【００３３】
なお、正逆回路５４の出力信号を得るまでの信号処理を行うブロック全体が、信号処理回路である。また、起動カウンタ５８およびＰＬＬ回路は、起動指示手段である。
【００３４】
＝＝＝モータ駆動装置のビートロック検出動作＝＝＝
次に、図５および図６を参照しつつ、モータ駆動装置のビートロック検出動作について説明する。図５は、モータ駆動装置のビートロック検出動作を説明するためのフローチャート、図６は、モータ駆動装置のビートロック検出動作を説明するための波形図である。なお、説明の便宜上、比較信号ＣＰに重畳する、キックバックパルスＫＢに基づくノイズは省略することとする。
【００３５】
≪ステップＳ２≫
コンパレータ２２からは、センサレスモータの回転に伴って比較信号ＣＰが出力される。この比較信号ＣＰの立ち上がりおよび立ち下がりポイントは、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６に発生する逆起電圧と中性点電圧Ｖｃｏｍとのゼロクロスポイントである。即ち、比較信号ＣＰは、ゼロクロスがＥＸＯＲ１信号の”Ｈ”期間または”Ｌ”期間の何れに存在するのかを検出するための基となる信号である。
【００３６】
≪ステップＳ４≫
比較信号ＣＰがＥＸＯＲ１信号の”Ｈ”期間または”Ｌ”期間の何れで変化（立ち上がり、立ち下がり）しているのかを判別する。換言すると、ゼロクロスがＥＸＯＲ１信号の各周期毎の立ち下がりポイントに対して紙面左側（時間軸上での前側）または紙面右側（時間軸上での後側）の何れであるのかを判別する。ゼロクロスがＥＸＯＲ１信号の立ち下がりポイントに対して紙面左側の場合、当該ゼロクロスは許容範囲外に存在することとなる。一方、ゼロクロスがＥＸＯＲ１信号の立ち下がりポイントに対して紙面右側の場合、当該ゼロクロスは許容範囲内に存在することとなる。本実施形態では、比較信号ＣＰおよび期待値信号ＥＸＰがＥＸＯＲ１信号の立ち下がりポイントで同一レベルであるかどうかを、ＥＸＯＲゲート６２から得られるＥＸＯＲ２信号を用いて判別する。
【００３７】
≪ステップＳ６≫
比較信号ＣＰがＥＸＯＲ１信号の”Ｌ”期間で変化すると、即ち、上記のステップＳ４を否定すると、センサレスモータが正常回転しているものとして、Ｄ型ＦＦ６４はＥＸＯＲ１信号の立ち下がりで”Ｌ”のＥＸＯＲ２信号を保持するとともに出力する。これにより、カウンタ６６は、リセットされて計数を停止した状態を継続する。そして、上記のステップＳ４を再度実行する。
【００３８】
≪ステップＳ８≫
一方、比較信号ＣＰがＥＸＯＲ１信号の”Ｈ”期間で変化すると、即ち、上記のステップＳ４を肯定すると、センサレスモータが異常回転または軽負荷で正常回転しているものとして、Ｄ型ＦＦ６４はＥＸＯＲ１信号の立ち下がりで”Ｈ”のＥＸＯＲ２信号を保持するとともに出力する。これにより、カウンタ６６は、リセット解除されるとともにＥＸＯＲ１信号の立ち上がりで＋１インクリメントの計数を行う。
【００３９】
≪ステップＳ１０≫
カウンタ６６の計数値がＮ以上であるかどうかを判別する。即ち、センサレスモータが異常回転または軽負荷で正常回転しているかどうかを判別する。そして、カウンタ６６の計数値がＮ未満であると、即ち、本ステップＳ１０を否定すると、センサレスモータが軽負荷で正常回転しているものとして、上記のステップＳ４以降を再度実行する。
【００４０】
≪ステップＳ１２≫
一方、カウンタ６６の計数値がＮ以上であると、即ち、上記のステップＳ１０を肯定すると、カウンタ６６の出力は”Ｌ”から”Ｈ”へ変化する。そして、センサレスモータが異常回転に伴ってビートロックしているものとして、Ｄ型ＦＦ６８はカウンタ６６の出力の立ち上がりでＤ型ＦＦ６４の出力”Ｈ”を保持するとともに出力する。Ｄ型ＦＦ６８の出力”Ｈ”は、ビートロック時のブレーキ指示信号として、ＯＲゲート７０を介して正逆回路５４に供給される。これにより、正逆回路５４は、逆転トルクブレーキを実行する。
【００４１】
≪ステップＳ１４≫
センサレスロジック回路５２は、センサレスモータの回転が停止しているかどうかを判別する。本実施形態では、センサレスロジック回路５２は、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋの供給の有無に応じて、ゼロクロスが存在するかどうかを判別する。
【００４２】
≪ステップＳ１６≫
センサレスロジック回路５２は、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋが供給されると、センサレスモータの回転が逆転トルクブレーキに伴って減速しているものとして、起動カウンタ５８の計数動作をリセットする。これにより、起動カウンタ５８は計数を停止した状態を継続する。
【００４３】
≪ステップＳ１８≫
一方、センサレスロジック回路５２は、マスク信号Ｕｍａｓｋ、Ｖｍａｓｋ、Ｗｍａｓｋが供給されなくなると、センサレスモータの回転が逆転トルクブレーキに伴って停止したものと判断する。このとき、センサレスロジック回路５２は、起動カウンタ５８の計数動作をリセット解除する。これにより、起動カウンタ５８は、センサレスモータが停止しているときの設定周波数を有する周波数信号ＶＣＯの計数を開始する。
【００４４】
≪ステップＳ２０≫
起動カウンタ５８の計数値がＸ以上であるかどうかを判別する。即ち、センサレスロジック回路５２は、センサレスモータの停止後、一定時間が経過したかどうかを判別する。そして、起動カウンタ５８の計数値がＸ未満であると、即ち、本ステップＳ２０を否定すると、上記のステップＳ１４以降を再度実行する。
【００４５】
≪ステップＳ２２≫
一方、起動カウンタ５８の計数値がＸ以上であると、即ち、上記のステップＳ２０を肯定すると、センサレスロジック回路５２は、ＰＬＬ回路内のコンデンサ４２の電荷を強制放電し、Ｄ型ＦＦ６４、６８をリセットし、更に、逆転トルクブレーキを解除する。これにより、モータ駆動装置は、初期設定され、センサレスモータを再度起動する。
【００４６】
以上より、センサレスモータのビートロックを確実に検出し、センサレスモータを確実に起動することが可能となる。
【００４７】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、本発明に係るモータ駆動装置について説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００４８】
≪制動手段≫
本実施形態では、正逆回路５４は、逆転トルクブレーキを実行することとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の一端を短絡するショートブレーキを用いることとしてもよい。これにより、センサレスモータは、減速が滑らかではなくなるが、脱調することはなくなる。
【００４９】
≪検出手段≫
本実施形態では、Ｕ相駆動コイル２、Ｖ相駆動コイル４、Ｗ相駆動コイル６の逆起電圧と中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを、比較信号ＣＰの立上り変化および立下り変化の都度検出しているが、これに限定されるものではない。例えば、前記ゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを、比較信号ＣＰの立上り変化または立下り変化の何れか一方を基に検出してもよいし、比較信号ＣＰの立上り変化および立下り変化の双方を基に並列に検出してもよい。
【００５０】
≪所定タイミング≫
本実施形態では、１／Ｎ分周器４８は、合成信号ＦＧの１／２周期（ハイレベルまたはローレベル）と周波数信号ＶＣＯの８周期とが等しくなる分周数Ｎを有することとしているが、これに限定されるものではない。例えば、分周数Ｎを小さく設定してもよい。これにより、ＥＸＯＲ１信号の立ち下がりポイントを微調整でき、ゼロクロスを精度よく効果的に検出することが可能となる。
【００５１】
≪駆動トランジスタ≫
本実施形態では、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴであるが、これに限定されるものではない。例えば、Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタの何れかを使用することも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、センサレスモータの起動不良を確実に検出し、センサレスモータを確実に起動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ駆動装置を説明するための構成図である。
【図２】本発明のモータ駆動装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】図１のマスク回路の動作を説明するための波形図である。
【図４】図１の正逆回路の動作を説明するための波形図である。
【図５】本発明のモータ駆動装置のビートロック検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明のモータ駆動装置のビートロック検出動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
２  Ｕ相駆動コイル
４  Ｖ相駆動コイル
６  Ｗ相駆動コイル
８、１０、１２、１４、１６、１８  Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ
４６  電圧制御発振器
５２  センサレスロジック回路
５４  正逆回路
５８  起動カウンタ
６０  期待値回路
６２  ＥＸＯＲゲート
６４、６８  Ｄ型ＦＦ
６６  カウンタ
【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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