(57)【要約】【課題】駆動を必要とする駆動角度及び逆起電力が発生している期間においてもゼロ位置を高精度に検出可能なモータ制御回路、指示装置、半導体集積回路及びモータ制御方法を提供する。【解決手段】ステップモータ１７が発生させる逆起電力を吸収するリミット回路部６、逆起電力とステップモータ１７が発生させる誘導電力とを比較し、ステップモータのゼロ位置を検出する検出回路７ａ、検出回路７ａが供給する駆動制御信号ＳＣＰＵに基づき、ステップモータ１７を駆動する駆動回路４を備えるモータ制御回路。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステップモータが発生する逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し、前記差分処理の結果に基づいて駆動制御信号を生成する検出回路と、
前記駆動制御信号に基づき、前記ステップモータを駆動する駆動回路
とを備えることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項２】
前記ステップモータと前記駆動回路との間に接続され、所定値以上の前記逆起電力を吸収するリミット回路部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御回路。
【請求項３】
前記検出回路は、
前記逆起電力及び前記誘導電力のそれぞれの電圧値を計測する電圧計測回路と、
前記逆起電力の電圧値と前記誘導電力の電圧値との電圧差分を求め、該電圧差分と第１の閾値とを比較する中央演算処理装置
とを備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御回路。
【請求項４】
前記中央演算処理装置は、
前記ステップモータの駆動を制御する駆動制御手段と、
前記前記逆起電力の電圧値と前記誘導電力の電圧値とに差分処理を施す電圧値差分手段と、
該電圧値差分手段の差分結果と前記第１の閾値とを比較する閾値比較手段
とを備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御回路。
【請求項５】
前記中央演算処理装置は、前記ステップモータを駆動させるべき駆動角度であるか否か判定する駆動角度判定手段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御回路。
【請求項６】
前記電圧計測回路は、
前記中央演算処理装置に接続されたＤ／Ａ変換回路と、
前記ステップモータに一方の入力が接続され、前記Ｄ／Ａ変換回路に他方の入力が接続された比較器と、
該比較器の出力と前記中央演算処理装置との間に接続されたレベル判定回路
とを備えることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御回路。
【請求項７】
前記検出回路は、
前記逆起電力の持続時間を計測するタイマ回路と、
前記持続時間と第２の閾値とを比較する中央演算処理装置
とを備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御回路。
【請求項８】
前記ステップモータと前記駆動回路との間に接続され、所定値以上の前記逆起電力を吸収するリミット回路部を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のモータ制御回路。
【請求項９】
前記中央演算処理装置は、
前記ステップモータの駆動を制御する駆動制御手段と、
前記時間差分と前記第２の閾値とを比較する閾値比較手段
とを備えることを特徴とする請求項７に記載のモータ制御回路。
【請求項１０】
前記中央演算処理装置は、前記ステップモータを駆動させるべき駆動角度であるか否か判定する駆動角度判定手段を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のモータ制御回路。
【請求項１１】
前記検出回路は、
前記逆起電力の持続時間を計測するタイマ回路を更に備え、
前記中央演算処理装置は、更に、前記持続時間と第２の閾値とを比較することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御回路。
【請求項１２】
前記ステップモータと前記駆動回路との間に接続され、所定値以上の前記逆起電力を吸収するリミット回路部を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御回路。
【請求項１３】
前記中央演算処理装置は、
前記ステップモータの駆動を制御する駆動制御手段と、
前記電圧差分を求める電圧値差分手段と、
前記電圧差分と前記第１の閾値とを比較し、且つ、前記持続時間と前記第２の閾値とを比較する閾値比較手段
とを備えることを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御回路。
【請求項１４】
前記中央演算処理装置は、前記ステップモータを駆動するべき駆動角度であるか否か判定する駆動角度判定手段を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のモータ制御回路。
【請求項１５】
半導体チップと、
該半導体チップ上に集積化され、ステップモータが発生させる逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し、前記差分処理の結果に基づいて駆動制御信号を生成する検出回路と、
前記半導体チップ上に集積化され、前記駆動制御信号に基づき、前記ステップモータを駆動する駆動回路
とを備えることを特徴とする半導体集積回路。
【請求項１６】
ステップモータと、
該ステップモータにより回転駆動される指針と、
前記ステップモータが発生させる逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し、前記差分処理の結果に基づいて駆動制御信号を生成する検出回路と、
前記駆動制御信号に基づき、前記ステップモータを駆動する駆動回路
とを備えることを特徴とする指示装置。
【請求項１７】
前記検出回路は、
前記逆起電力及び前記誘導電力のそれぞれの電圧値を計測する電圧計測回路と、
前記逆起電力の電圧値と前記誘導電力の電圧値との電圧差分を求め、該電圧差分と第１の閾値とを比較する中央演算処理装置
とを備えることを特徴とする請求項１６に記載の指示装置。
【請求項１８】
前記検出回路は、
前記逆起電力の持続時間を計測するタイマ回路と、
前記持続時間と第２の閾値とを比較する中央演算処理装置
とを備えることを特徴とする請求項１６に記載の指示装置。
【請求項１９】
前記検出回路は、
前記逆起電力の持続時間を計測するタイマ回路を更に備え、
前記中央演算処理装置は、更に、前記持続時間と第２の閾値とを比較することを特徴とする請求項１７に記載の指示装置。
【請求項２０】
ステップモータが発生する逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し、
前記差分処理の結果に基づいて駆動制御信号を生成し、
前記駆動制御信号に基づき、前記ステップモータを駆動する
ことを含むことを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指示装置に関し、特に、指示装置に使用されるステップモータを制御するモータ制御回路、半導体集積回路、更にはモータ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステップモータは動作精度が高く安価であるため、自動車の速度を表示するスピードメータ、エンジンの回転数を表示するタコメータ等の指示装置に広く利用されている。スピードメータ及びタコメータ等の指示装置においては、車両の振動、ステップモータの脱調等に起因して、指示装置の指針が正確な指示が出来なくなることがある。このため、例えばスピードメータの場合、指針がゼロの位置（以下、単に「ゼロ位置」と略記する。）、即ち時速０［Ｋｍ／ｈ］の位置に固定するゼロ位置固定棒が設けられる。ゼロ位置を検出する手法としては、ステップモータの指針とゼロ位置固定棒との接触時及び非接触時とでステップモータが発生させる誘導電力の電圧値を測定する手法がある。
【０００３】
【特許文献】
特開平５−２６４２９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した誘導電力の測定は、ステップモータの駆動を必要としない駆動角度において実行される。また、ステップモータの駆動中にステップモータ内のインダクタの一端を高インピーダンス状態にし、逆起電力の発生後に誘導電力の電圧値が測定される。したがって、駆動を必要とする駆動角度及び逆起電力が発生している期間においては、ゼロ位置の検出が出来ない。このように、ゼロ位置の検出可能な条件が限定されていたため、高精度なゼロ位置検出は困難であった。
【０００５】
上記問題点を鑑み、本発明は、駆動を必要とする駆動角度及び逆起電力が発生している期間においてもゼロ位置を高精度に検出可能なモータ制御回路、半導体集積回路、指示装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の第１の特徴は、（イ）ステップモータが発生する逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し、差分処理の結果に基づいて駆動制御信号を生成する検出回路；（ロ）駆動制御信号に基づき、ステップモータを駆動する駆動回路を備えるモータ制御回路であることを要旨とする。ここで、「逆起電力」とは、ステップモータ内部のインダクタに蓄えられたエネルギーにより発生する電力であることを意味する。「誘導電力」とは、ステップモータ内部の電磁誘導により発生する電力であることを意味する。
【０００７】
本発明の第２の特徴は、（イ）半導体チップ；（ロ）半導体チップ上に集積化され、ステップモータが発生させる逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し、差分処理の結果に基づいて駆動制御信号を生成する検出回路；（ハ）半導体チップ上に集積化され、駆動制御信号に基づき、ステップモータを駆動する駆動回路を備える半導体集積回路であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第３の特徴は、（イ）ステップモータ；（ロ）ステップモータにより回転駆動される指針；（ハ）ステップモータが発生させる逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し、差分処理の結果に基づいて駆動制御信号を生成する検出回路ステップモータが発生させる逆起電力と誘導電力とに差分処理を施し、差分処理の差分結果に基づいて指針のゼロ位置を検出する検出回路；（ニ）駆動制御信号に基づき、前記ステップモータを駆動する駆動回路を備える指示装置であることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第４の特徴は、（イ）ステップモータが発生する逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し；（ロ）差分処理の結果に基づいて駆動制御信号を生成し；（ハ）駆動制御信号に基づき、ステップモータを駆動することを含むモータ制御方法であることを要旨とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第３の実施の形態を説明する。この第１〜第３の実施の形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る指示装置は、図１に示すように、ステップモータ１７、ステップモータ１７により回転駆動される指針１２、ステップモータ１７に接続されたモータ制御回路１ａを備える。モータ制御回路１ａは、ステップモータ１７に接続されたリミット回路部６、リミット回路部６に接続された駆動回路４、リミット回路部６と駆動回路４との接続点Ｐ１と駆動回路４との間に接続された検出回路７ａを備える。検出回路７ａは、ステップモータ１７が発生する逆起電力と誘導電力とに関する情報に対し差分処理を施し、差分処理の結果に基づいて駆動制御信号ＳＣＰＵを生成する。駆動回路４は、駆動制御信号ＳＣＰＵに基づき、ステップモータ１７を駆動する。リミット回路部６は、ステップモータ１７が発生させる逆起電力を吸収する。
【００１２】
更に、検出回路７ａは、図１に示すように、電圧計測回路２ａと、電圧計測回路２ａに接続された中央演算処理装置３を備える。電圧計測回路２ａとしては、例えば、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器が使用できる。電圧計測回路２ａは、ステップモータ１７が発生させる逆起電力及び誘導電力のそれぞれの電圧値を計測する。中央演算処理装置３は、逆起電力の電圧値と誘導電力の電圧値との電圧差分を求め、電圧差分と第１の閾値Ｖｔｈとを比較する。
【００１３】
また、ステップモータ１７は、第１のインダクタＬ１及び第２のインダクタＬ２、第１のインダクタＬ１及び第２のインダクタＬ２により回転駆動される二極回転子１３を備える。更に、ステップモータ１７は、二極回転子１３の回転を伝達する軸１１、軸１１により動力が伝達されるギア部１５、目盛りの指示位置がゼロの位置に指針１２を固定するゼロ位置固定棒１４を備える。指針１２は、ギア部１５のギア比に応じて目盛り上の位置を指し示す。
【００１４】
中央演算処理装置３は、図１に示すように、ステップモータ１７の駆動を制御する駆動制御手段３ｃ、電圧差分を求める電圧値差分手段３ａ、電圧差分と第１の閾値Ｖｔｈとを比較する閾値比較手段３ｂを備える。中央演算処理装置３には、図示を省略するロム（ＲＯＭ）及びラム（ＲＡＭ）が接続される。ＲＯＭは中央演算処理装置３において実行されるプログラムメモリ等として機能する。これに対してＲＡＭは、中央演算処理装置３におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等の格納及び作業領域として利用されるデータメモリ等として機能する。
【００１５】
駆動回路４は、第１のインダクタＬ１の一端ａに接続される第１バッファ４２ａ、第１のインダクタＬ１の他端ｂに接続される第２バッファ４２ｂ、第２のインダクタＬ２の一端ｃに接続される第３バッファ４２ｃ、第２のインダクタＬ２の他端ｄに接続される第４バッファ４２ｄ、第１バッファ４２ａ、第２バッファ４２ｂ、第３バッファ４２ｃ、及び第４バッファ４２ｄと中央演算処理装置３との間に接続される出力制御回路４１を備える。第１バッファ４２ａ、第２バッファ４２ｂ、第３バッファ４２ｃ、及び第４バッファ４２ｄとしては、３ステートバッファが使用できる。出力制御回路４１の内部には、例えば、中央演算処理装置３が供給する駆動制御信号ＳＣＰＵに基づいて第１の駆動パルスＳＤ１、第２の駆動パルスＳＤ２、第３の駆動パルスＳＤ３、及び第４の駆動パルスＳＤ４を生成する駆動パルス生成回路、第１切り替え制御信号ＳＣ１、第２切り替え制御信号ＳＣ２、第３切り替え制御信号ＳＣ３、及び第４切り替え制御信号ＳＣ３を生成するバッファ制御回路が備えられる。出力制御回路４１が供給する第１切り替え制御信号ＳＣ１、第２切り替え制御信号ＳＣ２、第３切り替え制御信号ＳＣ３、及び第４切り替え制御信号ＳＣ３は、第１バッファ４２ａ、第２バッファ４２ｂ、第３バッファ４２ｃ、及び第４バッファ４２ｄのそれぞれのハイレベル、ローレベル、及び高インピーダンス状態の切り替えを制御する。また、出力制御回路４は、ステップモータ１７の１相励磁、２相励磁、及び１−２相励磁等の励磁制御を行う。
【００１６】
第１バッファ４２ａ、第２バッファ４２ｂ、第３バッファ４２ｃ、及び第４バッファ４２ｄがそれぞれ供給する第１励磁信号ＡＳ、第２励磁信号ＢＳ、第３励磁信号ＣＳ、及び第４励磁信号ＤＳは、ステップモータ１７の第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２に伝達される。第１のインダクタＬ１に第１及び第２励磁信号ＡＳ，ＢＳを出力することにより、第１のインダクタＬ１の第１端部ａ及び第２端部ｂはそれぞれＮ極又はＳ極となる。同様に、第２のインダクタＬ２に第３及び第４励磁信号ＣＳ，ＤＳを出力することにより、第２のインダクタＬ２の第３端部ｃ及び第４端部ｄはそれぞれＮ極又はＳ極となる。第１〜第４端部ａ，ｂ，ｃ，ｄと二極回転子１３との吸引・反発作用により、二極回転子１３は回転駆動する。
【００１７】
更に、リミット回路部６は、図１に示すように、第１のリミット回路６ａ、第２のリミット回路６ｂ、第３のリミット回路６ｃ、及び第４のリミット回路６ｄを備える。第１のリミット回路６ａは、駆動回路４にアノードが接続され、高位電源ＶＤＤにカソードが接続された第１ダイオードＤ１、駆動回路４にカソードが接続され、低位電源ＶＳＳにアノードが接続された第２ダイオードＤ２を備える。同様に、第２のリミット回路６ｂは、駆動回路４にアノードが接続され、高位電源ＶＤＤにカソードが接続された第３ダイオードＤ３、駆動回路４にカソードが接続され、低位電源ＶＳＳにアノードが接続された第４ダイオードＤ４を備える。第３のリミット回路６ｃは、駆動回路４にアノードが接続され、高位電源ＶＤＤにカソードが接続された第５ダイオードＤ５、駆動回路４にカソードが接続され、低位電源ＶＳＳにアノードが接続された第６ダイオードＤ６を備える。第４のリミット回路６ｄは、駆動回路４にアノードが接続され、高位電源ＶＤＤにカソードが接続された第７ダイオードＤ７、駆動回路４にカソードが接続され、低位電源ＶＳＳにアノードが接続された第８ダイオードＤ８を備える。第１ダイオードＤ１、第３ダイオードＤ３、第５ダイオードＤ５、及び第７ダイオードＤ７は、正の過電圧をそれぞれ吸収する。これに対して、第２ダイオードＤ２、第４ダイオードＤ４、第６ダイオードＤ６、及び第８ダイオードＤ８は、負の過電圧をそれぞれ吸収する。
【００１８】
次に、図１〜図４を用いて、本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御方法を説明する。
【００１９】
（イ）先ず、図２に示すステップＳ１０１において、図１に示した駆動制御手段３ｃにより駆動制御信号ＳＣＰＵが出力制御回路４１に出力され、図３（ａ）〜（ｄ）の時刻ｔ０〜ｔ４の期間においてステップモータ１７を駆動する。時刻ｔ０〜ｔ１の期間においては、ステップモータ１７の二極回転子１３は時計回りに９０°回転する。時刻ｔ１〜ｔ２の期間、時刻ｔ２〜ｔ３の期間、及び時刻ｔ３〜ｔ４の期間のそれぞれの期間においても、二極回転子１３は時計回りに９０°回転する。なお、時刻ｔ０〜ｔ４の期間においては、第１切り替え制御信号ＳＣ１、第２切り替え制御信号ＳＣ２、第３切り替え制御信号ＳＣ３、及び第４切り替え制御信号ＳＣ４はそれぞれハイレベルに設定されている。次に、図１に示す駆動制御手段３ｃは、第３バッファ４２ｃを高インピーダンス状態とさせる駆動制御信号ＳＣＰＵを出力制御回路４１に出力する。この結果、出力制御回路４１は、図３（ｆ）の時刻ｔ４において、第３切り替え制御信号ＳＣ３をローレベルに立ち下げ、図１に示す第３バッファ４２ｃを高インピーダンス状態に切り替える。
【００２０】
（ロ）次に、図２のステップＳ１０２において、電圧計測回路２ａは、第２のインダクタＬ２からの逆起電力及び誘導電力の電圧値を計測する。ここで、逆起電力は、図３（ｃ）の時刻ｔ３〜ｔ４の期間において第２のインダクタＬ２に蓄えられたエネルギーが放出される際に発生する。ここで、第２のインダクタＬ２のインダクタンスをＬ、第２のインダクタＬ２に流れる電流をｉ、電流ｉが流れる時間をｔ、第２のインダクタＬ２が発生させる逆起電力の電圧値をＥとすると：
Ｅ＝Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）                          ・・・・・（１）
が成り立つ。一方、誘導電力は、ステップモータ１７内の電磁誘導により発生する。電圧計測回路２ａが計測した逆起電力及び誘導電力の電圧値は、電圧値信号ＳＶとして中央演算処理装置３に入力される。
【００２１】
（ハ）次に、ステップＳ１０３において、図１に示した電圧値差分手段３ａは、逆起電力及び誘導電力のそれぞれの電圧値に差分処理を施す。逆起電力の電圧値は、図３（ｃ）に示すように誘導電力の電圧値と比して非常に大きい。また、図３（ｃ）の時刻ｔ４〜ｔ５の期間に示すように、逆起電力が発生している間も、図１に示す第２のインダクタＬ２と二極回転子１３との相対位置変化により誘導電力が発生している。図４に示すように、図１の指針１２がゼロ位置固定棒１４に非接触時の逆起電力及び誘導電力の電圧値をそれぞれＶ１、Ｖ３として、Ｖ１とＶ３との差分値を求める。即ち、Ｖ１とＶ３との電圧差分を第１の電圧差分ΔＶ１とすると：
ΔＶ１＝｜Ｖ１−Ｖ３｜                              ・・・・・（２）
を演算する。これに対して、図１の指針１２がゼロ位置固定棒１４に接触時の逆起電力及び誘導電力の電圧値をそれぞれＶ２、Ｖ４とすると、Ｖ２とＶ４との電圧差分を第２の電圧差分ΔＶ２として：
ΔＶ２＝｜Ｖ２−Ｖ４｜                              ・・・・・（３）
を演算する。なお、図１に示す第５ダイオードＤ５は、図４に示すように、クランプ電圧以上の逆起電力の電圧を吸収する。
【００２２】
（ニ）次に、図２のステップＳ１０４において、電圧値差分手段３ａは、ステップＳ１０３で得られた電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２を第１の閾値Ｖｔｈと比較する。ここで、第１の閾値Ｖｔｈは、例えば、ΔＶ２＜Ｖｔｈ＜ΔＶ１に設定されている。図１に示す閾値比較手段３ｂは、ステップＳ１０３で得られた電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２が第１の閾値Ｖｔｈ以上であるか否か判断する。電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２が第１の閾値Ｖｔｈよりも小さいと判断された場合はステップＳ１０１に処理が戻る。電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２が第１の閾値Ｖｔｈ以上であると判断された場合、ステップＳ１０５に進み、ゼロ位置検出と判断される。
【００２３】
この様に、第１の実施の形態に係るモータ制御回路１ａによれば、誘導電力だけでなく、逆起電力を利用してステップモータ１７のゼロ位置を検出するので、高精度なゼロ位置の検出が可能となる。したがって、第１の実施の形態に係る指示装置の指針１２は、振動の発生、ステップモータ１７の脱調等に対しても正確な表示をすることができる。
【００２４】
また、図１に示した電圧計測回路２ａ、中央演算処理装置３、出力制御回路４、第１〜第８ダイオードＤ１〜Ｄ８は、例えば図５に示すように、同一の半導体チップ９０ａ上にモノリシックに集積化し、半導体集積回路９１ａを形成することが可能である。図７に示す例においては、半導体集積回路９１ａは、半導体チップ９０ａ上にボンディングパッド９２ａ〜９２ｄを更に備えている。ボンディングパッド９２ａは、第１バッファ４２ａからの第１励磁信号ＡＳを外部に出力する為の内部端子である。同様に、ボンディングパッド９２ｂ、ボンディングパッド９２ｃ、及びボンディングパッド９２ｄは、それぞれ第２バッファ４２ｂからの第２励磁信号ＢＳ、第３バッファ４２ｃからの第３励磁信号ＣＳ、及び第４バッファ４２ｄからの第４励磁信号ＤＳを外部に出力する為の内部端子である。具体的には、ボンディングパッド９２ａ〜９２ｄは、例えば、半導体チップ９０ａ上に形成された１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−２程度のドナー若しくはアクセプタがドープされた複数の高不純物密度領域（ソース領域／ドレイン領域、若しくはエミッタ領域／コレクタ領域等）等にそれぞれ接続される。この複数の高不純物密度領域にオーミック接触するように、アルミニウム（Ａｌ）、若しくはアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）等の金属から成る複数の電極層が形成される。複数の電極層の上部には、酸化膜（ＳｉＯ２）、ＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜、窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、或いはポリイミド膜等から成るパッシベーション膜が形成される。そして、パッシベーション膜の一部に複数の電極層を露出するように複数の開口部（窓部）を設け、複数のボンディングパッド９２ａ〜９２ｄが構成される。或いは、複数の電極層と金属配線で接続された他の金属パターンとして、ボンディングパッド９２ａ〜９２ｄを形成してもかまわない。又、ＭＯＳＦＥＴ等であれば、ポリシリコンゲート電極にアルミニウム（Ａｌ）、若しくはアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）等の金属からなる複数のボンディングパッド９２ａ〜９２ｄを形成することが可能である。或いは、複数のポリシリコンゲート電極に接続されたゲート配線等の複数の信号線を介して、他の複数のボンディングパッドを設けても良い。ポリシリコンから成るゲート電極の代わりに、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属、これらのシリサイド（ＷＳｉ２，ＴｉＳｉ２，ＭｏＳｉ２）等、或いはこれらのシリサイドを用いたポリサイド等から成るゲート電極でもかまわない。
【００２５】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る指示装置は、図６に示すように、電圧計測回路２ｂと並列にタイマ回路５が接続されている点が、図１に示したモータ制御回路１ａと異なる。タイマ回路５は、逆起電力の持続時間を計測する。中央演算処理装置３１の閾値比較手段３１ｂには第２の閾値Ｔｔｈが更に設定される。その他の構成については、図１に示した指示装置の構成と同様である。なお、図６に示すモータ制御回路１ｂは、図７に示すように、同一の半導体基板９０ｂ上にモノリシックに集積化し半導体集積回路９１ｂとして構成できる。
【００２６】
次に、図３、図４、図６、図８を用いて、本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御方法を説明する。但し、本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御方法と同様の処理については、重複する説明を省略する。
【００２７】
（イ）先ず、図８に示すステップＳ１１１において、図６に示す駆動制御手段３１ｃは、ステップモータ１７を駆動する。次に、図３（ｆ）に示すように、出力制御回路４１は、時刻ｔ４において第３切り替え制御信号ＳＣ３をローレベルに立ち下げ、図６に示す第３バッファ４２ｃを高インピーダンス状態に切り替える。
【００２８】
（ロ）次に、図８のステップＳ１１２において、図６に示すタイマ回路５は、第２のインダクタＬ２からの逆起電力の持続時間を計測する。タイマ回路５が測定した逆起電力の持続時間は、時間信号ＳＴとして中央演算処理装置３１に供給される。ここで、図６の指針１２がゼロ位置固定棒１４に非接触時及び接触時の逆起電力の持続時間を図４に示すようにそれぞれＴ１、Ｔ２とする。
【００２９】
（ハ）次に、ステップＳ１１３において、図６に示す閾値比較手段３１ｂは、逆起電力の持続時間と第２の閾値Ｔｔｈとを比較する。第２の閾値Ｔｔｈは、例えばＴ２＜Ｔｔｈ＜Ｔ１に設定されている。持続時間Ｔ１、Ｔ２が第２の閾値Ｔｔｈよりも小さいと判断された場合はステップＳ１１４に進む。持続時間Ｔ１、Ｔ２が第２の閾値Ｔｔｈ以上であると判断された場合、ステップＳ１１７に進み、ゼロ位置検出と判断される。
【００３０】
（ニ）次に、ステップＳ１１４において、図６に示す電圧計測回路２ｂは、第２のインダクタＬ２からの逆起電力及び誘導電力の電圧値を計測する。更に、ステップＳ１１５において、電圧値差分手段３１ａは逆起電力及び誘導電力のそれぞれの電圧値に差分処理を施し、電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２を算出する。
【００３１】
（ホ）次に、ステップＳ１１６において、図６に示す閾値比較手段３１ｂは、ステップＳ１１５で得られた電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２と第１の閾値Ｖｔｈとを比較する。電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２が第１の閾値Ｖｔｈよりも小さいと判断された場合はステップＳ１１１に処理が戻る。電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２が第１の閾値Ｖｔｈ以上であると判断された場合、ステップＳ１１７に進み、ゼロ位置検出と判断される。
【００３２】
この様に、第２の実施の形態によれば、逆起電力の持続時間を利用してステップモータ１７のゼロ位置を検出できる。よって、逆起電力の発生している期間の終点においてゼロ位置を検出することができる。更に、逆起電力の持続時間と逆起電力及び誘導電力のそれぞれの電圧値とを利用してゼロ位置を検出することにより、非常に高精度なゼロ位置検出が可能となる。
【００３３】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る指示装置は、図９に示すように、モータ制御回路１ｃの中央演算処理装置３２が、ステップモータ１７を駆動するべき駆動角度であるか否か判定する駆動角度判定手段３２ｄを備える点が図１に示した中央演算処理装置３と異なる。検出回路７ｃが、第１バッファ４２ａ、第２バッファ４２ｂ、第３バッファ４２ｃ、及び第４バッファ４２ｄのそれぞれの出力に接続されている点が図１に示した検出回路７ａと異なる。また、電圧計測回路２ｃと並列にタイマ回路５１が接続されている。その他の構成については、図１に示した指示装置の構成と同様である。なお、図９に示すモータ制御回路１ｃは、図１０に示すように、同一の半導体基板９０ｃ上にモノリシックに集積化し、半導体集積回路９１ｃとして構成可能である。
【００３４】
図９に示す出力制御回路４１が、図１１（ａ）に示すように−９０°毎に二極回転子１３を回転駆動させたとする。ここで、二極回転子１３の駆動角度が０°、−９０°、−１８０°、−２７０°、及び−３６０°の場合を、図１１（ｂ）及び図１２に示すように、それぞれ駆動状態Ａ、駆動状態Ｂ、駆動状態Ｃ、駆動状態Ｄ、及び駆動状態Ｅとする。図９に示す第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２のいずれか一方のみが励磁される駆動状態は、図１１（ｂ）の駆動状態Ｂ、駆動状態Ｃ、駆動状態Ｄ、及び駆動状態Ｅである。更に、第１のインダクタＬ１のみが励磁される駆動状態は、図１２に示すように、駆動状態Ａ、駆動状態Ｃ、及び駆動状態Ｅである。第２のインダクタＬ２のみが励磁される駆動状態は、図１２に示すように、駆動状態Ｂ及び駆動状態Ｄである。図９に示す駆動角度判定手段３２ｄは、第１及び第２のインダクタＬ２がそれぞれ励磁される駆動状態がステップモータ１７を駆動するべき駆動角度であるか否か判定する。
【００３５】
次に、図３、図９、図１１〜図１４を用いて、本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御方法を説明する。但し、図９に示す出力制御回路４１が、−４５°毎に二極回転子１３を回転駆動させる場合について説明する。また、本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御方法と同様の処理については、重複する説明を省略する。
【００３６】
（イ）先ず、図１３に示すステップＳ１３１において、図９に示す駆動制御手段３２ｃは、ステップモータ１７を駆動する。次に、ステップＳ１３２において、駆動角度判定手段３２ｄは、ステップモータ１７の第１及び第２のインダクタＬ１、Ｌ２の駆動を必要とする動作角度か否かを検出する。第１及び第２のインダクタＬ１、Ｌ２が駆動を必要とする動作角度は、図１４に示すように、−４５°、−１３５°、−２２５°、及び−３１５°である。駆動角度判定手段３２ｄが、第１及び第２のインダクタＬ１、Ｌ２の駆動を必要とする動作角度でないと判断した場合は、ステップＳ１３１に処理が戻る。一方、駆動角度判定手段３２ｄが、第１及び第２のインダクタＬ１、Ｌ２の駆動を必要とする動作角度であると判断した場合は、ステップＳ１３３に進む。
【００３７】
（ロ）ステップＳ１３３においては、出力制御回路４１は、時刻ｔ１〜ｔ２の一部の期間において第３切り替え制御信号ＳＣ３をローレベルに立ち下げ、図９に示す第２バッファ４２ｂを高インピーダンス状態に切り替える。また、出力制御回路４１は、時刻ｔ３〜ｔ４の一部の期間において第１切り替え制御信号ＳＣ１をローレベルに立ち下げ、図９に示す第４バッファ４２ｄを高インピーダンス状態に切り替える。更に、出力制御回路４１は、時刻ｔ５〜ｔ６の一部の期間において第４切り替え制御信号ＳＣ４をローレベルに立ち下げ、図９に示す第１バッファ４２ａを高インピーダンス状態に切り替える。時刻ｔ７〜ｔ８の一部の期間において第２切り替え制御信号ＳＣ２をローレベルに立ち下げ、図９に示す第３バッファ４２ｃを高インピーダンス状態に切り替える。更に、図６に示すタイマ回路５は、第２のインダクタＬ２からの逆起電力の持続時間Ｔ１、Ｔ２を計測する。
【００３８】
（ハ）次に、ステップＳ１３４において、図９に示す閾値比較手段３２ｂは、逆起電力の持続時間Ｔ１、Ｔ２と第２の閾値Ｔｔｈとを比較する。第２の閾値Ｔｔｈは、例えばＴ２＜Ｔｔｈ＜Ｔ１に設定されている。逆起電力の持続時間Ｔ１、Ｔ２が第２の閾値Ｔｔｈよりも小さいと判断された場合はステップＳ１３５に進む。持続時間Ｔ１、Ｔ２が第２の閾値Ｔｔｈ以上であると判断された場合、ステップＳ１３８に進み、ゼロ位置検出と判断される。
【００３９】
（ニ）ステップＳ１３５においては、図９に示す電圧計測回路２ｃは、第２のインダクタＬ２からの逆起電力及び誘導電力の電圧値を計測する。更に、ステップＳ１３６において、電圧値差分手段３２ａは逆起電力及び誘導電力のそれぞれの電圧値に差分処理を施し、電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２を算出する。
【００４０】
（ホ）次に、ステップＳ１３７において、図９に示す閾値比較手段３２ｂは、ステップＳ１３６で得られた電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２と第１の閾値Ｖｔｈとを比較する。電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２が第１の閾値Ｖｔｈよりも小さいと判断された場合はステップＳ１３１に処理が戻る。電圧差分ΔＶ１、ΔＶ２が第１の閾値Ｖｔｈ以上であると判断された場合、ステップＳ１３８に進み、ゼロ位置検出と判断される。
【００４１】
この様に、第３の実施の形態によれば、駆動角度判定手段３２ｄがステップモータ１７を駆動するべき駆動角度であるか否か判定する。よって、ステップモータ１７の駆動に必要な動作角度においてもゼロ位置検出を行うことができる。
【００４２】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４３】
既に述べた第１〜第３の実施の形態においては、電圧計測回路２ａとしてＡ／Ｄ変換器を使用する一例を説明した。しかし、図１５に示すように、中央演算処理装置３に接続されたＤ／Ａ変換回路２１、ステップモータ１７に一方の入力が接続され、Ｄ／Ａ変換回路２１に他方の入力が接続された比較器２２、比較器２２の出力と中央演算処理装置３との間に接続されたレベル判定回路２３を備える構成の電圧計測回路２ｄを用いても良い。図１５に示す電圧計測回路２ｄは、Ｄ／Ａ変換回路２１が比較器２２に出力するアナログ信号の電圧値を中央演算処理装置３により制御することが出来る。したがって、Ａ／Ｄ変換器を利用した電圧計測回路２ａと比してゼロ位置を自由度が高く検出できる。
【００４４】
また、上述した第１〜第３の実施の形態においては、第３励磁信号ＣＳに発生する逆起電力及び誘導電力を用いてステップモータ１７のゼロ位置を検出する一例を説明した。しかし、第１、第２、及び第４励磁信号ＡＳ，ＢＳ，ＤＳのいずれかに発生する逆起電力及び誘導電力を用いてステップモータ１７のゼロ位置を検出することが可能であることは勿論である。
【００４５】
既に述べた第１の実施の形態においては、逆起電力及び誘導電力のそれぞれの電圧値に差分処理を施すとして説明した。第２及び第３の実施の形態においては、逆起電力及び誘導電力のそれぞれの電圧値に差分処理を施し、更に逆起電力の持続時間を第２の閾値と比較するとして説明した。しかし、逆起電力の持続時間を第２の閾値と比較するのみの構成であってもよい。
【００４６】
更には、上述した第１〜第３の実施の形態においては、逆起電力と誘導電力との差分処理を中央演算処理装置３、３１、３２が行う一例を説明した。中央演算処理装置３、３１、３２の処理速度が問題となる場合には、中央演算処理装置３、３１、３２に代えて減算器、コンパレータ等による高速演算可能な論理回路を利用してもよいことは言うまでも無い。
【００４７】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動を必要とする駆動角度及び逆起電力が発生している期間においてもゼロ位置を高精度に検出可能なモータ制御回路、半導体集積回路、指示装置及びモータ制御方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る指示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御回路の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御回路のゼロ位置検出の原理を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御回路を同一半導体基板上に集積化した構成の模式図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る指示装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御回路を同一半導体基板上に集積化した構成の模式図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る指示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御回路を同一半導体基板上に集積化した構成の模式図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御回路の動作原理を示す図である。（その１）
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御回路の動作原理を示す図である。（その２）
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御回路の動作を示すタイムチャートである。
【図１５】本発明のその他の実施の形態に係る指示装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ…モータ制御回路
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…電圧計測回路
３，３１，３２…中央演算処理装置
３ａ，３１ａ，３２ａ…電圧値差分手段
３ｂ，３１ｂ，３２ｂ…閾値比較手段
３ｃ，３１ｃ，３２ｃ…駆動制御手段
４…駆動回路
５，５１…タイマ回路
６…リミット回路部
６ａ…第１のリミット回路
６ｂ…第２のリミット回路
６ｃ…第３のリミット回路
６ｄ…第４のリミット回路
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…検出回路
１１…軸
１２…指針
１３…二極回転子
１５…ギア部
１４…ゼロ位置固定棒
１７…ステップモータ
２１…Ｄ／Ａ変換回路
２２…比較器
２３…レベル判定回路
３２ｄ…駆動角度判定手段
４１…出力制御回路
４２ａ…第１バッファ
４２ｂ…第２バッファ
４２ｃ…第３バッファ
４２ｄ…第４バッファ
９０ａ，９０ｂ，９０ｃ…半導体チップ
９１ａ，９１ｂ，９１ｃ…半導体集積回路
９２ａ〜９２ｄ…ボンディングパッド
Ｄ１…第１ダイオード
Ｄ２…第２ダイオード
Ｄ３…第３ダイオード
Ｄ４…第４ダイオード
Ｄ５…第５ダイオード
Ｄ６…第６ダイオード
Ｄ７…第７ダイオード
Ｄ８…第８ダイオード
Ｌ１…第１のインダクタ
Ｌ２…第２のインダクタ
【図１】
2004236448.tif 000003
【図２】
2004236448.tif 000004
【図３】
2004236448.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004236448.tif 000007
【図６】
2004236448.tif 000008
【図７】
2004236448.tif 000009
【図８】
2004236448.tif 000010
【図９】
2004236448.tif 000011
【図１０】
2004236448.tif 000012
【図１１】
2004236448.tif 000013
【図１２】
2004236448.tif 000014
【図１３】
2004236448.tif 000015
【図１４】
2004236448.tif 000016
【図１５】
2004236448.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月24日(2003.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
（イ）先ず、図２に示すステップＳ１０１において、図１に示した駆動制御手段３ｃにより駆動制御信号ＳＣＰＵが出力制御回路４１に出力され、図３（ａ）〜（ｄ）の時刻ｔ０〜ｔ４の期間においてステップモータ１７を駆動する。時刻ｔ０〜ｔ１の期間においては、ステップモータ１７の二極回転子１３は反時計回りに９０°回転する。時刻ｔ１〜ｔ２の期間、時刻ｔ２〜ｔ３の期間、及び時刻ｔ３〜ｔ４の期間のそれぞれの期間においても、二極回転子１３は反時計回りに９０°回転する。なお、時刻ｔ０〜ｔ４の期間においては、第１切り替え制御信号ＳＣ１、第２切り替え制御信号ＳＣ２、第３切り替え制御信号ＳＣ３、及び第４切り替え制御信号ＳＣ４はそれぞれハイレベルに設定されている。次に、図１に示す駆動制御手段３ｃは、第３バッファ４２ｃを高インピーダンス状態とさせる駆動制御信号ＳＣＰＵを出力制御回路４１に出力する。この結果、出力制御回路４１は、図３（ｆ）の時刻ｔ４において、第３切り替え制御信号ＳＣ３をローレベルに立ち下げ、図１に示す第３バッファ４２ｃを高インピーダンス状態に切り替える。