(57)【要約】【課題】モータをパルス変調して駆動する際の、ゼロクロス点の誤検出を防止する。【解決手段】パルス幅変調信号生成回路５０は、モータ１１０の目標トルクに応じて、デューティ比が変化するＰＷＭ信号Ｓｐｗｍを生成する。逆起検出回路２０は、Ｕ相コイルＬｕに発生する相電圧Ｖｕを、中点電圧Ｖｃｏｍと比較してゼロクロス点を検出する。スイッチング制御回路３０は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍと、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥとを受け、スイッチング回路１０のオンオフ状態のシーケンスを制御するとともに、スイッチング回路１０に含まれるハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの少なくとも一方をスイッチング制御する。逆起検出回路２０は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍにもとづき検出タイミングを設定し、検出タイミングにおいて、逆起電圧Ｖｕと中点電圧Ｖｃｏｍとの比較結果が所定の条件を満たすとき、所定レベルの逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥを出力する。【選択図】図２
2007267552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相モータに駆動電流を供給して駆動するモータ駆動回路であって、
前記多相モータのコイルごとに設けられ、接続されたコイルの一端に、ハイレベルまたはローレベルの電圧を印加する複数のスイッチング回路と、
少なくとも前記多相モータの目標トルクに応じて、デューティ比が変化するパルス変調信号を生成するパルス変調信号生成回路と、
前記多相モータの少なくとも１つのコイルに発生する逆起電圧を、コイルの中点電圧と比較してゼロクロス点を検出し、逆起検出信号を出力する逆起検出回路と、
前記パルス変調信号生成回路からの前記パルス変調信号と、前記逆起検出回路からの前記逆起検出信号と、を受け、前記逆起検出信号にもとづいて、前記複数のスイッチング回路のオンオフ状態のシーケンスを制御するとともに、前記パルス変調信号にもとづいて、前記複数のスイッチング回路に含まれるハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの少なくとも一方をスイッチング制御するスイッチング制御回路と、
を備え、
前記逆起検出回路は、前記パルス変調信号生成回路からの前記パルス変調信号にもとづいて検出タイミングを設定し、設定した検出タイミングにおいて、前記逆起電圧と前記中点電圧との比較結果が所定の条件を満たすとき、所定レベルの前記逆起検出信号を出力することを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記逆起検出回路は、前記パルス変調信号のレベル遷移のタイミングにもとづき、前記検出タイミングを設定することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記逆起検出回路は、前記パルス変調信号のレベルが、前記複数のスイッチング回路に含まれるスイッチのオンに対応したレベルからオフに対応したレベルへ遷移するタイミングを、前記検出タイミングに設定することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
前記逆起検出回路は、前記検出タイミングにおいて、前記逆起電圧が前記中点電圧の大小関係が所定の条件を満たすとき、前記逆起検出信号を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
前記逆起検出回路は、
前記逆起電圧を前記中点電圧と比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力信号を受け、前記検出タイミングにおける値を出力する比較値出力部と、
を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動回路。
【請求項６】
前記比較値出力部は、前記パルス変調信号に応じて前記コンパレータの出力信号をラッチするラッチ回路であることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動回路。
【請求項７】
１つの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のモータ駆動回路。
【請求項８】
ディスクを回転させるスピンドルモータと、
前記スピンドルモータを駆動する請求項１から６のいずれかに記載のモータ駆動回路と、
を備えることを特徴とするディスク装置。
【請求項９】
多相モータに駆動電流を供給して駆動するモータ駆動方法であって、
少なくとも前記多相モータの目標トルクに応じて、デューティ比が変化するパルス変調信号を生成するステップと、
前記多相モータの少なくとも１つのコイルに発生する逆起電圧を、コイルの中点電圧と比較してゼロクロス点を検出し、所定レベルの逆起検出信号を生成する逆起検出ステップと、
前記逆起検出信号にもとづいて、駆動対象となるコイルのシーケンスを制御するとともに、前記パルス変調信号にもとづいて、前記駆動対象となるコイルにハイレベルまたはローレベルのスイッチング信号を印加するステップと、
を備え、
前記逆起検出ステップは、前記パルス変調信号にもとづいて検出タイミングを設定し、設定した検出タイミングにおいて、前記逆起電圧と前記中点電圧との比較結果が所定の条件を満たすとき、前記逆起検出信号を前記所定レベルとすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の回転を制御する技術に関し、特に、複数のコイルを有するステータと磁性を有するロータとを含むモータの回転を制御するモータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポータブルＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）装置や、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）など、ディスク型メディアを使用した電子機器において、そのディスクを回転させるためにブラシレス直流モータが用いられる。ブラシレス直流（ＤＣ）モータは、一般に、永久磁石を備えたロータと、スター結線された複数の相のコイルを備えたステータとを備えており、コイルに供給する電流を制御することによりコイルを励磁し、ロータをステータに対して相対回転させて駆動する。ブラシレスＤＣモータは、ロータの回転位置を検出するために、一般に、ホール素子や光学エンコーダなどのセンサを備えており、センサにより検出された位置に応じて、各相のコイルに供給する電流を切り換えて、ロータに適切なトルクを与える。
【０００３】
モータをより小型化するために、ホール素子などのセンサを利用せずにロータの回転位置を検出するセンサレスモータも提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。センサレスモータは、たとえばモータの中点配線の電位（以下、中点電圧という）を計測することにより、コイルに発生する逆起電圧（誘導電圧）をモニタし、中点電圧と等しくなるゼロクロス点を検出することにより位置情報を得る。
【０００４】
ここで、ある相コイルの逆起電圧をモニタするためには、ゼロクロス点の発生するタイミングに合わせて、非駆動状態を設定する必要がある。この非駆動状態においては、相コイルに接続されるドライバ（スイッチング回路）は、スイッチング駆動が停止され、ハイインピーダンス状態に設定される。モータを１８０度通電方式などにより駆動する場合、相コイルには常に電流が流れているため、ゼロクロス点の発生するタイミングを予測し、この予測結果に応じて、ハイインピーダンス状態を設定する必要がある。たとえば、特許文献３には、関連する技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２０７２５０号公報
【特許文献２】特開平１０−２４３６８５号公報
【特許文献３】特開平１１−７５３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
モータのコイルに流れる電流を、正弦波状、あるいはアーチ状に連続的に変化させる目的で、モータのコイルに印加する電圧を、パルス変調により制御する場合がある。図１（ａ）〜（ｃ）は、パルス変調駆動する場合のゼロクロス点の検出の様子を示すタイムチャートである。図１（ａ）は、パルス変調された信号ＰＷＭを、同図（ｂ）は、ゼロクロス点の検出対象となるコイルに発生する相電圧（以下、逆起電圧Ｖｕともいう）および中点電圧Ｖｃｏｍを、同図（ｃ）は、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥの波形図を示す。
【０００７】
図１（ｂ）に示すように、ゼロクロス点の検出対象となるコイルに発生する逆起電圧Ｖｕには、同図（ａ）に示すパルス変調された信号のオフからオンへの遷移のタイミング、あるいはオンからオフのタイミングでノイズ成分が現れる。このノイズ成分によって、相電圧Ｖｕと中点電圧Ｖｃｏｍを比較して得られる逆起検出信号がハイレベルとローレベルを繰り返し、ゼロクロス点が誤検出されてしまう。ゼロクロス点の誤検出は、ロータの位置の誤検出に他ならないため、回転精度の悪化や、回転不良などの問題を引き起こす。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータをパルス変調して駆動する際の、ゼロクロス点の誤検出を防止する技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は、多相モータに駆動電流を供給して駆動するモータ駆動回路に関する。このモータ駆動回路は、多相モータのコイルごとに設けられ、接続されたコイルの一端に、ハイレベルまたはローレベルの電圧を印加する複数のスイッチング回路と、少なくとも多相モータの目標トルクに応じて、デューティ比が変化するパルス変調信号を生成するパルス変調信号生成回路と、多相モータの少なくとも１つのコイルに発生する逆起電圧を、コイルの中点電圧と比較してゼロクロス点を検出し、逆起検出信号を出力する逆起検出回路と、パルス変調信号生成回路からのパルス変調信号と、逆起検出回路からの逆起検出信号と、を受け、逆起検出信号にもとづいて、複数のスイッチング回路のオンオフ状態のシーケンスを制御するとともに、パルス変調信号にもとづいて、複数のスイッチング回路に含まれるハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの少なくとも一方をスイッチング制御するスイッチング制御回路と、を備える。逆起検出回路は、パルス変調信号生成回路からのパルス変調信号にもとづいて検出タイミングを設定し、設定した検出タイミングにおいて、逆起電圧と中点電圧との比較結果が所定の条件を満たすとき、所定レベルの逆起検出信号を出力する。
【００１０】
この態様によると、ゼロクロス点の検出タイミングを、逆起電圧にノイズ成分をもたらす要因となるパルス変調信号自体と同期して、ノイズの影響が少ないタイミングに設定することができ、ゼロクロス点の誤検出を防止することができる。「パルス変調」とは、パルス幅変調、パルス周波数変調、パルス位置変調など、パルスのハイレベルとローレベルの期間の比率、すなわちデューティ比が変化する信号を利用した変調をいう。
【００１１】
逆起検出回路は、パルス変調信号のレベル遷移のタイミングにもとづいて、検出タイミングを設定してもよい。この場合、パルス変調信号のエッジのタイミングや、エッジを所定時間だけ遅延したタイミングを、検出タイミングに設定することができる。
【００１２】
逆起検出回路は、パルス変調信号のレベルが、複数のスイッチング回路に含まれるスイッチのオンに対応したレベルからオフに対応したレベルへ遷移するタイミングを、検出タイミングに設定してもよい。パルス変調によって逆起電圧に発生するノイズ成分は、検出対象となる逆起電圧が現れるコイルとは別のコイルに接続されるスイッチのオンオフ状態が遷移した直後にほぼ最大となり、その後、減衰していく場合が多い。そこで、スイッチのオンオフが遷移する直前のタイミングを、検出タイミングに設定することにより、ノイズ成分が小さい状態でのゼロクロス検出が可能となる。
【００１３】
逆起検出回路は、検出タイミングにおいて、前記逆起電圧が前記中点電圧の大小関係が所定の条件を満たすとき、逆起検出信号を出力してもよい。所定の条件は、モータの駆動状態に応じて、逆起電圧が中点電圧より高いとき、あるいは逆起電圧が中点電圧より低いときに設定すればよい。
【００１４】
逆起検出回路は、逆起電圧を中点電圧と比較するコンパレータと、コンパレータの出力信号を受け、検出タイミングにおける値を出力する比較値出力部と、を含んでもよい。比較値出力部は、パルス変調信号に応じてコンパレータの出力信号をラッチするラッチ回路であってもよい。
【００１５】
モータ駆動回路は、１つの半導体基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。モータ駆動回路を、１つのＬＳＩとして集積化することにより、回路面積を削減することができる。
【００１６】
本発明の別の態様は、ディスク装置である。この装置は、ディスクを回転させるスピンドルモータと、スピンドルモータを駆動する上述のモータ駆動回路と、を備える。
この態様によると、モータ駆動回路によるゼロクロス点の誤検出を好適に防止することができ、スピンドルモータを安定に回転させることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様は、多相モータに駆動電流を供給して駆動するモータ駆動方法である。この駆動方法は、少なくとも多相モータの目標トルクに応じて、デューティ比が変化するパルス変調信号を生成するステップと、多相モータの少なくとも１つのコイルに発生する逆起電圧を、コイルの中点電圧と比較してゼロクロス点を検出し、所定レベルの逆起検出信号を生成する逆起検出ステップと、逆起検出信号にもとづいて、駆動対象となるコイルのシーケンスを制御するとともに、パルス変調信号にもとづいて、駆動対象となるコイルにハイレベルまたはローレベルのスイッチング信号を印加するステップと、を備える。逆起検出ステップは、パルス変調信号にもとづいて検出タイミングを設定し、設定した検出タイミングにおいて、逆起電圧と中点電圧との比較結果が所定の条件を満たすとき、逆起検出信号を所定レベルとする。
【００１８】
この態様によると、ゼロクロス点の検出タイミングを、逆起電圧にノイズ成分をもたらす要因となるパルス変調信号自体と同期して、ノイズの影響が少ないタイミングに設定することができ、ゼロクロス点の誤検出を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、モータをパルス変調して駆動する際に、ゼロクロス点を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は、実施の形態に係るモータ駆動回路１００の構成を示すブロック図である。モータ駆動回路１００は、センサレスブラシレスＤＣモータ（以下、単に「モータ１１０」という）に駆動電流を供給して回転を制御する。本実施の形態において、駆動対象となるモータ１１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを含む３相ＤＣモータである。
【００２１】
モータ駆動回路１００は、スイッチング回路１０と総称されるスイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗと、逆起検出回路２０と、スイッチング制御回路３０と、ウィンドウ生成回路４０と、パルス幅変調信号生成回路５０を備える。モータ駆動回路１００は、１つの半導体基板上に機能ＩＣとして一体集積化される。たとえば、モータ駆動回路１００は、所望のトルクが得られるように、多相のモータ１１０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動する。さらに、１８０度通電方式により、各相のコイルに流れる電流が、アーチ状あるいは正弦波状となるようにＰＷＭ駆動のデューティ比を変化させてもよい。
【００２２】
スイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗは、モータ１１０のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗごとに設けられる。スイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗは、たとえば電源電圧と接地電位間に直列に接続されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを含んで構成され、２つのスイッチの接続点が、コイルに接続される。ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの制御端子には、駆動信号ＤＲＶ＿Ｈ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）および駆動信号ＤＲＶ＿Ｌ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）がそれぞれ入力される。スイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗは、接続されたコイルの一端に、ハイサイドスイッチがオンの状態でハイレベルの電圧を印加し、ローサイドスイッチがオンの状態でローレベルの電圧を印加する。また、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチが同時にオフすることで、ハイインピーダンス状態に設定される。
【００２３】
逆起検出回路２０は、モータ１１０の少なくとも１つのコイルに発生する逆起電圧を、コイルの中点電圧と比較してゼロクロス点を検出し、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥを出力する。本実施の形態において、逆起検出回路２０は、Ｕ相のコイルＬｕに発生する逆起電圧Ｖｕおよび中点電圧Ｖｃｏｍをモニタして、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥを生成する。生成された逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥは、スイッチング制御回路３０、ウィンドウ生成回路４０へと出力される。逆起検出回路２０の詳細については後述する。
【００２４】
パルス幅変調信号生成回路５０は、少なくともモータ１１０の目標トルクに応じて、デューティ比が変化するパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍという）を生成する。パルス幅変調信号生成回路５０は、三角波やのこぎり波状の周期信号Ｓｏｓｃと、トルクを指示する信号Ｓｔｒｑのレベルを比較し、大小関係に応じてＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのハイレベルとローレベルの期間を変化させる。なお、パルス幅変調信号生成回路５０は、アナログ回路、デジタル回路のいずれで構成されてもよい。
【００２５】
パルス幅変調信号生成回路５０は、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れるコイル電流を、緩やかに変化させるために、目標トルクと、正弦波状あるいはアーチ状の制御波形を合成して、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍを生成してもよい。
【００２６】
スイッチング制御回路３０は、パルス幅変調信号生成回路５０からのＰＷＭ信号Ｓｐｗｍと、逆起検出回路２０からの逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥと、を受ける。スイッチング制御回路３０は、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥにもとづいて、複数のスイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗのオンオフ状態のシーケンスを制御する。さらに、スイッチング制御回路３０は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍにもとづいて、複数のスイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗに含まれるハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの少なくとも一方をスイッチング制御する。
【００２７】
スイッチング制御回路３０は、駆動タイミング生成回路３２、駆動信号合成回路３４を含む。駆動タイミング生成回路３２には、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥが入力される。駆動タイミング生成回路３２は、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥの周期Ｔｐ１の１／６の周期を有する駆動信号ＤＲＶを生成する。
【００２８】
駆動信号合成回路３４は、駆動信号ＤＲＶと、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍを合成して、駆動信号ＤＲＶ＿Ｈ（ｕ、ｖ、ｗ）、ＤＲＶ＿Ｌ（ｕ、ｖ、ｗ）を出力し、スイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗの状態を制御する。
【００２９】
ウィンドウ生成回路４０は、逆起検出回路２０によるゼロクロス点の検出に先立ち、逆起検出の対象となるコイルＬｕに接続されるスイッチング回路１０ｕのスイッチングを停止してハイインピーダンスに設定するためのウィンドウ信号ＷＩＮＤＯＷを生成する。本実施の形態において、所定レベルはハイレベルである。１２０度通電を行う場合などにおいて、逆起検出の対象となるコイルＬｕに、電流が流れない期間が存在する場合には、ウィンドウ生成回路４０は省略することができる。
【００３０】
ウィンドウ信号ＷＩＮＤＯＷは、スイッチング制御回路３０の駆動信号合成回路３４へと出力される。駆動信号合成回路３４は、ウィンドウ信号ＷＩＮＤＯＷがハイレベルである期間、ゼロクロス点の検出のためにモニタすべき逆起電圧Ｖｕが発生する端子に接続されたスイッチング回路１０ｕのスイッチングを停止し、ハイインピーダンス状態に設定する。すなわち、ウィンドウ信号ＷＩＮＤＯＷがハイレベルとなる期間は、ゼロクロス点の検出のために、故意に駆動しない相が設定される。本実施の形態では、非駆動期間Ｔｐ３において、Ｕ相が駆動しない相に設定される。
【００３１】
次に、逆起検出回路２０について詳細に説明する。本実施の形態に係る逆起検出回路２０には、逆起電圧Ｖｕ、中点電圧Ｖｃｏｍに加えて、パルス幅変調信号生成回路５０からのＰＷＭ信号Ｓｐｗｍが入力される。逆起検出回路２０は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍにもとづいてゼロクロス点の検出タイミングを設定する。逆起検出回路２０は、設定した検出タイミングにおいて、逆起電圧Ｖｕと中点電圧Ｖｃｏｍとの比較結果が所定の条件を満たすとき、ハイレベルとなる逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥを出力する。
【００３２】
逆起検出回路２０は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのレベル遷移のタイミングにもとづき、検出タイミングを設定する。検出タイミングの設定方法としては、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのポジエッジやネガエッジを検出タイミングに設定する方法、ポジエッジやネガエッジを所定時間遅延して検出タイミングを設定する方法などが有効である。
【００３３】
本実施の形態では、逆起検出回路２０は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのレベルが、複数のスイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗに含まれるスイッチのオンに対応したレベルからオフに対応したレベルへ遷移するタイミングを、検出タイミングに設定する。たとえば、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのローレベルがスイッチのオフに、ハイレベルがスイッチのオンに対応する場合、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのネガエッジを検出タイミングに設定する。逆起検出回路２０は、このようにして設定した検出タイミングにおいて、Ｖｕ＞Ｖｃｏｍの条件を満たすとき、ハイレベルの逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥを出力する。
【００３４】
図３は、逆起検出回路２０の構成例を示す回路図である。逆起検出回路２０は、コンパレータ２２、比較値出力部２４を含む。逆起検出回路２０は、Ｕ相コイルＬｕの相電圧Ｖｕと、中点電圧Ｖｃｏｍを比較し、Ｖｕ＞Ｖｃｏｍのときハイレベルとなる比較信号Ｓｃｍｐを出力する。
【００３５】
比較値出力部２４は、コンパレータ２２の出力である比較信号Ｓｃｍｐを受け、検出タイミングにおける値を逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥとして出力する。比較値出力部２４は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのネガエッジに応じてコンパレータ２２の出力信号をラッチするラッチ回路で構成することができる。比較値出力部２４であるＤラッチ回路の入力端子Ｄには、比較信号Ｓｃｍｐが入力される。
【００３６】
ネガエッジ検出回路２６は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのネガエッジを検出し、検出ごとにハイレベルとなるネガエッジ信号ＮＥＤＧＥを出力する。ネガエッジ信号ＮＥＤＧＥは、比較値出力部２４のクロック端子に入力される。
【００３７】
以上のように構成されたモータ駆動回路１００の動作を説明する。図４（ａ）〜（ｌ）は、実施の形態に係るモータ駆動回路１００の動作を示すタイムチャートである。同図（ａ）〜（ｌ）の縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化されている。同図（ａ）〜（ｃ）は、スイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの駆動状態を示す波形である。同図（ｄ）は、逆起検出回路２０により検出される逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥを、同図（ｅ）は、駆動タイミング生成回路３２により生成される駆動信号ＤＲＶを、同図（ｆ）は、ウィンドウ生成回路４０により生成されるウィンドウ信号ＷＩＮＤＯＷを、示す。さらに、同図（ｇ）〜（ｌ）は、スイッチング回路１０ｕ〜１０ｗの、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの駆動信号ＤＲＶ＿Ｈ、ＤＲＶ＿Ｌを示す。
【００３８】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施の形態では、駆動電流がアーチ波形となるように駆動される。もっとも、本発明はこれに限定されるものではなく、正弦波であってもよいことは上述した通りである。本実施の形態において、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥは、同図（ｄ）に示すように逆起電圧Ｖｕが中点電圧Ｖｃｏｍと交差するゼロクロス点ごとに生成される。駆動タイミング生成回路３２は、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥの周期Ｔｐ１を１／６倍した同図（ｅ）に示す駆動信号ＤＲＶを生成する。駆動信号ＤＲＶは、図示のごとく、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥに対してある遅延Ｔｄが与えられてもよい。この遅延Ｔｄを調節することにより、モータ駆動が最適化される。
【００３９】
駆動信号合成回路３４は、駆動タイミング生成回路３２により生成された駆動信号ＤＲＶにもとづき、スイッチング回路１０ｕ〜１０ｗのオンオフを制御するための駆動信号ＤＲＶ＿Ｈ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）、ＤＲＶ＿Ｌ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を生成する。この駆動シーケンスは、通電角などに応じて適宜設定される。
【００４０】
図４（ｇ）に示す駆動信号ＤＲＶ＿ＨＵは、ハイレベルがスイッチング回路１０ｕのハイサイドスイッチのオン状態に、ローレベルがオフ状態に対応する。同図（ｆ）〜（ｌ）に示す駆動信号ＤＲＶ＿Ｈ（Ｖ、Ｗ）、ＤＲＶ＿Ｌ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）についても同様である。さらに、ハイサイドスイッチ、あるいはローサイドスイッチの少なくとも一方のオン状態は、同図（ａ）〜（ｃ）に示す駆動波形が得られるように、パルス幅変調されており、スイッチング回路１０ｕ〜１０ｗのハイサイドスイッチもしくはローサイドスイッチは、高い周波数でオンオフを交互に繰り返す。
【００４１】
駆動信号合成回路３４は、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥが出力されるたびに、所定の駆動シーケンスにしたがって、スイッチング回路１０ｕ〜１０ｗの駆動信号ＤＲＶ＿Ｈ、ＤＲＶ＿Ｌのオンオフ状態を遷移させる。
【００４２】
同図（ｆ）に示すウィンドウ信号ＷＩＮＤＯＷは、ゼロクロス点が発生する時刻に先立ち、ウィンドウ生成回路４０によりハイレベルとされる。駆動信号合成回路３４は、ウィンドウ生成回路４０がハイレベルの期間、スイッチング回路１０ｕに出力する駆動信号ＤＲＶ＿ＨＵ、ＤＲＶ＿ＬＵをローレベルとし、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチをオフして、ハイインピーダンス状態とする。同図（ｇ）、（ｊ）に、ゼロクロス点の検出のために、ハイインピーダンス状態に設定される期間を斜線で示す。ウィンドウ信号ＷＩＮＤＯＷがハイレベルとなり、コイルＬｕの一端がハイインピーダンス状態に設定されると、ゼロクロス点の検出が可能となり、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥが生成される。
【００４３】
図５（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態に係るモータ駆動回路１００のゼロクロス点の検出の様子を示す波形図である。図５（ａ）は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍを、同図（ｂ）は、相電圧Ｖｕおよび中点電圧Ｖｃｏｍを、同図（ｃ）は、比較信号Ｓｃｍｐを、同図（ｄ）はネガエッジ信号ＮＥＤＧＥを、同図（ｅ）は、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥを示す。
【００４４】
ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍは、ハイレベルとローレベルを、トルクに応じたデューティ比で交互に繰り返す。非駆動状態に設定されたＵ相の相電圧Ｖｕには、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍにもとづく他の相コイルＬｖ、Ｌｗのスイッチング制御に応じて、パルス状の逆起電圧が発生する。同図（ｂ）に示すように、相電圧Ｖｕは、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍがハイレベルのとき、逆起電圧が現れ、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍがローレベルのとき、０Ｖ付近の電圧となる。ここで、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍの信号の遷移と、相電圧Ｖｕの変化には、信号の伝搬時間などに起因する遅延が存在する。したがって、相電圧Ｖｕは、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのネガエッジの発生するタイミングよりも遅れて、０Ｖ付近まで低下する。なお、同図（ｂ）に示す中点電圧Ｖｃｏｍは、実際には図示の電圧レベルと、ローレベルを交互に繰り返す信号であるが、ここでは簡略化のため直線で示している。
【００４５】
同図（ｂ）に示す相電圧Ｖｕは、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍがハイレベルとなり、他の相コイルＬｖ、Ｌｗにパルス電圧が印加されたタイミングにおいて、ノイズ成分が現れる。このノイズ成分によって、相電圧Ｖｕと中点電圧Ｖｃｏｍを比較して得られる比較信号Ｓｃｍｐは、同図（ｃ）に示すようにハイレベルとローレベルを繰り返す。この比較信号Ｓｃｍｐは、ネガエッジ信号ＮＥＤＧＥが現れる検出タイミングにおいてラッチされ、同図（ｅ）に示す逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥとして出力される。このように生成された逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥは、図１（ｃ）に示す逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥに比べて安定な信号となる。
【００４６】
本実施の形態に係るモータ駆動回路１００では、逆起電圧Ｖｕにノイズ成分をもたらす要因となるＰＷＭ信号Ｓｐｗｍと同期して、ゼロクロス点の検出タイミングを設定する。その結果、ゼロクロス点の検出タイミングを、ノイズの影響が少ない時刻に適切に設定することができ、ゼロクロス点の誤検出を防止することができる。
【００４７】
また、パルス変調によって逆起電圧に発生するノイズ成分は、図５（ｃ）に示すように、検出対象となる逆起電圧が現れるコイルとは別のコイルに接続されるスイッチをオンした直後にほぼ最大となり、その後、減衰していく場合が多い。本実施の形態において、逆起検出回路２０は、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのレベルが、複数のスイッチング回路１０ｕ、１０ｖ、１０ｗに含まれるスイッチのオンに対応したレベルからオフに対応したレベルへ遷移するタイミングを、検出タイミングに設定するため、ノイズ成分が小さい状態でのゼロクロス検出が可能となる。
【００４８】
つぎに、本実施の形態に係るモータ駆動回路１００のアプリケーションの例について説明する。図６は、図２のモータ駆動回路１００を搭載したディスク装置２００の構成を示すブロック図である。ディスク装置２００は、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに対して記録、再生処理を行うユニットであり、ＣＤプレイヤやＤＶＤプレイヤ、パーソナルコンピュータなどの電子機器に搭載される。ディスク装置２００は、ピックアップ２１０、信号処理部２１２、ディスク２１４、モータ１１０、モータ駆動回路１００を含む。
【００４９】
ピックアップ２１０は、ディスク２１４にレーザを照射して所望のデータを書き込み、あるいは、反射した光を読み込むことによりディスク２１４に書き込まれたデータを読み出す。信号処理部２１２は、ピックアップ２１０により読み書きするデータに対して増幅処理、Ａ／Ｄ変換あるいはＤ／Ａ変換など必要な信号処理を行う。モータ１１０は、ディスク２１４を回転させるために設けられたスピンドルモータである。図６に示すようなディスク装置２００は、特に小型化が要求されるため、モータ１１０としてホール素子などを用いないセンサレスタイプが用いられる。本実施の形態に係るモータ駆動回路１００は、このようなセンサレスのスピンドルモータを安定に駆動するために好適に用いることができる。
【００５０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５１】
実施の形態では、３相モータを駆動する場合について説明したが、本発明は３相以外のセンサレスモータの駆動にも好適に用いることができる。たとえば、５相モータであってもよい。また、実施の形態では、Ｕ相の逆起電圧Ｖｕを中点電圧Ｖｃｏｍと比較してゼロクロス点の検出を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに逆起検出回路２０を設け、逆起検出信号ＢＥＭＦ＿ＥＤＧＥを生成してもよい。
【００５２】
また、実施の形態では、相電圧Ｖｕが上昇する過程において、Ｖｕ＞Ｖｃｏｍとなる状態を検出することによりゼロクロス点を検出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、逆起検出回路２０は、相電圧Ｖｕが下降する過程において、Ｖｕ＜Ｖｃｏｍとなる状態を検出することにより、ゼロクロス点を検出してもよい。
【００５３】
実施の形態では、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのネガエッジをゼロクロス点の検出タイミングに設定したが、本発明はこれには限定されず、逆起検出回路２０は、パルス変調信号と同期して規定した時刻を、検出タイミングに設定すればよい。たとえば、逆起検出回路２０は、ポジエッジから所定の時間経過後の時刻を、検出タイミングとして設定してもよい。この場合、所定の時間を調節することにより、適切なゼロクロス点の検出が可能となる。
【００５４】
また、実施の形態では、１８０度通電のＰＷＭ方式によりモータを駆動する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、広くパルス変調方式を採用するモータ駆動回路に使用することができる。
【００５５】
実施の形態で説明した信号のハイレベル、ローレベルのロジックの設定は一例であって、論理回路ブロックの構成には様々な変形例が考えられ、こうした変形例も本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、パルス変調駆動する場合のゼロクロス点の検出の様子を示すタイムチャートである。
【図２】実施の形態に係るモータ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図３】逆起検出回路の構成例を示す回路図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｌ）は、実施の形態に係るモータ駆動回路の動作を示すタイムチャートである。
【図５】図５（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態に係るモータ駆動回路のゼロクロス点の検出の様子を示す波形図である。
【図６】図２のモータ駆動回路を搭載したディスク装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００  モータ駆動回路、  １０  スイッチング回路、  ２０  逆起検出回路、  ２２  コンパレータ、  ２４  比較値出力部、  ３０  スイッチング制御回路、  ３２  駆動タイミング生成回路、  ３４  駆動信号合成回路、  ４０  ウィンドウ生成回路、  ５０  パルス幅変調信号生成回路、  １１０  モータ、  ２１０  ピックアップ、  ２１２  信号処理部、  ２１４  ディスク。
【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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