(57)【要約】【課題】  ＰＷＭ信号のキャリア周波数を基本波とする高調波成分の影響を低減する。【解決手段】  モータの回転子の回転位置を示す位置信号に基づいて前記モータの駆動コイルへの通電位相を制御する位相制御回路と、前記通電位相に応じたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調回路と、前記パルス幅変調信号に応じて前記駆動コイルに駆動電流を供給する出力回路と、前記通電位相に応じて前記パルス幅変調信号の周波数を切り替える周波数切替回路と、を有する。【選択図】  図１
2013055865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子の回転位置を示す位置信号に基づいて前記モータの駆動コイルへの通電位相を制御する位相制御回路と、
前記通電位相に応じたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調回路と、
前記パルス幅変調信号に応じて前記駆動コイルに駆動電流を供給する出力回路と、
前記通電位相に応じて前記パルス幅変調信号の周波数を切り替える周波数切替回路と、
を有することを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記位相制御回路は、前記通電位相を示す位相信号を出力し、
前記パルス幅変調回路は、
前記位相信号に応じて、周期的に変化する周期信号を生成する周期信号生成回路と、
三角波信号を出力する発振回路と、
前記周期信号と前記三角波信号とを比較して前記パルス幅変調信号を生成するコンパレータ回路と、
を含み、
前記周波数切替回路は、前記位相信号に応じて前記三角波信号の周波数を切り替え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】
前記周波数切替回路は、
前記通電位相が前記周期信号のゼロクロス点を中心とする所定の位相範囲内にある場合には、前記三角波信号の周波数を第１の周波数に切り替え、
前記通電位相が前記所定の位相範囲内にない場合には、前記三角波信号の周波数を前記第１の周波数より低い第２の周波数に切り替え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】
前記周期信号は、正弦波信号であることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
前記モータは、複数相の駆動コイルを備え、
前記周期信号生成回路は、前記複数相の駆動コイルにそれぞれ対応する複数の周期信号を生成し、
前記コンパレータ回路は、前記複数の周期信号と前記三角波信号とをそれぞれ比較して、前記複数相の駆動コイルにそれぞれ対応する複数のパルス幅変調信号を生成し、
前記周波数切替回路は、
前記通電位相が前記複数の周期信号のそれぞれのゼロクロス点を中心とする所定の位相範囲内にある場合には、前記三角波信号の周波数を前記第１の周波数に切り替え、
前記通電位相が前記所定の位相範囲内にない場合には、前記三角波信号の周波数を前記第２の周波数に切り替えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のモータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレス直流モータの駆動方式として、出力トランジスタに供給される信号のデューティ比に応じた回転速度でモータが回転するＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）駆動方式が知られている。また、静音性が求められる用途においては、正弦波通電や１５０°通電などの広角通電ＰＷＭ駆動方式が用いられている。  
例えば、特許文献１では、正弦波状の変調信号と三角波信号とを比較してＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号に基づいて出力トランジスタをスイッチング制御することによって、正弦波通電を行うブラシレスモータの駆動装置が開示されている。  
このようにして、ブラシレス直流モータを広角通電ＰＷＭ駆動方式で駆動し、静音化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２４１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなＰＷＭ駆動方式では、出力トランジスタのスイッチング制御によって、ＰＷＭ信号のキャリア（搬送波）周波数を基本波とする高調波成分が発生する。ここで、ＰＷＭ信号のキャリアは、出力トランジスタのスイッチング周波数を示す信号であり、以下、同様の意味で用いることとする。
【０００５】
そのため、発生した高調波成分が周辺の電子機器の信号に影響を与え、誤動作などの電磁妨害（ＥＭＩ：Electro-Magnetic Interference）の原因となり得る。また、特に広角通電ＰＷＭ駆動方式において、静音性の向上などの目的でモータの駆動コイルへの通電電流を細密に制御するため、ＰＷＭ信号のキャリア周波数を高くすると、周辺のラジオやテレビの電波の受信に障害が発生する場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決する主たる本発明は、モータの回転子の回転位置を示す位置信号に基づいて前記モータの駆動コイルへの通電位相を制御する位相制御回路と、前記通電位相に応じたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調回路と、前記パルス幅変調信号に応じて前記駆動コイルに駆動電流を供給する出力回路と、前記通電位相に応じて前記パルス幅変調信号の周波数を切り替える周波数切替回路と、を有することを特徴とするモータ駆動回路である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＰＷＭ信号のキャリア周波数を基本波とする高調波成分の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態におけるモータ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図２】周期信号生成回路１３、発振回路１４、およびコンパレータ回路１５の動作を説明する模式図である。
【図３】周波数切替回路１２による三角波信号Ｖｔｒ（ＰＷＭ信号）の周波数切り替えの一例を示す模式図である。
【図４】周波数切替回路１２による三角波信号Ｖｔｒ（ＰＷＭ信号）の周波数切り替えの他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
＝＝＝モータ駆動回路の構成＝＝＝
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態におけるモータ駆動回路の構成について説明する。
【００１２】
図１に示されているモータ駆動回路１は、モータ９を駆動するための回路であり、端子２１ないし２４を備えた集積回路として構成されている。また、モータ駆動回路１は、位相制御回路１１、周波数切替回路１２、周期信号生成回路１３、発振回路１４、コンパレータ回路１５、および出力回路１６を含んで構成されている。なお、本実施形態では、周期信号生成回路１３、発振回路１４、およびコンパレータ回路１５がパルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）に相当する。
【００１３】
位相制御回路１１には、端子２３を介して、モータ９のロータ（回転子）の回転位置を示すＦＧ信号（位置信号）が入力され、位相制御回路１１からは、位相信号Ｓｐｈが出力されている。ここで、ＦＧ信号は、例えば、モータ９内に設けられたホール素子などの位置検出素子を用いてロータの回転位置を検出することによって生成することができる。また、位置検出素子を用いないセンサレス駆動方式のモータ駆動回路においては、モータ９の駆動コイル（不図示）に発生する誘起電圧（逆起電圧）を利用してロータの回転位置を検出し、ＦＧ信号を生成することができる。
【００１４】
周期信号生成回路１３には、位相信号Ｓｐｈが入力されるとともに、端子２４を介して速度制御信号Ｖｉｎが入力されている。また、周期信号生成回路１３からは、周期的に変化する周期信号が出力されている。本実施形態では、一例として、周期信号生成回路１３から出力される周期信号は、正弦波信号Ｖｓｎであるものとする。
【００１５】
周波数切替回路１２には、位相信号Ｓｐｈが入力され、周波数切替回路１２から出力される周波数切替信号Ｓｆｒは、発振回路１４に入力されている。また、発振回路１４からは、三角波信号Ｖｔｒが出力されている。
【００１６】
コンパレータ回路１５の反転入力には、正弦波信号Ｖｓｎが入力され、非反転入力には、三角波信号Ｖｔｒが入力されている。また、コンパレータ回路１５から出力されるＰＷＭ信号は、出力回路１６に入力されている。そして、出力回路１６の出力ノードは、それぞれ出力端子２１および２２を介してモータ９の駆動コイルに接続されている。
【００１７】
＝＝＝モータ駆動回路の動作＝＝＝
次に、図２および図３を適宜参照して、本実施形態におけるモータ駆動回路の動作について説明する。
【００１８】
まず、周期信号生成回路１３、発振回路１４、およびコンパレータ回路１５で構成されるＰＷＭ回路の動作について説明する。
【００１９】
周期信号生成回路１３は、位相信号Ｓｐｈおよび速度制御信号Ｖｉｎに応じて、図２に示すような正弦波信号Ｖｓｎ（周期信号）を生成して出力する。ここで、位相信号Ｓｐｈは、モータ９の駆動コイルへの通電位相を示す信号であり、正弦波信号Ｖｓｎは、位相信号Ｓｐｈに応じた周波数および位相を有する。また、速度制御信号Ｖｉｎは、モータ９の目標回転速度を示す信号であり、正弦波信号Ｖｓｎは、速度制御信号Ｖｉｎに応じた振幅を有する。
【００２０】
発振回路１４は、図２に示すような、所定の振幅を有する三角波信号Ｖｔｒを出力する。なお、後述するように、三角波信号Ｖｔｒの周波数は、周波数切替信号Ｓｆｒに応じて切り替えられる。
【００２１】
コンパレータ回路１５は、正弦波信号Ｖｓｎと三角波信号Ｖｔｒとを比較し、図２に示すような、Ｖｓｎ＜Ｖｔｒの場合にハイ・レベルとなるＰＷＭ信号を生成して出力する。なお、ＰＷＭ信号のキャリア周波数は、三角波信号Ｖｔｒの周波数に等しい。また、ＰＷＭ信号の論理レベルは、出力回路１６の構成に応じて適宜反転され得る。
【００２２】
このようにして、当該ＰＷＭ回路は、位相信号Ｓｐｈが示す通電位相に応じたＰＷＭ信号を生成して出力する。そして、出力回路１６は、ＰＷＭ信号に応じてモータ９の駆動コイルに駆動電流を供給する。
【００２３】
位相制御回路１１は、ＦＧ信号に基づいて位相信号Ｓｐｈを生成して出力し、モータ９の駆動コイルへの通電位相は、当該位相信号Ｓｐｈに応じて制御される。また、周波数切替回路１２は、位相信号Ｓｐｈが示す通電位相に応じて、三角波信号Ｖｔｒの周波数を切り替える周波数切替信号Ｓｆｒを出力する。したがって、ＰＷＭ信号のキャリア周波数も、通電位相に応じて切り替えられる。
【００２４】
ここで、周波数切替回路１２による三角波信号Ｖｔｒ（ＰＷＭ信号）の周波数切り替えの一例を図３に示す。図３において、通電位相が正弦波信号Ｖｓｎのゼロクロス点（０°，１８０°）を中心として、±３０°の範囲内（所定の位相範囲内）にある場合には、周波数切替回路１２は、三角波信号Ｖｔｒの周波数を周波数ｆ１（第１の周波数）に切り替える周波数切替信号Ｓｆｒを出力する。一方、通電位相が当該範囲内にない場合には、周波数切替回路１２は、三角波信号Ｖｔｒの周波数を周波数ｆ２（第２の周波数）に切り替える周波数切替信号Ｓｆｒを出力する。
【００２５】
このようにして、モータ駆動回路１は、モータ９の駆動コイルへの通電位相に応じて三角波信号Ｖｔｒの周波数を切り替える。そのため、ＰＷＭ信号のキャリア周波数も切り替えられ、キャリア周波数を基本波とする高調波成分が平均化されてピークが小さくなるため、高調波成分の影響が低減される。なお、周波数ｆ１およびｆ２は、それぞれ単一の周波数ではなく、複数の周波数の集合や周波数帯域であってもよい。例えば、周波数切り替えの際に、周波数ｆ１およびｆ２をそれぞれ４つの周波数から順次またはランダムに選択することによって、高調波成分のピークは、８つに分散される。
【００２６】
さらに、好ましくは、図３に示すように、周波数ｆ１を周波数ｆ２より高くする。この場合、正弦波信号Ｖｓｎのゼロクロス点付近で三角波信号Ｖｔｒの周波数が高くなるため、正弦波信号Ｖｓｎの変化が大きい区間でＰＷＭ信号生成の分解能が高くなり、モータ９の駆動コイルへの通電電流を細密に制御することができる。なお、周波数ｆ１およびｆ２が複数の周波数の集合や周波数帯域である場合には、当該集合や帯域全体についてｆ１＞ｆ２が成立するものとする。
【００２７】
＝＝＝周波数切り替えの他の例＝＝＝
上記実施形態では、１相のみのＰＷＭ信号について説明したが、これに限定されるものではない。複数相の駆動コイルを備えたモータの場合には、周期信号生成回路１３は、各駆動コイルに対応する正弦波信号Ｖｓｎ（周期信号）を生成し、さらに、コンパレータ回路１５は、各駆動コイルに対応するＰＷＭ信号を生成することとなる。この場合でも、各駆動コイルに対応する正弦波信号Ｖｓｎのゼロクロス点付近で三角波信号Ｖｔｒの周波数を高くすることによって、正弦波信号Ｖｓｎの変化が大きい区間でＰＷＭ信号生成の分解能が高くすることができる。
【００２８】
ここで、モータ９が３相モータである場合における、周波数切替回路１２による三角波信号Ｖｔｒ（ＰＷＭ信号）の周波数切り替えの一例を図４に示す。図４において、通電位相がＵ相、Ｖ相、Ｗ相のゼロクロス点（０°，６０°，１２０°，１８０°，２４０°，３００°）を中心として、±１５°の範囲内（所定の位相範囲内）にある場合には、周波数切替回路１２は、三角波信号Ｖｔｒの周波数を周波数ｆ１（第１の周波数）に切り替える周波数切替信号Ｓｆｒを出力する。一方、通電位相が当該範囲内にない場合には、周波数切替回路１２は、三角波信号Ｖｔｒの周波数を周波数ｆ２（第２の周波数）に切り替える周波数切替信号Ｓｆｒを出力する。
【００２９】
前述したように、モータ駆動回路１において、モータ９の駆動コイルへの通電位相に応じてＰＷＭ信号のキャリア周波数を切り替えることによって、キャリア周波数を基本波とする高調波成分を平均化してピークを抑制し、高調波成分の影響を低減することができる。
【００３０】
また、通電位相を示す位相信号Ｓｐｈに応じた周期信号と三角波信号Ｖｔｒとを比較してＰＷＭ信号を生成し、位相信号Ｓｐｈに応じて三角波信号Ｖｔｒの周波数を切り替えることによって、通電位相に応じてキャリア周波数が切り替わるＰＷＭ信号を生成し、高調波成分の影響を低減したＰＷＭ駆動を行うことができる。
【００３１】
また、通電位相が周期信号のゼロクロス点付近の所定の位相範囲内にある場合に三角波信号Ｖｔｒの周波数を高くすることによって、周期信号の変化が大きい区間でＰＷＭ信号生成の分解能を高くし、モータ９の駆動コイルへの通電電流を細密に制御することができる。
【００３２】
また、周期信号生成回路１３から出力される周期信号を正弦波信号Ｖｓｎとすることによって、正弦波通電を行ってモータ９を駆動することができる。
【００３３】
また、モータ９が複数相（例えば３相）の駆動コイルを備える場合には、当該複数相にそれぞれ対応する複数の正弦波信号Ｖｓｎ（周期信号）を生成し、さらに、それらを三角波信号Ｖｔｒとそれぞれ比較して対応する複数のＰＷＭ信号を生成し、通電位相が複数の正弦波信号Ｖｓｎ（周期信号）のそれぞれのゼロクロス点付近の所定の位相範囲内にある場合に三角波信号Ｖｔｒの周波数を高くすることによって、各相に対応する正弦波信号Ｖｓｎ（周期信号）の変化が大きい区間でＰＷＭ信号生成の分解能を高くし、モータ９の各相の駆動コイルへの通電電流を細密に制御することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。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も含まれる。
【００３５】
上記実施形態では、モータ駆動回路１が正弦波通電を行い、周期信号生成回路１３から出力される周期信号が正弦波信号Ｖｓｎである場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、モータ駆動回路は、１５０°通電など、他の広角通電ＰＷＭ駆動方式を用いるものであってもよい。また、例えば、モータ駆動回路は、台形波など、他の周期信号を用いるものであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１          モータ駆動回路
９          モータ
１１        位相制御回路
１２        周波数切替回路
１３        周期信号生成回路
１４        発振回路
１５        コンパレータ回路
１６        出力回路
２１〜２４  端子
【図１】
2013055865.tif 000003
【図２】
2013055865.tif 000004
【図３】
2013055865.tif 000005
【図４】
2013055865.tif 000006