(57)【要約】【課題】コストの抑制ができて、より高速であり、より制御性の良いモータの制御を実現する。【解決手段】駆動制御用ＩＣ１を、モータ６の電圧及び電流，モータ６の定数より相電圧方程式に基づいてモータ６の各相誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを演算し、それらの誘起電圧の位相関係に基づいてロータの回転位置信号ｓ０〜ｓ２を生成し出力する位置検出回路３と、回転位置信号ｓ０〜ｓ２に基づいてＰＷＭ信号を生成出力する機能を備えたマイコン２とで構成し、マイコン２により出力される３相ＰＷＭ信号により、インバータ回路５を介してモータ６を駆動する。【選択図】図１
2009011134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するように構成されていて、
前記モータの電圧，前記モータの電流，前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出手段と、
前記回転位置信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成出力し、前記モータを制御する機能を備えたディジタル処理手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記位置検出手段は、前記ＰＷＭ信号の所定の制御周期内において、前記回転位置信号を生成する演算を完了するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、正弦波状のＰＷＭ信号を出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記位置検出手段に対し、前記誘起電圧を演算するために必要な仮想中性点電圧を生成して付与するための抵抗回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記位置検出手段に対し、前記仮想中性点電圧と、外部より与えられる前記モータの中性点電圧とを選択して入力するための電圧選択手段を備えたことを特徴とする請求項４記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記ディジタル処理手段における前記回転位置信号の入力ポートに、前記位置検出回路手段によって出力される回転位置信号と、外部より与えられる前記モータの回転位置信号とを選択して入力するための位置信号選択手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータと、
請求項１乃至６の何れかに記載のモータ制御装置と、
前記モータの巻線の電流を検出する電流検出手段と、
前記モータ制御装置より出力されるＰＷＭ信号に基づいて、前記モータを駆動するインバータ回路とを備えたことを特徴とするモータ制御システム。
【請求項８】
永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するように構成されていて、
前記モータの電圧，前記モータの電流，前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出回路と、
前記回転位置信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成出力し、前記モータを制御する機能を備えたマイクロコンピュータとを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記位置検出回路は、前記ＰＷＭ信号の所定の制御周期内において、前記回転位置信号を生成する演算を完了するように構成されていることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記マイクロコンピュータは、正弦波状のＰＷＭ信号を出力可能に構成されていることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する方法において、
前記ロータの回転位置信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成出力する機能を備えたマイクロコンピュータを使用する場合に、
前記回転位置信号を、位置検出回路が、前記モータの電圧，前記モータの電流，前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて生成出力することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１３】
前記位置検出手段は、前記ＰＷＭ信号の所定の制御周期内において、前記回転位置信号を生成する演算を完了するように構成されていることを特徴とする請求項１２記載のモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するモータ制御装置及び方法，並びに前記モータ制御装置を備えて構成されるモータ制御システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスＤＣモータを、ホールＩＣ等の位置センサを使用することなく、モータの電圧，電流などからロータの回転位置信号を演算して求め、その位置信号に基づいて制御する位置センサレス方式がある。また、インバータ回路を介してＰＷＭ制御により駆動する場合に、その制御に特化した機能部を内蔵したマイクロコンピュータも製品化されており、そのようなマイコンが位置センサレス制御を行うための演算もソフトウエア処理で行なえば、位置センサレスによるＰＷＭ制御を１つのマイコンのみで実現できる。例えば、そのような制御を行うマイコンは、非特許文献１に開示されている。そして、一般に、モータ制御用のマイコンは、コストアップを抑制する必要がある場合には、８ビット程度の構成のものが選択されることが多い。
【非特許文献１】インフィニオン社，アプリケーションノート［ＡＰ０８０５９  ＸＣ８８６／８８８  ＣＭ／ＣＬＭ］，Ｖ１．０，Ｍａｙ，２００７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、位置センサレス駆動を行うための演算は、マイコンのソフトウエアの処理負担が重く時間を要するため、ＰＷＭ制御の周期設定が制限される場合がある（図１１参照，非特許文献１，3.2.1 Node2 Interrupt Disabled，ｐ１２参照）。例えば、１６ビットのマイコンを使用すれば、より高速で処理することが可能であるから上記のような制約はなくなるが、コストアップが避けられない。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、コストの抑制ができて、より高速であり、より制御性の良いモータの制御を実現することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの態様として、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するように構成されていて、前記モータの電圧，前記モータの電流，前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出手段と、前記回転位置信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成出力し、前記モータを制御する機能を備えたディジタル処理手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置が提供される。
【０００５】
また、本発明の別の一態様として、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータと、上述に記載のモータ制御装置と、前記モータの巻線の電流を検出する電流検出手段と、前記モータ制御装置より出力されるＰＷＭ信号に基づいて、前記モータを駆動するインバータ回路とを備えたことを特徴とするモータ制御システムが提供される。
【０００６】
また、本発明の別の態様として、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するように構成されていて、前記モータの電圧，前記モータの電流，前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出回路と、前記回転位置信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成出力し、前記モータを制御する機能を備えたマイクロコンピュータとを有することを特徴とする半導体装置が提供される。
また本発明の別の態様として、上述の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器が提供される。
【０００７】
また、本発明の別の態様として、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する方法において、  前記ロータの回転位置信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成出力する機能を備えたマイクロコンピュータを使用する場合に、前記回転位置信号を、位置検出回路が、前記モータの電圧，前記モータの電流，前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて生成出力することを特徴とするモータ制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のモータ制御装置及び半導体装置によれば、コストを抑制し、より高速で、より制御性良の良い、モータの制御を実現することができる。
本発明のモータ制御システムによれば、コストを抑制し、より高速で、より制御性良の良い、モータの制御を実現するシステムを構成することができる。
【０００９】
本発明のモータ制御方法によれば、コストを抑制し、より高速で、より制御性の良いモータの制御を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第の１実施形態）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図９を参照して説明する。図１は、ブラシレスＤＣモータの駆動制御ＩＣの構成を示している。図１において、駆動制御ＩＣ１（半導体装置（または半導体集積回路装置）、またはモータ制御装置の一例に相当）は、例えば（株）東芝の製品，８ビットマイクロコントローラ，ＴＭＰ８８ＣＨ４１のように、モータをＰＷＭ制御により正弦波駆動する機能を内蔵したマイクロコンピュータ（以下マイコン）２と、位置検出回路３とを搭載して構成されている。そして、駆動制御ＩＣ１を１つのＩＣパッケージ内に収めることで、外観的には、駆動制御ＩＣ１自体を１つのマイコンとみなすことができる。
【００１１】
図２は、駆動制御ＩＣ１に、ゲートドライブ回路４，インバータ回路５を介してブラシレスＤＣモータ６を接続した構成を示す。ブラシレスＤＣモータ６は、例えばＤＶＤ、ＣＤ、ＨＤＤなどのディスク記録媒体を回転駆動するスピンドルモータや、車両の燃料を移送するポンプモータなどであり、永久磁石を有するロータと３相巻線６ｕ、６ｖ、６ｗを設けたステータとからなる永久磁石モータである。尚、図２に示す構成においてモータ６を除いたものが、モータ制御システム１００を構成している。
【００１２】
マイコン２については、主としてモータ制御機能に関する部分（モータ制御回路）を示している。マイコン２は、ＣＰＵコア７がアドレスバス・データバスを介してモータ制御回路８を制御する。モータ制御回路８は、上記位置検出回路３より入力される位置信号ｓ０〜ｓ２の変化タイミングを検出する位置検出部９，その検出結果に基づき３種の電気角タイミングでイベントを発生するタイマ部１０，電気角をカウントする電気角タイマ部１１，正弦波状の波形を出力するためのＰＷＭデューティを演算する波形演算部１２，３相のＰＷＭ信号（上下でＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）を出力する３相ＰＷＭ出力部１３で構成されている。
【００１３】
インバータ回路５は、電源線とグランド線との間に６つのＦＥＴ（図１にはＵ相の上下アームを構成するＦＥＴ５up、５unのみを示す）を三相ブリッジ接続して構成されている。インバータ回路５の各相の出力端子とモータ６の各相巻線６ｕ、６ｖ、６ｗとの間には、それぞれシャント抵抗（電流検出手段の一例に相当）１４ｕ、１４ｖ、１４ｗが接続されている。
【００１４】
インバータ回路５の出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと各相巻線６ｕ、６ｖ、６ｗへの印加電圧Ｖuo、Ｖvo、Ｖwo，つまりシャント抵抗１４ｕ、１４ｖ、１４ｗの両端の電圧は、位置検出回路３内部の電流検出回路１５に入力されるようになっている。この電流検出回路１５は、シャント抵抗１４ｕ、１４ｖ、１４ｗの端子間電圧に基づいてインバータ回路５の出力電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに応じた電流信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを出力するもので、図３に示す回路構成を備えている。
【００１５】
図３において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流検出回路１５ａ、１５ｂ、１５ｃは全て同じ構成である。例えば電流検出回路１５ａは、オペアンプ３０ａと抵抗３２ａ〜３５ａとからなる差動増幅回路と、オペアンプ３１ａと抵抗３６ａ〜３８ａとからなる反転増幅回路を備えている。図示しない基準電圧発生回路より与えられる基準電圧Ｖｒは、例えば電源電圧Ｖccの１／２の電圧として生成され、抵抗３２ａ、３６ａを介してオペアンプ３０ａ、３１ａの非反転入力端子に与えられている。電流検出回路１５の出力信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、図１に示すように、抵抗１６及び１７，並びにコンデンサ１８よりなる回路を介して誘起電圧演算回路１９に与えられている。
【００１６】
インバータ回路５の出力端子には、位置検出回路３の内部でフィルタ回路２０が接続されており、そのフィルタ回路２０の出力信号が誘起電圧演算回路１９に入力されている。フィルタ回路２０は、インバータ回路５の各相の出力端子とグランドとの間に接続された抵抗２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、コンデンサ２０ｘ、２０ｙ、２０ｚとから構成されている。
【００１７】
電流検出回路１５の出力端子と誘起電圧演算回路１９の入力端子との間には、それぞれ抵抗１６ａ、１６ｂ、１６ｃとコンデンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃとの直列回路が接続され、これらの直列回路と並列に抵抗１７ａ、１７ｂ、１７ｃが接続されている。抵抗１６は発振防止用の抵抗である。
【００１８】
誘起電圧演算回路１９（誘起電圧演算手段の一例に相当）は、電流検出回路１５から上記回路を介して入力される電流信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗとフィルタ回路２０を通過した電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗとを入力し、誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに応じた誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを出力するようになっている。
図４は、この誘起電圧演算回路１９の回路構成を示している。各相は同じ構成を有しており、例えばＵ相の場合には、オペアンプ４０ａと抵抗４２ａ、４３ａとからなる反転増幅回路と、オペアンプ４１ａと抵抗４４ａ、４５ａ、４６ａとからなる加算回路により構成されている。また、その加算回路には、外部のマルチプレクサ（ＭＰＸ，電圧選択手段の一例に相当）２１を介して中性点電圧信号Ｖｎが与えられる。
【００１９】
図２において、マルチプレクサ２１には、インバータ回路５の各相出力端子に接続される抵抗２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの共通接続点に現れる仮想中性点電圧Ｖｎ’と、位置検出回路３の入力端子に、モータ６の中性点を直接接続することで与えられる中性点電圧Ｖｎとが入力されている。そして、マルチプレクサ２１は、マイコン２より入力される選択信号に応じて、何れかの電圧を選択して誘起電圧演算回路１９に出力する。尚、抵抗２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、抵抗回路２２を構成している。
【００２０】
また、図２において、誘起電圧演算回路１９から出力される誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗは、誘起電圧比較回路２３に入力されている。誘起電圧比較回路２３は、誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを互いに比較するもので、図５に示す回路構成を備えている。この図５において、コンパレータｃ０、ｃ１、ｃ２は、それぞれ誘起電圧信号ｅｕとｅｗ、ｅｖとｅｕ、ｅｗとｅｖを比較して位置信号ｓ０、ｓ１、ｓ２を出力するようになっている。尚、位置検出回路３の構成は、特許文献（特許公開公報：特開２００６−２５４６２６号公報）に開示されている構成の一部を利用したものである。
【００２１】
誘起電圧比較回路２３から出力される位置信号ｓ０〜ｓ２は、マイコン２の入力ポートに与えられている（尚、（株）東芝の上記製品では、前記入力ポートはＰＤＵ，ＰＤＶ，ＰＤＷとなっている）。マイコン２の位置検出部９は、位置信号ｓ０〜ｓ２ｓに応じて位置検出割り込みINTPDCを発生させる。
【００２２】
次に、本実施例の作用について図６ないし図９も参照しながら説明する。まず、図３を参照して電流検出回路１５の動作について説明する。例えばＵ相の電流検出回路１５ａにおいて、抵抗３２ａ〜３５ａは同じ抵抗値を有している。オペアンプ３０ａを用いた初段の差動増幅回路は、基準電圧Ｖｒを基準として、図中に記号ｘ、ｙで示す入力電圧の差を出力する。オペアンプ３１ａを用いた次段の反転増幅回路は、抵抗３７ａ、３８ａの抵抗値をそれぞれＲａ、Ｒｂとすれば、−Ｒｂ／Ｒａの増幅率を持つ。従って、電流検出回路１５ａから出力される電圧ｚは、次の（１）式のようになる。
ｚ＝（Ｒｂ／Ｒａ）（ｙ−ｘ）＋Ｖｒ        …（１）
ここで、電圧（ｙ−ｘ）は、モータ６の巻線６ｕに流れる電流Ｉｕよるシャント抵抗１４ｕの電圧降下なので、出力電圧ｚは巻線電流Ｉｕに比例した電流信号ｉｕとなる。他のＶ相、Ｗ相も同様に動作し、巻線６ｕ、６ｖ、６ｗに流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに比例した電流信号ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが出力される。
【００２３】
続いて、図４を参照して誘起電圧演算回路１９の動作について説明する。インバータ回路５の出力電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗはＰＷＭ信号によりスイッチングされた波形となっているので、フィルタ回路２０を通してから誘起電圧演算回路１９に与えられる。フィルタ通過後の電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗは、基準電圧Ｖｒを基準として反転増幅されて加算回路に入力される。
【００２４】
誘起電圧演算回路１９のうちＵ相を例に説明すると、図中ｘ１〜ｘ４により各部の電圧を表し、抵抗１６ａ、１７ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａの抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、コンデンサ１８ａの静電容量をＣ１とすれば、出力電圧ｚは（２）式のようになる。
ｚ＝−Ｒ５・Ｃ１・ｄｘ１／ｄｔ−（Ｒ５／Ｒ２）ｘ２
−（Ｒ５／Ｒ３）ｘ３−（Ｒ５／Ｒ４）ｘ４      …（２）
電圧ｘ１、ｘ２は電流信号ｉｕ、電圧ｘ３は電圧信号−ｖｕ、電圧ｘ４は中性点電圧信号Ｖｎに対応している。ここで、Ｒ５・Ｃ１をモータ６の１相のインダクタンスＬにシャント抵抗８ｕの抵抗値の逆数を乗算した値に設定し、（Ｒ５／Ｒ２）をモータ６の１相の巻線抵抗Ｒにシャント抵抗８ｕの抵抗値の逆数を乗算した値に設定し、さらに（Ｒ５／Ｒ３）と（Ｒ５／Ｒ４）を１に設定すると（３）式となる。
ｚ＝−Ｌ・ｄＩｕ／ｄｔ−Ｒ・Ｉｕ＋ｖｕ−Ｖｎ      …（３）
図６に示すモータ６の等価回路と照らし合わせると、出力電圧ｚは誘起電圧Ｅｕとなる。他の相も同様であり、誘起電圧演算回路１９は、誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに応じた誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを出力する。
【００２５】
続いて、誘起電圧比較回路２３の動作について説明する。図７は、誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗおよびコンパレータｃ０〜ｃ２の出力信号ｓ０〜ｓ２の各波形を示している。誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗが正弦波状の信号とすると、信号ｓ０〜ｓ２により１周期が６領域に区分される。すなわち、コンパレータｃ０〜ｃ２の信号ｓ０〜ｓ２により、その「０」と「１」に対応して電気周期が２分割される。そして、３個のコンパレータｃ０〜ｃ２の出力信号ｓ０〜ｓ２は互いにタイミングが異なるので、１電気周期がほぼ６０度ずつに６分割される（マイコン２における位置検出モード０〜５に対応）。
【００２６】
次に、図８を参照して、上記出力信号ｓ０〜ｓ２が入力されるマイコン２の動作を説明する。図８は、製品としてのマイコン２における一般的なモータ制御の概要であり、位置検出部９を中心とする処理を示すフローチャートである。尚、図中の「ソフトウエア」は、マイコン２のＣＰＵコア７が制御プログラムに従って行う処理であり、「ハードウエア」は、マイコン２の内部に構成されているハードウエアロジックにより行われる処理である。
また、図８には示さないが、マイコン２は、初期処理において、マルチプレクサ２１に仮想中性点電圧Ｖｎ’，モータ６の中性点電圧Ｖｎの何れかを選択させるための信号を与えるようにする。
【００２７】
まず、モードパターンを設定する（ステップＳ１）。モードパターンとは、電気角６０度ごとに変化する位置信号ｓ０〜ｓ２のハイ，ロウの組合せパターンである。その内の１つを期待値として出力レジスタに書き込む（ステップＳ２）。
一方、ハードウエア側では、タイマ部１０からの割込みINTMR2が発生すると、位置検出処理を開始して位置信号ｓ０〜ｓ２をサンプリングし（ステップＳ３）、そのサンプリング結果が期待値に一致するまでの間（ステップＳ４：ＮＯ）サンプリングを繰り返す。そして、期待値に一致すると（ＹＥＳ）一致回数のカウントをアップし（ステップＳ５）、その一致回数が指定回数に達するまで（ステップＳ６：ＮＯ）サンプリングを繰り返す。
【００２８】
ステップＳ６において一致回数が指定回数に達すると（ＹＥＳ）、位置検出部９は、ＣＰＵコア７にINTPDC割込みを発生させる（ステップＳ７）。すると、ＣＰＵコア７は、その割込みに対応する処理を実行し（ステップＳ８）、モードカウンタ（カウント値０〜５を繰り返す）をカウントアップして（ステップＳ９）ステップＳ１に戻る。
尚、上記の処理に対応する位置検出部９の構成は、（株）東芝  ＴＭＰ８８ＣＨ４１のユーザーズマニュアル（２００３−０６−０３版）のｐ９２，図２−４８に開示されている。
【００２９】
図９は、マイコン２の３相ＰＷＭ出力部１３より出力される正弦波状の電圧波形を示す。図９（ａ）は、３相の誘起電圧波形であり、これらのいずれか２相の波形が交差する点が、電気角６０°毎の位置検出モードの変化点となる。図９（ｂ）は、正弦波に対応したＰＷＭ信号のデューティ指令値である。図９（ａ）におけるモード変化点の間隔をカウンタで測定し、例えばそのカウンタ値を４等分すれば電気角１５度の間隔が得られるので、指令値を１５度毎に変化させる。
【００３０】
図９（ｃ）は、ＰＷＭ制御の搬送波である三角波と正弦波（Ｕ相に対応するもののみ）とを重ねて示すものである。但し、図示の都合上、搬送波周波数は実際の値よりも低くしている。図９（ｂ）の指令値と図９（ｃ）の搬送波とをコンパレータにより比較することで、図９（ｄ）に示すＰＷＭ信号が形成される。このＰＷＭ信号を、インバータ回路５を介してモータ６の各相巻線６ｕ，６ｖ，６ｗに印加することで、正弦波状の駆動電圧を与えることになる。
【００３１】
以上のように本実施例によれば、駆動制御用ＩＣ１を、モータ６の電圧及び電流，モータ６の定数より相電圧方程式に基づいてモータ６の各相誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗをアナログ演算処理し、それらの誘起電圧の位相関係に基づいてロータの回転位置信号ｓ０〜ｓ２を生成し出力する位置検出回路３と、回転位置信号ｓ０〜ｓ２に基づいてＰＷＭ信号を生成出力する機能を備えたマイコン２とで構成した。そして、マイコン２により出力される３相ＰＷＭ信号により、インバータ回路５を介してモータ６を駆動する。
【００３２】
従って、回転位置信号ｓ０〜ｓ２の演算は、位置検出回路３がハードウエアにより高速に実行し、マイコン２は、その回転位置信号ｓ０〜ｓ２に基づいてＰＷＭ信号を生成出力するので、比較的性能が低い８ビットのマイコンを用いた場合でも、ＰＷＭ制御周期の制約を緩和しつつ、位置センサレス制御を低コストで実現することができる。そして、マイコン２は、正弦波状のＰＷＭ信号をモータ６に出力可能に構成されるので、ロータの詳細な回転位置を取得する必要があるものに、有効に適用できる。
【００３３】
また、位置検出回路３において、誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗを演算するために必要な仮想中性点電圧Ｖｎ’を生成して付与するための抵抗２２ｕ，２２ｖ，２２ｗによる抵抗回路２２を備えたので、モータ６の中性点との接続をとるのが困難な場合であっても、位置検出を行なうことができる。更に、位置検出回路３において、仮想中性点電圧Ｖｎ’と、外部より与えられるモータ６の中性点電圧Ｖｎとを選択して入力するためのマルチプレクサ２１を備えたので、個別の状況に応じて、位置検出に使用する中性点電圧を選択できる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図１０は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図１０は、図１相当図である。即ち、図１０は、ブラシレスＤＣモータの駆動制御ＩＣの構成を示している。第２実施例の駆動制御ＩＣ５１（半導体装置（または半導体集積回路装置）、またはモータ制御装置の一例に相当）は、図１０に示すように、マイコン２Ａ，位置検出回路３，マルチプレクサ５２（位置信号選択手段の一例に相当）によって構成されている。マルチプレクサ５２は、位置検出回路３とマイコン２Ａとの間に配置されており、位置検出回路３より出力される位置信号ｓ０〜ｓ２と、ＩＣ５２の入力端子Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとの入力選択を行うもので、その選択制御は、マイコン２Ａによって行なわれる。また、駆動制御ＩＣ５１の入力端子Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏ，Ｖｎは、マイコン２Ａの入力ポートにも接続されている。
【００３５】
次に、第２実施例の作用について説明する。第２実施例では、マイコン２Ａが初期処理においてマルチプレクサ５２の入力選択を行うことで、第１実施例と同様に位置検出回路３より出力される位置信号ｓ０〜ｓ２を使用するか、ＩＣ５２の入力端子Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに、例えば従来と同様にホールＩＣより検出される位置信号を与えて、それらを使用するかを選択可能となっている。
【００３６】
以上のように構成されることで、駆動制御ＩＣ５１を、マイコン２を従来のようにホールＩＣなどの位置センサとの組合せで使用する構成の置き換えとして導入することが容易となる。例えば、従来製品として、ブラシレスＤＣモータのロータ位置をホールＩＣにより検出し、マイコン２を使用して正弦波駆動するものが存在し、将来的に、その製品を位置センサレス駆動方式にバージョンアップすることを想定する。また、駆動制御ＩＣ５１のパッケージサイズ及びピン配置等は、マイコン２と互換性を持たせるように構成されているとする。
【００３７】
すると、製品のバージョンアップ前においても、駆動制御ＩＣ５１をマイコン２に置き換えて搭載し、マルチプレクサ５２は、位置検出回路３の出力端子側ではなく、駆動制御ＩＣ５１の入力端子Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ側を選択するように、マイコン２Ａに初期設定させる。そして、上記入力端子Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに、３個の位置センサより出力される位置信号ｓ０〜ｓ２を与えるようにすれば、従来製品と全く同様の動作となる。
それから、製品を位置センサレス方式にバージョンアップする場合は、駆動制御ＩＣ５１の入力端子を第１実施例の図２と同様に接続し、マルチプレクサ５２が、位置検出回路３の出力端子側を選択するようにマイコン２Ａに初期設定させれば、第１実施例と同様の作用となる。
【００３８】
以上のように構成される第２実施例によれば、製品をバージョンアップする予定で駆動制御ＩＣ５１を導入することが決定された場合、バージョンアップ前の段階でも駆動制御ＩＣ５１を製品に投入することができる。その結果、駆動制御ＩＣ５１の使用数がトータルで増加するので、１個当たりの単価を下げて供給することが可能となる。
【００３９】
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
マルチプレクサ２１は、必要に応じて設ければ良く、仮想中性点電圧Ｖｎ’ モータ６の中性点電圧Ｖｎの何れかのみを使用する構成でも良い。
モータ定数ＬとＲに関連するコンデンサ１８ａ、１８ｂ、１８ｃと抵抗１７ａ、１７ｂ、１７ｃとを、駆動制御ＩＣの外部に接続するように構成すれば、使用するブラシレスＤＣモータに応じて定数を調整できる。
誘起電圧比較回路２３において、誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗと、基準電圧Ｖｒとを比較して、誘起電圧ｅｕ，ｅｖ，ｅｗのゼロクロス点を電気角６０度の基準ポイントとしても良い。
電流検出手段は、シャント抵抗１４ｕ，１４ｖ，１４ｗに替えて、インバータ回路５の下アーム側ＦＥＴ５ｎのソースとグランドとの間に挿入されるシャント抵抗を使用しても良い。
インバータ回路を構成するスイッチング素子は、ＦＥＴに限ることなくＩＧＢＴやパワートランジスタ等であっても良い。
マイコン２は、（株）東芝の製品に限ることなく、同様のアーキテクチャで構成されているマイコンであれば適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施例であり、駆動制御ＩＣの構成を示す図
【図２】駆動制御ＩＣに、ゲートドライブ回路，インバータ回路を介してブラシレスＤＣモータを接続した構成を示す図
【図３】電流検出回路の構成を示す図
【図４】誘起電圧演算回路の構成を示す図
【図５】誘起電圧比較回路の構成を示す図
【図６】モータの等価回路図
【図７】誘起電圧信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗおよび位置信号ｓ０〜ｓ２の各波形を示す図
【図８】マイコンにおける一般的なモータ制御の概要を示すフローチャート
【図９】マイコンより出力される正弦波状の電圧波形を示す図
【図１０】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図１１】従来のマイコンの動作を説明するタイミングチャート
【符号の説明】
【００４１】
１は駆動制御ＩＣ、２はマイクロコンピュータ、３は位置検出回路、６はブラシレスＤＣモータ、５はインバータ回路、６ｕ，６ｖ，６ｗは巻線、１４ｕ，１４ｖ，１４ｗはシャント抵抗、２１はマルチプレクサ、２２は抵抗回路、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは抵抗、５１は駆動制御ＩＣ、５２はマルチプレクサ、１００はモータ制御システムである。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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