(57)【要約】【課題】ホール素子の設置位置を変更したりすることなく電気的に進角の調整を行うことができ、しかも、外部から進角を調整するための制御電圧との関係を比較的簡単な関係式で表現でき、進角調整を容易かつ精度良く行うことのできるモータドライバ装置を提供する。【解決手段】モータ１２のホール素子３１〜３３から出力される各ホール信号電圧は、基準Ｇｍアンプ２１〜２３（固定ゲイン）と進み角Ｇｍアンプ２４〜２６（可変ゲイン）で増幅され、基準Ｇｍアンプ２１〜２３からは電流信号Ｉａ、Ｉａ´、Ｉａ´´が、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６からは電流信号Ｉｂ、Ｉｂ´、Ｉｂ´´が出力される。波形合成回路１４は、Ｉａ〜Ｉａ´´とＩｂ〜Ｉｂ´´のうち位相の異なるものどうしの差分電流を生成することで位相の進んだ三相電流信号を生成する。この三相電流信号の進角αは、進み角Ｇｍアンプのゲインを変化させることで調整することができる。【選択図】図１
2009089514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータから出力される各相毎のホール信号に基づいて、その駆動制御を行うモータドライバ装置において、
各相毎の一対のホール信号電圧を固定ゲインで差動増幅して電流信号を出力する固定ゲインＧｍアンプ部と、
各相毎の一対のホール信号電圧を可変ゲインで差動増幅して電流信号を出力する可変ゲインＧｍアンプ部と、
前記固定ゲインＧｍアンプ部から出力された電流信号と前記可変ゲインＧｍアンプ部から出力された電流信号を合成して三相制御信号を出力する波形合成部と、
前記波形合成部から出力された三相制御信号に基づいてモータ駆動電流を出力する出力駆動部と、
を備えたモータドライバ装置。
【請求項２】
前記固定ゲインＧｍアンプ部は、
一対の３端子能動素子と電流値固定の定電流源によって構成された差動アンプ部と、
前記差動アンプ部の各３端子能動素子に制御側の素子を接続された２組のミラー回路と、
前記各ミラー回路の非制御側の素子に流れる電流どうしの差を出力する差分回路と、
を有することを特徴とする、請求項１に記載のモータドライバ装置。
【請求項３】
前記可動ゲインＧｍアンプ部は、
一対の３端子能動素子と電流値可変の定電流源によって構成された差動アンプ部と、
前記差動アンプ部の各３端子能動素子に制御側の素子を接続された２組のミラー回路と、
前記各ミラー回路の非制御側の素子に流れる電流どうしの差を出力する差分回路と、
を有することを特徴とする、請求項１に記載のモータドライバ装置。
【請求項４】
一組の３端子能動素子を逆並列に接続して差動対を形成し、当該差動対を前記差動アンプ部を構成する３端子能動素子間に接続し、前記差動対の各３端子能動素子の制御端子を前記差動アンプ部の各３端子能動素子の制御端子に接続したことを特徴とする、請求項２又は３に記載のモータドライバ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のモータドライバ装置と、デジタル／アナログ変換器とを備え、
前記デジタル／アナログ変換器は、そのアナログ出力信号を前記可変ゲインＧｍアンプ部のゲインを変化させるための信号として前記モータドライバ装置に入力させられるように、前記モータドライバ装置に接続されていることを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータドライバ装置及びモータ駆動装置に関し、特に、三相ブラシレスモータの駆動制御を行うモータドライバ装置における進角（進み角）の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばエアコンの室外機や室内機などに用いられる三相ブラシレスモータでは、騒音の問題と並んで脱調の問題がある。すなわち、モータの回転数が高くなると、駆動電圧に対して駆動電流の位相の遅れが大きくなり、そのため駆動電流とモータ逆起電圧との位相のずれが大きくなる。こうして位相のずれが大きくなるとロータに働く力が逆トルクとなるので、モータの効率が悪くなる。
【０００３】
このような問題に対する対策としては、モータ駆動電流の位相を進ませる進角制御が知られている。具体的には、モータコイルに対して所定位相（一般には＋３０°）だけ進んだ位置にホール素子を設置する。この結果、モータドライバ装置には、モータコイルに生じる逆起電圧信号に対して所定位相だけ進んだホール信号が入力され、モータドライバ装置は、当該ホール信号に基づいてモータコイルに与える出力信号を生成する構成となっている。
【０００４】
しかし、モータの出力トルクを最大とするためにモータ駆動電流の進ませておくべき位相差（以下、この進み角を進角という。）は、モータの構造や特性によって異なる。このようにモータに最適な進角が異なる毎にホール素子の設置位置を適宜調整する方法では、進角の調整が難しく、また手間がかかる。
【０００５】
そのため、進角を電気的に調整できるようにしたモータドライバ装置が開発されているが、デジタル回路を用いたものが一般的である。デジタル回路を用いたモータドライバ装置（例えば、東芝製ＴＢ６５５６Ｆ）は、ＤＡＣ（直流／交流変換回路）やカウンタなどのデジタル回路を用いてモータを駆動する方式であるため、回路が複雑になってコストが高くつき、製品テストも難しかった。
【０００６】
そこで、特開２００６−２０４０８３号公報（特許文献１）に開示されたモータドライバ装置では、アナログ回路によってモータドライバ装置を構成し、モータドライバ装置（ＩＣ）の外付け回路によって進角の調整を可能にするとともに、正弦波駆動によってモータの静音化を図っている。
【０００７】
特許文献１のモータドライバ回路では、モータ内のホール素子から入力されたホール信号に基づき、位相シフト回路によって位相を進めた正弦波信号（sinＵ、sinＶ、sinＷ）を生成している。位相シフト回路は、各相ごとに差動アンプ部と２つのカレントミラー回路を有し、さらに信号合成部を備えている。そして、各相のホール素子から入力されたホール信号を差動アンプ部で差動増幅した後、増幅された各信号をカレントミラー回路を通じて信号合成部へ送る。信号合成部では、各信号からさらに振幅の異なる信号を生成したのち位相の異なる信号どうしを加減することで所望の進角をもつ正弦波信号を生成している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２０４０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されたモータドライバ装置では、バンドギャップ電源回路の出力電圧を外付け抵抗（分圧抵抗回路）で分圧して電圧ＲＯＳ、ＲＩＳを生成しており、この電圧ＲＯＳ、ＲＩＳの大きさによって進角が決まる。よって、モータの構造や特性に応じて進角を調整しようとすれば、モータドライバ回路に外付けの抵抗を取り替えなければならず、進角の調整が面倒であった。
【００１０】
しかも、合成される信号Ｘ、Ｙ（電流の振幅）の比は、特許文献１の段落００４７に記載されているように、
Ｙ／Ｘ＝exp（ΔＶ／ＶＴ）
となる。ここで、ΔＶは外部から入力される電圧ＲＯＳ、ＲＩＳの差、すなわちΔＶ＝ＲＩＳ−ＲＯＳである。また、ＶＴ＝ｋＴ／ｑ（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、ｑ：単位電荷量）である。従って、信号合成部で生成すべき信号の電流比Ｙ／Ｘは電圧差ΔＶに対して指数依存性を有している。
【００１１】
また、特許文献１の段落００５２に記載されているように、特許文献１のモータドライバ回路では、合成された信号の進角αは、
tanα＝（√３・Ｙ）／（２Ｘ−Ｙ）
となる。ここに上のＹ／Ｘ＝exp（ΔＶ／ＶＴ）を代入すると、進角αは、次の式５１のように表される。
α＝arctan｛（√３）exp（ΔＶ／ＶＴ）／〔２−exp（ΔＶ／ＶＴ）〕｝
…（式５１）
【００１２】
これによると、特許文献１に記載されているモータドライバ装置では、後述のように電圧ΔＶは最大０.１volt程度と狭い範囲に限定されるため調整が行いにくい。すなわち電流比Ｙ／Ｘや進角αの電圧ΔＶに対する依存性が大きく、モータに応じて適切な進角に調整することが困難であった。
【００１３】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、ホール素子の設置位置を変更したりすることなく電気的に進角の調整を行うことができ、しかも、進角調整のためのパラメータ（例えば、外部から調整可能な電圧など）を広い入力範囲で設定でき、進角調整を容易かつ精度良く行うことのできるモータドライバ装置とモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかるモータドライバ装置は、三相モータから出力される各相毎のホール信号に基づいて、その駆動制御を行うモータドライバ装置において、各相毎の一対のホール信号電圧を固定ゲインで差動増幅して電流信号を出力する固定ゲインＧｍアンプ部と、各相毎の一対のホール信号電圧を可変ゲインで差動増幅して電流信号を出力する可変ゲインＧｍアンプ部と、前記固定ゲインＧｍアンプ部から出力された電流信号と前記可変ゲインＧｍアンプ部から出力された電流信号を合成して三相制御信号を出力する波形合成部と、前記波形合成部から出力された三相制御信号に基づいてモータ駆動電流を出力する出力駆動部とを備えたものである。ここでＧｍアンプとは、入力電圧を出力電流に変換する増幅器のことである。
【００１５】
本発明にかかるモータドライバ装置のある実施態様においては、前記固定ゲインＧｍアンプ部は、一対の３端子能動素子と電流値固定の定電流源によって構成された差動アンプ部と、前記差動アンプ部の各３端子能動素子に制御側の素子を接続された２組のミラー回路と、前記各ミラー回路の非制御側の素子に流れる電流の差を出力する差分回路とによって構成されている。
【００１６】
また、本発明にかかるモータドライバ装置の別な実施態様においては、前記可動ゲインＧｍアンプ部は、一対の３端子能動素子と電流値可変の定電流源によって構成された差動アンプ部と、前記差動アンプ部の各３端子能動素子に制御側の素子を接続された２組のミラー回路と、前記各ミラー回路の非制御側の素子に流れる電流の差を出力する差分回路とによって構成されている。
【００１７】
また、本発明にかかるモータドライバ装置のさらに別な実施態様は、一組の３端子能動素子を逆並列に接続して差動対を形成し、当該差動対を前記差動アンプ部を構成する３端子能動素子間に接続し、前記差動対の各３端子能動素子の制御端子を前記差動アンプ部の各３端子能動素子の制御端子に接続したことを特徴としている。
【００１８】
本発明にかかるモータ駆動装置は、本発明にかかるモータドライバ装置と、デジタル／アナログ変換器とを備え、前記デジタル／アナログ変換器は、そのアナログ出力信号を前記可変ゲインＧｍアンプ部のゲインを変化させるための信号として前記モータドライバ装置に入力させられるように、前記モータドライバ装置に接続されていることを特徴としている。
【００１９】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかるモータドライバ装置にあっては、可変ゲインＧｍアンプ部におけるゲインを調整することによってモータ駆動電流の進角を調整することができるので、従来のようにホール素子の設置位置を調整することなく、電気的手段によって簡単に進角調整を行うことができる。しかも、本発明のモータドライバ装置はアナログ回路によって構成されているので、デジタル回路によってモータドライバ装置を作製する場合と比較すると、構造が簡単になると共に部品点数も少なくなり、製造コストを下げることができる。また、アナログ回路によって構成されているので、モータの正弦波駆動を簡単に実現することができ、モータの静音化を図ることができる。さらには、波形合成部で合成される電流信号どうしの比や進角の大きさは、可変ゲインＧｍアンプ部のゲインを調整するための外部からの制御信号を用いて比較的簡単な関係式で表すことができるので、進角調整を簡単かつ精度良く行うことができる。
【００２１】
また、差動アンプ部に前記差動対を設けた実施態様によれば、固定ゲインＧｍアンプ部又は可変ゲインＧｍアンプ部のＤＣ入力電圧範囲を広くすることができる。特に、差動アンプ部に差動対を設ければ、３端子能動素子としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合に、固定ゲインＧｍアンプ部の出力電流に対する可変ゲインＧｍアンプ部の出力電流の比が、可変ゲインＧｍアンプ部の制御電圧に比例するようになるので、入力電圧範囲が広くなり、モータドライバ装置による三相モータの制御を容易にすることができる。
【００２２】
また、本発明のモータ駆動装置は、デジタル信号をアナログ信号に変換してモータドライバ装置に入力させるためのデジタル／アナログ変換器を備えているので、例えばデジタル機器からの出力によって進角を調整することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態によるモータドライバ装置を説明する。図１は第１の実施形態によるモータドライバ装置を示す回路ブロック図、図２は図１のモータドライバ装置に用いられている進角制御回路を示す具体回路図である。
【００２５】
本実施形態のモータドライバ装置１１は、三相ブラシレスモータ１２を駆動制御する半導体集積回路（ＩＣ）であって、図１において１点鎖線により囲んだ部分である。図１に示すように、本実施形態のモータドライバ装置１１は、正逆切替スイッチ１３と、基準Ｇｍアンプ２１〜２３（固定ゲインＧｍアンプ部）と、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６（可変ゲインＧｍアンプ部）と、進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ２７と、波形合成回路１４と、出力駆動回路１５によって構成されている。
【００２６】
モータドライバ装置１１の３つの出力端子（出力駆動回路１５の出力端子）Ｏｕ、Ｏｖ、Ｏｗには、三相ブラシレスモータ１２を構成する各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のモータコイルが接続される。三相ブラシレスモータ１２は、図示しないが、筒状のステータと、このステータ内に回転軸の回りに回転可能に収容されたロータとからなる。ステータは、周方向に６０°の間隔をおいて配置されて半径方向内側に突出した６個のステータ歯を有し、各相のモータコイルはそれぞれ対向する一対のステータ歯に巻回されている。
【００２７】
また、三相ブラシレスモータ１２内のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のモータコイルに対して所定位相（例えば、＋３０°）だけ進んだ位置にはそれぞれＵ相検知用のホール素子３１、Ｖ相検知用のホール素子３２、Ｗ相検知用のホール素子３３が設置されている。これらのホール素子３１〜３３の両端は、モータドライバ装置１１の入力端子（正逆切替スイッチ１３の入力端子）Ｐｕｐ、Ｐｕｍと、Ｐｖｐ、Ｐｖｍと、Ｐｗｐ、Ｐｗｍとにそれぞれ接続されている。
【００２８】
したがって、三相ブラシレスモータ１２の正転時には、モータコイルに生じる逆起電圧信号に対して所定位相（例えば、３０°）進んだホール信号がモータドライバ装置１１に入力され、三相ブラシレスモータ１２の逆転時には所定位相（例えば、３０°）遅れたホール信号がモータドライバ装置１１に入力される。
【００２９】
また、モータドライバ装置１１は、三相ブラシレスモータ１２の回転方向を切替えるためのＦＲ選択信号を入力するＦＲ選択信号入力端子（正逆切替スイッチ１３のＦＲ選択信号入力端子）Ｆ／Ｒを備えている。
【００３０】
正逆切替スイッチ１３は、ＦＲ選択信号（HighまたはLow）に応じて三相ブラシレスモータ１２の回転方向を正逆に切り替えるものである。正転を指示するＦＲ選択信号が入力されている場合には、正逆切替スイッチ１３は、入力端子Ｐｕｐ、Ｐｕｍを基準Ｇｍアンプ２１の非反転入力端子と反転入力端子に接続するとともに、入力端子Ｐｕｐ、Ｐｕｍを進み角Ｇｍアンプ２４の非反転入力端子と反転入力端子に接続し、図１に示すようにホール素子３１のホール信号Ｕｐ、Ｕｍを基準Ｇｍアンプ２１と進み角Ｇｍアンプ２４に差動入力させる。同様に、正転時には正逆切替スイッチ１３は、入力端子Ｐｖｐ、Ｐｖｍを基準Ｇｍアンプ２２の非反転入力端子と反転入力端子に接続するとともに、入力端子Ｐｖｐ、Ｐｖｍを進み角Ｇｍアンプ２５の非反転入力端子と反転入力端子に接続し、図１に示すようにホール素子３２のホール信号Ｖｐ、Ｖｍを基準Ｇｍアンプ２２と進み角Ｇｍアンプ２５に差動入力させる。さらに、正転時には正逆切替スイッチ１３は、入力端子Ｐｗｐ、Ｐｗｍを基準Ｇｍアンプ２３の非反転入力端子と反転入力端子に接続するとともに、入力端子Ｐｗｐ、Ｐｗｍを進み角Ｇｍアンプ２６の非反転入力端子と反転入力端子に接続し、図１に示すようにホール素子３３のホール信号Ｗｐ、Ｗｍを基準Ｇｍアンプ２３と進み角Ｇｍアンプ２６に差動入力させる。
【００３１】
これに対し、逆転を指示するＦＲ選択信号が入力されている場合には、正逆切替スイッチ１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうち２つの位相を入れ替える。例えばＶ相とＷ相を入れ替えるように構成されている場合であれば、正逆切替スイッチ１３は、入力端子Ｐｗｐ、Ｐｗｍを基準Ｇｍアンプ２２の非反転入力端子と反転入力端子に接続するとともに、入力端子Ｐｗｐ、Ｐｗｍを進み角Ｇｍアンプ２５の非反転入力端子と反転入力端子に接続し、図１に示すのとは異なってホール素子３３のホール信号Ｗｐ、Ｗｍを基準Ｇｍアンプ２２と進み角Ｇｍアンプ２５に差動入力させる。また、逆転時には正逆切替スイッチ１３は、入力端子Ｐｖｐ、Ｐｖｍを基準Ｇｍアンプ２３の非反転入力端子と反転入力端子に接続するとともに、入力端子Ｐｖｐ、Ｐｖｍを進み角Ｇｍアンプ２６の非反転入力端子と反転入力端子に接続し、図１に示すのとは異なってホール素子３２のホール信号Ｖｐ、Ｖｍを基準Ｇｍアンプ２３と進み角Ｇｍアンプ２６に差動入力させる。ただし、Ｕ相はそのままであって、ホール素子３１のホール信号Ｕｐ、Ｕｍは基準Ｇｍアンプ２１と進み角Ｇｍアンプ２４に差動入力される。
【００３２】
なお、正逆切替スイッチ１３は省略してもよい。
【００３３】
本実施形態のモータドライバ装置１１の動作は、三相ブラシレスモータ１２の正転時と逆転時とで本質的な違いはないので、これ以降においては、三相ブラシレスモータ１２の正転時のみを説明する。モータ正転時には、図１に示すように、ホール素子３１のＵ相ホール信号Ｕｐ、Ｕｍは基準Ｇｍアンプ２１と進み角Ｇｍアンプ２４に差動入力され、ホール素子３２のＶ相ホール信号Ｖｐ、Ｖｍは基準Ｇｍアンプ２２と進み角Ｇｍアンプ２５に差動入力され、ホール素子３３のＷ相ホール信号Ｗｐ、Ｗｍは基準Ｇｍアンプ２３と進み角Ｇｍアンプ２６に差動入力される。
【００３４】
基準Ｇｍアンプ２１〜２３、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６及び進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ２７は、外部入力信号に応じて進角αを決定するための信号を生成する進角制御回路２８を構成している。ここで、Ｇｍアンプとは、入力電圧を出力電流に変換する増幅器のことである。すなわち、基準Ｇｍアンプ２１及び進み角Ｇｍアンプ２４は、Ｕ相ホール信号の差分（振幅）Ｕｐ−Ｕｍを増幅して電流信号として出力し、基準Ｇｍアンプ２２及び進み角Ｇｍアンプ２５は、Ｖ相ホール信号の差分（振幅）Ｖｐ−Ｖｍを増幅して電流信号として出力し、基準Ｇｍアンプ２３及び進み角Ｇｍアンプ２６は、Ｗ相ホール信号の差分（振幅）Ｗｐ−Ｗｍを増幅して電流信号として出力する。ただし、基準Ｇｍアンプ２１〜２３はゲイン固定となっており、互いに等しいゲインを有している。また、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６はゲイン可変となっており、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６のゲインは進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ２７を介して互いに等しい値に制御される。
【００３５】
進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ２７は、モータドライバ装置１１の外部入力端子Ｐｉｎから非反転入力端子に印加される制御電圧Ｖphinを電流信号Ｉphに変換する増幅回路である。そして、外部からモータドライバ装置１１に印加する制御電圧Ｖphinを変化させると、進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ２７の電流信号Ｉphの大きさが変化し、それによって進み角Ｇｍアンプ２４〜２６の各ゲインが調整される。ただし、各進み角Ｇｍアンプ２４〜２６は、互いに等しいゲインとなるように調整される。
【００３６】
図２は、進角制御回路２８の一例を示す回路図である。図２に示すように、基準Ｇｍアンプ２１は差動アンプ部Ａ１、カレントミラー回路Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１によって構成されている。
【００３７】
差動アンプ部Ａ１は、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａ、４２ａと定電流源４３ａで構成されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａ、４２ａのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは、定電流源４３ａを介して接地されている。この定電流源４３ａの電流値Ｉrefは一定値（基準電流値）となっている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａのベースは、基準Ｇｍアンプ２１の反転入力端子（ホール信号Ｕｍの印加端）に相当し、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４２ａのベースは、基準Ｇｍアンプ２１の非反転入力端子（ホール信号Ｕｐの印加端）に相当する。
【００３８】
カレントミラー回路Ｂ１はＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａ、４５ａで構成されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａ、４５ａのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは電源端ＶＤＤに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａのコレクタはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａのコレクタに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａ、４５ａのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａのコレクタに接続されている。
【００３９】
カレントミラー回路Ｃ１はＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ａ、４７ａで構成されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ａ、４７ａのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは電源端ＶＤＤに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ａのコレクタはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４２ａのコレクタに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ａ、４７ａのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ａのコレクタに接続されている。
【００４０】
カレントミラー回路Ｄ１（差分回路の働きをするように用いている。）はＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａ、４９ａで構成されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａ、４９ａのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは接地されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａのコレクタはＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４５ａのコレクタに接続されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４９ａのコレクタはＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４７ａのコレクタに接続されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａ、４９ａのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａのコレクタに接続されている。また、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４７ａのコレクタとＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４９ａのコレクタとの接続ノードから引き出されたラインは波形合成回路１４に接続されており、基準Ｇｍアンプ２１から波形合成回路１４へ電流信号Ｉａが出力されている。
【００４１】
このような基準Ｇｍアンプ２１にあっては、差動アンプ部Ａ１においてＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａのベースにホール信号Ｕｍが加わり、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４２ａのベースにホール信号Ｕｐが加わると、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａのコレクタに流れる電流はＩum＝Ｉref／２＋Ｇｍ（Ｕｍ−Ｕｐ）となり、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４２ａのコレクタに流れる電流はＩup＝Ｉref／２＋Ｇｍ（Ｕｐ−Ｕｍ）となる。ここで、Ｉrefは定電流源４３ａの電流値であり、ＧｍはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａ、４２ａの相互コンダクタンスである。
【００４２】
こうして差動アンプ部Ａ１のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａにＩumの電流が流れると、カレントミラー回路Ｂ１の制御側のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａにＩumの電流が流れ、その被制御側のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４５ａにもＩumの電流が流れる。従って、カレントミラー回路Ｄ１の制御側のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａにＩumの電流が流れ、その被制御側のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４９ａにもＩumの電流が流れる。また、差動アンプ部Ａ１のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４２ａにＩupの電流が流れると、カレントミラー回路Ｃ１の制御側のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａにＩupの電流が流れ、その被制御側のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４５ａにもＩupの電流が流れる。こうして波形合成回路１４に電流Ｉａを出力しているラインの接合ノードの上側のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４７ａにＩupの電流が流れ、下側のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４９ａにＩumの電流が流れているので、基準Ｇｍアンプ２１から波形合成回路１４へ出力される電流信号Ｉａは、
Ｉａ＝Ｉup−Ｉum＝２・Ｇｍ（Ｕｐ−Ｕｍ）      …（式１）
となる。すなわち、基準Ｇｍアンプ２１は、入力信号Ｕｍ、Ｕｐの差分電圧を増幅して電流信号Ｉａを出力する働きをする。
【００４３】
同様に、基準Ｇｍアンプ２２も差動アンプ部Ａ２、カレントミラー回路Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２によって構成されており、基準Ｇｍアンプ２１のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａ、４２ａ、定電流源４３ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａ、４５ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ａ、４７ａ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａ、４９ａと同じ定数のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５１ａ、５２ａ、定電流源５３ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ５４ａ、５５ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ５６ａ、５７ａ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５８ａ、５９ａを用いて基準Ｇｍアンプ２１と同じ回路が構成されている。
【００４４】
ただし、基準Ｇｍアンプ２２では、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５１ａのベースが基準Ｇｍアンプ２２の反転入力端子となっていてホール信号Ｖｍを入力され、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５２ａのベースが基準Ｇｍアンプ２２の非反転入力端子となっていてホール信号Ｖｐを入力されている。また、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ５７ａのコレクタとＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５９ａのコレクタとの接続ノードからは電流信号Ｉａ´が出力されている。そして、この電流信号Ｉａ´は、
Ｉａ´＝２・Ｇｍ（Ｖｐ−Ｖｍ）      …（式２）
となる。ここで、ＧｍはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５１ａ、５２ａの相互コンダクタンスであって、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａ、４２ａの相互コンダクタンスＧｍと同じ値を有しているので、同じ記号を用いる。
【００４５】
また、基準Ｇｍアンプ２３も差動アンプ部Ａ３、カレントミラー回路Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３によって構成されており、基準Ｇｍアンプ２１のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａ、４２ａ、定電流源４３ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａ、４５ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ａ、４７ａ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａ、４９ａと同じ定数のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６１ａ、６２ａ、定電流源６３ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ６４ａ、６５ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ６６ａ、６７ａ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６８ａ、６９ａを用いて基準Ｇｍアンプ２１と同じ回路が構成されている。
【００４６】
ただし、基準Ｇｍアンプ２３では、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６１ａのベースが基準Ｇｍアンプ２３の反転入力端子となっていてホール信号Ｗｍを入力され、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６２ａのベースが基準Ｇｍアンプ２３の非反転入力端子となっていてホール信号Ｗｐを入力されている。また、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ６７ａのコレクタとＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６９ａのコレクタとの接続ノードから電流信号Ｉａ´´が出力されている。そして、この電流信号Ｉａ´´は、
Ｉａ´´＝２・Ｇｍ（Ｗｐ−Ｗｍ）      …（式３）
となる。ここで、ＧｍはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６１ａ、６２ａの相互コンダクタンスであって、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａ、４２ａの相互コンダクタンスＧｍと同じ値を有しているので、同じ記号を用いる。
【００４７】
つぎに、進み角Ｇｍアンプ２４について説明する。進み角Ｇｍアンプ２４は差動アンプ部Ａ４、カレントミラー回路Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４によって構成されている。進み角Ｇｍアンプ２４の差動アンプ部Ａ４は、定電流源４３ｂの電流値が可変となっている点を除けば基準Ｇｍアンプ２１の差動アンプ部Ａ１と同じ構成となっている。また、カレントミラー回路Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４も、下記のようにカレントミラー回路Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１と同じ構成となっている。
【００４８】
差動アンプ部Ａ４は、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂ、４２ｂと定電流源４３ｂで構成されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂ、４２ｂのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは、定電流源４３ｂを介して接地されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂのベースは進み角Ｇｍアンプ２４の反転入力端子（ホール信号Ｕｍの印加端）に相当し、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４２ｂのベースは、進み角Ｇｍアンプ２４の非反転入力端子（ホール信号Ｕｐの印加端）に相当する。
【００４９】
定電流源４３ｂには、進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ２７の出力端が接続されており、進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ２７から出力される電流信号Ｉphによって定電流源４３ｂに流れる電流値Ｉvarを変化させることができる。
【００５０】
カレントミラー回路Ｂ４はＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ｂ、４５ｂで構成されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ｂ、４５ｂのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは電源端ＶＤＤに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ｂのコレクタはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂのコレクタに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ｂ、４５ｂのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ｂのコレクタに接続されている。
【００５１】
カレントミラー回路Ｃ４はＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ｂ、４７ｂで構成されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ｂ、４７ｂのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは電源端ＶＤＤに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ｂのコレクタはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４２ｂのコレクタに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ｂ、４７ｂのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ｂのコレクタに接続されている。
【００５２】
カレントミラー回路Ｄ４はＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ｂ、４９ｂで構成されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ｂ、４９ｂのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは接地されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ｂのコレクタはＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４５ｂのコレクタに接続されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４９ｂのコレクタはＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４７ｂのコレクタに接続されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ｂ、４９ｂのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ｂのコレクタに接続されている。また、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４７ｂのコレクタとＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４９ｂのコレクタとの接続ノードから電流信号Ｉｂが出力されている。
【００５３】
この進み角Ｇｍアンプ２４も定電流源４３ｂを除けば基準Ｇｍアンプ２１と同じ回路であるので、入力電圧Ｕｐ、Ｕｍの差分電圧を増幅して電流信号Ｉｂを出力する。この電流信号Ｉｂは、
Ｉｂ＝２・Ｇｍ´（Ｕｐ−Ｕｍ）      …（式４）
で表される。ここで、Ｇｍ´はＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂ、４２ｂの相互コンダクタンスである。
【００５４】
同様に、進み角Ｇｍアンプ２５も差動アンプ部Ａ５、カレントミラー回路Ｂ５、Ｃ５、Ｄ５によって構成されており、進み角Ｇｍアンプ２４のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂ、４２ｂ、定電流源４３ｂ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ｂ、４５ｂ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ｂ、４７ｂ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ｂ、４９ｂと同じ定数のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５１ｂ、５２ｂ、定電流源５３ｂ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ５４ｂ、５５ｂ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ５６ｂ、５７ｂ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５８ｂ、５９ｂを用いて進み角Ｇｍアンプ２４と同じ回路が構成されている。
【００５５】
ただし、進み角Ｇｍアンプ２５では、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５１ｂのベースが進み角Ｇｍアンプ２５の反転入力端子となっていてホール信号Ｖｍを入力され、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５２ｂのベースが進み角Ｇｍアンプ２５の非反転入力端子となっていてホール信号Ｖｐを入力されている。また、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ５７ｂのコレクタとＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５９ｂのコレクタとの接続ノードから電流信号Ｉｂ´が出力されている。そして、この電流信号Ｉｂ´は、
Ｉｂ´＝２・Ｇｍ´（Ｖｐ−Ｖｍ）      …（式５）
となる。ここで、Ｇｍ´はＮＰＮバイポーラ・トランジスタ５１ｂ、５２ｂの相互コンダクタンスであって、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂ、４２ｂの相互コンダクタンスＧｍ´と同じ値を有しているので、同じ記号を用いる。
【００５６】
また、進み角Ｇｍアンプ２６も差動アンプ部Ａ６、カレントミラー回路Ｂ６、Ｃ６、Ｄ６によって構成されており、進み角Ｇｍアンプ２４のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂ、４２ｂ、定電流源４３ｂ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ｂ、４５ｂ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４６ｂ、４７ｂ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ｂ、４９ｂと同じ定数のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６１ｂ、６２ｂ、定電流源６３ｂ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ６４ｂ、６５ｂ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ６６ｂ、６７ｂ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６８ｂ、６９ｂを用いて進み角Ｇｍアンプ２４と同じ回路が構成されている。
【００５７】
ただし、進み角Ｇｍアンプ２６では、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６１ｂのベースが進み角Ｇｍアンプ２６の反転入力端子となっていてホール信号Ｗｍを入力され、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６２ｂのベースが進み角Ｇｍアンプ２６の非反転入力端子となっていてホール信号Ｗｐを入力されている。また、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ６７ｂのコレクタとＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６９ｂのコレクタとの接続ノードから電流信号Ｉｂ´´が出力されている。そして、この電流信号Ｉｂ´´は、
Ｉｂ´´＝２・Ｇｍ´（Ｗｐ−Ｗｍ）      …（式６）
となる。ここで、Ｇｍ´はＮＰＮバイポーラ・トランジスタ６１ｂ、６２ｂの相互コンダクタンスであって、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ｂ、４２ｂの相互コンダクタンスＧｍ´と同じ値を有しているので、同じ記号を用いる。
【００５８】
進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ２７は、オペアンプで構成されていてもよく、個別素子を用いたアナログ回路で構成されていてもよい。
【００５９】
基準Ｇｍアンプ２１〜２３の出力電流Ｉａ、Ｉａ´、Ｉａ´´と進み角Ｇｍアンプ２４〜２６の出力電流Ｉｂ、Ｉｂ´、Ｉｂ´´は、波形合成回路１４に入力される。
【００６０】
波形合成回路１４は、アナログ回路によって構成されており、基準Ｇｍアンプ２１から出力された出力電流Ｉａと進み角Ｇｍアンプ２６から出力された出力電流Ｉｂ´´との電流差をＵ相正弦波信号（制御信号）ＩＵとして出力する。また、波形合成回路１４は、基準Ｇｍアンプ２２から出力された出力電流Ｉａ´と進み角Ｇｍアンプ２４から出力された出力電流Ｉｂとの電流差をＶ相正弦波信号（制御信号）ＩＶとして出力する。また、波形合成回路１４は、基準Ｇｍアンプ２３から出力された出力電流Ｉａ´´と進み角Ｇｍアンプ２５から出力された出力電流Ｉｂ´との電流差をＷ相正弦波信号（制御信号）ＩＷとして出力する。
ＩＵ＝Ｉａ−Ｉｂ´´
ＩＶ＝Ｉａ´−Ｉｂ
ＩＷ＝Ｉａ´´−Ｉｂ´
…（式７）
【００６１】
波形合成回路１４での波形合成処理後、各相の正弦波信号ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは出力駆動回路１５へ出力される。出力駆動回路１５は、波形合成回路１４から出力された各相の正弦波信号ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを受けとり、モータ駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗを生成し、モータ駆動電流Ｕ、Ｖ、Ｗをモータコイルに流して三相ブラシレスモータ１２を駆動する。
【００６２】
つぎに、上記のようなモータドライバ装置１１における進角αと外部からの制御電圧Ｖphinとの関係を求める。図３（ａ）〜（ｆ）はそれぞれホール信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｍ、Ｖｍ、Ｗｍの波形図である。電流信号ＩａとＩｂ´´の差分信号であるＵ相正弦波信号ＩＵを考える。図３（ａ）（ｄ）に示すように、ホール信号ＵｐとＵｍとは逆位相の正弦波であるから、（Ｕｐ−Ｕｍ）は図３（ｇ）に示すような正弦波となる。また、図３（ｃ）（ｆ）に示すように、ホール信号ＷｐとＷｍとは逆位相の正弦波であるから、（Ｗｐ−Ｗｍ）は図３（ｈ）に示すような正弦波となる。
【００６３】
電流信号Ｉａは前記式１で表され、電流信号Ｉｂ´´は前記式６で表されるから、両電流信号の絶対値の比｜Ｉｂ´´／Ｉａ｜は次の式８のように表される。
【００６４】
【数１】
2009089514.tif 000003
【００６５】
ここで、Ｉrefは電流値固定の定電流源（４３ａ、５３ａ、６３ａ）に流れる電流の値、Ｉvarは電流値可変の定電流源（４３ｂ、５３ｂ、６３ｂ）に流れる電流の値である。ΔＶinはホール素子の出力の振幅であって、
ΔＶin ＝｜Ｕｐ−Ｕｍ｜＝｜Ｖｐ−Ｖｍ｜＝｜Ｗｐ−Ｗｍ｜
である。また、ＶＴ＝ｋＴ／ｑ（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、ｑ：単位電荷量）である。Ｖphinは外部からの制御電圧、Ｖrefは基準Ｇｍアンプ２１、２２、２３の内部の基準電圧であり、Ｒ１は電流値可変の定電流源の内部抵抗、Ｒ２は電流値固定の定電流源の内部抵抗である。
【００６６】
特許文献１に表されている従来例の場合には、前記のように電流比Ｙ／Ｘが指数関数によって表されるのに対し、上記式８によれば、本実施形態では電流比｜Ｉｂ´´／Ｉａ｜が外部から印加する制御電圧Ｖphinに比例するので、当該従来例よりも入力電圧範囲が広く、モータドライバ装置１１による三相ブラシレスモータ１２の制御を容易にすることができる。
【００６７】
つぎに、Ｕ相正弦波信号ＩＵを考えると、図３（ｇ）（ｈ）に示すように、電流信号Ｉｂ´´の位相はＩａの位相よりも２π／３だけ遅れているので、ＩＵは次の式９のように表される。
【００６８】
【数２】
2009089514.tif 000004
【００６９】
さらに、式９の正弦波関数を合成すると、次の式１０〜式１２のようになる。
【００７０】
【数３】
2009089514.tif 000005
【００７１】
特に、モータドライバ装置１１の進角αは、式１２で表される。図４は、式１２で表された本発明における外部からの制御信号Ｖphin［volt］と進角α［°］との関係を実線で表し、式５１で表された従来例の設定電圧ΔＶ［volt］と進角α［°］との関係を１点鎖線で表した図である。また、図５は図４の０ボルト付近を拡大した図である。ただし、図４では、（Ｒ１／Ｒ２）Ｖref＝２.５voltとしている。通常必要とされる進角の設定範囲は３０°程度であり、従来例ではΔＶの調整範囲が０.１volt程度しかないのに対して、本発明では制御信号Ｖphinを０〜２.５voltの範囲で調整できるため、進角調整をより簡単で精度良く行うことができる。
【００７２】
Ｖ相正弦波信号ＩＶ＝Ｉａ´−Ｉｂを生成するための電流信号Ｉａ´とＩｂの関係についても、上記電流信号ＩａとＩｂ´´における式１０〜式１２との関係と同じである。また、Ｗ相正弦波信号ＩＷ＝Ｉａ´´−Ｉｂ´を生成するための電流信号Ｉａ´´とＩｂ´の関係についても、上記電流信号ＩａとＩｂ´´における式１０〜式１２の関係と同じである。
【００７３】
本実施形態のモータドライバ装置１１によれば、三相ブラシレスモータ１２の構造や特性に応じて外部からの制御電圧Ｖphinを調整することで簡単に進角αを調整することができる。しかも、上記式８のように合成される電流信号どうしの比｜Ｉｂ´´／Ｉａ｜、｜Ｉｂ／Ｉａ´｜、｜Ｉｂ´／Ｉａ´´｜は制御電圧Ｖphinに比例し、しかも進角αを設定するための制御電圧Ｖphinの調整範囲を広く取ることができるので、モータドライバ装置１１による進角αの制御を容易にすることができる。
【００７４】
（第１の変形例）
なお、基準Ｇｍアンプ２１〜２３（進み角Ｇｍアンプ２４〜２６も同じ）は、上記実施形態とは異なる回路によって構成することもできる。図６は第１の変形例を説明する図であって、基準Ｇｍアンプ２１を表しているが、基準Ｇｍアンプ２２〜２３、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６も同様である。第１の変形例は、差動アンプ部Ａ１〜Ａ６をＰＮＰバイポーラ・トランジスタによって構成し、カレントミラー回路Ｂ１〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ６をＮＰＮバイポーラ・トランジスタによって構成し、カレントミラー回路Ｄ１〜Ｄ６をＰＮＰバイポーラ・トランジスタによって構成したものである。
【００７５】
代表的に第１の変形例による基準Ｇｍアンプ２１を説明する。差動アンプ部Ａ１は、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａ、７２ａと定電流源７３ａで構成されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａ、７２ａのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは、定電流源７３ａを介して電源端ＶＤＤに接続されている。この定電流源７３ａの電流値Ｉrefは一定値（基準電流値）となっている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａのベースは、基準Ｇｍアンプ２１の非反転入力端子（ホール信号Ｕｐの印加端）に相当し、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７２ａのベースは、基準Ｇｍアンプ２１の反転入力端子（ホール信号Ｕｍの印加端）に相当する。
【００７６】
カレントミラー回路Ｂ１はＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７４ａ、７５ａで構成されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７４ａ、７５ａのエミッタはそれぞれ接地されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７４ａのコレクタはＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａのコレクタに接続されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７４ａ、７５ａのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７４ａのコレクタに接続されている。
【００７７】
カレントミラー回路Ｃ１はＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７６ａ、７７ａで構成されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７６ａ、７７ａのエミッタはそれぞれ接地されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７６ａのコレクタはＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７２ａのコレクタに接続されている。ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７６ａ、７７ａのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７６ａのコレクタに接続されている。
【００７８】
カレントミラー回路Ｄ１はＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７８ａ、７９ａで構成されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７８ａ、７９ａのエミッタは互いに接続されており、その接続ノードは電源端ＶＤＤに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７８ａのコレクタはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７５ａのコレクタに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７９ａのコレクタはＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７７ａのコレクタに接続されている。ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７８ａ、７９ａのベースは互いに接続されており、その接続ノードは、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７８ａのコレクタに接続されている。また、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７７ａのコレクタとＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７９ａのコレクタとの接続ノードから引き出されたラインからは電流信号Ｉａが出力される。
【００７９】
このような第１の変形例の基準Ｇｍアンプ２１にあっては、差動アンプ部Ａ１においてＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａのベースにホール信号Ｕｐが加わり、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７２ａのベースにホール信号Ｕｍが加わると、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａのコレクタに流れる電流はＩup＝Ｉref／２＋Ｇｍ（Ｕｐ−Ｕｍ）となり、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７２ａのコレクタに流れる電流はＩum＝Ｉref／２＋Ｇｍ（Ｕｍ−Ｕｐ）となる。ここで、Ｉrefは定電流源７３ａの電流値であり、ＧｍはＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａ、７１ｂの相互コンダクタンスである。
【００８０】
こうして差動アンプ部Ａ１のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａにＩupの電流が流れると、カレントミラー回路Ｂ１の制御側のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７４ａにＩupの電流が流れ、その被制御側のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７５ａにもＩupの電流が流れる。従って、カレントミラー回路Ｄ１の制御側のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７８ａにＩupの電流が流れ、その被制御側のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７９ａにもＩupの電流が流れる。また、差動アンプ部Ａ１のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７２ａにＩumの電流が流れると、カレントミラー回路Ｃ１の制御側のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７４ａにＩumの電流が流れ、その被制御側のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７５ａにもＩumの電流が流れる。こうして波形合成回路１４に電流Ｉａを出力しているラインの接合ノードの上側のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７９ａにＩupの電流が流れ、下側のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７７ａにＩumの電流が流れているので、基準Ｇｍアンプ２１から波形合成回路１４へ出力される電流信号Ｉａは、
Ｉａ＝Ｉuｐ−Ｉum＝２・Ｇｍ（Ｕｐ−Ｕｍ）
となる。すなわち、この基準Ｇｍアンプ２１も、第１の実施形態と同様に、入力信号Ｕｍ、Ｕｐの差分電圧を増幅して電流信号Ｉａを出力する働きをする。
【００８１】
基準Ｇｍアンプ２２〜２３及び進み角Ｇｍアンプ２４〜２６も、この基準Ｇｍアンプ２１と同様に構成されているので、第１の変形例による基準Ｇｍアンプ２１〜２３及び進み角Ｇｍアンプ２４〜２６を用いて構成された図１のようなモータドライバ装置も第１の実施形態によるモータドライバ装置と同様な作用効果を奏する。
【００８２】
（第２の実施形態）
つぎに、本発明の第２の実施形態によるモータドライバ装置を説明する。第２の実施形態のモータドライバ装置は、基準Ｇｍアンプ２１〜２３、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６の回路が異なるだけであって他の回路構成は第１の実施形態と同じであり、しかも、第２の実施形態の基準Ｇｍアンプ２２〜２３、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６は第２の実施形態の基準Ｇｍアンプ２１と同様な構造となっているので、基準Ｇｍアンプ２１のみを図７に示して説明する。
【００８３】
図７の基準Ｇｍアンプ２１が第１の実施形態と異なっている第１点は、バイポーラ・トランジスタに代えてＭＯＳＦＥＴを用いている点である。すなわち、第２の実施形態の基準Ｇｍアンプ２１では、第１の実施形態の基準Ｇｍアンプ２１のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４１ａ〜４２ａ、ＰＮＰバイポーラ・トランジスタ４４ａ〜４７ａ及びＮＰＮバイポーラ・トランジスタ４８ａ〜４９ａをそれぞれＮＭＯＳ８１ａ〜８２ａ、ＰＭＯＳ８４ａ〜８７ａ及びＮＭＯＳ８８ａ〜８９ａに置き換えている。
【００８４】
図７の基準Ｇｍアンプ２１が第１の実施形態と異なっている第２点は、差動アンプ部Ａ１を構成しているＮＭＯＳ８１ａのソースとＮＭＯＳ８２ａのソースとの間に、３極管領域で動作するＭＯＳ差動対９１を挿入したことである。ＭＯＳ差動対９１は２つのＮＭＯＳ９２、９３によって構成されており、一方のＮＭＯＳ９２のドレインと他方のＮＭＯＳ９３のソースを接続するとともに、一方のＮＭＯＳ９２のソースと他方のＮＭＯＳ９３のドレインを接続したものである。ＮＭＯＳ９２、９３の一方のドレイン／ソース接続ノードはＮＭＯＳ８１ａのソースに接続され、他方のドレイン／ソース接続ノードはＮＭＯＳ８２ａのソースに接続されている。また、ＮＭＯＳ９２のゲートはＮＭＯＳ８１ａのゲートに接続され、ＮＭＯＳ９３のゲートはＮＭＯＳ８２ａのゲートに接続されている。さらに、ＮＭＯＳ８１ａのソースとＮＭＯＳ８２ａのソースは、互いに接続されておらず、それぞれ個別の定電流源８３ａ（電流値Ｉref／２）を介して接地されている。
【００８５】
基準Ｇｍアンプ２２〜２３、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６も図７と同様な構成としている。ただし、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６では、電流値可変の２つの定電流源の電流値はＩvar／２となる。
【００８６】
この第２の実施形態によれば、３極管領域で動作する２つのＮＭＯＳ９２、９３で負帰還をかけられたＭＯＳ差動対９１を利用して入力電圧範囲を改善でき、振幅の大きなホール信号でも対応することができる。また、ＭＯＳＦＥＴを用いた基準Ｇｍアンプ２１等では、そのリニアリティを得ることが難しいが、ＭＯＳ差動対９１を用いることにより前記式８のようなリニアリティを得ることができる。線形性改善のためにＭＯＳ差動対を用いること自体は周知であるので、説明は省略する。
【００８７】
（第２の変形例）
図８は第２の変形例における基準Ｇｍアンプ２１の回路図である。この変形例は、第１の変形例の基準Ｇｍアンプ２１のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７１ａ〜７２ａ、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタ７４ａ〜７７ａ及びＰＮＰバイポーラ・トランジスタ７８ａ〜７９ａをそれぞれＰＭＯＳ１０１ａ〜１０２ａ、ＮＭＯＳ１０４ａ〜１０７ａ及びＰＭＯＳ１０８ａ〜１０９ａに置き換え、さらにＰＭＯＳ１０１ａとＰＭＯＳ１０２ａのソース間に２つのＰＭＯＳ９５、９６によって構成されたＭＯＳ差動対９４を設けたものであり、第２の実施形態と同様に基準Ｇｍアンプ２１等のリニアリティを得ることができる。
【００８８】
基準Ｇｍアンプ２２〜２３、進み角Ｇｍアンプ２４〜２６も図８と同様な構成とすることができる。
【００８９】
（第３の実施形態）
図９は本発明の第３の実施形態によるモータ駆動装置１１１の一部を示す概略図である。モータ駆動装置１１１は、本発明にかかるモータドライバ装置１１の外部入力端子ＰｉｎにＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）１１２を接続したものである。
【００９０】
第１の実施形態などでは、外部入力端子Ｐｉｎに可変電圧などを接続しておいて制御電圧Ｖphinを連続的に調整することを想定していた。これに対し、このモータ駆動装置１１１では、外部入力端子ＰｉｎにＤＡＣ１１２接続しているので、デジタル信号をＤＡＣ１１２でアナログ電圧信号（Ｖphin）に変換して外部入力端子Ｐｉｎに入力することができる。よって、このモータ駆動装置１１１では、デジタル信号でモータドライバ装置１１の進角αを調整することができる。例えば、デジタル機器１１３から出力されたデジタル信号に基づいてモータドライバ装置１１の進角αを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるモータドライバ装置を示す回路ブロック図である。
【図２】図２は、図１のモータドライバ装置に用いられている進角制御回路を示す具体回路図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｆ）はそれぞれホール信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｍ、Ｖｍ、Ｗｍの波形図、図３（ｇ）はＵｐ−Ｕｍの波形図、図３（ｈ）はＶｐ−Ｖｍの波形図である。
【図４】図４は、外部からの制御信号Ｖphin［volt］と進角α［°］との関係を表した図である。
【図５】図５は図４の０ボルト付近を拡大した図である。
【図６】図６は、第１の変形例における基準Ｇｍアンプの回路図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態において用いられる基準Ｇｍアンプの回路図である。
【図８】図８は第２の変形例における基準Ｇｍアンプの回路図である。
【図９】図９は本発明の第３の実施形態によるモータ駆動装置の一部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００９２】
１１      モータドライバ装置
１２      三相ブラシレスモータ
１４      波形合成回路
１５      出力駆動回路
２１、２２、２３      基準Ｇｍアンプ
２４、２５、２６      進み角Ｇｍアンプ
２７      進角位相制御Ｖ／Ｉアンプ
２８      進角制御回路
３１、３２、３３      ホール素子
Ａ１      差動アンプ部
Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１      カレントミラー回路
４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂ      差動アンプ部Ａ１のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ
４３ａ、４３ｂ      定電流源
４４ａ、４５ａ、４４ｂ、４５ｂ      カレントミラー回路Ｂ１のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ
４６ａ、４７ａ、４６ｂ、４７ｂ      カレントミラー回路Ｃ１のＰＮＰバイポーラ・トランジスタ
４８ａ、４９ａ、４８ｂ、４９ｂ      カレントミラー回路Ｄ１のＮＰＮバイポーラ・トランジスタ
９１、９４      ＭＯＳ差動対
９２、９３      ＮＭＯＳ
９５、９６      ＰＭＯＳ
【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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