JP2000023481A - Ｐｗｍ制御回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部からのクロック信号を必要とせず、小規
模回路であり、かつ、簡易な方式でモータＭの回転周波
数とＰＷＭキャリア周波数との同期をとり、どの転流タ
イミングでもオン時間とオフ時間の比を一定に保ちつ
つ、制御タイミングをも一定に保つことで、高精度・高
安定のジッタ特性を備えたＰＷＭ制御回路装置を得る。 【解決手段】 多相モータの回転位置を示す位置信号を
入力する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力する
相信号を入力するキャリア信号リセット回路と、前記キ
ャリア信号リセット回路の出力するリセット信号に同期
したキャリア信号を出力するキャリア信号発生回路と、
前記キャリア信号と外部からの速度制御信号とを入力し
比較し、ＰＷＭ信号を出力する比較器と、前記相信号と
前記ＰＷＭ信号とを入力し、制御信号を出力する出力素
子制御回路と、前記制御信号を入力し、モータ制御信号
を出力するスイッチング素子とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被制御器(多相
モータ)をＰＷＭ制御方式により駆動するシステムにお
いて、制御タイミングの基準となる三角波キャリア信号
と多相モータの回転速度の加減を制御する制御信号とで
多相モータの回転数変動を減らし、精度よく安定化する
ＰＷＭ制御回路装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のプリンタ、コピー機、ＦＡＸ等の
ＯＡ機器では、感光ドラムやその他機械的に駆動する部
分は、多相モータが駆動源として用いられている。こう
したＯＡ機器のうち、特に高級機として位置づけて販売
しているものは、印刷品質の高いレーザー方式を採用す
るものが多くを占めている。これらの高級ＯＡ機器に内
蔵されるレーザー走査用のスキャナーモータ(多相モー
タ)は、毎分５０００〜数万回転という高い回転数で駆
動している。このため、モータの速度制御には高い精度
が求められ、回転のムラ特性が０.０１％以下を要求す
るものもある。また近年、モータの回転速度が高速化し
ている他に、半導体集積回路装置の小型化(設計パター
ンの微細化)の需要が高まるに伴い、ＩＣの高耐圧化お
よび大電流化を実現する必要が生じている。高耐圧化に
対応するため、高い電圧の印加される部分の構造を強化
した。また、大電流化に対応するため、ＩＣでの消費電
力を低減する構造およびモータの速度制御方式に特徴を
持たせている。ここで、モータの速度制御方式には、大
きく分けて電流による制御方式と電圧による制御方式と
があり、大電流化にはＩＣの消費電力の少ない電圧制御
の方が都合が良く、ＰＷＭ出力制御による速度制御方式
を採用する。

【０００３】大電流化の観点からモータの駆動制御方式
としてＰＷＭ制御方式を採用している訳であるが、反面
ＰＷＭ制御方式で高い精度を得ようとする際には、様々
な工夫が必要である。すなわち、外部から精度の高い制
御信号(外部クロック)を入力することで精度よくＰＷＭ
出力周波数の同期をとる方法が採用されており、この例
としては、(１)正確な基準クロック信号を外部から与
え、この基準クロック信号を分周した信号をＰＷＭキャ
リア信号として用い、この基準信号を基にしてモータの
回転数を正確に決定する方法、(２)ＰＷＭキャリア信号
の周波数とモータの回転角周波数とをＰＬＬ制御回路に
て周波数の同期をとる方法、(３)モータの回転数をセン
スしてＰＷＭキャリア周波数を発生する発振器に帰還を
かけ同期をとる方法、などの方法があり、その際は特別
に回路を設ける必要があった。こうした回路は精度は高
いが、回路規模としては大きなものとなっている。特に
(３)のように帰還回路を設けた場合、制御信号が発振し
やすくなるという別の課題も生じる。後述する本願発明
では、このような高精度・大規模のハードウェアを設け
ずに、回路規模が大きくない中程度の精度のハードウェ
アでもって高精度の制御を実現する。

【０００４】また、ＰＷＭ制御にて多相モータを駆動す
る場合、モータ制御タイミングの基準周波数であるＰＷ
Ｍキャリア周波数と、モータの回転角周波数とを整数比
で構成することが望ましい。が、整数比をとれていない
場合、多相モータの速度制御が各相において微妙に異な
ることになり、回転速度のバラツキとなって現れる。そ
の原因として例えば、(１)ある相をＯＮ(アクティブ)に
して加速している時間と、別の相をＯＮにして加速して
いる時間とが異なってしまう駆動時間の偏差による原
因、(２)各相を同じ時間ＯＮしていても、ある相では相
区間の初めの期間を駆動し、別の相では相区間の終わり
の期間を駆動するような駆動期間の偏差による原因、が
生じるようでは、時代の要求する更なる高精度のモータ
制御を実現することはできない。特に、レーザー走査用
のスキャナモータ等の様に高精度の回転ムラ特性(０.０
１％以下)が要求されるシステムにＰＷＭ制御方式を適
用する場合、この偏差の影響は回転ムラ特性に顕著に現
れる。

【０００５】図９は、簡略化した従来例のＰＷＭ制御回
路の一例を示す図である。多相モータとして、ここでは
３相のスピンドルモータＭ(以下、モータＭと称す)を駆
動する場合を説明する。１００はＰＷＭ制御回路装置で
ある。１０１は速度制御回路であり、制御基準電圧信号
Ｓ１２を出力する。この制御基準電圧信号Ｓ１２は、Ｐ
ＷＭ制御回路装置１００の外部端子ＶＣＴＬから入力さ
れる。１０２は三角波発生回路であり、定電流を発生す
る定電流源である。Ｃ１はコンデンサであり、三角波発
生回路１０２と接地電位との間に設けられる。三角波発
生回路１０２は、コンデンサＣ１の充電方向および放電
方向に定電流を供給することによりＰＷＭ制御のキャリ
ア信号となる三角波信号Ｓ１１を出力する。コンデンサ
Ｃ１の容量はモータＭの回転数範囲に合わせて適宜設定
する。１０６は比較器であり、三角波信号Ｓ１１と端子
ＶＣＴＬから入力される制御基準電圧信号Ｓ１２とを入
力し比較し、ＰＷＭ信号Ｓ１３を出力する。Ｈ１〜Ｈ３
はホール素子であり、モータＭの回転角に応じた位置信
号Ｓ１〜Ｓ６を出力する。Ｒ２およびＲ３は、ホール素
子Ｈ１〜Ｈ３に流れる電流を制限するための制限抵抗で
ある。１０４は位置検出回路であり、位置信号Ｓ１〜Ｓ
６を入力し、モータＭのどの相に電流を流すべきかを決
定する相信号Ｓ７〜Ｓ９を出力する。１０５は出力素子
制御回路であり、相信号Ｓ７〜Ｓ９およびＰＷＭ信号Ｓ
１３を入力し、スイッチング素子制御信号Ｇ１〜Ｇ６を
出力する。１１１〜１１３はソースが電源Ｖｃｃに接続
されたスイッチング素子であり、スイッチング素子制御
信号Ｇ１〜Ｇ３が各スイッチング素子１１１〜１１３の
ゲートに入力されている。１１４〜１１６はドレインが
ＲＳ端子に接続されたスイッチング素子であり、そのソ
ースは各々スイッチング素子１１１〜１１３のドレイン
に接続されており、スイッチング素子制御信号Ｇ４〜Ｇ
６が各スイッチング素子１１４〜１１６のゲートに入力
されている。スイッチング素子１１１〜１１３のドレイ
ンは、各々外部端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３に接続され、モ
ータＭの各相の励磁制御を行う。外部端子ＲＳには、接
地電位との間に電流検出用抵抗Ｒ１を設けている。

【０００６】図９に示す従来例のＰＷＭ制御回路の動作
について説明する。比較器１０６は、速度制御回路１０
１からの制御基準電圧信号Ｓ１２が与えられると、この
制御基準電圧信号Ｓ１２と三角波信号Ｓ１１とを比較
し、Ｓ１１＜Ｓ１２の条件の時は、ＰＷＭ信号Ｓ１３と
して高レベル“Ｈｉ”を出力する。この状態を“ＰＷＭ
オン”の状態とする。“ＰＷＭオン”の状態では、ＰＷ
Ｍ信号Ｓ１３の“Ｈｉ”が入力された出力素子制御回路
１０５は、相信号Ｓ７〜Ｓ９を基にしてスイッチング素
子１１１〜１１３のいずれか１つとスイッチング素子１
１４〜１１６のいずれか１つとを“オン”させるように
スイッチング素子制御信号Ｇ１〜Ｇ３のいずれかとスイ
ッチング素子制御信号Ｇ４〜Ｇ６のいずれかに“Ｈｉ”
を出力する。ただし、スイッチング素子１１１と１１
４、または１１２と１１５、または１１３と１１６が同
時に“オン”(所謂“貫通”)することはない。

【０００７】逆に、Ｓ１１＞Ｓ１２の条件の時は、比較
器１０６はＰＷＭ信号Ｓ１３として低レベル“Ｌｏｗ”
を出力する。この状態を“ＰＷＭオフ”の状態とする。
“ＰＷＭオフ”の状態では、出力素子制御回路１０５
は、スイッチング素子１１４〜１１６が全て“オフ”す
るようなスイッチング素子制御信号Ｇ４〜Ｇ６を出力す
る。さらに、“ＰＷＭオフ”の状態になる直前に“オ
ン”していたある１つのスイッチング素子１１４〜１１
６のソースと接続されるスイッチング素子１１１〜１１
３をも“オン”させるようなスイッチング素子制御信号
Ｇ１〜Ｇ３を出力する。つまり、出力素子制御回路１０
５は、スイッチング素子１１１〜１１３のうち２つを同
時に“オン”させ、他のスイッチング素子を全て“オ
フ”するようなスイッチング素子制御信号Ｇ１〜Ｇ６を
出力する。例えば、“ＰＷＭオフ”の状態の直前にＯＵ
Ｔ１の相がアクティブでスイッチング素子１１１および
１１５が“オン”しているとすると、モータＭの電流パ
スは、Ｖｃｃ→スイッチング素子１１１→ＯＵＴ１端子
→モータＭ→ＯＵＴ２端子→スイッチング素子１１５→
ＲＳ端子→電流検出用抵抗Ｒ１→ＧＮＤである。これ
が、“ＰＷＭオフ”の状態になると、モータＭの電流パ
スは、スイッチング素子１１１→ＯＵＴ１端子→モータ
Ｍ→ＯＵＴ２端子→スイッチング素子１１２→スイッチ
ング素子１１１とループ状に接続され、モータＭに流れ
ていた電流は回生されることになる。そして、ＯＵＴ１
の相がアクティブで再びＳ１１＜Ｓ１２(“ＰＷＭオ
ン”の状態)となった時、再びＶｃｃ→スイッチング素
子１１１→ＯＵＴ１端子→モータＭ→ＯＵＴ２端子→ス
イッチング素子１１５→ＲＳ端子→電流検出用抵抗Ｒ１
→ＧＮＤの電流パスで電流が流れる様になる。なお、
“ＰＷＭオフ”の状態が継続すると、ループ状に流れる
電流は、モータＭの自己損失により消費され、モータＭ
は次第にゆっくりと減速していき、最後には停止する。

【０００８】ここで“ＰＷＭオン”の状態の電流パス
は、次の６通りの電流パスが形成される。 ＯＵＴ１の相； (１)Ｖｃｃ→スイッチング素子１１１→ＯＵＴ１端子→
モータＭ→ＯＵＴ２端子→スイッチング素子１１５→Ｒ
Ｓ端子→電流検出用抵抗Ｒ１→ＧＮＤ (２)Ｖｃｃ→スイッチング素子１１１→ＯＵＴ１端子→
モータＭ→ＯＵＴ３端子→スイッチング素子１１６→Ｒ
Ｓ端子→電流検出用抵抗Ｒ１→ＧＮＤ ＯＵＴ２の相； (３)Ｖｃｃ→スイッチング素子１１２→ＯＵＴ２端子→
モータＭ→ＯＵＴ３端子→スイッチング素子１１６→Ｒ
Ｓ端子→電流検出用抵抗Ｒ１→ＧＮＤ (４)Ｖｃｃ→スイッチング素子１１２→ＯＵＴ２端子→
モータＭ→ＯＵＴ１端子→スイッチング素子１１４→Ｒ
Ｓ端子→電流検出用抵抗Ｒ１→ＧＮＤ ＯＵＴ３の相； (５)Ｖｃｃ→スイッチング素子１１３→ＯＵＴ３端子→
モータＭ→ＯＵＴ１端子→スイッチング素子１１４→Ｒ
Ｓ端子→電流検出用抵抗Ｒ１→ＧＮＤ (６)Ｖｃｃ→スイッチング素子１１３→ＯＵＴ３端子→
モータＭ→ＯＵＴ２端子→スイッチング素子１１５→Ｒ
Ｓ端子→電流検出用抵抗Ｒ１→ＧＮＤ

【０００９】また、“ＰＷＭオフ”の状態の電流パス
は、次の６通りの電流パスが形成される。 ＯＵＴ１の相； (１’)スイッチング素子１１１→ＯＵＴ１端子→モータ
Ｍ→ＯＵＴ２端子→スイッチング素子１１２→スイッチ
ング素子１１１ (２’)スイッチング素子１１１→ＯＵＴ１端子→モータ
Ｍ→ＯＵＴ３端子→スイッチング素子１１３→スイッチ
ング素子１１１ ＯＵＴ２の相； (３’)スイッチング素子１１２→ＯＵＴ２端子→モータ
Ｍ→ＯＵＴ３端子→スイッチング素子１１３→スイッチ
ング素子１１２ (４’)スイッチング素子１１２→ＯＵＴ２端子→モータ
Ｍ→ＯＵＴ１端子→スイッチング素子１１１→スイッチ
ング素子１１２ ＯＵＴ３の相； (５’)スイッチング素子１１３→ＯＵＴ３端子→モータ
Ｍ→ＯＵＴ１端子→スイッチング素子１１１→スイッチ
ング素子１１３ (６’)スイッチング素子１１３→ＯＵＴ３端子→モータ
Ｍ→ＯＵＴ２端子→スイッチング素子１１２→スイッチ
ング素子１１３

【００１０】一般に、このような電流パスが切り替わる
ことを“転流”という。なお、“ＰＷＭオフ”の状態の
回生電流パスは、スイッチング素子１１４〜１１６でル
ープを形成するようにしてもよい。電流検出用抵抗Ｒ１
に発生する電圧ＶＲ１がある一定値以上になると、出力
素子制御回路１０５は、モータＭにそれ以上の電流が流
れないようにスイッチング素子１１１〜１１６を制御す
る。例えば、“ＰＷＭオフ”の状態にすれば良い。この
制御は、モータＭの始動時や無負荷時にだけ必要なＰＷ
Ｍ制御であるので、説明は省略する。この電流検出用抵
抗Ｒ１は、Ｖｃｃ端子とスイッチング素子１１１〜１１
３のソースの間に設けてもよい。

【００１１】図１０は、従来回路の動作を示す信号波形
図(タイミング図)である。ただし、モータＭは一定回転
で動作させているものとする。相励磁電圧ＶＯＵＴ１〜
ＶＯＵＴ３は、ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３端子の電位波形であ
り、Ｖｃｃ、１／２Ｖｃｃ、ＧＮＤの間を遷移する。相
励磁電圧ＶＯＵＴ１がＶｃｃの時、ＯＵＴ１の相が励磁
されている(ＯＵＴ１相が“アクティブ”である)。相信
号Ｓ７〜Ｓ９は、モータＭの回転角を示す位置信号Ｓ１
〜Ｓ６を基に生成される位置検出回路１０４からの出力
信号であり、この相信号を用いてどの相を励磁するかが
わかる。例えば、ＯＵＴ１の相は、/Ｓ７(相信号Ｓ７の
反転信号)と相信号Ｓ８をＡＮＤした値が“Ｈｉ”とな
る時に励磁される。図１０に示した制御が行なわれる場
合、モータＭは、ＯＵＴ１→ＯＵＴ２→ＯＵＴ３→ＯＵ
Ｔ１方向に回転している。

【００１２】出力素子制御回路１０５を“ＰＷＭオン”
の状態と“ＰＷＭオフ”の状態にするＰＷＭ信号Ｓ１３
は、三角波信号Ｓ１１と制御基準電圧信号Ｓ１２とから
生成される。一定の周期と振幅を繰り返す三角波信号Ｓ
１１が、外部の制御基準電圧信号Ｓ１２に比較してレベ
ルが高い場合、ＰＷＭ信号Ｓ１３としては“Ｌｏｗ”が
出力され、三角波信号Ｓ１１が外部の制御基準電圧信号
Ｓ１２に比較してレベルが低い場合、ＰＷＭ信号Ｓ１３
は“Ｈｉ”が出力される。モータＭが一定回転速度に落
ち着いていれば、外部の制御基準電圧信号Ｓ１２は変化
させないが、モータＭの回転を速くしたい場合は外部の
制御基準電圧信号Ｓ１２のレベルを上げ、遅くしたい場
合は外部の制御基準電圧信号Ｓ１２のレベルを下げる。
これにより、ＰＷＭ信号Ｓ１３が変化して、前述の“Ｐ
ＷＭオン”の状態と“ＰＷＭオフ”の状態を切り替える
ことができる。

【００１３】ここで、区間Ａの動作を説明をすると、区
間Ａの前半はスイッチング素子１１１およびスイッチン
グ素子１１６が“オン”しており、区間Ａの後半はスイ
ッチング素子１１２およびスイッチング素子１１６が
“オン”している。区間Ｂについても同様で、区間Ｂの
前半はスイッチング素子１１２およびスイッチング素子
１１４が“オン”しており、区間Ｂの後半はスイッチン
グ素子１１３およびスイッチング素子１１４が“オン”
している。

【００１４】しかしながら、モータＭの動作制御に直接
的に関与するＰＷＭ信号Ｓ１３は区間Ａと区間Ｂとでは
異なった波形になっていることがわかる。つまり、モー
タＭの回転周波数は制御基準電圧信号Ｓ１２により速く
したり遅くしたりの制御を行うことができるが、三角波
信号Ｓ１１は固定された周波数であるため、モータＭが
一定の回転周波数で動作していても、この区間Ａと区間
Ｂとを部分的に観察するとＰＷＭ信号Ｓ１３によるＰＷ
Ｍ制御(モータＭのトルクの発生具合)は異なったものと
なっている。これは、回転数変動(ジッタ)の原因である (１)駆動時間の偏差、(２)駆動期間の偏差が生じてい
る、ということである。端的に言えば、区間Ａでは“Ｐ
ＷＭオフ”となるのが４回であるのに対し、区間Ｂでは
“ＰＷＭオフ”となるのは３回である。また、各区間内
における“オン”と“オフ”のタイミングも異なってい
る。以上が従来例のＰＷＭ制御回路装置の動作である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来例の
ＰＷＭ制御回路装置では、２相または３相以上の多相モ
ータを駆動する場合で、かつ、特に高回転でモータＭを
駆動し高精度の回転数変動(ジッタ)が要求される機器に
おいては、各相の励磁が各相中および各転流時での制御
が安定(一定)しないために、モータＭに与えられるエネ
ルギー(電流)も一定ではなくなり、モータＭのジッタが
悪くなるという課題があったので、高精度・大規模のハ
ードウェアを設けて各転流ごとのエネルギーを一定に保
つべく、外部クロックを用いてモータＭの回転数とキャ
リア周波数の同期をとるか、あるいはモータＭの回転数
を検知して可変のキャリア周波数に帰還をかけて同期を
とる等して解決していた。しかし、外部信号入力端子と
多段分周器が必要となったり、帰還回路の規模が大きく
なってしまうという問題が生じていた。

【００１６】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、外部からのクロック信号を必要
とせず、小規模回路であり、かつ、簡易な方式でモータ
Ｍの回転周波数とＰＷＭキャリア周波数との同期をと
り、どの転流タイミングでもオン時間とオフ時間の比を
一定に保ちつつ、制御タイミングをも一定に保つこと
で、高精度・高安定のジッタ特性を実現することが可能
なＰＷＭ制御回路装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明にかかるＰＷ
Ｍ制御回路装置は、多相モータの回転位置を示す位置信
号を入力する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力
する相信号を入力するキャリア信号リセット回路と、前
記キャリア信号リセット回路の出力するリセット信号に
同期したキャリア信号を出力するキャリア信号発生回路
と、前記キャリア信号と外部からの速度制御信号とを入
力し比較し、ＰＷＭ信号を出力する比較器と、前記相信
号と前記ＰＷＭ信号とを入力し、制御信号を出力する出
力素子制御回路と、前記制御信号を入力し、モータ制御
信号を出力するスイッチング素子とを備えたものであ
る。

【００１８】第２の発明にかかるＰＷＭ制御回路装置
は、多相モータの回転位置を示す位置信号を入力する位
置検出回路と、前記位置検出回路の出力する相信号を入
力し、多相モータの全ての転流時に動作するキャリア信
号リセット回路と、前記キャリア信号リセット回路の出
力するリセット信号に同期したキャリア信号を出力する
キャリア信号発生回路と、前記キャリア信号と外部から
の速度制御信号とを入力し比較し、ＰＷＭ信号を出力す
る比較器と、前記相信号と前記ＰＷＭ信号とを入力し、
制御信号を出力する出力素子制御回路と、前記制御信号
を入力し、モータ制御信号を出力するスイッチング素子
とを備えたものである。

【００１９】第３の発明にかかるＰＷＭ制御回路装置
は、キャリア信号発生回路とキャリア信号リセット回路
と比較回路を構成するトランジスタは、ＮＰＮトランジ
スタよりもＰＮＰトランジスタを多用したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１から図８を用いて、こ
の発明の実施の形態について説明する。

【００２１】実施の形態１．まず、図１から図５を用い
て、この発明の実施の形態１について説明する。

【００２２】図１は、この発明の実施の形態１における
ＰＷＭ制御回路装置を示す回路図である。図９に示した
従来回路と異なるのは、コンデンサＣ１と並列に接続さ
れるＮＰＮトランジスタで構成したリセット回路１２１
と、このＮＰＮトランジスタ１２１のゲート(ベース)を
制御する髭状パルス信号Ｓ１０を出力するための三角波
リセット回路１０３とを設けた点にある。他の回路構成
は、置換可能な構成を含めて従来回路と同じである。図
３は、三角波発生回路１０２、比較器１０６、コンデン
サＣ１およびＮＰＮトランジスタ１２１とを示した回路
図である。図４は、位置検出回路１０４と三角波リセッ
ト回路１０３の一例を示す回路図である。位置検出回路
１０４は、３つの比較器２０１〜２０３で構成され、位
置信号Ｓ１〜Ｓ６を入力して相信号Ｓ７〜Ｓ９の方形波
を出力している。三角波リセット回路１０３は、位置検
出回路１０４が出力する相信号Ｓ７〜Ｓ９のうち各々２
つの信号を入力するＮＡＮＤゲート２０４〜２０６と、
ＮＡＮＤゲート２０４〜２０６の出力をその入力とする
ＮＡＮＤゲート２０７と、ＮＡＮＤゲート２０７の出力
信号Ｓ２１を数百ns遅延させ信号反転する遅延回路２０
８およびＮＯＴゲート２０９と、このＮＯＴゲート２０
９の出力と出力信号Ｓ２１とを入力とするＮＡＮＤゲー
ト２１０と、このＮＡＮＤゲート２１０の出力信号を反
転出力するＮＯＴゲート２１１とからなり、髭状パルス
信号Ｓ１０を出力する。

【００２３】三角波発生回路１０２および比較器１０６
は、図３に示した一般的な定電流回路および比較回路で
実現できるので、動作の説明については省略する。ま
た、実施の形態１におけるＰＷＭ制御回路の動作はおお
まかに従来例のＰＷＭ制御回路の動作と同じであるの
で、新たに付加した三角波リセット回路１０３およびＮ
ＰＮトランジスタ１２１の動作について説明する。図２
は、実施の形態１における信号波形図(タイミング図)で
ある。ＮＡＮＤゲート２０７の出力信号Ｓ２１は、相信
号Ｓ７〜Ｓ９の立上がりに同期して立上がり、相信号Ｓ
７〜Ｓ９の立下がりに同期して立下がる信号で、相信号
Ｓ７〜Ｓ９の３分の１の周期の信号である。付言する
と、この出力信号Ｓ２１の立上がりタイミングは、Ｌサ
イドのスイッチング素子１１４〜１１６の動作が切り替
るタイミングであり、また、出力信号Ｓ２１の立ち下が
りタイミングは、Ｈサイドのスイッチング素子１１１〜
１１３の動作が切り替るタイミングである。髭状パルス
信号Ｓ１０を発生させるタイミングは、出力信号Ｓ２１
の立上がり時である。つまり、電流パス(２)、電流パス
(４)および電流パス(６)への切り替わり時である。その
パルス幅は遅延回路２０８で遅延させた時間である。髭
状パルス信号Ｓ１０はＮＰＮトランジスタ１２１のベー
スに入力されており、髭状パルス信号Ｓ１０は、ＮＰＮ
トランジスタ１２１を遅延時間の間“オン”させ、ＮＰ
Ｎトランジスタ１２１は“オン”している間にコンデン
サＣ１に蓄積している電荷を瞬時に放電(リセット)す
る。放電が完了した後、髭状パルス信号Ｓ１０はＮＰＮ
トランジスタ１２１を再び“オフ”させる。

【００２４】このようにＮＰＮトランジスタ１２１を
“オン・オフ”制御すると、Ｌサイドのスイッチング素
子１１４〜１１６が切り替るタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ
３、Ｔ４毎にコンデンサＣ１が強制的に放電(リセット)
され、それから充電を繰返すような三角波信号Ｓ１１を
三角波発生回路１０２から発生させることができる。こ
の三角波信号Ｓ１１は相信号Ｓ７〜Ｓ９を基に生成した
出力信号Ｓ２１に同期する。すなわち三角波信号Ｓ１１
はモータＭの回転周波数に同期したことになる。この結
果、区間Ａと区間ＢのＰＷＭ信号Ｓ１３を観察すると、
“ＰＷＭオン”の時間と“ＰＷＭオフ”の時間が一致
し、また、“ＰＷＭオン”するタイミングと“ＰＷＭオ
フ”するタイミングも一致させることができる。この区
間以外の他の転流タイミングでも同様に一致する。した
がって、どの転流タイミングにおいてもオンオフの時間
とオンオフのタイミングとを一致させることができるた
め、モータＭの回転数変動(ジッタ)を極めて安定したも
のにできる。

【００２５】以上説明したように、この実施の形態１に
おけるＰＷＭ制御回路装置によれば、外部からのクロッ
ク信号を必要としない小規模回路でもって、かつ、簡易
なキャリア信号リセット回路を動作させることでモータ
の駆動相の切り替わり時毎にモータ制御の基準となるＰ
ＷＭキャリア信号をモータＭの回転周波数に同期させる
ので、“ＰＷＭオン”の時間と“ＰＷＭオフ”の時間を
一致させ、“ＰＷＭオン”するタイミングと“ＰＷＭオ
フ”するタイミングをも一致させ、高精度・高安定のジ
ッタ特性を得ることができる。

【００２６】また、上記実施の形態１では、相信号Ｓ７
〜Ｓ９を基にＮＡＮＤゲート２０４〜２０７を用いて三
角波リセット回路１０３の内部の出力信号Ｓ２１を生成
する場合について説明したが、出力信号Ｓ２１に相当す
るＦＧ信号をモータＭ自身が出力することのできるモー
タを使用しＮＡＮＤゲート２０４〜２０７を削減しても
よく、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。

【００２７】また、上記実施の形態１では、ホール素子
Ｈ１〜Ｈ３を用いて位置信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する場合
について説明したが、モータの逆起電力を読み出す機構
を備えたセンサレスドライブ方式のモータを用いてＦＧ
信号から三角波リセット回路１０３の内部の出力信号Ｓ
２１を生成してもよく、上記実施の形態１と同様の効果
を奏する。

【００２８】また、上記実施の形態１では、スイッチン
グ素子としてＭＯＳトランジスタを用いた場合について
説明したが、図５に示すように、出力素子制御回路１０
５をバイポーラトランジスタをドライブできる回路に置
換え、スイッチング素子をバイポーラトランジスタに置
換えてもよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏す
る。

【００２９】また、上記実施の形態１では、３相モータ
の場合の三角波リセット回路１０３について説明した
が、相の切り替わり時に三角波リセット回路１０３を動
作させるようにして２相以上の多相モータで構成しても
よく、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。

【００３０】実施の形態２．次に、図６および図７を用
いて、この発明の実施の形態２について説明する。

【００３１】図６は、この発明の実施の形態２における
三角波リセット回路１０３を示す回路図である。実施の
形態１で示した図４とは、三角波リセット回路１０３の
内部の出力信号Ｓ２１を信号反転するＮＯＴゲート２１
２と、ＮＯＴゲート２１２の出力と遅延回路２０８の出
力とを入力するＮＡＮＤゲート２１３と、ＮＡＮＤゲー
ト２１０とＮＯＴゲート２１１の間に接続され、ＮＡＮ
Ｄゲート２１０とＮＡＮＤゲート２１３の出力をＮＡＮ
ＤするＮＡＮＤゲート２１４を設けた点が異なる。図７
は、実施の形態３における信号波形図(タイミング図)を
示す図である。実施の形態１では、タイミングＴ１、Ｔ
２、Ｔ３で示される転流(２)、転流(４)および転流(６)
の時に髭状パルス信号Ｓ１０を発生させるように構成し
たが、タイミングＴ１’、Ｔ２’、Ｔ３’で示される転
流(１)、転流(３)および転流(５)の時にも髭状パルス信
号Ｓ１０を発生させるようにしてもよい。全ての転流時
に髭状パルス信号Ｓ１０を発生させると、さらに精度が
高まるので、特に高速回転するモータＭの制御に効果が
ある。

【００３２】以上説明したように、この実施の形態２に
おけるＰＷＭ制御回路装置によれば、前記実施の形態１
で述べた効果に加え、以下の諸効果を奏する。すなわ
ち、三角波リセット回路１０３が全ての転流時に髭状パ
ルス信号Ｓ１０を発生させるようにしたので、キャリア
信号の時間とタイミングの同期をさらに細かい単位でと
ることができる。

【００３３】実施の形態３．次に、図８を用いて、この
発明の実施の形態３について説明する。

【００３４】図３において、三角波発生回路１０２と、
コンデンサＣ１およびＮＰＮトランジスタ１２１の接続
を逆にして、コンデンサＣ１およびトランジスタ１２１
をＶｃｃ側に接続することもできる。このように接続を
する場合には、図３に示した実施の形態１の三角波発生
回路１０２、リセット回路１２１、比較器１０６を構成
するＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタをトラン
ジスタ１２１を含めてＰＮＰトランジスタとＮＰＮトラ
ンジスタとに入れ替え、髭状パルス信号Ｓ１０の極性を
逆に入力するように構成する。図８に実施の形態３にお
ける三角波発生回路１０２、リセット回路１２１、比較
器１０６を示す。実施の形態３における動作は、実施の
形態１における動作と同じであるので、説明は省略す
る。また、実施の形態３は、実施の形態２においても実
施することができる。

【００３５】以上説明したように、この実施の形態３に
おけるＰＷＭ制御回路装置によれば、前記実施の形態１
または前記実施の形態２で述べた効果に加え、以下の諸
効果を奏する。すなわち、三角波発生回路１０２、リセ
ット回路１２１、比較器１０６の構成においてＮＰＮト
ランジスタよりもＰＮＰトランジスタを多用したので、
パターンレイアウト面積をさらに縮小することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第一の実施の形態によるＰＷＭ制
御回路装置を示す回路図である。

【図２】 この発明の第一の実施の形態によるＰＷＭ制
御回路装置の動作を示すタイミングチャートである。

【図３】 この発明の第一の実施の形態によるＰＷＭ制
御回路装置のキャリア信号発生回路を示す回路図であ
る。

【図４】 この発明の第一の実施の形態によるＰＷＭ制
御回路装置のリセット制御回路を示す回路図である。

【図５】 この発明の第一の実施の形態によるＰＷＭ制
御回路装置の変形例を示す回路図である。

【図６】 この発明の第二の実施の形態によるＰＷＭ制
御回路装置のリセット制御回路を示す回路図である。

【図７】 この発明の第二の実施の形態によるＰＷＭ制
御回路装置の動作を示すタイミングチャートである。

【図８】 この発明の第三の実施の形態によるＰＷＭ制
御回路装置のキャリア信号発生回路を示す回路図であ
る。

【図９】 この発明の従来例によるＰＷＭ制御回路装置
を示す回路図である。

【図１０】 この発明の従来例によるＰＷＭ制御回路装
置の動作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１００はＰＷＭ制御回路装置、１０１は速度制御回路、
１０２は三角波発生回路、１０３は、三角波リセット回
路、１０４は位置検出回路、１０５は出力素子制御回
路、１０６は比較器、１１１〜１１６はスイッチング素
子、１２１はＮＰＮトランジスタ、２０１〜２０３は比
較器、２０４〜２０７および２１０はＮＡＮＤゲート、
２０８は遅延回路、２０９および２１１はＮＯＴゲー
ト、Ｃ１はコンデンサ、Ｇ１〜Ｇ６はスイッチング素子
制御信号、Ｈ１〜Ｈ３はホール素子、Ｒ１は電流検出用
抵抗、Ｒ２およびＲ３は制限抵抗、Ｓ１〜Ｓ６は位置信
号、Ｓ７〜Ｓ９は相信号、Ｓ１１は三角波信号、Ｓ１２
は制御基準電圧信号、Ｓ１３はＰＷＭ信号、Ｓ１０は髭
状パルス信号、Ｓ２１は出力信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多相モータの回転位置を示す位置信号を
   入力する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力する
   相信号を入力するキャリア信号リセット回路と、前記キ
   ャリア信号リセット回路の出力するリセット信号に同期
   したキャリア信号を出力するキャリア信号発生回路と、
   前記キャリア信号と外部からの速度制御信号とを入力し
   比較し、ＰＷＭ信号を出力する比較器と、前記相信号と
   前記ＰＷＭ信号とを入力し、制御信号を出力する出力素
   子制御回路と、前記制御信号を入力し、モータ制御信号
   を出力するスイッチング素子とを備えたＰＷＭ制御回路
   装置。
2. 【請求項２】 多相モータの回転位置を示す位置信号を
   入力する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力する
   相信号を入力し、多相モータの全ての転流時に動作する
   キャリア信号リセット回路と、前記キャリア信号リセッ
   ト回路の出力するリセット信号に同期したキャリア信号
   を出力するキャリア信号発生回路と、前記キャリア信号
   と外部からの速度制御信号とを入力し比較し、ＰＷＭ信
   号を出力する比較器と、前記相信号と前記ＰＷＭ信号と
   を入力し、制御信号を出力する出力素子制御回路と、前
   記制御信号を入力し、モータ制御信号を出力するスイッ
   チング素子とを備えたＰＷＭ制御回路装置。
3. 【請求項３】 前記キャリア信号発生回路と前記キャリ
   ア信号リセット回路と前記比較回路を構成するトランジ
   スタは、ＮＰＮトランジスタよりもＰＮＰトランジスタ
   を多用したことを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載のＰＷＭ制御回路装置。