JP2001275387A - ブラシレスモータ駆動制御用半導体集積回路およびブラシレスモータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステータに対するロータの位置を少ない誤差
で正確に検出して通電を開始する界磁コイルを決定して
制御することでモータ起動時の逆回転を防止することが
可能なブラシレスモータの駆動制御技術を提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータの各相の界磁コイルへ
ロータが反応しない短いパルス電流を順方向と逆方向に
順次流し、上記パルス電流により非通電相の界磁コイル
に誘起される電圧を検出して上記順方向のパルス電流と
上記逆方向のパルス電流によりそれぞれ生じた誘起電圧
を合成し、上記合成回路による合成結果の極性を判定し
て記憶し、複数の通電相に関わる極性判定結果に基づい
て通電開始相を決定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
の駆動制御技術さらにはモータの回転開始時における通
電開始相の決定方式に適用して有効な技術に関するもの
であって、たとえばＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライ
ブ）装置のようなディスク型記憶媒体を回転駆動するス
ピンドルモータの駆動制御装置に利用して有効な技術に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク装置では、磁気ディスク
に対する情報の書込／読み取りをできるだけ高速で行な
うこと、つまりアクセスの高速化に対する要求が強い
が、このためには、スピンドルモータの高速化が必要と
なる。これに加えて、駆動制御装置の小形化と低消費電
力化および低コスト化に対する要求も強い。従来ハード
ディスク装置では一般に、スピンドルモータにブラシレ
スの直流多相モータを用い、磁気ディスクを高速で回転
させ、この回転している磁気ディスクにリード／ライト
用の磁気ヘッドを接触あるいは接近させながら情報の書
込または読み取りを行なっている。

【０００３】また、従来より、ブラシレスモータには、
ホール素子を用いてロータとステータとの位置関係を検
出し、検出された位置関係から通電を開始する界磁コイ
ル相を決定することでモータの逆転を防止するようにし
たモータの駆動制御方式がある。ホール素子を用いたロ
ータ位置検出器をモータに設けると小型化が困難になる
ため、ハードディスク装置ではセンサレスのモータが多
用されるようになって来ている。しかしながら、このよ
うなセンサレスモータを用いて磁気ディスクを回転駆動
すると、回転を開始する際に、１／２の確率でロータが
一瞬逆転するおそれがある。

【０００４】一方、近年、ハードディスク装置では記憶
密度が非常に高くなっており、これに伴って磁気ディス
クのリード／ライトを行なう磁気ヘッドも非常に小型化
されてきている。従って、このように磁気ヘッドが小型
化されたハードディスク装置においては、ロータが一瞬
でも逆転されると、磁気ヘッドに致命的なダメージを与
えかねないという課題がある。 かかる課題を解決する
ため、ステータの界磁コイルに、ロータが反応しない程
度の短いパルス電流をそれぞれ流して最高振幅値を発生
する界磁コイル、すなわちロータの磁石の磁界とコイル
の発生磁界の向きが重なって磁気飽和を起こし最も電流
が流れ易くなる相を、通電を開始する相として決定する
ようにした制御方式が提案されている（特許第２５４７
７７８号）。

【０００５】また、ステータの界磁コイルにパルス電流
を流し次に向きを変えてパルス電流を流し、電流を流し
た界磁コイルに着目してその電流立上がり時定数の差異
を検出しその検出結果に基づいてロータの位置を判定し
て通電を開始する相を決定する。つまり、界磁コイルに
パルス電流を流したときに、界磁コイルとロータの磁石
の磁界の向きが同一か逆か（磁気飽和しているか否か）
で界磁コイルのインダクタンスが変化する現象を利用し
てインダクタンスの差異を検出しその検出結果に基づい
てロータの位置を判定して通電を開始する相を決定する
ようにした制御方式も提案されている（特公平８−１６
２５３９号公報）。

【０００６】なお、上記発明の他に、モータ起動時の励
磁信号の周波数よりも高い周波数の診断信号を、単一巻
線又は２以上の直列接続の巻線に印加すると同時に、そ
の直列接続のいずれかの巻線に生じる誘導電圧を検出す
ることにより、ロータの停止位置を特定するようにした
発明も提案されている（特開平７−２７４５８５号公
報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よって明らかとされた。

【０００８】すなわち、パルス電流を流して最高振幅値
を検出して通電開始相を決定する制御方式では、最高振
幅値がステータの界磁コイル間の巻線ばらつきに依存し
ているため、製造上回避困難な僅かな巻線ばらつきによ
って検出誤差が発生してしまう。また、電流立上がり時
定数の差異に基づいてロータの位置を検出して通電を開
始する相を決定する制御方式では、磁気飽和現象を利用
しているので、かなり大きな電流を流さないと時定数に
差異が生じないためロータが反応しない小さな電流で時
定数の差を検出することが困難であるとともに、電流の
向きに応じて時定数の大小関係が反転するポイントと磁
気飽和ポイントとが一致していないため判定結果に誤差
が生じ易いという不具合がある。

【０００９】本発明の目的は、ステータに対するロータ
の位置を少ない誤差で正確に検出して通電を開始する界
磁コイルを決定して制御することでモータ起動時の逆回
転を防止することが可能なブラシレスモータの駆動制御
技術を提供することにある。

【００１０】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる
であろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１２】すなわち、モータの各相の界磁コイルへロ
ータが反応しない短いパルス電流を順方向および逆方向
に順次流し、上記パルス電流により非通電相の界磁コイ
ルに誘起される電圧を検出して上記順方向のパルス電流
と上記逆方向のパルス電流によりそれぞれ生じた誘起電
圧を合成し、上記合成回路による合成結果の極性を判定
して記憶し、複数の通電相に関わる極性判定結果に基づ
いて通電開始相を決定するようにしたものである。

【００１３】具体的には、複数の界磁コイルを備えたブ
ラシレスモータの各相の界磁コイルに流す電流を切り替
えることでモータを回転駆動するブラシレスモータ駆動
制御用半導体集積回路において、上記モータの各相の界
磁コイルに流す電流を生成する相電流出力回路と、上記
モータの各相の界磁コイルへロータが反応しない短いパ
ルス電流を順方向および逆方向に順次流すよう上記相電
流出力回路を制御する相切替制御回路と、上記パルス電
流により非通電相の界磁コイルに誘起される電圧を検出
する誘起電圧検出回路と、上記順方向のパルス電流によ
り生じた誘起電圧と上記逆方向のパルス電流により生じ
た誘起電圧を合成する合成回路と、上記合成回路による
合成結果の極性を判定する極性判定回路と、上記極性判
定回路で判定された結果を記憶する記憶回路とを備え、
上記相切替制御回路は上記記憶回路に記憶された複数の
通電相に関わる極性判定結果に基づいて設定された通電
開始情報に従ったいずれかの相へ電流を流してモータを
起動するようにした。

【００１４】上記した手段によれば、ブラシレスモータ
のいずれかの界磁コイルに流した順方向のパルス電流に
より生じた誘起電圧と上記逆方向のパルス電流により生
じた誘起電圧とからステータに対するロータの位置を検
出するため、ロータの位置を少ない誤差で正確に検出し
て通電を開始する界磁コイルを決定して制御することで
モータ起動時の逆回転を防止することができる。

【００１５】望ましくは、上記記憶回路に記憶された複
数の通電相に関わる極性判定結果に基づいて上記モータ
への通電を開始する相を判別する判別回路を設ける。こ
れにより、自ら通電を開始する相を決定して短時間でブ
ラシレスモータを起動させることができる駆動制御装置
を実現できる。

【００１６】さらに望ましくは、上記相切替制御回路、
上記誘起電圧検出回路、上記合成回路、上記極性判定回
路および上記記憶回路を所定のタイミングで動作させる
制御信号をクロック信号に基づいて生成するタイミング
生成回路を設ける。これによって、外部で制御信号を形
成して入力することなく単にクロック信号を与えるだけ
で自ら通電を開始する相を決定して短時間でブラシレス
モータを起動させることができる駆動制御装置を実現で
きる。

【００１７】また、非通電相の逆起電圧のゼロクロス位
置を検出する逆起電圧検出回路を備え、上記相切替制御
回路は上記モータ起動後に前記逆起電圧検出回路の検出
信号に基づいて通電相の切り替えを行ない、上記相電流
出力回路は上記モータの各相の界磁コイルに通電開始相
の検出のために流す上記パルス電流よりも大きな電流を
出力するように構成する。これにより、短時間でモータ
を起動させた後逆起電圧による加速運転が可能な駆動制
御装置を実現できる。

【００１８】さらに、第２の発明では、複数の界磁コイ
ルを備えたブラシレスモータの各相の界磁コイルに流す
電流を生成する相電流出力回路と、上記相電流出力回路
により生成され上記モータの各相の界磁コイルに流す電
流を出力する端子と、上記モータの各相の界磁コイルへ
ロータが反応しない短いパルス電流を順方向と逆方向に
順次流す相切替制御回路と、上記パルス電流により非通
電相の界磁コイルに誘起される電圧を検出する誘起電圧
検出回路と、上記順方向のパルス電流により生じた誘起
電圧を積分しさらに上記逆方向のパルス電流により生じ
た誘起電圧を積分する積分回路と、上記積分回路による
積分結果の極性を判定する極性判定回路と、上記極性判
定回路で判定された結果を記憶する記憶回路と、上記記
憶回路に記憶された複数の通電相に関わる極性判定結果
に基づいて上記モータへの通電を開始する相を判別する
判別回路とが１つの半導体チップ上に形成され、上記相
切替制御回路は上記記憶回路に記憶された複数の通電相
に関わる極性判定結果に基づいて設定された通電開始情
報に従ったいずれかの相へ電流を流してモータを起動す
るようにした。

【００１９】上記した手段によれば、ブラシレスモータ
のいずれかの界磁コイルに流した順方向のパルス電流に
より生じた誘起電圧と上記逆方向のパルス電流により生
じた誘起電圧とからステータに対するロータの位置を検
出するため、ロータの位置を少ない誤差で正確に検出し
て通電を開始する界磁コイルを決定して制御することで
モータ起動時の逆回転を防止することが可能な半導体集
積回路化されたコンパクトなブラシレスモータ駆動制御
装置を実現できる。

【００２０】望ましくは、上記積分回路を構成する容量
素子を、上記半導体基板に設けられた外部端子に外付け
素子として接続する。これにより、非通電相の誘起電圧
を検出する誘起電圧検出回路における検出電圧のノイズ
を抑え、精度の高い判定が行なえるようになる。

【００２１】また、上記半導体チップ上に、上記選択通
電回路、上記誘起電圧検出回路、上記積分回路、上記極
性判定回路、上記記憶回路および上記判別回路を所定の
タイミングで動作させる制御信号をクロック信号に基づ
いて生成するタイミング生成回路をさらに設ける。これ
によって、単にクロック信号を与えるだけで自ら通電を
開始する相を決定して短時間でブラシレスモータを起動
させることができる駆動制御装置を実現できる。

【００２２】さらに望ましくは、非通電相の逆起電圧の
ゼロクロス位置を検出する逆起電圧検出回路を備え、上
記相切替制御回路は上記モータ起動後に前記逆起電圧検
出回路の検出信号に基づいて通電相の切り替えを行な
い、上記相電流出力回路は上記モータの各相の界磁コイ
ルに通電開始相の検出のために流す上記パルス電流より
も大きな電流を上記モータ起動後に出力するように構成
する。これにより、短時間でモータを起動させた後、逆
起電圧による加速運転が可能な駆動制御装置を実現でき
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様
を、図面を参照しながら説明する。

【００２４】本発明の具体的な実施形態について説明す
る前に、本発明によるロータ位置検出方式の原理を、図
１〜図３を用いて説明する。図１〜図３は、３相式多相
ブラシレスモータにおけるロータの磁石ＭＧとステータ
の界磁コイルＬとの位置関係を、３×ｎ（ｎは正の整
数）個ある界磁コイルのうちいずれか３つの界磁コイル
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗと磁石ＭＧとの関係を模式的に示すも
のである。また、ＰＩＯは上記界磁コイルＬｕ，Ｌｖ，
Ｌｗに電流を流す相電流出力回路で、この相電流出力回
路によって、いずれか２つの界磁コイルに流す合計６種
類の電流（向きの異なる電流を含む）が所定の順序で出
力されることで、ロータが回転駆動される。なお、図１
〜図３では、ロータの磁石ＭＧとステータの界磁コイル
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが直線的に並んで示されているが、実
際のモータでは同心円に沿うようにそれぞれ配置され
る。

【００２５】図１（ａ）はロータの磁石ＭＧのＳ極とＮ
極の境界がステータの界磁コイルＬｖの中心と一致して
停止している状態を示す。この状態で、界磁コイルＬｗ
が接続されている相電流出力端子ｗから界磁コイルＬｕ
が接続されている相電流出力端子ｕへ向かってパルス電
流Ｉｗを流すと、界磁コイルＬｕで発生する磁力線ＤＭ
ｕの向きとロータの磁石の磁力線ＤＭr1の向きとがほぼ
一致するとともに、界磁コイルＬｗで発生する磁力線Ｄ
Ｍｗの向きとロータの磁石の磁力線ＤＭr2の向きとがほ
ぼ一致しかつ界磁コイルＬｕの磁力線ＤＭｕの向きと界
磁コイルＬｗの磁力線ＤＭｗの向きは逆になる。そし
て、磁石ＭＧのＳ極とＮ極の境界がステータの界磁コイ
ルＬｖの中心と一致しているため、界磁コイルＬｕから
Ｌｖへ漏れる磁束と界磁コイルＬｗからＬｖへ漏れる磁
束とは同一の大きさで逆向きであるので互いに打ち消し
合って界磁コイルＬｖに誘起される電圧はゼロとなる。

【００２６】一方、この状態で、界磁コイルＬｕ，Ｌｗ
に流す電流の向きを変え、図１（ｂ）のように、相電流
出力端子ｕからｗへ向かってパルス電流Ｉｕを流すと、
界磁コイルで発生する磁力線の向きとロータの磁石の磁
力線の向きとが逆になるため、界磁コイルＬｕ，Ｌｗの
磁束密度は小さくなり界磁コイルＬｖへの漏れ磁束も小
さくなるが、漏れる磁束は同一の大きさで逆向きである
ので互いに打ち消し合って界磁コイルＬｖに誘起される
電圧はゼロである。

【００２７】次に、図２（ａ）のように、ロータの磁石
ＭＧのＳ極とＮ極の境界がステータの界磁コイルＬｖの
中心よりも若干界磁コイルＬｗに寄った位置に停止して
いる状態について説明する。この状態では、界磁コイル
Ｌｕの正面にロータの磁石ＭＧのＮ極が対向しているた
め、ロータの磁石ＭＧから出て界磁コイルＬｕを通過す
る磁束の密度の方がロータの磁石ＭＧから出て界磁コイ
ルＬｗを通過する磁束の密度よりも大きくなる。そのた
め、相電流出力端子ｗから相電流出力端子ｕへ向かって
パルス電流Ｉｗを流すと、界磁コイルＬｕからＬｖへ漏
れる磁束ＭL1の方が界磁コイルＬｗからＬｖへ漏れる磁
束ＭL2よりも大きくなり、界磁コイルＬｖに漏れ磁束の
差に応じた電圧が誘起される。

【００２８】一方、図２（ａ）と同様に、ロータの磁石
ＭＧのＳ極とＮ極の境界がステータの界磁コイルＬｖの
中心よりも若干界磁コイルＬｗに寄った位置に停止して
いる状態で電流の向きを変え、図２（ｂ）のように相電
流出力端子ｕから相電流出力端子ｗへ向かってパルス電
流Ｉｕを流す。すると、図２（ａ）と同様にロータの磁
石ＭＧから出て界磁コイルＬｕを通過する磁束の密度の
方がロータの磁石ＭＧから出て界磁コイルＬｗを通過す
る磁束の密度よりも大きいため、界磁コイルＬｕからＬ
ｖへ漏れる磁束ＭL1の方が界磁コイルＬｗからＬｖへ漏
れる磁束ＭL2よりも大きいが磁力線の向きが逆になるの
で、漏れ磁束の差に応じて界磁コイルＬｖに誘起される
電圧の極性は異なることとなる。

【００２９】しかも、上記の場合、界磁コイルＬｕ，Ｌ
ｖで発生する磁力線の向きとロータの磁石ＭＧの磁力線
の向きとが同じになるように電流を流す図２（ａ）の方
が、界磁コイルＬｕ，Ｌｖで発生する磁力線の向きとロ
ータの磁石ＭＧの磁力線の向きとが逆になるように電流
を流す図２（ｂ）よりも、界磁コイルＬｖに誘起される
電圧は大きくなる。従って、界磁コイルＬｕ，Ｌｗに流
す電流の向きを変え、界磁コイルＬｖに誘起される電圧
を検出し比較することで界磁コイルＬｖとＬｗのいずれ
に対してロータの磁石の極が近いかまたその極がＳ極か
Ｎ極かを判定することができる。

【００３０】図３（ａ）には、ロータの磁石ＭＧのＳ極
とＮ極の境界がステータの界磁コイルＬｖの中心よりも
若干界磁コイルＬｕに寄った位置に停止している状態を
示す。この状態では、界磁コイルＬｗの正面にロータの
磁石ＭＧのＳ極が対向しているため、ロータの磁石ＭＧ
から出て界磁コイルＬｗを通過する磁束の密度の方がロ
ータの磁石ＭＧから出て界磁コイルＬｕを通過する磁束
の密度よりも大きくなる。そのため、相電流出力端子ｗ
から相電流出力端子ｕへ向かってパルス電流Ｉｗを流す
と、界磁コイルＬｗからＬｖへ漏れる磁束ＭL2方が界磁
コイルＬｕからＬｖへ漏れる磁束ＭL1よりも大きくな
り、界磁コイルＬｖに漏れ磁束の差に応じた電圧が誘起
される。また、電流の向きを変え、図３（ｂ）のように
相電流出力端子ｕから相電流出力端子ｗへ向かってパル
ス電流Ｉｕを流すと、界磁コイルＬｗからＬｖへ漏れる
磁束ＭL2の方が界磁コイルＬｕからＬｖへ漏れる磁束Ｍ
L1よりも大きいが、磁力線の向きが図３（ａ）とは逆に
なるので、漏れ磁束の差に応じて界磁コイルＬｖに誘起
される電圧の極性は異なることとなる。

【００３１】しかも、上記図２（ａ），（ｂ）の場合と
同様に、界磁コイルＬｕ，Ｌｖで発生する磁力線の向き
とロータの磁石ＭＧの磁力線の向きとが同じになるよう
に電流を流す図３（ａ）の方が、界磁コイルＬｕ，Ｌｖ
で発生する磁力線の向きとロータの磁石ＭＧの磁力線の
向きとが逆になるように電流を流す図３（ｂ）よりも、
界磁コイルＬｖに誘起される電圧は大きくなる。従っ
て、この場合にも界磁コイルＬｕ，Ｌｗに流す電流の向
きを変え、界磁コイルＬｖに誘起される電圧を検出し比
較することで界磁コイルＬｖとＬｗのいずれに対してロ
ータの磁石の極が近いかまたその極がＳ極かＮ極かを判
定することができる。なお、このとき検出される大きい
方の漏洩磁束の極性は図２の場合に検出される極性とは
逆極性である。

【００３２】図４（Ａ）に、本発明者らが行なった実験
結果を示す。縦軸は検出電圧、横軸はステータに対する
ロータの位置を電気角で表わしている。例えば、ロータ
の極の数が１２極のモータでは、機械角の６０度が電気
角の３６０度に相当する。同図は、界磁コイルＬｕ，Ｌ
ｗに流す電流の向きを変え、界磁コイルＬｖに誘起され
る電圧を測定した結果を示したものである。

【００３３】図４（ａ）において、実線Ａは界磁コイル
ＬｗからＬｕへ向かって電流を流したときに界磁コイル
Ｌｖに誘起された電圧をプロットしたもの、破線Ｂは界
磁コイルＬｕからＬｗへ向かって電流を流したときに界
磁コイルＬｖに誘起された電圧をプロットしたものであ
る。図より、いずれの曲線（Ａ，Ｂ）もゼロクロスポイ
ントの一方が明確でない、つまり一方向の電流を流した
ときに検出された誘起電圧からロータとステータの位置
関係を一義的に決定するのが困難であることが分かる。
従って、いずれか一方向の電流による誘起電圧からロー
タ位置の判定を行なうと誤差が生じるおそれがある。と
ころが、本発明者らは、上記２つの曲線を合成してみた
ところ、図４（ｂ）に破線Ｃで示すように、ゼロクロス
ポイントが明確になり、精度の高いロータ位置判定が可
能になることを見出した。

【００３４】そこで、本発明では、２つの界磁コイルに
流す電流の向きを変えてパルス電流を流しそれぞれの電
流によって非通電相の界磁コイルに誘起される電圧をサ
ンプリング＆ホールドして合成（加算）、あるいはそれ
ぞれの誘起電圧を積分して加算し、その結果に基づいて
判定を行ない通電開始相を決定する回路をブラシレスモ
ータの駆動回路に設けることを着想した。

【００３５】図５は、３相モータに関して各界磁コイル
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗで検出された誘起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅ
ｗの正負の判定結果と非通電相への漏洩磁束との関係、
およびモータ静止中における非通電相への漏洩磁束と各
界磁コイルＬｕ，Ｌｖ，ＬｗのトルクＴｕ，Ｔｖ，Ｔｗ
すなわち逆起電圧との関係を示す。

【００３６】例えば、検出された誘起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，
Ｅｗの正負の判定結果が「＋，＋，−」のときは、モー
タ起動時に先ずｕ相すなわち界磁コイルＬｕからＬｖへ
向かって電流を流してやれば、最大のトルクを得ること
ができる。また、図５より、誘起電圧の極性が反転する
位置と漏洩磁束密度が最大になる位置がほぼ一致してい
るので、判定があいまいになることはないことが分か
る。しかも、漏洩磁束はコイルの磁束密度に比例するの
で、誘起電圧の検出の際に必ずしもコイルを磁気飽和さ
せる必要がないため、従来の制御方式の一つである電流
立上がり時定数の差異に基づいてロータの位置を検出し
て通電を開始する相を決定する方式に比べて小さなパル
ス電流を流すことで判定が可能になる。

【００３７】表１に合成された誘起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅ
ｗの正負の判定結果と通電開始相との関係を示す。上記
極性判定結果が得られたなら表１に従って通電開始相を
決定してやることによって、ロータの位置に関わらずモ
ータを最短時間で正して回転方向へ起動させることがで
きる。なお、正常に検出が行なわれた場合に誘起電圧Ｅ
ｕ，Ｅｖ，Ｅｗの正負の判定結果が全て「＋」あるいは
全て「−」となることはありえないので、そのような判
定結果が得られた場合には、誤検出とみなして再度検出
をやり直すようにすれば良い。

【００３８】

【表１】

【００３９】ところで、実際のモータでは、ロータとス
テータとが図１（ａ），（ｂ）のような位置関係にある
場合すなわち界磁コイルＬｖの中心とロータのＳ極とＮ
極の境界が一致している場合にも、界磁コイルＬｕとＬ
ｗに電流を流したときに、巻線のばらつき等によってい
ずれか一方の界磁コイルからＬｖに漏れる磁束の方が大
きくなり、界磁コイルＬｖに漏れ磁束の差に比例した電
圧が誘起される。しかるに、このとき、界磁コイルで発
生する磁力線の向きとロータの磁石の磁力線の向きとが
同じになるように電流を流す図１（ａ）と、界磁コイル
で発生する磁力線の向きとロータの磁石の磁力線の向き
とが逆になるように電流を流す図１（ｂ）とでは、巻線
のばらつきに起因して界磁コイルＬｖに誘起される電圧
の極性は逆であり、それぞれの誘起電圧を加算すると打
ち消しあってゼロとなる。

【００４０】図６は、本発明をハードディスク記憶装置
に用いられるモータドライバ装置における通電開始相検
出回路に適用した場合の第１の実施例を示す。

【００４１】図６において、１１は三相ブラシレスモー
タの界磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに電流を流す相電流出
力回路（ＰＩＯ）、１２は該相電流出力回路１１に対し
て通電する相の選択信号を供給する相切替制御回路、１
３は相電流出力回路１１の出力端子ｕ，ｖ，ｗに接続さ
れ誘起電圧を検出する誘起電圧検出回路、１４ａ，１４
ｂは界磁コイルに順方向電流を流したときと逆方向電流
を流したときに相電流出力回路１３により検出された誘
起電圧をそれぞれサンプリングしてホールドするサンプ
ル・ホールド回路、１５はサンプル・ホールド回路１４
ａ，１４ｂにホールドされた電圧を加算する加算回路で
ある。

【００４２】また、１６は加算回路１５における加算結
果の極性すなわち加算された電圧が正か負かを判定する
極性判定回路、１７ａ，１７ｂ，１７ｃはそれぞれの界
磁コイルに電流を流したときに得られた極性判定結果を
記憶するデータラッチ回路、１８はデータラッチ回路１
７ａ，１７ｂ，１７ｃに記憶されている判定結果に基づ
いてロータの位置すなわち最初に電流を流す相を判別す
る判別回路、１９はクロック信号ＣＬＫに基づいて上記
各回路ブロック１１〜１８に対する制御信号を生成する
タイミング生成回路である。

【００４３】タイミング生成回路１９から相切替制御回
路１２に対しては相選択切替えタイミング信号Ｔ．ＣＬ
Ｋおよびロータ位置検出動作のオン・オフ信号ＳＴＲ
が、誘起電圧検出回路１３に対してはオン・オフ信号Ｓ
ＮＳが、サンプル・ホールド回路１４ａ，１４ｂにはサ
ンプリング・タイミング信号ＳＰＲが、加算回路１５に
対しては演算タイミング信号ＡＤＤおよびリセット信号
ＲＳＴが、データラッチ回路１７ａ，１７ｂ，１７ｃに
対してはラッチタイミング信号ＬＴＡ〜ＬＴＣが、そし
て判別回路１８に対しては判定タイミング信号ＪＤＧ
が、それぞれ供給され、回路ブロック１１〜１８はタイ
ミング生成回路１９からのこれらの制御信号に従ってシ
ーケンシャルに動作される。

【００４４】相切替制御回路１２は、上記タイミング生
成回路１９からのオン・オフ信号ＳＴＲが有効レベルを
示しているときには、ロータ位置検出のため上記相電流
出力回路（ＰＩＯ）１１に対して微小パルスの電流を流
すように制御信号を送る。そして、上記相電流出力回路
（ＰＩＯ）１１は、相切替制御回路１２からの相選択制
御信号に従って、界磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうちい
ずれか２つに順方向または逆方向の微小電流パルスを流
す。一方、相切替制御回路１２に判別回路１８から通電
を開始する相を示す相選択設定信号ＣＯＭＭＳＴが供給
されると、上記相電流出力回路（ＰＩＯ）１１に対して
設定された通電開始相からモータを回転駆動できるよう
なパルスの電流を流すように制御信号を送る。このとき
には、上記タイミング生成回路１９からのオン・オフ信
号ＳＴＲは有効レベルとされる。

【００４５】上記誘起電圧検出回路１３には、タイミン
グ生成回路１９からロータ位置検出動作のオン・オフ信
号ＳＮＳが、また相切替制御回路１２からいずれの相を
選択しているか示す信号が入力されており、これらの信
号に基づいて非通電相のコイルに誘起される電圧を増幅
する。上記誘起電圧検出回路１３は、例えば回路がＭＯ
ＳＦＥＴで構成される場合には、相電流出力回路１１の
出力端子ｕ，ｖ，ｗのうち電流が流されていない非通電
相の電圧を選択するスイッチ（セレクタ）と選択された
電圧を増幅する増幅回路とから、回路がバイポーラ・ト
ランジスタで構成される場合には相電流出力回路１１の
各出力端子ｕ，ｖ，ｗの電圧が一方の入力端子に印加さ
れ、他方の入力端子に各界磁コイルの共通接続ノードＮ
０の電位が印加された３個の差動増幅回路などから構成
することができる。誘起電圧検出回路１３が３個の差動
増幅回路で構成された場合、それらの差動増幅回路のう
ちのいずれか１つの電流源が相選択制御信号に従ってオ
ンされて増幅動作するように構成すればよい。

【００４６】加算回路１５は、オペアンプを用いたアナ
ログ加算器でも良いし、ディジタル加算回路であっても
良い。ディジタル加算回路の場合には、サンプル・ホー
ルド回路１４ａ，１４ｂの次段にＡ／Ｄ変換回路を設け
てやればよい。極性判定回路１６も加算回路１５に応じ
てアナログ回路またはディジタル回路とされる。なお、
ディジタル回路の場合には、減算回路により極性判定回
路１６を構成することができる。また、サンプル・ホー
ルド回路１４ａ，１４ｂの代わりにレジスタを使用し、
その前段にＡ／Ｄ変換回路を設けて検出された誘起電圧
をＡ／Ｄ変換してディジタル値としてレジスタに保持す
るようにしても良い。

【００４７】さらに、上記実施例では、極性判定結果か
ら通電開始相を判別する判別回路１８が誘起電圧検出回
路１３等と一緒に設けられているが、例えば極性判定結
果を記憶する記憶回路１７ａ〜１７ｃに記憶された情報
をマイクロコンピュータに渡してマイクロコンピュータ
が通電を開始する相を決定して相切替制御回路１２に設
定するように構成することも可能である。

【００４８】図７は、本発明をハードディスク記憶装置
に用いられるモータドライバ装置における通電開始相検
出回路に適用した場合の第２の実施例を示す。

【００４９】この実施例は、図６の実施例におけるサン
プル・ホールド回路１４ａ，１４ｂおよび加算回路１５
の代わりに積分回路２０を設けたものである。この積分
回路２０は、例えば容量と抵抗とからなるＣＲ積分回路
あるいはオペアンプと該オペアンプの出力端子と反転入
力端子との間に接続された容量とを含む公知の積分回路
により構成することができる。

【００５０】この実施例では、タイミング生成回路１９
からの制御信号により、最初に界磁コイルにパルス電流
を流したときに誘起電圧検出回路１３により非通電相か
ら検出された誘起電圧を積分し、次にこの積分結果を残
したまま電流の向きを変えて界磁コイルにパルス電流を
流したときに誘起電圧検出回路１３により非通電相から
検出された誘起電圧を積分する。そして、積分回路を構
成する容量（以下、積分容量と称する）に残った電荷の
極性を極性判定回路１６で判定し、この判定が終了する
と一旦積分容量をリセットしてから次の界磁コイルに移
ってパルス電流を流して検出した誘起電圧を積分するよ
うに制御される。

【００５１】次に、図７の通電開始相検出回路の動作
を、図８のフローチャートを用いて説明する。図８に
は、相電流出力回路１１と誘起電圧検出回路（１３，２
０）の動作手順が、互いに関連する動作を対比させて示
されている。

【００５２】タイミング生成回路１９は、制御回路から
のイネーブル信号ＥＮがロウレベルにアサートされるこ
とにより、ロータ位置検出のための制御信号の生成を開
始する。この動作が開始されると、先ず最初のステップ
Ｓ０で相電流出力回路１１の全相が開放すなわち全ての
相の電流が出力されないハイインピーダンス状態にて、
積分回路２０の容量のリセットすなわち電荷のディスチ
ャージが行なわれる。次に、相電流出力回路１１により
Ｖ相からＷ相に向かってパルス電流が流される。このパ
ルス電流はロータが反応しないような極めて短いパルス
である。そして、このとき非通電相であるＵ相の誘起電
圧が検出回路１３により検出され、積分回路２０でその
誘起電圧の積分が行なわれる（ステップＳ１）。

【００５３】続いて、ステップＳ２で、相電流出力回路
１１の全相が開放状態とされ、その間積分回路２０で積
分された電圧はホールドされている。そして、次のステ
ップＳ３で、相電流出力回路１１によりステップＳ１と
は逆向きの電流すなわちＷ相からＶ相に向かってパルス
電流が流される。このとき非通電相であるＵ相の誘起電
圧が検出回路１３により検出され、積分回路２０では前
回の積分結果を初期値としてＵ相の誘起電圧の積分が行
なわれる。これによって、積分容量には、Ｖ相からＷ相
に向かって電流が流されたときＵ相の誘起電圧の積分結
果とＷ相からＶ相に向かって電流が流されたときのＵ相
の誘起電圧の積分結果との足し算が行なわれる。しかし
て、Ｖ相からＷ相に向かって電流が流されたときとＷ相
からＶ相に向かって電流が流されたときのＵ相の誘起電
圧は極性が逆になるので、積分容量には先の誘起電圧の
方が大きかった場合には正の電荷が、また後の誘起電圧
の方が大きかった場合には負の電荷が残ることになる。

【００５４】次のステップＳ４では、積分容量に残って
いる電荷の極性が極性判定回路１６で判定され、その判
定結果ＵＤＡＴＡが１番目のデータラッチ回路１７ａに
記憶される。また、相電流出力回路１１の全相が開放状
態とされ、積分回路２０では積分容量に保持されている
電荷のリセットが行なわれる。それから、ステップＳ５
で、相電流出力回路１１によりＷ相からＵ相に向かって
パルス電流が流される。そして、このとき非通電相であ
るＶ相の誘起電圧が検出回路１３により検出され、積分
回路２０でその誘起電圧の積分が行なわれる。

【００５５】続いて、ステップＳ６で、積分回路２０を
ホールド状態にして相電流出力回路１１の全相が開放状
態とされる。そして、次のステップＳ７で、相電流出力
回路１１によりステップＳ５とは逆向きの電流すなわち
Ｕ相からＷ相に向かってパルス電流が流され、非通電相
であるＶ相の誘起電圧が検出回路１３により検出され、
積分回路２０で前回の積分結果を初期値としてＶ相の誘
起電圧の積分が行なわれる。

【００５６】その後、ステップＳ８で、２度の積分の結
果、積分容量に残っている電荷の極性が極性判定回路１
６で判定され、その判定結果ＶＤＡＴＡが２番目のデー
タラッチ回路１７ｂに記憶される。また、相電流出力回
路１１の全相が開放状態とされ、積分回路２０では積分
容量に保持されている電荷のリセットが行なわれる。

【００５７】それから、ステップＳ９〜Ｓ１１では、上
記ステップＳ５〜Ｓ７と同様にして先ず相電流出力回路
１１によりＵ相からＶ相に向かってパルス電流が流され
て、非通電相であるＷ相の誘起電圧が検出回路１３によ
り検出され、積分回路２０でその誘起電圧の積分が行な
われ、続いて、上記とは逆向きの電流すなわちＵ相から
Ｖ相に向かってパルス電流が流され、非通電相であるＷ
相の誘起電圧が検出回路１３により検出され、積分回路
２０でＷ相の誘起電圧の積分が行なわれる。

【００５８】そして、次のステップＳ１２では、積分回
路２０での２度の積分の結果、積分容量に残っている電
荷の極性が極性判定回路１６で判定され、その判定結果
ＷＤＡＴＡが３番目のデータラッチ回路１７ｃに記憶さ
れる。また、相電流出力回路１１の全相が開放状態とさ
れ、積分回路２０では積分容量に保持されている電荷の
リセットが行なわれる。

【００５９】その後、ステップＳ１３では、上記ステッ
プＳ３，Ｓ７，Ｓ１１でそれぞれデータラッチ回路１７
ａ，１７ｂ，１７ｃに記憶された判定結果ＵＤＡＴＡ，
ＶＤＡＴＡ，ＷＤＡＴＡに基づいて判別回路１８におい
てロータがどの位置にあるかの判別が行なわれる。具体
的には、データラッチ回路１７ａ，１７ｂ，１７ｃに記
憶されている極性が正か負かを示す３個の情報に基づい
て、表１に従った判別を行ないロータの位置を判別し、
そのロータ位置から通電を開始する相を決定し、相切替
制御回路１２に対して相選択タイミング信号ＣＯＭＭＳ
Ｔを送って通電開始相の初期設定を行なうこととなる。

【００６０】なお、上記ステップＳ１３での判定の際
に、データラッチ回路１７ａ，１７ｂ，１７ｃに記憶さ
れている判定結果（極性の正負）が全て「＋」あるいは
全て「−」となることはありえないので、そのような判
定結果が得られた場合には、誤検出とみなしてステップ
Ｓ０へ戻って再度検出をやり直す。実施例の通電開始相
検出回路は、例えば３．５ｋＨｚのような周波数のクロ
ックＣＬＫに同期して動作することで、上記ステップＳ
０〜１３を２ｍｓｅｃ（ミリ秒）のような短い時間内に
終了することができるので、再度検出を行なったとして
も数１０ｍｓｅｃかけて行なうモータの始動時間にはほ
とんど影響がない。

【００６１】図９には、上記手順に従って各相に順次パ
ルス電流を流して非通電相の誘起電圧を検出してロータ
位置を判定する際のタイミングチャートが示されてい
る。図９において、Ｕ，Ｖ，Ｗは相電流出力回路１１の
各相の出力電圧、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは各界磁コイルＬ
ｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流、ＳＮＳは積分回路２０に
対する積分動作のオン・オフ制御信号、ＲＳＴは積分容
量の電荷をディスチャージさせるためのリセット信号、
ＬＴＡ，ＬＴＢ，ＬＴＣはデータラッチ回路１７ａ，１
７ｂ，１７ｃに対するラッチタイミングを与える信号、
ＪＤＧは判別回路１８に対する判定タイミングを与える
信号、ＣＯＭＭＳＴは判別回路１８がその判別結果に基
づいて相切替制御回路１２に対する相選択の初期設定を
行なうタイミング信号である。なお、図９におけるクロ
ックサイクルＴ０〜Ｔ１３はそれぞれ図８のフローチャ
ートにおけるステップＳ０〜Ｓ１３に対応している。

【００６２】図１０は、本発明に係る通電開始相検出回
路を、ハードディスク記憶装置に用いられるモータドラ
イバ装置に適用した場合のシステム構成例を示す。特に
制限されるものでないが、図１０において破線２１０で
囲まれた範囲内にある回路ブロックおよび回路素子は、
単結晶シリコンチップのような１個の半導体基板上にお
いて構成される。

【００６３】図１０において、図７と同一符号が付され
た回路は同一の機能もしくはその機能を含む回路であ
る。すなわち、１１はハードディスク装置のディスクを
回転させるスピンドルモータの三相界磁コイルＬｕ，Ｌ
ｖ，Ｌｗに順次選択的に電流を流す相電流出力回路、１
２は該相電流出力回路１１に対して通電する相の選択信
号を供給する相切替制御回路、１９はクロック信号ＣＬ
Ｋに基づいて上記各回路ブロック１１〜１８に対する制
御信号を生成するタイミング生成回路である。

【００６４】この実施例では、図７（または図６）に示
されている回路ブロックのうち、相電流出力回路１１の
出力端子ｕ，ｖ，ｗに接続され誘起電圧を検出する誘起
電圧検出回路１３と、該相電流出力回路１３により検出
された誘起電圧を積分する積分回路２０（もしくはサン
プル・ホールド回路１４ａ，１４ｂと加算回路１５）
と、積分結果（もしくは加算結果）の極性を判定する極
性判定回路１６と、極性判定結果を記憶するデータラッ
チ回路１７ａ，１７ｂ，１７ｃと、該データラッチ回路
１７ａ，１７ｂ，１７ｃに記憶されている判定結果に基
づいてロータの位置すなわち最初に電流を流す相を判別
する判別回路１８とは、通電開始相検出回路２１として
１つのブロックで示されている。

【００６５】なお、この実施例においては、通電開始相
検出回路２１がチップに設けられた外部端子Ｐ１，Ｐ２
に接続され、この外部端子Ｐ１，Ｐ２には前記積分回路
の積分容量を構成するディスクリート部品からなる容量
Ｃｉが外付け素子として接続されている。この積分容量
によって、非通電相の誘起電圧を検出する誘起電圧検出
回路１３における検出電圧のノイズを抑え、精度の高い
判定が行なえるようになる。特に、本発明は、相電流出
力回路１１がバイポーラ・トランジスタで構成されてい
る場合に有効である。相電流出力回路１１がＭＯＳＦＥ
Ｔで構成されている場合よりもバイポーラ・トランジス
タで構成されている場合の方が、非通電相の誘起電圧に
のるノイズが大きいためである。

【００６６】また、図１０において、２２は相電流出力
回路１１の出力端子ｕ，ｖ，ｗの非通電相の電圧を監視
して逆起電圧のゼロクロス点を検出し相切替制御回路１
２に対して相切替えタイミングを与える逆起電圧検出回
路、２３は逆起電圧検出回路２２の出力信号に基づいて
相切替制御回路１２に対して定速回転時に相の切替えタ
イミングを与えるために必要とされる発振信号を発生す
る電圧制御発振器（ＶＣＯ）を含むＰＬＬ（フェーズ・
ロックド・ループ）回路、２４はモータの回転停止時に
相電流出力回路１１の電源スイッチＱｓｗをオフさせて
全ての界磁コイルを短絡状態にして誘導制動で強制的に
ブレーキをかけるためのブレーキ制御回路、２５は相電
流出力回路１１に流れる電流を検出してマイクロコンピ
ュータから送られてくる回転速度に関する指令信号ＳＰ
ＮＣＴＬに従って、相電流出力回路１１に対して電流を
増加させて回転速度を上げたり、電流を減少させて回転
速度を下げたりする制御を行なう。

【００６７】上記ＰＬＬ回路２２はチップに設けられた
外部端子Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５に接続され、この外部端子Ｐ
３〜Ｐ５にはＰＬＬのループフィルタを構成する容量Ｃ
０，Ｃ１や抵抗Ｒ１およびＶＣＯの発振周波数を決定す
る容量Ｃ２と抵抗Ｒ２が外付け素子として接続されてい
る。また、特に制限されないが、モータドライバＩＣの
チップ上には、チップの温度を検出して回路の動作を停
止させるための保護回路２６や回路を構成するＭＯＳＦ
ＥＴを充分に駆動できるようにするため昇圧したゲート
電圧を発生するブースト回路２７、該モータドライバＩ
Ｃの周辺に設けられるＩＣやＬＳＩに電源電圧を供給す
るための電圧レギュレータ２８、さらに磁気ヘッドを移
動させるボイスコイルモータを駆動するためのＶＣＭド
ライブ制御回路３０が設けられている。

【００６８】ＶＣＭドライブ制御回路３０は、ボイスコ
イルモータの駆動コイルＬVCMを駆動する電流を出力す
るＶＣＭドライブ回路３１、マイクロコンピュータとの
間でシリアル送受信を行なうシリアルポート３２、マイ
クロコンピュータから受信した制御データをアナログ信
号に変換してＶＣＭドライブ回路３１に供給するＤ／Ａ
変換回路３３、モータの駆動開始時にコイルＬVCMの逆
起電圧を検出して速度情報を得るための逆起電圧検出回
路３４、検出された逆起電圧をディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換回路３５、電源電圧Ｖｓｓ，Ｖｄｄのレベ
ルを監視して電源遮断を検出する電源電圧監視回路３
６、電源遮断が検出されたときに磁気ヘッドをディスク
面の外部へ退避させるようにコイルＬVCMを制御駆動す
る退避用駆動回路３７などから構成される。

【００６９】上記シリアルポート３２は、マイクロコン
ピュータからのシリアルクロックＳＣＬＫやロード指令
信号ＬＯＡＤに基づいてシリアルデータＤＡＴＡの送受
信並びに受信したデータに基づいてＶＣＭドライブ回路
３１に対するイネーブル信号ＶＣＭＥＮなどの制御信号
の生成を行なうとともに、モータの駆動開始時にコイル
ＬVCMの逆起電圧を検出して速度情報を得るための逆起
電圧検出回路３４により検出された逆起電圧をＡ／Ｄ変
換した信号をマイクロコンピュータに送ったりする。こ
れによって、マイクロコンピュータはモータの速度情報
をモニタしながらその速度を制御することで磁気ヘッド
がハードディスクの表面に所定速度以上で落下しないよ
うにすることができる。

【００７０】また、上記シリアルポート３２は、マイク
ロコンピュータからの受信データに基づいて前記スピン
ドルモータ制御系のタイミング生成回路１９に対するイ
ネーブル信号ＥＮや相選択設定信号ＣＯＭＭなどの制御
信号の生成を行なう機能も備えている。なお、上記実施
例のように、相切替制御回路１２が通電開始相検出回路
２１からの相選択設定信号ＣＯＭＭＳＴでモータの起動
を開始する場合には、マイクロコンピュータからの相選
択設定信号ＣＯＭＭの送信は不要とされる。ただし、極
性判定結果から通電開始相を判別する判別回路１８を通
電開始相検出回路２１に設けずに、極性判定結果を記憶
する記憶回路１７ａ〜１７ｃに記憶された情報をマイク
ロコンピュータに渡してマイクロコンピュータが通電を
開始する相を決定して相切替制御回路１２に設定するよ
うに構成した場合には、シリアルポート３２を介した上
記ルートで相切替制御回路１２への初期設定を行なうよ
うにすることができる。

【００７１】なお、この実施例のモータドライブ装置に
は、５Ｖのような電源電圧Ｖｓｓが印加される電源端子
Ｐ６や１２Ｖもしくは５Ｖのような電源電圧Ｖｄｄが印
加される電源端子Ｐ７、接地電位（０Ｖ）が印加される
電源端子群Ｐ８が設けられている。このうち電源端子Ｐ
７には、３．５インチのハードディスク装置に使用され
るときは１２Ｖが、２．５インチのハードディスク装置
に使用されるときは５Ｖがそれぞれ印加されるようにさ
れる。Ｐ１１〜Ｐ１４は、スピンドルモータの界磁コイ
ルの端子に接続される端子である。

【００７２】図１１には、通電開始相検出回路を備えた
上記モータドライバ装置におけるモータ起動から定速動
作に至るまでの制御手順を示す。

【００７３】このモータドライバ装置は、マイクロコン
ピュータからスタート信号が与えられると先ず通電開始
相検出回路２１によるロータ位置検出が行なわれる（ス
テップＳ２１）。このロータ位置検出は、既に説明を行
なった図８に示されているフローチャートのステップＳ
１〜１２に従って実行される。そして、ロータ位置が検
出されるとステップＳ２２で位置データがすべて「Ｌ」
（ロウレベル）かすべて「Ｈ」（ハイレベル）かが判定
され、“Ｙｅｓ”すなわちすべて「Ｌ」またはすべて
「Ｈ」のときは、ロータ位置検出（ステップＳ２１）を
再度行なう。なお、このステップＳ２２は図８における
ステップＳ１３に相当する。また、ステップＳ２２で
“Ｎｏ”すなわち位置データがすべて「Ｌ」でもすべて
「Ｈ」でもないときは、通電開始相検出回路２１での検
出結果に基づく出力ＣＯＭＭＳＴにより相選択回路１２
に対する通電開始相の設定を行なう（ステップＳ２
３）。

【００７４】しかる後、相選択回路１２が順次励磁する
コイルを切り替えて駆動電流をモータの各コイルに流す
ように相電流出力回路１１を制御して同期運転が開始さ
れる（ステップＳ２４）。これによって、正常にロータ
が回転を始めると、非通電相には逆起電圧が発生するの
で、次のステップＳ２５で逆起電圧検出回路２３による
逆起電圧の検出が行なわれたか否か判定される。ここ
で、逆起電圧が検出されていないときはモータ未起動と
判定してステップＳ２１へ戻ってロータ位置の検出をや
り直す。一方、逆起電圧が検出された場合には、ステッ
プＳ２６で逆起電圧検出回路２３で検出されたゼロクロ
スポイントのタイミングで通電相の切替えを行なう逆起
運転とコイルへの電流増加による回転の加速が行なわ
れ、定速回転（ステップＳ２７）に至ることとなる。

【００７５】図１２には、本発明を適用したモータドラ
イバ装置を用いたシステムの一例としてのハードディス
ク装置の一構成例をブロック図で示したものである。

【００７６】図１２において、１００は磁気ディスクの
ような記録媒体、１１０は磁気ディスク１００を回転さ
せるスピンドルモータ、１２０は書込みヘッドおよび読
出しヘッドを有する磁気ヘッド、１３０は先端に磁気ヘ
ッド１２０を有するアームを移動させるボイスコイルモ
ータである。そして、２１０が本発明を適用したモータ
ドライバ装置で、このモータドライバ装置２１０によっ
て上記スピンドルモータ１１０およびボイスコイルモー
タ１３０の駆動が行なわれる。

【００７７】また、２２０は上記磁気ヘッド１２０によ
って検出された磁気の変化に応じた電流を増幅して読出
し信号をデータチャネルプロセッサ２３０へ送信したり
データチャネルプロセッサ２３０からの書込みパルス信
号を増幅して磁気ヘッド１２０の駆動電流を出力するリ
ード・ライト・アンプ、２４０はデータチャネルプロセ
ッサ２３０から送信されてくる読出しデータＲＤＴを取
り込んで誤り訂正処理を行なったりホストからの書込み
データに対して誤り訂正符号化処理を行なってデータチ
ャネルプロセッサ２３０へ出力したりするハードディス
ク・コントローラである。上記データチャネルプロセッ
サ２３０は、ディジタル磁気記録に適した変調／復調処
理や磁気記録特性を考慮した波形整形等の信号処理を行
なう。

【００７８】２５０は本システムと外部装置との間のデ
ータの受渡しおよび制御等を行なうインタフェース・コ
ントローラで、上記ハードディスク・コントローラ２４
０はインタフェース・コントローラ２５０を介してパソ
コン本体のマイクロコンピュータなどのホストコンピュ
ータに接続される。２６０はシステム全体を統括的に制
御するとともにハードディスク・コントローラ２４０か
ら供給されるアドレス情報に基づいてセクタ位置などを
算出するマイクロコンピュータ、２７０は磁気ディスク
から高速で読み出されたリードデータを一時的に記憶す
るバッファ用のキャッシュメモリである。マイクロコン
ピュータ２６０はハードディスク・コントローラ２４０
からの信号に基づいて、いずれの動作モードか判定し、
動作モードに対応してシステム各部の制御を行なう。

【００７９】上記モータドライバ装置２１０は、前述し
たように、スピンドルモータ駆動部とボイスコイルモー
タ駆動部とからなり、上記マイクロコンピュータ２６０
から出力される信号によって、ヘッドの相対速度を一定
にするようにスピンドルモータ駆動部がサーボ制御され
るとともに、ヘッドの中心をトラックの中心に一致させ
るようにボイスコイルモータ駆動部がサーボ制御され
る。

【００８０】上記モータドライバ装置２１０、リード・
ライト・アンプ２２０、データチャネルプロセッサ２３
０、ハードディスク・コントローラ２４０、インタフェ
ース・コントローラ２５０、マイクロコンピュータ２６
０、キャッシュメモリ２７０によってハードディスク制
御システム２００が構成され、該制御システム２００と
磁気ディスク１００、スピンドルモータ１１０、磁気ヘ
ッド１２０およびボイスコイルモータ１３０によってハ
ードディスク装置が構成される。

【００８１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例
えば、上記実施例では、３相モータを例にとって説明し
たが、この発明は３相モータに限定されず、２相モータ
や４相以上の多相モータの駆動回路にも適用することが
できる。さらに、実施例においては、１つの半導体チッ
プ上にスピンドルモータを駆動する回路の他、ボイスコ
イルモータを駆動する回路を搭載した複合モータドライ
バ装置について説明したが、本発明は、スピンドルモー
タの駆動回路のみ搭載した半導体集積回路にも適用でき
ることはいうまでもない。

【００８２】また、以上の説明では主として、本発明者
によってなされた発明をその背景となった利用分野であ
るハードディスク記憶装置のモータドライバ装置に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はなく、例えばレーザビームプリンタのポリゴンミラー
を回転させるモータや軸流ファンモータなどのブラシレ
スモータを駆動するモータドライバ装置に広く利用する
ことができる。

【００８３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００８４】すなわち、本発明に従うと、ステータに対
するロータの位置を少ない誤差で正確に検出して通電を
開始する界磁コイルを決定して制御することでモータ起
動時の逆回転を防止することが可能なブラシレスモータ
の駆動制御用半導体集積回路およびブラシレスモータ駆
動制御装置を実現することができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるロータ位置検出方式の原理を示す
もので、ロータの磁石のＳ極とＮ極の境界がステータの
界磁コイルＬｖの中心と一致して停止している状態を示
す模式図である。

【図２】本発明によるロータ位置検出方式の原理を示す
もので、ロータの磁石のＳ極とＮ極の境界がステータの
界磁コイルＬｖの中心よりも若干界磁コイルＬｗに寄っ
た位置に停止している状態を示す模式図である。

【図３】本発明によるロータ位置検出方式の原理を示す
もので、ロータの磁石のＳ極とＮ極の境界がステータの
界磁コイルＬｖの中心よりも若干界磁コイルＬｕに寄っ
た位置に停止している状態を示す模式図である。

【図４】本発明者らが行なった実験により得られたステ
ータに対するロータの位置と非通電相への誘起電圧との
関係を示すグラフである。

【図５】３相モータに関して各界磁コイルＬｕ，Ｌｖ，
Ｌｗで検出された誘起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗの正負の判
定結果と非通電相への漏洩磁束との関係およびモータ回
転中における非通電相への漏洩磁束と各界磁コイルＬ
ｕ，Ｌｖ，ＬｗのトルクＴｕ，Ｔｖ，Ｔｗすなわち逆起
電力との関係を示す波形図である。

【図６】本発明をハードディスク記憶装置に用いられる
モータドライバ装置における通電開始相検出回路に適用
した場合の第１の実施例を示すブロック図である。

【図７】本発明をハードディスク記憶装置に用いられる
モータドライバ装置における通電開始相検出回路に適用
した場合の第２の実施例を示すブロック図である。

【図８】図７の通電開始相検出回路の動作手順を示すフ
ローチャートである。

【図９】図８の手順に従って各相に順次パルス電流を流
して非通電相の誘起電圧を検出してロータ位置を判定す
る際の各回路のタイミングチャートである。

【図１０】本発明に係る通電開始相検出回路を、ハード
ディスク記憶装置に用いられるモータドライバ装置に適
用した場合のシステム構成例を示すブロック図である。

【図１１】通電開始相検出回路を備えた上記モータドラ
イバ装置におけるモータ起動から定速動作に至るまでの
制御手順を示すフローチャートである。

【図１２】本発明を適用したモータドライバ装置を用い
たシステムの一例としてのハードディスク装置の一構成
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 界磁コイル １１ 相電流出力回路 １２ 相切替制御回路 １３ 誘起電圧検出回路 １４ａ，１４ｂ サンプル・ホールド回路 １５ 加算回路（合成回路） １６ 極性判定回路 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ 記憶回路 １８ 判別回路 １９ タイミング生成回路 ２０ 積分回路 ２１ 通電開始相検出回路 ２２ 電圧制御発振回路 ２３ 逆起電圧検出回路 ２４ ブレーキ制御回路 ２５ スピンドル制御回路 ２６ 保護回路 ２７ ブースト回路 ２８ 電圧発生回路（レギュレータ） ３０ ボイスコイルモータ駆動回路 Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 界磁コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鴻上 康彦 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 河内 邦浩 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Ｆターム(参考） 5H560 AA04 BB04 BB07 BB12 DA13 DC13 EB01 HA04 HA09 RR10 TT15 TT20 UA02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の界磁コイルを備えたブラシレスモ
   ータの各相の界磁コイルに流す電流を切り替えることで
   モータを回転駆動するブラシレスモータ駆動制御用半導
   体集積回路であって、 上記モータの各相の界磁コイルに流す電流を生成する相
   電流出力回路と、 上記モータの各相の界磁コイルへモータのロータが反応
   しない短いパルス電流を順方向および逆方向に順次流す
   よう上記相電流出力回路を制御する相切替制御回路と、 上記パルス電流により非通電相の界磁コイルに誘起され
   る電圧を検出する誘起電圧検出回路と、 上記順方向のパルス電流により生じた誘起電圧と上記逆
   方向のパルス電流により生じた誘起電圧を合成する合成
   回路と、 上記合成回路による合成結果の極性を判定する極性判定
   回路と、 上記極性判定回路で判定された結果を記憶する記憶回路
   とを備え、 上記相切替制御回路は上記記憶回路に記憶された複数の
   通電相に関わる極性判定結果に基づいて設定された通電
   開始情報に従ったいずれかの相へ電流を流してモータを
   起動することを特徴とするブラシレスモータ駆動制御用
   半導体集積回路。
2. 【請求項２】 上記記憶回路に記憶された複数の通電相
   に関わる極性判定結果に基づいて上記モータへの通電を
   開始する相を判別する判別回路を備えたことを特徴とす
   る請求項１に記載のブラシレスモータ駆動制御用半導体
   集積回路。
3. 【請求項３】 上記順方向のパルス電流により生じた誘
   起電圧をサンプリングしてホールドする第１のサンプル
   ・ホールド回路と、 上記逆方向のパルス電流により生じた誘起電圧をサンプ
   リングしてホールドする第２のサンプル・ホールド回路
   と、 を備え、上記合成回路は上記第１および第２のサンプル
   ・ホールド回路の出力を合成することを特徴とする請求
   項１または２に記載のブラシレスモータ駆動制御用半導
   体集積回路。
4. 【請求項４】 上記相切替制御回路と、上記誘起電圧検
   出回路と、上記合成回路と、上記極性判定回路と、上記
   記憶回路を所定のタイミングで動作させる制御信号をク
   ロック信号に基づいて生成するタイミング生成回路を備
   えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
   のブラシレスモータ駆動制御用半導体集積回路。
5. 【請求項５】 非通電相の逆起電圧のゼロクロス位置を
   検出する逆起電圧検出回路を備え、上記相切替制御回路
   は上記モータ起動後に前記逆起電圧検出回路の検出信号
   に基づいて通電相の切り替えを行ない、上記相電流出力
   回路は上記モータの各相の界磁コイルに通電開始相の検
   出のために流す上記パルス電流よりも大きな電流を出力
   することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載
   のブラシレスモータ駆動制御用半導体集積回路。
6. 【請求項６】 複数の界磁コイルを備えたブラシレスモ
   ータの各相の界磁コイルに流す電流を生成する相電流出
   力回路と、 上記相電流出力回路により生成され上記モータの各相の
   界磁コイルに流す電流を出力する端子と、 上記モータの各相の界磁コイルへロータが反応しない短
   いパルス電流を順方向と逆方向に順次流す相切替制御回
   路と、 上記パルス電流により非通電相の界磁コイルに誘起され
   る電圧を検出する誘起電圧検出回路と、 上記順方向のパルス電流により生じた誘起電圧を積分し
   さらに上記逆方向のパルス電流により生じた誘起電圧を
   積分する積分回路と、 上記積分回路による積分結果の極性を判定する極性判定
   回路と、 上記極性判定回路で判定された結果を記憶する記憶回路
   と、 上記記憶回路に記憶された複数の通電相に関わる極性判
   定結果に基づいて上記モータへの通電を開始する相を判
   別する判別回路と、が１つの半導体チップ上に形成さ
   れ、上記相切替制御回路は上記記憶回路に記憶された複
   数の通電相に関わる極性判定結果に基づいて設定された
   通電開始情報に従ったいずれかの相へ電流を流してモー
   タを起動することを特徴とするブラシレスモータ駆動制
   御装置。
7. 【請求項７】 上記積分回路を構成する容量素子が、上
   記半導体基板に設けられた外部端子に外付け素子として
   接続されていることを特徴とする請求項６に記載のブラ
   シレスモータ駆動制御装置。
8. 【請求項８】 上記半導体チップ上に、上記選択通電回
   路、上記誘起電圧検出回路、上記積分回路、上記極性判
   定回路、上記記憶回路および上記判別回路を所定のタイ
   ミングで動作させる制御信号をクロック信号に基づいて
   生成するタイミング生成回路をさらに備えたことを特徴
   とする請求項６または７に記載のブラシレスモータ駆動
   制御装置。
9. 【請求項９】 非通電相の逆起電圧のゼロクロス位置を
   検出する逆起電圧検出回路をさらに備え、上記相切替制
   御回路は上記モータ起動後に上記逆起電圧検出回路の検
   出信号に基づいて通電相の切り替えを行ない、上記相電
   流出力回路は上記モータの各相の界磁コイルに通電開始
   相の検出のために流す上記パルス電流よりも大きな電流
   を上記モータ起動後に出力することを特徴とする請求項
   ６から８のいずれかに記載のブラシレスモータ駆動制御
   装置。