JP2008245379A - モータ拘束検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ拘束を適切に検出する。
【解決手段】モータの回転速度に応じた周波数を有する信号の二値化信号を生成する二値化回路と、前記二値化信号のエッジを検出したときエッジ検出信号を生成するエッジ検出回路と、前記二値化信号のエッジ間隔よりも長い第１のカウント期間をカウントしていき、前記エッジ検出信号が生成されたとき前記第１のカウント期間のカウントをリセットし、前記第１のカウント期間までカウントしたときカウント信号を生成する第１のカウンタと、前記第１のカウント期間よりも長い第２のカウント期間をカウントしていき、前記カウント信号が生成されたとき前記第２のカウント期間のカウントをリセットし、前記第２のカウント期間までカウントしたとき前記モータの拘束を検出したことを示すモータ拘束検出信号を生成する第２のカウンタと、を有するモータ拘束検出回路。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ拘束検出回路に関する。

モータが拘束されてモータ駆動回路により回転駆動できなくなった場合、当該モータ駆動回路中に過大電流が流れて発熱する。また、この場合、当該モータ駆動回路をＩＣ化されたものとするとＩＣ破壊に至る恐れがある。このため、モータ駆動回路において、モータの回転速度に応じた周波数を有する矩形波状のＦＧ信号を用いてモータの拘束を検出するモータ拘束検出回路が設けられる（例えば、以下に示す特許文献１を参照）。

図５は、従来のモータ拘束検出回路３００及びその周辺回路の構成を示す図であり、図６は、従来のモータ拘束検出回路３００の動作を説明するための図である。尚、図５に示す対象モータは、単相の駆動コイルＬを具備するとともに、ロータ位置検出用のホール素子２を具備したセンサ有り単相モータの場合である。尚、駆動コイルＬの一方の端子ＴＡには駆動トランジスタＴ１、Ｔ２が接続され、駆動コイルＬの他方の端子ＴＢには駆動トランジスタＴ３、Ｔ４が接続される。

通電制御回路３０は、駆動トランジスタＴ１〜Ｔ４を適宜オンオフすることにより、駆動コイルＬを通電させて単相モータを回転駆動させる。この結果、ホール素子２は、正弦波状のロータ位置検出信号Ｈ＋、余弦波状のロータ位置検出信号Ｈ−を出力する。また、ヒステリシス付きコンパレータ４は、ホール素子２より出力されたロータ位置検出信号Ｈ＋、Ｈ−を用いて全波整流波形を生成し、当該全波整流波形を所定レベルでスライスすることにより、図６（ａ）に示す矩形波状のＦＧ信号を生成する。

エッジ検出回路１０は、ヒステリシス付きコンパレータ４より出力されるＦＧ信号のエッジを検出したとき、図６（ｂ）に示すＨレベルのエッジ検出信号ＥＤＧＥをＮＰＮトランジスタＢ１のベース電極に出力する。ＮＰＮトランジスタＢ１は、エッジ検出信号ＥＤＧＥがＨレベルの場合にオンし、Ｌレベルの場合にオフする。尚、ＮＰＮトランジスタＢ１の電流増幅率は、定電流源４０の定電流Ｉの２倍（２Ｉ）とする。

ＮＰＮトランジスタＢ１がオフの場合、定電流源４０の定電流Ｉが容量素子Ｃに流れ込み、容量素子Ｃに定電流Ｉに応じた電荷が充電される。この充電の間、ＮＰＮトランジスタＢ１のコレクタ端子と容量素子Ｃの一方の端子の接続点電圧Ｖｃのレベルが上昇する。そして、ＮＰＮトランジスタＢ１がオフからオンに切り替わると、ＮＰＮトランジスタＢ１のコレクタ・エミッタ経路に定電流Ｉの２倍の電流を流す必要が生じる。そこで、容量素子Ｃに充電された電荷に応じた定電流Ｉが、ＮＰＮトランジスタＢ１のコレクタ・エミッタ経路を流れ、ＮＰＮトランジスタＢ１のコレクタ端子と容量素子Ｃの一方の端子の接続点電圧Ｖｃのレベルは下降する。即ち、接続点電圧Ｖｃのレベルは、図６（ｃ）に示すように、ＮＰＮトランジスタＢ１のオフにより上昇し、ＮＰＮトランジスタＢ１のオンにより下降する。

しかし、モータが拘束された場合、ホール素子２より出力されるロータ位置検出信号Ｈ＋、Ｈ−がＤＣオフセットに固定され、ＦＧ信号は矩形波状の波形とはならず（図６（ａ）参照）、コンパレータ２０は、Ｌレベルのエッジ検出信号ＥＤＧＥを出力し続ける（図６（ｂ）参照）。これにより、ＮＰＮトランジスタＢ１はオフを継続し、ひいては、定電流源４０の定電流Ｉによる容量素子Ｃへの電荷の充電が継続され、接続点電圧Ｖｃは上昇し続ける（図６（ｃ）参照）。そして、コンパレータ２０は、接続点電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈを超えたとき、Ｈレベルの検出信号ＤＥＴを出力する。このとき、通電制御回路３０は、コンパレータ２０からのＨレベルの検出信号ＤＥＴに基づき、モータが拘束されたことを検出する。そして、通電制御回路３０は、駆動トランジスタＴ１〜Ｔ４をオフして、駆動コイルＬへの通電を停止させるモータ保護制御を行う。
特開２００６−１２９６７１号公報

ところで、図５に示したような従来のモータ拘束検出回路の場合、モータ拘束を検出するための充放電がなされる容量素子Ｃの容量ばらつきが、モータ拘束検出時間や検出精度に多大な影響を与える。例えば、容量素子Ｃの容量が閾値電圧Ｖｔｈとの関係で適正な容量よりも大きすぎる場合、容量素子Ｃの充電時間が長くなる。それ故に、モータが拘束されたとしても、接続点電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈを超えるまでに時間がかかり、モータが実際に拘束されてからその拘束が検出されるまでに長時間を要する。一方、容量素子Ｃの容量が前述の適正な容量よりも小さすぎる場合、接続点電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈを超える時間が短くなり、接続点電圧Ｖｃに発生するノイズによって、モータが実際に拘束されていないにも関わらずモータが拘束されたものと誤検出する恐れがある。

前記課題を解決するための主たる発明は、モータの拘束を検出するモータ拘束検出回路において、前記モータから得られる前記モータの回転速度に応じた周波数を有する信号を二値化した二値化信号を生成する二値化回路と、前記二値化信号のエッジを検出したときエッジ検出信号を生成するエッジ検出回路と、前記二値化信号のエッジ間隔よりも長い第１のカウント期間を第１のカウンタクロックに基づきカウントしていき、前記エッジ検出信号が生成されたとき前記第１のカウント期間のカウントをリセットし、前記第１のカウント期間までカウントしたときカウント信号を生成する第１のカウンタと、前記第１のカウント期間よりも長い第２のカウント期間を第２のカウンタクロックに基づきカウントしていき、前記カウント信号が生成されたとき前記第２のカウント期間のカウントをリセットし、前記第２のカウント期間までカウントしたとき前記モータの拘束を検出したことを示すモータ拘束検出信号を生成する第２のカウンタと、を有することとする。

本発明によれば、モータ拘束を適切に検出することができる。

＜＜＜センサレスモータ駆動回路＞＞＞
図２から図３を参照しつつ、図１を用いて本発明に係るセンサレスモータ駆動回路１００について説明する。尚、センサレスモータ駆動回路１００を用いて構成されるモータシステムとして、電化機器（パソコン、エアコン、冷蔵庫等）において発生する熱を外部に排出させるファン（羽根）用のモータ（ファンモータ）を回転駆動させるファンモータシステムを例示する。また、センサレスモータ駆動回路１００として、Ｂｉ−ＣＭＯＳプロセスの集積回路の場合を例示する。

センサレスモータ駆動回路１００のＵＯ端子、ＶＯ端子、ＷＯ端子には、スター結線され且つ電気角１２０度の位相差を有してステータに巻回された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗが接続される。これにより、３相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗは、ＵＯ端子、ＶＯ端子、ＷＯ端子を介して、ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＭ１〜Ｍ６により構成された駆動トランジスタ回路と接続される。

尚、ソース電源ライン１０２側に設けたＮＭＯＳ電界効果トランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ５は、ソース電源ライン１０２からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに向けて流れるコイル電流ＩＬを吐出するソース側（吐出側）トランジスタであり、シンク電源ライン１０４側に設けたＮＭＯＳ電界効果トランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗからシンク電源ライン１０４に向けて流れるコイル電流ＩＬを吸い込むシンク側（吸込側）トランジスタである。また、本実施形態では、ソース電源ライン１０２側にあるＮＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ５を飽和駆動し、シンク電源ライン１０４側にあるＮＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６をＰＷＭ駆動（非飽和駆動）する。

ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＭ１乃至Ｍ６が適宜のタイミングでオンオフすると、電源電圧ＶＣＣのレベルに応じたコイル電流ＩＬが、３相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される。これにより、予め定められた方向（例えば正回転）にセンサレスモータが回転し、３相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの一端には、電気角１２０度の位相差を有するコイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが発生する。尚、コイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、センサレスモータの回転速度に応じた周波数を有しており、ＵＯ端子、ＶＯ端子、ＷＯ端子を介して、３入力１出力のスイッチ回路１１０が具備する入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに印加される。

コンパレータ１２０（本発明に係る「二値化回路」）において後述のゼロクロスポイントの検出対象となるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のうちのいずれか１相に応じて、スイッチ回路１１０の入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに印加されるコイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗがセンサレスロジック回路１３０により選択される。この選択された電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが、スイッチ回路１１０の出力端子を介してコンパレータ１２０の＋端子に印加される。一方、コンパレータ１２０の−端子の方には、センサレスモータ駆動回路１００のＣＯＭ端子を介して３相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのスター結線の中性点電圧Ｖｃｏｍが印加される。即ち、＋端子に印加されるコイル電圧は、スイッチ回路１１０の出力（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのいずれか）と中性点電圧Ｖｃｏｍとが交差するゼロクロスポイントを検出する相のコイル電圧であり、中性点電圧Ｖｃｏｍは、ゼロクロスポイントを検出する相以外の二相の駆動コイルの接続点の電圧である。

これにより、コンパレータ１２０は、＋端子に印加されたスイッチ回路１１０において選択されたコイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、−端子に印加された中性点電圧Ｖｃｏｍと、が交差するゼロクロスポイントを検出する。そして、コンパレータ１２０は、当該ゼロクロスポイントでエッジが切り替わる矩形波状のＦＧ信号（本発明に係る「二値化信号」）をセンサレスロジック回路１３０に向けて出力するとともに、ＦＧ出力端子を介してマイコン４００に向けて出力する。これにより、マイコン４００は、ＦＧ信号に基づいて、センサレスモータの現在の回転速度を検知して、ＰＷＭ入力端子に入力させるＰＷＭ信号のオンデューティを調整できる。

センサレスロジック回路１３０は、センサレスモータ自体が起動前のロータとステータの間の相対位置を特定できないことを考慮して、ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＭ１〜Ｍ６の所定の通電順序に従ってオンオフして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにコイル電流を流すための所定の通電制御を行う。具体的には、センサレスロジック回路１３０は、コンパレータ１２０から出力されたＦＧ信号からキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去（マスク）した上で、当該ノイズ除去後のＦＧ信号に基づいて、駆動信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２を生成出力する。尚、駆動信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１は、ソース電源ライン１０２側にあるＮＭＯＳ電界効果トランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ５の各ゲート電極を駆動するための制御信号であり、駆動信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２は、シンク電源ライン１０４側にあるＮＭＯＳ電界効果トランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６の各ゲート電極を駆動するための制御信号である。

センサレスロジック回路１３０から出力された駆動信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２は、ＰＷＭ合成回路１４０に入力され、マイコン４００からＰＷＭ入力端子を介して入力されたＰＷＭ信号と合成（重畳）される。尚、ＰＷＭ信号とは、センサレスモータの回転速度に比例したオンデューティが設定された速度制御信号である。また、ＰＷＭ信号のオンデューティとは、ＰＷＭ信号１周期内におけるパルス幅の比のことであり、ＮＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ６のオンデューティ（駆動トランジスタのオンタイムとスイッチング周期（＝オンタイム＋オフタイム）との比）に対応する。例えば、ＰＷＭ信号のオンデューティは、全速回転の場合１００％、停止の場合０％、全速回転の半分の速度の場合５０％に設定される。

尚、本実施形態では、シンク電源ライン１０４側の駆動トランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６をＰＷＭ駆動の対象とするので、ＰＷＭ合成回路１４０は、駆動信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２のうち駆動信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に対してＰＷＭ信号を合成する。この結果、ＰＷＭ合成回路１４０から出力される駆動信号Ｕ１’、Ｕ２’、Ｖ１’、Ｖ２’、Ｗ１’、Ｗ２’は、図２に示すような波形となる。即ち、駆動信号Ｕ１’、Ｖ１’、Ｗ１’はセンサレスロジック回路１３０から出力された駆動信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の波形と同じ波形となり、駆動信号Ｕ２’、Ｖ２’、Ｗ２’はオンタイム（Ｈレベル期間）とオフタイム（Ｌレベル期間）を繰り返す波形となる。

コンパレータ１２０より出力されるＦＧ信号は、センサレスロジック回路１３０の他に、起動カウンタ１２５にも入力される。起動カウンタ１２５とは、センサレスモータ起動時に、センサレスロジック回路１３０が起動ロジックに従って駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗいずれか一つの通電を切り替えるタイミングを設定するために、所定カウント期間のカウント動作を繰り返し行うカウンタである。
具体的には、起動カウンタ１２５は、図３に示すように、ＦＧエッジ検出回路１２６とカウンタ１２８（本発明に係る「第１のカウンタ」）により構成される。

ＦＧエッジ検出回路１２６は、ＦＧ信号に重畳されたキックバックパルスＫＢに対応するノイズを除去（マスク）した上で、当該ノイズ除去後のＦＧ信号のエッジを検出し、その旨を示すエッジ検出信号ＥＤＧＥを出力する。尚、エッジ検出信号ＥＤＧＥは、図４（ｂ）に示すように、ＦＧ信号のエッジ検出の際に所定期間Ｈレベルのワンパルスを示す波形となる。

一方、カウンタ１２８は、第１の発振器１６０において生成された第１のクロックＣＬＫに基づいて、エッジ検出信号ＥＤＧＥをリセット信号として、第１のカウント期間Ｔ１のカウント動作を繰り返し行い、第１のカウント期間Ｔ１のカウントがリセットされることなく行われたときＨレベルのカウント信号ＣＴを出力するものである。尚、第１のカウント期間Ｔ１は、ＦＧ信号のエッジ間隔よりも長い期間に設定しておく必要がある。

尚、第１の発振器１６０は、ＯＳＣ端子に接続された容量素子Ｃ１を充放電して、第１の周波数を有した第１のクロックＣＬＫを発振生成する。第１のクロックＣＬＫによる起動カウンタ１２５のカウント動作によって、センサレスモータ起動時において、各相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの通電を切り替えるタイミング（例えば、電気角６０度に相当する期間）が設定される。尚、センサレスモータの仕様に応じて通電を切り替えるタイミングを調整する場合、即ち、第１のクロックＣＬＫの第１の周波数を調整する場合には、ＯＳＣ端子に接続させる容量素子Ｃ１の容量値を調整する。

ところで、起動ロジックに従って駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのいずれかの通電が行われたにも関わらず、ロータとステータの位置関係により、センサレスモータが回転せずに停止したままとなる場合がある。この場合、コイル電圧Ｖu、Ｖｖ、Ｖｗと中性点電圧Ｖｃｏｍとが交差するゼロクロスポイントが検出されないので、コンパレータ１２０より出力されるＦＧ信号のエッジは検出されない。このとき、カウンタ１２８は、カウンタ動作をリセットできないので、Ｈレベルのカウント信号ＣＴを出力する。従って、センサレスロジック回路１３０は、起動カウンタ１２５からＨレベルのカウント信号ＣＴを受けて、センサレスモータが停止したままであることを判断する。これにより、センサレスロジック回路１３０は、起動ロジックに従って、つぎに通電すべき駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのいずれかを新たに通電することになる。

この結果、センサレスモータが回転し始めると、コイル電圧Ｖu、Ｖｖ、Ｖｗと中性点電圧Ｖｃｏｍとが交差するゼロクロスポイントが検出され、ひいては、コンパレータ１２０より出力されるＦＧ信号のエッジが検出される。このとき、カウンタ１２８がリセットされて、Ｈレベルのカウント信号ＣＴは出力されない。即ち、カウント信号ＣＴはＬレベルを継続するので、センサレスロジック回路１３０は、所定期間カウント信号ＣＴのＬレベルが継続したとき、センサレスモータが回転したことを検知することでき、起動ロジックに従った駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの通電を停止することができる。

＜＜＜モータ拘束検出回路＞＞＞
図４を参照しつつ、図３を用いてモータ拘束検出回路２００について説明する。
まず、ＦＧ信号のエッジが検出されるまでの間、即ち、センサレスモータが起動するまでの間、センサレスロジック回路１３０が起動ロジックに従って駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗいずれか一つの通電を切り替えるタイミングを設定するために、起動カウンタ１２５は、第１のカウント期間Ｔ１がカウントされる毎に、Ｈレベルのカウント信号ＣＴを出力する。センサレスモータが起動すれば、第１のカウント期間Ｔ１の間に必ずリセットされるので、カウント信号ＣＴはＬレベルを継続することになる。また、センサレスロジック回路１３０は、起動カウンタ１２５より出力されるカウント信号ＣＴが所定期間Ｌレベルを継続したとき、センサレスモータが起動したことを検知し、起動ロジックに従った駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの起動時の通電制御を停止する。

一方、センサレスモータが起動後に拘束された場合には、センサレスモータ起動時と同様に、ＦＧ信号のエッジが検出されなくなる。このとき、カウンタ１２８は、リセットされず、第１のカウント期間Ｔ１をカウントする毎に、Ｈレベルのカウント信号ＣＴを出力する。センサレスロジック回路１３０は、起動カウンタ１２５から第１のカウント期間Ｔ１がカウントされる毎に出力されるＨレベルのカウント信号ＣＴにより、センサレスモータが停止したままであることを検知する。そして、センサレスロジック回路１３０は、起動ロジックに従って、つぎに通電すべき駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのいずれかを新たに通電する。その後、センサレスモータが回転し始めると、コイル電圧Ｖu、Ｖｖ、Ｖｗと中性点電圧Ｖｃｏｍとが交差するゼロクロスポイントが検出され、ひいては、コンパレータ１２０より出力されるＦＧ信号のエッジが検出される。このとき、起動カウンタ１２５は、第１のカウント期間Ｔ１中に必ずリセットされて、Ｌレベルのカウント信号ＣＴを出力し続ける。

モータ拘束検出回路２００は、上記のようなセンサレスモータの拘束時におけるカウント信号ＣＴのレベル変化に着眼して、センサレスモータの拘束を検出するものである。具体的には、モータ拘束検出回路２００は、ＡＮＤ素子２１０、拘束検出用カウンタ２２０（本発明に係る「第２のカウンタ」）、自動復帰用カウンタ２４０（本発明に係る「第３のカウンタ」）により構成される。

ＡＮＤ素子２１０は、起動カウンタ１２５より出力されるカウント信号ＣＴと、自動復帰用カウンタ２４０の反転出力であるモータ拘束検出リセット信号ＲＣとの論理積を演算し、その演算結果をリセット信号ＲＳＴとして出力する。センサレスモータが起動後に拘束されない場合、カウント信号ＣＴはＬレベルとなり（図４（ｄ）参照）、自動復帰用カウンタ２４０より出力されるモータ拘束検出リセット信号ＲＣはＨレベルとなるので（図４（ｇ）参照）、ＡＮＤ素子２１０より出力されるリセット信号ＲＳＴはＬレベル（図４（ｅ）参照）となる。一方、センサレスモータが起動後に拘束された場合、起動カウンタ１２５は、第１のカウント期間Ｔ１をカウントする毎に、Ｈレベルのカウント信号ＣＴ（図４（ｄ）参照）を出力する。このとき、ＡＮＤ素子２１０より出力されるリセット信号ＲＳＴは、Ｈレベルとなる（図４（ｅ）参照）。

拘束検出用カウンタ２２０は、第２の発振器１７０より出力された第２のクロックＭＣＬＫ（本発明に係る「第２のカウンタクロック」；図４（ｃ）参照）に従って、第１のカウント期間Ｔ１よりも長い第２のカウント期間Ｔ２をカウントしていき、Ｈレベルのカウント信号ＣＴが生成されたとき（ＡＮＤ素子２１０よりＨレベルのリセット信号ＲＳＴが出力されたとき）、第２のカウント期間Ｔ２のカウントをリセットし、第２のカウント期間Ｔ２までカウントしたとき、モータの拘束を検出したことを示すＨレベルの拘束検出信号ＬＤを生成する。尚、図４（ａ）、図４（ｃ）に示すＦＧ信号と第２のクロックＭＣＬＫとの関係は、ＦＧ信号の周波数よりも極めて高い周波数を持つ。

尚、第２の発振器１７０は、例えば水晶振動子やセラミック発振子等を用いてセンサレスモータ駆動回路１００と一体となって構成され、第１のクロックＣＬＫの第１の周波数よりも周波数の高い固有の第２の周波数を有した第２のクロックＭＣＬＫを生成する。尚、「固有の」とは、第１の周波数のように周波数調整がされず、センサレスモータ駆動回路１００の一部として作り込まれたことを意味する。第２のクロックＭＣＬＫは、センサレスモータ駆動回路１００全体のシステムクロックとして用いられる。例えば、第２のクロックＭＣＬＫは、起動カウンタ１２５、センサレスロジック回路１３０、モータ拘束検出回路２００等に供給され、それらの動作タイミングの基準となる。

拘束検出用カウンタ２２０は、センサレスモータが起動後に拘束されない場合には、ＡＮＤ素子２１０より出力されるＬレベルのリセット信号ＲＳＴ（図４（ｅ）参照）によってリセットされ続ける。一方、拘束検出用カウンタ２２０は、センサレスモータが起動後に拘束された場合には、ＡＮＤ素子２１０より出力されるＨレベルのリセット信号ＲＳＴ（図４（ｅ）参照）により、リセット解除となる。そして、拘束検出用カウンタ２２０は、第２のカウント期間Ｔ２のカウントが行われたとき、Ｈレベルの拘束検出信号ＬＤを出力する。

このように、拘束検出用カウンタ２２０は、カウント信号ＣＴがＨレベルからＬレベルと切り替わり（図４（ｄ）参照）、ひいては、ＡＮＤ素子２１０より出力されるリセット信号ＲＳＴがＬレベルからＨレベルに切り替わることで（図４（ｅ）参照）、センサレスモータが起動後に拘束された旨を検知することができる。そして、拘束検出用カウンタ２２０は、第２のカウント期間Ｔ２がカウントされたとき、Ｈレベルの拘束検出信号ＬＤ（図４（ｆ）参照）を出力する。この意味で、第２のカウント期間Ｔ２は、カウンタ１２８において第１のカウント期間Ｔ１がカウントされる間に、拘束検出用カウンタ２２０がリセットされないように、第１のカウント期間Ｔ１よりも長く設定しておく必要がある。尚、Ｈレベルの拘束検出信号ＬＤは、自動復帰用カウンタ２４０のリセット入力に入力されるとともに、ＬＤ出力端子を介してマイコン５００へ出力される。これにより、マイコン５００は、センサレスモータが拘束されたことを検知して、センサレスモータ駆動回路１００に対して所定のモータ保護制御を行うことができる。

自動復帰用カウンタ２４０は、第２の発振器１７０より出力された第２のクロックＭＣＬＫ（本発明に係る「第３のカウンタクロック」；図４（ｃ）参照）に基づいて第３のカウント期間Ｔ３をカウントしていき、Ｈレベルの拘束検出信号ＬＤが生成されたとき、第３のカウント期間Ｔ３のカウントをリセットし、第３のカウント期間Ｔ３までカウントしたとき、モータ拘束検出リセット信号ＲＣを生成するものである。

自動復帰用カウンタ２４０は、センサレスモータが起動後に拘束されない場合には、拘束検出用カウンタ２２０より出力されるＬレベルの拘束検出信号ＬＤ（図４（ｆ）参照）によりリセットされ続ける。一方、自動復帰用カウンタ２４０は、センサレスモータが起動後に拘束された場合には、拘束検出用カウンタ２２０より出力されるＨレベルの拘束検出信号ＬＤ（図４（ｆ）参照）によりリセット解除となる。そして、第３のカウント期間Ｔ３のカウントが行われたとき、Ｌレベルのモータ拘束検出リセット信号ＲＣ（図４（ｇ）参照）を出力する。

このように、自動復帰用カウンタ２４０は、拘束検出信号ＬＤがＬレベルからＨレベルに切り替わることで（図４（ｆ）参照）、センサレスモータが起動後に拘束されたことを検知する。そして、自動復帰用カウンタ２４０は、第３のカウント期間Ｔ３がカウントされたとき、Ｌレベルのモータ拘束検出リセット信号ＲＣ（図４（ｇ）参照）をＡＮＤ素子２１０の入力へ供給する。すると、ＡＮＤ素子２１０より出力されるリセット信号ＲＳＴはＬレベル（図４（ｅ）参照）となるので、拘束検出用カウンタ２２０はリセットされる。

即ち、自動復帰用カウンタ２４０は、拘束検出用カウンタ２２０においてセンサレスモータの拘束が検出されたままの状態で放置せず、第３のカウント期間Ｔ３がカウントされたとき、拘束検出前の状態に自動復帰させるべく拘束検出用カウンタ２２０をリセットする。これにより、センサレスモータの拘束の誤検出をした場合にリトライできる。また、マイコン５００は、ＬＤ出力端子より受信したＨレベルのモータ拘束検出信号ＬＤの回数をカウントして所定の閾値を超えるようであれば、センサレスモータの拘束が誤検出でなかったことを検知して、センサレスモータ駆動回路１００に対して所定のモータ保護制御を行うことができる。

＜＜＜本発明の効果＞＞＞
まず、従来のモータ拘束検出回路３００は、容量素子Ｃや充放電回路等の外付アナログ回路を採用する必要があった。一方、本発明に係るモータ拘束検出回路２００は、センサレスモータ駆動回路１００においてデジタル回路として構成されるので、システム全体の回路規模を抑制可能となる。

つぎに、従来のモータ拘束検出回路３００は、容量素子Ｃの容量を調整することでモータ拘束検出時間が設定されていた。一方、本発明に係るモータ拘束検出回路２００は、第２の発振器１７０の第２のクロックＭＣＬＫに基づいてモータ拘束検出時間が設定される。詳述すると、本発明の場合、起動カウンタ１２５における第１のカウント期間Ｔ１と、拘束検出用カウンタ２２０における第２のカウント期間Ｔ２と、の加算によって、センサレスモータの拘束検出時間を設定できる。即ち、本発明の場合、センサレスモータの拘束検出時間を設定するに際して、容量素子Ｃ等のアナログ素子の特性ばらつきの影響を受けることはない。従って、モータ拘束の検出精度を向上させることができる。

さらに、本発明の場合、モータ拘束を検出したとき、センサレスモータを停止させるモータ保護動作を行うが、第３のカウント期間Ｔ３の経過後に、拘束検出用カウンタ２２０に対してモータ拘束の検出を改めて行わせるための自動復帰用カウンタ２４０を設ける。これにより、拘束検出用カウンタ２２０は、自動復帰用カウンタ２４０より出力されるモータ拘束検出リセット信号ＲＣによって、センサレスモータの拘束を誤検出した場合にリトライできる。

尚、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを駆動する吐出側トランジスタ及び吸込側トランジスタとしては、ＮＭＯＳトランジスタに限らず、ＰＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタを採用してもよい。具体的には、吐出側トランジスタをＰＭＯＳトランジスタとし、吸込側トランジスタをＮＭＯＳトランジスタとする場合が考えられる。しかし、ＰＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタと対比して、ＮＭＯＳトランジスタは集積化に適するので、吐出側トランジスタ及び吸込側トランジスタともにＮＭＯＳトランジスタとした方がよい。

また、センサレスモータは、３相モータの場合に限らず、単相モータの場合でもよい。この場合、単相モータの駆動コイルに対して、吐出側トランジスタ及び吸込側トランジスタの二組のペアにより構成されたＨブリッジ回路が接続される。ホール素子を具備したセンサ付きモータの場合であっても本発明を適用できる。尚、センサ付きモータの場合、カウント信号ＣＴに相当する信号を生成するために、ホール素子において検出された正弦波状のロータ位置検出信号を二値化する二値化回路と、ロータ位置検出信号の二値化信号のエッジを検出するエッジ検出回路と、二値化信号のエッジに基づいてリセットされ所定のカウント期間をカウントする毎にカウント信号ＣＴを出力するカウンタと、を設ける必要がある。

本発明に係るセンサレスモータ駆動回路の構成を示した図である。 本発明に係るセンサレスモータ駆動回路の主要信号の波形図である。 本発明に係るモータ拘束検出回路及びその周辺回路の構成を示した図である。 本発明に係るモータ拘束検出回路の主要信号の波形図である。 従来のモータ拘束検出回路及びその周辺回路の構成を示した図である。 従来のモータ拘束検出回路の主要信号の波形図である。

符号の説明

２ ホール素子
４ ヒステリシス付きコンパレータ
１０ エッジ検出回路
２０、１２０ コンパレータ
３０ 通電制御回路
４０ 定電流源
１１０ スイッチ回路
１２５ 起動カウンタ
１２６ ＦＧエッジ検出回路
１２８ カウンタ
１３０ センサレスロジック回路
１４０ プリドライブ回路
１６０ 第１の発振器
１７０ 第２の発振器
１８０ 起動カウンタ
２００、３００ モータ拘束検出回路
２１０ ＡＮＤ素子
２２０ 拘束検出用カウンタ
２４０ 自動復帰用カウンタ
５００ マイコン

Claims (4)

1. モータの拘束を検出するモータ拘束検出回路において、
   前記モータから得られる前記モータの回転速度に応じた周波数を有する信号を二値化した二値化信号を生成する二値化回路と、
   前記二値化信号のエッジを検出したときエッジ検出信号を生成するエッジ検出回路と、
   前記二値化信号のエッジ間隔よりも長い第１のカウント期間を第１のカウンタクロックに基づきカウントしていき、前記エッジ検出信号が生成されたとき前記第１のカウント期間のカウントをリセットし、前記第１のカウント期間までカウントしたときカウント信号を生成する第１のカウンタと、
   前記第１のカウント期間よりも長い第２のカウント期間を第２のカウンタクロックに基づきカウントしていき、前記カウント信号が生成されたとき前記第２のカウント期間のカウントをリセットし、前記第２のカウント期間までカウントしたとき前記モータの拘束を検出したことを示すモータ拘束検出信号を生成する第２のカウンタと、
   を有することを特徴とするモータ拘束検出回路。
2. 請求項１に記載のモータ拘束検出回路において、
   第３のカウント期間を第３のカウンタクロックに基づきカウントしていき、前記モータ拘束検出信号が生成されたとき前記第３のカウント期間のカウントをリセットし、前記第３のカウント期間までカウントしたとき前記リセット信号を生成する第３のカウンタを有し、
   前記第２のカウンタは、前記リセット信号が生成されたとき前記第２のカウント期間のカウントをリセットすること、を特徴とするモータ拘束検出回路。
3. 請求項１又は２に記載のモータ拘束検出回路において、
   前記モータは、複数相の駆動コイルを具備し、モータ起動時において前記カウント信号が生成される毎に前記駆動コイルの各相の通電が切り替えられるセンサレスモータであること、を特徴とするモータ拘束検出回路。
4. 請求項３に記載のモータ拘束検出回路において、
   容量素子を充放電することにより第１の周波数を有する前記第１のカウンタクロックを出力する第１の発振器と、
   前記第１の周波数よりも高い固有の第２の周波数を有する前記第２及び前記第３のカウンタクロックを出力する第２の発振器と、
   を有すること、を特徴とするモータ拘束検出回路。

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