JP3513765B2 - センサレス・ブラシレスdcモータ駆動回路 - Google Patents

センサレス・ブラシレスdcモータ駆動回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、センサレス・ブラシレ
スDCモータ駆動回路、さらには回転子位置検出用のセ
ンサーを有しない無整流子型の小型DCモータの駆動に
適用して有効な技術に関するものであって、たとえば小
型ハードディスク記憶装置のモータ駆動に利用して有効
な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般のブラシレス型DCモータでは、ホ
ール素子などの位置センサーを使って検出した回転子位
置に基づいて固定子コイルの通電タイミングを制御す
る。しかし、位置センサーはモータの小型化を妨げる。
また、モータの使用環境によっては、位置センサーの設
置が困難なこともある。そこで、最近は、位置センサー
を使用しないブラシレス型DCモータいわゆるセンサレ
ス・ブラシレスDCモータが注目されるようになってき
た。
【0003】このセンサレス・ブラシレスDCモータの
駆動は、回転子の位置センサーがないため、固定子コイ
ルの端子に現れる誘起電圧(B−EMF)に基づいて固
定子コイルの通電制御を行なう。このため、従来は、図
3に示すように、回転子の回転方向に沿って配置された
複数の固定子コイルの各端子にそれぞれに現れる誘起電
圧を基準電位(0V)と比較する。この比較出力を、通
電のオン/オフ時に現れるスパイク電圧Vsによる出力
変化を無効にするような波形整形処理にかける。この波
形整形処理した比較出力に基づいて各固定子コイルの通
電制御いわゆるコミュテーションを行なっていた(たと
えば、株式会社 東芝 発行「東芝レビュー 1990
vol.45 No.9」755〜758頁、センサ
レス・ブラシレスDCモータの駆動技術参照)。
【0004】
【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
よってあきらかとされた。すなわち、通電のオン/オフ
時に誘起電圧に現れるスパイク電圧Vsの影響によっ
て、コミュテーションが適切に行なわれなくなることが
あった。つまり、各固定子コイルへの通電相が正確に決
まらないことによるモータの回転不調などが起きやすか
った。
【0005】ここで、上述した従来の技術では、上記ス
パイク電圧Vsの影響を回避するために、誘起電圧と基
準電位の比較出力を波形整形処理していた。しかし、上
記スパイク電圧Vsによる比較出力の変化を無効にする
ような波形整形処理は、比較出力の波形に含まれるタイ
ミング情報を損う。具体的には、比較出力波形の立上が
りおよび立下がりのタイミングが、上述した波形整形処
理によって大きく狂ってしまう。この結果、上記比較出
力に基づくコミュテーションが適切に行なわれなくなっ
て、たとえば回転不調などのトラブルが生じやすくな
る。
【0006】本発明の目的は、センサレス・ブラシレス
DCモータのコミュテーションを常に正確に行なわせて
安定度の高い駆動を実現する、という技術を提供するこ
とにある。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あきらかになる
であろう。
【0007】
【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。すなわち、各固定子コイルの端子
にそれぞれに現れる誘起電圧を基準電位と比較して、そ
の比較出力波形のエッジを検出し、このエッジ検出出力
に基づいてコミュテーションを行なわせるとともに、上
記固定子コイルの通電切換時にそれぞれ対応する位相の
比較出力波形からのエッジ検出を禁止させる、というも
のである。
【0008】
【作用】上述した手段によれば、誘起電圧と基準電位の
比較出力波形に含まれるタイミング情報を損うことな
く、上記誘起電圧に現れるスパイク電圧の影響を確実に
排除して、上記比較出力に基づくコミュテーションすな
わち各固定子コイルの通電制御を正確かつ安定に行なわ
せることができる。これにより、センサレス・ブラシレ
スDCモータのコミュテーションを常に正確に行なわせ
て安定度の高い駆動を実現する、という目的が達成され
る。
【0009】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
ながら説明する。なお、図において、同一符号は同一あ
るいは相当部分を含むものとする。図1は本発明の技術
が適用されたセンサレス・ブラシレスDCモータ駆動回
路の一実施例を示す。
【0010】また、図2は、図1の各部における動作状
態を波形チャートによって示す。図1および図2におい
て、Lu,Lv,Lyは回転子の回転方向に沿って配置
された固定子コイル、1はコミュテーション発生回路、
2は多相駆動回路、3はゼロレベル比較回路、4はエッ
ジ検出回路、5はタイミング調整回路、6はエッジ検出
制御回路、7は起動用の発振回路、8はクロック切換回
路、9は制御部である。
【0011】コミュテーション発生回路1は、各固定子
コイル(Lu,Lv,Lw)への通電を制御するための
多相制御信号いわゆるコミュテーション信号を、外部か
ら与えられるクロックCKに基づいて発生する。多相駆
動回路2は、上記コミュテーション信号に基づいて各固
定子コイル(Lu,Lv,Lw)を位相別に通電駆動す
る。ゼロレベル比較回路3は、各固定子コイル(Lu,
Lv,Lw)の端子に現れる誘起電圧(U−N,V−
N,W−N)をそれぞれに基準電位(0V)と比較す
る。さらに、実施例では、上記ゼロレベル比較回路3と
して一定の入力しきい値dVを有するヒステリシス付比
較回路が使用されている。
【0012】エッジ検出回路4は、各比較回路3の出力
波形のエッジを位相別に検出した後、各相のエッジ検出
パルスを論理加算することによって、上記コミュテーシ
ョン発生回路1の基準クロックCK2を生成する。タイ
ミング調整回路5は、上記エッジ検出回路4が生成した
基準クロックCK2を所定時間t2だけ遅延調整した
後、上記コミュテーション発生回路1にコミテーション
信号発生のための基準クロックCKとして与える。
【0013】エッジ検出制御回路6は遅延回路61およ
びOR論理ゲート62によって構成され、コミュテーシ
ョン発生回路1の動作状態を示すステータス信号に基づ
いて、各固定子コイル(Lu,Lv,Lw)の通電切換
時にそれぞれ対応する位相の比較出力波形からのエッジ
検出を禁止させる。発振回路7は、モータを起動時の基
準クロックCK1を発生する。
【0014】切換回路8は、モータ起動時に上記発振回
路7からの基準クロックCK1をタイミング調整回路5
を介してコミュテーション発生回路1に基準クロックC
Kとして与える。モータ起動後は、上記エッジ検出回路
4からの基準クロックCK2をタイミング調整回路5を
介してコミュテーション発生回路1に基準クロックCK
として与える。制御部9は、エッジ検出回路4からの基
準クロックCK2などに基づいて切換回路8の制御など
を行なう。
【0015】次に動作について説明する。上述したセン
サレス・ブラシレスDCモータ駆動回路は、各固定子コ
イル(Lu,Lv,Lw)の端子に現れる誘起電圧(U
−N,V−N,W−N)をそれぞれに基準電位(0V)
と比較し、その比較出力波形のエッジを位相別に検出す
ることによって、コミュテーションを行なうための基準
クロックCKを得る。
【0016】このとき、各固定子コイル(Lu、Lv、
Lw)への通電のオン/オフによって上記誘起電圧に現
れるスパイク電圧V sの影響は、比較回路3によって検
出されるものの、エッジ検出回路4で検出される前に、
上記エッジ検出制御回路6によって選択的に排除され
る。この動作は、比較出力波形の正規の立上がりおよび
立下がり点によって伝えられるタイミング情報を損わず
に行なわれる。さらに、ゼロレベル比較回路3をヒステ
リシス付としたことにより、エッジ検出の禁止が解除さ
れたときの飛込みノイズによる誤動作も効果的に排除さ
れる。
【0017】以上のようにして、誘起電圧(U−N,V
−N,W−N)と基準電位(0V)の比較出力波形に含
まれるタイミング情報を損うことなく、各固定子コイル
の誘起電圧に現れるスパイク電圧Vsの影響を確実に排
除して、上記誘起電圧と基準電位(0V)の比較出力に
基づくコミュテーションすなわち各固定子コイルの通電
制御を正確かつ安定に行なわせることができるようにな
る。これにより、センサレス・ブラシレスDCモータの
コミュテーションを常に正確に行なわせて安定度の高い
駆動を実現する、という目的が達成される。
【0018】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例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。たとえ
ば、ゼロレベル比較回路3を制御端子付の回路で構成
し、この制御端子を使ってエッジ検出を禁止させるよう
にしてもよい。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回
転型のモータ駆動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、たとえばリニアー型の
モータ駆動にも適用できる。
【0019】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。すなわち、センサレス・ブラシレスDCモータの
コミュテーションを常に正確に行なわせて安定度の高い
駆動を実現できる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術が適用されたセンサレス・ブラシ
レスDCモータ駆動回路の一実施例を示す回路図
【図2】図1に示した回路の要部における動作概略を示
す波形チャート
【図3】従来のセンサレス・ブラシレスDCモータ駆動
回路の概略を示す波形チャート
【符号の説明】
Lu,Lv,Ly 固定子コイル 1 コミュテーション発生回路 2 多相駆動回路 3 ゼロレベル比較回路 4 エッジ検出回路 5 タイミング調整回路 6 エッジ検出制御回路 7 起動用の発振回路 8 クロック切換回路 9 制御部
フロントページの続き (72)発明者 木村 勝昭 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日立東部セミコンダクタ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−179295(JP,A) 特開 平1−122387(JP,A) 特開 昭54−97722(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転子の運動方向に沿って配置された複
    数の固定子コイルの通電を制御するための多相制御信号
    を基準クロックに基づいて発生するコミュテーション発
    生回路と、 上記多相制御信号に基づいて上記複数の固定子コイルを
    位相別に通電駆動する多相駆動回路と、 上記複数の固定子コイルの端子に現れる誘起電圧を基準
    電位と比較して、その比較結果を出力する複数の比較回
    路と、 上記コミュテーション発生回路の動作状態を示すステー
    タス信号に基づいて、上記比較回路の出力波形のエッジ
    を検出するか無視するかの判断を行うエッジ検出制御回
    路と モータ起動時の基準クロックである第1の基準クロック
    を発生する発振回路と、 タイミング調整回路と、 モータ起動時に上記発振回路からの上記第1の基準クロ
    ックを上記タイミング調整回路を介して上記コミュテー
    ション発生回路に基準クロックとして与え、モータ起動
    後に第2の基準クロックを上記タイミング調整回路を介
    して上記コミュテーション発生回路に基準クロックとし
    て与える切換回路と、 上記第2の基準クロックに基づいて上記切換回路の制御
    を行う制御部 とを備え、 上記エッジ検出制御回路は、複数の上記位相についてそ
    れぞれ独立に上記判断を行うことを特徴とするセンサレ
    ス・ブラシレスDCモータ駆動回路。
  2. 【請求項2】 回転子の運動方向に沿って配置された複
    数の固定子コイルの通電を制御するための多相制御信号
    を基準クロックに基づいて発生するコミュテーション発
    生回路と、 上記多相制御信号に基づいて上記複数の固定子コイルを
    位相別に通電駆動する多相駆動回路と、 上記複数の固定子コイルの端子に現れる誘起電圧を基準
    電位と比較して、その比較結果を出力する複数の比較回
    路と、 上記コミュテーション発生回路の動作状態を示すステー
    タス信号に基づいて、上記比較回路の出力波形のエッジ
    を検出するか無視するかの判断を行うエッジ検出制御回
    路と、 上記エッジ検出制御回路から得られた各相の上記エッジ
    検出パルスを加算し、その結果に基づいて上記コミュテ
    ーション発生回路に供給する上記基準クロックを発生す
    るエッジ検出回路と モータ起動時の基準クロックである第1の基準クロック
    を発生する発振回路と、 タイミング調整回路と、 モータ起動時に上記発振回路からの上記第1の基準クロ
    ックを上記タイミング調整回路を介して上記コミュテー
    ション発生回路に基準クロックとして与え、モータ起動
    後に上記エッジ検出回路からの第2の基準クロックを上
    記タイミング調整回路を介して上記コミュテーション発
    生回路に基準クロックとして与える切換回路と、 上記エッジ検出回路からの上記第2の基準クロックに基
    づいて上記切換回路の制御を行う制御部と を備え、 上記エッジ検出制御回路は、複数の上記位相についてそ
    れぞれ独立に上記判断を行い、 各位相における上記エッジの検出許容期間は、該各位相
    の通電がオンからオフに切り替わった後、所定時間経過
    後に開始され、上記誘起電圧のゼロクロスを検出した後
    に終了することを特徴とするセンサレス・ブラシレスD
    Cモータ駆動回路。
  3. 【請求項3】 上記複数の固定子コイルの端子にそれぞ
    れ現れる誘起電圧を所定の入力しきい値で基準電位と比
    較するヒステリシス特性を上記複数の比較回路が有する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のセンサレス
    ・ブラシレスDCモータ駆動回路。
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US5616994A (en) * 1994-01-12 1997-04-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Drive circuit for brushless motor
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