JP5132172B2 - モータ駆動集積回路 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動集積回路に関する。

モータ駆動集積回路は、モータを具備する様々な電子機器に組み込まれており、モータとともに重要な部品と認識されている。それ故、近年、高効率化、消費電力の低減化、ユーザビリティの向上等といった様々な要請に応じるべく、１チップのモータ駆動集積回路に対して複数の機能が組み込まれる（例えば、以下に示す特許文献１を参照）。

例えば、ＰＷＭ駆動方式が高効率化のために採用される。ＰＷＭ駆動方式とは、駆動トランジスタのオンデューティ（＝オンタイム÷（オンタイム＋オフタイム））を調整してモータの回転数を制御する方式のことである。駆動コイルを通電する際、駆動トランジスタは常にオンタイムとならず、オンタイムとオフタイムが繰り返されるので、電力消費が抑えられる利点がある。尚、オンデューティの調整は、外部のマイコン等から速度制御入力端子を介して印加されたオンデューティに対応したレベルを有する速度制御電圧を用いて三角波信号をレベルスライスしてＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を駆動トランジスタの制御電極（ベース電極やゲート電極）に印加することで行われる。

また、電源オフ機能が消費電力の低減化のために採用される。電源オフ機能とは、モータの回転駆動をストップし、モータ駆動集積回路における制御が所定期間行われない場合、モータ駆動集積回路の回路への電源供給を遮断させる機能のことである。具体的には、外部のマイコン等から電源オフ端子を介して入力された電源オフ信号に基づき、モータ駆動集積回路内部の電源回路やバイアス回路を停止させる機能である。

さらに、スタート／ストップ機能がユーザビリティ向上のために採用される。スタート／ストップ機能とは、適宜なタイミングで、モータの回転駆動のスタート又はストップを制御する機能のことである。具体的には、外部のマイコン等からスタート／ストップ入力端子を介して入力されたスタート／ストップ信号の二値のレベルのうち、一方のレベルでモータの回転駆動をスタートさせ、他方のレベルでモータの回転駆動をストップさせる機能となる。
特開２００１−３２０８９０号公報

従来のモータ駆動集積回路は、多様な要請に応えるべく、速度制御入力端子、電源オフ端子、スタート／ストップ入力端子等といった複数の端子をそれぞれ別個に備えている。しかしながら、このように１チップのモータ駆動集積回路に対して複数の機能を搭載したことに伴って、端子数の増大による回路規模の増大化という新たな問題が生じる。

前記課題を解決するための主たる発明は、速度制御信号が入力される入力端子と、前記速度制御信号に応じてモータの回転速度を制御する速度制御回路と、を有するモータ駆動集積回路において、前記速度制御信号が前記モータの回転の停止を指示しているか否かを検出する検出回路と、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出力する二値化回路と、前記二値化信号のエッジを検出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所定カウント期間をカウントしていき、前記エッジ検出回路が前記二値化信号のエッジを検出したとき前記所定カウント期間のカウントをリセットするカウンタと、前記速度制御信号が前記モータの回転の停止を指示していることを前記検出回路が検出し、且つ、前記カウンタが前記所定カウント期間をカウントした場合、前記モータ駆動集積回路を構成する回路への電源供給を遮断する遮断回路と、を有することとする。

本発明によれば、端子数の増大化を抑えつつ複数の機能を有したモータ駆動集積回路を提供することができる。

＜＜＜センサレスモータ駆動集積回路の信号処理系統＞＞＞
図２から図４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集積回路１００の信号処理系統について説明する。尚、センサレスモータ駆動集積回路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集積回路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集積回路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（本発明に係る「通電制御回路」）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集積回路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（本発明に係る「速度制御回路」）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、エッジ検出回路１２６とカウンタ１２８により構成され、図４に示す波形例に従って動作する。

詳述すると、コンパレータ１２０より出力されるＦＧ信号は、キックバックパルスＫＢに対応するノイズが除去（マスク）された上で、Ｄフリップフロップ１２６１のデータ入力並びにＮＡＮＤ素子１２６２の二入力のうちの一方へ入力される。また、第２の発振器１７０において生成された第２のクロックＭＣＬＫが、Ｄフリップフロップ１２６１のクロック入力へ入力される。尚、第２のクロックＭＣＬＫはＦＧ信号よりもオーダの異なる極めて高い周波数を有する。これにより、エッジ検出回路１２６は、ＦＧ信号のエッジが切り替わるタイミングと、Ｄフリップフロップ１２６１の第２のクロックＭＣＬＫによるデータ取り込みタイミングと、の遅延差を利用して、ＦＧ信号のエッジを検出した旨を示すエッジ検出信号ＥＤＧＥをＮＡＮＤ素子１２６５より出力する。尚、エッジ検出信号ＥＤＧＥは、図４（ｈ）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では、エッジ検出回路１２６において生成されたエッジ検出信号ＥＤＧＥが、複数のＤフリップフロップ（１２８１ａ〜１２８１ｃ）の各リセット入力へ入力される。また、第１の発振器１６０において生成された第１のクロックＣＬＫが、初段のＤフリップフロップ１２８１ａのクロック入力へ入力される。カウンタ１２８は、エッジ検出信号ＥＤＧＥにより複数のＤフリップフロップ（１２８１ａ〜１２８１ｃ）がリセットされない場合、複数のＤフリップフロップ（１２８１ａ〜１２８１ｃ）の段数に応じて第１のクロックＣＬＫを分周していく。例えば、１段目のＤフリップフロップ１２８１ａは２分周、２段目のＤフリップフロップ１２８１ｂは４分周となる。

そして、複数のＤフリップフロップ（１２８１ａ〜１２８１ｃ）の各出力（Ｑ１、Ｑ２・・・）が全てＨレベルとなるとき、ＡＮＤ素子１２８２はＨレベルのカウント信号ＣＴを出力する。このとき、複数のＤフリップフロップ（１２８１ａ〜１２８１ｃ）がＮ個あるとすると、カウンタ１２８は「０」から「２のＮ乗−１」までのカウント期間をカウントしたことになる。尚、カウンタ１２８は、当該カウント期間をカウントした後、再び「０」から「２のＮ乗−１」までのカウント期間をカウントを繰り返す。

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、起動カウンタ１２５は、複数のＤフリップフロップ（１２８１ａ〜１２８１ｃ）がリセットされず、Ｈレベルのカウント信号ＣＴを出力することになる。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、起動カウンタ１２５では、複数のＤフリップフロップ（１２８１ａ〜１２８１ｃ）がリセットされて、Ｈレベルのカウント信号ＣＴが出力されない。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。
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のクロックＣＬＫを生成する。第１のクロックＣＬＫは、起動カウンタ１２５においてカウンタクロックとして用いられる。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が異なる場合には、ＯＳＣ端子に接続させる容量素子Ｃ１の容量値を調整する。

第２の発振器１７０は、第１のクロックＣＬＫよりも周波数の高い第２のクロックＭＣＬＫを生成する。第２のクロックＭＣＬＫは、センサレスモータ駆動集積回路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、ＰＷＭ０％検出回路１９０等に供給され、それらの動作タイミングの基準となる。

＜＜＜センサレスモータ駆動集積回路の電源系統＞＞＞
図５、図６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集積回路１００の電源系統について説明する。

センサレスモータ駆動集積回路１００のＶＭ端子には、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御を行うために回転速度に応じたレベルの電源電圧ＶＣＣが印加され、センサレスモータ駆動集積回路１００のＧＮＤ端子には抵抗素子Ｒｄを介して接地される。尚、ＶＭ端子に印加された電源電圧ＶＣＣは、基準電圧生成回路１５０によって基準電圧ＶＲＥＦに変換される。基準電圧ＶＲＥＦは、センサレスモータ駆動集積回路１００内部の各種回路を動作させるバイアス電圧として用いられる。従って、基準電圧生成回路１８０は、電源電圧ＶＣＣの印加が遮断された場合、基準電圧ＶＲＥＦの生成を行えない。このとき、センサレスモータ駆動集積回路１００は、各種回路への電源供給が遮断された状態となる。

センサレスモータ駆動集積回路１００のＰＷＭ入力端子は、前述したＰＷＭ信号に基づく速度制御用途の他に、電源遮断用途にも用いられる。このＰＷＭ入力端子の電源遮断用途のためにＰＷＭ０％検出回路１９０（本発明に係る「検出回路」）が設けられる。ＰＷＭ０％検出回路１９０は、マイコン４００からＰＷＭ入力端子を介してＰＷＭ合成回路１４０に供給されるＰＷＭ信号を監視して、ＰＷＭ信号のオンデューティがセンサレスモータの回転駆動を停止させることを指示する０％であるか否かの検出結果を示すＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴ（本発明に係る「検出信号」）を出力する。尚、本実施形態では、ＰＭＷ信号のオンデューティが０％であるか否かの検出は、ＰＷＭ信号が所定期間Ｌレベルに固定されたか否かを検出することにより行う。

具体的には、ＰＷＭ０％検出回路１９０では、マイコン４００からＰＷＭ入力端子を介して入力されたＰＷＭ信号が、インバータ素子１９３を介してＤフリップフロップ１９１ａ〜１９１ｃのリセット入力へ入力される。また、第２の発振器１７０において生成された第２のクロックＭＣＬＫが、Ｄフリップフロップ１９１ａ、１９１ｂのクロック入力へ入力される。

ここで、Ｄフリップフロップ１９１ａ、１９１ｂはリセットされない場合、Ｄフリップフロップ１９１ａのデータ入力に印加された電源電圧ＶＣＣに対応したＨレベルが、第２のクロックＭＣＬＫに基づいて、Ｄフリップフロップ１９１ａにラッチされた後、つぎにＤフリップフロップ１９１ｂにラッチされる。そして、Ｄフリップフロップ１９１ｂの出力信号Ｓ２が立ち上がるので、Ｄフリップフロップ１９１ｃに、そのデータ入力に印加された電源電圧ＶＣＣに対応したＨレベルがラッチされる。これにより、最終段のＤフリップフロップ１９１ｃより出力されるＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴはＨレベルとなる。

しかし、図６に示される期間（Ｔａ〜Ｔｂ）のように、ＰＷＭ信号のオンデューティが０％を超えて設定された場合、ＰＷＭ信号はＨレベルとＬレベルを繰り返すことになる。そして、ＰＷＭ信号がＨレベルとなるとき、Ｄフリップフロップ１９１ａ、１９１ｂにラッチされるＨレベルはリセットされる。これにより、ＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴはＨレベルとならない。

一方、図６に示される期間（Ｔｂ〜Ｔｄ）のように、ＰＷＭ信号のオンデューティが０％に設定された場合、ＰＷＭ信号はＬレベルを維持するので、Ｄフリップフロップ１９１ａ、１９１ｂにラッチされるＨレベルはリセットされない。これにより、Ｄフリップフロップ１９１ａの出力Ｓ１、Ｄフリップフロップ１９１ｂの出力Ｓ２の順でＨレベルとなる。そして、Ｄフリップフロップ１９１ｂの出力Ｓ２がＨレベルとなったとき、最終段のＤフリップフロップ１９１ｃより出力されるＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴはＨレベルとなる。即ち、ＰＷＭ０％検出回路１９０がＨレベルのＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴを出力するので、ＰＷＭ信号のオンデューティが０％である旨が検出される。

センサレスモータ駆動集積回路１００は、ＰＷＭ入力端子の電源遮断用途のために、ＰＷＭ０％検出回路１９０に関連づけて、ＡＮＤ素子２０２とスイッチ回路２０４により構成される電源オフ回路２００を具備する。

ＡＮＤ素子２０２は、ＰＷＭ０％検出回路１９０から出力されるＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴと、起動カウンタ１２５から出力されるカウント信号ＣＴと、がそれぞれ入力される。スイッチ回路２０４は、ＡＮＤ素子２０２の出力に基づいて、電源電圧ＶＣＣが印加されるａ端子又は接地されたｂ端子の一方を選択する。

具体的には、ＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴ及びカウント信号ＣＴがともにＨレベルのとき、スイッチ回路２０４は、ＡＮＤ素子２０２のＨレベルの出力に基づいてｂ端子を選択する。これにより、基準電圧生成回路１８０は、電源電圧ＶＣＣが印加されず、基準電圧ＶＲＥＦを生成できない。それ故、センサレスモータ駆動集積回路１００は、各種回路への電源供給が遮断された状態となる。

一方、ＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴ及びカウント信号ＣＴが、少なくとも一方がＬレベルの場合、スイッチ回路２０４は、ＡＮＤ素子２０２のＬレベルの出力に基づいてａ端子を選択する。これにより、基準電圧生成回路１８０は、電源電圧ＶＣＣが印加され、基準電圧ＶＲＥＦを生成する。それ故、センサレスモータ駆動集積回路１００は、各種回路に対して電源供給がなされる状態となる。

以下、ＰＷＭ０％検出回路１９０の具体的な動作例について詳述する。
まず、ＰＷＭ信号のオンデューティは０％ではなく、センサレスモータは回転駆動中の状態にある場合とする。この場合、コイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが検出されるので、起動カウンタ１２５においてＦＧ信号のエッジが検出される。これにより、起動カウンタ１２５は、ＦＧ信号のエッジによってリセットが繰り返されるので、Ｌレベルのカウント信号ＣＴを出力する。また、これにより、ＡＮＤ素子２０２はＬレベルを出力し、スイッチ回路２０４はａ端子を選択する。

つぎに、マイコン４００からＰＷＭ入力端子に対してオンデューティが０％に設定されたＰＭＷ信号（Ｌレベル）が入力される場合、ＰＷＭ０％検出回路１９０は、ＰＷＭ入力端子に入力されたＰＷＭ信号が所定期間Ｌレベルに固定されたことを検知し、ＨレベルのＰＷＭ０％検出信号ＤＥＴを生成する。このとき、ＰＷＭ合成回路１４０は、センサレスロジック回路が生成した駆動信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に対し、オンデューティ０％に設定されたＰＷＭ信号を合成した駆動信号Ｕ１’、Ｕ２’、Ｖ１’、Ｖ２’、Ｗ１’、Ｗ２’を生成するが、センサレスモータが停止するまでは時間がかかる。従って、起動カウンタ１２５は、センサレスモータが停止に向けて除々に減速する過程で、コイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが検出され続ける間、Ｌレベルのカウント信号ＣＴを出力する。尚、このとき、ＡＮＤ素子２０２の出力はＬレベルであり、スイッチ回路２０４は、ａ端子を選択する。

その後、センサレスモータが停止すると、コイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが全く検出されなくなる。これにより、起動カウンタ１２５は、ＦＧ信号のエッジ検出信号ＥＤＧＥによってリセットされなくなり、Ｈレベルのカウント信号ＣＴを出力可能となる。そして、起動カウンタ１２５が、Ｈレベルのカウント信号ＣＴを出力するとき、ＡＮＤ素子２０２の出力はＨレベルとなる。これにより、スイッチ回路２０４は、ｂ端子を選択するので、基準電圧生成回路１８０は、電源電圧ＶＣＣが印加されず、基準電圧ＶＲＦＥを生成できなくなる。即ち、センサレスモータ駆動集積回路１００は、各種回路に対して電源供給が遮断された状態となる。

このように、センサレスモータ駆動集積回路１００は、ＰＷＭ入力端子に入力されたＰＷＭ信号がオンデューティ０％に設定された場合、センサレスモータの回転を停止させるとともに、各種回路に対して電源供給を遮断した状態にさせることができる。即ち、一つのＰＷＭ入力端子に対して、オンデューティが設定されたＰＷＭ信号を入力させる通常の用途の他に、センサレスモータ駆動集積回路１００の各種回路に対する電源供給を遮断させる用途を持たせることができる。言い換えると、端子数の増大化を抑えつつ、モータ駆動集積回路１００に複数の機能を設けることが可能となる。

＜＜その他の実施形態＞＞
前述したＰＷＭ入力端子に対して、センサレスモータの回転駆動を開始又は停止させる用途を更に持たせてもよい。即ち、ＰＷＭ信号のオンデューティが０％を超えた値に設定された状態から０％に設定されると、ＰＷＭ合成回路１４０によって生成された駆動信号Ｕ２’、Ｖ２’、Ｗ２’により、ＮＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６はオフとなるので、センサレスモータの回転駆動が停止する。また、ＰＷＭ信号のオンデューティが０％に設定された状態から０％を超える値に設定されると、センサレスモータの回転駆動が開始することになる。

ＰＷＭ入力端子は、ＰＷＭ信号のオンデューティに対応した速度制御電圧を印加させる速度電圧入力端子であってもよい。この場合、センサレスモータ駆動集積回路１００は、速度電圧入力端子を介して入力された速度制御電圧のレベルに基づいて、後述の駆動トランジスタＭ２、４、５をオンオフする際に用いるＰＷＭ信号のオンデューティを設定する。具体的には、速度制御電圧を用いて所定の三角波信号をレベルスライスすることで、速度制御電圧のレベルに応じたオンデューティが設定されたＰＷＭ信号を生成する。このとき、速度制御電圧が、所定の三角波信号のピークレベルよりも高いレベルに設定されると、レベルスライスの結果生成されるＰＷＭ信号は、Ｌレベルに固定、即ち、オンデューティが０％に設定されたことになる。従って、ＰＷＭ０％検出回路１４０は、速度制御電圧と三角波信号とのレベルスライスの結果生成されるＰＷＭ信号のオンデューティが０％であるか否かを検出することになる。

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。

ＰＷＭ駆動を行う駆動トランジスタとしては、吸込側トランジスタだけに限らず、吐出側トランジスタ及び吸込側トランジスタともにＰＷＭ駆動方式を採用してもよいし、吐出側トランジスタの方をＰＷＭ駆動し、吸込側トランジスタの方を飽和駆動してもよい。

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。また、ホール素子を具備したセンサ付きモータの場合にも本発明を適用できる。尚、本発明をセンサ付きモータに適用する場合、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した二値化信号に基づいてリセットさせるカウンタを起動カウンタ１２５の代わりに設ける必要がある。

本発明に係るセンサレスモータ駆動集積回路を用いたモータシステム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集積回路の主要信号の波形図である。 本発明に係る起動カウンタの構成を示した図である。 本発明に係る起動カウンタが具備するエッジ検出回路の主要信号の波形図である。 本発明に係るＰＷＭ０％検出回路の構成を示した図である。 本発明に係るＰＷＭ０％検出回路の主要信号の波形図である。

符号の説明

１００ センサレスモータ駆動集積回路
１１０ スイッチ回路
１２０ コンパレータ
１２５ 起動カウンタ
１３０ センサレスロジック回路
１４０ ＰＷＭ合成回路
１５０ プリドライブ回路
１６０ 第１の発振器
１７０ 第２の発振器
１８０ 基準電圧生成回路
１９０ ＰＷＭ０％検出回路
２００ 電源供給遮断回路
２０２ ＡＮＤ素子
２０４ スイッチ回路
４００ マイコン

Claims (4)

1. 速度制御信号が入力される入力端子と、前記速度制御信号に応じてモータの回転速度を制御する速度制御回路と、を有するモータ駆動集積回路において、
   前記速度制御信号が前記モータの回転の停止を指示しているか否かを検出する検出回路と、
   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出力する二値化回路と、
   前記二値化信号のエッジを検出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所定カウント期間をカウントしていき、前記エッジ検出回路が前記二値化信号のエッジを検出したとき前記所定カウント期間のカウントをリセットするカウンタと、
   前記速度制御信号が前記モータの回転の停止を指示していることを前記検出回路が検出し、且つ、前記カウンタが前記所定カウント期間をカウントした場合、前記モータ駆動集積回路を構成する回路への電源供給を遮断する遮断回路と、
   を有することを特徴とするモータ駆動集積回路。
2. 請求項１に記載のモータ駆動集積回路において、
   前記モータは、複数相の駆動コイルを具備するセンサレスモータであり、
   前記センサレスモータを起動する場合、前記カウンタが前記所定カウント期間をカウントしたとき前記駆動コイルの各相の通電を切り替える通電制御回路を有すること、
   を特徴とするモータ駆動集積回路。
3. 請求項１又は２に記載のモータ駆動集積回路において、
   前記速度制御信号は、前記モータの回転速度に応じたパルス幅を有したパルス幅変調信号であり、
   前記検出回路は、前記パルス幅が所定期間内に検出されるか否かを判定し、前記パルス幅が前記所定期間内に検出されないことを判定した場合、前記速度制御信号が前記モータの回転の停止を指示していることを検出すること、
   を特徴とするモータ駆動集積回路。
4. 請求項３に記載のモータ駆動集積回路において、
   前記速度制御信号は、前記モータの回転速度に応じたレベルを有した速度制御電圧であり、
   前記パルス幅変調信号は、所定の三角波信号を前記速度制御電圧によってレベルスライスすることにより生成されること、
   を特徴とするモータ駆動集積回路。

Images