JP5399085B2

JP5399085B2 - ブラシレスモータの駆動回路、モータユニット、ならびにそれを用いた電子機器

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Publication number: JP5399085B2
Application number: JP2009018654A
Authority: JP
Inventors: 伸生幸村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP2010178512A

Description

本発明は、モータ駆動技術に関し、特にブラシレスモータの駆動技術に関する。

携帯電話端末やポケットベル（ページャ）などの電子機器には、ユーザに着信を知らせるために、振動モータが搭載される。この振動モータは、回転軸に偏心したおもりが接続され、ロータを回転させることにより、電子機器を振動させる。こうした振動モータは、負荷として接続されるおもりが偏心しているため、振動モータ専用の駆動回路が利用される。特許文献１には、関連技術が記載される。

国際公開第０８／０２６３１９号パンフレット

振動モータには、ブラシ付きモータとブラシレスモータが存在するが、ブラシレスモータを駆動する場合には、ホール素子によってモータのロータ位置を検出し、Ｈブリッジ回路でモータのコイルの通電状態を制御する。ブラシレスモータは、ブラシ付きモータに比べて小型、長寿命であるという利点を有する。

しかしながらブラシレスモータとその駆動回路とを一体にしたモータユニットは、電源ラインと接地ラインの２線に接続されて駆動される２線駆動方式である場合が多い。この２線駆動方式では、ブラシレスモータを起動するためには電源ラインからの電源の供給を開始し、停止するためには、電源ラインからの電源の供給をストップする。ここで電源の供給がストップされた後は、モータ内の内部摩擦等によって自然に回転数が減少するが、偏心したおもりによってロータが重くなっているため慣性が高く、停止するまでに時間がかかるという問題があった。このような問題は、ブラシレスの振動モータだけでなく、他の種類のブラシレスモータにも同様に起こりうる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的は、ブラシレスモータにブレーキをかけることのできるモータ駆動技術の提供にある。

本発明のある態様は、ブラシレスモータ駆動回路に関する。このブラシレスモータ駆動回路は、駆動対象となるブラシレスモータのコイルに接続される出力回路と、ブラシレスモータのロータの位置情報を示すホール信号を受け、矩形信号に変換するホール信号処理回路と、ブラシレスモータのコイルの通電時間を規定するパルス変調されたパルス信号を生成し、パルス信号および矩形信号にもとづき、出力回路を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、駆動信号を受けて出力回路を駆動するプリドライバと、ブラシレスモータを起動する際には所定の第１期間以上第１レベルとなり、ブラシレスモータを止める際には所定の第２期間以上第１レベルとは異なる第２レベルとなる制御信号が外部から入力される制御端子と、制御信号の第１レベルが第１期間より長く持続する場合、駆動信号生成部にブラシレスモータの駆動を開始するための駆動信号を生成せしめ、制御信号の第２レベルが第２期間より長く持続する場合、駆動信号生成部にブラシレスモータのロータの回転の向きとは逆向きのトルクを発生するための駆動信号を生成せしめる制御信号処理部と、を備える。

この態様によると、制御信号の第２レベルが第２期間より長く持続する場合、ブラシレスモータにそのロータの回転の向きとは逆向きのトルクをかけることができる。

制御信号処理部は、制御信号の第１レベルが持続する期間をカウントし、そのカウントされた期間が第１期間より長くなるとアサートされる信号を出力する第１カウンタと、制御信号の第２レベルが持続する期間をカウントし、そのカウントされた期間が第２期間より長くなるとアサートされる信号を出力する第２カウンタと、を含んでもよい。第１カウンタの出力信号がアサートされると、駆動信号生成部にブラシレスモータの駆動を開始するための駆動信号を生成せしめ、第２カウンタの出力信号がアサートされると、駆動信号生成部にブラシレスモータのロータの回転の向きとは逆向きのトルクを発生するための駆動信号を生成せしめてもよい。この場合、カウンタのカウント値を適宜設定することにより様々な制御信号の形態に対応することができる。

制御端子に入力される制御信号は、ブラシ付きモータを駆動するために用いられる制御信号であってパルス幅変調されており、第１期間および第２期間は、制御信号のパルス幅変調の周期よりも長くてもよい。この場合、ブラシ付きモータを想定したプラットフォームでも、ブラシレスモータを駆動できる。

本発明の別の態様は、モータユニットである。このモータユニットは、ブラシレスの振動モータと、振動モータのロータの位置情報を示すホール信号を出力するホール素子と、ホール信号に基づき振動モータを駆動する上述のブラシレスモータ駆動回路と、外部から制御信号が入力され、ブラシレスモータ駆動回路と接続される制御端子と、外部から電源電圧が印加され、ブラシレスモータ駆動回路と接続される電源端子と、外部から接地電圧が印加され、ブラシレスモータ駆動回路と接続される接地端子と、を備える。

この態様によると、ブラシレスの振動モータを停止させる際、振動モータのロータの回転の向きとは逆向きのトルクをかけることができる。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、基地局と通信し、制御信号を生成する通信部と、上述のモータユニットと、を備える。通信部は、振動モータを起動する場合、制御信号を第１期間以上第１レベルとし、振動モータを止める場合、制御信号を第２期間以上第２レベルとする。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、ブラシレスモータにブレーキをかけることができる。

実施の形態に係る電子機器の構成を示す回路図である。図１のブラシレスモータ駆動回路の動作状態を示すタイムチャートである。変形例に係る制御信号処理部の構成を示す回路図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において本発明に係る実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

本明細書において、「部材Ａが部材Ｂに接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

本発明の実施の形態は、携帯電話端末等の電子機器に搭載されるブラシレスの振動モータの駆動回路に関する。こうした電子機器には、基地局と通信する通信部が搭載され、たとえば基地局から着信があると振動モータの駆動を開始する。また、ブラシレスモータ駆動回路は、制御信号からブラシレスモータを停止するよう指令を受けると、電源電圧と接地電位とを利用してブラシレスモータに逆回転トルクをかけて素早く停止させる。

図１は、実施の形態に係る電子機器６の構成を示す回路図である。電子機器６は、モータユニット２と、通信部４と、アンテナ５と、を備える。モータユニット２は、ブラシレス振動モータ１と、ホール素子３と、モータ駆動回路１００と、電源端子Ｐ３と、接地端子Ｐ４と、制御端子Ｐ５と、を備え、ひとつのパッケージを構成する。電源端子Ｐ３には電源電圧Ｖｄｄが印加され、接地端子Ｐ４は接地される。通信部４は、アンテナ５と接続され、基地局と通信する。通信部４はブラシレス振動モータ１を駆動するもしくは停止するための制御信号Ｓ_ＣＯＮを生成して制御端子Ｐ５に入力する。

ブラシレス振動モータ１は、ロータ軸に偏心したおもりが付けられたブラシレスモータであり、コイルの両端子Ｐ１、Ｐ２に、外部から電圧を印加可能に形成される。ホール素子３は、ブラシレス振動モータ１のロータの位置情報を示すホール信号Ｈ＋、Ｈ−を出力する。ホール信号Ｈ＋、Ｈ−は、ブラシレス振動モータ１の回転数に応じた周波数を有し、互いに逆相となる周期信号である。

モータ駆動回路１００は、ホール素子３に電源電圧Ｖｄｄおよび接地電位を供給し、ホール素子３から出力されるホール信号Ｈ＋、Ｈ−にもとづき、ブラシレス振動モータ１の駆動相を判定し、コイルに流す電流の向きおよびその大きさを制御して駆動する。モータ駆動回路１００は、一つの半導体基板上に機能ＩＣとして一体集積化されている。

モータ駆動回路１００は、Ｈブリッジ回路１０、コンパレータ１２、制御信号処理部１４、駆動信号生成部１６、デッドタイム生成部１８、プリドライバ２０、を備える。

Ｈブリッジ回路１０は、駆動対象となるブラシレス振動モータ１の端子Ｐ１、Ｐ２に接続される。Ｈブリッジ回路１０は、第１ハイサイドトランジスタＭＨ１、第２ハイサイドトランジスタＭＨ２、第１ローサイドトランジスタＭＬ１、第２ローサイドトランジスタＭＬ２を含む。このＨブリッジ回路１０は、ブラシレス振動モータ１を駆動するための出力回路に相当する。第１ハイサイドトランジスタＭＨ１、第１ローサイドトランジスタＭＬ１は、電源端子Ｐ３と接地端子Ｐ４間に直列に接続される。同様に、第２ハイサイドトランジスタＭＨ２、第２ローサイドトランジスタＭＬ２も、電源端子Ｐ３と接地端子Ｐ４間に直列に接続される。本実施の形態において、第１ハイサイドトランジスタＭＨ１、第２ハイサイドトランジスタＭＨ２は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴである。また、第１ローサイドトランジスタＭＬ１、第２ローサイドトランジスタＭＬ２は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである。これらのトランジスタは、すべてＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであってもよいし、あるいは、バイポーラトランジスタであってもよい。

第１ハイサイドトランジスタＭＨ１と第１ローサイドトランジスタＭＬ１の接続点の第１スイッチング電圧Ｖｓｗ１は、ブラシレス振動モータ１の第１端子Ｐ１に印加される。
第１ハイサイドトランジスタＭＨ１、第１ローサイドトランジスタＭＬ１のオンオフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第１ハイサイド駆動信号ＳＨ１、第１ローサイド駆動信号ＳＬ１によって制御される。第１ハイサイドトランジスタＭＨ１がオンのとき、第１スイッチング電圧Ｖｓｗ１は電源電圧Ｖｄｄとなり、第１ローサイドトランジスタＭＬ１がオンのとき、第１スイッチング電圧Ｖｓｗ１は接地電位（０Ｖ）となる。

同様に、第２ハイサイドトランジスタＭＨ２と第２ローサイドトランジスタＭＬ２の接続点の第２スイッチング電圧Ｖｓｗ２は、ブラシレス振動モータ１の第２端子Ｐ２と接続される。第２ハイサイドトランジスタＭＨ２、第２ローサイドトランジスタＭＬ２のオンオフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第２ハイサイド駆動信号ＳＨ２、第２ローサイド駆動信号ＳＬ２によって制御される。

本実施の形態では、ハイサイドトランジスタＭＨ１およびローサイドトランジスタＭＬ２を一対、ハイサイドトランジスタＭＨ２およびローサイドトランジスタＭＬ１を他の一対とし、それらの対を交互にオンオフすることによってブラシレス振動モータ１を駆動する。その際、パルス信号Ｓｐｗｍにもとづいてオン期間の長さを調節する。

コンパレータ１２は、ブラシレス振動モータ１のロータの位置情報を示すホール信号Ｈ＋、Ｈ−を受け、その電圧比較を行うことにより、矩形信号であるＦＧ信号Ｓ＿ＦＧに変換する。コンパレータ１２は、必要に応じて、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−を増幅した後に、電圧比較を行ってもよい。

制御信号処理部１４は、制御端子Ｐ５に入力される制御信号Ｓ_ＣＯＮを受け、ブラシレス振動モータ１の駆動状態を指示する指示信号Ｓ_Ａを駆動信号生成部１６に出力する。制御信号Ｓ_ＣＯＮは通信部４によって生成される。通信部４は、ブラシレス振動モータ１を起動する際には制御信号Ｓ_ＣＯＮをアサートし（たとえば、制御信号Ｓ_ＣＯＮを所定の第１期間Ｔ_ＲＩＳＥ以上ハイレベルとする）、ブラシレス振動モータ１を止める際には制御信号Ｓ_ＣＯＮをネゲートする（たとえば、制御信号Ｓ_ＣＯＮを所定の第２期間Ｔ_ＦＡＬＬ以上ローレベルとする）。

制御信号処理部１４は、そのような制御信号Ｓ_ＣＯＮを受け、制御信号Ｓ_ＣＯＮのハイレベルが第１期間Ｔ_ＲＩＳＥより長く持続する場合、駆動信号生成部１６にブラシレス振動モータ１の駆動を開始するための駆動信号を生成せしめる。制御信号処理部１４はさらに、制御信号Ｓ_ＣＯＮのローレベルが第２期間Ｔ_ＦＡＬＬより長く持続する場合、駆動信号生成部１６にブラシレス振動モータ１のロータの回転の向きとは逆向きのトルクを発生するための駆動信号を生成せしめる。

制御信号処理部１４は、第１カウンタ１４２と、第２カウンタ１４４と、駆動状態選択回路１４６と、を含む。制御信号処理部１４に入力された制御信号Ｓ_ＣＯＮは、第１カウンタ１４２および第２カウンタ１４４に入力される。第１カウンタ１４２は、制御信号Ｓ_ＣＯＮがハイレベルである期間をカウントし、そのカウントされた期間が第１期間Ｔ_ＲＩＳＥより長くなるとアサートされる第１信号Ｓ_１を出力する。第２カウンタ１４４は、制御信号Ｓ_ＣＯＮがローレベルである期間をカウントし、そのカウントされた期間が第２期間Ｔ_ＦＡＬＬより長くなるとアサートされる第２信号Ｓ_２を出力する。第１信号Ｓ_１および第２信号Ｓ_２は、駆動状態選択回路１４６に入力される。

駆動状態選択回路１４６は、第１信号Ｓ_１および第２信号Ｓ_２を監視し、それらの状態に基づいて指示信号Ｓ_Ａを生成し駆動信号生成部１６へ出力する。駆動状態選択回路１４６は、第１信号Ｓ_１がアサートされると、指示信号Ｓ_Ａをアサートし（たとえば、ハイレベルとする）、第２信号Ｓ_２がアサートされると、指示信号Ｓ_Ａをネゲートする（たとえば、ローレベルとする）。駆動状態選択回路１４６は、第１信号Ｓ_１がアサートされた後は次に第２信号Ｓ_２がアサートされるまで指示信号Ｓ_Ａのハイレベルを維持する。また、第２信号Ｓ_２がアサートされた後も、次に第１信号Ｓ_１がアサートされるまで指示信号Ｓ_Ａのローレベルを維持する。

駆動信号生成部１６は、指示信号Ｓ_Ａがローレベルからハイレベルとなるとブラシレス振動モータ１の駆動を開始し、指示信号Ｓ_Ａがハイレベルからローレベルとなると、ブラシレス振動モータ１に逆回転のトルクをかけることでブレーキをかける。駆動信号生成部１６は、パルス生成回路１６２と、ロジック部１６４と、を含む。

パルス生成回路１６２は、ブラシレス振動モータ１のコイルの通電時間を規定するパルス変調されたパルス信号Ｓｐｗｍを生成する。パルス生成回路１６２は、指示信号Ｓ_Ａがローレベルからハイレベルとなると、パルス信号Ｓｐｗｍのデューティ比を１００％に設定し、その後、ブラシレス振動モータ１の回転数に応じてパルス信号Ｓｐｗｍのデューティ比を切り換える。すなわち、デューティ比１００％のパルス信号Ｓｐｗｍで駆動するフルオンタイム駆動と、デューティ比が目標トルク（回転数）に応じて設定されるＰＷＭ駆動と、が切り換えられる。このＰＷＭ駆動のＰＷＭ周波数はおよそ３８４ｋＨｚに設定される。

パルス生成回路１６２は、指示信号Ｓ_Ａがローレベルからハイレベルとなってから所定の起動期間Ｔ_ＦＵＬＬの間、パルス信号Ｓｐｗｍのデューティ比を１００％に設定する。パルス生成回路１６２はまた、指示信号Ｓ_Ａがハイレベルからローレベルとなってから所定のブレーキ期間Ｔ_ＢＲＫの間、パルス信号Ｓｐｗｍのデューティ比を１００％に設定する。これはブレーキ期間Ｔ_ＢＲＫにおいて、デューティ比１００％の逆回転トルクをブラシレス振動モータ１にかけるためである。

ロジック部１６４は、指示信号Ｓ_Ａ、パルス信号ＳｐｗｍおよびＦＧ信号Ｓ＿ＦＧにもとづき、Ｈブリッジ回路１０を駆動するための駆動信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＬ１、ＳＬ２を生成する。

ローサイドトランジスタＭＬ１、ＭＬ２を駆動するための駆動信号ＳＬ１、ＳＬ２は、ＦＧ信号Ｓ＿ＦＧにもとづいて生成される。一例として、ＳＬ１はＳ＿ＦＧであり、ＳＬ２は、Ｓ＿ＦＧを論理反転して生成される。ハイサイドトランジスタＭＨ１、ＭＨ２を駆動するための駆動信号ＳＨ１、ＳＨ２は、パルス信号ＳｐｗｍおよびＦＧ信号Ｓ＿ＦＧにもとづいて生成される。一例として、ＳＨ１は、Ｓ＿ＦＧとＳｐｗｍの論理積であり、ＳＨ２は、Ｓ＿ＦＧの論理反転と、Ｓｐｗｍの論理積である。

指示信号Ｓ_Ａがローレベルからハイレベルとなると、ロジック部１６４は駆動信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＬ１、ＳＬ２の生成を開始する。指示信号Ｓ_Ａがハイレベルからローレベルとなると、ロジック部１６４は指示信号Ｓ_Ａがハイレベルからローレベルとなってからブレーキ期間Ｔ_ＢＲＫの間、入力されるＦＧ信号Ｓ＿ＦＧを論理反転させる。するとブラシレス振動モータ１にはそのロータの回転の向きとは逆向きのトルク、つまり逆位相のトルクがかけられることとなり、回転数が減少してゆく。ロジック部１６４は、ブレーキ期間Ｔ_ＢＲＫの後、駆動信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＬ１、ＳＬ２を、ブラシレス振動モータ１の停止に対応する状態にする。

デッドタイム生成部１８は、第１ハイサイドトランジスタＭＨ１、第１ローサイドトランジスタＭＬ１が同時にオンしないように、また、第２ハイサイドトランジスタＭＨ２と第２ローサイドトランジスタＭＬ２が同時にオンしないように、駆動信号を遅延させる。

プリドライバ２０は、デッドタイム生成部１８から出力される駆動信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＬ１、ＳＬ２にもとづき、Ｈブリッジ回路１０を駆動する。プリドライバ２０は、駆動信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＬ１、ＳＬ２を増幅するバッファ回路を含んで構成される。

以上のように構成されたブラシレスモータ駆動回路１００の動作について説明する。
図２は、図１のブラシレスモータ駆動回路１００の動作状態を示すタイムチャートである。図２は、上から順に、電源電圧Ｖｄｄ、制御信号Ｓ_ＣＯＮの電圧、指示信号Ｓ_Ａの電圧、スイッチング電圧Ｖｓｗ１、Ｖｓｗ２、ブラシレスモータ駆動回路１００のロータの回転数ｆ_ｒｏｔを示す。

通信部４がブラシレス振動モータ１を駆動するために制御信号Ｓ_ＣＯＮをハイレベルとする時刻ｔ１に、第１カウンタ１４２はカウントを開始する。第１カウンタ１４２は、時刻ｔ１から第１期間Ｔ_ＲＩＳＥ後の時刻ｔ２までカウントを続けると第１信号Ｓ_１をアサートし、指示信号Ｓ_Ａがハイレベルとなる。時刻ｔ２に指示信号Ｓ_Ａがハイレベルとなると上述のように、パルス信号Ｓｐｗｍのデューティ比は１００％に設定され、ＤＣ信号となる。時刻ｔ２の後まずは第１ハイサイドトランジスタＭＨ１、第２ローサイドトランジスタＭＬ２がオンとなり、Ｖｓｗ１＝Ｖｄｄ、Ｖｓｗ２＝０Ｖとなる。その結果、ブラシレス振動モータ１のコイルには、端子Ｐ１からＰ２に向かう向きの電流が流れ、ロータが回転し始める。

ロータの回転にともなって、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−が変化し、その大小関係が反転すると、図１のコンパレータ１２によって、ＦＧ信号Ｓ＿ＦＧのレベルが遷移し、駆動相が切り換えられる。すると第２ハイサイドトランジスタＭＨ２および第１ローサイドトランジスタＭＬ１がオンとされ、出力電流が、コイルの端子Ｐ２からＰ１へ向かう向きに流れる。

その後、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−の大小関係が反転すると、再度、駆動相が切り換えられる。ブラシレスモータ駆動回路１００は、時刻ｔ２から所定の起動時間Ｔ_ＦＵＬＬが経過する時刻ｔ３までの間、駆動相を切り換えながら、１００％のデューティ比で、ブラシレス振動モータ１をフルオンタイム駆動する。

時刻ｔ３に、モードが切り換えられ、ＰＷＭ駆動を開始する。ＰＷＭ駆動を開始すると、スイッチング電圧Ｖｓｗ１、Ｖｓｗ２のオン状態の長さが、パルス信号Ｓｐｗｍのデューティ比に従って、ブラシレス振動モータ１の回転数が所望の値になるように調節される。

通信部４がブラシレス振動モータ１を停止するために制御信号Ｓ_ＣＯＮをローレベルとする時刻ｔ４に、第２カウンタ１４４はカウントを開始する。第２カウンタ１４４は、時刻ｔ４から第２期間Ｔ_ＦＡＬＬ後の時刻ｔ５までカウントを続けると第２信号Ｓ_２をアサートし、指示信号Ｓ_Ａはローレベルとなる。時刻ｔ５に指示信号Ｓ_Ａがローレベルとなると上述のように、パルス信号Ｓｐｗｍのデューティ比は１００％に設定され、ＤＣ信号となる。時刻ｔ５からブレーキ期間Ｔ_ＢＲＫの間、ＦＧ信号Ｓ＿ＦＧは論理反転する。すると時刻ｔ５より前のＶｓｗ１およびＶｓｗ２の位相とは逆の位相のスイッチング電圧が生成される。この逆位相のスイッチング電圧によりブラシレス振動モータ１にはそのロータの回転の向きとは逆向きのトルクがかけられることとなり、ロータの回転数ｆ_ｒｏｔが自然減少よりも速く減少してゆく。

１００％デューティ比の逆向きのトルクは、時刻ｔ５からブレーキ期間Ｔ_ＢＲＫ後の時刻ｔ６までかけられ続ける。これにより時刻ｔ６ではロータは停止しているか、その回転数ｆ_ｒｏｔは十分に小さい値となっている。時刻ｔ６ではブラシレス振動モータ１への通電を停止する。時刻ｔ６の後、ブラシレス振動モータ１のロータの回転が残っていても、内部摩擦等によりその回転数は減少していく。

このように本実施の形態に係るブラシレスモータ駆動回路１００によれば、ブラシレスモータ駆動回路１００に入力される電源電圧のオンオフによってブラシレス振動モータ１の起動および停止が制御されるのではなく、電源電圧および接地電位とは異なる制御信号によってブラシレス振動モータ１の起動及び停止が制御される。したがって、ブラシレス振動モータ１を停止する際にロータの回転とは逆向きのトルクを加えることができる。これによりより素早くブラシレス振動モータ１を停止することができる。

既存のプラットフォームがそのまま使えるなどのメリットがあるため、市場ではブラシ付き振動モータを使用し続けているという現状がある。ブラシ付き振動モータのプラットフォームのなかには、その制御信号がモータのオン状態の最中やオフ状態の最中でもパルス幅変調されるものがある。このプラットフォームにブラシレスモータを搭載しようとすると、動作しないか、動作しても制御信号のパルス幅変調が予期せぬ誤動作を引き起こす場合があった。しかしながら本実施の形態に係るブラシレスモータ駆動回路１００では、そのような制御信号の特性に左右されずにブラシレス振動モータ１を正常に駆動することができる。したがって市場で多く出回っているブラシ付き振動モータのプラットフォームをかえずにそのままブラシレス振動モータを電子機器に搭載できるメリットがある。

図２を用いてこの利点を説明する。図２では、モータのオン状態の最中やオフ状態の最中においても制御信号がパルス幅変調される場合が示されている。制御信号Ｓ_ＣＯＮは、モータのオン状態の最中である時刻ｔａにおいてパルス幅変調され始める。また、オフ状態の最中である時刻ｔｂにおいてパルス幅変調され始める。しかしながら第１カウンタ１４２の第１期間Ｔ_ＲＩＳＥおよび第２カウンタ１４４の第２期間Ｔ_ＦＡＬＬは制御信号Ｓ_ＣＯＮのパルス幅変調の周期よりも長く設定されている。したがって時刻ｔａから始まる制御信号Ｓ_ＣＯＮのパルス幅変調に対しても駆動状態選択回路１４６から出力される指示信号Ｓ_Ａはハイレベルをとり続け、ブラシレスモータ駆動回路１００はブラシレス振動モータ１の駆動を継続する。また、時刻ｔｂから始まる制御信号Ｓ_ＣＯＮのパルス幅変調に対しても駆動状態選択回路１４６から出力される指示信号Ｓ_Ａはローレベルをとり続け、ブラシレスモータ駆動回路１００は誤ってブラシレス振動モータ１の駆動を開始することはない。

上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、指示信号Ｓ_Ａがハイレベルとなる時刻ｔ２の後まずは第１ハイサイドトランジスタＭＨ１、第２ローサイドトランジスタＭＬ２がオンとなり、Ｖｓｗ１＝Ｖｄｄ、Ｖｓｗ２＝０Ｖとなり、ブラシレス振動モータ１のコイルには、端子Ｐ１からＰ２に向かう向きの電流が流れ、ロータが回転し始める場合について説明したが、これに限られない。たとえば、指示信号Ｓ_Ａがハイレベルとなる時刻ｔ２の後まずは第２ハイサイドトランジスタＭＨ２、第１ローサイドトランジスタＭＬ１がオンとなり、Ｖｓｗ１＝０Ｖ、Ｖｓｗ２＝Ｖｄｄとなり、ブラシレス振動モータ１のコイルには、端子Ｐ２からＰ１に向かう向きの電流が流れ、ロータが回転し始めてもよい。

実施の形態では、カウンタを用いて制御信号Ｓ_ＣＯＮを監視する場合について説明したが、これに限られない。たとえばローパスフィルタおよび比較器を用いた構成も可能である。図３は、変形例に係る制御信号処理部２２の構成を示す回路図である。制御信号処理部２２は、ローパスフィルタ２４と、比較器２６と、定電圧源２８と、を含む。

ローパスフィルタ２４は制御端子Ｐ５と接続され、制御信号Ｓ_ＣＯＮが入力される。ローパスフィルタ２４の出力信号Ｓ_ＬＰＦが比較器２６の非反転入力端子に入力され、定電圧源２８からの基準電圧Ｖｒｅｆが比較器２６の反転入力端子に入力される。ローパスフィルタ２４のカットオフ周波数は、制御信号Ｓ_ＣＯＮがパルス幅変調される場合でも出力信号Ｓ_ＬＰＦがＤＣ電圧であると見なせる程度に設定される。基準電圧Ｖｒｅｆは、モータのオン状態における制御信号Ｓ_ＣＯＮのパルス幅変調によって出力信号Ｓ_ＬＰＦに生じるＤＣ電圧よりも低く、オフ状態におけるパルス幅変調によって出力信号Ｓ_ＬＰＦに生じるＤＣ電圧よりも高く設定される。比較器２６は、モータのオン状態においてハイレベルとなり、モータのオフ状態においてローレベルとなる指示信号Ｓ_ＣＯＭＰを駆動信号生成部１６に出力する。このように制御信号処理部の構成には様々なバリエーションが可能である。

また制御信号のパルス幅変調の周波数よりも十分大きいクロック周波数が利用可能な場合、制御信号処理部はそのクロック周波数で制御信号をサンプリングしてもよい。この場合、制御信号のパルス幅変調のパルス幅の情報を取得することができ、ブラシレス振動モータ１の駆動における制御可能なパラメータ数を増やすことができる。

実施の形態では、制御信号処理部１４は制御信号Ｓ_ＣＯＮのパルス幅変調を無視する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、制御信号処理部は制御信号Ｓ_ＣＯＮのパルス幅変調からその周波数情報を抽出し、駆動信号生成部におけるＰＷＭ駆動の周波数を当該周波数情報から決定してもよい。この場合、制御信号Ｓ_ＣＯＮのパルス幅変調の周波数を調節することにより、ブラシレス振動モータ１の定常駆動状態におけるＰＷＭ駆動の周波数を所望の値に調節することができる。

実施の形態では、ブレーキ期間Ｔ_ＢＲＫにおいて１００％のデューティ比で回転とは逆向きのトルクをかける場合について説明したが、これに限られない。たとえば駆動信号生成部１６はブレーキをかける際、ロータの回転数を監視し、その減少の速さが所望の速さになるようデューティ比を調節してもよい。この場合、駆動するブラシレス振動モータの特性、たとえば内部摩擦、によらないブレーキ特性を得ることができる。

実施の形態では、ホール素子３がブラシレスモータ駆動回路１００の外部に設けられる場合について説明したが、これがブラシレスモータ駆動回路１００に内蔵されていてもよい。

実施の形態においては、ブラシレス振動モータ１を駆動する場合について説明したが、本発明は超小型のファンモータやゲーム機等のリモコンに搭載される小型モータの駆動にも適用することができる。

実施の形態で説明した回路において、信号のハイレベル、ローレベルの論理値の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。また、これに応じて、ＡＮＤゲートやＯＲゲートを置換することは、当業者が容易に想到することができるものである。

１ブラシレス振動モータ、２モータユニット、３ホール素子、４通信部、１０Ｈブリッジ回路、１２コンパレータ、１４制御信号処理部、１６駆動信号生成部、１８デッドタイム生成部、２０プリドライバ、１００ブラシレスモータ駆動回路、１４２第１カウンタ、１４４第２カウンタ、１４６駆動状態選択回路、１６２パルス生成回路、１６４ロジック部。

Claims

駆動対象となるブラシレスモータのコイルに接続される出力回路と、
前記ブラシレスモータのロータの位置情報を示すホール信号を受け、矩形信号に変換するホール信号処理回路と、
前記ブラシレスモータのコイルの通電時間を規定するパルス変調されたパルス信号を生成し、前記パルス信号および前記矩形信号にもとづき、前記出力回路を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号を受けて前記出力回路を駆動するプリドライバと、
前記ブラシレスモータを起動する際には所定の第１期間以上第１レベルとなり、前記ブラシレスモータを止める際には所定の第２期間以上前記第１レベルとは異なる第２レベルとなる制御信号が外部から入力される制御端子と、
前記制御信号の前記第１レベルが前記第１期間より長く持続する場合、前記駆動信号生成部に前記ブラシレスモータの駆動を開始するための前記駆動信号を生成せしめ、前記制御信号の前記第２レベルが前記第２期間より長く持続する場合、前記駆動信号生成部に前記ブラシレスモータのロータの回転の向きとは逆向きのトルクを発生するための前記駆動信号を生成せしめる制御信号処理部と、を備え、
前記制御端子に入力される制御信号は、ブラシ付きモータを駆動するために用いられる制御信号であってパルス幅変調されており、前記第１期間および前記第２期間は、前記制御信号のパルス幅変調の周期よりも長いことを特徴とするブラシレスモータ駆動回路。
前記制御信号処理部は、
前記制御信号の前記第１レベルが持続する期間をカウントし、そのカウントされた期間が前記第１期間より長くなるとアサートされる信号を出力する第１カウンタと、
前記制御信号の前記第２レベルが持続する期間をカウントし、そのカウントされた期間が前記第２期間より長くなるとアサートされる信号を出力する第２カウンタと、を含み、
前記第１カウンタの出力信号がアサートされると、前記駆動信号生成部に前記ブラシレスモータの駆動を開始するための前記駆動信号を生成せしめ、前記第２カウンタの出力信号がアサートされると、前記駆動信号生成部に前記ブラシレスモータのロータの回転の向きとは逆向きのトルクを発生するための前記駆動信号を生成せしめる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回路。
ブラシレスの振動モータと、
前記振動モータのロータの位置情報を示すホール信号を出力するホール素子と、
前記ホール信号に基づき前記振動モータを駆動する請求項１または２に記載のブラシレスモータ駆動回路と、
外部から前記制御信号が入力され、前記ブラシレスモータ駆動回路と接続される制御端子と、
外部から電源電圧が印加され、前記ブラシレスモータ駆動回路と接続される電源端子と、
外部から接地電圧が印加され、前記ブラシレスモータ駆動回路と接続される接地端子と、を備えることを特徴とするモータユニット。
基地局と通信し、前記制御信号を生成する通信部と、
請求項３に記載のモータユニットと、を備え、
前記通信部は、前記振動モータを起動する場合、前記制御信号を前記第１期間以上第１レベルとし、前記振動モータを止める場合、前記制御信号を前記第２期間以上前記第２レベルとすることを特徴とする電子機器。