JPH01298982A - 逆トルクブレーキ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、直流モータの回転数制御回路、例えは情報記
録再生装置におけるスピンドルモータ（直流ブラシレス
モータ）の回転数制御回路、に含まれる逆トルクブレー
キ回路に関するものである。

［従来の技術］ 従来から知られている情報記録再生装置は、−殻内に、
ディスク状記録媒体を高速で回転させるスピンドルモー
タと、記録再生を行なうヘッドユニットから構成される
。さらに、大容量化と高い転送レート高速アクセス化が
要求されるため、スピンドルモータは高い回転精度と、
高い回転と、速い立ち上がりと、迅速な停止動作が要求
されている。

これらの要求を満たすために、情報記録装置のスピンド
ルモータには直流３相ブラシレスモータが多く利用され
ている。

第１２図に従来のスピンドルモータ制御回路を示す。こ
こで１はモータトライバ（ｒｃ）であり、ＦＧアンプ２
を内蔵している。３，４，５は各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の駆
動コイルである。６，７．８は各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の回
転位相角を検出するホール素子である。すなわち、ロー
タ（図示せず）の回転位相角をホール素子６，７．８に
より検出し、駆動コイルのいずれか２つをバイポーラ駆
動することにより、ロータは回転する。

ＩＰはアナログ系の電源ライン（Ｖ　ＣＣ２）である。

ＶＣＣＩはディジタル系の電源である。２Ｐは回転方向
人力ラインである（第１２図はＬｏｗであるから正転す
る）。３Ｐはサーボ信号入力端子である。サーボ信号は
、基準信号（図示せず）とＦＧ信号６Ｐの周波数比較ま
たは位相比較、あるいは、周波数比較と位相比較を混ぜ
合わせた信号としてサーボ信号入力端子３Ｐにフィード
バックされる。ＦＧ信号はＦＧコイル９と、コンデンサ
Ｃ２、Ｃ３と抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とＦＧアンプ２から
構成される。７Ｐはグランドラインである。

８Ｐは電圧電流変換抵抗Ｒ６が接続されているラインで
あり、モータドライバ１のゲインを決定する。Ｒ７，Ｒ
８，Ｒ９とＣ７，Ｃ８，Ｃ９はそれぞれ、安定化用の抵
抗とコンデンサである。

Ｒ４，Ｒ５は、ホール素子６，７．８のバイアス電圧決
定用の抵抗であり、Ｒ４はディジタル電源Ｖｃｃ＋、Ｒ
５はグランドに接続されている。

Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６は高周波ノイズ除去を行うフィルタと
して作用するコンデンサである。

次に、モータ駆動回路の動作を第１２図を用いて説明す
る。モータ回転スイッチを肩（−はＬｏｗレベルの意味
）すると（図示せず）サーボ信号人力ライン６Ｐがハイ
レベル（＃ＶＣＣＩ）になり、モータは加速する。モー
タ回転数が目標値に近くなるとサーボかロックされて、
基準信号とＦＧ信号の差がサーボ信号人力ライン３Ｐに
フィードバックされる。そして、モータがサーボ動作し
ている時に記録再生が行なわれる。また、モータスイッ
チをＯＦＦすると、サーボ信号人力ライン３Ｐは０■に
なる。同時にスイッチ１０が閉じコイル３゜４．５がシ
ョートすることにより、逆起電力か生じ、モータの回転
にブレーキが加えられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来例の様なショートブレーキでは、モー
タ回転から生じる逆起電力によって制動を行っているた
め、以下の様な欠点があった。

（１）発生するトルクが小さく、停止するまでに時間が
かかる。

（２）低速回転になると逆起電力が非常に小さくなり、
ブレーキが効かない。

よって本発明の目的は上述の点に鑑み、常に安定かつ十
分な制動能力が得られるよう構成した逆トルクブレーキ
回を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明では直流モータの回転数制御回路に含まれる逆ト
ルクブレーキ回路において、ＦＧパルス間隔および前記
モータの回転方向を検出して逆トルクブレーキを解除す
る手段を具備する。

また、前記ＦＧパルス間隔の検出回路は、モノステイブ
ルマルチバイブ、レータとＲＳフリップフロップ回路か
ら成ることが可能である。

さらに、前記モータの回転方向を検出する回路は、２出
力型回転位相検出用ホール素子と、Ｄ型ラッチ回路とか
ら成ることが可能である。あるいは、前記モータの回転
方向を検出する回路は、位相が異なる２つのＦＧ信号を
発生するＦＧ信号発生回路と、Ｄ型ラッチ回路とから成
ることも可能である。

前記モノステーブルマルチバイブレータ−回路は、電源
電圧を調整することにより時定数の温度依存性を設定す
ることができる。

［作　用］ 本発明に係る逆トルクブレーキ回路では、外部コントロ
ール信号により強制的に逆トルクを発生させ、これによ
りモータを減速させようとするものである。

［実施例］ 本発明の好適な実施例によれば、直流ブラシレスモータ
の回転数制御回路において、ＦＧパルス間隔を検出して
停止周波数検出信号を形成し、回転位相検出用ホール素
子の２出力、または位相の異なる２つのＦＧ（＠号から
回転方向検出信号を形成し、前記２信号とモータオンオ
フ信号（ＯＮｌｏＦＦ）の積をとることにより、迅速で
スムーズなブレーキ動作を可能にしたものである。すな
わち、停止周波数検出信号と回転方向検出信号の２重の
ブレーキ解除アルゴリズムがあるため、異なるイナーシ
ャを持つディスクを乗せた場合やディスクを乗せないで
回転させた場合でも、逆回転することなしに迅速でスム
ーズな停止が可能になる。

また、モノステーブルマルチバイブレータの電源電圧を
調整して、時定数τ５の温度依存性を調整することによ
り、全環境にわたって安定した逆トルクブレーキが可能
になる。

第１図は本発明の１実施例を示す。ここで第１２図と重
複する要素の説明は省略する。１１はサーボＩＣであり
、水晶振動子Ｘ１の出力を分周して得られる基準１３号
と、抵抗ＲＩＧおよびコンデンサＣ１Ｏで構成されるロ
ーパスフィルタとヒステリシス付インバータ１６とコン
デンサＣ１ｌを介して人力されるＦＧ信号との速度比較
および位相比較を行ない、その出力をダイオードＤ２を
介してサーボ信号入力ライン３Ｐヘフイードバツクする
。

１７はモノステーブルマルチバイブレータであり、ＦＧ
信号の立ち上りに対して、抵抗Ｒ１１およびＣＩ２で決
定される時定数のパルス幅を１パルスだけ出力する。１
９および２０はＮＡＮＤゲートであり、ＲＳフリップフ
ロップを構成する。ＮＡＮＤゲート２０の入力端に接続
されている抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１３で構成される
回路は、モータ起動時またはサーボ動作時に電源が切れ
たとき、モータをＯＦＦにしてから電源を入れても逆ト
ルクブレーキがかかるためのパワーオンリセット信号を
出力する。

ホール素子７の出力信号はＤラッチ回路１８のクロック
入力端（ＣＫ）へ、ホール素子６の出力信号はＤラッチ
回路１８のデータ入力端（Ｄ）へ、それぞれアンプ１３
．１２およびインバータ１５．１４を介して人力される
。

ＲＳフリップフロップの出力信号とＤラッチ回路１８の
出力信号とモータ０Ｎ１０ＦＦ信号の論理積信号がＡＮ
Ｄゲート２１から出力され、回転方向入力ライン２Ｐに
人力される。また、ＡＮＤゲート２１の出力電圧Ｖ　Ｒ
ＥＶは抵抗Ｒ１３とＲ１４によって分圧され なるブレーキ電圧ｖ６□がサーボ信号入力ライン３Ｐに
人力される。

次に、第１図、第２図、第３図、第４図、第５図を用い
て本実施例の動作を説明する。ここで第２図と第５図は
タイミングチャートであり、第３図はフローチャートで
ある。

第２図においての時刻ｔ１でモータをＯＮにすると、サ
ーボ（８号人カライン３Ｐには、ディジタル信号電圧Ｖ
　ＣＣＩだけの加速電圧が入力する。サーボＩＣＩＩは
ＦＧ周波数ωが目標周波数ω。よりΔω。小さいところ
まで近付いたとき、すなわちω０−ω（ｔ２）　＝Δω
０どなるとき、サーボ動作を開始する（ｔ２）。情報の
記録再生はこの時点で可能になる。時刻ｔ、でモータを
ＯＦＦにする。ＲＳフリップフロップ出力はハイレベル
、Ｄラッチ回路出力もハイレベルであるから、回転方向
人力ライン２ＰはＲｅｖ（Ｖ　ＲＥＶ　＝Ｖ　ＣＣＩ）
、サーボ信号人力ライン３Ｐは、 となり、逆トルクブレーキ動作を開始する。

減速されるにつれてＦＧパルス間隔が長くなる。時刻ｔ
４でモノマルチバイブレータ１７の出力パルスでＣより
ＦＧパルス間隔が長くなったとき、ＲＳフリップフロッ
プ出力はローレベルになる。

回転方向人力ライン２Ｐのレベルは、ＲＳフリップフロ
ップ出力とＤラッチ出力とモータ汀１０ＦＦ信号の論理
積であるから、ＦＯＩＩＩ（ＶＦＯ，＝Ｏｖ）になり、
サーボ信号人力ライン３Ｐも、ＶａｎＫ＝Ｏｖ になり、逆トルクブレーキモードは解除される。

その後、ディスク７は正転方向にわずかに回転　　′し
て時刻ｔ５に停止する。

ＶＢＲにの分圧比を変えないで軽いイナーシャを持つデ
ィスクを使った場合、またはディスクを乗せないでモー
タのブレーキ動作を行なう場合は、減速が速すぎてモノ
マルチバイブレータ１７のパルス幅τＣよりもＦＧパル
ス幅が長くならないまま逆回転を始めることがある。こ
の場合には、Ｄラッチ回路１８の出力で逆トルクブレー
キを解除する。

この解除動作を第４図を用いて説明する。時刻ｔ、まで
は、第３図示の動作と同様である。

減速が速い場合、モノマルチバイブレータ１７のパルス
幅τＣよりもＦＧパルス幅か長くならないまま逆回転を
始める。逆回転を始めると、ホール素子６と７の出力信
号の位相差が逆になる。従って、時刻ｔ４でＤラッチ出
力はローレベルになり、回転方向人力ライン２Ｐは正転
レベル（Ｖｒｏｗ＝Ｏｖ）となり、またサーボ信号人力
ライン３ＰもＶＢＲＫ＝ＯＶになる。か（して、逆トル
クブレーキモードが解除される。ディスク７はその後、
わずかに逆回転して、時刻ｔ５で停止する。

なお、Ｄラッチ回路１８の出力信号がＡＮＤゲート２１
に入力されない構成では、モータは逆回転暴走をする。

この様子のタイミングチャートを第５図に示す。

時定数で。については、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１２
を変えることにより、適切な回転数で逆トルクブレーキ
を解除できる。時定数で。とブレーキ電圧Ｖ　ＢＲＫを
適切に組み合わせることにより、異なる一イナーシャの
ディスクへの対応が可能であり、様々な逆トルクブレー
キモードが実現できる。

次に、モノステーブルマルチバイブレータ回路について
説明する。

第１図示のモノステーブルマルチバイブレータ１７の詳
細な構成を第９図に示す。第９図ではＣ”ＭＯＳ　ＩＣ
ＴＣ４５２８が使われている。このモノステーブルマル
チバイブレータ１７の動作波形を第１Ｏ図に示す。第９
図示の４ピンに立上がりクロックが人力すると、抵抗Ｒ
１１とコンデンサＣ１２と電源電圧ｖｃｃ、で決定され
る時定数で８のパルスが６ピンから出力される。スレッ
ショールド電圧■８は電源電圧ＶＣＣＩ　によって決ま
る。

出力パルスのパルス幅τ５は、周囲温度が変化した場合
、大きな温度依存性を示すことがわかっている。

第１１図（Ａ）に電源電圧Ｖ　ＣＣＩが６．８ｖのとき
、第１１図（Ｂ）に電源電圧ｖｃｃｌが５．７ｖのとき
のパルス幅でＳの温度依存性を示す。本図から明らかな
ように、Ｖ　ｃｃｌ−５，７ｖでは、周囲温度が０℃か
ら６０℃になると約２．３倍、Ｖ　ｃｃ＋−６，８ｖで
は約１．７倍も変化している。しかし、電源電圧ＶＣＣ
Ｉを高くすれば、その温度依存性も小さくなることがわ
かる。ここで、第１図に示した発明の−実り孤例では、
ディジタル電源電圧Ｖ　ＣＣＩを５．Ｏｖから６．Ｏｖ
に上げて時定数τ３の温度依存性を小さくし、全環境で
安定した逆トルクブレーキ動作を可能にしている。

次に、本発明のその他の実施例を第６図、第７図、第８
図を用いて説明する。

第６図はモータの回転方向を検出するためにホール素子
出力を使わず、位相の異なる２つのＦＧコイル９と２２
を使うものである。ＦＧコイル９と２２から出力された
信号はそれぞれアンプ１２と１３ヒステリシス付インバ
ータ１４と１５を通り、Ｄタイプラッチデータ入力端（
Ｄ）とクロック入力端（ＣＫ）に入力する。本実施例に
よればホール素子に比べ、角度分散能をＩＯ倍程度と高
くできるため、より迅速な回転方向検出が可能になり、
停止時の逆回転の角度をさらに小さくできる。

第７図は、シートコイルでＦＧパターンを形成した場合
の構成例を示す。ここではＦＧクシ−コイル２３と２４
を位相をずらせて貼り合わせている。

第８図はＰＣボード上にＦＧパターン２３と２４を形成
したときの構成例を示す。すなわち、外側のＦＧパター
ン２３からサーボコントロール用ＦＧ信号をつくるとよ
り、高精度な回転数制御が可能になる。

以上述へたとおり、ＤＣブラシレスモータの逆トルクブ
レーキ時において、モノステーブルマルチバイブレータ
とＲＳフリップフロップ回路を用いてＦＧパルス間隔を
検出して停止周波数検出信号を得（Ｒｅｖｏ　／５ｔｏ
ｐ）　、回転位相検出用ホール素子２出力または位相の
異なる２つのＦＧ傷信号より回転方向検出信号（Ｆｏｗ
　／　Ｒｅｖ）を作り、前記２つの信号とモータオンオ
フ信号（ＯＮｌｏＦＦ）の論理積をとって、逆トルクブ
レーキの解除を行うことにより、迅速でスムーズなブレ
ーキ動作が可能となる。また、モータの減速が急な場合
の逆回転暴走も防ぐことができる。

さらに、ディジタル電源電圧を５．Ｏｖか６６、Ｏｖへ
上げる事により、全環境にわたって安定した逆トルクブ
レーキ動作が可能になる。

［発明の効果］ 以上述べたとおり本発明によれば、ＦＧパルス間隔とモ
ータの回転方向を検出して強制的に逆トルクを発生させ
る構成としであるので、常に安定かつ十分な制動動作を
行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるモータ回転数制御駆動
回路を示す図、 第２図は第１図のタイミング図、 第３図は第１図の動作を示すフローチャート、第４図は
第１図における他のタイミング図、第５図は第１図示の
Ｄラッチ回路がないときに起こり得る逆回転暴起を示す
タイミング図、第６図は本発明の他の実施例を示す回路
図、第７図はＦＧコイルの作り方の一実施例を示す図、 第８図はＦＧコイルの作り方の他の実施例を示す図、 第９図はＳ１図に含まれるモノスティブルマルチバイブ
レータ回路の詳細図、 ｉ１０図はモノスティブルマルチバイブレータ回路の動
作説明図、 第１１図（Ａ）は電源電圧ＶＣＣＩが６．８ｖのときの
時定数τＳの温度依存性を示す図、 第１１図（Ｂ）は電源電圧ＶＣＣＩが５．７ｖのとぎの
時定数τＳの温度依存性を示す図、 第１２図は従来のモータ回転数制御回路を示す図である
。 ｌ・・・モータドライブ用ＩＣ。 ２・・・ＦＧアンプ、 ９・・・ＦＧコイル、 １１・・・サーボＩＣ，。 １７・・・モノステーブルマルチバイブレータ、１８・
・・Ｄタイプラッチ回路、 ２２・・・第２のＦＧコイル、 ２Ｐ・・・回転方向人力ライン（ＦＯＷ／ＲＥＶ）、３
Ｐ・・・サーボ信号人力ライン。 第３図 第４図 １　正　転　　１−グ郭巖え 第５図 ｒＦＤｋｑｔｌ＠　（Ｆｏｗ／　Ｒｅｖ）　　　　　１
２第６図 第７図　　　　　第８図 第９図 第１０図 第１１図（Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）直流モータの回転数制御回路に含まれる逆トルクブ
   レーキ回路において、 ＦＧパルス間隔および前記モータの回転方向を検出して
   逆トルクブレーキを解除する手段を具備したことを特徴
   とする逆トルクブレーキ回路。 ２）前記ＦＧパルス間隔の検出回路は、モノステーブル
   マルチバイブレータとＲＳフリップフロップ回路から成
   ることを特徴とする請求項第１項記載の逆トルクブレー
   キ回路。 ３）前記モータの回転方向を検出する回路は、２出力型
   回転位相検出用ホール素子と、Ｄ型ラッチ回路とから成
   ることを特徴とする請求項第１項記載の逆トルクブレー
   キ回路。 ４）前記モータの回転方向を検出する回路は、位相が異
   なる２つのＦＧ信号を発生するＦＧ信号発生回路と、Ｄ
   型ラッチ回路とから成ることを特徴とする請求項第１項
   記載の逆トルクブレーキ回路。 ５）前記モノステーブルマルチバイブレータ回路は、電
   源電圧を調整することにより時定数の温度依存性を調整
   することを特徴とする請求項第２項記載の逆トルクブレ
   ーキ回路。