JPS596783A

JPS596783A - 直流モ−タの制御方式

Info

Publication number: JPS596783A
Application number: JP57113431A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Emori; 江森　照明
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1982-06-30
Publication date: 1984-01-13

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】（ａ１発明の技術分野本発明は、磁気ディスク装置において磁気ディスクを回
転させるスピンドルモータ等に通ずる直流モータの制御
方式に関する。

［ｂｌ技術の背景磁気ディスク装置の小形化のために、磁気ディスク装置
のスピンドルにモータを組み込む方式が増えてきている
。このような小形化を行なうには、ブラシレスの直流モ
ータが適しているが、効率のよいモータでないと、発熱
のために付近の各部で機械的な熱膨張が発生してオフト
ラックを引き起す恐れがある。

（Ｃ１従来技術とその問題点第１図は従来のスピンドルモータの制御方式を示すタイ
ムチ十−トで、（イ）はモータの１回転毎に発生するホ
ール出力、（ロ）は基準クロック、（ハ）はモータのコ
イルに供給される駆動電流、（ニ）はモータの回転速度
をそれぞれ示している。

モータにホールセンサを組み込まれ、磁気的にモータの
回転速度が検出される。モータの回転速度が遅く、ホー
ルセンサの出力より先に基準クロックが発生したときは
、基準りｄツクによって駆動電流がオンし、（ニ）のよ
うにモータの回転速度が次第に速くなる６次第に加速さ
れ、モータのホール出力が基準クロックより早く発生し
たときは、ホール出力によって駆動電流がオフとなり、
（ニ）のようにモータは次第に減速される。

このように従来は、駆動電流のオン・オフで、モータの
速度制御や起動・停止を行なっている。

そして起動時は、ホール出力が基準クロックより遅いの
で、より早く回転を上げるべく例えば４〔Ａ〕程度の大
電流が通電される。ところが起動時の回転が充分上がっ
ていない状態では、逆起電力が小さく、その結果モータ
駆動回路の駆動トランジスタに大電流が流れて該駆動ト
ランジスタで消費される電力が大きく、かつ該駆動トラ
ンジスタが破壊する恐れがある。また駆動トランジスタ
で大電力が消費される際の発熱が、オフトラックの原因
にもなる。

更に起動時に瞬間的に大電流が通電されるので、ノイズ
を発生して他の回路に悪影響を及ぼしたり、瞬間的な大
電流で大きな駆動力が発生して磁気ディスクに伝達され
るので、振動を発生するなどの弊害がある。大電流をコ
イルに通電すると、磁気的な変動によってホールセンサ
の検出にも悪影響が発生し、且つ大電流のオン・オフは
電源にとっても好ましくない。

定席回転に達しても、回転速度が基準クロックの速度に
達するまでは通電されっばなしとなり、基準クロックが
回転速度より早い間は通電オフの状態が続く。このよう
に通電がオン・オフされる時間で回転制御されるので、
回転変動も大きい。

これらの問題を解決するためにアナログ的に制御するこ
とも考えられるが、そのためにはｆ−Ｖコンバータやチ
ャージポンプで、回転数に比例したアナログ電圧を発生
し、比較電圧と基準電圧との差に応じて駆動電流を制御
することが必要である。この場合は、駆動電流のレヘル
を制御することになるのでオン・オフ制御の欠点は解消
されるが、系の応答の解析や定数決定が複雑になり、ま
た回路構成も複雑になるので、診断や調整が面倒である
。しかも回転数応答にオーバーシュートが発生しがちで
ある。

（ｄ１発明の目的そこで本発明は、このような問題のないオン・オフ制御
における前記のような問題を解決し、起動時の駆動電流
の立ち上りを徐々に行なって、起動時の駆動トランジス
タでの消費電力を軽減すると共に、定雷回転時の電流の
平均化と、回転変動の低減を図り、且つ従来のアナログ
式の制御方式と違って回路構成が簡単になるようにする
ことを目的とする。　“ （ｅ）発明の構成この目的を達成するために本発明は、直流モータの制御
回路において、モータの回転系より得られる回転パルス
と一定周期で発生ずる基準時間パルスを比較し、その結
果によってカウンタを制御し、カウンタの内容をＤ／Ａ
コンバータでアナログ電圧に変換し、それを基準電圧と
して駆動電流を制御する構成を採っている。

（ｆ）発明の実施例次に本発明による制御方式が実際上どのように具体化さ
れるかを実施例で説明する。第２図は制御回路の一例を
示す図、第３図はその動作を示すタイムチャートである
。Ｍは直流モータで、そのロータの付近にホール素子ｌ
が配設されて、モータの相を磁気的に検出すると共に回
転速度を検出し、速度検出器２にフィードハックしてい
る。そして速度検出器２の出力信号を、切換回路３に入
力して、駆動回路４の駆動トランジスタ５・・・を選択
することにより、相切り替えが行なわれる。

各駆動トランジスタ５・・・と直列に電流検出用の抵抗
６を接続してレベル検出を行ない、その検出信号を電流
クランプ用の比較器７に入力する。

比較器７の基準電圧は、ホール素子ｌで検出された速度
信号に基づいてアナログ的に変化する。

即ちホール素子１の検出信号は速度検出器２に入力され
、該速度検出器２と基準発振器８がらの基準クロックが
アップ／ダウン信号発生回路９に入力する。そして第１
図において、（イ）のホール出力信号と（ロ）の基準ク
ロックとの差に基づいて、駆動電流のオン・オフ信号を
発生させたのと同様な動作で、例えばモータの１回転ご
とにオン・オフを判定して、次のアップ／ダウン・カウ
ンタ１０のアンプ・ダウン切換端子に入力される。

そしてアップ／ダウン・カウンタ１０の出力データをデ
ジタル・アナログ・コンバータ（以下「Ｄ／Ａコンバー
タ」と呼ぶ）に入力してアナログ信号に変換して、基準
電圧（Ｖｒｅｆ）とし、比較器７の基準端子に入力する
。

アップ／ダウン・カウンタ１０のクロ・ツク入ノコ端子
には、基準発振器８から基準クロ・ツクが入力し、アッ
プ／ダウン信号発生回路９から入力するアンプ・ダウン
切換信号によって、ア・ノブカウントまたはダウンカウ
ントが行なわれる。

第３図はこの制御回路の動作を示すタイムチャートで、
（イ）はホールセンサ１から得られるモータの回転パル
ス、（ロ）は基準クロ・ツクをカウントして作成される
基準時間パルス、（）＼）はアップ／ダウン信号発生回
路９から出力されるア・ノブ・ダウン切換信号、（ニ）
はア・ノブ／ダウン・カウンタ１０のクロック端子に入
力されるクロックパルス、（ホ）はアップ／ダウン・カ
ウンタ番こ保存されているカウント値、（へ）はア・ノ
ブ／ダウン・カウンタ１０から比較器７へ出力される基
準電圧をそれぞれ示す。

（イ）の回転パルスと（ロ）の基準時間Ｒ）レスとの比
較で、アップ／ダウン切換信号がア・ノブ／ダウン信号
発生回路９から出力されるが、この比較は結局、基準時
間パルスが発生ずる間に、回転パルスが発生するかどう
かを比較していることになる。つまり最初のパルスで示
されるように、基準時間パルスが発生した後に回転パル
スが発生しているということは、モータの回転速度が遅
いことであり、その場合は回転パルスの立ち上りによっ
て、カウントアツプを指定する信号が生成され、アップ
／ダウン信号発生回路９から出力される。

なお回転パルスの立下がりで基準時間パルスはりセント
され、次の基準時間のカウントが再開される。

次に２番目のパルスにおいても、モータの回転速度が遅
く、基準時間パルスが先に発生しているので、回転パル
スの立ち上りで、アップ信号が維持される。３番目のパ
ルスのように、モータ回転速度が速くなって、回転パル
スが先に発生ずると、該回転パルスの立ち上りでダウン
信号が生成され、ダウン信号がアップ／ダウン信号発生
回路９から□アップ／ダウン・カウンタｌＯへ出力され
る。

このようにしてモータ回転速度が遅くて、ア・ノブ信号
がアップ／ダウン・カウンタｌＯのアップ／ダウン切換
端子に入力すとる、アップ／ダウン・カウンタ１０では
、基準発振器８から入力する（二）のようなりロックを
カウントして加算し、（ボ）に示されるように、加算さ
れた値がア・ノブ／ダウン・カウンタ１０からＤ／Ａコ
ンバータ１１に入力される。このカウント値をＤ／Ａコ
ンバータでアナログ値に変換すると、（へ）のようなア
ナログの値になる。アップ信号が入力してアップ／ダウ
ン・カウンタ１０でカウントアツプが行なわれると、そ
れに従って（へ）に示すようにアナログ量が増大し、比
較器７の基準端子に入力される。その結果、切換回路３
を介して、駆動回路の駆動トランジスタ５の電流が制御
され、次第に駆動電流が増大してモータの回転速度も徐
々に速くなる。

逆にモータ回転速度が速く、基準時間パルスの発生ずる
前に回転パルスが発生したときは、ダウンカウント信号
が入力して、アップ／ダウン・カウンタ１０ではダウン
カウントが行なわれるため、（へ）のように、比較器７
に入力されるアナログ量も減少し、切換回路３を介して
、駆動回路の駆動トランジスタ５の電流がクランプされ
、次第に駆動電流が減少する。したがってアンプカウン
トとダウンカウントが交互に行なわれることによって、
比較器７０基準端子に入力されるアナログ量が徐々に増
減し、駆動トランジスタの駆動電流を次第に増減させる
ことにより、回転速度が一定に維持され、オーバーシュ
ートが防止される。

なおＮはモータ速度が定常状態になったときのアップ／
ダウン・カウンタ１０内のカウント値であり、定常状態
ではこの基準的なカウント値Ｎを中心にして、カウント
値が上下し、比較器７に入力されるアナログ量も徐々に
増減する。

第３図は定常状態−ｏ４係を示したものであって、モー
タの起動時は、当然回転パルスが遅い状態が続き、アン
プ信号が出っばなしとなるわけであるが、回転パルスの
入力を待っているのでなく、第４図のように定常状態に
なるのに要するカウント数Ｍを予め計算して、その数Ｍ
になるまで連続的にカウントアツプして、徐々にアナロ
グ信号Ｖｒｅｆを増大させ、比較器７を介して駆動電流
を次第に増加させていく。なおこの場合は、起動に先立
フてアップ／ダウン・カウンタ１０のデータ入力端子Ｐ
ｉにオールゼロを入力して、初期化する。

第５図は本発明の別の実施例を示すタイムチャートで、
ダウンカウントを行なう代りに、アップ／ダウン信号発
生回路９からのダウン信号を、アップ／ダウン・カウン
タ１０のリセント端子に人力して、アップ／ダウン・カ
ウンタ１０リセツトする方式である。この場合Ｄ／Ａコ
ンバータ１１で、モータの定常状態における最低速度を
維持するためのカウント値Ｎ′に相当する量をオフセッ
トしておき、その値Ｎ′を始点にしてアンプカウントと
りセントを繰り返すことにより、定常速度を維持する。

回転速度の安定性のよいモータの場合は、このような制
御でも充分である。

（ｇ１発明の効果以上のように本発明によれば、アップ／ダウン・カウン
タとＤ／Ａコンバークにより、比較器７の基準電圧がモ
ータ速度に応じて次第に増減し、モータの駆動電流を徐
々に増減させる方式になっている。そのため、第４図（
イ）に示すようにモータの起動時は、基準電圧は徐々に
増大するので、モータの駆動電流も徐々に増大する。そ
の結果、従来と違って起動時に駆動トランジスタで大き
な消費電力が発生するといったことはなく、また発熱も
少なく、温度上昇に起因する熱膨張でオフトラ・７りが
発生するようなこともない。定常回転に達しても、駆動
電流はオン・オフの繰り返しでなく、Ｄ／Ａコンバータ
から出力するアナログ量で徐々に変化するので、定常回
転時の駆動電流が平均化され、且つ回転変動も低減され
る。しかも回路構成は、従来のアナログ制御方式に比べ
ると極めて簡素化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流モータの回転制御方式を示すタイム
チャート、第２図は本発明による直流モータの回転制御
回路を示す図、第３図は同制御回路の動作を示すタイム
チャート、第４図は起動時の動作を示すタイムチャート
、第５図は本発明の別の実施例を示すタイムチャートで
ある。図において、Ｍは直流モータ、■はホール素子、２ば速
度検出器、３は切換回路、４は駆動回路、５は駆動トラ
ンジスタ、６は電流検出用抵抗、７は比較器、９はアッ
プ／ダウン信号発生回路、１０は７ソプ／ダウン・カウ
ンタ、１１はＤ／Ａコンバークをそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

直流モータの制御回路において、モータの回転系より得
られる回転パルスと一定周期で発生する基準時間パルス
を比較し、その結果によってカウンタを制御し、カウン
タの内容をＤ／Ａコンバータでアナログ電圧に変換し、
それを基準電圧として駆動電流を制御することを特徴と
する直流モーりの制御方式。