CN104426434B - 半导体集成电路以及电动机驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能提高效率的电动机驱动装置。电动机驱动装置具备无刷电动机。电动机驱动装置具备输出与所述无刷电动机的线圈的感应电压的相位同步的位置检测信号的位置传感器。电动机驱动装置具备控制电路，所述控制电路基于所述位置检测信号和规定转速的指令信号，向所述无刷电动机的线圈提供模拟正弦波的驱动电压，控制所述无刷电动机的驱动。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及一种半导体集成电路以及电动机驱动装置。
背景技术
以往的电动机驱动装置中，有的电动机驱动装置从霍尔元件的传感器信号生成正弦波信号，在进行PWM化后提供给电桥，并且根据电流的正负判断结果来调整正弦波信号的相位。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供一种能提高效率的半导体集成电路以及电动机驱动装置。
本发明的一个方面涉及的电动机驱动装置的特征在于，具备：无刷电动机；位置传感器，输出与所述无刷电动机的线圈的感应电压的相位同步的位置检测信号；以及半导体集成电路，基于所述位置检测信号和规定所述无刷电动机的驱动的指令信号，从通电端子向所述无刷电动机的所述线圈提供模拟正弦波的驱动电压，来控制所述无刷电动机的驱动，
所述半导体集成电路具备：
通电信号单元，输出用于控制所述无刷电动机的通电的通电信号；
驱动电压输出单元，具有：正侧晶体管，所述正侧晶体管的一端连接在直流电源上，所述正侧晶体管的另一端连接到所述通电端子；正侧二极管，所述正侧二极管的阴极连接到所述正侧晶体管的一端，所述正侧二极管的阳极连接到所述正侧晶体管的另一端；负侧晶体管，所述负侧晶体管的一端连接到所述通电端子，所述负侧晶体管的另一端连接到接地；以及负侧二极管，所述负侧二极管的阴极连接到所述负侧晶体管的一端，所述负侧二极管的阳极连接到所述负侧晶体管的另一端，所述驱动电压输出单元按照所述通电信号，以使所述正侧晶体管和所述负侧晶体管互补地接通/关断的方式进行控制，从所述通电端子向所述无刷电动机的线圈提供模拟正弦波的驱动电压；
比较器，向第一输入输入基于所述负侧晶体管的一端的电压的第一电压，向第二输入输入基于所述负侧晶体管的另一端的电压的第二电压，输出基于对所述第一电压和所述第二电压进行比较所得的结果的比较结果信号；
判断单元，基于所述比较结果信号，判断流到所述负侧晶体管中的电动机电流的极性，并输出判断信号；以及
相位调整单元，基于所述位置检测信号和所述判断信号，输出对所述驱动电压的相位进行调整的相位调整信号。
本发明的另外的方面涉及的半导体集成电路的特征在于，适用于电动机驱动装置，所述电动机驱动装置具备无刷电动机和输出与所述无刷电动机的线圈的感应电压的相位同步的位置检测信号的位置传感器，所述半导体集成电路基于所述位置检测信号和规定所述无刷电动机的驱动的指令信号，从通电端子向所述无刷电动机的所述线圈提供模拟正弦波的驱动电压，来控制所述无刷电动机的驱动，
所述半导体集成电路具备：
通电信号单元，输出用于控制所述无刷电动机的通电的通电信号；
驱动电压输出单元，具有：正侧晶体管，所述正侧晶体管的一端连接在直流电源上，所述正侧晶体管的另一端连接到所述通电端子；正侧二极管，所述正侧二极管的阴极连接到所述正侧晶体管的一端，所述正侧二极管的阳极连接到所述正侧晶体管的另一端；负侧晶体管，所述负侧晶体管的一端连接到所述通电端子，所述负侧晶体管的另一端连接到接地；以及负侧二极管，所述负侧二极管的阴极连接到所述负侧晶体管的一端，所述负侧二极管的阳极连接到所述负侧晶体管的另一端，所述驱动电压输出单元按照所述通电信号，以使所述正侧晶体管和所述负侧晶体管互补地接通/关断的方式进行控制，从所述通电端子向所述无刷电动机的线圈提供模拟正弦波的驱动电压；
比较器，向第一输入输入基于所述负侧晶体管的一端的电压的第一电压，向第二输入输入基于所述负侧晶体管的另一端的电压的第二电压，输出基于对所述第一电压和所述第二电压进行比较所得的结果的比较结果信号；判断单元，基于所述比较结果信号，判断流到所述负侧晶体管中的电动机电流的极性，并输出判断信号；以及
相位调整单元，基于所述位置检测信号和所述判断信号，输出对所述驱动电压的相位进行调整的相位调整信号。
本发明的另一个方面涉及的电动机驱动装置的特征在于，具备：无刷电动机；位置传感器，输出与所述无刷电动机的线圈的感应电压的相位同步的位置检测信号；以及半导体集成电路，基于所述位置检测信号和规定所述无刷电动机的驱动的指令信号，从通电端子向所述无刷电动机的所述线圈提供模拟正弦波的驱动电压，来控制所述无刷电动机的驱动，
所述半导体集成电路具备：
通电信号单元，输出用于控制所述无刷电动机的通电的通电信号；
驱动电压输出单元，具有：正侧晶体管，所述正侧晶体管的一端连接在直流电源上，所述正侧晶体管的另一端连接到所述通电端子；正侧二极管，所述正侧二极管的阴极连接到所述正侧晶体管的一端，所述正侧二极管的阳极连接到所述正侧晶体管的另一端；负侧晶体管，所述负侧晶体管的一端连接到所述通电端子，所述负侧晶体管的另一端连接到接地；以及负侧二极管，所述负侧二极管的阴极连接到所述负侧晶体管的一端，所述负侧二极管的阳极连接到所述负侧晶体管的另一端，所述驱动电压输出单元按照所述通电信号，以使所述正侧晶体管和所述负侧晶体管互补地接通/关断的方式进行控制，从所述通电端子向所述无刷电动机的线圈提供模拟正弦波的驱动电压；
比较器，向第一输入输入基于所述负侧晶体管的一端的电压的第一电压，向第二输入输入基于所述负侧晶体管的另一端的电压的第二电压，输出基于对所述第一电压和所述第二电压进行比较所得的结果的比较结果信号；
判断单元，基于所述比较结果信号，判断所述无刷电动机的所述线圈的感应电压的极性，并输出具有与所判断的极性相对应的相位的判断信号；
相位差计算单元，计算所述位置检测信号的相位与所述判断信号的相位之间的相位差；以及
位置信息修正单元，基于计算出的所述相位差，规定所述驱动电压的相位的修正量。
发明效果：
根据上述结构的半导体集成电路以及电动机驱动装置，能够提高效率。
附图说明
图1是示出实施例1涉及的电动机驱动装置1000的结构的一例的图。
图2是示出将图1所示的半导体集成电路100按各个电源系统规定了分区的一例的图。
图3是示出输入到图1所示的比较器COM中的第一、第二电压V1、V2的波形的一例的波形图。
图4是示出比较器COM按照图3中表示的第一、第二电压V1、V2所输出的比较结果信号SR、判断电路GC按照该比较结果信号SR所输出的判断信号SG、驱动电流Vd以及电动机电流的波形的一例的波形图。
图5是示出实施例2涉及的电动机驱动装置2000的结构的一例的图。
图6是示出位置传感器H被安装在无刷电动机M的正确位置上的情况下的位置检测信号SH、判断信号SG以及PWM控制信号SPWM的相位关系的一例的图。
图7是示出位置传感器H未被安装在无刷电动机M的正确位置上的情况下的位置检测信号SH、判断信号SG以及PWM控制信号SPWM的相位关系的一例的图。
图8是示出无刷电动机M顺时针旋转时的定子的线圈的链接磁通、位置传感器H以及转子的磁极的位置关系的一例的图。
图9是示出图8所示的无刷电动机M顺时针旋转时的各信号波形的一例的图。
图10是示出无刷电动机M逆时针旋转时的定子的线圈的链接磁通、位置传感器H以及转子的磁极的位置关系的一例的图。
图11是示出图10所示的无刷电动机M逆时针旋转时的各信号波形的一例的图。
附图标记的说明
1000、2000 电动机驱动装置
100、200 半导体集成电路
M 无刷电动机
H 位置传感器
PC 相位调整电路
TD 通电信号电路
DR 驱动电路
BR 桥接电路
COM 比较器
GC 判断电路
R1 第一电阻
R2 第二电阻
D1 第一二极管
D2 第二二极管
PA 相位差计算电路
PM 相位差存储电路
PI 位置信息修正电路
具体实施方式
以下，基于附图，对实施例进行说明。
(实施例1)
图1是示出实施例1涉及的电动机驱动装置1000的结构的一例的图。
如图1所示，电动机驱动装置1000具备无刷电动机M、半导体集成电路(控制电路)100和设置在无刷电动机M上的位置传感器H。
无刷电动机M在此是三相无刷电动机。该无刷电动机M例如具有设置有W相线圈、U相线圈和V相线圈的定子(未图示)和转子(未图示)。再有，无刷电动机M也可以是单相无刷电动机、两相无刷电动机等n(n是整数)相的无刷电动机。
位置传感器H输出与无刷电动机M的线圈的感应电压的相位相同步的位置检测信号SH。再有，在图1中，作为一例，在无刷电动机M上设置有3个位置传感器H。该位置传感器例如是霍尔元件或者霍尔IC。再有，位置传感器H也可以比无刷电动机M的相数少，在此使用3个，即3个相的霍尔IC或者霍尔元件。该情况下，位置检测信号SH是在霍尔IC时成为3个信号，在是霍尔元件时成为6个信号。
微型计算机101向半导体集成电路100输出对无刷电动机M的驱动进行规定的指令信号SV。
另外，半导体集成电路100基于位置检测信号SH和对无刷电动机M的驱动进行规定的指令信号SV，从通电端子Tx向无刷电动机M的线圈提供模拟正弦波的驱动电压Vd，来控制无刷电动机M的驱动。
该半导体集成电路100例如图1所示，具备相位调整电路(相位调整单元)PC、通电信号电路(通电信号单元)TD、驱动电路DR、桥接电路(驱动电压输出单元)BR、比较器COM、判断电路(判断单元)GC、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、以及第二二极管D2。
相位调整电路PC基于位置检测信号SH和从后述的判断电路GC输出的判断信号SG，输出对驱动电压Vd的相位进行调整的相位调整信号Sx。
再有，相位调整电路PC还可以利用从外部提供的相位控制信号SP，来直接控制相位调整信号Sx。
通电信号电路TD基于相位调整信号Sx、位置检测信号SH和指令信号SV，输出用于控制无刷电动机M的通电的通电信号SC。
该通电信号电路TD从相位调整信号Sx、位置检测信号SH和指令信号SV，通过例如正弦波数据的读出等，形成正弦波的通电信号SC。再有，正弦波数据可以是三相调制，也可以是两相调制。
另外，通电信号电路TD基于位置检测信号SH，输出包括无刷电动机M有无旋转以及转速的信息在内的旋转信号SO。
驱动电路DR按照通电信号电路TD输出的通电信号SC，输出PWM(Pulse WidthModulation：脉宽调制)控制信号SPWM。更详细地说，驱动电路DR例如将对通电信号SC进行死区(dead time)处理并进一步变换成所需电位而得到的PWM控制信号SPWM，提供给桥接电路BR。
再有，驱动电路DR通过自举或电荷泵来生成它们所需的各电位。
再有，该驱动电路DR也可以省略，或者包含在通电信号电路TD中。该情况下，通电信号电路TD执行该驱动电路DR的一部分功能，并对桥接电路BR进行PWM控制。
另外，桥接电路BR的一端连接在直流电源VDD2上，另一端连接到接地。并且，桥接电路BR从直流电源VDD2生成用于驱动无刷电动机M的三相驱动电压Vd。并且，桥接电路BR按照PWM控制信号SPWM，对无刷电动机M提供三相驱动电压Vd。并且，无刷电动机M利用上述的三相驱动电压，向三相线圈流电流来进行驱动。
在此，桥接电路BR例如图1所示地具有正侧晶体管Tra、正侧二极管Da、负侧晶体管Trb和负侧二极管Db。
正侧晶体管Tra的电流路径的一端(漏极)连接在直流电源VDD2上，电流路径的另一端(源极)连接到通电端子Tx。
正侧二极管Da的阴极连接到正侧晶体管Tra的一端(漏极)，阳极连接到正侧晶体管Tra的另一端(源极)。
负侧晶体管Trb的电流路径的一端(漏极)连接到通电端子Tx，电流路径的另一端(源极)连接到接地。
负侧二极管Db的阴极连接到负侧晶体管Trb的一端(漏极)，阳极连接到负侧晶体管Trb的另一端(源极)。
该桥接电路BR按照PWM控制信号SPWM，以使正侧晶体管Tra和负侧晶体管Trb互补地接通/关断的方式进行PWM控制，并从通电端子Tx向无刷电动机M的线圈提供模拟正弦波的驱动电压Vd。
再有，在本实施例中，由于无刷电动机M是三相无刷电动机，因此，虽然桥接电路BR中并未图示出来，但具有3组正侧晶体管Tra和正侧二极管Da。并且，这3组通电端子Tx分别与W相线圈、U相线圈和V相线圈相连接。
再有，正侧晶体管Tra和负侧晶体管Trb是MOS晶体管或者双极型晶体管。特别是在图1的例子中，正侧晶体管Tra和负侧晶体管Trb是n型MOS晶体管。
接着，如图1所示，第一电阻R1的一端连接在控制电源VDD1上，另一端连接到比较器COM的第一输入(同相输入端子)。第二电阻R2的一端连接在控制电源VDD1上，另一端连接到比较器COM的第二输入(反相输入端子)。第一二极管D1的阳极连接到比较器COM的第一输入，阴极连接到负侧晶体管Trb的一端(漏极)。
再有，该第一二极管D1的电流成为被控制电源VDD1和第一电阻R1所决定的极小的值。但是，第一二极管D1的耐压需要与直流电压大致匹配的特性。
第二二极管D2的阳极连接到比较器COM的第二输入，阴极连接到负侧晶体管Trb的另一端(源极)。
该第二二极管D2可以是耐压小于第一二极管D1的二极管。
另外，也可以取代该第二二极管D2而连接电阻。并且，考虑与第一二极管D1的平衡或控制电源VDD1的电压变动，对第二二极管D2选择与第一二极管D1具有大致相同饱和电压的二极管。
这样地，如图1所示，比较器COM的第一输入(同相输入端子)通过第一二极管D1，与负侧晶体管Trb的一端(漏极)相连接，比较器COM的第二输入(反相输入端子)通过第二二极管D2，与负侧晶体管Trb的另一端(源极)相连接。
从而，比较器COM向第一输入(同相输入端子)输入基于负侧晶体管Trb的一端(漏极)的电压的第一电压V1，向第二输入(反相输入端子)输入基于负侧晶体管Trb的另一端(源极)的电压的第二电压V2。并且，该比较器COM输出基于对第一电压V1和第二电压V2的比较所得的结果的比较结果信号SR。
在此，例如在负侧晶体管Trb导通时，电动机电流是从负侧晶体管Trb流向通电端子Tx的正的极性的情况下，第一电压V1小于第二电压V2。该情况下，比较器COM输出例如“低”电平的比较结果信号SR。
另一方面，在负侧晶体管Trb导通时，电动机电流是从通电端子Tx流向负侧晶体管Trb的负的极性的情况下，第一电压V1大于等于第二电压V2。该情况下，比较器COM输出例如“高”电平的比较结果信号SR。
这样地，比较器COM输出的比较结果信号SR，就成为与电动机电流的极性相对应的信号。
再有，该比较器COM也可以为了避免摆动(hunting)现象而具有滞后特性。
另外，在本实施例中，由于无刷电动机M是三相无刷电动机，因此，已述的比较器COM、第一和第二二极管D1、D2、第一和第二电阻R1、R2的结构适宜具有3相对应的量。但是，在将无刷电动机M使用于惯性大的负载的情况下，上述结构也可以是2相对应的量或者1相对应的量。
另外，在多个相的量都接受的情况下，连接在负侧晶体管Trb的另一端(源极)侧的电阻和二极管也可以共用。
判断电路GC基于比较结果信号SR，判断流到负侧晶体管Trb中的电动机电流的极性，并输出与该判断结果相应的判断信号SG。
特别是，判断电路GC基于在负侧晶体管Trb导通的期间内从比较器COM输出的比较结果信号SR，来判断流到负侧晶体管Trb中的电动机电流的极性。
在此，例如图1所示，已述的通电信号电路TD向判断电路GC输出用于指示在负侧晶体管Trb导通的期间内对比较结果信号SR进行采样的采样信号SL。再有，更优选的是，通电信号电路TD考虑PWM控制信号SPWM的死区，来设定采样信号SL，使得指示在负侧晶体管Trb导通期间的中央对比较结果信号SR进行采样。
并且，判断电路GC按照该采样信号SL，对比较结果信号SR进行采样。
并且，判断电路GC在采样所得的比较结果信号SR规定了第一电压V1小于第二电压V2(例如，是“低”电平)的情况下，判断为电动机电流是从负侧晶体管Trb流向通电端子Tx的正的极性。
另一方面，判断电路GC在采样所得的比较结果信号SR规定了第一电压V1大于等于第二电压V2(例如，是“高”电平)的情况下，判断为电动机电流是从通电端子Tx流向负侧晶体管Trb的负的极性。
相位调整电路PC基于判断信号SG，取得电动机电流的相位。更详细地说，例如，相位调整电路PC从电动机电流的极性反转的零交叉点取得电动机电流的相位。
另外，相位调整电路PC基于位置检测信号SH，取得无刷电动机M的线圈的感应电压的相位。
在此，例如在提高无刷电动机M的效率的情况下，相位调整电路PC输出相位调整信号Sx，该相位调整信号Sx以使得电动机电流的相位与感应电压的相位相一致的方式对驱动电压Vd的相位进行调整。
并且，通电信号电路TD输出与该相位调整信号Sx相应的通电信号SC。并且，驱动电路DR按照该通电信号SC，并利用PWM控制信号SPWM，以使得电动机电流的相位与感应电压的相位相一致的方式，对桥接电路BR进行PWM控制，使其输出驱动电压Vd。
另外，在高速运转的情况下，相位调整电路PC输出相位调整信号Sx，该相位调整信号Sx以使得电动机电流的相位比感应电压的相位更靠前的方式对驱动电压Vd的相位进行调整。
并且，通电信号电路TD输出与该相位调整信号Sx相应的通电信号SC。并且，驱动电路DR按照该通电信号SC，并利用PWM控制信号SPWM，以使得电动机电流的相位比感应电压的相位更靠前的方式，对桥接电路BR进行PWM控制，使其输出驱动电压Vd。
下面，图2是示出将图1所示的半导体集成电路100按各个电源系统规定了分区的一例的图。
如图2所示，通电信号电路TD、相位调整电路PC、判断电路GC和比较器COM是低电压IC，从控制电源VDD1提供控制电压(例如5V)进行工作。
另外，如图2所示，第一二极管D1、第二二极管D2、驱动电路DR和桥接电路BR是高电压IC，从直流电源VDD2提供高于控制电压的直流电压(例如280V)进行工作。
这样地，由于连接有电流正负判断所需的第一和第二二极管D1、D2，因此，即使在负侧晶体管Trb的两端电压为负的情况下，比较器COM的输入电压也进入到同相输入电压范围内。
由于高电压IC包含有电动机电流的极性判断所需的二极管，因此可以对应于更宽范围的电源电压。
并且，例如，在半导体集成电路100以小于等于80V等的低电压被使用的情况下，可以利用DMOS(Double－Diffused MOSFET：双重扩散MOSFET)等，使用同一芯片构成低电压的电路和高电压的电路。
下面，对具有如上所述结构的半导体集成电路100的工作的一例进行说明。图3是示出输入到图1所示的比较器COM中的第一、第二电压V1、V2的波形的一例的波形图。另外，图4是示出比较器COM按照图3中表示的第一、第二电压V1、V2所输出的比较结果信号SR、判断电路GC按照该比较结果信号SR所输出的判断信号SG、驱动电流Vd以及电动机电流的波形的一例的波形图。
如图3和图4所示，例如在时刻0.02ms～0.58ms，在采样信号SL规定的采样定时(负侧晶体管Trb导通的期间)，由于第一电压V1小于第二电压V2，因此，比较器COM输出“低”电平的比较结果信号SR。
并且，由于采样所得的比较结果信号SR规定了第一电压V1小于第二电压V2(例如，是“低”电平)，因此，判断电路GC判断为电动机电流是从负侧晶体管Trb流向通电端子Tx的正的极性(输出“低”电平的判断信号SG)。
另一方面，如图3和图4所示，在时刻0.58ms～1.04ms，在采样信号SL规定的采样的定时(负侧晶体管Trb导通的期间)，第一电压V1大于等于第二电压V2的情况下，比较器COM输出“高”电平的比较结果信号SR。
并且，由于采样所得的比较结果信号SR规定了第一电压V1大于等于第二电压V2(是“高”电平)，因此，判断电路GC判断为电动机电流是从通电端子Tx流向负侧晶体管Trb的负的极性(输出“高”电平的判断信号SG)。
在此，如上所述地，在本实施例中，位置检测信号SH的相位与无刷电动机M的线圈的感应电压的相位同步。
在相位控制信号SP是零(基准值)的情况以及未输入的情况下，相位调整电路PC进行调整，使位置检测信号SH和上述判断信号SG同步。
具体而言，相位调整电路PC在判断信号SG相对于位置检测信号SH滞后的情况下，将相位调整信号Sx规定的驱动电压Vd的相位向前进方向进行调整。另一方面，相位调整电路PC在判断信号SG相对于位置检测信号SH更靠前的情况下，将相位调整信号Sx规定的驱动电压Vd的相位向滞后方向进行调整。
作为结果，相位调整电路PC输出相位调整信号Sx，该相位调整信号Sx以使得电动机电流的相位与感应电压的相位相一致的方式对驱动电压Vd的相位进行调整。
并且，通电信号电路TD输出与该相位调整信号Sx相应的通电信号SC。并且，驱动电路DR按照该通电信号SC，并利用PWM控制信号SPWM，以使得电动机电流的相位与感应电压的相位相一致的方式，对桥接电路BR进行PWM控制，使其输出驱动电压Vd。
从而，通过相位调整信号Sx的调整，由通电信号电路TD产生的通电信号SC的相位被调整，感应电压和电动机电流在各相上一致，从而以最大效率来驱动无刷电动机M。
另外，例如，相位调整电路PC在相位控制信号SP是负(小于等于基准值)时，与位置检测信号SH与判断信号SG之间的相位差无关地输出规定向前进方向调整驱动电压Vd的相位的相位调整信号Sx。
另一方面，相位调整电路PC在相位控制信号SP是正(大于等于基准值)时，输出用于规定向滞后方向调整驱动电压Vd的相位的相位调整信号Sx。
因此，例如在有效用于高速时无刷电动机M的负载较轻的用途时、即使指令信号SV规定了最大的电压而转速还是不够的情况下，将相位控制信号SP设定为负。这样，就能进行所谓的弱磁控制，可以更高速地进行控制。
如上所述，根据本实施例1涉及的电动机驱动装置1000，能够提高效率。
特别是，由于半导体集成电路100不需要外附部件，连电流检测电阻都没有，因此能够降低桥接电路BR中产生的消耗电流。
(实施例2)
图5是示出实施例2涉及的电动机驱动装置2000的结构的一例的图。再有，在图5中，与图1的附图标记相同的附图标记表示与实施例1同样的结构。
如图5所示，电动机驱动装置2000具备无刷电动机M、半导体集成电路(控制电路)200和设置在无刷电动机M上的位置传感器H。
微型计算机101向半导体集成电路200输出对无刷电动机M的驱动进行规定的指令信号SV。
另外，半导体集成电路200基于位置检测信号SH和对无刷电动机M的驱动进行规定的指令信号SV，从通电端子Tx向无刷电动机M的线圈提供模拟正弦波的驱动电压Vd，来控制无刷电动机M的驱动。
该半导体集成电路200例如图5所示，具备相位差计算电路(相位计算单元)PA、位置信息修正电路(位置信息修正单元)PI、相位差存储单元PM、通电信号电路(通电信号单元)TD、驱动电路(驱动电压输出单元)DR、桥接电路BR、比较器COM和判断电路(判断单元)GC。
通电信号电路TD基于位置检测信号SH和指令信号SV，输出用于控制无刷电动机M的通电的通电信号SC。
该通电信号电路TD根据位置检测信号SH和指令信号SV，通过例如正弦波数据的读出等，形成正弦波的通电信号SC。再有，正弦波数据可以是三相调制，也可以是两相调制。
在此，例如在提高无刷电动机M的效率的情况下，通电信号电路TD输出通电信号SC，该通电信号SC以使得电动机电流的相位与感应电压的相位相一致的方式对驱动电压Vd的相位进行调整。
并且，驱动电路DR按照该通电信号SC，并利用PWM控制信号SPWM，以使得电动机电流的相位与感应电压的相位相一致的方式，对桥接电路BR进行PWM控制，使其输出驱动电压Vd。
另外，在高速运转的情况下，通电信号电路TD输出通电信号SC，该通电信号SC以使得电动机电流的相位比感应电压的相位更靠前的方式对驱动电压Vd的相位进行调整。
并且，驱动电路DR按照该通电信号SC，并利用PWM控制信号SPWM，以使得电动机电流的相位比感应电压的相位更靠前的方式，对桥接电路BR进行PWM控制，使其输出驱动电压Vd。
另外，该通电信号电路TD基于位置检测信号SH，输出包括无刷电动机M有无旋转以及转速的信息在内的旋转信号SO。
并且，通电信号电路TD向判断电路GC输出采样信号SL，该采样信号SL用于指示在无刷电动机M正在旋转的状态下使正侧晶体管Tra和负侧晶体管Trb关断的期间内，对比较结果信号SR进行采样。
另外，如图5所示，比较器COM的第一输入(同相输入端子)与负侧晶体管Trb的一端(漏极)相连接，比较器COM的第二输入(反相输入端子)与负侧晶体管Trb的另一端(源极)相连接。
从而，比较器COM向第一输入(同相输入端子)输入基于负侧晶体管Trb的一端(漏极)的电压的第一电压V1，向第二输入(反相输入端子)输入基于负侧晶体管Trb的另一端(源极)的电压的第二电压V2。并且，该比较器COM输出基于对第一电压V1和第二电压V2的比较所得的结果的比较结果信号SR。
在此，例如在无刷电动机M正在旋转的状态下，正侧晶体管Tra和负侧晶体管Trb截止时线圈的感应电压(通电端子Tx的电压)是负的极性的情况下，第一电压V1小于第二电压V2。该情况下，比较器COM输出例如“低”电平的比较结果信号SR。
另一方面，在无刷电动机M正在旋转的状态下，正侧晶体管Tra和负侧晶体管Trb截止时线圈的感应电压是正的极性的情况下，第一电压V1大于等于第二电压V2。该情况下，比较器COM输出例如“高”电平的比较结果信号SR。
这样地，比较器COM输出的比较结果信号SR成为与线圈的感应电压的极性相对应的信号。
再有，该比较器COM也可以为了避免摆动现象而具有滞后特性。
另外，如图5所示，判断电路GC基于比较结果信号SR，判断无刷电动机M的线圈的感应电压的极性，并输出具有与所判断的极性相对应的相位的判断信号SG。
特别是，判断电路GC基于在无刷电动机M正在旋转的状态下、正侧晶体管Tra和负侧晶体管Trb截止的期间内从比较器COM输出的比较结果信号SR，判断线圈的感应电压(通电端子Tx的电压)的极性。
在此，例如图5所示，已述的通电信号电路TD向判断电路GC输出用于指示在负侧晶体管Trb导通的期间内对比较结果信号SR进行采样的采样信号SL。
并且，判断电路GC按照该采样信号SL，对比较结果信号SR进行采样。
并且，判断电路GC在采样所得的比较结果信号SR规定了第一电压V1小于第二电压V2(例如，是“低”电平)的情况下，判断为线圈的感应电压(通电端子Tx的电压)是负的极性。
该情况下，判断电路GC输出例如“高”电平的判断信号SG。
另一方面，判断电路GC在采样所得的比较结果信号SR规定了第一电压V1大于等于第二电压V2(例如，是“高”电平)的情况下，判断为线圈的感应电压(通电端子Tx的电压)是正的极性。
该情况下，判断电路GC输出例如“低”电平的判断信号SG。
另外，相位差计算电路PA输入位置检测信号SH和判断信号SG。
该相位差计算电路PA计算位置检测信号SH的相位与判断信号SG的相位之间的相位差。
另外，相位差存储电路PM存储由相位差计算电路PA计算出的相位差。该相位差存储单元PM例如是非易失性存储装置(例如，NAND型快闪存储器等)。
并且，位置信息修正电路PI基于计算出的相位差与预先设定的基准值之差，规定驱动电压Vd的相位的修正量。在此，驱动电压Vd的相位的修正量是计算出的相位差与预先设定的基准值之差。
这样，位置信息修正电路PI对与无刷电动机M的转子的旋转位置有关的信息进行修正。
再有，基于无刷电动机M的线圈的位置与检测该线圈的感应电压的位置传感器H的正确位置之间的电角度的相位差，来决定已述的基准值。
并且，通电信号电路TD输出通电信号SC，以便按照使相位差计算电路PA计算出的相位差与基准值之差接近于零的方式，来修正驱动电压Vd的相位。
这样降低了位置传感器H在无刷电动机M上的安装位置的影响，无刷电动机M的转子位置的检测精度提高。
再有，电动机驱动装置2000的其他结构与图1所示的电动机驱动电路1000同样。
下面，对具有如上所述结构的电动机驱动装置2000的工作特性的一例进行说明。
图6是示出位置传感器H被安装在无刷电动机M的正确位置上的情况下的位置检测信号SH、判断信号SG以及PWM控制信号SPWM的相位关系的一例的图。另外，图7是示出位置传感器H未被安装在无刷电动机M的正确位置上的情况下的位置检测信号SH、判断信号SG以及PWM控制信号SPWM的相位关系的一例的图。另外，图8是示出无刷电动机M顺时针旋转时的定子的线圈的链接磁通、位置传感器H以及转子的磁极的位置关系的一例的图。图9是示出图8所示的无刷电动机M顺时针旋转时的各信号波形的一例的图。
例如图8和图9所示，在无刷电动机M顺时针旋转时，位置传感器H的霍尔信号Hup相对于U相线圈的链接磁通Φu更靠前60deg。并且，U相线圈的感应电压EMFu相对于链接磁通Φu滞后π/2。从而，U相线圈的感应电压EMFu相对于与霍尔信号Hup相对应的信号Hu(位置检测信号SH)滞后150deg。
即，在位置传感器H被安装在无刷电动机M的正确位置上的情况下，判断信号SG与位置检测信号SH之间的相位差成为150deg(对应于已述的基准值)。该情况下，驱动电压Vd的相位的修正量是零，不需要修正(图6)。
另一方面，在位置传感器H偏离无刷电动机M的正确位置进行安装的情况下，判断信号SG与位置检测信号SH之间的相位差成为例如120deg。该情况下，驱动电压Vd的相位的修正量是30deg(150deg－120deg)，按照该修正量执行修正(图7)。
另外，图10是示出无刷电动机M逆时针旋转时的定子的线圈的链接磁通、位置传感器H以及转子的磁极的位置关系的一例的图。图11是示出图10所示的无刷电动机M逆时针旋转时的各信号波形的一例的图。
如图10和图11所示，在无刷电动机M逆时针旋转时，位置传感器H的霍尔信号Hup相对于U相线圈的链接磁通Φu滞后60deg。并且，U相线圈的感应电压EMFu相对于链接磁通Φu更靠前π/2。从而，U相线圈的感应电压EMFu相对于与霍尔信号Hup相对应的信号Hu(位置检测信号SH)滞后30deg。
即，在位置传感器H被安装在无刷电动机M的正确位置上的情况下，判断信号SG与位置检测信号SH之间的相位差成为30deg(对应于已述的基准值)。该情况下，驱动电压Vd的相位的修正量是零，不需要修正。
另一方面，在位置传感器H偏离无刷电动机M的正确位置进行安装的情况下，基于判断信号SG与位置检测信号SH之间的相位差，按照驱动电压Vd的相位的修正量执行修正。
再有，在已述的图6至图10的例子中，针对与U相线圈有关系的信号进行了说明，但对于W相线圈和V相线圈也同样。
如上所述，根据本实施例1涉及的电动机驱动装置2000，由于无刷电动机M的转子位置的检测精度提高，因此能够提高效率。
特别是，电动机驱动装置2000能够缓和传感器安装精度，能够抑制制造成本。
再有，实施方式是例示，发明范围不限定于此。
Claims (13)
1.一种电动机驱动装置，其特征在于，具备：
无刷电动机；
位置传感器，输出与所述无刷电动机的线圈的感应电压的相位同步的位置检测信号；以及
半导体集成电路，基于所述位置检测信号和规定所述无刷电动机的驱动的指令信号，从通电端子向所述无刷电动机的所述线圈提供模拟正弦波的驱动电压，来控制所述无刷电动机的驱动，
所述半导体集成电路具备：
通电信号单元，输出用于控制所述无刷电动机的通电的通电信号；
驱动电压输出单元，具有：正侧晶体管，所述正侧晶体管的一端连接在直流电源上，所述正侧晶体管的另一端连接到所述通电端子；正侧二极管，所述正侧二极管的阴极连接到所述正侧晶体管的一端，所述正侧二极管的阳极连接到所述正侧晶体管的另一端；负侧晶体管，所述负侧晶体管的一端连接到所述通电端子，所述负侧晶体管的另一端连接到接地；以及负侧二极管，所述负侧二极管的阴极连接到所述负侧晶体管的一端，所述负侧二极管的阳极连接到所述负侧晶体管的另一端，所述驱动电压输出单元按照所述通电信号，以使所述正侧晶体管和所述负侧晶体管互补地接通/关断的方式进行控制，从所述通电端子向所述无刷电动机的线圈提供模拟正弦波的驱动电压；
比较器，向第一输入输入基于所述负侧晶体管的一端的电压的第一电压，向第二输入输入基于所述负侧晶体管的另一端的电压的第二电压，输出基于对所述第一电压和所述第二电压进行比较所得的结果的比较结果信号；
判断单元，基于所述比较结果信号，判断流到所述负侧晶体管中的电动机电流的极性，并输出判断信号；以及
相位调整单元，基于所述位置检测信号和所述判断信号，输出对所述驱动电压的相位进行调整的相位调整信号。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述通电信号单元向所述判断单元输出采样信号，所述采样信号用于指示在所述负侧晶体管导通的期间内对所述比较结果信号进行采样，
所述判断单元按照所述采样信号，对所述比较结果信号进行采样。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在所述比较结果信号规定了所述第一电压小于所述第二电压的情况下，所述判断单元判断为所述电动机电流是从所述负侧晶体管流向所述通电端子的正的极性，
另一方面，在所述比较结果信号规定了所述第一电压大于等于所述第二电压的情况下，所述判断单元判断为所述电动机电流是从所述通电端子流向所述负侧晶体管的负的极性。
4.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述相位调整单元从所述电动机电流的极性反转的零交叉点，取得所述电动机电流的相位。
5.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述相位调整单元基于所述判断信号，取得所述电动机电流的相位，
所述相位调整单元基于所述位置检测信号，取得所述感应电压的相位，
所述相位调整单元输出所述相位调整信号，所述相位调整信号以使得所述电动机电流的相位与所述感应电压的相位相一致的方式，对所述驱动电压的相位进行调整。
6.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述相位调整单元输出所述相位调整信号，所述相位调整信号以使得所述电动机电流的相位比所述感应电压的相位更靠前的方式对所述驱动电压的相位进行调整。
7.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述通电信号单元、所述相位调整单元、所述判断单元和所述比较器被提供第一电压而进行工作，
所述驱动电压输出单元被提供高于所述第一电压的第二电压而进行工作。
8.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述半导体集成电路还具备：
第一电阻，所述第一电阻的一端连接在控制电源上，所述第一电阻的另一端连接到所述比较器的第一输入；
第二电阻，所述第二电阻的一端连接在所述控制电源上，所述第二电阻的另一端连接到所述比较器的第二输入；
第一二极管，所述第一二极管的阳极连接到所述比较器的第一输入，所述第一二极管的阴极连接到所述负侧晶体管的一端；以及
第二二极管，所述第二二极管的阳极连接到所述比较器的第二输入，所述第二二极管的阴极连接到所述负侧晶体管的另一端。
9.一种半导体集成电路，其特征在于，适用于电动机驱动装置，所述电动机驱动装置具备无刷电动机和输出与所述无刷电动机的线圈的感应电压的相位同步的位置检测信号的位置传感器，所述半导体集成电路基于所述位置检测信号和规定所述无刷电动机的驱动的指令信号，从通电端子向所述无刷电动机的所述线圈提供模拟正弦波的驱动电压，来控制所述无刷电动机的驱动，
所述半导体集成电路具备：
通电信号单元，输出用于控制所述无刷电动机的通电的通电信号；
驱动电压输出单元，具有：正侧晶体管，所述正侧晶体管的一端连接在直流电源上，所述正侧晶体管的另一端连接到所述通电端子；正侧二极管，所述正侧二极管的阴极连接到所述正侧晶体管的一端，所述正侧二极管的阳极连接到所述正侧晶体管的另一端；负侧晶体管，所述负侧晶体管的一端连接到所述通电端子，所述负侧晶体管的另一端连接到接地；以及负侧二极管，所述负侧二极管的阴极连接到所述负侧晶体管的一端，所述负侧二极管的阳极连接到所述负侧晶体管的另一端，所述驱动电压输出单元按照所述通电信号，以使所述正侧晶体管和所述负侧晶体管互补地接通/关断的方式进行控制，从所述通电端子向所述无刷电动机的线圈提供模拟正弦波的驱动电压；
比较器，向第一输入输入基于所述负侧晶体管的一端的电压的第一电压，向第二输入输入基于所述负侧晶体管的另一端的电压的第二电压，输出基于对所述第一电压和所述第二电压进行比较所得的结果的比较结果信号；
判断单元，基于所述比较结果信号，判断流到所述负侧晶体管中的电动机电流的极性，并输出判断信号；以及
相位调整单元，基于所述位置检测信号和所述判断信号，输出对所述驱动电压的相位进行调整的相位调整信号。
10.一种电动机驱动装置，其特征在于，具备：
无刷电动机；
位置传感器，输出与所述无刷电动机的线圈的感应电压的相位同步的位置检测信号；以及
半导体集成电路，基于所述位置检测信号和规定所述无刷电动机的驱动的指令信号，从通电端子向所述无刷电动机的所述线圈提供模拟正弦波的驱动电压，来控制所述无刷电动机的驱动，
所述半导体集成电路具备：
通电信号单元，输出用于控制所述无刷电动机的通电的通电信号；
驱动电压输出单元，具有：正侧晶体管，所述正侧晶体管的一端连接在直流电源上，所述正侧晶体管的另一端连接到所述通电端子；正侧二极管，所述正侧二极管的阴极连接到所述正侧晶体管的一端，所述正侧二极管的阳极连接到所述正侧晶体管的另一端；负侧晶体管，所述负侧晶体管的一端连接到所述通电端子，所述负侧晶体管的另一端连接到接地；以及负侧二极管，所述负侧二极管的阴极连接到所述负侧晶体管的一端，所述负侧二极管的阳极连接到所述负侧晶体管的另一端，所述驱动电压输出单元按照所述通电信号，以使所述正侧晶体管和所述负侧晶体管互补地接通/关断的方式进行控制，从所述通电端子向所述无刷电动机的线圈提供模拟正弦波的驱动电压；
比较器，向第一输入输入基于所述负侧晶体管的一端的电压的第一电压，向第二输入输入基于所述负侧晶体管的另一端的电压的第二电压，输出基于对所述第一电压和所述第二电压进行比较所得的结果的比较结果信号；
判断单元，基于所述比较结果信号，判断所述无刷电动机的所述线圈的感应电压的极性，并输出具有与所判断的极性相对应的相位的判断信号；
相位差计算单元，计算所述位置检测信号的相位与所述判断信号的相位之间的相位差；以及
位置信息修正单元，基于计算出的所述相位差，规定所述驱动电压的相位的修正量。
11.根据权利要求10所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述通电信号单元输出所述通电信号，以便按照使所述相位差与下述电角度的相位差之间的差接近于零的方式，来修正所述驱动电压的相位，该电角度是所述线圈的位置与所述位置传感器的正确位置之间的电角度。
12.根据权利要求10所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述通电信号单元向所述判断单元输出采样信号，所述采样信号用于指示在所述无刷电动机正在旋转的状态下使所述正侧晶体管和所述负侧晶体管关断的期间内，对所述比较结果信号进行采样，
所述判断单元按照所述采样信号，对所述比较结果信号进行采样。
13.根据权利要求10所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述半导体集成电路还具备存储所述相位差的相位差存储单元。
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