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JP2004297993A - Motor drive, the motor drive methodology, and integrated circuit - Google Patents

Motor drive, the motor drive methodology, and integrated circuit Download PDF

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JP2004297993A JP2003199835A JP2003199835A JP2004297993A JP 2004297993 A JP2004297993 A JP 2004297993A JP 2003199835 A JP2003199835 A JP 2003199835A JP 2003199835 A JP2003199835 A JP 2003199835A JP 2004297993 A JP2004297993 A JP 2004297993A
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努 島崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the inferiority of starting a sensor-less motor, by eliminating the problem that a beat lock is difficult to be prevented only by making a partial mask of a zero-cross detection range of the motor driving gear. <P>SOLUTION: The motor driving gear having a signal processing circuit for driving the sensor-less motor is provided with a detection means for detecting whether a zero-cross of back electromotive voltage generated in a drive coil of the sensor-less motor and neutral point voltage are in the prescribed timing or not; a counting means being reset based on an output of the detection means when the zero-cross is in the prescribed timing and performing counting based on an output of the detection means when the zero-cross is not in the prescribed timing; a brake means performing braking till the sensor-less motor is stopped based on an output when the counting means counts the prescribed value; and a start indicating means performing indication of the signal processing circuit for starting the sensor-less motor after it is stopped. In this way, inferiority of starting the sensor-less motor is surely detected, so as to make it surely capable of starting. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置、モータ駆動方法、および集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
センサレスモータ(スピンドルモータ、スレッドモータ等)は、ロータおよびステータ間の相対位置を検知するための位置検知素子(例えばホール素子)を持たない構造であるため、以下の駆動方法が必要となる。例えば、複数相の駆動コイルを有するセンサレスモータを駆動するモータ駆動装置は、所定相の駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスを基準として、複数相の駆動コイルを適宜の順で適宜の方向へ通電するためのタイミング信号を作成することによって、駆動コイルを通電する駆動トランジスタのオンオフを制御する。これにより、センサレスモータは、所定方向へ回転することとなる。
【0003】
ところで、モータ駆動装置は、センサレスモータを駆動する際の基準となるゼロクロスをノイズ等の影響で誤検出すると、複数相の駆動コイルを通電するための最適なタイミング信号を作成できなくなる。この場合、センサレスモータは、トルクが発生しないため回転できなくなる。上記の状態が継続すると、センサレスモータが停止しているにも関わらず、センサレスモータが高速回転するようにモータ駆動装置が複数相の駆動コイルを通電しているように見える、所謂ビートロック(起動不良)という現象を生じる。そこで、従来は、モータ駆動装置のゼロクロス検出範囲を一部マスクすることによって、ゼロクロスの誤検出を防止していた。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−4595号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータ駆動装置のゼロクロス検出範囲を一部マスクするためのタイミングは、ゼロクロスを基準とするものである。つまり、モータ駆動装置は、ゼロクロスを一旦誤検出してしまうと、マスクのための最適なタイミングを作成できなくなるため、センサレスモータは、ビートロックの現象を生じることとなる。従って、モータ駆動装置のゼロクロス検出範囲を一部マスクするだけでは、ビートロックを防止することは困難であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための発明は、センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置において、前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出する検出手段と、前記ゼロクロスが所定タイミングであるときの前記検出手段の出力に基づいて、リセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないときの前記検出手段の出力に基づいて、計数を行う計数手段と、前記計数手段が所定値を計数したときの出力に基づいて、前記センサレスモータが停止するまで制動を行う制動手段と、前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行う起動指示手段と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置である。このモータ駆動装置によれば、計数手段が計数する絶対的な所定値を閾値として、センサレスモータがビートロックの現象を生じているかどうかを確実に検出できる。また、センサレスモータがビートロックの現象を生じているとき、センサレスモータを停止させてから再起動させるため、センサレスモータをビートロック状態から正常状態へ確実に復帰できる。
【0007】
また、かかるモータ駆動装置において、前記制動手段は、前記駆動コイルの逆起電圧を減衰させるタイミングで、前記駆動コイルの通電を行う駆動トランジスタをオンする。このモータ駆動装置によれば、センサレスモータの脱調を効果的に防止できる。
【0008】
また、かかるモータ駆動装置において、前記所定タイミングは、本来発生すべきゼロクロスから所定時間前までの範囲である。このモータ駆動装置によれば、センサレスモータが負荷変動等を生じた場合でも、ゼロクロスを確実に検出できる。
【0009】
また、かかるモータ駆動装置において、前記起動指示手段は、前記ゼロクロスを検出して計数を開始する計数器を有し、前記計数器が所定値を計数したとき、前記信号処理回路に前記センサレスモータを起動するための指示を行う。このモータ駆動装置によれば、センサレスモータを一定時間停止させてから再起動させるため、センサレスモータをビートロック状態から正常状態へ効果的に復帰できる。
【0010】
また、かかるモータ駆動装置において、前記センサレスモータは、複数相の駆動コイルを有するものである。
【0011】
また、センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置の駆動方法であって、前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出するステップと、前記ゼロクロスが所定タイミングであることを検出したときにリセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないことを検出したときに計数を行うステップと、所定値を計数したときに、前記センサレスモータが停止するまで制動を行うステップと、前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行うステップと、を備えたことを特徴とするモータ駆動方法である。このモータ駆動方法によれば、センサレスモータをビートロック状態から正常状態へ確実に復帰できる。
【0012】
更に、上記のモータ駆動装置を集積化したことを特徴とする集積回路である。この集積回路によれば、センサレスモータを使用する小型機器に対応できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【0014】
===モータ駆動装置の全体構成===
図1、図2、図3および図4を参照しつつ、本発明にかかる全体の構成について説明する。図1は、本発明のモータ駆動装置を説明するための構成図である。図2は、本発明のモータ駆動装置の動作を説明するための波形図である。図3は、図1のマスク回路の動作を説明するための波形図である。図4は、図1の正逆回路の動作を説明するための波形図である。なお、本実施形態では、モータ駆動装置は、3相のセンサレスモータ(例えば、スピンドルモータ、スレッドモータ等)を駆動する集積回路であることとする。ここで、センサレスモータは、ロータおよびステータの相対位置を検知するための素子(例えば、ホール素子)を持たないモータのことである。
【0015】
図1において、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6は、スター結線されるとともに120度の電気角を有しており、センサレスモータのステータに固着されている。
【0016】
Nチャンネル型MOSFET8は、U相駆動コイル2を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Nチャンネル型MOSFET10は、U相駆動コイル2を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Nチャンネル型MOSFET8、10のドレインソースは、電源Vpと接地との間に直列接続され、Nチャンネル型MOSFET8、10のドレインソース接続部は、U相駆動コイル2の一端と接続されている。同様に、Nチャンネル型MOSFET12は、V相駆動コイル4を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Nチャンネル型MOSFET14は、V相駆動コイル4を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Nチャンネル型MOSFET12、14のドレインソースは、電源Vpと接地との間に直列接続され、Nチャンネル型MOSFET12、14のドレインソース接続部は、V相駆動コイル4の一端と接続されている。同様に、Nチャンネル型MOSFET16は、W相駆動コイル6を通電するためのソース側の駆動トランジスタ、Nチャンネル型MOSFET18は、W相駆動コイル6を通電するためのシンク側の駆動トランジスタである。Nチャンネル型MOSFET16、18のドレインソースは、電源Vpと接地との間に直列接続され、Nチャンネル型MOSFET16、18のドレインソース接続部は、W相駆動コイル6の一端と接続されている。そして、Nチャンネル型MOSFET8、10、12、14、16、18を後述する適宜のタイミングでオンオフすることによって、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6に駆動電流が流れて、センサレスモータは回転(例えば正回転)することとなる。これにより、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6の一端には、電気角120度の位相差を有する駆動電圧Vu、Vv、Vwが現れるとともに、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6の共通接続部には、破線の中性点電圧Vcomが現れる。なお、駆動電圧Vu、Vv、Vw上における上方向および下方向の重畳パルスKBは、Nチャンネル型MOSFET8、10、12、14、16、18がオンオフすることによって、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6を流れる駆動電流の方向が変化するときに生じるキックバックパルスである。なお、駆動トランジスタとしては、MOSFETの代わりにバイポーラトランジスタを使用することも可能である。
【0017】
切り換え回路20は、U端子、V端子、W端子を有し、U端子、V端子、W端子には、駆動電圧Vu、Vv、Vwが供給される。切り換え回路20は、U端子、V端子、W端子を電気角60度のタイミングで切り換えて、駆動電圧Vu、Vv、Vwの何れか1つを出力するものである。切り換え回路20は、センサレスモータが正回転するとき、U端子、W端子、V端子の順で繰り返し切り換え、一方、センサレスモータが逆回転するとき、U端子、V端子、W端子の順で繰り返し切り換えることとなる。
【0018】
コンパレータ22は、切り換え回路20から得られる駆動電圧Vu、Vv、Vwの何れか1つ(+端子)と中性点電圧Vcom(−端子)とを比較するものである。これにより、コンパレータ22からは、電気角60度のタイミングで変化する矩形の比較信号CPが出力される。なお、比較信号CP上における上方向および下方向の重畳パルスは、キックバックパルスKBに基づくものである。本実施形態では、切り換え回路20を設けることによって、1個のコンパレータを設けるだけで済むので、素子数を削減することが可能となる。
【0019】
分配回路32は、U端子、V端子、W端子を有し、U端子、V端子、W端子を切り換え回路20と同一タイミングで切り換えて、比較信号CPを分配して出力するものである。なお、分配回路32は、センサレスモータが正回転するとき、U端子、W端子、V端子の順で繰り返し切り換え、一方、センサレスモータが逆回転するとき、U端子、V端子、W端子の順で繰り返し切り換えることとなる。
【0020】
分配回路32のU端子からは、電気角60度の断片的な信号が得られるだけで、U相駆動コイル2を通電するための電気角120度の信号が欠落している。同様に、分配回路32のV端子からも、電気角60度の断片的な信号が得られるだけで、V相駆動コイル4を通電するための電気角120度の信号が欠落している。同様に、分配回路32のW端子からも、電気角60度の断片的な信号が得られるだけで、W相駆動コイル6を通電するための電気角120度の信号が欠落している。なお、分配回路32のU端子、V端子、W端子から得られる信号には、キックバックパルスKBに対応するノイズが重畳されている。
【0021】
マスク回路34は、分配回路32のU端子から得られる電気角60度の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し、この電気角60度の信号を用いてU相駆動コイル2を駆動するための連続するマスク信号Umaskを生成して出力する。同様に、マスク回路34は、分配回路32のV端子から得られる電気角60度の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し、この電気角60度の信号を用いてV相駆動コイル4を駆動するための連続するマスク信号Vmaskを生成して出力する。同様に、マスク回路34は、分配回路32のW端子から得られる電気角60度の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し、この電気角60度の信号を用いてW相駆動コイル6を駆動するための連続するマスク信号Wmaskを生成して出力する。なお、マスク信号Umask、Vmask、Wmaskは、電気角120度の位相差を有する。
【0022】
合成回路38は、マスク回路34から得られるマスク信号Umask、Vmask、Wmaskを合成して、電気角60度のタイミングで変化する矩形の合成信号FGを出力する。すなわち、合成信号FGは、比較信号CPからキックバックパルスKBに基づく重畳パルスを除去したものとなる。
【0023】
位相比較器40、フィルタ42、バッファ44、電圧制御発振器46、1/N分周器48は、PLL回路を構成する。位相比較器40は、合成回路38から得られる合成信号FGと、1/N分周器48から得られる分周信号DVとの位相差に応じたパルス幅を有する電圧信号を出力するものである。例えば、位相比較器40は、合成信号FGの位相が分周信号DVの位相より進んでいる状態では、正の電圧信号を出力し、一方、合成信号FGの位相が分周信号DVの位相より遅れている状態では、負の電圧信号を出力する。この電圧信号は、フィルタ42で積分され、その後、バッファ44を介して電圧制御発振器46に供給される。電圧制御発振器46は、バッファ44から得られる電圧信号と対応する周波数信号VCOを出力して、1/N分周器48に供給する。この動作を繰り返すことによって、合成信号FGの位相と分周信号DVの位相は、一致することとなる。本実施形態では、合成信号FGの1/2周期(ハイレベルまたはローレベル)が周波数信号VCOの8周期(これに限定されない)となるように、1/N分周器48の分周数Nを設定することとする。
【0024】
シフトレジスタ50は、周波数信号VCOを用いて合成信号FGを遅延させるものである。本実施形態では、シフトレジスタ50が7段(これに限定されない)のD型FF(不図示)からなるものとする。これにより、シフトレジスタ50の7段目(最終段)のD型FFでは、合成信号FGが周波数信号VCOの6周期に相当する期間遅延して、遅延信号SRとして出力されることとなる。マスク回路34は、合成信号FGと遅延信号SRとのEXOR1(排他的論理和)信号を作成する。
【0025】
センサレスロジック回路52は、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6を適宜のタイミングで通電するための信号を出力するものである。センサレスロジック回路52は、センサレスモータ自体が初期状態でのロータおよびステータ間の相対位置を推定できないことを考慮して、予め定められたマスク信号Umask、Vmask、Wmaskの初期レベルから動作することとなる(例えば、マスク信号Umask、Vmask、Wmaskの初期レベルを”L””L””H”とする)。センサレスロジック回路52は、通電信号Uiogic1(=Umask−Vmask)、Vlogic1(=Vmask−Wmask)、Wlogic1(=Wmask−Umask)を作成する。そして、センサレスロジック回路52は、通電信号Ulogic1が”M”レベルとなる期間、切り換え回路20のU端子と分配回路32のU端子を選択するための信号を出力する。同様に、センサレスロジック回路52は、通電信号Vlogic1が”M”レベルとなる期間、切り換え回路20のV端子と分配回路32のV端子を選択するための信号を出力する。同様に、センサレスロジック回路52は、通電信号Wlogic1が”M”レベルとなる期間、切り換え回路20のW端子と分配回路32のW端子を選択するための信号を出力する。そして、センサレスロジック回路52は、通電信号Ulogic1、Vlogic1、Wlogic1から遅延する通電信号(駆動信号)Ulogic2、Vlogic2、Wlogic2を作成して出力する。
【0026】
正逆回路54(制動手段)は、センサレスモータのブレーキと、センサレスモータの回転方向の逆転と、を行うものである。正逆回路54は、外部装置等から供給される通常時のブレーキ指示信号に基づいて、逆転トルクブレーキを実行する。逆転トルクブレーキは、図4に示すように、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6に生じる正弦波の逆起電圧を減衰させる方向に通電するものである。これにより、センサレスモータは、減速または停止することとなる。また、正逆回路54は、外部装置等から供給される回転指示信号FR(例えば、正回転時”H”、逆回転時”L”とする)の変化に基づいて、先ず、逆転トルクブレーキを実行してセンサレスモータを停止させ、その後、回転方向の逆転を実行する。このとき、センサレスモータが正方向へ回転するときのマスク信号Umask、Vmask、Wmaskと、センサレスモータが逆方向へ回転するときのマスク信号Umask、Vmask、Wmaskとは、V相およびW相のマスク信号が入れ替わることとなる。これにより、センサレスモータは、回転方向が逆転して加速することとなる。なお、ブレーキ指示信号が存在せず回転指示信号FRが変化しないとき、通電信号Ulogic2、Vlogic2、Wlogic2は、正逆回路54を介してそのまま出力される。
【0027】
Nチャンネル型MOSFET8、10、12、14、16、18は、正逆回路54の出力信号によってオンオフすることとなる。
【0028】
起動カウンタ58(計数器)は、センサレスモータが起動しないとき、合成信号FGの電気角60度のタイミングを基準として、センサレスモータが停止しているときの周波数信号VCOの計数を行うものである。そして、センサレスロジック回路52は、起動カウンタ58が所定値を計数したとき、センサレスモータが停止していることとして、マスク信号Umask、Vmask、Wmaskのレベルを次の電気角60度のレベルに変更する。これにより、センサレスモータは、再度起動されることとなる。
【0029】
期待値回路60は、比較信号CPと、EXOR1信号と、通電信号Ulogic2、Vlogic2、Wlogic2とが供給されることによって、EXOR1信号の各”H”期間、本来発生すべき比較信号CPと同一レベルの期待値信号EXPを出力するものである。EXORゲート62は、比較信号CPと期待値信号EXPとの排他的論理和を演算し、EXOR2信号を出力するものである。比較信号CPの立ち上がりおよび立ち下がりポイントは、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6に発生する逆起電圧および中性点電圧Vcomのゼロクロスポイントである。即ち、EXORゲート62は、比較信号CPがEXOR1信号の”L”期間(所定タイミングの範囲)で変化するとき、センサレスモータが正常回転しているものとして”L”のEXOR2信号を出力する。一方、EXORゲート62は、比較信号CPがEXOR1信号の”H”期間(期待値信号EXPの”H”または”L”期間)で変化するとき、センサレスモータが異常回転しているものとして”H”のEXOR2信号を出力する。
【0030】
D型FF64は、EXOR2信号がD(データ)端子に供給され、EXOR1信号の反転信号がC(クロック)端子に供給される。即ち、D型FF64は、EXOR1信号の立ち下がりでEXOR2信号を保持し、その後、EXOR2信号をQ(出力)端子から出力する。
【0031】
カウンタ66(計数手段)は、D型FF64のQ端子の出力がR(リセット)端子に供給され、EXOR1信号が計数される信号として供給される。即ち、カウンタ66は、比較信号CPがEXOR1信号の”L”期間で変化するとき、D型FF64のQ端子の出力”L”がR端子に供給されることによって、リセットされた状態を継続する。一方、カウンタ66は、比較信号CPがEXOR1信号の”H”期間で変化するとき、D型FF64のQ端子の出力”H”がR端子に供給されることによって、リセット解除されるとともに直後のEXOR1信号の立ち上がり(またはEXOR1信号の立ち下がり)を順次計数する。カウンタ66の計数値がNに達すると、カウンタ66は、センサレスモータがビートロック状態であることとして”H”を出力する。なお、センサレスモータが軽負荷の場合、起動直後の比較信号CPはEXOR1信号の”H”期間で変化する可能性がある。つまり、Nは、センサレスモータが軽負荷であって異常回転していないものと見なすための許容数である。
【0032】
D型FF68は、D型FF64のQ端子の出力がD端子に供給され、カウンタ66の出力がC端子に供給される。即ち、D型FF68は、カウンタ66の出力”H”(立ち上がり)でD型FF64のQ端子の出力”H”を保持し、その後、センサレスモータをビートロック状態から解放するためのブレーキ指示信号として、D型FF64のQ端子の出力”H”をQ端子から出力する。ビートロック時のブレーキ指示信号は、通常時のブレーキ指示信号とともにORゲート70を介して正逆回路54に供給される。正逆回路54は、ビートロック時のブレーキ指示信号が供給されると、逆転トルクブレーキを実行することによって、センサレスモータの回転を停止させる。センサレスロジック回路52は、センサレスモータの回転が停止すると、即ち、マスク信号Umask、Vmask、Wmaskがゼロクロスの消失に伴って供給されなくなると、PLL回路内のコンデンサ42の電荷を強制放電するとともに、D型FF64、68をリセットする。これにより、D型FF64、カウンタ66、D型FF68は、センサレスモータのビートロックを検出可能な状態となる。
【0033】
なお、正逆回路54の出力信号を得るまでの信号処理を行うブロック全体が、信号処理回路である。また、起動カウンタ58およびPLL回路は、起動指示手段である。
【0034】
===モータ駆動装置のビートロック検出動作===
次に、図5および図6を参照しつつ、モータ駆動装置のビートロック検出動作について説明する。図5は、モータ駆動装置のビートロック検出動作を説明するためのフローチャート、図6は、モータ駆動装置のビートロック検出動作を説明するための波形図である。なお、説明の便宜上、比較信号CPに重畳する、キックバックパルスKBに基づくノイズは省略することとする。
【0035】
≪ステップS2≫
コンパレータ22からは、センサレスモータの回転に伴って比較信号CPが出力される。この比較信号CPの立ち上がりおよび立ち下がりポイントは、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6に発生する逆起電圧と中性点電圧Vcomとのゼロクロスポイントである。即ち、比較信号CPは、ゼロクロスがEXOR1信号の”H”期間または”L”期間の何れに存在するのかを検出するための基となる信号である。
【0036】
≪ステップS4≫
比較信号CPがEXOR1信号の”H”期間または”L”期間の何れで変化(立ち上がり、立ち下がり)しているのかを判別する。換言すると、ゼロクロスがEXOR1信号の各周期毎の立ち下がりポイントに対して紙面左側(時間軸上での前側)または紙面右側(時間軸上での後側)の何れであるのかを判別する。ゼロクロスがEXOR1信号の立ち下がりポイントに対して紙面左側の場合、当該ゼロクロスは許容範囲外に存在することとなる。一方、ゼロクロスがEXOR1信号の立ち下がりポイントに対して紙面右側の場合、当該ゼロクロスは許容範囲内に存在することとなる。本実施形態では、比較信号CPおよび期待値信号EXPがEXOR1信号の立ち下がりポイントで同一レベルであるかどうかを、EXORゲート62から得られるEXOR2信号を用いて判別する。
【0037】
≪ステップS6≫
比較信号CPがEXOR1信号の”L”期間で変化すると、即ち、上記のステップS4を否定すると、センサレスモータが正常回転しているものとして、D型FF64はEXOR1信号の立ち下がりで”L”のEXOR2信号を保持するとともに出力する。これにより、カウンタ66は、リセットされて計数を停止した状態を継続する。そして、上記のステップS4を再度実行する。
【0038】
≪ステップS8≫
一方、比較信号CPがEXOR1信号の”H”期間で変化すると、即ち、上記のステップS4を肯定すると、センサレスモータが異常回転または軽負荷で正常回転しているものとして、D型FF64はEXOR1信号の立ち下がりで”H”のEXOR2信号を保持するとともに出力する。これにより、カウンタ66は、リセット解除されるとともにEXOR1信号の立ち上がりで+1インクリメントの計数を行う。
【0039】
≪ステップS10≫
カウンタ66の計数値がN以上であるかどうかを判別する。即ち、センサレスモータが異常回転または軽負荷で正常回転しているかどうかを判別する。そして、カウンタ66の計数値がN未満であると、即ち、本ステップS10を否定すると、センサレスモータが軽負荷で正常回転しているものとして、上記のステップS4以降を再度実行する。
【0040】
≪ステップS12≫
一方、カウンタ66の計数値がN以上であると、即ち、上記のステップS10を肯定すると、カウンタ66の出力は”L”から”H”へ変化する。そして、センサレスモータが異常回転に伴ってビートロックしているものとして、D型FF68はカウンタ66の出力の立ち上がりでD型FF64の出力”H”を保持するとともに出力する。D型FF68の出力”H”は、ビートロック時のブレーキ指示信号として、ORゲート70を介して正逆回路54に供給される。これにより、正逆回路54は、逆転トルクブレーキを実行する。
【0041】
≪ステップS14≫
センサレスロジック回路52は、センサレスモータの回転が停止しているかどうかを判別する。本実施形態では、センサレスロジック回路52は、マスク信号Umask、Vmask、Wmaskの供給の有無に応じて、ゼロクロスが存在するかどうかを判別する。
【0042】
≪ステップS16≫
センサレスロジック回路52は、マスク信号Umask、Vmask、Wmaskが供給されると、センサレスモータの回転が逆転トルクブレーキに伴って減速しているものとして、起動カウンタ58の計数動作をリセットする。これにより、起動カウンタ58は計数を停止した状態を継続する。
【0043】
≪ステップS18≫
一方、センサレスロジック回路52は、マスク信号Umask、Vmask、Wmaskが供給されなくなると、センサレスモータの回転が逆転トルクブレーキに伴って停止したものと判断する。このとき、センサレスロジック回路52は、起動カウンタ58の計数動作をリセット解除する。これにより、起動カウンタ58は、センサレスモータが停止しているときの設定周波数を有する周波数信号VCOの計数を開始する。
【0044】
≪ステップS20≫
起動カウンタ58の計数値がX以上であるかどうかを判別する。即ち、センサレスロジック回路52は、センサレスモータの停止後、一定時間が経過したかどうかを判別する。そして、起動カウンタ58の計数値がX未満であると、即ち、本ステップS20を否定すると、上記のステップS14以降を再度実行する。
【0045】
≪ステップS22≫
一方、起動カウンタ58の計数値がX以上であると、即ち、上記のステップS20を肯定すると、センサレスロジック回路52は、PLL回路内のコンデンサ42の電荷を強制放電し、D型FF64、68をリセットし、更に、逆転トルクブレーキを解除する。これにより、モータ駆動装置は、初期設定され、センサレスモータを再度起動する。
【0046】
以上より、センサレスモータのビートロックを確実に検出し、センサレスモータを確実に起動することが可能となる。
【0047】
===その他の実施形態===
以上、本発明に係るモータ駆動装置について説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【0048】
≪制動手段≫
本実施形態では、正逆回路54は、逆転トルクブレーキを実行することとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6の一端を短絡するショートブレーキを用いることとしてもよい。これにより、センサレスモータは、減速が滑らかではなくなるが、脱調することはなくなる。
【0049】
≪検出手段≫
本実施形態では、U相駆動コイル2、V相駆動コイル4、W相駆動コイル6の逆起電圧と中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを、比較信号CPの立上り変化および立下り変化の都度検出しているが、これに限定されるものではない。例えば、前記ゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを、比較信号CPの立上り変化または立下り変化の何れか一方を基に検出してもよいし、比較信号CPの立上り変化および立下り変化の双方を基に並列に検出してもよい。
【0050】
≪所定タイミング≫
本実施形態では、1/N分周器48は、合成信号FGの1/2周期(ハイレベルまたはローレベル)と周波数信号VCOの8周期とが等しくなる分周数Nを有することとしているが、これに限定されるものではない。例えば、分周数Nを小さく設定してもよい。これにより、EXOR1信号の立ち下がりポイントを微調整でき、ゼロクロスを精度よく効果的に検出することが可能となる。
【0051】
≪駆動トランジスタ≫
本実施形態では、Nチャンネル型MOSFETであるが、これに限定されるものではない。例えば、Pチャンネル型MOSFET、NPN型バイポーラトランジスタ、PNP型バイポーラトランジスタの何れかを使用することも可能である。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、センサレスモータの起動不良を確実に検出し、センサレスモータを確実に起動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のモータ駆動装置を説明するための構成図である。
【図2】本発明のモータ駆動装置の動作を説明するための波形図である。
【図3】図1のマスク回路の動作を説明するための波形図である。
【図4】図1の正逆回路の動作を説明するための波形図である。
【図5】本発明のモータ駆動装置のビートロック検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図6】本発明のモータ駆動装置のビートロック検出動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
2 U相駆動コイル
4 V相駆動コイル
6 W相駆動コイル
8、10、12、14、16、18 Nチャンネル型MOSFET
46 電圧制御発振器
52 センサレスロジック回路
54 正逆回路
58 起動カウンタ
60 期待値回路
62 EXORゲート
64、68 D型FF
66 カウンタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor driving device, a motor driving method, and an integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
Since the sensorless motor (spindle motor, thread motor, etc.) has a structure that does not have a position detecting element (for example, a Hall element) for detecting a relative position between the rotor and the stator, the following driving method is required. For example, a motor driving device that drives a sensorless motor having a multi-phase drive coil has a multi-phase drive coil in an appropriate order based on a zero crossing of a back electromotive voltage and a neutral point voltage generated in a predetermined phase drive coil. To generate a timing signal for energizing in an appropriate direction, thereby controlling on / off of the driving transistor for energizing the driving coil. As a result, the sensorless motor rotates in a predetermined direction.
[0003]
By the way, when the motor drive device erroneously detects a zero cross, which is a reference when driving the sensorless motor, due to the influence of noise or the like, it cannot create an optimal timing signal for energizing the multi-phase drive coils. In this case, the sensorless motor cannot rotate because no torque is generated. If the above state continues, it appears that the motor driving device is energizing the multi-phase drive coils so that the sensorless motor rotates at a high speed, even though the sensorless motor is stopped. Defective). Therefore, conventionally, erroneous detection of the zero cross has been prevented by partially masking the zero cross detection range of the motor driving device.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-4595
[Problems to be solved by the invention]
However, the timing for partially masking the zero-cross detection range of the motor driving device is based on the zero-cross. In other words, once the zero crossing is erroneously detected by the motor driving device, it becomes impossible to create an optimal timing for the mask, and thus the sensorless motor causes a beat lock phenomenon. Therefore, it is difficult to prevent beat lock only by partially masking the zero-cross detection range of the motor driving device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention for solving the above-mentioned problem is directed to a motor driving device having a signal processing circuit for driving a sensorless motor, wherein a zero crossing of a back electromotive voltage and a neutral point voltage generated in a driving coil of the sensorless motor is performed at a predetermined timing. Detecting means for detecting whether or not there is, and resetting based on an output of the detecting means when the zero cross is at a predetermined timing, and counting based on an output of the detecting means when the zero cross is not at a predetermined timing. Counting means for performing the following, based on an output when the counting means has counted a predetermined value, braking means for performing braking until the sensorless motor stops, and after the sensorless motor stops, the signal processing circuit Starting instruction means for issuing an instruction for activating the sensorless motor. It is over motor drive unit. According to this motor drive device, it is possible to reliably detect whether or not the sensorless motor has a beatlock phenomenon, using the absolute predetermined value counted by the counting means as the threshold value. Further, when the sensorless motor has a beatlock phenomenon, the sensorless motor is stopped and then restarted, so that the sensorless motor can be reliably returned from the beatlock state to the normal state.
[0007]
In this motor drive device, the braking unit turns on the drive transistor that energizes the drive coil at a timing at which the back electromotive voltage of the drive coil is attenuated. According to this motor drive device, step-out of the sensorless motor can be effectively prevented.
[0008]
In this motor drive device, the predetermined timing is in a range from a zero cross, which should originally occur, to a predetermined time before. According to this motor driving device, even when the sensorless motor causes a load change or the like, the zero cross can be reliably detected.
[0009]
Further, in such a motor drive device, the start instruction means has a counter for detecting the zero cross and starting counting, and when the counter has counted a predetermined value, the signal processing circuit sends the sensorless motor to the signal processing circuit. Give instructions to start. According to this motor drive device, since the sensorless motor is stopped for a predetermined time and then restarted, the sensorless motor can be effectively returned from the beat lock state to the normal state.
[0010]
In this motor drive device, the sensorless motor has a multi-phase drive coil.
[0011]
A method of driving a motor drive device having a signal processing circuit for driving a sensorless motor, the method comprising: determining whether a zero cross of a back electromotive voltage and a neutral point voltage generated in a drive coil of the sensorless motor is at a predetermined timing. Detecting, and resetting when detecting that the zero cross is at a predetermined timing, performing counting when detecting that the zero cross is not at a predetermined timing, when counting a predetermined value, A motor driving method, comprising: braking until the sensorless motor stops; and, after the sensorless motor stops, the signal processing circuit instructs to start the sensorless motor. It is. According to this motor driving method, the sensorless motor can be reliably returned from the beat lock state to the normal state.
[0012]
Further, there is provided an integrated circuit in which the above motor drive device is integrated. According to this integrated circuit, it is possible to cope with a small device using a sensorless motor.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
At least the following matters will be made clear by the description in the present specification and the accompanying drawings.
[0014]
=== Overall configuration of motor drive device ===
The overall configuration according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a motor drive device of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the motor drive device of the present invention. FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the mask circuit of FIG. FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation of the forward / reverse circuit of FIG. In this embodiment, the motor driving device is an integrated circuit that drives a three-phase sensorless motor (for example, a spindle motor, a thread motor, or the like). Here, the sensorless motor is a motor having no element (for example, a Hall element) for detecting a relative position between the rotor and the stator.
[0015]
In FIG. 1, the U-phase drive coil 2, the V-phase drive coil 4, and the W-phase drive coil 6 are star-connected and have an electrical angle of 120 degrees, and are fixed to the stator of the sensorless motor.
[0016]
The N-channel MOSFET 8 is a source-side drive transistor for energizing the U-phase drive coil 2, and the N-channel MOSFET 10 is a sink-side drive transistor for energizing the U-phase drive coil 2. The drain sources of the N-channel MOSFETs 8 and 10 are connected in series between the power supply Vp and the ground, and the drain-source connection of the N-channel MOSFETs 8 and 10 is connected to one end of the U-phase drive coil 2. Similarly, the N-channel MOSFET 12 is a source-side drive transistor for energizing the V-phase drive coil 4, and the N-channel MOSFET 14 is a sink-side drive transistor for energizing the V-phase drive coil 4. The drain sources of the N-channel MOSFETs 12 and 14 are connected in series between the power supply Vp and the ground, and the drain-source connection portions of the N-channel MOSFETs 12 and 14 are connected to one end of the V-phase drive coil 4. Similarly, the N-channel MOSFET 16 is a source-side drive transistor for energizing the W-phase drive coil 6, and the N-channel MOSFET 18 is a sink-side drive transistor for energizing the W-phase drive coil 6. The drain sources of the N-channel MOSFETs 16 and 18 are connected in series between the power supply Vp and the ground, and the drain-source connection portions of the N-channel MOSFETs 16 and 18 are connected to one end of the W-phase drive coil 6. By turning on and off the N-channel MOSFETs 8, 10, 12, 14, 16, and 18 at appropriate timings described later, a drive current flows through the U-phase drive coil 2, the V-phase drive coil 4, and the W-phase drive coil 6. Thus, the sensorless motor rotates (for example, forward rotation). As a result, at one end of the U-phase drive coil 2, V-phase drive coil 4, and W-phase drive coil 6, drive voltages Vu, Vv, Vw having a phase difference of 120 electrical degrees appear, and the U-phase drive coil 2 , V-phase driving coil 4 and W-phase driving coil 6, a neutral point voltage Vcom appears in a dashed line. The upward and downward superimposed pulses KB on the drive voltages Vu, Vv, and Vw are generated by turning on and off the N-channel MOSFETs 8, 10, 12, 14, 16, and 18 so that the U-phase drive coil 2 and the V-phase This is a kickback pulse generated when the direction of the drive current flowing through the drive coil 4 and the W-phase drive coil 6 changes. Note that a bipolar transistor can be used as the driving transistor instead of the MOSFET.
[0017]
The switching circuit 20 has a U terminal, a V terminal, and a W terminal, and drive voltages Vu, Vv, and Vw are supplied to the U terminal, the V terminal, and the W terminal. The switching circuit 20 switches one of the U terminal, the V terminal, and the W terminal at a timing of 60 electrical degrees and outputs one of the driving voltages Vu, Vv, and Vw. The switching circuit 20 repeatedly switches in the order of the U terminal, the W terminal, and the V terminal when the sensorless motor rotates in the forward direction, and repeatedly switches in the order of the U terminal, the V terminal, and the W terminal when the sensorless motor rotates in the reverse direction. It will be.
[0018]
The comparator 22 compares any one of the drive voltages Vu, Vv, and Vw (+ terminal) obtained from the switching circuit 20 with the neutral point voltage Vcom (− terminal). As a result, the comparator 22 outputs a rectangular comparison signal CP that changes at a timing of 60 electrical degrees. The upward and downward superimposed pulses on the comparison signal CP are based on the kickback pulse KB. In the present embodiment, by providing the switching circuit 20, only one comparator need be provided, so that the number of elements can be reduced.
[0019]
The distribution circuit 32 has a U terminal, a V terminal, and a W terminal, and switches the U terminal, the V terminal, and the W terminal at the same timing as the switching circuit 20 to distribute and output the comparison signal CP. Note that the distribution circuit 32 repeatedly switches in the order of the U terminal, the W terminal, and the V terminal when the sensorless motor rotates in the forward direction, and in the order of the U terminal, the V terminal, and the W terminal when the sensorless motor rotates in the reverse direction. Switching will be repeated.
[0020]
From the U terminal of the distribution circuit 32, only a fragmentary signal with an electrical angle of 60 degrees is obtained, but a signal with an electrical angle of 120 degrees for energizing the U-phase drive coil 2 is missing. Similarly, only a fragmentary signal with an electrical angle of 60 degrees is obtained from the V terminal of the distribution circuit 32, and a signal with an electrical angle of 120 degrees for energizing the V-phase drive coil 4 is missing. Similarly, only a fragmentary signal having an electrical angle of 60 degrees is obtained from the W terminal of the distribution circuit 32, and a signal having an electrical angle of 120 degrees for energizing the W-phase drive coil 6 is missing. Note that noise corresponding to the kickback pulse KB is superimposed on signals obtained from the U terminal, the V terminal, and the W terminal of the distribution circuit 32.
[0021]
The mask circuit 34 removes noise corresponding to the kickback pulse KB from the signal having the electrical angle of 60 degrees obtained from the U terminal of the distribution circuit 32, and drives the U-phase drive coil 2 using the signal having the electrical angle of 60 degrees. And generates and outputs a continuous mask signal Umask for performing the operation. Similarly, the mask circuit 34 removes noise corresponding to the kickback pulse KB from the signal having the electrical angle of 60 degrees obtained from the V terminal of the distribution circuit 32, and uses the signal having the electrical angle of 60 degrees to generate the V-phase driving coil. 4 to generate and output a continuous mask signal Vmask. Similarly, the mask circuit 34 removes noise corresponding to the kickback pulse KB from the signal having the electrical angle of 60 degrees obtained from the W terminal of the distribution circuit 32, and uses the signal having the electrical angle of 60 degrees to generate the W-phase driving coil. 6 for generating a continuous mask signal Wmask for driving. The mask signals Umask, Vmask, and Wmask have a phase difference of 120 electrical degrees.
[0022]
The combining circuit 38 combines the mask signals Umask, Vmask, and Wmask obtained from the mask circuit 34, and outputs a rectangular combined signal FG that changes at a timing of 60 electrical degrees. That is, the composite signal FG is obtained by removing the superimposed pulse based on the kickback pulse KB from the comparison signal CP.
[0023]
The phase comparator 40, the filter 42, the buffer 44, the voltage controlled oscillator 46, and the 1 / N divider 48 constitute a PLL circuit. The phase comparator 40 outputs a voltage signal having a pulse width corresponding to the phase difference between the synthesized signal FG obtained from the synthesis circuit 38 and the frequency-divided signal DV obtained from the 1 / N frequency divider 48. . For example, the phase comparator 40 outputs a positive voltage signal when the phase of the composite signal FG is ahead of the phase of the frequency-divided signal DV, while the phase of the composite signal FG is higher than the phase of the frequency-divided signal DV. In a state of being late, a negative voltage signal is output. This voltage signal is integrated by the filter 42 and then supplied to the voltage controlled oscillator 46 via the buffer 44. The voltage controlled oscillator 46 outputs a frequency signal VCO corresponding to the voltage signal obtained from the buffer 44 and supplies the frequency signal VCO to the 1 / N frequency divider 48. By repeating this operation, the phase of the composite signal FG coincides with the phase of the frequency-divided signal DV. In the present embodiment, the frequency division number N of the 1 / N frequency divider 48 is set so that the half cycle (high level or low level) of the composite signal FG becomes eight cycles (not limited to this) of the frequency signal VCO. Shall be set.
[0024]
The shift register 50 delays the composite signal FG using the frequency signal VCO. In the present embodiment, it is assumed that the shift register 50 is composed of seven stages (not limited to this) of a D-type FF (not shown). Thus, in the D-type FF of the seventh stage (final stage) of the shift register 50, the composite signal FG is output as the delay signal SR with a delay corresponding to six periods of the frequency signal VCO. The mask circuit 34 creates an EXOR1 (exclusive OR) signal of the composite signal FG and the delay signal SR.
[0025]
The sensorless logic circuit 52 outputs a signal for energizing the U-phase drive coil 2, the V-phase drive coil 4, and the W-phase drive coil 6 at appropriate timing. In consideration of the fact that the sensorless motor itself cannot estimate the relative position between the rotor and the stator in the initial state, the sensorless logic circuit 52 operates from the predetermined initial levels of the mask signals Umask, Vmask, and Wmask. (For example, the initial levels of the mask signals Umask, Vmask, and Wmask are set to “L”, “L”, and “H”). The sensorless logic circuit 52 generates the energization signals Uiologic1 (= Umask-Vmask), Vlogic1 (= Vmask-Wmask), and Wlogic1 (= Wmask-Umask). Then, the sensorless logic circuit 52 outputs a signal for selecting the U terminal of the switching circuit 20 and the U terminal of the distribution circuit 32 while the energization signal Ulogic1 is at the “M” level. Similarly, the sensorless logic circuit 52 outputs a signal for selecting the V terminal of the switching circuit 20 and the V terminal of the distribution circuit 32 while the energization signal Vlogic1 is at the “M” level. Similarly, the sensorless logic circuit 52 outputs a signal for selecting the W terminal of the switching circuit 20 and the W terminal of the distribution circuit 32 while the energization signal Wlogic1 is at the “M” level. Then, the sensorless logic circuit 52 creates and outputs energization signals (drive signals) Ulogic2, Vlogic2, and Wlogic2 delayed from the energization signals Ulogic1, Vlogic1, and Wlogic1.
[0026]
The forward / reverse circuit 54 (braking means) performs braking of the sensorless motor and reverse rotation of the rotation direction of the sensorless motor. The forward / reverse circuit 54 executes reverse torque braking based on a normal brake instruction signal supplied from an external device or the like. As shown in FIG. 4, the reverse torque brake is energized in a direction to attenuate a back electromotive voltage of a sine wave generated in the U-phase drive coil 2, the V-phase drive coil 4, and the W-phase drive coil 6. As a result, the sensorless motor decelerates or stops. The forward / reverse circuit 54 first activates the reverse torque brake based on a change in the rotation instruction signal FR (for example, “H” during forward rotation and “L” during reverse rotation) supplied from an external device or the like. Then, the sensorless motor is stopped, and then the rotation direction is reversed. At this time, the mask signals Umask, Vmask, Wmask when the sensorless motor rotates in the forward direction and the mask signals Umask, Vmask, Wmask when the sensorless motor rotates in the reverse direction are V-phase and W-phase mask signals. Will be replaced. Thus, the sensorless motor accelerates with the rotation direction reversed. When the rotation instruction signal FR does not change because the brake instruction signal does not exist, the energization signals Ulogic2, Vlogic2, and Wlogic2 are output as they are via the forward / reverse circuit 54.
[0027]
The N-channel MOSFETs 8, 10, 12, 14, 16, 18 are turned on and off by the output signal of the forward / reverse circuit 54.
[0028]
The startup counter 58 (counter) counts the frequency signal VCO when the sensorless motor is stopped, based on the timing of the electrical angle 60 degrees of the composite signal FG when the sensorless motor is not started. When the activation counter 58 counts a predetermined value, the sensorless logic circuit 52 determines that the sensorless motor is stopped, and changes the level of the mask signals Umask, Vmask, and Wmask to the next level of 60 electrical degrees. . As a result, the sensorless motor is started again.
[0029]
The expected value circuit 60 is supplied with the comparison signal CP, the EXOR1 signal, and the energization signals Ulogic2, Vlogic2, and Wlogic2, so that each of the “H” periods of the EXOR1 signal has the same level as the comparison signal CP to be originally generated. It outputs an expected value signal EXP. The EXOR gate 62 calculates the exclusive OR of the comparison signal CP and the expected value signal EXP, and outputs an EXOR2 signal. The rising and falling points of the comparison signal CP are zero cross points of the back electromotive voltage and the neutral point voltage Vcom generated in the U-phase driving coil 2, the V-phase driving coil 4, and the W-phase driving coil 6. That is, when the comparison signal CP changes during the "L" period (range of the predetermined timing) of the EXOR1 signal, the EXOR gate 62 outputs the "L" EXOR2 signal assuming that the sensorless motor is rotating normally. On the other hand, when the comparison signal CP changes during the “H” period of the EXOR1 signal (the “H” or “L” period of the expected value signal EXP), the EXOR gate 62 determines that the sensorless motor is abnormally rotating. EXOR2 signal is output.
[0030]
In the D-type FF 64, the EXOR2 signal is supplied to a D (data) terminal, and the inverted signal of the EXOR1 signal is supplied to a C (clock) terminal. That is, the D-type FF 64 holds the EXOR2 signal at the falling edge of the EXOR1 signal, and then outputs the EXOR2 signal from the Q (output) terminal.
[0031]
The output from the Q terminal of the D-type FF 64 is supplied to the R (reset) terminal of the counter 66 (counting means), and the EXOR1 signal is supplied as a signal to be counted. That is, when the comparison signal CP changes during the “L” period of the EXOR1 signal, the counter 66 is kept reset by the output “L” of the Q terminal of the D-type FF 64 being supplied to the R terminal. . On the other hand, when the comparison signal CP changes in the “H” period of the EXOR1 signal, the counter 66 is reset and released immediately after the output “H” of the Q terminal of the D-type FF 64 is supplied to the R terminal. The rising edge of the EXOR1 signal (or the falling edge of the EXOR1 signal) is counted sequentially. When the count value of the counter 66 reaches N, the counter 66 outputs “H” as the sensorless motor is in the beat lock state. When the sensorless motor has a light load, the comparison signal CP immediately after startup may change in the “H” period of the EXOR1 signal. That is, N is an allowable number for determining that the sensorless motor has a light load and does not abnormally rotate.
[0032]
In the D-type FF 68, the output of the Q terminal of the D-type FF 64 is supplied to the D terminal, and the output of the counter 66 is supplied to the C terminal. That is, the D-type FF 68 holds the output “H” of the Q terminal of the D-type FF 64 at the output “H” (rising) of the counter 66, and thereafter, as a brake instruction signal for releasing the sensorless motor from the beat lock state. , The output “H” of the Q terminal of the D-type FF 64 is output from the Q terminal. The brake instruction signal at the time of beat lock is supplied to the forward / reverse circuit 54 via the OR gate 70 together with the normal brake instruction signal. When the brake command signal at the time of beat lock is supplied, the forward / reverse circuit 54 performs reverse torque braking to stop rotation of the sensorless motor. When the rotation of the sensorless motor is stopped, that is, when the mask signals Umask, Vmask, and Wmask are not supplied along with the disappearance of the zero cross, the sensorless logic circuit 52 forcibly discharges the charge of the capacitor 42 in the PLL circuit and outputs D. The type FFs 64 and 68 are reset. Thus, the D-type FF 64, the counter 66, and the D-type FF 68 are in a state where the beat lock of the sensorless motor can be detected.
[0033]
The entire block that performs signal processing until the output signal of the forward / reverse circuit 54 is obtained is a signal processing circuit. The start counter 58 and the PLL circuit are start instruction means.
[0034]
=== Beat lock detection operation of motor drive device ===
Next, a beat lock detection operation of the motor drive device will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart for explaining the beat lock detection operation of the motor drive device, and FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the beat lock detection operation of the motor drive device. Note that, for convenience of explanation, noise based on the kickback pulse KB superimposed on the comparison signal CP is omitted.
[0035]
{Step S2}
The comparator 22 outputs a comparison signal CP as the sensorless motor rotates. The rising and falling points of the comparison signal CP are zero cross points between the back electromotive voltage generated in the U-phase driving coil 2, the V-phase driving coil 4, and the W-phase driving coil 6 and the neutral point voltage Vcom. That is, the comparison signal CP is a signal serving as a basis for detecting whether the zero cross exists in the “H” period or the “L” period of the EXOR1 signal.
[0036]
{Step S4}
It is determined whether the comparison signal CP is changing (rising or falling) during the “H” period or the “L” period of the EXOR1 signal. In other words, it is determined whether the zero cross is on the left side of the paper (the front side on the time axis) or the right side of the paper (the rear side on the time axis) with respect to the falling point of each period of the EXOR1 signal. When the zero cross is on the left side of the drawing with respect to the falling point of the EXOR1 signal, the zero cross is outside the allowable range. On the other hand, when the zero cross is on the right side of the drawing with respect to the falling point of the EXOR1 signal, the zero cross is within the allowable range. In the present embodiment, whether the comparison signal CP and the expected value signal EXP are at the same level at the falling point of the EXOR1 signal is determined using the EXOR2 signal obtained from the EXOR gate 62.
[0037]
{Step S6}
If the comparison signal CP changes during the "L" period of the EXOR1 signal, that is, if the above-described step S4 is denied, the D-type FF 64 assumes that the sensorless motor is rotating normally, and the D-type FF 64 changes to "L" at the falling edge of the EXOR1 signal. The EXOR2 signal is held and output. As a result, the counter 66 is reset and continues counting. Then, the above step S4 is executed again.
[0038]
{Step S8}
On the other hand, if the comparison signal CP changes during the "H" period of the EXOR1 signal, that is, if the above-described step S4 is affirmed, the D-type FF 64 determines that the sensorless motor is rotating abnormally or normally under light load, and the D-type FF 64 outputs the EXOR1 signal. The EXOR2 signal of "H" is held and output at the falling edge of the signal. As a result, the counter 66 is reset, and counts +1 increment at the rising edge of the EXOR1 signal.
[0039]
{Step S10}
It is determined whether the count value of the counter 66 is N or more. That is, it is determined whether the sensorless motor is rotating abnormally or rotating normally with a light load. If the count value of the counter 66 is smaller than N, that is, if the step S10 is denied, it is assumed that the sensorless motor is rotating normally with a light load, and the above steps S4 and thereafter are executed again.
[0040]
{Step S12}
On the other hand, if the count value of the counter 66 is N or more, that is, if the above step S10 is affirmed, the output of the counter 66 changes from "L" to "H". Then, assuming that the sensorless motor is beat-locked due to the abnormal rotation, the D-type FF 68 holds and outputs the output “H” of the D-type FF 64 at the rising edge of the output of the counter 66. The output “H” of the D-type FF 68 is supplied to the forward / reverse circuit 54 via the OR gate 70 as a brake instruction signal at the time of beat lock. As a result, the forward / reverse circuit 54 executes the reverse rotation torque brake.
[0041]
{Step S14}
The sensorless logic circuit 52 determines whether the rotation of the sensorless motor has stopped. In the present embodiment, the sensorless logic circuit 52 determines whether or not a zero cross exists according to whether or not the mask signals Umask, Vmask, and Wmask are supplied.
[0042]
{Step S16}
When the mask signals Umask, Vmask, and Wmask are supplied, the sensorless logic circuit 52 determines that the rotation of the sensorless motor has been decelerated by the reverse rotation torque brake, and resets the counting operation of the activation counter 58. As a result, the activation counter 58 continues to stop counting.
[0043]
{Step S18}
On the other hand, when the mask signals Umask, Vmask, and Wmask are not supplied, the sensorless logic circuit 52 determines that the rotation of the sensorless motor has stopped due to the reverse rotation torque brake. At this time, the sensorless logic circuit 52 cancels the reset of the counting operation of the activation counter 58. Thus, the start counter 58 starts counting the frequency signal VCO having the set frequency when the sensorless motor is stopped.
[0044]
{Step S20}
It is determined whether or not the count value of the activation counter 58 is X or more. That is, the sensorless logic circuit 52 determines whether or not a fixed time has elapsed after the stop of the sensorless motor. Then, if the count value of the activation counter 58 is less than X, that is, if the step S20 is denied, the above steps S14 and thereafter are executed again.
[0045]
{Step S22}
On the other hand, if the count value of the activation counter 58 is equal to or more than X, that is, if the above step S20 is affirmed, the sensorless logic circuit 52 forcibly discharges the charge of the capacitor 42 in the PLL circuit and causes the D-type FFs 64 and 68 to discharge. Reset and release the reverse torque brake. Thereby, the motor drive device is initialized and restarts the sensorless motor.
[0046]
As described above, the beat lock of the sensorless motor can be reliably detected, and the sensorless motor can be reliably started.
[0047]
=== Other Embodiments ===
As described above, the motor drive device according to the present invention has been described. However, the embodiments of the present invention described above are intended to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the gist of the present invention, and the present invention naturally includes equivalents thereof.
[0048]
≪Brake means≫
In the present embodiment, the normal / reverse circuit 54 is described as executing reverse torque braking, but is not limited to this. For example, a short brake that short-circuits one ends of the U-phase drive coil 2, the V-phase drive coil 4, and the W-phase drive coil 6 may be used. As a result, the sensorless motor loses smooth deceleration but does not lose synchronism.
[0049]
≪Detection means≫
In the present embodiment, it is determined whether or not the zero-crossing of the back electromotive voltage and the neutral point voltage of the U-phase drive coil 2, the V-phase drive coil 4, and the W-phase drive coil 6 is at a predetermined timing by the rising and falling of the comparison signal CP. The detection is performed every time a down change occurs, but the present invention is not limited to this. For example, whether or not the zero crossing is at a predetermined timing may be detected based on one of a rising change and a falling change of the comparison signal CP, or both a rising change and a falling change of the comparison signal CP may be detected. It may be detected in parallel with the base.
[0050]
≪Predetermined timing≫
In the present embodiment, the 1 / N frequency divider 48 has a frequency division number N at which a half cycle (high level or low level) of the composite signal FG is equal to eight cycles of the frequency signal VCO. However, the present invention is not limited to this. For example, the dividing number N may be set small. As a result, the falling point of the EXOR1 signal can be finely adjusted, and the zero cross can be accurately and effectively detected.
[0051]
≪Drive transistor≫
In the present embodiment, an N-channel MOSFET is used, but the present invention is not limited to this. For example, any of a P-channel MOSFET, an NPN-type bipolar transistor, and a PNP-type bipolar transistor can be used.
[0052]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, starting of a sensorless motor can be reliably detected and a sensorless motor can be started reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a motor drive device of the present invention.
FIG. 2 is a waveform chart for explaining the operation of the motor drive device of the present invention.
FIG. 3 is a waveform chart for explaining the operation of the mask circuit of FIG. 1;
FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation of the forward / reverse circuit of FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart illustrating a beat lock detection operation of the motor drive device of the present invention.
FIG. 6 is a waveform chart for explaining a beat lock detection operation of the motor drive device of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 U-phase drive coil 4 V-phase drive coil 6 W-phase drive coil 8, 10, 12, 14, 16, 18 N-channel MOSFET
46 Voltage-controlled oscillator 52 Sensorless logic circuit 54 Forward / reverse circuit 58 Start-up counter 60 Expected value circuit 62 EXOR gates 64, 68 D-type FF
66 counter

Claims (7)

センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置において、
前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出する検出手段と、
前記ゼロクロスが所定タイミングであるときの前記検出手段の出力に基づいて、リセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないときの前記検出手段の出力に基づいて、計数を行う計数手段と、
前記計数手段が所定値を計数したときの出力に基づいて、前記センサレスモータが停止するまで制動を行う制動手段と、
前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行う起動指示手段と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
In a motor driving device having a signal processing circuit for driving a sensorless motor,
Detecting means for detecting whether the zero crossing of the back electromotive voltage and the neutral point voltage generated in the drive coil of the sensorless motor is at a predetermined timing,
Counting means for resetting, based on an output of the detecting means when the zero cross is at a predetermined timing, and counting based on an output of the detecting means when the zero cross is not at a predetermined timing,
Braking means for performing braking until the sensorless motor stops, based on an output when the counting means has counted a predetermined value,
After the sensorless motor is stopped, the signal processing circuit issues an instruction for activating the sensorless motor, and a start instruction unit configured to start the sensorless motor.
A motor drive device comprising:
前記制動手段は、前記駆動コイルの逆起電圧を減衰させるタイミングで、前記駆動コイルの通電を行う駆動トランジスタをオンすることを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。2. The motor drive device according to claim 1, wherein the braking unit turns on a drive transistor that energizes the drive coil at a timing at which the back electromotive voltage of the drive coil is attenuated. 前記所定タイミングは、本来発生すべきゼロクロスから所定時間前までの範囲であることを特徴とする請求項1または2記載のモータ駆動装置。3. The motor drive device according to claim 1, wherein the predetermined timing is in a range from a zero cross which should occur to a predetermined time before. 前記起動指示手段は、前記ゼロクロスを検出して計数を開始する計数器を有し、前記計数器が所定値を計数したとき、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のモータ駆動装置。The start instructing means has a counter for detecting the zero cross and starting counting, and when the counter has counted a predetermined value, the signal processing circuit issues an instruction to start the sensorless motor. The motor drive device according to claim 1, wherein: 前記センサレスモータは、複数相の駆動コイルを有することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のモータ駆動装置。The motor drive device according to claim 1, wherein the sensorless motor has a drive coil having a plurality of phases. センサレスモータを駆動するための信号処理回路を有するモータ駆動装置の駆動方法であって、
前記センサレスモータの駆動コイルに発生する逆起電圧および中性点電圧のゼロクロスが所定タイミングであるかどうかを検出するステップと、
前記ゼロクロスが所定タイミングであることを検出したときにリセットされ、前記ゼロクロスが所定タイミングではないことを検出したときに計数を行うステップと、
所定値を計数したときに、前記センサレスモータが停止するまで制動を行うステップと、
前記センサレスモータが停止した後、前記信号処理回路が前記センサレスモータを起動するための指示を行うステップと、
を備えたことを特徴とするモータ駆動方法。
A method of driving a motor driving device having a signal processing circuit for driving a sensorless motor,
Detecting whether the zero-crossing of the back electromotive voltage and the neutral point voltage generated in the drive coil of the sensorless motor is at a predetermined timing,
Resetting when detecting that the zero cross is at a predetermined timing, performing counting when detecting that the zero cross is not at the predetermined timing,
When counting a predetermined value, performing braking until the sensorless motor stops,
After the sensorless motor is stopped, the signal processing circuit instructs to start the sensorless motor,
A motor driving method comprising:
請求項1記載のモータ駆動装置を集積化したことを特徴とする集積回路。An integrated circuit, wherein the motor drive device according to claim 1 is integrated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015226450A (en) * 2014-05-30 2015-12-14 ローム株式会社 Motor drive device
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