JP4662124B2

JP4662124B2 - チャタリング防止回路、波形整形回路、３相モータ駆動制御回路、及び回転数パルス信号出力回路。

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Publication number: JP4662124B2
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Inventors: 高志藤村
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Description

本発明は、チャタリングを防止するチャタリング防止回路及びそれを用い、モータの回転位置信号を波形整形するのに好適な波形整形回路及びそれを用いて回転数を検出する３相モータ駆動制御回路に関するものである。

ホール素子付きの３相モータ駆動制御回路は、ホール素子に生じるモータの回転位置信号に基づいてモータ駆動のタイミングを制御する。また、この３相モータ駆動制御回路は、回転位置信号から回転数を示す回転数パルス信号、いわゆるＦＧ信号、を生成し、それにより得られた回転数情報を用いてモータ駆動のタイミングを調整するものも多い（例えば特許文献１）。図６にこのようなモータ駆動制御回路１０２を備えたモータ装置１０１を示す。

このモータ装置１０１は、モータの回転子の位置を検出して回転位置信号を出力するホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷと、これらの回転位置信号とモータ制御指令部（図示せず）の指令に基づいて制御信号を出力するモータ駆動制御回路１０２と、モータ駆動制御回路１０２からの制御信号に応じて駆動電流をモータのコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに供給するパワードライバ１０３と、を有して成る。なお、回転位置信号は、ホール素子ＨＵが出力する差動のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋及びＨＵ⁻と、ホール素子ＨＶが出力する差動のＶ相回転位置信号ＨＶ^＋及びＨＶ⁻と、ホール素子ＨＷが出力する差動のＷ相回転位置信号ＨＷ^＋及びＨＷ⁻と、からなる３相の正弦波信号であり、各相の間の位相差は１２０°である。

モータ駆動制御回路１０２は、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻、入力端子ＴＯを介してモータ制御指令部（図示せず）の指令信号、後述する回転数パルス信号生成回路１１７の回転数パルス信号ＦＧが入力され、パワードライバ１０３への制御信号を出力するパワードライバ制御回路１０９と、回転数パルス信号生成回路１１７と、回転数パルス信号生成回路１１７の前段に設けられるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコンパレータ１１１、１１２、１１３からなる波形整形回路１１０と、を有する。Ｕ相のコンパレータ１１１は差動のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋及びＨＵ⁻を比較してその比較結果であるパルス信号ＨＵ２を、Ｖ相のコンパレータ１１２は差動のＶ相回転位置信号ＨＶ^＋及びＨＶ⁻を比較してその比較結果であるパルス信号ＨＶ２を、Ｗ相のコンパレータ１１３は差動のＷ相回転位置信号ＨＷ^＋及びＨＷ⁻を比較してその比較結果であるパルス信号ＨＷ２を、それぞれ出力する。前述した回転数パルス信号生成回路１１７は、パルス信号ＨＵ２、ＨＶ２、ＨＷ２を合成して回転数パルス信号ＦＧを生成し、その回転数パルス信号ＦＧをパワードライバ制御回路１０９に出力するのである。

ここで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコンパレータ１１１、１１２、１１３はヒステリシスを有し、所定電圧幅、すなわちヒステリシス幅以内の大きさならば、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻に重畳したノイズが除去される。こうして、コンパレータ１１１、１１２、１１３の出力がハイレベルからローレベル又はローレベルからハイレベルに切り換わるときに不安定になって細かいパルスが発生する現象、すなわちチャタリングがある程度防止され、もって、それらが入力される回転数パルス信号生成回路１１７において誤った回転数パルス信号ＦＧが生成されるのを抑制することができる。

特開平６−１６９５８６号公報

しかしながら、このヒステリシス幅は、それぞれの製品間のばらつきや温度による変動が有るため、想定されるノイズに対して余裕を持たせて大きく設定する必要があった。一方、回転位置信号の振幅は、モータの回転速度が低くなるにつれて小さくなりヒステリシス幅に接近する。従って、適用可能な回転速度が低くなればなる程、適当なヒステリシス幅を設定することは困難になってくる。例えば、今日、光ディスク装置のスピンドルモータを超低速（例えば５０ｒｐｍ）で回転させる場合も考えられており、この非常に小さな振幅の回転位置信号に重畳するノイズに対して実効の有るヒステリシス幅を設定することは困難であった。

そのため、回転位置信号を伝達するラインにフィルタ素子を付加してノイズ自体を小さくする手段が考えられる。しかし、この手段では、回転位置信号が遅延してしまい、モータを最適のタイミングで駆動する精度が低下し、また、コストも上がる。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的はモータの回転速度が低くなっても、回転位置信号を遅延させることなく、一定範囲のノイズによるチャタリングを防止することにより誤った回転数パルス信号が生成されるのを抑制することができるモータ駆動制御回路を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のチャタリング防止回路は、同一周波数の第１のパルス信号及び第２のパルス信号を入力し、第２のパルス信号が所定レベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第２のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる出力信号を出力するチャタリング防止回路であって、第１のパルス信号の反転信号と第２のパルス信号のＮＯＲである第１の中間信号と、第１のパルス信号と第２のパルス信号の反転信号のＮＯＲである第２の中間信号と、前記出力信号と前記第１の中間信号のＮＯＲである第３の中間信号と、を用い、該第３の中間信号と前記第２の中間信号のＮＯＲを前記出力信号とする論理の回路によって、前記出力信号のチャタリングを防止することを特徴とする。

請求項２に記載の波形整形回路は、第１相の回転位置信号から第１のパルス信号を生成して出力する第１のコンパレータと、第２相の回転位置信号から第２のパルス信号を生成して出力する第２のコンパレータと、第１のパルス信号及び第２のパルス信号を入力する第１のチャタリング防止回路と、を備え、第１のチャタリング防止回路は、第２のパルス信号が所定レベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第２のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第１の出力信号を出力するものであって、第１のパルス信号の反転信号と第２のパルス信号のＮＯＲである第１の中間信号と、第１のパルス信号と第２のパルス信号の反転信号のＮＯＲである第２の中間信号と、前記第１の出力信号と前記第１の中間信号のＮＯＲである第３の中間信号と、を用い、該第３の中間信号と前記第２の中間信号のＮＯＲを前記第１の出力信号とする論理の回路であることを特徴とする。

請求項３に記載の波形整形回路は、請求項２に記載の波形整形回路において、第３相の回転位置信号から第３のパルス信号を生成して出力する第３のコンパレータと、第２のパルス信号及び第３のパルス信号を入力する第２のチャタリング防止回路と、第３のパルス信号及び第１のパルス信号を入力する第３のチャタリング防止回路と、を更に備え、第２のチャタリング防止回路は、第３のパルス信号が前記所定レベルのとき、第２のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第３のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第２のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第２の出力信号を出力するものであって、第２のパルス信号の反転信号と第３のパルス信号のＮＯＲである第４の中間信号と、第２のパルス信号と第３のパルス信号の反転信号のＮＯＲである第５の中間信号と、前記第２の出力信号と前記第４の中間信号のＮＯＲである第６の中間信号と、を用い、該第６の中間信号と前記第５の中間信号のＮＯＲを前記第２の出力信号とする論理の回路であり、第３のチャタリング防止回路は、第１のパルス信号が前記所定レベルのとき、第３のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第１のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第３のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第３の出力信号を出力するものであって、第３のパルス信号の反転信号と第１のパルス信号のＮＯＲである第７の中間信号と、第３のパルス信号と第１のパルス信号の反転信号のＮＯＲである第８の中間信号と、前記第３の出力信号と前記第７の中間信号のＮＯＲである第９の中間信号と、を用い、該第９の中間信号と前記第８の中間信号のＮＯＲを前記第３の出力信号とする論理の回路であることを特徴とする。

請求項４に記載の３相モータ駆動制御回路は、３相モータの第１相、第２相、第３相の回転位置信号と、モータ制御指令部からの指令信号と、回転数を示す回転数パルス信号と、が入力され、モータ駆動の制御信号を出力するパワードライバ制御回路と、請求項２又は３に記載の波形整形回路と、少なくとも１個の前記チャタリング防止回路の出力信号から回転数パルス信号を生成して前記パワードライバ制御回路に出力する回転数パルス信号生成回路と、を備えてなることを特徴とする。

請求項５に記載の３相モータ駆動制御回路は、請求項４に記載の３相モータ駆動制御回路において、前記回転数パルス信号生成回路は、第１、第２、第３のチャタリング防止回路の出力信号から回転数パルス信号を生成することを特徴とする。

請求項６に記載の３相モータ駆動制御回路は、請求項４又は５に記載の３相モータ駆動制御回路において、第１相、第２相、第３相の回転位置信号はホール素子が出力する信号であることを特徴とする。

請求項７に記載の３相モータ駆動制御回路は、請求項４乃至６のいずれかに記載の３相モータ駆動制御回路において、少なくとも第１と第２のチャタリング防止回路の出力信号から回転方向を示す回転方向信号を生成する回転方向信号生成回路を更に備えてなることを特徴とする。

請求項８に記載の回転数パルス信号出力回路は、３相モータの第１相の回転位置信号から第１のパルス信号を生成して出力する第１のコンパレータと、３相モータの第２相の回転位置信号から第２のパルス信号を生成して出力する第２のコンパレータと、３相モータの第３相の回転位置信号から第３のパルス信号を生成して出力する第３のコンパレータと、第１及び第２のパルス信号を入力し、第２のパルス信号が所定レベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第２のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第１の出力信号を出力する第１のチャタリング防止回路と、第２及び第３のパルス信号を入力し、第３のパルス信号が所定レベルのとき、第２のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第３のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第２のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第２の出力信号を出力する第２のチャタリング防止回路と、第３及び第１のパルス信号を入力し、第１のパルス信号が所定レベルのとき、第３のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第１のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第３のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第３の出力信号を出力する第３のチャタリング防止回路と、第１、第２、及び第３の出力信号を入力し、第１、第２、及び第３の出力信号に応じた回転数パルス信号を生成する回転数パルス信号生成回路と、を備えてなり、該回転数パルス信号生成回路から回転数パルス信号を出力することを特徴とする。更に、請求項９に記載の回転数パルス信号出力回路は、請求項８に記載の回転数パルス信号出力回路において、前記回転数パルス信号は、第１、第２、及び第３の出力信号の立ち上がりに応じて立ち上がり、第１、第２、及び第３の出力信号の立ち下がりに応じて立ち下がることを特徴とする。

本発明に係るチャタリング防止回路及びそれを備えた波形整形回路は、それぞれの製品間のばらつきや温度による影響を受けることなく、振幅の１／２よりも小さいノイズが正弦波信号（回転位置信号）に重畳しても、確実にチャタリングが防止できる。本発明に係る３相モータ駆動制御回路は、この波形整形回路を備えるので、誤った回転数を示す回転数パルス信号の生成が抑制される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係るモータ駆動制御回路２を備えたモータ装置の回路図である。このモータ装置１は、モータの回転子の位置を検出して回転位置信号を出力するホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷと、これらの回転位置信号とモータ制御指令部（図示せず）の指令に基づいて制御信号を出力するモータ駆動制御回路２と、モータ駆動制御回路２からの制御信号に応じて駆動電流をモータのコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに供給するパワードライバ３と、を有して成る。なお、回転位置信号は、ホール素子ＨＵが出力する差動の信号である正のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋及び負のＵ相回転位置信号ＨＵ⁻と、ホール素子ＨＶが出力する差動の信号である正のＶ相回転位置信号ＨＶ^＋及び負のＶ相回転位置信号ＨＶ⁻と、ホール素子ＨＷが出力する差動の信号である正のＷ相回転位置信号ＨＷ^＋及び負のＷ相回転位置信号ＨＷ⁻と、からなる３相の正弦波信号であり、各相の間の位相差は１２０°である。

以下、具体的にモータ駆動制御回路２を説明する。モータ駆動制御回路２は、前述した回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻、入力端子ＴＯを介してモータ制御指令部（図示せず）の指令信号、後述する回転数パルス信号生成回路１７の回転数パルス信号ＦＧが入力され、パワードライバ３への制御信号を出力するパワードライバ制御回路９と、回転数パルス信号生成回路１７と、回転数パルス信号生成回路１７の前段に設けられるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコンパレータ１１、１２、１３を含む波形整形回路１０と、を有する。この構成は、背景技術の図６に示すものと実質的に同様である。このモータ駆動制御回路２の特徴は、波形整形回路１０においてＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコンパレータ１１、１２、１３の後段に後に詳述するチャタリング防止回路１４、１５、１６を設けたことにある。パワードライバ制御回路９の制御信号は、更に詳しくは、パワードライバ３を介し、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻に基づいてモータ駆動のタイミングを、モータ制御指令部の指令信号に基づいて駆動電流の供給量を、それぞれ制御するものである。また、モータ駆動のタイミングは回転数パルス信号ＦＧにより調整される。

Ｕ相のコンパレータ１１は、差動のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻を比較し、ハイレベル又はローレベルのＵ相のパルス信号ＨＵ２を出力する。Ｖ相のコンパレータ１２は、差動のＶ相回転位置信号ＨＶ^＋、ＨＶ⁻を比較し、ハイレベル又はローレベルのＶ相のパルス信号ＨＶ２を出力する。Ｗ相のコンパレータ１３は、差動のＷ相回転位置信号ＨＷ^＋及びＨＷ⁻を比較し、ハイレベル又はローレベルのＷ相のパルス信号ＨＷ２を出力する。なお、これらのコンパレータ１１、１２、１３はヒステリシスを有さない。

Ｕ相のチャタリング防止回路１４は、Ｕ相とＷ相のパルス信号ＨＵ２、ＨＷ２とそれらの反転信号が入力され、Ｗ相のパルス信号ＨＷ２がローレベルのとき、Ｕ相のパルス信号ＷＵ２が立ち上がるとハイレベルとなってそれが保持され、Ｗ相のパルス信号ＨＷ２がハイレベルのとき、Ｕ相のパルス信号ＨＵ２が立ち下がるとローレベルとなってそれが保持される出力信号ＨＵ３を出力する。Ｖ相のチャタリング防止回路１５は、Ｖ相とＵ相のパルス信号ＨＶ２、ＨＵ２とそれらの反転信号が入力され、Ｕ相のパルス信号ＨＵ２がローレベルのとき、Ｖ相のパルス信号ＷＶ２が立ち上がるとハイレベルとなってそれが保持され、Ｕ相のパルス信号ＨＵ２がハイレベルのとき、Ｖ相のパルス信号ＨＶ２が立ち下がるとローレベルとなってそれが保持される出力信号ＨＶ３を出力する。Ｗ相のチャタリング防止回路１６は、Ｗ相とＶ相のパルス信号ＨＷ２、ＨＶ２とそれらの反転信号が入力され、Ｖ相のパルス信号ＨＶ２がローレベルのとき、Ｗ相のパルス信号ＨＷ２が立ち上がるとハイレベルとなってそれが保持され、Ｖ相のパルス信号ＨＶ２がハイレベルのとき、Ｗ相のパルス信号ＨＷ２が立ち下がるとローレベルとなってそれが保持される出力信号ＨＷ３を出力する。これら３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の具体的な回路構成は後に詳述する。

回転数パルス信号生成回路１７は、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３が入力され、それらの信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３のいずれかの立ち上がりに同期して立ち上がり、立ち下りに同期して立ち下がる回転数パルス信号ＦＧを生成して前述のパワードライバ制御回路９に入力される。

次に、３相のコンパレータ１１、１２、１３、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６、及び回転数パルス信号生成回路１７の動作について説明する。図２は、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻にノイズが重畳していない場合の各部の波形を示している。差動のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻のクロスポイント、差動のＶ相回転位置信号ＨＶ^＋、ＨＶ⁻のクロスポイント、差動のＷ相回転位置信号ＨＷ^＋、ＨＷ⁻のクロスポイント、にそれぞれ同期してパルス信号ＨＵ２、ＨＶ２、ＨＷ２が立ち上がりあるいは立ち下がる。そして、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３はそれぞれパルス信号ＨＵ２、ＨＶ２、ＨＷ２と実質的に同一波形となる。

図３は、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻にそれらの振幅の１／２に近いノイズが重畳した場合の各部の波形を示している。先ず着目すべきは、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻の振幅の１／２よりも小さいノイズは、それぞれのクロスポイントから前後電気角３０°の範囲のみに影響を及ぼすことである。すなわち、３相のコンパレータ１１、１２、１３の出力であるパルス信号ＨＵ２、ＨＶ２、ＨＷ２には、クロスポイントから電気角３０°近く前に進んだ又は後に遅れたポイントまでにチャタリングパルスが生じる可能性がある。

Ｕ相のチャタリング防止回路１４は、差動のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻のクロスポイントから前後電気角３０°の範囲において、パルス信号ＨＵ２の立ち上がり又は立ち下がりを最初のみ検出する。以下、具体的に説明する。Ｕ相のチャタリング防止回路１４は、パルス信号ＨＷ２がローレベルの状態でパルス信号ＨＵ２が立ち上がると、パルス信号ＨＵ３を立ち上がらせてハイレベルを維持する。その後、パルス信号ＨＷ２がハイレベルの状態でパルス信号ＨＵ２が立ち下がると、パルス信号ＨＵ３を立ち下がらせてローレベルを維持する。この動作は、パルス信号ＨＵ２の立ち上がり又は立ち下がりが差動のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻のクロスポイントによるものかチャタリングパルスによるものかに係わらない。また、パルス信号ＨＵ２が立ち上がり又は立ち下がるときは、パルス信号ＨＷ２が差動のＷ相回転位置信号ＨＷ^＋、ＨＷ⁻のクロスポイントから電気角３０°以上離れているので確実にローレベル又はハイレベルになっている、すなわち安定している。こうすることで、Ｕ相のチャタリング防止回路１４は、差動のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻のクロスポイントから前後電気角３０°の範囲で立ち上がり又は立ち下がる信号ＨＵ３を出力するのである。この出力信号ＨＵ３は、Ｕ相回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻の周波数と同一の周波数となる。Ｖ相、Ｗ相のチャタリング防止回路１５、１６についても同様である。

回転数パルス信号ＦＧは、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３のいずれかの立ち上がりに同期して立ち上がり、立ち下りに同期して立ち下がる。従って、回転数パルス信号ＦＧは、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻にそれらの振幅の１／２に近いノイズが重畳していても、それらの３倍の周波数になる。そして、パワードライバ制御回路９において、この回転数パルス信号ＦＧに基づいてモータ駆動のタイミングが調整される。

なお、回転数が変化した場合の応答は遅くなるが、回転数パルス信号生成回路１７において、出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３のいずれかをそのまま回転数パルス信号ＦＧとして出力することも可能である。この場合、３相のコンパレータ１１、１２、１３のうち１個（例えばＶ相のコンパレータ１２）、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６のうち２個（例えばＶ相、Ｗ相のチャタリング防止回路１５、１６）を省略することが可能である。

次に、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の具体的な回路構成を説明する。３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６のそれぞれは、具体的には、図１に示したようにＮＯＲ回路を組み合わせて構成することができる。Ｕ相のチャタリング防止回路１４において、節点Ａはパルス信号ＨＵ２の反転信号とパルス信号ＨＷ２とのＮＯＲであり、節点Ｂはパルス信号ＨＵ２とパルス信号ＨＷ２の反転信号とのＮＯＲである。節点Ｃは節点Ａと出力信号ＨＵ３とのＮＯＲであり、出力信号ＨＵ３は節点Ｂと節点ＣとのＮＯＲである。すなわち、図５（ａ）に示すように、節点Ａは、パルス信号ＨＷ２がローレベルのとき、パルス信号ＨＵ２が立ち上がるとハイレベルとなり、節点Ｂは、パルス信号ＨＷ２がハイレベルのとき、パルス信号ＨＵ２が立ち下がるとハイレベルとなる。また、節点Ａのハイレベル期間と節点Ｂのハイレベル期間の間には電気角６０°のローレベルの期間が設けられている。節点Ｂがハイレベルになると出力信号ＨＵ３はローレベルとなり、また、それにより節点Ｃがハイレベルになるから出力信号ＨＵ３はローレベルが保持される。節点Ａがハイレベルになると、このとき節点Ｂはローレベルであるから出力信号ＨＵ３はハイレベルとなり、また、それにより節点Ｃがローレベルになるから出力信号ＨＵ３はハイレベルが保持される。従って、出力信号ＨＵ３は、回転位置信号にノイズが重畳していない場合は図２、１／２に近いノイズが重畳した場合は図３、に示すような波形となる。Ｖ相、Ｗ相のチャタリング防止回路１５、１６についても同様である。

なお、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６は、同様な論理を別の回路で実現できることは勿論であり、その出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３の位相を必要に応じて進めさせたり遅れさせたり、また、反転させたりすることも可能である。また、Ｕ相のチャタリング防止回路１４に、Ｗ相のパルス信号ＨＷ２を用いず、差動のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻のクロスポイントから電気角６０°以上離れたポイントで立ち上がるか立ち下がる信号を用いることもできる。例えば、Ｕ相のチャタリング防止回路１４は、その出力信号ＨＵ３が、Ｖ相のパルス信号ＨＶ２がハイレベルのとき、Ｕ相のパルス信号ＷＵ２が立ち上がるとハイレベルとなってそれが保持され、Ｖ相のパルス信号ＨＶ２がローレベルのとき、Ｕ相のパルス信号ＨＵ２が立ち下がるとローレベルとなってそれが保持されるような回路構成にすることも可能である。これは、Ｖ相、Ｗ相のチャタリング防止回路１５、１６についても同様である。

以上のように、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６により、回転位置信号の振幅に係わらずその１／２よりも小さいノイズが重畳しても確実にチャタリングが防止されるので、３相のコンパレータ１１、１２、１３がそれぞれの製品間のばらつきや温度による影響を受け易いヒステリシスを有する必要はなく、誤った回転数を示す回転数パルス信号が生成されることが抑制される。なお、モータ装置によっては回転位置信号の振幅の１／２よりも大きいノイズが重畳する場合も考えられるが、この場合は、回転位置信号を伝達するラインにフィルタ素子を付加してノイズ自体を小さくする手段などを併用する。この場合でも、このモータ駆動制御回路２を用いると、フィルタ素子の時定数を小さくできるので、回転位置信号の遅延を最小限に留め、モータ駆動の精度低下を抑制することができる。

次に、これらの３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６は、図２の場合と逆方向にモータが回転しているときでも適用可能であることを説明する。図４は、図２の場合と逆方向にモータが回転しているとき、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻にノイズが重畳していない場合の各部の波形を示している。ここで、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３はパルス信号ＨＷ２、ＨＵ２、ＨＶ２のそれぞれの反転信号と実質的に同一波形となる。言い換えれば、出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３はそれぞれパルス信号ＨＵ２、ＨＶ２、ＨＷ２から電気角６０°遅れた波形となる。なお、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の内部動作の詳細な説明は省略するが、例えば、Ｕ相のチャタリング防止回路１４の内部動作は図５（ｂ）に示すものとなる。

また、回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻の振幅の１／２に近いノイズが重畳した場合の各部の波形は特に別図に示さないが、図３に基づいて説明したのと同様に、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３は回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＵ⁻、ＨＶ^＋、ＨＶ⁻、ＨＷ^＋、ＨＷ⁻と同一の周波数となる。その結果、誤った回転数を示す回転数パルス信号が生成されることが抑制される。

また、３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６の出力信号ＨＵ３、ＨＶ３、ＨＷ３から回転方向を示す回転方向信号を生成する回転方向信号生成回路を設けることも可能である。例えば、出力信号ＨＵ３の立ち上がり時、図２の場合では出力信号ＨＶ３はハイレベル、図４の場合では出力信号ＨＶ３はローレベルであるので、回転方向信号生成回路を出力信号ＨＵ３の立ち上がりで出力信号ＨＶ３のレベルを保持する構成にすれば、回転方向を示す回転方向信号を生成することができる。なお、この他にも様々な回路構成が可能である。

以上、本発明の実施形態であるモータ駆動制御回路について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、３相のコンパレータ１１、１２、１３はそれぞれ正の回転位置信号ＨＵ^＋、ＨＶ^＋、ＨＷ^＋と所定の基準電圧とを比較するものであることも可能である。また、本発明の実施形態であるチャタリング防止回路及びそれを備えた波形整形回路は、モータ駆動制御回路に限らず、位相差が６０°以上の少なくとも２相の正弦波信号を入力する制御回路に用いられることが可能である。

また、特許請求の範囲に記載された第１、第２、第３のコンパレータは実施形態における３相のコンパレータ１１、１２、１３のいずれか、第１、第２、第３のチャタリング防止回路は３相のチャタリング防止回路１４、１５、１６のいずれかに相当する。例えば、第１のコンパレータはU相のコンパレータ１１、第２のコンパレータはW相のコンパレータ１３、第３のコンパレータはV相のコンパレータ１２、第１のチャタリング防止回路はU相のチャタリング防止回路１４、第２のチャタリング防止回路はW相のチャタリング防止回路１６、第３のチャタリング防止回路はV相のチャタリング防止回路１５である。この場合、第１相の回転位置信号は正のＵ相回転位置信号ＨＵ^＋又は負のＵ相回転位置信号ＨＵ⁻、第２相の回転位置信号は正のＷ相回転位置信号ＨＷ^＋又は負のＷ相回転位置信号ＨＷ⁻、第３相の回転位置信号は正のＶ相回転位置信号ＨＶ^＋又は負のＶ相回転位置信号ＨＶ⁻、となる。また、第１のパルス信号はＵ相のパルス信号、第２のパルス信号はＷ相のパルス信号、第３のパルス信号はＶ相のパルス信号、となる。

本発明の実施形態に係るモータ駆動制御回路を備えるモータ装置の回路図。同上のノイズが重畳していない場合の各部の波形図。同上のノイズが重畳している場合の各部の波形図。同上の図２の場合と逆方向にモータが回転しているときの各部の波形図。同上のチャタリング防止回路の動作を説明する波形図であって、（ａ）は図２の回転方向の場合、（ｂ）は図４の回転方向の場合。背景技術のモータ駆動制御回路を備えるモータ装置の回路図。

符号の説明

２３相モータ駆動制御回路
９パワードライバ制御回路
１０波形整形回路
１１Ｕ相のコンパレータ
１２Ｖ相のコンパレータ
１３Ｗ相のコンパレータ
１４Ｕ相のチャタリング防止回路
１５Ｖ相のチャタリング防止回路
１６Ｗ相のチャタリング防止回路
１７回転数パルス信号生成回路
ＨＵ^＋正のＵ相回転位置信号
ＨＵ⁻ 負のＵ相回転位置信号
ＨＶ^＋正のＶ相回転位置信号
ＨＶ⁻ 負のＶ相回転位置信号
ＨＷ^＋正のＷ相回転位置信号
ＨＷ⁻ 負のＷ相回転位置信号
ＨＵ２Ｕ相のパルス信号
ＨＶ２Ｖ相のパルス信号
ＨＷ２Ｗ相のパルス信号
ＦＧ回転数パルス信号
ＴＯモータ制御指令部からの指令信号の入力端子

Claims

同一周波数の第１のパルス信号及び第２のパルス信号を入力し、第２のパルス信号が所定レベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第２のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる出力信号を出力するチャタリング防止回路であって、
第１のパルス信号の反転信号と第２のパルス信号のＮＯＲである第１の中間信号と、第１のパルス信号と第２のパルス信号の反転信号のＮＯＲである第２の中間信号と、前記出力信号と前記第１の中間信号のＮＯＲである第３の中間信号と、を用い、該第３の中間信号と前記第２の中間信号のＮＯＲを前記出力信号とする論理の回路によって、前記出力信号のチャタリングを防止することを特徴とするチャタリング防止回路。
第１相の回転位置信号から第１のパルス信号を生成して出力する第１のコンパレータと、
第２相の回転位置信号から第２のパルス信号を生成して出力する第２のコンパレータと、
第１のパルス信号及び第２のパルス信号を入力する第１のチャタリング防止回路と、を備え、
第１のチャタリング防止回路は、第２のパルス信号が所定レベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第２のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第１の出力信号を出力するものであって、第１のパルス信号の反転信号と第２のパルス信号のＮＯＲである第１の中間信号と、第１のパルス信号と第２のパルス信号の反転信号のＮＯＲである第２の中間信号と、前記第１の出力信号と前記第１の中間信号のＮＯＲである第３の中間信号と、を用い、該第３の中間信号と前記第２の中間信号のＮＯＲを前記第１の出力信号とする論理の回路であることを特徴とする波形整形回路。
請求項２に記載の波形整形回路において、
第３相の回転位置信号から第３のパルス信号を生成して出力する第３のコンパレータと、
第２のパルス信号及び第３のパルス信号を入力する第２のチャタリング防止回路と、
第３のパルス信号及び第１のパルス信号を入力する第３のチャタリング防止回路と、を更に備え、
第２のチャタリング防止回路は、第３のパルス信号が前記所定レベルのとき、第２のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第３のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第２のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第２の出力信号を出力するものであって、第２のパルス信号の反転信号と第３のパルス信号のＮＯＲである第４の中間信号と、第２のパルス信号と第３のパルス信号の反転信号のＮＯＲである第５の中間信号と、前記第２の出力信号と前記第４の中間信号のＮＯＲである第６の中間信号と、を用い、該第６の中間信号と前記第５の中間信号のＮＯＲを前記第２の出力信号とする論理の回路であり、
第３のチャタリング防止回路は、第１のパルス信号が前記所定レベルのとき、第３のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第１のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第３のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第３の出力信号を出力するものであって、第３のパルス信号の反転信号と第１のパルス信号のＮＯＲである第７の中間信号と、第３のパルス信号と第１のパルス信号の反転信号のＮＯＲである第８の中間信号と、前記第３の出力信号と前記第７の中間信号のＮＯＲである第９の中間信号と、を用い、該第９の中間信号と前記第８の中間信号のＮＯＲを前記第３の出力信号とする論理の回路であることを特徴とする波形整形回路。
３相モータの第１相、第２相、第３相の回転位置信号と、モータ制御指令部からの指令信号と、回転数を示す回転数パルス信号と、が入力され、モータ駆動の制御信号を出力するパワードライバ制御回路と、
請求項２又は３に記載の波形整形回路と、
少なくとも１個の前記チャタリング防止回路の出力信号から回転数パルス信号を生成して前記パワードライバ制御回路に出力する回転数パルス信号生成回路と、
を備えてなることを特徴とする３相モータ駆動制御回路。
請求項４に記載の３相モータ駆動制御回路において、
前記回転数パルス信号生成回路は、第１、第２、第３のチャタリング防止回路の出力信号から回転数パルス信号を生成することを特徴とする３相モータ駆動制御回路。
請求項４又は５に記載の３相モータ駆動制御回路において、
第１相、第２相、第３相の回転位置信号はホール素子が出力する信号であることを特徴とする３相モータ駆動制御回路。
請求項４乃至６のいずれかに記載の３相モータ駆動制御回路において、
少なくとも第１と第２のチャタリング防止回路の出力信号から回転方向を示す回転方向信号を生成する回転方向信号生成回路を更に備えてなることを特徴とする３相モータ駆動制御回路。
３相モータの第１相の回転位置信号から第１のパルス信号を生成して出力する第１のコンパレータと、
３相モータの第２相の回転位置信号から第２のパルス信号を生成して出力する第２のコンパレータと、
３相モータの第３相の回転位置信号から第３のパルス信号を生成して出力する第３のコンパレータと、
第１及び第２のパルス信号を入力し、第２のパルス信号が所定レベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第２のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第１のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第１の出力信号を出力する第１のチャタリング防止回路と、
第２及び第３のパルス信号を入力し、第３のパルス信号が所定レベルのとき、第２のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第３のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第２のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第２の出力信号を出力する第２のチャタリング防止回路と、
第３及び第１のパルス信号を入力し、第１のパルス信号が所定レベルのとき、第３のパルス信号の最初の立ち上がりで出力のレベルを変化させてそれを保持し、第１のパルス信号が前記所定レベルの反対のレベルのとき、第３のパルス信号の最初の立ち下がりで更に出力のレベルを変化させてそれを保持してなる第３の出力信号を出力する第３のチャタリング防止回路と、
第１、第２、及び第３の出力信号を入力し、第１、第２、及び第３の出力信号に応じた回転数パルス信号を生成する回転数パルス信号生成回路と、
を備えてなり、該回転数パルス信号生成回路から回転数パルス信号を出力することを特徴とする回転数パルス信号出力回路。
請求項８に記載の回転数パルス信号出力回路において、
前記回転数パルス信号は、第１、第２、及び第３の出力信号の立ち上がりに応じて立ち上がり、第１、第２、及び第３の出力信号の立ち下がりに応じて立ち下がることを特徴とする回転数パルス信号出力回路。