JP2000287477A - モータ駆動装置 - Google Patents

モータ駆動装置

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JP2000287477A
JP2000287477A JP11086509A JP8650999A JP2000287477A JP 2000287477 A JP2000287477 A JP 2000287477A JP 11086509 A JP11086509 A JP 11086509A JP 8650999 A JP8650999 A JP 8650999A JP 2000287477 A JP2000287477 A JP 2000287477A
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circuit
switching
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Satoshi Kusaka
日下　　智
Shunichi Kondo
俊一 近藤
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Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 音響ノイズの低減を、幅広い回転速度の下で
実現するとともに、ＰＷＭ制御とも両立して実現する。 【解決手段】 モータの回転子の電気角に応じて通電パ
ターンを切り替える時期の前後の一定の電気角区間ごと
に、上昇と下降とを反復する台形波である信号VCTL1
と、その逆相の信号である信号VCTL2が生成される。制
御回路22は、信号VCTL1, VCTL2、および、一定の信号SC
TLの中から、適宜、一つを選択して、比較器59〜61へ入
力する。比較器59〜61は、入力された信号を、三角波で
あるキャリア信号B6と比較する。比較器59〜61の出力信
号C1〜C6にもとづいて、モータの通電パターンを制御す
るスイッチ素子が、オン・オフ動作する。その結果、上
記の電気角区間では、通電パターンの切り替えが、ＰＷ
Ｍ制御によって緩やかに行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、多相モータの駆
動に好適な、モータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２２は、この発明の背景となる従来の
モータ駆動装置の構成を示すブロック図である。この装
置９０は、センサレス（回転位置を検出するホール素子
を持たない）かつブラシレスの三相モータであるモータ
201を駆動する装置であり、出力回路101、選択回路10
2、誘起電圧検出回路108、転流制御回路120、起動回路1
21、端子SU, SV, SW、および、端子scomを備えている。
装置９０を用いてモータ201を駆動する際には、端子SU,
SV, SWが、モータ201の３個のコイル端子に接続され、
端子scomがモータ201の中性点端子に接続される。
【０００３】出力回路101は、端子SU, SV, SWの各々
と、電源線（図示を略する）および接地線との間に介挿
される複数のスイッチ素子（図示を略する）を備えてお
り、これら複数のスイッチ素子が選択的にオン（導通）
およびオフ（遮断）することにより、複数の通電パター
ンを実現する。誘起電圧検出回路108は、端子SU, SV, S
Wおよび端子scomに接続されており、端子SU, SV, SWに
誘起される誘起電圧が、端子scomを通じて入力されるモ
ータ201の中性点電圧と、交差する時期を検出する。
【０００４】転流制御回路120は、モータ201が動作して
いるとき、すなわち、回転子（ロータ）が回転している
ときに、誘起電圧検出回路108が出力する検出信号B2に
もとづいて、出力回路101の複数のスイッチ素子のオン
・オフ動作を制御する制御信号A1を生成して出力する。
制御信号A1は、複数の通電パターンに対応した複数通り
の値の間で、回転子の電気角に応じて順次切り替えられ
る。モータ201が動作しているときには、選択回路102
は、制御信号A1を制御信号C1〜C6として、出力回路101
の複数のスイッチ素子へ伝える。これにより、モータ20
1には、回転子の電気角に応じた複数の通電パターン
で、電流が供給される。
【０００５】起動回路121は、モータ201を起動すると
き、すなわち、停止状態にある回転子が回転を始めると
きに、制御信号A2を出力する。モータ201が始動すると
きには、選択回路102は、制御信号A2を選択し、制御信
号C1〜C6として出力回路101へ伝える。これによって、
回転子に始動のためのトルクが付与され、回転子が回転
を始める。モータ201の起動が完了すると、上記したよ
うに、選択回路102は、制御信号A1を選択して、出力回
路101へと伝える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図２３は、装置９０の
各部の信号を示すタイミングチャートである。装置９０
では、モータ201を起動する際には、起動回路121は、起
動開始から一定期間（図２３のＰ点まで）において、回
転子の位置（回転位置）とは無関係に、通電パターンを
順次、強制的に切り替えることにより、回転子にトルク
を付与し、始動させていた。図２３が示すように、起動
開始からＰ点までの起動期間での制御信号C1〜C6（制御
信号A2と同等）は、切り替えの時間間隔を次第に短くし
ながら、Ｐ点以後の駆動期間における制御信号C1〜C6
（制御信号A1と同等）と同一の順序で変化している。
【０００７】すなわち、起動期間では、駆動期間におけ
る回転子の電気角0°〜360°の範囲に相当する通電パタ
ーンが、回転子の位置とは無関係に、生成されている。
このように、従来のモータ駆動装置では、起動前のモー
タ201の回転子の停止位置とは無関係に、起動のための
通電パターンが、定まった順序で展開されるので、起動
の際に、回転子が一旦逆転し、その後、正転する場合が
あった。
【０００８】さらに、回転子が回転する駆動期間におい
て、図２３が示すように端子SU, SV, SWに誘起される誘
起電圧SU, SV, SW（以下において、端子電圧を端子と同
一の符号で簡便に表現する）に、通電パターンの切り替
え（すなわち、転流切り替え）にともなうスパイク電圧
（一例として、図２３の点線の円で囲まれた部分）が現
れる。上記したように、誘起電圧検出回路108は、誘起
電圧SU, SV, SWが、中性点電圧scomを交差する時期（図
２３の黒丸で囲まれた部分）を検出し、検出信号B2を出
力する。そして、転流制御回路120では、検出信号B2に
もとづいて、複数の通電パターンに相当する複数通りの
制御信号A1が、順次切り替えられる。したがって、スパ
イク電圧は、制御信号A1の切り替えの時期を誤らせる恐
れがある。
【０００９】このような誘起電圧検出回路108における
誤検出を回避するために、スパイク電圧が発生する時期
の前後の期間（マスク期間）において、誘起電圧検出回
路108が誘起電圧SU, SV, SWと中性点電圧scomとの交差
を検出しないように、マスク回路が付加されていた。し
かしながら、マスク回路の構成上、マスク期間が一定長
さの時間に設定されていたために、モータ201の回転子
が低速回転するときには、１回転の期間でのマスク期間
の割合が低く、誤検出防止が十分には行われない場合が
あり、高速回転するときには、マスク期間の割合が不必
要に高まり、正常な検出をも妨げる場合があるという不
都合があった。すなわち、幅広い回転速度に対応した誤
検出防止が困難であるという問題点があった。
【００１０】さらに、通電パターンの切り替えにともな
う音響ノイズの発生を低減するために、通電パターンの
切り替えを瞬時に行うのではなく、一定の時間幅を持っ
て、緩やかに行うように改良されたモータ駆動装置も知
られている。しかしながら、この改良装置は、容量素子
の充放電を利用して、傾きをもった切り替えを実現する
ものであったために、切り替えが行われる時間幅が、回
転速度によらずに一定であった。このため、回転子が高
速回転するときには、１回転の期間に対する切り替えが
行われる時間幅の割合が高くなり、十分に高いパワーが
得られない場合があるという問題点があった。
【００１１】さらに、この改良装置では、出力電流のＰ
ＷＭ制御を行うことができないという不都合があった。
従来より、出力回路101のスイッチング素子に、ＰＷＭ
制御にもとづくパルス動作を行わせることにより、実効
的な出力電流を制御し、それにより、モータ201のパワ
ーを自在に制御することを可能にしたタイプのモータ駆
動装置も知られている。しかしながら、音響ノイズの低
減を図った上記の改良装置は、ＰＷＭ制御とは両立し得
ないという問題点があった。言い換えると、ＰＷＭ制御
を行うモータ駆動装置では、音響ノイズの低減ができな
いという問題点があった。
【００１２】この発明は、駆動対象であるモータがセン
サレスであることに由来する、従来の装置における上記
した問題点を解消するためになされたもので、始動時の
逆回転を防止し、幅広い回転速度に対応した誘起電圧の
誤検出防止を実現し、さらに、幅広い回転速度およびＰ
ＷＭ制御に対応し得る音響ノイズ低減を実現する、モー
タ駆動装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１の発明の装置は、回
転子の電気角に応じて複数の通電パターンを順次切り替
えることにより、モータを駆動するモータ駆動装置であ
って、前記モータの複数の端子と、第１および第２電源
線との間に、個別に介挿される複数のスイッチ素子を有
する出力回路と、前記回転子の停止中に、前記複数の通
電パターンを順次切り替えるように前記複数のスイッチ
素子を制御する検出制御回路と、前記複数の端子を通じ
て流れる電流を検出する電流検出回路と、前記複数の通
電パターンごとの前記電流の変化率にもとづいて、前記
回転子の停止位置を検出する位置検出回路と、前記停止
位置にもとづいて、起動時の通電パターンとして、前記
複数の通電パターンの中から一つを選択し、選択された
前記通電パターンを実現するように前記複数のスイッチ
素子を制御する起動制御回路と、を備える。
【００１４】第２の発明の装置では、第１の発明のモー
タ駆動装置において、前記位置検出回路が、前記複数の
通電パターンのそれぞれの開始とともにクロック信号の
計数を開始し、前記電流が基準値に到達するごとに前記
計数を停止するカウンタと、前記複数の通電パターンに
それぞれ対応する前記カウンタの停止後の複数の計数値
を保持するレジスタと、保持された前記複数の計数値に
もとづいて、前記回転子の停止位置を判定する位置判定
回路と、を備える。
【００１５】第３の発明の装置では、第２の発明のモー
タ駆動装置において、前記位置判定回路が、保持された
前記複数の計数値の中の最小値または最大値に対応する
通電パターンが、前記複数の通電パターンのいずれであ
るかにもとづいて、前記回転子の停止位置を判定する。
【００１６】第４の発明の装置は、回転子の電気角に応
じて複数の通電パターンを順次切り替えることにより、
モータを駆動するモータ駆動装置であって、前記モータ
の複数の端子と、第１および第２電源線との間に、個別
に介挿される複数のスイッチ素子を有する出力回路と、
前記複数の端子にそれぞれ誘起される複数の誘起電圧
が、前記モータの中性点電圧を交差することを通知する
検出信号を出力する誘起電圧検出回路と、前記検出信号
にもとづいて、前記複数の通電パターンを順次切り替え
るように前記複数のスイッチ素子を制御するとともに、
前記電気角が、前記複数の通電パターンの切り替えを行
う電気角を含む一定の電気角区間に、位置するか否かを
検出する転流制御回路と、を備え、前記誘起電圧検出回
路は、前記電気角区間にわたって、前記検出信号の出力
を休止する。
【００１７】第５の発明の装置では、第４の発明のモー
タ駆動装置において、前記転流制御回路が、クロック信
号を計数するとともに、前記検出信号にもとづいて前記
複数の誘起電圧のいずれかが前記中性点電圧を交差する
ごとに、計数値を初期化するカウンタと、前記計数値が
初期化されるごとに、初期化される直前の前記計数値で
保持信号を更新するレジスタと、前記カウンタの前記計
数値と前記保持信号の第１比率（＜１）倍とを比較し、
双方が互いに一致したときに信号を出力する電気角検出
回路と、前記検出信号にもとづいて、前記複数の通電パ
ターンの中から切替後の通電パターンを選択し、前記電
気角検出回路が出力する信号に同期して、前記切替後の
通電パターンへと切替を行うように、前記複数のスイッ
チ素子の制御を行う転流選択回路と、前記計数値が前記
保持信号の第２比率（≦第１比率）倍から第３比率（＞
第１比率）倍にある期間にわたってマスク信号を出力す
るマスク信号生成回路と、を備え、前記誘起電圧検出回
路は、前記マスク信号が出力される期間にわたって、前
記検出信号の出力を休止する。
【００１８】第６の発明の装置では、第５の発明のモー
タ駆動装置において、前記誘起電圧検出回路が、前記複
数の誘起電圧を個別に前記中性点電圧と比較し、比較結
果を出力する複数の比較器と、前記複数の比較器の出力
の変化を個別に検出し、前記検出信号として出力する複
数のエッジ検出器と、前記複数のエッジ検出器と前記転
流制御回路との間に介挿され、前記マスク信号が出力さ
れない期間に限って、前記エッジ検出器が出力する前記
検出信号を、通過させる論理ゲートと、を備える。
【００１９】第７の発明の装置は、回転子の電気角に応
じて複数の通電パターンを順次切り替えることにより、
モータを駆動するモータ駆動装置であって、前記モータ
の複数の端子と、第１および第２電源線との間に、個別
に介挿される複数のスイッチ素子を有する出力回路と、
前記複数の通電パターンに対応した制御信号を前記複数
のスイッチ素子へ伝える転流制御回路と、を備え、当該
転流制御回路は、前記複数の通電パターンの切替前後の
一定の電気角区間を検出する電気角区間検出回路と、前
記電気角区間において、前記切替前の通電パターンに対
応した前記制御信号と前記切替後の通電パターンに対応
した前記制御信号とを、前記切替前の通電パターンの時
間比率が減少し前記切替後の通電パターンの時間比率が
増加するように、それぞれのデューティを変化させつ
つ、反復パルス状に生成し、前記複数のスイッチ素子へ
伝えるスイッチ制御回路と、を備える。
【００２０】第８の発明の装置では、第７の発明のモー
タ駆動装置において、前記複数の端子にそれぞれ誘起さ
れる複数の誘起電圧が、前記モータの中性点電圧を交差
することを通知する検出信号を出力する誘起電圧検出回
路を、さらに備え、前記転流制御回路が、クロック信号
を計数するとともに、前記検出信号にもとづいて前記複
数の誘起電圧のいずれかが前記中性点電圧を交差するご
とに、計数値を初期化するカウンタと、前記計数値が初
期化されるごとに、初期化される直前の前記計数値で保
持信号を更新するレジスタと、前記複数の通電パターン
の各々に対応した前記制御信号を、順次切り替えつつ出
力する転流選択回路と、をさらに備え、前記電気角区間
検出回路が、前記保持信号の第１比率（＜１）倍を算出
する第１演算器と、前記保持信号の第２比率（第１比率
＜第２比率＜１）倍を算出する第２演算器と、前記計数
値と前記第１比率倍とを比較する第１比較器と、前記計
数値と前記第２比率倍とを比較する第２比較器と、前記
第１および第２比較器による比較結果にもとづいて、前
記計数値が前記第１比率倍に達してから前記第２比率倍
に達するまでの期間において、前記電気角が前記電気角
区間にあることを報知する報知信号を出力する報知信号
出力回路と、を備えている。そして、前記転流選択回路
は、前記検出信号にもとづいて、前記複数の通電パター
ンの中から切替後の通電パターンを選択し、前記報知信
号の出力開始に同期して、前記切り替え前の通電パター
ンに対応した前記制御信号から、前記切り替え後の通電
パターンに対応した前記制御信号へと、出力する前記制
御信号を更新し、前記スイッチ制御回路は、前記転流選
択回路が出力する前記制御信号にもとづいて、前記報知
信号が出力される期間において、前記切替前の通電パタ
ーンに対応した前記制御信号と、前記切替後の通電パタ
ーンに対応した前記制御信号とを、前記切替前の通電パ
ターンの時間比率が減少し前記切替後の通電パターンの
時間比率が増加するように、それぞれのデューティを変
化させつつ、反復パルス状に生成し、前記複数のスイッ
チ素子へ伝える。
【００２１】第９の発明の装置では、第８の発明のモー
タ駆動装置において、前記スイッチ制御回路が、前記報
知信号を受信する期間において上昇する上昇信号と、下
降する下降信号とを、生成する基準信号生成回路と、周
期的に反復する三角波形のキャリア信号を生成するキャ
リア生成回路と、前記報知信号を受信する期間におい
て、前記上昇信号と前記下降信号とを、前記キャリア信
号と比較し、前記上昇信号が前記キャリア信号よりも高
い期間には、前記切替後の通電パターンに対応した前記
制御信号を出力し、前記下降信号が前記キャリア信号よ
りも高い期間には、前記切替前の通電パターンに対応し
た前記制御信号を出力するＰＷＭ回路と、を備える。
【００２２】第１０の発明の装置では、第９の発明のモ
ータ駆動装置において、前記基準信号生成回路が、抵抗
値が前記保持信号に比例する可変抵抗器と、前記可変抵
抗器に一定電圧を印加する回路と、容量素子と、前記可
変抵抗器を流れる電流に比例した大きさの電流で前記容
量素子を反復的に充電及び放電する回路と、前記容量素
子が保持する電圧信号とその反転信号にそれぞれ比例す
る信号の一方と他方とを、前記上昇信号および前記下降
信号として前記ＰＷＭ回路へ伝える回路と、を備える。
【００２３】第１１の発明の装置では、第７ないし第１
０のいずれかの発明のモータ駆動装置において、前記転
流制御回路が、前記電気角が、前記電気角区間の開始を
含む一定の別の電気角区間に、位置するか否かを検出す
る別の電気角区間検出回路を、さらに備え、前記誘起電
圧検出回路は、前記別の電気角区間において、前記検出
信号の出力を休止する。
【００２４】第１２の発明の装置では、第８ないし第１
１のいずれかの発明のモータ駆動装置において、前記転
流制御回路が、前記スイッチ制御回路と前記複数のスイ
ッチ素子との間に介挿され、前記スイッチ制御回路が出
力する前記制御信号と、前記転流選択回路が出力する前
記制御信号とを、選択自在に、前記複数のスイッチ素子
へ伝える制御信号選択回路を、さらに備える。
【００２５】第１３の発明の装置では、第１２の発明の
モータ駆動装置において、前記転流制御回路が、前記カ
ウンタの前記計数値と前記保持信号の第３比率（第１比
率＜第３比率＜第２比率）倍とを比較し、双方が互いに
一致したときに電気角検出信号を出力する電気角検出回
路と、前記報知信号と前記電気角検出信号とを選択自在
に前記転流選択回路へ伝える信号選択回路と、をさらに
備え、前記転流選択回路は、前記信号選択回路が伝える
前記報知信号と前記電気角検出信号とのいずれかの信号
の出力開始に選択自在に同期して、前記制御信号を更新
する。
【００２６】
【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図１は、この発
明の実施の形態１のモータ駆動装置の構成を示すブロッ
ク図である。この装置９１は、従来装置９０（図２２）
と同様に、センサレスかつブラシレスの三相モータであ
るモータ201を駆動する装置である。装置９１には、出
力回路101、選択回路102、誘起電圧検出回路108、（第
１）転流制御回路107、（第２）転流制御回路103、最小
時間検出回路104、レジスタ105、カウンタ106、比較器5
0、抵抗器RS、端子SU, SV, SW、端子scom、および、図
示しないクロック生成回路が備わっている。
【００２７】本発明の電流検出回路には、抵抗器RSが含
まれ、本発明の位置検出回路には、比較器50、最小時間
検出回路104、レジスタ105、および、カウンタ106が含
まれる。装置９１を用いてモータ201を駆動する際に
は、図１が示すように、端子SU,SV, SWが、モータ201の
３個のコイル端子に接続され、端子scomがモータ201の
中性点端子に接続される。
【００２８】図２は、出力回路101の内部構成を示す回
路図である。図２が示すように、出力回路101は、端子S
U, SV, SWの各々と、電源線（第１電源線）501および接
地線（第２電源線）との間に介挿される複数のスイッチ
素子D1〜D6を備えており、これら複数のスイッチ素子
が、それぞれ制御信号C1〜C6に応答して、選択的にオン
（導通）およびオフ（遮断）することにより、複数の通
電パターンを実現する。
【００２９】スイッチ素子D1〜D6と接地線との間には、
抵抗器RSが介挿されており、スイッチ素子D1〜D6は、抵
抗器RSを介して、間接的に接地線に接続されている。ス
イッチ素子D1〜D6と抵抗器RSとの接続部には、端子502
が設けられており、端子502から電圧信号である信号B1
が取り出される。抵抗器RSは、信号B1を通じて、モータ
201に供給される電流を検出するために設けられた素子
であり、その抵抗値は、スイッチ素子D1〜D6による出力
電流の制御に実質上影響しないように、十分に低く設定
されている。したがって、スイッチ素子D1〜D6は、電源
線501と接地線とに、直接に接続されていることと、実
質上等価である。
【００３０】図３は、誘起電圧検出回路108の内部構成
を示すブロック図である。図３が示すように、誘起電圧
検出回路108には、３個の比較器51、３個のエッジ検出
器122、および、論理和回路1が備わっている。３個の比
較器51は、それぞれ、端子SU,SV, SWに誘起される誘起
電圧を、端子scomに伝えられる中性点電圧と比較し、そ
の結果を、信号CP1〜CP3として出力する。３個のエッジ
検出器122は、３個の比較器51が出力する信号CP1〜CP3
の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出し、
検出信号A4として出力する。論理和回路1は、検出信号A
4の論理和を検出信号B2として出力する。
【００３１】したがって、誘起電圧検出回路108から
は、端子SU, SV, SWの誘起電圧の中でいずれが中性点電
圧を、いずれの方向に（上昇中または下降中に）交差し
たかを通知する信号が、検出信号A4として得られる。同
時に、端子SU, SV, SWの誘起電圧のいずれかが、いずれ
の方向であれ、中性点電圧と交差したことを通知する信
号が、検出信号B2として得られる。したがって、検出信
号B2は、回転子の電気角が、６０°×ｋ（ｋ＝整数）に
達する毎に出力される。検出信号A4および検出信号B2
は、転流制御回路107によって参照される。
【００３２】図４は、転流制御回路107の内部構成を示
すブロック図である。転流制御回路107は、駆動時、す
なわち、回転子（ロータ）が回転しているときに、出力
回路101のスイッチ素子D1〜D6のオン・オフ動作を制御
する制御信号A1を生成して出力し、それによって、回転
子の電気角に応じた複数の通電パターンを、順次、実現
する。選択回路102（図１）は、駆動時には制御信号A1
を選択し、制御信号C1〜C6として出力回路101へ伝え
る。
【００３３】転流制御回路107には、カウンタ110、レジ
スタ111、比較器301、ＳＲラッチ302、および、転流選
択回路113が備わっている。カウンタ110は、クロック生
成回路が生成するクロック信号clockを計数し、検出信
号B2が入力されるごとに、その計数値をゼロへ初期化
（リセット）する。レジスタ111は、検出信号B2が入力
されるごとに、初期化される直前のカウンタ110の計数
値で、その保持信号を更新する。したがって、レジスタ
111は、常に、６０°の電気角区間に対応する最新の時
間、すなわち、最新の１／６周期を、クロック信号cloc
kのパルスを単位とした値で記憶する。保持信号は、ｎ
ビットの２進数で表現される。
【００３４】比較器301は、レジスタ111がｎビットの保
持信号を１ビット右シフトして得られるｎ−１ビットの
信号、すなわち、保持信号の値の１／２倍に相当する値
を、カウンタ110の計数値と比較し、双方の値が一致す
ると所定の信号（例えば、ハイレベルの信号）を出力す
る。比較器301は、例えば、排他的論理和回路で構成す
ることができる。したがって、検出信号B2が入力された
後に電気角がさらに３０°進んだ時点、すなわち、電気
角が６０°×ｋ＋３０°に達した時点で、比較器301か
ら信号が出力される。
【００３５】ＳＲラッチ302のセット入力Sには比較器30
1の出力信号が入力され、リセット入力Rには、検出信号
B2が入力される。したがって、ＳＲラッチ302の非反転
出力Qから出力される信号comoutは、電気角が６０°×
ｋ＋３０°〜６０°×ｋ＋６０°の範囲にあるときに、
アクティブとなる。
【００３６】転流選択回路113は、検出信号A4にもとづ
いて、現在の通電パターンを切り替えてつぎに実現すべ
き新たな通電パターン、すなわち、切り替え後の通電パ
ターンに対応した制御信号を生成するとともに、信号co
moutがアクティブとなった時点で、制御信号A1を、現在
の通電パターンに対応した値から切り替え後の通電パタ
ーンに対応した値へと切り替える。したがって、制御信
号A1は、電気角が６０°×ｋ＋３０°に達する毎に、新
たな通電パターンに対応した値へと切り替わる。図５
は、駆動時における装置９１の各部の信号を示すタイミ
ングチャートである。図５が示すように、電気角が６０
°×ｋに達する毎に、検出信号B2がパルス状に出力され
る。それに同期して、信号comoutが立ち上がっている。
そして、信号CP1は、電気角が１８０°×ｋに達する毎
に、変化している。それにともなって、検出信号A4の中
の一つの信号が、信号CP1の立ち上がりに同期してパル
スを出力し、もう一つの信号が、信号CP1の立ち下がり
に同期してパルスを出力している。
【００３７】そして、信号CP1の立ち上がりから、３０
°の電気角を経た時点で、制御信号C1が、新たな通電パ
ターンに対応した値へと変化している。また、信号CP1
の立ち下がりから、３０°の電気角を経た時点で、制御
信号C2が、新たな通電パターンに対応した値へと変化し
ている。このようにして、駆動時の通電パターンの制御
が行われる。
【００３８】図１に戻って、転流制御回路103は、起動
時、すなわち、回転子（ロータ）が始動するときに、出
力回路101のスイッチ素子D1〜D6のオン・オフ動作を制
御する制御信号A2を生成して出力する。選択回路102
は、起動時には制御信号A2を選択し、制御信号C1〜C6と
して出力回路101へ伝える。転流制御回路103には、検出
制御回路103aおよび起動制御回路103bが含まれる。
【００３９】検出制御回路103aは、回転子の停止位置を
検出するために、複数の通電パターンに対応した制御信
号を生成し、制御信号A2として出力する。図６は、検出
制御回路103aが出力する制御信号A2、および、それに応
答して端子502に現れる電圧信号B1を例示するタイミン
グチャートである。図６の制御信号C1〜C6は、制御信号
A2に相当する。
【００４０】図６の例では、制御信号A2は、出力電流が
端子SUから端子SVへと流れる第１通電パターン、端子SU
から端子SWへと流れる第２通電パターン、・・・、端子
SWから端子SVへと流れる第６通電パターンまで、６個の
通電パターンを順次実現するように生成される。これら
の６個の通電パターンは、駆動時において、電気角が６
０°×ｋ＋３０°に達する毎に切り替えられる６個の通
電パターンに対応しているが、順序は任意である。
【００４１】通電時間t0、すなわち、所定の通電パター
ンで出力電流がモータ201へ供給される期間は、回転子
が回転しない程度の短い時間に制限される。端子SU, S
V, SWを通して見たモータ201のインダクタンスは、回転
子の停止位置によって異なる。このことを反映して、あ
る一つの通電パターンで出力電流を供給したときにモー
タ201を流れる出力電流の増加率は、回転子の停止位置
によって異なる。また、停止位置が同一であっても、通
電パターンが異なれば、出力電流の増加率は異なる。位
置検出回路（図１）は、このことを利用して、複数の通
電パターンごとの出力電流の変化率にもとづいて、回転
子の停止位置を検出する。
【００４２】出力電流は、抵抗器RS（図１）によって検
出される。すなわち、出力電流に比例した電圧が、信号
B1として得られる。図６は、回転子の６通りの停止位置
に対応した、信号B1の変化を例示している。例えば、回
転子が停止位置１にあるときには、信号B1の増加率は、
第２通電パターンで最大であり、第５通電パターンで最
小となる。これに対して、回転子が停止位置６にあると
きには、信号B1の増加率は、第１通電パターンで最大で
あり、第４通電パターンで最小となる。
【００４３】比較器50は、信号B1を基準電圧V1と比較
し、比較の結果を信号B3として出力する。図６では、信
号B1が基準電圧V1に満たない間は、信号B3としてハイレ
ベルが出力されている。信号B1が基準電圧V1に達するの
に要する時間、すなわち、信号B3がハイレベルとなる時
間は、出力電流の増加率に反比例する。したがって、回
転子が停止位置６にあるときには、時間t1〜t6の中で、
時間t1が最小となり、時間t4が最大となる。
【００４４】再び図１に戻って、カウンタ106は、検出
制御回路103aが新たな制御信号A2の出力を開始するごと
に、クロック信号clockの計数をゼロから開始し、信号B
3がハイレベルからロウレベルへ遷移するごとに計数を
停止する。計数が停止するごとに、停止した計数値が、
レジスタ105へと蓄積される。したがって、６通りの通
電パターンでの出力電流の供給が完了した後には、レジ
スタ105には、クロック信号clockのパルスを単位として
計測された時間t1〜t6が保持されている。
【００４５】本発明の位置判定回路に相当する最小時間
検出回路104は、レジスタ105に保持される時間t1〜t6を
互いに比較し、いずれが最小であるかを判定し、さら
に、最小と判定された時間にもとづいて、回転子の停止
位置を判定する。例えば、時間t1が最小であれば、回転
子は停止位置６にあると判定される。最小時間検出回路
104は、判定結果を表現する信号B5を、起動制御回路103
bへ伝える。
【００４６】起動制御回路103bは、信号B5にもとづい
て、起動時の通電パターンとして、６通りの通電パター
ンの中から、回転子の逆転を引き起こさない通電パター
ンを選択し、選択した通電パターンに対応した制御信号
A2を出力する。したがって、モータ201がセンサレス型
であるにもかかわらず、始動時の逆転を防止することが
でき、しかも、適正なトルクで回転子を始動させること
が可能となる。
【００４７】回転子が回転を始めると、電気角が高々６
０°進むまでに、検出信号B2が現れる。選択回路102
は、例えば、最初の検出信号B2が現れたときに、制御信
号C1〜C6として伝達すべき信号を、制御信号A2から制御
信号A1へと切り替える。その後は、通常動作、すなわ
ち、駆動時の動作が継続される。一旦、検出信号B2が現
れると、回転子の電気角は、検出信号A4に反映されてい
る。したがって、一旦、検出信号B2が現れた後には、転
流制御回路107による駆動が可能となる。
【００４８】なお、選択回路102は、制御信号A2から制
御信号A1への切り替えを、検出信号B2に同期して行う代
わりに、一定時間の後に行ってもよい。また、起動制御
回路103bが、選択した通電パターンを最初の通電パター
ンとして、これにいくつかの通電パターンを後続させ
て、例えば、合計６通りの通電パターンを順次実現した
後に、制御信号A2から制御信号A1への切り替えが行われ
てもよい。また、最小時間検出回路104は、時間t1〜t6
の中の最小値を判定する代わりに、最大値を判定し、そ
れにもとづいて、回転子の停止位置を判定してもよい。
【００４９】＜実施の形態２＞図７は、この発明の実施
の形態２のモータ駆動装置の構成を示すブロック図であ
る。この装置９２は、誘起電圧検出回路108の代わりに
誘起電圧検出回路128が備わり、転流制御回路107の代わ
りに転流制御回路109が備わる点において、実施の形態
１の装置９１とは、特徴的に異なっている。
【００５０】図８は、転流制御回路109の内部構成を示
すブロック図である。この転流制御回路109は、本発明
のマスク信号生成回路が、さらに備わる点において、転
流制御回路107とは、特徴的に異なっている。マスク信
号生成回路は、カウンタ131、比較器304、および、ＳＲ
ラッチ303を備えている。比較器301とＳＲラッチ302
は、本発明の電気角検出回路に含まれる。
【００５１】カウンタ131は、カウンタ110の計数値が、
レジスタ111の保持信号の値の１／２倍に一致すること
が、比較器301によって検出される毎に、クロック信号c
lockの計数を開始する。比較器304は、カウンタ131の計
数値を、レジスタ115の保持信号を２ビット右シフトし
て得られる値、すなわち、保持信号の１／４倍と比較
し、双方が一致すると所定の信号（例えば、ハイレベル
の信号）を出力する。保持信号の１／４倍は、１５°の
電気角区間に相当する。比較器304は、例えば、排他的
論理和回路で構成することができる。カウンタ131は、
比較器304が値の一致を検出すると、計数値をゼロへ初
期化する。
【００５２】ＳＲラッチ303のセット入力Sには比較器30
1の出力信号が入力され、リセット入力Rには、比較器30
4の出力信号が入力される。カウンタ131の計数値が、レ
ジスタ111の保持信号の１／４倍に一致するときには、
カウンタ110の計数値は、保持信号の３／４倍に一致す
る。比較器304の機能は、カウンタ110の計数値を保持信
号の３／４倍と比較することと等価である。したがっ
て、ＳＲラッチ303の反転出力Q*から出力されるマスク
信号Tmaskは、電気角が６０°×ｋ＋３０°〜６０°×
ｋ＋４５°の範囲にあるときに、アクティブ（ロウレベ
ル）となる。
【００５３】図９は、誘起電圧検出回路128の内部構成
を示すブロック図である。誘起電圧検出回路128は、３
個のエッジ検出器122と論理和回路1との間に、本発明の
マスク回路が介挿されている点において、誘起電圧検出
回路108（図３）とは、特徴的に異なっている。マスク
回路は、論理ゲート（論理積回路）2〜7を備えている。
【００５４】マスク信号Tmaskがノーマル（ハイレベ
ル）であるときには、論理ゲート2〜7は、３個のエッジ
検出器122が出力する検出信号e1〜e6を通過させ、検出
信号A4として出力する。逆に、マスク信号Tmaskがアク
ティブ（ロウレベル）である期間には、論理ゲート2〜7
は、３個のエッジ検出器122が出力する検出信号e1〜e6
を通過させることなく、ロウレベルの信号を検出信号A4
として出力しつづける。
【００５５】図１０は、駆動時における装置９２の各部
の信号を示すタイミングチャートである。図１０が示す
ように、電気角が６０°×ｋに達する毎に、端子SU, S
V, SWに誘起される誘起電圧SU, SV, SWのいずれかが、
中性点電圧を交差する（図１０の真円で囲まれた部
分）。それに対応して、検出信号e1〜e6のいずれかが、
パルス状に出力される。また、通電パターンの切り替え
が行われる時点、すなわち、電気角が６０°×ｋ＋３０
°に一致するときに、誘起電圧SU, SV, SWにスパイク電
圧が出現する。それにともなって、信号CP1〜CP3にもス
パイクが反映され、さらに、検出信号e1〜e6にも、スパ
イクの影響による無用なパルスが出現する（図１０の長
円で囲まれた部分）。
【００５６】しかしながら、電気角が６０°×ｋ＋３０
°〜６０°×ｋ＋４５°の範囲にあるときには、マスク
信号Tmaskがアクティブとなっており、それによって、
この電気角区間では、検出信号e1〜e6にパルスが現れて
も、それらのパルスは検出信号A4には伝達されない。同
様に、検出信号B2にも、無用なパルスは伝えられない。
したがって、図１０が示すように、検出信号B2には（図
示を略するが、検出信号A4にも）、スパイク電圧の影響
は現れず、誘起電圧SU, SV, SWと中性点電圧との交差
が、誤りなく検出される。しかも、誘起電圧検出回路12
8において、検出信号e1〜e6がマスクされる期間が、一
定の電気角区間に設定されるので、幅広い回転速度に対
応した誤検出防止が実現する。
【００５７】なお、比較器304では、レジスタ111の保持
信号を２ビット右シフトした値を参照したが、一般に
は、ｍ（≧２）ビットシフトした値を参照してよい。こ
のとき、電気角が６０°×ｋ＋３０°〜６０°×ｋ＋３
０°＋６０°／ｍの範囲でマスクが行われる。さらに一
般には、電気角が、６０°×ｋ＋３０°を含んだ一定の
電気角区間である６０°×ｋ＋６０°×ａ〜６０°×ｋ
＋６０°×ｂ（ａ≦１／２；１／２＜ｂ）の範囲にある
ときに、マスク信号Tmaskがアクティブとなるように、
マスク信号生成回路を構成してもよい。ただし、誘起電
圧SU, SV, SWにスパイクが出現する時期は、出力回路10
1からモータ201までの経路における遅延等により、電気
角が６０°×ｋ＋３０°に達した時点よりも、わずかに
遅延するので、上記の値ａは、ａ＝１／２に設定しても
支障はない。
【００５８】＜実施の形態３＞図１１は、この発明の実
施の形態３のモータ駆動装置の構成を示すブロック図で
ある。この装置９３は、転流制御回路109の代わりに転
流制御回路114が備わる点において、実施の形態２の装
置９２とは、特徴的に異なっている。転流制御回路114
は、回路部分114a、基準信号生成回路114b、ＰＷＭ回路
114c、および、制御信号選択回路114dを備えている。転
流制御回路114は、複数の通電パターンの切り替えを、
瞬時に行うのではなく、一定の電気角区間において、緩
やかに行うよう構成されている。基準信号生成回路114b
およびＰＷＭ回路114cは、本発明のスイッチ制御回路に
含まれる。
【００５９】図１２は、回路部分114aの内部構成を示す
ブロック図である。この回路部分114aは、本発明の電気
角区間検出回路が備わる点において、図８に示した転流
制御回路109とは特徴的に異なっている。比較器301は、
本発明の電気角検出回路に含まれる。ソフトスイッチン
グ量設定回路118は、レジスタ111の保持信号の一定比率
（＜１／２）倍を算出し、信号Yとして出力する。信号Y
は、例えば、保持信号を一定ビット数だけ右シフトする
ことにより得られる。
【００６０】減算器116は、レジスタ111の保持信号を１
ビットシフトして得られる信号Xから信号Yを減算し、減
算値を出力する。加算器117は、信号Xに信号Yを加算
し、加算値を出力する。減算値は、３０°−ｃ°（０＜
ｃ＜３０°）の電気角区間に相当し、加算値は、３０°
＋ｃ°の電気角区間に相当する。
【００６１】比較器305は、カウンタ110の計数値を減算
値と比較し、双方が一致すると、所定の信号（例えば、
ハイレベルの信号）を出力する。同様に、比較器306
は、カウンタ110の計数値を加算値と比較し、双方が一
致すると、所定の信号（例えば、ハイレベルの信号）を
出力する。比較器305，306はいずれも、例えば、排他的
論理和回路で構成することができる。
【００６２】ＳＲラッチ302のセット入力Sには比較器30
5の出力信号が入力され、リセット入力Rには、比較器30
6の出力信号が入力される。したがって、ＳＲラッチ302
の非反転出力Qから出力される報知信号comsoftは、電気
角が６０°×ｋ＋３０°−ｃ°〜６０°×ｋ＋３０°＋
ｃ°の範囲にあるときに、アクティブ（ハイレベル）と
なる。報知信号comsoftは、通電パターンの緩やかな切
り替え、すなわち、ソフトスイッチングを行うべき期間
を報知する。
【００６３】転流選択回路113は、検出信号A4にもとづ
いて、現在の通電パターンを切り替えてつぎに実現すべ
き新たな通電パターン、すなわち、切り替え後の通電パ
ターンに対応した制御信号を生成するとともに、報知信
号comsoftがアクティブとなった時点で、制御信号A6
を、現在の通電パターンに対応した値から切り替え後の
通電パターンに対応した値へと切り替える。したがっ
て、制御信号A6は、電気角が６０°×ｋ＋３０°−ｃ°
に達する毎に、新たな通電パターンに対応した値へと切
り替わる。制御信号A6は、後述する基準信号生成回路11
4bおよび制御信号選択回路114dで参照される。
【００６４】ＳＲラッチ303のセット入力Sには比較器30
5の出力信号が入力され、リセット入力Rには、比較器30
4の出力信号が入力される。したがって、ＳＲラッチ30
３の反転出力Q*から出力されるマスク信号Tmask1は、電
気角が６０°×ｋ＋３０°−ｃ°〜６０°×ｋ＋４５°
の範囲にあるときに、アクティブ（ロウレベル）とな
る。マスク信号Tmask1は、図９に示した誘起電圧検出回
路128へ、マスク信号Tmaskに代わって、入力される。レ
ジスタ111からは、さらに、保持信号が信号A5として出
力される。この信号A5は、後述する基準信号生成回路11
4bで参照される。
【００６５】図１３は、基準信号生成回路114bの一部の
内部構成を示すブロック図である。増幅器52は、リミッ
タ付きの増幅器であり、いずれも一定の電圧信号である
信号SCTLと信号Vth-Hのいずれか低い方の電圧を、信号V
refとして出力する。増幅器53は、信号Vth-Hよりも低い
電圧信号である信号Vth-Lを、信号VSLCoutとして出力す
る。
【００６６】増幅器54とトランジスタQ10は、信号Vref
と信号VSLCoutとの間の電位差を抵抗器R1と抵抗器R2と
で分圧して得られる信号VSLCrefを、信号VRdacとして出
力する。その結果、可変抵抗器Rdacには、信号VRdacと
信号VSLCoutとの間の一定の電位差が印加される。
【００６７】図１４は、可変抵抗器Rdacの内部構成を示
す回路図である。可変抵抗器Rdacは、直列に接続された
抵抗素子r0〜rnと、抵抗素子r0〜rnの各々に付随して設
けられるスイッチ素子d0〜dnとを、備えている。抵抗素
子r0〜rnの抵抗値は、rk＝r0×１／2k（k＝0〜n）で与
えられる。スイッチ素子d0〜dnは、二進数を表現するデ
ジタル信号である信号A5にもとづいて、オン・オフす
る。したがって、可変抵抗器Rdacの抵抗値は、信号A5が
表現する二進数に比例する。
【００６８】図１３に戻って、可変抵抗器Rdacの抵抗値
が信号A5が表現する値に比例する結果、可変抵抗器Rdac
を流れる電流Iは、信号A5が表現する値に反比例する。
電流Iは、カレントミラー回路を構成するトランジスタQ
7〜Q9によって、トランジスタQ7, Q8へと反映される。
すなわち、トランジスタQ7, Q8の各々には、トランジス
タQ9を流れる電流Iと同一の大きさの電流が流れる。
【００６９】分周回路21は、報知信号comsoftを１／２
倍に分周する。分周回路21が、ロウレベルの信号を出力
するときには、トランジスタQ7を流れる電流Iは、すべ
てトランジスタQ3を流れず、トランジスタQ2のみを流れ
る。トランジスタQ1とトランジスタQ2は、電流の大きさ
が２：１となるようにカレントミラー回路を構成してい
る。このため、トランジスタQ1には２×Ｉの大きさの電
流が流れる。その結果、容量素子C1は、電流Iで放電さ
れる。
【００７０】一方、分周回路21がハイレベルの信号を出
力するときには、トランジスタQ7を流れる電流Iは、ト
ランジスタQ3のみを流れ、トランジスタQ2には流れな
い。このため、トランジスタQ1にも電流は流れないの
で、トランジスタQ9を流れる電流Iによって、容量素子C
1が充電される。このようにして、報知信号comsoftの１
周期毎に、容量素子C1の一端の電圧である信号SLCCAP
は、上昇と下降とを交互に反復する。
【００７１】増幅器55とトランジスタQ4は、信号SLCCAP
を信号Vref以下に制限するリミッタとして機能する。同
様に、増幅器56とトランジスタQ5は、信号SLCCAPを信号
Vth-L以上に制限するリミッタとして機能する。したが
って、信号SLCCAPは、報知信号comsoftの周期の２倍の
周期を持った台形波として生成される。
【００７２】増幅器58は、端子SLCCAPと同一の電圧を、
信号VCTL1として出力する。増幅器57は、信号Vrefと信
号Vth-Lとの間の電位差を、２個の抵抗器R3によって等
分圧して得られる信号VREF1を基準とする、信号SLCCAP
の反転信号を、信号VCTL2として出力する。したがっ
て、図１５に示すように、信号VCTL1および信号VCTL2
は、互いに逆相の信号となる。
【００７３】報知信号comsoftの周期は、回転子の回転
周期に比例して変化するが、可変抵抗器Rdacの抵抗値
も、回転子の回転周期に比例して変化する。したがっ
て、抵抗器R1, R2, R3の値、可変抵抗器Rdacの抵抗素子
r0の値、信号SCTLの値等を、最適な値に設定しておくこ
とにより、図１５が示すように、回転子の回転周期に依
存することなく、常に、報知信号comsoftがアクティブ
である期間、すなわちソフトスイッチングを行うべき期
間に、信号SLCCAPが信号Vth-Lと信号SCTLとの間を上昇
または下降するようにすることが可能である。
【００７４】図１６は、基準信号生成回路114bの他の一
部、ＰＷＭ回路114c、および、制御信号選択回路114dの
構成を示すブロック図である。基準信号生成回路114bの
他の一部は、スイッチ素子SW-U1〜SW-U3、SW-V1〜SW-V
3、SW-W1〜SW-W3、および、制御回路22を備えている。
また、ＰＷＭ回路114cは、キャリア生成回路119、およ
び、比較器59〜61を備えている。さらに、制御信号選択
回路114dは、スイッチ素子SW1〜SW6を備えている。
【００７５】制御回路22は、制御信号A6にもとづいて、
スイッチ素子SW-U1〜SW-U3、SW-V1〜SW-V3、SW-W1〜SW-
W3を選択的にオン・オフさせることにより、比較器59〜
61の非反転入力へ入力すべき信号として、信号VCTL1，V
CTL2，SCTLの中からいずれかを選択する。キャリア生成
回路119は、ＰＷＭ制御を行うためのキャリア信号B6を
生成する。報知信号comsoftがアクティブであるときに
は、キャリア信号B6として短周期の三角波が生成され、
逆に、ノーマルであるときには、長周期の三角波が生成
される。比較器59〜61は、非反転入力へ入力された信号
と、反転入力へ入力されたキャリア信号B6とを比較し、
前者が後者よりも高い期間に限って、ハイレベルの信号
を出力する。
【００７６】スイッチ素子SW1〜SW6は、比較器59〜61の
出力信号と、制御信号A6とのいずれかを選択して、制御
信号A7として、選択回路102（図１１）へ伝える。制御
回路22は、報知信号comsoftの値に無関係に、常時、比
較器59〜61の出力信号が選択されるように、スイッチ素
子SW1〜SW6を制御することができる。このとき、報知信
号comsoftがアクティブである期間では、短周期のキャ
リア信号B6によって、出力回路101のスイッチ素子D1〜D
6がＰＷＭ制御され、ソフトスイッチングが実現する。
また、報知信号comsoftがノーマルである期間において
は、長周期のキャリア信号B6によって、スイッチ素子D1
〜D6がＰＷＭ制御される。
【００７７】一方、制御回路22は、報知信号comsoftが
アクティブである期間に限り、比較器59〜61の出力信号
が選択されるように、スイッチ素子SW1〜SW6を制御する
ことも可能である。このときには、ＰＷＭ制御によって
ソフトスイッチングが実現するとともに、ソフトスイッ
チングを行わない期間では、ＰＷＭ制御が行われず、制
御信号A6にもとづくスイッチ素子D1〜D6の制御が実現す
る。このように、装置９３では、ソフトスイッチングが
行われない期間に、ＰＷＭ制御を行うことも、逆に行わ
ないことも、可能である。
【００７８】図１７は、駆動時における装置９３の各部
の信号を示すタイミングチャートである。図１７の例で
は、ソフトスイッチング量設定回路118（図１２）は、
レジスタ111の保持信号の１／４倍、すなわち、１５°
の電気角区間に相当する値を、信号Yとして出力する。
したがって、電気角が６０°×ｋに達する毎に誘起電圧
SU, SV, SWのいずれかが中性点電圧を交差した（図１７
の真円で囲まれた部分）後、さらに３０°進んだ電気角
６０°×ｋ＋３０°を中心とする前後±１５°の範囲、
すなわち、６０°×ｋ＋１５°〜６０°×ｋ＋４５°の
電気角区間で、ソフトスイッチングが行われる。
【００７９】報知信号comsoftは、６０°×ｋ＋１５°
〜６０°×ｋ＋４５°の電気角区間で、アクティブ（ハ
イレベル）になる。信号VCTL1と信号VCTL2は、報知信号
comsoftの１／２分周信号の１周期を１周期とする、互
いに逆相の台形波となる。しかも、信号VCTL1と信号VCT
L2は、報知信号comsoftがアクティブである期間に、上
昇及び下降する。すなわち、信号VCTL1および信号VCTL2
は、報知信号comsoftがアクティブとなるごとに、上昇
信号と下降信号とを交互に実現する。キャリア信号B6
は、報知信号comsoftがアクティブである期間では、短
周期の三角波となり、ノーマルである期間では、長周期
の三角波となる。
【００８０】制御信号A6は、報知信号comsoftがノーマ
ルからアクティブへ遷移する電気角６０°×ｋ＋１５°
で、つぎの通電パターンに対応した値へと変化する。制
御回路22（図１６）は、制御信号A6にもとづいて、スイ
ッチ素子SW-U1〜SW-U3、SW-V1〜SW-V3、SW-W1〜SW-W3
を、図１７が示すように制御する。
【００８１】その結果、端子SUにつながるスイッチ素子
D1, D4（図２）のいずれかが、通電パターンの変更の前
後で、オフからオンへ転じるときには、比較器59（図１
６）へ入力される信号VCTL-Uとして、報知信号comsoft
がアクティブである期間において、信号VCTL1と信号VCT
L2のいずれかが生成する上昇信号が選択される。スイッ
チ素子D1, D4のいずれかが、通電パターンの変更の前後
で、オンからオフへ転じるときには、信号VCTL-Uとし
て、報知信号comsoftがアクティブである期間におい
て、信号VCTL1と信号VCTL2のいずれかが生成する下降信
号が選択される。さらに、スイッチ素子D1, D4のいずれ
もが、通電パターンの変更の前後で、動作を変更しない
ときには、信号VCTL-Uとして、報知信号comsoftがアク
ティブである期間において、一定の信号SCTLが選択され
る。他の信号VCTL-V, VCTL-Wについても、同様の選択が
行われる。
【００８２】図１８は、図１７の符号Fを付した部分を
拡大して示すタイミングチャートであり、図１９は、図
１８の符号Gを付した部分を拡大して示すタイミングチ
ャートである。ソフトスイッチングが行われる電気角区
間SSを挟んで、端子SUに接続されたスイッチ素子D1がオ
ンからオフへと転じ、端子SVに接続されたスイッチ素子
D3がオフからオンへと転じる。他のスイッチ素子D2, D4
〜D6の動作に変化はない。
【００８３】したがって、図１９が示すように、スイッ
チ素子D1を制御する制御信号C1（図１６）は、キャリア
信号B6と、この期間に下降信号となっている信号VCTL1
とによって、ＰＷＭ制御を受け、デューティが減少する
反復パルスとして生成される。一方、スイッチ素子D3を
制御する制御信号C3（図１６）は、キャリア信号B6と、
この期間に上昇信号となっている信号VCTL2とによっ
て、ＰＷＭ制御を受け、デューティが増加する反復パル
スとして生成される。
【００８４】すなわち、制御信号C1, C3は、電気角区間
SSにおいて、切替前の通電パターンの時間比率が減少
し、切替後の通電パターンの時間比率が増加するよう
に、それぞれのデューティを変化させつつ、反復パルス
状に生成される。その結果、図図１８が示すように、電
流IUは、電気角区間SSにおいて、切り替え前の通電パタ
ーンに対応した高い値から切り替え後の通電パターンに
対応したゼロへと、緩やかに減少する。また、電流IV
は、電気角区間SSにおいて、切り替え前の通電パターン
に対応したゼロから切り替え後の通電パターンに対応し
た高い値へと、緩やかに増加する。
【００８５】このように、装置９３では、通電パターン
の切り替えの前後の期間において、ソフトスイッチング
が行われるので、音響ノイズを低減することが可能とな
る。しかも、ソフトスイッチングが、一定の電気角区間
で行われるので、幅広い回転速度に対応した音響ノイズ
の低減が達成される。さらに、ソフトスイッチングが、
ＰＷＭ制御で実現されるので、ソフトスイッチングの期
間以外の期間においても、従来のＰＷＭ制御型のモータ
駆動装置と同様のＰＷＭ制御を行うことが可能であり、
それによって、モータ201のパワーを自在に制御するこ
とが可能となる。
【００８６】図１７に戻って、マスク信号Tmask1は、電
気角が６０°×ｋ＋１５°〜６０°×ｋ＋４５°の範囲
にあるときに、アクティブ（ロウレベル）となる。この
期間では、誘起電圧検出回路128（図９）の検出動作が
マスクされる。ソフトスイッチングを行う装置９３で
は、誘起電圧SU, SV, SWにスパイク電圧が出現する時期
は、ソフトスイッチングが開始される時期である（図示
を略する）。しかも、出力回路101とモータ201の間の信
号の伝搬遅延の影響により、スパイク電圧は、報知信号
comsoftが立ち上がる時期よりは、わずかに遅延する。
したがって、マスク信号Tmask1は、報知信号comsoftの
立ち上がりと同時に、アクティブとなっても支障がな
い。
【００８７】誘起電圧SU, SV, SWには、スパイク電圧以
外に、ＰＷＭ制御に起因する振動が出現する。しかしな
がら、誘起電圧検出回路128の検出動作に対する、振動
の影響は、容易に除去可能である。
【００８８】＜実施の形態４＞図２０は、この発明の実
施の形態４のモータ駆動装置の一部を示すブロック図で
ある。実施の形態４のモータ駆動装置は、回路部分114a
（図１２）の代わりに、図２０の回路部分114aaを備え
る点において、実施の形態３の装置９３とは、構造上、
特徴的に異なっている。それによって、実施の形態３の
装置９３の動作と、実施の形態２の装置９２の動作と
が、選択自在に実現する。
【００８９】回路部分114aaは、ＳＲラッチ308, 310、
信号選択回路SW7, SW8、および、論理和回路9を、さら
に備える点において、回路部分114a（図１２）とは特徴
的に異なっている。ＳＲラッチ308は、比較器301の出力
信号によってセットされ、検出信号B2によってリセット
される。したがって、ＳＲラッチ308は、実施の形態１
および２における信号comoutを生成する。信号選択回路
SW7は、ＳＲラッチ302が出力する報知信号comsoftとＳ
Ｒラッチ308が出力する信号comoutとの間で、外部信号
にもとづいて、いずれかを選択し、転流選択回路113へ
伝える。
【００９０】ＳＲラッチ310は、比較器301の出力信号に
よってセットされ、比較器304の出力信号によってリセ
ットされる。したがって、ＳＲラッチ310は、実施の形
態２におけるマスク信号Tmaskを生成する。信号選択回
路SW8は、論理和回路9が出力するマスク信号Tmask1とマ
スク信号Tmaskの論理和と、マスク信号Tmaskとの間で、
外部信号にもとづいて、いずれかを選択し、マスク信号
Tmask2として、誘起電圧検出回路128へ伝える。
【００９１】外部信号は、基準信号生成回路114b（図１
６）の制御回路22へも入力される。信号選択回路SW7, S
W8が、外部信号にもとづいて、信号comoutおよびマスク
信号Tmaskをそれぞれ選択するときには、スイッチ素子S
W1〜SW6は、制御回路22の指示により、制御信号A6を常
時選択する。このときのモータ駆動装置の各部の信号
は、図２１のタイミングチャートで表される。すなわ
ち、ソフトスイッチングもＰＷＭ制御も行われない。
【００９２】以上のように、実施の形態４のモータ駆動
装置は、実施の形態３の装置９３の動作と、実施の形態
２の装置９２の動作とを、外部信号にもとづいて、選択
自在に実現する。それによって、音響ノイズが低減され
た静かな動作と、最大のパワーをモータ201へ投入する
動作とが、必要に応じて選択自在に実現される。
【００９３】
【発明の効果】第１の発明の装置では、回転子の停止位
置が、モータに供給される電流の増加率にもとづいて検
出され、その結果にもとづいて起動時の通電パターンが
決定されるので、起動時の逆転を防止することができ、
しかも、適正なトルクで回転子を始動させることが可能
となる。
【００９４】第２の発明の装置では、電流の増加率が、
電流が基準値に到達するまでのカウンタの計数値を通じ
て、容易に計測される。すなわち、簡素な回路で、電流
の増加率を計測することが可能である。
【００９５】第３の発明の装置では、計数値の最大値ま
たは最小値に対応する通電パターンを判別することによ
って、回転子の停止位置が判定されるので、位置判定回
路を簡素に構成することができる。
【００９６】第４の発明の装置では、誘起電圧検出回路
が、検出信号の出力を一定の電気角区間で休止するの
で、誘起電圧に重畳する電圧スパイクに由来する誤検出
を、幅広い回転速度の下で、防止することが可能であ
る。
【００９７】第５の発明の装置では、誘起電圧検出回路
が検出信号の出力を休止する期間を規定するマスク信号
を生成するための回路が、複数の通電パターンを生成す
るための回路を利用することにより、簡素に構成され
る。特に、レジスタの保持信号の一定比率倍を利用する
ことによって、マスク信号を出力する一定の電気角区間
が、容易に定められる。
【００９８】第６の発明の装置では、エッジ検出器と転
流制御回路の間に、マスク信号で制御される論理ゲート
が介挿されることによって、マスク信号にもとづく検出
信号の休止動作が簡素な回路で実現する。
【００９９】第７の発明の装置では、通電パターンの切
り替えの前後の期間において、ソフトスイッチングが行
われるので、音響ノイズが低減される。しかも、ソフト
スイッチングが、一定の電気角区間で行われるので、幅
広い回転速度に対応した音響ノイズの低減が実現する。
さらに、ソフトスイッチングが、デューティを変えつつ
制御信号を反復パルス状に出力するというＰＷＭ制御で
実現されるので、ソフトスイッチングの期間以外の期間
においても、従来のＰＷＭ制御型のモータ駆動装置と同
様のＰＷＭ制御を行うことが可能である。すなわち、音
響ノイズの低減と、モータのパワーの自在制御とを、両
立的に実現することが可能である。
【０１００】第８の発明の装置では、ソフトスイッチン
グを行うべき期間を規定する報知信号を生成する回路
が、複数の通電パターンを生成するための回路を利用す
ることにより、簡素に構成される。特に、レジスタの保
持信号の一定比率倍を利用することによって、報知信号
を出力する一定の電気角区間が、容易に定められる。
【０１０１】第９の発明の装置では、上昇信号、下降信
号、および、キャリア信号を用いた簡単な回路構成で、
ＰＷＭ制御にもとづくソフトスイッチングが容易に実現
される。
【０１０２】第１０の発明の装置では、回転子の回転周
波数に比例した変化率で変化する上昇信号と下降信号と
が、簡素な回路構成で生成される。
【０１０３】第１１の発明の装置では、誘起電圧検出回
路が、ソフトスイッチングが行われる電気角区間の開始
を含む一定の電気角区間において、検出信号の出力を休
止するので、ソフトスイッチングの開始時点で誘起電圧
に重畳する電圧スパイクに由来する誤検出を、防止する
ことができる。しかも、検出信号の出力の休止が、一定
の電気角区間で行われるので、幅広い回転速度に対応し
た誤検出防止が実現する。
【０１０４】第１２の発明の装置では、制御選択回路が
備わるので、複数のスイッチ素子の制御に関して、ＰＷ
Ｍ制御にもとづく制御と、そうでない制御との間で自在
に選択することが可能である。したがって、ソフトスイ
ッチングが行われる期間と、それ以外の期間との間で、
二通りの制御信号を交互に選択することにより、ソフト
スイッチングを行わない期間では、ＰＷＭ制御を行わず
に、複数のスイッチ素子のオン・オフ状態を一定に保持
することができる。
【０１０５】第１３の発明の装置では、信号選択回路
が、電気角検出信号を選択し、制御選択回路が、転流選
択回路が出力する制御信号を常時選択することにより、
ソフトスイッチを行わず、最大のパワーをモータへ投入
することが可能である。すなわち、音響ノイズが低減さ
れた静かな動作と、最大のパワーをモータへ投入する動
作とが、必要に応じて選択自在に実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の装置のブロック図である。
【図２】 図１の出力回路のブロック図である。
【図３】 図１の誘起電圧検出回路のブロック図であ
る。
【図４】 図１の転流制御回路のブロック図である。
【図５】 図１の装置の動作を示すタイミングチャート
である。
【図６】 図１の装置の動作を示す別のタイミングチャ
ートである。
【図７】 実施の形態２の装置のブロック図である。
【図８】 図７の転流制御回路のブロック図である。
【図９】 図７の誘起電圧検出回路のブロック図であ
る。
【図１０】 図７の装置の動作を示すタイミングチャー
トである。
【図１１】 実施の形態３の装置のブロック図である。
【図１２】 図１１の回路部分114aのブロック図であ
る。
【図１３】 図１１の基準信号生成回路の一部の回路図
である。
【図１４】 図１３の可変抵抗器の回路図である。
【図１５】 図１３の回路の動作を示す波形図である。
【図１６】 図１１の基準信号生成回路の一部、ＰＷＭ
回路、および、制御信号選択回路のブロック図である。
【図１７】 図１１の装置の動作を示すタイミングチャ
ートである。
【図１８】 図１７の符号Fの部分の拡大図である。
【図１９】 図１８の符号Gの部分の拡大図である。
【図２０】 実施の形態４の装置のブロック図である。
【図２１】 図２０の装置の動作を示すタイミングチャ
ートである。
【図２２】 従来の装置のブロック図である。
【図２３】 図２２の従来装置の動作を示すタイミング
チャートである。
【符号の説明】
2〜7 論理ゲート、51 比較器、101 出力回路、103a
検出制御回路、103b起動制御回路、104 最小時間検
出回路（位置判定回路）、105 レジスタ、106 カウン
タ、107, 109, 114 転流制御回路、108, 128 誘起電
圧検出回路、110, 131 カウンタ、111 レジスタ、113
転流選択回路、114c ＰＷＭ回路、114d 制御信号選
択回路、116 減算器（第１演算器）、117 加算器（第
２演算器）、122 エッジ検出器、201 モータ、302
ＳＲラッチ（報知信号出力回路）、305 比較器（第１
比較器）、306 比較器（第２比較器）、A1, A6, A7, C
1〜C6 制御信号、A4 検出信号、B6 キャリア信号、C
1 容量素子、comsoft 報知信号、D1〜D6 スイッチ素
子、RS 抵抗器（電流検出回路）、Rdac 可変抵抗器、
SW7 信号選択回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 俊一 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB07 BB10 BB12 DA13 DA19 DB20 DC12 EB01 EC04 EC10 GG04 HA04 TT02 TT07 TT11 UA06 XA12

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転子の電気角に応じて複数の通電パタ
    ーンを順次切り替えることにより、モータを駆動するモ
    ータ駆動装置であって、 前記モータの複数の端子と、第１および第２電源線との
    間に、個別に介挿される複数のスイッチ素子を有する出
    力回路と、 前記回転子の停止中に、前記複数の通電パターンを順次
    切り替えるように前記複数のスイッチ素子を制御する検
    出制御回路と、 前記複数の端子を通じて流れる電流を検出する電流検出
    回路と、 前記複数の通電パターンごとの前記電流の変化率にもと
    づいて、前記回転子の停止位置を検出する位置検出回路
    と、 前記停止位置にもとづいて、起動時の通電パターンとし
    て、前記複数の通電パターンの中から一つを選択し、選
    択された前記通電パターンを実現するように前記複数の
    スイッチ素子を制御する起動制御回路と、を備えるモー
    タ駆動装置。
  2. 【請求項２】 前記位置検出回路が、 前記複数の通電パターンのそれぞれの開始とともにクロ
    ック信号の計数を開始し、前記電流が基準値に到達する
    ごとに前記計数を停止するカウンタと、 前記複数の通電パターンにそれぞれ対応する前記カウン
    タの停止後の複数の計数値を保持するレジスタと、 保持された前記複数の計数値にもとづいて、前記回転子
    の停止位置を判定する位置判定回路と、を備える、請求
    項１に記載のモータ駆動装置。
  3. 【請求項３】 前記位置判定回路が、保持された前記複
    数の計数値の中の最小値または最大値に対応する通電パ
    ターンが、前記複数の通電パターンのいずれであるかに
    もとづいて、前記回転子の停止位置を判定する、請求項
    ２に記載のモータ駆動装置。
  4. 【請求項４】 回転子の電気角に応じて複数の通電パタ
    ーンを順次切り替えることにより、モータを駆動するモ
    ータ駆動装置であって、 前記モータの複数の端子と、第１および第２電源線との
    間に、個別に介挿される複数のスイッチ素子を有する出
    力回路と、 前記複数の端子にそれぞれ誘起される複数の誘起電圧
    が、前記モータの中性点電圧を交差することを通知する
    検出信号を出力する誘起電圧検出回路と、 前記検出信号にもとづいて、前記複数の通電パターンを
    順次切り替えるように前記複数のスイッチ素子を制御す
    るとともに、前記電気角が、前記複数の通電パターンの
    切り替えを行う電気角を含む一定の電気角区間に、位置
    するか否かを検出する転流制御回路と、を備え、 前記誘起電圧検出回路は、前記電気角区間にわたって、
    前記検出信号の出力を休止する、モータ駆動装置。
  5. 【請求項５】 前記転流制御回路が、 クロック信号を計数するとともに、前記検出信号にもと
    づいて前記複数の誘起電圧のいずれかが前記中性点電圧
    を交差するごとに、計数値を初期化するカウンタと、 前記計数値が初期化されるごとに、初期化される直前の
    前記計数値で保持信号を更新するレジスタと、 前記カウンタの前記計数値と前記保持信号の第１比率
    （＜１）倍とを比較し、双方が互いに一致したときに信
    号を出力する電気角検出回路と、 前記検出信号にもとづいて、前記複数の通電パターンの
    中から切替後の通電パターンを選択し、前記電気角検出
    回路が出力する信号に同期して、前記切替後の通電パタ
    ーンへと切替を行うように、前記複数のスイッチ素子の
    制御を行う転流選択回路と、 前記計数値が前記保持信号の第２比率（≦第１比率）倍
    から第３比率（＞第１比率）倍にある期間にわたってマ
    スク信号を出力するマスク信号生成回路と、を備え、 前記誘起電圧検出回路は、前記マスク信号が出力される
    期間にわたって、前記検出信号の出力を休止する、請求
    項４に記載のモータ駆動装置。
  6. 【請求項６】 前記誘起電圧検出回路は、 前記複数の誘起電圧を個別に前記中性点電圧と比較し、
    比較結果を出力する複数の比較器と、 前記複数の比較器の出力の変化を個別に検出し、前記検
    出信号として出力する複数のエッジ検出器と、 前記複数のエッジ検出器と前記転流制御回路との間に介
    挿され、前記マスク信号が出力されない期間に限って、
    前記エッジ検出器が出力する前記検出信号を、通過させ
    る論理ゲートと、を備える、請求項５に記載のモータ駆
    動装置。
  7. 【請求項７】 回転子の電気角に応じて複数の通電パタ
    ーンを順次切り替えることにより、モータを駆動するモ
    ータ駆動装置であって、 前記モータの複数の端子と、第１および第２電源線との
    間に、個別に介挿される複数のスイッチ素子を有する出
    力回路と、 前記複数の通電パターンに対応した制御信号を前記複数
    のスイッチ素子へ伝える転流制御回路と、を備え、 当該転流制御回路は、 前記複数の通電パターンの切替前後の一定の電気角区間
    を検出する電気角区間検出回路と、 前記電気角区間において、前記切替前の通電パターンに
    対応した前記制御信号と前記切替後の通電パターンに対
    応した前記制御信号とを、前記切替前の通電パターンの
    時間比率が減少し前記切替後の通電パターンの時間比率
    が増加するように、それぞれのデューティを変化させつ
    つ、反復パルス状に生成し、前記複数のスイッチ素子へ
    伝えるスイッチ制御回路と、を備える、モータ駆動装
    置。
  8. 【請求項８】 前記複数の端子にそれぞれ誘起される複
    数の誘起電圧が、前記モータの中性点電圧を交差するこ
    とを通知する検出信号を出力する誘起電圧検出回路を、
    さらに備え、 前記転流制御回路が、 クロック信号を計数するとともに、前記検出信号にもと
    づいて前記複数の誘起電圧のいずれかが前記中性点電圧
    を交差するごとに、計数値を初期化するカウンタと、 前記計数値が初期化されるごとに、初期化される直前の
    前記計数値で保持信号を更新するレジスタと、 前記複数の通電パターンの各々に対応した前記制御信号
    を、順次切り替えつつ出力する転流選択回路と、をさら
    に備え、 前記電気角区間検出回路が、 前記保持信号の第１比率（＜１）倍を算出する第１演算
    器と、 前記保持信号の第２比率（第１比率＜第２比率＜１）倍
    を算出する第２演算器と、 前記計数値と前記第１比率倍とを比較する第１比較器
    と、 前記計数値と前記第２比率倍とを比較する第２比較器
    と、 前記第１および第２比較器による比較結果にもとづい
    て、前記計数値が前記第１比率倍に達してから前記第２
    比率倍に達するまでの期間において、前記電気角が前記
    電気角区間にあることを報知する報知信号を出力する報
    知信号出力回路と、を備え、 前記転流選択回路は、前記検出信号にもとづいて、前記
    複数の通電パターンの中から切替後の通電パターンを選
    択し、前記報知信号の出力開始に同期して、前記切り替
    え前の通電パターンに対応した前記制御信号から、前記
    切り替え後の通電パターンに対応した前記制御信号へ
    と、出力する前記制御信号を更新し、 前記スイッチ制御回路は、前記転流選択回路が出力する
    前記制御信号にもとづいて、前記報知信号が出力される
    期間において、前記切替前の通電パターンに対応した前
    記制御信号と、前記切替後の通電パターンに対応した前
    記制御信号とを、前記切替前の通電パターンの時間比率
    が減少し前記切替後の通電パターンの時間比率が増加す
    るように、それぞれのデューティを変化させつつ、反復
    パルス状に生成し、前記複数のスイッチ素子へ伝える、
    請求項７に記載のモータ駆動装置。
  9. 【請求項９】 前記スイッチ制御回路が、 前記報知信号を受信する期間において上昇する上昇信号
    と、下降する下降信号とを、生成する基準信号生成回路
    と、 周期的に反復する三角波形のキャリア信号を生成するキ
    ャリア生成回路と、 前記報知信号を受信する期間において、前記上昇信号と
    前記下降信号とを、前記キャリア信号と比較し、前記上
    昇信号が前記キャリア信号よりも高い期間には、前記切
    替後の通電パターンに対応した前記制御信号を出力し、
    前記下降信号が前記キャリア信号よりも高い期間には、
    前記切替前の通電パターンに対応した前記制御信号を出
    力するＰＷＭ回路と、を備える、請求項８に記載のモー
    タ駆動装置。
  10. 【請求項１０】 前記基準信号生成回路が、 抵抗値が前記保持信号に比例する可変抵抗器と、 前記可変抵抗器に一定電圧を印加する回路と、 容量素子と、 前記可変抵抗器を流れる電流に比例した大きさの電流で
    前記容量素子を反復的に充電及び放電する回路と、 前記容量素子が保持する電圧信号とその反転信号にそれ
    ぞれ比例する信号の一方と他方とを、前記上昇信号およ
    び前記下降信号として前記ＰＷＭ回路へ伝える回路と、
    を備える、請求項９に記載のモータ駆動装置。
  11. 【請求項１１】 前記転流制御回路は、 前記電気角が、前記電気角区間の開始を含む一定の別の
    電気角区間に、位置するか否かを検出する別の電気角区
    間検出回路を、さらに備え、 前記誘起電圧検出回路は、前記別の電気角区間におい
    て、前記検出信号の出力を休止する、請求項７ないし請
    求項１０のいずれかに記載のモータ駆動装置。
  12. 【請求項１２】 前記転流制御回路が、 前記スイッチ制御回路と前記複数のスイッチ素子との間
    に介挿され、前記スイッチ制御回路が出力する前記制御
    信号と、前記転流選択回路が出力する前記制御信号と
    を、選択自在に、前記複数のスイッチ素子へ伝える制御
    信号選択回路を、さらに備える、請求項８ないし請求項
    １１のいずれかに記載のモータ駆動装置。
  13. 【請求項１３】 前記転流制御回路が、 前記カウンタの前記計数値と前記保持信号の第３比率
    （第１比率＜第３比率＜第２比率）倍とを比較し、双方
    が互いに一致したときに電気角検出信号を出力する電気
    角検出回路と、 前記報知信号と前記電気角検出信号とを選択自在に前記
    転流選択回路へ伝える信号選択回路と、をさらに備え、 前記転流選択回路は、前記信号選択回路が伝える前記報
    知信号と前記電気角検出信号とのいずれかの信号の出力
    開始に選択自在に同期して、前記制御信号を更新する、
    請求項１２に記載のモータ駆動装置。
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