JP4963246B2 - モータ駆動回路、駆動方法ならびにそれらを用いたディスク装置 - Google Patents
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Description
この態様によると、逆起検出信号の周波数とパルス変調信号の周波数が整数倍となり、かつ、逆起検出信号が示すゼロクロス点のタイミングが基準信号のタイミングと一致するようにフィードバックがかかる。したがって、ゼロクロス点を検出するタイミングを、基準信号のタイミング付近に設定することにより、ゼロクロス点のタイミングを少ない遅延で精度よく検出することができる。
この場合、位相誤差が小さくなるように目標トルクを調節することにより、パルス変調信号のデューティ比を調節することができ、逆起信号が所定レベルとなるタイミングを変化させることができる。
この場合、カウント値はのこぎり波状の波形となるため、トルク信号の値でスライスすることによりパルス幅変調されたパルス変調信号を生成することができる。のこぎり波の頂点の個数は、パルス変調信号の周波数に対応するから、逆起検出信号の1周期に、整数個ののこぎり波が含まれるようにカウンタをセットすることにより、所望の動作が実現できる。
この態様によれば、逆起検出信号の周波数(モータの回転数)の変動をモニタすることができ、その変動に応じてカウンタをセットするタイミングを調節することにより、パルス変調信号の周波数を逆起検出信号の周波数の整数倍に設定することができる。
この場合、ゼロクロス点の検出が有効な期間に、逆起検出信号が所定レベルとなるタイミングをシフトすることができるため、ゼロクロス点の検出遅延等を低減することができる。
この態様によると、モータ駆動回路によるゼロクロス点を精度よく検出できるため、スピンドルモータを安定に回転させることができる。
同様に、「部材Aと部材Bの間に部材Cが設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
駆動タイミング生成部32は、逆起検出信号BEMF_EDGEを受け、複数のスイッチング回路10u、10v、10wのオンオフ状態のシーケンスを制御するための駆動信号DRVを生成する。たとえば、駆動信号DRVは、逆起検出信号BEMF_EDGEの周期Tp1の1/6の周期を有する信号である。駆動信号DRVは、180度通電、120度通電などの方式に応じて生成すればよい。
図4は、実施の形態に係る逆起検出回路20およびPWM信号生成部50の構成を示すブロック図である。図5(a)〜(h)は、逆起検出回路20およびPWM信号生成部50により生成される各信号の波形を示すタイムチャートである。
マスク信号生成部66は、マスク信号MSKを生成する。上述したように、マスク信号MSKは、ゼロクロス点の検出期間Tdetを設定する信号であり、PWM信号Spwmのオン期間Ton中の検出期間Tdetの間、ローレベルとなる。マスク信号MSKを生成するためにマスク信号生成部66は、PWM信号Spwmがハイレベルに遷移したことを契機としてカウントを開始するカウンタ(不図示)を含んでもよい。この場合、カウント値が第1所定値になるとマスク信号MSKをローレベルとし、その後第2所定値となるとマスク信号MSKをハイレベルとすればよい。
また、位相誤差信号PEを遅延時間だけ遅らせて、所定時間だけトルク信号TRQに加算する場合、遅延時間や所定時間を調節可能であることが望ましい。これらは、ループフィルタの帯域に相当する。
周波数誤差検出部56は、今回のカウント値P[i]と、その前の(i−1)回目に逆起検出信号が所定レベルとなる時刻におけるフリーランカウンタ54のカウント値P[i−1]との差分を、
ΔP[i]=P[i]−P[i−1]
により毎回演算する。カウント値P[i]の差分ΔPは、逆起検出信号BEMF_EDGEの周期時間の変動、すなわち周波数の変動を示すデータとなる。
δF[i]=ΔP[i]−ΔP[i−1]
を演算する。δF[i]は、逆起検出信号BEMF_EDGEの周波数の誤差、言い換えれば周期時間の誤差を示すデータとなる。以下、δF[i]を周波数誤差データとよぶ。カウンタセット部58は、周波数誤差データδF[i]を受け、その値に応じて、カウンタ62をセットする。
このとき、各差分は、
ΔP[i−1]=4
ΔP[i]=4
ΔP[i+1]=2
ΔP[i+2]=4
となり、
δF[i]=0
δF[i+1]=−2
δF[i+2]=2
となる。
より具体的には、δF[i]=0のとき、カウンタセット部58は、前回と同じタイミングでセットする。δF[i+1]=−2の場合、前回のセットのタイミングよりも、システムクロックCKの2クロック分、セットのタイミングを早める。δF[i+1]=2の場合、前回のセットのタイミングよりも、2クロック分、セットのタイミングを遅める。
Claims (8)
- 多相モータに駆動電流を供給して駆動するモータ駆動回路であって、
前記多相モータのコイルごとに設けられ、接続されたコイルの一端に、ハイレベルまたはローレベルの電圧を印加する複数のスイッチング回路と、
前記多相モータの目標トルクに応じてデューティ比が変化するパルス変調信号を生成するパルス変調信号生成部と、
前記多相モータの少なくとも1つのコイルに発生する逆起電圧を、コイルの中点電圧と比較してゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点のタイミングで所定レベルとなる逆起検出信号を出力する逆起検出回路と、
前記パルス変調信号生成部からの前記パルス変調信号と、前記逆起検出回路からの前記逆起検出信号と、を受け、前記逆起検出信号にもとづいて駆動する相を切り替えるシーケンス制御を行うとともに、前記パルス変調信号にもとづいて、駆動対象の前記スイッチング回路に含まれるハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの少なくとも一方をスイッチング制御するスイッチング制御部と、
前記逆起検出回路からの前記逆起検出信号と、所定のタイミングで所定レベルとなる基準信号の位相を比較し、2つの信号の位相誤差が最小となるように、フィードバックによって前記パルス変調信号のデューティ比を調節する位相調節部と、
前記パルス変調信号の周波数が、前記逆起検出信号の周波数の整数倍となるように、前記パルス変調信号の周波数を調節する周波数調節部と、
を備えることを特徴とするモータ駆動回路。 - 前記位相調節部は、
前記基準信号と前記逆起検出信号の位相誤差を検出する位相誤差検出部と、
前記位相誤差検出部により検出された位相誤差を、前記目標トルクに反映させるトルク調節部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動回路。 - 前記パルス変調信号生成部は、前記逆起検出信号の周期より短い所定の周期でカウントアップまたはカウントダウン動作を繰り返すカウンタを含み、前記カウンタによるカウント値と目標トルクを示すトルク信号の値の大小関係に応じてレベルが遷移する前記パルス変調信号を生成し、
前記周波数調節部は、前記パルス変調信号の周波数が、前記モータの回転数の整数倍となるように、前記カウンタをセット動作することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動回路。 - 前記周波数調節部は、
前記カウンタと同じ周期で動作するフリーランカウンタと、
i(iは任意の自然数)回目に前記逆起検出信号が所定レベルとなる時刻における前記フリーランカウンタのカウント値P[i]をモニタし、その前の(i−1)回目に前記逆起検出信号が所定レベルとなる時刻における前記フリーランカウンタのカウント値P[i−1]との差分ΔP[i]=P[i]−P[i−1]を毎回演算し、今回の差分ΔP[i]と、前回の差分ΔP[i−1]=P[i−1]−P[i−2]で示される周波数誤差δF[i]=ΔP[i]−ΔP[i−1]を算出する周波数誤差検出部と、
前記周波数誤差検出部により算出された周波数誤差δF[i]にもとづくタイミングで前記カウンタをセットするカウンタセット部と、
を含むことを特徴とする請求項3に記載のモータ駆動回路。 - 前記パルス変調信号が、前記スイッチング回路に含まれるハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの少なくとも一方のオン状態を示すレベルとなるオン期間中の検出期間の間、所定レベルとなって逆起検出回路によるゼロクロス点の検出を有効化するマスク信号を生成するマスク信号生成部と、
前記マスク信号によりゼロクロス点の検出が有効化される検出期間中に、所定レベルとなる前記基準信号を生成する基準信号生成部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のモータ駆動回路。 - 1つの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のモータ駆動回路。
- ディスクを回転させるスピンドルモータと、
前記スピンドルモータを駆動する請求項1から4のいずれかに記載のモータ駆動回路と、
を備えることを特徴とするディスク装置。 - 多相モータに駆動電流を供給して駆動するモータ駆動方法であって、
前記多相モータの目標トルクに応じてデューティ比が変化するパルス変調信号を生成するステップと、
前記多相モータの少なくとも1つのコイルに発生する逆起電圧を、コイルの中点電圧と比較してゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点のタイミングで所定レベルとなる逆起検出信号を生成するステップと、
前記逆起検出信号にもとづいて駆動する相を切り替えるシーケンス制御を行うとともに、前記パルス変調信号にもとづいて、前記コイルに接続されるハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの少なくとも一方をスイッチング制御するステップと、
前記逆起検出信号の1周期内の所定のタイミングで所定レベルとなる基準信号を生成するステップと、
前記逆起検出信号と前記基準信号の位相を比較し、2つの信号の位相誤差が最小となるように、フィードバックによって前記パルス変調信号のデューティ比を調節するステップと、
前記パルス変調信号の周波数が、前記逆起検出信号の周波数の整数倍となるように、前記パルス変調信号の周波数を調節するステップと、
を備えることを特徴とするモータ駆動方法。
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