JPH04299092A - モータ駆動用半導体装置及びモータ駆動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はモータ駆動用半導体装
置（ドライブＩＣ）に関し、特に、停電等によりモータ
（そのロータ）が慣性で回転して発電を行っている際に
、この発電電力を取り出すことのできるモータ駆動用半
導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハードデスク装置では、ヘッドを保護す
るため、停電時にヘッドをロッキングプレースに退避す
る必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ハードデスク装置では、電源をＯＦＦにしたときには電
源からの電気を利用してヘッドをロッキングプレースに
退避することは可能であるが、停電時（異常により電流
の供給が急に停止したとき）にはヘッドをロッキングプ
レースに退避することができなかった。

【０００４】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、経済的で、スペースを取ることなくモータの慣性に
より発生する逆起電力を取り出す整流回路を提供するこ
とである。

【０００５】また、この発明の他の目的は、モータの慣
性により発生する逆起電力を取り出して、停電対策の動
作を行うことのできるシステムを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、この発明では、モータ駆動用半導体装置が、モータの
回転を制御するモータ制御回路と共にロータの慣性回転
により前記モータのコイルに発生する逆起電力を整流す
る整流回路と、前記整流回路により整流された逆起電力
を出力する出力端子、を１チップ内に備える。

【０００７】また、上記目的を達成するため、この発明
にかかるシステムは、モータと、前記モータの回転を制
御する回転制御手段と前記モータの前記コイルに発生す
る逆起電力を整流する整流手段と前記整流手段により整
流された電力を出力する出力端子と、前記出力端子から
出力される電力を用いて停電対策を行う停電動作手段、
と、を備える。

【０００８】

【作用】この発明のモータ駆動用半導体装置では、停電
時に、ロータの慣性による回転により発生する逆起電力
を整流回路により整流し、出力端子から半導体装置の外
部に出力する。

【０００９】また、この発明のシステムでは、外部回路
が、モータのコイルに発生する逆起電力を整流する整流
手段により整流された電力に基づいて停電対策動作を行
う。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例に
かかるモータ駆動用半導体装置（半導体集積回路、ＩＣ
）を説明する。

【００１１】図１はこの実施例にかかるモータ駆動用半
導体装置が使用されるハードデスク装置の概要を示す。

【００１２】図１において、電源ラインＰＬはダイオー
ドＤを介して図示せぬ電源に接続されている。ヘッド制
御回路１、モータ駆動用半導体装置２、ボイスコイルモ
ータ３、停電検出回路４は電源ラインＰＬに接続され、
電源電圧ＶＣＣを受けて動作する。ヘッド制御回路１は
ヘッド４に接続されたボイスコイルモータ３を制御する
ことにより、ヘッド５の位置制御を行う。モータ駆動用
半導体装置２はハードデスク６の回転軸に直接又は間接
的に接続されたスピンドルモータ７の回転を制御するこ
とにより、ハードデスク６の回転を制御する。停電検出
回路４は電源電圧ＶＣＣを受けて動作し、前記電源の出
力電圧をチェックし、停電発生の有無を検出する。ヘッ
ド制御回路１は停電検出回路４が停電の発生を検出する
と、ヘッド５をロッキングプレース（ホームポジション
）に退避する。

【００１３】図２は図１に示されるスピンドルモータ７
及びモータ駆動用半導体装置２の構成を概念的に示すブ
ロック図である。図２において、ブロック２で囲まれた
部分がモータ駆動用１チップ半導体装置を示す。ブロッ
ク２の上に位置する丸はＩＣの接続端子（足）を示す。

【００１４】次に、モータ駆動用半導体装置２の内部構
成を説明する。ホストシステムから供給されるモータ起
動信号ＭＯＴＯＲＯＮは回転制御回路１１に供給される
。回転制御回路１１の出力は、コミュテーション１３に
供給される。コミュテーション１３の出力は出力電流制
御回路１５に供給される。出力電流制御回路１５の出力
電流は出力アンプ１７Ｕ−１７Ｗに供給される。出力ア
ンプ１７Ｕ−１７Ｗの出力はスピンドルモータ７の三相
巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの一端に接続される。三相巻線Ｕ、Ｖ、
Ｗの中性点は接地されている。

【００１５】三相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの一端の電圧はこの実
施例の特徴的な構成である整流回路１９に供給されてい
る。整流回路１９の出力端は電源端子を介して電源ライ
ンＰＬに接続されている。

【００１６】半導体装置２内の回路１１−１９はＢＩＣ
ＭＯＳ技術（バイポーラトランジスタとＣＭＯＳトラン
ジスタを１チップＩＣ内に組み込む技術）等の半導体製
造技術を用いて、１チップ内に組み込まれている。

【００１７】次に、図１及び図２に示されるハードデス
ク装置の動作を説明する。電源がオンされ、起動信号Ｍ
ＯＴＯＲＯＮが供給されると、回転制御回路１１はコミ
ュテーション１３を制御して、スピンドルモータ７を起
動させるための制御信号を発生させる。この制御信号は
コイルＵ、Ｖ、Ｗに供給される電力を切り換える信号で
あり、例えば、図３Ａ乃至図３Ｃに示されるような信号
である。

【００１８】出力電流制御回路１５は、例えば、３組の
ダーリントントランジスタから構成され、コミュテーシ
ョン１３からの制御信号を電流信号に変換する。出力ア
ンプ１７Ｕ−１７Ｗは出力電流制御回路１５からの電流
信号を増幅し、被制御対象であるスピンドルモータ７の
コイルＵ、Ｖ、Ｗに供給する。これにより、スピンドル
モータ７内に低速の回転磁界が発生し、ローターが回転
を開始する。

【００１９】回転制御回路１１はコミュテーション１３
を制御し、ローターの回転速度が定格に達するまで、駆
動電流の切り換えタイミングを少しづつ高速化する。駆
動電流の切り換えタイミングはスピンドルモータ７がセ
ンサレスモータの場合には、図示せぬ逆起電力検出回路
の出力等に基づいて、スピンドルモータ７がセンサを有
する場合には、センサ（ホール素子やロータリーエンコ
ーダ等）により検出されたローターの位置（電気角）に
基づいて制御される。

【００２０】スピンドルモータ７のローターが回転を始
めると、コイルＵ、Ｖ、Ｗに逆起電力が発生する。この
逆起電力は整流回路１９に供給される。整流回路１９は
供給された逆起電力を整流し、電源端子を介して電源ラ
インＰＬに供給する。整流回路１９の出力電圧は例えば
、電源電圧ＶＣＣより若干低い値に設定されている。

【００２１】上記構成のハードデスク装置の動作中に、
何らかの原因により電源が停止したと仮定する。電力の
供給が停止した場合でも、ハードデスク６及びスピンド
ルモータ７のローターは慣性により、数百ミリ秒から数
秒間回転を続ける。このため、スピンドルモータ７のコ
イルＵ、Ｖ、Ｗには逆起電力が発生する。この逆起電力
は整流回路１９により整流され、電源ラインＰＬを介し
てヘッド制御回路１、ボイスコイルモータ３及び停電制
御回路４に供給される。この電力に基づいて、停電検出
回路４は停電の発生を検出し、検出信号を出力する。こ
の検出信号に応答して、ヘッド制御回路１はボイスコイ
ルモータ３に駆動信号を出力し、ヘッド５をロッキング
プレースに退避させる。

【００２２】その後、ハードデスク６及びローターはエ
ネルギーを失い、停止する。

【００２３】以上説明したように、この実施例のハード
デスクシステムにおいては、停電が発生した場合でも、
確実にヘッド５をロッキングプレースに退避できる。し
かも、ヘッド５の退避の為に必要な電力をモータ駆動用
半導体装置２内で生成するので、整流回路をモータ駆動
用半導体装置２の外に設ける必要がなく、回路基板のス
ペースを有効に活用でき、経済的な効率も向上する。

【００２４】次に、図４Ａ乃至図４Ｃを参照して図２の
整流回路１９の具体的構成例を３つ説明する。図４Ａに
示される整流回路は、３つのスイッチＳＷ１−ＳＷ３と
ロジック回路２１（タイミング回路）及びダイオード２
３から構成される。スイッチＳＷ１−ＳＷ３の電流路の
一端は、スピンドルモータ７のコイルＵ、Ｖ、Ｗの一端
にそれぞれ接続されており、他端は共通に接続され、ダ
イオード２３を介して電源端子に接続されている。スイ
ッチＳＷ１−ＳＷ３の制御端子には、ロジック回路２１
よりオン・オフ制御信号が供給される。ロジック回路２
１には、センサ回路、逆起電力検出回路、コミュテーシ
ョン１３等からの信号が供給される。ロジック回路２１
はセンサ回路等からの信号に基づいて、正方向の逆起電
力が発生しているコイルに接続されたスイッチＳＷ１−
ＳＷ３をオンする。これにより、正方向の逆起電力がダ
イオード、電源端子及び電源ラインを介してヘッド制御
回路に供給される。なお、コイルＵ、Ｖ、Ｗには、図５
に示されるように互いに１２０゜ずれた関係で、規則的
に逆起電力が発生する。このため、ロジック回路２１の
入力信号と逆起電力のタイミング関係を予め求めておく
ことにより、スイッチＳＷ１−ＳＷ３をオンさせるタイ
ミングを決定できる。スイッチＳＷ１−ＳＷ３としては
例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、バイポーラト
ランジスタ等を使用できる。

【００２５】図４Ｂ、図４Ｃはダイオード回路からなる
整流回路の例を示す。図４Ｂの回路はコイルに発生した
、負方向の電圧も利用することができる。図４Ｃの回路
は構造が簡単であり、集積化が容易である。

【００２６】次に、図２に示されるモータ駆動用半導体
装置の具体的な構成の一例を第６図を参照して説明する
。第６図のモータ駆動用半導体装置はセンサレスモータ
用の例である。第６図において、波線２で囲まれた部分
がモータ駆動用１チップ半導体装置を示す。波線２の上
に位置する丸は半導体装置の接続端子（足）及びそのピ
ン番号を示し、従来のモータ駆動用１チップ半導体装置
と互換性を維持して構成されている。

【００２７】モータ駆動用半導体装置２の内部構成を説
明する。ホストシステムから供給されるモータ起動信号
ＭＯＴＯＲＯＮは起動回路３１に供給される。起動回路
３１の出力は、コミュテーション３３に供給される。コ
ミュテーション３３には、ランニングコミュテーション
３５の出力も供給される。

【００２８】コミュテーション３３の出力は出力電流制
御回路３７に供給される。出力電流制御回路３７の出力
電流は出力アンプ３９Ｕ−３９Ｗに供給される。出力ア
ンプ３９Ｕ−３９Ｗの出力はセンサレスモータの三相巻
線Ｕ、Ｖ、Ｗの一端に接続される。三相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ
の一端にはフライホイルーダイオードも接続されている
。三相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの中性点Ｎは逆起電力検出回路４
３に直接供給されると共に積分定数設定用のコンデンサ
ＷＦＬＴ、ＶＦＬＴ、ＵＦＬＴを介して逆起電力検出回
路４３に供給される。三相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの一端もまた
逆起電力検出回路４３に供給される。逆起電力検出回路
４３の出力は起動回路３１及びランニングコミュテーシ
ョン３５に供給される。

【００２９】三相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの一端の電圧及びコミ
ュテーション３３の出力信号は整流回路４５に供給され
ている。整流回路４５の出力端は電源電力ＶＣＣが供給
される電源端子に接続されている。整流回路４５は図７
に示される構成を有する。即ち、整流回路４５は、図４
ＡのスイッチＳＷ１−ＳＷ３をＦＥＴ１−ＦＥＴ３で構
成し、コミュテーション３３の出力信号Ｄ、Ｅ、ＦをＦ
ＥＴ１−ＦＥＴ３のゲートに直接供給した構成を有する
。このため、例えば、信号Ｄがオン（ハイレベル）のと
き、スイッチを構成するＦＥＴ１がオンし、コイルＵに
発生する起電力がダイオードを介して電源端子に供給さ
れる。

【００３０】モータ駆動用半導体装置２は、さらに、モ
ータの回転スピード及び駆動電流の制御等を行うための
制御信号を出力電流制御回路３７に供給する制御部４７
を備える。制御部４７は、図示されているように、発振
器、速度デスクリート回路、チャージポンプ、ゼロクロ
ス検出器等から構成される。

【００３１】次に、図６に示されるモータ制御用半導体
装置の動作を説明する。電源がオンされ、起動信号ＭＯ
ＴＯＲＯＮが供給されると、起動回路３１はコミュテー
ション３３を制御して、モータを起動させるために、図
３Ａ乃至３Ｃに示される制御信号を発生させる。出力電
流制御部３７はコミュテーション３３の出力信号を電流
信号に変換する。出力アンプ３９Ｕ−３９Ｗは出力電流
制御回路３７からの電流信号を増幅し、コイルＵ、Ｖ、
Ｗに供給する。

【００３２】起動回路３１はコミュテーション３３を制
御して、コイルＵ、Ｖ、Ｗに供給される駆動電流の切り
換えタイミングを少しづつ高速化し、ローターの回転速
度を高速化する。

【００３３】ローターの回転が開始すると、コイルＵ、
Ｖ、Ｗに逆起電力が発生する。この逆起電力は逆起電力
検出回路４３により検出され、ローターの回転速度等が
チェックされる。

【００３４】ローターの回転速度が定格の、例えば、８
０％程度に達すると、逆起電力検出回路４３は制御信号
を出力し、起動回路３１の動作を停止させ、ランニング
コミュテーション３５の動作を開始させる。ランニング
コミュテーション３５は、コイルＵ、Ｖ、Ｗに発生する
逆起電力に基づいてローターの位置（電気角）を判別し
、駆動電流の切り換えタイミングを示す信号をコミュテ
ーション３３に供給する。以後、コミュテーション３３
はラインニングコミュテーション３５の指示する切り換
えタイミングに応答して動作する。

【００３５】整流回路４５の出力電力は電源端子を介し
て半導体装置２内の各回路にも供給されている。このた
め、モータ駆動用半導体装置２内の回路は停電発生直後
も正常に動作を続ける。このため、信号Ｄ、Ｅ、Ｆも出
力され続け、ローターの慣性回転により発生された逆起
電力が整流回路４５で整流される。整流回路４５の出力
電力はモーター駆動用半導体装置２の内部回路に供給さ
れると共に電源ラインＰＬを介して前記ヘッド制御回路
等に供給される。ヘッド制御回路等は半導体装置２から
の電力によりヘッドをロッキングプレースに退避する等
の停電対策動作を行う。

【００３６】以上説明したように、第６図のモータ駆動
用半導体装置は従来のモータ制御用半導体装置との互換
性を維持しつつ、停電時に停電対策用の電力を出力でき
る。

【００３７】なお、この発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、整流回路は、モータ駆動用半導体装置２が
モータドライブ時に用いている（通常用いている）スイ
ッチ素子を停電時に使用して構成するようにしてもよい
。また、例えば、上記実施例では、３相モータ駆動用の
半導体装置を例に用いたが、他の相数、例えば、４相、
６相、８相等でバイポーラ通電、ユニポーラ通電を問わ
ずモータ駆動用の半導体装置に本発明を適用しても良い
。また、例えば、整流回路の出力部に自動電圧調整回路
を設け、整流回路の出力電圧をほぼ一定値に制御しても
よい。また、図６では、センサレスモータ駆動用の半導
体装置を具体的に説明したが、本発明はセンサを有する
モータ駆動用の半導体装置に適用してもよい。

【００３８】さらに、この発明は上記実施例に限定され
ず、例えば、ハードデスク装置や光デスク装置の回転を
停止するための発電制動の為に、整流回路の出力を使用
してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のモータ
駆動用半導体装置によれば、停電対策用の電力をモータ
駆動用半導体装置自体で生成できる。

【００４０】また、この発明のモータ駆動システムによ
れば、停電時に、モータ駆動用半導体装置内で生成され
る電力を用いて停電対策動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるハードデスク装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示されるモータ駆動用半導体装置の構成
を示すブロック図である。

【図３】図３Ａ乃至図３Ｃは図２に示されるコミュテー
ションの出力信号の一例を示すタイミングチャートであ
る。

【図４】整流回路の回路構成の例を示す回路図である。

【図５】モータのコイルに発生する逆起電力を示すタイ
ミングチャートである。

【図６】図２に示されるモータ駆動用半導体装置の具体
的な構成の一例を示すブロック図である。

【図７】図６に示される整流回路の構成を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

１　　ヘッド制御回路 ２　　モータ駆動用半導体装置 ３　　ボイスコイルモータ ４　　停電検出回路 ５　　ヘッド ６　　デスク ７　　スピンドルモータ １１　　回転制御回路 １３、３３　　コミュテーション １５、３７　　出力電流制御回路 １９、４５　　整流回路 ３１　　起動回路 ４３　　逆起電力検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　モータの回転を制御するモータ制御回
   路が組み込まれたモータ駆動用半導体装置であって、前
   記モータのロータの慣性による回転により前記モータの
   コイルに発生する逆起電力を整流する整流回路と、前記
   整流回路により整流された逆起電力を出力する出力端子
   、をさらにチップ内に備えることを特徴とするモータ駆
   動用半導体装置。
2. 【請求項２】　　モータと、前記モータに接続され、前
   記モータのコイルに供給する電流を制御する事により、
   前記モータの回転を制御する回転制御手段と、前記モー
   タの前記コイルに発生する逆起電力を整流する整流手段
   と、前記整流手段により整流された電力を出力する出力
   端子と、前記出力端子に接続され、停電時に、前記出力
   端子から供給される電力を用いて所定の停電対応動作を
   動作を行う停電動作手段と、を備えることを特徴とする
   モータ駆動システム。