JPH06237594A

JPH06237594A - ゼロ交差決定においてｐｗｍチョッピング信号を使用する多相ｄｃモータの動作方法及び装置

Info

Publication number: JPH06237594A
Application number: JP5317680A
Authority: JP
Inventors: Francesco Carobolante; カロボランテフランセスコ; Scott W Cameron; ダブリュ．カメロンスコット
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics Inc
Current assignee: STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1994-08-23
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: EP0735662B1; EP0735662A2; DE69319705T2; DE69326963T2; EP0602977B1; DE69326963D1; DE69319705D1; EP0735662A3; JP3457721B2; EP0602977A2; EP0602977A3

Abstract

(57)【要約】【目的】多相ＤＣモータを動作する改良した駆動方法
及び回路を提供する。【構成】駆動コイルへ供給される駆動電流をチョッピ
ングして駆動電流をターンオン及びターンオフさせるこ
とによって供給される最大電流を制御する。フローティ
ング状態とされる駆動コイルの逆起電力電圧のゼロ交差
を検知してコミュテーション信号を発生し、かつ誤った
ゼロ交差を検知することを回避するために、チョッピン
グステップ期間中に、駆動電流がターンオフされた後の
所定時間の間ゼロ交差の検知が行なわれることを禁止す
る。このチョッピングはＰＷＭの動作の一部として行な
われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多相ＤＣモータの駆動
方法及び回路における改良に関するものであって、更に
詳細には、パルス幅変調（ＰＷＭ）チョッピングを使用
する多相ＤＣモータ駆動方法及び回路における改良に関
するものである。更に詳細には、本発明は、ＰＷＭチョ
ッピング信号の存在下においてコミュテーション用の信
頼性のあるゼロ交差の決定を与えるか又は可能とする多
相ＤＣモータの駆動方法及び回路における改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明は多相ＤＣモータに関するもので
あるが、一般的には、例えばハードディスクドライブ、
ＣＤＲＯＭドライブ、フロッピディスク等を包含する
コンピュータ関連適用例において見出される回転データ
媒体に使用されるブラシレスセンサレスタイプの三相Ｄ
Ｃモータに関連する適用例において見出されるものであ
る。コンピュータ適用例においては、三相のブラシレス
センサレスＤＣモータは、その信頼性、軽量性及び精度
のためにますます広く使用されて来ている。

【０００３】このタイプのモータは、典型的に、「Ｙ」
形態に接続した３つのコイルを有するステータを具備す
るものと考えることが可能である。然しながら、実際に
は、通常、多相モータポールと共により多くの数のステ
ータコイルが使用されている。典型的には、このような
適用例においては、８個のポールモータが使用され、ロ
ータ上に４個のＮＳ磁石の組と１２個のステータ巻線と
が使用され、その結果ロータの回転当たり４つの電気サ
イクルが発生する。然しながら、ステータコイルは各々
が物理的に９０度離隔された４つのコイルからなる３つ
の組に接続された３つの「Ｙ」接続型コイルとして解析
することが可能である。

【０００４】動作について説明すると、コイルは順番に
付勢される。各シーケンス即ち順番において、「Ｙ」接
続されたコイルのうちの２つのコイルを介して電流経路
が確立され、３番目のコイルはフローティング状態とさ
れる。電流経路が変化即ちコミュテーションされると、
電流経路のコイルのうちの１つがフローティング状態へ
スイッチされ、且つ前にフローティング状態にあったコ
イルが電流経路内へスイッチングして取込まれるように
シーケンスが設定されている。更に、そのシーケンス
は、フローティングコイルが電流経路内にスイッチング
して取込まれる場合に、前の電流経路に設けられていた
コイルと同一の方向に電流が流れるように定義されてい
る。このように、三相モータにおける各電気サイクルに
対して６個のコミュテーションシーケンスが定義されて
いる。

【０００５】従来においては、このような多相ＤＣモー
タの動作期間中に、ロータの既知の位置を維持すること
が重要なことであると認識されていた。このことが実行
される種々の方法が存在していた。もっとも広く使用さ
れている方法は、例えば、モータを既知の位置でスター
トさせ、次いでロータの瞬間的即ち現在の位置に関係し
た情報を発生させるものであった。このような瞬間的位
置情報はコミュテーションプロセスの一部として発生さ
れ、且つフローティングコイルを識別し、且つその逆起
電力、即ちステータによって与えられる磁界を介してコ
イルが移動する場合にコイル内へ誘起される起電力（ｅ
ｍｆ）をモニタすることが行なわれていた。

【０００６】フローティングコイルの電圧が特定の基準
電圧（通常は０Ｖ）を交差すると、ロータの位置が既知
であると仮定された。この場合にゼロ電圧即ち基準電圧
の交差は「ゼロ交差」と呼ばれている。ゼロ交差が発生
すると、ロータコイルコミュテーションシーケンスが次
のフェーズ即ち相へインクリメントされ、且つプロセス
が繰返し行なわれる。

【０００７】更に、しばしば、モータのコイルへの駆動
電流を変調するために多相ＤＣモータはパルス幅変調
（ＰＷＭ）を使用する。ＰＷＭ技術は、ピークの電流レ
ベルにおいてモータのコイルにおける電流をチョッピン
グすることによって多相モータにおける電力散逸を減少
させ、最大トルクを達成し、迅速な加速を可能とし、且
つチップ内で散逸されるパワーをデューティサイクルに
比例したレベルへ減少させるためにしばしば使用され
る。

【０００８】典型的に、モータが動作していると、コイ
ルの１つ又はそれ以上が各コミュテーション状態におい
てフローティング（即ち高インピーダンス）状態にあ
り、残りのコイルは積極的に駆動されてモータのロータ
の所望の回転を発生させる。然しながら、ＰＷＭモード
にエンターすると、駆動電流は一時的に中断され且つ予
め設定した割合で減衰することが許容される。通常、駆
動コイル内の電流の減衰を決定するためにＲＣ放電回路
網が設けられる。モータを介しての全電流を検知する抵
抗を横断しての電圧が所定のレベルへ減衰すると、再度
駆動電流がモータの活性コイルへ印加される。このこと
は「ＰＷＭチョッピング」として当該技術分野において
は公知である。

【０００９】活性コイルのＰＷＭチョッピングは、モー
タのフローティングコイル又は複数個のコイルへ誘導的
に結合されたノイズを発生する。モータのロータのセン
サレス位置検知を行なうためにゼロ電圧交差を決定する
ために、フローティングコイルの逆起電力をモニタして
いる。然しながら、フローティングコイル内への逆起電
力チョッピング信号からの誘導的に結合されたノイズの
ために実際の即ち真のゼロ交差は適切に検知することは
困難な場合がある。何故ならば、電圧レベルはＰＷＭチ
ョッピング信号が存在しない場合に通常表われるレベル
よりも実際にはより高いか又はより低く表われる場合が
あるからである。従って、ＰＷＭチョッピングの存在下
においては、必要なことは正確なロータの位置決定を行
なうためにゼロ交差を正確に検知することを可能とすべ
くＰＷＭチョッピング信号の影響を最小とする方法及び
回路である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、多相ＤＣモータを動作する駆動方法及び回路に
おける改良を提供することである。

【００１１】本発明の別の目的とするところは、パルス
幅変調（ＰＷＭ）チョッピングを使用する上述したタイ
プの駆動方法及び回路を提供することである。

【００１２】本発明の更に別の目的とするところは、従
来技術の回路よりもＰＷＭ信号によって発生されるノイ
ズスパイクによって影響を受けることの少ない上述した
タイプの駆動方法及び回路における改良を提供すること
である。

【００１３】本発明の更に別の目的とするところは、逆
起電力増幅器の出力をサンプルするためにＰＷＭチョッ
ピング信号自身が使用される上述したタイプの改良した
駆動方法及び回路を提供することである。

【００１４】本発明の更に別の目的とするところは、モ
ータのロータの位置のセンサレス検知を決定するために
逆起電力が検知されるフローティングコイルへの活性駆
動コイルのパルス幅変調によって発生されるノイズの影
響を最小とする上述したタイプの回路を提供することで
ある。

【００１５】本発明の更に別の目的とするところは、多
相ＤＣモータのフローティングコイルの逆起電力のゼロ
交差の検知においてＰＷＭチョッピングノイズの影響を
最小とする方法を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の例示的な実施例
によれば、フローティングコイル上の電圧をセンス即ち
検知するために、ノイズスパイクが減少した適宜の時間
に電圧をサンプルするためにＰＷＭチョッピング信号を
使用する。このプロセスにおいて、真の極性交差、即ち
ゼロ交差は、チョッピング信号に同期される。これはゼ
ロ交差発生の正確な時間測定においてエラーを本質的に
導入する場合があるが、チョッピング周波数が比較的高
い場合には、チョッピング期間によって導入されるエラ
ーは尚且つ信頼性のあるコミュテーションを可能とする
のに充分に小さいものである。従って、本発明によれ
ば、モータドライバがＰＷＭモードとされると、ＰＷＭ
チョッピング信号がエッジトリガ型の態様で使用されて
Ｄ型フリップフロップで逆起電力増幅器の出力をサンプ
ルする。

【００１７】本発明の広義の側面によれば、多相ＤＣモ
ータを動作する回路が複数個の駆動コイルを有してい
る。回路が複数個の所定のコミュテーションシーケンス
の各々において駆動コイルの選択したものへ瞬間的駆動
電流を供給する。該コイルの逆起電力電圧のゼロ交差を
検知する回路が、所定のコミュテーションシーケンスの
各々の期間中にフローティング状態に接続され、所定の
コミュテーションシーケンス間のタイミング変化に対す
る逆起電力検知信号を発生する。選択した駆動回路への
駆動電流をターンオン及びオフ制御する回路及び駆動電
流がターンオフされた後に所定時間の間ゼロ交差検知を
遅延させる回路が設けられている。好適実施例において
は、選択した駆動回路への駆動電流をターンオン及びオ
フ制御する回路が、活性コイル内の電流が所定のスレッ
シュホールドを超えた場合にチョップ信号を発生する回
路を有しており、更に詳細には、ＰＷＭ回路を有してい
る。本発明の別の広義の側面によれば、複数個の駆動回
路を有する多相ＤＣモータの動作方法が提供される。本
方法によれば、駆動コイルへ供給される駆動電流がチョ
ッピングされて、駆動電流をターンオン及びターンオフ
させることによってそれへ供給される最大電流を制御す
る。フローティング状態へ接続される駆動コイルの逆起
電力電圧のゼロ交差が検知されてコミュテーション信号
を発生し、且つ誤ったゼロ交差の検知を回避するために
チョッピングステップ期間中に駆動電流がターンオフさ
れた後所定の時間の間ゼロ交差の検知が禁止される。チ
ョッピング動作はＰＷＭ動作の一部として実行される。

【００１８】

【実施例】本発明の好適実施例に基づく装置及び方法を
組込むことの可能なモータコントローラ１０の電気的概
略ブロック図の一部を図１に示してある。このモータコ
ントローラはディスクリートな部品から構成することが
可能であるが、好適には、モータコントローラ１０は例
えば、コンピュータハードディスクドライブ、ＣＤＲＯ
Ｍドライブ、フロッピディスクドライブ等のシステムに
おける磁気ディスク又はその他のディスクを回転させる
ために使用される三相ＤＣブラシレススピンドルモータ
のステータコイルへ接続すべく適合された単一の半導体
チップ上に集積化されている。このような三相モータ
は、好適には、Ｙ接続型ステータ巻線を有している。然
しながら、このようなＹ形態の巻線接続は必ずしも本発
明にとって必須のものではない。

【００１９】以下に詳細に説明する如く、これらの巻線
を出力端子ＯＵＴＡ、ＯＵＴＢ、ＯＵＴＣ、ＣＴ
ＲＴＡＰ（中央タップ）へ接続することが可能であ
る。注意すべきことであるが、本発明の好適実施例を特
に三相モータに関して説明するが、本発明の原理は一般
的に多相モータに対して同様に適用可能なものである。
駆動電圧が、図２を参照して以下に説明する形態とする
ことの可能な電力段１１によって出力端子ＯＵＴＡ、
ＯＵＴＢ、ＯＵＴＣへ供給される。パワー即ち電力
段１１はシーケンス動作されて、図４を参照して以下に
説明する如く、シーケンサ回路１３によって出力端子Ｏ
ＵＴＡ、ＯＵＴＢ、ＯＵＴＣへシーケンシャルな
制御出力信号を供給し、且つ信号インターフェース回路
１２がシーケンサ回路１３からの出力信号を電力段１１
へ供給し、更に例えば制動機能及び出力イネーブル機能
等のその他の機能をイネーブル即ち動作可能状態とさせ
る。シーケンサ１３は、更に、「内部コミュテーション
バス」６０を介して、駆動信号及びシーケンス信号をコ
ントローラ回路のその他の回路へ供給して、回路１０に
よって駆動されるモータの回転に関する種々の側面を制
御する。

【００２０】出力端子ＯＵＴＡ、ＯＵＴＢ、ＯＵＴ
Ｃは、更に、スイッチング制御されて逆起電力センス
アンプ１４へ接続され、その詳細については以下に図５
を参照して説明する。逆起電力センスアンプ１４は、ゼ
ロ交差検知器回路１６へ信号を供給し、該検知器回路１
６は図７を参照して以下に説明するデジタル遅延回路１
７へ入力信号を供給する。デジタル遅延回路１７の出力
は以下に詳細に説明する態様でシーケンサ１３の動作を
制御する。

【００２１】モータコントローラ回路は、更に、パルス
幅変調回路１８を有しており、その動作については図４
及び５を参照して以下に詳細に説明する。

【００２２】更に、モータコントローラ回路１０は、シ
ステムクロック回路２３及びフェーズロックループ（Ｐ
ＬＬ）周波数／位相検知器回路２４を有しており、且つ
例えば停止条件からモータのスタートアップ即ち始動を
簡単化させるための「アラインアンドゴー（ａｌｉｇｎ
ａｎｄｇｏ）」スタートアップ回路をサポートする
回路、外部のマイクロプロセサ（不図示）によってモー
タコントローラ回路の制御を容易とさせるためのポート
制御論理及び関連するシフトレジスタ回路等の図示して
いないその他の種々の回路を包含することが可能であ
る。

【００２３】図２を参照すると、モータ制御回路１０の
電力段１１が示されており、それは通常トリプル１／２
Ｈブリッジと呼ばれる従来のＨブリッジ３０であり、
「Ｙ」接続されたステータ巻線３２，３３，３４へ駆動
電流をスイッチングして供給すべく接続されている。ブ
リッジ３０はライン４０へ印加される供給電圧即ち電源
電圧とライン４２上の基準電圧との間に３つの電流経路
３７，３８，３９を有している。各電流経路は、夫々、
２つのスイッチングトランジスタ４４及び４５、４４′
及び４５′、４４″及び４５″を有している。トランジ
スタ４４，４４′，４４″，４５，４５′，４５″は、
公知のパワースイッチＦＥＴとするか、又はその他のス
イッチ装置とすることが可能である。ライン４２は外部
の検知抵抗４９へ接続しており（図１に示した如く、端
子ＲＳＥＮＳＥ（検知）へ外部的に接続されてい
る）、それは接地接続されている。

【００２４】ステータコイル３２，３３，３４の各々の
一端部は共通の中央タップ３６において共通接続されて
おり、他方の端部は夫々の対のスイッチングトランジス
タ４４−４５、４４′−４５′、４４″−４５″の間の
夫々のノードＯＵＴＡ、ＯＵＴＢ、ＯＵＴＣへ接
続している。スイッチングトランジスタ４４，４５，４
４′，４５′，４４″，４５″の各々は、図示した如
く、その電流経路と並列したフライバックダイオード４
７，４８；４７′，４８′；４７″，４８″を有してい
る。

【００２５】動作について説明すると、付勢フェーズ期
間中、１つのノード（例えば、ノードＯＵＴＡ）が上
側のスイッチ４４の１つによって高状態へ駆動される。
別のノード（例えば、ノードＯＵＴＢ）は下側のスイ
ッチ４５′の１つによって低状態へ駆動され、且つ他の
ノード（例えば、ノードＯＵＴＣ）は両方のスイッチ
４４″及び４５″をオフにしてフローティング状態とさ
れる。これは通常「ＡＢフェーズ」と呼ばれる。

【００２６】次いで、コイルがシーケンサ回路１３によ
って決定されるコミュテーションシーケンスでスイッチ
動作され、その場合の態様は、各コミュテーションフェ
ーズにおいて、電流は常に３つのコイルのうちの２つの
コイル内を流れ、残りの三番目のコイルはフローティン
グ状態にあり、且つスイッチングの後に、電流は、前の
フェーズにおいて電流が流れていた２つのコイルのうち
の１つのコイルにおいて同一の方向に継続して流れる。
更に詳細に説明すると、図３に示した如く、三相モータ
において、実際には６個の動作フェーズが存在してい
る。これら６個のフェーズの各々において以下に表Ａに
示した如くに電流が流れる。

【００２７】表Ａフェーズ電流の流れの元電流の流れる宛先フローティングコイル１ＡＢＣ２ＡＣＢ３ＢＣＡ４ＢＡＣ５ＣＡＢ６ＣＢＡ各フェーズに対する電流のスイッチングを実施するため
に電力段１１のドライバトランジスタのスイッチング動
作はシーケンサ回路１３とそれと関連するインターフェ
ース回路１２とによって行なわれ、尚それらの詳細につ
いては図４を参照して説明する。シーケンサ回路１３
は、インターフェース回路１２を介して上側のドライバ
出力端５２及び下側のドライバ出力端５３へ信号を供給
し表Ａに概略示したスイッチングシーケンスを実行す
る。上側及び下側のドライバ出力端５２及び５３はＰＷ
Ｍスイッチング回路網（そのうちの１つ５６が上側及び
下側の「Ａ」ドライバに対して図示されている）を介し
て、図２に示した上側及び下側のドライバ入力ラインへ
接続している。ＰＷＭスイッチング回路網５６の構成及
び動作は１９９２年７月１１日付で出願され本願出願人
に譲渡されている米国特許出願第７２８，５９７号に詳
細に記載されている。

【００２８】より詳細に説明すると、シーケンサ回路１
３は、シフトレジスタ５５を有しており、それは任意の
特定の時刻に活性化されるべき特定の上側及び下側の出
力ラインを決定する。適切なスイッチングシーケンスを
達成するために、適宜のシーケンスを初期的にシフトレ
ジスタ５５内へロードさせ、且つシーケンシャルにシフ
トレジスタ５５の種々のデータ位置を介してシフト動作
させることが可能である。例えば、シフトレジスタ５５
を介してクロック動作されて出力Ｑ₁ −Ｑ₆ においてシ
ーケンシャルに表われる表Ａのコミュテーションシーケ
ンスを発生する図示した実施例における１つのデータシ
ーケンスは「１１００００」である場合がある。

【００２９】シフトレジスタ５５は図７を参照して以下
に詳細に説明する遅延カウンタ１１２からシフトレジス
タ５５内へ導入されるインクリメント信号によってクロ
ック動作される。従って、シフトレジスタ５５は任意の
時刻に動作して、出力Ｑ₁ −Ｑ₆ の選択した２つの隣接
するものの上に高状態を与えて、残りの出力をターンオ
フさせた状態で、表Ａに示したシーケンスに基づいて対
応する上側及び下側のトランジスタをターンオンさせ
る。

【００３０】シーケンサ回路１３のその他の回路は、シ
フトレジスタ５５を初期化即ちリセットして、シフトレ
ジスタ５５内の初期的な開始位置に上述したコミュテー
ションシーケンスコードを再確立するリセットライン５
９を有している。シフトレジスタ５５の出力Ｑ₁ −Ｑ₆
は、更に、内部コミュテーションバス６６のラインを介
して以下に説明する図６のゼロ電圧交差論理制御回路へ
接続している。

【００３１】シーケンサ回路１３のシフトレジスタ５５
の出力ラインへの直接接続によって、電力段１１のドラ
イバは、所望のコミュテーション信号を失うことなし
に、信号インターフェース回路１２へ印加される適宜の
信号によってトライステート状態とさせることが可能で
ある。即ち、例えば信号インターフェース回路の出力端
においてゼロ交差を検知する場合に内部回路で使用する
ためにコミュテーション信号が派生される場合には、モ
ータドライバがトライステート状態とされると、コミュ
テーション信号が失われ、従ってモータを減速されるか
又は複雑な再同期アルゴリズムを使用することなしにコ
ミュテーション信号とモータとの間の同期を再確立する
可能性はなくなる。

【００３２】所望により、他の箇所で発生される、例え
ばモータ制御回路１０の外部で発生される制動信号は、
ライン６７を介して論理回路６３へ印加し、このような
制動信号が存在する場合に、上側及び下側のドライバ出
力ライン５２及び５３を介してモータへ出力が与えられ
ることを防止することが可能である。この制動信号は、
ソフトウェアによって発生させるか又は外部信号とする
ことが可能であり、それは図示した実施例においては全
ての下側のドライバをターンオンし且つ全ての上側のド
ライバをターンオフさせる。同時に、全てのコイル３
２，３３，３４を共に短絡状態とさせ、コイル３２，３
３，３４における磁界によって発生される渦電流がモー
タに制動をかけることが可能である。

【００３３】又、内部エラー又はその他の異常な条件に
応答して、又はモータが制動されることを必要とするも
のではないがモータのコイルへの駆動信号を取除くこと
を必要とする場合があるような外部のイネーブル信号に
応答して発生されることのある信号を、図示した如く、
ライン６８を介して最後のドライバ論理ゲート６３へ付
与することが可能である。従って、ライン６８上に信号
が存在する場合には（即ち、通常高状態から低状態への
変化）、ドライブ即ち駆動が上側のドライバ５２及び下
側のドライバ５３の両方から取除かれるか又は禁止さ
れ、モータのロータがコーストすることを許容する。

【００３４】コイル３２，３３，３４の間でのコミュテ
ーションは、ロータの所望の位置を表わす回路情報に関
連してモータのロータの特定の明確な位置を表わす情報
に応答して実行される。更に詳細に説明すると、表Ａの
各相次ぐシーケンスを与えるためのコミュテーション
は、対応するコイルが特定の回転位置に到達し且つコミ
ュテーションが発生すべき場合の前の特定の時間におい
てモータがどのような位置にあるべきかを表わすシーケ
ンサ情報との相関関係に応答して決定される。精密なロ
ータの回転位置の決定は、各非駆動状態即ちフローティ
ング状態にあるコイルにおいてのゼロ交差電圧をモニタ
することによって継続的にアップデートされる。更に詳
細に説明すると、コイル３２，３３，３４がロータのコ
ミュテーションシーケンス期間中にスイッチ動作される
と、フローティングコイルの電圧は図５に示した逆起電
力増幅器回路１４によってモニタされる。

【００３５】逆起電力増幅器回路１４は、出力ＯＵＴ
Ａ，ＯＵＴＢ又はＯＵＴＣへ接続されるコイルの選
択した１つを比較器８５の非反転入力端へ接続させるた
めに図２の回路においてモータドライバ出力ＯＵＴ
Ａ、ＯＵＴＢ、ＯＵＴＣへ夫々接続されているスイ
ッチ８１，８２，８３を有している。比較器８５へ接続
されているコイル３２，３３又は３４の特定の１つは、
フローティングされることが予定されているコイルに対
応している（それは、必ずしも実際にフローティングし
ているコイルではない）。「フローティング」という用
語は、本明細書においては、瞬間的電流経路内に存在し
ないコイルのことを表わすために使用されているが、コ
イルは実際に「フローティング」状態となる訳ではな
く、駆動電流が印加されない場合にはトライステートイ
ンピーダンスへ接続されるものである。スイッチ８１，
８２，８３は、以下に説明する図６の回路によって動作
され、丁度上に説明した如く、フローティング状態とな
ることが予定されているコイルのスイッチング動作を行
なう。

【００３６】ロータのセンタータップ接続部３６（図２
参照）は、比較器８５の反転入力端へ接続しており、従
って、選択されたフローティングコイル上の電圧がセン
タータップ電圧よりも一層大きくなると、該比較器は出
力を発生し、その出力は選択したフローティングコイル
上の電圧のゼロ電圧交差を表わすものである。比較器８
５の入力端へ印加される電圧はいわゆるコイルの「逆起
電力」であり、それは、モータ内の磁界内を移動する場
合に選択されたフローティングコイル内に発生される電
圧である。比較器８５は、あるヒステリシスを有するよ
うに構成されている。何故ならば、そうでないと、ゼロ
交差電圧を超えての電圧の発生は、比較器８５の出力信
号が有用なものであることを可能とするのに充分に長い
時間の間継続するものでない場合があるからである。

【００３７】更に図５を参照して説明すると、比較器８
５の出力端は伝達ゲート８９を介してシフトレジスタ８
８へ接続している。シーケンサ回路１３において発生さ
れたマスク信号（図４を参照して以下に説明する）がラ
イン１２０を介して伝達ゲート８９のイネーブル入力端
へ印加され、従って比較器８５からの出力は、シーケン
サ回路１３によるフェーズコミュテーションに続くマス
ク期間の期間中、シフトレジスタ８８へ印加されること
が禁止される。然しながら、比較器８５からの出力信号
がイネーブルされて伝達ゲート８９へ印加された信号を
通過させる場合には、該信号はシフトレジスタ８８を形
成するＤ型フリップフロップ９０，９１，９２，９３を
包含するフリップフロップシリーズ内の第一Ｄ型フリッ
プフロップ２０２のＤ入力端へ印加される。

【００３８】スイッチ８１−８３のうちの１つによって
逆起電力増幅器８５へスイッチ動作によって接続され
て、瞬間的にフローティング状態となるコイルのゼロ交
差を検知するために逆器起電力増幅器８５からの信号を
サンプリングする回路８０は、モータのパルス幅変調動
作の存在下においてサンプリング回路をイネーブルさせ
るためのパルス幅変調検知回路２００を有している。回
路２００はＤ型フリップフロップ２０２を有している。
フリップフロップ２０２のＤ入力端は、ライン１２０上
のマスクが不存在であることによってイネーブルされる
と逆起電力増幅器８５の出力を表わす伝達ゲート８９か
らの出力を受取る。フリップフロップ２０２のＱ出力端
はＤ型フリップフロップ９０へ接続している。フリップ
フロップ２０２は、３個のＮＡＮＤゲート２０５，２０
６，２０７を有するゲート回路網による信号によってク
ロック動作される。

【００３９】ゲート２０５−２０７への制御入力はノー
ド２１０上のＰＷＭＯＮ信号及びノード２１１上のＰ
ＷＭチョッピング信号である。ノード２１０上のＰＷＭ
ＯＮ信号は回路２１５から派生される（図２参照）。
このＰＷＭＯＮ信号は、センス（検知）抵抗８９上の
電圧がモータのコイル３２−３４内に所望の値よりも高
い電流が存在することを表わす所定のスレッシュホール
ド値を超える場合に発生される。典型的には、このよう
な過剰な電流条件がモータのスタートアップ即ち始動期
間中に存在するが、電流スレッシュホールドを超えるよ
うなその他の条件が存在する場合がある。

【００４０】ＮＡＮＤゲート２０５−２０７の回路網へ
のその他の入力はノード２１１上の信号「ＺＣＰＷＭ」
である。この「ＺＣＰＷＭ」信号は、二相非重畳型クロ
ック回路２１４から派生される（図４参照）。この「Ｚ
ＣＰＷＭ」信号は、インバータ２１７によって反転され
て、ライン２１６上のクロック信号から得られる。従っ
て図５を再度参照して説明すると、Ｄ型フリップフロッ
プ２０２は、それに印加されるクロック信号の下降エッ
ジによってクロック動作される。明らかな如く、このこ
とは、二相非重畳型クロック２１５からライン２１６上
の信号に起因して同時的にターンオンされる選択された
上側ドライバトランジスタの活性化の直前に逆起電力増
幅器８５からの出力の状態のサンプリングを行なうこと
を可能とする。理解される如く、フリップフロップ２０
２によって導入される伝播遅延は、その夫々のゲートへ
信号が印加されるとドライバトランジスタがターンオン
することが必要とされる遅延よりも一層小さなものであ
る。従って、比較的「静かな」即ち安定な時間が存在
し、その期間中に、フローティングコイルのサンプリン
グを正確に実施することが可能である。

【００４１】ＮＡＮＤゲート２０５−２０７の回路網が
ＮＡＮＤゲート２０６の一方の入力端へ印加されると共
にインバータ２２０へ印加されるノード２１０上のパル
ス幅変調ＯＮ信号が供給されて、ＮＡＮＤゲート２０５
の一方の入力端へ供給される出力を発生する。従って、
ノード２１０上のＰＷＭ信号の状態に依存して、ＮＡＮ
Ｄゲート２０５及び２０６の一方又は他方がイネーブル
即ち動作可能状態とされる。ノード２１１上の「ＺＣＰ
ＷＭ」信号はＮＡＮＤゲート２０６の他方の入力端へ供
給される。同様に、Ｄ型フリップフロップ回路９０−９
３のクロック入力端へ供給される高周波数クロックは、
ＮＡＮＤゲート２０５の他方の入力端へ供給される。Ｎ
ＡＮＤゲート２０５及び２０６の出力端はＮＡＮＤゲー
ト２０７の夫々の入力端へ接続されており、ゲート２０
７の出力端はＤ型フリップフロップ２０２のクロック入
力端へ接続している。

【００４２】従って、動作について説明すると、回路３
０が通常モードで動作している場合には、ノード２１０
上のＰＷＭＯＮ信号は低状態であり、従ってその際に
ライン２２５上のより高い周波数のクロックをゲート２
０５−２０７の回路網へ通過することを可能とし、Ｄ型
フリップフロップ２０２をクロック動作させて逆起電力
増幅器８５からの出力をサンプリングする。一方、本回
路がＰＷＭモードで動作している場合には、ノード２１
０上のＰＷＭ信号の状態は高状態であり、従って、その
際にノード２１１上の「ＺＣＰＷＭ」信号をイネーブル
させて即ち動作可能状態とさせてＤ型フリップフロップ
２０２をクロック動作させる。

【００４３】理解される如く、「ＺＣＰＷＭ」回路の周
波数は約５０ｋＨｚであり、且つゼロ交差の検知を可能
とするために逆起電力増幅器８５の出力を観察するため
にＤ型フリップフロップ２０２がクロック動作される前
の期間に起因してある遅延を導入する場合がある。然し
ながら、注意すべきことであるが、パルス幅変調モード
にエンターする典型的な環境においては、モータは必ず
しも高速状態にあるものではなく、且つ最適性能のため
の精度の微調整が必要なものではない。

【００４４】従って、動作について説明すると、本回路
がＰＷＭモードで動作している場合には、「ＺＣＰＷ
Ｍ」信号はＤ型フリップフロップ２０２をクロック動作
させて逆起電力増幅器８５の出力を夫々の組のドライバ
トランジスタ４４，４４′又は４４″のコミュテーショ
ン直前の静かな時間期間中にのみサンプリングすること
を可能とする。従って、活性コイルのＰＷＭチョッピン
グに起因してフローティングコイル内に誘起されるノイ
ズは最小とされ、且つ誤ったゼロ交差が検知される可能
性はない。

【００４５】シフトレジスタ８８のフリップフロップ９
０，９１，９２，９３の種々の出力は出力論理回路９５
へ供給され、該出力論理回路９５はＮＡＮＤゲート９
６，９７，９８，９９を有している。フリップフロップ
９０，９１，９２，９３の各々は、例えば、システムク
ロックからのクロック入力を受取り、且つその各々は反
転されたＱ及び反転されていないＱ出力を発生する。フ
リップフロップ９０，９１，９２のＱ出力は夫々の次の
段のフリップフロップのＤ入力端へ印加され、且つ最後
の段のフリップフロップ９３の出力は出力論理回路９５
のＮＡＮＤゲート９８へ供給される。

【００４６】フリップフロップ９０及び９２のＱ出力は
上側のＮＡＮＤゲート９６及び９７の入力端へ夫々供給
され、且つフリップフロップ９１及び９３のＱ出力は下
側のＮＡＮＤゲート９９及び９８の入力端へ夫々供給さ
れる。一方、フリップフロップ９０及び９２の反転され
たＱ出力（即ち、Ｑの上にオーバーラインを付したも
の）は下側のＮＡＮＤゲート９９及び９８の入力端へ夫
々供給され、且つフリップフロップ９１及び９３の反転
されたＱ出力は上側のＮＡＮＤゲート９６及び９７の入
力端へ夫々供給される。又、予測された負から正へ向か
うゼロ交差勾配に対応する予定された勾配ライン１００
がＮＡＮＤゲート９６及び９７の入力端へ接続してお
り、且つ予定された正から負へ向かうゼロ交差勾配に対
応する予定された勾配ライン１０１がＮＡＮＤゲート９
８及び９９の入力端へ接続している。予定されたゼロ交
差の方向を表わすライン１００及び１０１上の信号は、
図６の回路において発生されるフェーズ（位相）情報か
ら発生され、それは、図４のシーケンサ回路におけるシ
フトレジスタ５５の出力から派生される。

【００４７】最後に、論理回路９５からの出力は出力Ｎ
ＡＮＤゲート１０２及び１０３へ供給され、ゲート１０
２及び１０３の出力は特定したフローティングコイルの
実際のゼロ交差検知に応答して発生され、そのゼロ交差
は特定した予定された方向における遷移、即ち負から正
へ向かうゼロ交差検知か又は正から負へ向かうゼロ交差
検知のいずれかを有している。

【００４８】出力ＮＡＮＤゲート１０２及び１０３への
接続は、出力ＮＡＮＤゲート１０３の入力端へ接続した
上側ＮＡＮＤゲート９６及び下側ＮＡＮＤゲート９９の
出力及び出力ＮＡＮＤゲート１０２の入力端へ接続した
上側ＮＡＮＤゲート９７の出力及び下側ＮＡＮＤゲート
９８の出力によって確立される。正の勾配がゼロの交差
が予定されている場合に信号が表われるライン１０１は
上側ＮＡＮＤゲート９６及び９７の入力端へ接続してお
り、且つ負の勾配ゼロの交差が予定されている場合に信
号が表われるライン１００は下側ＮＡＮＤゲート９８及
び９９の入力端へ接続している。従って、上側ＮＡＮＤ
ゲート９６及び９７は予定された正の勾配ゼロの交差が
実際に発生することに応答し、且つ下側ＮＡＮＤゲート
９８及び９９は予定された負の勾配ゼロの交差が実際に
発生することに応答する。

【００４９】正及び負の検知経路の各々に対しての４段
シフトレジスタ８８において段階的に接続されているの
で、出力ＮＡＮＤゲート１０２及び１０３からの出力は
正から負へのゼロ交差１０６又は負から正へのゼロ交差
１０７のいずれかから得られる夫々曲線１０９及び１０
８で図５ａ内に示した如く、時間的に離れた２つのパル
スである。従って、ＮＡＮＤゲート１０３の出力におい
て発生されるパルスは、１クロックサイクルだけ、ＮＡ
ＮＤゲート１０２の出力において発生されるパルスより
先行する。ＮＡＮＤゲート１０３の出力は、フェーズコ
ミュテーションの後の所要のマスク及び遅延時間を測定
するカンウタへ「ロード」信号を供給するために使用さ
れ、且つＮＡＮＤゲート１０２の出力は、以下に説明す
る如く、期間カウンタへの「リセット」信号を与えるた
めに使用される。

【００５０】スイッチ８１，８２，８３へのスイッチン
グ信号及びライン１００及び１０１上の負及び正の勾配
を表わす信号を発生するための回路を図６に示してあ
り、それについて以下に説明する。図６の回路は、図４
に於けるシフトレジスタ５５からの出力から内部コミュ
テーションバス６６のライン上に内部フェーズデータを
派生する。ライン６６は上側及び下側Ａ、上側及び下側
Ｂ、上側及び下側Ｃ駆動トランジスタ（図２参照）への
信号を表わす情報を有している。従って、出力信号ＳＡ
は、ＯＵＴＡにおけるコイルがフローティング状態と
なることが予定されていることを表わし、出力信号ＳＢ
はＯＵＴＢにおけるコイルがフローティング状態とな
ることを予定されていることを表わし、且つ出力信号Ｓ
ＣはＯＵＴＣにおけるコイルがフローティング状態とな
ることが予定されていることを表わす。同様に、ライン
１０１及び１００における信号は、そのフローティング
コイル（即ち、瞬間的にフローティング状態となるも
の）が負の方向又は正の方向からの逆起電力ゼロ交差を
受けることが予定されているかを表わす。

【００５１】逆起電力増幅器１４及び論理回路９５が選
択されたフローティングコイルのゼロ交差を適切に検知
することを助けるために、種々の回路要素の動作におい
て発生されるノイズ、特にスイッチングの後ある時間リ
ンギングする傾向のある駆動されたコイルのコミュテー
ションによって発生されるノイズ、及びシーケンサ回路
において発生されるノイズがマスクされる。このマスキ
ング機能及び本発明回路の動作方法によってイネーブル
されるその他の回路機能を達成するために、図７のマス
ク回路１０５が設けられている。

【００５２】マスク回路１０５はアップカウンタ１１０
と、３個のダウンカウンタ１１１，１１２，１１３とを
有している。アップカウンタ１１０は期間カウンタとし
て作用し、図５に関して上述したゼロ交差回路によって
検知される選択したフローティングコイルの実際のゼロ
交差間の時間に対応してその出力端上にデジタルカウン
トを供給する。アップカウンタ１１０はクロック周波数
分割器１２０からクロック信号入力を受取り、該分割器
はシステムクロック周波数を所望の周波数へ分割し、シ
ステムの分解能を決定する特定の周波数が選択される。
アップカウンタ１１０はゼロ交差が検知された後に、図
５の回路におけるＮＡＮＤゲート１０２によって発生さ
れるリセットパルスによってリセットされる。従って、
アップカウンタ１１０は最初の実際のゼロ交差を検知し
た場合にリセットされた後にカウントを開始し且つ次の
実際のゼロ交差を検知することによって再度リセットさ
れるまでカウントを継続する。

【００５３】アップカウンタ１１０の出力はダウンカウ
ンタ１１１，１１２，１１３の各々の入力端へ供給さ
れ、これらのダウンカウンタは種々のマスク及び制御機
能を行なう。ダウンカウンタ１１１は、図４に示したシ
ーケンサ回路１３のノイズ及びコミュテーション動作さ
れることに応答してコイル３２，３３，３４によって発
生されるノイズがマスクされる期間であるマスク時間を
決定する。ダウンカウンタ１１１（以後、マスクカウン
タ１１１と呼称する）は、所望のマスクカウントに到達
するとライン１２０上に出力を発生する。ライン１２０
上の出力信号は、図５におけるゼロ交差検知器における
伝達ゲート８９をイネーブルするために使用され、従っ
てマスク期間が経過するまでゼロ交差を検知することは
出来ない。マスクカウンタ１１１はライン１２１から
「ＬＯＡＤ」信号を受取り、この「ＬＯＡＤ」信号は、
ＮＡＮＤゲート１０２の出力によってＲＥＳＥＴパルス
が発生する直前に、図５に示したＮＡＮＤゲート１０３
の出力によって発生される。このロード（ＬＯＡＤ）信
号がマスクカウンタ１１１のロード入力端上に表われる
と、期間カウンタ１１０内にその時に存在するカウント
がすぐさまマスクカウンタ１１１内にロードされる。

【００５４】マスクカウンタ１１１は、更に、周波数分
割器１２３からクロック信号を受取る。所望により、多
数の選択端子１２４を設けて周波数分割器１２３の分母
を制御することを可能とし、ドライバ回路１０が使用さ
れる特定の適用例に対してマスクカウントの分解能を選
択することを可能とすることが可能である。

【００５５】従って、動作について説明すると、選択し
たフローティングコイルの実際のゼロ交差が図５の回路
によって検知されると、アップカウンタ１１０内に存在
するカウントがマスクカウンタ１１１内へロードされ
る。アップカウンタ１１０はリセットされて新たな期間
のカウントが開始し、それは次のゼロ交差が発生するま
で継続して行なわれ、その時点において、新たなカウン
トがマスクカウンタ１１１内にロードされ、アップカウ
ンタ１１０がリセットされ、且つ同一のプロセスが繰返
し行なわれる。従って、マスクカウンタ１１１によって
決定される実際のマスク時間は、モータの回転速度に依
存して変化する。然しながら、回転角度数の百分率は一
定のままである。

【００５６】同様の態様で、ダウンカウンタ１１２（以
後、遅延カウンタ１１２と呼称する）は、コイルが次の
コミュテーションシーケンスへスイッチされる前のゼロ
交差検知の後の所望の遅延に対応する時間を測定すべく
作用する。遅延カウンタ１１２は、更に、周波数分割器
１２６からの分割されたクロック周波数を受取り、分割
器１２６の分母は、選択ライン１２７の１つへ適宜の信
号を付与することによって選択することが可能である。
ロード及びカウント機能の動作は、基本的に、上述した
マスクカウンタ１１１の動作と同一である。然しなが
ら、注意すべきことであるが、ライン１２２上の出力に
よって表わされる遅延カウンタ１１２によって計算され
る時間は、マスクカウンタ１１１によって計算される時
間よりも実質的に長い場合があり、その時間はクロック
周波数、及び／又は、所望により、ロードされる期間カ
ウンタ１１０のビット数の関数である。ライン１２２上
の出力信号は、シーケンサ１３をインクリメントさせ
（図２参照）、且つマスクカウンタ１１１をイネーブル
させるために使用される。ゼロ交差と次のフェーズへの
インクリメントとの間に遅延を発生させることによっ
て、ロータの慣性を利用してトルクリップルを最適化さ
せることが可能である。

【００５７】従って、ライン１２２上の遅延カウンタ１
１２の反転された出力は、周波数分割器１２３からのク
ロックパルスが印加されるＮＡＮＤゲート１４１によっ
てマスクカウンタ１１１のクロック入力端へ印加され
る。従って、ライン１２２上の信号は遅延カウンタ１１
２による遅延カウントの完了後まで、マスクカウンタ１
１１へのクロックパルスの印加を禁止する。マスクカウ
ンタ１１１及び遅延カウンタ１１２のカウントはシーケ
ンシャル即ち逐次的なものであり、マスクカウンタ１１
１のマスクカウントが遅延カウンタ１１２の遅延カウン
トの完了に追従し上述した如くスイッチング及びコミュ
テーションノイズをマスクし、従ってスイッチングノイ
ズによって発生される偶発的なゼロ交差は選択されたフ
ローティングコイルの実際のゼロ交差として解釈される
ことはない。

【００５８】図７のマスク回路１０５がフローティング
ロータコイルの予定されたものではなく実際のゼロ交差
信号で動作するので、従来達成することが不可能であっ
た多くのモータ制御機能を動作させることが可能であ
る。更に、その他のモータ制御機能も容易に達成するこ
とが可能である。例えば、上述したダウンカウンタ１１
３等の付加的なダウンカウンタが例えば速度低速化決定
等の有用な機能を与えることが可能である。ダウンカウ
ンタ１１３は、以後、スローダウンカウンタ１１３と呼
称する。スローダウンカウンタ１１３は、マスクカウン
タ１１１及び遅延カウンタ１１２と同一の態様で動作
し、即ち周波数分割器１２８によってシステムクロック
周波数から周波数分割されたクロック信号を受取る。所
望により、特定のモータドライバ適用例のために周波数
を分割する分母を選択することを可能とするために選択
入力ライン１２９を設けることが可能である。ダウンカ
ウントがコミュテーション動作されるフローティングコ
イルの実際のゼロ交差間の時間よりも一層長いものであ
るようにスローダウンカウンタ１１２へ印加されるクロ
ック周波数を適宜選択することによって、ライン１３０
上の出力信号が状態を変化させてスローダウンカウンタ
１１３がそのカウントを終了したことを表わす場合に
は、その信号はモータがスローダウン即ち低速化してい
ることを表わす。即ち、出力ライン１３０上に信号が表
われることは、カウントされた期間がカウンタ内にロー
ドされた前の期間よりもより長いことを表わしており、
そのことはモータがスローダウン即ち低速化しているこ
とを表わす。

【００５９】カウンタ１１０，１１１，１１２，１１３
の全てに対して、ＮＡＮＤゲート１３３，１３４，１３
５，１３６が夫々のカウンタの出力を結合するために設
けられており、ＮＡＮＤゲート１４０，１４１，１４
２，１４３による夫々のクロック信号と結合される出力
を与える。従って、カウンタ１１０，１１１，１１２又
は１１３のいずれかのカウントは、その最大のアップカ
ウント又はダウンカウントに到達することのみが許容さ
れ、且つそのカウントは停止されて、カウンタは再度サ
イクルを繰返し新たなカウントを開始することはない。

【００６０】回路１０の全体的な動作について、図８に
示した如く、本回路の種々の部分において発生する波形
を参照して説明する。各コイルに対する回転角度インデ
ックス曲線１６０が基準として波形の上部に示されてい
る。各正弦波形は各コイルが接続されているノードに対
応して符号が付けられており、即ちコイル３２に対して
はＡ、コイル３３に対してはＢ、コイル３４に対しては
Ｃの符号がつけられている。回転角度曲線１６０の下側
には特定の回転位置において発生する対応するコミュテ
ーションシーケンスが示されている。

【００６１】次の３つの曲線１６４，１６５，１６６
は、夫々の駆動されるコイルＡ，Ｂ，Ｃの電圧を示して
いる。図８の曲線の底部に示した１つの電気サイクルに
対して、各コイルは正電圧を有する２つのシーケンス
と、負電圧を有する２つのシーケンスと、フローティン
グ状態となる２つのシーケンスを有している。例えば、
コイルＡ上の電圧を表わす曲線を参照すると、電流が夫
々コイルＡからコイルＢ及びコイルＡからコイルＣへ流
れるシーケンス１及び２の最初の２つの電圧１７０及び
１７１は正である。シーケンス３においてコイルＡがフ
ローティングする時間期間においては、電圧１７３は正
から負へ変化する。電流が夫々コイルＢからコイルＡへ
及びコイルＣからコイルＡへ流れるシーケンス４及び５
の次の２つの電圧１７４及び１７５は負である。最後
に、コイルＡがシーケンス６の期間中に再度フローティ
ングする場合には、電圧１７６は負から正へ変化する。
その他のコイルＢ及びＣは同様の電圧曲線を有してお
り、その各々は互いに１２０度変位されている。

【００６２】理解される如く、各コイルは１つの電気サ
イクル期間中に二度フローティング状態となり、且つ２
つのゼロ交差を有しているが、１つのゼロ交差は負の勾
配、即ち正から負への遷移を有しており、且つ他のゼロ
交差は正の勾配、即ち負から正への遷移を有している。
従って、交差方向を考慮することなしにゼロ交差に基づ
いてのみ回転位置を決定せんとする場合には不明確性が
存在する。これが従来のモータドライバシステムにおけ
る欠点の１つであった。従って、例えばコイルＡの電圧
が曲線１７３に示した如く正から負へ遷移する場合に
は、図５に示したゼロ交差回路８０によってゼロ交差１
８０が検知される。更に、そのゼロ交差の方向が図５に
示した勾配検知回路９５によって検知される。ゼロ交差
が検知され、且つ遅延カウンタ１１２の遅延カウントが
カウントされた後に、シーケンスがインクリメントさ
れ、コイルをコミュテーション動作させ且つマスク期間
カウンタ１１１を開始させる。マスク期間が経過する
と、ゼロ交差検知器が次のフローティングコイルのゼロ
交差を検知することが許容され、この場合には、負から
正へ遷移するコイルＣのゼロ交差の検知が行なわれる。
尚、そのことは図８における曲線１８２から理解するこ
とが可能である。そのゼロ交差が検知され且つコミュテ
ーションが行なわれた後に、曲線１８３によって示した
フローティングコイルＢの正から負へのゼロ交差が探し
出され、同様の動作が繰返し行なわれる。最後に、図７
のマスク回路のライン１２０上に発生されるマスク信号
１９０が図８の底部の曲線に示されている。このマスク
曲線は２つの部分、例えば１９１及び１９２を有してお
り、それらの部分は夫々遅延カウンタ１１２及びマスク
カウンタ１１１のマスク時間に対応している。

【００６３】要約すると、コミュテーションシーケンス
は以下の如くに行なわれる。シーケンサ回路が所望のロ
ータフェーズを確立し、且つゼロ交差検知器が適切なゼ
ロ交差を探し出すことによってその実際のゼロ交差の発
生を検知する。ゼロ交差が検知されると、最初に、遅延
カウンタ１１２によって遅延が発生され、その後に、ロ
ータコイルがコミュテーション動作され、且つマスクカ
ウンタ１１１によってマスクが発生される。次のフロー
ティングコイルの識別は、シフトレジスタ５５の出力信
号から発生するフェーズ情報によって決定され、且つ識
別されたコイルは適切なスイッチ８１，８２又は８３を
閉じることによって逆起電力増幅器８５へ接続される。

【００６４】このプロセス全体にわたって、２つの重要
な特徴が存在していることを理解することが可能であ
る。即ち、（１）最初に予定されるゼロ交差が確立さ
れ、且つ（２）前もって確立されたものに対応する実際
のゼロ交差が検知される。予定されている実際のゼロ交
差が検知されるまで、コミュテーションが行なわれるこ
とはない。従って、例えモータへの駆動信号が取除かれ
た場合であっても、シーケンサ１３は常に実際のモータ
位置に同期されている。例えば、ドライバ回路１０が過
剰温度警告信号を有する場合には、過剰温度条件が補正
されるまでモータへ駆動信号が供給されることを阻止す
る回路を設けることが可能である。駆動信号が阻止され
る場合には、勿論、モータはスローダウン即ち低速化す
るが、それにも拘らずシーケンサはモータ回転に同期さ
れたままであり、従って、過剰温度条件が補正された場
合には、すぐさま駆動を再度印加し、複雑な再同期技術
を使用することなしに、すぐさまモータを動作速度へ復
帰させることが可能である。それと同様なことが、例え
ばモータによって駆動されるディスクに対してのバンプ
即ち動揺等のモータとシーケンサとの間の同期を失わせ
るようなその他のイベントについても同じことが言え
る。

【００６５】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施例に基づく装置を組込んだ
モータドライバシステムを示した概略図。

【図２】ドライバシステムが関連する場合のあるモー
タの「Ｙ」接続型ステータコイルへモータ駆動信号を供
給するための図１のモータドライバシステムにおいて使
用する電力段の構成を示した概略図。

【図３】三相モータの６個のフェーズ（相）に対する
電流の流れ方向を示した典型的な「Ｙ」接続型ロータコ
イル構成を示した概略図。

【図４】図１のモータドライバシステムにおいて使用
されるシーケンサ回路及びＰＷＭスイッチング回路網を
示した概略図。

【図５】ゼロ交差検知用の所望のサンプリング時間を
選択する回路と共に、図１のモータドライバシステムに
おいて使用される逆起電力増幅器及びゼロ交差検知器を
示した概略図。

【図５ａ】検知される上昇又は下降するゼロ交差との
時間的関係を示した図５のゼロ交差検知器の出力におい
て発生される種々の電圧波形を示した説明図。

【図６】図５の回路において逆起電力増幅器接続状態
を制御するために使用されるゼロ交差論理スイッチング
回路を示した概略図。

【図７】図１のモータドライバシステムにおいて使用
するシーケンサノイズマスク及びコイルスイッチング過
渡的状態ノイズマスクを発生する回路を示した概略図。

【図８】ドライバ回路が関連することのあるモータの
いくつかの電気サイクルに関して図１の回路における種
々の点においての電圧信号を示した説明図。

【符号の説明】

１０モータコントローラ１１電力段１２信号インターフェース回路１３シーケンサ回路１４逆起電力センスアンプ１６ゼロ交差検知器回路１７デジタル遅延回路２３システムクロック回路２４フェーズロックループ周波数／位相検知器回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フランセスコカロボランテアメリカ合衆国，カリフォルニア 95129，サンノゼ，ノーウォークドライブ 4291，ナンバーブイ105 (72)発明者スコットダブリュ．カメロンアメリカ合衆国，アリゾナ 85027，フェニックス，ウエストリニードライブ 1543

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の駆動コイルを有する多相ＤＣモ
ータの動作回路において、複数個の所定のコミュテーションシーケンスの各々にお
いて前記駆動コイルの選択したものへ瞬間的な駆動電流
を供給する回路が設けられており、前記所定のコミュテーションシーケンスの間でタイミン
グ変化に対する逆起電力検知信号を発生させるために前
記所定のコミュテーションシーケンスの各々の期間中に
フローティング状態へ接続されるコイルの逆起電力電圧
のゼロ交差を検知する回路が設けられており、前記選択した駆動コイルへの駆動電流をターンオン及び
ターンオフさせるべく制御する回路が設けられており、駆動電流がターンオフされた後所定の時間の間ゼロ交差
検知を遅延させる回路が設けられている、ことを特徴と
する回路。
【請求項２】請求項１において、前記選択した駆動コ
イルへの駆動電流をターンオン及びオフすべく制御する
回路が、前記駆動コイルにおける電流が所定のスレッシ
ュホールドを超える場合にチョップ信号を発生する回路
を有することを特徴とする回路。
【請求項３】請求項２において、前記選択した駆動コ
イルへの駆動電流をターンオン及びオフすべく制御する
回路がＰＷＭ回路を有することを特徴とする回路。
【請求項４】請求項２において、前記ゼロ交差検知を
遅延させる回路が、最小の逆起電力誘発ノイズの時にサ
ンプリングを行なうことを可能とするために逆起電力サ
ンプリング時間を制御する回路を有することを特徴とす
る回路。
【請求項５】請求項４において、前記ゼロ交差検知を
遅延させる回路が、前記駆動電流回路がターンオンされ
るべき駆動電流を制御する時と前記駆動コイルの選択し
たものへ瞬間的な駆動電流を供給するための本回路が実
際に電流を印加する時との間においてのみサンプリング
を許容するために逆起電力サンプリング時間を制御する
回路を有することを特徴とする回路。
【請求項６】請求項４において、前記ゼロ交差検知を
遅延させる回路が、更に、前記選択した駆動コイルへの
駆動電流をターンオン及びターンオフ制御する回路によ
ってクロック動作されるフリップフロップを有すること
を特徴とする回路。
【請求項７】請求項６において、前記フリップフロッ
プが前記ゼロ交差検知回路の出力を受取るべく接続され
ていることを特徴とする回路。
【請求項８】請求項１において、多相ＤＣモータがセ
ンサレスブラシレス多相ＤＣモータであることを特徴と
する回路。
【請求項９】複数個の駆動コイルを有するセンサレス
多相ＤＣモータの動作回路において、前記駆動コイルの
うちのどれが瞬間的駆動電流を受取るべく活性状態であ
り且つどれがフローティング状態に接続されるかを識別
するために複数個のコミュテーションシーケンスの各々
において信号を発生するコミュテーションシーケンサ、前記コミュテーションシーケンサからの信号にしたがっ
て前記コイルを瞬間的駆動電流を受取るため及びフロー
ティング状態とするために接続する駆動回路、逆起電力
検知信号を発生するためにフローティング状態に接続し
たコイルの逆起電力電圧のゼロ交差を検知する回路、前記コミュテーションシーケンサを次のコミュテーショ
ンシーケンスへインクリメントさせるために前記逆起電
力検知信号に応答して遅延信号を発生する回路、前記活性状態にあるコイルにおける電流が所定のスレッ
シュホールドを超える場合にチョップ信号を発生する回
路、前記チョップ信号にしたがって駆動電流を変調させるた
めに前記選択した活性状態にあるコイルへ供給される駆
動電流をターンオン及びオフさせる回路、前記駆動電流が前記チョップ信号によってターンオフさ
れた後に所定時間の間次のゼロ交差の検知を遅延させる
回路、を有することを特徴とする回路。
【請求項１０】請求項９において、前記駆動回路がト
リプル１／２Ｈブリッジであり且つＦＥＴパワートラン
ジスタを有することを特徴とする回路。
【請求項１１】請求項９において、前記逆起電力電圧
のゼロ交差を検知する回路が、前記フローティングコイ
ル上の電圧が基準電圧を交差する場合に出力を発生する
ことが可能なフローティング状態に接続されている場合
に、各コイルへスイッチングによって接続される比較器
を有することを特徴とする回路。
【請求項１２】請求項９において、前記選択した活性
状態にあるコイルへ供給される駆動電流をターンオン及
びオフする回路が、前記活性状態にあるコイル内の電流
が所定のスレッシュホールドを超える場合にチョップ信
号を発生する回路を有することを特徴とする回路。
【請求項１３】請求項１２において、前記選択した活
性状態にあるコイルへ供給される駆動電流をターンオン
及びオフする回路がＰＷＭ回路を有することを特徴とす
る回路。
【請求項１４】請求項９において、次のゼロ交差の検
知を遅延させる回路が、フローティングコイル上に最小
の逆起電力誘発ノイズが存在する時にサンプリングを行
なうことを可能とする逆起電力サンプリング時間を制御
する回路を有することを特徴とする回路。
【請求項１５】請求項１４において、前記次のゼロ交
差の検知を遅延させる回路が、選択した活性状態にある
コイルへ供給される駆動電流をターンオン及びオフする
前記回路が駆動電流をターンオンさせるべく制御する時
と前記駆動回路が実際に瞬間的駆動電流を受取るために
前記コイルを接続する時との間においてのみサンプリン
グを許容するために逆起電力サンプリング時間を制御す
る回路を有することを特徴とする回路。
【請求項１６】請求項１５において、前記次のゼロ交
差の検知を遅延させる回路が、更に、前記選択した駆動
コイルへの駆動電流をターンオン及びオフすべく制御す
る回路によってクロック動作されるフリップフロップを
有することを特徴とする回路。
【請求項１７】請求項１６において、前記フリップフ
ロップが前記ゼロ交差を検知する回路の出力を受取るべ
く接続されていることを特徴とする回路。
【請求項１８】請求項９において、前記多相ＤＣモー
タがセンサレスブラシレス多相ＤＣモータであることを
特徴とする回路。
【請求項１９】複数個の駆動コイルを有する多相ＤＣ
モータの動作方法において、駆動電流をターンオン及びオフすることによって供給さ
れる最大電流を制御するために前記駆動コイルへ供給さ
れる駆動電流をチョッピングし、コミュテーション信号を発生するためにフローティング
状態へ接続される前記駆動コイルの逆起電力電圧のゼロ
交差を検知し、誤ったゼロ交差の検知を回避するために前記チョッピン
グステップ期間中に前記駆動電流がターンオフされた後
所定の時間の間ゼロ交差の検知を禁止する、上記各ステ
ップを有することを特徴とする方法。
【請求項２０】請求項１９において、前記チョッピン
グがＰＷＭ動作の一部として実施されることを特徴とす
る方法。
【請求項２１】請求項２０において、前記禁止ステッ
プが、ＰＷＭ誘発ノイズが最小であることを可能とする
のに充分な時間の間実施されることを特徴とする方法。
【請求項２２】請求項２０において、前記禁止ステッ
プが、前記駆動電流回路がターンオンされるべき駆動電
流を制御する時と前記駆動コイルの選択したものへ瞬間
的駆動電流を供給する回路が実際に電流を付与する時と
の間においてのみサンプリングを許容するために実施さ
れることを特徴とする回路。