JPH0670579A - モータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】滑らかな回転状態を維持することができるモー
タ制御回路を実現する。 【構成】モータ５０の回転状態がパルスとして検出さ
れ、その反転ごとのタイミングパルスＡで一定傾きの鋸
歯状波Ｂがリセットされる。そのピークの半分の中間値
Ｃと鋸歯状波Ｂとがコンパレータ２２４で比較されて、
タイミングパルスＤが生成される。そして、このタイミ
ング信号Ｄに従って位相をずらすことにより、モータ５
０の回転周期に追従して検出パルスから駆動パルスＵ，
Ｖ，Ｗが生成される。これにより、モータの回転速度が
変動しても、駆動パルスのデューティ比が影響されず、
滑らかな回転状態が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータ制御回路に関
し、詳しくは、ＦＤＤやＨＤＤ等に具備されるモータを
駆動し、その回転状態を制御するモータ制御回路の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータを駆動しその回転を制御する方法
を大別すると、モータの実状態とは無関係に制御するい
わゆるオープン制御方式と、回転状態を検出した検出信
号に基づいて制御するいわゆるフィードバック制御方式
とがある。さらに、フィードバック制御方式は、検出方
式に対応して、ホール素子等の検出素子によってモータ
のロータの回転状態を検出する方式と、ホール素子等を
用いることなくモータへの出力である駆動電流や駆動電
圧の状態を検出する方式とがある。

【０００３】後者の方式により駆動されるモータは、回
転状態を直接的に検出するホール素子等を用いないこと
から、ホールレスモータとも呼ばれる。この方式では、
駆動電流や駆動電圧に反映される影響、例えばモータの
コイルからの逆起電力の影響等が間接的に検出されて、
モータの回転状態を示す検出信号が得られる。図３に、
従来のモータ制御装置の例としてのホールレスモータの
ブロック図を示す。

【０００４】ここで、１０，１１，１２は回転状態に対
応したパルス幅のパルスを発生する検出回路、２０は位
相進み回路、２１はタイミングパルス発生回路、２２は
遅延回路、３０，３１，３２は位相遅れ回路、４０，４
１，４２は出力段の増幅回路、５０は三相モータであ
る。駆動パルス生成回路は、位相進み回路２０、タイミ
ングパルス発生回路２１、遅延回路２２、位相遅れ回路
３０，３１，３２により構成され、モータ５０への出力
波形の雛型となる駆動パルスＵ，Ｖ，Ｗを生成し出力す
る。

【０００５】この駆動パルスＵ，Ｖ，Ｗがそれぞれ増幅
回路４０，４１，４２により増幅されて、駆動パルス
Ｕ，Ｖ，Ｗの波形に従う波形の出力電流（Ｕａ，Ｖａ，
Ｗａ）が生成され、これがスター結線された各コイルに
流されることによりモータ５０が駆動される。このと
き、増幅回路４０，４１，４２の出力側には、出力電圧
（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ）が発生するが、この電圧には、コ
イルの逆起電力の変動等による電圧変動として、モータ
の回転状態が反映されている。

【０００６】そこで、検出回路１０，１１，１２では、
これらの出力電圧（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ）とコイルのスタ
ー結線の中点電圧とを比較することにより、モータの回
転状態をパルス幅の形で検出する。この検出結果は、回
転状態に応じて立上がり立下がりが決定された検出パル
スとされる。この検出パルスは、三相モータでは通常、
互いに位相が１２０°異なり、さらにそれぞれのデュー
ティが５０％である。よって、これらのパルスから論理
演算によって得られるタイミングは６０°の倍数の位相
のパルスに限られる。

【０００７】ところで、駆動パルス生成回路が検出回路
から受ける検出パルスと、駆動パルス生成回路がその検
出パルスから生成する駆動パルスとの位相差は、６０°
の倍数とは限らない。この例のモータでは、駆動パルス
の位相が検出パルスの位相よりも３０°進んでいること
が理想とされる。このため、駆動パルス生成回路は、先
ず位相進み回路２０での排他的論理和等の論理演算によ
り、６０°進み位相のパルスを生成する。次に、ラッチ
等を主体とする位相遅れ回路３０，３１，３２で、それ
を３０°遅らせる。

【０００８】ここで、３０°位相のタイミングが論理演
算のみでは生成できないことから、タイミングパルス発
生回路２１、遅延回路２２とが設けられて、３０°位相
遅れのタイミングを示すタイミングパルスＤが生成され
る。詳述すると、タイミングパルス発生回路２１は、３
つの検出パルスの論理演算によってその何れかが反転す
るタイミングごとに、すなわち６０°位相ごとにタイミ
ングパルスＡを発生する。遅延回路２２は、３０°位相
に対応する一定の時間だけこのタイミングパルスＡを遅
延させて、所望のタイミングパルスＤを生成する。

【０００９】この３０°位相遅れのタイミングパルスＤ
のタイミングで、上記の位相遅れ回路３０，３１，３２
が６０°進み位相のパルスを３０°遅れてラッチする。
これにより、検出パルスから３０°進み位相の駆動パル
スＵ，Ｖ，Ｗが生成される。これで、駆動パルスから検
出パルスを経由して駆動パルスに制御ループが一巡し、
このフィードバックループの働きによりモータ５０の回
転状態が制御されて維持される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のモー
タ制御回路では、検出信号をパルス化し、この検出パル
スに対して論理演算と遅延処理とを施してその位相を変
えることにより、駆動パルスが生成される。しかし、こ
の遅延処理における遅延時間は常に一定である。このた
め、モータの回転速度が所定の設定速度に一致している
場合はよいが、負荷の変動等によってモータの回転速度
が変化した場合は、回転周期が伸び縮みすることからそ
の遅延時間は３０°位相のタイミングから少し外れるこ
とになる。

【００１１】そこで、回転速度が変動すると駆動信号の
デューティ比等にも変動を来たし、モータの回転状態が
その分だけ滑らかでなくなってしまう。これに対し、最
近の磁気媒体の記録密度の向上等に伴い、その媒体の回
転等を司るモータについても記録密度向上に見合った円
滑な回転制御が求められており、このままでは、要求に
対応できないので問題である。この発明の目的は、この
ような従来技術の問題点を解決するものであって、モー
タの回転速度が変動しても滑らかな回転状態を維持する
ことができる構成のモータ制御回路を実現することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明のモータ制御回路の構成は、モータへの出力
状態を検出した検出パルスから駆動パルスを生成し、前
記駆動パルスを又は前記駆動パルスに同期する信号を増
幅して前記モータに出力するモータ制御回路において、
前記検出パルスの反転タイミングでリセット値にされ、
その後は一定の傾きである鋸歯状波が生成され、前記リ
セット値にされる直前のピーク値と前記リセット値とが
所定の比率で分割された中間値が生成され、前記中間値
と前記鋸歯状波の値とが対応するタイミングでタイミン
グパルスが生成され、前記検出パルス又は前記検出パル
スから論理演算によって生成されたパルスの位相が前記
タイミングパルスに対応した位相に変えられることによ
り、前記駆動パルスが生成される駆動パルス生成回路を
備えるものである。

【００１３】具体的には、モータ駆動のために出力され
た駆動電流又は駆動電圧の状態を検出して検出パルスを
生成し、前記検出パルスからその位相を変えることによ
り駆動パルスを生成し、前記駆動パルスを増幅して又は
この駆動パルスに同期して生成された駆動信号を増幅し
て前記駆動電流又は前記駆動電圧を生成するモータ制御
回路において、前記検出パルスからその位相を変えるこ
とにより前記駆動パルスを生成するために以下の駆動パ
ルス生成回路を備えるものである。前記駆動パルス生成
回路は、前記検出パルスの反転タイミングに対応して第
１のタイミングパルスを発生するパルス発生回路と、前
記第１のタイミングパルスのタイミングで値が所定のリ
セット値にリセットされその後は一定の傾きで値が変化
する鋸歯状波を発生する鋸歯状波発生回路と、前記鋸歯
状波がリセットされる直前の前記鋸歯状波のピーク値を
保持するピークホールド回路と、前記ピークホールド回
路の保持するピーク値と前記リセット値とに対してその
間を所定の比率で分割して得られる中間値を発生する中
間値発生回路と、前記中間値と前記鋸歯状波の値とを比
較することにより、これらが交差または一致するタイミ
ングで有意となる第２のタイミングパルスを発生する比
較回路と、前記検出パルス又は前記検出パルスから論理
演算によって生成されたパルスに対してその位相を前記
第２のタイミングパルスに応じた位相に変えることによ
って前記駆動パルスを生成する位相シフト回路と、を具
備するものである。

【００１４】

【作用】このような構成のこの発明のモータ制御回路で
は、一定傾きの鋸歯状波が検出パルスの反転タイミング
でリセットされることから、そのピーク値が、ひいては
中間値がモータの回転周期に追従して増減する。このた
め、この中間値と鋸歯状波とが比較されて生成される
（第２の）タイミングパルスによる遅延時間も、モータ
の回転周期に追従して一定の割合で増減する。したがっ
て、モータの回転速度が変動して検出パルスの周期が伸
縮したとしても、その変動分を反映した一定の割合でそ
の位相が変えられて、駆動パルスが生成される。そこ
で、例え負荷変動等によりモータの回転速度が変動して
も、駆動パルスのデューティ比が変わらない。その結
果、モータの回転状態は常に滑らかな状態に維持され
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の構成のモータ制御回路の一
実施例について説明する。図１に、三相のいわゆるホー
ルレスモータの制御回路のブロック図を示す。ここで、
１０，１１，１２は検出回路、２０は位相進み回路、２
１はタイミングパルス発生回路、２２０は遅延回路、３
０，３１，３２は位相遅れ回路、４０，４１，４２は出
力段の増幅回路、５０は三相モータである。また、２２
１は鋸歯状波発生回路、２２２はピークホールド回路、
２２３は分圧回路、２２４はコンパレータであり、これ
らは、遅延回路２２０を構成する。

【００１６】駆動パルス生成回路の概要構成は、ほぼ従
来と同様であって、位相進み回路２０、タイミングパル
ス発生回路２１、遅延回路２２０、位相遅れ回路３０，
３１，３２により構成され、駆動パルス生成回路は駆動
パルスＵ，Ｖ，Ｗを生成する。増幅回路４０，４１，４
２は、やはり、それぞれが駆動パルスＵ，Ｖ，Ｗを増幅
して駆動電流（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ）を生成し、この駆動
電流によりモータ５０が回転駆動される。

【００１７】また、検出回路１０，１１，１２は、モー
タ５０のコイルの逆起電力等として発生する駆動電圧
（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ）を検出して、モータの回転状態を
示す検出パルスを出力する。位相進み回路２０は、位相
を進める位相シフト回路であって、排他的論理和等の論
理演算により、６０°進み位相のパルスを生成する。位
相遅れ回路３０，３１，３２は、位相を遅らせる位相シ
フト回路であって、６０°進み位相のパルスを遅延回路
２２０からのタイミングパルスＤに従って３０°遅れた
タイミングでラッチすることにより、それを３０°遅ら
せて、３０°進み位相の駆動パルスＵ，Ｖ，Ｗを生成す
る。

【００１８】このようなループを経て検出パルスの位相
が変えられることにより、モータ駆動に適した位相（こ
の例では３０°進み位相）の駆動パルスが生成される。
以上の概要は従来例において既述した如くであるが、こ
こで、３０°位相遅れのタイミングを示すタイミングパ
ルスＤの生成に関して改良がなされている。以下、図１
のブロック図に加えて、図２の波形図をも参照しなが
ら、その構成や動作等を詳述する。

【００１９】タイミングパルス発生回路２１は、３つの
検出パルスに対する論理演算によってその何れかが反転
するタイミングごとに、すなわち６０°位相ごとにタイ
ミングパルスＡを発生する（図２の波形Ａ参照）。遅延
回路２２０の鋸歯状波発生回路２２１は、タイミングパ
ルスＡを受けるごとにその値がリセット値“０”にリセ
ットされ、その後は一定の傾きで値が増加する鋸歯状波
Ｂを発生する（図２の波形（Ｂ）参照）。

【００２０】ピークホールド回路２２２は、鋸歯状波Ｃ
を受け、リセットされる直前の鋸歯状波Ｃのピーク値を
ホールドし、出力する。鋸歯状波の傾きが一定であるか
ら、このピーク値は、モータ５０の回転速度が反映され
て、モータ５０が６０°回転する時間に比例する。分圧
回路２２３は、例えば抵抗分圧回路であり、ホールドさ
れて出力されているピーク値を２分圧することにより、
ピーク値の１／２の中間値Ｃを発生する（図２の波形
（Ｃ）参照）。よって、この中間値Ｃは、やはりモータ
５０の回転速度に係わらず、モータ５０が３０°回転す
る時間に対応する。

【００２１】比較回路２２４は、鋸歯状波Ｂと中間値Ｃ
とを比較してその大小関係に応じたパルスＤを発生す
る。すなわち、鋸歯状波Ｂと中間値Ｃとが交差するタイ
ミングで、タイミングパルスＤが出力される（図２の波
形（Ｄ）参照）。上述のことから、このタイミングは、
鋸歯状波Ｂのリセットの直前にモータ５０が３０°回転
する時間だけ、そのリセットのタイミングすなわちタイ
ミングパルスＡから遅れたタイミングになる。ここで、
モータ５０は機械構造物であり回転慣性を有することか
ら、１周期内での回転変動はさほど大きくはない。そこ
で、直前の３０°の回転時間を以て、現在の３０°の回
転時間を推定することが可能であり、その僅かな誤差は
無視できる。

【００２２】よって、このタイミングパルスＤのタイミ
ングは、モータ５０の回転速度に係わらず、６０°位相
ごとのタイミングパルスＡが３０°位相分だけ遅延され
たものになる。遅延回路２２０からのこのタイミングパ
ルスＤに従って、位相遅れ回路３０，３１，３２は、検
出パルスから生成された６０°進み位相のパルスを３０
°遅らせて、駆動パルスＵ，Ｖ，Ｗを生成する。

【００２３】したがって、モータ５０の回転速度が変動
して検出パルスの周期が伸縮したとしても、その変動分
を反映して常にその位相が３０°変えられた駆動パルス
Ｕ，Ｖ，Ｗが生成される。そこで、例え負荷変動等によ
りモータ５０の回転速度が変動しても、駆動パルスＵ，
Ｖ，Ｗのデューティ比は影響を受けない。その結果、こ
の発明のモータ制御回路により制御されるモータ５０の
回転状態は、常に、滑らかな状態に維持される。

【００２４】なお、鋸歯状波Ｂのリセット値が“０”以
外の場合には、ピーク値とリセット値との間を２分して
中間値を発生すればよい。また、モータの構成が異なる
こと等によって遅延時間の比率が上記の場合と異なる場
合には、ピーク値とリセット値との間を２分するのでは
なく、遅延させるべき位相の割合に対応する所定の比率
に従って案分することにより中間値を発生すればよい。

【００２５】また、比較回路１０，１１，１２または６
０°位相進み回路２０には、通常、スタート回路やステ
ップ送り回路等からの外部信号とそのための選択回路等
も結合されているが、モータの定常回転状態ではこれら
は関係しないので、その説明と図示は割愛した。また、
駆動パルスＵ，Ｖ，Ｗは、３０°位相遅れ回路３０，３
１，３２の後段部で、そのパルスに同期した位相の例え
ば台形波やＳＩＮ波等に変換されることもある。この場
合でも、この発明は有効であり、ほぼ同様の作用効果で
ある。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の構成のモータ制御回路にあっては、モータの回転
周期の伸縮に追従して所定の比率で伸縮する遅延時間に
応じて位相をずらすことにより、検出パルスから駆動パ
ルスが生成される。したがって、モータの回転速度が変
動しても、駆動パルスのデューティ比は影響されること
がなく、モータは常に滑らかな回転状態を維持すること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成のモータ制御回路の一
実施例についてのブロック図である。

【図２】図２は、その動作を説明するための波形例であ
る。

【図３】図３は、従来のモータ制御回路のブロック図で
ある。

【符号の説明】

１０，１１，１２ 検出回路 ２０ 位相進み回路 ２１ タイミングパルス発生回路 ２２ 遅延回路 ３０，３１，３２ 位相遅れ回路 ４０，４１，４２ 出力段の増幅回路 ５０ 三相モータ ２２０ 遅延回路 ２２１ 鋸歯状波発生回路 ２２２ ピークホールド回路 ２２３ 分圧回路 ２２４ コンパレータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータへの出力状態に応じて立上がり立下
   がる検出パルスから駆動パルスを生成し、前記駆動パル
   ス又は前記駆動パルスに同期する信号を増幅して前記モ
   ータに出力するモータ制御回路において、 前記検出パルスの反転タイミングでリセット値にされそ
   の後は一定の傾きの鋸歯状波が生成され、前記リセット
   値にされる直前のピーク値と前記リセット値との間が所
   定の比率で分割されて中間値が生成され、前記鋸歯状波
   の値が前記中間値になったタイミングでタイミングパル
   スが生成され、前記検出パルス又は前記検出パルスから
   論理演算によって生成されたパルスの位相が前記タイミ
   ングパルスに対応した位相に変えられることにより前記
   駆動パルスが生成される駆動パルス生成回路を備えるこ
   とを特徴とするモータ制御回路。
2. 【請求項２】モータ駆動のために出力された駆動電流又
   は駆動電圧の状態に応じて立上がり立下がる検出パルス
   を生成し、前記検出パルスからその位相を変えることに
   より駆動パルスを生成し、前記駆動パルスを増幅して又
   はこの駆動パルスに同期して生成された駆動信号を増幅
   して前記駆動電流又は前記駆動電圧を生成するモータ制
   御回路において、 前記検出パルスの反転タイミングに対応して第１のタイ
   ミングパルスを発生するパルス発生回路と、前記第１の
   タイミングパルスのタイミングで値が所定のリセット値
   にリセットされその後は一定の傾きで値が変化する鋸歯
   状波を発生する鋸歯状波発生回路と、前記鋸歯状波がリ
   セットされる直前の前記鋸歯状波のピーク値を保持する
   ピークホールド回路と、前記ピークホールド回路の保持
   するピーク値と前記リセット値とに対してその間を所定
   の比率で分割して得られる中間値を発生する中間値発生
   回路と、前記中間値と前記鋸歯状波の値とを比較するこ
   とによりこれらが交差または一致するタイミングで有意
   となる第２のタイミングパルスを発生する比較回路と、
   前記検出パルス又は前記検出パルスから論理演算によっ
   て生成されたパルスに対してその位相を前記第２のタイ
   ミングパルスに応じた位相に変えることによって前記駆
   動パルスを生成する位相シフト回路と、を備えることを
   特徴とするモータ制御回路。