JPH11266593A - モータの同期制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、モータ回転数の変更時に有
効なモータの同期制御回路を提供することにある。 【解決手段】 基準周波数信号とモータの出力周波数信
号が入力される位相差検出器（９）と、位相差検出器の
出力でトリガされてパルス信号を生成するパルス生成器
（１０）と、位相比較器のハイレベル出力を検出するハ
イレベル検出器（１３）と、位相比較器のローレベル出
力を検出するローレベル検出器（１４）と、パルス生成
器の出力が供給されかつハイレベル検出器の出力で制御
されて第１の同期パターンを出力する第１のスイッチ回
路（１１）と、パルス生成器の出力が入力されかつロー
レベル検出器の出力で制御されて第２の同期パターンを
出力する第２のスイッチ回路（１２）とを備え、同期パ
ターン出力に基づくコントロール直流電圧をモータドラ
イバ（６）に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモータの同期制御回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディスク再生装置、例えばＣＤ
（コンパクトディスク）／ＤＶＤ（デジタル バーサタ
イル ディスク）プレーヤ、におけるＣＤ／ＤＶＤディ
スク用スピンドルモータの同期制御回路は、図５に示す
ように、発振部１、可変分周器２、位相比較器（ＰＤ）
３、ラグ・リードフィルタ（ＬＦ）４、加算器５、モー
タドライバ６、三相モータ７からなり、位相同期ループ
が構成されている。発振部１は方形波水晶発振信号を発
振し、可変分周器２を経由して分周比の外部調整により
１０Ｈｚ〜１５０Ｈｚの方形波をＰＤ３へ出力する。Ｌ
Ｆ４はＰＤ３の出力中の低周波成分を通過させ、加算器
５はＬＦ４の出力と初期設定部８の出力（可変直流電
圧）を合成（加算）してモータドライバ６（前述のＣＤ
／ＤＶＤディスク用スピンドルモータドライバ）のコン
トロール直流電圧となる。三相モータ７はモータドライ
バ６の出力で駆動され、そのホール素子より発生した三
相駆動出力波形を合成して出力し、ＰＤ３に入力する。
位相比較器３の入出力関係は図６に示される。図６にお
いて、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、可変分
周器２の出力ａに対して三相モータ７の出力信号ｂが進
相、同相及び遅相状態にある場合における可変分周器２
の出力ａ、三相モータ７の出力信号ｂ及びＰＤ３の出力
ｃを示す入出力タイミング図である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばＣＤ
再生からＤＶＤ再生に切り換える（またはその逆）ため
にディスクモータ（すなわち三相モータ７）の回転数を
変えるべく、例えば初期設定部８の設定を適宜な直流電
圧に変更してモータドライバ６のコントロール直流電圧
を変化させた場合、図７に示した通り、モータ回転数
（すなわち、ホール素子の出力）の変化がコントロール
直流電圧の変化に追いつかない結果となることがある。
図７において、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、可変分周
器２の出力ａに対して三相モータ７の出力信号ｂが進相
及び遅相状態にある場合における可変分周器２の出力
ａ、三相モータ７の出力信号ｂ及びＰＤ３の出力ｃを示
す入出力タイミング図である。

【０００４】一般に、モータ回転数とコントロール直流
電圧の関係は次式に表される。 ｆ（ｔ）＝Ｆ（ｖ（ｔ）） 但し、ｆはモータの回転数、ｖはコントロール直流電
圧、ｔは時間である。上記の式は時間関数ということを
注意すべきである。図７を見て問題点になることは、コ
ントロール直流電圧の変化に伴って、必要となるモータ
回転数の変化に関わった時間はＰＤ３出力の周期Ｔより
長いという結果である。上記式を用いてモータ回転数と
時間の関係は図８のようなグラフに示される。発生した
問題点の原因として、コントロール直流電圧変化後のｔ
＜Ｔ（前述のＰＤ３出力周期Ｔ）の時点で見ると、モー
タ回転数は必要であるモータ回転数ｆ１にまだ遠く届か
ないので、ＰＤ３出力の周期Ｔ以内に応じるモータ回転
数の変化ができなくなることが認められる。コントロー
ル直流電圧（ボルト（Ｖ））とモータ回転数（ヘルツ
（Ｈｚ）・・・ホール素子から発生する出力信号周波数
で表す）の入出力関係について、３回実験した結果を表
１に示す。

【０００５】

【表１】

【０００６】表１から分かるように、コントロール直流
電圧は１０ｍＶという僅かな変化に対して、モータ回転
数はほぼ倍に変化した結果が見られる。従って、モータ
ドライバ６と三相モータ７とを合わせてＶＣＯ（電圧制
御発振器）とみなすと、ＶＣＯのゲインはかなり大きな
数値と考えられる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記従来の問題
点を解決したモータの同期制御回路を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるモータの同
期制御回路は、請求項１に記載のように、基準周波数信
号とモータの出力周波数信号との位相比較結果に基づく
コントロール直流電圧で制御されてモータを駆動するモ
ータドライバを備えたモータの同期制御回路であって、
前記基準周波数信号とモータの出力周波数信号が入力さ
れる位相差検出器と、前記位相差検出器の出力でトリガ
されてパルス信号を生成するパルス生成器と、前記位相
比較器のハイレベル出力を検出するハイレベル検出器
と、前記位相比較器のローレベル出力を検出するローレ
ベル検出器と、パルス生成器の出力が供給されかつ前記
ハイレベル検出器の出力で制御されて第１の同期パター
ンを出力する第１のスイッチ回路と、パルス生成器の出
力が入力されかつ前記ローレベル検出器の出力で制御さ
れて第２の同期パターンを出力する第２のスイッチ回路
とを備え、前記第１及び第２のスイッチ回路の同期パタ
ーン出力に基づくコントロール直流電圧を前記モータド
ライバに供給することを特徴とする。

【０００９】また、本発明によるモータの同期制御回路
は、請求項２に記載のように、基準周波数信号とモータ
の出力周波数信号との位相比較結果に基づくコントロー
ル直流電圧で制御されてモータを駆動するモータドライ
バを備えたモータの同期制御回路であって、前記位相比
較器の出力の立ち上げを検出する立ち上げ検出器と、前
記位相比較器の出力の立ち下げを検出する立ち下げ検出
器と、前記立ち上げ検出器及び立ち下げ検出器の出力で
トリガされてパルス信号を生成するパルス生成器と、前
記位相比較器のハイレベル出力を検出するハイレベル検
出器と、前記位相比較器のローレベル出力を検出するロ
ーレベル検出器と、パルス生成器の出力が供給されかつ
前記ハイレベル検出器の出力で制御されて第１の同期パ
ターンを出力する第１のスイッチ回路と、パルス生成器
の出力が供給されかつ前記ローレベル検出器の出力で制
御されて第２の同期パターンを出力する第２のスイッチ
回路とを備え、前記第１及び第２のスイッチ回路の同期
パターン出力に基づくコントロール直流電圧を前記モー
タドライバに供給することを特徴とする。

【００１０】また、本発明によるモータの同期制御回路
は、請求項３に記載のように、基準周波数信号とモータ
の出力周波数信号との位相比較結果に基づくコントロー
ル直流電圧で制御されてモータを駆動するモータドライ
バを備えたモータの同期制御回路であって、前記位相比
較器の出力の立ち上げを検出する立ち上げ検出器と、前
記位相比較器の出力の立ち下げを検出する立ち下げ検出
器と、前記立ち上げ検出器の出力でトリガされてパルス
信号を生成する第１のパルス生成器と、前記立ち下げ検
出器の出力でトリガされてパルス信号を生成する第２の
パルス生成器と、前記位相比較器のハイレベル出力を検
出するハイレベル検出器と、前記位相比較器のローレベ
ル出力を検出するローレベル検出器と、前記第１のパル
ス生成器の出力が供給されかつ前記ハイレベル検出器の
出力で制御されて第１の同期パターンを出力する第１の
スイッチ回路と、前記第２のパルス生成器の出力が供給
されかつ前記ローレベル検出器の出力で制御されて第２
の同期パターンを出力する第２のスイッチ回路とを備
え、前記第１及び第２のスイッチ回路の同期パターン出
力に基づくコントロール直流電圧を前記モータドライバ
に供給することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるモータの同
期制御回路の一実施例を示すブロック図である。図１で
は、図５に示した従来構成に加えて、位相差検出器（こ
の例ではイクスクルーシブオア（ＥＸＯＲ）ゲートを使
用する）９、パルス生成器（例えばマルチバイブレー
タ）１０、スイッチ回路１１及び１２、ハイレベル検出
器１３、ローレベル検出器１４を備えていることを特徴
とする。

【００１２】上記構成の動作原理について図２のタイミ
ング図を用いて説明する。図２において、（Ａ）、
（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、可変分周器２の出力ａ
に対して三相モータ７の出力信号ｂが進相、同相及び遅
相状態にある場合における可変分周器２の出力ａ、三相
モータ７の出力信号ｂ、ＰＤ３の出力ｃ、ＥＸＯＲゲー
ト９の出力ｄ、パルス生成器１０の出力ｅ、スイッチ回
路１１及び１２の出力（すなわち同期パターン）ｆ及び
ｇを示す入出力タイミング図である。

【００１３】ＰＤ３の出力ｃにおけるハイレベルは電源
電圧であり、ローレベルはＧＮＤ（グラウンド）であ
り、それ以外のレベルは電源電圧とＧＮＤ間のハイ・イ
ンピーダンスである。上記のＰＤ３出力の特性を使用す
れば、ハイレベル及びローレベル検出器１３及び１４と
して、例えばアナログコンパレータを使用することによ
ってハイレベル検出あるいはローレベル検出は可能であ
る。

【００１４】ＥＸＯＲゲート９は可変分周器２の出力ａ
と三相モータ７の出力ｂが入力され、両入力に位相差が
あると出力信号ｄをパルス生成器１０へ供給する。パル
ス生成器１０は、ＥＸＯＲゲート９の出力ｄでトリガさ
れる度に所定幅のパルス信号ｅを生成する。

【００１５】スイッチ回路１１及び１２と、ハイレベル
及びローレベル検出器１３及び１４は、ＰＤ３の出力ｃ
に応じるそれぞれの同期パターン出力ｆ及びｇを取り出
す役割を果たす。ハイレベル検出器１３の出力あるいは
ローレベル検出器１４の出力はそれぞれのスイッチ回路
１１及び１２をコントロールすることによって、ＰＤ３
の出力ｃに応じるそれぞれの同期パターン出力ｆ及びｇ
を取り出すことができる。

【００１６】このことを詳述すると、まず、図２（Ａ）
に示すように可変分周器２の出力ａに対して三相モータ
７の出力信号ｂが進相状態にある場合は、ＰＤ３よりハ
イレベル部分を含む出力ｃが発生する。ＥＸＯＲゲート
９は、可変分周器２の出力ａと三相モータ７の出力信号
ｂの位相差を検出して出力ｄを出力する。パルス生成器
１０は、ＥＸＯＲゲート９の出力ｄでトリガされる度に
パルス信号ｅを生成する。ハイレベル検出回路１３は、
ＰＤ３の出力ｃがハイレベルになっていることを検出
し、ＰＤ３の出力ｃがハイレベルになっている間だけ、
スイッチ回路１１をオンにするように制御してスイッチ
回路１１に供給されたパルス生成器１０からのパルス信
号を通過させ、スイッチ回路１１から同期パターン出力
ｆを出力する。一方、ローレベル検出器１４は、ＰＤ３
の出力ｃがローレベルを含んでいないので検出信号を出
力せず、スイッチ回路１２はオフのままとなり、パルス
生成器１０からのパルス信号は遮断される。

【００１７】次に、図２（Ｂ）に示すように可変分周器
２の出力ａに対して三相モータ７の出力信号ｂが同相状
態にある場合は、ＰＤ３の出力ｃはハイレベルとローレ
ベルの中間レベルの出力を発生し、ＥＸＯＲゲート９
は、可変分周器２の出力ａと三相モータ７の出力信号ｂ
間に位相差がないので出力を発生しない。したがって、
パルス生成器１０はパルス信号を生成せず、スイッチ回
路１１及び１２の出力はなくなる。

【００１８】次に、図２（Ｃ）に示すように可変分周器
２の出力ａに対して三相モータ７の出力信号ｂが遅相状
態にある場合は、ＰＤ３よりローレベル部分を含む出力
ｃが発生する。ＥＸＯＲゲート９は、可変分周器２の出
力ａと三相モータ７の出力信号ｂの位相差を検出して出
力ｄを出力する。パルス生成器１０は、ＥＸＯＲゲート
９の出力ｄでトリガされる度にパルス信号ｅを生成す
る。ローレベル検出回路１４は、ＰＤ３の出力ｃがロー
レベルになっていることを検出し、ＰＤ３の出力ｃがロ
ーレベルになっている間だけ、スイッチ回路１２をオン
にするように制御してスイッチ回路１２に供給されたパ
ルス生成器１０からのパルス信号を通過させ、スイッチ
回路１２から同期パターン出力ｇを出力する。一方、ハ
イレベル検出器１３は、ＰＤ３の出力ｃがハイレベルを
含んでいないので検出信号を出力せず、スイッチ回路１
１はオフのままとなり、パルス生成器１０からのパルス
信号は遮断される。

【００１９】上記のようにして同期パターン出力ｆ及び
ｇが取り出されるが、その特徴は次の通りである。すな
わち、同期パターン出力ｆ及びｇに関して、これらの出
力の最大パルス幅はパルス生成器１０から生成したパル
ス幅（この例ではマルチバイブレータのパルス出力幅）
によって決められる。また、同期パターン出力ｆ及びｇ
に関して、これらの出力のパルス幅はパルス生成器１０
から生成したパルス幅とＰＤ３出力のパルス幅とによっ
て決定される。また、同期パターン出力ｆ及びｇに関し
て、これらの出力レベルはパルス生成器１０から生成し
たパルスとＰＤ３出力のパルスとによってオン／オフさ
れる。以上の特徴に関しては、特に、本発明をＣＤ／Ｄ
ＶＤディスク用モータ制御システムにおいて実施する際
に不可欠要素と認められる。

【００２０】以上のようにしてＰＤ３出力ｃに応じてそ
れぞれの同期パターン出力ｆと同期パターン出力ｇを取
り出し、これらの同期パターン出力に基づいて作成した
コントロール直流電圧を直接的に（同期パターン出力ｆ
に基づくコントロール直流電圧は正の値でかつ同期パタ
ーン出力ｇに基づくコントロール直流電圧は負の値で）
モータドライバ６に与える。

【００２１】それにより、例えばＣＤ再生からＤＶＤ再
生に切り換える（またはその逆）ためにディスクモータ
（すなわち三相モータ７）の回転数を変えるべく、例え
ば初期設定部８の設定を適宜な直流電圧に変更してモー
タドライバ６のコントロール直流電圧を変化させた場
合、図２（Ａ）または（Ｂ）に示す同期パターン出力ｆ
または同期パターン出力ｇがモータドライバ６に供給さ
れるため、三相モータ７の回転数は迅速に目標の回転数
に達するように駆動される。一連の動作はキャプチャレ
ンジの範囲内で行い、そして、三相モータ７の回転数が
目標の回転数に達した（すなわち同期した）後は、図２
（Ｂ）に示すように同期パターン出力ｆ及びｇは発生し
ないので、位相同期ループに影響を与えない。

【００２２】

【実施例】次に、図３は本発明によるモータの同期制御
回路の他の実施例を示すブロック図である。図３では、
図１に示した構成におけるＥＸＯＲゲート９の代わり
に、アナログコンパレータ等からなる立ち上げ検出器１
５及び立ち下げ検出器１６が使用され、これらの入力は
ＰＤ３の出力側に接続されかつこれらの出力はパルス生
成器１０に接続されている。すなわち、図１の構成では
同期パターン出力の取り出し部分はＰＤ３の入出力共に
依存していたが、図３の構成ではＰＤ３の出力のみに依
存している。図３において、ＰＤ３の出力ｃのみに基づ
いて、立ち上げ検出器１５はＰＤ３の出力ｃ（図２
（Ａ））の立ち上げを検出して検出出力を発生し、立ち
下げ検出器１６はＰＤ３の出力ｃ（図２（Ｃ））の立ち
下げを検出して検出出力を発生し、パルス生成器１０に
供給する。パルス生成器１０は、立ち上げ検出器１５及
び立ち下げ検出器１６の検出出力でトリガされる度にパ
ルス出力ｅを生成する。（その他の動作は図１と同様な
ので、詳細な説明は省略する。）

【００２３】次に、図４は本発明によるモータの同期制
御回路のさらに他の実施例を示すブロック図である。図
４では、図３に示した構成においてパルス生成器１０に
代えて２つのパルス生成器１７及び１８が使用された構
成となっている。パルス生成器１７は、立ち上げ検出器
１５の出力で制御されて生成したパルス出力（図２
（Ａ）のパルス出力ｅ）をスイッチ回路１１に供給し、
パルス生成器１８は、立ち下げ検出器１６の出力で制御
されて生成したパルス出力（図２（Ｃ）のパルス出力
ｅ）をスイッチ回路１２に供給している。（その他の動
作は図３と同様なので、詳細な説明は省略する。）

【００２４】以上のように本発明の実施例について説明
したが、本発明はＣＤ／ＤＶＤディスク用モータの同期
制御システムに有用であるが、これに限らず他のモータ
の同期制御にも応用可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、モータ回転数の変更時
に有効な同期制御回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるモータの同期制御回路の一実施例
を示すブロック図である。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、図１
のブロック図における可変分周器の出力に対して三相モ
ータ７の出力信号が進相、同相及び遅相状態にある場合
における各部の入出力タイミング図である。

【図３】本発明によるモータの同期制御回路の他の実施
例を示すブロック図である。

【図４】本発明によるモータの同期制御回路の他の実施
例を示すブロック図である。

【図５】従来のモータの同期制御回路の一例を示すブロ
ック図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、図５
のブロック図における可変分周器の出力に対して三相モ
ータの出力信号が進相、同相及び遅相状態にある場合に
おける各部の入出力タイミング図である。

【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、図５のブロック
図における可変分周器２の出力に対して三相モータ７の
出力信号が進相及び遅相状態にある場合における各部の
入出力タイミング図である。

【図８】図５における三相モータの過渡現象を説明する
グラフである。

【符号の説明】

１ 発振部 ２ 可変分周器 ３ 位相比較器（ＰＤ） ４ ラグ・リードフィルタ（ＬＦ） ５ 加算器 ６ モータドライバ ７ 三相モータ ８ 初期設定部 ９ 位相差検出器 １０ パルス生成器 １１ スイッチ回路 １２ スイッチ回路 １３ ハイレベル検出器 １４ ローレベル検出器 １５ 立ち上げ検出器 １６ 立ち下げ検出器 １７ パルス生成器 １８ パルス生成器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準周波数信号とモータの出力周波数信
   号との位相比較結果に基づくコントロール直流電圧で制
   御されてモータを駆動するモータドライバを備えたモー
   タの同期制御回路であって、前記基準周波数信号とモー
   タの出力周波数信号が入力される位相差検出器と、前記
   位相差検出器の出力でトリガされてパルス信号を生成す
   るパルス生成器と、前記位相比較器のハイレベル出力を
   検出するハイレベル検出器と、前記位相比較器のローレ
   ベル出力を検出するローレベル検出器と、パルス生成器
   の出力が供給されかつ前記ハイレベル検出器の出力で制
   御されて第１の同期パターンを出力する第１のスイッチ
   回路と、パルス生成器の出力が入力されかつ前記ローレ
   ベル検出器の出力で制御されて第２の同期パターンを出
   力する第２のスイッチ回路とを備え、前記第１及び第２
   のスイッチ回路の同期パターン出力に基づくコントロー
   ル直流電圧を前記モータドライバに供給することを特徴
   とするモータの同期制御回路。
2. 【請求項２】 基準周波数信号とモータの出力周波数信
   号との位相比較結果に基づくコントロール直流電圧で制
   御されてモータを駆動するモータドライバを備えたモー
   タの同期制御回路であって、前記位相比較器の出力の立
   ち上げを検出する立ち上げ検出器と、前記位相比較器の
   出力の立ち下げを検出する立ち下げ検出器と、前記立ち
   上げ検出器及び立ち下げ検出器の出力でトリガされてパ
   ルス信号を生成するパルス生成器と、前記位相比較器の
   ハイレベル出力を検出するハイレベル検出器と、前記位
   相比較器のローレベル出力を検出するローレベル検出器
   と、パルス生成器の出力が供給されかつ前記ハイレベル
   検出器の出力で制御されて第１の同期パターンを出力す
   る第１のスイッチ回路と、パルス生成器の出力が供給さ
   れかつ前記ローレベル検出器の出力で制御されて第２の
   同期パターンを出力する第２のスイッチ回路とを備え、
   前記第１及び第２のスイッチ回路の同期パターン出力に
   基づくコントロール直流電圧を前記モータドライバに供
   給することを特徴とするモータの同期制御回路。
3. 【請求項３】 基準周波数信号とモータの出力周波数信
   号との位相比較結果に基づくコントロール直流電圧で制
   御されてモータを駆動するモータドライバを備えたモー
   タの同期制御回路であって、前記位相比較器の出力の立
   ち上げを検出する立ち上げ検出器と、前記位相比較器の
   出力の立ち下げを検出する立ち下げ検出器と、前記立ち
   上げ検出器の出力でトリガされてパルス信号を生成する
   第１のパルス生成器と、前記立ち下げ検出器の出力でト
   リガされてパルス信号を生成する第２のパルス生成器
   と、前記位相比較器のハイレベル出力を検出するハイレ
   ベル検出器と、前記位相比較器のローレベル出力を検出
   するローレベル検出器と、前記第１のパルス生成器の出
   力が供給されかつ前記ハイレベル検出器の出力で制御さ
   れて第１の同期パターンを出力する第１のスイッチ回路
   と、前記第２のパルス生成器の出力が供給されかつ前記
   ローレベル検出器の出力で制御されて第２の同期パター
   ンを出力する第２のスイッチ回路とを備え、前記第１及
   び第２のスイッチ回路の同期パターン出力に基づくコン
   トロール直流電圧を前記モータドライバに供給すること
   を特徴とするモータの同期制御回路。