ピークホールド回路、それを備えるモータ駆動制御回路、及びそれを備えるモータ装置
【課題】 モータ駆動電流検出電圧の保持すべきピーク電圧が微小であっても安定して動作するピークホールド回路の提供。
【解決手段】 このピークホールド回路１４は、モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトするレベルシフト回路５０と、レベルシフト回路５０の出力電圧と出力端子ＯＵＴの電圧を入力し、それらの差を増幅して出力する差動増幅回路６０と、ベースに差動増幅回路６０の出力電圧を入力し、エミッタから充電電流を出力する出力トランジスタ８１と、充電電流により充電され出力端子ＯＵＴの電圧を保持するコンデンサ８２と、レベルシフト回路５０の一定電圧と実質的に等しい電圧を生成するバイアス素子８４と、バイアス素子８４と出力端子ＯＵＴの間に設けられコンデンサ８２の放電電流を制御する抵抗素子８３と、を備えてなる。
【解決手段】 このピークホールド回路１４は、モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトするレベルシフト回路５０と、レベルシフト回路５０の出力電圧と出力端子ＯＵＴの電圧を入力し、それらの差を増幅して出力する差動増幅回路６０と、ベースに差動増幅回路６０の出力電圧を入力し、エミッタから充電電流を出力する出力トランジスタ８１と、充電電流により充電され出力端子ＯＵＴの電圧を保持するコンデンサ８２と、レベルシフト回路５０の一定電圧と実質的に等しい電圧を生成するバイアス素子８４と、バイアス素子８４と出力端子ＯＵＴの間に設けられコンデンサ８２の放電電流を制御する抵抗素子８３と、を備えてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転数制御のためにその駆動電流を示すモータ駆動電流検出電圧のピーク電圧を保持するピークホールド回路、そのピークホールド回路を備えるモータ駆動制御回路、及びそのモータ駆動制御回路を備えるモータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のモータ装置は、例えばスピンドルモータなどのモータを用いて光ディスク装置における光ディスクの回転に使用されるものであり、特願２００４−１９０４３や特許文献１に記載されたものなどが知られている。このような従来のモータ装置を図３に示す。このモータ装置１０１は、モータ１０２、モータドライバ１０７、駆動電流検出抵抗素子１０８、及びモータ駆動制御回路１０６を有して成る。モータドライバ１０７は、モータ１０２を駆動しかつ回転数を制御するべく、モータ１０２の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに駆動電流を供給する。駆動電流検出抵抗素子１０８は、この駆動電流が流れることにより、駆動電流に比例したモータ駆動電流検出電圧を生成する。また、ＣＰＵ等よりなるモータ制御指令部（図示せず）は、回転数カウンタ１０４からモータ１０２の回転数の情報が入力されるとともに、モータ１０２が所望の回転数になるよう指令電圧ＶＣＭをモータ駆動制御回路１０６に出力する。モータ駆動制御回路１０６は、後述するように、この指令電圧ＶＣＭと上記のモータ駆動電流検出電圧により、モータドライバ１０７を制御する。
【０００３】
モータ駆動制御回路１０６を詳述すると、モータ制御指令部からの指令電圧ＶＣＭは制御端子ＣＮＴを介して制御電圧変換回路１１０に入力される。制御電圧変換回路１１０は、指令電圧ＶＣＭと所定の基準電圧ＶＲＥＦの差に比例した電圧（回転数制御電圧）ＶＲＣを接地電位を基準に生成する。一方、ピークホールド回路１１４は、駆動電流検出抵抗素子１０８からのモータ駆動電流検出電圧のピーク電圧（検出ピーク電圧）ＶＤＥＴＰを保持する。回転数制御増幅器１１５は、回転数制御電圧ＶＲＣと検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰとを比較し、その差を増幅して出力する。そして、これらの後段の回路は、検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰが回転数制御電圧ＶＲＣに一致するよう追従してモータドライバ１０７を制御する。このピークホールド回路１１４は、例えば図４に示すように、差動増幅回路１５１と、ＮＰＮ型のトランジスタ１５２と、コンデンサ１５３と、抵抗素子１５４と、からなり、入力端子ＩＮのモータ駆動電流検出電圧のピーク電圧を出力端子ＯＵＴに保持する。
【０００４】
図５は、モータ制御指令部からの指令電圧ＶＣＭに対するモータ１０２の回転数の特性である。回転数Ｔ０（例えば１００ｒｐｍ）と回転数Ｔ１（例えば１００００ｒｐｍ）の間では、回転数は指令電圧ＶＣＭに対してほぼ線形な関係となる。従って、Ｔ０とＴ１が制御可能な最低及び最高の回転数であり、一般にＴ０とＴ１の間で回転数が制御される。ここで、Ｔ０は、ピークホールド回路１１４が安定して保持することができる最低の検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰとノイズに対する耐性などによって決まる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１８７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、今日、光ディスク装置の高性能化のために光ディスクの回転数の最大値を増加させることが行われているが、一方、多機能化のために回転数を通常よりも下げたところ、すなわち超低速回転（例えば５０ｒｐｍ）で光ディスク装置を使用することが考えられている。これに対し、前述したピークホールド回路にあっては、モータ駆動電流検出電圧が直接に差動増幅回路に入力される構成であるため、超低速回転、すなわち、保持すべきピーク電圧が微小である場合、安定した動作が困難となる。
【０００７】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的はモータ駆動電流検出電圧の保持すべきピーク電圧が微小であっても安定して動作するピークホールド回路を提供し、かつ、そのピークホールド回路を備えることによりモータの超低速回転を制御することができるモータ駆動制御回路、及びそれを備えたモータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のピークホールド回路は、モータの駆動電流を示すモータ駆動電流検出電圧を入力端子に入力し、モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトし、そのピーク電圧を保持して出力端子から出力するピークホールド回路であって、モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトするレベルシフト回路と、レベルシフト回路の出力電圧と前記出力端子の電圧との差を増幅して出力する差動増幅回路と、ベースに入力される差動増幅回路の出力電圧に応じてエミッタから充電電流を出力する出力トランジスタと、充電電流により充電されて出力端子の電圧を保持するコンデンサと、レベルシフト回路のシフトした一定電圧と実質的に等しい電圧を生成するバイアス素子と、バイアス素子と出力端子の間に設けられコンデンサの放電電流を制御する抵抗素子と、を有してなり、レベルシフト回路の出力電圧のピーク電圧を保持するピークホールド制御回路と、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載のピークホールド回路は、請求項１に記載のピークホールド回路において、モータ駆動電流検出電圧の高周波成分を除去する積分回路を更に備え、前記レベルシフト回路は積分回路が出力する電圧を一定電圧だけシフトすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載のピークホールド回路は、請求項１又は２に記載のピークホールド回路において、前記差動増幅回路は、一定の電流を流す定電流源トランジスタと、エミッタが定電流源トランジスタに共通に接続され、それぞれのベースにレベルシフト回路の出力電圧と前記出力端子の電圧が入力される第１及び第２の差動入力トランジスタと、を備え、第２の差動入力トランジスタのベースに接続され、前記定電流源トランジスタの半分の電流を流して第２の差動入力トランジスタのベース電流を補償するベース電流補償回路を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載のモータ駆動制御回路は、請求項１乃至３のいずれかに記載のピークホールド回路を備え、ピークホールド回路に保持されたピーク電圧が所定の電圧に一致するようモータを駆動するモータドライバを制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載のモータ装置は、モータと、モータを駆動するモータドライバと、モータの駆動電流を流してモータ駆動電流検出電圧を生成する駆動電流検出抵抗素子と、請求項４に記載のモータ駆動制御回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るピークホールド回路は、レベルシフト回路及びバイアス素子を備えているので、モータ駆動電流検出電圧の保持すべきピーク電圧が微小であっても安定して動作することができる。また、本発明に係るモータ駆動制御回路及びそれを用いたモータ装置は、このピークホールド回路を備えているので、モータの超低速回転を制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係るモータ駆動制御回路及びそのモータ駆動制御回路を用いたモータ装置の回路図である。なお、本発明の実施形態に係るピークホールド回路は、図１に示すモータ駆動制御回路６に内蔵されるピークホールド回路１４であり、図２に基づいて後に詳述する。
【００１５】
このモータ装置１は、構成ブロックとして、モータ２、モータドライバ７、駆動電流検出抵抗素子８、及びモータ駆動制御回路６を有して成る。モータドライバ７は、モータ２を駆動しかつ回転数を制御するべく、モータ２の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに駆動電流を供給する。駆動電流検出抵抗素子８は、この駆動電流が流れることにより、駆動電流に比例したモータ駆動電流検出電圧を生成する。また、ＣＰＵ等よりなるモータ制御指令部（図示せず）は、後述の回転数カウンタ４からモータ２の回転数の情報が入力されるとともに、モータ２が所望の回転数になるよう指令電圧ＶＣＭをモータ駆動制御回路６に出力する。モータ駆動制御回路６は、後述するように、この指令電圧ＶＣＭと上記のモータ駆動電流検出電圧により、モータドライバ７を制御する。以下、各ブロックを詳細に説明する。
【００１６】
モータ２は、永久磁石で構成された回転子５と、回転子５の回転を制御するＹ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷと、回転子５の位置（位相）を検出して回転位置検出信号を出力するホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷと、モータ２（回転子５）の回転数を検出する回転数カウンタ４と、を有して成る。ホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの回転位置検出信号は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相における差動の正弦波であり、各相の間の位相差は１２０°である。
【００１７】
モータドライバ７は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタである３個の電源側出力トランジスタＴＵＵ、ＴＶＵ、ＴＷＵと３個の接地側出力トランジスタＴＵＬ、ＴＶＬ、ＴＷＬとを有して成る。電源側出力トランジスタＴＵＵのソースと接地側出力トランジスタＴＵＬのドレインとがモータ２のＵ相のコイルＬＵに、電源側トランジスタＴＶＵのソースと接地側出力トランジスタＴＶＬのドレインとがモータ２のＶ相のコイルＬＶに、電源側トランジスタＴＷＵのソースと接地側出力トランジスタＴＷＬのドレインとがモータ２のＷ相のコイルＬＷに、それぞれ接続されている。また、電源側出力トランジスタＴＵＵ、ＴＶＵ、ＴＷＵのドレインはモータ駆動用電源ＶＭに接続され、接地側トランジスタＴＵＬ、ＴＶＬ、ＴＷＬのソースは、後述する駆動電流検出抵抗素子８を介して接地されている。そして、これらの出力トランジスタＴＵＵ、ＴＶＵ、ＴＷＵ、ＴＵＬ、ＴＶＬ、ＴＷＬのゲートには、後述するモータドライバ制御回路２０からのＰＷＭ出力が入力されて制御される。例えば、モータ２のＵ相のコイルＬＵからＶ相のコイルＬＶに電流を流すときには、モータドライバ制御回路２０からのＰＷＭ出力を受けて電源側出力トランジスタＴＵＵと接地側出力トランジスタＴＶＬとがオンになる。また、Ｖ相のコイルＬＶからＷ相のコイルＬＷに電流を流すときには、電源側出力トランジスタＴＶＵと接地側出力トランジスタＴＷＬとがオンになる。また、Ｗ相のコイルＬＷからＵ相のコイルＬＵに電流を流すときには、電源側出力トランジスタＴＷＵと接地側出力トランジスタＴＵＬとがオンになる。このように、モータドライバ制御回路２０のＰＷＭ出力を受けて電源側出力トランジスタと接地側出力トランジスタがスイッチングされ、ＰＷＭ出力のデューティ比の変化により、モータ２を駆動する電流量を変化させてその回転数を制御する。
【００１８】
駆動電流検出抵抗素子８は、モータドライバ７の電源側出力トランジスタと接地側出力トランジスタが共にオンする期間（ＰＷＭ出力のオン期間）に駆動電流が流れ、電源側出力トランジスタと接地側出力トランジスタのどちらかがオフする期間（ＰＷＭ出力のオフ期間）には駆動電流は流れない。また、駆動電流検出抵抗素子８には電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷの駆動電流が全て流れ、駆動電流の値はＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの位相によって変動する。
【００１９】
次に、モータ駆動制御回路６の構成を説明する。モータ駆動制御回路６は、制御端子ＣＮＴを有し、これにモータ制御指令部からの指令電圧ＶＣＭが入力される。制御端子ＣＮＴに接続される制御電圧変換回路１０は、指令電圧ＶＣＭと所定の基準電圧ＶＲＥＦの差に比例した電圧（回転数制御電圧）ＶＲＣを順バイアス電圧（Ｖｆ）を基準に生成する。制御電圧変換回路１０は、非反転入力端子に制御端子ＣＮＴの指令電圧が入力され、反転入力端子に所定の基準電圧ＶＲＥＦが入力され、それらの差に比例する電流を出力する電流増幅器１１と、一端が電流増幅器１１の出力に接続され、他端が接地され、電流を電圧に変換する抵抗１２と、カソードが電流増幅器１１の出力に接続され、アノードが制御電圧変換回路１０の出力になるダイオード１３と、を有して成る。このダイオード１３により、回転数制御電圧ＶＲＣが順バイアス電圧（Ｖｆ）を基準に生成されるようになる。また、ダイオード１３は具体的にはダイオード接続のトランジスタから構成される。
【００２０】
また、駆動電流検出抵抗素子８にはピークホールド回路１４が接続され、このピークホールド回路１４はモータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトし、そのピーク電圧（検出ピーク電圧）ＶＤＥＴＰを保持する。ピークホールド回路１４と上記の制御電圧変換回路１０には回転数制御増幅器１５の反転入力端子と非反転入力端子が接続され、この回転数制御増幅器１５は検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰと回転数制御電圧ＶＲＣとを比較し、その差を増幅して後述する位相シフト回路１７に出力する。
【００２１】
また、モータ２のホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷにはホールアンプ１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗが接続され、これらのホールアンプ１６Ｕ、１６Ｖ、１６ＷはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置検出信号の差動電圧を一定増幅率で増幅して出力する。ホールアンプ１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ及び上記の回転数制御増幅器１５には位相シフト回路１７が接続され、この位相シフト回路１７は、ホールアンプ１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗが出力するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置検出信号を一定位相シフトする（例えば３０°進める）と共に、回転数制御増幅器１５の出力電圧に応じた増幅率で増幅して出力する。なお、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置検出信号を一定位相シフトするのは、モータ２の回転子５を最も効率的よく回転させるためのタイミングで磁場を加えるためである。
【００２２】
位相シフト回路１７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力にはそれぞれＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗの非反転入力端子が接続され、これらのＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置検出信号と反転入力端子に入力される三角波発生器１９からの三角波とを比較し、三角波よりも電圧が高い期間がハイレベルのオン期間となるＰＷＭ信号をそれぞれ出力する。ＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗの出力にはモータドライバ制御回路２０が接続され、このモータドライバ制御回路２０は、入力するＰＷＭ信号からモータドライバ７の電源側出力トランジスタと接地側の出力トランジスタのスイッチングを制御する制御信号（ＰＷＭ出力）を生成する。
【００２３】
次に、モータ２の回転数を変化させる場合の動作を説明する。モータ２の回転数を高くする場合は、モータ制御指令部から制御端子ＣＮＴに入力される指令電圧ＶＣＭが高くなる。そうすると、回転数制御電圧ＶＲＣは検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰよりも高くなる。回転数制御増幅器１５の出力電圧は上昇し、位相シフト回路１７から出力される回転位置検出信号の振幅を大きくする。ＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗではオン期間が長いデューティ比のＰＷＭ信号が生成され、モータドライバ制御回路２０を介してモータドライバ７に制御信号が出力される。その結果、モータドライバ７がモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が増加するので、モータ２の回転数は高くなる。そして、この駆動電流は駆動電流検出抵抗素子８で電圧に変換され、検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰが再度回転数制御電圧ＶＲＣと比較される。この動作のループを繰り返し、その結果、検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰが回転数制御電圧ＶＲＣと一致すると安定する。
【００２４】
逆に、モータ２の回転数を低くする場合は、モータ制御指令部から制御端子ＣＮＴに入力される指令電圧ＶＣＭが低くなる。そうすると、モータ２の回転数を高くする場合とは逆に回転数制御増幅器１５、位相シフト回路１７、ＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗが動作し、その結果、モータドライバ７がモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が減少するので、モータ２の回転数は低くなる。そして、上述と同様のループを繰り返し、その結果、検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰが回転数制御電圧ＶＲＣと一致すると安定する。
【００２５】
次に、図２に基づいてピークホールド回路１４を詳細に説明する。ピークホールド回路１４は、駆動電流検出抵抗素子８からのモータ駆動電流検出電圧が入力される入力端子ＩＮと、回転数制御増幅器１５の反転入力端子に接続される出力端子ＯＵＴを有し、両端子間に、積分回路４０、レベルシフト回路５０、差動増幅回路６０、ピークホールド制御回路８０、及びベース電流補償回路９０を備える。以下、先ず、積分回路４０、レベルシフト回路５０、差動増幅回路６０、及びピークホールド制御回路８０を説明し、その後にベース電流補償回路９０を説明する。
【００２６】
入力端子ＩＮには積分回路４０が接続され、この積分回路４０はコンデンサ４１で構成され、入力される電圧の高周波成分を除去する。積分回路４０の後段にはレベルシフト回路５０が接続され、レベルシフト回路５０は積分回路４０の出力電圧を一定電圧だけ上げてシフトさせる。レベルシフト回路５０は、ＰＮＰ型の定電流源トランジスタ５１と、エミッタが定電流源５１、ベースが積分回路４０の出力に接続され、コレクタが接地されたＰＮＰ型のトランジスタ５２と、を有して成る。トランジスタ５２のエミッタがレベルシフト回路５０の出力になる。
【００２７】
レベルシフト回路５０の後段には差動増幅回路６０が接続され、この差動増幅回路６０は、ベースがレベルシフト回路５０の出力に接続される一方の差動入力トランジスタ６１と、ベースが出力端子ＯＵＴに接続される他方の差動入力トランジスタ６２と、ベースとコレクタが差動入力トランジスタ６１のコレクタに接続され、エミッタが接地された負荷トランジスタ６３と、ベースとコレクタが差動入力トランジスタ６２のコレクタに接続され、エミッタが接地された負荷トランジスタ６４と、差動入力トランジスタ６１及び６２のエミッタに共通に接続されたＰＮＰ型の定電流源トランジスタ６５と、定電流源トランジスタ６５の電流値の基準となる定電流源６６と、定電流源６６の電流を定電流源トランジスタ６５の電流に変換するためのＰＮＰ型のトランジスタ６７、６８と、出力段の定電流源トランジスタ６９と、ベースが負荷トランジスタ６３のベースに接続され、エミッタが接地され、コレクタが定電流源トランジスタ６９と接続されて差動増幅回路６０の出力になる出力トランジスタ７０と、を有して成る。この差動増幅回路６０は、レベルシフト回路５０の出力電圧と出力端子ＯＵＴの電圧との差を増幅してピークホールド制御回路８０、詳しくはその出力トランジスタ８１に出力する。
【００２８】
差動増幅回路６０の後段にはピークホールド制御回路８０が接続され、このピークホールド制御回路８０は、ベースが差動増幅回路６０の出力、コレクタが電源電圧ＶＣＣ、エミッタが出力端子ＯＵＴに接続されている出力トランジスタ８１と、一端が出力端子ＯＵＴに接続され、他端が接地され、出力端子の電圧を保持するコンデンサ８２と、ベースとコレクタが接地されたダイオード接続のＰＮＰ型のトランジスタ８４と、出力端子ＯＵＴとトランジスタ８４のエミッタとの間に設けられた抵抗素子８３と、ＰＮＰ型の定電流源トランジスタ８５と、を有して成る。ダイオード接続のトランジスタ８４はレベルシフト回路５０のトランジスタ５２のベース・エミッタ間の順バイアス電圧（Ｖｆ）と実質的に等しい電圧を生成するバイアス素子となっている。なお、定電流源トランジスタ８５はレベルシフト回路５０の定電流源トランジスタ５１と等しい電流を流す。
【００２９】
次に、ピークホールド回路１４の動作を説明する。積分回路４０は入力端子ＩＮに入力された電圧の高周波成分を除去してレベルシフト回路５０に出力し、レベルシフト回路５０は、その電圧をトランジスタ５２のベース・エミッタ間の順バイアス電圧（Ｖｆ）分だけ上げて出力する。差動増幅回路６０は、レベルシフト回路５０の出力電圧と出力端子ＯＵＴの電圧を比較し、出力端子ＯＵＴの電圧をレベルシフト回路５０の出力電圧に追従させるようにトランジスタ８１を制御する。トランジスタ８１は、レベルシフト回路５０の出力電圧が出力端子ＯＵＴの電圧より高いときは、出力端子ＯＵＴに接続されたコンデンサ８２を充電して出力端子ＯＵＴの電圧をレベルシフト回路５０の出力電圧に追従させる。逆に、レベルシフト回路５０の出力電圧が出力端子ＯＵＴの電圧より低いときは、オフする。こうして、レベルシフト回路５０の出力電圧のピーク電圧が保持されるのである。
【００３０】
ここで、レベルシフト回路５０は、入力端子ＩＮに入力された電圧を順バイアス電圧（Ｖｆ）分だけ上げることにより、差動増幅回路６０及びそれに接続されるピークホールド制御回路８０を安定して動作させる。例えば、仮に入力端子ＩＮに入力された電圧が０Ｖだとすると、レベルシフト回路５０の出力、すなわち差動入力トランジスタ６１のベースの電圧は順バイアス電圧（Ｖｆ）となり、差動入力トランジスタ６１のエミッタの電圧は２×Ｖｆとなる。従って、差動入力トランジスタ６１及び負荷トランジスタ６３の動作に必要な電圧が確保できるのである。このように、仮に入力端子ＩＮに入力された電圧が０Ｖであっても、差動増幅回路６０及びそれに接続されるピークホールド制御回路８０を安定して動作させることができる。
【００３１】
また、同様に、バイアス素子であるトランジスタ８４は、差動入力トランジスタ６２のベース、すなわち出力端子ＯＵＴのバイアス電圧として、レベルシフト回路５０におけるトランジスタ５２のベース・エミッタ間の順バイアス電圧（Ｖｆ）と同じ電圧を生成する。これは、差動入力トランジスタ６１のベース及び差動入力トランジスタ６２のベースのバイアス電圧を一致させることで、ピークホールド回路１４を安定動作させるためである。なお、この出力端子ＯＵＴの電圧、すなわち回転数制御増幅器１５の反転入力端子の電圧が順バイアス電圧（Ｖｆ）を基準に変化することに応じ、制御電圧変換回路１０が生成する回転数制御電圧ＶＲＣ、すなわち回転数制御増幅器１５の非反転入力端子の電圧も上述のように順バイアス電圧（Ｖｆ）を基準として変化するようにしてある。
【００３２】
また、積分回路４０は、入力端子ＩＮに入力される電圧が極めて微小である（例えばピーク電圧が５ｍＶの）超低速回転の場合に、ノイズの影響を軽減して制御可能な最低回転数を下げることができる。ただし、レベルシフト回路５０などにより十分に制御可能な最低回転数を下げることができるならば、省略することも可能である。
【００３３】
また、トランジスタ８１がオフしたとき、コンデンサ８２の電荷は抵抗素子８３とダイオード接続のトランジスタ８４を通って放電されるようになっている。これは、回転数に応じた周期でピーク電圧が入力されるので、その周期毎のピーク電圧を保持するためである。この放電の時定数は、コンデンサ８２の容量値と抵抗素子８３の抵抗値で決まる。ここで、注意すべきは、この時定数が短すぎるとピーク電圧を保持することにならないし、長すぎると実際のピーク電圧よりも高い電圧を出力したままとなる場合も生じることである。特に、入力端子ＩＮに入力される電圧が極めて微小であり、ピークとピークの間隔が長い超低速回転の場合に、時定数は高精度で調整されていなければならない。そのため、コンデンサ８２の容量値又は抵抗素子８３の抵抗値をトリミングで調整することが望ましい。
【００３４】
次に、超低速回転の場合に更に制御可能な最低回転数を下げることができるベース電流補償回路９０を説明する。ベース電流補償回路９０は、ＰＮＰ型の定電流源トランジスタ９１と、エミッタが定電流源トランジスタ９１に接続され、コレクタが接地されたＰＮＰ型のトランジスタ９２と、ベースとコレクタがトランジスタ９２のベースに接続され、エミッタが接地されたＮＰＮ型のトランジスタ９３と、ベースがトランジスタ９３のベース、コレクタが上記の差動入力トランジスタ６２のベースに接続され、エミッタが接地されたＮＰＮ型のトランジスタ９４と、を有して成る。定電流源トランジスタ９１は定電流源トランジスタ６５と等しい定電流を供給する。トランジスタ９３及び９４はカレントミラー回路を構成し、トランジスタ９３のサイズはトランジスタ９４の２倍となっている。従って、トランジスタ９３には定電流源トランジスタ９１のベース電流、すなわち定電流源トランジスタ６５のベース電流に相当する電流が流れ、トランジスタ９４にはその半分の電流が流れる。
【００３５】
出力端子ＯＵＴの電圧がレベルシフト回路５０の出力電圧に追従して安定したとき、差動入力トランジスタ６１及び６２のベース電圧は一致し、差動入力トランジスタ６１及び６２に流れる電流はそれぞれ定電流源トランジスタ６５の半分になる。ベース電流補償回路９０のトランジスタ９４は、このときの差動入力トランジスタ６２のベース電流を吸収（補償）する。こうして、差動入力トランジスタ６２のベース電流がコンデンサ８２や抵抗素子８３に流れ込まないようにして出力端子ＯＵＴの電圧が変動するのを防止している。特に超低速回転の場合、出力端子ＯＵＴの電圧は極めて微小であるので、ベース電流補償回路９０により制御可能な最低回転数を更に下げることが可能になる。
【００３６】
このように、このピークホールド回路１４は、入力端子ＩＮに入力されるモータ駆動電流検出電圧の保持すべきピーク電圧が微小であっても安定して動作することができる。また、ピークホールド回路１４を備えたモータ駆動制御回路６及びそれを備えたモータ装置１は、モータ２の超低速回転を制御することが可能になる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態であるピークホールド回路、モータ駆動制御回路、及びモータ装置について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、ピークホールド回路１４のレベルシフト回路５０は順バイアス電圧（Ｖｆ）分だけ上げているが、更にトランジスタを追加することでシフト量を増加させることも可能である。また、駆動電流検出抵抗素子８をモータドライバ７の電源側出力トランジスタとモータ駆動用電源ＶＭとの間に設けてモータ装置を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ装置の回路図。
【図２】同上のピークホールド回路の回路図。
【図３】従来のモータ装置の回路図。
【図４】同上のピークホールド回路の回路図。
【図５】指令電圧ＶＣＭに対するモータの回転数の特性図。
【符号の説明】
【００３９】
１ モータ装置
２ モータ
６ モータ駆動制御回路
７ モータドライバ
８ 駆動電流検出抵抗素子
１４ ピークホールド回路
４０ 積分回路
５０ レベルシフト回路
６０ 差動増幅回路
８０ ピークホールド制御回路
８１ ピークホールド制御回路の出力トランジスタ
８２ ピークホールド制御回路のコンデンサ
８３ ピークホールド制御回路の抵抗素子
８４ ピークホールド制御回路のバイアス素子
９０ ベース電流補償回路
ＩＮ ピークホールド回路の入力端子
ＯＵＴ ピークホールド回路の出力端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転数制御のためにその駆動電流を示すモータ駆動電流検出電圧のピーク電圧を保持するピークホールド回路、そのピークホールド回路を備えるモータ駆動制御回路、及びそのモータ駆動制御回路を備えるモータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のモータ装置は、例えばスピンドルモータなどのモータを用いて光ディスク装置における光ディスクの回転に使用されるものであり、特願２００４−１９０４３や特許文献１に記載されたものなどが知られている。このような従来のモータ装置を図３に示す。このモータ装置１０１は、モータ１０２、モータドライバ１０７、駆動電流検出抵抗素子１０８、及びモータ駆動制御回路１０６を有して成る。モータドライバ１０７は、モータ１０２を駆動しかつ回転数を制御するべく、モータ１０２の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに駆動電流を供給する。駆動電流検出抵抗素子１０８は、この駆動電流が流れることにより、駆動電流に比例したモータ駆動電流検出電圧を生成する。また、ＣＰＵ等よりなるモータ制御指令部（図示せず）は、回転数カウンタ１０４からモータ１０２の回転数の情報が入力されるとともに、モータ１０２が所望の回転数になるよう指令電圧ＶＣＭをモータ駆動制御回路１０６に出力する。モータ駆動制御回路１０６は、後述するように、この指令電圧ＶＣＭと上記のモータ駆動電流検出電圧により、モータドライバ１０７を制御する。
【０００３】
モータ駆動制御回路１０６を詳述すると、モータ制御指令部からの指令電圧ＶＣＭは制御端子ＣＮＴを介して制御電圧変換回路１１０に入力される。制御電圧変換回路１１０は、指令電圧ＶＣＭと所定の基準電圧ＶＲＥＦの差に比例した電圧（回転数制御電圧）ＶＲＣを接地電位を基準に生成する。一方、ピークホールド回路１１４は、駆動電流検出抵抗素子１０８からのモータ駆動電流検出電圧のピーク電圧（検出ピーク電圧）ＶＤＥＴＰを保持する。回転数制御増幅器１１５は、回転数制御電圧ＶＲＣと検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰとを比較し、その差を増幅して出力する。そして、これらの後段の回路は、検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰが回転数制御電圧ＶＲＣに一致するよう追従してモータドライバ１０７を制御する。このピークホールド回路１１４は、例えば図４に示すように、差動増幅回路１５１と、ＮＰＮ型のトランジスタ１５２と、コンデンサ１５３と、抵抗素子１５４と、からなり、入力端子ＩＮのモータ駆動電流検出電圧のピーク電圧を出力端子ＯＵＴに保持する。
【０００４】
図５は、モータ制御指令部からの指令電圧ＶＣＭに対するモータ１０２の回転数の特性である。回転数Ｔ０（例えば１００ｒｐｍ）と回転数Ｔ１（例えば１００００ｒｐｍ）の間では、回転数は指令電圧ＶＣＭに対してほぼ線形な関係となる。従って、Ｔ０とＴ１が制御可能な最低及び最高の回転数であり、一般にＴ０とＴ１の間で回転数が制御される。ここで、Ｔ０は、ピークホールド回路１１４が安定して保持することができる最低の検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰとノイズに対する耐性などによって決まる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１８７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、今日、光ディスク装置の高性能化のために光ディスクの回転数の最大値を増加させることが行われているが、一方、多機能化のために回転数を通常よりも下げたところ、すなわち超低速回転（例えば５０ｒｐｍ）で光ディスク装置を使用することが考えられている。これに対し、前述したピークホールド回路にあっては、モータ駆動電流検出電圧が直接に差動増幅回路に入力される構成であるため、超低速回転、すなわち、保持すべきピーク電圧が微小である場合、安定した動作が困難となる。
【０００７】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的はモータ駆動電流検出電圧の保持すべきピーク電圧が微小であっても安定して動作するピークホールド回路を提供し、かつ、そのピークホールド回路を備えることによりモータの超低速回転を制御することができるモータ駆動制御回路、及びそれを備えたモータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のピークホールド回路は、モータの駆動電流を示すモータ駆動電流検出電圧を入力端子に入力し、モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトし、そのピーク電圧を保持して出力端子から出力するピークホールド回路であって、モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトするレベルシフト回路と、レベルシフト回路の出力電圧と前記出力端子の電圧との差を増幅して出力する差動増幅回路と、ベースに入力される差動増幅回路の出力電圧に応じてエミッタから充電電流を出力する出力トランジスタと、充電電流により充電されて出力端子の電圧を保持するコンデンサと、レベルシフト回路のシフトした一定電圧と実質的に等しい電圧を生成するバイアス素子と、バイアス素子と出力端子の間に設けられコンデンサの放電電流を制御する抵抗素子と、を有してなり、レベルシフト回路の出力電圧のピーク電圧を保持するピークホールド制御回路と、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載のピークホールド回路は、請求項１に記載のピークホールド回路において、モータ駆動電流検出電圧の高周波成分を除去する積分回路を更に備え、前記レベルシフト回路は積分回路が出力する電圧を一定電圧だけシフトすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載のピークホールド回路は、請求項１又は２に記載のピークホールド回路において、前記差動増幅回路は、一定の電流を流す定電流源トランジスタと、エミッタが定電流源トランジスタに共通に接続され、それぞれのベースにレベルシフト回路の出力電圧と前記出力端子の電圧が入力される第１及び第２の差動入力トランジスタと、を備え、第２の差動入力トランジスタのベースに接続され、前記定電流源トランジスタの半分の電流を流して第２の差動入力トランジスタのベース電流を補償するベース電流補償回路を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載のモータ駆動制御回路は、請求項１乃至３のいずれかに記載のピークホールド回路を備え、ピークホールド回路に保持されたピーク電圧が所定の電圧に一致するようモータを駆動するモータドライバを制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載のモータ装置は、モータと、モータを駆動するモータドライバと、モータの駆動電流を流してモータ駆動電流検出電圧を生成する駆動電流検出抵抗素子と、請求項４に記載のモータ駆動制御回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るピークホールド回路は、レベルシフト回路及びバイアス素子を備えているので、モータ駆動電流検出電圧の保持すべきピーク電圧が微小であっても安定して動作することができる。また、本発明に係るモータ駆動制御回路及びそれを用いたモータ装置は、このピークホールド回路を備えているので、モータの超低速回転を制御することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係るモータ駆動制御回路及びそのモータ駆動制御回路を用いたモータ装置の回路図である。なお、本発明の実施形態に係るピークホールド回路は、図１に示すモータ駆動制御回路６に内蔵されるピークホールド回路１４であり、図２に基づいて後に詳述する。
【００１５】
このモータ装置１は、構成ブロックとして、モータ２、モータドライバ７、駆動電流検出抵抗素子８、及びモータ駆動制御回路６を有して成る。モータドライバ７は、モータ２を駆動しかつ回転数を制御するべく、モータ２の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに駆動電流を供給する。駆動電流検出抵抗素子８は、この駆動電流が流れることにより、駆動電流に比例したモータ駆動電流検出電圧を生成する。また、ＣＰＵ等よりなるモータ制御指令部（図示せず）は、後述の回転数カウンタ４からモータ２の回転数の情報が入力されるとともに、モータ２が所望の回転数になるよう指令電圧ＶＣＭをモータ駆動制御回路６に出力する。モータ駆動制御回路６は、後述するように、この指令電圧ＶＣＭと上記のモータ駆動電流検出電圧により、モータドライバ７を制御する。以下、各ブロックを詳細に説明する。
【００１６】
モータ２は、永久磁石で構成された回転子５と、回転子５の回転を制御するＹ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷと、回転子５の位置（位相）を検出して回転位置検出信号を出力するホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷと、モータ２（回転子５）の回転数を検出する回転数カウンタ４と、を有して成る。ホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの回転位置検出信号は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相における差動の正弦波であり、各相の間の位相差は１２０°である。
【００１７】
モータドライバ７は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタである３個の電源側出力トランジスタＴＵＵ、ＴＶＵ、ＴＷＵと３個の接地側出力トランジスタＴＵＬ、ＴＶＬ、ＴＷＬとを有して成る。電源側出力トランジスタＴＵＵのソースと接地側出力トランジスタＴＵＬのドレインとがモータ２のＵ相のコイルＬＵに、電源側トランジスタＴＶＵのソースと接地側出力トランジスタＴＶＬのドレインとがモータ２のＶ相のコイルＬＶに、電源側トランジスタＴＷＵのソースと接地側出力トランジスタＴＷＬのドレインとがモータ２のＷ相のコイルＬＷに、それぞれ接続されている。また、電源側出力トランジスタＴＵＵ、ＴＶＵ、ＴＷＵのドレインはモータ駆動用電源ＶＭに接続され、接地側トランジスタＴＵＬ、ＴＶＬ、ＴＷＬのソースは、後述する駆動電流検出抵抗素子８を介して接地されている。そして、これらの出力トランジスタＴＵＵ、ＴＶＵ、ＴＷＵ、ＴＵＬ、ＴＶＬ、ＴＷＬのゲートには、後述するモータドライバ制御回路２０からのＰＷＭ出力が入力されて制御される。例えば、モータ２のＵ相のコイルＬＵからＶ相のコイルＬＶに電流を流すときには、モータドライバ制御回路２０からのＰＷＭ出力を受けて電源側出力トランジスタＴＵＵと接地側出力トランジスタＴＶＬとがオンになる。また、Ｖ相のコイルＬＶからＷ相のコイルＬＷに電流を流すときには、電源側出力トランジスタＴＶＵと接地側出力トランジスタＴＷＬとがオンになる。また、Ｗ相のコイルＬＷからＵ相のコイルＬＵに電流を流すときには、電源側出力トランジスタＴＷＵと接地側出力トランジスタＴＵＬとがオンになる。このように、モータドライバ制御回路２０のＰＷＭ出力を受けて電源側出力トランジスタと接地側出力トランジスタがスイッチングされ、ＰＷＭ出力のデューティ比の変化により、モータ２を駆動する電流量を変化させてその回転数を制御する。
【００１８】
駆動電流検出抵抗素子８は、モータドライバ７の電源側出力トランジスタと接地側出力トランジスタが共にオンする期間（ＰＷＭ出力のオン期間）に駆動電流が流れ、電源側出力トランジスタと接地側出力トランジスタのどちらかがオフする期間（ＰＷＭ出力のオフ期間）には駆動電流は流れない。また、駆動電流検出抵抗素子８には電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷの駆動電流が全て流れ、駆動電流の値はＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの位相によって変動する。
【００１９】
次に、モータ駆動制御回路６の構成を説明する。モータ駆動制御回路６は、制御端子ＣＮＴを有し、これにモータ制御指令部からの指令電圧ＶＣＭが入力される。制御端子ＣＮＴに接続される制御電圧変換回路１０は、指令電圧ＶＣＭと所定の基準電圧ＶＲＥＦの差に比例した電圧（回転数制御電圧）ＶＲＣを順バイアス電圧（Ｖｆ）を基準に生成する。制御電圧変換回路１０は、非反転入力端子に制御端子ＣＮＴの指令電圧が入力され、反転入力端子に所定の基準電圧ＶＲＥＦが入力され、それらの差に比例する電流を出力する電流増幅器１１と、一端が電流増幅器１１の出力に接続され、他端が接地され、電流を電圧に変換する抵抗１２と、カソードが電流増幅器１１の出力に接続され、アノードが制御電圧変換回路１０の出力になるダイオード１３と、を有して成る。このダイオード１３により、回転数制御電圧ＶＲＣが順バイアス電圧（Ｖｆ）を基準に生成されるようになる。また、ダイオード１３は具体的にはダイオード接続のトランジスタから構成される。
【００２０】
また、駆動電流検出抵抗素子８にはピークホールド回路１４が接続され、このピークホールド回路１４はモータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトし、そのピーク電圧（検出ピーク電圧）ＶＤＥＴＰを保持する。ピークホールド回路１４と上記の制御電圧変換回路１０には回転数制御増幅器１５の反転入力端子と非反転入力端子が接続され、この回転数制御増幅器１５は検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰと回転数制御電圧ＶＲＣとを比較し、その差を増幅して後述する位相シフト回路１７に出力する。
【００２１】
また、モータ２のホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷにはホールアンプ１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗが接続され、これらのホールアンプ１６Ｕ、１６Ｖ、１６ＷはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置検出信号の差動電圧を一定増幅率で増幅して出力する。ホールアンプ１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ及び上記の回転数制御増幅器１５には位相シフト回路１７が接続され、この位相シフト回路１７は、ホールアンプ１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗが出力するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置検出信号を一定位相シフトする（例えば３０°進める）と共に、回転数制御増幅器１５の出力電圧に応じた増幅率で増幅して出力する。なお、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置検出信号を一定位相シフトするのは、モータ２の回転子５を最も効率的よく回転させるためのタイミングで磁場を加えるためである。
【００２２】
位相シフト回路１７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力にはそれぞれＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗの非反転入力端子が接続され、これらのＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の回転位置検出信号と反転入力端子に入力される三角波発生器１９からの三角波とを比較し、三角波よりも電圧が高い期間がハイレベルのオン期間となるＰＷＭ信号をそれぞれ出力する。ＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗの出力にはモータドライバ制御回路２０が接続され、このモータドライバ制御回路２０は、入力するＰＷＭ信号からモータドライバ７の電源側出力トランジスタと接地側の出力トランジスタのスイッチングを制御する制御信号（ＰＷＭ出力）を生成する。
【００２３】
次に、モータ２の回転数を変化させる場合の動作を説明する。モータ２の回転数を高くする場合は、モータ制御指令部から制御端子ＣＮＴに入力される指令電圧ＶＣＭが高くなる。そうすると、回転数制御電圧ＶＲＣは検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰよりも高くなる。回転数制御増幅器１５の出力電圧は上昇し、位相シフト回路１７から出力される回転位置検出信号の振幅を大きくする。ＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗではオン期間が長いデューティ比のＰＷＭ信号が生成され、モータドライバ制御回路２０を介してモータドライバ７に制御信号が出力される。その結果、モータドライバ７がモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が増加するので、モータ２の回転数は高くなる。そして、この駆動電流は駆動電流検出抵抗素子８で電圧に変換され、検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰが再度回転数制御電圧ＶＲＣと比較される。この動作のループを繰り返し、その結果、検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰが回転数制御電圧ＶＲＣと一致すると安定する。
【００２４】
逆に、モータ２の回転数を低くする場合は、モータ制御指令部から制御端子ＣＮＴに入力される指令電圧ＶＣＭが低くなる。そうすると、モータ２の回転数を高くする場合とは逆に回転数制御増幅器１５、位相シフト回路１７、ＰＷＭ出力比較器１８Ｕ、１８Ｖ、１８Ｗが動作し、その結果、モータドライバ７がモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が減少するので、モータ２の回転数は低くなる。そして、上述と同様のループを繰り返し、その結果、検出ピーク電圧ＶＤＥＴＰが回転数制御電圧ＶＲＣと一致すると安定する。
【００２５】
次に、図２に基づいてピークホールド回路１４を詳細に説明する。ピークホールド回路１４は、駆動電流検出抵抗素子８からのモータ駆動電流検出電圧が入力される入力端子ＩＮと、回転数制御増幅器１５の反転入力端子に接続される出力端子ＯＵＴを有し、両端子間に、積分回路４０、レベルシフト回路５０、差動増幅回路６０、ピークホールド制御回路８０、及びベース電流補償回路９０を備える。以下、先ず、積分回路４０、レベルシフト回路５０、差動増幅回路６０、及びピークホールド制御回路８０を説明し、その後にベース電流補償回路９０を説明する。
【００２６】
入力端子ＩＮには積分回路４０が接続され、この積分回路４０はコンデンサ４１で構成され、入力される電圧の高周波成分を除去する。積分回路４０の後段にはレベルシフト回路５０が接続され、レベルシフト回路５０は積分回路４０の出力電圧を一定電圧だけ上げてシフトさせる。レベルシフト回路５０は、ＰＮＰ型の定電流源トランジスタ５１と、エミッタが定電流源５１、ベースが積分回路４０の出力に接続され、コレクタが接地されたＰＮＰ型のトランジスタ５２と、を有して成る。トランジスタ５２のエミッタがレベルシフト回路５０の出力になる。
【００２７】
レベルシフト回路５０の後段には差動増幅回路６０が接続され、この差動増幅回路６０は、ベースがレベルシフト回路５０の出力に接続される一方の差動入力トランジスタ６１と、ベースが出力端子ＯＵＴに接続される他方の差動入力トランジスタ６２と、ベースとコレクタが差動入力トランジスタ６１のコレクタに接続され、エミッタが接地された負荷トランジスタ６３と、ベースとコレクタが差動入力トランジスタ６２のコレクタに接続され、エミッタが接地された負荷トランジスタ６４と、差動入力トランジスタ６１及び６２のエミッタに共通に接続されたＰＮＰ型の定電流源トランジスタ６５と、定電流源トランジスタ６５の電流値の基準となる定電流源６６と、定電流源６６の電流を定電流源トランジスタ６５の電流に変換するためのＰＮＰ型のトランジスタ６７、６８と、出力段の定電流源トランジスタ６９と、ベースが負荷トランジスタ６３のベースに接続され、エミッタが接地され、コレクタが定電流源トランジスタ６９と接続されて差動増幅回路６０の出力になる出力トランジスタ７０と、を有して成る。この差動増幅回路６０は、レベルシフト回路５０の出力電圧と出力端子ＯＵＴの電圧との差を増幅してピークホールド制御回路８０、詳しくはその出力トランジスタ８１に出力する。
【００２８】
差動増幅回路６０の後段にはピークホールド制御回路８０が接続され、このピークホールド制御回路８０は、ベースが差動増幅回路６０の出力、コレクタが電源電圧ＶＣＣ、エミッタが出力端子ＯＵＴに接続されている出力トランジスタ８１と、一端が出力端子ＯＵＴに接続され、他端が接地され、出力端子の電圧を保持するコンデンサ８２と、ベースとコレクタが接地されたダイオード接続のＰＮＰ型のトランジスタ８４と、出力端子ＯＵＴとトランジスタ８４のエミッタとの間に設けられた抵抗素子８３と、ＰＮＰ型の定電流源トランジスタ８５と、を有して成る。ダイオード接続のトランジスタ８４はレベルシフト回路５０のトランジスタ５２のベース・エミッタ間の順バイアス電圧（Ｖｆ）と実質的に等しい電圧を生成するバイアス素子となっている。なお、定電流源トランジスタ８５はレベルシフト回路５０の定電流源トランジスタ５１と等しい電流を流す。
【００２９】
次に、ピークホールド回路１４の動作を説明する。積分回路４０は入力端子ＩＮに入力された電圧の高周波成分を除去してレベルシフト回路５０に出力し、レベルシフト回路５０は、その電圧をトランジスタ５２のベース・エミッタ間の順バイアス電圧（Ｖｆ）分だけ上げて出力する。差動増幅回路６０は、レベルシフト回路５０の出力電圧と出力端子ＯＵＴの電圧を比較し、出力端子ＯＵＴの電圧をレベルシフト回路５０の出力電圧に追従させるようにトランジスタ８１を制御する。トランジスタ８１は、レベルシフト回路５０の出力電圧が出力端子ＯＵＴの電圧より高いときは、出力端子ＯＵＴに接続されたコンデンサ８２を充電して出力端子ＯＵＴの電圧をレベルシフト回路５０の出力電圧に追従させる。逆に、レベルシフト回路５０の出力電圧が出力端子ＯＵＴの電圧より低いときは、オフする。こうして、レベルシフト回路５０の出力電圧のピーク電圧が保持されるのである。
【００３０】
ここで、レベルシフト回路５０は、入力端子ＩＮに入力された電圧を順バイアス電圧（Ｖｆ）分だけ上げることにより、差動増幅回路６０及びそれに接続されるピークホールド制御回路８０を安定して動作させる。例えば、仮に入力端子ＩＮに入力された電圧が０Ｖだとすると、レベルシフト回路５０の出力、すなわち差動入力トランジスタ６１のベースの電圧は順バイアス電圧（Ｖｆ）となり、差動入力トランジスタ６１のエミッタの電圧は２×Ｖｆとなる。従って、差動入力トランジスタ６１及び負荷トランジスタ６３の動作に必要な電圧が確保できるのである。このように、仮に入力端子ＩＮに入力された電圧が０Ｖであっても、差動増幅回路６０及びそれに接続されるピークホールド制御回路８０を安定して動作させることができる。
【００３１】
また、同様に、バイアス素子であるトランジスタ８４は、差動入力トランジスタ６２のベース、すなわち出力端子ＯＵＴのバイアス電圧として、レベルシフト回路５０におけるトランジスタ５２のベース・エミッタ間の順バイアス電圧（Ｖｆ）と同じ電圧を生成する。これは、差動入力トランジスタ６１のベース及び差動入力トランジスタ６２のベースのバイアス電圧を一致させることで、ピークホールド回路１４を安定動作させるためである。なお、この出力端子ＯＵＴの電圧、すなわち回転数制御増幅器１５の反転入力端子の電圧が順バイアス電圧（Ｖｆ）を基準に変化することに応じ、制御電圧変換回路１０が生成する回転数制御電圧ＶＲＣ、すなわち回転数制御増幅器１５の非反転入力端子の電圧も上述のように順バイアス電圧（Ｖｆ）を基準として変化するようにしてある。
【００３２】
また、積分回路４０は、入力端子ＩＮに入力される電圧が極めて微小である（例えばピーク電圧が５ｍＶの）超低速回転の場合に、ノイズの影響を軽減して制御可能な最低回転数を下げることができる。ただし、レベルシフト回路５０などにより十分に制御可能な最低回転数を下げることができるならば、省略することも可能である。
【００３３】
また、トランジスタ８１がオフしたとき、コンデンサ８２の電荷は抵抗素子８３とダイオード接続のトランジスタ８４を通って放電されるようになっている。これは、回転数に応じた周期でピーク電圧が入力されるので、その周期毎のピーク電圧を保持するためである。この放電の時定数は、コンデンサ８２の容量値と抵抗素子８３の抵抗値で決まる。ここで、注意すべきは、この時定数が短すぎるとピーク電圧を保持することにならないし、長すぎると実際のピーク電圧よりも高い電圧を出力したままとなる場合も生じることである。特に、入力端子ＩＮに入力される電圧が極めて微小であり、ピークとピークの間隔が長い超低速回転の場合に、時定数は高精度で調整されていなければならない。そのため、コンデンサ８２の容量値又は抵抗素子８３の抵抗値をトリミングで調整することが望ましい。
【００３４】
次に、超低速回転の場合に更に制御可能な最低回転数を下げることができるベース電流補償回路９０を説明する。ベース電流補償回路９０は、ＰＮＰ型の定電流源トランジスタ９１と、エミッタが定電流源トランジスタ９１に接続され、コレクタが接地されたＰＮＰ型のトランジスタ９２と、ベースとコレクタがトランジスタ９２のベースに接続され、エミッタが接地されたＮＰＮ型のトランジスタ９３と、ベースがトランジスタ９３のベース、コレクタが上記の差動入力トランジスタ６２のベースに接続され、エミッタが接地されたＮＰＮ型のトランジスタ９４と、を有して成る。定電流源トランジスタ９１は定電流源トランジスタ６５と等しい定電流を供給する。トランジスタ９３及び９４はカレントミラー回路を構成し、トランジスタ９３のサイズはトランジスタ９４の２倍となっている。従って、トランジスタ９３には定電流源トランジスタ９１のベース電流、すなわち定電流源トランジスタ６５のベース電流に相当する電流が流れ、トランジスタ９４にはその半分の電流が流れる。
【００３５】
出力端子ＯＵＴの電圧がレベルシフト回路５０の出力電圧に追従して安定したとき、差動入力トランジスタ６１及び６２のベース電圧は一致し、差動入力トランジスタ６１及び６２に流れる電流はそれぞれ定電流源トランジスタ６５の半分になる。ベース電流補償回路９０のトランジスタ９４は、このときの差動入力トランジスタ６２のベース電流を吸収（補償）する。こうして、差動入力トランジスタ６２のベース電流がコンデンサ８２や抵抗素子８３に流れ込まないようにして出力端子ＯＵＴの電圧が変動するのを防止している。特に超低速回転の場合、出力端子ＯＵＴの電圧は極めて微小であるので、ベース電流補償回路９０により制御可能な最低回転数を更に下げることが可能になる。
【００３６】
このように、このピークホールド回路１４は、入力端子ＩＮに入力されるモータ駆動電流検出電圧の保持すべきピーク電圧が微小であっても安定して動作することができる。また、ピークホールド回路１４を備えたモータ駆動制御回路６及びそれを備えたモータ装置１は、モータ２の超低速回転を制御することが可能になる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態であるピークホールド回路、モータ駆動制御回路、及びモータ装置について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、ピークホールド回路１４のレベルシフト回路５０は順バイアス電圧（Ｖｆ）分だけ上げているが、更にトランジスタを追加することでシフト量を増加させることも可能である。また、駆動電流検出抵抗素子８をモータドライバ７の電源側出力トランジスタとモータ駆動用電源ＶＭとの間に設けてモータ装置を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ装置の回路図。
【図２】同上のピークホールド回路の回路図。
【図３】従来のモータ装置の回路図。
【図４】同上のピークホールド回路の回路図。
【図５】指令電圧ＶＣＭに対するモータの回転数の特性図。
【符号の説明】
【００３９】
１ モータ装置
２ モータ
６ モータ駆動制御回路
７ モータドライバ
８ 駆動電流検出抵抗素子
１４ ピークホールド回路
４０ 積分回路
５０ レベルシフト回路
６０ 差動増幅回路
８０ ピークホールド制御回路
８１ ピークホールド制御回路の出力トランジスタ
８２ ピークホールド制御回路のコンデンサ
８３ ピークホールド制御回路の抵抗素子
８４ ピークホールド制御回路のバイアス素子
９０ ベース電流補償回路
ＩＮ ピークホールド回路の入力端子
ＯＵＴ ピークホールド回路の出力端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動電流を示すモータ駆動電流検出電圧を入力端子に入力し、モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトし、そのピーク電圧を保持して出力端子から出力するピークホールド回路であって、
モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトするレベルシフト回路と、
レベルシフト回路の出力電圧と前記出力端子の電圧との差を増幅して出力する差動増幅回路と、
ベースに入力される差動増幅回路の出力電圧に応じてエミッタから充電電流を出力する出力トランジスタと、充電電流により充電されて出力端子の電圧を保持するコンデンサと、レベルシフト回路のシフトした一定電圧と実質的に等しい電圧を生成するバイアス素子と、バイアス素子と出力端子の間に設けられコンデンサの放電電流を制御する抵抗素子と、を有してなり、レベルシフト回路の出力電圧のピーク電圧を保持するピークホールド制御回路と、
を備えてなることを特徴とするピークホールド回路。
【請求項２】
請求項１に記載のピークホールド回路において、
モータ駆動電流検出電圧の高周波成分を除去する積分回路を更に備え、
前記レベルシフト回路は積分回路が出力する電圧を一定電圧だけシフトすることを特徴とするピークホールド回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のピークホールド回路において、
前記差動増幅回路は、一定の電流を流す定電流源トランジスタと、エミッタが定電流源トランジスタに共通に接続され、それぞれのベースにレベルシフト回路の出力電圧と前記出力端子の電圧が入力される第１及び第２の差動入力トランジスタと、を備え、
第２の差動入力トランジスタのベースに接続され、前記定電流源トランジスタの半分の電流を流して第２の差動入力トランジスタのベース電流を補償するベース電流補償回路を更に備えることを特徴とするピークホールド回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のピークホールド回路を備え、
ピークホールド回路に保持されたピーク電圧が所定の電圧に一致するようモータを駆動するモータドライバを制御することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項５】
モータと、
モータを駆動するモータドライバと、
モータの駆動電流を流してモータ駆動電流検出電圧を生成する駆動電流検出抵抗素子と、
請求項４に記載のモータ駆動制御回路と、
を備えることを特徴とするモータ装置。
【請求項１】
モータの駆動電流を示すモータ駆動電流検出電圧を入力端子に入力し、モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトし、そのピーク電圧を保持して出力端子から出力するピークホールド回路であって、
モータ駆動電流検出電圧を一定電圧だけシフトするレベルシフト回路と、
レベルシフト回路の出力電圧と前記出力端子の電圧との差を増幅して出力する差動増幅回路と、
ベースに入力される差動増幅回路の出力電圧に応じてエミッタから充電電流を出力する出力トランジスタと、充電電流により充電されて出力端子の電圧を保持するコンデンサと、レベルシフト回路のシフトした一定電圧と実質的に等しい電圧を生成するバイアス素子と、バイアス素子と出力端子の間に設けられコンデンサの放電電流を制御する抵抗素子と、を有してなり、レベルシフト回路の出力電圧のピーク電圧を保持するピークホールド制御回路と、
を備えてなることを特徴とするピークホールド回路。
【請求項２】
請求項１に記載のピークホールド回路において、
モータ駆動電流検出電圧の高周波成分を除去する積分回路を更に備え、
前記レベルシフト回路は積分回路が出力する電圧を一定電圧だけシフトすることを特徴とするピークホールド回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のピークホールド回路において、
前記差動増幅回路は、一定の電流を流す定電流源トランジスタと、エミッタが定電流源トランジスタに共通に接続され、それぞれのベースにレベルシフト回路の出力電圧と前記出力端子の電圧が入力される第１及び第２の差動入力トランジスタと、を備え、
第２の差動入力トランジスタのベースに接続され、前記定電流源トランジスタの半分の電流を流して第２の差動入力トランジスタのベース電流を補償するベース電流補償回路を更に備えることを特徴とするピークホールド回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のピークホールド回路を備え、
ピークホールド回路に保持されたピーク電圧が所定の電圧に一致するようモータを駆動するモータドライバを制御することを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項５】
モータと、
モータを駆動するモータドライバと、
モータの駆動電流を流してモータ駆動電流検出電圧を生成する駆動電流検出抵抗素子と、
請求項４に記載のモータ駆動制御回路と、
を備えることを特徴とするモータ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−４２４２３（Ｐ２００６−４２４２３Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１５０３９（Ｐ２００４−２１５０３９）
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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