モータ駆動制御回路及びそれを用いたモータ装置
モータドライバを構成する素子をより安全な動作領域で動作させることができるモータ駆動制御回路を提供する。このモータ駆動制御回路６は、基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧と端子ＳＩＧのモータの回転数を制御する回転数制御電圧の低い方と、モータ２の駆動電流を検出するインピーダンス素子１２からのピーク電圧と、を比較する回転制御増幅器１３と、この電圧制限基準電圧と実質的に等しい電圧とピーク電圧とを比較する回転制限比較器２４と、回転制御増幅器１３の出力電圧に応じてモータからの回転位置検出信号を増幅する合成回路１７と、この出力と三角波電圧とを比較してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力比較器１８と、このＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器２４の出力期間を除去してモータ２を駆動するモータドライバ７を制御するモータドライバ制御回路２０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御方式のモータ駆動制御回路及びそれを用いたモータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＰＷＭ制御方式のモータ駆動制御回路を用いたモータ装置を図４に示す。同図に示すモータ装置１０１は、モータ１０２と、モータ１０２を駆動するモータドライバ１０７と、モータドライバ１０７を制御するモータ駆動制御回路１０６と、を備える。
【０００３】
モータ１０２は、回転子１０９と、回転子１０９の回転を制御するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬU、ＬV、ＬWと、回転子１０９の位置（位相）を検出するホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷと、回転子１０９の回転数を検出する回転数カウンタ１０４と、から構成される。モータドライバ１０７は、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とから構成される。モータ駆動制御回路１０６は、モータ１０２の駆動電流を電圧に変換する電流検出抵抗１１２と、この電圧を受けて後述するＰＷＭ信号のオン期間のピーク電圧を保持するピークホールド回路１１４と、このピーク電圧と基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧と信号入力端子ＳＩＧの回転数制御電圧とを入力し、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とを比較する回転制御増幅器１１３と、回転制御増幅器１１３の出力に接続される、例えば０．０１μＦ程度の発振防止用コンデンサ１２２と、ホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのホール信号を入力して増幅出力するホールアンプ１１６と、その出力を入力し、それぞれについて一定位相（例えば３０°）進め、回転制御増幅器１１３の出力電圧に応じた増幅度で増幅して出力する合成回路１１７と、三角波を発生出力する三角波発生器１１９と、図６に示すように合成回路１１７の出力である極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬと三角波とを比較してＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭを出力するＰＷＭ出力比較器１１８と、ＰＷＭ信号に基づく制御信号をモータドライバ１０７に出力するモータドライバ制御回路１２０と、から構成される。
【０００４】
モータ１０２の回転数カウンタ１０４は、その検出出力をＣＰＵよりなるモータ制御指令部（図示せず）に入力している。ＣＰＵは、所望のモータ回転数に対応する指令信号（回転数制御電圧）をモータ駆動制御回路１０６の信号入力端子ＳＩＧに出力する。もし、回転数カウンタ１０４の検出出力が所望のモータ回転数より低くなった場合、ＣＰＵは所望のモータ回転数になるよう回転数制御電圧を高くする。そうすると、回転制御増幅器１１３は、回転数制御電圧がピーク電圧よりも高くなるため、その出力電圧が上昇する。したがって、合成回路１１７は、増幅度が上がって極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬの振幅が大きくなり、ＰＷＭ出力比較器１１８は、オン期間の大きいデューティ比のＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭを生成し、モータドライバ制御回路１２０よりこのＰＷＭ信号に基づく制御信号をモータドライバ１０７に出力する。その結果、モータドライバ１０７がモータ１０２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が増加するので、モータ１０２の回転数は高くなる。そして、この駆動電流は電流検出抵抗１１２で電圧に変換され、そのピーク電圧が上述のように信号入力端子ＳＩＧの回転数制御電圧と比較される。このループ動作を繰り返し、その結果、検出電圧のピーク電圧が回転数制御電圧と一致すると安定する。
【０００５】
ここで、モータ１０２に過負荷がかかった時（以下、異常時）、例えばモータ１０２がコピー機の紙送りのアクチュエータとして用いられている場合に紙がつまった時などには、回転数カウンタ１０４の検出回転数が低くなることから、ＣＰＵはモータ１０２の回転数を高くするために、検出回転数に応じて回転数制御電圧を高くする。しかし、モータ１０２の回転数は高くならないために、その回転数制御電圧は過大に上昇する。そして、基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧を超えると、この電圧制限基準電圧の方が低くなるのでピーク電圧と比較されるようになる。こうして、回転数制御電圧が過大に上昇した場合に、モータドライバ１０７がモータ１０２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が増加し過ぎて素子が破壊されるのを防止するのである（例えば特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１１４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、ＣＰＵからの回転数制御電圧が過大に上昇し基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧を超えると、回転制御増幅器１１３において電圧制限基準電圧が回転数制御電圧に代わってピーク電圧と比較されることとなる。ところが、回転制御増幅器１１３の出力には０．０１μＦ程度の発振防止用のコンデンサ１２２が接続されていることから、その出力が遅延し合成回路１１７において反映されるのに時間を要し、さらにＰＷＭ出力比較器１１８の出力、そして最終出力であるモータ１０２の回転数に反映されるのに時間を要する。
【０００８】
図５は電流検出抵抗１１２によって検出される異常時の電圧波形を示している。同図の電圧Ｅは、基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧であり、この電圧以下がモータドライバ１０７を構成する素子が破壊されない領域、すなわち素子の安全動作領域である。上述した回転制御増幅器１１３の出力の遅延によりＰＷＭ出力比較器１１８に入力する極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬの振幅は余分な大きさを含んだものとなり、ＰＷＭ出力比較器１１８からはデューティ比に余分なオン期間を含んだＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭが出力され、モータドライバ１０７は余分な駆動電流を流すことになる。このように、従来のモータ装置にあっては、素子の安全動作領域を超えてモータドライバ１０７が動作する期間（図５中の例えば点Ａ−Ｂに示す期間）が生じている。また、この期間に消費される電力は無駄な電力となるものである。
【０００９】
この対策として、予め発振防止用のコンデンサ１２２に起因する遅延時間による余分な電圧を予測して基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧を低めに設定することも考えられる。しかし、異常時における負荷は一定ではないので、電流検出抵抗１１２によって検出される電圧のピーク値は例えば図５における電圧Ｃや電圧Ｄのように変化する。したがって、この対策を実際に用いるのは難しい。
【００１０】
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、モータドライバを構成する素子をより安全な動作領域で動作させることができるモータ駆動制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の望ましい実施形態に係るモータ駆動制御回路は、モータの駆動電流を検出するインピーダンス素子に発生する電圧のピーク電圧と電圧制限基準電圧とモータの回転数を制御する回転数制御電圧とを入力し、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とを比較する回転制御増幅器と、前記電圧制限基準電圧と実質的に等しい電圧と前記ピーク電圧とを入力して比較する回転制限比較器と、回転制御増幅器の出力電圧に応じてモータの回転位置検出信号を増幅する合成回路と、合成回路の出力と三角波発生器の三角波電圧とを比較してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力比較器と、このＰＷＭ信号と回転制限比較器の出力信号を入力し、ＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器の出力期間を除去してモータを駆動するモータドライバを制御するモータドライバ制御回路と、を備える。
【００１２】
このモータ駆動制御回路は、望ましくは、回転制御増幅器、回転制限比較器、ＰＷＭ出力比較器及びモータドライバ制御回路を半導体基板に集積してなる。
【００１３】
本発明の望ましい実施形態に係るモータ装置は、上述のモータ駆動制御回路と、このモータ駆動制御回路によって制御されるモータドライバと、モータドライバによって駆動されるモータと、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の望ましい実施形態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、回転制御増幅器と並列的に回転制限比較器を設けているので、モータドライバを構成する素子をより安全な動作領域で動作させることができ、しかも無駄な電力消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ装置の全体構成図である。
【図２】同上のモータドライバ制御回路の動作波形図である。
【図３】同上の電流検出抵抗により検出された電圧の波形図である。
【図４】従来のモータ装置の全体構成図である。
【図５】同上の電流検出抵抗により検出された電圧の波形図である。
【図６】ＰＷＭ出力比較器の入力及び出力の波形図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ モータ駆動制御装置 ２ モータ ４ 回転数カウンタ ６ モータ駆動制御回路 ７ モータドライバ １２ 電流検出抵抗（インピーダンス素子） １３ 回転制御増幅器 １４ ピークホールド回路 １６ ホールアンプ １７ 合成回路 １８ ＰＷＭ出力比較器 １９ 三角波発生器 ２０ モータドライバ制御回路 ２２ 発振防止用コンデンサ ２３、２５ 基準電圧電源 ２４ 回転制限比較器ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ ホール素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本願発明を実施するための最良の形態であるＰＷＭ制御方式のモータ駆動制御回路及びそれを用いたモータ装置を、図１に基づいて説明する。図１に示すモータ装置１は、モータ２と、モータ２を駆動するモータドライバ７と、モータドライバ７を制御するモータ駆動制御回路６と、を備える。
【００１８】
モータ２は、永久磁石で構成された回転子９と、回転子９の回転を制御するＹ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬU、ＬV、ＬWと、回転子９の位置（位相）を検出して回転位置検出信号（ホール信号）を出力するホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷと、モータ２（回転子９）の回転数を検出する回転数カウンタ４と、から構成される。ホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの回転位置検出信号（ホール信号）は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相における差動の正弦波ＨＵ＋、ＨＵ−、ＨＶ＋、ＨＶ−、ＨＷ＋、ＨＷ−であり、各相の間の位相差は１２０°である。また、回転数カウンタ４の検出出力はＣＰＵよりなるモータ制御指令部（図示せず）に入力されており、ＣＰＵは、この検出出力に基づいてモータ２を所望の回転数にするための回転数制御電圧を生成し、モータ駆動制御回路６の信号入力端子ＳＩＧに出力する。
【００１９】
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とから構成される。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、後述するインピーダンス素子である電流検出抵抗１２を介してグランドに接続されている。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のＰＷＭ信号出力が入力されている。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、それに基づくオン・オフのデューティ比の変化により、モータ２へ供給する電流量を変化させてその回転数を制御する。
【００２０】
モータ駆動制御回路６は、モータ２の駆動電流を電圧に変換する前述のインピダンス素子である電流検出抵抗１２と、この電圧を受けてＰＷＭ信号のオン期間のピーク電圧を保持するピークホールド回路１４と、このピーク電圧と基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧と信号入力端子ＳＩＧの回転数制御電圧とを入力し、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とを比較する回転制御増幅器１３と、基準電圧電源２３と実質的に等しい基準電圧電源２５の電圧とピーク電圧とを入力して比較する回転制限比較器２４と、回転制御増幅器１３の出力に接続される発振防止用コンデンサ２２と、ホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの回転位置検出信号を入力して増幅出力するホールアンプ１６と、その出力を入力し、それぞれについて一定位相進め、回転制御増幅器１３の電圧に応じて増幅して極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬを出力する合成回路１７と、三角波を発生出力する三角波発生器１９と、この三角波と極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬとを比較してＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭを出力するＰＷＭ出力比較器１８と、回転制限比較器２４の出力信号とＰＷＭ出力比較器１８のＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭとからモータドライバ７を制御する信号を出力するモータドライバ制御回路２０と、を備える。
【００２１】
電流検出抵抗１２には、ＰＷＭ信号のオン期間に駆動電流が流れ、ＰＷＭ信号のオフ期間にはモータドライバ７の各トランジスタがオフしているので駆動電流は流れない。また、電流検出抵抗１２には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のオン期間の駆動電流が全て流れ、それぞれの位相によって変動する。ピークホールド回路１４は、ＰＷＭ信号のオン期間に電流検出抵抗１２が検出した電圧のピーク電圧をＰＷＭ信号のオフの期間保持するが、徐々に放電して一定の時定数で電圧が下がるようにしている。
【００２２】
回転制御増幅器１３は、１つの反転入力端子と、２つの非反転入力端子を有し、ピークホールド回路１４のピーク電圧が反転入力端子に、基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧と信号入力端子ＳＩＧの回転数制御電圧とが２つの非反転入力端子に、それぞれ入力され、上述のように、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とが比較される。また、回転制御増幅器１３の出力に接続される発振防止用コンデンサ２２は、回転制御増幅器１３、合成回路１７、ＰＷＭ出力比較器１８、モータドライバ制御回路２０、モータドライバ７、電流検出抵抗１２、ピークホールド回路１４で構成するループにおいて発振を防止するために位相補償をするコンデンサであり、例えば０．０１μＦ程度の容量値である。
【００２３】
回転制限比較器２４は、ピークホールド回路１４のピーク電圧が非反転入力端子に、基準電圧電源２３と実質的に等しい基準電圧電源２５の電圧が反転入力端子に、それぞれ入力される。ここで、重要なことは、回転制限比較器２４の出力には、回転制御増幅器１３の出力に接続されるコンデンサ２２のように大きな容量値のコンデンサが接続されておらず、しかもその出力は直接モータドライバ制御回路２０に入力されていることである。すなわち、回転制限比較器２４の出力は、後述のように異常時（モータ２に過負荷がかかった時）にモータドライバ制御回路２０において、発振防止用コンデンサ２２による遅延に起因するＰＷＭ信号の余分なオン期間を除去するために用いるのである。したがって、基準電圧電源２５の電圧は、このモータドライバ制御回路２０の所望の動作を実現できるのであれば基準電圧電源２３の電圧と完全に同一である必要はない。
【００２４】
ホールアンプ１６は、ホール素子ＨＵの回転位置検出信号（ホール信号）ＨＵ＋、ＨＵ−を非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ受けるＵ相用の差動アンプと、ホール素子ＨＶの回転位置検出信号ＨＶ＋、ＨＶ−を非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ受けるＶ相用の差動アンプと、ホール素子ＨＷの回転位置検出信号ＨＷ＋、ＨＷ−を非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ受けるＷ相用の差動アンプと、から構成される。これらの差動アンプは、それぞれ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。
【００２５】
合成回路１７は、ホールアンプ１６のＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の差動アンプの回転位置検出信号出力を入力し、回転制御増幅器１３の出力電圧に応じて増幅して極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬを出力する。この増幅度の調整は、合成回路１７内の差動増幅器（図示せず）の電流源を回転制御増幅器の出力電圧で調整することによって行う。また、それぞれの入力信号について一定位相（例えば３０°）進めるのは、モータ２の回転子９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。
【００２６】
ＰＷＭ出力比較器１８は、三角波発生器１９の三角波を反転入力端子に、合成回路１７のＵ相の極性判別信号ＵＨＬを非反転入力端子に、それぞれ入力して比較するＵ相用の比較器と、三角波を反転入力端子に、Ｖ相の極性判別信号ＶＨＬを非反転入力端子に、それぞれ入力して比較するＶ相用の比較器と、三角波を反転入力端子に、Ｗ相の極性判別信号ＷＨＬを非反転入力端子に、それぞれ入力して比較するＷ相用の比較器と、から構成される。したがって、位相差が１２０°のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬのそれぞれについて、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ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭが出力される。
【００２７】
モータドライバ制御回路２０は、ＰＷＭ出力比較器１８のＰＷＭ信号（入力ＰＷＭ）（ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭ）を入力し、上述したように、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ＰＷＭ信号を出力する。また、モータドライバ制御回路２０は回転制限比較器２４の出力信号（ＲＬ）を入力し、異常時の場合、図２の波形図に示すように、発振防止用コンデンサ２２による遅延に起因するＰＷＭ信号の余分なオン期間を除去するために、ＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器２４のパルス出力期間が差し引かれて出力される（出力ＰＷＭ）。なお、異常時でない場合は、回転制限比較器２４のパルス出力はないので、オン期間がそのままのＰＷＭ信号がモータドライバ７に出力される。
【００２８】
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、ＣＰＵから信号入力端子ＳＩＧに入力される回転数制御電圧が高くなる。そうすると、回転制御増幅器１３において、回転数制御電圧がピークホールド回路１４のピーク電圧よりも高くなるため、その出力電圧は上昇する。そして、合成回路１７から出力される極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬの振幅は大きくなり、ＰＷＭ出力比較器１８ではオン期間の大きいデューティ比の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、この駆動電流は電流検出抵抗１２で電圧に変換され、そのピーク電圧がまた回転数制御電圧と比較される。この動作のループを繰り返し、その結果、ピーク電圧が回転数制御電圧と一致すると安定する。
【００２９】
逆に、モータ２の回転数を低くする場合は、ＣＰＵから信号入力端子ＳＩＧに入力される回転数制御電圧が低くなる。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制御増幅器１３、合成回路１７、ＰＷＭ出力比較器１８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、ピーク電圧が回転数制御電圧と一致すると安定する。
【００３０】
異常時（モータ２に過負荷がかかった時）には、回転数カウンタ４で検出される回転数が少なくなることから、モータ２の回転数を高くするために、ＣＰＵはモータ駆動制御回路６の信号入力端子ＳＩＧに出力する回転数制御電圧を高くする。しかし、モータ２の回転数は高くならないために、その回転数制御電圧は過大に上昇する。そして、回転制御増幅器１３では、基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧を超えると、この電圧制限基準電圧が回転数制御電圧に代わってピーク電圧と比較されることとなる。そして、電圧制限基準電圧とピークホールド回路１４のピーク電圧の比較結果が回転制御増幅器１３から出力され、合成回路１７の出力、さらにＰＷＭ出力比較器１８の出力、そして最終出力であるモータ２の回転数に反映される。このように、回転数制御電圧が過大に上昇した場合に、モータドライバ７がモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が増加し過ぎて素子が破壊されるのを防止するのである。
【００３１】
この回転制御増幅器１３の動作と並行して、回転制限比較器２４では、回転数制御電圧が過大に上昇し、それに伴ってピークホールド回路１４のピーク電圧が基準電圧電源２５の電圧を超えるとその出力はハイレベルに変化してモータドライバ制御回路２０に入力される。一方、発振防止用コンデンサ２２が接続された回転制御増幅器１３の出力信号が遅延することにより、ＰＷＭ出力比較器１８に入力する極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬの振幅は余分な大きさを含んだものとなり、ＰＷＭ出力比較器１８からデューティ比に余分なオン期間を含んだＰＷＭ信号がモータドライバ制御回路２０に出力される。モータドライバ制御回路２０では、図２の波形図に示すように、ＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器２４の出力期間（ハイレベル期間）を差し引くことにより、ＰＷＭ信号の余分なオン期間を除去する。そして、ＰＷＭ信号がオフになると、モータドライバ７及び電流検出抵抗１２を介してピークホールド回路１４のピーク電圧が下がるので回転制限比較器２４の出力はローレベルに戻る。
【００３２】
図３は電流検出抵抗１２によって検出されるモータ装置１の異常時の電圧波形を示している。同図の電圧Ｅは基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧であり、この電圧以下がモータドライバ７を構成する素子が破壊されない領域、すなわち素子の安全動作領域である。電流検出抵抗１２の検出電圧はほぼ電圧Ｅ以下にあり、上述した図５の電圧波形の点Ａ−Ｂに示す期間のように検出電圧が電圧Ｅを大きく超える期間は存在しない。
【００３３】
以上の説明より明らかなように、モータ装置１は、モータ駆動制御回路６に回転制御増幅器１３と並列的に回転制限比較器２４を設けているので、回転制御増幅器１３の出力の遅延による余分な駆動電流を抑制することができ、モータドライバを構成する素子をより安全な動作領域で動作させることが可能になる。また、このモータ駆動制御回路６のうち、少なくとも回転制御増幅器１３と、回転制限比較器２４と、合成回路１７と、ＰＷＭ出力比較器１８と、モータドライバ制御回路２０と、を半導体基板に集積して１つの半導体装置とすることでモータ装置１を小型化することができる。
【００３４】
なお、本願発明は、上述した実施形態に限られることなく、請求の範囲に記載した事項の範囲内でのあらゆる設計変更が可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御方式のモータ駆動制御回路及びそれを用いたモータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＰＷＭ制御方式のモータ駆動制御回路を用いたモータ装置を図４に示す。同図に示すモータ装置１０１は、モータ１０２と、モータ１０２を駆動するモータドライバ１０７と、モータドライバ１０７を制御するモータ駆動制御回路１０６と、を備える。
【０００３】
モータ１０２は、回転子１０９と、回転子１０９の回転を制御するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬU、ＬV、ＬWと、回転子１０９の位置（位相）を検出するホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷと、回転子１０９の回転数を検出する回転数カウンタ１０４と、から構成される。モータドライバ１０７は、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とから構成される。モータ駆動制御回路１０６は、モータ１０２の駆動電流を電圧に変換する電流検出抵抗１１２と、この電圧を受けて後述するＰＷＭ信号のオン期間のピーク電圧を保持するピークホールド回路１１４と、このピーク電圧と基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧と信号入力端子ＳＩＧの回転数制御電圧とを入力し、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とを比較する回転制御増幅器１１３と、回転制御増幅器１１３の出力に接続される、例えば０．０１μＦ程度の発振防止用コンデンサ１２２と、ホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのホール信号を入力して増幅出力するホールアンプ１１６と、その出力を入力し、それぞれについて一定位相（例えば３０°）進め、回転制御増幅器１１３の出力電圧に応じた増幅度で増幅して出力する合成回路１１７と、三角波を発生出力する三角波発生器１１９と、図６に示すように合成回路１１７の出力である極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬと三角波とを比較してＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭを出力するＰＷＭ出力比較器１１８と、ＰＷＭ信号に基づく制御信号をモータドライバ１０７に出力するモータドライバ制御回路１２０と、から構成される。
【０００４】
モータ１０２の回転数カウンタ１０４は、その検出出力をＣＰＵよりなるモータ制御指令部（図示せず）に入力している。ＣＰＵは、所望のモータ回転数に対応する指令信号（回転数制御電圧）をモータ駆動制御回路１０６の信号入力端子ＳＩＧに出力する。もし、回転数カウンタ１０４の検出出力が所望のモータ回転数より低くなった場合、ＣＰＵは所望のモータ回転数になるよう回転数制御電圧を高くする。そうすると、回転制御増幅器１１３は、回転数制御電圧がピーク電圧よりも高くなるため、その出力電圧が上昇する。したがって、合成回路１１７は、増幅度が上がって極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬの振幅が大きくなり、ＰＷＭ出力比較器１１８は、オン期間の大きいデューティ比のＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭを生成し、モータドライバ制御回路１２０よりこのＰＷＭ信号に基づく制御信号をモータドライバ１０７に出力する。その結果、モータドライバ１０７がモータ１０２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が増加するので、モータ１０２の回転数は高くなる。そして、この駆動電流は電流検出抵抗１１２で電圧に変換され、そのピーク電圧が上述のように信号入力端子ＳＩＧの回転数制御電圧と比較される。このループ動作を繰り返し、その結果、検出電圧のピーク電圧が回転数制御電圧と一致すると安定する。
【０００５】
ここで、モータ１０２に過負荷がかかった時（以下、異常時）、例えばモータ１０２がコピー機の紙送りのアクチュエータとして用いられている場合に紙がつまった時などには、回転数カウンタ１０４の検出回転数が低くなることから、ＣＰＵはモータ１０２の回転数を高くするために、検出回転数に応じて回転数制御電圧を高くする。しかし、モータ１０２の回転数は高くならないために、その回転数制御電圧は過大に上昇する。そして、基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧を超えると、この電圧制限基準電圧の方が低くなるのでピーク電圧と比較されるようになる。こうして、回転数制御電圧が過大に上昇した場合に、モータドライバ１０７がモータ１０２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が増加し過ぎて素子が破壊されるのを防止するのである（例えば特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１１４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、ＣＰＵからの回転数制御電圧が過大に上昇し基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧を超えると、回転制御増幅器１１３において電圧制限基準電圧が回転数制御電圧に代わってピーク電圧と比較されることとなる。ところが、回転制御増幅器１１３の出力には０．０１μＦ程度の発振防止用のコンデンサ１２２が接続されていることから、その出力が遅延し合成回路１１７において反映されるのに時間を要し、さらにＰＷＭ出力比較器１１８の出力、そして最終出力であるモータ１０２の回転数に反映されるのに時間を要する。
【０００８】
図５は電流検出抵抗１１２によって検出される異常時の電圧波形を示している。同図の電圧Ｅは、基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧であり、この電圧以下がモータドライバ１０７を構成する素子が破壊されない領域、すなわち素子の安全動作領域である。上述した回転制御増幅器１１３の出力の遅延によりＰＷＭ出力比較器１１８に入力する極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬの振幅は余分な大きさを含んだものとなり、ＰＷＭ出力比較器１１８からはデューティ比に余分なオン期間を含んだＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭが出力され、モータドライバ１０７は余分な駆動電流を流すことになる。このように、従来のモータ装置にあっては、素子の安全動作領域を超えてモータドライバ１０７が動作する期間（図５中の例えば点Ａ−Ｂに示す期間）が生じている。また、この期間に消費される電力は無駄な電力となるものである。
【０００９】
この対策として、予め発振防止用のコンデンサ１２２に起因する遅延時間による余分な電圧を予測して基準電圧電源１２３の電圧制限基準電圧を低めに設定することも考えられる。しかし、異常時における負荷は一定ではないので、電流検出抵抗１１２によって検出される電圧のピーク値は例えば図５における電圧Ｃや電圧Ｄのように変化する。したがって、この対策を実際に用いるのは難しい。
【００１０】
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、モータドライバを構成する素子をより安全な動作領域で動作させることができるモータ駆動制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の望ましい実施形態に係るモータ駆動制御回路は、モータの駆動電流を検出するインピーダンス素子に発生する電圧のピーク電圧と電圧制限基準電圧とモータの回転数を制御する回転数制御電圧とを入力し、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とを比較する回転制御増幅器と、前記電圧制限基準電圧と実質的に等しい電圧と前記ピーク電圧とを入力して比較する回転制限比較器と、回転制御増幅器の出力電圧に応じてモータの回転位置検出信号を増幅する合成回路と、合成回路の出力と三角波発生器の三角波電圧とを比較してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力比較器と、このＰＷＭ信号と回転制限比較器の出力信号を入力し、ＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器の出力期間を除去してモータを駆動するモータドライバを制御するモータドライバ制御回路と、を備える。
【００１２】
このモータ駆動制御回路は、望ましくは、回転制御増幅器、回転制限比較器、ＰＷＭ出力比較器及びモータドライバ制御回路を半導体基板に集積してなる。
【００１３】
本発明の望ましい実施形態に係るモータ装置は、上述のモータ駆動制御回路と、このモータ駆動制御回路によって制御されるモータドライバと、モータドライバによって駆動されるモータと、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の望ましい実施形態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、回転制御増幅器と並列的に回転制限比較器を設けているので、モータドライバを構成する素子をより安全な動作領域で動作させることができ、しかも無駄な電力消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ装置の全体構成図である。
【図２】同上のモータドライバ制御回路の動作波形図である。
【図３】同上の電流検出抵抗により検出された電圧の波形図である。
【図４】従来のモータ装置の全体構成図である。
【図５】同上の電流検出抵抗により検出された電圧の波形図である。
【図６】ＰＷＭ出力比較器の入力及び出力の波形図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ モータ駆動制御装置 ２ モータ ４ 回転数カウンタ ６ モータ駆動制御回路 ７ モータドライバ １２ 電流検出抵抗（インピーダンス素子） １３ 回転制御増幅器 １４ ピークホールド回路 １６ ホールアンプ １７ 合成回路 １８ ＰＷＭ出力比較器 １９ 三角波発生器 ２０ モータドライバ制御回路 ２２ 発振防止用コンデンサ ２３、２５ 基準電圧電源 ２４ 回転制限比較器ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ ホール素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本願発明を実施するための最良の形態であるＰＷＭ制御方式のモータ駆動制御回路及びそれを用いたモータ装置を、図１に基づいて説明する。図１に示すモータ装置１は、モータ２と、モータ２を駆動するモータドライバ７と、モータドライバ７を制御するモータ駆動制御回路６と、を備える。
【００１８】
モータ２は、永久磁石で構成された回転子９と、回転子９の回転を制御するＹ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬU、ＬV、ＬWと、回転子９の位置（位相）を検出して回転位置検出信号（ホール信号）を出力するホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷと、モータ２（回転子９）の回転数を検出する回転数カウンタ４と、から構成される。ホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの回転位置検出信号（ホール信号）は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相における差動の正弦波ＨＵ＋、ＨＵ−、ＨＶ＋、ＨＶ−、ＨＷ＋、ＨＷ−であり、各相の間の位相差は１２０°である。また、回転数カウンタ４の検出出力はＣＰＵよりなるモータ制御指令部（図示せず）に入力されており、ＣＰＵは、この検出出力に基づいてモータ２を所望の回転数にするための回転数制御電圧を生成し、モータ駆動制御回路６の信号入力端子ＳＩＧに出力する。
【００１９】
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とから構成される。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、後述するインピーダンス素子である電流検出抵抗１２を介してグランドに接続されている。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のＰＷＭ信号出力が入力されている。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、それに基づくオン・オフのデューティ比の変化により、モータ２へ供給する電流量を変化させてその回転数を制御する。
【００２０】
モータ駆動制御回路６は、モータ２の駆動電流を電圧に変換する前述のインピダンス素子である電流検出抵抗１２と、この電圧を受けてＰＷＭ信号のオン期間のピーク電圧を保持するピークホールド回路１４と、このピーク電圧と基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧と信号入力端子ＳＩＧの回転数制御電圧とを入力し、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とを比較する回転制御増幅器１３と、基準電圧電源２３と実質的に等しい基準電圧電源２５の電圧とピーク電圧とを入力して比較する回転制限比較器２４と、回転制御増幅器１３の出力に接続される発振防止用コンデンサ２２と、ホール素子ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの回転位置検出信号を入力して増幅出力するホールアンプ１６と、その出力を入力し、それぞれについて一定位相進め、回転制御増幅器１３の電圧に応じて増幅して極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬを出力する合成回路１７と、三角波を発生出力する三角波発生器１９と、この三角波と極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬとを比較してＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭを出力するＰＷＭ出力比較器１８と、回転制限比較器２４の出力信号とＰＷＭ出力比較器１８のＰＷＭ信号ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭとからモータドライバ７を制御する信号を出力するモータドライバ制御回路２０と、を備える。
【００２１】
電流検出抵抗１２には、ＰＷＭ信号のオン期間に駆動電流が流れ、ＰＷＭ信号のオフ期間にはモータドライバ７の各トランジスタがオフしているので駆動電流は流れない。また、電流検出抵抗１２には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のオン期間の駆動電流が全て流れ、それぞれの位相によって変動する。ピークホールド回路１４は、ＰＷＭ信号のオン期間に電流検出抵抗１２が検出した電圧のピーク電圧をＰＷＭ信号のオフの期間保持するが、徐々に放電して一定の時定数で電圧が下がるようにしている。
【００２２】
回転制御増幅器１３は、１つの反転入力端子と、２つの非反転入力端子を有し、ピークホールド回路１４のピーク電圧が反転入力端子に、基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧と信号入力端子ＳＩＧの回転数制御電圧とが２つの非反転入力端子に、それぞれ入力され、上述のように、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とが比較される。また、回転制御増幅器１３の出力に接続される発振防止用コンデンサ２２は、回転制御増幅器１３、合成回路１７、ＰＷＭ出力比較器１８、モータドライバ制御回路２０、モータドライバ７、電流検出抵抗１２、ピークホールド回路１４で構成するループにおいて発振を防止するために位相補償をするコンデンサであり、例えば０．０１μＦ程度の容量値である。
【００２３】
回転制限比較器２４は、ピークホールド回路１４のピーク電圧が非反転入力端子に、基準電圧電源２３と実質的に等しい基準電圧電源２５の電圧が反転入力端子に、それぞれ入力される。ここで、重要なことは、回転制限比較器２４の出力には、回転制御増幅器１３の出力に接続されるコンデンサ２２のように大きな容量値のコンデンサが接続されておらず、しかもその出力は直接モータドライバ制御回路２０に入力されていることである。すなわち、回転制限比較器２４の出力は、後述のように異常時（モータ２に過負荷がかかった時）にモータドライバ制御回路２０において、発振防止用コンデンサ２２による遅延に起因するＰＷＭ信号の余分なオン期間を除去するために用いるのである。したがって、基準電圧電源２５の電圧は、このモータドライバ制御回路２０の所望の動作を実現できるのであれば基準電圧電源２３の電圧と完全に同一である必要はない。
【００２４】
ホールアンプ１６は、ホール素子ＨＵの回転位置検出信号（ホール信号）ＨＵ＋、ＨＵ−を非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ受けるＵ相用の差動アンプと、ホール素子ＨＶの回転位置検出信号ＨＶ＋、ＨＶ−を非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ受けるＶ相用の差動アンプと、ホール素子ＨＷの回転位置検出信号ＨＷ＋、ＨＷ−を非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ受けるＷ相用の差動アンプと、から構成される。これらの差動アンプは、それぞれ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。
【００２５】
合成回路１７は、ホールアンプ１６のＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の差動アンプの回転位置検出信号出力を入力し、回転制御増幅器１３の出力電圧に応じて増幅して極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬを出力する。この増幅度の調整は、合成回路１７内の差動増幅器（図示せず）の電流源を回転制御増幅器の出力電圧で調整することによって行う。また、それぞれの入力信号について一定位相（例えば３０°）進めるのは、モータ２の回転子９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。
【００２６】
ＰＷＭ出力比較器１８は、三角波発生器１９の三角波を反転入力端子に、合成回路１７のＵ相の極性判別信号ＵＨＬを非反転入力端子に、それぞれ入力して比較するＵ相用の比較器と、三角波を反転入力端子に、Ｖ相の極性判別信号ＶＨＬを非反転入力端子に、それぞれ入力して比較するＶ相用の比較器と、三角波を反転入力端子に、Ｗ相の極性判別信号ＷＨＬを非反転入力端子に、それぞれ入力して比較するＷ相用の比較器と、から構成される。したがって、位相差が１２０°のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬのそれぞれについて、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ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭが出力される。
【００２７】
モータドライバ制御回路２０は、ＰＷＭ出力比較器１８のＰＷＭ信号（入力ＰＷＭ）（ＵＰＷＭ、ＶＰＷＭ、ＷＰＷＭ）を入力し、上述したように、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ＰＷＭ信号を出力する。また、モータドライバ制御回路２０は回転制限比較器２４の出力信号（ＲＬ）を入力し、異常時の場合、図２の波形図に示すように、発振防止用コンデンサ２２による遅延に起因するＰＷＭ信号の余分なオン期間を除去するために、ＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器２４のパルス出力期間が差し引かれて出力される（出力ＰＷＭ）。なお、異常時でない場合は、回転制限比較器２４のパルス出力はないので、オン期間がそのままのＰＷＭ信号がモータドライバ７に出力される。
【００２８】
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、ＣＰＵから信号入力端子ＳＩＧに入力される回転数制御電圧が高くなる。そうすると、回転制御増幅器１３において、回転数制御電圧がピークホールド回路１４のピーク電圧よりも高くなるため、その出力電圧は上昇する。そして、合成回路１７から出力される極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬの振幅は大きくなり、ＰＷＭ出力比較器１８ではオン期間の大きいデューティ比の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、この駆動電流は電流検出抵抗１２で電圧に変換され、そのピーク電圧がまた回転数制御電圧と比較される。この動作のループを繰り返し、その結果、ピーク電圧が回転数制御電圧と一致すると安定する。
【００２９】
逆に、モータ２の回転数を低くする場合は、ＣＰＵから信号入力端子ＳＩＧに入力される回転数制御電圧が低くなる。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制御増幅器１３、合成回路１７、ＰＷＭ出力比較器１８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、ピーク電圧が回転数制御電圧と一致すると安定する。
【００３０】
異常時（モータ２に過負荷がかかった時）には、回転数カウンタ４で検出される回転数が少なくなることから、モータ２の回転数を高くするために、ＣＰＵはモータ駆動制御回路６の信号入力端子ＳＩＧに出力する回転数制御電圧を高くする。しかし、モータ２の回転数は高くならないために、その回転数制御電圧は過大に上昇する。そして、回転制御増幅器１３では、基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧を超えると、この電圧制限基準電圧が回転数制御電圧に代わってピーク電圧と比較されることとなる。そして、電圧制限基準電圧とピークホールド回路１４のピーク電圧の比較結果が回転制御増幅器１３から出力され、合成回路１７の出力、さらにＰＷＭ出力比較器１８の出力、そして最終出力であるモータ２の回転数に反映される。このように、回転数制御電圧が過大に上昇した場合に、モータドライバ７がモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに流す駆動電流が増加し過ぎて素子が破壊されるのを防止するのである。
【００３１】
この回転制御増幅器１３の動作と並行して、回転制限比較器２４では、回転数制御電圧が過大に上昇し、それに伴ってピークホールド回路１４のピーク電圧が基準電圧電源２５の電圧を超えるとその出力はハイレベルに変化してモータドライバ制御回路２０に入力される。一方、発振防止用コンデンサ２２が接続された回転制御増幅器１３の出力信号が遅延することにより、ＰＷＭ出力比較器１８に入力する極性判別信号ＵＨＬ、ＶＨＬ、ＷＨＬの振幅は余分な大きさを含んだものとなり、ＰＷＭ出力比較器１８からデューティ比に余分なオン期間を含んだＰＷＭ信号がモータドライバ制御回路２０に出力される。モータドライバ制御回路２０では、図２の波形図に示すように、ＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器２４の出力期間（ハイレベル期間）を差し引くことにより、ＰＷＭ信号の余分なオン期間を除去する。そして、ＰＷＭ信号がオフになると、モータドライバ７及び電流検出抵抗１２を介してピークホールド回路１４のピーク電圧が下がるので回転制限比較器２４の出力はローレベルに戻る。
【００３２】
図３は電流検出抵抗１２によって検出されるモータ装置１の異常時の電圧波形を示している。同図の電圧Ｅは基準電圧電源２３の電圧制限基準電圧であり、この電圧以下がモータドライバ７を構成する素子が破壊されない領域、すなわち素子の安全動作領域である。電流検出抵抗１２の検出電圧はほぼ電圧Ｅ以下にあり、上述した図５の電圧波形の点Ａ−Ｂに示す期間のように検出電圧が電圧Ｅを大きく超える期間は存在しない。
【００３３】
以上の説明より明らかなように、モータ装置１は、モータ駆動制御回路６に回転制御増幅器１３と並列的に回転制限比較器２４を設けているので、回転制御増幅器１３の出力の遅延による余分な駆動電流を抑制することができ、モータドライバを構成する素子をより安全な動作領域で動作させることが可能になる。また、このモータ駆動制御回路６のうち、少なくとも回転制御増幅器１３と、回転制限比較器２４と、合成回路１７と、ＰＷＭ出力比較器１８と、モータドライバ制御回路２０と、を半導体基板に集積して１つの半導体装置とすることでモータ装置１を小型化することができる。
【００３４】
なお、本願発明は、上述した実施形態に限られることなく、請求の範囲に記載した事項の範囲内でのあらゆる設計変更が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動電流をから検出するインピーダンス素子に発生する電圧のピーク電圧と電圧制限基準電圧とモータの回転数を制御する回転数制御電圧とを入力し、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とを比較する回転制御増幅器と、 前記電圧制限基準電圧と実質的に等しい電圧と前記ピーク電圧とを入力して比較する回転制限比較器と、 回転制御増幅器の出力電圧に応じてモータの回転位置検出信号を増幅する合成回路と、 合成回路の出力と三角波発生器の三角波電圧とを比較してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力比較器と、 このＰＷＭ信号と回転制限比較器の出力信号を入力し、ＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器の出力期間を除去してモータを駆動するモータドライバを制御するモータドライバ制御回路と、 を備えることを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動制御回路において、 回転制御増幅器、回転制限比較器、ＰＷＭ出力比較器及びモータドライバ制御回路を半導体基板に集積してなることを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動制御回路と、このモータ駆動制御回路によって制御されるモータドライバと、モータドライバによって駆動されるモータと、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から検出するインピーダンス素子に発生する電圧のピーク電圧と電圧制限基準電圧とモータの回転数を制御する回転数制御電圧とを入力し、電圧制限基準電圧及び回転数制御電圧の低い方とピーク電圧とを比較する回転制御増幅器と、 前記電圧制限基準電圧と実質的に等しい電圧と前記ピーク電圧とを入力して比較する回転制限比較器と、 回転制御増幅器の出力電圧に応じてモータの回転位置検出信号を増幅する合成回路と、 合成回路の出力と三角波発生器の三角波電圧とを比較してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力比較器と、 このＰＷＭ信号と回転制限比較器の出力信号を入力し、ＰＷＭ信号のオン期間から回転制限比較器の出力期間を除去してモータを駆動するモータドライバを制御するモータドライバ制御回路と、 を備えることを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動制御回路において、 回転制御増幅器、回転制限比較器、ＰＷＭ出力比較器及びモータドライバ制御回路を半導体基板に集積してなることを特徴とするモータ駆動制御回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動制御回路と、このモータ駆動制御回路によって制御されるモータドライバと、モータドライバによって駆動されるモータと、を備えることを特徴とするモータ装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図３】
【図５】
【図２】
【図４】
【図６】
【図３】
【図５】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７１８２７
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【発行日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１７３２５（Ｐ２００５−５１７３２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００１１５２
【国際出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【発行日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００１１５２
【国際出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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