モータ駆動回路
【課題】モータを迅速に起動すること。
【解決手段】モータの正方向又は逆方向の回転を指示する回転方向指示信号に応じて、モータを正方向又は逆方向に回転させるための駆動信号を出力する駆動回路１と、モータの回転数が基準回転数よりも高いか否かを比較する回転数比較回路４と、回転方向指示信号が変化すると回転数比較回路４の比較結果に基づいて制動を制御するショートブレーキ制御回路２と、回転方向を変更する通電相順序切替制御回路３と、モータが停止しているときに回転方向指示信号が変化すると、回転数比較回路４の比較結果に関わらず、モータの制動動作が行われずにモータの回転方向が変更されるように駆動回路１を制御する為の判断回路１１０と、を備える。
【解決手段】モータの正方向又は逆方向の回転を指示する回転方向指示信号に応じて、モータを正方向又は逆方向に回転させるための駆動信号を出力する駆動回路１と、モータの回転数が基準回転数よりも高いか否かを比較する回転数比較回路４と、回転方向指示信号が変化すると回転数比較回路４の比較結果に基づいて制動を制御するショートブレーキ制御回路２と、回転方向を変更する通電相順序切替制御回路３と、モータが停止しているときに回転方向指示信号が変化すると、回転数比較回路４の比較結果に関わらず、モータの制動動作が行われずにモータの回転方向が変更されるように駆動回路１を制御する為の判断回路１１０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、モータの回転方向を切り替えるときに電源電圧を上昇させず、制御半導体素子の破壊を防止することができるモータ制御回路が知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記のモータ制御回路は、モータの回転方向を切り替える場合、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流が制御半導体素子に供給されて当該制御半導体素子が破壊されるのを防止するために、モータの回転数と基準回転数とを比較した比較結果に基づいて、モータの回転方向を切り替えている。つまり、モータの回転数が基準回転数より高い場合、モータ制御回路は、モータの回転数が基準回転数より低くなるまでモータを制動した後にモータの回転方向を切り替え、一方、モータの回転数が基準回転数より低い場合、モータ制御回路は、モータを制動せずにモータの回転方向を切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３０５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、モータが停止しているときに、モータの正方向又は逆方向の回転を指示して回転方向を切り替える回転方向指示信号が変化した場合、モータを起動する機能を有するシステムが知られている。例えば、特許文献１のモータ制御回路がこの機能を有している。このモータ制御回路では、電源の投入後及びモータの拘束後に回転方向指示信号が変化した場合、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流が制御半導体素子に供給されず、当該半導体素子が破壊される虞が無いにも関わらず、モータ制御回路は、モータの回転数と基準回転数とを比較する比較動作を行っていた。そのため、モータを迅速に起動できない虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決する主たる本発明は、モータの正方向又は逆方向の回転を指示する回転方向指示信号に応じて、前記モータを正方向又は逆方向に回転させるための駆動信号を出力する駆動回路と、前記モータの回転数が基準回転数よりも高いか否かを比較する比較回路と、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されるように前記駆動回路を制御し、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも低いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されないように前記駆動回路を制御する第１制御回路と、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動された状態において前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御し、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも低いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されていない状態において前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御する第２制御回路と、前記モータが停止しているときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記比較回路の比較結果に関わらず、前記モータの制動動作が行われずに前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御する第３制御回路と、を備えたことを特徴とするモータ駆動回路である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータを迅速に起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路がモータを初期起動する際の信号を示す波形図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路が拘束保護を行ってからモータを起動する際の信号を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
＝＝＝モータ駆動回路の全体構成＝＝＝
図１は、本実施形態に係るモータ駆動回路を示す図である。
モータ駆動回路１００は、例えば三相センサレスモータ（以下、モータという）の駆動コイルに駆動電流を供給するための回路であり、駆動回路１、ショートブレーキ制御回路２（第１制御回路）、通電相順序切替制御回路３（第２制御回路）、回転数検出回路９、回転数比較回路４（比較回路）、判定回路１１０（第１判定回路、第２判定回路）、制御回路１２０及び５個の端子Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗを備えて構成される。
【００１２】
モータ駆動回路１００の端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗは夫々、スター結線され且つ電気角１２０度の位相差を有してモータのステータに巻回された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの中性点Ｐ１００とは反対の一端に接続される。モータの正方向又は逆方向の回転を指示する回転方向指示信号Ｓｃ３、モータの回転数と比較する対象である基準回転数を設定するための閾値信号Ｓｃ６は夫々、例えばマイコン（不図示）から端子Ｔｃ、Ｔｂに入力される。尚、基準回転数の詳細については後述する。
【００１３】
駆動回路１は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにモータを回転させるための駆動電流を供給する回路である。駆動回路１は、三相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗ夫々に駆動電流を供給するための三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを有する。各相のソーストランジスタとシンクトランジスタとの接続点夫々は、端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗに接続される。
【００１４】
通電相順序切替制御回路３は、モータの回転方向を変更するために、駆動回路１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される駆動電流の供給順序及び供給方向を切り替える回路である。
【００１５】
ショートブレーキ制御回路２は、モータが例えばショートブレーキにより制動されるように駆動回路１を制御する回路である。ショートブレーキ制御回路２は、駆動回路１の三相分の例えばソーストランジスタ全てをオン又は、三相分の例えばシンクトランジスタ全てをオンしてモータを制動する。
【００１６】
回転数検出回路９は、モータの回転速度に応じた周波数を有するＦＧ信号を出力する回路である。
【００１７】
回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較し、比較結果を示す比較信号Ｓｃ２を出力する回路である。
【００１８】
判定回路１１０は、ＦＧ信号に基づいて、モータが停止しているか否かを判定し、判定結果を示す判定信号Ｓｃ１を出力する回路である。尚、判定回路１１０の詳細については後述する。
【００１９】
制御回路１２０は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、判定信号Ｓｃ１及び比較信号Ｓｃ２に基づいて、ショートブレーキ制御回路２及び通電相順序切替制御回路３を制御する回路である。例えば、モータが停止していないことを示す判定信号Ｓｃ１が出力されているときに回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、制御回路１２０は、モータの回転数が基準回転数よりも高くないことを示す比較信号Ｓｃ２が出力されるまでモータが制動されるようにショートブレーキ制御回路２を制御する。その後に、制御回路１２０は、モータの回転方向が変更されるように通電相順序切替制御回路３を制御する。一方、例えば、モータが停止していることを示す判定信号Ｓｃ１が出力されているときに回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、制御回路１２０は、比較信号Ｓｃ２に示される比較結果に関わらず、モータの回転方向が変更されるように通電相順序切替回路３を制御する。尚、制御回路１２０の詳細については後述する。
【００２０】
＝＝＝判定回路＝＝＝
判定回路１１０は、ＦＧ信号に基づいて、モータが停止しているか否かを判定し、判定結果を示す判定信号Ｓｃ１を出力する回路である。
判定回路１１０は、回転数比較選択回路５、拘束保護回路６及びＦＧカウンタ７（カウンタ）を備えて構成される。
【００２１】
拘束保護回路６は、ＦＧ信号と回転方向指示信号Ｓｃ３とが入力され、ＳＥＴ信号及び制御信号Ｓｃ９を出力する。拘束保護回路６は、所定期間Ｔａ以内にＦＧ信号が第１所定数（例えば１個）入力されない場合、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの駆動電流の供給を停止する制御信号Ｓｃ９とＳＥＴ信号とを出力する。尚、ＳＥＴ信号は、ＦＧ信号の立ち上がりエッジが拘束保護回路６に入力された時から所定期間Ｔａ以内に、ＦＧ信号の立ち上がりエッジが再度入力されない場合、ＦＧ信号の立ち上がりエッジが拘束保護回路６に入力されてから所定期間Ｔａ経過時に拘束保護回路６から出力されるワンショットのパルス信号である。駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの駆動電流の供給を停止する制御信号Ｓｃ９が出力された後に例えば回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、拘束保護回路６は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの駆動電流の供給を開始させるための制御信号Ｓｃ９を出力する。又、拘束保護回路６は、モータ駆動回路１００への電源投入後、拘束保護回路６に電源電圧が印加されたときもＳＥＴ信号を出力するものとする。
【００２２】
ＦＧカウンタ７は、ＦＧ信号と回転方向指示信号Ｓｃ３とが入力され、ＲＥＳＥＴ信号を出力する。ＦＧカウンタ７は、ＦＧ信号の立ち上がりエッジの数をカウントし、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化したときにカウント値をリセットする。ＦＧカウンタ７は、カウント値が第２所定数（例えば１０個）に達したときにＲＥＳＥＴ信号を出力する。尚、ＲＥＳＥＴ信号は、ＦＧカウンタ７のカウント値が第２所定数に達したときにＦＧカウンタ７から出力されるワンショットのパルス信号である。
【００２３】
回転数比較選択回路５は、ＳＥＴ信号とＲＥＳＥＴ信号とが入力され、判定信号Ｓｃ１を出力する。回転数比較選択回路５は、回転数比較選択回路５に入力されたＳＥＴ信号及びＲＥＳＥＴ信号を保持し、保持した信号を示す判定信号Ｓｃ１を出力する回路である。例えば、ＳＥＴ信号が回転数比較選択回路５に入力された場合、回転数比較選択回路５は、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１を出力し、例えば、ＲＥＳＥＴ信号が回転数比較選択回路５に入力された場合、ローレベルの判定信号Ｓｃ１を出力するものとする。
【００２４】
＝＝＝回転数比較回路＝＝＝
回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較し、比較結果を示す比較信号Ｓｃ２を出力する回路である。回転数比較回路４は、閾値信号Ｓｃ６、回転方向指示信号Ｓｃ３及びＦＧ信号が入力され、比較信号Ｓｃ２を出力する。回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、閾値信号Ｓｃ６によって設定された基準回転数よりも高いか否かを比較する比較動作を開始する。ここで、基準回転数は、駆動回路１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにモータの回転方向を変更する駆動電流を供給した場合、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流が駆動回路１に供給されず、駆動回路１が破壊される虞がない回転数よりも低い回転数であり、例えば１００Ｈｚとする。例えば、回転数比較回路４は、ＦＧ信号の立ち上がりエッジが回転数比較回路４に入力されたときから、基準回転数（例えば１００Ｈｚ）の例えば１周期に相当する時間（例えば１０ミリ秒）以内にＦＧ信号の立ち上がりエッジが入力されるか否かにより、モータの回転数が基準回転数よりも高いか否かを判断する。尚、ＦＧ信号は、モータの回転数と同様な周波数のパルス信号とする。例えば、基準回転数（例えば１００Ｈｚ）の例えば１周期に相当する時間（例えば１０ミリ秒）以内にＦＧ信号の立ち上がりエッジが入力された場合、回転数比較回路４は、モータの回転数が基準回転数よりも高いと判断する。一方、例えば、基準回転数（例えば１００Ｈｚ）の例えば１周期に相当する時間（例えば１０ミリ秒）以内にＦＧ信号の立ち上がりエッジが入力さない場合、回転数比較回路４は、モータの回転数が基準回転数よりも高くないと判断する。
【００２５】
回転数比較回路４は、モータの回転数が基準回転数よりも高いと判断した場合、例えばローレベルの比較信号Ｓｃ２を出力し、モータの回転数が基準回転数より高くないと判断した場合、回転数比較回路４は、例えばハイレベルの比較信号Ｓｃ２を出力するものとする。尚、回転数比較回路４は、モータ駆動回路１００への電源投入後、回転数比較回路４に電源電圧が印加されたときはローレベルの比較信号Ｓｃ２を出力するものとする。
【００２６】
＝＝＝制御回路＝＝＝
制御回路１２０は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、判定信号Ｓｃ１及び比較信号Ｓｃ２に基づいて、ショートブレーキ制御回路２及び通電相順序切替制御回路３を制御する回路である。制御回路１２０は、正逆回転方向制御回路８及びＯＲ回路３００を備えて構成される。
ＯＲ回路３００は、判定信号Ｓｃ１と比較信号Ｓｃ２とが入力され、出力制御信号Ｓｃ７を出力する。
正逆回転方向制御回路８は、回転方向指示信号Ｓｃ３と出力制御信号Ｓｃ７とが入力され、回転方向信号Ｓｃ８を出力する。例えば、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７が正逆回転方向制御回路８に入力された場合、正逆回転方向制御回路８は、回転方向指示信号Ｓｃ３と同様な論理レベルの回転方向信号Ｓｃ８を出力するものとする。一方、例えば、ローレベルの出力制御信号Ｓｃ７が正逆回転方向制御回路８に入力された場合、正逆回転方向制御回路８は、直前に出力していた論理レベルの回転方向信号Ｓｃ８を出力するものとする。
【００２７】
＝＝＝ショートブレーキ制御回路＝＝＝
ショートブレーキ制御回路２は、モータが例えばショートブレーキにより制動されるように駆動回路１を制御する回路である。ショートブレーキ制御回路２は、回転方向指示信号Ｓｃ３と出力制御信号Ｓｃ７とが入力され、ブレーキ信号Ｓｃ４を出力する。
例えば、ローレベルの出力制御信号Ｓｃ７がショートブレーキ制御回路２に入力された状態で回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、ショートブレーキ制御回路２は、駆動回路１の三相分の例えばソーストランジスタ全てをオンするブレーキ信号Ｓｃ４を出力するものとする。一方、例えば、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７がショートブレーキ制御回路２に入力された場合、ショートブレーキ制御回路２は、ブレーキ信号Ｓｃ４を出力しないものとする。
【００２８】
＝＝＝通電相順序切替制御回路＝＝＝
通電相順序切替制御回路３は、モータの回転方向を変更するために、駆動回路１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される駆動電流の供給順序及び供給方向を切り替える回路である。通電相順序切替制御回路３は、回転方向信号Ｓｃ８が入力され、通電相順序信号Ｓｃ５を出力する。
例えば、ハイレベルの回転方向信号Ｓｃ８が通電相順序切替制御回路３に入力された場合、通電相順序切替制御回路３は、モータが例えば正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力するものとする。例えば、ローレベルの回転方向信号Ｓｃ８が通電相順序切替制御回路３に入力された場合、通電相順序切替制御回路３は、モータが例えば逆回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力するものとする。
【００２９】
＝＝＝駆動回路＝＝＝
駆動回路１は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにモータを回転させるための駆動電流を供給する回路である。駆動回路１は、ブレーキ信号Ｓｃ４、通電相順序信号Ｓｃ５及び制御信号Ｓｃ９が入力され、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流を供給する。
【００３０】
例えば、駆動回路１の三相分の例えばソーストランジスタ全てをオンするブレーキ信号Ｓｃ４が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、モータがショートブレーキにより制動されるように三相分のソーストランジスタ全てをオンとするものとする。例えば、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、モータを正回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフするものとする。例えば、モータが逆回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、モータを逆回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフするものとする。例えば、駆動電流の供給を停止させるための制御信号Ｓｃ９が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへ駆動電流が供給されないように例えば三相分のソーストランジスタ全てをオフするものとする。例えば、駆動電流の供給を開始させるための制御信号Ｓｃ９が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、通電相順序信号Ｓｃ５に基づいてモータが正回転又は逆回転する駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフするものとする。
【００３１】
＝＝＝モータ駆動回路の動作＝＝＝
図１、図２、図３を参照してモータ駆動回路１００の動作について説明する。
図２は、本実施形態に係るモータ駆動回路がモータを初期起動する際の信号を示す波形図である。図３は、本実施形態に係るモータ駆動回路が拘束保護を行ってからモータを起動する際の信号を示す波形図である。尚、図２及び図３の時刻は、同軸時間軸上において連続していることとする。
例えば、時刻Ｔ１にモータ駆動回路１００への電源投入が行われるものとして、初期起動期間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３）、定常回転期間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ６）、拘束期間（時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３）、拘束保護期間（時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４）、起動期間（時刻Ｔ１４からＴ１５）に分けて、モータ駆動回路１００の動作について説明する。
【００３２】
＜初期起動期間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３）＞
例えば、時刻Ｔ１の場合、拘束保護回路６は、電源電圧が印加され、パルス状のＳＥＴ信号を出力する。回転数比較選択回路５は、ＳＥＴ信号が入力され、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。ＯＲ回路３００は、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１が入力され、比較信号Ｓｃ２の論理レベルに関わらず、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。ショートブレーキ制御回路２は、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７が入力され、ブレーキ信号Ｓｃ４を出力しない状態になる。正逆回転方向制御回路８は、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７が入力され、回転方向指示信号Ｓｃ３と同様な論理レベルの回転方向信号Ｓｃ８を出力する。通電相順序切替制御回路３は、ハイレベルの回転方向信号Ｓｃ８が入力され、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力する。駆動回路１は、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が入力され、モータを正回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフする。モータは、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給された駆動電流により、正回転する。
【００３３】
例えば、時刻Ｔ２で回転方向指示信号Ｓｃ３がハイレベルからローレベルに変化した場合、ＦＧカウンタ７は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間にカウントしたＦＧ信号の立ち上がりエッジの数であるカウント値をリセットする。回転数比較選択回路５、ＯＲ回路３００、ショートブレーキ制御回路２及び正逆回転方向制御回路８は、時刻Ｔ１の場合と同様な動作を行うので、その説明は省略する。通電相順序切替制御回路３は、ローレベルの回転方向信号Ｓｃ８が入力され、モータが逆回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力する。駆動回路１は、モータが逆回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が入力され、モータを逆回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフする。モータは、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給された駆動電流により、逆回転する。
【００３４】
従って、初期起動期間に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、回転数比較回路４の比較信号Ｓｃ２に関わらず、モータを制動せずに、モータの回転方向を切り替える。
【００３５】
＜定常回転期間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ６）＞
例えば、時刻Ｔ３の場合、ＦＧカウンタ７は、カウント値が第２所定数（例えば１０個）に達し、ＲＥＳＥＴ信号を出力する。回転数比較選択回路５は、ＲＥＳＥＴ信号が入力され、ローレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。
【００３６】
例えば、時刻Ｔ４で回転方向指示信号Ｓｃ３がローレベルからハイレベルに変化した場合、回転数比較選択回路５は、時刻Ｔ３のときに出力したローレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較し、モータの回転数が基準回転数よりも例えば高いことを示すローレベルの比較信号Ｓｃ２を出力する。ＯＲ回路３００は、ローレベルの判定信号Ｓｃ１と例えばローレベルの比較信号Ｓｃ２とが入力され、ローレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。ショートブレーキ制御回路２は、ローレベルの出力制御信号Ｓｃ７が入力された状態で、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化し、駆動回路１の三相分の例えばソーストランジスタ全てをオンするブレーキ信号Ｓｃ４を出力する。駆動回路１は、ブレーキ信号Ｓｃ４が入力され、モータがショートブレーキにより制動されるように三相分のソーストランジスタ全てをオンする。モータは、駆動回路１のショートブレーキにより制動される。
【００３７】
例えば、時刻Ｔ５の場合、回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較し、モータの回転数が基準回転数よりも例えば高くないことを示すハイレベルの比較信号Ｓｃ２を出力するものとする。ＯＲ回路３００は、ローレベルの判定信号Ｓｃ１とハイレベルの比較信号Ｓｃ２とが入力され、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。ショートブレーキ制御回路２、正逆回転方向制御回路８は、時刻Ｔ１の場合と同様な動作を行うので、その説明は省略する。通電相順序切替制御回路３は、ハイレベルの回転方向信号Ｓｃ８が入力され、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力する。駆動回路１は、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が入力され、モータを正回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフする。モータは、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給された駆動電流により、正回転する。
【００３８】
従って、定常回転期間に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、モータの回転数が基準回転数よりも高くない状態になるようにモータを制動した後に、モータの回転方向を切り替える。従って、定常回転期間に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、回転数比較回路４の比較信号Ｓｃ１に応じて、モータの回転方向を切り替える。
【００３９】
＜拘束期間（時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３）、拘束保護期間（時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４）、起動期間（時刻Ｔ１４からＴ１５）＞
例えば、時刻Ｔ１３の場合、拘束保護回路６は、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの所定期間ＴａにＦＧ信号の立ち上がりエッジが第１所定数（例えば１個）入力されず、ＳＥＴ信号と駆動電流の供給を停止するための制御信号Ｓｃ９とを出力する。駆動回路１は、駆動電流の供給を停止させるための制御信号Ｓｃ９を受信して、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへ駆動電流が供給されないように例えば三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタ全てをオフする。回転数比較選択回路５は、ＳＥＴ信号が入力され、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。ＯＲ回路３００は、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１が入力され、比較信号Ｓｃ２の論理レベルに関わらず、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。
【００４０】
例えば、時刻Ｔ１４で回転方向指示信号Ｓｃ３がハイレベルからローレベルに変化した場合、回転数比較選択回路５、ＯＲ回路３００は夫々、時刻Ｔ１３のときに出力したハイレベルの判定信号Ｓｃ１、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。ショートブレーキ制御回路２、正逆回転方向制御回路８、通電相順序切替制御回路３は、時刻Ｔ１の場合と同様に動作するので、その説明は省略する。拘束保護回路６は、駆動電流の供給を開始させるための制御信号Ｓｃ９を出力する。駆動回路１は、駆動電流の供給を開始させるための制御信号Ｓｃ９を受信して、モータを正回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフする。モータは、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給された駆動電流により、正回転する。
【００４１】
従って、拘束保護期間に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、回転数比較回路４の比較信号Ｓｃ２に関わらずモータを制動せずに、モータの回転方向を切り替える。
【００４２】
尚、例えば、時刻Ｔ１５の場合、カウント値が第２所定数（例えば１０個）に達し、ＲＥＳＥＴ信号を出力する。回転数比較選択回路５は、ＲＥＳＥＴ信号が入力され、ローレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。時刻Ｔ１５以降に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、前述した定常回転期間と同様な動作を行うので、その説明は省略する。
【００４３】
前述したように、駆動回路１は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにモータを回転させるための駆動電流を供給する。回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較する。ショートブレーキ制御回路２は、回転数比較回路４の比較結果に基づいて、モータの回転数が基準回転数よりも低くなるようにモータが制動されるように駆動回路１を制御する。通電相順序切替制御回路３は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、回転数比較回路４の比較結果に基づいて、モータの回転数が基準回転数よりも低くなったときに、駆動回路１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される駆動電流の供給順序及び供給方向を切り替える。判定回路１１０は、ＦＧ信号に基づいて、モータが停止しているか否かを判定する。制御回路１２０は、モータが停止していると判定回路１１０に判定されているときに回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、回転数比較回路４の比較結果に関わらず、モータの制動動作が行われずにモータの回転方向が変更されるように通電相順序切替制御回路３を制御する。よって、モータ駆動回路１００が、回転方向指示信号Ｓｃ３の変化によりモータを起動する機能を有する場合、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化したときに、回転数比較回路４の比較結果に関わらず、モータを迅速に起動できる。
【００４４】
又、判定回路１１０は、拘束保護回路６を有する。判定回路１１０は、所定期間Ｔａ以内に拘束保護回路６へＦＧ信号が第１所定数（例えば１個）入力されない場合、モータが停止していると判定する。よって、モータ駆動回路１００は、拘束保護回路６が拘束動作を行っている際に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータを迅速に起動できる。
【００４５】
又、判定回路１１０は、ＦＧカウンタ７を有する。判定回路１１０は、モータが停止していると判定した後に、ＦＧカウンタ７がＦＧ信号の立ち上がりエッジを第２所定数（例えば１０個）カウントした場合、モータが停止していないと判定する。よって、モータ駆動回路１００は、ＦＧカウンタ７がＦＧ信号の立ち上がりエッジを第２所定数（例えば１０個）カウントした後に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータの回転数が基準回転数よりも低くなるようにモータを制動した後にモータの回転方向を切り替える。従って、モータ駆動回路１００は、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流がモータ駆動回路１００に供給されてモータ駆動回路１００が破壊されるのを防止することができる。
【００４６】
又、ＦＧカウンタは、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化したときにカウント値をリセットする。よって、判定回路１１０は、正方向又は逆方向のいずれかにのみ回転した際のＦＧ信号の立ち上がりエッジが第２所定数（例えば１０個）ＦＧカウンタ７にカウントされた場合、モータが停止していないと判定する。よって、モータ駆動回路１００は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流がモータ駆動回路１００に供給されず、モータ駆動回路１００が破壊される虞が無いにも関わらず、回転数比較回路４の比較結果に基づいて、回転方向を切り替えるのを防止し、迅速にモータを起動できる。
【００４７】
又、ショートブレーキ制御回路２は、モータがショートブレーキにより制動されるように駆動回路１を制御する。よって、モータ駆動回路１００は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータの回転数が基準回転数より低くなるようにモータを迅速に制動でき、モータの回転方向を迅速に切り替えることができる。
【００４８】
尚、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 駆動回路
２ ショートブレーキ制御回路
３ 通電相順序切替制御回路
４ 回転数比較回路
５ 回転数比較選択回路
６ 拘束保護回路
７ ＦＧカウンタ
８ 正逆回転方向制御回路
９ 回転数検出回路
１００ モータ駆動回路
１１０ 判定回路
１２０ 制御回路
Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ 駆動コイル
Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗ 端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、モータの回転方向を切り替えるときに電源電圧を上昇させず、制御半導体素子の破壊を防止することができるモータ制御回路が知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記のモータ制御回路は、モータの回転方向を切り替える場合、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流が制御半導体素子に供給されて当該制御半導体素子が破壊されるのを防止するために、モータの回転数と基準回転数とを比較した比較結果に基づいて、モータの回転方向を切り替えている。つまり、モータの回転数が基準回転数より高い場合、モータ制御回路は、モータの回転数が基準回転数より低くなるまでモータを制動した後にモータの回転方向を切り替え、一方、モータの回転数が基準回転数より低い場合、モータ制御回路は、モータを制動せずにモータの回転方向を切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３０５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、モータが停止しているときに、モータの正方向又は逆方向の回転を指示して回転方向を切り替える回転方向指示信号が変化した場合、モータを起動する機能を有するシステムが知られている。例えば、特許文献１のモータ制御回路がこの機能を有している。このモータ制御回路では、電源の投入後及びモータの拘束後に回転方向指示信号が変化した場合、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流が制御半導体素子に供給されず、当該半導体素子が破壊される虞が無いにも関わらず、モータ制御回路は、モータの回転数と基準回転数とを比較する比較動作を行っていた。そのため、モータを迅速に起動できない虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決する主たる本発明は、モータの正方向又は逆方向の回転を指示する回転方向指示信号に応じて、前記モータを正方向又は逆方向に回転させるための駆動信号を出力する駆動回路と、前記モータの回転数が基準回転数よりも高いか否かを比較する比較回路と、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されるように前記駆動回路を制御し、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも低いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されないように前記駆動回路を制御する第１制御回路と、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動された状態において前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御し、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも低いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されていない状態において前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御する第２制御回路と、前記モータが停止しているときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記比較回路の比較結果に関わらず、前記モータの制動動作が行われずに前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御する第３制御回路と、を備えたことを特徴とするモータ駆動回路である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータを迅速に起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路がモータを初期起動する際の信号を示す波形図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路が拘束保護を行ってからモータを起動する際の信号を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
＝＝＝モータ駆動回路の全体構成＝＝＝
図１は、本実施形態に係るモータ駆動回路を示す図である。
モータ駆動回路１００は、例えば三相センサレスモータ（以下、モータという）の駆動コイルに駆動電流を供給するための回路であり、駆動回路１、ショートブレーキ制御回路２（第１制御回路）、通電相順序切替制御回路３（第２制御回路）、回転数検出回路９、回転数比較回路４（比較回路）、判定回路１１０（第１判定回路、第２判定回路）、制御回路１２０及び５個の端子Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗを備えて構成される。
【００１２】
モータ駆動回路１００の端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗは夫々、スター結線され且つ電気角１２０度の位相差を有してモータのステータに巻回された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの中性点Ｐ１００とは反対の一端に接続される。モータの正方向又は逆方向の回転を指示する回転方向指示信号Ｓｃ３、モータの回転数と比較する対象である基準回転数を設定するための閾値信号Ｓｃ６は夫々、例えばマイコン（不図示）から端子Ｔｃ、Ｔｂに入力される。尚、基準回転数の詳細については後述する。
【００１３】
駆動回路１は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにモータを回転させるための駆動電流を供給する回路である。駆動回路１は、三相の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗ夫々に駆動電流を供給するための三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを有する。各相のソーストランジスタとシンクトランジスタとの接続点夫々は、端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗに接続される。
【００１４】
通電相順序切替制御回路３は、モータの回転方向を変更するために、駆動回路１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される駆動電流の供給順序及び供給方向を切り替える回路である。
【００１５】
ショートブレーキ制御回路２は、モータが例えばショートブレーキにより制動されるように駆動回路１を制御する回路である。ショートブレーキ制御回路２は、駆動回路１の三相分の例えばソーストランジスタ全てをオン又は、三相分の例えばシンクトランジスタ全てをオンしてモータを制動する。
【００１６】
回転数検出回路９は、モータの回転速度に応じた周波数を有するＦＧ信号を出力する回路である。
【００１７】
回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較し、比較結果を示す比較信号Ｓｃ２を出力する回路である。
【００１８】
判定回路１１０は、ＦＧ信号に基づいて、モータが停止しているか否かを判定し、判定結果を示す判定信号Ｓｃ１を出力する回路である。尚、判定回路１１０の詳細については後述する。
【００１９】
制御回路１２０は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、判定信号Ｓｃ１及び比較信号Ｓｃ２に基づいて、ショートブレーキ制御回路２及び通電相順序切替制御回路３を制御する回路である。例えば、モータが停止していないことを示す判定信号Ｓｃ１が出力されているときに回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、制御回路１２０は、モータの回転数が基準回転数よりも高くないことを示す比較信号Ｓｃ２が出力されるまでモータが制動されるようにショートブレーキ制御回路２を制御する。その後に、制御回路１２０は、モータの回転方向が変更されるように通電相順序切替制御回路３を制御する。一方、例えば、モータが停止していることを示す判定信号Ｓｃ１が出力されているときに回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、制御回路１２０は、比較信号Ｓｃ２に示される比較結果に関わらず、モータの回転方向が変更されるように通電相順序切替回路３を制御する。尚、制御回路１２０の詳細については後述する。
【００２０】
＝＝＝判定回路＝＝＝
判定回路１１０は、ＦＧ信号に基づいて、モータが停止しているか否かを判定し、判定結果を示す判定信号Ｓｃ１を出力する回路である。
判定回路１１０は、回転数比較選択回路５、拘束保護回路６及びＦＧカウンタ７（カウンタ）を備えて構成される。
【００２１】
拘束保護回路６は、ＦＧ信号と回転方向指示信号Ｓｃ３とが入力され、ＳＥＴ信号及び制御信号Ｓｃ９を出力する。拘束保護回路６は、所定期間Ｔａ以内にＦＧ信号が第１所定数（例えば１個）入力されない場合、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの駆動電流の供給を停止する制御信号Ｓｃ９とＳＥＴ信号とを出力する。尚、ＳＥＴ信号は、ＦＧ信号の立ち上がりエッジが拘束保護回路６に入力された時から所定期間Ｔａ以内に、ＦＧ信号の立ち上がりエッジが再度入力されない場合、ＦＧ信号の立ち上がりエッジが拘束保護回路６に入力されてから所定期間Ｔａ経過時に拘束保護回路６から出力されるワンショットのパルス信号である。駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの駆動電流の供給を停止する制御信号Ｓｃ９が出力された後に例えば回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、拘束保護回路６は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの駆動電流の供給を開始させるための制御信号Ｓｃ９を出力する。又、拘束保護回路６は、モータ駆動回路１００への電源投入後、拘束保護回路６に電源電圧が印加されたときもＳＥＴ信号を出力するものとする。
【００２２】
ＦＧカウンタ７は、ＦＧ信号と回転方向指示信号Ｓｃ３とが入力され、ＲＥＳＥＴ信号を出力する。ＦＧカウンタ７は、ＦＧ信号の立ち上がりエッジの数をカウントし、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化したときにカウント値をリセットする。ＦＧカウンタ７は、カウント値が第２所定数（例えば１０個）に達したときにＲＥＳＥＴ信号を出力する。尚、ＲＥＳＥＴ信号は、ＦＧカウンタ７のカウント値が第２所定数に達したときにＦＧカウンタ７から出力されるワンショットのパルス信号である。
【００２３】
回転数比較選択回路５は、ＳＥＴ信号とＲＥＳＥＴ信号とが入力され、判定信号Ｓｃ１を出力する。回転数比較選択回路５は、回転数比較選択回路５に入力されたＳＥＴ信号及びＲＥＳＥＴ信号を保持し、保持した信号を示す判定信号Ｓｃ１を出力する回路である。例えば、ＳＥＴ信号が回転数比較選択回路５に入力された場合、回転数比較選択回路５は、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１を出力し、例えば、ＲＥＳＥＴ信号が回転数比較選択回路５に入力された場合、ローレベルの判定信号Ｓｃ１を出力するものとする。
【００２４】
＝＝＝回転数比較回路＝＝＝
回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較し、比較結果を示す比較信号Ｓｃ２を出力する回路である。回転数比較回路４は、閾値信号Ｓｃ６、回転方向指示信号Ｓｃ３及びＦＧ信号が入力され、比較信号Ｓｃ２を出力する。回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、閾値信号Ｓｃ６によって設定された基準回転数よりも高いか否かを比較する比較動作を開始する。ここで、基準回転数は、駆動回路１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにモータの回転方向を変更する駆動電流を供給した場合、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流が駆動回路１に供給されず、駆動回路１が破壊される虞がない回転数よりも低い回転数であり、例えば１００Ｈｚとする。例えば、回転数比較回路４は、ＦＧ信号の立ち上がりエッジが回転数比較回路４に入力されたときから、基準回転数（例えば１００Ｈｚ）の例えば１周期に相当する時間（例えば１０ミリ秒）以内にＦＧ信号の立ち上がりエッジが入力されるか否かにより、モータの回転数が基準回転数よりも高いか否かを判断する。尚、ＦＧ信号は、モータの回転数と同様な周波数のパルス信号とする。例えば、基準回転数（例えば１００Ｈｚ）の例えば１周期に相当する時間（例えば１０ミリ秒）以内にＦＧ信号の立ち上がりエッジが入力された場合、回転数比較回路４は、モータの回転数が基準回転数よりも高いと判断する。一方、例えば、基準回転数（例えば１００Ｈｚ）の例えば１周期に相当する時間（例えば１０ミリ秒）以内にＦＧ信号の立ち上がりエッジが入力さない場合、回転数比較回路４は、モータの回転数が基準回転数よりも高くないと判断する。
【００２５】
回転数比較回路４は、モータの回転数が基準回転数よりも高いと判断した場合、例えばローレベルの比較信号Ｓｃ２を出力し、モータの回転数が基準回転数より高くないと判断した場合、回転数比較回路４は、例えばハイレベルの比較信号Ｓｃ２を出力するものとする。尚、回転数比較回路４は、モータ駆動回路１００への電源投入後、回転数比較回路４に電源電圧が印加されたときはローレベルの比較信号Ｓｃ２を出力するものとする。
【００２６】
＝＝＝制御回路＝＝＝
制御回路１２０は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、判定信号Ｓｃ１及び比較信号Ｓｃ２に基づいて、ショートブレーキ制御回路２及び通電相順序切替制御回路３を制御する回路である。制御回路１２０は、正逆回転方向制御回路８及びＯＲ回路３００を備えて構成される。
ＯＲ回路３００は、判定信号Ｓｃ１と比較信号Ｓｃ２とが入力され、出力制御信号Ｓｃ７を出力する。
正逆回転方向制御回路８は、回転方向指示信号Ｓｃ３と出力制御信号Ｓｃ７とが入力され、回転方向信号Ｓｃ８を出力する。例えば、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７が正逆回転方向制御回路８に入力された場合、正逆回転方向制御回路８は、回転方向指示信号Ｓｃ３と同様な論理レベルの回転方向信号Ｓｃ８を出力するものとする。一方、例えば、ローレベルの出力制御信号Ｓｃ７が正逆回転方向制御回路８に入力された場合、正逆回転方向制御回路８は、直前に出力していた論理レベルの回転方向信号Ｓｃ８を出力するものとする。
【００２７】
＝＝＝ショートブレーキ制御回路＝＝＝
ショートブレーキ制御回路２は、モータが例えばショートブレーキにより制動されるように駆動回路１を制御する回路である。ショートブレーキ制御回路２は、回転方向指示信号Ｓｃ３と出力制御信号Ｓｃ７とが入力され、ブレーキ信号Ｓｃ４を出力する。
例えば、ローレベルの出力制御信号Ｓｃ７がショートブレーキ制御回路２に入力された状態で回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、ショートブレーキ制御回路２は、駆動回路１の三相分の例えばソーストランジスタ全てをオンするブレーキ信号Ｓｃ４を出力するものとする。一方、例えば、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７がショートブレーキ制御回路２に入力された場合、ショートブレーキ制御回路２は、ブレーキ信号Ｓｃ４を出力しないものとする。
【００２８】
＝＝＝通電相順序切替制御回路＝＝＝
通電相順序切替制御回路３は、モータの回転方向を変更するために、駆動回路１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される駆動電流の供給順序及び供給方向を切り替える回路である。通電相順序切替制御回路３は、回転方向信号Ｓｃ８が入力され、通電相順序信号Ｓｃ５を出力する。
例えば、ハイレベルの回転方向信号Ｓｃ８が通電相順序切替制御回路３に入力された場合、通電相順序切替制御回路３は、モータが例えば正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力するものとする。例えば、ローレベルの回転方向信号Ｓｃ８が通電相順序切替制御回路３に入力された場合、通電相順序切替制御回路３は、モータが例えば逆回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力するものとする。
【００２９】
＝＝＝駆動回路＝＝＝
駆動回路１は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにモータを回転させるための駆動電流を供給する回路である。駆動回路１は、ブレーキ信号Ｓｃ４、通電相順序信号Ｓｃ５及び制御信号Ｓｃ９が入力され、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流を供給する。
【００３０】
例えば、駆動回路１の三相分の例えばソーストランジスタ全てをオンするブレーキ信号Ｓｃ４が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、モータがショートブレーキにより制動されるように三相分のソーストランジスタ全てをオンとするものとする。例えば、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、モータを正回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフするものとする。例えば、モータが逆回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、モータを逆回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフするものとする。例えば、駆動電流の供給を停止させるための制御信号Ｓｃ９が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへ駆動電流が供給されないように例えば三相分のソーストランジスタ全てをオフするものとする。例えば、駆動電流の供給を開始させるための制御信号Ｓｃ９が駆動回路１に入力された場合、駆動回路１は、通電相順序信号Ｓｃ５に基づいてモータが正回転又は逆回転する駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフするものとする。
【００３１】
＝＝＝モータ駆動回路の動作＝＝＝
図１、図２、図３を参照してモータ駆動回路１００の動作について説明する。
図２は、本実施形態に係るモータ駆動回路がモータを初期起動する際の信号を示す波形図である。図３は、本実施形態に係るモータ駆動回路が拘束保護を行ってからモータを起動する際の信号を示す波形図である。尚、図２及び図３の時刻は、同軸時間軸上において連続していることとする。
例えば、時刻Ｔ１にモータ駆動回路１００への電源投入が行われるものとして、初期起動期間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３）、定常回転期間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ６）、拘束期間（時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３）、拘束保護期間（時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４）、起動期間（時刻Ｔ１４からＴ１５）に分けて、モータ駆動回路１００の動作について説明する。
【００３２】
＜初期起動期間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３）＞
例えば、時刻Ｔ１の場合、拘束保護回路６は、電源電圧が印加され、パルス状のＳＥＴ信号を出力する。回転数比較選択回路５は、ＳＥＴ信号が入力され、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。ＯＲ回路３００は、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１が入力され、比較信号Ｓｃ２の論理レベルに関わらず、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。ショートブレーキ制御回路２は、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７が入力され、ブレーキ信号Ｓｃ４を出力しない状態になる。正逆回転方向制御回路８は、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７が入力され、回転方向指示信号Ｓｃ３と同様な論理レベルの回転方向信号Ｓｃ８を出力する。通電相順序切替制御回路３は、ハイレベルの回転方向信号Ｓｃ８が入力され、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力する。駆動回路１は、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が入力され、モータを正回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフする。モータは、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給された駆動電流により、正回転する。
【００３３】
例えば、時刻Ｔ２で回転方向指示信号Ｓｃ３がハイレベルからローレベルに変化した場合、ＦＧカウンタ７は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間にカウントしたＦＧ信号の立ち上がりエッジの数であるカウント値をリセットする。回転数比較選択回路５、ＯＲ回路３００、ショートブレーキ制御回路２及び正逆回転方向制御回路８は、時刻Ｔ１の場合と同様な動作を行うので、その説明は省略する。通電相順序切替制御回路３は、ローレベルの回転方向信号Ｓｃ８が入力され、モータが逆回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力する。駆動回路１は、モータが逆回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が入力され、モータを逆回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフする。モータは、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給された駆動電流により、逆回転する。
【００３４】
従って、初期起動期間に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、回転数比較回路４の比較信号Ｓｃ２に関わらず、モータを制動せずに、モータの回転方向を切り替える。
【００３５】
＜定常回転期間（時刻Ｔ３から時刻Ｔ６）＞
例えば、時刻Ｔ３の場合、ＦＧカウンタ７は、カウント値が第２所定数（例えば１０個）に達し、ＲＥＳＥＴ信号を出力する。回転数比較選択回路５は、ＲＥＳＥＴ信号が入力され、ローレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。
【００３６】
例えば、時刻Ｔ４で回転方向指示信号Ｓｃ３がローレベルからハイレベルに変化した場合、回転数比較選択回路５は、時刻Ｔ３のときに出力したローレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較し、モータの回転数が基準回転数よりも例えば高いことを示すローレベルの比較信号Ｓｃ２を出力する。ＯＲ回路３００は、ローレベルの判定信号Ｓｃ１と例えばローレベルの比較信号Ｓｃ２とが入力され、ローレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。ショートブレーキ制御回路２は、ローレベルの出力制御信号Ｓｃ７が入力された状態で、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化し、駆動回路１の三相分の例えばソーストランジスタ全てをオンするブレーキ信号Ｓｃ４を出力する。駆動回路１は、ブレーキ信号Ｓｃ４が入力され、モータがショートブレーキにより制動されるように三相分のソーストランジスタ全てをオンする。モータは、駆動回路１のショートブレーキにより制動される。
【００３７】
例えば、時刻Ｔ５の場合、回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較し、モータの回転数が基準回転数よりも例えば高くないことを示すハイレベルの比較信号Ｓｃ２を出力するものとする。ＯＲ回路３００は、ローレベルの判定信号Ｓｃ１とハイレベルの比較信号Ｓｃ２とが入力され、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。ショートブレーキ制御回路２、正逆回転方向制御回路８は、時刻Ｔ１の場合と同様な動作を行うので、その説明は省略する。通電相順序切替制御回路３は、ハイレベルの回転方向信号Ｓｃ８が入力され、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５を出力する。駆動回路１は、モータが正回転するように駆動回路１を制御する通電相順序信号Ｓｃ５が入力され、モータを正回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように、三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフする。モータは、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給された駆動電流により、正回転する。
【００３８】
従って、定常回転期間に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、モータの回転数が基準回転数よりも高くない状態になるようにモータを制動した後に、モータの回転方向を切り替える。従って、定常回転期間に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、回転数比較回路４の比較信号Ｓｃ１に応じて、モータの回転方向を切り替える。
【００３９】
＜拘束期間（時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３）、拘束保護期間（時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４）、起動期間（時刻Ｔ１４からＴ１５）＞
例えば、時刻Ｔ１３の場合、拘束保護回路６は、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの所定期間ＴａにＦＧ信号の立ち上がりエッジが第１所定数（例えば１個）入力されず、ＳＥＴ信号と駆動電流の供給を停止するための制御信号Ｓｃ９とを出力する。駆動回路１は、駆動電流の供給を停止させるための制御信号Ｓｃ９を受信して、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへ駆動電流が供給されないように例えば三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタ全てをオフする。回転数比較選択回路５は、ＳＥＴ信号が入力され、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。ＯＲ回路３００は、ハイレベルの判定信号Ｓｃ１が入力され、比較信号Ｓｃ２の論理レベルに関わらず、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。
【００４０】
例えば、時刻Ｔ１４で回転方向指示信号Ｓｃ３がハイレベルからローレベルに変化した場合、回転数比較選択回路５、ＯＲ回路３００は夫々、時刻Ｔ１３のときに出力したハイレベルの判定信号Ｓｃ１、ハイレベルの出力制御信号Ｓｃ７を出力する。ショートブレーキ制御回路２、正逆回転方向制御回路８、通電相順序切替制御回路３は、時刻Ｔ１の場合と同様に動作するので、その説明は省略する。拘束保護回路６は、駆動電流の供給を開始させるための制御信号Ｓｃ９を出力する。駆動回路１は、駆動電流の供給を開始させるための制御信号Ｓｃ９を受信して、モータを正回転させるための駆動電流が駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給されるように三相分のソーストランジスタ及びシンクトランジスタを適宜オンオフする。モータは、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給された駆動電流により、正回転する。
【００４１】
従って、拘束保護期間に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、回転数比較回路４の比較信号Ｓｃ２に関わらずモータを制動せずに、モータの回転方向を切り替える。
【００４２】
尚、例えば、時刻Ｔ１５の場合、カウント値が第２所定数（例えば１０個）に達し、ＲＥＳＥＴ信号を出力する。回転数比較選択回路５は、ＲＥＳＥＴ信号が入力され、ローレベルの判定信号Ｓｃ１を出力する。時刻Ｔ１５以降に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータ駆動回路１００は、前述した定常回転期間と同様な動作を行うので、その説明は省略する。
【００４３】
前述したように、駆動回路１は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗにモータを回転させるための駆動電流を供給する。回転数比較回路４は、ＦＧ信号に基づいて、モータの回転数が、基準回転数よりも高いか否かを比較する。ショートブレーキ制御回路２は、回転数比較回路４の比較結果に基づいて、モータの回転数が基準回転数よりも低くなるようにモータが制動されるように駆動回路１を制御する。通電相順序切替制御回路３は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、回転数比較回路４の比較結果に基づいて、モータの回転数が基準回転数よりも低くなったときに、駆動回路１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される駆動電流の供給順序及び供給方向を切り替える。判定回路１１０は、ＦＧ信号に基づいて、モータが停止しているか否かを判定する。制御回路１２０は、モータが停止していると判定回路１１０に判定されているときに回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、回転数比較回路４の比較結果に関わらず、モータの制動動作が行われずにモータの回転方向が変更されるように通電相順序切替制御回路３を制御する。よって、モータ駆動回路１００が、回転方向指示信号Ｓｃ３の変化によりモータを起動する機能を有する場合、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化したときに、回転数比較回路４の比較結果に関わらず、モータを迅速に起動できる。
【００４４】
又、判定回路１１０は、拘束保護回路６を有する。判定回路１１０は、所定期間Ｔａ以内に拘束保護回路６へＦＧ信号が第１所定数（例えば１個）入力されない場合、モータが停止していると判定する。よって、モータ駆動回路１００は、拘束保護回路６が拘束動作を行っている際に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータを迅速に起動できる。
【００４５】
又、判定回路１１０は、ＦＧカウンタ７を有する。判定回路１１０は、モータが停止していると判定した後に、ＦＧカウンタ７がＦＧ信号の立ち上がりエッジを第２所定数（例えば１０個）カウントした場合、モータが停止していないと判定する。よって、モータ駆動回路１００は、ＦＧカウンタ７がＦＧ信号の立ち上がりエッジを第２所定数（例えば１０個）カウントした後に回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータの回転数が基準回転数よりも低くなるようにモータを制動した後にモータの回転方向を切り替える。従って、モータ駆動回路１００は、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流がモータ駆動回路１００に供給されてモータ駆動回路１００が破壊されるのを防止することができる。
【００４６】
又、ＦＧカウンタは、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化したときにカウント値をリセットする。よって、判定回路１１０は、正方向又は逆方向のいずれかにのみ回転した際のＦＧ信号の立ち上がりエッジが第２所定数（例えば１０個）ＦＧカウンタ７にカウントされた場合、モータが停止していないと判定する。よって、モータ駆動回路１００は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータの回転による逆起電圧に起因した過電流がモータ駆動回路１００に供給されず、モータ駆動回路１００が破壊される虞が無いにも関わらず、回転数比較回路４の比較結果に基づいて、回転方向を切り替えるのを防止し、迅速にモータを起動できる。
【００４７】
又、ショートブレーキ制御回路２は、モータがショートブレーキにより制動されるように駆動回路１を制御する。よって、モータ駆動回路１００は、回転方向指示信号Ｓｃ３が変化した場合、モータの回転数が基準回転数より低くなるようにモータを迅速に制動でき、モータの回転方向を迅速に切り替えることができる。
【００４８】
尚、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 駆動回路
２ ショートブレーキ制御回路
３ 通電相順序切替制御回路
４ 回転数比較回路
５ 回転数比較選択回路
６ 拘束保護回路
７ ＦＧカウンタ
８ 正逆回転方向制御回路
９ 回転数検出回路
１００ モータ駆動回路
１１０ 判定回路
１２０ 制御回路
Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ 駆動コイル
Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗ 端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの正方向又は逆方向の回転を指示する回転方向指示信号に応じて、前記モータを正方向又は逆方向に回転させるための駆動信号を出力する駆動回路と、
前記モータの回転数が基準回転数よりも高いか否かを比較する比較回路と、
前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されるように前記駆動回路を制御し、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも低いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されないように前記駆動回路を制御する第１制御回路と、
前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動された状態において前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御し、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも低いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されていない状態において前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御する第２制御回路と、
前記モータが停止しているときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記比較回路の比較結果に関わらず、前記モータの制動動作が行われずに前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御する第３制御回路と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記第３制御回路は、
第１所定期間に発生する前記モータの回転数に応じた周波数のパルス信号の数が第１所定数以下である場合、前記モータが停止している状態であると判定する第１判定回路
を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記第３制御回路は、
前記モータが停止している状態であると前記第１判定回路が判定した後、第２所定期間に発生する前記パルス信号の数が第２所定数以上である場合、前記モータが回転している状態であると判定する第２判定回路
を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
前記第２判定回路は、
前記パルス信号の数をカウントし、前記回転方向指示信号が変化したときにカウント値をリセットするカウンタを有し、前記カウンタが前記パルス信号の数を前記第２所定数カウントしたとき、前記モータが回転している状態であると判定する
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
前記第１制御回路は、
前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータがショートブレーキにより制動されるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ駆動回路。
【請求項１】
モータの正方向又は逆方向の回転を指示する回転方向指示信号に応じて、前記モータを正方向又は逆方向に回転させるための駆動信号を出力する駆動回路と、
前記モータの回転数が基準回転数よりも高いか否かを比較する比較回路と、
前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されるように前記駆動回路を制御し、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも低いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されないように前記駆動回路を制御する第１制御回路と、
前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動された状態において前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御し、前記モータの回転数が前記基準回転数よりも低いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータが制動されていない状態において前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御する第２制御回路と、
前記モータが停止しているときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記比較回路の比較結果に関わらず、前記モータの制動動作が行われずに前記モータの回転方向が変更されるように前記駆動回路を制御する第３制御回路と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記第３制御回路は、
第１所定期間に発生する前記モータの回転数に応じた周波数のパルス信号の数が第１所定数以下である場合、前記モータが停止している状態であると判定する第１判定回路
を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記第３制御回路は、
前記モータが停止している状態であると前記第１判定回路が判定した後、第２所定期間に発生する前記パルス信号の数が第２所定数以上である場合、前記モータが回転している状態であると判定する第２判定回路
を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
前記第２判定回路は、
前記パルス信号の数をカウントし、前記回転方向指示信号が変化したときにカウント値をリセットするカウンタを有し、前記カウンタが前記パルス信号の数を前記第２所定数カウントしたとき、前記モータが回転している状態であると判定する
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
前記第１制御回路は、
前記モータの回転数が前記基準回転数よりも高いときに前記回転方向指示信号が変化すると、前記モータがショートブレーキにより制動されるように前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ駆動回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−７０６０５（Ｐ２０１２−７０６０５Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１５７０３（Ｐ２０１０−２１５７０３）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（３１１００３７４３）オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド (166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（３１１００３７４３）オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド (166)
【Ｆターム（参考）】
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