説明

モータ駆動装置

【課題】モータ性能を向上するモータ駆動装置を提供することにある。
【解決手段】モータ駆動装置100は、モータを駆動するモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部120と、この駆動信号生成部120の前段に設けられ、プルアップ動作時、駆動信号生成部120のスイッチがオン/オフする時発生される電磁波妨害によって引き起こされるモータの振動またはノイズを防止するように、駆動信号生成部120の電流を調節する電流制御部110と、駆動信号生成部120から出力されるモータ駆動信号に基づいてモータを駆動する駆動部130とを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ駆動装置に関し、特に、ノイズを減らすことができるモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ブラシレス直流モータ(Brushless DC Motor)は、既存の直流モータの回転子を永久磁場で代替し、速度制御方式も既存直流モータの速度制御式を励起位相制御式で代替して具現したものである。
【0003】
このようなブラシレス直流モータは、既存直流モータの整流子、ブラシなどの機械的な接触部を使わないため、「無整流子直流モータ(Commutatorless DC Motor)」または「ブラシレス直流モータ」と称し、低い故障率、モータ構造の簡素化、小型化、早い応答性などの長所があって、アクチュエータ(Actuator)として様々な分野において使われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】韓国公開特許第10−2009−0045142号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このようなブラシレス直流モータは、プルアップ(Pull−up)駆動時、スイッチがオン/オフする時発生するEMI(Electro Magnetic Interference)によってモータが振動するかノイズが発生して、モータの性能が低下するという問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、モータ性能を向上するモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を解決するために、本発明の一態様によるモータ駆動装置は、モータを駆動するモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部の前段に設けられ、プルアップ動作時、前記駆動信号生成部のスイッチがオン/オフする時発生される電磁波妨害によって引き起こされるモータの振動またはノイズを防止するように、前記駆動信号生成部の電流を調節する電流制御部と、前記駆動信号生成部から出力される前記モータ駆動信号に基づいて前記モータを駆動する駆動部とを含む。
【0007】
また、上記目的を解決するために、本発明の他の態様によるモータ駆動装置は、モータを駆動するモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部の電圧と基準電圧とを比較して比較信号を生成する比較部と、前記比較信号を入力されて前記駆動信号生成部に供給されるべき電流量を調節するスイッチング部と、前記駆動信号生成部から出力される前記モータ駆動信号に基づいて前記モータを駆動する駆動部とを含む。
【0008】
また、上記目的を解決するために、本発明のさらに他の態様によるモータ駆動装置は、モータを駆動するモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部の電圧と基準電圧とを比較して比較信号を生成する比較部と、前記比較信号を入力されて前記駆動信号生成部に供給されるべき電流量を調節するスイッチング部と、前記スイッチング部の出力端に設けられ、電圧を充放電する充放電部と、前記駆動信号生成部から出力される前記モータ駆動信号に基づいて前記モータを駆動する駆動部とを含む。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、電流制御部を設けて、プルアップ動作時、駆動信号生成部内に設けられたスイッチのソフトスイッチング(Soft Switching)が可能にするという効果が奏する。
【0010】
また、本発明によれば、駆動信号生成部内に設けられたスイッチへ電圧を印加し、該スイッチのドレイン端での電圧、即ち、第2のノードの電圧が基準電圧より低い場合、電流制御部の比較部を通じて第1のノードの電圧を制御して、スイッチによって発生するノイズを減らすことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第1の実施形態によるモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態によるモータ駆動装置を示す詳細回路図である。
【図3】本発明の第2の実施形態によるモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図4】本発明の第2の実施形態によるモータ駆動装置を示す詳細回路図である。
【図5】本発明の実施形態によるモータ駆動装置の駆動信号生成部に設けられたスイッチの動作を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下に示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
【0013】
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び/又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び/又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。
【0014】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態によるモータ駆動装置について説明する。
【0015】
図1は、本発明の第1の実施形態によるモータ駆動装置を示すブロック図であり、図2は、本発明の第1の実施形態によるモータ駆動装置を示す詳細回路図である。
【0016】
図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態によるモータ駆動装置100は、電流制御部110、駆動信号生成部120及び駆動部130を含む。
【0017】
電流制御部110は、プルアップ動作時に駆動信号生成部120のスイッチがオン/オフする時発生される電磁波妨害(Electro Magnetic Interference:EMI)によるモータの振動またはノイズを防止するため、駆動信号生成部120の電流を調節する。
【0018】
電流制御部110は、比較部112、スイッチング部114及び電流源116を含んで構成される。
【0019】
比較部112は、駆動信号生成部120の第2のノードN12を通じて感知された感知電圧Aと基準電圧Vrefとを比較して比較信号Bを生成する。比較部112は、一例として、比較器で設けられてもよく、これに限定するものではない。例えば、差動増幅器やコンパーターを用いて具現されてもよい。
【0020】
比較部112は、駆動信号生成部120から感知された感知電圧Aが基準電圧Vrefより小さいと、ローレベルの比較信号Bを生成する。
【0021】
一方、比較部112は、駆動信号生成部120から感知した感知電圧Aが基準電圧Vrefより大きいと、ハイレベルの比較信号Bを生成する。
【0022】
スイッチング部114は、比較部112から出力される比較信号Bのレベルに基づいて第1のノードN11の電位を決める。スイッチング部114は、一例として、PMOSトランジスタである。
【0023】
詳しくは、スイッチング部114は、比較部112からハイレベルの比較信号が入力されると、ターンオンされ、第1のノードN11の電位は電流源116から供給される電位を用いてガイドすることによって、駆動信号生成部120のスイッチT12によって発生されるノイズを減らすことができる。
【0024】
また、スイッチング部114は、比較部112からローレベルの比較信号Bが入力されると、ターンオフされる。
【0025】
電流源116は、スイッチング部114の一端(スイッチング部114のソース端)に設けられて電流を供給する。
【0026】
このように、本発明による電流制御部110は、駆動信号生成部120に設けられたスイッチのドレイン端での電圧をフィードバックして基準電圧Vrefと比較して、プルアップ動作時のノイズ発生の有無を判断することによって、モータ駆動装置の性能を向上することができる。
【0027】
駆動信号生成部120は、電流制御部110の制御に基づいて、モータ140を駆動する駆動信号Cを生成する。
【0028】
駆動信号生成部120は、スイッチ(図2のNMOSトランジスタ)へパルス形態の入力電圧が入力して電流が発生しても、駆動信号生成部120のプルアップ抵抗によって電圧下降が発生するようにすることによって、第1のノードN11のレベルが変動することを防止する。
【0029】
パルス形態の入力電圧Qは、ホール(hall)信号、外付け素子及び逆起電力によって決まる電圧である。
【0030】
駆動信号生成部120は、一例として、図2のように、抵抗R11及びNMOSトランジスタT12からなる。抵抗R11とNMOSトランジスタT12との間に設けられた第1のノードN11の電位は、電流制御部110によって決まる。
【0031】
駆動信号生成部120は、電流制御部110の制御によって決まる第1のノードN11に電位に基づいて、駆動部130を駆動する。
【0032】
駆動部130は、駆動対象になる振動モータ140の端子に接続され、内部トランジスタT13〜T16のオン/オフに応じて、モータ140のコイルに供給する電力を制御するスイッチング回路である。
【0033】
駆動部130は、第1のハイサイドトランジスタT13、第2のハイサイドトランジスタT15、第1のローサイドトランジスタT14及び第2のローサイドトランジスタT16を含む。この駆動部130は、振動モータ140を駆動するための出力端に相当する。
【0034】
第1のハイサイドトランジスタT13及び第1のローサイドトランジスタT14は、電源電圧端VDDとグラウンド電圧端VSSの間に直列に接続される。同様に、第2のハイサイドトランジスタT15、第2のローサイドトランジスタT16も、電源電圧端VDDとグラウンド電圧端VSSとの間に直列に接続される。本実施形態において、第1のハイサイドトランジスタT13及び第2のハイサイドトランジスタT15は、PチャネルMOSFETである。また、第1のローサイドトランジスタT14及び第2のローサイドトランジスタT16は、NチャネルMOSFETである。これらのトランジスタは、全てNチャネルMOSFETであっても良く、バイポーラトランジスタであってもよい。
【0035】
第1のハイサイドトランジスタT13と第1のローサイドトランジスタT14との接続点での第1のスイッチング電圧N14は、振動モータ140の第1の端子に印加される。
【0036】
第1のハイサイドトランジスタT13及び第1のローサイドトランジスタT14のオン/オフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第1のハイサイド駆動信号C及び第1のローサイド駆動信号Dによって制御される。第1のハイサイドトランジスタT13がオンである時、第1のスイッチング電圧N14は、電源電圧VDDになり、第1のローサイドトランジスタT14がオンである時、第1のスイッチング電圧N14はグラウンド電位VSSになる。
【0037】
同様に、第2のハイサイドトランジスタT15と第2のローサイドトランジスタT16との接続点での第2のスイッチング電圧N15は、振動モータ140の第2の端子と接続される。第2のハイサイドトランジスタT15及び第2のローサイドトランジスタT16のオン/オフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第2のハイサイド駆動信号E及び第2のローサイド駆動信号Fによって制御される。
【0038】
第1のハイサイド駆動信号Cは駆動信号生成部120によって決定され、第2のハイサイド駆動信号E、第1及び第2のローサイド駆動信号D、Fは、ホール信号、外付け素子及び逆起電力によって決まる。
【0039】
このように、本発明によるモータ駆動装置100は、電流制御部110を設けて、プルアップ動作時、駆動信号生成部120内に設けられたスイッチT12のソフトスイッチングが可能になるようにできる。
【0040】
また、本発明によるモータ駆動装置100は、駆動信号生成部120内に設けられたスイッチT12へ電圧が印加され、該スイッチT12のドレイン端での電圧、即ち、第2のノードN12の電圧が基準電圧Vrefより低い場合、電流制御部110の比較部112によって第1のノードN11の電圧を制御するため、スイッチT12によって発生するノイズを減らすことができる。
【0041】
図3は、本発明の第2の実施形態によるモータ駆動装置を示す構成図であり、図4は、本発明の第2の実施形態によるモータ駆動装置を示す詳細回路図である。
【0042】
図3及び図4に示すように、本発明によるモータ駆動装置200は、電流制御部210、駆動信号生成部220及び駆動部230を含む。
【0043】
電流制御部210は、プルアップ動作時に、駆動信号生成部220のスイッチがオンオフする時発生されるEMIによって発生されるモータの振動やノイズを防止するため、駆動信号生成部220の電流を調節する。
【0044】
電流制御部210は、比較部212、スイッチング部214、電流源216及び充放電部218を含む。
【0045】
比較部212は、駆動信号生成部220から感知された感知電圧Aが基準電圧Vrefより小さいと、ローレベルの比較信号Bを生成する。
【0046】
一方、比較部212は、駆動信号生成部220から感知した感知電圧Aが基準電圧Vrefより大きいと、ハイレベルの比較信号Bを生成する。
【0047】
スイッチング部214は、比較部212から出力される比較信号Bのレベルに基づいて、第1のノードN21の電位を決める。スイッチング部214は、一例として、NMOSトランジスタである。
【0048】
詳しくは、スイッチング部214は、比較部112からハイレベルの比較信号が入力されると、ターンオンされ、第1のノードN21の電位は電流源216から供給される電位を用いてガイドすることによって、駆動信号生成部220のスイッチT22によって発生されるノイズを減らすことができる。
【0049】
一方、スイッチング部214は、比較部212からローレベルの比較信号Bが入力されると、ターンオフされる。
【0050】
電流源216は、スイッチング部214の一端(スイッチング部214のソース端)に設けられて電流を供給する。
【0051】
充放電部218は、第1のノードN21の電位が「0」の場合、キャパシタC21によってチャージされ、第1のノードN21の電位は、抵抗(図3のR21)とキャパシタC21とを掛けた時常数をもって上昇するようになる。
【0052】
そして、一定時間が経過した後、第1のノードN21の電位が予め決められた電圧以上に上昇すると、即ち、第1のノードN21の電位が駆動部230の第1のハイサイドトランジスタT23の閾値電圧まで大きくなると、第1のノードN21の電位を放電させる。
【0053】
即ち、本発明による充放電部218は、第1のノードN21の電位が基準電圧Vrefに対して第1のハイサイドトランジスタT23の閾値電圧より小さいと、出力レベルをリニアな近似化のために上昇させ、第1のノードN21の電位が第1のハイサイドトランジスタT23の閾値電圧より大きくなると、第1のノードN21を放電させて発振信号Voutのレベルが「0」になるようにする。
【0054】
このように、本発明による電流制御部210は、駆動信号生成部220に設けられたスイッチのドレイン端での電圧をフィードバックして基準電圧Vrefと比較して、プルアップ動作時のノイズ発生の有無を判断することができる。これによって、モータ駆動装置の性能を向上することができる。
【0055】
駆動信号生成部220は、電流制御部210の制御に基づいて、モータ240を駆動する駆動信号Cを生成する。
【0056】
駆動信号生成部220は、スイッチ(図4のNMOSトランジスタ)へパルス形態の電圧が入力されて電流が発生しても、駆動信号生成部220のプルアップ抵抗によって電圧の下降が発生するようにすることによって、第1のノードN21のレベルが変動することを防止する。
【0057】
ここで、パルス形態の入力電圧Qは、ホール信号、外付け素子及び逆起電力によって決まる。
【0058】
このような、駆動信号生成部220は、一例として、図4のように、抵抗R21及びNMOSトランジスタT22からなる。抵抗R21とNMOSトランジスタT22との間に設けられた第1のノードN21の電位は、電流制御部210によって決まる。
【0059】
そして、駆動信号生成部220は、電流制御部210の制御によって決まる第1のノードN21に電位に応じて、駆動部230を駆動させる。
【0060】
駆動部230は、駆動対象になる振動モータ240の端子に接続され、内部トランジスタT23〜T26のオン/オフに応じてモータ240のコイルに供給する電力を制御するスイッチング回路である。
【0061】
駆動部230は、第1のハイサイドトランジスタT23、第2のハイサイドトランジスタT25、第1のローサイドトランジスタT24及び第2のローサイドトランジスタT26を含む。この駆動部230は、振動モータ240を駆動するための出力端に相当する。
【0062】
第1のハイサイドトランジスタT23及び第1のローサイドトランジスタT24は、電源電圧端VDDとグラウンド電圧端VSSとの間に直列に接続される。同様に、第2のハイサイドトランジスタT25及び第2のローサイドトランジスタT26は、電源電圧端VDDとグラウンド電圧端VSSとの間に直列に接続される。本実施形態において、第1のハイサイドトランジスタT23及び第2のハイサイドトランジスタT25は、PチャネルMOSFETである。また、第1のローサイドトランジスタT24及び第2のローサイドトランジスタT26は、NチャネルMOSFETである。これらのトランジスタは、全てNチャネルMOSFETであっても良く、バイポーラトランジスタであってもよい。
【0063】
第1のハイサイドトランジスタT23と第1のローサイドトランジスタT24との接続点での第1のスイッチング電圧N24は、振動モータ240の第1の端子に印加される。
【0064】
第1のハイサイドトランジスタT23及び第1のローサイドトランジスタT24のオン/オフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第1のハイサイド駆動信号C及び第1のローサイド駆動信号Dによって制御される。第1のハイサイドトランジスタT23がオンの時、第1のスイッチング電圧N24は、電源電圧VDDになり、第1のローサイドトランジスタT24がオンの時は、第1のスイッチング電圧N24はグラウンド電位VSSになる。
【0065】
同様に、第2のハイサイドトランジスタT25と第2のローサイドトランジスタT26との接続点での第2のスイッチング電圧N25は、振動モータ240の第2の端子に接続される。第2のハイサイドトランジスタT25及び第2のローサイドトランジスタT26のオン/オフ状態は、各トランジスタのゲートに印加される第2のハイサイド駆動信号E及び第2のローサイド駆動信号Fによって制御される。
【0066】
ここで、第1のハイサイド駆動信号Cは、駆動信号生成部220によって決定され、第2のハイサイド駆動信号E及び第1及び第2のローサイド駆動信号D、Fは、ホール信号、外付け素子及び逆起電力によって決まる。
【0067】
このように、本発明によるモータ駆動装置200は、電流制御部210を設けて、プルアップ動作時、駆動信号生成部220内に設けられたスイッチT22のソフトスイッチングが可能になるようにできる。
【0068】
また、本発明によるモータ駆動装置200は、駆動信号生成部220内に設けられたスイッチT22へ電圧が印加され、スイッチT22のドレイン端での電圧が即ち、第2のノードN22の電圧が基準電圧Vrefより低い場合、電流制御部210の比較部212を通じて第1のノードN21の電圧を制御するため、スイッチT22によって発生するノイズを減らすことができる。
【0069】
図5は、本発明の実施形態によるモータ駆動装置の駆動信号生成部に設けられたスイッチの動作を示すグラフである。図中で、横軸は時間Tを表し、縦軸は電圧Vを表す。
【0070】
図5に示すように、本発明の電流調節部によって、スイッチT22のスイッチング電圧のダンピング(dumping)が減って、電磁波を減らすことができる。
【0071】
即ち、スイッチT22をハードスイッチで具現する場合、高周波成分によって点線グラフのように、セトリング(settling)が生ずるようになる。しかしながら、本発明によるスイッチT22を用いると、電流調節部によって実線グラフのように、セトリングが減るようになる。
【0072】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0073】
100、200 モータ駆動装置
110、210 電流制御部
112、212 比較部
114、214 スイッチング部
116、216 電流源
218 充放電部
120、220 駆動信号生成部
130、230 駆動部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータを駆動するモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部の前段に設けられ、プルアップ動作時、前記駆動信号生成部のスイッチがオン/オフする時発生される電磁波妨害によって引き起こされるモータの振動またはノイズを防止するために、前記駆動信号生成部の電流を調節する電流制御部と、
前記駆動信号生成部から出力される前記モータ駆動信号に基づいて、前記モータを駆動する駆動部と
を含むモータ駆動装置。
【請求項2】
前記駆動信号生成部は、直列接続される抵抗及びトランジスタから成る請求項1に記載のモータ駆動装置。
【請求項3】
前記電流制御部は、
前記抵抗と前記トランジスタとの間に設けられたノードを通じて感知した前記駆動信号生成部の感知電圧と予め決められた基準電圧とを比較して、比較信号を生成する比較部と、
前記比較部から出力された前記比較信号に基づいてスイッチングされるスイッチ部と
を含む請求項2に記載のモータ駆動装置。
【請求項4】
前記電流制御部は、前記スイッチ部の一端に設けられる電流源を含む請求項3に記載のモータ駆動装置。
【請求項5】
前記スイッチ部は、前記比較部へ第1のレベルの比較信号が入力されると、ターンオンされ、前記ノードの電位が前記電流源から供給される電位によって変更されるようにガイドする請求項4に記載のモータ駆動装置。
【請求項6】
前記スイッチ部は、前記比較部へ第2のレベルの比較信号が入力されると、ターンオフされる請求項4に記載のモータ駆動装置。
【請求項7】
モータを駆動するモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部の電圧と基準電圧とを比較して比較信号を生成する比較部と、
前記比較信号を入力されて前記駆動信号生成部に供給されるべき電流量を調節するスイッチング部と、
前記駆動信号生成部から出力される前記モータ駆動信号に基づいて、前記モータを駆動する駆動部と
を含むモータ駆動装置。
【請求項8】
前記モータ駆動信号のレベルは、前記スイッチング部によって決まる請求項7に記載のモータ駆動装置。
【請求項9】
前記駆動信号生成部は、直列接続される抵抗及びトランジスタから成る請求項8に記載のモータ駆動装置。
【請求項10】
前記比較部は、前記抵抗と前記ドレンジストとの間に設けられたノードを通じて前記感知電圧を感知する請求項9に記載のモータ駆動装置。
【請求項11】
前記電流制御部は、前記スイッチング部の一端に設けられる電流源をさらに含む請求項10に記載のモータ駆動装置。
【請求項12】
前記スイッチング部は、前記比較部へ第1のレベルの比較信号が入力されると、ターンオンされ、前記ノードの電位が前記電流源から供給される電位によって変更されるようにガイドする請求項11に記載のモータ駆動装置。
【請求項13】
前記スイッチング部は、前記比較部へ第2のレベルの比較信号が入力されると、ターンオフされる請求項12に記載のモータ駆動装置。
【請求項14】
モータを駆動するモータ駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部の電圧と基準電圧とを比較して比較信号を生成する比較部と、
前記比較信号を入力されて前記駆動信号生成部に供給されるべき電流量を調節するスイッチング部と、
前記スイッチング部の出力端に設けられ、電圧を充放電する充放電部と、
前記駆動信号生成部から出力される前記モータ駆動信号に基づいて、前記モータを駆動する駆動部と
を含むモータ駆動装置。
【請求項15】
前記モータ駆動信号のレベルは、前記スイッチング部によって決まる請求項14に記載のモータ駆動装置。
【請求項16】
前記駆動信号生成部は、直列接続される抵抗及びトランジスタから成る請求項15に記載のモータ駆動装置。
【請求項17】
前記比較部は、前記抵抗と前記レンジストとの間に設けられたノードを通じて前記感知電圧を感知する請求項16に記載のモータ駆動装置。
【請求項18】
前記電流制御部は、前記スイッチング部の一端に設けられる電流源をさらに含む請求項17に記載のモータ駆動装置。
【請求項19】
前記スイッチング部は、前記比較部へ第1のレベルの比較信号が入力されると、ターンオンされ、前記ノードの電位が前記電流源から供給される電位によって変更されるようにガイドする請求項18に記載のモータ駆動装置。
【請求項20】
前記スイッチング部は、前記比較部へ第2のレベルの比較信号が入力されると、ターンオフされる請求項19に記載のモータ駆動装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−81352(P2013−81352A)
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−45210(P2012−45210)
【出願日】平成24年3月1日(2012.3.1)
【出願人】(594023722)サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. (1,585)
【Fターム(参考)】