駆動信号生成回路
【課題】処理負荷を抑制しつつモータの回転を安定化させることができる駆動信号生成回路を提供する
【解決手段】駆動信号生成回路は、電流検出部と、ｄ軸電流及びｑ軸電流を算出する算出部と、三相モータの回転速度を示す速度信号と、三相モータの目標回転速度を示す目標信号とに基づいて、ｑ軸電流の第１基準値を示す基準信号出力部と、ｄ軸電流の電流値及び第２基準値の誤差に応じた第１制御信号出力部と、ｑ軸電流の電流値及び第１基準値の誤差に応じた第２制御信号出力部と、三相モータを駆動する駆動回路に対し、第１及び第２制御信号に基づいて、ｄ軸電流が第２基準値となり、ｑ軸電流の電流値が第１基準値となるような駆動信号を出力する駆動信号出力部と、三相モータの回転速度が所定の回転速度となった後に、第２制御信号に基づいて、第２制御信号のリップルが小さくなるよう検出出力を調整する調整部と、を備える。
【解決手段】駆動信号生成回路は、電流検出部と、ｄ軸電流及びｑ軸電流を算出する算出部と、三相モータの回転速度を示す速度信号と、三相モータの目標回転速度を示す目標信号とに基づいて、ｑ軸電流の第１基準値を示す基準信号出力部と、ｄ軸電流の電流値及び第２基準値の誤差に応じた第１制御信号出力部と、ｑ軸電流の電流値及び第１基準値の誤差に応じた第２制御信号出力部と、三相モータを駆動する駆動回路に対し、第１及び第２制御信号に基づいて、ｄ軸電流が第２基準値となり、ｑ軸電流の電流値が第１基準値となるような駆動信号を出力する駆動信号出力部と、三相モータの回転速度が所定の回転速度となった後に、第２制御信号に基づいて、第２制御信号のリップルが小さくなるよう検出出力を調整する調整部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動信号生成回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの制御方式としては、モータに流れる電流の励磁成分（ｄ軸電流）、及びトルク成分（ｑ軸電流）を制御するベクトル制御方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６１９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ベクトル制御方式を用いてモータを駆動する場合、ｑ軸電流にリップルが発生してモータの回転が不安定になることがある。このため、例えば特許文献１では、ｑ軸電流のリップルをキャンセルするための電流をマイコン等で生成し、ｑ軸電流に加算してリップルの影響を抑制している。このような場合、マイコンは常にリップルをキャンセルするための複雑な演算処理を実行する必要があるため、信号処理の負荷が増大してしまう。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、処理負荷を抑制しつつモータの回転を安定化させることができる駆動信号生成回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る駆動信号生成回路は、三相モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出出力に基づいて、ｄ軸電流及びｑ軸電流を算出する算出部と、前記三相モータの回転速度を示す速度信号と、前記三相モータの目標回転速度を示す目標信号とに基づいて、前記三相モータを前記目標回転速度で回転させるための前記ｑ軸電流の第１基準値を示す基準信号を出力する基準信号出力部と、前記ｄ軸電流の電流値及び第２基準値の誤差に応じた第１制御信号を出力する第１制御信号出力部と、前記ｑ軸電流の電流値及び前記第１基準値の誤差に応じた第２制御信号を出力する第２制御信号出力部と、前記三相モータを駆動する駆動回路に対し、前記第１及び第２制御信号に基づいて、前記ｄ軸電流が前記第２基準値となり、前記ｑ軸電流の電流値が前記第１基準値となるような駆動信号を出力する駆動信号出力部と、前記三相モータの回転速度が前記目標回転速度に応じた所定の回転速度となった後に、前記第２制御信号に基づいて、前記第２制御信号のリップルが小さくなるよう前記検出出力を調整する調整部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
処理負荷を抑制しつつモータの回転を安定化させることができる駆動信号生成回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態であるモータ駆動回路１０の構成を示す図である。
【図２】駆動回路２１の一例を示す図である。
【図３】電流検出回路５０の一例を示す図である。
【図４】モータ１５の回転速度が一定の場合の信号Ｓｅ２の波形の一例を示す図である。
【図５】異なるオフセットに対する信号Ｓｅ２の波形を示す図である。
【図６】信号Ｓｅ２のリップルと信号Ｓｅ２の直流レベルとの関係を示す図である。
【図７】信号Ｓｅ２の直流レベルとオフセットとの関係を示す図である。
【図８】電流Ｉｕとオフセットとの関係を示す図である。
【図９】調整回路６１の一例を示す図である。
【図１０】オフセット演算回路１０３の一例を示す図である。
【図１１】モータ駆動回路１０の動作を説明するための図である。
【図１２】モータ１５の負荷が急変した場合のモータ駆動回路１０の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
図１は、本発明の一実施形態であるモータ駆動回路１０の構成を示す図である。モータ駆動回路１０は、三相の永久磁石同期モータであるモータ１５を駆動する回路であり、モータ駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２０、駆動回路２１、抵抗２２，２３、ホールセンサ２４、ロータリーエンコーダ２５、及び温度センサ２６を含んで構成される。
【００１０】
モータ駆動ＩＣ２０（駆動信号生成回路）は、例えばマイコン（不図示）からの指示に基づいて、モータ１５を目標回転速度とするための駆動信号Ｖｄｒ１〜Ｖｄｒ６を駆動回路２１に出力する。
【００１１】
駆動回路２１は、図２に示すように、ＮＭＯＳトランジスタ３０〜３５を含んで構成され、駆動信号Ｖｄｒ１〜Ｖｄｒ６に基づいてモータ１５を駆動する。
【００１２】
抵抗２２は、三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうち電流Ｉｕを検出し、抵抗２３は、電流Ｉｖを検出する。
【００１３】
ホールセンサ２４は、モータ１５の回転速度に応じて周期が変化するホール信号を出力し、ロータリーエンコーダ２５は、モータ１５におけるロータ（不図示）の回転位置を示す信号を出力する。
【００１４】
温度センサ２６は、例えば、モータ駆動ＩＣ２０の温度を検出し、検出した温度に応じた信号Ｖｔを出力する。
【００１５】
＝＝モータ駆動ＩＣ２０の詳細＝＝
モータ駆動ＩＣ２０は、速度検出回路４０、速度制御回路４１、磁束制御回路４２、角度検出回路４３、電流検出回路５０、変換回路５１，５４、ｄ軸電流制御回路５２、ｑ軸電流制御回路５３、ゲートドライバ５５、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）６０、及び調整回路６１を含んで構成される。
【００１６】
速度検出回路４０は、ホールセンサ２４から出力されるホール信号に基づいて、モータ１５の回転速度を示すＦＧ信号を生成する。
【００１７】
速度制御回路４１（基準信号出力部）は、モータ１５の目標回転速度を示し、マイコン（不図示）から出力されるクロック信号ＣＬＫ１と、ＦＧ信号とに基づいて、モータ１５を目標回転速度とするためのｑ軸電流の基準値Ａ１を示す信号Ｓｒｅｆ１（基準信号）を出力する。磁束制御回路４２は、ｄ軸電流の基準値Ａ２を示す信号Ｓｒｅｆ２を出力する。なお、信号Ｓｒｅｆ１，Ｓｒｅｆ２は、ともにデジタルデータである。
【００１８】
角度検出回路４３は、ホールセンサ２４とロータリーエンコーダ２５から出力される信号に基づいて、ロータの回転位置を示す角度データθを出力する。
【００１９】
電流検出回路５０（電流検出部）は、電流Ｉｕ，Ｉｖを検出し、三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのそれぞれを示す電圧Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を出力する。電流検出回路５０は、図３に示すように、Ｕ相電流検出回路７０、Ｖ相電流検出回路７１、及び演算回路７２を含んで構成される。
【００２０】
Ｕ相電流検出回路７０は、電流Ｉｕを示す電圧Ｖｕ１を所定の利得で増幅して出力する回路であり、スイッチ８０，８１、オペアンプ８２、抵抗８３，８４、及びＡＤコンバータ（ＡＤＣ）８５を含んで構成される。
【００２１】
スイッチ８０（第１スイッチ）の一端には電圧Ｖｕ１が印加され、スイッチ８０の他端は抵抗８３に接続される。スイッチ８１（第２スイッチ）の一端はスイッチ８０の他端及び抵抗８３に接続され、スイッチ８１の他端には接地電圧（０Ｖ）が印加される。なお、スイッチ８０及びスイッチ８１のオンオフは、調整回路６１からの信号に基づいて制御される。また、スイッチ８０，８１は、選択回路に相当し、例えばＭＯＳトランジスタ等で実現できる。
【００２２】
オペアンプ８２の非反転入力端子には、所定の基準電圧Ｖｒｅｆ（基準電圧）が印加され、反転入力端子には、抵抗８３（第２抵抗）が接続される。また、オペアンプ８２の反転入力端子と、出力端子との間には、抵抗８４（第１抵抗）が接続されている。このため、オペアンプ８２、及び抵抗８３，８４は、電圧Ｖｕ１を反転して増幅する反転増幅回路（差動増幅回路）として動作する。また、抵抗８３の抵抗値をＲ１、抵抗８４の抵抗値をＲ２、抵抗８３に印加される電圧をＶｉｎ、オペアンプ８２から出力される電圧をＶｏｕｔとし、オペアンプ８２のオフセットを無視した場合、電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝−（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）となる。なお、詳細は後述するが、本実施形態では、オペアンプ８２のオフセットを調整するために、反転入力端子には、調整回路６１からの調整電流Ｉｏｆｆ１が供給される。なお、抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、スイッチ８０，８１のオン抵抗や、抵抗２２，２３の抵抗値よりも十分大きくしている。したがって、本実施形態では、スイッチ８０，８１等のオン抵抗の影響を無視できる。また、オペアンプ８２の非反転入力端子には、例えば、Ｖｉｎが０Ｖの際に、Ｖｏｕｔが１／２Ｖｃｃ（Ｖｃｃ：オペアンプの電源電圧）となるような基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。
【００２３】
ＡＤコンバータ８５は、オペアンプ８２から出力される電圧Ｖｏｕｔをデジタル値に変換し、電圧Ｖｕ２として出力する。この結果、電圧Ｖｕ１が抵抗８３，８４で定まる利得で増幅されて出力される。
【００２４】
Ｖ相電流検出回路７１は、電流Ｉｖを示す電圧Ｖｖ１を所定の利得で増幅して出力する回路であり、スイッチ９０，９１、オペアンプ９２、抵抗９３，９４、及びＡＤコンバータ（ＡＤＣ）９５を含んで構成される。なお、Ｖ相電流検出回路７１に含まれる各ブロックは、Ｕ相電流検出回路７０に含まれる各ブロックと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００２５】
演算回路７２は、電流Ｉｕを示す電圧Ｖｕ２と、電流Ｉｖを示す電圧Ｖｖ２とに基づいて、電流Ｉｗを示す電圧Ｖｗ２を算出する。具体的には、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの間に成立する式Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ）、つまりＶｗ２＝−（Ｖｕ２＋Ｖｖ２）の関係式から電圧Ｖｗ２を算出する。
【００２６】
変換回路５１（算出部）は、三相の電流Ｉｕ〜Ｉｗを、二相のｄ軸電流、ｑ軸電流に変換する回路であり、電圧Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２及び角度データθに基づいて、ｄ軸電流を示す信号Ｓｄと、ｑ軸電流を示す信号Ｓｑとを算出する。
【００２７】
ｄ軸電流制御回路５２（第１制御信号出力部）は、ｄ軸電流を示す信号Ｓｄと、ｄ軸電流の基準値Ａ２を示す信号Ｓｒｅｆ２とに基づいて、ｄ軸電流の電流値と基準値Ａ２との誤差に応じた信号Ｓｅ１（第１制御信号）を出力する。
【００２８】
ｑ軸電流制御回路５３（第２制御信号出力部）は、ｑ軸電流を示す信号Ｓｑと、ｑ軸電流の基準値Ａ１を示す信号Ｓｒｅｆ１とに基づいて、ｑ軸電流の電流値と基準値Ａ１との誤差に応じた信号Ｓｅ２（第２制御信号）を出力する。なお、本実施形態では、信号Ｓｅ１，Ｓｅ２はともに電圧信号である。
【００２９】
変換回路５４は、角度データθを用いて、二相の信号Ｓｅ１，Ｓｅ２を三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の信号に変換する。
【００３０】
ゲートドライバ５５は、変換された三相の信号に基づいて、ｄ軸電流の電流値が基準値Ａ２となり、ｑ軸電流の電流値が基準値Ａ１となるような駆動信号Ｖｄｒ１〜Ｖｄｒ６を出力する。そして、駆動回路２１は、駆動信号Ｖｄｒ１〜Ｖｄｒ６に基づいてモータ１５を駆動するため、結果的にモータ１５の回転速度は目標回転速度となる。なお、変換回路５４及びゲートドライバ５５は、駆動信号出力部に相当する。
【００３１】
＜＜信号Ｓｅ２の波形について＞＞
ここで、モータ１５が一定の回転速度（例えば、目標回転速度）で回転している際の信号Ｓｅ２の波形について説明する。モータ１５が一定の回転速度で回転している場合、図４に示すように信号Ｓｅ２にはＦＧ信号の周期（電気角周期）で変化するリップルが含まれる。また、図５は、電流検出回路５０におけるオペアンプ８２，９２のオフセットが変化した場合の信号Ｓｅ２の変化を示す図である。図５に示すように、信号Ｓｅ２の直流レベル（平均値）が高くなるほど、信号Ｓｅ２のリップルは大きくなる。つまり、信号Ｓｅ２の直流レベルと、信号Ｓｅ２のリップルとの間には、図６に示すような関係が成立する。
【００３２】
また、図７は、オペアンプ８２，９２のオフセットを実際に変化させた場合の、オフセットと信号Ｓｅ２の直流レベルとの関係を示す図である。図７に示すように、オフセット及び信号Ｓｅ２の直流レベルの関係は、下に凸の２次曲線で近似される。したがって、図７において信号Ｓｅ２の直流レベルが最小となるようにオペアンプ８２，９２のオフセットを調整することにより、信号Ｓｅ２のリップルを最小にすることが可能となる。なお、図８は、モータ１５が一定の回転速度で回転している際の、例えば電流Ｉｕの電流値と、オフセットとの関係を示す図である。図８に示すように、電流Ｉｕの電流値も、図７に示す信号Ｓｅ２の直流レベルと同様に変化する。また、電流Ｉｕが最小値となるオフセットの値は、信号Ｓｅ２の直流レベルが最小となる値と同じである。したがって、信号Ｓｅ２のリップルが最小となるようにオフセットが調整されると、モータ１５の消費電流（電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）も最小になる。
【００３３】
＜＜信号Ｓｅ２のリップルを最小にするための主要な構成について＞＞
ここで、図１のモータ駆動回路１０において、信号Ｓｅ２のリップルを最小にするための主要な構成である低域通過フィルタ（ＬＰＦ）６０、及び調整回路６１について説明する。
【００３４】
低域通過フィルタ６０は、信号Ｓｅ２に含まれる高周波ノイズを除去するフィルタである。なお、低域通過フィルタ６０のカットオフ周波数は、信号Ｓｅ２のリップルが除去されないよう、リップルの周波数よりも十分高くなるよう設計されている。
【００３５】
調整回路６１（調整部）は、オペアンプ８２，９２のオフセットを変化させて電流検出回路５０からの電圧Ｖｕ２〜Ｖｗ２（検出出力）を調整する回路であり、図９に示すように、実行命令生成回路１００、スイッチ制御回路１０１、オフセット演算回路１０２，１０３，１２０、加算回路１０４，１２１、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１０５，１２２、抵抗１０６，１２３を含んで構成される。
【００３６】
実行命令生成回路１００は、上位制御器からの指示データＣＯＮＴ１に基づいて、オフセット演算回路１０２，１２０を動作させるための信号ＥＸＥ１、またはオフセット演算回路１０３を動作させるための信号ＥＸＥ２を出力する。なお、信号ＥＸＥ１，ＥＸＥ２は、例えばハイレベル（以下、“Ｈ”レベル）の信号である。
【００３７】
スイッチ制御回路１０１は、信号ＥＸＥ１が出力されると、Ｕ相電流検出回路７０の抵抗８３、およびＶ相電流検出回路７１の抵抗９３に接地電圧が印加されるよう、スイッチ８０，９０をオフしスイッチ８１，９１をオンする。また、スイッチ制御回路１０１は、例えば、オフセット演算回路１０２がオフセットの演算処理を終了すると、スイッチ８０をオンし、スイッチ８１をオフする。さらに、スイッチ制御回路１０１は、オフセット演算回路１２０がオフセットの演算処理を終了すると、スイッチ９０をオンし、スイッチ９１をオフする。
【００３８】
オフセット演算回路１０２は、オペアンプ８２のオフセットをキャンセルするためのオフセット値Ｖｏｆｆ１を出力する。
【００３９】
オフセット演算回路１０３は、信号Ｓｅ２のリップルを最小とするためのオフセット値Ｖｏｆｆ２を出力する。
【００４０】
加算回路１０４は、オフセット値Ｖｏｆｆ１，Ｖｏｆｆ２を加算して出力し、ＤＡコンバータ１０５は、加算回路１０４から出力されるデジタル値をアナログの電圧Ｖｄａ１に変換する。抵抗１０６の一端には電圧Ｖｄａ１が印加され、他端はオペアンプ８２の反転入力端子に接続される。このため、オペアンプ８２の反転入力端子には、オペアンプ８２のオフセットを調整するための電流Ｉｏｆｆ１が供給される。なお、ここでは、抵抗１０６の抵抗値をＲ３としている。
【００４１】
まず、オフセット演算回路１０２の動作について説明する。オフセット演算回路１０２は、電圧Ｖｕ２に基づいて、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）がＶｒｅｆ−（Ｒ２／Ｒ１）×Ｖｉｎとなるようなオフセット値Ｖｏｆｆ１を出力する。具体的には、オフセット演算回路１０２が動作する際の電圧Ｖｉｎは“０”であるため、オフセット演算回路１０２は、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）が“Ｖｒｅｆ”となるようにオフセット値Ｖｏｆｆ１を変化させる。なお、オフセット値Ｖｏｆｆ１を変化させ、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）を“Ｖｒｅｆ”（目標値）とする方法については、例えば特開２００７−２６４５６３号公報に開示されている。そして、オフセット演算回路１０２は、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）が“Ｖｒｅｆ”となると、演算処理を停止し、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）が“Ｖｒｅｆ”となる際のオフセット値Ｖｏｆｆ１を出力し続ける。
【００４２】
このように、オフセット演算回路１０２、加算回路１０４、ＤＡコンバータ１０５、及び抵抗１０６は、オペアンプ８２のオフセットをキャンセルするためのオフセット調整回路（第２オフセット調整部）として動作する。
【００４３】
また、オフセット演算回路１２０、加算回路１２１、ＤＡコンバータ１２２、及び抵抗１２３も、オフセット演算回路１０２、加算回路１０４、ＤＡコンバータ１０５、及び抵抗１０６と同様であるため、詳細な説明は省略する。オフセット演算回路１０２，１２０がオフセットをキャンセルする処理を実行すると、電流検出回路５０は、精度良く電流Ｉｕ〜Ｉｗを検出することができる。
【００４４】
つぎに、オフセット演算回路１０３の詳細および動作について説明する。図１０は、オフセット演算回路１０３の一例を示す図である。オフセット演算回路１０３は、回転速度判定回路２００、温度検出回路２０１、振幅判定回路２１０、平均値算出回路２２０、絶対値算出回路２２１、演算回路２２２、制御回路２３０、マルチプレクサ２４０，２４１、及びＤフリップフロップ２５０，２５１を含んで構成される。
【００４５】
回転速度判定回路２００（回転速度判定部）は、ＦＧ信号及びクロック信号ＣＬＫ１に基づいて、モータ１５の回転速度が、目標回転速度の±５％の範囲内の回転速度にあるか否かを判定する。そして、回転速度判定回路２００は、モータ１５の回転速度が、目標回転速度±５％の範囲内にある場合は“Ｈ”レベルの信号Ｓｊを出力する。したがって、回転速度判定回路２００は、例えばモータ１５の回転速度が上昇し、目標回転速度より５％低い所定の回転速度になったことを判定すると、“Ｈ”レベルの信号Ｓｊを出力する。
【００４６】
温度検出回路２０１（温度検出部）は、所定期間毎に温度に応じた信号Ｖｔを取得し、温度の変化が所定温度以上であると、“Ｈ”レベルのパルス信号を出力する。
【００４７】
振幅判定回路２１０（振幅判定部）は、低域通過フィルタ６０から出力される信号ＬＰＯ、つまり、高周波ノイズが除去された信号Ｓｅ２の振幅を検出し、振幅が所定以上であるか否かを判定する。そして、振幅判定回路２１０は、検出された振幅が所定以上である場合、オフセット演算処理を停止させるための停止信号Ｓｓを出力する。
【００４８】
平均値算出回路２２０（算出部）は、ＦＧ信号の周期の整数倍の期間における信号ＬＰＯ（信号Ｓｅ２）の平均値を算出する。なお、算出される平均値は、信号Ｓｅ２の直流レベルに相当する。絶対値算出回路２２１は、算出された平均値の絶対値Ｖａｂｓを算出する。
【００４９】
演算回路２２２は、算出された絶対値Ｖａｂｓが最小になるように、オフセット値Ｖ１を変化させて出力する。なお、図７に示したように、本実施形態では、オフセットを変化させると、信号Ｓｅ２の直流レベル、すなわち、絶対値Ｖａｂｓが最小となる点が存在する。そこで演算回路２２２は、例えば特開２００７−２６４５６３号公報に開示された方法と、最急降下法等のアルゴリズムを組み合わせて実行することにより、オフセット値Ｖ１を変化させる。
【００５０】
制御回路２３０は、実行信号ＥＸＥ２、停止信号Ｓｓ，回転速度判定回路２００から出力される信号Ｓｊ、温度検出回路２０２の出力、及びオフセット値Ｖ１に基づいて、マルチプレクサ２４０，２４１を制御する２ビットの信号ＣＯＮＴ２を出力する。具体的には、制御回路２３０は、上位制御器からオフセット調整指示が出力されるか、温度が変化して温度検出回路２０１の出力がＨレベルになっている際に、モータ１５の回転速度が所定の速度範囲（例えば、目標回転速度±５％）に入ると、オフセット演算回路１０３にオフセット調整処理を実行させる。つまり、制御回路２３０は、実行信号ＥＸＥ２が入力されている際に信号ＳｊがＨレベルとなるか、または、温度検出回路２０２の出力がＨレベルとなっている際に信号ＳｊがＨレベルとなると、実行モードを示す（“Ｈ”，“Ｈ”）の信号ＣＯＮＴ２を出力する。
【００５１】
また、制御回路２３０は、オフセット値Ｖ１が収束すると、つまり絶対値Ｖａｂｓが最小となると、アイドルモードを示す（“Ｌ”，“Ｈ”）の信号ＣＯＮＴ２を出力する。
【００５２】
さらに、制御回路２３０は、信号Ｓｅ２の振幅が所定以上になるか、実行モード中にモータ１５の回転速度が所定の速度範囲から外れると、オフセット調整処理を停止させる。具体的には、制御回路２３０は、停止信号Ｓｓが“Ｈ”レベル、または、実行モード中に信号Ｓｊが“Ｌ”レベルとなると、停止モードを示す（“Ｈ”，“Ｌ”）の信号ＣＯＮＴ２を出力する。なお、制御回路２３０は、他の信号の論理レベルに関わらず停止信号Ｓｓを優先するよう設計されている。つまり、実行信号ＥＸＥ２、または、Ｈレベルの温度検出回路２０２の出力が制御回路２３０に入力されている場合であっても、Ｈレベルの停止信号Ｓｓが入力されると、停止信号Ｓｓを優先させる。また、制御回路２３０は、例えば、停止信号Ｓｓが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルになると、アイドルモードを示す信号ＣＯＮＴ２を出力する。
【００５３】
マルチプレクサ２４０は、実行モードの場合、Ａ入力の信号を選択して出力し、アイドルモードの場合、Ｃ入力の信号を選択して出力し、停止モードの場合、Ｂ入力の信号を選択して出力する。
【００５４】
マルチプレクサ２４１は、実行モード及び停止モードの場合、Ａ入力の信号を選択して出力し、アイドルモードの場合、Ｂ入力の信号を選択して出力する。
【００５５】
Ｄフリップフロップ２５０，２５１は、クロック信号ＣＬＫ２に同期して入力される信号を出力する。
【００５６】
したがって、オフセット演算回路１０３の動作モードが実行モードの場合、絶対値Ｖａｂｓが最小となるようなオフセット値Ｖ１がオフセット値Ｖｏｆｆ２として出力される。また、オフセット演算回路１０３の動作モードがアイドルモードの場合、Ｄフリップフロップ２５０から出力されるオフセット値Ｖｏｆｆ２は、マルチプレクサ２４０を介してＤフリップフロップ２５０に入力される。このため、この場合には、アイドルモードとなる前のオフセット値Ｖｏｆｆ２が出力され続ける。
【００５７】
また、オフセット演算回路１０３の動作モードが停止モードの場合、Ｄフリップフロップ２５１は、停止モードとなる前にマルチプレクサ２４１に入力されていたオフセット値Ｖｏｆｆ２（アイドルモード時のオフセット値Ｖｏｆｆ２）を出力し続ける。したがって、Ｄフリップフロップ２５０からは、停止モードとなる前のアイドルモードのオフセット値Ｖｏｆｆ２が出力される。
【００５８】
このようなオフセット演算回路１０３から出力されるオフセット値Ｖｏｆｆ２は、加算回路１０４を介してＤＡコンバータ１０５に出力される。したがって、ＤＡコンバータ１０５からは、オフセット値Ｖｏｆｆ２に応じたオフセット電流Ｉｏｆｆ１が供給されることになる。このように、オフセット演算回路１０３、加算回路１０４、ＤＡコンバータ１０５、及び抵抗１０６は、リップルを抑制するためのオフセット調整回路（第１オフセット調整部）として動作する。なお、オフセット値Ｖｏｆｆ２は、加算回路１０４，１２１の両方に供給されるため、オフセット演算回路１０３、加算回路１２１、ＤＡコンバータ１２２、及び抵抗１２３も、リップルを抑制するためのオフセット調整回路（第１オフセット調整部）として動作する。
【００５９】
また、加算回路１２１に供給されるオフセット値は、Ｖｏｆｆ２から独立して構成してもよい。その場合、オフセット演算回路１０３に相当する独立した回路を構成する。
【００６０】
＝＝モータ駆動回路１０の動作について＝＝
図１１を参照しつつ、モータ駆動回路１０の動作について説明する。なお、ここでは、モータ１５が回転し始める時刻ｔ０より前に、オフセット演算回路１０２，１２０が動作し、電流検出回路５０のオフセット（オペアンプ８２，９２のオフセット）はキャンセルされていることとする。なお、ここでは、前述の上位制御器（不図示）からの指示に基づいて、例えば時刻ｔ０のタイミングで実行信号ＥＸＥ２がＨレベルとなることとする。
【００６１】
時刻ｔ０にモータ１５が回転し始めると、モータ１５の回転速度は徐々に上昇し、時刻ｔ１に所定の回転速度（例えば、目標回転速度の９５％）に到達する。そして、時刻ｔ１となると、回転速度判定回路２００から出力される信号Ｓｊが“Ｈ”レベルとなる。そして、実行信号ＥＸＥ２及び信号ＳｊがともにＨレベルとなるため、オフセット調整回路１０３の動作モードは、絶対値Ｖａｂｓを最小値にするための実行モードとなる。そして、例えば時刻ｔ２に絶対値Ｖａｂｓが最小値となり、オフセット値Ｖｏｆｆ２の値が収束すると、オフセット調整回路１０３の動作モードは、アイドルモードになる。これにより、絶対値Ｖａｂｓが最小値となる際の時刻ｔ２におけるオフセット値Ｖｏｆｆ２が維持される。
【００６２】
図１２は、モータ１５の目標回転速度を変更した後に、モータ１５の負荷が急変した場合のモータ駆動回路１０の主要な波形の一例を示す図である。なお、ここでは、前述の上位制御器（不図示）からの指示に基づいて、例えば時刻ｔ１００のタイミングで実行信号ＥＸＥ２がＨレベルとなることとする。
【００６３】
例えば、時刻ｔ１００に目標回転速度が高くなるよう変更されると、モータ１５の回転速度は徐々に上昇する。そして、モータ１５の回転速度は、時刻ｔ１０１に所定の回転速度（例えば、変更後の目標回転速度の９５％）に到達する。このため、時刻ｔ１０１に、回転速度判定回路２００から出力される信号Ｓｊが“Ｈ”レベルとなる。また、信号Ｓｊが“Ｈ”レベルとなると、前述のように実行信号ＥＸＥ２もＨレベルであるため、オフセット調整回路１０３では、絶対値Ｖａｂｓを最小値にするための実行モードが開始される。
【００６４】
そして、オフセット値Ｖｏｆｆ２が収束する前の時刻ｔ１０２にモータ１５の負荷が重負荷となると、モータ１５の回転速度が急落する。この際には信号ＬＰＯ（信号Ｓｅ２）は大きく変化し、例えば、信号ＬＰＯの振幅は所定振幅より大きくなるため停止信号Ｓｓは“Ｈ”レベルとなる。この結果、オフセット調整回路１０３では停止モードが実行され、時刻ｔ１０１の直前のアイドルモードの際のオフセット値Ｖｏｆｆ２が出力される。その後、例えばモータ１５の回転速度が再び所定の回転速度となるまでは、オフセット値Ｖｏｆｆ２の値は維持される。
【００６５】
なお、図１２では、停止信号Ｓｓは“Ｈ”レベルとなることにより、停止モードが実行される一例を説明したが、仮に停止信号Ｓｓは“Ｈ”レベルとならない場合であっても、モータ１５の回転速度が急落すると停止モードは実行される。具体的には、モータ１５の回転速度が急落し、所定の回転速度（例えば、変更後の目標回転速度の９５％）より低下した場合には、信号ＳｊがＬレベルとなる。この結果、オフセット調整回路１０３では停止モードが実行され、時刻ｔ１０１の直前のアイドルモードの際のオフセット値Ｖｏｆｆ２が出力されることになる。
【００６６】
以上、本実施形態のモータ駆動回路１０について説明した。モータ駆動回路１０では、電流検出回路５０の電圧Ｖｕ２〜Ｖｗ２が変化すると、信号Ｓｅ２のリップルも変化する。本実施形態では、信号Ｓｅ２に基づいて、信号Ｓｅ２のリップルのパラメータである電圧Ｖｕ２〜Ｖｗ２を直接調整しているため、例えば信号Ｓｅ２のリップルをキャンセルするための信号を逐次算出する必要はない。したがって、本実施形態では、モータ駆動ＩＣ２０の処理負荷を抑制しつつモータ１５の回転を安定化させることができる。
【００６７】
また、信号Ｓｅ２のリップルを抑制する際には、電流検出回路５０から出力される電圧Ｖｕ２〜Ｖｗ２のオフセットを直接調整しても良い。ただし、本実施形態のようにオペアンプ８２，９２のオフセットを調整する方が、よりオペアンプのダイナミックレンジを有効にしてオフセット調整を実現できる。
【００６８】
また、例えば信号Ｓｅ２のリップルを検出し、リップルの大きさが小さくなるようにオフセットを調整することも可能である。しかしながら、一般に信号Ｓｅ２には、リップル以外にノイズが含まれるため、ノイズをリップルとして誤検出することがある。本実施形態では、信号Ｓｅ２の直流レベルに基づいてオフセットを調整しているため、精度良くリップルを抑制できる。
【００６９】
また、信号Ｓｅ２のリップルはＦＧ信号の周期で変化する。したがって、ＦＧ信号の周期の整数倍の期間の平均値を直流レベルとすると、短い時間であっても、精度良く信号Ｓｅ２の直流レベルを算出できる。
【００７０】
また、例えば図１２で説明した様に、モータ１５の負荷の状態が急変すると、信号Ｓｅ２の振幅が大きくなることがある。このような場合にオフセットの調整を続けると、かえってモータ１５の回転を不安定にしてしまうことがある。本実施形態では、信号Ｓｅ２の振幅が大きくなるとオフセットの調整を停止している。したがって、モータ１５の回転が不安定となることを防ぐことができる。
【００７１】
また、モータ１５の回転がほぼ一定（例えば、目標回転速度の±５％の範囲内）から外れた状態においてオフセットの調整を続けると、かえってモータ１５の回転を不安定にしてしまうことがある。本実施形態では、オフセット調整実行中に、モータ１５の回転が所定の回転速度（例えば、変更後の目標回転速度の９５％）より低下した場合には、オフセットの調整を停止させているため、モータ１５を安定して回転させることができる。
【００７２】
また、一旦リップルが小さくなるようにオフセットが調整された場合であっても、温度が変化するとオフセットが変化してリップルが大きくなってしまうことがある。このような場合であっても、本実施形態では、所定期間毎の温度の変化が所定値より大きくなると、再びリップルを最小とするためのオフセット調整が実行される。このため、温度が変化した場合であってもモータ１５の回転を安定化することができる。
【００７３】
また、モータ駆動ＩＣ２０では、リップルを最小とするためのオフセット調整が実行される前に、電流検出回路５０自身のオフセットがキャンセルされている。したがって、電流検出回路５０の電流検出精度を高くすることが可能となる。
【００７４】
また、抵抗８３，８４の抵抗値は、スイッチ８０，８１等のオン抵抗よりも十分大きいため、本実施形態では、電流検出回路５０においてスイッチ８０，８１等のオン抵抗の影響を無視できる。
【００７５】
なお、上記実施例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、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００７６】
回転速度判定回路２００は、モータ１５の回転速度が所定の回転速度（例えば、目標回転速度の９５％）となったか否かを判定していたが、モータ１５の回転速度が目標回転速度となったか否かを判定させても良い。このような場合であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
また、モータ駆動ＩＣ２０は、いわゆるハードウエアで実現されているが、マイコン等を用いて同様の機能をソフトウエアで実現させても良い。
【００７８】
また、図１２では、モータ１５の回転速度が急激に低下した場合を説明したが、負荷の状況が変化してモータ１５の回転速度が急激に上昇する場合も、図１２と同様の処理（停止モード、アイドルモード）が実行される。具体的には、例えば、モータ１５の回転速度が急激に上昇し、停止信号Ｓｓが“Ｈ”レベルとなると停止モードが実行される。また、停止信号Ｓｓが“Ｈ”レベルとならない場合であっても、モータ１５の回転速度が目標回転速度より５％高い所定の回転速度を超えると信号Ｓｊが“Ｌ”レベルとなり、停止モードが実行される。
【符号の説明】
【００７９】
１０ モータ駆動回路
１５ モータ
２０ モータ駆動ＩＣ
２１ 駆動回路
２２，２３，８３，８４，９３，９４，１０６，１２３ 抵抗
２４ ホールセンサ
２５ ロータリーエンコーダ
２６ 温度センサ
３０〜３５ ＮＭＯＳトランジスタ
４０ 速度検出回路
４１ 速度制御回路
４２ 磁束制御回路
４３ 角度検出回路
５０ 電流検出回路
５１，５４ 変換回路
５２ ｄ軸電流制御回路
５３ ｑ軸電流制御回路
５５ ゲートドライバ
６０ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
６１ 調整回路
７０ Ｕ相電流検出回路
７１ Ｖ相電流検出回路
７２ 演算回路
８０，８１，９０，９１ スイッチ
８２，９２ オペアンプ
８５，９５ ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
１００ 実行命令生成回路
１０１ スイッチ制御回路
１０２，１０３，１２０ オフセット演算回路
１０４，１２１ 加算回路
１０５，１２２ ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
２００ 回転速度判定回路
２０１ 温度検出回路
２１０ 振幅判定回路
２２０ 平均値算出回路
２２１ 絶対値算出回路
２２２ 演算回路
２３０ 制御回路
２４０，２４１ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２５０，２５１ Ｄフリップフロップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動信号生成回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの制御方式としては、モータに流れる電流の励磁成分（ｄ軸電流）、及びトルク成分（ｑ軸電流）を制御するベクトル制御方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６１９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ベクトル制御方式を用いてモータを駆動する場合、ｑ軸電流にリップルが発生してモータの回転が不安定になることがある。このため、例えば特許文献１では、ｑ軸電流のリップルをキャンセルするための電流をマイコン等で生成し、ｑ軸電流に加算してリップルの影響を抑制している。このような場合、マイコンは常にリップルをキャンセルするための複雑な演算処理を実行する必要があるため、信号処理の負荷が増大してしまう。
【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、処理負荷を抑制しつつモータの回転を安定化させることができる駆動信号生成回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る駆動信号生成回路は、三相モータに流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出出力に基づいて、ｄ軸電流及びｑ軸電流を算出する算出部と、前記三相モータの回転速度を示す速度信号と、前記三相モータの目標回転速度を示す目標信号とに基づいて、前記三相モータを前記目標回転速度で回転させるための前記ｑ軸電流の第１基準値を示す基準信号を出力する基準信号出力部と、前記ｄ軸電流の電流値及び第２基準値の誤差に応じた第１制御信号を出力する第１制御信号出力部と、前記ｑ軸電流の電流値及び前記第１基準値の誤差に応じた第２制御信号を出力する第２制御信号出力部と、前記三相モータを駆動する駆動回路に対し、前記第１及び第２制御信号に基づいて、前記ｄ軸電流が前記第２基準値となり、前記ｑ軸電流の電流値が前記第１基準値となるような駆動信号を出力する駆動信号出力部と、前記三相モータの回転速度が前記目標回転速度に応じた所定の回転速度となった後に、前記第２制御信号に基づいて、前記第２制御信号のリップルが小さくなるよう前記検出出力を調整する調整部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
処理負荷を抑制しつつモータの回転を安定化させることができる駆動信号生成回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態であるモータ駆動回路１０の構成を示す図である。
【図２】駆動回路２１の一例を示す図である。
【図３】電流検出回路５０の一例を示す図である。
【図４】モータ１５の回転速度が一定の場合の信号Ｓｅ２の波形の一例を示す図である。
【図５】異なるオフセットに対する信号Ｓｅ２の波形を示す図である。
【図６】信号Ｓｅ２のリップルと信号Ｓｅ２の直流レベルとの関係を示す図である。
【図７】信号Ｓｅ２の直流レベルとオフセットとの関係を示す図である。
【図８】電流Ｉｕとオフセットとの関係を示す図である。
【図９】調整回路６１の一例を示す図である。
【図１０】オフセット演算回路１０３の一例を示す図である。
【図１１】モータ駆動回路１０の動作を説明するための図である。
【図１２】モータ１５の負荷が急変した場合のモータ駆動回路１０の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
図１は、本発明の一実施形態であるモータ駆動回路１０の構成を示す図である。モータ駆動回路１０は、三相の永久磁石同期モータであるモータ１５を駆動する回路であり、モータ駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２０、駆動回路２１、抵抗２２，２３、ホールセンサ２４、ロータリーエンコーダ２５、及び温度センサ２６を含んで構成される。
【００１０】
モータ駆動ＩＣ２０（駆動信号生成回路）は、例えばマイコン（不図示）からの指示に基づいて、モータ１５を目標回転速度とするための駆動信号Ｖｄｒ１〜Ｖｄｒ６を駆動回路２１に出力する。
【００１１】
駆動回路２１は、図２に示すように、ＮＭＯＳトランジスタ３０〜３５を含んで構成され、駆動信号Ｖｄｒ１〜Ｖｄｒ６に基づいてモータ１５を駆動する。
【００１２】
抵抗２２は、三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうち電流Ｉｕを検出し、抵抗２３は、電流Ｉｖを検出する。
【００１３】
ホールセンサ２４は、モータ１５の回転速度に応じて周期が変化するホール信号を出力し、ロータリーエンコーダ２５は、モータ１５におけるロータ（不図示）の回転位置を示す信号を出力する。
【００１４】
温度センサ２６は、例えば、モータ駆動ＩＣ２０の温度を検出し、検出した温度に応じた信号Ｖｔを出力する。
【００１５】
＝＝モータ駆動ＩＣ２０の詳細＝＝
モータ駆動ＩＣ２０は、速度検出回路４０、速度制御回路４１、磁束制御回路４２、角度検出回路４３、電流検出回路５０、変換回路５１，５４、ｄ軸電流制御回路５２、ｑ軸電流制御回路５３、ゲートドライバ５５、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）６０、及び調整回路６１を含んで構成される。
【００１６】
速度検出回路４０は、ホールセンサ２４から出力されるホール信号に基づいて、モータ１５の回転速度を示すＦＧ信号を生成する。
【００１７】
速度制御回路４１（基準信号出力部）は、モータ１５の目標回転速度を示し、マイコン（不図示）から出力されるクロック信号ＣＬＫ１と、ＦＧ信号とに基づいて、モータ１５を目標回転速度とするためのｑ軸電流の基準値Ａ１を示す信号Ｓｒｅｆ１（基準信号）を出力する。磁束制御回路４２は、ｄ軸電流の基準値Ａ２を示す信号Ｓｒｅｆ２を出力する。なお、信号Ｓｒｅｆ１，Ｓｒｅｆ２は、ともにデジタルデータである。
【００１８】
角度検出回路４３は、ホールセンサ２４とロータリーエンコーダ２５から出力される信号に基づいて、ロータの回転位置を示す角度データθを出力する。
【００１９】
電流検出回路５０（電流検出部）は、電流Ｉｕ，Ｉｖを検出し、三相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのそれぞれを示す電圧Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を出力する。電流検出回路５０は、図３に示すように、Ｕ相電流検出回路７０、Ｖ相電流検出回路７１、及び演算回路７２を含んで構成される。
【００２０】
Ｕ相電流検出回路７０は、電流Ｉｕを示す電圧Ｖｕ１を所定の利得で増幅して出力する回路であり、スイッチ８０，８１、オペアンプ８２、抵抗８３，８４、及びＡＤコンバータ（ＡＤＣ）８５を含んで構成される。
【００２１】
スイッチ８０（第１スイッチ）の一端には電圧Ｖｕ１が印加され、スイッチ８０の他端は抵抗８３に接続される。スイッチ８１（第２スイッチ）の一端はスイッチ８０の他端及び抵抗８３に接続され、スイッチ８１の他端には接地電圧（０Ｖ）が印加される。なお、スイッチ８０及びスイッチ８１のオンオフは、調整回路６１からの信号に基づいて制御される。また、スイッチ８０，８１は、選択回路に相当し、例えばＭＯＳトランジスタ等で実現できる。
【００２２】
オペアンプ８２の非反転入力端子には、所定の基準電圧Ｖｒｅｆ（基準電圧）が印加され、反転入力端子には、抵抗８３（第２抵抗）が接続される。また、オペアンプ８２の反転入力端子と、出力端子との間には、抵抗８４（第１抵抗）が接続されている。このため、オペアンプ８２、及び抵抗８３，８４は、電圧Ｖｕ１を反転して増幅する反転増幅回路（差動増幅回路）として動作する。また、抵抗８３の抵抗値をＲ１、抵抗８４の抵抗値をＲ２、抵抗８３に印加される電圧をＶｉｎ、オペアンプ８２から出力される電圧をＶｏｕｔとし、オペアンプ８２のオフセットを無視した場合、電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝−（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）となる。なお、詳細は後述するが、本実施形態では、オペアンプ８２のオフセットを調整するために、反転入力端子には、調整回路６１からの調整電流Ｉｏｆｆ１が供給される。なお、抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、スイッチ８０，８１のオン抵抗や、抵抗２２，２３の抵抗値よりも十分大きくしている。したがって、本実施形態では、スイッチ８０，８１等のオン抵抗の影響を無視できる。また、オペアンプ８２の非反転入力端子には、例えば、Ｖｉｎが０Ｖの際に、Ｖｏｕｔが１／２Ｖｃｃ（Ｖｃｃ：オペアンプの電源電圧）となるような基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。
【００２３】
ＡＤコンバータ８５は、オペアンプ８２から出力される電圧Ｖｏｕｔをデジタル値に変換し、電圧Ｖｕ２として出力する。この結果、電圧Ｖｕ１が抵抗８３，８４で定まる利得で増幅されて出力される。
【００２４】
Ｖ相電流検出回路７１は、電流Ｉｖを示す電圧Ｖｖ１を所定の利得で増幅して出力する回路であり、スイッチ９０，９１、オペアンプ９２、抵抗９３，９４、及びＡＤコンバータ（ＡＤＣ）９５を含んで構成される。なお、Ｖ相電流検出回路７１に含まれる各ブロックは、Ｕ相電流検出回路７０に含まれる各ブロックと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００２５】
演算回路７２は、電流Ｉｕを示す電圧Ｖｕ２と、電流Ｉｖを示す電圧Ｖｖ２とに基づいて、電流Ｉｗを示す電圧Ｖｗ２を算出する。具体的には、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの間に成立する式Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ）、つまりＶｗ２＝−（Ｖｕ２＋Ｖｖ２）の関係式から電圧Ｖｗ２を算出する。
【００２６】
変換回路５１（算出部）は、三相の電流Ｉｕ〜Ｉｗを、二相のｄ軸電流、ｑ軸電流に変換する回路であり、電圧Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２及び角度データθに基づいて、ｄ軸電流を示す信号Ｓｄと、ｑ軸電流を示す信号Ｓｑとを算出する。
【００２７】
ｄ軸電流制御回路５２（第１制御信号出力部）は、ｄ軸電流を示す信号Ｓｄと、ｄ軸電流の基準値Ａ２を示す信号Ｓｒｅｆ２とに基づいて、ｄ軸電流の電流値と基準値Ａ２との誤差に応じた信号Ｓｅ１（第１制御信号）を出力する。
【００２８】
ｑ軸電流制御回路５３（第２制御信号出力部）は、ｑ軸電流を示す信号Ｓｑと、ｑ軸電流の基準値Ａ１を示す信号Ｓｒｅｆ１とに基づいて、ｑ軸電流の電流値と基準値Ａ１との誤差に応じた信号Ｓｅ２（第２制御信号）を出力する。なお、本実施形態では、信号Ｓｅ１，Ｓｅ２はともに電圧信号である。
【００２９】
変換回路５４は、角度データθを用いて、二相の信号Ｓｅ１，Ｓｅ２を三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の信号に変換する。
【００３０】
ゲートドライバ５５は、変換された三相の信号に基づいて、ｄ軸電流の電流値が基準値Ａ２となり、ｑ軸電流の電流値が基準値Ａ１となるような駆動信号Ｖｄｒ１〜Ｖｄｒ６を出力する。そして、駆動回路２１は、駆動信号Ｖｄｒ１〜Ｖｄｒ６に基づいてモータ１５を駆動するため、結果的にモータ１５の回転速度は目標回転速度となる。なお、変換回路５４及びゲートドライバ５５は、駆動信号出力部に相当する。
【００３１】
＜＜信号Ｓｅ２の波形について＞＞
ここで、モータ１５が一定の回転速度（例えば、目標回転速度）で回転している際の信号Ｓｅ２の波形について説明する。モータ１５が一定の回転速度で回転している場合、図４に示すように信号Ｓｅ２にはＦＧ信号の周期（電気角周期）で変化するリップルが含まれる。また、図５は、電流検出回路５０におけるオペアンプ８２，９２のオフセットが変化した場合の信号Ｓｅ２の変化を示す図である。図５に示すように、信号Ｓｅ２の直流レベル（平均値）が高くなるほど、信号Ｓｅ２のリップルは大きくなる。つまり、信号Ｓｅ２の直流レベルと、信号Ｓｅ２のリップルとの間には、図６に示すような関係が成立する。
【００３２】
また、図７は、オペアンプ８２，９２のオフセットを実際に変化させた場合の、オフセットと信号Ｓｅ２の直流レベルとの関係を示す図である。図７に示すように、オフセット及び信号Ｓｅ２の直流レベルの関係は、下に凸の２次曲線で近似される。したがって、図７において信号Ｓｅ２の直流レベルが最小となるようにオペアンプ８２，９２のオフセットを調整することにより、信号Ｓｅ２のリップルを最小にすることが可能となる。なお、図８は、モータ１５が一定の回転速度で回転している際の、例えば電流Ｉｕの電流値と、オフセットとの関係を示す図である。図８に示すように、電流Ｉｕの電流値も、図７に示す信号Ｓｅ２の直流レベルと同様に変化する。また、電流Ｉｕが最小値となるオフセットの値は、信号Ｓｅ２の直流レベルが最小となる値と同じである。したがって、信号Ｓｅ２のリップルが最小となるようにオフセットが調整されると、モータ１５の消費電流（電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）も最小になる。
【００３３】
＜＜信号Ｓｅ２のリップルを最小にするための主要な構成について＞＞
ここで、図１のモータ駆動回路１０において、信号Ｓｅ２のリップルを最小にするための主要な構成である低域通過フィルタ（ＬＰＦ）６０、及び調整回路６１について説明する。
【００３４】
低域通過フィルタ６０は、信号Ｓｅ２に含まれる高周波ノイズを除去するフィルタである。なお、低域通過フィルタ６０のカットオフ周波数は、信号Ｓｅ２のリップルが除去されないよう、リップルの周波数よりも十分高くなるよう設計されている。
【００３５】
調整回路６１（調整部）は、オペアンプ８２，９２のオフセットを変化させて電流検出回路５０からの電圧Ｖｕ２〜Ｖｗ２（検出出力）を調整する回路であり、図９に示すように、実行命令生成回路１００、スイッチ制御回路１０１、オフセット演算回路１０２，１０３，１２０、加算回路１０４，１２１、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１０５，１２２、抵抗１０６，１２３を含んで構成される。
【００３６】
実行命令生成回路１００は、上位制御器からの指示データＣＯＮＴ１に基づいて、オフセット演算回路１０２，１２０を動作させるための信号ＥＸＥ１、またはオフセット演算回路１０３を動作させるための信号ＥＸＥ２を出力する。なお、信号ＥＸＥ１，ＥＸＥ２は、例えばハイレベル（以下、“Ｈ”レベル）の信号である。
【００３７】
スイッチ制御回路１０１は、信号ＥＸＥ１が出力されると、Ｕ相電流検出回路７０の抵抗８３、およびＶ相電流検出回路７１の抵抗９３に接地電圧が印加されるよう、スイッチ８０，９０をオフしスイッチ８１，９１をオンする。また、スイッチ制御回路１０１は、例えば、オフセット演算回路１０２がオフセットの演算処理を終了すると、スイッチ８０をオンし、スイッチ８１をオフする。さらに、スイッチ制御回路１０１は、オフセット演算回路１２０がオフセットの演算処理を終了すると、スイッチ９０をオンし、スイッチ９１をオフする。
【００３８】
オフセット演算回路１０２は、オペアンプ８２のオフセットをキャンセルするためのオフセット値Ｖｏｆｆ１を出力する。
【００３９】
オフセット演算回路１０３は、信号Ｓｅ２のリップルを最小とするためのオフセット値Ｖｏｆｆ２を出力する。
【００４０】
加算回路１０４は、オフセット値Ｖｏｆｆ１，Ｖｏｆｆ２を加算して出力し、ＤＡコンバータ１０５は、加算回路１０４から出力されるデジタル値をアナログの電圧Ｖｄａ１に変換する。抵抗１０６の一端には電圧Ｖｄａ１が印加され、他端はオペアンプ８２の反転入力端子に接続される。このため、オペアンプ８２の反転入力端子には、オペアンプ８２のオフセットを調整するための電流Ｉｏｆｆ１が供給される。なお、ここでは、抵抗１０６の抵抗値をＲ３としている。
【００４１】
まず、オフセット演算回路１０２の動作について説明する。オフセット演算回路１０２は、電圧Ｖｕ２に基づいて、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）がＶｒｅｆ−（Ｒ２／Ｒ１）×Ｖｉｎとなるようなオフセット値Ｖｏｆｆ１を出力する。具体的には、オフセット演算回路１０２が動作する際の電圧Ｖｉｎは“０”であるため、オフセット演算回路１０２は、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）が“Ｖｒｅｆ”となるようにオフセット値Ｖｏｆｆ１を変化させる。なお、オフセット値Ｖｏｆｆ１を変化させ、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）を“Ｖｒｅｆ”（目標値）とする方法については、例えば特開２００７−２６４５６３号公報に開示されている。そして、オフセット演算回路１０２は、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）が“Ｖｒｅｆ”となると、演算処理を停止し、電圧Ｖｕ２（＝Ｖｏｕｔ）が“Ｖｒｅｆ”となる際のオフセット値Ｖｏｆｆ１を出力し続ける。
【００４２】
このように、オフセット演算回路１０２、加算回路１０４、ＤＡコンバータ１０５、及び抵抗１０６は、オペアンプ８２のオフセットをキャンセルするためのオフセット調整回路（第２オフセット調整部）として動作する。
【００４３】
また、オフセット演算回路１２０、加算回路１２１、ＤＡコンバータ１２２、及び抵抗１２３も、オフセット演算回路１０２、加算回路１０４、ＤＡコンバータ１０５、及び抵抗１０６と同様であるため、詳細な説明は省略する。オフセット演算回路１０２，１２０がオフセットをキャンセルする処理を実行すると、電流検出回路５０は、精度良く電流Ｉｕ〜Ｉｗを検出することができる。
【００４４】
つぎに、オフセット演算回路１０３の詳細および動作について説明する。図１０は、オフセット演算回路１０３の一例を示す図である。オフセット演算回路１０３は、回転速度判定回路２００、温度検出回路２０１、振幅判定回路２１０、平均値算出回路２２０、絶対値算出回路２２１、演算回路２２２、制御回路２３０、マルチプレクサ２４０，２４１、及びＤフリップフロップ２５０，２５１を含んで構成される。
【００４５】
回転速度判定回路２００（回転速度判定部）は、ＦＧ信号及びクロック信号ＣＬＫ１に基づいて、モータ１５の回転速度が、目標回転速度の±５％の範囲内の回転速度にあるか否かを判定する。そして、回転速度判定回路２００は、モータ１５の回転速度が、目標回転速度±５％の範囲内にある場合は“Ｈ”レベルの信号Ｓｊを出力する。したがって、回転速度判定回路２００は、例えばモータ１５の回転速度が上昇し、目標回転速度より５％低い所定の回転速度になったことを判定すると、“Ｈ”レベルの信号Ｓｊを出力する。
【００４６】
温度検出回路２０１（温度検出部）は、所定期間毎に温度に応じた信号Ｖｔを取得し、温度の変化が所定温度以上であると、“Ｈ”レベルのパルス信号を出力する。
【００４７】
振幅判定回路２１０（振幅判定部）は、低域通過フィルタ６０から出力される信号ＬＰＯ、つまり、高周波ノイズが除去された信号Ｓｅ２の振幅を検出し、振幅が所定以上であるか否かを判定する。そして、振幅判定回路２１０は、検出された振幅が所定以上である場合、オフセット演算処理を停止させるための停止信号Ｓｓを出力する。
【００４８】
平均値算出回路２２０（算出部）は、ＦＧ信号の周期の整数倍の期間における信号ＬＰＯ（信号Ｓｅ２）の平均値を算出する。なお、算出される平均値は、信号Ｓｅ２の直流レベルに相当する。絶対値算出回路２２１は、算出された平均値の絶対値Ｖａｂｓを算出する。
【００４９】
演算回路２２２は、算出された絶対値Ｖａｂｓが最小になるように、オフセット値Ｖ１を変化させて出力する。なお、図７に示したように、本実施形態では、オフセットを変化させると、信号Ｓｅ２の直流レベル、すなわち、絶対値Ｖａｂｓが最小となる点が存在する。そこで演算回路２２２は、例えば特開２００７−２６４５６３号公報に開示された方法と、最急降下法等のアルゴリズムを組み合わせて実行することにより、オフセット値Ｖ１を変化させる。
【００５０】
制御回路２３０は、実行信号ＥＸＥ２、停止信号Ｓｓ，回転速度判定回路２００から出力される信号Ｓｊ、温度検出回路２０２の出力、及びオフセット値Ｖ１に基づいて、マルチプレクサ２４０，２４１を制御する２ビットの信号ＣＯＮＴ２を出力する。具体的には、制御回路２３０は、上位制御器からオフセット調整指示が出力されるか、温度が変化して温度検出回路２０１の出力がＨレベルになっている際に、モータ１５の回転速度が所定の速度範囲（例えば、目標回転速度±５％）に入ると、オフセット演算回路１０３にオフセット調整処理を実行させる。つまり、制御回路２３０は、実行信号ＥＸＥ２が入力されている際に信号ＳｊがＨレベルとなるか、または、温度検出回路２０２の出力がＨレベルとなっている際に信号ＳｊがＨレベルとなると、実行モードを示す（“Ｈ”，“Ｈ”）の信号ＣＯＮＴ２を出力する。
【００５１】
また、制御回路２３０は、オフセット値Ｖ１が収束すると、つまり絶対値Ｖａｂｓが最小となると、アイドルモードを示す（“Ｌ”，“Ｈ”）の信号ＣＯＮＴ２を出力する。
【００５２】
さらに、制御回路２３０は、信号Ｓｅ２の振幅が所定以上になるか、実行モード中にモータ１５の回転速度が所定の速度範囲から外れると、オフセット調整処理を停止させる。具体的には、制御回路２３０は、停止信号Ｓｓが“Ｈ”レベル、または、実行モード中に信号Ｓｊが“Ｌ”レベルとなると、停止モードを示す（“Ｈ”，“Ｌ”）の信号ＣＯＮＴ２を出力する。なお、制御回路２３０は、他の信号の論理レベルに関わらず停止信号Ｓｓを優先するよう設計されている。つまり、実行信号ＥＸＥ２、または、Ｈレベルの温度検出回路２０２の出力が制御回路２３０に入力されている場合であっても、Ｈレベルの停止信号Ｓｓが入力されると、停止信号Ｓｓを優先させる。また、制御回路２３０は、例えば、停止信号Ｓｓが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルになると、アイドルモードを示す信号ＣＯＮＴ２を出力する。
【００５３】
マルチプレクサ２４０は、実行モードの場合、Ａ入力の信号を選択して出力し、アイドルモードの場合、Ｃ入力の信号を選択して出力し、停止モードの場合、Ｂ入力の信号を選択して出力する。
【００５４】
マルチプレクサ２４１は、実行モード及び停止モードの場合、Ａ入力の信号を選択して出力し、アイドルモードの場合、Ｂ入力の信号を選択して出力する。
【００５５】
Ｄフリップフロップ２５０，２５１は、クロック信号ＣＬＫ２に同期して入力される信号を出力する。
【００５６】
したがって、オフセット演算回路１０３の動作モードが実行モードの場合、絶対値Ｖａｂｓが最小となるようなオフセット値Ｖ１がオフセット値Ｖｏｆｆ２として出力される。また、オフセット演算回路１０３の動作モードがアイドルモードの場合、Ｄフリップフロップ２５０から出力されるオフセット値Ｖｏｆｆ２は、マルチプレクサ２４０を介してＤフリップフロップ２５０に入力される。このため、この場合には、アイドルモードとなる前のオフセット値Ｖｏｆｆ２が出力され続ける。
【００５７】
また、オフセット演算回路１０３の動作モードが停止モードの場合、Ｄフリップフロップ２５１は、停止モードとなる前にマルチプレクサ２４１に入力されていたオフセット値Ｖｏｆｆ２（アイドルモード時のオフセット値Ｖｏｆｆ２）を出力し続ける。したがって、Ｄフリップフロップ２５０からは、停止モードとなる前のアイドルモードのオフセット値Ｖｏｆｆ２が出力される。
【００５８】
このようなオフセット演算回路１０３から出力されるオフセット値Ｖｏｆｆ２は、加算回路１０４を介してＤＡコンバータ１０５に出力される。したがって、ＤＡコンバータ１０５からは、オフセット値Ｖｏｆｆ２に応じたオフセット電流Ｉｏｆｆ１が供給されることになる。このように、オフセット演算回路１０３、加算回路１０４、ＤＡコンバータ１０５、及び抵抗１０６は、リップルを抑制するためのオフセット調整回路（第１オフセット調整部）として動作する。なお、オフセット値Ｖｏｆｆ２は、加算回路１０４，１２１の両方に供給されるため、オフセット演算回路１０３、加算回路１２１、ＤＡコンバータ１２２、及び抵抗１２３も、リップルを抑制するためのオフセット調整回路（第１オフセット調整部）として動作する。
【００５９】
また、加算回路１２１に供給されるオフセット値は、Ｖｏｆｆ２から独立して構成してもよい。その場合、オフセット演算回路１０３に相当する独立した回路を構成する。
【００６０】
＝＝モータ駆動回路１０の動作について＝＝
図１１を参照しつつ、モータ駆動回路１０の動作について説明する。なお、ここでは、モータ１５が回転し始める時刻ｔ０より前に、オフセット演算回路１０２，１２０が動作し、電流検出回路５０のオフセット（オペアンプ８２，９２のオフセット）はキャンセルされていることとする。なお、ここでは、前述の上位制御器（不図示）からの指示に基づいて、例えば時刻ｔ０のタイミングで実行信号ＥＸＥ２がＨレベルとなることとする。
【００６１】
時刻ｔ０にモータ１５が回転し始めると、モータ１５の回転速度は徐々に上昇し、時刻ｔ１に所定の回転速度（例えば、目標回転速度の９５％）に到達する。そして、時刻ｔ１となると、回転速度判定回路２００から出力される信号Ｓｊが“Ｈ”レベルとなる。そして、実行信号ＥＸＥ２及び信号ＳｊがともにＨレベルとなるため、オフセット調整回路１０３の動作モードは、絶対値Ｖａｂｓを最小値にするための実行モードとなる。そして、例えば時刻ｔ２に絶対値Ｖａｂｓが最小値となり、オフセット値Ｖｏｆｆ２の値が収束すると、オフセット調整回路１０３の動作モードは、アイドルモードになる。これにより、絶対値Ｖａｂｓが最小値となる際の時刻ｔ２におけるオフセット値Ｖｏｆｆ２が維持される。
【００６２】
図１２は、モータ１５の目標回転速度を変更した後に、モータ１５の負荷が急変した場合のモータ駆動回路１０の主要な波形の一例を示す図である。なお、ここでは、前述の上位制御器（不図示）からの指示に基づいて、例えば時刻ｔ１００のタイミングで実行信号ＥＸＥ２がＨレベルとなることとする。
【００６３】
例えば、時刻ｔ１００に目標回転速度が高くなるよう変更されると、モータ１５の回転速度は徐々に上昇する。そして、モータ１５の回転速度は、時刻ｔ１０１に所定の回転速度（例えば、変更後の目標回転速度の９５％）に到達する。このため、時刻ｔ１０１に、回転速度判定回路２００から出力される信号Ｓｊが“Ｈ”レベルとなる。また、信号Ｓｊが“Ｈ”レベルとなると、前述のように実行信号ＥＸＥ２もＨレベルであるため、オフセット調整回路１０３では、絶対値Ｖａｂｓを最小値にするための実行モードが開始される。
【００６４】
そして、オフセット値Ｖｏｆｆ２が収束する前の時刻ｔ１０２にモータ１５の負荷が重負荷となると、モータ１５の回転速度が急落する。この際には信号ＬＰＯ（信号Ｓｅ２）は大きく変化し、例えば、信号ＬＰＯの振幅は所定振幅より大きくなるため停止信号Ｓｓは“Ｈ”レベルとなる。この結果、オフセット調整回路１０３では停止モードが実行され、時刻ｔ１０１の直前のアイドルモードの際のオフセット値Ｖｏｆｆ２が出力される。その後、例えばモータ１５の回転速度が再び所定の回転速度となるまでは、オフセット値Ｖｏｆｆ２の値は維持される。
【００６５】
なお、図１２では、停止信号Ｓｓは“Ｈ”レベルとなることにより、停止モードが実行される一例を説明したが、仮に停止信号Ｓｓは“Ｈ”レベルとならない場合であっても、モータ１５の回転速度が急落すると停止モードは実行される。具体的には、モータ１５の回転速度が急落し、所定の回転速度（例えば、変更後の目標回転速度の９５％）より低下した場合には、信号ＳｊがＬレベルとなる。この結果、オフセット調整回路１０３では停止モードが実行され、時刻ｔ１０１の直前のアイドルモードの際のオフセット値Ｖｏｆｆ２が出力されることになる。
【００６６】
以上、本実施形態のモータ駆動回路１０について説明した。モータ駆動回路１０では、電流検出回路５０の電圧Ｖｕ２〜Ｖｗ２が変化すると、信号Ｓｅ２のリップルも変化する。本実施形態では、信号Ｓｅ２に基づいて、信号Ｓｅ２のリップルのパラメータである電圧Ｖｕ２〜Ｖｗ２を直接調整しているため、例えば信号Ｓｅ２のリップルをキャンセルするための信号を逐次算出する必要はない。したがって、本実施形態では、モータ駆動ＩＣ２０の処理負荷を抑制しつつモータ１５の回転を安定化させることができる。
【００６７】
また、信号Ｓｅ２のリップルを抑制する際には、電流検出回路５０から出力される電圧Ｖｕ２〜Ｖｗ２のオフセットを直接調整しても良い。ただし、本実施形態のようにオペアンプ８２，９２のオフセットを調整する方が、よりオペアンプのダイナミックレンジを有効にしてオフセット調整を実現できる。
【００６８】
また、例えば信号Ｓｅ２のリップルを検出し、リップルの大きさが小さくなるようにオフセットを調整することも可能である。しかしながら、一般に信号Ｓｅ２には、リップル以外にノイズが含まれるため、ノイズをリップルとして誤検出することがある。本実施形態では、信号Ｓｅ２の直流レベルに基づいてオフセットを調整しているため、精度良くリップルを抑制できる。
【００６９】
また、信号Ｓｅ２のリップルはＦＧ信号の周期で変化する。したがって、ＦＧ信号の周期の整数倍の期間の平均値を直流レベルとすると、短い時間であっても、精度良く信号Ｓｅ２の直流レベルを算出できる。
【００７０】
また、例えば図１２で説明した様に、モータ１５の負荷の状態が急変すると、信号Ｓｅ２の振幅が大きくなることがある。このような場合にオフセットの調整を続けると、かえってモータ１５の回転を不安定にしてしまうことがある。本実施形態では、信号Ｓｅ２の振幅が大きくなるとオフセットの調整を停止している。したがって、モータ１５の回転が不安定となることを防ぐことができる。
【００７１】
また、モータ１５の回転がほぼ一定（例えば、目標回転速度の±５％の範囲内）から外れた状態においてオフセットの調整を続けると、かえってモータ１５の回転を不安定にしてしまうことがある。本実施形態では、オフセット調整実行中に、モータ１５の回転が所定の回転速度（例えば、変更後の目標回転速度の９５％）より低下した場合には、オフセットの調整を停止させているため、モータ１５を安定して回転させることができる。
【００７２】
また、一旦リップルが小さくなるようにオフセットが調整された場合であっても、温度が変化するとオフセットが変化してリップルが大きくなってしまうことがある。このような場合であっても、本実施形態では、所定期間毎の温度の変化が所定値より大きくなると、再びリップルを最小とするためのオフセット調整が実行される。このため、温度が変化した場合であってもモータ１５の回転を安定化することができる。
【００７３】
また、モータ駆動ＩＣ２０では、リップルを最小とするためのオフセット調整が実行される前に、電流検出回路５０自身のオフセットがキャンセルされている。したがって、電流検出回路５０の電流検出精度を高くすることが可能となる。
【００７４】
また、抵抗８３，８４の抵抗値は、スイッチ８０，８１等のオン抵抗よりも十分大きいため、本実施形態では、電流検出回路５０においてスイッチ８０，８１等のオン抵抗の影響を無視できる。
【００７５】
なお、上記実施例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、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００７６】
回転速度判定回路２００は、モータ１５の回転速度が所定の回転速度（例えば、目標回転速度の９５％）となったか否かを判定していたが、モータ１５の回転速度が目標回転速度となったか否かを判定させても良い。このような場合であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
また、モータ駆動ＩＣ２０は、いわゆるハードウエアで実現されているが、マイコン等を用いて同様の機能をソフトウエアで実現させても良い。
【００７８】
また、図１２では、モータ１５の回転速度が急激に低下した場合を説明したが、負荷の状況が変化してモータ１５の回転速度が急激に上昇する場合も、図１２と同様の処理（停止モード、アイドルモード）が実行される。具体的には、例えば、モータ１５の回転速度が急激に上昇し、停止信号Ｓｓが“Ｈ”レベルとなると停止モードが実行される。また、停止信号Ｓｓが“Ｈ”レベルとならない場合であっても、モータ１５の回転速度が目標回転速度より５％高い所定の回転速度を超えると信号Ｓｊが“Ｌ”レベルとなり、停止モードが実行される。
【符号の説明】
【００７９】
１０ モータ駆動回路
１５ モータ
２０ モータ駆動ＩＣ
２１ 駆動回路
２２，２３，８３，８４，９３，９４，１０６，１２３ 抵抗
２４ ホールセンサ
２５ ロータリーエンコーダ
２６ 温度センサ
３０〜３５ ＮＭＯＳトランジスタ
４０ 速度検出回路
４１ 速度制御回路
４２ 磁束制御回路
４３ 角度検出回路
５０ 電流検出回路
５１，５４ 変換回路
５２ ｄ軸電流制御回路
５３ ｑ軸電流制御回路
５５ ゲートドライバ
６０ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
６１ 調整回路
７０ Ｕ相電流検出回路
７１ Ｖ相電流検出回路
７２ 演算回路
８０，８１，９０，９１ スイッチ
８２，９２ オペアンプ
８５，９５ ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
１００ 実行命令生成回路
１０１ スイッチ制御回路
１０２，１０３，１２０ オフセット演算回路
１０４，１２１ 加算回路
１０５，１２２ ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
２００ 回転速度判定回路
２０１ 温度検出回路
２１０ 振幅判定回路
２２０ 平均値算出回路
２２１ 絶対値算出回路
２２２ 演算回路
２３０ 制御回路
２４０，２４１ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２５０，２５１ Ｄフリップフロップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出出力に基づいて、ｄ軸電流及びｑ軸電流を算出する算出部と、
前記三相モータの回転速度を示す速度信号と、前記三相モータの目標回転速度を示す目標信号とに基づいて、前記三相モータを前記目標回転速度で回転させるための前記ｑ軸電流の第１基準値を示す基準信号を出力する基準信号出力部と、
前記ｄ軸電流の電流値及び第２基準値の誤差に応じた第１制御信号を出力する第１制御信号出力部と、
前記ｑ軸電流の電流値及び前記第１基準値の誤差に応じた第２制御信号を出力する第２制御信号出力部と、
前記三相モータを駆動する駆動回路に対し、前記第１及び第２制御信号に基づいて、前記ｄ軸電流が前記第２基準値となり、前記ｑ軸電流の電流値が前記第１基準値となるような駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記三相モータの回転速度が前記目標回転速度に応じた所定の回転速度となった後に、前記第２制御信号に基づいて、前記第２制御信号のリップルが小さくなるよう前記検出出力を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動信号生成回路であって、
前記電流検出部は、
前記三相モータに流れる電流に応じた電圧と基準電圧との差を所定の利得で増幅し、前記検出出力として出力する差動増幅回路を含み、
前記調整部は、
前記三相モータの回転速度が前記所定の回転速度となったか否かを判定する回転速度判定部と、
前記三相モータの回転速度が前記所定の回転速度となったことが判定されると、前記第２制御信号のリップルが小さくなるよう、前記差動増幅回路のオフセットを調整する第１オフセット調整部を含むこと、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動信号生成回路であって、
前記調整部は、
前記第２制御信号の直流レベルを算出する算出部を更に含み、
前記第１オフセット調整部は、
前記第２制御信号の直流レベルに基づいて、前記第２制御信号の直流レベルが小さくなるよう前記差動増幅回路のオフセットを調整すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動信号生成回路であって、
前記算出部は、
前記速度信号の周期の整数倍の期間における前記第２制御信号の平均値を前記直流レベルとして算出すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項５】
請求項２〜４の何れか一項に記載の駆動信号生成回路であって、
前記調整部は、
前記第２制御信号の振幅が所定振幅より大きいか否かを判定する振幅判定部を更に含み、
前記第１オフセット調整部は、
前記第２制御信号の振幅が前記所定振幅より大きいことが判定された場合、前記差動増幅回路のオフセットの調整を停止すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項６】
請求項２〜５の何れか一項に記載の駆動信号生成回路であって、
前記第１オフセット調整部は、
前記差動増幅回路のオフセットを調整している際に、前記三相モータの回転速度が前記所定の回転速度より低いことが判定されると、前記差動増幅回路のオフセットの調整を停止すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項７】
請求項２〜６の何れか一項に記載の駆動信号生成回路であって、
前記調整部は、
所定期間毎に温度を検出する温度検出部を更に含み、
前記第１オフセット調整部は、
前記所定期間毎に検出される温度の変化が所定値より大きくなると、前記差動増幅回路のオフセットの調整を行うこと、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項８】
請求項２〜７の何れか一項に記載の駆動信号出力回路であって、
前記電流検出部は、
前記三相モータに流れる電流に応じた電圧、または所定電圧を選択して出力する選択回路を更に含み、
前記差動増幅回路は、
前記選択回路から出力される電圧と前記基準電圧との差を前記所定の利得で増幅し、前記検出出力として出力し、
前記調整部は、
前記所定電圧が前記選択回路から出力されている際に、前記検出出力の値が前記所定電圧及び前記基準電圧の差と、前記利得との積で定まる電圧値となるよう、前記差動増幅回路のオフセットを調整する第２オフセット調整部を更に含み、
前記前記差動増幅回路のオフセットが第２オフセット調整部によって調整されると、前記三相モータに流れる電流に応じた電圧が前記選択回路から出力されるよう前記選択回路を制御する制御部と、
を含み、
前記第１オフセット調整部は、
前記差動増幅回路のオフセットが第２オフセット調整部によって調整され、前記三相モータに流れる電流に応じた電圧が前記選択回路から出力された後に、前記差動増幅回路のオフセットを調整すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項９】
請求項８に記載の駆動信号生成回路であって、
前記選択回路は、
一端に前記三相モータに流れる電流に応じた電圧が印加される第１スイッチと、
一端に前記所定電圧が印加され、他端が前記第１スイッチの他端に接続され、前記第１スイッチと相補的にオンオフする第２スイッチと、
を含み、
前記差動増幅回路は、
前記基準電圧が非反転入力端子に印加されるオペアンプと、
一端が前記オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記オペアンプの出力端子に接続される第１抵抗と、
一端が前記第１スイッチの他端に接続され、他端が前記オペアンプの反転入力端子に接続される第２抵抗と、
を含み、
第１及び２抵抗の抵抗値は、前記第１及び第２スイッチのオン抵抗より大きいこと、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項１】
三相モータに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出出力に基づいて、ｄ軸電流及びｑ軸電流を算出する算出部と、
前記三相モータの回転速度を示す速度信号と、前記三相モータの目標回転速度を示す目標信号とに基づいて、前記三相モータを前記目標回転速度で回転させるための前記ｑ軸電流の第１基準値を示す基準信号を出力する基準信号出力部と、
前記ｄ軸電流の電流値及び第２基準値の誤差に応じた第１制御信号を出力する第１制御信号出力部と、
前記ｑ軸電流の電流値及び前記第１基準値の誤差に応じた第２制御信号を出力する第２制御信号出力部と、
前記三相モータを駆動する駆動回路に対し、前記第１及び第２制御信号に基づいて、前記ｄ軸電流が前記第２基準値となり、前記ｑ軸電流の電流値が前記第１基準値となるような駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記三相モータの回転速度が前記目標回転速度に応じた所定の回転速度となった後に、前記第２制御信号に基づいて、前記第２制御信号のリップルが小さくなるよう前記検出出力を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動信号生成回路であって、
前記電流検出部は、
前記三相モータに流れる電流に応じた電圧と基準電圧との差を所定の利得で増幅し、前記検出出力として出力する差動増幅回路を含み、
前記調整部は、
前記三相モータの回転速度が前記所定の回転速度となったか否かを判定する回転速度判定部と、
前記三相モータの回転速度が前記所定の回転速度となったことが判定されると、前記第２制御信号のリップルが小さくなるよう、前記差動増幅回路のオフセットを調整する第１オフセット調整部を含むこと、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動信号生成回路であって、
前記調整部は、
前記第２制御信号の直流レベルを算出する算出部を更に含み、
前記第１オフセット調整部は、
前記第２制御信号の直流レベルに基づいて、前記第２制御信号の直流レベルが小さくなるよう前記差動増幅回路のオフセットを調整すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動信号生成回路であって、
前記算出部は、
前記速度信号の周期の整数倍の期間における前記第２制御信号の平均値を前記直流レベルとして算出すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項５】
請求項２〜４の何れか一項に記載の駆動信号生成回路であって、
前記調整部は、
前記第２制御信号の振幅が所定振幅より大きいか否かを判定する振幅判定部を更に含み、
前記第１オフセット調整部は、
前記第２制御信号の振幅が前記所定振幅より大きいことが判定された場合、前記差動増幅回路のオフセットの調整を停止すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項６】
請求項２〜５の何れか一項に記載の駆動信号生成回路であって、
前記第１オフセット調整部は、
前記差動増幅回路のオフセットを調整している際に、前記三相モータの回転速度が前記所定の回転速度より低いことが判定されると、前記差動増幅回路のオフセットの調整を停止すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項７】
請求項２〜６の何れか一項に記載の駆動信号生成回路であって、
前記調整部は、
所定期間毎に温度を検出する温度検出部を更に含み、
前記第１オフセット調整部は、
前記所定期間毎に検出される温度の変化が所定値より大きくなると、前記差動増幅回路のオフセットの調整を行うこと、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項８】
請求項２〜７の何れか一項に記載の駆動信号出力回路であって、
前記電流検出部は、
前記三相モータに流れる電流に応じた電圧、または所定電圧を選択して出力する選択回路を更に含み、
前記差動増幅回路は、
前記選択回路から出力される電圧と前記基準電圧との差を前記所定の利得で増幅し、前記検出出力として出力し、
前記調整部は、
前記所定電圧が前記選択回路から出力されている際に、前記検出出力の値が前記所定電圧及び前記基準電圧の差と、前記利得との積で定まる電圧値となるよう、前記差動増幅回路のオフセットを調整する第２オフセット調整部を更に含み、
前記前記差動増幅回路のオフセットが第２オフセット調整部によって調整されると、前記三相モータに流れる電流に応じた電圧が前記選択回路から出力されるよう前記選択回路を制御する制御部と、
を含み、
前記第１オフセット調整部は、
前記差動増幅回路のオフセットが第２オフセット調整部によって調整され、前記三相モータに流れる電流に応じた電圧が前記選択回路から出力された後に、前記差動増幅回路のオフセットを調整すること、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【請求項９】
請求項８に記載の駆動信号生成回路であって、
前記選択回路は、
一端に前記三相モータに流れる電流に応じた電圧が印加される第１スイッチと、
一端に前記所定電圧が印加され、他端が前記第１スイッチの他端に接続され、前記第１スイッチと相補的にオンオフする第２スイッチと、
を含み、
前記差動増幅回路は、
前記基準電圧が非反転入力端子に印加されるオペアンプと、
一端が前記オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記オペアンプの出力端子に接続される第１抵抗と、
一端が前記第１スイッチの他端に接続され、他端が前記オペアンプの反転入力端子に接続される第２抵抗と、
を含み、
第１及び２抵抗の抵抗値は、前記第１及び第２スイッチのオン抵抗より大きいこと、
を特徴とする駆動信号生成回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４６５１４（Ｐ２０１３−４６５１４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３５５８（Ｐ２０１１−１８３５５８）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３０００５７２３０）セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (119)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３０００５７２３０）セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (119)
【Ｆターム（参考）】
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