JP3151758B2 - センサレスモータ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、センサレスモータの駆
動回路の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】センサレスモータの駆動回路としては、
たとえば２相のブラシレスモータを駆動する回路が知ら
れている。この２相のブラシレスモータを駆動する回路
は、ロータの回転を検出するためのホール素子等の回転
検出素子を用いずに、駆動コイルに発生する誘起電圧
（逆起電圧）を利用し、２相の励磁コイルに通電される
駆動電流（通電）を切り換えるようになっている。この
種の一般的なセンサレスモータの駆動回路は、励磁コイ
ルの誘起電圧を検出し、極性が反転するタイミングに対
してある遅延量を与えて２相の励磁コイルへの通電切り
換えを行っている。

【０００３】また、一般的なセンサレスモータの駆動回
路では、通電切り換え時に発生するスパイク電圧（フラ
イバック電圧）はフィルタ等によって除去している。さ
らに、一般的なセンサレスモータの駆動回路では、モー
タのロータが静止すべき位置（基準位置ともいう）にす
でにあって励磁コイルに対して通電した直後にモータの
ロータが起動（回転）しない場合に備えて、ある時間内
に励磁コイルにおける誘起電圧が検出できなかった時に
は、起動パルスを発生して強制的に次の通電パターンに
切り換えるようになっている。

【０００４】図７は、従来の２相両方向センサレスモー
タ駆動回路の概略を示している。モータのロータＲが回
転すると、２相の励磁コイル２０１または励磁コイル２
０２より、逆起電圧２０５ｓ−１ないし２０５ｓ−４が
発生する。逆起電圧２０５ｓ−１ないし２０５ｓ−４
は、逆起電圧検出器２０３に入って、コンパレートされ
てコンパレート信号２０３ｓが得られる。このコンパレ
ート信号２０３ｓは、スイッチング回路２０４とＰＬＬ
回路（位相同期ループ回路）２０６に入る。スイッチン
グ回路２０４の出力２０４ｓは、ドライバ２０５に入っ
て増幅され、再び励磁コイル２０１，２０２に出力され
る。一方、ＰＬＬ回路２０６に送られたコンパレート信
号２０３ｓは、逓倍されて内部クロック２０６ｓが生成
される。この内部クロック２０６ｓは、起動回路２０７
に送られ、起動回路２０７は、逆起電圧２０５ｓ−１な
いし２０５ｓ−４の発生がない場合には、停止モードか
ら起動モードになり、内部クロック２０６ｓをカウント
して、起動パルス２０７ｓをスイッチング回路２０４に
送る。これにより、スイッチング回路２０４は、強制的
に２相の切り換えを行って励磁コイル２０１，２０２を
次の通電パターンに切り換えて、ロータＲを強制的に回
転するようになっている。

【０００５】このように、一般的なセンサレスモータの
駆動回路は、通電直後にロータＲが動くことによって励
磁コイル２０１，２０２の逆起電圧２０５ｓ−１ないし
２０５ｓ−４を検出し、その逆起電圧のゼロクロスのタ
イミングにある遅延量を与えて、通電切り換えを行って
いる。また通電直後にロータＲが起動しない場合に備え
て、ある時間内に逆起電圧のゼロクロスを検出できなか
った時には起動回路２０７が働く。この起動回路２０７
は、上述したように内部で起動パルス２０７ｓを発生
し、励磁コイル２０１，２０２を強制的に次の通電パタ
ーンに切り換えるようになっている。この通電パターン
を切り換える機能により、ロータＲが動き逆起電圧が発
生する。この種の従来のセンサレス駆動回路は、励磁コ
イル２０１，２０２の逆起電圧のゼロクロスを検出しあ
る条件が揃うと起動モードから通常のモータ駆動モード
へと切り換わる。このある条件とは、種々考えられる
が、たとえばゼロクロス発生と起動クロックの周波数あ
るいは位相がぴったりと合った場合である。このように
センサレス駆動回路では、起動モードから通常のモータ
駆動モードへある条件を設定して切り換える必要があっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの従来の方式
では、次のような問題が発生する。もしロータＲを起動
直後に、ロータＲが回転すべき方向とは逆の方向へ回転
して、さらに上述した条件がしばらく満たされなかった
場合には、数ステップ逆方向へ回転することが考えられ
る。これにより、モータの起動時間およびその起動時間
のばらつきが生じることになる。従って、起動モードか
ら通常のモータ駆動モードへの切り換え条件の設定次第
では、ロータＲの起動性能が左右されてしまう。またこ
のような起動モードから通常のモータ起動モードへの切
り換えを、精度良く行うため、高機能すると素子数の多
い回路となり、コスト高になる。

【０００７】そこで本発明は上記課題を解消するために
なされたものであり、モータの起動モードから通常モー
ドへの切り換えが自然に行え、起動時間のばらつきが少
なくなり、安価なセンサレスモータ駆動回路を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明にあっては、ロータと、前記ロータに対して複数の
励磁コイルを備えたモータを駆動するためのセンサレス
モータ駆動回路において、前記複数の励磁コイルに接続
されていて、前記複数の励磁コイルの逆起電圧を比較す
るための比較回路を有し、励磁コイルの逆起電圧に基づ
いて回転する前記ロータの基準位置を検出する検出手段
と、前記検出手段の出力信号より、微分パルスを発生さ
せる微分パルス発生手段と、クロックを生成可能な位相
同期ループ回路であって、前記クロックを分周するため
の分周回路と、この分周したパルスに対して前記微分パ
ルスを比較する位相比較器と、を持つ位相同期ループ回
路と、前記クロックをカウントすることにより、基準位
置より所定量遅延させた遅延パルスを発生させる遅延回
路と、前記遅延回路からの遅延パルスに基づいて、前記
励磁コイルの通電切り換え信号を発生する通電切り換え
信号発生手段と、前記複数の励磁コイルの逆起電圧が発
生しない場合に、前記クロックを分周して得られる前記
モータ用の起動パルスを、前記検出手段の前記比較回路
に挿入するためのアナログ式の起動パルス挿入回路と、
を備えるセンサレスモータ駆動回路により、達成され
る。請求項２の発明にあっては、好ましくは前記起動パ
ルス挿入回路は、前記比較回路の前記複数の励磁コイル
に接続されている部分に接続されて、前記比較回路に第
１の不平衡電圧を与える不平衡電圧付与部と、前記分周
回路からの起動パルスを受けて非能動状態から能動状態
に変わると、前記比較回路に対する前記第１の不平衡電
圧の状態を逆の第２の不平衡電圧の状態に切り換えるス
イッチ手段と、を備える。請求項３の発明にあっては、
好ましくは前記不平衡電圧付与部は、複数の抵抗で構成
されている。請求項４の発明にあっては、好ましくは前
記モータは、２相両方向センサレスモータであり、回転
磁気ヘッド装置の回転ドラムの回転用に用いられる。請
求項５の発明にあっては、好ましくは前記モータは、２
相両方向センサレスモータであり、光ディスクの回転用
に用いられる。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、検出手段は、複数の
励磁コイルの逆起電圧を比較して、励磁コイルの誘起電
圧に基づいて回転するロータの基準位置を検出する。こ
の基準位置とは、ロータが回転すると励磁コイルに電圧
が誘起されるが、この電圧がゼロクロスになった時のロ
ータの位置のことである。励磁コイルのどちらかに通電
があり、その磁力によりロータが引き付けられて回転す
ると、検出手段は逆起電圧を検出する。微分パルス発生
手段は、検出手段の出力信号に基づいて、微分パルスを
発生させる。位相同期ループ回路（ＰＬＬ回路）は、ク
ロックを生成可能であり、このクロックを分周回路で分
周し、位相比較器において分周したパルスに対して微分
パルスを比較する。遅延回路は、位相同期ループ回路の
クロックをカウントすることにより、基準位置より所定
量遅延させた遅延パルスを発生する。通電切り換え信号
発生手段は、遅延回路からの遅延パルスに基づいて、励
磁コイルの通電切り換え信号を発生して、励磁コイルの
次の通電パターンに強制的に切り換える。ロータが仮に
磁力で引き付けられて静止すべき位置（中立位置）にあ
る時には、ロータが基準位置にあって複数の励磁コイル
に通電してもロータが動かず、誘起電圧も生じない。こ
の場合には、起動パルス挿入回路が、位相同期ループ回
路のクロックを分周して得られるモータの起動パルスを
検出手段の比較回路に挿入する。これにより、通電切り
換え信号発生手段が励磁コイルの通電切り換え信号を強
制的に発生して、励磁コイルは次の通電パターンに強制
的に切り換えられる。このようにアナログ式の駆動パル
ス挿入回路は、複数の励磁コイルの逆起電圧が発生しな
い場合に、モータ用の駆動パルスを検出手段の比較回路
に挿入している。

【００１０】請求項２の発明によれば、不平衡電圧付与
部は、比較回路に対して、第１の不平衡電圧を与える。
スイッチ手段は、分周回路からの起動パルスを受けて非
能動状態から能動状態に変わるようになっている。この
ようにスイッチ手段が非能動状態から能動状態に変わる
と、比較回路に対する第１の不平衡電圧状態が逆の第２
の不平衡状態に切り換わる。比較回路は、第１の不平衡
電圧から第２の不平衡電圧に変わることで、ロータが中
立位置にあって、励磁コイルに通電してもロータが動か
ず逆起電圧が生じない場合に、比較回路の入力側がこの
第１の不平衡電圧状態から第２の不平衡電圧状態に変わ
ることで、比較回路のコンパレート信号を切り換えるこ
とができる。これにより励磁コイルの通電パターンは強
制的に切り換わる。この場合、起動パルスは、ＰＬＬ回
路の分周回路を兼用して得ている。なお、この第１の不
平衡電圧と第２の不平衡電圧は、ロータが回転して発生
する逆起電圧よりもかなり小さい電圧値である。従って
不平衡電圧は、逆起電圧に対してノイズのごとく逆起電
圧に乗るが、その不平衡電圧は無視できる値であり、起
動モードから通常のモータ駆動モードへの切り換えは自
然に行うことができる。つまり逆起電圧が発生した時点
で、起動パルス挿入回路の起動パルスは邪魔にならず、
スムーズに本来のモータの回転へと移行することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。

【００１２】図１は、本発明のセンサレスモータ駆動回
路の好ましい実施例を示している。図１に示すセンサレ
スモータ駆動回路は、２相両方向通電型のセンサレスモ
ータの駆動をするためのものである。図１において、２
相両方向センサレスモータ（以下、センサレスモータと
いう）１２０は、センサレスモータ駆動回路１００によ
り駆動されるようになっている。

【００１３】このセンサレスモータ１２０は、たとえば
ＶＴＲ等に用いられる回転磁気ヘッド装置の回転ドラム
を回転するのに用いられたり、あるいは光ディスク装置
における光ディスクの回転用のモータとして用いること
ができるものである。センサレスモータ１２０は、２つ
の駆動コイル（励磁コイルともいう）１，２とロータＲ
を有している。ロータＲは、Ｎ極とＳ極を有している。
駆動コイル１からは、逆起電圧６ｓ−１と逆起電圧６ｓ
−２が得られる。駆動コイル２側からは、逆起電圧６ｓ
−３と逆起電圧６ｓ−４を得ることができる。この逆起
電圧は駆動コイル１と２に生じる誘起電圧である。

【００１４】図１において、センサレスモータ駆動回路
１００は、次のような構成要素を有している。ロータＲ
の回転により２相の駆動コイル１または駆動コイル２に
より生じた逆起電圧６ｓ−２，６ｓ−４は、検出器３に
対して入力できるようになっていて、これにより回転す
るロータＲの基準位置を検出する。このロータＲの基準
位置とは、ロータＲが回転すると、コイルに電圧が誘起
されるが、この電圧がゼロクロスになった時の駆動コイ
ル１と２に対するロータＲの位置のことである。検出器
３は、逆起電圧検出手段であり、これらの逆起電圧６ｓ
−１ないし６ｓ−４に基づいて、図５に示すコンパレー
ト信号３ｓ−１とコンパレート信号３ｓ−２を、セレク
タ４と微分回路７にそれぞれ与えるようになっている。
セレクタ４は、スイッチング回路５およびデコーダ１２
を介してドライバ６に接続されている。

【００１５】図１の微分回路７は、微分パルス発生手段
７であり、図４のコンパレート信号３ｓ−１，３ｓ−２
のどちらかが反転した時に１つの微分パルス７ｓを発生
するようになっている（たとえば図５の矢印Ｆ１，Ｆ２
を参照）。つまりたとえば２相の駆動コイル１，２の逆
起電圧６ｓ−２、逆起電圧６ｓ−４のどちらかが、図３
に例示するゼロクロス点ＺＣを通過する毎に、図５の微
分パルス７ｓを発生させることになる。この微分パルス
７ｓは、位相同期ループ回路（以下、ＰＬＬ回路とい
う）８、ラッチ回路９、マスク信号発生回路１１にそれ
ぞれ入力される。図１のＰＬＬ回路８は、図５の微分パ
ルス７ｓに基づいて、たとえば図５に示す１６倍のクロ
ックパルス信号８ｓを発生するためのものである。つま
り、ＰＬＬ回路８は、微分パルス７ｓに同期して、図４
に示すようなクロックパルス信号８ｓを出力する。

【００１６】図４は、このＰＬＬ回路８の構成の一例を
示している。位相比較器４０は、微分回路７から微分パ
ルス７ｓが入力されるようになっている。位相比較器４
０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２を介して電圧制
御型発振器（ＶＣＯ）４４に接続されている。位相比較
器４０は、電圧制御型発振器４４から出力されるクロッ
クパルス信号８ｓを分周して得られるパルス８ｐ（図４
参照）と、微分回路７からの微分パルス７ｓ（図４参
照）を比較して、図５の出力４０ａを出力するようにな
っている。従って、図４の電圧制御型発振器４４は、１
／Ｎ分周回路４６を介して位相比較器４０に接続されて
いる。１／Ｎ分周回路４６は、電圧制御型発振器４４か
らクロックパルス信号８ｓを、たとえば１／１６の周波
数に分周して位相比較器４０にパルス８ｐとして与え
る。

【００１７】出力４０ａの周波数成分のうちの一定周波
数以下の成分は、ローパスフィルタ４２を通過する。電
圧制御型発振器４４は、ローパスフィルタ４２の出力４
２ａにより制御されて、この出力４２ａに対応した周波
数のクロックパルス信号８ｓを発生するようになってい
る。これにより、電圧制御型発振器４４は、微分回路７
からの微分パルス７ｓのたとえば１６倍付近の周波数の
クロックパルス信号８ｓを発振することができる。この
際、ローパスフィルタ４２の出力４２ａの電圧が高い場
合には、高い周波数のクロックパルス信号８ｓを出力
し、出力４２ａの電圧が低い場合には、低い周波数のク
ロックパルス信号８ｓを出力する。

【００１８】次に、図１のラッチ遅延回路（ラッチ回
路）９を説明する。ラッチ遅延回路９は、内部にカウン
タを持ち、図４のクロックパルス信号８ｓをカウントす
ると共に、微分回路７からの微分パルス７ｓからたとえ
ば３クロック後に、図５に示す矢印Ｇ１，Ｇ２に示すよ
うに、ラッチ遅延パルス９ｓを発生するようになってい
る。このラッチ遅延パルス９ｓは、上述したロータＲの
基準位置により所定量遅延させたパルスである。図１の
マスク信号発生回路１１を説明する。マスク信号発生回
路１１は、図５の微分パルス７ｓの発生時からラッチ遅
延パルス９ｓを通過してさらに所定のクロック数経つま
での間、マスク信号１１ｓをオンするようになってい
る。このマスク信号発生回路１１は、図３に例示する駆
動コイル１（Ｕ相に相当）の通電波形において、駆動コ
イル１に流す電流のスイッチングに伴なう逆起電圧波形
に起因するゼロクロス点ＺＣ１が、図１のセレクタ４の
論理回路に入力されるのを防止する回路である。つま
り、このマスク信号発生回路１１の疑似パルス抑制期間
Ｔは、駆動コイル１，２を通電切り換えする時に発生す
る疑似パルス（図６に示すフライバック電圧）を抑制す
る期間である。

【００１９】マスク信号発生回路１１は、図１の駆動コ
イル１，２のスイッチに伴なうゼロクロス点ＺＣ１をマ
スクして、スイッチングに伴なう逆起電圧波形（フライ
バック電圧）をマスクすることにより、フライバック電
圧の除去を行っている。なぜなら、フライバック電圧の
発生に起因するゼロクロス点ＺＣ１は、センサレスモー
タの回転によらないで発生するゼロクロス点であるから
である。

【００２０】図２は、本発明の特徴的な部分を示してい
る。この実施例では、検出器３の中に起動パルス挿入回
路７０，７０が内蔵して配置された例である。起動パル
ス挿入回路７０は、不平衡電圧付与部８０とスイッチ手
段９０を有している。起動パルス挿入回路７０，７０
は、検出器３のコンパレータ１１２，１１２に対応して
配置されている。検出器３のコンパレータ１１２は、逆
起電圧６ｓ−１，６ｓ−２を比較して、図５に示すコン
パレート信号３ｓ−１を出力する比較回路である。同様
にして、もう１つのコンパレータ１１２は、逆起電圧６
ｓ−３と６ｓ−４を比較して、図５のコンパレート信号
３ｓ−２を出力する比較回路である。起動パルス挿入回
路７０は、アナログ式の回路であり、不平衡電圧付与部
８０は、コンパレータ（比較回路）１１２の複数の励磁
コイルに接続されている部分（コンパレータ１１２の入
力側）に接続されていて、コンパレータ１１２に対して
第１の不平衡電圧を与えるための回路である。スイッチ
手段９０は、たとえばＮＰＮトランジスタが採用されて
いる。このスイッチ手段９０は、ＰＬＬ回路８の分周回
路４６からの起動パルス１０ｓを受けて、非能動状態か
ら能動状態に変わると、不平衡電圧付与部８０に作用し
て、コンパレータ１１２に対して第１の不平衡電圧を与
える状態から第２の不平衡電圧を与える状態に切り換え
るようになっている。

【００２１】図２の不平衡電圧付与部８０は、抵抗ブリ
ッジ回路であり５つの抵抗Ｒ３ないしＲ７を有してい
る。抵抗Ｒ３とＲ４は、たとえば１００ｋオームであ
る。これに対して、抵抗Ｒ５はたとえば９５ｋオームで
ある。抵抗Ｒ６は、たとえば９０ｋオームである。そし
て抵抗Ｒ７は、たとえば１０ｋオームである。コンパレ
ータ１１２の入力側のプラス端子には抵抗Ｒ１が接続さ
れ、入力側のマイナス端子には抵抗Ｒ２が接続されてい
る。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、たとえば１０ｋオームである。
この抵抗Ｒ１とプラス端子の間の部分が、抵抗Ｒ５と抵
抗Ｒ６の間の部分と接続されている。同様にして、抵抗
Ｒ２とマイナス端子の間の部分が、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４
の間の部分と接続されている。これにより、図１のロー
タＲが静止しており、かつスイッチ手段９０が非能動状
態にある場合には、電圧１０ｓの方が電圧９ｓより若干
高い電圧になるように設定されている。このような電圧
１０ｓが電圧９ｓより若干高い電圧状態を、第１の不平
衡電圧状態という。この第１の不平衡電圧（電圧１０ｓ
−電圧９ｓ）は、コンパレータ１１２のオフセット規格
およびコンパレータ１１２の入力部のノイズレベルより
僅かに高くなっている必要がある。この不平衡電圧は、
コンパレータのヒステリシスのような役割を兼ねてお
り、ノイズにより誤動作を防止している。

【００２２】そして、ロータＲの静止モードから起動モ
ードになって、分周回路４６から送られてくる起動パル
ス１０ｓが、スイッチ手段９０に入ると、スイッチ手段
９０は、非能動状態から能動状態になる。スイッチ手段
９０が能動状態になると、逆に電圧１０ｓが電圧９ｓよ
りも低い電圧になる。このように電圧１０ｓが電圧９ｓ
よりも低い電圧になった状態を第２の不平衡電圧状態と
いう。この第１の不平衡電圧状態と第２の不平衡電圧状
態は、図６に示している。図６では、第１の不平衡電圧
状態をＴ１で示し、第２の不平衡電圧状態をＴ２で示し
ている。第１の不平衡電圧状態Ｔ１から第２の不平衡電
圧状態Ｔ２に変わると、コンパレート信号３ｓ−１と３
ｓ−２は、図２のコンパレータ１１２，１１２からそれ
ぞれ出力される。ここまでの各要素の説明では、図１の
センサレスモータ駆動回路１００における内部の制御を
行うためのコントロール信号の生成方式について説明し
ている。

【００２３】次に、駆動コイル１，２に対して、駆動電
流を通電するためのデータの流れについて説明する。図
１のセレクタ４に入った図４に示すコンパレート信号３
ｓ−１，３ｓ−２は、図１のマスク信号発生回路１１の
マスク信号１１ｓがオフの間セレクタ４を通過し、マス
ク信号１１ｓがオンの間はマスク信号１１ｓがオンする
寸前のデータがラッチされて、セレクトデータ信号４ｓ
−１，４ｓ−２としてスイッチング回路５に対して出力
される。スイッチング回路５では、ラッチ遅延パルス９
ｓのタイミングでセレクトデータ信号４ｓ−１，４ｓ−
２がラッチされる。つまり、図５に示すように微分パル
ス７ｓからたとえば３クロック後にセレクトデータ信号
４ｓ−１，４ｓ−２がラッチされる。スイッチング回路
５からのスイッチング出力５ｓ−１，５ｓ−２は、デコ
ーダ１２に入力されるようになっている。デコーダ１２
は、所定の論理回路を有している。

【００２４】図３のスイッチング出力５ｓ−１と５ｓ−
２は、デコーダ１２の論理回路に基づく通電コードに従
ってデコードされて、図５に例示する通電切り換え信号
１３ｓ−１ないし１３ｓ−４として、図１のドライバ６
に対して与えられる。図１のドライバ６は、トランジス
タをスイッチングして図３に示すように２相の切り換え
（通電パターンの切り換え）を行って、図１の駆動コイ
ル１，２に通電する。このように、一連の駆動コイル
１，２に対して通電するためのデータの流れのほとんど
は、ＰＬＬ回路８から発生されるクロックパルス信号８
ｓを基準としてセンサレスモータ駆動回路１００の内部
でコントロールすることができる。

【００２５】次に、図１のセンサレスモータ駆動回路１
００の動作を説明する。 （１） ロータＲが通電時に回転する場合 センサレスモータ駆動回路１００に対して通電をして図
１のロータＲを回転する場合には、２つの駆動コイル
１，２のうちのどちらかに駆動電流の通電が行われる。
駆動コイル１，２のどちらかに通電が行われると、その
通電のあったたとえば駆動コイル１の磁力により、ロー
タＲが引き付けられて少し回転する。すると、既に述べ
たように駆動コイル１の誘起電圧６ｓ−１，６−３（逆
起電圧６ｓ−２もしくは６ｓ−４）を検出器３が検出す
る。図１の検出器３が逆起電圧６ｓ−２，６ｓ−４を検
出すると、図１の検出器３は図５のコンパレート信号３
ｓ−１，３ｓ−２を出力し、これに基づいて微分回路７
は図５の微分パルス７ｓを生成し、微分パルス７ｓはＰ
ＬＬ回路８、ラッチ回路９、マスク信号発生回路１１に
与えられる。セレクタ回路４はセレクトデータ信号４ｓ
−１，４ｓ−２を生成する。図１のＰＬＬ回路８は、最
低周波数でクロックパルス信号８ｓを発生して、このク
ロックパルス信号８ｓは、検出器３に内蔵されている図
２の２つのスイッチ手段９０，９０、ラッチ遅延回路
９、マスク信号発生回路１１に与える。

【００２６】ラッチ遅延回路９とマスク信号発生回路１
１は、この微分パルス７ｓに基づいて働く。ラッチ遅延
回路９は、図５のラッチ遅延パルス９ｓを発生する。ス
イッチング回路５では、このラッチ遅延パルス９ｓは、
微分パルス７ｓから所定クロック後、たとえば３クロッ
ク後に図５のセレクトデータ信号４ｓ−１，４ｓ−２を
ラッチする。セレクトデータ信号４ｓ−１，４ｓ−２に
より、スイッチング回路５の出力が強制的に次の相に切
り換えられる。このラッチ遅延パルス９ｓにより、スイ
ッチング回路５のスイッチング出力５ｓ−１，５ｓ−２
が強制的に次の相に切り換えられた結果、デコーダ１２
からドライバ６に対して図５の通電切り換え信号１３ｓ
−１ないし１３ｓ−４が与えられて、駆動コイル１，２
に通電されて、ロータＲが回転することになる。ロータ
Ｒが回転を始めると、上述した一連の動作が繰り返され
てロータＲの回転が速くなると同時に、図３に示したよ
うな逆起電圧のゼロクロス点ＺＣを通過するタイミング
が速くなって、図５に示す微分パルス７ｓの発生間隔が
狭くなる。

【００２７】図１のＰＬＬ回路８は、常にこの微分パル
ス７ｓの、たとえば１６倍のクロックパルス信号８ｓを
発生し、さらには微分パルス７ｓからたとえば３クロッ
ク後に常に相切り換えを行うことができる。ＰＬＬ回路
８は、ロータＲの回転数に関係なく、常にゼロクロス点
から一定の遅延間隔でスイッチングすることができる回
路である。

【００２８】本発明のセンサレスモータの駆動回路の実
施例では、センサレスモータ駆動装置１００の内部に励
磁コイルともいう駆動コイル１，２の逆起電圧（誘起電
圧）を入力するＰＬＬ回路８を有している。ＰＬＬ回路
８のクロックパルス信号８ｓを基にして、ラッチ遅延回
路９により位相シフト（位相遅れを積極的に形成）を形
成してロータＲの基準位置より所定量遅延させる。マス
ク信号発生回路１１は、クロックパルス信号８ｓを基に
して、マスク期間Ｔ（図５参照）のタイミング形成して
図３に示す不要なフライバック電圧を除去する。これに
より、図１のセンサレスモータ１２０のロータＲの速度
が変化しても、常に最適な駆動コイル１，２の通電を行
うことができる。

【００２９】（２） ロータＲが通電時に既に静止すべ
き位置（中立位置）にあり通電によっては回転を始めな
い場合（起動モード） 駆動コイル１，２に通電後に、仮に図１のロータＲが駆
動コイル１，２の磁力に引き付けられて、ロータＲの静
止すべき位置に既にあった場合には、ロータＲは動かな
いと同時に、逆起電圧６ｓ−１，６ｓ−３と逆起電圧６
ｓ−２，６ｓ−４が発生しないことになる。このように
通電してもロータＲが静止している場合においても、図
１のＰＬＬ回路８は、最低周波数でクロックパルス信号
８ｓを発生して、このクロックパルス信号８ｓは、検出
器３に内蔵されている図２のスイッチ手段９０，９０、
ラッチ遅延回路９、マスク信号発生回路１１に与える。
ロータＲが静止しておりかつ図２のスイッチ手段９０に
はクロックパルス信号８ｓが入っておらずスイッチ手段
９０が非能動状態にある場合には、不平衡電圧付与部８
０の電圧１０ｓが電圧９ｓよりも若干高い電圧の状態、
すなわち図６の第１の不平衡電圧状態Ｔ１に設定されて
いる。

【００３０】図示しないスイッチがオンされて、起動モ
ードになると、図２の分周回路４６から送られてくるク
ロックパルス信号８ｓは、スイッチ手段９０に入り、ス
イッチ手段９０は能動状態になる。すると、電圧１０ｓ
は電圧９ｓより低い電圧となり、図６の第１の不平衡電
圧状態Ｔ１から第２の不平衡電圧状態Ｔ２に変わる。こ
の第１の不平衡電圧状態Ｔ１から第２の不平衡電圧状態
Ｔ２に変わる様子は、図６に示している。図６では、２
つのコンパレータ１１２，１１２に対応してその変化を
示している。第１の不平衡電圧状態Ｔ１が第２の不平衡
電圧状態Ｔ２に変化すると、コンパレート信号３ｓ−１
は、オフからオンになる。同様にして第１の不平衡電圧
状態Ｔ１から第２の不平衡電圧状態Ｔ２になると、コン
パレート信号３ｓ−２はオフからオンの状態になる。こ
れにより、図５に示すコンパレート信号３ｓ−１，３ｓ
−２がセレクタ４に送られる。従って、図１のセレクタ
４に入った図５に示すコンパレート信号３ｓ−１，３ｓ
−２は、図１のマスク信号発生回路１１のマスク信号１
１ｓがオフの間セレクタ４を通過し、マスク信号１１ｓ
がオンの間はマスク信号１１ｓがオンする寸前のデータ
がラッチされて、セレクトデータ信号４ｓ−１，４ｓ−
２としてスイッチング回路５に対して出力される。スイ
ッチング回路５では、ラッチ遅延パルス９ｓのタイミン
グでセレクトデータ信号４ｓ−１，４ｓ−２がラッチさ
れる。つまり、上述したように微分パルス７ｓからたと
えば３クロック後にセレクトデータ信号４ｓ−１，４ｓ
−２がラッチされる。スイッチング回路５からのスイッ
チング出力５ｓ−１，５ｓ−２は、デコーダ１２に入力
される。図５のスイッチング出力５ｓ−１と５ｓ−２
は、デコーダ１２の論理回路に基づく通電コードに従っ
てデコードされて、通電切り換え信号１３ｓ−１ないし
１３ｓ−４として、図１のドライバ６に対して与えられ
る。図１のドライバ６は、トランジスタをスイッチング
して相切り換えを行って、図１の駆動コイル１，２に通
電する。

【００３１】ところで、この上述した起動モードから、
通常のロータＲの駆動モードへの切り換えはどのように
行うかであるが、実はその起動モードから通常のモータ
駆動モードへの切り換え機能もしくは特別の回路は特に
存在していない。すなわち、ロータＲが回転して発生す
る逆起電圧６ｓ−１ないし６ｓ−４は、図２に示す電圧
９ｓ，１０ｓ（不平衡電圧）を大きく上回る電圧値であ
る。従って、この電圧９ｓ，１０ｓは、ノイズのごとく
逆起電圧６ｓ−１ないし６ｓ−４に重畳するが、その電
圧９ｓ，１０ｓは逆起電圧６ｓ−１〜６ｓ−４に比べて
無視できる値であり、その起動モードから通常のロータ
駆動モードへの切り換えは、自然に行うことができる。
つまり、逆起電圧６ｓ−１ないし６ｓ−４が発生した時
点で、起動パルス挿入回路７０の電圧９ｓ，１０ｓに特
に邪魔されずにスムーズに、起動モードから本来のロー
タの通常の回転モードへと移行することができるわけで
ある。

【００３２】このように従来の起動制御がいわゆるデジ
タル的に行われているのに対して、本発明のロータの起
動は、アナログ的に行われるところに特徴がある。しか
も、その起動パルス挿入回路７０は、図２に示すように
複数の抵抗からなる抵抗ブリッジと１つのトランジスタ
のようなスイッチ手段により組合せることで実現でき、
デジタル回路による切り換え機能や特別の分周回路を必
要としない。つまり、従来のセンサレスモータの駆動回
路の切り換え方式では、逆起電圧を検出した場合に分周
器はリセットする必要があったために、他の分周器とは
別に特別な分周回路であるリセット付きの分周器が必要
であった。

【００３３】しかし本発明の実施例の場合では、ＰＬＬ
回路８の分周回路４６を用い、この分周回路４６から得
られるクロックパルス信号８ｓをそのまま起動パルス挿
入回路７０のスイッチ手段９０に単純に送るだけである
ので、ＰＬＬ回路８に使用している分周回路４６は、ス
イッチ手段９０のオンオフ用の起動パルス生成のために
兼用することが可能である。たとえば、起動用では１／
１２８の分周をする分周回路が必要で、ＰＬＬ回路８で
は１／１６の分周をする分周回路が必要である場合に
は、それぞれフリップフロップが７個と４個必要である
が、本発明のように分周回路４６を兼用して用いること
により、プリップフロップは７個用いるだけで良い。こ
のように、回路の構成要素の節約ができる利点がある。

【００３４】本発明のセンサレスモータの駆動回路の実
施例では、センサレスモータ駆動装置１００の内部に励
磁コイルともいう駆動コイル１，２の誘起電圧を入力と
するＰＬＬ回路８を有している。ＰＬＬ回路８のクロッ
クパルス信号８ｓを基にして、ラッチ遅延回路９により
位相シフト（位相遅れを積極的に形成）を形成してロー
タＲの基準位置より所定量遅延させる。マスク信号発生
回路１１は、クロックパルス信号８ｓを基にして、マス
ク期間Ｔ（図５参照）のタイミング形成して図５に示す
不要なフライバック電圧を除去する。これにより、図１
のセンサレスモータ１２０をロータＲの速度が変化して
も、常に最適な駆動コイル１，２の通電を行うことがで
きる。

【００３５】本発明の実施例では、マスク信号発生回路
１１を用いているので、このマスク信号発生回路によ
り、駆動コイル１，２に対する通電切り換え時に発生す
るスパイク電圧（フライバック電圧）を発生する期間マ
スキングして除去することができ、スパイク電圧により
生ずるゼロクロス点を誤って検出することがなくなる。
本発明の実施例では、上述したように、起動モードから
ロータの通常の駆動モードへの切り換えが自然に行え、
その結果起動時間のばらつきが少なくなる。本発明の実
施例のセンサレスモータの駆動回路は、起動モードから
通常モードヘの切り換えのための条件の設定がほとんど
必要でなく、さらに回路が簡単なために、広範囲のモー
タに対応することができる。

【００３６】図２のコンパレータ１１２の入力側に対し
て、起動パルス挿入回路の不平衡電圧付与部の不平衡電
圧９ｓ，１０ｓが、オフセットとして働くので、コンパ
レータ（比較回路）１１２におけるビートロックの発生
がない。起動パルス挿入回路は、起動回路ともいい、そ
の構成がシンプルであり、コスト的に有利である。

【００３７】ところで本発明は上記実施例に限定されな
い。本発明のセンサレス駆動回路は、２相モータに限ら
ず、３相のセンサレスモータに対しても適用することが
できる。また、２相モータとしては、コアレスモータや
鉄心型モータだけでなく、ＰＭ型ステッピングモータや
ＨＢ（ハイブリッド）型ステッピングモータに適用する
ことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータの起動モードから通常モードへの切り換えが自然に
行え、起動時間のばらつきが少なくなり、安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセンサレスモータの駆動回路の好まし
い実施例を示すブロック図。

【図２】図１の駆動回路における分周回路、逆起電圧の
検出手段、起動パルス挿入回路を示す図。

【図３】１つの駆動回路の通電波形の例を示していて、
通電切り換え時におけるフライバック電圧およびゼロク
ロス点の一例を示す図。

【図４】図１のＰＬＬ回路の構成の一例を示す図。

【図５】図１のセンサレスモータの駆動回路の各信号の
タイムチャートを示す図。

【図６】クロックパルス信号（起動パルス）に対する第
１の不平衡電圧状態と第２の不平衡電圧状態およびコン
パレート信号の変化を示す図。

【図７】従来のセンサレスモータの駆動回路を示す。

【符号の説明】

１，２ モータの駆動コイル（励磁コ
イル） ３ 検出器（検出手段） ３ｓ−１，３ｓ−２ コンパレート信号 ４ セレクタ ４ｓ−１，４ｓ−２ セレクトデータ信号 ５ スイッチング回路（通電切り
換え信号発生手段） ６ ドライバ ６ｓ−１〜６ｓ−４ 誘起電圧（逆起電圧） ７ 微分回路（微分パルス発生手
段） ７ｓ 微分パルス ８ ＰＬＬ（位相同期ループ回
路） ８ｓ クロックパルス信号 ９ ラッチ遅延回路（ラッチ回
路） ９ｓ 遅延パルス（ラッチパルス） １１ マスク信号発生回路 １２ デコーダ １３ｓ−１〜１３ｓ−４ 通電切り換え信号 ４６ 分周回路 ７０ 起動パルス挿入回路 ８０ 不平衡電圧付与部 ９０ スイッチ手段 １００ センサレスモータ駆動回路 １１２ コンパレータ（比較回路） １２０ センサレスモータ Ｒ モータのロータ Ｔ 疑似パルス制御期間 Ｔ１ 第１の不平衡電圧状態 Ｔ２ 第２の不平衡電圧状態

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−86585（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−122388（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−202196（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータと、前記ロータに対して複数の励
   磁コイルを備えたモータを駆動するためのセンサレスモ
   ータ駆動回路において、 前記複数の励磁コイルに接続されていて、前記複数の励
   磁コイルの逆起電圧を比較するための比較回路を有し、
   励磁コイルの逆起電圧に基づいて回転する前記ロータの
   基準位置を検出する検出手段と、 前記検出手段の出力信号より、微分パルスを発生させる
   微分パルス発生手段と、 クロックを生成可能な位相同期ループ回路であって、前
   記クロックを分周するための分周回路と、この分周した
   パルスに対して前記微分パルスを比較する位相比較器
   と、を持つ位相同期ループ回路と、 前記クロックをカウントすることにより、基準位置より
   所定量遅延させた遅延パルスを発生させる遅延回路と、 前記遅延回路からの遅延パルスに基づいて、前記励磁コ
   イルの通電切り換え信号を発生する通電切り換え信号発
   生手段と、前記クロックを分周して得られる起動パルスであり、前
   記起動パルスの電圧は逆起電圧よりも小さく、前記複数
   の励磁コイルの逆起電圧が発生しない場合に前記起動パ
   ルスにより前記ロータの起動を行うために前記起動パル
   スを前記検出手段の前記比較回路に挿入する アナログ式
   の起動パルス挿入回路と、 を備えることを特徴とするセンサレスモータ駆動回路。
2. 【請求項２】 前記起動パルス挿入回路は、 前記比較回路の前記複数の励磁コイルに接続されている
   部分に接続されて、前記比較回路に第１の不平衡電圧を
   与える不平衡電圧付与部と、 前記分周回路からの起動パルスを受けて非能動状態から
   能動状態に変わると、前記比較回路に対する前記第１の
   不平衡電圧の状態を逆の第２の不平衡電圧の状態に切り
   換えるスイッチ手段と、 を備える請求項１に記載のセンサレスモータ駆動回路。
3. 【請求項３】 前記不平衡電圧付与部は、複数の抵抗で
   構成されている請求項２に記載のセンサレスモータ駆動
   回路。
4. 【請求項４】 前記モータは、２相両方向センサレスモ
   ータであり、回転磁気ヘッド装置の回転ドラムの回転用
   に用いられる請求項１に記載のセンサレスモータ駆動回
   路。
5. 【請求項５】 前記モータは、２相両方向センサレスモ
   ータであり、光ディスクの回転用に用いられる請求項１
   に記載のセンサレスモータ駆動回路。