JP3348296B2

JP3348296B2 - センサレスモータの駆動装置

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Publication number: JP3348296B2
Application number: JP22513692A
Authority: JP
Inventors: 衡一稲垣
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Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 2002-11-20
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モーターの駆動方法お
よびその駆動装置、特に、位相シフトにＰＬＬを用いた
センサレスモータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば２相のブラシレスモータを
駆動する回路においては、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逆起電圧を利用して
駆動コイルに通電される駆動電流を切り換えるようにな
されたもの（２相センサレスモータ）として以下に述べ
るようなものが知られている。図６（Ａ）は、従来の２
相センサレスモータの駆動装置２である。図６におい
て、コイル１０ａおよびコイル１０ｂは、２相センサレ
スモータの駆動コイルである。なお、２相センサレスモ
ータのコイル１０ａ、１０ｂ以外の部分は省略してあ
る。

【０００３】コイル駆動装置１１ａ、１１ｂ〜１４ａ、
１４ｂは、パワートランジスタとバッファを含み、コイ
ル１０ａおよびコイル１０ｂを駆動する回路である。論
理回路１５〜１８は、ラッチ回路２０、２１の出力から
コイル１０ａおよびコイル１０ｂの駆動制御信号を生成
する論理回路である。論理回路１９は、比較回路２９ａ
の出力を反転する論理回路である。

【０００４】ラッチ回路２０、２１は、遅延回路２５の
出力Ｓ２５により制御され、それぞれマスク回路２６、
２７の出力をラッチするラッチ回路である。論理回路２
２は、比較回路２９ａ、２９ｂの出力信号Ｓ２９ａ、Ｓ
２９ｂの排他的論理和をとる論理回路である。微分回路
２３は、論理回路２２の出力信号Ｓ２２の微分を行う論
理回路である。

【０００５】ＰＬＬ回路２４は、微分回路２３の出力Ｓ
２３の１６倍の周波数のクロックパルスを発生するＰＬ
Ｌ回路である。遅延回路２５は、出力Ｓ２３に、ＰＬＬ
回路２４から出力されるクロックパルスＳ２４の、例え
ば、６クロック分程度の時間遅延を加え、電気角で４５
°の位相差を持つスイッチイングタイミング信号を生成
する回路である。

【０００６】マスク回路２６、２７は、スイッチングタ
イミング信号Ｓ２５に基づき、コイル１０ａ、１０ｂに
流す電流のスイッチングに伴うキックバック電圧波形に
起因するゼロクロス点が論理回路２２に入力されるのを
防止する回路である。ここで、スイッチングに伴うキッ
クバック電圧波形とは、図２（Ｑ）その他の範囲に示さ
れる急峻な波形をさす。この波形はゼロクロス点を通る
ので、センサレスモータの回転によらないゼロクロス点
が検出されてしまう。

【０００７】マスク回路２６の論理構成を図６（Ｂ）に
示す。図６（Ｂ）に示す入力（Ｄ）には、論理回路１９
を介した出力Ｓ１９が入力され、入力（ＣＬＫ）には、
遅延回路２５の出力Ｓ２５が入力される。出力Ｓ２５が
論理値１である場合は、出力Ｓ２５が論理値１に変化す
る際の入力（Ｄ）の論理値が保存される。出力Ｓ２５が
論理値０の場合は入力（Ｄ）の論理値がそのまま出力
（Ｑ）に出力される。この論理構成はマスク回路２７に
共通である。

【０００８】スイッチ２８は、いわゆるアクティブブレ
ーキ制御を行う際等に、図６中にｅで示される点から入
力される制御信号に基づき、コイル駆動装置１１ａ、ｂ
〜１４ａ、１４ｂを介してコイル１０ａ、１０ｂに流れ
る電流の向きを逆転し、センサレスモータの単位時間当
たりの回転数（回転速度）を制御する回路である。

【０００９】比較回路２９ａ、２９ｂは、コイル１０ａ
およびコイル１０ｂの両端（ａ）、（ｂ）および
（ｃ）、（ｄ）に発生する逆起電圧を検出する回路であ
る。比較回路２９ａ、２９ｂは、それぞれの正入力およ
び負入力に入力される信号を比較し、論理値（１または
０）を出力する。なお、従来の２相センサレスモータの
駆動装置２を構成する各論理回路の論理は図中に示され
ている通りである。

【００１０】以下、従来の２相センサレスモータの駆動
装置２の動作を説明する。２相センサレスモータは、二
つのコイル、すなわちコイル１０ａおよびコイル１０ｂ
に交互に通電することにより所定の回転動作を得る。コ
イル１０ａは、対を構成するコイル駆動装置１１ａ、１
１ｂ、１２ａおよび１２ｂの入力をハイレベルすること
により通電され、コイル１０ｂは、対を構成するコイル
駆動装置１３ａ、１３ｂ、１４ａおよび１４ｂの入力を
ハイレベルにすることにより通電される。

【００１１】上記各駆動装置１１ａ、ｂ〜１４ａ、１４
ｂの入力信号の論理値を適当に組み合わせることによ
り、コイル１０ａ、１０ｂの任意の方向に電流を流すこ
とができる。例えば、コイル１０ａに、図６中の矢印で
示す方向に電流を流す場合、コイル駆動装置１１ａ、１
２ｂの入力信号を論理値１にし、コイル駆動装置１１
ｂ、１２ａの入力信号を論理値０にする。このように、
コイル駆動回路１１ａ、１１ｂ〜１４ａ、１４ｂへの入
力論理値の組み合わせにより、任意のコイルの任意の方
向に電流を流すことができる。

【００１２】ここで、コイル１０ａ、１０ｂの両端には
それぞれ比較回路２９ａ、２９ｂが接続され、各コイル
の無通電時に発生する逆起電圧を検出するように構成さ
れている。比較回路２９ａ、２９ｂは、コイル１０ａ、
１０ｂの両端の電位差が０Ｖとなる点（ゼロクロス点）
で論理値が反転する。つまり、従来の２相センサレスモ
ータの駆動装置２では、比較回路２９ａ、２９ｂでコイ
ル１０ａ、１０ｂで発生する逆起電圧のゼロクロス点を
検出することによりセンサレスモータの回転を検出す
る。

【００１３】比較回路２９ａが検出したゼロクロス点は
論理回路１９で論理値が反転されマスク回路２６に入力
される。比較回路２９ｂが検出したゼロクロス点はマス
ク回路２７に入力される。

【００１４】ここで、マスク回路２６に入力される論理
回路１９の出力Ｓ１９を図２の（Ｃ）に示す。このＳ１
９は、図２の（Ｒ）その他の範囲のように、上述したコ
イル１０ａ、１０ｂに流す電流のスイッチングに伴う逆
起電圧波形に起因するゼロクロス点を含んでいる。そこ
で、図２（Ｆ）に示される遅延回路２５の出力Ｓ２５
で、この上記スイッチングに伴う逆起電圧波形に起因す
るゼロクロス点をマスクし、誤動作を防止する。マスク
回路２６の出力Ｓ２６を図２（Ｇ）に示す。

【００１５】なお、遅延回路２５の出力Ｓ２５は、以下
に述べるような方法で得られる。マスク回路２６、２７
の出力Ｓ２６、Ｓ２７の排他的論理和を論理回路２２で
演算し、その出力Ｓ２２を微分回路２３で微分し、図２
（Ｅ）に示されるような微分波形出力Ｓ２３を得る。こ
の出力Ｓ２３はさらにＰＬＬ回路２４に入力され、ＰＬ
Ｌ回路２４では、出力Ｓ２３に同期し、Ｓ２３の１６倍
の周波数のクロックパルスＳ２４が出力される。さら
に、このクロックパルスＳ２４は遅延回路２５に入力さ
れ、遅延回路２５でＳ２３に対し６〜７パルス分の遅延
がかけられ、出力Ｓ２５が生成される。

【００１６】また、比較回路２９ｂの出力Ｓ２９ｂにつ
いても、マスク回路２７において、論理回路１９の出力
Ｓ１９と同様の処理が行われる。出力Ｓ２９ｂの波形を
図２（Ｄ）に、マスク回路２７の出力Ｓ２７を図２
（Ｈ）に示す。以上述べたマスク回路２６、２７の動作
により、スイッチングに伴うキックバック電圧波形に起
因するゼロクロス点は従来の２相センサレスモータの駆
動装置２の動作に影響を与えない。

【００１７】ラッチ回路２０、２１では、遅延回路２５
の出力Ｓ２５に基づき、前記マスク回路２６、２７の出
力信号Ｓ２６、Ｓ２７をラッチし、論理回路１５〜１
８、スイッチ２８、およびコイル駆動装置１１ａ、１１
ｂ〜１４ａ、１４ｂを介してコイル１０ａ、１０ｂを駆
動する。

【００１８】ここで、センサレスモータのコイルの電流
制御に、例えば、ＰＷＭ駆動制御を使用した場合、装置
の電源にノイズが発生する。さらに、このノイズがコイ
ルの逆起電圧に飛び込むことがある。この結果、逆起電
圧波形のゼロクロス点付近で１パルスのみ発生するはず
の微分回路２３の出力Ｓ２３が複数発生する。

【００１９】この際のコイルの逆起電圧波形と、前記微
分回路出力の関係を図７に示す。図７において、（Ａ）
は、コイル１０ａまたはコイル１０ｂに発生する逆起電
圧Ｖ_abまたはＶ_cdの波形である。上記ノイズが波形にの
っている。（Ｂ）は、微分回路２３の出力Ｓ２３の波形
である。上記ノイズが図７中に示すゼロクロス点を横切
るたびに、本来、図７中（Ｃ）に示す部分で１つのみ発
生する出力Ｓ２３が複数出力されている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来の２相センサレス
モータの駆動装置は以上述べたように構成されているの
で、センサレスモータにＰＷＭ制御を行った場合、電源
に発生するノイズがコイルの逆起電圧にのり、逆起電圧
のゼロクロス点検出が正常に行われないことがある。上
記ノイズに起因するゼロクロス点がＰＬＬ回路に入力さ
れる結果、ＰＬＬ回路の出力するクロックパルスの周波
数が急激に高くなり、異常な値となる。これに伴い、コ
イル駆動回路のスイッチングを行うタイミングも異常と
なり、正常なセンサレスモータの回転動作が得られなく
なるという問題点がある。また、上記ノイズに起因する
ゼロクロス点検出信号がＰＬＬ回路に入力された場合、
動作が不安定となる。さらに装置の起動時である場合、
ＰＬＬ回路が内部発振を起こす可能性が大きいという問
題点がある。

【００２１】本発明のセンサレスモータの駆動装置は、
このような問題点に鑑みてなされたものであり、センサ
レスモータについてＰＷＭ制御等を行う場合においても
上記によるセンサレスモータの異常動作を防止すること
ができ、ＰＬＬ回路の動作が安定なセンサレスモータの
駆動装置を得ることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のセンサレスモータの駆動装置は、複数のコ
イルのそれぞれの両端に接続され、前記コイルを付勢す
るドライバ回路と、前記複数のコイルの両端の電圧のゼ
ロクロス点を検出する比較回路と、前記比較回路からの
信号をマスク可能なマスク回路と、前記ゼロクロス点に
同期したクロックパルスを生成するＰＬＬ回路と、前記
クロックパルスから生成されたスイッチングタイミング
信号に基づき、動作周期毎に前記各ドライバ回路の制御
を行う信号を発生する制御回路と、前記クロックパルス
に基づいて、前記マスク回路からのゼロクロス点に対し
て前記動作周期の区間内で所定数のクロックパルス分だ
け遅延した前記スイッチングタイミング信号を生成し、
前記制御回路に出力するスイッチングタイミング信号生
成回路と、前記ゼロクロス点の入力に応じて、マスクを
開始させる信号を前記マスク回路に出力するマスクタイ
ミング信号生成回路とを有する。

【００２３】また、前記マスクタイミング信号生成回路
におけるマスクの幅をモータの回転数に応じて変更可能
な回路を有する。

【００２４】

【作用】ラッチ信号発生用の第１の遅延回路とは別に設
けられた、第２の遅延回路の出力によりリセットされ、
微分回路の出力によりセットされるフリップフロップ
は、スイッチングに伴うゼロクロス点および上記ノイズ
に起因するゼロクロス点をマスクするタイミングを規定
する信号を生成する。マスク回路は、前記フリッププロ
ップから出力される前記タイミング信号に基づき、ゼロ
クロス点を検出する比較回路出力をマスクし、後段の回
路に不要なゼロクロス点が入力されるのを防止する。ま
た、第２の遅延回路の遅延時間を可変とすることによ
り、ゼロクロス点検出のタイミングを調節する。

【００２５】

【実施例】以下、第１の実施例について説明する。図１
は、本発明の第１の２相センサレスモータの駆動装置１
の構成を示す図である。図１において、遅延回路３０
は、ＰＬＬ回路２４の出力を遅延し、フリップフロップ
３１をリセットする信号を生成する遅延回路である。フ
リップフロップ３１は、マスク回路２６、２７がそれぞ
れその入力信号をマスクするタイミングを規定する信号
を出力するセットリセットフリップフロップである。こ
こで説明しない第１の２相センサレスモータの駆動装置
１の各部分の動作は、従来の２相センサレスモータの駆
動装置２の対応する各部分に同じである。また、第１の
２相センサレスモータの駆動装置１の各論理回路の論理
は、図１中に示す通りである。

【００２６】第１の２相センサレスモータの駆動装置１
と従来の２相センサレスモータの駆動装置２の差は、以
下の点である。（１）ＰＬＬ回路２４の出力に、ラッチ回路２０、２１
へのラッチタイミング信号を生成する第１の遅延回路２
５の他に、フリップフロップ３１をリセットする信号を
生成する遅延回路３０を設けた。（２）遅延回路３０によりリセットされ、微分回路２３
の出力Ｓ２３によりセットされ、マスク回路２６、２７
がそれぞれ論理回路１９の出力Ｓ１９、および比較回路
２９ｂの出力をマスクするタイミングを規定する信号を
生成するフリップフロップ３１を設けた。

【００２７】以下、動作を説明する。図２は、第１の２
相センサレスモータの駆動装置１の各部分の信号波形を
示す図である。図２において、（Ａ）は、コイル１０ａ
の両端の電圧Ｖ_abの波形、（Ｂ）は、コイル１０ｂの両
端の電圧Ｖ_cdの波形である。なお、図２中（Ｑ）に示す
ような急峻な波形は、コイル１０ａ、１０ｂに流す電流
のスイッチングに伴う逆起電圧である。（Ｃ）は、比較
回路２９ａの出力Ｓ２９ａの波形、（Ｄ）は比較回路２
９ｂの出力Ｓ２９ｂ波形である。この波形においては、
電源に由来するノイズに起因する波形の乱れは省略され
ている。

【００２８】（Ｅ）は、微分回路２３の出力Ｓ２３の波
形である。（Ｆ）は、遅延回路２５の出力Ｓ２５の波形
である。（Ｇ）は、マスク回路２６の出力Ｓ２６の波
形、（Ｈ）は、マスク回路２７の出力Ｓ２７の波形であ
る。（Ｉ）は、ラッチ回路２０の出力Ｓ２０波形、
（Ｊ）は、ラッチ回路２１の出力Ｓ２１の波形である。

【００２９】（Ｋ）は、論理回路１５の出力Ｓ１５の波
形、（Ｌ）は、論理回路１６の出力Ｓ１６の波形、
（Ｍ）は、論理回路１７の出力Ｓ１７の波形、（Ｎ）
は、論理回路１７の出力Ｓ１７の波形である。（Ｏ）
は、従来の２相センサレスモータの駆動装置２のマスク
回路２６、２７に入力されるマスク信号である。この信
号は遅延回路２５の出力Ｓ２５の波形に同じである。こ
の波形は（Ｐ）に示すフリップフロップ３１の出力Ｓ３
１と比較の差異が明確になるように図２中に入れたもの
である。（Ｐ）は、フリップフロップ３１の出力波形Ｓ
３１である。なお、図２のｔ_１〜ｔ_８は電気的位相を示
し、ｔ_ｊ〜ｔ_ｊ＋１（ｊ＝１〜７）間は電気角９０°を
示す。

【００３０】以下、第１の２相センサレスモータの駆動
装置１の動作を説明する。コイル１０ａ、１０ｂの両端
に発生する電圧Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｃｄの波形は、それぞれ図２
（Ａ）、（Ｂ）に示される通りである。この電圧には、
図２中に（Ｑ）で示されるような、スイッチングに伴う
キックバック電圧および図７（Ａ）に示すような電源に
由来するノイズがのっている。

【００３１】このコイル１０ａ、１０ｂの両端電圧はそ
れぞれ比較回路２９ａ、２９ｂに入力され、ゼロクロス
点が検出される。図２（Ｃ）、（Ｄ）は、比較回路２９
ａ、ｂの出力Ｓ２９ａ、Ｓ２９ｂである。これらの波形
においては、論理値の変化点が検出されたゼロクロス点
に相当する。

【００３２】上記出力Ｓ２９ａは論理回路１９を介して
マスク回路２６に入力され、出力Ｓ２９ｂはそのままマ
スク回路２７に入力される。マスク回路２６、２７で
は、フリップフロップ３１の出力Ｓ３１に基づいて、そ
れぞれ論理回路１９の出力Ｓ１９、出力Ｓ２９ｂをマス
クし、論理回路２２およびラッチ回路２０、２１に出力
する。

【００３３】ここで、上述の通り、マスク回路２６、２
７は、フリップフロップ３１の出力により制御され、出
力Ｓ３１が論理値１の場合、出力Ｓ３１が１に変化する
際の入力を保持し、出力Ｓ３１が論理値０の場合、入力
値をそのまま出力する回路である。マスク回路２６、２
７の出力をそれぞれ図２（Ｇ）、（Ｈ）に示す。また、
出力Ｓ３１の波形を図２（Ｐ）に示す。

【００３４】出力Ｓ２６、Ｓ２７は論理回路２２に入力
され、排他的論理和が演算される。この出力Ｓ２２は微
分回路２３に入力され、変化点が検出される。微分回路
２３の出力Ｓ２３の波形を図２（Ｅ）に示す。出力Ｓ２
３はＰＬＬ回路２４に入力され、ＰＬＬ回路２４では、
出力Ｓ２３を基準信号として、出力Ｓ２３に同期し、出
力Ｓ２３の１６倍の周波数のクロックパルスを出力す
る。なお、第一の実施例ではＰＬＬ回路２４は出力Ｓ２
３の１６倍の周波数のクロックパルスを発生し、遅延回
路２５、３０では、それに応じた遅延を加えるように構
成したが、ＰＬＬ回路２４で発生する周波数はこれに限
らず、また、遅延回路２５、３０で出力Ｓ２３に与える
遅延はこの値に限らない。

【００３５】上記クロックパルスおよび出力Ｓ２３は遅
延回路２５に入力され、出力Ｓ２３から、例えば、上記
クロックパルスで６パルス分遅延された出力Ｓ２５が出
力される。この出力Ｓ２５は、動作の安定のため、例え
ば、上記クロックパルスで１パルス分の幅を有してい
る。ただし、この出力Ｓ２５のパルス幅は、この値に限
らない。出力Ｓ２５の波形を図２（Ｆ）に示す。

【００３６】一方、遅延回路３０は、出力Ｓ２３に、例
えば、上記クロックパルス６パルス分の遅延を加えた出
力Ｓ３０を出力する。ここで、出力Ｓ２５と出力Ｓ３０
を共用し、遅延回路３０を省略して構成してもよい。ま
た、上記遅延は６パルス分でなくともよく、また、遅延
回路２５、３０において、それぞれ異なる遅延時間を与
えるよう構成してもよい。

【００３７】出力Ｓ２５はラッチ回路２０、２１に入力
される。ラッチ回路２０、２１は、出力Ｓ２５の立ち上
がりでそれぞれ出力Ｓ２６、２７をラッチし、出力す
る。ラッチ回路２０、２１の出力Ｓ２０、Ｓ２１をそれ
ぞれ図２（Ｉ）、（Ｊ）に示す。この出力Ｓ２０、Ｓ２
１は、図２に示す通り、互いに電気角９０°の位相差を
もち、電気角３６０°を周期とする信号である。出力Ｓ
２０、Ｓ２１は論理回路１５〜１８を介してコイル駆動
回路１１ａ、１１ｂ〜１４ａ、１４ｂに入力される。

【００３８】コイル駆動回路１１ａ、１１ｂ〜１４ａ、
１４ｂは、入力に論理値１を入力されることにより、そ
れぞれのパワートランジスタがオン状態となり、コイル
１０ａ、１０ｂを付勢する。この結果、センサレスモー
タ（図示せず）が回転動作を行う。

【００３９】フリップフロップ３１は、遅延回路３０の
出力Ｓ３０が論理値１の場合リセットされ、微分回路２
３の出力Ｓ２３が１の場合セットされる。よって、フリ
ップフロップ３１の出力Ｓ３１は、出力Ｓ２３の立ち上
がりで論理値１となり、出力Ｓ３０の立ち上がりで論理
値０になる。なお、第１の実施例では、出力Ｓ３０の立
ち上がりは出力Ｓ２５の立ち下がりに一致している。

【００４０】出力Ｓ３１を図２（Ｐ）に示す。比較のた
め、図２（Ｏ）に出力Ｓ２５を示す。出力Ｓ２５は上述
した従来の２相センサレスモータの駆動装置２のマスク
回路２６、２７のＣＬＫ入力に入力される信号と同じで
ある。出力Ｓ３１は、出力Ｓ２５の立ち下がりで論路値
０となり、出力Ｓ２３の立ち上がりで論理値１となって
いる。

【００４１】出力Ｓ３１はマスク回路２６、２７に入力
される。マスク回路２６、２７は、上述のように、出力
Ｓ３１が論理値１の場合、出力Ｓ３１が論理値１になる
際の入力を保持するので、上記スイッチングに伴うゼロ
クロス点をマスクし、論理回路２２およびラッチ回路２
０、２１への上記スイッチングに伴うゼロクロス点の影
響を排除することができる。

【００４２】また、出力Ｓ３１は、微分回路２３の出力
Ｓ２３の立ち上がりで論理値１となる。よって、出力Ｓ
３１が論理値０に変化した後の最初の出力Ｓ２３の立ち
上がりで論理値１となり、その後再び出力Ｓ３１が論理
値０になるまでＳ２３は出力されない。このため、図７
に示した、上記ノイズに起因する複数のゼロクロス点の
うち、最初のゼロクロス点のみが検出されることにな
る。

【００４３】上述したコイル１０ａ、１０ｂの両端の電
圧Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｃｄと微分出力Ｓ２３の関係を図３に示
す。図３おいて、（Ａ）はコイル１０ａまたは１０ｂの
両端の電圧Ｖ_ａｂまたはＶ_ｃｄの波形である。（Ｂ）は
微分回路２３の出力Ｓ２３の波形である。図７において
は、電圧Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｃｄがゼロクロス点を横切るたびに
発生していた出力Ｓ３１が、最初に電圧Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｃｄ
がゼロクロス点を横切る図３（Ｃ）の部分でのみ発生す
る。

【００４４】以上の構成とすることにより、上記ノイズ
によるゼロクロス点の影響を排除することができ、第１
の２相センサレスモータの駆動装置１の誤動作を防止す
ることができ、さらに、ＰＬＬ回路２４の動作を安定化
することができる。

【００４５】以下、第二の実施例を説明する。図４は、
第２の実施例におけるＰＬＬ回路２４と遅延回路３０の
構成を示す図である。第２の実施例におけるセンサレス
モータの駆動装置は、第１の２相センサレスモータの駆
動装置１のＰＬＬ回路２４と遅延回路３０の構成を変更
し、センサレスモータの回転に応じて、出力Ｓ３１のう
ち、上記スイッチングに伴うゼロクロス点をマスクする
部分の幅を変更するように構成されたものである。

【００４６】図４において、コンパレータ２４０は、微
分回路２３の出力Ｓ２３と、ＰＬＬ回路２４の出力クロ
ックパルスの周波数を（１／１６）したパルスを比較す
る比較回路である。ＬＰＦ２４１は、コンパレータ２４
０の出力Ｓ２４０に含まれる周波数成分のうち、一定周
波数以下の成分を通過させるローパスフィルタ回路であ
る。ＶＣＯ２４２は、ＬＰＦ２４１の出力Ｓ２４１によ
り制御され、出力Ｓ２４１の電圧に対応した周波数のク
ロックパルスを発生する電圧制御発振回路である。ＶＣ
Ｏ２４２は出力Ｓ２３の１６倍付近の周波数のクロック
パルスを発振する。この際、出力Ｓ２４１の電圧が高い
場合には高い周波数のクロックパルスを出力し、出力Ｓ
２４１の電圧が低い場合には低い周波数のクロックパル
スを出力する。分周回路２４３は、ＶＣＯ２４２から出
力されるクロックパルスを（１／１６）の周波数にする
（１６分周する）分周回路である。以上の各部分が第２
の実施例のＰＬＬ回路２４を構成する。

【００４７】比較回路３００は、ＬＰＦ２４１の出力Ｓ
２４１と、基準電圧Ｖ_refを比較する比較回路である。
出力Ｓ２４１が基準電圧Ｖ_refより低い場合、論理値０
を出力し、出力Ｓ２４１が基準電圧Ｖ_refより高い場合
論理値１を出力する。可変遅延回路３０１は、比較回路
３００の出力Ｓ３００の論理値に応じ、出力Ｓ２３に遅
延を加え、出力する回路である。ここで、出力Ｓ３００
が論理値１の場合、出力Ｓ２３には上記クロックパルス
６クロック分の遅延が加えられ、出力Ｓ３００が論理値
０の場合、出力Ｓ２３には上記クロックパルス４クロッ
ク分の遅延が加えられる。以上の各部分が遅延回路３０
を構成する。なお、第二の実施例のＰＬＬ回路２４およ
び遅延回路３０を構成する各部分間の接続は図中に示す
通りである。

【００４８】以下、動作を説明する。コンパレータ２４
０に加えられる出力Ｓ２３は、上記クロックパルスを分
周回路２４３で１６分周したパルスと比較される。この
比較結果はＬＰＦ２４１に入力される。ＬＰＦ２４１で
は、出力Ｓ２４１の一定周波数以上の周波数成分を取り
除く。このＬＰＦ２４１の出力Ｓ２４１は、ＶＣＯ２４
２に入力される。ＶＣＯ２４２は、出力Ｓ２４１の電圧
に応じた出力Ｓ２３の周波数の１６倍付近の周波数のク
ロックパルスを発生する。このクロックパルスは分周回
路２４３に加えられ、１６分周され、ふたたびコンパレ
ータ２４０に入力される。以上に述べたＰＬＬ回路２４
の各部分の動作は、一般に知られたアナログＰＬＬ回路
と同様な動作である。

【００４９】ここで、出力Ｓ２４１は、出力Ｓ２３の周
波数が高い場合、高い電圧値を示し、出力Ｓ２３の周波
数が低い場合、低い電圧値を示す。この出力Ｓ２４１を
比較回路３００に入力し、基準電圧Ｖ_refと比較する。
上述の通り、出力Ｓ２４１が基準電圧Ｖ_refより低い場
合、論理値０が出力され、出力Ｓ２４１が基準電圧Ｖ
_refより高い場合論理値１が出力される。

【００５０】出力Ｓ２４１の論理値により、可変遅延回
路３０１で出力Ｓ２３に与えられる遅延は変化する。つ
まり、出力Ｓ２３の周波数が一定周波数以上となり、そ
れに伴い出力Ｓ２４１がＶ_refを越えた場合、可変遅延
回路３０１で出力Ｓ２３に加えられる遅延は上記クロッ
クパルス６クロック分となる。出力Ｓ２３の周波数が一
定周波数以下となり、それに伴い出力Ｓ２４１がＶ_ref
以下になった場合、可変遅延回路３０１で出力Ｓ２３に
加えられる遅延は上記クロックパルス４クロック分とな
る。

【００５１】上記のような遅延を加えられた可変遅延回
路３０１の出力は、フリップフロップ３１のリセット入
力に入力される。このため、出力Ｓ２３の周波数、つま
りセンサレスモータの回転数に応じて、出力Ｓ３１のう
ち、上記スイッチングに伴うゼロクロス点をマスクする
部分が変更される。図５は第二の実施例のＰＬＬ回路２
４および遅延回路３０により、出力Ｓ３１の幅が変化す
る様子を示したものである。実際には出力Ｓ２３の周波
数の変化により、図中に示したｔ_j〜ｔ_j+1の間隔も変
化するが、説明の便宜上、（Ａ）と（Ｂ）の位相関係を
同じにしてある。

【００５２】図５（Ａ）は、センサレスモータの回転数
が高く、出力Ｓ３１の上記部分の幅が広くなった場合を
示す。図５（Ｂ）は、センサレスモータの回転数が低
く、出力Ｓ３１の上記部分の幅が狭くなった場合を示
す。

【００５３】第二の実施例のようにＰＬＬ回路２４およ
び遅延回路３０を構成することにより、第一の実施例に
示した第１の２相センサレスモータの駆動装置１におい
て得られる効果の他に以下の効果が付随する。センサレ
スモータのロータが、何らかの原因で回転が遅くなり、
または止まることがある。この際、コイル１０ａ、１０
ｂに大きな電流が流れる。その電流のスイッチングに伴
い、コイル１０ａ、１０ｂに幅の広いキックバック電圧
が発生し、このキックバック電圧波形が出力Ｓ３１の通
常動作時の上記部分からはみ出すことがあり得る。

【００５４】この場合、スイッチングに伴うゼロクロス
点が異常に短い周期でカウントされ、出力Ｓ２３の数が
多くなる。その結果、出力Ｓ２４２の電圧が異常に高く
なり、ＰＬＬ回路２４に異常発振が生じることがある。
つまり、実際にはセンサレスモータの回転数が低くなっ
ているにもかかわらず、ＰＬＬ回路２４側からはあたか
もセンサレスモータの回転数が高くなっているように見
えることがあるということである。このような場合に出
力Ｓ３１の上記部分を広くし、逆起電圧の上記をはみ出
した部分の影響を排除し、センサレスモータの駆動装置
の安定な動作を実現する。

【００５５】なお、ＰＬＬ回路２４のクロックパルスの
周波数は、出力Ｓ２３の１６倍の周波数でなくともよ
い。その場合、分周回路の分周比はクロックパルスの周
波数に応じて変更される。また、可変遅延回路３０１の
出力Ｓ２３に与える遅延は、上述の４クロック分、およ
び６クロック分でなくともよく、センサレスモータの回
転数等に応じてセンサレスモータの駆動装置の構成に最
適な値とすればよい。また、可変遅延回路３０１の遅延
を２段階としたが、必要に応じてさらに細かい値を設定
できるように段階を多くしてもよい。

【００５６】また、以上述べた実施例においては、本発
明のセンサレスモータの駆動装置を２相センスレスモー
タに適用した場合を示したが、適切に構成を変更するこ
とにより、本発明は他のセンスレスモータ、例えば３相
センサレスモータ等にも適用可能である。以上述べた実
施例の他、本発明のセンサレスモータの駆動装置は種々
の構成をとることができる。以上述べた実施例は例示で
ある。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のセンサレス
モータの駆動装置によれば、センサレスモータについて
ＰＷＭ制御等を行う場合においても、電源等に発生する
ノイズによるセンサレスモータの異常動作を防止するこ
とができ、ＰＬＬ回路の動作が安定なセンサレスモータ
の駆動装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の２相センサレスモータの駆動装
置を示す図である。

【図２】第１の２相センサレスモータの駆動装置の各部
分の信号波形を示す図である。

【図３】センサレスモータの２つのコイルの両端の電圧
Ｖ_ab、Ｖ_cdと微分回路の出力の関係を示す図である。

【図４】第二の実施例におけるＰＬＬ回路と遅延回路の
構成を示す図である。

【図５】第二の実施例のＰＬＬ回路および遅延回路によ
り、フリップフロップの出力の幅が変化する様子を示し
たものである。

【図６】従来の２相センサレスモータの駆動装置であ
る。

【図７】従来の２相センサレスモータの駆動装置のコイ
ルの両端の電圧と、微分回路出力の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】１・・・第１の２相センサレスモータの駆動装置１０・・・コイル１１〜１４・・・コイル駆動回路１５〜１９・・・論理回路２０、２１・・・ラッチ回路２２・・・論理回路２３・・・微分回路２４・・・ＰＬＬ回路２５・・・遅延回路２６、２７・・・マスク回路２８・・・スイッチ２９・・・比較回路３０・・・遅延回路３１・・・フリップフロップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 6/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のコイルのそれぞれの両端に接続さ
れ、前記コイルを付勢するドライバ回路と、前記複数のコイルの両端の電圧のゼロクロス点を検出す
る比較回路と、前記比較回路からの信号をマスク可能なマスク回路と、前記ゼロクロス点に同期したクロックパルスを生成する
ＰＬＬ回路と、前記クロックパルスから生成されたスイッチングタイミ
ング信号に基づき、動作周期毎に前記各ドライバ回路の
制御を行う信号を発生する制御回路と、前記クロックパルスに基づいて、前記マスク回路からの
ゼロクロス点に対して前記動作周期の区間内で所定数の
クロックパルス分だけ遅延した前記スイッチングタイミ
ング信号を生成し、前記制御回路に出力するスイッチン
グタイミング信号生成回路と、前記ゼロクロス点の入力に応じて、マスクを開始させる
信号を前記マスク回路に出力するマスクタイミング信号
生成回路とを有するセンサレスモータの駆動装置。
【請求項２】前記マスクタイミング信号生成回路におけ
るマスクの幅をモータの回転数に応じて変更可能な回路
を有する請求項１に記載のセンサレスモータの駆動装
置。