专利名称：驱动电路的控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对马达启动时的驱动进行控制的驱动电路的控制电路。
背景技术：
近年来，在便携式电话、游戏设备等所配备的振动功能中，为了检测振动元件的位置而应用了使用霍尔元件的位置检测电路。在将转子设为磁体、将定子设为线圈的情况下，霍尔元件检测转子的位置，驱动电路根据霍尔元件的检测结果来对线圈提供电流。专利文献1 日本特开2001-352777号公报专利文献1 日本特开2006-288056号公报专利文献2 日本特开平8-37798号公报
发明内容
发明要解决的问题在此，存在想要尽量减少电设备的功耗的要求，另外存在想要尽量减小设备产生的噪音的要求。在此，在背景技术所记载的具备振动元件的振动马达的驱动中，提供至两个线圈的电流中的0度、180度附近的电流几乎无助于马达的驱动。因此，提出了一种切断马达驱动电流中的0度、180度附近的电流的通电方法。例如，将切断0度、180度附近30度的通电的通电方法称为150度通电。但是，150度通电存在如下的问题功率不足，另外在基于旋转状态信号进行驱动的情况下，如果驱动开始处于非通电期间，则无法开始旋转。用于解决问题的方案本发明是一种驱动电路的控制电路，对马达启动时的驱动进行控制，该驱动电路的控制电路的特征在于，具备饱和驱动波形输出单元，其输出正负以180度反转的交变波形、即饱和驱动波形；PWM单元，其对上述饱和驱动波形实施脉宽调制并获得PWM驱动波形； 选择器，其选择上述饱和驱动波形和上述PWM驱动波形中的某一个波形；以及控制单元，其通过控制上述选择器来进行控制，使得在马达启动时输出饱和驱动波形，之后输出PWM驱动波形。本发明是一种驱动电路的控制电路，对马达启动时的驱动进行控制，该驱动电路的控制电路的特征在于，具备饱和驱动波形输出单元，其输出正负以180度反转的交变波形、即饱和驱动波形；限制驱动波形输出单元，其输出限制驱动波形，该限制驱动波形是在正负发生反转的定时设置规定的驱动停止期间而得到的波形；选择器，其被输入上述饱和驱动波形和上述限制驱动波形，选择输出上述饱和驱动波形和上述限制驱动波形中的某一个波形；PWM单元，其对上述限制驱动波形实施脉宽调制；以及控制单元，其通过控制上述选择器和上述PWM单元来进行控制，使得在马达启动时输出饱和驱动波形，之后输出对限制驱动波形实施了脉宽调制的限制驱动波形。另外，优选上述控制电路进行控制，使得在马达启动时输出饱和驱动波形，接着输出限制驱动波形，之后输出实施了脉宽调制的限制驱动波形。另外，优选根据检测马达旋转而得到的旋转状态信号中的交变数的计数值来进行上述控制电路中的驱动波形的切换。发明的效果这样，根据本发明，能够进行可靠的启动，并且在短时间内达到恰当的转速，进一步能够实现低噪音化、省电化。
图1是表示整体结构的框图。图2是表示输出电路的结构例的图。图3是表示加法信号的例子的图。图4是表示输出控制电路的结构例的图。图5是表示输出控制电路的各部的信号波形的图。图6是表示启动时控制电路的结构的图。图7是表示启动时的驱动波形的一例的图。图8是表示启动时的驱动波形的另一例的图。图9是表示根据PWM信号生成驱动控制信号的结构的图。附图标记说明10 比较器；12 输出控制电路；14 输出电路；22 线圈；26 转子；30 霍尔元件； 32 偏移控制电路；40 连续H/L检测部；50 :150度通电生成电路；5254 选择器；56 =PWM 转换电路；58 控制电路；60 计数器；100 驱动器；200 马达。
具体实施例方式下面，根据附图来说明本发明的实施方式。下面，基于附图来说明本发明的实施方式。图1是表示整体结构的图，系统由驱动器100和马达200构成。输入信号被输入到驱动器100，驱动器100对马达200提供与输入信号相应的驱动电流。由此，根据输入信号来控制马达200的旋转。在此，驱动器100具有比较器10，来自设置于马达200的霍尔元件30的与转子位置相应的旋转状态信号经由偏移控制电路32提供至比较器10的一端。即，偏移控制电路 32将旋转状态信号与规定的偏移值相加，获得在上下方向上交替移位的加法信号。然后，将该加法信号提供至比较器10的一端。向比较器10的另一端提供基准值电压，比较器10对加法信号已达到基准值进行检测。比较器10的输出被提供至输出控制电路12。输出控制电路12根据比较器10 的输出信号来决定规定频率的驱动波形(相位)，并且对驱动控制信号(0UT1、0UD)进行 PWM(Pulse Width Modulation 脉宽调制)驱动控制，由此决定驱动电流的振幅。然后，将生成的驱动控制信号提供至输出电路14。输出电路14由多个晶体管构成，通过切换这些晶体管控制来自电源的电流来产生马达驱动电流，并将其提供至马达200。图2示出了输出电路14的一部分和马达200的一个线圈22的结构。这样，在电源与接地之间设置有由两个晶体管Q1、Q2串联连接而成的臂和由两个晶体管Q3、Q4串联连接而成的臂，在晶体管Ql和Q2的中间点与晶体管Q3和Q4的中间点之间连接线圈22。并且，通过使晶体管Ql和Q4导通、使晶体管Q2和Q3截止，使线圈22中流动一个方向的电流， 通过使晶体管Ql和Q4截止、使晶体管Q2和Q3导通，使线圈22中流动相反方向的电流，从而驱动线圈22。马达200具有线圈22和转子26。另外，转子沈上设置有永磁体，例如N极和S极配置在相对的位置处(相互差180度的位置)。并且，能够根据来自线圈22的磁场来决定稳定的位置。因而，通过提供交流电流，能够根据其电流相位使转子沈移动、旋转。另外，在特定的电流相位的定时，通过停止电流相位的变化，能够使转子停止在与此时的电流相位相应的位置处。通过种方式来控制马达200的旋转。马达200中设置有霍尔元件30，根据来自转子沈的永磁体的磁场来产生旋转状态信号。如上所述，在N、S各为一个的情况下，能够获取转子沈旋转一周为一个周期的正弦波作为旋转状态信号。来自该霍尔元件30的旋转状态信号被提供至偏移控制电路32。该偏移控制电路 32使旋转状态信号仅偏移规定的偏移量，将两个与基准值的交叉(该例中为零交叉)之间设定为例如150度。在此，图3示出了将零交叉之间从180度变更至120度的例子。旋转状态信号是如下的电压的正弦波在O度处相当于0高斯，在90度处相当于+60高斯，在180度处相当于0高斯，在270度处相当于-60高斯。因而，通过使旋转状态信号向零仅靠近相当于30 高斯的电压来使两个零交叉之间成为120度。因此，在负侧，当加上相当于+30高斯的量而得到的加法信号(旋转状态信号向零靠近30高斯而得到的信号)第一次到达零时(旋转状态信号的相位为-30度)，设为取代+30高斯而与-30高斯相加(减去30高斯)。由此， 加法信号向负方向移位60高斯。在该例的情况下，与-60高斯相加相当于移位60度，因此在旋转状态信号的相位为+30度时加法信号从负侧第二次到达零。并且，在该第二次到达零的情况下，保持与-30高斯相加地向正侧移动。接着，当从正侧第一次到达零时，切换为与+30度相加。这样，在旋转状态信号的相位为330度(-30度)时偏移量从+30高斯切换为-30高斯，在相位为150度时偏移量从-30高斯切换为+30高斯，通过反复进行该动作， 能够在加法信号第二次到达零至下一次到达零之间获得120度的期间的信号。此外，在图 3中，示出了将零交叉之间设为120度的例子，但是通过调整进行相加的偏移量(在这种情况下设为相当于士 15高斯的量)，能够获得150度等的期间的信号。此外，也可以将与霍尔元件30的公共电压电位相同的电压作为基准来提供至比较器10的另一端。通过设为这种结构，霍尔元件30和比较器10所使用的基准值相等，能够更为准确地设定对线圈22通电的通电期间。图4是输出控制电路12的结构例，示出了用于进行150度通电的结构(150度通电生成电路50)，图5示出了各部的信号波形。比较器10的输出(比较器源输出)用于检测将旋转状态信号如上述那样依次进行移位而得到的信号的零交叉，该例与图3同样地示
5出了 120度通电的例子，用触发器取入比较器源输出时的取入输出成为如下的信号旋转状态信号的0度 30度为低电平、30度 150度为高电平、150度 180度为低电平、180 度 210度为高电平、210度 330度为低电平、330度 360度为高电平(图5的(i))。比较器源输出被提供至触发器FFl的D输入端。向该触发器FFl的时钟输入端提供规定的时钟CLK，触发器FFl依次存储比较器10的输出。时钟CLK与比较器10的输出的变化相比具有大频率，因此触发器FFl将比较器10的输出仅延迟规定期间后保持原样地取入。触发器FFl的输出被提供至触发器FF2的D输入端，对该触发器FF2的时钟输入端也提供时钟CLK。因而，该触发器FF2的输出与触发器FFl的输出相比，成为仅延迟一个时钟CLK周期的信号。将触发器FFl的输出进行反转后输入到与门(ANDgate) ANDl，触发器 FF2的输出保持原样地输入到与门AND1。因而，该与门ANDl的输出成为如下信号在比较器10的输出已下降时，信号仅在一个时钟CLK周期内上升。S卩，如图5的(ii)的下降沿检测信号所示，在与门ANDl的输出中能够获得如下信号在取入输出为下降沿时，信号仅在一个时钟CLK周期内上升。另外，将触发器FFl的输出和触发器FF2的反转输出输入到与门AND2。因而，如图5的(iii)的上升沿检测信号所示，在该与门AND2的输出中能够获得如下信号在取入输出为上升沿时，信号仅在一个时钟CLK周期内上升。此外，在图5中，在下降沿检测信号(ii)和上升沿检测信号(iii)中示出为比时钟CLK短的脉冲。这是由于使用了频率比时钟CLK的频率高的时钟作为上升沿和下降沿的检测时钟，且仅将一个时钟作为检测脉冲，但整体动作不发生变化。对时钟CLK进行规定的分频后将其输入到连续H/L检测部40。例如当取入输出的高电平在60度的期间内连续时该连续H/L检测部40变为高电平，当取入输出的低电平在 60度的期间内连续时该连续H/L检测部40变为低电平。因而，在此例中，连续H/L检测部 40的输出成为如下的信号在旋转状态信号的90度 270度的期间为高电平、在另一半的期间为低电平(图5的(iv))。将与门ANDl的输出提供至触发器FF3的D输入端，将与门AND2的输出提供至触发器FF4的D输入端。向这些与门AND3和AND4的时钟输入端提供时钟CLK。因而，将与门 ANDl和AND2的输出取入至触发器FF3和FF4。触发器FF3、FF4的输出被分别输入到与门 AND3、AND4。将连续H/L检测信号保持原样地输入到与门AND3的另一个输入端，将连续H/ L检测信号进行反转后输入到与门AND4的另一个输入端。因而，在与门AND3的输出中，下降沿检测信号中的与旋转状态信号的0度相对应的脉冲被去除，仅保留150度、210度的脉冲。另外，在与门AND4的输出中，上升沿检测信号中的与旋转状态信号的180度相对应的脉冲被去除，仅保留30度、330度的脉冲。与门AND3的输出被提供至SR锁存电路SRl的设定输入端，与门AND4的输出被提供至SR锁存电路SRl的重设输入端(图5的(ν))。因而如图5的(vi)所示，在SR锁存器SRl的输出中能够获得在旋转状态信号的330度处为高电平、在150度处为低电平的偏移控制信号。该SR锁存器SRl的输出被提供至偏移控制电路32，用于如下的切换控制在高电平时对旋转状态信号加上规定的偏移值(30高斯)，在低电平时从旋转状态信号中减去规定的偏移值(30高斯)。
与门AND3、AND4的输出被输入至或门(OR gate) ORl。在或门ORl的输出中能够获得具有330度、30度、150度、210度四个脉冲的双沿信号(图5的(vii))。对偏移控制信号实施规定的延迟之后将其提供至触发器FF5的D输入端。向该触发器FF5的时钟输入端提供来自或门ORl的双沿信号，在触发器FF5的输出中能够获得在旋转状态信号的30度处成为高电平、在210度处成为低电平的信号。该触发器FF5的输出被输入到非门(NOR gate) NORl和与门AND5，对非门NORl和与门AND5的另一输入端提供SR锁存器SRl的输出。因此，在非门NORl的输出中能够获得仅在30度 150度的期间内为高电平的驱动控制信号OUTl (图5的(ix))，在与门AND5的输出中能够获得仅在210度 330度的期间内为高电平的驱动控制信号0UT2 (图5的(x))。因此，通过向输出电路14提供驱动控制信号OUTl和0UT2，来控制图2中的晶体管 Ql和Q4以及晶体管Q3和Q2的导通/截止，从而进行上述的线圈22的驱动电流控制。在图1中，在与线圈22相对的位置处配置有霍尔元件30，因此能够获得与线圈22 同步的旋转状态信号，但霍尔元件30的安装位置并不必须被限定。并且，如上所述，通过调整与旋转状态信号相加/相减的偏移量，也能够容易地进行150度通电等。在此，150度通电与180度通电相比，使转子进行旋转的功率小。另外，如果通电的开始处于通电停止期间，则转子不开始旋转，无法获得旋转状态信号，因此为了启动需要实施某些对策。在本实施方式中，在启动时切换通电方式。图6示出了用于切换通电方式的启动时控制电路的结构。来自比较器10的比较器输出被输入到150度通电生成电路50。该150度通电生成电路50具有图4所示的输出控制电路12的结构。并且，该150度通电生成电路50的输出作为150度通电驱动信号而提供至选择器52。比较器输出保持原样作为180度通电驱动信号提供至该选择器52。此外，实际上，是将以时钟CLK取入比较器输出的图4的触发器 FFl的输出作为180度通电用驱动信号提供至该选择器52。选择器52的输出被提供至选择器Μ，并且还被提供至PWM转换电路56。在该PWM 转换电路56中对由选择器52提供的驱动控制信号(图4中的0UT1、0UT2)实施PWM调制。即，通过外部的微型计算机等来决定当前的马达驱动状态所需的功率，根据所决定的功率来决定与此时所需的功率相对应的占空比，对来自选择器的矩形波的驱动控制信号进行 PWM转换。此外，在该例中，提供规定占空比的PWM输入，通过取该信号和选择器的输出的与 (AND)来转换为PWM信号。另外，比较器输出(触发器FFl输出)还被输入到控制电路58。控制电路58具有计数器60，对被输入过来的比较器输出的交变数进行计数。然后，根据该计数结果控制选择器52和M来选择要输出的驱动控制信号。控制电路58例如在启动时选择180度通电用驱动信号，在计数值达到第一设定值的情况下选择150度通电用驱动信号，在计数值达到第二设定值的情况下选择进行PWM转换而得到的驱动信号。然后，来自选择器M的输出被施加到图2中的晶体管Ql至Q4的栅极，控制对线圈22的电流供给。图7示出了驱动控制信号的波形的一例。马达停止时，为省电模式，处于无输出信号的状态。当收到驱动指令时，首先以PWM信号的占空比为100%来进行启动。然后，经过准备期间TWU之后，图4的电路启动，在0UT1、0UT2中获得180度通电驱动控制信号。然后，当经过了第二设定期间时，开始基于180度通电PWM信号的驱动，该180度通电PWM信号是将180度通电驱动控制信号乘以规定的PWM信号而得到的。这样，在该例中，以180度通电一180度通电PWM驱动的顺序来进行启动时的驱动。图8示出了驱动控制信号的波形的另一例。与图7的情况相同，当收到驱动指令时，首先以PWM信号的占空比为100%来进行启动，接着，在0UT1、0UT2中获得180度通电驱动控制信号。然后，当计数器60达到第一设定值而经过了 180度通电期间时，进入150度通电期间。然后，当计数器60达到第二设定值而经过了 150度通电期间时，在150度通电中输出进行PWM转换而得到的驱动信号。这样，在该例中，以180度通电一150度通电一150度通电PWM驱动的顺序来进行启动时的驱动。这样，在本实施方式中，在启动时首先进行矩形波的180度通电。因而，能够以全功率在短期间内可靠地启动马达。将该180度通电期间设定为达到马达的通常转速的期间。之后，通过PWM驱动来实现省电，如果在设置150度通电期间来将转速控制为最佳转速之后转移到PWM驱动，则能够改善达到最佳转速为止的时间，之后实现恰当的省电。优选将 150度通电期间设定为将转速控制为最佳转速所需的时间。另外，在进行PWM驱动的情况下，与180度矩形波通电相比噪音也变小。进一步，通过进行150度通电能够实现噪音的大幅改善。另外，通过进行150度通电，能够抑制逆转矩的产生而实现进一步省电化。图9示出了驱动控制信号的PWM转换的结构例。这样，通过利用与门ANDlO获取两个信号的逻辑与，能够获得进行PWM转换而得到的驱动控制信号。
权利要求
1.一种驱动电路的控制电路，对马达启动时的驱动进行控制，该驱动电路的控制电路的特征在于，具备饱和驱动波形输出单元，其输出正负以180度反转的交变波形、即饱和驱动波形； PWM单元，其对上述饱和驱动波形实施脉宽调制并获得PWM驱动波形； 选择器，其选择上述饱和驱动波形和上述PWM驱动波形中的某一个波形；以及控制单元，其通过控制上述选择器来进行控制，使得在马达启动时输出饱和驱动波形， 之后输出PWM驱动波形。
2.一种驱动电路的控制电路，对马达启动时的驱动进行控制，该驱动电路的控制电路的特征在于，具备饱和驱动波形输出单元，其输出正负以180度反转的交变波形、即饱和驱动波形； 限制驱动波形输出单元，其输出限制驱动波形，该限制驱动波形是在正负发生反转的定时设置规定的驱动停止期间而得到的波形；选择器，其被输入上述饱和驱动波形和上述限制驱动波形，选择输出上述饱和驱动波形和上述限制驱动波形中的某一个波形；PWM单元，其对上述限制驱动波形实施脉宽调制；以及控制单元，其通过控制上述选择器和上述PWM单元来进行控制，使得在马达启动时输出饱和驱动波形，之后输出对限制驱动波形实施了脉宽调制的限制驱动波形。
3.根据权利要求2所述的驱动电路的控制电路，其特征在于，上述控制电路进行控制，使得在马达启动时输出饱和驱动波形，接着输出限制驱动波形，之后输出实施了脉宽调制的限制驱动波形。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的驱动电路的控制电路，其特征在于， 根据检测马达旋转而得到的旋转状态信号中的交变数的计数值来进行上述控制电路中的驱动波形的切换。
全文摘要
一种驱动电路的控制电路。在可靠地进行马达的启动的同时实现静音化。控制电路(58)对选择器(54)进行控制使得在启动时输出饱和驱动波形，之后输出PWM调制波形。控制单元输出正负以180度反转的交变波形、即饱和驱动波形。之后选择器选择PWM驱动波形。
文档编号H02P6/16GK102437806SQ201110296210
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者小川隆司 申请人:安森美半导体贸易公司