专利名称：电机驱动装置以及具有电机的电气机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种不具有旋转位置传感器的无传感器型电机(以下，称为无传感器电机)的驱动装置、以及具有由该驱动装置驱动的无传感器电机的电气机器。
背景技术：
作为MD驱动器或HDD驱动器等所使用的电机，大多使用不具有霍耳(Hall)元件等构成的旋转位置传感器的无传感器电机，这是由于其结构简单等的理由。该无传感器电机，由于在停止时其磁性转子的转子位置不确定，故在用于使其可靠地在规定方向上旋转起动的起动方法中存在着问题。
作为以往的无传感器电机的起动方法使用的有，通过以与转子位置无关系的预定的顺序(sequence)强制地使该电机振荡来使其起动的方法等。
在该起动方法中，由于将用与转子位置无关的起动逻辑生成的三相电压施加给电机，故存在的问题是，电机不一定在正转方向上开始转动。
另外，在特开平5-268791号公报(以下，记为“专利文献1”)中，公开了通过监控处于漂移(floating)状态的定子线圈中的零交叉电压，来对转子位置进行检测的电机驱动装置。但是，由于该检测方法中，若电机不旋转就不能对转子位置进行检测，故即使在失步后的再同步之际能够对转子位置进行检测，也不能在电机起动前的停止状态下对转子位置进行检测。
因此，本申请人，已经提出了一种电机驱动装置(特开2004-104846；以下称为“关联文献”)，其能够从停止状态起根据与旋转位置相应的规定的起动逻辑，来对不具有旋转位置传感器的无传感器电机实施驱动。该关联文献，在本申请的优先日还未公开。
关联文献的电机驱动装置，在电机停止时将不使该电机旋转的转子位置检测用驱动电压依次提供给定子线圈，并根据比较此时产生的定子线圈的中点电压与基准电压得到的比较结果(检测样式)，对该转子位置进行检测，来决定起动逻辑。
在关联文献的电机驱动装置中，由于因作为对象的电机的不同，中点电压的产生状况(例如，其电压电平、变化状况)不同，故为了获得给定的比较结果(检测样式)，需要对每个作为对象的电机调整基准电压。另外，根据中点电压的产生状况，有时会发生仅通过调整基准电压无法获得给定的比较结果(检测样式)的情况。
另外，在处于施加给电机的电源电压比额定电压减少的降压时或增加的过压时，定子线圈的中点电压随该降压量或过压量而变化。由此，在降压时或过压时，更难以获得给定的比较结果(即、检测样式)。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种不具有旋转位置传感器的无传感器电机的驱动装置以及具有由该驱动装置驱动的无传感器电机的电气机器，无论应用的无传感器电机的种类如何，都能可靠地检测出停止状态下的转子位置，来决定适当的起动逻辑，并稳定地起动电机。另外，其目的还在于，在电源电压降压时或过压时，也同样稳定地起动电机。
本发明的电机驱动装置，用驱动信号控制对无传感器电机的多个定子线圈提供驱动电流的驱动开关电路，来驱动该无传感器电机，具备时序电路，在使该无传感器电机旋转之前，向该驱动开关电路输出控制该驱动开关电路的转子位置检测用信号，从而向该多个定子线圈提供转子位置检测用驱动电压，该转子位置检测用驱动电压变更该多个定子线圈的中点电压且不使该无传感器电机旋转；以及，样式一致检测电路，其对施加该转子位置检测用驱动电压时的该多个定子线圈的中点电压、和基于该转子位置检测用驱动电压形成的检测基准电压进行比较，并且对作为该比较结果的检测样式是否与预备的检测逻辑样式群内的任一检测逻辑样式一致进行检测，在一致的情况下，产生与该一致的检测逻辑样式所表示的转子位置相应的驱动逻辑，另一方面在不一致的情况下，变更该检测基准电压，同时使该时序电路产生转子位置检测用信号，来重复进行转子位置检测。
再有，该转子位置检测用电压，依次改变相来按时序产生以下2个状态，即该定子线圈的1相导通·截止切换低电位、且该定子线圈的其他相为高电位的状态；以及，该定子线圈的1相导通·截止切换高电位、且该定子线圈的其他相为低电位的状态。
再有，该预备的检测逻辑样式群，对相同转子位置包含不同的多个逻辑样式。
再有，该样式一致检测电路，具有检测电平生成电路，其将基于提供给该多个定子线圈的该转子位置检测用驱动电压而形成的虚拟中性点电压、与可变的偏移电压相加，来获得该检测基准电压。
再有，该虚拟中性点电压由电阻电路形成，该电阻电路的一端被施加提供给各相的该转子位置检测用驱动电压，另一端被公共连接。
再有，该偏移电压，根据偏移切换信号来切换电平及/或极性。
再有，该样式一致检测电路，具有比较器，其对该中点电压和该检测基准电压进行比较；寄存器，其被依次输人来自该比较器的比较输出，并作为检测样式进行存储；解码器，其对存储在该寄存器中的检测样式和该预备的检测逻辑样式群进行样式比较，并根据该比较结果，输出该起动逻辑、以及指示转子位置检测处理或电机驱动处理的模式选择信号。
本发明的电气机器，具备无传感器电机、和驱动该无传感器电机的本发明的任一电机驱动装置。
根据本发明，在不具有旋转位置传感器的无传感器电机的驱动装置、以及具有由该驱动装置驱动的无传感器电机的电气机器中，向多个定子线圈提供转子位置检测用驱动电压，该转子位置检测用驱动电压改变多个定子线圈的中点电压、且不使该电机旋转。然后，对定子线圈的中点电压和检测基准电压进行比较。该比较结果，即在检测样式与预备的检测逻辑样式群内的任一样式一致时，产生与一致的检测逻辑样式所表示的转子位置相应的起动逻辑，并且起动电机。在不一致的情况下，变更检测基准电压，来产生转子位置检测用信号，重复进行转子位置检测。由此，无论所应用的电机的种类如何，另外无需进行与电机相应的检测基准电压的调节，都能够可靠地检测出停止状态下的转子位置并确定适当的起动逻辑，并稳定地起动电机。另外，由于即使在电源电压降压时或过压时也同样能够稳定地确定转子位置，故依然能够稳定地起动电机。
再有，作为转子位置检测用电压，由于依次改变相来按时序产生2个状态，即定子线圈的1相导通·截止切换低电位、且定子线圈的其他相为高电位的状态；以及，定子线圈的1相导通·截止切换高电位、且定子线圈的其他相为低电位的状态，从而能够可靠且有效地检测出无传感器电机的转子位置。
图1是表示电机驱动装置的全体构成的图。
图2是图1的驱动装置的时序图。
图3是电机位置检测用驱动电压的波形图。
图4A是用于说明中点电压和转子的旋转位置的关系的图。
图4B是用于说明中点电压和转子的旋转位置的关系的另一图。
图5A是表示转子位置检测用驱动电压施加时的比较输出的样式例1的图。
图5B是表示转子位置检测用驱动电压施加时的比较输出的样式例2的图。
图5C是表示转子位置检测用驱动电压施加时的比较输出的样式例3的图。
图5D是表示转子位置检测用驱动电压施加时的比较输出的样式例4的图。
图6A是表示检测电平生成电路的具体的构成例的图。
图6B是表示检测电平生成电路的另一具体的构成例的图。
图7是表示检测基准电压CTR的变更例的图。
图8是以易于理解的形式表示检测逻辑样式群的检测逻辑样式的图。
图9是表示检测逻辑样式群的实际的检测逻辑样式的图。
图10是用于决定转子位置的概略的流程图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的无传感器电机的驱动装置以及具有由该驱动装置驱动的无传感器电机的电气机器的实施例进行说明。图1，是表示无传感器电机为3相时的电机驱动装置的全体构成的图。另外，本发明，也可以应用于3相电机以外的多相电机。
图1中，驱动部(即、驱动开关电路)1，是3相驱动电路，由作为n沟道型MOSFET的功率晶体管Q1～Q6构成。功率晶体管Q1～Q3的漏极被公共连接，并与被施加驱动电压(电源电压)VCC的端子相连接。功率晶体管Q1的源极与功率晶体管Q4的漏极相连，功率晶体管Q3的源极与功率晶体管Q5的漏极相连，功率晶体管Q3的源极与功率晶体管Q6的漏极相连。然后，功率晶体管Q4～Q6的源极被公共连接，并与地相连接。再有，功率晶体管Q1～Q6也可以是p沟道型MOSFET，另外，也可以令功率晶体管Q1～Q3为p沟道型MOSFET，令功率晶体管Q4～Q6为n沟道型MOSFET。
无传感器电机2的定子线圈Lu的一端，与功率晶体管Q1和功率晶体管Q4的连接节点相连接；定子线圈Lv的一端与功率晶体管Q2和功率晶体管Q5的连接节点相连接；定子线圈Lw的一端与功率晶体管Q3和功率晶体管Q6的连接节点相连接。另外，电机2的定子线圈Lu、Lv、Lw的另一端被公共连接。这样，定子线圈Lu、Lv、Lw，被星形连接。
电机驱动控制电路3，分别与驱动开关电路1和电机2的各连接节点、电机2的定子线圈Lu、Lv、Lw的另一端(公共连接点；中点)相连接，并经由输出驱动信号D1～D6的端子，与功率晶体管Q1～Q6的各栅极相连接。
驱动开关电路1，由电机驱动控制电路3所输出的驱动信号D1～D6控制。然后，从驱动开关电路1向电机2供给驱动电压，驱动电流流动后电机进行旋转。
接着，对电机驱动控制电路3进行说明。电机驱动控制电路3，由以下部分构成模式(mode)选择电路11、反电动势检测电路12、开关噪声屏蔽(switching-noise masking)电路13、驱动波形生成电路14、以及用于检测磁性转子停止时的转子位置并产生起动逻辑的转子位置检测电路20。
反电动势检测电路12、开关噪声屏蔽电路13、以及驱动波形生成电路14，是用于使电机2在起动之后稳定旋转的电路。在电机起动后的旋转中，反电动势检测电路12，根据电机驱动电压Vuout、Vvout、Vwout和定子线圈的中点电压CTM，检测出处于漂移状态的定子线圈中产生的反电动势，并将该反电动势的检测信号输出到开关噪声屏蔽电路13。开关噪声屏蔽电路13，在除去由功率晶体管Q1～Q6的切换而产生的开关噪声之后，将反电动势的检测信号输出到驱动波形生成电路14。驱动波形生成电路14，根据反电动势的检测信号检测出电机旋转中的转子位置，并根据该转子位置生成驱动信号MTX1～MTX6。由于电机起动后，模式选择电路11切换为运行侧，故信号MTX1～MTX6被经模式选择电路11作为驱动信号D1～D6输出到驱动部1。
下面，为了将电机2从停止状态起动至运转状态，需要确定停止的转子位置，并向驱动波形生成电路14提供与该转子位置相对应的起动逻辑。转子位置检测电路20，产生该起动逻辑。
转子位置检测电路20，具有时钟发生电路21，其产生控制动作所必需的各种时钟并提供给各构成要素；时序电路22，其产生转子位置检测用信号S1～S6；检测电平生成电路23，其产生电压电平可变的检测基准电压CTR；线圈中点变化检测比较器(comparator)24，其对定子线圈中点电压CTM和检测基准电压CTR进行比较，并输出成为检测样式(pattern)的比较输出CTO；寄存器25，其将比较输出CTO与转子位置检测用信号S1～S6同步后依次取入，作为检测样式R1～R6进行存储，并输出所存储的检测样式R1～R6；解码器26，其将存储在寄存器25中的检测样式R1～R6与预先准备的检测逻辑样式群进行样式比较，在该比较结果一致的情况下，产生与该一致的检测逻辑样式所表示的转子位置相应的起动逻辑Y1～Y3，在不一致的情况下，输出模式选择信号SEL，以使时序电路22产生转子位置检测用信号S1～S6，并变更检测基准电压CTR来重复转子位置检测；以及，预设电路27。从该转子位置检测电路20除去时序电路22后，为样式一致检测电路。
该解码器26，具有逻辑检测表26A，其存储有对相同转子位置包含不同的多个逻辑样式而预先准备的检测逻辑样式群；检测样式比较电路26B，其对由寄存器25供给的检测样式R1～R6与检测逻辑样式群内的任一逻辑检测样式是否一致进行比较检测，并在存在一致的样式的情况下输出表示一致的样式一致信号C1和一致的检测逻辑样式P1；触发(FF)电路26C，其由样式一致信号C1置位(set)，并由复位(reset)信号R复位；逻辑转换电路26D，在FF电路26C输出置位输出Q(模式选择信号SEL)时，输出与一致的检测逻辑样式P1相应的起动逻辑Y1～Y3。
从未图示的控制电路等向转子位置检测电路20提供电机起动命令信号ST后，时钟发生电路21，产生作为短周期脉冲信号的第1时钟CK1(例如，50kHz)、并产生将该第1时钟分频后获得的第2时钟～第5时钟，分别提供给需要的电路。这些第2～第5时钟，如图2的时序图所示，第2时钟CK2，是决定向寄存器25存入比较输出CTO的定时的记录指令信号；第3时钟CK3，是切换转子位置检测用信号S1～S6的状态的期间切换定时信号；第4时钟CK4，是通过该电平是高(H)电平还是低(L)电平，来决定检测样式的检测循环(cycle)信号；另外，第5时钟CK5，是每2个检测循环输出的检测电平切换信号。
时序电路22，在模式选择信号SEL选择转子位置检测用信号S1～S6的转子位置检测期间中进行动作。以第5时钟CK5为基准，对每个第3时钟CK3改变转子位置检测用信号S1～S6的状态。
转子位置检测用信号S1～S6，仅以电机2没有转动那样较短的时间输出。时刻t0～t1、…、t5～t6的各个期间T1～T6，例如分别为600μm，并具有H电平区间、L电平区间、以及与时钟CK1为相同波形的脉冲区间。若以转子位置检测用信号S1为例，则T1期间和T2期间为L电平区间，T3期间为H电平区间，T4期间为脉冲区间，T5期间为H电平区间，而且T6期间为L电平区间。另外，转子位置检测用信号S1～S6的顺序，根据电机位置检测用驱动电压Vuout、Vvout、Vwout的发生的式样来决定。
模式选择电路11，在转子位置检测中选择转子位置检测用信号S1～S6后输出给驱动部1，并对功率晶体管Q1～Q6进行导通·截止控制。具体地表示一例如下，在期间T1中功率晶体管Q1、Q5、Q6截止，功率晶体管Q2、Q3导通，功率晶体管Q4被与时钟CK1同步地切换导通/截止。在期间T2中功率晶体管Q1、Q2、Q6截止，功率晶体管Q4、Q5导通，功率晶体管Q3被与时钟CK1同步地切换导通/截止。在期间T3中功率晶体管Q2、Q4、Q6截止，功率晶体管Q1、Q3导通，功率晶体管Q5被与时钟CK1同步地切换导通/截止。在期间T4中功率晶体管Q2、Q3、Q4截止，功率晶体管Q5、Q6导通，功率晶体管Q1被与时钟CK1同步地切换导通/截止。在期间T5中功率晶体管Q3、Q4、Q5截止，功率晶体管Q1、Q2导通，功率晶体管Q6被与时钟CK1同步地切换导通/截止。在期间T6中功率晶体管Q1、Q3、Q5截止，功率晶体管Q4、Q6导通，功率晶体管Q2被与时钟CK1同步地切换导通/截止。
由此，施加给定子线圈Lu、Lv、Lw的电机位置检测用驱动电压Vuout、Vvout、Vwout，如图3所示，在期间T1中为L*、H、H；在期间T2中为L、L、H*；在期间T3中为H、L*、H；在期间T4中为H*、L、L；在期间T5中为H、H、L*；在期间T6中为L、H*、L。在此，H*表示H电平和截止之间的切换，L*表示L电平和截止之间的切换。这样，在定子线圈Lu、Lv、Lw中，流动着与第1时钟CK1相同周期的短周期的脉冲状电流。通过期间T1～期间T6构成1个检测循环。另外，将流经定子线圈Lu、Lv、Lw的电流设为短周期的脉冲状电流，是为了增大定子线圈的阻抗，并增大中点电压CTM的变化幅度。
通过无传感器电机2的磁性转子的磁铁所形成的磁场，各定子线圈的阻抗变化。因此，通过使定子线圈的各一端电压以图3的检测循环T1～T6的方式变化，来根据停止状态的转子位置变更定子线圈的中点电压CTM。因而，通过监视该中点电压CTM的变化，可以确定停止状态的转子位置。
比较器24，将中点电压CTM的变化与检测电平生成电路23的检测基准电压CTR进行比较后，输出该比较输出CTO。根据各检测循环T1～T6中的比较输出CTO，获得检测样式。
该中点电压CTM，即使是相同结构的无传感器电机，该电压的发生程度也因各个电机而异。图4A以及图4B，是用于说明中点电压CTM随转子的位置发生变化的状况的图。在该图4A以及图4B中，表示将电机的2相设为H电平，并将另1相在L电平和截止间切换，同时，手动将该电机的磁性转子的位置从电角度0°起移至360°为止时的中点电压CTM的变化。另外，也可以将电机的2相设为L电平，并将另1相在H电平和截止间切换。
这样中点电压CTM的变化的大小或样式，根据定子线圈的电感成分或电阻成分、磁场的强度、转子和定子的距离(间隙长)等，因电机而异。
在关联文献中，结合电机的种类调节检测基准电压CTR的电平，以便能从比较输出CTO中获得检测循环中的规定的检测样式。
但是，MD驱动器或HDD驱动器中，采用许多种类(例如，十多种)的无传感器电机。因此，需要对每个所使用的电机进行调节检测基准电压CTR的电平的调整作业。
另外，如图4A所示，在中点电压CTM的最高点(最大峰值点)能够与其他部分明确区别的情况下，即使是关联文献所示那种的1种检测逻辑样式，也可以通过调节检测基准电压CTR的电平检测出来。但是，对于表示出图4B所示那样的中点电压CTM的变化样式的电机来说，关联文献所示那样的1种检测逻辑样式中，仅仅实施检测基准电压CTR的电平调节，已然难以精确地检测出转子位置。
因而，本发明中，作为检测逻辑样式群，以对相同转子位置包含不同的多个逻辑样式的方式，预备了多种类的检测逻辑样式，并且在检测样式与检测逻辑样式群内的任一样式皆不一致时，变更检测基准电压CTR，重复转子位置检测。由此，无论所使用的电机的种类如何，另外，无需进行与电机相对应的检测基准电压的调节，都可以可靠且自动地检测出停止状态下的转子位置。因此，检测电平生成电路23和解码器26等，为本发明中特有的构成。
在图4A、图4B中，表示了在将电机的2相设为H电平、并将另1相在L电平和截止之间切换，同时手动将该电机的磁性转子的旋转位置从电角度0°起移至360°为止时的中点电压CTM的变化。但是实际上，不是使磁性转子旋转，取而代之，是如图2所示那样产生转子位置检测用信号S1～S6。通过该转子位置检测用信号S1～S6，如图3所示那样产生转子位置检测用驱动电压Vuout、Vvout、Vwout。并将该情况的比较输出CTO的示例，表示在图5A～图5D中。
在该示例中，图5A将某个电角度(例如、0°)下的中点电压CTM和检测基准电压CTR之差CTM-CTR，作为期间T1～期间T6的检测样式表示。图5A的检测样式为“LLLHLL”。该检测样式，在图5B中成为“LLLHHL”，在图5C中成为“LLLHHL”，在经过60°电角度之后的图5D中成为“LLLLHL”。检测出这样的电角度360°的检测样式的变化后，可确定转子位置。
检测电平生成电路23的具体的构成例，表示在图6A以及图6B中。首先，对图6A的构成例进行说明。
在图6A中，电阻31-1的一端被输入驱动电压Vuout，电阻31-2的一端被输入驱动电压Vvout，电阻31-3的一端被输入驱动电压Vwout。电阻31-1～31-3的另一端，被公共连接后与差动放大器32的同相输入端连接。电阻31-1～31-3的另一端上，产生虚拟中性点电压。差动放大器32的输出端子以及反相输入端子，被直接连接，作为电压跟随器进行工作。差动放大器32的输出端子，经电阻33-1和开关34-1的串联电路、电阻33-2和开关34-2的串联电路、乃至电阻33-n和开关34-n的串联电路，与比较器24的反相输入端子连接。输入该反相输入端子的电压，为检测基准电压CTR。另外，恒定电流I1从恒定电压端子经由恒定电流源35流入比较器24的反相输入端子，恒定电流I2从比较器24的反相输入端子经由恒定电流源36流出到接地。比较器24的同相输入端子中，被输入中点电压CTM。偏移(offset)电压调整电路，包含这些电阻33-1～33-n、开关34-1～34-n、恒定电流源35、36、偏移电平切换电路37、偏移方向切换电路38而形成。
开关34-1～34-n，根据来自偏移电平切换电路37的切换信号选择性地切换。另外，恒定电流源35、36，根据来自偏移方向切换电路38的切换信号切换。恒定电流I1、I2的大小可以相同，但大小也可以不同。另外，恒定电流源35、36，可同时处于截止，从而不提供偏移电压。
由于通过切换恒定电流源35、36以及开关34-1～34-n，对电阻31-1～31-3的另一端上产生的虚拟中性点电压(即、作为电压跟随器工作的差动放大器32的输出电压)实施加法或减法运算的偏移电压的电平以及方向被改变，故检测基准电压CTR发生变更。
另外，在图6B中，电阻41-1的一端被输入驱动电压Vuout，电阻41-2的一端被输入驱动电压Vvout，电阻41-3的一端被输入驱动电压Vwout。电阻41-1～41-3的另一端上，产生虚拟中性点电压。电阻41-1～41-3的另一端，被公共连接并与比较器24的反相输入端子连接。被公共连接的电阻41-1～41-3的另一端上，电流I1经由恒定电流源42-1和开关43-1的串联电路、恒定电流源42-2和开关43-2的串联电路、乃至恒定电流源42-n和开关43-n的串联电路从恒定电压端子流入。另外，电流I2从公共连接的电阻41-1～41-3的另一端，经由恒定电流源44-1和开关45-1的串联电路、恒定电流源44-2和开关45-2的串联电路、乃至恒定电流源44-n和开关45-n的串联电路，流出到地。从而，被输入该反相输入端子的电压，为检测基准电压CTR。比较器24的同相输入端子中被输入中点电压CTM。偏移(offset)电压调整电路，包含这些恒定电流源42-1～42-n、开关43-1～43-n、开关45-1～45-n、恒定电流源44-1～44-n、偏移电平切换电路46、偏移方向切换电路47而形成。
开关43-1～43-n以及45-1～45-n，被根据来自偏移电平切换电路46以及偏移方向切换电路47的切换信号选择性地切换。由于通过切换开关43-1～43-n以及45-1～45-n，能够调整电流的大小以及方向，故电阻41-1～41-3的另一端产生的检测基准电压CTR被改变。电流I1、I2可以大小相同，也可以大小不同。另外，可以使开关43-1～43-n以及45-1～45-n同时断开，从而不提供偏移电压。
图7，表示与转子位置检测用信号S1～S6同步切换的检测基准电压CTR的变更例。在图7中，每2个检测循环切换偏移电压的电平。该电平的切换定时，由检测电平切换信号CK5来决定。
在第1检测循环中，由于在期间T1、T3、T5中2相为H电平，另1相被在L电平和截止间切换，故检测基准电压CTR，为对2·VCC/3加上偏移电压后得到的电压。另外，由于在期间T2、T4、T6中2相为L电平，另1相被在H电平和截止间切换，故检测基准电压CTR为从VCC/3中减去偏移电压后得到的电压。也就是说，与期间切换定时信号CK3同步，恒定电流源35、36被交替切换。
在第2检测循环中，各期间T1～T6中偏移电压的极性与第1循环相反。也就是说，在期间T1、T3、T5中，检测基准电压CTR为从2·VCC/3中减去偏移电压后得到的电压。另外，在期间T2、T4、T6中，检测基准电压CTR为对VCC/3加上偏移电压后得到的电压。即，与期间切换定时信号CK3同步，恒定电流源35、36被与第1检测循环相反地交替切换。第1检测循环、和第2检测循环的切换，根据检测循环信号CK4来判断。
第3检测循环中，通过检测电平切换信号CK5，偏移电压的电平被切换。此后，与第1、第2检测循环同样，检测基准电压CTR被切换。
该检测循环的更新，可在检测样式与检测逻辑样式群之中的1个检测逻辑样式一致的阶段中止。另外，也可以在偏移电压的电平、方向的全部组合下的检测循环完成时结束。
寄存器25，将来自比较器24的比较输出CTO，在记录指令信号CK2的定时读入并存储。然后，每当各检测循环结束时，与检测循环信号CK4同步，将所存储的比较输出CTO作为检测样式R1～R6输出到解码器26。
在解码器26内的逻辑检测表26A中，存储有以与各种无传感器电机相适应的方式设定的、检测逻辑样式群。
图8以易于理解的形式，表示预备在逻辑检测表26A中的检测逻辑样式群的检测逻辑样式。在图8中，由检测逻辑样式1～检测逻辑样式4构成检测逻辑样式群。在检测逻辑样式1～检测逻辑样式4中，Pos.1～Pos.12，表示将电角度360°进行12等分后得到的各转子位置。从图8还可判断出，与各转子位置对应的检测逻辑样式预备有多个，在该示例中为4个。例如，如果观察转子位置Pos.1，则有“LHHLLL”、“LHHLLL”、“HHHHLL”、“HHHHLL”。由于在转子位置Pos.1中，无论与检测逻辑样式1～4的哪个一致，表示的都是相同的转子位置，故起动逻辑Y1、Y2、Y3均相同，为“H、L、M”。另外， “H、L、M”表示U相为高电平、V相为低电平、W相为开放状态(open-state)。其他的起动逻辑Y1～Y3，也是同样。
图9是实际的检测逻辑样式群。在各检测循环中的期间T1～期间T6之中，对于期间T1、T3、T5和期间T2、T4、T6而言，其电压电平反相。因此，比较输出CTO，也在期间T1、T3、T5和期间T2、T4、T6中反相。在图9中，期间T1、T3、T5的逻辑与图8反相的。也就是说，在期间T1、T3、T5中，将图8的H电平在图9中设为L电平，将图8的L电平在图9中设为H电平。
检测样式比较电路26B，将来自寄存器25的检测样式R1～R6与逻辑检测表26A的检测逻辑样式群进行比较。在检测样式R1～R6与检测逻辑样式群之中的1个检测逻辑样式一致时，输出样式一致信号C1、和一致的检测逻辑样式P1。
FF电路26C，输入样式一致信号C1后被置位，并从输出端子Q输出模式选择信号SEL。该模式选择信号SEL，被输入到模式选择电路11后，从至此为止的转子位置检测用信号S1～S6的输出状态，切换成输出驱动信号MTX1～MTX6。由于该模式选择信号SEL被输出时，意味着已经确定了转子位置，故可通过模式选择信号SEL使转子位置检测电路20的动作停止。
另外，逻辑转换电路26D，被输入模式选择信号SEL后，在此时将被供给的逻辑检测样式P1转换为起动逻辑Y1～Y3。
预设电路27，将由逻辑转换电路26D输出的起动逻辑Y1～Y3，提供给驱动波形生成电路14。另外，PR是预设信号，在该预设信号PR被输入到预设电路27时，输出给定的起动逻辑Y1～Y3。
接着，参照图10的流程图，对以上那样构成的电机驱动装置的动作进行说明。
在无传感器电机2处于停止的状态下，用步骤S101开始磁性转子的位置检测后，电机起动命令信号ST被提供给转子位置检测电路20，开始位置检测动作。
通过电机起动命令信号ST，时钟发生电路21开始振荡，如图2所示，产生第1～第5时钟CK1～CK5。在图2的第1检测循环中，在各期间T1～T6的每一个中，转子位置检测用信号S1～S6被提供给驱动开关电路1，并对功率晶体管Q1～Q6进行切换。由此，向电机2的定子线圈Lu、Lv、Lw，施加如图3所示的电机位置检测用驱动电压Vuot、Vvout、Vwout。
通过施加该电机位置检测用驱动电压Vuout、Vvout、Vwout，根据转子位置产生中点电压CTM。另一方面，在第1检测循环中，产生如图7所示的检测基准电压CTR。在每个期间T1～T6，由比较器24对这些中点电压CTM和检测基准电压CTR进行比较，该比较输出CTO被以记录指令信号CK2的定时依次存入到寄存器25中。往该寄存器25存入的定时，可以是各期间T1～T6中的任意的时刻，优选设定为中点电压CTM稳定产生的时刻。
第1检测循环份的比较输出CTO被存入到寄存器25中后，由步骤S102，从寄存器25往解码器26的检测样式比较电路26B提供第1检测循环份的比较输出CTO，作为检测样式R1～R6。
在步骤S103中，通过检测样式比较电路26B，查对该检测样式R1～R6是否与逻辑检测表26A的检测逻辑样式群之中的任一逻辑检测样式一致。
在该查对的结果显示，该检测样式R1～R6与检测逻辑样式群之中的任一逻辑检测样式不一致(即、相异)的情况下，不输出样式一致信号C1以及一致的检测逻辑样式P1。然后，进入第2检测循环。
在第2检测循环中，在步骤S104中，使检测基准电压CTR与第1检测循环中的检测基准电压CTR相异。作为使检测基准电压CTR不同的示例，如图7所示，可以使偏移电压的极性在各期间T1至T6中相反。这时，偏移电平只要是恒定且仅极性相反即可。另外，作为其他的示例，偏移电压的极性相同且使该偏移电平相异。即，也可以仅切换偏移电平。
这样在第2检测循环中，使检测基准电压CTR不同后，再次在步骤S102中获得检测样式R1～R6，并在步骤S103中再次查对检测结果。
在查对的结果为不一致的情况下，进入第3检测循环，并同样地重复步骤S104、S102、S103。这样，变更检测基准电压CTR后，重复检测循环。此时的检测基准电压CTR，对每2个检测循环变更偏移电平，并在该2个检测循环的第奇数个检测循环和第偶数个检测循环中使偏移电压的极性相反。另外，也可以对每个检测循环依次增大或依次减小偏移电压，来变更检测基准电压CTR。
在步骤S103中的查对的结果显示，该检测样式R1～R6与检测逻辑样式群之中的任一逻辑检测样式一致的情况下，从检测样式比较电路26B输出样式一致信号C1以及一致的检测逻辑样式P1。
FF电路26C被样式一致信号C1置位，并输出模式选择信号SEL。该模式选择信号SEL，切换模式选择电路11，使得能从模式选择电路11输出驱动信号MTX1～MTX6，以代替转子位置检测用信号S1～S6。
一致的检测逻辑样式P1，被由逻辑转换电路26D转换为对应的起动逻辑Y1～Y3。起动逻辑Y1～Y3，被经预设电路27提供给驱动波形生成电路14。
这样，本发明的电机驱动装置，在查对的结果不一致的情况下，变更检测基准电压CTR，产生转子位置检测用信号并重复进行转子位置检测。另外，预备的检测逻辑样式群，形成为对相同转子位置包含不同的多个逻辑样式。因此，即使应用的电机的种类不同，也不需进行与电机相应的检测基准电压的调节，能够可靠地检测出停止状态下的转子位置。另外，虽然电气机器的电源电压VCC，被其电源或降低电压(降压)或升高电压(过压)，但即使在这种降压时或过压时，也能同样稳定地确定转子位置。因此，通过共同的电机驱动装置，不需实施来自外部的检测基准电压的调节，也与电机的种类或电源电压无关，能够将各种电机稳定地进行起动。
再有，由于1次检测循环所需要的时间，是几msec(例如、约5msec)，因此即使检测循环重复数次，也能在实用的时间内检测出转子位置。
再有，在解码器26中，可以仅在检测样式一致时，输出该一致的检测逻辑样式P1，或者，也可以每次都输出检测样式R1～R6，并在模式选择信号SEL被输出时进行往起动逻辑的逻辑转换。
另外，在模式选择信号SEL被输出时，可以停止转子位置检测电路20。从而，能削减不需要的功耗。
另外，由于在本发明的电机驱动装置中，不断变更检测基准电压CTR并重复检测循环，直至逻辑样式一致为止，因此，通常可在某个检测循环中获得一致的逻辑样式。但是，在不知何故即使进行了给定次数的检测循环却仍没有获得一致的逻辑样式的情况下，可以对预设电路27提供预设信号PR，并提供给定的起动逻辑Y1～Y3来强制地进行起动。
在应用了本发明的电机驱动装置的MD驱动器或HDD驱动器等中，由于电机不会逆旋转方向地进行起动，因此电机、例如主轴电机的起动可以进行得平滑且迅速。再有，虽然在以上的实施例中，例示了将驱动开关电路1与电机驱动控制电路3分别构成，但也可以将它们用1个IC构成。
(产业上的利用可能性)根据本发明中的电机驱动装置，无论MD驱动器或HDD驱动器等所使用的无传感器电机的种类如何，都能够可靠地检测出停止状态中的转子位置来确定适当的起动逻辑，并且稳定地起动电机。
权利要求
1.一种电机驱动装置，用驱动信号控制对无传感器电机的多个定子线圈提供驱动电流的驱动开关电路，来驱动所述无传感器电机，具备时序电路，在使所述无传感器电机旋转之前，向所述驱动开关电路输出控制所述驱动开关电路的转子位置检测用信号，从而向所述多个定子线圈提供转子位置检测用驱动电压，该转子位置检测用驱动电压变更所述多个定子线圈的中点电压且不使所述无传感器电机旋转；以及，样式一致检测电路，其对施加所述转子位置检测用驱动电压时的所述多个定子线圈的中点电压、和基于所述转子位置检测用驱动电压形成的检测基准电压进行比较，并且对作为该比较结果的检测样式是否与预备的检测逻辑样式群内的任一检测逻辑样式一致进行检测，在一致的情况下，产生与该一致的检测逻辑样式所表示的转子位置相应的驱动逻辑，另一方面在不一致的情况下，变更所述检测基准电压，同时使所述时序电路产生转子位置检测用信号，来重复进行转子位置检测。
2.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述转子位置检测用电压，依次改变相来按时序产生以下2个状态，即所述定子线圈的1相导通·截止切换低电位、且所述定子线圈的其他相为高电位的状态；以及，所述定子线圈的1相导通·截止切换高电位、且所述定子线圈的其他相为低电位的状态。
3.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述预备的检测逻辑样式群，对相同转子位置包含不同的多个逻辑样式。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的电机驱动装置，其特征在于，所述样式一致检测电路，具有检测电平生成电路，其将基于提供给所述多个定子线圈的所述转子位置检测用驱动电压而形成的虚拟中性点电压、与可变的偏移电压相加，来获得所述检测基准电压。
5.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述虚拟中性点电压由电阻电路形成，所述电阻电路的一端被施加提供给各相的所述转子位置检测用驱动电压，另一端被公共连接。
6.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述偏移电压，根据偏移切换信号来切换电平及/或极性。
7.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述样式一致检测电路，具有比较器，其对所述中点电压和所述检测基准电压进行比较；寄存器，其被依次输人来自该比较器的比较输出，并作为检测样式进行存储；解码器，其对存储在该寄存器中的检测样式和所述预备的检测逻辑样式群进行样式比较，并根据该比较结果，输出所述起动逻辑、以及指示转子位置检测处理或电机驱动处理的模式选择信号。
8.一种电气机器，其特征在于，具备无传感器电机、和驱动该无传感器电机的所述权利要求1～7的任一项所述的电机驱动装置。
全文摘要
本发明提供一种电机驱动装置，其向无传感器电机的多个定子线圈提供多个定子线圈的中点电压变动且不使该电机旋转的转子位置检测用驱动电压，并对定子线圈的中点电压和检测基准电压进行比较。在该比较结果与预备的检测逻辑样式群内的任一样式一致的情况下，产生与该检测逻辑样式所表示的转子位置相应的起动逻辑，并起动电机。在不一致的情况下，变更检测基准电压，产生转子位置检测用信号并重复进行转子位置检测。从而，无论无传感器电机的种类如何，都能可靠地检测出停止状态下的转子位置，确定适当的起动逻辑，并稳定地起动电机。
文档编号H02P6/00GK1910811SQ20058000213
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月27日 优先权日2004年2月26日
发明者大田黑义人 申请人:罗姆股份有限公司