电机驱动电路、电机及电机驱动方法技术

一种可适当地制成为小型ＩＣ的电机驱动电路，具有减少了数目的外部组件以及小尺寸，并且能够稳定地旋转电机。当由根据来自ＶＣＯ（７）的ＣＬＫ信号生成的三相驱动信号Ｕ、Ｖ、Ｗ来旋转转子（１０１）时，监视三相线圈（１０２）中的感应电压，并检测转子相位与电相位的相位偏移。使用在对应于转子相位比电相位延迟时的相位延迟的时间中激活的上升信号ｆ＿ｕｐ、或使用在对应于转子相位比电相位提前时的相位提前的时间中激活的下降信号ｆ＿ｄｏｗｎ来驱动电荷泵电路（５）。该电机驱动电路（１）根据所检测到的相位偏移信息，瞬时地、动态地且直接地改变ＶＣＯ控制端子（Ｔ＿ｃｐ）的电压，而不需使用平滑滤波器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及不具有用于检测转子的转角的位置检测传感器的所谓无传感器型无刷电机的驱动电路、包括该驱动电路的电机系统、以及电机驱动方法。
技术介绍
作为无传感器电机的驱动电路，已知例如驱动三相无刷电机的电路。 这种用于驱动三相无刷电机的电路不使用霍尔元件或其他电路检测元件，但使用在三相的驱动线圈中生成的感应电压(反向电动势或EMF(电动势))，并切换向三相的驱动线圈提供的驱动电流。这种类型的一般无传感器电机的驱动电路检测三相的激励线圈的感应电压，向反转极性的时刻给出某一延迟量，并且切换向三相的驱动线圈提供的驱动电流的施加(供电)。 另外，一般无传感器电机的驱动电路通过滤波器等消除在切换供电时生成的尖峰电压(回扫电压)。另外，一般无传感器电机的驱动电路为电机的转子已位于其应该停止的地方(也称为“基准位置”)的情况做准备，并由此，当在某一时间内不可能检测到三相的驱动线圈中的感应电压时，不会在紧接着向三相的驱动线圈供电之后，通过生成起动脉冲并强行切换到三相的驱动线圈的供电模式来起动电机的转子。 向反转极性的这种驱动电流的供电时刻给出延迟量。提供了用于消除尖峰电压的滤波器。可将用于生成起动脉冲的信号处理系统大致地分为模拟系统和数字系统。 模拟系统的电机驱动电路使用CR时间常数来消除相位的延迟量和尖峰电压，并生成起动脉冲。数字系统的电机驱动电路使用微处理器等来执行等价于模拟系统的功能的处理。因此，具有大电路规模的系统可使用数字系统，而在必须将电路制造成小规模的应用中，由于成本和安装面积，所以不能使用微处理器等。因此，其必须不使用数字系统，而使用模拟系统。 模拟系统具有如下缺陷其必须设置CR时间常数电路的每个元件的最优常数，但是，由于常数值在各个元件之间相互有干扰，所以难以设置最优常数。另外，需要大量的电阻器和电容器，因此部件的数目变得较大。 近年来，为了在嘈杂环境中使用、以及由听觉障碍人士使用的目的，作为在诸如移动电话的电子装置中的无声提醒部件而使用的振动电机需要制造成更小的尺寸、更小的厚度、以及更高的可靠性。目前通常使用的电机是电刷型无芯电机，但这种电机具有由于电刷的磨损而引起的短服务寿命的问题、以及由于必须在旋转线圈的内部和外部提供气隙的结构性需求而引起的难以在径向上降低外部尺寸的问题。 为此，已研究通过固定振动电机的线圈并使用永磁体作为转子来取消电刷。无刷电机没有电刷，因此，如果使得电机结构是面向磁表面型的，则具有高可靠性，并且利于降低厚度。当从整体电子装置的设计的角度来看无刷电机时，有将驱动电路并入电机模块的需求。注意到，此时需要等价于现有的电刷型无芯电机的固有操作功能。 为将驱动电路并入小型无刷电机，要求将驱动电路形成为IC、使得IC的尺寸最小化以降低IC的安装面积、减少除IC外的外接电部件的数目、并且充分缩小外接电部件的外形。 已知一种使用锁相环路(PLL)的无刷电机的驱动电路(例如，见专利文献1)。 专利文献1公开了一种用于通过简单电路的无刷DC电机的无传感器驱动的电机驱动电路和电机驱动方法。 在专利文献1中，形成相位环路，以使得确定振荡频率的VCO的频率输出相位与EMF相位匹配。这成为所谓的PLL电路。匹配转子的旋转相位与驱动电路相位。 专利文献1日本专利公开(A)No.2001-061291
技术实现思路
本专利技术要解决的问题当使用诸如专利文献1中的PLL电路时，需要在PLL电路内部提供环路滤波器(LPF低通滤波器)，以便接收用于比较转子的旋转相位与驱动电路相位的相位比较器的输出信号、使其平滑、并将结果作为频率控制信号输出到VCO。 通常，转子的转速的波动取决于其操作的机械时间常数(数毫秒到数百毫秒)，因此，与电信号时间常数相比，该波动更平缓。由此，需要还将环路滤波器的截止频率设置为低值，从而，构成LPF的电容器的静电电容值有变为大值的趋势。 专利文献1使用在该专利文献1的图4中示出的所谓前滞(lead lag)型滤波器。该电容器的电容值是1.291μF到11.621μF(见专利文献1，第7页左栏第18行)。 目前最小的“0603”JIS标准尺寸的芯片型多层陶瓷电容器具有最大0.1μF的电容，并具有6.3V的B特性，因此，当尝试获得上面的静电电容值时，装置最终导致芯片尺寸变大。 可考虑降低环路滤波器的操作电流以使得可使用具有较小静电电容值的电容而不改变环路滤波器的带宽的方法，但这在其之前或之后导致较高的操作阻抗，因此电路系统的电流精度的恶化以及外部噪声容限的下降成为一个问题。 由于以上，所以需要开发新的驱动技术，用于稳定地驱动电机，而不平滑相位比较器的输出信号。 本专利技术的一个目的在于提供一种无传感器电机驱动电路，与传统电路相比，更适合于形成为IC，能够减小IC电路的尺寸，减少除IC外的外接电部件的数目，使得外接电部件的常数是给出最小芯片尺寸的值，并且获得电机的更加稳定的旋转操作。 解决本专利技术的方案根据本专利技术的电机驱动电路是一种用于驱动配有转子和面向转子的多个线圈的无传感器无刷DC电机的电机驱动电路，该电机驱动电路包括驱动信号生成器，其具有以根据施加到控制端子的电压的频率而振荡并生成时钟信号的内置电压控制型可变频率振荡电路，并生成具有由时钟信号的频率定义的周期、且具有基于来自该可变频率振荡电路的时钟信号的依次不同的相位差的多个驱动信号；相位偏差检测器，用于检测当向所述多个线圈提供多个驱动信号以旋转转子时在所述多个线圈中感生的感应电压，并检测从感应电压获得的转子相位相对于从所述驱动信号获得的电相位的相位偏差；以及振荡控制器，其作为输入而接收从所述相位偏差检测器输出的相位偏差信息，当相位偏差信息指示转子相位相对于电相位的延迟时，其在正好与相位延迟量一致的时间中改变所述控制端子的电压，并且当相位偏差信息指示转子相位的提前时，在与所述相位延迟的情况相反的方向上，在正好对应于相位提前量的时间中改变所述控制端子的电压。 在本专利技术中，优选该电路还包括控制限制器，用于设置每个控制时间的上限，使得在振荡控制器控制该控制端子的电压以提高可变频率振荡电路的振荡频率时的最大控制时间变得比在其控制该电压以降低振荡频率时的最大控制时间更短。 优选地，振荡控制器包括充电/放电电路，其根据相位偏差信息，在转子相位相对于电相位延迟时对控制端子充电，并在转子相位提前时对控制端子放电；以及转换元件，其被连接到控制端子，并且将在由该充电/放电电路对控制端子充电时或放电时的电流改变转换为控制端子的电压改变，并且控制限制器限制充电/放电电路的充电/放电时间，使得充电/放电电路的一个最大充电时间变得比一个最大放电时间更短。 可替换地，优选地，相位偏差检测器具有选择器，其在相位偏差信息指示转子相位相对于电相位延迟时输出第一信号，并在相位偏差信息指示转子相位相对于电相位提前时输出第二信号；控制限制器将第一信号的激活状态的最大持续时间设置为比第二信号的激活状态的最大持续时间更短；并且振荡控制器在正好从选择器输入的第一或第二信号的激活状态的持续时间中改变控制端子的电压。 在本专利技术中，优选该驱动信号生成器具有起动控制电路，该电路将用于从停止状态可靠地起动转子的起动频率设置为低限频率。 根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动电路，用于驱动配有转子和面向转子的多个线圈的无传感器无刷ＤＣ电机，该电机驱动电路包括：驱动信号生成器，其具有以根据施加到控制端子的电压的频率而振荡并生成时钟信号的内置电压控制型可变频率振荡电路，并生成具有由时钟信号的频率定义的周期、且具有基于来自该可变频率振荡电路的时钟信号的依次不同的相位差的多个驱动信号；相位偏差检测器，用于检测当向多个线圈提供多个驱动信号以旋转转子时在所述多个线圈中感生的感应电压，并检测从感应电压获得的转子相位相对于从所述驱动信号获得的电相位的相位偏差；以及振荡控制器，其作为输入而接收从所述相位偏差检测器输出的相位偏差信息，当相位偏差信息指示转子相位相对于电相位的延迟时，其在正好与相位延迟量一致的时间中改变所述控制端子的电压，并且当相位偏差信息指示转子相位的提前时，在与所述相位延迟的情况相反的方向上，其在正好对应于相位提前量的时间中改变所述控制端子的电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-6-9 171071/20041.一种电机驱动电路，用于驱动配有转子和面向转子的多个线圈的无传感器无刷DC电机，该电机驱动电路包括驱动信号生成器，其具有以根据施加到控制端子的电压的频率而振荡并生成时钟信号的内置电压控制型可变频率振荡电路，并生成具有由时钟信号的频率定义的周期、且具有基于来自该可变频率振荡电路的时钟信号的依次不同的相位差的多个驱动信号；相位偏差检测器，用于检测当向多个线圈提供多个驱动信号以旋转转子时在所述多个线圈中感生的感应电压，并检测从感应电压获得的转子相位相对于从所述驱动信号获得的电相位的相位偏差；以及振荡控制器，其作为输入而接收从所述相位偏差检测器输出的相位偏差信息，当相位偏差信息指示转子相位相对于电相位的延迟时，其在正好与相位延迟量一致的时间中改变所述控制端子的电压，并且当相位偏差信息指示转子相位的提前时，在与所述相位延迟的情况相反的方向上，其在正好对应于相位提前量的时间中改变所述控制端子的电压。2.如权利要求1所述的电机驱动电路，还包括控制限制器，用于设置每个控制时间的上限，使得在振荡控制器控制该控制端子的电压以提高可变频率振荡电路的振荡频率时的最大控制时间变得比在其控制该电压以降低振荡频率时的最大控制时间更短。3.如权利要求2所述的电机驱动电路，其中振荡控制器包括充电/放电电路，其根据相位偏差信息，在相对于电相位延迟了转子相位时对控制端子充电，并在提前了转子相位时对控制端子放电，以及转换元件，其被连接到控制端子，并且将在由该充电/放电电路对控制端子充电时或放电时的电流改变转换为控制端子的电压改变，并且该控制限制器限制充电/放电电路的充电/放电时间，使得充电/放电电路的一个最大充电时间变得比一个最大放电时间更短。4.如权利要求2所述的电机驱动电路，其中相位偏差检测器具有选择器，其在相位偏差信息指示相对于电相位延迟了转子相位时输出第一信号，并在相位偏差信息指示相对于电相位提前了转子相位时输出第二信号，控制限制器将第一信号的激活状态的最大持续时间设置为比第二信号的激活状态的最大持续时间更短，以及振荡控制器在正好从选择器输入的第一或第二信号的激活状态的持续时间中改变控制端子的电压。5.如权利要求1所述的电机驱动电路，其中驱动信号生成器具有起动控制电路，该电路将用于从停止状态可靠地起动转子的起动频率设置为低限频率。6.一种电机系统，具有内置无传感器无刷DC电机，其配有转子和面向转子的多个线圈，以及电机驱动电路，用于以模块形式来驱动该无刷DC电机，其中所述电机驱动电路具有驱动信号生成器，其具有以根据施加到控制端子的电压的频率而振荡并生成时钟信号的内置电压控制型可变频率振荡电...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木雅浩，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]