駆動装置
【課題】消費電力を低減した駆動装置を提供する。
【解決手段】コイルに電流を供給する第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと直列接続され、前記コイルから電流が供給される第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第１駆動信号を出力する第１駆動回路と、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第２駆動信号を出力する第２駆動回路と、ドレインソース路が前記第１駆動回路の出力及び前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートの間に接続されるＰ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間電圧を共に所定電圧にクランプするクランプ回路と、前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレインソースに並列接続される第１抵抗と、を備えた駆動装置である。
【解決手段】コイルに電流を供給する第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと直列接続され、前記コイルから電流が供給される第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第１駆動信号を出力する第１駆動回路と、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第２駆動信号を出力する第２駆動回路と、ドレインソース路が前記第１駆動回路の出力及び前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートの間に接続されるＰ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間電圧を共に所定電圧にクランプするクランプ回路と、前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレインソースに並列接続される第１抵抗と、を備えた駆動装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、単相モータや三相モータ等の駆動コイルに駆動電流を供給する回路として、駆動コイルに駆動電流を供給するソーストランジスタ及びシンクトランジスタを含む出力回路が用いられる。ここで、出力回路のソーストランジスタ及びシンクトランジスタにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合、出力回路のソーストランジスタ及びシンクトランジスタにＰ型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合に比べて、相対的に小さな面積で出力回路を生成できる。よって、出力回路の小型化のために、出力回路のソーストランジスタ及びシンクトランジスタにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いた構成とするのが望ましい。出力回路のソーストランジスタ及びシンクトランジスタにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いた出力回路として、例えば特許文献１に開示されたモータ駆動回路が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２９６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されるモータ駆動回路は、ソーストランジスタに用いられたＮ型ＭＯＳＦＥＴをオフとした状態で、シンクトランジスタに用いられたＮ型ＭＯＳＦＥＴをオンからオフとした際に駆動コイルからモータ駆動回路に回生電流が流れるため、モータ駆動回路の消費電力を無視することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、コイルに電流を供給する第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと直列接続され、前記コイルから電流が供給される第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第１駆動信号を出力する第１駆動回路と、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第２駆動信号を出力する第２駆動回路と、ドレインソース路が前記第１駆動回路の出力及び前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートの間に接続されるＰ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間電圧を共に所定電圧にクランプするクランプ回路と、前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレインソースに並列接続される第１抵抗と、を備え、前記第１駆動信号が前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオンを示す信号である場合、前記第１駆動回路から前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートへ前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介して電流を供給することにより、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオンし、前記第１駆動信号が前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオフを示す信号である場合、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートから前記第１駆動回路へ前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴを介して電流を供給することにより、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオフし、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフした状態で前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした場合、前記コイルから前記第１駆動回路へ前記クランプ回路及び前記第１抵抗を介して電流を供給することを特徴とする駆動装置である。
【０００６】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、消費電力を低減した駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプリドライブ回路及び出力回路の詳細を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータ駆動装置の論理信号及びコイル電圧を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＝＝＝駆動装置の全体構成＝＝＝
図１は、本実施形態に係るモータ駆動装置を示す図である。
モータ駆動装置１００は、例えば三相センサレスモータの駆動コイルに駆動電流を供給するための装置であり、出力回路１１０乃至１３０、プリドライブ回路１４０（第１駆動回路、第２駆動回路）、センサレスロジック回路１５０、スイッチ回路１６０、コンパレータ１７０及び例えば５個の端子Ｖｃｃｔ、端子ＧＯ、端子ＵＯ、端子ＶＯ、端子ＷＯを備えて構成される。
【００１１】
モータ駆動装置１００は、端子Ｖｃｃｔを介して電源１に接続され、端子ＧＯを介して接地される。モータ駆動装置１００の端子ＵＯ、端子ＶＯ、端子ＷＯには、スター結線され且つ電気角１２０度の位相差を有して三相センサレスモータのステータに巻回された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗが接続される。尚、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのスター結線された地点を中性点Ｐ１００とする。
【００１２】
出力回路１１０乃至１３０は夫々、三相センサレスモータを回転させるための駆動電流を駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに夫々供給するための回路である。尚、出力回路１１０乃至１３０の詳細については後述する。
【００１３】
スイッチ回路１６０及びコンパレータ１７０は、三相センサレスモータの回転速度に応じた周波数を有するＦＧ信号を出力するための回路である。尚、ＦＧ信号、スイッチ回路１６０及びコンパレータ１７０の詳細については後述する。
【００１４】
センサレスロジック回路１５０は、コンパレータ１７０から出力されたＦＧ信号に基づいて、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するための論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２を生成出力する。尚、センサレスロジック回路１５０、論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２の詳細については後述する。
【００１５】
プリドライブ回路１４０は、センサレスロジック回路１５０によって生成された論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に基づいて駆動信号を出力回路１１０乃至１３０に出力する回路である。尚、プリドライブ回路１４０の詳細については後述する。
【００１６】
＝＝＝出力回路＝＝＝
出力回路１１０乃至１３０は夫々、三相センサレスモータを回転させるための駆動電流を駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに夫々供給するための回路である。出力回路１１０は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１（第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２（第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１、寄生ダイオードＢｎ１、Ｂｎ２、Ｂｐ１、抵抗Ｒ１（第３抵抗）、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３（第２抵抗）、抵抗Ｒ４（第１抵抗）、ツェナーダイオードＺ１（クランプ回路）を備えて構成される。
【００１７】
ここで、ソース電源ライン１０１は、端子Ｖｃｃｔを介して電源１に接続されているものとする。シンク電源ライン１０２は、端子ＧＯを介して接地されているものとする。
【００１８】
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１とＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２は、ソース電源ライン１０１とシンク電源ライン１０２との間に直列接続される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のソースとＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２のドレインとの接続点は、端子ＵＯを介して駆動コイルＬｕの中性点Ｐ１００とは反対側の一端と接続される。つまり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１は、駆動コイルＬｕに駆動電流を供給するソーストランジスタとして動作する例えばＮ型パワーＭＯＳＦＥＴであり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２は、駆動コイルＬｕから駆動電流が供給されるシンクトランジスタとして動作する例えばＮ型パワーＭＯＳＦＥＴである。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１に形成される寄生ダイオードＢｎ１のカソード及びアノードは、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のドレイン及びソースに夫々接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１は、ドレインソース路がプリドライブ回路１４０の出力ｂとＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートとの間に接続される例えばＰ型パワーＭＯＳＦＥＴである。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１に形成される寄生ダイオードＢｐ１のカソード及びアノードは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のソース及びドレインに夫々接続される。抵抗Ｒ４は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン及びソースの間に並列接続される。抵抗Ｒ１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲート及びソースの間に接続される。尚、抵抗Ｒ１は、プリドライブ回路１４０の電源ラインに電圧が印加されない場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートがハイインピーダンスとなることを防止するプルダウン抵抗である。ツェナーダイオードＺ１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲート及びソースの間に接続されるとともにＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート及びソースの間にも接続される。例えば、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオフしている状態においてＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をＰＷＭスイッチングした場合、駆動コイルＬｕに発生する回生電流に起因してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間電圧が増大し、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１を破損する虞がある。そこで、ツェナーダイオードＺ１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間電圧をその耐圧を超えない範囲でクランプする。抵抗Ｒ３は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートとＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のソース（クランプ回路を構成するツェナーダイオードＺ１のアノード）との間に接続される。抵抗３は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１及びＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１がオンしている状態から、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした後にＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオフさせる抵抗である。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートは、プリドライブ回路１４０の出力ａと接続される。抵抗Ｒ２は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲート及びソースの間に接続される。尚、抵抗Ｒ２は、プリドライブ回路１４０の電源ラインに電圧が印加されない場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートがハイインピーダンスとなることを防止するプルダウン抵抗である。
【００１９】
尚、出力回路１２０、１３０は出力回路１１０と同様の構成であるので、出力回路１２０、１３０の構成で出力回路１１０と同様な構成には説明の便宜上、出力回路１１０の構成と同じ番号を付し、出力回路１２０、１３０の説明は省略する。
【００２０】
＝＝＝プリドライブ回路＝＝＝
図２は、本実施形態に係るプリドライブ回路及び出力回路の詳細を示す図である。尚、図２では、プリドライブ回路１４０のうち出力回路１１０に駆動信号を出力する回路１４０１についてのみ示されている。出力回路１２０、１３０に駆動信号を出力する回路は、出力回路１１０に駆動信号を出力する回路１４０１と同様な構成であるので、回路１４０１についてのみ説明し、出力回路１２０、１３０に駆動信号を出力する回路についての説明は省略する。
【００２１】
回路１４０１は、センサレスロジック回路１５０によって生成出力された論理信号Ｕ１、Ｕ２に基づいて、駆動信号を出力回路１１０に出力する回路である。
【００２２】
回路１４０１は、例えば４個のＣＭＯＳ回路Ｉ１乃至Ｉ４を備えて構成される。
【００２３】
ＣＭＯＳ回路Ｉ１は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２を備えて構成される。ここで、電源ライン１４１は、チャージポンプ回路１４０２に接続されているものとする。尚、チャージポンプ回路１４０２は、電源１の電源電圧Ｖｃｃ（例えば２４Ｖ）を昇圧した電源電圧Ｖｇ（例えば２９Ｖ）を生成する回路とする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２は、電源ライン１４１とグランドＧＮＤとの間に直列接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２のゲートは、端子Ｔｕ１に接続される。つまり、ＣＭＯＳ回路Ｉ１は、端子Ｔｕ１にハイレベルの論理信号Ｕ１、ローレベルの論理信号Ｕ１が夫々入力された場合、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２との接続点からローレベルの論理信号、ハイレベルの論理信号を夫々出力するインバータとして動作する。
【００２４】
ＣＭＯＳ回路Ｉ２は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４、抵抗Ｒ１１１（第４抵抗）及び抵抗Ｒ１１２（第５抵抗）を備えて構成される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４は、電源ライン１４１とグランドＧＮＤとの間に直列接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３のゲートとＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲートは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２との接続点に接続される。抵抗Ｒ１１１と抵抗Ｒ１１２は、直列接続された状態で、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３のドレインとＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４のドレインとの間に接続される。尚、例えば抵抗Ｒ１１１がＰ型ＭＯＳＦＥＴ３３に接続され、例えば抵抗Ｒ１１２がＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４に接続されるものとする。抵抗Ｒ１１１は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンする速度を調整するための抵抗である。抵抗Ｒ１１２は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオフする速度を調整するための抵抗である。直列に接続された抵抗Ｒ１１１と抵抗Ｒ１１２との接続点は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のドレインに接続される。つまり、ＣＭＯＳ回路Ｉ２は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲートにハイレベルの論理信号、ローレベルの論理信号が夫々入力された場合、抵抗Ｒ１１１と抵抗Ｒ１１２との接続点からローレベルの論理信号、ハイレベルの論理信号を夫々出力するインバータとして動作する。
【００２５】
ＣＭＯＳ回路Ｉ３は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６を備えて構成される。ここで、電源ライン１４２は、レギュレータ回路１４０３に接続されているものとする。尚、レギュレータ回路１４０３は、電源１の電源電圧Ｖｃｃを降圧した電源電圧Ｖｒｅｇ（例えば５Ｖ）を生成する回路とする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６は、電源ライン１４２とグランドＧＮＤとの間に直列接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６のゲートは、端子Ｔｕ２に接続される。つまり、ＣＭＯＳ回路Ｉ３は、端子Ｔｕ２にハイレベルの論理信号Ｕ２、ローレベルの論理信号Ｕ２が夫々入力された場合、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６との接続点からローレベルの論理信号、ハイレベルの論理信号を夫々出力するインバータとして動作する。
【００２６】
ＣＭＯＳ回路Ｉ４は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８、抵抗Ｒ１１３及び抵抗Ｒ１１４を備えて構成される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８は、電源ライン１４２とグランドＧＮＤとの間に直列接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７のゲートとＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８のゲートは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６との接続点に接続される。抵抗Ｒ１１３と抵抗Ｒ１１４は、直列接続された状態で、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７のドレインとＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８のドレインとの間に接続される。尚、例えば抵抗Ｒ１１３がＰ型ＭＯＳＦＥＴ３７に接続され、例えば抵抗Ｒ１１４がＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８に接続されるものとする。抵抗Ｒ１１３は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２をオンする速度を調整するための抵抗である。抵抗Ｒ１１４は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２をオフする速度を調整するための抵抗である。直列に接続された抵抗Ｒ１１３と抵抗Ｒ１１４との接続点は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに接続される。つまり、ＣＭＯＳ回路Ｉ４は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８のゲートにハイレベルの論理信号、ローレベルの論理信号が夫々入力された場合、抵抗Ｒ１１３と抵抗Ｒ１１４との接続点からローレベルの論理信号、ハイレベルの論理信号を夫々出力するインバータとして動作する。
【００２７】
ここで、図１、図２を参照してプリドライブ回路１４０がＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２を夫々、オンオフする動作について説明する。
【００２８】
例えば、センサレスロジック回路１５０からＣＭＯＳ回路Ｉ１の端子Ｔｕ１にハイレベルの論理信号Ｕ１が入力された場合、ＣＭＯＳ回路Ｉ１は論理信号Ｕ１を反転し、ＣＭＯＳ回路Ｉ２にローレベルの論理信号を出力する。ＣＭＯＳ回路Ｉ２は、ＣＭＯＳ回路Ｉ１から入力されたローレベルの論理信号によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３をオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４をオフする。チャージポンプ回路１４０２から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３、抵抗Ｒ１１１、寄生ダイオードＢｐ１を介してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに電流が供給される。チャージポンプ回路１４０２からＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに供給された電流によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間にＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンさせる電圧が印加され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１はオンする。尚、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートには、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間に印加された電圧から抵抗Ｒ３を介して電流が供給される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間に印加された電圧からＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに供給された電流によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間にＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせる電圧が印加され、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオンする。
【００２９】
一方、例えば、センサレスロジック回路１５０からＣＭＯＳ回路Ｉ１の端子Ｔｕ１にローレベルの論理信号Ｕ１が入力された場合、ＣＭＯＳ回路Ｉ１は論理信号Ｕ１を反転し、ＣＭＯＳ回路Ｉ２にハイレベルの論理信号を出力する。ＣＭＯＳ回路Ｉ２は、ＣＭＯＳ回路Ｉ１から入力されたハイレベルの論理信号によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３をオフし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４をオンする。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートから、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤに電流が供給される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンさせる電圧が印加されていない状態となり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１はオフする。尚、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間には、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせる電圧が印加されない状態となり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオフする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートとＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のソース（クランプ回路を構成するツェナーダイオードＺ１のアノード）との間に接続された抵抗Ｒ３によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした後にオフする。
【００３０】
例えば、センサレスロジック回路１５０からＣＭＯＳ回路Ｉ３の端子Ｔｕ２にハイレベルの論理信号Ｕ２が入力された場合、ＣＭＯＳ回路Ｉ３は論理信号Ｕ２を反転し、ＣＭＯＳ回路Ｉ４にローレベルの論理信号を出力する。ＣＭＯＳ回路Ｉ４は、ＣＭＯＳ回路Ｉ３から入力されたローレベルの論理信号によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７はオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８はオフする。レギュレータ回路１４０３から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７、抵抗Ｒ１１３を介してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに電流が供給される。レギュレータ回路１４０３からＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに供給された電流によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートソース間にＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２をオンさせる電圧が印加され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２はオンする。
【００３１】
一方、例えば、センサレスロジック回路１５０からＣＭＯＳ回路Ｉ３の端子Ｔｕ２にローレベルの論理信号Ｕ２が入力された場合、ＣＭＯＳ回路Ｉ３は論理信号Ｕ２を反転し、ＣＭＯＳ回路Ｉ４にハイレベルの論理信号を出力する。ＣＭＯＳ回路Ｉ４は、ＣＭＯＳ回路Ｉ３から入力されたハイレベルの論理信号によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７をオフし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８をオンする。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートから、抵抗Ｒ１１４、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８を介してグランドＧＮＤに電流が供給される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートソース間には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２をオンさせる電圧が印加されていない状態となり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２はオフする。
【００３２】
＝＝＝スイッチ回路、コンパレータ、センサレスロジック回路＝＝＝
図１、図２、図３を参照してスイッチ回路１６０、コンパレータ１７０、センサレスロジック回路１５０について説明する。
図３は、本実施形態に係るモータ駆動装置の論理信号及びコイル電圧を示す波形図である。
【００３３】
スイッチ回路１６０及びコンパレータ１７０は、三相センサレスモータの回転速度に応じた周波数を有するＦＧ信号を出力するための回路である。スイッチ回路１６０は、出力端子Ｏ、入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗを有する。スイッチ回路１６０の入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗは夫々、端子ＵＯ、ＶＯ、ＷＯを介して、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの中性点Ｐ１００とは反対側の一端に夫々接続される。出力端子Ｏは、コンパレータ１７０の非反転入力端子に接続される。コンパレータ１７０の反転入力端子は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの中性点Ｐ１００に接続される。コンパレータ１７０の出力端子は、センサレスロジック回路１５０に接続される。センサレスロジック回路１５０は、コンパレータ１７０から出力されたＦＧ信号に基づいて、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するための論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２を生成出力する。センサレスロジック回路１５０は、出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１夫々に駆動信号を出力するための、電気角１２０度の位相差を有する論理信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１をプリドライブ回路１４０に出力する。センサレスロジック回路１５０は、出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２夫々に駆動信号を出力するための、電気角１２０度の位相差を有する論理信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２をプリドライブ回路１４０に出力する。つまり、センサレスロジック回路１５０は、三相センサレスモータが回転するように、駆動電流が供給される駆動コイルが電気角６０度毎に切り替わるような論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２をプリドライブ回路１４０に出力する。センサレスロジック回路１５０は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのうち駆動電流が供給されていない駆動コイルの一端のコイル電圧がスイッチ回路１６０の出力端子Ｏに印加されるように、スイッチ回路１６０における出力端子Ｏと入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗの接続を制御する。例えば、図３の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の場合、センサレスロジック回路１５０は、スイッチ回路１６０の出力端子Ｏと入力端子Ｗが接続されるように、スイッチ回路１６０を制御する。
【００３４】
出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２が、センサレスロジック回路１５０の論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に基づいてオンオフすると、駆動電流が、電源１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される。これにより、予め定められた方向（例えば正回転）に三相センサレスモータが回転し、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの端子ＵＯ、ＶＯ、ＷＯと接続される一端には、電気角１２０度の位相差を有するコイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが発生する。尚、コイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、三相センサレスモータの回転速度に応じた周波数を有している。コンパレータ１７０の非反転入力端子には、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのうち駆動電流が供給されていない駆動コイルの一端のコイル電圧がスイッチ回路１６０を介して印加される。コンパレータ１７０の反転入力端子には、中性点Ｐ１００の電圧が印加される。コンパレータ１７０は、コンパレータ１７０の非反転入力端子にスイッチ回路１６０を介して印加されたコイル電圧と、コンパレータ１７０の反転入力端子に印加された中性点Ｐ１００の電圧と、が交差するゼロクロスポイントを検出する。コンパレータ１７０は、ゼロクロスポイントでエッジが切り替わり、矩形波状のＦＧ信号をセンサレスロジック回路１５０に出力する。
【００３５】
＝＝＝モータ駆動装置の動作＝＝＝
図１、図２、図３を参照してモータ駆動装置１００の動作について説明する。
プリドライブ回路１４０は、センサレスロジック回路１５０から出力される論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に基づいて、駆動信号を出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２に出力する。出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２は、プリドライブ回路１４０の駆動信号によってオンオフして、三相センサレスモータが回転するように駆動電流を駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給する。
【００３６】
駆動コイルＬｕに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００の動作と、駆動コイルＬｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００の動作は同様であるので、駆動コイルＬｕに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００の動作について説明し、駆動コイルＬｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００の動作の説明は省略する。
【００３７】
例えば、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２の場合、センサレスロジック回路１５０は、ハイレベルの論理信号Ｕ１、ローレベルの論理信号Ｕ２を出力する。前述したように、プリドライブ回路１４０は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオフする駆動信号をＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２に出力する。よって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオフするので、駆動電流は電源１から出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１を介して駆動コイルＬｕに供給される。
【００３８】
例えば、時刻Ｔ３から時刻Ｔ５の場合、センサレスロジック回路１５０は、ローレベルの論理信号Ｕ１、ハイレベルの論理信号Ｕ２を出力する。前述したように、プリドライブ回路１４０は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンする駆動信号をＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２に出力する。よって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンするので、駆動電流は駆動コイルＬｕから出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２を介してグランドＧＮＤに供給される。
【００３９】
例えば、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３及び時刻Ｔ５から時刻Ｔ６の場合、センサレスロジック回路１５０は、ローレベルの論理信号Ｕ１、ローレベルの論理信号Ｕ２を出力する。前述したように、プリドライブ回路１４０は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２がともにオフする駆動信号をＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２に出力する。よって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２がともにオフするので、駆動電流は駆動コイルＬｕに供給されない。
【００４０】
例えば、時刻Ｔ５の場合、センサレスロジック回路１５０は、ローレベルの論理信号Ｕ１を出力した状態で、時刻Ｔ５にハイレベルからローレベルへ変化する論理信号Ｕ２を出力する。前述したように、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした状態で、時刻Ｔ５に出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンからオフとなる。尚、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオフとなっている。その場合、駆動コイルＬｕに発生する回生電流でキックバック電圧ＫＢが駆動コイルＬｕの一端に印加される。キックバック電圧ＫＢによって電流が駆動コイルＬｕからツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤへ供給される。従って、駆動コイルＬｕからグランドＧＮＤへ供給される電流によって、モータ駆動装置１００で電力が消費されることとなる。
【００４１】
ここで、キックバック電圧ＫＢによるモータ駆動装置１００の消費電力の値の一例を示す。例えば、キックバック電圧ＫＢを２４．７Ｖ、ツェナーダイオードＺ１の順方向電圧を０．７Ｖ、抵抗Ｒ４の抵抗値を５０ＫΩ、抵抗Ｒ１１２の抵抗値を２ＫΩ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４のオン抵抗値を０Ωとする。駆動コイルＬｕからツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤへ供給される電流の電流値は、Ｉ＝（２４．７Ｖ−０．７Ｖ）÷（５０ＫΩ＋２ＫΩ）≒０．４６ｍＡとなる。よって、キックバック電圧ＫＢによるモータ駆動装置１００の消費電力の値は、２４．７Ｖ×０．４６ｍＡ≒０．０１Ｗとなる。
【００４２】
前述したように、プリドライブ回路１４０にハイレベルの論理信号Ｕ１が入力された場合、チャージポンプ回路１４０２から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３、抵抗Ｒ１１１、寄生ダイオードＢｐ１を介してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに電流が供給される。この電流によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間にＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンさせる電圧が印加され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１はオンする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートには、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間に印加された電圧から抵抗Ｒ３を介して電流が供給される。この電流によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間にＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせる電圧が印加され、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオンする。プリドライブ回路１４０にローレベルの論理信号Ｕ１が入力された場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートから、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤに電流が供給される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンさせる電圧が印加されていない状態となり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１はオフする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間には、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせる電圧が印加されない状態となり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオフする。尚、抵抗Ｒ３によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした後にオフする。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした状態でＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンからオフした場合、回生電流がツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤに供給される。又、プリドライブ回路１４０の電源ライン１４１に電圧が印加されない場合、抵抗Ｒ１によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートがハイインピーダンスとなるのを防止することができる。又、プリドライブ回路１４０の抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１２の抵抗値を夫々調整することによって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオンする速度、オフする速度を夫々調整することができる。
【００４３】
従って、モータ駆動装置１００は、チャージポンプ回路１４０２から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３、抵抗Ｒ１１１、寄生ダイオードＢｐ１を介してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに電流を供給することによって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴを確実にオンすることができる。又、モータ駆動装置１００は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートから、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤに電流を供給することによって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１を確実にオフすることができる。又、モータ駆動装置１００は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフしている状態でＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンからオフした際に駆動コイルからグランドＧＮＤへ供給される回生電流によるモータ駆動装置１００の消費電力を抵抗Ｒ４によって減少させることができる。
【００４４】
尚、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００４５】
本実施形態においては、三相センサレスモータの駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、端子ＵＯ、ＶＯ、ＷＯに誘導性負荷を接続して誘導性負荷へ電流を供給する駆動装置を提供することも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 電源
１１、１２、３２、３４、３６、３８ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
２１、３１、３３、３５、３７ Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ
１００ モータ駆動装置
１１０、１２０、１３０ 出力回路
１４０ プリドライブ回路
１５０ センサレスロジック回路
１６０ スイッチ回路
１７０ コンパレータ
１４０２ チャージポンプ回路
１４０３ レギュレータ回路
Ｂｎ１、Ｂｎ２、Ｂｐ１ 寄生ダイオード
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４ ＣＭＯＳ回路
Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ 駆動コイル
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１１１、Ｒ１１２、Ｒ１１３、Ｒ１１４ 抵抗
Ｚ１ ツェナーダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、単相モータや三相モータ等の駆動コイルに駆動電流を供給する回路として、駆動コイルに駆動電流を供給するソーストランジスタ及びシンクトランジスタを含む出力回路が用いられる。ここで、出力回路のソーストランジスタ及びシンクトランジスタにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合、出力回路のソーストランジスタ及びシンクトランジスタにＰ型ＭＯＳＦＥＴを用いた場合に比べて、相対的に小さな面積で出力回路を生成できる。よって、出力回路の小型化のために、出力回路のソーストランジスタ及びシンクトランジスタにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いた構成とするのが望ましい。出力回路のソーストランジスタ及びシンクトランジスタにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いた出力回路として、例えば特許文献１に開示されたモータ駆動回路が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２９６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されるモータ駆動回路は、ソーストランジスタに用いられたＮ型ＭＯＳＦＥＴをオフとした状態で、シンクトランジスタに用いられたＮ型ＭＯＳＦＥＴをオンからオフとした際に駆動コイルからモータ駆動回路に回生電流が流れるため、モータ駆動回路の消費電力を無視することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、コイルに電流を供給する第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと直列接続され、前記コイルから電流が供給される第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第１駆動信号を出力する第１駆動回路と、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第２駆動信号を出力する第２駆動回路と、ドレインソース路が前記第１駆動回路の出力及び前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートの間に接続されるＰ型ＭＯＳＦＥＴと、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間電圧を共に所定電圧にクランプするクランプ回路と、前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレインソースに並列接続される第１抵抗と、を備え、前記第１駆動信号が前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオンを示す信号である場合、前記第１駆動回路から前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートへ前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介して電流を供給することにより、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオンし、前記第１駆動信号が前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオフを示す信号である場合、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートから前記第１駆動回路へ前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴを介して電流を供給することにより、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオフし、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフした状態で前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした場合、前記コイルから前記第１駆動回路へ前記クランプ回路及び前記第１抵抗を介して電流を供給することを特徴とする駆動装置である。
【０００６】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、消費電力を低減した駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプリドライブ回路及び出力回路の詳細を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータ駆動装置の論理信号及びコイル電圧を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＝＝＝駆動装置の全体構成＝＝＝
図１は、本実施形態に係るモータ駆動装置を示す図である。
モータ駆動装置１００は、例えば三相センサレスモータの駆動コイルに駆動電流を供給するための装置であり、出力回路１１０乃至１３０、プリドライブ回路１４０（第１駆動回路、第２駆動回路）、センサレスロジック回路１５０、スイッチ回路１６０、コンパレータ１７０及び例えば５個の端子Ｖｃｃｔ、端子ＧＯ、端子ＵＯ、端子ＶＯ、端子ＷＯを備えて構成される。
【００１１】
モータ駆動装置１００は、端子Ｖｃｃｔを介して電源１に接続され、端子ＧＯを介して接地される。モータ駆動装置１００の端子ＵＯ、端子ＶＯ、端子ＷＯには、スター結線され且つ電気角１２０度の位相差を有して三相センサレスモータのステータに巻回された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗが接続される。尚、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのスター結線された地点を中性点Ｐ１００とする。
【００１２】
出力回路１１０乃至１３０は夫々、三相センサレスモータを回転させるための駆動電流を駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに夫々供給するための回路である。尚、出力回路１１０乃至１３０の詳細については後述する。
【００１３】
スイッチ回路１６０及びコンパレータ１７０は、三相センサレスモータの回転速度に応じた周波数を有するＦＧ信号を出力するための回路である。尚、ＦＧ信号、スイッチ回路１６０及びコンパレータ１７０の詳細については後述する。
【００１４】
センサレスロジック回路１５０は、コンパレータ１７０から出力されたＦＧ信号に基づいて、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するための論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２を生成出力する。尚、センサレスロジック回路１５０、論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２の詳細については後述する。
【００１５】
プリドライブ回路１４０は、センサレスロジック回路１５０によって生成された論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に基づいて駆動信号を出力回路１１０乃至１３０に出力する回路である。尚、プリドライブ回路１４０の詳細については後述する。
【００１６】
＝＝＝出力回路＝＝＝
出力回路１１０乃至１３０は夫々、三相センサレスモータを回転させるための駆動電流を駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに夫々供給するための回路である。出力回路１１０は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１（第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２（第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１、寄生ダイオードＢｎ１、Ｂｎ２、Ｂｐ１、抵抗Ｒ１（第３抵抗）、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３（第２抵抗）、抵抗Ｒ４（第１抵抗）、ツェナーダイオードＺ１（クランプ回路）を備えて構成される。
【００１７】
ここで、ソース電源ライン１０１は、端子Ｖｃｃｔを介して電源１に接続されているものとする。シンク電源ライン１０２は、端子ＧＯを介して接地されているものとする。
【００１８】
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１とＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２は、ソース電源ライン１０１とシンク電源ライン１０２との間に直列接続される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のソースとＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２のドレインとの接続点は、端子ＵＯを介して駆動コイルＬｕの中性点Ｐ１００とは反対側の一端と接続される。つまり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１は、駆動コイルＬｕに駆動電流を供給するソーストランジスタとして動作する例えばＮ型パワーＭＯＳＦＥＴであり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２は、駆動コイルＬｕから駆動電流が供給されるシンクトランジスタとして動作する例えばＮ型パワーＭＯＳＦＥＴである。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１に形成される寄生ダイオードＢｎ１のカソード及びアノードは、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のドレイン及びソースに夫々接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１は、ドレインソース路がプリドライブ回路１４０の出力ｂとＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートとの間に接続される例えばＰ型パワーＭＯＳＦＥＴである。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１に形成される寄生ダイオードＢｐ１のカソード及びアノードは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のソース及びドレインに夫々接続される。抵抗Ｒ４は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン及びソースの間に並列接続される。抵抗Ｒ１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲート及びソースの間に接続される。尚、抵抗Ｒ１は、プリドライブ回路１４０の電源ラインに電圧が印加されない場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートがハイインピーダンスとなることを防止するプルダウン抵抗である。ツェナーダイオードＺ１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲート及びソースの間に接続されるとともにＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲート及びソースの間にも接続される。例えば、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオフしている状態においてＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をＰＷＭスイッチングした場合、駆動コイルＬｕに発生する回生電流に起因してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間電圧が増大し、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１を破損する虞がある。そこで、ツェナーダイオードＺ１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間電圧をその耐圧を超えない範囲でクランプする。抵抗Ｒ３は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートとＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のソース（クランプ回路を構成するツェナーダイオードＺ１のアノード）との間に接続される。抵抗３は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１及びＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１がオンしている状態から、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした後にＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオフさせる抵抗である。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートは、プリドライブ回路１４０の出力ａと接続される。抵抗Ｒ２は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲート及びソースの間に接続される。尚、抵抗Ｒ２は、プリドライブ回路１４０の電源ラインに電圧が印加されない場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートがハイインピーダンスとなることを防止するプルダウン抵抗である。
【００１９】
尚、出力回路１２０、１３０は出力回路１１０と同様の構成であるので、出力回路１２０、１３０の構成で出力回路１１０と同様な構成には説明の便宜上、出力回路１１０の構成と同じ番号を付し、出力回路１２０、１３０の説明は省略する。
【００２０】
＝＝＝プリドライブ回路＝＝＝
図２は、本実施形態に係るプリドライブ回路及び出力回路の詳細を示す図である。尚、図２では、プリドライブ回路１４０のうち出力回路１１０に駆動信号を出力する回路１４０１についてのみ示されている。出力回路１２０、１３０に駆動信号を出力する回路は、出力回路１１０に駆動信号を出力する回路１４０１と同様な構成であるので、回路１４０１についてのみ説明し、出力回路１２０、１３０に駆動信号を出力する回路についての説明は省略する。
【００２１】
回路１４０１は、センサレスロジック回路１５０によって生成出力された論理信号Ｕ１、Ｕ２に基づいて、駆動信号を出力回路１１０に出力する回路である。
【００２２】
回路１４０１は、例えば４個のＣＭＯＳ回路Ｉ１乃至Ｉ４を備えて構成される。
【００２３】
ＣＭＯＳ回路Ｉ１は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２を備えて構成される。ここで、電源ライン１４１は、チャージポンプ回路１４０２に接続されているものとする。尚、チャージポンプ回路１４０２は、電源１の電源電圧Ｖｃｃ（例えば２４Ｖ）を昇圧した電源電圧Ｖｇ（例えば２９Ｖ）を生成する回路とする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２は、電源ライン１４１とグランドＧＮＤとの間に直列接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２のゲートは、端子Ｔｕ１に接続される。つまり、ＣＭＯＳ回路Ｉ１は、端子Ｔｕ１にハイレベルの論理信号Ｕ１、ローレベルの論理信号Ｕ１が夫々入力された場合、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２との接続点からローレベルの論理信号、ハイレベルの論理信号を夫々出力するインバータとして動作する。
【００２４】
ＣＭＯＳ回路Ｉ２は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４、抵抗Ｒ１１１（第４抵抗）及び抵抗Ｒ１１２（第５抵抗）を備えて構成される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４は、電源ライン１４１とグランドＧＮＤとの間に直列接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３のゲートとＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲートは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３１とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３２との接続点に接続される。抵抗Ｒ１１１と抵抗Ｒ１１２は、直列接続された状態で、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３のドレインとＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４のドレインとの間に接続される。尚、例えば抵抗Ｒ１１１がＰ型ＭＯＳＦＥＴ３３に接続され、例えば抵抗Ｒ１１２がＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４に接続されるものとする。抵抗Ｒ１１１は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンする速度を調整するための抵抗である。抵抗Ｒ１１２は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオフする速度を調整するための抵抗である。直列に接続された抵抗Ｒ１１１と抵抗Ｒ１１２との接続点は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のドレインに接続される。つまり、ＣＭＯＳ回路Ｉ２は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲートにハイレベルの論理信号、ローレベルの論理信号が夫々入力された場合、抵抗Ｒ１１１と抵抗Ｒ１１２との接続点からローレベルの論理信号、ハイレベルの論理信号を夫々出力するインバータとして動作する。
【００２５】
ＣＭＯＳ回路Ｉ３は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６を備えて構成される。ここで、電源ライン１４２は、レギュレータ回路１４０３に接続されているものとする。尚、レギュレータ回路１４０３は、電源１の電源電圧Ｖｃｃを降圧した電源電圧Ｖｒｅｇ（例えば５Ｖ）を生成する回路とする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６は、電源ライン１４２とグランドＧＮＤとの間に直列接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５及びＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６のゲートは、端子Ｔｕ２に接続される。つまり、ＣＭＯＳ回路Ｉ３は、端子Ｔｕ２にハイレベルの論理信号Ｕ２、ローレベルの論理信号Ｕ２が夫々入力された場合、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６との接続点からローレベルの論理信号、ハイレベルの論理信号を夫々出力するインバータとして動作する。
【００２６】
ＣＭＯＳ回路Ｉ４は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８、抵抗Ｒ１１３及び抵抗Ｒ１１４を備えて構成される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８は、電源ライン１４２とグランドＧＮＤとの間に直列接続される。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７のゲートとＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８のゲートは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３５とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３６との接続点に接続される。抵抗Ｒ１１３と抵抗Ｒ１１４は、直列接続された状態で、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７のドレインとＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８のドレインとの間に接続される。尚、例えば抵抗Ｒ１１３がＰ型ＭＯＳＦＥＴ３７に接続され、例えば抵抗Ｒ１１４がＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８に接続されるものとする。抵抗Ｒ１１３は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２をオンする速度を調整するための抵抗である。抵抗Ｒ１１４は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２をオフする速度を調整するための抵抗である。直列に接続された抵抗Ｒ１１３と抵抗Ｒ１１４との接続点は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに接続される。つまり、ＣＭＯＳ回路Ｉ４は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７とＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８のゲートにハイレベルの論理信号、ローレベルの論理信号が夫々入力された場合、抵抗Ｒ１１３と抵抗Ｒ１１４との接続点からローレベルの論理信号、ハイレベルの論理信号を夫々出力するインバータとして動作する。
【００２７】
ここで、図１、図２を参照してプリドライブ回路１４０がＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２を夫々、オンオフする動作について説明する。
【００２８】
例えば、センサレスロジック回路１５０からＣＭＯＳ回路Ｉ１の端子Ｔｕ１にハイレベルの論理信号Ｕ１が入力された場合、ＣＭＯＳ回路Ｉ１は論理信号Ｕ１を反転し、ＣＭＯＳ回路Ｉ２にローレベルの論理信号を出力する。ＣＭＯＳ回路Ｉ２は、ＣＭＯＳ回路Ｉ１から入力されたローレベルの論理信号によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３をオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４をオフする。チャージポンプ回路１４０２から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３、抵抗Ｒ１１１、寄生ダイオードＢｐ１を介してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに電流が供給される。チャージポンプ回路１４０２からＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに供給された電流によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間にＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンさせる電圧が印加され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１はオンする。尚、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートには、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間に印加された電圧から抵抗Ｒ３を介して電流が供給される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間に印加された電圧からＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに供給された電流によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間にＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせる電圧が印加され、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオンする。
【００２９】
一方、例えば、センサレスロジック回路１５０からＣＭＯＳ回路Ｉ１の端子Ｔｕ１にローレベルの論理信号Ｕ１が入力された場合、ＣＭＯＳ回路Ｉ１は論理信号Ｕ１を反転し、ＣＭＯＳ回路Ｉ２にハイレベルの論理信号を出力する。ＣＭＯＳ回路Ｉ２は、ＣＭＯＳ回路Ｉ１から入力されたハイレベルの論理信号によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３をオフし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４をオンする。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートから、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤに電流が供給される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンさせる電圧が印加されていない状態となり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１はオフする。尚、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間には、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせる電圧が印加されない状態となり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオフする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートとＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のソース（クランプ回路を構成するツェナーダイオードＺ１のアノード）との間に接続された抵抗Ｒ３によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした後にオフする。
【００３０】
例えば、センサレスロジック回路１５０からＣＭＯＳ回路Ｉ３の端子Ｔｕ２にハイレベルの論理信号Ｕ２が入力された場合、ＣＭＯＳ回路Ｉ３は論理信号Ｕ２を反転し、ＣＭＯＳ回路Ｉ４にローレベルの論理信号を出力する。ＣＭＯＳ回路Ｉ４は、ＣＭＯＳ回路Ｉ３から入力されたローレベルの論理信号によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７はオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８はオフする。レギュレータ回路１４０３から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７、抵抗Ｒ１１３を介してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに電流が供給される。レギュレータ回路１４０３からＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに供給された電流によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートソース間にＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２をオンさせる電圧が印加され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２はオンする。
【００３１】
一方、例えば、センサレスロジック回路１５０からＣＭＯＳ回路Ｉ３の端子Ｔｕ２にローレベルの論理信号Ｕ２が入力された場合、ＣＭＯＳ回路Ｉ３は論理信号Ｕ２を反転し、ＣＭＯＳ回路Ｉ４にハイレベルの論理信号を出力する。ＣＭＯＳ回路Ｉ４は、ＣＭＯＳ回路Ｉ３から入力されたハイレベルの論理信号によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３７をオフし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８をオンする。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートから、抵抗Ｒ１１４、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８を介してグランドＧＮＤに電流が供給される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートソース間には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２をオンさせる電圧が印加されていない状態となり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２はオフする。
【００３２】
＝＝＝スイッチ回路、コンパレータ、センサレスロジック回路＝＝＝
図１、図２、図３を参照してスイッチ回路１６０、コンパレータ１７０、センサレスロジック回路１５０について説明する。
図３は、本実施形態に係るモータ駆動装置の論理信号及びコイル電圧を示す波形図である。
【００３３】
スイッチ回路１６０及びコンパレータ１７０は、三相センサレスモータの回転速度に応じた周波数を有するＦＧ信号を出力するための回路である。スイッチ回路１６０は、出力端子Ｏ、入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗを有する。スイッチ回路１６０の入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗは夫々、端子ＵＯ、ＶＯ、ＷＯを介して、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの中性点Ｐ１００とは反対側の一端に夫々接続される。出力端子Ｏは、コンパレータ１７０の非反転入力端子に接続される。コンパレータ１７０の反転入力端子は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの中性点Ｐ１００に接続される。コンパレータ１７０の出力端子は、センサレスロジック回路１５０に接続される。センサレスロジック回路１５０は、コンパレータ１７０から出力されたＦＧ信号に基づいて、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するための論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２を生成出力する。センサレスロジック回路１５０は、出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１夫々に駆動信号を出力するための、電気角１２０度の位相差を有する論理信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１をプリドライブ回路１４０に出力する。センサレスロジック回路１５０は、出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２夫々に駆動信号を出力するための、電気角１２０度の位相差を有する論理信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２をプリドライブ回路１４０に出力する。つまり、センサレスロジック回路１５０は、三相センサレスモータが回転するように、駆動電流が供給される駆動コイルが電気角６０度毎に切り替わるような論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２をプリドライブ回路１４０に出力する。センサレスロジック回路１５０は、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのうち駆動電流が供給されていない駆動コイルの一端のコイル電圧がスイッチ回路１６０の出力端子Ｏに印加されるように、スイッチ回路１６０における出力端子Ｏと入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗの接続を制御する。例えば、図３の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の場合、センサレスロジック回路１５０は、スイッチ回路１６０の出力端子Ｏと入力端子Ｗが接続されるように、スイッチ回路１６０を制御する。
【００３４】
出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２が、センサレスロジック回路１５０の論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に基づいてオンオフすると、駆動電流が、電源１から駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給される。これにより、予め定められた方向（例えば正回転）に三相センサレスモータが回転し、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの端子ＵＯ、ＶＯ、ＷＯと接続される一端には、電気角１２０度の位相差を有するコイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが発生する。尚、コイル電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、三相センサレスモータの回転速度に応じた周波数を有している。コンパレータ１７０の非反転入力端子には、駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのうち駆動電流が供給されていない駆動コイルの一端のコイル電圧がスイッチ回路１６０を介して印加される。コンパレータ１７０の反転入力端子には、中性点Ｐ１００の電圧が印加される。コンパレータ１７０は、コンパレータ１７０の非反転入力端子にスイッチ回路１６０を介して印加されたコイル電圧と、コンパレータ１７０の反転入力端子に印加された中性点Ｐ１００の電圧と、が交差するゼロクロスポイントを検出する。コンパレータ１７０は、ゼロクロスポイントでエッジが切り替わり、矩形波状のＦＧ信号をセンサレスロジック回路１５０に出力する。
【００３５】
＝＝＝モータ駆動装置の動作＝＝＝
図１、図２、図３を参照してモータ駆動装置１００の動作について説明する。
プリドライブ回路１４０は、センサレスロジック回路１５０から出力される論理信号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に基づいて、駆動信号を出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２に出力する。出力回路１１０乃至１３０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２は、プリドライブ回路１４０の駆動信号によってオンオフして、三相センサレスモータが回転するように駆動電流を駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに供給する。
【００３６】
駆動コイルＬｕに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００の動作と、駆動コイルＬｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００の動作は同様であるので、駆動コイルＬｕに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００の動作について説明し、駆動コイルＬｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００の動作の説明は省略する。
【００３７】
例えば、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２の場合、センサレスロジック回路１５０は、ハイレベルの論理信号Ｕ１、ローレベルの論理信号Ｕ２を出力する。前述したように、プリドライブ回路１４０は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオフする駆動信号をＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２に出力する。よって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオンし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオフするので、駆動電流は電源１から出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１を介して駆動コイルＬｕに供給される。
【００３８】
例えば、時刻Ｔ３から時刻Ｔ５の場合、センサレスロジック回路１５０は、ローレベルの論理信号Ｕ１、ハイレベルの論理信号Ｕ２を出力する。前述したように、プリドライブ回路１４０は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンする駆動信号をＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２に出力する。よって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフし、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンするので、駆動電流は駆動コイルＬｕから出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２を介してグランドＧＮＤに供給される。
【００３９】
例えば、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３及び時刻Ｔ５から時刻Ｔ６の場合、センサレスロジック回路１５０は、ローレベルの論理信号Ｕ１、ローレベルの論理信号Ｕ２を出力する。前述したように、プリドライブ回路１４０は、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２がともにオフする駆動信号をＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２に出力する。よって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１、１２がともにオフするので、駆動電流は駆動コイルＬｕに供給されない。
【００４０】
例えば、時刻Ｔ５の場合、センサレスロジック回路１５０は、ローレベルの論理信号Ｕ１を出力した状態で、時刻Ｔ５にハイレベルからローレベルへ変化する論理信号Ｕ２を出力する。前述したように、出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした状態で、時刻Ｔ５に出力回路１１０のＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンからオフとなる。尚、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオフとなっている。その場合、駆動コイルＬｕに発生する回生電流でキックバック電圧ＫＢが駆動コイルＬｕの一端に印加される。キックバック電圧ＫＢによって電流が駆動コイルＬｕからツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤへ供給される。従って、駆動コイルＬｕからグランドＧＮＤへ供給される電流によって、モータ駆動装置１００で電力が消費されることとなる。
【００４１】
ここで、キックバック電圧ＫＢによるモータ駆動装置１００の消費電力の値の一例を示す。例えば、キックバック電圧ＫＢを２４．７Ｖ、ツェナーダイオードＺ１の順方向電圧を０．７Ｖ、抵抗Ｒ４の抵抗値を５０ＫΩ、抵抗Ｒ１１２の抵抗値を２ＫΩ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４のオン抵抗値を０Ωとする。駆動コイルＬｕからツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤへ供給される電流の電流値は、Ｉ＝（２４．７Ｖ−０．７Ｖ）÷（５０ＫΩ＋２ＫΩ）≒０．４６ｍＡとなる。よって、キックバック電圧ＫＢによるモータ駆動装置１００の消費電力の値は、２４．７Ｖ×０．４６ｍＡ≒０．０１Ｗとなる。
【００４２】
前述したように、プリドライブ回路１４０にハイレベルの論理信号Ｕ１が入力された場合、チャージポンプ回路１４０２から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３、抵抗Ｒ１１１、寄生ダイオードＢｐ１を介してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに電流が供給される。この電流によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間にＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンさせる電圧が印加され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１はオンする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートには、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間に印加された電圧から抵抗Ｒ３を介して電流が供給される。この電流によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間にＰ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせる電圧が印加され、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオンする。プリドライブ回路１４０にローレベルの論理信号Ｕ１が入力された場合、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートから、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤに電流が供給される。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートソース間には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１をオンさせる電圧が印加されていない状態となり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１はオフする。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１のゲートソース間には、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１をオンさせる電圧が印加されない状態となり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１はオフする。尚、抵抗Ｒ３によって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした後にオフする。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフした状態でＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンからオフした場合、回生電流がツェナーダイオードＺ１、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤに供給される。又、プリドライブ回路１４０の電源ライン１４１に電圧が印加されない場合、抵抗Ｒ１によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートがハイインピーダンスとなるのを防止することができる。又、プリドライブ回路１４０の抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１２の抵抗値を夫々調整することによって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオンする速度、オフする速度を夫々調整することができる。
【００４３】
従って、モータ駆動装置１００は、チャージポンプ回路１４０２から、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３３、抵抗Ｒ１１１、寄生ダイオードＢｐ１を介してＮ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに電流を供給することによって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴを確実にオンすることができる。又、モータ駆動装置１００は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１のゲートから、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２１、抵抗Ｒ１１２、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３４を介してグランドＧＮＤに電流を供給することによって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１を確実にオフすることができる。又、モータ駆動装置１００は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１１がオフしている状態でＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２がオンからオフした際に駆動コイルからグランドＧＮＤへ供給される回生電流によるモータ駆動装置１００の消費電力を抵抗Ｒ４によって減少させることができる。
【００４４】
尚、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００４５】
本実施形態においては、三相センサレスモータの駆動コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電流を供給するモータ駆動装置１００について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、端子ＵＯ、ＶＯ、ＷＯに誘導性負荷を接続して誘導性負荷へ電流を供給する駆動装置を提供することも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 電源
１１、１２、３２、３４、３６、３８ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
２１、３１、３３、３５、３７ Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ
１００ モータ駆動装置
１１０、１２０、１３０ 出力回路
１４０ プリドライブ回路
１５０ センサレスロジック回路
１６０ スイッチ回路
１７０ コンパレータ
１４０２ チャージポンプ回路
１４０３ レギュレータ回路
Ｂｎ１、Ｂｎ２、Ｂｐ１ 寄生ダイオード
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４ ＣＭＯＳ回路
Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ 駆動コイル
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１１１、Ｒ１１２、Ｒ１１３、Ｒ１１４ 抵抗
Ｚ１ ツェナーダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルに電流を供給する第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと直列接続され、前記コイルから電流が供給される第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、
前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第１駆動信号を出力する第１駆動回路と、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第２駆動信号を出力する第２駆動回路と、
ドレインソース路が前記第１駆動回路の出力及び前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートの間に接続されるＰ型ＭＯＳＦＥＴと、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間電圧を共に所定電圧にクランプするクランプ回路と、
前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレインソースに並列接続される第１抵抗と、
を備え、
前記第１駆動信号が前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオンを示す信号である場合、前記第１駆動回路から前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートへ前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介して電流を供給することにより、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオンし、
前記第１駆動信号が前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオフを示す信号である場合、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートから前記第１駆動回路へ前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴを介して電流を供給することにより、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオフし、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフした状態で前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした場合、前記コイルから前記第１駆動回路へ前記クランプ回路及び前記第１抵抗を介して電流を供給する
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲートと前記クランプ回路との間に接続され、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフした後に前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオフさせる第２抵抗
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に接続され、前記第１駆動回路の電源ラインに電圧が印加されないときに前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートをプルダウンする第３抵抗
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第１駆動回路は、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオン速度を調整する第４抵抗と、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオフ速度を調整する第５抵抗と、
前記第４抵抗又は前記第５抵抗を介して前記第１駆動信号を出力するＣＭＯＳ回路と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記コイルはモータコイルであり、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフした状態で前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした場合、前記コイルから前記第１駆動回路へ前記クランプ回路及び前記第１抵抗を介して供給される電流は回生電流である
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の駆動装置。
【請求項１】
コイルに電流を供給する第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと直列接続され、前記コイルから電流が供給される第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴと、
前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第１駆動信号を出力する第１駆動回路と、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフしているときに前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴをオンするように第２駆動信号を出力する第２駆動回路と、
ドレインソース路が前記第１駆動回路の出力及び前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートの間に接続されるＰ型ＭＯＳＦＥＴと、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間電圧を共に所定電圧にクランプするクランプ回路と、
前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレインソースに並列接続される第１抵抗と、
を備え、
前記第１駆動信号が前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオンを示す信号である場合、前記第１駆動回路から前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートへ前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを介して電流を供給することにより、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオンし、
前記第１駆動信号が前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオフを示す信号である場合、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートから前記第１駆動回路へ前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴを介して電流を供給することにより、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ及び前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオフし、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフした状態で前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした場合、前記コイルから前記第１駆動回路へ前記クランプ回路及び前記第１抵抗を介して電流を供給する
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲートと前記クランプ回路との間に接続され、前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフした後に前記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴをオフさせる第２抵抗
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間に接続され、前記第１駆動回路の電源ラインに電圧が印加されないときに前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのゲートをプルダウンする第３抵抗
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第１駆動回路は、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオン速度を調整する第４抵抗と、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのオフ速度を調整する第５抵抗と、
前記第４抵抗又は前記第５抵抗を介して前記第１駆動信号を出力するＣＭＯＳ回路と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記コイルはモータコイルであり、
前記第１Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオフした状態で前記第２Ｎ型ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした場合、前記コイルから前記第１駆動回路へ前記クランプ回路及び前記第１抵抗を介して供給される電流は回生電流である
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−６０７４２（Ｐ２０１２−６０７４２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２００１５９（Ｐ２０１０−２００１５９）
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（３１１００３７４３）オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド (166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（３１１００３７４３）オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド (166)
【Ｆターム（参考）】
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