特開 2024-104752 モータ駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104752

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】モータ駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/0812 20060101AFI20240729BHJP

   H03K 17/693 20060101ALI20240729BHJP

   H03K 17/695 20060101ALI20240729BHJP

   H02P 7/03 20160101ALI20240729BHJP

   H02P 7/06 20060101ALI20240729BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20240729BHJP

   H03K 17/08 20060101ALN20240729BHJP

【ＦＩ】

H03K17/0812

H03K17/693 D

H03K17/695

H02P7/03

H02P7/06 K

H02M7/48 E

H03K17/08 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024063283

(22)【出願日】2024-04-10

(62)【分割の表示】P 2023561535の分割

【原出願日】2022-11-07

(31)【優先権主張番号】P 2021189003

(32)【優先日】2021-11-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】520133916

【氏名又は名称】ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】福田 大祐

(72)【発明者】

【氏名】石井 卓也

(72)【発明者】

【氏名】川西 亨

(72)【発明者】

【氏名】高橋 昌大

【テーマコード（参考）】

5H571

5H770

5J055

【Ｆターム（参考）】

5H571CC04

5H571EE02

5H571FF09

5H571HA09

5H571HA16

5H571JJ02

5H571JJ08

5H571LL23

5H571MM02

5H571MM03

5H571MM08

5H770BA01

5H770DA01

5H770DA10

5H770DA41

5H770GA13

5H770HA03W

5J055AX34

5J055BX16

5J055CX20

5J055DX22

5J055DX59

5J055EX07

5J055EY01

5J055EY10

5J055EY12

5J055EY13

5J055EY21

5J055EZ07

5J055EZ10

5J055EZ20

5J055EZ63

5J055FX05

5J055FX12

5J055FX38

5J055GX01

(57)【要約】

【課題】回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制できるモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置１０ｃは、電源ラインと第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子との間に接続された、ツェナーダイオード３０４と検出抵抗３０５との直列回路と、検出抵抗３０５の電圧を基準電圧Ｖｒｂと比較する比較器３０６と、比較器３０６が出力する検出信号によって第１のハイサイドトランジスタ１１ｂを開閉する第２の駆動トランジスタ３０３と、制御回路５ｂと、制御回路５ｂからの駆動信号にかかわらず第２の駆動トランジスタ３０３を開状態とするＡＮＤ回路３０７とを有することにより、電源電圧Ｖｃが上昇し、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子が所定電圧以上になると第１のハイサイドトランジスタ１１ｂを導通させることにより、電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ駆動装置であって、
電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子の直列回路を複数組有し、前記各直列回路の中間接続点にモータが接続されるブリッジ回路を備え、
前記ハイサイドスイッチング素子は第１端子と第２端子と制御端子を有し、前記第１端子は前記電源ラインに接続され、前記第２端子は前記ローサイドスイッチング素子に接続され、前記ハイサイドスイッチング素子は前記制御端子と前記第２端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると前記第１端子と前記第２端子間が導通する機能を有し、
前記モータ駆動装置は、さらに、
少なくとも前記ハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路と、
前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間に接続され、前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路と、
前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記第２端子との間に接続され、前記駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチと、
前記電圧検出回路からの検出信号が第１状態になると前記駆動信号にかかわらず前記駆動スイッチを開状態とする論理回路とを有する、モータ駆動装置。

【請求項2】

前記電圧検出回路は、前記第１の所定値を有する第１の定電圧デバイスと検出抵抗との直列回路と、前記第１の定電圧デバイスと前記検出抵抗との接続点電位を所定の基準電圧と比較して前記検出信号を出力する比較器と、を有する請求項１記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記電圧検出回路は、さらに、前記検出抵抗と並列に接続された、前記所定の基準電圧より高い電圧を有する第２の定電圧デバイスを有する、請求項２記載のモータ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は過電圧保護機能を有するモータ駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、過電圧保護機能を有するモータ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１では、モータ駆動装置には、４つのスイッチング素子からなるＨ型ブリッジ回路によりモータを正逆回転制御する主回路に、２つの保護回路が設けられている。バッテリと主回路とを接続するリレーＲＹが開放され、例えばモータが外力で正転回転されると、モータに発生する誘起電圧はハイサイド及びローサイドの２つのスイッチング素子の接続点の電位を上昇させ、やがてスイッチング素子のボディダイオードを介して、リレーの主回路側に接続されたコンデンサを充電する。ローサイドスイッチング素子への印加電圧、即ち上記接続点の電位が所定値を越えると、保護回路のツェナーダイオードがブレークダウンし、ツェナーダイオードと直列に接続された抵抗に電流が流れる。この電流によって抵抗に生じた電圧はローサイドスイッチング素子を駆動し、ローサイドスイッチング素子が導通する。このことによって、モータからローサイドスイッチング素子を通って電流が流れ出し、上記接続点の電位上昇は抑制され、ハイサイド及びローサイドのスイッチング素子への過電圧印加を防ぐ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－７０８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来技術では、リレーが開放して主回路がバッテリから遮断され、モータが外力により回転されて誘起電圧が発生する場合に、スイッチング素子への過電圧印加を抑制している。また、誘起電圧が発生していない通常の状態であれば、保護回路がローサイドスイッチング素子に出力する駆動信号はＬレベルの状態である（つまり、ローサイドスイッチング素子を導通させることはない）。しかしながら、現実では、リレーの導通/開放にかかわらず、また主回路の動作中であってもモータの回生電力によるスイッチング素子への印加電圧は上昇する。ところが、上記従来技術では、そのような回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制することができない。特に主回路の動作中においては制御回路からのスイッチング素子への駆動信号があり、特許文献１のように単に保護回路を設けてスイッチング素子を駆動する方法では、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制できないといった問題がある。

【0006】

そこで、本開示は、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以上に鑑み、本開示の一形態に係るモータ駆動装置は、電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子の直列回路を複数組有し、前記各直列回路の中間接続点にモータが接続されるブリッジ回路を備え、前記ハイサイドスイッチング素子は第１端子と第２端子と制御端子を有し、前記第１端子は前記電源ラインに接続され、前記第２端子は前記ローサイドスイッチング素子に接続され、前記ハイサイドスイッチング素子は前記制御端子と前記第２端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると前記第１端子と前記第２端子間が導通する機能を有し、前記モータ駆動装置は、さらに、少なくとも前記ハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路と、前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間に接続され、前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路と、前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記第２端子との間に接続され、前記駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチと、前記電圧検出回路からの検出信号が第１状態になると前記駆動信号にかかわらず前記駆動スイッチを開状態とする論理回路とを有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係るモータ駆動装置よれば、モータの回生電力等による電源電圧の上昇を抑制することで、スイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施例のモータ駆動装置を示す回路ブロック図である。

【図2】第１の実施例のモータ駆動装置のオンオフ動作を示す図である。

【図3】第２の実施例のモータ駆動装置を示す回路ブロック図である。

【図4】第３の実施例のモータ駆動装置を示す回路ブロック図である。

【図5】第４の実施例のモータ駆動装置を示す回路ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示に係るモータ駆動装置は、電源ラインの電圧が第１閾値以上、上昇した場合に、オフ状態にあるハイサイド又はローサイドのスイッチング素子がオン状態になり易い状態にしておき、さらに電源ラインの電圧が上昇して第２閾値以上になった場合に、そのスイッチング素子をオン状態にするための電圧検出回路、論理回路、及び、駆動スイッチを備えることを特徴とする。これにより、従来とは異なり、主回路の動作中であっても、モータの回生電力等による電源ラインの電圧上昇が抑制され、スイッチング素子への印加電圧の上昇が抑制される。 以下、制御対象となるスイッチング素子の位置（ハイサイド／ローサイド）、及び、制御対象となるスイッチング素子のタイプ（Ｐチャネルトランジスタ／Ｎチャネルトランジスタ）の組み合わせによって定まる具体的な３種類のモータ駆動装置を、３つの実施例として、図面を参照して説明する。なお、以下で説明する実施例は、いずれも本開示の実施の形態に係るモータ駆動装置の一具体例を示す。以下の実施例で示される数値、形状、材料、回路部品、回路部品の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。また、本開示において、トランジスタのスイッチング動作における導通状態を、「オン」、「ＯＮ」又は「閉状態」ともいい、非導通状態を、「オフ」、「ＯＦＦ」又は「開状態」ともいう。

【0011】

（第１の実施例）
図１は本開示に係る第１の実施例のモータ駆動装置１０の回路ブロック図である。モータ駆動装置１０は、モータ４を駆動する装置であり、図１において、バッテリなどの入力電源１に接続され、バッテリ逆接続防止用のダイオード２、コンデンサ３を含む。コンデンサ３の電圧をＶｃとする。尚、入力電源１は交流電源でダイオード２はブリッジダイオードといった構成でもよい。また、モータ駆動装置１０は、制御回路５を含み、制御回路用電源６から電力供給を受ける。制御回路用電源６の電圧をＶｃｃとする。モータ駆動装置１０は、ハイサイド駆動用電源７からも電力供給を受ける。ハイサイド駆動用電源７は、コンデンサ３の正極を基準電位とした負電源である。ハイサイド駆動用電源７の電圧をＶｃｃ’とする。

【0012】

また、モータ駆動装置１０は、電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子との直列回路を複数組有し、各直列回路の中間接続点に誘導性負荷（モータ４）が接続されるブリッジ回路を含む。具体的には、ブリッジ回路は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる第１のハイサイドトランジスタ１１、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる第１のローサイドトランジスタ１２、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる第２のハイサイドトランジスタ１３、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる第２のローサイドトランジスタ１４で構成される。なお、第１のハイサイドトランジスタ１１、第１のローサイドトランジスタ１２、第２のハイサイドトランジスタ１３、第２のローサイドトランジスタ１４は、以下、単に、「トランジスタ」とも呼ぶ。トランジスタ１１～１４は、それぞれボディダイオードＤ１～Ｄ４を有し、コンデンサ３の電圧Ｖｃを電源電圧としてモータ４を駆動するＨブリッジ駆動回路を構成する。以降、電源電圧Ｖｃのコンデンサ３の正極を電源ライン、Ｈブリッジ駆動回路の基準電位となるコンデンサ３の負極をグランドと称する。また、第１のハイサイドトランジスタ１１と第１のローサイドトランジスタ１２の接続点をＰ１、第２のハイサイドトランジスタ１３と第２のローサイドトランジスタ１４の接続点をＰ２とする。

【0013】

制御回路５は制御回路用電源電圧Ｖｃｃで動作し、各トランジスタ１１～１４への駆動信号ｔ１’、ｔ２、ｔ３’及びｔ４を出力する。駆動信号ｔ１’は第１のハイサイドトランジスタ１１へのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ１’」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ２は第１のローサイドトランジスタ１２への駆動信号、駆動信号ｔ３’は第２のハイサイドトランジスタ１３へのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ３’」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ４は第２のローサイドトランジスタ１４への駆動信号である。プリ駆動信号ｔ１’とプリ駆動信号ｔ３’は、ハイサイド駆動用電源電圧Ｖｃｃ’を基準電位とする信号であり、制御回路５の中でレベルシフトされて出力される。モータ駆動装置１０は、第１のハイサイド駆動回路１００及び第２のハイサイド駆動回路１００ａを含む。第１のハイサイド駆動回路１００は、プリ駆動信号ｔ１’を受電して第１のハイサイドトランジスタ１１をオンオフする。第２のハイサイド駆動回路１００ａは、プリ駆動信号ｔ３’を受電して第２のハイサイドトランジスタ１３をオンオフする。

【0014】

第１のハイサイド駆動回路１００は、第１のハイサイドトランジスタ１１のゲート－ソース間に接続される抵抗１０１、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート端子間を短絡するように接続される第１の駆動トランジスタ１０２、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のハイサイドトランジスタ１１のゲート端子とハイサイド駆動用電源７との間を短絡するように接続される第２の駆動トランジスタ１０３を含む。第１の駆動トランジスタ１０２は、ハイサイドスイッチング素子の第１端子と制御端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチの一例である。

【0015】

また、第１のハイサイド駆動回路１００は、第１のハイサイドトランジスタ１１のゲート端子とグランドとの間に接続された、ツェナー電圧Ｖｚ１のツェナーダイオード１０４と検出抵抗１０５との直列回路、及び、比較器１０６を含む。ツェナーダイオード１０４と検出抵抗１０５との接続点は、比較器１０６の正入力端子に接続される。図示しないが、電圧Ｖｒは制御回路用電源６から創出される基準電圧であり、比較器１０６の負入力端子に印加される。ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５及び比較器１０６は、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路１２０を構成している。

【0016】

また、第１のハイサイド駆動回路１００は、レベルシフト回路１０７を含む。制御回路用電源電圧Ｖｃｃで動作する比較器１０６の出力は、レベルシフト回路１０７を介してハイサイド駆動用電源電圧Ｖｃｃ’基準に変換される。プリ駆動信号ｔ１’は第２の駆動トランジスタ１０３のゲート端子に接続される。また、第１のハイサイド駆動回路１００は、プリ駆動信号ｔ１’とレベルシフト回路１０７の出力信号とが入力されるＯＲ回路１０８を含む。ＯＲ回路１０８の出力は第１の駆動トランジスタ１０２のゲート端子に接続される。ＯＲ回路１０８は、電圧検出回路１２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路の一例である。

【0017】

尚、第２のハイサイド駆動回路１００ａの構成は、第１のハイサイド駆動回路１００と同様であるので、詳細な図示と説明は省略する。

【0018】

以上のように構成されたモータ駆動装置１０について、モータ駆動装置１０のオンオフ動作を示す図２を用いて、その動作を説明する。図２の（ａ）は、第１のハイサイドトランジスタ１１と第２のローサイドトランジスタ１４がオン状態で、電源ライン（コンデンサ３の正極）から、第１のハイサイドトランジスタ１１、モータ４、第２のローサイドトランジスタ１４を介して、グランド（コンデンサ３の負極）に至る経路で電流が流れている状態である。コイルを有する誘導性負荷であるモータ４は励磁され、エネルギーが蓄えられる。コンデンサ３は放電されるが、ダイオード２を介して入力電源１から電力供給される。通電相切換動作によって第１のハイサイドトランジスタ１１と第２のローサイドトランジスタ１４がターンオフすると、モータ４への印加電圧は反転し、図２の（ｂ）のようにグランドから、第１のローサイドトランジスタ１２（ボディダイオードＤ２）、モータ４、第２のハイサイドトランジスタ１３（ボディダイオードＤ３）を介して、電源ラインに至る経路で回生電流が流れて、コンデンサ３が充電される。以上のようなスイッチング動作に伴う回生動作が繰り返されると、電源電圧Ｖｃ及び点Ｐ２の電位が上昇し、電源電圧Ｖｃが印加される第１のハイサイドトランジスタ１１と第２のローサイドトランジスタ１４の耐圧を越える可能性が有る。そこで、本実施例では、図２の（ｃ）のように、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のハイサイドトランジスタ１１を強制的に導通させ、コンデンサ３を放電するループを作って電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。図２の（ｄ）は、さらに第１のローサイドトランジスタ１２と第２のハイサイドトランジスタ１３がオン状態であって、第１のハイサイドトランジスタ１１を流れる放電電流が回生電流を上回って、コンデンサ３を放電して電源電圧Ｖｃが低下に転じた場合を示す。

【0019】

以下に、図１に示される本実施例のモータ駆動装置１０が、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のハイサイドトランジスタ１１を導通させる動作を説明する。

【0020】

まず、電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード１０４のツェナー電圧Ｖｚ１以下の通常値の場合、検出抵抗１０５には電圧が発生せず、比較器１０６の出力はＬレベルであり、ＯＲ回路１０８へ入力されるレベルシフト回路１０７の出力もＬレベルである。従って、第１の駆動トランジスタ１０２のゲート端子には第２の駆動トランジスタ１０３と同様に、プリ駆動信号ｔ１’に従った信号電圧が印加される。

【0021】

図２の（ｂ）の状態において、プリ駆動信号ｔ１’はＬレベルであり、第１の駆動トランジスタ１０２はオン、第２の駆動トランジスタ１０３はオフ状態である。このため第１のハイサイドトランジスタ１１はオフ状態であり、第１のハイサイドトランジスタ１１に電源電圧Ｖｃが印加されている。この電源電圧Ｖｃが上昇して、ツェナーダイオード１０４のツェナー電圧Ｖｚ１を越えると（つまり、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第１の所定値以上になると）、電源ラインから、第１の駆動トランジスタ１０２、ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５を介して、グランドへと電流が流れ、検出抵抗１０５に電圧が発生する。電源電圧Ｖｃの上昇に伴い、検出抵抗１０５の電圧が基準電圧Ｖｒを越えると（つまり、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第２の所定値以上になると）、比較器１０６は出力をＬレベルからＨレベル（第１状態）に反転する。Ｈレベルとなった比較器１０６の出力はレベルシフト回路１０７を介してＯＲ回路１０８に入力され、ＯＲ回路１０８の出力はＬレベルからＨレベルに反転し第１の駆動トランジスタ１０２はオフ状態となる。このため第１の駆動トランジスタ１０２に流れていた電流は、電源ラインから、抵抗１０１、ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５を介して、グランドへと流れるようになり、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート間に電圧が発生する。この電圧が第１のハイサイドトランジスタ１１のゲートしきい値に至ると、第１のハイサイドトランジスタ１１が導通し、図２の（ｃ）の状態となってコンデンサ３を放電するループを作って電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。

【0022】

以上の動作における電源電圧Ｖｃを、抵抗１０１の抵抗値をＲ１、検出抵抗１０５の抵抗値をＲ５、第１のハイサイドトランジスタ１１のゲートしきい値をＶｇｔｈとして、事象と電圧Ｖｃとの関係をまとめると、
ツェナーダイオード１０４と検出抵抗１０５とが導通：Ｖｃ＝Ｖｚ１
比較器１０６が反転、第１の駆動トランジスタ１０２がターンオフ：Ｖｃ＝Ｖｚ１＋Ｖｒ
第１のハイサイドトランジスタ１１が導通：Ｖｃ＝Ｖｚ１＋（１＋Ｒ５／Ｒ１）Ｖｇｔｈ
となる。

【0023】

この時、制御回路５によって第１のローサイドトランジスタ１２がオン状態であると、第１のハイサイドトランジスタ１１を介して流れる放電電流はモータ４の回生電流を上回り、図２の（ｄ）のように、コンデンサ３の放電によって電源電圧Ｖｃは上昇から低下に転じる。すると第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート間電圧も低下し、ゲートしきい値電圧を下回ると第１のハイサイドトランジスタ１１はオフ状態になる。このことにより、第１のハイサイドトランジスタ１１を流れるコンデンサ３の放電電流が過大になることは抑制される。

【0024】

尚、第１の駆動トランジスタ１０２がターンオフする際に電源電圧Ｖｃとツェナー電圧Ｖｚ１との差電圧が抵抗１０１と検出抵抗１０５とで分割されるので、検出抵抗１０５の電圧が低下する。この低下によって比較器１０６の出力がＬレベルに戻らないように、比較器１０６はヒステリシス特性を有していることが望ましい。

【0025】

また、モータ４の動作が逆相の場合、図２に示した動作電流も逆となって、通電相切換動作時に充電される電源電圧Ｖｃが印加されるのは、第２のハイサイドトランジスタ１３と第１のローサイドトランジスタ１２である。この場合は第２のハイサイド駆動回路１００ａが動作して、第２のハイサイドトランジスタ１３を導通させることにより電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。

【0026】

以上のように、本実施例に係るモータ駆動装置１０は、電源ライン（電源電圧Ｖｃ）－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子（第１のハイサイドトランジスタ１１等）とローサイドスイッチング素子（第１のローサイドトランジスタ１２等）との直列回路を複数組有し、各直列回路の中間接続点にモータ４が接続されるブリッジ回路を備え、ハイサイドスイッチング素子は第１端子（ソース端子）と第２端子（ドレイン端子）と制御端子（ゲート端子）とを有し、第１端子は電源ラインに接続され、第２端子はローサイドスイッチング素子に接続され、ハイサイドスイッチング素子は第１端子と制御端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると第１端子と第２端子との間が導通する機能を有し、モータ駆動装置１０は、さらに、少なくともハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路５と、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間に接続され、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路１２０と、ハイサイドスイッチング素子の第１端子と制御端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチ（第１の駆動トランジスタ１０２）と、電圧検出回路１２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路（ＯＲ回路１０８）とを有する。

【0027】

これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとハイサイドスイッチング素子が強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇が抑制され、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は抑制される。

【0028】

また、電圧検出回路１２０は、第１の所定値を有する第１の定電圧デバイス（ツェナーダイオード１０４）と検出抵抗１０５との直列回路と、第１の定電圧デバイスと検出抵抗１０５との接続点の電位を所定の基準電圧Ｖｒと比較して検出信号を出力する比較器１０６とを有する。これにより、簡単な回路で、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇が抑制される。

【0029】

（第２の実施例）
図３は第２の実施例のモータ駆動装置１０ａを示す回路ブロック図である。図３において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付与し、それらの説明を省略する。異なるのは検出抵抗１０５と並列に、電圧検出回路１２１を構成するツェナーダイオード１１０を接続した点であり、ツェナーダイオード１１０のツェナー電圧Ｖｚ０は基準電圧Ｖｒより高く設定する。つまり、本実施例の第１のハイサイド駆動回路１３０は、検出抵抗１０５と並列に接続されるツェナーダイオード１１０を追加した電圧検出回路１２１を備える。なお、第２のハイサイド駆動回路１３０ａについても、同様に、検出抵抗と並列に接続されるツェナーダイオードを追加した電圧検出回路を備える。以下に、本実施例のモータ駆動装置１０ａが、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のハイサイドトランジスタ１１を導通させる動作を説明する。

【0030】

まず、電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード１０４のツェナー電圧Ｖｚ１以下の場合、検出抵抗１０５及びツェナーダイオード１１０には電圧は発生しない。電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード１０４のツェナー電圧Ｖｚ１を越えると（つまり、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると）、電源ラインから、第１の駆動トランジスタ１０２、ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５を介して、グランドへと電流が流れ、検出抵抗１０５及びツェナーダイオード１１０に電圧が発生するが、この電圧が基準電圧Ｖｒ以下であれば、比較器１０６の出力はＬレベルであり、ＯＲ回路１０８へ入力されるレベルシフト回路１０７の出力もＬレベルである。従って、第１の駆動トランジスタ１０２のゲート端子には第２の駆動トランジスタ１０３と同様に、プリ駆動信号ｔ１’に従った信号電圧が印加される。

【0031】

電源電圧Ｖｃの上昇に伴い、検出抵抗１０５及びツェナーダイオード１１０の電圧が基準電圧Ｖｒを越えると（つまり、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると）、比較器１０６は出力をＬレベルからＨレベル（第１状態）に反転する。Ｈレベルとなった比較器１０６の出力はレベルシフト回路１０７を介してＯＲ回路１０８に入力され、ＯＲ回路１０８の出力はＬレベルからＨレベルに反転し第１の駆動トランジスタ１０２はオフ状態となる。このため第１の駆動トランジスタ１０２に流れていた電流は、電源ラインから、抵抗１０１、ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５を介して、グランドへと流れるようになり、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート間に電圧が発生する。やがてツェナーダイオード１１０も導通し、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート間電圧が第１のハイサイドトランジスタ１１のゲートしきい値に至ると、第１のハイサイドトランジスタ１１が導通する。第１の実施例では、この時の電源電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝Ｖｚ１＋（１＋Ｒ５／Ｒ１）Ｖｇｔｈであったが、本実施例では、Ｖｃ＝Ｖｚ１＋Ｖｚ０＋Ｖｇｔｈであり、抵抗値によらなくなる。さらに以降の電源電圧Ｖｃの上昇分は第１のハイサイドトランジスタ１１のゲート電圧に加わるので、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ドレイン間のオン抵抗は急速に低くなって放電電流を増加する。従って電源電圧Ｖｃの上昇抑制効果は向上する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、より確実に抑制される。

【0032】

以上のように、本実施例に係るモータ駆動装置１０ａは、電圧検出回路１２１は、第１の実施例の電圧検出回路１２０に加えて、検出抵抗１０５と並列に接続された、所定の基準電圧Ｖｒより高い電圧を有する第２の定電圧デバイス（ツェナーダイオード１１０）を有する。これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとハイサイドスイッチング素子が、より急速に、強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇がより確実に抑制される。

【0033】

（第３の実施例）
第１及び第２の実施例では第１のハイサイドトランジスタまたは第２のハイサイドトランジスタを導通させて電源電圧Ｖｃを放電したが、ローサイドトランジスタを導通させることによっても電源電圧Ｖｃの上昇抑制はできる。

【0034】

図４は第３の実施例のモータ駆動装置１０ｂを示す回路ブロック図である。図４において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付与し、それらの説明を省略する。異なるのは図１の制御回路５を制御回路５ａとし、図１の第１のハイサイド駆動回路１００及び第２のハイサイド駆動回路１００ａの代わりに第１のローサイド駆動回路２００及び第２のローサイド駆動回路２００ａを設けた点である。

【0035】

また、制御回路用電源６及びハイサイド駆動用電源７の図示は省略し、制御回路用電源電圧Ｖｃｃのみ図示した。制御回路５ａは制御回路用電源電圧Ｖｃｃで動作し、各トランジスタ１１～１４への駆動信号ｔ１、ｔ２’、ｔ３及びｔ４’を出力する。駆動信号ｔ１は第１のハイサイドトランジスタ１１への駆動信号、駆動信号ｔ２’は第１のローサイドトランジスタ１２へのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ２’」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ３は第２のハイサイドトランジスタ１３への駆動信号、駆動信号ｔ４’は第２のローサイドトランジスタ１４へのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ４’」とも呼ぶ）である。図示は省略したが、制御回路５ａはハイサイド駆動用電源やレベルシフト回路を内包し、駆動信号ｔ１、ｔ３は第１のハイサイドトランジスタ１１及び第２のハイサイドトランジスタ１３のゲート端子に直接送信される。第１のローサイド駆動回路２００は、プリ駆動信号ｔ２’を受電して第１のローサイドトランジスタ１２をオンオフし、第２のローサイド駆動回路２００ａは、プリ駆動信号ｔ４’を受電して第２のローサイドトランジスタ１４をオンオフする。

【0036】

第１のローサイド駆動回路２００は、第１のローサイドトランジスタ１２のゲート－ソース間に接続される抵抗２０１、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のローサイドトランジスタ１２のゲート端子と制御回路用電源電圧Ｖｃｃとの間を短絡するように接続される第１の駆動トランジスタ２０２、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のローサイドトランジスタ１２のゲート－ソース端子間を短絡するように接続される第２の駆動トランジスタ２０３を含む。第２の駆動トランジスタ２０３は、ローサイドスイッチング素子の制御端子と第２端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチの一例である。

【0037】

また、第１のローサイド駆動回路２００は、電源ラインと第１のローサイドトランジスタ１２のゲート端子との間に接続された、ツェナー電圧Ｖｚ２のツェナーダイオード２０４と検出抵抗２０５との直列回路、及び、比較器２０６を含む。ツェナーダイオード２０４と検出抵抗２０５との接続点が比較器２０６の負入力端子に接続される。図示しないが、電圧Ｖｒａは制御回路用電源電圧Ｖｃｃから創出される基準電圧であり、比較器２０６の正入力端子に印加される。ツェナーダイオード２０４、検出抵抗２０５及び比較器２０６は、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路２２０を構成している。

【0038】

また、第１のローサイド駆動回路２００は、プリ駆動信号ｔ２’と比較器２０６の出力信号とが入力されるＡＮＤ回路２０７を含む。ＡＮＤ回路２０７の出力は第２の駆動トランジスタ２０３のゲート端子に接続される。ＡＮＤ回路２０７は、電圧検出回路２２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路の一例である。

【0039】

尚、第２のローサイド駆動回路２００ａの構成は、第１のローサイド駆動回路２００と同様であるので、詳細な図示と説明は省略する。

【0040】

本実施例では図２とは逆相で、通電相切換動作時に充電される電源電圧Ｖｃが印加されるのは、第２のハイサイドトランジスタ１３と第１のローサイドトランジスタ１２である。以下に、図４に示される本実施例のモータ駆動装置１０ｂが、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のローサイド駆動回路２００が第１のローサイドトランジスタ１２を導通させる動作を説明する。

【0041】

まず、プリ駆動信号ｔ２’がＬレベルの時、第１の駆動トランジスタ２０２はオン状態であり、比較器２０６の出力状態に関わらずＡＮＤ回路２０７の出力もＬレベルとなるので、第２の駆動トランジスタ２０３はオフ状態となる。第１のローサイドトランジスタ１２には制御回路用電源電圧Ｖｃｃレベルのゲート電圧が印加され、第１のローサイドトランジスタ１２はオン状態とある。この時、比較器２０６の負入力端子にも検出抵抗２０５を介してゲート電圧が印加され、比較器２０６の出力はＬレベルである。

【0042】

次にプリ駆動信号ｔ２’がＨレベルの時、第１の駆動トランジスタ２０２はオフ状態である。さらに電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード２０４のツェナー電圧Ｖｚ２以下である通常時であれば、ゲート端子への電圧供給の無い第１のローサイドトランジスタ１２はオフ状態である。比較器２０６の負入力端子にも電圧Ｖｒａ以上の電圧は発生せず、比較器２０６の出力はＨレベルとなり、ＡＮＤ回路２０７の出力はＨレベルとなり、第２の駆動トランジスタ２０３はオン状態となって、ゲート端子を地絡された第１のローサイドトランジスタ１２はオフ状態を維持する。

【0043】

ところが、電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード２０４のツェナー電圧Ｖｚ２を越えると（つまり、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると）、電源ラインから、ツェナーダイオード２０４、検出抵抗２０５、第２の駆動トランジスタ２０３を介して、グランドへと電流が流れ、検出抵抗２０５に電圧が発生する。電源電圧Ｖｃの上昇に伴い、検出抵抗２０５の電圧即ち比較器２０６の負入力端子に電圧Ｖｒａ以上の電圧が発生すると（つまり、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると）、比較器２０６の出力はＬレベル（第１状態）となり、ＡＮＤ回路２０７の出力もＬレベルとなり、第２の駆動トランジスタ２０３はオフ状態となる。すると第２の駆動トランジスタ２０３を流れていた電流は、電源ラインから、ツェナーダイオード２０４、検出抵抗２０５、抵抗２０１を介して、グランドへと流れるようになり、第１のローサイドトランジスタ１２のゲート端子に電圧が発生する。この電圧が第１のローサイドトランジスタ１２のゲートしきい値に至ると、第１のローサイドトランジスタ１２が導通し、第１のハイサイドトランジスタ１１を介してコンデンサ３を放電するループを作って電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。

【0044】

以上の動作における電源電圧Ｖｃを、抵抗２０１の抵抗値をＲ１、検出抵抗２０５の抵抗値をＲ５、第１のローサイドトランジスタ１２のゲートしきい値をＶｇｔｈとして、事象と電圧Ｖｃとの関係をまとめると、
ツェナーダイオード２０４と検出抵抗２０５が導通：Ｖｃ＝Ｖｚ２
比較器２０６が反転、第２の駆動トランジスタ２０３がターンオフ：Ｖｃ＝Ｖｚ２＋Ｖｒａ
第１のローサイドトランジスタ１２が導通：Ｖｃ＝Ｖｚ２＋（１＋Ｒ５／Ｒ１）Ｖｇｔｈ
となる。

【0045】

この時、制御回路５によって第１のハイサイドトランジスタ１１がオン状態であると、第１のローサイドトランジスタ１２を介して流れる放電電流はモータの回生電流を上回り、コンデンサ３の放電によって電源電圧Ｖｃは上昇から低下に転じる。すると第１のローサイドトランジスタ１２のゲート－ソース間電圧も低下し、ゲートしきい値電圧を下回ると第１のローサイドトランジスタ１２はオフ状態になる。このことにより、第１のローサイドトランジスタ１２を流れるコンデンサ３の放電電流が過大になることは抑制される。

【0046】

また、モータ４の動作が第１の実施例で説明した場合と同様の場合、通電相切換動作時に充電される電源電圧Ｖｃが印加されるのは第１のハイサイドトランジスタ１１と第２のローサイドトランジスタ１４である。この場合は第２のローサイド駆動回路２００ａが動作して、第２のローサイドトランジスタ１４を導通させることにより電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。

【0047】

尚、第１の実施例に対して第２の実施例で説明したように、本実施例でも検出抵抗２０５と並列に、電圧検出回路２２０を構成するツェナーダイオード２１０を接続してもよい。図４においてはツェナーダイオード２１０を括弧内で示した。動作や効果は第２の実施例と同様であり、第１のローサイドトランジスタ１２が導通するのは、ツェナーダイオード２１０のツェナー電圧をＶｚ０とすると、電源電圧ＶｃがＶｃ＝Ｖｚ２＋Ｖｚ０＋Ｖｇｔｈに至った時であり、抵抗値によらなくなる。さらに以降の電源電圧Ｖｃの上昇分は第１のローサイドトランジスタ１２のゲート電圧に加わるので、第１のローサイドトランジスタ１２のドレイン－ソース間のオン抵抗は急速に低くなって放電電流を増加する。従って電源電圧Ｖｃの上昇抑制効果は向上する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、より確実に抑制される。

【0048】

以上のように、本実施例に係るモータ駆動装置１０ｂは、電源ライン（電源電圧Ｖｃ）－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子（第１のハイサイドトランジスタ１１等）とローサイドスイッチング素子（第１のローサイドトランジスタ１２等）の直列回路を複数組有し、各直列回路の中間接続点にモータ４が接続されるブリッジ回路を備え、ローサイドスイッチング素子は第１端子（ドレイン端子）と第２端子（ソース端子）と制御端子（ゲート端子）を有し、第１端子はハイサイドスイッチング素子に接続され、第２端子はグランドに接続され、ローサイドスイッチング素子は制御端子と第２端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると第１端子と第２端子間が導通する機能を有し、モータ駆動装置１０ｂは、さらに、少なくともローサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路５ａと、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路２２０と、ローサイドスイッチング素子の制御端子と第２端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチ（第２の駆動トランジスタ２０３）と、電圧検出回路２２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路（ＡＮＤ回路２０７）とを有する。

【0049】

これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとローサイドスイッチング素子が強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇が抑制され、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は抑制される。

【0050】

また、電圧検出回路２２０は、第１の所定値を有する第１の定電圧デバイス（ツェナーダイオード２０４）と検出抵抗２０５との直列回路と、第１の定電圧デバイスと検出抵抗２０５との接続点電位を所定の基準電圧Ｖｒと比較して検出信号を出力する比較器２０６とを有する。これにより、簡単な回路で、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇が抑制される。

【0051】

また、電圧検出回路２２０は、さらに、検出抵抗２０５と並列に接続された、所定の基準電圧Ｖｒより高い電圧を有する第２の定電圧デバイス（ツェナーダイオード２１０）を有する。これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとローサイドスイッチング素子が、より急速に、強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇がより確実に抑制される。

【0052】

（第４の実施例）
第１の実施例では第１または第２のハイサイドトランジスタはＰチャネルＭＯＳＦＥＴであったが、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであっても電源電圧Ｖｃの上昇抑制はできる。

【0053】

図５は第４の実施例のモータ駆動装置１０ｃを示す回路ブロック図である。図５において、図１と同様の構成要素については同一符号を付与し、それらの説明を省略する。異なるのは、第１または第２のハイサイドトランジスタがＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、図１と区別のため、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂ、第２のハイサイドトランジスタ１３ｂとした。また、図１の制御回路５を制御回路５ｂとし、図１の第１のハイサイド駆動回路１００及び第２のハイサイド駆動回路１００ａの構成を変えて第１のハイサイド駆動回路３００及び第２のハイサイド駆動回路３００ａを設けた点である。

【0054】

制御回路５ｂは制御回路用電源電圧Ｖｃｃで動作し、各トランジスタ１１ｂ、１２、１３ｂ、１４の駆動信号ｔ１”、ｔ２、ｔ３”及びｔ４を出力する。駆動信号ｔ１”は第１のハイサイドトランジスタ１１ｂへのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ１”」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ２は第１のローサイドトランジスタ１２への駆動信号、駆動信号ｔ３”は第２のハイサイドトランジスタ１３ｂへのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ３”」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ４は第２のローサイドトランジスタ１４への駆動信号である。第１のハイサイド駆動回路３００は、プリ駆動信号ｔ１”を受電して第１のハイサイドトランジスタ１１ｂをオンオフし、第２のハイサイド駆動回路３００ａは、プリ駆動信号ｔ３”を受電して第２のハイサイドトランジスタ１３ｂをオンオフする。図示は省略したが、制御回路５ｂはレベルシフト回路を内包し、駆動信号ｔ１”、ｔ３”は第１のハイサイドトランジスタ１１ｂ及び第２のハイサイドトランジスタ１３ｂのソース端子電位を基準電位とする信号に変換される。

【0055】

第１のハイサイド駆動回路３００において、ハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃは、後述するブートストラップ回路によって創出される。第１のハイサイド駆動回路３００は、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート－ソース間に接続される抵抗３０１、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子とハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃとの間を短絡するように接続される第１の駆動トランジスタ３０２、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート－ソース端子間を短絡するように接続される第２の駆動トランジスタ３０３を含む。第２の駆動トランジスタ３０３は、ハイサイドスイッチング素子の制御端子と第２端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチの一例である。

【0056】

また、第１のハイサイド駆動回路３００は、電源ラインと第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子との間に接続された、ツェナー電圧Ｖｚ３のツェナーダイオード３０４と検出抵抗３０５との直列回路、及び、比較器３０６を含む。ツェナーダイオード３０４と検出抵抗３０５との接続点は、比較器３０６の負入力端子に接続される。図示しないが、電圧Ｖｒｂはハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃから創出される基準電圧であり、比較器３０６の正入力端子に印加される。ツェナーダイオード３０４、検出抵抗３０５及び比較器３０６は、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路３２０を構成している。

【0057】

また、第１のハイサイド駆動回路３００は、プリ駆動信号ｔ１”と比較器３０６の出力信号が入力されるＡＮＤ回路３０７を含む。プリ駆動信号ｔ１”は第１の駆動トランジスタ３０２のゲート端子に印加される。ＡＮＤ回路３０７の出力は第２の駆動トランジスタ３０３のゲート端子に接続される。ＡＮＤ回路３０７は、電圧検出回路３２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路の一例である。

【0058】

また、第１のハイサイド駆動回路３００は、ダイオード３０８、コンデンサ３０９を含む。ダイオード３０８及びコンデンサ３０９は、第１のローサイドトランジスタ１２のオン時に制御回路用電源電圧Ｖｃｃからダイオード３０８を介してコンデンサ３０９を充電することにより、コンデンサ３０９にハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃを発生させるブートストラップ回路である。尚、第２のハイサイド駆動回路３００ａの構成は、第１のハイサイド駆動回路３００と同様であるので、図示と説明は省略する。

【0059】

以下に、図５に示される本実施例のモータ駆動装置１０ｃが、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のハイサイドトランジスタ１１ｂを導通させる動作を説明する。

【0060】

まず、プリ駆動信号ｔ１”がＬレベルの時、第１の駆動トランジスタ３０２はオン状態であり、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子にはハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃが印加される。しかしこの時、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオン状態であるので、比較器３０６の負入力端子はツェナーダイオード３０４を介して第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのソース端子に落とされて電圧は発生せず、比較器３０６はＨレベルを出力する。しかしＬレベルのプリ駆動信号ｔ１”を入力しているＡＮＤ回路３０７はＬレベルを出力し、第２の駆動トランジスタ３０３はオフ状態であって、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオン状態を維持する。

【0061】

次にプリ駆動信号ｔ１”がＨレベルの時、第１の駆動トランジスタ３０２はオフ状態である。さらに電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード３０４のツェナー電圧Ｖｚ３以下である通常時であれば、ゲート端子への電圧供給の無い第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオフ状態である。比較器３０６の負入力端子にも電圧Ｖｒｂ以上の電圧は発生せず、比較器３０６の出力はＨレベルとなり、ＡＮＤ回路３０７の出力はＨレベルとなり、第２の駆動トランジスタ３０３はオン状態となって、ゲート端子を地絡された第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオフ状態を維持する。

【0062】

ところが、電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード３０４のツェナー電圧Ｖｚ３を越えると（つまり、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると）、電源ラインから、ツェナーダイオード３０４、検出抵抗３０５、第２の駆動トランジスタ３０３、第１のローサイドトランジスタ１２を介して、グランドへと電流が流れ、検出抵抗３０５に電圧が発生する。電源電圧Ｖｃの上昇に伴い、検出抵抗３０５の電圧即ち比較器３０６の負入力端子に電圧Ｖｒｂ以上の電圧が発生すると（つまり、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になる）、比較器３０６の出力はＬレベル（第１状態）となり、ＡＮＤ回路３０７の出力もＬレベルとなって、第２の駆動トランジスタ３０３はオフ状態となる。すると第２の駆動トランジスタ３０３を流れていた電流は、電源ラインから、ツェナーダイオード３０４、検出抵抗３０５、抵抗３０１、第１のローサイドトランジスタ１２を介して、グランドへと流れるようになり、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子に電圧が発生する。この電圧が第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲートしきい値に至ると、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂが導通し、コンデンサ３を放電するループを作って電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。

【0063】

以上の動作における電源電圧Ｖｃを、抵抗３０１の抵抗値をＲ１、検出抵抗３０５の抵抗値をＲ５、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲートしきい値をＶｇｔｈとして、事象と電圧Ｖｃとの関係をまとめると、
ツェナーダイオード３０４と検出抵抗３０５が導通：Ｖｃ＝Ｖｚ３
比較器３０６が反転、第２の駆動トランジスタ３０３がターンオフ：Ｖｃ＝Ｖｚ３＋Ｖｒｂ
第１のハイサイドトランジスタ１１ｂが導通：Ｖｃ＝Ｖｚ３＋（１＋Ｒ５／Ｒ１）Ｖｇｔｈ
となる。

【0064】

この時、制御回路５によって第１のローサイドトランジスタ１２がオン状態であると、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂを介して流れる放電電流はモータの回生電流を上回り、コンデンサ３の放電によって電源電圧Ｖｃは上昇から低下に転じる。すると第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート－ソース間電圧も低下し、ゲートしきい値電圧を下回ると第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオフ状態になる。このことにより、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂを流れるコンデンサ３の放電電流が過大になることは抑制される。

【0065】

また、モータ４の動作が逆相の場合、動作電流も逆となって通電相切換動作時に充電される電源電圧Ｖｃが印加されるのは第２のハイサイドトランジスタ１３ｂと第１のローサイドトランジスタ１２である。この場合は第２のハイサイド駆動回路３００ａが動作して、第２のハイサイドトランジスタ１３ｂを導通させることにより電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。

【0066】

尚、第１の実施例に対して第２の実施例で説明したように、本実施例でも検出抵抗３０５と並列に、電圧検出回路３２０を構成するツェナーダイオード３１０を接続してもよい。図５においてはツェナーダイオード３１０を括弧内で示した。動作や効果は第２の実施例と同様であり、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂが導通するのは、ツェナーダイオード３１０のツェナー電圧をＶｚ０とすると、電源電圧ＶｃがＶｃ＝Ｖｚ３＋Ｖｚ０＋Ｖｇｔｈに至った時であり、抵抗値によらなくなる。さらに以降の電源電圧Ｖｃの上昇分は第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート電圧に加わるので、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのドレイン－ソース間のオン抵抗は急速に低くなって放電電流を増加する。従って電源電圧Ｖｃの上昇抑制効果は向上する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、より確実に抑制される。

【0067】

以上のように、本実施例に係るモータ駆動装置１０ｃは、電源ライン（電源電圧Ｖｃ）－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子（第１のハイサイドトランジスタ１１ｂ等）とローサイドスイッチング素子（第１のローサイドトランジスタ１２等）の直列回路を複数組有し、各直列回路の中間接続点にモータ４が接続されるブリッジ回路を備え、ハイサイドスイッチング素子は第１端子（ドレイン端子）と第２端子（ソース端子）と制御端子（ゲート端子）を有し、第１端子は電源ラインに接続され、第２端子はローサイドスイッチング素子に接続され、ハイサイドスイッチング素子は制御端子と第２端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると第１端子と第２端子間が導通する機能を有し、モータ駆動装置１０ｃは、さらに、少なくともハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路５ｂと、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路３２０と、ハイサイドスイッチング素子の制御端子と第２端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチ（第２の駆動トランジスタ３０３）と、電圧検出回路３２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路（ＡＮＤ回路３０７）とを有する。

【0068】

これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとハイサイドスイッチング素子が強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇が抑制され、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は抑制される。

【0069】

また、電圧検出回路３２０は、第１の所定値を有する第１の定電圧デバイス（ツェナーダイオード３０４）と検出抵抗３０５との直列回路と、第１の定電圧デバイスと検出抵抗３０５との接続点電位を所定の基準電圧Ｖｒと比較して検出信号を出力する比較器３０６と、を有する。これにより、簡単な回路で、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇が抑制される。

【0070】

また、電圧検出回路３２０は、さらに、検出抵抗３０５と並列に接続された、所定の基準電圧Ｖｒより高い電圧を有する第２の定電圧デバイス（ツェナーダイオード３１０）を有する。これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとハイサイドスイッチング素子が、より急速に、強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇がより確実に抑制される。

【0071】

以上、本開示に係るモータ駆動装置について、実施の形態及び実施例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及び実施例に施したものや、実施の形態及び実施例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲内に含まれる。

【0072】

例えば、以上の本開示に係る実施の形態及び各実施例では単相のモータ駆動装置で説明してきたが、本開示に係るモータ駆動装置はこの構成に限定されるものではない。電源電圧検出及び電源電圧上昇の抑制は、電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタの各直列回路に施す構成であるので、例えば３相の駆動装置であってもその各直列回路に設けることができるのは言うまでもない。

【0073】

また、電圧検出回路は、各実施例で示された回路に限られず、第１の所定値を閾値とする第１比較器、及び、第２の所定値を閾値とする第２比較器等で構成されてもよい。

【0074】

また、電圧検出回路を構成する比較器は、必ずしも演算増幅器（ＩＣ）で構成される必要はなく、トランジスタで構成されるディスクリート回路であってもよい。

【0075】

また、制御回路５、５ａ及び５ｂは、必ずしもモータ駆動装置に備えられる必要はなく、モータ駆動装置に対して駆動信号を提供する外部デバイスであってもよい。また、制御回路５、５ａ及び５ｂは、ＩＣ、ディスクリート回路及びそれらの混在のいずれで構成されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本開示に係るモータ駆動装置は、過電圧保護機能を有するモータ駆動装置として、特に、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制できるモータ駆動装置として、利用できる。

【符号の説明】

【0077】

１ 入力電源(バッテリ)
２ 逆接続防止用のダイオード
３ コンデンサ
４ モータ
５、５ａ、５ｂ 制御回路
６ 制御回路用電源
７ ハイサイド駆動用電源
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ モータ駆動装置
１１、１１ｂ 第１のハイサイドトランジスタ
１２ 第１のローサイドトランジスタ
１３、１３ｂ 第２のハイサイドトランジスタ
１４ 第２のローサイドトランジスタ
１００、１３０、３００ 第１のハイサイド駆動回路
２００ 第１のローサイド駆動回路
１００ａ、１３０ａ、３００ａ 第２のハイサイド駆動回路
２００ａ 第２のローサイド駆動回路
１０１、２０１、３０１ 抵抗
１０２、２０２、３０２ 第１の駆動トランジスタ
１０３、２０３、３０３ 第２の駆動トランジスタ
１０４、１１０、２０４、２１０、３０４、３１０ ツェナーダイオード
１０５、２０５、３０５ 検出抵抗
１０６、２０６、３０６ 比較器
１０７ レベルシフト回路
１０８ ＯＲ回路
１２０、１２１、２２０、３２０ 電圧検出回路
２０７、３０７ ＡＮＤ回路
３０８ ダイオード
３０９ コンデンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】