特許 7449805 モータ駆動制御装置およびモータユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置およびモータユニット

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240307BHJP

   H03K 17/16 20060101ALI20240307BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20240307BHJP

   H02H 11/00 20060101ALI20240307BHJP

   H03K 17/08 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

H03K17/16 H

H03K17/687 E

H02H11/00 130

H03K17/08 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020126541

(22)【出願日】2020-07-27

(65)【公開番号】P2022023540

(43)【公開日】2022-02-08

【審査請求日】2023-05-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】加藤 博之

(72)【発明者】

【氏名】小柴 敏和

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１９２３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１９５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３００９８７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０３Ｋ １７／１６

Ｈ０３Ｋ １７／６８７

Ｈ０２Ｈ １１／００

Ｈ０３Ｋ １７／０８

Ｈ０２Ｐ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動させるための駆動制御信号を生成する制御回路と、
負荷駆動回路と、を備え、
前記負荷駆動回路は、
電源電圧が供給される電源端子と、
負荷に電力を与えるための駆動電圧が供給される駆動用電源端と、
前記電源端子と前記駆動用電源端との間に接続されたＮチャネル型の保護用トランジスタを含む保護回路と、
前記駆動用電源端とグラウンド電位との間に配置され、入力された駆動制御信号に基づいて、前記負荷を駆動するインバータ回路と、
一方の端子が前記インバータ回路の出力端に接続されたキャパシタを含み、前記キャパシタの他方の端子に前記電源電圧を超える電圧を発生させ、その電圧を前記保護用トランジスタの制御電極に印加する昇圧部と、を有し、
前記インバータ回路は、前記駆動用電源端と前記グラウンド電位との間に直列に接続された２つの駆動用トランジスタを含むスイッチングレグを複数有し、
前記制御回路は、複数の前記スイッチングレグの前記駆動用トランジスタのスイッチング動作を制御して前記モータを駆動する負荷駆動モードと、一つの前記スイッチングレグの前記駆動用トランジスタのスイッチング動作を制御して前記昇圧部を駆動する昇圧モードとを有する
モータ駆動制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記昇圧部は、
前記電源端子と前記キャパシタの前記他方の端子との間に接続され、前記電源端子側から前記キャパシタ側へ電流を流す第１整流素子と、
前記キャパシタの前記他方の端子と前記保護用トランジスタの前記制御電極との間に接続され、前記キャパシタ側から前記保護用トランジスタの制御電極側へ電流を流す第２整流素子とを更に有する、
モータ駆動制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記保護回路は前記保護用トランジスタを２つ備え、
２つの前記保護用トランジスタは、前記電源端子と前記駆動用電源端とを結ぶ電源ライン上に互いに直列に接続されている
モータ駆動制御装置。

【請求項4】

請求項２または３に記載のモータ駆動制御装置において、
前記昇圧部は、
前記第１整流素子と前記キャパシタの前記他方の端子との間に接続された第１抵抗と、
前記キャパシタの前記一方の端子と前記インバータ回路の前記出力端との間に接続された第２抵抗と、を更に有する
モータ駆動制御装置。

【請求項5】

請求項２または３に記載のモータ駆動制御装置において、
前記昇圧部は、
前記第２整流素子と前記保護用トランジスタの前記制御電極との間に接続された抵抗を更に有する
モータ駆動制御装置。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御回路は、前記保護用トランジスタを経由しない経路からの給電によって動作する
モータ駆動制御装置。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置と、
前記モータと、を備える
モータユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、負荷駆動回路、モータ駆動制御装置、およびモータユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、モータを備えたモータユニット等の電子機器には、電源を電子機器に逆極性で接続した場合（電源逆接続時）に発生する異常電流による電子部品の故障や不具合を防止するために、保護回路が設けられている。

【0003】

近年、モータユニットは、モータの高性能化および高出力化に伴う消費電力の増加により、電源からモータに電力を供給するための電源ラインに挿入されるデカップリングコンデンサ（バイパスコンデンサ）の容量が増加傾向にある。そのため、モータユニットの保護機能として、上述した電源逆接続による電子部品の故障を防止する機能（以下、「電源逆接続保護機能」とも称する。）に加えて、電源投入時の突入電流を抑制する機能（以下、「突入電流抑制機能」とも称する。）が要求されるようになってきている。

【0004】

従来、電源逆接続保護機能および突入電流抑制機能を有する保護回路の多くは、正極側の電源ラインに２つのＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を直列に接続した回路によって実現されていた。

【0005】

しかしながら、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴは、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴと比較して、大きなオン抵抗（低い電流定格）を有しているために発熱量が大きく、その上、製造プロセスが複雑かつチップ面積が大きいために高価である。また、近年、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴを供給するメーカが減少し、製品の選択肢が少なくなってきている実情もある。

【0006】

以上のような理由から、近年、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴの代わりにＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用いた保護回路が必要とされている。例えば、特許文献１乃至３には、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用いた保護回路が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平１１－１８７５７８号公報

【文献】特開２００７－８２３７４号公報

【文献】特開２０１５－１９２３１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

一般に、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用いた保護回路において、電源ラインに直列に接続されているＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴを完全にオンさせるためには、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に電源電圧よりも高い電圧を印加する必要がある。そのため、特許文献１乃至３に示すように、電源ラインに接続する保護回路にＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴを採用した場合には、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴの駆動電圧を生成するための昇圧回路としてのチャージポンプ回路を別途設ける必要がある。

【0009】

しかしながら、特許文献１乃至３に示すようにチャージポンプ回路を設けた場合、コスト削減を一つの目的としてＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴの代わりにＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴを採用したにも関わらず、結果的にコストが増加するという課題がある。

【0010】

本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、電子機器の保護機能をより低コストで実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の代表的な実施の形態に係る負荷駆動回路は、電源電圧が供給される電源端子と、負荷に電力を与えるための駆動電圧が供給される駆動用電源端と、前記電源端子と前記駆動用電源端との間に接続されたＮチャネル型の保護用トランジスタを含む保護回路と、前記駆動用電源端とグラウンド電位との間に配置され、入力された駆動制御信号に基づいて、前記負荷を駆動するインバータ回路と、一方の端子が前記インバータ回路の出力端に接続されたキャパシタを有し、前記キャパシタの他方の端子に前記電源電圧を超える電圧を発生させ、その電圧を前記保護用トランジスタの制御電極に印加する昇圧部と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様によれば、電子機器の保護機能をより低コストで実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態に係る負荷駆動回路を備えたモータ駆動制御システムの構成を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る負荷駆動回路の別の構成例を示す図である。

【図3】本実施の形態に係るモータ駆動制御システムによる動作の流れを示すシーケンス図である。

【図4】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置における主要な電圧と制御回路の動作内容を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

【0015】

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る負荷駆動回路（１０２）は、電源電圧（Ｖｄｃ）が供給される電源端子（Ｐ１）と、負荷（３）に電力を与えるための駆動電圧が供給される駆動用電源端（Ｐ７）と、前記電源端子と前記駆動用電源端との間に接続されたＮチャネル型の保護用トランジスタ（Ｑａ，Ｑｂ）を含む保護回路（１５）と、前記駆動用電源端とグラウンド電位との間に配置され、入力された駆動制御信号号（Ｓｄ）に基づいて、前記負荷を駆動するインバータ回路（１４）と、一方の端子が前記インバータ回路の出力端（Ｎｕ／Ｎｖ／Ｎｗ）に接続されたキャパシタ（Ｃ１）を有し、前記キャパシタの他方の端子に前記電源電圧を超える電圧を発生させ、その電圧を前記保護用トランジスタの制御電極に印加する昇圧部（１６）と、を備えることを特徴とする。

【0016】

〔２〕上記〔１〕に記載の負荷駆動回路において、前記昇圧部は、前記電源端子と前記キャパシタの前記他方の端子との間に接続され、前記電源端子側から前記キャパシタ側へ電流を流す第１整流素子（Ｄ１）と、前記キャパシタの前記他方の端子と前記保護用トランジスタの前記制御電極との間に接続され、前記キャパシタ側から前記保護用トランジスタの制御電極側へ電流を流す第２整流素子（Ｄ２）とを更に有していてもよい。

【0017】

〔３〕上記〔２〕に記載の負荷駆動回路において、前記保護用トランジスタを２つ備え、２つの前記保護用トランジスタは、前記電源端子と前記駆動用電源端とを結ぶ電源ライン上に互いに直列に接続されていてもよい。

【0018】

〔４〕上記〔２〕または〔３〕に記載の負荷駆動回路において、前記昇圧部は、前記第１整流素子と前記キャパシタの前記他方の端子との間に接続された第１抵抗（Ｒ１）と、前記キャパシタの前記一方の端子と前記インバータ回路の前記出力端との間に接続された第２抵抗（Ｒ２）と、を更に有していてもよい。

【0019】

〔５〕上記〔２〕または〔３〕に記載の負荷駆動回路において、前記昇圧部は、前記第２整流素子と前記保護用トランジスタの前記制御電極との間に接続された抵抗（Ｒ３）を更に有していてもよい。

【0020】

〔６〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置（１）は、前記駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する制御回路（１１）と、上記〔１〕乃至〔５〕の何れか一項に記載の負荷駆動回路（１０２）とを備え、前記負荷がモータ（３）であることを特徴とする。

【0021】

〔７〕上記〔６〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記負荷駆動回路は、前記駆動用電源端と前記グラウンド電位との間に直列に接続された２つの駆動用トランジスタ（Ｑ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６）を含むスイッチングレグ（ＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗ）を複数有し、前記制御回路は、複数の前記スイッチングレグの前記駆動用トランジスタ（Ｑ１～Ｑ６）のスイッチング動作を制御して前記モータを駆動する負荷駆動モードと、一つの前記スイッチングレグ（ＳＷｗ）の前記駆動用トランジスタ（Ｑ５，Ｑ６）のスイッチング動作を制御して前記昇圧部を駆動する昇圧モードとを有していてもよい。

【0022】

〔８〕上記〔６〕または〔７〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記制御回路は、前記保護用トランジスタを経由しない経路からの給電によって動作してもよい。

【0023】

〔９〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニット（１０１）は、上記〔６〕乃至〔８〕の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置（１）と、前記モータ（３）と、を備えることを特徴とする。

【0024】

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

【0025】

≪実施の形態≫
図１は、本発明の実施の形態に係る負荷駆動回路を備えたモータ駆動制御システムの構成を示す図である。

【0026】

図１に示されるモータ駆動制御システム１００は、駆動対象の負荷の一例としてのモータ３と、モータ３を駆動する負荷駆動回路１０２を含むモータ駆動制御装置１と、モータ駆動制御装置１を制御する上位装置２とを備えている。

【0027】

例えば、モータ３の出力軸（図示せず）には、インペラ（羽根車）４が接続されており、モータ３とインペラ４とは、モータ３の回転力によってインペラ４を回転させて風を発生させるファン（ファンモータ）５を構成している。

【0028】

ファン５は、機器の内部で発生する熱を外部へ排出し、その機器の内部を冷却する冷却装置の一つとして利用可能であり、例えば、サーバ等の情報処理装置の他に、オイルミスト、切削屑、煙、埃などが発生する環境下で使用される工作機械等に搭載可能である。ファン５は、例えば、軸流ファンである。

【0029】

モータ３とモータ駆動制御装置１とは、一つのモータユニット１０１を構成している。

【0030】

上位装置２（ホストデバイス）は、例えば、ファン５を搭載したサーバ内のＣＰＵ等のプログラム処理装置である。上位装置２は、モータ駆動制御装置１に駆動指令信号Ｓｃを出力することにより、モータ駆動制御装置１を介してモータ３の回転を制御するとともに、モータ駆動制御装置１からモータ３（ファン５）の駆動状態に関するモータ駆動情報信号Ｓｏを取得してモータ３（ファン５）の動作を監視する。後述するように、モータ駆動情報信号Ｓｏとしては、モータ３（ファン５）の回転状態を示す信号（例えばモータの回転速度に対応する回転速度信号）等を例示することができる。

【0031】

駆動指令信号Ｓｃは、モータ３の駆動に関する指令を含む信号である。駆動指令信号Ｓｃは、例えば、モータ３の目標回転速度（目標回転数）を指示する指令を含む。例えば、駆動指令信号Ｓｃは、モータ３の目標回転速度に対応したデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。なお、駆動指令信号Ｓｃは、目標回転速度に対応する周波数を有するＰＦＭ信号やモータのトルクの目標値を示すトルク指令信号等、他の形式の信号であってもよい。

【0032】

上位装置２は、通常時において、例えば、目標回転速度に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を駆動指令信号Ｓｃとして出力することにより、モータ駆動制御装置１に対して、目標回転速度でモータ３（ファン５）を回転させるように指示する。

【0033】

また、上位装置２は、モータ駆動制御装置１からモータ３の実回転速度に応じた回転速度信号をモータ駆動情報信号Ｓｏとして取得することにより、モータ３の動作状態を監視する。

【0034】

モータ３は、例えば、ブラシレスＤＣモータである。本実施の形態において、モータ３は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の３相のコイルを有する３相ブラシレスＤＣモータである。

【0035】

位置検出装置６は、モータ３のロータの回転に応じた位置検出信号を生成する装置である。位置検出装置６は、例えば、ホール（ＨＡＬＬ）素子である。例えば、モータ３の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にそれぞれ対応した３つのホール素子が、位置検出装置６として、互いに略等間隔（例えば、隣り合うものと１２０度の間隔で）でモータ３のロータ（回転子）の周囲に配置されている。３つのホール素子は、それぞれロータの磁極を検出し、ロータの回転に応じて電圧が変化するホール信号を生成し、出力する。各ホール素子から出力されたホール信号は、位置検出信号Ｓｒとして制御回路１１に入力される。制御回路１１は、ホール信号を用いて、モータ３の回転位置や、回転数情報（ＦＧ信号など）などの情報を得ることでモータ３の回転状態を検出し、モータ３の駆動を制御することができる。

【0036】

なお、位置検出装置６として、このようなホール素子に代えて、例えば、エンコーダやレゾルバなどを設け、それらの検出信号を位置検出信号Ｓｒとして制御回路１１に入力してもよい。また、位置センサレス方式で制御回路１１がモータ３の駆動制御を行う場合には、位置検出装置６を設けなくてもよい。

【0037】

モータ駆動制御装置１は、上位装置２からの指令に応じてモータ３の回転を制御する。例えば、モータ駆動制御装置１は、上位装置２からの駆動指令信号Ｓｃに応じて、モータ３に正弦波駆動信号を出力してモータ３のＵ相、Ｖ相、およびＷ相の各コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に正弦波状の駆動電流を流すことにより、モータ３を回転させる。

【0038】

図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、複数の外部端子、制御回路１１、モータ駆動回路１２、電力遮断回路１８、保護回路１５、昇圧部１６、電源回路１７、および電流検出回路１９を有している。なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて他の構成要素を有していてもよい。

【0039】

ここで、モータ３を負荷と考えた場合、モータ駆動回路１２（プリドライブ回路１２及びインバータ回路１４を含む）、保護回路１５、および昇圧部１６は、一つの負荷駆動回路１０２を構成している。

【0040】

複数の外部端子は、モータ駆動制御装置１と外部機器（例えば、上位装置２およびモータ３）とを接続するための端子である。図１では、モータ駆動制御装置１の外部端子のうち、端子Ｐ１～Ｐ６が代表的に図示されている。

【0041】

端子Ｐ１は、モータ３およびモータ駆動制御装置１を駆動するための主電源としての電源電圧Ｖｄｃ（直流電圧）が供給される電源端子である。以下、端子Ｐ１を「電源端子Ｐ１」とも称する。

【0042】

端子Ｐ２は、上位装置２等の外部機器から信号を入力するための入力端子である。例えば、上位装置２から出力された駆動指令信号Ｓｃが端子Ｐ２に入力される。

【0043】

端子Ｐ３は、上位装置２等の外部機器に信号を出力するための出力端子である。例えば、モータ３（ファン５）の駆動状態に関するモータ駆動情報信号Ｓｏが、端子Ｐ３から上位装置２に出力される。

【0044】

端子Ｐ４～Ｐ６は、モータ３を駆動するための出力端子である。端子Ｐ４～Ｐ６は、モータ３の各相に対応して設けられている。例えば、端子Ｐ４はＵ相のコイルＬｕの一端に接続され、端子Ｐ５はＶ相のコイルＬｖの一端に接続され、端子Ｐ６はＷ相のコイルＬｗの一端に接続されている。

【0045】

電源端子Ｐ１に入力された電源電圧Ｖｄｃは、電力遮断回路１８と保護回路１５とを経由して電源ラインＬｐを通じて、駆動用電源端Ｐ７に供給される。駆動用電源端Ｐ７は、モータ駆動回路１２に対して、負荷に電力を与えるための駆動電圧を供給するための電力供給経路の端部である。電源ラインＬｐは、モータ駆動回路１２を介してモータ３を駆動するための電力を供給する電力供給経路であり、例えば配線である。電源ラインＬｐには、駆動用電源端Ｐ７の電位を安定させるための安定化容量としてのキャパシタＣ５，Ｃ６が接続されている。なお、電力遮断回路１８と保護回路１５については後述する。

【0046】

電源回路１７は、制御回路１１の電源電圧としての駆動電圧Ｖｉｎを生成する回路である。電源回路１７は、例えば、シリーズレギュレータ回路またはスイッチングレギュレータ回路であり、電源端子Ｐ１から電力遮断回路１８およびダイオードＤ５を経由して供給された電源電圧Ｖｄｃ（例えば１２Ｖ）を降圧して直流の駆動電圧Ｖｉｎ（例えば５Ｖ）を生成し、電源電圧として制御回路１１に供給する。

【0047】

制御回路１１は、モータ駆動制御装置１の動作を統括的に制御するための回路である。本実施の形態において、制御回路１１は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の各種記憶装置と、カウンタ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、クロック発生回路、および入出力インターフェース回路等の周辺回路とがバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置であり、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）である。

【0048】

なお、制御回路１１とモータ駆動回路１２とは、一つの半導体集積回路装置（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）としてパッケージ化された構成であってもよいし、制御回路１１とモータ駆動回路１２とは、個別の集積回路装置として夫々パッケージ化された構成であってもよい。

【0049】

制御回路１１は、電源回路１７からの電力供給により、動作可能に構成されている。すなわち、制御回路１１は、駆動電圧Ｖｉｎを電源として動作する。

【0050】

制御回路１１は、モータ３を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄを生成してモータ駆動回路１２に出力することによりモータ３の駆動を制御する。制御回路１１には、上位装置２から出力された駆動指令信号Ｓｃと、位置検出装置６から出力された位置検出信号Ｓｒと、電流検出回路１９から出力された電流検出信号とが入力される。なお、制御回路１１には、上述の信号の他に、温度センサからの温度検出信号等が入力されてもよい。制御回路１１は、入力された駆動指令信号Ｓｃ、位置検出信号Ｓｒ、および電流検出信号等に基づいて各種の演算処理および信号処理を行うことにより、駆動制御信号Ｓｄを生成し、モータ駆動回路１２に出力する。

【0051】

制御回路１１は、端子Ｐ２に駆動指令信号Ｓｃが入力されている場合に、駆動指令信号Ｓｃのデューティ比で指定された目標回転速度でモータ３が回転するように駆動制御信号Ｓｄを生成するとともに、モータ３の実際の回転速度（実回転速度）に対応する周波数を有する回転速度信号（例えば、ＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）信号）を生成し、モータ駆動情報信号Ｓｏとして端子Ｐ３に出力する。

【0052】

駆動制御信号Ｓｄは、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。具体的には、駆動制御信号Ｓｄは、後述するインバータ回路１４の各駆動用トランジスタＱ１～Ｑ６スイッチ素子に対応する６種類のＰＷＭ信号を含む。

【0053】

モータ駆動回路１２は、制御回路１１から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ３を駆動する回路である。モータ駆動回路１２は、電源ラインＬｐを通じて駆動用電源端Ｐ７に電力（電源電圧Ｖｄｃ）が供給されることにより、動作可能に構成されている。具体的には、モータ駆動回路１２は、インバータ回路１４及びプリドライブ回路１３を有する。

【0054】

インバータ回路１４は、駆動用電源端Ｐ７とグラウンド電位との間に配置され、入力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、負荷を駆動する回路である。具体的には、インバータ回路１４は、直列に接続された２つの駆動用トランジスタを含むスイッチングレグを少なくとも一つ有し、入力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、２つの駆動用トランジスタが交互にオン・オフ動作（スイッチング動作）を行うことにより、負荷としてのモータ３を駆動する回路である。

【0055】

具体的には、インバータ回路１４は、モータ３のＵ相、Ｖ相、およびＷ相にそれぞれ対応するスイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗを有する。図１に示すように、各スイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗは、駆動用電源端Ｐ７とグラウンド電位との間に電流検出回路１９を介して直列に接続された２つの駆動用トランジスタＱ１とＱ２，Ｑ３とＱ４，Ｑ５とＱ６を有している。

【0056】

ここで、駆動用トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５は、例えば、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、駆動用トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。なお、駆動用トランジスタＱ１～Ｑ６は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の他の種類のパワートランジスタであってもよい。

【0057】

具体的には、スイッチングレグＳＷｕは、互いに直列に接続された駆動用トランジスタＱ１，Ｑ２と、駆動用トランジスタＱ１と駆動用トランジスタＱ２とが共通に接続される点（以下、スイッチングレグＳＷｕの「中間点」とも称する。）であって、端子Ｐ４を介して負荷としてのコイルＬｕの一端に接続される出力端Ｎｕ（インバータ回路１４の出力端の一つ）とを有する。

【0058】

例えば、駆動用トランジスタＱ１の第１主電極としてのソース電極が電源ラインＬｐに接続され、駆動用トランジスタＱ１の第２主電極としてのドレイン電極が端子Ｐ４（出力端Ｎｕ）に接続されている。また、駆動用トランジスタＱ２の第１主電極としてのソース電極が電流検出回路１９を介してグラウンド電位に接続され、駆動用トランジスタＱ２の第２主電極としてのドレイン電極が端子Ｐ４（出力端Ｎｕ）に接続されている。

【0059】

スイッチングレグＳＷｖは、互いに直列に接続された駆動用トランジスタＱ３，Ｑ４と、駆動用トランジスタＱ３と駆動用トランジスタＱ４とが共通に接続される点（以下、スイッチングレグＳＷｖの「中間点」とも称する。）であって、端子Ｐ５を介して負荷としてのコイルＬｖの一端に接続される出力端Ｎｖ（インバータ回路１４の出力端の一つ）とを有する。

【0060】

例えば、駆動用トランジスタＱ３の第１主電極としてのソース電極が電源ラインＬｐに接続され、駆動用トランジスタＱ３の第２主電極としてのドレイン電極が端子Ｐ５（出力端Ｎｖ）に接続されている。また、駆動用トランジスタＱ４の第１主電極としてのソース電極が電流検出回路１９を介してグラウンド電位に接続され、駆動用トランジスタＱ４の第２主電極としてのドレイン電極が端子Ｐ５（出力端Ｎｖ）に接続されている。

【0061】

スイッチングレグＳＷｗは、互いに直列に接続された駆動用トランジスタＱ５，Ｑ６と、駆動用トランジスタＱ５と駆動用トランジスタＱ６とが共通に接続される点（以下、スイッチングレグＳＷｗの「中間点」とも称する。）であって、端子Ｐ６を介して負荷としてのコイルＬｗの一端に接続される出力端Ｎｗ（インバータ回路１４の出力端の一つ）とを有する。

【0062】

例えば、駆動用トランジスタＱ５の第１主電極としてのソース電極が電源ラインＬｐに接続され、駆動用トランジスタＱ５の第２主電極としてのドレイン電極が端子Ｐ６（出力端Ｎｗ）に接続されている。また、駆動用トランジスタＱ６の第１主電極としてのソース電極が電流検出回路１９を介してグラウンド電位に接続され、駆動用トランジスタＱ６の第２主電極としてのドレイン電極が端子Ｐ６（出力端Ｎｗ）に接続されている。

【0063】

プリドライブ回路１３は、制御回路１１からの出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、インバータ回路１４を駆動するための駆動信号を生成する。例えば、プリドライブ回路１３は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、インバータ回路１４の各駆動用トランジスタＱ１～Ｑ６の制御電極（ゲート電極）を駆動するのに十分な電力を供給する６種類の駆動信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを生成する。

【0064】

これらの駆動信号がインバータ回路１４の各駆動用トランジスタＱ１～Ｑ６のゲート電極に入力されることにより、各駆動用トランジスタＱ１～Ｑ６がオン・オフ動作（スイッチング動作）を行う。例えば、各スイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの上側アームの駆動用トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５と下側アームの駆動用トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６とは、交互にオン・オフ動作を行う。これにより、モータ３の各相に駆動用電源端Ｐ７から電力が供給され、モータ３が回転する。

【0065】

電流検出回路１９は、モータ３の駆動電流を検出するための回路である。電流検出回路１９は、例えば、抵抗Ｒｓを含む。抵抗Ｒｓは、例えば、駆動用電源端Ｐ７とグラウンド電位との間にインバータ回路１４と直列に接続されている。電流検出回路１９は、モータ３のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流を抵抗Ｒｓによって電圧に変換し、電流検出信号として制御回路１１に入力する。

【0066】

電力遮断回路１８は、電源端子Ｐ１から電源ラインＬｐに定格を超えるような大電流が流れた場合に、電源端子Ｐ１から電源ラインＬｐへの電力供給を遮断する回路である。電力遮断回路１８は、例えば、ヒューズである。

【0067】

保護回路１５は、電源端子Ｐ１からモータ駆動制御装置１の内部回路に異常電流が流れることによる電子部品の故障や不具合を防止するための回路である。保護回路１５は、電源逆接続保護機能と突入電流抑制機能を有している。

【0068】

具体的には、保護回路１５は、電源端子Ｐ１と駆動用電源端Ｐ７との間を結ぶ電源ラインＬｐ上に設けられた接続された保護用トランジスタＱａ，Ｑｂを有する。保護回路１５は、更に、キャパシタＣ２を有していてもよい。

【0069】

保護用トランジスタＱａは、突入電流抑制機能を実現するための素子であり、保護用トランジスタＱｂは、電源逆接続保護機能を実現するための素子である。保護用トランジスタＱａ，Ｑｂは、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。

【0070】

保護用トランジスタＱａ，Ｑｂは、電源ラインＬｐ上に互いに直列に接続されている。具体的には、保護用トランジスタＱａの第１主電極としてのソース電極は、保護用トランジスタＱｂの第１主電極としてのソース電極に接続され、保護用トランジスタＱａの第２主電極としてのドレイン電極は、電力遮断回路１８（ヒューズ）を経由して電源端子Ｐ１に接続され、保護用トランジスタＱｂの第２主電極としてのドレイン電極は、駆動用電源端Ｐ７に接続されている。保護用トランジスタＱａ，Ｑｂの制御電極としてゲート電極は、昇圧部１６に共通に接続されている。キャパシタＣ２は、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電圧の変化を緩やかにするための素子であり、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極とソース電極との間に接続されている。

【0071】

昇圧部１６は、保護回路１５の保護用トランジスタＱａ，Ｑｂを駆動するための電圧を生成する回路である。昇圧部１６は、一方の端子がインバータ回路１４の出力端の一つ（具体的には、スイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの何れか一つの中間点）に接続されたキャパシタＣ１を有し、キャパシタＣ１の他方の端子に電源電圧Ｖｄｃを超える電圧を発生させ、その電圧を保護用トランジスタＱａ，Ｑｂの制御電極（ゲート電極）に印加する。

【0072】

昇圧部１６は、キャパシタＣ１が接続されたスイッチングレグととともにチャージポンプ回路を構成している。具体的には、昇圧部１６は、キャパシタＣ１と接続されたスイッチングレグの駆動用トランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４、Ｑ５とＱ６のいずれかのスイッチング動作に応じて、キャパシタＣ１の一方の端子の電圧が駆動用電源端Ｐ７の電位とグラウンド電位との間で継続的に切り替わることにより、キャパシタＣ１の他方の端子に電源電圧Ｖｄｃを超える電圧を発生させ、その電圧を保護用トランジスタＱａ，Ｑｂの制御電極（ゲート電極）に印加する。

【0073】

より具体的には、昇圧部１６は、第１整流素子Ｄ１、第２整流素子Ｄ２、キャパシタＣ１、および抵抗Ｒ１，Ｒ２を有している。

【0074】

キャパシタＣ１の一方の端子は、スイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの何れか一つの出力端Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗに接続され、キャパシタＣ１の他端は、第１整流素子Ｄ１と第２整流素子Ｄ２とに共通に接続されている。本実施の形態では、一例として、キャパシタＣ１の一端が、抵抗Ｒ２を介してＷ相のスイッチングレグＳＷｗの出力端Ｎｗ（端子Ｐ６）に接続されているものとして説明するが、これに限られない。例えば、キャパシタＣ１の一端は、Ｕ相のスイッチングレグＳＷｕの出力端Ｎｕ（端子Ｐ４）またはＶ相のスイッチングレグＳＷｖの出力端Ｎｖ（端子Ｐ５）に接続されていてもよい。

【0075】

キャパシタＣ１の他方の端子は、第１整流素子Ｄ１と第２整流素子Ｄ２とが共通に接続されるノードに接続されている。

【0076】

第１整流素子Ｄ１は、電源端子Ｐ１とキャパシタＣ２の他方の端子との間に接続され、電源端子Ｐ１側からキャパシタＣ１側へ電流を流す。第２整流素子Ｄ２は、キャパシタＣ１の他方の端子と保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極（制御電極）との間に接続され、キャパシタＣ１側から保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極側へ電流を流す。

【0077】

ここで、第１整流素子Ｄ１および第２整流素子Ｄ２は、例えば、ダイオードである。例えば、第１整流素子Ｄ１としてのダイオードのアノードは、電力遮断回路１８（ヒューズ）を経由して電源端子Ｐ１に接続され、第１整流素子Ｄ１のカソードは、抵抗Ｒ１の一端に接続されている。第２整流素子Ｄ２としてのダイオードのアノードは、抵抗Ｒ１の他端に接続され、第２整流素子Ｄ２のカソードは、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極に接続されている。

【0078】

抵抗Ｒ１，Ｒ２は、突入電流防止用の素子である。抵抗Ｒ１は、キャパシタＣ１および保護回路１５（例えば、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極およびキャパシタＣ２）に流れ込む電流を制限する。抵抗Ｒ２は、キャパシタＣ１の充放電時の電流を制限する。上述したように、抵抗Ｒ１は、第１整流素子Ｄ１とキャパシタＣ１の他方の端子との間に接続され、抵抗Ｒ２は、キャパシタＣ１の一方の端子とインバータ回路１４の出力端（例えば、スイッチングレグＳＷｗの出力端Ｎｗ）との間に接続されている。
後述するように、抵抗Ｒ１，Ｒ２を設けることにより、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが緩やかに上昇し、キャパシタＣ５，Ｃ６に流れ込む突入電流が抑制される。

【0079】

次に、昇圧部１６の動作について説明する。
上述したように、モータ駆動回路１２のインバータ回路１４の一つの出力端から出力される信号（一つのスイッチングレグＳＷｗのスイッチング動作）に応じて、昇圧部１６のキャパシタＣ１の一方の端子の電圧が駆動用電源端Ｐ７またはグラウンド電位（抵抗Ｒｓを経由）に切り替わる。

【0080】

具体的には、スイッチングレグＳＷｗにおいて、駆動用トランジスタＱ５がオフし、駆動用トランジスタＱ６がオンしたとき、キャパシタＣ１の一方の端子の電圧は、駆動用トランジスタＱ６および抵抗Ｒ２，Ｒｓを介してグラウンド電位になる。これにより、電源端子Ｐ１から第１整流素子Ｄ１、抵抗Ｒ１を経由してキャパシタＣ１に電流が流れ込むことにより、キャパシタＣ１が充電される。このとき、キャパシタＣ１に流れる電流は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２によって制限される。

【0081】

次に、スイッチングレグＳＷｗにおいて、駆動用トランジスタＱ６がオフし、駆動用トランジスタＱ５がオンしたとき、キャパシタＣ１の一方の端子電圧は、駆動用トランジスタＱ５を介して駆動用電源端Ｐ７の電位になる。これにより、キャパシタＣ１の他方の端子の電圧は、駆動用電源端Ｐ７を基準として、キャパシタＣ１に蓄えられている電荷に相当する電圧分だけ、底上げされる。

【0082】

これにより、キャパシタＣ１の他方の端子の電圧から第２整流素子Ｄ２としてのダイオードの順方向電圧の分だけ低下した電圧が保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極に印加される。このとき、キャパシタＣ１から保護回路１５（保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極およびキャパシタＣ２）に流れ込む電流は、抵抗Ｒ２によって制限される。

【0083】

２つの駆動用トランジスタＱ５，Ｑ６が交互にオン・オフ動作（スイッチング動作）を繰り返すことにより、昇圧部１６から保護回路１５（保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極およびキャパシタＣ２）に電流が流れ込んで保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが次第に上昇し、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂが緩やかにオンすることでキャパシタＣ５，Ｃ６に流れ込む突入電流を抑制する。

【0084】

２つの駆動用トランジスタのオン・オフ動作（スイッチング動作）が継続的に繰り返されることによって、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂが完全にオンし、電源端子Ｐ１から電力遮断回路１８および保護用トランジスタＱａ，Ｑｂを経由して電源ラインＬｐを通じて駆動用電源端Ｐ７に電源電圧Ｖｄｃが供給される。このとき、キャパシタＣ１の他方の端子は電源電圧Ｖｄｃの約２倍の電圧となり、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは、電源電圧Ｖｄｃから第１整流素子Ｄ１および第２整流素子Ｄ２の順方向電圧分だけ低い電圧が昇圧部１６から供給され続ける。

【0085】

なお、突入電流防止用の素子としての抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続先は、図１に示す例に限られない。図２は、本発明の実施の形態に係る負荷駆動回路の別の構成例を示す図である。図２に示す負荷駆動回路１０２ａの昇圧部１６ａのように、第２整流素子Ｄ２としてのダイオードのカソードと保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極との間に、抵抗Ｒ３を接続してもよい。これによれば、キャパシタＣ１から保護回路１５（保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極およびキャパシタＣ２）に流れ込む電流は、抵抗Ｒ３によって制限される。

【0086】

次に、本実施の形態に係るモータ駆動制御システム１００の動作について説明する。

【0087】

図３は、本実施の形態に係るモータ駆動制御システム１００による動作の流れを示すシーケンス図である。
図４は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１における主要な電圧と制御回路１１の動作内容を示すタイミングチャートである。
以下の説明では、一例として、モータ駆動制御システム１００の初期状態においてモータ駆動制御装置１内の電源ラインＬｐを含む全てのノードの電圧が０Ｖであるとする。また、一例として、電源電圧Ｖｄｃが１２Ｖであるとする。

【0088】

例えば、図４における時刻ｔ０において、ファン５を含むモータ駆動制御システム１００を搭載したサーバ等の情報処理装置（上位装置２）が起動すると、電源電圧Ｖｄｃがモータ駆動制御装置１の電源端子Ｐ１に供給される（ステップＳ１）。これにより、モータ駆動制御システム１００のモータ駆動回路１２（駆動用電源端Ｐ７）側と制御回路１１側に、互い異なる経路で電力がそれぞれ供給される。なお、モータ駆動回路１２側の電力供給経路に流れる電流を電源電流Ｉｄｃと称する。

【0089】

先ず、モータ駆動回路１２側の電力供給経路において、図４の時刻ｔ０以降、電源電流Ｉｄｃが、電源端子Ｐ１から昇圧部１６の第１整流素子Ｄ１、第２整流素子（ダイオード）Ｄ２および抵抗Ｒ１を通って保護回路１５の保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極およびキャパシタＣ２に流れ込む（ステップＳ２）。

【0090】

このとき、保護回路１５に流れ込む電流は、上述したように抵抗Ｒ１によって制限される。これにより、図４に示すように、時刻ｔ０以降、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが緩やかに上昇するので、電源端子Ｐ１から保護回路１５を経由してキャパシタＣ５，Ｃ６に流れ込む電源電流Ｉｄｃの急峻な増加が抑えられ、突入電流が抑制される（ステップＳ３）。

【0091】

次に、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓの上昇に伴い、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂが不完全オンする（ステップＳ４）。これにより、電源ラインＬｐに接続されている安定化容量としてのキャパシタＣ５，Ｃ６が充電され、電源ラインＬｐの電圧がＶｄｃ（＝１２Ｖ）付近まで上昇するが、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間容量及びキャパシタＣ２と、キャパシタＣ５，Ｃ６によって分圧されることにより、図４の時刻ｔ１以降において、電源ラインＬｐ（すなわち、駆動用電源端Ｐ７）の電圧は電源電圧Ｖｄｃよりも低い電圧で安定する（ステップＳ５）。

【0092】

このとき、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極の電圧はＶｄｃ（＝１２Ｖ）であり、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのソース電極が電源ラインＬｐと同等の電圧であるため、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂは不完全にオンした状態を維持する。

【0093】

次に、制御回路１１側の電力供給経路について説明する。ステップＳ１において電源電圧Ｖｄｃがモータ駆動制御装置１の電源端子Ｐ１に供給されると、ダイオードＤ５を経由して電源回路１７に電源電圧Ｖｄｃが供給される。これにより、電源回路１７が電源電圧Ｖｄｃを降圧して駆動電圧Ｖｉｎを生成し、駆動電圧Ｖｉｎが制御回路１１に供給されることにより、制御回路１１が起動する（ステップＳ６）。

【0094】

制御回路１１は、起動後、先ず、マイクロコントローラの初期化処理を実行する（ステップＳ７）。次に、制御回路１１は、モータ３の状態を確認する（ステップＳ８）。例えば、制御回路１１は、位置検出装置６からの位置検出信号Ｓｒおよび電流検出回路１９からの電流検出信号を取得することにより、モータ３の状態を確認する。

【0095】

次に、制御回路１１は、駆動指令信号Ｓｃの入力待ち状態となる（ステップＳ９）。制御回路１１は、上位装置２から速度指令値としての駆動指令信号Ｓｃが入力されるまで待機する。

【0096】

その後、図４の時刻ｔ２において、上位装置２が、モータ３を目標回転速度で回転させることを指示する駆動指令信号Ｓｃをモータ駆動制御装置１に対して出力したとする（ステップＳ１０）。モータ駆動制御装置１は、入力された駆動指令信号Ｓｃによって指定された目標回転速度でモータ３が回転するように駆動制御信号Ｓｄ（ＰＷＭ信号）を生成し、モータ駆動回路１２に与える（ステップＳ１１）。

【0097】

モータ駆動回路１２は、入力された駆動制御信号Ｓｄ（ＰＷＭ信号）に基づいて、インバータ回路１４の各スイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗのスイッチング動作を開始する（ステップＳ１２）。これにより、モータ３のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが通電する。

【0098】

ステップＳ１２においてスイッチングレグＳＷｗがスイッチング動作を開始すると、昇圧部１６による昇圧動作が開始される（ステップＳ１３）。具体的には、図４の時刻ｔ２以降において、インバータ回路１４のスイッチングレグＳＷｗの駆動用トランジスタＱ５，Ｑ６が交互にオン・オフ動作を開始することにより、昇圧部１６のキャパシタＣ１の一方の端子の電圧がグラウンド電位と駆動用電源端Ｐ７の電位との間で切り替わる。これにより、電源端子Ｐ１から第１整流素子Ｄ１を介してキャパシタＣ１が充電される動作と、キャパシタＣ１の他方の端子の電圧が駆動用電源端Ｐ７の電位を基準にキャパシタＣ１の充電電圧分、昇圧される動作とを繰り返す。

【0099】

このとき、キャパシタＣ１を充放電する電流は、上述したように、抵抗Ｒ１，Ｒ２によって制限される。そのため、スイッチングレグＳＷｗのスイッチング動作が開始されると、キャパシタＣ１から保護回路１５に供給される電流が制限され、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極の電圧が電源電圧Ｖｄｃを超えて緩やかに上昇することにより、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが緩やかに上昇する（ステップＳ１４）。これにより、電源端子Ｐ１から保護回路１５を経由してキャパシタＣ５，Ｃ６に流れ込む電源電流Ｉｄｃの急峻な増加が抑えられ、突入電流が抑制される。

【0100】

例えば図４の時刻ｔ３において、ステップＳ１４における保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓの上昇により、不完全な状態でオンしていた保護用トランジスタＱａ，Ｑｂが完全にオンする（ステップＳ１５）。これにより、電源ラインＬｐの電圧が電源電圧Ｖｄｃ（＝１２Ｖ）まで上昇する（ステップＳ１６）。その後は、スイッチングレグＳＷｗのスイッチング動作が継続している限り、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂが完全にオンし続けるので、モータ駆動回路１２のインバータ回路１４の駆動用電源端Ｐ７には、電源ラインＬｐから電源電圧Ｖｄｃが供給され続けることになる。
なお、上述した昇圧部１６の昇圧動作は、モータ３に大きな電流が流れ始める前に完了するため、モータ３の駆動と昇圧動作とを同時に開始しても問題ない。

【0101】

以上により、モータ３のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに適切な電圧（電源電圧Ｖｄｃ）を印加して通電させることが可能となるので、モータ３の正常駆動が可能になる（ステップＳ１７）。例えば、図４の時刻ｔ３以降において、モータ３の回転速度が駆動指令信号Ｓｃによって指定された目標回転速度に到達するまで駆動制御信号Ｓｄ（ＰＷＭ信号）のデューティ比が連続的に上がっていくことにより、電源電流Ｉｄｃが上昇し続ける。

【0102】

以上、本実施の形態に係る負荷駆動回路１０２を搭載したモータ駆動制御装置１によれば、電源端子Ｐ１と駆動用電源端Ｐ７との間を結ぶ電源ラインＬｐに設ける保護回路１５を、Ｐチャネル型ではなくＮチャネル型の保護用トランジスタＱａ，Ｑｂによって実現した場合であっても、従来技術のように、保護用トランジスタを駆動するための電圧を生成するチャージポンプ回路用のスイッチング素子を新たに設ける必要がない。

【0103】

具体的には、モータ駆動制御装置１において、昇圧部１６のキャパシタＣ１の一方の端子をインバータ回路１４の一つの出力端［具体的には、スイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの何れか一つ（例えばスイッチングレグＳＷｗ）の中間点］に接続する。これによれば、何れか一つのスイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの２つの駆動用トランジスタと昇圧部１６とによってチャージポンプ回路を実現することができる。

【0104】

すなわち、上述したように、モータ３の駆動時に、インバータ回路１４の一つのスイッチングレグＳＷｗを構成している２つの駆動用トランジスタＱ５，Ｑ６が交互にスイッチングすることにより、昇圧部１６のキャパシタＣ１の一方の端子の電圧が駆動用電源端Ｐ７の電位とグラウンド電位との間で継続的に切り替わる。これにより、キャパシタＣ１を充電させることができ、且つキャパシタＣ１の他方の端子に電源電圧Ｖｄｃを超える電圧を発生させることができる。このようにして生成された電圧を保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極に印加することにより、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂを適切に駆動することができる。

【0105】

このように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によれば、Ｎチャネル型の保護用トランジスタＱａ，Ｑｂを駆動するための電圧を生成するチャージポンプ回路用のスイッチング素子をモータ駆動用のスイッチングレグの駆動用トランジスタと共用することができるので、従来に比べて、チャージポンプ回路を駆動するための専用ＩＣ等を設ける必要がなく、モータ駆動制御装置の回路規模の増大を抑えることができる。また、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂを完全にオンさせるために必要な電荷（電流）は、キャパシタＣ２の容量を考慮しても極めて小さいため、昇圧部１６を構成する部品は小型・安価なものを使用することが可能となる。
したがって、本実施の形態に係る負荷駆動回路１０２によれば、モータ駆動制御装置１の保護機能をより低コストで実現することが可能となる。

【0106】

また、モータ駆動制御装置１において、昇圧部１６は、電源端子Ｐ１とキャパシタＣ１の他方の端子との間に接続され、電源端子Ｐ１側からキャパシタＣ１側へ電流を流す第１整流素子Ｄ１と、キャパシタＣ１の他方の端子と保護用トランジスタＱａ，Ｑｂの制御電極（ゲート電極）との間に接続され、キャパシタＣ１側から保護用トランジスタＱａ，Ｑｂの制御電極側へ電流を流す第２整流素子Ｄ２とを更に有している。

【0107】

これによれば、インバータ回路１４の一つの出力端から出力される信号（一つのスイッチングレグＳＷｗのスイッチング動作）に応じたチャージポンプ回路の動作、すなわち、電源電圧ＶｄｃによるキャパシタＣ１の充電動作と、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート電極への電源電圧Ｖｄｃを基準としたキャパシタＣ１の充電電圧の供給動作を、簡素な回路構成によって実現することができる。

【0108】

また、昇圧部１６は、第１整流素子Ｄ１とキャパシタＣ１の他方の端子との間に接続された抵抗Ｒ１と、キャパシタＣ１の一方の端子とスイッチングレグＳＷｗの中間点との間に接続された抵抗Ｒ２とを有している。抵抗Ｒ１，Ｒ２によって、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが緩やかに上昇し、キャパシタＣ５，Ｃ６に流れ込む突入電流を抑制することができる。

【0109】

また、モータ駆動制御装置１において、制御回路１１は、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂを経由しない経路からの給電によって動作する。これによれば、電源ラインＬｐに十分な電力が供給されていない状態であっても、制御回路１１が駆動制御信号Ｓｄを生成し、モータ駆動回路１２のスイッチングレグＳＷｗにスイッチング動作を行わせて、昇圧部１６による昇圧動作を行わせることができるので、保護用トランジスタＱａ，Ｑｂをより確実にオンさせることが可能となる。

【0110】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0111】

例えば、上記実施の形態において、保護回路１５が電源逆接続保護機能と突入電流抑制機能とを有している場合を説明したが、これに限られない。例えば、モータ駆動制御装置１に要求される仕様に応じて、保護回路１５は、電源逆接続保護機能と突入電流抑制機能の何れか一方の機能のみを有していてもよい。例えば、保護回路１５の機能として突入電流抑制機能のみが要求されている場合には、保護回路１５は、保護用トランジスタＱｂを有していなくてもよい。

【0112】

また、上記実施の形態では、負荷（モータ３）の駆動に伴ってチャージポンプ回路（昇圧部１６）が起動する場合を例示したが、これに限られず、負荷の駆動とチャージポンプ回路の起動とを個別に制御してもよい。具体的には、制御回路１１は、インバータ回路１４を構成する複数のスイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗの駆動用トランジスタＱ１～Ｑ６のスイッチング動作を制御してモータ３を駆動する負荷駆動モードと、一つのスイッチングレグＳＷｗの駆動用トランジスタＱ５，Ｑ６のスイッチング動作を制御して昇圧部１６を駆動する昇圧モードとを有していてもよい。

【0113】

例えば、制御回路１１は、起動直後においては、昇圧モードで動作することにより、インバータ回路１４のスイッチングレグＳＷｗのみのスイッチング動作を制御して昇圧部１６を駆動して保護回路１５の保護用トランジスタＱａ，Ｑｂを完全にオンさせておき、その後、上位装置２から駆動指令信号Ｓｃを受信したら、負荷駆動モードに移行して、全てのスイッチングレグＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗのスイッチング動作を制御してモータ３を駆動してもよい。

【0114】

これによれば、モータ３の駆動を開始する前に、保護回路１５を起動して電源ラインＬｐに適切な電圧（電源電圧Ｖｄｃ）を供給しておくことが可能になるので、より信頼性の高いモータ駆動制御を実現することが可能となる。

【0115】

また、上述の実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータの相数は、３相に限られない。また、ホール素子の数は、３個に限られない。

【0116】

上記実施の形態において、モータ３の種類は特に限定されない。例えば、モータ３は、ブラシレスＤＣモータに限定されず、ステッピングモータであってもよい。また、負荷駆動回路１０２の駆動対象の負荷は、モータ３に限定されない。すなわち、負荷駆動回路１０２は、モータ駆動制御装置１以外の負荷を駆動する電子機器にも適用可能である。

【0117】

上述のタイミングチャートやシーケンス図は一例であって、これらに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されていてもよいし、処理が並列化されていてもよい。

【符号の説明】

【0118】

１…モータ駆動制御装置、２…上位装置、３…モータ（負荷の一例）、４…インペラ、５…ファン（ファンモータ）、６…位置検出装置、１１…制御回路、１２…モータ駆動回路、１３…プリドライブ回路、１４…インバータ回路、１５…保護回路、１６，１６ａ…昇圧部、１７…電源回路、１８…電力遮断回路、１９…電流検出回路、１００…モータ駆動制御システム、１０１…モータユニット、１０２，１０２ａ…負荷駆動回路、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６…キャパシタ、Ｄ１…第１整流素子、Ｄ２…第２整流素子、Ｄ５…ダイオード、Ｖｄｃ…電源電圧、Ｉｄｃ…電源電流、Ｌｐ…電源ライン、Ｌｕ…コイル、Ｌｖ…コイル、Ｌｗ…コイル、Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗ…出力端、Ｐ１…電源端子、Ｐ２～Ｐ６…端子、Ｐ７…駆動用電源端、Ｑ１～Ｑ６…駆動用トランジスタ、Ｑａ，Ｑｂ…保護用トランジスタ、Ｒ１～Ｒ３，Ｒｓ…抵抗、Ｓｃ…駆動指令信号、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｓｏ…モータ駆動情報信号、Ｓｒ…位置検出信号、ＳＷｕ，ＳＷｖ，ＳＷｗ…スイッチングレグ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】