CN107615640A

CN107615640A - 负载驱动装置

Info

Publication number: CN107615640A
Application number: CN201680031270.6A
Authority: CN
Inventors: 刘鸣; 山胁大造; 黛拓也; 石田良介; 杉山泰志; 小野豪; 小野豪一
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2036-04-12
Also published as: EP3309951A1; JP6385892B2; US20180183375A1; EP3309951A4; JP2017005834A; US10340833B2; CN107615640B; WO2016199491A1

Abstract

本发明的目的在于在具有H电桥电路的负载驱动装置中，即使在负载过载的情况下，也在抑制构成H电桥电路的电路要素、例如开关元件的故障、破坏的同时，实现电容器或/和H电桥电路的构成要素的小型化(例如减小其容积)。作为实现其的技术方案，具有第一和第二模式作为切换开关元件(11、12、13、14)的模式，适当地切换第一、第二模式。

Description

负载驱动装置

技术领域

本发明涉及负载驱动装置，特别涉及以具有线圈的负载(例如电动机)为驱动对象的负载驱动装置。例如，涉及适用于汽车中的电子节流阀控制装置的电动机驱动装置。

背景技术

作为用于驱动具有线圈的电动机的驱动装置，已知使用H电桥驱动电路的驱动装置。该使用H电桥驱动电路的电动机驱动装置中，通过对于电动机彼此交叉地以对角连接4个开关元件、使这些开关元件以规定的占空比接通或关断，能够控制电动机的动作状态(正转、反转、停止)。

使电动机从正转或反转的动作状态切换至停止状态时，需要释放电动机中的线圈中蓄积残留的能量，已知以下所示的方法。参考以下专利文献。

使4个开关元件全部关断，使用在开关元件的驱动端子之间并联设置的二极管，对开关元件的驱动端子之间在正向用各个体二极管偏置，经由该二极管使线圈的蓄积能量向电源侧释放。

例如，设想对电动机突然施加了过大负载的情况。然后，保持施加负载地置之不理时，其驱动电路等可能发生热或电的故障。于是，在负载驱动装置或负载驱动电路检测出施加了过大负载的状态的情况下，需要将负载所具有的能量、例如惯性能量迅速地向驱动装置外或电路外释放。即，本发明的发明人发现了需要进行从检测出过载的时刻起将动能变换为电能，将其进一步变换为热能，或者将电能蓄积在设置于电路内的电容器中等控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-138098号公报

专利文献2：日本特开2014-100002号公报

发明内容

发明要解决的课题

近年来，因为严格要求ECU(Engine control unit：发动机控制单元)电路的低成本化，所以其中的电动机驱动用H电桥驱动电路的小型化的要求非常强。

图1表示相关的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。这是与本发明相关的附图。

图2表示图1中的电动机15正转时的电动机电流的通路。图2(a)的虚线表示从Vc驱动电动机时的电动机电流的通路。图2(b)的虚线表示未从Vc驱动电动机时的电动机电流的通路。

图3表示图1中的电动机15反转时的电动机电流的通路。图3(a)的虚线表示从Vc驱动电动机时的电动机电流的通路。图3(b)的虚线表示未从Vc驱动电动机时的电动机电流的通路。

图4(a)的虚线表示图1中的电动机15中流过正转的过电流时的、相关技术的电动机电流的通路。

图4(b)的虚线表示图1中的电动机15中流过反转的过电流时的、相关技术的电动机电流的通路。

与本发明相关的电动机驱动用H电桥驱动电路如图1所示，包括控制器18、具有体二极管的(如图1所示，与体二极管并联连接的开关元件)开关元件11、12、13、14、电动机机构15、电容器17、电动机电流检测器19、过电流判断器20、正转电动机电流传感部21、反转电动机电流传感部22。

电容器17是为了H电桥驱动电路的电源电压的稳定化、低噪声化而设置的。

控制器18通过对开关元件11、12、13、14进行规定的通断控制而控制电动机15的动作。

在电动机15正转动作时，开关元件11、14同时接通时，电动机电流在图2(a)所示的符号I1(图2(a)的虚线的箭头)的方向上流动。该电动机电流的值上升。接着，开关元件11、12或开关元件13、14中的某一组同时接通时，电动机电流在图2(b)所示的符号电流I2(图2(b)的虚线的箭头)的方向上流动。该电动机电流的值降低。反复上述开关元件的动作(如图2(a)和图2(b)所示地，切换ON-OFF的开关元件的组)。由此，电动机电流值微观上反复上升、下降，但宏观上该电流值大致一定。这样，为了在电动机中流过一定的正向电流，使用控制器18控制开关元件的ON-OFF(接通-关断)。

要使电动机反转动作的情况下，使图3(a)所示的开关元件12、13同时接通。这样，电动机电流在图3(a)所示的I3(图3(a)的虚线的箭头)的方向上开始流动，电动机电流值上升。接着，使开关元件11、12或开关元件13、14中的某一组同时接通。这样，电动机电流在图3(b)中用符号I4(图3(b)的虚线的箭头)表示的方向上流动，电动机电流的值降低。为了反复上述开关元件的动作(即切换ON-OFF的开关元件的组的动作)，用控制器18控制各个开关元件的ON-OFF时序等。由此，在电动机中流过要求值的反向电流。

另外，控制器18响应来自电动机机构15的指示信号，为了使电动机中流过的电流成为必要的电流值而控制开关元件11、12、13、14的ON-OFF时序等。

图1所示的正转电动机电流传感部21、反转电动机电流传感部22，是用于通过检测开关元件11或开关元件12中流过的电流来检测电动机正转时或反转时的电动机电流的单元。

电动机电流检测器19具有将由正转电动机电流传感部21和反转电动机电流传感部22检测得到的电动机中流动的电流信号变换为电压信号的电路。

过电流判断器20在基于来自电动机电流检测器19的电压信号的电压值大于用于过电流判断的阈值的电压值的情况下，判断为电动机中流过的电流值是过电流，将判断为过电流的信号输出至控制器18。

电动机正转、并且该电动机中流过了过电流的情况下，电动机电流在正转电动机电流传感部21中流动，传感部21的传感信号被输入至电动机电流检测器19，在过电流判断器20中判断为过电流，其判断信号被输入至控制器18。

作为电动机中流过了过电流的情况下用于使电动机迅速停止的方法，有公知的现有方式1和公知的现有方式2。

现有的控制方式1，是以在图1所示的开关元件11-14进行了规定的动作之后，根据来自控制器18的控制信号使开关元件11-14全部关断的方式进行控制。另外，该控制方式1和控制方式2自身是公知的，但图1的电路整体或其一部分并不是公知的。

对于电动机15具有线圈、该电动机15中的线圈具有规定值以上的电能的情况说明开关元件11-14的控制方法。对该开关11-14进行要求的ON-OFF控制而在电动机15中流动要求的电流时，判断为电动机15中流动的电流过大、即处于过电流状态的情况下，进行使开关元件11-14全部关断的控制。此时的图4(a)中所示的电动机电流I5(图4(a)的虚线的箭头)经由开关元件12、13的体二极管，与正转时的电动机电流I1、I2的方向相同地继续流动。即，即使开关元件12、13关断，电流也经由体二极管继续流动。通过该动作，电动机15的线圈中蓄积的能量到达电容器17，被其吸收，电容器17两端的电压上升。

为了抑制该部分的电压变动，电容器17一般使用大容量的电解电容器(例如使用容量是47μF(微法拉)的电容器)。与电解电容器相比，陶瓷电容器的外形尺寸更小。但是，为了使电容器占电路装置的容积小型化，单纯地将电容器17的电解电容器置换为陶瓷电容器并不是好方法。即，一般而言，陶瓷电容器与电解电容器相比电容值大多较小。例如是10微法拉(μF)程度。设想对于负载驱动电路或电动机驱动用H电桥驱动电路的电容器，例如从47微法拉的电解电容器置换为10微法拉的陶瓷电容器的情况。进行了这样的置换的电路装置中，装置因检测出电动机过载、即过电流而进行使电动机停止的控制的情况下，因为电容器17(此处例如设想使用了10微法拉的陶瓷电容器的情况)的两端电压上升，存在电容器17、开关元件11、12的电压值超过耐压值、构成H电桥电路的一部分的电容器17破坏或者故障的可能性。

另外，电动机反转地旋转时，在电动机中流过了过电流的情况(图4(b)的虚线的箭头)下，电流方向与正转时相反，但H电桥电路的动作自身与上述相同。即，如果检测出过电流，则进行使开关元件全部关断的控制，使电动机迅速停止。

现有方式2是对于在控制开始前按要求进行了ON-OFF控制的开关元件11-14，以按照来自控制器18的控制信号使开关元件13、14(或者开关元件11、12)同时接通、并且使其他开关元件关断的方式，对开关元件11-14进行控制(如图2(b)所示)。

因为电动机15中的线圈成分(线圈中蓄积的电能)，开关元件13、14(或者开关元件11、12)同时接通时的电动机电流I2在图2(b)的虚线的箭头方向上持续流动。该电流流动的方向与正转时的电动机电流I1、I2的方向相同。即，在电动机达到过载之前的正常动作时之后，电动机电流I2继续流动。此时，电动机15中的线圈中蓄积的能量被开关元件13、14(或者开关元件11、12)的内部和电动机15的电阻成分消耗。电容器17的两端电压不上升(在电容器17所在的方向上不流过电流)，但存在开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)上升这样的问题点。

为了抑制该部分的温度上升，需要在H电桥电路、或者ECU电路整体中强化散热装置。为了使负载驱动电路小型化而省略负载驱动电路中设置的散热装置(例如元件的散热翅片)、或者过度地使散热装置小型化时，存在开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的上升过大、H电桥电路破坏、故障的可能性。

另外，电动机反转时、并且过电流流动的情况下(图3(b)的虚线的箭头)，与正转时的电流方向相反，但H电桥电路的动作与正转时相同。

本发明的目的在于在具有H电桥电路的负载(例如电动机)驱动装置中，在负载达到过载的情况下，也抑制构成H电桥电路的电路要素、例如开关元件的故障、破坏，同时实现电容器或/和H电桥电路的构成要素的小型化(例如减小其容积)。即，此处的小型化，指的是降低H电桥电路的输入侧的电容器的电容值、且完全消除H电桥电路的散热装置等，使负载驱动电路的大小小型化。另外，在小型化的同时，通过该负载驱动电路装置的部件成本降低而使装置整体价格与现有相比廉价化。

用于解决课题的技术方案

用于解决上述课题的技术方案例如如下所述。

一种负载驱动装置，其特征在于，包括：

第一开关元件，其第一源极端子和第一漏极端子中的一者与电源电位侧连接且所述第一漏极端子和所述第一源极端子中的一者与线圈负载的一端的端子连接；

第二开关元件，其第二漏极端子和第二源极端子中的一者与接地电位侧连接且所述第二源极端子和所述第二漏极端子中的一者与所述第一开关元件的所述第一漏极端子和所述第二源极端子中的一者连接；

第三开关元件，其第三源极端子和第三漏极端子中的一者与所述电源电位侧连接且所述第一漏极端子和所述第一源极端子中的一者与所述负载的另一端的端子连接；

第四开关元件，其第四漏极端子和第四源极端子中的一者与所述接地电位侧连接且所述第四源极端子和所述第四漏极端子中的一者与所述第三开关元件的所述第三漏极端子和所述第三源极端子中的一者连接另一端；

两端端子连接在所述电源电位与所述接地电位之间的电容器；

测量所述电容器的两端电压的电压测量单元；和

使所述第一～第四开关元件独立地接通或关断的控制单元，

所述电压测量单元检测所述电容器的所述两端电压的值是在基于所述第一～第四开关元件的耐压值设定的规定电压值以上还是不到所述规定电压值，

所述控制单元进行切换与所述负载连接的所述第一～第四开关元件的接通或关断的动作模式中的第一模式和第二模式的控制，

在所述电容器的所述两端电压在所述规定电压值以上的情况下，使所述第一～第四开关元件以所述第一模式动作，

在所述电容器的所述两端电压不到所述规定电压值的情况下，使所述第一～第四开关元件以所述第二模式动作，

所述第一模式是使所述第一～第四开关元件全部关断的动作模式，

所述第二模式是使所述第二和第四开关元件中的一者接通、且使除此之外的所述第一～第四开关元件全部关断来形成包括所述线圈负载和所述接地电位的闭合的电流通路的动作模式，

所述电容器的电容值基于以下两个能量值的能量值之差而确定：在检测出所述负载中产生了过电流的时刻在所述负载中蓄积的能量值；和与检测出过电流之后在所述第二模式中由于所述第二和第四开关元件中的一者中流动电流而被所述第二和第四开关元件中的一者消耗的能量值，并且，

通过所述第一动作模式，使得由于经由所述负载和与所述第一～第四开关并联连接的二极管元件对所述二极管供给的电能而上升的所述电容器的所述两端电压，成为所述规定电压值以下的值。

发明效果

根据本发明，例如能够降低构成H电桥电路的开关元件的元件间的电压上升的值和温度上升的值两者。因此，例如能够满足客户要求的产品规格。例如，为了满足客户的装置小型化、廉价化的要求，而需要将上述电容器从现有的电解电容器置换为比该电解电容器电容小的陶瓷电容器的情况下，仅置换电容器难以在电路元件上抑制元件的电、热破坏。另外，也难以抑制电容小的陶瓷电容器的电故障、破损。然而，根据本发明，因此，能够将作为电路要素的电容器17从电解电容器置换为陶瓷电容器，并且通过如上所述的控制方法、负载驱动方法的改进，也能够削减H电桥电路的散热装置。由此，能够使H电桥驱动电路小型化，能够实现ECU电路的低成本化。

附图说明

图1是用于说明本发明的背景技术的、电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

图2表示图1中的电动机15正转时的电动机电流的通路。图2(a)表示从Vc驱动电动机时的电动机电流的通路。图2(b)表示未从Vc驱动电动机时的电动机电流的通路。

图3表示图1中的电动机15反转时的电动机电流的通路。图3(a)表示从Vc驱动电动机时的电动机电流的通路。图3(b)表示未从Vc驱动电动机时的电动机电流的通路。

图4是表示图1所示的电动机过电流时、电动机正转时(用(a)表示)、和电动机反转时(用(b)表示)的电流降低模式2的电动机电流的通路的图。

图5是实施例1的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

图6是实施例1的过电流判断器的结构的一例。

图7是实施例1的MOS全关断判断器的结构的一例。

图8是表示实施例1的过电流判断器和MOS全关断判断器的动作的图。

图9是表示实施例1的H电桥驱动电路的模式切换流程的图。

图10是实施例2的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

图11是实施例2的过电流判断器的结构的一例。

图12是实施例2的MOS全关断判断器的结构的一例。

图13是表示实施例2的过电流判断器和MOS全关断判断器的动作的附图。

图14是表示电动机正转时、发生过电流时、实施例2的H电桥驱动电路的动作的图。

图15是实施例3的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

图16是实施例3的过电流判断器的结构的一例。

图17是实施例3的用于判断MOS开关元件的全关断的判断器的结构的一例。

图18是表示实施例3的过电流判断器和MOS全关断判断器的动作的图。

图19是表示电动机正转时发生过电流的情况下的、实施例3的H电桥驱动电路的动作的图。

图20是实施例4的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

图21是表示实施例4的过电流判断器和MOS全关断判断器、控制器的动作的图。

图22是实施例5的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

图23是实施例5的过电流判断器的结构的一例。

图24是实施例5的MOS全关断判断器的结构的一例。

图25是表示三相电动机的相1中发生过电流的情况下的、实施例5的H电桥驱动电路的动作的图(时序图)。

图26是表示实施例5的H电桥驱动电路的模式切换流程的图(时序图)。

具体实施方式

以下参考附图详细说明表示本发明的实施例。

实施例1

图5表示实施例1的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

实施例1的电动机驱动用H电桥驱动电路包括：控制器29、具有体二极管的开关元件11、12、13、14、电动机机构15、电容器23、电动机电流检测器19、判断器35、正转电动机电流传感部21、反转电动机电流传感部22。另外，体二极管的方向优选如图5所示地与开关元件11-14分别连接。通过如图所示地使体二极管与开关元件并联连接，在使开关元件关断的情况下，也能够用体二极管使电流在图示中向上地流过。

电容器23、各自具有体二极管的开关元件11、12、13、14、正转电动机电流传感部21、反转电动机电流传感部22与图1所示的相关技术的电动机驱动用H电桥驱动电路中的相同。因此省略这些电路要素的说明。

电动机电流检测器19是将由正转电动机电流传感部21和反转电动机电流传感部22检测得到的电动机中流动的电流信号变换为电压信号的电路、单元。如图2所示，电动机15正转的情况下，用电动机电流检测器19检测电动机15中流动的电流，将其作为输出电压VI1输出。此时，因为不使用开关元件12，所以开关元件12中流动的电流为零。因此，输出电压VI2为零。电动机15如图3所示反转动作的情况下，用电动机电流检测器19检测电动机15中流动的电流，将其作为输出电压VI2输出。此时，因为不使用开关元件11，所以开关元件11中流动的电流为零。因此，输出电压VI1的值为零。

电动机机构15具有电动机和用于测量电动机的旋转速度和旋转方向的机构。即，电动机机构15在电动机本体之外还具有测量机构。

控制器29控制开关元件11、12、13、14以使电动机机构15中的电动机的动作成为以下6种模式中的任一种。作为其中的降低电流值的目的的开关元件11-14的开关模式，在本发明中使用第一模式(以下在说明书中称为模式1)和第二模式(以下在说明书中称为模式2)。

本发明中，重要的在于不是单纯将第一模式与第二模式组合，而是例如在何种时机进行从第一模式到第二模式的切换这一点。该时机基本在于为了能够达成本发明的目的而在规定的时机切换。

特征在于根据模式1的动作，开关元件的芯片的温度上升，但电容器23的两端电压和开关元件11、12、13、14各自的两端电压值不上升。另一方面，根据模式2的动作，电容器23、开关元件11、12、13、14各自的两端电压上升，但这些开关元件的芯片的温度上升不如模式1的情况上升得那么高。

设想以下6个动作模式。

(1)电动机处于正常状态、并且电动机正转的状态。

(2)电动机处于正常状态、并且电动机反转的状态。

此处，正转还是反转遵循以下定义。即，将电动机向一个方向旋转的情况定义为正转的情况下，将向与该旋转方向相反的方向旋转的情况定义为反转。

(3)在检测出电动机处于过电流状态之后的上述模式1(第一模式)下电动机正转的状态。

(4)在检测出电动机处于过电流状态之后的上述模式2(第二模式)下电动机正转的状态。

(5)在检测出电动机处于过电流状态之后的上述模式1(第一模式)下电动机反转的状态。

(6)在检测出电动机处于过电流状态之后的上述模式2(第二模式)下电动机反转的状态。

为了按照上述(1)或(2)的动作模式时的、来自电动机机构15的关于电动机的旋转速度和旋转方向的信号使电动机15中流动的电流成为必要的电流值，控制器29对开关元件11、12、13、14各自的栅极进行ON-OFF控制。

图2(a)、(b)表示电动机的动作正常、并且电动机正转的情况下的电流的通路。图2(a)中开关元件11、14是ON(接通)，并且开关元件12、13是OFF(关断)。图2(b)中开关元件13、14是ON，并且开关元件11、12是OFF。

图3(a)、(b)表示电动机的动作正常、并且电动机反转的情况下的电流的通路。图3(a)中开关元件12、13是ON、并且开关元件11、14是OFF。图3(b)中开关元件13、14是ON，并且开关元件11、12是OFF。

在电动机的正转状态时，检测出电动机的过电流的情况下，控制器29按照来自判断器32的指示信号EN3，使动作模式从上述(1)切换至(3)或(4)。之后，按照来自判断器36的指示信号EN5，为了使上述(3)的动作模式切换至上述(4)的动作模式、或者使上述(4)的动作模式切换至上述(3)的动作模式，而控制开关元件11、12、13、14的ON-OFF时序。

将此时的开关元件11、12、13、14的通断动作和电动机电流的通路在图2(b：正转状态时、电动机过电流时用于降低电流值的模式1)、图4(a：正转状态时、电动机过电流时的用于降低电流值的模式2)中示出。

在电动机处于反转状态时，如果检测出电动机达到过电流状态，则控制器29按照来自判断器32的指示信号EN3，从上述(2)的模式切换至(5)的模式或(6)的模式。之后，按照来自判断器36的指示信号EN5，为了从上述(5)的模式切换至上述(6)的模式、或者从上述(6)的模式切换至上述(5)的模式，而控制开关元件11、12、13、14的栅极各自的ON-OFF。

将此时的开关元件11、12、13、14的通断动作和电动机电流的通路在图3(b：反转状态时、电动机过电流时的电流降低模式1)、图4(b：反转状态时、电动机过电流时的电流降低模式2)中示出。

此处，为了简化说明，以电动机处于正转状态时的H电桥驱动电路的动作状态为例说明本实施例的动作。

图5所示的判断器35具有过电流判断器32和MOS全关断判断器36。

在图6中示出过电流判断器32的结构的一例。过电流判断器32由比较器45构成，具有过电流阈值V5的输入端子。过电流阈值V5能够通过外部输入4的值调整。

在图7中示出MOS全关断判断器36的结构的结构例。MOS全关断判断器36由比较器47构成，具有全关断阈值V7的输入端子。全关断阈值V7能够通过外部输入5的值调整。MOS全关断判断器36的动作开始由来自过电流判断器32的输出信号EN3决定。

在图8中示出过电流判断器32和MOS全关断判断器36的动作。另外，关于电动机的动作模式的切换，在图9的流程图中示出。

以下说明图9。

假设电动机正转或反转。如果电动机的动作已开始，即电动机已开始旋转，则随时确认电动机是否达到了过电流状态。

不是过电流状态的情况下，继续监视。

如果检测出过电流状态，则前进至下一个步骤，将电动机控制设定为第二模式。如以下图示，取决于输入电容的(电容器两端的)电压值是否超过阈值，产生继续第二模式还是将电动机控制切换至第一模式的分歧。将电动机控制切换至第一模式的情况下，保持继续第一动作模式的控制，最终电动机停止。

电动机处于正转模式时，如果来自电动机电流检测器19的电压信号VI1在过电流判断器32的比较器45中变得比过电流阈值V5高(图8的时刻t1)，则判断为电动机电流处于过电流状态，比较器45、即过电流判断器32的输出信号EN3从高变化为低。此时，用控制器29进行使开关元件11、12、13、14全部关断的控制。由此，电动机的动作状态从正常状态且正转状态变化至正转状态且电动机过电流时的电流降低模式2(第二动作模式)。由此，电动机中的线圈中蓄积的电能经由与开关元件12、13分别并联连接的体二极管向电源侧释放，电动机电流的值降低。由此，避免了过电流状态。

另外，电动机正转时，电容器23的电压值被输入至MOS全关断判断器36。在时刻t1，过电流判断器32的输出信号EN3从高变化为低。与此相应地，MOS全关断判断器36的比较器47开始动作。

时刻t1之后，电容器23的两端电压值上升。随着该上升，如果与MOS全关断判断器36的比较器47中的全关断阈值V7相比电容器23的两端电压值变得更高(设该时刻如图8所示为时刻t2)，则比较器47、即MOS全关断判断器36的输出信号EN5从高变化为低。此时，用控制器29进行控制使开关元件11和12同时关断、并且使开关元件13和14同时接通。

另外，也可以改为进行控制使开关元件11和12同时接通、使开关元件13和14同时关断。此时，模式从电动机处于正转状态并且为上述模式2切换至电动机处于正转状态且为上述模式1。此时，电动机中的线圈中蓄积的能量被开关元件13、14和电动机中的电阻成分消耗，电动机电流值降低。由此摆脱过电流状态。此时，电动机中的线圈中蓄积的能量不向电容器23释放，所以电容器23的两端电压不上升。

作为电动机过电流时的对策，与作为比较技术示出的单独使用动作模式1和动作模式2中的某一个模式的控制方法相比较可以得到的本实施例的效果如下所述。

检测出电动机的过电流之后，首先切换至第二模式的情况下，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的仅一部分向电容器23释放，所以对开关元件11、12和电容器23施加的电压Vc上升。但是，之后，例如通过在权利要求1所述的规定的时机从该第二模式切换至第一模式，能够使开关元件11、12和电容器23各自的两端电压的上升程度与现有方式1的情况相比降低。

从用于降低电流值的模式2切换至用于降低电流值的模式1之后，电动机15的线圈成分中蓄积的能量剩余的部分被开关元件13、14(或者开关元件11、12)消耗，所以开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)上升。但是，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的一部分已经通过模式2向电容器23释放，所以能够使开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的温度上升与仅单独使用现有方式2的情况相比减小。

因此，即使代替现有方式1的电容器17(例如47微法拉的电解电容器)，在本实施例中使用电容值比其小的电容器23(例如10微法拉的陶瓷电容器)，也能够将电容器23、开关元件11、12的电压上升抑制在规格范围内。即使设为比现有方式2的散热条件更严格的条件(例如对于元件不设置散热板的情况)，也能够将开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的上升抑制在规格范围内。即，能够使芯片温度上升与现有相比更小。

因此，能够防止H电桥电路破坏，能够实现本实施例的装置的小型化。

模式2与模式1的切换点(即切换的时机)是电容器23的电压值Vc成为电压V7时(或者该时机如权利要求1所述)。电压V7设定为不超过H电桥电路的开关元件11、12、13、14的耐压的电压。即，电压V7是设计时由设计者设定的值。开关元件的耐压值存在多个值，例如存在漏极-源极间的耐压值、漏极-栅极间的耐压值、源极-栅极间的耐压值、源极和漏极与基板(背栅)间的耐压值、漏极-源极破坏电压值、源极-栅极破坏电压值等。此处所称的耐压值，是上述多个值中最低的耐压值或最严格的值。

如果仅实现将电容器23、开关元件11、12的电压上升抑制在规格范围内，则仅设定上述电压V7即可，但为了将温度上升抑制在规格范围内，需要用以下计算决定电容器23的电容值C(F)。

首先，根据式1求出电流降低模式1的消耗能量Q(J)。

其中，ΔT_spec(K)是H电桥IC芯片的温度上升容许值，M(m³)是芯片的体积，T(J/m³·K)是芯片中使用的硅材料的热容量。此时，假设不存在芯片的散热条件。

Q＝T*M*ΔT_spec 式1

接着，用式2求出电容器23的电容值C(F)。

C＝(L×I²-2Q)/(V7²-VB²) 式2

其中，L(H)是电动机的电感成分的值，I(A)是电动机中流动的过电流值，VB(V)是电池的电压值。

在H电桥电路中连接按上述计算式求出的电容器23，在电动机15的能量放电时，电容器23的电压值Vc不足阈值V7时，以电流降低模式2动作，电容器23的电压值Vc在阈值V7以上时，以电流降低模式1动作，由此能够将电压上升和温度上升两者抑制在规格范围内。

实施例2

实施例1的情况下，需要追加测量电容器23的两端电压的电路。因此，存在H电桥驱动电路装置的面积(例如电路基板的面积)增加的可能性。本实施例不使用电容器23的电压测量电路，通过测量电动机15中流动的电流而实现模式切换。

图10是表示实施例2的结构的图。对于图10、图5、图1中的相同构成部分附加相同符号。

图10表示实施例2的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

实施例2的电动机驱动用H电桥驱动电路包括控制器29、具有体二极管的开关元件11、12、13、14、电动机机构15、电容器23、电动机电流检测器25、判断器26、电动机电流传感部24。

控制器29、电容器23、电动机机构15、具有体二极管的开关元件11、12、13、14与图1、图5所示的电动机驱动用H电桥驱动电路中的相同，所以省略说明。

电动机电流传感部24是用于传感电动机中流动的电流的电路。例如，使用电阻构成电动机电流传感部24。

电动机电流检测器25是将由电动机电流传感部24检测得到的电动机中流动的电流信号变换为电压信号VI的电路。

判断器26由过电流判断器27和MOS全关断判断器28构成。

在图11中示出过电流判断器27的结构的一例。过电流判断器27使用两个比较器39、40和逻辑电路41构成，决定了正转时的过电流阈值V1和反转时的过电流阈值V2。正转时的过电流阈值V1和反转时的过电流阈值V2能够通过外部输入2调整。

在图12中示出MOS全关断判断器28的结构的一例。MOS全关断判断器28由两个比较器42、43和逻辑电路44构成，具有正转时的全关断阈值V3和反转时的全关断阈值V4。正转时的全关断阈值V3和反转时的全关断阈值V4能够通过外部输入1调整。MOS全关断判断器28的动作开始由来自过电流判断器27的输出信号EN1确定。

在图13中示出过电流判断器27和MOS全关断判断器28的动作。

电动机正转时，如果来自电动机电流检测器25的电压信号VI在过电流判断器27的比较器39中变得比正转时的过电流判断用的阈值V1高(设其时机为时刻t1)，判断电动机处于正转时的过电流状态，使比较器39的输出信号V1_O从高变为低。另外，此时，电压信号VI在过电流判断器27的比较器40中不低于反转时的过电流判断用的阈值V2，所以比较器40的输出信号V2_O保持为高。输出信号V1_O和V2_O的逻辑或从过电流判断器27输出，所以在时刻t1，过电流判断器27的输出信号EN1从高变化为低。

另外，电动机正转时，将来自电动机电流检测器25的电压信号VI输入至MOS全关断判断器28。在时刻t1，如果过电流判断器27的输出信号EN1已从高变化为低，则MOS全关断判断器28的比较器42和43的动作开始。

如果来自电动机电流检测器25的电压信号VI在MOS全关断判断器28的比较器42中变得比正转时的全关断阈值V3低(设其时机为时刻t2)，则使比较器42的输出信号V3_O从高变为低。另外，此时，电压信号VI在MOS全关断判断器28的比较器43中不高于反转时的全关断阈值V3，所以比较器43的输出信号V4_O保持为高。输出信号V3_O和V4_O的逻辑或从全关断判断器28输出，所以在t2时刻，MOS全关断判断器28的输出信号EN2从高变为低。

在图14中示出电动机正转时、检测出电动机的过电流状态的情况下的H电桥驱动电路的动作。

如果来自电动机电流检测器25的电压信号VI在过电流判断器27的比较器39中变得比正转时的过电流判断用的阈值V1高(设其为时刻t1)，则判断电动机处于正转时的过电流状态，使过电流判断器27的输出信号EN1从高变为低。该信号EN1输入至控制器29，输出开关元件11、12、13、14的控制信号V11、V12、V13、V14，进行控制使开关元件11和12同时关断、使开关13和14同时接通。也可以改为使开关元件11和12同时接通、使开关13和14同时关断。由此，电动机从正常状态的正转状态进入正转状态、电动机过电流时的模式1。

另外，在时刻t1，如果过电流判断器27的输出信号EN1已从高变化为低，则MOS全关断判断器28开始动作。从时刻t1起时间经过了时，电动机电流值降低。如果来自电动机电流检测器25的电压信号VI在MOS全关断判断器28的比较器42中变得比正转时的全关断阈值V3低(将其时机规定为时刻t2)，则使MOS全关断判断器28的输出信号EN2从高变为低。

在时刻t1与时刻t2之间的时刻，电动机进入正转状态、且达到电动机过电流之后的第一模式。因此，电动机中的线圈中蓄积的能量被开关元件13、14和电动机中的电阻成分消耗，电动机电流值降低。此时，电动机中的线圈中蓄积的能量不向电容器23释放，所以电容器23的两端电压不上升。

在时刻t2，如果MOS全关断判断器28的输出信号EN2已从高变化为低，则控制器29以使开关元件11、12、13、14全部关断的方式生成控制信号V11、V12、V13、V14。因此，在时刻t2时，从模式1切换至模式2。电动机中的线圈中蓄积的能量经由与开关元件12、13并联连接的体二极管向电源侧释放，电动机电流值降低。电动机中的线圈中蓄积的能量被电容器23吸收，电容器23的电压上升。

另外，也可以是在上述时刻t1，如果过电流判断器27的输出信号EN1已从高变化为低，则电动机从正常且正转状态进入正转状态且检测出电动机过电流的第二模式，之后，在时刻t2，如果MOS全关断判断器28的输出信号EN2已从高变化为低，则电动机转移至正转状态且第一模式1。

与现有方式1或现有方式2分别比较，根据本实施例能够得到以下效果。

检测出电动机过电流之后，控制模式成为第一模式1的情况下，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的仅一部分被开关元件13、14(或者开关元件11、12)消耗。因此，开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)上升。但是，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的仅一部分消耗，所以开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的温度上升量与单独用现有方式2进行规定控制的情况相比能够减小。

从第一模式切换至第二模式之后，电动机15的线圈成分中蓄积的能量剩余的部分向电容器23释放，所以对开关元件11、12分别施加的电压值和对电容器23施加的电压值Vc上升。但是，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的一部分已经被第一模式的开关元件13、14(或者开关元件11、12)消耗，所以第二模式中的开关元件11、12和电容器23的电压上升值与现有方式1相比减小。

因此，即使使用比现有方式1的电容器17电容小的电容器23，也能够将电容器23、开关元件11、12的电压上升抑制在规格范围内。即使设为比现有方式2的散热条件更严格的元件散热条件(例如不设置用于使元件冷却的散热板的情况等)，也能够将开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的上升抑制在规格范围内。

因此，能够防止H电桥电路破坏，能够实现电路装置的小型化。

模式1与模式2的切换点优选设为检测出过电流之后、用电动机电流检测器25将电动机15中流动的电流值变换为电压值得到的电压信号VI达到MOS全关断阈值V3(或者V4)时。MOS全关断阈值V3(或者MOS全关断阈值V4)需要设定为在电压信号VI的电压值达到这些电压值(V3或V4)时，电容器23的两端电压并不因电动机15中流动的电流(Is)而超过实施例1中记载的电压V7。即，电压V7的值需要设定为不超过H电桥电路的开关元件11、12、13、14各自的耐压值的电压值。达到MOS全关断阈值V3(或者V4)时的电动机15中流动的电流(Is)与上述电压V7的关系由以下式3决定。

[式3]

其中，L(H)是电动机的电感成分(电感的大小)，VB(V)是电池的电压。C(F)是电容器23的电容值。

如果仅实现将电容器23、开关元件11、12的电压上升抑制在规格范围内，则仅如上所述地规定地设定上述电压值V7即可。但是，为了将温度上升抑制在规定范围内，需要进而将电容器23的电容值C(单位：F)基于实施例1所示的计算式确定为规定值。

实施例3

实施例2的情况下，需要测量电动机电流，为了该测量，需要设置电动机电流传感部24。一般而言，使用电阻体构成电动机电流传感部24。但是，H电桥驱动电路的电能损失因此增加。本实施例是用于改善该问题点的。

图15是表示实施例3的结构的图。对于图15、图10、图5和图1中的相同构成部分附加相同符号。

图15表示实施例3的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

实施例3的电动机驱动用H电桥驱动电路包括控制器29、并联设置了体二极管的开关元件11、12、13、14、电动机机构15、电容器23、电动机电流检测器19、判断器31、正转电动机电流传感部21、反转电动机电流传感部22。

控制器29、电动机电流检测器19、电容器23、电动机机构15、具有体二极管的开关元件11、12、13、14、正转电动机电流传感部21、反转电动机电流传感部22与图1、图5和图10所示的电动机驱动用H电桥驱动电路中的相同，所以省略说明。

判断器31具有过电流判断器32和MOS全关断判断器33。

在图16中示出过电流判断器32的结构的一例。过电流判断器32具有比较器45。需要将过电流阈值V5设定为设定值。过电流阈值V5能够通过外部输入4调整。

在图17中示出MOS全关断判断器33的结构的一例。MOS全关断判断器33具有比较器46，将全关断阈值V6规定为规定值。全关断阈值V6能够通过外部输入3调整。MOS全关断判断器33的动作开始由来自过电流判断器32的输出信号EN3确定。

在图18中示出过电流判断器32和MOS全关断判断器33的动作流程图。以下进行关于图18的说明。电动机正转时，如果来自图15的电动机电流检测器19的电压信号VI1在过电流判断器32的比较器45中变得比过电流阈值V5高(设其时刻为时刻t1)，则判断为电动机处于过电流状态，使比较器45、即过电流判断器32的输出信号EN3从高变为低。

此时，用控制器29使开关元件11、12、13、14全部关断，H电桥驱动电路从正常的正转模式进入第二模式。由此，使电动机中的线圈中蓄积的能量经由开关元件12、13的体二极管向电源侧释放，电容器23的电压上升。开关元件12与14之间的电压VI4经由与开关元件12并联连接的体二极管对电容器23的一端施加。因此，电容器23的两端电压上升直到电压VI4的值大致达到电容器23的电压Vc。

此时，因为经由与开关元件13并联连接的体二极管与地连接，所以开关元件11与13之间的电压VI3的值大致为零。

将开关元件11与13之间的电压VI3和开关元件12与14之间的电压VI4输入(施加)至MOS全关断判断器33。在时刻t1，过电流判断器32的输出信号EN3已从高变化为低时，MOS全关断判断器33的比较器46开始动作。

由上述说明可知，在时刻t1，H电桥驱动电路从正常的正转模式进入第二模式，开关元件12与14之间的电压VI4的值上升。如果开关元件12与14之间的电压VI4的值变得比MOS全关断判断器33的比较器46中的全关断阈值V6的值高(设其时刻为时刻t2)，则比较器46、即MOS全关断判断器33的输出信号EN4从高变化为低。此时，控制器29进行控制使开关元件11和12同时关断、并且使开关元件13和14同时接通。也可以进行控制使开关元件11和12同时接通、使开关元件13和14同时关断。

在图14中示出电动机正转时、检测出过电流的情况下的H电桥驱动电路的动作。

电动机正转时，如果来自电动机电流检测器19的电压信号VI1在过电流判断器32的比较器45中变得比过电流阈值V5高(设其时刻为时刻t1)，则判断为电动机处于正转时的过电流状态，过电流判断器32的输出信号EN3从高变化为低。

该信号EN3被输入至控制器29，在时刻t1，控制器29进行控制使开关元件11、12、13、14同时关断。由此，电动机从正常状态且正转的状态转移至电动机正转状态且第二模式。

此时，电动机中的线圈中蓄积的能量经由与开关元件12、13并联连接的体二极管向电源侧释放。由此，电容器23的电压上升，开关元件12与14之间的电压VI4的值上升。

另外，在时刻t1，如果过电流判断器32的输出信号EN3已从高变化为低，则MOS全关断判断器33开始动作。

达到时刻t1之后，开关元件12与14之间的电压VI4逐渐上升，如果电压VI4的值变得比MOS全关断判断器33的比较器46中的全关断阈值V6高(设其时刻为时刻t2)，则MOS全关断判断器33的输出信号EN4从高变化为低。此时，用控制器29进行控制使开关元件11和12同时关断、使开关13和14同时接通。也可以改为使开关元件11和12同时接通、使开关13和14同时关断。

由此，电动机从正转状态且第二模式转移至正转状态且第一模式。由此，电动机中的线圈中蓄积的能量被开关元件13、14和电动机中的电阻成分消耗，电动机电流值降低。此时，电动机中的线圈中蓄积的能量不向电容器23释放，所以电容器23的电压不上升。

通过上述动作，与现有方式1和2相比较，根据本实施例能够得到以下效果。

在检测出电动机15的过电流时，首先转移至第二模式的情况下，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的仅一部分向电容器23释放。因此，对开关元件11、12分别施加的电压值和对电容器23施加的电压Vc的值都上升。但是，在此之后，通过从第二模式转移至第一模式而使开关元件11、12各自的电压值的上升程度和电容器23的电压值的上升程度比现有方式1的情况低。

从第二模式切换至第一模式之后，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的残留成分被开关元件13、14(或者开关元件11、12)消耗，所以开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)上升，但电动机15的线圈成分中蓄积的能量的一部分已经通过第二模式的动作而被蓄积在电容器23中，开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的温度上升程度比现有方式2的情况低。

因此，即使使用比现有方式1的电容器17电容小的电容器23，也能够将电容器23、开关元件11、12的电压上升抑制在要求规格的范围内。即使设为比现有方式2的散热条件更严格的条件(例如不在装置中设置用于使元件冷却的散热板的情况)，也能够将开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的上升抑制在规定的规格范围内。

第二模式与第一模式的切换点是开关元件12与14之间的电压VI4(或者VI3)达到电压V6的时刻。电压V6是电容器23的电压V7和因与开关元件12(或者开关元件11)并联连接的体二极管而产生的电压降的值的和。电压V7的值设定为不超过H电桥电路的开关元件11、12、13、14的耐压的电压值。

如果目的仅在于将电容器23、开关元件11、12的电压上升抑制在规定的规格范围内，则规定地设定上述电压V7即可，但是为了也将温度上升抑制在规定的规格范围内，需要使用实施例1所示的计算方法决定电容器23的电容值C(F)。

实施例4

实施例1～3的情况下，需要测量H电桥驱动电路内的规定部位的电压值、电流值。因此，与现有的H电桥驱动电路相比，需要追加电路。作为避免追加电路的例子，示出实施例4。

图20是表示实施例4的结构的图。对于与图1、图5、图10、图15所示的构成要素相同的构成要素，在图20中使用相同符号。

图20表示实施例4的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

实施例4的电动机驱动用H电桥驱动电路包括控制器34、具有体二极管的开关元件11、12、13、14、电动机机构15、电容器23、电动机电流检测器19、判断器37、正转电动机电流传感部21、反转电动机电流传感部22。

电动机电流检测器19、电容器23、熔断器16、电动机机构15、具有体二极管的开关元件11、12、13、14、正转电动机电流传感部21、反转电动机电流传感部22、过电流判断器32与图1和图5、图10、图15所示的现有的电动机驱动用H电桥驱动电路中的相同，所以省略说明。

判断器37由过电流判断器32和时钟生成器38构成。

在图21中示出过电流判断器32和时钟生成器38、控制器34的动作。

电动机正转时，如果来自电动机电流检测器19的电压信号VI1在过电流判断器32的比较器45中变得比过电流阈值V5高(设其时刻为时刻t1)，则判断为电动机处于正转时的过电流状态，过电流判断器32的输出信号EN3从高变化为低。在时刻t1，时钟生成器38的动作开始，生成图21所示的T1的期间的脉冲信号EN6。将该信号输入至控制器34，使开关元件11、12、13、14全部关断。由此，电动机从正常状态且正转状态进入正转状态且第二模式。由此，电动机中的线圈中蓄积的能量经由与开关元件12、13并联连接的体二极管向电源侧释放。由此，电容器23的两端电压上升，开关元件12与14之间的电压VI4的值上升。

期间T1结束后，时钟生成器38的输出信号EN6从高转移至低，控制器34进行控制使开关元件11和12同时关断、并且使开关元件13和14同时接通。也可以改为进行控制使开关元件11和12同时接通、使开关元件13和14同时关断。从电动机为正转状态且第二模式的状态转移至电动机为正转状态且检测出电动机过电流之后的第一模式1。电动机中的线圈中蓄积的能量被开关元件13、14和电动机中的电阻成分消耗，电动机电流的值逐渐降低。此时，电动机中的线圈中蓄积的能量不向电容器23供给，所以电容器23的两端电压不上升。

本实施例的H电桥驱动电路的动作与实施例3相同，所以省略说明。

通过上述动作，本实施例中能够得到以下效果。

检测出电动机过电流之后，首先转移至第二模式，所以电动机15的线圈成分中蓄积的能量的仅一部分向电容器23供给。该第二模式时，开关元件11、12各自的电压值和对电容器23施加的电压Vc的值分别上升。但是，此后在规定的时机转移至第一模式。因此，开关元件11、12各自的电压值和电容器23的两端电压值的上升程度比使用现有方式1的情况低。

从第二模式切换至第一模式之后，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的剩余部分被开关元件13、14(或者开关元件11、12)消耗，所以开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)上升。但是，电动机15的线圈成分中蓄积的能量的一部分已经通过最初转移的第二模式的动作而被蓄积在电容器23中，所以本实施例导致的开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的温度上升比现有方式2的情况低。

因此，即使使用与用现有方式1控制的情况下的电容器17所需的电容相比电容值小的电容器23，电容器23、开关元件11、12的电压上升也能够抑制在要求的规格范围内。即使设为比现有方式2的散热条件更严格的条件(例如不设置用于使元件冷却的散热板的情况)，也能够将开关元件13、14(或者开关元件11、12)的温度(芯片温度)的上升抑制在规定的规格范围内。

因此，能够防止H电桥电路破坏，能够实现小型化。

第二模式与第一模式的切换点，是由时钟生成器38生成的信号EN6为高的期间T1。在信号EN6为高的期间、即图示的T1的期间中，电动机15中流动的电流值降低，电容器23的电压上升至规定的电压V7。电压V7设定为不超过H电桥电路的开关元件11、12、13、14的耐压的范围的电压值。

如果仅要将电容器23、开关元件11、12的电压上升抑制在规定的规格范围内，则仅规定地设定上述电压V7的值即可。但是，为了也将开关元件的温度上升抑制在要求的规格范围内，需要基于实施例1中公开的计算方法规定地决定电容器23的电容值C(F)。

实施例5

实施例1～4中公开的发明中，以使用直流电动机作为负载为前提。但是本发明也能够应用于使用多相电动机作为负载的情况。图22表示使用实施例2所示的发明概念、并且使用三相电动机代替直流电动机作为负载的情况下的实施例。对于图22、图20、图15、图10、图5和图1中的相同构成部分附加相同符号。

即，图22表示实施例5的电动机驱动用H电桥驱动电路的电路结构。

该电动机驱动用H电桥驱动电路包括控制器58、具有体二极管的开关元件11、12、13、14、48、49、三相电动机机构53、电容器23、电动机电流检测器54、判断器55、电动机电流传感部50、51、52。

该图的电容器23与图1所示的相同，所以省略其说明。

构成三相电动机机构53的一部分的三相电动机的种类并不特别限制，此处以一般的120度通电型的为例进行说明。这样的电动机的控制方式中，任意一相的开关元件都对于电源和GND侧分别在120度的期间中接通，在60度的期间中关断，因此称为120度通电型。

三相电动机正常动作时，为了按照来自三相电动机53机构的指示信号使三相电动机中流过的电流成为必要的电流值，而用控制器58分别控制开关元件11、12、13、14、48、49。

三相电动机中流动的电流成为过电流状态时，使用使用电动机电流传感部50、51、52、电动机电流检测器54、判断器55生成的信号的控制器58生成用于分别控制开关元件11、12、13、14、48、49的控制信号V11、V12、V13、V14、V48、V49，用这些控制信号控制开关元件11、12、13、14、48、49。

电动机电流传感部50、51、52是用于检测三相电动机的各相中流过的电流的电路。例如使用电阻体构成电动机电流传感部50、51、52。

电动机电流检测器54是将由电动机电流传感部50、51、52检测到的电动机中流动的各相中流动的电流信号变换为电压信号VI6、VI7、VI8的电路。

判断器55由过电流判断器56和MOS全关断判断器57构成。

在图23中示出过电流判断器56的结构的一例。过电流判断器56使用6个比较器59、60、61、62、63、64和逻辑电路65、66、67构成，具有V3PHASE1(正的过电流阈值)和V3PHASE2(负的过电流阈值)。

过电流判断器56是判断三相电动机机构53中在三相电动机的三相中的哪一相中发生了过电流的机构。相1中发生了过电流的情况下，相1中流动的电流变换得到的电压信号VI6与V3PHASE1(正的过电流阈值)和V3PHASE2(负的过电流阈值)进行比较，如果达到了规定的V3PHASE1(正的过电流阈值)或V3PHASE2(负的过电流阈值)，则EN7的信号从高转移至低。

相2中发生了过电流的情况下，相2中流动的电流变换得到的电压信号VI7与V3PHASE1(正的过电流阈值)和V3PHASE2(负的过电流阈值)进行比较，如果达到了规定的V3PHASE1(正的过电流阈值)或V3PHASE2(负的过电流阈值)，则EN8的信号从高转移至低。相3中发生了过电流的情况下，相3中流动的电流变换得到的电压信号VI8与V3PHASE1(正的过电流阈值)和V3PHASE2(负的过电流阈值)进行比较，如果达到了规定的V3PHASE1(正的过电流阈值)或V3PHASE2(负的过电流阈值)，则EN9的信号从高转移至低。对于V3PHASE1(正的过电流阈值)和V3PHASE2(负的过电流阈值)分别能够通过外部输入4调整值。在图24中示出MOS全关断判断器57的结构的一例。MOS全关断判断器57具有6个比较器68、69、70、71、72、73和逻辑电路74，V3PHASE3(正电流的全关断阈值)和V3PHASE4(负电流的全关断阈值)被确定为规定值。V3PHASE3(正电流的全关断阈值)和V3PHASE4(负电流的全关断阈值)能够通过外部输入信号6的值调整。

MOS全关断判断器57的动作开始，由来自过电流判断器56的输出信号EN7、EN8、EN9的值决定。如果来自过电流判断器56的输出信号EN7变为低，则比较器68、69的动作开始，相1中流动的电流变换得到的电压信号VI6与V3PHASE3(正电流的全关断阈值)和V3PHASE4(负电流的全关断阈值)进行比较，如果达到了规定的V3PHASE3(正电流的全关断阈值)或V3PHASE4(负电流的全关断阈值)，则EN10的信号从高转移至低。如果来自过电流判断器56的输出信号EN8变为低，则比较器70、71开始动作，从相2中流动的电流信号变换得到的电压信号VI7与V3PHASE3(正电流的全关断阈值)和V3PHASE4(负电流的全关断阈值)进行比较，如果达到了规定的V3PHASE3(正电流的全关断阈值)或V3PHASE4(负电流的全关断阈值)，则EN10的信号从高转移至低。如果来自过电流判断器56的输出信号EN9变为低，则比较器72、73开始动作，基于相3中流动的电流生成的电压信号VI8与V3PHASE3(正电流的全关断阈值)和V3PHASE4(负电流的全关断阈值)进行比较，如果达到了规定的V3PHASE3(正电流的全关断阈值)或V3PHASE4(负电流的全关断阈值)，则EN10的信号从高变化为低。

以下，使用图25举例说明三相电动机中的相1中发生过电流时的H电桥驱动电路的动作。

经由V11和V49在相1中产生过电流的情况下，基于来自电动机电流检测器54的电压信号VI6和VI8的大小，使来自过电流判断器56的EN7信号、EN9信号从高转移至低(时刻t1)。此时，控制器58生成控制信号V11、V12、V13、V14、V48、V49，以使开关元件13、49同时接通、并且使开关元件11、12、14、48关断。

也可以改为控制器58生成控制信号V11、V12、V13、V14、V48、V49，以使开关元件11、48同时接通、并且使开关元件12、13、14、49同时关断。由此，相1中流过的电流值降低，因为不对电容器23供给电流，所以电容器23的电压Vc的值不因该控制而上升。

另外，EN7的信号从高转移至低时，MOS全关断判断器进行动作，相1中流动的电流变换得到的电压信号VI6与V3PHASE3(正电流的全关断阈值)和V3PHASE4(负电流的全关断阈值)进行比较，如果达到了规定的V3PHASE3(正电流的全关断阈值)或V3PHASE4(负电流的全关断阈值)，则EN10的信号从高转移至低(时刻t2)。此时，控制器58生成控制信号V11、V12、V13、V14、V48、V49，以使开关元件11、12、13、14、48、49同时全部关断。由此，相1中流过的电流降低，经由开关元件11、12、13、14、48、49的体二极管向电容器23流动电流，所以电容器23的电压Vc上升。

另外，也可以是如果上述过电流判断器56的输出信号EN7、或EN8、或EN9从高转移至低，则控制负载即电动机从正常的动作状态转移至使开关元件11、12、13、14、48、49同时全部关断的第二模式。之后，如果MOS全关断判断器57的输出信号EN10从高转移至低，则从使开关元件11、12、13、14、48、49同时全部关断的上述第二模式转移至使开关元件11、48同时接通、使开关元件12、13、14、49同时关断的上述第模式。

图26是模式切换时的流程图。

以下说明图26。

假设电动机正转或反转。如果电动机动作已开始、即电动机已开始旋转，则随时监视电动机是否达到过电流状态、即EN7、EN8、EN9是否从高转移至低。

不是过电流状态的情况下，继续监视。

如果检测出过电流状态、EN7和EN8成为低，则前进至下一步骤，将电动机控制设定为第一模式，使MOS的V13和V14同时接通，使其他MOS关断。

如果检测出过电流状态、EN8和EN9成为低，则前进至下一步骤，将电动机控制设定为第一模式，使MOS的V14和V49同时接通。

如果检测出过电流状态、EN7和EN9成为低，则前进至下一步骤，将电动机控制设定为第一模式，使MOS的V13和V49同时接通。

接着，取决于信号E10是否从高转移至低，产生继续第一模式还是使电动机控制切换至第二模式的分歧。使电动机控制切换至第二模式的情况下，保持继续第二动作模式的控制，最终电动机停止。

附图标记说明

11、12、13、14…开关元件

15…电动机机构

16…熔断器

17…电容器

18…控制器

19…电动机电流检测器

20…过电流判断器

21…正转电动机电流传感部

22…反转电动机电流传感部

23…电容器

24…电动机电流传感部

25…电动机电流检测器

26…判断器

27…过电流判断器

28…MOS全关断判断器

29…控制器

31…判断器

32…过电流判断器

33…MOS全关断判断器

34…控制器

35…判断器

36…MOS全关断判断器

37…判断器

38…时钟生成器

39…比较器

40…比较器

41…逻辑或电路

42…比较器

43…比较器

44…逻辑或

45…比较器

46…比较器

47…比较器

48、49…开关元件

50、51、52…电动机电流传感部

53…三相电动机机构

54…电动机电流检测器

55…判断器

56…过电流判断器

57…MOS全关断判断器

58…控制器

59、60、61、62、63、64…比较器

65、66、67…逻辑或电路

68、69、70、71、72、73…比较器

74…逻辑或电路

I1、I2、I3、I4、I5…电动机电流

VFUSE…熔断器的控制信号

VI…从电动机电流换算得到的电压信号

VI1…从正转时电动机电流换算得到的电压信号

VI2…从反转时电动机电流换算得到的电压信号

VI3…开关元件I1与开关元件I3之间的电压

VI4…开关元件12与开关元件I4之间的电压

VI5…电容器的电压

VI6…从相1的电动机电流换算得到的电压信号

VI7…从相2的电动机电流换算得到的电压信号

VI8…从相3的电动机电流换算得到的电压信号

EN1…过电流判断器的输出信号

EN2…MOS全关断判断器的输出信号

EN3、EN7、EN8、EN9…过电流判断器的输出信号

EN4、EN5、EN10…MOS全关断判断器的输出信号

EN6…时钟生成器的输出信号

V11、V12、V13、V14、V48、V49…开关元件的控制信号

VB…电源电压

Vc…电容器电压

V1…正转时的过电流阈值

V2…反转时的过电流阈值

V1_O…比较器39的输出

V2_O…比较器40的输出

V3…正转时的全关断阈值

V4…反转时的全关断阈值

V3_O…比较器42的输出

V4_O…比较器43的输出

V5…过电流阈值

V6…全关断阈值。

Claims

1.一种负载驱动装置，其特征在于，包括：

测量所述电容器的两端电压的电压测量单元；和

使所述第一～第四开关元件独立地接通或关断的控制单元，

所述控制单元进行切换与所述负载连接的所述第一～第四开关元件的接通或关断的动作模式中的第一模式和第二模式的控制，或者在开始了所述第一或第二模式中的一者的控制之后，进行切换为所述第二模式或所述第一模式的模式切换控制，

在所述电容器的所述两端电压在所述规定电压值以上的情况下，使所述第一～第四开关元件以所述第一模式动作，在所述电容器的所述两端电压不到所述规定电压值的情况下，使所述第一～第四开关元件以所述第二模式动作，

2.如权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于：

所述负载驱动电路装置包括检测所述负载中流动的电流的电流检测单元，

所述电流检测单元在判断为所述负载中流动的电流的值达到对于所述负载即电动机而言是过电流的规定电流值以上的情况下生成过电流判断信号，

接收到所述判断信号的所述控制单元，进行切换与所述负载连接的所述第一～第四开关元件的接通或关断的动作模式中的第一模式和第二模式的控制，或者在开始了所述第一和第二模式中的一者的控制之后，进行切换为所述第二模式或所述第一模式的模式切换控制。

3.如权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于：

所述电压测量单元检测所述第一与第二开关元件的连接点的电压和所述第三与第四开关元件的连接点的电压。

4.如权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于：

所述电压测量单元检测所述负载中流动的电流。

5.如权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于：

所述规定电压值和/或所述规定电流值能够通过来自外部装置或者具有微处理器的控制单元的设定信号来变更。

6.一种负载驱动装置，其特征在于，包括：

两端端子连接在所述电源电位与所述接地电位之间的电容器；和使所述第一～第四开关元件独立地接通或关断的控制单元，

检测出所述负载中产生了过电流时，使所述第一～第四开关元件以所述第一模式动作，从检测出所述负载中产生了过电流的时刻起经过了规定期间之后，使所述第一～第四开关元件以所述第二模式动作，

所述第二模式是使所述第二或第四开关元件中的一者接通、且使除此之外的所述第一～第四开关元件全部关断来形成包括所述线圈负载和所述接地电位的闭合的电流通路的动作模式，

7.如权利要求6所述的负载驱动装置，其特征在于：

所述控制单元在检测出所述负载中流动了过电流的情况下，使所述第一～第四开关元件以所述第二模式动作，

从检测出所述负载中流动了过电流的时刻起经过了规定期间之后，使所述第一～第四开关元件以所述第一模式动作。