JP2005073423A - Motor driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに上側アーム素子あるいは下側アーム素子のスイッチング素子を有し、スイッチング素子を制御してモータを駆動するモータ駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a motor driving device that has a switching element of an upper arm element or a lower arm element in a motor and drives the motor by controlling the switching element.
従来、スイッチング電源、モータ制御用インバータなどの省電力化を実現させるための制御方式として、PWM(Pulse Width Modulation)法がある。この方式は、モータのコイルに接続された上側アーム素子(上側のスイッチング素子)あるいは下側アーム素子(下側のスイッチング素子)を高速スイッチング動作させることによりなされる。 Conventionally, there is a PWM (Pulse Width Modulation) method as a control method for realizing power saving of a switching power supply, a motor control inverter, and the like. This method is performed by causing the upper arm element (upper switching element) or the lower arm element (lower switching element) connected to the motor coil to perform a high-speed switching operation.
前記スイッチング素子がPWM動作した時に発生する発熱を抑えた低損失なPWM駆動ICを実現させるためには、スイッチング素子への入力電流を大きくすれば良いが、スイッチング素子への入力電流が大きすぎた場合、出力電圧の切り替わり時に発生する不要輻射ノイズの問題が引き起こされる場合がある。 In order to realize a low-loss PWM drive IC that suppresses the heat generated when the switching element performs a PWM operation, the input current to the switching element may be increased, but the input current to the switching element is too large. In this case, there may be a problem of unnecessary radiation noise that occurs when the output voltage is switched.
図7は下側アーム素子のスイッチング素子を駆動するモータ駆動装置の部分回路の例である(特許文献1を参照)。図7において、第1入力信号はPチャネルMOSトランジスタ1のゲートに入力され、PチャネルMOSトランジスタ1のドレインには抵抗2に一端が接続される。また、抵抗2の他端には抵抗3が接続され、抵抗2と抵抗3の直列接続点にはNチャネルMOSトランジスタである出力段スイッチング素子9のゲートが接続され、さらに出力段スイッチング素子9のドレインには一端が電源に接続されたコイル10の他端が接続される。
FIG. 7 shows an example of a partial circuit of a motor driving device that drives the switching element of the lower arm element (see Patent Document 1). In FIG. 7, the first input signal is input to the gate of the P-channel MOS transistor 1, and one end of the P-channel MOS transistor 1 is connected to the resistor 2. A
一方、第2入力信号はPチャネルMOSトランジスタ4のゲートに入力され、PチャネルMOSトランジスタ4のドレインには抵抗5の一端が接続される。また、抵抗5の他端には抵抗6が接続され、抵抗5と抵抗6の直列接続点にはNチャネルMOSトランジスタ7のゲートが接続される。NチャネルMOSトランジスタ7のドレインには抵抗8の一端が接続され、抵抗8の他端は抵抗2と抵抗3の直列接続点に接続される。
On the other hand, the second input signal is input to the gate of the P-channel MOS transistor 4, and one end of the resistor 5 is connected to the drain of the P-channel MOS transistor 4. A resistor 6 is connected to the other end of the resistor 5, and a gate of the N-
図7に示す回路において、出力電圧VOが切り替わる時のタイミングチャートを図8に示す。図8に示すように、第1入力信号と第2入力信号にはPチャネルMOSトランジスタ1とPチャネルMOSトランジスタ4が同時にONしないよう、デッドタイムTが付けられる。 FIG. 8 shows a timing chart when the output voltage VO is switched in the circuit shown in FIG. As shown in FIG. 8, a dead time T is added to the first input signal and the second input signal so that the P-channel MOS transistor 1 and the P-channel MOS transistor 4 do not turn on simultaneously.
第1入力信号が「H」から「L」に切り替わるとPチャネルMOSトランジスタ1がONし、抵抗2と出力段スイッチング素子9の入力容量との時定数に応じたチャージ電流によって出力段スイッチング素子9のゲート容量はチャージされ、ゲート電圧VGは上昇する。そして、出力段スイッチング素子9のミラー容量チャージ区間において、出力電圧VOの「H」から「L」に切り替わりが生じる。この時点で第2入力信号は「H」のため、PチャネルMOSトランジスタ4はOFFしており、出力電圧VOの「H」から「L」切り替わりに対して影響を及ぼさない。
When the first input signal is switched from “H” to “L”, the P-channel MOS transistor 1 is turned on, and the output
次に第1入力信号が「L」から「H」に切り替わると、PチャネルMOSトランジスタ1はOFFし、抵抗3と出力段スイッチング素子9の入力容量との時定数に応じたディスチャージ電流によってゲート電圧は下降する。そして、出力段スイッチング素子9入力のミラー容量ディスチャージが行われる際に出力電圧VOは「L」から「H」に切り替わる。
Next, when the first input signal is switched from “L” to “H”, the P-channel MOS transistor 1 is turned OFF, and the gate voltage is generated by the discharge current corresponding to the time constant between the
出力電圧VOが切り替わった後に第2入力信号は「H」から「L」に切り替わり、PチャネルMOSトランジスタ4がONし、抵抗5,6の抵抗分割電圧が入力されたNチャネルMOSトランジスタ7はONする。NチャネルMOSトランジスタ7がONすることにより、出力段スイッチング素子9がOFF状態での出力電圧VOが変化することによる出力段スイッチング素子9のON誤動作は抑えられる。
このような図7の回路において、出力電圧VOの「H」から「L」切り替わり時間が短く、それを原因とした不要輻射ノイズが問題となった場合には、抵抗2の抵抗値を大きくすることによって不要輻射ノイズの対策がなされる。また、出力電圧VOの「L」から「H」の切り替わり時間が短く、それを原因とした不要輻射ノイズが問題となった場合には、抵抗8の抵抗値を大きくすることで不要輻射ノイズの対策がなされる。このような、抵抗2および抵抗8の抵抗値を大きくし、出力電圧VO切り替わり時に発生する不要輻射ノイズ対策を実施した時のタイミングチャートを図9に示す。 In such a circuit of FIG. 7, when the switching time of the output voltage VO from “H” to “L” is short and unnecessary radiation noise is a problem, the resistance value of the resistor 2 is increased. Therefore, measures against unwanted radiation noise are taken. In addition, when the switching time of the output voltage VO from “L” to “H” is short and unnecessary radiation noise is a problem, the resistance value of the resistor 8 is increased to reduce unnecessary radiation noise. Measures are taken. FIG. 9 shows a timing chart when the resistance values of the resistors 2 and 8 are increased and countermeasures against unnecessary radiation noise generated when the output voltage VO is switched are taken.
第1入力信号が「H」から「L」に切り替わるとPチャネルMOSトランジスタ1がONし、抵抗2と出力段スイッチング素子9の入力容量との時定数に応じた電流によって出力段スイッチング素子9の入力容量はチャージされ、出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGは緩やかに上昇する。抵抗2の抵抗値は大きく、チャージ電流は小さいために出力段スイッチング素子9のミラー容量をチャージする時間は長くなり、よって出力電圧VOの「H」から「L」切り替わりは緩やかになる。
When the first input signal is switched from “H” to “L”, the P-channel MOS transistor 1 is turned ON, and the current of the output
出力電圧VOが「H」から「L」に切り替わった後においても出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGの上昇は抑えられ、出力段スイッチング素子9が低ON抵抗動作せず、出力段スイッチング素子9の発熱が問題となる。
Even after the output voltage VO is switched from “H” to “L”, an increase in the gate voltage VG of the output
次に、第1入力信号が「L」から「H」に切り替わるとPチャネルMOSトランジスタ1はOFFし、抵抗3と出力段スイッチング素子9の入力容量の時定数に応じた電流により出力段スイッチング素子9の入力容量はディスチャージされ、出力段スイッチング素子9のゲート電圧は下降する。抵抗8の抵抗値は大きく、ディスチャージ電流は小さいため、出力段スイッチング素子9のゲート電圧の下降は抑えられ、出力段スイッチング素子9が出力電圧の切り替わりにおいて発生する出力段スイッチング素子9が発熱するという問題があった。
Next, when the first input signal is switched from “L” to “H”, the P-channel MOS transistor 1 is turned OFF, and the output stage switching element is driven by a current corresponding to the time constant of the input capacitance of the
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、出力電圧の切り替わり時に発生する不要輻射ノイズを十分に低減し、かつ出力電圧が切り替わった後には、出力段スイッチング素子を短時間で低ON抵抗動作させるモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and sufficiently reduces unnecessary radiation noise generated when the output voltage is switched, and after the output voltage is switched, the output stage switching element is provided. It is an object of the present invention to provide a motor drive device that operates with a low ON resistance in a short time.
この目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載されるモータ駆動装置は、モータに接続された上側または下側アーム素子のスイッチング素子を駆動するモータ駆動装置であって、入力信号を受けて低駆動力でスイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う低出力バッファと、入力信号を受けて予め設定された時間だけ入力信号を遅延させる遅延回路と、入力信号と遅延回路の信号出力を受けて制御信号を出力する制御回路と、制御回路からの制御信号を受けて高駆動力でスイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う高出力バッファとを備えた構成によって、回路規模を増大させることなく、出力電圧の切り替わり時に発生する不要輻射ノイズを低減させ、かつ出力電圧が切り替わった後には、出力段のスイッチング素子を短時間で低ON抵抗動作させることができる。 In order to achieve this object, a motor drive device according to claim 1 of the present invention is a motor drive device that drives a switching element of an upper or lower arm element connected to a motor, and includes an input signal. A low output buffer that charges and discharges the input capacitance of the switching element with low driving force, a delay circuit that receives the input signal and delays the input signal for a preset time, and an input signal and delay circuit The circuit includes a control circuit that receives a signal output and outputs a control signal, and a high output buffer that receives the control signal from the control circuit and charges and discharges the input capacitance of the switching element with a high driving force. After the output voltage is switched without reducing unnecessary radiation noise that occurs when the output voltage is switched without increasing the scale It can be low ON-resistance behavior in a short time switching element of the output stage.
また、請求項2に記載されるモータ駆動装置は、モータに接続された上側または下側アーム素子のスイッチング素子を駆動するモータ駆動装置であって、入力信号を受けて低駆動力でスイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う低出力バッファと、外部または内部基準電圧とスイッチング素子の出力電圧との比較を行う出力電圧コンパレータと、入力信号と出力電圧コンパレータの信号出力を受けて論理信号を出力する論理回路と、入力信号と論理回路からの論理信号を受けて制御信号を出力する制御回路と、制御回路からの制御信号を受けて高駆動力でスイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う高出力バッファとを備えた構成によって、出力段のスイッチング素子のサイズに関係なく出力電圧の切り替わり時に発生する不要輻射ノイズを低減させることができ、かつ出力電圧が切り替わった後には、スイッチング素子を短時間で低ON抵抗動作させることができる。 The motor driving device according to claim 2 is a motor driving device that drives the switching element of the upper or lower arm element connected to the motor, and receives the input signal and has a low driving force. A low output buffer that charges and discharges the input capacitance, an output voltage comparator that compares the external or internal reference voltage with the output voltage of the switching element, and receives a signal output from the input signal and output voltage comparator to generate a logic signal A logic circuit that outputs, a control circuit that outputs a control signal in response to an input signal and a logic signal from the logic circuit, and a charge / discharge to the input capacitor of the switching element with a high driving force in response to the control signal from the control circuit Output voltage regardless of the size of the switching element in the output stage. It is possible to reduce unwanted radiant noise generated upon switching, and after the output voltage is switched can be a low ON-resistance operating the switching element in a short time.
また、請求項3に記載されるモータ駆動装置は、モータに接続された上側または下側アーム素子のスイッチング素子を駆動するモータ駆動装置であって、入力信号を受けて低駆動力でスイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う低出力バッファと、外部または内部基準電圧とスイッチング素子の入力電圧との比較を行う入力電圧コンパレータと、入力信号と入力電圧コンパレータの信号出力を受けて論理信号を出力する論理回路と、入力信号と論理回路からの論理信号を受けて制御信号を出力する制御回路と、制御回路からの制御信号を受けて高駆動力でスイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う高出力バッファとを備えた構成によって、出力段のスイッチング素子のサイズに関係なく完全に出力電圧の切り替わり時に発生する不要輻射ノイズを低減させることができ、かつ出力電圧が切り替わった後には、スイッチング素子を短時間で低ON抵抗動作させることができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a motor driving device for driving a switching element of an upper or lower arm element connected to a motor, which receives an input signal and has a low driving force. A low output buffer that charges and discharges the input capacitance, an input voltage comparator that compares the external or internal reference voltage with the input voltage of the switching element, and receives the signal output from the input signal and input voltage comparator to generate a logic signal A logic circuit that outputs, a control circuit that outputs a control signal in response to an input signal and a logic signal from the logic circuit, and a charge / discharge to the input capacitor of the switching element with a high driving force in response to the control signal from the control circuit With a high-power buffer that performs full output regardless of the size of the switching element in the output stage. It is possible to reduce unwanted radiant noise generated upon switching of the voltage, and after the output voltage is switched can be a low ON-resistance operating the switching element in a short time.
以上説明したように、本発明によれば、出力段のスイッチング素子を動作させた時に発生する不要輻射ノイズを抑え、かつ効率的なスイッチング素子の動作ができるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, there is an effect that unnecessary radiation noise generated when the output stage switching element is operated can be suppressed and the switching element can be operated efficiently.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置に用いるスイッチング素子の駆動回路を示す図である。図1に示すように、本実施の形態1の駆動回路は、入力信号を受けて低駆動力で出力段スイッチング素子9を駆動する低出力バッファ11と、遅延回路15の信号出力と入力信号を受けた制御回路16の制御信号により高駆動力で出力段スイッチング素子9を駆動する高出力バッファ12とにより構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a switching element drive circuit used in the motor drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the driving circuit according to the first embodiment receives a signal from the
図1において、高出力バッファ12はPチャネルMOSトランジスタ13とNチャネルMOSトランジスタ14が高位電源と低位電源との間に接続されるよう構成され、その中点は出力段スイッチング素子9のゲートに接続されるよう構成される。また、遅延回路15は入力信号より遅れて制御回路16へ信号を出力する機能を有し、その遅延時間は、入力信号が「L」から「H」の場合には低出力バッファ11が出力段スイッチング素子9を駆動させた時に出力電圧VOが「H」から「L」に切り替わるのに要する時間よりも長い時間が設定され、入力信号が「H」から「L」の場合には、低出力バッファ11および高出力バッファ12で出力段スイッチング素子9を駆動させた時に出力電圧VOが「L」から「H」に切り替わり始める時間よりも短い時間が設定される。
In FIG. 1, a
そして、制御回路16は否定論理積ゲートのNANDゲート17,19と反転ゲート18を備えて構成され、NANDゲート17は高出力バッファ12のPチャネルMOSトランジスタ13を制御し、入力信号と遅延回路15の反転信号が入力されるNANDゲート19は、高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14を制御する。
The
また、図2には図1に示す回路において、出力電圧VOが「H」から「L」、および「L」から「H」に切り替わる時のタイミングチャートを示す。 FIG. 2 shows a timing chart when the output voltage VO switches from “H” to “L” and from “L” to “H” in the circuit shown in FIG.
いま、入力信号の「L」から「H」への切り替わり信号は低出力バッファ11、遅延回路15および制御回路16に入力され、低出力バッファ11は出力段スイッチング素子9を低駆動力で駆動する。このとき遅延回路15によって、入力信号「L」から「H」の切り替わり時には、制御回路16のPチャネルMOSトランジスタ13へのイネーブル信号を出力しない。そして出力段スイッチング素子9のミラー容量チャージ時間は低駆動力の低出力バッファ11のみでなされ、その時の出力段スイッチング素子9へのミラー容量チャージ時間は長くなることにより出力電圧VOは「H」から「L」へ緩やかに切り替わる。
Now, the switching signal of the input signal from “L” to “H” is input to the
出力電圧VOが「H」から「L」に切り替わった後、遅延回路15は制御回路16にPチャネルMOSトランジスタ13へイネーブル信号を出力し、高出力バッファ12は高駆動力で出力段スイッチング素子9のゲート容量チャージを実施する。このことにより出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGは急峻に上昇し、出力段スイッチング素子9は短時間で低ON抵抗動作される。
After the output voltage VO is switched from “H” to “L”, the
次に、入力信号が「H」から「L」への切り替わる場合について説明する。入力信号の「H」から「L」への切り替わりの直後において、遅延回路15は制御回路16へ高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14へのイネーブル信号を出力し、出力段スイッチング素子9の入力容量ディスチャージは低出力バッファ11と高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14とによって同時に行われる。このことにより、高電圧であった出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGは急峻に減少するが、遅延回路15は出力段スイッチング素子9のミラー容量ディスチャージが始まるよりも短い時間で制御回路16へ高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14のオフ信号を出力する。そして、出力段スイッチング素子9のミラー容量ディスチャージが行われる際には低出力バッファ11が動作し、出力電圧VOは「L」から「H」へ緩やかに切り替わる。
Next, a case where the input signal is switched from “H” to “L” will be described. Immediately after the input signal is switched from “H” to “L”, the
以上のことから、本実施の形態1によれば、回路規模を増大させることなく、出力電圧の切り替わり時に発生する不要輻射ノイズを低減させ、かつ出力電圧が切り替わった後には、出力段のスイッチング素子を短時間で低ON抵抗動作させることができる。 From the above, according to the first embodiment, the unnecessary radiation noise generated at the time of switching of the output voltage is reduced without increasing the circuit scale, and after the output voltage is switched, the switching element of the output stage Can be operated in a low ON resistance in a short time.
図3は本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置に用いるスイッチング素子の駆動回路を示す図である。図3に示すように、本実施の形態2の駆動回路は、入力信号を受けて低駆動力でNチャネルMOSトランジスタの出力段スイッチング素子9を駆動する低出力バッファ11と、出力電圧が所定の出力レベルに達したことを検出して信号を出力するコンパレータ21と、入力信号とコンパレータ21の信号を受け、制御回路16へ論理信号を出力する否定論理和ゲートのNORゲート20と、制御回路16の信号出力を受けて、高駆動力で出力段スイッチング素子9を駆動する高出力バッファ12により構成される。
FIG. 3 is a diagram showing a switching element drive circuit used in the motor drive apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 3, the drive circuit of the second embodiment includes a
図3の高出力バッファ12は、PチャネルMOSトランジスタ13とNチャネルMOSトランジスタ14が高位電源と低位電源との間に接続され、その中点は出力段スイッチング素子9のゲートに接続される。制御回路16はNANDゲート17、19と反転ゲート18を備えて構成され、制御回路16には入力信号とコンパレータ21の信号出力が入力される。
In the
また、図4には図3に示す回路において、出力電圧VOが「H」から「L」、および「L」から「H」に切り替わる時のタイミングチャートを示す。 4 shows a timing chart when the output voltage VO switches from “H” to “L” and from “L” to “H” in the circuit shown in FIG.
入力信号の「L」から「H」への切り替わり信号は低出力バッファ11、NORゲート20および制御回路16に入力され、低出力バッファ11は低駆動力で出力段スイッチング素子9の入力容量をチャージする。入力信号が「L」から「H」に切り替わった直後の出力電圧VOはコンパレータ21の閾値電圧(Vth1)よりも大きいため、コンパレータ21からの信号を受けたNORゲート20は、制御回路16を介して高出力バッファ12へのイネーブル信号となる信号を出力しない(図4のVD参照)。出力段スイッチング素子9のゲートのミラー容量チャージは低駆動力の低出力バッファ11のみでなされ、低出力バッファ11のみで出力段スイッチング素子9を駆動させた場合のミラー容量チャージ時間は長くなり、出力電圧VOは「H」から「L」へ緩やかに切り替わる。
The switching signal of the input signal from “L” to “H” is input to the
さらに、出力電圧VOがコンパレータ21の閾値電圧よりも小さくなった場合、コンパレータ21はNORゲート20へ信号を出力し、NORゲート20の出力により制御回路16から高出力バッファ12のPチャネルMOSトランジスタ13へのイネーブル信号を出力する。そして高出力バッファ12のPチャネルMOS13は出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGを急峻に上昇させ、出力段スイッチング素子9は短時間で低ON抵抗動作される。
Further, when the output voltage VO becomes smaller than the threshold voltage of the
次に入力信号の「H」から「L」への切り替わり時について説明する。入力信号「H」から「L」切り替わり信号は低出力バッファ11、NORゲート20、および制御回路16に入力される。入力信号が「H」から「L」に切り替わった直後の出力電圧VOはコンパレータ21の閾値電圧よりも小さく、前記コンパレータ21の出力を受けたNORゲート20は、制御回路16に高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14へのイネーブル信号を出力して、低出力バッファ11と高出力バッファ12は、出力段スイッチング素子9の入力容量のディスチャージを同時に行う。
Next, the time when the input signal is switched from “H” to “L” will be described. The input signal “H” to “L” switching signal is input to the
出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGを急峻に下降させる。出力段スイッチング素子9のミラー容量ディスチャージが始まり、出力電圧VOがコンパレータ21の閾値電圧以下になると、その信号を受けたNORゲート20は、制御回路16を介して高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14へのオフ信号を出力する。高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14がオフした後の出力段スイッチング素子9のミラー容量ディスチャージは低出力バッファ11のみで行われ、出力電圧VOは「L」から「H」へ緩やかに切り替わる。
The gate voltage VG of the output
以上のことから、本実施の形態2によれば、出力段のスイッチング素子のサイズに関係なく出力電圧の切り替わり時に発生する不要輻射ノイズを低減させることができ、かつ出力電圧が切り替わった後には、スイッチング素子を短時間で低ON抵抗動作させることができる。 From the above, according to the second embodiment, it is possible to reduce unnecessary radiation noise generated at the time of switching of the output voltage regardless of the size of the switching element of the output stage, and after the output voltage is switched, The switching element can be operated with a low ON resistance in a short time.
図5は本発明の実施の形態3におけるモータ駆動装置に用いるスイッチング素子の駆動回路を示す図である。図5に示すように、本実施の形態3の駆動回路は、入力信号を受けて低駆動力でNチャネルMOSトランジスタの出力段スイッチング素子9を駆動する低出力バッファ11と、出力段スイッチング素子9の入力電圧が基準電圧発生回路22の出力値に達したことを検出するコンパレータ21と、入力信号とコンパレータ21の信号を受け、制御回路16へ論理信号を出力するNORゲート20と、制御回路16の信号出力を受けて、高駆動力で出力段スイッチング素子9を駆動する高出力バッファ12により構成される。
FIG. 5 is a diagram showing a switching element drive circuit used in the motor drive apparatus according to
コンパレータ21への基準電圧は、電流源23と出力段スイッチング素子9の1/NサイズであるNチャネルMOSトランジスタ24により構成された基準電圧発生回路22により発生させる。また、NORゲート20はコンパレータ21の信号出力を受け、制御回路16へ信号を出力する。
The reference voltage to the
また、図6には図5に示す回路において、出力電圧VOが「H」から「L」、および「L」から「H」に切り替わる時のタイミングチャートを示す。 FIG. 6 shows a timing chart when the output voltage VO switches from “H” to “L” and from “L” to “H” in the circuit shown in FIG.
入力信号の「L」から「H」への切り替わり信号は、低出力バッファ11、NORゲート20、および制御回路16に入力され、低出力バッファ11は低駆動力で出力段スイッチング素子9の入力容量をチャージする。そして、入力信号が「L」から「H」に切り替わった直後の出力段スイッチング素子9のゲート電圧は基準電圧発生回路22で発生したコンパレータ21の閾値電圧(Vth2)よりも小さく、NORゲート20は制御回路16を介して高出力バッファ12のPチャネルMOSトランジスタ13へのイネーブル信号となる信号を出力しない(図6のVE参照)。このことにより、出力段スイッチング素子9のミラー容量チャージは低駆動力の低出力バッファ11のみでなされ、ミラー容量チャージ時間は長くなることより出力電圧VOは「H」から「L」へ緩やかに切り替わる。
The switching signal of the input signal from “L” to “H” is input to the
低出力バッファ11の入力容量チャージにより、出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGが基準電圧発生回路22で発生した閾値電圧よりも大きくなった場合、コンパレータ21からの出力を受けたNORゲート20は制御回路16へ高出力バッファ12のPチャネルMOSトランジスタ13へのイネーブル信号となる信号を出力し、高出力バッファ12は出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGを急峻に上昇させる。そのことにより、出力電圧VOが「H」から「L」に切り替わった後において、出力段スイッチング素子9は短時間で低ON抵抗動作される。
When the gate voltage VG of the output
次に、入力信号が「H」から「L」切り替わりる場合について説明する。入力信号の「H」から「L」への切り替わり信号は低出力バッファ11、NORゲート20および制御回路16に入力される。入力信号が「H」から「L」に切り替わった直後の出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGは、基準電圧発生回路22で発生したコンパレータ21の閾値電圧よりも大きく、コンパレータ21の出力を受けたNORゲート20は、制御回路16へ高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14へのイネーブル信号を出力する。
Next, a case where the input signal is switched from “H” to “L” will be described. The switching signal of the input signal from “H” to “L” is input to the
そして、高出力バッファ12と低出力バッファ11は、出力段スイッチング素子9への入力容量のディスチャージを同時に行い、出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGは急峻に下降する。さらに、出力段スイッチング素子9のゲート電圧VGが、基準電圧発生回路22で発生した閾値電圧以下になると、コンパレータ21の出力を受けたNORゲート20は制御回路16に高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14へのオフ信号を出力する。これにより高出力バッファ12のNチャネルMOSトランジスタ14がオフした後の出力段スイッチング素子9のミラー容量ディスチャージは低出力バッファ11のみでなされ、よって出力電圧VOは「L」から「H」へ緩やかに切り替わる。
The
以上のことから、本実施の形態3によれば、出力段のスイッチング素子のサイズに関係なく完全に出力電圧の切り替わり時に発生する不要輻射ノイズを低減させることができ、かつ出力電圧が切り替わった後には、スイッチング素子を短時間で低ON抵抗動作させることができる。 From the above, according to the third embodiment, it is possible to completely reduce unnecessary radiation noise generated when the output voltage is switched regardless of the size of the switching element in the output stage, and after the output voltage is switched. The switching element can be operated with a low ON resistance in a short time.
本発明に係るモータ駆動装置は、出力段スイッチング素子を動作させた時に発生する不要輻射ノイズを抑え、かつ効率的なスイッチング素子を制御してモータを駆動するモータ駆動装置に用いて有用である。 The motor driving apparatus according to the present invention is useful for a motor driving apparatus that suppresses unnecessary radiation noise generated when the output stage switching element is operated, and controls the efficient switching element to drive the motor.
1,4,13 PチャネルMOSトランジスタ
2,3,5,6,8 抵抗
7,14,24 NチャネルMOSトランジスタ
9 出力段スイッチング素子
10 コイル
11 低出力バッファ
12 高出力バッファ
15 遅延回路
16 制御回路
17,19 NANDゲート
18 反転ゲート
20 NORゲート
21 コンパレータ
22 基準電圧発生回路
23 電流源
1, 4, 13 P
Claims (3)
入力信号を受けて低駆動力で前記スイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う低出力バッファと、
前記入力信号を受けて予め設定された時間だけ入力信号を遅延させる遅延回路と、
前記入力信号と前記遅延回路の信号出力を受けて制御信号を出力する制御回路と、
前記制御回路からの制御信号を受けて高駆動力で前記スイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う高出力バッファとを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 A motor driving device for driving a switching element of an upper or lower arm element connected to a motor,
A low-output buffer that receives an input signal and charges and discharges the input capacitance of the switching element with a low driving force;
A delay circuit for receiving the input signal and delaying the input signal for a preset time;
A control circuit for receiving the input signal and the signal output of the delay circuit and outputting a control signal;
A motor drive device comprising: a high output buffer that receives and controls a control signal from the control circuit and charges and discharges the input capacitance of the switching element with a high driving force.
入力信号を受けて低駆動力で前記スイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う低出力バッファと、
外部または内部基準電圧と前記スイッチング素子の出力電圧との比較を行う出力電圧コンパレータと、
前記入力信号と前記出力電圧コンパレータの信号出力を受けて論理信号を出力する論理回路と、
前記入力信号と前記論理回路からの論理信号を受けて制御信号を出力する制御回路と、
前記制御回路からの制御信号を受けて高駆動力で前記スイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う高出力バッファとを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 A motor driving device for driving a switching element of an upper or lower arm element connected to a motor,
A low-output buffer that receives an input signal and charges and discharges the input capacitance of the switching element with a low driving force;
An output voltage comparator that compares an external or internal reference voltage with the output voltage of the switching element;
A logic circuit that receives the input signal and the signal output of the output voltage comparator and outputs a logic signal;
A control circuit for receiving a logic signal from the input signal and the logic circuit and outputting a control signal;
A motor drive device comprising: a high output buffer that receives and controls a control signal from the control circuit and charges and discharges the input capacitance of the switching element with a high driving force.
入力信号を受けて低駆動力で前記スイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う低出力バッファと、
外部または内部基準電圧と前記スイッチング素子の入力電圧との比較を行う入力電圧コンパレータと、
前記入力信号と前記入力電圧コンパレータの信号出力を受けて論理信号を出力する論理回路と、
前記入力信号と前記論理回路からの論理信号を受けて制御信号を出力する制御回路と、
前記制御回路からの制御信号を受けて高駆動力で前記スイッチング素子の入力容量へのチャージ,ディスチャージを行う高出力バッファとを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。 A motor driving device for driving a switching element of an upper or lower arm element connected to a motor,
A low-output buffer that receives an input signal and charges and discharges the input capacitance of the switching element with a low driving force;
An input voltage comparator that compares an external or internal reference voltage with the input voltage of the switching element;
A logic circuit that receives the signal output from the input signal and the input voltage comparator and outputs a logic signal;
A control circuit for receiving a logic signal from the input signal and the logic circuit and outputting a control signal;
A motor drive device comprising: a high output buffer that receives and controls a control signal from the control circuit and charges and discharges the input capacitance of the switching element with a high driving force.
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2003
- 2003-08-26 JP JP2003301384A patent/JP2005073423A/en active Pending
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