JP2007228436A

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Publication number: JP2007228436A
Application number: JP2006049290A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakamura; 晃司中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a switching element, driven through a switching operation which controls currents to a load, from going into overheated state. <P>SOLUTION: A drive device is equipped with a switching element 7, which controls the current to the load, driving means 13, 14, 15 which generates a PWM signal for driving the switching element through switching operation to drive the switching element, in response to the PWM signal; an on-voltage detection means 11b which detects an on-voltage impressed on the switching element, when the switching element is conducting by the driving of the drive means; a comparison means 11c which compares the reference voltage for determining the heated condition of the switching element with the on-voltage detected by the on-voltage detection means; and an overheat protection means 17 which instructs the drive means for restraining the driving operation of the switching element so as to decrease the temperature of the switching element, when it has been determined that the on-voltage is higher than the reference voltage in the comparison means. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、負荷への通電を制御するためにスイッチング駆動されるスイッチング素子の過熱を防止する駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device that prevents overheating of a switching element that is switched to control energization to a load.

半導体スイッチング素子を用いて負荷への通電を制御する駆動装置において、半導体スイッチング素子がその定格温度以上に発熱しないようにする保護機能を備えたものが知られている。 2. Description of the Related Art A drive device that controls energization to a load using a semiconductor switching element is known that has a protection function that prevents the semiconductor switching element from generating heat above its rated temperature.

例えば、特開平１０−６３３４７号公報（特許文献１）で開示された温度保護装置は、半導体スイッチング素子に並列接続されたダイオードに回生電流が流れた時における、ダイオードの順方向電圧の温度特性に基づいて半導体スイッチング素子の発熱温度を検出して、半導体スイッチング素子が定格温度以上に発熱することを防止するものである。
特開平１０−６３３４７号公報 For example, the temperature protection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-63347 (Patent Document 1) has a temperature characteristic of a forward voltage of a diode when a regenerative current flows through a diode connected in parallel to a semiconductor switching element. Based on this, the heat generation temperature of the semiconductor switching element is detected to prevent the semiconductor switching element from generating heat above the rated temperature.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-63347

しかしながら、特許文献１で開示された温度保護装置は、ダイオードに流れる回生電流を利用して半導体スイッチング素子の発熱温度を検出するものであることから、半導体スイッチング素子の温度を測定できるのは、モータ等の負荷に対してスイッチング制御を行っている時である。また、回生電流が流れるのはオフ相であることから、半導体スイッチング素子の発熱を半導体スイッチング素子のオン電圧に基づいて検出することができないという問題があった。 However, since the temperature protection device disclosed in Patent Document 1 detects the heat generation temperature of the semiconductor switching element using the regenerative current flowing in the diode, the temperature of the semiconductor switching element can be measured by a motor. This is a time when switching control is performed on a load such as the above. Further, since the regenerative current flows in the off-phase, there is a problem that heat generation of the semiconductor switching element cannot be detected based on the on-voltage of the semiconductor switching element.

そこで、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体スイッチング素子を用いてモータ等の負荷の制御を行う駆動装置において、半導体スイッチング素子の発熱温度を半導体スイッチング素子のオン電圧（動作電圧）に基づいて推定して、半導体スイッチング素子がその定格温度以上に発熱すること（以下、過熱状態という）を防止し、あるいは過熱状態から復帰させる温度保護機能を備えた駆動装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat generation temperature of a semiconductor switching element in a driving device that controls a load such as a motor using the semiconductor switching element. Is a temperature protection function that prevents the semiconductor switching element from generating heat above its rated temperature (hereinafter referred to as an overheated state) or recovers from an overheated state based on the ON voltage (operating voltage) of the semiconductor switching element It is providing the drive device provided with.

上記課題を解決するために、請求項１に係る駆動装置は、電源電圧供給線と接地線との間に配置され、負荷への通電を制御するためにスイッチング駆動されるスイッチング素子と、スイッチング素子をスイッチング駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、この生成したＰＷＭ信号に従ってスイッチング素子を駆動する駆動手段と、駆動手段の駆動によってスイッチング素子が導通しているときに、当該スイッチング素子に印加されるオン電圧を検出するオン電圧検出手段と、オン電圧検出手段によって検出されたオン電圧と、スイッチング素子の過熱状態を判定するための基準電圧とを比較する比較手段と、比較手段において、オン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断された場合に、スイッチング素子の温度の低下を図るため、駆動手段に対して、スイッチング素子の駆動を抑制するように指示する過熱保護手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a driving device according to claim 1 is provided between a power supply voltage supply line and a ground line, and is a switching element that is switching-driven to control energization to a load. Generates a PWM signal for switching driving, and a driving means for driving the switching element according to the generated PWM signal, and an ON applied to the switching element when the switching element is conductive by driving of the driving means. An on-voltage detecting means for detecting a voltage, a comparing means for comparing an on-voltage detected by the on-voltage detecting means with a reference voltage for determining an overheat state of the switching element, and the comparing means, the on-voltage is a reference In order to reduce the temperature of the switching element when it is determined that the voltage is higher than the voltage, the driving means In contrast, characterized in that it comprises a thermal protection means for instructing to suppress the driving of the switching element.

請求項１に記載された駆動装置によれば、オン電圧検出手段によって検出されるスイッチング素子のオン電圧（動作電圧）と、基準電圧とに基づいて、スイッチング素子の温度を推定する。そして、過熱保護手段は、オン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断された場合に、スイッチング素子の温度の低下を図るため、駆動手段に対して、スイッチング素子の駆動を抑制するように指示する。これにより、スイッチング手段が過熱状態となることを防止することができる。また、その過熱状態から復帰させることができる。 According to the drive device described in claim 1, the temperature of the switching element is estimated based on the on-voltage (operating voltage) of the switching element detected by the on-voltage detection means and the reference voltage. Then, when it is determined that the ON voltage is higher than the reference voltage, the overheat protection unit suppresses driving of the switching element with respect to the driving unit in order to reduce the temperature of the switching element. Instruct. Thereby, it can prevent that a switching means will be in an overheated state. Moreover, it can be recovered from the overheated state.

請求項２に係る駆動装置は、スイッチング素子がオフの時、及びスイッチング素子の導通開始後に所定時間が経過するまで、過熱保護手段による前記指示を停止、又は遅延させるマスク信号を生成し、当該マスク信号を過熱保護手段に向けて出力するマスク時間生成手段を備えることを特徴とする。 The driving device according to claim 2 generates a mask signal for stopping or delaying the instruction by the overheat protection means when the switching element is off and until a predetermined time has elapsed after the conduction of the switching element is started. A mask time generating means for outputting a signal toward the overheat protection means is provided.

請求項２に記載された駆動装置によれば、スイッチング素子がオフの時や、スイッチング手段が起動直後で、スイッチング素子オン電圧が基準電圧に達していないときに、過熱保護手段が誤動作することを防ぐことができる。これにより、駆動装置の安定した動作を実現することができる。 According to the drive device described in claim 2, when the switching element is off, or immediately after the switching means is activated, the overheat protection means malfunctions when the switching element on-voltage has not reached the reference voltage. Can be prevented. Thereby, the stable operation | movement of a drive device is realizable.

請求項３に係る駆動装置は、スイッチング素子を流れる電流と、スイッチング素子の定格電流とを比較する電流検出手段と、電流検出手段において、スイッチング素子を流れる電流が定格電流よりも上昇していると判断された場合に、駆動手段に対して、スイッチング素子を流れる電流を抑制するように指示する過電流保護手段と、を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the driving device according to claim 3, in the current detection means for comparing the current flowing through the switching element and the rated current of the switching element, and in the current detection means, the current flowing through the switching element is higher than the rated current. Overcurrent protection means for instructing the drive means to suppress the current flowing through the switching element when judged.

請求項３に記載された駆動装置によれば、電流検出手段によってスイッチング素子を流れる電流が定格値を超えた状態であることが検出された場合、過電流保護手段は駆動手段に対してスイッチング素子を流れる電流を抑制するように指示する。これにより、スイッチング素子に定格値を超えた電流が流れることを防ぐことができる。 According to the drive device described in claim 3, when it is detected by the current detection means that the current flowing through the switching element is in a state exceeding the rated value, the overcurrent protection means provides the switching element with respect to the drive means. To suppress the current flowing through Thereby, it is possible to prevent a current exceeding the rated value from flowing through the switching element.

請求項４に係る駆動装置は、複数の負荷が配置され、スイッチング素子は、第１のスイッチング素子、及び第２のスイッチング素子を備え、第１、及び第２のスイッチング素子は、複数の負荷のそれぞれに対応するように、電源電圧供給線と前記接地線との間に直列に接続されるとともに、その接続点を負荷への出力端とするように配置され、比較手段は、第１、及び第２のスイッチング素子のそれぞれに対応するように複数設けられ、過熱保護手段は、比較手段において、第１、及び第２のスイッチング素子の少なくとも一方のオン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断された場合に、当該スイッチング素子の温度の低下を図るため、駆動手段に対して、オン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断されたスイッチング素子の駆動を抑制するように指示することを特徴とする。 The drive device according to claim 4 includes a plurality of loads, the switching element includes a first switching element and a second switching element, and the first and second switching elements include a plurality of loads. Corresponding to each, the power supply voltage supply line and the ground line are connected in series and are arranged so that the connection point serves as an output terminal to the load. A plurality of second switching elements are provided to correspond to each of the second switching elements, and the overheat protection means is configured such that, in the comparison means, the ON voltage of at least one of the first and second switching elements is higher than the reference voltage. When it is determined, in order to lower the temperature of the switching element, the driving means is driven to drive the switching element determined that the ON voltage is higher than the reference voltage. Characterized in that it instructs the win.

請求項４に記載された駆動装置によれば、複数の負荷を制御可能な駆動装置を実現することができる。請求項１〜４に記載された駆動装置には、請求項５に記載されたように、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを好適に用いることができる。請求項６に記載された駆動装置は、オン電圧検出手段の構成を具体化したものである。また、請求項７に記載された駆動装置は、比較手段の構成を具体化したものである。 According to the drive device described in claim 4, it is possible to realize a drive device capable of controlling a plurality of loads. In the drive device described in claims 1 to 4, as described in claim 5, a MOSFET can be suitably used as a switching element. The drive device described in claim 6 is a specific implementation of the on-voltage detection means. In addition, the drive device described in claim 7 embodies the configuration of the comparison means.

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において同一、もしくは、均等である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or is equivalent, and the description is abbreviate | omitted.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における駆動装置１００について、図１〜図４に基づいて説明する。図１は、負荷への通電を制御するためにスイッチング駆動されるスイッチング素子を備えた駆動装置の一例として、自動車用冷却システムにおける熱交換器の送風用のモータ４への通電をスイッチング素子を用いて制御する駆動装置１００を示している。 (First embodiment)
A drive device 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of a drive device having a switching element that is driven to be switched in order to control energization to a load. The switching element is used to energize a motor 4 for blowing a heat exchanger in an automotive cooling system. The drive device 100 to be controlled is shown.

駆動装置１００の外部には、マイクロコンピュータを中心として構成されたＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１が配置されている。また、モータ駆動装置１００の内部には、図示しない基板（例えば、セラミック基板）と平滑回路５とが収容されている。 An ECU (Electronic Control Unit) 1 configured with a microcomputer as a center is disposed outside the driving apparatus 100. In addition, a substrate (for example, a ceramic substrate) (not shown) and the smoothing circuit 5 are accommodated in the motor driving device 100.

ＥＣＵ１は、例えば、エンジン冷却水の温度信号、エンジン動力をエアコンのコンプレッサに伝達するマグネットクラッチのオンオフ信号、エアコンの冷媒の圧力上昇を示す冷媒高圧信号（いずれも図示せず）等を入力しており、これらの入力信号に基づいて、モータ４に印加すべき電圧に応じた駆動制御信号Ｓａを後述する入力信号処理回路１３に向けて出力する。 The ECU 1 inputs, for example, a temperature signal of engine cooling water, an on / off signal of a magnet clutch that transmits engine power to the compressor of the air conditioner, a refrigerant high pressure signal (none of which is shown) indicating an increase in the pressure of the air conditioner refrigerant, and the like. Based on these input signals, a drive control signal Sa corresponding to the voltage to be applied to the motor 4 is output to the input signal processing circuit 13 described later.

図示しない基板には、スイッチング素子としてのＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ７と、モータ４からの回生電流をバッテリーに戻す機能を備えたダイオード８と、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流をモニタするための抵抗であって、その抵抗値が極めて小さく、且つ大電流に対する放熱対策がなされたシャント抵抗９と、集積回路６と、が搭載されている。 A substrate (not shown) includes an N-channel MOSFET 7 as a switching element, a diode 8 having a function of returning the regenerative current from the motor 4 to the battery, and a resistor for monitoring the current flowing through the MOSFET 7. A shunt resistor 9 having an extremely small value and a heat dissipation measure against a large current and an integrated circuit 6 are mounted.

平滑回路５は、コイル５ａとコイル５ａの両端側にそれぞれ接続された電解コンデンサ５ｂ、５ｃとからなるπ型フィルタ構造を有している。この平滑回路５は、回生電流を平滑化してノイズを低減する機能や、ＭＯＳＦＥＴ７のスイッチング動作時に生じるノイズを吸収する機能を有している。 The smoothing circuit 5 has a π-type filter structure including a coil 5a and electrolytic capacitors 5b and 5c connected to both ends of the coil 5a. The smoothing circuit 5 has a function of smoothing the regenerative current to reduce noise and a function of absorbing noise generated during the switching operation of the MOSFET 7.

モータ４、ＭＯＳＦＥＴ７、シャント抵抗９は直列に接続されており、これらは電源電圧Ｖｓを供給する電源電圧供給線と接地線との間に配置されている。具体的には、モータ４の一方の端子は、端子５０ａを介して電源電圧Ｖｓを供給する電源３に接続されており、他方の端子は、端子５０ｂを介してＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ７のソース端子は、端子５０ｃを介してシャント抵抗９の一方の端子に接続されており、シャント抵抗９の他方の端子は接地されている。 The motor 4, the MOSFET 7, and the shunt resistor 9 are connected in series, and these are arranged between the power supply voltage supply line that supplies the power supply voltage Vs and the ground line. Specifically, one terminal of the motor 4 is connected to the power supply 3 that supplies the power supply voltage Vs through the terminal 50a, and the other terminal is connected to the drain terminal of the MOSFET 7 through the terminal 50b. Yes. The source terminal of the MOSFET 7 is connected to one terminal of the shunt resistor 9 via the terminal 50c, and the other terminal of the shunt resistor 9 is grounded.

また、平滑回路５、ダイオード８は直列に接続されるとともに、モータ４に対して並列に接続されている。具体的には、平滑回路５の一方の端子は、端子５０ａに接続されており、他方の端子は、ダイオード８のカソード側端子に接続されている。ダイオード８のアノード側端子は、端子５０ｂに接続されている。 The smoothing circuit 5 and the diode 8 are connected in series and connected in parallel to the motor 4. Specifically, one terminal of the smoothing circuit 5 is connected to the terminal 50 a, and the other terminal is connected to the cathode side terminal of the diode 8. The anode side terminal of the diode 8 is connected to the terminal 50b.

集積回路６は、温度推定回路１１と、入力信号処理回路１３と、過熱保護手段としての過熱保護回路１７と、電流検出手段としての電流検出回路１２と、過電流保護手段としての過電流保護回路１６と、ＰＷＭ制御手段としてのＰＷＭ制御回路１４と、駆動手段としての駆動回路１５と、マスク時間生成手段としてのマスク時間生成回路１８と、を有している。各回路は以下のように機能するものである。 The integrated circuit 6 includes a temperature estimation circuit 11, an input signal processing circuit 13, an overheat protection circuit 17 as overheat protection means, a current detection circuit 12 as current detection means, and an overcurrent protection circuit as overcurrent protection means. 16, a PWM control circuit 14 as PWM control means, a drive circuit 15 as drive means, and a mask time generation circuit 18 as mask time generation means. Each circuit functions as follows.

温度推定回路１１は、ＭＯＳＦＥＴ７に印加される電圧に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度を推定する。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ７に印加されている電圧が後述する基準電圧を超えていた場合、温度推定回路１１はＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度が第１のしきい値Ｔｈ１（例えば、ＭＯＳＦＥＴ７の定格温度）を超えていると推定する（以下、過熱状態と言う）。このとき、保護回路１７はＭＯＳＦＥＴ７に印加される電圧を制御するための第１の制御信号Ｓｂを入力信号処理回路１３に向けて出力する。 The temperature estimation circuit 11 estimates the heat generation temperature of the MOSFET 7 based on the voltage applied to the MOSFET 7. That is, when the voltage applied to the MOSFET 7 exceeds a reference voltage to be described later, the temperature estimation circuit 11 indicates that the heat generation temperature of the MOSFET 7 exceeds a first threshold Th1 (for example, the rated temperature of the MOSFET 7). Estimate (hereinafter referred to as overheating). At this time, the protection circuit 17 outputs a first control signal Sb for controlling the voltage applied to the MOSFET 7 to the input signal processing circuit 13.

電流検出回路１２は、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流を検出する。電流検出回路１２による検出の結果、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流が第２のしきい値Ｔｈ２（例えば、ＭＯＳＦＥＴ７の定格電流）を超える（以下、過電流状態と言う）場合、過電流保護回路１６はＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流を制御するための第２の制御信号Ｓｃを入力信号処理回路１３に向けて出力する。 The current detection circuit 12 detects a current flowing through the MOSFET 7. As a result of detection by the current detection circuit 12, when the current flowing through the MOSFET 7 exceeds the second threshold Th2 (for example, the rated current of the MOSFET 7) (hereinafter referred to as an overcurrent state), the overcurrent protection circuit 16 causes the MOSFET 7 to A second control signal Sc for controlling the flowing current is output to the input signal processing circuit 13.

入力信号処理回路１３は、ＥＣＵ１からの駆動制御信号（ＤＵＴＹ信号）Ｓａと、上記の第１の制御信号Ｓｂと、上記の第２の制御信号Ｓｃとを入力処理して、ＰＷＭ制御回路１４に向けて指令信号Ｓｄを出力する。 The input signal processing circuit 13 performs input processing on the drive control signal (DUTY signal) Sa from the ECU 1, the first control signal Sb, and the second control signal Sc, and inputs them to the PWM control circuit 14. A command signal Sd is output.

ＰＷＭ制御回路１４は、入力信号処理回路１３が出力する指令信号Ｓｄに基づいて、ＰＷＭ信号Ｓｅを生成する。駆動回路１５は、ＰＷＭ信号Ｓｅに基づいてＭＯＳＦＥＴ７をＰＷＭ駆動する。 The PWM control circuit 14 generates the PWM signal Se based on the command signal Sd output from the input signal processing circuit 13. The drive circuit 15 PWM-drives the MOSFET 7 based on the PWM signal Se.

マスク時間生成回路１８は、後述する時間ｔの間は過熱保護回路１７が第１の制御信号Ｓｂを出力しないようにするとともに、過電流保護回路１６が第２の制御信号Ｓｃを出力しないようにするマスク信号Ｓｇを過熱保護回路１７、及び過電流保護回路１６に向けて出力する。 The mask time generation circuit 18 prevents the overheat protection circuit 17 from outputting the first control signal Sb and prevents the overcurrent protection circuit 16 from outputting the second control signal Sc during a time t to be described later. The mask signal Sg to be output is output toward the overheat protection circuit 17 and the overcurrent protection circuit 16.

次に、駆動回路１００の動作について、図２に示すフローチャートの各工程（Ｓ１００〜Ｓ１５０）と照らし合わせて説明する。 Next, the operation of the drive circuit 100 will be described with reference to each step (S100 to S150) of the flowchart shown in FIG.

本実施形態に係る駆動装置１００は、電源３から電源電圧の供給を受けると、ＥＣＵ１から入力信号処理回路１３に向けてモータ４を駆動するトリガとなる駆動制御信号（ＤＵＴＹ信号）Ｓａが出力されるとともに、モータ４に対してはモータ電圧Ｖｍが印加される（図２に示すＳ１００）。 When the power supply voltage is supplied from the power supply 3, the drive device 100 according to the present embodiment outputs a drive control signal (DUTY signal) Sa serving as a trigger for driving the motor 4 from the ECU 1 toward the input signal processing circuit 13. In addition, the motor voltage Vm is applied to the motor 4 (S100 shown in FIG. 2).

一般的に、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度（チャネル温度）とドレイン端子・ソース端子間における抵抗値とはほぼ比例する性質がある（図４（ａ）参照）。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧とＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度（チャネル温度）とは、ほぼ比例する性質がある。 In general, the heat generation temperature (channel temperature) of the MOSFET 7 and the resistance value between the drain terminal and the source terminal are approximately proportional to each other (see FIG. 4A). That is, the voltage applied between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7 and the heat generation temperature (channel temperature) of the MOSFET 7 have a substantially proportional property.

したがって、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧を制御することで、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱を制御できる。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態となることを防ぐことができるのである。 Therefore, by controlling the voltage applied between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7, the heat generation of the MOSFET 7 can be controlled. That is, the MOSFET 7 can be prevented from being overheated.

そこで、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧の制御を行うために、先ず、以下のように構成された温度推定回路１１によって、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加された電圧に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態か否かを推定する。 Therefore, in order to control the voltage applied between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7, first, the voltage applied between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7 by the temperature estimation circuit 11 configured as follows. Based on the above, it is estimated whether or not the MOSFET 7 is in an overheated state.

温度推定回路１１は、非反転増幅手段としての非反転増幅回路１１ａと、差動増幅手段としての差動増幅回路１１ｂと、比較手段としてのコンパレータ１１ｃと、を含んで構成されている。 The temperature estimation circuit 11 includes a non-inverting amplifier circuit 11a as a non-inverting amplifier, a differential amplifier circuit 11b as a differential amplifier, and a comparator 11c as a comparator.

非反転増幅回路１１ａは、オペアンプ１１ａ１と抵抗１１ａ２、１１ａ３とを含んで構成されている。オペアンプ１１ａ１の非反転入力端子（＋）は、ＭＯＳＦＥＴ７のソース端子とシャント抵抗９との間の端子５０ｃに接続されており、シャント抵抗９に印加された第１の電圧Ｖ１が入力される（図２に示すＳ１１０）。オペアンプ１１ａ１の反転入力端子（−）は、抵抗１１ａ３を介して接地されている。なお、この反転入力端子（−）は、抵抗１１ａ２を介してオペアンプ１１ａ１の出力端子と接続されている。 The non-inverting amplifier circuit 11a includes an operational amplifier 11a1 and resistors 11a2 and 11a3. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 11a1 is connected to a terminal 50c between the source terminal of the MOSFET 7 and the shunt resistor 9, and the first voltage V1 applied to the shunt resistor 9 is input (FIG. S110 shown in FIG. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier 11a1 is grounded through the resistor 11a3. The inverting input terminal (−) is connected to the output terminal of the operational amplifier 11a1 through the resistor 11a2.

オペアンプ１１ａ１は、上述の第１の電圧Ｖ１の入力を受けて、第１の電圧Ｖ１を増幅してＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態かどうかの判断基準となる基準電圧としての第３の電圧Ｖ３に変換する。そして、オペアンプ１１ａ１の出力端子より非反転増幅回路１１ａの出力信号として第３の電圧Ｖ３を出力する（図２に示すＳ１２０）。なお、第１の電圧Ｖ１を非反転増幅回路１１ａを介して第３の電圧Ｖ３に変換するのは、ＭＯＳＦＥＴ７に印加されている電圧とシャント抵抗９に印加されている電圧との測定レンジを合わせるためである。 The operational amplifier 11a1 receives the first voltage V1 described above, amplifies the first voltage V1, and converts the first voltage V1 into a third voltage V3 that serves as a reference voltage for determining whether the MOSFET 7 is in an overheated state. Then, the third voltage V3 is output as the output signal of the non-inverting amplifier circuit 11a from the output terminal of the operational amplifier 11a1 (S120 shown in FIG. 2). Note that the first voltage V1 is converted to the third voltage V3 via the non-inverting amplifier circuit 11a to match the measurement range of the voltage applied to the MOSFET 7 and the voltage applied to the shunt resistor 9. Because.

差動増幅回路１１ｂは、オペアンプ１１ｂ１、１１ｂ２と抵抗１１ｂ３〜１１ｂ６とを含んで構成されている。オペアンプ１１ｂ１の非反転入力端子（＋）は、上述した端子５０ｂに接続されており、ＭＯＳＦＥＴ７のドレインオン電圧（第２の電圧）Ｖ２が入力される（図２に示すＳ１３０）。 The differential amplifier circuit 11b includes operational amplifiers 11b1 and 11b2 and resistors 11b3 to 11b6. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 11b1 is connected to the terminal 50b described above, and the drain-on voltage (second voltage) V2 of the MOSFET 7 is input (S130 shown in FIG. 2).

また、オペアンプ１１ｂ２の非反転入力端子（＋）は、オペアンプ１１ａ１の非反転入力端子（＋）に接続されており、オペアンプ１１ｂ２の非反転入力端子（＋）には、オペアンプ１１ａ１の非反転入力端子（＋）に入力された電圧と同じ電圧である第１の電圧Ｖ１が入力される。 The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 11b2 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 11a1, and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 11b2 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 11a1. A first voltage V1 that is the same voltage as the voltage input to (+) is input.

オペアンプ１１ｂ２の反転入力端子（−）は、抵抗１１ｂ６を介して接地されるとともに、抵抗１１ｂ５を介してオペアンプ１１ｂ２の出力とも接続されている。また、オペアンプ１１ｂ１、１１ｂ２の出力は抵抗１１ｂ３、１１ｂ４を介して接続されている。なお、オペアンプ１１ｂ１の反転入力端子（−）は、抵抗１１ｂ３と１１ｂ４との間に接続されている。 The inverting input terminal (−) of the operational amplifier 11b2 is grounded via the resistor 11b6 and is also connected to the output of the operational amplifier 11b2 via the resistor 11b5. The outputs of the operational amplifiers 11b1 and 11b2 are connected through resistors 11b3 and 11b4. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier 11b1 is connected between the resistors 11b3 and 11b4.

差動増幅回路１１ｂは、第１の電圧Ｖ１、及び第２の電圧Ｖ２の入力を受けて、その差分電圧（ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間の電圧）Ｖ２−Ｖ１を出力する。なお、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度が高くなるとＭＯＳＦＥＴ７のオン抵抗が増加することを上述した通りであり、このとき、差分電圧Ｖ２−Ｖ１は高くなる。 The differential amplifier circuit 11b receives the input of the first voltage V1 and the second voltage V2, and outputs a differential voltage (voltage between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7) V2-V1. As described above, the on-resistance of the MOSFET 7 increases as the heat generation temperature of the MOSFET 7 increases. At this time, the differential voltage V2-V1 increases.

コンパレータ１１ｃの非反転入力端子（＋）には差動増幅回路１１ｂが接続されており、作動増幅回路１１ｂの出力である差分電圧Ｖ２−Ｖ１が入力される。また、コンパレータ１１ｃの反転入力端子（−）には非反転増幅回路１１ａが接続されており、非反転増幅回路１１ａの出力である第３の電圧Ｖ３が入力される。コンパレータ１１ｃは、差分電圧Ｖ２−Ｖ１、及び第３の電圧Ｖ３の入力を受けて、両者の大きさを比較する（図２に示すＳ１４０）。 The differential amplifier circuit 11b is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 11c, and the differential voltage V2-V1 that is the output of the operational amplifier circuit 11b is input. The non-inverting amplifier circuit 11a is connected to the inverting input terminal (−) of the comparator 11c, and the third voltage V3 that is the output of the non-inverting amplifier circuit 11a is input. The comparator 11c receives the differential voltage V2-V1 and the third voltage V3 and compares the magnitudes of both (S140 shown in FIG. 2).

コンパレータ１１ｃの出力端子には過熱保護回路１７が接続されており、コンパレータ１１ｃによる比較結果がＶ２−Ｖ１＜Ｖ３である場合、ＭＯＳＦＥＴ７は過熱状態ではないと推定され、温度推定回路１１の推定結果としてＬレベル信号（過熱非検出状態）が、コンパレータ１１ｃの出力端子から過熱保護回路１７に向けて出力される。過熱保護回路１７が温度推定回路１１からのＬレベル信号を受けた場合、過熱保護回路１７は作動せず、図２に示すＳ１１０〜Ｓ１４０の工程が繰り返される。 The overheat protection circuit 17 is connected to the output terminal of the comparator 11c, and when the comparison result by the comparator 11c is V2-V1 <V3, it is estimated that the MOSFET 7 is not in an overheat state, and the estimation result of the temperature estimation circuit 11 is as follows. An L level signal (overheat non-detection state) is output from the output terminal of the comparator 11 c toward the overheat protection circuit 17. When the overheat protection circuit 17 receives the L level signal from the temperature estimation circuit 11, the overheat protection circuit 17 does not operate and the steps S110 to S140 shown in FIG. 2 are repeated.

一方、コンパレータ１１ｃによる比較結果がＶ２−Ｖ１＞Ｖ３である場合、ＭＯＳＦＥＴ７は過熱状態であると推定され、温度推定回路１１の検出結果としてのＨレベル信号（過熱検出状態）が、コンパレータ１１ｃの出力端子から過熱保護回路１７に向けて出力される（図２に示すＳ１５０）。過熱保護回路１７が温度推定回路１１からのＨレベル信号を受けた場合、過熱保護回路１７はＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態であることを示す第１の制御信号Ｓｂを入力信号処理回路１３に向けて出力する。 On the other hand, when the comparison result by the comparator 11c is V2-V1> V3, the MOSFET 7 is estimated to be in an overheat state, and the H level signal (overheat detection state) as the detection result of the temperature estimation circuit 11 is output from the comparator 11c. It is output from the terminal toward the overheat protection circuit 17 (S150 shown in FIG. 2). When the overheat protection circuit 17 receives the H level signal from the temperature estimation circuit 11, the overheat protection circuit 17 outputs a first control signal Sb indicating that the MOSFET 7 is in an overheat state to the input signal processing circuit 13. .

ところで、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間を流れる電流が第２のしきい値Ｔｈ２を超えると、ドレイン端子・ソース端子間のオン抵抗が増加する性質がある（図４（ｂ）参照）。そこで、本実施形態に係る駆動装置１００は、電流検出回路１２によって、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に第２のしきい値Ｔｈ２を超える電流が流れないように制御している。具体的には以下の様にして電流の制御が行われる。 By the way, when the current flowing between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7 exceeds the second threshold value Th2, the on-resistance between the drain terminal and the source terminal increases (see FIG. 4B). Therefore, the driving device 100 according to the present embodiment controls the current detection circuit 12 so that no current exceeding the second threshold Th2 flows between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7. Specifically, the current is controlled as follows.

電流検出回路１２は、第２の比較手段としてのコンパレータ１２ａを含んで構成されている。コンパレータ１２ａの非反転入力端子（＋）は、上述した端子５０ｃに接続されており、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流に基づく信号が入力される。また、コンパレータ１２ａの反転入力端子（−）には、上述の第２のしきい値Ｔｈ２に基づく信号が入力される。 The current detection circuit 12 includes a comparator 12a as a second comparison unit. The non-inverting input terminal (+) of the comparator 12a is connected to the terminal 50c described above, and a signal based on the current flowing through the MOSFET 7 is input. A signal based on the second threshold Th2 is input to the inverting input terminal (−) of the comparator 12a.

コンパレータ１２ａは、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流に基づく信号と第２のしきい値に基づく信号との入力を受けて両者を比較する。コンパレータ１２ａにおける比較結果は、コンパレータ１２ａの出力端子より過電流護回路１６に向けて出力される。 The comparator 12a receives a signal based on the current flowing through the MOSFET 7 and a signal based on the second threshold value and compares them. The comparison result in the comparator 12a is output from the output terminal of the comparator 12a toward the overcurrent protection circuit 16.

コンパレータ１２ａによる比較結果において、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流が第２のしきい値Ｔｈ２より小さい場合、コンパレータ１２ａの出力端子から、Ｌレベルの信号（過電流非検出状態）が過電流護回路１６に向けて出力される。Ｌレベルの信号を受けた過電流保護回路１６は作動しない。 In the comparison result by the comparator 12a, when the current flowing through the MOSFET 7 is smaller than the second threshold value Th2, an L level signal (overcurrent non-detection state) is output from the output terminal of the comparator 12a to the overcurrent protection circuit 16. Is output. The overcurrent protection circuit 16 receiving the L level signal does not operate.

一方、コンパレータ１２ａによる比較結果において、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流が第２のしきい値Ｔｈ２に到達した場合、コンパレータ１２ａの出力端子から、Ｈレベルの信号(過電流検出状態）が過電流保護回路１６に向けて出力される。Ｈレベルの信号を受けた過電流保護回路１６は、第２のしきい値Ｔｈ２に達している電流がＭＯＳＦＥＴ７に流れている状態（過電流状態）であることを示す第２の制御信号Ｓｃを入力信号処理回路１３に向けて出力する。 On the other hand, when the current flowing through the MOSFET 7 reaches the second threshold Th2 in the comparison result by the comparator 12a, an H level signal (overcurrent detection state) is output from the output terminal of the comparator 12a to the overcurrent protection circuit 16. Is output. The overcurrent protection circuit 16 that has received the H level signal outputs a second control signal Sc indicating that the current that has reached the second threshold Th2 is flowing through the MOSFET 7 (overcurrent state). Output to the input signal processing circuit 13.

入力信号処理回路１３は、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態であることを示す第１の制御信号Ｓｂ及びＭＯＳＦＥＴ７が過電流状態であることを示す第２の制御信号Ｓｃの少なくとも一方の制御信号と、モータ４を駆動するトリガとなる駆動制御信号Ｓａと、を入力すると、これらの信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ７の過熱状態、又は過電流状態を解消するため指令を含んだ指令信号ＳｄをＰＷＭ信号生成回路１４に向けて出力する。なお、指令信号Ｓｄには、モータ４に印加すべき電圧に関する指令（指令電圧）Ｖｒが含まれている。 The input signal processing circuit 13 includes at least one control signal of a first control signal Sb indicating that the MOSFET 7 is in an overheat state and a second control signal Sc indicating that the MOSFET 7 is in an overcurrent state, and the motor 4 When a drive control signal Sa serving as a trigger for driving is input, a command signal Sd including a command for canceling the overheat state or overcurrent state of the MOSFET 7 is directed to the PWM signal generation circuit 14 based on these signals. Output. The command signal Sd includes a command (command voltage) Vr related to the voltage to be applied to the motor 4.

ＰＷＭ信号生成回路１４は、入力信号処理回路１３からの指令信号Ｓｄ（指令電圧Ｖｒ）を受けて、指令電圧Ｖｒとモータ４に印加されているモータ電圧Ｖｍとが一致するように、ＰＷＭ信号生成回路１４が出力するＰＷＭ信号ＳｅのＰＷＭデューティを制御する。なお、モータ電圧Ｖｍは、ＰＷＭ信号生成回路１４に含まれるモータ電圧検出回路（図示せず）によって、端子５０ａと端子５０ｂとの間の電圧に基づいて検出することができる。 The PWM signal generation circuit 14 receives the command signal Sd (command voltage Vr) from the input signal processing circuit 13 and generates the PWM signal so that the command voltage Vr matches the motor voltage Vm applied to the motor 4. The PWM duty of the PWM signal Se output from the circuit 14 is controlled. The motor voltage Vm can be detected by a motor voltage detection circuit (not shown) included in the PWM signal generation circuit 14 based on the voltage between the terminals 50a and 50b.

ＰＷＭ信号生成回路１４には、三角波発生回路１４ａで生成され、この三角波発生回路１４ａの内部に設けられたＣＲ充放電回路（図示せず）における抵抗値又は容量値に応じて、可変の周波数（例えば、１９ｋＨｚ）を持つ三角波信号Ｓｆが入力されている。 The PWM signal generation circuit 14 is generated by a triangular wave generation circuit 14a and has a variable frequency (depending on a resistance value or a capacitance value in a CR charge / discharge circuit (not shown) provided in the triangular wave generation circuit 14a. For example, a triangular wave signal Sf having 19 kHz) is input.

上記のＰＷＭ信号Ｓｅは、指令信号Ｓｄと三角波信号Ｓｆとに基づいて生成された信号であり、駆動回路１５に向けて出力される。駆動回路１５は、ＰＷＭ信号生成回路１４からのＰＷＭ信号Ｓｅを受けて、ＭＯＳＦＥＴ７のゲート端子に対して、ＰＷＭ信号Ｓｅに応じたゲート電圧Ｖｇを出力する。 The PWM signal Se is a signal generated based on the command signal Sd and the triangular wave signal Sf, and is output toward the drive circuit 15. The drive circuit 15 receives the PWM signal Se from the PWM signal generation circuit 14 and outputs a gate voltage Vg corresponding to the PWM signal Se to the gate terminal of the MOSFET 7.

本実施形態に係る駆動装置１００は、このようにしてＭＯＳＦＥＴ７のゲート端子にゲート電圧Ｖｇが与えられることで、ＭＯＳＦＥＴ７に印加される電圧やＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流を制御できるため、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態や過電流状態となることを防止することができる。また、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態や過電流状態であったとしてもその状態から復帰させることができる。 Since the drive device 100 according to the present embodiment can control the voltage applied to the MOSFET 7 and the current flowing through the MOSFET 7 by applying the gate voltage Vg to the gate terminal of the MOSFET 7 in this manner, the MOSFET 7 is in an overheated state or an overheated state. A current state can be prevented. Further, even if the MOSFET 7 is in an overheated state or an overcurrent state, it can be recovered from that state.

続いて、マスク時間生成回路１８について説明する。ＭＯＳＦＥＴ７がオフの時（ゲート電圧ＶｇがＬレベルの時）は、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子とソース端子と間に印加される電圧の電位差が大きくなるため、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ３の条件が成り立ちやすくなる。また、温度推定回路１１の寄生インダクタンスの影響を受けて、ＭＯＳＦＥＴ７の起動直後においても、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ３の条件が成り立つことがある。 Next, the mask time generation circuit 18 will be described. When the MOSFET 7 is off (when the gate voltage Vg is at the L level), the potential difference between the voltage applied between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7 becomes large, so that the condition of V2-V1> V3 is easily satisfied. Further, under the influence of the parasitic inductance of the temperature estimation circuit 11, the condition of V2-V1> V3 may be satisfied immediately after the MOSFET 7 is started.

すると、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ３が成り立つことを受けて、過熱保護回路１７は、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態でないにもかかわらず、過熱保護回路１７は過熱状態であることを示す第１の制御信号Ｓｂを入力信号処理回路１３に向けて出力することとなり、駆動回路１００の動作が不安定となることがある。 Then, in response to the establishment of V2-V1> V3, the overheat protection circuit 17 receives the first control signal Sb indicating that the overheat protection circuit 17 is in the overheat state even though the MOSFET 7 is not in the overheat state. Since the signal is output toward the signal processing circuit 13, the operation of the drive circuit 100 may become unstable.

さらには、温度推定回路１１の寄生インダクタンスの影響を受けて、ＭＯＳＦＥＴ７の起動直後はＭＯＳＦＥＴ７のゲート電圧Ｖｇが立ち上がりにくいことがあり、この時、ＭＯＳＦＥＴ７に過大な電圧が印加されることがある。すると、電流検出回路１２は、ＭＯＳＦＥＴ７に過電流が流れていると判断してしまい、過電流保護回路１１６は過電流状態であることを示す第２の制御信号Ｓｃを入力信号処理回路１３に向けて出力して、駆動回路１００の動作が不安定となることがある。 Furthermore, due to the influence of the parasitic inductance of the temperature estimation circuit 11, the gate voltage Vg of the MOSFET 7 may hardly rise immediately after the MOSFET 7 is started, and at this time, an excessive voltage may be applied to the MOSFET 7. Then, the current detection circuit 12 determines that an overcurrent flows through the MOSFET 7, and the overcurrent protection circuit 116 directs the second control signal Sc indicating the overcurrent state to the input signal processing circuit 13. May be output and the operation of the drive circuit 100 may become unstable.

そこで、本実施形態におけるモータ駆動装置１００では、図３に示すように、ＭＯＳＦＥＴ７がオフ状態の時間ｔ１と、ＭＯＳＦＥＴ７の起動直後から寄生インダクタンスの影響がなくなるまでの時間ｔ２と、を合わせた時間ｔの間は過熱保護回路１７が第１の制御信号Ｓｂを出力しないようにするマスク信号Ｓｇを過電流保護回路１６、過熱保護回路１７に向けて出力するマスク時間生成回路１８を設けている。 Therefore, in the motor drive device 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the time t1 when the MOSFET 7 is turned off and the time t2 from the start of the MOSFET 7 until the influence of the parasitic inductance is eliminated is combined. In the meantime, a mask time generation circuit 18 for outputting a mask signal Sg for preventing the overheat protection circuit 17 from outputting the first control signal Sb toward the overcurrent protection circuit 16 and the overheat protection circuit 17 is provided.

このような構成により、本実施形態におけるモータ駆動装置１００は、起動直後等でＭＯＳＦＥＴ７がほとんど発熱していない時に過電流保護回路１６や過熱保護回路１７が作動して、第１の制御信号Ｓｂ、第２の制御信号Ｓｃを出力することを抑制することができる。これにより、駆動装置１００の動作安定性が向上する。 With such a configuration, in the motor drive device 100 according to the present embodiment, the overcurrent protection circuit 16 and the overheat protection circuit 17 are activated when the MOSFET 7 hardly generates heat immediately after startup or the like, and the first control signal Sb, Output of the second control signal Sc can be suppressed. Thereby, the operational stability of the driving apparatus 100 is improved.

上述した通り、ＭＯＳＦＥＴ７がオフの時は、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧の電位差が大きくなるが、これ以外の場合においても、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間の電位差が大きくなることがある。それは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ７と図示しない外部電極等との電気的な導通が不十分な箇所が存在する時である。したがって、この特性を利用して、過熱保護回路１７が作動して第１の制御信号Ｓｂを出力した時に、過熱保護回路１７からＥＣＵ１に対して電気的な導通を検査するための診断信号を送信できるようにしておけば、電気的な導通の不具合を早期に発見することができる。 As described above, when the MOSFET 7 is off, the potential difference of the voltage applied between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7 is large. In other cases, the potential difference between the drain terminal and the source terminal of the MOSFET 7 is large. May be. This is the case, for example, when there is a location where electrical conduction between the MOSFET 7 and an external electrode (not shown) is insufficient. Therefore, using this characteristic, when the overheat protection circuit 17 is activated and outputs the first control signal Sb, the overheat protection circuit 17 transmits a diagnostic signal for inspecting electrical continuity to the ECU 1. If it is made possible to do so, it is possible to detect an electrical conduction failure at an early stage.

（第２の実施形態）
本発明の第２実施形態における駆動装置１１０について、図５を用いて説明する。なお、第１の実施形態における駆動装置１００と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。 (Second Embodiment)
The driving device 110 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same reference number is attached | subjected about the component same as the drive device 100 in 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態に係る駆動装置１１０は、複数個の駆動コイル（図示せず）を備えた多相モータに用いることができる駆動装置である。図５は、多相モータの一例として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる一対の駆動コイルを備えた３相モータ３０に好適に用いることができる駆動装置１１０を示している。３相モータ３０は、モータ電流がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動コイルに順次供給されることにより回転を継続するモータである。 The drive device 110 according to the present embodiment is a drive device that can be used for a multiphase motor including a plurality of drive coils (not shown). FIG. 5 shows a drive device 110 that can be suitably used as a three-phase motor 30 including a pair of drive coils composed of a U phase, a V phase, and a W phase as an example of a multiphase motor. The three-phase motor 30 is a motor that continues to rotate as motor current is sequentially supplied to the U-phase, V-phase, and W-phase drive coils.

図５に示す駆動装置１１０は、３相モータ３０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応するように複数のＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６を備えている点、及びＭＯＳＦＥＴ２１〜２６のそれぞれに対応する複数の温度推定回路３１〜３６を備えており、この点で、第１の実施形態における駆動装置１００と相違している。以下、この相違点について説明する。 The driving device 110 shown in FIG. 5 includes a plurality of N-channel MOSFETs 21 to 26 corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase motor 30, and each of the MOSFETs 21 to 26. A plurality of temperature estimation circuits 31 to 36 corresponding to the above are provided, and this point is different from the driving device 100 in the first embodiment. Hereinafter, this difference will be described.

ＭＯＳＦＥＴ２１、２２は電源電圧の電源線と接地線との間に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン端子は電源電圧の電源線に、ＭＯＳＦＥＴ２２のソース端子は接地線にそれぞれ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２１のソース端子とＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン端子とが接続されており、両者の接続点５１ａはＵ相の駆動コイルへの出力端となっている。そして、ＭＯＳＦＥＴ２１はＵ相上段の駆動コイルに対応し、ＭＯＳＦＥＴ２２はＵ相下段の駆動コイルに対応するようになっている。 The MOSFETs 21 and 22 are connected in series between a power supply line for a power supply voltage and a ground line, the drain terminal of the MOSFET 21 is connected to the power supply line for the power supply voltage, and the source terminal of the MOSFET 22 is connected to the ground line. Further, the source terminal of the MOSFET 21 and the drain terminal of the MOSFET 22 are connected, and the connection point 51a between them is an output terminal to the U-phase drive coil. The MOSFET 21 corresponds to a U-phase upper stage drive coil, and the MOSFET 22 corresponds to a U-phase lower stage drive coil.

ＭＯＳＦＥＴ２３、２４は電源電圧の電源線と接地線との間に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２３のドレイン端子は電源電圧の電源線に、ＭＯＳＦＥＴ２４のソース端子は接地線にそれぞれ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２３のソース端子とＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン端子とが接続されており、両者の接続点５１ｂはＶ相の駆動コイルへの出力端となっている。そして、ＭＯＳＦＥＴ２３はＶ相上段の駆動コイルに対応し、ＭＯＳＦＥＴ２４はＶ相下段の駆動コイルに対応するようになっている。 The MOSFETs 23 and 24 are connected in series between the power supply line of the power supply voltage and the ground line, the drain terminal of the MOSFET 23 is connected to the power supply line of the power supply voltage, and the source terminal of the MOSFET 24 is connected to the ground line. Further, the source terminal of the MOSFET 23 and the drain terminal of the MOSFET 24 are connected, and a connection point 51b between them is an output terminal to the V-phase driving coil. The MOSFET 23 corresponds to the V-phase upper stage driving coil, and the MOSFET 24 corresponds to the V-phase lower stage driving coil.

ＭＯＳＦＥＴ２５、２６電源電圧の電源線と接地線との間に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２５のドレイン端子は電源電圧の電源線に、ＭＯＳＦＥＴ２６のソース端子は接地線にそれぞれ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２５のソース端子とＭＯＳＦＥＴ２６のドレイン端子とが接続されており、両者の接続点５１ｃはＷ相の駆動コイルへの出力端となっている。そして、ＭＯＳＦＥＴ２５はＷ相上段の駆動コイルに対応し、ＭＯＳＦＥＴ２６はＷ相下段の駆動コイルに対応するようになっている。 The MOSFETs 25 and 26 are connected in series between the power supply line of the power supply voltage and the ground line, the drain terminal of the MOSFET 25 is connected to the power supply line of the power supply voltage, and the source terminal of the MOSFET 26 is connected to the ground line. Further, the source terminal of the MOSFET 25 and the drain terminal of the MOSFET 26 are connected, and a connection point 51c between them is an output terminal to the W-phase drive coil. The MOSFET 25 corresponds to the W-phase upper stage drive coil, and the MOSFET 26 corresponds to the W-phase lower stage drive coil.

ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６のそれぞれには、各ＭＯＳＦＥＴが過熱状態か否かを推定する温度推定回路３１〜３６が接続されている。各温度推定回路の回路構造、及び温度推定方法は、第１の実施形態のモータ駆動装置１００における温度推定回路１１の回路構造、及び温度推定方法と同等であるため、その説明を省略する。 Temperature estimation circuits 31 to 36 for estimating whether or not each MOSFET is in an overheated state are connected to each of the MOSFETs 21 to 26. The circuit structure and the temperature estimation method of each temperature estimation circuit are the same as the circuit structure and the temperature estimation method of the temperature estimation circuit 11 in the motor driving apparatus 100 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

各温度推定回路の出力端子は過熱保護回路３７に接続されており、過熱保護回路３７は、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６の少なくとも１つが第１のしきい値Ｔｈ１に到達したことを示すＨレベル信号を温度推定回路３１〜３６のいずれかから受けた場合、第１の制御信号Ｓｂをロジック回路２８に向けて出力する。 The output terminal of each temperature estimation circuit is connected to the overheat protection circuit 37, and the overheat protection circuit 37 estimates the temperature of an H level signal indicating that at least one of the MOSFETs 21 to 26 has reached the first threshold value Th1. When received from any of the circuits 31 to 36, the first control signal Sb is output to the logic circuit 28.

電流検出回路３８は、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６のドレイン・ソース間を流れる電流が、第２のしきい値Ｔｈ２を超えないように制御している。電流検出回路３８の電流検出方法は、第１の実施形態のモータ駆動装置１００における電流検出回路１２の電流検出方法と同等であるため、その説明を省略する。 The current detection circuit 38 controls so that the current flowing between the drain and source of the MOSFETs 21 to 26 does not exceed the second threshold Th2. Since the current detection method of the current detection circuit 38 is the same as the current detection method of the current detection circuit 12 in the motor drive device 100 of the first embodiment, the description thereof is omitted.

ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６を流れる電流の内、少なくとも１つが第２のしきい値Ｔｈ２に到達した場合、電流検出回路３８はＨレベルの信号(過電流検出状態）を過電流保護回路３９に向けて出力する。過電流保護回路３９は、電流検出回路３８が出力するＨレベルの信号を受けて、第２の制御信号Ｓｃをロジック回路２８に向けて出力する。 When at least one of the currents flowing through the MOSFETs 21 to 26 reaches the second threshold Th2, the current detection circuit 38 outputs an H level signal (overcurrent detection state) to the overcurrent protection circuit 39. . The overcurrent protection circuit 39 receives the H level signal output from the current detection circuit 38 and outputs the second control signal Sc to the logic circuit 28.

ロジック回路２８は、ＰＷＭ信号生成回路や三角波生成回路等を含んで構成されており、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態であることを示す第１の制御信号Ｓｂ、及びＭＯＳＦＥＴ７が過電流状態であることを示す第２の制御信号Ｓｃの少なくとも一方の制御信号と、入力信号処理回路１３からの指令信号Ｓｄと、を入力すると、これらの信号に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６の過熱状態、又は過電流状態を解消するため指令を含んだ指令信号Ｓｈを駆動回路２９に向けて出力する。駆動回路２９は、指令信号Ｓｈを受けて、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６の各ゲート端子に対して、指令信号Ｓｈに応じたゲート電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ６を出力する。 The logic circuit 28 includes a PWM signal generation circuit, a triangular wave generation circuit, and the like. The logic circuit 28 includes a first control signal Sb indicating that the MOSFET 7 is in an overheat state and a first control signal Sb indicating that the MOSFET 7 is in an overcurrent state. When at least one of the control signals Sc of 2 and the command signal Sd from the input signal processing circuit 13 are input, the overheated state or overcurrent state of the MOSFETs 21 to 26 is canceled based on these signals. Therefore, the command signal Sh including the command is output to the drive circuit 29. The drive circuit 29 receives the command signal Sh and outputs gate voltages Vg1 to Vg6 corresponding to the command signal Sh to the gate terminals of the MOSFETs 21 to 26.

本実施形態に係る駆動装置１１０は、このようにしてＭＯＳＦＥＴ２１〜２６にゲート電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ６が与えられることで、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６に印加される電圧やＭＯＳＦＥＴ２１〜２６を流れる電流を制御できるため、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６が過熱状態や過電流状態となることを防止することができる。また、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６が過熱状態や過電流状態であったとしてもその状態から復帰させることができる。 Since the driving device 110 according to the present embodiment can control the voltage applied to the MOSFETs 21 to 26 and the current flowing through the MOSFETs 21 to 26 by applying the gate voltages Vg1 to Vg6 to the MOSFETs 21 to 26 in this way, the MOSFET 21 -26 can be prevented from being overheated or overcurrent. Further, even if the MOSFETs 21 to 26 are in an overheated state or an overcurrent state, they can be recovered from that state.

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における駆動装置１２０について、図６を用いて説明する。なお、第１、第２の実施形態における駆動装置１００、１１０と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。 (Third embodiment)
A driving device 120 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same reference number is attached | subjected about the component same as the drive devices 100 and 110 in 1st, 2nd embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態における駆動装置１２０は、デジタル回路部とアナログ回路部とが混在する駆動装置である。図６に示す駆動装置１２０は、読み出し専用記憶手段としてのＲＯＭ５２を備える点、Ａ／Ｄ変換器５３〜５５を備え、温度推定回路１１の出力をＡ／Ｄ変換器５３、５４でＡ／Ｄ変換する点、電流検出回路１２の出力をＡ／Ｄ変換器５５でＡ／Ｄ変換する点で、第１、第２の実施形態におけるモータ駆動装置１００、１００と相違する。以下、この相違点について説明する。 The driving device 120 in this embodiment is a driving device in which a digital circuit unit and an analog circuit unit are mixed. The drive device 120 shown in FIG. 6 includes a ROM 52 as a read-only storage means, A / D converters 53 to 55, and outputs A / D converters 53 and 54 to output A / D converters A / D. It differs from the motor drive devices 100 and 100 in the first and second embodiments in that the output is converted and the output of the current detection circuit 12 is A / D converted by the A / D converter 55. Hereinafter, this difference will be described.

Ａ／Ｄ変換器５３、５４は、非反転増幅回路１１ａの出力信号、及び差動増幅回路１１ｂの出力信号をそれぞれデジタル信号に変換し、比較手段としての機能を備えたデジタル演算回路５１に出力する。Ａ／Ｄ変換器５５は、電流検出回路１２の出力信号をデジタル信号に変換し、デジタル演算回路５１に出力する。ＲＯＭ５２は、ＭＯＳＦＥＴ７の第１のしきい値Ｔｈ１、及び第２のしきい値Ｔｈ２を記憶している。 The A / D converters 53 and 54 convert the output signal of the non-inverting amplifier circuit 11a and the output signal of the differential amplifier circuit 11b into digital signals, respectively, and output them to the digital arithmetic circuit 51 having a function as a comparison unit. To do. The A / D converter 55 converts the output signal of the current detection circuit 12 into a digital signal and outputs it to the digital arithmetic circuit 51. The ROM 52 stores a first threshold value Th1 and a second threshold value Th2 of the MOSFET 7.

デジタル演算回路５１は、図６に示すように、入力信号処理回路５１ａ、ＰＷＭ発信回路５１ｂ、過電流保護回路５１ｃ、過熱保護回路５１ｄを含んで構成されている。デジタル演算回路５１は、発振回路５７の発振に基づいて、Ａ／Ｄ変換器５３〜５５、及びＲＯＭ５２に記憶された第１、及び第２のしきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２に応じた演算処理を行い、駆動回路５６に向けてＰＷＭ信号Ｓｅを出力する。 As shown in FIG. 6, the digital arithmetic circuit 51 includes an input signal processing circuit 51a, a PWM transmission circuit 51b, an overcurrent protection circuit 51c, and an overheat protection circuit 51d. Based on the oscillation of the oscillation circuit 57, the digital arithmetic circuit 51 performs arithmetic processing according to the A / D converters 53 to 55 and the first and second threshold values Th1 and Th2 stored in the ROM 52. The PWM signal Se is output to the drive circuit 56.

駆動回路５６はデジタル演算回路５１からのＰＷＭ信号Ｓｅを受けて、ＭＯＳＦＥＴ７のゲート端子に対して、ＰＷＭ信号Ｓｅに応じたゲート電圧Ｖｇを出力する。 The drive circuit 56 receives the PWM signal Se from the digital arithmetic circuit 51 and outputs a gate voltage Vg corresponding to the PWM signal Se to the gate terminal of the MOSFET 7.

本実施形態に係る駆動装置１３０は、このようにして、ＭＯＳＦＥＴ７にＰＷＭ信号Ｓｅに応じたゲート電圧Ｖｇが与えられることで、ＭＯＳＦＥＴ７に印加される電圧やＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流を制御できるため、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態や過電流状態となることを防止することができる。また、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態や過電流状態であったとしてもその状態から復帰させることができる。 Since the driving device 130 according to the present embodiment can control the voltage applied to the MOSFET 7 and the current flowing through the MOSFET 7 by applying the gate voltage Vg corresponding to the PWM signal Se to the MOSFET 7 in this way, It is possible to prevent an overheated state or an overcurrent state. Further, even if the MOSFET 7 is in an overheated state or an overcurrent state, it can be recovered from that state.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, Many deformation | transformation implementation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

本発明の第１の実施形態における駆動装置を示す図である。It is a figure which shows the drive device in the 1st Embodiment of this invention. 駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of a drive device. ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧（Ｖ２−Ｖ１）とゲート端子に印加されるゲート電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage (V2-V1) applied between the drain terminal-source terminal of MOSFET, and the gate voltage applied to a gate terminal. 一般的なＭＯＳＦＥＴの温度特性を示す図であり、（ａ）はチャネル温度（発熱温度）とドレイン端子・ソース端子間の抵抗値との関係を示す図、（ｂ）はドレイン端子・ソース端子間の抵抗値と、ドレイン端子を流れる電流との関係を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic of general MOSFET, (a) is a figure which shows the relationship between channel temperature (heat_generation | fever temperature) and the resistance value between drain terminal-source terminals, (b) is between drain terminal-source terminals. It is a figure which shows the relationship between this resistance value, and the electric current which flows through a drain terminal. 本発明の第２の実施形態における駆動装置を示す図である。It is a figure which shows the drive device in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態における駆動装置を示す図である。It is a figure which shows the drive device in the 3rd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１・・・エンジンＥＣＵ、３・・・電源電圧、４，３０・・・モータ、５・・・平滑回路、５ａ・・・コイル、５ｂ，５ｃ・・・コンデンサ、６，４０・・・集積回路、７，２１，２２，２３，２４，２５，２６・・・スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）、８・・・ダイオード、９・・・シャント抵抗、１１，３１，３２，３３，３４，３５，３６・・・温度推定回路、１２・・・電流検出回路、、１３・・・入力信号処理回路、１４・・・ＰＷＭ信号生成回路、１５，２９，５６・・・駆動回路、１６，３９・・・過電流保護回路、１７，３７・・・過熱保護回路、１８・・・マスク時間生成回路、５１・・・演算回路、５２・・・ＲＯＭ、５３，５４，５５・・・Ａ／Ｄ変換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine ECU, 3 ... Power supply voltage, 4,30 ... Motor, 5 ... Smoothing circuit, 5a ... Coil, 5b, 5c ... Capacitor, 6, 40 ... Integration Circuit, 7, 21, 22, 23, 24, 25, 26 ... switching element (MOSFET), 8 ... diode, 9 ... shunt resistor, 11, 31, 32, 33, 34, 35, 36 ... Temperature estimation circuit, 12 ... Current detection circuit, 13 ... Input signal processing circuit, 14 ... PWM signal generation circuit, 15, 29,56 ... Drive circuit, 16, 39 ... Overcurrent protection circuit, 17, 37 ... Overheat protection circuit, 18 ... Mask time generation circuit, 51 ... Arithmetic circuit, 52 ... ROM, 53, 54, 55 ... A / D conversion vessel

Claims

A switching element that is disposed between the power supply voltage supply line and the ground line and is driven to be switched in order to control energization to the load;
Driving means for generating a PWM signal for switching the switching element and driving the switching element according to the generated PWM signal;
An on-voltage detecting means for detecting an on-voltage applied to the switching element when the switching element is conductive by driving of the driving means;
Comparison means for comparing the on-voltage detected by the on-voltage detection means with a reference voltage for determining an overheat state of the switching element;
In the comparing means, when the ON voltage is determined to be higher than the reference voltage, the driving of the switching element is suppressed with respect to the driving means in order to lower the temperature of the switching element. And an overheat protection means for instructing to do so.

Generating a mask signal for stopping or delaying the instruction by the overheat protection means when the switching element is off and until a predetermined time elapses after the start of conduction of the switching element; The driving apparatus according to claim 1, further comprising a mask time generation unit that outputs the signal toward the head.

Current detection means for comparing a current flowing through the switching element with a rated current of the switching element;
When the current detection means determines that the current flowing through the switching element is higher than the rated current, the current detection means instructs the drive means to suppress the current flowing through the switching element. The drive device according to claim 2, further comprising a current protection unit.

A plurality of the loads are arranged;
The switching element is
Comprising a first switching element and a second switching element;
The first and second switching elements are:
In order to correspond to each of the plurality of loads, the power supply voltage supply line and the ground line are connected in series, and the connection point is arranged as an output terminal to the load,
The comparison means includes
A plurality are provided to correspond to each of the first and second switching elements,
The overheat protection means includes:
In the comparing means, when it is determined that the on-voltage of at least one of the first and second switching elements is higher than the reference voltage, in order to reduce the temperature of the switching element, 4. The drive unit according to claim 1, wherein the drive unit is instructed to suppress driving of the switching element that is determined that the ON voltage is higher than the reference voltage. 5. The drive device described.

The drive device according to claim 1, wherein the switching element is configured by a MOSFET.

The on-voltage detection means includes
A differential that amplifies and outputs the difference between the first and second voltages based on a first voltage applied to the drain terminal of the MOSFET and a second voltage applied to the source terminal of the MOSFET. The drive device according to claim 5, further comprising an amplifying unit.

Non-inverting amplification means for outputting a third voltage based on the first voltage,
The comparison means includes
The drive device according to claim 6, wherein the amplified difference is compared with the third voltage.