JP2008029136A - モータ駆動集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】外付け回路を用いることなく低回転を容易に制御する。
【解決手段】直列接続される第１ソーストランジスタ及び第１シンクトランジスタの接続点と、直列接続される第２ソーストランジスタ及び第２シンクトランジスタの接続点との間に接続されるモータコイルの通電を制御するモータ駆動集積回路であって、第１ソーストランジスタ及び第２シンクトランジスタと、第２ソーストランジスタ及び第１シンクトランジスタとを相補的にオンオフさせてモータコイルを通電するための制御信号を出力する制御信号出力回路と、モータの回転数を制御するための入力電圧に応じて、制御信号出力回路から出力される制御信号に基づいてオンとなる第１又は第２ソーストランジスタの制御電極に印加される制御電圧を制御する電圧制御回路と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動集積回路に関する。

モータコイルの通電を制御することにより、モータの回転を制御するモータ駆動集積回路が一般的に知られている。図６は、一般的なモータ駆動集積回路の構成例を示す図である。モータ駆動集積回路は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１〜Ｎ１０４）及び制御回路１００を含んで構成されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１〜Ｎ１０４）はＨブリッジ回路を構成しており、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０３）の接続点と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０２）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０４）の接続点との間に、モータコイルＬが接続される。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０３，Ｎ１０４）の接地側には、モータコイルＬに流れる電流量を検出するための抵抗１１０が接続される。

このようなモータ駆動集積回路では、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１，Ｎ１０４）とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０２，Ｎ１０３）とが相補的にオンオフすることにより、モータコイルＬの通電が制御される。例えば、制御回路１００は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１，Ｎ１０４）をオン、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０２，Ｎ１０３）をオフとすることにより、モータコイルＬを通電させる。また、制御回路１００は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０２，Ｎ１０３）をオン、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１，Ｎ１０４）をオフとすることにより、モータコイルＬを通電させる。

そして、制御回路１００は、入力電圧に基づいて、抵抗１１０によって検出される電流量を制御することにより、モータの回転数を制御する。モータコイルＬに流れる電流量を制御する方法としては、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御による方法（特許文献１）や電源電圧を制御する方法（特許文献２）がある。

ＰＷＭ制御による方法では、制御回路１００は、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１，Ｎ１０４）をオン、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０２，Ｎ１０３）をオフとする場合に、入力電圧に応じてＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０４）がオンとなる割合（オンデューティー）を制御する。つまり、入力電圧が低い場合は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０４）のオンデューティーが小さくなって、モータコイルＬに流れる電流量が小さくなり、モータの回転数が低くなる。また、入力電圧が高い場合は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０４）のオンデューティーが大きくなって、モータコイルＬに流れる電流量が大きくなり、モータの回転数が高くなる。

電源電圧を制御する方法では、制御回路１００は、入力電圧に応じてＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１，Ｎ１０２）の入力電極に印加される電源電圧Ｖsを制御する。つまり、入力電圧が低くなるにつれて、電源電圧Ｖsが低くなることにより、モータコイルＬに流れる電流量が小さくなり、モータの回転数が低くなる。このように入力電圧に応じて電源電圧Ｖsを低くする制御は、例えば、コイルやコンデンサを用いたダウンコンバータにより実現される。
特開２００６−８１３９６号公報 特開２００４−３２９５３号公報

前述したように、ＰＷＭ制御による方法の場合、図７に示すように、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０３，Ｎ１０４）のオンデューティーを変更することにより、モータの回転数の制御が行われる。図７（ａ）に示すようにオンデューティーが大きい場合はモータコイルＬに流れる電流量が大きくなり、モータの回転数が高くなる。そして、図７（ｂ）に示すように、オンデューティーを小さくすることにより、モータの回転数が小さくなる。

ところで、制御回路１００で生成可能なパルス幅には限界がある。例えば、制御回路１００で生成可能な最小のパルス幅が図７（ｃ）に示すものであるとすると、オンデューティーをこれより小さくすることはできないこととなる。そのため、図８に示すように、低回転域においては、オンデューティーの変更による回転数の制御が困難となってしまう。

また、電源電圧を制御する方法の場合、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０１，Ｎ１０２）の入力電極に印加される電源電圧Ｖsを制御するために、コイルやコンデンサ等の外付け回路が必要となってしまう。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、外付け回路を用いることなく低回転の制御が容易なモータ駆動集積回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のモータ駆動集積回路は、直列接続される第１ソーストランジスタ及び第１シンクトランジスタの接続点と、直列接続される第２ソーストランジスタ及び前記第２シンクトランジスタの接続点との間に接続されるモータコイルの通電を制御するモータ駆動集積回路であって、前記第１ソーストランジスタ及び前記第２シンクトランジスタと、前記第２ソーストランジスタ及び前記第１シンクトランジスタとを相補的にオンオフさせて前記モータコイルを通電するための制御信号を出力する制御信号出力回路と、モータの回転数を制御するための入力電圧に応じて、前記制御信号出力回路から出力される前記制御信号に基づいてオンとなる前記第１又は第２ソーストランジスタの制御電極に印加される制御電圧を制御する電圧制御回路と、を備えることとする。

また、前記制御信号出力回路は、前記入力電圧に応じた割合で前記第１又は第２シンクトランジスタが間欠的にオンとなるように前記制御信号を出力することとすることができる。

また、前記電圧制御回路は、前記入力電圧に応じた第１電流を生成する電流生成回路と、前記電流生成回路と直列に接続され、第２電流を生成する電流源と、前記電流生成回路と直列に接続されて前記第１電流に応じた電圧を生成するとともに、前記電流源と並列に接続され、前記第１電流が前記第２電流より大きくなると電流が流れ込み、前記第１電流に応じた電圧を上昇させるダイオードと、一方の入力端子に前記第１電流に応じた電圧が入力され、他方の入力端子に前記制御電圧に応じた電圧が入力され、前記制御電圧を前記第１電流に応じた電圧に制御するオペアンプと、を含んで構成されることとすることができる。

また、前記電圧制御回路は、前記入力電圧が所定レベルより低い場合は、前記制御電圧を前記入力電圧に応じて変化させ、前記入力電圧が所定レベルより高い場合は、前記制御電圧を前記入力電圧によらず一定とすることとすることができる。

外付け回路を用いることなく低回転の制御が容易なモータ駆動集積回路を提供することができる。

＝＝回路構成＝＝
図１は、本発明の一実施形態である三相センサレスモータを駆動するモータ駆動集積回路の構成を示す図である。モータ駆動集積回路は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１〜Ｎ６）、オペアンプ１０、抵抗１１，１２、絶対値回路１３、電源１４、オペアンプ１５、コンパレータ１６、ロジック回路１７、スイッチ回路１８、コンパレータ１９、駆動回路２０、及び電圧制御回路２１を備えている。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１〜Ｎ３）はソーストランジスタ、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）はシンクトランジスタとなっている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１〜Ｎ３）の入力電極であるドレインには電圧Ｖsが印加されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１〜Ｎ３）のソースは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）のドレインと接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）のソースは、端子Ｔrfを介して抵抗３０と接続されている。抵抗３０は、一端が端子Ｔrfと接続され、他端が接地されている。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４）の接続点には、端子Ｔuを介して、Ｕ相のコイルＬuの一端が接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ５）の接続点には、端子Ｔvを介して、Ｖ相のコイルＬvの一端が接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ６）の接続点には、端子Ｔwを介して、Ｗ相のコイルＬwの一端が接続されている。そして、コイルＬu，Ｌv，Ｌwの他端はともに端子Ｔcに接続されている。

本実施形態のモータ駆動集積回路では、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１：第１ソーストランジスタ）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ５：第２シンクトランジスタ）と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２：第２ソーストランジスタ）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４：第１シンクトランジスタ）とが相補的にオンオフすることにより、コイルＬu，Ｌvの通電が制御される。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２：第１ソーストランジスタ）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ６：第２シンクトランジスタ）と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３：第２ソーストランジスタ）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ５：第１シンクトランジスタ）とが相補的にオンオフすることにより、コイルＬv，Ｌwの通電が制御される。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３：第１ソーストランジスタ）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４：第２シンクトランジスタ）と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１：第２ソーストランジスタ）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ６：第１シンクトランジスタ）とが相補的にオンオフすることにより、コイルＬw，Ｌuの通電が制御される。

オペアンプ１０の−入力端子には、モータの回転数を制御するための電圧Ｖinが端子Ｔin及び抵抗１１を介して印加されている。また、オペアンプ１０の＋入力端子には、電源３１から出力される基準電圧Ｖrefが端子Ｔrefを介して印加されている。そして、オペアンプ１０の−入力端子と出力端子とは、抵抗１２を介して接続されている。したがって、オペアンプ１０の出力端子からは、電圧Ｖinと基準電圧Ｖrefとの差を抵抗１１，１２の比に従って増幅した電圧が出力される。

絶対値回路１３は、オペアンプ１０から出力される電圧を、図２に示すように絶対値の入力電圧ΔＶに変換して出力する。本実施形態では、この入力電圧ΔＶが高いほどモータの回転数が高くなるように制御される。なお、絶対値回路１３は、モータの回転を停止させる際の制御を容易にするため、電圧Ｖinと基準電圧Ｖrefとの差が所定の範囲にある場合は、ΔＶをゼロとして出力する。

オペアンプ１５は、＋入力端子に、抵抗３０によって検出される電流量を示す電圧Ｖrfが印加され、−入力端子が、出力端子と接続されている。すなわち、オペアンプ１５は、電圧Ｖrfを出力するバッファ回路となっている。

コンパレータ１６は、＋入力端子に、オペアンプ１５から出力される電圧Ｖrfが印加され、一方の−入力端子に、絶対値回路１３から出力される入力電圧ΔＶが印加され、他方の−入力端子に、電源１４から出力される電圧Ｖlimが印加されている。そして、コンパレータ１６は、入力電圧ΔＶ又は電圧Ｖlimの何れか低い方と電圧Ｖrfとの比較結果を出力する。

ロジック回路１７は、コンパレータ１６から出力される比較結果と、コンパレータ１９から出力される比較結果とに基づいて、電圧Ｖrfが入力電圧ΔＶと等しくなるように、駆動回路２０を制御するための信号を出力する。なお、コンパレータ１６は入力電圧ΔＶ又は電圧Ｖlimの何れか低い方と電圧Ｖrfとの比較結果を出力するため、入力電圧ΔＶが電圧Ｖlimより高い場合は、電圧Ｖrfが電圧Ｖlimとなるように制御が行われる。これにより、コイルＬu，Ｌv，Ｌwに過電流が流れないように制御される。

スイッチ回路１８は、ロジック回路１７の制御により、コイルＬuの一端に発生する逆起電圧Ｖu、コイルＬvの一端に発生する逆起電圧Ｖv、コイルＬwの一端に発生する逆起電圧Ｖwの何れかひとつを出力する。

コンパレータ１９は、＋入力端子に、スイッチ回路１７から出力される逆起電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwの何れかひとつが印加され、−入力端子に、コイルＬu，Ｌv，Ｌwの中点電圧Ｖcomが印加されている。そして、コンパレータ１９は、逆起電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwの何れかひとつと中点電圧Ｖcomとの比較結果を出力する。

図３は、逆起電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwと中点電圧Ｖcomとの関係を示す図である。逆起電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwは夫々電気角が１２０°ずれた波形となっている。そして、図３のＡ点〜Ｆ点に示すように、Ｕ相の立ち上がりを示す逆起電圧Ｖuと中点電圧Ｖcomとの交差、Ｗ相の立下りを示す逆起電圧Ｖwと中点電圧Ｖcomとの交差、Ｖ相の立ち上がりを示す逆起電圧Ｖvと中点電圧Ｖcomとの交差、Ｕ相の立ち下がりを示す逆起電圧Ｖuと中点電圧Ｖcomとの交差、Ｗ相の立ち上りを示す逆起電圧Ｖwと中点電圧Ｖcomとの交差、Ｖ相の立ち下がりを示す逆起電圧Ｖvと中点電圧Ｖcomとの交差が繰り返し現れる。つまり、ロジック回路１７は、コンパレータ１９においてこれらの交差点を検出することができるように、スイッチ回路１８を順次切り替える。そして、ロジック回路１７は、コンパレータ１９の比較結果に基づいて逆起電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwと中点電圧Ｖcomとの交差を検出し、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１〜Ｎ６）を適宜オンオフさせるための信号を駆動回路２０に出力する。

駆動回路２０は、ロジック回路１７から出力される信号に基づいて、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１〜Ｎ６）を適宜オンオフさせる制御信号を出力する。なお、駆動回路２０は、シンクトランジスタであるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）については、ロジック回路１７から出力される信号に基づいてＰＷＭ制御を行う。

なお、オペアンプ１５、コンパレータ１６、ロジック回路１７、スイッチ回路１８、コンパレータ１９、及び駆動回路２０により、本発明の制御信号出力回路が構成されている。

電圧制御回路２１は、絶対値回路１３から出力される入力電圧ΔＶに基づいて、ソーストランジスタであるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１〜Ｎ３）の制御電極に印加する制御電圧Ｖg'を制御する。

図４は、電圧制御回路２１の構成例を示す図である。電圧制御回路２１は、オペアンプ５０、ＮＰＮ型トランジスタ５１、抵抗５２、ダイオード５３、電流源５４、オペアンプ５５、抵抗５６、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ２１，Ｎ３０，Ｎ３１，Ｎ４０，Ｎ４１）、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ２０，Ｐ３０，Ｐ４０）を含んで構成されている。

オペアンプ５０は、−入力端子に絶対値回路１３から出力される入力電圧ΔＶが印加され、＋入力端子がＮＰＮ型トランジスタ５１のエミッタと接続され、出力端子がＮＰＮ型トランジスタ５１のベースと接続されている。そして、ＮＰＮ型トランジスタ５１のコレクタには、電源電圧Ｖccが印加されている。したがって、オペアンプ５０によって、ＮＰＮ型トランジスタ５１のベース電圧が、入力電圧ΔＶと等しくなるように制御が行われる。

抵抗５２は、一端がＮＰＮ型トランジスタ５１のエミッタと接続され、他端がダイオード５３及び電流源５４と接続されている。ＮＰＮ型トランジスタ５１のエミッタ電圧は入力電圧ΔＶとなるため、抵抗５２を流れる電流Ｉ1（第１電流）は、入力電圧ΔＶに応じて変化する。また、電流源５４は、定電流Ｉ2（第２電流）を出力する。なお、オペアンプ５０、ＮＰＮ型トランジスタ５１、及び抵抗５２が本発明の電流生成回路に相当する。

ダイオード５３は、一端が抵抗５２と接続され、他端が接地されている。ダイオード５３と抵抗５２との接続点の電圧Ｖ1は、抵抗５２を流れる電流Ｉ1に応じて変化する。そして、電流Ｉ1が電流Ｉ2より大きい場合は、電流Ｉ1がダイオード５３に流れ込むことにより、ダイオード５３の閾値電圧が発生し、電圧Ｖ1が上昇する。

オペアンプ５５は、＋入力端子に電圧Ｖ1が印加され、−入力端子がＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）のソースと接続され、出力端子がＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０）のゲートと接続されている。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０）は、ドレインに電圧Ｖgが印加され、ソースがＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）のドレイン及びＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ２０，Ｐ３０，Ｐ４０）のソースと接続されている。
ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２０）は、ソースが抵抗５６の一端と接続され、ゲートがＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）のゲート、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ２０）のドレイン、及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２１）のドレインと接続されている。
ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３０）は、ソースが抵抗５６の一端と接続され、ゲートがＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２）のゲート、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ３０）のドレイン、及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３１）のドレインと接続されている。
ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４０）は、ソースが抵抗５６の一端と接続され、ゲートがＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３）のゲート、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ４０）のドレイン、及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４１）のドレインと接続されている。

ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ２０）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２１）のゲートには、駆動回路２０から出力される制御信号Ｓ１が入力されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ３０）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３１）のゲートには、駆動回路２０から出力される制御信号Ｓ２が入力されている。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ４０）及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４１）のゲートには、駆動回路２０から出力される制御信号Ｓ３が入力されている。

そして、抵抗５６の他端、及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２１，Ｎ３１，Ｎ４１）のソースは、接地されている。

なお、駆動回路２０から出力される制御信号Ｓ４はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４）のゲートに入力され、制御信号Ｓ５はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ５）のゲートに入力され、制御信号Ｓ６はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ６）のゲートに入力されている。

＝＝動作説明＝＝
次に、モータ駆動集積回路の動作について説明する。図５は、電圧Ｖinの変化に伴う入力電圧ΔＶ、ＰＷＭのパルス幅、及び電圧Ｖ1の変化を示すグラフである。

図５（ａ）に示されるように、絶対値回路１３から出力される入力電圧ΔＶは、電圧Ｖinと基準電圧Ｖrefとの差に応じた電圧となっている。

そして、絶対値回路１３から出力される入力電圧ΔＶがコンパレータ１６の−入力端子に入力されると、ロジック回路１７及び駆動回路２０は、コンパレータ１６から出力される入力電圧ΔＶと電圧Ｖrfとの比較結果に基づいて、電圧Ｖrfが入力電圧ΔＶと等しくなるように、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）をＰＷＭ制御する。例えば、図５（ｂ）に示すように、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）のゲートに入力される制御信号Ｓ４〜Ｓ６のパルス幅は、入力電圧ΔＶがΔＶ1（電圧ＶinがＶin1）の場合はＰ１となり、入力電圧ΔＶがΔＶ2（電圧ＶinがＶin2）である場合はＰ２となる。なお、駆動回路２０で生成可能な最小のパルス幅がＰ１であることとすると、入力電圧ΔＶがΔＶ1より低い場合、駆動回路２０はパルス幅がＰ１の制御信号Ｓ４〜Ｓ６を出力する。

電圧制御回路２１においては、オペアンプ５０の−入力端子に入力電圧ΔＶが印加される。そして、オペアンプ５０により、オペアンプ５０の＋入力端子の電圧、つまり、ＮＰＮ型トランジスタ５１のエミッタ電圧がΔＶとなるように制御が行われる。したがって、抵抗５２には、入力電圧ΔＶと抵抗５２の抵抗値とに応じた電流Ｉ1が流れることとなる。

電流Ｉ1が電流Ｉ2より小さい場合、抵抗５２を流れる電流Ｉ1は電流源５４に流れ込み、ダイオード５３には電流が流れない。そのため、オペアンプ５５の＋入力端子に印加される電圧Ｖ1は、図５（ｃ）に示すように入力電圧ΔＶに従って上昇する。そして、電流Ｉ1が電流Ｉ2より大きくなると、抵抗５２を流れる電流Ｉ1はダイオード５３にも流れ込むこととなる。電流Ｉ1がダイオード５３に流れ込むと、ダイオード５３の閾値電圧が発生し、図５（ｃ）に示すように、電圧Ｖ1は所定レベルまで上昇する。

そして、オペアンプ５５は、−入力端子に印加される電圧Ｖ2、つまり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２０，Ｎ３０，Ｎ４０）のソース電圧が電圧Ｖ1と等しくなるようにＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０）を制御する。

駆動回路２０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１〜Ｎ３）をオンさせる場合は、Ｌレベルの信号Ｓ１〜Ｓ３を出力する。例えば、信号Ｓ１がＬレベルの場合、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ２０）がオン、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２１）がオフとなり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）のゲートに印加される制御電圧Ｖg'は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１０）のソース電圧に応じた電圧となる。なお、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）のゲートはＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２０）のゲートと接続されているため、制御電圧Ｖg'は、電圧Ｖ2よりＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２０）の閾値電圧だけ高い電圧となる。すなわち、制御電圧Ｖg'は、図５（ｃ）に示した電圧Ｖ1（＝電圧Ｖ2）と同様に、入力電圧ΔＶに応じて変化することとなる。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）のソース電圧は、制御電圧Ｖg'よりＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）の閾値電圧だけ低い電圧、すなわち、電圧Ｖ2となる。なお、信号Ｓ１がＨレベルの場合は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｐ２０）がオフ、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２１）がオンとなり、制御電圧Ｖg'がＬレベルとなって、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）がオフとなる。

例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１，Ｎ５）がオン、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２，Ｎ４）がオフとなる場合、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）のゲートに印加される制御電圧Ｖg'は、入力電圧ΔＶに応じた電圧となり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ５）は入力電圧ΔＶに応じてＰＷＭ制御される。

具体的には、入力電圧ΔＶが所定レベルより低い場合は、電流Ｉ1が電流Ｉ2より小さくなり、制御電圧Ｖg'は図５（ｃ）に示すように入力電圧ΔＶに応じて変化する。そして、入力電圧ΔＶが所定レベルより高い場合は、電流Ｉ1が電流Ｉ2より大きくなり、制御電圧Ｖg'は一定レベルとなる。

つまり、電流Ｉ1が電流Ｉ2より小さい場合、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）のソース電圧、すなわち、コイルＬuの一端に印加される電圧は制御電圧Ｖg'に応じて変化する。また、駆動回路２０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ５）を、入力電圧ΔＶに応じてＰＷＭ制御する。なお、駆動回路２０は、入力電圧ΔＶが図５（ａ）に示すΔＶ1より低い場合は、ΔＶ1の場合と同じオンデューティーの制御信号Ｓ５を出力する。これにより、コイルＬu，Ｌvに流れる電流量が、入力電圧ΔＶに応じた電流量となるように制御される。

また、電流Ｉ1が電流Ｉ2より大きい場合、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１）のソース電圧、すなわち、コイルＬuの一端に印加される電圧はＶsと同レベルとなる。そして、駆動回路２０は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ５）を、入力電圧ΔＶに応じてＰＷＭ制御する。これにより、コイルＬu，Ｌvに流れる電流量が、入力電圧ΔＶに応じた電流量となるように制御される。

ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ２，Ｎ６）がオン、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３，Ｎ５）がオフとなる場合、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ３，Ｎ４）がオン、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ１，Ｎ６）がオフとなる場合についても同様の制御が行われることにより、コイルＬu，Ｌv，Ｌwに流れる電流量が入力電圧ΔＶに応じた電流量となる。このように、本実施形態のモータ駆動集積回路では、入力電圧ΔＶに応じてモータの回転数が制御される。

すなわち、本実施形態のモータ駆動集積回路では、入力電圧ΔＶを低くすることにより、モータの回転数を低くすることができる。例えば、入力電圧ΔＶが図５（ａ）に示したΔＶ1より低い場合、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）のオンデューティーはΔＶ1の場合と同じままとなり、制御電圧Ｖg'が入力電圧ΔＶに応じて変化することにより、モータの回転数が低くなる。このように、低回転域においても、モータを入力電圧ΔＶに応じた回転数に制御することが容易となる。

以上、本実施形態のモータ駆動集積回路について説明した。前述したように、本実施形態のモータ駆動集積回路によれば、入力電圧ΔＶに応じて制御電圧Ｖg'が制御される。したがって、外付け回路を用いることなく、モータを容易に低回転に制御することが可能となる。

また、本実施形態に示したように、シンクトランジスタであるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）については、入力電圧ΔＶに応じてＰＷＭ制御することにより、モータの回転数を制御することが可能である。

また、図４に示したように、電圧制御回路２１は、入力電圧ΔＶに応じた電流Ｉ1を生成する電流生成回路、電流Ｉ1に応じた電圧を生成するダイオード５３、電流Ｉ2を生成する電流源５４、及び制御電圧Ｖg'を電流Ｉ1に応じた電圧に制御するオペアンプ５５を含んで構成することができる。

そして、図５（ｃ）に示したように、入力電圧ΔＶが所定レベルより低い場合は、制御電圧Ｖg'が入力電圧ΔＶに応じて変化し、入力電圧ΔＶが所定レベルより高い場合は、制御電圧Ｖg'が一定レベルとなる。つまり、低回転域においては、制御電圧Ｖg'の変化によってモータの回転数が制御され、低回転域以外においては、シンクトランジスタであるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Ｎ４〜Ｎ６）のオンデューティーによってモータの回転数が制御される。したがって、低回転域以外においては、コイルＬu，Ｌv，Ｌwの一端に印加される電圧をＶsとし、エネルギーのロスを小さくすることができる。

なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、本実施形態のモータ駆動集積回路は、三相センサレスモータを駆動するものとしたが、三相センサレスモータに限らず、ソーストランジスタ及びシンクトランジスタにモータコイルが接続され、モータコイルに流れる電流量によってモータの回転数を制御するものであれば適用することができる。

本発明の一実施形態である三相センサレスモータを駆動するモータ駆動集積回路の構成を示す図である。 絶対値回路から出力される入力電圧ΔＶを示す図である。 逆起電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwと中点電圧Ｖcomとの関係を示す図である。 電圧制御回路の構成例を示す図である。 電圧Ｖinの変化に伴う入力電圧ΔＶ、ＰＷＭのパルス幅、及び電圧Ｖ1の変化を示すグラフである。 一般的なモータ駆動集積回路の構成例を示す図である。 オンデューティーの例を示す図である。 入力電圧と回転数との関係を示す図である。

符号の説明

Ｎ１〜Ｎ６ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ
Ｎ１０ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ
Ｎ２０，Ｎ２１ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ
Ｎ３０，Ｎ３１ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ
Ｎ４０，Ｎ４１ ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ
Ｐ２０，Ｐ３０，Ｐ４０ ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ コイル
１０，１５ オペアンプ
１１，１２，３０ 抵抗
１３ 絶対値回路
１４，３１ 電源
１６，１９ コンパレータ
１７ ロジック回路
１８ スイッチ回路
２０ 駆動回路
２１ 電圧制御回路
５０，５５ オペアンプ
５１ ＮＰＮ型トランジスタ
５２，５６ 抵抗
５３ ダイオード
５４ 電流源

Claims (4)

1. 直列接続される第１ソーストランジスタ及び第１シンクトランジスタの接続点と、直列接続される第２ソーストランジスタ及び前記第２シンクトランジスタの接続点との間に接続されるモータコイルの通電を制御するモータ駆動集積回路であって、
   前記第１ソーストランジスタ及び前記第２シンクトランジスタと、前記第２ソーストランジスタ及び前記第１シンクトランジスタとを相補的にオンオフさせて前記モータコイルを通電するための制御信号を出力する制御信号出力回路と、
   モータの回転数を制御するための入力電圧に応じて、前記制御信号出力回路から出力される前記制御信号に基づいてオンとなる前記第１又は第２ソーストランジスタの制御電極に印加される制御電圧を制御する電圧制御回路と、
   を備えることを特徴とするモータ駆動集積回路。
2. 請求項１に記載のモータ駆動集積回路であって、
   前記制御信号出力回路は、
   前記入力電圧に応じた割合で前記第１又は第２シンクトランジスタが間欠的にオンとなるように前記制御信号を出力すること、
   を特徴とするモータ駆動集積回路。
3. 請求項１又は２に記載のモータ駆動集積回路であって、
   前記電圧制御回路は、
   前記入力電圧に応じた第１電流を生成する電流生成回路と、
   前記電流生成回路と直列に接続され、第２電流を生成する電流源と、
   前記電流生成回路と直列に接続されて前記第１電流に応じた電圧を生成するとともに、前記電流源と並列に接続され、前記第１電流が前記第２電流より大きくなると電流が流れ込み、前記第１電流に応じた電圧を上昇させるダイオードと、
   一方の入力端子に前記第１電流に応じた電圧が入力され、他方の入力端子に前記制御電圧に応じた電圧が入力され、前記制御電圧を前記第１電流に応じた電圧に制御するオペアンプと、
   を含んで構成されることを特徴とするモータ駆動集積回路。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ駆動集積回路であって、
   前記電圧制御回路は、
   前記入力電圧が所定レベルより低い場合は、前記制御電圧を前記入力電圧に応じて変化させ、前記入力電圧が所定レベルより高い場合は、前記制御電圧を前記入力電圧によらず一定とすること、
   を特徴とするモータ駆動集積回路。
   
   

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