JP2013162646A - モータ制御回路及びモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外付け部品を削減できるモータ制御回路を提供する。
【解決手段】一実施形態によれば、モータ制御回路は、充電回路と、切り替え回路と、切り替え制御回路と、を備える。前記充電回路は、外部のブートストラップコンデンサを充電する。前記切り替え回路は、前記ブートストラップコンデンサを、ハイサイドドライバの何れかに接続する。前記切り替え制御回路は、ハイサイドスイッチをオンする前記ハイサイドドライバに前記ブートストラップコンデンサが接続されるように、多相モータの回転位置に応じて前記切り替え回路を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、モータ制御回路及びモータ駆動装置に関する。

エアコンや洗濯機などに使用されるＤＣブラシレスモータは、近年、食器洗い乾燥機や換気扇などの小型機器にも搭載されるようになってきている。このような小型機器の小型化および低コスト化の要求から、ＤＣブラシレスモータを制御するモータ制御回路（インバータ回路）も、小型パッケージ化と外付け部品の削減が進んでいる。

一般的に、三相ＤＣブラシレスモータを駆動するブートストラップ方式のモータ制御回路では、外付け部品として３個のブートストラップコンデンサを必要とする。

特許第４３４５５５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、外付け部品を削減できるモータ制御回路及びモータ駆動装置を提供することにある。

一実施形態によれば、モータ制御回路は、複数のハイサイドスイッチと、ローサイドスイッチと、ハイサイドドライバと、ローサイドドライバと、ドライバ制御回路と、充電回路と、切り替え回路と、切り替え制御回路と、を備える。前記複数のハイサイドスイッチは、一端が第１の電源に接続され、他端からモータ制御信号を多相モータに出力する。前記ローサイドスイッチは、一端が対応するハイサイドスイッチの他端に接続され、他端が接地に接続される。前記ハイサイドドライバは、高圧側電源端子と低圧側電源端子を有し、前記低圧側電源端子は対応するハイサイドスイッチの他端に接続され、駆動電圧により、対応するハイサイドスイッチを駆動する。前記ローサイドドライバは、対応するローサイドスイッチを駆動する。前記ドライバ制御回路は、前記各ハイサイドスイッチが異なる期間にオンするように、前記ハイサイドドライバと前記ローサイドドライバとを前記多相モータの回転位置に応じて制御する。前記充電回路は、外部のブートストラップコンデンサを充電する。前記切り替え回路は、前記ブートストラップコンデンサを、前記ハイサイドドライバの何れかに接続する。前記切り替え制御回路は、前記ハイサイドスイッチをオンする前記ハイサイドドライバに前記ブートストラップコンデンサが接続されるように、前記回転位置に応じて前記切り替え回路を制御する。

一実施形態に係るモータ駆動装置の回路図である。 一実施形態に係る切り替え制御回路の回路図である。 一実施形態に係るモータ駆動装置のタイミング図である。 比較例のモータ駆動装置の回路図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。この実施形態は、本発明を限定するものではない。

図１は、一実施形態に係るモータ駆動装置の回路図である。図１に示すように、モータ駆動装置は、モータ制御回路１００と、ブートストラップコンデンサＣと、三相モータＭと、電源安定用コンデンサＣＶと、を備える。

モータ制御回路１００は、例えば、半導体集積回路として構成可能であり、三相モータＭの回転位置に応じて当該三相モータＭを制御する。三相モータＭは、ＤＣブラシレスモータである。

モータ制御回路１００は、３つのハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗと、３つのダイオード１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗと、３つのローサイドスイッチ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗと、３つのダイオード２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗと、３つのハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗと、３つのローサイドドライバ４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗと、ドライバ制御回路５０と、充電回路６０と、切り替え回路７０と、ブートストラップコンデンサ切り替え制御回路（以下、切り替え制御回路と称す）８０と、を備える。

ハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）から構成されている。ハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗは、コレクタ（一端）が電源端子ＶＢＢを介して第１の電源Ｖ１に接続され、エミッタ（他端）からモータ制御信号（出力電圧）を三相モータＭに出力する。

つまり、Ｕ相のハイサイドスイッチ１０Ｕは、モータ制御信号ＶＵを、エミッタから対応する出力端子Ｕを介して三相モータＭのＵ相に出力する。Ｖ相のハイサイドスイッチ１０Ｖは、モータ制御信号ＶＶを、エミッタから対応する出力端子Ｖを介して三相モータＭのＶ相に出力する。Ｗ相のハイサイドスイッチ１０Ｗは、モータ制御信号ＶＷを、エミッタから対応する出力端子Ｗを介して三相モータＭのＷ相に出力する。

第１の電源Ｖ１は、例えば、数十から数百Ｖである第１の電源電圧Ｖｂｂを供給する。第１の電源Ｖ１の両端には、電源安定用コンデンサＣＶが接続されている。

ダイオード１１Ｕは、ハイサイドスイッチ１０Ｕのエミッタにアノードが接続され、そのコレクタにカソードが接続されている。ダイオード１１Ｖは、ハイサイドスイッチ１０Ｖのエミッタにアノードが接続され、そのコレクタにカソードが接続されている。ダイオード１１Ｗは、ハイサイドスイッチ１０Ｗのエミッタにアノードが接続され、そのコレクタにカソードが接続されている。

ローサイドスイッチ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗは、例えばＩＧＢＴから構成されている。ローサイドスイッチ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗは、コレクタ（一端）が対応するハイサイドスイッチのエミッタに接続され、エミッタ（他端）が接地端子ＧＮＤを介して接地に接続されている。

つまり、Ｕ相のローサイドスイッチ２０Ｕは、対応するハイサイドスイッチ１０Ｕのエミッタにコレクタが接続されている。Ｖ相のローサイドスイッチ２０Ｖは、対応するハイサイドスイッチ１０Ｖのエミッタにコレクタが接続されている。Ｗ相のローサイドスイッチ２０Ｗは、対応するハイサイドスイッチ１０Ｗのエミッタにコレクタが接続されている。

ダイオード２１Ｕは、ローサイドスイッチ２０Ｕのエミッタにアノードが接続され、そのコレクタにカソードが接続されている。ダイオード２１Ｖは、ローサイドスイッチ２０Ｖのエミッタにアノードが接続され、そのコレクタにカソードが接続されている。ダイオード２１Ｗは、ローサイドスイッチ２０Ｗのエミッタにアノードが接続され、そのコレクタにカソードが接続されている。

ハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、高圧側電源端子と低圧側電源端子を有し、低圧側電源端子は対応するハイサイドスイッチの他端に接続されている。つまり、Ｕ相のハイサイドドライバ３０Ｕは、高圧側電源端子３０Ｕａと低圧側電源端子３０Ｕｂとを有し、低圧側電源端子３０Ｕｂは対応するハイサイドスイッチ１０Ｕのエミッタに接続されている。Ｖ相のハイサイドドライバ３０Ｖは、高圧側電源端子３０Ｖａと低圧側電源端子３０Ｖｂとを有し、低圧側電源端子３０Ｖｂは対応するハイサイドスイッチ１０Ｖのエミッタに接続されている。Ｗ相のハイサイドドライバ３０Ｗは、高圧側電源端子３０Ｗａと低圧側電源端子３０Ｗｂとを有し、低圧側電源端子３０Ｗｂは対応するハイサイドスイッチ１０Ｗのエミッタに接続されている。

ハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、高圧側電源端子と低圧側電源端子との間に供給された駆動電圧により、対応するハイサイドスイッチを駆動する。

ローサイドドライバ４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、供給された駆動電圧（図示せず）により、対応するローサイドスイッチを駆動する。ローサイドドライバ４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、第２の電源Ｖ２からの第２の電源電圧Ｖｃｃが駆動電圧として供給される（図示せず）。つまり、Ｕ相のローサイドドライバ４０Ｕは、対応するローサイドスイッチ２０Ｕを駆動する。Ｖ相のローサイドドライバ４０Ｖは、対応するローサイドスイッチ２０Ｖを駆動する。Ｗ相のローサイドドライバ４０Ｗは、対応するローサイドスイッチ２０Ｗを駆動する。

ドライバ制御回路５０は、各ハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗが異なる期間にオンするように、ハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗとローサイドドライバ４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとを三相モータＭの回転位置に応じて制御する。つまり、本実施形態では、ハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗは同時にオンしない。具体的には、ドライバ制御回路５０は、各ハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗに、異なるＰＷＭ駆動期間中、対応するハイサイドスイッチをＰＷＭ駆動させる。また、ドライバ制御回路５０は、ＰＷＭ駆動しているハイサイドドライバに対応するローサイドドライバに、ＰＷＭ駆動されたハイサイドスイッチに対して相補的にオンするように対応するローサイドスイッチを駆動させる。

ドライバ制御回路５０は、三角波発生部５１と、ＰＷＭ部５２と、ホールアンプ（増幅器）５３と、三相分配ロジック（論理回路）５４と、を有する。

三角波発生部５１は、端子Ｔ１を介して外部から供給された周波数設定信号に応じた周波数の三角波を発生する。

ＰＷＭ部５２は、三角波発生部５１からの三角波を用いて、端子Ｔ２を介して外部から供給された速度指令信号に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を生成する。速度指令信号は、三相モータＭの回転速度を指定する信号である。

ホールアンプ５３は、入力端子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを介して外部から供給された三相モータＭの回転位置に応じた回転位置信号ＶＨＵ，ＶＨＶ，ＶＨＷを増幅して、増幅回転位置信号ＶＨＵａ，ＶＨＶａ，ＶＨＷａを出力する。回転位置信号ＶＨＵ，ＶＨＶ，ＶＨＷは、例えば、三相モータＭの回転位置を検出するホールセンサ（図示せず）から供給される。

三相分配ロジック５４は、増幅回転位置信号ＶＨＵａ，ＶＨＶａ，ＶＨＷａに基づいて、ＰＷＭ部５２で生成されたＰＷＭ信号を３つのハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗのうちの何れかに供給する。また、三相分配ロジック５４は、増幅回転位置信号ＶＨＵａ，ＶＨＶａ，ＶＨＷａに基づいて、ハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０ＷのうちのＰＷＭ信号を供給しないものと、ローサイドドライバ４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとに制御信号を供給する。より詳しい制御については後述する。

このように、回転位置信号ＶＨＵ，ＶＨＶ，ＶＨＷに応じて、ハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗのうちのオンするものが決定される。また、ＰＷＭ部５２からのＰＷＭ信号のパルス幅に応じて、各ハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗのオン期間が決定され、三相モータＭの回転速度等が決定される。

充電回路６０は、モータ制御回路１００の外付け部品である外部のブートストラップコンデンサＣを充電する。充電回路６０は、３つのブートストラップダイオードＤＵ，ＤＶ，ＤＷと、３つの抵抗ＲＵ，ＲＶ，ＲＷと、を有する。

ブートストラップダイオードＤＵ，ＤＶ，ＤＷは、アノードが電源端子ＶＣＣを介して第２の電源Ｖ２に接続される。第２の電源Ｖ２は、第２の電源電圧Ｖｃｃを供給する。第２の電源電圧Ｖｃｃは、第１の電源電圧Ｖｂｂより低く、例えば、１０〜２０Ｖである。

抵抗ＲＵ，ＲＶ，ＲＷは、対応するブートストラップダイオードＤＵ，ＤＶ，ＤＷのカソードに各々の一端が接続される。

切り替え回路７０は、ブートストラップコンデンサＣを、３つのハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗのうちの何れかの高圧側電源端子と低圧側電源端子との間に接続する。切り替え回路７０は、３つのＰＭＯＳトランジスタ（第１スイッチ）ＱＵ１，ＱＶ１，ＱＷ１と、３つのＮＭＯＳトランジスタ（第２スイッチ）ＱＵ２，ＱＶ２，ＱＷ２と、を有する。

各ＰＭＯＳトランジスタＱＵ１，ＱＶ１，ＱＷ１は、ソース（一端）が対応するブートストラップダイオードのカソード及び対応するハイサイドドライバの高圧側電源端子に接続され、ドレイン（他端）が端子ＢＳ１を介してブートストラップコンデンサＣの一端に接続されている。

つまり、ＰＭＯＳトランジスタＱＵ１のソースは、対応するブートストラップダイオードＤＵのカソードに抵抗ＲＵを介して接続されると共に、対応するハイサイドドライバ３０Ｕの高圧側電源端子３０Ｕａに接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＱＶ１のソースは、対応するブートストラップダイオードＤＶのカソードに抵抗ＲＶを介して接続されると共に、対応するハイサイドドライバ３０Ｖの高圧側電源端子３０Ｖａに接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＱＷ１のソースは、対応するブートストラップダイオードＤＷのカソードに抵抗ＲＷを介して接続されると共に、対応するハイサイドドライバ３０Ｗの高圧側電源端子３０Ｗａに接続されている。

各ＮＭＯＳトランジスタＱＵ２，ＱＶ２，ＱＷ２は、ドレイン（一端）が端子ＢＳ２を介してブートストラップコンデンサＣの他端に接続され、ソース（他端）が対応するハイサイドドライバの低圧側電源端子に接続されている。

つまり、ＮＭＯＳトランジスタＱＵ２は、対応するハイサイドドライバ３０Ｕの低圧側電源端子３０Ｕｂにソースが接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＱＶ２は、対応するハイサイドドライバ３０Ｖの低圧側電源端子３０Ｖｂにソースが接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＱＷ２は、対応するハイサイドドライバ３０Ｗの低圧側電源端子３０Ｗｂにソースが接続されている。

切り替え制御回路８０は、ハイサイドスイッチをオンするハイサイドドライバにブートストラップコンデンサＣが接続されるように、三相モータＭの回転位置に応じて切り替え回路７０を制御する。具体的には、切り替え制御回路８０は、ＰＷＭ駆動期間中、ハイサイドスイッチをＰＷＭ駆動しているハイサイドドライバにブートストラップコンデンサＣが接続されるように、切り替え回路７０を制御する。

本実施形態では、切り替え制御回路８０は図２に示す構成を有している。図２は、一実施形態に係る切り替え制御回路８０の回路図である。図２に示すように、切り替え制御回路８０は、３つの制御部８０Ｕ，８０Ｖ，８０Ｗを有する。

Ｕ相の制御部８０Ｕは、インバータ８１Ｕと、ＮＡＮＤ回路８２Ｕと、レベルシフト回路８３Ｕと、インバータ８４Ｕと、を含む。

インバータ８１ＵとＮＡＮＤ回路８２Ｕは、スイッチ制御信号生成回路として機能し、回転位置を表す回転位置信号ＶＨＵ，ＶＨＶに基づいてスイッチ制御信号ＧＵを生成する。インバータ８１Ｕは、増幅回転位置信号ＶＨＵａが入力端子に供給される。ＮＡＮＤ回路８２Ｕは、インバータ８１Ｕの出力端子に第１入力端子が接続され、増幅回転位置信号ＶＨＶａが第２入力端子に供給され、スイッチ制御信号ＧＵを出力する。

レベルシフト回路８３Ｕは、スイッチ制御信号ＧＵをレベルシフトして、得られた第１スイッチ制御信号ＧＵ１を対応するＰＭＯＳトランジスタＱＵ１のゲートに出力する。

インバータ８４Ｕは、第１スイッチ制御信号ＧＵ１を反転して、得られた第２スイッチ制御信号ＧＵ２を対応するＮＭＯＳトランジスタＱＵ２のゲートに出力する。

Ｖ相の制御部８０Ｖは、インバータ８１Ｖと、ＮＡＮＤ回路８２Ｖと、レベルシフト回路８３Ｖと、インバータ８４Ｖと、を含む。

インバータ８１ＶとＮＡＮＤ回路８２Ｖは、スイッチ制御信号生成回路として機能し、回転位置信号ＶＨＶ，ＶＨＷに基づいてスイッチ制御信号ＧＶを生成する。インバータ８１Ｖは、増幅回転位置信号ＶＨＶａが入力端子に供給される。ＮＡＮＤ回路８２Ｖは、インバータ８１Ｖの出力端子に第１入力端子が接続され、増幅回転位置信号ＶＨＷａが第２入力端子に供給され、スイッチ制御信号ＧＶを出力する。

レベルシフト回路８３Ｖは、スイッチ制御信号ＧＶをレベルシフトして、得られた第１スイッチ制御信号ＧＶ１を対応するＰＭＯＳトランジスタＱＶ１のゲートに出力する。

インバータ８４Ｖは、第１スイッチ制御信号ＧＶ１を反転して、得られた第２スイッチ制御信号ＧＶ２を対応するＮＭＯＳトランジスタＱＶ２のゲートに出力する。

Ｗ相の制御部８０Ｗは、インバータ８１Ｗと、ＮＡＮＤ回路８２Ｗと、レベルシフト回路８３Ｗと、インバータ８４Ｗと、を含む。

インバータ８１ＷとＮＡＮＤ回路８２Ｗは、スイッチ制御信号生成回路として機能し、回転位置信号ＶＨＵ，ＶＨＷに基づいてスイッチ制御信号ＧＷを生成する。インバータ８１Ｗは、増幅回転位置信号ＶＨＷａが入力端子に供給される。ＮＡＮＤ回路８２Ｗは、インバータ８１Ｗの出力端子に第１入力端子が接続され、増幅回転位置信号ＶＨＵａが第２入力端子に供給され、スイッチ制御信号ＧＷを出力する。

レベルシフト回路８３Ｗは、スイッチ制御信号ＧＷをレベルシフトして、得られた第１スイッチ制御信号ＧＷ１を対応するＰＭＯＳトランジスタＱＷ１のゲートに出力する。

インバータ８４Ｗは、第１スイッチ制御信号ＧＷ１を反転して、得られた第２スイッチ制御信号ＧＷ２を対応するＮＭＯＳトランジスタＱＷ２のゲートに出力する。

第１及び第２スイッチ制御信号ＧＵ１，ＧＶ１，ＧＷ１，ＧＵ２，ＧＶ２，ＧＷ２において、ローレベルは接地電位であり、ハイレベルは「第１の電源電圧Ｖｂｂ＋ブートストラップコンデンサＣの両端の電圧」である。

次に、図３を参照してモータ駆動装置及びモータ制御回路１００の動作を説明する。

図３は、一実施形態に係るモータ駆動装置のタイミング図である。以下、三相モータＭの一回転に対応する時刻ｔ１からｔ７の一周期について説明する。

（時刻ｔ１〜ｔ３）
時刻ｔ１において、回転位置信号ＶＨＵはローレベルになり、回転位置信号ＶＨＶはハイレベルであり、回転位置信号ＶＨＷはローレベルである。切り替え制御回路８０は、これら回転位置信号ＶＨＵ，ＶＨＶ，ＶＨＷに基づいて、第１スイッチ制御信号ＧＵ１と第２スイッチ制御信号ＧＶ２，ＧＷ２をローレベルにして、第２スイッチ制御信号ＧＵ２と第１スイッチ制御信号ＧＶ１，ＧＷ１をハイレベルにする。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＱＵ１とＮＭＯＳトランジスタＱＵ２がオンする。他のＰＭＯＳトランジスタＱＶ１，ＱＷ１とＰＭＯＳトランジスタＱＶ２，ＱＷ２はオフである。従って、ブートストラップコンデンサＣの両端はハイサイドドライバ３０Ｕに接続される。

この後、ドライバ制御回路５０は、Ｕ相において、ハイサイドドライバ３０Ｕにハイサイドスイッチ１０ＵをＰＷＭ駆動させる。

具体的には、時刻ｔ１において、ハイサイドドライバ３０Ｕは、駆動電圧であるブートストラップコンデンサＣの両端の電圧を、ハイサイドスイッチ１０Ｕのゲートとエミッタ間に供給して、ハイサイドスイッチ１０Ｕをオンに駆動する。この時、ブートストラップコンデンサＣは放電される。一方、この時、ローサイドドライバ４０Ｕは、ローサイドスイッチ２０Ｕのゲートとエミッタ間を短絡して、ローサイドスイッチ２０Ｕをオフにする。これにより、モータ制御信号ＶＵは第１の電源電圧Ｖｂｂになる。

また、この時、Ｖ相ではハイサイドスイッチ１０Ｖはオフであり、ローサイドスイッチ２０Ｖはオンであるため、モータ制御信号ＶＶは接地電圧（０Ｖ）である。Ｗ相ではハイサイドスイッチ１０Ｗとローサイドスイッチ２０Ｗはオフであるため、モータ制御信号ＶＷは、モータ制御信号ＶＵ，ＶＶによって決まる第１の電源電圧Ｖｂｂと接地電圧との間の任意の電圧である。

この時、ＮＭＯＳトランジスタＱＵ２のソースの電圧は第１の電源電圧Ｖｂｂであるが、ハイレベルの第２スイッチ制御信号ＧＵ２は「第１の電源電圧Ｖｂｂ＋ブートストラップコンデンサＣの両端の電圧」にレベルシフトされているので、ＮＭＯＳトランジスタＱＵ２はオンできる。

その後、ＰＷＭ部５２からのＰＷＭ信号のパルスが終了すると、ハイサイドドライバ３０Ｕは、ハイサイドスイッチ１０Ｕをオフにする。ローサイドドライバ４０Ｕは、第２の電源電圧Ｖｃｃをローサイドスイッチ２０Ｕのゲートとエミッタ間に供給して、ローサイドスイッチ２０Ｕをオンに駆動する。これにより、モータ制御信号ＶＵは接地電圧になる。

このハイサイドスイッチ１０Ｕがオフの期間中、ブートストラップコンデンサＣの他端の電圧（端子ＢＳ２の電圧）も接地電圧になるので、ブートストラップコンデンサＣは、ブートストラップダイオードＤＵと抵抗ＲＵを介して第２の電源電圧Ｖｃｃで充電される。

これ以降も、時刻ｔ３まで、以上と同様に、ハイサイドスイッチ１０Ｕはオン又はオフにＰＷＭ駆動され、ローサイドスイッチ２０ＵはＰＷＭ駆動されたハイサイドスイッチ１０Ｕに対して相補的にオン又はオフに駆動される。

このように、時刻ｔ１から時刻ｔ３までは、Ｕ相のハイサイドスイッチ１０ＵがＰＷＭ駆動されているＰＷＭ駆動期間ＴＰＵとなっている。

なお、時刻ｔ２において、回転位置信号ＶＨＷがハイレベルに変化する。これにより、Ｖ相ではハイサイドスイッチ１０Ｖとローサイドスイッチ２０Ｖはオフに変化する。Ｗ相ではハイサイドスイッチ１０Ｗはオフであり、ローサイドスイッチ２０Ｗはオンに変化する。よって、モータ制御信号ＶＶは第１の電源電圧Ｖｂｂと接地電圧との間の電圧になり、モータ制御信号ＶＷは接地電圧となる。しかし、ＰＭＯＳトランジスタＱＵ１とＮＭＯＳトランジスタＱＵ２がオンしている状態は変わらず、ブートストラップコンデンサＣの両端はハイサイドドライバ３０Ｕに接続され続ける。

（時刻ｔ３〜ｔ５）
次に、時刻ｔ３において、三相モータＭの回転位置に応じて回転位置信号ＶＨＶがローレベルに変化する。切り替え制御回路８０は、第１スイッチ制御信号ＧＶ１と第２スイッチ制御信号ＧＵ２，ＧＷ２をローレベルにし、第１スイッチ制御信号ＧＵ１，ＧＷ１と第２スイッチ制御信号ＧＶ２をハイレベルにする。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＱＶ１とＮＭＯＳトランジスタＱＶ２がオンする。他のＰＭＯＳトランジスタＱＵ１，ＱＷ１とＮＭＯＳトランジスタＱＵ２，ＱＷ２はオフである。従って、ブートストラップコンデンサＣの両端はハイサイドドライバ３０Ｖに接続される。

この後、ドライバ制御回路５０は、Ｖ相において、ハイサイドドライバ３０Ｖにハイサイドスイッチ１０ＶをＰＷＭ駆動させる。

具体的には、時刻ｔ３において、ハイサイドドライバ３０Ｖは、ブートストラップコンデンサＣの両端の電圧を、ハイサイドスイッチ１０Ｖのゲートとエミッタ間に供給して、ハイサイドスイッチ１０Ｖをオンに駆動する。一方、この時、ローサイドスイッチ２０Ｖはオフである。これにより、モータ制御信号ＶＶは第１の電源電圧Ｖｂｂになる。

また、この時、Ｕ相ではハイサイドスイッチ１０Ｕとローサイドスイッチ２０Ｕはオフであるため、モータ制御信号ＶＵは第１の電源電圧Ｖｂｂと接地電圧との間の電圧である。Ｗ相ではハイサイドスイッチ１０Ｗはオフであり、ローサイドスイッチ２０Ｗはオンであるため、モータ制御信号ＶＷは接地電圧である。

その後、ハイサイドスイッチ１０Ｖはオフになり、ローサイドスイッチ２０Ｖはオンになる。これにより、モータ制御信号ＶＵは接地電圧になる。

このハイサイドスイッチ１０Ｖがオフの期間中、ブートストラップコンデンサＣの他端の電圧も接地電圧になるので、ブートストラップコンデンサＣは、ブートストラップダイオードＤＶと抵抗ＲＶを介して第２の電源電圧Ｖｃｃで充電される。

これ以降も、時刻ｔ５まで、以上と同様に、ハイサイドスイッチ１０Ｖはオン又はオフにＰＷＭ駆動され、ローサイドスイッチ２０ＶはＰＷＭ駆動されたハイサイドスイッチ１０Ｖに対して相補的にオン又はオフに駆動される。

このように、時刻ｔ３から時刻ｔ５までは、Ｖ相のハイサイドスイッチ１０ＶがＰＷＭ駆動されているＰＷＭ駆動期間ＴＰＶとなっている。

なお、時刻ｔ４において、回転位置信号ＶＨＵがハイレベルに変化する。これにより、Ｕ相ではハイサイドスイッチ１０Ｕはオフであり、ローサイドスイッチ２０Ｕはオンに変化する。Ｗ相ではハイサイドスイッチ１０Ｗとローサイドスイッチ２０Ｗはオフに変化する。よって、モータ制御信号ＶＵは接地電圧になり、モータ制御信号ＶＷは第１の電源電圧Ｖｂｂと接地電圧との間の電圧となる。しかし、ブートストラップコンデンサＣの両端はハイサイドドライバ３０Ｖに接続され続ける。

（時刻ｔ５〜ｔ７）
次に、時刻ｔ５において、三相モータＭの回転位置に応じて回転位置信号ＶＨＷがローレベルに変化する。切り替え制御回路８０は、第１スイッチ制御信号ＧＷ１と第２スイッチ制御信号ＧＵ２，ＧＶ２をローレベルにし、第１スイッチ制御信号ＧＵ１，ＧＶ１と第２スイッチ制御信号ＧＷ２をハイレベルにする。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＱＷ１とＮＭＯＳトランジスタＱＷ２がオンする。他のＰＭＯＳトランジスタＱＵ１，ＱＶ１とＮＭＯＳトランジスタＱＵ２，ＱＶ２はオフである。従って、ブートストラップコンデンサＣの両端はハイサイドドライバ３０Ｗに接続される。

この後、ドライバ制御回路５０は、Ｗ相において、ハイサイドドライバ３０Ｗにハイサイドスイッチ１０ＷをＰＷＭ駆動させる。つまり、時刻ｔ７まで、以上と同様に、ハイサイドスイッチ１０Ｗはオン又はオフにＰＷＭ駆動され、ローサイドスイッチ２０ＷはＰＷＭ駆動されたハイサイドスイッチ１０Ｗに対して相補的にオン又はオフに駆動される。

ハイサイドスイッチ１０Ｗがオンの期間中、ブートストラップコンデンサＣは放電され、ハイサイドスイッチ１０Ｗがオフの期間中、ブートストラップコンデンサＣはブートストラップダイオードＤＷと抵抗ＲＷを介して第２の電源電圧Ｖｃｃで充電される。

このように、時刻ｔ５から時刻ｔ７までは、Ｗ相のハイサイドスイッチ１０ＷがＰＷＭ駆動されているＰＷＭ駆動期間ＴＰＷとなっている。

なお、時刻ｔ５からｔ６まで、Ｕ相ではハイサイドスイッチ１０Ｕはオフであり、ローサイドスイッチ２０Ｕはオンであるため、モータ制御信号ＶＵは接地電圧である。Ｗ相ではハイサイドスイッチ１０Ｗとローサイドスイッチ２０Ｗはオフであるため、モータ制御信号ＶＷは第１の電源電圧Ｖｂｂと接地電圧との間の電圧である。

また、時刻ｔ６において、回転位置信号ＶＨＶがハイレベルに変化する。これにより、Ｕ相ではハイサイドスイッチ１０Ｕとローサイドスイッチ２０Ｕはオフに変化する。Ｖ相ではハイサイドスイッチ１０Ｖはオフであり、ローサイドスイッチ２０Ｖはオンに変化する。よって、モータ制御信号ＶＵは第１の電源電圧Ｖｂｂと接地電圧との間の電圧になり、モータ制御信号ＶＶは接地電圧となる。しかし、ブートストラップコンデンサＣの両端はハイサイドドライバ３０Ｗに接続され続ける。

時刻ｔ７以降は、時刻ｔ１からｔ７と同様に動作する。

このように、ブートストラップコンデンサＣは、各ＰＷＭ駆動期間ＴＰＵ，ＴＰＶ，ＴＰＷ中のハイサイドスイッチのオフ期間中に充電される。従って、ブートストラップコンデンサＣの値は、このオフ期間の長さも考慮して決定されることが好ましい。

以上で説明したように、本実施形態によれば、３つのハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０ＷのうちのハイサイドスイッチをオンさせるハイサイドドライバにブートストラップコンデンサＣを接続するようにしている。これにより、１つのブートストラップコンデンサＣで３相分のハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの駆動電圧を供給できる。従って、モータ制御回路１００の外付け部品を削減できる。即ち、モータ駆動装置を低コスト化及び小型化できる。

（比較例）
次に、比較例のモータ駆動装置について説明する。図４は、比較例のモータ駆動装置の回路図である。図４では、図１と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。

比較例のモータ駆動装置は、３つのブートストラップコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を備えており、切り替え回路７０と切り替え制御回路８０を備えていない。ブートストラップコンデンサＣ１は、モータ制御回路１００Ｘの端子ＢＳＵを介して抵抗ＲＵ及びハイサイドドライバ３０Ｕの高圧側電源端子３０Ｕａに一端が接続され、出力端子Ｕに他端が接続されている。ブートストラップコンデンサＣ２は、端子ＢＳＶを介して抵抗ＲＶ及びハイサイドドライバ３０Ｖの高圧側電源端子３０Ｖａに一端が接続され、出力端子Ｖに他端が接続されている。ブートストラップコンデンサＣ３は、端子ＢＳＷを介して抵抗ＲＷ及びハイサイドドライバ３０Ｗの高圧側電源端子３０Ｗａに一端が接続され、出力端子Ｗに他端が接続されている。つまり、各相のハイサイドドライバに対して専用のブートストラップコンデンサが設けられている。

比較例のモータ駆動装置においても、回転位置信号ＶＨＵ，ＶＨＶ，ＶＨＷとモータ制御信号ＶＵ，ＶＶ，ＶＷとの関係は、図３と同一である。

このように、比較例のモータ駆動装置では、モータ制御回路１００Ｘの外付け部品であるブートストラップコンデンサが３つ必要なため、実施形態のモータ駆動装置と比較して部品コストが高い。

（変形例）
以上の説明では、モータ制御回路１００は三相モータＭを制御する一例について説明したが、三相モータＭ以外の多相モータを制御してもよい。この場合、多相モータの相数と同数のハイサイドドライバ等を設ければよい。ブートストラップコンデンサＣは１つでよい。

また、ドライバ制御回路５０は、ハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗのうちの２つのハイサイドスイッチが同時にオンする期間が存在するように制御してもよい。この制御により、三相モータＭの低騒音駆動を行える。この場合、ブートストラップコンデンサを２個設ければよい。そして、充電回路６０は２個のブートストラップコンデンサを充電すればよい。切り替え回路７０は、各々のブートストラップコンデンサを、３つのハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗのうちの何れかの高圧側電源端子と低圧側電源端子との間に接続すればよい。切り替え制御回路８０は、３つのハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗのうちのハイサイドスイッチをオンに駆動している２個のハイサイドドライバにブートストラップコンデンサが１個ずつ接続されるように、切り替え回路７０を制御すればよい。さらには、多相モータを制御する場合、複数のハイサイドスイッチのうちのｎ個のハイサイドスイッチが同時にオンする期間が存在するように制御してもよい。この場合も、ブートストラップコンデンサをｎ個設けて、以上と同様に各ブートストラップコンデンサの接続を制御すればよい。

また、ハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの耐圧の問題がなければ、ＰＭＯＳトランジスタＱＵ１、ＱＶ１，ＱＷ１と、ブートストラップダイオードＤＶ，ＤＷと、抵抗ＲＶ，ＲＷとを設けずに、３つの高圧側電源端子３０Ｕａ，３０Ｖａ，３０Ｗａを端子ＢＳ１及び抵抗ＲＵに直接接続してもよい。この場合も、切り替え回路７０（ＮＭＯＳトランジスタＱＵ２，ＱＶ２，ＱＷ２）は、ブートストラップコンデンサＣを、ハイサイドドライバ３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗのうちの何れかの高圧側電源端子と低圧側電源端子との間に接続するようになっている。

さらに、ハイサイドスイッチ１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗとローサイドスイッチ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗは、ＭＯＳトランジスタやその他の電力用半導体素子から構成されていてもよい。

これらの変形例によっても、上述した実施形態と同様に、モータ制御回路の外付け部品を削減できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Ｍ モータ
Ｃ ブートストラップコンデンサ
１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗ ハイサイドスイッチ
２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ ローサイドスイッチ
３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ ハイサイドドライバ
４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ ローサイドドライバ
５０ ドライバ制御回路
５１ 三角波発生部
５２ ＰＷＭ部
５３ ホールアンプ（増幅器）
５４ 三相分配ロジック（論理回路）
６０ 充電回路
７０ 切り替え回路
８０ ブートストラップコンデンサ切り替え制御回路（切り替え制御回路）
８０Ｕ，８０Ｖ，８０Ｗ 制御部
８１Ｕ，８１Ｖ，８１Ｗ インバータ（スイッチ制御信号生成回路）
８２Ｕ，８２Ｖ，８２Ｗ ＮＡＮＤ回路（スイッチ制御信号生成回路）
８３Ｕ，８３Ｖ，８３Ｗ レベルシフト回路
８４Ｕ，８４Ｖ，８４Ｗ インバータ
ＤＵ，ＤＶ，ＤＷ ブートストラップダイオード
ＲＵ，ＲＶ，ＲＷ 抵抗
ＱＵ１，ＱＶ１，ＱＷ１ ＰＭＯＳトランジスタ（切り替え回路）
ＱＵ２，ＱＶ２，ＱＷ２ ＮＭＯＳトランジスタ（切り替え回路）
１００ モータ制御回路

Claims (8)

1. 一端が第１の電源に接続され、他端からモータ制御信号を多相モータに出力する複数のハイサイドスイッチと、
   一端が対応するハイサイドスイッチの他端に接続され、他端が接地に接続されるローサイドスイッチと、
   高圧側電源端子と低圧側電源端子を有し、前記低圧側電源端子は対応するハイサイドスイッチの他端に接続され、駆動電圧により、対応するハイサイドスイッチを駆動するハイサイドドライバと、
   対応するローサイドスイッチを駆動するローサイドドライバと、
   前記各ハイサイドスイッチが異なる期間にオンするように、前記ハイサイドドライバと前記ローサイドドライバとを前記多相モータの回転位置に応じて制御するドライバ制御回路と、
   外部のブートストラップコンデンサを充電する充電回路と、
   前記ブートストラップコンデンサを、前記ハイサイドドライバの何れかに接続する切り替え回路と、
   前記ハイサイドスイッチをオンする前記ハイサイドドライバに前記ブートストラップコンデンサが接続されるように、前記回転位置に応じて前記切り替え回路を制御する切り替え制御回路と、を備える
   ことを特徴とするモータ制御回路。
2. 前記ドライバ制御回路は、前記各ハイサイドドライバに、異なるＰＷＭ駆動期間中、対応するハイサイドスイッチをＰＷＭ駆動させると共に、ＰＷＭ駆動している前記ハイサイドドライバに対応する前記ローサイドドライバに、ＰＷＭ駆動された前記ハイサイドスイッチに対して相補的にオンするように対応するローサイドスイッチを駆動させ、
   前記切り替え制御回路は、前記ＰＷＭ駆動期間中、前記ハイサイドスイッチをＰＷＭ駆動している前記ハイサイドドライバに前記ブートストラップコンデンサが接続されるように、前記切り替え回路を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御回路。
3. 前記充電回路は、アノードが第２の電源に接続される複数のブートストラップダイオードを有し、
   前記切り替え回路は、
   複数の第１スイッチと、
   複数の第２スイッチと、を有し、
   前記各第１スイッチは、一端が対応するブートストラップダイオードのカソード及び対応するハイサイドドライバの前記高圧側電源端子に接続され、他端が前記ブートストラップコンデンサの一端に接続され、
   前記各第２スイッチは、一端が前記ブートストラップコンデンサの他端に接続され、他端が対応するハイサイドドライバの前記低圧側電源端子に接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御回路。
4. 前記各第１スイッチは、ＰＭＯＳトランジスタで構成され、
   前記各ＰＭＯＳトランジスタは、ソースが対応するブートストラップダイオードのカソード及び対応するハイサイドドライバの高圧側電源端子に接続され、ドレインが前記ブートストラップコンデンサの一端に接続され、
   前記各第２スイッチは、ＮＭＯＳトランジスタで構成され、
   前記各ＮＭＯＳトランジスタは、ドレインが前記ブートストラップコンデンサの他端に接続され、ソースが対応するハイサイドドライバの低圧側電源端子に接続されている
   ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御回路。
5. 前記切り替え制御回路は、複数の制御部を有し、
   前記各制御部は、
   前記回転位置を表す回転位置信号に基づいて、スイッチ制御信号を生成するスイッチ制御信号生成回路と、
   前記スイッチ制御信号をレベルシフトして、得られた第１スイッチ制御信号を対応するＰＭＯＳトランジスタのゲートに出力するレベルシフト回路と、
   前記第１スイッチ制御信号を反転して、得られた第２スイッチ制御信号を対応するＮＭＯＳトランジスタのゲートに出力するインバータと、を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御回路。
6. 前記ドライバ制御回路は、
   周波数設定信号に応じた周波数の三角波を発生する三角波発生部と、
   前記三角波を用いて、速度指令信号に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ部と、
   前記回転位置信号を増幅して、増幅回転位置信号を出力する増幅器と、
   前記増幅回転位置信号に基づいて、前記ＰＷＭ信号を前記ハイサイドドライバの何れかに供給する論理回路と、を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御回路。
7. 一端が第１の電源に接続され、他端からモータ制御信号を多相モータに出力する複数のハイサイドスイッチと、
   一端が対応するハイサイドスイッチの他端に接続され、他端が接地に接続されるローサイドスイッチと、
   高圧側電源端子と低圧側電源端子を有し、前記低圧側電源端子は対応するハイサイドスイッチの他端に接続され、駆動電圧により、対応するハイサイドスイッチを駆動するハイサイドドライバと、
   対応するローサイドスイッチを駆動するローサイドドライバと、
   ｎ（ｎは２以上の整数）個の前記ハイサイドスイッチが同時にオンする期間が存在するように、前記ハイサイドドライバと前記ローサイドドライバとを前記多相モータの回転位置に応じて制御するドライバ制御回路と、
   外部のｎ個のブートストラップコンデンサを充電する充電回路と、
   各々の前記ブートストラップコンデンサを、前記ハイサイドドライバの何れかに接続する切り替え回路と、
   前記ハイサイドスイッチをオンするｎ個の前記ハイサイドドライバに前記ブートストラップコンデンサが１個ずつ接続されるように、前記回転位置に応じて前記切り替え回路を制御する切り替え制御回路と、を備える
   ことを特徴とするモータ制御回路。
8. 多相モータと、
   一端が第１の電源に接続され、他端からモータ制御信号を前記多相モータに出力する複数のハイサイドスイッチと、
   一端が対応するハイサイドスイッチの他端に接続され、他端が接地に接続されるローサイドスイッチと、
   高圧側電源端子と低圧側電源端子を有し、前記低圧側電源端子は対応するハイサイドスイッチの他端に接続され、駆動電圧により、対応するハイサイドスイッチを駆動するハイサイドドライバと、
   対応するローサイドスイッチを駆動するローサイドドライバと、
   前記各ハイサイドスイッチが異なる期間にオンするように、前記ハイサイドドライバと前記ローサイドドライバとを前記多相モータの回転位置に応じて制御するドライバ制御回路と、
   ブートストラップコンデンサと、
   前記ブートストラップコンデンサを充電する充電回路と、
   前記ブートストラップコンデンサを、前記複数のハイサイドドライバの何れかに接続する切り替え回路と、
   前記ハイサイドスイッチをオンする前記ハイサイドドライバに前記ブートストラップコンデンサが接続されるように、前記回転位置に応じて前記切り替え回路を制御する切り替え制御回路と、を備える
   ことを特徴とするモータ駆動装置。

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