JP2014027872A - モータ駆動過電流遮断回路、モータ駆動回路及びその過電遮断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動過電流遮断回路、モータ駆動回路及びその過電遮断方法を提供する。
【解決手段】モータ駆動過電流遮断回路は、Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータＭに印加するソース型スイッチング素子群１１と、Ｈ−ブリッジの下側に接続され、モータＭを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群１３とを備え、モータＭを駆動するモータ駆動部１０と、シンク型スイッチング素子群１３の下端と接地電源との間に、シンク型スイッチング素子群１３のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流を該センシング端で感知する過電流感知部３０と、感知される過電流による電圧によってターンオン動作し、シンク型スイッチング素子群１３のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせ、該過電流を遮断する過電流遮断部５０とを含む。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、モータ駆動過電流遮断回路、モータ駆動回路及びその過電遮断方法に関し、特に、フィードバックが必要なしにスイッチング素子を用いて過電流を遮断することができる、モータ駆動過電流遮断回路、モータ駆動回路及びその過電遮断方法に関する。

モータ駆動のためのモータ駆動回路において、過電流によって過度な速度増加、回路ブレークダウン（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）などの問題が生じることがある。そのため、過電流による電圧と基準電圧とを比較してフィードバックする付加的な回路を備える多様な形態の電流センシング方法、電流遮断方法などが使われている。

韓国公開特許第１０-２００６-００４５３５７号公報（２００６年５月１７日公開） 特開２０１０-１６１９１４号公報（２０１０年７月２２日公開）

一般的な構造の従来のモータ駆動回路が、図４に示されている。

図４に示すように、モータ駆動回路は、Ｈ−ブリッジを形成するスイッチング素子Ｍ１〜Ｍ４を備えるモータ駆動部１と、センス抵抗Ｒｓから成る電流センス部３と、ＬＰＦ４と、比較器５と、制御ロジッグ（または、駆動制御部）９とを備える。モータ駆動回路は、回路に流れる過電流をノードＶｓｅｎｓｅでチェックするようになる。センス抵抗Ｒｓとセンス抵抗とに流れる電流の積によってＶｓｅｎｓｅが決まる。感知されたＶｓｅｎｓｅは、抵抗ＲＦ及びキャパシタＣＦで構成されたＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）４によって高周波ノイズ成分を除去した後、比較器５に伝達する。比較器５は、予め決められた基準電圧信号Ｖｒｅｆと高周波ノイズの除去されたＶｓｅｎｓｅ電圧信号とを比較し、Ｖｓｅｎｓｅの電圧が大きければハイを出力する。比較器５のハイ出力に基づいて、制御信号生成部はプリ制御信号、例えばゲートドライバ入力信号が駆動制御信号印加部、例えばゲートドライバに伝達されないように遮断する。駆動制御信号印加部、例えばゲートドライバが出力を行わないため、フィードバックによってモータ駆動回路全体が動作しなくなる。

そのような従来の方式は、過電流による電圧と基準電圧とを比較してフィードバックする付加的な回路を備え、過電流を遮断している。

本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、従来の方式とは異なり、モータ駆動回路の過電流の問題をフィードバックや付加的な回路なしに、モータ駆動回路のスイッチング端内で解決することができる、モータ駆動過電流遮断回路、モータ駆動回路及びその過電遮断方法を提供することに、その目的がある。

上記目的を解決するために、本発明の第１の実施形態によれば、Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータに印加するソース型スイッチング素子群と、Ｈ−ブリッジの下側に接続され、該モータを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群とを備え、駆動制御信号によってスイッチング動作してモータを駆動するモータ駆動部と、シンク型スイッチング素子群の下端と接地電源との間に接続され、シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流をセンシング端で感知する過電流感知部と、該過電流感知部で感知される過電流による電圧によってターンオン動作し、シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせて過電流を遮断する過電流遮断部と、を含んで構成されるモータ駆動過電流遮断回路が提供される。

一実施形態によれば、モータ駆動過電流遮断回路は、過電流感知部と並列されるように過電流感知部と過電流遮断部との間に接続され、該過電流感知部のセンシング端での高周波ノイズを除去するフィルタ部を、さらに備える。

また、前記フィルタ部は、シンク型スイッチング素子群の下端と接地電源との間に接続されたキャパシタによって構成される。

また、一実施形態によれば、ソース型スイッチング素子群は、Ｐタイプの第１のＦＥＴ及び該第１のＦＥＴと交互に動作するＰタイプの第２のＦＥＴを備え、シンク型スイッチング素子群は、Ｎタイプの第３のＦＥＴ及び該第３のＦＥＴと交互に動作するＮタイプの第４のＦＥＴを備える。

一実施形態によれば、過電流遮断部は、過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５及び第６のＦＥＴを備える。第５のＦＥＴは、ゲート電極がセンシング端に、ドレーン電極が第３のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。第６のＦＥＴは、ゲート電極がセンシング端に、ドレーン電極が第４のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。

また、一実施形態によれば、ソース型及びシンク型スイッチング素子群は、各ＦＥＴ別に並列接続された還流ダイオードを備える。

また、一実施形態によれば、過電流遮断部は、過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプのＦＥＴから構成される。

また、上記目的を解決するために、本発明の第２の実施形態によれば、Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータに印加するソース型スイッチング素子群と、Ｈ−ブリッジの下側に接続され、該モータを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群とを備え、駆動制御信号によってスイッチング動作してモータを駆動するモータ駆動部と、該モータ駆動部のソース型及びシンク型スイッチング素子群を制御するための駆動制御信号を印加する駆動制御部と、シンク型スイッチング素子群の下端と接地電源との間に接続され、シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流をセンシング端で感知する過電流感知部と、該過電流感知部で感知される過電流による電圧によってターンオン動作し、シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせて過電流を遮断する過電流遮断部と、を含んで構成されるモータ駆動回路が提供される。

一実施形態によれば、モータ駆動回路は、過電流感知部と並列されるように過電流感知部と過電流遮断部との間に接続され、過電流感知部のセンシング端での高周波ノイズを除去するフィルタ部をさらに備える。

また、一実施形態によれば、ソース型スイッチング素子群は、Ｐタイプの第１のＦＥＴ及び該第１のＦＥＴと交互に動作するＰタイプの第２のＦＥＴを備える。シンク型スイッチング素子群は、Ｎタイプの第３のＦＥＴ及び該第３のＦＥＴと交互に動作するＮタイプの第４のＦＥＴを備える。

また、一実施形態によれば、過電流遮断部は、過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５及び第６のＦＥＴを備える。第５のＦＥＴは、ゲート電極がセンシング端に、ドレーン電極が第３のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。第６のＦＥＴは、ゲート電極がセンシング端に、ドレーン電極が第４のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。

また、一実施形態によれば、駆動制御部は、駆動制御信号を生成するためのプリ制御信号を生成して出力する制御信号生成部と、該制御信号生成部から入力されたプリ制御信号によって駆動制御信号を生成して印加する駆動制御信号印加部と、を備える。

また、上記目的を解決するために、本発明の第３の実施形態によれば、Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータに印加するソース型スイッチング素子群と、Ｈ−ブリッジの下側に接続され、該モータを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群とを備えるモータ駆動回路の過電遮断方法において、駆動制御信号によってソース型及びシンク型スイッチング素子群各々の一つのスイッチング素子がターンオンされ、モータを駆動するステップと、シンク型スイッチング素子群の下端と接地電源との間に接続されたセンス抵抗を通じてシンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流を感知するステップと、電流を感知するステップにて感知される過電流による電圧によって過電流遮断用スイッチング素子がターンオン動作し、シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせて過電流を遮断するステップと、を含んで構成されるモータ駆動回路の過電遮断方法が提供される。

一実施形態によれば、ソース型スイッチング素子群は、Ｐタイプの第１及び第２のＦＥＴを備え、シンク型スイッチング素子群は、Ｎタイプの第３及び第４のＦＥＴを備える。モータを駆動するステップにおいて、第２のＦＥＴは、第１のＦＥＴと交互に動作し、第４のＦＥＴは、Ｎタイプの第３のＦＥＴと交互に動作する。

また、一実施形態によれば、過電流遮断用スイッチング素子は、過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５及び第６のＦＥＴを備える。第５のＦＥＴは、ゲート電極がセンシング端に、ドレーン電極が第３のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。第６のＦＥＴは、ゲート電極がセンシング端に、ドレーン電極が第４のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。第３のＦＥＴを通じて流れる電流が過電流の場合、過電流を遮断するステップで第５のＦＥＴがターンオンされ、第３のＦＥＴのゲート電極に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせ、第４のＦＥＴを通じて流れる電流が過電流の場合、過電流を遮断するステップで第６のＦＥＴがターンオンされ、第４のＦＥＴのゲート電極に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせる。

また、一実施形態によれば、過電流を遮断するステップにおいて、過電流遮断用スイッチング素子をターンオン動作させる過電流による電圧は、センス抵抗に並列接続されたキャパシタによって高周波ノイズが除去される。

また、一実施形態によれば、過電遮断方法は、モータを駆動するステップの前に、ソース型及びシンク型スイッチング素子群を制御するための駆動制御信号を印加するステップをさらに備える。

本発明の実施形態によれば、モータ駆動回路の過電流の問題をフィードバックや付加的な回路なしに、モータ駆動回路のスイッチング端内で解決することができる。

詳しくは、本発明の実施形態によれば、過電流を遮断するために駆動制御信号を生成及び印加するためのスイッチをオン／オフすることなく、駆動回路内のスイッチング素子それ自体を調節することができ、フィードバックが不要になる。

よって、時間損失のない連続的なモータの動作が可能になる。

また、従来のような比較器や制御ロジッグ回路の付加的な構成を不要とする簡単な回路構成が可能になる。

本発明の多様な実施形態によって直接的に言及されなかった多様な効果が、本発明の実施形態による多様な構成から当該技術分野において通常の知識を持った者によって導出されることができることは、自明である。

本発明の一実施形態によるモータ駆動過電流遮断固路を概略的に示す回路図である。 本発明のさらに他の実施形態によるモータ駆動回路において図１ａによる過電流遮断回路へ駆動制御信号を印加する駆動制御部の構成を概略的に示す図面である。 図１ａによる過電流遮断回路のモータ駆動動作を示す回路図である。 図１ａによる過電流遮断回路の過電流感知による過電流遮断動作を示す回路図である。 本発明のさらに他の実施形態によるモータ駆動回路の過電遮断方法を概略的に示す流れ図である。 従来のモータ駆動回路を概略的に示す回路図である。

以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。

本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び／又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。

まず、図面を参照して、本発明の第１の実施形態によるモータ駆動渦電流遮断回路について詳記する。

図１ａは、本発明の一実施形態によるモータ駆動過電流遮断回路を概略的に示す回路図で、図２ａは、図１ａによる過電流遮断回路のモータ駆動動作を示す回路図で、図２ｂは、図１ａによる過電流遮断回路の過電流感知による過電流遮断動作を示す回路図である。

図１ａを参照して、一実施形態によるモータ駆動過電流遮断回路は、モータ駆動部１０と、過電流感知部３０と、過電流遮断部５０とを備える。また、図１ａに示すように、一実施形態によれば、モータ駆動過電流遮断回路はフィルタ部７０をさらに備える。

図１ａを参照して、モータ駆動部１０について詳記する。

モータ駆動部１０は、Ｈ−ブリッジを形成するソース型スイッチング素子群１１とシンク型スイッチング素子群１３とを備える。ソース型スイッチング素子群１１は、Ｈ−ブリッジの上側で電源電圧端ＶＤＤに接続され、ターンオン動作によって電源電圧をモータＭに印加する。一方、シンク型スイッチング素子群１３は、Ｈ−ブリッジの下側に接続され、モータＭを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンク（Ｓｉｎｋ）させる。例えば、シンク型スイッチング素子群１３は、モータＭを通じて流れる電流をセンシング端に接続されたセンス抵抗Ｒｓを通じてグラウンドへとシンクさせる。図１ａでは、モータ駆動部１０として、モータＭを正逆回転させるＨ−ブリッジ回路が示されているが、３相モータを駆動するＨ−ブリッジ回路が用いられてもよい。

モータ駆動部１０は、例えば図１ｂの駆動制御部９０から駆動制御信号を受け、該駆動制御信号に基づいてターンオン動作し、モータＭを駆動する。ソース型スイッチング素子群１１のうちの一部、例えば一つのソース型スイッチング素子がターンオンされ、シンク型スイッチング素子群１３のうちの一部、例えば一つのシンク型スイッチング素子がターンオンされ、電源電圧端ＶＤＤの電源電圧が該ターンオンされたソース型スイッチング素子を通じてモータＭに印加され、該モータＭを通じて流れる電流の出力が該ターンオンされたシンク型スイッチング素子及びセンス抵抗Ｒｓを通じてグラウンドへとシンクされる。

詳しくは、図１ａに示すように、ソース型スイッチング素子群１１は、Ｐタイプの第１のＦＥＴ（Ｍ１）及び該第１のＦＥＴ（Ｍ１）と交互に動作するＰタイプの第２のＦＥＴ（Ｍ２）を備える。また、シンク型スイッチング素子群１３は、Ｎタイプの第３のＦＥＴ（Ｍ３）及び該第３のＦＥＴ（Ｍ３）と交互に動作するＮタイプの第４のＦＥＴ（Ｍ４）を備える。ソース型スイッチング素子群１１には、交互スイッチングのために互いに相反する駆動制御信号が印加されてもよい。また、シンク型スイッチング素子群１３の場合にも同様である。ソース型スイッチング素子群１１に印加される駆動制御信号とシンク型スイッチング素子群１３に印加される駆動制御信号とは、周波数が等しいか異なることがある。または、一実施形態によれば、周波数は等しいが、デューティー比が異なってもよい。例えば、ソース型スイッチング素子群１１に印加される駆動制御信号の周波数が、シンク型スイッチング素子群１３に印加される駆動制御信号の周波数より大きいか、周波数とデューティー比とが等しいか、または周波数は等しく、デューティー比は異ならせてもよい。

また、図１ａに示すように、ソース型スイッチング素子群１１のＰタイプのＦＥＴの交番動作とシンク型スイッチング素子群１３のＮタイプのＦＥＴの交番動作とによって、モータＭが正回転または逆回転をするようになる。示されていないが、３相モータの場合には、ソース型スイッチング素子群が３個のＰタイプのＦＥＴ素子を備え、シンク型スイッチング素子群が３個のＮタイプのＦＥＴ素子を備える。この場合にも、駆動制御信号によってソース型スイッチング素子群のうちのいずれか一つのＰタイプのＦＥＴとシンク型スイッチング素子群のうちのいずれか一つのＮタイプのＦＥＴとが一対になって動作し、３相モータを駆動するようになる。

例えば、図２ａに示すように、駆動制御信号Ｐ１−ｉｎ及び駆動制御信号Ｎ２−ｉｎが印加されると、ソース型スイッチング素子群１１のうちのＰタイプの第１のＦＥＴ（Ｍ１）が駆動制御信号Ｐ１−ｉｎによってターンオンされ、電源電圧が第１のＦＥＴ（Ｍ１）を通じてモータＭに印加されてモータＭが駆動される。同時に、シンク型スイッチング素子群１３のうちのＮタイプの第４のＦＥＴ（Ｍ４）が駆動制御信号Ｎ２−ｉｎによってターンオンされ、モータＭを流れる電流が第４のＦＥＴ（Ｍ４）を経ってセンシング端へとシンクされる。即ち、第４のＦＥＴ（Ｍ４）からシンクされる電流をセンス抵抗Ｒｓを通じて接地電源へとシンクされる。これによって、センス抵抗Ｒｓにかかる電圧によって第４のＦＥＴ（Ｍ４）を流れる電流を感知することができる。

また、図１ａに示すように、一実施形態によれば、ソース型及びシンク型スイッチング素子群１１、１３は、各ＦＥＴ別に並列接続された還流ダイオード（Ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）Ｄ１〜Ｄ４を備える。これらの還流ダイオードＤ１〜Ｄ４は逆並列ダイオードであって、誘導性負荷、即ちモータＭを駆動するスイッチング素子を保護するために使われる。モータＭが誘導性負荷なので、スイッチング信号がオンからオフに変われば、直前に流れた電流が同時に消えないで一部が残るようになり、還流ダイオードは、この時残っている電流が抜けるように閉ループを作る役目をする。

次に、図１ａを参照して、過電流感知部３０について詳記する。

過電流感知部３０は、シンク型スイッチング素子群１３の下端と接地電源との間に設けられる。このシンク型スイッチング素子群１３の下端は、センス抵抗Ｒｓの上側が接続されたセンシング端になる。例えば、過電流感知部３０は、シンク型スイッチング素子群１３の下端の共通ノードと接地電源との間に接続されたセンス抵抗Ｒｓを備える。過電流感知部３０は、シンク型スイッチング素子群１３のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流を、例えばセンス抵抗Ｒｓによって感知する。例えば、センス抵抗Ｒｓにかかる電圧を感知し、該感知された電圧が過電流遮断部５０の過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６に印加される。これによって、過電流が流れる場合、センス抵抗Ｒｓによって感知された電圧が基準電圧以上になるため、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６をターンオンさせることができる。

続いて、図１ａを参照して、過電流遮断部５０について詳記する。

過電流遮断部５０は、過電流感知部３０で感知される過電流による電圧によってターンオン動作する過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６を備える。この過電流遮断部５０は、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６のターンオンによって、シンク型スイッチング素子群１３のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせる。これによって、モータでターンオンされたシンク型スイッチング素子に対する駆動制御信号が遮られてターンオフされ、過電流が遮られるようになる。

図１ａに示すように、一実施形態によれば、過電流遮断部５０は、過電流による電圧によってターンオン動作するＮタイプのＦＥＴから構成される。即ち、過電流感知部３０においてセンス抵抗Ｒｓによって感知された電圧がゲート基準電圧以上の場合、ＮタイプのＦＥＴがターンオン動作し、該ターンオンされたシンク型スイッチング素子に印加された駆動制御信号をシンクさせて遮断することができる。

詳しくは、図１ａに示すように、一実施形態によれば、シンク型スイッチング素子群１３がＮタイプの第３のＦＥＴ（Ｍ３）及び該第３のＦＥＴ（Ｍ３）と交互に動作するＮタイプの第４のＦＥＴ（Ｍ４）を備える場合、過電流遮断部５０は、過電流感知部３０で感知された過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５のＦＥＴ（Ｍ５）及び第６のＦＥＴ（Ｍ６）を備える。Ｎタイプの第５のＦＥＴ（Ｍ５）は、ゲート電極がセンス抵抗上部のセンシング端に、ソース電極が第３のＦＥＴ（Ｍ３）のゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。また、Ｎタイプの第６のＦＥＴ（Ｍ６）は、ゲート電極がセンシング端に、ソース電極が第４のＦＥＴ（Ｍ４）のゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。これによって、過電流が流れ、第５のＦＥＴ（Ｍ５）及び第６のＦＥＴ（Ｍ６）のゲート電圧が高くなれば、第５のＦＥＴ（Ｍ５）及び第６のＦＥＴ（Ｍ６）がターンオンされ、第３のＦＥＴ（Ｍ３）及び第４のＦＥＴ（Ｍ４）のゲート印加信号である駆動制御信号をダウンさせ、第３のＦＥＴ（Ｍ３）及び第４のＦＥＴ（Ｍ４）が遮られるようになる。

次に、図１ａを参照して、また一つの例について詳記する。一実施形態によるモータ駆動過電流遮断回路は、フィルタ部７０をさらに備える。

図１ａにおいて、フィルタ部７０は、過電流感知部３０と並列されるように接続され、過電流感知部３０と過電流遮断部５０との間に接続される。フィルタ部７０は、過電流感知部３０のセンシング端で感知された電圧信号に含まれた高周波ノイズを除去する。

フィルタ部７０は、シンク型スイッチング素子群１３の下端と接地電源との間に接続されたキャパシタＣ１、Ｃ２から構成される。即ち、過電流遮断部５０の過電流遮断用スイッチング素子別に過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６のゲート電極と接地電源との間にキャパシタＣ１、Ｃ２が設けられる。

次に、本発明の一実施形態によるモータ駆動過電流遮断回路の動作について詳記する。

例えば、図２ａは、正常電流が流れる場合のモータ駆動動作を示す。図２ａに示すように、駆動制御信号Ｐ１−ｉｎと駆動制御信号Ｎ２−ｉｎとが同時に印加されると、ソース型スイッチング素子群１１のうちのＰタイプの第１のＦＥＴ（Ｍ１）が駆動制御信号Ｐ１−ｉｎによってターンオンされ、電源電圧が第１のＦＥＴ（Ｍ１）を通じてモータＭに印加されてモータＭが駆動される。同時に、シンク型スイッチング素子群１３のうちのＮタイプの第４のＦＥＴ（Ｍ４）が駆動制御信号Ｎ２−ｉｎによってターンオンされ、モータＭを流れる電流が第４のＦＥＴ（Ｍ４）を経ってセンシング端にシンクされ、センス抵抗Ｒｓを通じて接地電源へと流れる。

過電流が流れると、過電流センシング端の電圧Ｖｓｅｎｓｅが上昇する。電圧Ｖｓｅｎｓｅが過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６のゲート基準電圧ＶＴＨより大きくなると、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５及びＭ６がターンオンドされる。図２ｂでは、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５がターンオンされることとして示されているが、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ６も共にターンオンドされる。過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５及びＭ６のターンオンによって、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５及びＭ６のＶＤＳが減少し、これによってシンク型スイッチング素子Ｍ３及びＭ４のＶＧＳを落とすようになる。そのため、ターンオン駆動中であったシンク型スイッチング素子Ｍ３またはＭ４はターンオフされる。また、ターンオン駆動中であったシンク型スイッチング素子Ｍ３またはＭ４がターンオフされ、還流ダイオードによって電流が減少すると、電圧Ｖｓｅｎｓｅが低くなる。それによって、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５及びＭ６のＶＧＳがＶＴＨより小くなり、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５及びＭ６がターンオフされ、正常のスイッチング動作をするようになる。

即ち、過電流が流れる時、従来のようにフィードバックによって駆動制御信号の入力を調節する方式で過電流の問題を解決するのではなく、スイッチング回路それ自体で過電流時に自動的なオブ動作をするようになり、システム的に簡便で且つ安定な動作が行われることができる。

次に、図面を参照して、本発明の第２の実施形態によるモータ駆動回路について詳記する。前述の第１の実施形態によるモータ駆動過電流遮断回路及び図１ａ、図２ａ及び図２ｂを参照し、重複する説明は省略することにする。

図１ｂは、本発明のさらに他の実施形態によるモータ駆動回路において、図１ａによる過電流遮断回路に駆動制御信号を印加する駆動制御部９０の構成を概略的に示す図面である。

本発明の第２の実施形態によるモータ駆動回路は、前述の第１の実施形態によるモータ駆動過電流遮断回路を備える。第２の実施形態によるモータ駆動回路の構成中で第１の実施形態によるモータ駆動過電流遮断回路と重複する構成に対する説明は、前の説明を参照されたい。図１ｂは、図１ａによる過電流遮断回路に駆動制御信号を印加する駆動制御部９０の構成を示す。

図１ａ及び図１ｂに示すように、一実施形態によるモータ駆動回路は、モータ駆動部１０、駆動制御部９０、過電流感知部３０及び過電流遮断部５０を備える。

モータ駆動部１０は、Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータＭ１に印加するソース型スイッチング素子群１１と、Ｈ−ブリッジの下側に接続され、モータＭを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群１３とを備える。モータ駆動部１０は、駆動制御信号によってスイッチング動作し、モータＭを駆動する。図１ａでは、モータ駆動部１０として、モータＭを正逆回転させるＨ−ブリッジ回路が示されているが、３相モータを駆動するＨ−ブリッジ回路が用いられてもよい。

図１ａに示すように、一実施形態によれば、ソース型スイッチング素子群１１は、Ｐタイプの第１のＦＥＴ（Ｍ１）及び該第１のＦＥＴ（Ｍ１）と交互に動作するＰタイプの第２のＦＥＴ（Ｍ２）を備える。シンク型スイッチング素子群１３は、Ｎタイプの第３のＦＥＴ（Ｍ３）及び該第３のＦＥＴ（Ｍ３）と交互に動作するＮタイプの第４のＦＥＴ（Ｍ４）を備える。

一実施形態によれば、ソース型及びシンク型スイッチング素子群１１、１３は、各ＦＥＴ別に並列接続された還流ダイオードＤ１〜Ｄ４を備える。

次に、図１ｂを参照して、駆動制御部９０について詳記する。駆動制御部９０は、モータ駆動部１０のソース型及びシンク型スイッチング素子群１１、１３を制御するための駆動制御信号を供給する。

図１ｂに示すように、一実施形態によれば、駆動制御部９０は、制御信号生成部９１及び駆動制御信号印加部９５を備える。制御信号生成部９１は、モータＭの速度などを総括制御するためにプリ制御信号を生成して出力する。このプリ制御信号は、駆動制御信号を生成する基礎信号である。例えば、図１ｂにおいて、プリ制御信号としてＰ１、Ｐ２、Ｎ１、Ｎ２が生成されて出力される。

次に、駆動制御信号印加部９５は、制御信号生成部９１から入力されたプリ制御信号に基づいて、駆動制御信号を生成してモータ駆動部１０に供給する。例えば、図１ｂにおいて、プリ制御信号Ｐ１によって駆動制御信号Ｐ１−ｉｎを、プリ制御信号Ｐ２によって駆動制御信号Ｐ２−ｉｎを、プリ制御信号Ｎ１によって駆動制御信号Ｎ１−ｉｎを、プリ制御信号Ｎ２によって駆動制御信号Ｎ２−ｉｎを各々生成してモータ駆動部１０に印加する。

ソース型スイッチング素子群１１に印加される駆動制御信号とシンク型スイッチング素子群１３に印加される駆動制御信号とは、周波数が等しいか異なってもよい。一実施形態によれば、周波数は等しいが、デューティー比は異なってもよい。

次に、過電流感知部３０について詳記する。この過電流感知部３０は、シンク型スイッチング素子群１３の下端と接地電源との間に、例えばセンス抵抗Ｒｓが接続される。センス抵抗Ｒｓの上部がセンシング端になる。過電流感知部３０は、センス抵抗Ｒｓにかかる電圧を用いて、シンク型スイッチング素子群１３のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流を感知する。

次に、過電流遮断部５０について詳記する。この過電流遮断部５０は、過電流感知部３０で感知される過電流による電圧によってターンオン動作する過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６を備える。過電流遮断部５０は、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６でシンク型スイッチング素子群１３のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせ、過電流を遮断する。

図１ａに示すように、一実施形態によれば、過電流遮断部５０は、過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５のＦＥＴ（Ｍ５）及び第６のＦＥＴ（Ｍ６）を備える。例えば、シンク型スイッチング素子群１３がＮタイプの第３のＦＥＴ（Ｍ３）及び第４のＦＥＴ（Ｍ４）を備える場合、第５のＦＥＴ（Ｍ５）における、ゲート電極がセンシング端に、ソース電極が第３のＦＥＴ（Ｍ３）のゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。また、第６のＦＥＴ（Ｍ６）の場合は、そのゲート電極がセンシング端に、そのソース電極が第４のＦＥＴ（Ｍ４）のゲート電極に、そのソース電極が接地電源に接続される。

また、図１ａに示すように、一実施形態によれば、モータ駆動回路は、フィルタ部７０をさらに備える。このフィルタ部７０は、過電流感知部３０と並列されるように接続されるが、過電流感知部３０と過電流遮断部５０との間に接続される。フィルタ部７０は、過電流感知部３０のセンシング端で感知された信号に含まれた高周波ノイズを除去する。例えば、フィルタ部７０はキャパシタから構成される。

次に、図面を参照して、本発明の第３の実施形態によるモータ駆動回路の過電遮断方法について詳記する。前述の第１の実施形態によるモータ駆動過電流遮断回路、第２の実施形態によるモータ駆動回路及び図１ａ及び図１ｂ、図２ａ及び図２ｂを参照し、重複する説明は省略することにする。

図３は、本発明のさらに他の実施形態によるモータ駆動回路の過電遮断方法を概略的に示す流れ図である。

図３に示すように、一実施形態によるモータ駆動回路の過電遮断方法は、Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータＭに印加するソース型スイッチング素子群１１と、Ｈ−ブリッジの下側に接続され、モータＭを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群１３とを備えるモータ駆動回路に適用される。モータ駆動回路の過電遮断方法は、モータ駆動ステップ（Ｓ１００）、電流感知ステップ（Ｓ３００）及び過電流遮断ステップ（Ｓ５００）を含む。また、一実施形態によれば、モータ駆動回路の過霞遮断方法は、示されていないが、モータ駆動ステップ（Ｓ１００）前に駆動制御信号を印加するステップをさらに含んでもよい。

詳しくは、図３のモータ駆動ステップ（Ｓ１００）では、駆動制御信号によってソース型及びシンク型スイッチング素子群１１、１３各々の一つのスイッチング素子がターンオンされ、モータＭを駆動する。図１ａに示すように、ソース型及びシンク型スイッチング素子群１１、１３がモータＭを正逆回転させるＨ−ブリッジ回路として示されているが、３相モータを駆動するＨ−ブリッジ回路が適用されてもよい。

図１ａに示すように、一実施形態によれば、ソース型スイッチング素子群１１は、Ｐタイプの第１のＦＥＴ（Ｍ１）及び第２のＦＥＴ（Ｍ２）を備える。シンク型スイッチング素子群１３は、Ｎタイプの第３及び第４のＦＥＴ（Ｍ４）を備える。図３のモータ駆動ステップ（Ｓ１００）では、第２のＦＥＴ（Ｍ２）は第１のＦＥＴ（Ｍ１）と交互に動作し、第４のＦＥＴ（Ｍ４）は第３のＦＥＴ（Ｍ３）と交互に動作し、モータＭを駆動する。

例えば、駆動制御信号Ｐ１−ｉｎと駆動制御信号Ｐ２−ｉｎとが交互にソース型スイッチング素子群１１に印加され、駆動制御信号Ｎ１−ｉｎと駆動制御信号Ｎ２−ｉｎとが交互にシンク型スイッチング素子群１３に印加される。ソース型スイッチング素子群１１に印加される駆動制御信号とシンク型スイッチング素子群１３に印加される駆動制御信号とは、周波数が等しいか異なる。または、一実施形態によれば、周波数は等しいが、デューティー比は異なってもよい。

図２ａに示すように、駆動制御信号Ｐ１−ｉｎと駆動制御信号Ｎ２−ｉｎとが同時に印加されると、ソース型スイッチング素子群１１のうちのＰタイプの第１のＦＥＴ（Ｍ１）が駆動制御信号Ｐ１−ｉｎによってターンオンされ、電源電圧が第１のＦＥＴ（Ｍ１）を通じてモータＭに印加されてモータＭが駆動される。同時に、シンク型スイッチング素子群１３のうちのＮタイプの第４のＦＥＴ（Ｍ４）が駆動制御信号Ｎ２−ｉｎによってターンオンされ、モータＭを流れる電流が第４のＦＥＴ（Ｍ４）を経ってセンシング端へとシンクされ、センス抵抗Ｒｓを通じて接地電源へと流れる。

一実施形態によれば、ソース型及びシンク型スイッチング素子群１１、１３は、各ＦＥＴ別に並列接続された還流ダイオードＤ１〜Ｄ４を備える。

次に、図３の電流感知ステップ（Ｓ３００）では、シンク型スイッチング素子群１３の下端と接地電源との間に接続されたセンス抵抗Ｒｓを通じて、シンク型スイッチング素子群１３のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流が感知される。

次に、図３の過電流遮断ステップ（Ｓ５００）では、電流感知ステップ（Ｓ３００）で感知される過電流による電圧によって、即ち、センス抵抗Ｒｓにかかる電圧によって、過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６がターンオン動作する。過電流遮断用スイッチング素子Ｍ５、Ｍ６のターンオンによって、シンク型スイッチング素子群１３のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される駆動制御信号が接地電源へとシンクされる。それによって、過電流が遮られる。

図１ａに示すように、過電流遮断用スイッチング素子は、過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５のＦＥＴ（Ｍ５）及び第６のＦＥＴ（Ｍ６）を備える。シンク型スイッチング素子群１３がＮタイプの第３のＦＥＴ（Ｍ３）及び第４のＦＥＴ（Ｍ４）を備える場合、第５のＦＥＴ（Ｍ５）における、ゲート電極がセンシング端に、ソース電極が第３のＦＥＴ（Ｍ３）のゲート電極に、ソース電極が接地電源に接続される。また、第６のＦＥＴ（Ｍ６）の場合は、そのゲート電極がセンシング端に、そのソース電極が第４のＦＥＴ（Ｍ４）のゲート電極に、そのソース電極が接地電源に接続される。

一実施形態によれば、第３のＦＥＴ（Ｍ３）を通じて流れる電流が過電流の場合、過電流遮断ステップにおいては、第５のＦＥＴ（Ｍ５）がターンオンされ、第３のＦＥＴ（Ｍ３）のゲート電極に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせる。また、第４のＦＥＴ（Ｍ４）を通じて流れる電流が過電流の場合、過電流遮断ステップにおいては、第６のＦＥＴ（Ｍ６）がターンオンされ、第４のＦＥＴ（Ｍ４）のゲート電極に印加される駆動制御信号を接地電源へとシンクさせる。

また、図１ａに示すように、一実施形態によれば、図３の過電流遮断ステップ（Ｓ５００）では、過電流遮断用スイッチング素子をターンオン動作させる過電流による電圧は、センス抵抗Ｒｓに並列接続されたキャパシタによって高周波ノイズが除去される。

他の実施形態によれば、モータ駆動回路の過電遮断方法は、図３のモータ駆動ステップ（Ｓ１００）前に、ソース型及びシンク型スイッチング素子群１１、１３を制御するための駆動制御信号を印加するステップをさらに含んでもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ モータ駆動部
１１ ソース型スイッチング素子群
１３ シンク型スイッチング素子群
３０ 過電流感知部
５０ 過電流遮断部
７０ フィルタ部
９０ 駆動制御部
９１ 制御信号生成部
９５ 駆動制御信号印加部

Claims (17)

1. Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータに印加するソース型スイッチング素子群と、該Ｈ−ブリッジの下側に接続され、前記モータを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群とを備え、駆動制御信号によってスイッチング動作し、前記モータを駆動するモータ駆動部と、
   前記シンク型スイッチング素子群の下端と接地電源との間に接続され、前記シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流を前記センシング端で感知する過電流感知部と、
   前記過電流感知部で感知される過電流による電圧によってターンオン動作し、前記シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される前記駆動制御信号を前記接地電源へとシンクさせ、前記過電流を遮断する過電流遮断部
   とを含んで構成されるモータ駆動過電流遮断回路。
2. 前記モータ駆動過電流遮断回路は、前記過電流感知部と並列されるように前記過電流感知部と前記過電流遮断部との間に接続され、前記過電流感知部のセンシング端での高周波ノイズを除去するフィルタ部を、さらに含む請求項１に記載のモータ駆動過電流遮断回路。
3. 前記フィルタ部は、前記シンク型スイッチング素子群の下端と前記接地電源との間に接続されたキャパシタから構成される、請求項２に記載のモータ駆動過電流遮断回路。
4. 前記ソース型スイッチング素子群は、Ｐタイプの第１のＦＥＴ及び該第１のＦＥＴと交互に動作するＰタイプの第２のＦＥＴを備え、
   前記シンク型スイッチング素子群は、Ｎタイプの第３のＦＥＴ及び該第３のＦＥＴと交互に動作するＮタイプの第４のＦＥＴを備える、請求項１に記載のモータ駆動過電流遮断回路。
5. 前記ソース型及びシンク型スイッチング素子群は、各ＦＥＴ別に並列接続された還流ダイオードを備える、請求項４に記載のモータ駆動過電流遮断回路。
6. 前記過電流遮断部は、前記過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプのＦＥＴから構成される、請求項１〜５のうちのいずれか一つに記載のモータ駆動過電流遮断回路。
7. 前記過電流遮断部は、前記過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５及び第６のＦＥＴを備え、
   前記第５のＦＥＴは、ゲート電極が前記センシング端に、ドレーン電極が前記第３のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が前記接地電源に接続され、
   前記第６のＦＥＴは、ゲート電極が前記センシング端に、ドレーン電極が前記第４のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が前記接地電源に接続される、請求項４に記載のモータ駆動過電流遮断回路。
8. Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータに印加するソース型スイッチング素子群と、該Ｈ−ブリッジの下側に接続され、前記モータを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群とを備え、駆動制御信号によってスイッチング動作して前記モータを駆動するモータ駆動部と、
   前記モータ駆動部の前記ソース型及びシンク型スイッチング素子群を制御するための前記駆動制御信号を印加する駆動制御部と、
   前記シンク型スイッチング素子群の下端と接地電源との間に接続され、前記シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流をセンシング端で感知する過電流感知部と、
   前記過電流感知部で感知される過電流による電圧によってターンオン動作し、前記シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される前記駆動制御信号を前記接地電源へとシンクさせ、前記過電流を遮断する過電流遮断部
   とを含んで構成されるモータ駆動回路。
9. 前記モータ駆動回路は、
   前記過電流感知部と並列されるように前記過電流感知部と前記過電流遮断部との間に接続され、前記過電流感知部のセンシング端での高周波ノイズを除去するフィルタ部を、さらに含む請求項８に記載のモータ駆動閉路。
10. 前記ソース型スイッチング素子群は、Ｐタイプの第１のＦＥＴ及び該第１のＦＥＴと交互に動作するＰタイプの第２のＦＥＴを備え、
    前記シンク型スイッチング素子群は、Ｎタイプの第３のＦＥＴ及び該第３のＦＥＴと交互に動作するＮタイプの第４のＦＥＴを備える、請求項８に記載のモータ駆動回路。
11. 前記過電流遮断部は、前記過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５及び第６のＦＥＴを備え、
    前記第５のＦＥＴは、ゲート電極が前記センシング端に、ドレーン電極が前記第３のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が前記接地電源に接続され、
    前記第６のＦＥＴは、ゲート電極が前記センシング端に、ドレーン電極が前記第４のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が前記接地電源に接続される、請求項１０に記載のモータ駆動回路。
12. 前記駆動制御部は、
    前記駆動制御信号を生成するためのプリ制御信号を生成して出力する制御信号生成部と、
    前記制御信号生成部から入力された前記プリ制御信号によって前記駆動制御信号を生成して印加する駆動制御信号印加部とを備える、請求項８〜１１のうちのいずれか一つに記載のモータ駆動回路。
13. Ｈ−ブリッジの上側に接続され、電源電圧をモータに印加するソース型スイッチング素子群と、該Ｈ−ブリッジの下側に接続され、前記モータを通じて流れる電流を電流感知のためのセンシング端へとシンクさせるシンク型スイッチング素子群とを備えるモータ駆動回路の過電遮断方法において、
    駆動制御信号によって前記ソース型及びシンク型スイッチング素子群各々の一つのスイッチング素子がターンオンされ、前記モータを駆動するステップと、
    前記シンク型スイッチング素子群の下端と接地電源との間に接続されたセンス抵抗によって、前記シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子を流れる電流を感知するステップと、
    前記電流を感知するステップにて感知される過電流による電圧によって過電流遮断用スイッチング素子がターンオン動作し、前記シンク型スイッチング素子群のうちのターンオンされたスイッチング素子に印加される前記駆動制御信号を前記接地電源へとシンクさせ、前記過電流を遮断するステップ
    とを含むモータ駆動回路の過電遮断方法。
14. 前記ソース型スイッチング素子群は、Ｐタイプの第１及び第２のＦＥＴを備え、
    前記シンク型スイッチング素子群は、Ｎタイプの第３及び第４のＦＥＴを備え、
    前記モータを駆動するステップにおいて、前記第２のＦＥＴは、前記第１のＦＥＴと交互に動作し、前記第４のＦＥＴは、前記第３のＦＥＴと交互に動作する、請求項１３に記載のモータ駆動回路の過電遮断方法。
15. 前記過電流を遮断するステップにおいて、前記過電流遮断用スイッチング素子をターンオン動作させる前記過電流による電圧は、前記センス抵抗に並列接続されたキャパシタによって高周波ノイズが除去される、請求項１３に記載のモータ駆動回路の過電遮断方法。
16. 前記過電流遮断用スイッチング素子は、前記過電流の電圧によってターンオン動作するＮタイプの第５及び第６のＦＥＴを備え、
    前記第５のＦＥＴは、ゲート電極が前記センシング端に、ドレーン電極が前記第３のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が前記接地電源に接続され、
    前記第６のＦＥＴは、ゲート電極が前記センシング端に、ドレーン電極が前記第４のＦＥＴのゲート電極に、ソース電極が前記接地電源に接続され、
    前記第３のＦＥＴを通じて流れる電流が過電流の場合、該過電流を遮断するステップにおいて前記第５のＦＥＴがターンオンされ、前記第３のＦＥＴのゲート電極に印加される前記駆動制御信号を前記接地電源へとシンクさせ、
    前記第４のＦＥＴを通じて流れる電流が過電流の場合、該過電流を遮断するステップにおいて前記第６のＦＥＴがターンオンされ、前記第４のＦＥＴのゲート電極に印加される前記駆動制御信号を前記接地電源へとシンクさせる、請求項１４に記載のモータ駆動回路の過電遮断方法。
17. 前記過電遮断方法は、
    前記モータを駆動するステップの前に、
    前記ソース型及びシンク型スイッチング素子群を制御するための前記駆動制御信号を印加するステップを、さらに備える請求項１３〜１６のうちのいずれか一つに記載のモータ駆動回路の過電遮断方法。

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