JP2019161980A

JP2019161980A - 駆動装置

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Publication number: JP2019161980A
Application number: JP2018049377A
Authority: JP
Inventors: 藤田　明; Akira Fujita; 藤田　　明
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19
Also published as: US11139809B2; US20190288676A1

Abstract

【課題】電流設定値が低く設定された期間においても、電流設定値に応じて出力電流をより高い精度で検出し、負荷装置を駆動することができる、駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、電流出力部４１、基準電圧出力部３１、コンパレータ６１及び駆動制御部２１を有する。電流出力部４１は、第１オン抵抗、又は、第１オン抵抗のＮ倍（Ｎ＞１）である第２オン抵抗のいずれか一方に切替え可能である。基準電圧出力部３１は、大電流期間に第１の基準電圧を出力し、小電流期間に第１の基準電圧のＮ倍である第２の基準電圧を出力する。コンパレータは、電流出力部４１から検出した検出電圧が、第１又は第２の基準電圧以上であるとき、所定帰還信号を出力する。駆動制御部２１は、大電流期間に第１オン抵抗に切り替え、小電流期間に第２オン抵抗に切り替えるように制御する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、駆動装置に関する。

従来、駆動信号を出力してモータを駆動する駆動装置がある。駆動装置では、モータから出力される出力電流を検出し、モータの制御を行うことがある。例えば、駆動装置は、モータを駆動するブリッジ回路の電圧を検出し、コンパレータによって検出電圧と基準電圧を比較し、電流設定値によって設定された出力電流を超えないように制御し、電流設定値に応じた波形の出力電流を出力する。

電流設定値が低く設定された期間では、検出電圧及び基準電圧も低下し、コンパレータは、出力電流を精度よく検出できないことがある。出力電流の検出の精度が低下すると、駆動装置は、出力電流の波形に乱れを生じさせ、モータの駆動の精度を低下させることがある。

特開２０１１−１６０５９８号公報

実施形態は、電流設定値が低く設定された期間においても、電流設定値に応じて出力電流をより高い精度で検出し、負荷装置を駆動することができる、駆動装置を提供することを目的とする。

駆動装置は、電流出力部、基準電圧出力部、コンパレータ及び駆動制御部を有する。前記電流出力部は、第１オン抵抗、又は、前記第１オン抵抗のＮ倍（Ｎ＞１）である第２オン抵抗のいずれか一方に切替え可能であり、負荷装置に出力電流を出力する。前記基準電圧出力部は、電流設定値が所定値以上に設定された期間である大電流期間になったことを検出すると、前記電流設定値に応じて決定される第１の基準電圧を出力し、前記電流設定値が前記所定値未満に設定された期間である小電流期間になったことを検出すると、前記第１の基準電圧のＮ倍である第２の基準電圧を出力する。前記コンパレータは、前記電流出力部から検出した検出電圧が、前記第１又は第２の基準電圧以上であるとき、所定帰還信号を出力する。前記駆動制御部は、前記大電流期間になったことを検出すると、前記第１オン抵抗に切り替え、前記小電流期間になったことを検出すると、前記第２オン抵抗に切り替え、前記所定帰還信号に応じて前記出力電流を減少させるディケイを開始するように、前記電流出力部を制御する。

第１実施形態に関わる、駆動装置の構成の一例を示す回路図である。第１実施形態に関わる、駆動装置の電流設定値及び出力電流の波形の一例を示す図である。第１実施形態に関わる、駆動装置の電流出力部におけるトランジスタのレイアウト構成の一例を説明する図である。第１実施形態に関わる、駆動装置のトランジスタの動作の一例を示す図である。第２実施形態に関わる、駆動装置のトランジスタの動作の一例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

（第１実施形態の構成）
図１は、第１実施形態に関わる、駆動装置１の構成の一例を示す回路図である。図１の駆動装置１は、クロック発生器１１、駆動制御部２１、基準電圧出力部３１、電流出力部４１、選択部５１、及び、コンパレータ６１を有する。電流出力部４１は、負荷装置Ｌに接続され、出力電流Ｉｏｕｔを出力して負荷装置Ｌを駆動する。負荷装置Ｌは、例えば、モータである。

クロック発生器１１は、所定のクロック信号Ｃｋを発生する回路である。クロック発生器１１は、駆動制御部２１、基準電圧出力部３１及び選択部５１に、クロック信号Ｃｋを出力する。駆動制御部２１、基準電圧出力部３１及び選択部５１は、クロック信号Ｃｋをカウントしたカウント値によって各種の時刻を検出する所定の時刻検出処理を行う。

駆動制御部２１は、クロック信号Ｃｋと、コンパレータ６１から帰還された所定帰還信号Ｆｂに基づいて、制御信号Ｓ１〜Ｓ６を生成して電流出力部４１に出力し、電流出力部４１を制御する回路である。以下、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の全て又は一部を示すとき、制御信号Ｓという。

駆動制御部２１は、所定の時刻検出処理によってチャージ開始時刻を検出すると、電源から供給された電圧を負荷装置Ｌに印加し、チャージを行うように、電流出力部４１を制御する。より具体的には、駆動制御部２１は、電流設定値Ｉｓが正値であるとき、負荷装置Ｌを接続する一方の接続端Ｌ１を接地に接続し、かつ他方の接続端Ｌ２を電源に接続し、一方、電流設定値Ｉｓが負値であるとき、接続端Ｌ１を電源、かつ接続端Ｌ２を接地に接続するように、電流出力部４１を制御する。電流設定値Ｉｓは、所定期間毎に予め設定される。チャージ開始時刻は、所定の周期でチャージが開始するように、予め設定される。

また、駆動制御部２１は、出力電流Ｉｏｕｔが電流設定値Ｉｓ以上になったことを示す所定帰還信号Ｆｂが入力されると、出力電流Ｉｏｕｔを減少させるディケイを開始する制御を行う。より具体的には、駆動制御部２１は、コンパレータ６１から帰還される所定帰還信号Ｆｂの入力に応じ、負荷装置Ｌの電圧の印加方向を逆向きに切替え、出力電流Ｉｏｕｔを電源と接地に回生する、ファストディケイを行うように、電流出力部４１を制御する。

また、駆動制御部２１は、所定の時刻検出処理によって時刻が大電流期間Ｈｐ内にあることを検出すると、電流出力部４１におけるローサイドスイッチ部Ｌｓが第１オン抵抗Ｒｏｎ１になるように切替える。一方、駆動制御部２１は、時刻が小電流期間Ｌｐ内にあることを検出すると、ローサイドスイッチ部Ｌｓが第２オン抵抗Ｒｏｎ２になるように切替える。

第１オン抵抗Ｒｏｎ１は、出力電流Ｉｏｕｔとの乗算によって算出される検出電圧Ｖｄが、所定電圧以上となることにより、コンパレータ６１によって精度よく基準電圧Ｖｒｅｆと比較できるように、経験的、又は、実験的に予め設定される。第２オン抵抗Ｒｏｎ２は、第１オン抵抗Ｒｏｎ１のＮ倍（ただし、Ｎ＞１）となるように、予め設定される。

すなわち、駆動制御部２１は、大電流期間Ｈｐになったことを検出すると、第１オン抵抗Ｒｏｎ１に切り替え、小電流期間Ｌｐになったことを検出すると、第２オン抵抗Ｒｏｎ２に切り替え、ディケイを開始するように、電流出力部４１を制御する。大電流期間Ｈｐは、電流設定値Ｉｓの絶対値が所定値以上の期間であり、小電流期間Ｌｐは、電流設定値Ｉｓの絶対値が所定値未満の期間である。大電流期間Ｈｐ及び小電流期間Ｌｐは、交互に切り替わるように、予め設定される。

基準電圧出力部３１は、コンパレータ６１の反転端子と接続され、コンパレータ６１に基準電圧Ｖｒｅｆを出力する回路である。基準電圧Ｖｒｅｆは、電流設定値Ｉｓに応じて出力される。基準電圧出力部３１は、電源Ｖ１、電源Ｖ２、及び、スイッチＳｗを有する。電源Ｖ１及び電源Ｖ２の各々は、一端がスイッチＳｗと接続され、他端が接地と接続される。

スイッチＳｗは、コンパレータ６１と、電源Ｖ１又は電源Ｖ２のいずれか一方とを接続する。スイッチＳｗは、時刻が大電流期間Ｈｐ内にあることを検出すると、電源Ｖ１とコンパレータ６１を接続し、一方、時刻が小電流期間Ｌｐ内にあることを検出すると、電源Ｖ２とコンパレータ６１を接続する。

図２は、第１実施形態に関わる、電流設定値Ｉｓ及び出力電流Ｉｏｕｔの波形の一例を示す図である。縦軸が電流を示し、横軸が時間を示す。図２は、出力電流Ｉｏｕｔが正弦波に近似した波形になるように、正弦波に沿って段状に変化する電流設定値Ｉｓを設定した例である。電流設定値Ｉｓは、出力電流Ｉｏｕｔが所定の波形を形成するように、所定期間毎に予め設定される。所定期間は、クロック信号Ｃｋに基づいて、規定される期間である。第１接続期間Ｃ１は、電流設定値Ｉｓが正値である期間である。また、第２接続期間Ｃ２は、電流設定値Ｉｓが負値である期間である。

正弦波の山部及び谷部の各々の横軸方向中央部では、出力電流Ｉｏｕｔが大きくなるように、電流設定値Ｉｓの絶対値は、相対的に大きい値に設定される。一方、正弦波の山部及び谷部の境界付近では、出力電流Ｉｏｕｔが小さくなるように、電流設定値Ｉｓの絶対値は、相対的に小さい値に設定される。

次の数式（１）に示すように、電源Ｖ１は、大電流期間Ｈｐにおいて、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。数式（１）において、Ｖｒｅｆ（Ｖ１）は、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を示す。また、Ｉｓ（ｃｋ）は、クロック信号Ｃｋをカウントしたカウント値の関数によって規定された電流設定値Ｉｓを示す。また、ｋは、所定係数を示す。

Ｖｒｅｆ（Ｖ１）＝Ｉｓ（ｃｋ）×ｋ・・・（１）
数式（２）に示すように、電源Ｖ２は、小電流期間Ｌｐにおいて、電流設定値Ｉｓに応じて決定される第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１をＮ倍（ただし、Ｎ＞１）した第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力する。数式（２）において、Ｖｒｅｆ（Ｖ２）は、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を示す。

Ｖｒｅｆ（Ｖ２）＝Ｉｓ（ｃｋ）×ｋ×Ｎ・・・（２）
すなわち、基準電圧出力部３１は、大電流期間Ｈｐになったことを検出すると、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力し、小電流期間Ｌｐになったことを検出すると、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力する。

電流出力部４１は、駆動制御部２１から入力された制御信号Ｓに基づいて、負荷装置Ｌに出力電流Ｉｏｕｔを出力する回路である。電流出力部４１は、トランジスタＭ１〜Ｍ６を有する。

トランジスタＭ１〜Ｍ６の各々のゲートは、駆動制御部２１と接続される。制御信号Ｓ１がトランジスタＭ１のゲートに入力され、制御信号Ｓ２がトランジスタＭ２のゲートに入力され、制御信号Ｓ３がトランジスタＭ３のゲートに入力され、制御信号Ｓ４がトランジスタＭ４のゲートに入力され、制御信号Ｓ５がトランジスタＭ５のゲートに入力され、制御信号Ｓ６がトランジスタＭ６のゲートに入力される。

トランジスタＭ１、Ｍ２の各々は、例えば、ｐ型のＭＯＳＦＥＴによって構成される。トランジスタＭ１、Ｍ２の各々は、ソースが電源と接続される。トランジスタＭ１のドレインが接続端Ｌ１と接続され、トランジスタＭ２のドレインが接続端Ｌ２と接続される。トランジスタＭ１、Ｍ２の各々は、電流出力部４１のハイサイドに配置されるハイサイドスイッチ部Ｈｓを構成する。

トランジスタＭ３〜Ｍ６の各々は、例えば、ｎ型のＭＯＳＦＥＴによって構成される。トランジスタＭ３〜Ｍ６の各々は、ソースが接地と接続される。トランジスタＭ３、Ｍ５のドレインが接続端Ｌ１と接続され、トランジスタＭ４、Ｍ６のドレインが接続端Ｌ２と接続される。トランジスタＭ３〜Ｍ６の各々は、電流出力部４１のローサイドに設けられるローサイドスイッチ部Ｌｓを構成する。

第１スイッチングトランジスタである、トランジスタＭ３、Ｍ４の各々は、第１オン抵抗Ｒｏｎ１を有する。第２スイッチングトランジスタである、トランジスタＭ５、Ｍ６の各々は、第２オン抵抗Ｒｏｎ２を有する。

トランジスタＭ３、Ｍ５は、第１オン抵抗Ｒｏｎ１と第２オン抵抗Ｒｏｎ２の比がＭ３：Ｍ５＝１：Ｎとなるように、レイアウト構成上のサイズの比が、Ｍ３：Ｍ５＝Ｎ：１に予め設定される。また、トランジスタＭ４、Ｍ６も、第１オン抵抗Ｒｏｎ１と第２オン抵抗Ｒｏｎ２の比がＭ４：Ｍ６＝１：Ｎとなるように、レイアウト構成上のサイズの比が、Ｍ４：Ｍ６＝Ｎ：１に予め設定される。

図３は、第１実施形態に関わる、トランジスタＭ３、Ｍ５のレイアウト構成の一例を説明する図である。トランジスタＭ３、Ｍ５は、レイアウト構成上のサイズを小さくし、かつ熱結合性を向上させることができるように、１つのウェルＷ内において、トランジスタＭ５を中央部に配置し、トランジスタＭ５の両側部に、トランジスタＭ３を均等に配列することが望ましい。図示は省略するが、トランジスタＭ４、Ｍ６も、１つのウェルＷ内において、トランジスタＭ６を中央部に配置し、トランジスタＭ６の両側部に、トランジスタＭ４を均等に配列することが望ましい。

トランジスタＭ１のドレインと、トランジスタＭ３、Ｍ５のドレインの間には、第１出力端Ｎ１が設けられる。トランジスタＭ２のドレインと、トランジスタＭ４、Ｍ６のドレインの間には、第２出力端Ｎ２が設けられる。第１出力端Ｎ１と第２出力端Ｎ２の各々は、選択部５１と接続される。すなわち、検出電圧Ｖｄは、接続端Ｌ１、及び、接続端Ｌ２の各々から検出される。

すなわち、電流出力部４１は、第１オン抵抗Ｒｏｎ１、又は、第２オン抵抗Ｒｏｎ２のいずれか一方に切替え可能であり、負荷装置Ｌに出力電流Ｉｏｕｔを出力する。より具体的には、電流出力部４１は、ローサイドスイッチ部Ｌｓを第１オン抵抗Ｒｏｎ１又は第２オン抵抗Ｒｏｎ２のいずれか一方に切替え可能である。検出電圧Ｖｄは、ハイサイドスイッチ部Ｈｓとローサイドスイッチ部Ｌｓの間から検出される。電流出力部４１は、互いに並列接続される、第１オン抵抗Ｒｏｎ１を有する第１スイッチングトランジスタと、第２オン抵抗Ｒｏｎ２を有する第２スイッチングトランジスタとを有する。第１及び第２スイッチングトランジスタは、１つのウェルＷ内に配置されことが望ましい。

選択部５１は、コンパレータ６１の非反転端子に、第１出力端Ｎ１又は第２出力端Ｎ２のいずれか一方から入力された検出電圧Ｖｄを出力する回路である。選択部５１は、時刻が第１接続期間Ｃ１内にあることを検出すると、第１出力端Ｎ１と非反転端子を接続する。一方、選択部５１は、時刻が第２接続期間Ｃ２内にあることを検出すると、第２出力端Ｎ２と非反転端子を接続する。

選択部５１は、検出電圧Ｖｄが正値になるように、接続端Ｌ１又は接続端Ｌ２のいずれか一方に接続を切替え、検出電圧Ｖｄをコンパレータ６１に出力する。

コンパレータ６１は、反転端子に基準電圧出力部３１から入力された基準電圧Ｖｒｅｆと、非反転端子に入力された検出電圧Ｖｄを比較し、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒｅｆ以上になると、所定帰還信号Ｆｂを駆動制御部２１に出力する。

（動作）
次に、第１実施形態に係る駆動装置１において、第１接続期間Ｃ１の切替え期間Ｔ（図２の２点鎖線）における動作の一例を説明する。切替え期間Ｔでは、電流設定値Ｉｓが正値であり、大電流期間Ｈｐから小電流期間Ｌｐに切り替わる。

図４は、第１実施形態に関わる、駆動装置１のトランジスタＭ１〜Ｍ６の動作の一例を示す図である。図４（Ａ）は、クロック信号Ｃｋの波形である。クロック発生器１１は、駆動制御部２１、基準電圧出力部３１及び選択部５１に、所定周期によってＨレベル及びＬレベルを繰り返すクロック信号Ｃｋを出力する。

図４（Ｂ）〜（Ｇ）は、トランジスタＭ１〜Ｍ６の動作を示す。Ｔ１１において、チャージ開始時刻になると、駆動制御部２１は、Ｈレベルの制御信号Ｓ２と、Ｌレベルの制御信号Ｓ３とを出力し、トランジスタＭ２、Ｍ３がオン状態となる。また、駆動制御部２１は、Ｈレベルの制御信号Ｓ１と、Ｌレベルの制御信号Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とを出力し、トランジスタＭ１、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６がオフ状態となる。

トランジスタＭ２、Ｍ３がオン状態になると、接続端Ｌ１が接地と接続され、接続端Ｌ２が電源と接続される。出力電流Ｉｏｕｔは、接続端Ｌ２から接続端Ｌ１へ流れる。ローサイドスイッチ部Ｌｓは、トランジスタＭ３によって第１オン抵抗Ｒｏｎ１を有する。Ｖｄ＝Ｉｏｕｔ×Ｒｏｎ１で示されるように、検出電圧Ｖｄの増加に応じ、出力電流Ｉｏｕｔは、増加する（図４（Ｈ）、（Ｉ））。

図４（Ｈ）では、出力電流Ｉｏｕｔを実線で示し、電流設定値Ｉｓを一点鎖線で示している。また、図４（Ｉ）では、検出電圧Ｖｄを実線で示し、基準電圧Ｖｒｅｆを一点鎖線で示している。

基準電圧出力部３１は、スイッチＳｗによって電源Ｖ１とコンパレータ６１の反転端子を接続し、コンパレータ６１に、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。

第１接続期間Ｃ１において、選択部５１は、チャージ期間のみ第１出力端Ｎ１から入力された検出電圧Ｖｄをコンパレータ６１に出力する。また、第１接続期間Ｃ１において、選択部５１は、ディケイ期間は第２出力端Ｎ２から入力された検出電圧Ｖｄをコンパレータ６１に出力する。

Ｔ１２において、検出電圧Ｖｄが第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１以上になると、コンパレータ６１は、所定帰還信号Ｆｂを出力する。駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ１、Ｍ４がオン状態となり、トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ５、Ｍ６がオフ状態となる。トランジスタＭ１、Ｍ４がオン状態になると、接続端Ｌ１が電源と接続され、接続端Ｌ２が接地と接続される。検出電圧Ｖｄが正負反転すると、出力電流Ｉｏｕｔは、減少する。

Ｔ１３において、小電流期間Ｌｐになると、駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ２、Ｍ５がオン状態となり、トランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６がオフ状態となる。トランジスタＭ３からトランジスタＭ５に切替えることによってローサイドスイッチ部Ｌｓが第２オン抵抗Ｒｏｎ２を有すると、検出電圧ＶｄはＮ倍になる。

小電流期間Ｌｐになると、基準電圧出力部３１は、スイッチＳｗの駆動により、電源Ｖ１との接続を解除し、電源Ｖ２とコンパレータ６１を接続する。基準電圧出力部３１は、第２基準電圧Ｖｒｅｆ２をコンパレータ６１に出力する。

Ｔ１４において、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも検出電圧Ｖｄが高いとき、コンパレータ６１は、所定帰還信号Ｆｂを出力する。駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ１、Ｍ６がオン状態となり、トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５がオフ状態となる。出力電流Ｉｏｕｔは減少する。

Ｔ１５において、チャージ開始時刻になると、駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ２、Ｍ５がオン状態となり、トランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６がオフ状態となる。出力電流Ｉｏｕｔは増加する。

Ｔ１６において、基準電圧Ｖｒｅｆよりも検出電圧Ｖｄが高くなると、コンパレータ６１は、所定帰還信号Ｆｂを出力する。

これにより、小電流期間Ｌｐになると、ローサイドスイッチ部Ｌｓは、第１オン抵抗Ｒｏｎ１から第２オン抵抗Ｒｏｎ２に切り替わり、コンパレータ６１に入力される検出電圧ＶｄをＮ倍に増加させる。また、基準電圧出力部３１は、電源Ｖ１から電源Ｖ２に切り替わり、コンパレータ６１に入力される基準電圧ＶｒｅｆをＮ倍に増加させる。したがって、駆動装置１は、小電流期間Ｌｐにおいて、より高い精度で、コンパレータ６１によって検出電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、電流設定値Ｉｓに応じて出力電流Ｉｏｕｔを制御できる。

実施形態によれば、駆動装置１は、電流設定値Ｉｓが低く設定された期間においても、出力電流Ｉｏｕｔをより高い精度で検出し、負荷装置Ｌを駆動することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、駆動制御部２１は、ファストディケイによって出力電流Ｉｏｕｔを減少させるが、出力電流Ｉｏｕｔを電源に回生するファストディケイと、出力電流Ｉｏｕｔを回路内で循環させるスローディケイとによってディケイを行ってもよい。

図５は、第２実施形態に関わる、駆動装置１のトランジスタＭ１〜Ｍ６の動作の一例を示す図である。図４と同様に、第１接続期間Ｃ１の切替え期間Ｔ（図２の２点鎖線）における動作の一例である。本実施形態では、他の実施形態と同じ構成については、説明を省略する。

Ｔ２１において、チャージ開始時刻になると、駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ２、Ｍ３がオン状態となり、トランジスタＭ１、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６がオフ状態となる。トランジスタＭ２、Ｍ３がオン状態になると、出力電流Ｉｏｕｔは、増加する（図５（Ｈ））。

基準電圧出力部３１は、コンパレータ６１に、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力する。選択部５１は、第１接続期間Ｃ１において、チャージの期間のみコンパレータ６１に、第１出力端Ｎ１から入力された検出電圧Ｖｄを出力する。また、第１接続期間Ｃ１において、選択部５１は、ディケイの期間は第２出力端Ｎ２から入力された検出電圧Ｖｄをコンパレータ６１に出力する。

Ｔ２２において、検出電圧Ｖｄが第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１以上になると、コンパレータ６１は、所定帰還信号Ｆｂ出力する。駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ１、Ｍ４がオン状態となり、トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ５、Ｍ６がオフ状態となる。トランジスタＭ１、Ｍ４がオン状態になると、ファストディケイが行われ、出力電流Ｉｏｕｔは、電源と接地に回生し、急速に減少する。

Ｔ２３において、スローディケイの開始時刻になると、駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ３、Ｍ４がオン状態となり、トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ５、Ｍ６がオフ状態となる。トランジスタＭ３、Ｍ４がオン状態になると、スローディケイが行われ、出力電流Ｉｏｕｔは、ローサイドスイッチ部Ｌｓを循環し、緩やかに減少する。

Ｔ２４において、小電流期間Ｌｐになると、駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ２、Ｍ５がオン状態となり、トランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６がオフ状態となる。また、基準電圧出力部３１は、スイッチＳｗによって電源Ｖ２とコンパレータ６１を接続し、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２をコンパレータ６１に出力する。

Ｔ２５において、第２の基準電圧Ｖｒｅｆよりも検出電圧Ｖｄが高いとき、コンパレータ６１は、所定帰還信号Ｆｂを出力する。駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ１、Ｍ６がオン状態となり、トランジスタＭ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５がオフ状態となる。ファストディケイによって出力電流Ｉｏｕｔは急速に減少する。

Ｔ２６において、チャージ開始時刻になると、駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ２、Ｍ５がオン状態となり、トランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６がオフ状態となる。出力電流Ｉｏｕｔは増加する。

Ｔ２７において、第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも検出電圧Ｖｄが高くなると、コンパレータ６１は、所定帰還信号Ｆｂを出力する。ファストディケイによって出力電流Ｉｏｕｔは急速に減少する。

Ｔ２８において、スローディケイの開始時刻になると、スローディケイによって出力電流Ｉｏｕｔは緩やかに減少する。Ｔ２９において、チャージ開始時刻になると、駆動制御部２１は、制御信号Ｓを出力し、トランジスタＭ２、Ｍ５がオン状態となり、トランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６がオフ状態となる。出力電流Ｉｏｕｔは増加する。

これにより、駆動装置１は、出力電流Ｉｏｕｔを減少させる際にファストディケイとスローディケイを切替え、電流リップルを抑えることができる。

実施形態によれば、駆動装置１は、電流リップルを抑え、電流設定値Ｉｓが低く設定された期間においても、出力電流Ｉｏｕｔをより高い精度で検出し、負荷装置Ｌを駆動することができる。

なお、実施形態では、駆動制御部２１は、大電流期間Ｈｐ中、トランジスタＭ５、Ｍ６をオフ状態にするが、トランジスタＭ３がオン状態であるとき、トランジスタＭ５もオン状態にし、また、トランジスタＭ４がオン状態であるとき、トランジスタＭ６もオン状態にするように制御をしてもよい。すなわち、実施形態では、駆動制御部２１は、大電流期間Ｈｐ中、第２スイッチングトランジスタをオフ状態にするが、第１スイッチングトランジスタと同じ動作をさせてもよい。

なお、実施形態では、小電流期間Ｌｐにおいて、ローサイドスイッチ部Ｌｓを第１オン抵抗Ｒｏｎ１又は第２オン抵抗Ｒｏｎ２のいずれか一方に切替える構成を説明したが、ハイサイドスイッチ部Ｈｓを第１オン抵抗Ｒｏｎ１又は第２オン抵抗Ｒｏｎ２のいずれか一方に切替えるように構成してもよい。すなわち、電流出力部４１は、ハイサイドスイッチ部Ｈｓとローサイドスイッチ部Ｌｓを有し、ハイサイドスイッチ部Ｈｓ及びローサイドスイッチ部Ｌｓのいずれか一方を、第１オン抵抗Ｒｏｎ１又は第２オン抵抗Ｒｏｎ２のいずれか一方に切替え可能である。

なお、実施形態では、電流設定値Ｉｓが正弦波に沿うように設定されるが、正弦波に限定されない。例えば、電流設定値Ｉｓは、三角波に沿うように設定されてもよいし、鋸歯波に沿うように設定されてもよい。

なお、第２実施形態では、スローディケイは、ローサイドスイッチ部Ｌｓ内において行われるが、ハイサイドスイッチ部Ｈｓ内において行われてもよい。

本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規の実施形態は、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ともに、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。

１・・・駆動装置、１１・・・クロック発生器、２１・・・駆動制御部、３１・・・基準電圧出力部、４１・・・電流出力部、５１・・・選択部、６１・・・コンパレータ、Ｃｋ・・・クロック信号、Ｃ１・・・第１接続期間、Ｃ２・・・第２接続期間、Ｆｂ・・・所定帰還信号、Ｈｐ・・・大電流期間、Ｈｓ・・・ハイサイドスイッチ部、Ｉｏｕｔ・・・出力電流、Ｉｓ・・・電流設定値、Ｌ・・・負荷装置、Ｌｐ・・・小電流期間、Ｌ１・・・一方の接続端、Ｌ２・・・他方の接続端、Ｌｓ・・・ローサイドスイッチ部、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６・・・トランジスタ、Ｎ１・・・第１出力端、Ｎ２・・・第２出力端、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６・・・制御信号、Ｓｗ・・・スイッチ、Ｔ・・・切替え期間、Ｖｄ・・・検出電圧、Ｖ１、Ｖ２・・・電源、Ｖｒｅｆ・・・基準電圧

Claims

第１オン抵抗、又は、前記第１オン抵抗のＮ倍（Ｎ＞１）である第２オン抵抗のいずれか一方に切替え可能であり、負荷装置に出力電流を出力する、電流出力部と、
電流設定値が所定値以上に設定された期間である大電流期間になったことを検出すると、前記電流設定値に応じて決定される第１の基準電圧を出力し、前記電流設定値が前記所定値未満に設定された期間である小電流期間になったことを検出すると、前記第１の基準電圧のＮ倍である第２の基準電圧を出力する、基準電圧出力部と、
前記電流出力部から検出した検出電圧が、前記第１又は第２の基準電圧以上であるとき、所定帰還信号を出力する、コンパレータと、
前記大電流期間になったことを検出すると、前記第１オン抵抗に切り替え、前記小電流期間になったことを検出すると、前記第２オン抵抗に切り替え、前記所定帰還信号に応じて前記出力電流を減少させるディケイを開始するように、前記電流出力部を制御する、駆動制御部と、
を有する、駆動装置。
選択部を有し、
前記検出電圧は、前記負荷装置の一方の接続端、及び、他方の接続端から検出され、
前記選択部は、前記検出電圧が正値になるように、前記一方又は他方の接続端のいずれか一方に接続を切替え、前記検出電圧を前記コンパレータに出力する、
請求項１に記載の駆動装置。
前記電流出力部は、ハイサイドスイッチ部とローサイドスイッチ部を有し、
前記ハイサイドスイッチ部及び前記ローサイドスイッチ部のいずれか一方を、前記第１オン抵抗又は前記第２オン抵抗のいずれか一方に切替え可能である、
請求項１に記載の駆動装置。
前記電流出力部は、前記ローサイドスイッチ部を前記第１オン抵抗又は前記第２オン抵抗のいずれか一方に切替え可能であり、
前記検出電圧は、前記ハイサイドスイッチ部及び前記ローサイドスイッチ部の間から検出される、
請求項３に記載の駆動装置。
前記駆動制御部は、前記出力電流を電源と接地に回生するファストディケイと、前記出力電流を回路内で循環させるスローディケイとによって前記ディケイを行う、請求項１に記載の駆動装置。
前記電流出力部は、互いに並列接続される、前記第１オン抵抗を有する第１スイッチングトランジスタと、前記第２オン抵抗を有する第２スイッチングトランジスタとを有する、請求項３に記載の駆動装置。
前記駆動制御部は、前記大電流期間中、前記第２スイッチングトランジスタは、オフ状態にする、請求項６に記載の駆動装置。