JP2022061656A - モータ駆動装置およびファン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータから得られる回生エネルギーの利用効率を向上することが可能なモータ駆動装置およびファン装置を提供すること。【解決手段】モータ駆動装置４０は、電源端子４１と、グランド端子４２と、電源端子４１とグランド端子４２との間に接続される平滑コンデンサ２０と、電源端子４１とグランド端子４２との間に接続され、電源端子４１に入力される電源電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ回路５０と、電源電圧が電源端子４１に入力されない状態において、平滑コンデンサ２０の端子間電圧が所定値以上のときに、モータに発生する逆起電力によってインバータ回路５０に流れる回生電流を駆動電源ノードＰに供給する回生電流供給回路８０と、駆動電源ノードＰの電位によってインバータ回路５０に含まれる下側スイッチング素子１７，１８の全てをオン状態にすることによりモータの電磁的な制動を行う電磁制動部７０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ駆動装置およびファン装置に関する。

一般的に、モータを駆動するモータ駆動装置は、複数のスイッチング素子を含むインバータと、各スイッチング素子を制御する制御部などを備える。例えば特許文献１には、モータ駆動装置への電源電圧の供給が停止された状態において、外力によってモータが回転することに起因して発生する逆起電力を利用して特定のスイッチング素子をオン状態に制御することにより、モータに電磁的な制動力を発生させる技術が開示されている。

国際公開第２０１７／０３８５７８号

上記特許文献１の技術は、モータに電磁的な制動力を発生させるためのみにモータに発生する逆起電力を利用するため、モータから得られる回生エネルギーの利用効率を向上する観点から改善の余地がある。

本発明は上記事情に鑑みて、モータから得られる回生エネルギーの利用効率を向上することが可能なモータ駆動装置およびファン装置を提供することを一つの目的とする。

本発明のモータ駆動装置における一つの態様は、モータを駆動するモータ駆動装置であって、電源端子と、グランド端子と、前記電源端子と前記グランド端子との間に接続される平滑コンデンサと、前記電源端子と前記グランド端子との間に接続され、前記電源端子に入力される電源電圧を交流電圧に変換して前記モータに出力するインバータ回路と、前記電源電圧が前記電源端子に入力されない状態において、前記平滑コンデンサの端子間電圧が所定値以上のときに、前記モータに発生する逆起電力によって前記インバータ回路に流れる回生電流を駆動電源ノードに供給する回生電流供給回路と、前記駆動電源ノードの電位によって前記インバータ回路に含まれる下側スイッチング素子の全てをオン状態にすることにより前記モータの電磁的な制動を行う電磁制動部と、を備える。

本発明のファン装置における一つの態様は、モータと、前記モータの回転軸に取り付けられる回転翼と、前記モータを駆動する上記態様のモータ駆動装置と、を備える。

本発明の上記態様によれば、モータから得られる回生エネルギーの利用効率を向上することが可能なモータ駆動装置およびファン装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態におけるファン装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、本発明の一実施形態におけるモータ駆動装置の内部回路の構成を示す図である。 図３は、電源電圧と、制御用電源電圧と、各駆動信号との時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。 図４は、電源オン期間においてモータの単相コイルに流れる駆動電流の経路を示す図である。 図５は、電源遮断時におけるモータ駆動装置の電磁制動動作を示すタイミングチャートである。 図６は、電源遮断後におけるモータ駆動装置の電磁制動動作を示すタイミングチャートである。 図７は、平滑コンデンサの端子間電圧が所定値未満の場合においてモータに発生する逆起電力によってインバータ回路に流れる回生電流の経路を示す図である。 図８は、平滑コンデンサの端子間電圧が所定値以上の場合においてモータに発生する逆起電力によってインバータ回路に流れる回生電流の経路を示す図である。 図９は、インバータ回路の変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態におけるファン装置１００の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態におけるファン装置１００は、モータ１９と、回転翼３０と、モータ駆動装置４０と、を備える。

モータ１９は、回転翼３０を回転させる動力源として用いられるモータである。モータ１９は、例えばインナーロータ型のブラシレス単相ＤＣモータである。モータ１９は、回転軸であるロータシャフト１９ａと、単相コイル１９ｂと、を有する。なお、図１では図示を省略するが、モータ１９は、モータハウジングと、モータハウジングに収容されたロータ及びステータとを有する。ロータは、モータハウジングの内部において、軸受け部品によって回転可能に支持される回転体である。ステータは、モータハウジングの内部において、ロータの外周面を囲う状態で固定され、ロータを回転させるのに必要な電磁力を発生させる。

ロータシャフト１９ａは、上記のロータと同軸接合される軸状体である。単相コイル１９ｂは、上記のステータに設けられる励磁コイルである。単相コイル１９ｂの一端は、モータ駆動装置４０の第１出力端子４３と電気的に接続される。単相コイル１９ｂの他端は、モータ駆動装置４０の第２出力端子４４と電気的に接続される。モータ駆動装置４０から単相コイル１９ｂに駆動電流Ｉｄが供給されることにより、ロータを回転させるのに必要な電磁力が発生する。ロータが回転することにより、ロータシャフト１９ａもロータに同期して回転する。

回転翼３０は、モータ１９のロータシャフト１９ａに取り付けられる羽根形状を有する部品である。回転翼３０は、ロータシャフト１９ａの中心軸線から放射状に延びる複数枚の羽根を有する。モータ１９のロータシャフト１９ａが回転することにより、回転翼３０も回転する。回転翼３０が回転することにより、風が発生する。

モータ駆動装置４０は、モータ１９を駆動する装置である。モータ駆動装置４０は、電源端子４１と、グランド端子４２と、第１出力端子４３と、第２出力端子４４と、を備える。電源端子４１には、不図示のリチウムイオンバッテリなどの二次電池からＤＣ／ＤＣコンバータなどの電圧変換器を介して電源電圧Ｖが入力される。グランド端子４２は、グランド（ＧＮＤ）と電気的に接続される。すなわち、電源端子４１とグランド端子４２との間に電源電圧Ｖが印加される。電源電圧Ｖは、直流電圧である。

第１出力端子４３は、単相コイル１９ｂの一端と電気的に接続される出力端子である。第２出力端子４４は、単相コイル１９ｂの他端と電気的に接続される出力端子である。モータ駆動装置４０は、第１出力端子４３と第２出力端子４４との間に単相交流電圧Ｖｏｕｔを出力することにより、単相コイル１９ｂに流れる駆動電流Ｉｄの向き及び大きさを制御する。なお、モータ駆動装置４０から出力される単相交流電圧Ｖｏｕｔの振幅値は、電源電圧Ｖと等しい。

図２は、本実施形態におけるモータ駆動装置４０の内部回路の構成を示す図である。図２に示すように、モータ駆動装置４０は、レギュレータ１と、駆動信号生成部２と、平滑コンデンサ２０と、逆流防止ダイオード２１と、インバータ回路５０と、上側アーム駆動部６０と、下側アーム駆動部７０と、回生電流供給回路８０と、を備える。

レギュレータ１は、電源端子４１と電気的に接続される入力端子１ａと、駆動信号生成部２と電気的に接続される出力端子１ｂと、を有する電圧調整回路である。レギュレータ１の出力端子１ｂは、逆流防止ダイオード２１を介して駆動電源ノードＰと電気的に接続される。レギュレータ１は、入力端子１ａに入力される電源電圧Ｖから制御用電源電圧Ａを生成して出力端子１ｂから出力する。制御用電源電圧Ａは、駆動信号生成部２及び下側アーム駆動部７０を動作させるのに必要な電源電圧である。このようなレギュレータ１は、電源電圧Ｖから制御用電源電圧Ａを生成して駆動電源ノードＰに出力する制御用電源電圧生成部として機能する。

平滑コンデンサ２０は、電源端子４１とグランド端子４２との間に電気的に接続されるコンデンサである。平滑コンデンサ２０は、電源電圧Ｖに含まれるリップルノイズを減少させることにより電源電圧Ｖを安定化する。

逆流防止ダイオード２１は、駆動電源ノードＰからレギュレータ１の出力端子１ｂへ電流が逆流することを防止するダイオードである。逆流防止ダイオード２１は、レギュレータ１の出力端子１ｂと電気的に接続されるアノード端子と、駆動電源ノードＰと電気的に接続されるカソード端子と、を有する。

インバータ回路５０は、電源端子４１とグランド端子４２との間に電気的に接続され、電源端子４１に入力される電源電圧Ｖを単相交流電圧Ｖｏｕｔに変換してモータ１９に出力する電力変換回路である。インバータ回路５０は、上側アームに含まれる上側スイッチング素子として、第１上側スイッチング素子１５及び第２上側スイッチング素子１６を有する。また、インバータ回路５０は、下側アームに含まれる下側スイッチング素子として、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８を有する。

本実施形態において、第１上側スイッチング素子１５及び第２上側スイッチング素子１６は、それぞれＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８は、それぞれＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。

第１上側スイッチング素子１５のソース端子は、電源端子４１と電気的に接続される。第１上側スイッチング素子１５のドレイン端子は、第１出力端子４３と電気的に接続される。第１上側スイッチング素子１５のゲート端子は、上側アーム駆動部６０の第１上側ゲート駆動回路６１と電気的に接続される。第２上側スイッチング素子１６のソース端子は、電源端子４１と電気的に接続される。第２上側スイッチング素子１６のドレイン端子は、第２出力端子４４と電気的に接続される。第２上側スイッチング素子１６のゲート端子は、上側アーム駆動部６０の第２上側ゲート駆動回路６２と電気的に接続される。

第１下側スイッチング素子１７のソース端子は、グランド端子４２と電気的に接続される。第１下側スイッチング素子１７のドレイン端子は、第１上側スイッチング素子１５のドレイン端子及び第１出力端子４３と電気的に接続される。第１下側スイッチング素子１７のゲート端子は、下側アーム駆動部７０の第１下側ゲート駆動回路７１と電気的に接続される。第２下側スイッチング素子１８のソース端子は、グランド端子４２と電気的に接続される。第２下側スイッチング素子１８のドレイン端子は、第２上側スイッチング素子１６のドレイン端子及び第２出力端子４４と電気的に接続される。第２下側スイッチング素子１８のゲート端子は、下側アーム駆動部７０の第２下側ゲート駆動回路７２と電気的に接続される。

上記のように、本実施形態におけるインバータ回路５０は、第１上側スイッチング素子１５及び第２上側スイッチング素子１６を含む２つの上側スイッチング素子と、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８を含む２つの下側スイッチング素子とによって構成される単相フルブリッジ回路である。

駆動信号生成部２は、レギュレータ１から入力される制御用電源電圧Ａによって動作し、インバータ回路５０の上側アームに含まれる上側スイッチング素子を制御する上側駆動信号を生成して上側アーム駆動部６０に出力するとともに、インバータ回路５０の下側アームに含まれる下側スイッチング素子を制御する下側駆動信号を生成して下側アーム駆動部７０に出力する。駆動信号生成部２は、例えばＭＣＵまたはＣＰＵなどのマイクロプロセッサユニットであってもよい。

具体的には、駆動信号生成部２は、第１上側スイッチング素子１５を制御する第１上側駆動信号Ｂを上側アーム駆動部６０の第１上側ゲート駆動回路６１に出力し、第２上側スイッチング素子１６を制御する第２上側駆動信号Ｃを上側アーム駆動部６０の第２上側ゲート駆動回路６２に出力する。また、駆動信号生成部２は、第１下側スイッチング素子１７を制御する第１下側駆動信号Ｄを下側アーム駆動部７０の第１下側ゲート駆動回路７１に出力し、第２下側スイッチング素子１８を制御する第２下側駆動信号Ｅを下側アーム駆動部７０の第２下側ゲート駆動回路７２に出力する。

駆動信号生成部２は、電源電圧監視部２－１を備える。電源電圧監視部２－１は、電源電圧Ｖが電源端子４１に入力されない状態か否かを検知する回路である。具体的には、電源電圧監視部２－１は、電源端子４１に入力される電源電圧Ｖを監視し、電源電圧Ｖが所定値以下である状態を、電源電圧Ｖが電源端子４１に入力されない状態として検知する。以下では、「電源電圧Ｖが電源端子４１に入力されない状態」を、「電源オフ状態」と呼称する。一方、電源電圧Ｖが所定値を超える状態、すなわち「電源電圧Ｖが電源端子４１に入力される状態」を、「電源オン状態」と呼称する。

電源電圧監視部２－１は、電源電圧Ｖが所定値以下の場合に、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にあることを駆動信号生成部２に通知する。一方、電源電圧監視部２－１は、電源電圧Ｖが所定値を超える場合に、モータ駆動装置４０が電源オン状態にあることを駆動信号生成部２に通知する。

駆動信号生成部２は、電源電圧監視部２－１によって電源オン状態が検知された場合、すなわち電源電圧監視部２－１からの通知によってモータ駆動装置４０が電源オン状態にあることを認識した場合、インバータ回路５０からモータ１９へ駆動電流Ｉｄが供給される第１上側駆動信号Ｂ、第２上側駆動信号Ｃ、第１下側駆動信号Ｄ、及び第２下側駆動信号Ｅを出力する。このように電源オン状態で駆動信号生成部２から出力される第１上側駆動信号Ｂ、第２上側駆動信号Ｃ、第１下側駆動信号Ｄ、及び第２下側駆動信号Ｅは、Ｈレベル（ハイレベル）とＬレベル（ローレベル）とが交互に現れる矩形波信号である。

駆動信号生成部２は、電源電圧監視部２－１によって電源オフ状態が検知された場合、すなわち電源電圧監視部２－１からの通知によってモータ駆動装置４０が電源オフ状態にあることを認識した場合、第１上側駆動信号Ｂ、第２上側駆動信号Ｃ、第１下側駆動信号Ｄ、及び第２下側駆動信号Ｅの出力を停止する。具体的には、駆動信号生成部２は、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にある場合、第１上側駆動信号Ｂ、第２上側駆動信号Ｃ、第１下側駆動信号Ｄ、及び第２下側駆動信号ＥをＨｉ－Ｚ（ハイインピーダンス）状態に保持する。

上側アーム駆動部６０は、駆動信号生成部２から入力される第１上側駆動信号Ｂ及び第２上側駆動信号Ｃに基づいて、インバータ回路５０の上側アームに含まれる第１上側スイッチング素子１５及び第２上側スイッチング素子１６を駆動する。上側アーム駆動部６０は、第１上側ゲート駆動回路６１と、第２上側ゲート駆動回路６２と、を有する。

第１上側ゲート駆動回路６１は、駆動信号生成部２から入力される第１上側駆動信号Ｂに基づいて、第１上側スイッチング素子１５のゲート電圧を生成する回路である。第１上側ゲート駆動回路６１は、トランジスタ３と、抵抗素子５と、抵抗素子７と、を有する。本実施形態においてトランジスタ３は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。

トランジスタ３のコレクタ端子は、抵抗素子５を介して第１上側スイッチング素子１５のゲート端子と電気的に接続され、且つ抵抗素子５及び抵抗素子７を介して電源端子４１と電気的に接続される。トランジスタ３のエミッタ端子は、グランドと電気的に接続される。トランジスタ３のベース端子は、駆動信号生成部２と電気的に接続される。トランジスタ３は、駆動信号生成部２からベース端子にＨレベルの第１上側駆動信号Ｂが入力されるとオン状態になり、駆動信号生成部２からベース端子にＬレベルまたはＨｉ－Ｚ状態の第１上側駆動信号Ｂが入力されるとオフ状態になる。

トランジスタ３がオフ状態のとき、第１上側スイッチング素子１５のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位となり、その結果、第１上側スイッチング素子１５はオフ状態となる。一方、トランジスタ３がオン状態のとき、第１上側スイッチング素子１５のゲート端子電位はソース端子電位に対して負極性の電位（グランド電位）となり、その結果、第１上側スイッチング素子１５はオン状態となる。

上記のように、第１上側ゲート駆動回路６１は、第１上側駆動信号Ｂが第１状態のとき、すなわち第１上側駆動信号ＢがＬレベルまたはＨｉ－Ｚ状態のときに、第１上側スイッチング素子１５をオフ状態にするゲート電圧を生成する。一方、第１上側ゲート駆動回路６１は、第１上側駆動信号Ｂが第２状態のとき、すなわち第１上側駆動信号ＢがＨレベルのときに、第１上側スイッチング素子１５をオン状態にするゲート電圧を生成する。

第２上側ゲート駆動回路６２は、駆動信号生成部２から入力される第２上側駆動信号Ｃに基づいて、第２上側スイッチング素子１６のゲート電圧を生成する回路である。第２上側ゲート駆動回路６２は、トランジスタ４と、抵抗素子６と、抵抗素子８と、を有する。本実施形態においてトランジスタ４は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。

トランジスタ４のコレクタ端子は、抵抗素子６を介して第２上側スイッチング素子１６のゲート端子と電気的に接続され、且つ抵抗素子６及び抵抗素子８を介して電源端子４１と電気的に接続される。トランジスタ４のエミッタ端子は、グランドと電気的に接続される。トランジスタ４のベース端子は、駆動信号生成部２と電気的に接続される。トランジスタ４は、駆動信号生成部２からベース端子にＨレベルの第２上側駆動信号Ｃが入力されるとオン状態になり、駆動信号生成部２からベース端子にＬレベルまたはＨｉ－Ｚ状態の第２上側駆動信号Ｃが入力されるとオフ状態になる。

トランジスタ４がオフ状態のとき、第２上側スイッチング素子１６のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位となり、その結果、第２上側スイッチング素子１６はオフ状態となる。一方、トランジスタ４がオン状態のとき、第２上側スイッチング素子１６のゲート端子電位はソース端子電位に対して負極性の電位（グランド電位）となり、その結果、第２上側スイッチング素子１６はオン状態となる。

上記のように、第２上側ゲート駆動回路６２は、第２上側駆動信号Ｃが第１状態のとき、すなわち第２上側駆動信号ＣがＬレベルまたはＨｉ－Ｚ状態のときに、第２上側スイッチング素子１６をオフ状態にするゲート電圧を生成する。一方、第２上側ゲート駆動回路６２は、第２上側駆動信号Ｃが第２状態のとき、すなわち第２上側駆動信号ＣがＨレベルのときに、第２上側スイッチング素子１６をオン状態にするゲート電圧を生成する。

下側アーム駆動部７０は、駆動信号生成部２から入力される第１下側駆動信号Ｄ及び第２下側駆動信号Ｅに基づいて、インバータ回路５０の下側アームに含まれる第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８を駆動する。下側アーム駆動部７０は、第１下側ゲート駆動回路７１と、第２下側ゲート駆動回路７２と、を有する。

第１下側ゲート駆動回路７１は、駆動信号生成部２から入力される第１下側駆動信号Ｄに基づいて、第１下側スイッチング素子１７のゲート電圧を生成する回路である。第１下側ゲート駆動回路７１は、トランジスタ１３と、抵抗素子９と、抵抗素子１０と、を有する。本実施形態においてトランジスタ１３は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。

トランジスタ１３のコレクタ端子は、抵抗素子１０を介して第１下側スイッチング素子１７のゲート端子と電気的に接続され、且つ抵抗素子９を介して駆動電源ノードＰと電気的に接続される。トランジスタ１３のエミッタ端子は、グランドと電気的に接続される。トランジスタ１３のベース端子は、駆動信号生成部２と電気的に接続される。トランジスタ１３は、駆動信号生成部２からベース端子にＨレベルの第１下側駆動信号Ｄが入力されるとオン状態になり、駆動信号生成部２からベース端子にＬレベルまたはＨｉ－Ｚ状態の第１下側駆動信号Ｄが入力されるとオフ状態になる。

トランジスタ１３がオン状態のとき、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位（グランド電位）となり、その結果、第１下側スイッチング素子１７はオフ状態となる。一方、トランジスタ１３がオフ状態のとき、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位はソース端子電位に対して正極性の電位（駆動電源ノードＰの電位）となり、その結果、第１下側スイッチング素子１７はオン状態となる。

上記のように、第１下側ゲート駆動回路７１は、第１下側駆動信号Ｄが第１状態のとき、すなわち第１下側駆動信号ＤがＬレベルまたはＨｉ－Ｚ状態のときに、駆動電源ノードＰの電位によって第１下側スイッチング素子１７をオン状態にするゲート電圧を生成する。一方、第１下側ゲート駆動回路７１は、第１下側駆動信号Ｄが第２状態のとき、すなわち第１下側駆動信号ＤがＨレベルのときに、グランド端子４２の電位によって第１下側スイッチング素子１７をオフ状態にするゲート電圧を生成する。

第２下側ゲート駆動回路７２は、駆動信号生成部２から入力される第２下側駆動信号Ｅに基づいて、第２下側スイッチング素子１８のゲート電圧を生成する回路である。第２下側ゲート駆動回路７２は、トランジスタ１４と、抵抗素子１１と、抵抗素子１２と、を有する。本実施形態においてトランジスタ１４は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。

トランジスタ１４のコレクタ端子は、抵抗素子１２を介して第２下側スイッチング素子１８のゲート端子と電気的に接続され、且つ抵抗素子１１を介して駆動電源ノードＰと電気的に接続される。トランジスタ１４のエミッタ端子は、グランドと電気的に接続される。トランジスタ１４のベース端子は、駆動信号生成部２と電気的に接続される。トランジスタ１４は、駆動信号生成部２からベース端子にＨレベルの第２下側駆動信号Ｅが入力されるとオン状態になり、駆動信号生成部２からベース端子にＬレベルまたはＨｉ－Ｚ状態の第２下側駆動信号Ｅが入力されるとオフ状態になる。

トランジスタ１４がオン状態のとき、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位（グランド電位）となり、その結果、第２下側スイッチング素子１８はオフ状態となる。一方、トランジスタ１４がオフ状態のとき、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位はソース端子電位に対して正極性の電位（駆動電源ノードＰの電位）となり、その結果、第２下側スイッチング素子１８はオン状態となる。

上記のように、第２下側ゲート駆動回路７２は、第２下側駆動信号Ｅが第１状態のとき、すなわち第２下側駆動信号ＥがＬレベルまたはＨｉ－Ｚ状態のときに、駆動電源ノードＰの電位によって第２下側スイッチング素子１８をオン状態にするゲート電圧を生成する。一方、第２下側ゲート駆動回路７２は、第２下側駆動信号Ｅが第２状態のとき、すなわち第２下側駆動信号ＥがＨレベルのときに、グランド端子４２の電位によって第２下側スイッチング素子１８をオフ状態にするゲート電圧を生成する。

上記のように構成される下側アーム駆動部７０は、電源オフ状態において、駆動電源ノードＰの電位によってインバータ回路５０に含まれる第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８の全てをオン状態にすることによりモータ１９の電磁的な制動を行う電磁制動部として機能する。

回生電流供給回路８０は、電源オフ状態において、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが所定値以上のときに、モータ１９に発生する逆起電力によってインバータ回路５０に流れる回生電流を駆動電源ノードＰに供給する回路である。回生電流供給回路８０は、電流供給線ＬＮ１と、抵抗素子Ｒ１と、ダイオードＤ１と、ツェナーダイオードＺＤ１と、電流バルブ素子ＺＤ２と、を有する。

電流供給線ＬＮ１は、駆動電源ノードＰと第１ノードＰ１とを電気的に接続する配線である。抵抗素子Ｒ１は、第１ノードＰ１と電気的に接続される一端を有する。ダイオードＤ１は、抵抗素子Ｒ１の他端と電気的に接続されるカソード端子を有する。ツェナーダイオードＺＤ１は、第１ノードＰ１とグランドとの間に電気的に接続される。ツェナーダイオードＺＤ１は、第１ノードＰ１と電気的に接続されるカソード端子と、グランド端子４２と電気的に接続されるアノード端子とを有する。

電流バルブ素子ＺＤ２は、電源端子４１とダイオードＤ１のアノード端子との間に電気的に接続され、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが所定値以上のときに、ダイオードＤ１の側へ回生電流を通過させる。本実施形態において電流バルブ素子ＺＤ２は、電源端子４１に接続されるカソード端子と、ダイオードＤ１のアノード端子に接続されるアノード端子とを有するツェナーダイオードである。電流バルブ素子ＺＤ２であるツェナーダイオードのツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２は、平滑コンデンサ２０の耐圧以下である。すなわち、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが、電流バルブ素子ＺＤ２であるツェナーダイオードのツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２以上のときに、電流バルブ素子ＺＤ２が導通状態となり、その結果、電流バルブ素子ＺＤ２、ダイオードＤ１、抵抗素子Ｒ１、及び電流供給線ＬＮ１を介して回生電流が駆動電源ノードＰに供給される。

次に、上記のように構成されるモータ駆動装置４０の動作について説明する。
まず、図３及び図４を参照しながら、電源端子４１に電源電圧Ｖが入力される状態、すなわち電源オン状態にあるモータ駆動装置４０の動作について説明する。電源オン状態にあるモータ駆動装置４０は、モータ１９に駆動電流Ｉｄを供給することにより、モータ１９を所定速度で回転させる。

図３は、電源電圧Ｖと、制御用電源電圧Ａと、各駆動信号Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥとの時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。図３に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ７までの電源オン期間Ｔｏｎにおいて電源電圧Ｖが電源端子４１に入力され、時刻ｔ７以降において電源電圧Ｖは電源端子４１に入力されない。すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ７までの電源オン期間Ｔｏｎにおいてモータ駆動装置４０は電源オン状態にあり、時刻ｔ７以降においてモータ駆動装置４０は電源オフ状態にある。電源電圧Ｖは、一例として５４［Ｖ］である。

図３に示すように、電源オン期間Ｔｏｎにおいて、レギュレータ１の出力端子１ｂから出力される制御用電源電圧Ａは動作電位となる。時刻ｔ７以降において、レギュレータ１の出力端子１ｂから出力される制御用電源電圧Ａは停止電位となる。制御用電源電圧Ａの動作電位は、一例として１２［Ｖ］である。制御用電源電圧Ａの停止電位は、一例としてグランド電位、すなわち０［Ｖ］である。電源オン期間Ｔｏｎにおいて、レギュレータ１の出力端子１ｂから１２［Ｖ］の制御用電源電圧Ａが出力されることにより、駆動信号生成部２は動作可能状態となり、駆動電源ノードＰの電位は制御用電源電圧Ａの動作電位である１２［Ｖ］とほぼ等しくなる。

電源オン期間Ｔｏｎにおいて、電源電圧監視部２－１は、モータ駆動装置４０が電源オン状態にあることを駆動信号生成部２に通知する。電源オン期間Ｔｏｎにおいて、駆動信号生成部２は、電源電圧監視部２－１からの通知によってモータ駆動装置４０が電源オン状態にあることを認識すると、図３に示すような矩形波信号である第１上側駆動信号Ｂ、第２上側駆動信号Ｃ、第１下側駆動信号Ｄ、及び第２下側駆動信号Ｅを出力する。

例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの順方向駆動期間において、第１上側駆動信号ＢはＨレベルであり、第２上側駆動信号ＣはＬレベルであり、第１下側駆動信号ＤはＨレベルであり、第２下側駆動信号ＥはＬレベルである。
第１上側駆動信号ＢがＨレベルのとき、第１上側ゲート駆動回路６１によって、第１上側スイッチング素子１５のゲート端子電位はソース端子電位に対して負極性の電位（グランド電位）となり、その結果、第１上側スイッチング素子１５はオン状態となる。
第２上側駆動信号ＣがＬレベルのとき、第２上側ゲート駆動回路６２によって、第２上側スイッチング素子１６のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位となり、その結果、第２上側スイッチング素子１６はオフ状態となる。
第１下側駆動信号ＤがＨレベルのとき、第１下側ゲート駆動回路７１によって、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位（グランド電位）となり、その結果、第１下側スイッチング素子１７はオフ状態となる。
第２下側駆動信号ＥがＬレベルのとき、第２下側ゲート駆動回路７２によって、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位はソース端子電位に対して正極性の電位（駆動電源ノードＰの電位）となり、その結果、第２下側スイッチング素子１８はオン状態となる。

上記のように、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの順方向駆動期間において、第１上側スイッチング素子１５はオン状態となり、第２上側スイッチング素子１６はオフ状態となり、第１下側スイッチング素子１７はオフ状態となり、第２下側スイッチング素子１８はオン状態となる。その結果、図４に示すように、順方向駆動期間では、電源端子４１、第１上側スイッチング素子１５、第１出力端子４３、単相コイル１９ｂ、第２出力端子４４、第２下側スイッチング素子１８、及びグランド端子４２の順で、駆動電流Ｉｄ１が流れる。駆動電流Ｉｄ１は、順方向に流れる駆動電流Ｉｄである。

例えば、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの逆方向駆動期間において、第１上側駆動信号ＢはＬレベルであり、第２上側駆動信号ＣはＨレベルであり、第１下側駆動信号ＤはＬレベルであり、第２下側駆動信号ＥはＨレベルである。
第１上側駆動信号ＢがＬレベルのとき、第１上側ゲート駆動回路６１によって、第１上側スイッチング素子１５のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位となり、その結果、第１上側スイッチング素子１５はオフ状態となる。
第２上側駆動信号ＣがＨレベルのとき、第２上側ゲート駆動回路６２によって、第２上側スイッチング素子１６のゲート端子電位はソース端子電位に対して負極性の電位（グランド電位）となり、その結果、第２上側スイッチング素子１６はオン状態となる。
第１下側駆動信号ＤがＬレベルのとき、第１下側ゲート駆動回路７１によって、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位はソース端子電位に対して正極性の電位（駆動電源ノードＰの電位）となり、その結果、第１下側スイッチング素子１７はオン状態となる。
第２下側駆動信号ＥがＨレベルのとき、第２下側ゲート駆動回路７２によって、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位（グランド電位）となり、その結果、第２下側スイッチング素子１８はオフ状態となる。

上記のように、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの逆方向駆動期間において、第１上側スイッチング素子１５はオフ状態となり、第２上側スイッチング素子１６はオン状態となり、第１下側スイッチング素子１７はオン状態となり、第２下側スイッチング素子１８はオフ状態となる。その結果、図４に示すように、逆方向駆動期間では、電源端子４１、第２上側スイッチング素子１６、第２出力端子４４、単相コイル１９ｂ、第１出力端子４３、第１下側スイッチング素子１７、及びグランド端子４２の順で、駆動電流Ｉｄ２が流れる。駆動電流Ｉｄ２は、逆方向に流れる駆動電流Ｉｄである。

電源オン期間Ｔｏｎでは、上記のような順方向駆動期間の動作と逆方向駆動期間の動作とが交互に繰り返されることにより、単相コイル１９ｂに流れる駆動電流Ｉｄの向き及び大きさが制御される。その結果、モータ１９は所定速度で回転し、モータ１９の回転に同期して回転翼３０が回転することにより風が発生する。

続いて、電源端子４１に電源電圧Ｖが入力されない状態、すなわち電源オフ状態にあるモータ駆動装置４０の動作について説明する。後述するように、電源オフ状態にあるモータ駆動装置４０は、風などの外力によって回転翼３０が回転することに同期して回転するモータ１９に対して電磁的な制動力を発生させる電磁制動動作を行う。

［電源遮断時の電磁制動動作］
図３に示すように、時刻ｔ７において電源端子４１への電源電圧Ｖの入力が遮断されると、レギュレータ１の出力端子１ｂから出力される制御用電源電圧Ａは動作電位から停止電位に変化する。時刻ｔ７以降、電源電圧監視部２－１は、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にあることを駆動信号生成部２に通知する。その結果、時刻ｔ７以降、駆動信号生成部２は、電源電圧監視部２－１からの通知によってモータ駆動装置４０が電源オフ状態にあることを認識すると、第１上側駆動信号Ｂ、第２上側駆動信号Ｃ、第１下側駆動信号Ｄ、及び第２下側駆動信号ＥをＨｉ－Ｚ状態に保持する。以下、時刻ｔ７における電磁制動動作、すなわち電源遮断時における電磁制動動作について、図５を参照しながら詳細に説明する。

図５は、電源遮断時におけるモータ駆動装置４０の電磁制動動作を示すタイミングチャートである。具体的に図５のタイミングチャートは、制御用電源電圧Ａと、第１下側駆動信号Ｄと、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２と、第１下側スイッチング素子１７の状態と、第２下側駆動信号Ｅと、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２と、第２下側スイッチング素子１８の状態との時間的な対応関係を示す。

図５に示す時刻ｔ７１において電源端子４１への電源電圧Ｖの入力が遮断されると、制御用電源電圧Ａが時刻ｔ７１から低下し、時刻ｔ７２において停止電位になる。第１下側駆動信号Ｄは、時刻ｔ７１においてＨレベルである。第２下側駆動信号Ｅは、時刻ｔ７１においてＬレベルである。第１下側駆動信号Ｄ及び第２下側駆動信号Ｅは、時刻ｔ７１以降においてＨｉ－Ｚ状態である。

第１下側スイッチング素子１７には、ゲート端子とソース端子との間に寄生容量が存在する。第１下側駆動信号ＤがＨｉ－Ｚ状態である場合には、この寄生容量に蓄えられた電荷によって、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２はＨレベルに維持される。第１下側スイッチング素子１７は、ゲート端子電位Ｄ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２を超える場合にオン状態になる。つまり、時刻ｔ７１から時刻ｔ７_Ｏｆｆまでの期間において、上記の寄生容量によってゲート端子電位Ｄ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２を超える値に維持されることにより、第１下側スイッチング素子１７はオン状態に維持される。

同様に、第２下側スイッチング素子１８には、ゲート端子とソース端子との間に寄生容量が存在する。第２下側駆動信号ＥがＨｉ－Ｚ状態である場合には、この寄生容量に蓄えられた電荷によって、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２はＨレベルに維持される。第２下側スイッチング素子１８は、ゲート端子電位Ｅ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２を超える場合にオン状態になる。つまり、時刻ｔ７１から時刻ｔ７_Ｏｆｆまでの期間において、上記の寄生容量によってゲート端子電位Ｅ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２を超える値に維持されることにより、第２下側スイッチング素子１８はオン状態に維持される。

逆流防止ダイオード２１は、寄生容量に蓄えられた電荷がレギュレータ１及び駆動信号生成部２に電流として流れ込むことを抑止する。従って、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２と、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２とは、急速には低下せず、一定期間維持される。ゲート端子電位Ｄ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２以下になるまで、第１下側スイッチング素子１７はオン状態に維持され、ゲート端子電位Ｅ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２以下になるまで、第２下側スイッチング素子１８はオン状態に維持される。

第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８には、ドレイン端子とソース端子との間に寄生ダイオードが存在する。この寄生ダイオードは、ソース端子に接続されるアノード端子と、ドレイン端子に接続されるカソード端子と、を有する。つまり、寄生ダイオードは、グランド端子４２から単相コイル１９ｂに電流を流すことができる。この寄生ダイオードの存在と、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８がいずれもオン状態になることとにより、単相コイル１９ｂの両端がいずれもグランドに接続された状態になる。したがって、モータ駆動装置４０の電源端子４１への電源電圧Ｖの入力が遮断されると、モータ１９に電磁的な制動力が生じ、回転翼３０の回転数が低減される。

［電源遮断後の電磁制動動作］
図３に示す時刻ｔ８以降、すなわち電源遮断後においては、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８の寄生容量の電荷が減少するため、この寄生容量の電荷だけでは第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８をオン状態に維持することができない。以下では、時刻ｔ８以降、すなわち、電源遮断後の電磁制動動作について、図６から図８を参照しながら詳細に説明する。

図６は、電源遮断後におけるモータ駆動装置４０の電磁制動動作を示すタイミングチャートである。具体的に、図６のタイミングチャートは、制御用電源電圧Ａと、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣと、駆動電源ノードＰの電位ＶＰと、第１下側駆動信号Ｄと、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２と、第１下側スイッチング素子１７の状態と、第２下側駆動信号Ｅと、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２と、第２下側スイッチング素子１８の状態との時間的な対応関係を示す。

図６に示すように、時刻ｔ８０において、制御用電源電圧Ａは停止電位（グランド電位）であり、第１下側駆動信号Ｄ及び第２下側駆動信号ＥはＨｉ－Ｚ状態である。時刻ｔ８０以降において、制御用電源電圧Ａ、第１下側駆動信号Ｄ及び第２下側駆動信号Ｅの各状態は変化しない。時刻ｔ８０において、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣは、ツェナーダイオードである電流バルブ素子ＺＤ２のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２よりも低い電圧値ＶＣ０を有する。時刻ｔ８０において、駆動電源ノードＰの電位ＶＰは、制御用電源電圧Ａと同じく停止電位である。

第１下側駆動信号ＤがＨｉ－Ｚ状態であるとき、第１下側ゲート駆動回路７１によって、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰとほぼ等しくなる。時刻ｔ８０において駆動電源ノードＰの電位ＶＰは停止電位であるので、時刻ｔ８０において第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰと同じく停止電位となる。従って、時刻ｔ８０において第１下側スイッチング素子１７はオフ状態である。

同様に、第２下側駆動信号ＥがＨｉ－Ｚ状態であるとき、第２下側ゲート駆動回路７２によって、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰとほぼ等しくなるため、時刻ｔ８０において第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰと同じく停止電位となる。従って、時刻ｔ８０において第２下側スイッチング素子１８はオフ状態である。

なお、図６では図示を省略するが、時刻ｔ８０において、第１上側駆動信号Ｂ及び第２上側駆動信号ＣもＨｉ－Ｚ状態である。第１上側駆動信号ＢがＨｉ－Ｚ状態であるとき、第１上側ゲート駆動回路６１によって、第１上側スイッチング素子１５のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位となり、その結果、第１上側スイッチング素子１５はオフ状態となる。同様に、第２上側駆動信号ＣがＨｉ－Ｚ状態であるとき、第２上側ゲート駆動回路６２によって、第２上側スイッチング素子１６のゲート端子電位とソース端子電位とが同電位となり、その結果、第２上側スイッチング素子１６はオフ状態となる。つまり、時刻ｔ８０において、第１上側スイッチング素子１５及び第２上側スイッチング素子１６は、それぞれオフ状態である。時刻ｔ８０以降において、第１上側駆動信号Ｂ、第２上側駆動信号Ｃ、第１上側スイッチング素子１５、及び第２上側スイッチング素子１６の各状態は変化しない。

図６に示す時刻ｔ８０において、風などの外力によって回転翼３０が回転することに同期してモータ１９が回転し始めると仮定する。時刻ｔ８０においてモータ１９が回転し始めると、モータ１９に発生する逆起電力によってインバータ回路５０に回生電流Ｉｃが流れ始める。

図７に示すように、回生電流Ｉｃには、平滑コンデンサ２０を含む経路で流れる回生電流Ｉｃ１及びＩｃ２が含まれる。回生電流Ｉｃ１は、第２下側スイッチング素子１８の寄生ダイオード、第２出力端子４４、単相コイル１９ｂ、第１出力端子４３、第１上側スイッチング素子１５の寄生ダイオード、及び平滑コンデンサ２０の順で流れる。回生電流Ｉｃ２は、第１下側スイッチング素子１７の寄生ダイオード、第１出力端子４３、単相コイル１９ｂ、第２出力端子４４、第２上側スイッチング素子１６の寄生ダイオード、及び平滑コンデンサ２０の順で流れる。

上記のように平滑コンデンサ２０を含む経路で回生電流Ｉｃ１及びＩｃ２が流れることにより、時刻ｔ８０以降において平滑コンデンサ２０は回生電流Ｉｃ１及びＩｃ２によって充電される。これにより、図６に示すように、時刻ｔ８０以降において平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣの値は、電圧値ＶＣ０から徐々に上昇する。

図６に示す時刻ｔ８１において、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが、ツェナーダイオードである電流バルブ素子ＺＤ２のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２と同じ電圧値に到達すると仮定する。時刻ｔ８１において、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣがツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２と同じ電圧値に到達すると、ツェナーダイオードである電流バルブ素子ＺＤ２が導通状態となる。その結果、図８に示すように、時刻ｔ８１以降において、回生電流供給回路８０を含む経路で回生電流Ｉｃ１及びＩｃ２が流れる。

具体的には、時刻ｔ８１以降において、回生電流Ｉｃ１は、第２下側スイッチング素子１８の寄生ダイオード、第２出力端子４４、単相コイル１９ｂ、第１出力端子４３、第１上側スイッチング素子１５の寄生ダイオード、電流バルブ素子ＺＤ２、ダイオードＤ１、抵抗素子Ｒ１、電流供給線ＬＮ１、及び駆動電源ノードＰの順で流れる。また、時刻ｔ８１以降において、回生電流Ｉｃ２は、第１下側スイッチング素子１７の寄生ダイオード、第１出力端子４３、単相コイル１９ｂ、第２出力端子４４、第２上側スイッチング素子１６の寄生ダイオード、電流バルブ素子ＺＤ２、ダイオードＤ１、抵抗素子Ｒ１、電流供給線ＬＮ１、及び駆動電源ノードＰの順で流れる。

図６に示すように、時刻ｔ８１以降において、回生電流供給回路８０を含む経路で流れる回生電流Ｉｃ１及びＩｃ２が駆動電源ノードＰに流入することにより、駆動電源ノードＰの電位ＶＰは、停止電位から徐々に上昇する。なお、時刻ｔ８１以降、回生電流Ｉｃ１及びＩｃ２は平滑コンデンサ２０を含む経路で流れないため、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣは、電流バルブ素子ＺＤ２のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２と同じ電圧値に保持される。

第１下側駆動信号ＤがＨｉ－Ｚ状態であるとき、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰとほぼ等しくなるので、時刻ｔ８１以降において第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰと同様に停止電位から徐々に上昇する。同様に、第２下側駆動信号ＥがＨｉ－Ｚ状態であるとき、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰとほぼ等しくなるので、時刻ｔ８１以降において第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰと同様に停止電位から徐々に上昇する。

図６に示す時刻ｔ８ｏｎにおいて、駆動電源ノードＰの電位ＶＰが、第１下側スイッチング素子１７のしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２および第２下側スイッチング素子１８のしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２に到達すると仮定する。すなわち、時刻ｔ８ｏｎにおいて、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２に到達し、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２に到達する。

第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２に到達すると、第１下側スイッチング素子１７はオン状態となる。また、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２に到達すると、第２スイッチング素子１８はオン状態となる。すなわち、時刻ｔ８ｏｎにおいて、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８は、それぞれオン状態となる。

時刻ｔ８ｏｎにおいて、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８の両方がオン状態となると、単相コイル１９ｂの両端がいずれもグランドに接続された状態になる。すなわち、時刻ｔ８ｏｎから電磁制動が開始される。その結果、時刻ｔ８ｏｎ以降において、モータ１９に電磁的な制動力が生じ、回転翼３０の回転数が低減される。

図６に示す時刻ｔ８２において、駆動電源ノードＰの電位ＶＰが、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１と同じ電圧値に到達すると仮定する。ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１は、例えば１２［Ｖ］である。時刻ｔ８２において、駆動電源ノードＰの電位ＶＰがツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１と同じ電圧値に到達すると、ツェナーダイオードＺＤ１が導通状態となる。その結果、時刻ｔ８２以降において、回生電流Ｉｃ１及びＩｃ２は駆動電源ノードＰに供給されず、ツェナーダイオードＺＤ１を介してグランドに流れ込む。

図６に示すように、時刻ｔ８２以降、駆動電源ノードＰの電位ＶＰは、ツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１と同じ電圧値に一定期間保持される。しかしながら、時刻ｔ８２以降、回生電流が駆動電源ノードＰに供給されないため、駆動電源ノードＰの電位ＶＰは徐々に低下する。駆動電源ノードＰの電位ＶＰがツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１より低くなると、回生電流は再び駆動電源ノードＰに供給され始めるが、時刻ｔ８ｏｎから開始される電磁制動によりモータ１９の回転速度が徐々に低下することに起因して、駆動電源ノードＰに流入する回生電流も減少する。その結果、時刻ｔ８２以降、駆動電源ノードＰの電位ＶＰは、徐々に低下する。同様に、時刻ｔ８２以降、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２及び第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２は、ツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１と同じ電圧値に一定期間保持された後、徐々に低下する。

図６に示す時刻ｔ８ｏｆｆにおいて、駆動電源ノードＰの電位ＶＰが、第１下側スイッチング素子１７のしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２および第２下側スイッチング素子１８のしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２より低くなると仮定する。すなわち、時刻ｔ８ｏｆｆにおいて、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２より低くなり、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２より低くなる。

第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＤ２より低くなると、第１下側スイッチング素子１７はオフ状態となる。また、第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２がしきい値電位Ｖ_ｔｈＥ２より低くなると、第２スイッチング素子１８はオフ状態となる。すなわち、時刻ｔ８ｏｆｆにおいて、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８はそれぞれオフ状態となり、電磁制動は終了する。

時刻ｔ８ｏｆｆにおいて電磁制動が終了した後、時刻ｔ８３にモータ１９の回転が停止すると、モータ１９に逆起電力が発生しなくなり、インバータ回路５０に回生電流が流れなくなる。その結果、駆動電源ノードＰの電位ＶＰ、第１下側スイッチング素子１７のゲート端子電位Ｄ２、及び第２下側スイッチング素子１８のゲート端子電位Ｅ２は、それぞれ時刻ｔ８３において停止電位となる。

上記のように、電源遮断後の電磁制動動作は、主に以下の３つの動作を含む。
（１）平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが、ツェナーダイオードである電流バルブ素子ＺＤ２のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２と同じ電圧値に達するまで、平滑コンデンサ２０を含む経路で回生電流が流れることにより、平滑コンデンサ２０が充電される。
（２）平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが、電流バルブ素子ＺＤ２のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２と同じ電圧値に達すると、電流バルブ素子ＺＤ２が導通状態となり、回生電流供給回路８０を介して駆動電源ノードＰに回生電流が供給される。
（３）回生電流が駆動電源ノードＰに供給されることより、駆動電源ノードＰの電位ＶＰが上昇し、その結果、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８の両方がオン状態となり、モータ１９に電磁的な制動力が発生する。

以上のように、本実施形態においてモータ駆動装置４０は、平滑コンデンサ２０と、インバータ回路５０と、回生電流供給回路８０と、電磁制動部として機能する下側アーム駆動部７０と、を備える。回生電流供給回路８０は、電源電圧Ｖが電源端子４１に入力されない状態（電源オフ状態）において、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが所定値以上のときに、モータ１９に発生する逆起電力によってインバータ回路５０に流れる回生電流を駆動電源ノードＰに供給する。下側アーム駆動部７０は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰによってインバータ回路５０に含まれる下側スイッチング素子１７及び１８の全てをオン状態にすることによりモータ１９の電磁的な制動を行う。

本実施形態によれば、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にある場合に、外力によってモータ１９が回転することに起因してモータ１９に逆起電力が発生すると、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが所定値に達するまで、インバータ回路５０に流れる回生電流が平滑コンデンサ２０を含む経路で流れることにより、回生電流によって平滑コンデンサ２０が充電される。平滑コンデンサ２０が充電されることにより平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが所定値に達すると、回生電流供給回路８０によって駆動電源ノードＰに回生電流が供給される。回生電流が駆動電源ノードＰに供給されることより、駆動電源ノードＰの電位ＶＰが上昇する。そのため、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にあっても、下側アーム駆動部７０は、駆動電源ノードＰの電位ＶＰによって下側スイッチング素子１７及び１８の全てをオン状態にすることができる。その結果、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にある場合に、モータ１９に電磁的な制動力が発生する。

上記のように本実施形態において、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にあるときにモータ１９に発生する逆起電力は、モータ１９に電磁的な制動力を発生させるためだけでなく、平滑コンデンサ２０を充電するためにも利用される。平滑コンデンサ２０に蓄積された電気エネルギーは、例えばリチウムイオンバッテリなどの二次電池を充電するため、或いは他の電子機器を動作させるためなどに利用することができる。従って、本実施形態によれば、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にあるときに、モータ１９から得られる回生エネルギーの利用効率を向上することが可能である。
また、本実施形態では、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にあるときに、外部から特別な電気信号をモータ駆動装置４０に供給しなくとも、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣの値に応じてモータ駆動装置４０のモードを充電モードから電磁制動モードへ自動的に切り替えることができる。充電モードとは、回生電流によって平滑コンデンサ２０を充電するモードである。電磁制動モードとは、回生電流供給回路８０によって回生電流が供給されることにより高められた駆動電源ノードＰの電位ＶＰによって下側スイッチング素子１７及び１８をオン状態にするモードである。

本実施形態において、回生電流供給回路８０は、電流供給線ＬＮ１と、抵抗素子Ｒ１と、ダイオードＤ１と、電流バルブ素子ＺＤ２と、を有する。電流バルブ素子ＺＤ２は、電源端子４１とダイオードＤ１のアノード端子との間に接続され、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが所定値以上のときに、ダイオードＤ１の側へ回生電流を通過させる。
このような回路構成を有する回生電流供給回路８０によれば、回生電流によって平滑コンデンサ２０が充電されることにより平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが所定値に達すると、電流バルブ素子ＺＤ２が導通状態となり、電流バルブ素子ＺＤ２、ダイオードＤ１、抵抗素子Ｒ１、及び電流供給線ＬＮ１を介して回生電流が駆動電源ノードＰに供給される。
電流バルブ素子ＺＤ２は、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣに依存して導通状態と非導通状態とが切り替わる素子であるので、外部から特別な電気信号を電流バルブ素子ＺＤ２に供給する必要はない。このような電流バルブ素子ＺＤ２を用いることにより、回生電流供給回路８０の回路構成を非常にシンプルな構成にすることができる。
すなわち、本実施形態によれば、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣの値に応じてモータ駆動装置４０のモードを充電モードから電磁制動モードへ自動的に切り替える機能を、シンプルな回路構成を有する回生電流供給回路８０によって実現できる。

本実施形態において、上記の電流バルブ素子ＺＤ２は、電源端子４１に接続されるカソード端子と、ダイオードＤ１のアノード端子に接続されるアノード端子とを有するツェナーダイオードである。
電流バルブ素子ＺＤ２としてツェナーダイオードを有する回生電流供給回路８０によれば、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが、ツェナーダイオードである電流バルブ素子ＺＤ２のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２と同じ電圧値に達すると、電流バルブ素子ＺＤ２が導通状態となり、電流バルブ素子ＺＤ２、ダイオードＤ１、抵抗素子Ｒ１、及び電流供給線ＬＮ１を介して回生電流が駆動電源ノードＰに供給される。
ツェナーダイオードは、電流バルブ素子ＺＤ２として使用可能な素子のうち、比較的に低コストで入手可能な素子である。従って、電流バルブ素子ＺＤ２としてツェナーダイオードを用いることにより、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣの値に応じてモータ駆動装置４０のモードを充電モードから電磁制動モードへ自動的に切り替える機能を、低コスト且つシンプルな回路構成を有する回生電流供給回路８０によって実現できる。

本実施形態において、電流バルブ素子ＺＤ２として用いられるツェナーダイオードのツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２は、平滑コンデンサ２０の耐圧以下である。
上記のように、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣが、ツェナーダイオードである電流バルブ素子ＺＤ２のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２と同じ電圧値に達すると、電流バルブ素子ＺＤ２が導通状態となり、駆動電源ノードＰに回生電流が供給される。電流バルブ素子ＺＤ２として用いられるツェナーダイオードのツェナー電圧Ｖ_ＺＤ２が、平滑コンデンサ２０の耐圧以下である場合、電流バルブ素子ＺＤ２が導通状態となった後、平滑コンデンサ２０の端子間電圧ＶＣは、平滑コンデンサ２０の耐圧以下に制限される。
従って、この場合、充電モード時において端子間電圧ＶＣが耐圧を超えるまで平滑コンデンサ２０が充電されることを防止できる。言い換えれば、充電モード時における過充電によって平滑コンデンサ２０が破壊されるのを防止できる。

本実施形態において、回生電流供給回路８０は、第１ノードＰ１に接続されるカソード端子と、グランド端子４２に接続されるアノード端子とを有するツェナーダイオードＺＤ１をさらに有する。
これにより、駆動電源ノードＰの電位ＶＰは、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖ_ＺＤ１以下に制限されるため、駆動電源ノードＰの電位ＶＰが、下側スイッチング素子１７及び１８をオン状態にするのに必要な値よりも大きく上昇することを防止できる。

本実施形態においてモータ駆動装置４０は、電源電圧Ｖから制御用電源電圧Ａを生成して駆動電源ノードＰに出力するレギュレータ１と、電源オフ状態か否かを検知する電源電圧監視部２－１と、制御用電源電圧Ａによって動作し、下側スイッチング素子１７及び１８を制御する下側駆動信号Ｄ及びＥを下側アーム駆動部７０に出力する駆動信号生成部２と、をさらに備える。下側アーム駆動部７０は、下側駆動信号Ｄ及びＥが第１状態（ローレベル、またはハイインピーダンス状態）のときに、駆動電源ノードＰの電位ＶＰによって下側スイッチング素子１７及び１８をオン状態にするゲート電圧を生成し、下側駆動信号Ｄ及びＥが第２状態（ハイレベル）のときに、グランド端子４２の電位（グランド電位）によって下側スイッチング素子１７及び１８をオフ状態にするゲート電圧を生成する下側ゲート駆動回路７１及び７２を有する。駆動信号生成部２は、電源電圧監視部２－１によって電源オフ状態が検知された場合に、下側アーム駆動部７０に出力される下側駆動信号Ｄ及びＥの状態を第１状態に保持する。
このような本実施形態によれば、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にある場合には、外部から特別な電気信号をモータ駆動装置４０に供給しなくとも、駆動電源ノードＰの電位ＶＰによって下側スイッチング素子１７及び１８の全てをオン状態にすることができる。一方、モータ駆動装置４０が電源オン状態にある場合には、駆動信号生成部２から出力される下側駆動信号Ｄ及びＥによって下側スイッチング素子１７及び１８をスイッチング制御することができる。

本実施形態においてモータ駆動装置４０は、インバータ回路５０に含まれる上側スイッチング素子１５及び１６を駆動する上側アーム駆動部６０をさらに備える。駆動信号生成部２は、上側スイッチング素子１５及び１６を制御する上側駆動信号Ｂ及びＣを上側アーム駆動部６０に出力する。上側アーム駆動部６０は、上側駆動信号Ｂ及びＣが第１状態（ローレベル、またはハイインピーダンス状態）のときに、上側スイッチング素子１５及び１６をオフ状態にするゲート電圧を生成し、上側駆動信号Ｂ及びＣが第２状態（ハイレベル）のときに、上側スイッチング素子１５及び１６をオン状態にするゲート電圧を生成する上側ゲート駆動回路６１及び６２を有する。駆動信号生成部２は、電源電圧監視部２－１によって電源オフ状態が検知された場合に、上側アーム駆動部６０に出力される上側駆動信号Ｂ及びＣの状態を第１状態に保持する。
このような本実施形態によれば、モータ駆動装置４０が電源オフ状態にある場合には、外部から特別な電気信号をモータ駆動装置４０に供給しなくとも、上側スイッチング素子１５及び１６の全てをオフ状態にすることができる。一方、モータ駆動装置４０が電源オン状態にある場合には、駆動信号生成部２から出力される上側駆動信号Ｂ及びＣによって上側スイッチング素子１５及び１６をスイッチング制御することができる。

本実施形態においてモータ駆動装置４０は、逆流防止ダイオード２１をさらに備える。逆流防止ダイオード２１は、レギュレータ１の出力端子１ｂに接続されるアノード端子と、駆動電源ノードＰに接続されるカソード端子と、を有するダイオードである。
このような逆流防止ダイオード２１を設けることにより、駆動電源ノードＰからレギュレータ１へ電流が逆流することを防止できる。

〔変形例〕
本発明は上記実施形態に限定されず、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
上記実施形態では、電流バルブ素子ＺＤ２としてツェナーダイオードを用いる場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、バリスタ、或いはＴＶＳダイオードなどの他の素子を電流バルブ素子として用いてもよい。
上記実施形態では、インバータ回路５０に含まれる各スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴである場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、各スイッチング素子がＩＧＢＴであってもよい。
上記実施形態では、ファン装置１００のモータ１９を駆動するモータ駆動装置４０を例示したが、本発明のモータ駆動装置は、ファン装置以外の装置、設備、または車両などに搭載されるモータを駆動するモータ駆動装置として使用してもよい。

上記実施形態では、インバータ回路５０が単相フルブリッジ回路である場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、モータ１９が三相モータである場合には、三相フルブリッジ回路によって構成されるインバータ回路５０Ａをモータ駆動装置４０に設けてもよい。

図９に示すインバータ回路５０Ａは、第１上側スイッチング素子１５及び第２上側スイッチング素子１６に加えて、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴである第３上側スイッチング素子２２を有する。また、インバータ回路５０Ａは、第１下側スイッチング素子１７及び第２下側スイッチング素子１８に加えて、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである第３下側スイッチング素子２３を有する。

図９では図示を省略するが、第３上側スイッチング素子２２のゲート端子は、第１上側ゲート駆動回路６１と同じ回路構成を有する第３上側ゲート駆動回路と電気的に接続される。また、図９では、第１上側ゲート駆動回路６１及び第２上側ゲート駆動回路６２の図示も省略する。一方、図９に示すように、第３下側スイッチング素子２３のゲート端子は、第１下側ゲート駆動回路７１と同じ回路構成を有する第３下側ゲート駆動回路７３と電気的に接続される。

すなわち、第３下側ゲート駆動回路７３は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであるトランジスタ２４と、抵抗素子２５と、抵抗素子２６と、を有する。トランジスタ１５のコレクタ端子は、抵抗素子２６を介して第３上側スイッチング素子２３のゲート端子と電気的に接続され、且つ抵抗素子２５を介して駆動電源ノードＰと電気的に接続される。トランジスタ２４のエミッタ端子は、グランド端子４２と電気的に接続される。トランジスタ２４のベース端子は、不図示の駆動信号生成部２と電気的に接続される。

１…レギュレータ（制御用電源電圧生成部）、２…駆動信号生成部、２－１…電源電圧監視部、１５…第１上側スイッチング素子、１６…第２上側スイッチング素子、１７…第１下側スイッチング素子、１８…第２下側スイッチング素子、１９…モータ、２０…平滑コンデンサ、２１…逆流防止ダイオード、３０…回転翼、４０…モータ駆動装置、４１…電源端子、４２…グランド端子、５０…インバータ回路、６０…上側アーム駆動部、６１…第１上側ゲート駆動回路、６２…第２上側ゲート駆動回路、７０…下側アーム駆動部（電磁制動部）、７１…第１下側ゲート駆動回路、７２…第２下側ゲート駆動回路、８０…回生電流供給回路、１００…ファン装置、ＺＤ１…ツェナーダイオード、ＺＤ２…電流バルブ素子、ＬＮ１…電流供給線、Ｒ１…抵抗素子、Ｄ１…ダイオード

Claims (9)

1. モータを駆動するモータ駆動装置であって、
   電源端子と、
   グランド端子と、
   前記電源端子と前記グランド端子との間に接続される平滑コンデンサと、
   前記電源端子と前記グランド端子との間に接続され、前記電源端子に入力される電源電圧を交流電圧に変換して前記モータに出力するインバータ回路と、
   前記電源電圧が前記電源端子に入力されない状態において、前記平滑コンデンサの端子間電圧が所定値以上のときに、前記モータに発生する逆起電力によって前記インバータ回路に流れる回生電流を駆動電源ノードに供給する回生電流供給回路と、
   前記駆動電源ノードの電位によって前記インバータ回路に含まれる下側スイッチング素子の全てをオン状態にすることにより前記モータの電磁的な制動を行う電磁制動部と、
   を備える、モータ駆動装置。
2. 前記回生電流供給回路は、
   前記駆動電源ノードと第１ノードとを接続する電流供給線と、
   前記第１ノードに接続される一端を有する抵抗素子と、
   前記抵抗素子の他端に接続されるカソード端子を有するダイオードと、
   前記電源端子と前記ダイオードのアノード端子との間に接続され、前記平滑コンデンサの前記端子間電圧が前記所定値以上のときに、前記ダイオードの側へ前記回生電流を通過させる電流バルブ素子と、
   を有する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記電流バルブ素子は、前記電源端子に接続されるカソード端子と、前記ダイオードの前記アノード端子に接続されるアノード端子とを有するツェナーダイオードである、請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、前記平滑コンデンサの耐圧以下である、請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記回生電流供給回路は、前記第１ノードに接続されるカソード端子と、前記グランド端子に接続されるアノード端子とを有するツェナーダイオードをさらに有する、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
6. 前記電源端子に入力される前記電源電圧から制御用電源電圧を生成して駆動電源ノードに出力する制御用電源電圧生成部と、
   前記電源電圧が前記電源端子に入力されない状態か否かを検知する電源電圧監視部と、
   前記制御用電源電圧生成部から出力される前記制御用電源電圧によって動作し、前記下側スイッチング素子を制御する下側駆動信号を前記電磁制動部に出力する駆動信号生成部と、
   をさらに備え、
   前記電磁制動部は、前記下側駆動信号が第１状態のときに、前記駆動電源ノードの電位によって前記下側スイッチング素子をオン状態にするゲート電圧を生成し、前記下側駆動信号が第２状態のときに、前記グランド端子の電位によって前記下側スイッチング素子をオフ状態にするゲート電圧を生成する下側ゲート駆動回路を有し、
   前記駆動信号生成部は、前記電源電圧監視部によって前記電源電圧が前記電源端子に入力されない状態が検知された場合に、前記電磁制動部に出力される前記下側駆動信号の状態を前記第１状態に保持する、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
7. 前記インバータ回路に含まれる上側スイッチング素子を駆動する上側アーム駆動部をさらに備え、
   前記駆動信号生成部は、前記上側スイッチング素子を制御する上側駆動信号を前記上側アーム駆動部に出力し、
   前記上側アーム駆動部は、前記上側駆動信号が第１状態のときに、前記上側スイッチング素子をオフ状態にするゲート電圧を生成し、前記上側駆動信号が第２状態のときに、前記上側スイッチング素子をオン状態にするゲート電圧を生成する上側ゲート駆動回路を有し、
   前記駆動信号生成部は、前記電源電圧監視部によって前記電源電圧が前記電源端子に入力されない状態が検知された場合に、前記上側アーム駆動部に出力される前記上側駆動信号の状態を前記第１状態に保持する、
   請求項６に記載のモータ駆動装置。
8. 前記制御用電源電圧生成部の出力端子に接続されるアノード端子と、前記駆動電源ノードに接続されるカソード端子とを有する逆流防止ダイオードをさらに備える、請求項６または請求項７に記載のモータ駆動装置。
9. モータと、
   前記モータの回転軸に取り付けられる回転翼と、
   前記モータを駆動する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
   を備えるファン装置。

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