JP2023093833A - モータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの性能劣化を従来よりも抑制可能なモータ駆動回路を提供する。【解決手段】モータ駆動回路は、入力電源装置１と、一端が入力電源装置１の出力端子に接続されたスイッチング素子３と、入力端子がスイッチング素子３の他端に接続されたモータドライバ６と、入力端子がモータドライバ６に接続され、モータドライバ６により制御されるモータ７と、アノードがスイッチング素子３の一端に接続され、カソードがスイッチング素子３の他端に接続されたダイオード２と、スイッチング素子３の他端とモータドライバ６の入力端子との間に接続され、モータ７から発生する回生電力を消費する回生保護回路８と、入力電源装置１からモータ７へ供給される電流値を検出する電流センサ４と、電流センサ４により検出された電流値に基づいて、スイッチング素子３の導通状態を切り替える信号を出力する信号出力部５とを備えた。【選択図】図１

Description

本開示は、モータを駆動するモータ駆動回路に関する。

従来、モータで発生する回生電力（回生エネルギー）を消費する回路（以下、「回生保護回路」ともいう。）が知られている。回生保護回路は、例えばスマートロボットで用いられている。スマートロボットでは、モータで発生する回生電力を回生保護回路で消費させることで、回生電力による入力電源装置の電圧上昇を抑制している。

ただし、回生保護回路の動作には遅延があるため、入力電源装置は一時的に過電圧となる場合がある。その場合、入力電源装置は、過電圧保護動作により電源供給を停止してしまうため、スマートロボットは動作を続行出来ず、急停止することとなる。

この回避策として、例えば特許文献１に開示されたモータ駆動回路では、入力電源装置（バッテリ）と、モータを制御するモータドライバとの間にダイオードを挿入し、このダイオードにより回生電流の逆流を防止することで、入力電源装置が過電圧状態にならないようにしている。

上記モータ駆動回路の構成例を図９に示す。図９に示すモータ駆動回路は、バッテリ（入力電源装置）１１、電源線路Ｌ１、ダイオード１２、半導体スイッチ１３、定電圧発生部１４、モータドライバ１６、モータ１７、及び回生電力吸収部（回生保護回路）１８を備えている。

図９に示すモータ駆動回路では、電源線路Ｌ１にダイオード１２が配置される。ダイオード１２は、アノードがバッテリ１１のプラス端子に接続され、カソードがモータドライバ１６の一端、及び半導体スイッチ１３のソース端子に接続されている。

ここで、回生時では、モータ１７から発生した電流（以下、「回生電流」ともいう。）がモータドライバ１６を通して電源線路Ｌ１上をバッテリ１１方向へ流れる。しかしながら、電源線路Ｌ１にはダイオード１２が配置されているため、回生電流は行き場を失い、その結果、電源線路Ｌ１の電圧が上昇する。

電源線路Ｌ１の電圧と半導体スイッチ１３のゲート電圧との差が、半導体スイッチ１３のゲート閾値電圧以上になると、半導体スイッチ１３が導通状態となり、回生電力吸収部１８に回生電流が流れ込む。

回生電力吸収部１８はキャパシタＣ１と抵抗Ｒ１とを備え、回生電流を一旦キャパシタＣ１に蓄積する。回生状態が解消すると、電源線路Ｌ１の電圧が下降し、半導体スイッチ１３が導通状態から非導通状態に切り替わる。このとき、回生電力吸収部１８は、抵抗Ｒ１にて回生電力を消費する。なお、定電圧発生部１４は、半導体スイッチ１３のゲート端子に対し、バッテリ１１の電圧から定電圧発生部１４で発生する電圧を減じた電圧を与えるものである。

特開２０１９－１２６２４２号公報

一方、図９に示すモータ駆動回路では、バッテリ１１からモータドライバ１６を経てモータ１７へ電流が供給される通常動作時（モータ駆動時）では、モータ１７へ供給される電圧は、バッテリ１１の電圧からダイオード１２の順方向電圧を差し引いた電圧となる。したがって、モータ１７への供給電圧が不足し、モータ１７の性能劣化につながるおそれがある。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータの性能劣化を従来よりも抑制可能なモータ駆動回路を提供することを目的としている。

本開示に係るモータ駆動回路は、電源装置と、一端が電源装置の出力端に接続されたスイッチング素子と、入力端がスイッチング素子の他端に接続されたモータドライバと、入力端がモータドライバに接続され、当該モータドライバにより制御されるモータと、アノードがスイッチング素子の一端に接続され、カソードがスイッチング素子の他端に接続されたダイオードと、スイッチング素子の他端とモータドライバの入力端との間に接続され、モータから発生する回生電力を消費する回生保護回路と、電源装置からモータへ供給される電流値を検出する電流センサと、電流センサにより検出された電流値に基づいて、スイッチング素子の導通状態を切り替える信号を出力する信号出力部と、を備えたことを特徴とする。

本開示によれば、上記のように構成したので、モータの性能劣化を従来よりも抑制可能となる。

実施の形態１に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。 実施の形態１における電流の流れを示す図である。 実施の形態１における電流の流れを示す図である。 実施の形態１における回生電流の流れを示す図である。 実施の形態１に係るモータ駆動回路の他の構成例を示す図である。 実施の形態１に係るモータ駆動回路の他の構成例を示す図である。 実施の形態２に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。 実施の形態３に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。 従来のモータ駆動回路の構成例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。
モータ駆動回路は、モータを駆動するための回路である。モータ駆動回路は、図１に示すように、入力電源装置１、ダイオード２、スイッチング素子３、電流センサ４、信号出力部５、モータドライバ６、モータ７、及び回生保護回路８を備えている。

なお、以下では、スイッチング素子３がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成され、電流センサ４が抵抗４１及び差動アンプ４２を含んで構成される例を説明する。また、以下では、信号出力部５がコンパレータで構成される場合を例に説明する。

入力電源装置１は、マイナス端子が接地され、プラス端子（出力端子）がＭＯＳＦＥＴ３のソース端子（一端）に接続されている。

ダイオード２は、アノードがＭＯＳＦＥＴ３のソース端子（一端）に接続され、カソードがＭＯＳＦＥＴ３のドレイン端子（他端）に接続されている。つまり、ダイオード２は、ＭＯＳＦＥＴ３に対して並列に接続される。ここでは、ダイオード２とＭＯＳＦＥＴ３とが並列接続されることにより、モータ７から発生した回生電流が入力電源装置１へ逆流することを防止する逆流防止回路が構成される。

ＭＯＳＦＥＴ３は、ソース端子が入力電源装置１のプラス端子、及びダイオード２のアノードに接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ３は、ドレイン端子がダイオード２のカソード、抵抗４１の一端、及び回生保護回路８の入力端子に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ３は、ゲート端子がコンパレータ５の出力端子に接続されている。

電流センサ４は、例えば抵抗４１と、差動アンプ４２とを含んで構成される。電流センサ４は、差動アンプ４２により、抵抗４１の一端と他端との間の電位差を検出することで、実質的に抵抗４１を流れる電流の電流値を検出する。ここでは、電流センサ４は、入力電源装置１からモータ７へ供給される電流の電流値と、モータ７から発生する回生電流の電流値とを検出する。

抵抗４１は、一端がダイオード２のカソード、ＭＯＳＦＥＴ３のドレイン端子、回生保護回路８の入力端子、及び差動アンプ４２の非反転入力端子（＋）と接続されている。また、抵抗４１は、他端がモータドライバ６の入力端子、及び差動アンプ４２の反転入力端子（－）と接続されている。

差動アンプ４２は、非反転入力端子がダイオード２のカソード、ＭＯＳＦＥＴ３のドレイン端子、回生保護回路８の入力端子、及び抵抗４１の一端と接続されている。また、差動アンプ４２は、反転入力端子がモータドライバ６の入力端子、及び抵抗４１の他端と接続されている。

また、差動アンプ４２は、出力端子がコンパレータ５の非反転入力端子（＋）と接続されている。

差動アンプ４２は、抵抗４１の一端と他端との間の電位差を検出することで、実質的に抵抗４１を流れる電流の電流値を検出する。差動アンプ４２は、検出した電位差を出力端子から出力する。

コンパレータ５は、非反転入力端子が差動アンプ４２の出力端子と接続され、反転入力端子が、後述する電圧閾値に相当する信号（基準信号）を出力する基準信号出力部（不図示）の出力端子と接続されている。また、コンパレータ５は、出力端子がＭＯＳＦＥＴ３のゲート端子と接続されている。

コンパレータ５は、非反転入力端子から入力された電位差が電圧閾値以上であるか否かを判定し、電位差が電圧閾値以上であると判定した場合に、少なくともＭＯＳＦＥＴ３のゲート閾値電圧以上の電圧を有する信号を出力端子から出力する。なお、電圧閾値は予めコンパレータ５に設定されている。

モータドライバ６は、入力端子が抵抗４１の他端、及び差動アンプ４２の反転入力端子と接続されている。

モータドライバ６は、出力端子がモータ７の入力端子と接続されている。

モータ７は、入力端子がモータドライバ６の出力端子と接続されている。モータ７は、モータドライバ６により制御される。

回生保護回路８は、入力端子がダイオード２のカソード、ＭＯＳＦＥＴ３のドレイン端子、抵抗４１の一端、及び差動アンプ４２の非反転入力端子と接続されている。この回生保護回路８は、図９で説明した従来の回生電力吸収部１８と同等の機能を備えるものでよい。

次に、図１に示す実施の形態１に係るモータ駆動回路の動作例及び効果について説明する。ここでは、入力電源装置１からモータ７に電流が供給される通常動作時と、モータ７から入力電源装置１に向かって電流が流れる（逆流する）回生時とに分けて、動作例及び効果を説明する。なお、モータ駆動回路の初期状態では、ＭＯＳＦＥＴ３は非導通状態（オフ）となっているものとする。

＜通常動作時＞
まず、モータ駆動回路では、入力電源装置１から電流の供給が開始される。電流の供給が開始されてしばらくは、供給される電流の電流値も小さい。このとき、ＭＯＳＦＥＴ３は非導通状態であるため、電流は図２に示すように、ダイオード２、電流センサ４（抵抗４１）、及びモータドライバ６を経由してモータ７へ供給される。

ここで、電流が抵抗４１を流れたとき、差動アンプ４２は、抵抗４１の一端と他端との間の電位差を検出し、検出した電位差を出力端子から出力する。差動アンプ４２の出力端子から出力された電位差は、コンパレータ５の非反転入力端子に入力される。なお、電流の供給が開始されてしばらくは電流値が小さいため、検出される電位差も小さい。

コンパレータ５は、非反転入力端子から入力された電位差と、予め設定されている電圧閾値とを比較し、入力された電位差が電圧閾値以上であるか否かを判定する。この時点では、入力された電位差が電圧閾値未満であるため、コンパレータ５は作動しない。その結果、ＭＯＳＦＥＴ３は非導通状態を維持する。

その後、入力電源装置１は、供給する電流の電流値を次第に大きくしながら、モータ７への電流の供給を継続する。このとき、入力電源装置１から供給される電流の電流値が次第に大きくなるにつれて、差動アンプ４２で検出される抵抗４１の両端の電位差も大きくなる。

そして、この電位差が電圧閾値以上になると、すなわち、電流値が所定の電流閾値以上になると、コンパレータ５は、少なくともＭＯＳＦＥＴ３のゲート閾値電圧以上の電圧を有する信号を出力端子から出力する。その結果、ＭＯＳＦＥＴ３は非導通状態から導通状態に切り替わり、ソース端子からドレイン端子へ向けて電流が流れるようになる。

ここで、ＭＯＳＦＥＴ３のオン抵抗は、ダイオード２のオン抵抗よりも小さい。したがって、ＭＯＳＦＥＴ３が導通状態になると、入力電源装置１から供給される電流はダイオード２をバイパスし、ＭＯＳＦＥＴ３のソース端子へ流れる。その後、電流は図３に示すように、ＭＯＳＦＥＴ３のソース端子からドレイン端子、抵抗４１、及びモータドライバ６を経由してモータ７へ供給される（力行）。

差動アンプ４２で検出される電位差が電圧閾値以上である場合、すなわち、電流値が所定の電流閾値以上である場合、コンパレータ５は上記信号の出力を継続する。したがって、電流値が電流閾値以上である場合、ＭＯＳＦＥＴ３は導通状態を維持し、図３に示すようにしてモータ７へ電流が供給される。

＜回生時＞
回生時は、図４に示すように、モータ７から入力電源装置１に向かって電流（以下、「回生電流」ともいう。）が流れる。

モータ７から発生した回生電流は、モータドライバ６を経て、抵抗４１を他端から一端へ流れる。このとき、差動アンプ４２は、通常動作時と同様に、抵抗４１の一端と他端との間の電位差を検出し、検出した電位差を出力端子から出力する。なお、回生電流が抵抗４１を他端から一端へ流れる場合、検出される電位差は負の値となる。

コンパレータ５は、非反転入力端子から入力された電位差と電圧閾値とを比較し、入力された電位差が電圧閾値以上であるか否かを判定する。ここでは、入力された電位差は負の値であるため、コンパレータ５は電位差が電圧閾値以上ではないと判定し、上記信号の出力を停止する。その結果、ＭＯＳＦＥＴ３は導通状態から非導通状態に切り替わる。

ＭＯＳＦＥＴ３が非導通状態になると、回生電流はダイオード２及びＭＯＳＦＥＴ３を流れることができなくなり、図４に示すように回生保護回路８へ流れる。そして、回生電流（回生電力）は回生保護回路８で消費される。

このように、実施の形態１に係るモータ駆動回路では、回生時にモータ７から発生した回生電流が入力電源装置１に流れ込むことが防止される。したがって、回生時に過電圧が入力電源装置１に印加されることがなくなり、入力電源装置１が電流の供給を停止する事態も回避できる。

一方、実施の形態１に係るモータ駆動回路では、通常動作時における電流閾値を０Ａよりわずかに大きい値に設定し、コンパレータ５に設定する電圧閾値を当該電流閾値に対応する値に設定しておくことで、電流の供給開始後、速やかにＭＯＳＦＥＴ３を導通状態に切り替えることができる。その結果、電流は供給開始後のごくわずかな時間（ＭＯＳＦＥＴ３が導通状態に切り替わるまでの時間）を除き、ほとんどがダイオード２をバイパスしてＭＯＳＦＥＴ３へ流れる。一方、ＭＯＳＦＥＴ３の電圧降下は、ダイオード２の電圧降下と比較してかなり小さい。したがって、実施の形態１に係るモータ駆動回路では、回生電流が入力電源装置１に流れ込むことを防止しつつ、図９に示した従来構成のように、モータ１７へ供給される電圧が低下することに起因するモータ１７の性能劣化も回避することができる。

また、図９に示した従来のモータ駆動回路では、バッテリ１１からモータ１７に大電流を供給する場合、その大電流を流すことが可能な大容量のダイオード１２が必要となり、ダイオード１２のサイズ及びコストが大きくなるという問題があった。さらに、図９に示した従来のモータ駆動回路では、ダイオード１２の順方向電圧による損失が大きくなることによりダイオード１２が発熱し、ヒートシンク等の放熱対策が必要となるという問題もあった。

その点、実施の形態１に係るモータ駆動回路では上記のように、電流閾値を０Ａよりわずかに大きい値に設定することで、ダイオード２には電流がほとんど流れないため、小容量のダイオード２を使用することができ、ダイオード２のサイズダウン及びコストダウンが可能となる。

また、実施の形態１に係るモータ駆動回路では、ＭＯＳＦＥＴ３の電圧降下はダイオード２の電圧降下と比較してかなり小さいため、ＭＯＳＦＥＴ３の順方向電圧による損失に起因する発熱も抑えることができ、ヒートシンク等の放熱対策も不要となる。

なお、上記の説明では、電流センサ４が抵抗４１と差動アンプ４２とを含んで構成され、電流センサ４は、入力電源装置１からモータ７へ供給される電流の電流値と、モータ７から発生する回生電流の電流値との双方を検出する例を説明した。

しかしながら、電流センサ４はこれに限らず、入力電源装置１からモータ７に供給される電流の電流値のみを検出するセンサで構成されてもよい。その場合、電流センサ４は、入力電源装置１からモータ７に供給される電流の電流値を検出し、検出した電流値を出力端子から出力する。そして、電流センサ４の出力端子から出力された電流値は、コンパレータ５の非反転入力端子に入力される。

コンパレータ５は、非反転入力端子から入力された電流値と電流閾値とを比較し、入力された電流値が電流閾値以上であるか否かを判定し、入力された電流値が電流閾値以上である場合に、上記信号を出力する。この場合、電流センサ４は、モータ７から発生する回生電流の電流値を検出する必要はないため、入力電源装置１からモータ７（モータドライバ６）までの間であればどの位置に配置されてもよい。例えば、電流センサ４は、図５に示すように、入力電源装置１とＭＯＳＦＥＴ３のソース端子との間に配置されてもよい。

また、上記の説明では、スイッチング素子３がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴで構成された例を説明した。しかしながら、スイッチング素子３はこれに限らず、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ、またはバイポーラトランジスタで構成されてもよい。

また、上記の説明では、電流センサ４とコンパレータ５とが別々に設けられた例を説明したが、これに限らず、例えば電流センサ４がコンパレータ５の上記機能を備えていてもよい。

また、スイッチング素子３は、図６に示すように、スイッチ３１及びコイル３２を有するリレーで構成されてもよい。

スイッチ３１は、一端が入力電源装置１、及びダイオード２のアノードに接続され、他端がダイオード２のカソード、抵抗４１の一端、及び回生保護回路８の入力端子に接続される。

コイル３２は、スイッチ３１に対向配置されている。コイル３２は、一端が接地され、他端がコンパレータ５の出力端子に接続されている。

図６に示すモータ駆動回路も、基本的には図１に示すモータ駆動回路と同様に動作する。図６に示すモータ駆動回路では、入力電源装置１から供給される電流の電流値が電流閾値未満である場合、スイッチ３１はオフとなっている。一方、入力電源装置１から供給される電流の電流値が電流閾値以上になると、コンパレータ５から出力される信号により、コイル３２が励磁され、スイッチ３１がオンとなる。スイッチ３１がオンとなった後は、入力電源装置１から供給される電流はスイッチ３１、抵抗４１、及びモータドライバ６を経由してモータ７に供給される。

一方、回生時には、入力電源装置１から供給される電流の電流値が電流閾値未満となるため、コンパレータ５からの信号出力が停止され、スイッチ３１がオフとなる。その後、回生電流は、ダイオード２及びスイッチ３１を流れることなく、回生保護回路８に流れ、この回生電流（回生電力）が回生保護回路８で消費される。

このように、スイッチング素子３がリレーで構成される場合、スイッチング素子３がＭＯＳＦＥＴで構成される場合に比べて素子のサイズ及びコストが大きくなる。しかしながら、スイッチング素子３がリレーで構成される場合、ＭＯＳＦＥＴで構成される場合よりも電圧降下が小さく、絶縁性及び耐ノイズ性に優れた回路とすることができる。スイッチング素子３としてどのような素子を使用するかについては、設計等に応じてユーザにより適宜選択されるのが望ましい。

以上のように、この実施の形態１によれば、モータ駆動回路は、入力電源装置１と、一端が入力電源装置１の出力端子に接続されたスイッチング素子３と、入力端子がスイッチング素子３の他端に接続されたモータドライバ６と、入力端子がモータドライバ６に接続され、モータドライバ６により制御されるモータ７と、アノードがスイッチング素子３の一端に接続され、カソードがスイッチング素子３の他端に接続されたダイオード２と、スイッチング素子３の他端とモータドライバ６の入力端子との間に接続され、モータ７から発生する回生電力を消費する回生保護回路８と、入力電源装置１からモータ７へ供給される電流値を検出する電流センサ４と、電流センサ４により検出された電流値に基づいて、スイッチング素子３の導通状態を切り替える信号を出力する信号出力部５と、を備えた。これにより、実施の形態１に係るモータ駆動回路は、モータ７の性能劣化を従来よりも抑制可能となる。

また、スイッチング素子３のオン抵抗は、ダイオード２のオン抵抗よりも小さい。これにより、モータ駆動回路は、スイッチング素子３が導通状態になると、入力電源装置１から供給される電流をダイオード２ではなくスイッチング素子３へ流すことができる。したがって、従来よりも電圧降下を抑制し、モータ７の性能劣化を抑制可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ＭＯＳＦＥＴ３に対してダイオード２を並列接続することで回生電流の入力電源装置１への逆流を防止する例を示した。実施の形態２では、ダイオード２に代えてＭＯＳＦＥＴ３の寄生ダイオードを利用する例について説明する。

実施の形態１では、ＭＯＳＦＥＴ３に対してダイオード２を並列接続することで回生電流の入力電源装置１への逆流を防止していたが、電気特性的に問題がなければ、ダイオード２に代えて、ＭＯＳＦＥＴ３の寄生ダイオードを利用することも可能である。寄生ダイオードは、ＭＯＳＦＥＴの構造上、ソース端子及びドレイン端子間のｐｎ接合により形成されるもので、ボディダイオード又は内部ダイオードとも呼ばれる。

図７は実施の形態２に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。実施の形態２に係るモータ駆動回路は、実施の形態１に係るモータ駆動回路に対し、ダイオード２が削除されている。また、実施の形態２では、ＭＯＳＦＥＴ３ｂは、寄生ダイオード３５を有している。寄生ダイオード３５は、ＭＯＳＦＥＴが一般的に有している寄生ダイオードで構成される。

実施の形態２に係るモータ駆動回路のその他の構成については、実施の形態１に係るモータ駆動回路と同一であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。

また、実施の形態２に係るモータ駆動回路の動作例は、実施の形態１に係るモータ駆動回路の動作例におけるダイオード２が果たす役割を、ＭＯＳＦＥＴ３ｂの寄生ダイオード３５が担う点のみが異なり、その他の動作例については、実施の形態１に係るモータ駆動回路の動作例と同様である。

また、効果の点においても、実施の形態２に係るモータ駆動回路では、実施の形態１に係るモータ駆動回路と同様の効果を奏することができるほか、ＭＯＳＦＥＴ３ｂに並列に接続するダイオード２が不要となるため、実施の形態１に係るモータ駆動回路に比べてコストダウンが可能となる。

なお、実施の形態２では、スイッチング素子３ｂとして、寄生ダイオード３５を有する素子を使用できる。例えば、実施の形態２では、スイッチング素子３ｂとして、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ、及び、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ ＭＯＳＦＥＴ）を使用できる。

以上のように、実施の形態２によれば、モータ駆動回路は、入力電源装置１と、一端が入力電源装置１の出力端子に接続された、寄生ダイオード３５を有するスイッチング素子３ｂと、入力端子がスイッチング素子３ｂの他端に接続されたモータドライバ６と、入力端子がモータドライバ６に接続され、モータドライバ６により制御されるモータ７と、スイッチング素子３ｂの他端とモータドライバ６の入力端子との間に接続され、モータ７から発生する回生電力を消費する回生保護回路８と、入力電源装置１からモータ７へ供給される電流値を検出する電流センサ４と、電流センサ４により検出された電流値に基づいて、スイッチング素子３ｂの導通状態を切り替える信号を出力する信号出力部５と、を備えた。これにより、実施の形態２に係るモータ駆動回路は、実施の形態１に係るモータ駆動回路よりも低コストで、モータ７の性能劣化を従来よりも抑制可能となる。

また、寄生ダイオード３５は、アノードが入力電源装置１の出力端子に接続され、カソードがモータドライバ６の入力端子に接続されている。これにより、実施の形態２に係るモータ駆動回路は、モータ７から発生した回生電流が入力電源装置１に流れることを抑制できる。

実施の形態３．
実施の形態３では、スイッチング素子３としてＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を採用した場合の例を説明する。

図８は実施の形態３に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。実施の形態３に係るモータ駆動回路は、実施の形態１におけるスイッチング素子３としてＩＧＢＴ３ｃが使用されている。また、実施の形態３に係るモータ駆動回路は、実施の形態１に係るモータ駆動回路に対し、ダイオード２、電流センサ４、及び信号出力部５が削除され、電源装置９が追加されている。実施の形態３に係るモータ駆動回路のその他の構成については、実施の形態１に係るモータ駆動回路と同一であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＩＧＢＴ３ｃは、コレクタ端子（一端）が入力電源装置１のプラス端子に接続され、エミッタ端子（他端）がモータドライバ６の入力端子に接続されている。また、ＩＧＢＴ３ｃは、ゲート端子が電源装置９のプラス端子（出力端子）に接続されている。

電源装置９は、プラス端子がＩＧＢＴ３ｃのゲート端子に接続され、マイナス端子が接地されている。電源装置９は、ＩＧＢＴ３ｃのゲート端子に対し、ゲート閾値電圧以上の電圧を常時印加している。これにより、ＩＧＢＴ３ｃは常時導通状態に維持される。

ＩＧＢＴ３ｃには寄生ダイオードは存在しない。しかしながら、ＩＧＢＴ３ｃは導通状態においてもトランジスタのように一方向にしか電流を流せないことから、ＩＧＢＴ３ｃに対して並列に接続するダイオードは不要となる。また、ＩＧＢＴ３ｃが導通状態を維持していても、回生時にモータ７から発生した回生電流はＩＧＢＴ３ｃを通過して入力電源装置１へ流れることがない。そのため、実施の形態３では、ＩＧＢＴ３ｃの導通状態と非導通状態とを切り替えるための構成（例えば電流センサ４及び信号出力部５）が不要となる。したがって、実施の形態３では、図８に示すような回路構成で、実施の形態１に係るモータ駆動回路と同様の制御が可能である。

これにより、実施の形態３に係るモータ駆動回路では、実施の形態１に係るモータ駆動回路と同様の効果を奏することができるほか、ダイオード２、電流センサ４、及び信号出力部５が不要となるため、実施の形態１に係るモータ駆動回路に比べてコストダウンが可能となる。

以上のように、実施の形態３によれば、ゲート駆動回路は、入力電源装置１と、一端が入力電源装置１の出力端子に接続されたＩＧＢＴ３ｃと、入力端子がＩＧＢＴ３ｃの他端に接続されたモータドライバ６と、入力端子がモータドライバ６に接続され、モータドライバ６により制御されるモータ７と、ＩＧＢＴ３ｃの他端とモータドライバ６の入力端子との間に接続され、モータ７から発生する回生電力を消費する回生保護回路８と、を備えた。これにより、実施の形態３に係るモータ駆動回路は、実施の形態１に係るモータ駆動回路よりも低コストで、モータ７の性能劣化を従来よりも抑制可能となる。

なお、本開示はその開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組合わせ、或いは各実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 入力電源装置（電源装置）
２ ダイオード
３、３ｂ スイッチング素子
４ 電流センサ
５ 信号出力部（コンパレータ）
６ モータドライバ
７ モータ
８ 回生保護回路
９ 電源装置
１１ バッテリ
１２ ダイオード
１３ 半導体スイッチ
１４ 定電圧発生部
１６ モータドライバ
１７ モータ
１８ 回生電力吸収部
３１ スイッチ
３２ コイル
３５ 寄生ダイオード
４１ 抵抗
４２ 差動アンプ
Ｃ１ キャパシタ
Ｌ１ 電源線路
Ｒ１ 抵抗

Claims (5)

1. 電源装置と、
   一端が前記電源装置の出力端子に接続されたスイッチング素子と、
   入力端子が前記スイッチング素子の他端に接続されたモータドライバと、
   入力端子が前記モータドライバに接続され、当該モータドライバにより制御されるモータと、
   アノードが前記スイッチング素子の一端に接続され、カソードが前記スイッチング素子の他端に接続されたダイオードと、
   前記スイッチング素子の他端と前記モータドライバの入力端子との間に接続され、前記モータから発生する回生電力を消費する回生保護回路と、
   前記電源装置から前記モータへ供給される電流値を検出する電流センサと、
   前記電流センサにより検出された電流値に基づいて、前記スイッチング素子の導通状態を切り替える信号を出力する信号出力部と、
   を備えたモータ駆動回路。
2. 前記スイッチング素子のオン抵抗は、前記ダイオードのオン抵抗よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動回路。
3. 電源装置と、
   一端が前記電源装置の出力端子に接続された、寄生ダイオードを有するスイッチング素子と、
   入力端子が前記スイッチング素子の他端に接続されたモータドライバと、
   入力端子が前記モータドライバに接続され、当該モータドライバにより制御されるモータと、
   前記スイッチング素子の他端と前記モータドライバの入力端子との間に接続され、前記モータから発生する回生電力を消費する回生保護回路と、
   前記電源装置から前記モータへ供給される電流値を検出する電流センサと、
   前記電流センサにより検出された電流値に基づいて、前記スイッチング素子の導通状態を切り替える信号を出力する信号出力部と、
   を備えたモータ駆動回路。
4. 前記寄生ダイオードは、
   アノードが前記電源装置の出力端子に接続され、カソードが前記モータドライバの入力端子に接続されている
   ことを特徴とする請求項３記載のモータ駆動回路。
5. 電源装置と、
   一端が前記電源装置の出力端子に接続されたＩＧＢＴと、
   入力端子が前記ＩＧＢＴの他端に接続されたモータドライバと、
   入力端子が前記モータドライバに接続され、当該モータドライバにより制御されるモータと、
   前記ＩＧＢＴの他端と前記モータドライバの入力端子との間に接続され、前記モータから発生する回生電力を消費する回生保護回路と、
   を備えたモータ駆動回路。

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