JP2023141924A - 半導体装置及びモータ駆動システム - Google Patents

半導体装置及びモータ駆動システム Download PDF

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Abstract

【課題】コストを抑制する。【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、第１乃至第５端子と、増幅回路と、切り替え部とを含む。第１端子Ｐ１には、外部に設けられる第１抵抗の第１端が接続される。第２端子Ｐ２には、第１抵抗の第２端が接続される。第３端子Ｐ３には、外部に設けられる第２抵抗の第１端が接続される。第４端子Ｐ４には、第２抵抗の第２端が接続される。増幅回路は、第１入力端と第２入力端と出力端とを有する。第５端子Ｐ９には、増幅回路の出力端が接続される。切り替え部は、第１入力端と第１端子Ｐ１とを接続し、且つ第２入力端と第２端子Ｐ２とを接続する第１状態と、第１入力端と第３端子Ｐ３とを接続し、且つ第２入力端と第４端子Ｐ４とを接続する第２状態と、を切り替えるように構成される。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、半導体装置及びモータ駆動システムに関する。
電流を検出するための半導体装置が知られている。
米国特許出願公開第２００６／５５３５２号明細書 特開２００３－１８９００号公報 米国特許出願公開第２００９／２５６５０４号明細書
コストを抑制する。
実施形態に係る半導体装置は、第１乃至第５端子と、増幅回路と、切り替え部とを含む。第１端子には、外部に設けられる第１抵抗の第１端が接続される。第２端子には、第１抵抗の第２端が接続される。第３端子には、外部に設けられる第２抵抗の第１端が接続される。第４端子には、第２抵抗の第２端が接続される。増幅回路は、第１入力端と第２入力端と出力端とを有する。第５端子には、増幅回路の出力端が接続される。切り替え部は、第１入力端と第１端子とを接続し、且つ第２入力端と第２端子とを接続する第１状態と、第１入力端と第３端子とを接続し、且つ第２入力端と第４端子とを接続する第２状態と、を切り替えるように構成される。
第１実施形態に係るモータ駆動システムの構成の一例を説明するためのブロック図。 第１実施形態に係るドライバユニットの構成例を示す回路図。 第１実施形態に係る半導体装置の電流検出部と、ドライバユニットの一部と、マイクロコントローラとを示す回路図。 第１実施形態に係るデコーダの動作を説明するためのテーブル。 第１実施形態に係る電流検出部の動作を説明するためのダイアグラム。 第２実施形態に係る半導体装置の電流検出部と、ドライバユニットの一部と、マイクロコントローラとを示す回路図。 変形例に係る半導体装置の電流検出部と、ドライバユニットの一部と、マイクロコントローラとを示す回路図。
以下、実施形態につき図面を参照して説明する。説明に際し、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。また、以下に示す実施形態は、技術的思想を例示するものである。実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。実施形態は、種々の変更を加えることができる。
［１］第１実施形態
第１実施形態に係る半導体装置について説明する。
［１－１］構成
［１－１－１］半導体装置１を含むモータ駆動システムＳＹＳの全体構成
図１は、第１実施形態に係るモータ駆動システムの構成の一例を説明するためのブロック図である。モータ駆動システムＳＹＳは、車両のパワーステアリングをモータで駆動するシステムである。モータ駆動システムＳＹＳは、半導体装置１、ドライバユニット２、モータ３、及びマイクロコントローラ４を含む。
半導体装置１は、ＩＣ（Integrated Circuit）チップである。半導体装置１は、プリドライバ１１及び電流検出部１２を含む。プリドライバ１１は、マイクロコントローラ４の信号に基づいて、ドライバユニット２を駆動する。電流検出部１２は、ドライバユニット２に流れる電流を検出し、マイクロコントローラ４へ電圧を出力する。
ドライバユニット２は、複数の図示しないパワー半導体を含む、駆動ユニットである。ドライバユニット２は、プリドライバ１１に駆動され、駆動電流を生成し、モータ３を駆動する。駆動電流は、３相交流電流である。
モータ３は、３相交流モータである。モータ３は、ドライバユニット２によって駆動され、図示しないパワーステアリングの負荷を駆動する。
マイクロコントローラ４は、ＩＣチップである。マイクロコントローラ４は、半導体装置１を制御する。マイクロコントローラ４は、ロジック回路４１と、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４２とを含む。ロジック回路４１は、半導体装置１の制御に必要な信号を生成する。ロジック回路４１は、プリドライバ１１と、電流検出部１２とに、制御信号を送信する。ＡＤＣ４２は、入力された電圧を測定しデジタル値に変換する。
［１－１－２］ドライバユニット２の構成
図２は、第１実施形態に係るドライバユニットの構成例を示す回路図である。ドライバユニット２は、電源線ＰＬ及びＧＬ、トランジスタ２１乃至２６、並びに抵抗Ｒ１乃至Ｒ３を含む。
電源線ＰＬには、電源電圧が印加される。電源線ＧＬは、接地される。
トランジスタ２１のドレインは、電源線ＰＬに接続される。トランジスタ２１のソースは、ノードＮ１に接続される。トランジスタ２２のドレインは、ノードＮ１に接続される。トランジスタ２２のソースは、抵抗Ｒ１の第１端に接続される。抵抗Ｒ１の第２端は、電源線ＧＬに接続される。
トランジスタ２３のドレインは、電源線ＰＬに接続される。トランジスタ２３のソースは、ノードＮ２に接続される。トランジスタ２４のドレインは、ノードＮ２に接続される。トランジスタ２４のソースは、抵抗Ｒ２の第１端に接続される。抵抗Ｒ２の第２端は、電源線ＧＬに接続される。
トランジスタ２５のドレインは、電源線ＰＬに接続される。トランジスタ２５のソースは、ノードＮ３に接続される。トランジスタ２６のドレインは、ノードＮ３に接続される。トランジスタ２６のソースは、抵抗Ｒ３の第１端に接続される。抵抗Ｒ３の第２端は、電源線ＧＬに接続される。
トランジスタ２１乃至２６のゲートは、それぞれ独立してプリドライバ１１に接続される。トランジスタ２１乃至２６が、プリドライバ１１によって、それぞれ個別にオンオフ制御されることで、駆動電流が生成される。抵抗Ｒ１乃至Ｒ３それぞれの第１端及び第２端は、独立して電流検出部１２へ接続される。ノードＮ１、Ｎ２、及びＮ３のそれぞれは、モータ３に接続される。ノードＮ１、Ｎ２、及びＮ３のそれぞれは、ドライバユニット２の出力ノードである。
また、抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧を、電圧Ｖ１と呼ぶ。抵抗Ｒ２の両端に生じる電圧を、電圧Ｖ２と呼ぶ。抵抗Ｒ３の両端に生じる電圧を、電圧Ｖ３と呼ぶ。
抵抗Ｒ１乃至Ｒ３それぞれは、電流検出用の抵抗である。抵抗Ｒ１乃至Ｒ３それぞれの抵抗値は、マイクロコントローラ４にとって既知である。抵抗Ｒ１乃至Ｒ３それぞれの第１端及び第２端と、電流検出部１２との接続は、上記説明した通りに独立して配線される。このように配線することで、配線の寄生抵抗成分による影響が抑制される。抵抗Ｒ１乃至Ｒ３と電流検出部１２との接続の詳細については、後述する。
［１－１－３］電流検出部１２の構成
図３は、第１実施形態に係る半導体装置の電流検出部と、ドライバユニットの一部と、マイクロコントローラとを示す回路図である。
半導体装置１は、端子Ｐ１乃至Ｐ９をさらに含む。端子Ｐ１乃至Ｐ９は、半導体装置１の内部と外部とを電気的に接続するように構成される。
端子Ｐ１は、抵抗Ｒ１の第１端と接続される。端子Ｐ２は、抵抗Ｒ１の第２端と接続される。端子Ｐ３は、抵抗Ｒ２の第１端と接続される。端子Ｐ４は、抵抗Ｒ２の第２端と接続される。端子Ｐ５は、抵抗Ｒ３の第１端と接続される。端子Ｐ６は、抵抗Ｒ３の第２端と接続される。端子Ｐ７及びＰ８のそれぞれは、ロジック回路４１と接続される。端子Ｐ９は、ＡＤＣ４２と接続される。
電流検出部１２は、演算増幅器１２１、デコーダ１２２、抵抗Ｒ１１乃至Ｒ１８、抵抗Ｒ２１乃至Ｒ２４、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８、及び電圧源ＰＳ１を含む。
演算増幅器１２１は、入力された信号を増幅して出力する、演算増幅器である。演算増幅器１２１は、非反転入力端と、反転入力端と、出力端とを備える。電圧源ＰＳ１は、定電圧源である。電圧源ＰＳ１の出力する電圧は、電圧Ｖｒｅｆである。電圧Ｖｒｅｆは、演算増幅器１２１の動作点を決める基準電圧である。電圧Ｖｒｅｆは、例えば演算増幅器１２１の電源電圧（図示しない）の半分の大きさの直流電圧である。
抵抗Ｒ１１の第１端は、端子Ｐ１に接続される。スイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ１１の第２端と抵抗Ｒ２１の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ１２の第１端は、端子Ｐ２に接続される。スイッチＳＷ２は、抵抗Ｒ１２の第２端と抵抗Ｒ２２の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ１３の第１端は、端子Ｐ３に接続される。スイッチＳＷ３は、抵抗Ｒ１３の第２端と抵抗Ｒ２１の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ１４の第１端は、端子Ｐ４に接続される。スイッチＳＷ４は、抵抗Ｒ１４の第２端と抵抗Ｒ２２の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ１５の第１端は、端子Ｐ５に接続される。スイッチＳＷ５は、抵抗Ｒ１５の第２端と抵抗Ｒ２１の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ１６の第１端は、端子Ｐ６に接続される。スイッチＳＷ６は、抵抗Ｒ１６の第２端と抵抗Ｒ２２の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ１７の第１端は、接地される。スイッチＳＷ７は、抵抗Ｒ１７の第２端と抵抗Ｒ２１の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ１８の第１端は、接地される。スイッチＳＷ８は、抵抗Ｒ１８の第２端と抵抗Ｒ２２の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。
抵抗Ｒ２１の第２端は、演算増幅器１２１の非反転入力端に接続される。抵抗Ｒ２２の第２端は、演算増幅器１２１の反転入力端に接続される。抵抗Ｒ２３の第１端は、演算増幅器１２１の非反転入力端に接続される。抵抗Ｒ２３の第２端は、電圧源ＰＳ１の正の出力端に接続される。電圧源ＰＳ１の負の出力端は、接地される。抵抗Ｒ２４の第１端は、演算増幅器１２１の反転入力端に接続される。抵抗Ｒ２４の第２端は、演算増幅器１２１の出力端に接続される。演算増幅器１２１の出力端は、端子Ｐ９に接続される。なお、演算増幅器１２１の出力端から出力される信号を、信号ＶＯＵＴと呼ぶ。
デコーダ１２２は、受信した信号に基づいて、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８の各々を接続状態又は非接続状態にする。デコーダ１２２は、端子Ｐ７及びＰ８を介して、ロジック回路４１から信号を受信する。具体的には、デコーダ１２２は、端子Ｐ７を介して信号ＳＥＬ１を受信する。デコーダ１２２は、端子Ｐ８を介して信号ＳＥＬ２を受信する。信号ＳＥＬ１及びＳＥＬ２それぞれは、１ビットの情報量を有する信号である。つまり、信号ＳＥＬ１と信号ＳＥＬ２とで、あわせて２ビットの情報が伝送される。デコーダ１２２は、受信した信号ＳＥＬ１及びＳＥＬ２に従って、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８それぞれを制御する。
［１－２］動作
図４は、第１実施形態に係るデコーダの動作を説明するためのテーブルである。図４では、信号ＳＥＬ１及びＳＥＬ２それぞれについて、“Ｈ”レベルか“Ｌ”レベルかが示される。また、図４では、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８それぞれについて、接続状態が“○”印で、非接続状態が“×”印で示される。
デコーダ１２２は、信号ＳＥＬ１及びＳＥＬ２に従って、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８を第１状態から第４状態の４通りの状態に制御する。
信号ＳＥＬ１がＬレベル、信号ＳＥＬ２がＨレベルの場合、デコーダはスイッチＳＷ１乃至ＳＷ８を第１状態に制御する。第１状態において、スイッチＳＷ１及びＳＷ２それぞれは接続状態となる。第１状態において、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、及びＳＷ８それぞれは、非接続状態となる。つまり、第１状態において、演算増幅器１２１は電圧Ｖ１を増幅して出力する。
信号ＳＥＬ１がＨレベル、信号ＳＥＬ２がＬレベルの場合、デコーダはスイッチＳＷ１乃至ＳＷ８を第２状態に制御する。第２状態において、スイッチＳＷ３及びＳＷ４それぞれは接続状態となる。第２状態において、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、及びＳＷ８それぞれは、非接続状態となる。つまり、第２状態において、演算増幅器１２１は電圧Ｖ２を増幅して出力する。
信号ＳＥＬ１がＨレベル、信号ＳＥＬ２がＨレベルの場合、デコーダはスイッチＳＷ１乃至ＳＷ８を第３状態に制御する。第３状態において、スイッチＳＷ５及びＳＷ６それぞれは接続状態となる。第３状態において、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ７、及びＳＷ８それぞれは、非接続状態となる。つまり、第３状態において、演算増幅器１２１は電圧Ｖ３を増幅して出力する。
信号ＳＥＬ１がＬレベル、信号ＳＥＬ２がＬレベルの場合、デコーダはスイッチＳＷ１乃至ＳＷ８を第４状態に制御する。第４状態において、スイッチＳＷ７及びＳＷ８それぞれは接続状態となる。第４状態において、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、及びＳＷ６それぞれは、非接続状態となる。つまり、第４状態において、演算増幅器１２１は、入力端が抵抗を介して接地された状態となる。第４状態において、演算増幅器１２１の出力は、電圧Ｖｒｅｆに、演算増幅器１２１のオフセット電圧Ｖｏｆｆを加えた大きさの直流電圧となる。オフセット電圧Ｖｏｆｆは、演算増幅器１２１を製造する際の誤差によって生じる電圧である。
図５は、第１実施形態に係る電流検出部の動作を説明するためのダイアグラムである。図５には、電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３と、信号ＳＥＬ１及びＳＥＬ２と、信号ＶＯＵＴとが示される。また、図５では、破線を用いて、演算増幅器１２１が電圧Ｖ１を増幅した場合に得られる電圧ＧＶ１、演算増幅器１２１が電圧Ｖ２を増幅した場合に得られる電圧ＧＶ２、及び演算増幅器１２１が電圧Ｖ３を増幅した場合に得られる電圧ＧＶ３を、信号ＶＯＵＴと重ねて示している。最も密な破線が電圧ＧＶ１であり、最も粗な破線が電圧ＧＶ３である。
期間Ｔ０において、信号ＳＥＬ１がＬレベル、信号ＳＥＬ２がＬレベルであるから、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８は第４状態となるように制御されている。よって、期間Ｔ０において、信号ＶＯＵＴは電圧Ｖｒｅｆにオフセット電圧Ｖｏｆｆを加えた大きさの直流電圧となる。
期間Ｔ１において、信号ＳＥＬ１がＬレベル、信号ＳＥＬ２がＨレベルであるから、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８は第１状態となるように制御されている。よって、期間Ｔ１において、信号ＶＯＵＴは電圧ＧＶ１と等しくなる。
期間Ｔ２において、信号ＳＥＬ１がＨレベル、信号ＳＥＬ２がＬレベルであるから、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８は第２状態となるように制御されている。よって、期間Ｔ２において、信号ＶＯＵＴは電圧ＧＶ２と等しくなる。
期間Ｔ３において、信号ＳＥＬ１がＨレベル、信号ＳＥＬ２がＨレベルであるから、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８は第３状態となるように制御されている。よって、期間Ｔ３において、信号ＶＯＵＴは電圧ＧＶ３と等しくなる。
以降、信号ＳＥＬ１及びＳＥＬ２は、第１状態、第２状態、第３状態を繰り返すように変化し、信号ＶＯＵＴは電圧ＧＶ１、電圧ＧＶ２、電圧ＧＶ３それぞれと等しくなるように切り替わる。そして図５に示す最後の期間では、信号ＳＥＬ１及びＳＥＬ２は第４状態となり、信号ＶＯＵＴは電圧Ｖｒｅｆにオフセット電圧Ｖｏｆｆを加えた大きさの直流電圧となる。
このように、第１実施形態に係る半導体装置１では、１つのＡＤＣ４２で複数の電圧を測定できるように、電圧を切り替えることができる。また、第１実施形態に係る半導体装置１は、演算増幅器１２１の入力端を接地して、電圧Ｖｒｅｆにオフセット電圧Ｖｏｆｆを加えた大きさの直流電圧を出力することもできる。
［１－３］効果
実施形態に係る半導体装置１は、デコーダ１２２とスイッチＳＷ１乃至ＳＷ８と演算増幅器１２１とを含む。デコーダ１２２が信号ＳＥＬ１及びＳＥＬ２に基づいてスイッチＳＷ１乃至ＳＷ８の状態を切り替えることで、１つの演算増幅器１２１を用いて３種類の電圧を増幅することができる。
つまり、実施形態に係る半導体装置１は、１つの演算増幅器１２１を複数の入力で共有している。これにより、測定したい電圧ごとに演算増幅器１２１を設ける場合と比べて、回路規模を抑制することができ、チップ面積の増加を抑制することができる。よって、製造コストを抑制することができる。
また、回路規模が抑制されたことで、製品の試験に要する時間も短縮できる。よって、試験のコストを抑制することができる。
また、実施形態に係る半導体装置１は、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８を第４状態に制御することで、演算増幅器１２１の入力端を接地することができる。演算増幅器１２１の出力には、オフセット電圧Ｖｏｆｆが含まれる。演算増幅器１２１の入力端を接地し、信号ＶＯＵＴの測定値と設計値とを比較することで、オフセット電圧Ｖｏｆｆを算出することができる。具体的には、第４状態における信号ＶＯＵＴの測定値から電圧Ｖｒｅｆの大きさを減算することで、オフセット電圧Ｖｏｆｆを算出することができる。そして、例えば、マイクロコントローラ４において、算出したオフセット電圧Ｖｏｆｆを、第１状態乃至第３状態において得られた信号ＶＯＵＴの測定値から減算することで、測定結果に与えるオフセット電圧Ｖｏｆｆの影響を抑制できる。
［２］第２実施形態
第２実施形態に係る半導体装置の構成は、第１実施形態に係る半導体装置に対して、電流検出部の構成が異なる。以下に、第２実施形態に係る半導体装置について、第１実施形態と異なる点を説明する。
［２－１］構成
［２－１－１］半導体装置１ａの構成
図６は、第２実施形態に係る半導体装置の電流検出部と、ドライバユニットの一部と、マイクロコントローラとを示す回路図である。第２実施形態に係る半導体装置１ａは、第１実施形態で説明した半導体装置１の電流検出部１２が、電流検出部１２ａに置き換えられた構成を有する。
電流検出部１２ａは、電流検出部１２に対して、オフセット調整回路１２３、並びに可変抵抗回路１２４及び１２５をさらに含み、抵抗Ｒ２３及びＲ２４を含まない。
オフセット調整回路１２３は、信号Ｖｏｕｔのオフセットを調整する機能を有する。具体的には、オフセット調整回路１２３は、演算増幅器１２１に入力される電圧のオフセットを調整することで、信号Ｖｏｕｔのオフセットを小さくする。オフセット調整回路１２３は、スイッチＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５、及びＳＷ７それぞれと抵抗Ｒ２１の第１端との間、及びスイッチＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６、及びＳＷ８それぞれと抵抗Ｒ２２の第１端との間に設けられる。加えて、オフセット調整回路１２３には、演算増幅器１２１の出力が接続される。
可変抵抗回路１２４及び１２５は、抵抗値を複数の異なる値に変化させる機能を有する。可変抵抗回路１２４は、電流検出部１２の抵抗Ｒ２３を置き換えるように設けられる。可変抵抗回路１２５は、電流検出部１２の抵抗Ｒ２４を置き換えるように設けられる。電流検出部１２ａのその他の構成は、電流検出部１２と同様である。
半導体装置１ａにおいて、電流検出部１２ａ以外の構成は、半導体装置１と同様である。
［２－２］動作
オフセット調整回路１２３、並びに可変抵抗回路１２４及び１２５それぞれの動作について、順に説明する。
オフセット調整回路１２３は、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８が第４状態の場合に、オフセット調整動作を行う。具体的には、オフセット調整回路１２３は、演算増幅器１２１の出力電圧に含まれるオフセット電圧Ｖｏｆｆが０Ｖに近づくように、オフセットを調節する。オフセット調整回路１２３は、オフセット調整動作が完了すると、再びオフセット調整動作が実行されるまで、調整結果を保持する。その結果、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ８が第１状態、第２状態、及び第３状態に変化しても、オフセット電圧Ｖｏｆｆが抑制される。
可変抵抗回路１２４及び１２５は、半導体装置１ａの外部からの命令によって、抵抗値を変化させる。その結果、演算増幅器１２１の負帰還の量が変化し、電流検出部１２ａの利得が変化する。このように、可変抵抗回路１２４及び１２５によって、利得を変更することが可能になる。可変抵抗回路１２４及び１２５は、利得変更回路と呼ぶこともできる。
［２－３］効果
第２実施形態に係る半導体装置１ａは、第１実施形態に係る半導体装置１と同様に、製造コストを抑制し、且つ試験のコストを抑制することができる。
第２実施形態に係る半導体装置１ａは、オフセット調整回路１２３、並びに可変抵抗回路１２４及び１２５を含む。オフセット調整回路１２３、並びに可変抵抗回路１２４及び１２５は、演算増幅器１２１と組み合わせて用いられる回路である。そのため、１つの演算増幅器１２１を複数の入力で共有している第２実施形態の構成は、測定したい電圧ごとに演算増幅器１２１を設ける場合と比べて、より回路規模を抑制することができ、チップ面積の増加を抑制することができる。つまり、より製造コストを抑制することができる。
また、回路規模が抑制されたことで、製品の試験に要する時間も短縮できる。よって、試験のコストも抑制することができる。
［３］変形例等
上記実施形態では、電流検出部がスイッチＳＷ１乃至ＳＷ８を含む場合を例に説明した。スイッチは、少なくとも２種類の電圧を切り替えられるように構成されれば良い。図７は、変形例に係る半導体装置の電流検出部と、ドライバユニットの一部と、マイクロコントローラとを示す回路図である。
変形例に係るモータ駆動システムは、第１実施形態に係るモータ駆動システムＳＹＳに対して、半導体装置１が半導体装置１ｂに置き換えられ、マイクロコントローラ４がマイクロコントローラ４ａに置き換えられた点が異なる。
マイクロコントローラ４ａは、ＩＣチップである。マイクロコントローラ４ａは、半導体装置１ｂを制御する。マイクロコントローラ４ａは、ロジック回路４１ａと、ＡＤＣ４２ａ及び４２ｂを含む。ロジック回路４１ａは、半導体装置１ｂの制御に必要な信号を生成する。ロジック回路４１ａは、プリドライバ１１（図示せず）と、電流検出部１２ｂとに、制御信号を送信する。ＡＤＣ４２ａ及び４２ｂそれぞれは、入力された電圧を測定しデジタル値に変換する。
半導体装置１ｂは、ＩＣチップである。半導体装置１ｂは、プリドライバ１１（図示せず）と、電流検出部１２ｂと、端子Ｐ１１乃至Ｐ１９とを含む。プリドライバ１１（図示せず）は、マイクロコントローラ４ａの信号に基づいて、ドライバユニット２を駆動する。電流検出部１２ｂは、ドライバユニット２に流れる電流を検出し、マイクロコントローラ４ａへ電圧を出力する。端子Ｐ１１乃至Ｐ１９は、半導体装置１ｂの内部と外部とを電気的に接続するように構成される。
端子Ｐ１１は、抵抗Ｒ１の第１端と接続される。端子Ｐ１２は、抵抗Ｒ１の第２端と接続される。端子Ｐ１３は、抵抗Ｒ２の第１端と接続される。端子Ｐ１４は、抵抗Ｒ２の第２端と接続される。端子Ｐ１５は、抵抗Ｒ３の第１端と接続される。端子Ｐ１６は、抵抗Ｒ３の第２端と接続される。端子Ｐ１７は、ロジック回路４１ａと接続される。端子Ｐ１８は、ＡＤＣ４２ａと接続される。端子Ｐ１９は、ＡＤＣ４２ｂと接続される。
電流検出部１２ｂは、演算増幅器１２１ａ及び１２１ｂ、インバータ１２６、抵抗Ｒ３１乃至Ｒ３６、抵抗Ｒ４１乃至Ｒ４８、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ１４、並びに電圧源ＰＳ１ａ及びＰＳ１ｂを含む。
演算増幅器１２１ａ及び１２１ｂは、入力された信号を増幅して出力する、演算増幅器である。演算増幅器１２１ａ及び１２１ｂそれぞれは、非反転入力端と、反転入力端と、出力端とを備える。インバータ１２６は、入力された信号を反転して出力する、インバータ回路である。電圧源ＰＳ１ａ及びＰＳ１ｂは、定電圧源である。電圧源ＰＳ１ａ及びＰＳ１ｂそれぞれの出力する電圧は、電圧Ｖｒｅｆである。
抵抗Ｒ３１の第１端は、端子Ｐ１１に接続される。スイッチＳＷ１１は、抵抗Ｒ３１の第２端と抵抗Ｒ４１の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ３２の第１端は、端子Ｐ１２に接続される。スイッチＳＷ１２は、抵抗Ｒ３２の第２端と抵抗Ｒ４２の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ３３の第１端は、端子Ｐ１３に接続される。スイッチＳＷ１３は、抵抗Ｒ３３の第２端と抵抗Ｒ４１の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。抵抗Ｒ３４の第１端は、端子Ｐ１４に接続される。スイッチＳＷ１４は、抵抗Ｒ３４の第２端と抵抗Ｒ４２の第１端との間を、接続状態において電気的に接続し、非接続状態において電気的に絶縁する。
抵抗Ｒ３５の第１端は、端子Ｐ１５に接続される。抵抗Ｒ３５の第２端は、抵抗Ｒ４５の第１端に接続される。抵抗Ｒ３６の第１端は、端子Ｐ１６に接続される。抵抗Ｒ３６の第２端は、抵抗Ｒ４６の第１端に接続される。
抵抗Ｒ４１の第２端は、演算増幅器１２１ａの非反転入力端に接続される。抵抗Ｒ４２の第２端は、演算増幅器１２１ａの反転入力端に接続される。抵抗Ｒ４３の第１端は、演算増幅器１２１ａの非反転入力端に接続される。抵抗Ｒ４３の第２端は、電圧源ＰＳ１ａの正の出力端に接続される。電圧源ＰＳ１ａの負の出力端は、接地される。抵抗Ｒ４４の第１端は、演算増幅器１２１ａの反転入力端に接続される。抵抗Ｒ４４の第２端は、演算増幅器１２１ａの出力端に接続される。演算増幅器１２１ａの出力端は、端子Ｐ１８に接続される。
抵抗Ｒ４５の第２端は、演算増幅器１２１ｂの非反転入力端に接続される。抵抗Ｒ４６の第２端は、演算増幅器１２１ｂの反転入力端に接続される。抵抗Ｒ４７の第１端は、演算増幅器１２１ｂの非反転入力端に接続される。抵抗Ｒ４７の第２端は、電圧源ＰＳ１ｂの正の出力端に接続される。電圧源ＰＳ１ｂの負の出力端は、接地される。抵抗Ｒ４８の第１端は、演算増幅器１２１ｂの反転入力端に接続される。抵抗Ｒ４８の第２端は、演算増幅器１２１ｂの出力端に接続される。演算増幅器１２１ｂの出力端は、端子Ｐ１９に接続される。
スイッチＳＷ１１及びＳＷ１２それぞれは、端子Ｐ１７に印加される信号ＳＥＬ３に基づいて動作する。信号ＳＥＬ３は、１ビットの情報量を有する信号である。インバータ１２６は、端子Ｐ１７に印加された信号ＳＥＬ３を反転して、スイッチＳＷ１３及びＳＷ１４それぞれに出力する。スイッチＳＷ１３及びＳＷ１４それぞれは、インバータ１２６から受信した信号に基づいて動作する。
変形例に係るモータ駆動システムにおいて、その他の構成は、第１実施形態に係るモータ駆動システムＳＹＳと同様である。
スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ１４それぞれの動作について説明する。
信号ＳＥＬ３がＨレベルの場合、スイッチＳＷ１１及びＳＷ１２それぞれは接続状態となり、スイッチＳＷ１３及びＳＷ１４それぞれは非接続状態となる。つまり、信号ＳＥＬ３がＨレベルの場合、演算増幅器１２１ａは電圧Ｖ１を増幅して出力する。
信号ＳＥＬ３がＬレベルの場合、スイッチＳＷ１１及びＳＷ１２それぞれは非接続状態となり、スイッチＳＷ１３及びＳＷ１４それぞれは接続状態となる。つまり、信号ＳＥＬ３がＬレベルの場合、演算増幅器１２１ａは電圧Ｖ２を増幅して出力する。
このように、変形例に係る半導体装置１ｂは、ＡＤＣ４２ａで２種類の電圧を測定できるように、回路を切り替えることができる。
つまり、変形例に係る半導体装置１ｂは、１つの演算増幅器１２１ａを２つの入力で共有している。これにより、測定したい電圧ごとに演算増幅器１２１ａを設ける場合と比べて、回路規模を抑制することができ、チップ面積の増加を抑制することができる。つまり、製造コストを抑制することができる。また、回路規模が抑制されたことで、製品の試験に要する時間も短縮でき、試験のコストを抑制することができる。
なお、出力する電圧の等しい電圧源は、１つの電圧源にまとめてもよい。例えば、変形例に係る電流検出部１２ｂにおいて、電圧源ＰＳ１ａと電圧源ＰＳ１ｂとは、出力する電圧が等しい。よって、例えば、電圧源ＰＳ１ｂを省略し、抵抗Ｒ４７の第２端を、電圧源ＰＳ１ａの正の出力端に接続してもよい。このように構成することで、演算増幅器１２１ａと演算増幅器１２１ｂとが、電圧源ＰＳ１ａに基づいて動作する。１つの電圧源から複数の演算増幅器へ電圧を分配することで、演算増幅器ごとに電圧源を設ける場合に比べて、コストを抑制することができる。
また、電流検出部に含まれる抵抗は、電流検出部の利得が変化しない範囲で、複数の抵抗を１つにまとめても良い。例えば、変形例に係る電流検出部１２ｂにおいて、抵抗Ｒ３５と抵抗Ｒ４５とを、抵抗値が抵抗Ｒ３５の抵抗値と抵抗Ｒ４５の抵抗値との合計と等しい１つの抵抗にまとめても良い。抵抗Ｒ３６と抵抗Ｒ４６についても同様に、抵抗値が抵抗Ｒ３６の抵抗値と抵抗Ｒ４６の抵抗値との合計と等しい１つの抵抗にまとめても良い。スイッチを介して直列接続される抵抗についても、電流検出部の利得が変化しない範囲で、複数の抵抗を１つにまとめても良い。例えば、変形例に係る電流検出部１２ｂにおいて、抵抗Ｒ３１の抵抗値を抵抗Ｒ４１の抵抗値だけ増加させ、抵抗Ｒ３３の抵抗値を抵抗Ｒ４１の抵抗値だけ増加させ、抵抗Ｒ４１を省略しても良い。あるいは、抵抗Ｒ３１の抵抗値と抵抗Ｒ３３の抵抗値とが等しい場合は、抵抗Ｒ４１の抵抗値を抵抗Ｒ３１の抵抗値だけ増加させ、抵抗Ｒ３１及びＲ３３を省略しても良い。抵抗Ｒ３２、Ｒ３４、及びＲ４２についても同様に、抵抗Ｒ３２の抵抗値を抵抗Ｒ４２の抵抗値だけ増加させ、抵抗Ｒ３４の抵抗値を抵抗Ｒ４２の抵抗値だけ増加させ、抵抗Ｒ４２を省略しても良い。あるいは、抵抗Ｒ３２の抵抗値と抵抗Ｒ３４の抵抗値とが等しい場合は、抵抗Ｒ４２の抵抗値を抵抗Ｒ３２の抵抗値だけ増加させ、抵抗Ｒ３２及びＲ３４を省略しても良い。
なお、実施形態及び変形例では、モータ３が３相交流モータである場合を例に説明した。システムが含むモータは、３相交流モータに限定されない。システムが含むモータは、例えばＤＣモータでも良いし、ＤＣモータと単相モータの組み合わせでも良いし、複数の単相モータでも良い。ドライバユニット２が生成する駆動電流は、接続されるモータに対応するように変更される。
本明細書において“接続”は、電気的に接続されている事を示し、例えば間に別の素子を介することを除外しない。また、“電気的に接続される”は、電気的に接続されたものと同様に動作することが可能であれば、絶縁体を介していても良い。
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。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことが出来る。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共に、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。
１，１ａ，１ｂ…半導体装置、２…ドライバユニット、３…モータ、４，４ａ…マイクロコントローラ、１１…プリドライバ、１２，１２ａ，１２ｂ…電流検出部、２１～２６…トランジスタ、４１，４１ａ…ロジック回路、４２…ＡＤコンバータ、１２１，１２１ａ，１２１ｂ…演算増幅器、１２２…デコーダ、１２３…オフセット調整回路、１２４，１２５…可変抵抗回路、１２６…インバータ、ＧＬ…電源線、Ｐ１～Ｐ９，Ｐ１１～Ｐ１９…端子、ＰＬ…電源線、ＰＳ１，ＰＳ１ａ，ＰＳ１ｂ…電圧源、Ｒ１～Ｒ３，Ｒ１１～Ｒ１８，Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３６，Ｒ４１～Ｒ４８…抵抗、ＳＷ１～ＳＷ８，ＳＷ１１～ＳＷ１４…スイッチ、ＳＹＳ…モータ駆動システム。

Claims (14)

  1. 外部に設けられる第１抵抗の第１端が接続される第１端子と、
    前記第１抵抗の第２端が接続される第２端子と、
    外部に設けられる第２抵抗の第１端が接続される第３端子と、
    前記第２抵抗の第２端が接続される第４端子と、
    第１入力端と第２入力端と出力端とを有する増幅回路と、
    前記増幅回路の前記出力端が接続される第５端子と、
    前記第１入力端と前記第１端子とを接続し、且つ前記第２入力端と前記第２端子とを接続する第１状態と、前記第１入力端と前記第３端子とを接続し、且つ前記第２入力端と前記第４端子とを接続する第２状態と、を切り替えるように構成される切り替え部と、
    を備える、半導体装置。
  2. 外部に設けられる第３抵抗の第１端が接続される第６端子と、
    前記第３抵抗の第２端が接続される第７端子と、
    をさらに備え、
    前記切り替え部は、前記第１入力端及び前記第２入力端の接続状態を前記第１状態、前記第２状態、及び前記第１入力端と前記第６端子とを接続し、且つ前記第２入力端と前記第７端子とを接続する第３状態の間で切り替えるように構成された、
    請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記切り替え部は、前記第１入力端及び前記第２入力端の接続状態を前記第１状態、前記第２状態、前記第３状態、及び前記第１入力端を接地し、且つ前記第２入力端を接地する第４状態の間で切り替えるように構成された、
    請求項２に記載の半導体装置。
  4. 外部から１ビットの情報量を有する第１信号が印加される第８端子及び外部から１ビットの情報量を有する第２信号が印加される第９端子をさらに備え、
    前記切り替え部は、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記第１入力端及び前記第２入力端の接続状態を前記第１状態、前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態の間で切り替えるように構成された、
    請求項３に記載の半導体装置。
  5. 外部から１ビットの情報量を有する第３信号が印加される第１０端子をさらに備え、
    前記切り替え部は、前記第３信号に基づいて、前記第１入力端及び前記第２入力端の接続状態を前記第１状態及び前記第２状態の間で切り替えるように構成された、
    請求項１に記載の半導体装置。
  6. 前記増幅回路は、オフセット調整回路を有する、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
  7. 前記増幅回路は、利得変更回路を有する、
    請求項６に記載の半導体装置。
  8. 第１電源線と、
    第２電源線と、
    第１端が前記第１電源線に接続され、第２端が第１ノードに接続された第１トランジスタと、
    第１端が前記第１ノードに接続された第２トランジスタと、
    第１端が前記第２トランジスタの第２端に接続され、第２端が前記第２電源線に接続された第１抵抗と、
    第１端が前記第１電源線に接続され、第２端が第２ノードに接続された第３トランジスタと、
    第１端が前記第２ノードに接続された第４トランジスタと、
    第１端が前記第４トランジスタの第２端に接続され、第２端が前記第２電源線に接続された第２抵抗と、
    を含むドライバユニットと、
    前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタ、及び前記第４トランジスタを制御するプリドライバと、
    前記第１抵抗の前記第１端が接続される第１端子と、
    前記第１抵抗の前記第２端が接続される第２端子と、
    前記第２抵抗の前記第１端が接続される第３端子と、
    前記第２抵抗の前記第２端が接続される第４端子と、
    第１入力端と第２入力端と出力端とを有する増幅回路と、
    前記増幅回路の前記出力端が接続される第５端子と、
    前記第１入力端と前記第１端子とを接続し、且つ前記第２入力端と前記第２端子とを接続する第１状態と、前記第１入力端と前記第３端子とを接続し、且つ前記第２入力端と前記第４端子とを接続する第２状態と、を切り替えるように構成される切り替え部と、
    を含む半導体装置と、
    前記プリドライバを制御し、前記第５端子と接続されたマイクロコントローラと、
    前記第１ノード及び前記第２ノードのそれぞれと接続されたモータと、
    を備える、モータ駆動システム。
  9. 前記ドライバユニットは、
    第１端が前記第１電源線に接続され、第２端が第３ノードに接続された第５トランジスタと、
    第１端が前記第３ノードに接続された第６トランジスタと、
    第１端が前記第６トランジスタの第２端に接続され、第２端が前記第２電源線に接続された第３抵抗と、
    をさらに含み、
    前記半導体装置は、
    前記第３抵抗の前記第１端が接続される第６端子と、
    前記第３抵抗の前記第２端が接続される第７端子と、
    をさらに備え、
    前記切り替え部は、前記第１入力端及び前記第２入力端の接続状態を前記第１状態、前記第２状態、及び前記第１入力端と前記第６端子とを接続し、且つ前記第２入力端と前記第７端子とを接続する第３状態の間で切り替えるように構成された、
    請求項８に記載のモータ駆動システム。
  10. 前記切り替え部は、前記第１入力端及び前記第２入力端の接続状態を前記第１状態、前記第２状態、前記第３状態、及び前記第１入力端を接地し、且つ前記第２入力端を接地する第４状態の間で切り替えるように構成された、
    請求項９に記載のモータ駆動システム。
  11. 前記半導体装置は、前記マイクロコントローラから１ビットの情報量を有する第１信号が印加される第８端子及び前記マイクロコントローラから１ビットの情報量を有する第２信号が印加される第９端子をさらに備え、
    前記切り替え部は、前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記第１入力端及び前記第２入力端の接続状態を前記第１状態、前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態の間で切り替えるように構成された、
    請求項１０に記載のモータ駆動システム。
  12. 前記半導体装置は、前記マイクロコントローラから１ビットの情報量を有する第３信号が印加される第１０端子をさらに備え、
    前記切り替え部は、前記第３信号に基づいて、前記第１入力端及び前記第２入力端の接続状態を前記第１状態及び前記第２状態の間で切り替えるように構成された、
    請求項８に記載のモータ駆動システム。
  13. 前記増幅回路は、オフセット調整回路を有する、
    請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のモータ駆動システム。
  14. 前記増幅回路は、利得変更回路を有する、
    請求項１３に記載のモータ駆動システム。
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