JP3267108B2 - モータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は家電機器，産業機器など
に使用され、マイクロコンピュータにより制御されるモ
ータの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、家電機器，産業機器などに搭載さ
れるモータの性能向上が求められ、この制御にマイクロ
コンピュータが用いられることが急速に増えてきてい
る。

【０００３】しかし、マイクロコンピュータはラッチア
ップ異常を起こしやすく、モータ制御に使用する際には
この周辺回路設計には十分に注意する必要がある。

【０００４】一般的に、モータ制御装置には同制御装置
を過電流破壊から保護するために、過電流状態を検出し
てマイクロコンピュータに知らせる周辺回路が備わって
いるが、このようなモータの制御装置としては従来より
図５に示すようなものがある。

【０００５】図５において、１はモータでありその各相
の電機子巻線２ａ，２ｂ，２ｃは出力回路３ａ，３ｂ，
３ｃのそれぞれの出力端子に接続されている。４は直流
主電源であり一般的にはＡＣ１００Ｖを整流平滑したＤ
Ｃ１４０Ｖ程度あるいは、ＡＣ２００Ｖを整流平滑した
ＤＣ２８０Ｖ程度の出力電圧を有するものが多い。

【０００６】前記直流主電源４は、前記出力回路３ａ，
３ｂ，３ｃそれぞれに印加されている。

【０００７】１０はマイクロコンピュータであり、制御
回路１１および周波数電圧設定手段１２はその構成要素
である。

【０００８】周波数電圧設定手段１２には、モータ１に
供給する三相交流電圧波形の基本周波数と実効電圧値が
設定され、この設定情報に基づいて制御回路１１は三相
ＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、スイッチング指
令信号１３ａ，１３ｂ，１３ｃを出力するように構成さ
れている。

【０００９】前記スイッチング指令信号１３ａ，１３
ｂ，１３ｃは、前記出力回路３ａ，３ｂ，３ｃを制御す
る制御信号として同出力回路３ａ，３ｂ，３ｃに出力さ
れている。

【００１０】前記出力回路３ａ，３ｂ，３ｃは、前記ス
イッチング指令信号１３ａ，１３ｂ，１３ｃに基づい
て、前記電機子巻線２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ前記直
流主電源４の正側給電線路側に接続するかまたは負側給
電線路側に接続するかの動作をする半導体スイッチ回路
にて構成されている。

【００１１】なお、前記スイッチング指令信号１３ａ，
１３ｂ，１３ｃの周波数はＰＷＭキャリア周波数と呼ば
れ、通常モータ１に供給する三相交流電圧波形の基本周
波数の１０倍以上の値をとる。一般的に、モータに供給
する三相交流電圧波形の基本周波数が０Ｈｚ〜２００Ｈ
ｚ程度で、ＰＷＭキャリア周波数が２ｋＨｚ〜２０ｋＨ
ｚ程度のものが多い。

【００１２】１４はモータ解放信号であり、同信号は前
記制御回路１１より前記出力回路３ａ，３ｂ，３ｃに出
力されている。

【００１３】前記出力回路３ａ，３ｂ，３ｃは、前記モ
ータ解放信号１４により、前記電機子巻線２ａ，２ｂ，
２ｃのすべてを前記直流主電源４の正側給電線路側にも
負側給電線路側にも接続しないように動作するように構
成されている。

【００１４】ここで、モータ解放信号１４により、電機
子巻線２ａ，２ｂ，２ｃのすべてが直流主電源４の正側
給電線路側にも負側給電線路側にも接続されない状態を
フリーラン状態と呼び、過電流異常などのトラブルが発
生した場合においてこの状態とし、モータおよびこの制
御装置を保護するのが一般的である。

【００１５】５は直流制御電源であり、この正側給電線
路の電圧は前記直流主電源４の負側給電線路の電圧と等
電圧となるように設けられている。

【００１６】６は安定化定電圧源であり、前記直流制御
電源５の出力電圧が印加され、同直流制御電源５よりも
低い安定化定電圧を出力するよう構成されたものであ
り、通常３端子レギュレータにより実現される。

【００１７】前記マイクロコンピュータ１０の動作電源
電圧端子１５，１６には、前記安定化定電圧源６の安定
化定電圧出力が印加されている。

【００１８】１００は過電流検出回路であり、前記出力
回路３ａ，３ｂ，３ｃを流れる電流を検出し、その電流
値が過電流状態となった時、過電流信号を前記マイクロ
コンピュータ１０の入力端子１７に出力するように構成
されている。

【００１９】過電流検出回路１００の具体的な構成につ
いて以下に説明する。１０１は検出抵抗であり、前記出
力回路３ａ，３ｂ，３ｃを流れる電流を検出するために
前記直流主電源４の負側給電線路に挿入されている。

【００２０】前記検出抵抗１０１の一端は、トランジス
タ１０２のエミッタ端子が接続され、同トランジスタ１
０２のベース端子は抵抗１０３を介して前記検出抵抗１
０１の他端に接続されている。また、前記トランジスタ
１０２のベース・エミッタ端子間にはコンデンサ１０４
が接続されている。

【００２１】前記トランジスタ１０２のコレクタ端子は
抵抗１０５，１０６を介して、前記マイクロコンピュー
タ１０の負側動作電源電圧端子１５と等電圧の給電線路
に接続されている。

【００２２】前記抵抗１０５，１０６の共通接続点は、
コンデンサ１０８を介して前記マイクロコンピュータ１
０の負側動作電源電圧端子１５と等電圧の給電線路に接
続されるとともに、ショットキーバリアダイオード１０
７を介して前記マイクロコンピュータ１０の正側動作電
源電圧端子１６と等電圧の給電線路に接続されており、
同抵抗１０５，１０６の共通接続点は、過電流検出回路
１００の出力として前記マイクロコンピュータ１０の入
力端子１７に接続されている。

【００２３】以上のような各構成要素１０１〜１０８に
より前記過電流検出回路１００は構成されている。

【００２４】以上のように構成された従来のモータの制
御装置について、以下その動作について説明する。

【００２５】通常、モータ解放信号１４はフリーラン状
態ではなく、マイクロコンピュータ１０の構成要素であ
る周波数電圧設定手段１２の設定情報に基づいて生成し
たＰＷＭ信号により、２値のスイッチング指令信号１３
ａ，１３ｂ，１３ｃが制御回路１１より出力され、２値
のスイッチング指令信号１３ａ，１３ｂ，１３ｃに応じ
て、出力回路３ａ，３ｂ，３ｃは電機子巻線２ａ，２
ｂ，２ｃを直流主電源４の正側給電線路側かあるいは負
側給電線路側に接続する。これにより、直流主電源４の
出力電力が電機子巻線２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ供給
されモータ１が駆動される。

【００２６】電機子巻線２ａ，２ｂ，２ｃへの電力供給
量は、前記電機子巻線２ａ，２ｂ，２ｃを直流主電源４
の正側給電線路側に接続する時間と負側給電線路側に接
続する時間との比率を制御することにより加減すること
が可能で、これによりモータ１を自在に制御することが
可能となる。

【００２７】この制御は、スイッチング指令信号１３
ａ，１３ｂ，１３ｃのパルス幅を変化させることで行う
ことができ、このような制御はＰＷＭ（パルス幅変調）
制御と呼ばれ、モータ制御の分野で幅広く利用されてい
る技術である。

【００２８】以上のような通常のモータ駆動時におい
て、モータ１が過負荷状態となったなどの何らかの理由
で過大電流が発生し、過電流異常となった場合、モータ
１および半導体スイッチ回路にて構成された出力回路３
ａ，３ｂ，３ｃを中心とする制御装置全体を保護する必
要がある。

【００２９】このような過電流異常となった場合の保護
動作について説明する。まず、過電流検出回路１００は
過電流状態を検出してその異常信号をマイクロコンピュ
ータ１０の入力端子１７に出力する。

【００３０】マイクロコンピュータ１０は、入力端子１
７に過電流異常信号が入力されるとモータ解放信号１４
をフリーラン状態とする。

【００３１】モータ解放信号１４がフリーラン状態とな
ると、出力回路３ａ，３ｂ，３ｃは電機子巻線２ａ，２
ｂ，２ｃのすべてが直流主電源４の正側給電線路側にも
負側給電線路側にも接続しないように動作する。

【００３２】その結果、過電流状態は回避され保護動作
が完了する。以上のような過電流保護を行うために必要
な過電流検出回路１００の動作について以下に説明す
る。

【００３３】図５において、検出抵抗１０１には出力回
路３ａ，３ｂ，３ｃを流れる電流が流れ、上述の過電流
異常となった場合、この電流が過大となり検出抵抗１０
１の両端には大きな電圧降下が発生する。

【００３４】検出抵抗１０１の電圧降下がトランジスタ
１０２のベース・エミッタ間電圧のしきい値である約
０．７Ｖに達すると、トランジスタ１０２は導通し始め
このコレクタ電圧が上昇する。

【００３５】トランジスタ１０２のコレクタ端子の上昇
電圧は抵抗１０５，１０６により分圧され、この分圧値
が過電流異常信号としてマイクロコンピュータ１０の入
力端子１７に出力される。

【００３６】すなわち、過電流異常が発生すると、過電
流検出回路１００は‘Ｈ’レベルの信号を過電流異常信
号としてマイクロコンピュータ１０の入力端子１７に出
力するように動作する。

【００３７】ここで、マイクロコンピュータ１０の正側
動作電源電圧端子１６と入力端子１７との間に接続する
ように設けたショットキーバリアダイオード１０７は、
トランジスタ１０２が導通状態となり、抵抗１０５，１
０６の分圧電圧が‘Ｈ’レベルとなった際に、マイクロ
コンピュータ１０の入力端子１７に過大な電圧が印加さ
れ、マイクロコンピュータ１０がラッチアップ状態とな
るなどの異常動作とならないように保護するために設け
たものである。

【００３８】より具体的には、たとえば直流制御電源５
の出力電圧が約１８Ｖの場合、過電流異常発生時のトラ
ンジスタ１０２のコレクタ端子電圧はおよそ１８Ｖとな
る。

【００３９】一方、安定化定電圧源６の出力電圧を５Ｖ
とすると、マイクロコンピュータ１０の入力端子１７へ
は、この正側動作電源電圧端子１６の印加電圧である５
Ｖを大幅に越える電圧を印加しないようにする必要があ
る。

【００４０】一般的に、マイクロコンピュータの入力端
子への印加電圧は、この動作電源電圧端子の印加電圧以
内であることが望まれるが、これを越える場合は０．３
Ｖ以下に留めなければラッチアップ異常を起こすことは
周知の事実である。

【００４１】したがって、入力端子１７には５Ｖ＋０．
３Ｖを越える電圧を印加しないようにトランジスタ１０
２のコレクタ端子電圧（およそ１８Ｖ）を抵抗１０５，
１０６により分圧する必要がある。

【００４２】しかし、抵抗１０５，１０６の分圧比のバ
ラツキや、直流制御電源５の出力電圧の変動，安定化定
電圧源６の出力電圧バラツキなどにより、抵抗１０５，
１０６の分圧比のみの設計で入力端子１７への印加電圧
を５Ｖ＋０．３Ｖを越えないようにすることは困難であ
る。

【００４３】そこで、順方向電圧がシリコンダイオード
よりも低く、通常０．３Ｖ程度のショットキーバリアダ
イオード１０７を設け、入力端子１７に５Ｖ＋０．３Ｖ
を越える電圧が印加されないようにしている。

【００４４】また、コンデンサ１０４，１０８はＰＷＭ
制御の際に発生するスイッチングノイズによる過電流検
出回路１００の誤動作を防止するために設けられてい
る。

【００４５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、検出抵抗１０１の電圧降下がトランジスタ
１０２のベース・エミッタ間電圧のしきい値である約
０．７Ｖ（温度依存性は約−２ｍＶ／℃）に達すること
により過電流異常を検出するため、過電流異常検出レベ
ルの温度依存性が大きく、たとえば動作周囲温度として
−３０℃〜＋１００℃の変化を想定すると＋１５％〜−
２３％程度、過電流異常検出レベルが変動することにな
る。

【００４６】出力回路３ａ，３ｂ，３ｃを構成する半導
体スイッチ回路である、たとえばパワートランジスタな
どのパワー素子は過電流異常検出レベルの最大変動値に
耐え得るチップサイズをもったものを選定する必要があ
る。

【００４７】したがって、過電流異常検出レベルの変動
幅が大きいと大きなチップサイズのパワー素子が必要に
なり、出力回路３ａ，３ｂ，３ｃの大型化とコストアッ
プ要因となってしまう。

【００４８】また、しきい値も０．７Ｖと高いため検出
抵抗１０１として電力許容損失の大きなものが必要とな
ってしまう。

【００４９】電力許容損失の大きな抵抗は形状も大きく
放熱設計も考慮する必要があり、実装スペースやコスト
面において、この採用は現実的でない。

【００５０】また、マイクロコンピュータ１０の入力端
子１７に過大な電圧が印加してラッチアップ異常が発生
しないようにショットキーバリアダイオード１０７が必
要である。

【００５１】ショットキーバリアダイオードは高価であ
るばかりでなく、逆方向電圧が印加された場合の漏れ電
流が大きく、特に高温状態においては５０μＡ程度にま
で達することがある。

【００５２】過電流異常状態でない通常のモータ駆動時
には、トランジスタ１０２はＯＦＦしており入力端子１
７には正常電流状態を意味する‘Ｌ’レベルの信号が入
力されるが、上記したショットキーバリアダイオード１
０７の漏れ電流が大きくなると、この電流による抵抗１
０６の電圧降下により、誤って‘Ｈ’レベルの信号が入
力端子１７に入力され、過電流異常保護が誤動作する恐
れがある。

【００５３】従来のモータの制御装置は、以上のような
問題点を有していた。本発明は上記従来の問題点を解決
するもので、過電流異常検出レベルの温度依存性が極め
て小さく過電流異常検出精度に優れ、必要最小限のチッ
プサイズのパワー素子により出力回路を構成可能とし、
小さな電力許容損失の検出抵抗が使用でき、さらにショ
ットキーバリアダイオードを用いないでマイクロコンピ
ュータの入力端子に接続可能な過電流検出回路を有した
モータの制御装置を提供することを目的とする。

【００５４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のモータの制御装置は、直流主電源と、複数相
の電機子巻線を有するモータと、前記直流主電源の出力
電力を前記モータの各相電機子巻線にそれぞれ供給する
複数の出力回路と、前記出力回路の前記電機子巻線への
電力供給量を制御する制御信号を前記出力回路へ出力す
るマイクロコンピュータと、直流制御電源と、前記直流
制御電源の出力電圧よりも低い電圧を安定して出力する
安定化定電圧源と、前記出力回路を流れる電流が過電流
か否かを検出する過電流検出回路とを備え、前記マイク
ロコンピュータの動作電源電圧端子には前記安定化定電
圧源の出力電圧が印加され、前記過電流検出回路は、前
記出力回路を流れる電流を検出する検出抵抗と、前記検
出抵抗の一端に一端が接続される第１の抵抗と、前記第
１の抵抗の他端にエミッタ端子が接続される第１のトラ
ンジスタと、前記第１のトランジスタとほぼ同一特性を
有し、前記第１のトランジスタのベース端子にベース端
子が接続され、前記検出抵抗の他端にエミッタ端子が接
続される第２のトランジスタと、前記第１のトランジス
タのコレクタ電流を検出する第２の抵抗と、前記マイク
ロコンピュータの動作電源電圧端子への印加電圧と等電
圧がベース端子に印加され、前記第２の抵抗の電圧降下
を少なくとも一つ以上のダイオードでレベルシフトした
電圧がエミッタ端子に印加される第３のトランジスタ
と、前記第３のトランジスタと相補型で、前記第３のト
ランジスタのコレクタ端子にベース端子が接続される第
４のトランジスタにより構成され、前記第４のトランジ
スタのエミッタ端子の出力を前記過電流検出回路の出力
として前記マイクロコンピュータの入力端子に接続する
ように構成している。

【００５５】または、直流主電源と、複数相の電機子巻
線を有するモータと、前記直流主電源の出力電力を前記
モータの各相電機子巻線にそれぞれ供給する複数の出力
回路と、前記出力回路の前記電機子巻線への電力供給量
を制御する制御信号を前記出力回路へ出力するマイクロ
コンピュータと、直流制御電源と、前記出力回路を流れ
る電流が過電流か否かを検出する過電流検出回路とを備
え、前記マイクロコンピュータの動作電源電圧端子には
前記直流制御電源の出力電圧が印加され、前記過電流検
出回路は、前記出力回路を流れる電流を前記直流主電源
の正側給電線路側で検出する検出抵抗と、前記検出抵抗
の一端に一端が接続される第１の抵抗と、前記第１の抵
抗の他端にエミッタ端子が接続される第１のトランジス
タと、前記第１のトランジスタとほぼ同一特性を有し、
前記第１のトランジスタのベース端子にベース端子が接
続され、前記検出抵抗の他端にエミッタ端子が接続され
る第２のトランジスタと、前記第１のトランジスタのコ
レクタ電流を検出する第２の抵抗と、前記マイクロコン
ピュータの動作電源電圧端子への印加電圧と等電圧がベ
ース端子に印加され、前記第２の抵抗の電圧降下を少な
くとも一つ以上のダイオードでレベルシフトした電圧が
エミッタ端子に印加される第３のトランジスタと、前記
第３のトランジスタと相補型で、前記第３のトランジス
タのコレクタ端子にベース端子が接続される第４のトラ
ンジスタにより構成され、前記第４のトランジスタのエ
ミッタ端子の出力を前記過電流検出回路の出力として前
記マイクロコンピュータの入力端子に接続するように構
成している。

【００５６】

【作用】この構成によって、過電流異常検出レベルは温
度補償され、極めて温度依存性が小さく過電流異常検出
精度に優れた特性を有し、検出抵抗の過電流異常検出時
の電圧降下を任意に低く設定可能とすることで小さな電
力許容損失の検出抵抗が使用可能となり、さらにマイク
ロコンピュータの動作電源電圧を越えない出力構成とす
ることでショットキーバリアダイオードを用いないでマ
イクロコンピュータの入力端子に接続可能な過電流検出
回路を有したモータの制御装置が実現できるものであ
る。

【００５７】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００５８】図１は本発明のモータの制御装置の一実施
例を示すものである。図１において、図５に示した従来
のモータの制御装置と同一機能を有する部分については
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００５９】５０ａは過電流検出回路であり、この部分
が従来のモータの制御装置と異なる部分である。

【００６０】以下に過電流検出回路５０ａについて説明
する。５１ａは検出抵抗であり、出力回路３ａ，３ｂ，
３ｃを流れる電流を検出するために直流主電源４の負側
給電線路に挿入されている。

【００６１】前記検出抵抗５１ａの一端は、第１の抵抗
５２ａの一端が接続され、前記第１の抵抗５２ａの他端
は第１のトランジスタ５３ａのエミッタ端子が接続され
ている。前記第１のトランジスタ５３ａのベース端子
は、第２のトランジスタ５４ａのベース端子と接続さ
れ、前記第２のトランジスタ５４ａのエミッタ端子は前
記検出抵抗５１ａの他端に接続されている。

【００６２】前記第２のトランジスタ５４ａのコレクタ
端子は同トランジスタ５４ａのベース端子と共通で、抵
抗５５を介してマイクロコンピュータ１０の負側動作電
源電圧端子１５と等電圧の給電線路に接続されている。

【００６３】前記第１のトランジスタ５３ａのコレクタ
端子は、ダイオード５６，５７および第２の抵抗５８を
介して前記マイクロコンピュータ１０の負側動作電源電
圧端子１５と等電圧の給電線路に接続されている。ま
た、コンデンサ５９は前記第２の抵抗５８に並列に接続
されている。

【００６４】第３のトランジスタ６０のベース端子は、
前記マイクロコンピュータ１０の正側動作電源電圧端子
１６と等電圧の給電線路に接続されており、前記第３の
トランジスタ６０のエミッタ端子は前記ダイオード５６
のアノード端子に接続されている。

【００６５】前記第３のトランジスタ６０のコレクタ端
子は、第４のトランジスタ６１のベース端子に接続さ
れ、前記第４のトランジスタ６１のコレクタ端子は前記
マイクロコンピュータ１０の正側動作電源電圧端子１６
と等電圧の給電線路に接続されている。

【００６６】前記第４のトランジスタ６１のベース・エ
ミッタ端子間には抵抗６２が接続され、前記第４のトラ
ンジスタ６１のエミッタ端子は抵抗６３とコンデンサ６
４の並列回路を介して、前記マイクロコンピュータ１０
の負側動作電源電圧端子１５と等電圧の給電線路に接続
されるとともに、前記マイクロコンピュータ１０の入力
端子１７に接続されている。

【００６７】以上のような各構成要素５１ａ〜６４によ
り前記過電流検出回路５０ａは構成されており、前記第
４のトランジスタ６１のエミッタ端子が過電流検出回路
５０ａの出力を成している。

【００６８】その他の部分については図５に示した従来
のモータの制御装置と同様であり、その説明を省略す
る。

【００６９】以上のように構成されたモータの制御装置
について、以下その動作を説明する。

【００７０】通常、モータ解放信号１４はフリーラン状
態ではなく、２値のスイッチング指令信号１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに応じて電機子巻線２ａ，２ｂ，２ｃへの電
力供給量を加減し、モータ１を駆動し制御するところは
従来のモータの制御装置と同様である。

【００７１】このような通常のモータ駆動時において、
モータ１が過負荷状態となったなどの何らかの理由で過
大電流が発生し過電流異常となった場合、モータ１およ
び半導体スイッチ回路にて構成された出力回路３ａ，３
ｂ，３ｃを中心とする制御装置全体を保護する必要があ
る。

【００７２】このような過電流異常となった場合、過電
流検出回路５０ａは過電流状態を検出してこの異常信号
をマイクロコンピュータ１０の入力端子１７に出力す
る。

【００７３】マイクロコンピュータ１０は、入力端子１
７に過電流異常信号が入力されるとモータ解放信号１４
をフリーラン状態とする。

【００７４】モータ解放信号１４がフリーラン状態とな
ると、出力回路３ａ，３ｂ，３ｃは電機子巻線２ａ，２
ｂ，２ｃのすべてが直流主電源４の正側給電線路側にも
負側給電線路側にも接続しないように動作する。

【００７５】この結果、過電流状態は回避され保護動作
が完了する。以上のような過電流保護を行うために必要
な過電流検出回路５０ａの動作について以下に説明す
る。

【００７６】図１において、検出抵抗５１ａには出力回
路３ａ，３ｂ，３ｃを流れる電流が流れ上述の過電流異
常となった場合、この電流が過大となり検出抵抗５１ａ
の両端には大きな電圧降下が発生する。

【００７７】一方、第１のトランジスタ５３ａと第２の
トランジスタ５４ａの特性はよく揃っており、それぞれ
のベース・エミッタ間電圧が等しいとすると、前記検出
抵抗５１ａの端子間電圧と第１の抵抗５２ａの端子間電
圧とは等しくなる。

【００７８】したがって、第１の抵抗５２ａを流れる電
流は検出抵抗５１ａに流れる電流に比例することにな
る。

【００７９】第１の抵抗５２ａを流れる電流は、第１の
トランジスタ５３ａのエミッタ・コレクタを介して第２
の抵抗５８に流れる。

【００８０】その結果、第２の抵抗５８の端子間には検
出抵抗５１ａを流れる電流に比例した電圧が発生するこ
とになる。

【００８１】すなわち、検出抵抗５１ａの過電流異常時
の過大電流による電圧降下をＶｏｃ，第１の抵抗５２ａ
の値をＲ５２，第２の抵抗５８の値をＲ５８とすると、
第２の抵抗５８の端子間電圧Ｖ５８は（数１）で表され
る。

【００８２】

【数１】

【００８３】（数１）にて表される端子間電圧Ｖ５８は
ダイオード５６，５７によりレベルシフトされ、（数
２）で表される電圧Ｖａが第３のトランジスタ６０のエ
ミッタ端子に入力される。

【００８４】

【数２】

【００８５】（数２）において、Ｖｆはダイオード５
６，５７の順方向電圧である。電圧Ｖａが第３のトラン
ジスタ６０のベース端子電圧Ｖｒｅｇよりも前記第３の
トランジスタ６０のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅだけ
高くなると、第３のトランジスタ６０が導通し始める。

【００８６】第３のトランジスタ６０の導通に伴い抵抗
６２に電流が流れ、この電圧降下が第４のトランジスタ
６１のベース・エミッタ間のしきい値電圧（約０．７
Ｖ）となると、第４のトランジスタ６１が速やかに導通
を始める。

【００８７】第４のトランジスタ６１が導通すると、前
記第４のトランジスタ６１のエミッタ端子電圧が急速に
上昇し、過電流異常信号として‘Ｈ’レベルの信号が過
電流検出回路５０ａより出力されることになる。

【００８８】すなわち、

【００８９】

【数３】

【００９０】となった時、‘Ｈ’レベルの過電流異常信
号が出力される。（数２），（数３）より上記過電流異
常信号が出力される検出抵抗５１ａの端子間電圧Ｖｏｃ
は、（数４）により表される。

【００９１】

【数４】

【００９２】（数４）において、第３のトランジスタ６
０のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅとダイオード５６の
順方向電圧Ｖｆとが等しいとすると、（数４）は（数
５）のように表される。

【００９３】

【数５】

【００９４】以上の説明から明らかなように、過電流検
出回路５０ａは検出抵抗５１ａの電圧降下Ｖｏｃが（数
５）で示されるしきい値に達することにより過電流異常
を検出し、‘Ｈ’レベルの過電流異常信号をマイクロコ
ンピュータ１０の入力端子１７へ出力するように動作す
るものである。

【００９５】（数５）より明らかなように、過電流検出
回路５０ａの過電流異常検出レベルの温度依存性は、第
１〜第４の各トランジスタ５３ａ，５４ａ，６０，６１
のベース・エミッタ間電圧には依存しないため極めて小
さいものである。

【００９６】なお、（数５）において、ダイオード５７
の順方向電圧Ｖｆ（約０．７Ｖでおよそ−２ｍＶ／℃の
温度依存性を持つ）が存在するが、これは第３のトラン
ジスタ６０のベース端子電圧Ｖｒｅｇの温度依存性を補
償するために設けている。

【００９７】つまり、第３のトランジスタ６０のベース
端子電圧Ｖｒｅｇは、マイクロコンピュータ１０の正側
動作電源電圧端子１６にも入力される安定化定電圧源６
の出力より供給されており、同安定化定電圧源６は一般
的に３端子レギュレータなどの半導体電子回路により構
成されることが多い。

【００９８】このような３端子レギュレータとして安価
なものを選定すると、安定化定電圧源６の出力電圧Ｖｒ
ｅｇは温度依存性を持つことがあり、たとえば−１．３
５ｍＶ／℃程度の値を持つ場合がある。

【００９９】この場合、Ｖｒｅｇの温度依存性をダイオ
ード５７の順方向電圧Ｖｆにより温度補償し、（数５）
におけるＶｏｃの温度依存性を０．６５ｍＶ／℃程度に
留めることが可能である。

【０１００】本来、安定化定電圧源６の出力電圧が温度
依存性を持っていなければ、ダイオード５７の端子間を
ショートし、前記ダイオード５７を削除してもよいもの
である。

【０１０１】過電流検出回路５０ａの過電流異常検出精
度は、（数５）よりＲ５２，Ｒ５８，Ｖｒｅｇの各値の
精度によりほぼ決定され、動作周囲温度として−３０℃
〜＋１００℃を想定しても±１２％程度以下に設計する
ことが可能である。

【０１０２】また、過電流異常検出時の検出抵抗５１ａ
の電圧降下であるしきい値も（数５）に示すとおり、Ｒ
５２とＲ５８により任意のレベルに設定することがで
き、たとえばＲ５２＝３００Ω，Ｒ５８＝４．３ｋΩ，
Ｖｒｅｇ＝５Ｖ，Ｖｆ＝０．７Ｖとすると、上記しきい
値は０．３Ｖと従来に比べて小さな値とすることができ
る。

【０１０３】したがって、検出抵抗５１ａとして電力許
容損失の小さなものが使用可能となる。

【０１０４】また、過電流検出回路５０ａの出力となる
第４のトランジスタ６１のエミッタ端子電圧は、過電流
異常信号出力時の‘Ｈ’レベルを出力する際、マイクロ
コンピュータ１０の正側動作電源電圧端子１６の電圧を
越えることはない。

【０１０５】つまり、過電流異常信号が出力される時、
第４のトランジスタ６１のエミッタ端子電圧Ｖｅは（数
６）で表される。

【０１０６】

【数６】

【０１０７】（数６）において、Ｖｒｅｇは第３のトラ
ンジスタ６０のベース端子電圧，Ｖｃｅは第３のトラン
ジスタ６０のコレクタ・エミッタ間飽和電圧，ΔＶｂｅ
は第３のトランジスタ６０と第４のトランジスタ６１の
ベース・エミッタ間電圧差である。

【０１０８】ここで、ΔＶｂｅをほぼ零とすると、（数
６）は（数７）となり、ＶｅはＶｒｅｇよりもＶｃｅだ
け小さな値となる。

【０１０９】

【数７】

【０１１０】第３のトランジスタ６０のベース端子電圧
であるＶｒｅｇは、マイクロコンピュータ１０の正側動
作電源電圧端子１６への印加電圧でもある。

【０１１１】したがって、（数７）で表される第４のト
ランジスタ６１のエミッタ端子電圧Ｖｅは、マイクロコ
ンピュータ１０の正側動作電源電圧端子１６の電圧を越
えることはなく、前記エミッタ端子をマイクロコンピュ
ータ１０の入力端子１７に接続してもマイクロコンピュ
ータ１０はラッチアップ異常することなく動作すること
が可能となる。

【０１１２】なお、コンデンサ５９，６４は、ＰＷＭ制
御の際に発生するスイッチングノイズによる過電流検出
回路５０ａの誤動作を防止するために設けられたもので
ある。

【０１１３】以上のように本実施例によれば、過電流検
出回路５０ａを直流主電源４の負側給電線路側に設けて
出力回路３ａ，３ｂ，３ｃを流れる電流を検出する検出
抵抗５１ａと、前記検出抵抗５１ａの一端に一端が接続
される第１の抵抗５２ａと、前記第１の抵抗５２ａの他
端にエミッタ端子が接続される第１のトランジスタ５３
ａと、前記第１のトランジスタ５３ａとほぼ同一特性を
有し、前記第１のトランジスタ５３ａのベース端子にベ
ース端子が接続され、前記検出抵抗５１ａの他端にエミ
ッタ端子が接続される第２のトランジスタ５４ａと、前
記第１のトランジスタ５３ａのコレクタ電流を検出する
第２の抵抗５８とを設けたことにより、（数１）に示し
たように、前記検出抵抗５１ａの電圧降下Ｖｏｃを温度
依存性なしに前記第２の抵抗５８の電圧降下Ｖ５８とし
て検出し、ベース端子に安定化定電圧Ｖｒｅｇが印加さ
れ、前記第２の抵抗５８の電圧降下をダイオード５６，
５７でレベルシフトした電圧がエミッタ端子に印加され
る第３のトランジスタ６０を設けたことにより、ダイオ
ード５６の順方向電圧Ｖｆと第３のトランジスタ６０の
ベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅとが温度補償され、ま
た、ダイオード５７の順方向電圧Ｖｆと安定化定電圧Ｖ
ｒｅｇとが温度補償されるようにし、（数５）に示した
ように、前記検出抵抗５１ａの電圧降下Ｖｏｃの過電流
異常検出時のしきい値の温度依存性を無くしている。ま
た、Ｒ５２とＲ５８の抵抗比により上記しきい値を自在
に設定可能としている。

【０１１４】さらに、前記第３のトランジスタ６０のベ
ース端子電圧はマイクロコンピュータ１０の正側動作電
源電圧端子１６への印加電圧と等電圧であり、前記第３
のトランジスタ６０と相補型で、前記第３のトランジス
タ６０のコレクタ端子にベース端子が接続される第４の
トランジスタ６１とを設け、前記第４のトランジスタ６
１のエミッタ端子の出力を前記過電流検出回路５０ａの
出力とすることにより、（数７）に示したように、前記
エミッタ端子の出力が前記マイクロコンピュータ１０の
正側動作電源電圧端子１６への印加電圧を越えることが
なく、前記エミッタ端子の出力を前記マイクロコンピュ
ータ１０の入力端子１７に直接接続しても、前記マイク
ロコンピュータ１０がラッチアップ異常を起こすことは
ない。

【０１１５】このように、過電流異常検出レベルの温度
依存性が極めて小さく過電流異常検出精度に優れ、必要
最小限のチップサイズのパワー素子により出力回路を構
成可能とし、検出抵抗の過電流異常検出時の電圧降下を
任意に低く設定することで小さな電力許容損失の検出抵
抗が使用でき、さらにショットキーバリアダイオードを
用いないでマイクロコンピュータの入力端子に接続可能
な過電流検出回路を有したモータの制御装置が実現でき
るものである。

【０１１６】なお、図１に示した本発明の一実施例にお
いて、直流制御電源５の正側給電線路を直流主電源４の
負側給電線路と共通とした構成を示したが、図２に示す
ように、直流制御電源５の負側給電線路を直流主電源４
の負側給電線路と共通として構成してもよい。

【０１１７】図２において、過電流検出回路５０ｂとそ
の構成要素である検出抵抗５１ｂ，第１の抵抗５２ｂ，
第１のトランジスタ５３ｂ，第２のトランジスタ５４
ｂ，抵抗７５は、図１における過電流検出回路５０ａと
その各構成要素である検出抵抗５１ａ，第１の抵抗５２
ａ，第１のトランジスタ５３ａ，第２のトランジスタ５
４ａ，抵抗５５にそれぞれ対応し、前記第１のトランジ
スタ５３ｂのコレクタ電流を第２の抵抗５８に伝達する
ためのダイオード７１，トランジスタ７３，抵抗７２，
７４より成る電流ミラー回路を設けた以外は、図１のモ
ータの制御装置と同様の構成であり、図１と同一機能を
有する部分については同一符号を付している。

【０１１８】図２に示したようにモータの制御装置を構
成しても、図１のモータの制御装置と同様の目的と効果
を実現することができる。

【０１１９】（実施例２）以下第２の本発明の一実施例
について説明する。

【０１２０】図３は第２の本発明のモータの制御装置の
一実施例を示すものである。図３において、図１に示し
た第１の本発明の実施例と同一機能を有する部分につい
ては同一符号を付し、その説明を省略する。

【０１２１】まず、過電流検出回路５０ｃについて説明
する。５１ｃは検出抵抗であり、出力回路３ａ，３ｂ，
３ｃを流れる電流を検出するために直流主電源４の正側
給電線路に挿入されている。

【０１２２】前記検出抵抗５１ｃの一端は、第１の抵抗
５２ｃの一端が接続され、前記第１の抵抗５２ｃの他端
は第１のトランジスタ５３ｃのエミッタ端子が接続され
ている。前記第１のトランジスタ５３ｃのベース端子
は、第２のトランジスタ５４ｃのベース端子と接続さ
れ、前記第２のトランジスタ５４ｃのエミッタ端子は前
記検出抵抗５１ｃの他端に接続されている。

【０１２３】前記第２のトランジスタ５４ｃのコレクタ
端子は同トランジスタ５４ｃのベース端子と共通で、抵
抗５５を介してマイクロコンピュータ１０の負側動作電
源電圧端子１５と等電圧の給電線路に接続されている。

【０１２４】前記第１のトランジスタ５３ｃのコレクタ
端子は、ダイオード５６，５７および第２の抵抗５８を
介して前記マイクロコンピュータ１０の負側動作電源電
圧端子１５と等電圧の給電線路に接続されている。ま
た、コンデンサ５９は前記第２の抵抗５８に並列に接続
されている。

【０１２５】第３のトランジスタ６０のベース端子は、
前記マイクロコンピュータ１０の正側動作電源電圧端子
１６と等電圧の給電線路に接続されており、前記第３の
トランジスタ６０のエミッタ端子は前記ダイオード５６
のアノード端子に接続されている。

【０１２６】前記第３のトランジスタ６０のコレクタ端
子は、第４のトランジスタ６１のベース端子に接続さ
れ、前記第４のトランジスタ６１のコレクタ端子は前記
マイクロコンピュータ１０の正側動作電源電圧端子１６
と等電圧の給電線路に接続されている。

【０１２７】前記第４のトランジスタ６１のベース・エ
ミッタ端子間には抵抗６２が接続され、前記第４のトラ
ンジスタ６１のエミッタ端子は抵抗６３とコンデンサ６
４の並列回路を介して前記マイクロコンピュータ１０の
負側動作電源電圧端子１５と等電圧の給電線路に接続さ
れるとともに、前記マイクロコンピュータ１０の入力端
子１７に接続されている。

【０１２８】以上のような各構成要素５１ｃ〜６４によ
り前記過電流検出回路５０ｃは構成されており、前記第
４のトランジスタ６１のエミッタ端子が前記過電流検出
回路５０ｃの出力を成している。

【０１２９】直流制御電源５は、この負側給電線路を直
流主電源４の負側給電線路と共通とし、前記直流制御電
源５の正側給電線路は前記第３のトランジスタ６０のベ
ース端子および前記マイクロコンピュータ１０の正側動
作電源端子１６に接続されている。

【０１３０】その他の部分については図１に示したモー
タの制御装置と同様であり、その説明を省略する。

【０１３１】以上のように構成されたモータの制御装置
について、その動作を説明する。図３のモータの制御装
置における過電流検出回路５０ｃを動作させるために
は、第３のトランジスタ６０が導通するのに必要なベー
ス・エミッタ間電圧（約０．７Ｖ）および第１のトラン
ジスタ５３ｃが活性領域で動作するために必要なコレク
タ・エミッタ間電圧（一般的には０．５Ｖ程度以上）を
十分に確保するように第３のトランジスタ６０のベース
端子電圧Ｖｒｅｇを設定する必要がある。

【０１３２】このために、たとえば図１に示したモータ
の制御装置においては、直流制御電源５の出力電圧より
も低い出力電圧を出力する安定化定電圧源６により第３
のトランジスタ６０のベース端子電圧Ｖｒｅｇを供給し
ている。

【０１３３】具体的には、たとえば直流制御電源５の出
力電圧を１８Ｖ，安定化定電圧源６の出力電圧を５Ｖと
すると、第３のトランジスタ６０のベース端子電圧５Ｖ
に対して第１のトランジスタ５３ａのエミッタ電圧はお
よそ１８Ｖであり、これらのトランジスタ５３ａ，６０
を動作させるための電圧は十分に確保されている。

【０１３４】図３に示すモータの制御装置においては、
直流制御電源５よりも十分に高電圧である直流主電源４
の正側給電線路側に検出抵抗５１ｃを設けたことによ
り、上記した第１のトランジスタ５３ｃ，第３のトラン
ジスタ６０が動作するための電圧を確保することが可能
となる。

【０１３５】すなわち、たとえば直流制御電源５の出力
電圧を５Ｖ，直流主電源４の出力電圧を２８０Ｖとする
と、第３のトランジスタ６０のベース端子電圧５Ｖに対
して第１のトランジスタ５３ｃのエミッタ電圧はおよそ
２８０Ｖ近くあり、これらのトランジスタ５３ｃ，６０
を動作させるための電圧は十分に確保されるものであ
る。

【０１３６】その他、過電流検出回路５０ｃの動作を含
む制御装置全体の動作は、図１に示したモータの制御装
置と同様であるためその説明を省略する。

【０１３７】以上のように本実施例によれば、直流制御
電源５よりも十分に高電圧である直流主電源４の正側給
電線路側に検出抵抗５１ｃを設けたことにより、第１の
トランジスタ５３ｃ，第３のトランジスタ６０が動作す
るための電圧を確保することができ、特に安定化定電圧
源を設ける必要がなく、モータの制御装置としてさらな
る簡素化が実現できる。

【０１３８】なお、図３に示した第２の本発明の一実施
例において、直流制御電源５の負側給電線路を直流主電
源４の負側給電線路と共通とした構成を示したが、図４
に示すように直流制御電源５の正側給電線路を直流主電
源４の負側給電線路と共通として構成しても、図３に示
した実施例と同様の効果を実現することが可能である。

【０１３９】

【発明の効果】以上のように本発明は、過電流検出回路
を出力回路を流れる電流を検出する検出抵抗と、前記検
出抵抗の一端に一端が接続される第１の抵抗と、前記第
１の抵抗の他端にエミッタ端子が接続される第１のトラ
ンジスタと、前記第１のトランジスタとほぼ同一特性を
有し、前記第１のトランジスタのベース端子にベース端
子が接続され、前記検出抵抗の他端にエミッタ端子が接
続される第２のトランジスタと、前記第１のトランジス
タのコレクタ電流を検出する第２の抵抗と、ベース端子
に安定化定電圧が印加され、前記第２の抵抗の電圧降下
を少なくとも一つ以上のダイオードでレベルシフトした
電圧がエミッタ端子に印加される第３のトランジスタ
と、前記第３のトランジスタのベース端子電圧はマイク
ロコンピュータの動作電源電圧端子への印加電圧と等電
圧であり、前記第３のトランジスタと相補型で、前記第
３のトランジスタのコレクタ端子にベース端子が接続さ
れる第４のトランジスタとを設け、前記第４のトランジ
スタのエミッタ端子出力を前記過電流検出回路の出力と
して前記マイクロコンピュータの入力端子に接続した構
成とすることにより、過電流異常検出レベルの温度依存
性が極めて小さく過電流異常検出精度に優れ、必要最小
限のチップサイズのパワー素子により出力回路を構成可
能とし、検出抵抗の過電流異常検出時の電圧降下を任意
に低く設定することで小さな電力許容損失の検出抵抗が
使用でき、さらにショットキーバリアダイオードを用い
ないでマイクロコンピュータの入力端子に直接接続可能
な過電流検出回路を実現し、小形で安価なモータの制御
装置の提供が可能となる。

【０１４０】また、過電流検出回路を出力回路を流れる
電流を直流主電源の正側給電線路側で検出する検出抵抗
と、前記検出抵抗の一端に一端が接続される第１の抵抗
と、前記第１の抵抗の他端にエミッタ端子が接続される
第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタとほぼ
同一特性を有し、前記第１のトランジスタのベース端子
にベース端子が接続され、前記検出抵抗の他端にエミッ
タ端子が接続される第２のトランジスタと、前記第１の
トランジスタのコレクタ電流を検出する第２の抵抗と、
マイクロコンピュータの動作電源電圧端子への印加電圧
と等電圧がベース端子に印加され、前記第２の抵抗の電
圧降下を少なくとも一つ以上のダイオードでレベルシフ
トした電圧がエミッタ端子に印加される第３のトランジ
スタと、前記第３のトランジスタと相補型で、前記第３
のトランジスタのコレクタ端子にベース端子が接続され
る第４のトランジスタにより構成し、前記第４のトラン
ジスタのエミッタ端子の出力を前記過電流検出回路の出
力として前記マイクロコンピュータの入力端子に接続し
た構成とすることにより、安定化定電圧源を設ける必要
がなくモータの制御装置として更なる簡素化が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるモータの制御装
置の構成図

【図２】本発明の第１の実施例における他のモータの制
御装置の構成図

【図３】本発明の第２の実施例におけるモータの制御装
置の構成図

【図４】本発明の第２の実施例における他のモータの制
御装置の構成図

【図５】従来のモータの制御装置の構成図

【符号の説明】 １ モータ ２ａ，２ｂ，２ｃ 電機子巻線 ３ａ，３ｂ，３ｃ 出力回路 ４ 直流主電源 ５ 直流制御電源 ６ 安定化定電圧源 １０ マイクロコンピュータ １１ 制御回路 １２ 周波数電圧設定手段 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ スイッチング指令信号 １４ モータ解放信号 １５，１６ 動作電源電圧端子 １７ 入力端子 ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ 過電流検出回路 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ 検出抵抗 ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ 第１の抵抗 ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ 第１のトランジスタ ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ 第２のトランジスタ ５５，６２，６３，７２，７４ 抵抗 ５６，５７ ダイオード ５８ 第２の抵抗 ５９，６４ コンデンサ ６０ 第３のトランジスタ ６１ 第４のトランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 7/085 H02P 5/00 H02P 7/63

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流主電源と、複数相の電機子巻線を有す
   るモータと、前記直流主電源の出力電力を前記モータの
   各相電機子巻線にそれぞれ供給する複数の出力回路と、
   前記出力回路の前記電機子巻線への電力供給量を制御す
   る制御信号を前記出力回路へ出力するマイクロコンピュ
   ータと、直流制御電源と、前記直流制御電源の出力電圧
   よりも低い電圧を安定して出力する安定化定電圧源と、
   前記出力回路を流れる電流が過電流か否かを検出する過
   電流検出回路とを備え、前記マイクロコンピュータの動
   作電源電圧端子には前記安定化定電圧源の出力電圧が印
   加され、前記過電流検出回路は前記出力回路を流れる電
   流を検出する検出抵抗と、前記検出抵抗の一端に一端が
   接続される第１の抵抗と、前記第１の抵抗の他端にエミ
   ッタ端子が接続される第１のトランジスタと、前記第１
   のトランジスタとほぼ同一特性を有し、前記第１のトラ
   ンジスタのベース端子にベース端子が接続され、前記検
   出抵抗の他端にエミッタ端子が接続される第２のトラン
   ジスタと、前記第１のトランジスタのコレクタ電流を検
   出する第２の抵抗と、前記マイクロコンピュータの動作
   電源電圧端子への印加電圧と等電圧がベース端子に印加
   され、前記第２の抵抗の電圧降下を少なくとも一つ以上
   のダイオードでレベルシフトした電圧がエミッタ端子に
   印加される第３のトランジスタと、前記第３のトランジ
   スタと相補型で、前記第３のトランジスタのコレクタ端
   子にベース端子が接続される第４のトランジスタにより
   構成され、前記第４のトランジスタのエミッタ端子の出
   力を前記過電流検出回路の出力として前記マイクロコン
   ピュータの入力端子に接続して成るモータの制御装置。
2. 【請求項２】直流主電源と、複数相の電機子巻線を有す
   るモータと、前記直流主電源の出力電力を前記モータの
   各相電機子巻線にそれぞれ供給する複数の出力回路と、
   前記出力回路の前記電機子巻線への電力供給量を制御す
   る制御信号を前記出力回路へ出力するマイクロコンピュ
   ータと、直流制御電源と、前記出力回路を流れる電流が
   過電流か否かを検出する過電流検出回路とを備え、前記
   マイクロコンピュータの動作電源電圧端子には前記直流
   制御電源の出力電圧が印加され、前記過電流検出回路は
   前記出力回路を流れる電流を前記直流主電源の正側給電
   線路側で検出する検出抵抗と、前記検出抵抗の一端に一
   端が接続される第１の抵抗と、前記第１の抵抗の他端に
   エミッタ端子が接続される第１のトランジスタと、前記
   第１のトランジスタとほぼ同一特性を有し、前記第１の
   トランジスタのベース端子にベース端子が接続され、前
   記検出抵抗の他端にエミッタ端子が接続される第２のト
   ランジスタと、前記第１のトランジスタのコレクタ電流
   を検出する第２の抵抗と、前記マイクロコンピュータの
   動作電源電圧端子への印加電圧と等電圧がベース端子に
   印加され、前記第２の抵抗の電圧降下を少なくとも一つ
   以上のダイオードでレベルシフトした電圧がエミッタ端
   子に印加される第３のトランジスタと、前記第３のトラ
   ンジスタと相補型で、前記第３のトランジスタのコレク
   タ端子にベース端子が接続される第４のトランジスタに
   より構成され、前記第４のトランジスタのエミッタ端子
   の出力を前記過電流検出回路の出力として前記マイクロ
   コンピュータの入力端子に接続して成るモータの制御装
   置。