JP4321444B2 - Mos型fetを備えたモータ駆動装置、mos型fet、及びmos型fetを備えたモータ - Google Patents
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Description
出するコンパレータとを備え、それらの逆起電力を検出すると、対応する上アーム又は下アームのスイッチング素子をオンにし、ノイズを抑制する。
以下、本発明のモータ駆動装置の実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置の全体回路図を示す。
3を所定の方向に回転させる。この駆動方式は周知のものであり、3相120度通電方式と言われている。
図4(a)の場合と同じである。ゲート信号がオフする直前のドレイン電流ImosをI0とし、その後このドレイン電流Imosは低下するが、時刻T5に至り、ドレイン電流ImosがI1になった時点で破壊し、MOS型FETは短絡状態となるのでドレイン電流Imosは再度上昇する。時刻T2よりT5までの時間をt1とすると、MOS型FETの消費エネルギーは、1/2(V0*(I0+I1)*t1)となり、この消費エネルギーが、MOS型FETの破壊限界となる。この破壊モードは、一般にエネルギー破壊と言われる。
の図4(a)の場合と同じである。ゲート信号をオフすると、ドレイン電流Imosは、コンデンサ23を流れる電流Icと、ツエナーダイオード24を流れる電流Idとなり、この電流は抵抗26を流れる。この抵抗26間の電圧がスレッシホールド電圧を超えるとトランジスタ25がオンとなり、この測定用MOS型FETは破壊する。この破壊モードは、一般にラッチアップ破壊と言われる。
ここで、FET本体を流れる電流Ifはコンデンサを流れる電流Icを含んでいる。
すなわち、電流Icの流れる時間はわずかであり、 時刻T2の電流Imosの値は時刻
T4のIdの値とほぼ等しくなる。
本実施の形態は、MOS型FETの短絡耐量に関する。図1に示すようにモータ駆動装置においては、MOS型FETは直列に接続されて電源に接続されているので、ノイズ等の誤動作により短絡電流が流れる危険性を常に有している。MOS型FETが短絡した時に耐え得る短絡電流が短絡耐量であり、当然短絡電流が流れる時間に依存する。
ン抵抗をRdsとすると、短絡電流Isは、次式で表すことができる。Is=E/Rds
このドレイン、ソース間オン抵抗をRdsは、ゲート印加電圧に依存し、ゲート印加電圧が高いほど小さい値となる。従って短絡電流Isは、ゲート印加電圧が高いほど大きくなる。
12 駆動コイル
13 ロータ
14 制御回路
15、16、17 直列回路
21 FET本体
22 寄生素子群
23 コンデンサ
24 ツエナーダイオード
25 トランジスタ
26 抵抗器
27 測定用直流電源
28 測定回路用コンデンサ
29 測定用インダクタンス
30 測定用MOS型FET
Q1-Q6 MOS型FET
D1-D6 フライホイルダイオード
Vg MOS型FETのゲート電圧
Vd MOS型FETのソース、ドレイン間電圧
Imos MOS型FETのドレイン電流
Coss コンデンサ23の容量
If FET本体に流れる電流
Ic コンデンサ23に流れる電流(第3の電流)
Id ツエナーダイオード24に流れる電流(第4の電流)
Claims (22)
- 直流電源の正負端子間に2個のMOS型FETを直列に接続して成る直列回路を複数組備え、2個の前記MOS型FETの接続点をモータの駆動コイルに接続したモータ駆動装置であって、
前記MOS型FETは、FET本体と寄生素子群より構成され、
前記寄生素子群は、
前記FET本体と並列に接続されたトランジスタと、
前記トランジスタのコレクタ、ベース間に接続されたツエナーダイオードと、
前記ツエナーダイオードに並列に接続されたコンデンサと、
前記トランジスタのベース、エミッタ間に接続された抵抗器とより成り
前記MOS型FETがオンの時に前記FET本体に流れる電流を第1の電流とし、前記MOS型FETがオンからオフに切替わる過渡時に前記寄生素子群に流れる電流を第2の電流とした場合、前記MOS型FETは、前記第1の電流の最大値と前記第2の電流の最大値との和である電流耐量を有することを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記第2の電流は、前記コンデンサに流れる第3の電流と前記ツエナーダイオードに流れる第4の電流との和である請求項1記載のモータ駆動装置。
- 前記第3の電流は、前記MOS型FETのドレイン、ソース間の電圧変化率に前記コンデンサの容量を乗じた値である請求項2記載のモータ駆動装置。
- 前記コンデンサの容量は、前記MOS型FETのドレイン、ソース間の電圧が0Vである時の容量である請求項3記載のモータ駆動装置。
- 前記第2の電流が前記抵抗器に流れた時、前記抵抗器の両端電圧は、前記トランジスタのベース、エミッタ間のスレッシホールド電圧以下である請求項1記載のモータ駆動装置。
- 前記コンデンサに流れる第3の電流は、実質的に0であり、前記第2の電流は、前記ツエナーダイオードに流れる第4の電流に等しい請求項1記載のモータ駆動装置。
- 前記第2の電流は、前記第1の電流と等しい請求項1記載のモータ駆動装置
- 前記抵抗器の抵抗値は、前記トランジスタのベース、エミッタ間のスレッシホールド電圧を前記第1の電流の最大値で除算した値以下である請求項1記載のモータ駆動装置。
- 前記MOS型FETは、更に、前記直流電源にて所定時間短絡させた時の短絡耐量を有する請求項1記載のモータ駆動装置。
- 前記短絡耐量は、前記直流電源の電圧を前記MOS型FETのドレイン、ソース間のオン抵抗で除算した値である請求項9記載のモータ駆動装置。
- 前記所定時間は、前記直列回路を構成する2個の前記MOS型FETが同時にオンとなる最大時間である請求項9記載のモータ駆動装置。
- ロータと、前記ロータを駆動する駆動コイルと、直流電源の正負端子間に2個のMOS型FETを直列に接続して成る直列回路を複数組備えて2個の前記MOS型FETの接続点を前記駆動コイルに接続することにより前記駆動コイルに流れる電流をスイッチングする前記MOS型FETとを含むモータであって、
前記MOS型FETは、FET本体と寄生素子群より構成され、
前記寄生素子群は、前記FET本体と並列に接続されたトランジスタと、前記トランジスタのコレクタ、ベース間に接続されたツエナーダイオードと、前記ツエナーダイオードに並列に接続されたコンデンサと、前記トランジスタのベース、エミッタ間に接続された抵抗器とより成り
前記MOS型FETがオンの時に前記FET本体に流れる電流を第1の電流とし、前記MOS型FETがオンからオフに切替わる過渡時に前記寄生素子群に流れる電流を第2の電流とした場合、前記MOS型FETは、前記第1の電流の最大値と前記第2の電流の最大値との和である電流耐量を有することを特徴とするモータ。 - 前記第2の電流は、前記コンデンサに流れる第3の電流と前記ツエナーダイオードに流れる第4の電流との和である請求項12記載のモータ。
- 前記第3の電流は、前記MOS型FETのドレイン、ソース間の電圧変化率に前記コンデンサの容量を乗じた値である請求項13記載のモータ。
- 前記コンデンサの容量は、前記MOS型FETのドレイン、ソース間の電圧が0Vである時の容量である請求項14記載のモータ。
- 前記第2の電流が前記抵抗器に流れた時、前記抵抗器の両端電圧は、前記トランジスタのベース、エミッタ間のスレッシホールド電圧以下である請求項12記載のモータ。
- 前記コンデンサに流れる第3の電流は、実質的に0であり、前記第2の電流は、前記ツエナーダイオードに流れる第4の電流に等しい請求項12記載のモータ。
- 前記第2の電流は、前記第1の電流と等しい請求項12記載のモータ。
- 前記抵抗器の抵抗値は、前記トランジスタのベース、エミッタ間のスレッシホールド電圧を前記第1の電流の最大値で除算した値以下である請求項12記載のモータ。
- 前記MOS型FETは、更に、前記直流電源にて所定時間短絡させた時の短絡耐量を有する前記請求項12記載のモータ。
- 前記短絡耐量は、前記直流電源の電圧を前記MOS型FETのドレイン、ソース間のオン抵抗で除算した値である請求項20記載のモータ。
- 前記所定時間は、前記直列回路を構成する2個の前記MOS型FETが同時にオンとなる最大時間である請求項20記載のモータ。
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