JP4565854B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電源電圧が供給されるモータ駆動装置に関する。

モータドライバＩＣなどのモータ駆動装置において、リニアな特性に優れアナログ回路の制御に適したバイポーラ（Bipolar）、低消費電力で高集積化に優れデジタル回路の制御に適したＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、高電力効率であり大電流を出力する回路の制御に適したＤＭＯＳ（Double Diffused MOS）という、３つの異なった半導体プロセスを１つの基板上に形成する、所謂ＢｉＣＤＭＯＳプロセスが提案されている（以下に示す特許文献１参照）。モータ駆動装置は、ＢｉＣＤＭＯＳプロセスを採用することによって、多機能化と小型化を同時に実現することができる。
特開平８−２２７９４５号公報

ところで、ＢｉＣＤＭＯＳプロセスなどを採用した場合、モータ駆動装置内部には、複数の電源電圧が供給されることとなる。例えば、モータを駆動するための信号処理を行う信号処理回路に供給する電源電圧ＶＣＣと、駆動コイルを所定のタイミングで所定の方向へ通電する駆動トランジスタとしてのＤＭＯＳトランジスタに対して、そのゲート電極を駆動するための電源電圧ＶＧと、ＤＭＯＳトランジスタ出力用の電源電圧ＶＳといった３種類の電源電圧が必要となる。また、各々の電源電圧のレベルが異なっているため、各電源電圧が供給される回路部間で信号のやりとりを行うために、通常、レベルシフト回路を必要とする。

ここで、各電源電圧（ＶＣＣ、ＶＧ、ＶＳ）が所定の供給先に供給されるまでの時間は、電源ライン上での配線遅延などの影響もあり予測が困難である。しかし、前述した回路を構成する場合、各電源電圧（ＶＣＣ、ＶＧ、ＶＳ）を予め定められた順序で投入していかなければ、信号処理回路の出力に基づいてＤＭＯＳトランジスタから正常な出力を得ることができない。例えば、ＤＭＯＳトランジスタへ供給する電源電圧ＶＳが、電源電圧ＶＣＣ、ＶＧよりも先に投入された場合には、ＤＭＯＳトランジスタの前段部にあたる信号処理回路やレベルシフト回路などの内部の論理状態が未だ確定していないため、ＤＭＯＳトランジスタのゲート電極に供給される制御電圧の論理が不定となる。この結果、最悪の場合、ＤＭＯＳトランジスタが非導通の状態でなければならないにも関わらず、ＤＭＯＳトランジスタが導通して異常な電流が流れてしまい、ＤＭＯＳトランジスタを含めたモータ駆動装置内部の回路故障を招く恐れがある。さらには、発熱や雑音などの影響を受けてモータが正常に動作しなくなるという問題が発生することとなる。

前述した課題を解決するための主たる本発明のモータ駆動装置は、第１の電源電圧が供給されてモータを駆動するための信号処理を行う信号処理回路と、第３の電源電圧が供給されて駆動コイルに対して前記信号処理回路の出力に基づき一方向の駆動電流を供給する第１の駆動トランジスタ及び他方向の駆動電流を供給する第２の駆動トランジスタと、前記信号処理回路と前記第１及び前記第２の駆動トランジスタとの間に設けられるとともに第２の電源電圧が供給されて前記信号処理回路の出力に基づき前記第１及び前記第２の駆動トランジスタの制御電極を駆動するための電圧を生成する駆動回路と、前記第１及び前記第２の駆動トランジスタが非導通となるように前記駆動回路への入力レベルを固定するための第１の電圧、又は、前記信号処理回路の出力のいずれか一方を選択する第１のスイッチング素子と、前記第１及び前記第２の駆動トランジスタが非導通となるように前記第１及び前記第２の駆動トランジスタの制御電極への入力レベルを固定するための第２の電圧、又は、前記駆動回路の出力のいずれか一方を選択する第２のスイッチング素子と、前記第１の電源電圧が第１の閾値に満たない場合、前記第１のスイッチング素子が前記第１の電圧を選択する制御を行い、前記第１の電源電圧が前記第１の閾値以上となった場合、前記第１のスイッチング素子が前記信号処理回路の出力を選択する制御を行い、前記第２の電源電圧が第２の閾値に満たない場合、前記第２のスイッチング素子が前記第２の電圧を選択する制御を行い、前記第２の電源電圧が前記第２の閾値以上となった場合、前記第２のスイッチング素子が前記駆動回路の出力を選択する制御を行う電源監視回路と、を備える。

本発明によれば、複数の電源電圧の投入順序に依らないで内部回路を確実に保護するモータ駆動装置を提供することができる。

＜モータ駆動装置の全体構成＞
図１、図４及び図５を参照しつつ、本発明の実施形態に係るモータ駆動装置の全体構成について説明する。

本実施形態のモータ駆動装置は、信号処理回路１００（ａ，ｂ）、駆動回路２００（ａ，ｂ）、ＭＯＳＦＥＴ（以下、ソース（Source）トランジスタと称する。『第１の駆動トランジスタ』）３１０、ＭＯＳＦＥＴ（以下、シンク（Sink）トランジスタと称する。『第２の駆動トランジスタ』）３２０、電源監視回路５００、スイッチング素子（『第１のスイッチング素子』）６００（ａ，ｂ）、スイッチング素子（『第２のスイッチング素子』）７００（ａ，ｂ）、を集積化した集積回路とする。なお、信号処理回路１００（ａ，ｂ）、駆動回路２００（ａ，ｂ）、第１のスイッチング素子６００（ａ，ｂ）は、それぞれ集約させて、スイッチング素子７００（ａ，ｂ）のみをソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０ごとに設けるよう構成しても勿論よい。

信号処理回路１００（ａ，ｂ）は、電源電圧ＶＣＣ（『第１の電源電圧』）が供給されて動作する。例えば、モータに対して回転もしくは停止を指示するための回転／停止指示信号ＳＳに基づいてソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０の導通／非導通を制御するための制御信号を生成するなど、モータを駆動するための所定の信号処理を行う。

駆動回路２００（ａ，ｂ）は、電源電圧ＶＧ（『第２の電源電圧』）が供給されて動作し、信号処理回路１００（ａ，ｂ）の出力に基づいて、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０のゲート電極を駆動するための電圧を生成する。例えば、駆動回路２００（ａ，ｂ）は、電源電圧ＶＣＣに基づいた信号処理回路１００（ａ，ｂ）の出力を、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０のゲート電極を駆動するための電源電圧ＶＧに変換するレベルシフト回路である。このレベルシフト回路を採用することによって、電源電圧ＶＣＣに基づいて動作する信号処理回路１００（ａ，ｂ）と、電源電圧ＶＳに基づいて動作するソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０との間の制御信号のやりとりが行えるようになる。なお、この場合、電源電圧ＶＧは、例えば、後述の電源電圧ＶＳに対してソーストランジスタ３１０のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを加算した値とする。

ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０は、駆動コイル４００を適宜のタイミングで適宜の方向へ通電するためのＭＯＳＦＥＴであり、例えば、Ｎ型ＤＭＯＳＦＥＴを採用することができる。同図に示すように、電源電圧ＶＳと接地との間に、ソーストランジスタ３１０とシンクトランジスタ３２０を直列接続して構成する。また、ソーストランジスタ３１０とシンクトランジスタ３２０との接続点には、駆動コイル４００の一方の端子を接続する。

ここで、ソーストランジスタ３１０とシンクトランジスタ３２０は、貫通電流が生じないように、一方を導通させる場合には、他方は非導通とさせる。例えば、図１に示すように、ソーストランジスタ３１０を導通させる場合には、シンクトランジスタ３２０を非導通とさせて、駆動コイル４００を図１中に示すＸ方向へ通電させる。逆に、シンクトランジスタ３２０を導通させる場合には、ソーストランジスタ３１０を非導通とさせて、駆動コイル４００を図１中に示すＹ方向へ通電させる。

なお、ソーストランジスタ３１０とシンクトランジスタ３２０を組み合わせて使用する例としては、例えば、図４に示すように、三相モータにおいてスター結線された各相の駆動コイル４００（ａ，ｂ，ｃ）を所定のタイミングで所定の方向へ通電するための駆動トランジスタ群｛３１０（ａ，ｂ，ｃ）、３２０（ａ，ｂ，ｃ）｝や、図５に示すように、単相の直流モータを駆動するためのＨブリッジ接続された駆動トランジスタ群｛３１０（ｄ，ｅ）、３２０（ｄ，ｅ）｝が挙げられる。すなわち、本発明に係るモータ駆動装置が駆動対象とするモータは、ソーストランジスタ３１０とシンクトランジスタ３２０を用いて駆動コイル４００への通電制御がなされるものであれば、三相ブラシレスモータ、単相モータなど如何なるモータをも採用できる。

電源監視回路５００は、信号処理回路１００（ａ，ｂ）に供給される電源電圧ＶＣＣ、駆動回路２００に供給される電源電圧ＶＧ、ソーストランジスタ３１０のドレイン電極に供給する電源電圧ＶＳの電圧レベルなどの状態を監視するものである。そして、電源監視回路５００は、少なくともつぎの二つの機能を備える。

まず、電源監視回路５００は、信号処理回路１００（ａ，ｂ）に供給される電源電圧ＶＣＣが、所定のスレッショルド電圧（『第１の閾値』）に満たない場合、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０をともに非導通とさせる制御を行う機能（以下、第１の機能と称する。）を有する。第１の機能によって、信号処理回路１００（ａ，ｂ）に電源電圧ＶＣＣが供給される以前に、電源電圧ＶＧが駆動回路２００（ａ，ｂ）に供給されて、信号処理回路１００（ａ，ｂ）の出力、ひいては駆動回路２００（ａ，ｂ）の出力の論理が不定もしくはハイインピーダンスとなったとしても、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０に影響を与えないように駆動コイル４００への通電を一時的に停止させるのである。

なお、スイッチング素子６００（ａ，ｂ）は、第１の機能を実現するために備えたものであり、駆動回路２００（ａ，ｂ）の入力として、駆動回路２００（ａ，ｂ）の入力レベルを固定させる接地電位（『第１の電圧』）もしくは信号処理回路１００（ａ，ｂ）の出力の一方を選択する。なお、図１に示すように、駆動回路２００（ａ，ｂ）の入力レベルを固定する場合には接地電位にプルダウンしたが、これに限定されるものではなく、例えば、電源電圧ＶＣＣにプルアップしてもよい。よって、電源監視回路５００は、後述の制御信号Ａ及びＢに基づいて、信号処理回路１００（ａ，ｂ）に供給された電源電圧ＶＣＣが、所定のスレッショルド電圧に満たない場合、スイッチング素子６００（ａ，ｂ）が接地電位を選択するよう制御を行い、以後、所定のスレッショルド電圧以上となった場合、信号処理回路１００（ａ，ｂ）の出力を選択するよう制御を行うのである。

つぎに、電源監視回路５００は、駆動回路２００（ａ，ｂ）に供給される電源電圧ＶＧが、所定のスレッショルド電圧（『第２の閾値』）に満たない場合、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０をともに非導通とさせる制御を行う機能（以下、第２の機能を有する。）を有する。第２の機能によって、駆動回路２００（ａ，ｂ）に電源電圧ＶＧが供給される以前に、電源電圧ＶＳがソーストランジスタ３１０のドレイン電極に供給されて、駆動回路２００（ａ，ｂ）の出力の論理が不定もしくはハイインピーダンスとなったとしても、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０に影響を与えないように駆動コイル４００への通電を一時的に停止させるのである。

なお、スイッチング素子７００は、第２の機能を実現するために備えたものであり、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０のゲート電極への入力として、駆動回路２００（ａ，ｂ）の入力を固定させる接地電位もしくは駆動回路２００（ａ，ｂ）の出力の一方を選択するものである。なお、図１に示すように、駆動回路２００（ａ，ｂ）の入力を固定する場合には接地電位にプルダウンしたが、これに限定されるものではなく、例えば、電源電圧ＶＧにプルアップしてもよい。よって、電源監視回路１００は、後述の制御信号Ｃに基づいて、駆動回路２００（ａ，ｂ）に供給された電源電圧ＶＧが所定のスレッショルド電圧に満たない場合、スイッチング素子７００（ａ，ｂ）が接地電位を選択するよう制御を行い、以後、所定のスレッショルド電圧以上となった場合、駆動回路２００（ａ，ｂ）の出力を選択するよう制御を行うのである。

＜電源監視回路＞
図２を参照しつつ、本発明に係る電源監視回路５００の一構成例について説明する。
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１０は、電源電圧ＶＣＣの状態を監視するためのスイッチング素子である。ここで、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１０のゲート電極には、信号処理回路１００（ａ，ｂ）に供給される電源電圧ＶＣＣと同一の電源電圧ＶＣＣが供給される。そして、ドレイン電極側には抵抗を介して電源電圧ＶＧが接続され、ソース電極側にはＮ型ＭＯＳＦＥＴ５２０を介して接地させる。これらの構成によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１０は、ゲート電極に供給された電源電圧ＶＣＣが、導通／非導通の基準とするスレッショルド電圧ＶＴ１（『第１の電圧』）以上（導通の場合）もしくは未満（非導通の場合）であるかを判別することで、信号処理回路１００（ａ，ｂ）に供給される電源電圧ＶＣＣの状態を監視するのである。

インバータ５３０は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴとＮ型ＭＯＳＦＥＴを直列接続したものであり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース電極側に電源電圧ＶＧを接続し、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのソース電極側を接地させる。そして、インバータ５３０は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１０のドレイン電極側の電圧が入力されて、その論理を反転させた信号を出力するのである。なお、インバータ５３０の出力は、スイッチング素子６００（ａ，ｂ）（後述のＮ型ＭＯＳＦＥＴ６１０（ａ，ｂ））の導通／非導通の制御を行うための制御信号Ａとして用いられる。

インバータ５４０は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴとＮ型ＭＯＳＦＥＴを直列接続したものであり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース電極側に電源電圧ＶＧを接続し、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのソース電極側を接地させる。そして、インバータ５４０は、インバータ５３０の出力（制御信号Ａ）が入力されて、論理を反転させた信号を出力するのである。なお、インバータ５４０の出力は、スイッチング素子６００（ａ，ｂ）（後述のＮ型ＭＯＳＦＥＴ６２０（ａ，ｂ））の導通／非導通の制御を行うための制御信号Ｂとして用いられる。

Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５５０は、電源電圧ＶＧの状態を監視するためのスイッチング素子である。ここで、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５５０のゲート電極には、駆動回路２００（ａ，ｂ）に供給される電源電圧ＶＧと同様の電源電圧ＶＧが抵抗を介して供給される。そして、ドレイン電極側には抵抗を介してソーストランジスタ３１０のドレイン電極に供給する電源電圧ＶＳと同様の電源電圧ＶＳが接続され、ソース電極側にはＮ型ＭＯＳＦＥＴ５６０を介して接地させる。また、ドレイン電極側の電圧レベルは、スイッチング素子７００（ａ，ｂ）（後述のＮ型ＭＯＳＦＥＴ７１０（ａ，ｂ））の導通／非導通の制御を行うための制御信号Ｃとして用いられる。これらの構成によって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５５０は、ゲート電極に供給された電源電圧ＶＧが、導通／非導通の基準とするスレッショルド電圧ＶＴ２（『第１の電圧』）以上（非導通の場合）もしくは未満（導通の場合）であるかを判別することで、駆動回路２００（ａ，ｂ）に供給される電源電圧ＶＧの状態を監視するのである。

なお、外部より回転／停止指示信号ＳＳがＮ型ＭＯＳＦＥＴ５２０、５６０の各ゲート電極に入力されており、回転／停止指示信号ＳＳがモータの回転を指示する場合（Ｈｉｇｈレベルの場合）に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５２０、５６０は導通する。そして、この場合において、制御信号Ａ、Ｂ、Ｃに基づくスイッチング素子６００（ａ，ｂ）（後述のＮ型ＭＯＳＦＥＴ６１０（ａ，ｂ）、６２０（ａ，ｂ））、スイッチング素子７００（ａ，ｂ）（後述のＮ型ＭＯＳＦＥＴ７１０（ａ，ｂ））への導通／非導通の制御を有効とさせる。

一方、回転／停止指示信号ＳＳがモータの停止を指示する場合（Ｌｏｗレベルの場合）に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５２０、５６０は非導通となる。そして、この場合において、電源電圧ＶＣＣ、ＶＧ、ＶＳが投入されているとき、制御信号ＡはＬｏｗレベル、制御信号ＢはＨｉｇｈレベル、制御信号ＣはＨｉｇｈレベルに固定される。この結果、スイッチング素子６００（ａ，ｂ）（後述のＮ型ＭＯＳＦＥＴ６１０（ａ，ｂ）、６２０（ａ，ｂ））は、駆動回路２００（ａ，ｂ）への入力として接地電位を選択し、スイッチング素子７００（ａ，ｂ）（後述のＮ型ＭＯＳＦＥＴ７１０（ａ，ｂ））は、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０のゲート電極への入力として接地電位を選択することとなる。

すなわち、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５２０、５６０は、モータの停止を指示する状態であり且つ電源電圧ＶＣＣ、ＶＧ、ＶＳが投入されている場合、本発明に係る制御を無効とするので、消費電力を低減できる。さらに、電源電圧ＶＣＣ、ＶＧ、ＶＳが投入された状態でモータの回転を指示する状態に切り替わったとき、モータ駆動装置内部の論理は確定した状態にあるので、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０のゲート電極への入力が不定もしくはハイインピーダンスとならずに済む。

＜モータ駆動装置の詳細＞
＝＝ 構成 ＝＝
図３に基づいて、図１、図２を適宜参照しつつ、本発明に係るモータ駆動装置の構成例について詳細に説明する。なお、以下では、ソーストランジスタ３１０側の構成についてのみ説明する。

Ｐ型ＭＯＳＦＥＴとＮ型ＭＯＳＦＥＴを直列接続して構成したインバータ１１０ａ、１２０ａは、図１に示した信号処理回路１００ａに相当するものであり、電源電圧ＶＣＣが供給されて動作する。ここで、インバータ１１０ａに入力させる入力信号ＩＮ１は、ソーストランジスタ３１０を導通させるよう信号処理回路１００ａ内部で生成された制御信号である。なお、入力信号ＩＮ１がＨｉｇｈレベルの場合、ソーストランジスタ３１０が導通するものとする。

Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａ、２３０ａ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａ、２４０ａを組み合わせたレベルシフト回路は、図１に示した駆動回路２００ａに相当するものであり、電源電圧ＶＧが供給されて動作する。なお、電源電圧ＶＣＣに基づいて動作する信号処理回路（インバータ１１０ａ、１２０ａ）と、電源電圧ＶＧに基づいて動作するレベルシフト回路（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａ、２３０ａ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａ、２４０ａ）との間の信号のやりとりは、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａ、２４０ａを介して行われる。また、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａのドレイン電極側の電圧が、当該レベルシフト回路（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａ、２３０ａ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａ、２４０ａ）の出力として、ソーストランジスタ３１０のゲート電極に供給される。

ここで、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６１０ａ、６２０ａを設けない場合であり、且つ、入力信号ＩＮ１がＨｉｇｈレベルの場合とする。この場合、インバータ１１０ａの出力（同図に示す（イ））はＬｏｗレベルとなり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２４０ａは非導通となる。一方、インバータ１２０ａの出力（同図に示す（ロ））はＨｉｇｈレベルとなり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａは導通し、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａのゲート電極にはＬｏｗレベルが入力され、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａは導通する。この結果、入力信号ＩＮ１は、電源電圧ＶＣＣから、ソーストランジスタ３１０のゲート電極を駆動するための電源電圧ＶＧ（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａのソース・ドレイン間の電圧降下分を考慮しない場合）に変換されることとなる。

Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６１０ａは、図１に示したスイッチング素子６００ａに相当するものであり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２４０ａと並列に接続して設けられる。なお、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６１０ａのゲート電極には、図２に示した電源監視回路５００内部で生成された制御信号Ｂが入力される。つまり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６１０ａは、制御信号Ｂに基づいて導通／非導通の制御が行われる。

Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６２０ａは、図１に示したスイッチング素子６００ａに相当するものであり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａと直列に接続して設けられる。なお、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６２０ａのゲート電極には、図２に示した電源監視回路５００内部で生成された制御信号Ａが入力される。つまり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６２０ａは、制御信号Ａに基づいて導通／非導通の制御が行われる。

Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ７１０ａは、図１に示したスイッチング素子７００ａに相当するものであり、ソーストランジスタ３１０のゲート電極側の信号ラインと接地との間に設けられる。また、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ７１０ａのゲート電極には、図２に示した電源監視回路５００内部で生成された制御信号Ｃが入力される。つまり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ７１０ａは、制御信号Ｃに基づいて導通／非導通の制御が行われる。

＝＝ 電源電圧ＶＣＣが不正な順序で投入された場合の対策 ＝＝
図２、図３を参照しつつ、レベルシフト回路（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０（ａ，ｂ）、２３０（ａ，ｂ）、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０（ａ，ｂ）、２４０（ａ，ｂ））には電源電圧ＶＧ（スレッショルド電圧ＶＴ２以上）、ソーストランジスタ３１０のドレイン電極には電源電圧ＶＳが既に投入された状態において、信号処理回路１００（ａ，ｂ）（インバータ１１０（ａ，ｂ）、１２０（ａ，ｂ））に供給される電源電圧ＶＣＣがスレッショルド電圧ＶＴ１に満たない場合について説明する。なお、以下の説明では、ソーストランジスタ３１０側のみについて説明する。

まず、回転／停止指示信号ＳＳによって、外部よりモータの回転が指示された場合とする（回転／停止指示信号ＳＳがＨｉｇｈレベルの場合）。ここで、図２に示す電源監視回路５００では、電源電圧ＶＣＣがスレッショルド電圧ＶＴ１に満たないので、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５１０は非導通である。ここで、電源電圧ＶＧ及び電源電圧ＶＳは既に投入された状態にある。このため、インバータ５３０の入力部には電源電圧ＶＧが供給されて、インバータ５３０の出力である制御信号ＡはＬｏｗレベル（接地電位ＶＳＳ）となる。また、インバータ５４０の入力部にはＬｏｗレベルが供給されて、インバータ５４０の出力である制御信号ＢはＨｉｇｈレベルとなる。また、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５５０のゲート電極には抵抗を介して電源電圧ＶＧが供給されて、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ５５０のドレイン電極側の電圧である制御信号ＣはＬｏｗレベルに確定する。

一方、図３に示すモータ駆動装置において、ソーストランジスタ３１０を導通すべくインバータ１１０ａに入力信号ＩＮ１が入力された場合、電源電圧ＶＣＣがスレッショルド電圧ＶＴ１に満たないので、インバータ１１０ａの出力（図３中に示す（イ））、インバータ１２０ａの出力（図３中に示す（ロ））は、不定もしくはハイインピーダンスとなる。この結果として、レベルシフト回路（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａ、２３０ａ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａ、２４０ａ）の内部は不安定な状態となる。

しかしながら、制御信号ＢがＨｉｇｈレベルのため、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６１０ａが導通するので、レベルシフト回路（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａ、２３０ａ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａ、２４０ａ）の出力は、Ｌｏｗレベル（接地電位ＶＳＳ）として安定する。そして、ソーストランジスタ３１０のゲート電極には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ６１０ａを介してＬｏｗレベルが入力され、ソーストランジスタ３１０は非導通となる。また、同様な動作によって、シンクトランジスタ３２０も非導通となる。

このように、本発明では、電源電圧ＶＣＣが不正な順序で投入された場合であっても、ソーストランジスタ３１０とシンクトランジスタ３２０の間の電流経路には貫通電流などの異常な電流が流れないことになるので、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０は確実に保護されることとなる。

＝＝ 電源電圧ＶＧが不正な順序で投入された場合の対策 ＝＝
図２、図３を参照しつつ、信号処理回路１００（ａ，ｂ）（インバータ１１０（ａ，ｂ）、１２０（ａ，ｂ））に電源電圧ＶＣＣ（スレッショルド電圧ＶＴ１以上）、ソーストランジスタ３１０のドレイン電極には電源電圧ＶＳが既に投入された状態において、レベルシフト回路（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０（ａ，ｂ）、２３０（ａ，ｂ）、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０（ａ，ｂ）、２４０（ａ，ｂ））には電源電圧ＶＧがスレッショルド電圧ＶＴ２に満たない場合について説明する。なお、以下の説明では、ソーストランジスタ３１０側のみについて説明する。

まず、回転／停止指示信号ＳＳによって、外部よりモータの回転が指示された場合とする（回転／停止指示信号ＳＳがＨｉｇｈレベルの場合）。ここで、図２に示す電源監視回路５００では、電源電圧ＶＧがスレッショルド電圧ＶＴ２に満たないので、インバータ５３０、５４０の内部は不安定な状態となり、制御信号Ａ及びＢは不定である。また、ＮＭＯＳＦＥＴ５５０は非導通となり、制御信号ＣがＨｉｇｈレベルとして確定する。

つぎに、図３に示すモータ駆動装置において、ソーストランジスタ３１０を導通すべくインバータ１１０ａに入力信号ＩＮ１が入力された場合に、電源電圧ＶＣＣが既に投入された状態にあるので、インバータ１１０ａの出力（図３中に示す（イ））はＬｏｗレベル、インバータ１２０ａの出力（図３中に示す（ロ））はＨｉｇｈレベルとして確定する。しかし、電源電圧ＶＧがスレッショルド電圧ＶＴ２に満たないので、レベルシフト回路（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０ａ、２３０ａ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２１０ａ、２４０ａ）の出力は、不定もしくはハイインピーダンスである。

ところが、制御信号ＣはＨｉｇｈレベルとして確定しているので、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ７１０ａは導通する。この結果、ソーストランジスタ３１０のゲート電極には、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ７１０ａを介してＬｏｗレベル（接地電位ＶＳＳ）が供給されて、ソーストランジスタ３１０は非導通となる。また、同様な動作により、シンクトランジスタ３２０も非導通となる。

このように、本発明では、電源電圧ＶＧが不正な順序で投入された場合であっても、ソーストランジスタ３１０とシンクトランジスタ３２０との間の電流経路には貫通電流などの異常な電流が流れないことになるので、ソーストランジスタ３１０とシンクトランジスタ３２０は確実に保護されることとなる。

なお、信号処理回路１００（ａ，ｂ）（インバータ１１０（ａ，ｂ）、１２０（ａ，ｂ））に電源電圧ＶＣＣが、レベルシフト回路（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ２２０（ａ，ｂ）、２３０（ａ，ｂ）、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ２４０（ａ，ｂ））に電源電圧ＶＧが供給される以前に、ソーストランジスタ３１０のドレイン電極に電源電圧ＶＳが供給されている場合においても、前述したモータ駆動装置の動作と同様なものとなる。また、ソーストランジスタ３１０のドレイン電極に電源電圧ＶＳが供給されない場合、制御信号Ｃは不定となるが、ソーストランジスタ３１０及びシンクトランジスタ３２０のゲート電極は駆動しないため、電源電圧ＶＳが不正な順序で投入された場合の対策を考慮する必要はない。

以上、本実施の形態について説明したが、前述した実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。

本発明の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る電源監視回路の回路構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電源監視回路の出力に基づいて動作するモータ駆動装置の回路構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るソーストランジスタ及びシンクトランジスタを組み合わせた駆動トランジスタの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るソーストランジスタ及びシンクトランジスタを組み合わせた駆動トランジスタの構成例を示す図である。

符号の説明

１００ 信号処理回路
１１０、１２０ インバータ
２００ レベルシフト回路
２１０、２４０ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
２２０、２３０ Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ
３１０ ソーストランジスタ
３２０ シンクトランジスタ
４００ 駆動コイル
５００ 電源監視回路
５１０、５２０、５５０、５６０ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
５３０、５４０ インバータ
６００ スイッチング素子
６１０、６２０ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
７００ スイッチング素子
７１０ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ

Claims (3)

1. 第１の電源電圧が供給されてモータを駆動するための信号処理を行う信号処理回路と、
   第３の電源電圧が供給されて駆動コイルに対して前記信号処理回路の出力に基づき一方向の駆動電流を供給する第１の駆動トランジスタ及び他方向の駆動電流を供給する第２の駆動トランジスタと、
   前記信号処理回路と前記第１及び前記第２の駆動トランジスタとの間に設けられるとともに第２の電源電圧が供給されて前記信号処理回路の出力に基づき前記第１及び前記第２の駆動トランジスタの制御電極を駆動するための電圧を生成する駆動回路と、
   前記第１及び前記第２の駆動トランジスタが非導通となるように前記駆動回路への入力レベルを固定するための第１の電圧、又は、前記信号処理回路の出力のいずれか一方を選択する第１のスイッチング素子と、
   前記第１及び前記第２の駆動トランジスタが非導通となるように前記第１及び前記第２の駆動トランジスタの制御電極への入力レベルを固定するための第２の電圧、又は、前記駆動回路の出力のいずれか一方を選択する第２のスイッチング素子と、
   前記第１の電源電圧が第１の閾値に満たない場合、前記第１のスイッチング素子が前記第１の電圧を選択する制御を行い、前記第１の電源電圧が前記第１の閾値以上となった場合、前記第１のスイッチング素子が前記信号処理回路の出力を選択する制御を行い、前記第２の電源電圧が第２の閾値に満たない場合、前記第２のスイッチング素子が前記第２の電圧を選択する制御を行い、前記第２の電源電圧が前記第２の閾値以上となった場合、前記第２のスイッチング素子が前記駆動回路の出力を選択する制御を行う電源監視回路と、
   を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記電源監視回路は、
   前記モータが停止状態にある場合、前記第２のスイッチング素子が前記第２の電圧を選択する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記駆動回路は、
   前記信号処理回路の前記第１の電源電圧に基づく出力レベルを、前記第１及び前記第２の駆動トランジスタの制御電極を駆動するための前記第２の電源電圧に変換するレベルシフト回路であること、を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。

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