JP6354610B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング素子と、スイッチング素子に並列接続されるダイオードと、スイッチング素子のスイッチングに伴ってダイオードを介して電流が流れようとする際に、当該ダイオードが並列接続されているスイッチング素子をオン状態にして当該スイッチング素子に電流が流れるよう同期整流を行わせる制御回路とを備えたモータ駆動装置に関する。

従来、スイッチング素子と、スイッチング素子に並列接続されるダイオードと、スイッチング素子のスイッチングに伴ってダイオードを介して電流が流れようとする際に、当該ダイオードが並列接続されているスイッチング素子をオン状態にして当該スイッチング素子に電流が流れるよう同期整流を行わせる制御回路とを備えたモータ駆動装置とし、例えば以下に示す特許文献１に開示されているＭＯＳトランジスタブリッジ回路がある。

このＭＯＳトランジスタブリッジ回路は、４つのＭＯＳトランジスタと、４つのダイオードと、制御回路とを備えている。ここで、ＭＯＳトランジスタがスイッチング素子に相当する。

４つのＭＯＳトランジスタは、スイッチングすることで誘導負荷に流れる電流の方向及び電流の大きさを制御する素子である。また、スイッチングに伴ってダイオードを介して電流が流れようとする際に、ダイオードに代わって電流を流す素子でもある。つまり、同期整流を行う素子でもある。２つのＭＯＳトランジスタは、電源と誘導負荷の一端及び他端の間にそれぞれ接続されている。残りの２つのＭＯＳトランジスタは、誘導負荷の一端及び他端とグランドの間にそれぞれ接続されている。

４つのダイオードは、誘導負荷の自己誘導に伴う起電力によって発生する電流を流すための素子である。４つのダイオードは、４つのＭＯＳトランジスタにそれぞれ逆並列接続されている。具体的には、ダイオードのアノードがＭＯＳトランジスタのソースに、カソードがＭＯＳトランジスタのドレインにそれぞれ接続されている。

制御回路は、ＭＯＳトランジスタをスイッチングさせ、誘導負荷に流れる電流を制御する回路である。また、誘導負荷の自己誘導に伴う起電力によってダイオードを介して電流が流れようとする際に、当該ダイオードが逆並列接続されているＭＯＳトランジスタをオン状態にして当該ＭＯＳトランジスタを介して電流が流れるように同期整流を行わせる回路でもある。

ＭＯＳトランジスタのオン抵抗は、ダイオードの順方向抵抗よりも小さい。そのため、同期整流を行うことで、電力損失を抑えることができる。

特開昭６３−３０４７１５号公報

前述したＭＯＳトランジスタブリッジ回路で、モータを駆動することができる。誘導負荷がモータの巻線になる。モータの回転方向を切り換える場合、巻線に流れる電流の方向を切り換える。巻線に流れる電流の方向を切り換える際、巻線の自己誘導に伴う起電力によって、流そうとする方向とは逆方向の電流が発生する。同期整流を行っている場合、オン状態のＭＯＳトランジスタを介して逆方向の電流が流れる。このとき、自己誘導による起電力が発生している巻線に、オン状態のＭＯＳトランジスタが接続されることになる。ＭＯＳトランジスタのオン抵抗はダイオードの順方向抵抗に比べ小さい。そのため、巻線の自己誘導による起電力が、同期整流を行わない場合に比べ小さくなる。従って、逆方向の電流の減衰が、同期整流を行わない場合に比べ遅くなってしまう。

また、モータに外力が加わると、モータの誘起電圧によって、逆方向の電流が発生する。ＭＯＳトランジスタのオン抵抗はダイオードの順方向抵抗に比べ小さい。そのため、同期整流を行っている場合、同期整流を行わない場合に比べ、逆方向の電流が大きくなる。従って、同期整流を行っている場合、同期整流を行わない場合に比べ、逆方向の電流の減衰が遅くなってしまう。モータの回転方向を切り換える際にモータに外力が加わると、逆方向の電流の減衰遅れはより顕著になる。

逆方向の電流の減衰が遅いと、モータの回転方向の切り換わりが遅くなる。また、モータの回転が不連続になる。モータが、車両においてステアリングホイールの操舵を補助する電動パワーステアリング装置に用いられるものである場合、運転者に違和感や引っかかり感を与えてしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、同期整流を行うモータ駆動装置において、モータの巻線に流れる電流の方向を切り換える際に発生する、流そうとする方向とは逆方向の電流を速やかに減衰させることができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、モータの巻線に接続されるスイッチング素子と、スイッチング素子に並列接続されるダイオードと、スイッチング素子をスイッチングさせ巻線に流れる電流を制御するとともに、スイッチング素子のスイッチングに伴ってダイオードを介して電流が流れようとする際に、当該ダイオードが並列接続されているスイッチング素子をオン状態にして当該スイッチング素子を介して電流を流す同期整流を行わせる制御回路と、を備えたモータ駆動装置において、制御回路は、巻線に流れる電流の方向を切り換える場合、巻線に流れる電流の方向が切り換わるようにスイッチング素子をスイッチングさせてから、巻線に流れる電流が０近傍の所定範囲内になるまでの間、同期整流を禁止することを特徴とする。

この構成によれば、流そうとする方向とは逆方向の電流がほぼ０になるまで同期整流を禁止することができる。そのため、モータの巻線に流れる電流の方向を切り換える際に発生する、流そうとする方向とは逆方向の電流を速やかに減衰させることができる。従って、モータの回転方向の切り換わりが遅くなったり、モータの回転が不連続になったりするような事態を抑えることができる。

第１実施形態におけるモータ駆動装置の回路図である。 図１に示すモータ駆動装置の動作を説明するための各部の波形図である。 図１に示すモータ駆動装置に流れる電流を説明するための第１の説明図である。 図１に示すモータ駆動装置に流れる電流を説明するための第２の説明図である。 図１に示すモータ駆動装置に流れる電流を説明するための第３の説明図である。 図１に示すモータ駆動装置に流れる電流を説明するための第４の説明図である。 図１に示すモータ駆動装置に流れる電流を説明するための第５の説明図である。 図１に示すモータ駆動装置に流れる電流を説明するための第６の説明図である。 図１に示すモータ駆動装置に流れる電流を説明するための第７の説明図である。 第２実施形態におけるモータ駆動装置の回路図である。 図１０に示すモータ駆動装置の動作を説明するための各部の波形図である。 第３実施形態におけるモータ駆動装置の回路図である。 図１２に示すモータ駆動装置の動作を説明するための各部の波形図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態のモータ駆動装置の構成について説明する。

図１に示すモータ駆動装置１は、モータＭ１に電力を供給し、モータＭ１を駆動する装置である。ここで、モータＭ１は、巻線Ｗ１を有し、巻線Ｗ１に流れる電流の方向が変わることで回転方向が変わり、電流の大きさが変わることでトルクが変わる機器である。具体的には、ＤＣモータである。モータ駆動装置１は、ＦＥＴ１００〜１０３（スイッチング素子）と、ダイオード１１０〜１１３と、電流検出回路１２と、制御回路１３とを備えている。

ＦＥＴ１００〜１０３は、スイッチングすることで巻線Ｗ１に流れる電流の方向及び電流の大きさを制御する素子である。また、スイッチングに伴ってダイオード１１０〜１１３を介して電流が流れようとする際に、ダイオード１１０〜１１３に代わって電流を流す素子でもある。つまり、同期整流を行う素子でもある。

ＦＥＴ１００、１０１は高電位側ＦＥＴ（高電位側スイッチング素子）であり、ＦＥＴ１０２、１０３は低電位側ＦＥＴ（低電位側スイッチング素子）である。ＦＥＴ１００、１０１は、バッテリＢ１（電源）の正極端と巻線Ｗ１の一端及び他端の間にそれぞれ接続される。具体的には、ＦＥＴ１００のドレインがバッテリＢ１の正極端に、ソースが巻線Ｗ１の一端にそれぞれ接続されている。ＦＥＴ１０１のドレインがバッテリＢ１の正極端に、ソースが巻線Ｗ１の他端にそれぞれ接続されている。ＦＥＴ１０２、１０３は、巻線Ｗ１の一端及び他端と、グランドＧＮＤに接続されたバッテリＢ１の負極端の間にそれぞれ接続される。具体的には、ＦＥＴ１０２のドレインが巻線Ｗ１の一端に、ソースが後述する電流検出抵抗１２０を介してバッテリＢ１の負極端にそれぞれ接続されている。ＦＥＴ１０３のドレインが巻線Ｗ１の他端に、ソースが電流検出抵抗１２０を介してバッテリＢ１の負極端にそれぞれ接続されている。ＦＥＴ１００〜１０３のゲートは制御回路１３に接続されている。

ダイオード１１０〜１１３は、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生する電流を流すための素子である。ダイオード１１０〜１１３は、ＦＥＴ１００〜１０３に逆並列接続されている。具体的には、ダイオード１１０〜１１３のアノードがＦＥＴ１００〜１０３のソースに、カソードがＦＥＴ１００〜１０３のドレインにそれぞれ接続されている。

電流検出回路１２は、巻線Ｗ１に流れる電流を検出する回路である。具体的には、ＦＥＴ１０２又はＦＥＴ１０３がオン状態になった場合に巻線Ｗ１に流れる電流を検出し電圧に変換して出力する回路である。電流検出回路１２は、電流検出抵抗１２０と、バッファ回路１２１（変換回路）とを備えている。

電流検出抵抗１２０は、流れる電流を電圧に変換する素子である。電流検出抵抗１２０は、ＦＥＴ１０２、１０３とバッテリＢ１の負極端の間に接続されている。具体的には、電流検出抵抗１２０の一端がＦＥＴ１０２、１０３のソースに、他端がバッテリＢ１の負極端にそれぞれ接続されている。

バッファ回路１２１は、インピーダンスを変換する回路である。バッファ回路１２１は、正電圧が供給されることで動作する。そのため、負電圧が入力されてもその電圧を０として認識する。従って、電流検出抵抗１２０の一端の電圧が負電圧である場合は０を、０以上である場合は電流検出抵抗１２０の一端の電圧をそのまま出力する。バッファ回路１２１の入力端は電流検出抵抗１２０の一端に、出力端は制御回路１３にそれぞれ接続されている。

制御回路１３は、外部から入力される電流指令、及び、電流検出回路１２の検出結果に基づいてＦＥＴ１００〜１０３をスイッチングさせ、巻線Ｗ１に流れる電流を制御する回路である。また、ＦＥＴがオン状態からオフ状態になり、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流がダイオードを介して流れようとする際に、当該ダイオードが逆並列接続されているＦＥＴをオン状態にして当該ＦＥＴを介して電流を流す同期整流を行わせる回路でもある。

制御回路１３は、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流を流す場合、ＦＥＴ１００をオン状態にするとともに、所定周期毎に電流の大きさに応じた期間だけＦＥＴ１０３をオン状態にする。その際、ＦＥＴ１００がオン状態の間ＦＥＴ１０２を、ＦＥＴ１０３がオン状態の間ＦＥＴ１０１をそれぞれオフ状態にする。また、ＦＥＴ１０３がオフ状態になると、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流がダイオード１１１を介して流れようとするため、ダイオード１１１が逆並列接続されているＦＥＴ１０１をオン状態にし、同期整流を行わせる。

一方、制御回路１３は、巻線Ｗ１の他端から一端に向かって電流を流す場合、ＦＥＴ１０１をオン状態にするとともに、所定周期毎に電流の大きさに応じた期間だけＦＥＴ１０２をオン状態にする。その際、ＦＥＴ１０１がオン状態の間ＦＥＴ１０３を、ＦＥＴ１０２がオン状態の間ＦＥＴ１００をそれぞれオフ状態にする。また、ＦＥＴ１０２がオフ状態になると、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流がダイオード１１０を介して流れようとするため、ダイオード１１０が逆並列接続されているＦＥＴ１００をオン状態にし、同期整流を行わせる。

制御回路１３は、巻線Ｗ１に流れる電流の方向を切り換える場合、ＦＥＴ１００〜１０３を全てオフ状態にする。しかし、ＦＥＴ１００〜１０３を全てオフ状態にしても、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流が、ダイオードを介して巻線Ｗ１を切り換える前と同一方向に流れ、徐々に減衰していく。その後、巻線Ｗ１に流れる電流の方向が切り換わるようにＦＥＴをスイッチングさせても、しばらくの間、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流が、ＦＥＴを介して巻線Ｗ１を切り換える前と同一方向に流れる。つまり、流そうとする方向とは逆方向に流れる。

制御回路１３は、巻線Ｗ１に流れる電流の方向を切り換える場合、巻線Ｗ１に流れる電流の方向が切り換わるようにＦＥＴをスイッチングさせてから、巻線Ｗ１に流れる電流が０を含む所定範囲内になるまでの間、同期整流を禁止する。具体的には、巻線Ｗ１に流れる電流の方向が切り換わるようにＦＥＴをスイッチングさせてから、バッファ回路１２１の出力電圧が０近傍の正の閾値電圧になるまでの間、同期整流を禁止する。

制御回路１３の電流指令入力端は電流指令を出力する外部装置（図略）に、電流検出結果入力端はバッファ回路１２１の出力端に、駆動信号出力端はＦＥＴ１００〜１０３のゲートにそれぞれ接続されている。

次に、図１〜図９を参照して第１実施形態のモータ駆動装置の動作について説明する。

図１に示す制御回路１３は、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流を流すため、図２に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１において、ＦＥＴ１００をオン状態にするとともに、所定周期Ｔ毎に電流の大きさに応じた期間だけＦＥＴ１０３をオン状態にする。その際、ＦＥＴ１００がオン状態の間ＦＥＴ１０２を、ＦＥＴ１０３がオン状態の間ＦＥＴ１０１をそれぞれオフ状態にする。その結果、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流が流れる。具体的には、図３に示すように、バッテリＢ１の正極端から、ＦＥＴ１００、巻線Ｗ１、ＦＥＴ１０３及び電流検出抵抗１２０を介してバッテリＢ１の負極端に電流が流れることで、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流が流れる。このとき、電流検出抵抗１２０の一端から他端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗１２０の一端の電圧が正電圧になる。そのため、バッファ回路１２１は、図２に示すように、電流検出抵抗１２０の正電圧をそのまま出力する。

ＦＥＴ１０３がオフ状態になると、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流がダイオード１１１を介して流れようとするため、制御回路１３は、ＦＥＴ１０１をオン状態にし、同期整流を行わせる。その結果、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流が継続して流れる。具体的には、図４に示すように、巻線Ｗ１の他端から、ＦＥＴ１０１、ＦＥＴ１００を介して巻線Ｗ１の一端に電流が流れることで、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流が継続して流れる。このとき、電流検出抵抗１２０には電流が流ないため、電流検出抵抗１２０の一端の電圧が０になる。そのため、バッファ回路１２１は、図２に示すように、０を出力する。

時刻ｔ０〜ｔ１において、これらの動作が繰り返されることで、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流が継続して流れることになる。

その後、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって流れていた電流の方向を逆方向に切り換えるため、制御回路１３は、時刻ｔ１〜ｔ２において、ＦＥＴ１００〜１０３を全てオフ状態にする。しかし、ＦＥＴ１００〜１０３を全てオフ状態にしても、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流が、ダイオード１１１、１１２を介して巻線Ｗ１の一端から他端に向かって流れ、徐々に減衰していく。具体的には、図５に示すように、巻線Ｗ１の他端から、ダイオード１１１、バッテリＢ１、電流検出抵抗１２０及びダイオード１１２を介して巻線Ｗ１の一端に電流が流れることで、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流が流れ、徐々に減衰していく。このとき、電流検出抵抗１２０の他端から一端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗１２０の一端の電圧が負電圧になる。そのため、バッファ回路１２１は、図２に示すように、０を出力する。

その後、巻線Ｗ１の他端から一端に向かって電流を流すため、制御回路１３は、時刻ｔ２で、ＦＥＴ１０１をオン状態にするとともに、所定周期Ｔ毎に電流の大きさに応じた期間だけＦＥＴ１０２をオン状態にする。その際、ＦＥＴ１０１がオン状態の間ＦＥＴ１０３を、ＦＥＴ１０２がオン状態の間ＦＥＴ１００をそれぞれオフ状態にする。しかし、このようにＦＥＴ１００〜１０３をスイッチングさせても、しばらくの間、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流がＦＥＴ１０１、１０２を介して巻線Ｗ１の一端から他端に向かって流れる。具体的には、図６に示すように、巻線Ｗ１の他端から、ＦＥＴ１０１、バッテリＢ１、電流検出抵抗１２０及びＦＥＴ１０２を介して巻線Ｗ１の一端に電流が流れることで、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流が流れる。このとき、電流検出抵抗１２０の他端から一端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗１２０の一端の電圧が負電圧になる。そのため、バッファ回路１２１は、図２に示すように、０を出力する。

制御回路１３は、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって流れていた電流の方向を逆方向に切り換える場合、逆方向に流れるようにＦＥＴ１００〜１０３をスイッチングさせる際に、巻線Ｗ１に流れる電流が０を含む所定範囲内になるまで同期整流を禁止する。具体的には、ＦＥＴ１０２がオフ状態になってもＦＥＴ１００をオン状態にしない。その結果、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流が、ＦＥＴ１０１及びダイオード１１２を介して巻線Ｗ１の一端から他端に向かって継続して流れる。具体的には、図７に示すように、巻線Ｗ１の他端から、ＦＥＴ１０１、バッテリＢ１、電流検出抵抗１２０及びダイオード１１２を介して巻線Ｗ１の一端に電流が流れることで、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって電流が流れる。このとき、電流検出抵抗１２０の他端から一端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗１２０の一端の電圧が負電圧になる。そのため、バッファ回路１２１は、図２に示すように、０を出力する。

時刻ｔ２以降、これらの動作が繰り返され、同期整流が禁止されることで、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した、巻線Ｗ１の一端から他端に向かって流れる電流が速やかに減衰していく。

そして、その後、巻線Ｗ１の他端から一端に向かって電流が流れるようになる。具体的には、図８に示すように、バッテリＢ１の正極端から、ＦＥＴ１０１、巻線Ｗ１、ＦＥＴ１０２及び電流検出抵抗１２０を介してバッテリＢ１の負極端に電流が流れることで、巻線Ｗ１の他端から一端に向かって電流が流れる。このとき、電流検出抵抗１２０の一端から他端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗１２０の一端の電圧が正電圧になる。そのため、バッファ回路１２１は、図２に示すように、電流検出抵抗１２０の正電圧をそのまま出力する。

時刻ｔ３でバッファ回路１２１の電圧が０近傍の閾値電圧に達すると、制御回路１３は、巻線Ｗ１に流れる電流が０を含む所定範囲内になったと判断し、同期整流の禁止を解除する。制御回路１３は、ＦＥＴ１０２がオフ状態になると、巻線Ｗ１の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流がダイオード１１０を介して流れようとするため、ＦＥＴ１００をオン状態にし、同期整流を行う。その結果、巻線Ｗ１の他端から一端に向かって電流が継続して流れる。具体的には、図９に示すように、巻線Ｗ１の一端から、ＦＥＴ１００、ＦＥＴ１０１を介して巻線Ｗ１の他端に電流が流れることで、巻線Ｗ１の他端から一端に向かって電流が継続して流れる。このとき、電流検出抵抗１２０には電流が流ないため、電流検出抵抗１２０の一端の電圧が０になる。そのため、バッファ回路１２１は、図２に示すように、０を出力する。 時刻ｔ３以降、これらの動作が繰り返されることで、巻線Ｗ１の他端から一端に向かって電流が継続して流れることになる。

次に、第１実施形態のモータ駆動装置の効果について説明する。

第１実施形態によれば、モータ駆動装置１は、ＦＥＴ１００〜１０３と、ダイオード１１０〜１１３と、制御回路１３とを備えている。ＦＥＴ１００〜１０３は、巻線Ｗ１に接続されている。ダイオード１１０〜１１３は、ＦＥＴ１００〜１０３に逆並列接続されている。制御回路１３は、ＦＥＴ１００〜１０３をスイッチングさせ、巻線Ｗ１に流れる電流を制御する。また、ＦＥＴ１００〜１０３のスイッチングに伴ってダイオードを介して電流が流れようとする際に、当該ダイオードが逆並列接続されているＦＥＴをオン状態にして当該ＦＥＴを介して電流を流す同期整流を行わせる。しかし、巻線Ｗ１に流れる電流の方向を切り換える場合、巻線Ｗ１に流れる電流の方向が切り換わるようにＦＥＴをスイッチングさせてから、巻線Ｗ１に流れる電流が０を含む所定範囲内になるまでの間、同期整流を禁止する。そのため、流そうとする方向とは逆方向の電流がほぼ０になるまで同期整流を禁止することができる。従って、巻線Ｗ１に流れる電流の方向を切り換える際に発生する、流そうとする方向とは逆方向の電流を速やかに減衰させることができる。これにより、モータＭ１の回転方向の切り換わりが遅くなったり、モータＭ１の回転が不連続になったりするような事態を抑えることができる。

第１実施形態によれば、ＦＥＴ１００、１０１は高電位側ＦＥＴであり、ＦＥＴ１０２、１０３は低電位側ＦＥＴである。ＦＥＴ１００、１０１は、バッテリＢ１の正極端と巻線Ｗ１の一端及び他端の間にそれぞれ接続されている。ＦＥＴ１０２、１０３は、巻線Ｗ１の一端及び他端とバッテリＢ１の負極端の間にそれぞれ接続されている。そのため、巻線Ｗ１に流れる電流の方向及び電流の大きさを確実に制御することができる。また、確実に同期整流を行うことができる。

第１実施形態によれば、モータ駆動装置１は、電流検出抵抗１２０と、バッファ回路１２１とを備えている。電流検出抵抗１２０は、ＦＥＴ１０２、１０３とバッテリＢ１の負極端の間に接続されている。バッファ回路１２１は、電流検出抵抗１２０に接続され、電流検出抵抗１２０の電圧が負電圧である場合は０を、０以上である場合は電流検出抵抗１２０の電圧をそのまま出力する。そして、制御回路１３は、巻線Ｗ１に流れる電流の方向を切り換える場合、巻線Ｗ１に流れる電流の方向が切り換わるようにＦＥＴをスイッチングさせてから、バッファ回路１２１の出力電圧が０近傍の閾値電圧になるまでの間、同期整流を禁止する。そのため、巻線Ｗ１に流れる電流が０を含む所定範囲内になるまで同期整流を確実に禁止することができる。従って、逆方向の電流がほぼ０になるまで同期整流を確実に禁止することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータ駆動装置について説明する。第２実施形態のモータ駆動装置は、第１実施形態のモータ駆動装置に対して、電流検出回路の構成を変更するとともに、それに伴って制御回路の電流検出結果の判断の仕方を変更したものである。

まず、図１０を参照して第２実施形態のモータ駆動装置の構成について説明する。

図１０に示すように、モータ駆動装置２は、ＦＥＴ２００〜２０３（スイッチング素子）と、ダイオード２１０〜２１３と、電流検出回路２２と、制御回路２３とを備えている。

ＦＥＴ２００〜２０３及びダイオード２１０〜２１３は、第１実施形態のＦＥＴ１００〜１０３及びダイオード１１０〜１１３と同一構成である。

電流検出回路２２は、モータＭ２の巻線Ｗ２に流れる電流を検出する回路である。具体的には、ＦＥＴ２０２又はＦＥＴ２０３がオン状態になった場合に巻線Ｗ２に流れる電流を検出し電圧に変換して出力する回路である。電流検出回路２２は、電流検出抵抗２２０と、バッファ回路２２１（変換回路）とを備えている。

電流検出抵抗２２０は、流れる電流を電圧に変換する素子である。電流検出抵抗２２０は、バッテリＢ２の正極端と高電位側ＦＥＴ（高電位側スイッチング素子）であるＦＥＴ２００、２０１との間に接続されている。具体的には、電流検出抵抗２２０の一端がバッテリＢ２の正極端に、他端がＦＥＴ２００、２０１のドレインにそれぞれ接続されている。

バッファ回路２２１は、インピーダンスを変換するための回路である。バッファ回路２２１は、バッテリＢ２から電圧が供給されることで動作する。そのため、バッテリＢ２の電圧より高い電圧が入力されても、その電圧をバッテリＢ２の電圧と同一の電圧と認識する。従って、電流検出抵抗２２０の電圧がバッテリＢ２の電圧より高い場合はバッテリＢ２の電圧を、バッテリＢ２の電圧以下の場合は電流検出抵抗２２０の他端の電圧をそのまま出力する。バッファ回路２２１の入力端は電流検出抵抗２２０の他端に、出力端は制御回路２３にそれぞれ接続されている。

次に、図１０及び図１１を参照して第２実施形態のモータ駆動装置の動作について説明する。

図１０に示す制御回路２３は、巻線Ｗ２の一端から他端に向かって電流を流すため、図１１に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１において、ＦＥＴ２００をオン状態にするとともに、所定周期Ｔ毎に電流の大きさに応じた期間だけＦＥＴ２０３をオン状態にする。その際、ＦＥＴ２００がオン状態の間ＦＥＴ２０２を、ＦＥＴ２０３がオン状態の間ＦＥＴ２０１をそれぞれオフ状態にする。このとき、電流検出抵抗２２０の一端から他端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗２２０の他端の電圧がバッテリＢ２の電圧より低くなる。そのため、バッファ回路２２１は、図１１に示すように、電流検出抵抗２２０の電圧をそのまま出力する。

ＦＥＴ２０３がオフ状態になると、巻線Ｗ２の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流がダイオード２１１を介して流れようとするため、制御回路２３は、ＦＥＴ２０１をオン状態にし、同期整流を行わせる。このとき、電流検出抵抗２２０には電流が流ないため、電流検出抵抗２２０の他端の電圧がバッテリＢ２の電圧になる。そのため、バッファ回路２２１は、図１１に示すように、バッテリＢ２の電圧を出力する。

その後、巻線Ｗ２の一端から他端に向かって流れていた電流の方向を逆方向に切り換えるため、制御回路２３は、時刻ｔ１〜ｔ２において、ＦＥＴ２００〜２０３を全てオフ状態にする。しかし、ＦＥＴ２００〜２０３を全てオフ状態にしても、巻線Ｗ２の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流が、ダイオード２１１、２１２を介して巻線Ｗ２の一端から他端に向かって流れ、徐々に減衰していく。このとき、電流検出抵抗２２０の他端から一端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗２２０の他端の電圧がバッテリＢ２の電圧より高くなる。そのため、バッファ回路２２１は、図１１に示すように、バッテリＢ２の電圧を出力する。

その後、巻線Ｗ２の他端から一端に向かって電流を流すため、制御回路２３は、時刻ｔ２でＦＥＴ２０１をオン状態にするとともに、所定周期Ｔ毎に電流の大きさに応じた期間だけＦＥＴ２０２をオン状態にする。その際、ＦＥＴ２０１がオン状態の間ＦＥＴ２０３を、ＦＥＴ２０２がオン状態の間ＦＥＴ２００をそれぞれオフ状態にする。しかし、このようにＦＥＴ２００〜２０３をスイッチングさせても、しばらくの間、巻線Ｗ２の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流が、ＦＥＴ２０１、２０２を介して巻線Ｗ２の一端から他端に向かって流れる。このとき、電流検出抵抗２２０の他端から一端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗２２０の他端の電圧がバッテリＢ２の電圧より高くなる。そのため、バッファ回路２２１は、図１１に示すように、バッテリＢ２の電圧を出力する。

制御回路２３は、巻線Ｗ２の一端から他端に向かって流れていた電流の方向を逆方向に切り換える場合、逆方向に流れるようにＦＥＴ２００〜２０３をスイッチングさせる際に、巻線Ｗ２に流れる電流が０を含む所定範囲内になるまで同期整流を禁止する。具体的には、ＦＥＴ２０２がオフ状態になってもＦＥＴ２００をオン状態にしない。このとき、電流検出抵抗２２０の他端から一端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗２２０の他端の電圧がバッテリＢ２の電圧より高くなる。そのため、バッファ回路２２１は、図１１に示すように、バッテリＢ２の電圧を出力する。

そして、その後、巻線Ｗ２の他端から一端に向かって電流が流れるようになる。このとき、電流検出抵抗２２０の一端から他端に向かって電流が流れるため、電流検出抵抗２２０の他端の電圧がバッテリＢ２の電圧より低くなる。そのため、バッファ回路２２１は、図１１に示すように、電流検出抵抗２２０の電圧をそのまま出力する。

時刻ｔ３でバッファ回路２２１の電圧がバッテリＢ２の電圧より低いバッテリＢ２の電圧近傍の閾値電圧に達すると、制御回路２３は、巻線Ｗ２に流れる電流が０を含む所定範囲内になったと判断し、同期整流の禁止を解除する。制御回路２３は、ＦＥＴ２０２がオフ状態になると、巻線Ｗ２の自己誘導に伴う起電力によって発生した電流がダイオード２１０を介して流れようとするため、ＦＥＴ２００をオン状態にし、同期整流を行う。その結果、巻線Ｗ２の他端から一端に向かって電流が継続して流れる。このとき、電流検出抵抗２２０には電流が流ないため、電流検出抵抗２２０の他端の電圧がバッテリＢ２の電圧になる。そのため、バッファ回路２２１は、図１１に示すように、バッテリＢ２の電圧を出力する。

次に、第２実施形態のモータ駆動装置の効果について説明する。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第２実施形態によれば、モータ駆動装置２は、電流検出抵抗２２０と、バッファ回路２２１とを備えている。電流検出抵抗２２０は、バッテリＢ２の正極端とＦＥＴ２００、２０１の間に接続されている。バッファ回路２２１は、電流検出抵抗２２０に接続され、電流検出抵抗２２０の電圧がバッテリＢ２の電圧より高い場合はバッテリＢ２の電圧を、バッテリＢ２の電圧以下の場合は電流検出抵抗２２０の他端の電圧をそのまま出力する。そして、制御回路２３は、巻線Ｗ２に流れる電流の方向を切り換える場合、巻線Ｗ２に流れる電流の方向が切り換わるようにＦＥＴをスイッチングさせてから、バッファ回路２２１の出力電圧がバッテリＢ２の電圧近傍の閾値電圧になるまでの間、同期整流を禁止する。そのため、巻線Ｗ２に流れる電流が０を含む所定範囲内になるまで同期整流を確実に禁止することができる。従って、逆方向の電流がほぼ０になるまで同期整流を確実に禁止することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータ駆動装置について説明する。第３実施形態のモータ駆動装置は、第１実施形態のモータ駆動装置に対して、電流検出回路の構成を変更するとともに、それに伴って制御回路の電流検出結果の判断の仕方を変更したものである。

まず、図１２を参照して第３実施形態のモータ駆動装置の構成について説明する。

図１２に示すように、モータ駆動装置３は、ＦＥＴ３００〜３０３（スイッチング素子）と、ダイオード３１０〜３１３と、電流検出回路３２と、制御回路３３とを備えている。

ＦＥＴ３００〜３０３及びダイオード３１０〜３１３は、第１実施形態のＦＥＴ１００〜１０３及びダイオード１１０〜１１３と同一構成である。

電流検出回路３２は、モータＭ３の巻線Ｗ３に流れる電流を検出する回路である。電流検出回路３２は、電流検出抵抗３２０と、差動増幅回路３２１（変換回路）とを備えている。

電流検出抵抗３２０は、流れる電流を電圧に変換する素子である。電流検出抵抗３２０は、巻線Ｗ３の他端と高電位側ＦＥＴ（高電位側スイッチング素子）であるＦＥＴ３０１及び低電位側ＦＥＴ（低電位側スイッチング素子）であるＦＥＴ３０３の間に接続されている。具体的には、電流検出抵抗３２０の一端が巻線Ｗ３の他端に、他端がＦＥＴ３０１のソース及びＦＥＴ３０３のドレインにそれぞれ接続されている。

差動増幅回路３２１は、電流検出抵抗３２０の両端の電圧を、対応関係を有する０以上の所定電圧に変換して出力する回路である。差動増幅回路３２１の入力端は電流検出抵抗３２０の一端及び他端に、出力端は制御回路３３にそれぞれ接続されている。

次に、図１２及び図１３を参照して第３実施形態のモータ駆動装置の動作について説明する。

図１２に示す制御回路３３は、ＦＥＴ３００〜３０３をスイッチングさせる。その結果、図１３に示すように、巻線Ｗ３に電流が流れる。巻線Ｗ３に電流が流れると、電流検出抵抗３２０の両端の電圧が流れる電流の方向に応じて正負に変化する。

図１２に示す差動増幅回路３２１は、電流検出抵抗３２０の両端の電圧を、対応関係を有する０以上の所定電圧に変換して出力する。制御回路３３は、巻線Ｗ３に流れる電流の方向を切り換える場合、図１３に示すように、巻線Ｗ３に流れる電流の方向が切り換わるようにＦＥＴをスイッチングさせる際に、時刻ｔ２から、差動増幅回路３２１の出力電圧が巻線Ｗ３に流れる電流が０である場合に相当する電圧近傍の基準囲内になる時刻ｔ３まで同期整流を禁止する。

次に、第３実施形態のモータ駆動装置の効果について説明する。

第３実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第３実施形態によれば、モータ駆動装置３は、電流検出回路３２と、差動増幅回路３２１とを備えている。電流検出抵抗３２０は、巻線Ｗ３の他端とＦＥＴ３０１及びＦＥＴ３０３の間に接続されている。差動増幅回路３２１は、電流検出抵抗３２０に接続され、電流検出抵抗３２０の電圧を、対応関係を有する０以上の所定電圧に変換して出力する。そして、制御回路３３は、巻線Ｗ３に流れる電流の方向を切り換える場合、巻線Ｗ３に流れる電流の方向が切り換わるようにＦＥＴをスイッチングさせてから、差動増幅回路３２１の出力電圧が巻線Ｗ３に流れる電流が０である場合に相当する電圧近傍の基準囲内になるまでの間、同期整流を禁止する。そのため、巻線Ｗ３に流れる電流が０を含む所定範囲内になるまで同期整流を確実に禁止することができる。従って、逆方向の電流がほぼ０になるまで同期整流を確実に禁止することができる。

なお、第３実施形態では、電流検出抵抗３２０が、巻線Ｗ３の他端とＦＥＴ３０１及びＦＥＴ３０３の間に接続されている例を挙げているが、これに限られるものではない。電流検出抵抗は、巻線Ｗ３の一端とＦＥＴ３００及びＦＥＴ３０２の間に接続されていてもよい。

１・・・モータ駆動装置、１００、１０１・・・ＦＥＴ（スイッチング素子、高電位側スイッチング素子）、１０２、１０３・・・ＦＥＴ（スイッチング素子、低電位側スイッチング素子）、１１０〜１１３・・・ダイオード、１２・・・電流検出回路、１２０・・・電流検出抵抗、１２１・・・バッファ回路（変換回路）、１３・・・制御回路、Ｍ１・・・モータ、Ｗ１・・・巻線、Ｂ１・・・バッテリ（電源）

Claims (5)

1. モータの巻線に接続されるスイッチング素子（１００〜１０３、２００〜２０３、３００〜３０１）と、
   前記スイッチング素子に並列接続されるダイオード（１１０〜１１３、２１０〜２１３、３１０〜３１３）と、
   前記スイッチング素子をスイッチングさせ前記巻線に流れる電流を制御するとともに、前記スイッチング素子のスイッチングに伴って前記ダイオードを介して電流が流れようとする際に、当該ダイオードが並列接続されている前記スイッチング素子をオン状態にして当該スイッチング素子を介して電流を流す同期整流を行わせる制御回路（１３、２３、３３）と、
   を備えたモータ駆動装置において、
   前記制御回路は、前記巻線に流れる電流の方向を切り換える場合、前記巻線に流れる電流の方向が切り換わるように前記スイッチング素子をスイッチングさせてから、前記巻線に流れる電流が０近傍の所定範囲内になるまでの間、同期整流を禁止することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記スイッチング素子は、
   電源の正極端と前記巻線の一端及び他端の間にそれぞれ接続される高電位側スイッチング素子（１００、１０１、２００、２０１、３００、３０１）と、
   前記巻線の一端及び他端と前記電源の負極端の間にそれぞれ接続される低電位側スイッチング素子（１０２、１０３、２０２、２０３、３０２、３０３）と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記低電位側スイッチング素子と前記電源の負極端の間に接続される電流検出抵抗（１２０）と、
   前記電流検出抵抗に接続され、前記電流検出抵抗の電圧が負電圧である場合は０を、０以上である場合は前記電流検出抵抗の電圧をそのまま出力する変換回路（１２１）と、
   を有し、
   前記制御回路（１３）は、前記巻線に流れる電流の方向を切り換える場合、前記巻線に流れる電流の方向が切り換わるように前記スイッチング素子をスイッチングさせてから、前記変換回路の出力電圧が０近傍の閾値電圧になるまでの間、同期整流を禁止することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記電源の正極端と前記高電位側スイッチング素子の間に接続される電流検出抵抗（２２０）と、
   前記電流検出抵抗に接続され、前記電流検出抵抗の電圧が前記電源の電圧より高い場合は前記電源の電圧を、前記電源の電圧以下の場合は前記電流検出抵抗の電圧をそのまま出力する変換回路（２２１）と、
   を有し、
   前記制御回路（２３）は、前記巻線に流れる電流の方向を切り換える場合、前記巻線に流れる電流の方向が切り換わるように前記スイッチング素子をスイッチングさせてから、前記変換回路の出力電圧が前記電源の電圧近傍の閾値電圧になるまでの間、同期整流を禁止することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
5. 前記巻線の一端又は他端と前記高電位側スイッチング素子及び前記低電位側スイッチング素子の間に接続される電流検出抵抗（３２０）と、
   前記電流検出抵抗に接続され、前記電流検出抵抗の電圧を０以上の所定電圧に変換する変換回路（３２１）と、
   を有し、
   前記制御回路（３３）は、前記巻線に流れる電流の方向を切り換える場合、前記巻線に流れる電流の方向が切り換わるように前記スイッチング素子をスイッチングさせてから、前記変換回路の出力電圧が前記巻線に流れる電流が０である場合に相当する電圧近傍の所定範囲内になるまでの間、同期整流を禁止することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。

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