JP6668202B2

JP6668202B2 - 駆動制御装置と駆動制御方法

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Publication number: JP6668202B2
Application number: JP2016175046A
Authority: JP
Inventors: 木村　秀樹; 秀樹木村
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2036-09-07
Also published as: US20180069547A1; US10003332B2; JP2018042378A

Description

本実施形態は、駆動制御装置と駆動制御方法に関する。

従来、モータの駆動制御装置は、例えば、励磁コイルに励磁電流を供給するＨスイッチを構成するＭＯＳトランジスタに流れる電流を、Ｈスイッチに接続された抵抗に生じる電圧を検出することにより検出し、検出した電流の値に応じてＨスイッチを構成する各ＭＯＳトランジスタのオン／オフを制御する。

しかしながら、抵抗によって消費される電力による電力効率の低下、抵抗で消費される電力による発熱、更には、精度の高い抵抗を設ける為のコストの上昇を招く。この為、抵抗を設けずに励磁電流を検出する種々の試みが行われているが、励磁電流を精度良く制御することが出来る駆動制御装置とその制御方法が望まれる。

特開２０１２−１８２９２１号公報特開平１１−３１６２４９号公報特開昭６２−２２１８７６号公報

一つの実施形態は、励磁電流を精度よく制御することが出来る駆動制御装置と駆動制御方法を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、駆動制御装置は第１の電源端子と第２の電源端子間に接続されるソース・ドレイン路を有するＭＯＳトランジスタを有する。前記ＭＯＳトランジスタが順方向のドレイン電流を流す時の前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧を測定する第１の電圧測定回路を有する。前記ＭＯＳトランジスタが逆方向のドレイン電流を流す時の前記ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン間の電圧を測定する第２の電圧測定回路を有する。前記ＭＯＳトランジスタが逆方向の所定の設定電流を流す時の前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間電圧の値と前記所定の設定電流の値から、前記ＭＯＳトランジスタに逆方向のドレイン電流を流す時の電流設定電圧レベルを設定する補正回路を有する。前記ＭＯＳトランジスタに順方向のドレイン電流を流す時には前記第１の電圧測定回路の測定値に応答し、前記ＭＯＳトランジスタに逆方向のドレイン電流を流す時には前記補正回路によって設定された電流設定電圧レベルに応答して前記ＭＯＳトランジスタのオン／オフを制御する制御回路を有する。

図１は、第１の実施形態の駆動制御装置の構成を示す図である。図２は、電流設定電圧レベル補正の一つの方法を説明する為の図である。図３は、モータ駆動モードを説明する為の図である。図４は、各モータ駆動モードにおける励磁電流と各電圧の状態を説明する為の図である。図５は、各モータ駆動モードにおける電流設定電圧レベルと励磁電流の関係を説明する為の図である。図６は、第２の実施形態の駆動制御装置の構成を示す図である。図７は、駆動制御方法の一つのフローを示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる駆動制御装置と駆動制御方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の駆動制御の構成を示す図である。本実施形態の駆動制御装置は、第１の電源端子１１０と第２の電源端子１１１を有する。第１の電源端子１１０には、電圧ＶＭを供給する電源５１が接続される。第２の電源端子１１１は接地される。

第１の電源端子１１０と第２の電源端子１１１間には、ＰＭＯＳトランジスタ１１とＮＭＯＳトランジスタ１２のソース・ドレイン路が直列に接続される。同じく、第１の電源端子１１０と第２の電源端子１１１間には、ＰＭＯＳトランジスタ１３とＮＭＯＳトランジスタ１４のソース・ドレイン路が直列に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ１１とＮＭＯＳトランジスタ１２の共通接続点１１２と、ＰＭＯＳトランジスタ１３とＮＭＯＳトランジスタ１４の共通接続点１１３間には、励磁コイル１０が接続される。励磁電流を励磁コイル１０に供給して磁界を発生させ、発生した磁界によってモータのロータ（図示せず）を回転させる。ＰＭＯＳトランジスタ１１、ＮＭＯＳトランジスタ１２、ＰＭＯＳトランジスタ１３及びＮＭＯＳトランジスタ１４は、励磁コイル１０に励磁電流を供給するＨスイッチを構成する。

各ＭＯＳトランジスタ（１１〜１４）は、寄生ダイオード（１１Ｄ〜１４Ｄ）を有する。各寄生ダイオード（１１Ｄ〜１４Ｄ）は、各ＭＯＳトランジスタ（１１〜１４）が逆方向のドレイン電流を流す時に、各々のＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン路に対して並列に接続される電流路を形成する。

ＮＭＯＳトランジスタ１２のドレインを基準としたソース・ドレイン間の電圧を測定する電圧検出回路２０を備える。電圧検出回路２０は、ＮＭＯＳトランジスタ１２に逆方向のドレイン電流、すなわち、ＮＭＯＳトランジスタ１２のソースからドレインに向かってドレイン電流が流れる時のＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧Ｖ２を測定する。電圧検出回路２０の測定値は、リバースレベル補正回路２３に供給される。

ＮＭＯＳトランジスタ１２のソースを基準としたドレイン・ソース間電圧を測定する電圧検出回路２１を備える。電圧検出回路２１は、ＮＭＯＳトランジスタ１２に順方向のドレイン電流、すなわち、ＮＭＯＳトランジスタ１２のドレインからソースに向かってドレイン電流が流れる時のＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧を測定する。電圧検出回路２１の測定値は、レベルホールド回路２２に供給されると共に、セレクト回路２４に供給される。レベルホールド回路２２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ１２に順方向の所定の設定電流値のドレイン電流が流れた時のＮＭＯＳトランジスタ１２のソース・ドレイン電圧の値を保持する。レベルホールド回路２２は、例えば、サンプルホールド回路で構成される。レベルホールド回路２２の出力は、リバースレベル補正回路２３に供給される。

リバースレベル補正回路２３は、電圧検出回路２０の出力とレベルホールド回路２２の出力を比較し、ＮＭＯＳトランジスタ１２に逆方向に所定のドレイン電流が流れる時と順方向に所定のドレイン電流が流れる時に生じるドレイン・ソース間電圧の電圧差を検出する。リバースレベル補正回路２３は、検出した電圧差に基づいて、逆方向に所定のドレイン電流を流す時に設定する電流設定電圧レベルを順方向のドレイン電流を流す場合の電流設定電圧レベルに対して補正して出力する。電流設定電圧レベルの補正については、後述する。

リバースレベル補正回路２３の出力は、セレクト回路２４に供給される。セレクト回路２４は、リバースレベル補正回路２３の出力、電圧検出回路２１、及び電圧検出回路２０の出力の一つを選択して、定電流レベル変換回路４１に供給する。リバースレベル補正回路２３による電流設定電圧レベルの補正が行われた後には、例えば、セレクト回路２４は、ＭＯＳトランジスタ１２に順方向のドレイン電流が流れる状態の時には電圧検出回路２１の出力を選択し、ＭＯＳトランジスタ１２に逆方向のドレイン電流が流れる状態の時には電圧検出回路２０の出力を選択する構成とすることが出来る。

定電流レベル変換回路４１は、セレクト回路２４から供給された出力に応じて励磁コイル１０に供給される電流値を制御する制御信号をＰＷＭ制御回路４０に供給する。定電流レベル変換回路４１には参照電圧Ｖｒｅｆを供給する電源５０が供給される。参照電圧Ｖｒｅｆの値を変えることにより定電流レベル変換回路４１が応答する電圧が変わる。例えば、モータの駆動モードを切替える為の設定電圧レベルが変わる。セレクト回路２４から供給されるリバースレベル補正回路２３の出力信号に応じて参照電圧Ｖｒｅｆの値を調整する構成とすることが出来る。

定電流レベル変換回路４１は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ１２に流れるドレイン電流の向き、従って、モータの駆動モードを切替える電流設定電圧レベルを保持する。定電流レベル変換回路４１は、リバースレベル補正回路２３から供給される電流設定電圧レベルに応じた電流設定レベルを保持する。定電流レベル変換回路４１は、保持する電流設定電圧レベルとセレクト回路２４を介して供給されるＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧の測定値を比較し、その比較結果に基づいて駆動モードを切替える制御信号をＰＷＭ制御回路４０に供給する。

定電流レベル変換回路４１からの制御信号は、ＰＷＭ制御回路４０に供給される。ＰＷＭ制御回路４０は、各ＭＯＳトランジスタ（１１〜１４）のオン／オフを制御するＰＷＭ信号を、各ＭＯＳトランジスタ（１１〜１４）のゲートに供給する。ＰＷＭ制御回路４０は、定電流レベル変換回路４１からの制御信号に応じて、各ＭＯＳトランジスタ（１１〜１４）のオン時間を制御して励磁コイル１０に供給される電流値を増減させ、モータの駆動モードを切替える制御を行う。

ＮＭＯＳトランジスタ１４には、既述したＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧を測定する電圧検出回路（３０、３１）、レベルホールド回路３２、リバースレベル補正回路３３、及びセレクト回路３４が設けられる。これらの各回路は、ＮＭＯＳトランジスタ１２に設けられる回路に対応する。

ＮＭＯＳトランジスタ１４のソースを基準としたドレイン・ソース間の電圧を測定する電圧検出回路３１を備える。電圧検出回路３１は、ＮＭＯＳトランジスタ１４に順方向のドレイン電流が流れる時のＮＭＯＳトランジスタ１４のソース・ドレイン電圧を測定する。電圧検出回路３１の測定値は、レベルホールド回路３２に供給されると共に、セレクト回路３４に供給される。レベルホールド回路３２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ１４に所定の設定電流値のドレイン電流が流れた時のＮＭＯＳトランジスタ１４のソース・ドレイン電圧の値Ｖ１を保持する。レベルホールド回路３２の出力は、リバースレベル補正回路３３に供給される。

リバースレベル補正回路３３は、電圧検出回路３０の出力とレベルホールド回路３２の出力を比較し、ＮＭＯＳトランジスタ１４に逆方向のドレイン電流が流れる時と順方向のドレイン電流が流れる時に生じるドレイン・ソース間電圧の電圧差を検出し、逆方向に所定のドレイン電流を流す時に設定する電流設定電圧レベルを補正して出力する。

リバースレベル補正回路３３の出力は、セレクト回路３４に供給される。セレクト回路３４は、リバースレベル補正回路３３の出力、電圧検出回路３１、及び電圧検出回路３０の出力の一つを選択して、定電流レベル変換回路４１と電源５０に供給する。セレクト回路（２４、３４）の選択動作は、例えば、ＰＷＭ制御回路４０の制御の下に行う。

定電流レベル変換回路４１は、セレクト回路３４から供給された出力に応じて励磁コイル１０に供給される電流値を制御する制御信号をＰＷＭ制御回路４０に供給する。定電流レベル変換回路４１には参照電圧Ｖｒｅｆを供給する電源５０が供給される。参照電圧Ｖｒｅｆの値を変えることにより定電流レベル変換回路４１が応答する電圧が変わる。例えば、モータの駆動モードを切替える為の設定電圧レベルが変わる。セレクト回路３４から供給されるリバースレベル補正回路３３の出力信号に応じて参照電圧Ｖｒｅｆの値を調整する構成とすることが出来る。

定電流レベル変換回路４１は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ１４に流れるドレイン電流の向き、従って、モータの駆動モードを切替える電流設定電圧レベルを保持する。定電流レベル変換回路４１は、リバースレベル補正回路３３から供給される電流設定電圧レベルに応じた電流設定レベルを保持する。定電流レベル変換回路４１は、保持する電流設定電圧レベルとセレクト回路３４を介して供給されるＮＭＯＳトランジスタ１４のドレイン・ソース間電圧の測定値を比較し、その比較結果に基づいて駆動モードを切替える制御信号をＰＷＭ制御回路４０に供給する。

第１の実施形態によれば、励磁コイル１０に励磁電流を供給するＨスイッチを構成するＭＯＳトランジスタ（１１〜１４）に所定の順方向のドレイン電流が流れる時と逆方向のドレイン電流が流れる時のドレイン・ソース間電圧を検出し、その差分を反映してＭＯＳトランジスタに逆方向の電流が流れる時の電流設定電圧レベルを補正する構成を有する。すなわち、ＭＯＳトランジスタの順方向の電圧・電流特性と逆方向の電圧・電流特性の相違を検出し、その検出結果に応じて逆方向にドレイン電流を流す駆動モードにおける電流設定電圧レベルを補正する。これにより励磁電流の制御を精度良く行うことが出来る。ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間電圧の測定により電流検出を行う為、別途、電流検出の為の抵抗を設ける必要が無い。この為、抵抗による電力消費、抵抗における発熱、並びに抵抗を設けることに伴うコストの低減を図ることが出来る。

尚、ＰＭＯＳトランジスタ（１１、１３）のドレイン・ソース間電圧を測定する構成とすることも出来る。ＮＭＯＳトランジスタ（１２、１４）のドレイン・ソース間電圧の測定の場合と同様、順方向のドレイン電流が流れる時と逆方向のドレイン電流が流れる時のドレイン・ソース間電圧の差分を検出し、その差分を反映してＰＭＯＳトランジスタ（１１、１３）に逆方向のドレイン電流を流す時の電流設定電圧レベルを補正することで、同様に駆動電流を精度良く制御することが出来る。尚、ＰＭＯＳトランジスタ（１１、１３）に代えて、ＮＭＯＳトランジスタを用いてＨスイッチを構成しても良い。

図２は、電流設定電圧レベルの補正の一つの方法を説明する為の図である。例えば、ＮＭＯＳトランジスタ１２について説明する。図の横軸は、ドレイン・ソース間電圧、縦軸はドレイン電流を示す。

図２において第１象限は、ＮＭＯＳトランジスタ１２に順方向のドレイン電流が流れる場合を示す。ＮＭＯＳトランジスタ１２に順方向のドレイン電流が流れる状態においては、等価的に、ＮＭＯＳトランジスタ１２のオン抵抗（Ｒｏｎ）を電流が流れる状態となる。この為、第１象限においては、ドレイン・ソース間電圧に比例してドレイン電流が増加する。換言すれば、ドレイン・ソース間電圧を検出し、その電圧をオン抵抗（Ｒｏｎ）で除することにより、ＮＭＯＳトランジスタ１２を流れるドレイン電流を検出することが出来る。例えば、ドレイン電流が１ＡのポイントＰ_１を並行移動（矢印（１））してＮＭＯＳトランジスタ１２の電流・電圧特性線Ｌ_１と交差するポイントＰ_２から垂直に平行移動（矢印（２））して横軸と交わるポイントＰ_３におけるドレイン・ソース間電圧は１Ｖである。

図２において、第３象限は、逆方向のドレイン電流が流れる場合を示す。逆方向のドレイン電流が流れる状態の時、寄生ダイオード１２Ｄにも電流が流れる。この為、順方向のドレイン電流の場合に比べ、絶対値が同じドレイン・ソース間電圧に対してドレイン電流の値（絶対値）が大きくなる。例えば、絶対値が同じドレイン・ソース間電圧Ｖ１において、逆方向のドレイン電流の値は、１．６Ａになる。換言すれば、絶対値が同じ逆方向のドレイン電流を流すドレイン・ソース間電圧は小さくなる。

例えば、１Ａの順方向のドレイン電流が流れた場合のＮＭＯＳトランジスタ１２のソース・ドレイン電圧Ｖ１が１Ｖであったのに対し、逆方向のドレイン電流（−１Ａ）のドレイン電流を示すポイントＰ_４を並行移動（矢印（３））させて電流・電圧特性線Ｌ_１と交わるポイントＰ_５を垂直に平行移動（矢印（４））させたポイントＰ_６が示す電圧（−Ｖ２）は、−０．８Ｖ（ポイントＰ_６）である。一方、−１Ｖを示すポイントＰ_１０が電流・電圧特性線Ｌ_１と交わるポイントＰ_１１においては、例えば、１．６Ａの逆方向のドレイン電流（ポイントＰ_１２）が流れる。

すなわち、絶対値が同じ１Ａの電流が流れた時に、順方向と逆方向において、ドレイン・ソース間電圧に０．２Ｖの電圧差が生じる。この順方向と逆方向のドレイン電流が流れる場合に生じる電圧差を考慮して、逆方向の所定のドレイン電流を流す時に設定する電流設定電圧レベルを補正する。

例えば、逆方向の１Ａのドレイン電流が流れる時の状態を示すポイントＰ_５を基準にして、ポイントＰ_５と原点Оとを結ぶ直線により補正電流・電圧特性線Ｌ_２を生成し、逆方向のドレイン電流が流れる状態における補正特性線とする。具体的には、この補正電流・電圧特性線Ｌ_２上で特定される値により電流設定電圧レベルを設定する。例えば、０．８５Ａの電流を流す為の電流設定電圧を設定する場合には、１Ａが流れた時の電圧０．８Ｖに倍率０．８５を掛けた電圧、すなわち、０．６８Ｖ（＝０．８Ｖ×０．８５）（ポイントＰ_７）を０．８５Ａの設定電流に対応する電流設定電圧の値とする。ポイントＰ_７を垂直に平行移動（矢印（５））して補正電流・電圧特性線Ｌ_２と交差させ、その交点（ポイントＰ_８）を水平に平行移動（矢印（６））させて縦軸と交わるポイントＰ_９の電流値が電流設定電圧ポイントＰ_７に対応した設定電流の値となる。ＮＭＯＳトランジスタ１２のソース・ドレイン電圧として０．６８Ｖが検出された時に、０．８５Ａが検出されたとして、例えば、動作モードを切替える制御を行う。

この補正方法によれば、順方向のドレイン電流に絶対値が等しい逆方向のドレイン電流の値（ポイントＰ_４）とその時のドレイン・ソース間電圧（ポイントＰ_６）により決定されるポイントＰ_５と原点Оを結ぶ直線により補正電流・電圧特性線Ｌ_２を作成し、この補正電流・電圧特性線Ｌ_２上で特定される値により所定の逆方向のドレイン電流を流す時の電流設定電圧レベルを設定して制御を行う。補正電流・電圧特性線Ｌ_２は、順方向と逆方向の電圧・電流特性の相違を反映して補正された特性線である為、駆動電流を精度良く制御することが出来る。また、補正電流・電圧特性線Ｌ_２を生成する起点Ｐ_５の電流値（ポイントＰ_４）として、励磁電流のピーク値を用いても良い。励磁電流のピーク値と種々の駆動モードに切替える設定電流値との比率に応じて電流設定電圧レベルを比例配分することにより、補正電流・電圧特性線Ｌ_２で特定される電流設定電圧レベル（＝横軸の電圧）を容易に算出することが出来る。

図３はＰＷＭ制御回路４０からのＰＷＭ信号によって制御されるＨブリッジ回路を構成するＭＯＳトランジスタ（１１から１４）の動作を説明する為の図である。同図（Ａ）は、ＰＭＯＳトランジスタ１１とＮＭＯＳトランジスタ１４がオン状態の場合を示す。この状態では、第１の電源端子１１０からコイル１０に電流が流れ込む、すなわち、電源５１から励磁コイル１０への電力のチャージが行われる。以降、このモードをチャージモードと呼ぶ。

同図（Ｂ）の状態は、ＮＭＯＳトランジスタ１２とＰＭＯＳトランジスタ１３がオンの状態の場合を示す。この状態では、第１の電源端子１１０へ向かってコイル１０から電流が流れる。この状態では、励磁コイル１０の電力が放出される。以降、このモードをディスチャージモードと呼ぶ。

同図（Ｃ）の状態は、ＮＭＯＳトランジスタ１２とＮＭＯＳトランジスタ１４がオン状態の場合を示す。この場合には、コイル１０の電力が、オン状態のＮＭＯＳトランジスタ１２とＮＭＯＳトランジスタ１４によって形成されるループを介してゆっくりと放出される。以降、このモードを低速ディスチャージモードと呼ぶ。

図４は、各モードにおけるコイルを流れる励磁電流（コイル電流）と各電圧の状態を説明する為の図である。最上段にコイル電流を示す。タイミングＴ_０からタイミングＴ_１までの期間はチャージモード、タイミングＴ_１からＴ_２までの期間はディスチャージモード、タイミングＴ_２からＴ_３までの期間は低速ディスチャージモードである。

端子１１２の電位は、チャージモードの期間、すなわち、ＰＭＯＳトランジスタ１１がオンする期間に電圧ＶＭとなり、ディスチャージ期間、すなわち、ＮＭＯＳトランジスタ１２がオンする期間に接地電位ＧＮＤとなる。同様に、端子１１３の電位は、チャージ期間の間、すなわち、ＮＭＯＳトランジスタ１４がオンする期間に接地電位ＧＮＤとなり、ディスチャージ期間、すなわち、ＰＭＯＳトランジスタ１３がオンする期間に電圧ＶＭとなる。検出電圧、すなわち、ＮＭＯＳトランジスタ１４のドレイン・ソース間電圧Ｖ_１とＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧は、チャージモードからディスチャージモードに切り替わるタイミングＴ_１において、順方向のドレイン電流が流れる状態における電圧Ｖ_１と逆方向のドレイン電流の状態における電圧Ｖ_２として検出される。既述した様に、Ｖ_１とＶ_２との間には、寄生ダイオードにより、絶対値が同じ電流が流れる状態において電圧差が生じる。

図５は、各駆動モードにおける電流設定電圧レベルと励磁電流の関係を説明する為の図である。例えば、励磁電流が１Ａになった時タイミングＴ_１で、チャージモードからディスチャージモードに切替える。ディスチャージモードから低速ディスチャージモードへ切り替える電流値は、例えば、０．８５Ａに設定される。

ディスチャージモードにおいては、ＮＭＯＳトランジスタ１２には、逆方向のドレイン電流が流れる。本実施形態の駆動制御装置においては、既述の通り、逆方向のドレイン電流が流れる状態における設定電流に対応した電流設定電圧レベルは、順方向のドレイン電流が流れた場合と逆方向のドレイン電流が流れた場合のドレイン・ソース間電圧の相違を反映させた補正電流・電圧特性線Ｌ_２を用いて設定する。より具体的には、例えば、逆方向の１Ａのドレイン電流を流す時のソース・ドレイン電圧を測定し、その測定値、例えば、０．８Ｖを基準にして、その値を０，８５倍した０．６８Ｖを低速ディスチャージモードに切替える電流設定電圧レベルにする。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタ１２のソース・ドレイン電圧が０．６８ＶになったタイミングＴ_２で、ディスチャージモードから低速ディスチャージモードに切替える。

逆方向のドレイン電流が流れた場合と順方向のドレイン電流が流れた場合のドレイン・ソース間電圧の相違を考慮せず、例えば、順方向において１Ａのドレイン電流を流すソース・ドレイン電圧１Ｖを用いて、その０．８５倍の０．８５Ｖを低速ディスチャージモードに切替える設定電圧とした場合には、ラインＬ_３で示す様に、チャージモードからディスチャージモードに切替えた直後のタイミングＴ_４において、低速ディスチャージモードに切り替わる。同じく、電流設定電圧レベル２の値に達するタイミングＴ_５で低速ディスチャージモードからチャージモードに切り替わる。

すなわち、順方向のドレイン電流が１ＡになったタイミングＴ_１でディスチャージモードに切替えた場合には、そのドレイン電流と絶対値が同じ１Ａの逆方向のドレイン電流が流れる為、ＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧は０．８Ｖとなる。従って、この状態の時に既に設定電圧０．８５Ｖより小さい為、逆方向の１Ａのドレイン電流が流れているにも拘らず、タイミングＴ_４においてディスチャージモードから低速ディスチャージモードに切替わる。この為、比較的に大きな電流が低速ディスチャージモードの期間流れることになり、発熱の異常等を生じる恐れがある。同じく、電流設定電圧レベル２の値に達するタイミングＴ_５で低速ディスチャージモードからチャージモードに切り替わる。

本実施形態においては、逆方向のドレイン電流が流れる状態における設定電圧を補正電流・電圧特性線Ｌ_２に基づいて設定される設定電圧０．６８ＶのタイミングＴ_２でモードを切り替える。この為、低速ディスチャージモードにおいて流れる励磁電流を電流線Ｌ_４で示す所定の小さい電流に抑えることが出来る。低速ディスチャージモードからチャージモードへ切り替える電流設定電圧レベル１の値も、既述した補正電流・電圧特性線Ｌ_２を用いて設定する。

（第２の実施形態）
図６は第２の実施形態の駆動制御装置の構成を示す図である。既述の実施形態に対応する構成要素には同一番号を付し、重複した記載は必要な場合にのみ行う。本実施形態においては、電圧検出回路２１は、ＮＭＯＳトランジスタ１４のドレイン・ソース間電圧を検出する。電圧検出回路２１の出力は、レベルホールド回路２２に供給される。

ＮＭＯＳトランジスタ１２とＮＭＯＳトランジスタ１４の素子寸法が同じ場合には、同じ特性が得られる。従って、ＮＭＯＳトランジスタ１４に順方向の所定のドレイン電流が流れた時のドレイン・ソース間電圧Ｖ１を電圧検出回路２１で検出することにより、等価的に、ＮＭＯＳトランジスタ１２に順方向の所定のドレイン電流が流れた時のドレイン・ソース間電圧を検出することが出来る。

励磁コイル１０は、チャージモードからディスチャージモードに切り替わった時に同じ電流を流す様に作用する為、モードが切り替わった時に励磁コイル１０に流れる励磁電流は等しいとして取り扱うことが出来る。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタ１４に流れていた所定の励磁電流に等しい値の電流が、ディスチャージモードに切替えられた時にＮＭＯＳトランジスタ１２に逆方向のドレイン電流として流れる。

従って、ディスチャージモードに切替えた直後のＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧Ｖ２を検出することにより、ディスチャージモードに切替える時にＮＭＯＳトランジスタ１４に流れていた所定の順方向のドレイン電流に等しい逆方向の電流がＮＭＯＳトランジスタ１２に流れた時のドレイン・ソース間電圧を検出することが出来る。

この時のＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧Ｖ２を電圧検出回路２０により検出し、既述した補正を行うことにより、逆方向のドレイン電流がＮＭＯＳトランジスタ１２に流れる状態の時の電流設定電圧レベルの補正を行うことが出来る。

本実施形態によれば、ＮＭＯＳトランジスタ１４に順方向のドレイン電流が流れた時にそのドレイン・ソース間電圧を検出する電圧検出回路２１と、ＮＭＯＳトランジスタ１２に逆方向のドレイン電流が流れた時に、そのドレイン・ソース間電圧を検出する電圧検出回路２０を設ける構成とし、図１の実施形態における、電圧検出回路（３０、３１）、レベルホールド回路３２、リバースレベル補正回路３３、及びセレクト回路３４を省略する構成としている。この為、回路素子を削減することが出来る。

（第３の実施形態）
図７は、駆動電流制御の一つの実施形態のフローを示す図である。チャージモードをスタートさせる（Ｓ１０１）。励磁コイル１０に流れる電流が所定の設定電流レベルに達したか否かを検出する（Ｓ１０２）。所定の設定電流レベルに達したか否かは、ＮＭＯＳトランジスタ１４のドレイン・ソース間電圧が所定の電流設定電圧レベルに達したか否かを検出することにより行う。

所定の設定電流レベルに達した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）には、その時のドレイン・ソース間電圧を検出し、その電圧値をレベルホールド回路３２により保持する（Ｓ１０３）。所定の設定電流レベルに達しない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）には、検出を継続する。尚、所定の設定電流を流した時のＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧を予め検出しておき、その電圧値をレベルホールド回路３２に保持しておいても良い。

ディスチャージモードに切替える（Ｓ１０４）。逆方向のドレイン電流が流れるＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧の検出を開始する（Ｓ１０５）。検出開始直後の初期の電圧を検出する（Ｓ１０６）。モードを切り替えた直後においては、励磁コイル１０には同じ値の電流が流れる。従って、モード切替前後のＮＭＯＳトランジスタ１４のドレイン・ソース間電圧、すなわち、順方向のドレイン電流が流れた場合のドレイン・ソース間電圧と、ＮＭＯＳトランジスタ１２のドレイン・ソース間電圧、すなわち、逆方向のドレイン電流が流れた時のドレイン・ソース間電圧の電圧差を検出することが出来る。

逆方向のドレイン電流が流れる時のドレイン・ソース間電圧を順方向のドレイン電流が流れる場合のドレイン・ソース間電圧に合せ込む補正を行う（Ｓ１０７）。すなわち、既述した様に、逆方向のドレイン電流が流れる状態において設定する電流設定電圧レベルの補正を行う。例えば、既述した様に、順方向の所定のドレイン電流Ｉが流れた時のドレイン・ソース間電圧がＶ１で、絶対値が同じ値のドレイン電流が逆方向に流れた場合のドレイン・ソース間電圧がＶ２の場合、逆方向ドレイン電流を設定する電圧レベルの設定は電圧Ｖ２において電流Ｉが流れる電流設定電圧レベルに補正する。すなわち、逆方向のドレイン電流が流れる状態においては、順方向のドレイン電流が流れる状態で設定される電流設定電圧レベルとは異なる設定レベルで制御を行う。

逆方向のドレイン電流の値が設定レベルに達した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）には、低速ディスチャージモードへ切り替える（Ｓ１０９）。逆方向のドレイン電流値が設定レベルに達しない時（Ｓ１０８：Ｎｏ）には、検出を継続する。この逆方向のドレイン電流の検出は、既述した補正が行われた電流設定電圧レベルの値に基づいて行う。

逆方向のドレイン電流の値が設定レベルに達した場合（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）には、チャージモードへ移行する（Ｓ１０１）。逆方向のドレイン電流値が設定レベルに達しない時（Ｓ１１０：Ｎｏ）には、検出を継続する。この逆方向のドレイン電流の検出は、同様に、既述した補正が行われた電流設定電圧レベルの値に基づいて行う。

本実施形態の駆動制御方法によれば、逆方向のドレイン電流が流れる状態におけるモード切替の為の電流設定電圧レベルの設定値は、逆方向のドレイン電流が流れる時のドレイン・ソース間電圧を順方向のドレイン電流が流れる場合のドレイン・ソース間電圧に合せ込む補正が行われた電圧レベルに基づいて設定する。これにより、順方向のドレイン電流が流れた状態と逆方向のドレイン電流が流れた場合のＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間電圧の相違を反映した精度の良い駆動電流の制御を行うことが出来る。ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間電圧を検出する制御である為、電流検出用の抵抗を設ける必要が無い為、抵抗による電力消費、発熱、並びにコストの低減を図ることが出来る。

励磁コイル１０に励磁電流を供給するＨスイッチを構成する場合について説明したが、これに限定されない。ＭＯＳトランジスタのオン／オフをそのドレイン・ソース間電圧を検出して制御する構成において広く用いることが出来る。ＭＯＳトランジスタに順方向のドレイン電流を流す場合には、ＭＯＳトランジスタのオン抵抗（Ｒｏｎ）によって定まる直線的に変化する電圧・電流特性線に基づいて設定した電流設定電圧と検出したＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間電圧を比較することによって、例えば、順方向のドレイン電流を流すモードから逆方向のドレイン電流を流すモードへの切替を行い、逆方向のドレイン電流を流す状態における制御は補正特性線上で特定される値によって設定した所定の電流設定電圧レベルに検出したドレイン・ソース間電圧が達したか否かを検出することによって制御することが出来る。

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、変更を行うことができる。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ともに、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。

１０励磁コイル、１１乃至１４ＭＯＳトランジスタ、１１Ｄ乃至１４Ｄ寄生ダイオード、１１０第１の電源端子、１１１第２の電源端子。

Claims

第１の電源端子と第２の電源端子間に接続されるソース・ドレイン路を有するＭＯＳトランジスタと、
前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧を測定する電圧測定回路と、
前記ＭＯＳトランジスタが逆方向の所定の設定電流を流す時の前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧の値と前記所定の設定電流の値から、前記ＭＯＳトランジスタに逆方向のドレイン電流を流す時の電流設定電圧レベルを設定する補正回路と、
前記ＭＯＳトランジスタに逆方向のドレイン電流を流す時には前記補正回路によって設定された電流設定電圧レベルと前記電圧測定回路の測定値を比較して、その比較結果に応じて駆動モードを切替える制御回路と、
を備えることを特徴とする駆動制御装置。
前記補正回路は、前記ＭＯＳトランジスタが前記逆方向の所定の設定電流を流す時の前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧の値と前記所定の設定電流の値から前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧に比例して前記所定の設定電流まで達する補正特性を算出し、前記補正特性に基づいて前記電流設定電圧レベルを設定することを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
第１の電源端子と、
第２の電源端子と、
第１の共通接続端と、
第２の共通接続端と、
前記第１の電源端子と前記第１の共通接続端との間にソース・ドレイン路が接続される第１のＭＯＳトランジスタと、
前記第１の共通接続端と前記第２の電源端子との間にソース・ドレイン路が接続される第２のＭＯＳトランジスタと、
前記第１の電源端子と前記第２の共通接続端との間にソース・ドレイン路が接続される第３のＭＯＳトランジスタと、
前記第２の共通接続端と前記第２の電源端子との間にソース・ドレイン路が接続される第４のＭＯＳトランジスタと、
前記第１の共通接続端と前記第２の共通接続端との間に接続される励磁コイルと、
前記第２のＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧を測定する電圧測定回路と、
前記第２のＭＯＳトランジスタに逆方向のドレイン電流が流れる動作モードに切替える所定の設定電流値と、逆方向のドレイン電流が流れ始めた時の前記第２のＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧値とから、直線的に変化する補正特性線により電流設定電圧レベルを設定する補正回路と、
前記第２のＭＯＳトランジスタに逆方向のドレイン電流が流れる時には、前記電流設定電圧レベルと前記電圧測定回路の測定値を比較して、その比較結果に基づいて制御信号を出力する定電流レベル変換回路と、
前記制御信号に応じて、前記第１乃至第４のＭＯＳトランジスタのオン／オフの状態を切替えるＰＷＭ信号を前記第１乃至第４のＭＯＳトランジスタに供給するＰＷＭ制御回路と、
を具備することを特徴とする駆動制御装置。
第１の電源端子と第２の電源端子間に直列に接続されるソース・ドレイン路を有するＭＯＳトランジスタに順方向のドレイン電流が流れる時の前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧を検出し、
前記ＭＯＳトランジスタが逆方向の所定の設定電流を流す時の前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間に生じる第１の電圧を検出し、
前記第１の電圧の値と前記所定の設定電流の値から、前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧に比例して前記第１の電圧の値の時に前記所定の設定電流の値になる補正特性線を求め、
前記ＭＯＳトランジスタに逆方向の所定のドレイン電流を流す時の電流設定電圧レベルを前記補正特性線で定まる値によって設定し、
逆方向のドレイン電流を流す状態における前記ＭＯＳトランジスタを流れる電流の検出は、前記電流設定電圧レベルに基づいて行うことを特徴とする駆動制御方法。
前記ＭＯＳトランジスタに逆方向のドレイン電流を流す状態においては、前記ＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間の電圧値と前記電流設定電圧レベルとを比較して、その比較結果に基づいて前記ＭＯＳトランジスタのオン／オフを制御することを特徴とする請求項４に記載の駆動制御方法。