(57)【要約】      （修正有）【課題】電気モータ及び電気モータを正常動作で回転させるモータ駆動回路が、電源オフされるか、又はそれ以外に誤作動するとき、ファンに結合された電気モータなどの電気モータの回転を減速させることができるモータ駆動回路を提供すること。【解決手段】モータ駆動回路６００は、複数のドライバ回路と、キャパシタ６４０と、電力損失ブレーキ制御回路６０２と、を含み、ブレーキ動作モードでは、ハイサイドトランジスタがオフになり、電源電圧がしきい値電圧未満であるとき、少なくとも２つの状態遷移を有する少なくとも１つのパルス信号を生成するように機能し、ローサイドトランジスタの少なくとも１つのオン状態は、オン状態中にブレーキ動作モードをもたらし、少なくとも２つの状態遷移は、キャパシタ電圧が、少なくとも２つの状態遷移なしに達成される電圧よりも高いブースト電圧となるように昇圧動作をもたらす。【選択図】図６
2020036524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータを駆動するためのモータ駆動回路であって、
各々がハーフブリッジ構成においてローサイドトランジスタに結合されたハイサイドトランジスタを含む、複数のドライバ回路であって、前記ハイサイドトランジスタの各々及び前記ローサイドトランジスタの各々は、それぞれの制御ノード並びにそれぞれの第１及び第２の電流通過ノードを有し、前記ハイサイドトランジスタの各々の前記第２の電流通過ノードは、それぞれの接続点ノードにおいて前記ローサイドトランジスタのそれぞれの前記第１の電流通過ノードに結合され、前記複数のドライバ回路の各々は、それぞれの接続点ノードからのそれぞれの電流を前記電気モータのそれぞれの巻線に流すように機能する、複数のドライバ回路と、
前記ハイサイドトランジスタの各々の前記第１の電流通過ノードに結合された、キャパシタ電圧を保持するように機能する、キャパシタと、
前記キャパシタから前記キャパシタ電圧を受け取るように結合され、前記モータ駆動回路に対する電源電圧がしきい値電圧未満であるときを検知するように機能する、電力損失ブレーキ制御回路であって、ブレーキ動作モードでは、前記ハイサイドトランジスタがオフになり、さらに、前記ブレーキ動作モードでは、前記電源電圧が前記しきい値電圧未満であるとき、前記電力損失ブレーキ制御回路は、少なくとも２つの状態遷移を有する少なくとも１つのパルス信号を生成するように機能し、前記ローサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの前記制御ノードのそれぞれの少なくとも１つに前記少なくとも１つのパルス信号を通信し、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つのオン状態及びオフ状態をもたらすように機能し、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つのオン状態は、前記オン状態中にブレーキ動作モードをもたらし、前記少なくとも２つの状態遷移は、前記キャパシタ電圧が、前記少なくとも２つの状態遷移なしに達成される電圧よりも高いブースト電圧となるように昇圧動作をもたらす、電力損失ブレーキ制御回路と
を含む、モータ駆動回路。
【請求項２】
前記電源は、前記モータ駆動回路の外部のＤＣ電源を含む、請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記ハイサイドトランジスタの各々及び前記ローサイドトランジスタの各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタ（ＮＦＥＴ）である、請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
前記少なくとも１つのパルス信号は、パルスを発する場合、前記電源電圧が前記しきい値電圧未満で前記電気モータが回転しているとき、前記キャパシタにある電圧をもたらすように機能する、請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
前記少なくとも１つのパルス信号は、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つをオン及びオフに切り替えるように機能する複数のパルスを有する、請求項４に記載のモータ駆動回路。
【請求項６】
前記モータが回転中で前記電源電圧が前記しきい値電圧未満であるときに前記モータによって生成される逆起電力、前記電気モータのインダクタンス、スイッチとして機能する前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つ、前記ハイサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの寄生ダイオード、及び前記キャパシタは、まとめて、前記電気モータが回転しているときに前記キャパシタ上に前記電圧をもたらす昇圧スイッチングレギュレータ構造を形成する、請求項５に記載のモータ駆動回路。
【請求項７】
前記電源電圧が前記しきい値電圧を超えるとき、前記少なくとも１つのパルス信号は、パルスを有しない、請求項５に記載のモータ駆動回路。
【請求項８】
モータ駆動回路によって電気モータを駆動する方法であって、
各々がハーフブリッジ構成においてローサイドトランジスタに結合されたハイサイドトランジスタを含む、複数のドライバ回路を提供するステップであって、前記ハイサイドトランジスタの各々及び前記ローサイドトランジスタの各々は、それぞれの制御ノード並びにそれぞれの第１及び第２の電流通過ノードを有し、前記ハイサイドトランジスタの各々の前記第２の電流通過ノードは、それぞれの接続点ノードにおいて前記ローサイドトランジスタのそれぞれの前記第１の電流通過ノードに結合され、前記複数のドライバ回路の各々は、それぞれの接続点ノードからのそれぞれの電流を前記電気モータのそれぞれの巻線に流すように機能する、ステップと、
前記ハイサイドトランジスタの各々の前記第１の電流通過ノードに結合されたキャパシタを提供するステップと、
前記キャパシタ上のキャパシタ電圧を保持するステップと、
ブレーキ動作モードを識別するために、前記モータ駆動回路に対する電源電圧がしきい値電圧未満であるときを検知するステップと
を含み、前記ブレーキ動作モードの場合、前記方法は、
前記ハイサイドトランジスタをオフに切り替えるステップと、
少なくとも２つの状態遷移を有する少なくとも１つのパルス信号を生成するステップと、
前記ローサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの前記制御ノードのそれぞれの少なくとも１つに前記少なくとも１つのパルス信号を通信するステップであって、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つのオン状態及びオフ状態をもたらし、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つの前記オン状態は、前記オン状態中に前記ブレーキ動作モードをもたらし、前記少なくとも２つの状態遷移は、前記キャパシタ電圧が、前記少なくとも２つの状態遷移なしに達成される電圧よりも高いブースト電圧となるように昇圧動作をもたらす、ステップと
をさらに含む、方法。
【請求項９】
前記電源は、前記モータ駆動回路の外部のＤＣ電源を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ハイサイドトランジスタの各々及び前記ローサイドトランジスタの各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタ（ＮＦＥＴ）である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのパルス信号は、パルスを発する場合、前記電源電圧が前記しきい値電圧未満で前記電気モータが回転しているとき、前記キャパシタにある電圧をもたらすように機能する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのパルス信号は、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つをオン及びオフに切り替えるように機能する複数のパルスを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記モータが回転中で前記電源電圧が前記しきい値電圧未満であるときに前記モータによって生成される逆起電力、前記電気モータのインダクタンス、スイッチとして機能する前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つ、前記ハイサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの寄生ダイオード、及び前記キャパシタは、まとめて、前記電気モータが回転しているときに前記キャパシタ上に前記電圧をもたらす昇圧スイッチングレギュレータ構造を形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電源電圧が前記しきい値電圧を超えるとき、前記少なくとも１つのパルス信号は、パルスを有しない、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
電気モータを駆動するためのモータ駆動回路であって、
各々がハーフブリッジ構成においてローサイドトランジスタに結合されたハイサイドトランジスタを含む、複数のドライバ回路であって、前記ハイサイドトランジスタの各々及び前記ローサイドトランジスタの各々は、それぞれの制御ノード並びにそれぞれの第１及び第２の電流通過ノードを有し、前記ハイサイドトランジスタの各々の前記第２の電流通過ノードは、それぞれの接続点ノードにおいて前記ローサイドトランジスタのそれぞれの前記第１の電流通過ノードに結合され、前記複数のドライバ回路の各々は、それぞれの接続点ノードからのそれぞれの電流を前記電気モータのそれぞれの巻線に流すように機能する、複数のドライバ回路と、
前記ハイサイドトランジスタの各々の前記第１の電流通過ノードに結合された、キャパシタ電圧を保持するように機能する、キャパシタと、
ブレーキ動作モードを識別するために、前記モータ駆動回路に対する電源電圧がしきい値電圧未満であるときを検知するための手段と
を含み、前記ブレーキ動作モードの場合、前記モータ駆動回路は、
前記ハイサイドトランジスタをオフに切り替えるための手段と、
少なくとも２つの状態遷移を有する少なくとも１つのパルス信号を生成するための手段と、
前記ローサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの前記制御ノードのそれぞれの少なくとも１つに前記少なくとも１つのパルス信号を通信するための手段であって、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つのオン状態及びオフ状態をもたらし、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つの前記オン状態は、前記オン状態中に前記ブレーキ動作モードをもたらし、前記少なくとも２つの状態遷移は、前記キャパシタ電圧が、前記少なくとも２つの状態遷移なしに達成される電圧よりも高いブースト電圧となるように昇圧動作をもたらす、手段と
をさらに含む、モータ駆動回路。
【請求項１６】
前記電源は、前記モータ駆動回路の外部のＤＣ電源を含む、請求項１５に記載のモータ駆動回路。
【請求項１７】
前記ハイサイドトランジスタの各々及び前記ローサイドトランジスタの各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタ（ＮＦＥＴ）である、請求項１５に記載のモータ駆動回路。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのパルス信号は、パルスを発する場合、前記電源電圧が前記しきい値電圧未満で前記電気モータが回転しているとき、前記キャパシタにある電圧をもたらすように機能する、請求項１５に記載のモータ駆動回路。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのパルス信号は、前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つをオン及びオフに切り替えるように機能する複数のパルスを有する、請求項１８に記載のモータ駆動回路。
【請求項２０】
前記モータが回転中で前記電源電圧が前記しきい値電圧未満であるときに前記モータによって生成される逆起電力、前記電気モータのインダクタンス、スイッチとして機能する前記ローサイドトランジスタの前記少なくとも１つ、前記ハイサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの寄生ダイオード、及び前記キャパシタは、まとめて、前記電気モータが回転しているときに前記キャパシタ上に前記電圧をもたらす昇圧スイッチングレギュレータ構造を形成する、請求項１９に記載のモータ駆動回路。
【請求項２１】
前記電源電圧が前記しきい値電圧を超えるとき、前記少なくとも１つのパルス信号は、パルスを有しない、請求項１９に記載のモータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電気モータを駆動するためのモータ駆動回路に関し、より詳細には、たとえば、電気モータが電源から切断されたときに、電気モータの回転速度を低減するためのモータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータによって運転されるファンのいくつかの用途では、電源オンされていないか、又はそれ以外に誤作動しているモータとともにファンを回転させるのに、モータ駆動回路が使用される場合、たとえば、他のファンが同じ筐体内で送風しているとき、ファン（すなわち、モータ）回転を最小化することが望ましい。電力供給されていないか、又は誤作動しているファンが自由に回転することが可能である場合、そのことは、安全上の問題がある場合がある。さらに、電力供給されていないか、又は誤作動しているファンは、自由に回転することが可能である場合、ファンがそれ以外に機能する熱環境などの環境に悪影響を及ぼす場合がある。基本的に、同じ筐体内の他のファンによって生成された気流は、自由に回転することが可能である電力供給されていないファンを通り越して誤った方向に比較的簡単に入るか、又は出る可能性がある。
【０００３】
電気モータ及び電気モータを正常動作で回転させる駆動回路が、電源オフされるか、又はそれ以外に誤作動するとき、ファンに結合された電気モータなどの電気モータの回転を減速させることができるモータ駆動回路を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、電気モータ及び電気モータを正常動作で回転させるモータ駆動回路が、電源オフされるか、又はそれ以外に誤作動するとき、ファンに結合された電気モータなどの電気モータの回転を減速させることができるモータ駆動回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様を理解するのに役立つ一例によれば、電気モータを駆動するためのモータ駆動回路は、各々がハーフブリッジ構成においてローサイドトランジスタに結合されたハイサイドトランジスタを含む、複数のドライバ回路を含み、ハイサイドトランジスタの各々及びローサイドトランジスタの各々は、それぞれの制御ノード並びにそれぞれの第１及び第２の電流通過ノードを有し、ハイサイドトランジスタの各々の第２の電流通過ノードは、それぞれの接続点ノード（ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｎｏｄｅ）においてローサイドトランジスタのそれぞれの第１の電流通過ノードに結合され、複数のドライバ回路の各々は、それぞれの接続点ノードからのそれぞれの電流を電気モータのそれぞれの巻線に流すように機能する。モータ駆動回路は、ハイサイドトランジスタの各々の第１の電流通過ノードに結合された、キャパシタ電圧を保持するように機能するキャパシタをさらに含む。モータ駆動回路は、キャパシタからキャパシタ電圧を受け取るように結合され、モータ駆動回路に対する電源電圧がしきい値電圧未満であるときを検知するように機能する、電力損失ブレーキ制御回路をさらに含み、ブレーキ動作モードでは、ハイサイドトランジスタがオフになり、さらに、ブレーキ動作モードでは、電源電圧がしきい値電圧未満であるとき、電力損失ブレーキ制御回路は、少なくとも２つの状態遷移を有する少なくとも１つのパルス信号を生成するように機能し、ローサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの制御ノードのそれぞれの少なくとも１つに少なくとも１つのパルス信号を通信し、ローサイドトランジスタの少なくとも１つのオン状態及びオフ状態をもたらすように機能し、ローサイドトランジスタの少なくとも１つのオン状態は、オン状態中にブレーキ動作モードをもたらし、少なくとも２つの状態遷移は、キャパシタ電圧が、少なくとも２つの状態遷移なしに達成される電圧よりも高いブースト電圧となるように昇圧動作をもたらす。
【０００６】
複数の実施形態では、上記のモータ駆動回路は、以下の態様の１つ又は複数を任意の組合せで含むことができる。
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、電源は、モータ駆動回路の外部のＤＣ電源を含む。
【０００７】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、ハイサイドトランジスタの各々及びローサイドトランジスタの各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタ（ＮＦＥＴ）である。
【０００８】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパルス信号は、パルスを発する場合、電源電圧がしきい値電圧未満で電気モータが回転しているとき、キャパシタにある電圧をもたらすように機能する。
【０００９】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパルス信号は、ローサイドトランジスタの少なくとも１つをオン及びオフに切り替えるように機能する複数のパルスを有する。
【００１０】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、モータが回転中で電源電圧がしきい値電圧未満であるときにモータによって生成される逆起電力、電気モータのインダクタンス、スイッチとして機能するローサイドトランジスタの少なくとも１つ、ハイサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの寄生ダイオード、及びキャパシタは、まとめて、電気モータが回転しているときにキャパシタ上に電圧をもたらす昇圧スイッチングレギュレータ構造を形成する。
【００１１】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、電源電圧がしきい値電圧を超えるとき、少なくとも１つのパルス信号は、パルスを有しない。
本発明の別の態様を理解するのに役立つ一例によれば、モータ駆動回路によって電気モータを駆動する方法は、各々がハーフブリッジ構成においてローサイドトランジスタに結合されたハイサイドトランジスタを含む、複数のドライバ回路を提供するステップを含み、ハイサイドトランジスタの各々及びローサイドトランジスタの各々は、それぞれの制御ノード並びにそれぞれの第１及び第２の電流通過ノードを有し、ハイサイドトランジスタの各々の第２の電流通過ノードは、それぞれの接続点ノードにおいてローサイドトランジスタのそれぞれの第１の電流通過ノードに結合され、複数のドライバ回路の各々は、それぞれの接続点ノードからのそれぞれの電流を電気モータのそれぞれの巻線に流すように機能する。本方法は、ハイサイドトランジスタの各々の第１の電流通過ノードに結合されたキャパシタを提供するステップをさらに含む。本方法は、キャパシタ上のキャパシタ電圧を保持するステップをさらに含む。本方法は、ブレーキ動作モードを識別するために、モータ駆動回路に対する電源電圧がしきい値電圧未満であるときを検知するステップをさらに含み、ブレーキ動作モードの場合、本方法は、ハイサイドトランジスタをオフに切り替えるステップと、少なくとも２つの状態遷移を有する少なくとも１つのパルス信号を生成するステップと、ローサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの制御ノードのそれぞれの少なくとも１つに少なくとも１つのパルス信号を通信するステップであって、ローサイドトランジスタの少なくとも１つのオン状態及びオフ状態をもたらす、ステップとをさらに含み、ローサイドトランジスタの少なくとも１つのオン状態は、オン状態中にブレーキ動作モードをもたらし、少なくとも２つの状態遷移は、キャパシタ電圧が、少なくとも２つの状態遷移なしに達成される電圧よりも高いブースト電圧となるように昇圧動作をもたらす。
【００１２】
複数の実施形態では、上記の方法は、以下の態様の１つ又は複数を任意の組合せで含むことができる。
上記の方法のいくつかの実施形態では、電源は、モータ駆動回路の外部のＤＣ電源を含む。
【００１３】
上記の方法のいくつかの実施形態では、ハイサイドトランジスタの各々及びローサイドトランジスタの各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタ（ＮＦＥＴ）である。
上記の方法のいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパルス信号は、パルスを発する場合、電源電圧がしきい値電圧未満で電気モータが回転しているとき、キャパシタにある電圧をもたらすように機能する。
【００１４】
上記の方法のいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパルス信号は、ローサイドトランジスタの少なくとも１つをオン及びオフに切り替えるように機能する複数のパルスを有する。
【００１５】
上記の方法のいくつかの実施形態では、モータが回転中で電源電圧がしきい値電圧未満であるときにモータによって生成される逆起電力、電気モータのインダクタンス、スイッチとして機能するローサイドトランジスタの少なくとも１つ、ハイサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの寄生ダイオード、及びキャパシタは、まとめて、電気モータが回転しているときにキャパシタ上に電圧をもたらす昇圧スイッチングレギュレータ構造を形成する。
【００１６】
上記の方法のいくつかの実施形態では、電源電圧がしきい値電圧を超えるとき、少なくとも１つのパルス信号は、パルスを有しない。
本発明の別の態様を理解するのに役立つ一例によれば、電気モータを駆動するためのモータ駆動回路は、各々がハーフブリッジ構成においてローサイドトランジスタに結合されたハイサイドトランジスタを含む、複数のドライバ回路を含み、ハイサイドトランジスタの各々及びローサイドトランジスタの各々は、それぞれの制御ノード並びにそれぞれの第１及び第２の電流通過ノードを有し、ハイサイドトランジスタの各々の第２の電流通過ノードは、それぞれの接続点ノードにおいてローサイドトランジスタのそれぞれの第１の電流通過ノードに結合され、複数のドライバ回路の各々は、それぞれの接続点ノードからのそれぞれの電流を電気モータのそれぞれの巻線に流すように機能する。モータ駆動回路は、ハイサイドトランジスタの各々の第１の電流通過ノードに結合された、キャパシタ電圧を保持するように機能するキャパシタをさらに含む。モータ駆動回路は、ブレーキ動作モードを識別するために、モータ駆動回路に対する電源電圧がしきい値電圧未満であるときを検知するための手段をさらに含み、ブレーキ動作モードの場合、モータ駆動回路は、ハイサイドトランジスタをオフに切り替えるための手段と、少なくとも２つの状態遷移を有する少なくとも１つのパルス信号を生成するための手段と、ローサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの制御ノードのそれぞれの少なくとも１つに少なくとも１つのパルス信号を通信するための手段であって、ローサイドトランジスタの少なくとも１つのオン状態及びオフ状態をもたらす、手段とをさらに含み、ローサイドトランジスタの少なくとも１つのオン状態は、オン状態中にブレーキ動作モードをもたらし、少なくとも２つの状態遷移は、キャパシタ電圧が、少なくとも２つの状態遷移なしに達成される電圧よりも高いブースト電圧となるように昇圧動作をもたらす。
【００１７】
複数の実施形態では、上記のモータ駆動回路は、以下の態様の１つ又は複数を任意の組合せで含むことができる。
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、電源は、モータ駆動回路の外部のＤＣ電源を含む。
【００１８】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、ハイサイドトランジスタの各々及びローサイドトランジスタの各々は、Ｎチャネル電界効果トランジスタ（ＮＦＥＴ）である。
【００１９】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパルス信号は、パルスを発する場合、電源電圧がしきい値電圧未満で電気モータが回転しているとき、キャパシタにある電圧をもたらすように機能する。
【００２０】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパルス信号は、ローサイドトランジスタの少なくとも１つをオン及びオフに切り替えるように機能する複数のパルスを有する。
【００２１】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、モータが回転中で電源電圧がしきい値電圧未満であるときにモータによって生成される逆起電力、電気モータのインダクタンス、スイッチとして機能するローサイドトランジスタの少なくとも１つ、ハイサイドトランジスタのそれぞれの少なくとも１つの寄生ダイオード、及びキャパシタは、まとめて、電気モータが回転しているときにキャパシタ上に電圧をもたらす昇圧スイッチングレギュレータ構造を形成する。
【００２２】
上記のモータ駆動回路のいくつかの実施形態では、電源電圧がしきい値電圧を超えるとき、少なくとも１つのパルス信号は、パルスを有しない。
本発明の上記の特徴及び発明自体は、図面の次の詳細な説明からより十分に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電気モータの回転を減速させるために使用されることが可能である、先行技術のブレーキ回路を示すブロック図である。
【図２】昇圧スイッチングレギュレータを示すブロック図である。
【図３】電気モータの回転を減速させるために使用されることが可能であるブレーキ回路を有する例示的な電子回路（モータ駆動回路）を示すブロック図である。
【図４】図３のブレーキ回路の例示的な信号を示すグラフである。
【図４Ａ】図３のブレーキ回路の例示的な信号を示すグラフである。
【図５】Ｎ型ＦＥＴの伝達特性を示すグラフである。
【図６】図３の例示的なブレーキ回路のさらなる詳細を有する例示的な電子回路を示すブロック図である。
【図７】図６の電子回路に関連する信号の例示的な起動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明について説明する前に、いくつかの導入概念及び用語が説明される。
本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、機能、動作、又は一連の動作を実行する電子回路について表現するために使用される。機能、動作、又は一連の動作は、電子回路内にコーディングされたハード、又は記憶デバイス内に保持された命令を介してコーディングされたソフトであってもよい。「プロセッサ」は、デジタル値を使用して、又はアナログ信号を使用して、機能、動作、又は一連の動作を実行することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において具現化されてもよく、ＡＳＩＣはアナログＡＳＩＣ又はデジタルＡＳＩＣであってもよい。いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、関連のプログラムメモリによってマイクロプロセッサ内に具現化されてもよい。いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、アナログ又はデジタルであってもよい、個別の電子回路において具現化されてもよい。
【００２６】
本明細書で使用される「モジュール」という用語は、「プロセッサ」について表現するために使用される。
プロセッサは、プロセッサの機能、動作、又は一連の動作の一部を実行する内部プロセッサ又は内部モジュールを含むことができる。同様に、モジュールは、モジュールの機能、動作、又は一連の動作の一部を実行する内部プロセッサ又は内部モジュールを含むことができる。
【００２７】
本明細書では図面に示される電子回路は、アナログブロック又はデジタルブロックの形態で示される場合があるが、アナログブロックは、同じ又は同様の機能を実行するデジタルブロックによって置き換えられてもよく、デジタルブロックは、同じ又は同様の機能を実行するアナログブロックによって置き換えられてもよい。アナログ／デジタル変換又はデジタル／アナログ変換は、図面に明示的には示されていない場合があるが、理解されたい。
【００２８】
本明細書で使用される「所定の」という用語は、値又は信号を指すとき、製造時に工場において、又はその後のプログラミングなどの外部の手段によって設定又は固定された値又は信号を指すために使用される。本明細書で使用される「決定された」という用語は、値又は信号を指すとき、製造後の動作中に回路によって識別された値又は信号を指すために使用される。
【００２９】
本明細書で使用される「能動電子構成要素」という用語は、少なくとも１つのｐ−ｎ接合部を有する電子構成要素について表現するために使用される。トランジスタ、ダイオード、及び論理ゲートは、能動電子構成要素の例である。対照的に、本明細書で使用される「受動電子構成要素」という用語は、少なくとも１つのｐ−ｎ接合部も有しない電子構成要素について表現するために使用される。キャパシタ及び抵抗器は、受動電子構成要素の例である。
【００３０】
本明細書で使用される「線」及び「線の」という用語は、直線又は曲線のいずれかについて表現するために使用される。線は、無限未満の任意の次数を有する関数によって表現されてもよい。
【００３１】
図１を参照すると、電子回路１００は、モータ１２２を駆動するためのノード１１０、１１２、１１４における駆動信号を生成するために駆動信号１０４を受け取るのに使用されてもよい。
【００３２】
モータ１２２は、接続点ノード１２９において結合された３つの回路脚部としてモデル化された３相モータ１２２であってもよい。３つの脚部は、対応する３つの抵抗器１３０、１３２、１３４と直列に結合され、対応する３つのインダクタ１３６、１３８、１４０と直列に結合された、対応する３つの逆起電力（ＢＥＭＦ：ｂａｃｋ  ｅｍｆ）電圧源１２４、１２６、１２８（ＡＣ源）を有するものとしてモデル化されてもよい。
【００３３】
電子回路１００は、２つのモードで動作することができる。
本明細書で「運転」モードとも呼ばれる第１の動作モードでは、ノード１１０、１１２、１１４において現れる駆動信号は、モータ１２２を回転させるための比較的高い電力のＰＷＭ信号であってもよい。運転動作モードでは、電子回路１００は、キャパシタ１２０上に保持される電圧１１８をもたらすことができる入力電圧１１６を受け取る。電圧１１８は、たとえば、１２ボルト、２４ボルト、又は６ボルトであってもよい。ノード１１０、１１２、１１４において現れるＰＷＭ信号は、電圧１１８で又はその近くで高状態を有し、０ボルトで又はその近くで低状態を有してもよい。この目的で、ノード１１０、１１２、１１４において現れる信号は、各対が接続点ノードを有する、トランジスタのトーテムポール対（ｔｏｔｅｍ  ｐｏｌｅ  ｐａｉｒ）によって生成されてもよい。ここでは、トランジスタの３つの対が示されているが、接続点ノード１０９を有するトランジスタ１０６、１０８は一例にすぎない。１０６、１０８などのトランジスタは、たとえば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜シリコン電界効果トランジスタ）であってもよい。他のタイプのトランジスタ、たとえば、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ又はｐ型もしくはｎ型のバイポーラトランジスタも可能である。
【００３４】
駆動信号１０４の生成は、本明細書では説明されないが、理解されよう。３相モータ１２２に関して、駆動信号１０４及びノード１１０、１１２、１１４における得られた信号が、１２０度離間し得ると言えば足りる。
【００３５】
本明細書で「ブレーキ」モードとも呼ばれる第２の動作モードでは、電源電圧１１６が切断され、６つのドライバＭＯＳＦＥＴが非導通になるように、駆動信号１０４が制御される。この切断は、たとえば、誤作動するモータを切断する人によって手動で行われる場合がある。しかし、この切断は、切断電子回路によって自動的に行われる場合もある。
【００３６】
ブレーキ動作モードでは、モータは、たとえば、モータ１２２がファンに機械的に結合され、空気が他の手段によってファンを吹き抜ける場合、依然として回転し得る。回転しているとき、ブレーキ動作モードでは、ＢＥＭＦ電圧１２４が生成され、電流１４２は、内在するＭＯＳＦＥＴ本体ダイオード１４４を流れ、ＭＯＳＦＥＴ本体ダイオード１４４は、それによって、整流器として機能し、キャパシタ１２０を充電する。ＢＥＭＦ電圧１２４の振幅及びキャパシタ１２０上に現れる電圧は、モータ１２２の回転速度に比例してもよい。モータ１２２の回転速度が十分高く、キャパシタ１２０上の電圧が十分高い場合、その電圧は、ブレーキをかけるために使用される２つのトランジスタ１５２、１５４をオンに切り替えることができる。電流１５０は、モータ１２２の回転速度が十分高く、キャパシタ１２０上の電圧が十分高いときに生じ得る。電流１５０は、モータ１２２の回転速度を減速するために動作することができることが理解されよう。
【００３７】
２つのトランジスタ１５２、１５４を有するブレーキ構成は、十分高いモータ１２２の回転速度及び十分高いキャパシタ１２０上の電圧によって決まる。ブレーキ動作モードは、モータの回転速度を単に所定の速度まで低減することができる。
【００３８】
運転動作モードでは、トランジスタ１５２、１５４は、電子回路１００の残りによって非導通にされてもよいが、前記非導通状態を作るための回路手段は示されていないことを諒解されたい。
【００３９】
次に、図２を参照すると、昇圧スイッチングレギュレータ２００は、入力電圧２０２を受け取るために結合されてもよく、入力電圧よりも高い出力電圧２１４を生成するように機能することができる。従来の使用法では、入力電圧２０２は、ＤＣ電圧である。しかし、図３と併せて、入力電圧２０２は、代わりに、ＡＣ電圧とすることができることが説明される。
【００４０】
昇圧スイッチングレギュレータ２００は、入力電圧２０２を受け取るために結合された第１の端部とダイオード２１０のアノードに結合された第２の端部とを有するインダクタ２０４を含むことができる。ダイオード２１０のカソード端部は、出力電圧２１４に結合されてもよい。キャパシタ２１２は、出力電圧２１４と、グランドなどの基準電圧との間に結合されてもよい。
【００４１】
スイッチ２０８も、インダクタの第２の端部と、グランドなどの基準電圧との間に結合されてもよい。
いくつかの実施形態では、パルスコントローラ２１８は、出力電圧２１４と、スイッチの制御ノードとの間に結合されてもよい。
【００４２】
動作時に、スイッチ２０８の閉鎖とそれに続くスイッチの開放は、インダクタの第２の端部における信号２０６の正電圧過渡状態（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）を起こすことができる。正電圧過渡状態は、ダイオード２１０を通してキャパシタ２１２内に充電させることができる。スイッチ２０８の閉鎖のより速いパルス幅変調（たとえば、パルス幅及びデューティサイクル）は、キャパシタ２１２に入るより多くの電荷及びより高い出力電圧２１４をもたらし得る。出力電圧２１４からパルスコントローラ２１８へのフィードバック信号２１６は、スイッチ２０８の閉鎖のパルス幅変調の制御をもたらすことができ、したがって、出力電圧２１４を制御して、調整された出力電圧にすることができる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、フィードバック信号２１６は、省略されてもよく、その場合、パルスコントローラ２１８は、固定されたパルス持続時間を有する固定されたレートのパルスを生成することができ、その場合、出力電圧２１４は調整されない。
【００４４】
図３を参照すると、例示的な電子回路３００は、モータ３２２を駆動するためのノード３１０、３１２、３１４における駆動信号を生成するために駆動信号３０４を受け取るのに使用されてもよい。電子回路３００は、基板３０２上に配置されてもよい。
【００４５】
モータ３２２は、接続点ノード３２９において結合された３つの回路脚部としてモデル化された３相モータ３２２であってもよい。３つの脚部は、対応する３つの抵抗器３３０、３３２、３３４と直列に結合され、対応する３つのインダクタ３３６、３３８、３４０と直列に結合された、対応する３つの逆起電力（ＢＥＭＦ）電圧源３２４、３２６、３２８（ＡＣ源）を有するものとしてモデル化されてもよい。
【００４６】
電子回路３００は、２つのモードで動作することができる。
本明細書で「運転」モードとも呼ばれる第１の動作モードでは、ノード３１０、３１２、３１４において現れる駆動信号は、モータ３２２を回転させるための比較的高い電力のＰＷＭ信号であってもよい。運転動作モードでは、電子回路３００は、キャパシタ３２０上に保持される電圧３１８をもたらすことができる入力電圧３１６を受け取る。電圧３１８は、たとえば、１２ボルト、２４ボルト、又は６ボルトであってもよい。ノード３１０、３１２、３１４において現れるＰＷＭ信号は、電圧３１８で又はその近くで高状態を有し、０ボルトで又はその近くで低状態を有してもよい。この目的で、ノード３１０、３１２、３１４において現れる信号は、各対が接続点ノードを有する、トランジスタのトーテムポール対（ハーフブリッジ）によって生成されてもよい。ここでは、トランジスタの３つの対が示されているが、接続点ノード３４９を有するトランジスタ３４８、３５０は一例にすぎない。３４８、３５０などのトランジスタは、たとえば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）であってもよい。他のタイプのトランジスタ、たとえば、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ又はｐ型もしくはｎ型のバイポーラトランジスタも可能である。
【００４７】
駆動信号３０４の生成は、本明細書では説明されないが、理解されよう。３相モータ３２２に関して、駆動信号３０４及びノード３１０、３１２、３１４における得られた信号が、１２０度離間し得ると言えば足りる。いくつかの実施形態では、駆動信号は、全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年５月２０日に公開された米国特許第８，７２９，８４１号に記載された駆動信号と同様であってもよい。いくつかの実施形態では、駆動信号３０４を生成するための回路は、基板３０２上に配置されてもよい。しかし、他の実施形態では、駆動回路は、基板上に配置されない。
【００４８】
本明細書で「ブレーキ」モードとも呼ばれる第２の動作モードでは、電源電圧３１６が切断され（又はそれ以外に１ボルト又は０．５ボルトなどのしきい値電圧未満であり）、駆動信号３０４は、電力損失ブレーキ制御回路３６２に下段のＭＯＳＦＥＴ３５０、３５２、及び３５４の駆動信号Ａ、Ｂ、及びＣを制御させておきながら上段のＭＯＳＦＥＴ３４６、３４７、３４８を非導通（すなわちオフ）にする電圧に設定される。ブレーキ動作モードでは、モータは、たとえば、モータ３２２がファンに機械的に結合され、空気がファンを吹き抜ける場合、依然として回転し得る。
【００４９】
ブレーキ動作の第１の部分では、ＢＥＭＦ電圧３２４、３２６が生成され、電流３４２、３４４は、内在するＭＯＳＦＥＴ本体ダイオード３４６、３４８を流れ、ＭＯＳＦＥＴ本体ダイオード３４６、３４８は、それによって、整流器として機能し、キャパシタ３２０を充電する。ＢＥＭＦ電圧３２４、３２６の振幅及びキャパシタ３２０上に現れる電圧は、モータ３２２の回転速度に比例し得る。モータ３２２の回転速度が十分高く、キャパシタ３２０上の電圧が十分高い場合、キャパシタ３２０における電圧は、電力損失ブレーキ制御回路３６２に電力を供給することができる。電力損失ブレーキ制御回路３６２は、入力電圧３１６を受け取るために結合されてもよい。
【００５０】
ブレーキ動作の第２の部分では、入力電圧３１６が切断されたままであり（又はそれ以外に上述のしきい値電圧未満であり）、駆動信号３０４は、電力損失ブレーキ制御回路３６２に下段のＭＯＳＦＥＴ３５０、３５２、及び３５４の駆動信号Ａ、Ｂ、及びＣを制御させておきながら上段のＭＯＳＦＥＴ３４６、３４７、３４８を非導通にする電圧に依然として設定されている。キャパシタ３２０上の電圧が、ブレーキ動作の第１の部分において電力損失ブレーキ制御回路３６２をオンに切り替えるために十分高いとき、電力損失ブレーキ制御回路３６２は、３つの信号Ａ、Ｂ、Ｃなどの信号を生成することができる。３つの信号Ａ、Ｂ、Ｃは、下段のトランジスタ３５０、３５２、３５４のゲートなどの制御ノードに結合されてもよい。３つの信号Ａ、Ｂ、Ｃは、全体的に、ほとんどの時間は３つの下段のトランジスタ３５０、３５２、３５４をオンに切り替えるほど高くてもよいが、短い持続時間の負のパルスにおいて低から再び高にパルスを発されてもよい。３つの下段のトランジスタ３５０、３５２、３５４の１つ又は複数のオン状態は、特に、上段の３つのトランジスタ３４６、３４７、３４８に対する制御信号が無効でこれらのトランジスタをオフにするとき、モータ３２２のブレーキ動作をもたらす。
【００５１】
信号Ａ、Ｂ、Ｃの例は、以下の図４及び図４Ａに示される。パルス信号Ａ、Ｂ、Ｃは、キャパシタ３２０上の電圧を、別途上述のブレーキ動作の第１の部分の動作のみによって達成されるものよりも高い電圧まで駆動するために昇圧スイッチングレギュレータ動作をもたらし得ることが以下の説明から明らかになろう。したがって、ブレーキ機能は、別途達成されるものよりも低いモータ３２２の回転速度へと動作することができる。
【００５２】
次に昇圧スイッチングレギュレータの１つを参照すると、動作時に、図２の昇圧スイッチングレギュレータ２００と比較すれば、モータ３２２が回転している間はＡＣ電圧である、ＢＥＭＦ電圧３２４が注目される。このＡＣ電圧は、図２のＤＣ（又はＡＣ）入力電圧２０２と比較されてもよい。インダクタ３３６は、図２のインダクタ２０４と比較されてもよい。トランジスタ３５０は、図２のスイッチ２０８と比較されてもよい。ダイオード３４６は、図２のダイオード２１０と比較されてもよい。キャパシタ３２０は、図２のキャパシタ２１２と比較されてもよい。
【００５３】
ブレーキ動作モードにおいて通常は閉鎖されているスイッチ３５０が、信号Ａによって一瞬開放され再び閉鎖されるとき、正電圧過渡状態がインダクタ３３６において起こり、ダイオード３４６を通ってキャパシタ３２０内に流れる電流をもたらす。キャパシタ３２０において、図１のキャパシタ１２０上で別途達成されるものよりも高い電圧が生成される。
【００５４】
図４Ａに示されるいくつかの実施形態では、信号Ａ、Ｂ、Ｃは、順にパルスを発されるが、負のパルスの組は、トランジスタ３５０、３５２、３５４の１つのみにおいてある時間に生じ、信号Ａ、Ｂ、Ｃの間には１２０度の位相差がある。したがって、トランジスタ３５０、３５２、３５４の３つすべては、キャパシタ３２０におけるより高い電圧に寄与し得る。他の実施形態では、信号Ａ、Ｂ、Ｃは、たとえば、図４に示されるように、基本的に同時にパルスを発されてもよい。
【００５５】
スイッチ３５０、３５２、３５４を順に開放することは、キャパシタ３２０における昇圧をもたらすために、ダイオード３４６、３４７、３４８を順に通過する電流パルスをもたらすことが明らかであろう。代替として、同時に開放するスイッチ３５０、３５２、３５４は、キャパシタ３２０における昇圧をもたらすために、ダイオード３４６、３４７、３４８を同時に通過する電流パルスをもたらす。
【００５６】
３つの信号Ａ、Ｂ、Ｃは、３つの昇圧レギュレータ構造をもたらすが、他の実施形態では、信号Ａ、Ｂ、又はＣの１つのみ又は２つが使用され、トランジスタ３５０、３５２、３５４の１つのみ又は２つが、昇圧スイッチングレギュレータ構造に使用される。
【００５７】
いくつかの実施形態では、電力損失制御回路は、信号Ａ、Ｂ、Ｃのスイッチング速度及び／又はパルス幅を制御（すなわち、パルス幅変調、ＰＷＭ）するためにキャパシタ３２０上の検知電圧を使用することができる。したがって、スイッチング速度は、キャパシタ３２０上の調整電圧を生成するために制御されてもよい。
【００５８】
電子回路のブレーキ動作モードは、モータ３２２の回転速度を、図１のモータ１２２の所定の回転速度よりも低い速度まで低減することができる。
運転動作モードでは、トランジスタ３５０、３５２、３５４は、信号Ａ、Ｂ、Ｃではなく駆動信号に接続されてもよいが、再接続するための手段は示されていないことを諒解されたい。いくつかの実施形態では、たとえば、ＯＲゲートなどのデジタルゲートが、この目的で使用されてもよい。さらなる詳細は、以下に図６と併せて説明される。
【００５９】
トランジスタ３５０、３５２、３５４は、トランジスタ３５０、３５２、３５４が基本的に完全にオンに切り替わって抵抗ＲＤＳｅを呈する、それぞれのゲートソース電圧などの、いわゆる「強化電圧（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）」Ｖｅを有することができる。キャパシタ３２０におけるより高い電圧により、信号Ａ、Ｂ、Ｃは、強化電圧Ｖｅを超える高状態を有することができる。より低いゲート電圧において、トランジスタ３５０、３５２、３５４は、部分的にのみオンになる。いくつかの実施形態では、トランジスタ３５０、３５２、３５４の強化電圧は、約５ボルトを超える。強化電圧は、以下に図５と併せてより十分に説明される。
【００６０】
いくつかの実施形態では、ローサイドトランジスタ３５０、３５２、３５４の１つに結合されてもよい、別のトランジスタ３６６が含まれてもよい。トランジスタ３６６は、２ボルトなどの、トランジスタ３５０、３５２、３５４よりも低い強化電圧を有することができる。したがって、トランジスタ３６６は、他のトランジスタ３５０、３５２、３５４よりも前に信号Ｃ’の電圧でオン及びオフに切り替わることができる。したがって、昇圧は、より低い電圧で起こり得る。
【００６１】
いくつかの実施形態では、トランジスタ３６６は、他のＭＯＳＦＥＴトランジスタ３５０、３５２、３５４、３４６、３４７、３４８と同じ半導体基板上に含まれてもよい。
いくつかの実施形態では、３つのローサイドトランジスタ３５０、３５２、３５４は、外部のトランジスタであり、同じ半導体基板上にない。
【００６２】
トランジスタ３４６、３４７、３４８、３５０、３５２、３５４、３６６の任意の組合せは、共通の半導体基板上に含まれてもよく、他のトランジスタは、外部の別個のトランジスタであってもよい。
【００６３】
次に図４及び図４Ａを参照すると、グラフ４００、４２０は各々、任意の単位の時間スケールを有する３つの水平軸と、任意の単位のボルト単位のスケールを有する共通の垂直軸とを有する。信号４０２、４０４、４０６は、図３の信号Ａ、Ｂ、Ｃに対応し得る。代わりの実施形態では、信号４２２、４２４、４２６は、図３の信号Ａ、Ｂ、Ｃに対応し得る。
【００６４】
信号Ａ、Ｂ、Ｃの高値は、それぞれ、トランジスタ３５０、３５２、３５４のオン状態を示し、低状態は、トランジスタがオフであることを示す。示されたパルスの組は、各々が２つの状態遷移を有する、１つ又は複数のパルスを有することができる。パルスの組４０２、４０４、４０６は、同時に起こり得る。パルスの組４２２、４２４、４２６は、互いに１２０度（又は別の関係）離間し得る。
【００６５】
いくつかの実施形態では、信号４０２、４０４、４０６のパルスの組の速度は、はるかに高く、たとえば、ＡＣ  ＢＥＭＦ電圧３２４、３２６、３２８のサイクルの速度の１０倍よりも高い。いくつかの実施形態では、これらのパルスの組の速度は、約２５キロヘルツであり、負の遷移パルス幅は、約１マイクロ秒（又は短い）の長さであり、キャパシタ３２０上の電圧を制御するために図３の電力損失ブレーキ制御回路３６２による変化を受け得る。電力損失ブレーキ制御回路３６２による変化は、以下に図７と併せて説明される。
【００６６】
いくつかの実施形態では、パルスの組４０２、４０４、４０６、４２２、４２４、４２６は、ＡＣ  ＢＥＭＦ電圧３２４、３２６、３２８のサイクルと同期しない。他の実施形態では、パルスの組４０２、４０４、４０６、４２２、４２４、４２６は、ＡＣ  ＢＥＭＦ電圧３２４、３２６、３２８のサイクルと同期する。
【００６７】
いくつかの実施形態では、パルスの組４２２、４２４、４２６は、互いに約９０度から約１５０度の間で存在する。
次に図５を参照すると、グラフは、任意の単位の電圧単位のスケールを有する水平軸と、任意の単位の電流単位のスケールを有する垂直軸とを有する。水平軸は、ＭＯＳＦＥＴのゲートソース電圧を示し、垂直軸は、ＭＯＳＦＥＴのドレインソース電圧を示す。伝達特性曲線５０２は、領域５０４及び領域５０６を有する。しきい値ゲートソース電圧Ｖｔｈを超えると、ＭＯＳＦＥＴは、導通し始める。強化ゲートソース電圧Ｖｅを超えると、ＭＯＳＦＥＴは、高いコンダクタンス及び低い抵抗ＲＤＳｅに達する。強化電圧Ｖｅを超えると、ＭＯＳＦＥＴは、基本的に完全にオンになる。
【００６８】
異なる強化電圧Ｖｅ及び異なるしきい値電圧Ｖｔを有するＭＯＳＦＥＴが達成されてもよい。
次に図６を参照すると、例示的なモータ駆動回路６００は、明らかなように、図３の要素を含むことができる。本明細書では、電力損失ブレーキ制御回路６０２は、図３の電力損失ブレーキ制御回路３６２と同じか、又は同様であってもよい。電力損失ブレーキ制御回路６０２は、図４のグラフ４００の信号を生成するために使用されてもよい。他の同様の回路が、図４Ａのグラフ４２０の信号を生成するために使用されてもよい。
【００６９】
抵抗器６０４、６０６、６０７が、キャパシタ６４０の電圧と、グランドなどの基準電圧との間に直列に結合されてもよい。抵抗器６０４、６０６、６０７の２つの接続点ノードが、第１及び第２のそれぞれの比較器６１２、６１４の入力ノードに結合されてもよい。
【００７０】
別の２つの抵抗器６０８、６１０が、入力電圧６４２と、グランドなどの基準電圧との間に直列に結合されてもよい。抵抗器６０８、６１０の接続点ノードが、第３の比較器６１６の入力ノードに結合されてもよい。遅延モジュール６２２が、比較器６１６からの出力信号を受け取るために結合されてもよい。
【００７１】
基準電圧発生器６２０が、第１、第２、及び第３の比較器６１２、６１４、６１６の入力ノードに結合されてもよい。
第１のＯＲゲート６１９が、第２の比較器６１４からの出力信号と、発振器６１８によって生成されたクロック信号とを受け取るために結合された２つの入力端子を有してもよい。
【００７２】
３入力ＡＮＤゲート６２４が、第１の比較器６１２によって生成された出力信号、ＯＲゲート６１９によって生成された出力信号、及び遅延モジュール６２２によって生成された出力信号を受け取るために結合されてもよい。
【００７３】
２入力ＡＮＤゲート６２６が、第１のＯＲゲート６１９からの出力信号と、遅延モジュール６２２からの出力信号とを受け取るために結合されてもよい。２入力ＡＮＤゲート６２６からの出力信号Ｃ’は、図３の信号Ｃ’と同様であってもよい。
【００７４】
ブレーキ動作モードでは、第２のＯＲゲート６２８が、３入力ＡＮＤゲート６２４からの出力信号を受け取るために結合されてもよい。第３のＯＲゲート６３０も、３入力ＡＮＤゲート６２４からの出力信号を受け取るために結合されてもよい。第４のＯＲゲート６３２が、２入力ＡＮＤゲート６２６からの出力信号を受け取るために結合されてもよい。
【００７５】
運転動作モードでは、第２のＯＲゲート６２８は、運転モード制御回路６３８からの第１の出力信号を受け取るために結合されてもよい。第３のＯＲゲート６３０は、運転モード回路６３８からの第２の出力信号を受け取るために結合されてもよい。第４のＯＲゲート６３２は、運転モード回路６３８からの第３の出力信号を受け取るために結合されてもよい。
【００７６】
上記の構成によって、ブレーキ動作モードのとき、ローサイドＭＯＳＦＥＴゲートドライバ６３４が、３入力ＡＮＤゲート６２４及び２入力ＡＮＤゲート６２６からの信号によって制御されてもよい。対照的に、運転動作モードのとき、ローサイドＭＯＳＦＥＴゲートドライバ６３４は、運転モード制御回路６３８からの信号によって制御されてもよい。
【００７７】
基準電圧発生器６２０は、主回路６００の一部分であるか、又は電力損失ブレーキ機能専用の低電力／低ヘッドルーム構造である場合がある。
動作時に、第３の比較器６１６は、入力電圧６４２の損失を検出し、運転モード制御回路６３８に信号を提供して、ローサイドソースドライバを無効にする。第３の比較器６１６に関する典型的なしきい値は、チャタリングを防止するための多少のヒステリシス（たとえば、２００ｍＶ）を有する約２ボルトであってもよい。
【００７８】
第３の比較器６１６からの出力信号は、遮断するための任意の有効なソースドライバ時間を与えるために電力損失モードへの変化を有効にする前に遅延モジュール６２２によって遅延されてもよい。典型的な遅延は、１マイクロ秒であってもよい。
【００７９】
動作時に、第２の比較器６１４は、キャパシタ６４０上の電圧ＶＢＢが、調整レベルの上か、又は下か、及びヒステリシスも有するかどうかを検出することができる。典型的な立上りしきい値は約６ボルトであってもよく、典型的な立下りしきい値は約５．５ボルトであってもよい。ＶＢＢが６ボルトよりも大きいとき、第２の比較器６１４の出力は、高くなり得、その出力が、第１のＯＲゲート６１９の出力を高くし、それによって、発振器６１８からの信号を遮断する。
【００８０】
発振器６１８は、約３８マイクロ秒の典型的な高状態持続時間と、約２マイクロ秒の典型的な低パルス幅とを有してもよい。発振器６１８は、連続的に動作することができるが、キャパシタ６４０上の電圧が６ボルト調整レベルを超えるとき、２つのＡＮＤゲートによって生成されるオフ状態（すなわち、ＡＮＤゲート６２４、６２６の出力が高い）が存在しない（すなわち、昇圧がオフである）ように、第２の比較器６１４の出力によってゲート制御されてもよい。
【００８１】
動作時に、第１の比較器６１２は、キャパシタ６４０上の電圧が、上述の昇圧回路のすべてが正しく動作するほど十分高いときを検出することができる。第１の比較器６１２に関する典型的なしきい値は、チャタリングを防止するための多少のヒステリシス（たとえば、２００ｍＶ）を有する約２ボルトであってもよい。
【００８２】
図７及びさらに図６を参照すると、グラフ７００は、任意の単位の時間スケールを有する共通の水平軸と、任意の単位のボルト単位のスケールを有する共通の垂直軸とを有する。
【００８３】
信号７０８、７１０、７１２は、図６の信号Ａ、Ｂ、Ｃに対応し得る。信号７０２は、キャパシタ６４０上のＶＢＢ電圧を示す。信号７０４は、第２の比較器６１４からの出力信号を示す。信号７０６は、第１の比較器６１２からの出力信号を示す。
【００８４】
時刻ｔ０からｔ１の間に、キャパシタ６４０上のＶＢＢ電圧は、図３と併せて上述したブレーキ動作モードの第１の部分において上段及び下段のドライバＭＯＳＦＥＴの本体ダイオードを通った整流を使用して充電することができる。
【００８５】
時刻ｔ１からｔ２では、キャパシタ上のＶＢＢ電圧は、そのＶＢＢ電圧がローサイドＭＯＳＦＥＴの１つを切り替えるのに十分であるとき、増加した速度で立ち上がり続けることができる。この挙動は、以下にさらに説明される。これは、１つのドライバをオンに切り替えるのには十分であるが、完全に機能するには十分でないＶＢＢ電圧（ＤＣ）が存在する点であると言えば十分である。１つのドライバをオンに切り替えることによって、ＶＢＢ整流電圧は、ハイサイド及びローサイドのダイオード電圧降下ではなく、ハイサイドのダイオード電圧降下のみによって達成される。
【００８６】
時刻ｔ２に開始するが、Ａ、Ｂ、及びＣ信号において出力パルスが起こり、図３と併せて上述したブレーキモードの第２の部分の間にキャパシタ６４０上のＶＢＢ電圧の上昇をもたらす。この目的で、時刻ｔ２からｔ３の間に、信号７０８、７１０、７１２においてパルスの第１の組が存在してもよい。時刻ｔ３において、ＶＢＢ電圧は、調整状態を達成することができ、この場合、信号７０８、７１０、７１２は、各々がより少ないパルスを有するパルスの組を有することができ、ＶＢＢ電圧は、調整状態の周辺で脈動してもよい。
【００８７】
再び図６を参照すると、極めて低いモータ速度回転中にモータ電力が切断されている状態で、整流ＶＢＢ電圧が論理回路に電力供給するのに十分である場合、２入力ＡＮＤゲート６２６は、発振器６１８からの信号が高であり入力電圧６４２が低であるとき、ＡチャネルのＭＯＳＦＥＴドライバ（６３４内）を有効にすることができる。このことは、すべての電力損失ブレーキ機能が動作するのに十分な電圧があることには依存せず、それは、このことが、時刻ｔ１から時刻ｔ２までキャパシタ電圧６４０に最初に電力供給するのを助けるグランド端子ＯＵＴＡに役立つにすぎないからである。基本的に、オンに切り替えるための端子ＯＵＴＡにおける信号を作ることができる場合、ＢＥＭＦ電圧のみが、時刻ｔ１から時刻ｔ２までキャパシタ６４０を充電するためにトップサイドの本体ダイオードによって整流される必要がある。発振器６１８は、キャパシタ６４０上の電圧がどんな値でも低にとどまらないように設計されてもよい。
【００８８】
上述のグランド端子ＯＵＴＡ又はモータ回転速度の増加の結果として、ＶＢＢ（すなわち、キャパシタ６４０上の電圧）がさらに増加するので、第２の比較器６１４の出力が、低で、電力損失ブレーキ制御回路６０２のすべてを動作させるのに十分なＶＢＢ電圧があることを示すとき、論理ゲート及びローサイドＭＯＳＦＥＴゲート駆動回路６３４を介して結合された発振器信号は、ｔ２からｔ３までの時間の間にローサイドＭＯＳＦＥＴに短いオフパルスを適用し始めることができる。各オフパルス中に、モータのインダクタンスに保存されたエネルギーのいくらかは、ＶＢＢキャパシタ６４０を充電するための電流を供給する。
【００８９】
時刻ｔ３においてＶＢＢキャパシタ６４０が所望の調整レベルに達すると、第２の比較器６１４の出力は、ＶＢＢ電圧７０２が第２の比較器６１４のヒステリシスによって設定された上述のレベルに減少するまで、前記の短いオフパルスをさらに遮断することができ、上述のレベルまで減少した時刻に、ヒステリシス制御サイクルを反復するために前記の短いオフパルスが再び適用される。
【００９０】
調整レベルがモータのＢＥＭＦ電圧よりも高くてもよいので、モータの巻線を駆動するロー（シンク）サイドＭＯＳＦＥＴは、完全にオンに切り替わる場合があり、ブレーキ動作は、低回転速度に維持されてもよい。さらに、３つすべてのシンクサイドＭＯＳＦＥＴが、高いデューティサイクルで導通するので、ブレーキ効率は、図１の先行技術と比較して改善され、２つのＭＯＳＦＥＴのみが、モータにブレーキをかけるために使用される。さらに、シンクサイドＭＯＳＦＥＴが完全にオンに切り替わるので、ＭＯＳＦＥＴの電力消費が低減され、これらの構成要素の余分な加熱を回避する。
【００９１】
電力損失ブレーキ制御回路６０２の要素のすべては、上述の昇圧動作によって昇圧され得るキャパシタ６４０上の電圧によって電力供給されてもよいことを認識されたい。したがって、電力損失ブレーキ制御回路６０２は、他の可能であるものよりも低いモータの回転速度まで動作することができる。
【００９２】
特定のゲート及び回路が、電力損失ブレーキ制御回路６０２を形成するために使用されるが、同じ又は同様の信号を生成するために、他の回路が使用されてもよい。
モータ駆動回路６００全体が、共通の半導体基板６０１上に配置されるように示されているが、他の実施形態では、モータ駆動回路６００の任意の部分が、１つ又は複数の他の半導体基板上に配置されてもよい。
【００９３】
本明細書に引用されたすべての参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
本特許の主題である様々な概念、構造、及び技法を説明するのに役立つ、好ましい実施形態について説明してきたが、これらの概念、構造、及び技法を含む他の実施形態が使用される場合があることが次に明らかになるであろう。したがって、特許の範囲は、説明された実施形態に限定されるべきでなく、むしろ、次の特許請求の範囲の思想及び範囲によってのみ限定されるべきであることが提示される。
【００９４】
本明細書で説明された実施形態の要素は、具体的に上述しなかった他の実施形態を形成するために組み合わせられる場合がある。単一の実施形態の文脈で説明された様々な要素は、別個に、又は任意の適切な部分組合せ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）で提供される場合もある。本明細書で具体的には説明されなかった他の実施形態も、次の特許請求の範囲の範囲内にある。
【符号の説明】
【００９５】
１００  電子回路
１０４  駆動信号
１０６  トランジスタ
１０８  トランジスタ
１０９  接続点ノード
１１０  ノード
１１２  ノード
１１４  ノード
１１６  入力電圧、電源電圧
１１８  電圧
１２０  キャパシタ
１２２  モータ、３相モータ
１２４  逆起電力（ＢＥＭＦ）電圧源、ＢＥＭＦ電圧
１２６  逆起電力（ＢＥＭＦ）電圧源
１２８  逆起電力（ＢＥＭＦ）電圧源
１２９  接続点ノード
１３０  抵抗器
１３２  抵抗器
１３４  抵抗器
１３６  インダクタ
１３８  インダクタ
１４０  インダクタ
１４２  電流
１４４  ＭＯＳＦＥＴ本体ダイオード
１５０  電流
１５２  トランジスタ
１５４  トランジスタ
２００  昇圧スイッチングレギュレータ
２０２  入力電圧
２０４  インダクタ
２０６  信号
２０８  スイッチ
２１０  ダイオード
２１２  キャパシタ
２１４  出力電圧
２１６  フィードバック信号
２１８  パルスコントローラ
３００  電子回路
３０２  基板
３０４  駆動信号
３１０  ノード
３１２  ノード
３１４  ノード
３１６  入力電圧、電源電圧
３１８  電圧
３２０  キャパシタ
３２２  モータ、３相モータ
３２４  逆起電力（ＢＥＭＦ）電圧源、ＢＥＭＦ電圧
３２６  逆起電力（ＢＥＭＦ）電圧源、ＢＥＭＦ電圧
３２８  逆起電力（ＢＥＭＦ）電圧源、ＢＥＭＦ電圧
３２９  接続点ノード
３３０  抵抗器
３３２  抵抗器
３３４  抵抗器
３３６  インダクタ
３３８  インダクタ
３４０  インダクタ
３４２  電流
３４４  電流
３４６  上段のＭＯＳＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ本体ダイオード、上段のトランジスタ、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、トランジスタ
３４７  上段のＭＯＳＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ本体ダイオード、上段のトランジスタ、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、トランジスタ
３４８  トランジスタ、上段のＭＯＳＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ本体ダイオード、上段のトランジスタ、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
３４９  接続点ノード
３５０  トランジスタ、下段のＭＯＳＦＥＴ、下段のトランジスタ、スイッチ、ローサイドトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
３５２  下段のＭＯＳＦＥＴ、下段のトランジスタ、トランジスタ、スイッチ、ローサイドトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
３５４  下段のＭＯＳＦＥＴ、下段のトランジスタ、トランジスタ、スイッチ、ローサイドトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
３６２  電力損失ブレーキ制御回路
３６６  トランジスタ
４００  グラフ
４０２  信号、パルスの組
４０４  信号、パルスの組
４０６  信号、パルスの組
４２０  グラフ
４２２  信号、パルスの組
４２４  信号、パルスの組
４２６  信号、パルスの組
５０２  伝達特性曲線
５０４  領域
５０６  領域
６００  モータ駆動回路、主回路
６０１  共通の半導体基板
６０２  電力損失ブレーキ制御回路
６０４  抵抗器
６０６  抵抗器
６０７  抵抗器
６０８  抵抗器
６１０  抵抗器
６１２  第１の比較器
６１４  第２の比較器
６１６  第３の比較器
６１８  発振器
６１９  第１のＯＲゲート、ＯＲゲート
６２０  基準電圧発生器
６２２  遅延モジュール
６２４  ３入力ＡＮＤゲート、ＡＮＤゲート
６２６  ２入力ＡＮＤゲート、ＡＮＤゲート
６２８  第２のＯＲゲート
６３０  第３のＯＲゲート
６３２  第４のＯＲゲート
６３４  ローサイドＭＯＳＦＥＴゲートドライバ、ローサイドＭＯＳＦＥＴゲート駆動回路
６３８  運転モード制御回路、運転モード回路
６４０  キャパシタ
６４２  入力電圧
７００  グラフ
７０２  キャパシタ６４０上のＶＢＢ電圧
７０４  第２の比較器６１４からの出力信号
７０６  第１の比較器６１２からの出力信号
７０８  信号
７１０  信号
７１２  信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2020036524000001.pdf