(57)【要約】【課題】簡単な回路構成でモータの出力を変化させることができるＤＣブラシレスモータの駆動回路を提供する。【解決手段】制御回路５は、対角の位置にあるＦＥＴ２ａ，３ｂと、ＦＥＴ２ｂ，３ａとを交互にオン／オフさせることで、電機子巻線１に交番電流を供給する。低電位側の２個のＦＥＴ３ａ，３ｂのうち、ＦＥＴ３ａのゲート−ソース電極間には、コンデンサＣ２およびスイッチ要素ＳＷ１の直列回路と、コンデンサＣ１とがそれぞれ接続され、ＦＥＴ３ｂのゲート−ソース電極間には、コンデンサＣ４およびスイッチ要素ＳＷ２の直列回路と、コンデンサＣ３とがそれぞれ接続されている。モータ出力調整回路７では、モータ出力指示回路６からの指令信号に応じてスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２がオン／オフされ、それによってＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されるコンデンサの静電容量値を変化させることで、モータ出力を変化させている。【選択図】図１
2010284000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を具備して回転自在に支持されたマグネットロータと、前記マグネットロータに対向して配置されたステータコアと、前記ステータコアに配置された電機子巻線とを有するＤＣブラシレスモータの駆動回路であって、
前記電機子巻線に接続された複数のスイッチング素子と、
複数の前記スイッチング素子をオン／オフさせることによって前記電機子巻線に流れる電流を制御する制御回路とを備え、
前記複数のスイッチング素子の少なくとも一つが電界効果トランジスタからなり、
当該電界効果トランジスタは、前記制御回路によって充放電されるコンデンサがゲート−ソース電極間に接続され、当該コンデンサの充放電に応じて変化するコンデンサの両端電圧とスレショルド電圧との高低に応じてオン／オフが反転し、
前記コンデンサの静電容量値を変化させることによってモータ出力を変化させるモータ出力調整回路を備えたことを特徴とするＤＣブラシレスモータの駆動回路。
【請求項２】
前記コンデンサは、前記電界効果トランジスタのゲート−ソース電極間にスイッチ要素を介して接続され、前記モータ出力調整回路は、前記スイッチ要素をオン又はオフすることで静電容量値を変化させることを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータの駆動回路。
【請求項３】
モータ出力を指示する指令信号を発生するモータ出力指示回路を備え、前記モータ出力調整回路は、モータ出力指示回路からの指令信号に基づいて、前記スイッチ要素をオン又はオフすることを特徴とする請求項２記載のＤＣブラシレスモータの駆動回路。
【請求項４】
別々の電界効果トランジスタのゲート−ソース電極間にそれぞれ挿入される前記コンデンサが、共通のスイッチ要素を介して、対応する電界効果トランジスタのゲート−ソース電極間に接続されたことを特徴とする請求項２又は３の何れか１項に記載のＤＣブラシレスモータの駆動回路。
【請求項５】
モータ駆動用電源の両端間に、一対の前記スイッチング素子の直列回路が、２組並列に接続されるとともに、各組のスイッチング素子の接続点の間に前記電機子巻線が接続され、高電位側の２個のスイッチング素子、又は、低電位側の２個のスイッチング素子のうち、何れか２個のスイッチング素子が電界効果トランジスタで構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＤＣブラシレスモータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣブラシレスモータの駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の磁極を備え回転自在に支持されたマグネットロータと、マグネットロータに対向して配置されたステータコアと、ステータコアに配置された電機子巻線とを有するＤＣブラシレスモータの駆動回路が提供されている。
【０００３】
この種の駆動回路は、例えば単相全波ＤＣブラシレスモータの場合、ＦＥＴやバイポーラトランジスタからなり、Ｈブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子と、ロータの磁極位置を検出するホールセンサと、ホールセンサの検出出力に基づいてスイッチング素子をオン／オフさせるモータ駆動用ＩＣとを備える。モータ駆動用ＩＣは、ロータの磁極位置に応じて、対角に位置するスイッチング素子のペアを交互にオン／オフさせることで、電機子巻線に交番電流を流し、ＤＣブラシレスモータを回転させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、ＤＣブラシレスモータの出力を変化させる場合、モータ駆動用ＩＣがＰＷＭ制御を行い、Ｈブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子のうち、高電位側の２個のスイッチング素子、又は、低電位側の２個のスイッチング素子のオンデューティを変化させることで、電機子巻線への通電時間を変化させて、ＤＣブラシレスモータの出力を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２０４１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の駆動回路では、モータの出力を変化させるためにＰＷＭ制御を行っているので、ＰＷＭ信号を発生させるために回路構成が複雑化してコストアップを招くという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、簡単な回路構成でモータの出力を変化させることができるＤＣブラシレスモータの駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、複数の磁極を具備して回転自在に支持されたマグネットロータと、マグネットロータに対向して配置されたステータコアと、ステータコアに配置された電機子巻線とを有するＤＣブラシレスモータの駆動回路であって、電機子巻線に接続された複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子をオン／オフさせることによって電機子巻線に流れる電流を制御する制御回路とを備え、複数のスイッチング素子の少なくとも一つが電界効果トランジスタからなり、当該電界効果トランジスタは、制御回路によって充放電されるコンデンサがゲート−ソース電極間に接続され、当該コンデンサの充放電に応じて変化するコンデンサの両端電圧とスレショルド電圧との高低に応じてオン／オフが反転し、コンデンサの静電容量値を変化させることによってモータ出力を変化させるモータ出力調整回路を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、コンデンサは、電界効果トランジスタのゲート−ソース電極間にスイッチ要素を介して接続され、モータ出力調整回路は、スイッチ要素をオン又はオフすることで静電容量値を変化させることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、モータ出力を指示する指令信号を発生するモータ出力指示回路を備え、モータ出力調整回路は、モータ出力指示回路からの指令信号に基づいて、スイッチ要素をオン又はオフすることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２又は３の何れか１つの発明において、別々の電界効果トランジスタのゲート−ソース電極間にそれぞれ挿入されるコンデンサが、共通のスイッチ要素を介して、対応する電界効果トランジスタのゲート−ソース電極間に接続されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１つの発明において、モータ駆動用電源の両端間に、一対のスイッチング素子の直列回路が、２組並列に接続されるとともに、各組のスイッチング素子の接続点の間に電機子巻線が接続され、高電位側の２個のスイッチング素子、又は、低電位側の２個のスイッチング素子のうち、何れか２個のスイッチング素子が電界効果トランジスタで構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、モータ出力調整回路がコンデンサの静電容量値を変化させることで電界効果トランジスタの入力容量値を変化させることができ、コンデンサが充電された際に当該コンデンサの両端電圧がスレショルド電圧に達するまでの時間が変化するので、スイッチング素子のオン時間、すなわちオンデューティを変化させることができる。したがって、ＰＷＭ制御回路のような複雑な回路構成の制御回路を用いることなく、簡単な回路構成で、電界効果トランジスタのオンデューティを変化させて、モータ出力を変化させることができるＤＣブラシレスモータの駆動回路を実現することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、モータ出力調整回路がスイッチ要素をオン／オフさせることによって、電界効果トランジスタの入力容量値を変化させることができるので、簡単な回路構成でモータ出力を変化させることができるＤＣブラシレスモータの駆動回路を実現することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、モータ出力指示回路からの指令信号に応じてモータ出力調整回路がスイッチ要素をオン／オフさせることで、モータ出力を変化させることができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、別々の電界効果トランジスタのゲート−ソース間に挿入されるコンデンサが共通のスイッチ要素に接続されているので、複数のコンデンサの間でスイッチ要素を共用することができ、スイッチ要素の数を減らして更なるコストダウンを図ることができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、高電位側の２個のスイッチング素子、又は、低電位側の２個のスイッチング素子のうち、何れか２個のスイッチング素子が電界効果トランジスタで構成されているので、電機子巻線に交番電流を流す際に、何れの方向の電流についてもオンデューティを制御することができるという効果がある。また、残りの２個のスイッチング素子には電界効果トランジスタ以外の素子を自由に選択することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１の回路図である。
【図２】同上の各部の波形図である。
【図３】実施形態２の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１及び図２に基づいて説明する。
【００２１】
本実施形態の駆動回路が駆動対象とする単相ＤＣブラシレスモータは、複数の磁極が回転方向において配置されて回転自在に支持されたマグネットロータ（図示せず）と、マグネットロータの磁極面に対向して配置されたステータコア（図示せず）と、ステータコアに配置された電機子巻線１とを備えている。尚、駆動対象であるＤＣブラシレスモータは従来周知の構造を有するものを用いればよく、詳細な説明については省略する。
【００２２】
図１は本実施形態の回路図であり、モータ駆動用電源の正電位ＶＤＤにＰチャネル型の電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略称す。）２ａ，２ｂのソース電極が接続されるとともに、各ＦＥＴ２ａ，２ｂのドレイン電極に、それぞれ、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと略称す。）３ａ，３ｂのドレイン電極が接続され、さらに各ＦＥＴ３ａ，３ｂのソース電極はモータ駆動用電源の負電位ＧＮＤに接続されている。すなわち、モータ駆動用電源の両端間に、一対のＦＥＴ２ａ，３ａの直列回路と、一対のＦＥＴ２ｂ，３ｂの直列回路とが並列に接続されて、Ｈブリッジ回路４を構成している。そして、ＦＥＴ２ａ，３ａの接続点とＦＥＴ２ｂ，３ｂの接続点との間にはＤＣブラシレスモータの電機子巻線１が接続されている。
【００２３】
各ＦＥＴ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂのゲート電極にはそれぞれ制御回路５の出力端子ａ〜ｄが接続されている。また低電位側の２個のＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート電極は、それぞれ、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して制御電源の正電位ＶＣＣに接続されている。そして、ＦＥＴ３ａのゲート−ソース電極間には、コンデンサＣ１が接続されるとともに、スイッチ要素ＳＷ１を介してコンデンサＣ２が接続される。またＦＥＴ３ｂのゲート−ソース電極間には、コンデンサＣ３が接続されるとともに、スイッチ要素ＳＷ２を介してコンデンサＣ４が接続されている。ここにおいて、コンデンサＣ２，Ｃ４およびスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２などから、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量値を変化させるモータ出力調整回路７が構成される。
【００２４】
制御回路５では、出力端子ａ〜ｄの出力状態を変化させることで、対角の位置に配置されたＦＥＴ２ａ，３ｂの組と、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組とを交互にオン／オフさせている。またスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２は、ＤＣブラシレスモータのモータ出力を指示するモータ出力指示回路６から出力される指令信号によってオン／オフが切り替えられる。すなわち、スイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフに応じて、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されるコンデンサの静電容量値が２段階に切り替えられることになり、コンデンサＣ１〜Ｃ４およびスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２からモータ出力調整回路７が構成される。
【００２５】
本実施形態の駆動回路は以上のような構成を有しており、この駆動回路の動作について図２を参照して説明する。
【００２６】
先ず、モータ出力指示回路６がスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２をオフさせ、ＦＥＴ３ａのゲート−ソース電極間にコンデンサＣ１のみが接続され、ＦＥＴ３ｂのゲート−ソース電極間にコンデンサＣ３のみが接続されている場合について図２（ａ）〜（ｉ）を参照して説明する。
【００２７】
ＦＥＴ２ａ，３ｂがオフ、ＦＥＴ２ｂ，３ａがオンとなっている時刻ｔ１において、制御回路５が、ＦＥＴ２ａのゲート電極にロー（Ｌ）レベルの信号を出力するとともに、ＦＥＴ２ｂのゲート電極にハイ（Ｈ）レベルの信号を出力すると、ＦＥＴ２ａがオン、ＦＥＴ２ｂがオフに切り替わる。また時刻ｔ１において、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがローインピーダンス状態からハイインピーダンス状態に切り替わると、抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ３に充電電流が流れ、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ３とＦＥＴ３ｂの入力容量とで決まる時定数によりコンデンサＣ３の両端電圧が徐々に上昇する。そして、時刻ｔ２においてコンデンサＣ３の両端電圧、すなわちＦＥＴ３ｂのゲート電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超えると、ＦＥＴ３ｂがオンになる。また時刻ｔ１において、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、コンデンサＣ１に蓄積されていた電荷が放電されて、ＦＥＴ３ａのゲート電圧が短時間でスレショルド電圧Ｖｔｈよりも低下するので、ＦＥＴ３ａがオフになる。而して、時刻ｔ２ではＦＥＴ２ａ，３ｂの組がオン、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組がオフになるので、モータ駆動用電源からＦＥＴ２ａ→電機子巻線１→ＦＥＴ３ｂの経路で電機子巻線１に電流Ｉ１が流れる。
【００２８】
その後、時刻ｔ３において、制御回路５が、ＦＥＴ２ａのゲート電極にＨレベルの信号を出力するとともに、ＦＥＴ２ｂのゲート電極にＬレベルの信号を出力すると、ＦＥＴ２ａがオフ、ＦＥＴ２ｂがオンに切り替わる。また時刻ｔ３において、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがローインピーダンス状態からハイインピーダンス状態に切り替わると、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１に充電電流が流れ、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１とＦＥＴ３ａの入力容量とで決まる時定数によりコンデンサＣ１の両端電圧が徐々に上昇する。そして、時刻ｔ４においてコンデンサＣ１の両端電圧、すなわちＦＥＴ３ａのゲート電圧のスレショルド電圧Ｖｔｈを超えると、ＦＥＴ３ａがオンになる。また時刻ｔ３において、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、コンデンサＣ３に蓄積されていた電荷が放電されて、ＦＥＴ３ｂのゲート電圧が短時間でスレショルド電圧Ｖｔｈよりも低下し、ＦＥＴ３ｂがオフになる。而して、時刻ｔ４ではＦＥＴ２ａ，３ｂの組がオフ、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組がオンになるので、モータ駆動用電源からＦＥＴ２ｂ→電機子巻線１→ＦＥＴ３ａの経路で電機子巻線１に逆向きの電流Ｉ１が流れることになる。
【００２９】
以上の動作を制御回路５が繰り返すことによって、対角の位置に配置されたＦＥＴ２ａ，３ｂの組と、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組とが交互にオン／オフされ、図２（ｉ）に示す交番電流が電機子巻線１に流れるから、それによってマグネットロータに回転トルクが発生し、ＤＣブラシレスモータを回転させることができる。
【００３０】
ところで、制御回路５がＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された出力端子ｄをハイインピーダンス状態に切り替えた時点から、コンデンサＣ３の両端電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超えるまでの時間（この時間を通電オフ時間と言う。）Ｔ１はＦＥＴ３ｂがオフ状態を継続しており、この期間は電機子巻線１に電流が流れない。また制御回路５がＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された出力端子ｃをハイインピーダンス状態に切り替えた時点から、コンデンサＣ１の両端電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超えるまでの時間（通電オフ時間）Ｔ１’においてもＦＥＴ３ａがオフ状態を継続しており、この期間は電機子巻線１に電流が流れないため、電機子巻線１はマグネットロータに対して回転トルクを発生させない。
【００３１】
次に、モータ出力調整回路７が、モータ出力指示回路６からの指令信号に応じて、スイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２をオンさせた場合の動作について図２（ｊ）を参照して説明する。スイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２がオンになると、コンデンサＣ２がスイッチ要素ＳＷ１を介してＦＥＴ３ａのゲート−ソース電極間に接続されるとともに、コンデンサＣ４がスイッチ要素ＳＷ２を介してＦＥＴ３ｂのゲート−ソース電極間に接続される。すなわち、ＦＥＴ３ａのゲート−ソース電極間にコンデンサＣ１，Ｃ２が並列接続され、ＦＥＴ３ｂのゲート−ソース電極間にコンデンサＣ３，Ｃ４が並列接続される。
【００３２】
ＦＥＴ２ａ，３ｂがオフ、ＦＥＴ２ｂ，３ａがオンとなっている時刻ｔ１において、制御回路５が、ＦＥＴ２ａのゲート電極にロー（Ｌ）レベルの信号を出力するとともに、ＦＥＴ２ｂのゲート電極にハイ（Ｈ）レベルの信号を出力すると、ＦＥＴ２ａがオン、ＦＥＴ２ｂがオフに切り替わる。また時刻ｔ１において、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがローインピーダンス状態からハイインピーダンス状態に切り替わると、抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ３，Ｃ４に充電電流が流れ、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ３，Ｃ４とＦＥＴ３ｂの入力容量とで決まる時定数によりコンデンサＣ３，Ｃ４の両端電圧、すなわちＦＥＴ３ｂのゲート電圧が徐々に上昇する。その後、時刻ｔ２’（ｔ２−ｔ１＜ｔ２’−ｔ１）においてコンデンサＣ３，Ｃ４の両端電圧がＦＥＴ３ｂのスレショルド電圧Ｖｔｈを超えると、ＦＥＴ３ｂがオンになる。また時刻ｔ１において、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄積されていた電荷が放電されて、コンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧が低下し、それによってＦＥＴ３ａがオフになる。而して、時刻ｔ２’ではＦＥＴ２ａ，３ｂがオン、ＦＥＴ２ｂ，３ａがオフになるので、モータ駆動用電源からＦＥＴ２ａ→電機子巻線１→ＦＥＴ３ｂの経路で電機子巻線１に電流Ｉ１が流れる。
【００３３】
その後の時刻ｔ３において、制御回路５が、ＦＥＴ２ａのゲート電極にＨレベルの信号を出力するとともに、ＦＥＴ２ｂのゲート電極にＬレベルの信号を出力すると、ＦＥＴ２ａがオフ、ＦＥＴ２ｂがオンに切り替わる。また時刻ｔ３において、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがローインピーダンス状態からハイインピーダンス状態に切り替わると、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１，Ｃ２に充電電流が流れ、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１，Ｃ２とＦＥＴ３ａの入力容量とで決まる時定数によりコンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧が徐々に上昇する。その後の時刻ｔ４’（ｔ４−ｔ３＜ｔ４’−ｔ３）においてコンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧、すなわちＦＥＴ３ａのゲート電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超えると、ＦＥＴ３ａがオンになる。また時刻ｔ３において、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、コンデンサＣ３，Ｃ４に蓄積されていた電荷が放電されて、コンデンサＣ３，Ｃ４の両端電圧が短時間でスレショルド電圧Ｖｔｈよりも低下し、それによってＦＥＴ３ｂがオフになる。而して、時刻ｔ４’ではＦＥＴ２ａ，３ｂがオフ、ＦＥＴ２ｂ，３ａがオンになるので、モータ駆動用電源からＦＥＴ２ｂ→電機子巻線１→ＦＥＴ３ａの経路で電機子巻線１に逆向きの電流Ｉ１が流れる。
【００３４】
以上の動作を制御回路５が繰り返すことによって、対角の位置に配置されたＦＥＴ２ａ，３ｂの組と、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組とが交互にオン／オフされ、図２（ｊ）に示す交番電流が電機子巻線１に流れるから、それによってマグネットロータに回転トルクが発生し、ＤＣブラシレスモータを回転させることができる。
【００３５】
ここで、制御回路５がＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された出力端子ｄをハイインピーダンス状態に切り替えた時点（図２（ｊ）の時刻ｔ１）から、コンデンサＣ３，Ｃ４の両端電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超える時刻ｔ２’までの時間（通電オフ時間）Ｔ２は、ＦＥＴ３ｂがオフになっており、この通電オフ時間Ｔ２には電機子巻線１に電流が流れない。また制御回路５がＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された出力端子ｃをハイインピーダンス状態に切り替えた時点（時刻ｔ３）から、コンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超える時刻ｔ４’までの時間（通電オフ時間）Ｔ２’は、ＦＥＴ３ａがオフになっており、この通電オフ時間Ｔ２’には電機子巻線１に電流が流れないため、電機子巻線１はマグネットロータに対して回転トルクを発生させない。
【００３６】
ところで、ＦＥＴ２ａ，２ｂがオンに切り替わってから、対角の位置にあるＦＥＴ３ｂ，３ａがオンになるまでの間の通電オフ時間は、それぞれ、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量とＦＥＴ３ａ，３ｂの入力容量と抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とで決定される。スイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２のオフ時には、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間にそれぞれコンデンサＣ１，Ｃ３しか接続されていないので、通電オフ時間Ｔ１’はコンデンサＣ１の静電容量とＦＥＴ３ａの入力容量と抵抗Ｒ１の抵抗値で決定され、通電オフ時間Ｔ１はコンデンサＣ３の静電容量とＦＥＴ３ｂの入力容量と抵抗Ｒ２の抵抗値で決定される。一方、スイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２のオン時には、コンデンサＣ１，Ｃ３とそれぞれ並列にコンデンサＣ２，Ｃ４が接続されるので、通電オフ時間Ｔ２’がコンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量値とＦＥＴ３ａの入力容量と抵抗Ｒ１の抵抗値で決定されるとともに、通電オフ時間Ｔ２がコンデンサＣ３，Ｃ４の静電容量値とＦＥＴ３ｂの入力容量と抵抗Ｒ２の抵抗値で決定されることになり、スイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２のオフ時における通電オフ時間Ｔ１，Ｔ１’に比べて長くなる。
【００３７】
すなわち、通電オフ時間Ｔ１，Ｔ１’，Ｔ２，Ｔ２’は、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量とＦＥＴ３ａ，３ｂの入力容量と抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とで決まる時定数によって変化し、通電オフ時間が長くなると、電機子巻線１がマグネットロータに対して回転トルクを発生させない時間が長くなるので、モータ出力が小さくなる。一方、通電オフ時間が短くなると、電機子巻線１がマグネットロータに対して回転トルクを発生させない時間が短くなるので、モータ出力が大きくなる。したがって、モータ出力調整回路７では、モータ出力指示回路６からの指令信号に応じてスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフを切り替えており、スイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフに応じてＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量値が変化し、それによってＦＥＴ３ａ，３ｂの入力容量値が変化するから、通電オフ時間を変化させ、それによってモータ出力を変化させることができる。
【００３８】
以上説明したように本実施形態の駆動回路によれば、電機子巻線１に流れる電流を制御するスイッチング素子の一部をＦＥＴ３ａ，３ｂで構成し、このＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量値をモータ出力調整回路７が変化させることによって、モータ出力を変化させており、モータ出力を制御するためにＰＷＭ制御回路のような複雑な回路構成の制御回路が必要ないから、簡単な回路構成でモータ出力を変化させることができる。
【００３９】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図３に基づいて説明する。上述の実施形態１では、ＦＥＴ３ａのゲート−ソース電極間にスイッチ要素ＳＷ１を介してコンデンサＣ２を接続するとともに、ＦＥＴ３ｂのゲート−ソース電極間にスイッチ要素ＳＷ２を介してコンデンサＣ４を接続しているのに対して、本実施形態の駆動回路では、別々のＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間にそれぞれ挿入されるコンデンサＣ２，Ｃ４が、共通のスイッチ要素ＳＷ３を介して、それぞれ対応するＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されており、コンデンサＣ１〜Ｃ４とスイッチ要素ＳＷ３とでモータ出力調整回路７が構成されている。すなわち、別々のＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース間に挿入されるコンデンサＣ２，Ｃ４が共通のスイッチ要素ＳＷ３に接続されているので、複数のコンデンサＣ２，Ｃ４の間でスイッチ要素ＳＷ３を共用することができ、スイッチ要素の数を減らして更なるコストダウンを図ることができる。尚、スイッチ要素ＳＷ３以外の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４０】
ここで、モータ出力調整回路７は、モータ出力指示回路６からの指令信号に応じて、スイッチ要素ＳＷ３をオン／オフさせており、スイッチ要素ＳＷ３がオフ時には、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間にコンデンサＣ１，Ｃ３のみが接続された状態となり、スイッチ要素ＳＷ３のオン時には、ＦＥＴ３ａのゲート−ソース電極間にコンデンサＣ１，Ｃ２が並列接続され、ＦＥＴ３ｂのゲート−ソース電極間にコンデンサＣ３，Ｃ４が並列接続される。
【００４１】
次に本実施形態の動作について図２を参照して説明する。先ず、モータ出力指示回路６がスイッチ要素ＳＷ３をオフさせている場合について図２（ａ）〜（ｉ）を参照して説明する。
【００４２】
ＦＥＴ２ａ，３ｂがオフ、ＦＥＴ２ｂ，３ａがオンとなっている時刻ｔ１において、制御回路５が、ＦＥＴ２ａのゲート電極にロー（Ｌ）レベルの信号を出力するとともに、ＦＥＴ２ｂのゲート電極にハイ（Ｈ）レベルの信号を出力すると、ＦＥＴ２ａがオン、ＦＥＴ２ｂがオフに切り替わる。また時刻ｔ１において、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがローインピーダンス状態からハイインピーダンス状態に切り替わり、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ３及びコンデンサＣ４，Ｃ２に充電電流が流れ、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ２とＦＥＴ３ｂの入力容量とで決まる時定数によりコンデンサＣ３の両端電圧が徐々に上昇する。そして、時刻ｔ２においてコンデンサＣ３の両端電圧、すなわちＦＥＴ３ｂのゲート電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超えると、ＦＥＴ３ｂがオンになる。また時刻ｔ１において、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、コンデンサＣ１に蓄積されていた電荷が放電されて、ＦＥＴ３ａのゲート電圧が短時間でスレショルド電圧Ｖｔｈよりも低下するので、ＦＥＴ３ａがオフになる。而して、時刻ｔ２ではＦＥＴ２ａ，３ｂの組がオン、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組がオフになるので、モータ駆動用電源からＦＥＴ２ａ→電機子巻線１→ＦＥＴ３ｂの経路で電機子巻線１に電流Ｉ１が流れる。
【００４３】
その後、時刻ｔ３において、制御回路５が、ＦＥＴ２ａのゲート電極にＨレベルの信号を出力するとともに、ＦＥＴ２ｂのゲート電極にＬレベルの信号を出力すると、ＦＥＴ２ａがオフ、ＦＥＴ２ｂがオンに切り替わる。また時刻ｔ３において、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがローインピーダンス状態からハイインピーダンス状態に切り替わり、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２，Ｃ４に充電電流が流れ、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ４とＦＥＴ３ａの入力容量とで決まる時定数によりコンデンサＣ１の両端電圧が徐々に上昇する。そして、時刻ｔ４においてコンデンサＣ１の両端電圧、すなわちＦＥＴ３ａのゲート電圧のスレショルド電圧Ｖｔｈを超えると、ＦＥＴ３ａがオンになる。また時刻ｔ３において、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、コンデンサＣ３に蓄積されていた電荷が放電されて、ＦＥＴ３ｂのゲート電圧が短時間でスレショルド電圧Ｖｔｈよりも低下し、ＦＥＴ３ｂがオフになる。而して、時刻ｔ４ではＦＥＴ２ａ，３ｂの組がオフ、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組がオンになるので、モータ駆動用電源からＦＥＴ２ｂ→電機子巻線１→ＦＥＴ３ａの経路で電機子巻線１に逆向きの電流Ｉ１が流れることになる。
【００４４】
以上の動作を制御回路５が繰り返すことによって、対角の位置に配置されたＦＥＴ２ａ，３ｂの組と、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組とが交互にオン／オフされ、図２（ｉ）に示す交番電流が電機子巻線１に流れるから、それによってマグネットロータに回転トルクが発生し、ＤＣブラシレスモータを回転させることができる。
【００４５】
ところで、制御回路５がＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された出力端子ｄをハイインピーダンス状態に切り替えた時点から、コンデンサＣ３の両端電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超えるまでの時間（この時間を通電オフ時間と言う。）Ｔ１はＦＥＴ３ｂがオフ状態を継続しており、この期間は電機子巻線１に電流が流れない。また制御回路５がＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された出力端子ｃをハイインピーダンス状態に切り替えた時点から、コンデンサＣ１の両端電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超えるまでの時間（通電オフ時間）Ｔ１’においてもＦＥＴ３ａがオフ状態を継続しており、この期間は電機子巻線１に電流が流れないため、電機子巻線１はマグネットロータに対して回転トルクを発生させない。
【００４６】
次に、モータ出力調整回路７が、モータ出力指示回路６からの指令信号に応じて、スイッチ要素ＳＷ３をオンさせた場合の動作について図２（ｊ）を参照して説明する。スイッチ要素ＳＷ３がオンになると、コンデンサＣ２，Ｃ４がそれぞれスイッチ要素ＳＷ３を介してＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されることになり、ＦＥＴ３ａのゲート−ソース電極間にはコンデンサＣ１，Ｃ２が並列接続され、ＦＥＴ３ｂのゲート−ソース電極間にはコンデンサＣ３，Ｃ４が並列接続される。
【００４７】
ＦＥＴ２ａ，３ｂがオフ、ＦＥＴ２ｂ，３ａがオンとなっている時刻ｔ１において、制御回路５が、ＦＥＴ２ａのゲート電極にロー（Ｌ）レベルの信号を出力するとともに、ＦＥＴ２ｂのゲート電極にハイ（Ｈ）レベルの信号を出力すると、ＦＥＴ２ａがオン、ＦＥＴ２ｂがオフに切り替わる。また時刻ｔ１において、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがローインピーダンス状態からハイインピーダンス状態に切り替わると、抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣ３，Ｃ４に充電電流が流れ、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ３，Ｃ４とＦＥＴ３ｂの入力容量とで決まる時定数によりコンデンサＣ３，Ｃ４の両端電圧、すなわちＦＥＴ３ｂのゲート電圧が徐々に上昇する。その後、時刻ｔ２’（ｔ２−ｔ１＜ｔ２’−ｔ１）においてコンデンサＣ３，Ｃ４の両端電圧がＦＥＴ３ｂのスレショルド電圧Ｖｔｈを超えると、ＦＥＴ３ｂがオンになる。また時刻ｔ１において、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄積されていた電荷が放電されて、コンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧が低下し、それによってＦＥＴ３ａがオフになる。而して、時刻ｔ２’ではＦＥＴ２ａ，３ｂがオン、ＦＥＴ２ｂ，３ａがオフになるので、モータ駆動用電源からＦＥＴ２ａ→電機子巻線１→ＦＥＴ３ｂの経路で電機子巻線１に電流Ｉ１が流れる。
【００４８】
その後の時刻ｔ３において、制御回路５が、ＦＥＴ２ａのゲート電極にＨレベルの信号を出力するとともに、ＦＥＴ２ｂのゲート電極にＬレベルの信号を出力すると、ＦＥＴ２ａがオフ、ＦＥＴ２ｂがオンに切り替わる。また時刻ｔ３において、ＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｃがローインピーダンス状態からハイインピーダンス状態に切り替わると、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１，Ｃ２に充電電流が流れ、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１，Ｃ２とＦＥＴ３ａの入力容量とで決まる時定数によりコンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧が徐々に上昇する。その後の時刻ｔ４’（ｔ４−ｔ３＜ｔ４’−ｔ３）においてコンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧、すなわちＦＥＴ３ａのゲート電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超えると、ＦＥＴ３ａがオンになる。また時刻ｔ３において、ＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された制御回路５の出力端子ｄがハイインピーダンス状態からローインピーダンス状態に切り替わると、コンデンサＣ３，Ｃ４に蓄積されていた電荷が放電されて、コンデンサＣ３，Ｃ４の両端電圧が短時間でスレショルド電圧Ｖｔｈよりも低下し、それによってＦＥＴ３ｂがオフになる。而して、時刻ｔ４’ではＦＥＴ２ａ，３ｂがオフ、ＦＥＴ２ｂ，３ａがオンになるので、モータ駆動用電源からＦＥＴ２ｂ→電機子巻線１→ＦＥＴ３ａの経路で電機子巻線１に逆向きの電流Ｉ１が流れる。
【００４９】
以上の動作を制御回路５が繰り返すことによって、対角の位置に配置されたＦＥＴ２ａ，３ｂの組と、ＦＥＴ２ｂ，３ａの組とが交互にオン／オフされ、図２（ｊ）に示す交番電流が電機子巻線１に流れるから、それによってマグネットロータに回転トルクが発生し、ＤＣブラシレスモータを回転させることができる。
【００５０】
ここで、制御回路５がＦＥＴ３ｂのゲート電極に接続された出力端子ｄをハイインピーダンス状態に切り替えた時点（図２の時刻ｔ１）から、コンデンサＣ３，Ｃ４の両端電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超える時刻ｔ２’までの時間（通電オフ時間）Ｔ２はＦＥＴ３ｂがオフ状態を継続しており、この期間は電機子巻線１に電流が流れない。また更に制御回路５がＦＥＴ３ａのゲート電極に接続された出力端子ｃをハイインピーダンス状態に切り替えた時点（時刻ｔ３）から、コンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧がスレショルド電圧Ｖｔｈを超える時刻ｔ４’までの時間（通電オフ時間）Ｔ２’においてもＦＥＴ３ａがオフ状態を継続しており、この期間には電機子巻線１に電流が流れないため、電機子巻線１はマグネットロータに対して回転トルクを発生させない。
【００５１】
ここにおいて、ＦＥＴ２ａ，２ｂがオンに切り替わった時点から、対角の位置にあるＦＥＴ３ｂ，３ａがオンになるまでの通電オフ時間は、それぞれ、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量とＦＥＴ３ａ，３ｂの入力容量と抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とで決定される。スイッチ要素ＳＷ３のオフ時には、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間にそれぞれコンデンサＣ１，Ｃ３が接続され、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート電極間にコンデンサＣ２，Ｃ４が直列に接続されるため、通電オフ時間Ｔ１’はコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ４の静電容量とＦＥＴ３ａの入力容量と抵抗Ｒ１の抵抗値で決定され、通電オフ時間Ｔ１はコンデンサＣ３，Ｃ２，Ｃ４の静電容量とＦＥＴ３ｂの入力容量と抵抗Ｒ２の抵抗値で決定される。一方、スイッチ要素ＳＷ３のオン時には、コンデンサＣ１，Ｃ３とそれぞれ並列にコンデンサＣ２，Ｃ４が接続されるので、通電オフ時間Ｔ２’がコンデンサＣ１，Ｃ２の静電容量値とＦＥＴ３ａの入力容量と抵抗Ｒ１の抵抗値で決定されるとともに、通電オフ時間Ｔ２がコンデンサＣ３，Ｃ４の静電容量値とＦＥＴ３ｂの入力容量と抵抗Ｒ２の抵抗値で決定されることになる。スイッチ要素ＳＷ３のオフ時には、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート電極間にコンデンサＣ２，Ｃ４が直列に接続されており、コンデンサＣ２，Ｃ４の合成静電容量はＣ２×Ｃ４／（Ｃ２＋Ｃ４）となり、コンデンサＣ２，Ｃ４単体での静電容量よりも小さくなるため、スイッチ要素ＳＷ３のオフ時における通電オフ時間Ｔ１，Ｔ１’に比べて、スイッチ要素ＳＷ３のオン時における通電オフ時間Ｔ２，Ｔ２’が長くなる。
【００５２】
すなわち、通電オフ時間Ｔ１，Ｔ１’，Ｔ２，Ｔ２’は、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量とＦＥＴ３ａ，３ｂの入力容量と抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とで決まる時定数によって変化し、通電オフ時間が長くなると、電機子巻線１がマグネットロータに対して回転トルクを発生させない時間が長くなるので、モータ出力が小さくなる。一方、通電オフ時間が短くなると、電機子巻線１がマグネットロータに対して回転トルクを発生させない時間が短くなるので、モータ出力が大きくなる。したがって、モータ出力調整回路７では、モータ出力指示回路６からの指令信号に応じて、スイッチ要素ＳＷ３のオン／オフを切り替えており、スイッチ要素ＳＷ３のオン／オフに応じてＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量値が変化するから、通電オフ時間を変化させることでモータ出力を変化させことができる。
【００５３】
以上説明したように本実施形態の駆動回路によれば、電機子巻線１に流れる電流を制御するスイッチング素子の一部をＦＥＴ３ａ，３ｂで構成し、このＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されたコンデンサの静電容量値をモータ出力調整回路７が変化させることによって、ＦＥＴ３ａ，３ｂの入力容量値が変化し、モータ出力を変化させており、モータ出力を制御するためにＰＷＭ制御回路のような複雑な回路構成の制御回路が必要ないから、簡単な回路構成でモータ出力を変化させることができる。
【００５４】
ところで、上述した各実施形態ではＨブリッジ回路４を構成する４個のスイッチング素子のうち、低電位側の２個のスイッチング素子をＦＥＴ３ａ，３ｂで構成し、ＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間に接続されるコンデンサの静電容量値を変化させているので、電機子巻線１に交番電流を流す際に、何れの方向に流れる電流についてもオンデューティを制御することができる。尚、各実施形態の駆動回路において、低電位側の２個のＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート−ソース電極間にコンデンサを接続して、このコンデンサの静電容量値をモータ出力調整回路７により変化させるかわりに、高電位側の２個のＦＥＴ２ａ，２ｂのゲート−ソース電極間にコンデンサを接続し、これらのコンデンサの静電容量値をモータ出力調整回路７が変化させることによって、モータ出力を調整してもよい。
【００５５】
また、上述した各実施形態の駆動回路ではＨブリッジ回路４を構成する４個のスイッチング素子が全てＦＥＴで構成されているが、ゲート−ソース電極間にコンデンサが接続されていないＦＥＴ２ａ，２ｂは、ＦＥＴ以外のスイッチング素子で構成されていてもよく、例えばバイポーラトランジスタやリレーなどのスイッチング素子で構成されていてもよい。
【００５６】
また、上述の各実施形態で説明した駆動回路は単相ＤＣブラシレスモータを駆動対象としているが、３相全波タイプのＤＣブラシレスモータなど種々のＤＣブラシレスモータの駆動用にも用いることができ、ＤＣブラシレスモータの用途としては、例えば燃料電池装置やヒートポンプ装置などで使用される様々な液体供給装置がある。
【符号の説明】
【００５７】
１  電機子巻線
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ  ＦＥＴ（スイッチング素子）
４  Ｈブリッジ回路
５  制御回路
６  モータ出力指示回路
７  モータ出力調整回路
Ｃ１〜Ｃ４  コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２  スイッチ要素
【図１】
2010284000.tif 000003
【図２】
2010284000.tif 000004
【図３】
2010284000.tif 000005