(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレイン端子、ゲート端子、及びソース端子を備え、電圧印加部から所定の電圧以上の電圧が前記ゲート端子に印加されて導通された際に、電源から駆動用電力を電源への接続端からモータに供給すると共に、非導通時における前記ドレイン端子と前記ソース端子との間に所定の大きさの耐電圧を有するトランジスタと、
一端が前記接続端に接続された第１の抵抗の他端にカソードが接続され、前記ゲート端子にアノードが接続され、かつツェナー電圧が、前記電源の電源電圧より大きくかつ前記耐電圧より小さいドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードと、
一端が前記電圧印加部に接続されると共に、他端が前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードのアノードに接続され、前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードの逆電圧が前記ツェナー電圧より大きくなって前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードに逆電流が流れた際に、該逆電流の流入によって発生する電圧により前記ゲート端子に前記所定の電圧以上の電圧を印加する大きさの抵抗値を有する第２の抵抗と、
を含むモータ駆動装置。
【請求項２】
カソードが、前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードのカソードに接続され、アノードが、前記ドレイン端子に接続され、ツェナー電圧が前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードのゲート端子の耐電圧に応じたゲート過電圧保護用ツェナーダイオードを更に含む請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記第１の抵抗の抵抗値をＲ１、前記所定の電圧をＶ１、前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードの前記ツェナー電圧をＶＺ、前記第２の抵抗の抵抗値をＲ２とした場合に以下の式（１）を満たすように、前記抵抗値Ｒ１、前記電圧Ｖ１、前記ツェナー電圧ＶＺ、及び前記抵抗値Ｒ２の値を定めた請求項１または請求項２記載のモータ駆動装置。
【数１】
0005501739.tif 000004
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、保護回路を用いて、電源遮断時に外力によりモータが回転させられた場合に、過電圧の発生を防ぐ制御回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、回路ユニットを用いて、バッテリ端子が外れた場合にパワートランジスタの過電圧の発生を防ぐ電気モータ制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７０８９７号公報
【特許文献１】特開平５−２０７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、保護回路及び回路ユニットの回路規模が大きくなってしまう、という問題や、保護回路及び回路ユニットのコストが高い、という問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、従来技術と比較して回路規模及びコストが小さくなり、かつ過電圧の発生を防ぐ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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明のモータ駆動装置は、ドレイン端子、ゲート端子、及びソース端子を備え、電圧印加部から所定の電圧以上の電圧が前記ゲート端子に印加されて導通された際に、電源から駆動用電力を電源への接続端からモータに供給すると共に、非導通時における前記ドレイン端子と前記ソース端子との間に所定の大きさの耐電圧を有するトランジスタと、一端が前記接続端に接続された第１の抵抗の他端にカソードが接続され、前記ゲート端子にアノードが接続され、かつツェナー電圧が、前記電源の電源電圧より大きくかつ前記耐電圧より小さいドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードと、一端が前記電圧印加部に接続されると共に、他端が前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードのアノードに接続され、前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードの逆電圧が前記ツェナー電圧より大きくなって前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードに逆電流が流れた際に、該逆電流の流入によって発生する電圧により前記ゲート端子に前記所定の電圧以上の電圧を印加する大きさの抵抗値を有する第２の抵抗と、を含んで構成されている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードの逆電圧がツェナー電圧より大きくなってドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードに逆電流が流れた際に、この逆電流の流入によって発生する電圧によりゲート端子に前記所定の電圧以上の電圧が印加されて、トランジスタが導通される。これにより、例えば、外力によりモータが回転した場合や、電源が外れた場合などにモータが発電機となって高電圧を発生してしまっても、ゲート端子に所定の電圧以上の電圧が印加されてトランジスタが導通するので、ドレイン端子とソース端子との間の電圧が耐電圧以下となり、トランジスタへの過電圧の発生を防ぐことができる。また、ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオード、第１の抵抗、及び第２の抵抗のみで過電圧の発生を防ぐことができるので、従来技術と比較して、回路規模及びコストを小さくすることができる。
【０００８】
従って請求項１に記載の発明によれば、従来技術と比較して回路規模及びコストが小さくなり、かつ過電圧の発生を防ぐことができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明のモータ駆動装置は、請求項１に記載の発明のモータ駆動装置において、カソードが、前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードのカソードに接続され、アノードが、前記ドレイン端子に接続され、ツェナー電圧が前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードのゲート端子の耐電圧に応じたゲート過電圧保護用ツェナーダイオードを更に含むようにしたものである。このようなゲート過電圧保護用ツェナーダイオードを含むことで、ゲート端子に印加される電圧がゲート耐圧（ゲート端子の耐電圧）を超えることを防止することができ、かつ、モータオフ時のサージによるトランジスタの発振を抑えることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明のモータ駆動装置は、請求項１または請求項２に記載の発明のモータ駆動装置において、前記第１の抵抗の抵抗値をＲ１、前記所定の電圧をＶ１、前記ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードの前記ツェナー電圧をＶＺ、前記第２の抵抗の抵抗値をＲ２とした場合に以下の式（１）を満たすように、前記抵抗値Ｒ１、前記電圧Ｖ１、前記ツェナー電圧ＶＺ、及び前記抵抗値Ｒ２の値を定めたものである。
【００１１】
【数１】
0005501739.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るドレイン過電圧保護方法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係るゲート過電圧保護方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係るモータ駆動装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明のモータ駆動装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態のモータ駆動装置１０は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６、ツェナーダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６、トランジスタＴ１，Ｔ２、及び制御信号作成部１２を備えている。モータ駆動装置１０はモータ１４を回転駆動させるためのものである。
【００１５】
制御信号作成部１２は、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に接続されている。制御信号作成部１２は、モータ１４を回転駆動させるために、モータ１４のコイル１４ａ，１４ｂに流れる電流を制御する。より具体的には、制御信号作成部１２は、トランジスタＴ１，Ｔ２の導通及び非導通（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御するための信号を作成して出力する。例えば、制御信号作成部１２は、トランジスタＴ１，Ｔ２を導通させる場合にはトランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に所定値α以上の電圧が印加され、非導通にさせる場合にはトランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に所定値α未満の電圧が印加されるように制御信号を作成してトランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に出力する。なお、制御信号作成部１２は電圧印加部に対応する。
【００１６】
モータ１４は、コイル１４ａ，１４ｂ、及び回転子１４ｃを備えている。コイル１４ａ，１４ｂは電流が流れることにより磁界を発生する。回転子１４ｃは、Ｓ極及びＮ極の磁極を有する磁石を含んで構成され、コイル１４ａ，１４ｂによって発生された磁界に基づいた磁力によって回転される。これにより、モータ１４は回転駆動する。また、本実施の形態の回転子１４ｃは上記磁力とは異なる力である外力によっても回転可能である。コイル１４ａ，１４ｂは一端が接続端１４ｄを介して電源（Ｂ＋）に接続されている。これにより、電源（Ｂ＋）から駆動用電力が、電源（Ｂ＋）への接続端１４ｄを介してモータ１４に供給される。
【００１７】
コイル１４ａの他端は、トランジスタＴ１のドレイン端子に接続されている。また、コイル１４ｂの他端は、トランジスタＴ２のドレイン端子に接続されている。
【００１８】
トランジスタＴ１，Ｔ２は、ドレイン端子、ゲート端子、及びソース端子を備えている。トランジスタＴ１，Ｔ２は、ゲート端子に所定値α以上の電圧が印加された場合に、ドレイン端子−ソース端子間が導通され、ゲート端子に所定値α未満の電圧が印加された場合には、ドレイン端子−ソース端子間が非導通となる。トランジスタＴ１，Ｔ２は、非導通時におけるドレイン端子とソース端子との間に所定の大きさの耐電圧を有する。また、トランジスタＴ１，Ｔ２の各ソース端子は、所定電位の部位に接続されている。例えば、トランジスタＴ１，Ｔ２の各ソース端子は、接地される。
【００１９】
ツェナーダイオードＤ１は、カソードが、一端が接続端１４ｄに接続された抵抗Ｒ１の他端に接続され、アノードが抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴ１のゲート端子に接続されている。また、本実施の形態では、ツェナーダイオードＤ１には、ツェナー電圧ＶＺが電源（Ｂ＋）の電源電圧より大きく、かつ上記で説明したトランジスタＴ１の耐電圧より小さいものを用いる。なお、ツェナーダイオードＤ１はドレイン過電圧保護用ツェナーダイオードに対応する。
【００２０】
ツェナーダイオードＤ２は、アノードが抵抗Ｒ１の上記他端に接続され、カソードがツェナーダイオードＤ３のカソードに接続されている。ツェナーダイオードＤ２は、例えば、トランジスタＴ１が導通（オン）から非導通（オフ）の状態に変化した場合におけるサージ電圧を抑制するために用いられる。ツェナーダイオードＤ３のアノードはトランジスタＴ１のドレイン端子に接続されている。すなわち、ツェナーダイオードＤ３のアノードは、ツェナーダイオードＤ２を介して、ツェナーダイオードＤ１のカソードに接続されている。なお、ツェナーダイオードＤ３はゲート過電圧保護用ツェナーダイオードに対応する。
【００２１】
なお、ツェナーダイオードＤ２を設けなくてもよい。
【００２２】
抵抗Ｒ２は、一端が制御信号作成部（電圧印加部）１２に接続されると共に、他端がツェナーダイオードＤ１のアノードに接続されている。本実施の形態では、トランジスタＴ１のドレイン端子とソース端子との間に耐電圧以上の電圧が印加されないように、ツェナーダイオードＤ１の逆電圧がツェナーダイオードＤ１のツェナー電圧ＶＺより大きくなってツェナーダイオードＤ１に逆電流が流れた際に、この逆電流によって発生する電圧によりトランジスタＴ１のゲート端子に所定値α以上の電圧が印加されてトランジスタＴ１が導通されて、ドレイン端子の電位がソース端子の電位（例えば、ＧＮＤに接地されている場合には０Ｖ）となるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の各抵抗値、及びツェナーダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の各ツェナー電圧が定められている。
【００２３】
すなわち、抵抗Ｒ１、ツェナーダイオードＤ１、及び抵抗Ｒ２を含む図１に示す過電圧検出部１６は、過電圧の発生を検知して、過電圧発生時にはトランジスタＴ１が導通（オン）するようにトランジスタＴ１を制御する。
【００２４】
各抵抗値及び各ツェナー電圧の定め方の一例を挙げると、ツェナーダイオードＤ２及び抵抗Ｒ３を設けない場合には、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ１、所定値αの電圧をＶ１、ツェナーダイオードＤ１のツェナー電圧をＶＺ、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲ２とした場合に以下の式（２）を満たすように、Ｒ１、Ｖ１、ＶＺ、及びＲ２の値が定めることができる。
【００２５】
【数２】
0005501739.tif 000003
【００２６】
また、抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３についても、トランジスタＴ１のゲート耐圧の大きさ等によって定められる。
【００２７】
抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６、及びツェナーダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６、トランジスタＴ２については、上記で説明した抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、及びツェナーダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３、トランジスタＴ１と同様であるのでその詳細な説明については省略することとし、以下、同様とする。なお、抵抗Ｒ４は抵抗Ｒ１に、抵抗Ｒ５は抵抗Ｒ２に、抵抗Ｒ６は抵抗Ｒ３に、ツェナーダイオードＤ４はツェナーダイオードＤ１に、ツェナーダイオードＤ５はツェナーダイオードＤ２に、ツェナーダイオードＤ６はツェナーダイオードＤ３に、そして、トランジスタＴ２はトランジスタＴ１に対応する。
【００２８】
ここで、図２を参照して、本実施の形態のモータ駆動回路１０によるドレイン端子の過電圧からの保護方法について説明する。
【００２９】
同図に図示されるように、トランジスタＴ１のソース端子と抵抗Ｒ２の前記一端との電位差をＶＳＩＧとし、トランジスタＴ１のソース端子と抵抗Ｒ１の前記一端との電位差をＶＳとすると、（ＶＳ−ＶＳＩＧ）がツェナー電圧ＶＺ以下の場合には、ツェナーダイオードＤ１に逆電流（ツェナー電流）Ｉｚは流れない。
【００３０】
一方、（ＶＳ−ＶＳＩＧ）がツェナー電圧ＶＺより大きい場合には、ツェナーダイオードＤ１に逆電流Ｉｚが流れる。すなわち、抵抗Ｒ１，Ｒ２に電圧がかかる。したがって、トランジスタＴ１が制御上オフ（非導通）するような場合、すなわちトランジスタＴ１のゲート端子に前記所定値α未満の電圧が印加されるように制御するような場合であっても、トランジスタＴ１のゲート端子には、大きさが所定値α以上の（Ｒ２×Ｉｚ）の電圧が印加されて、トランジスタＴ１が導通される。これにより、トランジスタＴ１のドレイン端子の電位がソース端子の電位と同一（またはほぼ同一）となり、ドレイン端子〜ソース端子間の電圧が耐電圧以上となることを防止することができる。すなわち、過電圧の発生を防ぐことができる。また、ツェナーダイオードＤ１（ドレイン過電圧保護用ツェナーダイオード）、抵抗Ｒ１（第１の抵抗）、及び抵抗Ｒ２（第２の抵抗）のみで過電圧の発生を防ぐことができるので、従来技術と比較して、回路規模及びコストを小さくすることができる。
【００３１】
次に、図３を参照して、本実施の形態のモータ駆動回路１０によるゲート端子の過電圧からの保護方法について説明する。
【００３２】
例えば、上記で説明したＶＳは、その大きさが大きくなるほどトランジスタＴ１のゲート端子に印加される電圧（ゲート電圧）が大きくなる。そのため、ゲート端子の耐電圧（ゲート耐圧）を超えないように保護が必要である。従来の一般的な保護方法では、図３（Ａ）に示すように、ゲート端子とグラウンド（ＧＮＤ）間にツェナーダイオードＤ９を入れて保護を行っている。
【００３３】
しかしながら、このような従来の方法では、素子の数が増えてしまうので、本実施の形態では、ソース端子が接地されているため、トランジスタＴ１が導通時にはドレイン電圧（ドレイン端子に印加される電圧）がほぼ０Ｖとなり電位がＧＮＤレベルとなること、及びトランジスタＴ１の発振防止のために従来から整流ダイオードＤ８をドレイン端子−ゲート端子間に設けていることに着目し、図３（Ｂ）に示すように、トランジスタＴ１のゲート過電圧保護機能と発振防止機能とを一つのツェナーダイオードＤ３に統合している。これにより、従来技術と比較して、実装素子数削減によるコストダウンを実現することができると共に、基板面積縮小による小型化を実現することができる。
【００３４】
なお、図３（Ｂ）に示す例では、ゲート端子に印加される最大の電圧の大きさは、（ツェナーダイオードＤ３のツェナー電圧）−（（ツェナーダイオードＤ１のツェナー電圧ＶＺ）−（ツェナーダイオードＤ２の順電圧））となる。
【００３５】
また、ツェナーダイオードＤ２を設けない場合には、ゲート端子に印加される最大の電圧の大きさは、（ツェナーダイオードＤ３のツェナー電圧）−（ツェナーダイオードＤ１のツェナー電圧ＶＺ）となる。
【００３６】
図４には、本実施の形態のモータ駆動回路１０において、上記ＶＳＩＧ＝０の場合の上記ＶＳ、ツェナーダイオードＤ１の逆電流Ｉ、トランジスタＴ１のゲート電圧Ｖｇ、トランジスタＴ１のドレイン電圧Ｖｄの関係が示されている。なお、縦軸がＶＳについては電位差、Ｉについては電流、Ｖｇ及びＶｄについては電圧の大きさを示し、横軸は時刻（時間）を示す。
【００３７】
同図に図示されるように、時刻ｔ１で、ＶＳがツェナーダイオードＤ１のツェナー電圧ＶＺを超え、逆電流Ｉが流れ始める。そして、時刻ｔ２で、ゲート電圧Ｖｇの大きさが上記所定値αを超えて、トランジスタＴ１が導通（オン）する。そして、時刻ｔ３で、ゲート電圧の大きさがゲート耐電圧以上となることがないように、ツェナーダイオードＤ３によるゲート電圧Ｖｇの制限が行われる。
【００３８】
以上、説明したように、本実施の形態のモータ駆動回路１０によれば、従来技術と比較して回路規模及びコストが小さくなり、かつ過電圧の発生を防ぐことができる。また、ゲート端子に印加される電圧がゲート耐圧を超えることを防止することができ、かつ、モータオフ時のサージによるトランジスタの発振を抑えることができる。
【００３９】
なお、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施の形態が可能であることは当業者にとって明らかである。
【００４０】
例えば、スイッチング素子としてのトランジスタの一例として上記ではＦＥＴを用いる例について説明したが、ＦＥＴ以外の素子を用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…モータ駆動装置、１２…制御信号作成部、１４…モータ、１６…過電圧検出部、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６…ツェナーダイオード、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６…抵抗、Ｔ１，Ｔ２…トランジスタ
【図１】
0005501739.tif 000005
【図２】
0005501739.tif 000006
【図３】
0005501739.tif 000007
【図４】
0005501739.tif 000008