(57)【要約】【課題】電流制限抵抗を備えるモータ駆動回路において、保守に要するコストが低減され、多様な電源、モータ、および制限抵抗に適用可能な、過電流保護機能を有するモータ駆動回路を提供すること。【解決手段】過電流保護部と過電流検知部とを有するモータ駆動回路とする。過電流保護部は、モータへの駆動電源の供給を停止する、または駆動電源の電圧を低下させる過電流保護機能を有し、過電流検知部は、分圧手段とスイッチ手段とを有してなる。分圧手段は、電流制限抵抗に並列に接続され、電流制限抵抗に印加される電圧を所定比で分圧したスイッチ電圧を生成してスイッチ手段に入力する。スイッチ手段は、入力されたスイッチ電圧が基準スイッチ電圧以上である場合には、過電流保護部の過電流保護機能を作動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流制限抵抗が接続されたモータへ駆動電源を供給する電源部と、過電流保護部と、過電流検知部とを有し、
前記過電流保護部は、前記モータへの駆動電源の供給を停止する、または駆動電源の電圧を低下させる過電流保護機能を有し、
前記過電流検知部は、分圧手段と、スイッチ手段とを有してなり、
前記分圧手段は、前記電流制限抵抗に並列に接続され、前記電流制限抵抗に印加される電圧を所定比で分圧したスイッチ電圧を生成して前記スイッチ手段に入力し、
前記スイッチ手段は、入力された前記スイッチ電圧が基準スイッチ電圧以上である場合には、過電流保護部の前記過電流保護機能を作動させることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記過電流保護部は、前記電源部に備えられた、電圧入力が可能なフィードバック端子を有する電源ＩＣであり、
前記過電流保護機能は、前記フィードバック端子に入力される電圧が異常電圧範囲にある場合に、前記電源部から前記モータへの電源供給を停止するものであり、
前記スイッチ手段は、前記基準スイッチ電圧以上の電圧を入力された場合には、前記フィードバック端子に、前記異常電圧範囲の電圧を入力することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記過電流保護部は、前記電源部が出力可能な電圧値よりも低いツェナー電圧を有するツェナーダイオードであり、
前記スイッチ手段は、前記基準スイッチ電圧以上の電圧を入力された場合には、前記ツェナーダイオードを、前記電源部の出力電位間に挿入することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
前記電源部は、前記モータに加えて、前記モータの運転を制御する制御部に駆動電圧を供給し、
前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は前記制御部の駆動に必要な電圧値よりも低いことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動回路。
【請求項５】
前記分圧手段は分圧抵抗であり、前記スイッチ手段は電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項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、モータ駆動回路に関し、さらに詳しくは、電流制限抵抗を備えるモータを駆動するための駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
種々の電気電子機器にモータを組み込む場合に、モータの回転数を所望の値に調整するために、モータと直列に（電流）制限抵抗を設けることが一般に行われる。この場合に、モータにレアショートが発生し、制限抵抗に過電流が流れてしまうと定格電力をオーバーするが制限抵抗がオープン故障に至らずに発熱を続けることがある。
【０００３】
モータのレアショートによる制限抵抗への過電流の印加を防止するために、複数の対策法が考案されている。例えば、モータ駆動回路において、モータおよび制限抵抗と直列にヒューズを追加するという対策がある。
【０００４】
あるいは別の方法として、モータおよび制限抵抗と直列にポリマー系ＰＴＣサーミスタ（ポリスイッチ）を接続し、過電流が流れるとポリスイッチが作動して電流値を抑制することが図られる。
【０００５】
さらに別の方法として、特許文献１には、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって電源を供給されている負荷に流れる電流について、所定時間当たりの変化量（ｄｉ／ｄｔ）を計測し、ＣＰＵのソフトウェア上で、計測された値が特定の範囲となる回数をカウントし、そのカウント値が所定の閾値を超えたかどうかに基づいて、レアショートが起こっているかどうかどうかを判定する構成が開示されている。レアショートが起こっていると判定されると、負荷への電源供給が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９８２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ヒューズを挿入する方法の場合は、ヒューズの溶断によって過電流保護機能が一度作動されると、ヒューズもしくは基板そのものを交換しなければ、そのモータ駆動回路を再びモータの運転に使用することはできない。これにより、モータ駆動回路の保守に要するコストが大きくなる。
【０００８】
一方、ポリスイッチによって過電流保護を図る場合には、ポリスイッチが自己復帰型であるため、保護機能の発揮によって回路部品を交換することは必要でないものの、一般に入手可能なポリスイッチにおいては、保持電流やトリップ電流のパターンが少ないため、適用できるモータや電流制限抵抗が制限される。また、定格電流の小さいモータを使用する場合、環境温度等を考慮すると、ポリスイッチ自体の抵抗値のばらつきが大きく、正常動作時のモータの回転数にばらつきが生じてしまう。
【０００９】
引用文献１のように、単位時間当たりの電流変化量ｄｉ／ｄｔを検出して過電流状態を検出する方法は、ＰＷＭ制御される電源を使用する場合には、モータのレアショートによって過電流状態が発生した際のｄｉ／ｄｔの変化量が大きいので有効であるが、ＰＷＭ制御を用いず、電源電流を常時オン状態で制御する場合には、モータにレアショートが発生してもｄｉ／ｄｔが急激に変化するわけではないので、過電流状態の発生を検出することが難しい。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、電流制限抵抗を備えるモータ駆動回路において、保守に要するコストが低減され、多様な電源、モータ、および制限抵抗に適用可能な、過電流保護機能を有するモータ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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明にかかるモータ駆動回路は、電流制限抵抗が接続されたモータへ駆動電源を供給する電源部と、過電流保護部と、過電流検知部とを有し、前記過電流保護部は、前記モータへの駆動電源の供給を停止する、または駆動電源の電圧を低下させる過電流保護機能を有し、前記過電流検知部は、分圧手段と、スイッチ手段とを有してなり、前記分圧手段は、前記電流制限抵抗に並列に接続され、前記電流制限抵抗に印加される電圧を所定比で分圧したスイッチ電圧を生成して前記スイッチ手段に入力し、前記スイッチ手段は、入力された前記スイッチ電圧が基準スイッチ電圧以上である場合には、前記過電流保護部の前記過電流保護機能を作動させることを要旨とする。
【００１２】
ここで、前記過電流保護部は、前記電源部に備えられた、電圧入力が可能なフィードバック端子を有する電源ＩＣであり、前記過電流保護機能は、前記フィードバック端子に入力される電圧が異常電圧範囲にある場合に、前記電源部から前記モータへの電源供給を停止するものであり、前記スイッチ手段は、前記基準スイッチ電圧以上の電圧を入力された場合には、前記フィードバック端子に、前記異常電圧範囲の電圧を入力することが好ましい。
【００１３】
あるいは、前記過電流保護部は、前記電源部が出力可能な電圧値よりも低いツェナー電圧を有するツェナーダイオードであり、前記スイッチ手段は、前記基準スイッチ電圧以上の電圧を入力された場合には、前記ツェナーダイオードを、前記電源部の出力電位間に挿入することが好ましい。
【００１４】
この場合、前記電源部は、前記モータに加えて、前記モータの運転を制御する制御部に駆動電圧を供給し、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は前記制御部の駆動に必要な電圧値よりも低いことが好適である。
【００１５】
そして、前記分圧手段は分圧抵抗であり、前記スイッチ手段は電界効果トランジスタであるとよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記発明にかかるモータ駆動回路によると、モータにレアショートが発生して電流制限抵抗に過電流が流れ、電流制限抵抗に印加される電圧が上昇することにより、過電流検知部のスイッチ部に基準スイッチ電圧以上の電圧が入力されると、過電流検知部が過電流保護部の過電流保護機能を作動させ、電源部からモータへの駆動電源の出力を停止する。または、駆動電源の電圧を低下させる。これにより、モータに過電流が流れなくなるので、電流制限抵抗が発熱を起こすことが回避される。このような構成によれば、過電流保護機能が作動されても、モータのレアショートを解消してから電源部を再起動すれば、部品の交換を伴わずに再びモータ駆動回路を使用することが可能であるので、モータ駆動回路の保守に要するコストを抑制することができる。さらに、本発明にかかるモータ駆動回路は、電源部の制御形式や出力容量、モータの容量、電流制限抵抗の抵抗値、所望されるモータ回転数等の仕様によらずに、適用可能である。
【００１７】
ここで、過電流保護部が、電源部に備えられた、電圧入力が可能なフィードバック端子を有する電源ＩＣで構成される場合には、市販される汎用的な電源ＩＣを用いて、電流制限抵抗への過電流の印加を防止する上記のような過電流保護機能を、簡便に実現することができる。
【００１８】
あるいは、過電流保護部が、電源部が出力可能な電圧値よりも低いツェナー電圧を有するツェナーダイオードであり、スイッチ手段が、基準スイッチ電圧以上の電圧を入力された場合には、ツェナーダイオードを、電源部の出力電位間に挿入する構成によれば、過電流保護部を、ツェナーダイオードのみで構成することができるので、モータ駆動回路の製造コストを低減することができるとともに、種々の電源に過電流保護部を外付けすることができる。
【００１９】
この場合、電源部が、モータに加えて、モータの運転を制御する制御部に駆動電圧を供給し、ツェナーダイオードのツェナー電圧が制御部の駆動に必要な電圧値よりも低いものであると、過電流保護手段が作動した際に、制御部をリセットすることができる。
【００２０】
そして、分圧手段が分圧抵抗であり、スイッチ手段が電界効果トランジスタである場合には、ソフトウェア上の処理を伴わずに、アナログ素子によるハードウェア上の処理のみで過電流検知部を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかるモータ駆動回路を示す概略図である。
【図２】上記モータ駆動回路の過電流検知回路の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第二の実施形態にかかるモータ駆動回路を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態にかかるモータ駆動回路について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
本発明の第一の実施形態にかかるモータ駆動回路１は、図１のように、（直流）モータ３０の駆動電源を、制御しながら供給する回路であり、電源部２と、制御部３と、過電流検知部４と、モータ制御スイッチ部５と、（電流）制限抵抗Ｒｌとを含んでなる。電源部２から、モータ３０へ第一の電源電圧Ｖ１が供給されるとともに、制御部３へ第二の電源電圧Ｖ２が供給される。モータ制御スイッチ部５は、制御部３から出力される電気信号に基づいて、電源部２からのモータ駆動電源のオン／オフ（供給／遮断）を制御する。
【００２４】
電源部２は、ＡＣ電源入力部３１が商用電源等の交流を変換し、所定の周波数及び電圧とした交流を入力される。電源部２は、例えばスイッチング電源回路等より構成され、入力部回路３１から入力された交流を直流に変換し、第一の（直流）電源電圧Ｖ１（例えば１２Ｖ）および第二の（直流）電源電圧Ｖ２（例えば５Ｖ）を有する直流に変換してそれぞれ出力する。第一の電源電圧Ｖ１は、モータ３０に駆動電源として入力され、電源電圧Ｖ２は制御部３に駆動電源として入力される。具体的な電源部２の構成は、モータ３０と制御部３の駆動に必要な電圧を有する直流電流を出力でき、これらを駆動するのに必要な電源容量を有する電源ならば、どのようなものであってもよい。なお、電源部２から出力された第一の電源電圧Ｖ１および第二の電源電圧Ｖ２は、それぞれモータ３０および制御部３の駆動用として使用するだけではなく、モータ３０および制御部３と併用される他種の周辺機器の駆動電源としても同時に使用することができる。
【００２５】
電源部２には、過電流保護部として、過電流保護機能を有する電源ＩＣ（不図示）が備えられている。具体的には、電源ＩＣのフィードバック端子２ａに所定の異常電圧範囲（例えば０〜４Ｖ）の電圧が入力されると、電源ＩＣは第一の電源電圧Ｖ１の出力を停止させる。通常の電源ＩＣを備えるスイッチング電源の内部には、内部フィードバック回路（不図示）が備えられ、電源部２の出力電圧をモニターしている。電源部２の出力部に接続される負荷が電源部２の出力容量を超えると、出力電圧が低下し、内部フィードバック回路で所定値（例えば４．５Ｖ）を下回るレベルまでの電圧低下が検出されると、過電流保護機能が作動し、電源部２の出力が停止される。本実施形態にかかるモータ駆動回路１においては、電源部のフィードバック端子２ａに異常電圧範囲（例えば０〜４Ｖ）の電圧が入力されると、電源部２の内部フィードバック回路によってモニターされる出力電圧の代わりに、このフィードバック端子２ａから入力される電圧を基準として、過電流保護機能が作動される。ここで、電源部２の過電流保護機能は、第一の電源電圧Ｖ１の出力だけでなく、第二の電源電圧Ｖ２の出力も同時に停止させるものであってもよい。また、電源ＩＣは、フィードバック端子２ａに異常電圧範囲の電圧が入力されると即座に出力を停止させる形式のものであってもよいし、フィードバック端子２ａに異常電圧範囲の電圧が入力されている状態が所定時間継続すれば出力を停止させる形式のものであってもよい。ただし、後者の場合には、その所定時間が、後述する制限抵抗Ｒｌの発熱が許容される時間よりも短い必要がある。また、いずれの形式の場合でも、フィードバック端子２ａへの異常電圧範囲の電圧の入力が停止されれば、自動的に出力を回復するものであることが望ましい。
【００２６】
制御部３は、少なくとも、モータ制御スイッチ部５を介してモータ３０を制御する機能を有するものである。制御部３は、マイクロコンピュータ（マイコン）等によって具現される。
【００２７】
モータ制御スイッチ部５は、モータ３０の接地端子とグラウンド電位の間に接続されており、制御部３の出力ポートから出力された制御信号を受けてオン／オフされることで、モータ３０への電源供給のオン／オフを制御し、モータ３０を回転／停止させる。モータ制御スイッチ部５は、このような機能を果たすものであればいかなるものでもかまわないが、例えば、トランジスタと入力抵抗よりなる構成を示すことができる。つまり、トランジスタのベース端子が、入力抵抗を介して制御部３の出力ポートに接続され、コレクタ端子がモータ３０の接地端子に接続され、エミッタ端子がグラウンド電位側に接続される構成とする。これにより、制御部３からモータ制御スイッチ部５に制御信号が出力されない間は、モータ３０の接地端子とグラウンド電位の間が遮断され、モータ３０に第一の電源電圧Ｖ１が印加されず、モータ３０が駆動されない。一方、制御部３から制御信号が出力されている間は、モータの接地端子とグラウンド電位の間が接続され、モータ３０に第一の電源電圧Ｖ１が印加され、モータ３０の回転が駆動される。モータ制御スイッチ部５としては、トランジスタを使用する形式の他に、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を使用する形式を例示することができる。
【００２８】
モータ３０の接地端子とグラウンド電位の間には、モータ制御スイッチ部５を介して、制限抵抗Ｒｌがモータ３０と直列に接続されている。制限抵抗Ｒｌは、モータ３０に流れる電流の大きさを調整することで、モータを所望の回転数で回転させる役割を果たす。つまり、モータの回転数を低くしたいときには、抵抗値の大きい制限抵抗Ｒｌが接続される。図１のように、単一の制限抵抗Ｒｌが接続されている場合には、モータ３０の回転数は、固定値となるが、モータ３０の回転数を変更可能としたい場合には、制限抵抗Ｒｌを可変抵抗としたり、制限抵抗Ｒｌの挿入／不挿入の選択、あるいは複数設けた抵抗値の異なる制限抵抗Ｒｌの選択を、適当なスイッチ手段を用いて行えるようにしたりすればよい。
【００２９】
モータ３０の接地端子と制限抵抗Ｒｌの間の電位には、過電流検知部４の入力部４ａが接続されている。過電流検知部４の出力部４ｂは、電源ＩＣのフィードバック端子２ａに接続されている。過電流検知部４は、入力部４ａに入力される電圧値に基づき、制限抵抗Ｒｌに流れている電流が所定の過電流基準値以上であるかどうかを判定する。そして、制限抵抗Ｒｌに流れている電流が過電流基準値以上である場合には、出力部４ｂから、電源ＩＣのフィードバック端子２ａに、電圧出力を停止する異常電圧範囲の電圧信号を送ることで、電源ＩＣの過電流保護機能を作動させる。制限抵抗Ｒｌに流れている電流が過電流基準値未満である間は、出力部４ｂには電圧出力を行わない。過電流基準値は、周辺部品への影響などの観点から、制限抵抗Ｒｌの発熱が問題となる電流値（制限抵抗Ｒｌの発熱許容値）として規定される。
【００３０】
モータ３０がレアショート等を起こさず、端子間に正常な抵抗値を有して運転されている間は、過電流検知部４の入力部４ａに、出力部４ｂからの電圧出力がオン状態とされるだけ十分な電圧が印加されない。つまり、出力部４ｂからの電圧出力はオフ状態に維持され、出力部４ｂから電源ＩＣのフィードバック端子２ａに電圧の入力が行われない。
【００３１】
モータ３０がレアショートを起こすと、モータ３０の端子間の抵抗値が減少するので、制限抵抗Ｒｌに過剰な電流が流れるようになる。この電流が過電流基準値以上に達すると、過電流検知部４の入力部４ａに入力される電圧が上昇し、所定の基準値以上となると、オフ状態であった出力部４ｂからの電圧出力がオン状態とされる。これによって、電源ＩＣのフィードバック端子２ａに、異常電圧範囲（例えば０〜４Ｖ）の電圧が入力されるようになる。すると、電源ＩＣの過電流保護機能が作動し、電源ＩＣの特性に応じて、即座に、あるいは異常電圧範囲の電圧入力が所定時間継続した後に、第一の電源電圧Ｖ１の出力が停止される。
【００３２】
その後、制限抵抗Ｒｌに流れる電流が過電流基準値を下回ると、過電流検知部４の出力部４ｂからの電圧出力がオフ状態となる。電源部２の電源ＩＣが、フィードバック端子２ａから異常電圧範囲の電圧が入力されなくなると自動的に出力を回復する形式のものであれば、第一の電源電圧Ｖ１の出力が自動的に回復され、モータ駆動回路１の使用をそのまま継続することができる。ただし、モータのレアショートが自然に回復することは稀であり、レアショートしたモータ３０を交換または修理後、電源部２を再起動すれば、再びモータ駆動回路１を使用することができる。
【００３３】
以上のように、本実施形態にかかるモータ駆動回路１によれば、過電流検知部４と電源部２が備える電源ＩＣの過電流保護機能の構成により、制限抵抗Ｒｌに過電流基準値以上の電流が流れる過電流状態が発生すると、電源部２からモータ３０への第一の電源電圧Ｖ１の出力を停止するので、制限抵抗Ｒｌが過電流によって発熱することが回避される。制限抵抗Ｒｌが発熱すれば、周囲の部材が加熱されて、故障等を起こす可能性がある。特に、モータ駆動回路１が水回りに設置される場合には、モータ駆動回路１全体がポッティング材（例えばウレタン樹脂）でシールされることが多いが、制限抵抗Ｒｌが過電流によって発熱すると、ポッティング材が溶解、発煙等を起こすおそれがある。本モータ駆動回路１においては、このような事態を効果的に防止することができる。
【００３４】
また、本実施形態にかかるモータ駆動回路１においては、モータ３０にレアショートが発生して、電源部２に備えられる電源ＩＣの過電流保護機能が作動した際に、過電流検知部４や電源部２に不可逆的な変化が生じるわけではない。よって、過電流状態を解消して再起動すれば、レアショートを起こしたモータ３０以外には、制限抵抗Ｒｌを含め、部品の交換等を行うことなく、再び従前のようにモータ駆動回路１を使用することができる。このように、過電流保護機能が作動した際に、モータ駆動回路１の構成部材を交換する必要がないので、モータ駆動回路１の保守に要するコストを低く抑えることができる。特に、モータ駆動回路全体がポッティング材でシールされている場合には、ポッティング材を除去することが困難であるため、モータ駆動回路を構成する１つの部品が破損しただけでも、その部品だけを交換することはできず、基板全体を交換することが必要となる。本モータ駆動回路１において、過電流保護機能が作動された際に部材の交換が必要とされないことは、特にモータ駆動回路１がポッティング材を有する場合に、保守コストの低減に大きな効果を有する。
【００３５】
本実施形態にかかるモータ駆動回路１は、制限抵抗Ｒｌに流れる電流の大きさに応じて、過電流検知部４が、異常電圧範囲の電圧の出力／不出力を制御するものであり、制限抵抗Ｒｌに流れる電流の時間変化等、時間の関数としての電流波形を、原理上利用するものではない。よって、制御部３が、ＰＷＭ制御を行う形式ものであっても、スイッチングを行わず、オン状態のままで電源部２の制御を行う形式のものであっても、本モータ駆動回路１の構成を適用することができ、過電流保護機能を利用することができる。また、過電流検知部４の入力部４ａに印加される電圧と、出力部４ｂから出力される電圧値の関係を適切に設定しておけば、電源部２の出力、モータ３０の容量および所望される回転数、制限抵抗Ｒｌの抵抗値等、構成部品の特性を選ばずに適用することができる。このように、本実施形態にかかるモータ駆動回路１は、種々の電源装置、モータ、制限抵抗等に対して適用可能である。
【００３６】
過電流検知部４の具体的な構成の一例を、図２に示す。この過電流検知部４は、分圧抵抗Ｒｄと、コンデンサＣ１、電界効果トランジスタＦＥＴ１を有してなる。
【００３７】
分圧抵抗Ｒｄは、直列接続された抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２よりなる。抵抗Ｒｄ１の一端は、モータ３０の接地端子と制限抵抗Ｒｌの間の電位に接続されている。この接続点が過電流検知部４の入力部４ａとなっている。また、抵抗Ｒｄ２の一端は、グラウンド電位に接続されている。
【００３８】
ＦＥＴ１は、ノーマリークローズ型のものであり、例えばｎ型ＦＥＴが挙げられる。ゲート端子Ｇが抵抗Ｒｄ１とＲｄ２の間の電位に接続されている。ソース端子Ｓおよびドレイン端子Ｄは、グラウンド電位または電源ＩＣのフィードバック端子２ａにそれぞれ接続されている。図２にはｎ型ＦＥＴを用いる場合を示すが、この場合は、ソース端子Ｓがグラウンド電位に、ドレイン端子Ｄが電源ＩＣのフィードバック端子にそれぞれ接続されている。
【００３９】
コンデンサＣ１は、ＦＥＴ１のゲート電位とグラウンド電位の間に接続されている。
【００４０】
図２の構成に基づいて、過電流検知部４の動作を説明する。分圧抵抗Ｒｄにより、ＦＥＴ１のゲート端子Ｇには、入力部４ａから、制限抵抗Ｒｌに印加される電圧を抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２の抵抗値から定まる所定の分圧比で分割したスイッチ電圧Ｖｓが印加される。スイッチ電圧ＶｓがＦＥＴ１の有するゲート閾値電圧未満である間は、ＦＥＴ１のドレイン−ソース間に導通が形成されず、電源ＩＣのフィードバック端子２ａには、電圧が印加されない。
【００４１】
一方、スイッチ電圧Ｖｓがゲート閾値電圧以上となると、ＦＥＴ１のドレイン−ソース間に導通が形成され、出力部４ｂにドレイン−ソース間電圧ＶＤＳが印加され、電源ＩＣのフィードバック端子２ａに入力される。フィードバック端子２ａに入力されたドレイン−ソース間電圧ＶＤＳが異常電圧範囲内にあれば、電源ＩＣの過電流保護機能が作動される。
【００４２】
制限抵抗Ｒｌにある値の電流が流れた際に、ＦＥＴ１のゲート端子Ｇに印加されるスイッチ電圧Ｖｓは、抵抗Ｒｄ１とＲｄ２の抵抗値の比によって決まる。そして、あるスイッチ電圧Ｖｓを印加した際に、ドレイン−ソース間に印加されるドレイン−ソース間電圧ＶＤＳは、ＦＥＴ１に固有の特性として決まっている。具体的な抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２の抵抗値と、ＦＥＴの特性は、電源ＩＣの過電流保護機能によって、制限抵抗Ｒｌを過電流状態から保護できるように、選択すればよい。つまり、制限抵抗Ｒｌに過電流基準値の電流が流れた際に制限抵抗Ｒｌに印加される電圧が分圧抵抗Ｒｄの所定の分圧比で分圧されて得られる電圧値を基準スイッチ電圧として、ＦＥＴ１のゲート端子Ｇにその基準スイッチ電圧以上のスイッチ電圧Ｖｓが入力された場合にＦＥＴ１がオン状態となって電源ＩＣの保護機能が作動するように、抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２の抵抗値とＦＥＴの特性を選択すればよい。
【００４３】
さらに具体的には、それ以上大きな負荷電流が流れると制限抵抗Ｒｌの発熱が問題となるような電流値を、過電流基準値と規定する。少なくとも、この過電流基準値の電流が制限抵抗Ｒｌに流れた際に、ＦＥＴ１のゲート端子Ｇにゲート閾値電圧以上のスイッチ電圧Ｖｓが印加されることが必要である。さらに、この際に印加されるドレイン−ソース間電圧ＶＤＳが、電源ＩＣの保護機能が作動する異常電圧範囲内（例えば０〜４Ｖ）にあることが必要である。これらの条件を満たすように、抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２の抵抗値、ＦＥＴの特性を選択すればよい。
【００４４】
抵抗Ｒｄ１の抵抗値に対する抵抗Ｒｄ２の抵抗値が大きい方が、制限抵抗Ｒｌに流れる過電流が比較的小さい場合でも、過電流状態が発生していると検知され、ドレイン−ソース電圧ＶＤＳが電源ＩＣのフィードバック端子２ａに入力される。すると、過電流状態の発生を、敏感に検知して防止することができる。ただし、抵抗Ｒｄ１の抵抗値に対する抵抗Ｒｄ２の抵抗値を大きくしすぎると、モータ３０の起動初期に一時的大きな起動電流が流れた際に、過電流状態が発生したと検知し、過電流保護機能が作動してしまうおそれがある。すると、モータ３０を安定に起動することができない。そこで、抵抗Ｒｄ１の抵抗値に対する抵抗Ｒｄ２の抵抗値は、制限抵抗Ｒｌの発熱が問題となる程度の過電流状態を敏感に検知するのに十分な大きさを有し、かつ、モータ３０の起動電流を過電流状態と検知しない程度に小さいものであることが望ましい。
【００４５】
なお、過電流検知部４において、コンデンサＣ１は、必ずしも設けられなければならないものではないが、ＦＥＴ１のゲート端子Ｇに入力されるスイッチ電圧Ｖｓの波形を鈍らせる役割を果たす。これにより、サージ電流等、瞬間的な電流変動を、過電流と検知して過電流保護機能を作動させることを防止することができる。
【００４６】
また、図２の過電流検知部４の構成においては、スイッチ手段として、ＦＥＴを使用しているが、ＦＥＴ以外であっても、制限抵抗Ｒｌを流れる電流が過電流基準値以上である場合に、電源ＩＣの過電流保護機能を作動させることができるものであれば、任意の半導体スイッチ等を使用することができる。
【００４７】
図２のような過電流検知部４は、抵抗、コンデンサ、ＦＥＴのように、汎用性が高く、安価なアナログ素子のみを用いて構成されるものである。ソフトウェア等を用いた情報処理を必要とするものではない。このことによって、モータ駆動回路１の製造コストが抑制される。また、使用する抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２の抵抗値、コンデンサＣ１の静電容量、ＦＥＴ１の特性等、使用する素子の特性を選択することで、多様な電源出力、モータ容量に対応することができる。また、抵抗、コンデンサおよびＦＥＴは、非常に安定した温度特性を有し、個体ごとの特性のばらつきも小さいので、モータの正常運転中や過電流状態発生時に、安定に動作する。これに対し、例えば、ポリスイッチを使用して過電流保護を図る場合には、ポリスイッチの特質上、温度特性や、抵抗値の個体ごとのばらつきが大きいため、正常運転時のモータの回転にばらつきが生じてしまう。
【００４８】
以上で説明した本発明の第一の実施形態にかかるモータ駆動回路１は、電源ＩＣの過電流保護機能を過電流検知部４と併用することで、制限抵抗Ｒｌの過電流状態を回避するものであったが、別の方法によって、同様の過電流保護を図ることができる。その例として、第二の実施形態にかかるモータ駆動回路１’について、以下で説明する。第一の実施形態にかかるモータ駆動回路１と共通の構成については、説明を省略する。
【００４９】
図３に、第二の実施形態にかかるモータ駆動回路１’の構成を示す。モータ駆動回路１’においては、電源部２から出力される出力電圧Ｖ１、Ｖ２によって、モータ３０と制御部３がそれぞれ駆動される。制御部３は、上記第一の実施形態の場合のように、フィードバック端子およびそこに入力される電圧値に基づく過電流保護機能を有さなくてもよい。
【００５０】
電源部２の出力電圧Ｖ１の出力部とグラウンド電位の間には、過電流保護用ツェナーダイオードＺＤが並列に接続されている。過電流保護用ツェナーダイオードＺＤは、電源部２の出力電圧Ｖ１よりも低いツェナー電圧（降伏電圧）を有する。さらに、電源部２の出力部に、出力電圧をＶ１に安定化される電圧安定化用ツェナーダイオード（不図示）が接続されている場合には、過電流保護用ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧は、その電圧安定化用ツェナーダイオードのツェナー電圧よりも低くされている。
【００５１】
第二の実施形態にかかるモータ駆動回路１’も、図２に示した第一の実施形態にかかるモータ駆動回路１と同様の構成の過電流検知部４を有する。ここでは、ＦＥＴ１が、ドレイン−ソース間が過電流保護用ツェナーダイオードＺＤと直列になるように接続されている。
【００５２】
ＦＥＴ１のゲート端子Ｇに、ゲート閾値電圧以上の電圧が印加されず、ドレイン−ソース間に導通が形成されていない間は、過電流保護用ツェナーダイオードＺＤは回路に挿入されていない。これにより、モータ３０には、電源部２の出力電圧Ｖ１が出力されている。一方、ＦＥＴ１のゲート端子Ｇに、ゲート閾値電圧以上の電圧が印加されると、過電流保護用ツェナーダイオードＺＤが電源部２の出力部に並列に挿入される。これにより、モータ３０には、電源部２の出力電圧Ｖ１よりも低い過電流保護用ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧が出力されるようになる。
【００５３】
基準スイッチ電圧ＶｓがＦＥＴ１のゲート閾値電圧と略等しくなるように、抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２の抵抗値およびＦＥＴ１の特性を選択しておけば、制限抵抗Ｒｌに過電流基準値以上の電流が流れると、過電流保護用ツェナーダイオードＺＤが回路に挿入されるようになる。そして、モータ３０に供給される電源電圧が、電源部２の出力電圧Ｖ１から過電流保護用ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧へと低下される。これによって、制限抵抗Ｒｌに流れる電流が減少され、過電流基準値を下回る。このような過電流保護機能が発揮されることによって、過電流状態の発生による制限抵抗Ｒｌの発熱が回避される。制限抵抗Ｒｌに流れる電流が再び過電流基準値を下回ると、過電流保護用ツェナーダイオードＺＤが回路から分離され、再び電源部２の定格出力電圧Ｖ１が出力されるようになる。
【００５４】
過電流保護機能が作動すると、モータ３０の駆動電源だけでなく、制御部３の駆動電源も、過電流保護用ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧と等しくなる。過電流保護用ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧を、それ以下に駆動電圧が低下すると制御部３が再起動される再起動電圧よりも低く設定しておくと、過電流保護機能が作動した際に、制御部３が再起動されることになる。すると、制御部３からモータ制御スイッチ部５に制御信号が出力されなくなり、モータ３０の運転が強制的に停止される。これにより、モータ３０の負荷電流が急激に減少し、制限抵抗Ｒｌに流れる電流も急激に減少する。よって、過電流状態を迅速に解消することができる。
【００５５】
このように、ツェナーダイオードＺＤを用いることにより、電源部２が電源ＩＣを備えていない場合にも、過電流検知部を利用して、過電流による制限抵抗Ｒｌの発熱を回避することができる。これにより、過電流保護機能を備えたモータ駆動回路を、低コストで製造することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１’        モータ駆動回路
２              電源部
２ａ            フィードバック端子
３              制御部
４              過電流検知部
４ａ            入力部
４ｂ            出力部
Ｒｌ            （電流）制限抵抗
Ｒｄ            分圧抵抗
Ｒｄ１、Ｒｄ２  抵抗
ＦＥＴ１        電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
ＺＤ            過電流保護用ツェナーダイオード
【図１】
2014192999.tif 000003
【図２】
2014192999.tif 000004
【図３】
2014192999.tif 000005