(57)【要約】【課題】  実際に負荷に流れる電流の大きさに基づいて、入力信号の変化に対する応答性を適切に切替えることができる半導体素子制御装置を提供する。【解決手段】  コンパレータ２２によって過電流判定値よりも小なる値のスロースタート判定値とＦＥＴ７を介して流れる電流とを比較し、そのコンパレータ２２の判定結果に応じてトランジスタ３４を導通制御し入力信号処理回路１３の回路時定数を変更する。従って、ＥＣＵ４より入力されるＤＵＴＹ信号Ｓａが大きく変化してモータ２に通電される電流量が急激に増加しようとする場合、入力信号処理回路１３の信号処理応答が遅くなるように切替わり、突入電流の発生を抑制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部より通電指令として入力されるパルス信号を回路時定数に基づき信号処理することで制御信号を生成して出力する入力信号処理回路と、
前記制御信号に応じて、負荷に対して直列に接続されている半導体素子の導通状態を制御することで前記負荷に通電を行う通電制御手段と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段によって検出される電流と過電流判定値とを比較することで、過電流判定を行う過電流判定手段と、
この過電流判定手段により過電流判定が行われると、前記通電制御手段により前記半導体素子を介して前記負荷に通電される電流を制限させる電流制限手段と、
前記過電流判定値よりも小なる領域において１つ以上設定される切替え用判定値と前記電流検出手段により検出される電流とを比較することで、電流レベル判定を行う電流レベル判定手段と、
この電流レベル判定手段による判定結果に応じて、前記入力信号処理回路の回路時定数を変更する時定数変更手段とを備えることを特徴とする半導体素子制御装置。
【請求項２】
前記電流レベル判定手段の判定結果を、所定時間だけ保持するための判定結果保持手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体素子制御装置。
【請求項３】
前記過電流判定手段及び電流レベル判定手段は、前記電流の判定値を、負荷に印加される電圧に基づいて設定することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体素子制御装置。
【請求項４】
前記通電制御手段は、前記半導体素子をＰＷＭ制御するように構成されており、
前記半導体素子が遮断されている期間は、前記過電流判定手段及び前記電流レベル判定手段による判定結果を無効化するように動作する判定結果無効化手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の半導体素子制御装置。
【請求項５】
前記電流検出手段は、前記半導体素子のオン抵抗を利用して電流検出を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の半導体素子制御装置。
【請求項６】
前記時定数変更手段は、信号線に対して直列に挿入されている抵抗素子と、この抵抗素子に並列接続される半導体素子とで構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の半導体素子制御装置。
【請求項７】
前記時定数変更手段は、信号線に対して並列接続される、抵抗素子と半導体素子との直列回路で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の半導体素子制御装置。
【請求項８】
前記電流レベル判定手段が、前記電流検出手段により検出される電流が前記切替え用判定値を超えたと判定すると計時動作を開始し、一定時間が経過する毎に時定数変更信号を出力する信号出力手段を備え、
前記時定数変更手段は、前記時定数変更信号が出力される毎に、前記入力信号処理回路の回路時定数を段階的に変更するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の半導体素子制御装置。
【請求項９】
外部より通電指令として入力されるパルス信号を回路時定数に基づき信号処理することで制御信号を生成して出力する入力信号処理回路と、
前記制御信号に応じて、負荷に対して直列に接続されている半導体素子の導通状態を制御することで前記負荷に通電を行う通電制御手段と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段によって検出される電流と過電流判定値とを比較することで、過電流判定を行う過電流判定手段と、
この過電流判定手段により過電流判定が行われると、前記通電制御手段により前記半導体素子を介して前記負荷に通電される電流を制限させる電流制限手段と、
前記通電指令の変化量を監視する指令変化量監視手段と、
この指令変化量監視手段による監視結果に応じて、前記入力信号処理回路の回路時定数を変更する時定数変更手段とを備えることを特徴とする半導体素子制御装置。
【請求項１０】
前記指令変化量監視手段は、
前記入力信号処理回路の出力側に配置される微分回路と、
この微分回路の出力電圧が所定のしきい値を超えると、前記時定数変更手段に対して時定数変更指令を出力する比較回路とで構成されることを特徴とする請求項９記載の半導体素子制御装置。
【請求項１１】
前記時定数変更指令が出力されると、その出力状態を一定期間保持するための出力状態保持回路を備えたことを特徴とする請求項１０記載の半導体素子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部より通電指令として入力されるパルス信号を回路時定数に基づき信号処理することで制御信号を生成し、その制御信号に応じて負荷に通電を行うための半導体素子を制御する半導体素子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部より入力される指令信号に応じて半導体素子を制御することで、モータに通電を行い駆動する装置においては、半導体素子の保護機能として、モータがロック状態となった場合に流れる過電流（定常電流よりも著しく多い電流）を検出し、出力を制限したり或いは停止させるなどの機能を備えることで付加価値を高めている場合が多い。斯様な構成の駆動装置においては、外部より与えられる指令信号が切替わることによりモータの印加電圧が急激に変化した場合に、モータの回転数変化（＝モータ起電力）が追従することができず、過渡的に突入電流が流れることがある。すると、その突入電流を上記過電流と誤判定することが想定される。
【０００３】
このような過電流の誤判定を防止する技術としては、入力信号の変化に対するモータ印加電圧の応答性を遅くする、即ち、モータ印加電圧を徐々に増加させるようにして突入電流を低減させるものが知られている（所謂、スロースタート方式）。この方式は、過電流保護機能の誤判定を防止する点では確かに有効であるが、比較的高い応答性を要求されるシステムに適用することは困難である。例えば、車両に搭載されるエアコンディショナのブロアモータを駆動するシステムに適用することを想定すると、ユーザが風量の変更操作を行った時点から、実際にエアコンの風量が変化するまでに遅れ時間が発生することになり、商品性を低下させてしまう。
【０００４】
例えば、特許文献１には、スロースタートの傾斜を２段階に設定可能とすることで、モータ起動時からの一定時間は応答性を遅くし、その後は応答性を速くするように切替える技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−４５７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、応答性の切換えをモータの起動時に行うことしか想定しておらず、その後の入力信号の切替わりに対しては常に速い応答性を以って対応することになる。従って、上述したような突入電流に対する過電流保護機能の誤判定、という問題については全く解決することができない。
また、突入電流の流れ易さは、モータの定格や種類、或いはモータの負荷状態、雰囲気温度などによっても変化する。しかし、特許文献１に開示されている技術では、モータの起動時は常時応答性が遅くなるため、起動時に流れる突入電流が実際に誤判定が発生するようなレベルで発生しているか否かにかかわらず、モータの起動が常に遅くなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際に負荷に流れる電流の大きさに基づいて、入力信号の変化に対する応答性を適切に切替えることができる半導体素子制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の半導体素子制御装置によれば、電流レベル判定手段は、過電流判定値よりも小なる領域において１つ以上設定される切替え用判定値と前記電流検出手段により検出される電流とを比較し、時定数変更手段は、電流レベル判定手段による判定結果に応じて入力信号処理回路の回路時定数を変更する。
即ち、外部より入力されるパルス信号が大きく変化して負荷に通電される電流量が急激に増加しようとする場合、その電流変化に応じて回路時定数を大きくすれば、入力信号処理回路の信号処理応答が遅くなる。従って、負荷に通電される電流量の増加はより緩慢になるので、突入電流の発生を抑制することができる。そして、切替え用判定値は、過電流判定値よりも小なる領域において設定されるので、過電流判定手段が誤動作することはない。また、負荷に通電される電流量に基づいて回路時定数を変更するので、負荷に対して通電を開始する初期段階のみならず、その後の定常的な動作状況下においても同様に動作させることが可能となる。
【０００８】
請求項２記載の半導体素子制御装置によれば、判定結果保持手段は、電流レベル判定手段の判定結果を所定時間だけ保持するので、回路時定数の変更に応じて前記判定結果が短時間内に切替わることを防止して、動作状態を安定させることができる。
請求項３記載の半導体素子制御装置によれば、過電流判定手段及び電流レベル判定手段は、電流判定値を、負荷に印加される電圧に基づいて設定する。即ち、半導体素子が導通した場合に負荷に流れる電流は、電源電圧の変動や半導体素子のオン抵抗等によって変動する。従って、前記負荷印加電圧に基づいて電流判定値を設定すれば、実際に負荷に印加されている電圧に応じて電流判定を適切に設定することができる。
【０００９】
請求項４記載の半導体素子制御装置によれば、通電制御手段が半導体素子をＰＷＭ制御するように構成される場合、判定結果無効化手段は、半導体素子が遮断される期間に過電流判定手段及び電流レベル判定手段による判定結果を無効化する。即ち、半導体素子が遮断される期間は負荷に電流が流れないので、過電流判定や電流レベル判定を行うのに不適切な期間であり、当該期間に行われた判定結果が影響を及ぼすことを回避できる。
請求項５記載の半導体素子制御装置によれば、電流検出手段は、半導体素子のオン抵抗を利用して電流検出を行なうので、電流検出用に別途抵抗素子を設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。
【００１０】
請求項６記載の半導体素子制御装置によれば、時定数変更手段を、信号線に対して直列に挿入されている抵抗素子及び当該抵抗素子に並列接続される半導体素子とで構成するので、電流レベル判定手段の判定結果に応じて前記半導体素子を断続させることで、前記抵抗素子の抵抗値分だけ回路時定数を増減することができる。
請求項７記載の半導体素子制御装置によれば、時定数変更手段を、信号線に対して並列接続される、抵抗素子と半導体素子との直列回路で構成するので、電流レベル判定手段の判定結果に応じて前記半導体素子を断続させることで、半導体素子を導通させた場合には、前記抵抗素子が信号線に並列接続されることで回路時定数を減少させることができる。
【００１１】
請求項８記載の半導体素子制御装置によれば、信号出力手段は、電流レベル判定手段が、電流検出手段により検出される電流が切替え用判定値を超えたと判定すると計時動作を開始し、一定時間が経過する毎に時定数変更信号を出力する。そして、時定数変更手段は、時定数変更信号が出力される毎に入力信号処理回路の回路時定数を段階的に変更する。即ち、負荷に通電される電流量が急激に増加しようとする場合に、回路時定数を多段階で大きくして行けば入力信号処理回路の信号処理応答も段階的に遅くなる。従って、信号処理応答をより滑らかに切り替えることが可能となり、負荷の駆動状態を急激に変動させることを防止できる。
【００１２】
請求項９記載の半導体素子制御装置によれば、指令変化量監視手段は、外部より与えられる通電指令の変化量を監視し、時定数変更手段は、前記監視結果に応じて入力信号処理回路の回路時定数を変更する。即ち、外部より入力される通電指令が大きく変化して負荷に通電される電流量が急激に増加しようとする場合、通電指令の変化量に応じて回路時定数を大きくすれば、入力信号処理回路の信号処理応答が遅くなる。
従って、負荷に通電される電流量の増加はより緩慢になるので、請求項１等と同様に突入電流の発生を抑制することができる。また、通電指令の変化量の監視は過電流判定とは独立に行われるので、過電流判定手段の動作に影響を及ぼすことはない。そして、負荷に対して通電を開始する初期段階のみならず、その後の定常的な動作状況下においても同様に動作させることが可能となる。
【００１３】
請求項１０記載の半導体素子制御装置によれば、指令変化量監視手段は、入力信号処理回路より出力される制御信号を微分回路によって微分する。すると、微分回路の出力電圧は通電指令の変化量が大きくなるのに応じて上昇するので、その出力電圧が所定のしきい値を超えた場合に、比較回路は時定数変更手段に対して時定数変更指令を出力する。従って、負荷に通電される電流量が急激に増加しようとする場合、入力信号処理回路の回路時定数を変更することができる。
請求項１１記載の半導体素子制御装置によれば、出力状態保持回路は、時定数変更指令が出力されるとその出力状態を一定期間保持するので、微分回路の出力電圧が急峻に変化しても、それに伴い入力信号処理回路の回路時定数が急激に変化することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１実施例）
以下、本発明を、自動車用冷却システムにおける熱交換器の送風用ファンモータを駆動する装置に適用した場合の第１実施例について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、モータ駆動装置の電気的構成を示している。このモータ駆動装置１は、送風用ファンモータ２（以下、モータ２と称す）を駆動するもので、バッテリ３から端子１ａに与えられるバッテリ電圧を電源電圧＋Ｂとして動作するようになっている。また、端子１ｃには、エンジンＥＣＵ４(Electronic Control Unit) から指令信号Ｓａが与えられるようになっている。この指令信号Ｓａは、モータ（負荷）２に印加すべき電圧に応じてデューティが変化するＰＷＭ信号である。
【００１５】
上記ＥＣＵ４は、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転速度制御などエンジンに関する複数の制御を集中的に制御するものである。図示しないが、ＥＣＵ４は、エンジン冷却水の温度信号、エンジン動力をエアコンのコンプレッサに伝達するマグネットクラッチのオンオフ信号、エアコンの冷媒の圧力上昇を示す冷媒高圧信号などを入力しており、これらの信号を用いてエンジン制御およびモータ２の回転制御を行うようになっている。
【００１６】
モータ駆動装置１の内部には、ノイズフィルタ５、ＦＥＴ制御部（半導体素子制御装置）６、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ７（半導体素子）、還流用のダイオード８が搭載されている。モータ駆動装置１の端子１ｄと１ｅはモータ接続端子であり、このうち端子１ｄはモータ駆動装置１の内部において端子１ａと接続されている。また、端子１ｆはパワー系のグランド端子であって、端子１ｅにはＭＯＳＦＥＴ７のドレインが接続され、端子１ｆにはＦＥＴ７のソースが電流検出用の抵抗素子（電流検出手段）９を介して接続されている。
【００１７】
モータ駆動装置１の内部において、端子１ｅと１ｄとの間には、図示極性のダイオード８とノイズフィルタ５とが直列に接続されている。ノイズフィルタ５は、リアクトルと２つの電解コンデンサ（図示せず）とからなるπ型フィルタで構成されており、ＭＯＳＦＥＴ７のスイッチング時に生じるノイズを吸収する機能を有している。
ＦＥＴ制御部６は、入力信号処理回路１３、ＰＷＭ信号生成回路１４、三角波生成回路１５、駆動回路１６、モータ間電圧測定回路１７、電流判定回路１８、過電流保護回路（電流制限手段）１９、マスク回路２０、ピークホールド回路（判定結果保持手段）２１等を備えている。各回路の構成は以下のようになっている。
【００１８】
入力信号処理回路１３は、ＥＣＵ４より送信される搬送波周波数が数十Ｈｚから数ｋＨｚ程度のＰＷＭ信号Ｓａ（以下、区別のためＤＵＴＹ信号と称す）を受信して積分することで、指令モータ電圧（制御信号）Ｖｒを生成するようになっている。ＰＷＭ信号生成回路１４は、指令モータ電圧Ｖｒに基づいてＰＷＭ信号ＳｃのＰＷＭデューティを制御するように構成されている。即ち、ＰＷＭ信号生成回路１４の内部では、指令モータ電圧Ｖｒと、三角波生成回路１５より出力される搬送波（周波数は例えば１９ｋＨｚ程度）としての三角波信号とをコンパレータで比較することでＰＷＭ信号Ｓｃを生成出力する。そして、駆動回路１６は、ＰＷＭ信号Ｓｃを入力としてＭＯＳＦＥＴ７にゲート電圧Ｖｇを出力する。
【００１９】
モータ間電圧測定回路１７（モータ電圧検出手段に相当）は、端子１ｄ（端子１ａ）と端子１ｅの電圧Ｖｅの平均値を検出し、バッテリ３の電圧＋Ｂより端子１ｅの電圧Ｖｅを減じた電圧、即ちモータ間電圧を出力する。ＭＯＳＦＥＴ７がオフの状態ではモータ間電圧は＋Ｂであり、ＭＯＳＦＥＴ７がオンすれば、モータ間電圧はＭＯＳＦＥＴ７のオン抵抗等に応じた電圧０Ｖ付近の値となる。図２には、ＤＵＴＹ信号Ｓａの変化に応じたモータ間電圧測定回路１７の出力電圧変化を示す。
【００２０】
電流判定回路１８は、２つのコンパレータ２２（ＣＰ１），２３（ＣＰ２）を備えている。これらのコンパレータ２２，２３の非反転入力端子はＭＯＳＦＥＴ７のソースに共通に接続されており、反転入力端子は、モータ間電圧測定回路１７によって出力された電圧を分圧する分圧抵抗２４及び２５，２６及び２７の共通接続点に夫々接続されている。
コンパレータ２３は過電流判定を行うものであり、コンパレータ２２はスロースタート判定を行うものである。即ち、分圧抵抗２６及び２７による分圧電位は過電流判定値に対応しており、分圧抵抗２４及び２５による分圧電位は、前記過電流判定値よりも低い値となるスロースタート判定値（切替え用判定値）に設定されている（図３参照）。
【００２１】
コンパレータ２３の出力端子は過電流保護回路１９の入力端子に接続されており、コンパレータ２２の出力端子はピークホールド回路２１の入力端子に接続されている。また、コンパレータ２２，２３の出力端子とグランドとの間には、ＮＰＮトランジスタ２８，２９のコレクタ，エミッタが夫々接続されており、トランジスタ２８，２９のベースは、マスク回路２０の出力端子に接続されている。マスク回路２０は、例えばインバータゲートで構成され、ＰＷＭ信号がロウレベルとなりＭＯＳＦＥＴ７が遮断される期間にトランジスタ２８，２９をオンすることで、コンパレータ２２，２３の出力信号を強制的にロウレベルに設定し無効化するように構成されている。
【００２２】
コンパレータ２３は、ＭＯＳＦＥＴ７に流れる電流が過電流判定値以上になるとハイレベルの信号を出力し、過電流保護回路１９は、その信号を受けてＭＯＳＦＥＴ７を介して流れる電流を制限する（或いはＭＯＳＦＥＴ７の駆動を停止する）などの過電流保誤動作を行う。一方、コンパレータ２２は、ＭＯＳＦＥＴ７に流れる電流がスロースタート判定値以上になるとハイレベルの信号を出力する。
ピークホールド回路２１は、コンパレータ２２の出力信号を受けてピークホールドするもので、コンパレータ２２の出力信号がハンチングすることで、以下に述べる入力信号処理回路１３の回路時定数切替え処理が不安定になることを抑制する機能をなす。
【００２３】
入力信号処理回路１３の入力端子と出力端子との間には、バッファ３０，抵抗素子３１及び３２の直列回路が接続されており、前記出力端子とグランドとの間には、コンデンサ３３が接続されている。即ち、これらの素子により積分回路が構成されている。そして、抵抗素子３１の両端には、ＮＰＮトランジスタ３４のコレクタ、エミッタが接続されており、トランジスタ３４のベースは、インバータゲート３５を介してピークホールド回路２１の出力端子に接続されている。従って、トランジスタ３４がオフしている状態では、入力信号処理回路１３の回路時定数は抵抗素子３１の抵抗値Ｒ１分だけ大きくなり（τ１＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｃ１）、トランジスタ３４がオンすれば、前記回路時定数は小さくなる（τ２＝Ｒ１×Ｃ１）ように切替わる。
【００２４】
尚、以上の構成において、ＰＷＭ信号生成回路１４，三角波生成回路１５及び駆動回路１６は通電制御手段３６を構成し、コンパレータ２２，分圧抵抗２４及び２５は電流レベル判定手段３７を構成し、コンパレータ２３，分圧抵抗２６及び２７は過電流判定手段３８構成し、マスク回路２０，トランジスタ２８及び２９は判定結果無効化手段３９を構成し、抵抗素子３１及びトランジスタ３４は時定数変更手段４０を構成している。
【００２５】
次に、本実施例の作用について図４も参照して説明する。図４は、モータ駆動装置１におけるＦＥＴ制御部６部分の回路動作をフローチャートで表したものである。ＥＣＵ４よりＰＷＭ信号Ｓｃが入力される時点までは、コンパレータ２２の出力信号はロウレベルであるからトランジスタ３４はオンしている。従って、入力信号処理回路１３の回路時定数はτ２となっている（ステップＳ１）。
そして、ＰＷＭ信号Ｓｃが入力され（ステップＳ２，「ＹＥＳ」）モータ２が回転を開始した瞬間にＭＯＳＦＥＴ７には起動電流が流れるため（ステップＳ３）、コンパレータ２２はハイレベルの信号を出力し、トランジスタ３４はオフとなり、回路時定数はτ１に切替わる。上記の回路時定数の切替わりはきわめて短い時間内に終了するので、モータ２の起動時における回路時定数は、実質的にτ１になっているとみなすことができる（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ７，Ｓ８）。
【００２６】
モータ２の回転数が回路時定数τ１の状態で非常にゆっくりと上昇して行き（スロースタート）、モータ２に流れる電流がコンパレータ２２のスロースタート判定値以下に低下し（ステップＳ４，「ＮＯ」）、且つピークホールド回路２１で設定されているホールド時間が経過すると（ステップＳ１０，「ＹＥＳ」）トランジスタ３４はオンとなり、入力信号処理回路１３の回路時定数はτ２に切替わる（ステップＳ１１）。
従って、モータ２の起動時にスロースタート動作がなされた以降は入力信号処理回路１３の回路時定数が小さくなるので、ＰＷＭ信号Ｓｃの変化に対する応答性は向上する。そして、定常動作状態においても、ＰＷＭ信号Ｓｃが急激に変化することで突入電流が発生しようとすると、ＭＯＳＦＥＴ７を介して流れる電流がスロースタート判定値を超えて（＜過電流判定値：ステップＳ４，「ＹＥＳ」，ステップＳ５，「ＮＯ」）回路時定数はτ１に切替わるので（ステップＳ８）、突入電流の発生は抑制される。
【００２７】
尚、ステップＳ４，Ｓ５の何れかで「ＮＯ」と判断した時点で後述するようにステップＳ６の過電流保護機能が作動している状態にある場合は、ステップＳ７，Ｓ９においてその保護機能は解除される。
また、ＭＯＳＦＥＴ７を介して流れる電流が過電流判定値を超えた場合は（ステップＳ５，「ＹＥＳ」）コンパレータ２３の出力信号がハイレベルとなり、過電流保護回路１９が動作してＭＯＳＦＥＴ７のオンデューティは極めて小さくなるように制限される（ステップＳ６）。
【００２８】
以上のように本実施例によれば、コンパレータ２２によって、過電流判定値よりも小なる値のスロースタート判定値とＭＯＳＦＥＴ７を介して流れる電流とを比較し、そのコンパレータ２２の判定結果に応じてトランジスタ３４を導通制御することで入力信号処理回路１３の回路時定数を変更するようにした。
従って、ＥＣＵ４より入力されるＤＵＴＹ信号Ｓａが大きく変化してモータ２に通電される電流量が急激に増加しようとする場合は、入力信号処理回路１３の信号処理応答が遅くなるように切替わるので、突入電流の発生を抑制することができる。そして、モータ２に通電される電流量に基づいて回路時定数が変更されるので、過電流判定を行うコンパレータ２３が誤動作することはなく、モータ２に対して通電を開始する初期段階のみならず、その後の定常的な動作状況下においても同様にスロースタート動作をさせることが可能となる。
【００２９】
また、ピークホールド回路２１を設けることで、コンパレータ２２の出力信号レベルを所定時間だけ保持するようにしたので、入力信号処理回路１３における回路時定数の変更に応じてコンパレータ２２の判定結果が短時間内に切替わることを防止して、動作状態を安定させることができる。そして、コンパレータ２２，２３における電流判定値を、モータ間電圧を分圧した電位に基づいて設定したので、実際のモータ２の駆動状態に応じて電流判定を適切に行なうことができる。
【００３０】
更に、ＰＷＭ信号生成回路１４によりＭＯＳＦＥＴ７をＰＷＭ制御するように構成し、マスク回路２２，トランジスタ２８及び２９により、ＭＯＳＦＥＴ７が遮断される期間にコンパレータ２２，２３による判定結果を無効化するようにしたので、過電流判定や電流レベル判定を行うのに不適切な期間に判定が行われることを回避できる。加えて、時定数変更手段４０を、信号線に対して直列に挿入されている抵抗素子３１及びその抵抗素子３１に並列接続されるトランジスタ３４で構成したので、コンパレータ２２による判定結果に応じて前記トランジスタ３４を断続させることで、抵抗素子３１の抵抗値分だけ入力信号処理回路１３の回路時定数を増減することができる。
【００３１】
（第２実施例）
図５は本発明の第２実施例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。ＦＥＴ制御部６に代わる第２実施例のＦＥＴ制御部４１は、入力信号処理回路１３を入力信号処理回路４２に置き換えたものである。即ち、入力信号処理回路１３においては、１つの抵抗素子３１及び３２が入力信号線に直列に挿入されていたが、入力信号処理回路４２では、抵抗素子３１に対して並列にトランジスタ３４と抵抗素子３２との直列回路が接続されている。これらが時定数切替え手段４０ａを構成しており、その他の構成は第１実施例と同様である。
【００３２】
以上のように構成された第２実施例によれば、トランジスタ３４がオフしている状態では、抵抗素子３１の抵抗値Ｒ１のみが回路時定数に寄与することになり、トランジスタ３４がオンすれば、抵抗素子３２が抵抗素子３１に並列に接続されるため、両者の並列抵抗値が回路時定数に寄与することになり、回路時定数は減少する。従って、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
（第３実施例）
図６は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。第３実施例のＦＥＴ制御部４３では、電流検出用の抵抗素子９が削除されており、コンパレータ２２及び２３の非反転入力端子は、ＭＯＳＦＥＴ７のドレインに接続されている。以上のように構成された第３実施例によれば、抵抗素子９に替えて、ＦＥＴ（電流検出手段）７がオンした場合のオン抵抗を利用して、モータ２に流れる電流を検出することができる。従って、構成をより簡素化することができる。
【００３４】
（第４実施例）
図７は本発明の第４実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。第４実施例のＦＥＴ制御部４４では、ＰＷＭ信号生成回路１４及び三角波生成回路１５が削除されており、駆動回路（通電制御手段）１６を介してＭＯＳＦＥＴ７をリニア駆動するように構成されている。それに伴って不要となる、ノイズフィルタ５，ダイオード８，判定結果無効化手段３９を構成していたマスク回路２０，トランジスタ２８及び２９も削除されている。その他の構成は第１実施例と同様である。以上のように構成された第４実施例によれば、モータ２をリニア駆動する構成においても、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３５】
（第５実施例）
図８及び図９は本発明の第５実施例を示すものであり、第１又は第２実施例と異なる部分についてのみ説明する。第５実施例のＦＥＴ制御部（半導体素子制御装置）４５では、第２実施例のＦＥＴ制御部４１よりピークホールド回路２１及びインバータゲート３５が削除されている。そして、入力信号処理回路４２に替わる入力信号処理回路４６においては、抵抗素子３１に対して並列に、５組のＮＰＮトランジスタ４７（ａ〜ｅ，Ｔｒ１〜Ｔｒ５）及び抵抗素子４８（ａ〜ｅ）の直列回路が接続されている。
また、コンパレータ２２の出力端子はタイマー回路（信号出力手段）４９の入力端子に接続されており、タイマー回路４９の５つの出力端子Ｖ（１〜５）は、夫々５つのインバータゲート５０（ａ〜ｅ）を介してトランジスタ４７（ａ〜ｅ）のベースに夫々接続されている。尚、トランジスタ４７ａ〜４７ｅ及び抵抗素子４８ａ〜４８ｅは、時定数変更手段５１に対応する。
【００３６】
このタイマー回路４９は、リセット時にコンパレータ２２の出力レベルがロウの状態で初期化され、５つの出力端子Ｖ１〜Ｖ５は何れもロウレベルとなる。その状態からコンパレータ２２の出力レベルがハイに変化すると出力端子Ｖ１〜Ｖ５は全てハイレベルとなり、更にその状態からコンパレータ２２の出力レベルがロウに変化すると、その変化をトリガとして計時動作を開始するように内部ロジックが設定されている。そして、トリガ入力と同時に出力端子Ｖ１のレベルを初期状態のハイからロウに変化させ、それ以降は一定時間ｔを計時する毎に、出力端子Ｖ２〜Ｖ５のレベルを順次ハイからロウに変化させるように構成されている（時定数変更信号に対応する）。
【００３７】
次に、第５実施例の作用について図９を参照して説明する。図９は、第１実施例の図４相当図であり、図４のステップＳ１，Ｓ８は、ステップＳ１’，Ｓ８’に置き換わっており、またステップＳ１０，Ｓ１１に替えて、ステップＳ２０〜Ｓ２６が配置されている。更に、ステップＳ８の実行後はステップＳ４に戻るようになっている。
ステップＳ１’において、初期状態でコンパレータ２２の出力レベルはロウであるが、タイマー回路４９はリセットされた状態にあり、５つの出力端子Ｖ１〜Ｖ５は何れもロウレベルとなっており、この場合、入力信号処理回路４６におけるトランジスタ４７ａ〜４７ｅは何れもオンとなる。従って、入力信号処理回路４６の回路時定数は、抵抗素子３１に対して抵抗素子４８ａ〜４８ｅを全て並列に接続した抵抗値とコンデンサ３３の容量とで決まり、最も速いτ１となっている。尚、第５実施例における時定数τ１，τ２は、説明の都合上、第１実施例におけるτ１，τ２とは異なる時定数を示すこととする。
【００３８】
そして、第１実施例と同様に、モータ２が回転を開始してＭＯＳＦＥＴ７に起動電流が流れ（ステップＳ３）、その電流がスロースタート判定値を超えると（ステップＳ４，「ＹＥＳ」，ステップＳ５，「ＮＯ」）、コンパレータ２２の出力レベルがハイに変化する。すると、タイマー回路４９の５つの出力端子Ｖ１〜Ｖ５は何れもハイレベルとなり、この場合、入力信号処理回路４６におけるトランジスタ４７ａ〜４７ｅは何れもオフとなる（ステップＳ８’）。従って、入力信号処理回路４６の回路時定数は、抵抗素子３１の抵抗値とコンデンサ３３の容量とで決まり、最も遅いτ６となっている。これにより、突入電流の発生が抑制される。
【００３９】
以降、モータ２の回転数が回路時定数τ６の状態で非常にゆっくりと上昇して行き（スロースタート）、モータ２に流れる電流がコンパレータ２２のスロースタート判定値以下に低下すると（ステップＳ４，「ＮＯ」）、コンパレータ２２の出力レベルはハイからロウに変化する（ステップＳ２０）。すると、この時点で自身の出力端子Ｖ１〜Ｖ５が全てロウレベルでなければ（ステップＳ２１，「ＮＯ」）、タイマー回路４９は、直ちに出力端子Ｖ１のレベルをハイからロウに変化させて、一定時間ｔの計時動作を開始する（ステップＳ２２）。この時点では、トランジスタ４７ａだけがオンするので、回路時定数を決定する抵抗値は抵抗素子３１及び４８ａの並列抵抗値となり、回路時定数はτ５（＜τ６）となる。
【００４０】
以降のステップＳ２３〜Ｓ２５において、タイマー回路４９は、出力端子Ｖ２〜Ｖ４のレベルを順次ハイからロウに変化させると共に、一定時間ｔの計時を行う。従って、回路時定数は、抵抗素子４８ｂ〜４８ｄが順次並列に接続されることで順次小さい値に変化して行くようになる（τ２＜τ３＜τ４＜τ５）。そして、ステップＳ２６では、出力端子Ｖ５のレベルをハイからロウに変化させ最後のトランジスタ４７ｅをオンすることで、回路時定数は最小のτ１（＜τ２）となる。
【００４１】
以上のように第５実施例によれば、タイマー回路４９は、電流レベル判定手段が、電流検出手段により検出される電流が切替え用判定値を超えたと判定すると出力端子Ｖ１のレベルをハイからロウに変化させると共に計時動作を開始し、一定時間ｔを計時する毎に出力端子Ｖ２〜Ｖ４のレベルを順次ハイからロウに変化させ、時定数変更手段５１を構成するトランジスタ４７ａ〜４７ｅを順次オンして￥入力信号処理回路４６の回路時定数を段階的に変更するようにした。従って、信号処理応答をより滑らかに切り替えることが可能となり、負荷の駆動状態を急激に変動させることを防止できる。
【００４２】
（第６実施例）
図１０は本発明の第６実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。第６実施例では、第１実施例のＦＥＴ制御部６よりトランジスタ２８及び電流レベル判定手段３７が削除されている。そして、入力信号処理回路１３の出力端子は、バッファ５２、コンデンサ及び抵抗素子で構成される微分回路５３の入力端子に接続されている。
微分回路５３の出力端子は、コンパレータ（比較回路）５４の非反転入力端子に接続されており、コンパレータ５４の反転入力端子には、しきい値電圧Ｖthが与えられている。そして、コンパレータ５４の出力端子は、ピークホールド回路（出力状態保持回路）２１の入力端子に接続されている。これらは、指令変化量監視手段５５を構成している。その他の構成は第１実施例と同様であり、以上がＦＥＴ制御部（半導体素子制御装置）５６を構成している。
【００４３】
次に、第６実施例の作用について説明する。入力信号処理回路１３が出力する指令モータ電圧Ｖｒは指令変化量監視手段５５の微分回路５３により微分されるので、指令モータ電圧Ｖｒの変化量が大きくなる（即ち、変化が急峻になる）のに応じて微分回路５３の出力電圧レベルは上昇する。そして、その出力電圧がしきい値電圧Ｖthを超えると、コンパレータ５４の出力端子はハイレベルとなる。
すると、ピークホールド回路２１及びインバータ３５を介して時定数変更手段４０に時定数変更指令が出力されトランジスタ３４がオフするので、入力信号処理回路１３の回路時定数はτ１となる。尚、微分回路５３の出力電圧は急峻に変化するため、コンパレータ５４の出力電圧は瞬間的にハイレベルとなるだけだが、ピークホールド回路２１の作用によって時定数変更指令は出力状態を所定期間だけ維持する。また、過電流判定手段３８の作用については、第１実施例と全く同様である。
【００４４】
以上のように第６実施例によれば、指令変化量監視手段５５は、ＥＣＵ４より与えられる通電指令の変化量を監視し、時定数変更手段４０は、その監視結果に応じて入力信号処理回路１３の回路時定数を変更する。具体的には、入力信号処理回路１３より出力される指令モータ電圧Ｖｒを微分回路５３により微分し、その出力電圧がしきい値電圧Ｖthを超えるとコンパレータ５４が時定数変更指令を出力することで、通電指令が大きく変化しモータ２の通電電流量が急激に増加しようとする場合に、回路時定数をより大きくして信号処理応答が遅くなるようにした。
【００４５】
従って、通電電流量の増加はより緩慢になり、第１実施例と同様に突入電流の発生を抑制することができる。また、通電指令変化量の監視は過電流判定とは独立に行われるので、過電流判定手段３８の動作に影響を及ぼさず、通電開始の初期段階のみならずその後の定常的な動作状況下でも同様に動作させることができる。また、ピークホールド回路２１は、時定数変更指令が出力されるとその出力状態を一定期間保持するので、微分回路５３の出力電圧が急峻に変化しても回路時定数が急激に変化することを防止できる。
【００４６】
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
ピークホールド回路２１は、必要に応じて設ければ良い。
Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ７に替えて、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴを使用しても良い。
ロウサイド駆動方式に限ることなく、ハイサイド駆動方式を採用しても良い。
抵抗素子９の位置は、電源電圧と負荷の間や、負荷とＭＯＳＦＥＴ７の間等、電流を検出できる位置であればどこでも良い。
スロースタート判定値は、２つ以上設定しても良い。斯様に構成すれば、過電流判定値以下の電流領域において、モータ２に流れる電流値に応じてスロースタート時における電流上昇度合い、又はＤＵＴＹ信号Ｓａに対する応答速度の変更をより多くの段階に切替えることが可能となる。
入力信号は、ＰＷＭ信号に限ることなく、パルス信号の出力間隔や振幅を変化させることで、指令を与える形式の信号であっても良い。
ＭＯＳＦＥＴ７を制御する部分において、モータ間電圧測定回路１７によって測定されるモータ間電圧を参照してフィードバック制御を行っても良い。
【００４７】
第５実施例で、ステップＳ２２〜Ｓ２６の実行中においても随時ステップＳ４と同様の判断を行い、「ＹＥＳ」と判断した場合にステップＳ５に移行するようにしても良い。
また、第５実施例におけるトランジスタ４７及び抵抗素子４８の並列接続数は、適宜変更して実施すれば良い。
第５実施例のように信号出力手段を用いて回路時定数を３段階以上の多段階で変化させる構成を、第１実施例の構成に適用しても良い。
第６実施例に、第２実施例の時定数変更手段４０ａを適用して実施しても良い。また、第３，第４実施例における電流レベル判定手段３７に替えて、指令変化量監視手段５５を配置しても良い。
負荷はファンモータ２やその他のモータに限ることなく、駆動用の半導体素子と直列に接続され、直流電源によって駆動される負荷であれば適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明をモータ駆動装置に適用した場合の第１実施例であり、モータ駆動装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】ＤＵＴＹ信号Ｓａの変化に応じたモータ間電圧測定回路の出力電圧変化を示す図
【図３】過電流判定値とスロースタート判定値との関係を示す図
【図４】ＦＥＴ制御部の回路動作を表すフローチャート
【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図６】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図７】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図８】本発明の第５実施例を示す図１相当図
【図９】図４相当図
【図１０】本発明の第６実施例を示す図１相当図
【符号の説明】
【００４９】
図面中、１はモータ駆動装置、２はファンモータ（負荷）、３はバッテリ（電源）、６はＦＥＴ制御部（半導体素子制御装置）、７はＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ７（半導体素子，電流検出手段）、９は抵抗素子（電流検出手段）、１３は入力信号処理回路、１６は駆動回路（通電制御手段）、１９は過電流保護回路（電流制限手段）、２１はピークホールド回路（判定結果保持手段，出力状態保持回路）、３６は通電制御手段、３７は電流レベル判定手段、３８は過電流判定手段、３９は判定結果無効化手段、４０，４０ａは時定数変更手段、４１はＦＥＴ制御部（半導体素子制御装置）、４２は入力信号処理回路、４３，４４はＦＥＴ制御部（半導体素子制御装置）、４５はＦＥＴ制御部（半導体素子制御装置）、４６は入力信号処理回路、４９はタイマー回路（信号出力手段）、５１は時定数変更手段、５３は微分回路、５４はコンパレータ（比較回路）、５５は指令変化量監視手段、５６はＦＥＴ制御部（半導体素子制御装置）を示す。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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