(57)【要約】【課題】  電源電圧が変動した場合でも、常に最適な昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる昇圧回路を提供する。【解決手段】  昇圧回路１００は、電源電圧を検出する電圧検出回路７９と、電圧検出回路７９が検出した電源電圧に応じて、前記複数のダイオード７１乃至７３及び前記複数のコンデンサ７４乃至７６のうち昇圧に用いるダイオード及びコンデンサを選択するスイッチ手段８０とを含む。電圧出力端子Ｎ２には、電圧検出回路７９が検出した電源電圧が所定の電位よりも高い場合、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を２倍に昇圧した第１の昇圧電圧が与えられ、電圧検出回路７９が検出した電源電圧が所定の電位よりも低い場合、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を３倍に昇圧しかつ第１の昇圧電圧より電位の高い第２の昇圧電圧が与えられる。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧が与えられる電圧入力端子と、
前記電源電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が検出した電源電圧が所定の電位よりも高い場合、前記電圧入力端子に与えられた電源電圧を昇圧した第１の昇圧電圧が与えられ、前記電圧検出回路が検出した電源電圧が前記所定の電位よりも低い場合、前記電圧入力端子に与えられた電源電圧を昇圧しかつ該第１の昇圧電圧より電位の高い第２の昇圧電圧が与えられる電圧出力端子とを含むことを特徴とする昇圧回路。
【請求項２】
前記昇圧回路は更に、前記電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に同一極性で直列に接続された複数のダイオードと、
前記ダイオード同士が接続された各接点に対し一方の端子が接続された複数のコンデンサと、
前記電圧検出回路が検出した電源電圧に応じて、前記複数のダイオード及び前記複数のコンデンサのうち昇圧に用いるダイオード及びコンデンサを選択するスイッチ手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の昇圧回路。
【請求項３】
前記昇圧回路は更に、前記電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に同一極性で直列に接続された複数のダイオードと、
前記ダイオード同士が接続された各接点に対し一方の端子が接続された複数のコンデンサと、
前記各コンデンサの他方の端子にそれぞれ第１の電圧と第２の電圧を交互に印加する複数のインバータと、
前記電圧検出回路が検出した電源電圧に応じて、前記複数のインバータのうち昇圧に用いるインバータを選択するスイッチ手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の昇圧回路。
【請求項４】
モータを駆動するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路に駆動電圧に与える昇圧回路とを備え、
前記昇圧回路は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の昇圧回路であることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
電源電圧を検出するステップと、
前記電源電圧が所定の電位よりも高い場合、第１の昇圧電圧を電圧出力端子に与えるステップと、
前記電源電圧が前記所定の電位よりも低い場合、前記第１の昇圧電圧より電位の高い第２の昇圧電圧を前記電圧出力端子に与えるステップと
を含むことを特徴とする昇圧方法。
【請求項６】
前記昇圧方法は更に、前記電源電圧に応じて、電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に同一極性で直列に接続された複数のダイオード及び該ダイオード同士が接続された各接点に対し一方の端子が接続された複数のコンデンサのうち昇圧に用いるダイオード及びコンデンサを選択するステップを含むことを特徴とする請求項５記載の昇圧方法。
【請求項７】
前記昇圧方法は更に、前記電源電圧に応じて、電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に同一極性で直列に接続された複数のダイオード同士が接続された各接点に対し一方の端子が接続された複数のコンデンサの他方の端子にそれぞれ第１の電圧と第２の電圧を交互に印加する複数のインバータの中から昇圧に用いるインバータを選択するステップを含むことを特徴とする請求項５記載の昇圧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧回路、モータ駆動装置及び昇圧方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のパワーウインドウ等には、Ｈブリッジ回路型のモータ駆動装置が使用されている。図１はこのような従来のモータ駆動装置を示す図である。図１に示すように、モータ駆動装置１は、直流電源２、発振回路３、チャージポンプ回路４、ブリッジ回路５、制御回路６、バッファ７乃至１０、抵抗１１、１２、１６、１７及びツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０を含む。符号Ｍはモータを示す。チャージポンプ回路４は、電源電圧を３倍に昇圧するものであり、ダイオード４１乃至４３、コンデンサ４４乃至４６、及びインバータ４７、４８を含む。ブリッジ回路５は、Ｎチャネル形のＭＯＳＦＥＴ５１乃至５４を含む。
【０００３】
モータ駆動装置１の動作について説明すると、チャージポンプ回路４は、発振回路３の発振信号に対応して、コンデンサ４４乃至４６に充電された電荷を順次汲み上げて取り出し、電源入力端子Ｎ１に入力された電源電圧を３倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。電圧出力端子Ｎ２の電圧がバッファ７及び８の電源入力端子に与えられ、ＦＥＴ５１及び５２のゲートには、ドレインよりも高い電圧の制御信号を与えることができ、ＦＥＴ５１及び５２の選択的な動作制御が行われる。
【０００４】
これによって、モータＭの一方の電極をＦＥＴ５１を介して直流電源２に接続すると共にモータＭの他方の電極をＦＥＴ５４を介して接地点Ｇに接地して正転回路を形成し、モータＭの一方の電極をＦＥＴ５２を介して直流電源２に接続すると共に、モータＭの他方の電極をＦＥＴ５３を介して接地点Ｇに接地して反転回路を形成することによって、モータを駆動させることができる。
【０００５】
図２は他の従来のモータ駆動回路を示す図である。図２に示すように、モータ駆動装置５０は、直流電源２、発振回路３、チャージポンプ回路５４、ブリッジ回路５、コントローラ６、バッファ７乃至１０、抵抗１１、１２、１６、１７及びツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０を含む。図１のモータ駆動装置１と同一箇所については同一符号を付して説明する。チャージポンプ回路６４は、電源電圧を２倍に昇圧するものであり、ダイオード６５、６６、コンデンサ６７、６８、及びインバータ６９を含む。
【０００６】
モータ駆動装置５０の動作について説明すると、チャージポンプ回路６４は、発振回路３の発振信号に対応して、コンデンサ６７及び６８に充電された電荷を順次汲み上げて取り出し、電圧入力端子Ｎ１に入力された電源電圧を２倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。電圧出力端子Ｎ２の電圧がバッファ７及び８の電源入力端子に与えられ、ＦＥＴ５１及び５２のゲートには、ドレインよりも高い電圧の制御信号を与えることができ、ＦＥＴ５１及び５２の選択的な動作制御が行われる。
【０００７】
また、このようなモータ駆動装置として以下のようなものが提案されている。特許文献１記載の装置は、高圧の駆動電源が上昇した時に、ツェナーダイオードを用い、モニタドライブ用ＦＥＴを保護するというものである。
【０００８】
特許文献２記載の装置は、半導体スイッチ素子の過電圧印加を防止するための一対のツエナー素子を設けるというものである。
【０００９】
特許文献３記載の装置は、モータドライブ用ＦＥＴのゲート−ドレイン間にツェナーダイオードを設け、発熱を抑えるというものである。
【００１０】
【特許文献１】特許３０２５７４０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４５２７５号公報
【特許文献３】特開２００２−８４１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のモータ駆動装置では、チャージポンプ回路が常に電源電圧を一定倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与えるため、電源電圧が高い場合は、ブリッジ回路のＦＥＴのゲート・ソース間耐圧を越えてしまう電圧をＦＥＴに供給してしまうため、ＦＥＴのゲート保護素子の消費電力が高くなってしまうという問題がある。これに対して、電源電圧が低い場合には、ブリッジ回路を駆動できる電圧をＦＥＴに供給することができないという問題がある。
【００１２】
例えば、ブリッジ回路を駆動するＦＥＴのゲート・ＧＳ間耐圧２０Ｖを使用し、車載用の直流電源２は通常６〜１６Ｖまで変動する場合、図１で説明した３倍チャージポンプ電源の場合、ダイオード４１乃至４３、ツェナーダイオード１３乃至１５の順方向電圧ＶF＝０．６Ｖ、ＦＥＴ５１乃至５４のＶGS耐圧＝２０Ｖ、ツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０のツエナー電圧＝１８Ｖ、抵抗１１、１２、１６、１７＝１００Ω、ＦＥＴ５１乃至５４のＯＮ抵抗＝０Ω（理想ＦＥＴ）とした場合、直流電源２＝１６Ｖ時において、Ｖcpo＝４６．２Ｖ（＝（１６−ＶF）×３）、Ｉ＝０．１１６Ａ（＝（Ｖcpo―ＶF−ＶZD−１６）／１００）、抵抗１１又は１６の消費電力＝１．３４Ｗ、ツェナーダイオード１４又は１９の消費電力＝２．０８８ＷとなりＦＥＴのゲート保護素子の消費電力が大きくなってしまうという問題がある。
【００１３】
また、図２で説明した２倍チャージポンプ電源の場合、直流電源２＝６Ｖ時において、Ｖcpo＝１０．８Ｖ（＝（６−ＶF）×２）、ＦＥＴ５１又は５２のＶGS電圧＝４．８Ｖ（＝Ｖcpo−６）、ＶGSに４．８Ｖしか電圧が印加できないため、ＦＥＴ５１及び５２を十分にオンできないという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電源電圧が変動した場合でも、常に最適な昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる昇圧回路、モータ駆動装置及び昇圧方法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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は、電源電圧が与えられる電圧入力端子と、前記電源電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が検出した電源電圧が所定の電位よりも高い場合、前記電圧入力端子に与えられた電源電圧を昇圧した第１の昇圧電圧が与えられ、前記電圧検出回路が検出した電源電圧が前記所定の電位よりも低い場合、前記電圧入力端子に与えられた電源電圧を昇圧しかつ該第１の昇圧電圧より電位の高い第２の昇圧電圧が与えられる電圧出力端子とを含む昇圧回路である。
【００１６】
本発明によれば、電源電圧が所定の電位よりも高い場合、第１の昇圧電圧を電圧出力端子に与え、電源電圧が所定の電位よりも低い場合、第１の昇圧電圧よりも電位の高い第２の昇圧電圧を電圧出力端子に与えることで、電源電圧が変動した場合でも、常に最適な昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。
【００１７】
本発明の昇圧回路は更に、前記電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に同一極性で直列に接続された複数のダイオードと、前記ダイオード同士が接続された各接点に対し一方の端子が接続された複数のコンデンサと、前記電圧検出回路が検出した電源電圧に応じて、前記複数のダイオード及び前記複数のコンデンサのうち昇圧に用いるダイオード及びコンデンサを選択するスイッチ手段とを含む。本発明によれば、電源電圧に応じて、複数のダイオード及び複数のコンデンサのうち昇圧に用いるダイオード及びコンデンサを選択することで、第１の昇圧電圧及び第１の昇圧電圧よりも電位の高い第２の昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。これによって、電源電圧が変動した場合でも、常に最適な昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。
【００１８】
本発明の昇圧回路は更に、前記電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に同一極性で直列に接続された複数のダイオードと、前記ダイオード同士が接続された各接点に対し一方の端子が接続された複数のコンデンサと、前記各コンデンサの他方の端子にそれぞれ第１の電圧と第２の電圧を交互に印加する複数のインバータと、前記電圧検出回路が検出した電源電圧に応じて、前記複数のインバータのうち昇圧に用いるインバータを選択するスイッチ手段とを含む。本発明によれば、電源電圧に応じて、複数のインバータのうち昇圧に用いるインバータを選択することによって第１の昇圧電圧又は第２の昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。これによって、電源電圧が変動した場合でも、常に最適な昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。
【００１９】
本発明のモータ駆動装置は、モータを駆動するブリッジ回路と、前記ブリッジ回路に駆動電圧に与える昇圧回路とを備え、前記昇圧回路は、上記昇圧回路によって構成される。本発明によれば、電源電圧が変動した場合でも、適切な昇圧電圧をブリッジ回路に与えることができるモータ駆動装置を提供できる。
【００２０】
本発明は、電源電圧を検出するステップと、前記電源電圧が所定の電位よりも高い場合、第１の昇圧電圧を電圧出力端子に与えるステップと、前記電源電圧が前記所定の電位よりも低い場合、前記第１の昇圧電圧より電位の高い第２の昇圧電圧を前記電圧出力端子に与えるステップとを含む昇圧方法である。本発明によれば、電源電圧が所定の電位よりも高い場合、第１の昇圧電圧を電圧出力端子に与え、電源電圧が所定の電位よりも低い場合、第１の昇圧電圧よりも電位の高い第２の昇圧電圧を電圧出力端子に与えることで、電源電圧が変動した場合でも、適切な昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。
【００２１】
本発明の昇圧方法は更に、前記電源電圧に応じて、電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に同一極性で直列に接続された複数のダイオード及び該ダイオード同士が接続された各接点に対し一方の端子が接続された複数のコンデンサのうち昇圧に用いるダイオード及びコンデンサを選択するステップを含む。本発明によれば、電源電圧に応じて、複数のダイオード及び複数のコンデンサのうち昇圧に用いるダイオード及びコンデンサを選択することで、第１の昇圧電圧及び第１の昇圧電圧よりも電位の高い第２の昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。これによって、電源電圧が変動した場合でも、常に最適な昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。
【００２２】
本発明の昇圧方法は更に、前記電源電圧に応じて、電圧入力端子と前記電圧出力端子との間に同一極性で直列に接続された複数のダイオード同士が接続された各接点に対し一方の端子が接続された複数のコンデンサの他方の端子にそれぞれ第１の電圧と第２の電圧を交互に印加する複数のインバータの中から昇圧に用いるインバータを選択するステップを含む。本発明によれば、複数のコンデンサの他方の端子にそれぞれ第１の電圧と第２の電圧を交互に印加する複数のインバータの中から昇圧に用いるインバータを選択することで、第１の昇圧電圧又は第２の昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる。これによって、電源電圧が変動した場合でも、常に最適な昇圧電圧を電源出力端子に与えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電源電圧が変動した場合でも、常に最適な昇圧電圧を電圧出力端子に与えることができる昇圧回路、モータ駆動装置及び昇圧方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【００２５】
［第１実施形態］第１実施形態について説明する。図３は第１実施形態によるモータ駆動装置１００を示す図である。図３に示すように、モータ駆動装置１００は、直流電源２、発振回路３、チャージポンプ回路（昇圧回路）１０４、モータＭを駆動するブリッジ回路５、コントローラ６、バッファ７乃至１０、抵抗１１、１２、１６、１７及びツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０を含む。なお、従来と同一箇所については同一符号を付して説明する。抵抗１１、１２、１６、１７及びツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０はＦＥＴのゲート保護素子である。
【００２６】
チャージポンプ回路１０４は、電圧入力端子Ｎ１、電圧出力端子Ｎ２、ダイオード７１乃至７３、コンデンサ７４乃至７６、インバータ７７、７８、電圧検出回路７９及びスイッチ手段８０を含む。電圧入力端子Ｎ１には、電源電圧が与えられる。電圧出力端子Ｎ２には、電圧検出回路７９が検出した電源電圧が所定の電位よりも高い場合、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を２倍に昇圧した第１の昇圧電圧が与えられ、電圧検出回路７９が検出した電源電圧が所定の電位よりも低い場合、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を３倍に昇圧しかつ第１の昇圧電圧より電位の高い第２の昇圧電圧が与えられる。
【００２７】
ダイオード７１乃至７３は、電圧入力端子Ｎ１と電圧出力端子Ｎ２間に同一極性で直列に接続される。コンデンサ７４の一方の端子は、ダイオード７１、７２同士が接続された接続点に対し接続され、他方の端子はインバータ７７の出力に接続される。コンデンサ７５の一方の端子は、ダイオード７２、７３同士の接続点に接続され、他方の端子は、インバータ７８の出力に接続される。端子Ｔ１１は直流電源２の出力に接続される。端子Ｔ２は、インバータ７７の出力に接続される。インバータ２１９及び２１９は、発振回路３からのパルス信号に応じて、各コンデンサ２１５及び２１６の他方の端子にそれぞれ第１の電圧と第２の電圧を交互に印加する。
【００２８】
電圧検出回路７９は、直流電源２の電源電圧を検出するものであり、抵抗８１、８２（抵抗８１＝抵抗８２）及び比較回路８３を含み、直流電源２からの電源電圧を抵抗８１及び８２で１／２分圧した分圧電圧Ｖａが所定の電位より高い場合、比較回路８３の出力信号はＨｉｇｈとなり、分圧電圧Ｖａが所定の電位よりも低い場合、比較回路８３の出力信号はＬｏｗとなる。
【００２９】
スイッチ手段８０は、インバータ７８の入力に接続され、電圧検出回路７９が検出した電源電圧に応じて、接点を端子Ｔ１１、端子Ｔ１２に選択的に接続し、インバータ７７及び７８のうち昇圧に用いるインバータを選択する。これにより、電圧出力端子Ｎ２には、電圧検出回路７９が検出した電源電圧が所定の電位よりも高い場合、第１の昇圧電圧が与えられ、電源電圧が前記所定の電位よりも低い場合、第２の昇圧電圧が与えられる。
【００３０】
ブリッジ回路５は、Ｎチャネル形のＭＯＳＦＥＴ５１乃至５４を含む。ＦＥＴ５１のゲートは抵抗１１を介してバッファ７の出力端子に接続され、ＦＥＴ５１の過電圧印加防止として、ＦＥＴ５１のゲート・ソース間に互いに反対向きに直列接続したツェナーダイオード１３、１４を設ける。ＦＥＴ５２のゲートは、抵抗１６を介してバッファ８の出力端子に接続され、ＦＥＴ５２の過電圧印加防止としてＦＥＴ５２のゲート・ソース間に互いに反対向きに直列に接続されたツェナーダイオード１８、１９を設ける。ＦＥＴ５３のゲートは抵抗１２を介してバッファ９の出力端子に接続され、ＦＥＴ５３の過電圧印加防止として、ＦＥＴ５３のゲート・ソース間にツェナーダイオード１５を設ける。ＦＥＴ５４のゲートは、抵抗１７を介してバッファ１０の出力端子に接続され、ＦＥＴ５４の過電圧印加防止としてＦＥＴ５４のゲート・ソース間にツェナーダイオード２０を設ける。バッファ７及び８の電源入力端子は、電圧出力端子Ｎ２に接続される。バッファ７乃至１０は、制御回路６によって駆動が制御される。
【００３１】
次に、モータ駆動装置１００の動作について説明する。電圧検出回路７９の比較回路８３は、直流電源２からの電源電圧を分圧した分圧電圧Ｖａが所定の電位より高い場合、Ｈｉｇｈの信号を出力する。スイッチ手段８０は、電圧検出回路７９からのＨｉｇｈの出力信号に応じて端子Ｔ１１に接続する。チャージポンプ回路１０４は、発振回路３の発振信号に対応して、コンデンサ４４乃至４６に充電された電荷を順次汲み上げて取り出し、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を２倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。つまり、チャージポンプ回路１０４はダイオードのトリプラーの一つを使用しないようにして２倍の昇圧電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。
【００３２】
電圧出力端子Ｎ２の電圧がバッファ７及び８の電源入力端子に与えられ、ＦＥＴ５１及び５２のゲートにドレインよりも高い電圧の制御信号を与えることができる。その後、モータＭの一方の電極をＦＥＴ５１を介して直流電源２に接続すると共にモータＭの他方の電極をＦＥＴ５４を介して接地点Ｇに接地して正転回路を形成し、モータＭの一方の電極をＦＥＴ５２を介して直流電源２に接続すると共に、モータＭの他方の電極をＦＥＴ５３を介して接地点Ｇに接地して反転回路を形成することによって、モータＭを駆動させる。
【００３３】
このように、電源電圧が高い場合には、電源電圧を２倍に昇圧することによって、ゲート・ソース間耐圧を超えないような最適な電圧をＦＥＴ５１及び５２のゲート・ソース間に供給することができるため、ＦＥＴ５１のゲート保護素子である抵抗１１及び１６、ツェナーダイオード１３、１４、１８及び１９の消費電力を小さくできる。
【００３４】
一方、電圧検出回路７９の比較回路８３は、直流電源２からの電源電圧を分圧した分圧電圧が所定の電位より低い場合、Ｌｏｗの信号を出力する。スイッチ手段８０は、電圧検出回路７９からのＬｏｗの出力信号に応じて、端子Ｔ１２に接続する。チャージポンプ回路１０４は、発振回路３の発振信号に応じて、コンデンサ４４乃至４６に充電された電荷を順次汲み上げて取り出し、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を３倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。
【００３５】
電圧出力端子Ｎ２の電圧がバッファ７及び８の電源入力端子に与えられ、ＦＥＴ５１及び５２のゲートにドレインよりも高い電圧の制御信号を与えることができる。このように、電源電圧が低い場合は、電源電圧を３倍に昇圧することによって、ＦＥＴ５１及び５２を十分にオンすることができる最適な電圧をＦＥＴ５１及び５２のゲート・ソース間に供給することができる。
【００３６】
ここで、ダイオード７１乃至７３、ツェナーダイオード１３乃至１５の順方向電圧ＶF＝０．６Ｖ、ＦＥＴ５１乃至５４のＶGS耐圧＝２０Ｖ、ツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０のツエナー電圧＝１８Ｖ、抵抗１１及び１２、１６、１７の値は任意とし、ＦＥＴ５１乃至５４のＯＮ抵抗＝０Ω（理想ＦＥＴ）とした場合、直流電源２の分圧電圧Ｖａが所定の電位（５Ｖ：直流電源２＝１０Ｖ）よりも高い場合、チャージポンプ回路１０４は、電圧入力端子Ｎ１の電圧を２倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。このため、直流電源２の電源電圧が所定の電位よりも高い場合は、電源電圧を２倍に昇圧した電圧をＦＥＴ５１及び５２のゲートに与えることができるため、ＦＥＴ５１及び５２のゲート・ソース間電圧ＶGS＝８．８〜１４．８Ｖとなり、ＦＥＴのゲート保護素子である抵抗１１、１６、ツェナーダイオード１３、１４、１８及び１９の消費電力を０Ｗにできる。
【００３７】
一方、電源電圧の分圧電圧Ｖａが所定の電位（５Ｖ：直流電源２＝１０Ｖ）よりも低い場合、チャージポンプ回路１０４は、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を３倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。このため、直流電源２の電源電圧が所定の電位よりも低い場合は、電源電圧を３倍に昇圧した電圧をＦＥＴ５１及び５２のゲートに与えることができるため、ＦＥＴ５１及び５２のゲート・ソース間電圧ＶGS＝１０．２〜１８．２Ｖとなり、ゲート保護素子である抵抗１１及び１６とツェナーダイオード１３、１４、１８及び１９の消費電力を０Ｗにできる。このことから電源消費を考慮したハイサイドドライブのＦＥＴのゲート・ソース間耐圧が２０Ｖ品において、ゲート・ソース間耐圧にマージンがあり消費電力を抑えた駆動をさせることができる。
【００３８】
［第２実施形態］次に第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。図４に示すように、モータ駆動装置２００は、直流電源２、発振回路３、チャージポンプ回路２０４、ブリッジ回路５、コントローラ６、バッファ７乃至１０、抵抗１１、１２、１６、１７及びツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０を含む。なお、従来と同一箇所については同一符号を付して説明する。抵抗１１、１２、１６、１７及びツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０はＦＥＴのゲート保護素子である。
【００３９】
チャージポンプ回路２０４は、ダイオード２１１乃至２１４、コンデンサ２１５乃至２１７、インバータ２１８、２１９、電圧検出回路７９及びスイッチ手段２２１を含む。電圧入力端子Ｎ１には、電源電圧が与えられる。電圧出力端子Ｎ２には、電圧検出回路７９が検出した電源電圧が所定の電位よりも高い場合、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を２倍に昇圧した第１の昇圧電圧が与えられ、電圧検出回路７９が検出した電源電圧が所定の電位よりも低い場合、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を３倍に昇圧しかつ該第１の昇圧電圧より電位の高い第２の昇圧電圧が与えられる。
【００４０】
端子Ｔ２１の選択時、電圧入力端子Ｎ１と電圧出力端子Ｎ２間にダイオード２１１及び２１２が同一極性で直列に接続される。端子Ｔ２２の選択時、電圧入力端子Ｎ１と電圧出力端子Ｎ２間にダイオード２１１、２１３及び２１４が同一極性で直列に接続される。コンデンサ２１５の一方の端子は、ダイオード２１１、２１２（２１３）の接続点に接続され、他方の端子はインバータ２１８の出力に接続される。コンデンサ２１６の一方の端子は、ダイオード２１３、２１４の接続点に接続され、他方の端子は、インバータ２１９の出力に接続される。
【００４１】
電圧検出回路７９は、直流電源２の電源電圧を検出する回路であり、抵抗８１、８２及び比較回路８３を含み、直流電源２からの電源電圧を抵抗８１及び８２で分圧した分圧電圧Ｖａが所定の電位より高い場合、比較回路８３の出力信号はＨｉｇｈとなり、分圧電圧Ｖａが所定の電位よりも低い場合、比較回路８３の出力信号はＬｏｗとなる。
【００４２】
スイッチ手段２２１は、例えばアナログスイッチにより構成され、接点を端子Ｔ２１及び端子Ｔ２２に選択的に接続する。このスイッチ手段２２１は、電圧検出回路７９が検出した電源電圧に応じて、ダイオード２１１乃至２１４及びコンデンサ２１５乃至２１６のうち昇圧に用いるダイオード及びコンデンサを選択するよう接点を端子２１又は端子２２に選択的に接続する。ＦＥＴ５１のゲートは抵抗１１を介してバッファ７の出力端子に接続され、ＦＥＴ５１の過電圧印加防止として、ＦＥＴ５１のゲート・ソース間に互いに反対向きに直列接続したツェナーダイオード１３、１４を設ける。
【００４３】
ＦＥＴ５２のゲートは、抵抗１６を介してバッファ８の出力端子に接続され、ＦＥＴ５２の過電圧印加防止としてＦＥＴ５２のゲート・ソース間に互いに反対向きに直列に接続されたツェナーダイオード１８、１９を設ける。ＦＥＴ５３のゲートは抵抗１２を介してバッファ９の出力端子に接続され、ＦＥＴ５３の過電圧印加防止として、ＦＥＴ５３のゲート・ソース間にツェナーダイオード１５を設ける。ＦＥＴ５４のゲートは、抵抗１７を介してバッファ１０の出力端子に接続され、ＦＥＴ５４の過電圧印加防止としてＦＥＴ５４のゲート・ソース間にツェナーダイオード２０を設ける。バッファ７及び８の電源入力端子は、電圧出力端子Ｎ２に接続される。バッファ７乃至９は、制御回路６によって駆動が制御される。
【００４４】
次に、モータ駆動装置２００の動作について説明する。電圧検出回路７９の比較回路８３は、直流電源２からの電源電圧を分圧した分圧電圧ｖａが所定の電位より高い場合、Ｈｉｇｈの信号を出力する。スイッチ手段２２１は、電圧検出回路７９からのＨｉｇｈの出力信号に応じて、接点を端子Ｔ１に接続する。チャージポンプ回路２０４は、発振回路３の発振信号に対応して、コンデンサ２１５及び２１７に充電された電荷を順次汲み上げて取り出し、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を２倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。
【００４５】
電圧出力端子Ｎ２の電圧がバッファ７及び８の電源入力端子に与えられ、ＦＥＴ５１及び５２のゲートには、ドレインよりも高い電圧の制御信号を与えることができる。これによって、モータＭの一方の電極をＦＥＴ５１を介して直流電源２に接続すると共にモータＭの他方の電極をＦＥＴ５４を介して接地点Ｇに接地して正転回路を形成し、モータＭの一方の電極をＦＥＴ５２を介して直流電源２に接続すると共に、モータＭの他方の電極をＦＥＴ５３を介して接地点Ｇに接地して反転回路を形成することによって、モータＭを駆動させる。
【００４６】
このように、電源電圧が高い場合には、電源電圧を２倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与えることができるため、ＦＥＴのゲート・ソース間耐圧を超えないような最適な電圧をＦＥＴ５１及び５２のゲート・ソース間に供給することができるため、ＦＥＴ５１のゲート保護素子である抵抗１１及び１６、ツェナーダイオード１３、１４、１８及び１９の消費電力を小さくできる。
【００４７】
一方、電圧検出回路７９の比較回路８３は、直流電源２からの電源電圧を分圧した分圧電圧Ｖａが所定の電位より低い場合、Ｌｏｗの信号を出力する。スイッチ手段２２１は、電圧検出回路７９からのＬｏｗの出力信号に応じて、端子Ｔ２２に接続する。チャージポンプ回路２０４は、発振回路３の発振信号に対応して、コンデンサ２１５乃至２１７に充電された電荷を順次汲み上げて取り出し、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を３倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。電圧出力端子Ｎ２の電圧がバッファ７及び８の電源入力端子に与えられ、ＦＥＴ５１及び５２のゲートには、ドレインよりも高い電圧の制御信号を与えることができる。
【００４８】
このように、電源電圧が低い場合は、電源電圧を３倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与えることで、ＦＥＴを十分にオンすることができる最適な電圧をＦＥＴ５１及び５２のゲート・ソース間に供給することができ、また、ＦＥＴのゲート保護素子である抵抗１１及び１６、ツェナーダイオード１３、１４、１８及び１９の消費電力を小さくできる。
【００４９】
ここで、ダイオード７１乃至７３、ツェナーダイオード１３乃至１５の順方向電圧ＶF＝０．６Ｖ、ＦＥＴ５１乃至５４のＶGS耐圧＝２０Ｖ、ツェナーダイオード１３乃至１５、１８乃至２０のツエナー電圧＝１８Ｖ、抵抗１１、１２、１６及び１７の値は任意とし、ＦＥＴ５１乃至５４のＯＮ抵抗＝０Ω（理想ＦＥＴ）とした場合、直流電源２の電源電圧の分圧電圧Ｖａが所定の電位（５Ｖ：直流電源２：１０Ｖ）よりも高い場合、チャージポンプ回路２０４は、電圧入力端子Ｎ１の電圧を２倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。このため、電源電圧が所定の電位よりも高い場合は、電源電圧を２倍に昇圧した電圧をＦＥＴ５１及び５２のゲートに与えることができるため、ＦＥＴ５１及び５２のゲート・ソース間電圧ＶGS＝８．８〜１４．８Ｖとなり、抵抗１１及び１６、ツェナーダイオード１３、１４、１８及び１９の消費電力を０Ｗにできる。
【００５０】
一方、電源電圧の分圧電圧Ｖａが所定の電位（５Ｖ：直流電源２＝１０Ｖ）よりも低い場合、チャージポンプ回路２０４は、電圧入力端子Ｎ１に与えられた電源電圧を３倍に昇圧した電圧を電圧出力端子Ｎ２に与える。このため、直流電源２の電源電圧が所定の電位よりも低い場合は、電源電圧を３倍に昇圧した電圧をＦＥＴ５１及び５２のゲートに与えることができるため、ＦＥＴ５１及び５２のゲート・ソース間電圧ＶGS＝１０．２〜１８．２Ｖとなり、抵抗１１、１６とツェナーダイオード１３、１４、１８及び１９の消費電力を０Ｗにできる。このことから電源消費を考慮したハイサイドドライブのＦＥＴのゲート・ソース間耐圧が２０Ｖ品において、ゲート・ソース間耐圧にマージンがあり消費電力を抑えた駆動をさせることができる。
【００５１】
なお、本発明のチャージポンプ回路は、例えばハイサイドドライブ用の駆動電源などに用いられる。また。本発明のモータ駆動装置は、たとえば自動車の内燃機関に関連して設けられる電子スロットル装置、操舵輪の電動パワーステアリング装置、またはサンルーフおよび窓を開閉する装置などにおいて用いられる。
【００５２】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。上記では２倍と３倍のチャージポンプ回路を例にとって説明したがチャージポンプ回路の昇圧電圧はこれには限定されない。また、上記では２倍と３倍の２段階に切替えることができるチャージポンプ回路を例にとって説明したが、チャージポンプ回路の昇圧電圧を例えば３段階、４段階等に切替えることができる場合も本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来のモータ駆動装置を示す図である。
【図２】他の従来のモータ駆動回路を示す図である。
【図３】第１実施形態によるモータ駆動装置１００を示す図である。
【図４】第２実施形態によるモータ駆動装置２００を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
２  直流電源
３  発振回路
５  ブリッジ回路
６  制御回路
１００、２００  モータ駆動装置
６  制御回路
７、８、９、１０  バッファ
１１、１２、１６、１７  抵抗
１３、１４、１５、１８、１９、２０  ツェナーダイオード
７９  電圧検出回路
８０  スイッチ手段
１０４、２０４  チャージポンプ回路
【図１】
2006180585.tif 000003
【図２】
2006180585.tif 000004
【図３】
2006180585.tif 000005
【図４】
2006180585.tif 000006