(57)【要約】【課題】過渡電流が流れるのを抑制する。【解決手段】インバータ部３は、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ及び下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂからなるトランジスタ対ＳＷ１〜ＳＷ３を有する。上側素子制御部４１ａ〜４３ａは、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａに対応して設けられ、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａの動作を制御する。ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３は、上側素子制御部４１ａ〜４３ａに対し動作電源を供給する。充電部６は、ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３を充電する。下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂに対応して設けられ、パルス信号であるゲート制御電圧を生成して下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂをオンさせることで、充電部６からブートコンデンサＣ１〜Ｃ３へと電流を流す充電制御を行う。特に、下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、ゲート制御電圧のデューティ比または周期を、時間の経過と共に変化させる。【選択図】図５
2011091883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（５１，１５１）を駆動するモータ駆動装置であって、
互いに直列に接続された上側スイッチング素子（Ｑ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１０１ａ〜Ｑ１０３ａ）及び下側スイッチング素子（Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂ，Ｑ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂ）からなるスイッチング素子対（ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷ１０１〜ＳＷ１０３）を有し、前記モータに接続されているインバータ部（３，１０３）と、
前記上側スイッチング素子に対応して設けられ、前記上側スイッチング素子の動作を制御する上側素子制御部（４１ａ〜４３ａ，１４１ａ〜１４３ａ）と、
一端が前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子との間に接続され、他端が前記上側素子制御部に対し動作電源を供給可能に接続されているブートコンデンサ（Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０３）と、
前記ブートコンデンサの他端に接続され、前記ブートコンデンサを充電可能な充電部（６，１０６）と、
前記下側スイッチング素子に対応して設けられ、前記下側スイッチング素子のオン及びオフを切り替えるパルス信号を生成して前記下側スイッチング素子をオンさせることで、前記充電部から前記ブートコンデンサへと電流を流す充電制御を行う下側素子制御部（４１ｂ〜４３ｂ，１４１ｂ〜１４３ｂ）と、
を備え、
前記下側素子制御部（４１ｂ〜４３ｂ，１４１ｂ〜１４３ｂ）は、前記パルス信号のデューティ比あるいは前記パルス信号の周期を時間の経過と共に変化させる、
モータ駆動装置（１，１０１）。
【請求項２】
前記下側素子制御部（４１ｂ〜４３ｂ）は、前記充電制御において前記パルス信号のデューティ比を変化させる場合、前記パルス信号の周波数を一定として、前記パルス信号のデューティ比を時間の経過とともに増加させる、
請求項１に記載のモータ駆動装置（１）。
【請求項３】
前記下側素子制御部（４１ｂ〜４３ｂ）は、前記下側スイッチング素子がオンする期間の合計値が所定値となるまで、前記パルス信号のデューティ比を時間の経過とともに増加させる、
請求項２に記載のモータ駆動装置（１）。
【請求項４】
前記下側素子制御部（１４１ｂ〜１４３ｂ）は、前記充電制御において前記パルス信号の周期を変化させる場合、前記パルス信号のデューティ比を一定として、前記パルス信号の周期を時間の経過とともに大きくする、
請求項１に記載のモータ駆動装置（１０１）。
【請求項５】
前記下側素子制御部（１４１ｂ〜１４３ｂ）は、前記下側スイッチング素子がオンする期間の合計値が所定値となるまで、前記パルス信号の周期を時間の経過とともに大きくする、
請求項４に記載のモータ駆動装置（１０１）。
【請求項６】
前記充電部（６，１０６）と前記ブートコンデンサ（Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０３）の他端との間に直列に接続された抵抗（Ｒ１〜Ｒ３，Ｒ１０１〜Ｒ１０３）、
を更に備える、請求項１〜５のいずれかに記載のモータ駆動装置（１，１０１）。
【請求項７】
前記モータ（５１，１５１）は複数相のモータであって、
前記インバータ部（３，１０３）は、前記スイッチング素子対（ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷ１０１〜ＳＷ１０３）を前記モータの各相に対応して複数有し、
前記ブートコンデンサ（Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０３）、前記上側素子制御部（４１ａ〜４３ａ，１４１ａ〜１４３ａ）及び前記下側素子制御部（４１ｂ〜４３ｂ，１４１ｂ〜１４３ｂ）は、複数の前記スイッチング素子対（ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷ１０１〜ＳＷ１０３）それぞれに対応して複数設けられており、
前記下側素子制御部（４１ｂ〜４３ｂ，１４１ｂ〜１４３ｂ）は、前記充電制御においては、複数の前記ブートコンデンサ（Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０３）を１つずつ順に充電させていく、
請求項１〜６のいずれかに記載のモータ駆動装置（１，１０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置は、圧縮機やファン等の各種機器を備えており、これらの動力源としては、モータが良く用いられる。そして、空気調和装置には、これらのモータを駆動するモータ駆動装置が更に備えられている。
【０００３】
モータ駆動装置には、例えば特許文献１（特開２００３―６１３６３号公報）に開示されているように、モータ駆動用の駆動電圧を生成してモータに出力するインバータ部等が備えられている。一般的に、インバータ部は、互いに直列に接続された上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子からなるスイッチング素子対を有している。各スイッチング素子がオン及びオフすることで、駆動電圧が生成され、モータが回転駆動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に係るモータ駆動装置は、上側スイッチング素子に対応するようにして設けられたブートコンデンサを更に備えている。ブートコンデンサは、一端が上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との間に接続されており、他端が制御用電源回路に接続されている。モータが実際に起動し始める前、下側スイッチング素子はオン及びオフを繰り返し、各ブートコンデンサは、下側スイッチング素子がオンした時に制御用電源回路からの電流によって充電される。各ブートコンデンサに貯められた電荷は、各上側スイッチング素子を制御する上側素子制御部の、モータ起動時の動作電源として機能する。
【０００５】
しかしながら、ブートコンデンサの充電が開始され下側スイッチング素子がオンした瞬間、制御用電源回路からブートコンデンサへは、比較的大きい電流（以下、過渡電流という）が瞬時に流れる。この過渡電流は、場合によってはノイズ源となり、モータ駆動装置の周辺機器に悪影響を及ぼしてしまう。一方、制御用電源回路側においても、この過渡電流に対し、例えば負荷電流能力を上げる等の対策を講じる必要があり、コストアップが懸念される。
【０００６】
そこで、本発明は、過渡電流が流れるのを抑制することができるモータ駆動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明１に係るモータ駆動装置は、モータを駆動する装置である。モータ駆動装置は、インバータ部と、上側素子制御部と、ブートコンデンサと、充電部と、下側素子制御部とを備える。インバータ部は、スイッチング素子対を有し、モータに接続されている。スイッチング素子対は、互いに直列に接続された上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子からなる。上側素子制御部は、上側スイッチング素子に対応して設けられ、上側スイッチング素子の動作を制御する。ブートコンデンサの一端は、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との間に接続されている。ブートコンデンサの他端は、上側素子制御部に対し動作電源を供給可能に接続されている。充電部は、ブートコンデンサの他端に接続され、ブートコンデンサを充電可能である。下側素子制御部は、下側スイッチング素子に対応して設けられ、充電制御を行う。充電制御とは、下側スイッチング素子のオン及びオフを切り替えるパルス信号を生成して下側スイッチング素子をオンさせることで、充電部からブートコンデンサへと電流を流す制御である。そして、下側素子制御部は、パルス信号のデューティ比、あるいはパルス信号の周期を、時間の経過と共に変化させる。
【０００８】
このモータ駆動装置によると、充電制御時、パルス信号によって下側スイッチング素子が複数回オン及びオフを行い、下側スイッチング素子がオンの時にブートコンデンサが充電される。この充電制御の際、パルス信号のデューティ比または周期は、時間の経過と共に変化する。即ち、パルス信号のデューティ比または周期は、均一ではなく、不均一となる。例えば、下側スイッチング素子がオンする期間が除々に広くなったり、オン及びオフの周期が除々に大きくなったりする。これにより、下側スイッチング素子がオンした瞬間にブートコンデンサに流れる電流の値は、従来に比して緩和されるため、従来の方法から部品数を追加することなく、過渡電流が流れるのを抑制することができる。従って、例えば充電部において過渡電流用の対策を講じる必要がなく、よってコストの上昇を抑えることができる。
【０００９】
発明２に係るモータ駆動装置は、発明１に係るモータ駆動装置であって、下側素子制御部は、充電制御においてパルス信号のデューティ比を変化させる場合、パルス信号の周波数を一定として、パルス信号のデューティ比を時間の経過とともに増加させる。
【００１０】
このモータ駆動装置によると、下側スイッチング素子は、一定の周波数でオン及びオフを繰り返すが、パルス信号のデューティ比が増加するのに伴い、オンしている期間が除々に長くなっていく。これにより、部品の追加なしに過渡電流を抑えられ、また上側素子制御部が起動するのに必要十分な電荷をブートコンデンサに充電することができる。
【００１１】
発明３に係るモータ駆動装置は、発明２に係るモータ駆動装置であって、下側素子制御部は、下側スイッチング素子がオンする期間の合計値が所定値となるまで、パルス信号のデューティ比を時間の経過とともに増加させる。
【００１２】
所定値とは、上側素子制御部の起動に必要な量の電荷がブートコンデンサに溜まるまでに、どのくらい下側スイッチング素子がオンすればよいかを表す値である。従って、下側スイッチング素子のオン期間の合計値が所定値に達したということは、即ち上側素子制御部が起動する際に必要な電荷がブートコンデンサに溜まったことを意味する。このように、下側スイッチング素子のオン期間の合計値が所定値となるまでパルス信号のデューティ比が除々に増加され、下側スイッチング素子のオン及びオフが繰り返されることで、ブートコンデンサを十分に充電することができる。
【００１３】
発明４に係るモータ駆動装置は、発明１に係るモータ駆動装置であって、下側素子制御部は、充電制御においてパルス信号の周期を変化させる場合、パルス信号のデューティ比を一定として、パルス信号の周期を時間の経過とともに大きくする。
【００１４】
このモータ駆動装置によると、パルス信号のデューティ比は一定であるが、その周期は時間の経過と共に除々に大きくなっていく。これにより、部品の追加なしに過渡電流を抑えられ、また上側素子制御部が起動するのに必要十分な電荷をブートコンデンサに充電することができる。
【００１５】
発明５に係るモータ駆動装置は、発明４に係るモータ駆動装置であって、下側素子制御部は、下側スイッチング素子がオンする期間の合計値が所定値となるまで、パルス信号の周期を時間の経過とともに大きくする。
【００１６】
所定値とは、上側素子制御部の起動に必要な量の電荷がブートコンデンサに溜まるまでに、どのくらい下側スイッチング素子がオンすればよいかを表す値である。従って、下側スイッチング素子のオン期間の合計値が所定値に達したということは、即ち上側素子制御部が起動する際に必要な電荷がブートコンデンサに溜まったことを意味する。このように、下側スイッチング素子のオン期間の合計値が所定値となるまでパルス信号の周期が除々に大きくされ、下側スイッチング素子のオン及びオフが繰り返されることで、ブートコンデンサを十分に充電することができる。
【００１７】
発明６に係るモータ駆動装置は、発明１〜５のいずれかに係るモータ駆動装置であって、抵抗を更に備える。抵抗は、充電部とブートコンデンサの他端との間に直列に接続されている。
【００１８】
本発明に係るモータ駆動装置では、パルス信号のデューティ比あるいは周期を変化させることでブートコンデンサ充電時の過渡電流を抑えることができるため、充電部及びブートコンデンサ間の抵抗の値を従来に比して小さくすることができる。従って、抵抗の値によっては、充電時間を短くできる可能性もある。他方、抵抗の値を従来と同様とすると、過渡電流を更に抑えることができる。
【００１９】
発明７に係るモータ駆動装置は、発明１〜６のいずれかに係るモータ駆動装置であって、モータは複数相のモータである。インバータ部は、スイッチング素子対をモータの各相に対応して複数有する。ブートコンデンサ、上側素子制御部及び下側素子制御部は、複数のスイッチング素子対それぞれに対応して複数設けられている。下側素子制御部は、充電制御においては、複数のブートコンデンサを１つずつ順に充電させていく。
【００２０】
複数のブートコンデンサについて一斉に充電が開始されると、個々のブートコンデンサに過渡電流が流れるため、モータ駆動装置におけるＧＮＤが揺らされ、モータ駆動装置が周辺機器のノイズ源となってしまう恐れがより高くなる。また、充電部側においても、各ブートコンデンサに流れる過渡電流用の対策（例えば、負荷電流能力を上げる等）を講じる必要が高まり、その分コストがかかってしまう。しかし、このモータ駆動装置によると、複数のブートコンデンサそれぞれは、１つずつ順に充電されるため、複数のブートコンデンサに一斉に過渡電流が流れることを防止できる。従って、周辺機器のノイズ源となってしまうのを防ぐことができ、また充電部側において過渡電流用の対策を講じる必要もなく、コストは上昇せずに済む。
【発明の効果】
【００２１】
発明１に係るモータ駆動装置によると、下側スイッチング素子がオンした瞬間にブートコンデンサに流れる電流の値は、従来に比して緩和されるため、従来の方法から部品数を追加することなく、過渡電流が流れるのを抑制することができる。従って、例えば充電部において過渡電流用の対策を講じる必要がなく、よってコストの上昇を抑えることができる。
【００２２】
発明２に係るモータ駆動装置によると、部品の追加なしに過渡電流を抑えられ、また上側素子制御部が起動するのに必要十分な電荷をブートコンデンサに充電することができる。
【００２３】
発明３に係るモータ駆動装置によると、下側スイッチング素子のオン期間の合計値が所定値となるまでパルス信号のデューティ比が除々に増加され、下側スイッチング素子のオン及びオフが繰り返されることで、ブートコンデンサを十分に充電することができる。
【００２４】
発明４に係るモータ駆動装置によると、部品の追加なしに過渡電流を抑えられ、また上側素子制御部が起動するのに必要十分な電荷をブートコンデンサに充電することができる。
【００２５】
発明５に係るモータ駆動装置によると、下側スイッチング素子のオン期間の合計値が所定値となるまでパルス信号の周期が除々に大きくされ、下側スイッチング素子のオン及びオフが繰り返されることで、ブートコンデンサを十分に充電することができる。
【００２６】
発明６に係るモータ駆動装置によると、パルス信号のデューティ比や周期を変化させることでブートコンデンサ充電時の過渡電流を抑えることができるため、充電部及びブートコンデンサ間の抵抗の値を従来に比して小さくすることができる。従って、抵抗の値によっては、充電時間を短くできる可能性もある。他方、抵抗の値を従来と同様とすると、過渡電流を更に抑えることができる。
【００２７】
発明７に係るモータ駆動装置によると、複数のブートコンデンサに一斉に過渡電流が流れることを防止できる。従って、周辺機器のノイズ源となってしまうのを防ぐことができ、また充電部側において過渡電流用の対策を講じる必要もなく、コストは上昇せずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係るモータ駆動装置を含むモータ駆動システムの全体構成図。
【図２】モータの構成概略図。
【図３】第１実施形態において、モータの起動指令がなされてからモータが通常回転するまでの、各相のトランジスタのオン／オフ及びブートコンデンサの両端電圧の変化の過程を説明するためのタイミングチャート。
【図４】図１に係るモータ駆動装置のインバータ部付近の拡大図であって、ブートコンデンサＣ１の充電時にモータ駆動装置内に流れる電流経路を示す図。
【図５】（ａ）第１実施形態に係る各相のゲート制御電圧、各ブートコンデンサの両端電圧、充電部から各ブートコンデンサに流れる電流を表すタイミングチャート。  （ｂ）周波数及びデューティ比が一定である従来の各相のゲート制御電圧、各ブートコンデンサの両端電圧、充電部から各ブートコンデンサに流れる電流を表すタイミングチャート。
【図６】第１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フロー図。
【図７】第２実施形態に係るモータ駆動装置を含むモータ駆動システムの全体構成図。
【図８】図７に係るモータ駆動装置のインバータ部付近の拡大図であって、ブートコンデンサＣ１０２の充電時にモータ駆動装置内に流れる電流経路を示す図。
【図９】第２実施形態において、モータの起動指令がなされてからモータが通常回転するまでの、各相のトランジスタのオン／オフ及びブートコンデンサの両端電圧の変化の過程を説明するためのタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係るモータ駆動装置について、図を参照しつつ具体的に説明する。
【００３０】
＜第１実施形態＞
（１）全体及びモータの構成
図１は、モータ５１と、該モータ５１を駆動するモータ駆動装置１とを含むモータの駆動システム１００の全体構成図である。ここで、モータの種類としては、一般的には直流モータや交流モータ、ステッピングモータ、ブラシレスモータ等が挙げられるが、本実施形態に係るモータ５１としては、３相のブラシレスモータが用いられる。
【００３１】
モータ５１は、空気調和装置の室外機における室外ファン６１に用いられるファンモータである。モータ５１は、図２に示すように、ステータ５２、ロータ５３及び３つのホール素子５４ｕ，５４ｖ，５４ｗを備えている。
【００３２】
ステータ５２は、スター結線されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイル５２ｕ，５２ｖ，５２ｗを有する。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各駆動コイル５２ｕ〜５２ｗは、一方端がそれぞれインバータ部３における上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａと下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂとの各接続点ＰＵ，ＰＶ，ＰＷに接続され、他方端が全て端子ＰＮに接続されている。これら３相の駆動コイル５２ｕ〜５２ｗは、ロータ５３が回転することにより、その回転速度及びロータ５３の位置に応じた誘起電圧を発生させる。
【００３３】
ロータ５３は、複数の磁極で構成される永久磁石を有し、固定された状態にあるステータ５２に対し回転軸を中心として回転する。ロータ５３は、例えばＮ極の永久磁石及びＳ極の永久磁石がそれぞれ４つずつあり、Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石とが交互に組み合わせられた構成となっている。ロータ５３の回転は、この回転軸と同一軸心上にある出力軸（図示せず）を介して室外ファン６１に伝達される。
【００３４】
３つのホール素子５４ｕ〜５４ｗは、互いに電気角で１２０度離れた位置に設けられている。具体的に、各ホール素子５４ｕ〜５４ｗは、各駆動コイル５２ｕ〜５２ｗそれぞれに対応するようにして設けられている。各ホール素子５４ｕ〜５４ｗは、ステータ５２に対するロータ５３の位置を、対応する各駆動コイル５２ｕ〜５２ｗに発生した誘起電圧に基づいて検出し、ロータ５３の位置を示す位置検出信号を出力する。この位置検出信号は、モータ駆動装置１の有するマイクロコンピュータ（図示せず）等に出力される。
【００３５】
尚、マイクロコンピュータ（図示せず）は、モータ駆動装置１の全体的制御を行う。
【００３６】
（２）モータ駆動装置の構成
モータ駆動装置１は、図１及び図４に示すように、主として、電源部２、インバータ部３、インバータ制御回路４、充電部６、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、ダイオードＤ１、Ｄ２，Ｄ３、シャント抵抗７及び演算部９を備える。モータ駆動装置１を構成するこれらの機能部は、１つのプリント基板Ｐ１上に構成されており、インターフェースＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３を介してモータ５１に接続されている（図１，図２参照）。
【００３７】
〔電源部〕
電源部２は、主として、モータ駆動装置１外部の３相の商用電源２１に接続された整流部２２を有している。整流部２２は、図示してはいないが、複数のダイオードがブリッジ状に接続されることによって構成されており、商用電源２１から出力された交流電圧を整流する。つまり、電源部２は、商用電源２１から出力された交流電圧を直流電圧に変換し、当該直流電圧をインバータ部３に供給する。
【００３８】
〔インバータ部〕
インバータ部３は、複数の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタＱ１ａ，Ｑ２ａ，Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ，Ｑ２ｂ，Ｑ３ｂ（スイッチング素子に相当。以下、単にトランジスタという）と、複数の還流用ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ３ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ｂ，Ｄ３ｂとで構成されている。トランジスタＱ１ａ及びＱ１ｂ、Ｑ２ａ及びＱ２ｂ、Ｑ３ａ及びＱ３ｂは、電源配線Ｌ１とＧＮＤ配線Ｌ２との間に互いに直列に接続されている。ここで、トランジスタＱ１ａ，Ｑ２ａ，Ｑ３ａは、トランジスタＱ１ｂ，Ｑ２ｂ，Ｑ３ｂよりも電源配線Ｌ１側に位置するため、以下では、上側トランジスタ（上側スイッチング素子に相当）という。トランジスタＱ１ｂ，Ｑ２ｂ，Ｑ３ｂは、トランジスタＱ１ａ，Ｑ２ａ，Ｑ３ａよりもＧＮＤ配線Ｌ２側に位置するため、以下では、下側トランジスタ（下側スイッチング素子に相当）という。つまり、インバータ部３は、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａと下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂとからなるトランジスタ対（スイッチング素子対に相当）ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を、モータ５１の相の数に対応して３つ有している。
【００３９】
そして、トランジスタ対ＳＷ１における上側トランジスタＱ１ａ及び下側トランジスタＱ１ｂの接続点ＰＵは、プリント基板Ｐ１上のインターフェースＩＦ１を介してモータ５１に接続されている。同様に、各トランジスタ対ＳＷ２，ＳＷ３における上側トランジスタＱ２ａ，Ｑ３ａ及び下側トランジスタＱ２ｂ，Ｑ３ｂの各接続点ＰＶ，ＰＷは、プリント基板Ｐ１上のインターフェースＩＦ２，ＩＦ３を介してモータ５１に接続されている。図１，２に示すように、トランジスタＱ１ａ，Ｑ１ｂからなるトランジスタ対ＳＷ１、トランジスタＱ２ａ，Ｑ２ｂからなるトランジスタ対ＳＷ２、トランジスタＱ３ａ，Ｑ３ｂからなるトランジスタ対ＳＷ３は、順にＵ相の駆動コイル５２ｕ、Ｖ相の駆動コイル５２ｖ、Ｗ相の駆動コイル５２ｗに対応している。
【００４０】
還流用ダイオードＤ１ａ〜Ｄ３ａ，Ｄ１ｂ〜Ｄ３ｂは、各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂに逆電圧が印加された場合に導通するような特性を有しており、各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂに並列に接続されている。
【００４１】
このような構成を有するインバータ部３は、インバータ制御回路４から送られてくるゲート制御電圧に基づいて各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂがオン及びオフすることで、モータ５１を駆動するための駆動電圧を生成する。この駆動電圧により、モータ５１は回転駆動することができる。
【００４２】
〔インバータ制御回路〕
インバータ制御回路４は、インバータ部３の各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂに上記ゲート制御電圧を印加し、各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン及びオフを制御する回路である。インバータ制御回路４は、主として、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａそれぞれに対応して設けられている上側素子制御部４１ａ，４２ａ，４３ａ及びブートコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３と、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂそれぞれに対応して設けられている下側素子制御部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂとを有する。
【００４３】
上側素子制御部４１ａ〜４３ａは、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａと同じく３つ設けられている。各上側素子制御部４１ａ〜４３ａの入力端子は、マイクロコンピュータ（図示せず）に接続されており、出力端子は各上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａのベース端子に接続されている。上側素子制御部４１ａ〜４３ａは、マイクロコンピュータ（図示せず）から送られてくる指令に基づいて、接続されている上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａをオンまたはオフさせるゲート制御電圧を生成する。言い換えると、上側素子制御部４１ａ〜４３ａは、対応する上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａの動作を制御する。
【００４４】
ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３は、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａと同じく、各上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａに対応して３つ設けられている。各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３における高圧側となる端子は、上側素子制御部４１ａ〜４３ａの電源端子となるように接続されていると共に、充電部６に接続されている（図４参照）。各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の低圧側となる端子は、各上側素子制御部４１ａ〜４３ａのＧＮＤ側端子となるように接続されると共に、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａと下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂとの各間（即ち、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａの下流側であって、かつ下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂの上流側）に接続されている。このようなブートコンデンサＣ１〜Ｃ３は、充電部６から電流が流されることで電荷を貯めることができる。従って、ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３は、この電荷を、上記電源端子を介して対応する上側素子制御部４１ａ〜４３ａに対し、動作電源として供給することができる。
【００４５】
下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ等と同じく、各下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂに対応して３つ設けられている。各下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂの入力端子は、マイクロコンピュータ（図示せず）に接続されており、出力端子は各下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂのベース端子に接続されている。下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、マイクロコンピュータ（図示せず）から送られてくる指令に基づいて、接続されている下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン及びオフを切り替えるためのゲート制御電圧を生成し、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂに出力する。言い換えると、下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、対応する下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂの動作を制御する。
【００４６】
特に、本実施形態に係る下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、上述したゲート制御電圧の生成及び出力動作を、モータ５１の通常回転を制御する時だけではなく、ブートコンデンサの充電制御時にも行う。充電制御とは、各上側素子制御部４１ａ〜４３ａの動作電源として利用される十分な電荷が各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に溜まるようにするための制御である。充電制御は、モータ５１が実際に起動する前に行われる。
【００４７】
尚、本実施形態に係るゲート制御電圧は、図３に示すように、“Ｈ”または“Ｌ”を示すパルス信号であって、“Ｈ”はトランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン、“Ｌ”はトランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂのオフを表している。
【００４８】
−充電制御−
図３に示すように、充電制御においては、全ての上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａがオフしたまま下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂが順に１つずつ複数回オンオフを行うことで、充電部６からブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に順に電流が流され、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３が充電される。例えば、マイクロコンピュータ（図示せず）からモータ５１の起動指令が送られてくると、先ずはブートコンデンサＣ１の充電動作を行うべく、下側素子制御部４１ｂは、対応するＵ相の下側トランジスタＱ１ｂを複数回オン及びオフさせるためのゲート制御電圧を、当該下側トランジスタＱ１ｂに出力する。この間、他の下側素子制御部４２ｂ，４３ｂは、対応するＶ相、Ｗ相の下側トランジスタＱ２ｂ，Ｑ３ｂそれぞれに対し“Ｌ”のゲート制御電圧を出力することで、当該下側トランジスタＱ２ｂ，Ｑ３ｂそれぞれをオフさせておく。つまり、ブートコンデンサＣ１の充電時には、他のブートコンデンサＣ２，Ｃ３の充電動作は行われない。ブートコンデンサＣ１の充電完了後には、下側トランジスタＱ２ｂのみがオン及びオフを繰り返すことでブートコンデンサＣ２が充電されるように、下側素子制御部４２ｂは充電制御を行う。このようにして、下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、全てのブートコンデンサＣ１〜Ｃ３を１つずつ順に充電させていく。
【００４９】
尚、図４では、下側トランジスタＱ１ｂのみがオン及びオフを繰り返している場合に、モータ駆動装置１内を流れる電流経路を示している。この場合、図４の矢印に示すように、下側トランジスタＱ１ｂがオン（つまり、ゲート制御電圧が“Ｈ”）している時には充電部６から抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、ブートコンデンサＣ１、下側トランジスタＱ１ｂ、ＧＮＤ配線Ｌ２への電流経路が形成される。これにより、ブートコンデンサＣ１には充電部６からの電流が流れ、充電される。
【００５０】
特に、各下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電制御時、デューティ比を不均一、即ち時間の経過と共に変化させる。具体的には、図３に示すように、各下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、ゲート制御電圧の周波数を一定として（即ち、図３中の周期ｆ１＝ｆ２）、ゲート制御電圧のデューティ比を時間と共に増加させる。これにより、ゲート制御電圧が印加された下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂは、一定の周波数でオン及びオフを繰り返すことになるが、ゲート制御電圧のデューティ比が増加するのに伴い、オンしている時間が除々に長くなっていく。そのため、図５に示すように、充電制御が開始された時に下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂが初めてオンする時間（図５（ａ）のＴ１）は、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂが一定の周波数かつ一定のデューティ比でオン及びオフを繰り返す場合のオン時間（図５（ｂ）のＴ２）に比して十分小さい（Ｔ２＞Ｔ１）。従って、図５（ａ）に示すように、充電制御が開始された直後に充電部６からブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に流れ込む電流は抑えられる。
【００５１】
尚、図５（ａ）は、本実施形態の下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂに出力されるゲート制御電圧及び各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に流れる電流を表したタイミングチャートである。図５（ｂ）は、下側トランジスタに出力されるゲート制御電圧の周波数及びデューティ比が一定である従来の場合での、ゲート制御電圧及び各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に流れる電流を表したタイミングチャートである。図５（ａ）及び図５（ｂ）では、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の容量値は同じである。既に述べたように、図５（ａ）では、図５（ｂ）に比して充電部６から各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に流れる電流のピーク値が低くなっているが、図５（ａ）にて各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に溜まる電荷量及び図５（ｂ）にて各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に溜まる電荷量は等しく、従って当該電流の積分値は図５（ａ）と図５（ｂ）とで等しくなっている。
【００５２】
ここで、上述した本願実施形態のデューティ比について説明する。本実施形態では、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂに出力されるゲート制御電圧のデューティ比は、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂがオンする期間（即ち、ゲート制御電圧が“Ｈ”の期間）の合計値が所定値となるまで、時間の経過と共に増加される。所定値とは、各上側素子制御部４１ａ〜４３ａの起動に必要な量の電荷がブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に溜まるまでに、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂがオンしなければならない時間である。例えば、所定値が２２．２μｓｅｃ、つまりは各上側素子制御部４１ａ〜４３ａの起動に必要な量の電荷が各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に溜まるためには、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂそれぞれが２２．２μｓｅｃ分オンする必要があるとする。この場合、下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂそれぞれは、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂ毎のオン期間の積算値が“２２．２μｓｅｃ”となるようにするため、各下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン期間を最初は“１．２５μｓｅｃ”とし、その後“１．４７μｓｅｃ”“１．８４μｓｅｃ”“２．４４μｓｅｃ”“３．３８μｓｅｃ”“４．８２μｓｅｃ”“７．００μｓｅｃ”と順に延ばしていく。下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂが“７．００μｓｅｃ”の間オンしたところで、オン期間の積算値が“２２．２μｓｅｃ”に到達する。この時点で、対応するブートコンデンサＣ１〜Ｃ３は十分に充電されたこととなるため、下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、それまでオン及びオフさせていた下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂをオフさせる。
【００５３】
尚、上述した所定値やゲート制御電圧のデューティ比の増加量、一定である周波数の具体的な数値は、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の容量値や該コンデンサＣ１〜Ｃ３に流れる電流の大きさ、当該電流の経路上のインピーダンス値、該コンデンサＣ１〜Ｃ３に貯めなければならない電荷量等に応じて、シミュレーションや机上計算、実験等によって適宜決定される。
【００５４】
このようにして全てのブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電が完了すると、休止期間（いわゆる０ベクトル）が与えられ、その後インバータ制御回路４は、モータ５１が通常回転するように制御する。
【００５５】
−モータの通常回転時−
モータ５１の通常回転時、インバータ制御回路４の上側素子制御部４１ａ〜４３ａ及び下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、モータ５１を通常回転させるためのゲート制御電圧を各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂに出力し、各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂをオン及びオフさせる。特に、モータ５１を実際に起動させる時には、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に貯められた電荷が、対応する上側素子制御部４１ａ〜４３ａそれぞれの動作電源として利用される（図３参照）。そのため、モータ５１の起動後、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の両端電圧はやがて０Ｖとなり、モータ５１は定常回転状態となる。
【００５６】
ここで、モータ５１の通常回転時に各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂに出力されるゲート制御電圧は、図３に示すように、充電制御時とは異なり、一定のデューティ比かつ一定の周波数を有するパルス信号である。つまり、モータ５１の通常回転時の各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂは、一定の周期でオン及びオフを繰り返すと共に、個々のタイミングで一定の期間オンする。
【００５７】
〔充電部、抵抗、ダイオード〕
充電部６は、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３を充電可能である。充電部６は、電源部２とは別途設けられており、例えばスイッチング電源で構成されている。充電部６の出力側端子は、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に接続され、ＧＮＤ側端子は、ＧＮＤ配線Ｌ２に接続されている。充電部６は、インバータ部３と電源部２の整流部２２との間に配されている。
【００５８】
抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３は、図１，図４に示すように、充電部６と各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３との間に、互いに直列に接続されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ３の値としては、従来の手法（図５（ｂ））において充電部６と各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３との間に接続されていた抵抗の値よりも小さいものが用いられている。何故ならば、本実施形態においては、充電制御時におけるゲート制御電圧のデューティ比を不均一にすることで、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３充電時の過渡電流を抑えているからである。ダイオードＤ１〜Ｄ３は、充電部６から各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３への方向を順方向として、電流の流れる方向を規制する。
【００５９】
〔シャント抵抗、演算部〕
シャント抵抗７は、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂそれぞれの下流側、より具体的には、インバータ部３と充電部６との間であってかつＧＮＤ配線Ｌ２上に直列に接続されている。シャント抵抗７は、ＧＮＤ配線Ｌ２上に流れる電流を検出する。例えば、モータ５１が通常回転を行っている際には、ＧＮＤ配線Ｌ２上には、モータ５１に流れる電流（即ち、モータ電流）が流れるため、シャント抵抗７は、これを検出することができる。シャント抵抗７に電流が流れると、シャント抵抗７の両端には、流れた電流量に基づく電位差が発生する。この電位差は、増幅回路８にて所定ゲイン倍に増幅された後、演算部９に入力される。
【００６０】
演算部９は、図示しないマイクロコンピュータとは別の、メモリ及びＣＰＵからなるマイクロコンピュータで構成される。演算部９は、増幅回路８にて増幅された電圧が入力されると、当該電圧値に基づいてＧＮＤ配線Ｌ２上を流れる電流、即ちモータ電流を算出する。この算出値は、マイクロコンピュータ（図示せず）に送られ、モータ５１のフィードバック制御用に利用される。
【００６１】
（３）動作
次に、モータ駆動装置１の全体的な動作について、図６を用いて説明する。
【００６２】
ステップＳ１〜３：モータ駆動装置１は、マイクロコンピュータ（図示せず）からモータ５１の起動指令を取得すると（Ｓ１のＹｅｓ）、先ずはＵ相のブートコンデンサＣ１の充電を開始する（Ｓ２）。具体的には、図３に示すように、インバータ制御回路４の下側素子制御部４１ｂのみが、周波数は一定であるがデューティ比を除々に増大させるゲート制御電圧を下側トランジスタＱ１ｂに対し出力する。当該ゲート制御電圧が下側トランジスタＱ１ｂに出力されている間、下側トランジスタＱ２ｂ，Ｑ３ｂ及び上側トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａはオフの状態となっているため、図４の矢印に示すように電流が流れる。これにより、ブートコンデンサＣ１は充電され、ブートコンデンサＣ１の両端電圧は除々に上昇していく。このブートコンデンサＣ１の充電動作は、下側トランジスタＱ１ｂのオン期間の合計値が所定値と等しくなるか、または所定値を超えるまで行われる（Ｓ３のＮｏ）。
【００６３】
ステップＳ４〜５：下側トランジスタＱ１ｂのオン期間の合計値が所定値と等しくなるか、または所定値を超えると（Ｓ３のＹｅｓ）、ブートコンデンサＣ１の充電動作は終了し、ブートコンデンサＣ２の充電動作が開始される（Ｓ４）。このブートコンデンサＣ２の充電動作では、下側素子制御部４２ｂのみが、周波数は一定であるがデューティ比を除々に増大させるゲート制御電圧を下側トランジスタＱ２ｂに出力する。ブートコンデンサＣ２の充電動作は、下側トランジスタＱ２ｂのオン期間の合計値が所定値と等しくなるか、または所定値を超えるまで行われる（Ｓ５のＮｏ）。
【００６４】
ステップＳ６〜７：下側トランジスタＱ２ｂのオン期間の合計値が所定値と等しくなるか、または所定値を超えると（Ｓ５のＹｅｓ）、ブートコンデンサＣ２の充電動作は終了し、ブートコンデンサＣ３の充電動作が開始される（Ｓ６）。このブートコンデンサＣ３の充電動作では、下側素子制御部４３ｂのみが、周波数は一定であるがデューティ比を除々に増大させるゲート制御電圧を下側トランジスタＱ３ｂに出力する。ブートコンデンサＣ３の充電動作は、下側トランジスタＱ３ｂのオン期間の合計値が所定値と等しくなるか、または所定値を超えるまで行われる（Ｓ７のＮｏ）。
【００６５】
ステップＳ８〜９：下側トランジスタＱ３ｂのオン期間の合計値が所定値と等しくなるか、または所定値を超えると（Ｓ７のＹｅｓ）、ブートコンデンサＣ３の充電動作は終了する。これにより、全てのブートコンデンサＣ１〜Ｃ３が充電されたことなる。この後、インバータ制御回路４は、全てのトランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂを一旦オフにし（Ｓ８）、その後モータ５１を起動させる（Ｓ９）。
【００６６】
（４）効果
（Ａ）
本実施形態に係るモータ駆動装置１によると、充電制御時、パルス信号であるゲート制御電圧によって各下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂが複数回オン及びオフを行い、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂがオンの時に各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３が充電される。この充電制御の際、ゲート制御電圧の周波数は一定であるが、ゲート制御電圧のデューティ比は、時間の経過と共に増加する。デューティ比の増加に伴い、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂがオンしている期間は除々に長くなっていくため、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂがオンした瞬間にブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に流れる電流の値は、従来に比して緩和される。これにより、従来の方法から部品数を追加することなく、上側素子制御部４１ａ〜４３ａが起動するのに必要十分な電荷をブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に充電することができると共に、過渡電流が流れるのを抑制することができる。従って、例えば充電部６において過渡電流用の対策を講じる必要がなく、よってコストの上昇を抑えることができる。
【００６７】
（Ｂ）
また、下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂは、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂがオンする期間の合計値が所定値となるまで、ゲート制御電圧のデューティ比を時間の経過とともに増加させる。ここで、所定値とは、上側素子制御部４１ａ〜４３ａの起動に必要な量の電荷がブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に溜まるまでに、どのくらい下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂがオンすればよいかを表す値である。従って、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン期間の合計値が所定値に達したということは、即ち上側素子制御部４１ａ〜４３ａが起動する際に必要な電荷がブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に溜まったことを意味する。このように、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン期間の合計値が所定値となるまでゲート制御電圧のデューティ比が除々に増加され、下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン及びオフが繰り返されることで、ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３を十分に充電することができる。
【００６８】
（Ｃ）
以上のように、ゲート制御電圧のデューティ比を変化させることで各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３充電時の過渡電流を抑えることができるため、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の値を従来に比して小さくすることができる。従って、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の各値によっては、充電時間を短くできる可能性もある。他方、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の各値を従来と同様とすると、過渡電流を更に抑えることができる。
【００６９】
（Ｄ）
ところで、複数のブートコンデンサＣ１〜Ｃ３について一斉に充電が開始されると、個々のブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に過渡電流が流れるため、モータ駆動装置１におけるＧＮＤ配線Ｌ２が揺らされ、モータ駆動装置１自体がモータ駆動装置１の周辺機器のノイズ源となってしまう恐れが高まってしまう。また、充電部６側においても、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に流れる過渡電流用の対策（例えば、負荷電流能力を上げる等）を講じる必要が高まり、その分コストがかかってしまう。しかし、本実施形態に係るモータ駆動装置１によると、複数のブートコンデンサＣ１〜Ｃ３それぞれは、１つずつ順に充電されるため、複数のブートコンデンサＣ１〜Ｃ３に一斉に過渡電流が流れることを防止できる。従って、周辺機器のノイズ源となってしまうのを防ぐことができ、また充電部６側において過渡電流用の対策を講じる必要もなく、コストは上昇せずに済む。
【００７０】
＜第２実施形態＞
上記第１実施形態においては、ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電制御時、パルス信号であるゲート制御電圧のデューティ比を不均一にする（具体的には、時間と共に増加させる）ことで、過渡電流を防止するモータ駆動装置１について説明した。以下に説明する本発明の第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なる方法によって過渡電流を防止することができるモータ駆動装置１０１について説明する。
【００７１】
（１）構成
図７は、モータ駆動装置１０１を備えたモータ駆動システム２００の構成図である。図７のモータ駆動システム２００は、室外ファン１６１の駆動源である３相のモータ１５１及びモータ駆動装置１０１で構成されている。尚、３相モータ１５１及びモータ駆動装置１０１の個々の構成は、上記第１実施形態にて説明した３相モータ５１及びモータ駆動装置１と同様の構成を有する。
【００７２】
つまり、モータ駆動装置１０１は、図７及び図８に示すように、主として、電源部１０２、インバータ部１０３、インバータ制御回路１０４、充電部１０６、抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０３、ダイオードＤ１０１〜Ｄ１０３、シャント抵抗１０７及び演算部１０９を備える。電源部１０２は、商用電源１２１を整流する整流部１２２を有する。インバータ部１０３は、上側トランジスタＱ１０１ａ〜Ｑ１０３ａと下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂとで構成されるトランジスタ対ＳＷ１０１〜ＳＷ１０３をモータ１５１の相の数に対応して３つ有すると共に、各トランジスタＱ１０１ａ〜Ｑ１０３ａ，Ｑ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂに並列接続された還流用のダイオードＤ１０１ａ〜Ｄ１０３ａ，Ｄ１０１ｂ〜１０３ｂを有する。インバータ制御回路１０４は、上側素子制御部１４１ａ〜１４３ａと、下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂと、各上側素子制御部１４１ａ〜１４３ａに対応するブートコンデンサＣ１０１〜１０３とを有する。抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０３及びダイオードＤ１０１〜Ｄ１０３は、充電部１０６と各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３との間に直列に接続されている。モータ駆動装置１０１を構成するこれらの各機能部は、１つのプリント基板Ｐ１０１上に構成されており、インターフェースＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３を介してモータ１５１に接続されている。
【００７３】
〔下側素子制御部〕
インバータ制御回路１０４の下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂを除いては、第１実施形態に係るモータ駆動装置１を構成する各機能部と配線構成等も同様であるため、以下では、下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂについて説明する。
【００７４】
下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂは、第１実施形態に係る下側素子制御部４１ｂ〜４３ｂと同様、各下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂに対応して３つ設けられている。下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂは、パルス信号であるゲート制御電圧を用いて、モータ１５１の通常回転制御だけではなく、ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３の充電制御も行う。
【００７５】
−充電制御−
図９は、本実施形態に係る充電制御を説明するための図である。下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂは、充電制御においては、第１実施形態と同様、全ての上側トランジスタＱ１０１ａ〜Ｑ１０３ａがオフしたまま下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂを順に１つずつ複数回オンオフさせる。これにより、例えば図８に示すように、充電部１０６から各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に順に電流が流され、各ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３が充電される。
【００７６】
尚、図８は、下側トランジスタＱ１０２ｂのみがオン及びオフを繰り返している場合にモータ駆動装置１内を流れる電流経路を示している。下側トランジスタＱ１０２ｂのみがオンしている間、図８の矢印に示すように、充電部１０６から抵抗Ｒ１０２、ダイオードＤ１０２、ブートコンデンサＣ１０２、下側トランジスタＱ１０２ｂ、ＧＮＤ配線Ｌ１０２へと電流が流れ、ブートコンデンサＣ１０２が充電される。
【００７７】
特に、下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂは、充電制御時、ゲート制御電圧の周期を不均一、即ち時間の経過と共に変化させる。具体的には、下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂは、図９に示すように、ゲート制御電圧のデューティ比を一定として、ゲート制御電圧の周期を時間と共に大きくする。これにより、充電制御が開始された際に下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂがオンする時間は、下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂが一定の周波数かつ一定のデューティ比で複数回オン及びオフを繰り返す従来の場合に比して十分小さくなるため、充電制御が開始された直後にブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に流れ込む電流は抑えられる。
【００７８】
ここで、上述した周期は、下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂがオンする期間（即ち、ゲート制御電圧が“Ｈ”の期間）の合計値が所定値となるまで、時間の経過と共に増加される。所定値とは、上記実施形態と同様、各上側素子制御部１４１ａ〜１４３ａの起動に必要な量の電荷がブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に溜まるまでに、下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂがオンしなければならない時間である。例えば、各上側素子制御部１４１ａ〜１４３ａの起動に必要な量の電荷がブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に溜まるためには、下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂが２２．２μｓｅｃ分オンする必要があり、デューティ比を“３０％”とする。この場合、下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂそれぞれは、下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂ毎のオン期間の積算値が“２２．２μｓｅｃ”となるようにするため、ゲート制御電圧の周期を最初は“３．３μｓｅｃ”とし、その後“４．３μｓｅｃ”“８．０μｓｅｃ”“１２．６μｓｅｃ”“２０．０μｓｅｃ”“２５．６７μｓｅｃ”と順に大きくしていく。これにより、各周期での下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン期間は、順に“１μｓｅｃ”“１．３μｓｅｃ”“２．４μｓｅｃ”“３．８μｓｅｃ”“６．０μｓｅｃ”“７．７μｓｅｃ”となる。オン期間が“７．７μｓｅｃ”となったところで、オン期間の積算値が“２２．２μｓｅｃ”に到達する。この時点で、対応するブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３は十分に充電されたこととなるため、下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂは、それまでオン及びオフさせていた下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂをオフさせる。
【００７９】
尚、上述した所定値やゲート制御電圧の周期の増加量、一定であるデューティ比の具体的な数値は、各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３の容量値や該コンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に流れる電流の大きさ、当該電流の経路上のインピーダンス値、該コンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に貯めなければならない電荷量等に応じて、シミュレーションや机上計算、実験等によって適宜決定される。
【００８０】
このようにして全てのブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３の充電が完了すると、第１実施形態と同様、休止期間（いわゆる０ベクトル）が与えられ、その後インバータ制御回路１０４は、モータ１５１が通常回転するように制御する。
【００８１】
−モータの通常回転時−
モータ１５１の通常回転時の制御については、第１実施形態と同様である。即ち、モータ５１の通常回転時、インバータ制御回路１０４からインバータ部１０３へは、モータ５１を通常回転させるためのゲート制御電圧が出力され、各トランジスタＱ１０１ａ〜Ｑ１０３ａ，Ｑ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂは一定のデューティ比かつ一定の周期でオン及びオフを行う。特に、モータ１５１の起動時には、各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に貯められた電荷が、対応する上側素子制御部１４１ａ〜１４３ａそれぞれの動作電源として利用される。
【００８２】
以上、下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂの充電制御の具体的な方法について重点的に説明した。本実施形態のモータ駆動装置１０１の全体的な動作の流れは、充電制御の具体的な手段（つまり、ゲート制御電圧のデューティ比は一定であるが、ゲート制御電圧の周期は不均一である）が異なる以外は上記第１実施形態の「（３）動作」と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
（２）効果
（Ａ）
本実施形態に係るモータ駆動装置１０１によると、パルス信号であるゲート制御電圧のデューティ比は一定であるが、その周期は時間の経過と共に除々に大きくなっていく。これにより、各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３の充電時における過渡電流を部品の追加なしに抑えられると共に、上側素子制御部１４１ａ〜１４３ａが起動するのに必要十分な電荷を、各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に充電することができる。従って、例えば充電部１０６において過渡電流用の対策を講じる必要がなく、よってコストの上昇を抑えることができる。
【００８４】
（Ｂ）
また、下側素子制御部１４１ｂ〜１４３ｂは、下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂがオンする期間の合計値が所定値となるまで、ゲート制御電圧の周期を時間の経過とともに大きくする。ここで、所定値とは、上記第１実施形態と同様、上側素子制御部１４１ａ〜１４３ａの起動に必要な量の電荷がブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３それぞれに溜まるまでに、どのくらい下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂがオンすればよいかを表す値である。従って、下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂのオン期間の合計値が所定値に達したということは、即ち上側素子制御部１４１ａ〜１４３ａが起動する際に必要な電荷が各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に溜まったことを意味する。このように、下側トランジスタＱ１０３ｂ〜Ｑ１０３ｂのオン期間の合計値が所定値となるまでゲート制御電圧の周期が除々に大きくされ、下側トランジスタＱ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂのオン及びオフが繰り返されることで、各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３を十分に充電することができる。
【００８５】
（Ｃ）
以上のように、ゲート制御電圧の周期を変化させることで各ブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３充電時の過渡電流を抑えることができるため、抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０３の値を従来に比して小さくすることができる。従って、抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０３の各値によっては、充電時間を短くできる可能性もあり、他方、抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０３の各値を従来と同様とすると、過渡電流を更に抑えることができる。
【００８６】
（Ｄ）
また、第１実施形態と同様、複数のブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３それぞれは、１つずつ順に充電されるため、複数のブートコンデンサＣ１０１〜Ｃ１０３に一斉に過渡電流が流れることを防止できる。従って、モータ駆動装置１０１自体が周辺機器のノイズ源となってしまうのを防ぐことができ、また充電部１０６側において過渡電流用の対策を講じる必要もなく、コストは上昇せずに済む。
【００８７】
＜その他の実施形態＞
（ａ）
上記第１及び第２実施形態では、モータ５１，１５１が３相モータである場合について説明した。しかし、モータは、３相に限定されず、複数相であれば何相であってもよい。また、モータ５１，１５１の駆動コイル５２ｕ〜５２ｗはスター結線ではなく、デルタ結線されていてもよい。
【００８８】
（ｂ）
上記第１及び第２実施形態では、充電部６，１０６が１つである場合について説明した。しかし、充電部は、ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０３や抵抗Ｒ１〜Ｒ３，Ｒ１０１〜Ｒ１０３、ダイオードＤ１〜Ｄ３，Ｄ１０１〜Ｄ１０３と同様に、各相に対応して複数設けられていても良い。
【００８９】
（ｃ）
上記第１及び第２実施形態では、モータ５１，１５１が通常回転を行う場合、図３，９に示すように、一定の周波数及び一定のデューティを有するゲート制御電圧がインバータ部３，１０３の各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂ，Ｑ１０１ａ〜Ｑ１０３ａ，Ｑ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂそれぞれに出力されると説明した。しかし、モータ５１，１５１が通常回転を行う場合、インバータ制御回路４，１０４はＰＷＭ制御を行うことで、変調パルスであるゲート制御電圧を各トランジスタＱ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂ，Ｑ１０１ａ〜Ｑ１０３ａ，Ｑ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂそれぞれに出力してもよい。
【００９０】
（ｄ）
上記第１及び第２実施形態では、図３，９に示すように、いずれか１つのブートコンデンサＣ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０３が充電動作を行うように充電制御がなされる場合について説明した。しかし、充電制御は、ＧＮＤ配線Ｌ２，Ｌ１０２に流れる電流の大きさに応じて、例えばブートコンデンサＣ１，Ｃ２やＣ１０１，Ｃ１０２のように、２つのブートコンデンサに対し同時に行われたり、３つのブートコンデンサＣ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０３に対し同時に行われたりしても良い。
【００９１】
（ｅ）
上記第１及び第２実施形態では、図３，９に示すように、全てのブートコンデンサＣ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０の充電が完了してからモータ５１，１５１が起動するまでに休止期間が設けられている場合について説明した。しかし、休止期間は設けられずともよい。
【００９２】
（ｆ）
上記第１実施形態では、理解し易くするために、ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電制御時において、ゲート制御電圧のデューティ比の増加に伴い長くなっていく下側トランジスタＱ１ｂ〜Ｑ３ｂのオン期間の具体的な数値を、一例として表した。同様に、上記第２実施形態においても、ゲート制御電圧の周期とオン期間の具体的な数値とを、一例として表した。しかし、本発明においては、ブートコンデンサＣ１〜Ｃ３の充電制御時、ゲート制御電圧のデューティ比の増加、あるいはゲート制御電圧の周期の増加がなされればよく、デューティ比及び周期の具体的な数値は、一例として記載した数値に限定されることはない。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明に係るモータ駆動装置は、従来の方法から部品数を追加することなく過渡電流が流れるのを抑制することができるため、例えば充電部において過渡電流用の対策を講じる必要がなく、よってコストの上昇を抑えることができるという効果を有する。本発明に係るモータ駆動装置は、例えば空気調和装置の室外ファン等の回転駆動源として用いられるモータの駆動用装置として適用できる。
【符号の説明】
【００９４】
１，１０１  モータ駆動装置
２，１０２  電源部
３，１０３  インバータ部
Ｑ１ａ〜Ｑ３ａ，Ｑ１０１ａ〜Ｑ１０３ａ  上側トランジスタ
Ｑ１ｂ〜Ｑ３ｂ，Ｑ１０１ｂ〜Ｑ１０３ｂ  下側トランジスタ
４，１０４  インバータ制御回路
４１ａ〜４３ａ，１４１ａ〜１４３ａ  上側素子制御部
４１ｂ〜４３ｂ，１４１ｂ〜１４３ｂ  下側素子制御部
Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ１０１〜Ｃ１０３  ブートコンデンサ
６，１０６  充電部
７，１０７  シャント抵抗
９，１０９  演算部
１００，２００  モータ駆動システム
５１，１５１  モータ
５２ｕ〜５２ｗ  駆動コイル
Ｒ１〜Ｒ３，Ｒ１０１〜Ｒ１０３  抵抗
Ｄ１〜Ｄ３，Ｄ１０１〜Ｄ１０３  ダイオード
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９５】
【特許文献１】特開２００３−６１３６３号公報
【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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