(57)【要約】【課題】対象物との温度差に応じて、出力する基準電圧の大きさを変化させることのできる基準電圧生成回路およびそれを用いたモータ駆動装置を提供する。【解決手段】  実施形態の基準電圧生成回路１は、温度差算出部１３が、温度検出素子１１で検出された温度Ｔ１と温度検出素子１２で検出された温度Ｔ２との間の温度差Ｔｄを算出する。変換部１４は、温度差Ｔｄをその大きさに応じた電圧量Ｖｔへ変換する。出力部１５は、電圧量Ｖｔに応じた基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。【選択図】  図１
2015014915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の温度検出素子と、
第２の温度検出素子と、
前記第１の温度検出素子で検出された温度と前記第２の温度検出素子で検出された温度との間の温度差を算出する温度差算出部と、
前記温度差をその大きさに応じた電圧量へ変換する変換部と、
前記電圧量に応じた基準電圧を生成する出力部と
を備えることを特徴とする基準電圧生成回路。
【請求項２】
前記第１の温度検出素子が、発熱を伴う素子の近傍に配置され、
前記第２の温度検出素子が、前記出力部に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の基準電圧生成回路。
【請求項３】
前記変換部は、
前記温度差を前記電圧量へ変換する係数が可変である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の基準電圧生成回路。
【請求項４】
前記出力部は、
前記電圧量に対する前記基準電圧の設定値が可変である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基準電圧生成回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基準電圧生成回路を用いたモータ駆動装置であって、
モータの駆動電流をスイッチング制御する駆動電流制御回路と、
前記基準電圧生成回路と、
前記駆動電流制御回路を構成するパワートランジスタのドレイン端子電圧を前記基準電圧生成回路から出力される基準電圧と比較する比較器と、
前記比較器の出力信号に応じて前記駆動電流制御回路のスイッチングを切り替える制御部と
を備え、
前記基準電圧生成回路の前記第１の温度検出素子が、前記駆動電流制御回路を構成する前記パワートランジスタの近傍に配置され、
前記基準電圧生成回路の前記第２の温度検出素子が、前記基準電圧生成回路の前記出力部に配置される
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基準電圧生成回路およびそれを用いたモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動装置では、モータへ流す電流の制御にＨブリッジ回路を用いることが多い。モータを定電流駆動する場合、Ｈブリッジ回路を構成するパワートランジスタのドレイン端子電圧を基準電圧と比較して、その電圧が一致するようＨブリッジ回路のスイッチングが制御される。
【０００３】
大電流でのモータ駆動を行う場合、Ｈブリッジ回路のパワートランジスタは、モータ駆動中に自己発熱し、そのオン抵抗が増加する。したがって、駆動電流の大きさが同じであっても、ドレイン端子電圧は上昇する。
【０００４】
一方、従来の基準電圧生成回路は、基準電圧を生成する回路を構成する小信号トランジスタの発熱量が非常に少ないため、出力される基準電圧も殆ど変化しない。
【０００５】
そのため、従来、所望の電流値に達する前にＨブリッジ回路のパワートランジスタのドレイン端子電圧が基準電圧に到達し、Ｈブリッジ回路のスイッチング状態が早めに変化し、良好な定電流制御が行えない、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２４３８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、対象物との温度差に応じて、出力する基準電圧の大きさを変化させることのできる基準電圧生成回路およびそれを用いたモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の基準電圧生成回路は、第１の温度検出素子と、第２の温度検出素子と、温度差算出部と、変換部と、出力部とを備える。温度差算出部は、前記第１の温度検出素子で検出された温度と前記第２の温度検出素子で検出された温度との間の温度差を算出する。変換部は、前記温度差をその大きさに応じた電圧量へ変換する。出力部は、前記電圧量に応じた基準電圧を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の基準電圧生成回路の構成の例を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態の基準電圧生成回路の温度検出素子の配置例を示す図。
【図３】第１の実施形態の基準電圧生成回路の動作特性の例を示す図。
【図４】第２の実施形態の基準電圧生成回路の構成の例を示すブロック図。
【図５】第２の実施形態の基準電圧生成回路の動作特性の例を示す図。
【図６】第３の実施形態の基準電圧生成回路の構成の例を示すブロック図。
【図７】第３の実施形態の基準電圧生成回路の動作特性の例を示す図。
【図８】第４の実施形態のモータ駆動装置の構成の例を示すブロック図。
【図９】第４の実施形態のモータ駆動装置の駆動電流制御の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の基準電圧生成回路の構成の例を示すブロック図である。
【００１２】
本実施形態の基準電圧生成回路１は、温度検出素子１１と、温度検出素子１２と、温度検出素子１１で検出された温度Ｔ１と温度検出素子１２で検出された温度Ｔ２との間の温度差Ｔｄを算出する温度差算出部１３と、温度差Ｔｄをその大きさに応じた電圧量Ｖｔへ変換する変換部１４と、電圧量Ｖｔに応じた基準電圧Ｖｒｅｆを生成する出力部１５と、を備える。
【００１３】
図２に、基準電圧生成回路１の温度検出素子１１と温度検出素子１２の配置例を示す。ここでは、温度検出素子１１が、発熱を伴う素子であるパワートランジスタＰＴ１の近傍に配置され、温度検出素子１２が、出力部１５に配置される例を示す。
【００１４】
また、図２では、出力部１５の回路構成例として、固定バイアスされたＭＯＳトランジスタＭＴ１を電流源Ｉ１で駆動する例を示す。この例では、変換部１４から出力される電圧量Ｖｔの大きさにより電流源Ｉ１の出力電流が変化し、それに応じて、ＭＯＳトランジスタＭＴ１のドレイン端子電圧である基準電圧Ｖｒｅｆが変化する。
【００１５】
電流源Ｉ１およびＭＯＳトランジスタＭＴ１は低電圧電源ＶＣＣで駆動される回路であるため、ＭＯＳトランジスタＭＴ１に流れる電流は小さく、ＭＯＳトランジスタＭＴ１は、殆ど発熱しない。
【００１６】
そのため、この出力部１５に配置された温度検出素子１２で検出される温度Ｔ２は、パワートランジスタＰＴ１の近傍に配置された温度検出素子１１で検出される温度Ｔ１よりも低い。
【００１７】
その温度差Ｔｄは、パワートランジスタＰＴ１に流れる電流が増加し、その発熱量が大きくなるほど、大きくなる。この温度差Ｔｄが、温度差算出部１３により算出される。
【００１８】
変換部１４は、温度差算出部１３により算出された温度差Ｔｄを、その大きさに応じた電圧量Ｖｔへ変換する。
【００１９】
図３（ａ）に、変換部１４の変換特性の例を示す。ここでは、電圧量Ｖｔは、温度差Ｔｄの大きさに比例して変化するものとする。
【００２０】
出力部１５は、変換部１４から出力される電圧量Ｖｔに応じた基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。
【００２１】
図３（ｂ）に、出力部１５の入出力特性の例を示す。基準電圧Ｖｒｅｆは、変換部１４から出力される電圧量Ｖｔの大きさに応じて変化する。
【００２２】
したがって、本実施形態の基準電圧生成回路１では、図３（ｃ）に示すように、温度検出素子１１と温度検出素子１２で検出される温度の温度差Ｔｄの大きさに応じて変化する基準電圧Ｖｒｅｆが出力される。
【００２３】
このような本実施形態によれば、温度検出素子１１と温度検出素子１２を、発熱特性の異なる素子の近傍にそれぞれ配置することにより、その検出温度差に応じて、基準電圧Ｖｒｅｆの大きさを変化させることができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の基準電圧生成回路１では、変換部１４における温度差Ｔｄを電圧量Ｖｔへ変換する変換係数は一定であったが、本実施の形態では、この変換係数を任意に設定できる例を示す。
【００２５】
図４は、第２の実施形態の基準電圧生成回路の構成の例を示すブロック図である。
【００２６】
本実施形態の基準電圧生成回路２は、第１の実施形態の基準電圧生成回路１の変換部１４を変換部１４Ａに変更し、変換部１４Ａに対して、変換係数Ｋを設定する係数設定部２１を追加したものである。
【００２７】
係数設定部２１の設定により、変換部１４Ａでは、温度差Ｔｄを電圧量Ｖｔへ変換する変換係数Ｋが、変化する。
【００２８】
例えば、図５（ａ）に示すように、変換係数ＫをＫ１、Ｋ２、Ｋ３（Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３）と変化させると、それに応じて、温度差Ｔｄに対する電圧量Ｖｔの大きさが変化する。
【００２９】
これにより、図５（ｂ）に示すように、温度差Ｔｄに対する基準電圧Ｖｒｅｆの大きさも、変換係数Ｋによって変化する。
【００３０】
このような本実施形態によれば、温度差Ｔｄを電圧量Ｖｔへ変換する変換係数の設定を変えることにより、温度差Ｔｄの変化量に対する基準電圧Ｖｒｅｆの変化量を任意に設定することができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、変換部１４から出力される電圧量Ｖｔの大きさと出力部１５で生成される基準電圧Ｖｒｅｆの大きさの関係は一定であったが、本実施の形態では、この関係を任意に設定できる例を示す。
【００３２】
図６は、第３の実施形態の基準電圧生成回路の構成の例を示すブロック図である。
【００３３】
本実施形態の基準電圧生成回路３は、第２の実施形態の基準電圧生成回路２の出力部１５を出力部１５Ａに変更したものである。
【００３４】
なお、この構成のほかに、第１の実施形態の基準電圧生成回路１の出力部１５を出力部１５Ａに変更して用いてもよい。
【００３５】
出力部１５Ａは、例えば、出力電流量の異なる３つの電流源Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３と、それぞれに接続されるスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を有す。出力部１５Ａは、設定信号ＳＴによるスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３に切り替えにより、ＭＯＳトランジスタＭＴ１に接続される電流源が切り替えられる。
【００３６】
この切り替えにより、変換部１４から出力される電圧量Ｖｔと、出力部１５で生成される基準電圧Ｖｒｅｆの大きさとの関係を、変化させることができる。
【００３７】
図７に、本実施形態における、温度検出素子１１と温度検出素子１２間で検出された温度差Ｔｄに対する基準電圧Ｖｒｅｆの大きさの関係を示す。ここでは、出力部１５Ａの電流源の切り替えおよび変換部１４Ａの変換係数Ｋの切り替えをパラメータとして、温度差Ｔｄと基準電圧Ｖｒｅｆの関係を表わしている。
【００３８】
このような本実施形態によれば、変換部１４から出力される電圧量Ｖｔの大きさに対する基準電圧Ｖｒｅｆの設定を変えることにより、温度差Ｔｄの変化量に対する基準電圧Ｖｒｅｆの変化量をより細かく設定することができる。
【００３９】
（第４の実施形態）
本実施形態では、上述の第１〜第３の実施形態で示した基準電圧生成回路を用いたモータ駆動装置の例を示す。
【００４０】
図８は、第４の実施形態のモータ駆動装置の構成の例を示すブロック図である。
【００４１】
本実施形態のモータ駆動装置１００は、モータ１０００の駆動電流制御回路であるＨブリッジ回路１０１と、第１の実施形態で示した基準電圧生成回路１と、Ｈブリッジ回路１０１を構成するパワートランジスタＰＬ１あるいはＰＬ２のドレイン端子電圧ＶＤを基準電圧生成回路１から出力される基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較器１０２と、比較器１０２の出力信号ＣＭＰに応じてＨブリッジ回路１０１のスイッチングを切り替える制御部１０３と、を備える。
【００４２】
なお、第１の実施形態の基準電圧生成回路１の代わりに、第２の実施形態の基準電圧生成回路２あるいは第３の実施形態の基準電圧生成回路３を用いるようにしてもよい。
【００４３】
Ｈブリッジ回路１０１は、直列に接続された上側のパワートランジスタＰＵ１と下側のパワートランジスタＰＬ１と、直列に接続された上側のパワートランジスタＰＵ２と下側のパワートランジスタＰＬ２とが、並列に接続され、それぞれの直列トランジスタの接続点間にモータ１０００が接続されている。
【００４４】
制御部１０３は、Ｈブリッジ回路１０１のパワートランジスタＰＵ１、ＰＵ２、ＰＬ１、ＰＬ２のオン／オフを制御し、モータ１０００へ流す電流を、チャージモード、高速減衰モードおよび低速減衰モードの３通りに切り替える。
【００４５】
チャージモードでは、パワートランジスタＰＵ２、ＰＬ１がオンし、パワートランジスタＰＵ１、ＰＬ２がオフする。
【００４６】
高速減衰モードでは、パワートランジスタＰＵ１、ＰＬ２がオンし、パワートランジスタＰＵ２、ＰＬ１がオフする。
【００４７】
低速減衰モードでは、パワートランジスタＰＬ１、ＰＬ２がオンし、パワートランジスタＰＵ１、ＰＵ２がオフする。
【００４８】
また、制御部１０３は、このモードの切り替えに同期してスイッチＳＷＨを切り替え、パワートランジスタＰＬ１あるいはＰＬ２のいずれかオン状態のトランジスタのドレイン端子電圧ＶＤを比較器１０２へ出力する。
【００４９】
比較器１０２は、パワートランジスタＰＬ１あるいはＰＬ２のいずれかのドレイン端子電圧ＶＤと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果信号ＣＭＰを出力する。
【００５０】
制御部１０３は、この比較結果信号ＣＭＰに応じて、Ｈブリッジ回路１０１のスイッチングを切り替え、モータ１０００を駆動する電流が定電流となるよう制御する。
【００５１】
このようなモータ駆動中、Ｈブリッジ回路１０１の各パワートランジスタは、大電流が流れるため発熱し、温度が上昇する。
【００５２】
この温度上昇により、比較器１０２へドレイン端子電圧ＶＤを出力するパワートランジスタＰＬ１およびＰＬ２のオン抵抗が増加する。オン抵抗が増加すると、パワートランジスタＰＬ１およびＰＬ２へ流れる電流が同じであっても、ドレイン端子電圧ＶＤは上昇する。したがって、そのままでは、モータ駆動電流が設定値に達する前に、ドレイン端子電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆに到達してしまう。
【００５３】
そこで、本実施形態では、パワートランジスタＰＬ１およびＰＬ２の温度上昇を検知するために、基準電圧生成回路１の温度検出素子１１をパワートランジスタＰＬ１、ＰＬ２の近傍に配置する。一方、温度検出素子１２は、基準電圧生成回路１の出力部１５に配置する。
【００５４】
これにより、パワートランジスタＰＬ１あるいはＰＬ２の発熱により温度検出素子１１の検出温度Ｔ１が上昇すると、基準電圧生成回路１の温度差算出部１３により、温度検出素子１２の検出温度Ｔ２との間の温度差Ｔｄが算出される。
【００５５】
基準電圧生成回路１の変換部１４は、温度差算出部１３により算出された温度差Ｔｄを電圧量Ｖｔに変換する。
【００５６】
この電圧量Ｖｔの大きさに応じて、基準電圧生成回路１の出力部１５は、出力する基準電圧Ｖｒｅｆを高くする。
【００５７】
すなわち、本実施形態では、温度上昇によるオン抵抗の増加により比較器１０２へ入力されるパワートランジスタＰＬ１あるいはＰＬ２のドレイン端子電圧ＶＤが上昇すると、それに応じて、基準電圧Ｖｒｅｆを高くすることができる。
【００５８】
これにより、本実施形態では、モータ駆動電流が設定値に達する前にドレイン端子電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆに到達することを防止でき、モータ駆動電流を設定値に維持することができる。
【００５９】
図９（ａ）に、本実施形態のモータ駆動装置１００におけるモータ駆動電流の制御の様子を示す。また、参考例として、図９（ｂ）に、基準電圧に対して、本実施形態のような温度補正を行わない場合のモータ駆動電流の制御の様子を示す。
【００６０】
図９（ｂ）に示すように、基準電圧に温度補正を行わない場合、モータ駆動電流が、設定値よりも低い方向へシフトする現象が見られる。
【００６１】
これに対して、本実施形態では、Ｈブリッジ回路１０１を構成するパワートランジスタＰＬ１およびＰＬ２の温度上昇に応じて基準電圧Ｖｒｅｆを高くすることができるので、図９（ａ）に示すように、モータ駆動電流を、設定値に沿って定電流制御することができる。
【００６２】
このような本実施形態によれば、基準電圧生成回路１の温度検出素子１１を、Ｈブリッジ回路１０１を構成するパワートランジスタＰＬ１およびＰＬ２の近傍に配置することにより、Ｈブリッジ回路１０１を構成するパワートランジスタＰＬ１およびＰＬ２の温度上昇に応じて、基準電圧生成回路１から出力する基準電圧Ｖｒｅｆを高くすることができる。
【００６３】
これにより、モータ駆動電流が設定値に達する前に、パワートランジスタＰＬ１あるいはＰＬ２ドレイン端子電圧ＶＤが基準電圧Ｖｒｅｆに到達することを防止でき、モータ駆動電流を、設定値に沿って定電流制御することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、モータ１０００の駆動電流制御回路として、Ｈブリッジ回路１０１を用いる例を示したが、モータの駆動電流制御回路は、Ｈブリッジ回路に限るものではない。例えば、Ｈブリッジ回路１０１の下側のパワートランジスタＰＬ１、ＰＬ２のみで構成する回路としてもよい。
【００６５】
以上説明した少なくとも１つの実施形態の基準電圧生成回路によれば、対象物との温度差に応じて、出力する基準電圧の大きさを変化させることができる。
【００６６】
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６７】
１〜３  基準電圧生成回路
１１、１２  温度検出素子
１３  温度差算出部
１４、１４Ａ  変換部
１５、１５Ａ  出力部
２１  係数設定部
１００  モータ駆動装置
１０１  Ｈブリッジ回路
１０２  比較器
１０３  制御部
Ｉ１〜Ｉ３  電流源
ＭＴ１  ＭＯＳトランジスタ
ＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷＨ  スイッチ
ＰＴ１、ＰＵ１、ＰＵ２、ＰＬ１、ＰＬ２  パワートランジスタ
【図１】
2015014915.tif 000003
【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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