(57)【要約】【課題】電子スイッチのＨブリッジによって駆動されるモータを制御する電流センス回路を含む電流センス回路を提供する。【解決手段】電流センス回路は、検出される電流が流れるシャント抵抗を含み得る。第１および第２の差動増幅器は、各々が、シャント抵抗の両端の電圧の増幅出力を提供し得る。スイッチングシステムは、シャント抵抗の両端の同相電圧がローの時は第１の差動増幅器の増幅出力に基づいて、シャント抵抗の両端の同相電圧がハイの時は第２の差動増幅器の増幅出力に基づいて、電流センス信号出力を送出し得る。第１の差動増幅器は、同相電圧がローの時にその最低出力ＤＣオフセット電圧を提供し得、第２の差動増幅器は、同相電圧がハイの時にその最低出力ＤＣオフセット電圧を提供し得る。第１および第２の差動増幅器の双方は同相電圧除去比が低く、たとえば、検出される電流を制御するスイッチのスイッチング周波数での比は４０ｄｂ未満であり得る。【選択図】図１
2015045640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流センス回路であって、
検出される電流が流れるシャント抵抗と、
前記シャント抵抗の両端の電圧の増幅出力を提供する第１の差動増幅器と、
前記シャント抵抗の両端の電圧の増幅出力を提供し、前記第１の差動増幅器ではない第２の差動増幅器と、
スイッチングシステムとを備え、前記スイッチングシステムは、前記シャント抵抗の同相電圧がローの時は前記第２の差動増幅器の前記増幅出力ではなく前記第１の差動増幅器の前記増幅出力に基づいて、前記シャント抵抗の同相電圧がハイの時は前記第１の差動増幅器の前記増幅出力ではなく前記第２の差動増幅器の前記増幅出力に基づいて、電流センス信号出力を送出する、電流センス回路。
【請求項２】
前記電流センス回路は、スイッチング周波数で切替わる１つ以上のスイッチによって制御される電流を検出し、前記第１および第２の差動増幅器の双方は、前記スイッチング周波数での同相電圧除去比が４０ｄｂ未満である、請求項１に記載の電流センス回路。
【請求項３】
前記第１の差動増幅器は、前記同相電圧がハイではなくローの時にその最低出力ＤＣオフセット電圧を提供し、
前記第２の差動増幅器は、前記同相電圧がローではなくハイの時にその最低出力ＤＣオフセット電圧を提供する、請求項１に記載の電流センス回路。
【請求項４】
前記スイッチングシステムは、前記シャント抵抗の電圧と基準電圧との比較に基づいて、前記電流センス信号出力を基づかせる前記差動増幅器を変更する、請求項１に記載の電流センス回路。
【請求項５】
前記スイッチングシステムは、前記電流センス信号出力を、
前記シャント抵抗の両端の電圧が低基準電圧よりも低い時、前記第２の差動増幅器の前記増幅出力ではなく前記第１の差動増幅器の前記増幅出力に基づかせ、
前記シャント抵抗の両端の電圧が前記低基準電圧よりも高い高基準電圧よりも高い時、前記第１の差動増幅器の前記増幅出力ではなく前記第２の差動増幅器の前記増幅出力に基づかせる、請求項４に記載の電流センス回路。
【請求項６】
前記シャント抵抗の前記同相電圧がハイの間に前記シャント抵抗の前記同相電圧がローになると、前記シャント抵抗の電圧の値を保持する第１のホールド回路と、
前記シャント抵抗の前記同相電圧がローの間に前記シャント抵抗の前記同相電圧がハイになると、前記シャント抵抗の電圧の値を保持する第２のホールド回路とをさらに備える、請求項４に記載の電流センス回路。
【請求項７】
前記センス回路は、スイッチング信号によって駆動されるＨブリッジによって送出される電流を検出するために用いられ、前記スイッチングシステムは、前記スイッチング信号に基づいて、前記電流センス信号出力を基づかせる前記差動増幅器を変更する、請求項１に記載の電流センス回路。
【請求項８】
前記スイッチングシステムはさらに、前記シャント抵抗の端子の電圧と基準電圧との比較に基づいて、前記電流センス信号出力を基づかせる前記差動増幅器を変更する、請求項７に記載の電流センス回路。
【請求項９】
前記スイッチングシステムはさらに、前記電流センス信号出力を、
前記シャント抵抗の端子の電圧が低基準電圧よりも低い時、前記第２の差動増幅器の前記増幅出力ではなく前記第１の差動増幅器の前記増幅出力に基づかせ、
前記シャント抵抗の端子の電圧が前記低基準電圧よりも高い高基準電圧よりも高い時、前記第１の差動増幅器の前記増幅出力ではなく前記第２の差動増幅器の前記増幅出力に基づかせる、請求項８に記載の電流センス回路。
【請求項１０】
前記スイッチングシステムは、
前記シャント抵抗の端子の電圧が第１の基準電圧よりも低い時、前記電流センス信号出力を前記第１の差動増幅器の前記増幅出力に基づかせることを開始し、
前記スイッチング信号が遷移しなければ、前記電流センス信号出力を前記第１の差動増幅器の前記増幅出力に基づかせることを終了し、
前記シャント抵抗の端子の電圧が第２の基準電圧よりも高い時、前記電流センス信号出力を前記第２の差動増幅器の前記増幅出力に基づかせることを開始し、
前記スイッチング信号が遷移すると、前記電流センス信号出力を前記第２の差動増幅器の前記増幅出力に基づかせることを終了する、請求項８に記載の電流センス回路。
【請求項１１】
前記第１および前記第２の基準電圧は同一である、請求項１０に記載の電流センス回路。
【請求項１２】
前記第１の基準電圧は前記第２の基準電圧よりも低い、請求項１０に記載の電流センス回路。
【請求項１３】
前記スイッチングシステムは、前記電流センス信号出力を前記第１の差動増幅器の前記増幅出力または前記第２の差動増幅器の前記増幅出力に切替える１つ以上の電子スイッチを含む、請求項１に記載の電流センス回路。
【請求項１４】
前記第１の差動増幅器は入力を有し、
前記第２の差動増幅器は入力を有し、
前記スイッチングシステムは、前記シャント抵抗の前記端子の電圧を、前記第１または前記第２の差動増幅器の入力に切替える１つ以上の電子スイッチを含む、請求項１に記載の電流センス回路。
【請求項１５】
前記第２の差動増幅器の入力に切替えられた後に前記第１の差動増幅器の入力に切替えられると、前記第１の差動増幅器の入力の電圧の値を保持する第１のホールド回路と、
前記第１の差動増幅器の入力に切替えられた後に前記第２の差動増幅器の入力に切替えられると、前記第２の差動増幅器の入力の電圧の値を保持する第２のホールド回路とをさらに備える、請求項１４に記載の電流センス回路。
【請求項１６】
前記スイッチングシステムは、前記電流センス信号出力を前記第１の差動増幅器の前記増幅出力または前記第２の差動増幅器の前記増幅出力に切替える１つ以上の電子スイッチを含む、請求項１４に記載の電流センス回路。
【請求項１７】
前記シャント抵抗の両端の電圧が実質的にゼロである時に前記第１および前記第２の差動増幅器の各自の増幅出力が実質的にゼロであるように前記第１および前記第２の差動増幅器を調整するヌル化回路をさらに備える、請求項１に記載の電流センス回路。
【請求項１８】
前記ヌル化回路は、
前記電流センス信号出力が前記第２の差動増幅器の出力に基づいている時、前記第１の差動増幅器を調整し、
前記電流センス信号出力が前記第１の差動増幅器の出力に基づいている時、前記第２の差動増幅器を調整する、請求項１７に記載の電流センス回路。
【請求項１９】
前記ヌル化回路は、前記第１および前記第２の差動増幅器を実質的に同時に調整する、請求項１７に記載の電流センス回路。
【請求項２０】
モータの巻線を駆動するための回路であって、
スイッチのＨブリッジと、
前記スイッチのＨブリッジと前記モータの巻線との間のシャント抵抗と、
前記シャント抵抗の両端の電圧の増幅出力を提供する第１の差動増幅器と、
前記シャント抵抗の両端の電圧の増幅出力を提供し、前記第１の差動増幅器ではない第２の差動増幅器と、
スイッチングシステムとを備え、前記スイッチングシステムは、前記シャント抵抗の同相電圧がローの時は前記第２の差動増幅器の前記増幅出力ではなく前記第１の差動増幅器の前記増幅出力に基づいて、前記シャント抵抗の同相電圧がハイの時は前記第１の差動増幅器の前記増幅出力ではなく前記第２の差動増幅器の前記増幅出力に基づいて、電流センス信号出力を送出する、回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、２０１３年８月２１日に出願された、代理人事件番号が０８１３１８−０６０９である「Ｈブリッジアプリケーションのための電流検出（Current Sensing for H-Bridge Applications）」と題された米国仮特許出願番号第６１／８６６，３３４号に基づくものであり、当該仮出願の優先権を主張する。当該仮出願は全内容が引用によって本明細書に援用される。
【０００２】
背景
技術分野
本開示は、電子スイッチのＨブリッジによって駆動されるモータを制御する電流センス回路を含む電流センス回路に関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
モータの巻線は、各々が、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって駆動され得る電子スイッチのＨブリッジによって駆動され得る。
【０００４】
当該システムは、各モータ巻線に流れ込む（または各モータ巻線から流れ出る）電流を継続的に測定する必要があり得る。この必要な測定を実現するために、シャント抵抗が各巻線と直列に配置され得、各シャント抵抗の両端の差動電圧が測定されて、シャント抵抗を流れる電流の指標となり得る。
【０００５】
シャント抵抗の両端の差動電圧を測定するために差動増幅器が用いられ得る。しかし、シャント抵抗の両端の差動電圧は非常に低いことがあるのに対して、シャント抵抗の同相電圧、すなわちグランドに対するシャント抵抗端子の電圧の瞬間平均は、ＨブリッジがＰＷＭ信号によって切替えられると大きく変化し得る。これによって、差動増幅器が行う測定に誤差が生じ得る。
【０００６】
この誤差を減らすため、差動増幅器は高い同相電圧除去比（ＣＭＲＲ）を有し得る。これによって、差動増幅器は、同相電圧の大きな変化に直面しても、シャント抵抗の両端の差動電圧を正確に追跡することが可能になり得る。しかし、ＤＣ精度（オフセット電圧）とＡＣ性能（ＡＣ  ＣＭＲＲ）との間で最適化についての困難なトレードオフが必要であり得る。
【０００７】
Ｈブリッジ駆動モータコントローラの中には、モータ巻線内の電流を直接的に測定しないものもある。それらは代わりに、グランドまたはＨブリッジを形成するスイッチへの供給接続部内の電流を測定し得る。しかし、このアプローチによって与えられる情報は、モータ巻線への電流を直接的に測定するほど正確ではないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許番号第４，６３３，６４２号
【特許文献２】欧州特許番号第１，４２８，３１４号
【特許文献３】米国特許番号第７，２９２，０９５号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】140dB-CMMR Current-Feedback Instrumentation Amplifier Employing Ping-Pong Auto-Zeroing and Chopping
【非特許文献２】A Micro Power Chopper-Stabilized Operational Amplifier Using A SC Notch Filter With Synchronous Integration Inside The Continuous-Time Signal Path
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
要約
電流センス回路は、検出される電流が流れるシャント抵抗を含み得る。第１および第２の差動増幅器は、各々が、シャント抵抗の両端の電圧の増幅出力を提供し得る。スイッチングシステムは、シャント抵抗の両端の同相電圧がローの時は第１の差動増幅器の増幅出力に基づいて、シャント抵抗の両端の同相電圧がハイの時は第２の差動増幅器の増幅出力に基づいて、電流センス信号出力を送出し得る。
【００１１】
第１の差動増幅器は、同相電圧がローの時にその最低出力ＤＣオフセット電圧を提供し得るのに対して、第２の差動増幅器は、同相電圧がハイの時にその最低出力ＤＣオフセット電圧を提供し得る。電流センス回路は、スイッチング周波数で切替わる１つ以上のスイッチによって制御される電流を検出し得る。第１および第２の差動増幅器は、双方が、スイッチング周波数での同相電圧除去比が低く、たとえば比は４０ｄＢ未満であり得る。
【００１２】
これらの、ならびに他の構成要素、工程、特徴、目的、利点、および有益な点は、例示的な実施形態の以下の詳細な説明、添付の図面、および請求項を検討することによって明らかになる。
【００１３】
図面は例示的な実施形態を示す。それらはすべての実施形態を示しているとは限らない。他の実施形態をさらにまたは代わりに用いてもよい。明らかまたは不要であり得る詳細は、スペースを節約するため、またはより効果的な例証のために省略され得る。いくつかの実施形態は、付加的な構成要素もしくは工程を用いて、および／または図示される構成要素もしくは工程のすべては用いずに実施され得る。異なる図面において同一の番号が現れる場合、それは同一または同様の構成要素または工程を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】モータと、高い同相除去比を有する差動増幅器を必要としない電流センス回路を含む、モータの巻線を駆動するためのＨブリッジ回路との例の図である。
【図２】モータと、図１と同様であるが、直接的と比べて間接的に同相電圧を検出する電流センス回路を含む、モータの巻線を駆動するためのＨブリッジ回路との例の図である。
【図３】モータと、図１のように直接的に、かつ図２のように間接的に同相電圧を検出する電流センス回路を含む、モータの巻線を駆動するためのＨブリッジ回路との例の図である。
【図４】モータと、図１と同様であるが、同相電圧がハイかローかを検出するために１つのコンパレータと比べて２つのコンパレータを用いる電流センス回路を含む、モータの巻線を駆動するためのＨブリッジ回路との例の図である。
【図５】モータと、図４に示す回路のデュアルコンパレータ特徴を図３のデュアル入力信号と組合せた電流センス回路を含む、モータの巻線を駆動するためのＨブリッジ回路との例の図である。
【図６】モータと、図５と同様であるが、差動増幅器への入力を保存するためにサンプルホールド回路を用いる電流センス回路を含む、モータの巻線を駆動するためのＨブリッジ回路との例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例示的な実施形態の詳細な説明
例示的な実施形態を以下に説明する。他の実施形態をさらにまたは代わりに用いてもよい。明らかまたは不要であり得る詳細は、スペースを節約するため、またはより効果的な提示のために省略され得る。いくつかの実施形態は、付加的な構成要素もしくは工程を用いて、および／または記載される構成要素もしくは工程のすべては用いずに実施され得る。
【００１６】
図１は、モータ１０１と、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号１０３、ゲート駆動回路１０５、Ｈブリッジスイッチ１０７および１０９、ならびに電流センス回路を含み得る、モータ１０１の巻線を駆動するための回路との例である。電流センス回路はモータ１０１への電流を正確に測定し、シャント抵抗１１１と、差動増幅器１１３および１１５と、閾値バイアス回路１１７、コンパレータ１１９、スイッチタイミング／ヌル化回路１２１、ならびに電子スイッチ１２３，１２５，１２７，１２９，１３１および１３３を含むスイッチングシステムとを含み得る。
【００１７】
モータ１０１は任意の種類であり得る。たとえば、モータは、そのトルクが入力電流に比例するＤＣモータであり得る。モータ１０１は数本の巻線を有し得る。各巻線は、図１に示される回路の付加的なインスタンスによって駆動され得る。
【００１８】
Ｈブリッジスイッチ１０７および１０９は、スイッチング周波数で駆動され得るＭＯＳＦＥＴなどの電子スイッチであり得る。ゲート駆動回路１０５は、Ｈブリッジスイッチ１０７および１０９を作動させて、モータ１０１の巻線をＰＷＭ駆動信号１０３の状態変化と同期して高電圧および低電圧に、たとえば正の供給電圧＋Ｖおよびグランドに交互に接続するように構成され得る。たとえば、ゲート駆動回路１０５は、モータ１０１の巻線を、ＰＷＭ駆動信号１０３がハイの時は＋Ｖに、ＰＷＭ駆動信号１０３がローの時はグランドに接続するように構成され得る。
【００１９】
ＰＷＭ駆動信号１０３は駆動回路（図示せず）によって生成され得、当該駆動回路によってＰＷＭ駆動信号１０３は、モータ１０１を特定の位置、速度、および／もしくは加速度などの特定の所望の態様で動作させる周波数ならびに／またはデューティサイクルを有する。これを容易にするため、モータ１０１を流れている電流に関する情報が、ＰＷＭ駆動信号１０３を生成する駆動信号によって必要とされることがある。この電流情報は、シャント抵抗１１１の両端の電圧を測定することによって得ることができる。シャント抵抗１１１は、１つのレジスタ、１組のレジスタ、および／または抵抗を有する１つ以上の他の種類の構成要素であり得る。抵抗の値は、大きな電圧降下、およびしたがってエネルギ損失を引起こさないように低いことがある。
【００２０】
シャント抵抗１１１の入力の電圧とシャント抵抗１１１の出力の電圧との平均は、同相電圧として公知である。この同相電圧は、モータ巻線がＨブリッジスイッチ１０９を介してグランドに接続されている時は非常に低いことがあり、モータ巻線がＨブリッジスイッチ１０７を介して＋Ｖに接続されている時は非常に高いことがある。
【００２１】
両差動増幅器１１３および１１５は、シャント抵抗１１１の両端に接続されるとシャント抵抗１１１の両端の電圧の増幅出力を提供するように構成され得る。しかし、差動増幅器１１３は、同相電圧がロー（たとえばグランド）の時にその最低出力ＤＣオフセット電圧を提供するように最適化され得る。逆に、差動増幅器１１５は、同相電圧がハイ（たとえば＋Ｖ）の時にその最低出力ＤＣオフセット電圧を提供するように最適化され得る。この構成では、差動増幅器１１３および１１５の双方は同相除去比が小さく、たとえばスイッチング周波数での比は４０ｄＢ未満であり得る。
【００２２】
スイッチングシステムは、シャント抵抗１１１の両端の同相電圧がロー（たとえばグランド）の時、電流センス信号出力１３５を第２の差動増幅器１１５の増幅出力ではなく第１の差動増幅器１１３の増幅出力に基づかせるように構成され得る。逆に、スイッチングシステムは、シャント抵抗１１１の両端の同相電圧がハイ（たとえば＋Ｖ）の時、電流センス信号出力１３５を第１の差動増幅器１１３の増幅出力ではなく第２の差動増幅器１１５の増幅出力に基づかせるように構成され得る。
【００２３】
増幅器１１３および１１５は、図１に示されるのとは異なり、各々が＋ＶおよびＧＮＤへの接続を有してもよい。その場合、どちらも、高同相増幅器または低同相増幅器として交換可能に用いられ得る。一方の増幅器が代わりに、５Ｖおよびグランドなどの低電圧に接続され、他方が代わりに、＋Ｖ、および（＋Ｖ−５Ｖ）などの＋Ｖに近い電圧に接続されてもよい。その場合、＋Ｖに結合される増幅器は高同相電圧増幅器として作用し得、グランドに結合される増幅器は低同相増幅器として作用し得る。図１に示されるように接続される場合、増幅器１１３は同相電圧がハイの時にアクティブであり得、増幅器１１５は同相電圧がローの時にアクティブであり得る。
【００２４】
スイッチングシステムは、この機能を容易にするための任意の手段を採用し得る。たとえば、閾値バイアス回路１１７は基準電圧を生成し得、コンパレータ１１９はその基準電圧をシャント抵抗１１１の電圧、たとえばシャント抵抗１１１への入力の電圧と比較し得る。基準電圧よりも高い場合、コンパレータ１１９の出力によって、スイッチタイミング／ヌル化回路１２１は、スイッチ１２３，１２５および１３１を閉じてスイッチ１２７，１２９および１３３を開くことによってシャント抵抗１１１の両端の電圧を差動増幅器１１３のみによって増幅させ得る。逆に、基準電圧よりも低い場合、コンパレータ１１９の出力によって、スイッチタイミング／ヌル化回路１２１は、スイッチ１２３，１２５および１３１を開いてスイッチ１２７，１２９および１３３を閉じることによってシャント抵抗１１１の両端の電圧を差動増幅器１１５のみによって増幅させ得る。スイッチ１２３，１２５，１２７，１２９，１３１および１３３は、ＭＯＳＦＥＴなどの任意の種類の電子スイッチであり得る。
【００２５】
異なる構成では、スイッチ１２３，１２５，１２７または１２９はなくてもよい。代わりに、差動増幅器１１３および１１５への入力の双方がシャント抵抗１１１の両端に常に接続されてもよい。スイッチングは代わりに、両増幅器を含む１つのチップに内蔵されていてもよい。
【００２６】
差動増幅器１１３および１１５を交互にピンポン切替えすることによって、各増幅器は、自身がシャント抵抗１１１の同相電圧に最もよく整合している時にのみ、すなわち、低同相電圧用に最適化される差動増幅器１１３については同相電圧がロー（たとえばグランド）の時に、高同相電圧用に最適化される差動増幅器１１５については同相電圧がハイ（たとえば＋Ｖ）の時に、シャント抵抗１１１の両端の差動電圧を増幅し得る。
【００２７】
スイッチタイミング／ヌル化回路１２１は、差動増幅器１１３および１１５の入力に差動電圧がない場合、差動増幅器１１３および１１５の出力をゼロにするようにこれらの差動増幅器を自動的に調整し得る。スイッチタイミング／ヌル化回路１２１は、電流センス回路の動作時にこの機能を繰返し実行することによって、温度変化、部品の老化、および／または他の理由に起因するこのゼロ出力のドリフトを補償するように構成され得る。
【００２８】
スイッチタイミング／ヌル化回路１２１は、この自動的なゼロ化機能を実現するための任意のアプローチを実行し得る。たとえば、スイッチタイミング／ヌル化回路１２１は、差動増幅器１１３および１１５がシャント抵抗１１１の両端の電圧を測定するために使用されていない時、たとえば、ヌル化されている差動増幅器への入力が、当該差動増幅器をシャント抵抗１１１に接続するスイッチを開くことによってシャント抵抗１１１から切断されている時、差動増幅器１１３および１１５の各々をゼロにすることによって、当該差動増幅器の入力の電圧をゼロにするように構成され得る。スイッチタイミング／ヌル化回路１２１は次いで、切断された差動増幅器の出力を調べて当該差動増幅器に補償入力を提供し得、当該入力によってその出力もゼロになる。そのようなヌル化アプローチの例は、米国特許番号第４，６３３，６４２号および欧州特許番号第１，４２８，３１４号に見ることができる。スイッチタイミング／ヌル化回路１２１のすべてまたはいずれかの部分は、増幅器１１３および／または１１５の一部であってもよい。
【００２９】
差動増幅器のヌル化を同期させるために、ＰＷＭ駆動信号１０３の周波数の倍数で走るクロックを用いて非重複クロックが提供され得る。ＰＷＭ駆動信号１０３または別の信号からこの周波数の倍数（たとえば２倍もしくは４倍）を生成可能なＰＬＬ／周波数シンセサイザまたは他の種類の回路が用いられ得る。
【００３０】
スイッチタイミング／ヌル化回路１２１は代わりに、差動増幅器１１３および１１５がシャント抵抗１１１の両端の電圧を測定している間にこれら増幅器の各々をヌル化するように構成されてもよい。使用可能なヌル化アプローチの例は、米国特許番号第７，２９２，０９５号、２００９年のＩＥＥＥ国際固体素子回路会議（IEEE International Solid-State Circuits Conference）で発表された論文である"140dB-CMMR Current-Feedback Instrumentation Amplifier Employing Ping-Pong Auto-Zeroing and Chopping"、およびＩＥＥＥ固体素子回路ジャーナル（IEEE Journal of Solid-State Circuits）第４１巻、第１２号、２００６年１２月の"A Micro Power Chopper-Stabilized Operational Amplifier Using A SC Notch Filter With Synchronous Integration Inside The Continuous-Time Signal Path"に見ることができる。
【００３１】
図２は、モータ１０１と、図１と同様であるが、直接的と比べて間接的に同相電圧を検出する電流センス回路を含む、モータの巻線を駆動するための回路との例である。以下に記載するものを除いて、図２に示す回路内の構成要素は上述の図１の構成要素と同じであってもよい。
【００３２】
図１とは異なり、図２の回路は、直接的と比べて間接的に同相電圧を検出するスイッチタイミング／ヌル化回路２０１を有し得る。より具体的には、スイッチタイミング／ヌル化回路２０１はＰＷＭ駆動信号１０３を利用して、シャント抵抗１１１の両端の同相電圧がハイ（たとえば＋Ｖ）かロー（たとえばグランド）かを判断し得る。たとえば、スイッチタイミング／ヌル化回路２０１は、ＰＷＭ駆動信号１０３の各立上がりエッジが高同相電圧（たとえば＋Ｖ）への変化を示していると見なし、ＰＷＭ駆動信号１０３の各立下がりエッジが低同相電圧（たとえばグランド）への変化を示していると見なし得る。この相違点を除いて、スイッチタイミング／ヌル化回路２０１は、図１に示す上述のスイッチタイミング／ヌル化回路１２１と同じであってもよい。
【００３３】
図３は、モータ１０１と、図１のように直接的に、かつ図２のように間接的に同相電圧を検出する電流センス回路を含む、モータの巻線を駆動するための回路との例である。以下に記載するものを除いて、図３に示す回路内の構成要素は上述の図１の構成要素と同じであってもよい。
【００３４】
図１とは異なり、図３の回路は、コンパレータ１１９の出力（直接的な測定値）およびＰＷＭ駆動信号１０３（間接的な測定値）の双方に基づいて同相電圧がハイ（たとえば＋Ｖ）かロー（たとえばグランド）かを検出するスイッチタイミング／ヌル化回路３０１を有し得る。より具体的には、スイッチタイミング／ヌル化回路３０１は、シャント抵抗１１１の電圧が閾値バイアス回路１１７によって生成される電圧を下回ると、差動増幅器１１３がシャント抵抗１１１の両端の電圧の測定を開始できるように差動増幅器１１３をオンに切替え、ＰＷＭ駆動信号１０３が上向きに遷移すると、差動増幅器１１３がシャント抵抗１１１の両端の電圧の測定を停止するように差動増幅器１１３をオフに切替え、シャント抵抗１１１の電圧が閾値バイアス回路１１７によって生成される電圧を超えると、差動増幅器１１５がシャント抵抗１１１の両端の電圧の測定を開始するように差動増幅器１１５をオンに切替え、ＰＷＭ駆動信号１０３が下向きに遷移すると、差動増幅器１１５がシャント抵抗１１１の両端の電圧の測定を停止するように差動増幅器１１５をオフに切替え得る。この相違点を除いて、スイッチタイミング／ヌル化回路３０１は、図１に示す上述のスイッチタイミング／ヌル化回路１２１と同じであってもよい。
【００３５】
図４は、モータ１０１と、図１と同様であるが、同相電圧がハイかローかを検出するために１つのコンパレータと比べて２つのコンパレータを用いる電流センス回路を含む、モータ１０１の巻線を駆動するための回路との例である。以下に記載するものを除いて、図４に示す回路内の構成要素は上述の図１の構成要素と同じであってもよい。
【００３６】
図１とは異なり、閾値バイアス回路４０３は、高基準電圧４０５および低基準電圧４０７の双方を生成し得る。高基準電圧４０５は、コンパレータ４０９によってシャント抵抗１１１の電圧と比較され得る。同様に、低基準電圧４０７は、コンパレータ４１１によってシャント抵抗１１１の電圧と比較され得る。スイッチタイミング／ヌル化回路４０１は、スイッチタイミング／ヌル化回路１２１と同じ態様でスイッチ１２３，１２５，１２７，１２９，１３１および１３３を制御するように構成され得る。それにもかかわらず、スイッチタイミング／ヌル化回路４０１は、コンパレータ４１１の信号によって示されるようにシャント抵抗１１１の電圧が低基準電圧４０７を下回るまで、差動増幅器１１３をオンに切替えないように構成され得る。同様に、スイッチタイミング／ヌル化回路４０１は、コンパレータ４０９の信号によって示されるようにシャント抵抗１１１の電圧が高基準電圧４０５を超えるまで、差動増幅器１１５をオンに切替えないように構成され得る。スイッチタイミング／ヌル化回路４０１は、コンパレータ４０９および４１１の信号によって示されるようにシャント抵抗１１１の電圧が低基準電圧４０７と高基準電圧４０５との間を遷移する短い期間中に両差動増幅器１１３および１１５を切断するように構成され得る。この相違点を除いて、スイッチタイミング／ヌル化回路４０１は、図１に示す上述のスイッチタイミング／ヌル化回路１２１と同じであってもよい。
【００３７】
図５は、モータ１０１と、図４に示す回路のデュアルコンパレータ特徴を図３のデュアル入力信号と組合せた電流センス回路を含む、モータ１０１の巻線を駆動するための回路との例である。以下に記載するものを除いて、図５に示す回路内の構成要素は上述の図３および図４の構成要素と同じであってもよい。
【００３８】
より具体的には、スイッチタイミング／ヌル化回路５０１は、コンパレータ４１１によって検出されるようにシャント抵抗１１１の電圧が低基準電圧４０７を下回ると、差動増幅器１１３がシャント抵抗１１１の両端の電圧の測定を開始できるように差動増幅器１１３をオンに切替え、ＰＷＭ駆動信号１０３が上向きに遷移すると、差動増幅器１１３がシャント抵抗１１１の両端の電圧の測定を停止するように差動増幅器１１３をオフに切替え、コンパレータ４０９によって検出されるようにシャント抵抗１１１の電圧が高基準電圧４０５を超えると、差動増幅器１１５がシャント抵抗１１１の両端の電圧の測定を開始するように差動増幅器１１５をオンに切替え、ＰＷＭ駆動信号１０３が下向きに遷移すると、差動増幅器１１５がシャント抵抗１１１の両端の電圧の測定を停止するように差動増幅器１１５をオフに切替えるように構成され得る。この相違点を除いて、スイッチタイミング／ヌル化回路５０１は、図１に示す上述のスイッチタイミング／ヌル化回路１２１と同じであってもよい。
【００３９】
図６は、モータ１０１と、図５と同様であるが、差動増幅器１１３および１１５への入力を保存するためにサンプルホールド回路６０３および６０５を用いる電流センス回路を含む、モータ１０１の巻線を駆動するための回路との例である。以下に記載するものを除いて、図６に示す回路内の構成要素は上述の図５の構成要素と同じであってもよい。
【００４０】
スイッチタイミング／ヌル化回路６０１は、サンプルホールド回路の差動増幅器がシャント抵抗１１１の両端の電圧を増幅している期間の終わりに、サンプルホールド回路６０３および６０５の各々がシャント抵抗１１１の両端の電圧をサンプリングするようにサンプルホールド回路６０３および６０５を制御するように構成され得る。スイッチタイミング／ヌル化回路６０１は、サンプルホールド回路６０３および６０５の差動増幅器がシャント抵抗１１１の両端の電圧を増幅していない間、サンプルホールド回路６０３および６０５の各々がその差動増幅器への入力のサンプリング電圧を保持するようにサンプルホールド回路６０３および６０５を制御するように構成され得る。この付加的な機能を除いて、スイッチタイミング／ヌル化回路６０１はスイッチタイミング／ヌル化回路５０１と同じであってもよい。サンプルホールド回路６０３および６０５の一方または両方の代わりにトラックホールド回路を用いてもよい。
【００４１】
記載した構成要素、工程、特徴、目的、利点、および有益な点は例示的なものに過ぎない。それらのいずれも、それらに関連するいずれの記載も、保護範囲を限定することがまったく意図されていない。多数の他の実施形態も考えられる。これらは、より少ない、付加的な、ならびに／または異なる構成要素、工程、特徴、目的、利点、および有益な点を有する実施形態を含む。これらはさらに、構成要素および／または工程が異なるように配置および／または指示される実施形態を含む。
【００４２】
たとえば、コンパレータ入力をシャント抵抗１１１に直接的に接続する代わりに、シャント抵抗１１１の電圧をたとえば抵抗分割器を用いてまず減衰することによって、より低い閾値電圧をコンパレータ基準入力に印加してもよい。差動増幅器の出力にスイッチ１３１および１３３を用いる代わりに、２入力の「ワイヤードＯＲ（wired-or）」接続と一般に称される技術を用いて、スイッチタイミング／ヌル化回路が差動増幅器の出力を高インピーダンス状態に設定することによって、回路の出力１３５が、ひいては、高インピーダンス状態に設定されない差動増幅器から得られ得るように差動増幅器を構成してもよい。切断センス抵抗または短絡巻線などの故障状態を検出するためにコンパレータを用いてもよい。増幅器は、入力が電源の内部に留まらなければならないように、または入力が電源の外部で動作し得るようにすることによって、モータ巻線電圧よりもはるかに低い供給電圧を可能にするように設計されてもよい。増幅器は、同じ組の電源から、または各増幅器の動作のアクティブ期間に対応する同相電圧に適合された電源から動作してもよい。増幅器は、同相スイッチ周波数よりも高い、低い、または同相スイッチ周波数と同期された周波数でヌル化してもよい。ヌル化は、拡散スペクトラムまたは他のクロックフィードスルー低減技術を含んでもよい。
【００４３】
特に明記しない限り、後の請求項を含む本明細書中に記載されるすべての測定値、値、定格、位置、大きさ、サイズ、および他の仕様は概算であり、厳密ではない。それらは、それらが関連する機能およびそれらが属する技術に慣例のものと一致する合理的な範囲を有することが意図される。
【００４４】
本開示において引用されたすべての論文、特許、特許出願、および他の刊行物は、引用によって本明細書に援用される。
【００４５】
「〜のための手段」という用語は、請求項中に用いられる場合、記載された対応する構造および材料ならびにそれらの均等物を含むことが意図され、かつそのように解釈されるべきである。同様に、「〜のための工程」という用語は、請求項中に用いられる場合、記載された対応する行為およびそれらの均等物を含むことが意図され、かつそのように解釈されるべきである。これらの用語が請求項中にない場合、当該請求項は、それらの対応する構造、材料、行為、またはそれらの均等物に限定されることが意図されず、かつそのように解釈されるべきでないことを意味する。
【００４６】
保護範囲は後の請求項によってのみ限定される。当該範囲は、特定の意味が記載されている場合を除いて、本明細書およびその後の出願経過に鑑みて解釈される請求項中に用いられる文言の通常の意味と一致するほど広範であること、ならびにすべての構造的および機能的均等物を含むことが意図され、かつそのように解釈されるべきである。
【００４７】
「第１の」および「第２の」などの関係語は単に、エンティティ同士の任意の実際の関係または順序を必ずしも要求または暗示することなく１つのエンティティを別のエンティティと区別するために用いられ得る。「含む」、「含んで」、およびそれらの任意の他の変形は、明細書または請求項中で要素の一覧に関連して用いられる場合、当該一覧が排他的ではないこと、および他の要素を含んでもよいことを示すことが意図される。同様に、「ａ」または「ａｎ」に続く要素は、さらなる制約を受けずに、同じ種類の付加的な要素の存在を除外するものではない。
【００４８】
いずれの請求項も、特許法第１０１条、第１０２条または第１０３条の要件を満たさない主題を含まないことが意図され、また、そのような主題を含むと解釈されるべきでもない。そのような主題の意図しない範囲はすべてここに放棄される。この段落において述べたことを除いて、記載または例示したもののいずれも、それが請求項に記載されているかいないかにかかわらず、いずれの構成要素、工程、特徴、目的、利点、有益な点、または均等物を公衆に供することが意図されず、またはそのように解釈されるべきではない。
【００４９】
要約書は、読者が技術的開示の性質を迅速に把握するのに役立つように提供される。要約書は、それが請求項の範囲または意味を解釈または限定するために用いられないという理解のもとに提出される。また、上記の詳細な説明におけるさまざまな特徴は、開示を簡素化するためにさまざまな実施形態において互いにまとめられる。この開示方法は、請求項に記載された実施形態が、各請求項に明示されているもの以上の特徴を必要とすることを要求していると解釈されるべきでない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の主題は１つの開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴の中にある。ゆえに、以下の請求項はここに詳細な説明に組込まれ、各請求項が別個に請求項に記載される主題として独立している。
【符号の説明】
【００５０】
１０１  モータ、１０３  パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号、１０５  ゲート駆動回路、１０７，１０９  Ｈブリッジスイッチ、１１１  シャント抵抗、１１３，１１５  差動増幅器、１１７  閾値バイアス回路、１１９  コンパレータ、１２１  スイッチタイミング／ヌル化回路、１２３，１２５，１２７，１２９，１３１、１３３  電子スイッチ、１３５  電流センス信号出力。
【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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【外国語明細書】
2015045640000001.pdf