(57)【要約】【課題】高効率で負荷電流を検出することのできる負荷電流検出装置を提供する。【解決手段】第１のＦＥＴ１と第４のＦＥＴ４からなる直列回路及び第２のＦＥＴ２と第３のＦＥＴ３からなる直列回路を直流電源Ｖｃｃ端子間に接続してなるブリッジ回路と、第１のＦＥＴ１と第４のＦＥＴ４との接続点と、第２のＦＥＴ２と第３のＦＥＴ３との接続点間に接続した誘導負荷１０と、前記第２のＦＥＴ２をＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴ４をオンに駆動する制御装置を備え、前記第４のＦＥＴ４の端子間電圧をもとに負荷電流を検出する。【選択図】        図１
2004229380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴからなる直列回路及び第２のＦＥＴと第３のＦＥＴからなる直列回路を直流電源端子間に接続してなるブリッジ回路と、
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴとの接続点と、第２のＦＥＴと第３のＦＥＴとの接続点間に接続した誘導負荷と、
前記第２のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴをオンに駆動する制御装置を備え、
前記第４のＦＥＴの端子間電圧をもとに負荷電流を検出することを特徴とする負荷電流検出装置。
【請求項２】
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴからなる直列回路及び第２のＦＥＴと第３のＦＥＴからなる直列回路を直流電源端子間に接続してなるブリッジ回路と、
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴとの接続点と、第２のＦＥＴと第３のＦＥＴとの接続点間に接続したモータと、
前記第２のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴをオンに駆動することによりモータを一方向に駆動し、前記第１のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第３のＦＥＴをオンに駆動することによりモータを他方向に駆動する制御装置を備え、
前記第４のＦＥＴの端子間電圧及び第３のＦＥＴの端子間電圧をもとに負荷電流を検出することを特徴とする負荷電流検出装置。
【請求項３】
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴからなる直列回路及び第２のＦＥＴと第３のＦＥＴからなる直列回路を直流電源端子間に接続してなるブリッジ回路と、
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴとの接続点と、第２のＦＥＴと第３のＦＥＴとの接続点間に接続した誘導負荷と、
前記第２のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴをオンに駆動する制御装置を備え、
該制御装置は、前記誘導負荷に流れる電流値を指令する指令信号と前記第４のＦＥＴの端子間電圧信号から検出した負荷電流との差をもとに生成したＰＷＭ信号をもとに前記第２のＦＥＴを駆動することを特徴とする負荷電流検出装置。
【請求項４】
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴからなる直列回路及び第２のＦＥＴと第３のＦＥＴからなる直列回路を直流電源端子間に接続してなるブリッジ回路と、
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴとの接続点と、第２のＦＥＴと第３のＦＥＴとの接続点間に接続したモータと、
前記第２のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴをオンに駆動することによりモータを一方向に駆動し、前記第１のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第３のＦＥＴをオンに駆動することによりモータを他方向に駆動する制御装置を備え、
該制御装置は、前記誘導負荷に流れる電流値を指令する指令信号と前記第４または第３のＦＥＴの端子間電圧信号から検出した負荷電流との差をもとに生成したＰＷＭ信号をもとに前記第２または第１のＦＥＴを駆動することを特徴とする負荷電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は負荷電流検出装置に係り、特に、負荷駆動回路の損失を増加することなく負荷電流を正確に検出することのできる負荷電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の負荷電流検出装置を説明する図である。図において、Ｖｃｃは直流電源、１、２，３，４はそれぞれブリッジ接続したＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、５はモータ等の誘導負荷１０に流れる電流を検出する電流検出抵抗、６，７はそれぞれ逆流防止用ダイオード、８，９は環流ダイオードである。
【０００３】
例えば、ＦＥＴ４をオンに駆動した状態でＦＥＴ２をＰＷＭ駆動する際、ＦＥＴ２をオン・オフ駆動することにより誘導負荷１０であるモータを一方向に駆動することができる。ＦＥＴ２をオンに駆動したとき、負荷電流は電流検出抵抗５を介して流れる。また、ＦＥＴ２ををオフに駆動したとき、負荷１０，逆流防止用のダイオード６、ＦＥＴ４、電流検出抵抗５、環流ダイオード９を介してフライホイール電流が流れる。従って、電流検出抵抗５の両端電圧を監視することにより負荷電流を検出することができる。なお、逆流防止用ダイオード６，７は、ＦＥＴ４，３に形成された寄生ダイオード４ｄ、３ｄを介して流れる逆電流（フライホイール電流）を抑制するために挿入してある。
【０００４】
図６は、他の従来の負荷電流検出装置を説明する図である（例えば、特許文献１参照）。図において、Ｖｃｃは電源、１、２はそれぞれＦＥＴ、４１，４２はバイポーラトランジスタである。ＦＥＴ１，２，及びバイポーラトランジスタ４１，４２によりブリッジ回路を構成する。バイポーラトランジスタには寄生ダイオードが発生しないため、図５に示す逆流防止用ダイオード６，７は不要である。なお、図において図５に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２３６７９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ブリッジ回路のフライホイール電流が流れる側（下側）のスイッチング素子としてＦＥＴのみを用いると、フライホイール電流は図５の（電流検出抵抗５を介することなく）例えば負荷１０、ＦＥＴ４、ＦＥＴ３の寄生ダイオード４ｄ、３ｄを介して流れ、電流検出抵抗５の両端電圧からは正しい負荷電流を検出することはできない。このため図５に示す従来の負荷電流検出装置では、前記フライホイール電流を抑制するために逆流防止用ダイオード６，７を挿入し、更に環流ダイオード８，９を挿入することが必要となる。しかしながら、前記逆流防止用ダイオード６，７を挿入すると逆流防止用ダイオードの順方向電圧降下に基づく損失が増加し、効率が低下することになる。
【０００７】
また、図６に示す例では、バイポーラトランジスタの飽和電圧が比較的高く、損失を低減することはできない。
【０００８】
更に前記従来の電流検出装置では、電流検出抵抗５が必須であり、該抵抗による損失が発生する。
【０００９】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、高効率で負荷電流を検出することのできる負荷電流検出装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１１】
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴからなる直列回路及び第２のＦＥＴと第３のＦＥＴからなる直列回路を直流電源端子間に接続してなるブリッジ回路と、第１のＦＥＴと第４のＦＥＴとの接続点と、第２のＦＥＴと第３のＦＥＴとの接続点間に接続した誘導負荷と、前記第２のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴをオンに駆動する制御装置を備え、前記第４のＦＥＴの端子間電圧をもとに負荷電流を検出する。これにより、負荷電流検出抵抗を用いることなく誘導負荷に流れる負荷電流を高効率に検出することができる。
【００１２】
また、第１のＦＥＴと第４のＦＥＴからなる直列回路及び第２のＦＥＴと第３のＦＥＴからなる直列回路を直流電源端子間に接続してなるブリッジ回路と、第１のＦＥＴと第４のＦＥＴとの接続点と、第２のＦＥＴと第３のＦＥＴとの接続点間に接続したモータと、前記第２のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴをオンに駆動することによりモータを一方向に駆動し、前記第１のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第３のＦＥＴをオンに駆動することによりモータを他方向に駆動する制御装置を備え、前記第４のＦＥＴの端子間電圧及び第３のＦＥＴの端子間電圧をもとに負荷電流を検出する。これにより、負荷電流検出抵抗を用いることなくモータに流れる負荷電流を高効率に検出することができる。
【００１３】
また、第１のＦＥＴと第４のＦＥＴからなる直列回路及び第２のＦＥＴと第３のＦＥＴからなる直列回路を直流電源端子間に接続してなるブリッジ回路と、
第１のＦＥＴと第４のＦＥＴとの接続点と、第２のＦＥＴと第３のＦＥＴとの接続点間に接続した誘導負荷と、前記第２のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴをオンに駆動する制御装置を備え、該制御装置は、前記誘導負荷に流れる電流値を指令する指令信号と前記第４のＦＥＴの端子間電圧信号から検出した負荷電流との差をもとに生成したＰＷＭ信号をもとに前記第２のＦＥＴを駆動する。これにより、負荷電流検出抵抗を用いることなく誘導負荷に流れる負荷電流を高効率に検出することができると共に、誘導負荷をＰＷＭ駆動することができる。
【００１４】
また、第１のＦＥＴと第４のＦＥＴからなる直列回路及び第２のＦＥＴと第３のＦＥＴからなる直列回路を直流電源端子間に接続してなるブリッジ回路と、第１のＦＥＴと第４のＦＥＴとの接続点と、第２のＦＥＴと第３のＦＥＴとの接続点間に接続したモータと、前記第２のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第４のＦＥＴをオンに駆動することによりモータを一方向に駆動し、前記第１のＦＥＴをＰＷＭ信号により駆動し、第３のＦＥＴをオンに駆動することによりモータを他方向に駆動する制御装置を備え、該制御装置は、前記誘導負荷に流れる電流値を指令する指令信号と前記第４または第３のＦＥＴの端子間電圧信号から検出した負荷電流との差をもとに生成したＰＷＭ信号をもとに前記第２または第１のＦＥＴを駆動する。これにより、負荷電流検出抵抗を用いることなくモータに流れる負荷電流を高効率に検出することができると共に、モータをＰＷＭ駆動することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる負荷電流検出装置を説明する図である。図１において、１、２，３，４それぞれ第１のＦＥＴ、第２のＦＥＴ、第３のＦＥＴ、第４のＦＥＴ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ第１のＦＥＴのゲート電極、第２のＦＥＴのゲート電極、第３のＦＥＴのゲート電極、第４のＦＥＴのゲート電極、１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄはそれぞれ第１のＦＥＴの寄生ダイオード、第２のＦＥＴの寄生ダイオード、第３のＦＥＴの寄生ダイオード、第４のＦＥＴの寄生ダイオードである。
【００１６】
図１に示すように、第１のＦＥＴ１と第４のＦＥＴ４からなる直列回路及び第２のＦＥＴ２と第３のＦＥＴ３からなる直列回路を直流電源Ｖｃｃ端子間に接続して、ブリッジ回路を構成する。また、第１のＦＥＴ１と第４のＦＥＴ４との接続点と第２のＦＥＴ２と第３のＦＥＴ３との接続点間には、モータ等からなる誘導負荷１０を接続する。
【００１７】
図２は、モータを正転駆動または逆転駆動する際の、前記ＦＥＴ１，２，３，４のオン・オフ状態を説明する図である。例えばモータを正転駆動する際には、ＦＥＴ１，３をオフ、ＦＥＴ４をオン状態に駆動し、ＦＥＴ２をＰＷＭ駆動（オン・オフ駆動）する。また、モータを逆転駆動する際には、ＦＥＴ２，４をオフ、ＦＥＴ３をオン状態に駆動し、ＦＥＴ１をＰＷＭ駆動する。
【００１８】
図１において、１３，１４はそれぞれ切替スイッチであり、切替スイッチ１４はモータ正転駆動時に図示しない制御装置から制御信号ｇ１４を供給してオンに駆動する。また、切替スイッチ１３はモータ逆転駆動時に図示しない制御装置から制御信号ｇ１３を供給してオンに駆動する。これにより電流検出端子ａ１から誘導負荷（モータ）１０に流れる電流を検出することができる。
【００１９】
図において、ｉａはＰＷＭ駆動されるＦＥＴ２がオン状態のときモータに流れる駆動電流を示し、ｉｂはＰＷＭ駆動されるＦＥＴ２がオフ状態のときモータに流れるフライホイール電流を示す。すなわち、モータ正転駆動時にはＦＥＴ４の両端電圧からモータ電流を検出することが可能であり、同様に、モータ逆転駆動時にはＦＥＴ３の両端電圧からモータ電流を検出することが可能である。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施形態にかかる負荷電流検出装置を説明する図である。図において、３０はマイコン等からなる制御装置であり、該制御装置は例えば負荷１０であるモータを正転駆動するとき、コンパレータ３１に電流指令信号ｉ０を出力すると共に、ＦＥＴ４にゲート信号ｇ４を供給してＦＥＴ４をオンに駆動する。同様にモータを逆転駆動するとき、コンパレータ３２に電流指令信号ｉ０を出力すると共に、ＦＥＴ３にゲート信号ｇ３を供給してＦＥＴ３をオンに駆動する。
【００２１】
コンパレータ３１は、制御装置３０が出力する電流指令信号ｉ０とＦＥＴ４の両端電圧から検出した負荷電流ｉ４とを比較し、比較結果をもとにＦＥＴ２をＰＷＭ駆動して、モータを正転駆動する。同様に、コンパレータ３２は、制御装置３０が出力する電流指令信号ｉ０とＦＥＴ３の両端電圧から検出した負荷電流ｉ３とを比較し、比較結果をもとにＦＥＴ１をＰＷＭ駆動してモータを逆転駆動する。
【００２２】
図４は、負荷（モータ）の正転駆動する際におけるコンパレータ３１の動作を説明する図である。図において、ｉ０は電流指令信号、ｉ４はＦＥＴ４の両端電圧（両端電圧から検出した負荷電流）、ｇ２はＦＥＴ２のゲート電極Ｂに供給するゲート信号を示す。
【００２３】
図に示すように、電流指令信号ｉ０と負荷電流ｉ４を比較し、負荷電流ｉ４が電流指令信号ｉ０を予め設定した所定値以上上回ったときにゲート信号ｇ２を発生しＦＥＴ２をオフに駆動する。また、負荷電流ｉ４が電流指令信号ｉ０を予め設定した所定値以上下回ったときにゲート信号ｇ２を発生しＦＥＴ２をオンに駆動する。図示しないが逆転駆動する際にはおいては、コンパレータ３２は、電流指令信号ｉ０と負荷電流ｉ３を比較し、負荷電流ｉ３が電流指令信号ｉ０を予め設定した所定値以上上回ったときにゲート信号ｇ１を発生しＦＥＴ１をオフに駆動する。また、負荷電流ｉ３が電流指令信号ｉ０を予め設定した所定値以上下回ったときにゲート信号ｇ１を発生しＦＥＴ１をオンに駆動する。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高効率で負荷電流を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる負荷電流検出装置を説明する図である。
【図２】モータを正転駆動または逆転駆動する際のＦＥＴのオン・オフ状態を説明する図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる負荷電流検出装置を説明する図である。
【図４】負荷（モータ）の正転駆動する際におけるコンパレータの動作を説明する図である。
【図５】従来の負荷電流検出装置を説明する図である。
【図６】他の従来の負荷電流検出装置を説明する図である。
【符号の説明】
１、２，３，４  ＦＥＴ
５  電流検出抵抗
６，７  逆流防止用ダイオード
８，９  環流ダイオード
１０  誘導負荷（モータ）
１３，１４  切替スイッチ
３０  制御装置
３１，３２  コンパレータ
【図１】
2004229380.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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