(57)【要約】【課題】  車載のモータに供給する電力をパルス幅変調された台形波信号に基づいて制御するＰＷＭ駆動装置において、台形波信号の傾斜時間をデューティ比に応じて可変することで、ラジオノイズの低減を図るとともに、半導体スイッチング素子の発熱を抑える。【解決手段】  ＰＷＭ信号生成部５は、デューティ比設定部４で設定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。台形波信号生成部６は、ＰＷＭ信号の立上がり部分及び立下り部分を傾斜時間設定部７によって設定された傾斜時間で傾斜させた台形波信号を生成する。負荷駆動部８は、モータ３に供給する電圧が台形波形となるようＭＯＳＦＥＴ９のゲート電圧を制御する。傾斜時間設定部７は、ラジオノイズが大きいデューティ比５０％近傍の領域では傾斜時間を長く設定し、ラジオノイズが小さい高デューティ比の領域では傾斜時間を短く設定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の変調周期でパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号のデューティ比に基づいて台形波信号の傾斜時間を設定する傾斜時間設定部と、前記ＰＷＭ信号の立上がり部分及び立下り部分を前記傾斜時間で傾斜させた台形波信号を生成する台形波信号生成部と、前記台形波信号生成部で生成された台形波信号に基づいて負荷に供給する電力を制御する負荷駆動部とを備えるＰＷＭ駆動装置であって、
前記傾斜時間設定部は、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が大きくなるにしたがって前記傾斜時間を短い値に設定することを特徴とするＰＷＭ駆動装置。
【請求項２】
前記負荷は車載のモータであることを特徴とする請求項１または２に記載のＰＷＭ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載モータ等の負荷に供給する電力をパルス幅変調された台形波信号に基づいて制御するＰＷＭ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載モータ等の負荷に供給する電力をＰＷＭ（パルス幅変調）によって制御する技術は知られている。この技術は、負荷電流の急激な変化に伴うノイズ発生が大きく、車載ラジオ等に悪影響を与える虞れがある。このようなノイズ発生を低減させるために、ＰＷＭ信号を方形波から台形波へ変換し、負荷電流（または負荷電圧）の急激な変化をなくすようにしたものが提案されている（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−５４２９８号公報
【特許文献２】特開２０００−１３８５７０号公報
【特許文献２】特開平９−２０４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
台形波の傾斜時間（台形波の立ち上がり部分の傾き時間及び立下り部分の傾き時間）を長く設定して傾斜を緩やかにするほどノイズ発生をより低減できるが、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子が能動領域で動作する時間が長くなるためスイッチング損失が増加し、半導体スイッチング素子の発熱が大きくなる。
【０００４】
ファン等を駆動するモータをＰＷＭ制御によって運転した場合、デューティ比が特定の範囲のときに（例えばデューティ比が略５０％のときに）、車載ラジオに混入するノイズ（ラジオノイズ）が大きくなることがある。そこで、ラジオノイズの低減を優先して台形波の傾斜時間を長く設定すると、ラジオノイズの発生が小さいデューティ比の範囲では半導体スイッチング素子に不必要な発熱が生ずる。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので、ラジオノイズの発生が大であるデューティ比の範囲では台形波の傾きをより緩やかにしてラジオノイズの発生をより低減し、ラジオノイズの発生が少ない高デューティ比領域では台形波の傾きを急にして半導体スイッチング素子のスイッチング損失を低減し発熱を抑えるようにしたＰＷＭ駆動装置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】
【０００６】
前記課題を解決するため本発明に係るＰＷＭ駆動装置は、所定の変調周期でパルス幅変調されたＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、ＰＷＭ信号のデューティ比に基づいて台形波信号の傾斜時間を設定する傾斜時間設定部と、ＰＷＭ信号の立上がり部分及び立下り部分を前記傾斜時間で傾斜させた台形波信号を生成する台形波信号生成部と、台形波信号生成部で生成された台形波信号に基づいて負荷に供給する電力を制御する負荷駆動部とを備えるＰＷＭ駆動装置であって、傾斜時間設定部は、ＰＷＭ信号のデューティ比が大きくなるにしたがって傾斜時間を短い値に設定することを特徴とする。
【０００７】
なお、負荷は車載のモータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るＰＷＭ駆動装置は、ラジオノイズ発生が大であるデューティ比５０％近傍を含めて台形波信号の傾斜時間を長くして（傾きを緩やかにして）ラジオノイズの発生を低減し、ラジオノイズの発生が小さい高デューティ比領域では台形波信号の傾斜時間を短くして（傾きを急にして）半導体スイッチング素子の発熱を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は本発明に係るＰＷＭ駆動装置のブロック構成図である。図１に示すＰＷＭ駆動装置１は、車載のバッテリ２から電力の供給を受けて車載のモータ３をＰＷＭ制御で運転するものである。モータ３は、ラジエータファンやコンデンサファンや空調用ブロワファン等を駆動するものである。
【００１１】
ＰＷＭ駆動装置１は、指令信号に基づいてデューティ比を設定するデューティ比設定部４と、このデューティ比設定部４で設定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部５と、ＰＷＭ信号の立上がり部分及び立下り部分を傾斜させた台形波信号を生成する台形波信号生成部６と、この台形波信号生成部６で生成する台形波信号の立上がり部分及び立下り部分の傾斜時間をデューティ比に基づいて設定する傾斜時間設定部７と、台形波信号生成部６で生成された台形波信号に基づいて負荷であるモータ３に供給する電圧が台形波形となるよう制御する負荷駆動部８とからなる。
【００１２】
負荷駆動部８は、モータ３に直列に接続された半導体スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ９と、モータ３に供給されるモータ電圧（負荷電圧）を検出する負荷電圧検出回路１０と、負荷電圧検出回路１０で検出したモータ電圧（負荷電圧）と台形波信号生成部６で生成した台形波信号とを比較し、モータ電圧（負荷電圧）が台形波となるようにＭＯＳＦＥＴ９のゲート電圧をフィードバック制御する台形波駆動回路１１とを備える。
【００１３】
ＰＷＭ信号生成部５は、ＰＷＭ信号の周期よりも短い周期で歩進するカウンタ（図示しない）を備え、そのカウンタのカウント値を参照して指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を所定の変調周期で出力する。なお、ＰＷＭ信号生成部５は、三角波または鋸歯状波のキャリア信号と指令信号とを電圧比較器で比較してＰＷＭ信号を生成するアナログ回路構成のものであってもよい。
【００１４】
図２は台形波信号生成部の一具体例を示す回路構成図である。台形波信号生成部６は、定電流値を可変することができる電流吐出型の定電流回路６１と、定電流値を可変することができる電流吸込型の定電流回路６２と、充放電切替スイッチ回路６３と、コンデンサ６４と、コンデンサ６４の両端に発生する電圧の上限を所定値で制限する上限電圧制限回路６５とからなる。
【００１５】
充放電切替スイッチ回路６３は、ＰＷＭ信号の論理がＨレベルの期間は、図示の点線で示す切替状態となり、電流吐出型の定電流回路６１を介してコンデンサ６４を充電させる。これにより、コンデンサ６４の両端電圧は定電流値とコンデンサ容量とで定まる時定数で直線的に増加する。充放電切替スイッチ回路６３は、ＰＷＭ信号の論理がＬレベルの期間は、図示の実線で示す切替状態となり、コンデンサ６４の電荷を電流吸込型の定電流回路６２を介して放電させる。これにより、コンデンサ６４の両端電圧は定電流値とコンデンサ容量とで定まる時定数で直線的に減少する。
【００１６】
ここで、各定電流回路６１，６２の定電流値を大きくすれば充電ならびに放電の時定数が大きくなり、台形波形の立上り部および立下り部の傾斜時間が短くなる。各定電流回路６１，６２の定電流値を小さくすれば充電ならびに放電の時定数が小さくなり、台形波形の立上り部および立下り部の傾斜時間が長くなる。
【００１７】
図１に示した傾斜時間設定部７は、デューティ比に基づいて設定される傾斜時間に対応する定電流値指定信号を傾斜時間設定信号として台形波信号生成部６内の各定電流回路６１，６２に供給する。
【００１８】
なお、台形波信号生成部６は、充放電に用いる定電流値を固定とし、コンデンサの容量を可変することで台形波形の立上り部および立下り部の傾斜時間を変更する構成としてもよい。この場合、傾斜時間設定部７は、傾斜時間に対応する容量値指定信号を傾斜時間設定信号として台形波信号生成部６に供給する。
【００１９】
図３はデューティ比と傾斜時間との関係を示す図である。デューティ比と傾斜時間との関係は、図３（ａ）または図３（ｂ）に示すように、デューティ比が大きくなるにしたがって傾斜時間が短くなるようにしている。なお、図３（ｃ）に示すように、デューティ比が所定値（例えば６０％）以上で傾斜時間が短くなるようにしてもよい。さらに、図３（ｄ）に示すように、傾斜時間が段階的に短くなるようにしてもよい。
【００２０】
傾斜時間設定部７は、デューティ比と傾斜時間との対応テーブルを備える構成としてもよいし、予め登録した演算式に基づいて傾斜時間を求める構成としてもよい。例えば、式１に示す演算式に基づいて傾斜時間ｔを求めるようにすることで、デューティ比が大きくなるにしたがって傾斜時間を短くすることができる。
【数１】
2005185053.tif 000003
ここで、ｔは傾斜時間、ｋは係数、Ｄｕｔｙはデューティ比（単位％）、ｎは任意の整数である。
【００２１】
図４は台形波信号の波形図であり、図４（ａ）はデューティ比が５０％の台形波信号を一例を示し、図４（ｂ）はデューティ比が８０％の台形波信号を一例を示している。図４（ａ）に示すように、デューティ比が５０％の場合は、立上り部及び立下り部の傾斜時間ｔを長く設定することで傾斜を緩やかする。台形波信号の傾斜を緩やかにすることで、モータ３に供給される電圧の変化が緩やかになり、高調波の発生が低減されて、ラジオノイズのレベルが低減される。
【００２２】
図４（ｂ）に示すように、デューティ比が大きい場合は、立上り部及び立下り部の傾斜時間ｔを短く設定することで傾斜を急にする。これにより、台形波信号のＬレベルの区間を確保することができるとともに、傾斜時間ｔを短くすることで、ＭＯＳＦＥＴ９が能動領域で動作する時間が短くなり、ＭＯＳＦＥＴ９の発熱を抑えることができる。
【００２３】
以上説明したように本実施の形態に係るＰＷＭ駆動装置１は、負荷であるモータ３に供給する電力をパルス幅変調された台形波信号に基づいて制御するものにおいて、台形波信号の立上がり部分及び立下り部分の傾斜時間をＰＷＭ信号のデューティ比に基づいて設定する傾斜時間設定部を備え、デューティ比が大きくなるにしたがって傾斜時間を短くするようにしたので、ラジオノイズのレベルが高くなるデューティ比が５０％近傍では傾斜時間を長く設定して（台形波信号の傾きを緩やかにして）ラジオノイズの発生を低減させ、ラジオノイズの発生が小さい高デューティ比の領域では傾斜時間を短く設定して（台形波信号の傾きを急にして）スイッチング効率を向上させてＭＯＳＦＥＴ９の発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るＰＷＭ駆動装置のブロック構成図である。
【図２】台形波信号生成部の一具体例を示す回路構成図である。
【図３】デューティ比と傾斜時間との関係を示す図である。
【図４】台形波信号の波形図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ＰＷＭ駆動装置
２  バッテリ
３  モータ（負荷）
４  デューティ比設定部
５  ＰＷＭ信号生成部
６  台形波信号生成部
７  傾斜時間設定部
８  負荷駆動部
９  ＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）
１０  負荷電圧検出回路
１１  台形波駆動回路
【図１】
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【図２】
2005185053.tif 000005
【図３】
2005185053.tif 000006
【図４】
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