(57)【要約】【課題】基板のコンパクト化、省部品点数、コスト低減、ＥＭＩ低減の為に、モータドライブＩＣへ供給する動力系電源と論理回路電源の２系統を単一化する。又は、起動補償回路をＰＣＢ上からなくす。【解決手段】動力電源電圧を論理回路電源電圧にクリップする定電圧レギュレータ及び動力電源電圧のバイアス時の突入電流を抑制する起動補償用レギュレータをモータドライブＩＣに内蔵するのみならず、前記定電圧レギュレータの有効／無効の選択機能及び前記起動補償用レギュレータの有効／無効の選択機能を具備したことを特徴とするモータドライブＩＣ。【選択図】図１
2005080327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの巻線に電流を供給するドライブ処理回路部と前記ドライブ処理回路部を制御する周辺論理回路とを１チップに集積したモータドライバＩＣにおいて、
動力用電源ラインに設置される動力電源処理回路部を前記ドライブ処理回路部以外に少なくとも１ブロック、前記ドライブ処理回路部及び前記周辺論理回路と共に１チップに集積したことを特徴とするモータドライバＩＣ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータドライバＩＣにおいて、
動力用電源から論理回路用電源を生成する定電圧レギュレータと、動力用電源投入時の突入電流の発生に伴う過渡的異常モータ動作を抑制する起動補償レギュレータとを、前記ドライブ処理回路部及び前記周辺論理回路と共に１チップに集積したことを特徴とするモータドライバＩＣ。
【請求項３】
請求項２に記載のモータドライバＩＣにおいて、
前記定電圧レギュレータを使用するしないの選択機能とを具備したことを特徴とするモータドライバＩＣ。
【請求項４】
請求項２に記載のモータドライバＩＣにおいて、
前記起動補償レギュレータを使用するしないの選択機能を具備したことを特徴とするモータドライバＩＣ。
【請求項５】
請求項２に記載のモータドライバＩＣにおいて、
前記定電圧レギュレータを使用するしないの選択機能と前記起動補償レギュレータを使用するしないの選択機能とを具備したことを特徴とするモータドライバＩＣ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータを駆動するドライブ回路ブロック及び前記ドライバ回路を制御する周辺論理回路ブロックをワンチップに集積したＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータドライブＩＣはブラシレスモータやサーボモータを駆動するパワー素子ドライブ処理回路部以外に前記パワー素子ドライブ処理回路部を制御する周辺論理回路ブロックをワンチップにまとめたものが市販されている。
【０００３】
本モータドライブＩＣは動力電源に関する処理回路―例えば動力電源平滑化処理回路などーは内蔵しない。それらはドライブＩＣを搭載するプリント基板（以下ＰＣＢ）に直接外付けされる。大型モータを駆動する場合でモータ電流が大きい時（例えば３０〜４０Ａを超える場合）はＰＣＢのパターン配線で処理出来ず、専用の銅板（以下ブスバー）を用いるが、そのブスバーに直接外付けされている。
【０００４】
これは動力処理時余分な電力を消費する為に発熱し、前記モータドライバＩＣの熱耐量が下がり、この為モータドライバＩＣへ取り込んでいる必須の動力処理部であるモータのステータ部分に電力を供給するパワー素子ドライブ処理回路部へ十分な電力を供給できない、或いは要求連続定格レベルの継続運転が出来ない等の限界が露呈されるためである。
【０００５】
以上の理由により、パワー素子ドライブ処理回路部以外の動力処理回路はモータドライブＩＣには含めず同ＩＣの外で処理するのが定石になっていた。
【０００６】
しかしながら近年モータドライブＩＣを含めたＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）、パワーモジュール等のパッケージ、モールド技術が進歩して、ＩＣの熱耐量は上昇し、モータドライバＩＣについて言えば、必須の動力処理部であるモータのステータ部分に電力を供給するパワー素子ドライブ処理回路部以外にも動力処理回路を内蔵したタイプが最近市販されるに至っている。
【０００７】
現時点における標準的モータドライバＩＣの代表的サプライヤーであるロームのデータシートを非特許文献として上げておきます。
【０００８】
【非特許文献１】
ローム株式会社  三相モータドライバＢＡ６４６３ＦＰ−Ｙデータシート、
インターネットアドレス  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｏｈｍ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｄａｔａｂｏｏｋ／ｍｏｔｏｒ／ｐｄｆ／ｉｎｄｅｘ−ｊ．ｈｔｍｌ
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
既述した様にモータを駆動させるための電力系統として大きくはモータを制御するための論理回路処理系統と、モータステータに電流を流し駆動力を発生させるパワー素子ドライブ処理回路部系統がある。従来からあるモータドライブＩＣは、これらの２系統を完全に独立させ論理回路用電源端子とパワー用電源端子を設け電源端子が２個存在するタイプである。
【００１０】
この為、以下の様な問題点がある。
【００１１】
（１）電源を１個しか用意せず、電源端子に外付け回路をつけないとき、論理回路部とパワー部の電源が共通になり、論理回路部端子の使用電源電圧範囲でしかパワー部にも電圧を与えることができない。
【００１２】
（２）電源を１個しか用意せずパワー部に合わせて電圧範囲を広げたいとき、別途、電源と論理回路電源端子との間に定電圧レギュレータを組み込む必要がある。そのため部品点数が増え、コストが上がり、信頼性が下がる。或いはＰＣＢを大きくする必要がある。
【００１３】
（３）２つの電力系統を完全に独立させるために電源を２個用意する必要があり、スペースを広くとる、或いはＰＣＢを大きくする必要がある。
【００１４】
さらに、従来のモータドライブＩＣは動力電源をダイレクトに、換言するとパワー部電源端子にステップ状に動力電源電圧を本ＩＣ内部に加えるので、起動時に非常に大きな電流（突入電流）が流れ、これに伴い大きなトルクが発生しモータが大きく振れることから電気的にも機械的にも大きな負荷が掛かってしまう。
【００１５】
これを回避する為に抵抗とコンデンサによって決定される時定数をもってパワー部に除除に電圧をバイアスする起動補償回路を外付する。これにより突入電流及び起動時の振れを抑制する（起動補償を掛ける）。
【００１６】
しかしながらこの事により、ＰＣＢ上の部品点数が増え、コストが上がり、信頼性が下がる。或いはＰＣＢを大きくする必要がでてくる。また動力処理回路を外付けで増やすのでＥＭＩ（周囲に発散するノイズ）が大きくなるといった欠点も生じてくる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために電源端子を１個のみとし、本ＩＣの内部に定電圧レギュレータを内蔵させ出力を論理回路系統に接続することで、外部電源を大きくしても論理回路部にはある一定電圧しか加わらなくなる。
【００１８】
さらに、ＩＣの中に起動補償用レギュレータを内蔵させパワー素子回路部系統に出力を接続することで、モータ起動時の突入電流を抑制し、電気的、機械的な負荷を低減できる。
【００１９】
また、必要に応じて前記定電圧レギュレータ及び前記起動補償用レギュレータを無効にする選択スイッチを外付け出来るように本ＩＣ内部に前記選択スイッチに対応する有効／無効の選択機能を搭載する。具体的には外付けの選択スイッチの接点に対応する端子対を本ＩＣに設ける。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例について図１をベースに詳細に以下に述べる。
【００２１】
図１はセンサレスブラシレスＤＣモータに適用する本発明の一実施例である。
【００２２】
従来のモータドライバＩＣは４：ドライバ処理回路部と５：周辺論理回路部とから構成されている。それに対して本願発明は２：定電圧レギュレータ部と３：起動補償用レギュレータ部が追加構成されている。
【００２３】
駆動対象はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相ブラシレスモータであり、定常運転時は各相の逆起電力を検出フィードバックして、その大きさに応じて駆動信号を合成して選択的にステータコイルを導通させる。非定常時―立ち上げ時や超低速時―は予め決められた起動ロジックに引き込み制御してステータコイルの駆動信号を生成する。
【００２４】
本センサレス方式の各論理回路ブロックの電源（一般的には５ＶＤＣ）はＶＣＣ１ないしＶＣＣ２から供給される。又、動力電源はＶＭ１ないしＶＭ２から供給される。
【００２５】
ＳＳ１は外付けのセレクタスイッチでＰＳ（電源）に動力電源を搭載した場合はＶＣＣ２（定電圧レギュレータ有効）を選択して定電圧レギュレータを作動させると、同レギュレータが内蔵するツェナーダイオードにより動力電源電圧を論理回路電源電圧にクリップし、論理回路系統に出力を接続する。
【００２６】
このことにより論理回路は安定に電源を供給される。又、ＰＳの出力を論理回路系統に直接接続する場合はＳＳ１はＶＣＣ１（定電圧レギュレータ無効）を選択する。当然この場合は、定電圧レギュレータはスキップされる。
【００２７】
ＳＳ２は起動補償用レギュレータを有効／無効にするセレクタスイッチで「有効」を選択時は外付けコンデンサＣＳに電荷がチャージされ、本ＩＣに内蔵される抵抗とで積分回路が構成され、その間パワー素子回路部（本実施例ではパワー増幅部の方が適切）には前記積分回路の時定数で規定される遅延動作を伴って動力電源電圧がバイアスされる。
【００２８】
又、演算増幅器（以下、オペアンプ）で構成される電圧フォロワは増幅率は１であるが、入力インピーダンスが大きく外部からの外乱をキャンセルできる。本電圧フォロワを経たあとの同電源電圧は後続するトランジスタのベースに供給される。本トランジスタは電流増幅ドライブ用であり、増幅された電源電流は、パワー素子回路部（パワー増幅部）に供給される。つまり、起動補償用レギュレータとは遅延回路と増幅回路をかねた機能を持つことになる。
【００２９】
ところで、本起動補償用レギュレータを機能させることにより以下のような副作用も併せ持つことになる。
【００３０】
（１）レギュレータによって余分な電力を消費する．モータドライブＩＣ内で発熱する。本ＩＣの熱耐量の低下を招く。
【００３１】
（２）レギュレータを電流が通れるとき電圧ドロップが生じ，その分論理回路部に給される電圧が下がってしまう．→使用電圧範囲の下限値が高くなってしまう。
【００３２】
（３）論理回路部に外付けで回路を付加することに関して自由度が減る。
【００３３】
（４）定常状態に落ち着くまで時間が掛かる。
【００３４】
以上の様な副作用が本モータドライブＩＣが駆動するモータの使用用途によっては好ましくない場合がある。その場合はＳＳ２は「無効」を選択する。当然この場合は、本起動補償用レギュレータはスキップされ、本副作用もキャンセルされる。この場合は動力電源電圧は、パワー素子回路部（パワー増幅部）に直接バイアスされる。
【００３５】
図２は本起動補償用レギュレータが有効の場合と無効の場合の立ち上がり電流波形を示している。同レギュレータが無効の場合は突入電流（Ａｐ）が定常電流値（Ａｓ）の５〜１０倍のレベルで発生する。尚、突入電流や定常電流は以下の式で算出することが出来る。
【００３６】
突入電流（Ａｐ）＝動力電源電圧／モータ巻き線抵抗
定常電流（Ａｓ）＝（動力電源電圧―逆起電力定数×モータ定格回転数）／モータ巻き線抵抗
【００３７】
尚、近年モータドライブＩＣを含めたＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）、パワーモジュール等のパッケージ、モールド技術の進歩の為、ＩＣの熱耐量は上昇している。それ故、本案で取り上げた定電圧レギュレータ、起動補償用レギュレータに限らず、熱耐量に余裕があればそれ以外の動力電源処理回路を本ＩＣに取り込むことも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
論理回路電源端子に一定電圧のレギュレータを本ＩＣに内蔵することで、論理回路電源端子と動力電源端子の電源を共通にして単一化出来ることにより、本ＩＣが搭載されるＰＣＢのコンパクト化、部品点数の削減による低コスト化、高信頼性化という効果を奏する。
【００３９】
またこの機能に費やす電力を節約したいとき，またはその他の外付け制御回路を設けたいときなど，この機能を使用したくない時は本機能を無効に出来ることにより汎用性，便利性が高揚する効果がある。
【００４０】
更に起動補償回路（印加電圧に時定数を持たせる回路）を本ＩＣに内蔵することで，起動時の突入電流及び，急発進による振動をさけることができるのみならず、本ＩＣが搭載されるＰＣＢのコンパクト化、部品点数の削減による低コスト化、高信頼性化と起動補償回路ブロック（動力処理回路）の外付けがなくなるのでＥＭＩが抑制されると言う効果を奏する。
【００４１】
又、この回路によって余分に電力が消費されるので，これを節約したいときや，その他の外付け制御回路を設けたいときなどこの機能を使用したくないときに備えて本機能を無効に出来ることにより汎用性，便利性が高揚する効果がある。
【００４２】
また、定電圧機能と起動補償機能を同時に使用したくない時は各機能を同時に無効に出来ることにより一層汎用性，便利性が高揚する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータドライブＩＣ内部回路図
【図２】（起動補償用レギュレータの出力点での）動力電源電流の立上がり時の大略波形
【符号の説明】
１    モータドライブＩＣ
２    定電圧レギュレータ部
３    起動補償用レギュレータ部
４    ドライブ処理回路部
５    周辺論理回路部
【図１】
2005080327.tif 000003
【図２】
2005080327.tif 000004