(57)【要約】      （修正有）【課題】電源電圧が変動した場合でも、シフト電圧を安定して出力することが可能な昇圧回路を提供する。【解決手段】直流電源５０から出力された電源電圧Ｖｄｄを昇圧させるための昇圧回路２０に関する。この昇圧回路２０は、一定の電圧に変換して安定化電圧Ｖａ’を出力する安定化電源回路部２１と、この安定化電源回路部２１から出力された安定化電圧Ｖａ’を昇圧して昇圧電圧Ｖａを出力する昇圧回路部２２と、この昇圧回路部２２から出力された昇圧電圧Ｖａに電源電圧Ｖｄｄを加えたシフト電圧Ｖｓｄを出力する電圧シフト回路部２３と、を備えている。【選択図】図２
2005198435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から出力された電源電圧を一定の電圧に変換して安定化電圧を出力する安定化電源回路部と、
該安定化電源回路部から出力された安定化電圧を昇圧して昇圧電圧を出力する昇圧回路部と、
該昇圧回路部から出力された昇圧電圧に前記電源電圧を加えたシフト電圧を出力する電圧シフト回路部と、を備えたことを特徴とする昇圧回路。
【請求項２】
前記電圧シフト回路部は、
前記直流電源から出力された電源電圧によって充電される第一のコンデンサと、
該第一のコンデンサとグランドとの間に直列に接続され前記昇圧電圧によって充電される第二のコンデンサと、
第一の状態で前記第一のコンデンサを充電させると共に前記第二のコンデンサを放電させ、第二の状態で前記第一のコンデンサを放電させると共に前記第二のコンデンサを充電させるスイッチング素子と、
前記直流電源と前記第一のコンデンサとの間に順方向となるように直列に接続された第一の整流素子と、
前記第二のコンデンサとグランドとの間に順方向となるように直列に接続された第二の整流素子と、
前記シフト電圧を出力するための出力端子と、
前記第一のコンデンサと前記出力端子との間に順方向となるように直列に接続された第三の整流素子と、
前記第三の整流素子よりも前記出力端子側に並列に接続された第三のコンデンサと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の昇圧回路。
【請求項３】
電源電圧を出力する直流電源と、
該直流電源から出力された電源電圧をシフトさせてシフト電圧を出力する昇圧回路と、
該昇圧回路から出力されたシフト電圧に基づいて動作するモータ駆動回路と、
該モータ駆動回路を制御する制御回路と、
前記モータ駆動回路によって駆動制御されるモータと、を有するモータ駆動装置において、
前記昇圧回路は、前記直流電源から出力された電源電圧を一定の電圧に変換して安定化電圧を出力する安定化電源回路部と、
該安定化電源回路部から出力された安定化電圧を昇圧して昇圧電圧を出力する昇圧回路部と、
該昇圧回路部から出力された昇圧電圧に前記電源電圧を加えて前記シフト電圧を出力する電圧シフト回路部と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
前記電圧シフト回路部は、
前記電源から出力された電源電圧によって充電される第一のコンデンサと、
該第一のコンデンサとグランドとの間に直列に接続され前記昇圧電圧によって充電される第二のコンデンサと、
第一の状態で前記第一のコンデンサを充電させると共に前記第二のコンデンサを放電させ、第二の状態で前記第一のコンデンサを放電させると共に前記第二のコンデンサを充電させるスイッチング素子と、
前記電源と前記第一のコンデンサとの間に順方向となるように直列に接続された第一の整流素子と、
前記第二のコンデンサとグランドとの間に順方向となるように直列に接続された第二の整流素子と、
前記シフト電圧を出力するための出力端子と、
前記第一のコンデンサと前記出力端子との間に順方向となるように直列に接続された第三の整流素子と、
前記第三の整流素子よりも前記出力端子側に並列に接続された第三のコンデンサと、を備えたことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧回路およびモータ駆動装置に係り、特に、複数のコンデンサに電荷を順次蓄積して電圧をシフトさせる昇圧回路およびこれを用いたモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、乗用自動車等の車両には、電源電圧を昇圧回路により昇圧し、これによってモータを駆動させるようにしたモータ駆動装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１に記載の例は、車両に搭載されるパワーステアリング装置である。このパワーステアリング装置では、低電圧電源７６の電圧が昇圧回路に相当するチャージポンプ式電源回路７８１により昇圧され、この昇圧された電圧がトランジスタ７４１に供給されることにより、ＦＥＴ７１１のゲートにＦＥＴ７１１をオンさせるのに必要な電圧が供給されるようになっている。そして、ＦＥＴ７１１がオンとなったときには、このＦＥＴ７１１を流れる電流が駆動電流として電動モータ４に与えられるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７０９９（第４−６頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、乗用自動車等の車両においては、例えば、パワーステアリング装置を作動させると同時に空調装置を作動させた場合に電源電圧が低下するなどのように、一般に、電源電圧に変動が生じることが知られている。従って、上記特許文献１に記載の例においても、低電圧電源７６から出力される電源電圧に変動が生じた場合には、種々の不都合が生じることが考えられる。例えば、低電圧電源７６から出力される電源電圧が低くなった場合には、ＦＥＴ７１１のゲートに十分な電圧を供給することができず、これによって、ＦＥＴ７１１がオンとなっているときのＦＥＴ７１１における抵抗が高くなるため、ＦＥＴ７１１が発熱するという不具合が生じることになる。
【０００５】
また、低電圧電源７６から出力される電源電圧が高くなった場合には、ＦＥＴ７１１のゲートに過剰な電圧が供給されることになる。ここで、ＦＥＴ７１１を保護するためにツェナーダイオードなどの保護回路を設けることも考えられるが、このようにすると、コストが増加することになる。さらに、ＦＥＴ７１１のゲートにＤＣ−ＤＣコンバータを接続して安定した電圧を供給することも考えられるが、このようにした場合においても、コストが増加するという問題が生じると共に、そもそもＤＣ−ＤＣコンバータを高温雰囲気で使用することは困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電源電圧が変動した場合でも、シフト電圧を安定して出力することが可能な昇圧回路を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、電源電圧が変動した場合でも、モータを安定して駆動することが可能な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】
【０００７】
前記課題は、請求項１に記載の昇圧回路（２０）によれば、直流電源（５０）から出力された電源電圧（Ｖｄｄ）を一定の電圧に変換して安定化電圧（Ｖａ’）を出力する安定化電源回路部（２１）と、該安定化電源回路部（２１）から出力された安定化電圧（Ｖａ’）を昇圧して昇圧電圧（Ｖａ）を出力する昇圧回路部（２２）と、該昇圧回路部（２２）から出力された昇圧電圧（Ｖａ）に前記電源電圧（Ｖｄｄ）を加えたシフト電圧（Ｖｓｄ）を出力する電圧シフト回路部（２３）と、を備えたこと、により解決される。
【０００８】
本発明の昇圧回路（２０）のように、直流電源（５０）から出力された電源電圧（Ｖｄｄ）を一定の電圧に変換して安定化電圧（Ｖａ’）を出力する安定化電源回路部（２１）と、この安定化電源回路部（２１）から出力された安定化電圧（Ｖａ’）を昇圧して昇圧電圧（Ｖａ）を出力する昇圧回路部（２２）と、を備えていると、安定化電源回路部（２１）において電源電圧（Ｖｄｄ）を一定の安定化電圧（Ｖａ’）に変換でき、さらに昇圧回路部（２２）において安定化電圧（Ｖａ’）を昇圧して昇圧電圧（Ｖａ）を出力することができるので、直流電源（５０）から出力される電源電圧（Ｖｄｄ）に変動が生じても、昇圧回路部（２２）から出力される昇圧電圧（Ｖａ）を一定に保つことができる。
【０００９】
そして、本発明の昇圧回路（２０）は、昇圧回路部（２２）から出力された昇圧電圧（Ｖａ）に電源電圧（Ｖｄｄ）を加えたシフト電圧（Ｖｓｄ）を出力する電圧シフト回路部（２３）をさらに備え、この電圧シフト回路部（２３）において昇圧電圧（Ｖａ）に電源電圧（Ｖｄｄ）を加えて出力するように構成されているので、従来のように、チャージポンプ式電源回路等を用いて電源電圧（Ｖｄｄ）を直接的に昇圧させる構成と比べて電源電圧（Ｖｄｄ）の変動による影響を少なくでき、これにより、従来よりもシフト電圧（Ｖｓｄ）を安定して出力することが可能となる。
【００１０】
また、前記課題は、請求項３に記載のモータ駆動装置（Ｓ）によれば、電源電圧（Ｖｄｄ）を出力する直流電源（５０）と、該直流電源（５０）から出力された電源電圧（Ｖｄｄ）をシフトさせてシフト電圧（Ｖｓｄ）を出力する昇圧回路（２０）と、該昇圧回路（２０）から出力されたシフト電圧（Ｖｓｄ）に基づいて動作するモータ駆動回路（３０）と、該モータ駆動回路（３０）を制御する制御回路（１０）と、前記モータ駆動回路（３０）によって駆動制御されるモータ（４０）と、を有するモータ駆動装置（Ｓ）において、前記昇圧回路（２０）は、前記直流電源（５０）から出力された電源電圧（Ｖｄｄ）を一定の電圧に変換して安定化電圧（Ｖａ’）を出力する安定化電源回路部（２１）と、該安定化電源回路部（２１）から出力された安定化電圧（Ｖａ’）を昇圧して昇圧電圧（Ｖａ）を出力する昇圧回路部（２２）と、該昇圧回路部（２２）から出力された昇圧電圧（Ｖａ）に前記電源電圧（Ｖｄｄ）を加えて前記シフト電圧（Ｖｓｄ）を出力する電圧シフト回路部（２３）と、を備えたこと、により解決される。
【００１１】
本発明のモータ駆動装置（Ｓ）のように、昇圧回路（２０）が、直流電源（５０）から出力された電源電圧（Ｖｄｄ）を一定の電圧に変換して安定化電圧（Ｖａ’）を出力する安定化電源回路部（２１）と、この安定化電源回路部（２１）から出力された安定化電圧（Ｖａ’）を昇圧して昇圧電圧（Ｖａ）を出力する昇圧回路部（２２）と、を備えていると、安定化電源回路部（２１）において電源電圧（Ｖｄｄ）を一定の安定化電圧（Ｖａ’）に変換でき、さらに昇圧回路部（２２）において安定化電圧（Ｖａ’）を昇圧して昇圧電圧（Ｖａ）を出力することができるので、直流電源（５０）から出力される電源電圧（Ｖｄｄ）に変動が生じても、昇圧回路部（２２）から出力される昇圧電圧（Ｖａ）を一定に保つことができる。
【００１２】
そして、本発明のモータ駆動装置（Ｓ）における昇圧回路（２０）は、昇圧回路部（２２）から出力された昇圧電圧（Ｖａ）に電源電圧（Ｖｄｄ）を加えたシフト電圧（Ｖｓｄ）を出力する電圧シフト回路部（２３）をさらに備え、この電圧シフト回路部（２３）において昇圧電圧（Ｖａ）に電源電圧（Ｖｄｄ）を加えて出力するように構成されているので、従来のように、チャージポンプ式電源回路等を用いて電源電圧（Ｖｄｄ）を直接的に昇圧させる構成と比べて電源電圧（Ｖｄｄ）の変動による影響を少なくでき、これにより、従来よりもシフト電圧（Ｖｓｄ）をモータ駆動回路（３０）に安定して供給することが可能となる。このように、本発明のモータ駆動装置（Ｓ）は、電源電圧に変動が生じても、モータ駆動回路（３０）にシフト電圧（Ｖｓｄ）を安定して供給することができるので、これにより、モータ駆動回路（３０）を正常に動作させることができ、モータ（４０）を安定して駆動させることが可能となる。
【００１３】
このとき、請求項２、請求項４に記載のように、前記電圧シフト回路部（２３）は、より好適には、直流電源（５０）から出力された電源電圧（Ｖｄｄ）によって充電される第一のコンデンサ（Ｃ１）と、第一のコンデンサ（Ｃ１）とグランド（ＧＮＤ）との間に直列に接続され昇圧電圧（Ｖａ）によって充電される第二のコンデンサ（Ｃ２）と、第一の状態で第一のコンデンサ（Ｃ１）を充電させると共に第二のコンデンサ（Ｃ２）を放電させ、第二の状態で第一のコンデンサ（Ｃ１）を放電させると共に第二のコンデンサ（Ｃ２）を充電させるスイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２）と、直流電源（５０）と第一のコンデンサ（Ｃ１）との間に順方向となるように直列に接続された第一の整流素子（Ｄ１）と、第二のコンデンサ（Ｃ２）とグランド（ＧＮＤ）との間に順方向となるように直列に接続された第二の整流素子（Ｄ２）と、シフト電圧（Ｖｓｄ）を出力するための出力端子（Ｔｏ）と、第一のコンデンサ（Ｃ１）と出力端子（Ｔｏ）との間に順方向となるように直列に接続された第三の整流素子（Ｃ３）と、第三の整流素子（Ｄ３）よりも出力端子（Ｔｏ）側に並列に接続された第三のコンデンサ（Ｃ３）と、を備える。
【００１４】
このような構成によれば、スイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２）を第一の状態にすることにより、第一のコンデンサ（Ｃ１）を充電することができると共に第二のコンデンサ（Ｃ２）を放電でき、スイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２）を第二の状態に動作することにより、第一のコンデンサ（Ｃ１）を放電できると共に第二のコンデンサ（Ｃ２）を充電できる。また、第二の状態で第二のコンデンサ（Ｃ２）を充電させることにより、第一のコンデンサ（Ｃ１）による出力電圧を第二のコンデンサ（Ｃ２）に充電されていた分だけシフトさせることができ、これをシフト電圧（Ｖｓｄ）として出力することができる。さらに、第三の整流素子（Ｄ３）よりも出力端子（Ｔｏ）側に第三のコンデンサ（Ｃ３）を並列に接続することにより、上記第一のコンデンサ（Ｃ１）によるシフト電圧（Ｖｓｄ）を一定に維持することができる。また、第一の整流子（Ｄ１）、第二の整流子（Ｄ２）、第三の整流子（Ｄ３）を上述のように第一のコンデンサ（Ｃ１）、第二のコンデンサ（Ｃ２）、第三のコンデンサ（Ｃ３）の配置に合わせて適所に接続することにより、第一のコンデンサ（Ｃ１）、第二のコンデンサ（Ｃ２）、第三のコンデンサ（Ｃ３）の充放電時に昇圧回路部（２３）内を整流でき、シフト電圧（Ｖｓｄ）を確実に出力することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来のように、チャージポンプ式電源回路等を用いて電源電圧を直接的に昇圧させる構成と比べて電源電圧の変動による影響を少なくでき、従来よりもシフト電圧をモータ駆動回路に安定して供給することができる。これにより、電源電圧に変動が生じても、モータ駆動回路にシフト電圧を安定して供給することができるので、モータ駆動回路を正常に動作させることができ、モータを安定して駆動させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
ここで、図１乃至図４は本発明の一実施形態を示す図で、図１はモータ駆動装置の全体構成を示す図、図２は昇圧回路の構成を示す図、図３はモータ駆動回路およびモータの構成を示す図、図４は昇圧回路の動作を示す説明図である。
【００１７】
はじめに、図１乃至図３を参照しながら、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の構成について説明する。図１に示す本発明の第一実施形態に係るモータ駆動装置Ｓは、例えば、乗用自動車等のパワーステアリング装置、空調装置、エンジン冷却装置、パワーウィンドウ装置等に好適に使用されるものであり、制御回路１０、昇圧回路２０、モータ駆動回路３０、モータ４０、直流電源５０を有して構成されている。
【００１８】
制御回路１０は、昇圧回路２０およびモータ駆動回路３０の動作を制御するものであり、その内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むマイクロコンピュータを備えている。制御回路１０は、直流電源５０の陽極端子に接続された陽極電源線６１にイグニッションスイッチ６２を介して接続されており、本例では、イグニッションスイッチ６２をスイッチオンにすることによって直流電源５０から制御回路１０へ電源電圧Ｖｄｄ（例えば、１２Ｖ）が印加され、制御回路１０が起動するようになっている。また、制御回路１０は、不図示の操作スイッチやセンサ等から出力された信号を検出することにより、後述するように、昇圧回路２０に制御信号Ｓａを出力すると共に、モータ駆動回路３０に制御信号Ｓｂを出力するように構成されている。
【００１９】
昇圧回路２０には、ヒューズ６３を介して陽極電源線６１が接続されており、これによって、直流電源５０から電源電圧Ｖｄｄが印加されるようになっている。この昇圧回路２０は、直流電源５０から印加された電源電圧Ｖｄｄを昇圧してモータ駆動回路３０にシフト電圧Ｖｓｄを供給するためのものであり、図２に示すように、５Ｖ安定化電源回路部２１、３倍昇圧回路部２２、電圧シフト回路部２３等を有して構成されている。
５Ｖ安定化電源回路部２１は、直流電源５０から印加された電源電圧Ｖｄｄ（１２Ｖ）を５Ｖに降圧し、この降圧した５Ｖ電圧を安定化電圧Ｖａ’として３倍昇圧回路部２２に安定して出力することができるように構成されている。
【００２０】
３倍昇圧回路部２２は、５Ｖ安定化電源回路部２１から出力された安定化電圧Ｖａ’（５Ｖ）を３倍に昇圧し、この昇圧した電圧（約１５Ｖ）を昇圧電圧Ｖａとして電圧シフト回路部２３に出力することができるように構成されている。そして、３倍昇圧回路部２２の出力端子は、後述する電圧シフト回路部２３における第一のトランジスタＴｒ１のコレクタ端子に接続されており、また、この３倍昇圧回路部２２の出力端子には、電解コンデンサからなるバックアップコンデンサＣ４が並列に接続されている。
【００２１】
電圧シフト回路部２３は、直流電源５０から印加された電源電圧Ｖｄｄに３倍昇圧回路から出力された昇圧電圧Ｖａを加えて電圧をシフトさせ、これをシフト電圧Ｖｓｄとして出力するものである。電圧シフト回路部２３は、図２に示すように、発振器Ｑ１、抵抗Ｒ１、第一のトランジスタＴｒ１、第二のトランジスタＴｒ２、第一のダイオードＤ１、第二のダイオードＤ２、第三のダイオードＤ３、第一のコンデンサＣ１、第二のコンデンサＣ２、第三の第三のコンデンサＣ３、および出力端子Ｔｏを有して構成されている。
【００２２】
本実施形態の電圧シフト回路部２３において、スイッチング素子としての第一のトランジスタＴｒ１は、ｎｐｎ型のトランジスタにより構成されており、同じくスイッチング素子としての第二のトランジスタＴｒ２は、ｐｎｐ型のトランジスタにより構成されている。第一のトランジスタＴｒ１のコレクタ端子には、３倍昇圧回路部２２の出力端子が接続されており、第一のトランジスタＴｒ１のコレクタ端子とベース端子との間には、抵抗Ｒ１が接続されている。また、第一のトランジスタＴｒ１のエミッタ端子には、第二のトランジスタＴｒ２のエミッタ端子が接続されており、第二のトランジスタＴｒ２のコレクタ端子は接地されている。さらに、第一のトランジスタＴｒ１のベース端子と第二のトランジスタＴｒ２のベース端子とは接続部Ｐ１において接続されており、この接続部Ｐ１には、発振器Ｑ１の出力端子が接続されている。
【００２３】
発振器Ｑ１は、制御回路１０から出力された制御信号Ｓａに応じて発振パルス信号Ｓｐを出力することができるように構成されており、本例では、この発振パルス信号Ｓｐがベース電流として、第一のトランジスタＴｒ１のベース端子と第二のトランジスタＴｒ２のベース端子とに入力されるようになっている。そして、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号ＳｐがＬレベルとなったときには、第一のトランジスタＴｒ１がオフとなると共に第二のトランジスタＴｒ２がオンとなる（本発明に係る第一の状態となる）。また、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号ＳｐがＨレベルとなったときには、第一のトランジスタＴｒ１がオンとなると共に第二のトランジスタＴｒ２がオフとなる（本発明に係る第二の状態となる）。このとき、発振パルス信号Ｓｐの周波数（第一のトランジスタＴｒ１および第二のトランジスタＴｒ２がオン・オフする時間）は、後述するように、第一のコンデンサＣ１および第二のコンデンサＣ２が十分に充電される程度に設定されている。
【００２４】
第一のコンデンサＣ１の正側端子は、第一の整流素子としての第一のダイオードＤ１を介して直流電源５０の電源端子に接続されている。このとき、第一のダイオードＤ１は、直流電源５０から第一のコンデンサＣ１に向けて順方向となるように接続されている。また、第一のコンデンサＣ１の負側端子には、第二のコンデンサＣ２の正側端子が接続されており、第二のコンデンサＣ２の負側端子は、第二の整流素子としての第二のダイオードＤ２を介して接地されている。このとき、第二のダイオードＤ２は、第二のコンデンサＣ２からグランドＧＮＤに向けて順方向となるように接続されている。
【００２５】
第一のコンデンサＣ１の負側端子と第二のコンデンサＣ２の正側端子との接続部Ｐ２は、第一のトランジスタＴｒ１のエミッタ端子と第二のトランジスタＴｒ２のエミッタ端子との接続部Ｐ３に接続されている。また、第一のコンデンサＣ１の正側端子と第一のダイオードＤ１のカソード端子との接続部Ｐ４には、第三の整流素子としての第三のダイオードＤ２のアノード端子が並列に接続されており、この第三のダイオードＤ２のカソード端子は、出力端子Ｔｏに接続されている。また、第三のダイオードＤ３よりも出力端子Ｔｏ側の接続部Ｐ５には、第三のコンデンサＣ３が並列に接続されており、出力端子Ｔｏは、図３に示すように、シフト電圧Ｖｓｄを供給するための電源端子としてモータ駆動回路３０に接続されている。
【００２６】
モータ駆動回路３０は、昇圧回路から出力されたシフト電圧Ｖｓｄに基づいて、モータ４０に駆動電圧を出力するように構成されており、その内部にインバータ回路部３１、ドライバ回路部３２、モータ制御回路部３３等を有して構成されている。
インバータ回路部３１は、上アームおよび下アームとがブリッジ接続されたいわゆる全波駆動回路により構成されている。すなわち、インバータ回路部３１の上アームは、ＦＥＴ３４ａ，３４ｂ，３４ｃおよびダイオード３５ａ，３５ｂ，３５ｃにより構成され、下アームは、ＦＥＴ３４ｄ，３４ｅ，３４ｆおよびダイオード３５ｄ，３５ｅ，３５ｆにより構成されている。
【００２７】
ＦＥＴ３４ａ乃至３４ｆは、ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されており、陽極電源線３６と陰極電源線３７との間で、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相にブリッジ接続されている。各ブリッジ接続部の中間部は、後述するモータ４０の電機子巻線４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにそれぞれ接続されており、ＦＥＴ３４ａ乃至３４ｆのゲートは、ドライバ回路部３２にそれぞれ接続されている。陽極電源線３６には、直流電源５０が接続されており、これにより、ＦＥＴ３４ａ，３４ｂ，３４ｃの各ドレインに電源電圧Ｖｄｄが供給されるようになっている。そして、ＦＥＴ３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、陽極電源線３６から電機子巻線４１ｕ，４１ｖ，４１ｗへの電流の供給、停止をそれぞれスイッチングすることができるようになっており、また、ＦＥＴ３４ｄ，３４ｅ，３４ｆは、電機子巻線４１ｕ，４１ｖ，４１ｗから陰極電源線３７への電流の流れをスイッチングすることができるようになっている。
【００２８】
ダイオード３５ａ乃至３５ｆは、順方向にのみ電流を流すことができる整流素子で構成されており、各ブリッジ接続部において、各ＦＥＴ３４ａ乃至３４ｆにそれぞれ並列接続されると共に、陽極電源線３６から陰極電源線３７への電流の流れに対して逆方向になるように配線接続されている。なお、通常、ダイオード３５ａ乃至３５ｆは、ＭＯＳＦＥＴからなるＦＥＴ３４ａ乃至３４ｆにそれぞれ内蔵されている。
【００２９】
ドライバ回路部３２は、昇圧回路２０からシフト電圧Ｖｓｄの供給を受けると共に、モータ制御回路部３３から出力される通電信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｎ、Ｓｗｎに応じてＦＥＴ３４ａ乃至３４ｆのゲートを駆動させて、これらＦＥＴ３４ａ乃至３４ｆをオン・オフさせるように構成されている。モータ制御回路部３３は、いわゆるモータコントローラＩＣにより構成されており、制御回路１０から出力された制御信号Ｓｂに応じて、ドライバ回路部３２に通電信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｎ、Ｓｗｎを出力するように構成されている。また、モータ制御回路部３３は、モータ４０に備えられた位置検出センサ４５ｕ，４５ｖ，４５ｗから出力された位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに応じて、通電信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｎ、Ｓｗｎの出力レベルを切り替えるように構成されている。
【００３０】
モータ４０は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電機子巻線４１ｕ，４１ｖ，４１ｗを備えたステータ４２と、永久磁石が配設されたロータ４３と、を有するブラシレスモータにより構成されている。ロータ４３には、Ｎ極とＳ極とを１極ずつ備えたロータマグネット４４が配設されており、ロータ４３の回転軸には外部可動機構（不図示）が連結されるようになっている。なお、ここで言う外部可動機構とは、本モータ駆動装置Ｓがパワーステアリング装置に用いられた場合には、ステアリングの回転軸であり、本モータ駆動装置Ｓが空調装置やエンジン冷却装置に用いられた場合には、送風用のファンである。電機子巻線４１ｕ，４１ｖ，４１ｗは星形結線されており、この電機子巻線４１ｕ，４１ｖ，４１ｗの各末端部は、モータ駆動回路３０の出力端子にそれぞれ接続されている。モータ４０には、ロータマグネット４４と対向するように、ホール素子等からなる位置検出センサ４５ｕ，４５ｖ，４５ｗが一体に組み込まれており、この位置検出センサ４５ｕ，４５ｖ，４５ｗの出力部は、モータ駆動回路３０の位置検出信号入力端子にそれぞれ接続されている。
【００３１】
そして、本実施形態に係るモータ駆動装置Ｓでは、位置検出センサ４５ｕ，４５ｖ，４５ｗによって、ロータ４３の回転に伴うロータマグネット４４の磁界の変化が検出され、ロータ４３の回転位置に応じた位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗが、後述するモータ制御回路部３３に出力されるようになっている。直流電源５０は、車載用の直流型蓄電池で構成され、上記制御回路１０、昇圧回路２０、モータ駆動回路３０に電源電圧（Ｖｄｄ）を供給することができるようになっている。
【００３２】
次に、図１乃至図４を参照しながら、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置Ｓの動作について説明する。
制御回路１０は、不図示の操作スイッチやセンサ等から出力された信号を検出することにより、昇圧回路２０に制御信号Ｓａを出力すると共に、モータ駆動回路３０に制御信号Ｓｂを出力する。これにより、昇圧回路２０の発振器Ｑ１に制御信号Ｓｂが入力され、発振器Ｑ１が発振パルス信号Ｓｐを出力する。このとき、はじめに発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号ＳｐがＬレベルになると（図４参照）、第一のトランジスタＴｒ１がオフとなると共に第二のトランジスタＴｒ２がオンとなる（本発明に係る第一の状態となる）。これにより、第一のコンデンサＣ１における負側端子の電位がＧＮＤ電位と等しくなると共に、第一のコンデンサＣ１における正側端子の電位が電源電圧Ｖｄｄと等しくなり、第一のコンデンサＣ１が電源電圧Ｖｄｄによって十分に充電される。
【００３３】
なお、詳しくは、第一のコンデンサＣ１における正側端子の電位は、電源電圧Ｖｄｄから第一のダイオードＤ１による電圧降下の分と、第二のトランジスタＴｒ２におけるコレクタ−エミッタ電圧の分とを差し引いた電圧となるが、これらの電圧は僅かであることと説明の容易のため、第一のダイオードＤ１の電圧降下と、第二のトランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ電圧については考慮しないこととする。また、同様に、以下の説明においても、第二のダイオードＤ２および第三のダイオードＤ３による電圧降下、第一のトランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ電圧については考慮しないこととする。
【００３４】
さらに、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号ＳｐがはじめにＬレベルになったときには、第一のトランジスタＴｒ１がオフとなると共に第二のトランジスタＴｒ２がオンとなり、これに伴って、第一のコンデンサＣ１が充電される。このとき、図４では、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号ＳｐがはじめにＬレベルになったときには第二のコンデンサＣ２および第三のコンデンサＣ３が放電されることが記載されていないが、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号ＳｐがはじめてＬレベルになったときには、第二のコンデンサＣ２および第三のコンデンサＣ３は充電された状態ではないために放電されないだけであって、このとき、第二のコンデンサＣ２および第三のコンデンサＣ３は放電可能な状態となっており、この状態も本発明のスイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２）における第一の状態に含まれるものである。
【００３５】
そして、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号ＳｐがＨレベルになる（図４参照）と、第一のトランジスタＴｒ１がオンとなると共に第二のトランジスタＴｒ２がオフとなる（本発明に係る第二の状態となる）。これにより、第二のコンデンサＣ２における負側端子の電位がＧＮＤ電位と等しくなると共に、第二のコンデンサＣ２における正側端子の電位（第一のコンデンサＣ１における負側端子の電位）が３倍昇圧回路部２２から出力された昇圧電圧Ｖａと等しくなり、第二のコンデンサＣ２が昇圧電圧Ｖａによって十分に充電される。そして、第二のコンデンサＣ２における正側端子の電位が昇圧電圧Ｖａとなることと、第一のコンデンサＣ１が電源電圧Ｖｄｄによって十分に充電されていることから、第一のコンデンサＣ１における正側端子の電位は、電源電圧Ｖｄｄに昇圧電圧Ｖａを加えた電圧にまでシフトする。
【００３６】
このとき、第一のダイオードＤ１におけるアノード端子側の電位が電源電圧Ｖｄｄであり、第一のダイオードＤ１におけるカソード端子側の電位（第一のコンデンサＣ１における正側端子の電位）が、上述のように電源電圧Ｖｄｄに昇圧電圧Ｖａを加えた電圧となるから、第一のダイオードＤ１の導通が遮断される。これにより、第一のコンデンサＣ１が放電し、出力端子Ｔｏから、電源電圧Ｖｄｄに昇圧電圧Ｖａを加えたシフト電圧Ｖｓｄが出力される。また、これと同時に、第一のコンデンサＣ１に充電されていた電源電圧Ｖｄｄに昇圧電圧Ｖａを加えた電圧に相当する電荷が第三のダイオードＤ２を介して第三のコンデンサＣ３へ移動し、第三のコンデンサＣ３が電源電圧Ｖｄｄに昇圧電圧Ｖａを加えたシフト電圧Ｖｓｄによって十分に充電される。
【００３７】
そして、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号Ｓｐが再びＬレベルになる（図４参照）と、第一のトランジスタＴｒ１がオフとなると共に第二のトランジスタＴｒ２がオンとなる（本発明に係る第一の状態となる）。ここで、第一のコンデンサＣ１に蓄えられていた電荷は、上記のように第一のコンデンサＣ１が放電したときに、すべて第三のコンデンサＣ３に移動してしまっているので、第一のコンデンサＣ１における正側端子の電位は、電源電圧Ｖｄｄよりも低くなる。従って、第一のダイオードＤ１においては、アノード端子側の電位の方がカソード側の電位よりも高くなるので、第一のダイオードＤ１が導通し、第一のコンデンサＣ１が電源電圧Ｖｄｄによって十分に充電される。
【００３８】
また、第三のダイオードＤ２においては、アノード端子側の電位（電源電圧Ｖｄｄ）の方がカソード側の電位（電源電圧Ｖｄｄ＋昇圧電圧Ｖａ）よりも低くなるので、第三のダイオードＤ２が遮断され、これによって、第三のコンデンサＣ３の充電が停止される。このとき、出力端子Ｔｏからは、第三のコンデンサＣ３に蓄積された電荷によって、電源電圧Ｖｄｄに昇圧電圧Ｖａを加えたシフト電圧Ｖｓｄの出力が維持される。さらに、第二のコンデンサＣ２においては、第二のトランジスタＴｒ２がオンとなることにより、放電が開始される。このとき、第二のコンデンサＣ２における正側端子の電位がＧＮＤ電位と等しくなることにより、第二のコンデンサＣ２における負側端子の電位は、第二のコンデンサＣ２に蓄積されていた電荷に相当する電圧（−Ｖａ）となる。そして、この第二のコンデンサＣ２における負側端子の電位（−Ｖａ）は、ＧＮＤ電位よりも低いため、第二のダイオードＤ２が遮断される。これにより、第二のコンデンサＣ２の放電は、負側端子の電位が増加する形によって成立する。
【００３９】
そして、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号Ｓｐが再びＨレベルになる（図４参照）と、第一のトランジスタＴｒ１がオンとなると共に第二のトランジスタＴｒ２がオフとなる（本発明に係る第二の状態となる）。これにより、第二のコンデンサＣ２における負側端子の電位がＧＮＤ電位と等しくなると共に、第二のコンデンサＣ２における正側端子の電位（第一のコンデンサＣ１における負側端子の電位）が３倍昇圧回路部２２から出力された昇圧電圧Ｖａと等しくなり、第二のコンデンサＣ２が昇圧電圧Ｖａによって再び十分に充電される。そして、上述のように、第二のコンデンサＣ２における正側端子の電位が昇圧電圧Ｖａとなることと、第一のコンデンサＣ１が電源電圧Ｖｄｄによって十分に充電されていることから、第一のコンデンサＣ１における正側端子の電位は、電源電圧Ｖｄｄに昇圧電圧Ｖａを加えた電圧にまでシフトする。また、このとき、第一のコンデンサＣ１は放電し、出力端子Ｔｏから電源電圧Ｖｄｄに昇圧電圧Ｖａを加えたシフト電圧Ｖｓｄが出力される。
【００４０】
このように、本実施形態に係る昇圧回路２０では、図４に示すように、発振器Ｑ１から出力された発振パルス信号ＳｐがＬレベルとＨレベルとに切り替わる（第一の状態と第二の状態とに切り替わる）毎に、第一のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の充放電が交互に行われるようになっており、これにより、出力端子Ｔｏから安定してシフト電圧Ｖｓｄ（＝電源電圧Ｖｄｄ＋昇圧電圧Ｖａ）を出力することが可能となっている。そして、このシフト電圧Ｖｓｄは、図３に示すように、駆動用電源電圧としてモータ駆動回路３０のドライバ回路部３２に供給される。このとき、シフト電圧Ｖｓｄは、電源電圧Ｖｄｄの変動による影響を受けにくく安定して出力されるので、ドライバ回路部３２は、インバータ回路部３１のＦＥＴ３４ａ乃至３４ｆを確実にスイッチングさせることが可能である。これにより、モータ駆動装置Ｓにおけるモータ停止等の動作不良を防止することができ、モータ４０を安定して駆動させることが可能となる。
【００４１】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態の昇圧回路２０によれば、５Ｖ安定化電源回路部２１において電源電圧Ｖｄｄを一定の安定化電圧Ｖａ’に変換でき、さらに３倍昇圧回路部２２において安定化電圧Ｖａ’を昇圧して昇圧電圧Ｖａを出力することができるので、直流電源５０から出力される電源電圧Ｖｄｄに変動が生じても、３倍昇圧回路部２２から出力される昇圧電圧Ｖａを一定に保つことができる。さらに、電圧シフト回路部２３において昇圧電圧Ｖａに電源電圧Ｖｄｄを加えた電圧をシフト電圧Ｖｓｄとして出力させるので、従来のように、チャージポンプ式電源回路等を用いて電源電圧Ｖｄｄを直接的に昇圧させる構成と比べて電源電圧Ｖｄｄの変動による影響を少なくでき、これにより、従来よりもシフト電圧Ｖｓｄをモータ駆動回路３０に安定して供給することが可能となる。
【００４２】
（２）本実施形態のモータ駆動装置Ｓによれば、電源電圧に変動が生じても、昇圧回路２０からモータ駆動回路３０にシフト電圧Ｖｓｄを安定して供給することができるので、モータ駆動回路３０を正常に動作させることができ、これにより、モータ４０の停止等の動作不良を防止することができ、モータ４０を安定して駆動させることが可能となる。
【００４３】
（３）本実施形態の昇圧回路２０によれば、第一のトランジスタＴｒ１および第二のトランジスタＴｒ２を第一の状態にすることにより、第一のコンデンサＣ１を充電することができると共に第二のコンデンサＣ２を放電でき、第一のトランジスタＴｒ１および第二のトランジスタＴｒ２を第二の状態にすることにより、第一のコンデンサＣ１を放電できると共に第二のコンデンサＣ２を充電できる。また、上記第二の状態で第二のコンデンサＣ２を充電させることにより、第一のコンデンサＣ１による出力電圧を第二のコンデンサＣ２に充電されていた分だけシフトさせることができ、これをシフト電圧（Ｖｓｄ）として出力することができる。さらに、第三のダイオードＤ３よりも出力端子Ｔｏ側に第三のコンデンサＣ３を並列に接続することにより、上記第一のコンデンサＣ１によるシフト電圧Ｖｓｄを一定に維持することができる。また、第一のダイオードＤ１、第二のダイオードＤ２、第三のダイオードＤ３を上述のように第一のコンデンサＣ１、第二のコンデンサＣ２、第三のコンデンサＣ３の配置に合わせて適所に接続することにより、第一のコンデンサＣ１、第二のコンデンサＣ２、第三のコンデンサＣ３の充放電時に昇圧回路部２２内を整流でき、シフト電圧Ｖｓｄを確実に出力することが可能となる。
【００４４】
なお、本発明の実施の形態は、以下のように改変することができる。
（ａ）上記実施形態では、スイッチング素子として第一のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。その他にも、スイッチング素子としてＦＥＴ等が用いられても良い。
【００４５】
（ｂ）上記実施形態では、第一のコンデンサＣ１、第二のコンデンサＣ２、第三のコンデンサＣ３がそれぞれ一つずつ設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。その他にも、第一のコンデンサＣ１、第二のコンデンサＣ２、第三のコンデンサＣ３は、それぞれ直列に複数のコンデンサが接続されてなる構成であっても良い。
【００４６】
（ｃ）上記実施形態では、図１において、制御回路１０、昇圧回路２０、モータ駆動回路３０を別体となるように図示したが、制御回路１０、昇圧回路２０、モータ駆動回路３０は、同一の回路基板上にて一体となるように実装されてもよく、また、それぞれ異なった回路基板上に実装されても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態に係るモータ駆動装置の全体構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る昇圧回路の構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係るモータ駆動回路およびモータの構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係る昇圧回路の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  制御回路、２０  昇圧回路、２１  ５Ｖ安定化電源回路部、２２  ３倍昇圧回路部、２３  電圧シフト回路部、３０  モータ駆動回路、３１  インバータ回路部、３２  ドライバ回路部、３３  モータ制御回路部、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆ  ＦＥＴ、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ  ダイオード、３６  陽極電源線、３７  陰極電源線、４０  モータ、４１ｕ，４１ｖ，４１ｗ  電機子巻線、４２  ステータ、４３  ロータ、４４  ロータマグネット、４５ｕ，４５ｖ，４５ｗ  位置検出センサ、５０  直流電源、６１  陽極電源線、６２  イグニッションスイッチ、６３  ヒューズ、Ｃ１  第一のコンデンサ、Ｃ２  第二のコンデンサ、Ｃ３  第三のコンデンサ、Ｃ４  バックアップコンデンサ、Ｄ１  第一のダイオード、Ｄ２  第二のダイオード、Ｄ３  第三のダイオード、ＧＮＤ  グランド、Ｑ１  発振器、Ｒ１  抵抗、Ｓ  モータ駆動装置、Ｔｏ  出力端子、Ｔｒ１  第一のトランジスタ、Ｔｒ２  第二のトランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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