(57)【要約】【課題】何らかの外部要因の異常な過大負荷がモータにかかった場合において、確実に出力トランジスタ等を保護できる保護回路及びそれを備えたモータ駆動装置を提供することにある。【解決手段】モータ駆動装置は、目標速度指令とモータの回転速度情報に基づいて速度制御信号（Ｓ６）を出力する速度制御回路（１）と、速度制御信号に基づきＰＷＭ信号を生成し、出力するＰＷＭ信号発生回路（５）と、ＰＷＭ信号に基づいて前記モータの巻線に通電するスイッチング回路（１２）と、速度制御信号が最大トルクを指令する信号である状態であるフルトルク状態を検出するフルトルク検出回路（６）を有し、フルトルク検出回路（６）によりフルトルク状態が一定時間継続したことが検出されたときにスイッチング回路を停止させる信号（Ｓ１１）を出力する保護回路（１４）とを有する。【選択図】図１
2007143265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標速度指令とモータの回転速度情報に基づいて速度制御信号（Ｓ６）を出力する速度制御回路（１）と、
前記速度制御信号に基づきＰＷＭ信号を生成し、出力するＰＷＭ信号発生回路（５）と、
前記ＰＷＭ信号に基づいて前記モータの巻線に通電するスイッチング回路（１２）と、
前記速度制御信号が最大トルクを指令する信号である状態であるフルトルク状態を検出するフルトルク検出回路（６）を有し、前記フルトルク検出回路（６）によりフルトルク状態が一定時間継続したことが検出されたときに前記スイッチング回路を停止させる信号（Ｓ１１）を出力する保護回路（１４）と
を有する、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記保護回路（１４）は、前記スイッチング回路の動作を停止させる信号を保持するラッチ回路（７）を有し、該ラッチ回路の前記保持状態はモータ動作の停止を指令する信号（Ｓ２）により解除される、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記保護回路（１４）は、前記スイッチング回路の動作を停止させる信号を保持するラッチ回路（７）と、前記速度制御信号（Ｓ６）が制御可能範囲以下になったことを検出したときに減速指令検出信号（Ｓ１０）を出力する減速指令検出回路（４）とを有し、
前記ラッチ回路の前記保持状態は前記減速指令検出信号により解除される、請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記モータ駆動装置は、電源電圧が所定値以下になったことを検出したときにリセット信号（Ｓ７）を出力する電源リセット回路（４）をさらに備え、
前記保護回路（１４）は、前記スイッチング回路の動作を停止させる信号を保持するラッチ回路（７）を有し、
前記ラッチ回路の前記保持状態は前記リセット信号により解除される、請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ信号発生回路（５）は、
モータ駆動電流を検出する電流検出抵抗と、
前記速度制御信号を増幅させる増幅器と、
前記増幅器の出力を受けて出力し、前記増幅器の出力が所定のクランプ電圧（Ｖ４）を超えたときに、前記出力をクランプ電圧（Ｖ４）にクランプするクランプ回路と、
前記電流検出抵抗に発生する電圧と、前記クランプ回路の出力電圧とを比較する比較器と、
前記比較器の出力信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する回路とを有する、
請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記フルトルク検出回路の検出レベル（Ｖ２）は、前記増幅器の出力が前記クランプ電圧（Ｖ４）に達するときの速度制御信号の値（Ｖ５）以上に設定する、請求項５記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記ＰＷＭ信号発生回路（５ｂ）は
三角波を発生させる三角波発振器（３３）と、
前記速度制御信号を、所定電圧を基準にして増幅する増幅器（３１）と、
前記増幅器の出力信号と前記三角波発振器の出力信号とを比較することにより、前記ＰＷＭ信号を出力する比較器（３２）とを有する、請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記フルトルク検出回路の検出レベル（Ｖ２）は、前記ＰＷＭ制御信号のデューティが最大となるときの前記速度制御信号の出力信号の電圧（Ｖ９）以上に設定する、請求項７記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記一定時間は１秒以上の時間に設定される、請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
目標速度指令とモータの回転速度情報に基づいて速度制御信号（Ｓ６）を出力する速度制御回路（１）と、
前記速度制御信号に基づきＰＷＭ信号を生成し、出力するＰＷＭ信号発生回路（５）と、
前記ＰＷＭ信号に基づいて前記モータの巻線に通電するスイッチング回路（１２）と、
前記速度制御信号が最大トルクを指令する信号である状態であるフルトルク状態を検出するフルトルク検出回路（６）を有し、前記フルトルク検出回路（６）によりフルトルク状態が一定時間継続したことが検出されたときに前記スイッチング回路を停止させる信号（Ｓ１１）を出力する保護回路（１４）と
を有する、半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ駆動装置に関し、特に、モータ駆動ＬＳＩ等の半導体集積回路において、モータが何らかの外部要因にて異常な過大負荷がかかり速度制御可能範囲外になった場合にモータを駆動するための回路素子または、モータの巻き線コイルが破壊されるのを防ぐ保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のブラシレスモータの制御において、ロータ回転速度がホール素子等の検出素子を用いて検出される。速度制御回路において、この検出された速度情報と目標速度信号とが比較されて、モータの回転速度を制御するための速度制御信号が生成される。
【０００３】
一定速度で回転中であるブラシレスモータをモータのロータ等に外部から強制的に負荷がかかり、強制的にモータが停止した場合、速度制御回路には、モータが回転しないために回転速度信号が入力されない。このため、速度制御回路は、モータが目標回転数に達していないと判断し、フル加速を指示する速度制御信号を出力し続ける。これにより、モータを駆動するための出力トランジスタに大電流が流れ続け、出力トランジスタの破壊、またはブラシレスモータの巻き線コイルの破壊を招くという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、例えば特許文献１に開示の技術がある。特許文献１は、一定速度で回転中であるブラシレスモータのロータ等に外部から強制的に負荷が与えられ、ロータが強制的に停止させられた場合における保護技術を開示する。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２２８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示すような従来のモータ駆動装置における保護技術は、モータが完全に停止し、モータ位置検出信号（または回転速度信号）が完全に出力されなくなった後、保護回路を動作させている。このため、何らかの外部要因にて異常な過大負荷がかかりモータが完全停止するまでに時間を要した場合、保護動作を開始するまでに時間がかかってしまう。よって、モータを駆動するための出力トランジスタに大電流が流れる時間が増大し、出力トランジスタが破壊され、またはブラシレスモータのステータ巻線が破壊されるという問題があった。
【０００７】
また、モータが完全に停止させられないような何らかの外部要因の異常な過大負荷の場合においても、モータ位置検出信号は出力され続け、保護動作が機能しない。このため、モータを駆動するための出力トランジスタに大電流が流れ続け、出力トランジスタが破壊され、またはブラシレスモータのステータ巻線が破壊されるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、何らかの外部要因の異常な過大負荷がモータにかかった場合において、確実に出力トランジスタ等を保護できる保護回路及びそれを備えた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】
【０００９】
本発明に係るモータ駆動装置は、目標速度指令とモータの回転速度情報に基づいて速度制御信号を出力する速度制御回路と、速度制御信号に基づきＰＷＭ信号を生成し、出力するＰＷＭ信号発生回路と、ＰＷＭ信号に基づいて前記モータの巻線に通電するスイッチング回路と、保護回路とを有する。保護回路は、速度制御信号が最大トルクを指令する信号である状態であるフルトルク状態を検出するフルトルク検出回路を有し、フルトルク検出回路によりフルトルク状態が一定時間継続したことが検出されたときにスイッチング回路を停止させる信号を出力する。
【００１０】
保護回路は、スイッチング回路の動作を停止させる信号を保持するラッチ回路を有してもよい。この場合、ラッチ回路の保持状態はモータ動作の停止を指令する信号により解除されてもよい。
【００１１】
または、保護回路は、スイッチング回路の動作を停止させる信号を保持するラッチ回路と、速度制御信号が制御可能範囲以下になったことを検出したときに減速指令検出信号を出力する減速指令検出回路とを有してもよい。この場合、ラッチ回路の保持状態は減速指令検出信号により解除されてもよい。
【００１２】
また、モータ駆動装置は、電源電圧が所定値以下になったことを検出したときにリセット信号を出力する電源リセット回路をさらに備え、保護回路（１４）はスイッチング回路の動作を停止させる信号を保持するラッチ回路を有してもよい。この場合、ラッチ回路の保持状態はリセット信号により解除されてもよい。
【００１３】
また、ＰＷＭ信号発生回路は、モータ駆動電流を検出する電流検出抵抗と、速度制御信号を増幅させる増幅器と、増幅器の出力を受けて出力し、増幅器の出力が所定のクランプ電圧を超えたときに、出力をクランプ電圧にクランプするクランプ回路と、電流検出抵抗に発生する電圧と、前記クランプ回路の出力電圧とを比較する比較器と、比較器の出力信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する回路とを有してもよい。この場合、フルトルク検出回路の検出レベルは、増幅器の出力がクランプ電圧に達するときの速度制御信号の値以上に設定するのが好ましい。
【００１４】
また、ＰＷＭ信号発生回路は、三角波を発生させる三角波発振器と、速度制御信号を、所定電圧を基準にして増幅する増幅器と、増幅器の出力信号と三角波発振器の出力信号とを比較することにより、ＰＷＭ信号を出力する比較器とを有してもよい。この場合、フルトルク検出回路の検出レベルは、ＰＷＭ制御信号のデューティが最大となるときの、速度制御信号の電圧以上に設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、何らかの外部要因にて異常な過大負荷がかかりモータが完全停止するまでに時間を有した場合や、モータが完全停止させられないような何らかの外部要因の異常な過大負荷の場合においても、モータに過大負荷がかかり、モータを駆動するための出力トランジスタに大電流が流れはじめるタイミングから保護回路が動作を開始する。これにより、出力トランジスタの破壊、またはブラシレスモータの巻き線コイルの破壊を防止でき、確実に保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
１．モータ駆動装置の構成
図１は、本発明の第１の実施形態のモータ駆動装置のブロック図である。図１のモータ駆動装置は、速度制御信号を出力する速度制御回路１と、所定のクロック信号を出力する発振回路２と、電源電圧を監視する電源リセット回路３と、モータ１３に駆動電圧を供給する駆動回路３６と、駆動回路３６に対する保護動作を行う保護回路１４と、ＡＮＤ回路９、モータ１３のロータの回転子位置を検出する位置検出回路１１とを備える。
【００１８】
駆動回路３６は、ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路５と、通電相の切換えのための制御信号を出力する通電相切換回路１０と、モータ１３の駆動電圧を出力するスイッチング回路１２とを含む。
【００１９】
保護回路１４は、速度制御信号に基づき速度制御信号が減速指令であることを検出する減速指令検出回路４と、速度制御信号に基づきモータ動作状態がフルトルク状態であることを検出するフルトルク検出回路６と、ラッチ回路７と、ＮＡＮＤ回路８とを含む。
【００２０】
減速指令検出回路４は、速度制御信号Ｓ６を監視し、それが所定の制御範囲の下限以下であることを検出したときに、その旨を示す出力信号Ｓ１０（「Ｌ」）を出力する。
【００２１】
速度制御回路１は、リセット信号Ｓ３５によりリセットされると、速度制御信号Ｓ６を制御範囲以下に低下する。
【００２２】
電源リセット回路３は電源電圧Ｓ１の値を監視し、その値が動作範囲内であるときは、出力信号Ｓ７を「Ｈ」に、その値が所定の動作範囲以下になったことを検出したときに、出力信号Ｓ７を「Ｌ」にする。
【００２３】
起動停止信号Ｓ２はモータの停止を指示する制御信号であり、起動指令に対しては「Ｈ」に、停止指令に対しては「Ｌ」に制御される。
【００２４】
２．  モータ駆動装置の動作概要
以上のように構成されるモータ駆動装置の動作の概要を説明する。
【００２５】
速度制御回路１に、モータ１３の目標速度を指令する目標速度信号Ｓ３と、モータ１３の回転速度を示す回転速度信号Ｓ４とが入力される。回転速度信号Ｓ４はモータ１３の回転により得られる。速度制御回路１は、目標速度信号Ｓ３と回転速度信号Ｓ４とを比較し、モータ１３の回転数を目標回転数に維持させるための速度制御信号Ｓ６を出力する。ＰＷＭ信号発生回路５は速度制御信号Ｓ６を入力し、速度制御信号Ｓ６に基づいてＰＷＭ制御信号Ｓ１５を出力する。
【００２６】
位置検出回路１１はモータ１３の位置信号Ｓ１７を入力し、位置検出信号Ｓ１８を出力する。位置検出信号Ｓ１８は通電相切換回路１０に入力される。通電相切換回路１０は、モータ１３位置にもとづき、モータ１３の駆動コイルに通電すべき相を決定する信号Ｓ１９を出力する。スイッチング回路１２は、ＰＷＭ信号発生回路５からのＰＷＭ制御信号Ｓ１５と、通電切換回路１０からの出力信号Ｓ１９とを合成し、モータ１３を回転させるためのモータ駆動信号Ｓ１６を出力する。
【００２７】
以上のように、速度制御回路１、ＰＷＭ信号発生回路５、スイッチング回路１２、位置検出回路１１、通電相切換回路１０、モータ１３からなるフィードバックループによってモータ１３は速度制御される。
【００２８】
また、ＡＮＤ回路９は、電源リセット回路３の出力信号Ｓ７と、起動停止信号Ｓ２と、減速指令検出回路の出力信号Ｓ１０と、ラッチ回路７の出力信号Ｓ１１とを結合し、これらの信号のうちの少なくとも１つが「Ｌ」の場合に、スイッチング回路１２の動作を停止させるための制御信号（すなわち、スイッチング回路１２から出力されるモータ駆動信号Ｓ１６を遮断するための制御信号）を出力する。つまり、スイッチング回路１２は、少なくとも以下のいずれかの場合にその動作が強制的に停止させられる。
【００２９】
１）電源電圧Ｓ１が制御範囲外になったとき
２）起動停止信号Ｓ２が停止指令を示すとき
３）速度制御信号Ｓ６が速度制御可能範囲の下限を下回ったとき
４）保護回路１４による保護動作が機能したとき
【００３０】
３．  保護回路
以下、保護回路１４の詳細を説明する。
【００３１】
＜保護回路の概要＞
保護回路１４は、一定時間継続してフルトルク状態が検出された時に、スイッチ回路１２の動作を停止させるための信号を出力する。ここで、フルトルク状態とは、フルトルク検出回路６により検出され、速度制御信号Ｓ６が最大トルクを指令する信号を出力している状態、または、モータが最大駆動電流で動作している状態をいう。また、一定時間は例えば１秒以上である。
【００３２】
具体的には、フルトルク検出回路６は、発振回路２の出力クロックＳ５を基準クロック信号として入力し、さらに、速度制御回路１から速度制御信号Ｓ６を入力する。フルトルク検出回路６は速度制御信号Ｓ６に基づき、フルトルク状態である時間をクロックＳ５に同期して計測する。フルトルク検出回路６は、一定時間フルトルク状態が続いていると判定すると、その旨を示す出力信号Ｓ８（「Ｈ」）をラッチ回路７に出力する。
【００３３】
ラッチ回路７は出力信号Ｓ８を受けて、スイッチング回路１２から出力されるモータ駆動信号Ｓ１６を遮断するための信号Ｓ１１を出力するとともに、その状態を保持する。すなわち、ラッチ回路７は、フルトルク検出回路６の出力信号Ｓ８が「Ｈ」になったときにセットされ、モータ駆動信号Ｓ１６を遮断するための信号Ｓ１１（「Ｌ」）を出力し、その状態を保持する。
【００３４】
ラッチ回路７は、ＮＡＮＤ回路８の出力信号Ｓ９が「Ｈ」になっときに、すなわち、以下の場合にリセットされ、遮断保持状態が解除される。
【００３５】
ａ）起動停止信号Ｓ２が「Ｌ」（停止）になったとき
ｂ）電源リセット回路３の出力信号Ｓ７が「Ｌ」になったとき（すなわち、電源電圧Ｓ１が所定の制御範囲外になっとき）
ｃ）減速指令検出回路４の出力信号Ｓ１０が「Ｌ」になったとき（速度制御信号Ｓ６が制御範囲の下限を下回ったとき）
【００３６】
＜保護回路の構成、動作＞
図２は保護回路１４（特にフルトルク検出回路６）の詳細な構成を示す図である。同図において、フルトルク検出回路６は、比較器１５と、カウンタ１６と、ＯＲ回路１７とを含む。
【００３７】
比較器１５は、速度制御信号Ｓ６を、フルトルク状態であることを検出するための基準電圧であるフルトルク検出レベルＶ２と比較し、速度制御信号Ｓ６の電圧がフルトルク検出レベルＶ２以上であるとき（すなわち、フルトルク状態であるとき）、出力信号Ｓ２１を「Ｌ」にする。
【００３８】
減速指令検出回路４は比較器で構成される。減速指令検出回路４は、速度制御信号Ｓ６の電圧が、減速指令検出レベルＶ１以下であるとき（すなわち、制御可能範囲以下であるとき）、出力信号Ｓ２２を「Ｌ」にする。なお、減速指令検出レベルＶ１は、速度制御信号Ｓ６が制御可能範囲以下であるか否かを判定する際の基準電圧である。
【００３９】
前述のように、起動停止信号Ｓ２は、起動指令に対しては「Ｈ」に、停止指令に対しては「Ｌ」に制御される。電源電圧Ｓ１が動作範囲内であるときは、電源リセット回路３の出力信号Ｓ７は「Ｈ」に、電源Ｓ１が動作範囲以下であるときは「Ｌ」に制御される。
【００４０】
よって、起動停止指令Ｓ２が起動指令「Ｈ」であり、電源Ｓ１が動作範囲内で電源リセット回路の出力Ｓ７が「Ｈ」の状態において、速度制御信号Ｓ６がフルトルク状態である場合、比較器１５の出力信号Ｓ２１は「Ｌ」になり、減速指令検出回路４の出力信号Ｓ２２は「Ｈ」になる。
【００４１】
起動停止信号Ｓ２と、電源リセット回路の出力信号Ｓ７と、比較器４の出力信号Ｓ２２とは全て「Ｈ」のため、ＮＡＮＤ回路８の出力信号Ｓ８は「Ｌ」となる。ＮＡＮＤ回路８の出力信号Ｓ８と、比較器１５の出力Ｓ２１がともに「Ｌ」のために、ＯＲ回路１７の出力Ｓ３６は「Ｌ」となる。
【００４２】
カウンタ１６は発振回路２の出力クロックＳ５をカウントし、ＯＲ回路１７の出力Ｓ３６が「Ｈ」のときにリセットされる。よって、ＯＲ回路１７の出力Ｓ３６が「Ｌ」の間、カウンタ１６はカウントし続け、所定のカウント値をカウントした時点でその出力Ｓ２０を「Ｌ」から「Ｈ」に切替える。
【００４３】
カウンタ１６の出力Ｓ２０が「Ｈ」に切り替わると、ＲＳフリップフロップからなるラッチ回路７がセットされ、インバータ１８の出力Ｓ１１が「Ｈ」から「Ｌ」に切替わる。出力Ｓ１１の「Ｌ」信号により、ＡＮＤ回路９の出力Ｓ１２が「Ｈ」から「Ｌ」に切替わる。ＡＮＤ回路９の出力Ｓ１２の“Ｌ”への変化により、スイッチング回路１２においてモータ駆動信号Ｓ１６の出力が遮断される。
【００４４】
モータ駆動信号Ｓ１６の遮断状態は以下の場合に解除される。
【００４５】
ａ）起動停止信号Ｓ２に停止信号“Ｌ”を入力する。
【００４６】
ｂ）電源電圧Ｓ１が動作範囲以下にし、電源リセット回路の出力信号Ｓ７を“Ｌ”にする。
【００４７】
ｃ）速度制御信号Ｓ６を減速指令検出レベルＶ１の電圧以下にすることにより、減速指令検出回路４の出力Ｓ２２を「Ｌ」にする。
【００４８】
上記ａ）〜ｃ）の場合にラッチ回路７がリセットされる。このとき、ＮＡＮＤ回路８の出力信号Ｓ８は「Ｈ」であるため、ＯＲ回路１７の出力Ｓ３６が「Ｈ」となり、カウンタ１６がリセットされる。
【００４９】
＜出力信号波形＞
図３は、本実施形態のモータ駆動装置の保護機能作動時における各出力信号波形の変化を示した図である。同図において、発振回路２の出力信号Ｓ５、モータ１３の位置信号Ｓ１７、位置検出回路１１の出力（位置検出信号）Ｓ１８、速度制御回路１の出力（速度制御信号）Ｓ６、フルトルク検出レベルＶ２、比較器１５の出力Ｓ２１、起動停止信号Ｓ２、ＡＮＤ回路９の出力信号Ｓ１２が示されている。
【００５０】
定常回転時においては、目標回転数に応じた速度制御信号Ｓ６が出力されている。定常回転状態では、速度制御信号Ｓ６では、速度制御信号Ｓ６はフルトルク検出レベルＶ２以下にあり、速度制御信号Ｓ６と検出レベルＶ２を比較する比較器１５の出力Ｓ２１は“Ｈ”レベルを出力する。
【００５１】
時刻ｔ１にて、モータ１３へ外部要因の異常な過大負荷が印加されると、モータ１３の回転数は低下する。これにより、速度制御信号Ｓ６は加速状態となり、フルトルク検出レベルＶ２以上のレベルとなり、時刻ｔ２にて比較器１５の出力Ｓ２１は「Ｌ」レベルを出力する。
【００５２】
比較器１５の出力Ｓ２１が「Ｈ」から「Ｌ」レベルに切替わると、その時点（ｔ２）から発振器２の出力であるクロックＳ５に同期してカウンタ１６がカウントし始める。カウンタ１６はフルトルク状態の継続時間を計測する。カウンタ１６は、所定カウント値だけカウントすると、カウントアップし、これにより保護回路１４の出力Ｓ１１が「Ｈ」から「Ｌ」に切替る（時刻ｔ３）。保護回路１４の出力が「Ｌ」に切り替わることによりモータ駆動信号Ｓ１６を遮断するための信号Ｓ１２が「Ｈ」から「Ｌ」に切替わり、モータ駆動信号Ｓ１６は遮断される。その後、起動停止信号Ｓ２に停止信号「Ｌ」を入力することにより、ラッチ回路７がリセットされ、モータ駆動信号Ｓ１６を遮断するための信号Ｓ１２が「Ｈ」に切替わる。
【００５３】
但し、起動停止信号Ｓ２として停止信号「Ｌ」が入力されているため、ＡＮＤ回路９の出力Ｓ１２は「Ｌ」状態のままであり、モータ駆動信号Ｓ１６の遮断状態が保持される。起動停止信号に起動信号「Ｈ」を入力することにより、ＡＮＤ回路９の出力Ｓ１２は「Ｌ」から「Ｈ」に切替わり、モータ駆動信号Ｓ１６の遮断状態は解除される。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、フルトルク状態が一定時間継続したことが検出されると、保護動作（モータ駆動信号Ｓ１６の遮断）が開始される。
【００５５】
４．  駆動回路
以下、駆動回路３６の詳細を説明する。
【００５６】
＜駆動回路の構成、動作＞
図４は駆動回路３６の詳細な構成を示すブロック図である。同図において、スイッチング回路１２は、合成回路１９と、スイッチング素子２０、２１、２２、２３、２４、２５とを含む。ＰＷＭ信号発生回路５は、増幅器３１と、クランプ回路３０と、比較器２９と、ＲＳフリップフロップ２８とを含む。ＰＷＭ信号発生回路５はピーク検出方式を用いてＰＷＭ信号を生成する。このため、モータ電流が電流検出抵抗２７で検出され、その検出結果がＰＷＭ信号発生回路５に入力される。
【００５７】
スイッチング素子２０、２１、２２、２３、２４、２５は、ｎ型ＭＯＳ（metal oxide semiconductor）トランジスタである。位置検出回路１１の出力ＳＵ１８、ＳＶ１８、ＳＷ１８は、通電相切換回路１０に入力される。通電相切換回路１０は、モータ１３の位置信号にもとづいてモータ駆動スイッチング素子２０、２１、２２、２３、２４、２５のいずれを導通もしくは非導通とさせるかを決定する制御信号を出力する。これらの制御信号は合成回路１９に入力される。
【００５８】
増幅器３１は速度制御信号Ｓ６を入力し、電圧Ｖ３を基準にして速度制御信号Ｓ６を増幅した信号Ｓ２４を出力する。増幅信号Ｓ２４はクランプ回路３０に入力され、クランプ電圧Ｖ４にてその上限がクランプされる。クランプされた増幅器３１の出力が信号Ｓ２５として比較器２９に入力される。
【００５９】
モータ１３の駆動電流は、電流検出抵抗２７にて電圧変換され、電流検出電圧Ｓ１４として出力される。
【００６０】
比較器２９は信号Ｓ２５と電流検出電圧Ｓ１４とを比較し、電流検出電圧Ｓ１４が信号Ｓ２５の電圧以上となったときに、「Ｈ」を出力する。比較器２９の「Ｈ」の出力Ｓ２３により、ＲＳフリップフロップ２８がリセットされ、その出力Ｓ２７が「Ｌ」となる。
【００６１】
一方、ＲＳフリップフロップ２８は、信号Ｓ２８として一定周期のＰＷＭ基準パルスを入力しており、その信号Ｓ２８が「Ｈ」になると、ＲＳフリップフロップ２８はセットされ、その出力Ｓ２７が「Ｈ」に切替わる。
【００６２】
ＲＳフリップフロップ２８の前記動作が繰り返されることにより、速度制御信号Ｓ６に応じたＰＷＭ信号が出力Ｓ２７として出力される。ＰＷＭ信号である信号Ｓ２７は合成回路１９に入力され、通電相切換回路１０の出力と合成される。通電相切換回路１０は、通電相を決定し且つＰＷＭ制御された信号を、スイッチング素子２０、２１、２２、２３、２４、２５に出力する。これにより、モータ駆動電流が供給される。
【００６３】
＜出力信号波形＞
図５は、本実施形態のモータ駆動装置における各出力信号の時間変化の例を示した図である。同図において、速度制御信号Ｓ６、増幅器３１の出力Ｓ２４、電流検出抵抗２７の信号Ｓ１４、クランプ回路３０の出力Ｓ２５、ＰＷＭ基準パルスＳ２８、比較器２９の出力Ｓ２３、ＲＳフリップフロップの出力信号Ｓ２７、比較器１５の出力Ｓ２１、及び減速指令検出回路４の出力Ｓ２２が示されている。
【００６４】
速度制御信号Ｓ６の電圧レベルは、目標速度信号Ｓ３により決定されるモータ１３の回転数により、及びモータの制御できる範囲の外部負荷により変化する。速度制御信号Ｓ６は、増幅器３１により、基準電圧Ｖ３を基準にして増幅される。この増幅された信号が信号Ｓ２４である。信号Ｓ２４は、クランプ回路３０において、クランプ電圧Ｖ４によりその上限がクランプされる。クランプ回路３０の出力が信号Ｓ２５である。
【００６５】
ここで、速度制御可能範囲は、速度制御信号Ｓ６において、増幅器３１の基準電圧Ｖ３から、信号Ｓ２５がクランプされるときの電圧Ｖ５までの間となる。
【００６６】
速度制御可能範囲において、モータ駆動電流は電流検出抵抗２７によって電圧変換され、信号Ｓ１４が得られる。比較器２９により、この信号Ｓ１４と、クランプ回路３０の出力信号Ｓ２５とが比較される。その比較結果Ｓ２３と、ＰＷＭ基準パルスＳ２８とにより、出力信号Ｓ２７が生成される。この出力信号Ｓ２７に基づいてスイッチング回路１２の各スイッチング素子のスイッチング動作が制御される。これにより、モータ駆動電流は速度制御信号Ｓ６に応じて変化する。
【００６７】
一方、速度制御可能範囲外、すなわち、信号Ｓ２５がクランプされる範囲（速度制御信号Ｓ６が電圧Ｖ５以上の範囲）では、信号Ｓ２５の電圧は一定値（Ｖ４）に保持されるため、モータ駆動電流は一定となる。
【００６８】
フルトルク検出レベル（Ｖ２）は、速度制御可能範囲の上限、すなわち増幅器３１の出力がクランプされるときの電圧（Ｖ５）以上で有ることが好ましい。さらに、フルトルク検出レベル（Ｖ２）は、速度制御回路１の出力の最大値（Ｖ６）未満であることが好ましい。
【００６９】
また、減速指令検出レベル（Ｖ１）は、速度制御可能範囲の下限値（Ｖ３）以下であることが好ましい。また、減速指令検出レベル（Ｖ１）は、速度制御回路１の出力の最小値（Ｖ１０）より高い値であることが好ましい。
【００７０】
５．まとめ
本実施形態のモータ駆動装置によれば、一定時間継続してフルトルク状態（最大トルク指令が出力されている状態）が検出された時にスイッチング回路の動作を停止させる。すなわち、モータに過負荷がかかり、モータが減速し始めた場合に、モータが完全に停止する前に保護動作を開始させることができる。これにより、より迅速に保護機能を実行させることができ、従来のように、過負荷によるモータ停止から保護機能の動作開始までの間に流れる過大電流による出力トランジスタやステータ巻線の破壊を防止できる。または、モータが完全に停止させられない程度の異常な過大負荷がモータにかかった場合であっても、確実に保護機能を動作させることができる。
【００７１】
（実施の形態２）
モータ駆動装置の別の構成例を示す。本実施形態は、実施の形態１とＰＷＭ信号発生回路の構成が異なる。それ以外の構成、動作は実施の形態１と同様である。
【００７２】
図６は、本実施形態のモータ駆動装置におけるＰＷＭ信号発生回路の詳細な構成を説明するための図である。本実施形態のＰＷＭ信号発生回路５ｂは、増幅器３１と、比較器３２と、三角波発振器３３とを含む。
【００７３】
三角波発振器３３は三角波信号Ｓ２８を生成し出力する。三角波信号Ｓ２８の上限値は、電圧Ｖ７で決定され、下限値は電圧Ｖ８によって決定される。
【００７４】
増幅器３１は、速度制御信号Ｓ６と、速度制御可能範囲の下限を与える基準電圧Ｖ３とを比較し、比較結果Ｓ２４を出力する。比較器３２は、増幅器３１の出力信号Ｓ２４と、三角波信号Ｓ２８とを比較し、速度制御信号Ｓ６に応じたＰＷＭ信号Ｓ２９を生成し、出力する。
【００７５】
図７は、本実施形態のモータ駆動装置における各出力信号の時間変化の例を示した図である。同図において、速度制御信号Ｓ６、増幅器３１の出力Ｓ２４、三角波発振器３３の出力Ｓ２８、比較器３２の出力Ｓ２９、比較器１５の出力Ｓ２１、減速指令検出回路４の出力Ｓ２２を示している。
【００７６】
速度制御信号Ｓ６の電圧レベルは、目標速度信号Ｓ３により決定されるモータ１３の回転数により、及びモータの制御できる範囲の外部負荷により変化する。速度制御信号Ｓ６は、増幅器３１により基準電圧Ｖ３を基準にして増幅される。この増幅された信号が信号Ｓ２４である。
【００７７】
ここで、速度制御可能範囲は、増幅信号Ｓ２４に注目した場合、増幅信号Ｓ２４が下限電圧Ｖ８に達した点から、増幅信号Ｓ２４が上限電圧Ｖ７に達した点までである。速度制御信号Ｓ６に関してみれば、速度制御可能範囲は、速度制御信号Ｓ６が増幅器３１の基準電圧Ｖ３に達した点から、信号Ｓ２４が三角波の最高電圧Ｖ７以上となる電圧（すなわち、ＰＷＭ信号Ｓ２９が最大デューティとなる電圧）（Ｖ９）までの間となる。
【００７８】
よって、フルトルク検出レベル（Ｖ２）は、速度制御可能範囲の上限（Ｖ９）以上であることが望ましい。また、フルトルク検出レベル（Ｖ２）は、速度制御回路１の出力の最大値（Ｖ６）未満であることが好ましい。
【００７９】
また、減速指令検出レベル（Ｖ１）は、信号Ｓ２４が電圧Ｖ８に達する電圧速度制御可能範囲下限（Ｖ３）以下で、速度制御回路１の出力の最小値（Ｖ１０）より高い値であることが好ましい。
【００８０】
本実施形態においても、実施の形態１と同様に、フルトルク検出回路６にてフルトルク状態を検出し、一定時間継続してフルトルク状態が検出された時にスイッチング回路１２の動作を停止させる。よって、モータが完全に停止する前に保護機能を動作させることができる。よって、従来のように、過負荷によるモータ停止から保護機能の動作開始までの間に流れる過大電流による出力トランジスタやステータ巻線の破壊を防止できる。または、モータが完全に停止させられない程度の異常な過大負荷がモータにかかった場合であっても、確実に保護機能を動作させることができる。
【００８１】
なお、上記各実施形態において示したモータ駆動装置は半導体集積回路で実現できる。その際、１つのチップで実現してもよいし、複数のチップに機能を分散させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明はモータ駆動装置に適用でき、特に、何らかの外部要因にて異常な過大負荷がかかる可能性のあるアプリケーションにおいて利用されるモータ駆動装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る実施の形態１のモータ駆動装置の構成を示す図
【図２】モータ駆動装置における保護回路の詳細な構成を示す図
【図３】実施の形態１のモータ駆動装置の各部の出力信号波形を示す図
【図４】モータ駆動装置における駆動回路の詳細な構成を示す図
【図５】実施の形態１のモータ駆動装置の各部の出力信号波形を示す図
【図６】本発明の実施の形態２の駆動回路（特に、ＰＷＭ信号発生回路）の詳細な構成を示す図
【図７】実施の形態２のモータ駆動装置の各部の出力信号波形を示す図
【符号の説明】
【００８４】
１  速度制御回路
２  発振回路
３  電源リセット回路
４  減速指令検出回路
５、５ｂ  ＰＷＭ信号発生回路
６  フルトルク検出回路
７  ラッチ回路
８  ＮＡＮＤ回路
９  ＡＮＤ回路
１０  通電相切換回路
１１  位置検出回路
１２  スイッチング回路
１３  モータ
１４  保護回路
３６  駆動回路
【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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【図７】
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