(57)【要約】【課題】負荷への通電を制御するスイッチング駆動されるスイッチング素子が過熱状態となることを防止する。【解決手段】負荷への通電を制御するスイッチング素子７と、スイッチング素子をスイッチング駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号に従ってスイッチング素子を駆動する駆動手段１３、１４、１５と、駆動手段の駆動によってスイッチング素子が導通している時に、スイッチング素子に印加されるオン電圧を検出するオン電圧検出手段１１ｂと、オン電圧検出手段によって検出されたオン電圧とスイッチング素子の過熱状態を判定する基準電圧とを比較する比較手段１１ｃと、比較手段において、オン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断された場合、スイッチング素子の温度の低下を図るため、駆動手段に対して、スイッチング素子の駆動を抑制するように指示する過熱保護手段１７と、を備える。【選択図】図１
2007228436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧供給線と接地線との間に配置され、負荷への通電を制御するためにスイッチング駆動されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をスイッチング駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、この生成したＰＷＭ信号に従って前記スイッチング素子を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動によって前記スイッチング素子が導通しているときに、当該スイッチング素子に印加されるオン電圧を検出するオン電圧検出手段と、
前記オン電圧検出手段によって検出されたオン電圧と、前記スイッチング素子の過熱状態を判定するための基準電圧とを比較する比較手段と、
前記比較手段において、前記オン電圧が前記基準電圧よりも上昇していると判断された場合に、前記スイッチング素子の温度の低下を図るため、前記駆動手段に対して、前記スイッチング素子の駆動を抑制するように指示する過熱保護手段と、を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子がオフの時、及び前記スイッチング素子の導通開始後に所定時間が経過するまで、前記過熱保護手段による前記指示を停止、又は遅延させるマスク信号を生成し、当該マスク信号を前記過熱保護手段に向けて出力するマスク時間生成手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子を流れる電流と、前記スイッチング素子の定格電流とを比較する電流検出手段と、
前記電流検出手段において、前記スイッチング素子を流れる電流が前記定格電流よりも上昇していると判断された場合に、前記駆動手段に対して、前記スイッチング素子を流れる電流を抑制するように指示する過電流保護手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
複数の前記負荷が配置され、
前記スイッチング素子は、
第１のスイッチング素子、及び第２のスイッチング素子を備え、
前記第１、及び第２のスイッチング素子は、
複数の前記負荷のそれぞれに対応するように、前記電源電圧供給線と前記接地線との間に直列に接続されるとともに、その接続点を前記負荷への出力端とするように配置され、
前記比較手段は、
前記第１、及び第２のスイッチング素子のそれぞれに対応するように複数設けられ、
前記過熱保護手段は、
前記比較手段において、前記第１、及び第２のスイッチング素子の少なくとも一方の前記オン電圧が前記基準電圧よりも上昇していると判断された場合に、当該スイッチング素子の温度の低下を図るため、前記駆動手段に対して、前記オン電圧が前記基準電圧よりも上昇していると判断された前記スイッチング素子の駆動を抑制するように指示することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記オン電圧検出手段は、
前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子に印加される第１の電圧と前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子に印加される第２の電圧とに基づいて、前記第１及び第２の電圧の差分を増幅して出力する差動増幅手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記第１の電圧に基づいて、第３の電圧を出力する非反転増幅手段を備え、
前記比較手段は、
増幅された前記差分と、前記第３の電圧とを比較することを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷への通電を制御するためにスイッチング駆動されるスイッチング素子の過熱を防止する駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体スイッチング素子を用いて負荷への通電を制御する駆動装置において、半導体スイッチング素子がその定格温度以上に発熱しないようにする保護機能を備えたものが知られている。
【０００３】
例えば、特開平１０−６３３４７号公報（特許文献１）で開示された温度保護装置は、半導体スイッチング素子に並列接続されたダイオードに回生電流が流れた時における、ダイオードの順方向電圧の温度特性に基づいて半導体スイッチング素子の発熱温度を検出して、半導体スイッチング素子が定格温度以上に発熱することを防止するものである。
【特許文献１】特開平１０−６３３４７号公報
【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、特許文献１で開示された温度保護装置は、ダイオードに流れる回生電流を利用して半導体スイッチング素子の発熱温度を検出するものであることから、半導体スイッチング素子の温度を測定できるのは、モータ等の負荷に対してスイッチング制御を行っている時である。また、回生電流が流れるのはオフ相であることから、半導体スイッチング素子の発熱を半導体スイッチング素子のオン電圧に基づいて検出することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体スイッチング素子を用いてモータ等の負荷の制御を行う駆動装置において、半導体スイッチング素子の発熱温度を半導体スイッチング素子のオン電圧（動作電圧）に基づいて推定して、半導体スイッチング素子がその定格温度以上に発熱すること（以下、過熱状態という）を防止し、あるいは過熱状態から復帰させる温度保護機能を備えた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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る駆動装置は、電源電圧供給線と接地線との間に配置され、負荷への通電を制御するためにスイッチング駆動されるスイッチング素子と、スイッチング素子をスイッチング駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、この生成したＰＷＭ信号に従ってスイッチング素子を駆動する駆動手段と、駆動手段の駆動によってスイッチング素子が導通しているときに、当該スイッチング素子に印加されるオン電圧を検出するオン電圧検出手段と、オン電圧検出手段によって検出されたオン電圧と、スイッチング素子の過熱状態を判定するための基準電圧とを比較する比較手段と、比較手段において、オン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断された場合に、スイッチング素子の温度の低下を図るため、駆動手段に対して、スイッチング素子の駆動を抑制するように指示する過熱保護手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載された駆動装置によれば、オン電圧検出手段によって検出されるスイッチング素子のオン電圧（動作電圧）と、基準電圧とに基づいて、スイッチング素子の温度を推定する。そして、過熱保護手段は、オン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断された場合に、スイッチング素子の温度の低下を図るため、駆動手段に対して、スイッチング素子の駆動を抑制するように指示する。これにより、スイッチング手段が過熱状態となることを防止することができる。また、その過熱状態から復帰させることができる。
【０００８】
請求項２に係る駆動装置は、スイッチング素子がオフの時、及びスイッチング素子の導通開始後に所定時間が経過するまで、過熱保護手段による前記指示を停止、又は遅延させるマスク信号を生成し、当該マスク信号を過熱保護手段に向けて出力するマスク時間生成手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載された駆動装置によれば、スイッチング素子がオフの時や、スイッチング手段が起動直後で、スイッチング素子オン電圧が基準電圧に達していないときに、過熱保護手段が誤動作することを防ぐことができる。これにより、駆動装置の安定した動作を実現することができる。
【００１０】
請求項３に係る駆動装置は、スイッチング素子を流れる電流と、スイッチング素子の定格電流とを比較する電流検出手段と、電流検出手段において、スイッチング素子を流れる電流が定格電流よりも上昇していると判断された場合に、駆動手段に対して、スイッチング素子を流れる電流を抑制するように指示する過電流保護手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載された駆動装置によれば、電流検出手段によってスイッチング素子を流れる電流が定格値を超えた状態であることが検出された場合、過電流保護手段は駆動手段に対してスイッチング素子を流れる電流を抑制するように指示する。これにより、スイッチング素子に定格値を超えた電流が流れることを防ぐことができる。
【００１２】
請求項４に係る駆動装置は、複数の負荷が配置され、スイッチング素子は、第１のスイッチング素子、及び第２のスイッチング素子を備え、第１、及び第２のスイッチング素子は、複数の負荷のそれぞれに対応するように、電源電圧供給線と前記接地線との間に直列に接続されるとともに、その接続点を負荷への出力端とするように配置され、比較手段は、第１、及び第２のスイッチング素子のそれぞれに対応するように複数設けられ、過熱保護手段は、比較手段において、第１、及び第２のスイッチング素子の少なくとも一方のオン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断された場合に、当該スイッチング素子の温度の低下を図るため、駆動手段に対して、オン電圧が基準電圧よりも上昇していると判断されたスイッチング素子の駆動を抑制するように指示することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載された駆動装置によれば、複数の負荷を制御可能な駆動装置を実現することができる。請求項１〜４に記載された駆動装置には、請求項５に記載されたように、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを好適に用いることができる。請求項６に記載された駆動装置は、オン電圧検出手段の構成を具体化したものである。また、請求項７に記載された駆動装置は、比較手段の構成を具体化したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において同一、もしくは、均等である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における駆動装置１００について、図１〜図４に基づいて説明する。図１は、負荷への通電を制御するためにスイッチング駆動されるスイッチング素子を備えた駆動装置の一例として、自動車用冷却システムにおける熱交換器の送風用のモータ４への通電をスイッチング素子を用いて制御する駆動装置１００を示している。
【００１６】
駆動装置１００の外部には、マイクロコンピュータを中心として構成されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１が配置されている。また、モータ駆動装置１００の内部には、図示しない基板（例えば、セラミック基板）と平滑回路５とが収容されている。
【００１７】
ＥＣＵ１は、例えば、エンジン冷却水の温度信号、エンジン動力をエアコンのコンプレッサに伝達するマグネットクラッチのオンオフ信号、エアコンの冷媒の圧力上昇を示す冷媒高圧信号（いずれも図示せず）等を入力しており、これらの入力信号に基づいて、モータ４に印加すべき電圧に応じた駆動制御信号Ｓａを後述する入力信号処理回路１３に向けて出力する。
【００１８】
図示しない基板には、スイッチング素子としてのＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ７と、モータ４からの回生電流をバッテリーに戻す機能を備えたダイオード８と、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流をモニタするための抵抗であって、その抵抗値が極めて小さく、且つ大電流に対する放熱対策がなされたシャント抵抗９と、集積回路６と、が搭載されている。
【００１９】
平滑回路５は、コイル５ａとコイル５ａの両端側にそれぞれ接続された電解コンデンサ５ｂ、５ｃとからなるπ型フィルタ構造を有している。この平滑回路５は、回生電流を平滑化してノイズを低減する機能や、ＭＯＳＦＥＴ７のスイッチング動作時に生じるノイズを吸収する機能を有している。
【００２０】
モータ４、ＭＯＳＦＥＴ７、シャント抵抗９は直列に接続されており、これらは電源電圧Ｖｓを供給する電源電圧供給線と接地線との間に配置されている。具体的には、モータ４の一方の端子は、端子５０ａを介して電源電圧Ｖｓを供給する電源３に接続されており、他方の端子は、端子５０ｂを介してＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ７のソース端子は、端子５０ｃを介してシャント抵抗９の一方の端子に接続されており、シャント抵抗９の他方の端子は接地されている。
【００２１】
また、平滑回路５、ダイオード８は直列に接続されるとともに、モータ４に対して並列に接続されている。具体的には、平滑回路５の一方の端子は、端子５０ａに接続されており、他方の端子は、ダイオード８のカソード側端子に接続されている。ダイオード８のアノード側端子は、端子５０ｂに接続されている。
【００２２】
集積回路６は、温度推定回路１１と、入力信号処理回路１３と、過熱保護手段としての過熱保護回路１７と、電流検出手段としての電流検出回路１２と、過電流保護手段としての過電流保護回路１６と、ＰＷＭ制御手段としてのＰＷＭ制御回路１４と、駆動手段としての駆動回路１５と、マスク時間生成手段としてのマスク時間生成回路１８と、を有している。各回路は以下のように機能するものである。
【００２３】
温度推定回路１１は、ＭＯＳＦＥＴ７に印加される電圧に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度を推定する。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ７に印加されている電圧が後述する基準電圧を超えていた場合、温度推定回路１１はＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度が第１のしきい値Ｔｈ１（例えば、ＭＯＳＦＥＴ７の定格温度）を超えていると推定する（以下、過熱状態と言う）。このとき、保護回路１７はＭＯＳＦＥＴ７に印加される電圧を制御するための第１の制御信号Ｓｂを入力信号処理回路１３に向けて出力する。
【００２４】
電流検出回路１２は、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流を検出する。電流検出回路１２による検出の結果、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流が第２のしきい値Ｔｈ２（例えば、ＭＯＳＦＥＴ７の定格電流）を超える（以下、過電流状態と言う）場合、過電流保護回路１６はＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流を制御するための第２の制御信号Ｓｃを入力信号処理回路１３に向けて出力する。
【００２５】
入力信号処理回路１３は、ＥＣＵ１からの駆動制御信号（ＤＵＴＹ信号）Ｓａと、上記の第１の制御信号Ｓｂと、上記の第２の制御信号Ｓｃとを入力処理して、ＰＷＭ制御回路１４に向けて指令信号Ｓｄを出力する。
【００２６】
ＰＷＭ制御回路１４は、入力信号処理回路１３が出力する指令信号Ｓｄに基づいて、ＰＷＭ信号Ｓｅを生成する。駆動回路１５は、ＰＷＭ信号Ｓｅに基づいてＭＯＳＦＥＴ７をＰＷＭ駆動する。
【００２７】
マスク時間生成回路１８は、後述する時間ｔの間は過熱保護回路１７が第１の制御信号Ｓｂを出力しないようにするとともに、過電流保護回路１６が第２の制御信号Ｓｃを出力しないようにするマスク信号Ｓｇを過熱保護回路１７、及び過電流保護回路１６に向けて出力する。
【００２８】
次に、駆動回路１００の動作について、図２に示すフローチャートの各工程（Ｓ１００〜Ｓ１５０）と照らし合わせて説明する。
【００２９】
本実施形態に係る駆動装置１００は、電源３から電源電圧の供給を受けると、ＥＣＵ１から入力信号処理回路１３に向けてモータ４を駆動するトリガとなる駆動制御信号（ＤＵＴＹ信号）Ｓａが出力されるとともに、モータ４に対してはモータ電圧Ｖｍが印加される（図２に示すＳ１００）。
【００３０】
一般的に、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度（チャネル温度）とドレイン端子・ソース端子間における抵抗値とはほぼ比例する性質がある（図４（ａ）参照）。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧とＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度（チャネル温度）とは、ほぼ比例する性質がある。
【００３１】
したがって、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧を制御することで、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱を制御できる。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態となることを防ぐことができるのである。
【００３２】
そこで、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧の制御を行うために、先ず、以下のように構成された温度推定回路１１によって、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加された電圧に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態か否かを推定する。
【００３３】
温度推定回路１１は、非反転増幅手段としての非反転増幅回路１１ａと、差動増幅手段としての差動増幅回路１１ｂと、比較手段としてのコンパレータ１１ｃと、を含んで構成されている。
【００３４】
非反転増幅回路１１ａは、オペアンプ１１ａ１と抵抗１１ａ２、１１ａ３とを含んで構成されている。オペアンプ１１ａ１の非反転入力端子（＋）は、ＭＯＳＦＥＴ７のソース端子とシャント抵抗９との間の端子５０ｃに接続されており、シャント抵抗９に印加された第１の電圧Ｖ１が入力される（図２に示すＳ１１０）。オペアンプ１１ａ１の反転入力端子（−）は、抵抗１１ａ３を介して接地されている。なお、この反転入力端子（−）は、抵抗１１ａ２を介してオペアンプ１１ａ１の出力端子と接続されている。
【００３５】
オペアンプ１１ａ１は、上述の第１の電圧Ｖ１の入力を受けて、第１の電圧Ｖ１を増幅してＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態かどうかの判断基準となる基準電圧としての第３の電圧Ｖ３に変換する。そして、オペアンプ１１ａ１の出力端子より非反転増幅回路１１ａの出力信号として第３の電圧Ｖ３を出力する（図２に示すＳ１２０）。なお、第１の電圧Ｖ１を非反転増幅回路１１ａを介して第３の電圧Ｖ３に変換するのは、ＭＯＳＦＥＴ７に印加されている電圧とシャント抵抗９に印加されている電圧との測定レンジを合わせるためである。
【００３６】
差動増幅回路１１ｂは、オペアンプ１１ｂ１、１１ｂ２と抵抗１１ｂ３〜１１ｂ６とを含んで構成されている。オペアンプ１１ｂ１の非反転入力端子（＋）は、上述した端子５０ｂに接続されており、ＭＯＳＦＥＴ７のドレインオン電圧（第２の電圧）Ｖ２が入力される（図２に示すＳ１３０）。
【００３７】
また、オペアンプ１１ｂ２の非反転入力端子（＋）は、オペアンプ１１ａ１の非反転入力端子（＋）に接続されており、オペアンプ１１ｂ２の非反転入力端子（＋）には、オペアンプ１１ａ１の非反転入力端子（＋）に入力された電圧と同じ電圧である第１の電圧Ｖ１が入力される。
【００３８】
オペアンプ１１ｂ２の反転入力端子（−）は、抵抗１１ｂ６を介して接地されるとともに、抵抗１１ｂ５を介してオペアンプ１１ｂ２の出力とも接続されている。また、オペアンプ１１ｂ１、１１ｂ２の出力は抵抗１１ｂ３、１１ｂ４を介して接続されている。なお、オペアンプ１１ｂ１の反転入力端子（−）は、抵抗１１ｂ３と１１ｂ４との間に接続されている。
【００３９】
差動増幅回路１１ｂは、第１の電圧Ｖ１、及び第２の電圧Ｖ２の入力を受けて、その差分電圧（ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間の電圧）Ｖ２−Ｖ１を出力する。なお、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱温度が高くなるとＭＯＳＦＥＴ７のオン抵抗が増加することを上述した通りであり、このとき、差分電圧Ｖ２−Ｖ１は高くなる。
【００４０】
コンパレータ１１ｃの非反転入力端子（＋）には差動増幅回路１１ｂが接続されており、作動増幅回路１１ｂの出力である差分電圧Ｖ２−Ｖ１が入力される。また、コンパレータ１１ｃの反転入力端子（−）には非反転増幅回路１１ａが接続されており、非反転増幅回路１１ａの出力である第３の電圧Ｖ３が入力される。コンパレータ１１ｃは、差分電圧Ｖ２−Ｖ１、及び第３の電圧Ｖ３の入力を受けて、両者の大きさを比較する（図２に示すＳ１４０）。
【００４１】
コンパレータ１１ｃの出力端子には過熱保護回路１７が接続されており、コンパレータ１１ｃによる比較結果がＶ２−Ｖ１＜Ｖ３である場合、ＭＯＳＦＥＴ７は過熱状態ではないと推定され、温度推定回路１１の推定結果としてＬレベル信号（過熱非検出状態）が、コンパレータ１１ｃの出力端子から過熱保護回路１７に向けて出力される。過熱保護回路１７が温度推定回路１１からのＬレベル信号を受けた場合、過熱保護回路１７は作動せず、図２に示すＳ１１０〜Ｓ１４０の工程が繰り返される。
【００４２】
一方、コンパレータ１１ｃによる比較結果がＶ２−Ｖ１＞Ｖ３である場合、ＭＯＳＦＥＴ７は過熱状態であると推定され、温度推定回路１１の検出結果としてのＨレベル信号（過熱検出状態）が、コンパレータ１１ｃの出力端子から過熱保護回路１７に向けて出力される（図２に示すＳ１５０）。過熱保護回路１７が温度推定回路１１からのＨレベル信号を受けた場合、過熱保護回路１７はＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態であることを示す第１の制御信号Ｓｂを入力信号処理回路１３に向けて出力する。
【００４３】
ところで、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間を流れる電流が第２のしきい値Ｔｈ２を超えると、ドレイン端子・ソース端子間のオン抵抗が増加する性質がある（図４（ｂ）参照）。そこで、本実施形態に係る駆動装置１００は、電流検出回路１２によって、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に第２のしきい値Ｔｈ２を超える電流が流れないように制御している。具体的には以下の様にして電流の制御が行われる。
【００４４】
電流検出回路１２は、第２の比較手段としてのコンパレータ１２ａを含んで構成されている。コンパレータ１２ａの非反転入力端子（＋）は、上述した端子５０ｃに接続されており、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流に基づく信号が入力される。また、コンパレータ１２ａの反転入力端子（−）には、上述の第２のしきい値Ｔｈ２に基づく信号が入力される。
【００４５】
コンパレータ１２ａは、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流に基づく信号と第２のしきい値に基づく信号との入力を受けて両者を比較する。コンパレータ１２ａにおける比較結果は、コンパレータ１２ａの出力端子より過電流護回路１６に向けて出力される。
【００４６】
コンパレータ１２ａによる比較結果において、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流が第２のしきい値Ｔｈ２より小さい場合、コンパレータ１２ａの出力端子から、Ｌレベルの信号（過電流非検出状態）が過電流護回路１６に向けて出力される。Ｌレベルの信号を受けた過電流保護回路１６は作動しない。
【００４７】
一方、コンパレータ１２ａによる比較結果において、ＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流が第２のしきい値Ｔｈ２に到達した場合、コンパレータ１２ａの出力端子から、Ｈレベルの信号(過電流検出状態）が過電流保護回路１６に向けて出力される。Ｈレベルの信号を受けた過電流保護回路１６は、第２のしきい値Ｔｈ２に達している電流がＭＯＳＦＥＴ７に流れている状態（過電流状態）であることを示す第２の制御信号Ｓｃを入力信号処理回路１３に向けて出力する。
【００４８】
入力信号処理回路１３は、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態であることを示す第１の制御信号Ｓｂ及びＭＯＳＦＥＴ７が過電流状態であることを示す第２の制御信号Ｓｃの少なくとも一方の制御信号と、モータ４を駆動するトリガとなる駆動制御信号Ｓａと、を入力すると、これらの信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ７の過熱状態、又は過電流状態を解消するため指令を含んだ指令信号ＳｄをＰＷＭ信号生成回路１４に向けて出力する。なお、指令信号Ｓｄには、モータ４に印加すべき電圧に関する指令（指令電圧）Ｖｒが含まれている。
【００４９】
ＰＷＭ信号生成回路１４は、入力信号処理回路１３からの指令信号Ｓｄ（指令電圧Ｖｒ）を受けて、指令電圧Ｖｒとモータ４に印加されているモータ電圧Ｖｍとが一致するように、ＰＷＭ信号生成回路１４が出力するＰＷＭ信号ＳｅのＰＷＭデューティを制御する。なお、モータ電圧Ｖｍは、ＰＷＭ信号生成回路１４に含まれるモータ電圧検出回路（図示せず）によって、端子５０ａと端子５０ｂとの間の電圧に基づいて検出することができる。
【００５０】
ＰＷＭ信号生成回路１４には、三角波発生回路１４ａで生成され、この三角波発生回路１４ａの内部に設けられたＣＲ充放電回路（図示せず）における抵抗値又は容量値に応じて、可変の周波数（例えば、１９ｋＨｚ）を持つ三角波信号Ｓｆが入力されている。
【００５１】
上記のＰＷＭ信号Ｓｅは、指令信号Ｓｄと三角波信号Ｓｆとに基づいて生成された信号であり、駆動回路１５に向けて出力される。駆動回路１５は、ＰＷＭ信号生成回路１４からのＰＷＭ信号Ｓｅを受けて、ＭＯＳＦＥＴ７のゲート端子に対して、ＰＷＭ信号Ｓｅに応じたゲート電圧Ｖｇを出力する。
【００５２】
本実施形態に係る駆動装置１００は、このようにしてＭＯＳＦＥＴ７のゲート端子にゲート電圧Ｖｇが与えられることで、ＭＯＳＦＥＴ７に印加される電圧やＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流を制御できるため、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態や過電流状態となることを防止することができる。また、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態や過電流状態であったとしてもその状態から復帰させることができる。
【００５３】
続いて、マスク時間生成回路１８について説明する。ＭＯＳＦＥＴ７がオフの時（ゲート電圧ＶｇがＬレベルの時）は、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子とソース端子と間に印加される電圧の電位差が大きくなるため、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ３の条件が成り立ちやすくなる。また、温度推定回路１１の寄生インダクタンスの影響を受けて、ＭＯＳＦＥＴ７の起動直後においても、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ３の条件が成り立つことがある。
【００５４】
すると、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖ３が成り立つことを受けて、過熱保護回路１７は、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態でないにもかかわらず、過熱保護回路１７は過熱状態であることを示す第１の制御信号Ｓｂを入力信号処理回路１３に向けて出力することとなり、駆動回路１００の動作が不安定となることがある。
【００５５】
さらには、温度推定回路１１の寄生インダクタンスの影響を受けて、ＭＯＳＦＥＴ７の起動直後はＭＯＳＦＥＴ７のゲート電圧Ｖｇが立ち上がりにくいことがあり、この時、ＭＯＳＦＥＴ７に過大な電圧が印加されることがある。すると、電流検出回路１２は、ＭＯＳＦＥＴ７に過電流が流れていると判断してしまい、過電流保護回路１１６は過電流状態であることを示す第２の制御信号Ｓｃを入力信号処理回路１３に向けて出力して、駆動回路１００の動作が不安定となることがある。
【００５６】
そこで、本実施形態におけるモータ駆動装置１００では、図３に示すように、ＭＯＳＦＥＴ７がオフ状態の時間ｔ１と、ＭＯＳＦＥＴ７の起動直後から寄生インダクタンスの影響がなくなるまでの時間ｔ２と、を合わせた時間ｔの間は過熱保護回路１７が第１の制御信号Ｓｂを出力しないようにするマスク信号Ｓｇを過電流保護回路１６、過熱保護回路１７に向けて出力するマスク時間生成回路１８を設けている。
【００５７】
このような構成により、本実施形態におけるモータ駆動装置１００は、起動直後等でＭＯＳＦＥＴ７がほとんど発熱していない時に過電流保護回路１６や過熱保護回路１７が作動して、第１の制御信号Ｓｂ、第２の制御信号Ｓｃを出力することを抑制することができる。これにより、駆動装置１００の動作安定性が向上する。
【００５８】
上述した通り、ＭＯＳＦＥＴ７がオフの時は、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧の電位差が大きくなるが、これ以外の場合においても、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子・ソース端子間の電位差が大きくなることがある。それは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ７と図示しない外部電極等との電気的な導通が不十分な箇所が存在する時である。したがって、この特性を利用して、過熱保護回路１７が作動して第１の制御信号Ｓｂを出力した時に、過熱保護回路１７からＥＣＵ１に対して電気的な導通を検査するための診断信号を送信できるようにしておけば、電気的な導通の不具合を早期に発見することができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
本発明の第２実施形態における駆動装置１１０について、図５を用いて説明する。なお、第１の実施形態における駆動装置１００と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
本実施形態に係る駆動装置１１０は、複数個の駆動コイル（図示せず）を備えた多相モータに用いることができる駆動装置である。図５は、多相モータの一例として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる一対の駆動コイルを備えた３相モータ３０に好適に用いることができる駆動装置１１０を示している。３相モータ３０は、モータ電流がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動コイルに順次供給されることにより回転を継続するモータである。
【００６１】
図５に示す駆動装置１１０は、３相モータ３０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応するように複数のＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６を備えている点、及びＭＯＳＦＥＴ２１〜２６のそれぞれに対応する複数の温度推定回路３１〜３６を備えており、この点で、第１の実施形態における駆動装置１００と相違している。以下、この相違点について説明する。
【００６２】
ＭＯＳＦＥＴ２１、２２は電源電圧の電源線と接地線との間に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン端子は電源電圧の電源線に、ＭＯＳＦＥＴ２２のソース端子は接地線にそれぞれ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２１のソース端子とＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン端子とが接続されており、両者の接続点５１ａはＵ相の駆動コイルへの出力端となっている。そして、ＭＯＳＦＥＴ２１はＵ相上段の駆動コイルに対応し、ＭＯＳＦＥＴ２２はＵ相下段の駆動コイルに対応するようになっている。
【００６３】
ＭＯＳＦＥＴ２３、２４は電源電圧の電源線と接地線との間に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２３のドレイン端子は電源電圧の電源線に、ＭＯＳＦＥＴ２４のソース端子は接地線にそれぞれ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２３のソース端子とＭＯＳＦＥＴ２４のドレイン端子とが接続されており、両者の接続点５１ｂはＶ相の駆動コイルへの出力端となっている。そして、ＭＯＳＦＥＴ２３はＶ相上段の駆動コイルに対応し、ＭＯＳＦＥＴ２４はＶ相下段の駆動コイルに対応するようになっている。
【００６４】
ＭＯＳＦＥＴ２５、２６電源電圧の電源線と接地線との間に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２５のドレイン端子は電源電圧の電源線に、ＭＯＳＦＥＴ２６のソース端子は接地線にそれぞれ接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２５のソース端子とＭＯＳＦＥＴ２６のドレイン端子とが接続されており、両者の接続点５１ｃはＷ相の駆動コイルへの出力端となっている。そして、ＭＯＳＦＥＴ２５はＷ相上段の駆動コイルに対応し、ＭＯＳＦＥＴ２６はＷ相下段の駆動コイルに対応するようになっている。
【００６５】
ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６のそれぞれには、各ＭＯＳＦＥＴが過熱状態か否かを推定する温度推定回路３１〜３６が接続されている。各温度推定回路の回路構造、及び温度推定方法は、第１の実施形態のモータ駆動装置１００における温度推定回路１１の回路構造、及び温度推定方法と同等であるため、その説明を省略する。
【００６６】
各温度推定回路の出力端子は過熱保護回路３７に接続されており、過熱保護回路３７は、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６の少なくとも１つが第１のしきい値Ｔｈ１に到達したことを示すＨレベル信号を温度推定回路３１〜３６のいずれかから受けた場合、第１の制御信号Ｓｂをロジック回路２８に向けて出力する。
【００６７】
電流検出回路３８は、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６のドレイン・ソース間を流れる電流が、第２のしきい値Ｔｈ２を超えないように制御している。電流検出回路３８の電流検出方法は、第１の実施形態のモータ駆動装置１００における電流検出回路１２の電流検出方法と同等であるため、その説明を省略する。
【００６８】
ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６を流れる電流の内、少なくとも１つが第２のしきい値Ｔｈ２に到達した場合、電流検出回路３８はＨレベルの信号(過電流検出状態）を過電流保護回路３９に向けて出力する。過電流保護回路３９は、電流検出回路３８が出力するＨレベルの信号を受けて、第２の制御信号Ｓｃをロジック回路２８に向けて出力する。
【００６９】
ロジック回路２８は、ＰＷＭ信号生成回路や三角波生成回路等を含んで構成されており、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態であることを示す第１の制御信号Ｓｂ、及びＭＯＳＦＥＴ７が過電流状態であることを示す第２の制御信号Ｓｃの少なくとも一方の制御信号と、入力信号処理回路１３からの指令信号Ｓｄと、を入力すると、これらの信号に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６の過熱状態、又は過電流状態を解消するため指令を含んだ指令信号Ｓｈを駆動回路２９に向けて出力する。駆動回路２９は、指令信号Ｓｈを受けて、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６の各ゲート端子に対して、指令信号Ｓｈに応じたゲート電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ６を出力する。
【００７０】
本実施形態に係る駆動装置１１０は、このようにしてＭＯＳＦＥＴ２１〜２６にゲート電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ６が与えられることで、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６に印加される電圧やＭＯＳＦＥＴ２１〜２６を流れる電流を制御できるため、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６が過熱状態や過電流状態となることを防止することができる。また、ＭＯＳＦＥＴ２１〜２６が過熱状態や過電流状態であったとしてもその状態から復帰させることができる。
【００７１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における駆動装置１２０について、図６を用いて説明する。なお、第１、第２の実施形態における駆動装置１００、１１０と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００７２】
本実施形態における駆動装置１２０は、デジタル回路部とアナログ回路部とが混在する駆動装置である。図６に示す駆動装置１２０は、読み出し専用記憶手段としてのＲＯＭ５２を備える点、Ａ／Ｄ変換器５３〜５５を備え、温度推定回路１１の出力をＡ／Ｄ変換器５３、５４でＡ／Ｄ変換する点、電流検出回路１２の出力をＡ／Ｄ変換器５５でＡ／Ｄ変換する点で、第１、第２の実施形態におけるモータ駆動装置１００、１００と相違する。以下、この相違点について説明する。
【００７３】
Ａ／Ｄ変換器５３、５４は、非反転増幅回路１１ａの出力信号、及び差動増幅回路１１ｂの出力信号をそれぞれデジタル信号に変換し、比較手段としての機能を備えたデジタル演算回路５１に出力する。Ａ／Ｄ変換器５５は、電流検出回路１２の出力信号をデジタル信号に変換し、デジタル演算回路５１に出力する。ＲＯＭ５２は、ＭＯＳＦＥＴ７の第１のしきい値Ｔｈ１、及び第２のしきい値Ｔｈ２を記憶している。
【００７４】
デジタル演算回路５１は、図６に示すように、入力信号処理回路５１ａ、ＰＷＭ発信回路５１ｂ、過電流保護回路５１ｃ、過熱保護回路５１ｄを含んで構成されている。デジタル演算回路５１は、発振回路５７の発振に基づいて、Ａ／Ｄ変換器５３〜５５、及びＲＯＭ５２に記憶された第１、及び第２のしきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２に応じた演算処理を行い、駆動回路５６に向けてＰＷＭ信号Ｓｅを出力する。
【００７５】
駆動回路５６はデジタル演算回路５１からのＰＷＭ信号Ｓｅを受けて、ＭＯＳＦＥＴ７のゲート端子に対して、ＰＷＭ信号Ｓｅに応じたゲート電圧Ｖｇを出力する。
【００７６】
本実施形態に係る駆動装置１３０は、このようにして、ＭＯＳＦＥＴ７にＰＷＭ信号Ｓｅに応じたゲート電圧Ｖｇが与えられることで、ＭＯＳＦＥＴ７に印加される電圧やＭＯＳＦＥＴ７を流れる電流を制御できるため、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態や過電流状態となることを防止することができる。また、ＭＯＳＦＥＴ７が過熱状態や過電流状態であったとしてもその状態から復帰させることができる。
【００７７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態における駆動装置を示す図である。
【図２】駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子・ソース端子間に印加される電圧（Ｖ２−Ｖ１）とゲート端子に印加されるゲート電圧との関係を示す図である。
【図４】一般的なＭＯＳＦＥＴの温度特性を示す図であり、（ａ）はチャネル温度（発熱温度）とドレイン端子・ソース端子間の抵抗値との関係を示す図、（ｂ）はドレイン端子・ソース端子間の抵抗値と、ドレイン端子を流れる電流との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における駆動装置を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・エンジンＥＣＵ、３・・・電源電圧、４，３０・・・モータ、５・・・平滑回路、５ａ・・・コイル、５ｂ，５ｃ・・・コンデンサ、６，４０・・・集積回路、７，２１，２２，２３，２４，２５，２６・・・スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）、８・・・ダイオード、９・・・シャント抵抗、１１，３１，３２，３３，３４，３５，３６・・・温度推定回路、１２・・・電流検出回路、、１３・・・入力信号処理回路、１４・・・ＰＷＭ信号生成回路、１５，２９，５６・・・駆動回路、１６，３９・・・過電流保護回路、１７，３７・・・過熱保護回路、１８・・・マスク時間生成回路、５１・・・演算回路、５２・・・ＲＯＭ、５３，５４，５５・・・Ａ／Ｄ変換器
【図１】
2007228436.tif 000003
【図２】
2007228436.tif 000004
【図３】
2007228436.tif 000005
【図４】
2007228436.tif 000006
【図５】
2007228436.tif 000007
【図６】
2007228436.tif 000008