(57)【要約】【課題】  急激な減速指令により、モータ電流が同期整流期間中に、付勢期間における方向とは逆方向に大きく流れ、同期整流期間終了時に電源に流れ込み、電源電圧の上昇を招くことを防止する。【解決手段】  逆流検出部は、同期整流期間においてモータ電流の経路に含まれるスイッチング素子のオン電圧の極性に基づいて、モータ電流の電流方向を検出し、その検出結果を表す逆流検出信号をＰＷＭ制御部に出力する。駆動部内の所定のスイッチング素子の駆動信号を生成するＰＷＭ制御部の出力変更制御を逆流検出信号によって行い、同期整流期間中にモータ電流が付勢期間とは反対方向に流れた際に駆動部の通電パターンを変更させる。このような構成により、モータ電流が電源側へ流れ込むのを抑え、電源電圧の上昇を防ぐことが可能となる。【選択図】図１
2007110778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付勢状態と回生状態とを繰り返し切り換えることによってモータへ駆動電力を供給するモータ駆動装置であって、
駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記駆動信号に基づいて、前記駆動電力を生成する駆動手段と、
前記回生状態において、前記モータに流れるモータ電流の方向が逆転する時点を検出し、逆流検出信号を生成する逆流検出手段とを有し、
前記駆動信号生成手段は、前記逆流検出信号に基づいて、前記駆動信号の論理レベルを制御することを特徴とする、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、Ｎ相（Ｎは２以上の整数）分の高電位側スイッチング素子群とＮ相分の低電位側スイッチング素子群を含み、
前記駆動信号生成手段は、前記Ｎ相分の高電位側スイッチング素子群をそれぞれ制御するＮ相の高電位側駆動信号と、前記Ｎ相分の低電位側スイッチング素子群をそれぞれ制御するＮ相の低電位側駆動信号を生成し、
任意の１相における前記付勢状態においては、前記高電位側駆動信号が動作状態レベル、前記低電位側駆動信号が非動作状態レベル、またはその逆になることを特徴とする、請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記駆動信号生成手段は、前記逆流検出信号が生成されると、少なくとも１相における前記高電位側駆動信号と低電位側駆動信号の論理レベルを、前記付勢状態における論理レベルに制御することを特徴とする、請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記駆動信号生成手段は、前記逆流検出信号が生成されると、少なくとも１相における前記高電位側駆動信号と低電位側駆動信号の両方の論理レベルを、非動作状態レベルに制御することを特徴とする、請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記駆動信号生成手段は、前記逆流検出信号が生成されると、少なくとも１相における前記高電位側駆動信号と低電位側駆動信号の論理レベルを、第１所定期間、前記逆流検出信号生成直前の状態に維持することを特徴とする、請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記駆動信号生成手段は、前記逆流検出信号が生成されると、少なくとも１相における前記高電位側駆動信号と低電位側駆動信号のいずれか一方の論理レベルを、第２所定期間、非動作状態レベルに制御することを特徴とする、請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記Ｎ相分の高電位側スイッチング素子群と前記Ｎ相分の低電位側スイッチング素子群のいずれか一方のスイッチング素子群において、少なくとも１相のスイッチング素子のオン電圧を出力し、
前記逆流検出手段は、前記オン電圧と所定電圧との比較に基づいて、逆流検出信号を生成することを特徴とする、請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記駆動手段は、
前記いずれか一方のスイッチング素子群において、前記少なくとも１相のスイッチング素子に並列に別のスイッチング素子を備え、
前記別のスイッチング素子を、前記回生状態において非動作状態にすることを特徴とする、請求項７記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
さらに、
前記モータのモータ電流の大きさを検出し、電流検出信号を生成する電流検出部と、
前記モータのトルクを指定するトルク指令信号を生成するトルク指令信号生成手段とを有し、
前記駆動信号生成手段は、前記電流検出信号と前記トルク指令信号との差に基づいて、前記駆動信号の論理レベルを制御することを特徴とする、請求項１から８記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
付勢状態と回生状態とを繰り返し切り換えることによってモータへ駆動電力を供給するモータ駆動方法であって、
駆動信号を生成するステップと、
前記駆動信号に基づいて、前記駆動電力を生成するステップと、
前記回生状態において、前記モータに流れるモータ電流の方向が逆転する時点を検出し、逆流検出信号を生成するステップとを有し、
前記逆流検出信号に基づいて、前記駆動信号の論理レベルを制御することを特徴とする、モータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動する駆動回路において電源電圧の上昇を防止する技術に関している。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＡＶ機器等に搭載されているブラシレスモータの駆動方法の一つとして、モータ駆動回路に含まれる所定のスイッチング素子をオンオフ制御することによって、モータコイルへの通電制御を行うパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ＝ＰＷＭ）駆動方式がある。さらに近年では、ＰＷＭ駆動方式において低損失および高効率化を実現するための一手段として、同期整流型ＰＷＭ駆動技術が広く知られるようになっており、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
以下に、この特許文献１に開示されている内容について、図１５を用いて説明する。図１５は、３相ブリッジで構成された駆動部３０５によって駆動される、３相モータシステムの一部である。検出抵抗３２４から検出された電圧およびトルク指令信号ＶＲＥＦは、それぞれ比較器３３５の反転入力端子および非反転入力端子に接続される。トルク指令信号ＶＲＥＦは、モータのトルクの大きさを指定する。比較器３３５の出力端はフリップフロップ回路３３６へ接続されており、フリップフロップ回路３３６の反転出力は２相非重畳クロック生成部３６８に入力される。２相非重畳クロック生成部３６８は、駆動部３０５の貫通防止のため、所定の立ち上がりおよび立ち下がりタイミングのずれを伴ったパルス対を生成する。２相非重畳クロック生成部３６８の出力は、通電制御部３３９および同期整流制御部３４０に入力される。通電制御部３３９は、高電位側スイッチング素子３２５Ａ、３２５Ｂ、３２５Ｃにこれらを制御する駆動信号を供給し、且つ同期整流制御部３４０は、低電位側スイッチング素子３２６Ａ、３２６Ｂ、３２６Ｃにこれらを制御する駆動信号を供給する。
【０００４】
次に、このモータ駆動装置の動作について説明する。付勢期間は、ソース相（モータコイルにモータ電流を流出する相）の高電位側スイッチング素子と、シンク相（モータコイルからモータ電流を流入する相）の低電位側スイッチング素子をオン制御することによって、電源ＶＭからモータコイル３１０、３１１、３１２に駆動電力を供給する期間である。また回生期間は、モータコイルに流れるモータ電流を、ソース相の低電位側スイッチング素子またはソース相の低電位側スイッチング素子に並列接続されたダイオードと、シンク相の低電位側スイッチング素子を介して還流させる期間である。駆動部３０５は、付勢期間と回生期間とを含む期間を１周期として、モータコイル３１０、３１１、３１２への通電制御を行う。付勢期間または回生期間は、２相非重畳クロック生成部で生成されるタイミングずれを含む。
【０００５】
一例として、付勢期間中、ノードＡが高電位側スイッチング素子３２５Ａにより高状態へ駆動され、且つノードＢが低電位側スイッチング素子３２６Ｂにより低状態へ駆動され、且つノードＣはスイッチング素子３２５Ｃおよび３２６Ｃの両方がオフのハイインピーダンス状態である場合について述べる。
【０００６】
ノードＡおよびＢの間のモータコイル３１０および３１１を流れるモータ電流は、検出抵抗３２４において電圧に変換される。この電圧は、比較器３３５においてトルク指令信号ＶＲＥＦと比較される。この電圧がトルク指令信号ＶＲＥＦ以上に達すると、比較器３３５の出力はフリップフロップ３３６をセットし、その反転信号が２相非重畳クロック生成部３６８に入力される。その結果、２相非重畳クロック生成部３６８の出力が反転し、通電制御部３３９がノードＡの高電位側スイッチング素子３２５Ａをオフさせた後に、同期整流制御部３４０がノードＡの低電位側スイッチング素子３２６Ａをオンさせる。同時に、放電回路３４１は、スイッチ３４２を所定電圧ＶＳから解放することにより、放電開始される。放電回路３４１は時間遅延を発生し、その期間中、高電位側スイッチング素子３２５Ａ、３２５Ｂ、３２５Ｃはオフ状態が維持される。放電回路３４１のコンデンサ電圧がトルク指令信号ＶＲＥＦ以下に達すると、比較器３４３がフリップフロップ３３６をリセットし、駆動中の相に対応する高電位側スイッチング素子を再度ターンオンさせる。
【０００７】
以上のように、高電位側スイッチング素子３２５Ａがオフする場合、低電位側スイッチング素子３２６Ａがターンオンされると、駆動部３０５は、あたかもモータコイル３１０および３１１が２つの抵抗、すなわちスイッチング素子３２６Ａおよび３２６Ｂのオン抵抗、を介して短絡されたようになる。モータ電流は、ダイオードを介さずにモータコイル３１０および３１１、スイッチング素子３２６Ａおよび３２６Ｂからなるモータ電流経路を還流する。すなわち、モータコイル３１０および３１１を流れるモータ電流の電流経路において、ダイオードを介した電流回生を行うより場合よりも、この電流経路で発生する電圧降下を低減することができる。これにより、低損失並びに高効率化を達成することが可能となる。このようにＰＷＭ駆動方式において、所定相の一方のスイッチング素子をオフする回生期間中に、この所定相の他方のスイッチング素子をオンさせる制御を同期整流制御という。また、同期整流制御がなされている期間を同期整流期間という。
【特許文献１】特開平５−２１１７８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では次のような課題があった。以下に、図１６、図１７を用いて、特許文献１による電流制御型ＰＷＭ駆動方式における課題を説明する。図１６は、図１５中の駆動部３０５のＡ相部分と、同図中のＡ相モータコイル３１０と、同図中の検出抵抗３２４を抽出したものである。なおＥＡは、回転速度に比例した大きさを有し、Ａ相モータコイルに発生する逆起電圧を示す。
【０００９】
図１５において、ノードＡが高電位側スイッチング素子３２５Ａにより高状態へ駆動され、且つノードＢが低電位側スイッチング素子３２６Ｂにより低状態へ駆動され、且つノードＣはスイッチング素子３２５Ｃおよび３２６Ｃの両方がオフのハイインピーダンス状態であるときに、トルク指令信号ＶＲＥＦを比較的大きな値から、すなわち、逆起電圧ＥＡが比較的大きい状態から、トルク指令信号ＶＲＥＦを極めて小さな値へ変化させた場合について考える。図１７は、図１６の動作を説明するタイミングチャートである。図１７中のＴ１およびＴ４で示す期間は、Ａ相高電位側スイッチング素子３２５Ａを介して、電源ＶＭからモータコイル３１０に駆動電力が供給される付勢期間であり、Ｔ２およびＴ３で示された期間は、Ａ相低電位側スイッチング素子３２６Ａを介して、モータ電流を還流させる同期整流期間である。
【００１０】
減速指令によりトルク指令信号ＶＲＥＦが急激に低下した場合、Ａ相高電位側スイッチング素子がオン期間中にＡ相を流れるモータ電流ＩＡ１は、トルク指令信号ＶＲＥＦによって決まる最大電流値ＩＰに短時間で達する（図１７中の期間Ｔ１）。その結果、Ａ相高電位側スイッチング素子がオフ、且つＡ相低電位側スイッチング素子がオンの同期整流状態となり、モータ電流はＩＡ２に示すように流れ始める（図１７中の期間Ｔ２）。しかしながら、最大電流値ＩＰが小さく、且つ逆起電圧ＥＡが大きい状態にあるために、逆起電圧ＥＡの影響によってモータ電流は逆流方向、すなわちＩＡ３の方向に流れ始める（図１７中の期間Ｔ３）。さらに、減速指令によって、付勢期間に比べて長くなった同期整流期間中に、モータ電流ＩＡ３は逆起電圧ＥＡによって増大する。その結果、同期整流期間終了時に、すなわちＡ相高電位側スイッチング素子がオン、且つＡ相低電位側スイッチング素子がオフの状態時に、ＩＡ４に示すモータ電流が電源へ逆流し、電源電圧を上昇させる（図１７中の期間Ｔ４）。なお、説明の簡単化のため図１７では省略したが、実際には同期整流期間終了時の貫通防止のための期間、すなわちＡ相の高電位側および低電位側スイッチング素子の両方がオフの状態時からモータ電流はダイオード３２７Ａを介して電源へ逆流する。
【００１１】
以上のように、従来の構成による回生状態においては、トルクの減速指令や負荷変動によって同期整流期間終了時に電源側へモータ電流が逆流するため、電源電圧が上昇し、素子破壊等を招くという課題があった。また、従来構成において電源電圧の上昇を防ぐためには、電源のシンク能力を向上させるためのコンデンサや、電圧クランプのためのツェナーダイオード等、外付け保護素子が必要となるため、小型化および低コスト化の観点からも課題があった。
なお、同期整流期間に付勢期間とは逆方向のモータ電流が発生することに起因した上記電源電圧上昇の問題は、モータ電流のピーク値制御によりＰＷＭ駆動を行う上記従来例に限ったものではなく、同期整流制御を伴ったＰＷＭ駆動を行うモータ駆動方式であれば、トルクの減速指令や負荷変動によって同様の問題が発生する。例えば、正弦波や台形波あるいはそれらに準ずる波形を有する搬送波と、三角波や鋸波あるいはそれらに準ずる波形を有する変調波との比較結果に基づいてＰＷＭ駆動を行う、いわゆる電圧ＰＷＭ制御駆動方式等においても、トルクの減速指令や負荷変動によってＰＷＭデューティ比が減少し、その結果、同期整流期間に付勢期間とは逆方向のモータ電流が流れることによって、同期整流期間の終了時に電源電圧の上昇が引き起こされる。
【００１２】
本発明は上記課題を鑑みたもので、モータ電流の電源への逆流による電源電圧上昇を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明のモータ駆動装置は、付勢状態と回生状態とを繰り返し切り換えることによってモータへ駆動電力を供給するモータ駆動装置であって、駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、前記駆動信号に基づいて、前記駆動電力を生成する駆動手段と、前記回生状態において、前記モータに流れるモータ電流の方向が逆転する時点を検出し、逆流検出信号を生成する逆流検出手段とを有し、前記駆動信号生成手段は、前記逆流検出信号に基づいて、前記駆動信号の論理レベルを制御することを特徴とする、モータ駆動装置である。
【００１４】
また、本発明のモータ駆動方法は、付勢状態と回生状態とを繰り返し切り換えることによってモータへ駆動電力を供給するモータ駆動方法であって、駆動信号を生成するステップと、前記駆動信号に基づいて、前記駆動電力を生成するステップと、前記回生状態において、前記モータに流れるモータ電流の方向が逆転する時点を検出し、逆流検出信号を生成するステップとを有し、前記逆流検出信号に基づいて、前記駆動信号の論理レベルを制御することを特徴とする、モータ駆動方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモータ駆動装置および駆動方法によれば、電源へのモータ電流逆流により発生する電源電圧の上昇を検知するのではなく、電源電圧の上昇の原因となる現象を検知するので、電源電圧の上昇を未然に防止することが可能となる。従って、急激な減速指令や負荷変動時においても電源電圧は上昇せず、スイッチング素子の破壊を防止できる。またコンデンサやツェナーダイオード等の電源上昇対策用保護素子が不要となるので、モータ駆動装置の小型化や低コスト化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係るモータ駆動装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下において実施の形態で記述される数字は、すべて本発明を具体的に説明するために例示したものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
（実施の形態１）
【００１７】
本発明の実施の形態１によるモータ駆動装置は、各相モータコイルにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ＝パルス幅変調）制御に基づいて、モータを駆動する駆動電力を供給することにより、３相モータを駆動する。このモータ駆動装置に含まれる駆動部には、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子が直列に接続され、この直列回路が３個並列に接続される。このモータ駆動装置は、回生期間において形成されるモータ電流の電流経路に含まれるスイッチング素子のオン電圧を検出する。検出されたオン電圧を所定の電圧と比較し、その比較結果に基づいて逆流検出信号を生成する。この逆流検出信号に基づき、駆動部の通電状態を変更制御することにより、急激な減速指令や負荷変動等に起因する電源へのモータ電流の逆流を防止し、素子破壊等を引き起こす原因となる電源電圧の上昇を防ぐことができる。
【００１８】
図１から図５を用い、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１によるモータ駆動装置の全体構成例を示すブロック図である。図１に示すように、モータ駆動装置１は、電源３と、駆動部１０Ａと、電流検出部２０と、トルク指令部３０と、比較部４０と、発振部５０と、位置検出部６０と、逆流検出部８０と、ＰＷＭ制御部９０Ａと、通電制御部１００とを備え、モータ２を駆動する。
【００１９】
制御対象であるモータ２は、ロータとステータとで構成され、ロータは図示しない永久磁石による界磁部を有し、ステータはＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのモータコイルＬｕ、Ｌｖ、ＬｗがＹ字結線される。駆動部１０Ａは、電圧値ＶＭの電源３と接地との間に配置され、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子が直列接続されたハーフブリッジ回路を基本に、３つ並列に構成される。この駆動部１０Ａにおいて、モータコイルＬｕへの通電を制御するハーフブリッジ回路は、高電位側に接続されたスイッチング素子Ｔｒ１と低電位側に接続されたスイッチング素子Ｔｒ４からなり、モータコイルＬｖへの通電を制御するハーフブリッジ回路は、高電位側に接続されたスイッチング素子Ｔｒ２と低電位側に接続されたスイッチング素子Ｔｒ５からなり、モータコイルＬｗへの通電を制御するハーフブリッジ回路は、高電位側に接続されたスイッチング素子Ｔｒ３と低電位側に接続されたスイッチング素子Ｔｒ６からなる。
【００２０】
これらのスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６は、それぞれ通電制御部１００から出力される駆動信号ＵＵ、ＶＵ、ＷＵ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ（以下、単に「ＵＵ−ＷＬ」と略す）の論理レベルに応じて、スイッチング動作を行い、モータ２を駆動する駆動電力を生成する。高電位側スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３は、それぞれ高電位側駆動信号ＵＵ、ＶＵ、ＷＵにより制御され、低電位側スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６は、それぞれ低電位側駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬにより制御される。スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６には、ＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が使用できる。実施の形態１では、スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６には、ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタが使用されている。各スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６がオン（動作状態に）する場合、各駆動信号ＵＵ−ＷＬの論理レベルは動作状態レベルであり、実施の形態１では、Ｈレベルである。また各スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６がオフ（非動作状態に）する場合、各駆動信号ＵＵ−ＷＬの論理レベルは非動作状態レベルであり、実施の形態１では、Ｌレベルである。
【００２１】
電流検出部２０は、駆動部１０Ａと接地との間に配置され、駆動部１０Ａを流れる電流の大きさを検出し、その検出結果を表す電流検出信号ＣＳを、比較部４０に出力する。トルク指令部３０は、モータ２に与えるトルクの大きさを設定するトルク指令信号ＥＣを、比較部４０に出力する。トルク指令部３０は、トルク指令信号生成部とも呼ぶ。比較部４０は、トルク指令信号ＥＣと電流検出信号ＣＳとを比較し、その比較結果を表すリセット信号ＣＲを、ＰＷＭ制御部９０Ａに出力する。発振部５０は、所定の周波数を持ったパルス信号であるセット信号ＳＰを、ＰＷＭ制御部９０Ａに出力する。逆流検出部８０は、駆動部１０Ａの全ての低電位側スイッチング素子に対して並列に接続されると共に、モータ２の通電状態を表す通電状態信号ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４、ＳＴ５、ＳＴ６が、通電制御部１００から入力される。
通電制御部１００、ＰＷＭ制御部９０Ａ、および発振部５０は、駆動信号生成部を構成する。
【００２２】
さらに逆流検出部８０は、同期整流期間中にモータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを流れるモータ電流の方向が反転したか否かを表す逆流検出信号ＲＶを、ＰＷＭ制御部９０Ａに出力する。ＰＷＭ制御部９０Ａは、セット信号ＳＰとリセット信号ＣＲと逆流検出信号ＲＶに基づいて、駆動部１０Ａの貫通防止のための非重畳期間を有する、任意の１相における高電位側駆動信号ＵＰおよび低電位側駆動信号ＬＯを生成し、これらを通電制御部１００に出力する。位置検出部６０は、モータ２のロータの位置情報を表す位置検出信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を通電制御部１００に出力する。通電制御部１００は、位置検出信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３と、高電位側駆動信号ＵＰと低電位側駆動信号ＬＯに基づいて、駆動部１０Ａに含まれるスイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６の駆動信号ＵＵ−ＷＬを生成し、これらを駆動部１０Ａに出力する。さらに通電制御部１００は、位置検出信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に基づいて、モータ２の通電状態を表す通電状態信号ＳＴ１からＳＴ６を生成し、この通電状態信号ＳＴ１からＳＴ６を逆流検出部８０に出力する。
【００２３】
ここで、モータコイルにモータ電流を流出する相をソース相、そのときのモータ電流をソース電流、モータコイルからモータ電流を流入する相をシンク相、そのときのモータ電流をシンク電流、と呼ぶ。付勢期間は、ソース相の高電位側スイッチング素子と、シンク相の低電位側スイッチング素子をオン制御することによって、電源３からモータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電力を供給する期間である。付勢期間におけるモータ駆動装置のこのような状態を、付勢状態という。また回生期間は、付勢期間中にオンされていたソース相の高電位側スイッチング素子がオフする期間である。この期間、モータコイルに流れるモータ電流が、ソース相においてオンされる低電位側スイッチング素子またはこのスイッチング素子に並列接続されたダイオードと、シンク相の低電位側スイッチング素子を介して還流する。回生期間におけるモータ駆動装置のこのような状態を、回生状態という。
【００２４】
本発明のモータ駆動装置では、付勢期間と回生期間とを含む期間を１周期として、付勢状態と回生状態が繰り返され、モータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの通電制御を行う。付勢期間または回生期間は、駆動部１０Ａの貫通防止のための非重畳期間を含むが、この期間は付勢期間または回生期間に比べて短く、以下の説明では特に断らない限り省略する。特に、回生期間における回生状態において、付勢期間中にオンされていたソース相の低電位側スイッチング素子をオンし、ダイオードを介さずにこのより抵抗の低いソース相の低電位側スイッチング素子自身と、シンク相の低電位側スイッチング素子を介してモータ電流を還流する制御を、同期整流制御と呼ぶ。また、同期整流制御がなされている期間を同期整流期間と呼ぶ。
【００２５】
本発明の実施の形態１によるモータ駆動装置は、電気角１２０°の期間、トルク指令信号ＥＣに応じた電流レベルのモータ電流を、任意の１相にソース電流（またはシンク電流）として通電させる。そして、続く６０°の期間、通電は行われず、電流レベルはゼロとなる。その後、シンク電流（またはソース電流）に転じて、同様の通電が行われる。このように、矩形波の相電流が３相互いに電気角１２０°ずらされて通電される。これにより、任意の時刻において、任意の１相（ソース相）にソース電流が供給され、他の１相（シンク相）にシンク電流が供給される。このように計２相に通電され、残りの１相には通電されない（以下、「１２０°通電方式」という）。
【００２６】
従って、通電制御部１００は、位置検出信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に基づいて、通電相として、任意の１相をソース相、他の１相をシンク相とするための計２相を決定する。通電相の決定は、電気角６０°ごとに行われる。また、ソース相のＰＷＭ動作を行う際には、高電位側トランジタがオフする回生期間において、高電位側スイッチング素子のオフ動作後に、貫通防止のための所定時間を経て低電位側スイッチング素子をオン動作させる、いわゆる同期整流制御を行うものとする。一方、シンク相については、常に高電位側スイッチング素子がオフ、低電位側スイッチング素子がオンされ、通電を行わない残りの１相については、高電位側および低電位側の両方のスイッチング素子が共にオフされた状態となる。
【００２７】
以下に、実施の形態１によるモータ駆動装置について、各構成要素の詳細な動作を説明する。駆動部１０Ａは、ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６で構成され、各スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６にはそれぞれダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６が逆並列接続される。この駆動部１０Ａにおいて、スイッチング素子Ｔｒ１とスイッチング素子Ｔｒ４の接続点にモータコイルＬｕの一端が接続され、スイッチング素子Ｔｒ２とスイッチング素子Ｔｒ５の接続点にモータコイルＬｖの一端が接続され、スイッチング素子Ｔｒ３とスイッチング素子Ｔｒ６の接続点にモータコイルＬｗの一端が接続される。各スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６は、通電制御部１００からの駆動信号ＵＵ−ＷＬの論理レベルに応じてオンオフのスイッチング動作を行い、電源３から各相モータコイルＬｕ、Ｌｖ、ＬｗにＰＷＭスイッチングされた駆動電力を供給する。
【００２８】
電流検出部２０は、例えば検出抵抗と増幅器により構成され、駆動部１０Ａを流れる電流の大きさを電圧として検出する。検出した結果は、電流検出信号ＣＳとして比較部４０に出力する。トルク指令部３０は、モータ２に与えるべきトルクの目標値を表すトルク指令信号ＥＣを比較部４０に出力する。比較部４０は、トルク指令信号ＥＣの大きさと電流検出信号ＣＳの大きさを比較し、比較結果であるリセット信号ＣＲをＰＷＭ制御部９０Ａに出力する。比較部４０は、例えば比較器等により構成される。発振部５０は、高電位側駆動信号ＵＵ、ＶＵ、ＷＵのいずれかをセットするためのタイミング信号であるセット信号ＳＰを、ＰＷＭ制御部９０Ａに出力する。発振部５０は、例えばＰＬＬ等により構成される。セット信号ＳＰの周波数は、一定周波数でも良いし、トルク指令信号ＥＣ等の大きさによって変化する可変周波数としても良い。
【００２９】
位置検出部６０は、モータ２に関する３相のロータ位置情報を有する位置検出信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を、通電制御部１００に出力する。位置検出信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を生成する構成としては、ホール素子等のセンサを用いてもよいし、モータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに発生する逆起電圧を用いたセンサレス構成にしても良く、その構成に制約はない。位置検出信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、それぞれ３相のロータ位置に対応し、互いに電気角１２０°ずつ角度のずれた信号となる。
【００３０】
逆流検出部８０は、駆動部１０Ａにおける各相の低電位側スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６のドレインとソース間の電圧と、モータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの通電状態を表す通電状態信号ＳＴ１からＳＴ６に基づいて、同期整流期間における所定の低電位側スイッチング素子のオン電圧極性を検出し、同期整流期間においてモータ電流の電流方向を表す逆流検出信号ＲＶを生成する。そして、この逆流検出信号ＲＶをＰＷＭ制御部９０Ａに出力する。
【００３１】
図２は、逆流検出部８０の具体的な構成例を示す回路図である。また、図３は、駆動部１０Ａの通電状態と通電状態信号ＳＴ１からＳＴ６との関係を説明するタイミングチャートである。図３に示すように、Ｕ相電流がソース電流、Ｖ相電流がシンク電流となり、且つＷ相電流がゼロレベルとなる電気角６０°の期間（以下、「ＵＶ通電期間」という）において、通電制御部１００から出力される通電状態信号ＳＴ１の論理レベルはＨレベルとなり、ＵＶ通電期間に続く電気角６０°の期間毎に通電状態信号ＳＴ２からＳＴ６が順次Ｈレベルとなる。
【００３２】
図２に示す逆流検出部８０は、立ち上がりエッジ検出部８１と、比較器８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃとを含む。立ち上がりエッジ検出部８１は、パルス信号ＲＰがＬレベルからＨレベルへと変化するタイミングで、所定のパルス幅の逆流検出信号ＲＶを出力する。各相のモータ端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗはそれぞれ比較器８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの反転入力端子に入力される。また、駆動部１０Ａの各相低電位側スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６の共通ソース電圧Ｖｒｃは、比較器８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの非反転入力端子に入力される。
【００３３】
ＵＶ通電期間（ＳＴ１がＨレベルの期間）を例に挙げる。ＵＶ通電期間において、駆動部１０Ａの低電位側スイッチング素子Ｔｒ５のソース電圧Ｖｒｃとドレイン電圧Ｖｖとの差の電圧が正になれば、すなわち低電位側スイッチング素子Ｔｒ５のオン電圧が負になれば、比較器８２Ｂの出力がＨレベルになる。その結果、パルス信号ＲＰがＨレベルとなり、所定のパルス幅の逆検出信号ＲＶを出力する。この逆流検出信号ＲＶがＨレベルとなる動作は、ＵＶ通電期間中の同期整流期間において、Ｖ相低電位側スイッチング素子Ｔｒ５を流れるモータ電流が、シンク電流からソース電流へと変化し、モータコイルＬｕおよびＬｖを流れるモータ電流ＩｕおよびＩｖの方向が反転したことを意味する。同様に、ＵＶ通電期間以外の通電状態信号ＳＴ２からＳＴ６のいずれかがＨレベルとなるその他の通電期間においても、同期整流期間にモータ電流の電流方向が反転すれば、逆流検出信号ＲＶがＨレベルとなる。
【００３４】
なお、比較器８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃに所定のオフセットを与えることにより、各相低電位側スイッチング素子のオン電圧が所定の値以下になったときに、比較器出力が変化するような構成としても良い。このような場合においても、比較器出力に基づいて逆流検出信号ＲＶを生成することにより、本発明の効果を得ることができる。
【００３５】
また、実施の形態１におけるモータ駆動装置では、付勢期間にソース側となる相の低電位側スイッチング素子と、付勢期間にシンク側となる相の低電位側スイッチング素子とを、回生期間にオン制御することによって同期整流制御がなされる。一方、付勢期間にソース側となる相の高電位側スイッチング素子と、付勢期間にシンク側となる相の高電位側スイッチング素子とを、回生期間にオン制御することによって同期整流制御を行う場合には、高電位側スイッチング素子のオン電圧の極性を検出することによって、同期整流期間中に付勢期間と反対方向のモータ電流が発生したことを検出することができる。この場合は、逆流検出部８０を高電位側スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３と並列に接続し、各相のモータ端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをそれぞれ比較器８２、８３、８４の非反転入力端子に、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３のドレイン接続点を反転入力端子にそれぞれ入力すればよい。
【００３６】
図４は、ＰＷＭ制御部９０Ａと、電流検出部２０と、比較部４０の具体的な構成例を示す回路図である。電流検出部は、検出抵抗Ｒｃｓと、増幅器２１からなる。比較部４０は、比較器４１からなる。ＰＷＭ制御部９０Ａは、デッドタイム生成部９２と、フリップフロップ９３を含む。
【００３７】
電流検出部２０は、増幅器２１において駆動部１０Ａと接地間に接続された検出抵抗Ｒｃｓ両端の電位差を検出し、検出結果を表す電流検出信号ＣＳを比較器４１の非反転入力端子に入力する。トルク指令信号ＥＣは、比較器４１の反転入力端子に入力される。比較器４１は、比較結果を表すリセット信号ＣＲを出力し、リセット信号ＣＲは反転された後、フリップフロップ９３のリセット端子９３Ｒに接続される。フリップフロップ９３のセット端子９３Ｓには、逆流検出信号ＲＶとセット信号ＳＰの否定論理和が接続される。デッドタイム生成部９２は、フリップフロップ９３の出力に基づいて、駆動部１０Ａの貫通防止のための非重畳期間を有する、任意の１相における高電位側駆動信号ＵＰおよび低電位側駆動信号ＬＯを生成し、これらを通電制御部１００に出力する。
【００３８】
通電制御部１００は、高電位側駆動信号ＵＰと低電位側駆動信号ＬＯ、並びに位置検出信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に基づいて、駆動部１０Ａにおいて１２０°通電を行う駆動信号ＵＵ−ＷＬを生成し、駆動部１０Ａに出力する。例えば、ＵＶ通電期間においては、高電位側駆動信号ＵＰおよび低電位側駆動信号ＬＯは、それぞれスイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ４の駆動信号ＵＵ、ＵＬとして駆動部１０Ａに出力される。また、ＵＶ通電期間中、ＶＬはＨレベルであり、ＶＵとＷＵとＷＬはＬレベルとなる。さらに、通電制御部１００は、通電状態信号ＳＴ１からＳＴ６を逆流検出部８０に出力する。
【００３９】
図５は、ＵＶ通電期間における図４の回路図の動作を説明するタイミングチャートである。ＵＶ通電期間において、セット信号ＳＰがＨレベルになると、フリップフロップ９３がセットされ、フリップフロップ９３の出力は、デッドタイム生成部９２および通電制御部１００を介して、駆動信号ＵＵをＨレベル、駆動信号ＵＬをＬレベルにする。その結果、スイッチング素子Ｔｒ１がオン、スイッチング素子Ｔｒ４がオフする付勢状態となる。この付勢期間において、電源３からモータコイルＬｕにソース電流、並びにモータコイルＬｖにシンク電流が供給される。Ｕ相モータ電流Ｉｕは、図５における線Ｌ１のように上昇する。線Ｌ１は、実際にはいくらか曲線状であり、その平均的な傾きはモータ２におけるモータコイルの巻線抵抗やインダクタンスによって決まる。
【００４０】
Ｕ相モータ電流Ｉｕの大きさは、検出抵抗Ｒｃｓにより電圧値を表す電流検出信号ＣＳに変換され、比較器４１でトルク指令信号ＥＣと比較される。電流検出信号ＣＳの値が、トルク指令信号ＥＣに達すると、すなわち電流Ｉｕが最大電流値ＩＰに達すると、リセット信号ＣＲがＨレベルとなり、フリップフロップ９３がリセットされる。これにより、駆動信号ＵＵがＬレベル、駆動信号ＵＬがＨレベルとなり、スイッチング素子Ｔｒ１がオフし、次いでスイッチング素子Ｔｒ４がオンする回生状態、すなわち同期整流状態となる。この同期整流期間においてモータ電流は、Ｕ相をソース側、Ｖ相をシンク側として、スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、モータコイルＬｕ、Ｌｖを含む電流経路を流れる。このモータ電流は、モータ２の図示しない巻線抵抗やモータコイルＬｕおよびＬｖのインダクタンス、さらにはモータ２の回転速度に比例した大きさを有する逆起電圧等の影響のため、線Ｌ２のように時間と共に減衰する。線Ｌ２は、実際にはいくらか曲線状であり、その平均的な傾きは逆起電圧の大きさに応じて変化し、したがって回転速度ＮＲに応じて変化する。
【００４１】
このとき、トルク指令信号ＥＣの値に対してモータ回転速度が十分に大きい場合、すなわち逆起電圧による電流成分の大きさが、ＥＣによって決まる最大電流値ＩＰよりも十分に大きい場合、モータ電流は、スイッチング素子Ｔｒ４をシンク側、スイッチング素子Ｔｒ５をソース側とする反対方向に流れ始める。したがって、スイッチング素子Ｔｒ５のソース電圧はドレイン電圧よりも高くなり、逆流検出部８０の動作により、逆流検出信号ＲＶがＨレベルになる。その結果、フリップフロップ９３がセットされ、スイッチング素子Ｔｒ４がオフし、次いでスイッチング素子Ｔｒ１がオンする。これにより、再び付勢状態に移行し、スイッチング素子Ｔｒ１がソース側、スイッチング素子Ｔｒ５がシンク側となってモータコイルＬｕおよびＬｖに駆動電力を供給し、再びＵ相モータ電流Ｉｕは増加し始める。
【００４２】
従って、実施の形態１によるモータ駆動装置は、モータ電流の電流方向反転に伴って発生する逆流検出信号ＲＶによって、駆動部１０Ａの実質上のＰＷＭ周波数は上昇することになるが、回転速度が低下するにつれて、つまり逆起電圧が減衰するにつれて、ＰＷＭ周波数は通常時のＰＷＭ周波数へと低下していく。
【００４３】
すなわち同期整流期間において、付勢期間にシンク側となる相の低電位側スイッチング素子のオン電圧反転を検出した場合、付勢期間にソース側となる相の低電位側スイッチング素子をオフ、高電位側スイッチング素子をオンし、付勢状態に移行するように通電制御を行う。このように逆流検出信号ＲＶに基づいて、駆動信号の論理レベルを制御することにより、同期整流期間中に、付勢期間における方向とは逆方向にモータコイルを流れる回生モータ電流の発生を抑えることが可能となる。これにより、同期整流期間後に生じていた、モータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防止できる。
【００４４】
なお、実施の形態１による逆流検出部８０では、付勢期間にシンク側となる相の低電位側スイッチング素子のオン電圧極性に基づいて、同期整流期間にモータ電流の電流方向を検出する構成とした。別の実施例として、付勢期間にソース側となる相の低電位側スイッチング素子のオン電圧極性に基づいて、同期整流期間にモータ電流の電流方向を検出する構成としても良い。同期整流期間中に形成されるモータ電流の電流経路に含まれる所定箇所の電圧極性を検出する構成であれば、上記構成に限らず種々の変更が可能であり、そのような構成は本発明に含まれる。
【００４５】
また、実施の形態１によるモータ駆動装置では、説明の簡単化のために、通電制御方式は１２０°通電方式とした。別の実施例として、１８０°通電方式並びにその他の通電方式においても、同様に説明できる。すなわち、広角通電を行う際の付勢状態としては、ソース相の１つの高電位側スイッチング素子と、シンク相の２つの低電位側スイッチング素子を介して、モータ２へ駆動電力が供給される状態や、ソース相の２つの高電位側スイッチング素子と、シンク相の１つの低電位側スイッチング素子を介して、モータ２へ駆動電力が供給される状態などがあり、これらには様々な同期整流制御のパターンが存在するが、いずれの場合においても同期整流期間中にモータ電流の方向が付勢期間とは反対方向であることを、モータ電流が流れる電流経路に含まれる所定箇所の電圧極性に基づいて検出し、この検出結果により回生状態から付勢状態へと制御する構成であれば、その構成を特に限定することなく本発明の効果を得ることができる。
【００４６】
以上のように、実施の形態１によるモータ駆動装置では、同期整流期間中にモータ電流が流れる電流経路中に含まれる任意のスイッチング素子の電流方向の変化を検出し、その検出結果に応じたモータコイルの通電制御を行う。具体的には、同期整流期間中に、モータ電流が付勢期間中とは反対方向に流れたことを検出し、同期整流状態から付勢状態へと通電制御を変更する。
【００４７】
従って、実施の形態１によれば、トルクの減速指令や負荷変動等によって発生するモータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防ぐことが可能となる。さらに、モータ電流の電源への逆流による電源電圧上昇を防ぐためのコンデンサやツェナーダイオード等が不要となるため、モータ駆動装置の低コスト化や小型化が可能となる。
（実施の形態２）
【００４８】
以下に、図６、図７を用い、本発明の実施の形態２について説明する。以下では、実施の形態１によるモータ駆動装置のＰＷＭ制御部９０Ａ、および駆動信号ＵＵ−ＷＬを生成する構成について、変更例を説明する。実施の形態２によるモータ駆動装置は、実施の形態１によるモータ駆動装置１のＰＷＭ制御部９０Ａとは異なる構成のＰＷＭ制御部９０Ｂを備える。それ以外の構成、動作は、実施の形態１で説明したものと同様である。なお、実施の形態２に係るモータ駆動装置の各構成要素および各種信号は、図１に付した符号を参照する。
【００４９】
図６は、ＰＷＭ制御部９０Ｂの具体的な構成例を示す回路図である。ＰＷＭ制御部９０Ｂは、デッドタイム生成部９２と、フリップフロップ９４と、フリップフロップ９５とを含む。フリップフロップ９４のセット端子９４Ｓにはセット信号ＳＰの反転信号が接続され、リセット端子９４Ｒにはリセット信号ＣＲの反転信号が接続される。フリップフロップ９５のセット端子９５Ｓにはセット信号ＳＰの反転信号が接続され、リセット端子９５Ｒには逆流検出信号ＲＶの反転信号が接続される。デッドタイム生成部９２は、フリップフロップ９４の出力に基づいて、貫通防止のための非重畳期間を有する、高電位側駆動信号ＵＰ１および低電位側駆動信号ＬＯ１を生成する。フリップフロップ９５の出力信号ＨＺとＵＰ１との論理積ＵＰ、並びにＨＺとＬＯ１との論理積ＬＯがそれぞれ通電制御部１００に入力される。ＵＰ並びにＬＯは、それぞれ任意の時間における駆動部１０Ａ内の任意の１相の高電位側駆動信号および低電位側駆動信号である。
【００５０】
図７は、図６においてＵＶ通電期間における回路図の動作を説明するタイミングチャートである。任意の時間において、セット信号ＳＰがＨレベルになると、フリップフロップ９４と９５がそれぞれセットされるので、フリップフロップ９４、９５の出力はそれぞれＨレベルとなり、高電位側駆動信号ＵＰはＨレベル、低電位側駆動信号ＬＯはＬレベルとなる。すなわち、ＵＶ通電期間であれば、駆動信号ＵＵがＨレベル、駆動信号ＵＬがＬレベルとなるので、スイッチング素子Ｔｒ１がオン、スイッチング素子Ｔｒ４がオフし、スイッチング素子Ｔｒ１を介してモータコイルＬｕにソース電流が供給される。このとき、１２０°通電により駆動信号ＶＬは常にＬレベルであるため、スイッチング素子Ｔｒ５を介してモータコイルＬｖにシンク電流が供給される。すなわちモータ駆動装置１は、付勢期間において付勢状態となる。
【００５１】
次に、モータ電流の大きさが、トルク指令信号ＥＣによって決まる最大電流値ＩＰに達すると、リセット信号ＣＲがＨレベルとなり、フリップフロップ９４がリセットされ、その結果、駆動信号ＵＵがＬレベル、且つＵＬがＨレベルの回生状態、すなわち同期整流状態となる。この同期整流期間においてモータ電流は、Ｕ相をソース側、Ｖ相をシンク側として、スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、モータコイルＬｕ、Ｌｖを含む電流経路を流れる。このモータ電流は、モータ２の図示しない巻線抵抗やモータコイルＬｕおよびＬｖのインダクタンス、さらにはモータ２の回転速度に比例した大きさを有する逆起電圧等の影響のため、時間と共に減衰する。
【００５２】
このとき、トルク指令信号ＥＣの値に対して回転速度が十分に大きい場合、すなわち逆起電圧による電流成分の大きさが、ＥＣによって決まる最大電流値ＩＰよりも十分に大きい場合、モータ電流は、スイッチング素子Ｔｒ４をシンク側、スイッチング素子Ｔｒ５をソース側とする反対方向に流れ始める。したがって、スイッチング素子Ｔｒ５のソース電圧はドレイン電圧よりも高くなり、逆流検出部８０の動作により、逆流検出信号ＲＶがＨレベルになる。その結果、フリップフロップ９５がリセットされ、信号ＨＺがＬレベルとなるため、駆動信号ＵＵおよびＵＬが共にＬレベルとなり、Ｕ相は高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子が共にオフするハイインピーダンス状態となる。ハイインピーダンス状態が維持されている期間を、ハイインピーダンス期間という。このハイインピーダンス期間は、次のセット信号ＳＰが入力されることにより解除され、再び付勢期間に移行する。
【００５３】
実施の形態１では、同期整流期間中に逆流検出信号ＲＶがＨレベルになると自動的に付勢期間に移行していたが、実施の形態２では、同期整流期間中に逆流検出信号ＲＶがＨレベルになるとＵ相はハイインピーダンス期間となり、次のセット信号ＳＰが入力されることにより付勢期間に移行することになる。
【００５４】
すなわち同期整流期間において、付勢期間にシンク側となる相の低電位側スイッチング素子のオン電圧反転を検出した場合、付勢期間にソース側となる相の高電位側および低電位側スイッチング素子の両方をオフするように通電制御を行う。このように制御することにより、同期整流期間中に、付勢期間における方向とは逆方向のモータ電流が発生するのを抑えることが可能となる。これにより、同期整流期間終了時に生じていた、モータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防止できる。
【００５５】
また、実施の形態２によるモータ駆動装置では、説明の簡単化のために、通電制御方式は１２０°通電方式とした。別の実施例として、１８０°通電方式並びにその他の通電方式においても、同様に説明できる。すなわち、同期整流期間中にモータ電流の方向が付勢期間とは反対方向であることを、モータ電流が流れる電流経路に含まれる所定箇所の電圧極性に基づいて検出し、この検出結果により同期整流状態から所定の相をハイインピーダンス状態へと制御する構成であれば、その構成を特に限定することなく本発明の効果を得ることができる。
【００５６】
以上のように、実施の形態２によるモータ駆動装置では、同期整流期間にモータ電流が流れる電流経路中に含まれる任意のスイッチング素子の電流方向の変化を検出し、検出された逆流検出信号ＲＶに基づいて、駆動信号の論理レベルを制御する。具体的には、同期整流期間中に、モータ電流が付勢期間中とは反対方向に流れたことを検出し、同期整流状態からハイインピーダンス状態へと通電制御を変更する。
【００５７】
従って、実施の形態２によれば、トルクの減速指令や負荷変動等によって発生するモータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防ぐことが可能となる。さらに、モータ電流の電源への逆流による電源電圧上昇を防ぐためのコンデンサやツェナーダイオード等が不要となるため、モータ駆動装置の低コスト化や小型化が可能となる。
（実施の形態３）
【００５８】
以下に、図８、図９を用い、本発明の実施の形態３について説明する。以下では、実施の形態１によるモータ駆動装置のＰＷＭ制御部９０Ａ、および駆動信号ＵＵ−ＷＬを生成する構成について、変更例を説明する。実施の形態３によるモータ駆動装置は、実施の形態１によるモータ駆動装置１のＰＷＭ制御部９０Ａとは異なる構成のＰＷＭ制御部９０Ｃを備える。それ以外の構成、動作は、実施の形態１で説明したものと同様である。なお、実施の形態３に係るモータ駆動装置の各構成要素および各種信号は、図１に付した符号を参照する。
【００５９】
図８は、ＰＷＭ制御部９０Ｃの具体的な構成例を示す回路図である。ＰＷＭ制御部９０Ｃは、デッドタイム生成部９２と、パルス幅設定部９８と、フリップフロップ９３とを含む。パルス幅設定部９８は、逆流検出信号ＲＶを入力し、逆流検出信号ＲＶがＨレベルのとき、第１所定期間ＴＬ１だけＨレベルとなるパルス幅設定部信号ＲＶＬを出力する。パルス幅設定部９８の構成としては、例えば、マルチバイブレータ等を用いた構成とすれば良く、第１所定期間ＴＬ１は固定値であっても、回転速度等に応じて変化する値であっても良いし、位置検出信号や通電切り換えのタイミング等に基づいた所定の電気角を基準にして定められる値でも良い。フリップフロップ９３のセット端子９３Ｓにはセット信号ＳＰの反転信号が接続され、リセット端子９３Ｒにはリセット信号ＣＲの反転信号が接続される。デッドタイム生成部９２は、パルス幅設定部信号ＲＶＬの反転信号とフリップフロップ９３との論理積に基づいて、駆動部１０Ａの貫通防止のための非重畳期間を有する、任意の１相における高電位側駆動信号ＵＰおよび低電位側駆動信号ＬＯを生成し、これらを通電制御部１００に出力する。
【００６０】
図９は、図８においてＵＶ通電期間における回路図の動作を説明するタイミングチャートである。任意の時間において、セット信号ＳＰがＨレベルになると、フリップフロップ９３がセットされるため、高電位側駆動信号ＵＰはＨレベル、低電位側駆動信号ＬＯはＬレベルとなる。すなわち、ＵＶ通電期間であれば、駆動信号ＵＵがＨレベル、駆動信号ＵＬがＬレベルとなるので、スイッチング素子Ｔｒ１がオン、スイッチング素子Ｔｒ４がオフし、スイッチング素子Ｔｒ１を介してモータコイルＬｕにソース電流が供給される。このとき、１２０°通電により駆動信号ＶＬは常にＬレベルであるため、スイッチング素子Ｔｒ５を介してモータコイルＬｖにシンク電流が供給される。すなわちモータ駆動装置１は、付勢期間において付勢状態となる。
【００６１】
次に、モータ電流の大きさが、トルク指令信号ＥＣによって決まる最大電流値ＩＰに達すると、リセット信号ＣＲがＨレベルとなり、フリップフロップ９３がリセットされ、その結果、駆動信号ＵＵがＬレベル、且つＵＬがＨレベルの回生状態、すなわち同期整流状態となる。この同期整流期間においてモータ電流は、Ｕ相をソース側、Ｖ相をシンク側として、スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、モータコイルＬｕ、Ｌｖを含む電流経路を流れる。このモータ電流は、モータ２の図示しない巻線抵抗やモータコイルＬｕおよびＬｖのインダクタンス、さらにはモータ２の回転速度に比例した大きさの逆起電圧等の影響のため、時間と共に減衰する。
【００６２】
このとき、トルク指令信号ＥＣの値に対して回転速度が十分に大きい場合、すなわち逆起電圧による電流成分の大きさが、ＥＣによって決まる最大電流値ＩＰよりも十分に大きい場合、モータ電流は、スイッチング素子Ｔｒ４をシンク側、スイッチング素子Ｔｒ５をソース側とする反対方向に流れ始める。したがって、スイッチング素子Ｔｒ５のソース電圧はドレイン電圧よりも高くなり、逆流検出部８０の動作により、逆流検出信号ＲＶがＨレベルになる。その結果、パルス幅設定部９８は、第１所定期間ＴＬ１だけＨレベルとなるパルス幅設定部信号ＲＶＬを出力する。パルス幅設定部信号ＲＶＬがＨレベルの期間、高電位側駆動信号ＵＰがＬレベル、低電位側駆動信号ＬＯがＨレベルを保つ。すなわちモータ駆動装置１は、同期整流状態となる。この状態は、第１所定期間ＴＬ１だけ継続する。パルス幅設定部信号ＲＶＬがＬレベルとなると、フリップフロップ９３の出力がイネーブル状態となるので、通常の通電制御状態に復帰する。ここで第１所定期間ＴＬ１は、モータ電流が流れる電流経路が有する時定数の２倍までの範囲の値とする。
【００６３】
すなわち、同期整流期間において、付勢期間にシンク側となる相の低電位側スイッチング素子のオン電圧反転を検出した場合、モータ電流の経路が有する時定数の２倍までの範囲の所定時間、同期整流期間を継続させるように通電制御を行う。同期整流期間中は、モータコイルやスイッチング素子のオン抵抗に依存したインピーダンス成分や、回転速度の低下等によって、モータコイルに発生する逆起電圧が減衰する。したがって、上述のように同期整流期間を逆起電圧が減衰するのに十分な時間継続すれば、付勢期間における方向とは反対方向に流れるモータ電流が小さくなる。これにより、同期整流期間終了後に生じていた、モータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防止できる。
【００６４】
また、実施の形態３によるモータ駆動装置では、説明の簡単化のために、通電制御方式は１２０°通電方式とした。別の実施例として、１８０°通電方式等、その他の通電方式においても、同様に説明できる。すなわち、同期整流期間中にモータ電流の方向が付勢期間とは反対方向であることを、モータ電流が流れる電流経路に含まれる所定箇所の電圧極性に基づいて検出し、この検出結果により所定期間、同期整流状態を継続させるように制御する構成であれば、その構成を特に限定することなく本発明の効果を得ることができる。
【００６５】
以上のように、実施の形態３によるモータ駆動装置では、同期整流期間中にモータ電流が流れる電流経路中に含まれる任意のスイッチング素子の電流方向の変化を検出し、検出された逆流検出信号ＲＶに基づいて、駆動信号の論理レベルを制御する。具体的には、同期整流期間中に、モータ電流が付勢期間中とは反対方向に流れたことを検出し、逆起電圧によるモータ電流が電源電圧の上昇を発生させない程の大きさに減衰するまで、同期整流状態を所定時間継続するように通電制御を変更する。
【００６６】
従って、実施の形態３によれば、トルクの減速指令や負荷変動等によって発生するモータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防ぐことが可能となる。さらに、モータ電流の電源への逆流による電源電圧上昇を防ぐためのコンデンサやツェナーダイオード等が不要となるため、モータ駆動装置の低コスト化や小型化が可能となる。
（実施の形態４）
【００６７】
以下に、図１０、図１１を用い、本発明の実施の形態４について説明する。以下では、実施の形態１によるモータ駆動装置のＰＷＭ制御部９０Ａ、および駆動信号ＵＵ−ＷＬを生成する構成について、変更例を説明する。実施の形態４によるモータ駆動装置は、実施の形態１によるモータ駆動装置１のＰＷＭ制御部９０Ａとは異なる構成のＰＷＭ制御部９０Ｄを備える。それ以外の構成、動作は、実施の形態１で説明したものと同様である。なお、実施の形態４に係るモータ駆動装置の各構成要素および各種信号は、図１に付した符号を参照する。
【００６８】
図１０は、ＰＷＭ制御部９０Ｄの具体的な構成例を示す回路図である。ＰＷＭ制御部９０Ｄは、デッドタイム生成部９２と、フリップフロップ９３と、パルス幅設定部９８とを含む。パルス幅設定部９８は、逆流検出信号ＲＶを入力し、逆流検出信号ＲＶがＨレベルのとき、第２所定期間ＴＬ２だけＨレベルとなるパルス信号を出力する。パルス幅設定部９８の構成としては、例えば、マルチバイブレータやフリップフロップ等を用いた構成とすれば良く、第２所定期間ＴＬ２は固定値であっても、回転速度等に応じて変化する値であっても良いし、位置検出信号や通電切り換えのタイミング等に基づいた所定の電気角を基準にして定められる値でも良い。フリップフロップ９３のセット端子９３Ｓにはセット信号ＳＰの反転信号が接続され、リセット端子９３Ｒにはリセット信号ＣＲの反転信号が接続される。デッドタイム生成部９２は、フリップフロップ９３の出力に基づいて、駆動部１０Ａの貫通防止のための非重畳期間を有する、任意の１相における高電位側駆動信号ＵＰおよび低電位側駆動信号ＬＯＡを出力する。論理積１９４は、パルス幅設定部信号ＲＶＬの反転信号と低電位側駆動信号ＬＯＡが入力され、低電位側駆動信号ＬＯを出力する。高電位側駆動信号ＵＰおよび低電位側駆動信号ＬＯは、通電制御部１００に出力される。
【００６９】
図１１は、図１０における回路図の動作を説明するタイミングチャートである。任意の時間において、セット信号ＳＰがＨレベルになると、フリップフロップ９３がセットされるため、高電位側駆動信号ＵＰはＨレベル、低電位側駆動信号ＬＯはＬレベルとなる。すなわち、ＵＶ通電期間であれば、駆動信号ＵＵがＨレベル、駆動信号ＵＬがＬレベルとなるので、スイッチング素子Ｔｒ１がオン、スイッチング素子Ｔｒ４がオフし、スイッチング素子Ｔｒ１を介してモータコイルＬｕにソース電流が供給される。このとき、１２０°通電により駆動信号ＶＬは常にＬレベルであるため、スイッチング素子Ｔｒ５を介してモータコイルＬｖにシンク電流が供給される。すなわちモータ駆動装置１は、付勢期間において付勢状態となる。
【００７０】
次に、モータ電流の大きさが、トルク指令信号ＥＣによって決まる最大電流値ＩＰに達すると、リセット信号ＣＲがＨレベルとなり、フリップフロップ９３がリセットされ、その結果、駆動信号ＵＵがＬレベル、且つＵＬがＨレベルの回生状態、すなわち同期整流状態となる。この同期整流期間においてモータ電流は、Ｕ相をソース側、Ｖ相をシンク側として、スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、モータコイルＬｕ、Ｌｖを含む電流経路を流れる。このモータ電流は、モータ２の図示しない巻線抵抗やモータコイルＬｕおよびＬｖのインダクタンス、さらにはモータ２の回転速度に比例した大きさの逆起電圧等の影響のため、時間と共に減衰する。
【００７１】
このとき、トルク指令信号ＥＣの値に対して回転速度が十分に大きい場合、すなわち逆起電圧による電流成分の大きさが、ＥＣによって決まる最大電流値ＩＰよりも十分に大きい場合、モータ電流は、スイッチング素子Ｔｒ４をシンク側、スイッチング素子Ｔｒ５をソース側とする反対方向に流れ始める。したがって、スイッチング素子Ｔｒ５のソース電圧はドレイン電圧よりも高くなり、逆流検出部８０の動作により、逆流検出信号ＲＶがＨレベルになる。その結果、パルス幅設定部９８は、第２所定期間ＴＬ２だけＨレベルとなるパルス幅設定部信号ＲＶＬを出力する。パルス幅設定部信号ＲＶＬがＨレベルの期間、低電位側駆動信号ＬＯはＬレベルに固定される。つまり、ＵＶ通電期間においては、スイッチング素子Ｔｒ４がオフ状態となる。従って、駆動部１０Ａは、ソース相となる任意の１相の高電位側スイッチング素子のみでＰＷＭ駆動を行い、回生期間中に同期整流制御を行わない。この状態は、第２所定期間ＴＬ２だけ継続する。パルス幅設定部信号ＲＶＬがＬレベルとなると、デッドタイム生成部９２の出力信号である低電位側駆動信号ＬＯＡがイネーブル状態となるので、通常の同期整流状態を含む通電制御状態に復帰する。
【００７２】
すなわち、同期整流期間において、付勢期間にシンク側となる相の低電位側スイッチング素子のオン電圧反転を検出した場合、所定の時間、付勢期間にソース側となる相の高電位側スイッチング素子のみがオンオフのＰＷＭ駆動を行い、低電位側スイッチング素子は常にオフ状態となるように通電制御を行う。つまり、逆流検出後の所定時間、同期整流制御を行わない。このように制御することにより、回生期間中にモータ電流が、付勢期間にソース側となる相の低電位側スイッチング素子を介した経路を還流するのではなく、低電位側スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードを介した経路を還流する。すなわち、低電位側スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードが、逆起電圧に対して逆バイアスとなる。これにより、逆起電圧によって発生するモータ電流の増大が抑制され、モータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防止できる。
【００７３】
なお、上記構成に限らず、付勢期間にソース側となる相の高電位側スイッチング素子と、付勢期間にシンク側となる相の高電位側スイッチング素子とを介してモータ電流を流すことにより同期整流制御を行う場合には、同期整流期間中にモータ電流の電流方向が付勢期間と逆であることを検出した際に、付勢期間においてシンク側となる相を低電位側スイッチング素子のみでＰＷＭ駆動させるように通電制御すれば良い。
【００７４】
また、実施の形態４によるモータ駆動装置では、説明の簡単化のために、通電制御方式は１２０°通電方式とした。別の実施例として、１８０°通電方式等、その他の通電方式においても、同様に説明できる。すなわち、同期整流期間中にモータ電流の方向が付勢期間とは反対方向であることを、モータ電流が流れる電流経路に含まれる所定箇所の電圧極性に基づいて検出し、この検出結果により所定期間、同期整流制御を行わないように制御する構成であれば、その構成を特に限定することなく本発明の効果を得ることができる。
さらに、実施の形態４では電流制御型ＰＷＭ駆動方式を用いたモータ駆動装置について述べたが、上記構成に限らず、電圧制御型ＰＷＭ駆動方式を用いたモータ駆動装置においても本発明は適用可能である。すなわち、同期整流期間を伴う電圧制御型ＰＷＭ駆動方式において、同期整流期間中にモータ電流の方向が付勢期間とは反対方向であることを、モータ電流が流れる電流経路に含まれる所定箇所の電圧極性に基づいて検出し、この検出結果により所定期間、同期整流制御を行わないように制御する構成であれば、その構成を特に限定することなく本発明の効果を得ることができる。
【００７５】
以上のように、実施の形態４によるモータ駆動装置では、同期整流期間中にモータ電流が流れる電流経路中に含まれる任意のスイッチング素子の電流方向の変化を検出し、検出された逆流検出信号ＲＶに基づいて、駆動信号の論理レベルを制御する。具体的には、同期整流期間中に、モータ電流が付勢期間中とは反対方向に流れたことを検出し、同期整流制御を所定時間行わないように通電制御を変更する。
【００７６】
従って、実施の形態４によれば、トルクの減速指令や負荷変動等によって発生するモータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防ぐことが可能となる。さらに、モータ電流の電源への逆流による電源電圧上昇を防ぐためのコンデンサやツェナーダイオード等が不要となるため、モータ駆動装置の低コスト化や小型化が可能となる。
（実施の形態５）
【００７７】
以下に、図１２、図１３を用い、本発明の実施の形態５について説明する。以下では、実施の形態１によるモータ駆動装置の駆動部１０Ａの変更例を説明する。実施の形態５によるモータ駆動装置は、実施の形態１によるモータ駆動装置１の駆動部１０Ａとは異なる構成の駆動部１０Ｂと、新たに検出相制御部７０とを備える。それ以外の構成、動作は実施の形態１で説明したものと同様である。また、ＰＷＭ制御部９０Ａの構成は、実施の形態２で示したＰＷＭ制御部９０Ｂであっても、実施の形態３で示したＰＷＭ制御部９０Ｃであってもよい。なお、実施の形態５に係るモータ駆動装置の各構成要素および各種信号は、図１に付した符号を参照する。
【００７８】
図１２は、実施の形態５によるモータ駆動装置１５０の全体構成例を示すブロック図である。駆動部１０Ｂは、ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６で構成され、各スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６にはそれぞれダイオードＤ１からＤ６が逆並列接続される。さらに、低電位側各スイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６には、それぞれ並列にスイッチング素子Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９が接続される。各相における２つの低電位側スイッチング素子の並列オン抵抗は、各相の高電位側スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３の各オン抵抗に実質的に等しい。この駆動部１０Ｂにおいて、スイッチング素子Ｔｒ１とスイッチング素子Ｔｒ４の接続点にモータコイルＬｕの一端が接続され、スイッチング素子Ｔｒ２とスイッチング素子Ｔｒ５の接続点にモータコイルＬｖの一端が接続され、スイッチング素子Ｔｒ３とスイッチング素子Ｔｒ６の接続点にモータコイルＬｗの一端が接続される。各スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ６は、通電制御部１００からの駆動信号ＵＵ−ＷＬの論理レベルに応じてオンオフのスイッチング動作を行い、スイッチング素子Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９は、検出相制御部７０からの駆動信号ＵＬＳ、ＶＬＳ、ＷＬＳに応じてオンオフのスイッチング動作を行い、電源３からモータ２の各相モータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに駆動電力を供給する。スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ９には、電界効果型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が使用できる。
【００７９】
検出相制御部７０は、高電位側駆動信号ＵＵ、ＶＵ、ＷＵおよび通電状態信号ＳＴ１からＳＴ６に基づいて、スイッチング素子Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９を駆動するための駆動信号ＵＬＳ、ＶＬＳ、ＷＬＳを生成し、駆動部１０Ｂに出力する。
【００８０】
図１３は、検出相制御部７０の具体的な構成例を示す回路図である。検出相制御部７０は、駆動部１０Ｂの付勢期間中、すなわち、ソース相の高電位側スイッチング素子のオン期間中に、スイッチング素子Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９のうちシンク相のスイッチング素子をオンする。一方、回生期間中には、スイッチング素子Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９のうちシンク相のスイッチング素子はオフされ、シンク相は並列接続された２つの低電位側スイッチング素子のうちの１つのみがオンされた状態となる。
【００８１】
図１４は、ＵＶ通電期間およびＵＷ通電期間における図４の回路図の動作を説明するタイミングチャートである。例えば、ＵＶ通電期間においては、ソース相となるスイッチング素子Ｔｒ１の駆動信号ＵＵに同期して、シンク相となるスイッチング素子Ｔｒ８の駆動信号ＶＬＳがオンオフする。すなわち、付勢期間では、スイッチング素子Ｔｒ８はスイッチング素子Ｔｒ５とともにオンし、高電位側スイッチング素子の各オン抵抗と等しいオン抵抗で、オンする。また回生期間では、スイッチング素子Ｔｒ８をオフし、スイッチング素子Ｔｒ５とＴｒ８の並列オン抵抗を上げる。これにより、電流検出箇所のスイッチング素子両端のオン電圧が大きくなるため、回生期間にモータ電流の電流方向を容易に検出することが可能となる。
【００８２】
なお、上記構成に限らず、付勢期間にソース側となる相の低電位側スイッチング素子のオン電圧に基づいて、回生期間にモータ電流の電流方向を検出する場合もある。この場合、低電位側スイッチング素子Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９のうち、付勢期間にソース側となる相の低電位側スイッチング素子の１つを、回生期間中オフする構成とすれば良い。
【００８３】
また、付勢期間にソース側となる相の高電位側スイッチング素子と、付勢期間にシンク側となる相の高電位側スイッチング素子とを、回生期間にオン制御することによって同期整流制御を行う場合もある。この場合、スイッチング素子Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９を、それぞれ高電位側スイッチング素子Ｔｒ１からＴｒ３に並列に接続する。モータ電流の電流方向を知るためのオン電圧検出の際には、オン電圧検出を行う相に接続されたスイッチング素子Ｔｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ９のいずれかをオフする。これにより、オン電圧検出を行うスイッチング素子両端のオン電圧を大きくする構成としても、本発明と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
すなわち、モータ電流が流れる電流経路に含まれる所定のスイッチング素子両端のオン電圧を大きくすることによって、モータ電流の電流方向の検出が容易になるような構成であれば、上記構成に限らず種々の変更が可能であり、そのような構成は本発明に含まれる。
【００８５】
以上のように、回生期間中のモータ電流の経路に含まれる所定のスイッチング素子両端のオン電圧を大きくすることによって、モータ電流の電流方向の検出を容易にすることができる。従って、本発明の実施の形態５によれば、実施の形態１から４における、モータ電流の電源への逆流による電源電圧上昇の防止に対して、信頼性の向上が実現できる。
なお、実施の形態５では電流制御型ＰＷＭ駆動方式を用いたモータ駆動装置について述べたが、上記構成に限らず、電圧制御型ＰＷＭ駆動方式を用いたモータ駆動装置においても本発明は適用可能である。すなわち、同期整流期間を伴う電圧制御型ＰＷＭ駆動方式において、回生期間中のモータ電流の経路に含まれる所定のスイッチング素子両端のオン電圧を大きくすることによって、モータ電流の電流方向の検出が容易になる構成であれば、その構成を特に限定することなく本発明の効果を得ることができる。
【００８６】
従って、実施の形態５によれば、トルクの減速指令や負荷変動等によって発生するモータ電流の電源への逆流による電源電圧の上昇を防ぐことが可能となる。さらに、モータ電流の電源への逆流による電源電圧上昇を防ぐためのコンデンサやツェナーダイオード等が不要となるため、モータ駆動装置の低コスト化や小型化が可能となる。
【００８７】
以上の実施の形態では、３相モータを例にとって説明したが、その他のＮ相モータ（Ｎは２以上の整数）に対しても、同様に説明できる。また、実施の形態において展開した説明は、すべて本発明を具体化した一例であり、本発明はこれらの例に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明はモータ駆動装置および駆動方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１によるモータ駆動装置１の全体構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の逆流検出部８０の具体的な構成例を示す回路図である。
【図３】図１の駆動部１０Ａの通電状態と通電状態信号ＳＴ１からＳＴ６との関係を説明するタイミングチャートである。
【図４】図１のＰＷＭ制御部９０Ａと、電流検出部２０と、比較部４０の具体的な構成例を示す回路図である。
【図５】図４における回路図の動作について説明するタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２によるモータ駆動装置に含まれるＰＷＭ制御部９０Ｂの具体的な構成例を示す回路図である。
【図７】図６におけるＰＷＭ制御部９０Ｂの動作について説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３によるモータ駆動装置に含まれるＰＷＭ制御部９０Ｃの具体的な構成例を示す回路図である。
【図９】図８におけるＰＷＭ制御部９０Ｃの動作について説明するタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４によるモータ駆動装置に含まれるＰＷＭ制御部９０Ｄの具体的な構成例を示す回路図である。
【図１１】図１０におけるＰＷＭ制御部９０Ｄの動作について説明するタイミングチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態５によるモータ駆動装置１５０の全体構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１２における検出相制御部７０の具体的な構成例を示す回路図である。
【図１４】図１３における検出相制御部７０の動作について説明するタイミングチャートである。
【図１５】従来のモータ駆動装置の構成例を示すブロック図である。
【図１６】図１５における従来のモータ駆動装置のＡ相モータ電流の電流方向について説明する回路図である。
【図１７】図１５における従来のモータ駆動装置のＡ相モータ電流の電流方向について説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１  モータ駆動装置
２  モータ
３  電源
１０Ａ  駆動部
２０  電流検出部
３０  トルク指令部
４０  比較部
５０  発振部
６０  位置検出部
８０  逆流検出部
９０Ａ  ＰＷＭ制御部
１００  通電制御部
Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６  スイッチング素子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６  ダイオード
【図１】
2007110778.tif 000003
【図２】
2007110778.tif 000004
【図３】
2007110778.tif 000005
【図４】
2007110778.tif 000006
【図５】
2007110778.tif 000007
【図６】
2007110778.tif 000008
【図７】
2007110778.tif 000009
【図８】
2007110778.tif 000010
【図９】
2007110778.tif 000011
【図１０】
2007110778.tif 000012
【図１１】
2007110778.tif 000013
【図１２】
2007110778.tif 000014
【図１３】
2007110778.tif 000015
【図１４】
2007110778.tif 000016
【図１５】
2007110778.tif 000017
【図１６】
2007110778.tif 000018
【図１７】
2007110778.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月10日(2006.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
ノードＡおよびＢの間のモータコイル３１０および３１１を流れるモータ電流は、検出抵抗３２４において電圧に変換される。この電圧は、比較器３３５においてトルク指令信号ＶＲＥＦと比較される。この電圧がトルク指令信号ＶＲＥＦより上に達すると、比較器３３５の出力はフリップフロップ３３６をセットし、その反転信号が２相非重畳クロック生成部３６８に入力される。その結果、２相非重畳クロック生成部３６８の出力が反転し、通電制御部３３９がノードＡの高電位側スイッチング素子３２５Ａをオフさせた後に、同期整流制御部３４０がノードＡの低電位側スイッチング素子３２６Ａをオンさせる。同時に、放電回路３４１は、スイッチ３４２を所定電圧ＶＳから解放することにより、放電開始される。放電回路３４１は時間遅延を発生し、その期間中、高電位側スイッチング素子３２５Ａ、３２５Ｂ、３２５Ｃはオフ状態が維持される。放電回路３４１のコンデンサ電圧がトルク指令信号ＶＲＥＦ以下に達すると、比較器３４３がフリップフロップ３３６をリセットし、駆動中の相に対応する高電位側スイッチング素子を再度ターンオンさせる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、実施の形態１におけるモータ駆動装置では、付勢期間にソース側となる相の低電位側スイッチング素子と、付勢期間にシンク側となる相の低電位側スイッチング素子とを、回生期間にオン制御することによって同期整流制御がなされる。一方、付勢期間にソース側となる相の高電位側スイッチング素子と、付勢期間にシンク側となる相の高電位側スイッチング素子とを、回生期間にオン制御することによって同期整流制御を行う場合には、高電位側スイッチング素子のオン電圧の極性を検出することによって、同期整流期間中に付勢期間と反対方向のモータ電流が発生したことを検出することができる。この場合は、逆流検出部８０を高電位側スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３と並列に接続し、各相のモータ端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをそれぞれ比較器８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃの非反転入力端子に、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３のドレイン接続点を反転入力端子にそれぞれ入力すればよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図７は、図６においてＵＶ通電期間における回路図の動作を説明するタイミングチャートである。任意の時間において、セット信号ＳＰがＨレベルになると、フリップフロップ９４と９５がそれぞれセットされるので、フリップフロップ９４、９５の出力はそれぞれＨレベルとなり、高電位側駆動信号ＵＰはＨレベル、低電位側駆動信号ＬＯはＬレベルとなる。すなわち、ＵＶ通電期間であれば、駆動信号ＵＵがＨレベル、駆動信号ＵＬがＬレベルとなるので、スイッチング素子Ｔｒ１がオン、スイッチング素子Ｔｒ４がオフし、スイッチング素子Ｔｒ１を介してモータコイルＬｕにソース電流が供給される。このとき、１２０°通電により駆動信号ＶＬは常にＨレベルであるため、スイッチング素子Ｔｒ５を介してモータコイルＬｖにシンク電流が供給される。すなわちモータ駆動装置１は、付勢期間において付勢状態となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図９は、図８においてＵＶ通電期間における回路図の動作を説明するタイミングチャートである。任意の時間において、セット信号ＳＰがＨレベルになると、フリップフロップ９３がセットされるため、高電位側駆動信号ＵＰはＨレベル、低電位側駆動信号ＬＯはＬレベルとなる。すなわち、ＵＶ通電期間であれば、駆動信号ＵＵがＨレベル、駆動信号ＵＬがＬレベルとなるので、スイッチング素子Ｔｒ１がオン、スイッチング素子Ｔｒ４がオフし、スイッチング素子Ｔｒ１を介してモータコイルＬｕにソース電流が供給される。このとき、１２０°通電により駆動信号ＶＬは常にＨレベルであるため、スイッチング素子Ｔｒ５を介してモータコイルＬｖにシンク電流が供給される。すなわちモータ駆動装置１は、付勢期間において付勢状態となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
図１１は、図１０における回路図の動作を説明するタイミングチャートである。任意の時間において、セット信号ＳＰがＨレベルになると、フリップフロップ９３がセットされるため、高電位側駆動信号ＵＰはＨレベル、低電位側駆動信号ＬＯはＬレベルとなる。すなわち、ＵＶ通電期間であれば、駆動信号ＵＵがＨレベル、駆動信号ＵＬがＬレベルとなるので、スイッチング素子Ｔｒ１がオン、スイッチング素子Ｔｒ４がオフし、スイッチング素子Ｔｒ１を介してモータコイルＬｕにソース電流が供給される。このとき、１２０°通電により駆動信号ＶＬは常にＨレベルであるため、スイッチング素子Ｔｒ５を介してモータコイルＬｖにシンク電流が供給される。すなわちモータ駆動装置１は、付勢期間において付勢状態となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
図１４は、ＵＶ通電期間およびＵＷ通電期間における図１３の回路図の動作を説明するタイミングチャートである。例えば、ＵＶ通電期間においては、ソース相となるスイッチング素子Ｔｒ１の駆動信号ＵＵに同期して、シンク相となるスイッチング素子Ｔｒ８の駆動信号ＶＬＳがオンオフする。すなわち、付勢期間では、スイッチング素子Ｔｒ８はスイッチング素子Ｔｒ５とともにオンし、高電位側スイッチング素子の各オン抵抗と等しいオン抵抗で、オンする。また回生期間では、スイッチング素子Ｔｒ８をオフし、スイッチング素子Ｔｒ５とＴｒ８の並列オン抵抗を上げる。これにより、電流検出箇所のスイッチング素子両端のオン電圧が大きくなるため、回生期間にモータ電流の電流方向を容易に検出することが可能となる。