(57)【要約】【課題】基板上の実装面積の増加を抑制し、かつ、機械式リレーとの交換が容易な車両用モータのスイッチ回路を提供すること。【解決手段】本発明による車両用モータのスイッチ回路は、柱状の基体と、前記基体の側面上に設けられた複数のトランジスタとを備え、車両用モータの駆動、制動、回転方向を制御する。【選択図】図２
2016068666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の基体と、
前記基体の側面上に設けられた複数のトランジスタと、
を備える、車両用モータのスイッチ回路。
【請求項２】
前記トランジスタは、
半導体チップからなるダイと、
導電性材料からなるゲート端子、第１端子、及び第２端子と、
を備え、
前記ダイは、前記基板の前記側面上にダイボンディングにより固着されている、請求項１に記載の車両用モータのスイッチ回路。
【請求項３】
前記ダイと、前記ゲート端子、前記第１端子、及び前記第２端子のそれぞれとは、ワイヤボンディングによって接続されている、請求項２に記載の車両用モータのスイッチ回路。
【請求項４】
前記基体は六面体形状を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用モータのスイッチ回路。
【請求項５】
前記基体の各側面に前記トランジスタの内の１つが設けられた、請求項４に記載の車両用モータのスイッチ回路。
【請求項６】
前記基体の前記４つの側面の内の向かい合う２つの側面のそれぞれに前記トランジスタが設けられた、請求項４に記載の車両用モータのスイッチ回路。
【請求項７】
前記基体が中空構造を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両用モータのスイッチ回路。
【請求項８】
前記複数のトランジスタが第１トランジスタ、第２トランジスタ、第３トランジスタ、及び第４トランジスタを含み、
前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタ、及び前記第４トランジスタのゲート端子には、制御信号が入力され、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの第１端子は、電源部と接続され、
前記第３トランジスタ及び前記第４トランジスタの第１端子は、接地され、
前記第１トランジスタの第２端子は、前記第３トランジスタの第２端子、及びモータの一端と接続され、
前記第２トランジスタの第２端子は、前記第４トランジスタの第２端子、及びモータの他端と接続された、
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の車両用モータのスイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用モータのスイッチ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両においては、パワーウインドウ、スライドドア、シート等の動力源としてモータが広く用いられている。モータはスイッチ回路を含むモータ制御装置によって駆動され、スイッチ回路には、主に機械式リレー、又は電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」とする）が採用されている。機械式リレーは、低コスト、低発熱の利点を有するが、動作音、耐久性の点においてＦＥＴに劣る。近年、スイッチ音、及び製品寿命に対する厳しい要求から、ＦＥＴがスイッチ回路に採用されることが多くなった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、４つのＦＥＴでＨブリッジ回路を構成したスイッチ回路が開示されている。このＨブリッジ回路においては、４つのＦＥＴチップが金属基板上に並んで表面実装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０１９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１のスイッチ回路においては、４つのＦＥＴを基板上に表面実装しなければならず、機械式リレーを用いたスイッチ回路と比較して、より大きな基板上の実装面積を必要とする。従って、基板のコストが高くなると共に、モータ制御装置を小型化するのは容易ではない。さらに、設計変更により機械式リレーをＦＥＴに置き換えようとしても、それぞれの外形が大きく異なるため、設計変更は極めて困難である。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、基板上の実装面積の増加を抑制し、かつ、機械式リレーとの交換が容易な車両用モータのスイッチ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明による車両用モータのスイッチ回路は、柱状の基体と、当該基体の側面上に設けられた複数のトランジスタと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、柱状の基体の側面に複数のトランジスタを設けることにより、スイッチ回路の実装面積を縮小させることができ、また、機械式リレーからＦＥＴへの設計変更が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ制御装置の回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るスイッチ回路の斜視図及び平面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係るスイッチ回路が実装された基板の模式図である。
【図３Ｂ】従来の表面実装されているＦＥＴが実装された基板の模式図である。
【図３Ｃ】機械式リレーが実装された一例を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るスイッチ回路の斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るスイッチ回路が実装された基板の模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るモータ制御装置の回路図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るスイッチ回路の斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るスイッチ回路が実装された基板の模式図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るモータ制御装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るモータ制御装置の回路図である。モータ制御装置１５は、車両に設けられ、スイッチ回路１０、制御部１１、バイポーラ・トランジスタ１４１〜１４４を備える。モータ制御装置１５は、モータ１２と電源部１３とのそれぞれに接続されている。
【００１２】
制御部１１は、プログラム等を記録するＲＯＭ、ワーク用の記憶領域のＲＡＭ、プログラムを実行するマイクロプロセッサ、制御信号を出力するポートを含み得る。制御信号はモータ１２のオン、オフを制御するための信号であって、例えば０〜５Ｖの電圧のパルス信号である。なお、制御信号として、パルス幅変調（ＰＷＭ）された信号を用いることにより、モータ１２の回転数をも制御することも可能である。制御信号は、抵抗を介してバイポーラ・トランジスタ１４１〜１４４のベースに入力されている。バイポーラ・トランジスタ１４１〜１４４のエミッタは接地されている。従って、バイポーラ・トランジスタ１４１〜１４４は反転増幅器として動作し、ベースに印可された制御信号とは逆極性のパルスがコレクタに出力される。コレクタは直列に接続された２つの抵抗を介して電源部１３に接続されており、バイポーラ・トランジスタ１４１〜１４４のオン時には２つの抵抗によって分圧された電圧が出力され、オフ時には電源部１３の電圧（例えば１２Ｖ）が出力される。
【００１３】
スイッチ回路１０は、ｐ型のＦＥＴ１０１、ＦＥＴ１０２、ｎ型のＦＥＴ１０３、ＦＥＴ１０４を備えている。また、スイッチ回路１０はＦＥＴ１０１〜１０４のゲート端子１０１Ｇ〜１０４Ｇ、第１端子または第２端子としてのソース端子１０１Ｓ〜１０４Ｓ，第１端子または第２端子としてのドレイン端子１０１Ｄ〜１０４Ｄを備える。これらの端子はスイッチ回路１０外部で接続され、いわゆるＨブリッジ回路が形成される。
【００１４】
ＦＥＴ１０１〜１０４のゲートは、バイポーラ・トランジスタ１４１〜１４４によって反転された制御信号が入力されている。なお、ＦＥＴ１０１〜１０４のそれぞれのゲート及びソース間には抵抗が接続されている。これらの抵抗はいわゆるプルアップ抵抗、プルダウン抵抗であって、ＦＥＴ１０１〜１０４のスイッチングスピードを速める機能を有する。
【００１５】
ＦＥＴ１０１のドレイン端子１０１Ｄ、ＦＥＴ１０３のドレイン端子１０３Ｄはモータ１２の一端に接続され、ＦＥＴ１０２のドレイン端子１０２Ｄ、ＦＥＴ１０４のドレイン端子１０４Ｄはモータ１２の他端に接続されている。モータ１２は、バックドア、スライドドア、シート、ステアリング・チルト機構などを駆動するための車両用モータである。また、モータ１２はＤＣモータであって、２つの端子に印可された電圧に応じて、オン、オフ、正転、逆転が制御される。なお、モータ１２の端子間には保護用のコンデンサが接続されている。
【００１６】
電源部１３は車両用のバッテリーであって、例えば電源電圧としては１２Ｖであるが、電源電圧はこれに限定されない。制御部１１の電源電圧は例えば５Ｖであって、図示されていないレギュレータ回路によって、電源部１３の電圧から５Ｖの電圧が得られる。
【００１７】
続いて、本実施形態に係る制御装置の動作を説明する。制御部１１からバイポーラ・トランジスタ１４１のベースに制御信号が入力されると、反転された制御信号がＦＥＴ１０１のゲート１０１Ｇに入力される。ＦＥＴ１０１のソース・ゲート間の電圧が動作閾値以下となり、ＦＥＴ１０１のソース・ドレイン間は導通状態となる。同様に、制御部１１からバイポーラ・トランジスタ１４２のベースに制御信号が入力されると、反転された制御信号がＦＥＴ１０２のゲート１０２Ｇに入力される。ＦＥＴ１０２のソース・ゲート間の電圧が動作閾値以下となり、ＦＥＴ１０２のソース・ドレイン間は導通状態となる。
【００１８】
また、制御部１１からバイポーラ・トランジスタ１４３のベースに制御信号が入力されると、ＦＥＴ１０３のゲート・ソース間の電圧が動作閾値以上となり、ＦＥＴ１０３のドレイン・ソース間は導通状態となる。同様に、制御部１１からバイポーラ・トランジスタ１４４のベースに制御信号が入力されると、ＦＥＴ１０４のゲート・ソース間の電圧が動作閾値以上となり、ＦＥＴ１０４のドレイン・ソース間は導通状態となる。
【００１９】
電源部１３は、スイッチ回路１０を介してモータ１２に動作電力を供給する。また、モータ１２は、入力される動作電力によって、正転方向又は逆転方向への駆動力を発生させる。
【００２０】
モータ１２の正転時においては、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４１のベースにハイレベルの制御信号を、バイポーラ・トランジスタ１４４のベースにローレベルの制御信号をそれぞれ入力する。ＦＥＴ１０１のゲート端子１０１Ｇにはローレベルの制御信号が、ＦＥＴ１０４のゲート端子１０４Ｇにはハイレベルの制御信号がそれぞれ印可され、ＦＥＴ１０１、１０４のドレイン・ソース間が導通される。一方、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４２のベースにローレベルの制御信号を入力し、バイポーラ・トランジスタ１４３のベースにハイレベルの制御信号を入力する。ＦＥＴ１０２のゲート端子１０２Ｇにはハイレベルの制御信号が印可され、ＦＥＴ１０３のゲート端子１０３Ｇにはローレベルの制御信号が印可され、ＦＥＴ１０２、１０３のドレイン・ソース間は非導通となる。従って、電源部１３からの電流は、ＦＥＴ１０１を介してモータ１２の一端に入力され、ＦＥＴ１０４を介して接地点へと流れる。よって、モータ１２には、正転方向に駆動させるための電流のみが供給される。
【００２１】
モータ１２の逆転時においては、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４２のベースにハイレベルの制御信号を、バイポーラ・トランジスタ１４３のベースにローレベルの制御信号をそれぞれ入力する。ＦＥＴ１０２のゲート端子１０２Ｇにはローレベルの制御信号が、ＦＥＴ１０３のゲート端子１０３Ｇにはハイレベルの制御信号がそれぞれ印可され、ＦＥＴ１０２、１０３のドレイン・ソース間が導通される。一方、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４１のベースにローレベルの制御信号を入力し、バイポーラ・トランジスタ１４４のベースにハイレベルの制御信号を入力する。ＦＥＴ１０１のゲート端子１０１Ｇにはハイレベルの制御信号が印可され、ＦＥＴ１０４のゲート端子１０４Ｇにはローレベルの制御信号が印可され、ＦＥＴ１０１、１０４のドレイン・ソース間は非導通となる。従って、電源部１３からの電流は、ＦＥＴ１０２を介してモータ１２の一端に入力され、ＦＥＴ１０３を介して接地点へと流れる。よって、モータ１２には、逆転方向に駆動させるための電流のみが供給される。
【００２２】
モータ１２の制動時において、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４１、１４２のベースにハイレベルの制御信号をそれぞれ入力する。ＦＥＴ１０１、１０２のゲート端子１０１Ｇ、１０２Ｇにはローレベルの制御信号がそれぞれ印可され、ＦＥＴ１０１、１０２のドレイン・ソース間が導通される。一方、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４３、１４４のベースにハイレベルの制御信号をそれぞれ入力する。ＦＥＴ１０３、１０４のゲート端子１０１Ｇにはローレベルの制御信号がそれぞれ印可され、ＦＥＴ１０３、１０４のドレイン・ソース間は非導通となる。従って、モータ１２は、ＦＥＴ１０１、１０２を介して短絡される。回転駆動していたモータ１２が短絡されることで、モータ１２には逆起電力が発生し、この逆起電力によりモータの回転駆動が制動される。同様に、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４３、１４４のベースのみにローレベルの制御信号を入力し、バイポーラ・トランジスタ１４１、１４２のベースにもローレベルの制御信号を入力することで、モータ１２の回転駆動を短絡制動することができる。
【００２３】
このようにして、制御装置は、モータ１２を駆動、制動、回転方向を制御することができる。また、ＰＷＭ方式を用いた場合、パルス幅（デューティ比）を調整することにより、モータ１２の回転速度をも制御できる。また、本実施形態ではＦＥＴ１０１、１０２をｐ型とし、ＦＥＴ１０３、１０４をｎ型としたが、本発明はこの構成に限定されず、適宜変更できる。
【００２４】
図２は、本発明の第１実施形態に係るスイッチ回路１０の斜視図及び平面図である。図２（ａ）を参照すると、スイッチ回路１０は、基体２１０、ＦＥＴ１０１〜１０４を備える。基体２１０は柱状をなすとともに、４つの側面Ｓ１〜Ｓ４を有する。基体２１０は、熱伝導性の高い金属材料からなり、ＦＥＴ１０１〜１０４からの発熱に対するヒートシンクの機能も有する。基体２１０は中空構造を有するため、表面積の増大による高い放熱性を実現することができる。さらに、放熱性を高めるために、基体２１０の表面に突起を設ける等、様々な立体形状を基体２１０に施してもよい。また、基体２１０は、機械式リレーによるモータ制御装置２０と同様の寸法を有しており、機械式リレーからＦＥＴを用いたスイッチ回路１０への設計変更が容易となる。側面Ｓ１上にはＦＥＴ１０１が形成され、側面Ｓ２上にはＦＥＴ１０２が形成されている。また、側面Ｓ３上にはＦＥＴ１０３が形成され、側面Ｓ４上にはＦＥＴ１０４が形成されている。
【００２５】
図２（ｂ）を参照すると、本実施形態に係るスイッチ回路１０の基体２１０の側面Ｓ１上には、絶縁層を介してＦＥＴ１０１が形成されている。ＦＥＴ１０１は、ＦＥＴダイＤ１、ゲート端子１０１Ｇ、ドレイン端子１０１Ｄ、ソース端子１０１Ｓ、及びワイヤＷ１を備える。
【００２６】
ＦＥＴダイＤ１は、シリコン等の半導体からなるチップであり、チップ内にはＦＥＴが形成されている。ＦＥＴダイＤ１は、ダイボンディング等の手法を用いることにより、基体２１０と固着させることができる。ゲート端子１０１Ｇ、ドレイン端子１０１Ｄ、及びソース端子１０１Ｓは、ＦＥＴダイＤ１のゲート、ドレイン、及びソースをＦＥＴ１０１の外部の素子、制御部１１、モータ１２、又は電源部１３等と接続するための導電性材料からなる接続端子である。ＦＥＴダイＤ１と、ゲート端子１０１Ｇ、ドレイン端子１０１Ｄ、及びソース端子１０１Ｓの各々とは、ワイヤＷ１によって接続されている。ワイヤＷ１は導電性材料からなり、ワイヤボンディングなどの手法により、ＦＥＴダイＤ１と、ゲート端子１０１Ｇ、ドレイン端子１０１Ｄ、及びソース端子１０１Ｓの各々との間を接続する。なお、図２（ｂ）においては向かって左からゲート端子１０１Ｇ、ドレイン端子１０１Ｄ、ソース端子１０１Ｓの順で構成されているが、本発明はこれに限定されず、適宜変更できる。
【００２７】
同様に、ＦＥＴ１０２〜１０４も、上述のＦＥＴ１０１と同様に側面Ｓ２〜４上に構成されている。なお、本実施形態においては、ＦＥＴ１０１と向かい合う側面Ｓ３にＦＥＴ１０３を形成し、ＦＥＴ１０２と向かい合う側面Ｓ４にＦＥＴ１０４を形成するものとしたが、本発明はこの構成に限定されない。本発明は、どの側面にどのＦＥＴを形成するかについて適宜変更できる。また、図２では、スイッチ回路１０がリード型の端子を備えているが、表面実装型の端子とすることもできる。
【００２８】
図３Ａは、本実施形態に係るスイッチ回路１０が実装された基板の模式図であり、図３Ｂは、従来の表面実装されたＦＥＴが実装された基板の模式図である。また、図３Ｃは、機械式リレーが実装された基板の模式図である。
【００２９】
図３Ａにおいて、スイッチ回路１０は、図１に示した回路図と同様の構成となる様に、制御部１１、モータ１２及び電源部１３と接続されている。図１から明らかな様に、Ｈブリッジ回路を用いたモータ制御装置は、少なくとも４つのＦＥＴを必要とする。従来のＦＥＴスイッチを用いたモータ制御装置では、図３Ｂに示す様に、これら４つのＦＥＴ２１〜２４が基板２５上に表面実装されていた。モータ制御装置に通常使用される表面実装型のＦＥＴは、１つのＦＥＴにつき１５ｍｍ×１０ｍｍ程度の実装面積及び４．５ｍｍ程度の高さを必要とする。即ち、４つのＦＥＴを図３Ｂに示す様に配置した場合、同図中のＡ及びＢは各々少なくとも３０ｍｍ及び２０ｍｍの長さを横方向と縦方向に必要とする。従って、４つのＦＥＴを用いるモータ制御装置においては、少なくともＡ×Ｂ＝６００ｍｍ２程度の実装面積を基板上に要する。
【００３０】
一方、機械式リレーによるモータ制御装置２０は、図３Ｃに示す様に、ａ＝１７．４ｍｍ、ｂ＝１４ｍｍ、ｃ＝１３．５ｍｍ程度の寸法を有する。従って、機械式リレーによるモータ制御装置２０は、ａ×ｂ＝２４４ｍｍ２程度の実装面積しか必要としない。即ち、従来のＦＥＴスイッチを用いたモータ制御装置は、機械式リレーを用いた場合と比較して、２倍以上の実装面積を必要とする。よって、従来の表面実装されたＦＥＴを用いたモータ制御装置は、機械式リレーを用いた場合と比較して、より大きな基板を準備する必要がある。
【００３１】
しかしながら、図３Ａから明らかな様に、本実施形態によるスイッチ回路１０は、従来の表面実装されたＦＥＴによるモータ制御装置と比較して、基板２５上の実装面積を大幅に縮小できる。即ち、従来の表面実装されたＦＥＴによるモータ制御装置であれば、図３Ｂに示す様に、Ａ×Ｂの実装面積を必要としたが、本発明によれば、この実装面積を機械式リレーによるモータ制御装置２０と同程度にまで小さくできる。即ち、スイッチ回路１０の寸法を、Ａ’≒ａ、Ｂ’≒ｂ、及びＣ’≒ｃとすることができる。一方、スイッチ回路１０の高さＣ’に関しては、機械式リレーによるモータ制御装置２０の高さｃと同程度である。従って、基板の寸法を小さくすることができ、且つ、機械式リレー型を採用したリレー装置と共通の基板を使用できるようになる。これにより、ＦＥＴを採用した場合であっても、低コスト、装置の小型化を実現できる。
【００３２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るスイッチ回路４０を説明する。なお、第２実施形態に係るスイッチ回路４０は、第１実施形態に係るスイッチ回路１０と同様に、図１に示すモータ制御装置において実装され得る。
【００３３】
図４は、本発明の第２実施形態に係るスイッチ回路４０の斜視図である。スイッチ回路４０は、基体４１０、ＦＥＴ１０１〜１０４を備え、基体４１０は柱状の一例としての直方体形状を有するとともに、４つの側面Ｓ１〜Ｓ４を有する。
【００３４】
基体４１０は、第１実施形態に係る基体２１０と同様の高さＣ’を有し、基体２１０の幅Ａ’よりも大きい幅Ｄ及び基体２１０の奥行きＢ’よりも小さい奥行きＥを有する。基体２１０の幅Ａ’は、これに限定されないが、基体４１０の幅Ｄの半分程度とすることができる。また、基体４１０の奥行きＥは、これに限定されないが、基体２１０の奥行きＢ’の半分以下とすることができ、且つＦＥＴ１０１〜１０４からの発熱に対する許容範囲内で適宜変更できる。
【００３５】
基体４１０は、第１実施形態に係る基体２１０と同様に、ＦＥＴ１０１〜１０４からの発熱に対するヒートシンクの役割もある。そのため、基体４１０は熱伝導性の高い金属材料から形成されることが望ましい。更に、放熱性の観点から、基体４１０は、その表面積を増大させる立体形状を有することが更に望ましい。例えば、本実施形態に係るスイッチ回路１０の基体４１０は、その表面積を増大させるため、中空構造を有している。しかしながら、基体４１０の形状はこれに限定されず、適宜変更することが可能である。
【００３６】
側面Ｓ１上にはＦＥＴ１０１、１０２が形成され、側面Ｓ２上にはＦＥＴ１０３、１０４が形成されている。なお、ＦＥＴ１０１〜１０４の構成については、図３Ａと同様であるので、ここでは重複する説明を省略する。また、本実施形態においては、側面Ｓ１上にＦＥＴ１０１、１０２を配置し、側面Ｓ２上にＦＥＴ１０３、１０４を配置するものとしたが、本発明はこれに限定されない。即ち、本発明においては、側面Ｓ１及び側面Ｓ２上にそれぞれ配置されるべきＦＥＴの組み合わせを適宜変更できる。
【００３７】
図５は、本発明の第２実施形態に係るスイッチ回路４０が実装された基板の模式図である。
【００３８】
スイッチ回路４０は、図１に示した回路図と同様の構成となる様に、制御部１１、モータ１２及び電源部１３と接続されている。図５から明らかな様に、本実施形態によるスイッチ回路４０は、第１実施形態に係るスイッチ回路１０と同様に、基板２５上の実装面積を大幅に縮小できる。更に、本実施形態では、第１実施形態に係るスイッチ回路１０の基体２１０よりも奥行きの小さい基体４１０を用いることにより、基板２５上の回路設計をより柔軟に行うことができる。例えば、従来であれば使用されていなかった基板２５上の領域にモータ制御装置を配置することにより、更なる実装面積の縮小が実現できる。即ち、基板の寸法を更に小さくすることができ、且つ回路設計の自由度をより高くすることができる。これにより、製造コストを更に下げ、モータ制御装置を小型化することが可能となる。
【００３９】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係るスイッチ回路６１、６２を備えるモータ制御装置について説明する。
【００４０】
図６は、本実施形態に係るモータ制御装置の回路図である。図６に示す回路図は、スイッチ回路１０の代わりにスイッチ回路６１及びスイッチ回路６２が設けられている以外は、図１と同一である。従って、図１と重複する箇所についての説明は省略する。
【００４１】
図６に示すモータ制御装置６５は、スイッチ回路６１、６２、及び制御部１１を備える。モータ制御装置６５は、モータ１２と電源部１３とのそれぞれに接続されている。
【００４２】
スイッチ回路６１は、ｐ型のＦＥＴ１０１、ＦＥＴ１０２を備えている。また、スイッチ回路６２は、ｎ型のＦＥＴ１０３、ＦＥＴ１０４を備えている。スイッチ回路６１はＦＥＴ１０１、１０２のゲート端子１０１Ｇ、１０２Ｇ、ソース端子１０１Ｓ、１０２Ｓ，ドレイン端子１０１Ｄ、１０２Ｄを備える。スイッチ回路６２はＦＥＴ１０３、１０３のゲート端子１０３Ｇ、１０４Ｇ、ソース端子１０３Ｓ、１０４Ｓ，ドレイン端子１０３Ｄ、１０４Ｄを備える。これらの端子はスイッチ回路１０外部で接続され、いわゆるＨブリッジ回路が形成される。その他の構成、接続関係や動作原理は、図１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
図７は、本実施形態に係るスイッチ回路６１の斜視図である。なお、スイッチ回路６２もスイッチ回路６１と同様の構成を有する。
【００４４】
スイッチ回路６１は、基体６１０、ＦＥＴ１０１、１０２を備える。基体６１０は柱状の一例としての直方体形状を有するとともに、４つの側面Ｓ１〜Ｓ４を有する。基体６１０は、第１実施形態に係る基体２１０と同様の幅Ａ’、高さＣ’を有する一方で、基体２１０の奥行きＢ’よりも小さい奥行きＥを有する。基体６１０の奥行きＥは、これに限定されないが、基体２１０の奥行きＢ’の半分以下とすることができ、且つＦＥＴ１０１〜１０４からの発熱に対する許容範囲内で適宜変更できる。
【００４５】
基体６１０は、ＦＥＴ１０１、１０２からの発熱に対するヒートシンクの役割もある。そのため、基体６１０は熱伝導性の高い金属材料から形成されることが望ましい。更に、放熱性の観点から、基体６１０は、その表面積を増大させる立体形状を有することが更に望ましい。例えば、本実施形態に係るスイッチ回路６１の基体６１０は、その表面積を増大させるため、中空構造を有している。しかしながら、基体６１０の形状はこれに限定されず、適宜変更することが可能である。
【００４６】
側面Ｓ１上にはＦＥＴ１０１が形成され、側面Ｓ２上にはＦＥＴ１０２が形成されている。なお、ＦＥＴ１０１、１０２の構成については、図３Ａと同様であるので、ここでは重複する説明を省略する。また、本実施形態においては、側面Ｓ１上にＦＥＴ１０１を配置し、側面Ｓ２上にＦＥＴ１０２を配置するものとしたが、本発明はこれに限定されない。即ち、本発明においては、側面Ｓ１及び側面Ｓ２上にそれぞれ配置されるべきＦＥＴの組み合わせを適宜変更できる。
【００４７】
本実施形態においては、スイッチ回路６１、６２はそれぞれ２つのＦＥＴを備えるが、本発明はこれに限定されない。即ち、本発明においては、スイッチ回路６１、６２にそれぞれ搭載されるべきＦＥＴの個数を適宜変更できる。
【００４８】
図８は、本発明の第３実施形態に係るスイッチ回路６１、６２が実装された基板の模式図である。
【００４９】
スイッチ回路６１、６２は、図７に示した回路図と同様に、制御部１１、モータ１２、電源部１３にそれぞれ接続されている。本実施形態によるスイッチ回路６１、６２は、第１実施形態に係るスイッチ回路１０と同様に、従来のＦＥＴスイッチと比較して、基板２５上の実装面積を大幅に縮小できる。更に、本実施形態では、第１実施形態に係るスイッチ回路１０の基体２１０よりも更に実装面積の小さい基体６１０及び６２０を用いることにより、それぞれの基板を基板２５上に分離して配置することができる。このような構成により、基板２５上の回路設計をより柔軟に行うことができる。例えば、従来であれば配置できなかった基板２５上の領域にスイッチ回路６１、６２を配置することにより、更に小さな実装面積が実現できる。即ち、基板の寸法を更に小さくすることができ、回路設計の自由度をより高くすることができる。これにより、低コスト、モータ制御装置の小型化が可能となる。
【００５０】
［第４実施形態］
本発明の第４の実施形態に係るスイッチ回路９０について説明する。
【００５１】
図９は、本発明の第４実施形態に係るスイッチ回路９０を用いたモータ制御装置の回路図である。モータ制御装置９５は、スイッチ回路９０、制御部１１、バイポーラ・トランジスタ１４３、バイポーラ・トランジスタ１４４を備える。モータ制御装置９５は、モータ１２１、モータ１２２、電源部１３と接続されている。
【００５２】
スイッチ回路９０は、ｎ型のＦＥＴ１０３、ＦＥＴ１０４を備えている。また、スイッチ回路９０はＦＥＴ１０３、１０４のゲート端子１０３Ｇ、１０４Ｇ、ソース端子１０３Ｓ、１０４Ｓ，ドレイン端子１０３Ｄ、１０４Ｄを備える。ＦＥＴ１０３、１０４のゲートは、バイポーラ・トランジスタ１４３、１４４によって反転された制御信号が入力されている。
【００５３】
ＦＥＴ１０３のドレイン端子１０３Ｄはモータ１２１の一端と接続され、ＦＥＴ１０４のドレイン端子１０４Ｄはモータ１２２の一端に接続されている。モータ１２１、１２２はＤＣモータであって、２つの端子に印可された電圧に応じて、オン、オフが制御される。
【００５４】
続いて、本実施形態に係る制御装置の動作を説明する。制御部１１からバイポーラ・トランジスタ１４３のベースに制御信号が入力されると、ＦＥＴ１０３のゲート・ソース間の電圧が動作閾値以上となり、ＦＥＴ１０３のドレイン・ソース間は導通状態となる。同様に、制御部１１からバイポーラ・トランジスタ１４４のベースに制御信号が入力されると、ＦＥＴ１０４のゲート・ソース間の電圧が動作閾値以上となり、ＦＥＴ１０４のドレイン・ソース間は導通状態となる。
【００５５】
モータ１２１の駆動時においては、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４３のベースにローレベルの制御信号を入力する。ＦＥＴ１０３のゲート端子１０３Ｇにはハイレベルの制御信号が印可され、ＦＥＴ１０３のドレイン・ソース間が導通される。従って、電源部１３からの電流は、モータ１２１の他端に入力され、ＦＥＴ１０３を介して接地点へと流れる。よって、モータ１２１には、駆動電流が供給される。
【００５６】
同様に、モータ１２２の駆動時においては、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４４のベースにローレベルの制御信号を入力する。ＦＥＴ１０４のゲート端子１０４Ｇにはハイレベルの制御信号が印可され、ＦＥＴ１０４のドレイン・ソース間が導通される。従って、電源部１３からの電流は、モータ１２２の他端に入力され、ＦＥＴ１０４を介して接地点へと流れる。よって、モータ１２２には、駆動電流が供給される。
【００５７】
モータ１２１，１２２の制動時において、制御部１１は、バイポーラ・トランジスタ１４３、１４４のベースにハイレベルの制御信号をそれぞれ入力する。ＦＥＴ１０３、１０４のゲート端子１０３Ｇ、１０４Ｇにはローレベルの制御信号がそれぞれ印可され、ＦＥＴ１０３、１０４のドレイン・ソース間がそれぞれ非導通される。従って、モータ１２１、１２２に供給される駆動電流は遮断される。
【００５８】
このようにして、制御装置は、モータ１２１、１２２を駆動、制動を制御することができる。また、ＰＷＭ方式を用いた場合、パルス幅（デューティ比）を調整することにより、モータ１２の回転速度をも制御できる。また、本実施形態ではＦＥＴ１０３、１０４をｎ型としたが、本発明はこの構成に限定されず、適宜変更できる。
【００５９】
スイッチ回路９０は、第３実施形態に係るスイッチ回路６１、６２と同様に構成されている。また、スイッチ回路９０に形成されたＦＥＴ１０３、１０４は、図２（ｂ）に示したＦＥＴと同様に構成されている。
【００６０】
本発明は、Ｈブリッジ回路を用いたモータ制御装置に限定されず、あらゆる種類のモータ制御装置に適用できることが理解できる。第４実施形態に係るスイッチ回路９０においても、第１実施形態乃至第３実施形態に係るスイッチ回路１０、４０、６１、６２と同様に、従来の表面実装されたＦＥＴと比較して、基板２５上の実装面積を大幅に縮小できる。即ち、基板の寸法を小さくすることができ、低コスト、かつモータ制御装置の小型化が可能となる。また、実施形態の中では、基体を六面体として説明したが、本発明はこれに限定されない。実装すべきＦＥＴの数に応じて、例えば、八面体構造など任意の多面体構造を基体として用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  スイッチ回路
１１  制御部
１２  モータ
１３  電源部
４０、６１、６２、９０  スイッチ回路
１０１〜１０４  ＦＥＴ
１２１、１２２  モータ
２１０、４１０、６１０  基体
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【図８】
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【図９】
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