(57)【要約】【課題】  シャント抵抗を用いることなく、各相コイルに流れる電流の合成電流を検出することのできる３相モーター制御装置を提供する。【解決手段】  実施形態の３相モーター制御装置は、モニター部１と、３相合成部２と、帰還部３とを備える。モニター部１は、３相モーターＭＴの各相のコイルを駆動する出力トランジスタＴ１１とＴ１２、Ｔ２１とＴ２２、Ｔ３１とＴ３２の出力電圧に応じた、モニター電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を生成する。３相合成部２は、モニター電圧１、Ｖ２、Ｖ３をそれぞれ電流に変換し、その合成電流を生成する。帰還部３は、その合成電流にもとづいた帰還信号Ｓｆｂを生成し、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の導通を制御する出力制御部１００へ帰還させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相モーターの各相のコイルを駆動する出力トランジスタの出力電圧に応じたモニター電圧を生成するモニター部と、
前記各相のモニター電圧をそれぞれ電流に変換し、その合成電流を生成する３相合成部と、
前記合成電流にもとづいた帰還信号を生成し、前記出力トランジスタの導通を制御する出力制御部へ帰還させる帰還部と
を備えることを特徴とする３相モーター制御装置。
【請求項２】
前記モニター部が、
前記出力トランジスタのドレイン端子と接地端子との間に直列に接続され、その接続ノードから前記モニター電圧が出力される、第１のＭＯＳトランジスタおよび第２のＭＯＳトランジスタと、
前記第１のＭＯＳトランジスタおよび前記第２のＭＯＳトランジスタの導通を制御するスイッチ制御部と
を備え、
前記スイッチ制御部は、
前記第１のＭＯＳトランジスタの導通を、前記出力トランジスタの導通を制御する出力制御信号と同相の信号で制御し、
前記第２のＭＯＳトランジスタの導通を、前記出力制御信号と逆相の信号で制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の３相モーター制御装置。
【請求項３】
前記３相合成部が、
前記各相の前記モニター部の前記モニター電圧の出力端と、共通の出力端との間にそれぞれ接続された３個の抵抗を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の３相モーター制御装置。
【請求項４】
前記帰還部が、
前記合成電流を電圧に変換した合成電圧を基準電圧と比較するコンパレータを有し、
前記コンパレータの出力信号を前記帰還信号とする
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の３相モーター制御装置。
【請求項５】
前記帰還部は、前記基準電圧の電圧値が可変である
ことを特徴とする請求項４に記載の３相モーター制御装置。
【請求項６】
前記帰還部が、
前記合成電圧をデジタル値に変換するＡＤコンバータを有し、
前記ＡＤコンバータの出力信号を前記帰還信号とする
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の３相モーター制御装置。
【請求項７】
前記ＡＤコンバータへ入力する前記合成電圧を増幅する増幅器を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の３相モーター制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、３相モーター制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相モーター制御装置では、各相コイルを駆動する出力トランジスタにシャント抵抗を接続し、このシャント抵抗に流れる電流を電圧に変換し、この電圧を基準電圧と比較することにより、各相コイルヘ流す電流の大きさを制御している。
【０００３】
１８０°通電型３相モーターでは、同時に２相以上のコイルに電流が流れるため、シャント抵抗には各相コイルに流れる電流を合成した大電流が流れ、シャント抵抗での発熱量が多くなる。そのため、従来、出力トランジスタが形成されるＩＣチップにシャント抵抗を搭載することができず、シャント抵抗は、ＩＣチップに外付けされていた。その結果、３相モーター制御装置のコストが増大する、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９７９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、シャント抵抗を用いることなく、各相コイルに流れる電流の合成電流を検出することのできる３相モーター制御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】
実施形態の３相モーター制御装置は、モニター部と、３相合成部と、帰還部とを備える。モニター部は、３相モーターの各相のコイルを駆動する出力トランジスタの出力電圧に応じたモニター電圧を生成する。３相合成部は、前記各相のモニター電圧をそれぞれ電流に変換し、その合成電流を生成する。帰還部は、前記合成電流にもとづいた帰還信号を生成し、前記出力トランジスタの導通を制御する出力制御部へ帰還させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の３相モーター制御装置の構成の例を示すブロック図。
【図２】スイッチ制御部の出力信号の例を示す波形図。
【図３】第２の実施形態の３相モーター制御装置の構成の例を示すブロック図。
【図４】第３の実施形態の３相モーター制御装置の構成の例を示すブロック図。
【図５】第４の実施形態の３相モーター制御装置の構成の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の３相モーター制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【００１０】
本実施形態の３相モーター制御装置は、３相モーターＭＴの各相のコイルを駆動する出力トランジスタＴ１１とＴ１２、Ｔ２１とＴ２２、Ｔ３１とＴ３２の出力電圧に応じた、モニター電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を生成するモニター部１と、モニター電圧１、Ｖ２、Ｖ３をそれぞれ電流に変換し、その合成電流を生成する３相合成部２と、その合成電流にもとづいた帰還信号Ｓｆｂを生成し、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の導通を制御する出力制御部１００へ帰還させる帰還部３と、を備える。
【００１１】
モニター部１は、出力トランジスタＴ１１およびＴ１２のドレイン端子と接地端子との間に直列に接続され、その接続ノードからモニター電圧Ｖ１が出力される、ＭＯＳトランジスタＭ１１およびＭＯＳトランジスタＭ１２と、出力トランジスタＴ２１およびＴ２２のドレイン端子と接地端子との間に直列に接続され、その接続ノードからモニター電圧Ｖ２が出力される、ＭＯＳトランジスタＭ２１およびＭＯＳトランジスタＭ２２と、出力トランジスタＴ３１およびＴ３２のドレイン端子と接地端子との間に直列に接続され、その接続ノードからモニター電圧Ｖ３が出力される、ＭＯＳトランジスタＭ３１およびＭＯＳトランジスタＭ３２と、ＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ３２の導通を制御するスイッチ制御部１１と、を備える。
【００１２】
スイッチ制御部１１は、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の導通を制御する信号Ｓ１〜Ｓ３にもとづいて、ＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ３２の導通を制御するスイッチ制御信号Ｓ１１〜Ｓ３２を生成する。この信号Ｓ１〜Ｓ３とスイッチ制御信号Ｓ１１〜Ｓ３２の対応関係については、後で詳しく説明する。
【００１３】
３相合成部２は、モニター部１のモニター電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の出力端と、共通の出力端との間にそれぞれ接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を有する。
【００１４】
抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、モニター電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３をそれぞれ電流に変換する。変換された電流は、共通の出力端にて合成され、３相の合成電流となる。この共通の出力端の電圧は、合成電流を電圧に変換した合成電圧Ｖ４となる。
【００１５】
この抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、ＩＣチップ内部で、例えばポリシリコンを用いて形成される。
【００１６】
帰還部３は、３相合成部２の出力端の合成電圧Ｖ４を基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較器３１を有し、比較器３１の出力信号を帰還信号Ｓｆｂとする。
【００１７】
図２に、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の導通を制御する信号Ｓ１〜Ｓ３と、スイッチ制御部１１にて生成されるスイッチ制御信号Ｓ１１〜Ｓ３２との関係を示す。
【００１８】
スイッチ制御信号Ｓ１１は、信号Ｓ１と同相とされ、スイッチ制御信号Ｓ１２は、信号Ｓ１と逆相とされる。
【００１９】
スイッチ制御信号Ｓ２１は、信号Ｓ２と同相とされ、スイッチ制御信号Ｓ２２は、信号Ｓ２と逆相とされる。
【００２０】
スイッチ制御信号Ｓ３１は、信号Ｓ３と同相とされ、スイッチ制御信号Ｓ３２は、信号Ｓ３と逆相とされる。
【００２１】
スイッチ制御部１１は、このようなスイッチ制御信号Ｓ１１〜Ｓ３２を生成することにより、出力トランジスタＴ１２、Ｔ２２、Ｔ３２がそれぞれオンするときに、モニター部１のＭＯＳトランジスタＭ１１、Ｍ２１、Ｍ３１をそれぞれオンさせ、出力トランジスタＴ１２、Ｔ２２、Ｔ３２がそれぞれオフするときに、モニター部１のＭＯＳトランジスタＭ１２、Ｍ２２、Ｍ３２をそれぞれオンさせる。
【００２２】
したがって、出力トランジスタＴ１２、Ｔ２２、Ｔ３２がオンするときに各トランジスタに流れる電流をそれぞれＩ１、Ｉ２、Ｉ３とし、出力トランジスタＴ１２、Ｔ２２、Ｔ３２のオン抵抗をそれぞれＲｏｎ１、Ｒｏｎ２、Ｒｏｎと表すと、モニター部１から出力されるモニター電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、出力トランジスタＴ１２、Ｔ２２、Ｔ３２のオン／オフに応じて、次のように表される。
【００２３】
出力トランジスタＴ１２がオンのとき、Ｖ１＝Ｉ１×Ｒｏｎ１
出力トランジスタＴ１２がオフのとき、Ｖ１＝０
出力トランジスタＴ２２がオンのとき、Ｖ２＝Ｉ２×Ｒｏｎ２
出力トランジスタＴ２２がオフのとき、Ｖ２＝０
出力トランジスタＴ３２がオンのとき、Ｖ３＝Ｉ３×Ｒｏｎ３
出力トランジスタＴ３２がオフのとき、Ｖ３＝０
すなわち、出力トランジスタＴ１２、Ｔ２２、Ｔ３２がオンのときは、モニター電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３として、出力トランジスタＴ１２、Ｔ２２、Ｔ３２の出力電圧（Ｉ１×Ｒｏｎ１、Ｉ２×Ｒｏｎ２、Ｉ３×Ｒｏｎ３）に相当する電圧が出力される。
【００２４】
３相合成部２は、このモニター電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により、それぞれ電流に変換する。ここで、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値をＲ１、Ｒ２、Ｒ３とし、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の共通の出力端の電圧をＶ４とすると、この共通の出力端に流れ込む電流と流れ出す電流は等しくなるので、次の式が成り立つ。
【００２５】
（Ｖ１−Ｖ４）／Ｒ１＋（Ｖ２−Ｖ４）／Ｒ２＋（Ｖ３−Ｖ４）／Ｒ３＝０
そこで、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を同じ値（Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３）にすると、３相の合成電流を電圧に変換した合成電圧は、
Ｖ４＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／３
となる。
【００２６】
帰還部３の比較器３１は、この合成電圧Ｖ４を基準電圧Ｖｒｅｆと比較する。比較器３１は、Ｖ４＜Ｖｒｅｆのときは、帰還信号Ｓｆｂとして“０”を出力し、Ｖ４≧Ｖｒｅｆのときは、帰還信号Ｓｆｂとして“１”を出力する。
【００２７】
この帰還信号Ｓｆｂの帰還を受けて、出力制御部１００は、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の出力電流の最大値が規定値以内に収まるように、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の導通を制御する。
【００２８】
このような本実施形態によれば、シャント抵抗を用いることなく、各相コイルに流れる電流の合成電流を検出することができる。また、その合成電流を合成電圧に変換し、基準電圧と比較することにより、出力トランジスタの出力電流の最大値を制御するための帰還信号を生成することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態の３相モーター制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【００３０】
本実施形態の３相モーター制御装置は、帰還部３Ａの比較器３１に入力される基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値が可変とされている点が、第１の実施形態とは異なる。
【００３１】
基準電圧Ｖｒｅｆの電圧値を変化させることにより、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の出力電流が定電流となるように、出力制御部１００に対する帰還制御を行うことができる。
【００３２】
すなわち、このような本実施形態によれば、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の出力電流に対する定電流制御を行うことができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態の３相モーター制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【００３４】
本実施形態の３相モーター制御装置は、帰還部３Ｂが、３相合成部２から出力される合成電圧Ｖ４をデジタル値に変換するＡＤコンバータ３２を有する。
【００３５】
ＡＤコンバータ３２は、合成電圧Ｖ４をＡＤ変換した値を帰還信号Ｓｆｂとして、出力制御部１００Ａへ帰還する。
【００３６】
出力制御部１００Ａは、ＡＤ変換された合成電圧Ｖ４の値に応じて、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の出力電流の大きさを制御する。
【００３７】
このような本実施形態によれば、ＡＤ変換された合成電圧Ｖ４が出力制御部１００Ａへ帰還されるので、出力トランジスタＴ１１〜Ｔ３２の出力電流の大きさをきめ細かく制御することができる。
【００３８】
（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態の３相モーター制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【００３９】
本実施形態の３相モーター制御装置は、帰還部３Ｃが、３相合成部２から出力される合成電圧Ｖ４を増幅する増幅器３３を有し、増幅器３３の出力がＡＤコンバータ３２へ入力される点が、第３の実施形態とは異なる。
【００４０】
このような本実施形態によれば、増幅器３３により合成電圧Ｖ４を増幅するので、ＡＤコンバータ３２の入力感度を高めることができる。
【００４１】
以上説明した少なくとも１つの実施形態の３相モーター制御装置によれば、シャント抵抗を用いることなく、各相コイルに流れる電流の合成電流を検出することができる。
【００４２】
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１  モニター部
２  ３相合成部
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  帰還部
１１  スイッチ制御部
３１  比較器
３２  ＡＤコンバータ
３３  増幅器
Ｍ１１〜Ｍ３２  ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ３  抵抗
Ｖｒｅｆ  基準電圧
【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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