(57)【要約】【課題】駆動回路を並行接続した場合でも、各駆動回路を正確に同期駆動可能なアクチュエータ駆動用基板を提供する。【解決手段】半導体基板上に実装された複数個のドライバモジュールは、アクチュエータの駆動系路上に設けられ、アクチュエータへの電源入力をスイッチングするパワートランジスタ素子と、パワートランジスタ素子の制御端子に、電源入力スイッチングのためのスイッチング制御信号を入力するスイッチング制御信号入力経路とを備え、さらに、ドライバモジュールのスイッチング制御信号入力経路を相互に接続し、各々同期接続スイッチを備えた同期制御用接続経路と、外部からスイッチング制御信号が入力される入力元ドライバモジュールと信号分配先ドライバモジュールとを接続する同期制御用接続経路上の同期接続スイッチが閉状態となるように、各同期接続スイッチを開閉切替制御する同期接続スイッチ制御回路と、を有するアクチュエータ駆動用基板として提供可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象となるアクチュエータの、仕様の共通したドライバモジュールが複数個半導体基板上に実装されるとともに、
前記ドライバモジュールは、
前記アクチュエータの駆動系路上に設けられ、該アクチュエータへの電源入力をスイッチングするパワートランジスタ素子と、
前記パワートランジスタ素子の制御端子に、前記電源入力スイッチングのためのスイッチング制御信号を入力するスイッチング制御信号入力経路とを備え、
さらに、それらドライバモジュールの前記スイッチング制御信号入力経路を相互に接続するとともに、各々同期接続スイッチを備えた同期制御用接続経路と、
外部から前記スイッチング制御信号が入力されるドライバモジュールを入力元ドライバモジュールとして、該スイッチング制御信号を予め定められた信号分配先ドライバモジュールへ分配入力可能とするために、該入力元ドライバモジュールと信号分配先ドライバモジュールとを接続する同期制御用接続経路上の前記同期接続スイッチが閉状態となるように、各同期接続スイッチを開閉切替制御する同期接続スイッチ制御回路と、
を有することを特徴とするアクチュエータ駆動用基板。
【請求項２】
前記ドライバモジュールは、半導体集積回路の半導体基板上に複数個実装される請求項１に記載のアクチュエータ駆動用基板。
【請求項３】
前記同期制御用接続経路は、各ドライバモジュールの前記スイッチング制御信号入力経路をカスケード接続する請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ駆動用基板。
【請求項４】
前記スイッチング制御信号入力経路には、前記スイッチング制御信号を入力／遮断の間で切り替える信号入力接続スイッチと、
前記入力元ドライバモジュールの前記信号入力接続スイッチを閉状態とし、かつ該信号分配先ドライバモジュールの前記信号入力接続スイッチを開状態とし、該入力元ドライバモジュールからの前記スイッチング制御信号を、該信号分配先ドライバモジュールのパワートランジスタ素子の制御端子に入力可能とするように、各信号入力接続スイッチを開閉切替制御する信号入力接続スイッチ制御回路と、
を有する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ駆動用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ等のアクチュエータを駆動するためのアクチュエータ駆動用基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コストダウンのために機能を統合したＩＣが開発されている。例えば、モータ等のアクチュエータを駆動するための駆動回路を複数実装したＩＣがある（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】インフィニオン製ＴＬＥ６２２５Ｇデータシート
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１の構成では、各駆動回路は個別のアクチュエータを駆動することを前提に設計されている。例えば、複数の駆動回路で一つのアクチュエータを駆動したい場合、あるいは複数のアクチュエータを同期して駆動したい場合、それぞれのアクチュエータが接続されている駆動回路を、ＣＰＵ等の制御回路により個別に制御する必要がある。しかし、この構成では、制御回路からの制御出力タイミングのずれや、個々の駆動回路の仕様のばらつき等によって、正確な同期を保つことができないという問題がある。また、正確な同期を保てない等の柔軟性に欠けるため、ＩＣに含まれる全ての駆動回路を使用できないという問題もある。
【０００５】
上記問題を背景として、駆動回路を並行接続した場合でも、各駆動回路を正確に同期駆動可能なアクチュエータ駆動用基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するためのアクチュエータ駆動用基板は、駆動対象となるアクチュエータの、仕様の共通したドライバモジュールが複数個半導体基板上に実装されるとともに、ドライバモジュールは、アクチュエータの駆動系路上に設けられ、該アクチュエータへの電源入力をスイッチングするパワートランジスタ素子と、パワートランジスタ素子の制御端子に、電源入力スイッチングのためのスイッチング制御信号を入力するスイッチング制御信号入力経路とを備え、さらに、それらドライバモジュールのスイッチング制御信号入力経路を相互に接続するとともに、各々同期接続スイッチを備えた同期制御用接続経路と、外部からスイッチング制御信号が入力されるドライバモジュールを入力元ドライバモジュールとして、該スイッチング制御信号を予め定められた信号分配先ドライバモジュールへ分配入力可能とするために、該入力元ドライバモジュールと信号分配先ドライバモジュールとを接続する同期制御用接続経路上の同期接続スイッチが閉状態となるように、各同期接続スイッチを開閉切替制御する同期接続スイッチ制御回路と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によって、複数のドライバモジュール（駆動回路）に含まれるパワートランジスタ素子を、一つのドライバモジュール（入力元ドライバモジュール）によって正確に同期駆動することができる。
【０００８】
また、本発明のアクチュエータ駆動用基板におけるドライバモジュールは、半導体集積回路の半導体基板上に複数個実装されるように構成することもできる。
【０００９】
上記構成によって、従来の駆動回路を複数実装したＩＣに比べて、駆動回路の使用に関する柔軟性が高まり、ＩＣに実装された駆動回路を効率よく使用できるようになる。
【００１０】
また、本発明のアクチュエータ駆動用基板における同期制御用接続経路は、各ドライバモジュールのスイッチング制御信号入力経路をカスケード接続するように構成することもできる。
【００１１】
上記構成によって、例えば隣接するドライバモジュール同士を接続すればよいので、いわゆるスター結線のような複雑な配線をする必要もなく、ＩＣチップの構造の複雑化および製造コスト上昇を抑制することもできる。
【００１２】
また、本発明のアクチュエータ駆動用基板におけるスイッチング制御信号入力経路には、スイッチング制御信号を入力／遮断の間で切り替える信号入力接続スイッチと、入力元ドライバモジュールの信号入力接続スイッチを閉状態とし、かつ該信号分配先ドライバモジュールの信号入力接続スイッチを開状態とし、該入力元ドライバモジュールからのスイッチング制御信号を、該信号分配先ドライバモジュールのパワートランジスタ素子の制御端子に入力可能とするように、各信号入力接続スイッチを開閉切替制御する信号入力接続スイッチ制御回路と、を有するように構成することもできる。
【００１３】
上記構成によっても、一つのスイッチング制御信号により複数のドライバモジュールを正確に同期駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１に、本発明のアクチュエータ駆動用基板をＩＣに実装したときの、アクチュエータの駆動制御装置の構成を示す。アクチュエータの駆動制御装置は、制御部１００，ＩＣ２００，アクチュエータ３００を含んで構成される。アクチュエータの駆動制御装置は、例えば車両に搭載される。
【００１５】
制御部１００は、周知のＣＰＵ１０１，ＲＯＭ１０２，入出力回路であるＩ／Ｏ１０３，およびこれらを接続するバスライン１０４等を含んで構成される。ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に記憶されている制御プログラム（図示せず）を実行することにより、制御部１００に接続された図示しないセンサあるいはスイッチの状態に基づいて、ＩＣ２００にアクチュエータの駆動／停止に関する制御指令を送る。ＩＣ２００は、制御部１００からの制御指令に基づいて、モータ，バルブ，ポンプ等のアクチュエータ３００の駆動／停止を行う。アクチュエータとして、車両の場合は、エアコンのダンパ切替用やコンプレッサ駆動用のモータ，燃料供給用の電磁バルブなどがある。
【００１６】
図２にＩＣ２００の構成例を示す。ＩＣ２００には、駆動回路が複数（図２の例では駆動回路１〜４の４個）実装されている。駆動回路１〜４の構成は概ね同じであるので、駆動回路１を例に挙げて説明する。駆動回路１は、駆動部２１１，過熱保護回路２１２，過電流保護回路２１３，本発明のパワートランジスタ素子であるＦＥＴ２１４，信号入力接続スイッチ２１６を含んで構成される。また、駆動回路１に隣接する駆動回路２との間には、スイッチ制御回路２１５，同期接続スイッチ２１７が設けられている。
【００１７】
駆動回路１は、ＣＮＴ１端子から入力される制御部１００からの制御指令に基づいて、駆動部２１１がＦＥＴ２１４のスイッチングを行う。そして、ＦＥＴ２１４のスイッチング動作に基づいて電源の供給／停止が行われ、ＯＵＴ１１，ＯＵＴ１２端子に接続されたアクチュエータであるモータ３０１の回転／停止を行う。スイッチ制御回路２１５の動作については後述する。
【００１８】
駆動部２１１は、キャパシタとＭＯＳトランジスタを用い、ＭＯＳトランジスタのＯＮとＯＦＦとを切り替えることにより、昇圧動作を行う周知のチャージポンプ回路、あるいはＤＣ−ＤＣコンバータ等を含んでいる。ＣＰＵからの出力信号は一般的に５Ｖ程度であり、例えば車両で用いられる１２Ｖで駆動するようなアクチュエータを直接駆動することができないため、昇圧のための回路を必要とする。逆に、アクチュエータが５Ｖよりも低い電圧で動作する場合は、降圧回路が用いられる。
【００１９】
過熱保護回路２１２は、温度検出素子を含み、駆動回路１の温度が予め定められた値を上回った場合にＦＥＴ２１４をオフ状態として、モータ３０１を停止させるためのものである。また、過電流保護回路２１３は、モータ３０１に流れる電流が予め定められた値を上回った場合にＦＥＴ２１４をオフ状態として、モータ３０１を停止させるためのものである。これら、過熱保護回路，過電流保護回路の構成については、特開昭６３−２２９７５７号公報に詳細が記載されており、本発明における構成もこれらに準じているので、ここでの詳細な説明は割愛する。
【００２０】
スイッチ制御回路２１５は、ＳＷ１２端子から入力される制御部１００からのスイッチ制御指令に基づいて、信号入力接続スイッチ２１６，同期接続スイッチ２１７の開閉制御を行う。なお、スイッチ制御回路２１５が本発明の同期接続スイッチ制御回路，信号入力接続スイッチ制御回路に相当する。
【００２１】
信号入力接続スイッチ２１６は、駆動部２１１からＦＥＴ２１４のゲート端子に至るスイッチング制御信号入力経路上に設けられ、スイッチ制御回路２１５の開閉指令に基づいて、スイッチング制御信号入力経路の接続／遮断を行う。
【００２２】
同期接続スイッチ２１７は、ＦＥＴ２１４のゲート端子と隣接する駆動回路２のＦＥＴ２２４のゲート端子とを接続する同期制御用接続回路上に設けられ、スイッチ制御回路２１５の開閉指令に基づいて、同期制御用接続経路の接続／遮断を行う。また、同期接続スイッチ２２７は、駆動回路２のＦＥＴ２２４のゲート端子と、駆動回路３のＦＥＴ２３４のゲート端子とを接続する同期制御用接続回路上に設けられる。さらに、同期接続スイッチ２３７は、駆動回路３のＦＥＴ２３４のゲート端子と、駆動回路４のＦＥＴ２４４のゲート端子とを接続する同期制御用接続回路上に設けられる。すなわち、同期制御用接続経路がカスケード接続されている。
【００２３】
なお、駆動回路４のように、隣接（後続）する駆動回路がない場合、スイッチ制御回路２４５は、信号入力接続スイッチ２４６のみの開閉制御を行う。
【００２４】
図３を用いて、スイッチ制御回路２１５等におけるスイッチ制御処理について説明する。なお、本処理はＲＯＭ１０２に記憶されている制御プログラム（図示せず）に含まれ、制御プログラムの他の処理とともに繰り返し実行される。まず、駆動回路番号を示すポインタｎを１とし、全ての駆動回路（１〜４）の同期接続スイッチ（２１７，２２７，２３７）をオフ（開）状態、信号入力接続スイッチ（２１６，２２６，２３６，２４６）をオン（閉）状態とする。すなわち、個々の駆動回路が独立して動作可能な状態とする（Ｓ１１）。
【００２５】
次に、ポインタｎで示される駆動回路ｎと隣接する駆動回路ｎ＋１とを並行（同期）駆動するか否かを調べる。同期駆動するか否かは、アクチュエータの構成で決定されるので、予めＲＯＭ１０２あるいはＲＡＭ（図示せず）に記憶しておくことができる。この記憶内容を参照して同期駆動するか否かを調べる。また、ＣＰＵ１０１の入力ポートに接続されたディップスイッチあるいはジャンパスイッチ等を用いて、アクチュエータ構成を設定可能として、入力ポートの読み込み内容から同期駆動するか否かを調べてもよい。
【００２６】
また、同期駆動するか否かを固定したハード構成に基づいて決定する方法の他に、アクチュエータの制御方法をセンサあるいはスイッチの状態に基づいて決定してもよい。例えば、通常の状態では同期駆動は行わないが、センサあるいはスイッチの状態が予め定められた状態となった場合に同期駆動を行うと判定するものである。
【００２７】
同期駆動しない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１７に移る（詳細は後述）。一方、同期駆動する場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、駆動回路ｎと駆動回路ｎ＋１との間の同期接続スイッチをオン（閉）状態とする（Ｓ１３）。
【００２８】
次に、駆動回路ｎと駆動回路ｎ＋１とのうちで、いずれの駆動部（２１１等）を無効にするかを調べる。同期駆動の状態と、その状態においてどの駆動部を無効にするかは、予めＲＯＭ１０２等に記憶されている。例えば、２つの駆動回路で同期駆動を行う場合は、番号の大きいあるいは小さい駆動回路の駆動部を無効にする。また、隣接する３つの駆動回路で同期駆動を行う場合は、中央に位置する駆動回路の駆動部を有効とし、それ以外（両端）の駆動部を無効にする。これにより、スイッチング制御信号の伝達経路の長さの差を小さくして同期駆動の精度を向上することができる。また、アクチュエータの駆動制御装置の動作状態に応じて、どの駆動部を無効にするかを決定してもよい。
【００２９】
駆動回路ｎの駆動部を無効にする場合（Ｓ１４：ｎ）、駆動回路ｎの信号入力接続スイッチをオフ（開）状態とする（Ｓ１５）。このとき、駆動回路ｎ＋１が入力元ドライバモジュールとなり、駆動回路ｎが信号分配先ドライバモジュールとなる。一方、駆動回路ｎ＋１の駆動部を無効にする場合（Ｓ１４：ｎ＋１）、駆動回路ｎ＋１の信号入力接続スイッチをオフ（開）状態とする（Ｓ１６）。このとき、駆動回路ｎが入力元ドライバモジュールとなり、駆動回路ｎ＋１が信号分配先ドライバモジュールとなる。
【００３０】
次に、ポインタｎを１増やし（Ｓ１７）、全ての駆動回路について同期駆動するか否かを調べたか、すなわちポインタｎが駆動回路の総数Ｎ以上となったか否かを調べる。ポインタｎが駆動回路の総数Ｎを下回る場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、ステップＳ１２へ戻り以降の処理を実行する。一方、ポインタｎが駆動回路の総数Ｎ以上となった場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、本処理を終了する。
【００３１】
駆動回路を同期駆動する場合、制御部１００からの制御指令は、入力元ドライバモジュールに相当する駆動回路にのみ出力すればよい。
【００３２】
図２の構成で、駆動回路１と駆動回路２とを同期駆動してモータ３０１を駆動制御し、駆動回路１を入力元ドライバモジュールとする場合、制御部１００からＳＷ１２端子およびＳＷ２３端子に、その旨のスイッチ制御指令が入力される。そして、スイッチ制御回路２１５によって信号入力接続スイッチ２１６および同期接続スイッチ２１７がオン（閉）状態となる。また、スイッチ制御回路２２５によって信号入力接続スイッチ２２６および同期接続スイッチ２２７はオフ（開）状態となる。そして、制御指令はＣＮＴ１から入力される。
【００３３】
また、図２の構成で、駆動回路３と駆動回路４とを同期駆動してバルブ３０２を駆動制御し、駆動回路４を入力元ドライバモジュールとする場合、制御部１００からＳＷ２３端子およびＳＷ３４端子に、その旨のスイッチ制御指令が入力される。そして、スイッチ制御回路２３５によって信号入力接続スイッチ２３６がオフ（開）状態となり、同期接続スイッチ２３７がオン（閉）状態となる。また、スイッチ制御回路２４５によって信号入力接続スイッチ２４６がオフ（開）状態となる。そして、制御指令はＣＮＴ４から入力される。
【００３４】
また、図２の構成で、信号入力接続スイッチ（２１６，２２６，２３６，２４６）を含まない構成としてもよい。図４にその例を示す。例えば、駆動回路１および駆動回路２を同期駆動する場合、同期接続スイッチ２１７のみをオン（閉）状態とし、駆動回路１（ＣＮＴ１）へは駆動指令を送り、駆動回路２（ＣＮＴ２）へは駆動停止指令を送る。この場合、駆動部２２１〜ＦＥＴ２２４間のスイッチング制御信号入力経路が、上述の信号入力接続スイッチ（２２６）により遮断されたときと同様の状態となるように駆動回路を構成すればよい。
【００３５】
また、図４の制御部１００のように、ＣＰＵ１０１の制御指令出力ポートと、ＩＣ２の制御指令入力端子（ＣＮＴ１等）との間にスイッチ制御回路（１１１，１１２，１１３，１１４）を設け、ＣＰＵ１０１により、図２の信号入力接続スイッチ（２１６等）と同様のスイッチ開閉制御を行ってもよい。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】アクチュエータの駆動制御装置の構成を示す図。
【図２】駆動回路を含むＩＣの構成例を示す図。
【図３】スイッチ制御処理を説明するフロー図。
【図４】駆動回路を含むＩＣの構成の別例を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１００    制御部
１０１    ＣＰＵ
２００    ＩＣ
２１１，２２１，２３１，２４１    駆動部
２１２，２２２，２３２，２４２    過熱保護回路
２１３，２２３，２３３，２４３    過電流保護回路
２１４，２２４，２３４，２４４    ＦＥＴ（パワートランジスタ素子）
２１５，２２５，２３５，２４５    スイッチ制御回路（同期接続スイッチ制御回路，信号入力接続スイッチ制御回路）
２１６，２２６，２３６，２４６    信号入力接続スイッチ
２１７，２２７，２３７    同期接続スイッチ
３００    アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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