(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象となる三相モータの回転位置検知信号を受け、前記三相モータを駆動制御するための三相の正弦波駆動信号を生成する正弦波信号生成専用回路と、
前記正弦波信号生成専用回路から三相の正弦波駆動信号を受け、前記三相モータを駆動するためのモータ駆動回路と、
前記正弦波信号生成専用回路からフォトカプラーを介してモータ回転速度検知信号を受け、この信号に基いてモータ回転速度制御信号を生成し、フォトカプラーを介して前記正弦波信号生成専用回路に供給する主制御用のマイクロコンピュータとを具備し、
前記正弦波信号生成専用回路およびモータ駆動回路は１パッケージの半導体装置に収容されていることを特徴とする三相モータ駆動装置。
【請求項２】
前記正弦波信号生成専用回路は第１の半導体チップ上に形成され、前記モータ駆動回路は第２の半導体チップ上に形成され、前記第１の半導体チップと第２の半導体チップはマルチチップパッケージタイプの半導体装置に収容されていることを特徴とする請求項１記載の三相モータ駆動装置。
【請求項３】
前記正弦波信号生成専用回路およびモータ駆動回路は同一半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の三相モータ駆動装置。
【請求項４】
前記三相モータは、エアコンのファンモータとして用いられ、ホール素子により回転位置が検知される三相ホールモータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の三相モータ駆動装置。
【請求項５】
前記正弦波信号生成専用回路およびモータ駆動回路を収容した１パッケージの半導体装置は、前記三相モータの固定部に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の三相モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相モータ駆動装置に係り、特に正弦波電流駆動用半導体装置に関するもので、例えば空気調和機（エアコン）、給湯器、空気清浄器などのファンモータ駆動装置に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
エアコンの送風用のファンモータとして通常用いられている三相モータを１２０°通電方式により駆動する際、従来は、矩形波電流を用いて制御しており、このような従来のシステムは、安価に実現できるという利点がある。
【０００３】
しかし、従来のシステムは、騒音、振動が発生するので、モータ本体およびファン（回転羽）の固定に防振ゴムを使用しており、防振ゴムの経年劣化により信頼性が低下するという問題がある。
【０００４】
また、防振ゴムの振動（共振）を抑えるための筐体との合わせ込みによる特性調節のために比較的長い開発時間を要するという問題がある。
【０００５】
そこで、近年、上記した矩形波電流による駆動に代えて、正弦波電流による駆動方式が採用され始めている。正弦波電流による駆動方式は、電気的に低振動を実現できるので、防振ゴムが不要になり、しかも、製品の開発期間を短縮できるなどの利点が得られ、特に静音を必要とする家電分野で注目を浴びている。
【０００６】
図４は、従来のエアコンにおけるファンモータである三相モータに対する正弦波電流による駆動方式を実現するための構成を示している。
【０００７】
ここでは、マイクロコンピュータ（マイコン）として、主制御用のメインマイコン41と正弦波信号生成用の正弦波マイコン42との２種類を用いており、三相モータ(Motor)40 の固定部（例えばケース）に固定される配線基板上に実装されたチャージポンプタイプのモータ駆動回路（ドライバ）を内蔵したモータ駆動専用の半導体集積回路（ＬＳＩ）43を使用している。
【０００８】
この際、メインマイコン41と正弦波マイコン42との間では、モータ回転速度制御用の信号とか、モータ回転速度検知信号、逆風などによるモータ逆転などの回転異常を検出するためのモータ回転異常検知信号を授受する。
【０００９】
また、正弦波マイコン42とモータ駆動専用のＬＳＩ43との間では、モータ駆動制御信号（三相の正弦波駆動信号）とか、モータ回転位置検知信号、モータ駆動電流検知信号、モータ駆動電流制限信号を授受する。
【００１０】
この場合、マイコン41、42は例えば５Ｖ系の電源で動作するものであり、このような小信号用のマイコンは静電気やノイズ信号に弱いので、微小なノイズ信号により誤動作を引き起こす。そこで、ノイズ信号の発生量が高いモータ部から正弦波マイコン42に対するノイズ信号の影響を防止し、正弦波マイコン42とモータ駆動専用のＬＳＩ43とを電気的に分離するために、正弦波マイコン42とモータ駆動専用のＬＳＩ43との間の信号の授受は、フォトカプラー44を介して行うようにしている。
【００１１】
なお、三相モータ40として、ホール素子によりモータ回転位置検知信号を生成する三相ホールモータを用いる場合は、モータ回転位置検知信号の授受に対応するフォトカプラーを省略することも可能である。
【００１２】
しかし、上記構成は、２種類のマイコン41および42と、モータ駆動専用のＬＳＩ43と、現状では比較的高額であるフォトカプラー44を１０個程度も必要とするので、使用部品点数が増加し、コストアップをまねくという問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の三相モータ駆動装置は、使用部品点数が増加し、コストアップをまねくという問題があった。
【００１４】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、使用部品点数を減少させ、コストダウンを図り得る三相モータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の三相モータ駆動装置は、駆動対象となる三相モータの回転位置検知信号を受け、前記三相モータを駆動制御するための三相の正弦波駆動信号を生成する正弦波信号生成専用回路と、前記正弦波信号生成専用回路から三相の正弦波駆動信号を受け、前記三相モータを駆動するためのモータ駆動回路と、前記正弦波信号生成専用回路からフォトカプラーを介してモータ回転速度検知信号を受け、この信号に基いてモータ回転速度制御信号を生成し、フォトカプラーを介して前記正弦波信号生成専用回路に供給する主制御用のマイクロコンピュータとを具備し、前記正弦波信号生成専用回路およびモータ駆動回路は１パッケージの半導体装置に収容されていることを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記正弦波信号生成専用回路は第１の半導体チップ上に形成され、前記モータ駆動回路は第２の半導体チップ上に形成され、前記第１の半導体チップと第２の半導体チップはマルチチップモジュールタイプの半導体装置に収容されていてもよい。あるいは、前記正弦波信号生成専用回路およびモータ駆動回路は同一半導体チップ上に形成されていてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る三相モータ駆動装置を示している。
【００２０】
本例の三相モータ駆動装置は、エアコンのファンモータとして用いられ、ホール素子により回転位置が検知される三相ホールモータ(Motor)1を駆動するものである。
【００２１】
この三相モータ駆動装置は、駆動対象となる三相ホールモータ1 の回転位置検知信号を受け、三相ホールモータ1 を駆動制御するための正弦波駆動信号を生成する正弦波信号生成専用回路10と、前記正弦波信号生成専用回路から三相の正弦波駆動信号を受け、三相ホールモータ1 を駆動するためのモータ駆動回路（ドライバ）30とを具備している。
【００２２】
正弦波信号生成専用回路10は、正弦波形によりパルス幅が変調された一定周期（例えば１６ｋＨｚのサンプリング周期）を有する小信号のＰＷＭ信号を正弦波駆動信号として出力するものであり、例えばＢｉ−ＣＭＯＳプロセスを用いて集積化することにより、例えば３０Ｖ程度の耐圧を持たせることができる。
【００２３】
図２は、図１中の正弦波信号生成専用回路10の一例を示すブロック図である。
【００２４】
この正弦波信号生成専用回路の構成および動作は、例えば、東芝半導体データブック２００１年版「モータ用ＩＣ」の「ＴＢ６５３９Ｎ／ＴＢ６５５１Ｆ」に詳細に開示されている。ここで、11はシステムクロック生成回路、12は三相ホールモータの回転位置検知信号が入力する位相推定回路、13は電圧レギュレータ（電源回路）、14はパワーオン検知回路、15は５ビットのＡＤコンバータ、16はカウンタ回路、17は出力波形整形回路、18はデータセレクタ回路、19は三角波生成回路、20はＰＷＭ波生成用の電圧コンパレータ回路、21〜23は三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）用の電圧コンパレータ回路、24は充電回路、25は１２０°通電マトリクス回路、26は１２０°／１８０°切り換え回路＆ゲートブロック回路、27はデッドタイム設定回路である。
【００２５】
図３は、図１中のモータ駆動回路30の一例を示す回路図である。
【００２６】
このモータ駆動回路は、小信号（例えば５Ｖ系）のＰＷＭ信号入力を大信号（例えば２００〜５００Ｖ系）のＰＷＭ信号にレベルシフトするレベルシフト回路31と、このレベルシフト回路31からＰＷＭ信号を受けて三相ホールモータを駆動するための６個のスイッチ素子（各相信号につき、高レベル側、低レベル側の２個のスイッチ素子）321 〜326 を有する。
【００２７】
この場合、スイッチ素子321 〜326 は、ＭＯＳトランジスタ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）あるいはＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などを用いるが、小面積化が可能なＮ型スイッチ素子のみを用いる場合には、高レベル側のスイッチ素子を駆動するために例えばチャージポンプ回路またはブートストラップ回路（図示せず）を用いて昇圧するチャージポンプタイプあるいはブートストラップタイプのモータ駆動回路を用いる。
【００２８】
そして、前記正弦波信号生成専用回路10およびモータ駆動回路30は１パッケージ(1PKG)の半導体装置2 に収容され、三相ホールモータ1 の固定部に固定された配線基板（図示せず）に実装されている。本例では、正弦波信号生成専用回路10は第１の半導体チップ上に形成され、モータ駆動回路30は第２の半導体チップ上に形成され、これらの両チップはマルチチップパッケージタイプの半導体装置2に収容されている。この場合、マルチチップパッケージタイプの半導体装置2 の配線基板（図示せず）に上記両チップが実装され、この配線基板上に両チップ間の接続配線（図示せず）が形成されている。
【００２９】
なお、モータ駆動回路30にモータ駆動電流の電流を検知する抵抗素子（図示せず）を挿入接続しておき、この抵抗素子の過電流時の電圧降下を過電流検知信号として正弦波信号生成専用回路10で受け、それに基づいて正弦波信号生成専用回路10はモータ駆動電流を遮断するように信号出力を制御する機能を持たせている。
【００３０】
さらに、エアコンの主制御用のマイコン4 と前記正弦波信号生成専用回路10との間では、電気的に分離するためのフォトカプラー5 を介して、モータ回転速度検知信号、モータ回転異常検知信号およびモータ回転速度制御信号を授受するように構成されている。
【００３１】
上記構成の三相モータ駆動装置によれば、正弦波信号生成専用回路10およびモータ駆動回路 30 は１パッケージの半導体装置2 に収容されているので、主制御用のマイコン4 と正弦波信号生成専用回路10との間を電気的に分離するためのフォトカプラー5 の使用数は３個程度で済む。
【００３２】
したがって、従来例に比べて、部品点数が大幅に減少しており、正弦波信号生成専用回路10およびモータ駆動回路30も１パッケージ化により、システムの小型化が可能になるとともに製造コスト、実装コストの低減化が可能になる。特に比較的高価なフォトカプラー5 の使用数が大幅に減少しているので、従来例に比べて、大幅にコストダウンを図ることが可能になる。
【００３３】
また、正弦波信号生成専用回路10は、従来例の正弦波マイコン42と比べてノイズ特性が良く、場合によるとノイズ吸収用のコンデンサを併用する必要があるが、三相ホールモータ1 の固定部に固定された（例えばケースの側面に固定された、あるいはケースに埋め込みされた）配線基板に、モータ駆動回路30とともに１パッケージ化されて実装することが可能になる。このようなモータ固定部への直接的な実装により、正弦波信号生成専用回路10およびモータ駆動回路30と三相ホールモータ1 との間の配線距離が短くなり、正弦波信号生成専用回路30に及ぼすノイズの影響が低減する。
【００３４】
なお、正弦波信号生成専用回路10およびモータ駆動回路30は同一半導体チップ上に形成されてもよく、この場合には、正弦波信号生成専用回路10およびモータ駆動回路30と三相ホールモータ1 との間の配線距離がさらに短くなり、正弦波信号生成専用回路10に及ぼすノイズの影響がさらに低減する。
【００３５】
上記実施形態では、エアコンの主制御用のマイコン4 と正弦波信号生成専用回路10との間でフォトカプラー5 を介して信号を授受するファンモータ1 を対象とする駆動回路を説明したが、主制御用のマイコンと正弦波信号生成専用回路との間でフォトカプラーを介して信号を授受しない場合（例えば給湯器、空気清浄器などのファンモータ駆動装置）にも本発明を適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
上述したように本発明の三相モータ駆動装置によれば、使用部品点数を減少させ、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエアコンにおける三相ホールモータ駆動装置を示すブロック図。
【図２】図１中の正弦波信号生成専用回路の一例を示すブロック図。
【図３】図１中のモータ駆動回路の一例を示す回路図。
【図４】従来のエアコンにおける三相ホールモータ駆動装置を示すブロック図。
【符号の説明】
1 …三相ホールモータ、
2 …１パッケージの半導体装置、
10…正弦波信号生成専用回路、
30…モータ駆動回路。
【図１】
0003831296.tif 000002
【図２】
0003831296.tif 000003
【図３】
0003831296.tif 000004
【図４】
0003831296.tif 000005