JP2007174748A - Motor driving circuit - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor driving circuit which does not need space for electrically separating each heat radiating piece of each phase of paired power FETs by obviating the necessity of a step-up circuit and enabling noise to be reduced. <P>SOLUTION: This motor driving circuit is equipped with a bridge circuit 9 which has a high-voltage-side field effect transistors 6u+ to 6w+ for connecting a power source 2 on high voltage side to two or more phases of stator coils (not shown in figure) each, and low-voltage-side field effect transistors 6u- to 6w- for connecting the power source 2 on low voltage side to each stator coil severally. It drives a motor 1 by applying high voltage and low voltage cyclically to each stator coil. The high-voltage-side field effect transistors 6u+ to 6w+ are p-channel field effect transistors, and the low-voltage-side field effect transistors 6u- to 6w- are n-channel field effect transistors, and for p-channel field effect transistors 6u+ to 6w+ and n-channel field effect transistors 6u- to 6w- for every phase, the heat radiating pieces of each drain are commonalized or in contact. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータの複数相の各ステータ巻線に高電圧側の電源を各接続する為の各相の高圧側電界効果トランジスタと、各ステータ巻線に低電圧側の電源を各接続する為の各相の低圧側電界効果トランジスタとを有するブリッジ回路を備え、モータを回転駆動するモータ駆動回路に関するものである。   The present invention provides a high voltage side field effect transistor for each phase for connecting a high voltage side power source to each stator winding of a plurality of phases of a motor, and a low voltage side power source for each stator winding. The present invention relates to a motor drive circuit that includes a bridge circuit having a low-voltage side field effect transistor of each phase and that rotates the motor.

近時、車両に搭載されてトランスミッション及び舵取装置の電動ポンプ等を駆動する電動モータとして、ブラシレスモータが使用されるようになっている。ブラシレスモータは、ＤＣモータからブラシ及び整流子を取除き、電子整流回路を取付けたモータである。電子整流回路は、例えばホール素子等の磁気センサを用いてマグネットロータがどの位置にあるのかを検出し、これらの検出信号に基づいてＰＷＭ制御等により、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相への通電を制御して回転磁界を発生させ、マグネットロータを回転駆動する。   Recently, a brushless motor is used as an electric motor that is mounted on a vehicle and drives an electric pump of a transmission and a steering device. The brushless motor is a motor in which a brush and a commutator are removed from a DC motor and an electronic rectifier circuit is attached. The electronic rectifier circuit detects, for example, the position of the magnet rotor using a magnetic sensor such as a Hall element, and performs PWM control or the like on the basis of these detection signals, for example, 3 phases of U phase, V phase, and W phase. A magnetic field is generated by controlling energization to the phase, and the magnet rotor is driven to rotate.

また、モータを高温のエンジンルーム内に搭載するような場合には、磁気センサの耐熱性が問題となり、回転位置センサを用いずにモータを駆動する所謂センサレス駆動が行なわれる。センサレス駆動では、ロータの回転位置を推定して、回転位置センサからの回転位置信号に相当する回転位置推定信号を作成しているが、通常、回転位置推定信号の作成には、３相の誘起電圧が利用される。   When the motor is mounted in a high-temperature engine room, the heat resistance of the magnetic sensor becomes a problem, and so-called sensorless driving is performed in which the motor is driven without using the rotational position sensor. In sensorless drive, the rotational position of the rotor is estimated and a rotational position estimation signal corresponding to the rotational position signal from the rotational position sensor is generated. Usually, the rotational position estimation signal is generated using three-phase induction. Voltage is used.

ブラシレスモータでは、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相への通電には、ブリッジ回路が使用され、このブリッジ回路は、パワーＦＥＴ（Field Effet Transistor）で構成する場合は、６個のＮチャネルのパワーＦＥＴで構成されることが多い。
特許文献１には、３相モータを駆動する為に、６つのパワー素子をフルブリッジ結合したインバータ部が記載されている。
特開２００２−３２５４８４号公報 特開２００３−２３５２８１号公報 In a brushless motor, for example, a bridge circuit is used to energize three phases of the U phase, the V phase, and the W phase. When this bridge circuit is configured by a power FET (Field Effet Transistor), six N Often composed of channel power FETs.
Patent Document 1 describes an inverter unit in which six power elements are connected by a full bridge in order to drive a three-phase motor.
JP 2002-325484 A JP 2003-235281 A

上述したように、従来のモータ駆動回路は、ＮチャネルパワーＦＥＴでブリッジ回路を構成する場合、高電圧側のＮチャネルパワーＦＥＴをオン／オフするゲート信号は、モータの駆動電圧より高圧にする必要がある。その為、昇圧回路を備えていなければならず、また、昇圧回路がノイズ源になるという問題がある。
また、各相毎の高電圧側及び低電圧側の各ＮチャネルパワーＦＥＴの接続は、高電圧側ＦＥＴのソースと低電圧側ＦＥＴのドレインとの接続となるので、通常、放熱片が設けられているドレインを、高電圧側ＦＥＴと低電圧側ＦＥＴとで、電気的に分離する必要がある。その為、各放熱片を電気的に分離する為のスペースが必要であり、ブリッジ回路が大型化するという問題がある。 As described above, when the conventional motor drive circuit is configured by a N-channel power FET as a bridge circuit, the gate signal for turning on / off the N-channel power FET on the high voltage side needs to be higher than the drive voltage of the motor. There is. For this reason, a booster circuit must be provided, and there is a problem that the booster circuit becomes a noise source.
In addition, since the connection of the high-voltage side and low-voltage side N-channel power FETs for each phase is the connection between the source of the high-voltage side FET and the drain of the low-voltage side FET, a heat radiation piece is usually provided. It is necessary to electrically isolate the drains of the high-voltage side FET and the low-voltage side FET. Therefore, a space for electrically separating the heat dissipating pieces is necessary, and there is a problem that the bridge circuit is enlarged.

例えば、図７に示すように、ブリッジ回路の１相の高電圧側ＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ＋及び低電圧側ＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ−は、各ゲートパターンＮＧＰ及び各ソースパターンＮＳＰに比較して、放熱片を兼ねているので大きい各ドレインパターンＮＤＰを、電気的に分離する為に、スペースを設け、そのスペースに高電圧側ＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ＋のソースパターンＮＳＰを設けている。   For example, as shown in FIG. 7, the high-voltage side N-channel power FET 6u + and the low-voltage side N-channel power FET 6u− of the bridge circuit have a heat dissipation piece as compared with each gate pattern NGP and each source pattern NSP. Therefore, in order to electrically isolate each large drain pattern NDP, a space is provided, and the source pattern NSP of the high-voltage side N-channel power FET 6u + is provided in the space.

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、ゲート信号を昇圧する為の昇圧回路が不要であり、ノイズを低減することができ、各相毎のパワーＦＥＴ対の各放熱片を電気的に分離する為のスペースが不要なモータ駆動回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and does not require a booster circuit for boosting a gate signal, can reduce noise, and each heat dissipation of a power FET pair for each phase. An object of the present invention is to provide a motor drive circuit that does not require a space for electrically separating the pieces.

第１発明に係るモータ駆動回路は、モータの複数相の各ステータ巻線に高電圧側の電源を各接続する為の各相の高圧側電界効果トランジスタと、前記各ステータ巻線に低電圧側の電源を各接続する為の各相の低圧側電界効果トランジスタとを有するブリッジ回路を備え、前記高圧側電界効果トランジスタ及び低圧側電界効果トランジスタの各ドレインは放熱片を有し、前記各ステータ巻線に前記高電圧及び低電圧をそれぞれ周期的に印加して、モータを回転駆動するモータ駆動回路において、前記高圧側電界効果トランジスタはＰチャネル電界効果トランジスタ、前記低圧側電界効果トランジスタはＮチャネル電界効果トランジスタであり、各相毎の前記Ｐチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、各ドレインの放熱片が共通化又は接触してあることを特徴とする。   A motor driving circuit according to a first aspect of the present invention includes a high-voltage field effect transistor for each phase for connecting a high-voltage power source to each stator winding of a plurality of phases of the motor, and a low-voltage side for each stator winding. A bridge circuit having a low-voltage field effect transistor of each phase for connecting each power source, and each drain of the high-voltage field effect transistor and the low-voltage field effect transistor has a heat dissipation piece, and each stator winding In the motor driving circuit for rotating the motor by periodically applying the high voltage and the low voltage to the wire, the high-voltage side field effect transistor is a P-channel field effect transistor, and the low-voltage side field effect transistor is an N-channel electric field Each of the P-channel field-effect transistor and N-channel field-effect transistor for each phase Wherein the heat dissipation piece are in common, or contact.

第２発明に係るモータ駆動回路は、各相毎の前記Ｐチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、各ドレインの放熱片の放熱面同士を接合してビス止めしてあることを特徴とする。   The motor drive circuit according to the second invention is characterized in that the P-channel field-effect transistor and the N-channel field-effect transistor for each phase are screwed by joining the heat radiation surfaces of the heat radiation pieces of each drain. To do.

第３発明に係るモータ駆動回路は、前記各ドレインの放熱片の放熱面間に導体片を挟着してあることを特徴とする。   A motor drive circuit according to a third aspect of the present invention is characterized in that a conductor piece is sandwiched between the heat radiation surfaces of the heat radiation pieces of the respective drains.

第４発明に係るモータ駆動回路は、各相毎の前記Ｐチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、プリント基板を挟んだ状態で、各ドレインの放熱片の放熱面同士をビス止めしてあることを特徴とする。   In the motor drive circuit according to the fourth aspect of the present invention, the P-channel field-effect transistor and the N-channel field-effect transistor for each phase are screwed between the heat-dissipating surfaces of the heat-dissipating pieces of each drain with the printed circuit board sandwiched therebetween. It is characterized by being.

第１発明に係るモータ駆動回路によれば、ブリッジ回路の高圧側電界効果トランジスタはＰチャネル電界効果トランジスタ、低圧側電界効果トランジスタはＮチャネル電界効果トランジスタであり、各相毎のＰチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、各ドレインの放熱片が共通化又は接触してあるので、ゲート信号を昇圧する為の昇圧回路が不要であり、ノイズを低減することができ、各相毎のパワーＦＥＴ対の各放熱片を電気的に分離する為のスペースが不要なモータ駆動回路を実現することができる。また、高電圧側に低耐圧ＦＥＴを使用することが可能になり、部品数削減及び部品コスト削減が可能になり、パワーＦＥＴ対の接続が簡単になる。また、ノイズを低減できるので、モータ電流の検出精度が向上する。   According to the motor drive circuit of the first invention, the high-voltage side field effect transistor of the bridge circuit is a P-channel field effect transistor, the low-voltage side field effect transistor is an N-channel field effect transistor, and the P-channel field effect transistor for each phase. And the N-channel field effect transistor has a heat dissipation piece for each drain in common or in contact with each other, so that a booster circuit for boosting the gate signal is unnecessary, noise can be reduced, and power for each phase can be reduced. A motor drive circuit that does not require a space for electrically separating the heat dissipating pieces of the FET pair can be realized. In addition, a low breakdown voltage FET can be used on the high voltage side, the number of components and the component cost can be reduced, and the connection of the power FET pair is simplified. Moreover, since noise can be reduced, the detection accuracy of the motor current is improved.

第２発明に係るモータ駆動回路によれば、各相毎のＰチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、各ドレインの放熱片の放熱面同士を接合してビス止めしてあるので、ゲート信号を昇圧する為の昇圧回路が不要であり、ノイズを低減することができ、各相毎のパワーＦＥＴ対の各放熱片を電気的に分離する為のスペースが不要なモータ駆動回路を実現することができる。また、高電圧側に低耐圧ＦＥＴを使用することが可能になり、部品数削減及び部品コスト削減が可能になり、パワーＦＥＴ対の接続が簡単になり、実装ペースを半減できる。また、ノイズを低減できるので、モータ電流の検出精度が向上する。   According to the motor drive circuit of the second invention, the P-channel field-effect transistor and the N-channel field-effect transistor for each phase are screwed by joining the heat radiation surfaces of the heat radiation pieces of each drain. A booster circuit for boosting the signal is unnecessary, noise can be reduced, and a motor drive circuit that does not require a space for electrically separating each heat radiation piece of the power FET pair for each phase is realized. be able to. In addition, it is possible to use a low breakdown voltage FET on the high voltage side, and it is possible to reduce the number of parts and the part cost, simplify the connection of the power FET pair, and halve the mounting pace. Moreover, since noise can be reduced, the detection accuracy of the motor current is improved.

第３発明に係るモータ駆動回路によれば、高圧側電界効果トランジスタ及び低圧側電界効果トランジスタの各ドレインの放熱片の放熱面間に導体片を挟着してあるので、ゲート信号を昇圧する為の昇圧回路が不要であり、ノイズを低減することができ、各相毎のパワーＦＥＴ対の各放熱片を電気的に分離する為のスペースが不要なモータ駆動回路を実現することができる。また、高電圧側に低耐圧ＦＥＴを使用することが可能になり、部品数削減及び部品コスト削減が可能になり、パワーＦＥＴ対の接続が簡単になり、実装ペースを半減できる。また、ノイズを低減できるので、モータ電流の検出精度が向上する。   In the motor drive circuit according to the third aspect of the invention, the conductor piece is sandwiched between the heat radiation surfaces of the drain pieces of each drain of the high voltage side field effect transistor and the low voltage side field effect transistor. Therefore, it is possible to realize a motor driving circuit that can reduce noise and that does not require a space for electrically separating the heat radiation pieces of the power FET pair for each phase. In addition, it is possible to use a low breakdown voltage FET on the high voltage side, and it is possible to reduce the number of parts and the part cost, simplify the connection of the power FET pair, and halve the mounting pace. Moreover, since noise can be reduced, the detection accuracy of the motor current is improved.

第４発明に係るモータ駆動回路によれば、各相毎のＰチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、プリント基板を挟んだ状態で、各ドレインの放熱片の放熱面同士をビス止めしてあるので、ゲート信号を昇圧する為の昇圧回路が不要であり、ノイズを低減することができ、各相毎のパワーＦＥＴ対の各放熱片を電気的に分離する為のスペースが不要なモータ駆動回路を実現することができる。また、高電圧側に低耐圧ＦＥＴを使用することが可能になり、部品数削減及び部品コスト削減が可能になり、パワーＦＥＴ対の接続が簡単になり、実装ペースを半減でき、配線量を削減することができる。また、ノイズを低減できるので、モータ電流の検出精度が向上する。   According to the motor drive circuit of the fourth aspect of the present invention, the P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor for each phase are screwed between the heat radiation surfaces of the heat radiation pieces of each drain with the printed circuit board sandwiched therebetween. Therefore, there is no need for a booster circuit for boosting the gate signal, noise can be reduced, and a motor that does not require a space for electrically separating each heat radiation piece of the power FET pair for each phase. A drive circuit can be realized. In addition, a low-voltage FET can be used on the high-voltage side, reducing the number of parts and parts cost, simplifying the connection of power FET pairs, halving the mounting pace, and reducing the amount of wiring. can do. Moreover, since noise can be reduced, the detection accuracy of the motor current is improved.

以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係るモータ駆動回路の実施の形態１を含むブラシレスモータのセンサレス制御装置の要部構成を示すブロック図である。このブラシレスモータのセンサレス制御装置は、車両に搭載されて油圧ポンプ等を駆動するブラシレスモータ（以下、モータと記載）のセンサレス制御装置であり、車載バッテリ２からの直流電源により片側ＰＷＭ方式で３相交流電圧を発生させ、モータ１を駆動制御する。
また、モータ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ巻線に流れる合計電流値が、電流検出器（負荷検出手段）１７により検出され、後述する電流制御部１６′に与えられる。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a sensorless control device for a brushless motor including the motor drive circuit according to the first embodiment of the present invention. This sensorless control device for a brushless motor is a sensorless control device for a brushless motor (hereinafter referred to as a motor) that is mounted on a vehicle and drives a hydraulic pump or the like. An AC voltage is generated to drive and control the motor 1.
Further, the total current value flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase stator windings of the motor 1 is detected by a current detector (load detection means) 17 and is supplied to a current control unit 16 'described later.

モータ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ巻線（図示せず）の各端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが回転位置推定信号生成部３に与えられ、回転位置推定信号生成部３は、与えられた各端子電圧に基づき、サンプリング（ディジタル方式）により各相の回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを作成する。
回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗは、通電制御装置４に与えられ、通電制御装置４は、与えられた回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づき、片側ＰＷＭ方式でモータ駆動回路であるスイッチング回路９をオン／オフして、車載バッテリ２の直流電圧Ｅから３相交流電圧を生成させ、モータ１を駆動制御する。 The terminal voltages Vu, Vv, Vw of the U-phase, V-phase, and W-phase stator windings (not shown) of the motor 1 are given to the rotational position estimation signal generator 3, and the rotational position estimation signal generator 3 Based on the given terminal voltages, rotational position estimation signals Hu, Hv, and Hw for each phase are created by sampling (digital method).
The rotational position estimation signals Hu, Hv, and Hw are given to the energization control device 4, and the energization control device 4 is a one-side PWM method that is a motor drive circuit based on the given rotational position estimation signals Hu, Hv, and Hw. The circuit 9 is turned on / off to generate a three-phase AC voltage from the DC voltage E of the in-vehicle battery 2 and drive control of the motor 1 is performed.

回転位置推定信号生成部３は、図２のブロック図に示すように、電圧比較部１２及び極性決定部１４を備えており、電圧比較部１２は、各端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと車載バッテリ２の直流電圧Ｅの１／２の電圧Ｖａとをそれぞれ比較するコンパレータ１５ｕ，１５ｖ，１５ｗを備えている。コンパレータ１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの比較結果は、各端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの方が大である場合は「１」、小である場合は「０」であるディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗとして、極性決定部１４に例えば１９．２３ｋＨｚの周波数でサンプリングされる。   As shown in the block diagram of FIG. 2, the rotational position estimation signal generation unit 3 includes a voltage comparison unit 12 and a polarity determination unit 14, and the voltage comparison unit 12 includes the terminal voltages Vu, Vv, Vw, and an in-vehicle battery. Comparators 15u, 15v, and 15w are respectively provided for comparing with a voltage Va that is ½ of the DC voltage E of 2. The comparison results of the comparators 15u, 15v, and 15w are digital signals Bu, Bv, and Bw that are “1” when the terminal voltages Vu, Vv, and Vw are larger and “0” when the terminal voltages are smaller. For example, the polarity determination unit 14 samples at a frequency of 19.23 kHz.

極性決定部１４は、メモリ１４ａ及びタイマ１４ｂを有するＭＰＵにより構成され、メモリ１４ａには、ディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗのパターンの取るべき規則的な変化等を記憶している。また、サンプリングしたディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗのパターンとメモリ１４ａが記憶している規則的な変化に基づき、各相の回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを作成して、通電制御装置４に与える。   The polarity determining unit 14 is configured by an MPU having a memory 14a and a timer 14b, and the memory 14a stores regular changes to be taken in the patterns of the digital signals Bu, Bv, and Bw. Further, based on the pattern of the sampled digital signals Bu, Bv, and Bw and the regular changes stored in the memory 14a, the rotational position estimation signals Hu, Hv, and Hw for each phase are created and the energization control device 4 receives them. give.

通電制御装置４は、通電信号生成部５、ＰＷＭ制御部７、ゲートドライブ回路８、スイッチング回路９、速度制御部１６、電流検出器１７及び電流（トルク）制御部１６′から構成されている。尚、速度制御部１６又は電流制御部１６′の何れか一方のみを用いても良い。
本発明に係るモータ駆動回路の実施の形態であるスイッチング回路９は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相毎に、車載バッテリ２の陽極側に接続されるＰチャネルパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）６ｕ＋，６ｖ＋，６ｗ＋と、車載バッテリ２の陰極側に接続されるＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ−，６ｖ−，６ｗ−とが直列接続されている。それぞれの接続点は、モータ１のステータ巻線の端子に各相毎に接続されている。各パワーＦＥＴ６ｕ＋，６ｕ−，６ｖ＋，６ｖ−，６ｗ＋，６ｗ−には、それぞれフリーホイールダイオード（フライバックダイオード）が逆並列に接続されている。 The energization control device 4 includes an energization signal generation unit 5, a PWM control unit 7, a gate drive circuit 8, a switching circuit 9, a speed control unit 16, a current detector 17, and a current (torque) control unit 16 '. Only one of the speed control unit 16 and the current control unit 16 ′ may be used.
The switching circuit 9 which is an embodiment of the motor drive circuit according to the present invention includes a P-channel power FET (field effect transistor) 6u + connected to the anode side of the in-vehicle battery 2 for each of the U phase, the V phase, and the W phase. 6v +, 6w + and N-channel power FETs 6u−, 6v−, 6w− connected to the cathode side of the in-vehicle battery 2 are connected in series. Each connection point is connected to a terminal of the stator winding of the motor 1 for each phase. A free wheel diode (flyback diode) is connected in antiparallel to each power FET 6u +, 6u−, 6v +, 6v−, 6w +, 6w−.

図３は、Ｕ相のＰチャネルパワーＦＥＴ６ｕ＋及びＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ−の接続形態を示す斜視図である。尚Ｖ相及びＷ相においても、これらの接続形態は同様である。ＰチャネルパワーＦＥＴ６ｕ＋及びＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ−は、放熱片を兼ねたドレインパターンＤＰを共有しており、パワーＦＥＴ６ｕ＋及びパワーＦＥＴ６ｕ−の大半の面積を占める方形板状のドレインパターンＤＰ上に各本体が設けられている。
パワーＦＥＴ６ｕ＋のソースパターンＰＳＰ及びゲートパターンＰＧＰは、ドレインパターンＤＰの一方の端部に接合された小さな基板ＳＳ上にそれぞれ設けられている。また、パワーＦＥＴ６ｕ−のソースパターンＮＳＰ及びゲートパターンＮＧＰは、ドレインパターンＤＰの他方の端部に接合された小さな基板ＳＳ上にそれぞれ設けられている。 FIG. 3 is a perspective view showing a connection configuration of the U-phase P-channel power FET 6u + and the N-channel power FET 6u−. Note that these connection forms are the same in the V phase and the W phase. The P-channel power FET 6u + and the N-channel power FET 6u− share the drain pattern DP that also serves as a heat dissipation piece, and each body is disposed on the rectangular plate-like drain pattern DP that occupies most of the area of the power FET 6u + and the power FET 6u−. Is provided.
The source pattern PSP and the gate pattern PGP of the power FET 6u + are respectively provided on a small substrate SS joined to one end of the drain pattern DP. The source pattern NSP and the gate pattern NGP of the power FET 6u− are respectively provided on a small substrate SS joined to the other end of the drain pattern DP.

速度制御部１６は、モータ１のロータの回転速度検出値Ｓと外部から与えられた回転方向を含む回転速度設定値Ｓａとを比較し、両者の大小関係に基づき、モータ１をＰＷＭ駆動する為の速度制御信号Ｓｐｗｍを作成し、ＰＷＭ制御部７へ与える。
電流制御部１６′は、モータ１の電流検出値Ａ及び電流設定値Ａａを比較し、両者の大小関係に基づき、モータ１をＰＷＭ駆動する為の電流制御信号Ａｐｗｍを作成し、ＰＷＭ制御部７へ送る。
通電信号生成部５は、与えられた各相の回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づいて、スイッチング回路９の各パワーＦＥＴ６ｕ＋，６ｕ−，６ｖ＋，６ｖ−，６ｗ＋，６ｗ−をそれぞれ通電制御する為の通電信号Ｃｕ＋，Ｃｕ−，Ｃｖ＋，Ｃｖ−，Ｃｗ＋，Ｃｗ−を作成し、ＰＷＭ制御部７へ与える。通電信号生成部５は、ＭＰＵ又は論理素子により構成される。 The speed control unit 16 compares the detected rotational speed value S of the rotor of the motor 1 with the rotational speed setting value Sa including the rotational direction given from the outside, and performs PWM driving of the motor 1 based on the magnitude relationship between the two. Speed control signal Spwm is generated and applied to the PWM control unit 7.
The current control unit 16 ′ compares the current detection value A and the current setting value Aa of the motor 1 and creates a current control signal Apwm for PWM driving the motor 1 based on the magnitude relationship between the two, and the PWM control unit 7 Send to.
The energization signal generator 5 controls the energization of the power FETs 6u +, 6u−, 6v +, 6v−, 6w +, 6w− of the switching circuit 9 based on the given rotational position estimation signals Hu, Hv, Hw of the respective phases. The energization signals Cu +, Cu−, Cv +, Cv−, Cw +, Cw− are generated and applied to the PWM controller 7. The energization signal generation unit 5 is configured by an MPU or a logic element.

ＰＷＭ制御部７は、与えられた通電信号Ｃｕ＋〜Ｃｗ−及び速度制御信号Ｓｐｗｍに基づき、各パワーＦＥＴ６ｕ＋〜６ｗ−をそれぞれＰＷＭ制御する為のＰＷＭ制御信号Ｄｕ＋，Ｄｕ−，Ｄｖ＋，Ｄｖ−，Ｄｗ＋，Ｄｗ−を作成し、ゲートドライブ回路８へ与える。
ゲートドライブ回路８は、与えられたＰＷＭ制御信号Ｄｕ＋〜Ｄｗ−に基づき、各パワーＦＥＴ６ｕ＋〜６ｗ−をそれぞれオン／オフ駆動し、モータ１のステータ巻線に回転磁界を発生させる。 The PWM control unit 7 performs PWM control of the power FETs 6u + to 6w− based on the supplied energization signals Cu + to Cw− and the speed control signal Spwm, respectively. , Dw− are generated and supplied to the gate drive circuit 8.
The gate drive circuit 8 drives each of the power FETs 6u + to 6w− on / off based on the given PWM control signals Du + to Dw− to generate a rotating magnetic field in the stator winding of the motor 1.

以下に、このような構成のブラシレスモータのセンサレス制御装置の動作を、それを示す図４のタイミングチャートを参照しながら説明する。
モータ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータ巻線の各端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）のタイミングチャートに示すように、位相がそれぞれ１２０度異なっており、それぞれの正負電圧区間である１８０度の電気角の内、中央部の１２０度の区間が矩形波通電され、それぞれの通電区間の始端部及び終端部にはリンギングが生じている。中央部の１２０度以外の区間は、ステータ巻線に生じた誘起電圧が露出している。 Hereinafter, the operation of the sensorless control device for a brushless motor having such a configuration will be described with reference to the timing chart of FIG.
The terminal voltages Vu, Vv, and Vw of the U-phase, V-phase, and W-phase stator windings of the motor 1 are 120 degrees in phase as shown in the timing charts of FIGS. Among the electrical angles of 180 degrees that are the positive and negative voltage sections, the section of 120 degrees in the center is energized with a rectangular wave, and ringing occurs at the start end and the end of each energization section. In the section other than 120 degrees in the central portion, the induced voltage generated in the stator winding is exposed.

回転位置推定信号生成部３のコンパレータ１５ｕ，１５ｖ，１５ｗは、モータ１の各相のステータ巻線の各端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと車載バッテリ２の直流電圧Ｅの１／２の電圧Ｖａとをそれぞれ比較する。これらの比較結果は、端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの方が大である場合は「１」、小である場合は「０」であるディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗとして、極性決定部１４にサンプリングされる。   The comparators 15u, 15v, 15w of the rotational position estimation signal generation unit 3 are respectively connected to the terminal voltages Vu, Vv, Vw of the stator windings of each phase of the motor 1 and a voltage Va that is ½ of the DC voltage E of the in-vehicle battery 2. Are compared. These comparison results are sampled by the polarity determination unit 14 as digital signals Bu, Bv, and Bw that are “1” when the terminal voltages Vu, Vv, and Vw are larger and “0” when they are smaller. Is done.

ディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗは、例えば、（１０１）→（００１）→（０１１）→（０１０）→（１１０）→（１００）→（１０１）の順序で規則的に変化する。ディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗのこの６種類のパターンが規則的に変化する周期的時間は、サンプリング周期より充分大きい。
極性決定部１４のメモリ１４ａは、上述したディジタル信号Ｂｗ，Ｂｖ，Ｂｕのパターンが規則的に変化する順序を記憶している。 The digital signals Bu, Bv, and Bw regularly change in the order of (101) → (001) → (011) → (010) → (110) → (100) → (101), for example. The periodic time during which the six patterns of the digital signals Bu, Bv, and Bw change regularly is sufficiently larger than the sampling period.
The memory 14a of the polarity determination unit 14 stores the order in which the patterns of the digital signals Bw, Bv, and Bu described above change regularly.

極性決定部１４は、ディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗをサンプリングし、サンプリングしたディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗのパターンに基づき、ゼロクロス点を検出する。ゼロクロス点を検出する際、例えば、ディジタル信号Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗのパターンが変化した後、その変化した後のパターンが複数回のサンプリングで連続した場合に、ゼロクロス点を検出したことにする。
極性決定部１４は、ゼロクロス点を検出したときは、前回のゼロクロス点検出からの、タイマ１４ｂが計時した時間であるゼロクロス点間隔Ｔｚ（図４（ｄ））をメモリ１４ａに記憶更新して、Ｔｄ＝Ｔｚ／２により遅延時間Ｔｄを算出する。 The polarity determination unit 14 samples the digital signals Bu, Bv, and Bw, and detects a zero cross point based on the pattern of the sampled digital signals Bu, Bv, and Bw. When detecting the zero cross point, for example, after the pattern of the digital signals Bu, Bv, and Bw is changed, the zero cross point is detected when the changed pattern continues in a plurality of samplings.
When the polarity determination unit 14 detects the zero cross point, the polarity determination unit 14 stores and updates the zero cross point interval Tz (FIG. 4D), which is the time measured by the timer 14b from the previous zero cross point detection, in the memory 14a. The delay time Td is calculated from Td = Tz / 2.

極性決定部１４は、メモリ１４ａが記憶しているパターンの規則的な変化に基づき、コンパレータ１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの出力信号から、算出した遅延時間Ｔｄ分（３０°）遅延させた各相の回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを作成して、通電制御装置４に与える。回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗには、通電を切換える時点（最新のゼロクロス点の遅延時間Ｔｄ後（図４（ｄ）（ｅ）））と、メモリ１４ａが記憶しているパターンの規則的な変化に基づく、各相の正負の通電／非通電情報が含まれている。   The polarity determination unit 14 rotates each phase delayed by the calculated delay time Td (30 °) from the output signals of the comparators 15u, 15v, and 15w based on the regular change of the pattern stored in the memory 14a. The position estimation signals Hu, Hv, and Hw are created and given to the energization control device 4. The rotational position estimation signals Hu, Hv, and Hw include regular patterns of patterns stored in the memory 14a at the time of switching energization (after the latest zero-cross point delay time Td (FIGS. 4D and 4E)). The positive / negative energization / non-energization information of each phase based on various changes is included.

通電制御装置４の通電信号生成部５は、回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに基づくパワーＦＥＴ６ｕ＋〜６ｗ−の６種類の制御パターンを記憶しており、与えられた回転位置推定信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗとこの制御パターンとにより通電信号Ｃｕ＋〜Ｃｗ−を作成する。作成した通電信号Ｃｕ＋〜Ｃｗ−はＰＷＭ制御部７へ与える。   The energization signal generator 5 of the energization controller 4 stores six control patterns of power FETs 6u + to 6w− based on the rotational position estimation signals Hu, Hv, and Hw, and the given rotational position estimation signals Hu and Hv. , Hw and this control pattern create energization signals Cu + to Cw−. The generated energization signals Cu + to Cw− are given to the PWM control unit 7.

ＰＷＭ制御部７は、与えられた通電信号Ｃｕ＋〜Ｃｗ−及び速度制御信号Ｓｐｗｍに基づき、片側ＰＷＭ方式でパワーＦＥＴ６ｕ＋〜６ｗ−をそれぞれＰＷＭ制御する為のＰＷＭ制御信号Ｄｕ＋〜Ｄｗ−を作成し、ゲートドライブ回路８へ与える。
ゲートドライブ回路８は、与えられたＰＷＭ制御信号Ｄｕ＋〜Ｄｗ−に基づき、片側ＰＷＭ方式でスイッチング回路９の各相のパワーＦＥＴ６ｕ＋〜６ｗ−をそれぞれオン／オフ制御する駆動信号を出力して、モータ１のステータ巻線に回転磁界を発生させ、マグネットロータを回転駆動する。 The PWM control unit 7 creates PWM control signals Du + to Dw− for PWM control of the power FETs 6u + to 6w− by the one-side PWM method based on the supplied energization signals Cu + to Cw− and the speed control signal Spwm, Apply to the gate drive circuit 8.
The gate drive circuit 8 outputs a drive signal for controlling on / off of the power FETs 6u + to 6w− of each phase of the switching circuit 9 by the one-side PWM method based on the given PWM control signals Du + to Dw− A rotating magnetic field is generated in one stator winding to rotationally drive the magnet rotor.

（実施の形態２）
図５は、本発明に係るモータ駆動回路の実施の形態２であるスイッチング回路の、Ｕ相のＰチャネルパワーＦＥＴ６ｕ＋及びＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ−の接続形態を示す斜視図である。尚、Ｖ相及びＷ相においても、これらの接続形態は同様である。ＰチャネルパワーＦＥＴ６ｕ＋及びＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ−は、放熱片を兼ねたドレイン２０Ｐ，２０Ｎの各放熱面を互いに接触させた状態（背面合わせ）で、ビス２１及びナット２２によりビス止めしてある。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a perspective view showing a connection configuration of the U-phase P-channel power FET 6u + and the N-channel power FET 6u− in the switching circuit according to the second embodiment of the motor drive circuit according to the present invention. Note that these connection forms are the same in the V phase and the W phase. The P-channel power FET 6u + and the N-channel power FET 6u- are screwed with screws 21 and nuts 22 in a state where the heat radiation surfaces of the drains 20P and 20N that also serve as heat radiation pieces are in contact with each other (back to back).

ビス止めされたパワーＦＥＴ６ｕ＋，６ｕ−は、ドレイン２０Ｐ，２０Ｎの各放熱面とプリント基板ＰＢの表面とが直角になるように、プリント基板ＰＢに立設され、各ゲート、ドレイン及びソースの各導線は、プリント基板ＰＢ上の回路に接続されている。また、ドレイン２０Ｐ，２０Ｎの各放熱片のプリント基板ＰＢに接する面は、それぞれ逆方向に突設されて接触面積が大きくなっており、プリント基板ＰＢに熱を逃がすようにしてある。   The screwed power FETs 6u + and 6u− are erected on the printed circuit board PB so that the heat radiation surfaces of the drains 20P and 20N and the surface of the printed circuit board PB are perpendicular to each other. Are connected to a circuit on the printed circuit board PB. The surfaces of the drains 20P and 20N that are in contact with the printed circuit board PB of the heat radiation pieces are projected in opposite directions to increase the contact area, so that heat is released to the printed circuit board PB.

尚、ドレイン２０Ｐ，２０Ｎの各放熱片間に、板状の導体を挟着すると、放熱効果の更なる向上を図ることができる。
本実施の形態２であるスイッチング回路のその他の構成及び動作は、上述した実施の形態１であるスイッチング回路の構成及び動作と同様であるので、説明を省略する。 If a plate-like conductor is sandwiched between the heat radiation pieces of the drains 20P and 20N, the heat radiation effect can be further improved.
Since the other configuration and operation of the switching circuit according to the second embodiment are the same as the configuration and operation of the switching circuit according to the first embodiment, description thereof is omitted.

（実施の形態３）
図６は、本発明に係るモータ駆動回路の実施の形態３であるスイッチング回路の、Ｕ相のＰチャネルパワーＦＥＴ６ｕ＋及びＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ−の接続形態を示す縦断面図である。尚、Ｖ相及びＷ相においても、これらの接続形態は同様である。ＰチャネルパワーＦＥＴ６ｕ＋及びＮチャネルパワーＦＥＴ６ｕ−は、放熱片を兼ねたドレイン２３Ｐ，２３Ｎの各放熱面を、プリント基板ＰＢに接触させた状態（背面合わせ）で、プリント基板ＰＢのスルーホールＴＨを利用して、ビス２１及びナット２２によりビス止めしてある。 (Embodiment 3)
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a connection configuration of the U-phase P-channel power FET 6u + and the N-channel power FET 6u− in the switching circuit according to the third embodiment of the motor drive circuit of the present invention. Note that these connection forms are the same in the V phase and the W phase. The P-channel power FET 6u + and the N-channel power FET 6u- use the through holes TH of the printed circuit board PB with the heat radiation surfaces of the drains 23P and 23N also serving as heat radiation pieces in contact with the printed circuit board PB (back to back). The screw 21 and the nut 22 are screwed.

本実施の形態３であるスイッチング回路のその他の構成及び動作は、上述した実施の形態１であるスイッチング回路の構成及び動作と同様であるので、説明を省略する。
尚、上述した各実施の形態では、ブラシレスモータのセンサレス制御装置のモータ駆動回路について記述してあるが、本発明に係るモータ駆動回路は、通常のブラシレスモータのモータ駆動回路等、ブリッジ回路を有するモータ駆動回路であれば、適用することが可能である。 Since the other configuration and operation of the switching circuit according to the third embodiment are the same as the configuration and operation of the switching circuit according to the first embodiment, the description thereof is omitted.
In each of the above-described embodiments, the motor drive circuit of the sensorless control device for the brushless motor is described. However, the motor drive circuit according to the present invention has a bridge circuit such as a motor drive circuit of a normal brushless motor. Any motor drive circuit can be applied.

本発明に係るモータ駆動回路の実施の形態を含むブラシレスモータのセンサレス制御装置の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the sensorless control apparatus of the brushless motor containing embodiment of the motor drive circuit which concerns on this invention. 回転位置推定信号生成部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a rotation position estimation signal production | generation part. Ｕ相のＰチャネルパワーＦＥＴ及びＮチャネルパワーＦＥＴの接続形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection form of U channel P channel power FET and N channel power FET. 図１に示すブラシレスモータのセンサレス制御装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the sensorless control apparatus of the brushless motor shown in FIG. 本発明に係るモータ駆動回路の実施の形態であるスイッチング回路の、Ｕ相のＰチャネルパワーＦＥＴ及びＮチャネルパワーＦＥＴの接続形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection form of U phase P channel power FET and N channel power FET of the switching circuit which is embodiment of the motor drive circuit based on this invention. 本発明に係るモータ駆動回路の実施の形態であるスイッチング回路の、Ｕ相のＰチャネルパワーＦＥＴ及びＮチャネルパワーＦＥＴの接続形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the connection form of U phase P channel power FET and N channel power FET of the switching circuit which is embodiment of the motor drive circuit based on this invention. 従来のモータ駆動回路の、Ｕ相のＰチャネルパワーＦＥＴ及びＮチャネルパワーＦＥＴの接続形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection form of U phase P channel power FET and N channel power FET of the conventional motor drive circuit.

符号の説明Explanation of symbols

１ （ブラシレス）モータ
２ バッテリ
３ 回転位置推定信号生成部
４ 通電制御装置
６ｕ＋，６ｖ＋，６ｗ＋ ＰチャネルパワーＦＥＴ
６ｕ−，６ｖ−，６ｗ− ＮチャネルパワーＦＥＴ
８ ゲートドライブ回路
９ スイッチング回路
１４ 極性決定部
１４ａ メモリ
１４ｂ タイマ
１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ コンパレータ
２０Ｐ，２０Ｎ，２３Ｐ，２３Ｎ ドレイン
２１ ビス
２２ ナット
ＤＰ ドレインパターン
ＮＳＰ，ＰＳＰ ソースパターン
ＮＧＰ，ＰＧＰ ゲートパターン
ＰＢ プリント基板
ＳＳ 基板
ＴＨ スルーホール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (Brushless) motor 2 Battery 3 Rotation position estimation signal production | generation part 4 Current supply control apparatus 6u +, 6v +, 6w + P channel power FET
6u-, 6v-, 6w- N-channel power FET
8 Gate drive circuit 9 Switching circuit 14 Polarity determination unit 14a Memory 14b Timer 15u, 15v, 15w Comparator 20P, 20N, 23P, 23N Drain 21 Screw 22 Nut DP Drain pattern NSP, PSP Source pattern NGP, PGP Gate pattern PB Printed circuit board SS Substrate TH Through hole

Claims (4)

モータの複数相の各ステータ巻線に高電圧側の電源を各接続する為の各相の高圧側電界効果トランジスタと、前記各ステータ巻線に低電圧側の電源を各接続する為の各相の低圧側電界効果トランジスタとを有するブリッジ回路を備え、前記高圧側電界効果トランジスタ及び低圧側電界効果トランジスタの各ドレインは放熱片を有し、前記各ステータ巻線に前記高電圧及び低電圧をそれぞれ周期的に印加して、モータを回転駆動するモータ駆動回路において、
前記高圧側電界効果トランジスタはＰチャネル電界効果トランジスタ、前記低圧側電界効果トランジスタはＮチャネル電界効果トランジスタであり、各相毎の前記Ｐチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、各ドレインの放熱片が共通化又は接触してあることを特徴とするモータ駆動回路。 High voltage side field effect transistors for connecting each high voltage side power source to each of the stator windings of a plurality of phases of the motor, and each phase for connecting each low voltage side power source to each of the stator windings Each of the drains of the high-voltage side field-effect transistor and the low-voltage side field-effect transistor have a heat dissipation piece, and the stator windings receive the high voltage and the low voltage, respectively. In a motor driving circuit that periodically applies and rotates the motor,
The high-voltage side field-effect transistor is a P-channel field-effect transistor, the low-voltage-side field-effect transistor is an N-channel field-effect transistor, and the P-channel field-effect transistor and the N-channel field-effect transistor for each phase are heat dissipation of each drain. A motor drive circuit characterized in that the pieces are shared or in contact. 各相毎の前記Ｐチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、各ドレインの放熱片の放熱面同士を接合してビス止めしてある請求項１記載のモータ駆動回路。   2. The motor drive circuit according to claim 1, wherein the P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor for each phase are screwed by joining the heat radiation surfaces of the heat radiation pieces of each drain. 前記各ドレインの放熱片の放熱面間に導体片を挟着してある請求項２記載のモータ駆動回路。   The motor drive circuit according to claim 2, wherein a conductor piece is sandwiched between heat radiation surfaces of the heat radiation pieces of the drains. 各相毎の前記Ｐチャネル電界効果トランジスタ及びＮチャネル電界効果トランジスタは、プリント基板を挟んだ状態で、各ドレインの放熱片の放熱面同士をビス止めしてある請求項１記載のモータ駆動回路。   2. The motor drive circuit according to claim 1, wherein the P-channel field effect transistor and the N-channel field effect transistor for each phase are screwed to the heat radiation surfaces of the heat radiation pieces of the respective drains with the printed board interposed therebetween.

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