JP4816359B2

JP4816359B2 - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP4816359B2
Application number: JP2006254330A
Authority: JP
Inventors: 俊樹坪内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: JP2008079398A

Description

本発明は、家電空調機器などに用いられる小型ブラシレスモータに内蔵されるモータ駆動装置の過熱保護手段に関するものである。

従来、ブラシレスモータに内蔵されるモータ駆動装置の過熱保護には、図５の回路図に示すものがある。

図５は、出力端子が、ブラシレスモータ駆動手段の１チップＩＣ３０６のＰＷＭＤＵＴＹ指令信号入力端子３１６に接続された過熱保護手段３０７を設け、前記過熱保護手段３０７が、１チップＩＣ３０６のスイッチ素子３０５の温度が所定値を超えた場合に、前記ＰＷＭＤＵＴＹ指令信号入力端子３１６の入力電圧を低下もしくは、０にしてスイッチ素子３０５のＯＮ期間を制限もしくはＯＦＦにして、前記スイッチ素子の過熱を抑制することにより、過負荷においても駆動装置の破壊を生じない高い信頼性がある。

前記過熱保護手段３０７は、感温素子であるサーミスタ、抵抗、トランジスタにより簡単に構成されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながらこのような構成では、サーミスタ周辺が高温環境になると、サーミスタの抵抗値が低下し、サーミスタに電流が増加し、サーミスタ自体の自己発熱が大きくなる。すなわち検出温度＝環境温度＋サーミスタ発熱温度であるので、前記サーミスタに自己発熱が大きい分、精度の良い温度検出ができないという不具合があった。
特開２００２−３５４８７０号公報

本発明が解決しようとする課題は、サーミスタのような感温素子の自己発熱を最小限に留め、精度よく温度を検出可能な過熱保護手段を有するモータ駆動装置を実現することである。

本発明は、上記課題を解決するために定電圧源とＧＮＤ間に感温素子、第一の抵抗、第二の抵抗の順に直列接続し、第一の抵抗と第二の抵抗の電圧を、温度検出結果として供したことを特徴とする。

高温環境下において感温素子抵抗値が著しく低下しても、第一、第二の抵抗を所定の高抵抗とすることで、感温素子に流れる電流の増大による損失を抑制して感温素子の自己発熱を抑え、接続し、感温素子周囲の温度を精度良く検出することができるという効果がある。

本発明の請求項１に記載の発明は、外部からのアナログ電圧信号によりモータ巻線への供給電力を可変する制御入力端子を備えた半導体集積回路と、温度が上昇すると抵抗値を減ずる感温素子を使用した過熱保護手段を有するモータ駆動装置で、該過熱保護手段の感温素子は、一端が定電圧源の正側出力に、他端は第一の抵抗に接続され、前記第一の抵抗の他端は、第二の抵抗の一端に接続されるとともに第一の抵抗内蔵トランジスタの入力端
子に接続され、前記第一の抵抗内蔵トランジスタの出力端子は、前記半導体集積回路の制御入力端子に接続され、前記第二の抵抗の他方、および前記第一の抵抗内蔵トランジスタのエミッタは定電圧源の負側出力に接続されて、高温環境下においても、第一の抵抗が無く感温素子の他端が第二の抵抗に直接接続される場合に比べて、感温素子に流れる電流による内部損失を小さくすることを特徴とするモータ駆動装置であり、感温素子の自己発熱を最小にした精度の良い過熱保護手段の提供することが出来るという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、予め定められた所定の電圧に達するとモータ巻線へ電力供給を遮断する保護入力端子を備えた半導体集積回路と、温度が上昇すると抵抗値を減ずる感温素子を使用した過熱保護手段を有するモータ駆動装置で、該過熱保護手段の感温素子は、一端が定電圧源の正側出力に接続され他端は第一の抵抗に接続され、前記第一の抵抗の他端は、第二の抵抗の一端に接続されるとともに前記半導体集積回路の保護入力端子に接続され、第二の抵抗の他端が負側出力に接続されて、高温環境下においても、第一の抵抗が無く感温素子の他端が第二の抵抗に直接接続される場合に比べて、感温素子に流れる電流による内部損失を小さくすることを特徴とするモータ駆動装置であり、感温素子の自己発熱を最小にした精度の良い過熱保護手段を提供することが出来るという作用を有する。

図１（ａ）は、本発明の請求項１記載のモータ駆動装置１を示し、（ｂ）は、前記駆動装置１の過熱保護手段９の詳細図を示す。

図１（ａ）において、主電源２は、主電源入力端子５を介して１３の半導体集積回路（ＩＣ）のＶｄｃ端子に接続される。制御電源３は、制御電源入力端子７を介して、前記ＩＣ１３のＶｃｃ端子に接続され、レギュレータ１０へ入力される。前記レギュレータ１０は、定電圧ＶＢを過熱保護手段９へ供する。アナログ信号源４は、制御入力端子７、Ｒ３を介して、ＩＣ１３のＶｓｐ端子に接続され、ＰＷＭ信号発生器１１へ入力される。前記アナログ信号源４の電圧値が大きくなると、前記ＰＷＭ信号発生器１１の作用によりスイッチ手段１２は、モータ巻線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３への電力供給を増加せしめ、逆に前記アナログ信号源４の電圧値が小さくなると、前記ＰＷＭ信号発生器１１の作用によりスイッチ手段１２は、モータ巻線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３への電力供給を低下せしめる。

図１（ｂ）の過熱保護手段９において、感温素子であるサーミスタ（ＮＴＣ）は、一方が定電圧ＶＢと接続され他方は第一の抵抗（Ｒ１）の一方と接続される。前記Ｒ１の他方は、第２の抵抗（Ｒ２）の一方と接続されるとともに、抵抗内蔵トランジスタＱ１の入力に接続され、Ｒ２の他方はＧｎｄに接続される。前記Ｑ１のコレクタは、ＩＣ１３のＶｓｐ端子に接続され、エミッタはＧｎｄに接続される。

図１（ｃ）、（ｄ）は、ＮＴＣの環境温度Ｔａ（℃）の変化に対するＱ１の入力電圧Ｖｉｎ（Ｖ）、ＮＴＣ自己損失Ｐｄ（ｍＷ）、Ｔａ＝２５℃の損失Ｐｄ（２５℃)との比率
Ｐｄ／Ｐｄ（２５℃）の特性を示す表である。図１（ｃ）は、従来例の特性をしめす為にＲ１＝０ｋΩとし、Ｔａ＝９５℃でＱ１が導通するＶｉｎ＝約０．９ＶとなるようＲ２＝０．５６ｋΩに設計した特性表である。図１（ｄ）は、本発明の特性を示すために図１（ｃ）同様Ｔａ＝９５℃でＱ１が導通するＶｉｎ＝約０．９Ｖとなるよう、かつ、Ｔａ＝９５℃での自己損失を小さくした実施例としてＲ１＝９．１ｋΩ、Ｒ２＝２．７ｋΩに設計した特性表である。

Ｔａ＝９５℃のＰｄ／Ｐｄ（２５℃）に着目すると、図１（ｃ）では、２５℃比で１７．１１８倍であるのに対し、図１（ｄ）では、２．１６２倍であり、ＮＴＣ自体の損失増大をＲ１＝０ｋΩの場合に比べ最小限の増大に抑えている。

図２（ａ）は、本発明の請求項２記載のモータ駆動装置２１を示し、（ｂ）は、前記駆動装置２１の過熱保護手段２３の詳細図を示す。

図２（ａ）において、主電源２は、主電源入力端子５を介して２２の半導体集積回路（ＩＣ）のＶｄｃ端子に接続される。制御電源３は、制御電源入力端子７を介して、前記ＩＣ２２のＶｃｃ端子に接続されるとともに過熱保護手段２３へ供され、前記過熱保護手段２３の出力は、ＴＳＤ端子を介してＩＣ２２のＴＳＤ回路へ入力される。アナログ信号源４は、制御入力端子７、Ｒ３を介して、ＩＣ１３のＶｓｐ端子に接続され、ＰＷＭ信号発生器１１へ入力される。前記アナログ信号源４の電圧値が大きくなると、前記ＰＷＭ信号発生器１１の作用によりスイッチ手段１２は、モータ巻線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３への電力供給を増加せしめ、逆に前記アナログ信号源４の電圧値が小さくなると、前記ＰＷＭ信号発生器１１の作用によりスイッチ手段１２は、モータ巻線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３への電力供給を低下せしめることは実施例１と同様である。

図２（ｂ）の過熱保護手段２３において、感温素子であるサーミスタ（ＮＴＣ）は、一方が制御電源Ｖｃｃと接続され他方は第一の抵抗（Ｒ１）の一方と接続される。前記Ｒ１の他方は、第２の抵抗（Ｒ２）の一方と接続されるとともに、過熱保護手段２３の出力を成してＩＣ２２のＴＳＤ端子に接続され、Ｒ２の他方はＧｎｄに接続される。

図２（ｃ）、（ｄ）は、ＮＴＣの環境温度Ｔａ（℃）の変化に対するＩＣ２２のＴＳＤ端子入力電圧Ｖｔｓｄ（Ｖ）、ＮＴＣ自己損失Ｐｄ（ｍＷ）、Ｔａ＝２５℃の損失Ｐｄ（２５℃)との比率Ｐｄ／Ｐｄ（２５℃）の特性を示す表である。図２（ｃ）は、従来例の特性をしめす為にＲ１＝０ｋΩとし、Ｔａ＝９５℃でＩＣ２２のＴＳＤ回路がスイッチ手段１２のモータ巻電力供給停止レベルであるＶｔｓｄ＝約２．９ＶとなるようＲ２＝０．９１ｋΩに設計した特性表である。図２（ｄ）は、本発明の特性を示すために図２（ｃ）同様Ｔａ＝９５℃でＩＣ２２のＴＳＤ回路がスイッチ手段１２のモータ巻電力供給停止レベルであるＶｔｓｄ＝約２．９Ｖとなるよう、かつ、Ｔａ＝９５℃での自己損失を小さくした実施例としてＲ１＝９．１ｋΩ、Ｒ２＝４．３ｋΩに設計した特性表である。

Ｔａ＝９５℃のＰｄ／Ｐｄ（２５℃）に着目すると、図２（ｃ）では、２５℃比で１５．１６１倍であるのに対し、図２（ｄ）では、１．８４９倍であり、ＮＴＣ自体の損失増大をＲ１＝０ｋΩの場合に比べ最小限の増大に抑えている。

なお、上記各実施例におけるＩＣ１３は、スイッチ手段とこれを制御する種々の回路とがモノリシックで一つのシリコンチップ上に集積化されたものであるが、その他に上記ＩＣの代わりに、複数のパワースイッチ素子、もしくは複数のパワースイッチ素子とこれを駆動するドライバＩＣを一体化したパワーモジュールに置換した構成であっても過熱保護手段を実施例１又は２と同じにすることにより同様の効果が得られる。

本発明はモータ駆動装置の過熱保護だけでなく、発熱部品を有するＰ板を内蔵した製品の信頼性向上に寄与する可能性がある。

（ａ）は本発明の請求項１記載のモータ駆動装置の形態を示す図、（ｂ）は前記駆動装置中の過熱保護手段の詳細を示す図、（ｃ）は本発明の過熱保護手段の温度特性表を示す図、（ｄ）は同過熱保護手段の温度特性表を示す図（ａ）は本発明の請求項２記載のモータ駆動装置の形態を示す図、（ｂ）は前記駆動装置中の過熱保護手段の詳細を示す図、（ｃ）は本発明の過熱保護手段の温度特性表を示す図、（ｄ）は同過熱保護手段の温度特性表を示す図従来のモータ駆動装置の形態を示す図

符号の説明

１本発明の請求項１記載のモータ駆動装置
２主電源
３制御電源
４アナログ電圧信号源
５主電源入力端子
６制御電源入力端子
７制御入力端子
８ＧＮＤ端子
９請求項１記載の過熱保護手段
１０レギュレータ
１１ＰＷＭ信号発生器
１２スイッチ手段
１３請求項１記載の半導体集積回路（ＩＣ）
２１本発明の請求項２記載のモータ駆動装置
２２請求項２記載の半導体集積回路（ＩＣ）
２３請求項２記載の過熱保護手段
２４ＴＳＤ回路

Claims

外部からのアナログ電圧信号によりモータ巻線への供給電力を可変する制御入力端子を備えた半導体集積回路と、温度が上昇すると抵抗値を減ずる感温素子を使用した過熱保護手段を有するモータ駆動装置で、該過熱保護手段の感温素子は、一端が定電圧源の正側出力に、他端は第一の抵抗に接続され、前記第一の抵抗の他端は、第二の抵抗の一端に接続されるとともに抵抗内蔵トランジスタの入力端子に接続され、前記抵抗内蔵トランジスタの出力端子は、前記半導体集積回路の制御入力端子に接続され、前記第二の抵抗の他方、および前記第一の抵抗内蔵トランジスタのエミッタは定電圧源の負側出力に接続されることを特徴とするモータ駆動装置。
予め定められた所定の電圧に達するとモータ巻線へ電力供給を遮断する保護入力端子を備えた半導体集積回路と、温度が上昇すると抵抗値を減ずる感温素子を使用した過熱保護手段を有するモータ駆動装置で、該過熱保護手段の感温素子は、一端が定電圧源の正側出力に接続され他端は第一の抵抗に接続され、前記第一の抵抗の他端は、第二の抵抗の一端に接続されるとともに前記半導体集積回路の保護入力端子に接続され、第二の抵抗の他端が負側出力に接続されることを特徴とするモータ駆動装置。