JP5228630B2 - Motor drive device - Google Patents
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Description
本発明は、直流モータの駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a DC motor driving apparatus.
従来のモータ駆動装置として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載の装置では、直流モータに並列に接続されるフライホイールダイオード等により、直流モータを駆動するスイッチング素子としてのトランジスタのオフ期間に、直流モータの両端に発生するサージ電圧(逆起電圧)を抑制するための逆電流経路が形成されている。この逆電流経路がダイオードのオープン故障等によって遮断された場合、トランジスタのオフ期間に、直流モータの両端に大きなサージ電圧が発生する。特許文献1では、この大きなサージ電圧を検出するダイオードオープン検出回路を備えている。ダイオードオープン検出回路は、大きなサージ電圧を検出すると、ダイオードオープン検出信号をECUに出力する。ECUは、ダイオードオープン検出信号が入力されると、サージ電圧による直流モータの回転低下や出力トルク不足を抑制するため、直流モータの目標駆動電圧を増加させる制御信号を制御用ICに出力する。すると、制御用ICは、直流モータの目標駆動電圧が増加するように、トランジスタの駆動信号であるパルス幅変調信号のデューティ比を変化させる。
As a conventional motor drive device, for example, one disclosed in
また、特許文献1には、他の実施形態として、ダイオードオープン検出信号をECUに出力することなく、スイッチング素子ゲート制御回路に出力し、このスイッチング素子ゲート制御回路を介して、トランジスタを連続したオン状態に制御するように構成することも記載されている。
特許文献1の装置では、上述したように、ダイオードオープン検出回路を備えている。このダイオードオープン検出回路は、それぞれコンパレータを用いた第1、第2比較回路と、コンデンサ及び抵抗からなる積分回路とから構成される。第1比較回路は、直流モータの供給電圧+ダイオードの順方向電圧を越えて設定される所定の閾値電圧以上の入力電圧が生じているか判定する。積分回路は、第1の比較回路において、入力電圧は閾値電圧以上と判定されている期間を積算する。第2比較回路では、積分回路から出力される積算期間に相当する電圧が、所定時間に相当する基準電圧以上であるか否かを判定する。このとき、積算期間に相当する電圧が基準電圧以上と判定されると、第2比較回路はダイオードオープン検出信号を出力する。
As described above, the device of
このように、特許文献1の装置では、かなり複雑な構成のダイオードオープン検出回路が、制御用ICとは独立して設けられているので、回路規模が大きくなり、コスト、体格等の面で不利となる。そのため、制御用IC内に、上述したダイオードオープン検出回路と同等の回路を形成して集積回路とすることにより、コスト及び体格等を低減することが考えられる。
As described above, in the device of
しかしながら、集積回路では、一般的に、外部から過剰な大きさの電圧が入力されることを防止して、過電圧から集積回路を保護するための入力保護回路が設けられる。この入力保護回路は、例えば、入力端子に接続される2個のダイオードからなり、一方のダイオードは接地電位に、他方のダイオードは電源電位に接続される。これにより、接地電位よりも小さな電圧が入力されるときには、入力電圧はほぼ接地電位に制限され、電源電位よりも大きな電圧が入力されるときには、入力電圧はほぼ電源電位に制限される。 However, an integrated circuit is generally provided with an input protection circuit for preventing an excessively large voltage from being input from the outside and protecting the integrated circuit from the overvoltage. This input protection circuit includes, for example, two diodes connected to the input terminal, one diode being connected to the ground potential and the other diode being connected to the power supply potential. As a result, when a voltage smaller than the ground potential is input, the input voltage is substantially limited to the ground potential, and when a voltage larger than the power supply potential is input, the input voltage is substantially limited to the power supply potential.
従って、上述したダイオードオープン検出回路を集積回路化すると、入力保護回路による影響で、サージ電圧を精度良く検出することが困難になってしまう。 Therefore, if the above-described diode open detection circuit is integrated, it becomes difficult to detect the surge voltage with high accuracy due to the influence of the input protection circuit.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、大きなサージ電圧の発生を検出する検出回路を集積回路化しつつ、その大きなサージ電圧の発生を精度良く検出することが可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a motor drive device capable of accurately detecting the occurrence of a large surge voltage while integrating a detection circuit for detecting the occurrence of a large surge voltage. The purpose is to provide.
上述した目的を達成するために、請求項1に記載のモータ駆動装置は、
直流電源から直流モータへの通電経路に設けられる駆動用スイッチング素子と、
駆動用スイッチング素子をオンオフ制御するための駆動信号を出力する制御ICと、
直流モータに流れる駆動電流の方向と逆方向の電流を通過させるように直流モータと並列に接続され、駆動用スイッチング素子がオフされたときに直流モータの両端に発生する逆起電圧を抑制するダイオード素子と、を備え、
制御ICは、
直流モータに印加される印加電圧を検出する電圧検出部と、
電圧検出部によって検出された印加電圧に基づいて、直流モータに目標駆動電圧を供給するためのパルス幅変調信号を生成し、駆動信号として出力する制御部と、
直流モータと電圧検出部との間に設けられ、直流モータから電圧検出部に入力される入力電圧を所定電圧範囲に制限する入力保護部と、を有し、
入力保護部は、直流モータに逆起電圧が発生して、その逆起電圧が直流電源の電圧よりも高くなったときにオンして、入力電圧を制限する保護用スイッチング素子を含み、
制御ICは、さらに、保護用スイッチング素子がオンされたときに保護用スイッチング素子から出力されるオン信号を入力し、そのオン信号に応じて、駆動用スイッチング素子を強制的にオンする駆動部を有することを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, a motor driving device according to
A driving switching element provided in a current-carrying path from the DC power source to the DC motor;
A control IC that outputs a drive signal for on / off control of the drive switching element;
A diode that is connected in parallel with the DC motor so as to pass a current in the direction opposite to the direction of the drive current flowing through the DC motor and suppresses the back electromotive voltage generated at both ends of the DC motor when the drive switching element is turned off An element,
The control IC is
A voltage detector for detecting an applied voltage applied to the DC motor;
A control unit that generates a pulse width modulation signal for supplying a target drive voltage to the DC motor based on the applied voltage detected by the voltage detection unit, and outputs the pulse width modulation signal as a drive signal;
An input protection unit that is provided between the DC motor and the voltage detection unit and limits the input voltage input from the DC motor to the voltage detection unit within a predetermined voltage range;
The input protection unit includes a protective switching element that is turned on when the counter electromotive voltage is generated in the DC motor and the counter electromotive voltage becomes higher than the voltage of the DC power source to limit the input voltage,
The control IC further receives an ON signal output from the protective switching element when the protective switching element is turned ON, and includes a drive unit that forcibly turns on the driving switching element according to the ON signal. It is characterized by having.
請求項1に記載のモータ駆動装置では、上述したように、直流モータと電圧検出部との間に設けられた、制御ICの入力保護部に、サージ電圧の検出機能を兼備させた。つまり、入力保護部の保護用スイッチング素子は、直流モータに逆起電圧(サージ電圧)が発生して、その逆起電圧が直流電源の電圧よりも高くなったときにオンして、入力電圧を制限するとともに、オン信号を駆動部に出力する。従って、駆動部は、保護用スイッチング素子からのオン信号に基づき、直流モータの両端に大きなサージ電圧が発生したことを検出することができる。そして、駆動部は、保護用スイッチング素子からのオン信号に応じて、駆動用スイッチング素子を強制的にオンさせる。これにより、逆起電圧は、駆動用スイッチング素子を介して速やかに放電される。なお、逆起電圧が消失すると、保護用スイッチング素子はオフするため、駆動部による駆動用スイッチング素子の強制オン駆動も終了し、駆動用スイッチング素子はオフされる。 In the motor drive device according to the first aspect, as described above, the input protection unit of the control IC provided between the DC motor and the voltage detection unit is provided with a function of detecting a surge voltage. In other words, the protective switching element of the input protection unit turns on when a counter electromotive voltage (surge voltage) is generated in the DC motor and the counter electromotive voltage becomes higher than the voltage of the DC power supply, and the input voltage is reduced. While limiting, an ON signal is output to a drive part. Therefore, the drive unit can detect that a large surge voltage is generated at both ends of the DC motor based on the ON signal from the protective switching element. Then, the driving unit forcibly turns on the driving switching element in response to the ON signal from the protective switching element. As a result, the counter electromotive voltage is quickly discharged through the driving switching element. When the back electromotive voltage disappears, the protective switching element is turned off, so that the forced switching-on of the driving switching element by the driving unit is also finished, and the driving switching element is turned off.
請求項2に記載したように、保護用スイッチング素子は、マルチコレクタ型のPNPトランジスタからなり、複数のコレクタがそれぞれ電源電位及び駆動部に接続されることが好ましい。なお、ベースはコレクタと接続されれば良い。この場合、制御ICの入力端子に電源電位+PN接合の順方向電圧以上の電圧が入力されると、保護用スイッチング素子がオンし、入力電圧はほぼ電源電位に制限されるとともに、駆動部にオン信号を出力することができる。 According to a second aspect of the present invention, the protective switching element is preferably a multi-collector type PNP transistor, and the plurality of collectors are preferably connected to the power supply potential and the driving unit, respectively. The base may be connected to the collector. In this case, if a voltage equal to or higher than the power supply potential + the forward voltage of the PN junction is input to the input terminal of the control IC, the protective switching element is turned on, the input voltage is almost limited to the power supply potential, and the drive unit is turned on A signal can be output.
請求項3に記載したように、駆動用スイッチング素子の発熱度合を検出する発熱検出部を備え、制御ICは、発熱検出部により検出される駆動用スイッチング素子の発熱度合が許容値を越えたと判定された場合に、パルス幅変調信号による駆動用スイッチング素子のオンオフ制御から、駆動用スイッチング素子を常時オンもしくは常時オフする制御に切り替える制御切替部を有することが好ましい。 According to a third aspect of the present invention, the control IC includes a heat generation detection unit that detects the heat generation degree of the drive switching element, and the control IC determines that the heat generation degree of the drive switching element detected by the heat generation detection unit has exceeded an allowable value. In this case, it is preferable to have a control switching unit that switches from the on / off control of the driving switching element by the pulse width modulation signal to the control to always turn on or off the driving switching element.
直流モータの逆起電圧を駆動用スイッチング素子を介して放電させると、駆動用スイッチング素子において一部の電気エネルギーが熱に変換されるので、駆動用スイッチング素子の温度が上昇する。この駆動用スイッチング素子の温度が過度に上昇すると、駆動用スイッチング素子が損傷する可能性が生じる。このため、駆動用スイッチング素子の温度が過度に上昇しないよう、制御切替部により、駆動用スイッチング素子の発熱度合が許容値を越えたと判定されたら、パルス幅変調信号による駆動用スイッチング素子のオンオフ制御から、駆動用スイッチング素子を常時オンもしくは常時オフする制御に切り替えることが好ましい。駆動用スイッチング素子を常時オフさせた場合はもちろんのこと、駆動用スイッチング素子を常時オンさせた場合でも、スイッチング損失が発生しないので、駆動用スイッチング素子をオンオフ制御する場合に比較して、駆動用スイッチング素子の温度を低下させることができる。 When the counter electromotive voltage of the DC motor is discharged through the driving switching element, a part of the electric energy is converted into heat in the driving switching element, so that the temperature of the driving switching element rises. If the temperature of the driving switching element rises excessively, the driving switching element may be damaged. For this reason, when the control switching unit determines that the degree of heat generation of the driving switching element has exceeded the allowable value so that the temperature of the driving switching element does not rise excessively, on / off control of the driving switching element by the pulse width modulation signal Therefore, it is preferable to switch to a control in which the driving switching element is always on or always off. Of course, when the switching element for driving is always turned off, there is no switching loss even when the switching element for driving is always turned on. The temperature of the switching element can be lowered.
(第1実施形態)
以下、本発明の好ましい第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態によるモータ駆動装置の全体構成を示す回路図である。なお、本実施形態によるモータ駆動装置は、例えば車両に搭載された燃料ポンプを駆動するために使用されたり、車両用空調装置のブロワモータを駆動するために使用されたりするものである。
(First embodiment)
A preferred first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing the overall configuration of the motor drive apparatus according to the present embodiment. In addition, the motor drive device by this embodiment is used, for example in order to drive the fuel pump mounted in the vehicle, or is used in order to drive the blower motor of a vehicle air conditioner.
図1に示すように、モータ駆動装置100は、主に、スイッチング素子10、逆起電圧(サージ電圧)抑制用のダイオード素子20、及び制御IC30から構成される。
As shown in FIG. 1, the
スイッチング素子10は、直流電源としてのバッテリ120から直流モータ(電動モータ)110への通電経路に設けられている。具体的には、スイッチング素子10は、バッテリ120に対して、直流モータ110よりも下流側に設けられている。このスイッチング素子10は、直流モータ110の印加電圧が目標駆動電圧となるように、制御IC30からの駆動信号に基づいてオンオフ制御される。このため、スイッチング素子10のゲートは、入力抵抗12を介して制御IC30(駆動部90)に接続されている。なお、本実施形態においては、スイッチング素子10として、nチャネルMOSトランジスタを採用しているが、これに限られるものではない。
The
ダイオード素子20は、直流モータ110に流れる駆動電流の方向と逆方向の電流を通過させるように直流モータ110と並列に接続されている。従って、ダイオード素子20は、スイッチング素子10のオンオフ制御中であって、スイッチング素子10がオフされたときに、直流モータ110の両端に発生する逆起電圧(サージ電圧)による電流の通過を許容する。このため、ダイオード素子20により、直流モータ110の逆起電圧を抑制することができる。
The
制御IC30は、図示しない制御装置から与えられる目標駆動電圧及び実際に直流モータ110に印加されている印加電圧に基づき、直流モータ110への印加電圧が目標駆動電圧に一致するように、パルス幅変調信号(以下、PWM信号)を生成する。スイッチング素子10は、このPWM信号に基づいてオンオフ制御される。
The
上述したように、制御IC30は直流モータ110に実際に印加されている印加電圧に基づいてPWM信号を生成するので、直流モータ110に実際に印加されている印加電圧を検出する必要がある。このため、制御IC30は、入力端子31,32を介して、直流モータ110の端子電圧を入力している。
As described above, since the
ここで、制御IC30は、集積回路として構成されているので、入力端子31,32から直流モータ110の端子電圧を入力する入力ラインには、それぞれ、集積回路に過度の電圧が入力されないように、入力電圧を所定電圧範囲に制限する入力保護部40,50が設けられている。これら入力保護部40,50の詳細については後述する。
Here, since the
入力保護部40、50を介して入力された、直流モータ110の端子電圧は、電圧検出部60に入力される。電圧検出部60は、差動増幅回路として構成されたものであり、直流モータ110の端子電圧を増幅して、演算部70に出力する。演算部70は、図示しない制御装置から入力端子34を介して入力される目標駆動電圧と、電圧検出部60によって検出された直流モータ110の端子電圧との差を演算して、制御部80に出力する。
The terminal voltage of the
制御部80は、演算部70から出力された目標駆動電圧と実際の端子電圧との差に応じて、この差をゼロに近づけるように、すなわち、直流モータ110に目標駆動電圧に相当する電圧を印加するためのPWM信号を生成し、駆動部90に出力する。駆動部90は、制御部80によって生成されたPWM信号に応じて、スイッチング素子10を駆動する駆動信号を出力端子33を介して出力する。
In accordance with the difference between the target drive voltage output from the
本実施形態によるモータ駆動装置100は、上述したように、ダイオード素子20が直流モータ110と並列に接続されているので、制御IC30によるスイッチング素子10のオンオフ制御中であって、スイッチング素子10がオフされた時に、直流モータ110の両端に発生する逆起電圧を抑制することができる。しかしながら、ダイオード素子20がオープン故障したり、ダイオード素子20の接続線が断線したりして、ダイオード素子20による逆電流経路が遮断された場合には、ダイオード素子20によって逆起電圧を吸収することができない。このため、スイッチング素子10がオフした時に、直流モータ110のバッテリ120とは反対側の端子32に大きな逆起電圧が発生する。このような大きな逆起電圧が発生しても、制御IC30が直流モータ110の端子電圧を入力する際に、入力保護部50が、入力電圧を制限してしまうため、制御IC30内部に設けられた電圧検出部60では、大きな逆起電圧が発生したことを検出することができない。その結果、直流モータ110に目標駆動電圧を印加することができず、直流モータ110の回転数低下やトルク不足を招く可能性が生じる。
As described above, in the
そこで、本実施形態では、制御IC30の入力保護部50に、直流モータ110により発生された逆起電圧(サージ電圧)の検出機能を兼備させた。そして、入力保護部50により大きな逆起電圧の発生が検出されたとき、駆動部90が、スイッチング素子10を強制的にオンさせるようにした。これにより、直流モータ110の逆起電圧は、スイッチング素子10を介して速やかに放電されるので、入力保護部50での電圧制限は直ちに解消され、電圧検出部60は直流モータ110の電圧を正しく検出でき、上述した直流モータ110の回転数低下やトルク不足を招くことを防止することができる。以下、入力保護部50及び駆動部90の構成及び作動について、図2を用いて詳細に説明する。
Therefore, in the present embodiment, the
まず、入力保護部50の構成について説明する。図2に示すように、入力保護部50は入力抵抗51、ダイオード52及びマルチコレクタ型のPNPトランジスタ53とから構成される。
First, the configuration of the
入力抵抗51は、入力端子32に接続された入力ラインに挿入されている。ダイオード52は、アノード端子が接地され、カソード端子が入力抵抗51の下流側の入力ラインに接続されている。PNPトランジスタ53は、エミッタ端子が入力ラインに接続され、一方のコレクタ端子が電源電圧に接続され、ベース端子はその一方のコレクタ端子に接続されている。他方のコレクタ端子は、図2に示すように、駆動部90に接続される。
The
なお、PNPトランジスタ53では、エミッタ領域に対向するコレクタ領域の面積の50%以上を、上述した一方のコレクタ端子に接続して、後述する入力電圧制限効果を担保している。
In the
上記構成により、入力端子32に接地電位からダイオード52の順方向電圧分だけ減じた電圧以下の電圧が入力した場合には、ダイオード52がオンする。このダイオード52の作用により、接地電位からダイオード52の順方向電圧分だけ減じた電圧と入力電圧との電位差が、入力抵抗51に印加される。従って、この場合、入力端子32に入力した電圧は、入力保護部50により、接地電位からダイオード52の順方向電圧分だけ減じた電圧に制限されて、電圧検出部60に与えられる。
With the above configuration, when a voltage equal to or lower than the voltage obtained by subtracting the forward voltage of the
逆に、入力端子32に、電源電圧にPN接合の順方向電圧分を加えた電圧以上の電圧が入力した場合には、PNPトランジスタ53がオンする。このため、電源電圧にPN接合の順方向電圧分を加えた電圧と入力電圧との電位差が、入力抵抗51に印加される。従って、この場合、入力端子32に入力した電圧は、電源電圧にPN接合の順方向電圧分を加えた電圧に制限されて、電圧検出部60に与えられる。
Conversely, when a voltage equal to or higher than the voltage obtained by adding the forward voltage of the PN junction to the power supply voltage is input to the
このように、本実施形態の入力保護部50は、従来の入力保護回路と同様に、制御IC30に入力される入力電圧を所定電圧範囲に制限するので、制御IC30内の集積回路を高電圧等の過大な電圧から保護することができる。
As described above, the
さらに、本実施形態の入力保護部50では、PNPトランジスタ53の他方のコレクタ端子が駆動部90に接続されている。PNPトランジスタ53は、上述の通り、入力端子32に入力された電圧が、電源電圧にPN接合の順方向電圧分を加えた電圧以上であるときにオンする。このような電圧は、主に、ダイオード素子20による逆電流経路が断線したときに、直流モータ110の逆起電圧として発生する。従って、PNPトランジスタ53により、直流モータ110に(電源電圧よりも)大きな逆起電圧が発生したことを検出することができる。
Furthermore, in the
駆動部90は、直列に接続され、上記PNPトランジスタ53の他方のコレクタ端子からの電流が通電される電流制限抵抗91、及び誤動作防止用抵抗92を有する。これらの抵抗91,92の中点電位が、トランジスタ93のベースに与えられる。PNPトランジスタ53がオンして、他方のコレクタ端子に電流が流れたときには、誤動作防止用抵抗92の端子電圧が、トランジスタ93をオンさせるベース電圧以上となるように、電流制限抵抗91及び誤動作防止用抵抗92の抵抗値が設定されている。
The
トランジスタ93のコレクタは、プルアップ抵抗94を介して電源電位に接続されるとともに、NANDゲート95の一方の入力端子に接続されている。トランジスタ93のエミッタは、接地電位に接続されている。このため、トランジスタ93がオフしている間は、NANDゲート95の一方の入力端子には、ハイレベルの信号が入力される。逆に、トランジスタ93がオンすると、NANDゲート95の一方の入力端子には、ローレベルの信号が入力される。
The collector of the
NANDゲート95の他方の入力端子には、制御部80から出力されるPWM信号が入力される。ただし、制御部80は、本来、スイッチング素子10を駆動すべきPWM信号をインバータなどによって反転した反転PWM信号を駆動部90に出力する。
A PWM signal output from the
上述したように、トランジスタ93がオフであって、NANDゲート95の一方の入力端子にハイレベルの信号が入力されているとき、NANDゲート95の他方の入力端子に入力される制御部80からの反転PWM信号は、NANDゲート95によって反転される。従って、トランジスタ93がオフしているとき、つまり、PNPトランジスタ53がオフしているときには、制御部80によって生成されたPWM信号が、NANDゲート95からスイッチング素子10を駆動する駆動信号として出力される。
As described above, when the
一方、トランジスタ93がオンして、NANDゲート95の一方の入力端子にローレベルの信号が入力されているときには、NANDゲート95の他方の入力端子へ入力される反転PWM信号のレベルに係らず、NANDゲート95からハイレベルの信号が出力される。従って、トランジスタ93がオンしているとき、つまり、直流モータ110に大きな逆起電圧が発生してPNPトランジスタ53がオンしたときには、スイッチング素子10が強制的にオンされる。これにより、直流モータ110の逆起電圧は、スイッチング素子10を介して速やかに放電される。なお、直流モータ110の逆起電圧が消失すると、PNPトランジスタ53はオフするため、駆動部90によるスイッチング素子10の強制オン駆動も終了し、スイッチング素子10はオフされる。
On the other hand, when the
次に、ダイオード素子20による逆電流経路が遮断されておらず、直流モータ110による逆起電圧がダイオード素子20によって吸収されているとき、入力保護部50のPNPトランジスタ53が誤ってオンしないための条件の一例について、入力保護部40,50及び電圧検出部60の回路図である図3に基づいて説明する。
Next, when the reverse current path by the
まず、図3において、入力保護部40の入力抵抗41の抵抗値R1と、入力保護部50の入力抵抗51の抵抗値R2とを等しく設定する(R1=R2)。なお、入力保護部40は、従来の入力保護回路と同様に、接地電位及び電源電位にそれぞれ接続された2個のダイオード42,43から構成されている。
First, in FIG. 3, the resistance value R1 of the
また、電圧検出部60において、オペアンプ65の反転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ接続されている抵抗61の抵抗値R3、及び抵抗62の抵抗値R4も等しく設定する(R3=R4)。さらに、抵抗63の抵抗値R5と抵抗64の抵抗値R6も等しく設定する(R5=R6)。
In the
そして、以下の式1を満足するように、入力抵抗51の抵抗値R2を設定する。なお、VFは、ダイオード素子20の順方向電圧であり、+Bは電源電圧である。
(式1)
R2/(R4+R6)≧maxVF/min(+B)
これにより、ダイオード素子20による逆電流経路が遮断されていないときは、PNPトランジスタ53を確実にオフ状態に維持することができる。
Then, the resistance value R2 of the
(Formula 1)
R2 / (R4 + R6) ≧ maxVF / min (+ B)
Thereby, when the reverse current path by the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、図4を用いて説明する。なお、第1実施形態と同様の構成に対しては、第1実施形態と同じ参照番号を付与することにより、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted by providing the same reference number as 1st Embodiment.
本実施形態では、第1実施形態と異なり、PNPトランジスタ54として、エミッタ領域に対向するコレクタ領域に、3本のコレクタ端子が接続されたものを用いる。ただし、直流モータ110が発生する逆起電圧に対して、入力電圧制限効果を担保するために、エミッタ領域に対向するコレクタ領域の面積の50%以上が、電源電位に接続されるコレクタ端子に接続されている。
In this embodiment, unlike the first embodiment, a
また、本実施形態では、第1及び第2のコレクタ端子が、電源電位及び駆動部90に接続されることは、第1実施形態と同様であるが、第3のコレクタ端子が接続される発熱度合判定回路130を備えている点で、第1実施形態と異なる。
In the present embodiment, the first and second collector terminals are connected to the power supply potential and the
さらに、駆動部90が、上述した発熱度合判定回路130の出力と、NANDゲート95の出力とを入力し、最終的なスイッチング素子10の駆動信号を出力するORゲート96を備えている点でも、第1実施形態と異なる。
Furthermore, the
発熱度合判定回路130は、例えば、PNPトランジスタ54がオンしている間は放電し、PNPトランジスタ54がオフしている間は充電を行なう充放電回路と、その充放電回路における充電電圧が所定電圧以下に低下したか否かを判定する判定回路とから構成される。要するに、発熱度合判定回路130は、スイッチング素子10が強制的にオンされたときの、スイッチング素子10の発熱度合が許容値を越えたか否かを判定するものである。
For example, the heat generation
直流モータ110の逆起電圧をスイッチング素子10を介して放電させると、スイッチング素子10において一部の電気エネルギーが熱に変換されるので、スイッチング素子10の温度が上昇する。このスイッチング素子10の温度が過度に上昇すると、スイッチング素子10が損傷する可能性が生じる。このため、本実施形態では、発熱度合判定回路130が、スイッチング素子10の温度が過度に上昇しないよう、スイッチング素子10が短い周期で継続的にオンオフを繰り返している時間から、スイッチング素子10の発熱度合を監視している。つまり、発熱度合判定回路130は、スイッチング素子10が短い周期で継続的にオンオフを繰り返している時間が長くなると、上述した充放電回路における充電電圧が所定電圧以下に低下し、それにより、スイッチング素子10の発熱度合が許容値を超えたと判定する。
When the counter electromotive voltage of the
ただし、発熱度合判定回路130としては、上述したように、スイッチング素子10の発熱度合を短い周期で継続的にオンオフを繰り返す時間などから間接的に判定するものに限られず、例えば、スイッチング素子10の温度を直接検出し、その検出温度が所定の許容温度を超えたか否かにより、スイッチング素子10の発熱度合を判定するものであっても良い。
However, as described above, the heat generation
発熱度合判定回路130によってスイッチング素子10の発熱度合が許容値を越えたと判定された場合、発熱度合判定回路130は、ORゲート96にハイレベルの信号を出力する。すると、NANDゲート95から出力される信号のレベルに係らず、ORゲート96は常に、ハイレベルの信号を出力端子33を介してスイッチング素子10に出力する。これにより、スイッチング素子10の制御はPWM信号によるオンオフ制御から、スイッチング素子10を常時オンにする制御に切り換えられる。スイッチング素子10を常時オンさせた場合には、スイッチング損失が発生しないので、スイッチング素子10をオンオフ制御する場合に比較して、スイッチング素子10の温度を低下させることができる。
When the heat generation
なお、発熱度合判定回路130は、ハイレベル信号を出力してからの経過時間などに基づいてスイッチング素子10の発熱度合が所定レベルまで低下したと判定すると、ORゲート96に出力する信号をハイレベル信号からローレベル信号に切り替える。これにより、スイッチング素子10の制御も、常時オン制御からオンオフ制御へと切り替えられる。
If the heat generation
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述した第2実施形態では、スイッチング素子10の発熱度合が許容値を越えた場合、スイッチング素子10を常時オンするものであったが、スイッチング素子10を常時オフするようにしても良い。この場合、ORゲート96をANDゲートとし、発熱度合判定回路130は、スイッチング素子10の発熱度合が許容値を越えた場合、ANDゲートに対してローレベルの信号を出力するようにすれば良い。このような構成により、ANDゲートは、NANDゲート95からの信号のレベルに係らず、常にローレベルの信号をスイッチング素子10に出力するため、スイッチング素子10を常時オフさせることができる。
For example, in the above-described second embodiment, when the degree of heat generation of the switching
10…スイッチング素子、
20…ダイオード素子
30…制御IC
40、50…入力保護部
60…電圧検出部
80…制御部
90…駆動部
100…モータ駆動装置
110…モータ
120…直流電源
130…発熱度合判定回路
10: switching element,
20 ...
40, 50 ...
Claims (3)
前記駆動用スイッチング素子をオンオフ制御するための駆動信号を出力する制御ICと、
前記直流モータに流れる駆動電流の方向と逆方向の電流を通過させるように前記直流モータと並列に接続され、前記駆動用スイッチング素子がオフされたときに前記直流モータの両端に発生する逆起電圧を抑制するダイオード素子と、を備え、
前記制御ICは、
前記直流モータに印加される印加電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された印加電圧に基づいて、前記直流モータに目標駆動電圧を供給するためのパルス幅変調信号を生成し、前記駆動信号として出力する制御部と、
前記直流モータと前記電圧検出部との間に設けられ、前記直流モータから前記電圧検出部に入力される入力電圧を所定電圧範囲に制限する入力保護部と、を有し、
前記入力保護部は、前記直流モータに逆起電圧が発生して、その逆起電圧が前記直流電源の電圧よりも高くなったときにオンして、前記入力電圧を制限する保護用スイッチング素子を含み、
前記制御ICは、さらに、前記保護用スイッチング素子がオンされたときに前記保護用スイッチング素子から出力されるオン信号を入力し、そのオン信号に応じて、前記駆動用スイッチング素子を強制的にオンする駆動部を有することを特徴とするモータ駆動装置。 A driving switching element provided in a current-carrying path from the DC power source to the DC motor;
A control IC that outputs a drive signal for on / off control of the drive switching element;
A counter electromotive voltage generated at both ends of the DC motor when connected to the DC motor in parallel so as to pass a current in a direction opposite to the direction of the drive current flowing through the DC motor and when the drive switching element is turned off. A diode element for suppressing
The control IC is
A voltage detector for detecting an applied voltage applied to the DC motor;
A control unit that generates a pulse width modulation signal for supplying a target drive voltage to the DC motor based on the applied voltage detected by the voltage detection unit, and outputs the pulse width modulation signal as the drive signal;
An input protection unit that is provided between the DC motor and the voltage detection unit and limits an input voltage input from the DC motor to the voltage detection unit within a predetermined voltage range;
The input protection unit is turned on when a counter electromotive voltage is generated in the DC motor and the counter electromotive voltage becomes higher than a voltage of the DC power supply, and a protective switching element that limits the input voltage is provided. Including
The control IC further receives an ON signal output from the protective switching element when the protective switching element is turned ON, and forcibly turns on the driving switching element according to the ON signal. A motor drive device comprising a drive unit for performing the above operation.
前記制御ICは、前記発熱検出部により検出される前記駆動用スイッチング素子の発熱度合が許容値を越えたと判定された場合に、前記パルス幅変調信号による前記駆動用スイッチング素子のオンオフ制御から、前記駆動用スイッチング素子を常時オンもしくは常時オフする制御に切り替える制御切替部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のモータ駆動装置。 A heat detection unit for detecting a heat generation degree of the driving switching element;
When it is determined that the degree of heat generation of the driving switching element detected by the heat generation detection unit exceeds an allowable value, the control IC determines whether the driving switching element is turned on or off by the pulse width modulation signal. 3. The motor drive device according to claim 1, further comprising a control switching unit that switches the drive switching element to a control that is always on or always off. 4.
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