WO2023090187A1 - モータ駆動装置 - Google Patents

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WO2023090187A1
WO2023090187A1 PCT/JP2022/041378 JP2022041378W WO2023090187A1 WO 2023090187 A1 WO2023090187 A1 WO 2023090187A1 JP 2022041378 W JP2022041378 W JP 2022041378W WO 2023090187 A1 WO2023090187 A1 WO 2023090187A1
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voltage
terminal
circuit
switching element
side switching
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大祐 福田
卓也 石井
亨 川西
昌大 高橋
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ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社
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    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor drive device having an overvoltage protection function.
  • Patent Document 1 a motor drive device having an overvoltage protection function has been proposed (see Patent Document 1, for example).
  • a motor drive device is provided with two protection circuits in a main circuit that controls forward and reverse rotation of a motor by means of an H-type bridge circuit consisting of four switching elements.
  • the relay RY that connects the battery and the main circuit is opened, for example, the motor is rotated forward by an external force, the induced voltage generated in the motor raises the potential at the connection point of the high-side and low-side switching elements. , eventually charges the capacitor connected to the main circuit side of the relay via the body diode of the switching element.
  • the Zener diode of the protection circuit breaks down and current flows through the resistor connected in series with the Zener diode.
  • an object of the present disclosure is to provide a motor drive device capable of suppressing an increase in voltage applied to switching elements due to regenerative power.
  • a motor drive device includes a plurality of sets of series circuits each including a high-side switching element and a low-side switching element connected between a power supply line and ground, and an intermediate connection between the series circuits.
  • the high-side switching element has a first terminal, a second terminal and a control terminal, the first terminal is connected to the power supply line, and the second terminal is The high-side switching element is connected to the low-side switching element, and the high-side switching element switches between the first terminal and the second terminal when a voltage equal to or higher than a predetermined threshold is applied between the first terminal and the control terminal.
  • the motor drive device further includes a control circuit that outputs a drive signal for driving at least the high-side switching element, and the control terminal of the high-side switching element and the ground. is connected between the control terminal of the high side switching element and the ground, becomes conductive when the voltage between the control terminal of the high side switching element and the ground becomes equal to or greater than a first predetermined value, and is connected between the control terminal of the high side switching element and the ground.
  • a voltage detection circuit for outputting a detection signal to be in a first state when the voltage of the high side switching element is equal to or higher than a second predetermined value; and a logic circuit that opens the drive switch regardless of the drive signal when the detection signal from the voltage detection circuit is in the first state.
  • the motor drive device it is possible to suppress an increase in the voltage applied to the switching element by suppressing an increase in the power supply voltage due to the regenerated electric power of the motor or the like.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram showing a motor drive device of a first embodiment;
  • FIG. It is a figure which shows the on-off operation
  • It is a circuit block diagram which shows the motor drive device of a 2nd Example.
  • It is a circuit block diagram which shows the motor drive device of 3rd Example.
  • It is a circuit block diagram which shows the motor drive device of a 4th Example.
  • the motor drive device when the voltage of the power supply line rises by a first threshold value or more, the high-side or low-side switching element in the off state is easily turned on. It is characterized by comprising a voltage detection circuit, a logic circuit, and a drive switch for turning on the switching element when the voltage rises above the second threshold.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram of a motor drive device 10 of a first embodiment according to the present disclosure.
  • a motor driving device 10 is a device for driving a motor 4.
  • the motor driving device 10 is connected to an input power supply 1 such as a battery, and includes a diode 2 and a capacitor 3 for preventing reverse battery connection. Let the voltage of the capacitor 3 be Vc.
  • the input power source 1 may be an AC power source and the diode 2 may be a bridge diode.
  • the motor driving device 10 also includes a control circuit 5 and receives power supply from a control circuit power source 6 .
  • the voltage of the control circuit power supply 6 is assumed to be Vcc.
  • the motor driving device 10 also receives power supply from the high-side driving power supply 7 .
  • the high-side driving power supply 7 is a negative power supply with the positive electrode of the capacitor 3 as a reference potential.
  • the voltage of the high-side drive power supply 7 is assumed to be Vcc'.
  • the motor drive device 10 has a plurality of sets of series circuits of high-side switching elements and low-side switching elements connected between the power supply line and the ground, and an inductive load (motor 4) is connected to an intermediate connection point of each series circuit.
  • the bridge circuit includes a first high-side transistor 11 made of a P-channel MOSFET, a first low-side transistor 12 made of an N-channel MOSFET, a second high-side transistor 13 made of a P-channel MOSFET, and an N-channel MOSFET. It is composed of a second low-side transistor 14 made of.
  • the first high-side transistor 11, the first low-side transistor 12, the second high-side transistor 13, and the second low-side transistor 14 are hereinafter simply referred to as "transistors.”
  • Transistors 11-14 have body diodes D1-D4, respectively, and constitute an H-bridge drive circuit for driving motor 4 using voltage Vc of capacitor 3 as a power supply voltage.
  • the positive electrode of the capacitor 3 of the power supply voltage Vc is referred to as a power supply line
  • the negative electrode of the capacitor 3 serving as the reference potential of the H-bridge drive circuit is referred to as a ground.
  • a connection point between the first high-side transistor 11 and the first low-side transistor 12 is P1
  • a connection point between the second high-side transistor 13 and the second low-side transistor 14 is P2.
  • the control circuit 5 operates with the control circuit power supply voltage Vcc, and outputs drive signals t1', t2, t3' and t4 to the respective transistors 11-14.
  • the drive signal t1' is a pre-drive signal to the first high-side transistor 11 (hereinafter also referred to as "pre-drive signal t1'")
  • the drive signal t2 is a drive signal to the first low-side transistor 12
  • the drive signal t3' is a pre-driving signal to the second high-side transistor 13 (hereinafter also referred to as "pre-driving signal t3'")
  • the driving signal t4 is a driving signal to the second low-side transistor .
  • the pre-drive signal t1' and the pre-drive signal t3' are signals having the high-side drive power supply voltage Vcc' as a reference potential, and are level-shifted in the control circuit 5 and output.
  • the motor drive device 10 includes a first high side drive circuit 100 and a second high side drive circuit 100a.
  • the first high-side driving circuit 100 receives the pre-driving signal t1' and turns the first high-side transistor 11 on and off.
  • the second high-side drive circuit 100a receives the pre-drive signal t3' and turns the second high-side transistor 13 on and off.
  • the first high-side drive circuit 100 is composed of a resistor 101 connected between the gate and source of the first high-side transistor 11, and a P-channel MOSFET, which short-circuits between the source and gate terminals of the first high-side transistor 11.
  • a first drive transistor 102 connected to connect the gate terminal of the first high-side transistor 11 made of an N-channel MOSFET and a second drive transistor 102 connected to short-circuit between the high-side drive power supply 7 and the high-side drive power supply 7;
  • a drive transistor 103 is included.
  • the first drive transistor 102 is an example of a drive switch that is connected between the first terminal and the control terminal of the high-side switching element and opens and closes according to a drive signal.
  • the first high-side drive circuit 100 includes a series circuit of a Zener diode 104 with a Zener voltage Vz1 and a detection resistor 105, which are connected between the gate terminal of the first high-side transistor 11 and the ground, and A comparator 106 is included. A connection point between Zener diode 104 and detection resistor 105 is connected to a positive input terminal of comparator 106 .
  • voltage Vr is a reference voltage generated from control circuit power supply 6 and applied to the negative input terminal of comparator 106 .
  • Zener diode 104, detection resistor 105, and comparator 106 become conductive when the voltage between the control terminal of the high-side switching element and the ground reaches or exceeds a first predetermined value, and the voltage between the control terminal of the high-side switching element and ground becomes conductive. It constitutes a voltage detection circuit 120 that outputs a detection signal indicating a first state when the voltage between the two becomes equal to or higher than a second predetermined value.
  • the first high-side drive circuit 100 includes a level shift circuit 107 .
  • the output of the comparator 106 that operates with the control circuit power supply voltage Vcc is converted via the level shift circuit 107 to the high side drive power supply voltage Vcc' reference.
  • the pre-drive signal t1' is connected to the gate terminal of the second drive transistor 103.
  • the first high-side drive circuit 100 also includes an OR circuit 108 to which the pre-drive signal t1' and the output signal of the level shift circuit 107 are input.
  • the output of OR circuit 108 is connected to the gate terminal of first drive transistor 102 .
  • the OR circuit 108 is an example of a logic circuit that opens the drive switch regardless of the drive signal when the detection signal from the voltage detection circuit 120 is in the first state.
  • the configuration of the second high-side drive circuit 100a is the same as that of the first high-side drive circuit 100, so detailed illustration and description will be omitted.
  • FIG. 2(a) shows that the first high-side transistor 11 and the second low-side transistor 14 are in an ON state, and the first high-side transistor 11, the motor 4, the second In this state, a current flows through the path to the ground (negative electrode of the capacitor 3) via the low-side transistor 14 of .
  • a motor 4 which is an inductive load with coils, is energized and energy is stored.
  • Capacitor 3 is discharged but is powered by input source 1 through diode 2 .
  • FIG. 2(c) when the power supply voltage Vc exceeds a predetermined value, the first high-side transistor 11 is forcibly turned on and a loop is formed to discharge the capacitor 3. Suppress the rise of the voltage Vc.
  • FIG. 2D shows that the first low-side transistor 12 and the second high-side transistor 13 are in the ON state, the discharge current flowing through the first high-side transistor 11 exceeds the regenerative current, and the capacitor 3 is discharged and the power supply voltage Vc turns to drop.
  • the pre-drive signal t1' is at L level, the first drive transistor 102 is on, and the second drive transistor 103 is off. Therefore, the first high-side transistor 11 is in an off state, and the power supply voltage Vc is applied to the first high-side transistor 11 .
  • the power supply voltage Vc rises and exceeds the Zener voltage Vz1 of the Zener diode 104 (that is, when the voltage between the control terminal of the high-side switching element and the ground reaches or exceeds a first predetermined value)
  • the power supply line , first drive transistor 102 , Zener diode 104 and sense resistor 105 current flows to ground and a voltage is generated across sense resistor 105 .
  • the comparator 106 Inverts the output from L level to H level (first state).
  • the H level output of the comparator 106 is input to the OR circuit 108 via the level shift circuit 107, the output of the OR circuit 108 is inverted from the L level to the H level, and the first driving transistor 102 is turned off. .
  • the current flowing through the first drive transistor 102 flows from the power supply line through the resistor 101, the Zener diode 104, and the detection resistor 105 to the ground.
  • the discharge of the capacitor 3 causes the power supply voltage Vc to change from an increase to a decrease. Then, the source-gate voltage of the first high-side transistor 11 also drops, and when it falls below the gate threshold voltage, the first high-side transistor 11 is turned off. This prevents the discharge current of the capacitor 3 flowing through the first high-side transistor 11 from becoming excessive.
  • the comparator 106 When the first drive transistor 102 turns off, the voltage difference between the power supply voltage Vc and the Zener voltage Vz1 is divided by the resistor 101 and the detection resistor 105, so the voltage of the detection resistor 105 drops. It is desirable that the comparator 106 have a hysteresis characteristic so that the output of the comparator 106 does not return to L level due to this drop.
  • the operating current shown in FIG. 2 is also reversed. and the first low-side transistor 12 .
  • the second high-side drive circuit 100a operates to turn on the second high-side transistor 13, thereby suppressing an increase in the power supply voltage Vc.
  • an increase in the voltage applied to the switching elements forming the bridge circuit due to the regenerated power is suppressed.
  • the motor drive device 10 includes a high-side switching element (first high-side transistor 11, etc.) and a low-side switching element (second 1 low-side transistor 12, etc.), and a bridge circuit in which the motor 4 is connected to the intermediate connection point of each series circuit. It has two terminals (drain terminal) and a control terminal (gate terminal), the first terminal is connected to the power supply line, the second terminal is connected to the low side switching element, and the high side switching element is connected to the first terminal and the control terminal. When a voltage equal to or higher than a predetermined threshold is applied between the first terminal and the second terminal, the motor driving device 10 further drives at least the high-side switching element.
  • a control circuit 5 for outputting a drive signal for switching is connected between the control terminal of the high-side switching element and the ground, and the voltage between the control terminal of the high-side switching element and the ground is equal to or greater than a first predetermined value.
  • a drive switch (first drive transistor 102) which is connected between the 1 terminal and the control terminal and which opens and closes according to the drive signal, and the detection signal from the voltage detection circuit 120 becomes the first state regardless of the drive signal.
  • a logic circuit OR circuit 108) that opens the drive switch.
  • the high-side switching element is forcibly turned on, suppressing the voltage rise of the power supply line and suppressing the rise of the voltage applied to the switching elements that make up the bridge circuit. be done.
  • the voltage detection circuit 120 includes a series circuit of a first constant voltage device (Zener diode 104) having a first predetermined value and the detection resistor 105, and a connection point between the first constant voltage device and the detection resistor 105. and a comparator 106 that compares the potential of V with a predetermined reference voltage Vr and outputs a detection signal.
  • a simple circuit suppresses an increase in the voltage applied to the switching element due to the regenerated power.
  • FIG. 3 is a circuit block diagram showing the motor driving device 10a of the second embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same constituent elements as in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.
  • the difference is that the Zener diode 110 constituting the voltage detection circuit 121 is connected in parallel with the detection resistor 105, and the Zener voltage Vz0 of the Zener diode 110 is set higher than the reference voltage Vr.
  • the first high-side drive circuit 130 of this embodiment includes the voltage detection circuit 121 to which the Zener diode 110 connected in parallel with the detection resistor 105 is added.
  • the second high-side drive circuit 130a also includes a voltage detection circuit to which a Zener diode connected in parallel with the detection resistor is added. The operation of the motor driving device 10a of this embodiment to turn on the first high-side transistor 11 when the power supply voltage Vc exceeds a predetermined value will be described below.
  • comparator 106 If this voltage is lower than reference voltage Vr, comparator 106 The output is at L level, and the output of level shift circuit 107 input to OR circuit 108 is also at L level. Accordingly, a signal voltage according to the pre-driving signal t1' is applied to the gate terminal of the first driving transistor 102, similarly to the second driving transistor 103.
  • FIG. 1 A signal voltage according to the pre-driving signal t1' is applied to the gate terminal of the first driving transistor 102, similarly to the second driving transistor 103.
  • the comparator 106 Inverts the output from L level to H level (first state).
  • the H level output of the comparator 106 is input to the OR circuit 108 via the level shift circuit 107, the output of the OR circuit 108 is inverted from the L level to the H level, and the first driving transistor 102 is turned off. .
  • the current flowing through the first drive transistor 102 flows from the power supply line through the resistor 101, the Zener diode 104, and the detection resistor 105 to the ground. - A voltage is generated across the gate. Eventually, the Zener diode 110 also becomes conductive, and when the source-gate voltage of the first high-side transistor 11 reaches the gate threshold value of the first high-side transistor 11, the first high-side transistor 11 becomes conductive.
  • the voltage detection circuit 121 is connected in parallel with the detection resistor 105 in addition to the voltage detection circuit 120 of the first embodiment. It has a second constant voltage device (Zener diode 110) with a voltage higher than Vr.
  • the first high-side transistor or the second high-side transistor is turned on to discharge the power supply voltage Vc, but the rise of the power supply voltage Vc can also be suppressed by turning on the low-side transistor. .
  • FIG. 4 is a circuit block diagram showing the motor driving device 10b of the third embodiment.
  • the same components as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the difference is that the control circuit 5 of FIG.
  • the point is that the drive circuit 200a is provided.
  • control circuit 5a operates with the control circuit power supply voltage Vcc and outputs drive signals t1, t2', t3 and t4' to the respective transistors 11-14.
  • the drive signal t1 is a drive signal for the first high-side transistor 11
  • the drive signal t2' is a pre-drive signal for the first low-side transistor 12 (hereinafter also referred to as "pre-drive signal t2'")
  • the drive signal t3 is
  • the drive signal to the second high-side transistor 13, drive signal t4' is a pre-drive signal to the second low-side transistor 14 (hereinafter also referred to as "pre-drive signal t4'").
  • the control circuit 5a includes a high-side drive power supply and a level shift circuit, and the drive signals t1 and t3 are directly transmitted to the gate terminals of the first high-side transistor 11 and the second high-side transistor 13. be done.
  • the first low-side drive circuit 200 receives a pre-drive signal t2' to turn on and off the first low-side transistor 12, and the second low-side drive circuit 200a receives a pre-drive signal t4' to turn on and off the second low-side transistor 12. Turn transistor 14 on and off.
  • the first low-side drive circuit 200 includes a resistor 201 connected between the gate and source of the first low-side transistor 12 and a P-channel MOSFET.
  • a first drive transistor 202 connected to short-circuit between the gate and the source terminal of the first low-side transistor 12 consisting of an N-channel MOSFET, a second drive transistor 203 connected to short-circuit between the gate and source terminals of include.
  • the second drive transistor 203 is an example of a drive switch that is connected between the control terminal and the second terminal of the low-side switching element and opens and closes according to the drive signal.
  • the first low-side drive circuit 200 includes a series circuit of a Zener diode 204 with a Zener voltage Vz2 and a detection resistor 205, which are connected between the power supply line and the gate terminal of the first low-side transistor 12, and a comparison circuit. 206.
  • a connection point between Zener diode 204 and detection resistor 205 is connected to a negative input terminal of comparator 206 .
  • the voltage Vra is a reference voltage created from the control circuit power supply voltage Vcc and applied to the positive input terminal of the comparator 206 .
  • Zener diode 204, detection resistor 205, and comparator 206 are connected between the power supply line and the control terminal of the low-side switching element, and the voltage between the power supply line and the control terminal of the low-side switching element is equal to or greater than a first predetermined value.
  • the voltage detection circuit 220 forms a voltage detection circuit 220 which is turned on when the voltage rises, and which outputs a detection signal indicating the first state when the voltage between the power supply line and the control terminal of the low-side switching element becomes equal to or higher than the second predetermined value.
  • the first low-side drive circuit 200 also includes an AND circuit 207 to which the pre-drive signal t2' and the output signal of the comparator 206 are input.
  • the output of AND circuit 207 is connected to the gate terminal of second drive transistor 203 .
  • the AND circuit 207 is an example of a logic circuit that opens the drive switch regardless of the drive signal when the detection signal from the voltage detection circuit 220 is in the first state.
  • the configuration of the second low-side driving circuit 200a is the same as that of the first low-side driving circuit 200, so detailed illustration and description will be omitted.
  • the second high-side transistor 13 and the first low-side transistor 12 are applied with the power supply voltage Vc that is charged during the energized phase switching operation, which is opposite in phase to that in FIG.
  • the operation of the motor driving device 10b of this embodiment shown in FIG. 4 in which the first low-side driving circuit 200 turns on the first low-side transistor 12 when the power supply voltage Vc exceeds a predetermined value will be described below.
  • the first drive transistor 202 is in the ON state, and the output of the AND circuit 207 is also at L level regardless of the output state of the comparator 206.
  • the transistor 203 is turned off.
  • a gate voltage at the control circuit power supply voltage Vcc level is applied to the first low-side transistor 12, and the first low-side transistor 12 is turned on.
  • the gate voltage is also applied to the negative input terminal of the comparator 206 via the detection resistor 205, and the output of the comparator 206 is at L level.
  • the first drive transistor 202 is in the off state. Further, in the normal state where the power supply voltage Vc is equal to or lower than the Zener voltage Vz2 of the Zener diode 204, the first low-side transistor 12 with no voltage supplied to the gate terminal is in the off state. A voltage equal to or higher than the voltage Vra does not occur at the negative input terminal of the comparator 206, the output of the comparator 206 becomes H level, the output of the AND circuit 207 becomes H level, and the second drive transistor 203 is turned on. As a result, the first low-side transistor 12 whose gate terminal is grounded maintains the off state.
  • the Zener diode Current flows through 204 , sense resistor 205 and second drive transistor 203 to ground, generating a voltage across sense resistor 205 .
  • the voltage of the detection resistor 205 that is, the negative input terminal of the comparator 206 generates a voltage equal to or higher than the voltage Vra as the power supply voltage Vc rises (that is, the voltage between the power supply line and the control terminal of the low-side switching element increases to the second exceeds a predetermined value)
  • the output of the comparator 206 becomes L level (first state)
  • the output of the AND circuit 207 also becomes L level
  • the second driving transistor 203 is turned off. Then, the current flowing through the second drive transistor 203 starts to flow from the power supply line to the ground via the Zener diode 204, the detection resistor 205, and the resistor 201, and the gate terminal of the first low-side transistor 12. voltage is generated.
  • the first low-side transistor 12 When this voltage reaches the gate threshold of the first low-side transistor 12, the first low-side transistor 12 becomes conductive, creating a loop that discharges the capacitor 3 via the first high-side transistor 11, thereby increasing the supply voltage Vc. suppress the increase in As a result, an increase in the voltage applied to the switching elements forming the bridge circuit due to the regenerated power is suppressed.
  • the discharge current flowing through the first low-side transistor 12 exceeds the regenerative current of the motor, and the discharge of the capacitor 3 reduces the power supply voltage Vc. It turns from an increase to a decrease. Then, the gate-source voltage of the first low-side transistor 12 also drops, and when it falls below the gate threshold voltage, the first low-side transistor 12 is turned off. This prevents the discharge current of the capacitor 3 flowing through the first low-side transistor 12 from becoming excessive.
  • the first high-side transistor 11 and the second low-side transistor 11 are applied with the power supply voltage Vc charged during the energized phase switching operation. It is the transistor 14 .
  • the second low-side drive circuit 200a operates to turn on the second low-side transistor 14, thereby suppressing an increase in the power supply voltage Vc. As a result, an increase in the voltage applied to the switching elements forming the bridge circuit due to the regenerated power is suppressed.
  • the Zener diode 210 forming the voltage detection circuit 220 may be connected in parallel with the detection resistor 205 in this embodiment as well.
  • the motor drive device 10b includes a high-side switching element (first high-side transistor 11, etc.) and a low-side switching element (second 1 low side transistor 12, etc.), a bridge circuit is provided in which the motor 4 is connected to the intermediate connection point of each series circuit, and the low side switching element has a first terminal (drain terminal) and a second terminal (source terminal) and a control terminal (gate terminal), the first terminal being connected to the high side switching element, the second terminal being connected to ground, and the low side switching element being between the control terminal and the second terminal.
  • the motor driving device 10b has a function of establishing conduction between the first terminal and the second terminal when a voltage equal to or higher than a predetermined threshold is applied, and the motor driving device 10b further outputs a driving signal for driving at least the low-side switching element. and a control circuit 5a connected between the power supply line and the control terminal of the low-side switching element.
  • a voltage detection circuit 220 that outputs a detection signal to be in the first state when the voltage between the control terminal of the low-side switching element and the control terminal of the low-side switching element reaches or exceeds a second predetermined value; and a drive switch (second drive transistor 203) that opens and closes according to the drive signal, and logic that opens the drive switch regardless of the drive signal when the detection signal from the voltage detection circuit 220 is in the first state.
  • circuit (AND circuit 207)
  • the low-side switching element is forcibly turned on, suppressing the voltage rise of the power supply line and suppressing the rise of the voltage applied to the switching elements constituting the bridge circuit.
  • the voltage detection circuit 220 includes a series circuit of a first constant voltage device (Zener diode 204) having a first predetermined value and the detection resistor 205, and a connection point between the first constant voltage device and the detection resistor 205. and a comparator 206 that compares the potential with a predetermined reference voltage Vr and outputs a detection signal.
  • a simple circuit suppresses an increase in the voltage applied to the switching element due to the regenerated power.
  • the voltage detection circuit 220 further has a second constant voltage device (Zener diode 210) connected in parallel with the detection resistor 205 and having a voltage higher than the predetermined reference voltage Vr.
  • a second constant voltage device Zener diode 210 connected in parallel with the detection resistor 205 and having a voltage higher than the predetermined reference voltage Vr.
  • the first or second high-side transistor is a P-channel MOSFET, but even if it is an N-channel MOSFET, it is possible to suppress the rise of the power supply voltage Vc.
  • FIG. 5 is a circuit block diagram showing the motor driving device 10c of the fourth embodiment.
  • the same components as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the first or second high-side transistors are N-channel MOSFETs, which are referred to as a first high-side transistor 11b and a second high-side transistor 13b for distinction from FIG.
  • the control circuit 5 of FIG. 1 is replaced with the control circuit 5b, and the configurations of the first high side driving circuit 100 and the second high side driving circuit 100a of FIG. 1 is provided with a high side drive circuit 300a.
  • the control circuit 5b operates with the control circuit power supply voltage Vcc, and outputs drive signals t1'', t2, t3'' and t4 for the respective transistors 11b, 12, 13b and 14.
  • the drive signal t1'' is a pre-drive signal (hereinafter also referred to as "pre-drive signal t1''") to the first high-side transistor 11b
  • the drive signal t2 is a drive signal to the first low-side transistor 12
  • the drive signal t3'' is a pre-driving signal to the second high-side transistor 13b (hereinafter also referred to as "pre-driving signal t3''")
  • the driving signal t4 is a driving signal to the second low-side transistor .
  • the first high-side drive circuit 300 receives the pre-drive signal t1'' to turn on/off the first high-side transistor 11b
  • the second high-side drive circuit 300a receives the pre-drive signal t3'' to turn on and off the first high-side transistor 11b.
  • 2 high-side transistor 13b is turned on and off.
  • the control circuit 5b includes a level shift circuit, and the drive signals t1'' and t3'' are signals whose reference potential is the source terminal potential of the first high-side transistor 11b and the second high-side transistor 13b. is converted to
  • the high-side drive power supply voltage Vbc is created by a bootstrap circuit, which will be described later.
  • the first high-side drive circuit 300 includes a resistor 301 connected between the gate and source of the first high-side transistor 11b and a P-channel MOSFET.
  • a first drive transistor 302 connected to short-circuit between the power supply voltage Vbc and a second drive transistor 302 made of an N-channel MOSFET and connected to short-circuit between the gate and source terminals of the first high-side transistor 11b.
  • drive transistor 303 is an example of a drive switch that is connected between the control terminal and the second terminal of the high-side switching element and opens and closes according to the drive signal.
  • the first high-side drive circuit 300 includes a series circuit of a Zener diode 304 with a Zener voltage Vz3 and a detection resistor 305, which are connected between the power supply line and the gate terminal of the first high-side transistor 11b, and , including a comparator 306 .
  • a connection point between Zener diode 304 and detection resistor 305 is connected to a negative input terminal of comparator 306 .
  • the voltage Vrb is a reference voltage created from the high-side driving power supply voltage Vbc and applied to the positive input terminal of the comparator 306 .
  • the Zener diode 304, the detection resistor 305 and the comparator 306 are connected between the power supply line and the control terminal of the high side switching element so that the voltage between the power supply line and the control terminal of the high side switching element is a first predetermined value.
  • the voltage detection circuit 320 outputs a detection signal that is in the first state. .
  • the first high-side drive circuit 300 also includes an AND circuit 307 to which the pre-drive signal t1′′ and the output signal of the comparator 306 are input. applied.
  • the output of AND circuit 307 is connected to the gate terminal of second drive transistor 303 .
  • the AND circuit 307 is an example of a logic circuit that opens the drive switch regardless of the drive signal when the detection signal from the voltage detection circuit 320 is in the first state.
  • the first high-side drive circuit 300 includes a diode 308 and a capacitor 309 .
  • the diode 308 and the capacitor 309 charge the capacitor 309 from the control circuit power supply voltage Vcc through the diode 308 when the first low-side transistor 12 is turned on, thereby causing the capacitor 309 to generate the high-side drive power supply voltage Vbc.
  • It is a strap circuit.
  • the configuration of the second high-side drive circuit 300a is the same as that of the first high-side drive circuit 300, so illustration and description thereof are omitted.
  • the first drive transistor 302 is in the ON state, and the high-side drive power supply voltage Vbc is applied to the gate terminal of the first high-side transistor 11b.
  • the negative input terminal of the comparator 306 is dropped to the source terminal of the first high-side transistor 11b via the Zener diode 304, and no voltage is generated.
  • the comparator 306 outputs an H level.
  • the AND circuit 307 receiving the L level pre-drive signal t1'' outputs an L level
  • the second driving transistor 303 is in an off state, and the first maintains the ON state.
  • the first drive transistor 302 is in the OFF state. Further, in the normal state where the power supply voltage Vc is equal to or lower than the Zener voltage Vz3 of the Zener diode 304, the voltage to the gate terminal is The first high-side transistor 11b to which no voltage is supplied is in an off state, and a voltage equal to or higher than the voltage Vrb does not occur at the negative input terminal of the comparator 306, and the output of the comparator 306 becomes H level. The output becomes H level, the second drive transistor 303 is turned on, and the first high-side transistor 11b whose gate terminal is grounded maintains the off state.
  • the Zener A current flows to ground through the diode 304 , the sensing resistor 305 , the second driving transistor 303 and the first low-side transistor 12 , and a voltage is generated across the sensing resistor 305 .
  • the voltage of the detection resistor 305 that is, the negative input terminal of the comparator 306 generates a voltage equal to or higher than the voltage Vrb as the power supply voltage Vc rises (that is, the voltage between the power supply line and the control terminal of the high-side switching element rises to the first 2)
  • the output of the comparator 306 becomes L level (first state)
  • the output of the AND circuit 307 also becomes L level
  • the second drive transistor 303 is turned off.
  • the current flowing through the second drive transistor 303 flows from the power supply line through the Zener diode 304, the detection resistor 305, the resistor 301, and the first low-side transistor 12 to the ground.
  • a voltage is generated at the gate terminal of the high-side transistor 11b.
  • the first high-side transistor 11b When this voltage reaches the gate threshold value of the first high-side transistor 11b, the first high-side transistor 11b becomes conductive, creating a loop that discharges the capacitor 3, thereby suppressing the rise of the power supply voltage Vc. As a result, an increase in the voltage applied to the switching elements forming the bridge circuit due to the regenerated power is suppressed.
  • the discharge current flowing through the first high-side transistor 11b exceeds the regenerative current of the motor, and the discharge of the capacitor 3 reduces the power supply voltage Vc. It turns from an increase to a decrease. Then, the gate-source voltage of the first high-side transistor 11b also drops, and when it falls below the gate threshold voltage, the first high-side transistor 11b is turned off. This prevents the discharge current of the capacitor 3 flowing through the first high-side transistor 11b from becoming excessive.
  • the operating current is also reversed, and the power supply voltage Vc charged during the energized phase switching operation is applied to the second high-side transistor 13b and the first low-side transistor 12. is.
  • the second high-side drive circuit 300a operates to turn on the second high-side transistor 13b, thereby suppressing an increase in the power supply voltage Vc.
  • an increase in the voltage applied to the switching elements forming the bridge circuit due to the regenerated power is suppressed.
  • the Zener diode 310 forming the voltage detection circuit 320 may be connected in parallel with the detection resistor 305 in this embodiment as well.
  • the subsequent increase in the power supply voltage Vc is added to the gate voltage of the first high-side transistor 11b, the on-resistance between the drain and source of the first high-side transistor 11b rapidly decreases, increasing the discharge current. . Therefore, the effect of suppressing the rise of the power supply voltage Vc is improved. As a result, an increase in the voltage applied to the switching elements forming the bridge circuit due to the regenerated power is more reliably suppressed.
  • the motor drive device 10c includes a high-side switching element (first high-side transistor 11b, etc.) and a low-side switching element (second 1 low-side transistor 12, etc.), and a bridge circuit in which the motor 4 is connected to the intermediate connection point of each series circuit. It has a terminal (source terminal) and a control terminal (gate terminal), the first terminal is connected to the power supply line, the second terminal is connected to the low side switching element, and the high side switching element is connected between the control terminal and the second terminal.
  • the motor driving device 10c has a function of establishing conduction between the first terminal and the second terminal when a voltage equal to or higher than a predetermined threshold is applied between the first terminal and the second terminal.
  • a control circuit 5b for outputting a signal is connected between the power supply line and the control terminal of the high-side switching element, and when the voltage between the power supply line and the control terminal of the high-side switching element reaches or exceeds a first predetermined value.
  • a voltage detection circuit 320 which is turned on and outputs a detection signal to enter the first state when the voltage between the power supply line and the control terminal of the high side switching element reaches a second predetermined value or more, and the control terminal of the high side switching element. and a second terminal and is opened and closed according to a drive signal, and a drive switch (second drive transistor 303) that opens and closes according to a drive signal, and when the detection signal from the voltage detection circuit 320 becomes the first state, the drive is driven regardless of the drive signal. and a logic circuit (AND circuit 307) that opens the switch.
  • the high-side switching element is forcibly turned on, suppressing the voltage rise of the power supply line and suppressing the rise of the voltage applied to the switching elements that make up the bridge circuit. be done.
  • the voltage detection circuit 320 includes a series circuit of a first constant voltage device (Zener diode 304) having a first predetermined value and the detection resistor 305, and a connection point between the first constant voltage device and the detection resistor 305. and a comparator 306 that compares the potential with a predetermined reference voltage Vr and outputs a detection signal.
  • a simple circuit suppresses an increase in the voltage applied to the switching element due to the regenerated power.
  • the voltage detection circuit 320 also has a second constant voltage device (Zener diode 310) connected in parallel with the detection resistor 305 and having a voltage higher than the predetermined reference voltage Vr.
  • the voltage detection circuit is not limited to the circuit shown in each embodiment, and may be a first comparator having a first predetermined value as a threshold and a second comparator having a second predetermined value as a threshold. may be configured.
  • the comparator that constitutes the voltage detection circuit does not necessarily need to be configured with an operational amplifier (IC), and may be a discrete circuit configured with transistors.
  • IC operational amplifier
  • control circuits 5, 5a, and 5b do not necessarily have to be provided in the motor driving device, and may be external devices that provide drive signals to the motor driving device. Also, the control circuits 5, 5a and 5b may be composed of an IC, a discrete circuit, or a combination thereof.
  • the motor drive device can be used as a motor drive device having an overvoltage protection function, particularly as a motor drive device capable of suppressing an increase in voltage applied to switching elements due to regenerated power.

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Abstract

モータ駆動装置（１０）は、第１のハイサイドトランジスタ（１１）のゲート端子とグランドとの間に接続された、ツェナーダイオード（１０４）と検出抵抗（１０５）との直列回路と、検出抵抗（１０５）の電圧を基準電圧Ｖｒと比較する比較器（１０６）と、比較器（１０６）が出力する検出信号によって第１のハイサイドトランジスタ（１１）のゲートーソース端子間を短絡する第１の駆動トランジスタ（１０２）と、制御回路（５）と、制御回路（５）からの駆動信号にかかわらず第１の駆動トランジスタ（１０２）を開状態とするＯＲ回路（１０８）とを有することにより、電源電圧Ｖｃが上昇し、第１のハイサイドトランジスタ（１１）のゲート端子が所定電圧以上になると第１のハイサイドトランジスタ（１１）を導通させることにより、電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。

Description

モータ駆動装置
　本開示は過電圧保護機能を有するモータ駆動装置に関する。
　従来、過電圧保護機能を有するモータ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１では、モータ駆動装置には、４つのスイッチング素子からなるＨ型ブリッジ回路によりモータを正逆回転制御する主回路に、２つの保護回路が設けられている。バッテリと主回路とを接続するリレーＲＹが開放され、例えばモータが外力で正転回転されると、モータに発生する誘起電圧はハイサイド及びローサイドの２つのスイッチング素子の接続点の電位を上昇させ、やがてスイッチング素子のボディダイオードを介して、リレーの主回路側に接続されたコンデンサを充電する。ローサイドスイッチング素子への印加電圧、即ち上記接続点の電位が所定値を越えると、保護回路のツェナーダイオードがブレークダウンし、ツェナーダイオードと直列に接続された抵抗に電流が流れる。この電流によって抵抗に生じた電圧はローサイドスイッチング素子を駆動し、ローサイドスイッチング素子が導通する。このことによって、モータからローサイドスイッチング素子を通って電流が流れ出し、上記接続点の電位上昇は抑制され、ハイサイド及びローサイドのスイッチング素子への過電圧印加を防ぐ。
特開平１０－７０８９７号公報
　上記従来技術では、リレーが開放して主回路がバッテリから遮断され、モータが外力により回転されて誘起電圧が発生する場合に、スイッチング素子への過電圧印加を抑制している。また、誘起電圧が発生していない通常の状態であれば、保護回路がローサイドスイッチング素子に出力する駆動信号はＬレベルの状態である（つまり、ローサイドスイッチング素子を導通させることはない）。しかしながら、現実では、リレーの導通/開放にかかわらず、また主回路の動作中であってもモータの回生電力によるスイッチング素子への印加電圧は上昇する。ところが、上記従来技術では、そのような回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制することができない。特に主回路の動作中においては制御回路からのスイッチング素子への駆動信号があり、特許文献１のように単に保護回路を設けてスイッチング素子を駆動する方法では、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制できないといった問題がある。
　そこで、本開示は、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
　以上に鑑み、本開示の一形態に係るモータ駆動装置は、電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子との直列回路を複数組有し、前記各直列回路の中間接続点にモータが接続されるブリッジ回路を備え、前記ハイサイドスイッチング素子は第１端子と第２端子と制御端子とを有し、前記第１端子は前記電源ラインに接続され、前記第２端子は前記ローサイドスイッチング素子に接続され、前記ハイサイドスイッチング素子は前記第１端子と前記制御端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると前記第１端子と前記第２端子との間が導通する機能を有し、前記モータ駆動装置は、さらに、少なくとも前記ハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路と、前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記グランドとの間に接続され、前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記グランドとの間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記グランドとの間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路と、前記ハイサイドスイッチング素子の前記第１端子と前記制御端子との間に接続され、前記駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチと、前記電圧検出回路からの検出信号が第１状態になると前記駆動信号にかかわらず前記駆動スイッチを開状態とする論理回路とを有する。
　本開示に係るモータ駆動装置よれば、モータの回生電力等による電源電圧の上昇を抑制することで、スイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制することが可能となる。
第１の実施例のモータ駆動装置を示す回路ブロック図である。 第１の実施例のモータ駆動装置のオンオフ動作を示す図である。 第２の実施例のモータ駆動装置を示す回路ブロック図である。 第３の実施例のモータ駆動装置を示す回路ブロック図である。 第４の実施例のモータ駆動装置を示す回路ブロック図である。
　本開示に係るモータ駆動装置は、電源ラインの電圧が第１閾値以上、上昇した場合に、オフ状態にあるハイサイド又はローサイドのスイッチング素子がオン状態になり易い状態にしておき、さらに電源ラインの電圧が上昇して第２閾値以上になった場合に、そのスイッチング素子をオン状態にするための電圧検出回路、論理回路、及び、駆動スイッチを備えることを特徴とする。これにより、従来とは異なり、主回路の動作中であっても、モータの回生電力等による電源ラインの電圧上昇が抑制され、スイッチング素子への印加電圧の上昇が抑制される。　以下、制御対象となるスイッチング素子の位置（ハイサイド／ローサイド）、及び、制御対象となるスイッチング素子のタイプ（Ｐチャネルトランジスタ／Ｎチャネルトランジスタ）の組み合わせによって定まる具体的な３種類のモータ駆動装置を、３つの実施例として、図面を参照して説明する。なお、以下で説明する実施例は、いずれも本開示の実施の形態に係るモータ駆動装置の一具体例を示す。以下の実施例で示される数値、形状、材料、回路部品、回路部品の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。また、本開示において、トランジスタのスイッチング動作における導通状態を、「オン」、「ＯＮ」又は「閉状態」ともいい、非導通状態を、「オフ」、「ＯＦＦ」又は「開状態」ともいう。
　（第１の実施例）
　図１は本開示に係る第１の実施例のモータ駆動装置１０の回路ブロック図である。モータ駆動装置１０は、モータ４を駆動する装置であり、図１において、バッテリなどの入力電源１に接続され、バッテリ逆接続防止用のダイオード２、コンデンサ３を含む。コンデンサ３の電圧をＶｃとする。尚、入力電源１は交流電源でダイオード２はブリッジダイオードといった構成でもよい。また、モータ駆動装置１０は、制御回路５を含み、制御回路用電源６から電力供給を受ける。制御回路用電源６の電圧をＶｃｃとする。モータ駆動装置１０は、ハイサイド駆動用電源７からも電力供給を受ける。ハイサイド駆動用電源７は、コンデンサ３の正極を基準電位とした負電源である。ハイサイド駆動用電源７の電圧をＶｃｃ’とする。
　また、モータ駆動装置１０は、電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子との直列回路を複数組有し、各直列回路の中間接続点に誘導性負荷（モータ４）が接続されるブリッジ回路を含む。具体的には、ブリッジ回路は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる第１のハイサイドトランジスタ１１、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる第１のローサイドトランジスタ１２、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる第２のハイサイドトランジスタ１３、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる第２のローサイドトランジスタ１４で構成される。なお、第１のハイサイドトランジスタ１１、第１のローサイドトランジスタ１２、第２のハイサイドトランジスタ１３、第２のローサイドトランジスタ１４は、以下、単に、「トランジスタ」とも呼ぶ。トランジスタ１１～１４は、それぞれボディダイオードＤ１～Ｄ４を有し、コンデンサ３の電圧Ｖｃを電源電圧としてモータ４を駆動するＨブリッジ駆動回路を構成する。以降、電源電圧Ｖｃのコンデンサ３の正極を電源ライン、Ｈブリッジ駆動回路の基準電位となるコンデンサ３の負極をグランドと称する。また、第１のハイサイドトランジスタ１１と第１のローサイドトランジスタ１２の接続点をＰ１、第２のハイサイドトランジスタ１３と第２のローサイドトランジスタ１４の接続点をＰ２とする。
　制御回路５は制御回路用電源電圧Ｖｃｃで動作し、各トランジスタ１１～１４への駆動信号ｔ１’、ｔ２、ｔ３’及びｔ４を出力する。駆動信号ｔ１’は第１のハイサイドトランジスタ１１へのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ１’」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ２は第１のローサイドトランジスタ１２への駆動信号、駆動信号ｔ３’は第２のハイサイドトランジスタ１３へのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ３’」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ４は第２のローサイドトランジスタ１４への駆動信号である。プリ駆動信号ｔ１’とプリ駆動信号ｔ３’は、ハイサイド駆動用電源電圧Ｖｃｃ’を基準電位とする信号であり、制御回路５の中でレベルシフトされて出力される。モータ駆動装置１０は、第１のハイサイド駆動回路１００及び第２のハイサイド駆動回路１００ａを含む。第１のハイサイド駆動回路１００は、プリ駆動信号ｔ１’を受電して第１のハイサイドトランジスタ１１をオンオフする。第２のハイサイド駆動回路１００ａは、プリ駆動信号ｔ３’を受電して第２のハイサイドトランジスタ１３をオンオフする。
　第１のハイサイド駆動回路１００は、第１のハイサイドトランジスタ１１のゲート－ソース間に接続される抵抗１０１、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート端子間を短絡するように接続される第１の駆動トランジスタ１０２、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のハイサイドトランジスタ１１のゲート端子とハイサイド駆動用電源７との間を短絡するように接続される第２の駆動トランジスタ１０３を含む。第１の駆動トランジスタ１０２は、ハイサイドスイッチング素子の第１端子と制御端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチの一例である。
　また、第１のハイサイド駆動回路１００は、第１のハイサイドトランジスタ１１のゲート端子とグランドとの間に接続された、ツェナー電圧Ｖｚ１のツェナーダイオード１０４と検出抵抗１０５との直列回路、及び、比較器１０６を含む。ツェナーダイオード１０４と検出抵抗１０５との接続点は、比較器１０６の正入力端子に接続される。図示しないが、電圧Ｖｒは制御回路用電源６から創出される基準電圧であり、比較器１０６の負入力端子に印加される。ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５及び比較器１０６は、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路１２０を構成している。
　また、第１のハイサイド駆動回路１００は、レベルシフト回路１０７を含む。制御回路用電源電圧Ｖｃｃで動作する比較器１０６の出力は、レベルシフト回路１０７を介してハイサイド駆動用電源電圧Ｖｃｃ’基準に変換される。プリ駆動信号ｔ１’は第２の駆動トランジスタ１０３のゲート端子に接続される。また、第１のハイサイド駆動回路１００は、プリ駆動信号ｔ１’とレベルシフト回路１０７の出力信号とが入力されるＯＲ回路１０８を含む。ＯＲ回路１０８の出力は第１の駆動トランジスタ１０２のゲート端子に接続される。ＯＲ回路１０８は、電圧検出回路１２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路の一例である。
　尚、第２のハイサイド駆動回路１００ａの構成は、第１のハイサイド駆動回路１００と同様であるので、詳細な図示と説明は省略する。
　以上のように構成されたモータ駆動装置１０について、モータ駆動装置１０のオンオフ動作を示す図２を用いて、その動作を説明する。図２の（ａ）は、第１のハイサイドトランジスタ１１と第２のローサイドトランジスタ１４がオン状態で、電源ライン（コンデンサ３の正極）から、第１のハイサイドトランジスタ１１、モータ４、第２のローサイドトランジスタ１４を介して、グランド（コンデンサ３の負極）に至る経路で電流が流れている状態である。コイルを有する誘導性負荷であるモータ４は励磁され、エネルギーが蓄えられる。コンデンサ３は放電されるが、ダイオード２を介して入力電源１から電力供給される。通電相切換動作によって第１のハイサイドトランジスタ１１と第２のローサイドトランジスタ１４がターンオフすると、モータ４への印加電圧は反転し、図２の（ｂ）のようにグランドから、第１のローサイドトランジスタ１２（ボディダイオードＤ２）、モータ４、第２のハイサイドトランジスタ１３（ボディダイオードＤ３）を介して、電源ラインに至る経路で回生電流が流れて、コンデンサ３が充電される。以上のようなスイッチング動作に伴う回生動作が繰り返されると、電源電圧Ｖｃ及び点Ｐ２の電位が上昇し、電源電圧Ｖｃが印加される第１のハイサイドトランジスタ１１と第２のローサイドトランジスタ１４の耐圧を越える可能性が有る。そこで、本実施例では、図２の（ｃ）のように、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のハイサイドトランジスタ１１を強制的に導通させ、コンデンサ３を放電するループを作って電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。図２の（ｄ）は、さらに第１のローサイドトランジスタ１２と第２のハイサイドトランジスタ１３がオン状態であって、第１のハイサイドトランジスタ１１を流れる放電電流が回生電流を上回って、コンデンサ３を放電して電源電圧Ｖｃが低下に転じた場合を示す。
　以下に、図１に示される本実施例のモータ駆動装置１０が、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のハイサイドトランジスタ１１を導通させる動作を説明する。
　まず、電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード１０４のツェナー電圧Ｖｚ１以下の通常値の場合、検出抵抗１０５には電圧が発生せず、比較器１０６の出力はＬレベルであり、ＯＲ回路１０８へ入力されるレベルシフト回路１０７の出力もＬレベルである。従って、第１の駆動トランジスタ１０２のゲート端子には第２の駆動トランジスタ１０３と同様に、プリ駆動信号ｔ１’に従った信号電圧が印加される。
　図２の（ｂ）の状態において、プリ駆動信号ｔ１’はＬレベルであり、第１の駆動トランジスタ１０２はオン、第２の駆動トランジスタ１０３はオフ状態である。このため第１のハイサイドトランジスタ１１はオフ状態であり、第１のハイサイドトランジスタ１１に電源電圧Ｖｃが印加されている。この電源電圧Ｖｃが上昇して、ツェナーダイオード１０４のツェナー電圧Ｖｚ１を越えると（つまり、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第１の所定値以上になると）、電源ラインから、第１の駆動トランジスタ１０２、ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５を介して、グランドへと電流が流れ、検出抵抗１０５に電圧が発生する。電源電圧Ｖｃの上昇に伴い、検出抵抗１０５の電圧が基準電圧Ｖｒを越えると（つまり、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第２の所定値以上になると）、比較器１０６は出力をＬレベルからＨレベル（第１状態）に反転する。Ｈレベルとなった比較器１０６の出力はレベルシフト回路１０７を介してＯＲ回路１０８に入力され、ＯＲ回路１０８の出力はＬレベルからＨレベルに反転し第１の駆動トランジスタ１０２はオフ状態となる。このため第１の駆動トランジスタ１０２に流れていた電流は、電源ラインから、抵抗１０１、ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５を介して、グランドへと流れるようになり、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート間に電圧が発生する。この電圧が第１のハイサイドトランジスタ１１のゲートしきい値に至ると、第１のハイサイドトランジスタ１１が導通し、図２の（ｃ）の状態となってコンデンサ３を放電するループを作って電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。
　以上の動作における電源電圧Ｖｃを、抵抗１０１の抵抗値をＲ１、検出抵抗１０５の抵抗値をＲ５、第１のハイサイドトランジスタ１１のゲートしきい値をＶｇｔｈとして、事象と電圧Ｖｃとの関係をまとめると、
　ツェナーダイオード１０４と検出抵抗１０５とが導通：Ｖｃ＝Ｖｚ１
　比較器１０６が反転、第１の駆動トランジスタ１０２がターンオフ：Ｖｃ＝Ｖｚ１＋Ｖｒ
　第１のハイサイドトランジスタ１１が導通：Ｖｃ＝Ｖｚ１＋（１＋Ｒ５／Ｒ１）Ｖｇｔｈ
となる。
　この時、制御回路５によって第１のローサイドトランジスタ１２がオン状態であると、第１のハイサイドトランジスタ１１を介して流れる放電電流はモータ４の回生電流を上回り、図２の（ｄ）のように、コンデンサ３の放電によって電源電圧Ｖｃは上昇から低下に転じる。すると第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート間電圧も低下し、ゲートしきい値電圧を下回ると第１のハイサイドトランジスタ１１はオフ状態になる。このことにより、第１のハイサイドトランジスタ１１を流れるコンデンサ３の放電電流が過大になることは抑制される。
　尚、第１の駆動トランジスタ１０２がターンオフする際に電源電圧Ｖｃとツェナー電圧Ｖｚ１との差電圧が抵抗１０１と検出抵抗１０５とで分割されるので、検出抵抗１０５の電圧が低下する。この低下によって比較器１０６の出力がＬレベルに戻らないように、比較器１０６はヒステリシス特性を有していることが望ましい。
　また、モータ４の動作が逆相の場合、図２に示した動作電流も逆となって、通電相切換動作時に充電される電源電圧Ｖｃが印加されるのは、第２のハイサイドトランジスタ１３と第１のローサイドトランジスタ１２である。この場合は第２のハイサイド駆動回路１００ａが動作して、第２のハイサイドトランジスタ１３を導通させることにより電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。
　以上のように、本実施例に係るモータ駆動装置１０は、電源ライン（電源電圧Ｖｃ）－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子（第１のハイサイドトランジスタ１１等）とローサイドスイッチング素子（第１のローサイドトランジスタ１２等）との直列回路を複数組有し、各直列回路の中間接続点にモータ４が接続されるブリッジ回路を備え、ハイサイドスイッチング素子は第１端子（ソース端子）と第２端子（ドレイン端子）と制御端子（ゲート端子）とを有し、第１端子は電源ラインに接続され、第２端子はローサイドスイッチング素子に接続され、ハイサイドスイッチング素子は第１端子と制御端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると第１端子と第２端子との間が導通する機能を有し、モータ駆動装置１０は、さらに、少なくともハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路５と、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間に接続され、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、ハイサイドスイッチング素子の制御端子とグランドとの間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路１２０と、ハイサイドスイッチング素子の第１端子と制御端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチ（第１の駆動トランジスタ１０２）と、電圧検出回路１２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路（ＯＲ回路１０８）とを有する。
　これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとハイサイドスイッチング素子が強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇が抑制され、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は抑制される。
　また、電圧検出回路１２０は、第１の所定値を有する第１の定電圧デバイス（ツェナーダイオード１０４）と検出抵抗１０５との直列回路と、第１の定電圧デバイスと検出抵抗１０５との接続点の電位を所定の基準電圧Ｖｒと比較して検出信号を出力する比較器１０６とを有する。これにより、簡単な回路で、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇が抑制される。
　（第２の実施例）
　図３は第２の実施例のモータ駆動装置１０ａを示す回路ブロック図である。図３において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付与し、それらの説明を省略する。異なるのは検出抵抗１０５と並列に、電圧検出回路１２１を構成するツェナーダイオード１１０を接続した点であり、ツェナーダイオード１１０のツェナー電圧Ｖｚ０は基準電圧Ｖｒより高く設定する。つまり、本実施例の第１のハイサイド駆動回路１３０は、検出抵抗１０５と並列に接続されるツェナーダイオード１１０を追加した電圧検出回路１２１を備える。なお、第２のハイサイド駆動回路１３０ａについても、同様に、検出抵抗と並列に接続されるツェナーダイオードを追加した電圧検出回路を備える。以下に、本実施例のモータ駆動装置１０ａが、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のハイサイドトランジスタ１１を導通させる動作を説明する。
　まず、電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード１０４のツェナー電圧Ｖｚ１以下の場合、検出抵抗１０５及びツェナーダイオード１１０には電圧は発生しない。電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード１０４のツェナー電圧Ｖｚ１を越えると（つまり、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると）、電源ラインから、第１の駆動トランジスタ１０２、ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５を介して、グランドへと電流が流れ、検出抵抗１０５及びツェナーダイオード１１０に電圧が発生するが、この電圧が基準電圧Ｖｒ以下であれば、比較器１０６の出力はＬレベルであり、ＯＲ回路１０８へ入力されるレベルシフト回路１０７の出力もＬレベルである。従って、第１の駆動トランジスタ１０２のゲート端子には第２の駆動トランジスタ１０３と同様に、プリ駆動信号ｔ１’に従った信号電圧が印加される。
　電源電圧Ｖｃの上昇に伴い、検出抵抗１０５及びツェナーダイオード１１０の電圧が基準電圧Ｖｒを越えると（つまり、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると）、比較器１０６は出力をＬレベルからＨレベル（第１状態）に反転する。Ｈレベルとなった比較器１０６の出力はレベルシフト回路１０７を介してＯＲ回路１０８に入力され、ＯＲ回路１０８の出力はＬレベルからＨレベルに反転し第１の駆動トランジスタ１０２はオフ状態となる。このため第１の駆動トランジスタ１０２に流れていた電流は、電源ラインから、抵抗１０１、ツェナーダイオード１０４、検出抵抗１０５を介して、グランドへと流れるようになり、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート間に電圧が発生する。やがてツェナーダイオード１１０も導通し、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ゲート間電圧が第１のハイサイドトランジスタ１１のゲートしきい値に至ると、第１のハイサイドトランジスタ１１が導通する。第１の実施例では、この時の電源電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝Ｖｚ１＋（１＋Ｒ５／Ｒ１）Ｖｇｔｈであったが、本実施例では、Ｖｃ＝Ｖｚ１＋Ｖｚ０＋Ｖｇｔｈであり、抵抗値によらなくなる。さらに以降の電源電圧Ｖｃの上昇分は第１のハイサイドトランジスタ１１のゲート電圧に加わるので、第１のハイサイドトランジスタ１１のソース－ドレイン間のオン抵抗は急速に低くなって放電電流を増加する。従って電源電圧Ｖｃの上昇抑制効果は向上する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、より確実に抑制される。
　以上のように、本実施例に係るモータ駆動装置１０ａは、電圧検出回路１２１は、第１の実施例の電圧検出回路１２０に加えて、検出抵抗１０５と並列に接続された、所定の基準電圧Ｖｒより高い電圧を有する第２の定電圧デバイス（ツェナーダイオード１１０）を有する。これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとハイサイドスイッチング素子が、より急速に、強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇がより確実に抑制される。
　（第３の実施例）
　第１及び第２の実施例では第１のハイサイドトランジスタまたは第２のハイサイドトランジスタを導通させて電源電圧Ｖｃを放電したが、ローサイドトランジスタを導通させることによっても電源電圧Ｖｃの上昇抑制はできる。
　図４は第３の実施例のモータ駆動装置１０ｂを示す回路ブロック図である。図４において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付与し、それらの説明を省略する。異なるのは図１の制御回路５を制御回路５ａとし、図１の第１のハイサイド駆動回路１００及び第２のハイサイド駆動回路１００ａの代わりに第１のローサイド駆動回路２００及び第２のローサイド駆動回路２００ａを設けた点である。
　また、制御回路用電源６及びハイサイド駆動用電源７の図示は省略し、制御回路用電源電圧Ｖｃｃのみ図示した。制御回路５ａは制御回路用電源電圧Ｖｃｃで動作し、各トランジスタ１１～１４への駆動信号ｔ１、ｔ２’、ｔ３及びｔ４’を出力する。駆動信号ｔ１は第１のハイサイドトランジスタ１１への駆動信号、駆動信号ｔ２’は第１のローサイドトランジスタ１２へのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ２’」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ３は第２のハイサイドトランジスタ１３への駆動信号、駆動信号ｔ４’は第２のローサイドトランジスタ１４へのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ４’」とも呼ぶ）である。図示は省略したが、制御回路５ａはハイサイド駆動用電源やレベルシフト回路を内包し、駆動信号ｔ１、ｔ３は第１のハイサイドトランジスタ１１及び第２のハイサイドトランジスタ１３のゲート端子に直接送信される。第１のローサイド駆動回路２００は、プリ駆動信号ｔ２’を受電して第１のローサイドトランジスタ１２をオンオフし、第２のローサイド駆動回路２００ａは、プリ駆動信号ｔ４’を受電して第２のローサイドトランジスタ１４をオンオフする。
　第１のローサイド駆動回路２００は、第１のローサイドトランジスタ１２のゲート－ソース間に接続される抵抗２０１、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のローサイドトランジスタ１２のゲート端子と制御回路用電源電圧Ｖｃｃとの間を短絡するように接続される第１の駆動トランジスタ２０２、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のローサイドトランジスタ１２のゲート－ソース端子間を短絡するように接続される第２の駆動トランジスタ２０３を含む。第２の駆動トランジスタ２０３は、ローサイドスイッチング素子の制御端子と第２端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチの一例である。
　また、第１のローサイド駆動回路２００は、電源ラインと第１のローサイドトランジスタ１２のゲート端子との間に接続された、ツェナー電圧Ｖｚ２のツェナーダイオード２０４と検出抵抗２０５との直列回路、及び、比較器２０６を含む。ツェナーダイオード２０４と検出抵抗２０５との接続点が比較器２０６の負入力端子に接続される。図示しないが、電圧Ｖｒａは制御回路用電源電圧Ｖｃｃから創出される基準電圧であり、比較器２０６の正入力端子に印加される。ツェナーダイオード２０４、検出抵抗２０５及び比較器２０６は、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路２２０を構成している。
　また、第１のローサイド駆動回路２００は、プリ駆動信号ｔ２’と比較器２０６の出力信号とが入力されるＡＮＤ回路２０７を含む。ＡＮＤ回路２０７の出力は第２の駆動トランジスタ２０３のゲート端子に接続される。ＡＮＤ回路２０７は、電圧検出回路２２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路の一例である。
　尚、第２のローサイド駆動回路２００ａの構成は、第１のローサイド駆動回路２００と同様であるので、詳細な図示と説明は省略する。
　本実施例では図２とは逆相で、通電相切換動作時に充電される電源電圧Ｖｃが印加されるのは、第２のハイサイドトランジスタ１３と第１のローサイドトランジスタ１２である。以下に、図４に示される本実施例のモータ駆動装置１０ｂが、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のローサイド駆動回路２００が第１のローサイドトランジスタ１２を導通させる動作を説明する。
　まず、プリ駆動信号ｔ２’がＬレベルの時、第１の駆動トランジスタ２０２はオン状態であり、比較器２０６の出力状態に関わらずＡＮＤ回路２０７の出力もＬレベルとなるので、第２の駆動トランジスタ２０３はオフ状態となる。第１のローサイドトランジスタ１２には制御回路用電源電圧Ｖｃｃレベルのゲート電圧が印加され、第１のローサイドトランジスタ１２はオン状態とある。この時、比較器２０６の負入力端子にも検出抵抗２０５を介してゲート電圧が印加され、比較器２０６の出力はＬレベルである。
　次にプリ駆動信号ｔ２’がＨレベルの時、第１の駆動トランジスタ２０２はオフ状態である。さらに電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード２０４のツェナー電圧Ｖｚ２以下である通常時であれば、ゲート端子への電圧供給の無い第１のローサイドトランジスタ１２はオフ状態である。比較器２０６の負入力端子にも電圧Ｖｒａ以上の電圧は発生せず、比較器２０６の出力はＨレベルとなり、ＡＮＤ回路２０７の出力はＨレベルとなり、第２の駆動トランジスタ２０３はオン状態となって、ゲート端子を地絡された第１のローサイドトランジスタ１２はオフ状態を維持する。
　ところが、電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード２０４のツェナー電圧Ｖｚ２を越えると（つまり、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると）、電源ラインから、ツェナーダイオード２０４、検出抵抗２０５、第２の駆動トランジスタ２０３を介して、グランドへと電流が流れ、検出抵抗２０５に電圧が発生する。電源電圧Ｖｃの上昇に伴い、検出抵抗２０５の電圧即ち比較器２０６の負入力端子に電圧Ｖｒａ以上の電圧が発生すると（つまり、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると）、比較器２０６の出力はＬレベル（第１状態）となり、ＡＮＤ回路２０７の出力もＬレベルとなり、第２の駆動トランジスタ２０３はオフ状態となる。すると第２の駆動トランジスタ２０３を流れていた電流は、電源ラインから、ツェナーダイオード２０４、検出抵抗２０５、抵抗２０１を介して、グランドへと流れるようになり、第１のローサイドトランジスタ１２のゲート端子に電圧が発生する。この電圧が第１のローサイドトランジスタ１２のゲートしきい値に至ると、第１のローサイドトランジスタ１２が導通し、第１のハイサイドトランジスタ１１を介してコンデンサ３を放電するループを作って電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。
　以上の動作における電源電圧Ｖｃを、抵抗２０１の抵抗値をＲ１、検出抵抗２０５の抵抗値をＲ５、第１のローサイドトランジスタ１２のゲートしきい値をＶｇｔｈとして、事象と電圧Ｖｃとの関係をまとめると、
　ツェナーダイオード２０４と検出抵抗２０５が導通：Ｖｃ＝Ｖｚ２
　比較器２０６が反転、第２の駆動トランジスタ２０３がターンオフ：Ｖｃ＝Ｖｚ２＋Ｖｒａ
　第１のローサイドトランジスタ１２が導通：Ｖｃ＝Ｖｚ２＋（１＋Ｒ５／Ｒ１）Ｖｇｔｈ
となる。
　この時、制御回路５によって第１のハイサイドトランジスタ１１がオン状態であると、第１のローサイドトランジスタ１２を介して流れる放電電流はモータの回生電流を上回り、コンデンサ３の放電によって電源電圧Ｖｃは上昇から低下に転じる。すると第１のローサイドトランジスタ１２のゲート－ソース間電圧も低下し、ゲートしきい値電圧を下回ると第１のローサイドトランジスタ１２はオフ状態になる。このことにより、第１のローサイドトランジスタ１２を流れるコンデンサ３の放電電流が過大になることは抑制される。
　また、モータ４の動作が第１の実施例で説明した場合と同様の場合、通電相切換動作時に充電される電源電圧Ｖｃが印加されるのは第１のハイサイドトランジスタ１１と第２のローサイドトランジスタ１４である。この場合は第２のローサイド駆動回路２００ａが動作して、第２のローサイドトランジスタ１４を導通させることにより電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。
　尚、第１の実施例に対して第２の実施例で説明したように、本実施例でも検出抵抗２０５と並列に、電圧検出回路２２０を構成するツェナーダイオード２１０を接続してもよい。図４においてはツェナーダイオード２１０を括弧内で示した。動作や効果は第２の実施例と同様であり、第１のローサイドトランジスタ１２が導通するのは、ツェナーダイオード２１０のツェナー電圧をＶｚ０とすると、電源電圧ＶｃがＶｃ＝Ｖｚ２＋Ｖｚ０＋Ｖｇｔｈに至った時であり、抵抗値によらなくなる。さらに以降の電源電圧Ｖｃの上昇分は第１のローサイドトランジスタ１２のゲート電圧に加わるので、第１のローサイドトランジスタ１２のドレイン－ソース間のオン抵抗は急速に低くなって放電電流を増加する。従って電源電圧Ｖｃの上昇抑制効果は向上する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、より確実に抑制される。
　以上のように、本実施例に係るモータ駆動装置１０ｂは、電源ライン（電源電圧Ｖｃ）－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子（第１のハイサイドトランジスタ１１等）とローサイドスイッチング素子（第１のローサイドトランジスタ１２等）の直列回路を複数組有し、各直列回路の中間接続点にモータ４が接続されるブリッジ回路を備え、ローサイドスイッチング素子は第１端子（ドレイン端子）と第２端子（ソース端子）と制御端子（ゲート端子）を有し、第１端子はハイサイドスイッチング素子に接続され、第２端子はグランドに接続され、ローサイドスイッチング素子は制御端子と第２端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると第１端子と第２端子間が導通する機能を有し、モータ駆動装置１０ｂは、さらに、少なくともローサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路５ａと、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、電源ラインとローサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路２２０と、ローサイドスイッチング素子の制御端子と第２端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチ（第２の駆動トランジスタ２０３）と、電圧検出回路２２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路（ＡＮＤ回路２０７）とを有する。
　これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとローサイドスイッチング素子が強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇が抑制され、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は抑制される。
　また、電圧検出回路２２０は、第１の所定値を有する第１の定電圧デバイス（ツェナーダイオード２０４）と検出抵抗２０５との直列回路と、第１の定電圧デバイスと検出抵抗２０５との接続点電位を所定の基準電圧Ｖｒと比較して検出信号を出力する比較器２０６とを有する。これにより、簡単な回路で、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇が抑制される。
　また、電圧検出回路２２０は、さらに、検出抵抗２０５と並列に接続された、所定の基準電圧Ｖｒより高い電圧を有する第２の定電圧デバイス（ツェナーダイオード２１０）を有する。これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとローサイドスイッチング素子が、より急速に、強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇がより確実に抑制される。
　（第４の実施例）
　第１の実施例では第１または第２のハイサイドトランジスタはＰチャネルＭＯＳＦＥＴであったが、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであっても電源電圧Ｖｃの上昇抑制はできる。
　図５は第４の実施例のモータ駆動装置１０ｃを示す回路ブロック図である。図５において、図１と同様の構成要素については同一符号を付与し、それらの説明を省略する。異なるのは、第１または第２のハイサイドトランジスタがＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、図１と区別のため、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂ、第２のハイサイドトランジスタ１３ｂとした。また、図１の制御回路５を制御回路５ｂとし、図１の第１のハイサイド駆動回路１００及び第２のハイサイド駆動回路１００ａの構成を変えて第１のハイサイド駆動回路３００及び第２のハイサイド駆動回路３００ａを設けた点である。
　制御回路５ｂは制御回路用電源電圧Ｖｃｃで動作し、各トランジスタ１１ｂ、１２、１３ｂ、１４の駆動信号ｔ１”、ｔ２、ｔ３”及びｔ４を出力する。駆動信号ｔ１”は第１のハイサイドトランジスタ１１ｂへのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ１”」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ２は第１のローサイドトランジスタ１２への駆動信号、駆動信号ｔ３”は第２のハイサイドトランジスタ１３ｂへのプリ駆動信号（以下、「プリ駆動信号ｔ３”」とも呼ぶ）、駆動信号ｔ４は第２のローサイドトランジスタ１４への駆動信号である。第１のハイサイド駆動回路３００は、プリ駆動信号ｔ１”を受電して第１のハイサイドトランジスタ１１ｂをオンオフし、第２のハイサイド駆動回路３００ａは、プリ駆動信号ｔ３”を受電して第２のハイサイドトランジスタ１３ｂをオンオフする。図示は省略したが、制御回路５ｂはレベルシフト回路を内包し、駆動信号ｔ１”、ｔ３”は第１のハイサイドトランジスタ１１ｂ及び第２のハイサイドトランジスタ１３ｂのソース端子電位を基準電位とする信号に変換される。
　第１のハイサイド駆動回路３００において、ハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃは、後述するブートストラップ回路によって創出される。第１のハイサイド駆動回路３００は、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート－ソース間に接続される抵抗３０１、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子とハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃとの間を短絡するように接続される第１の駆動トランジスタ３０２、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート－ソース端子間を短絡するように接続される第２の駆動トランジスタ３０３を含む。第２の駆動トランジスタ３０３は、ハイサイドスイッチング素子の制御端子と第２端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチの一例である。
　また、第１のハイサイド駆動回路３００は、電源ラインと第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子との間に接続された、ツェナー電圧Ｖｚ３のツェナーダイオード３０４と検出抵抗３０５との直列回路、及び、比較器３０６を含む。ツェナーダイオード３０４と検出抵抗３０５との接続点は、比較器３０６の負入力端子に接続される。図示しないが、電圧Ｖｒｂはハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃから創出される基準電圧であり、比較器３０６の正入力端子に印加される。ツェナーダイオード３０４、検出抵抗３０５及び比較器３０６は、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路３２０を構成している。
　また、第１のハイサイド駆動回路３００は、プリ駆動信号ｔ１”と比較器３０６の出力信号が入力されるＡＮＤ回路３０７を含む。プリ駆動信号ｔ１”は第１の駆動トランジスタ３０２のゲート端子に印加される。ＡＮＤ回路３０７の出力は第２の駆動トランジスタ３０３のゲート端子に接続される。ＡＮＤ回路３０７は、電圧検出回路３２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路の一例である。
　また、第１のハイサイド駆動回路３００は、ダイオード３０８、コンデンサ３０９を含む。ダイオード３０８及びコンデンサ３０９は、第１のローサイドトランジスタ１２のオン時に制御回路用電源電圧Ｖｃｃからダイオード３０８を介してコンデンサ３０９を充電することにより、コンデンサ３０９にハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃを発生させるブートストラップ回路である。尚、第２のハイサイド駆動回路３００ａの構成は、第１のハイサイド駆動回路３００と同様であるので、図示と説明は省略する。
　以下に、図５に示される本実施例のモータ駆動装置１０ｃが、電源電圧Ｖｃが所定値を越えると第１のハイサイドトランジスタ１１ｂを導通させる動作を説明する。
　まず、プリ駆動信号ｔ１”がＬレベルの時、第１の駆動トランジスタ３０２はオン状態であり、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子にはハイサイド駆動用電源電圧Ｖｂｃが印加される。しかしこの時、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオン状態であるので、比較器３０６の負入力端子はツェナーダイオード３０４を介して第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのソース端子に落とされて電圧は発生せず、比較器３０６はＨレベルを出力する。しかしＬレベルのプリ駆動信号ｔ１”を入力しているＡＮＤ回路３０７はＬレベルを出力し、第２の駆動トランジスタ３０３はオフ状態であって、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオン状態を維持する。
　次にプリ駆動信号ｔ１”がＨレベルの時、第１の駆動トランジスタ３０２はオフ状態である。さらに電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード３０４のツェナー電圧Ｖｚ３以下である通常時であれば、ゲート端子への電圧供給の無い第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオフ状態である。比較器３０６の負入力端子にも電圧Ｖｒｂ以上の電圧は発生せず、比較器３０６の出力はＨレベルとなり、ＡＮＤ回路３０７の出力はＨレベルとなり、第２の駆動トランジスタ３０３はオン状態となって、ゲート端子を地絡された第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオフ状態を維持する。
　ところが、電源電圧Ｖｃがツェナーダイオード３０４のツェナー電圧Ｖｚ３を越えると（つまり、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると）、電源ラインから、ツェナーダイオード３０４、検出抵抗３０５、第２の駆動トランジスタ３０３、第１のローサイドトランジスタ１２を介して、グランドへと電流が流れ、検出抵抗３０５に電圧が発生する。電源電圧Ｖｃの上昇に伴い、検出抵抗３０５の電圧即ち比較器３０６の負入力端子に電圧Ｖｒｂ以上の電圧が発生すると（つまり、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になる）、比較器３０６の出力はＬレベル（第１状態）となり、ＡＮＤ回路３０７の出力もＬレベルとなって、第２の駆動トランジスタ３０３はオフ状態となる。すると第２の駆動トランジスタ３０３を流れていた電流は、電源ラインから、ツェナーダイオード３０４、検出抵抗３０５、抵抗３０１、第１のローサイドトランジスタ１２を介して、グランドへと流れるようになり、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート端子に電圧が発生する。この電圧が第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲートしきい値に至ると、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂが導通し、コンデンサ３を放電するループを作って電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。
　以上の動作における電源電圧Ｖｃを、抵抗３０１の抵抗値をＲ１、検出抵抗３０５の抵抗値をＲ５、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲートしきい値をＶｇｔｈとして、事象と電圧Ｖｃとの関係をまとめると、
　ツェナーダイオード３０４と検出抵抗３０５が導通：Ｖｃ＝Ｖｚ３
　比較器３０６が反転、第２の駆動トランジスタ３０３がターンオフ：Ｖｃ＝Ｖｚ３＋Ｖｒｂ
　第１のハイサイドトランジスタ１１ｂが導通：Ｖｃ＝Ｖｚ３＋（１＋Ｒ５／Ｒ１）Ｖｇｔｈ
となる。
　この時、制御回路５によって第１のローサイドトランジスタ１２がオン状態であると、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂを介して流れる放電電流はモータの回生電流を上回り、コンデンサ３の放電によって電源電圧Ｖｃは上昇から低下に転じる。すると第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート－ソース間電圧も低下し、ゲートしきい値電圧を下回ると第１のハイサイドトランジスタ１１ｂはオフ状態になる。このことにより、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂを流れるコンデンサ３の放電電流が過大になることは抑制される。
　また、モータ４の動作が逆相の場合、動作電流も逆となって通電相切換動作時に充電される電源電圧Ｖｃが印加されるのは第２のハイサイドトランジスタ１３ｂと第１のローサイドトランジスタ１２である。この場合は第２のハイサイド駆動回路３００ａが動作して、第２のハイサイドトランジスタ１３ｂを導通させることにより電源電圧Ｖｃの上昇を抑制する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、抑制される。
　尚、第１の実施例に対して第２の実施例で説明したように、本実施例でも検出抵抗３０５と並列に、電圧検出回路３２０を構成するツェナーダイオード３１０を接続してもよい。図５においてはツェナーダイオード３１０を括弧内で示した。動作や効果は第２の実施例と同様であり、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂが導通するのは、ツェナーダイオード３１０のツェナー電圧をＶｚ０とすると、電源電圧ＶｃがＶｃ＝Ｖｚ３＋Ｖｚ０＋Ｖｇｔｈに至った時であり、抵抗値によらなくなる。さらに以降の電源電圧Ｖｃの上昇分は第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのゲート電圧に加わるので、第１のハイサイドトランジスタ１１ｂのドレイン－ソース間のオン抵抗は急速に低くなって放電電流を増加する。従って電源電圧Ｖｃの上昇抑制効果は向上する。その結果、回生電力による、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は、より確実に抑制される。
　以上のように、本実施例に係るモータ駆動装置１０ｃは、電源ライン（電源電圧Ｖｃ）－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子（第１のハイサイドトランジスタ１１ｂ等）とローサイドスイッチング素子（第１のローサイドトランジスタ１２等）の直列回路を複数組有し、各直列回路の中間接続点にモータ４が接続されるブリッジ回路を備え、ハイサイドスイッチング素子は第１端子（ドレイン端子）と第２端子（ソース端子）と制御端子（ゲート端子）を有し、第１端子は電源ラインに接続され、第２端子はローサイドスイッチング素子に接続され、ハイサイドスイッチング素子は制御端子と第２端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると第１端子と第２端子間が導通する機能を有し、モータ駆動装置１０ｃは、さらに、少なくともハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路５ｂと、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、電源ラインとハイサイドスイッチング素子の制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路３２０と、ハイサイドスイッチング素子の制御端子と第２端子との間に接続され、駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチ（第２の駆動トランジスタ３０３）と、電圧検出回路３２０からの検出信号が第１状態になると駆動信号にかかわらず駆動スイッチを開状態とする論理回路（ＡＮＤ回路３０７）とを有する。
　これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとハイサイドスイッチング素子が強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇が抑制され、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子へ印加電圧の上昇は抑制される。
　また、電圧検出回路３２０は、第１の所定値を有する第１の定電圧デバイス（ツェナーダイオード３０４）と検出抵抗３０５との直列回路と、第１の定電圧デバイスと検出抵抗３０５との接続点電位を所定の基準電圧Ｖｒと比較して検出信号を出力する比較器３０６と、を有する。これにより、簡単な回路で、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇が抑制される。
　また、電圧検出回路３２０は、さらに、検出抵抗３０５と並列に接続された、所定の基準電圧Ｖｒより高い電圧を有する第２の定電圧デバイス（ツェナーダイオード３１０）を有する。これにより、回生電力によって電源ラインの電圧が所定値を越えるとハイサイドスイッチング素子が、より急速に、強制的に導通され、電源ラインの電圧上昇がより確実に抑制される。
　以上、本開示に係るモータ駆動装置について、実施の形態及び実施例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及び実施例に施したものや、実施の形態及び実施例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲内に含まれる。
　例えば、以上の本開示に係る実施の形態及び各実施例では単相のモータ駆動装置で説明してきたが、本開示に係るモータ駆動装置はこの構成に限定されるものではない。電源電圧検出及び電源電圧上昇の抑制は、電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタの各直列回路に施す構成であるので、例えば３相の駆動装置であってもその各直列回路に設けることができるのは言うまでもない。
　また、電圧検出回路は、各実施例で示された回路に限られず、第１の所定値を閾値とする第１比較器、及び、第２の所定値を閾値とする第２比較器等で構成されてもよい。
　また、電圧検出回路を構成する比較器は、必ずしも演算増幅器（ＩＣ）で構成される必要はなく、トランジスタで構成されるディスクリート回路であってもよい。
　また、制御回路５、５ａ及び５ｂは、必ずしもモータ駆動装置に備えられる必要はなく、モータ駆動装置に対して駆動信号を提供する外部デバイスであってもよい。また、制御回路５、５ａ及び５ｂは、ＩＣ、ディスクリート回路及びそれらの混在のいずれで構成されてもよい。
　本開示に係るモータ駆動装置は、過電圧保護機能を有するモータ駆動装置として、特に、回生電力によるスイッチング素子への印加電圧の上昇を抑制できるモータ駆動装置として、利用できる。
　１　入力電源(バッテリ)
　２　逆接続防止用のダイオード
　３　コンデンサ
　４　モータ
　５、５ａ、５ｂ　制御回路
　６　制御回路用電源
　７　ハイサイド駆動用電源
　１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　モータ駆動装置
　１１、１１ｂ　第１のハイサイドトランジスタ
　１２　第１のローサイドトランジスタ
　１３、１３ｂ　第２のハイサイドトランジスタ
　１４　第２のローサイドトランジスタ
　１００、１３０、３００　第１のハイサイド駆動回路
　２００　第１のローサイド駆動回路
　１００ａ、１３０ａ、３００ａ　第２のハイサイド駆動回路
　２００ａ　第２のローサイド駆動回路
　１０１、２０１、３０１　抵抗
　１０２、２０２、３０２　第１の駆動トランジスタ
　１０３、２０３、３０３　第２の駆動トランジスタ
　１０４、１１０、２０４、２１０、３０４、３１０　ツェナーダイオード
　１０５、２０５、３０５　検出抵抗
　１０６、２０６、３０６　比較器
　１０７　レベルシフト回路
　１０８　ＯＲ回路
　１２０、１２１、２２０、３２０　電圧検出回路
　２０７、３０７　ＡＮＤ回路
　３０８　ダイオード
　３０９　コンデンサ

Claims (9)

  1. 　モータ駆動装置であって、
    　電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子との直列回路を複数組有し、前記各直列回路の中間接続点にモータが接続されるブリッジ回路を備え、
    　前記ハイサイドスイッチング素子は第１端子と第２端子と制御端子とを有し、前記第１端子は前記電源ラインに接続され、前記第２端子は前記ローサイドスイッチング素子に接続され、前記ハイサイドスイッチング素子は前記第１端子と前記制御端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると前記第１端子と前記第２端子との間が導通する機能を有し、
    　前記モータ駆動装置は、さらに、
    　少なくとも前記ハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路と、
    　前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記グランドとの間に接続され、前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記グランドとの間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記グランドとの間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路と、
    　前記ハイサイドスイッチング素子の前記第１端子と前記制御端子との間に接続され、前記駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチと、
    　前記電圧検出回路からの検出信号が第１状態になると前記駆動信号にかかわらず前記駆動スイッチを開状態とする論理回路とを有する、モータ駆動装置。
  2. 　前記電圧検出回路は、前記第１の所定値を有する第１の定電圧デバイスと検出抵抗との直列回路と、前記第１の定電圧デバイスと前記検出抵抗との接続点の電位を所定の基準電圧と比較して前記検出信号を出力する比較器とを有する、請求項１記載のモータ駆動装置。
  3. 　前記電圧検出回路は、さらに、前記検出抵抗と並列に接続された、前記所定の基準電圧より高い電圧を有する第２の定電圧デバイスを有する、請求項２記載のモータ駆動装置。
  4. 　モータ駆動装置であって、
    　電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子の直列回路を複数組有し、前記各直列回路の中間接続点にモータが接続されるブリッジ回路を備え、
    　前記ローサイドスイッチング素子は第１端子と第２端子と制御端子を有し、前記第１端子は前記ハイサイドスイッチング素子に接続され、前記第２端子は前記グランドに接続され、前記ローサイドスイッチング素子は前記制御端子と前記第２端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると前記第１端子と前記第２端子間が導通する機能を有し、
    　前記モータ駆動装置は、さらに、
    　少なくとも前記ローサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路と、
    　前記電源ラインと前記ローサイドスイッチング素子の制御端子との間に接続され、前記電源ラインと前記ローサイドスイッチング素子の前記制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、前記電源ラインと前記ローサイドスイッチング素子の前記制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路と、
    　前記ローサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記第２端子との間に接続され、前記駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチと、
    　前記電圧検出回路からの検出信号が第１状態になると前記駆動信号にかかわらず前記駆動スイッチを開状態とする論理回路とを有する、モータ駆動装置。
  5. 　前記電圧検出回路は、前記第１の所定値を有する第１の定電圧デバイスと検出抵抗との直列回路と、前記第１の定電圧デバイスと前記検出抵抗との接続点電位を所定の基準電圧と比較して前記検出信号を出力する比較器とを有する、請求項４記載のモータ駆動装置。
  6. 　前記電圧検出回路は、さらに、前記検出抵抗と並列に接続された、前記所定の基準電圧より高い電圧を有する第２の定電圧デバイスを有する、請求項５記載のモータ駆動装置。
  7. 　モータ駆動装置であって、
    　電源ライン－グランド間に接続されるハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子の直列回路を複数組有し、前記各直列回路の中間接続点にモータが接続されるブリッジ回路を備え、
    　前記ハイサイドスイッチング素子は第１端子と第２端子と制御端子を有し、前記第１端子は前記電源ラインに接続され、前記第２端子は前記ローサイドスイッチング素子に接続され、前記ハイサイドスイッチング素子は前記制御端子と前記第２端子との間に所定のしきい値以上の電圧が印加されると前記第１端子と前記第２端子間が導通する機能を有し、
    　前記モータ駆動装置は、さらに、
    　少なくとも前記ハイサイドスイッチング素子を駆動するための駆動信号を出力する制御回路と、
    　前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間に接続され、前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間の電圧が第１の所定値以上になると導通し、前記電源ラインと前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子との間の電圧が第２の所定値以上になると第１状態となる検出信号を出力する電圧検出回路と、
    　前記ハイサイドスイッチング素子の前記制御端子と前記第２端子との間に接続され、前記駆動信号に応じて開閉する駆動スイッチと、
    　前記電圧検出回路からの検出信号が第１状態になると前記駆動信号にかかわらず前記駆動スイッチを開状態とする論理回路とを有する、モータ駆動装置。
  8. 　前記電圧検出回路は、前記第１の所定値を有する第１の定電圧デバイスと検出抵抗との直列回路と、前記第１の定電圧デバイスと前記検出抵抗との接続点電位を所定の基準電圧と比較して前記検出信号を出力する比較器と、を有する請求項４記載のモータ駆動装置。
  9. 　前記電圧検出回路は、さらに、前記検出抵抗と並列に接続された、前記所定の基準電圧より高い電圧を有する第２の定電圧デバイスを有する、請求項８記載のモータ駆動装置。
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