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JP2024135298A - Motor driver circuits, electronic devices - Google Patents

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JP2024135298A
JP2024135298A JP2023045919A JP2023045919A JP2024135298A JP 2024135298 A JP2024135298 A JP 2024135298A JP 2023045919 A JP2023045919 A JP 2023045919A JP 2023045919 A JP2023045919 A JP 2023045919A JP 2024135298 A JP2024135298 A JP 2024135298A
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Japan
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phase
voltage
circuit
clamp
neutral point
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JP2023045919A
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Japanese (ja)
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裕樹 菅本
Hiroki Sugamoto
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

To provide a motor driver circuit capable of detecting a zero cross of a back electromotive force with high accuracy.SOLUTION: A U-phase output pin VU is connected with a U-phase coil of a three-phase DC motor. A neutral point pin COM is connected so as to receive a neutral point voltage VCOM of the three-phase motor. When a power supply voltage of a three-phase inverter circuit 110 is defined as Vcc, a neutral point clamp circuit 260 outputs a neutral point clamp voltage VCOM' corresponding to a voltage obtained by clamping a neutral point voltage VCOM generated in the neutral point pin so as not to exceed a first clamp level which is determined on the basis of Vcc/2. A U-phase clamp circuit 250U outputs a U-phase clamp voltage VU' corresponding to a voltage obtained by clamping a U-phase voltage VU generated in the U-phase output pin VU so as not to exceed a second clamp level VCL2 which is determined higher than the first clamp level VCL1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、モータドライバ回路に関する。 This disclosure relates to a motor driver circuit.

モータドライバ回路やDC/DCコンバータ、電力変換装置などにおいて、パワートランジスタを用いたハーフブリッジ回路、Hブリッジ回路、三相ブリッジ回路(以下、ブリッジ回路と総称する)が多用されている。 Half-bridge circuits, H-bridge circuits, and three-phase bridge circuits (collectively referred to as bridge circuits below) that use power transistors are widely used in motor driver circuits, DC/DC converters, power conversion devices, and the like.

ブリッジ回路は、相ごとに、電源端子と接地端子の間に直列に設けられた上アームおよび下アームを備える。上アームは、並列に接続されるハイサイドトランジスタおよびフライホイルダイオードを含む。下アームは、並列に接続されるローサイドトランジスタおよびフライホイルダイオードを含む。 The bridge circuit has an upper arm and a lower arm arranged in series between a power supply terminal and a ground terminal for each phase. The upper arm includes a high-side transistor and a flywheel diode connected in parallel. The lower arm includes a low-side transistor and a flywheel diode connected in parallel.

ブラシレスDCモータを回転させるためには、ロータの位置に応じて駆動相を順に切り替える必要がある。ブラシレスDCモータの駆動方式には、ホール素子を用いたセンサ方式と、ホール素子を用いないセンサレス方式がある。センサレス方式では、モータの各相のコイルに発生する逆起電力(BEMF:Back Electromotive Force)がゼロとなるタイミングを検出し、駆動相を切り替える。 To rotate a brushless DC motor, the drive phase must be switched in sequence according to the rotor position. There are two drive methods for brushless DC motors: a sensor method using a Hall element and a sensorless method that does not use a Hall element. In the sensorless method, the drive phase is switched by detecting the timing when the back electromotive force (BEMF: Back Electromotive Force) generated in the coils of each phase of the motor becomes zero.

逆起電力の検出には、コンパレータによって行われる。逆起電力の検出の際は、各相のインバータの出力はハイインピーダンスとされる。この状態で、コンパレータは、三相モータの中性点の電圧を、各相のインバータの出力電圧と比較することにより、逆起電力がゼロとなるタイミングを検出する。 The detection of back electromotive force is performed by a comparator. When detecting back electromotive force, the output of the inverter for each phase is set to high impedance. In this state, the comparator detects the timing at which the back electromotive force becomes zero by comparing the voltage at the neutral point of the three-phase motor with the output voltage of the inverter for each phase.

特許第7169815号Patent No. 7169815

インバータの電源電圧をVccとするとき、三相モータの中性点の電圧はVcc/2付近に保たれている一方で、各相のインバータの出力電圧は、電源電圧Vccと0Vの間でスイングする。したがって、インバータの出力をコンパレータに直接入力しようとすると、コンパレータに要求される耐圧が高くなる。 When the power supply voltage of the inverter is Vcc, the voltage at the neutral point of a three-phase motor is kept near Vcc/2, while the output voltage of the inverter for each phase swings between the power supply voltage Vcc and 0 V. Therefore, if the output of the inverter is to be directly input to a comparator, the comparator is required to have a high withstand voltage.

コンパレータに要求される耐圧を下げるために、コンパレータの入力側に、インバータの出力電圧を分圧する分圧回路と、中性点電圧を同じ分圧比でする分圧回路と、を設け、分圧後の出力電圧および中性点電圧をコンパレータに入力する手法が採られる場合がある。この手法は、分圧比を高くすることにより、コンパレータに必要な耐圧を下げることができる。 To lower the voltage resistance required of the comparator, a method is sometimes used in which a voltage divider circuit that divides the inverter's output voltage and a voltage divider circuit that divides the neutral point voltage at the same voltage division ratio are provided on the input side of the comparator, and the divided output voltage and neutral point voltage are input to the comparator. This method can lower the voltage resistance required of the comparator by increasing the voltage division ratio.

しかしながら、出力電圧の分圧回路の分圧比と、中性点電圧の分圧回路の分圧比がばらつくと、検出精度が低下するという問題がある。また分圧回路の抵抗と寄生容量がフィルタを形成するため、検出速度が低下する場合もある。 However, if there is variation in the voltage division ratio of the voltage divider circuit for the output voltage and the voltage division ratio of the voltage divider circuit for the neutral point voltage, there is a problem that the detection accuracy decreases. In addition, the resistance and parasitic capacitance of the voltage divider circuit form a filter, which may reduce the detection speed.

本開示は係る状況においてなされたものあり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、高精度で逆起電力のゼロクロスを検出可能なモータドライバ回路の提供にある。 The present disclosure has been made in light of such circumstances, and one exemplary purpose of one aspect thereof is to provide a motor driver circuit capable of detecting the zero crossing of the back electromotive force with high accuracy.

本開示のある態様は、三相DCモータを駆動するモータドライバ回路に関する。モータドライバ回路は、三相DCモータのU相コイルと接続されるべきU相出力ピンと、三相DCモータのV相コイルと接続されるべきV相出力ピンと、三相DCモータのW相コイルと接続されるべきW相出力ピンと、三相DCモータの中性点電圧を受けるように接続されるべき中性点ピンと、三相インバータ回路の電源電圧をVccとするとき、中性点電圧をVcc/2にもとづいて定めた第1クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当する中性点クランプ電圧を出力する中性点クランプ回路と、U相出力ピンに生ずるU相電圧を第1クランプレベルより高く定めた第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するU相クランプ電圧を出力するU相クランプ回路と、V相出力ピンに生ずるV相電圧を第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するV相クランプ電圧を出力するV相クランプ回路と、W相出力ピンに生ずるW相電圧を第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するW相クランプ電圧を出力するW相クランプ回路と、U相クランプ電圧を中性点クランプ電圧と比較するU相比較回路と、V相クランプ電圧を中性点クランプ電圧と比較するV相比較回路と、W相クランプ電圧を中性点クランプ電圧と比較するW相比較回路と、U相比較回路、V相比較回路、W相比較回路の出力にもとづいて、三相インバータ回路を制御するための制御信号を生成する制御回路と、を備える。 An aspect of the present disclosure relates to a motor driver circuit for driving a three-phase DC motor. The motor driver circuit includes a U-phase output pin to be connected to a U-phase coil of the three-phase DC motor, a V-phase output pin to be connected to a V-phase coil of the three-phase DC motor, a W-phase output pin to be connected to a W-phase coil of the three-phase DC motor, a neutral pin to be connected to receive a neutral point voltage of the three-phase DC motor, a neutral point clamp circuit that outputs a neutral point clamp voltage equivalent to a voltage clamped so as not to exceed a first clamp level determined based on Vcc/2 when the power supply voltage of the three-phase inverter circuit is Vcc, and a U-phase clamp circuit that outputs a U-phase clamp voltage equivalent to a voltage clamped so as not to exceed a second clamp level determined higher than the first clamp level when the power supply voltage of the three-phase inverter circuit is Vcc. The three-phase inverter circuit includes a V-phase clamp circuit, a V-phase clamp circuit that outputs a V-phase clamp voltage equivalent to a voltage obtained by clamping the V-phase voltage generated at the V-phase output pin so that it does not exceed a second clamp level, a W-phase clamp circuit that outputs a W-phase clamp voltage equivalent to a voltage obtained by clamping the W-phase voltage generated at the W-phase output pin so that it does not exceed the second clamp level, a U-phase comparison circuit that compares the U-phase clamp voltage with a neutral point clamp voltage, a V-phase comparison circuit that compares the V-phase clamp voltage with the neutral point clamp voltage, a W-phase comparison circuit that compares the W-phase clamp voltage with the neutral point clamp voltage, and a control circuit that generates a control signal for controlling the three-phase inverter circuit based on the outputs of the U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit.

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 In addition, any combination of the above components, or mutual substitution of components or expressions between methods, devices, systems, etc., are also valid aspects of the present invention.

本開示のある態様によれば、高精度で逆起電力のゼロクロスを検出できる。 According to certain aspects of the present disclosure, it is possible to detect the zero crossing of the back electromotive force with high accuracy.

図1は、実施形態に係るモータドライバ回路を備えるモータ回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a motor circuit including a motor driver circuit according to an embodiment. 図2は、実施形態に係るモータドライバ回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the motor driver circuit according to the embodiment. 図3は、図2のモータドライバ回路の動作波形図である。FIG. 3 is an operational waveform diagram of the motor driver circuit of FIG. 図4は、U相逆起電力検出回路の構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the U-phase back electromotive force detection circuit. 図5は、図4のU相逆起電力検出回路の一例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the U-phase back electromotive force detection circuit of FIG. 図6は、図4のU相逆起電力検出回路の別の一例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing another example of the U-phase back electromotive force detection circuit of FIG. 図7は、U相比較回路の変形例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a modification of the U-phase comparator circuit. 図8は、U相逆起電力検出回路の変形例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a modification of the U-phase back electromotive force detection circuit.

(実施形態の概要)
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、1つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態(実施例や変形例)または複数の実施形態(実施例や変形例)を指すものとして用いる場合がある。
(Overview of the embodiment)
A summary of some exemplary embodiments of the present disclosure will be described. This summary is intended to provide a simplified description of some concepts of one or more embodiments for the purpose of providing a basic understanding of the embodiments as a prelude to the detailed description that follows, and is not intended to limit the scope of the invention or disclosure. For convenience, the term "one embodiment" may be used to refer to one embodiment (example or variant) or multiple embodiments (examples or variants) disclosed in this specification.

この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。その唯一の目的は、後で提示するより詳細な説明の前置きとして、1つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化した形で提示することである。 This summary is not an exhaustive overview of all possible embodiments, and is not intended to identify key elements of all embodiments or to delineate the scope of some or all aspects. Its sole purpose is to present some concepts of one or more embodiments in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

一実施形態に係るモータドライバ回路は、三相DCモータのU相コイルと接続されるべきU相出力ピンと、三相DCモータのV相コイルと接続されるべきV相出力ピンと、三相DCモータのW相コイルと接続されるべきW相出力ピンと、三相DCモータの中性点電圧を受けるように接続されるべき中性点ピンと、三相インバータ回路の電源電圧をVccとするとき、中性点電圧をVcc/2にもとづいて定めた第1クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当する中性点クランプ電圧を出力する中性点クランプ回路と、U相出力ピンに生ずるU相電圧を第1クランプレベルより高く定めた第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するU相クランプ電圧を出力するU相クランプ回路と、V相出力ピンに生ずるV相電圧を第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するV相クランプ電圧を出力するV相クランプ回路と、W相出力ピンに生ずるW相電圧を第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するW相クランプ電圧を出力するW相クランプ回路と、U相クランプ電圧を中性点クランプ電圧と比較するU相比較回路と、V相クランプ電圧を中性点クランプ電圧と比較するV相比較回路と、W相クランプ電圧を中性点クランプ電圧と比較するW相比較回路と、U相比較回路、V相比較回路、W相比較回路の出力にもとづいて、三相インバータ回路を制御するための制御信号を生成する制御回路と、を備える。 A motor driver circuit according to one embodiment includes a U-phase output pin to be connected to a U-phase coil of a three-phase DC motor, a V-phase output pin to be connected to a V-phase coil of a three-phase DC motor, a W-phase output pin to be connected to a W-phase coil of a three-phase DC motor, a neutral pin to be connected to receive a neutral point voltage of the three-phase DC motor, a neutral point clamp circuit that outputs a neutral point clamp voltage equivalent to a voltage clamped so that the neutral point voltage does not exceed a first clamp level determined based on Vcc/2 when the power supply voltage of the three-phase inverter circuit is Vcc, and a U-phase clamp voltage equivalent to a voltage clamped so that the U-phase voltage generated at the U-phase output pin does not exceed a second clamp level determined to be higher than the first clamp level. The inverter circuit includes a U-phase clamp circuit that outputs a V-phase clamp voltage equivalent to a voltage obtained by clamping the V-phase voltage generated at the V-phase output pin so that it does not exceed a second clamp level, a W-phase clamp circuit that outputs a W-phase clamp voltage equivalent to a voltage obtained by clamping the W-phase voltage generated at the W-phase output pin so that it does not exceed the second clamp level, a U-phase comparison circuit that compares the U-phase clamp voltage with a neutral point clamp voltage, a V-phase comparison circuit that compares the V-phase clamp voltage with the neutral point clamp voltage, a W-phase comparison circuit that compares the W-phase clamp voltage with the neutral point clamp voltage, and a control circuit that generates a control signal for controlling the three-phase inverter circuit based on the outputs of the U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit.

モータ回路が正常動作しているとき、三相DCモータの中性点電圧は、電源電圧Vccの中点電圧Vcc/2近傍に維持される。また逆起電力のゼロクロス検出において必要とされるのは、各相電圧が中性点電圧とクロスするタイミングであるから、中性点電圧を大きく上回っている相電圧は監視する必要が無い。そこで、正常時の中点電圧Vcc/2を基準として、それと同じか、それよりわずかに高いレベルに第1クランプレベルを定めて中性点電圧をクランプし、第1クランプレベルより高いレベルに第2クランプレベルを定めて相電圧をクランプし、クランプ後の中性点電圧と相電圧を比較することで、逆起電力のゼロクロス検出が可能となる。比較対象となるクランプ後の中性点電圧と相電圧の最大電圧は、中点電圧Vcc/2に近いクランプレベルであるため、比較回路に要求される耐圧を低下させることができる。 When the motor circuit is operating normally, the neutral point voltage of the three-phase DC motor is maintained near the midpoint voltage Vcc/2 of the power supply voltage Vcc. In addition, since what is required for zero-cross detection of the back electromotive force is the timing at which each phase voltage crosses the neutral point voltage, there is no need to monitor phase voltages that are significantly higher than the neutral point voltage. Therefore, using the midpoint voltage Vcc/2 under normal conditions as a reference, the neutral point voltage is clamped by setting a first clamp level at a level equal to or slightly higher than the midpoint voltage Vcc/2, and the phase voltages are clamped by setting a second clamp level at a level higher than the first clamp level. The neutral point voltage and phase voltages after clamping are compared, thereby enabling zero-cross detection of the back electromotive force. Since the maximum voltage of the neutral point voltage and phase voltages after clamping that are to be compared is a clamp level close to the midpoint voltage Vcc/2, the withstand voltage required for the comparison circuit can be reduced.

一実施形態において、中性点クランプ回路は、中性点ピンと接地の間に接続された第1電圧クランプ素子を含んでもよい。 In one embodiment, the neutral clamp circuit may include a first voltage clamp element connected between the neutral pin and ground.

一実施形態において、U相クランプ回路、V相クランプ回路、W相クランプ回路はそれぞれ、対応する出力ピンと接地の間に接続された第2電圧クランプ素子を含んでもよい。 In one embodiment, the U-phase clamp circuit, the V-phase clamp circuit, and the W-phase clamp circuit may each include a second voltage clamp element connected between the corresponding output pin and ground.

一実施形態において、中性点クランプ回路は、中性点ピンと、第1電圧クランプ素子の間に接続された第1抵抗をさらに含んでもよい。U相クランプ回路、V相クランプ回路、W相クランプ回路はそれぞれ、対応する出力ピンと第2電圧クランプ素子の間に接続された第2抵抗をさらに含んでもよい。第1抵抗と各相の第2抵抗はペアリングされていてもよい。 In one embodiment, the neutral point clamp circuit may further include a first resistor connected between the neutral point pin and the first voltage clamp element. Each of the U-phase clamp circuit, the V-phase clamp circuit, and the W-phase clamp circuit may further include a second resistor connected between the corresponding output pin and the second voltage clamp element. The first resistor and the second resistor of each phase may be paired.

一実施形態において、U相クランプ回路、V相クランプ回路、W相クランプ回路はそれぞれ、対応する出力ピンと中性点ピンの間に接続された第3電圧クランプ素子を含んでもよい。 In one embodiment, the U-phase clamp circuit, the V-phase clamp circuit, and the W-phase clamp circuit may each include a third voltage clamp element connected between the corresponding output pin and the neutral pin.

一実施形態において、中性点クランプ回路は、中性点ピンと、第1電圧クランプ素子の間に接続された第1抵抗をさらに含んでもよい。U相クランプ回路、V相クランプ回路、W相クランプ回路はそれぞれ、対応する出力ピンと第3電圧クランプ素子の間に接続された第3抵抗をさらに含んでもよい。第1抵抗と、各相の第3抵抗はペアリングされていてもよい。 In one embodiment, the neutral point clamp circuit may further include a first resistor connected between the neutral point pin and the first voltage clamp element. Each of the U-phase clamp circuit, the V-phase clamp circuit, and the W-phase clamp circuit may further include a third resistor connected between the corresponding output pin and the third voltage clamp element. The first resistor and the third resistor of each phase may be paired.

一実施形態において、U相比較回路、V相比較回路、W相比較回路はそれぞれ、対応する相のクランプ電圧を受ける第1入力と、中性点クランプ電圧を受ける第2入力と、を有する電圧コンパレータを含んでもよい。 In one embodiment, the U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit may each include a voltage comparator having a first input that receives the clamp voltage of the corresponding phase and a second input that receives the neutral point clamp voltage.

一実施形態において、U相比較回路、V相比較回路、W相比較回路はそれぞれ、中性点クランプ電圧を分圧する中性点分圧回路と、対応する相のクランプ電圧を分圧する相電圧分圧回路と、相電圧分圧回路の出力電圧を受ける第1入力と、中性点分圧回路の出力電圧を受ける第2入力と、を有する電圧コンパレータと、を含んでもよい。 In one embodiment, the U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit may each include a neutral point voltage divider circuit that divides the neutral point clamp voltage, a phase voltage divider circuit that divides the clamp voltage of the corresponding phase, and a voltage comparator having a first input that receives the output voltage of the phase voltage divider circuit, and a second input that receives the output voltage of the neutral point voltage divider circuit.

一実施形態において、相電圧分圧回路は、U相比較回路、V相比較回路、W相比較回路とで共有されてもよい。 In one embodiment, the phase voltage divider circuit may be shared by the U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit.

一実施形態において、モータドライバ回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を1つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。 In one embodiment, the motor driver circuit may be monolithically integrated on a single semiconductor substrate. "Monolithic integration" includes cases where all of the circuit components are formed on a semiconductor substrate, and cases where the main components of the circuit are monolithically integrated, and some resistors, capacitors, etc. may be provided outside the semiconductor substrate for adjusting the circuit constants. By integrating the circuit on a single chip, the circuit area can be reduced and the characteristics of the circuit elements can be kept uniform.

一実施形態において、三相インバータ回路は、モータドライバ回路の外側にディスクリート素子を用いて構成されてもよい。 In one embodiment, the three-phase inverter circuit may be constructed using discrete elements outside the motor driver circuit.

(実施形態)
以下、好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
(Embodiment)
Preferred embodiments will be described below with reference to the drawings. The same or equivalent components, parts, and processes shown in each drawing will be given the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted as appropriate. In addition, the embodiments are illustrative and do not limit the invention, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In this specification, "a state in which component A is connected to component B" includes not only cases in which component A and component B are directly physically connected, but also cases in which component A and component B are indirectly connected via other components that do not substantially affect their electrical connection state or impair the function or effect achieved by their combination.

同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 Similarly, "a state in which component C is provided between components A and B" includes not only cases in which components A and C, or components B and C, are directly connected, but also cases in which they are indirectly connected via other components that do not substantially affect their electrical connection state or impair the function or effect achieved by their combination.

図1は、実施形態に係るモータドライバ回路200を備えるモータ回路100の回路図である。モータ回路100は、三相DCモータ2と、三相インバータ回路110と、モータドライバ回路200と、を備える。三相DCモータ2は、U相コイル、V相コイル、W相コイルを備える。またU相コイル、V相コイル、W相コイルの接続点である中性点からは、タップが引き出されている。 Figure 1 is a circuit diagram of a motor circuit 100 including a motor driver circuit 200 according to an embodiment. The motor circuit 100 includes a three-phase DC motor 2, a three-phase inverter circuit 110, and a motor driver circuit 200. The three-phase DC motor 2 includes a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. A tap is drawn from the neutral point, which is the connection point of the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil.

三相インバータ回路110は、三相ブリッジ回路であり、U相、V相、W相のインバータ(レグ)を含む。以下、説明の容易化のために、U、V、Wを、#で示し、一般化することとする。#相のインバータは、電源ライン112と接地ライン114の間に接続されたハイサイドトランジスタMH#およびローサイドトランジスタML#を含む。ハイサイドトランジスタMH#とローサイドトランジスタML#の接続ノードが、#相インバータの出力であり、対応する#相コイルと接続される。 The three-phase inverter circuit 110 is a three-phase bridge circuit and includes inverters (legs) of U, V, and W phases. In the following, for ease of explanation, U, V, and W will be represented as # and generalized. The #-phase inverter includes a high-side transistor MH# and a low-side transistor ML# connected between the power supply line 112 and the ground line 114. The connection node between the high-side transistor MH# and the low-side transistor ML# is the output of the #-phase inverter and is connected to the corresponding #-phase coil.

モータドライバ回路200は、ひとつの半導体基板に集積化されたIC(Integrated Circuit)であり、三相DCモータ2が目標とする状態で回転するように、三相インバータ回路110を制御する。たとえばモータドライバ回路200は、三相DCモータ2の回転数を安定化してもよいし、三相DCモータ2のロータの位置を安定化してもよく、制御方式は特に限定されない。また通電方式も特に限定されず、120度通電方式(矩形波駆動方式)であってもよいし、180度通電方式(正弦波駆動方式)であってもよい。 The motor driver circuit 200 is an integrated circuit (IC) integrated on a single semiconductor substrate, and controls the three-phase inverter circuit 110 so that the three-phase DC motor 2 rotates in a target state. For example, the motor driver circuit 200 may stabilize the rotation speed of the three-phase DC motor 2, or may stabilize the rotor position of the three-phase DC motor 2, and the control method is not particularly limited. The energization method is also not particularly limited, and may be a 120-degree energization method (rectangular wave drive method) or a 180-degree energization method (sine wave drive method).

モータドライバ回路200は、U相出力ピンVU、V相出力ピンVV、W相出力ピンVW、中性点ピンCOMを備える。U相出力ピンVUは、三相DCモータ2のU相コイル、言い換えるとU相インバータの出力と接続される。同様に、V相出力ピンVVは、V相コイルと接続され、W相出力ピンVWは、W相コイルと接続される。 The motor driver circuit 200 has a U-phase output pin VU, a V-phase output pin VV, a W-phase output pin VW, and a neutral pin COM. The U-phase output pin VU is connected to the U-phase coil of the three-phase DC motor 2, in other words, the output of the U-phase inverter. Similarly, the V-phase output pin VV is connected to the V-phase coil, and the W-phase output pin VW is connected to the W-phase coil.

中性点ピンCOMは、三相DCモータ2の中性点電圧VCOMを受けるように接続される。この例では、中性点ピンCOMは、三相DCモータ2の実際の中性点と接続されているが本開示はそれに限定されず、仮想中性点と接続されていてもよい。 The neutral pin COM is connected to receive a neutral voltage VCOM of the three-phase DC motor 2. In this example, the neutral pin COM is connected to an actual neutral point of the three-phase DC motor 2, but the present disclosure is not limited thereto, and the neutral pin COM may be connected to a virtual neutral point.

U相逆起電力検出回路240Uは、U相電圧Vを中性点電圧VCOMと比較し、比較結果を示す検出信号BEMFUを出力する。120度通電方式の場合、U相コイルに電流が流れていない期間に、U相逆起電力検出回路240Uが動作する。180度通電方式の場合、逆起電力のゼロクロスのタイミングを予測して時間窓を設定し、この時間窓の間、U相インバータの出力をハイインピーダンスとして、逆起電力を監視する。 The U-phase back electromotive force detection circuit 240U compares the U-phase voltage VU with the neutral point voltage VCOM and outputs a detection signal BEMFU indicating the comparison result. In the case of the 120-degree conduction method, the U-phase back electromotive force detection circuit 240U operates during a period when no current flows through the U-phase coil. In the case of the 180-degree conduction method, a time window is set by predicting the timing of the zero crossing of the back electromotive force, and during this time window, the output of the U-phase inverter is made high impedance and the back electromotive force is monitored.

V相逆起電力検出回路240Vは、V相電圧Vを中性点電圧VCOMと比較し、比較結果を示す検出信号BEMFVを出力する。W相逆起電力検出回路240Wは、W相電圧Vを中性点電圧VCOMと比較し、比較結果を示す検出信号BEMFWを出力する。 The V-phase back electromotive force detection circuit 240V compares the V-phase voltage VV with the neutral point voltage VCOM and outputs a detection signal BEMFV indicative of the comparison result. The W-phase back electromotive force detection circuit 240W compares the W-phase voltage VW with the neutral point voltage VCOM and outputs a detection signal BEMFW indicative of the comparison result.

制御回路230は、U相比較回路270U、V相比較回路270V、W相比較回路270Wが生成する検出信号BEMFU,BEMFV,BEMFWにもとづいて、三相インバータ回路110を制御するための制御信号HCTRLU、HCTRLV、HCTRLW、LCTRLU、LCTRLV、LCTRLWを生成する。 The control circuit 230 generates control signals HCTRLU, HCTRLV, HCTRLW, LCTRLU, LCTRLV, and LCTRLW for controlling the three-phase inverter circuit 110 based on the detection signals BEMFU, BEMFV, and BEMFW generated by the U-phase comparison circuit 270U, V-phase comparison circuit 270V, and W-phase comparison circuit 270W.

U相ハイサイドプリドライバ210Uは、制御信号HCTRLUにもとづいて対応する相のハイサイドトランジスタMHUを駆動する。V相ローサイドプリドライバ210V、W相ローサイドプリドライバ210Wも同様である。一般化するとハイサイドプリドライバ210#は、制御信号HCTRL#にもとづいて、ハイサイドトランジスタMH#を駆動する。 The U-phase high-side pre-driver 210U drives the high-side transistor MHU of the corresponding phase based on a control signal HCTRLU. The same is true for the V-phase low-side pre-driver 210V and the W-phase low-side pre-driver 210W. In general, the high-side pre-driver 210# drives the high-side transistor MH# based on a control signal HCTRL#.

U相ローサイドプリドライバ220Uは、制御信号LCTRLUにもとづいて対応する相のローサイドトランジスタMLUを駆動する。V相ローサイドプリドライバ220V、W相ローサイドプリドライバ220Wも同様である。一般化するとローサイドプリドライバ220#は、制御信号LCTRL#にもとづいて、ローサイドトランジスタML#を駆動する。 The U-phase low-side pre-driver 220U drives the low-side transistor MLU of the corresponding phase based on a control signal LCTRLU. The same is true for the V-phase low-side pre-driver 220V and the W-phase low-side pre-driver 220W. In general, the low-side pre-driver 220# drives the low-side transistor ML# based on a control signal LCTRL#.

以上がモータドライバ回路200の構成である。 The above is the configuration of the motor driver circuit 200.

図2は、実施形態に係るモータドライバ回路200の回路図である。図2には、図1のU相逆起電力検出回路240U、V相逆起電力検出回路240V、W相逆起電力検出回路240Wの構成が示される。 Figure 2 is a circuit diagram of a motor driver circuit 200 according to an embodiment. Figure 2 shows the configurations of the U-phase back electromotive force detection circuit 240U, the V-phase back electromotive force detection circuit 240V, and the W-phase back electromotive force detection circuit 240W in Figure 1.

U相クランプ回路250U、U相比較回路270Uは、中性点クランプ回路260とともに図1のU相逆起電力検出回路240Uを構成する。V相、W相についても同様であるから代表としてU相の構成を説明する。 The U-phase clamp circuit 250U and the U-phase comparison circuit 270U, together with the neutral point clamp circuit 260, constitute the U-phase back EMF detection circuit 240U in FIG. 1. The same is true for the V-phase and W-phase, so the configuration of the U-phase will be explained as a representative.

正常状態における三相インバータ回路110の電源電圧をVccとする。中性点クランプ回路260は、中性点ピンCOMに生ずる中性点電圧VCOMをVcc/2にもとづいて定めた第1クランプレベルVCL1を超えないようにクランプし、クランプの結果発生する中性点クランプ電圧VCOM’を出力する。 The power supply voltage of the three-phase inverter circuit 110 in a normal state is Vcc. The neutral point clamp circuit 260 clamps the neutral point voltage VCOM generated at the neutral point pin COM so that it does not exceed a first clamp level VCL1 determined based on Vcc/2, and outputs a neutral point clamp voltage VCOM ' generated as a result of the clamping.

U相クランプ回路250Uは、U相出力ピンVUに生ずるU相電圧Vを、第2クランプレベルVCL2を超えないようにクランプした電圧に相当するU相クランプ電圧V’を出力する。第2クランプレベルVCL2は、第1クランプレベルVCL1より高く定められる。 The U-phase clamp circuit 250U outputs a U-phase clamp voltage VU ' equivalent to a voltage obtained by clamping the U-phase voltage VU generated at the U-phase output pin VU so that it does not exceed a second clamp level VCL2 . The second clamp level VCL2 is set higher than the first clamp level VCL1 .

U相比較回路270Uは、U相クランプ電圧V’を中性点クランプ電圧VCOM’と比較し、比較結果を示す検出信号BEMFUを出力する。 The U-phase comparison circuit 270U compares the U-phase clamp voltage V U ' with the neutral point clamp voltage V COM ', and outputs a detection signal BEMFU indicative of the comparison result.

以上がモータドライバ回路200の構成である。続いてその動作を説明する。 The above is the configuration of the motor driver circuit 200. Next, we will explain its operation.

図3は、図2のモータドライバ回路200の動作波形図である。ここでは120度通電方式を例とし、U相の逆起電力検出について説明する。図3には、三相の逆起電力VBEMFU~VBEMFW、三相のハイサイドトランジスタMHU~MHWの状態、三相のローサイドトランジスタMLU~MLWの状態、U相電圧V、U相の通電状態、U相クランプ電圧VU’、検出信号BEMFUが示される。 Fig. 3 is an operation waveform diagram of the motor driver circuit 200 in Fig. 2. Here, detection of U-phase back electromotive force will be described using the 120-degree energization method as an example. Fig. 3 shows the three-phase back electromotive forces VBEMFU to VBEMFW , the states of the three-phase high-side transistors MHU to MHW, the states of the three-phase low-side transistors MLU to MLW, the U-phase voltage VU , the energization state of the U-phase, the U-phase clamp voltage VU', and the detection signal BEMFU.

U相の通電区間において、U相電圧Vは、電源電圧VCCまたは接地電圧0Vとなる。非通電区間においてU相電圧Vは、U相コイルの逆起電力VBEMFUとなる。 In the energized section of the U-phase, the U-phase voltage VU is the power supply voltage VCC or the ground voltage 0 V. In the non-energized section, the U-phase voltage VU is the back electromotive force VBEMFU of the U-phase coil.

中性点電圧VCOMは、第1クランプレベルVCL1より低く、したがって、中性点クランプ電圧VCOM’は、中性点電圧VCOMと等しい。 The neutral point voltage V COM is lower than the first clamp level V CL1 , so the neutral point clamp voltage V COM ' is equal to the neutral point voltage V COM .

U相クランプ電圧V’は、U相電圧Vを第2クランプレベルVCL2でクランプした電圧である。U相の非通電区間において、U相クランプ電圧V’が、クランプ後の中性点電圧VCOM’(=VCOM)と比較され、比較結果に応じた検出信号BEMFUが生成される。検出信号BEMFUの矢印を付したエッジが、検出すべきタイミングを表す。 The U-phase clamp voltage VU ' is a voltage obtained by clamping the U-phase voltage VU at a second clamp level VCL2 . In the non-energized section of the U-phase, the U-phase clamp voltage VU ' is compared with the clamped neutral point voltage VCOM ' (= VCOM ), and a detection signal BEMFU is generated according to the comparison result. The edges of the detection signal BEMFU marked with arrows indicate the timing at which detection should be performed.

以上がモータドライバ回路200の動作である。続いてその利点を説明する。 The above is the operation of the motor driver circuit 200. Next, we will explain its advantages.

このモータドライバ回路200によれば、U相比較回路270Uに入力される中性点クランプ電圧VCOM’は第1クランプレベルVCL1より低いことが保証され、U相クランプ電圧V’は第2クランプレベルVCL2より低いことが保証される。したがって、U相比較回路270Uの耐圧は、第2クランプレベルVCL2を想定して設計すればよい。 According to the motor driver circuit 200, the neutral point clamp voltage V COM ' input to the U-phase comparison circuit 270U is guaranteed to be lower than the first clamp level V CL1 , and the U-phase clamp voltage V U ' is guaranteed to be lower than the second clamp level V CL2 . Therefore, the withstand voltage of the U-phase comparison circuit 270U may be designed assuming the second clamp level V CL2 .

図2のモータドライバ回路200では、U相出力ピンVUに、抵抗分圧回路が直接接続されていない。その結果、高速な逆起電力検出が可能となる。 In the motor driver circuit 200 in FIG. 2, a resistive voltage divider circuit is not directly connected to the U-phase output pin VU. As a result, high-speed back electromotive force detection is possible.

さらに、相電圧と中性点電圧を同じ分圧比で分圧する構成に比べて、製造ばらつきに起因する分圧比の誤差の影響を受けないため、高精度な逆起電力検出が可能となる。 Furthermore, compared to a configuration in which the phase voltage and neutral voltage are divided at the same voltage division ratio, this configuration is not affected by errors in the voltage division ratio caused by manufacturing variability, making it possible to detect back EMF with high accuracy.

本開示は、図2のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本開示の範囲を狭めるためではなく、本開示や本発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。 This disclosure covers various devices and methods that can be understood as the block diagram or circuit diagram of FIG. 2 or derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. Below, more specific configuration examples and examples are described, not to narrow the scope of this disclosure, but to aid in understanding and clarify the essence and operation of this disclosure and the present invention.

図4は、U相逆起電力検出回路240Uの構成例を示す回路図である。ここではU相について説明するが、UはV,Wと読み替えることができる。 Figure 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the U-phase back electromotive force detection circuit 240U. Here, the U-phase is explained, but U can be read as V or W.

U相クランプ回路250Uは、第2抵抗R2および第2電圧クランプ回路252を含む。第2電圧クランプ回路252は第1抵抗R1を介して、中性点ピンCOMと接続される。第2電圧クランプ回路252は、ノード253の電位をクランプする。図3に示したように、通電区間において相電圧Vは電源電圧VCC近傍まで上昇する。第1抵抗R1を挿入することにより、スイッチング動作に影響を与えずに、ノード253の電位をクランプできる。 The U-phase clamp circuit 250U includes a second resistor R2 and a second voltage clamp circuit 252. The second voltage clamp circuit 252 is connected to the neutral pin COM via the first resistor R1. The second voltage clamp circuit 252 clamps the potential of a node 253. As shown in FIG. 3, the phase voltage VU rises to near the power supply voltage Vcc in the conduction section. By inserting the first resistor R1, the potential of the node 253 can be clamped without affecting the switching operation.

中性点クランプ回路260は、第1抵抗R1および第1電圧クランプ回路262を含む。第1電圧クランプ回路262は、第1抵抗R1を介して、中性点ピンCOMと接続される。第1電圧クランプ回路262は、ノード263の電位をクランプする。第1抵抗R1は、第2抵抗R2と同じ抵抗値を有する。 The neutral point clamp circuit 260 includes a first resistor R1 and a first voltage clamp circuit 262. The first voltage clamp circuit 262 is connected to the neutral point pin COM via the first resistor R1. The first voltage clamp circuit 262 clamps the potential of the node 263. The first resistor R1 has the same resistance value as the second resistor R2.

通常動作中に、中性点電圧VCOMは第1クランプレベルVCL1より低いため、中性点クランプ回路260の第1抵抗R1は無くてもよいが、第1抵抗R1を追加することで、U相クランプ回路250Uと中性点クランプ回路260が同じ構成を有することとなるため、電圧検出の精度を高めることができる。第1抵抗R1と第2抵抗R2は半導体基板上で同じ素子構成を有し、隣接配置されることが好ましい。これをペアリングという。 During normal operation, the neutral point voltage VCOM is lower than the first clamp level VCL1 , so the first resistor R1 of the neutral point clamp circuit 260 is not necessary, but by adding the first resistor R1, the U-phase clamp circuit 250U and the neutral point clamp circuit 260 have the same configuration, so the accuracy of voltage detection can be improved. It is preferable that the first resistor R1 and the second resistor R2 have the same element configuration on the semiconductor substrate and are arranged adjacent to each other. This is called pairing.

U相比較回路270Uは、電圧コンパレータ272を含む。電圧コンパレータ272は、第1入力にU相クランプ電圧V’を受け、第2入力に中性点クランプ電圧VCOM’を受ける。電圧コンパレータ272は、2つの電圧V’とVCOM’の大小関係を示す検出信号BEMFUを出力する。 The U-phase comparison circuit 270U includes a voltage comparator 272. The voltage comparator 272 receives the U-phase clamp voltage V U ' at a first input and the neutral point clamp voltage V COM ' at a second input. The voltage comparator 272 outputs a detection signal BEMFU that indicates the magnitude relationship between the two voltages V U ' and V COM '.

図5は、図4のU相逆起電力検出回路240Uの一例を示す回路図である。第1電圧クランプ回路262は、ノード263と接地の間に接続された第1電圧クランプ素子であるツェナーダイオードZD1を含む。ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧をVzとするとき、ノード263の電圧VCOM’は、Vを上限レベルとしてクランプされる。つまり、VCL1=Vとなる。 Fig. 5 is a circuit diagram showing an example of the U-phase back electromotive force detection circuit 240U of Fig. 4. The first voltage clamp circuit 262 includes a Zener diode ZD1 that is a first voltage clamp element connected between a node 263 and the ground. When the Zener voltage of the Zener diode ZD1 is Vz, the voltage V COM ' at the node 263 is clamped with VZ as the upper limit level. In other words, V CL1 = VZ .

第2電圧クランプ回路252は、ノード253と接地の間に直列に接続された第2電圧クランプ素子であるツェナーダイオードZD2およびダイオードD2を含む。ツェナーダイオードZD2のツェナー電圧をVz、ダイオードD2の順方向電圧をVfとするとき、ノード253の電圧V’は、V+Vfを上限レベルとしてクランプされる。つまり、VCL2=V+Vfとなる。 The second voltage clamp circuit 252 includes a Zener diode ZD2 and a diode D2 that are second voltage clamp elements connected in series between the node 253 and ground. When the Zener voltage of the Zener diode ZD2 is Vz and the forward voltage of the diode D2 is Vf, the voltage V U ' at the node 253 is clamped with V Z +Vf as the upper limit level. In other words, V CL2 =V Z +Vf.

図6は、図4のU相逆起電力検出回路240Uの別の一例を示す回路図である。図6の第2電圧クランプ回路252は、ノード253とノード263の間に接続された第3電圧クランプ素子であるダイオードD3を含む。ノード253とU相出力ピンVUの間には第3抵抗R3が接続される。第3抵抗R3と第1抵抗R1はペアリングされる。この構成によっても、ノード253の電圧V’は、V+Vfを上限レベルとしてクランプできる。 Fig. 6 is a circuit diagram showing another example of the U-phase back electromotive force detection circuit 240U of Fig. 4. The second voltage clamp circuit 252 of Fig. 6 includes a diode D3 serving as a third voltage clamp element connected between the node 253 and the node 263. A third resistor R3 is connected between the node 253 and the U-phase output pin VU. The third resistor R3 and the first resistor R1 are paired. With this configuration as well, the voltage VU ' of the node 253 can be clamped with VZ +Vf as the upper limit level.

なお、クランプ回路の構成はツェナーダイオードやダイオードなどの整流素子を利用したものに限定されず、ソースフォロア回路やエミッタフォロア回路で構成してもよい。 The configuration of the clamp circuit is not limited to using rectifying elements such as Zener diodes or diodes, and may be configured as a source follower circuit or an emitter follower circuit.

実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示あるいは本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The embodiments are merely examples, and those skilled in the art will understand that various modifications are possible in the combination of each component and each processing process, and that such modifications are also within the scope of this disclosure or the present invention. The following describes such modifications.

図7は、U相比較回路270Uの変形例を示す回路図である。この変形例は、中性点電圧VCOMが、電圧コンパレータ272の耐圧より高い場合に有用である。U相比較回路270Uは、電圧コンパレータ272に加えて、中性点分圧回路274、相電圧分圧回路276を備える。中性点分圧回路274は、中性点クランプ電圧VCOM’を分圧する。相電圧分圧回路276は、U相クランプ電圧V’を同じ分圧比で分圧する。電圧コンパレータ272は、分圧後の中性点クランプ電圧VCOM”と、分圧後のU相クランプ電圧V”を比較する。 7 is a circuit diagram showing a modified example of the U-phase comparison circuit 270U. This modified example is useful when the neutral point voltage V COM is higher than the withstand voltage of the voltage comparator 272. The U-phase comparison circuit 270U includes a neutral point voltage dividing circuit 274 and a phase voltage dividing circuit 276 in addition to the voltage comparator 272. The neutral point voltage dividing circuit 274 divides the neutral point clamp voltage V COM '. The phase voltage dividing circuit 276 divides the U-phase clamp voltage V U ' at the same voltage division ratio. The voltage comparator 272 compares the neutral point clamp voltage V COM " after voltage division with the U-phase clamp voltage V U " after voltage division.

なお、中性点分圧回路274は、U相比較回路270U、V相比較回路270V、W相比較回路270Wで共有されており、分圧後の中性点クランプ電圧VCOM”は、V相比較回路270V、W相比較回路270Wの電圧コンパレータ272にも供給される。 The neutral point voltage dividing circuit 274 is shared by the U-phase comparison circuit 270U, the V-phase comparison circuit 270V, and the W-phase comparison circuit 270W, and the neutral point clamp voltage V COM ″ after voltage division is also supplied to the voltage comparators 272 of the V-phase comparison circuit 270V and the W-phase comparison circuit 270W.

図7の構成の利点を、比較技術と対比して説明する。比較技術は、図7の構成から、U相クランプ回路250U、中性点クランプ回路260を省略した構成であり、相電圧U分圧回路276に、U相電圧Vが直接入力され、中性点分圧回路274に中性点電圧VCOMが直接入力される。 The advantages of the configuration in Fig. 7 will be described in comparison with a comparative technique. The comparative technique is a configuration in which the U-phase clamp circuit 250U and the neutral point clamp circuit 260 are omitted from the configuration in Fig. 7, and the U-phase voltage VU is directly input to the phase voltage U dividing circuit 276, and the neutral point voltage VCOM is directly input to the neutral point dividing circuit 274.

いま、電圧コンパレータ272の耐圧を10V、三相インバータ回路110の電源電圧VCCを40Vであるとする。この場合、U相電圧Vの最大レベルは40V、中性点電圧VCOMは20V程度となる。比較技術では、40VのU相電圧Vを、10V以下に下げる必要があるため、分圧回路276の分圧比は1/4倍(もしくはそれ以下)とする必要がある。中性点分圧回路274の分圧比も同様であり、1/4倍とする必要がある。このとき、電圧コンパレータ272に入力される中性点電圧VCOM”は20V×1/4=5Vとなる。つまり比較技術では、5V近傍の2つの電圧VCOM”とV”を比較することとなる。 Assume now that the withstand voltage of the voltage comparator 272 is 10V, and the power supply voltage V CC of the three-phase inverter circuit 110 is 40V. In this case, the maximum level of the U-phase voltage V U is 40V, and the neutral point voltage V COM is about 20V. In the comparison technique, the U-phase voltage V U of 40V needs to be reduced to 10V or less, so the voltage division ratio of the voltage divider circuit 276 needs to be 1/4 (or less). The voltage division ratio of the neutral point voltage divider circuit 274 also needs to be 1/4. In this case, the neutral point voltage V COM '' input to the voltage comparator 272 is 20V x 1/4 = 5V. In other words, in the comparison technique, two voltages V COM '' and V U '' near 5V are compared.

これに対して、図7の構成では、相電圧U分圧回路276の入力であるU相クランプ電圧V’は、中性点電圧VCOMよりわずかに高い電圧レベルにクランプされるため、その最大レベルは、20V程度となる。したがって、図7の構成では、相電圧U分圧回路276によって、20VのU相クランプ電圧V’を、10V以下に下げればよいため、分圧回路276の分圧比は1/2倍(もしくはそれ以下)とすればよい。中性点分圧回路274の分圧比も同様であり、1/2倍とすればよい。このとき、電圧コンパレータ272に入力される中性点電圧VCOM”は20V×1/2=10Vとなる。つまり図7の構成では、10V近傍の2つの電圧VCOM”とV”を比較することとなる。 7, the U-phase clamp voltage V U ', which is the input to the phase voltage U voltage dividing circuit 276, is clamped to a voltage level slightly higher than the neutral point voltage V COM , and therefore its maximum level is about 20V. Therefore, in the configuration of FIG. 7, the phase voltage U voltage dividing circuit 276 only needs to lower the U-phase clamp voltage V U ' of 20V to 10V or less, and the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit 276 can be set to 1/2 (or less). The voltage dividing ratio of the neutral point voltage dividing circuit 274 is similar and can be set to 1/2. At this time, the neutral point voltage V COM '' input to the voltage comparator 272 is 20V x 1/2 = 10V. That is, in the configuration of FIG. 7, two voltages V COM '' and V U '' near 10V are compared.

電圧コンパレータ272は、入力オフセット電圧を有しており、入力電圧が小さいほど、入力オフセット電圧の影響が顕著となり、電圧比較の精度が低下する。図7の構成では、比較技術に比べて、入力電圧が2倍となるため、より正確な電圧比較が可能となる。 The voltage comparator 272 has an input offset voltage, and the smaller the input voltage, the more significant the effect of the input offset voltage becomes, and the lower the accuracy of the voltage comparison becomes. In the configuration of FIG. 7, the input voltage is doubled compared to the comparison technique, making it possible to perform a more accurate voltage comparison.

図8は、U相逆起電力検出回路240Uの変形例を示す回路図である。この変形例において、第1抵抗R1は第1スイッチSW1と置換され、第2抵抗R2もしくは第3抵抗R3は、第2スイッチSW2と置換されている。第1スイッチSW1と第2スイッチSW2は、逆起電力の検出区間のみオンとなり、それ以外の区間はオフとされる。 Figure 8 is a circuit diagram showing a modified example of the U-phase back electromotive force detection circuit 240U. In this modified example, the first resistor R1 is replaced with a first switch SW1, and the second resistor R2 or the third resistor R3 is replaced with a second switch SW2. The first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on only during the back electromotive force detection interval and are turned off during other intervals.

実施形態では、ブリッジ回路110がディスクリート部品で構成されたが、その限りでなく、ブリッジ回路110は駆動回路400に集積化されていてもよい。 In the embodiment, the bridge circuit 110 is configured with discrete components, but this is not limited thereto, and the bridge circuit 110 may be integrated into the drive circuit 400.

実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにさまざまな変形例が存在すること、またそうした変形例も本開示または本発明の範囲に含まれることは当業者に理解されるところである。 The embodiments are illustrative, and it will be understood by those skilled in the art that there are various variations in the combination of each component and each processing process, and that such variations are also included within the scope of this disclosure or the present invention.

100 モータ回路
2 三相DCモータ
110 三相インバータ回路
112 インバータ回路
200 モータドライバ回路
210U U相ハイサイドプリドライバ
210V V相ハイサイドプリドライバ
210W W相ハイサイドプリドライバ
220U U相ローサイドプリドライバ
220V V相ローサイドプリドライバ
220W W相ローサイドプリドライバ
230 制御回路
240U U相逆起電力検出回路
240V V相逆起電力検出回路
240W W相逆起電力検出回路
250U U相クランプ回路
250V V相クランプ回路
250W W相クランプ回路
252 第2電圧クランプ回路
260 中性点クランプ回路
262 第1電圧クランプ回路
270U U相比較回路
270V V相比較回路
270W W相比較回路
272 電圧コンパレータ
274 中性点分圧回路
276 相電圧分圧回路
R1 第1抵抗
R2 第2抵抗
R3 第3抵抗
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
100 Motor circuit 2 Three-phase DC motor 110 Three-phase inverter circuit 112 Inverter circuit 200 Motor driver circuit 210U U-phase high-side pre-driver 210V V-phase high-side pre-driver 210W W-phase high-side pre-driver 220U U-phase low-side pre-driver 220V V-phase low-side pre-driver 220W W-phase low-side pre-driver 230 Control circuit 240U U-phase back electromotive force detection circuit 240V V-phase back electromotive force detection circuit 240W W-phase back electromotive force detection circuit 250U U-phase clamp circuit 250V V-phase clamp circuit 250W W-phase clamp circuit 252 Second voltage clamp circuit 260 Neutral point clamp circuit 262 First voltage clamp circuit 270U U-phase comparison circuit 270V V-phase comparison circuit 270W W-phase comparison circuit 272 Voltage comparator 274 Neutral point voltage divider circuit 276 Phase voltage divider circuit R1 First resistor R2 Second resistor R3 Third resistor SW1 First switch SW2 Second switch

Claims (14)

三相DCモータを駆動するモータドライバ回路であって、
前記三相DCモータのU相コイルと接続されるべきU相出力ピンと、
前記三相DCモータのV相コイルと接続されるべきV相出力ピンと、
前記三相DCモータのW相コイルと接続されるべきW相出力ピンと、
前記三相DCモータの中性点電圧を受けるように接続されるべき中性点ピンと、
三相インバータ回路の電源電圧をVccとするとき、前記中性点電圧を、Vcc/2にもとづいて定めた第1クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当する中性点クランプ電圧を出力する中性点クランプ回路と、
前記U相出力ピンに生ずるU相電圧を前記第1クランプレベルより高く定めた第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するU相クランプ電圧を出力するU相クランプ回路と、
前記V相出力ピンに生ずるV相電圧を前記第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するV相クランプ電圧を出力するV相クランプ回路と、
前記W相出力ピンに生ずるW相電圧を前記第2クランプレベルを超えないようにクランプした電圧に相当するW相クランプ電圧を出力するW相クランプ回路と、
前記U相クランプ電圧を前記中性点クランプ電圧と比較するU相比較回路と、
前記V相クランプ電圧を前記中性点クランプ電圧と比較するV相比較回路と、
前記W相クランプ電圧を前記中性点クランプ電圧と比較するW相比較回路と、
前記U相比較回路、前記V相比較回路、前記W相比較回路の出力にもとづいて、前記三相インバータ回路を制御するための制御信号を生成する制御回路と、
を備える、モータドライバ回路。
A motor driver circuit for driving a three-phase DC motor, comprising:
a U-phase output pin to be connected to a U-phase coil of the three-phase DC motor;
a V-phase output pin to be connected to a V-phase coil of the three-phase DC motor;
a W-phase output pin to be connected to a W-phase coil of the three-phase DC motor;
a neutral pin to be connected to receive a neutral voltage of the three-phase DC motor;
a neutral point clamp circuit that outputs a neutral point clamp voltage corresponding to a voltage obtained by clamping the neutral point voltage so as not to exceed a first clamp level determined based on Vcc/2, when a power supply voltage of the three-phase inverter circuit is Vcc;
a U-phase clamp circuit that outputs a U-phase clamp voltage corresponding to a voltage obtained by clamping a U-phase voltage generated at the U-phase output pin so as not to exceed a second clamp level that is set higher than the first clamp level;
a V-phase clamp circuit that outputs a V-phase clamp voltage corresponding to a voltage obtained by clamping a V-phase voltage generated at the V-phase output pin so as not to exceed the second clamp level;
a W-phase clamp circuit that outputs a W-phase clamp voltage corresponding to a voltage obtained by clamping a W-phase voltage generated at the W-phase output pin so as not to exceed the second clamp level;
a U-phase comparison circuit for comparing the U-phase clamp voltage with the neutral point clamp voltage;
a V-phase comparison circuit for comparing the V-phase clamp voltage with the neutral point clamp voltage;
a W-phase comparison circuit for comparing the W-phase clamp voltage with the neutral point clamp voltage;
a control circuit that generates a control signal for controlling the three-phase inverter circuit based on outputs of the U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit;
A motor driver circuit comprising:
前記中性点クランプ回路は、前記中性点ピンと接地の間に接続された第1電圧クランプ素子を含む、請求項1に記載のモータドライバ回路。 The motor driver circuit of claim 1, wherein the neutral point clamp circuit includes a first voltage clamp element connected between the neutral point pin and ground. 前記U相クランプ回路、前記V相クランプ回路、前記W相クランプ回路はそれぞれ、
対応する出力ピンと接地の間に接続された第2電圧クランプ素子を含む、請求項2に記載のモータドライバ回路。
The U-phase clamp circuit, the V-phase clamp circuit, and the W-phase clamp circuit each include
3. The motor driver circuit of claim 2, further comprising a second voltage clamp element connected between the corresponding output pin and ground.
前記中性点クランプ回路は、前記中性点ピンと、前記第1電圧クランプ素子の間に接続された第1抵抗をさらに含み、
前記U相クランプ回路、前記V相クランプ回路、前記W相クランプ回路はそれぞれ、前記対応する出力ピンと前記第2電圧クランプ素子の間に接続された第2抵抗をさらに含み、
前記第1抵抗と各相の前記第2抵抗はペアリングされている、請求項3に記載のモータドライバ回路。
the neutral point clamp circuit further includes a first resistor connected between the neutral point pin and the first voltage clamp element;
each of the U-phase clamp circuit, the V-phase clamp circuit, and the W-phase clamp circuit further includes a second resistor connected between the corresponding output pin and the second voltage clamp element;
The motor driver circuit according to claim 3 , wherein the first resistor and the second resistor of each phase are paired.
前記U相クランプ回路、前記V相クランプ回路、前記W相クランプ回路はそれぞれ、
対応する出力ピンと前記中性点ピンの間に接続された第3電圧クランプ素子を含む、請求項2に記載のモータドライバ回路。
The U-phase clamp circuit, the V-phase clamp circuit, and the W-phase clamp circuit each include
3. The motor driver circuit of claim 2, further comprising a third voltage clamp element connected between a corresponding output pin and said neutral pin.
前記中性点クランプ回路は、前記中性点ピンと、前記第1電圧クランプ素子の間に接続された第1抵抗をさらに含み、
前記U相クランプ回路、前記V相クランプ回路、前記W相クランプ回路はそれぞれ、前記対応する出力ピンと前記第3電圧クランプ素子の間に接続された第3抵抗をさらに含み、
前記第1抵抗と、各相の前記第3抵抗はペアリングされている、請求項5に記載のモータドライバ回路。
the neutral point clamp circuit further includes a first resistor connected between the neutral point pin and the first voltage clamp element;
each of the U-phase clamp circuit, the V-phase clamp circuit, and the W-phase clamp circuit further includes a third resistor connected between the corresponding output pin and the third voltage clamp element;
The motor driver circuit according to claim 5 , wherein the first resistor and the third resistor of each phase are paired.
前記U相比較回路、前記V相比較回路、前記W相比較回路はそれぞれ、
対応する相のクランプ電圧を受ける第1入力と、前記中性点クランプ電圧を受ける第2入力と、を有する電圧コンパレータを含む、請求項1から6のいずれかに記載のモータドライバ回路。
The U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit each include
7. A motor driver circuit as claimed in claim 1, including a voltage comparator having a first input receiving a corresponding phase clamp voltage and a second input receiving the neutral point clamp voltage.
前記U相比較回路、前記V相比較回路、前記W相比較回路はそれぞれ、
前記中性点クランプ電圧を分圧する中性点分圧回路と、
対応する相のクランプ電圧を分圧する相電圧分圧回路と、
前記相電圧分圧回路の出力電圧を受ける第1入力と、前記中性点分圧回路の出力電圧を受ける第2入力と、を有する電圧コンパレータと、
を含む、請求項1から3のいずれかに記載のモータドライバ回路。
The U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit each include
a neutral point voltage dividing circuit that divides the neutral point clamp voltage;
a phase voltage divider circuit for dividing a clamp voltage of a corresponding phase;
a voltage comparator having a first input for receiving the output voltage of the phase voltage divider circuit and a second input for receiving the output voltage of the neutral point voltage divider circuit;
4. The motor driver circuit according to claim 1, comprising:
前記相電圧分圧回路は、前記U相比較回路、前記V相比較回路、前記W相比較回路とで共有される、請求項8に記載のモータドライバ回路。 The motor driver circuit of claim 8, wherein the phase voltage divider circuit is shared by the U-phase comparison circuit, the V-phase comparison circuit, and the W-phase comparison circuit. ひとつの半導体基板に一体集積化される、請求項1から8のいずれかに記載のモータドライバ回路。 A motor driver circuit according to any one of claims 1 to 8, which is integrated on a single semiconductor substrate. 前記三相インバータ回路は、前記モータドライバ回路の外側にディスクリート素子を用いて構成される、請求項10に記載のモータドライバ回路。 The motor driver circuit of claim 10, wherein the three-phase inverter circuit is configured using discrete elements outside the motor driver circuit. 前記三相インバータ回路をさらに備える、請求項10に記載のモータドライバ回路。 The motor driver circuit of claim 10 further comprising the three-phase inverter circuit. 三相DCモータと、
前記三相DCモータと接続された三相インバータ回路と、
前記三相インバータ回路を制御する請求項11に記載のモータドライバ回路と、
を備える、電子機器。
A three-phase DC motor;
a three-phase inverter circuit connected to the three-phase DC motor;
A motor driver circuit according to claim 11, which controls the three-phase inverter circuit;
An electronic device comprising:
三相DCモータと、
前記三相インバータ回路を駆動する請求項12に記載のモータドライバ回路と、
を備える、電子機器。
A three-phase DC motor;
A motor driver circuit according to claim 12 for driving the three-phase inverter circuit;
An electronic device comprising:
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