专利名称：电动机驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机驱动电路。
背景技术：
作为用于驱动电动机的电路，一般使用H桥接电路。在用H桥接电路驱动电动机时，利用齐纳二极管来抑制电压上升，以便不会由于发生反冲(kickback)时的电压上升而破坏MOSFET(例如，专利文献1)。
图10是表示利用齐纳二极管来抑制电压上升的电动机驱动电路的结构例。电动机驱动电路包含在电源侧为P沟道MOSFET101、102，接地侧为N沟道MOSFET103、104的H桥接电路而构成。然后，在P沟道MOSFET101和N沟道MOSFET103的连接点、和P沟道MOSFET102和N沟道MOSFET104的连接点之间连接有电动机绕组105。
产生电压VA的电源110经由连接器111与电源线112和接地线113连接。然后，P沟道MOSFET101、102的源极与电源线112连接，N沟道MOSFET103、104的源极与接地线113连接。进而，在电源线112上，作为用于防止电流逆流至电源110的电路，设置有二极管114。而且，作为在H桥接电路中产生反冲时用于抑制电源线112的电压Vm的上升的电路而设置有齐纳二极管120。然后，作为用于吸收反冲时的电流的电路而设置有电容器121。
作为用于控制P沟道MOSFET101的导通/截止的电路，设置有电流源130、NPN型晶体管131～133、以及电阻器134。而且，P沟道MOSFET101的栅极与NPN型晶体管133的集电极连接，同时经由电阻器134与电源线112连接。
这里，在NPN型晶体管131截止的情况下，从电流源130输出的电流流入NPN型晶体管132，被电流镜连接的NPN型晶体管133中也流过与镜像比对应的电流。由此，在电阻器134中也流过电流，使电源线112的电压Vm降低后的电压被施加到P沟道MOSFET101的栅极，P沟道MOSFET101导通。
另一方面，在NPN型晶体管131导通的情况下，从电流源130输出的电流流入NPN型晶体管131，所以在电阻器134中不流过电流。因此，P沟道MOSFET101的栅极电压被提高至电源线112的电压Vm，P沟道MOSFET101截止。
而且，作为用于控制N沟道MOSFET103的导通/截止的电路，设置有NPN型晶体管140和PNP型晶体管141。然后，N沟道MOSFET103的栅极与NPN型晶体管140和PNP型晶体管141的连接点连接。
这里，在NPN型晶体管140导通、PNP型晶体管141截止的情况下，N沟道MOSFET103的栅极电压被提高至电源线112的电压Vm，N沟道MOSFET103导通。
另一方面，在NPN型晶体管140截止、PNP型晶体管141导通的情况下，N沟道MOSFET103的栅极电压被降低至接地线113的电压，N沟道MOSFET103截止。
同样，作为用于控制P沟道MOSFET102的导通/截止的电路，设置有电流源150、NPN型晶体管151～153、以及电阻器154。而且，作为控制N沟道MOSFET104的导通/截止的电路，设置有NPN型晶体管160和PNP型晶体管161。然后，设置有通过控制这些晶体管的导通/截止来控制电动机的驱动的驱动电路170。
在这样的电动机驱动电路中，如果将P沟道MOSFET101和N沟道MOSFET104导通，将P沟道MOSFET102和N沟道MOSFET103截止，则以图11的虚线所示的路径流过电流，电动机向某个方向旋转。如果从该状态开始，若以适当的定时将P沟道MOSFET101和N沟道MOSFET104截止，则由于绕组105中积累的能量，电流要继续流动。因此，如图12的虚线所示，产生经由N沟道MOSFET103的寄生二极管103d和P沟道MOSFET102的寄生二极管102d的反冲电流。
该反冲电流由于存在二极管114，所以不能在电源110再生，而流入电容器121。因此，电源线112的电压Vm上升。而且，即使在没有二极管114的情况下，在电源线112长等情况下，电源线112的电压Vm上升。这时，电源线112的电压Vm的上升被齐纳二极管120抑制，防止P沟道MOSFET101、P沟道MOSFET102的破坏。
〔专利文献1〕特开2005-269885号公报发明内容而且，由于电动机的尺寸越大，发生反冲时的电源线112的电压Vm的上升也越大，所以需要增大齐纳二极管120的尺寸。而且，电容器121的尺寸也需要增大至例如100μF～1000μF左右。这样，在齐纳二极管120和电容器121的尺寸增大时，导致成本的增大。
本发明是鉴于上述课题而完成的，目的是提供能够抑制反冲发生时的电压上升，从而防止MOSFET的破坏的低成本的电动机驱动电路。
为了达到上述的目的，本发明的电动机驱动电路包括第一电源线；第二电源线；H桥接电路，具有被串联连接的第一源晶体管和第一吸收晶体管、被串联连接的第二源晶体管和第二吸收晶体管、被连接到所述第一源晶体管和所述第一吸收晶体管的连接点的电动机绕组、被设置在各个所述第一和第二源晶体管和所述第一和第二吸收晶体管中的第一～第四再生二极管，并且被连接在所述第一电源线和接地之间，所述第一源晶体管和所述第二吸收晶体管、以及所述第二源晶体管和所述第一吸收晶体管互补地开关；以及电压抑制电路，被连接在所述第二电源线和所述第一和第二源晶体管的控制电极之间，将所述第一和第二源晶体管的控制电极的电压的上升抑制为对应于所述第二电源线的电压的电压，所述第一和第二源晶体管是根据所述第一电源线侧的电极和控制电极的电压差而导通/截止的晶体管，所述第二电源线的电压在从所述第一源晶体管向所述第二吸收晶体管流过电流的情况下，是所述第二源晶体管截止时的电压。
然后，所述电压抑制电路可以由以下部件构成第一电阻，一端与所述第二电源线连接，另一端与所述第一源晶体管的控制电极连接；以及第二电阻，一端与所述第二电源线连接，另一端与所述第二源晶体管的控制电极连接。
而且，所述的电动机驱动电路，包括第一电阻，一端与所述第一电源线连接，另一端与所述第一源晶体管的控制电极连接；以及第二电阻，一端与所述第一电源线连接，另一端与所述第二源晶体管的控制电极连接，所述电压控制电路由以下部件构成第一二极管，阴极侧与所述第二电源线连接，阳极侧与所述第一源晶体管的控制电极连接；以及第二二极管，阴极侧与所述第二电源线连接，阳极侧与所述第二源晶体管的控制电极连接。
而且，所述的电动机驱动电路也可以包括第一控制MOSFET，输入电极与所述第二电源线连接，输出电极与所述第一源晶体管的控制电极连接，在导通时将所述第二电源线的电压施加到所述第一源晶体管的控制电极，并且将所述第一源晶体管截止；以及第二控制MOSFET，输入电极与所述第二电源线连接，输出电极与所述第二源晶体管的控制电极连接，在导通时将所述第二电源线的电压施加到所述第二源晶体管的控制电极，并且将所述第二源晶体管截止，所述第一二极管是所述第一控制MOSFET的寄生二极管，所述第二二极管是所述第二控制MOSFET的寄生二极管。
而且，在所述第一电源线上也可以设置有用于防止电流逆流到所述电源的二极管。
发明效果可以提供能够抑制反冲发生时的电压上升而防止MOSFET的破坏，并且低成本的电动机驱动电路。
图1是表示本发明的第1实施方式的电动机的驱动电路的结构例的图。
图2是表示P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14导通，P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13截止的状态的电流路径的图。
图3是表示P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14截止，产生了反冲的状态的图。
图4是表示由于电源线21的电压Vm的上升，P沟道MOSFET11、12已导通的状态的图。
图5是表示P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13导通，P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14截止的状态的电流路径的图。
图6是表示P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13截止，产生了反冲的状态的图。
图7是表示由于电源线21的电压Vm的上升，P沟道MOSFET11、12已导通的状态的图。
图8是表示本发明的第2实施方式的电动机驱动电路的结构例的图。
图9是表示本发明的第3实施方式的电动机驱动电路的结构例的图。
图10是表示利用齐纳二极管来抑制电压上升的电动机驱动电路的结构例的图。
图11是表示P沟道MOSFET101和N沟道MOSFET104导通，P沟道MOSFET102和N沟道MOSFET103截止的状态的电流路径的图。
图12是表示P沟道MOSFET101和N沟道MOSFET104截止，产生了反冲的状态的图。
标号说明10电动机绕组11，12P沟道MOSFET 13，14N沟道MOSFET 21，22电源线23接地线24，25二极管26，27电容器31，32电流源33，34电阻41～48NPN型晶体管51，52PNP型晶体管60驱动电路70连接器80电源85，86二极管90～93P沟道MOSFET 95～98N沟道MOSFET具体实施方式
第1实施方式(1)电路结构首先，对第1实施方式的电动机驱动电路的结构进行说明。图1是表示本发明的第1实施方式的电动机驱动电路的结构例的图。电动机驱动电路例如是驱动风扇电动机等单相电动机的电路，控制流过电动机绕组10的电流。在本实施方式中，电动机驱动电路包括以下部件而构成P沟道MOSFET11，12、N沟道MOSFET13，14、电源线21，22、接地线23、二极管24、25、电容器26、27、电流源31、32、NPN型晶体管41～48、PNP型晶体管51、52、驱动电路60和连接器70。
P沟道MOSFET11、12和N沟道MOSFET13、14构成H桥接电路，电源侧的P沟道MOSFET11(第一源晶体管)和P沟道MOSFET12(第二源晶体管)的源极被连接到电源线21(第一电源线)。而且，接地侧的N沟道MOSFET13(第一吸收晶体管)和N沟道MOSFET14(第二吸收晶体管)的源极被连接到接地线23。P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET13的漏极之间被连接，P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET14的漏极之间被连接。然后，在P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET13的连接点，以及P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET14的连接点之间连接有电动机绕组10。
然后，在P沟道MOSFET11中设有寄生二极管11d(第一再生二极管)，在P沟道MOSFET12中设有寄生二极管12d(第二再生二极管)。而且，在N沟道MOSFET13中设有寄生二极管13d(第三再生二极管)，在N沟道MOSFET14中设有寄生二极管14d(第四再生二极管)。
在这样的H桥接电路中，例如通过P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14导通，P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13截止，在电动机绕组10中流过电流，电动机向某个方向旋转。而且，例如通过P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14截止，P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13导通，在电动机绕组10中流过反方向的电流。
电源线21、22从产生电压VA的电源80被分支，经由连接器70与电源80的正侧连接。而且，接地线23经由连接器70与电源80的负侧(接地侧)连接。在电源线21上设置有二极管24。该二极管24是用于例如在电源80被反向连接到连接器70等情况下，防止电流从电源线21流向电源80的方向而破坏电路的二极管。同样，在电源线22上也设置二极管25。而且，在电源线21上设置有电容器26。电容器26是用于在H桥接电路中产生了反冲的情况下吸收产生的电流的电容器。而且，在电源线22上设置有用于使电源线22的电压Vcc稳定的电容器27。而且，由于电容器27是以电源线22的电压Vcc的稳定为目的的电容器，所以不需要大容量，例如可以是0.1μF～1μF左右。
电流源31、电阻33和NPN型晶体管41～43构成用于控制P沟道MOSFET11的导通/截止的控制电路(第一控制电路)。电流源31一端与电源线22连接，另一端与NPN型晶体管41、42的集电极连接。NPN型晶体管41～43的发射极与接地线23连接，NPN型晶体管42、43被电流镜连接。在NPN型晶体管41的基极，施加有从驱动电路60输出的电压Vp1。然后，P沟道MOSFET11的栅极经由电阻33被连接到电源线22，同时与NPN型晶体管43的集电极连接。
这里，在电压Vp1为低(L)电平的情况下，NPN型晶体管41截止，从电流源31输出的电流流入NPN型晶体管42，在被电流镜连接的NPN型晶体管43中也流过对应于镜像比的电流。由此，在电阻33中也流过电流，使电源线22的电压Vcc降低的电压被施加到P沟道MOSFET11的栅极，P沟道MOSFET11导通。另一方面，在电压Vp1为高(H)电平的情况下，NPN型晶体管41导通，从电流源31输出的电流流入NPN型晶体管41，在NPN型晶体管42、43中不流过电流。因此，在电阻33中也不流过电流，P沟道MOSFET11的栅极电压被提高至电源线22的电压Vcc，P沟道MOSFET11截止。
同样，电流源32、电阻34和NPN型晶体管45～47构成用于控制P沟道MOSFET12的导通/截止的控制电路(第二控制电路)。电流源32一端与电源线22连接，另一端与NPN型晶体管45、46的集电极连接。NPN型晶体管45～47的发射极与接地线23连接，NPN型晶体管46、47被电流镜连接。在NPN型晶体管45的基极，施加有从驱动电路60输出的电压Vp2。然后，P沟道MOSFET12的栅极经由电阻34被连接到电源线22，同时与NPN型晶体管47的集电极连接。
这里，在电压Vp2为低电平的情况下，NPN型晶体管45截止，从电流源31输出的电流流入NPN型晶体管46，在被电流镜连接的NPN型晶体管47中也流过对应于镜像比的电流。由此，在电阻34中也流过电流，使电源线22的电压Vcc降低的电压被施加到P沟道MOSFET12的栅极，P沟道MOSFET12导通。另一方面，在电压Vp2为高电平的情况下，NPN型晶体管45导通，从电流源32输出的电流流入NPN型晶体管45，在NPN型晶体管46、47中不流过电流。因此，在电阻34中也不流过电流，P沟道MOSFET12的栅极电压被提高至电源线22的电压Vcc，P沟道MOSFET12截止。
而且，P沟道MOSFET11的栅极经由电阻33与电源线22连接，所以P沟道MOSFET11的栅极电压被抑制为电源线22的电压Vcc以下。而且，P沟道MOSFET12的栅极经由电阻34与电源线22连接，所以P沟道MOSFET12的栅极电压被抑制为电源线22的电压Vcc以下。即，电阻33(第一电阻)和电阻34(第二电阻)相对于本发明的电压抑制电路。
NPN型晶体管44和PNP型晶体管51构成用于控制N沟道MOSFET13的导通/截止的控制电路(第三控制电路)。NPN型晶体管44和PNP型晶体管51的发射极之间被连接，NPN型晶体管44的集电极与电源线22连接，PNP型晶体管51的集电极与接地线23连接。在NPN型晶体管44的基极上施加从驱动电路60输出的电压Vn1_1，在PNP型晶体管51的基极上施加从驱动电路60输出的电压Vn1_2。然后，连接NPN型晶体管44和PNP型晶体管51的连接点和N沟道MOSFET13的栅极。
这里，在电压Vn1_1、Vn1_2为高电平的情况下，NPN型晶体管44导通，PNP型晶体管51截止，N沟道MOSFET13的栅极电压被提高至电源线22的电压Vcc，N沟道MOSFET13导通。另一方面，在电压Vn1_1、Vn1_2为低电平的情况下，NPN型晶体管44截止，PNP型晶体管51导通，N沟道MOSFET13的栅极电压被降低至接地线23的电压，N沟道MOSFET13截止。
同样，NPN型晶体管48和PNP型晶体管52构成用于控制N沟道MOSFET14的导通/截止的控制电路(第四控制电路)。NPN型晶体管48和PNP型晶体管52的发射极之间被连接，NPN型晶体管48的集电极与电源线22连接，PNP型晶体管52的集电极与接地线23连接。在NPN型晶体管48的基极上施加从驱动电路60输出的电压Vn2_1，在PNP型晶体管52的基极上施加从驱动电路60输出的电压Vn2_2。然后，连接NPN型晶体管48和PNP型晶体管52的连接点和N沟道MOSFET14的栅极。
这里，在电压Vn2_1、Vn2_2为高电平的情况下，NPN型晶体管48导通，PNP型晶体管52截止，N沟道MOSFET14的栅极电压被提高至电源线22的电压Vcc，N沟道MOSFET14导通。另一方面，在电压Vn2_1、Vn2_2为低电平的情况下，NPN型晶体管48截止，PNP型晶体管52导通，N沟道MOSFET14的栅极电压被降低至接地线23的电压，N沟道MOSFET14截止。
驱动电路60通过电压Vp1、Vp2、Vn1_1、Vn1_2、Vn2_1、Vn2_2进行P沟道MOSFET11、12和N沟道MOSFET13、14的导通/截止，控制电动机的驱动。
(2)动作说明接着，对第1实施方式的电动机驱动电路的动作进行说明。首先，如图2所示，假设是P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14导通，P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13截止的状态。这时，如图的虚线所示，从电源线21向P沟道MOSFET11、电动机绕组10、N沟道MOSFET14的方向流过电流，电动机向某个方向旋转。然后，假设在适当的定时P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14截止。这时，在电动机绕组10中积累能量，要继续流过电流。因此，如图3所示，通过N沟道MOSFET13的寄生二极管13d、电动机绕组10、P沟道MOSFET12的寄生二极管12d流过电流。即，产生反冲。
由于反冲而产生的电流因为存在二极管24而不能再生至电源80，流入电容器26。由此，电源线21的电压Vm上升起来。而且，即使在没有二极管24的情况下，在电源线21长等情况下，电源线21的电压Vm也上升。然后，电源线21的电压Vm上升，P沟道MOSFET11、12的栅极、源极间的电压超过阈值电压时，如图4所示，P沟道MOSFET11、12自动地成为导通的状态。因此，从电动机绕组10输出的电流流过P沟道MOSFET12、P沟道MOSFET11而返回电动机绕组10。即，被积累在电动机绕组10中的能量被由电动机绕组10、P沟道MOSFET12和P沟道MOSFET11构成的H桥接电路的电源侧的回路消耗。然后，被积累在电动机绕组10中的能量被消耗，P沟道MOSFET11、12的栅极、源极间的电压比阈值电压小时，P沟道MOSFET11、12自动地截止。
然后，如图5所示，P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13导通，P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14截止时，如图的虚线所示，从电源线21向P沟道MOSFET12、电动机绕组10、N沟道MOSFET13流过电流。然后，假设在适当的定时P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13变为截止。这时，在电动机绕组10中积累能量，要继续流过电流。因此，如图6所示，通过N沟道MOSFET14的寄生二极管14d、电动机绕组10、P沟道MOSFET11的寄生二极管11d流过电流。
在这种情况下，由于反冲产生的电流也由于存在二极管24而不能再生至电源80，流入电容器26，电源线21的电压Vm上升起来。然后，电源线21的电压Vm上升，从而P沟道MOSFET11、12的栅极、源极间的电压超过阈值电压时，如图7所示，P沟道MOSFET11、12自动地成为导通的状态。因此，从电动机绕组10输出的电流流过P沟道MOSFET11、P沟道MOSFET12而返回电动机绕组10。即，与图4的情况一样，被积累在电动机绕组10中的能量被H桥接电路的电源侧的回路消耗。然后，在电动机绕组10中积累的能量被消耗，P沟道MOSFET11、12的栅极、源极间的电压比阈值电压小时，P沟道MOSFET11、12自动地截止。
因此，在图1所示的电动机驱动电路中，由于产生反冲导致的电源线21的电压Vm的上升被抑制为与P沟道MOSFET11、12的阈值电压相同的电平。因此，为了抑制电源线21的电压Vm的上升，不需要使用大尺寸的齐纳二极管。而且，由于反冲产生的电流，绕到由电动机绕组10、P沟道MOSFET11和P沟道MOSFET12构成的H桥接电路的电源侧的回路，所以可以将电容器26的大小减小至例如1μF～10μF左右。即，能够抑制反冲产生时的电源线21的电压Vm的上升而防止P沟道MOSFET11、12的破坏，可以实现低成本的电动机驱动电路。
而且，在如图4所示的情况下，即使由于驱动电路60的控制P沟道MOSFET12和N沟道MOSFET13导通，从电动机绕组10输出的电流也不从P沟道MOSFET11流到N沟道MOSFET13，而返回电动机绕组10。这时因为由于产生反冲电源线21的电压Vm上升，在二极管24中不能流过正方向的电流。同样，在图7所示的状态的情况下，即使假设通过驱动电路60的控制P沟道MOSFET11和N沟道MOSFET14已导通，从电动机绕组10输出的电流也不从P沟道MOSFET12流到N沟道MOSFET14，而返回电动机绕组10。
第2实施方式接着，对本发明的第2实施方式的电动机驱动电路的结构进行说明。图8是表示本发明的第2实施方式的电动机驱动电路的结构例的图。图8所示的电动机驱动电路除了图1所示的电动机驱动电路的结构，还具有二极管85、86。二极管85(第一二极管)，其阴极侧与电源线22连接，阳极侧与P沟道MOSFET11的栅极连接。而且，二极管86(第二二极管)其阴极侧与电源线22连接，阳极侧与P沟道MOSFET12的栅极连接。而且与第1实施方式不同，电阻33的一端与电源线21连接，另一端与P沟道MOSFET11的栅极连接。然后，电阻34的一端与电源线21连接，另一端与P沟道MOSFET12的栅极连接。
在这样构成的电动机驱动电路中，在由于反冲的产生而电源线21的电压Vm上升时，P沟道MOSFET11、12的源极电压和栅极电压也上升。但是，P沟道MOSFET11的栅极经由二极管85与电源线22连接，所以P沟道MOSFET11的栅极的电压被抑制为在电源线22的电压Vcc上增加了二极管85的正方向电压Vf的电压Vcc+Vf。同样，P沟道MOSFET12的栅极经由二极管86与电源线22连接，所以P沟道MOSFET12的栅极电压被抑制为在电源线22的电压Vcc上增加了二极管86的正方向电压Vf的电压Vcc+Vf。即，二极管85、86相当于本发明的电压抑制电路。
然后，在电源线21的电压Vm继续上升时，P沟道MOSFET11、12的栅极、源极间的电压超过阈值电压，P沟道MOSFET11、12成为导通的状态。因此，在产生反冲时，如果电源线21的电压Vm上升则P沟道MOSFET11、12导通，与第1实施方式的情况一样，由于反冲而产生的电流绕到H桥接电路的电源侧的回路。因此，反冲的产生造成的电源线21的电压Vm的上升被抑制为与P沟道MOSFET11、12的阈值电压相同的电平。因此，为了抑制电源线21的电压Vm的上升，不需要使用大尺寸的齐纳二极管。而且，由于反冲而产生的电流绕到H桥接电路的电源侧的回路，所以可以减小电容器26的尺寸。即，能够抑制反冲产生时的电源线21的电压Vm的上升而防止P沟道MOSFET11、12的破坏，可以实现低成本的电动机驱动电路。
第3实施方式接着，对本发明的第3实施方式的电动机驱动电路的结构进行说明。图9是表示本发明的第3实施方式的电动机驱动电路的结构例。图9所示的电动机驱动电路取代图1所示的电流源31、32、NPN型晶体管41～48、以及PNP型晶体管51、52，而具有P沟道MOSFET90～93以及N沟道MOSFET95～98。而且，与第1实施方式不同，电阻33的一端与电源线21连接，另一端与P沟道MOSFET11的栅极连接。然后，电阻34的一端与电源线21连接，另一端与P沟道MOSFET12的栅极连接。
P沟道MOSFET90(第一控制MOSFET)、N沟道MOSFET95和电阻33构成用于控制P沟道MOSFET11的导通/截止的控制电路(第一控制电路)。P沟道MOSFET90的源极(输入电极)与电源线22连接，漏极(输出电极)与N沟道MOSFET95的漏极连接。而且，N沟道MOSFET95的源极与接地线23连接。于是，对P沟道MOSFET90和N沟道MOSFET95的栅极施加从驱动电路60输出的电压Vp1。然后，将P沟道MOSFET90和N沟道MOSFET95的连接点以及P沟道MOSFET11的栅极连接。
这里，在电压Vp1为高电平的情况下，P沟道MOSFET90截止，N沟道MOSFET95导通，P沟道MOSFET11的栅极电压被降低至接地线23的电压，P沟道MOSFET11导通。另一方面，在电压Vp1为低电平的情况下，P沟道MOSFET90导通、N沟道MOSFET95截止，P沟道MOSFET11的栅极电压被提升至电源线22的电压Vcc，P沟道MOSFET11截止。
同样，P沟道MOSFET92(第二控制MOSFET)、N沟道MOSFET97以及电阻34构成用于控制P沟道MOSFET12的导通/截止的控制电路(第二控制电路)。P沟道MOSFET92的源极(输入电极)与电源线22连接，漏极(输出)与N沟道MOSFET97的漏极连接。而且，N沟道MOSFET97的源极与接地线23连接。于是，对P沟道MOSFET92和N沟道MOSFET97的栅极施加从驱动电路60输出的电压Vp2。然后，将P沟道MOSFET92和N沟道MOSFET97的连接点以及P沟道MOSFET12的栅极连接。
这里，在电压Vp2为高电平的情况下，P沟道MOSFET92截止，N沟道MOSFET97导通，P沟道MOSFET12的栅极电压被降低至接地线23的电压，P沟道MOSFET12导通。另一方面，在电压Vp2为低电平的情况下，P沟道MOSFET92导通、N沟道MOSFET97截止，P沟道MOSFET12的栅极电压被提升至电源线22的电压Vcc，P沟道MOSFET12截止。
而且，P沟道MOSFET91和N沟道MOSFET96构成用于控制N沟道MOSFET13的导通/截止的控制电路(第三控制电路)。P沟道MOSFET91的源极与电源线22连接，漏极与N沟道MOSFET96的漏极连接。而且，N沟道MOSFET96的源极与接地线23连接。于是，对P沟道MOSFET91和N沟道MOSFET96的栅极施加从驱动电路60输出的电压Vn1。然后，将P沟道MOSFET91和N沟道MOSFET96的连接点以及N沟道MOSFET13的栅极连接。
这里，在电压Vn1为低电平的情况下，P沟道MOSFET91导通，N沟道MOSFET96截止，N沟道MOSFET13的栅极电压被提高至电源线22的电压Vcc，N沟道MOSFET13导通。另一方面，在电压Vn1为高电平的情况下，P沟道MOSFET91截止、N沟道MOSFET96导通，N沟道MOSFET13的栅极电压被降低至接地线23的电压，N沟道MOSFET13截止。
同样，P沟道MOSFET93和N沟道MOSFET98构成用于控制N沟道MOSFET14的导通/截止的控制电路(第四控制电路)。P沟道MOSFET93的源极与电源线22连接，漏极与N沟道MOSFET98的漏极连接。而且，N沟道MOSFET98的源极与接地线23连接。于是，对P沟道MOSFET93和N沟道MOSFET98的栅极施加从驱动电路60输出的电压Vn2。然后，将P沟道MOSFET93和N沟道MOSFET98的连接点以及N沟道MOSFET14的栅极连接。
这里，在电压Vn2为低电平的情况下，P沟道MOSFET93导通，N沟道MOSFET98截止，N沟道MOSFET14的栅极电压被提高至电源线22的电压Vcc，N沟道MOSFET14导通。另一方面，在电压Vn2为高电平的情况下，P沟道MOSFET93截止、N沟道MOSFET98导通，N沟道MOSFET14的栅极电压被降低至接地线23的电压，N沟道MOSFET14截止。
在这样构成的电动机驱动电路中，在由于产生反冲而电源线21的电压Vm上升时，P沟道MOSFET11、12的源极电压和栅极电压也上升。但是，由于P沟道MOSFET11的栅极与P沟道MOSFET90的漏极连接，所以P沟道MOSFET11的栅极电压被抑制为在电源线22的电压Vcc上增加了P沟道MOSFET90的寄生二极管90d(第一二极管)的正方向电压Vf的电压Vcc+Vf。同样，由于P沟道MOSFET12的栅极与P沟道MOSFET92的漏极连接，所以P沟道MOSFET12的栅极电压被抑制为在电源线22的电压Vcc上增加了P沟道MOSFET92的寄生二极管92d(第二二极管)的正方向电压Vf的电压Vcc+Vf。
于是，在电源线21的电压Vm持续上升时，P沟道MOSFET11、12的栅极、源极间的电压超过阈值电压，P沟道MOSFET11、12成为导通的状态。因此，在产生反冲时，如果电源线21的电压Vm上升，则P沟道MOSFET11、12导通，与第1实施方式的情况一样，由于反冲而产生的电流绕到H桥接电路的电源侧的回路。
由此，反冲产生所造成的电源线21的电压Vm的上升被抑制为与P沟道MOSFET11、12的阈值电压相同的电平。因此，为了抑制电源线21的电压Vm的上升，不需要大尺寸的齐纳二极管。而且，由于反冲而产生的电流绕到H桥接电路的电源侧的回路，所以可以减小电容器26的尺寸。即，能够抑制反冲产生时的电源线21的电压Vm的上升而防止P沟道MOSFET11、12的破坏，可以实现低成本的电动机驱动电路。
而且，由于利用用于控制P沟道MOSFET11、12的导通/截止的P沟道MOSFET90、92的寄生二极管90d、92d来抑制P沟道MOSFET11、12的栅极电压的上升，所以不需要第2实施方式所示的用于抑制P沟道MOSFET11、12的栅极电压的专用的二极管85、86，可以减少部件的数量。
以上，对本发明的第1～第3实施方式进行了说明。如前所述，即使在产生反冲时电源线21的电压Vm上升，P沟道MOSFET11、12的栅极电压也被抑制为对应于电源线22的电压Vcc的电压，所以P沟道MOSFET11、12自动地导通，由于反冲而产生的电流绕到H桥接电路的电源侧的回路。由此，电源线21的电压Vm的上升被抑制为与P沟道MOSFET11、12的阈值电压相同的电平。因此，为了抑制电源线21的电压Vm的上升，不需要使用大尺寸的齐纳二极管，电容器26的尺寸也可以减小为例如1μF～10μF左右。即，能够抑制反冲产生时的电源线21的电压Vm的上升而防止P沟道MOSFET11、12的破坏，可以实现低成本的电动机驱动电路。
于是，如第1实施方式所示，通过将电阻33、34的一端与电源线22连接，可以将P沟道MOSFET11、12的栅极电压的上升抑制至电源线22的电压Vcc。该电阻33、34也是在控制P沟道MOSFET11、12的导通/截止时使用的电路，所以可以不增加部件数量，抑制反冲产生时的电源线21的电压Vm的上升从而实现能够防止P沟道MOSFET11、12的破坏的电动机驱动电路。
而且，如第2实施方式所示，可以利用二极管85、86将P沟道MOSFET11、12的栅极电压的上升抑制为对应于电源线22的电压Vcc的电压。
进而，如第3实施方式所示，通过P沟道MOSFET90、92的寄生二极管90d、92d，可以代替第2实施方式的二极管85、86。即，P沟道MOSFET90、92也是在控制P沟道MOSFET11、12的导通/截止时使用的电路，所以不增加部件数量，抑制反冲产生时的电源线21的电压Vm的上升而实现能够防止P沟道MOSFET11、12的破坏的电动机驱动电路。
而且，在设置有用于防止电源80反向连接到连接器70等时从电源线21向电源80反向流过电流的二极管24的情况下，反冲发生时的电源线21的电压Vm的上升变得显著。因此，通过采用本实施方式所示的结构，抑制电源线21的电压Vm的上升特别有效。
而且，上述实施方式用于使本发明的理解变得容易，不是限定本发明而进行解释。本发明可以不脱离其宗旨而进行变更、改善，同时在本发明中还包含其等效物。
例如，在本实施方式中设为利用H桥接电路来控制在单相风扇电动机的电动机绕组中流过的电流，但是被应用的电动机不限于风扇电动机，而且不限于单相。
而且，在本实施方式中将H桥接电路中的源晶体管设为P沟道MOSFET，但是也可以将源晶体管设为PNP型晶体管。即，H桥接电路中的源晶体管只要是根据电源线21侧的电极和控制电极的电压差进行导通/截止控制的晶体管就可以。而且，在将源晶体管设为PNP型晶体管时，可以与PNP型晶体管并联地设置再生用的二极管(第一和第二再生二极管)。
而且，在本实施方式中，将H桥接电路中的吸收晶体管设为N沟道MOSFET，但是不限于此，也可以设为P沟道MOSFET，并可以设为双极晶体管。例如，可以将吸收晶体管设为NPN型晶体管。而且，在将吸收晶体管设为双极晶体管时，也可以与双极晶体管并联地设置再生用二极管(第三和第四再生二极管)。
而且，在本实施方式中，电源线21(第一电源线)和第二电源线22(第二电源线)从同一电源80被分支，但是不限于此，电源线21和电源线22也可以连接到不同的电源。在电源线21和电源线22被连接到不同电源的情况下，电源线22的电压只要是例如如图2所示那样，电流从P沟道MOSFET11(第一源晶体管)流向N沟道MOSFET14(第二吸收晶体管)时P沟道MOSFET12(第二源晶体管)截止的电压即可。例如，可以设为在产生电压VA的两个电源的一个上连接电源线21，在另一个上连接电源线22。
权利要求
1.一种电动机驱动电路，其特征在于，包括第一电源线；第二电源线；H桥接电路，具有被串联连接的第一源晶体管和第一吸收晶体管、被串联连接的第二源晶体管和第二吸收晶体管、被连接到所述第一源晶体管和所述第一吸收晶体管的连接点的电动机绕组、被设置在各个所述第一和第二源晶体管和所述第一和第二吸收晶体管中的第一～第四再生二极管，并且被连接在所述第一电源线和接地之间，所述第一源晶体管和所述第二吸收晶体管、以及所述第二源晶体管和所述第一吸收晶体管互补地开关；以及电压抑制电路，被连接在所述第二电源线和所述第一和第二源晶体管的控制电极之间，将所述第一和第二源晶体管的控制电极的电压的上升抑制为对应于所述第二电源线的电压的电压，所述第一和第二源晶体管是根据所述第一电源线侧的电极和控制电极的电压差而导通/截止的晶体管，所述第二电源线的电压在从所述第一源晶体管向所述第二吸收晶体管流过电流的情况下，是所述第二源晶体管截止时的电压。
2.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，所述电压抑制电路由以下部件构成第一电阻，一端与所述第二电源线连接，另一端与所述第一源晶体管的控制电极连接；以及第二电阻，一端与所述第二电源线连接，另一端与所述第二源晶体管的控制电极连接。
3.如权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，包括第一电阻，一端与所述第一电源线连接，另一端与所述第一源晶体管的控制电极连接；以及第二电阻，一端与所述第一电源线连接，另一端与所述第二源晶体管的控制电极连接，所述电压控制电路由以下部件构成第一二极管，阴极侧与所述第二电源线连接，阳极侧与所述第一源晶体管的控制电极连接；以及第二二极管，阴极侧与所述第二电源线连接，阳极侧与所述第二源晶体管的控制电极连接。
4.如权利要求3所述的电动机驱动电路，其特征在于，包括第一控制MOSFET，输入电极与所述第二电源线连接，输出电极与所述第一源晶体管的控制电极连接，在导通时将所述第二电源线的电压施加到所述第一源晶体管的控制电极，并且将所述第一源晶体管截止；以及第二控制MOSFET，输入电极与所述第二电源线连接，输出电极与所述第二源晶体管的控制电极连接，在导通时将所述第二电源线的电压施加到所述第二源晶体管的控制电极，并且将所述第二源晶体管截止，所述第一二极管是所述第一控制MOSFET的寄生二极管，所述第二二极管是所述第二控制MOSFET的寄生二极管。
5.如权利要求1至4的任意一项所述的电动机驱动电路，其特征在于，在所述第一电源线上设置有用于防止电流逆流到所述电源的二极管。
全文摘要
本发明提供能够抑制反冲产生时的电压上升而防止MOSFET的破坏的低成本的电动机驱动电路。该电动机驱动电路包括第一电源线、第二电源线、由第一和第二源晶体管以及第一和第二吸收晶体管构成的H桥接电路、被连接在第二电源线和第一及第二源晶体管的控制电极间，将第一及第二源晶体管的控制电极的电压的上升抑制为对应于第二电源线的电压的电压抑制电路。而且，第一及第二源晶体管是根据第一电源线侧的电极和控制电极的电压差进行导通/截止的晶体管，第二电源线的电压在从第一源晶体管向第二吸收晶体管流过电流的情况下，是使第二源晶体管截止的电压。
文档编号H02P25/16GK101056082SQ20071008543
公开日2007年10月17日 申请日期2007年3月5日 优先权日2006年3月24日
发明者野家城治 申请人:三洋电机株式会社