专利名称：马达驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种马达驱动电路。
背景技术：
在马达驱动电路中存在通过控制与马达线圈连接的晶体管的导通/截止来将马 达线圈的电流量维持在设定水平(专利文献l)的情况。例如，在图5所示的马达驱动电路 中，通过构成H桥的N沟道MOSFET 110 113的导通/截止来控制连接在端子T1、T2之间 的马达线圈M的通电状态。例如，驱动控制电路120使N沟道M0SFET 110、 113导通，使N沟 道MOSFET 111、112截止，由此，以N沟道MOSFET 110、马达线圈M、N沟道MOSFET 113的路 径使电流流动来驱动马达(驱动状态)。利用通过端子T3连接的电阻R来检测马达线圈M 的电流量，当马达线圈M的电流量达到设定水平时，驱动控制电路120使N沟道MOSFET 110 截止，使N沟道MOSFET 111导通。由此，以N沟道MOSFET 111、马达线圈M、 N沟道MOSFET 113的环使要持续流过马达线圈M的电流再生，并逐渐减少(再生状态)。这样，通过驱动 控制电路120重复驱动状态和再生状态能够将马达线圈M的电流量维持在设定水平。
专利文献1 :日本特开2005-184897号公报
发明内容
制脾船迪、nl题 另一方面，在马达驱动电路中，例如有可能由于马达经年劣化等而发生负载短路。 在图5所示的马达驱动电路中，当发生负载短路时，在马达线圈M的通电状态为驱动状态 时产生过电流，但是，如果该过电流超过马达线圈M的电流量的设定水平，则驱动控制电路 120使马达线圈M的通电状态转移为再生状态。之后，在经过规定时间后驱动控制电路120 使马达线圈M的通电状态变为驱动状态，与发生负载短路无关地重复驱动状态和再生状 态。通常，由于在马达驱动电路中安装有过热保护功能，因此，即使在负载短路状态下重复 驱动状态和再生状态，也会在电路损坏之前停止电路动作。然而，期望在变为那样的过热状 态之前检测负载短路来保护电路。 本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提高负载短路时的安全性。
肝碰l、口扁勺錄 为了达到上述目的，本发明的一个侧面所涉及的马达驱动电路具备串联连接的 电源侧的第一晶体管和接地侧的第二晶体管；串联连接的电源侧的第三晶体管和接地侧的 第四晶体管；驱动控制电路，其将马达线圈的通电状态控制为驱动状态或再生状态，该马达 线圈被连接在上述第一和第二晶体管的连接点与上述第三和第四晶体管的连接点之间，该 驱动状态为使上述第一和第四晶体管以及上述第二和第三晶体管中的一方导通并使另一 方截止的状态，该再生状态为使上述第一和第三晶体管截止并且使上述第二和第四晶体管 导通的状态；设定电流检测电路，其检测上述马达线圈的电流量是否达到设定水平；过电 流检测电路，其检测上述第一至第四晶体管中的任一个的电流量超过了规定的电流量的过电流状态；以及过电流保护电路，其在上述驱动状态下，当上述马达线圈的电流量达到上述
设定水平时，在不处于上述过电流状态的情况下，输出使上述通电状态转移为上述再生状
态的再生指示信号，在处于上述过电流状态的情况下，输出使上述马达线圈的驱动停止的
驱动停止信号，其中，当从上述过电流保护电路输出上述再生指示信号时，上述驱动控制电
路在将上述通电状态设为规定时间的上述再生状态之后，使上述通电状态恢复为上述驱动
状态，当从上述过电流保护电路输出上述驱动停止信号时，上述驱动控制电路使上述第一
至第四晶体管截止。 制月隨果 能够提高负载短路时的安全性。
图1是表示作为本发明的一个实施方式的马达驱动电路的结构的图。 图2是表示负载短路时的动作的一个例子的时序图。 图3是表示高压短路时的动作的一个例子的时序图。 图4是表示接地短路时的动作的一个例子的时序图。 图5是表示通常的马达驱动电路的结构例的图。 附图标记说明 10 :马达驱动电路；20 23 :N沟道MO SFET ;30 :驱动控制电路；32 36 :比较器; 40 42 :基准电源；45 52 :NAND电路；54 :AND电路；56、57 :N0R电路；58 :N0T电路；60、 61 :计数器；63 :SR触发器。
具体实施例方式
图1是表示作为本发明的一个实施方式的马达驱动电路10的结构的图。马达驱 动电路10包括N沟道MOSFET 20 23、驱动控制电路30、比较器32 36、基准电源40 42、NAND电路45 52、AND电路54、N0R电路56、57、N0T电路58、计数器60、61以及SR触 发器63。 N沟道MOSFET 20 23构成H桥电路，在N沟道M0SFET20 (第一晶体管)禾P N沟 道MOSFET 21(第二晶体管)的连接点与N沟道MOSFET 22(第三晶体管)和N沟道MOSFET 23(第四晶体管)的连接点之间通过端子T1、 T2而连接有马达线圈M。马达线圈M例如是 直流马达的线圈，通过电流从端子T1向端子T2方向流动而马达向正方向旋转(正转)，通 过电流从端子T2向端子Tl方向流动而马达向反方向旋转(反转)。 驱动控制电路30根据马达的旋转方向控制N沟道M0SFET20 23的导通/截止 使得马达线圈M的电流量成为设定水平。例如，在正转的情况下，驱动控制电路30首先使N 沟道M0SFET20、23导通，使N沟道MOSFET 21、22截止。由此，电流以N沟道MOSFET 20、马 达线圈M、N沟道MOSFET 23的路径流动。此外，将电流以该路径流动的状态称为驱动状态。 然后，当马达线圈M的电流量达到设定水平时，驱动控制电路30使N沟道MOSFET 20截止， 使N沟道MOSFET 21导通。由此，在马达线圈M内流动的电流以N沟道MOSFET 21、马达线 圈M、N沟道MOSFET 23的环再生。此外，将电流以该路径流动的状态称为再生状态。另外， 在反转的情况下，在驱动状态下电流以N沟道MOSFET 22、马达线圈M、N沟道MOSFET 21的路径流动，在再生状态下电流以N沟道MOSFET 23、马达线圈M、N沟道M0SFET 21的环流动。 并且，当检测到由高压短路或接地短路、负载短路造成的过电流时，驱动控制电路30使N沟 道MO SFET20 23都截止。 比较器32是用于检测在马达线圈M为驱动状态时马达线圈M的电流量是否达到 设定水平的电路。具体地说，输出电压Vrf与基准电压Vrefl的比较结果，该电压Vrf是由 流过电阻R的电流产生的电压，其中电阻R通过端子T3而被连接，该基准电压Vrefl是从 基准电源40输出的与设定水平相应的电压。 比较器33和NAND电路45是检测流过N沟道M0SFET 20的电流是否成为过电流 的过电流检测电路。在本实施方式中，对比较器33的正输入端子(+输入端子)施加比电 源Vm低基准电源41的基准电压Vref2的电压Vm-Vref2，比较器33的负输入端子(_输入 端子)与N沟道M0SFET 20的源极相连接。因而，在信号Nl为高电平(H电平)而N沟道 M0SFET 20导通的状态下，例如，当在端子Tl接地短路的情况下或者发生负载短路的情况 下等在N沟道MOSFET 20中产生过电流时，N沟道MOSFET 20的压降大于Vref2，比较器33 的输出为H电平，NAND电路45的输出为低电平(L电平)。同样地，比较器34和NAND电路 46是检测流过N沟道M0SFET 22的电流是否成为过电流的过电流检测电路。
比较器35和NAND电路47是检测流过N沟道M0SFET 21的电流是否成为过电流 的过电流检测电路。在本实施方式中，比较器35的+输入端子与N沟道MOSFET 21的漏极 相连接，对比较器35的-输入端子施加比N沟道MOSFET 21的源极电压高基准电源42的 基准电压Vref3的电压。因而，在信号N2为H电平而N沟道M0SFET 21导通的状态下，例 如，当在端子T1高压短路的情况下在N沟道MOSFET 21中产生过电流时，N沟道M0SFET21 的压降大于Vref3，比较器35的输出为H电平，NAND电路47的输出为L电平。同样地，比 较器36和NAND电路48是检测流过N沟道M0SFET 23的电流是否成为过电流的过电流检 测电路。 对AND电路54输入NAND电路45 48的输出信号。因而，当N沟道M0SFET 20 23中的某一个产生过电流时，NAND电路45 48中的某一个的输出为L电平，AND电路54 的输出为L电平。 对NAND电路49输入信号Nl和从输入端子IN1输入的指示正转或反转的信号，该 信号Nl是对N沟道M0SFET 20的栅极输入的信号。另外。对NAND电路50输入信号N3和 通过NOT电路58使从输入端子IN1输入的信号反转而得到的信号，该信号N3是对N沟道 M0SFET 22的栅极输入的信号。此外，在本实施方式中，从输入端子IN1输入的信号在正转 的情况下为H电平，在反转的情况下为L电平。因而，在正转的情况下，NAND电路50的输 出总是为H电平，NAND电路49的输出仅在信号Nl为H电平的期间为L电平。同样地，在 反转的情况下，NAND电路49的输出总是为H电平，NAND电路50的输出仅在信号N3为H电 平的期间为L电平。并且，由于对NAND电路51输入NAND电路49、50的输出信号，因此，在 正转和反转中的任一个情况下，在马达线圈M的通电状态为驱动状态时NAND电路51的输 出都为H电平。 计数器60 (最短时间计数器电路)是对马达线圈M的通电状态为驱动状态的期间 的最短时间进行计数的电路。在本实施方式中，当马达线圈M的通电状态为驱动状态时， NAND电路51的输出为H电平。因而，当NAND电路51的输出为H电平时计数器60开始计
5数，当达到与最短时间相应的计数值时使输出信号为H电平。此外，当NAND电路51的输出 为L电平时，计数器60的计数值被复位。 计数器61是对从检测到过电流开始到转移到保护状态为止的屏蔽(mask)时间进 行计数的电路。在本实施方式中，对NOR电路56输入AND电路54的输出信号和来自SR触 发器63的输出端子Q的输出信号，当这两个信号都为L电平时，N0R电路56的输出为H电 平。并且，当N0R电路56的输出为H电平时，计数器61开始计数，当达到与屏蔽时间相应 的计数值时使输出信号变为L电平。此外，在达到与屏蔽时间相应的计数值之前NOR电路 56的输出为L电平时，计数器61的计数值被复位。另外，当计数器61的输出信号为L电平 时，驱动控制电路30判断为过电流状态，使N沟道MOSFET 20 23都截止。在此，从计数 器61输出的L电平的信号是本发明的驱动停止信号的一个例子。 对SR触发器63的反转置位端子/S输入计数器61的输出信号，对反转复位端子 /R输入从输入端子IN2输入的信号。因此，当对反转置位端子/S输入的信号为L电平时， 从输出端子Q输出的信号为H电平，从反转输出端子/Q输出的信号为L电平，当对反转复 位端子/R输入的信号为L电平时，从输出端子Q输出的信号为L电平，从反转输出端子/Q 输出的信号为H电平。此外，从输入端子IN2输入的信号在马达驱动电路10启动时为L电 平，之后，维持H电平。因而，从SR触发器63的输出端子Q和反转输出端子/Q输出的信号 在初始状态下分别为L电平、H电平。之后，当从计数器61输出的信号为L电平时，从SR触 发器63的输出端子Q和反转输出端子/Q输出的信号分别为H电平、L电平。
对NAND电路52输入计数器60的输出信号、AND电路54的输出信号以及从SR触 发器63的反转输出端子/Q输出的信号。因而，仅在这三个信号都为H电平的情况下，NAND 电路52的输出信号为L电平。对N0R电路57输入从NAND电路52输出的信号和从比较器 32输出的信号。因而，仅在这两个信号都为L电平的情况下，从NOR电路57输出的信号为 H电平。此外，在马达线圈M的通电状态为驱动状态的情况下，当从NOR电路57输出的信号 为H电平时，驱动控制电路30使通电状态变为再生状态。在此，从N0R电路57输出的H电 平的信号是本发明的再生指示信号的一个例子。 此夕卜，由NAND电路49 52、 N0R电路56、57、 NOT电路58、计数器61、62以及SR 触发器63构成的电路是本发明的过电流保护电路的一个例子。 图2是表示负载短路时的动作的一个例子的时序图。此外，设为在初始状态下未 发生负载短路。开始时，对N沟道M0SFET20 23的栅极输入的信号Nl N4都为L电平， N沟道M0SFET20 23都截止。 之后，在时刻Tl，当信号Nl、 N4为H电平时，马达线圈M的通电状态为驱动状态， 马达线圈M的电流量增加。另外，当信号Nl为H电平时，计数器60开始进行计数，在时刻 T2，当变为与驱动状态的最短时间相应的计数值时，从计数器60输出的信号B变为H电平。 这时，由于未产生过电流，因此从AND电路54输出的信号A为H电平，由于SR触发器63为 被初始复位的状态，因此从反转输出端子/Q输出的信号D也为H电平。因而，对NAND电路 52输入的信号A、 B、 D都为H电平，从NAND电路52输出的信号E变为L电平。
之后马达线圈M的电流量也继续增加，在时刻T3，当达到由电源40设定的设定水 平时，从比较器32输出的信号F变为L电平。这时，由于信号E也为L电平，因此对N0R电 路57输入的信号E、 F都为L电平，从N0R电路57输出的信号G变为H电平。
当信号G为H电平时，驱动控制电路30判断为马达线圈M的电流量到达设定水 平，在时刻T4，使信号Nl变为L电平，使信号N2变为H电平。由此，马达线圈M的通电状态 成为再生状态。另外，由于信号N1变为L电平而计数器60被复位，信号B变为L电平。并 且，由于信号B变为L电平而信号E变为H电平，信号G变为L电平。 然后，在再生状态经过规定时间之后，在时刻T5，驱动控制电路30使信号Nl变为 H电平，使信号N2变为L电平。由此，马达线圈M的通电状态再次变为驱动状态。这时，当 发生负载短路时，马达线圈M的电流量迅速上升。然后，在时刻T6，当马达线圈M的电流量 到达设定水平时，信号F变为L电平。并且，由于负载短路而在N沟道MOSFET 20或者N沟 道MOSFET 23中产生过电流，在时刻T7，信号A变为L电平。 另外，当信号Nl为H电平时，计数器60开始计数，在时刻T8信号B变为H电平。 此时，对NAND电路52输入的信号A、 B、 D中的信号B、 D为H电平，但是由于产生了过电流 而信号A成为L电平。因此，信号E保持为H电平，信号G保持为L电平。因此，虽然马达 线圈M的电流量达到了设定水平，但是信号G保持为L电平，因此驱动控制电路30使马达 线圈M的通电状态持续保持为驱动状态。 另夕卜，当信号A为L电平时，从NOR电路56输出的信号为H电平，计数器61开始 进行计数。之后，在时刻T9，当计数器61的计数值达到与屏蔽时间相应的计数值时，信号C 变为L电平。并且，当信号C为L电平时，驱动控制电路30判断为并非噪声等的影响而是 由于产生过电流而使信号A成为L电平，使信号N1 N4都成为L电平。由此，停止驱动马 达线圈M来消除过电流状态。 图3是表示高压短路时的动作的一个例子的时序图。在此，设为端子T1高压短路。 初始状态下信号Nl N4都为L电平，驱动控制电路30在时刻Til使信号N1、N4变为H电 平。由此，马达线圈M的通电状态为驱动状态。与图2的情况相同，在时刻T12，信号B为H 电平，信号E为L电平，在时刻T13，信号F为L电平，信号G为H电平。
当信号G为H电平时，与图2的情况相同，驱动控制电路30在时刻T14使信号Nl 变为L电平，使信号N2变为H电平。由此，N沟道MOSFET 21导通，但是由于端子Tl高压短 路，因此在N沟道MOSFET 21中产生过电流。因此，在时刻T15，信号F成为L电平，并且在 时刻T16，信号A成为L电平。然后，当从时刻T16开始经过屏蔽时间时，在时刻T17，信号 C变为L电平。由此，驱动控制电路30使信号Nl N4都成为L电平来消除过电流状态。
图4是表示接地短路时的动作的一个例子的时序图。在此，设为端子T1接地短路。 在初始状态下信号Nl N4都为L电平，驱动控制电路30在时刻T21使信号N1、N4变为H 电平。由此，N沟道MOSFET 20导通，但是，由于端子T1接地短路，因此在N沟道MOSFET 20 中产生过电流。这时，由于电流不流过电阻R，因此信号F仍保持为H电平，但由于在N沟道 MOSFET 20中产生的过电流，在时刻T22信号A变为L电平。 之后，与图2的情况相同，在时刻T23，信号B变为H电平，信号E变为H电平。并 且，当从信号A成为L电平开始经过屏蔽时间时，在时刻T24，信号C变为L电平。由此，驱 动控制电路30使信号Nl N4都成为L电平来消除过电流状态。 这样，在本实施方式的马达驱动电路IO中，马达线圈M的电流量达到设定水平时， 在不处于过电流状态的情况下转移为再生状态，在处于过电流状态的情况下，过电流保护 功能开始动作而不转移为再生状态。因而，在发生负载短路的情况下，不重复驱动状态和再
7生状态，能够提高负载短路时的安全性。另外，在马达驱动电路10中，并不限于负载短路， 在高压短路和接地短路的情况下，过电流保护功能也进行动作。 并且，在马达驱动电路10中，由计数器61对过电流的屏蔽时间进行设定。因而，
能够抑制在信号A中产生噪声的情况下等停止驱动马达线圈M的情形。 另外，在马达驱动电路10中，由计数器60设定驱动状态的最短时间，但是，即使在
这种结构中，在负载短路、高压短路以及接地短路中的任一种情况下也都能够使过电流保
护功能适当地进行动作。 此外，上述实施方式是用于使本发明容易理解的内容，而并非用于限定地解释本 发明。本发明能够不脱离其宗旨而进行变更、改良，并且在本发明中也包含其等价物。
权利要求
一种马达驱动电路，其特征在于，具备串联连接的电源侧的第一晶体管和接地侧的第二晶体管；串联连接的电源侧的第三晶体管和接地侧的第四晶体管；驱动控制电路，其将马达线圈的通电状态控制为驱动状态或再生状态，该马达线圈被连接在上述第一和第二晶体管的连接点与上述第三和第四晶体管的连接点之间，该驱动状态为使上述第一和第四晶体管以及上述第二和第三晶体管中的一方导通并使另一方截止的状态，该再生状态为使上述第一和第三晶体管截止并且使上述第二和第四晶体管导通的状态；设定电流检测电路，其检测上述马达线圈的电流量是否达到设定水平；过电流检测电路，其检测上述第一至第四晶体管中的任一个的电流量超过了规定的电流量的过电流状态；以及过电流保护电路，其在上述驱动状态下，当上述马达线圈的电流量达到上述设定水平时，在不处于上述过电流状态的情况下，输出使上述通电状态转移为上述再生状态的再生指示信号，在处于上述过电流状态的情况下，输出使上述马达线圈的驱动停止的驱动停止信号，其中，当从上述过电流保护电路输出上述再生指示信号时，上述驱动控制电路在将上述通电状态设为规定时间的上述再生状态之后，使上述通电状态恢复为上述驱动状态，当从上述过电流保护电路输出上述驱动停止信号时，上述驱动控制电路使上述第一至第四晶体管截止。
2. 根据权利要求1所述的马达驱动电路，其特征在于，上述过电流保护电路在上述过电流状态持续了规定时间的情况下，输出上述驱动停止信号。
3. 根据权利要求1或2所述的马达驱动电路，其特征在于， 上述过电流保护电路构成为包括以下电路最短时间计数电路，其对从上述驱动状态开始起到转移为上述再生状态为止的最短时 间进行计数；以及控制信号输出电路，其在对上述最短时间进行了计数之后，根据上述设定电流检测电 路和上述过电流检测电路的检测结果，输出上述再生指示信号或者上述驱动停止信号。
全文摘要
本发明提供一种马达驱动电路。其提高负载短路时的安全性，具备驱动控制电路，将马达线圈的通电状态控制为驱动状态或再生状态，驱动状态为使第一和第四晶体管及第二和第三晶体管中的一方导通并使另一方截止的状态，再生状态为使第一和第三晶体管截止并使第二和第四晶体管导通的状态；设定电流检测电路，检测马达线圈的电流量是否达到设定水平；过电流检测电路，检测第一至第四晶体管中的任一个的电流量超过规定电流量的过电流状态；以及过电流保护电路，在驱动状态下，当马达线圈的电流量达到设定水平时，在非过电流状态的情况下输出使通电状态转移为再生状态的再生指示信号，在过电流状态的情况下输出停止马达线圈驱动的驱动停止信号。
文档编号H02H7/085GK101783501SQ20101000280
公开日2010年7月21日 申请日期2010年1月8日 优先权日2009年1月9日
发明者内山祐二, 本木义人 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社