JP2014068429A

JP2014068429A - Flyback circuit

Info

Publication number: JP2014068429A
Application number: JP2012210414A
Authority: JP
Inventors: Kihachiro Hayakawa; 喜八郎早川; Christoph Emde; クリストフエムデ; Shintaro Tsuboi; 真太郎坪井
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-04-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To downsize a mounting space of a flyback circuit.SOLUTION: A flyback circuit 150 includes a motor 160, a positive voltage line 190 and a negative voltage line 195 applying a positive voltage and a negative voltage to the motor 160, a power-supply switch 170 switching on and off of the positive voltage line 190, a flyback line 194 bypass-connecting the motor 160, and a two-element composite field-effect transistor 180 provided on the flyback line 194. The flyback line 194 has first and second flyback lines 194-1 and 194-2 connected to the positive voltage line 190 and the negative voltage line 195, respectively. In the two-element composite field-effect transistor 180, a cathode of a parasitic diode 189 is connected to the first flyback line 194-1 and an anode is connected to the second flyback line 194-2, and a gate terminal 188 and a source terminal 187 are short-circuited.

Description

本発明は、フライバック回路に関し、特にインダクタンス成分を有する電気部品に生じる逆起電力をフライバックするフライバック回路に関するものである。 The present invention relates to a flyback circuit, and more particularly to a flyback circuit that flybacks back electromotive force generated in an electrical component having an inductance component.

近年、自動車等の車両制御には、ＡＢＳ（ＡｎｔｉｌｏｃｋＢｒａｋｅＳｙｓｔｅｍ）システム、及びＥＰＳ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ）システムなどの各種システムが用いられるようになっている。 In recent years, various systems such as an ABS (Antilock Break System) system and an EPS (Electric Power Steering) system have been used for vehicle control of automobiles and the like.

ＡＢＳシステムは、車両のタイヤがロックしそうになると、これを感知して、ブレーキを弱めることによってタイヤのロックを抑制するシステムである。より具体的には、ＡＢＳシステムは、車両の速度及びブレーキの油圧などをモニターし、モニターした値に基づいて車両のタイヤがロックしそうな状態を検出したら、ブレーキの油圧を下げることによってブレーキを弱める。また、ＡＢＳシステムは、ブレーキを弱めることによってタイヤがロックしそうな状態から復帰したら、再びブレーキの油圧を上げることによってブレーキを強める。ＡＢＳシステムは、このようなブレーキの強弱（ブレーキの油圧の上下）を、モータで制御することにより、ポンピングブレーキと同じ効果を発揮して、急ブレーキ時の急なハンドル操作でも車両のスリップや横滑りを抑制することができる。 The ABS system is a system that detects when a vehicle tire is about to lock and suppresses the lock of the tire by weakening a brake. More specifically, the ABS system monitors the speed of the vehicle, the hydraulic pressure of the brake, etc., and if it detects that the vehicle tire is likely to lock based on the monitored values, the ABS system weakens the brake by reducing the hydraulic pressure of the brake. . Further, the ABS system strengthens the brake by raising the hydraulic pressure of the brake again when the tire returns from a state where the tire is likely to be locked by weakening the brake. The ABS system controls the strength of the brake (up and down of the hydraulic pressure of the brake) with a motor, thereby achieving the same effect as a pumping brake. Even when the steering wheel is operated suddenly, the vehicle slips or skids. Can be suppressed.

ＥＰＳシステムは、電気の力によって車両の操舵力をアシストするものである。ＥＰＳシステムは、例えば、モータの回転によって直接に操舵力をアシストする場合もあるし、モータの回転によって発生させた油圧で操舵力をアシストする場合もある。ＥＰＳシステムは、例えば操舵力、及び車速などをモニターし、モニターした検出した値に基づいてモータへの電流量を制御することによって操舵力をアシストする力を発生させる。ＥＰＳシステムを用いることによって、車両の運転者は軽い力で操舵を行うことができる。 The EPS system assists the steering force of the vehicle with electric power. For example, the EPS system may directly assist the steering force by the rotation of the motor, or may assist the steering force by the hydraulic pressure generated by the rotation of the motor. The EPS system monitors, for example, a steering force and a vehicle speed, and generates a force that assists the steering force by controlling the amount of current to the motor based on the detected value. By using the EPS system, the driver of the vehicle can perform steering with a light force.

ところで、ＡＢＳシステムやＥＰＳシステムなどの各種システムにおいて、モータの駆動のオンオフ制御を行う場合には、モータに由来する逆起電力が発生する。すなわち、モータにはインダクタンス成分を有するコイルが含まれている。モータを駆動させるために例えば半導体のモータ駆動スイッチをオンにするとコイルに電流が流れて磁界が生じる。この状態からモータ駆動スイッチをオフすることによってコイルに流れる電流が切れると、磁界を維持しようとするために電流を流し続けようとする電力がコイルの中に逆方向に生じる。この逆起電力は、モータ駆動スイッチに大きな負荷を与える場合がある。 By the way, in various systems such as an ABS system and an EPS system, when on / off control of motor driving is performed, a counter electromotive force derived from the motor is generated. That is, the motor includes a coil having an inductance component. For example, when a semiconductor motor drive switch is turned on to drive the motor, a current flows through the coil to generate a magnetic field. When the current flowing through the coil is cut off by turning off the motor drive switch from this state, electric power is generated in the coil in the reverse direction in order to keep the current flowing in order to maintain the magnetic field. This back electromotive force may give a large load to the motor drive switch.

このため、従来技術では、モータに並列にフライバック電流経路を接続するとともに、フライバック電流経路にフライバックダイオードを設けている。これにより、モータ駆動スイッチをオフした場合に、モータに蓄積されたエネルギーを、フライバック電流経路を介して再びモータへと戻すことができる。その結果、モータのインダクタンス成分によって発生する逆起電力を抑制し、モータ駆動スイッチへかかる負荷を低減させることができる。 For this reason, in the prior art, a flyback current path is connected in parallel to the motor, and a flyback diode is provided in the flyback current path. Thereby, when the motor drive switch is turned off, the energy accumulated in the motor can be returned to the motor again via the flyback current path. As a result, the back electromotive force generated by the inductance component of the motor can be suppressed, and the load on the motor drive switch can be reduced.

特表２００９−５２３００１号Special table 2009-523001

しかしながら、従来のフライバック回路では、フライバック電流経路にダイオードを使用しているため、ダイオードの順方向電圧降下による発熱が問題となる場合がある。特に、多くのブレーキ量を要する車両、又は操舵に大きなアシスト力を要する車両においては、モータの出力が大きくなるのでモータ電流も大きくなる。その結果、フライバックダイオードには、熱容量の大きな大型部品を選定することが求められるので、フライバック回路の実装スペースが大きくなるおそれがある。 However, since the conventional flyback circuit uses a diode in the flyback current path, heat generation due to a forward voltage drop of the diode may be a problem. In particular, in a vehicle that requires a large amount of braking or a vehicle that requires a large assist force for steering, the motor output increases, so the motor current also increases. As a result, the flyback diode is required to select a large component having a large heat capacity, and there is a concern that the space for mounting the flyback circuit may be increased.

本願発明のフライバック回路は、上記課題に鑑みなされたもので、インダクタンス成分を有する電気部品と、電源装置から前記電気部品へ第１の電圧を印加する第１の電源ラインと、前記電源装置から前記電気部品へ前記第１の電圧より低い第２の電圧を印加する第２の電源ラインと、前記第１の電源ライン又は前記第２の電源ラインのオンオフを切り替える電源スイッチと、前記第１の電源ライン及び前記第２の電源ラインの間を、前記電気部品をバイパスして接続するフライバックラインと、前記フライバックラインに設けられた電界効果トランジスタと、を備える。 The flyback circuit of the present invention has been made in view of the above problems, and includes an electrical component having an inductance component, a first power supply line for applying a first voltage from the power supply device to the electrical component, and the power supply device. A second power supply line for applying a second voltage lower than the first voltage to the electrical component; a power switch for switching on / off the first power supply line or the second power supply line; A flyback line that bypasses and connects the electric component between the power supply line and the second power supply line, and a field effect transistor provided in the flyback line.

本願発明のフライバック回路において、前記フライバックラインは、前記第１の電源ライン及び前記電界効果トランジスタを接続する第１のフライバックラインと前記第２の電源ライン及び前記電界効果トランジスタを接続する第２のフライバックラインとを有し、前記電界効果トランジスタは、該電界効果トランジスタの寄生ダイオードのカソードが前記第１のフライバックラインに接続され、アノードが前記第２のフライバックラインに接続されるように設けられるとともに、ゲート端子とソース端子との間が短絡されることを特徴とする。 In the flyback circuit of the present invention, the flyback line includes a first flyback line connecting the first power supply line and the field effect transistor, a second power supply line connecting the field effect transistor and the field effect transistor. The field effect transistor has a cathode of a parasitic diode of the field effect transistor connected to the first flyback line and an anode connected to the second flyback line. The gate terminal and the source terminal are short-circuited.

すなわち、電界効果トランジスタには、その性質上、ソース端子とドレイン端子間に寄生ダイオード（ボディーダイオード）が形成されている。本願発明は、電界効果トランジスタの寄生ダイオードをフライバックダイオードとして機能させるものである。具体的には、電界効果トランジスタのゲート端子とソース端子との間を短絡することによって、ゲート端子及びソース端子は同電位となり電位差が生じない。したがって、電界効果トランジスタは常にオフとなる。また、電界効果トランジスタの寄生ダイオードのカソードを第１の電圧（正電圧）が印加される第１のフライバックラインに接続し、アノードを第２の電圧（負電圧）が印加される第２のフライバックラインに接続することによって、電源スイッチをオフした際に生じる逆起電力を、フライバックライン及び電界効果トランジスタを介して再びモータへと戻すことができる。つまり、電界効果トランジスタの寄生ダイオードはモータに由来する逆起電力を再びモータへ戻すフライバックダイオードとして機能する。その結果、本願発明によれば、従来のようなフライバック用の大型のダイオードを設けなくてもよいので、フライバック回路の実装スペースを小型化することができる。 That is, in the field effect transistor, a parasitic diode (body diode) is formed between the source terminal and the drain terminal due to its nature. The present invention makes a parasitic diode of a field effect transistor function as a flyback diode. Specifically, by short-circuiting between the gate terminal and the source terminal of the field effect transistor, the gate terminal and the source terminal become the same potential and no potential difference occurs. Therefore, the field effect transistor is always off. The cathode of the parasitic diode of the field effect transistor is connected to the first flyback line to which the first voltage (positive voltage) is applied, and the anode is connected to the second voltage (negative voltage). By connecting to the flyback line, the back electromotive force generated when the power switch is turned off can be returned to the motor again via the flyback line and the field effect transistor. That is, the parasitic diode of the field effect transistor functions as a flyback diode that returns the back electromotive force derived from the motor to the motor again. As a result, according to the present invention, since it is not necessary to provide a conventional large diode for flyback, the space for mounting the flyback circuit can be reduced.

また、本願発明においては、さらに、前記第１のフライバックラインに設けられ、該第１のフライバックラインのオンオフを切り替えるフライバックスイッチを備えることもできる。 The present invention may further include a flyback switch that is provided in the first flyback line and switches on and off of the first flyback line.

これによれば、フライバックラインのオンオフを切り替えることができるので、フライバックラインが正常に機能しているか否かをテストすることができる。
また、本願発明においては、前記フライバックスイッチを電界効果トランジスタで形成し、該フライバックスイッチの電界効果トランジスタ及び前記フライバックラインに設けられた電界効果トランジスタを、１パッケージ内に収容された２素子複合電界効果トランジスタとすることもできる。 According to this, since the flyback line can be switched on and off, it is possible to test whether or not the flyback line is functioning normally.
Further, in the present invention, the flyback switch is formed of a field effect transistor, and the field effect transistor of the flyback switch and the field effect transistor provided in the flyback line are accommodated in one package. It can also be a composite field effect transistor.

これによれば、フライバックラインのオンオフ用の電界効果トランジスタとフライバックダイオードとして機能させる電界効果トランジスタを１パッケージの部品とすることができる。したがって、フライバック回路の実装スペースを小型化するとともに、部品の実装点数を低減することができる。 According to this, a field effect transistor for turning on and off a flyback line and a field effect transistor that functions as a flyback diode can be made into one package component. Therefore, it is possible to reduce the mounting space of the flyback circuit and reduce the number of component mounting points.

また、本願発明においては、前記フライバックスイッチを電界効果トランジスタで形成し、該フライバックスイッチの電界効果トランジスタと前記フライバックラインに設けられた電界効果トランジスタを、別々のパッケージ内に収容された電界効果トランジスタとすることもできる。 In the present invention, the flyback switch is formed of a field effect transistor, and the field effect transistor of the flyback switch and the field effect transistor provided in the flyback line are accommodated in separate packages. It can also be an effect transistor.

これによれば、フライバックラインのスイッチ用のトランジスタと、フライバックダイオードとして使用するトランジスタとを、個別の部品として実装することができるので、回路設計の汎用性を向上させることができる。 According to this, since the transistor for switching the flyback line and the transistor used as the flyback diode can be mounted as separate components, the versatility of circuit design can be improved.

かかる本願発明によれば、フライバック回路の実装スペースを小型化することができる。 According to the present invention, the mounting space for the flyback circuit can be reduced in size.

図１は、本願発明の第１実施形態のフライバック回路を含むモータ制御回路の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor control circuit including a flyback circuit according to a first embodiment of the present invention. 図２は、図１のモータ制御回路における各部位の電圧／電流の波形を示すものである。FIG. 2 shows voltage / current waveforms at various points in the motor control circuit of FIG. 図３は、本願発明の第２実施形態のフライバック回路を含むモータ制御回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a motor control circuit including a flyback circuit according to the second embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施形態に係るフライバック回路を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本願発明の第１実施形態のフライバック回路を含むモータ制御回路の構成を示す図である。 Hereinafter, a flyback circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor control circuit including a flyback circuit according to a first embodiment of the present invention.

モータ制御回路１００は、マイクロコンピュータ１０２から出力されたモータ制御信号（ＭｏｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＳｉｇｎａｌ）に応じてモータ１６０の駆動を制御するものである。まず、モータ制御回路１００の構成について説明する。 The motor control circuit 100 controls driving of the motor 160 in accordance with a motor control signal (Motor Control Signal) output from the microcomputer 102. First, the configuration of the motor control circuit 100 will be described.

（モータ制御回路１００の構成）
モータ制御回路１００は、マイクロコンピュータ１０２、電源１１０、２素子複合バイポーラトランジスタ１２０、抵抗１３０，１３２、及びコンデンサ１３４、フライバック回路１５０を備える。フライバック回路１５０は、インダクタンス成分を有する電気部品であるモータ１６０、電源スイッチ１７０、及び２素子複合電界効果トランジスタ１８０を備える。 (Configuration of motor control circuit 100)
The motor control circuit 100 includes a microcomputer 102, a power source 110, a two-element composite bipolar transistor 120, resistors 130 and 132, a capacitor 134, and a flyback circuit 150. The flyback circuit 150 includes a motor 160, which is an electrical component having an inductance component, a power switch 170, and a two-element composite field effect transistor 180.

マイクロコンピュータ１０２は、モータ１６０の駆動をオンオフするためのモータ制御信号を生成して電源スイッチ１７０に出力する。また、マイクロコンピュータ１０２は、後述するフライバックラインが正常に機能しているか否かを判定するためのテスト制御信号（ＩＦＳ＿ＥＮ）を２素子複合バイポーラトランジスタ１２０へ出力する。 The microcomputer 102 generates a motor control signal for turning on / off the driving of the motor 160 and outputs the motor control signal to the power switch 170. Further, the microcomputer 102 outputs a test control signal (IFS_EN) for determining whether or not a flyback line described later is functioning normally to the two-element composite bipolar transistor 120.

モータ１６０は、例えばＤＣモータで構成することができる。モータ１６０は、自動車等の車両のＡＢＳシステム又はＥＰＳシステムにおいて、車両のブレーキの油圧又は車両の操舵のアシスト力を発生させる油圧を制御するために用いられる。 The motor 160 can be composed of, for example, a DC motor. The motor 160 is used in an ABS system or an EPS system of a vehicle such as an automobile to control a hydraulic pressure of a vehicle brake or a hydraulic pressure that generates a steering assist force of the vehicle.

電源１１０は、例えば直流電源で構成することができる。電源１１０は、電源１１０の正電圧出力端子１１２に接続された正電圧ライン１９０（第１の電源ライン）を介してモータ１６０の第１の端子１６２に正電圧（第１の電圧）を印加する。また、電源１１０は、負電圧出力端子１１４に接続された負電圧ライン１９５（第２の電源ライン）を介してモータ１６０の第２の端子１６４に負電圧（第１の電圧より低い第２の電圧）を印加する。なお、本明細書において、電源１０４の負電圧出力端子１１４から出力される電圧は正電圧に対して相対的に低い電圧という意味で負電圧というが、実際には回路の基準となるグラウンド電位とすることができる。 The power source 110 can be constituted by a DC power source, for example. The power supply 110 applies a positive voltage (first voltage) to the first terminal 162 of the motor 160 via a positive voltage line 190 (first power supply line) connected to the positive voltage output terminal 112 of the power supply 110. . In addition, the power supply 110 supplies a negative voltage (second lower than the first voltage) to the second terminal 164 of the motor 160 via a negative voltage line 195 (second power supply line) connected to the negative voltage output terminal 114. Voltage). Note that in this specification, the voltage output from the negative voltage output terminal 114 of the power supply 104 is a negative voltage in the sense that it is a relatively low voltage with respect to the positive voltage. can do.

電源スイッチ１７０は、例えばＮチャネル電界効果トランジスタで構成することができる。電源スイッチ１７０は、正電圧ライン１２０に設けられる。より具体的には、電源スイッチ１７０は、ドレイン端子１７２と電源１１０の正電圧出力端子１１２とが接続され、ソース端子１７４とモータ１６０の第１の端子１６２とが接続されるように、正電圧ライン１９０に設けられる。電源スイッチ１７０のゲート端子１７６には、マイクロコンピュータ１０２から出力されたモータ制御信号が入力される。電源スイッチ１７０は、ゲート端子１７６に入力されたモータ制御信号に応じてドレイン端子１７２‐ソース端子１７４間の経路のオンオフを切り替える。なお、電源スイッチ１７０は、Ｎチャネル電界効果トランジスタに限らず、正電圧ライン１９０のオンオフを切り替えることができる各種スイッチを用いることができる。 The power switch 170 can be composed of, for example, an N-channel field effect transistor. The power switch 170 is provided on the positive voltage line 120. More specifically, the power switch 170 has a positive voltage so that the drain terminal 172 and the positive voltage output terminal 112 of the power supply 110 are connected, and the source terminal 174 and the first terminal 162 of the motor 160 are connected. Provided on line 190. The motor control signal output from the microcomputer 102 is input to the gate terminal 176 of the power switch 170. The power switch 170 switches on and off the path between the drain terminal 172 and the source terminal 174 in accordance with the motor control signal input to the gate terminal 176. The power switch 170 is not limited to an N-channel field effect transistor, and various switches that can switch on and off the positive voltage line 190 can be used.

２素子複合バイポーラトランジスタ１２０は、１パッケージ内にＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１２２とＰＮＰ型バイポーラトランジスタ１２６が収容された部品を用いることができる。より具体的には、２素子複合バイポーラトランジスタ１２０は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１２２のコレクタ端子とＰＮＰ型バイポーラトランジスタ１２６のベース端子とが、パッケージ内で接続された部品を用いることができる。ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１２２のベース端子１２３には、マイクロコンピュータ１０２から出力されたテスト制御信号が入力される。ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１２２のエミッタ端子１２４は接地される。ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ１２６のエミッタ端子１２７は正電圧ライン１９０に接続される。ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ１２６のコレクタ端子１２８は抵抗１３０を介して２素子複合電界効果トランジスタ１８０に入力される。 As the two-element composite bipolar transistor 120, a component in which the NPN bipolar transistor 122 and the PNP bipolar transistor 126 are accommodated in one package can be used. More specifically, the two-element composite bipolar transistor 120 can use a component in which the collector terminal of the NPN bipolar transistor 122 and the base terminal of the PNP bipolar transistor 126 are connected in a package. The test control signal output from the microcomputer 102 is input to the base terminal 123 of the NPN bipolar transistor 122. The emitter terminal 124 of the NPN bipolar transistor 122 is grounded. The emitter terminal 127 of the PNP bipolar transistor 126 is connected to the positive voltage line 190. The collector terminal 128 of the PNP-type bipolar transistor 126 is input to the two-element composite field effect transistor 180 via the resistor 130.

２素子複合電界効果トランジスタ１８０は、例えば２つのＮチャネル電界効果トランジスタ（第１の電界効果トランジスタ素子１８２及び第２の電界効果トランジスタ素子１８６）が１パッケージ内に収容されており、ドレイン端子同士がパッケージ内で短絡された部品を用いることができる。 In the two-element composite field effect transistor 180, for example, two N-channel field effect transistors (first field effect transistor element 182 and second field effect transistor element 186) are accommodated in one package, and the drain terminals are connected to each other. Components shorted in the package can be used.

ここで、モータ制御回路１００では、電源スイッチ１７０をオンからオフに切り替えてモータ１６０に供給する電源を切った際にモータ１６０に由来して発生する逆起電力を抑制するために、フライバックライン１９４が形成されている。フライバックライン１９４は、正電圧ライン１９０のうち電源スイッチ１７０のソース端子１７４とモータ１６０の第１の端子１６２とを接続するライン１９２と、負電圧ライン１９５との間を、モータ１６０をバイパスして接続するように形成される。 Here, in the motor control circuit 100, in order to suppress the back electromotive force generated from the motor 160 when the power switch 170 is switched from on to off and the power supplied to the motor 160 is turned off, 194 is formed. The flyback line 194 bypasses the motor 160 between the negative voltage line 195 and the line 192 connecting the source terminal 174 of the power switch 170 and the first terminal 162 of the motor 160 in the positive voltage line 190. To be connected.

２素子複合電界効果トランジスタ１８０は、フライバックライン１９４に設けられる。より具体的には、２素子複合電界効果トランジスタ１８０は、第１の電界効果トランジスタ素子１８２のソース端子１８３とライン１９２とが接続され、第２の電界効果トランジスタ素子１８６のソース端子１８７と負電圧ライン１９５とが接続されるように、フライバックライン１９４に設けられる。言い換えると、フライバックライン１９４は、ライン１９２（正電圧ライン１９０）及び２素子複合電界効果トランジスタ１８０を接続する第１のフライバックライン１９４−１と、負電圧ライン１９５及び２素子複合電界効果トランジスタ１８０を接続する第２のフライバックライン１９４−２とを有する。第１の電界効果トランジスタ素子１８２は、第１のフライバックライン１９４−１のオンオフを切り替えるフライバックスイッチとして機能する。 The two-element composite field effect transistor 180 is provided on the flyback line 194. More specifically, in the two-element composite field effect transistor 180, the source terminal 183 of the first field effect transistor element 182 and the line 192 are connected, and the source terminal 187 of the second field effect transistor element 186 and the negative voltage are connected. The flyback line 194 is provided so as to be connected to the line 195. In other words, the flyback line 194 includes the first flyback line 194-1 that connects the line 192 (positive voltage line 190) and the two-element composite field effect transistor 180, and the negative voltage line 195 and two-element composite field effect transistor. And a second flyback line 194-2 connecting 180. The first field effect transistor element 182 functions as a flyback switch that switches on and off the first flyback line 194-1.

第１の電界効果トランジスタ素子１８２のゲート端子１８４には、２素子複合バイポーラトランジスタ１２０から出力された信号が抵抗１３０を介して入力される。また、第１の電界効果トランジスタ素子１８２のゲート端子１８４と、第２の電界効果トランジスタ素子１８６のゲート端子１８８との間には、抵抗１３２とコンデンサ１３４とが並列に接続されている。 A signal output from the two-element composite bipolar transistor 120 is input to the gate terminal 184 of the first field effect transistor element 182 through the resistor 130. A resistor 132 and a capacitor 134 are connected in parallel between the gate terminal 184 of the first field effect transistor element 182 and the gate terminal 188 of the second field effect transistor element 186.

抵抗１３２は、第１の電界効果トランジスタ素子１８２のゲート端子１８４の電位がフローティング（不定）になるのを防止するために設けられたプルダウン抵抗である。コンデンサ１３４は、高周波等の各種ノイズをフィルタリングのために設けられたデカップリングコンデンサである。 The resistor 132 is a pull-down resistor provided to prevent the potential of the gate terminal 184 of the first field effect transistor element 182 from floating (indefinite). The capacitor 134 is a decoupling capacitor provided for filtering various noises such as high frequency.

本実施形態においては、第２の電界効果トランジスタ素子１８６のゲート端子１８８とソース端子１８７とが短絡ライン１９６によって短絡されている。これにより、第２の電界効果トランジスタ素子１８６は、ゲート端子１８８とソース端子１８７とが同電位となり電位差が生じないので、常にスイッチオフになる。よって、第２の電界効果トランジスタ素子１８６は、常に第２の電界効果トランジスタ素子１８６に形成された寄生ダイオード１８９として機能する。より具体的には、第２の電界効果トランジスタ素子１８６に形成された寄生ダイオード１８９は、アノードが負電圧ライン１９５（第２のフライバックライン１９４−２）側に接続され、カソードが第１の電界効果トランジスタ素子１８２を介して正電圧ライン１９０（第１のフライバックライン１９４−１）側に接続されている。 In the present embodiment, the gate terminal 188 and the source terminal 187 of the second field effect transistor element 186 are short-circuited by the short-circuit line 196. As a result, the second field effect transistor element 186 is always switched off because the gate terminal 188 and the source terminal 187 have the same potential and no potential difference occurs. Therefore, the second field effect transistor element 186 always functions as a parasitic diode 189 formed in the second field effect transistor element 186. More specifically, the parasitic diode 189 formed in the second field effect transistor element 186 has an anode connected to the negative voltage line 195 (second flyback line 194-2) side and a cathode connected to the first field effect transistor element 186. The field effect transistor element 182 is connected to the positive voltage line 190 (first flyback line 194-1) side.

（モータ制御回路１００の動作）
次に、モータ制御回路１００の動作について説明する。図２は、図１のモータ制御回路における各部位の電圧／電流の波形を示すものである。 (Operation of motor control circuit 100)
Next, the operation of the motor control circuit 100 will be described. FIG. 2 shows voltage / current waveforms at various points in the motor control circuit of FIG.

図２は、モータ制御信号の電圧波形２０２、電源スイッチ１７０のドレイン電流波形２０４、電源スイッチ１７０のソース端子１７４の電圧波形２０６、第１の電界効果トランジスタ素子１８２のゲート端子１８４の電圧波形２０８、第２の電界効果トランジスタ素子１８６のゲート端子１８８の電圧波形２１０、２素子複合電界効果トランジスタ１８０のドレイン電流波形２１２をそれぞれ時間軸に沿って示したタイムチャートである。図２において横軸は時間経過を表し、縦軸は各波形の電圧値（Ｖ）又は電流値（Ａ）を示している。 2 shows a voltage waveform 202 of the motor control signal, a drain current waveform 204 of the power switch 170, a voltage waveform 206 of the source terminal 174 of the power switch 170, a voltage waveform 208 of the gate terminal 184 of the first field effect transistor element 182, 4 is a time chart showing a voltage waveform 210 of a gate terminal 188 of a second field effect transistor element 186 and a drain current waveform 212 of a two-element composite field effect transistor 180 along a time axis, respectively. In FIG. 2, the horizontal axis represents the passage of time, and the vertical axis represents the voltage value (V) or current value (A) of each waveform.

マイクロコンピュータ１０２は、モータ制御回路１００を通常動作させる場合には、テスト制御信号に正電圧（Ｈｉｇｈ電圧）を印加する。これにより、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１２２、及びＰＮＰ型バイポーラトランジスタ１２６はいずれもスイッチオンする。その結果、電圧波形２０８に示すように、第１の電界効果トランジスタ素子１８２のゲート端子１８４（Ｖ_ＦＢＧ１）には、正電圧ライン１９０から抵抗１３０を介して常に正電圧が印加される。これにより、第１の電界効果トランジスタ素子１８２は常にスイッチオンした状態になる。 The microcomputer 102 applies a positive voltage (High voltage) to the test control signal when the motor control circuit 100 is normally operated. As a result, both the NPN bipolar transistor 122 and the PNP bipolar transistor 126 are switched on. As a result, as shown in the voltage waveform 208, a positive voltage is always applied from the positive voltage line 190 to the gate terminal 184 (V _FBG1 ) of the first field effect transistor element 182 through the resistor 130. As a result, the first field effect transistor element 182 is always switched on.

続いて、第１の電界効果トランジスタ素子１８２が常にスイッチオンした状態で、マイクロコンピュータ１０２からモータ制御信号が印加された場合の動作を説明する。
マイクロコンピュータ１０２から出力されたモータ制御信号（Ｖ_ＭＲＧ）は、電圧波形２０２に示すように、正電圧（Ｈｉｇｈ電圧）と負電圧（Ｌｏｗ電圧）が交互に現れる波形となり、電源スイッチ１７０のゲート端子１７６に印加される。電源スイッチ１７０は、ゲート端子１７６に印加されたモータ制御信号（Ｖ_ＭＲＧ）に応じてオンオフされる。具体的には、モータ制御信号（Ｖ_ＭＲＧ）が正電圧のときに電源スイッチ１７０はオンし、モータ制御信号（Ｖ_ＭＲＧ）が負電圧のときに電源スイッチ１７０はオフする。 Subsequently, an operation when a motor control signal is applied from the microcomputer 102 in a state where the first field effect transistor element 182 is always switched on will be described.
The motor control signal (V _MRG ) output from the microcomputer 102 has a waveform in which a positive voltage (High voltage) and a negative voltage (Low voltage) appear alternately as shown in the voltage waveform 202, and the gate terminal of the power switch 170. 176 is applied. The power switch 170 is turned on / off according to a motor control signal (V _MRG ) applied to the gate terminal 176. Specifically, when the motor control signal (V _MRG ) is a positive voltage, the power switch 170 is turned on, and when the motor control signal (V _MRG ) is a negative voltage, the power switch 170 is turned off.

電源スイッチ１７０のオンオフの切り替えによって、電源スイッチ１７０のソース端子１７４、及びモータ１６０の第１の端子１６２（Ｖ_ＭＲＳ）には、電圧波形２０６に示すように電圧が印加されるとともに、ドレイン電流波形２０４に示すように電源スイッチ１７０のドレイン電流（Ｉ_ＭＲＤ）が流れる。 As the power switch 170 is turned on and off, a voltage is applied to the source terminal 174 of the power switch 170 and the first terminal 162 (V _MRS ) of the motor 160 as shown in the voltage waveform 206 and a drain current waveform. As shown at 204, the drain current (I _MRD ) of the power switch 170 flows.

ここで、第２の電界効果トランジスタ素子１８６のゲート端子１８８とソース端子１８７とは短絡ライン１９６によって短絡されているので、電圧波形２１０に示すように、第２の電界効果トランジスタ素子１８６のゲート端子１８８（Ｖ_ＦＢＧ２）には、常にグラウンド電位が印加される。すなわち、第２の電界効果トランジスタ素子１８６のゲート端子１８８とソース端子１８７は常に同電位となる。これにより、第２の電界効果トランジスタ素子１８６は常にスイッチオフとなるので、第２の電界効果トランジスタ素子１８６は寄生ダイオード１８９として機能する。 Here, since the gate terminal 188 and the source terminal 187 of the second field effect transistor element 186 are short-circuited by the short-circuit line 196, the gate terminal of the second field effect transistor element 186 is shown in the voltage waveform 210. A ground potential is always applied to 188 (V _FBG2 ). That is, the gate terminal 188 and the source terminal 187 of the second field effect transistor element 186 are always at the same potential. As a result, the second field effect transistor element 186 is always switched off, so that the second field effect transistor element 186 functions as a parasitic diode 189.

第２の電界効果トランジスタ素子１８６に形成された寄生ダイオード１８９は、アノードが負電圧ライン１９５（第２のフライバックライン１９４−２）側に接続され、カソードが第１の電界効果トランジスタ素子１８２を介して正電圧ライン１９０（第１のフライバックライン１９４−１）側に接続されている。また、上述のように、第１の電界効果トランジスタ素子１８２は、常にスイッチオンした状態になっている。 The parasitic diode 189 formed in the second field effect transistor element 186 has an anode connected to the negative voltage line 195 (second flyback line 194-2) side and a cathode connected to the first field effect transistor element 182. And is connected to the positive voltage line 190 (first flyback line 194-1) side. Further, as described above, the first field effect transistor element 182 is always switched on.

したがって、フライバックライン１９４には、正電圧ライン１９０側にカソードが接続され、負電圧ライン１９５側にアノードが接続されたフライバックダイオードが設けられているのと等価になる。 Therefore, the flyback line 194 is equivalent to a flyback diode having a cathode connected to the positive voltage line 190 side and an anode connected to the negative voltage line 195 side.

その結果、電源スイッチ１７０をオフした場合（電圧波形２０２が正電圧から負電圧へ立ち下がった場合）に、モータ１６０由来の逆起電力に応じて電流波形２１２に示すように電流が流れるので、電源スイッチ１７０のソース端子１７４にかかる電圧（Ｖ_ＭＲＳ）の変動を抑制することができる。このように、本実施形態によれば、モータ１６０に蓄積されたエネルギーを、フライバックライン１９４を介して再びモータ１６０へと戻すことができる。その結果、モータ１６０のインダクタンス成分によって発生する逆起電力を抑制し、電源スイッチ１７０へかかる負荷を低減させることができる。 As a result, when the power switch 170 is turned off (when the voltage waveform 202 falls from a positive voltage to a negative voltage), a current flows as shown by a current waveform 212 according to the back electromotive force derived from the motor 160. Variations in the voltage (V _MRS ) applied to the source terminal 174 of the power switch 170 can be suppressed. Thus, according to this embodiment, the energy accumulated in the motor 160 can be returned to the motor 160 again via the flyback line 194. As a result, the back electromotive force generated by the inductance component of the motor 160 can be suppressed, and the load on the power switch 170 can be reduced.

以上のように本実施形態は、従来技術のようにフライバック回路１５０のテスト用のトランジスタとフライバックダイオードとを別々の部品で設けるのではなく、２素子一体型の部品（２素子複合電界効果トランジスタ１８０）とするものである。これにより、従来技術のフライバックダイオードの機能を第２の電界効果トランジスタ素子１８６で代替し、テスト用のトランジスタを第１の電界効果トランジスタ素子１８２で代替する。さらに、２素子複合電界効果トランジスタ１８０は、従来技術のフライバックダイオードとテスト用トランジスタの機能を上下入れ替え、第２の電界効果トランジスタ素子１８６のゲート端子１８８とソース端子１８７とを短絡し常にスイッチオフとすることで、第２の電界効果トランジスタ素子１８６に寄生するボディダイオードをフライバックダイオードとして機能させる。よって、本実施形態では、フライバックダイオードを設ける必要がないので、フライバック回路の部品点数を少なくすることができるとともに、フライバック回路の実装スペースの小型化、及びコスト削減を実現することができる。 As described above, in the present embodiment, the test transistor and the flyback diode of the flyback circuit 150 are not provided as separate components as in the prior art, but a two-element integrated component (two-element composite field effect). Transistor 180). As a result, the function of the conventional flyback diode is replaced by the second field effect transistor element 186, and the test transistor is replaced by the first field effect transistor element 182. Further, the two-element composite field effect transistor 180 interchanges the functions of the conventional flyback diode and the test transistor, and the gate terminal 188 and the source terminal 187 of the second field effect transistor element 186 are short-circuited to always switch off. As a result, the body diode parasitic on the second field effect transistor element 186 is caused to function as a flyback diode. Therefore, in this embodiment, since it is not necessary to provide a flyback diode, the number of components of the flyback circuit can be reduced, and the mounting space of the flyback circuit can be reduced and the cost can be reduced. .

なお、マイクロコンピュータ１０２は、フライバック回路１５０をテストする際には、テスト制御信号に負電圧（Ｌｏｗ電圧）を印加することができる。この場合には、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ１２２、及びＰＮＰ型バイポーラトランジスタ１２６はいずれもスイッチオフになる。したがって、第１の電界効果トランジスタ素子１８２のゲート端子１８４（Ｖ_ＦＢＧ１）はグラウンド電位に固定され、第１の電界効果トランジスタ素子１８２は常にスイッチオフした状態になる。その結果、フライバックライン１９４はオープンになってフライバックの機能を果たさない。テスト制御信号の正電圧と負電圧を切り替えながらテストを行うことにより、第２の電界効果トランジスタ素子１８６がフライバックダイオードとして正常に機能しているか否かを判定することができる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態のフライバック回路について説明する。図３は、本願発明の第２実施形態のフライバック回路を含むモータ制御回路の構成を示す図である。 Note that the microcomputer 102 can apply a negative voltage (Low voltage) to the test control signal when testing the flyback circuit 150. In this case, both the NPN bipolar transistor 122 and the PNP bipolar transistor 126 are switched off. Therefore, the gate terminal 184 (V _FBG1 ) of the first field effect transistor element 182 is fixed to the ground potential, and the first field effect transistor element 182 is always switched off. As a result, the flyback line 194 is open and does not perform the flyback function. By performing the test while switching between the positive voltage and the negative voltage of the test control signal, it can be determined whether or not the second field effect transistor element 186 functions normally as a flyback diode.
Second Embodiment
A flyback circuit according to the second embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a motor control circuit including a flyback circuit according to the second embodiment of the present invention.

第２実施形態は、第１実施形態と比べて、２素子複合電界効果トランジスタ１８０を２個の別パッケージの電界効果トランジスタで形成した点が異なる。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。 The second embodiment is different from the first embodiment in that the two-element composite field effect transistor 180 is formed of two different field effect transistors. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図３に示すように、フライバック回路３５０は、第１の電界効果トランジスタ３８２、及び第２の電界効果トランジスタ３８６を備える。
第１の電界効果トランジスタ３８２、及び第２の電界効果トランジスタ３８６は、フライバックライン１９４に設けられる。より具体的には、第１の電界効果トランジスタ３８２は、ソース端子３８３がライン１９２に接続され、ゲート端子３８４が抵抗１３０に接続されるようにフライバックライン１９４に設けられる。 As shown in FIG. 3, the flyback circuit 350 includes a first field effect transistor 382 and a second field effect transistor 386.
The first field effect transistor 382 and the second field effect transistor 386 are provided on the flyback line 194. More specifically, the first field effect transistor 382 is provided on the flyback line 194 such that the source terminal 383 is connected to the line 192 and the gate terminal 384 is connected to the resistor 130.

また、第２の電界効果トランジスタ３８６は、ソース端子３８７が負電圧ライン１９５に接続され、ゲート端子３８８が抵抗１３２及びコンデンサ１３４を介して第１の電界効果トランジスタ３８２のゲート端子３８４に接続されるようにフライバックライン１９４に設けられる。また、第１の電界効果トランジスタ３８２と第２の電界効果トランジスタ３８６は、互いのドレイン端子３８５同士が接続される。 The second field effect transistor 386 has a source terminal 387 connected to the negative voltage line 195 and a gate terminal 388 connected to the gate terminal 384 of the first field effect transistor 382 through the resistor 132 and the capacitor 134. Is provided on the flyback line 194. The first field effect transistor 382 and the second field effect transistor 386 are connected to each other at their drain terminals 385.

第１の電界効果トランジスタ３８２は、第１実施形態における第１の電界効果トランジスタ素子１８２と同様に、フライバック回路３５０が正常に動作しているか否かをテストするためにフライバックライン１９４のオンオフを切り替えるフライバックスイッチとして機能する。言い換えると、第１の電界効果トランジスタ３８２は、第１のフライバックライン１９４−１のオンオフを切り替えるフライバックスイッチとして機能する。通常時には、第１の電界効果トランジスタ３８２は、常にスイッチオンしている。 Similar to the first field effect transistor element 182 in the first embodiment, the first field effect transistor 382 is configured to turn on and off the flyback line 194 in order to test whether the flyback circuit 350 is operating normally. Functions as a flyback switch. In other words, the first field effect transistor 382 functions as a flyback switch that switches on and off the first flyback line 194-1. Normally, the first field effect transistor 382 is always switched on.

また、第２の電界効果トランジスタ３８６は、ゲート端子３８８とソース端子３８７との間が、短絡ライン１９６によって短絡されている。したがって、第２の電界効果トランジスタ３８６は常にスイッチオフしており、第２の電界効果トランジスタ３８６に形成された寄生ダイオード３８９がフライバックダイオードとして機能する。 In the second field effect transistor 386, the gate terminal 388 and the source terminal 387 are short-circuited by a short-circuit line 196. Therefore, the second field effect transistor 386 is always switched off, and the parasitic diode 389 formed in the second field effect transistor 386 functions as a flyback diode.

このように、第２実施形態は、フライバックライン１９４に、テスト用の電界効果トランジスタとフライバックダイオードとしての電界効果トランジスタを別々のパッケージ部品として実装するものであるが、第２実施形態のモータ制御回路３００の動作は、第１実施形態と同様である。 As described above, in the second embodiment, the test field effect transistor and the field effect transistor as the flyback diode are mounted on the flyback line 194 as separate package parts. The operation of the control circuit 300 is the same as that of the first embodiment.

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、電源スイッチ１７０をオフした場合に、モータ１６０由来の逆起電力による電流は、フライバックライン１９４を介して流れるので、電源スイッチ１７０のソース端子１７４にかかる電圧の変動が抑制される。すなわち、第２実施形態によれば、モータ１６０に蓄積されたエネルギーを、フライバックライン１９４を介して再びモータ１６０へと戻すことができる。その結果、モータ１６０のインダクタンス成分によって発生する逆起電力を抑制し、電源スイッチ１７０へかかる負荷を低減させることができる。 According to the second embodiment, as in the first embodiment, when the power switch 170 is turned off, the current due to the back electromotive force from the motor 160 flows through the flyback line 194. Variation in voltage applied to the source terminal 174 is suppressed. That is, according to the second embodiment, the energy accumulated in the motor 160 can be returned to the motor 160 again via the flyback line 194. As a result, the back electromotive force generated by the inductance component of the motor 160 can be suppressed, and the load on the power switch 170 can be reduced.

また、第２実施形態は、従来技術における大型のフライバックダイオードを、第２の電界効果トランジスタ３８６に寄生するボディダイオード（寄生ダイオード３８９）で代替する。したがって、第２実施形態によれば、従来技術のように大型のフライバックダイオードを設ける必要がないので、フライバック回路の実装スペースの小型化、及びコスト削減を実現することができる。 In the second embodiment, the large flyback diode in the prior art is replaced with a body diode (parasitic diode 389) parasitic on the second field effect transistor 386. Therefore, according to the second embodiment, since it is not necessary to provide a large flyback diode as in the conventional technique, it is possible to reduce the mounting space of the flyback circuit and reduce the cost.

なお、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、第１の電界効果トランジスタ素子１８２を有する２素子複合電界効果トランジスタ１８０を設けたり、第１の電界効果トランジスタ３８２を設けたりしているが、これには限定されない。第１の電界効果トランジスタ素子１８２及び第１の電界効果トランジスタ３８２は、フライバック回路が正常に動作しているか否かをテストするために設けられたものである。したがって、このテストを行わない場合には、第２の電界効果トランジスタ素子１８６に相当する部品、又は第２の電界効果トランジスタ３８６のみを設けることもできる。 In the first and second embodiments described above, the two-element composite field effect transistor 180 having the first field effect transistor element 182 is provided, or the first field effect transistor 382 is provided. However, the present invention is not limited to this. The first field effect transistor element 182 and the first field effect transistor 382 are provided to test whether or not the flyback circuit is operating normally. Therefore, when this test is not performed, only the part corresponding to the second field effect transistor element 186 or the second field effect transistor 386 can be provided.

１００，３００モータ制御回路
１０２マイクロコンピュータ
１１０電源（電源装置）
１１２正電圧出力端子
１１４負電圧出力端子
１５０，３５０フライバック回路
１６０モータ（電気部品）
１７０電源スイッチ
１８０２素子複合電界効果トランジスタ
１８２第１の電界効果トランジスタ素子（フライバックスイッチ）
１８６第２の電界効果トランジスタ素子
１８８，３８８ゲート端子
１８７，３８７ソース端子
１８９，３８９寄生ダイオード
１９０正電圧ライン（第１の電源ライン）
１９４フライバックライン
１９４−１第１のフライバックライン
１９４−２第２のフライバックライン
１９５負電圧ライン（第２の電源ライン）
１９６短絡ライン
３８２第１の電界効果トランジスタ（フライバックスイッチ）
３８６第２の電界効果トランジスタ 100, 300 Motor control circuit 102 Microcomputer 110 Power supply (power supply device)
112 Positive voltage output terminal 114 Negative voltage output terminals 150 and 350 Flyback circuit 160 Motor (electrical part)
170 Power switch 180 Two-element composite field effect transistor 182 First field effect transistor element (flyback switch)
186 Second field effect transistor elements 188 and 388 Gate terminals 187 and 387 Source terminals 189 and 389 Parasitic diode 190 Positive voltage line (first power supply line)
194 Flyback line 194-1 First flyback line 194-2 Second flyback line 195 Negative voltage line (second power supply line)
196 Short-circuit line 382 First field effect transistor (flyback switch)
386 Second Field Effect Transistor

Claims

An electrical component having an inductance component;
A first power supply line for applying a first voltage from a power supply device to the electrical component;
A second power supply line for applying a second voltage lower than the first voltage from the power supply device to the electrical component;
A power switch for switching on and off the first power line or the second power line;
A flyback line that bypasses and connects the electrical components between the first power line and the second power line;
A field effect transistor provided in the flyback line,
The flyback line includes a first flyback line that connects the first power supply line and the field effect transistor, and a second flyback line that connects the second power supply line and the field effect transistor. And
The field effect transistor is provided such that a cathode of a parasitic diode of the field effect transistor is connected to the first flyback line and an anode is connected to the second flyback line, and a gate terminal and a source A flyback circuit characterized by a short circuit between the terminals.

The flyback circuit of claim 1, further comprising:
A flyback circuit, comprising: a flyback switch provided on the first flyback line for switching on and off of the first flyback line.

The flyback circuit of claim 2,
The flyback switch is formed of a field effect transistor,
The flyback circuit, wherein the field effect transistor of the flyback switch and the field effect transistor provided in the flyback line are two-element composite field effect transistors housed in one package.

The flyback circuit of claim 2,
The flyback switch is formed of a field effect transistor,
The flyback circuit, wherein the field effect transistor of the flyback switch and the field effect transistor provided on the flyback line are field effect transistors housed in separate packages, respectively.