JP2018093638A - 保護回路、及びモータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】基準電源線側の電圧が所定の閾値を超えている場合に、突入電流保護スイッチを非導通状態にして、電流制限抵抗を有効化する保護回路及びモータユニットを提供する。【解決手段】保護回路１０において、電源平滑用コンデンサ２１は、負荷を駆動する直流電力を供給する電源供給線Ｌ１と、電源供給線より低い基準電位が印加される基準電源線との間に接続されている。電流制限抵抗２２は、電源平滑用コンデンサと基準電源線との間に、電源平滑用コンデンサと直列に接続される。突入電流保護スイッチ２３は、電源平滑用コンデンサと基準電源線との間に、電流制限抵抗と並列に接続される。制御回路２５は、電源平滑用コンデンサの基準電源線側の電圧により、突入電流保護スイッチを非導通状態にして、電流制限抵抗を有効化し、あるいは、突入電流保護スイッチを導通状態にして、電流制限抵抗を無効化する。【選択図】図１

Description

本発明は、保護回路、及びモータユニットに関する。

近年、突入電流などを抑制する保護回路に関する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。例えば、特許文献１では、交流電力を直流電力に変換するコンバータにおいて、交流電力から整流された電圧が閾値電圧未満である場合に、直流電力の電流の少なくとも一部を突入電流制限抵抗に流し、整流された電圧が閾値電圧以上である場合に、直流電力の電流が突入電流制限抵抗を流れるのを防止する技術が記載されている。
また、例えば、特許文献２では、予め決められた極性の電圧が入力端子に印加された場合に導通状態になる電界効果トランジスタを用いて、正負一対の直流電力線に接続された負荷への逆極性電圧の印加を防止する負荷保護回路が記載されている。

特開２０１２−１５７１２５号公報 特開２００５−２２４０８８号公報 特開２０１５−１４２４８５号公報

しかしながら、上述した保護回路では、例えば、交流電力から整流された電圧に基づいて、突入電流制限抵抗に電流の一部を流す制御を行っており、突入電流を適切に抑制できない場合があった。

本発明は、上記問題点に鑑みて、突入電流を適切に抑制することができる保護回路、及びモータユニットを提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様は、負荷を駆動する直流電力を供給する電源供給線と、前記電源供給線より低い基準電位が印加される基準電源線との間に接続されている電源平滑用コンデンサと、前記電源平滑用コンデンサと前記基準電源線との間に、前記電源平滑用コンデンサと直列に接続された電流制限抵抗と、前記電源平滑用コンデンサと前記基準電源線との間に、前記電流制限抵抗と並列に接続された突入電流保護スイッチと、前記電源平滑用コンデンサの前記基準電源線側の電圧が所定の閾値を超えている場合に、前記突入電流保護スイッチを非導通状態にして、前記電流制限抵抗を有効化し、前記基準電源線側の電圧が所定の閾値以下になった場合に、前記突入電流保護スイッチを導通状態にして、前記電流制限抵抗を無効化する制御回路とを備える保護回路である。

また、本発明の一態様は、上記に記載の保護回路と、前記負荷の一部であるモータと、前記負荷の一部であり、前記基準電源線から供給される前記直流電力に基づいて、前記モータを駆動する駆動回路とを備えるモータユニットである。

本発明によれば、突入電流を適切に抑制することができる。

図１は、本実施形態の保護回路及びモータユニットの一例を示す機能ブロック図である。 図２は、本実施形態の保護回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の一実施形態による保護回路及びモータユニットについて、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータユニット１は、保護回路１０と、駆動回路２０と、モータ３０とを備える。モータユニット１は、電源端子ＴＮ１とＧＮＤ（グランド）端子ＴＮ２との間に供給される直流電力（ＤＣ電力）により駆動されるＤＣモータユニットである。

駆動回路２０は、例えば、不図示の三相フルブリッジドライバを備えており、モータ３０に三相の駆動信号を供給して駆動する。駆動回路２０は、後述する動作開始信号Ｓ１によりモータ３０の駆動を開始する。なお、駆動回路２０は、直流電力により駆動（動作）する負荷の一部である。
モータ３０は、例えば、三相ＤＣブラシレスモータであり、駆動回路２０から供給された三相の駆動信号により駆動される。なお、モータ３０は、直流電力により駆動（動作）する負荷の一部である。

保護回路１０は、駆動回路２０及びモータ３０を保護する回路であり、電源端子ＴＮ１とＧＮＤ端子ＴＮ２との間に供給される直流電力による突入電流を抑制するとともに、直流電力の電源端子ＴＮ１とＧＮＤ端子ＴＮ２とへの逆極性電圧の印加（以下、逆接続という）を防止する。保護回路１０は、電源端子ＴＮ１とＧＮＤ端子ＴＮ２との間に供給される直流電力を駆動回路２０に供給するとともに、動作開始信号Ｓ１を駆動回路２０に出力する。保護回路１０は、電源平滑用コンデンサ２１と、電流制限抵抗２２と、突入電流保護スイッチ２３と、逆接続保護スイッチ２４と、制御回路２５とを備える。
ここで、電源端子ＴＮ１は、直流電力の正極電源端子であり、例えば、２４Ｖ（ボルト）が印加される。また、ＧＮＤ端子ＴＮ２（基準電源端子の一例）は、直流電力の負極電源端子であり、外部から基準電位が印加される。

電源平滑用コンデンサ２１は、電源供給線Ｌ１と、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に接続されている。電源平滑用コンデンサ２１は、第１端子が電源供給線Ｌ１に、第２端子がノードＮ１に、それぞれ接続されている。また、電源平滑用コンデンサ２１は、電源供給線Ｌ１と、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に供給（印加）される直流電圧を平滑化する。
ここで、電源供給線Ｌ１は、電源端子ＴＮ１に接続され、モータ３０（負荷）を駆動する直流電力を供給する電源線である。また、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２は、電源供給線Ｌ１より低い基準電位（Ｐ−ＧＮＤ）が印加される電源線である。

電流制限抵抗２２は、電源平滑用コンデンサ２１とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に、電源平滑用コンデンサ２１と直列に接続されている。電流制限抵抗２２は、第１端子がノードＮ１に、第２端子がＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に、それぞれ接続されている。電流制限抵抗２２は、電源端子ＴＮ１とＧＮＤ端子ＴＮ２との間に直流電力の供給が開始された際に発生する突入電流を低減する。

突入電流保護スイッチ２３は、電源平滑用コンデンサ２１とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に、電流制限抵抗２２と並列に接続されたＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴ（n-Channel ＭＯＳＦＥＴ）である。突入電流保護スイッチ２３は、ソース端子がＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に、ゲート端子がノードＮ２に、ドレイン端子がノードＮ１に、それぞれ接続されている。

また、突入電流保護スイッチ２３は、後述する制御回路２５が出力する動作開始信号Ｓ１に基づいて、ＯＮ（オン）状態（導通状態）にされる。突入電流保護スイッチ２３は、ノードＮ２がＨ（ハイ）状態になった場合（動作開始信号Ｓ１が出力されている場合）に、ＯＮ状態になり、電流制限抵抗２２を無効化する。また、突入電流保護スイッチ２３は、ノードＮ２がＬ（ロウ）状態になった場合（動作開始信号Ｓ１が出力されていない場合）に、ＯＦＦ（オフ）状態（非導通状態）になり、電流制限抵抗２２を有効化する。

また、突入電流保護スイッチ２３は、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレイン端子に接続されている寄生ダイオード２３１を有している。また、突入電流保護スイッチ２３のソース端子とゲート端子との間には、ゲート電圧の保護素子として、２つのツェナーダイオード（２３２、２３３）が接続されている。
２つのツェナーダイオード（２３２、２３３）は、互いに逆向きに接続されている。２つのツェナーダイオード（２３２、２３３）は、突入電流保護スイッチ２３のソース端子とゲート端子との間に所定の電圧以上の電圧が印加された場合に、ソース端子とゲート端子との間を導通させて、ソース端子とゲート端子との間に耐圧以上の電圧が印加されることを防止する。

逆接続保護スイッチ２４は、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２とＧＮＤ端子ＴＮ２との間に接続されたＭＯＳＦＥＴであり、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴである。逆接続保護スイッチ２４は、ソース端子がＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に、ゲート端子がノードＮ２に、ドレイン端子がＧＮＤ端子ＴＮ２に、それぞれ接続されている。また、逆接続保護スイッチ２４は、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレイン端子に接続されている寄生ダイオード２４１を有している。

また、逆接続保護スイッチ２４は、後述する制御回路２５が出力する動作開始信号Ｓ１に基づいて、ＯＮ状態にされる。逆接続保護スイッチ２４は、ノードＮ２がＨ状態になった場合（動作開始信号Ｓ１が出力されている場合）に、ＯＮ状態になり、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２とＧＮＤ端子ＴＮ２との間を導通させる。また、逆接続保護スイッチ２４は、ノードＮ２がＬ状態になった場合（動作開始信号Ｓ１が出力されていない場合）に、ＯＦＦ状態になる。逆接続保護スイッチ２４は、ＯＦＦ状態の場合に、寄生ダイオード２４１により、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２からＧＮＤ端子ＴＮ２に電流が流れるが、ＧＮＤ端子ＴＮ２からＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に電流が流れない状態になる。

また、逆接続保護スイッチ２４のソース端子とゲート端子との間には、ゲート電圧の保護素子として、２つのツェナーダイオード（２４２、２４３）が接続されている。
２つのツェナーダイオード（２４２、２４３）は、互いに逆向きに接続されている。２つのツェナーダイオード（２４２、２４３）は、逆接続保護スイッチ２４のソース端子とゲート端子との間に所定の電圧以上の電圧が印加された場合に、ソース端子とゲート端子との間を導通させて、ソース端子とゲート端子との間に耐圧以上の電圧が印加されることを防止する。

制御回路２５は、電源平滑用コンデンサ２１のＰ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈを超えている場合に、突入電流保護スイッチ２３をＯＦＦ状態にして、電流制限抵抗２２を有効化する。また、制御回路２５は、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈ以下になった場合に、突入電流保護スイッチ２３をＯＮ状態にして、電流制限抵抗２２を無効化する。制御回路２５は、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧が所定の閾値Ｖｔｈ以下になった場合に、モータ３０の動作を開始する動作開始信号Ｓ１を生成する。ここで、所定の閾値Ｖｔｈは、突入電流保護スイッチ２３が導通した際に流れる電流が、突入電流保護スイッチ２３の許容電流値以下になる電圧値である。また、制御回路２５は、抵抗２５１〜抵抗２５５と、制御スイッチ２５６と、コンデンサ２５７とを備えている。

抵抗２５１は、電源供給線Ｌ１とノードＮ１との間に、電源平滑用コンデンサ２１と並列に接続されている。すなわち、抵抗２５１は、第１端子が電源供給線Ｌ１に、第２端子がノードＮ１に、それぞれ接続されている。抵抗２５１は、電源供給線Ｌ１に電源端子ＴＮ１を介して供給される直流電力（２４Ｖ電圧）の供給が停止した場合に、電源平滑用コンデンサ２１に蓄積された電荷を、抵抗２５１にて放電させる。

抵抗２５２及び抵抗２５３は、ノードＮ１とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に直列に接続されている。すなわち、抵抗２５２は、第１端子がノードＮ１に、第２端子がノードＮ３に、それぞれ接続され、抵抗２５３は、第１端子がノードＮ３に、第２端子がＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に、それぞれ接続されている。抵抗２５２及び抵抗２５３は、ノードＮ１の電圧を抵抗分圧して、制御スイッチ２５６のベース端子に供給する。抵抗２５２及び抵抗２５３は、所定の抵抗比により、制御スイッチ２５６のベース端子に供給する電圧を調整する。

抵抗２５４は、電源供給線Ｌ１とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に、制御スイッチ２５６と直列に接続されている。すなわち、抵抗２５４は、第１端子が電源供給線Ｌ１に、第２端子がノードＮ２に、それぞれ接続されている。抵抗２５４は、制御スイッチ２５６がＯＦＦ状態である場合に、ノードＮ２をＨ状態にするプルアップ抵抗として機能する。

抵抗２５５は、第１端子がノードＮ２に、第２端子がＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に、それぞれ接続されている。抵抗２５５は、抵抗２５４との抵抗分圧により、制御スイッチ２５６がＯＦＦ状態である場合のノードＮ２のＨ状態の電圧を調整する。

制御スイッチ２５６は、抵抗２５４のＰ−ＧＮＤ線Ｌ２側の端子（ノードＮ２）とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に接続されたトランジスタスイッチであり、例えば、ＮＰＮバイポーラトランジスタである。また、制御スイッチ２５６は、抵抗２５５と並列に接続されている。制御スイッチ２５６は、コレクタ端子がノードＮ２に、ベース端子がノードＮ３に、エミッタ端子がＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に、それぞれ接続されている。

また、ノードＮ１の電圧が所定の閾値Ｖｔｈを超えている場合に、抵抗２５２を介して供給されたノードＮ３の電圧がベース−エミッタ間電圧の閾値（例えば、０．６Ｖ）を超えていることにより、制御スイッチ２５６は、ＯＮ状態になる。その結果、制御スイッチ２５６は、ノードＮ２とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間を抵抗２５５より低い抵抗値で導通させて、ノードＮ２をＬ状態にする。また、ノードＮ１の電圧が所定の閾値Ｖｔｈ以下である場合に、抵抗２５２を介して供給されたノードＮ３の電圧がベース−エミッタ間電圧の閾値（例えば、０．６Ｖ）以下になることにより、制御スイッチ２５６は、ＯＦＦ状態になる。その結果、制御スイッチ２５６は、ノードＮ２とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間を抵抗２５５のみにより導通させて、ノードＮ２をＨ状態にする。

ここで、制御スイッチ２５６がＯＦＦ状態になって、ノードＮ２がＨ状態になった状態が、動作開始信号Ｓ１が出力されている状態である。また、制御スイッチ２５６がＯＮ状態になって、ノードＮ２がＬ状態になった状態が、動作開始信号Ｓ１が出力されていない状態である。このように、制御スイッチ２５６は、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈ以下になった場合に、ＯＦＦ状態になることにより、モータ３０の動作を開始する動作開始信号Ｓ１を生成する。

コンデンサ２５７は、ノードＮ２とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２の間に抵抗２５５と並列に、且つ、抵抗２５４と直列に接続されている。すなわち、コンデンサ２５７は、第１端子がノードＮ２に、第２端子がＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に、それぞれ接続されている。コンデンサ２５７は、制御スイッチ２５６がＯＦＦ状態になった場合に、抵抗２５４を介して供給される電荷を充電して、ノードＮ２の立ち上がり波形を緩やかにする。これにより、コンデンサ２５７は、突入電流保護スイッチ２３がＯＮ状態になる際に、急激に電流が流れることを抑制する。

次に、図面を参照して、本実施形態による保護回路１０及びモータユニット１の動作について説明する。
図２は、本実施形態の保護回路１０の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図２に示すタイミングチャートでは、上から順に、電源電圧、電源平滑用コンデンサ２１の下端電圧（ノードＮ１の電圧）、制御スイッチ２５６の状態、動作開始信号Ｓ１（ノードＮ２の電圧）、突入電流保護スイッチ２３の状態、逆接続保護スイッチ２４の状態、電源電流、及び従来の電源電流を示している。電源電圧、電源平滑用コンデンサ２１の下端電圧、及び動作開始信号Ｓ１の電圧の縦軸は、電圧を示し、電源電流、及び従来の電源電流の縦軸は、電流を示している。また、各項目の横軸は、時間を示している。

また、波形Ｗ１は、ＧＮＤ端子ＴＮ２の電位を基準電位として、電源端子ＴＮ１を介して電源供給線Ｌ１に供給される電源電圧の波形を示している。また、波形Ｗ２は、電源平滑用コンデンサ２１の下端電圧（ノードＮ１の電圧）の波形を示し、波形Ｗ３は、動作開始信号Ｓ１（ノードＮ２の電圧）の波形を示している。また、波形Ｗ４は、本実施形態における電源供給線Ｌ１からＰ−ＧＮＤ線Ｌ２に流れる電源電流の波形を示している。また、波形Ｗ５は、比較のために、本実施形態の保護回路１０を備えない場合の従来の電源電流の波形を示している。

時刻Ｔ０において、波形Ｗ１に示すように、電源電圧（例えば、２４Ｖ）が供給されると、電源平滑用コンデンサ２１の下端電圧（ノードＮ１の電圧）が上昇する（波形Ｗ２を参照）。また、ノードＮ１の電圧が上昇することで、所定の閾値Ｖｔｈより大きくなるため、ノードＮ３の電圧が上昇し、制御スイッチ２５６がＯＮ状態になる。ここで、制御スイッチ２５６の状態が、ＯＮ状態であるため、ノードＮ２の電圧は、Ｌ状態となる（波形Ｗ３を参照）。その結果、突入電流保護スイッチ２３、及び逆接続保護スイッチ２４は、いずれもＯＦＦ状態になる。

突入電流保護スイッチ２３がＯＦＦ状態である場合に、主に電流制限抵抗２２を介して電流が流れることにより、突入電流が抑制され、ノードＮ１の電圧が徐々に低下する。
次に、時刻Ｔ１において、波形Ｗ２に示すように、電源平滑用コンデンサ２１の下端電圧（ノードＮ１の電圧）が、所定の閾値Ｖｔｈに達すると、制御スイッチ２５６がＯＦＦ状態になり、ノードＮ２の電圧が上昇を開始する。ここで、電源供給線Ｌ１から抵抗２５４を介して、コンデンサ２５７に電荷が充電されるため、ノードＮ２の電圧は、抵抗２５４とコンデンサ２５７との時定数に応じて緩やかに上昇する。

次に、時刻Ｔ２において、ノードＮ２の電圧がＨ状態になり、制御回路２５は、動作開始信号Ｓ１を出力する。その結果、突入電流保護スイッチ２３、及び逆接続保護スイッチ２４は、いずれもＯＮ状態になる。突入電流保護スイッチ２３がＯＮ状態になると、ノードＮ１の電荷が、突入電流保護スイッチ２３を介して放電される。これにより、ノードＮ１の電圧が、０Ｖ（Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２の電位）になる。また、逆接続保護スイッチ２４がＯＮ状態になると、ＧＮＤ端子ＴＮ２とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２とが導通される。
なお、電源端子ＴＮ１とＧＮＤ端子ＴＮ２との間に電源電圧が逆接続された場合（電源端子ＴＮ１の電圧＜ＧＮＤ端子ＴＮ２の電圧）には、逆接続保護スイッチ２４がＯＮ状態にならずに、ＯＦＦ状態が維持される。

また、時刻Ｔ２において、電源電流は、波形Ｗ４に示すように、突入電流保護スイッチ２３がＯＮ状態になることで、ピーク値ＩＰ１の電流が流れる。なお、本実施形態による保護回路１０では、電流制限抵抗２２により電流を抑制してノードＮ１の電圧を低下させた後に、突入電流保護スイッチ２３をＯＮ状態にするため、電源電流のピーク値ＩＰ１は、波形Ｗ５に示す従来の電源電流（突入電流）のピーク値ＩＰ２に比べて大幅に低減される。

このように、本実施形態による保護回路１０は、電流制限抵抗２２を利用して突入電流を抑制するとともに、電源平滑用コンデンサ２１のＰ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈ以下になった場合に、動作開始信号Ｓ１を出力する。突入電流保護スイッチ２３及び逆接続保護スイッチ２４は、当該動作開始信号Ｓ１によって、ＯＮ状態にされる。
また、駆動回路２０は、保護回路１０が出力する動作開始信号Ｓ１により、動作を開始し、三相の駆動信号をモータ３０に供給する。そして、モータ３０は、駆動回路２０から供給された三相の駆動信号に基づいて駆動する。

以上説明したように、本実施形態による保護回路１０は、電源平滑用コンデンサ２１と、電流制限抵抗２２と、突入電流保護スイッチ２３と、制御回路２５とを備える。電源平滑用コンデンサ２１は、モータ３０（負荷）を駆動する直流電力を供給する電源供給線Ｌ１と、電源供給線Ｌ１より低い基準電位が印加されるＰ−ＧＮＤ線Ｌ２（基準電源線）との間に接続されている。電流制限抵抗２２は、電源平滑用コンデンサ２１とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に、電源平滑用コンデンサ２１と直列に接続されている。突入電流保護スイッチ２３は、電源平滑用コンデンサ２１とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に、電流制限抵抗２２と並列に接続されている。制御回路２５は、電源平滑用コンデンサ２１のＰ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈを超えている場合に、突入電流保護スイッチ２３をＯＦＦ状態（非導通状態）にして、電流制限抵抗２２を有効化する。また、制御回路２５は、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈ以下になった場合に、突入電流保護スイッチ２３をＯＮ状態（導通状態）にして、電流制限抵抗２２を無効化する。

これにより、本実施形態による保護回路１０は、突入電流の原因となる電源平滑用コンデンサ２１のＰ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）に基づいて、電流制限抵抗２２の有効化と無効化とを切り替えるため、電流制限抵抗２２によって突入電流を適切に抑制することができる。すなわち、本実施形態による保護回路１０は、電源平滑用コンデンサ２１のＰ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）に基づいて、電流制限抵抗２２を有効化するか否かを判定するため、例えば、入力端子の電圧（電源供給線Ｌ１の電圧）によって判定する場合に比べて、電流制限抵抗２２を有効化又は無効化するタイミングを正確に判定することができる。また、本実施形態による保護回路１０は、突入電流が発生していない場合に、突入電流保護スイッチ２３により、電流制限抵抗２２を無効化するため、電流制限抵抗２２による損失（例えば、電流制限抵抗２２による消費電力）、及び当該損失（消費電力）による発熱を低減することができる。

また、本実施形態では、制御回路２５は、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈ以下になった場合に、モータ３０の動作を開始する動作開始信号Ｓ１を生成する制御スイッチ２５６を備える。そして、突入電流保護スイッチ２３は、制御スイッチ２５６によって生成された動作開始信号Ｓ１に基づいて、ＯＮ状態にされる。
これにより、本実施形態による保護回路１０は、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈ以下になって、突入電流が発生しない状態になった後に、動作開始信号Ｓ１によりモータ３０の動作を開始させるため、誤動作を低減しつつ、適切にモータ３０を動作させることができる。また、本実施形態による保護回路１０は、制御スイッチ２５６を利用することにより、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、又はコンパレータなどを利用した複雑な制御部を必要とせずに、簡易な回路構成により、突入電流を適切に抑制することができる。すなわち、本実施形態による保護回路１０は、低コスト、及び簡易な回路構成により、突入電流を適切に抑制することができる。

また、本実施形態では、制御回路２５は、電源供給線Ｌ１とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に、制御スイッチ２５６と直列に接続された抵抗２５４を備える。そして、制御スイッチ２５６は、抵抗２５４のＰ−ＧＮＤ線Ｌ２側の端子とＰ−ＧＮＤ線Ｌ２との間に接続されたトランジスタスイッチであり、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２側の電圧（ノードＮ１の電圧）が所定の閾値Ｖｔｈ以下になった場合に、ＯＦＦ状態になることにより動作開始信号Ｓ１を生成する。
これにより、本実施形態による保護回路１０は、トランジスタスイッチを利用することにより、単純で安価な回路を用いて突入電流を適切に抑制することができるとともに、保護回路１０の消費電力、及び当該消費電力による発熱を低減することができる。

例えば、本実施形態では、制御回路２５は、コンパレータを用いずに、トランジスタスイッチを用いて、突入電流保護スイッチ２３及び逆接続保護スイッチ２４の導通状態を制御する。これにより、制御回路２５は、比較用の基準電圧を用意する必要がなく、トランジスタスイッチのベース−エミッタ間電圧の閾値（例えば、０．６Ｖ）を利用して、突入電流保護スイッチ２３及び逆接続保護スイッチ２４の導通状態を制御できる。すなわち、本実施形態による保護回路１０は、制御回路２５の構成を簡略化することができる。

また、本実施形態による保護回路１０は、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２と、外部から基準電位が印加されるＧＮＤ端子ＴＮ２（基準電源端子）との間に接続され、動作開始信号Ｓ１に基づいてＯＮ状態にされる逆接続保護スイッチ２４を備える。
これにより、本実施形態による保護回路１０は、突入電流を適切に抑制することができるとともに、負荷部（駆動回路２０及びモータ３０）への逆極性電圧の印加を適切に防止することができる。

また、本実施形態では、所定の閾値Ｖｔｈは、突入電流保護スイッチ２３が導通した際に流れる電流が、突入電流保護スイッチ２３の許容電流値以下になる電圧値である。
これにより、本実施形態による保護回路１０は、突入電流保護スイッチ２３の劣化を低減しつつ、且つ、突入電流保護スイッチ２３の動作マージンを確保しつつ、突入電流を適切に抑制することができる。

また、本実施形態によるモータユニット１は、上述した保護回路１０と、負荷の一部であるモータ３０と、駆動回路２０とを備える。駆動回路２０は、負荷の一部であり、Ｐ−ＧＮＤ線Ｌ２から供給される直流電力に基づいて、モータ３０を駆動する。
これにより、本実施形態によるモータユニット１は、上述した保護回路１０と同様の効果を奏し、突入電流を適切に抑制することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の実施形態において、保護回路１０が、抵抗２５１を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、抵抗２５１を備えない構成であってもよい。

また、上記の実施形態において、保護回路１０が、抵抗２５５及びコンデンサ２５７を備える例を説明したが、これに限定されるものではない。突入電流保護スイッチ２３及び逆接続保護スイッチ２４のゲート電圧（ゲート端子とソース端子の間の電位差）の耐圧と、導通時の電流が許容範囲内であれば、保護回路１０は、抵抗２５５及びコンデンサ２５７のうちの一方、又は両方を備えない構成であってもよい。

また、上記の実施形態において、保護回路１０が、保護素子として、ツェナーダイオード（２３２、２３３）及びツェナーダイオード（２４２、２４３）を備える例を説明したが、これに限定されるものではない。保護回路１０は、ツェナーダイオード（２３２、２３３）及びツェナーダイオード（２４２、２４３）を備えない構成であってもよい。
また、上記の実施形態において、制御スイッチ２５６が、ＮＰＮバイポーラトランジスタである例を説明したが、例えば、ＦＥＴなどの他の種類のトランジスタであってもよい。

また、上記の実施形態において、モータ３０が、三相ＤＣブラシレスモータである例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＤＣブラシモータなどの他の種類のモータであってもよい。

また、上記の実施形態において、突入電流保護スイッチ２３及び逆接続保護スイッチ２４は、駆動回路２０において、駆動信号を生成用のＭＯＳＦＥＴと同一の部品を使用してもよい。同一の部品を使用して、共通に使用することにより、保護回路１０は、部品の種類を抑えて、生産性を向上させることができる。
また、複数のＭＯＳＦＥＴが１つのパッケージに実装されている場合には、突入電流保護スイッチ２３及び逆接続保護スイッチ２４と駆動信号を生成用のＭＯＳＦＥＴとが、同一のパッケージに実装されていてもよい。この場合、１つのパッケージにまとめて基板に実行することができるため、保護回路１０は、低コスト化、及び省スペース化することができる。

１…モータユニット、１０…保護回路、２０…駆動回路、２１…電源平滑用コンデンサ、２２…電流制限抵抗、２３…突入電流保護スイッチ、２４…逆接続保護スイッチ、２５…制御回路、３０…モータ、２３１，２４１…寄生ダイオード、２３２，２３３，２４２，２４３…ツェナーダイオード、２５１，２５２，２５３，２５４，２５５…抵抗、２５６…制御スイッチ、２５７…コンデンサ、Ｌ１…電源供給線、Ｌ２…Ｐ−ＧＮＤ線、ＴＮ１…電源端子、ＴＮ２…ＧＮＤ端子

Claims (6)

1. 負荷を駆動する直流電力を供給する電源供給線と、前記電源供給線より低い基準電位が印加される基準電源線との間に接続されている電源平滑用コンデンサと、
   前記電源平滑用コンデンサと前記基準電源線との間に、前記電源平滑用コンデンサと直列に接続された電流制限抵抗と、
   前記電源平滑用コンデンサと前記基準電源線との間に、前記電流制限抵抗と並列に接続された突入電流保護スイッチと、
   前記電源平滑用コンデンサの前記基準電源線側の電圧が所定の閾値を超えている場合に、前記突入電流保護スイッチを非導通状態にして、前記電流制限抵抗を有効化し、前記基準電源線側の電圧が所定の閾値以下になった場合に、前記突入電流保護スイッチを導通状態にして、前記電流制限抵抗を無効化する制御回路と
   を備える保護回路。
2. 前記制御回路は、前記基準電源線側の電圧が所定の閾値以下になった場合に、前記負荷の動作を開始する動作開始信号を生成する制御スイッチを備え、
   前記突入電流保護スイッチは、前記制御スイッチによって生成された前記動作開始信号に基づいて、導通状態にされる
   請求項１に記載の保護回路。
3. 前記制御回路は、前記電源供給線と前記基準電源線との間に、前記制御スイッチと直列に接続された抵抗を備え、
   前記制御スイッチは、前記抵抗の前記基準電源線側の端子と前記基準電源線との間に接続されたトランジスタスイッチであり、前記基準電源線側の電圧が所定の閾値以下になった場合に、非導通状態になることにより前記動作開始信号を生成する
   請求項２に記載の保護回路。
4. 前記基準電源線と、外部から基準電位が印加される基準電源端子との間に接続され、前記動作開始信号に基づいて導通状態にされる逆接続保護スイッチを備える
   請求項２又は請求項３のいずれか一項に記載の保護回路。
5. 前記所定の閾値は、前記突入電流保護スイッチが導通した際に流れる電流が、前記突入電流保護スイッチの許容電流値以下になる電圧値である
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の保護回路。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の保護回路と、
   前記負荷の一部であるモータと、
   前記負荷の一部であり、前記基準電源線から供給される前記直流電力に基づいて、前記モータを駆動する駆動回路と
   を備えるモータユニット。

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