JPH03256407A - 制御回路 - Google Patents
制御回路Info
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- JPH03256407A JPH03256407A JP2409850A JP40985090A JPH03256407A JP H03256407 A JPH03256407 A JP H03256407A JP 2409850 A JP2409850 A JP 2409850A JP 40985090 A JP40985090 A JP 40985090A JP H03256407 A JPH03256407 A JP H03256407A
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- BNPSSFBOAGDEEL-UHFFFAOYSA-N albuterol sulfate Chemical compound OS(O)(=O)=O.CC(C)(C)NCC(O)C1=CC=C(O)C(CO)=C1.CC(C)(C)NCC(O)C1=CC=C(O)C(CO)=C1 BNPSSFBOAGDEEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
- H05B39/02—Switching on, e.g. with predetermined rate of increase of lighting current
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electronic Switches (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は半導体制御スイッチを介して負荷の始動時に供
給される電流を２またはそれ以上のステップで制御し制
限して半導体制御スイッチを過負荷から保護するように
した制御回路に関するものである。特に、始動時のイン
ピーダンスが非線形に変化する白熱ランプまたは他の同
様な負荷と直列に接続された半導体制御スイッチを流れ
る始動電流を制限する制御回路に関するものである。 ［０００２］
給される電流を２またはそれ以上のステップで制御し制
限して半導体制御スイッチを過負荷から保護するように
した制御回路に関するものである。特に、始動時のイン
ピーダンスが非線形に変化する白熱ランプまたは他の同
様な負荷と直列に接続された半導体制御スイッチを流れ
る始動電流を制限する制御回路に関するものである。 ［０００２］
非線形なインピーダンス特性を有する白熱ランプや非線
形インピーダンス特性を有する他の負荷の始動時におい
ては、これらの負荷の定常すなわち正常動作時の約十倍
もの始動電流すなわちサージ電流が流れる。このような
負荷を、バイポーラトランジスタや電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）のような半導体制御デバイスと直列に一対
の電源端子間に接続する場合、何らかのサージ電流保護
手段を設けないと、始動時に半導体制御デバイスが破損
する恐れがある。 ［０００３］ 図ＩＡは白熱ランプを付勢するための既知の定電流制限
回路を示すものでありＦＥＴのような半導体パワースイ
ッチ１を具え、これを抵抗値の小さい電流検知抵抗２お
よび白熱ランプ３とともに電源端子間に直列に接続して
いる。ＦＥＴおよびランプを流れる電流に比例して検知
抵抗（Ｒ８）間に生ずる電圧を一定の入力オフセット電
圧（ｖｏ８）を有する比較器４の入力端子に印加する。 この比較器の出力端子を論理回路５およびスイッチ駆動
回路６を介してパワースイッチ（ＦＥＴ）の制御または
ゲート電極に結合する。Ｒ８を流れる負荷電流が比較器
をトリガするのに十分大きい場合には論理回路およびス
イッチ駆動回路を介してＦＥＴのゲートまたは制御電極
にフィードバック信号が印加されパワースイッチは遮断
される。ここでフィードバックの遅延はパワースイッチ
（ＦＥＴ）の立ち上がり／立ち下がり時間よりも短いと
仮定すると、負荷電流はＶｏｓ／Ｒｓに等しい一定の値
に制限される（僅かなリップル成分が含まれる可能性は
ある）。 ［０００４］ 図ＩＢは上述したランプ制御回路における負荷電流（■
、）とランプ間の呂力電圧（ｖｏ）との関係を示すもの
である。この図にはさらに直列接続されたＦＥＴパワー
スイッチに対する安全動作領域（ＳＯＡ）を規定するト
ランジスタパワースイッチの特性曲線Ｔｃも示しである
。曲線ＴＯＣは白熱ランプに対するターンオン特性を示
し、ランプが点灯され、加熱されるのに伴って動作点が
移動し、その抵抗はフィラメントが冷たいときの低い値
Ｒから加熱された後の最終的な定常状態時の値Ｒｈまで
連続的に増大している。 ［０００５］ このような従来の制御回路においては、最初電流は値工
Ｌ１に制限される。パワースイッチが白熱ランプを駆動
している間、ランプのＴＯＣがパワースイッチのＳＯＡ
の外側に、例えば瞬時ｔ から瞬時ｔ２までのように相
当長い期間あると過負荷のためにパワースイッチは損傷
したりまたは破壊したりする恐れがある［０００６］
形インピーダンス特性を有する他の負荷の始動時におい
ては、これらの負荷の定常すなわち正常動作時の約十倍
もの始動電流すなわちサージ電流が流れる。このような
負荷を、バイポーラトランジスタや電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）のような半導体制御デバイスと直列に一対
の電源端子間に接続する場合、何らかのサージ電流保護
手段を設けないと、始動時に半導体制御デバイスが破損
する恐れがある。 ［０００３］ 図ＩＡは白熱ランプを付勢するための既知の定電流制限
回路を示すものでありＦＥＴのような半導体パワースイ
ッチ１を具え、これを抵抗値の小さい電流検知抵抗２お
よび白熱ランプ３とともに電源端子間に直列に接続して
いる。ＦＥＴおよびランプを流れる電流に比例して検知
抵抗（Ｒ８）間に生ずる電圧を一定の入力オフセット電
圧（ｖｏ８）を有する比較器４の入力端子に印加する。 この比較器の出力端子を論理回路５およびスイッチ駆動
回路６を介してパワースイッチ（ＦＥＴ）の制御または
ゲート電極に結合する。Ｒ８を流れる負荷電流が比較器
をトリガするのに十分大きい場合には論理回路およびス
イッチ駆動回路を介してＦＥＴのゲートまたは制御電極
にフィードバック信号が印加されパワースイッチは遮断
される。ここでフィードバックの遅延はパワースイッチ
（ＦＥＴ）の立ち上がり／立ち下がり時間よりも短いと
仮定すると、負荷電流はＶｏｓ／Ｒｓに等しい一定の値
に制限される（僅かなリップル成分が含まれる可能性は
ある）。 ［０００４］ 図ＩＢは上述したランプ制御回路における負荷電流（■
、）とランプ間の呂力電圧（ｖｏ）との関係を示すもの
である。この図にはさらに直列接続されたＦＥＴパワー
スイッチに対する安全動作領域（ＳＯＡ）を規定するト
ランジスタパワースイッチの特性曲線Ｔｃも示しである
。曲線ＴＯＣは白熱ランプに対するターンオン特性を示
し、ランプが点灯され、加熱されるのに伴って動作点が
移動し、その抵抗はフィラメントが冷たいときの低い値
Ｒから加熱された後の最終的な定常状態時の値Ｒｈまで
連続的に増大している。 ［０００５］ このような従来の制御回路においては、最初電流は値工
Ｌ１に制限される。パワースイッチが白熱ランプを駆動
している間、ランプのＴＯＣがパワースイッチのＳＯＡ
の外側に、例えば瞬時ｔ から瞬時ｔ２までのように相
当長い期間あると過負荷のためにパワースイッチは損傷
したりまたは破壊したりする恐れがある［０００６］
白熱ランプの始動時の過負荷からパワースイッチを保護
する方法としては次の３つの方法が知られている。第１
の方法は、電流限界を値■Ｌ１からより低い値■Ｌ２に
減少させるものであり、この値■Ｌ２は流すことができ
る最大の電流であり、パワースイッチを流れる電流が負
荷電流および負荷電圧の全動作範囲に亘ってパワースイ
ッチの許容電力を越えないような値に選択されている。 このような従来技術の欠点は、始動時に流れる電流が小
さいため負荷（ランプ）に供給される電力が小さくなり
、したがってランプの加熱速度が遅く、その定常動作抵
抗値まで達するのに長い時間がかかることである。 ［０００７］ スイッチを保護する第２の方法は、ランプのフィラメン
トの温度が低いときに流れる最大電流を安全に処理でき
るような大きな電力処理能力を有するパワースイッチを
用いるものである。このような方法は、より大容量のパ
ワースイッチやヒートシンクが必要となり、制御回路が
高価になるとともに大型となるという欠点がある。 ［０００８］ パワースイッチを保護する第３の方法は、白熱ランプの
抵抗が低い始動時にパワースイッチを低いデユーティ−
サイクルでオン・オフしてスイッチにおける電力消費を
少なくするものである。このような解決策の一つの欠点
は、電力パルス、が発生され、不所望な電磁妨害（ＥＭ
Ｉ）を与えることである。 ［０００９］ １９８８年１０月５引こ公開されたヨーロッパ特許公開
公報、ＥＰＡｏ、２８５．４１７号には、白熱ランプを
流れる始動電流を制限するようにした固体スイッチング
デバイスが２載されている。このデバイスに設けられて
いる制御回路はランプおよびこれと直列に接続されたＦ
ＥＴを流れる電流を最初一定の比較的低い値に制限し、
ランプの抵抗が予め決めたレベルに達したときに十分大
きな電流が自動的に流れるようにしたものである。この
ような制御回路を用いれば、ランプの始動時に発生され
る電流スパイクは小さくなるのでパワーＦＥＴの容量お
よびコストを大幅に下げることができる。この制御回路
の欠点はただ１つの電流限界値しか与えないことである
。したがって、スイッチが自動的に切り換わるときに上
述した従来のものに比べれば小さいが、依然として大き
な電流スパイクが発生することになる。さらに、このデ
バイスは、ランプを流れる電流を所定の値に制限するよ
うに動作する比較器を用いておらず、ランプに供給され
る電流をバイアスするように動作する演算増幅器を用い
ている。したがって、このＥＰＡに記載された装置では
周波数の補正が必要となり、その結果集積回路として構
成するのが困難となる。 ［００１０］ 白熱ランプ負荷を動作させるのに関連した上述した問題
は、自動車用の白熱ランプを駆動するために特別な技術
が要求される自動車に適用する場合に特に問題となるも
のである。 ［００１１］ 本発明の目的は、白熱ランプまたは同様の種類の負荷を
パワートランジスタを介して点灯または駆動させるに当
たり、トランジスタの特性のＳＯＡの境界をトレースす
るような２つの電流限界値を選択することによって、ラ
ンプの始動時に大きな電流を流すことができ、しかもパ
ワートランジスタの安全動作電流限界を越えることがな
いようにした制御回路を提供しようとするものである。 ［００１２］ 本発明の他の目的は、パワートランジスタのＳＯＡを監
視して白熱ランプまたは同様の負荷を迅速に、信頼度高
く、しかも切り換え時において電磁妨害や電流サージが
発生しないようにした２レベル電流制限装置を提供しよ
うとするものである。 ［００１３］ 本発明のさらに他の目的は、制限された電力処理能力を
有するパワートランジスタを介して負荷に給電するに当
なり、パワートランジスタのＳＯＡ限界を越えることな
く、またパルスを用いることなく負荷に供給する電流を
最大にするようにした２レベルで電流を制限することが
できる制御回路を提供しようとするものである。 ［００１４］ 本発明のさらに他の目的は、自動車用の白熱ランプ負荷
を安全に駆動するのに特に適した２レベルで電流を制限
することができる制御回路を提供しようとするものであ
る。 ［００１５］
する方法としては次の３つの方法が知られている。第１
の方法は、電流限界を値■Ｌ１からより低い値■Ｌ２に
減少させるものであり、この値■Ｌ２は流すことができ
る最大の電流であり、パワースイッチを流れる電流が負
荷電流および負荷電圧の全動作範囲に亘ってパワースイ
ッチの許容電力を越えないような値に選択されている。 このような従来技術の欠点は、始動時に流れる電流が小
さいため負荷（ランプ）に供給される電力が小さくなり
、したがってランプの加熱速度が遅く、その定常動作抵
抗値まで達するのに長い時間がかかることである。 ［０００７］ スイッチを保護する第２の方法は、ランプのフィラメン
トの温度が低いときに流れる最大電流を安全に処理でき
るような大きな電力処理能力を有するパワースイッチを
用いるものである。このような方法は、より大容量のパ
ワースイッチやヒートシンクが必要となり、制御回路が
高価になるとともに大型となるという欠点がある。 ［０００８］ パワースイッチを保護する第３の方法は、白熱ランプの
抵抗が低い始動時にパワースイッチを低いデユーティ−
サイクルでオン・オフしてスイッチにおける電力消費を
少なくするものである。このような解決策の一つの欠点
は、電力パルス、が発生され、不所望な電磁妨害（ＥＭ
Ｉ）を与えることである。 ［０００９］ １９８８年１０月５引こ公開されたヨーロッパ特許公開
公報、ＥＰＡｏ、２８５．４１７号には、白熱ランプを
流れる始動電流を制限するようにした固体スイッチング
デバイスが２載されている。このデバイスに設けられて
いる制御回路はランプおよびこれと直列に接続されたＦ
ＥＴを流れる電流を最初一定の比較的低い値に制限し、
ランプの抵抗が予め決めたレベルに達したときに十分大
きな電流が自動的に流れるようにしたものである。この
ような制御回路を用いれば、ランプの始動時に発生され
る電流スパイクは小さくなるのでパワーＦＥＴの容量お
よびコストを大幅に下げることができる。この制御回路
の欠点はただ１つの電流限界値しか与えないことである
。したがって、スイッチが自動的に切り換わるときに上
述した従来のものに比べれば小さいが、依然として大き
な電流スパイクが発生することになる。さらに、このデ
バイスは、ランプを流れる電流を所定の値に制限するよ
うに動作する比較器を用いておらず、ランプに供給され
る電流をバイアスするように動作する演算増幅器を用い
ている。したがって、このＥＰＡに記載された装置では
周波数の補正が必要となり、その結果集積回路として構
成するのが困難となる。 ［００１０］ 白熱ランプ負荷を動作させるのに関連した上述した問題
は、自動車用の白熱ランプを駆動するために特別な技術
が要求される自動車に適用する場合に特に問題となるも
のである。 ［００１１］ 本発明の目的は、白熱ランプまたは同様の種類の負荷を
パワートランジスタを介して点灯または駆動させるに当
たり、トランジスタの特性のＳＯＡの境界をトレースす
るような２つの電流限界値を選択することによって、ラ
ンプの始動時に大きな電流を流すことができ、しかもパ
ワートランジスタの安全動作電流限界を越えることがな
いようにした制御回路を提供しようとするものである。 ［００１２］ 本発明の他の目的は、パワートランジスタのＳＯＡを監
視して白熱ランプまたは同様の負荷を迅速に、信頼度高
く、しかも切り換え時において電磁妨害や電流サージが
発生しないようにした２レベル電流制限装置を提供しよ
うとするものである。 ［００１３］ 本発明のさらに他の目的は、制限された電力処理能力を
有するパワートランジスタを介して負荷に給電するに当
なり、パワートランジスタのＳＯＡ限界を越えることな
く、またパルスを用いることなく負荷に供給する電流を
最大にするようにした２レベルで電流を制限することが
できる制御回路を提供しようとするものである。 ［００１４］ 本発明のさらに他の目的は、自動車用の白熱ランプ負荷
を安全に駆動するのに特に適した２レベルで電流を制限
することができる制御回路を提供しようとするものであ
る。 ［００１５］
本発明は上述した目的を達成するために、パワートラン
ジスタ（例えばＦＥＴ）の一部または全部を電流検知装
置（例えば低抵抗）および白熱ランプまたは他の同様な
負荷とともに一対の電源端子と直列に接続する。互いに
異なる第１および第２のトリガレベルを有する第１およ
び第２の比較器の入力端子を電流検知装置に結合して２
つの異なる電流レベル制限値を発生させる。これらの比
較器の出力端子を選択回路を介して制御回路に結合し、
この制御回路の出力端子をスイッチ駆動回路を介してパ
ワートランジスタの制御またはゲート電極に結合してこ
のパワートランジスタを流れる電流を制御する。さらに
、第３の比較器を設け、その入力端子を負荷に結合し、
その出力端子を選択回路の制御入力端子に結合し、負荷
電圧のレベルに応じて第１および第２の比較器の出力の
いずれかを選択するようにする。このような２レベル電
流制限回路によれば、制限された電力処理能力を有する
パワートランジスタを、ランプ負荷の始動時にトランジ
スタのＳＯＡの境界の内側の近傍で動作させることがで
き、その結果パワートランジスタを損傷することがない
とともに電磁妨害や電流スパイクを発生することなくラ
ンプを迅速に始動することができる。 ［００１６］ 本発明によれば、白熱ランプまたはその他の同様な負荷
に供給される電流をランプ（負荷）電圧に応じて自動的
に変化させてパワースイッチ（トランジスタ）を、始動
時の初期電流サージから保護することができる。本発明
は、パワースイッチの安全動作領域（ＳＯＡ）を監視す
るということを基にしているものである。特に、本発明
によれば半導体パワースイッチのＳＯＡの境界の近傍、
好適にはその内側の近傍の値に制限された電流を供給し
て最適なレベルの電流を供給でき同時にパワースイッチ
を過大電流、したがって損傷から保護することができる
ものである。本発明によれば、自動的に選択される２つ
の異なる電流限界値を与えることによってＳＯＡの境界
をトレースすることができ、それによって最大の安全電
流を、ランプの始動時の全期間においてランプに供給す
ることができる。 したがって、本発明によれば、パワースイッチのＳＯＡ
を監視していない従来の装置に比べてより大きな電流を
安全に供給することができる。 ［００１７］ 本発明と、例えば上述したＥＰＡｏ、２８５，４１７Ａ
２に記載された固体スイッチインクデバイスとの他の明
確な差異は、ＥＰＡのデバイスでは負荷に供給される電
流を絶えずバイアスする演算増幅器を用いているのに対
し、本発明では電流を所定のレベルにクランプするよう
に動作する比較器を用いている点である。このような比
較器を用いると、ある程度の高圧プロセスにも容易に適
用できるとともに大きな不安定さの原因となる演算増幅
器での周波数補償の必要性を除くことができる。 ［００１８］
ジスタ（例えばＦＥＴ）の一部または全部を電流検知装
置（例えば低抵抗）および白熱ランプまたは他の同様な
負荷とともに一対の電源端子と直列に接続する。互いに
異なる第１および第２のトリガレベルを有する第１およ
び第２の比較器の入力端子を電流検知装置に結合して２
つの異なる電流レベル制限値を発生させる。これらの比
較器の出力端子を選択回路を介して制御回路に結合し、
この制御回路の出力端子をスイッチ駆動回路を介してパ
ワートランジスタの制御またはゲート電極に結合してこ
のパワートランジスタを流れる電流を制御する。さらに
、第３の比較器を設け、その入力端子を負荷に結合し、
その出力端子を選択回路の制御入力端子に結合し、負荷
電圧のレベルに応じて第１および第２の比較器の出力の
いずれかを選択するようにする。このような２レベル電
流制限回路によれば、制限された電力処理能力を有する
パワートランジスタを、ランプ負荷の始動時にトランジ
スタのＳＯＡの境界の内側の近傍で動作させることがで
き、その結果パワートランジスタを損傷することがない
とともに電磁妨害や電流スパイクを発生することなくラ
ンプを迅速に始動することができる。 ［００１６］ 本発明によれば、白熱ランプまたはその他の同様な負荷
に供給される電流をランプ（負荷）電圧に応じて自動的
に変化させてパワースイッチ（トランジスタ）を、始動
時の初期電流サージから保護することができる。本発明
は、パワースイッチの安全動作領域（ＳＯＡ）を監視す
るということを基にしているものである。特に、本発明
によれば半導体パワースイッチのＳＯＡの境界の近傍、
好適にはその内側の近傍の値に制限された電流を供給し
て最適なレベルの電流を供給でき同時にパワースイッチ
を過大電流、したがって損傷から保護することができる
ものである。本発明によれば、自動的に選択される２つ
の異なる電流限界値を与えることによってＳＯＡの境界
をトレースすることができ、それによって最大の安全電
流を、ランプの始動時の全期間においてランプに供給す
ることができる。 したがって、本発明によれば、パワースイッチのＳＯＡ
を監視していない従来の装置に比べてより大きな電流を
安全に供給することができる。 ［００１７］ 本発明と、例えば上述したＥＰＡｏ、２８５，４１７Ａ
２に記載された固体スイッチインクデバイスとの他の明
確な差異は、ＥＰＡのデバイスでは負荷に供給される電
流を絶えずバイアスする演算増幅器を用いているのに対
し、本発明では電流を所定のレベルにクランプするよう
に動作する比較器を用いている点である。このような比
較器を用いると、ある程度の高圧プロセスにも容易に適
用できるとともに大きな不安定さの原因となる演算増幅
器での周波数補償の必要性を除くことができる。 ［００１８］
図２は本発明の好適実施例の構成を示すブロック線図で
あり、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とするこ
とができる半導体パワースイッチ１０を具えており、そ
の全部または一部分を電流検知抵抗１１および白熱ラン
プのような負荷１２と一緒に直流電源の一対の端子１３
および１４の間に直列に接続する。端子１４は接地する
ことができる。 ［００１９］ 電流検知抵抗１１は負荷電流■、を検知してそれに比例
した電圧を発生する。 この検知抵抗の両端は第１の比較器１５および第２の比
較器１６の入力端子に結合して抵抗の両側に生ずる電圧
、すなわち負荷電流に比例する電圧によってこれら比較
器の動作を制御するようにする。これらの比較器１５お
よび１６の初期オフセット電圧ｖｏｓ１および■ｏｓ２
を異なるレベルとする。これらの初期オフセット電圧は
基準電圧として作用して各比較器の切り換え点を決定す
る。このようにして比較器によって電流制御回路の第１
および第２の電流限界が設定される。 ［００２０１ 第３の比較器１７を設け、その一方の入力端子（＋）を
、負荷電圧（■ｏ）が現れる負荷端子１８に接続し、他
方の入力端子（＝）を、基準電圧ｖｔｒｉ註受ける入力
端子１９に接続する。第１、第２および第３の比較器の
出力端子を選択装置２０の第１、第２および第３の入力
端子にそれぞれ接続する。この選択装置は通常のマルチ
プレクサ−回路を以て構成することができるカミその一
例を図４に示す。図４において、選択機能は２個の両方
向ＣＭＯ３と、３個のインバータとで実現されている。 このような選択装置の動作は既知であり、これ以上詳細
には説明しない。 ［００２１］ 選択装置２０の出力端子を論理回路２１の一方の入力端
子に接続する。この論理回路の他方の入力端子は、制御
回路をオンする信号を受ける入力端子２２に接続する。 ゲート回路２１の出力端子は通常のスイッチ駆動段２３
の入力端子に接続し、その出力端子をパワースイッチ１
０のゲート電極、すなわち制御電極に接続する。 ［００２２］ 図３に示すように、図２に示す電流制限回路をオンとす
ると、ランプ負荷１２の抵抗は最初は低い値を呈する。 すなわちランプ負荷は冷抵抗Ｒｃを有し、これによって
ランプ負荷１２に対する第１の負荷ライン（Ｒｃ）がで
きる。十分長Ｘ／）時間負荷に電流が流れた後は、ラン
プは加熱され、その抵抗値は定常動作値Ｒｈに達する。 これによって図３に示すような負荷ライン（Ｒｈ）がで
きる。これらの初期（低温）抵抗値と最終（高温）抵抗
値との間でランプ抵抗は増大して多数の負荷ライン（図
示せず）が形成される。これらの負荷ラインは抵抗値Ｒ
ｃから抵抗値Ｒｈに向けて時計方向に回転して行くもの
である。 ［００２３］ 第３の比較器１７は、ランプが加熱されてその抵抗値が
増大して行くのに伴つて増大する負荷電圧Ｖ。に応答す
るものである。すなわち、この第３の比較器は、負荷電
圧Ｖｏが入力端子１９における基準電圧ｖｔｒｉｇより
も大きいかまたは小さいかに応じて第１の比較器１５ま
たは第２の比較器１６の出力を、選択装置２０を介して
選択するように動作する。このようにして選択された出
力はパワースイッチ１０のゲートにフィードバックされ
てパワースイッチの状態を制御するものである。ｖｏく
ｖｔｒｌｇｏときは、比較器１５の出力が選択され、こ
の比較器の基準電圧Ｖ。８１によって直列回路（１０−
１２）に対する電流限界値は図３に示すように低い負荷
電流値■Ｌ２に設定される。このように初期の段階では
、フィードバック回路はパワースイッチ１０を流れる負
荷電流を、このトランジスタの安全動作領域（ＳＯＡ）
の境界の内側の近傍にある値■Ｌ２に制限するように動
作する。 ［００２４］ ランプ抵抗が増大するのに伴ってランプ点灯特性曲線（
ＴＯＣ）上の点Ｘに達し、この点では出力負荷電圧■。 は基準電圧■ｔｒｉｇ’丁度越えるようになる。この点
で、第３の比較器および選択装置は、第１の比較器１５
の出力の代わりに第２の比較器１６の出力を選択するよ
うに動作する。この第２の比較器のオフセット基準電圧
ｖｏｓ２によって、ＦＥＴｌ０のゲートに結合されたフ
ィードバック回路は電流限界値を図３に示すように高い
値ＩＬ１に設定する。 ［００２５］ ランプは急速に加熱され、その抵抗値は曲線ＴＯＣの点
ＸとＹとの間の部分に沿って増大するようになる。図３
から判るようにＦＥＴｌ０を流れる負荷電流は点ＸとＹ
との間でこのトランジスタの安全動作領域ＳＯＡの境界
の近傍を辿ることになる。点ＸとＹとの間でトランジス
タ電流はＳＯＡの境界を僅かに越えるカミ点ＸとＹとの
間の期間は短くトランジスタは十分な時間加熱されるこ
とはないのでトランジスタが損傷するようなことはない
。 ［００２６］ 本発明では、点Ｘがもっと遅い時間（図３において右側
）に生ずるようにして点ＸとＹとの間で曲線ＴＯＣが全
てトランジスタのＳＯＡの内側に位置するように基準電
圧ｖｔｒｉｇ’設定するようにしても良い。一方、図３
に示すように基準電圧ｖｔｒｉｔ設定すると、パワース
イッチ１０を損傷することなくランプを一層迅速に加熱
することができるという利点がある。ＶＤＤを電源電圧
とし、Ｐｏをスイッチ１０の最大電力限界値とするとき
、トリガ電圧の値を、■、”” （■Ｌ２／■Ｌｌ）
（ＶＤＤ−Ｐ。／Ｉ、１）ｒ１ｇ に設定すると曲線ＴＯＣはスイッチのＳＯＡの境界の内
側に位置するとともにランプ始動の全期間中最大負荷電
流に近い値とすることができる。その結果、ランプを迅
速に始動することができ、しかもＥＭＩの発生を防止す
ることができる。 ［００２７］ 本発明の上述した制御回路は、自動車用のインテリジェ
ントパワースイッチとしてシリコンチップに形成したも
のである。オフセット電圧を適当に選択して２レベルの
制御回路に対する２つの電流限界値を決定するようにし
ている。この制御回路を３つの異なる値の負荷抵抗の対
して試験を行った。パワースイッチを定常電流値を中心
としてオン／オフして電流限界値を達成した。オン／オ
フの指令は選択スイッチの出力によって与えた。 ［００２８］ 信号波形をオフシロスコープに表示した。負荷電圧■。 は負荷抵抗値の時間の経過に伴う増大を辿った。”ｔｒ
ｉ？して選択した８ボルトの負荷電圧において、僅かな
不連続性が負荷電圧波形に観測された。この時点は、選
択装置によって第１の比較器から第２の比較器への切り
換えが行われ、電流限界値が高い値（試験では約２０％
）に切り換わった時点であった。このことは、パワーＦ
ＥＴのドレイン−ソース電圧が低いときはランプにもつ
と大きな電流を流すことができることを意味している。 パワーＦＥＴの対応する波形は、切り換え点■ｔｒｉｇ
において比較的小さなステップ状の増大を示し、その後
はほぼ直線的に最終一定値まで増大した。このようにし
て出力電圧の全領域に亘って電流限界値の制御が行われ
た。電流限界の値および切り換え電圧の値はユーザーが
所望の値に設定することができる。 ［００２９］ 上述したように本発明による２レベル電流制限回路では
、半導体パワーデバイスの安全動作領域に基づいてパワ
ーデバイスを監視する。本発明の制御回路の重要な利点
は、電流を負荷とは独立して第１および第２の最大値に
クランプすることができ、成る電流限界値から他の電流
限界値に移行するときに実際上電流スパイクが発生しな
いことである。 ［００３０］ 本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
、種々の変形が可能である。例えば本発明は上述したよ
うな白熱ランプに適用することができるだけでなく同様
な特性を有する他の負荷に適用することもできる。すな
わち本発明は請求項に記載された範囲によってのみ限定
されるものである。
あり、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とするこ
とができる半導体パワースイッチ１０を具えており、そ
の全部または一部分を電流検知抵抗１１および白熱ラン
プのような負荷１２と一緒に直流電源の一対の端子１３
および１４の間に直列に接続する。端子１４は接地する
ことができる。 ［００１９］ 電流検知抵抗１１は負荷電流■、を検知してそれに比例
した電圧を発生する。 この検知抵抗の両端は第１の比較器１５および第２の比
較器１６の入力端子に結合して抵抗の両側に生ずる電圧
、すなわち負荷電流に比例する電圧によってこれら比較
器の動作を制御するようにする。これらの比較器１５お
よび１６の初期オフセット電圧ｖｏｓ１および■ｏｓ２
を異なるレベルとする。これらの初期オフセット電圧は
基準電圧として作用して各比較器の切り換え点を決定す
る。このようにして比較器によって電流制御回路の第１
および第２の電流限界が設定される。 ［００２０１ 第３の比較器１７を設け、その一方の入力端子（＋）を
、負荷電圧（■ｏ）が現れる負荷端子１８に接続し、他
方の入力端子（＝）を、基準電圧ｖｔｒｉ註受ける入力
端子１９に接続する。第１、第２および第３の比較器の
出力端子を選択装置２０の第１、第２および第３の入力
端子にそれぞれ接続する。この選択装置は通常のマルチ
プレクサ−回路を以て構成することができるカミその一
例を図４に示す。図４において、選択機能は２個の両方
向ＣＭＯ３と、３個のインバータとで実現されている。 このような選択装置の動作は既知であり、これ以上詳細
には説明しない。 ［００２１］ 選択装置２０の出力端子を論理回路２１の一方の入力端
子に接続する。この論理回路の他方の入力端子は、制御
回路をオンする信号を受ける入力端子２２に接続する。 ゲート回路２１の出力端子は通常のスイッチ駆動段２３
の入力端子に接続し、その出力端子をパワースイッチ１
０のゲート電極、すなわち制御電極に接続する。 ［００２２］ 図３に示すように、図２に示す電流制限回路をオンとす
ると、ランプ負荷１２の抵抗は最初は低い値を呈する。 すなわちランプ負荷は冷抵抗Ｒｃを有し、これによって
ランプ負荷１２に対する第１の負荷ライン（Ｒｃ）がで
きる。十分長Ｘ／）時間負荷に電流が流れた後は、ラン
プは加熱され、その抵抗値は定常動作値Ｒｈに達する。 これによって図３に示すような負荷ライン（Ｒｈ）がで
きる。これらの初期（低温）抵抗値と最終（高温）抵抗
値との間でランプ抵抗は増大して多数の負荷ライン（図
示せず）が形成される。これらの負荷ラインは抵抗値Ｒ
ｃから抵抗値Ｒｈに向けて時計方向に回転して行くもの
である。 ［００２３］ 第３の比較器１７は、ランプが加熱されてその抵抗値が
増大して行くのに伴つて増大する負荷電圧Ｖ。に応答す
るものである。すなわち、この第３の比較器は、負荷電
圧Ｖｏが入力端子１９における基準電圧ｖｔｒｉｇより
も大きいかまたは小さいかに応じて第１の比較器１５ま
たは第２の比較器１６の出力を、選択装置２０を介して
選択するように動作する。このようにして選択された出
力はパワースイッチ１０のゲートにフィードバックされ
てパワースイッチの状態を制御するものである。ｖｏく
ｖｔｒｌｇｏときは、比較器１５の出力が選択され、こ
の比較器の基準電圧Ｖ。８１によって直列回路（１０−
１２）に対する電流限界値は図３に示すように低い負荷
電流値■Ｌ２に設定される。このように初期の段階では
、フィードバック回路はパワースイッチ１０を流れる負
荷電流を、このトランジスタの安全動作領域（ＳＯＡ）
の境界の内側の近傍にある値■Ｌ２に制限するように動
作する。 ［００２４］ ランプ抵抗が増大するのに伴ってランプ点灯特性曲線（
ＴＯＣ）上の点Ｘに達し、この点では出力負荷電圧■。 は基準電圧■ｔｒｉｇ’丁度越えるようになる。この点
で、第３の比較器および選択装置は、第１の比較器１５
の出力の代わりに第２の比較器１６の出力を選択するよ
うに動作する。この第２の比較器のオフセット基準電圧
ｖｏｓ２によって、ＦＥＴｌ０のゲートに結合されたフ
ィードバック回路は電流限界値を図３に示すように高い
値ＩＬ１に設定する。 ［００２５］ ランプは急速に加熱され、その抵抗値は曲線ＴＯＣの点
ＸとＹとの間の部分に沿って増大するようになる。図３
から判るようにＦＥＴｌ０を流れる負荷電流は点ＸとＹ
との間でこのトランジスタの安全動作領域ＳＯＡの境界
の近傍を辿ることになる。点ＸとＹとの間でトランジス
タ電流はＳＯＡの境界を僅かに越えるカミ点ＸとＹとの
間の期間は短くトランジスタは十分な時間加熱されるこ
とはないのでトランジスタが損傷するようなことはない
。 ［００２６］ 本発明では、点Ｘがもっと遅い時間（図３において右側
）に生ずるようにして点ＸとＹとの間で曲線ＴＯＣが全
てトランジスタのＳＯＡの内側に位置するように基準電
圧ｖｔｒｉｇ’設定するようにしても良い。一方、図３
に示すように基準電圧ｖｔｒｉｔ設定すると、パワース
イッチ１０を損傷することなくランプを一層迅速に加熱
することができるという利点がある。ＶＤＤを電源電圧
とし、Ｐｏをスイッチ１０の最大電力限界値とするとき
、トリガ電圧の値を、■、”” （■Ｌ２／■Ｌｌ）
（ＶＤＤ−Ｐ。／Ｉ、１）ｒ１ｇ に設定すると曲線ＴＯＣはスイッチのＳＯＡの境界の内
側に位置するとともにランプ始動の全期間中最大負荷電
流に近い値とすることができる。その結果、ランプを迅
速に始動することができ、しかもＥＭＩの発生を防止す
ることができる。 ［００２７］ 本発明の上述した制御回路は、自動車用のインテリジェ
ントパワースイッチとしてシリコンチップに形成したも
のである。オフセット電圧を適当に選択して２レベルの
制御回路に対する２つの電流限界値を決定するようにし
ている。この制御回路を３つの異なる値の負荷抵抗の対
して試験を行った。パワースイッチを定常電流値を中心
としてオン／オフして電流限界値を達成した。オン／オ
フの指令は選択スイッチの出力によって与えた。 ［００２８］ 信号波形をオフシロスコープに表示した。負荷電圧■。 は負荷抵抗値の時間の経過に伴う増大を辿った。”ｔｒ
ｉ？して選択した８ボルトの負荷電圧において、僅かな
不連続性が負荷電圧波形に観測された。この時点は、選
択装置によって第１の比較器から第２の比較器への切り
換えが行われ、電流限界値が高い値（試験では約２０％
）に切り換わった時点であった。このことは、パワーＦ
ＥＴのドレイン−ソース電圧が低いときはランプにもつ
と大きな電流を流すことができることを意味している。 パワーＦＥＴの対応する波形は、切り換え点■ｔｒｉｇ
において比較的小さなステップ状の増大を示し、その後
はほぼ直線的に最終一定値まで増大した。このようにし
て出力電圧の全領域に亘って電流限界値の制御が行われ
た。電流限界の値および切り換え電圧の値はユーザーが
所望の値に設定することができる。 ［００２９］ 上述したように本発明による２レベル電流制限回路では
、半導体パワーデバイスの安全動作領域に基づいてパワ
ーデバイスを監視する。本発明の制御回路の重要な利点
は、電流を負荷とは独立して第１および第２の最大値に
クランプすることができ、成る電流限界値から他の電流
限界値に移行するときに実際上電流スパイクが発生しな
いことである。 ［００３０］ 本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
、種々の変形が可能である。例えば本発明は上述したよ
うな白熱ランプに適用することができるだけでなく同様
な特性を有する他の負荷に適用することもできる。すな
わち本発明は請求項に記載された範囲によってのみ限定
されるものである。
【図１】
Ａはランプ負荷に対する従来の電流制限回路の構成を示
すブロック図。 Ｂは図ＩＡに示す電流制限回路の負荷電流と負荷電圧と
の関係を示す図。
すブロック図。 Ｂは図ＩＡに示す電流制限回路の負荷電流と負荷電圧と
の関係を示す図。
【図２】
本発明の実施例の構成を示すブロック図。
【図３】
図２に示す電流制限回路における負荷電流と負荷電圧と
の関係を示すととＳＯＡおよびＴＯＣを示す図。
の関係を示すととＳＯＡおよびＴＯＣを示す図。
【図４】
図２に示す回路の選択装置の構成を示す回路図。
１０ パワースイッチ（ＦＥＴ）
１１ 電流検知抵抗
１２ 白熱ランフ。
１３．１４ 直流電源端子
１５．１６．１７ 第１、第２、第３比較器１８ 負荷
端子 １９ 基準電圧入力端子 ２０ 選択装置 ２１ 論理回路 ２２ 入力端子 ２３ スイッチ駆動段 もに
端子 １９ 基準電圧入力端子 ２０ 選択装置 ２１ 論理回路 ２２ 入力端子 ２３ スイッチ駆動段 もに
【図１】
図面
【図２】
【図３】
【図４】
ｖＣＣ
Claims (6)
- 【請求項１】電気的負荷を付勢するための制御回路にお
いて、電源電流を負荷に供給する入力端子と、 安全動作領域（ＳＯＡ）を規定する特性を有する制御半
導体パワーデバイスと、 電流検知手段と、 前記制御半導体パワーデバイスの少なくとも一部、前記
電流検知手段および前記負荷を前記入力端子間に直列に
結合する手段と、前記電流検知手段に結合され、前記制
御半導体パワーデバイスのＳＯＡの境界の近傍にそれぞ
れ設定された第１および第２の電流限界値を設定する手
段と、前記負荷に生ずる電圧によって制御され、この負
荷電圧のレベルの関数として前記第１および第２の電流
限界値を選択する手段と、前記制御半導体パワーデバイ
スの制御電極に結合されるとともに前記設定手段によっ
て制御され、前記制御半導体パワーデバイスを介して前
記負荷に供給される電流を負荷電圧に応じて選択された
電流限界値の関数として制御し制限する手段と を具えることを特徴とする制御回路。 - 【請求項２】請求項１記載の制御回路において、前記選
択手段が負荷の一端に結合した第１の入力端子と、前記
第１および第２の電流限界値の間で切換が行われる電圧
レベルを決定する基準電圧を受ける第２の入力端子とを
有する比較回路を具えることを特徴とする制御回路。 - 【請求項３】請求項１または２記載の制御回路において
、前記設定手段が前記電流検知手段間に生ずる電圧によ
って制御される第２および第３の比較回路を具え、これ
ら第２および第３の比較回路の出力信号を前記第１の比
較回路によって互いに異なる時間に選択するようにした
ことを特徴とする制御回路。 - 【請求項４】請求項３記載の制御回路において、前記制
御および制限手段が、前記第２および第３の比較回路の
出力端子と制御半導体パワーデバイスの制御端子との間
に結合され、互いに縦続接続された論理回路および駆動
回路を有するフィードバック回路を具えることを特徴と
する制御回路。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制
御回路において、前記電流検知手段が比較的抵抗値の小
さい抵抗を有することを特徴とする制御回路。 - 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制
御回路において、前記電流限界設定手段が、前記第１お
よび第２の電流限界値の各々が前記制御半導体パワーデ
バイスのＳＯＡ内に存在するようにこれら電流限界値を
設定するようにしたことを特徴とする制御回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/452,092 US4987348A (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Bilevel current limiter |
| US07/452092 | 1989-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256407A true JPH03256407A (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=23794999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2409850A Pending JPH03256407A (ja) | 1989-12-15 | 1990-12-12 | 制御回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4987348A (ja) |
| EP (1) | EP0432847A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03256407A (ja) |
| KR (1) | KR910013732A (ja) |
| CA (1) | CA2032043A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000138570A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-05-16 | Denso Corp | 電気負荷の駆動装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5319301A (en) * | 1984-08-15 | 1994-06-07 | Michael Callahan | Inductorless controlled transition and other light dimmers |
| US5225765A (en) * | 1984-08-15 | 1993-07-06 | Michael Callahan | Inductorless controlled transition and other light dimmers |
| US5629607A (en) * | 1984-08-15 | 1997-05-13 | Callahan; Michael | Initializing controlled transition light dimmers |
| GB2283586A (en) * | 1993-10-26 | 1995-05-10 | Brenda Olliver | A battery and lamp economising circuit for hazard warning devices |
| DE19531899B4 (de) * | 1995-08-30 | 2004-11-25 | Robert Bosch Gmbh | Elektronische Einrichtung und Betriebsverfahren für diese |
| DE19546132C2 (de) * | 1995-12-11 | 2000-10-12 | Berthold Fuld | Schaltungsanordnung zum Schutz vor eingangsseitigem Überstrom bei Spannungszwischenkreisumrichtern |
| GB2323983A (en) * | 1997-04-01 | 1998-10-07 | Xerox Corp | Current inrush control |
| US5991175A (en) * | 1998-11-12 | 1999-11-23 | Lucent Technologies Inc. | Control circuit for an in-rush current control element, and a protection circuit and power supply employing the same |
| DE29909206U1 (de) | 1999-05-28 | 2000-10-05 | Ellenberger & Poensgen | Schutzeinrichtung |
| DE10023950A1 (de) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Bosch Gmbh Robert | Halbleiter-Bauelement |
| US7034607B2 (en) * | 2003-04-28 | 2006-04-25 | Toko Kabushiki Kaisha | Switching constant-current power device |
| US7456586B2 (en) * | 2006-01-31 | 2008-11-25 | Jabil Circuit, Inc. | Voltage controlled light source and image presentation device using the same |
| US9713226B2 (en) | 2011-10-02 | 2017-07-18 | Cree, Inc. | Over-voltage handling of lighting device |
| WO2013101320A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Cree, Inc. | Over-voltage handling of lighting device |
| US10326436B2 (en) | 2017-09-29 | 2019-06-18 | Texas Instruments Incorporated | Hot swap controller with multiple current limits |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB285417A (en) * | 1927-02-16 | 1928-11-19 | Pharmagans Pharmaceutisches In | Improved manufacture of phosphatides |
| US3512047A (en) * | 1967-05-22 | 1970-05-12 | Control Data Corp | Surge current control |
| JPS5654791A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-14 | Fuji Photo Optical Co Ltd | Light source driving circuit |
| US4417183A (en) * | 1982-07-01 | 1983-11-22 | Honeywell Inc. | Incandescent lamp driver circuit |
| JPH0412636Y2 (ja) * | 1985-04-18 | 1992-03-26 | ||
| EP0285417A3 (en) * | 1987-03-31 | 1989-03-01 | General Electric Company | Soft start solid state switch |
-
1989
- 1989-12-15 US US07/452,092 patent/US4987348A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-12-10 EP EP19900203232 patent/EP0432847A3/en not_active Withdrawn
- 1990-12-12 CA CA002032043A patent/CA2032043A1/en not_active Abandoned
- 1990-12-12 JP JP2409850A patent/JPH03256407A/ja active Pending
- 1990-12-14 KR KR1019900020575A patent/KR910013732A/ko not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000138570A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-05-16 | Denso Corp | 電気負荷の駆動装置 |
| US6184663B1 (en) | 1998-08-28 | 2001-02-06 | Denso Corporation | Apparatus for driving electric load |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0432847A3 (en) | 1992-06-17 |
| CA2032043A1 (en) | 1991-06-16 |
| KR910013732A (ko) | 1991-08-08 |
| EP0432847A2 (en) | 1991-06-19 |
| US4987348A (en) | 1991-01-22 |
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