JPH0833314A - Load drive - Google Patents
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- JPH0833314A JPH0833314A JP7113310A JP11331095A JPH0833314A JP H0833314 A JPH0833314 A JP H0833314A JP 7113310 A JP7113310 A JP 7113310A JP 11331095 A JP11331095 A JP 11331095A JP H0833314 A JPH0833314 A JP H0833314A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】簡単で信頼性の高い回路構成で電源電圧よりも
高い制御電圧を得て、N型半導体素子をハイサイドスイ
ッチのスイッチ手段として使用可能にすることを目的と
する。
【構成】スイッチ手段(Sw1)で負荷(40)に印加
される電源電圧(VB)を所定の比率でオン/オフする
ことにより平均電流を制御する回路で、スイッチ手段
(Sw1)のオン時とオフ時に負荷(40)と電源の間
に発生する電位差でコンデンサ(C1)を充電し、この
充電電荷を用いて電源電圧(VB)をこえる制御用電圧
を駆動回路(20)に与えるようにする。
(57) [Summary] [Object] To obtain a control voltage higher than a power supply voltage with a simple and highly reliable circuit configuration and to enable an N-type semiconductor element to be used as a switching means of a high-side switch. . A circuit for controlling an average current by turning on / off a power supply voltage (VB) applied to a load (40) by a switch means (Sw1) at a predetermined ratio, and when the switch means (Sw1) is on. The capacitor (C1) is charged by the potential difference generated between the load (40) and the power supply when turned off, and the charge for charging is applied to the drive circuit (20) to exceed the power supply voltage (VB). .
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、負荷に印加する電圧
を断続するか電流を制御して該負荷を駆動する負荷駆動
装置に関し、特に簡単な構成で信頼性の高い負荷駆動装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load driving device for driving a load by intermittently applying a voltage to a load or controlling a current, and more particularly to a load driving device having a simple structure and high reliability.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、誘導負荷、例えば、ソレノイドプ
ランジャやステッピングモータのコイルを駆動する負荷
駆動装置としては、この負荷と電源との間に半導体スイ
ッチ等からなる回路開閉手段を挿入して、これを開閉す
ることにより負荷に印加される平均電圧または平均電流
を制御する装置が用いられている。この装置はチョッパ
制御またはPWM(パルス幅変調)制御として知られて
いるもので、その従来の代表的回路構成を図11および
図12に示す。2. Description of the Related Art Conventionally, as a load driving device for driving an inductive load, for example, a solenoid plunger or a coil of a stepping motor, a circuit opening / closing means such as a semiconductor switch is inserted between the load and a power source. A device for controlling the average voltage or current applied to the load by opening and closing is used. This device is known as chopper control or PWM (pulse width modulation) control, and its typical conventional circuit configuration is shown in FIGS. 11 and 12.
【0003】図11に示す回路は、負荷の電源側で電流
をスイッチングするためハイサイドスイッチと呼ばれて
いる回路構成で、図12に示す回路は負荷の接地側で電
流をスイッチングするローサイドスイッチと呼ばれてい
る回路構成である。The circuit shown in FIG. 11 has a circuit configuration called a high side switch for switching current on the power supply side of the load, and the circuit shown in FIG. 12 is a low side switch for switching current on the ground side of the load. This is the called circuit configuration.
【0004】図11は、スイッチ手段である2つのトラ
ンジスタTR1、TR2および2つの抵抗R0、R1を
具備して構成され、トランジスタTR1のベースに所定
デューティ比のPWM信号が加えられ、トランジスタT
R2のエミッタに電源が接続され、トランジスタTR2
のエミッタ、ベース間に抵抗R0が接続され、トランジ
スタTR1のコレクタとトランジスタTR2のベース間
に抵抗R1が接続され、トランジスタTR1のエミッタ
は接地されている。またこの回路の駆動対象である誘導
性負荷LにはフライホイールダイオードFDが並列に接
続され、フライホイールダイオードFDのカソードはト
ランジスタTR2のコレクタに接続され、フライホイー
ルダイオードFDのアノードは接地されている。FIG. 11 is constructed by including two transistors TR1 and TR2 which are switching means and two resistors R0 and R1. A PWM signal having a predetermined duty ratio is applied to the base of the transistor TR1 and the transistor T1 is added.
The power source is connected to the emitter of R2, and the transistor TR2
A resistor R0 is connected between the emitter and the base of the transistor TR1, a resistor R1 is connected between the collector of the transistor TR1 and the base of the transistor TR2, and the emitter of the transistor TR1 is grounded. Further, a flywheel diode FD is connected in parallel to an inductive load L which is a drive target of this circuit, a cathode of the flywheel diode FD is connected to a collector of the transistor TR2, and an anode of the flywheel diode FD is grounded. .
【0005】かかる構成において、PWM信号がハイレ
ベルになり、トランジスタTR1がオンすると、これに
応答してトランジスタTR2がオンになり、電源はトラ
ンジスタTR2を介して負荷Lに印加され、電源から、
トランジスタTR2、負荷Lを介して負荷電流が接地へ
流れる。このとき、この負荷電流は負荷Lの特性から時
間とともに増加し、最終的には誘導性負荷L内の図示し
ない抵抗分と電源電圧によって与えられる飽和点で一定
する。In such a configuration, when the PWM signal becomes high level and the transistor TR1 is turned on, the transistor TR2 is turned on in response to this, and the power source is applied to the load L via the transistor TR2.
A load current flows to the ground via the transistor TR2 and the load L. At this time, this load current increases with time due to the characteristics of the load L, and finally becomes constant at the saturation point given by the resistance component (not shown) in the inductive load L and the power supply voltage.
【0006】ところで、負荷に流れる平均電流を制御す
る目的でチョッパ制御を行う場合、負荷Lに要求される
平均電流値は上記飽和点の電流値よりも低く、したがっ
て、上記負荷Lを流れる負荷電流がその飽和点に達する
前にPWM信号はハイレベルからローレベルになり、ト
ランジスタTR1はオンからオフになり、トランジスタ
TR2もオンからオフになり電源は負荷Lから遮断され
る。By the way, when the chopper control is performed for the purpose of controlling the average current flowing through the load, the average current value required for the load L is lower than the current value at the saturation point, and therefore, the load current flowing through the load L. Before reaching its saturation point, the PWM signal changes from high level to low level, the transistor TR1 changes from on to off, the transistor TR2 also changes from on to off, and the power supply is cut off from the load L.
【0007】ここで、トランジスタTR2のオン、オフ
タイミング、すなわちPWM信号のハイレベル、ローレ
ベルのタイミングは、例えば、時間のみを基準としたト
ランジスタTR2のオン、オフ比率制御(デューティコ
ントロール)または図示しない電流検出器により負荷L
を流れる負荷電流を検出して、その瞬時値または平均値
による定電流制御等の所定の基準によって決定される。Here, the on / off timing of the transistor TR2, that is, the high-level and low-level timing of the PWM signal is, for example, on / off ratio control (duty control) of the transistor TR2 based only on time or not shown. Load L by current detector
Is determined by a predetermined reference such as constant current control based on the instantaneous value or the average value of the load current flowing through the load current.
【0008】いづれの場合も、トランジスタTR2がオ
フになり、電源が負荷Lから遮断されると、負荷Lを流
れる負荷電流は、負荷Lの誘導成分により、フライホイ
ールダイオードFDを介して還流し、回路の電気抵抗や
フライホイールダイオードFDの順方向電圧により次第
に減少していく。In either case, when the transistor TR2 is turned off and the power supply is cut off from the load L, the load current flowing through the load L is circulated through the flywheel diode FD by the inductive component of the load L, It gradually decreases due to the electric resistance of the circuit and the forward voltage of the flywheel diode FD.
【0009】この状態で、再びPWM信号がローレベル
からハイレベルになり、トランジスタTR1がオンにな
り、トランジスタTR2がオンになると、電源は再び負
荷Lに接続され、前述したように負荷Lを流れる負荷電
流は順次増加する。In this state, when the PWM signal changes from the low level to the high level again, the transistor TR1 is turned on, and the transistor TR2 is turned on, the power source is connected to the load L again and flows through the load L as described above. The load current gradually increases.
【0010】このように、このハイサイドスイッチにお
いてはトランジスタTR1のベースにかかるPWM信号
のオン、オフタイミングによって、トランジスタTR2
のオン、オフタイミングを変え、これにより、負荷Lを
流れる負荷電流を制御することができる。As described above, in the high side switch, the transistor TR2 is turned on and off by the on / off timing of the PWM signal applied to the base of the transistor TR1.
It is possible to control the load current flowing through the load L by changing the on / off timing of the.
【0011】このハイサイドスイッチの長所は、 (1)負荷Lがスイッチ(トランジスタTR2)の接地
側にあり、負荷Lに常時電圧が印加しないので、非駆動
時に回路短絡があっても安全であり、また、湿気などに
よる電食などに対しても安全側にある。The advantages of this high side switch are as follows: (1) Since the load L is on the ground side of the switch (transistor TR2) and no voltage is constantly applied to the load L, it is safe even if there is a short circuit in the non-driven state. Also, it is on the safe side against electrolytic corrosion due to humidity.
【0012】(2)また負荷駆動中に負荷の配線に短絡
があってもスイッチ(トランジスタTR2)により負荷
Lを遮断することができる。(2) The load L can be cut off by the switch (transistor TR2) even if the wiring of the load is short-circuited while the load is being driven.
【0013】(3)負荷Lからの戻り配線を省略するこ
とができる。(3) The return wiring from the load L can be omitted.
【0014】などである。And so on.
【0015】これに対し、このハイサイドスイッチの欠
点は回路の性質上PNPバイポーラトランジスタ、Pチ
ャネルFET、PチャネルIGBTなどのP型の素子を
使用しなければならない点である。P型の素子は一般に
NPNトランジスタ、NチャネルFET、NチャネルI
GBTなどのN型の素子に比べて電流増幅率、耐電圧、
サチュレーション電圧などの多くの面で特性が劣ってお
り、また、価格が高価である。そのため、スイッチ回路
の効率が悪く、経済性を損なう。またP型の素子に変え
てNPNトランジスタ、NチャネルFETなどN型の素
子を使用して回路を構成しようとすると、通常は回路構
成がエミッタホロア、ソースホロアの回路になり、ベー
ス−エミッタ間電圧或いはゲート−ソース電圧がそのま
まコレクタ−エミッタ電圧またはドレイン−ソース電圧
に影響し、効率が悪くなる。On the other hand, a drawback of this high-side switch is that P-type elements such as PNP bipolar transistors, P-channel FETs and P-channel IGBTs must be used due to the nature of the circuit. P-type devices are generally NPN transistors, N-channel FETs, N-channel I
Compared with N-type elements such as GBT, current gain, withstand voltage,
It has inferior characteristics in many aspects such as saturation voltage, and is expensive. Therefore, the efficiency of the switch circuit is poor and the economy is impaired. If an N-type element such as an NPN transistor or an N-channel FET is used instead of a P-type element to form a circuit, the circuit normally becomes an emitter follower or source follower circuit, and the base-emitter voltage or gate is used. -The source voltage directly affects the collector-emitter voltage or the drain-source voltage, resulting in poor efficiency.
【0016】これを防ぐ方法として、NPNトランジス
タ、NチャネルFETなどN型の素子のエミッタホロ
ア、ソースホロアの回路を用いたハイサイドスイッチ回
路では主回路と独立にベース或いはゲート駆動用のドラ
イブ電源を設けるか、または、駆動電源をベース−エミ
ッタ間電圧或いはゲート−ソース電圧に見合う分だけ主
電源電圧より昇圧するような回路構成が採られている。As a method of preventing this, in a high side switch circuit using a circuit of an emitter follower and a source follower of an N type element such as an NPN transistor and an N channel FET, is a drive power supply for driving a base or a gate provided independently of the main circuit? Alternatively, a circuit configuration is adopted in which the driving power source is boosted above the main power source voltage by an amount corresponding to the base-emitter voltage or the gate-source voltage.
【0017】しかし、この様な絶縁電源や昇圧回路を構
成するには多くの回路素子を必要とするので、その分だ
け装置のコストが上昇し、素子が増える分だけ故障率が
増えて回路の信頼性が低下することになる。However, since a large number of circuit elements are required to form such an insulated power supply and a booster circuit, the cost of the apparatus increases accordingly, and the failure rate increases as the number of elements increases, resulting in a circuit failure. The reliability will be reduced.
【0018】一方、図12は負荷の負荷の接地側で電流
をスイッチングするローサイドスイッチと呼ばれる回路
構成である。On the other hand, FIG. 12 shows a circuit configuration called a low side switch for switching current on the ground side of the load.
【0019】この回路は、スイッチ手段であるトランジ
スタTR1を負荷の接地側に設け、このトランジスタT
R1のベースに所定デューティ比のPWM信号を加える
だけで構成できるので回路はハイサイドスイッチよりも
さらに単純に構成できる。In this circuit, a transistor TR1 which is a switch means is provided on the ground side of the load, and the transistor T1 is provided.
The circuit can be configured more simply than the high-side switch because it can be configured by adding a PWM signal having a predetermined duty ratio to the base of R1.
【0020】PWM信号がハイレベルになり、トランジ
スタTR1がオンすると、電源から負荷電流が負荷Lと
トランジスタTR1を介して接地へ流れる。このとき、
この負荷電流は負荷Lの特性から時間とともに増加し、
最終的には誘導性負荷L内の図示しない抵抗分と電源電
圧によって与えられる飽和点で一定する。負荷Lに要求
されるこの飽和点よりも低い平均電流値を保持するチョ
ッパ制御の方法はハイサイドスイッチで述べたものと基
本的に同じである。When the PWM signal becomes high level and the transistor TR1 is turned on, a load current flows from the power source to the ground via the load L and the transistor TR1. At this time,
This load current increases with time due to the characteristics of the load L,
Finally, it becomes constant at the saturation point given by the resistance component (not shown) in the inductive load L and the power supply voltage. The method of chopper control for holding the average current value required for the load L lower than this saturation point is basically the same as that described for the high side switch.
【0021】この方式は、ハイサイドスイッチよりもさ
らに簡単な構成で実現できること、スイッチ素子として
N型半導体素子を使用でき、そのN型半導体素子の駆動
電圧が常に接地を基準にしており、エミッタもしくはソ
ースの電位が一定であることなどで勝れているが、負荷
の一部が接地側と短絡した場合に電流を遮断することが
できないという問題がある。This method can be realized with a configuration simpler than that of the high-side switch, an N-type semiconductor element can be used as a switch element, and the drive voltage of the N-type semiconductor element is always with reference to the ground. Although it excels because the potential of the source is constant, there is a problem that the current cannot be interrupted when a part of the load is short-circuited with the ground side.
【0022】このほか、従来例として特開平5−579
18がある。この例は図13に示すような構成をしてお
り、NチャンネルFETSw1のゲートに抵抗R1、ダ
イオードD1を介して電源E2を接続すると共に、トラ
ンジスタスイッチ素子TR1を設ける。さらに抵抗R
1、ダイオードD1の接続点にコンデンサC1を設け、
トランジスタスイッチ素子TR1がオンのときに充電さ
れ、オフのときに放電してゲートに電荷を与えるように
した。これにより、負荷の電源側でNチャンネルFET
を制御することができる。In addition to this, as a conventional example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-579.
There are eighteen. In this example, the configuration is as shown in FIG. 13, and the power source E2 is connected to the gate of the N-channel FET Sw1 via the resistor R1 and the diode D1 and the transistor switch element TR1 is provided. Further resistance R
1, the capacitor C1 is provided at the connection point of the diode D1,
The transistor switch element TR1 is charged when it is on and discharged when it is off to give a charge to the gate. This allows N-channel FET on the power supply side of the load.
Can be controlled.
【0023】しかし、図13から分かるようにゲートに
電荷を与えるために別電源E2が必要となること、トラ
ンジスタスイッチ素子TR1がオンのとき、この電源E
2からコンデンサC1を充電する電流のほかに、抵抗R
1およびトランジスタスイッチ素子TR1を介して接地
にも電流が流れるので必ずしも効率が良くないなどの問
題がある。この抵抗R1を流れる電流を少なくするた
め、抵抗値を大きくするとNチャンネルFETSw1オ
ン時のゲート・ソース間の充電抵抗が大きくなって、F
ETのスイッチング速度が低下するなどの問題がある。However, as can be seen from FIG. 13, a separate power source E2 is required to give an electric charge to the gate, and when the transistor switch element TR1 is on, this power source E
In addition to the current that charges the capacitor C1 from 2
1 is not always efficient because a current also flows to the ground through the transistor 1 and the transistor switch element TR1. If the resistance value is increased in order to reduce the current flowing through the resistor R1, the charging resistance between the gate and the source when the N-channel FET Sw1 is turned on increases, and F
There is a problem that the switching speed of ET decreases.
【0024】以上に述べたようなデジタル的なスイッチ
ングによる電流制御の他に、アナログ的に電流量を直接
制御する方法がある。In addition to the current control by digital switching as described above, there is a method of directly controlling the current amount in an analog manner.
【0025】図14は従来のアナログ制御型の定電流回
路のブロック図である。FIG. 14 is a block diagram of a conventional analog control type constant current circuit.
【0026】回路は、電流検出回路1と、電流検出回路
1の電流検出値に応じてトランジスタTr1のベース電
圧を変化させるなどの方法で電流制御を行うドライブ制
御回路2と、バイポーラトランジスタTr1および電源
3から構成される。この方法はチョッパ制御に比べて出
力配線からの不要な電波の輻射、誘導雑音の発生などの
問題がない。また原理的には負荷駆動中に負荷の配線に
短絡があっても、特別な手段なしで定電流制御が行え
る。しかし、実際には電流制御素子が電源電圧と出力端
子電圧間の電位差を印加された状態で負荷電流を流すた
め、素子の損失が大きくなり、装置としてこの時に素子
が発生する熱量を放熱するための対策が必要になり、コ
ストと信頼性の面で問題が起きる。The circuit includes a current detection circuit 1, a drive control circuit 2 for controlling the current by a method of changing the base voltage of the transistor Tr1 according to the current detection value of the current detection circuit 1, a bipolar transistor Tr1 and a power supply. It consists of 3. Compared with the chopper control, this method has no problems such as unnecessary radiation of electric waves from the output wiring and generation of induced noise. Further, in principle, even if there is a short circuit in the wiring of the load during load driving, constant current control can be performed without special means. However, in actuality, the current control element causes the load current to flow while the potential difference between the power supply voltage and the output terminal voltage is being applied, resulting in a large loss of the element and dissipating the amount of heat generated by the element at this time as a device. Will be required, and problems will occur in terms of cost and reliability.
【0027】[0027]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の誘導負荷駆動装置は、デジタル的なスイッチングによ
る電流制御の場合、負荷の動作中の短絡に安全なハイサ
イドスイッチをP型の素子を使って構成すると、回路構
成が簡単ではあるが素子単価が高く素子特性が悪くな
り、素子特性の勝れたN型の素子を用いて構成すると素
子数が増えたり、別電源が必要となったり、スイッチン
グ速度の低下をきたしたりするなど、いずれにしても価
格面や信頼性の面で問題があった。またアナログ的な電
流制御の場合も動作中の素子損失が大きく素子として許
容損失の大きいものが要求され、装置に放熱対策が要求
される。As described above, in the conventional inductive load drive device, in the case of current control by digital switching, a high side switch that is safe against a short circuit during operation of the load is provided with a P-type element. If it is configured by using it, the circuit configuration is simple, but the unit price of the element is high and the element characteristics are poor, and if it is configured using N-type elements with excellent element characteristics, the number of elements will increase and a separate power supply will be required. In any case, there was a problem in terms of price and reliability, such as a decrease in switching speed. Also in the case of analog current control, the element loss during operation is large, and the element having a large allowable loss is required, and the device is required to take heat dissipation measures.
【0028】そこで、この発明では、比較的少ない回路
構成部品によってN型の素子を用いて効率の良いハイサ
イドスイッチを構成することを第一の目的とする。ま
た、アナログ制御型の定電流回路の素子にかかる電圧を
定電流制御を保ちながら制御して、素子の発熱量が出来
るだけ少なくなるようにすることを第二の目的とする。Therefore, the first object of the present invention is to construct an efficient high-side switch by using N-type elements with relatively few circuit components. A second object is to control the voltage applied to the element of the analog control type constant current circuit while maintaining the constant current control so that the heat generation amount of the element is reduced as much as possible.
【0029】[0029]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、負荷と電源の間に設けられた電流制御素
子と、該電流制御素子を駆動する駆動回路を有する負荷
駆動装置において、前記電流制御素子は前記負荷に印加
される前記電源の電圧をオン/オフするスイッチ手段で
あり、前記駆動回路は前記スイッチ手段のオフ時に前記
負荷と前記電源の間に発生する電位差で充電されるコン
デンサと、前記コンデンサの充電電荷により前記スイッ
チ手段のオン時に前記電源の電圧をこえる制御用電圧を
前記駆動回路に与える制御電源回路とを具備することを
特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a load drive device having a current control element provided between a load and a power supply and a drive circuit for driving the current control element, The current control element is switch means for turning on / off the voltage of the power supply applied to the load, and the drive circuit is charged by a potential difference generated between the load and the power supply when the switch means is off. It is characterized by comprising a capacitor and a control power supply circuit for applying a control voltage exceeding the voltage of the power supply to the drive circuit when the switch means is turned on by the charge charged in the capacitor.
【0030】また、前記負荷駆動装置において、前記ス
イッチ手段のオフ時に前記負荷と前記電源の間に発生す
る電位差で充電される第1のコンデンサと、前記第1の
コンデンサの充電電荷により前記スイッチ手段のオン時
に前記電源の電圧をこえる制御用電圧を前記駆動回路に
与える制御電源回路と、前記スイッチ手段のオフ時に前
記負荷と前記電源の間に発生する電位差で前記第1のコ
ンデンサの充電電圧よりも高い充電電圧で充電され、前
記第1のコンデンサによる前記制御用電圧が低下した場
合には前記第1のコンデンサを充電する1つまたは複数
の第2のコンデンサとを具備することを特徴とする。Further, in the load driving device, the switch means is charged by a first capacitor charged by a potential difference generated between the load and the power source when the switch means is off, and the charge of the first capacitor. Control voltage that exceeds the voltage of the power supply to the drive circuit when the switch is turned on, and a potential difference generated between the load and the power supply when the switch means is turned off from the charging voltage of the first capacitor. And a second capacitor for charging the first capacitor when the voltage for control by the first capacitor is lowered by a high charging voltage. .
【0031】さらに、負荷と電源の間に設けられた電流
制御素子と、該電流制御素子を駆動する駆動回路を有す
る負荷駆動装置において、前記電流制御素子は前記負荷
に印加される電流を可変する電流可変手段であり、前記
駆動回路は前記電流可変手段の前後の電位差を求める電
位差計測手段と、前記電位差計測手段の検出結果に応じ
て前記電位差を小さくするように前記電源の電圧を制御
する電源電圧制御手段とを具備することを特徴とする。Further, in a load drive device having a current control element provided between the load and the power supply and a drive circuit for driving the current control element, the current control element varies the current applied to the load. A current varying means, wherein the driving circuit obtains a potential difference before and after the current varying means, and a power source for controlling the voltage of the power source so as to reduce the potential difference according to the detection result of the potential difference measuring means. And a voltage control means.
【0032】[0032]
【作用】本発明の第一の発明では、主回路と独立に電流
制御素子を駆動するためのドライブ電源を設ける必要が
なく、簡単な回路構成で電源電圧よりも高い制御電圧を
得ることができる。しかも回路素子が少ないので回路の
信頼性が高い。In the first aspect of the present invention, it is not necessary to provide a drive power supply for driving the current control element independently of the main circuit, and a control voltage higher than the power supply voltage can be obtained with a simple circuit configuration. . Moreover, since the number of circuit elements is small, the reliability of the circuit is high.
【0033】また、第二の発明では、定電流回路の素子
にかかる電圧を定電流制御を保ちながらできるだけ小さ
くなるよう制御して、素子の発熱量を少なくする。Further, in the second aspect of the invention, the voltage applied to the element of the constant current circuit is controlled to be as small as possible while maintaining the constant current control, and the heat generation amount of the element is reduced.
【0034】[0034]
【実施例】以下、本発明にかかる誘導負荷駆動装置を添
付図面を参照にして詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An inductive load drive device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【0035】図1に本発明の第一の発明の原理ブロック
図を示し、第一の発明の一実施例の回路図を図2に示
す。FIG. 1 shows a block diagram of the principle of the first invention of the present invention, and FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the first invention.
【0036】図1にそって本発明の第一の発明の概要を
説明する。The outline of the first invention of the present invention will be described with reference to FIG.
【0037】図1中、Sw1はスイッチ素子、C1はコ
ンデンサ、10は充電回路、20は駆動回路、30は駆
動信号、40は負荷、VBは電源である。In FIG. 1, Sw1 is a switch element, C1 is a capacitor, 10 is a charging circuit, 20 is a drive circuit, 30 is a drive signal, 40 is a load, and VB is a power supply.
【0038】スイッチ素子Sw1は駆動信号30に従っ
て駆動回路20によりスイッチオン・オフ動作を行う。
いまスイッチ素子Sw1がオフの場合を考える。する
と、端子aおよび端子b間に電位差が発生し、この電位
差に基づいて充電回路10によってコンデンサC1が充
電される。この充電回路10にはコンデンサC1の充電
電圧を管理する手段と、コンデンサC1に蓄えられた電
荷が電源VB側に流れるのを阻止する手段が含まれてい
る。ここで、コンデンサC1に蓄えられた電荷による電
圧は駆動回路20の電源に用いられる構成になってい
る。The switch element Sw1 is turned on / off by the drive circuit 20 according to the drive signal 30.
Consider now that the switch element Sw1 is off. Then, a potential difference is generated between the terminals a and b, and the charging circuit 10 charges the capacitor C1 based on the potential difference. The charging circuit 10 includes means for managing the charging voltage of the capacitor C1 and means for blocking the charge stored in the capacitor C1 from flowing to the power source VB side. Here, the voltage due to the electric charge stored in the capacitor C1 is used for the power supply of the drive circuit 20.
【0039】次に、駆動信号30が駆動回路20にオン
信号を入力し、駆動回路20によりスイッチ素子Sw1
がオンになったとする。すると端子aと端子bがほぼ同
電位になる。一方、コンデンサC1は蓄えられた電荷が
電源VB側に流れるのを阻止されているため、コンデン
サC1は蓄えられた電荷により端子aおよび端子bより
も高い電圧を駆動回路20の電源として供給し続けるこ
とができる。Next, the drive signal 30 inputs an ON signal to the drive circuit 20, and the drive circuit 20 causes the switch element Sw1 to be turned on.
Is turned on. Then, the terminals a and b have almost the same potential. On the other hand, since the stored electric charge of the capacitor C1 is blocked from flowing to the power source VB side, the capacitor C1 continues to supply a voltage higher than those of the terminals a and b as the power source of the drive circuit 20 due to the stored electric charge. be able to.
【0040】図1に示すような構成によって、第2の電
源や複雑な回路を用いずに、少数の回路構成部品によっ
て装置の信頼性を損なうことなくN型素子を用いたハイ
サイドスイッチを構成できる。With the configuration shown in FIG. 1, a high-side switch using an N-type element is configured without using a second power source or a complicated circuit and without impairing the reliability of the device with a small number of circuit components. it can.
【0041】このような考え方による第一の発明の一実
施例の回路図を図2に示す。この実施例はN型素子を用
いたハイサイドスイッチの改良型である。FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the first invention based on such an idea. This embodiment is an improved version of the high side switch using N type elements.
【0042】図2で、C1はコンデンサ、D1はダイオ
ード、Lは負荷、Q1はインバータ回路、R1、R2は
抵抗、Sw1はスイッチ素子(ここではFET)、Tr
1、Tr2はNPNトランジスタ、ZD1はツェーナダ
イオードである。In FIG. 2, C1 is a capacitor, D1 is a diode, L is a load, Q1 is an inverter circuit, R1 and R2 are resistors, Sw1 is a switch element (here, FET), and Tr.
1, Tr2 is an NPN transistor, and ZD1 is a Zener diode.
【0043】負荷Lを駆動しないときを考える。端子a
及び端子c(接地)間には電源VBが印加されている。
このとき、端子aと端子b間に電位差が発生するため、
ツェーナダイオードZD1のツェーナ電圧に等しい電圧
がコンデンサC1に充電される。この充電電圧はインバ
ータ回路Q1の駆動電源電圧となりインバータ回路Q1
は動作状態になる。Consider the case where the load L is not driven. Terminal a
The power source VB is applied between the terminal and the terminal c (ground).
At this time, since a potential difference is generated between the terminals a and b,
A voltage equal to the Zener voltage of the Zener diode ZD1 is charged in the capacitor C1. This charging voltage becomes the drive power supply voltage of the inverter circuit Q1 and the inverter circuit Q1
Becomes active.
【0044】次に負荷Lを駆動する場合を考える。この
時は負荷を駆動するための駆動信号(負パルス信号)を
端子dに印加するか、点線で囲まれたトランジスタTr
2のベースに正パルス信号を印加する。これによってイ
ンバータ回路Q1の出力がハイになり、FETSw1の
ゲート・ソース間にこのハイ電圧が印加される。これに
よってFETSw1がオンされ、点bの電圧は端子aの
電圧VBとほぼ等しくなり、負荷Lは電源VBで駆動さ
れる。Next, consider the case where the load L is driven. At this time, a drive signal (negative pulse signal) for driving the load is applied to the terminal d or the transistor Tr surrounded by the dotted line
A positive pulse signal is applied to the base of No.2. As a result, the output of the inverter circuit Q1 becomes high, and this high voltage is applied between the gate and source of the FET Sw1. As a result, the FET Sw1 is turned on, the voltage at the point b becomes substantially equal to the voltage VB at the terminal a, and the load L is driven by the power supply VB.
【0045】この時、コンデンサC1に充電されている
電荷は、ダイオードD1によって電源側に流出するのが
阻止されるため、コンデンサC1の正側はツェーナダイ
オードZD1のツェーナ電圧に等しい電圧をそのまま維
持して、インバータ回路Q1の駆動電源電圧の供給は続
けられる。従って、FETSw1のゲートにはソース電
位よりもコンデンサC1の充電電圧分高い駆動電圧が供
給し続けられる。その結果、負荷駆動中にはFETSw
1を十分に飽和させることが可能になり、FETSw1
内での損失を低減することができる。At this time, the charge stored in the capacitor C1 is prevented from flowing out to the power supply side by the diode D1, so that the positive side of the capacitor C1 maintains the same voltage as the Zener voltage of the Zener diode ZD1. Then, the supply of the drive power supply voltage of the inverter circuit Q1 is continued. Therefore, the driving voltage higher than the source potential by the charging voltage of the capacitor C1 is continuously supplied to the gate of the FET Sw1. As a result, FETSw
1 can be sufficiently saturated, and FET Sw1
The loss inside can be reduced.
【0046】以上のような回路を構成することによっ
て、前記スイッチ素子として、NPNトランジスタ、N
チャネルFET、NチャネルIGBTなどのN型の素子
を使用しても、回路素子をさほど増やさないでハイサイ
ドスイッチを構成することができ、効率のよい誘導負荷
駆動装置を実現できる。By configuring the circuit as described above, an NPN transistor, N
Even if an N-type element such as a channel FET or an N-channel IGBT is used, the high side switch can be configured without increasing the number of circuit elements, and an efficient inductive load drive device can be realized.
【0047】本実施例の回路では、負荷Lの非駆動時に
前記インバータ回路Q1の電源を充電する構成を採って
いるため、断続的に負荷のオン/オフを繰り返す回路用
途に適しており、コンデンサC1の容量とインバータ回
路Q1の駆動回路のインピーダンスによって連続してF
ETSw1をオン状態に持続できる時間が決定され、ま
た、コンデンサC1の充電電流とインバータ回路Q1の
駆動回路のインピーダンスによってFETSw1の負荷
駆動時間率(デューティ比)が決定される。Since the circuit of this embodiment adopts a configuration in which the power source of the inverter circuit Q1 is charged when the load L is not driven, it is suitable for a circuit application in which the load is repeatedly turned on / off, and a capacitor is used. The capacitance of C1 and the impedance of the drive circuit of the inverter circuit Q1 continuously cause F
The time during which the ETSw1 can be maintained in the ON state is determined, and the load drive time ratio (duty ratio) of the FET Sw1 is determined by the charging current of the capacitor C1 and the impedance of the drive circuit of the inverter circuit Q1.
【0048】図3に、第一の発明の他の実施例の回路図
を示す。この回路は図2に示した回路にさらにもう一組
のコンデンサと充電回路が加わった構成をしている。こ
の回路でツェナーダイオードZD1のツェナー電圧V
ZD1はツェナーダイオードZD2のツェナー電圧V
ZD2よりも大きく VZD1>VZD2 となっている。FIG. 3 shows a circuit diagram of another embodiment of the first invention. This circuit has a configuration in which another set of capacitors and a charging circuit are added to the circuit shown in FIG. With this circuit, the Zener voltage V of the Zener diode ZD1
ZD1 is the Zener voltage V of the Zener diode ZD2
It is larger than ZD2 and V ZD1 > V ZD2 .
【0049】いま、負荷Lを駆動しないときを考える。
端子a及び端子c(接地)間には電源VBが印加されて
いる。このとき、端子aと端子b間に電位差が発生する
ため、ツェーナダイオードZD1のツェーナ電圧V
ZD1に等しい電圧がコンデンサC1に充電される。ま
た同時にツェーナダイオードZD2のツェーナ電圧V
ZD 2に等しい電圧がコンデンサC2に充電される。こ
のコンデンサC2の充電電圧はインバータ回路Q1の駆
動電源電圧となりインバータ回路Q1は動作状態にな
る。Now, consider the case where the load L is not driven.
The power supply VB is applied between the terminals a and c (ground). At this time, since a potential difference is generated between the terminals a and b, the Zener voltage V of the Zener diode ZD1 is
A voltage equal to ZD1 charges capacitor C1. At the same time, the Zener voltage V of the Zener diode ZD2
Voltage equal to ZD 2 is charged in the capacitor C2. The charging voltage of the capacitor C2 becomes the driving power supply voltage of the inverter circuit Q1 and the inverter circuit Q1 is in the operating state.
【0050】次に負荷Lを駆動する場合を考える。この
時は負荷を駆動するための駆動信号(負パルス信号)を
端子dに印加してインバータ回路Q1に入力するか、点
線で囲まれたトランジスタTr2のベースに正パルス信
号を印加する。これによってインバータ回路Q1の出力
がハイになり、FETSw1のゲート・ソース間にこの
ハイ電圧が印加される。これによってFETSw1がオ
ンされ、点bの電圧は端子aの電圧VBとほぼ等しくな
り、負荷Lは電源VBで駆動される。Next, consider the case where the load L is driven. At this time, a drive signal (negative pulse signal) for driving the load is applied to the terminal d and input to the inverter circuit Q1, or a positive pulse signal is applied to the base of the transistor Tr2 surrounded by the dotted line. As a result, the output of the inverter circuit Q1 becomes high, and this high voltage is applied between the gate and source of the FET Sw1. As a result, the FET Sw1 is turned on, the voltage at the point b becomes substantially equal to the voltage VB at the terminal a, and the load L is driven by the power supply VB.
【0051】この時、コンデンサC1およびにコンデン
サC2に充電されている電荷は、それぞれ、ダイオード
D1、ダイオードD2によって電源側に流出するのが阻
止されているため、コンデンサC1の正側はツェーナダ
イオードZD1のツェーナ電圧VZD1に等しい電位を
そのまま維持して、コンデンサC2の正側はツェーナダ
イオードZD2のツェーナ電圧VZD2に等しい電位を
そのまま維持する。At this time, the charges stored in the capacitors C1 and C2 are prevented from flowing out to the power source side by the diodes D1 and D2, respectively, so that the positive side of the capacitor C1 is a zener diode. The potential equal to the Zener voltage V ZD1 of ZD1 is maintained as it is, and the positive side of the capacitor C2 is maintained to the potential equal to the Zener voltage V ZD2 of the Zener diode ZD2.
【0052】インバータ回路Q1の駆動電源電圧の供給
はコンデンサC2の電位によって、続けられる。すなわ
ち、FETSw1のゲートにはソース電位よりもコンデ
ンサC2の充電電圧分だけ高い駆動電圧が供給し続けら
れる。その結果、負荷駆動中にはFETSw1を十分に
飽和させることが可能になり、FETSw1内での損失
を低減することができる。The drive power supply voltage of the inverter circuit Q1 is continuously supplied by the potential of the capacitor C2. That is, the driving voltage higher than the source potential by the charging voltage of the capacitor C2 is continuously supplied to the gate of the FET Sw1. As a result, the FET Sw1 can be sufficiently saturated during driving the load, and the loss in the FET Sw1 can be reduced.
【0053】もし、コンデンサC2の電位がインバータ
回路Q1の消費電力等によってツェーナ電圧VZD2よ
りも低下した場合には、コンデンサC1の電荷がトラン
ジスタTr2、ダイオードD2を介してコンデンサC2
を充電し、コンデンサC2の正側がツェーナダイオード
ZD2のツェーナ電圧VZD2に等しい電位を維持する
ように働く。トランジスタTr1、Tr2、ダイオード
D1、D2の損失を無視した場合、コンデンサC1の電
位がコンデンサC2の電位に等しくなる時刻までコンデ
ンサC2の電位はツェーナ電圧VZD2に等しい値に保
たれる。コンデンサC2の電位が保たれている間、イン
バータ回路Q1の電源電圧は一定なので、一般的に知ら
れているFETゲート電圧低下によるSw1での損失の
増加は起こらない。If the potential of the capacitor C2 becomes lower than the zener voltage V ZD2 due to the power consumption of the inverter circuit Q1 or the like, the electric charge of the capacitor C1 is passed through the transistor Tr2 and the diode D2 to the capacitor C2.
, And the positive side of the capacitor C2 acts to maintain a potential equal to the Zener voltage V ZD2 of the Zener diode ZD2. If the losses of the transistors Tr1 and Tr2 and the diodes D1 and D2 are ignored, the potential of the capacitor C2 is kept at a value equal to the Zener voltage V ZD2 until the time when the potential of the capacitor C1 becomes equal to the potential of the capacitor C2. Since the power supply voltage of the inverter circuit Q1 is constant while the potential of the capacitor C2 is maintained, the increase in loss at Sw1 due to the generally known FET gate voltage drop does not occur.
【0054】図3では、充電回路およびコンデンサは2
組設けるようにし、2段構成としたが、充電回路および
コンデンサの組をさらに増やして多段の構成とすること
で、さらに長時間に亙ってインバータ回路Q1の電源電
圧を一定に保つことができことはいうまでもない。In FIG. 3, the charging circuit and the capacitor are 2
Although the number of sets is two, and the number of sets of the charging circuit and the capacitor is more than one, the power supply voltage of the inverter circuit Q1 can be kept constant for a longer period of time. Needless to say.
【0055】図2および図3では駆動回路としてインバ
ータ回路を用いているが、駆動信号のパルスの極性を反
転してバッファ回路を用いても差し支えない。あるい
は、オペアンプ回路、コンパレータ回路等を駆動回路と
して用いることもできる。Although the inverter circuit is used as the drive circuit in FIGS. 2 and 3, the polarity of the pulse of the drive signal may be inverted to use the buffer circuit. Alternatively, an operational amplifier circuit, a comparator circuit, or the like can be used as the driving circuit.
【0056】図4は、図2に示した第一の発明の第一の
実施例を用いたPWM制御回路の回路例である。トラン
ジスタTr2のベースあるいは端子dにPWM信号を加
え、FETSw1を図示しない電流検出器等によるタイ
ミングでオン・オフさせることで、負荷Lを流れる電流
の平均値を制御することができる。FDはフライホイー
ルダイオードである。FIG. 4 is a circuit example of a PWM control circuit using the first embodiment of the first invention shown in FIG. By adding a PWM signal to the base or terminal d of the transistor Tr2 and turning on / off the FET Sw1 at a timing by a current detector (not shown) or the like, the average value of the current flowing through the load L can be controlled. FD is a flywheel diode.
【0057】図5は、図2に示した本発明の実施例の回
路において、FETSw1のゲート・ソース間のインピ
ーダンスを低くしてスイッチング速度を高めるため、イ
ンバータ回路Q1とFETSw1のゲートの間にいわゆ
るコンプリメンタリ回路50を設けた実施例である。本
発明では、コンデンサを含む充電回路と駆動回路がそれ
ぞれ独立した構成となっているため、この様な構成を容
易に実現でき、高速スイッチング動作が可能である。FIG. 5 shows a so-called circuit between the inverter circuit Q1 and the gate of the FET Sw1 in order to lower the impedance between the gate and the source of the FET Sw1 to increase the switching speed in the circuit of the embodiment of the present invention shown in FIG. In this embodiment, a complementary circuit 50 is provided. In the present invention, since the charging circuit including the capacitor and the driving circuit are independent of each other, such a configuration can be easily realized and high-speed switching operation is possible.
【0058】以上述べたように、本発明の第一の発明で
は、 1.スイッチ手段がオフの時に負荷と電源の間に発生す
る電位差によってコンデンサを充電し、その充電電荷を
駆動回路の電源に用いる構成を採っているので、スイッ
チ手段駆動用の別電源を必要としない。As described above, according to the first aspect of the present invention, Since the capacitor is charged by the potential difference generated between the load and the power source when the switch means is off, and the charged electric charge is used as the power source of the drive circuit, a separate power source for driving the switch means is not required.
【0059】2.スイッチ手段のオン・オフに応じて自
動的にコンデンサの充放電が行われるため、コンデンサ
の充放電を切り替えるための素子を必要としない。2. Since the capacitor is automatically charged / discharged according to ON / OFF of the switch means, an element for switching the charging / discharging of the capacitor is not required.
【0060】3.コンデンサと駆動回路が独立している
ので、スイッチ手段の低インピーダンス駆動を実現する
コンプリメンタリ回路等の挿入が容易である。3. Since the capacitor and the drive circuit are independent, it is easy to insert a complementary circuit or the like that realizes low impedance drive of the switch means.
【0061】4.コンデンサの充電電圧は充電回路で正
確に決定できるので、適当に高めに設定しておくなどの
必要はなく、また、規定された電圧に達すると充電動作
を停止するため、余分な充電がなくその分効率的であ
る。4. Since the charging voltage of the capacitor can be accurately determined by the charging circuit, it is not necessary to set it appropriately higher, and since the charging operation is stopped when the specified voltage is reached, there is no extra charging and Minute efficiency.
【0062】等の勝れた特徴を持っている。It has excellent features such as.
【0063】しかも、回路が簡単で、損失が少なく、動
作が安定で、経済的である。Moreover, the circuit is simple, the loss is small, the operation is stable, and it is economical.
【0064】次に、図6に第二の発明の一実施例のブロ
ック図を示す。Next, FIG. 6 shows a block diagram of an embodiment of the second invention.
【0065】図6に示したように、回路は電流検出回路
1と、ドライブ制御回路2と、駆動バイポーラトランジ
スタTr1と、電源3の他にトランジスタTr1のコレ
クタ−エミッタ間の電圧を検出するVce検出回路4と
Vce検出回路4の検出出力によって電源3の出力電圧
を制御する電源電圧制御回路5を有している。As shown in FIG. 6, the circuit includes a current detection circuit 1, a drive control circuit 2, a drive bipolar transistor Tr1, a power supply 3, and Vce detection for detecting a collector-emitter voltage of the transistor Tr1. It has a power supply voltage control circuit 5 for controlling the output voltage of the power supply 3 by the detection outputs of the circuit 4 and the Vce detection circuit 4.
【0066】今、この回路が定電流制御動作を行ってい
る場合を考える。負荷Lに所定の電流を流すのに必要な
だけの最低の電圧が電源3からトランジスタTr1に供
給されているとすると、トランジスタTr1のコレクタ
−エミッタ間の電圧降下Vceは小さくなる。もし、電
源3の電圧が負荷Lに所定の電流を流すのに必要な最低
電圧よりも大きくなると、その大きい電圧分がトランジ
スタTr1のコレクタ−エミッタ間降下電圧Vceに現
れる。電圧Vceが大きくなったとき、Vce検出回路
4でこれを検出し、Vce検出回路4の出力で電源電圧
制御回路5を働かせて電源電圧を下げるように制御し、
電源3の電圧が負荷Lに所定の電流を流すのに必要な最
低電圧で動作するように、すなわち、電圧Vceが常に
最低の値であるようにする。このようにして回路を動作
させると、駆動トランジスタTr1内での発熱を最低に
押さえることができる。これにより装置の放熱コストを
削減でき回路の信頼性を向上させることができる。Now, consider the case where this circuit is performing a constant current control operation. Assuming that the power supply 3 supplies the transistor Tr1 with the minimum voltage required to cause a predetermined current to flow through the load L, the collector-emitter voltage drop Vce of the transistor Tr1 becomes small. If the voltage of the power supply 3 becomes larger than the minimum voltage required to flow a predetermined current through the load L, the large voltage appears in the collector-emitter drop voltage Vce of the transistor Tr1. When the voltage Vce becomes large, this is detected by the Vce detection circuit 4, and the power supply voltage control circuit 5 is activated by the output of the Vce detection circuit 4 to control so as to lower the power supply voltage.
The voltage of the power supply 3 is set to operate at the lowest voltage required to flow a predetermined current through the load L, that is, the voltage Vce is always the lowest value. By operating the circuit in this way, heat generation in the drive transistor Tr1 can be suppressed to the minimum. This can reduce the heat radiation cost of the device and improve the reliability of the circuit.
【0067】図7は本発明の第二の発明の他の実施例で
図6のVce検出回路4部分を一つのトランジスタTr
2で実現した回路を示したある。FIG. 7 shows another embodiment of the second invention of the present invention, in which the Vce detection circuit 4 portion of FIG.
There is a circuit shown in 2.
【0068】この回路が定電流制御動作を行っている場
合、負荷Lに所定の電流を供給するのに必要な最低の電
圧に電源電圧が等しい時にはトランジスタTr1のコレ
クタ−エミッタ間の電圧降下Vceは小さい。したがっ
て、トランジスタTr2をオンさせるベース−エミッタ
間の電圧VbeとVceを比較して トランジスタTr1のVce≦トランジスタTr2のV
be であればトランジスタTr2はオンしない。When this circuit is performing a constant current control operation, when the power supply voltage is equal to the minimum voltage required to supply a predetermined current to the load L, the voltage drop Vce between the collector and the emitter of the transistor Tr1 is small. Therefore, by comparing the voltage Vbe between the base and the emitter for turning on the transistor Tr2 and Vce, Vce of the transistor Tr1 ≦ Vce of the transistor Tr2
If it is be, the transistor Tr2 is not turned on.
【0069】しかし、この状態で、負荷Lのインピーダ
ンスが変化して減少した場合(例えば負荷がソレノイド
プランジャで温度が徐々に低下していった場合などに該
当する)、負荷Lに所定の電流を供給するのに必要な最
低の電圧よりも電源電圧が大きくなってトランジスタT
r1のVceが増加する。そうしてこの電圧がトランジ
スタTr2をオンさせるベース−エミッタ間の電圧Vb
eを越えるとトランジスタTr2がオンする。このトラ
ンジスタTr2がオンしたことにで発生する出力信号を
電源電圧制御回路5が受けて電源3の電圧を低下させ
る。However, in this state, when the impedance of the load L changes and decreases (for example, when the temperature of the load is gradually decreased by the solenoid plunger), a predetermined current is applied to the load L. The power supply voltage becomes higher than the minimum voltage required to supply the transistor T
Vce of r1 increases. Then, this voltage causes a voltage Vb between the base and the emitter which turns on the transistor Tr2.
When e is exceeded, the transistor Tr2 is turned on. The power supply voltage control circuit 5 receives the output signal generated when the transistor Tr2 is turned on, and lowers the voltage of the power supply 3.
【0070】この一連の動作により電源電圧が低くな
り、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間の電圧
降下Vceも再び低くすることができ、トランジスタT
r1の発熱を抑制することができる。By this series of operations, the power supply voltage is lowered, the collector-emitter voltage drop Vce of the transistor Tr1 can be lowered again, and the transistor T1 can be lowered.
The heat generation of r1 can be suppressed.
【0071】以上はトランジスタTr1がオンの場合で
あるが、この回路では外部からの出力制御信号によって
トランジスタTr1がオフの場合にもコレクタ−エミッ
タ間の電圧Vceが高くなる。これにより回路が電源電
圧を低下させるのを防止するため、トランジスタTr1
を駆動するドライブ制御回路2に送られる出力制御信号
を電源電圧制御回路5にも入力して、トランジスタTr
1が遮断状態にあるときは電源電圧制御回路5の電源電
圧調整機能を停止させるようにする。この場合は、電源
電圧は出力制御信号によってトランジスタTr1がオフ
になる直前の値をそのまま出力させるか、あらかじめ決
められた電圧に固定するかする。この選択は必要に応じ
て、電源電圧制御回路5で決定できる。The above is the case where the transistor Tr1 is on. However, in this circuit, the collector-emitter voltage Vce increases even when the transistor Tr1 is off due to an output control signal from the outside. This prevents the circuit from lowering the power supply voltage.
The output control signal sent to the drive control circuit 2 for driving the
When 1 is in the cutoff state, the power supply voltage adjusting function of the power supply voltage control circuit 5 is stopped. In this case, the power supply voltage is output as it is immediately before the transistor Tr1 is turned off by the output control signal, or is fixed to a predetermined voltage. This selection can be determined by the power supply voltage control circuit 5 as needed.
【0072】図6、図7に示した実施例では、トランジ
スタTr1としてバイポーラトランジスタを用いた場合
について述べたが、これは一般の電流制御素子トランジ
スタであれば何であっても同様の効果が得られる。例え
ば、FET、IGBT、SIT等がこの目的に使用でき
る。In the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, the case where the bipolar transistor is used as the transistor Tr1 has been described, but the same effect can be obtained even if it is a general current control element transistor. . For example, FETs, IGBTs, SITs, etc. can be used for this purpose.
【0073】また図6、図7に示した実施例では、トラ
ンジスタTr1としてNPNトランジスタなどのN型の
素子で回路の説明を行ったが図8に示すようにPNPト
ランジスタなどのP型の素子でも同様の効果が得られる
ことはいうまでもない。In the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, the circuit has been described with the N-type element such as the NPN transistor as the transistor Tr1, but the P-type element such as the PNP transistor may be used as shown in FIG. It goes without saying that the same effect can be obtained.
【0074】また図6〜図8の実施例でトランジスタT
r2としてバイポーラトランジスタを用いた場合につい
て述べたが図9に示すようにオペアンプやコンパレータ
などの電圧検出素子OPを用いることもできる。また、
図10に示すようにトランジスタTr2ベース−エミッ
タ間に分圧抵抗を設けることにより、動作中のトランジ
スタTr1のコレクタ−エミッタ間の電圧降下Vceを
前記トランジスタTr2をオンさせる電圧(Vbe)以
上で任意に設定可能である。Further, in the embodiment shown in FIGS.
Although the case where a bipolar transistor is used as r2 has been described, a voltage detection element OP such as an operational amplifier or a comparator may be used as shown in FIG. Also,
As shown in FIG. 10, by providing a voltage dividing resistor between the base and the emitter of the transistor Tr2, the voltage drop Vce between the collector and the emitter of the transistor Tr1 in operation can be arbitrarily set at a voltage higher than the voltage (Vbe) for turning on the transistor Tr2. It can be set.
【0075】[0075]
【発明の効果】以上説明したように第一の発明では、負
荷と電源の間に設けられた電流制御素子と、該電流制御
素子を駆動する駆動回路を有する負荷駆動装置におい
て、電流制御素子は負荷に印加される電源電圧をオン/
オフするスイッチ手段であり、この駆動回路は前記スイ
ッチ手段のオフ時に負荷と電源の間に発生する電位差で
充電されるコンデンサと、コンデンサの充電電荷により
スイッチ手段のオン時に電源の電圧をこえる制御用電圧
を前記駆動回路に与える制御電源回路とを設けるように
する。As described above, in the first invention, in the load drive device having the current control element provided between the load and the power supply and the drive circuit for driving the current control element, the current control element is Turn on / off the power supply voltage applied to the load
This drive circuit is a switch means for turning off, and this drive circuit is for controlling a capacitor charged by a potential difference generated between a load and a power source when the switch means is off, and a voltage exceeding the power source voltage when the switch means is on due to the charge charged in the capacitor. And a control power supply circuit for supplying a voltage to the drive circuit.
【0076】これにより、主回路と独立に電流制御素子
を駆動するためのドライブ電源を設ける必要がなく、簡
単な回路構成で電源電圧よりも高い制御電圧を得ること
ができる。従って、P型の素子に比べ廉価で性能の良い
N型半導体素子を用いて容易にハイサイドスイッチを構
成することができる。しかも、回路素子が少ないので高
い信頼性が得られる。As a result, it is not necessary to provide a drive power supply for driving the current control element independently of the main circuit, and a control voltage higher than the power supply voltage can be obtained with a simple circuit configuration. Therefore, the high-side switch can be easily configured by using the N-type semiconductor element which is cheaper and has better performance than the P-type element. Moreover, since the number of circuit elements is small, high reliability can be obtained.
【0077】また、第二の発明では前記の負荷駆動装置
において、電流制御素子が負荷に印加される電流を可変
する電流可変手段であり、この電流可変手段に発生する
電位差を検出する電位差検出手段と、電位差検出手段の
検出結果に応じて電位差を小さくするように電源の電圧
を制御する電源電圧制御手段とを設けるようにする。こ
れにより、定電流回路の素子にかかる電圧を定電流制御
を保ちながらできるだけ小さくなるように制御するよう
にするので、素子の発熱量を小さくすることができ、装
置の放熱コストを削減して、回路の信頼性を向上するこ
とができる。Further, in the second invention, in the above-mentioned load driving device, the current control element is a current varying means for varying the current applied to the load, and the potential difference detecting means for detecting the potential difference generated in the current varying means. And a power supply voltage control means for controlling the voltage of the power supply so as to reduce the potential difference according to the detection result of the potential difference detection means. As a result, the voltage applied to the element of the constant current circuit is controlled to be as small as possible while maintaining the constant current control, so that the heat generation amount of the element can be reduced and the heat dissipation cost of the device can be reduced. The reliability of the circuit can be improved.
【図1】本発明の第一の発明の原理を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the first invention of the present invention.
【図2】本発明の第一の発明にかかる負荷駆動装置の一
実施例を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a load driving device according to the first invention of the present invention.
【図3】本発明の第一の発明にかかる負荷駆動装置の他
の実施例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the load driving device according to the first aspect of the present invention.
【図4】図2に示す本発明の実施例を用いたPWM制御
回路の回路図。4 is a circuit diagram of a PWM control circuit using the embodiment of the present invention shown in FIG.
【図5】本発明の第一の発明にかかる負荷駆動装置の他
の実施例を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the load driving device according to the first aspect of the present invention.
【図6】本発明の第二の発明にかかる負荷駆動装置の一
実施例のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of an embodiment of a load driving device according to a second invention of the present invention.
【図7】本発明の第二の発明の他の実施例のブロック
図。FIG. 7 is a block diagram of another embodiment of the second invention of the present invention.
【図8】本発明の第二の発明のさらに他の実施例のブロ
ック図。FIG. 8 is a block diagram of yet another embodiment of the second invention of the present invention.
【図9】本発明の第二の発明のさらに他の実施例のブロ
ック図。FIG. 9 is a block diagram of still another embodiment of the second invention of the present invention.
【図10】本発明の第二の発明のさらに他の実施例のブ
ロック図。FIG. 10 is a block diagram of yet another embodiment of the second invention of the present invention.
【図11】負荷駆動装置の一従来例の回路図。FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional example of a load driving device.
【図12】負荷駆動装置の他の従来例の回路図。FIG. 12 is a circuit diagram of another conventional example of the load driving device.
【図13】負荷駆動装置のさらに他の従来例の回路図。FIG. 13 is a circuit diagram of still another conventional example of the load driving device.
【図14】負荷駆動装置のさらに他の従来例のブロック
図。FIG. 14 is a block diagram of still another conventional example of the load driving device.
C1、C2 コンデンサ D1、D2 ダイオード E1、E2 電源 FD フライホイールダイオード L、P、40 負荷 OP 電圧検出素子 Q1 インバータ回路 R0、R1、R2、R3 抵抗 Sw1 スイッチ素子 Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、TR1,TR2 ト
ランジスタ ZD1、ZD2 ツェーナダイオード VB 電源電圧 1 電流検出回路 2 ドライブ制御回路 3 電源 4 Vce検出回路 5 電源電圧制御回路 10 充電回路 20 駆動回路 30 駆動信号 50 コンプリメンタリ回路C1, C2 capacitor D1, D2 diode E1, E2 power supply FD flywheel diode L, P, 40 load OP voltage detection element Q1 inverter circuit R0, R1, R2, R3 resistance Sw1 switch element Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, TR1, TR2 transistor ZD1, ZD2 Zener diode VB power supply voltage 1 current detection circuit 2 drive control circuit 3 power supply 4 Vce detection circuit 5 power supply voltage control circuit 10 charging circuit 20 drive circuit 30 drive signal 50 complementary circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/567 17/695 9184−5K H03K 17/687 B (72)発明者 川路 泰史 神奈川県平塚市四ノ宮2597 株式会社小松 製作所エレクトロニクス事業本部内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical location H03K 17/567 17/695 9184-5K H03K 17/687 B (72) Inventor Yasushi Kawaji Hiratsuka, Kanagawa Prefecture 2597 Ichinomiya, Komatsu Ltd. Electronics Division
Claims (4)
子と、該電流制御素子を駆動する駆動回路を有する負荷
駆動装置において、 前記電流制御素子は前記負荷に印加される前記電源の電
圧をオン/オフするスイッチ手段であり、 前記駆動回路は前記スイッチ手段のオフ時に前記負荷と
前記電源の間に発生する電位差で充電されるコンデンサ
と、前記コンデンサの充電電荷により前記スイッチ手段
のオン時に前記電源の電圧をこえる制御用電圧を前記駆
動回路に与える制御電源回路とを具備することを特徴と
する負荷駆動装置。1. A load drive device having a current control element provided between a load and a power supply, and a drive circuit for driving the current control element, wherein the current control element is a voltage of the power supply applied to the load. Is a switch means for turning on / off, wherein the drive circuit has a capacitor charged by a potential difference generated between the load and the power source when the switch means is off, and a charge charge of the capacitor when the switch means is on. A load drive device, comprising: a control power supply circuit that supplies a control voltage exceeding the voltage of the power supply to the drive circuit.
子と、該電流制御素子を駆動する駆動回路を有する負荷
駆動装置において、 前記スイッチ手段のオフ時に前記負荷と前記電源の間に
発生する電位差で充電される第1のコンデンサと、 前記第1のコンデンサの充電電荷により前記スイッチ手
段のオン時に前記電源の電圧をこえる制御用電圧を前記
駆動回路に与える制御電源回路と、 前記スイッチ手段のオフ時に前記負荷と前記電源の間に
発生する電位差で前記第1のコンデンサの充電電圧より
も高い充電電圧で充電され、前記第1のコンデンサによ
る前記制御用電圧が低下した場合には前記第1のコンデ
ンサを充電する1つまたは複数の第2のコンデンサとを
具備することを特徴とする負荷駆動装置。2. A load drive device comprising a current control element provided between a load and a power supply and a drive circuit for driving the current control element, wherein the load is generated between the load and the power supply when the switch means is off. A first capacitor that is charged with a potential difference that controls the voltage, a control power supply circuit that provides the drive circuit with a control voltage that exceeds the voltage of the power supply when the switch device is turned on by the charge stored in the first capacitor, and the switch device. Is charged at a charging voltage higher than the charging voltage of the first capacitor due to a potential difference generated between the load and the power supply when the power is turned off, and the control voltage by the first capacitor decreases A load driving device comprising one or a plurality of second capacitors for charging one capacitor.
子と、該電流制御素子を駆動する駆動回路を有する負荷
駆動装置において、 前記電流制御素子は前記負荷に印加される電流を可変す
る電流可変手段であり、 前記駆動回路は前記電流可変手段の前後の電位差を求め
る電位差計測手段と、 前記電位差計測手段の検出結果に応じて前記電位差を小
さくするように前記電源の電圧を制御する電源電圧制御
手段とを具備することを特徴とする負荷駆動装置。3. A load drive device having a current control element provided between a load and a power supply and a drive circuit for driving the current control element, wherein the current control element varies a current applied to the load. A current varying means, wherein the drive circuit obtains a potential difference before and after the current varying means, and a power source that controls the voltage of the power source so as to reduce the potential difference according to the detection result of the potential difference measuring means. A load drive device comprising: a voltage control unit.
る間は前記電源電圧制御手段の動作を停止し前記電源の
電圧を固定することを特徴とする請求項3記載の負荷駆
動装置。4. The load driving device according to claim 3, wherein the operation of the power supply voltage control means is stopped and the voltage of the power supply is fixed while the current varying means is turning off the current.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113310A JPH0833314A (en) | 1994-05-12 | 1995-05-11 | Load drive |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-98659 | 1994-05-12 | ||
| JP9865994 | 1994-05-12 | ||
| JP7113310A JPH0833314A (en) | 1994-05-12 | 1995-05-11 | Load drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0833314A true JPH0833314A (en) | 1996-02-02 |
Family
ID=26439784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7113310A Pending JPH0833314A (en) | 1994-05-12 | 1995-05-11 | Load drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833314A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002538708A (en) * | 1999-03-01 | 2002-11-12 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Device with variable speed motor |
| JP2005184880A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Fujitsu Ten Ltd | Switching power supply device, boosting circuit, and method of boosting |
| JP2008092730A (en) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Denso Corp | Load drive circuit |
| JP2014033614A (en) * | 2013-11-18 | 2014-02-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Power conversion apparatus |
| EP2591546A4 (en) * | 2010-07-08 | 2014-10-08 | Ricoh Co Ltd | Driving circuit, semiconductor device having driving circuit, and switching regulator and electronic equipment using driving circuit and semiconductor device |
-
1995
- 1995-05-11 JP JP7113310A patent/JPH0833314A/en active Pending
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| JP2002538708A (en) * | 1999-03-01 | 2002-11-12 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Device with variable speed motor |
| JP2005184880A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Fujitsu Ten Ltd | Switching power supply device, boosting circuit, and method of boosting |
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| EP2591546A4 (en) * | 2010-07-08 | 2014-10-08 | Ricoh Co Ltd | Driving circuit, semiconductor device having driving circuit, and switching regulator and electronic equipment using driving circuit and semiconductor device |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040427 |