JPH09261024A - スイッチング回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電力損失が少なくノイズによる誤動作を防止で
きるスイッチング回路を提供するものである。 【解決手段】スイッチング駆動信号ＳＤを端子２０に供
給する。信号ＳＤの立ち上がりを抵抗器２１，２２とコ
ンデンサ２３からなる積分回路で積分する。抵抗器２２
にダイオード２５を接続し、信号ＳＤの立ち下がりを抵
抗器２１とコンデンサ２３との積分回路で積分する。信
号ＳＤの積分信号で電界効果トランジスタ２４を駆動す
る。トランジスタ２４のドレイン・ソース間にコンデン
サ２８を接続する。トランジスタ２４で負荷２６に流れ
る電流を制御する。積分回路でノイズレベルを低減でき
る。抵抗器２１とコンデンサ２３からなる積分回路の時
定数が短いのでトランジスタ２４の電力損失を小さくで
きる。この積分回路の時定数が短かくとも、負荷２６を
介してコンデンサ２８に充電電流が流れるので電流の変
化が緩やかとなりノイズの影響を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はスイッチング回路
に関する。詳しくは、積分回路でスイッチング駆動信号
を積分することによりノイズによる誤動作を防止すると
共に、スイッチング素子に接続された容量性負荷に充電
電流の供給が開始される時のスイッチング駆動信号の信
号レベルの変化を積分回路で短い時定数で積分すること
により、スイッチング素子での電力損失を低減させるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スイッチング電源装置やモータ駆
動装置等では、図３に示すようなスイッチング回路を用
いて負荷、例えばスイッチングトランスやモータコイル
等に流れる電流を制御して所望の電圧を得たり、あるい
はモータの回転を制御することが行われている。

【０００３】図３において、スイッチング駆動信号が供
給される信号入力端子１０には抵抗器１１の一方の端子
が接続されており、他方の端子はコンデンサ１２および
スイッチング素子である電界効果トランジスタ１３のゲ
ートに接続されている。このコンデンサ１２の他方の端
子は接地されており、抵抗器１１およびコンデンサ１２
によって積分回路が構成されている。

【０００４】電界効果トランジスタ１３のソースは接地
されており、ドレインはスイッチングトランスやモータ
コイル等からなる負荷１４に接続されている。また負荷
１４には電源供給部１５が接続されており、電界効果ト
ランジスタ１３がオン状態とされたときに負荷１４に電
流が流れるものとされ、オフ状態とされたときに流れる
電流が停止される。

【０００５】このように、負荷１４に流れる電流を制御
する電界効果トランジスタ１３のゲートには、積分回路
を介してスイッチング駆動信号が供給されるので、例え
ば図４Ａに示すノイズ信号Ｎが信号入力端子１０に加え
られても、電界効果トランジスタ１３のゲートには、図
４Ｂに示すノイズ信号Ｎが積分された信号ＮＩが供給さ
れるので、ノイズ信号Ｎによって電界効果トランジスタ
１３が誤って駆動されることによって生ずる他の回路の
誤動作を防止することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
スイッチング回路では、図４Ｃに示すスイッチング駆動
信号ＳＤが供給されたときに、このスイッチング駆動信
号ＳＤが積分されて図４Ｄに示す駆動信号ＳＥとして電
界効果トランジスタ１３のゲートに供給される。このた
め、例えば時点ｔ1でスイッチング駆動信号ＳＤがハイ
レベル「Ｈ」とされると、駆動信号ＳＥの信号レベルが
時点ｔ1から緩やかに立ち上がり時点ｔ2で所定のレベル
とされる。このとき、電界効果トランジスタ１３に流れ
る電流Ｉｄｍは、図４Ｅに示すように時点ｔ1から緩や
かに減少して時点ｔ2で「０」とされるので、電界効果
トランジスタ１３では、図４Ｆに示すように時点ｔ1〜
ｔ2の期間中、電力損失Ｐｄｍが発生される。

【０００７】また時点ｔ3でスイッチング駆動信号ＳＤ
がローレベル「Ｌ」とされたときも同様に、駆動信号Ｓ
Ｅの信号レベルが時点ｔ3から緩やかに立ち下がり時点
ｔ4で「０」とされて、時点ｔ3〜ｔ4の期間中、電界効
果トランジスタ１３で電力損失が増加する。

【０００８】このように、電界効果トランジスタ１３の
ゲートには、信号の立ち上がりや立ち下がりが緩やかと
された駆動信号ＳＥが供給されるので、電界効果トラン
ジスタ１３での電力損失が増加すると共に、電力損失の
増加によって電界効果トランジスタ１３の発熱が大きい
ものとされる。

【０００９】そこで、この発明では、電力損失が少なく
ノイズによる誤動作を防止できるスイッチング回路を提
供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスイッチ
ング回路は、信号の立ち上がり時と立ち下がり時で時定
数が異なる積分回路と、積分回路で積分されたスイッチ
ング駆動信号に基づき電源供給部から負荷に流れる電流
を制御するスイッチング素子と、スイッチング素子に接
続されてスイッチング素子を保護する容量性負荷を有
し、積分回路では、容量性負荷に電源供給部から充電電
流の供給が開始される時のスイッチング駆動信号の信号
レベルの変化を、短い時定数で積分するものである。

【００１１】この発明においては、積分回路でスイッチ
ング駆動信号を積分することによりスイッチング駆動信
号にノイズが含まれてもノイズレベルが小さいものとさ
れる。また、容量性負荷に充電電流の供給が開始される
ときのスイッチング駆動信号の信号レベルの変化が短い
時定数で積分されて、スイッチング素子でのスイッチン
グ動作が短時間とされる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明について、図を参
照して詳細に説明する。図１は本発明に係るスイッチン
グ回路の実施の一形態の構成を示す図である。

【００１３】図１において、スイッチング駆動信号が供
給される信号入力端子２０には、抵抗器２１と抵抗器２
２からなる直列回路の一方の端部が接続されており、他
方の端部はコンデンサ２３およびスイッチング素子であ
る電界効果トランジスタ２４のゲートに接続されてい
る。このコンデンサ２３の他方の端子は接地されてお
り、抵抗器２１，２２およびコンデンサ２３によって積
分回路が構成されている。

【００１４】さらに、抵抗器２２にはダイオード２５が
並列に接続される。なお、ダイオード２５は抵抗器２２
の信号入力端子２０側の端子にカソードが接続される。

【００１５】電界効果トランジスタ２４のソースは接地
されており、ドレインはスイッチングトランスやモータ
コイル等からなる負荷２６に接続されている。また負荷
２６には電源供給部２７が接続されており、電界効果ト
ランジスタ２４がオン状態とされたときに負荷２６に電
流が流れるものとされ、オフ状態とされたときに流れる
電流が停止される。さらに、電界効果トランジスタ２４
のソースとドレイン間にはサージ電圧を吸収するための
容量性負荷であるコンデンサ２８が接続される。

【００１６】次に、図２を使用して動作について説明す
る。図２Ａに示すノイズ信号Ｎが信号入力端子２０に加
えられたときに、正のノイズである場合には、抵抗器２
１，２２とコンデンサ２３で構成される積分回路でノイ
ズが積分される。また負のノイズである場合には、ダイ
オード２５が導通状態とされるので抵抗器２１とコンデ
ンサ２３で構成される積分回路でノイズが積分される。
このため、図２Ｂに示すようにノイズ信号Ｎが積分され
た信号ＮＪは、抵抗器２１とコンデンサ２３で構成され
る積分回路よりも抵抗器２１，２２とコンデンサ２３で
構成される積分回路の時定数が大きいものとされるので
負のノイズよりも正のノイズのピークレベルが小さいも
のとされる。

【００１７】ここで、例えば電界効果トランジスタ２４
がオフ状態とされているときに正のノイズが信号入力端
子２０に加えられた場合には、抵抗器２１，２２とコン
デンサ２３で構成される積分回路によってピークレベル
が小さいものとされて誤動作を防止できる。電界効果ト
ランジスタ２４がオン状態とされているときに負のノイ
ズが信号入力端子２０に加えられた場合には、抵抗器２
１とコンデンサ２３で構成される積分回路によってピー
クレベルが小さいものとされて誤動作を防止できる。ま
た、抵抗器２１とコンデンサ２３で構成される積分回路
の時定数が抵抗器２１，２２とコンデンサ２３で構成さ
れる積分回路の時定数よりも小さいために、正のノイズ
よりも負のノイズのピークレベルが大きいものとされ
て、正のノイズよりも負のノイズによる誤動作が生じ易
い。

【００１８】この負のノイズで電界効果トランジスタ２
４がわずかの期間オン状態とされても、負荷２６を介し
てコンデンサ２８に充電電流が流れるためドレインの電
圧の上昇が緩やかなものとされて誤動作を防止できる。

【００１９】また、このようなスイッチング回路では、
図２Ｃに示すスイッチング駆動信号ＳＤが供給されたと
きに、このスイッチング駆動信号ＳＤが積分されて図２
Ｄに示す駆動信号ＳＦとして電界効果トランジスタ２４
のゲートに供給される。このため、例えば時点ｔ11でス
イッチング駆動信号ＳＤがハイレベル「Ｈ」とされる
と、駆動信号ＳＦの信号レベルが時点ｔ1から緩やかに
立ち上がり時点ｔ12で所定のレベルとされる。このと
き、電界効果トランジスタ２４に流れる電流Ｉｄｎは、
図２Ｅに示すように時点ｔ11から緩やかに減少して時点
ｔ12で「０」とされるので、電界効果トランジスタ２４
では、図２Ｆに示すように時点ｔ11〜ｔ12の期間中、電
力損失Ｐｄｎが発生される。

【００２０】また、時点ｔ13でスイッチング駆動信号Ｓ
Ｄがローレベル「Ｌ」とされたときにはダイオード２５
が導通状態とされるので、駆動信号ＳＦの信号レベルが
時点ｔ13から速やかに立ち下がり時点ｔ14で「０」とさ
れて、時点ｔ13〜ｔ14の期間中、電界効果トランジスタ
２４で電力損失が増加する。この時点ｔ13〜ｔ14の期間
中の電力損失は、駆動信号ＳＦの信号レベルが速やかに
立ち下がることから、時点ｔ11〜ｔ12の期間中の電力損
失よりも小さいものとされて、電界効果トランジスタ２
４の電力損失を低減することができる。

【００２１】このように、上述のスイッチング回路によ
れば、抵抗器２１，２２やコンデンサ２３で構成される
積分回路でスイッチング駆動信号ＳＤを積分することに
よりスイッチング駆動信号ＳＤにノイズが含まれてもノ
イズレベルが小さいものとされるので、ノイズによる誤
動作を防止することができる。

【００２２】また、スイッチング駆動信号ＳＤの信号レ
ベルがハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」とされる
ときには、ダイオード２５が導通状態とされて積分回路
の時定数が短いものとされるので、電界効果トランジス
タ２４のスイッチング動作の時間が短いものとされて電
界効果トランジスタ２４の電力損失を低減させることが
できる。このため、容量の小さい電界効果トランジスタ
を用いることができ、スイッチング回路を安価に構成で
きる。

【００２３】さらに、スイッチング駆動信号ＳＤの信号
レベルがハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」とされ
て、ダイオード２５が導通状態とされることにより積分
回路の時定数が短いものとされた場合、電界効果トラン
ジスタ２４がオン状態からオフ状態とされて、負荷２６
を介してコンデンサ２８に充電電流の供給が開始され
る。このため、ノイズによって電界効果トランジスタ２
４が短時間オフ状態とされても負荷２６に流れる電流の
変化が緩やかとされてノイズによる影響を防止できる。

【００２４】なお、上述の実施の形態ではスイッチング
素子として電界効果トランジスタを用いるものとしたが
ＰＮＰ形トランジスタやＮＰＮ形トランジスタ等であっ
てもよい。またスイッチング駆動信号の信号レベルがロ
ーレベル「Ｌ」からハイレベル「Ｈ」とされたときに、
容量性負荷に充電電流が流れる場合には、ダイオードを
逆向きとすることで、容易に時定数を切り換えることが
できる。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、積分回路でスイッチ
ング駆動信号を積分することによりスイッチング駆動信
号にノイズが含まれてもノイズレベルが小さいものとさ
れるので、ノイズによる誤動作を防止することができ
る。

【００２６】また、容量性負荷に充電電流の供給が開始
されるときのスイッチング駆動信号の信号レベルの変化
を短い時定数で積分することにより、スイッチング素子
でのスイッチング動作が短時間とされるので、スイッチ
ング素子の電力損失を低減させることができる。このた
め、容量の小さいスイッチング素子を用いることがで
き、スイッチング回路を安価に構成できる。

【００２７】さらに、時定数が短い場合であっても、容
量性負荷に充電電流の供給が行われて信号レベルの変化
が緩やかとされるので、ノイズによる影響を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るスイッチング回路の実施の一形
態の構成を示す図である。

【図２】スイッチング回路の動作を示す図である。

【図３】従来のスイッチング回路の構成を示す図であ
る。

【図４】従来のスイッチング回路の動作を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０，２０ 信号入力端子 １３，２４ 電界効果トランジスタ １４，２６ 負荷 １５，２７ 電源供給部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号の立ち上がり時と立ち下がり時で時
   定数が異なる積分回路と、 上記積分回路で積分されたスイッチング駆動信号に基づ
   き電源供給部から負荷に流れる電流を制御するスイッチ
   ング素子と、 上記スイッチング素子に接続されて上記スイッチング素
   子を保護する容量性負荷を有し、 上記積分回路では、上記容量性負荷に上記電源供給部か
   ら充電電流の供給が開始される時の上記スイッチング駆
   動信号の信号レベルの変化を、短い時定数で積分するこ
   とを特徴とするスイッチング回路。