(57)【要約】      （修正有）【課題】誘導負荷を通電および非通電状態とするオン・オフ制御を行う駆動回路において、固定のスルーレートに依存せず、駆動回路が発するエミッションノイズおよび発熱を低減し、誘導負荷による誘導サージの発生防止を実現する。【解決手段】ＣＰＵ１３からドライバ素子１４への制御信号を、デジタル−アナログ変換しうる変換回路１６を介すことによってアナログ信号へ変換し、アナログ信号の立上り信号と立下り信号のスルーレートを個々且つ任意に変更することでエミッションノイズおよび発熱を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導負荷に対して通電および非通電を行う駆動回路において、前記駆動回路は、駆動回路に電源電圧を供給するバッテリと、所定の条件により最適な結果を演算処理するＣＰＵと、前記ＣＰＵの演算結果に基づき誘導負荷の通電および非通電状態を制御しうるドライバ素子と、前記ドライバ素子の故障状態を診断しうる診断回路と、バッテリ電圧を制御電圧に変換しＣＰＵ等へ制御電圧を供給するレギュレータと、ＣＰＵからのドライバ素子に対する制御信号(例えばＰＷＭ信号等)をデジタル-アナログ変換しうる変換回路とから成り、前記変換回路で生成されたアナログ信号をドライバ素子に入力することを特徴とする誘導負荷駆動回路。
【請求項２】
請求項１において、前記変換回路で生成されるアナログ信号の立ち上がり信号と立下り信号のスルーレートを個々にかつ任意に変更し、ドライバ素子に入力することを特徴とする誘導負荷駆動回路。
【請求項３】
請求項１において、前記変換回路で生成されるアナログ信号の立ち上がり信号と立下り信号のスルーレートを前記ＣＰＵ等外部素子から制御可能な構成とすることを特徴とする誘導負荷駆動回路。
【請求項４】
請求項１において、前記バッテリ電圧を前記ＣＰＵ等外部素子で監視し、バッテリ電圧の状態により、前記変換回路で生成されるアナログ信号の立ち上がり信号と立下り信号のスルーレートを任意に可変できる構成とすることを特徴とする誘導負荷駆動回路。
【請求項５】
請求項１において、前記ドライバ素子の温度をサーミスタ等の温度センサを介して、前記ＣＰＵ等外部素子で監視し、ドライバ素子の発熱状態により、前記変換回路で生成されるアナログ信号の立ち上がり信号と立下り信号のスルーレートを任意に可変できる構成とすることを特徴とする誘導負荷駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導負荷を通電および非通電状態とするオン・オフ制御を行う駆動回路において、駆動回路が発するエミッションノイズおよび発熱を低減し、誘導負荷による誘導サージの発生を防止する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術は、ドライバ素子固有のオン抵抗値によって決まるドライバ素子のスルーレートに従い誘導負荷を通電および非通電状態とすることで、誘導負荷のオン・オフ制御を行っていた。
特許文献１は、電気モータをオン・オフ制御にて電流駆動を行う際に、ドライバ素子に接続したコンデンサにより駆動電流の立上りおよび立下り時間をなだらかにし、電気モータ下流に設置したトランジスタにより、誘導サージをインダクタンス成分を有するコイル側へ逃がすことで、誘導サージの発生を抑制する技術を記載している。
しかし、特許文献１の技術では、ドライバ素子固有のオン抵抗値およびドライバ素子に接続されるコンデンサの容量によって決まるスルーレートに従いドライバ素子を駆動するため、スルーレートを変更することができないという課題が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１２９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４に示すような駆動回路において誘導負荷のオン・オフ制御を行った場合、図６の立上り信号６１もしくは立下り信号６２のオン抵抗固有のスルーレートによるエミッションノイズが発生し、またオフ時には誘導負荷による誘導サージが発生する。エミッションノイズを低減するためには図４のドライバ素子内部のトランジスタ１４aのオン抵抗を最適化する方法が有効であるが、オン抵抗値がドライバ固有であるため、最適化するためにはドライバ内部の半導体チップを変更する必要があった。誘導サージに対しては、サージによる駆動回路の破壊を回避するため、ツェナーダイオード等の素子４１でサージを緩和し、駆動回路の保護を行う必要があった。
これに対して、ドライバ内部の半導体チップを最適化することにより、上記エミッションノイズの低減を行った場合、スルーレートをなだらかになることで、ドライバ内部のトランジスタに通電される時間が長くなり、ドライバ素子の自己発熱が増加するという課題があった。
従来課題を解決する手段として、誘導負荷駆動回路のスルーレートを容易に、かつ適切に可変しうる誘導性負荷駆動回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために本発明では、誘導負荷駆動回路において、ＣＰＵからのドライバ素子に対する制御信号をデジタル−アナログ変換しうる変換回路を介すことによって、アナログ信号へ変換し、アナログ信号の立上り信号と立下り信号のスルーレートを個々且つ自由に変更し、ドライバ素子に入力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、上記の構成により、ドライバ素子固有のオン抵抗値を変更することなく、誘導負荷のオン・オフ制御を行う際に、駆動回路が発するエミッションノイズを低減してすることができ、且つ誘導負荷が発生させる誘導サージの発生を抑制することができるので、ツェナーダイオード等での駆動回路の保護を必要としない駆動回路とすることが可能である。
また、本発明はドライバ素子に入力するアナログ信号のスルーレートを個々且つ自由に変更することができるので、ドライバ素子内部の半導体に通電する時間を自由に制御することによりドライバ素子の自己発熱を低減することが可能である。それにより異常発熱によるドライバ素子の予期せぬ動作の停止を防ぐことが可能であり、ドライバ素子からのもらい熱により、ドライバ素子周辺回路の誤動作および破壊を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る実施例１が適用される誘導負荷駆動回路の一例を示す。
【図２】図１に示された、本発明に係る誘導負荷駆動回路の回路動作のフローを示す。
【図３】図１に示された、本発明に係る誘導負荷駆動回路による誘導負荷へのオン・オフ制御信号を示す。
【図４】本発明に係る従来の誘導負荷駆動回路の一例を示す。
【図５】図４に示された誘導負荷駆動回路の従来の回路動作のフローを示す。
【図６】図４に示された従来の回路動作による誘導負荷へのオン・オフ制御信号を示す。
【図７】本発明に係る実施例２が適用される誘導負荷駆動回路の一例を示す。
【図８】本発明に係る実施例３が適用される誘導負荷駆動回路の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図４は、本発明に関わる誘導負荷駆動回路の一例を示す。
この誘導負荷駆動回路は電源電圧を供給するバッテリ１１と、所定の条件により最適な結果を演算処理するＣＰＵ１３と、該ＣＰＵの演算結果に基づき誘導負荷の通電および非通電状態を制御しうるドライバ素子１４と、該ドライバ素子の故障状態を診断しうる診断回路１４bと、バッテリ電圧を制御電圧に変換しＣＰＵ等へ制御電圧を供給するレギュレータ１２と、誘導負荷が発する誘導サージを緩和するための素子４１から構成される。
図５は図４に示された誘導負荷駆動回路の従来の回路動作のフローを示す。
前記ＣＰＵでの演算結果に基づき、該ＣＰＵはドライバ素子に対して、誘導負荷の通電および非通電状態の制御を行うため、オン・オフ信号を出力する。ブロック５１でオン信号を出力した場合、該ドライバ素子は入力されたオン信号に基づき、ブロック５２で内部のトランジスタをオンさせ、ブロック５３で該トランジスタが自身のスルーレートに従い誘導負荷を通電させる。
ブロック５４でオフ信号を出力した場合、該ドライバ素子は入力されたオフ信号に基づき、ブロック５５で内部のトランジスタをオフさせ、ブロック５６で該トランジスタが自身のスルーレートに従い誘導負荷を非通電させる。
誘導負荷を非通電とした場合には、誘導負荷のインダクタンス成分によって誘導負荷に溜まった誘導エネルギーがブロック５７で誘導サージ（図６の６３）として発生するため、ブロック５８でツェナーダイオード等の保護素子が動作し、誘導サージを緩和することで、駆動回路が誘導サージにより破壊されることを防止する。
図６は図４に示された従来の回路動作による誘導負荷へのオン・オフ制御信号を示す。
前記オン・オフ時の動作を繰り返すことによって、該駆動回路からエミッションノイズが発生し、ドライバ素子内部のトランジスタ固有のスルーレートに従い、誘導負荷に対してオン・オフ制御を行うため、立上り信号６１および立下り信号６２のスルーレートを変更してエミッションノイズを低減させることができない。
【実施例】
【０００９】
次に、本発明に関わる誘導負荷駆動回路の実施例について、以下、説明する。
［実施例１］
図１は、本発明に係る実施例１が適用される誘導負荷駆動回路の一例を示す。
この誘導負荷駆動回路は電源電圧を供給するバッテリ１１と、所定の条件により最適な結果を演算処理するＣＰＵ１３と、該ＣＰＵの演算結果に基づき誘導負荷の通電および非通電状態を制御しうるドライバ素子１４と、該ドライバ素子の故障状態を診断しうる診断回路１４bと、バッテリ電圧を制御電圧に変換しＣＰＵ等へ制御電圧を供給するレギュレータ１２と、該ＣＰＵからのドライバ素子に対する制御信号(例えばＰＷＭ信号等)をデジタル-アナログ変換しうる変換回路１６とから構成される。
図２は図１に示された、本発明に係る誘導負荷駆動回路の回路動作のフローを示す。
前記ＣＰＵでの演算結果に基づき、該ＣＰＵはドライバ素子に対して、誘導負荷の通電および非通電状態の制御を行うため、オン・オフ信号を出力する。ブロック２１で誘導負荷が通電状態となるよう前記変換回路に対して制御信号を出力した場合、ブロック２２で該変換回路は入力された制御信号に基づき、制御信号のデジタル−アナログ変換を行う。ブロック２２bでドライバ素子は変換回路からのアナログ信号を元に、内部のトランジスタをオンさせ、ブロック２３で該トランジスタが調整可能なスルーレートに従い誘導負荷を通電させる。
ブロック２４で誘導負荷が非通電状態となるよう変換回路に対して制御信号を出力した場合、該ドライバ素子は入力されたオフ信号に基づき、ブロック２５aで内部のトランジスタをオフさせ、ブロック２５bで該トランジスタが調整可能なスルーレートに従い誘導負荷を非通電させる。
上記通電および非通電状態とする制御により、エミッションノイズの低減が必要ない場合は、ブロック２６の定常制御へ移行する。またエミッションノイズの低減が必要な場合はブロック２１へ戻り、再度スルーレートの調整を行うフローへ移行する。
図３は図１に示された、本発明に係る誘導負荷駆動回路による誘導負荷へのオン・オフ制御信号を示す。
誘導負荷を非通電とする場合には、誘導エネルギーが溜まらないようスルーレートの調整が可能であるため、なだらかなスルーレートで誘導負荷を非通電とすることで誘導サージの発生を抑制することができる。
前記変換回路を介したオン・オフ時の動作を繰り返すことによって、トランジスタ固有のスルーレートに依存することなく、調整可能なスルーレートに従い、誘導負荷を立上り信号３１および立下り信号期間３２のようにオン・オフすることでエミッションノイズの低減が可能となる。
［実施例２］
図７は、本発明に係る実施例２が適用される誘導負荷駆動回路の一例を示す。
この誘導負荷駆動回路は実施例１の回路構成に対して、変換回路１６にＣＰＵ１３が出力するスルーレート可変信号７１を追加した回路構成となっており、前記回路に対してＰＷＭ等の制御信号１７を出力するだけでなく、該変換回路１６がデジタル−アナログ変換を行う際のデジタル−アナログ変換レベルを調整するためのスルーレート可変信号７１を出力することで、スルーレートの変更を行うことに特徴がある。
前記変換回路１６は前記ＣＰＵ１３からの制御信号１７を自身のデジタル−アナログ変換レベルに従いスルーレートを決定する。そのため、エミッションノイズを低減したい場合は、該ＣＰＵからの制御信号を可変させることでエミッションノイズの低減を行うことが可能である。すなはち、ＣＰＵからの制御信号が変化すればスルーレートが変化することになる。
そこで、該変換回路外部（該ＣＰＵ等）からスルーレート可変信号７１を変換回路に入力し、該変換回路のデジタル−アナログ変換レベルの調整を行う。そのため、調整可能なデジタル−アナログ変換レベルに従いＣＰＵから入力された制御信号のスルーレートを可変することになり、エミッションノイズを低減することが可能となる。なお、外部からのスルーレート可変信号は、駆動回路に含まれる素子だけではなく、駆動回路外部の端子（コネクタ等）から入力するようにしてもよい。
［実施例３］
図８は、本発明に係る実施例３が適用される誘導負荷駆動回路の一例を示す。
この誘導負荷駆動回路は実施例１の回路構成に対して、該ＣＰＵがバッテリ１１の電源電圧を監視するバッテリ電圧監視信号８１と、ドライバ素子の温度を監視するサーミスタ等の温度センサ８２を追加した回路構成となっており、変換回路に対してＰＷＭ等の制御信号を出力するだけでなく、バッテリ電圧およびドライバ素子の温度を該ＣＰＵで監視を行うことに特徴がある。
ドライバ素子１４は自身内部のトランジスタ１４aをオン・オフすることで、誘導負荷１５の駆動を行うが、該トランジスタは発熱素子であるため、誘導負荷駆動時にドライバ素子の発熱を伴う。過度な発熱によりドライバ素子が異常発熱状態となった場合には、加熱保護機能等により、予期せぬドライバ素子の動作停止を招いたり、ドライバ素子周辺に設置された周辺回路が、ドライバ素子からのもらい熱により誤動作したり、最悪の場合、破壊に至る。
そこで、図８ではドライバ素子周辺にサーミスタ等の温度センサ８２を設置し、ドライバ素子の温度を前記ＣＰＵで監視を行い、ドライバ素子の素子温度が該ＣＰＵの持つ、ある閾値を超えた場合、前記トランジスタの通電時間を短くなるように、ＣＰＵが変換回路１６に出力する制御信号１７を調整し、スルーレートの調整を行うことで、ドライバ素子が異常発熱状態となることを未然に防止することが可能とする。
また、スルーレートは電圧と時間の傾きであるため、傾きを決定する際に、電圧に依存するところが大きい。例えば電圧が低い状態にある場合、エミッションノイズを低減するために、単位時間当たりの電圧変化量を小さくしスルーレートをよりなだらかにするような制御信号を前記ＣＰＵが出力する必要がある。
そこで、図８では誘導負荷を通電および非通電とする際の電圧（バッテリ電圧等）を該ＣＰＵが監視を行い、誘導負荷に印加される電圧に応じて、適切なスルーレートで誘導負荷を駆動することができるように、ＣＰＵが変換回路１６に出力する制御信号１７を調整し、スルーレートの調整を行うことで、エミッションノイズの低減を可能とする。
【符号の説明】
【００１０】
１１：バッテリ
１２：レギュレータ
１３：ＣＰＵ
１４：ドライバ素子
１４a：ドライバ素子内部のトランジスタ
１４b：診断回路
１５：誘導負荷
１６：デジタル−アナログ変換回路
１７：ＣＰＵからドライバ素子に対する制御信号
１８：診断情報
２１−２６：発明に係る誘導負荷駆動回路動作のフロー
３１：スルーレートの調整が可能な立上り信号
３２：スルーレートの調整が可能な立下り信号
４１：ツェナーダイオード等の保護素子 
５１−５８：従来の誘導負荷駆動回路動作のフロー
６１：立上り信号
６２：立下り信号
６３：誘導サージ
７１：スルーレート可変信号
８１：バッテリ電圧の監視信号
８２：サーミスタ等の温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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