(57)【要約】【課題】高圧ポンプ等に用いられるソレノイドコイルに流入する電流の立下り時間を早めると共に、素子の発熱を抑える。【解決手段】高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、電源側に向けて電流を流すフライホイールダイオードを、該ソレノイドと該第１のスイッチング素子とに並列に設け、電源側と結ぶツェナーダイオードを該第２のスイッチング素子と並列に設けることによって、第２のスイッチング素子がオンからオフに変わった際に該ソレノイドコイルの両端に発生する逆起電力を、該第１のスイッチング素子がオンの場合には該フライホイールダイオードにより消費し、該第１のスイッチング素子をオフとした場合には該ツェナーダイオードにより一層早く消費することを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。【選択図】図４
2008041908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、
電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、
電源側に向けて電流を流すフライホイールダイオードを、該ソレノイドコイルと該第１のスイッチング素子とに並列に設け、
電源側と結ぶツェナーダイオードを該第２のスイッチング素子と並列に設けて、
該第２のスイッチング素子をオフとし、該第1のスイッチング素子もオフとした際に、該ソレノイドコイル、該フライホイールダイオード、該ツェナーダイオードの還流回路を形成したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路において、上記ツェナーダイオードを省略して上記第１のスイッチング素子をクランプツェナーダイオード付きのＩＰＤとしたことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項３】
請求項１に記載の回路において、上記第１のスイッチング素子に電流検出回路を追加したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項４】
高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、
電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、
アース側から第１のスイッチング素子に向けて電流を流すフライホイールダイオードを、該第２のスイッチング素子と該ソレノイドとに並列に設け、
アース側と該ソレノイドコイルを結ぶツェナーダイオードを該第２のスイッチング素子と並列に設けて、
該第１のスイッチング素子をオフとし、該第２のスイッチング素子もオフとした際に、該ソレノイド、該ツェナーダイオード、該フライホイールダイオードの還流回路を形成したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項５】
請求項４に記載の回路において、上記ツェナーダイオードを省略して上記第２のスイッチング素子をクランプツェナーダイオード付きのＩＰＤとすることを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項６】
請求項４に記載の回路において、上記第２のスイッチング素子に電流検出回路を追加したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項７】
高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、
電源電圧側からアース側に向けて、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、
電源側に向けて電流を流すフライホイールダイオードと第１のスイッチング素子を直列に、かつ、該ソレノイドと並列に設け、
電源側と結ぶツェナーダイオードを該第１のスイッチング素子と並列に設けて、
該第２のスイッチング素子をオフとし、該第１のスイッチング素子もオフとした際に、該ソレノイドコイル、該フライホイールダイオード、該ツェナーダイオードの還流回路を形成したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項８】
請求項７に記載の回路において、上記ツェナーダイオードを省略して上記第１のスイッチング素子をクランプツェナーダイオード付きのＩＰＤとしたことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項９】
請求項７に記載の回路において、上記第１のスイッチング素子に電流検出回路を追加したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項１０】
高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、
電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子と該ソレノイドコイルを直列に接続し、
アース側から第１のスイッチング素子に向けて電流を流す第２のスイッチング素子とフライホイールダイオードを直列に、該ソレノイドコイルと並列に設け、
アース側と該フライホイールダイオードを結ぶツェナーダイオードを該第２のスイッチング素子と並列に設けて、
該第１のスイッチング素子をオフとし、該第２のスイッチング素子もオフとした際に、該ソレノイドコイル、該ツェナーダイオード、該フライホイールダイオードの還流回路を形成したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項１１】
請求項１０に記載の回路において、上記ツェナーダイオードを省略して上記第２のスイッチング素子をクランプツェナーダイオード付きのＩＰＤとしたことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項１２】
請求項１０に記載の回路において、上記第２のスイッチング素子に電流検出回路を追加したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項１３】
高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、
電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、
アース側から電流を流すフライホイールダイオードを、該ソレノイドと該第２のスイッチング素子とに並列に設け、
該ソレノイドの該第２のスイッチング素子側から昇圧電解コンデンサに電流を流すダイオードを設けて、
該第１のスイッチング素子をオフとし、該第２のスイッチング素子もオフとした際に、該ソレノイドコイル、該ダイオード、該昇圧電解コンデンサ、該フライホイールダイオードの還流回路を形成したことを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【請求項１４】
請求項１３の回路において、該第１のスイッチング素子を過電流保護機能付きのＩＰＤとするか又は電流検出回路を追加したものとすることを特徴とする高圧ポンプ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン用高圧ポンプ駆動させる際に、電流を制御させて、インダクタンスを有する負荷への流入電流の立下り時間を減少させる高圧ポンプ駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００２−２３７４１２号公報
【特許文献２】特開平８−５５７２０号公報
【非特許文献１】渡辺一雄著「実用アナログ電子回路設計法」総合電子出版社（１９９６年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は、エンジン用高圧ポンプ駆動回路についての従来の回路構成を示す。この回路は、スイッチング用のMOSFET（Nch）３のドレイン側に高圧ポンプのソレノイドコイル２が接続され、フライホイールダイオード１を電源電圧VB側にそのカソードを、ソレノイドコイル側にそのアノードを接続したものである。MOSFET（Nch）３のゲートに入力電圧が印加された場合、MOSFET（Nch）３がオンとなってソレノイドコイル２に電流ILが流れる。この時、MOSFET（Nch）３のドレイン電圧VDは、VBから約０ボルトまで低下すると共に、ソレノイドコイル２を流れる電流ILは過渡的に上昇し、またソレノイドコイル２には電流ILによって電磁エネルギーが蓄積される。
【０００４】
MOSFET（Nch）３のゲートの入力電圧が０ボルトになると、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔI ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位が上昇し、ソレノドコイル２の両端に、逆方向に大きな電圧がかかることになる。このソレノイドコイル２の両端に発生する大きな電圧は、該ソレノイドコイル２に対して並列に接続したフライホイールダイオード１に電流を流すことによって消滅する。
【０００５】
しかし、MOSFET（Nch）３をスイッチングさせて図２の５部分に示すような入力電圧を与える定常状態の場合、スイッチング周期が早いほど、MOSFET（Nch）３をオフからオンにする時間が短いので、ソレノイドコイル２の両端に発生する電圧も小さく、フライホイールダイオード１によりエネルギー消費される量が少ないため、素子からの発熱も小さくなる。
【０００６】
これに対し、MOSFET（Nch）３を図２の６部に示すように比較的長くオフすると、インダクタンスを有するソレノイドコイル２に流れる電流が０となってソレノイドコイル２の磁束が減少することにより誘導起電力が発生し、フライホイールダイオード１に電流IDが流れ、この電流IDは誘導起電力の減少に伴って比較的長い時定数を持って所定時間後に電流が０となる。つまり、ソレノイドコイル２に流れる電流ILの立下り時間は長くなる。この状態のままでは、高圧ポンプの制御性が悪化して燃圧が安定しない。さらに、エンジンの回転を上げた場合に意図しない燃圧挙動が発生する可能性がある。そこで、ツェナーダイオードを用いて電流の立下り時間を短くする必要がある。
【０００７】
図３は、ツェナーダイオードを追加した従来の回路構成を示す。ここでは、図１の回路構成と異なり、ツェナーダイオード８をソレノイドコイル７側にそのカソードを、アースGND側にそのアノードを接続し、スイッチング用MOSFET（Nch）９を該ツェナーダイオードと並列に接続し、フライホイールダイオードを削除している。フライホイールダイオードを削除しないでそのままにしておくと、ツェナーダイオードが全く機能せず、図１が示す従来の回路と同一になってしまうためである。
【０００８】
MOSFET（Nch）９に対して図２の５部分に示すような入力電圧を印加する定常状態のスイッチングを行なうと、MOSFET（Nch）９をオフするたびにツェナーダイオード８により電流をクランプすることになり、ツェナーダイオード８の発熱が非常に大きなものとなって素子自体が発熱に耐え得ることができない。
【０００９】
したがって、ソレノイドコイルへの流入電流の立下り時間を短くし、それと同時に素子の発熱を抑える必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の高圧ポンプ駆動回路は、高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、電源側に向けて電流を流すフライホイールダイオードを、該ソレノイドと該第１のスイッチング素子とに並列に設け、電源側と結ぶツェナーダイオードを該第２のスイッチング素子と並列に設けることによって、第２のスイッチング素子がオンからオフに変わった際に該ソレノイドコイルの両端に発生する逆起電力を、該第１のスイッチング素子がオンの場合には該フライホイールダイオードにより消費し、該第１のスイッチング素子をオフとした場合には該ツェナーダイオードにより一層早く消費することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の高圧ポンプ駆動回路は、高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、アース側から第１のスイッチング素子に向けて電流を流すフライホイールダイオードを、該第２のスイッチング素子と該ソレノイドとに並列に設け、アース側と該ソレノイドコイルを結ぶツェナーダイオードを該第２のスイッチング素子と並列に設けることによって、第１のスイッチング素子がオンからオフに変わった際に該ソレノイドコイルの両端に発生する逆起電力を、該第２のスイッチング素子がオンの場合には該フライホイールダイオードにより消費し、該第２のスイッチング素子をオフとした場合には該ツェナーダイオードにより一層早く消費することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の高圧ポンプ駆動回路は、高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、電源電圧側からアース側に向けて、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、電源側に向けて電流を流すフライホイールダイオードと第１のスイッチング素子を直列に、かつ、該ソレノイドと並列に設け、電源側と結ぶツェナーダイオードを該第１のスイッチング素子と並列に設けることによって、第２のスイッチング素子がオンからオフに変わった際に該ソレノイドコイルの両端に発生する逆起電力を、該第１のスイッチング素子がオンの場合には該フライホイールダイオードにより消費し、該第１のスイッチング素子をオフとした場合には該ツェナーダイオードにより一層早く消費することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の高圧ポンプ駆動回路は、高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子と該ソレノイドコイルを直列に接続し、アース側から第１のスイッチング素子に向けて電流を流す第２のスイッチング素子とフライホイールダイオードを直列に、該ソレノイドと並列に設け、アース側と該フライホイールダイオードを結ぶツェナーダイオードを該第２のスイッチング素子と並列に設けることによって、第１のスイッチング素子がオンからオフに変わった際に該ソレノイドコイルの両端に発生する逆起電力を、該第２のスイッチング素子がオンの場合には該フライホイールダイオードにより消費し、該第２のスイッチング素子をオフとした場合には該ツェナーダイオードにより一層早く消費することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の高圧ポンプ駆動回路は、高圧ポンプを制御するソレノイドコイルに流す電流を操作する回路であって、電源電圧側からアース側に向けて、第１のスイッチング素子、該ソレノイドコイル、第２のスイッチング素子を直列に接続し、アース側から電流を流すフライホイールダイオードを、該ソレノイドと該第２のスイッチング素子とに並列に設け、該ソレノイドの該第２のスイッチング素子側から昇圧電解コンデンサに電流を流すダイオードを設けることによって、第１のスイッチング素子がオンからオフに変わった際に該ソレノイドコイルの両端に発生する逆起電力を、該第２のスイッチング素子がオンの場合には該フライホイールダイオードにより消費し、該第２のスイッチング素子をオフとした場合には該ダイオードと該昇圧電解コンデンサにより一層早く消費することを特徴とするものである。
【００１５】
以上に加えて、本発明の高圧ポンプ駆動回路は、上記の高圧ポンプ駆動回路の構成において、更に、上記ツェナーダイオードを省略して上記ツェナーダイオードと並列に設けられたスイッチング素子をクランプツェナーダイオード付きのＩＰＤとすることにより、上記のものと同様の作用を奏することを特徴とするものである。
【００１６】
同じく、本発明の高圧ポンプ駆動回路は、上記の高圧ポンプ駆動回路の構成において、更に、上記ツェナーダイオードと並列に設けられたスイッチング素子に電流検出回路を追加したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、流入電流を立ち上げてから定常状態となり、その定常状態の終わりまでは、フライホイールダイオードによるエネルギー消費の少ない電流還流を行い、電流を立ち下げる部分については、ツェナーダイオードを用いて瞬時にエネルギーを消費させることにより、高圧ポンプのソレノイドコイルへの流入電流の立下り時間を早くすると共に、素子の発熱を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、以下、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図４は、本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例１の回路構成を示す。
この回路は、スイッチング用MOSFET（Nch）１４のドレイン側に高圧ポンプのソレノイドコイル１３が接続され、フライホイールダイオード１２を電源電圧VB側にそのカソードを、ソレノイドコイル側にそのアノードを接続し、また、ツェナーダイオード１０をVB側にそのカソードを、ソレノイドコイル側にそのアノードを接続し、該ツェナーダイオードと並列にMOSFET（Pch）１１を接続したものである。MOSFET（Pch）１１とMOSFET（Nch）１４のゲートに入力電圧が印加された場合に、MOSFET（Pch）１１とMOSFET（Nch）１４が共にオンとなってソレノイドコイル１３に電流ILが流れる。この時、MOSFET（Nch）１４のドレイン電圧VDは、VBから約０ボルトまで低下すると共に、ソレノイドコイル１３を流れる電流ILは過渡的に上昇し、ソレノイドコイル１３には電流ILによって磁気エネルギーが蓄積させる。
【００２０】
MOSFET（Nch）１４のゲート電圧が０ボルトになると、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇する。つまり、ソレノイドコイル１３の両端には、逆方向に大きな電圧がかかることになる。このソレノイドコイル１３の両端に発生する大きな電圧は、ソレノイドコイル１３に対して並列に接続したフライホイールダイオード１２に電流を流すことによって消滅する。
【００２１】
MOSFET（Nch）１４をスイッチングさせて図２の５部に示すような入力電圧を与える定常状態の場合、スイッチング周期が早いほど、MOSFET（Nch）１４をオフからオンにする時間が短いので、ソレノイドコイル１３の両端に発生する電圧も小さく、フライホイールダイオード１２によりエネルギー消費される量が少ないため素子からの発熱も小さくなる。
【００２２】
ここまでは図１の従来の回路と同じであるが、これに加えて、電流の立下り時間を早くするために、スイッチング用MOSFET（Nch）１４をオフにすると同時にMOSFET（Pch）１１もオフにする。MOSFET（Pch）１１とMOSFET（Nch）１４のゲート電圧が０ボルトになると、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇し、ツェナーダイオード１０の両端に大きな電圧がかかることになる。このツェナーダイオード１０の両端に発生する大きな電圧は、ツェナーダイオードが存在するためにフライホールダイオード１２では消費されず、該ツェナーダイオードですべて消費される。これにより図１に示す従来の回路構成と比べて電流の立下り時間を短くすることができる。さらに、図３に示す回路構成と異なり、MOSFET（Nch）１４をスイッチングしてもMOSFET（Pch）１１をオフしない限り、ツェナーダイオード１０でエネルギー消費はされず、素子の発熱も抑えることができる。なお、コストの低減を考える場合、ツェナーダイオード１０を単独に使用しないで、図５に示すようにクランプツェナーダイオード付きIPD１５を使用することでコストを抑えることができる。
【００２３】
上記の回路構成とすることにより、ソレノイドコイル１３，１７がVBショートした場合、MOSFET（Nch）１４，１８をオフすることにより保護することが可能となる。逆にソレノイドコイル１３，１７がGNDショートした場合は、MOSFET（Pch）１１，クランプツェナーダイオード付きIPD１５をオフすることで保護することが可能となる。さらに、ソレノイドコイル１３，１７の両端がハーネス等によりショートした場合、MOSFET（Nch）１４，１８を過電流保護機能付きの（Nch）IPDに変えることで電流異常を検出することができる。または、コスト的には高くなるが、MOSFET（Nch）１４，１８をIPDに変更せずに、電流検出回路を追加すれば電流異常を検出することができ、かつ、該ソレノイドコイルの流入電流の精度も向上させることができる。
【実施例２】
【００２４】
図６は、本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例２の回路構成を示す。
この回路は、スイッチング用MOSFET（Pch）１９のドレイン側に高圧ポンプのソレノイドコイル２０を接続し、フライホイールダイオード２１をMOSFET（Pch）１９のドレイン側にそのカソードを、GND側にそのアノードを接続し、また、ツェナーダイオード２２をソレノイドコイル２０側にそのカソードを、GND側にそのアノードを接続し、このツェナーダイオード２２と並列にMOSFET（Nch）２３を接続するものである。MOSFET（Pch）１９とMOSFET（Nch）２３のゲートに入力電圧が印加された場合、MOSFET（Pch）１９とMOSFET（Nch）２３が共にオンとなって、ソレノイドコイル２０に電流ILが流れる。この時MOSFET（Pch）１９のドレイン電圧VDは、電源電圧VBから約０ボルトまで低下すると共に、ソレノイドコイル２０を流れる電流ILは過渡的に上昇し、またソレノイドコイル２０には電流ILによって磁気エネルギーが蓄積される。また、MOSFET（Pch）１９のゲート電圧が０ボルトになると、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇する。つまり、ソレノドコイル２０の両端には、逆方向に大きな電圧がかかることになる。このソレノイドコイル２０の両端に発生する大きな電圧は、ソレノイドコイル２０に対して並列に接続したフライホイールダイオード２１に電流を流すことにより消滅する。
【００２５】
MOSFET（Pch）１９をスイッチングさせて図２の５部に示すような入力信号を与える定常状態の場合、スイッチング周期が早いほど、MOSFET（Pch）１９をオフからオンにする時間が短いので、ソレノイドコイル２０の両端に発生する電圧も小さく、フライホイールダイオード２１でエネルギー消費される量が少ないため素子からの発熱も小さくなる。
【００２６】
電流の立下り時間を早くするために、スイッチング用MOSFET（Pch）１９をオフにすると同時にMOSFET（Nch）２３もオフにすると、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇し、ツェナーダイオード２２の両端に大きな電圧がかかる。このツェナーダイオード２２の両端に発生する大きな電圧は、ツェナーダイオード２２が存在するためにフライホールダイオード２１では消費されず、該ツェナーダイオードですべて消費される。これにより図１に示した従来の回路構成と比べて電流の立下り時間を短くすることができる。さらに、図３に示した回路構成と異なり、MOSFET（Pch）１９をスイッチングしてもMOSFET（Nch）２３をオフにしない限り、ツェナーダイオード２２によるエネルギー消費がなされないので素子の発熱を抑えることができる。コストの低減を考える場合、ツェナーダイオード２２を単独に使用せず、図７に示すクランプツェナーダイオード付きIPD２７を使用することでコストを抑えることができる。
【００２７】
上記の回路構成にすることにより、ソレノイドコイル２０，２５がVBショートした場合、MOSFET（Nch）２３，クランプツェナーダイオード付きIPD２７をオフとすることにより保護が可能となる。また、ソレノイドコイル２０，２５がGNDショートした場合、MOSFET（Pch）１９，２４をオフすることにより保護が可能となる。さらに、ソレノイドコイル２０，２５の両端がハーネス等によりショートした場合、MOSFET（Pch）１９，２４を過電流保護機能付きの（Pch）IPDに変えることで電流異常を検出することができる。または、コスト的には高くなるが、MOSFET（Pch）１９，２４をIPDに変更せずに、電流検出回路を追加すれば電流異常を検出することができ、かつ、ソレノイドコイル２０，２５の流入電流の精度も向上させることができる。
【実施例３】
【００２８】
図８は、本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例３の回路構成を示す。
この回路は、スイッチング用MOSFET（Nch）３５のドレイン側に高圧ポンプのソレノイドコイル３０を接続し、フライホイールダイオード３２をMOSFET（Nch）３５のドレイン側にそのアノードを、MOSFET（Pch）２８のソース側にそのカソードを接続し、また、ツェナーダイオード３１を電源電圧VB側にそのアノードを、フライホイールダイオード３２のカソード側にそのカソードを接続し、該ツェナーダイオードと並列にMOSFET（Pch）２８を接続したものである。MOSFET（Pch）２８とMOSFET（Nch）３５のゲートに入力電圧が印加された場合に、MOSFET（Pch）２８とMOSFET（Nch）３５が共にオンとなってソレノイドコイル３０に電流ILが流れる。この時、MOSFET（Nch）３５のドレイン電圧VDは、VBから約０ボルトまで低下すると共に、ソレノイドコイル３０を流れる電流ILは過渡的に上昇し、また該ソレノイドコイルには電流ILによって磁気エネルギーが蓄積させる。
【００２９】
MOSFET（Nch）３５のゲート電圧が０ボルトとなってオフになると、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇する。つまり、ソレノドコイル３０の両端には、逆方向に大きな電圧がかかる。このソレノイドコイル３０の両端に発生する大きな電圧は、該ソレノイドコイルに対して並列に接続したフライホイールダイオード３２に電流を流すことによって消滅する。
【００３０】
MOSFET（Nch）３５をスイッチングさせて図２の５部に示すような入力電圧を与える定常状態の場合、スイッチング周期が早いほど、MOSFET（Nch）３５をオフからオンにする時間が短いので、ソレノイドコイル３０の両端に発生する電圧も小さく、フライホイールダイオード３２でエネルギー消費される量が少ないため素子からの発熱も小さくなる。
【００３１】
電流の立下り時間を早くするために、スイッチング用MOSFET（Nch）３５をオフにすると同時にMOSFET（Pch）２８もオフにすると、MOSFET（Pch）２８とMOSFET（Nch）３５のゲート電圧が０ボルトとなり、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇し、ツェナーダイオード３１の両端に大きな電圧がかかることになる。このツェナーダイオード３１の両端に発生する大きな電圧は、該ツェナーダイオードが存在するためにフライホールダイオード３２では消費されず、該ツェナーダイオードですべて消費される。これにより図１に示す従来の回路構成と比べて、電流の立下り時間を短くすることができる。さらに、図３に示す回路と異なり、MOSFET（Nch）３５をスイッチングしてもMOSFET（Pch）２８をオフとしない限り、ツェナーダイオード３１によるエネルギー消費がなされず、素子の発熱も抑えることができる。コストの低減を考える場合、ツェナーダイオード３１を単独に使用せず、図９に示すようにクランプツェナーダイオード付きIPD３８を使用することでコストを抑えることができる。
【００３２】
上記の回路構成では、ソレノイドコイル３０，３６がGNDショートした場合に保護することができない。しかし、ソレノイドコイル３０，３６の両端がハーネス等によりショートした場合は、MOSFET（Nch）３５，４２を過電流保護機能付きの（Pch）IPDに変えることで電流異常を検出することができる。または、コスト的には高くなるが、MOSFET（Nch）３５，４２を前記IPDに変更せずに、電流検出回路を追加すれば電流異常を検出することができ、かつ、該ソレノイドコイルの流入電流の精度も向上させることができる。
【実施例４】
【００３３】
図１０は、本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例４の回路構成を示す。
この回路は、スイッチング用MOSFET（Pch）４３のドレイン側に高圧ポンプのソレノイドコイル４４が接続され、フライホイールダイオード４５をMOSFET（Pch）のドレイン側にそのカソードをMOSFET（Nch）４８のソース側にそのアノードを接続し、また、ツェナーダイオード４７をフライホールダイオード４５のアノード側にそのアノードを、GND側にそのカソードを接続し、このツェナーダイオードと並列にMOSFET（Nch）４８を接続したものである。
【００３４】
MOSFET（Pch）４３とMOSFET（Nch）４８のゲートに入力電圧が印加された場合、MOSFET（Pch）４３とMOSFET（Nch）４８が共にオンになって、ソレノイドコイル４４に電流ILが流れる。この時、MOSFET（Pch）４３のドレイン電圧VDは、電源電圧VBから約０ボルトまで低下すると共に、ソレノイドコイル４４を流れる電流ILは過渡的に上昇し、またソレノイドコイル４４には電流ILによって磁気エネルギーが蓄積させる。また、MOSFET（Pch）４３のゲート電圧が０ボルトになるとオフになり、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇し、ソレノドコイル４４の両端には逆方向に大きな電圧がかかることになる。このソレノイドコイル４４の両端に発生する大きな電圧は、ソレノイドコイル４４に対して並列に接続したフライホイールダイオード４５に電流を流すことによって消滅する。
【００３５】
MOSFET（Pch）４３をスイッチングさせて図２の５部に示すような入力信号を与える定常状態となった場合、スイッチング周期が早いほどMOSFET（Pch）４３をオフからオンにする時間が短いので、ソレノイドコイル４４の両端に発生する電圧も小さく、フライホイールダイオード４５でエネルギー消費される量が少ないため素子からの発熱も小さくなる。
【００３６】
電流の立下り時間を早くするために、スイッチング用MOSFET（Pch）４３をオフすると同時にMOSFET（Nch）４８もオフすると、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇し、ツェナーダイオード４７の両端に大きな電圧がかかることになる。このツェナーダイオード４７の両端に発生する大きな電圧は、該ツェナーダイオードが存在するためにフライホールダイオード４５では消費されず、該ツェナーダイオードですべて消費される。これにより図１に示す従来の回路構成と比べて電流の立下り時間を短くすることができる。さらに、図３に示す回路構成と異なり、MOSFET（Pch）４３をスイッチングしてもMOSFET（Nch）４８をオフしない限り、ツェナーダイオード４７によるエネルギーの消費はされず、素子の発熱も抑えることができる。コスト低減を考える場合、ツェナーダイオード４７を単独に使用せず、図１１に示すようにクランプツェナーダイオード付きＩＰＤ５３を使用することによりコストを抑えることができる。
【００３７】
上記の回路構成にした場合、ソレノイドコイル４４，５１がVBショートした場合に保護することができない。しかし、ソレノイドコイル４４，５１の両端がハーネス等によりショートした場合、MOSFET（Pch）４３，５０を過電流保護機能付きの（Pch）IPDに変えることにより電流異常を検出することができる。または、コスト的には高くなるが、MOSFET（Pch）４３，５０を前記IPDに変更せずに、電流検出回路を追加すれば電流異常を検出することができ、かつ、ソレノイドコイル４４，５１の流入電流の精度も向上させることができる。
【実施例５】
【００３８】
図１２は、本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例５の回路構成を示す。
この回路は、スイッチング用MOSFET（Pch）５７のドレイン側に高圧ポンプのソレノイドコイル５８が接続され、フライホイールダイオード６０をMOSFET（Pch）５７のドレイン側にそのカソードをGND側にそのアノードを接続し、実施例２の場合と異なり、ツェナーダイオードを接続せずにMOSFET（Nch）５９を接続し、このMOSFET（Nch）５９のドレイン側にダイオード５６と昇圧用電解コンデンサ６１を直列に接続したものである。
【００３９】
MOSFET（Nch）５９とMOSFET（Pch）５７のゲートに入力電圧が印加された場合に、MOSFET（Nch）５９とMOSFET（Pch）５７が共にオンとなってソレノイドコイル５８に電流ILが流れる。この時、MOSFET（Pch）５７のドレイン電圧VDは、電源電圧VBから約０ボルトまで低下すると共に、ソレノイドコイル５８を流れる電流ILは過渡的に上昇し、また、ソレノイドコイルには電流ILによって磁気エネルギーが蓄積される。
【００４０】
MOSFET（Pch）５７のゲート電圧が０ボルトになるとオフとなり、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇し、ソレノドコイル５８の両端には、逆方向に大きな電圧がかかる。このソレノイドコイル５８の両端に発生する大きな電圧は、該ソレノイドコイルに対して並列に接続されたフライホイールダイオード６０に電流を流すことによって消滅する。
【００４１】
MOSFET（Pch）５７をスイッチングさせて図２の５部に示すような入力電圧を与える定常状態の場合、スイッチング周期が早いほど、MOSFET（Pch）５７をオフからオンにする時間が短いので、ソレノイドコイル５８の両端に発生する電圧も小さく、フライホイールダイオード６０によりエネルギー消費される量が少ないため素子からの発熱も小さくなる。
【００４２】
電流の立下り時間を早くするために、スイッチング用MOSFET（Pch）５７をオフすると同時にMOSFET（Nch）５９もオフすると、MOSFET（Pch）５７とMOSFET（Nch）５９のゲート電圧が０ボルトとなり、前記電磁エネルギーによる自己誘導起電力（e＝L * ΔIL ／Δｔ）によって、磁束の変化を妨げる方向に電流を流そうとする力が働き、VDの電位は上昇する。この上昇した電位を、昇圧回路用電解コンデンサ６１に戻すことにより、電流の立下り時間を短くすることができる。さらに、図３に示す回路と異なり、ツェナーダイオードを使用しないため素子の発熱も抑えることができる。  
【００４３】
上記の回路構成にすることにより、ソレノイドコイル５８がVBショートした場合、MOSFET（Nch）５９をオフにすることで保護することが可能となる。また、ソレノイドコイル５８がGNDショートした場合は、MOSFET（Pch）５７をオフにすることで保護することが可能となる。さらに、ソレノイドコイル５８の両端がハーネス等によりショートした場合、MOSFET（Pch）５７を過電流保護機能付きの（Pch）IPDに変えることで電流異常を検出することができる。または、コスト的には高くなるが、MOSFET（Pch）５７をIPDに変更せずに、電流検出回路を追加すれば電流異常を検出することができ、かつ、該ソレノイドコイルの流入電流の精度も向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、エンジン用高圧ポンプだけではなく、ソレノイドコイルに通電して得られる磁気力を利用して駆動させるアクチュエータ全般において、流入電流の立下り時間を早くさせる要求があるものに適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】エンジン用高圧ポンプ駆動回路の従来の回路構成を示す。
【図２】エンジン用高圧ポンプ駆動回路における代表的な入力電圧波形と流入電流波形を示す。
【図３】エンジン用高圧ポンプ駆動回路について、ツェナーダイオードを追加した従来の回路構成を示す。
【図４】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例１の回路構成を示す。
【図５】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例１の変形例の回路構成を示す。
【図６】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例２の回路構成を示す。
【図７】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例２の変形例の回路構成を示す。
【図８】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例３の回路構成を示す。
【図９】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例３の変形例の回路構成を示す。
【図１０】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例４の回路構成を示す。
【図１１】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例４の変形例の回路構成を示す。
【図１２】本発明のエンジン用高圧ポンプ駆動回路の実施例５の回路構成を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１：  フライホイール用ダイオード
２：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
３：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
４：  電流立上がり期間
５：  電流一定期間（定常状態）
６：  電流立下り期間
７：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
８：  ツェナーダイオード
９：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
１０：  ツェナーダイオード
１１：  スイッチング素子（MOSFET（Pch））
１２：  フライホイールダイオード
１３：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
１４：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
１５：  スイッチング素子（クランプツェナーダイオード付きIPD）
１６：  フライホイールダイオード
１７：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
１８：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
１９：  スイッチング素子（MOSFET（Pch））
２０：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
２１：  フライホイール用ダイオード
２２：  ツェナーダイオード
２３：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
２４：  スイッチング素子（MOSFET（Pch））
２５：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
２６：  フライホイールダイオード
２７：  スイッチング素子（クランプツェナーダイオード付きIPD）
２８：  スイッチング素子（MOSFET（Pch））
２９：  抵抗
３０：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
３１：  ツェナーダイオード
３２：  フライホイールダイオード
３３：  抵抗
３４：  スイッチング素子（トランジスタ）
３５：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
３６：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
３７：  抵抗
３８：  スイッチング素子（クランプツェナーダイオード付きIPD）
３９：  抵抗
４０：  フライホイールダイオード
４１：  スイッチング素子（トランジスタ）
４２：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
４３：  スイッチング素子（MOSFET（Pch））
４４：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
４５：  フライホイールダイオード
４６：  抵抗
４７：  ツェナーダイオード
４８：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
４９：  スイッチング素子（トランジスタ）
５０：  スイッチング素子（MOSFET（Pch））
５１：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
５２：  フライホイールダイオード
５３：  スイッチング素子（クランプツェナーダイオード付きIPD）
５４：  抵抗
５５：  スイッチング素子（トランジスタ）
５６：  ダイオード
５７：  スイッチング素子（MOSFET（Pch））
５８：  インダクタンスを有する負荷（ソレノイドコイル）
５９：  スイッチング素子（MOSFET（Nch））
６０：  フライホイールダイオード
６１：  昇圧用電解コンデンサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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