(57)【要約】【課題】サージ電圧からスイッチング素子を保護することと、逆接続された直流電源からスイッチング素子を保護することとの両立を図る駆動回路を提供する。【解決手段】ＩＣ１１をバイパスしてステッピングモータ２と直流電源３とを接続するバイパス配線１３上に、サージ吸収用ダイオード１５および逆接保護用ツェナーダイオード１６を設ける。サージ吸収用ダイオード１５は、ステッピングモータ２から直流電源３への電流の流れを許容することで、ステッピングモータ２にて発生したサージ電圧からＩＣ１１を保護する。逆接保護用ツェナーダイオード１６は、ステッピングモータ２から直流電源３に向かう電流のうちツェナー電圧以上の電圧であるサージ電圧による電流の流れは許容しつつも、逆接続された直流電源３による電流の流れは阻止することで、逆接続された直流電源３からＩＣ１１を保護する。【選択図】図１
2008017548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から電力供給され、負荷の駆動を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子と前記負荷とを接続する制御配線と、
前記スイッチング素子をバイパスして前記負荷と前記直流電源とを接続するバイパス配線と、
前記バイパス配線上に設けられ、前記直流電源から前記負荷への電流の流れを阻止しつつも、前記負荷から前記直流電源への電流の流れを許容することで、前記負荷にて発生したサージ電圧から前記スイッチング素子を保護するサージ吸収用ダイオードと、
前記バイパス配線上に設けられ、前記負荷から前記直流電源に向かう電流のうちツェナー電圧以上の電圧である前記サージ電圧による電流の流れを許容しつつ、逆接続された前記直流電源による電流の流れを阻止することで、前記逆接続された直流電源から前記スイッチング素子を保護する逆接保護用ツェナーダイオードと、
を備える駆動回路。
【請求項２】
前記逆接保護用ツェナーダイオードは、サージ吸収用ダイオードに対して前記直流電源の側に設けられている請求項１記載の駆動回路。
【請求項３】
前記逆接保護用ツェナーダイオードは、サージ吸収用ダイオードに対して前記負荷の側に設けられている請求項１記載の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷の駆動を制御するスイッチング素子を備えた駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１等にて記載されている如く、直流電源と、直流電源から電力供給されて負荷の駆動を制御するスイッチング素子と、スイッチング素子と負荷とを接続する制御配線とを備える駆動回路が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３０３７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述の駆動回路では、負荷にてサージ電圧が発生した場合に、そのサージ電圧がスイッチング素子に印加されてスイッチング素子が破壊するとの問題を有する。この問題に対し、本願の発明者は図３（ａ）に示す次の改良を検討した。すなわち、スイッチング素子１１をバイパスして負荷２と直流電源３とを接続するバイパス配線１３を設け、そのバイパス配線１３上にサージ吸収用ダイオード１５を設けた。これによれば、負荷２にて発生したサージ電圧による電流は、スイッチング素子１１をバイパスして直流電源３に流れることとなるので、スイッチング素子１１を保護することができる。
【０００５】
しかし、このように改良した図３（ａ）の駆動回路１０においては、次の新たな問題が生じることが分かった。すなわち、図３（ｂ）に示す如く直流電源３を逆に接続してしまった場合に、直流電源３からの電流がバイパス配線１３を流れて（図３（ｂ）中の矢印２６参照）負荷２には流れなくなる（図３（ｂ）中の矢印２５参照）。すると、矢印２５の電流に対する電気抵抗は、負荷２を流れる場合に比べて極めて小さくなるため、スイッチング素子１１に大電流が流れてしまうこととなり、スイッチング素子１１の破損を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、サージ電圧からスイッチング素子を保護することと、逆接続された直流電源からスイッチング素子を保護することとの両立を図る駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１から３のいずれか一項記載の発明では、スイッチング素子をバイパスして負荷と直流電源とを接続するバイパス配線上に、サージ吸収用ダイオードおよび逆接保護用ツェナーダイオードを設ける。サージ吸収用ダイオードは、直流電源から負荷への電流の流れを阻止しつつ、負荷から直流電源への電流の流れを許容することで、負荷にて発生したサージ電圧からスイッチング素子を保護する。逆接保護用ツェナーダイオードは、負荷から直流電源に向かう電流のうちツェナー電圧以上の電圧であるサージ電圧による電流の流れを許容しつつ、逆接続された直流電源による電流の流れを阻止することで、逆接続された直流電源からスイッチング素子を保護する。
【０００８】
この構成によれば、直流電源を逆に接続した場合であっても、直流電源からの電流がバイパス配線を流れることは、逆接保護用ツェナーダイオードにより阻止される。その結果、直流電源からの電流は電気抵抗が大きい負荷に流れることとなるため、スイッチング素子に大電流が流れてしまうことを防止でき、スイッチング素子の破損を回避できる。また、負荷にてサージ電圧が発生したとしても、ツェナー電圧以上となるサージ電圧による電流は逆接保護用ツェナーダイオードを流れるので、サージ電圧による電流がバイパス配線を流れることによりスイッチング素子にサージ電圧が印加されることを回避でき、スイッチング素子を保護できる。
【０００９】
すなわち、逆接保護用ツェナーダイオードは、サージ電圧による電流の流れを許容することでサージ電圧からスイッチング素子を保護するように機能するとともに、逆接続された直流電源からの電流の流れを阻止することで逆接続の直流電源からスイッチング素子を保護するように機能する。よって、サージ電圧からスイッチング素子を保護することと、逆接続された直流電源からスイッチング素子を保護することとの両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による駆動回路を図１に示す。本第１実施形態に係る駆動回路１は、エンジン駆動の二輪車に搭載されたＥＣＵ（電子制御装置）に設けられている。なお、当該ＥＣＵは、エンジンの点火装置の作動を制御する点火制御と、エンジンの燃料噴射装置の作動を制御する燃料噴射制御とを行うものである。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、駆動回路１は、ユニポーラ式のステッピングモータ２を駆動するための回路であり、当該ステッピングモータ２は特許請求の範囲に記載の「負荷」に相当する。そして、駆動回路１は、ＩＣ（集積回路）１１、制御配線１２、バイパス配線１３、電源配線１４、サージ吸収用ダイオード１５および逆接保護用ツェナーダイオード１６を備える。なお、ＩＣ１１は特許請求の範囲に記載の「スイッチング素子」に相当する。
【００１２】
ＩＣ１１は、スイッチング素子としてのトランジスタ等が集積された回路であり、ステッピングモータ２の駆動を制御する。そして、ＩＣ１１の出力端子は、ステッピングモータ２とＩＣ１１とを接続する制御配線１２を介して、ステッピングモータ２のコイルの両端に各々接続されている。また、図１（ａ）中の符号４は、ステッピングモータ２のコイルの中性点に励磁電流を供給する電源配線を示している。
【００１３】
電源配線１４は、直流電源３とＩＣ１１とを接続する電気配線であり、ＩＣ１１は、直流電源３からの電力供給により作動する。そして、ＩＣ１１のスイッチング作動にともなって、直流電源３からの電流が、電源配線４を介してステッピングモータ２のコイルに流れる。このように、ＩＣ１１のスイッチング作動によりステッピングモータ２の駆動は制御される。
【００１４】
バイパス配線１３は、ＩＣ１１をバイパスしてステッピングモータ２と直流電源３とを接続する電気配線であり、制御配線１２の各々から分岐して電源配線１４に接続されている。そして、バイパス配線１３上にはサージ吸収用ダイオード１５が設けられている。また、バイパス配線１３上のうちサージ吸収用ダイオード１５に対して直流電源３の側には、逆接保護用ツェナーダイオード１６が設けられている。
【００１５】
サージ吸収用ダイオード１５は、カソードが直流電源３のプラス極側、アノードがステッピングモータ２側となる向きに設けられている。従って、駆動回路１の通常作動時には直流電源３からの電流が制御配線１２に流れることは阻止される。
また、逆接保護用ツェナーダイオード１６は、カソードがステッピングモータ２側、アノードが直流電源３のプラス極側となる向きに設けられている。この逆接保護用ツェナーダイオード１６は、ツェナー電圧が直流電源３の電圧（例えば１２Ｖ）よりも高い値（例えば２０Ｖ）となるように選定されている。
【００１６】
次に、駆動回路１の作動を説明する。
＜通常作動時＞
直流電源３から電力供給されたＩＣ１１がスイッチング作動することにより、直流電源３からの電流が、電源配線４を介してステッピングモータ２のコイルに流れる状態と、流れない状態とに切り替える。このように、ＩＣ１１のスイッチング作動によりステッピングモータ２の駆動を制御する。なお、サージ吸収用ダイオード１５により直流電源３からの電流が制御配線１２に流れることは阻止されるので、ＩＣ１１によるステッピングモータ２の駆動制御が妨げられることはない。
【００１７】
＜電源逆接時＞
ここで、図１（ｂ）に示すように、直流電源３を電源配線１４に接続するにあたり、プラス極とマイナス極とを逆に接続してしまう場合がある。特に、車両に搭載された直流電源３としてのバッテリーは、車両に脱着可能に搭載されておりユーザーが取り外す頻度が高く、それ故に上述の電源逆接してしまうことが頻繁に生じる。そして、直流電源３を逆に接続したことによりＩＣ１１が破損してしまうことは、実用性が著しく損なわれてしまう。この問題に対し上述の構成による駆動回路１によれば、次に説明する如くＩＣ１１を保護することができる。
【００１８】
すなわち、直流電源３を逆に接続した場合であっても、直流電源３からの電流がバイパス配線１３を流れることは、逆接保護用ツェナーダイオード１６により阻止される（図１（ｂ）中の矢印２１参照）。その結果、直流電源３からの電流は電気抵抗が大きいステッピングモータ２に流れる（図１（ｂ）中の矢印２２参照）こととなるため、ＩＣ１１に大電流が流れてしまうことを防止でき、ＩＣ１１の破損を回避できる。因みに、本実施形態に係るステッピングモータ２の電気抵抗は約８０オームである。
【００１９】
＜サージ電圧発生時＞
ステッピングモータ２にてサージ電圧が発生した場合には、ツェナー電圧以上となるサージ電圧による電流は逆接保護用ツェナーダイオード１６を流れる。そのため、サージ電圧による電流がバイパス配線１３を流れることによりＩＣ１１にサージ電圧が印加されることを回避でき、ＩＣ１１を保護できる。
【００２０】
以上により、本第１実施形態によれば、逆接保護用ツェナーダイオード１６は、サージ電圧による電流の流れは許容することでサージ電圧からＩＣ１１を保護するように機能する。さらに、逆接保護用ツェナーダイオード１６は、逆接続された直流電源３からの電流の流れは阻止することで逆接続の直流電源３からＩＣ１１を保護するように機能する。よって、サージ電圧からＩＣ１１を保護することと、逆接続された直流電源３からＩＣ１１を保護することとの両立を図ることができる。
【００２１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図２に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００２２】
上述の第１実施形態では、逆接保護用ツェナーダイオード１６は、バイパス配線１３上のうちサージ吸収用ダイオード１５に対して直流電源３の側（電源配線１４の側）に設けられている。これに対し、本第２実施形態では、図２（ａ）に示す如く、逆接保護用ツェナーダイオード１６は、バイパス配線１３上のうちサージ吸収用ダイオード１５に対してステッピングモータ２の側（制御配線１２の側）に設けられている。
【００２３】
なお、上述の第１実施形態では、逆接保護用ツェナーダイオード１６は１つ設けられているのに対し、本第２実施形態では、ステッピングモータ２のコイル両端に各々設けられた制御配線１２から分岐したバイパス配線１３の各々に、逆接保護用ツェナーダイオード１６が設けられている。従って、第１実施形態によれば、第２実施形態の場合に比べて逆接保護用ツェナーダイオード１６の部品点数を少なくできる。
【００２４】
以上の構成による本第２実施形態によれば、上述の第１実施形態と同様の効果が発揮される。すなわち、直流電源３を逆に接続した場合であっても、直流電源３からの電流がバイパス配線１３を流れることは、逆接保護用ツェナーダイオード１６により阻止される（図１（ｂ）中の矢印２３参照）。その結果、直流電源３からの電流は電気抵抗が大きいステッピングモータ２に流れる（図１（ｂ）中の矢印２４参照）こととなるため、ＩＣ１１に大電流が流れてしまうことを防止でき、ＩＣ１１の破損を回避できる。
【００２５】
（他の実施形態）
上述の第１実施形態に係る逆接保護用ツェナーダイオード１６は１つのみ設けられているが、バイパス配線１３上のうちサージ吸収用ダイオード１５に対して直流電源３の側（電源配線１４の側）に逆接保護用ツェナーダイオード１６を配置しつつ、複数のバイパス配線１３の各々に逆接保護用ツェナーダイオード１６を設けるようにしてもよい。
また、上述の第１および第２実施形態に係る駆動回路１は、ステッピングモータ２、電源配線４および直流電源３を構成に含んでいないが、これらのステッピングモータ２、電源配線４および直流電源３のうち少なくとも１つを駆動回路１の構成に含ませるようにしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態による駆動回路を示す回路図であり、（ａ）は通常作動時の状態を示し、（ｂ）は直流電源を逆に接続した状態を示す。
【図２】本発明の第１実施形態による駆動回路を示す回路図であり、（ａ）は通常作動時の状態を示し、（ｂ）は直流電源を逆に接続した状態を示す。
【図３】本願の発明者が本発明に先立って検討した駆動回路を示す回路図であり、（ａ）は通常作動時の状態を示し、（ｂ）は直流電源を逆に接続した状態を示す。
【符号の説明】
【００２７】
１：駆動回路、２：ステッピングモータ（負荷）、３：直流電源、４：電源配線、１１：ＩＣ（スイッチング素子）、１２：制御配線、１３：バイパス配線、１４：電源配線、１５：サージ吸収用ダイオード、１６：逆接保護用ツェナーダイオード。
【図１】
2008017548.tif 000003
【図２】
2008017548.tif 000004
【図３】
2008017548.tif 000005