(57)【要約】【課題】相互に逆位相でオン・オフ制御される少なくとも一対のスイッチング素子を有する誘導性負荷駆動装置において、これら素子が同時にオンとなる確率を減少させる。【解決手段】駆動スイッチング素子ＳＷ１と、該素子ＳＷ１がオフしたときに生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子Ｄ，ｄと、該フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、該素子ＳＷ１，ＳＷ２の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備え、該制御部ＣＮＴは、駆動指令ＣＭＤに従った素子ＳＷ１のオン時間を決定する決定機能３と、決定された決定オン時間の、所定のオン時間に対する大小を判定する判定機能４とを有し、決定オン時間が、所定のオン時間よりも大であるときに素子ＳＷ２に対するオン・オフ制御を実行し、所定のオン時間よりも小であるときには素子ＳＷ２に対するオン・オフ制御を停止する。【選択図】　　　図６
2004135378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、該駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、該電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、を備える誘導性負荷駆動装置の駆動方法において、
前記駆動スイッチング素子により前記誘導性負荷を駆動する通電オン時間が、所定のオン時間よりも大であるときに、前記バイパススイッチング素子を能動状態にするバイパス・オンモード、および
前記駆動スイッチング素子により前記誘導性負荷を駆動する前記通電オン時間が、前記所定のオン時間よりも小であるときに、前記バイパススイッチング素子を非能動状態にするバイパス・オフモード、のいずれか一方のモードで前記誘導性負荷を駆動することを特徴とする誘導性負荷駆動方法。
【請求項２】
ＰＷＭ制御が行われるとき、前記通電オン時間の前記所定のオン時間に対する大小を、該ＰＷＭ制御におけるオン−デューティの大小によって決定することを特徴とする請求項１に記載の誘導性負荷駆動方法。
【請求項３】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、
前記電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部と、を備える誘導性負荷駆動装置において、
前記スイッチング素子制御部は、外部からの前記誘導性負荷に対する駆動指令を受けて、該駆動指令に従った前記駆動スイッチング素子のオン時間を決定する決定機能と、該決定機能により決定された決定オン時間の、所定のオン時間に対する大小を判定する判定機能とを有し、ここに、該スイッチング素子制御部は、
（ｉ）前記決定オン時間が前記所定のオン時間よりも大であるときに、前記バイパススイッチング素子に対するオン・オフ制御を実行し、
（ｉｉ）前記決定オン時間が前記所定のオン時間よりも小であるときに、前記バイパススイッチング素子に対するオン・オフ制御を停止することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【請求項４】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、
前記電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部と、を備える誘導性負荷駆動装置において、
前記スイッチング素子制御部は、外部からの前記誘導性負荷に対する駆動指令を受けて、該駆動指令に従った前記駆動スイッチング素子のオン時間を決定する決定機能を有すると共に、オン時間計測／判定手段を具備し、
該オン時間計測／判定手段は、（ｉ）前記決定機能により決定された決定オン時間に従って前記駆動スイッチング素子に印加される駆動制御信号が、所定のオン時間よりも大であると判定したときに、前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からの駆動制御信号を通過させ、（ｉｉ）前記決定機能により決定された前記決定オン時間に従って前記駆動スイッチング素子に印加される駆動制御信号が、前記所定のオン時間よりも小であると判定したときに、前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からの駆動制御信号を遮断することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子制御部からの前記バイパススイッチング素子に対する前記駆動制御信号の通過または遮断を行う通過／遮断手段を有することを特徴とする請求項４に記載の誘導性負荷駆動装置。
【請求項６】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、
前記電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対するＰＷＭ制御を行うスイッチング素子制御部と、を備える誘導性負荷駆動装置において、
前記スイッチング素子制御部は、外部からの前記誘導性負荷に対する駆動指令を受けて、該駆動指令に従った前記駆動スイッチング素子のオン−デューティを決定する決定機能と、該決定機能により決定された決定オン−デューティの、所定のオン−デューティに対する大小を判定する判定機能とを有し、ここに、該スイッチング素子制御部は、
（ｉ）前記決定オン−デューティが前記所定のオン−デューティよりも大であるときに、前記バイパススイッチング素子に対するオン・オフ制御を実行し、
（ｉｉ）前記決定オン−デューティが前記所定のオン−デューティよりも小であるときに、前記バイパススイッチング素子に対するオン・オフ制御を停止することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【請求項７】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、
前記電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対するＰＷＭ制御を行うスイッチング素子制御部と、を備える誘導性負荷駆動装置において、
前記スイッチング素子制御部は、外部からの前記誘導性負荷に対する駆動指令を受けて、該駆動指令に従った前記駆動スイッチング素子のオン−デューティを決定する決定機能を有すると共に、オン−デューティ計測／判定手段を具備し、
該オン−デューティ計測／判定手段は、（ｉ）前記決定機能により決定された決定オン−デューティに従って前記駆動スイッチング素子に印加されるＰＷＭ駆動制御信号が、所定のオン−デューティよりも大であると判定したときに、前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からのＰＷＭ駆動制御信号を通過させ、（ｉｉ）前記決定機能により決定された決定オン−デューティに従って前記駆動スイッチング素子に印加されるＰＷＭ駆動制御信号が、所定のオン−デューティよりも小であると判定したときに、前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からのＰＷＭ駆動制御信号を遮断することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【請求項８】
前記スイッチング素子制御部からの前記バイパススイッチング素子に対する前記ＰＷＭ駆動制御信号の通過または遮断を行う通過／遮断手段を有することを特徴とする請求項７に記載の誘導性負荷駆動装置。
【請求項９】
前記オン−デューティ計測／判定手段は、前記駆動スイッチング素子に印加されるＰＷＭ駆動制御信号を積分する積分回路と、該積分回路の出力を所定の規定値と比較する比較器とからなる請求項７に記載の誘導性負荷駆動装置。
【請求項１０】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、
前記電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部と、を備える誘導性負荷駆動装置において、
前記スイッチング素子制御部は、外部からの前記誘導性負荷に対する駆動指令を受けて、該駆動指令に従った前記駆動スイッチング素子のオン時間またはオン−デューティを決定する決定機能と、該決定機能により決定された決定オン時間またはオン−デューティの、所定のオン時間またはオン−デューティに対する大小を判定する判定機能と共に、前記誘導性負荷の負荷電流を検出する負荷電流検出手段を備え、ここに該スイッチング素子制御部は、
（ｉ）前記の検出された負荷電流が、所定の電流値よりも大であると判定したときに、前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からの駆動制御信号を印加し、（ｉｉ）前記の検出された負荷電流が、前記所定の電流値よりも小であると判定したときに、前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からの駆動制御信号を印加しないことを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【請求項１１】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、
前記電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部と、を備える誘導性負荷駆動装置において、
前記スイッチング素子制御部は、外部からの前記誘導性負荷に対する駆動指令を受けて、該駆動指令に従った前記駆動スイッチング素子のオン時間またはオン−デューティを決定する決定機能を有すると共に、前記誘導性負荷の負荷電流を検出する負荷電流検出手段ならびにその負荷電流の検出と大小判定を行う負荷電流検出／判定手段を具備し、
該負荷電流検出／判定手段は、（ｉ）前記の検出された負荷電流が、所定の電流値よりも大であると判定したときに、前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からの駆動制御信号を通過させ、（ｉｉ）前記の検出された負荷電流が、前記所定の電流値よりも小であると判定したときに、前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からの駆動制御信号を遮断することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【請求項１２】
前記負荷電流検出／判定手段は、前記負荷電流をモニターし、その電流値を電圧値に変換する電流検出アンプと、該電流検出アンプの出力を所定の規定値と比較する比較器とからなることを特徴とする請求項１１に記載の誘導性負荷駆動装置。
【請求項１３】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、
前記電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、
前記バイパススイッチング素子をなすＭＯＳトランジスタのゲート電圧を引き上げるプリドライバと、
前記プリドライバの電源電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部と、を備える誘導性負荷駆動装置において、
前記スイッチング素子制御部は、外部からの前記誘導性負荷に対する駆動指令を受けて、該駆動指令に従った前記駆動スイッチング素子のオン時間またはオン−デューティを決定する決定機能と、該決定機能により決定された決定オン時間またはオン−デューティの、所定のオン時間またはオン−デューティに対する大小を判定する判定機能とを有し、ここに該スイッチング素子制御部は、
（ｉ）前記所定のオン時間またはオン−デューティが、所定の規定値よりも大であると判定したとき、前記昇圧回路の電流能力を通常より増大させて前記バイパススイッチング素子に対するオン・オフ制御を実行し、（ｉｉ）前記所定のオン時間またはオン−デューティが、前記所定の規定値よりも小であると判定したとき、前記昇圧回路の電流能力を通常に戻して前記バイパススイッチング素子に対するオン・オフ制御を停止することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【請求項１４】
誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子と、
前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、
前記電流吸収素子と並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、
前記バイパススイッチング素子をなすＭＯＳトランジスタのゲート電圧を引き上げるプリドライバと、
前記プリドライバの電源電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部と、を備える誘導性負荷駆動装置において、
前記スイッチング素子制御部は、外部からの前記誘導性負荷に対する駆動指令を受けて、該駆動指令に従った前記駆動スイッチング素子のオン時間またはオン−デューティを決定する決定機能を有すると共に、オン時間計測／判定手段を、具備し、
該オン時間計測／判定手段は、（ｉ）前記決定機能により決定された決定オン時間に従って前記駆動スイッチング素子に印加される駆動制御信号が、所定のオン時間よりも大であると判定したとき、前記昇圧回路の電流能力を通常より増大させると共に前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からの駆動制御信号を通過させ、（ｉｉ）前記決定機能により決定された前記決定オン時間に従って前記駆動スイッチング素子に印加される駆動制御信号が、前記所定のオン時間よりも小であると判定したとき、前記昇圧回路の電流能力を通常に戻すと共に前記バイパススイッチング素子に対する前記スイッチング素子制御部からの駆動制御信号を遮断することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【請求項１５】
前記昇圧回路はチャージポンプからなり、前記決定オン時間に従って前記駆動スイッチング素子に印加される駆動制御信号が、前記所定のオン時間よりも大であると判定したとき、前記チャージポンプの動作周波数を増大させることを特徴とする請求項１４に記載の誘導性負荷駆動装置。
【請求項１６】
誘導性負荷を含む平滑回路に通電する駆動スイッチング素子と、前記駆動スイッチング素子がオフしたときに前記誘導性負荷により生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子と、前記電流吸収素子に並列接続され前記電流吸収素子に流れる前記フライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子と、前記平滑回路の出力電圧を監視し所定の出力電圧になるように前記駆動スイッチング素子および前記バイパススイッチング素子の各々に対してＰＷＭ制御を行うスイッチング素子制御部とによりスイッチングレギュレータを構成する誘導性負荷駆動装置において、
前記の監視した出力電圧に基づいて前記ＰＷＭ制御におけるオン−デューティを検出するオン−デューティ検出手段を設け、ここに前記スイッチング素子制御部は、
（ｉ）前記オン−デューティ検出手段により検出されたオン−デューティが、所定の規定値よりも大であるときに、前記ＰＷＭ制御を実行し、
（ｉｉ）前記オン−デューティ検出手段により検出されたオン−デューティが、前記所定の規定値よりも小であるときに、前記ＰＷＭ制御を停止することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルに代表される誘導性負荷を駆動するための誘導性負荷駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コイルに代表される誘導性負荷としては、ソレノイドやモータが一般的である。さらには、スイッチングレギュレータの平滑回路の一部となるコイルなどもある。
【０００３】
これらの誘導性負荷を駆動する誘導性負荷駆動装置（以下、単に駆動装置とも称する）は、該誘導性負荷に通電すべき駆動電流をオン・オフするための駆動スイッチング素子を少なくとも備える。
【０００４】
さらに、該駆動スイッチング素子がオンからオフに切り換わるときに該誘導性負荷の両端に発生する逆起電力に起因して流れるフライバック電流を吸収するための電流吸収素子も備える。この電流吸収素子は一般にフライホイールダイオードとして周知である。
【０００５】
さらにまた、上記電流吸収素子に上記フライバック電流が流れるときに生ずる発熱を低減するために、上記駆動スイッチング素子と逆位相でオン・オフするバイパススイッチング素子も、該電流吸収素子と並列に、設けられる。これにより、いわゆるフライバック電流バイパス制御が実現され、既に広く利用されている。以下、図面を参照しながら説明する。
【０００６】
図２５は一般的な誘導性負荷駆動装置の一例を示す図である。
【０００７】
本図において、参照番号１は、上記の誘導性負荷Ｌｓの１つであるソレノイドを駆動するための誘導性負荷駆動装置を表す。
【０００８】
この駆動装置１は、ソレノイドＬｓに通電すべき駆動電流Ｉをオン・オフするための駆動スイッチング素子ＳＷ１と、そのオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴ（ｃｏｎｔｒｏｌ）と、素子ＳＷ１がオンからオフに切り替わる際に生ずる上記のフライバック電流ｉを吸収する電流吸収素子（フライホイールダイオードＤ）とから構成される。このような構成では、そのフライホイールダイオードＤの順方向電圧Ｖｆと、フライバック電流ｉとの積に基づく電力による上述の発熱が問題となることから、該電流ｉをバイパスさせる上述のフライバック電流バイパス制御が採用されるようになった。
【０００９】
図２６は一般的なバイパス制御形の誘導性負荷駆動装置の一例を示す図である。すなわち、フライバック電流バイパス制御形の誘導性負荷駆動装置２である。
【００１０】
本図の構成は、図２５の構成をベースにしたものである。なお、全図を通じて同様の構成要素には同一の参照番号または記号を付して示す。
【００１１】
したがって図２６において新たに示されるのは、バイパススイッチング素子ＳＷ２であり、上記の素子ＳＷ１と共に、上記のスイッチング素子制御部ＣＮＴによりオン・オフ制御される。なお本図では、図２５のダイオードＤに代えて、素子ＳＷ２をなすパワーＭＯＳトランジスタのボディーダイオードｄが用いられている。これら素子ＳＷ１とＳＷ２は、制御部ＣＮＴによって相互に逆位相で、すなわち相補的に、駆動される。
【００１２】
図２６の駆動装置２によれば、フライバック電流ｉがダイオードｄを流れようとするとき、そのとき同時にオンとなった素子ＳＷ２にその電流ｉがバイパスされ、上述したダイオードｄにおける発熱（Ｖｆ×ｉ）は抑制される。
【００１３】
ところがこの駆動装置２では上記の発熱を抑制するという効果があるものの、一方で上記素子ＳＷ１がオン→オフへ、同時に他方で、上記素子ＳＷ２がオフ→オンへ切り替わる過渡期に、両素子ＳＷ１およびＳＷ２が共にオン状態となる期間が一瞬生じる。しかし一瞬といえども、そのとききわめて大きな貫通電流が流れてしまうため、最悪駆動装置２を破壊するおそれがある。
【００１４】
そこで通常は、上述した過渡期に素子ＳＷ１およびＳＷ２の双方が同時にはオンとならない期間を、制御部ＣＮＴにより、設けている。これがいわゆるデッドタイムである（後に詳述）。
【００１５】
なお本発明に関連する公知技術としては、下記の特許文献１〜４がある。しかしいずれの公知技術も、後述する説明から明らかになるとおり、「フライバック電流吸収制御を規制する」という考え方に基づく本発明とは異なる。ちなみに、特許文献１は、Ｈブリッジ駆動回路において、フライバック電圧を吸収するもの、特許文献２は、上流側トランジスタのオフ時に下流側トランジスタをオンさせてフライバック電圧を吸収するもの、特許文献３は、逆起電力を吸収するもの、特許文献４は、一方の駆動素子がオフのときには他方の駆動素子をオンさせてサージ電圧を吸収するものである。
【００１６】
【特許文献１】
特開平７−１６３１８４号公報
【特許文献２】
特開平８−２２３３６号公報
【特許文献３】
特開平６−３０５８２号公報
【特許文献４】
特開平８−３７４５４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記デッドタイムについて見てみると、このデッドタイムを形成する、制御部ＣＮＴによるタイミング制御は微妙であり、万一その制御にエラーがあると上述したきわめて大きい貫通電流が流れてしまう、という問題がある。
【００１８】
さらに制御部ＣＮＴがＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うような場合、そのＰＷＭ周波数が高くなると、あるいはそのＰＷＭ制御のオン−デューティが小さくなると、上記の微妙なタイミング制御はさらに困難となる。そうすると、上述したきわめて大きい貫通電流が流れてしまうという問題は一層顕著になる。
【００１９】
したがって本発明は、上記問題点に鑑み、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２双方が同時にオンとなる制御を極力少なくするようにすることができる誘導性負荷駆動方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明に基づく誘導性負荷駆動方法を表すフローチャートである。
【００２１】
まず、本発明に基づく誘導性負荷駆動装置の駆動方法は、例えば図２６を参照すると、誘導性負荷Ｌｓを駆動する駆動スイッチング素子ＳＷ１と、この駆動スイッチング素子ＳＷ１がオフしたときに誘導性負荷Ｌｓにより生成されるフライバック電流ｉを吸収する電流吸収素子ｄと、この電流吸収素子ｄと並列接続され電流吸収素子ｄに流れるフライバック電流ｉをバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、を備える誘導性負荷駆動装置２の駆動方法である。ここにおいて、本発明の特徴は、２つの動作モード（Ｍ０およびＭ１）を有することにある。
【００２２】
動作モードＭ０は、駆動スイッチング素子ＳＷ１により誘導性負荷Ｌｓを駆動する通電オン時間が、所定のオン時間よりも大であるときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２を能動状態にするバイパス・オンモードである。また
動作モードＭ１は、駆動スイッチング素子ＳＷ１により誘導性負荷Ｌｓを駆動する通電オン時間が、上記の所定のオン時間よりも小であるときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２を非能動状態にするバイパス・オフモードである。
【００２３】
そしてこれらのいずれか一方のモードで誘導性負荷Ｌｓを駆動するようにする。
【００２４】
この場合、制御部ＣＮＴがＰＷＭ制御を行う場合は、上記の通電オン時間の上記所定のオン時間に対する大小を、このＰＷＭ制御におけるオン・デューティの大小によって決定するようにする。
【００２５】
上記の本発明の着眼点は以下のとおりである。
【００２６】
上記の本発明の目的で述べたとおり、本発明はスイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２双方が同時にオンとなるような制御を極力少なくすることを狙いとしている。
【００２７】
そのために本発明は、ダイオードＤまたはｄにおける発熱を低減させるというフライバック電流バイパス制御本来の効果が真に必要とされる状況下でのみこのバイパス制御を行い、それ以外の状況下ではそのバイパス制御は行わないようにするものである。
【００２８】
すなわち、通電オン時間の長いつまり駆動電流が大きい状況下でのみバイパス制御を働かせ、またＰＷＭ制御においてはオン−デューティが大つまり駆動電流が大きい状況下でのみバイパス制御を働かせる。このような状況下では、上記の発熱が大きく、バイパス制御が真に必要とされるからである（バイパス・オンモードＭ０）。
【００２９】
一方、通電オン時間が短いときあるいはＰＷＭ制御におけるオン−デューティが小さいとき、つまり駆動電流が小さい状況下では、フライバック電流も小さく上記の発熱も少ないからバイパス制御をあえて行うまでもない（バイパス・オフモード）。加えて上記ＰＷＭ制御が行われるときで、かつ、上記ＰＷＭ周波数が高いときに、上記のようにオン−デューティが小さいと、既述したデッドタイム形成のためのタイミング制御はかなり困難となり既述の破壊を招く可能性が高まるから、そのようなバイパス制御はしない方が得策である。
【００３０】
かくして本発明の誘導性負荷駆動方法によれば、既述した大きな貫通電流を生じさせる可能性を大幅に小さくすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る誘導性負荷駆動装置の各種実施例を説明するが、その前に、本発明が必要となるきっかけとなった既述のデッドタイムについて詳しく説明する。
【００３２】
図２の（ａ）および（ｂ）は、Ｈブリッジ構成の誘導性負荷駆動装置を例にとってデッドタイムを説明する図であり、
図３は図２において一般的なＰＷＭのもとでの動作を表すタイミングチャートであり、
図４は図２においてフライバック電流バイパス制御を伴うＰＷＭのもとでの動作を表すタイミングチャートであり、
図５は図４における円Ａ内の拡大波形図であり、上述のデッドタイムは本図中のＤＴとして示す。
【００３３】
まず図２を参照すると、ここでは誘導性負荷の１つとしてモータＬｍを例示している。そして本図の（ａ）はモータＬｍの正転時を示し、（ｂ）はその逆転時を示す。またその正逆転制御のために、誘導性負荷駆動装置２をＨブリッジ構成としている。
【００３４】
前述のとおり、ＳＷ１は駆動スイッチング素子（ここではパワーＭＯＳトランジスタ）、ＳＷ２はバイパススイッチング素子（これもパワーＭＯＳトランジスタ）、Ｉは駆動電流、ｉはフライバック電流である。なお便宜上、２つのＳＷ１をＲＬ（Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｌｏｗ）とＦＬ（Ｆｏｒｗａｒｄ　Ｌｏｗ）で区別し、２つのＳＷ２をＦＨ（Ｆｏｒｗａｒｄ　Ｈｉｇｈ）とＲＨ（Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｈｉｇｈ）で区別する。以下、図３、図４および図５も参照しながら説明する。
【００３５】
ＤＣモータなどの正逆転制御にはＨブリッジ構成の駆動回路を用いることが多い。正転動作させる場合（ａ）には、４つのスイッチング素子のうちＦＨとＦＬをオンし、逆転動作させる場合（ｂ）には、ＲＨとＲＬをオンさせる。
【００３６】
また、通電電流値を制御する方法として、例えば、ＦＨオンの状態でＦＬのオン−ディーティを制御するＰＷＭ制御が用いられる（図３および図４）。
【００３７】
この場合、ＦＬがオンの期間は図中の実線の経路に駆動電流Ｉが流れ、モータＬｍに電流が流れるが、ＦＬがオフの期間は点線の経路でフライバック電流ｉが、ＲＨのダイオード（スイッチング素子がパワーＭＯＳトランジスタの場合、ボディーダイオードｄ）を通って流れる。
【００３８】
大電流駆動する必要がある大型モータに対してＰＷＭ制御をすると、例えば、正転制御の場合（ａ）、ＦＬがオフの期間に、ＲＨのダイオードｄに発生する順方向電圧による発熱が大きくなる。
【００３９】
例えば、モータ駆動電流が５０ＡであるモータＬｍの場合、ダイオードｄには、ピークで５０Ａのフライバック電流ｉが流れ、ダイオードｄの順方電圧Ｖｆを１Ｖとすると、５０Ａ×１Ｖ＝５０Ｗの電力を消費する。
【００４０】
このフライバック電流ｉによる発熱を低減するため、正転制御の場合（ａ）は、ＲＨをＦＬと逆相でオン／オフさせ、ＦＬがオフ時にＲＨをオンしてダイオードｄに流れる電流をバイパスして、発生する電圧降下を小さく発熱を抑える。一方逆転制御の場合（ｂ）には、ＦＨをＲＬと逆相でオン／オフさせて同様に発熱を抑える。
【００４１】
また、このとき、ＦＬとＲＨ（または、ＲＬとＦＨ）双方が同時にオンする期間があると、前述した大きな貫通電流が流れ発熱が大きくなる。このため、その切替わり時に双方ともにオフする期間を設ける必要がある。これが上述のデッドタイムＤＴ（図５）である。以上のとおり、フライバック電流バイパス制御（図４）が行われる。
【００４２】
しかし、ＰＷＭ制御の周波数（ＰＷＭ周波数）が低い場合には、デッドタイムＤＴを設ける制御を行うことが容易であるものの、そのＰＷＭ周波数が高い場合（例えば数１０ｋＨｚ　）やオン−デューティが非常に小さい場合には、そのオン時間が短くなって、例えば数μｓ程度になると、デッドタイムＤＴを設けることが困難になる。この結果、上記貫通電流が流れる確率が高まる。
【００４３】
そこで、本発明は図１に示すバイパス・オフモードＭ１を適宜導入するという方法により、その解決を図る。以下、その方法を実施するための本発明に係る誘導性負荷駆動装置の各種実施例について説明する。
【００４４】
図６は本発明の実施例１に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図であり、
図７は図６の基本構成の一具体例を示す図であり、
図８は図６および図７に示すスイッチング素子制御部の動作を表すフローチャートである。
【００４５】
まず図６を参照すると、本図の誘導性負荷駆動装置２は、前述の場合と同様、誘導性負荷（ソレノイド）Ｌｓを駆動する駆動スイッチング素子ＳＷ１と、この駆動スイッチング素子ＳＷ１がオフしたときに誘導性負荷Ｌｓにより生成されるフライバック電流（ｉ）を吸収する電流吸収素子（フライホイールダイオードＤ）と、この電流吸収素子Ｄと並列接続され該電流吸収素子（Ｄ）に流れるフライバック電流（ｉ）をバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、これら駆動スイッチング素子ＳＷ１およびバイパススイッチング素子ＳＷ２の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備える誘導性負荷駆動装置である。
【００４６】
ここにスイッチング素子制御部ＣＮＴは、外部からの誘導性負荷Ｌｓに対する駆動指令ＣＭＤ（ｃｏｍｍａｎｄ）を受けて、この駆動指令ＣＭＤに従った駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン時間を決定する決定機能３と、この決定機能３により決定された決定オン時間の、所定のオン時間に対する大小を判定する判定機能４とを有する。さらに、スイッチング素子制御部ＣＮＴは、
（ｉ）上記の決定オン時間が上記の所定のオン時間よりも大であるときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するオン・オフ制御を実行し（図１のバイパス・オンモードＭ０）、
（ｉｉ）上記の決定オン時間が上記の所定のオン時間よりも小であるときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するオン・オフ制御を停止する（図１のバイパス・オフモードＭ１）。
【００４７】
なお上述した決定機能３および判定機能４はソフトウェアにより実現される。
【００４８】
上記の図６を具体的に示したのが図７であり、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２としては、ボディーダイオードｄを含むパワーＭＯＳトランジスタを用いて構成している。
【００４９】
図８にこれらスイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２をオン・オフ制御するスイッチング素子制御部ＣＮＴの動作を示す。図８において、
ステップＳ１１：外部信号などの駆動指令ＣＭＤにより、駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン時間を決定する。上記の決定オン時間である。
【００５０】
ステップＳ１２：ＳＷ１の決定オン時間が規定値（上記の所定のオン時間）より大か小か判定する。
【００５１】
ステップＳ１３：大なら、バイパススイッチング素子ＳＷ２のフライバック電流バイパス制御を行う（モードＭ０）。
【００５２】
ステップＳ１４：小なら、ＳＷ２のフライバック電流バイパス制御はしない（モードＭ１）。
【００５３】
なお上記の外部信号とは、例えば車両に搭載されるソレノイドＬｓを、あるセンサの出力に応じて、強く駆動するか、弱く駆動するか、あるいは駆動しないような場合における、そのセンサの出力のことである。
【００５４】
図６〜図８による実施例１は、誘導性負荷としてソレノイドＬｓを用いた場合を例にとっているが、その誘導性負荷として図２と同様のモータＬｍを用いることもできる。
【００５５】
図９はモータを負荷とする場合の実施例１の基本構成を示す図であり、
図１０は図９の基本構成の一具体例を示す図であり、
図１１は図９および図１０に示すスイッチング素子制御部の動作を表すフローチャートである。なおここでは単相モータの例で示すが、三相モータにも当然本発明を適用することができる（以下、同様）。
【００５６】
まず図９を参照すると、図２の原理構成相当のＨブリッジ構成が示されている。Ｄ１とＤ２は共にフライホイールダイオードである。図９においても、図６と同様のスイッチング素子制御部ＣＮＴが示されている。さらに具体的な構成を図１０に示す。
【００５７】
図１０の構成は制御部ＣＮＴを除いて図２と全く同じであり、動作原理は前述の図３および図４に表すとおりである。ただしその制御部ＣＮＴは本発明に基づく動作を行う。これを図１１に示す。
【００５８】
図１１において、
ステップＳ２１：駆動指令ＣＭＤが、モータＬｍに対するＦｏｒｗａｒｄ（正転）かＲｅｖｅｒｓｅ（逆転）か判断する。
【００５９】
ステップＳ２２：Ｆｏｒｗａｒｄならば、外部信号などに基づく駆動指令ＣＭＤにより、駆動スイッチング素子ＳＷ１のうちＦＬのオン時間を決定する。決定オン時間である。
【００６０】
ステップＳ２３：そのＦＬの決定オン時間が規定値（上記の所定のオン時間）より大か小か判定する。
【００６１】
ステップＳ２４：大なら、ＳＷ２のうちＲＨのフライバック電流バイパス制御を行う（モードＭ０）。
【００６２】
ステップＳ２５：小ならばＳＷ２のうちＲＨのフライバック電流バイパス制御はしない（モードＭ１）。
【００６３】
ステップＳ２２′：上記ステップＳ２１にて、Ｒｅｖｅｒｓｅと判断されると、外部信号などによりＳＷ１のうちＲＬのオン時間を決定する（上記の決定オン時間）。
【００６４】
ステップＳ２３′：そのＲＬの決定オン時間が上記規定値よりも大か小か判定する。
【００６５】
ステップＳ２４′：大ならＳＷ２のうちＦＨのフライバック電流バイパス制御を行う（モードＭ０）。
【００６６】
ステップＳ２５′：小ならば、ＳＷ２のうちＦＨのフライバック電流バイパス制御はしない（モードＭ１）。
【００６７】
次に本発明に係る実施例２を説明する。
【００６８】
図１２は本発明の実施例２に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図であり、
図１３は図１２の基本構成の一具体例を示す図である。
【００６９】
まず図１２を参照すると、本図の誘導性負荷駆動装置２は、前述の場合と同様、誘導性負荷Ｌｓを駆動する駆動スイッチング素子ＳＷ１と、フライバック電流（ｉ）を吸収する電流吸収素子（フライホイールダイオードＤ）と、そのフライバック電流（ｉ）をバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、これら駆動スイッチング素子ＳＷ１およびバイパススイッチング素子ＳＷ２の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備える誘導性負荷駆動装置である。
【００７０】
ここにスイッチング素子制御部ＣＮＴは、外部からの誘導性負荷に対する駆動指令ＣＭＤを受けて、この駆動指令ＣＭＤに従った駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン時間を決定する前述の決定機能３を有する。さらに、オン時間計測／判定手段５をも具備する。
【００７１】
このオン時間計測／判定手段５は、
（ｉ）上記の決定機能３により決定された決定オン時間に従って駆動スイッチング素子ＳＷ１に印加される駆動制御信号が、所定のオン時間よりも大であると判定したときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからの駆動制御信号を、ゲート６を開いて通過させる（バイパス・オンモードＭ０）。
【００７２】
（ｉｉ）上記の決定機能３により決定された上記の決定オン時間に従って駆動スイッチング素子ＳＷ１に印加される上記の駆動制御信号が、上記の所定のオン時間よりも小であると判定したときには、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからの駆動制御信号を、ゲート６を閉じて遮断する（バイパス・オフモードＭ１）。
【００７３】
さらに具体的に示す図１３を参照すると、オン時間計測／判定手段５は、プリドライバ７への駆動制御信号を入力として当該計測ならびに判定を行い、ゲート６（図１２）の開閉を行うが、このゲート６は、図１３において、スイッチング素子制御部ＣＮＴからバイパススイッチング素子ＳＷ２のプリドライバ９に向う駆動制御信号の通過または遮断を行う通過／遮断手段例えばＡＮＤゲート８として示す。
【００７４】
本実施例２は、前述の実施例１におけるソフトウェアによる判定機能４を、ハードウェアによる判定手段（５，８）に置き換えたものと考えることができる。これにより、実施例２では、駆動装置２を含むシステムの制御を司るＣＰＵ（図示せず）の処理負荷を軽くすることができる。
【００７５】
次に本発明に係る実施例３について説明する。
【００７６】
上述の実施例１および実施例２は、駆動スイッチング素子ＳＷ１に与える駆動制御信号が、いわゆるパルス幅の長短で制御される場合を前提にしているが、本実施例３はその駆動制御信号がＰＷＭ制御される場合を前提とするものである。
【００７７】
したがって実施例３の基本構成は、図６と全く同じである。ただし、スイッチング素子制御部ＣＮＴ内の決定機能３と判定機能４の内容が、実施例１とは異なる。
【００７８】
本実施例３の誘導性負荷駆動装置２は、図２の場合と同様、誘導性負荷を駆動する駆動スイッチング素子ＳＷ１と、フライバック電流を吸収する電流吸収素子（Ｄ，ｄ）と、そのフライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、これらのスイッチング素子の各々に対するＰＷＭ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備える誘導性負荷駆動装置である。
【００７９】
このとき実施例３のスイッチング素子制御部ＣＮＴは、外部からの誘導性負荷に対する駆動指令ＣＭＤを受けて、この駆動指令ＣＭＤに従った駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン−デューティを決定する決定機能３と、この決定機能３により決定された決定オン−デューティの、所定のオン−デューティに対する大小を判定する判定機能４とを有する。ここに、スイッチング素子制御部ＣＮＴは、
（ｉ）上記の決定オン−デューティが上記の所定のオン−デューティよりも大であるときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するオン・オフ制御を実行し（図１のバイパス・オンモードＭ０）、
（ｉｉ）上記の決定オン−デューティが上記所定のオン−デューティよりも小であるときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するオン・オフ制御を停止する（図１のバイパス・オフモードＭ１）。
【００８０】
図１４は実施例３におけるスイッチング素子制御部ＣＮＴの動作を表すフローチャートである。
【００８１】
ステップＳ３１：外部信号などの駆動指令ＣＭＤにより、駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン−デューティを決定する。上記の決定オン−デューティである。
【００８２】
ステップＳ３２：ＳＷ１の決定オン−デューティが規定値（上記の所定のオン−デューティ）より大か小か判定する。
【００８３】
ステップＳ３３：大なら、バイパススイッチング素子ＳＷ２のフライバック電流バイパス制御を行う（モードＭ０）。
【００８４】
ステップＳ３４：小なら、ＳＷ２のフライバック電流バイパス制御はしない（モードＭ１）。
【００８５】
次に本発明に係る実施例４を説明する。
【００８６】
図１５は本発明の実施例４に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図であり、
図１６は図１５の基本構成の一具体例を示す図である。
【００８７】
まず図１５を参照すると、本図の誘導性負荷駆動装置２は、前述と同様、誘導性負荷Ｌｓを駆動する駆動スイッチング素子ＳＷ１と、フライバック電流（ｉ）を吸収する電流吸収素子（フライホイールダイオードＤ）と、そのフライバック電流（ｉ）をバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、これらスイッチング素子の各々に対するＰＷＭ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備える誘導性負荷駆動装置である。
【００８８】
ここにスイッチング素子制御部ＣＮＴは、外部からの誘導性負荷に対する駆動指令ＣＭＤを受けて、この駆動指令ＣＭＤに従った駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン−デューティを決定する決定機能３を有する。さらに、オン−デューティ計測／判定手段１１をも具備する。
【００８９】
このオン−デューティ計測／判定手段１１は、
（ｉ）上記の決定機能３により決定された決定オン−デューティに従って駆動スイッチング素子ＳＷ１に印加されるＰＷＭ駆動制御信号が、所定のオン−デューティよりも大であると判定したときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからのＰＷＭ駆動制御信号をゲート６を開いて通過させる（バイパス・オンモードＭ０）。
【００９０】
（ｉｉ）一方上記の決定機能３により決定された決定オン−デューティに従って駆動スイッチング素子ＳＷ１に印加されるＰＷＭ駆動制御信号が、所定のオン−デューティよりも小であると判定したときには、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからのＰＷＭ駆動制御信号を、ゲート６を閉じて遮断する（バイパス・オフモードＭ１）。
【００９１】
さらに具体的に示す図１６を参照すると、オン−デューティ計測／判定手段１１は、プリドライバ７へのＰＷＭ駆動制御信号を入力として当該計測ならびに判定を行い、ゲート６（図１２）の開閉を行うが、このゲート６は、図１６において、スイッチング素子制御部ＣＮＴからバイパススイッチング素子ＳＷ２のプリドライバ９に向うＰＷＭ駆動制御信号の通過または遮断を行うＡＮＤゲート８として示す。
【００９２】
さらにまた、そのオン−デューティ計測／判定手段１１は、駆動スイッチング素子ＳＷ１のプリドライバ７に印加されるＰＷＭ駆動制御信号を積分する積分回路１２と、この積分回路１２の出力を所定の規定値と比較する比較器１３とからなる。
【００９３】
もう少し詳しく図１６を説明すると、スイッチング素子ＳＷ１のプリドライバ７への信号を積分回路１２で平滑してその信号のデューティを電圧に変換する。さらにその電圧を比較器１３で規定値と比較し、規定値以下のときはＡＮＤゲート８の一方の入力をＬ（Ｌｏｗ）にし、素子ＳＷ２を常にオフにする。これによりフライバック電流バイパス制御を停止する。
【００９４】
上記電圧が規定値以上になると、ＡＮＤゲート８の一方の入力をＨ（Ｈｉｇｈ）にしてフライバック電流バイパス制御をアクティブにする。
【００９５】
比較器１３は、積分回路１２の出力が検出レベル付近になったときに発振してしまうため、ヒリテリシス付きの比較器とするのが望ましい。
【００９６】
なお、図１５および図１６は、電源Ｖ側に接続された負荷Ｌｓを駆動する場合の構成を示すが、ＧＮＤ側に接続された負荷を駆動する場合にも本発明は適用できるし、また、図１０などに示すＨブリッジ構成の負荷駆動装置のように複数の駆動用スイッチング素子がある装置にも当然適用できる。
【００９７】
次に本発明に係る実施例５を説明する。
【００９８】
図１７は本発明の実施例５に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【００９９】
図１７を参照すると、本図の誘導性負荷駆動装置は、前述と同様、駆動スイッチング素子ＳＷ１と、フライバック電流を吸収する電流吸収素子（フライホイールダイオードＤ）と、そのフライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、これらスイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備える誘導性負荷駆動装置である。
【０１００】
ここにスイッチング素子制御部ＣＮＴは、外部からの誘導性負荷に対する駆動指令ＣＭＤを受けて、この駆動指令ＣＭＤに従った駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン時間またはオン−デューティを決定する決定機能３と、この決定機能３により決定された決定オン時間またはオン−デューティの、所定のオン時間またはオン−デューティに対する大小を判定する判定機能４を有する。さらに誘導性負荷の負荷電流Ｉｓを検出する負荷電流検出手段１３をも備える。ここにスイッチング素子制御部ＣＮＴは、
（ｉ）上記の検出された負荷電流が、所定の電流値よりも大であると判定したときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからの駆動制御信号を印加し（バイパス・オンモードＭ０）、
（ｉｉ）上記の検出された負荷電流が、上記の所定の電流値よりも小であると判定したときには、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからの駆動制御信号を印加しない（バイパス・オフモードＭ１）。
【０１０１】
上記実施例５を変形したのが実施例６である。
【０１０２】
図１８は本発明の実施例６に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【０１０３】
図１８を参照すると、本図の誘導性負荷駆動装置２は、駆動スイッチング素子ＳＷ１と、電流吸収素子（ボディーダイオードｄ）と、バイパススイッチング素子ＳＷ２と、これらスイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備える誘導性負荷駆動装置である。
【０１０４】
ここにスイッチング素子制御部ＣＮＴは、外部からの駆動指令ＣＭＤを受けて、駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン時間またはオン−デューティを決定する決定機能３を有する。さらに、誘導性負荷Ｌｓの負荷電流を抵抗Ｒを介して検出しその負荷電流の大小判定を行う負荷電流検出／判定手段１４をも具備する。
【０１０５】
負荷電流検出／判定手段１４は、
（ｉ）上記の検出された負荷電流が、所定の電流値よりも大であると判定したときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからの駆動制御信号を通過させる。
【０１０６】
（ｉｉ）一方上記の検出された負荷電流が、上記所定の電流値よりも小であると判定したときに、バイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからの駆動制御信号を遮断する。
【０１０７】
さらに具体的には、負荷電流検出／判定手段１４は、負荷電流Ｉｓをモニターし、その電流値を抵抗Ｒを介して電圧値に変換する電流検出アンプ１５と、この電流検出アンプ１５の出力を所定の規定値と比較する比較器１６とからなる。
【０１０８】
もう少し詳しく図１８を説明すると、負荷Ｌｓに流れる電流を抵抗Ｒでモニタし、その抵抗Ｒの両端電圧を電流検出アンプ１５で増幅する。その増幅した電圧を比較器１６において上記の規定値と比較する。その規定値以下のときはＡＮＤゲート８の一方の入力をＬ（Ｌｏｗ）にし、素子ＳＷ２を常にオフにする。これにより、フライバック電流バイパス制御を停止する。
【０１０９】
上記の増幅した電圧が規定値以上になると、ＡＮＤゲート８の一方の入力をＨ（Ｈｉｇｈ）にし、フライバック電流バイパス制御をアクティブにする。
【０１１０】
比較器１６は、電流検出アンプ１５の出力が検出レベル付近になったときに発振してしまうため、ヒリテリシス付きの比較器とするのが望ましい。
【０１１１】
なお、図１７および図１８は、電源Ｖ側に接続された負荷Ｌｓを駆動する場合の構成を示すが、前述したように、ＧＮＤ側に接続された負荷を駆動する場合やＨブリッジ構成の負荷駆動装置のように複数の駆動スイッチング素子がある装置にも、本発明を適用することができる。
【０１１２】
次に本発明に係る実施例７を説明する。
【０１１３】
本実施例７および後述の実施例８に係る技術思想は、本発明において提案する他の全ての実施例に適用できるものである。これら他の全ての実施例において電源Ｖ側のスイッチング素子としてＮｃｈのパワーＭＯＳトランジスタを使用する場合、このＭＯＳトランジスタのゲート電圧をその電源電圧より高くする必要がある。このために昇圧回路が併用される。さらに詳しくは後述する。
【０１１４】
図１９は、本発明の実施例７に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【０１１５】
本図に示す誘導性負荷駆動装置２は、駆動スイッチング素子ＳＷ１と、フライバック電流を吸収する電流吸収素子（ｄ）と、そのフライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、このスイッチング素子ＳＷ２をなすＭＯＳトランジスタのゲート電圧を引き上げるプリドライバ９と、このプリドライバの電源電圧を昇圧する昇圧回路１７と、上記スイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備える誘導性負荷駆動装置である。
【０１１６】
ここにスイッチング素子制御部ＣＮＴは、外部からの誘導性負荷に対する駆動指令ＣＭＤを受けて、この駆動指令ＣＭＤに従った駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン時間またはオン−デューティを決定する決定機能３と、この決定機能３により決定された決定オン時間またはオン−デューティの、所定のオン時間またはオン−デューティに対する大小を判定する判定機能４とを有する。さらにスイッチング素子制御部ＣＮＴは、
（ｉ）上記所定のオン時間またはオン−デューティが、所定の規定値よりも大であると判定したとき、昇圧回路１７の電流能力を通常より増大させてバイパススイッチング素子ＳＷ２に対するオン・オフ制御を実行する。
【０１１７】
（ｉｉ）一方上記所定のオン時間またはオン−デューティが、上記所定の規定値よりも小であると判定したときは、昇圧回路１７の電流能力を通常に戻してバイパススイッチング素子ＳＷ２に対するオン・オフ制御を停止する。
【０１１８】
このように昇圧回路１７を導入した理由を、後述の図２１を参照しながら以下に説明する。
【０１１９】
本発明において、電源側のスイッチング素子ＳＷ２（ＨサイドＳＷ）に、ＮｃｈのパワーＭＯＳトランジスタを使用する場合、このＭＯＳトランジスタのゲート電圧を回路の電源電圧Ｖ（すなわちＭＯＳトランジスタのドレイン電圧Ｖｄ）より高い電圧にする必要がある。このため、パワーＭＯＳプリドライバ９の電源は、ＤＣ／ＤＣコンバータやチャージポンプなどの昇圧手段を設けて昇圧する必要がある。これが昇圧回路１７である。
【０１２０】
ところで、ＮｃｈのパワーＭＯＳトランジスタで構成した上記ＨサイドＳＷを駆動する場合、このＭＯＳトランジスタがオフからオンに切り替わるときのみこれにドライブ電流が流れ、一方そのＨサイドＳＷがオフしたままであると、そこにはドライブ電流はほとんど流れない。
【０１２１】
このことから、既述のフライバック電流バイパス制御を停止した場合には、昇圧回路１７の電流能力を小さくしてもよい。しかし、そのフライバック電流バイパス制御を行う場合には、上記ＨサイドＳＷを高速でオン／オフする必要があることから、昇圧回路１７の電流能力を上げる必要がある。
【０１２２】
そこで、本実施例７および８では、電源側のスイッチング素子ＳＷ（ＨサイドＳＷ）にＮｃｈのＭＯＳトランジスタを使用した誘導性負荷駆動装置に対し、前述のように、フライバック電流バイパス制御切替信号Ｓｓにより昇圧回路１７の電流能力を切り替える。例えば、該回路１７の発振周波数を切り替え可能とし、フライバック電流バイパス制御を行う場合には、その発振周波数を高くして昇圧回路１７の電流能力を増大させるようにする。以下に動作例を示す。
【０１２３】
図２０は実施例７におけるスイッチング素子制御部ＣＮＴの動作を表すフローチャートである。
【０１２４】
ステップＳ４１：外部信号など（ＣＭＤ）により、駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン時間を決定する（決定オン時間）。なお、オン時間に代えてオン−デューティとしてもよい（以下、同様）。
【０１２５】
ステップＳ４２：ＳＷ１の決定オン時間が規定値よりも大か小か判定する。
【０１２６】
ステップＳ４３：大なら、バイパススイッチング素子ＳＷ２のフライバック電流バイパス制御を行う（モードＭ０）。このとき、昇圧回路１７の周波数を高周波側に切り替える。
【０１２７】
ステップＳ４４：小ならば、ＳＷ２のフライバック電流バイパス制御はしない（モードＭ１）。このとき昇圧回路１７の周波数を低周波側に切り替える。
【０１２８】
上記実施例７を変形したのが実施例８である。
【０１２９】
図２１は本発明の実施例８に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【０１３０】
図２１を参照すると、この駆動装置２は、駆動スイッチング素子ＳＷ１と、電流吸収素子（Ｄ）と、バイパススイッチング素子ＳＷ２と、このスイッチング素子ＳＷ２をなすＭＯＳトランジスタ（Ｎｃｈ）のゲート電圧Ｖｇを引き上げるプリドライバ９と、このプリドライバ９の電源電圧を昇圧する昇圧回路１７と、上記のスイッチング素子の各々に対するオン・オフ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴと、を備える誘導性負荷駆動装置であって、スイッチング素子制御部ＣＮＴは、外部からの誘導性負荷に対する駆動指令ＣＭＤを受けて、駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン時間またはオン−デューティを決定する決定機能３を有する。そしてさらに、オン時間計測／判定手段５をも具備する。
【０１３１】
このオン時間計測／判定手段５は、
（ｉ）上記の決定機能３により決定された決定オン時間（オン−デューティを含む）に従って、駆動スイッチング素子ＳＷ１に印加される駆動制御信号が、所定のオン時間よりも大であると判定したとき、昇圧回路１７の電流能力を通常より増大させると共にバイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからの駆動制御信号を通過させる。
【０１３２】
（ｉｉ）上記の決定機能３により決定された決定オン時間（オン−デューティを含む）に従って駆動スイッチング素子ＳＷ１に印加される駆動制御信号が、上記所定のオン時間よりも小であると判定したとき、昇圧回路１７の電流能力を通常に戻すと共にバイパススイッチング素子ＳＷ２に対するスイッチング素子制御部ＣＮＴからの駆動制御信号を遮断する。
【０１３３】
ここに上記の昇圧回路１７はＤＣ／ＤＣコンバータでもよいし、チャージポンプでもよい。
【０１３４】
図２２はそのチャージポンプで構成した昇圧回路１７を示す。
【０１３５】
本図において、図２１に示す切替信号Ｓｓは本図左端のスイッチＳＷ３に印加され、また本図右端のＰは図２１のプリドライバ９への電源となる。
【０１３６】
このチャージポンプ（１７）は原理的に発振回路を構成しており、その動作（発振）周波数はコンデンサＣ１およびＣ２の容量値で決まる。この場合、切替信号Ｓｓが出力されていないとき（バイパス・オフモードのとき）、スイッチＳＷ３はオンとなっており、上記容量値はＣ１＋Ｃ２となって動作（発振）周波数は通常の周波数となっている。
【０１３７】
一方切替信号Ｓｓが出力されたとき（バイパス・オンモードのとき）、スイッチングＳ３はオフとなり、上記容量値はＣ１となって上記動作（発振）周波数は高くなる。したがって電源Ｐの電圧は高くなる。
【０１３８】
かくのごとく昇圧回路１７はチャージポンプからなり、前述の決定オン時間に従って駆動スイッチング素子ＳＷ１に印加される駆動制御信号が、前述の所定のオン時間よりも大であると判定したとき、このチャージポンプの動作周波数を増大させる。
【０１３９】
本発明に基づく最後の実施例は実施例９である。これまで述べてきた各実施例はいずれも、その誘導性負荷の対象を本来の負荷であるソレノイドＬｓやモータＬｍとしてきた。
【０１４０】
ところがそのような誘導性負荷として本来の負荷を対象としない場合にも本発明を適用することができる。例えばスイッチングレギュレータである。このスイッチングレギュレータの中には平滑回路が含まれており、この平滑回路の一部を構成するコイル（Ｌｃ）を本発明の適用対象とみなすこともできる。特に同期整流方式のスイッチングレギュレータはそれ自身フライバック電流バイパス制御を行っており、本発明をそのまま適用することができる。
【０１４１】
図２３は本発明の実施例９に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図であり、
図２４は従来の同期整流方式スイッチングレギュレータを示す図である。
【０１４２】
まず図２３を参照すると、本図に示す誘導性負荷駆動装置２は、誘導性負荷（コイル）Ｌｃを含む平滑回路３１に通電する駆動スイッチング素子ＳＷ１と、このスイッチング素子ＳＷ１がオフしたときに誘導性負荷Ｌｃにより生成されるフライバック電流を吸収する電流吸収素子（フライホイールダイオードＤ）と、この電流吸収素子（Ｄ）に並列接続され該電流吸収素子（Ｄ）に流れる上記のフライバック電流をバイパスさせるバイパススイッチング素子ＳＷ２と、平滑回路３１の出力電圧Ｖｏｕｔを監視し所定の出力電圧になるように駆動スイッチング素子ＳＷ１およびバイパススイッチング素子ＳＷ２の各々に対してＰＷＭ制御を行うスイッチング素子制御部ＣＮＴとによりスイッチングレギュレータ（好ましくは同期整流方式）を構成する誘導性負荷駆動装置である。
【０１４３】
ここにおいて、上述の監視した出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて上記のＰＷＭ制御におけるオン−デューティを検出するオン−デューティ検出手段２６を設ける。かかる構成のもとでスイッチング素子制御部ＣＮＴは、
（ｉ）オン−デューティ検出手段２６により検出されたオン−デューティが、所定の規定値よりも大であるときに、上記のＰＷＭ制御を実行する（バイパス・オンモードＭ０）。
【０１４４】
（ｉｉ）一方オン−デューティ検出手段２６により検出されたオン−デューティが、上記所定の規定値よりも小であるときに、上記のＰＷＭ制御を停止する（バイパス・オフモードＭ１）。
【０１４５】
このように例えば同期整流方式のスイッチングレギュレータにおいて、駆動スイッチング素子ＳＷ１のオン−デューティを検出するオン−デューティ検出手段２６を設け、そのオン−デューティが規定値以上になるときに、フライバック電流バイパス制御を行うようにする。
【０１４６】
図２４は、制御部２１を含む通常の同期整流方式スイッチングレギュレータの構成例を示している。負荷への出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、エラーアンプ２２の出力電圧が上昇する。そうすると、発振器（ＯＳＣ）２４を他方の入力に持つＰＷＭコンパレータ２３の出力では、Ｌ（Ｌｏｗ）の期間が長くなり、スイッチング素子ＳＷ１（ＰｃｈのＭＯＳトランジスタ）のオン時間が長くなる。一方、上記出力電圧Ｖｏｕｔが上昇すると逆に、素子ＳＷ１のオン時間が短くなる。このような制御により、出力電圧Ｖｏｕｔが所望の一定値に維持されるよう制御される。
【０１４７】
素子ＳＷ２は素子ＳＷ１と逆位相で動作し、このＳＷ１のオフ時にダイオードＤに流れる電流をバイパスして、ダイオードの電圧降下による効率低下を改善する。このときＳＷ１とＳＷ２の双方が同時にオンしないように、デッドタイム制御部２５によりデッドタイム（ＤＴ）の制御を行う。
【０１４８】
図２３では、図２４にオン−デューティ検出用のコンパレータを、上記のオン−デューティ検出手段２６として、設け、エラーアンプ２２の出力電圧が規定値まで低下したとき（すなわちオン−デューティが規定値以下になったとき）、素子ＳＷ２をオフに固定し、フライバック電流バイパス制御を停止する。
【０１４９】
なお、図２３および図２４は、降圧制御スイッチングレギュレータに適用した場合を例にとって示すが、これに限らず昇圧制御、極性変転制御などの形式のスイッチングレギュレータにも適用できる。また、ＳＷ１にはＰｃｈのＭＯＳトランジスタを、ＳＷ２にはＮｃｈのＭＯＳトランジスタを使用しているが、これら以外の他のスイッチング素子を使用することもできる。
【０１５０】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように本発明によれば、特にデッドタイムの形成を行うフライバック電流バイパス制御形の誘導性負荷駆動装置において、駆動スイッチング素子とバイパススイッチング素子の双方が同時にオンして大きな貫通電流が流れる確率を減少させ、当該装置の破壊の可能性を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく誘導性負荷駆動方法を表すフローチャートである。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、Ｈブリッジ構成の誘導性負荷駆動装置を例にとってデッドタイムを説明する図である。
【図３】図２において一般的なＰＷＭのもとでの動作を表す図である。
【図４】図２においてフライバック電流バイパス制御を伴うＰＷＭのもとでの動作を表す図である。
【図５】図４における円Ａ内の拡大波形図である。
【図６】本発明の実施例１に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【図７】図６の基本構成の一具体例を示す図である。
【図８】図６および図７に示すスイッチング素子制御部の動作を表すフローチャートである。
【図９】モータを負荷とする場合の実施例１の基本構成を示す図である。
【図１０】図９の基本構成の一具体例を示す図である。
【図１１】図９および図１０に示すスイッチング素子制御部の動作を表すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例２に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【図１３】図１２の基本構成の一具体例を示す図である。
【図１４】実施例３におけるスイッチング素子制御部の動作を表すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例４に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【図１６】図１５の基本構成の一具体例を示す図である。
【図１７】本発明の実施例５に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施例６に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施例７に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【図２０】実施例７におけるスイッチング素子制御部の動作を表すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施例８に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【図２２】図２１における昇圧回路の具体例を示す図である。
【図２３】本発明の実施例９に係る誘導性負荷駆動装置の基本構成を示す図である。
【図２４】従来の同期整流方式スイッチングレギュレータを示す図である。
【図２５】一般的な誘導性負荷駆動装置の一例を示す図である。
【図２６】一般的なバイパス制御形の誘導性負荷駆動装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…誘導性負荷駆動装置（一般形）
２…誘導性負荷駆動装置（フライバック電流バイパス形）
３…決定機能
４…判定機能
５…オン時間計測／判定手段
６…ゲート
７…プリドライバ
８…ＡＮＤゲート（通過／遮断手段）
９…プリドライバ
１１…オン−デューティ計測／判定手段
１２…負荷電流検出手段
１４…負荷電流検出／判定手段
１５…電流検出アンプ
１６…比較器
１７…昇圧回路
２６…オン−デューティ検出手段
３１…平滑回路
Ｌｓ…誘導性負荷（ソレノイド）
Ｌｍ…誘導性負荷（モータ）
Ｌｃ…コイル
ＳＷ１…駆動スイッチング素子
ＳＷ２…バイパススイッチング素子
Ｄ…電流吸収素子（フライホイールダイオード）
ｄ…電流吸収素子（ボディーダイオード）
ＣＮＴ…スイッチング素子制御部
Ｍ０…バイパス・オンモード
Ｍ１…バイパス・オフモード
ＤＴ…デッドタイム
ＣＭＤ…駆動指令
Ｓｓ…フライバック電流バイパス制御切替信号
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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