(57)【要約】【課題】  ノイズ低減に対する要求に応じてスイッチングノイズを低減させると共に、高速スイッチングに対する要求に応じて素子を高速でスイッチングさせることができる電圧制御形素子を用いた駆動回路を提供する。【解決手段】  駆動回路１は、ゲート端子Ｇに印加される制御電圧によって動作が制御されるＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４と、制御電圧を出力するＣＰＵ３０と、制御電圧の立ち上がり速度を低下させるフィルタ回路を介してＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに接続されている第１出力回路２１と、フィルタ回路を介さずにゲート端子Ｇに接続されている第２出力回路２２とを備える。ＣＰＵ３０は、エンジン回転数が所定回転数以下の場合に、第１出力回路２１に制御電圧を出力し、エンジン回転数が所定回転数より高い場合に、第２出力回路２２に制御電圧を出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート端子に印加される制御電圧によって動作が制御される電圧制御形素子を用いた駆動回路において、
制御電圧を出力する制御手段と、
前記制御手段から出力された前記制御電圧を、その立ち上がり速度を所定の変更条件に基づいて調節して前記ゲート端子に出力する調節手段と、
を備えることを特徴とする電圧制御形素子を用いた駆動回路。
【請求項２】
前記調節手段は、制御電圧の立ち上がり速度を低下させる遅延回路を介して前記ゲート端子に接続されている第１出力回路と、遅延回路を介さずに前記ゲート端子に接続されている第２出力回路と、を有し、
前記制御手段は、前記所定の変更条件に基づいて、前記第１及び第２出力回路を含む複数の出力回路のいずれかに前記制御電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載の電圧制御形素子を用いた駆動回路。
【請求項３】
前記遅延回路は、所定の時定数を有するフィルタ回路であることを特徴とする請求項２に記載の電圧制御形素子を用いた駆動回路。
【請求項４】
前記遅延回路は、前記制御電圧の電圧値を降下させる電圧降下回路であることを特徴とする請求項２に記載の電圧制御形素子を用いた駆動回路。
【請求項５】
前記駆動回路は、エンジンのバルブリフトを変化させる可変バルブリフト機構を駆動するための電動モータを駆動するものであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電圧制御形素子を用いた駆動回路。
【請求項６】
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段をさらに備え、
前記所定の変更条件は、エンジン回転数であり、
前記制御手段は、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が所定回転数以下の場合に、前記第１出力回路に前記制御電圧を出力し、前記エンジン回転数が前記所定回転数より高い場合に、前記第２出力回路に前記制御電圧を出力することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の電圧制御形素子を用いた駆動回路。
【請求項７】
車両に搭載された音響機器の稼動状態を検出する検出手段をさらに備え、
前記所定の変更条件は、前記音響機器の稼動状態であり、
前記制御手段は、前記音響機器が稼動している場合に、前記第１出力回路に前記制御信号を出力し、前記音響機器が稼動していない場合に、前記第２出力回路に前記制御信号を出力することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の電圧制御形素子を用いた駆動回路。
【請求項８】
前記電圧制御形素子の素子温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記所定の変更条件は、前記素子温度であり、
前記制御手段は、前記素子温度が所定温度以下の場合に、前記第１出力回路に前記制御電圧を出力し、前記素子温度が前記所定温度より高い場合に、前記第２出力回路に前記制御電圧を出力することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の電圧制御形素子を用いた駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧制御形素子を用いた駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＳゲート構造の電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の電圧制御形素子は、ターンオン及びターンオフ時のスイッチング速度が速いことが特徴であり、高周波のインバータ回路やモータドライブ回路等に用いられている。しかしながら、このような電圧制御形素子を高速スイッチング動作させた場合、スイッチングノイズによる他の電子機器への障害等を生じる恐れがある。
【０００３】
このような問題を解消するため、下記特許文献１に記載されている電圧制御形素子の駆動回路では、ターンオン及びターンオフ時に、ＩＧＢＴのコレクタ端子とエミッタ端子との間の電圧値に応じてゲート電圧の充放電速度を緩和し、ゲート電圧を増加或いは減少させる速度を遅くすることにより、スイッチング時に生じるスイッチングノイズを低減している。
【特許文献１】特開平６−２９１６３１号公報（第３−６頁、第２図）
【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、例えばエンジン制御用のデバイスを駆動する場合等、速い制御性が求められるときには、高速でスイッチングさせることが要求される。また、スイッチング速度を遅くした場合、素子の発熱量が増大するので、上記駆動回路が用いられる雰囲気温度によっては素子が過熱する恐れがある。このような場合、素子の過熱を抑制するためにスイッチング速度を早めることが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ノイズ低減に対する要求に応じてスイッチングノイズを低減させると共に、高速スイッチングに対する要求に応じて素子を高速でスイッチングさせることができる電圧制御形素子を用いた駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路は、ゲート端子に印加される制御電圧によって動作が制御される電圧制御形素子を用いた駆動回路において、制御電圧を出力する制御手段と、制御手段から出力された制御電圧を、その立ち上がり速度を所定の変更条件に基づいて調節してゲート端子に出力する調節手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路によれば、所定の変更条件に基づいて、制御手段から出力された制御電圧の立ち上がり速度が調節されるので、ノイズ低減要求や高速スイッチング要求に応じて制御電圧の立ち上がり速度を調節することが可能となる。
【０００８】
本発明に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路は、調節手段が、制御電圧の立ち上がり速度を低下させる遅延回路を介してゲート端子に接続されている第１出力回路と、遅延回路を介さずにゲート端子に接続されている第２出力回路とを有し、制御手段が、所定の変更条件に基づいて、第１及び第２出力回路を含む複数の出力回路のいずれかに制御電圧を出力することが好ましい。
【０００９】
第１出力回路に制御電圧が出力された場合、遅延回路を介してゲート端子に制御電圧を印加される。一方、第２出力回路に制御電圧が出力された場合、遅延回路を介さずにゲート端子に制御電圧を印加される。このようにすれば、制御電圧を出力する出力回路を切替えることにより制御電圧の立ち上がり速度を変更することが可能となる。
【００１０】
上記遅延回路は、所定の時定数を有するフィルタ回路であることが好ましい。この場合、フィルタ回路の時定数に応じて、制御電圧の立ち上がり速度が制限される。
【００１１】
また、上記遅延回路として、制御電圧の電圧値を降下させる電圧降下回路を用いてもよい。この場合、制御電圧を降圧することにより、制御電圧の立ち上がり速度を低下させることができる。
【００１２】
本発明に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路は、エンジンのバルブリフトを変化させる可変バルブリフト機構を駆動するための電動モータを駆動するものであることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路は、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段をさらに備え、上記所定の変更条件がエンジン回転数であり、制御手段が、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が所定回転数以下の場合に、第１出力回路に制御電圧を出力し、エンジン回転数が所定回転数より高い場合に、第２出力回路に制御電圧を出力することが好ましい。
【００１４】
この場合、スイッチングノイズの低減が要求されるエンジン低回転時には、第１出力回路に制御電圧が出力され、制御電圧の立ち上がり速度が低下されることによりスイッチングノイズが低減される。一方、高速スイッチングが要求されるエンジン高回転時には、第２出力回路に制御電圧が出力され、高速でスイッチング動作が行われる。
【００１５】
本発明に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路は、車両に搭載された音響機器の稼動状態を検出する検出手段をさらに備え、上記所定の変更条件が音響機器の稼動状態であり、制御手段が、音響機器が稼動している場合に、第１出力回路に制御信号を出力し、音響機器が稼動していない場合に、第２出力回路に制御信号を出力することが好ましい。
【００１６】
この場合、スイッチングノイズの低減が要求される音響機器稼動時には、第１出力回路に制御電圧が出力され、制御電圧の立ち上がり速度が低下されることによりスイッチングノイズが低減される。一方、音響機器が稼動していないときには、第２出力回路に制御電圧が出力され、高速でスイッチング動作が行われる。
【００１７】
本発明に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路は、電圧制御形素子の素子温度を検出する温度検出手段をさらに備え、上記所定の変更条件が素子温度であり、制御手段が、素子温度が所定温度以下の場合に、第１出力回路に制御電圧を出力し、素子温度が所定温度より高い場合に、第２出力回路に制御電圧を出力することが好ましい。
【００１８】
素子温度が低温であり、素子の発熱を抑制することが要求されない場合には第１出力回路に制御電圧が出力され、制御電圧の立ち上がり速度が低下される。一方、素子温度が高温であり、素子の発熱を抑制することが要求される場合には第２出力回路に制御電圧が出力され、高速でスイッチング動作が行われることにより素子の発熱が抑制される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、所定の変更条件に基づいて、制御手段から出力された制御電圧の立ち上がり速度が調節される構成としたので、ノイズ低減に対する要求に応じてスイッチングノイズを低減させると共に、高速スイッチングに対する要求に応じて素子を高速でスイッチングさせることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。
【００２１】
（第１実施形態）
まず、図１を用いて、第１実施形態に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路１の主要な構成について説明する。図１は、駆動回路１の主要な構成を示す図である。
【００２２】
本実施形態に係る駆動回路１は、エンジンのバルブリフトを変化させる可変バルブリフト機構を駆動するための電動モータ１０を駆動するものである。電動モータ１０としては、例えばＤＣブラシモータが用いられる。
【００２３】
電動モータ１０は、Ｈブリッジ回路１２に接続されている。Ｈブリッジ回路１２は、４個の電圧制御形素子Ｑ１〜Ｑ４を備えている。本実施形態では、電圧制御形素子としてゲート端子Ｇに印加される制御電圧によって動作が制御されるＭＯＳＦＥＴを使用した（以下、「電圧制御形素子」を「ＭＯＳＦＥＴ」という）。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１及びＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のドレイン端子は電源ＩＧＰに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２及びＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のソース端子は、パワーグランドに接続されている。
【００２４】
ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１のソース端子及びＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のドレイン端子は電動モータ１０の一端に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のソース端子及びＭＯＳＦＥＴ  Ｑ４のドレイン端子は電動モータ１０の他端に接続されている。
【００２５】
ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２，Ｑ３がオフされた状態で、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ４がオン・オフ制御されることにより、電動モータ１０が正転駆動される。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ４がオフされた状態で、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２，Ｑ３がオン・オフ制御されることにより、電動モータ１０が逆転駆動される。
【００２６】
各ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４のゲート端子Ｇには、それぞれ並列に接続された第１出力回路２１及び第２出力回路２２が接続されている。なお、図１においては簡単のため、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２に接続されている第１及び第２出力回路２１，２２のみを示し、他のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４に接続されている出力回路の図示を省略した。
【００２７】
第１出力回路２１は、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１とが直列に接続されると共に、抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１の接続点とグランドとの間にコンデンサＣ１が接続される構成を有している。即ち、第１出力回路２１は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１を有して構成されたフィルタ回路である。また、第１出力回路２１の出力端であるダイオードＤ１のカソード端子がＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇと接続されている。
【００２８】
第１出力回路２１に直流電圧が加えられた場合、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１が充電される。このとき、コンデンサＣ１の端子間電圧は、抵抗Ｒ１の抵抗値とコンデンサＣ１の静電容量との積により表わされる時定数τ１に応じて指数関数的に増加する。したがって、第１出力回路２１を介してゲート端子Ｇに制御電圧が印加される場合、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート電圧は、時定数τ１に応じて指数関数的に増加する。そのため、制御電圧の立ち上がり速度は時定数τ１の増大に応じて低下される。即ち、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１を有して構成されたフィルタ回路は、遅延回路として機能する。
【００２９】
第２出力回路２２は、その一端がＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに直列に接続された保護抵抗Ｒ２を有して構成されている。第２出力回路２２を介してゲート端子Ｇに制御電圧が印加される場合、制御電圧の立ち上がり速度は変化しない。
【００３０】
第１出力回路２１の入力端は、前段駆動回路２０の第１出力端子ＯＵＴ１に接続されている。また、第２出力回路２２の入力端は、前段駆動回路２０の第２出力端子ＯＵＴ２に接続されている。前段駆動回路２０は、トランジスタ等により構成されており、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４を駆動するものである。前段駆動回路２０には、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４のゲート端子Ｇに接続されている各出力回路が接続されるが、図１においては簡単のため、第１及び第２出力回路２１，２２が接続されている第１及び第２出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２のみを示し、他の出力回路が接続されている出力端子の図示を省略した。なお、前段駆動回路２０を省略し、後述するマイクロコンピュータ（以下「ＣＰＵ」という）３０で直接ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４を駆動してもよい。
【００３１】
一方、前段駆動回路２０の第１入力端子ＩＮ１は、ＣＰＵ３０の第１出力ポートＰ１に接続されており、前段駆動回路２０の第２入力端子ＩＮ２は、ＣＰＵ３０の第２出力ポートＰ２に接続されている。前段駆動回路２０は、第１入力端子ＩＮ１に入力された制御電圧に応じた出力電圧を第１出力端子ＯＵＴ１、即ち第１出力回路２１の入力端に出力する。また、第２入力端子ＩＮ２に入力された制御電圧に応じた出力電圧を第２出力端子ＯＵＴ２、即ち第２出力回路２２の入力端に出力する。
【００３２】
ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の近傍にはサーミスタＲ４が取り付けられている。なおサーミスタＲ４が取り付けられるＭＯＳＦＥＴはＱ２に限られず、他のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４であってもよい。サーミスタＲ４の一端は、抵抗Ｒ３を介して電源Ｖｃｃに接続されている。サーミスタＲ４の他端はアナロググランドに接続されている。また、抵抗Ｒ３及びサーミスタＲ４の接続点は、ＣＰＵ３０のアナログ−ディジタル変換ポート（以下「Ａ／Ｄポート」という）ＡＤ１に接続されており、抵抗Ｒ３とサーミスタＲ４により分圧された電圧値がＣＰＵ３０のＡ／ＤポートＡＤ１に入力される。
【００３３】
サーミスタＲ４は温度によって抵抗値が変化する特性を有するため、ＣＰＵ３０に入力される電圧値は、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の温度に応じて変化する。ＣＰＵ３０では、この入力された電圧値をディジタル値に変換すると共に、入力電圧値に基づいてＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の温度を算出する。即ち、サーミスタＲ４は、素子温度検出手段として機能する。
【００３４】
ＣＰＵ３０には、入力インターフェース回路を介して、エンジンのクランク位置を検出するクランクアングルセンサ３２及び車載オーディオ（音響機器）の稼動状態を示すオーディオスイッチ３３等が接続されている。ＣＰＵ３０では、クランクアングルセンサ３２により検出されたクランク位置に基づいてエンジン回転数が算出される。即ち、クランクアングルセンサ３２は、エンジン回転数検出手段として機能する。また、オーディオスイッチ３３は、車載オーディオの稼動状態を検出する検出手段として機能する。
【００３５】
ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ等に記憶されているプログラムや各種データ等に基づいて各処理を実行し、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４の駆動を制御する制御電圧を第１出力ポートＰ１又は第２出力ポートＰ２から出力する。なお、ＣＰＵ３０が、一方の出力ポートから制御電圧を出力すると共に、他方の出力ポートから第１又は第２出力回路を切替える切替え信号を出力し、前段駆動回路２０が、入力された切替え信号に応じて制御電圧を出力する出力回路を切替える構成としてもよい。この場合、ＣＰＵ３０及び前段駆動回路２０は制御手段として機能する。
【００３６】
次に、本実施形態に係る駆動回路１の動作について説明する。なお、ここではＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２をオン・オフ制御する場合を例にして、駆動回路１の動作について説明する。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４をオン・オフ制御する場合については、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２をオン・オフ制御する場合と同一又は同等であるので、ここでは説明を省略する。
【００３７】
ＣＰＵ３０では、エンジンの運転状態等に基づいて電動モータ１０を駆動するための制御信号が生成される。また、クランクアングルセンサ３２から入力されたクランク信号に基づいてエンジン回転数が算出される。
【００３８】
続いて、生成された制御信号に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の駆動を制御する制御電圧がＣＰＵ３０の出力ポートから出力される。ここで、算出されたエンジン回転数が所定回転数以下の場合には、第１出力ポートＰ１から制御電圧が出力される。一方、エンジン回転数が所定回転数より高い場合には、第２出力ポートＰ２から制御電圧が出力される。
【００３９】
また、ＣＰＵ３０では、オーディオスイッチ３３の状態に応じて車載オーディオが稼動中であるか否かの判断が行われる。ここで、車載オーディオが稼動中であると判断された場合には第１出力ポートＰ１から制御電圧が出力され、車載オーディオが稼動していないと判断された場合には第２出力ポートＰ２から制御電圧が出力される構成としてもよい。
【００４０】
さらに、ＣＰＵ３０では、抵抗Ｒ３とサーミスタＲ４により分圧された電圧値が読み込まれ、この電圧値に応じてＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の素子温度が算出される。ここで、素子温度が所定温度以下の場合には第１出力ポートＰ１から制御電圧が出力され、素子温度が所定温度より高い場合には第２出力ポートＰ２から制御電圧が出力される構成とすることもできる。
【００４１】
第１出力ポートＰ１から出力された制御電圧は、前段駆動回路２０を介して第１出力回路２１に入力される。第１出力回路２１に入力された制御電圧は、その立ち上がり速度が低下されて、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに印加される。そして、ゲート端子Ｇに印加された制御電圧にしたがってＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２がオン・オフ制御される。
【００４２】
一方、第２出力ポートＰ２から出力された制御電圧は、前段駆動回路２０を介して第２出力回路２２に入力される。第２出力回路２２に入力された制御電圧は、立ち上がり速度が変更されることなく、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに印加される。そして、ゲート端子Ｇに印加された制御電圧にしたがってＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２がオン・オフ制御される。
【００４３】
同様にして、Ｈブリッジ１２を構成する他のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４もオン・オフ制御される。各ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４がオン・オフ制御されることにより、電動モータ１０が駆動されてバルブリフトが変更される。
【００４４】
本実施形態によれば、スイッチングノイズの低減が要求されるエンジン低回転時には、ＣＰＵ３０の第１出力ポートＰ１に制御電圧が出力され、制御電圧の立ち上がり速度が低下されることによりスイッチングノイズが低減される。一方、高速スイッチングが要求されるエンジン高回転時には、第２出力ポートＰ２に制御電圧が出力され、高速でスイッチング動作が行われる。
【００４５】
また、スイッチングノイズの低減が要求される車載オーディオ稼動時には、第１出力ポートＰ１に制御電圧が出力され、制御電圧の立ち上がり速度が低下されることによりスイッチングノイズが低減される。一方、車載オーディオ機器が稼動していないときには、第２出力ポートＰ２に制御電圧が出力され、高速でスイッチング動作が行われる。
【００４６】
さらに、素子温度が低温であり、素子の発熱を抑制することが要求されない場合には第１出力ポートＰ１に制御電圧が出力され、制御電圧の立ち上がり速度が低下される。一方、素子温度が高温であり、素子の発熱を抑制することが要求される場合には第２出力ポートＰ２に制御電圧が出力され、高速でスイッチング動作が行われることにより素子の発熱が抑制される。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、図２を用いて、第２実施形態に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路２の主要な構成について説明する。図２は、駆動回路２の主要な構成を示す図である。
【００４８】
駆動回路２が駆動回路１と異なるのは、フィルタ回路を備えて構成される第１出力回路２１に替えて分圧回路を有して構成される第１出力回路２３が用いられている点、及び、前段駆動回路２０に替えて、チャージポンプ等の昇圧回路をさらに有する前段駆動回路２５が用いられている点である。その他の構成については、駆動回路１と同一又は同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４９】
第１出力回路２３では、一端が前段駆動回路２５の第１出力端子ＯＵＴ１に接続された抵抗Ｒ５の他端に抵抗Ｒ６の一端が直列に接続されている。抵抗Ｒ６の他端はグランドに接続されている。また、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６の接続点にはダイオードＤ１の一端が接続されている。ダイオードＤ１の他端はＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに接続されている。
【００５０】
第１出力回路２３に電圧が加えられた場合、抵抗Ｒ５の抵抗値と抵抗Ｒ６の抵抗値との比に応じて分圧された電圧がＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに出力される。
【００５１】
前段駆動回路２５は、チャージポンプによって制御電圧を昇圧することによりＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のスイッチング速度を向上させるものである。
【００５２】
次に、駆動回路２の動作について説明する。なお、ここではＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２をオン・オフ制御する場合を例にして駆動回路１の動作について説明する。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４をオン・オフ制御する場合については、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２をオン・オフ制御する場合と同一又は同等であるので、ここでは説明を省略する。
【００５３】
ＣＰＵ３０では、エンジンの運転状態等に基づいて電動モータ１０を駆動するための制御信号が生成される。また、クランクアングルセンサ３２から入力されたクランクパルス信号に基づいてエンジン回転数が算出される。
【００５４】
続いて、生成された制御信号に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の駆動を制御する制御電圧がＣＰＵ３０の出力ポートから出力される。ここで、算出されたエンジン回転数が所定回転数以下の場合には、第１出力ポートＰ１から制御電圧が出力される。一方、エンジン回転数が所定回転数より高い場合には、第２出力ポートＰ２から制御電圧が出力される。
【００５５】
また、ＣＰＵ３０では、オーディオスイッチ３３の状態に応じて車載オーディオが稼動中であるか否かの判断が行われる。ここで、車載オーディオが稼動中であると判断された場合には第１出力ポートＰ１から制御電圧が出力され、車載オーディオが稼動していないと判断された場合には第２出力ポートＰ２から制御電圧が出力される構成としてもよい。
【００５６】
さらに、ＣＰＵ３０では、抵抗Ｒ３とサーミスタＲ４により分圧された電圧値が読み込まれ、この電圧値に応じてＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の素子温度が算出される。ここで、素子温度が所定温度以下の場合には第１出力ポートＰ１から制御電圧が出力され、素子温度が所定温度より高い場合には第２出力ポートＰ２から制御電圧が出力される構成とすることもできる。
【００５７】
第１出力ポートＰ１から出力された制御電圧は、前段駆動回路２０により昇圧されて第１出力回路２３に入力される。第１出力回路２３に入力された制御電圧は、分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６によって降圧されることにより立ち上がり速度が低下されて、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに印加される。そして、ゲート端子Ｇに印加された制御電圧にしたがってＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２がオン・オフ制御される。
【００５８】
一方、第２出力ポートＰ２から出力された制御電圧は、前段駆動回路２０により昇圧されて第２出力回路２２に入力される。第２出力回路２２に入力された制御電圧は、降圧されることなく、即ち立ち上がり速度が変更されることなく、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに印加される。そして、ゲート端子Ｇに印加された制御電圧にしたがってＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２がオン・オフ制御される。
【００５９】
同様にして、Ｈブリッジ１２を構成する他のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４もオン・オフ制御される。各ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４がオン・オフ制御されることにより、電動モータ１０が駆動されてバルブリフトが変更される。
【００６０】
本実施形態によれば、チャージポンプによって昇圧された制御電圧を降圧することにより、制御電圧の立ち上がり速度を低下させることができる。そのため、ノイズ低減要求がある場合には、制御電圧の立ち上がり速度を低下させることによりスイッチングノイズを低減させることが可能になる。また、高速スイッチングに対する要求がある場合には、チャージポンプによって制御電圧を昇圧することによりＭＯＳＦＥＴ  Ｑ1〜Ｑ４をさらに高速でスイッチングさせることが可能になる。
【００６１】
（第３実施形態）
次に、図３を用いて、第３実施形態に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路３の主要な構成について説明する。図３は、駆動回路３の主要な構成を示す図である。
【００６２】
駆動回路３は、第１出力回路２１及び第２出力回路２２に替えて第３出力回路２４が用いられている点で駆動回路１と異なる。また、サーミスタＲ４及びオーディオスイッチ３３がＣＰＵ３０に接続されていない点で駆動回路１と異なる。その他の構成については、駆動回路１と同一又は同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６３】
第３出力回路２４では、その一端が前段駆動回路２０の第３出力端子ＯＵＴ３に接続されている抵抗Ｒ７と、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の近傍に取り付けられたサーミスタＲ４とが並列に接続され、抵抗Ｒ７の他端はダイオードＤ１及びコンデンサＣ２それぞれの一端に接続されている。ダイオードＤ１の他端はＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに接続され、コンデンサＣ２の他端はグランドに接続されている。
【００６４】
第３出力回路２４に直流電圧が加えられた場合、抵抗Ｒ７及びサーミスタＲ４を介してコンデンサＣ２が充電される。このとき、コンデンサＣ２の端子間電圧は、サーミスタＲ４及び抵抗Ｒ７の合成抵抗値とコンデンサＣ２の静電容量との積により表わされる時定数τ２に応じて指数関数的に増加する。したがって、第３出力回路２４を介してゲート端子Ｇに制御電圧が印加される場合、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート電圧は、時定数τ２に応じて指数関数的に増加する。そのため、制御電圧の立ち上がり速度は時定数τ２の増大に応じて低下される。
【００６５】
サーミスタＲ４の抵抗値はＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の素子温度によって変化するため、サーミスタＲ４及び抵抗Ｒ７の合成抵抗値も素子温度によって変化する。この合成抵抗値の変化に伴って時定数τ２が変化することにより、制御電圧の立ち上がり速度が変化する。ここで、素子温度が低温になるほど抵抗値が上昇するような温度特性をサーミスタＲ４が有する場合、素子温度の低下に伴って時定数τ２が増大し、制御電圧の立ち上がり速度が遅くなる。このように第３出力回路によれば、素子温度に応じて制御電圧の立ち上がり速度が自動的に調節される。この場合、第３出力回路２４が調節手段として機能する。
【００６６】
次に、駆動回路３の動作について説明する。なお、ここではＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２をオン・オフ制御する場合を例にして、駆動回路１の動作について説明する。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４をオン・オフ制御する場合については、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２をオン・オフ制御する場合と同一又は同等であるので、ここでは説明を省略する。
【００６７】
ＣＰＵ３０では、エンジンの運転状態等に基づいて電動モータ１０を駆動するための制御信号が生成される。続いて、生成された制御信号に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２の駆動を制御する制御電圧がＣＰＵ３０の出力ポートＰ３から出力される。
【００６８】
第３出力ポートＰ３から出力された制御電圧は、前段駆動回路２０を介して第３出力回路２４に入力される。第３出力回路２４に入力された制御電圧は、時定数τ２に応じてその立ち上がり速度が低下されて、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２のゲート端子Ｇに印加される。そして、ゲート端子Ｇに印加された制御電圧にしたがってＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２がオン・オフ制御される。
【００６９】
同様にして、Ｈブリッジ１２を構成する他のＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４もオン・オフ制御される。各ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４がオン・オフ制御されることにより、電動モータ１０が駆動されてバルブリフトが変更される。
【００７０】
本実施形態によれば、第３出力回路の時定数τ２が素子温度に応じて変化するので、素子温度に応じて連続的に制御電圧の立ち上がり速度を変化させることができる。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、制御電圧の立ち上がり速度を変化させる遅延回路は、上述したフィルタ回路や降圧回路に限られるものではない。
【００７２】
また、本発明に係る駆動回路の駆動対象は、可変バルブリフト機構を駆動するための電動モータに限られることなく、例えば電磁バルブを駆動するための電磁ソレノイド等であってもよい。このような場合、駆動回路の構成はＨブリッジ回路に限られず、駆動対象に応じて変形されることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１実施形態に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路の主要な構成を示す図である。
【図２】第２実施形態に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路の主要な構成を示す図である。
【図３】第３実施形態に係る電圧制御形素子を用いた駆動回路の主要な構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，２，３…駆動回路、１０…電動モータ、１２…Ｈブリッジ回路、２０，２５…前段駆動回路、２１，２３…第１出力回路、２２…第２出力回路、２４…第３出力回路、３０…ＣＰＵ、３２…クランクアングルセンサ、３３…オーディオスイッチ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４…ＭＯＳＦＥＴ、Ｒ４…サーミスタ。
【図１】
2005197784.tif 000003
【図２】
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【図３】
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