(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導負荷をスイッチングするためのスイッチング装置であって、
高電位側回路で駆動されるスイッチングトランジスタと、該スイッチングトランジスタに対する制御回路とを有し、
該スイッチングトランジスタは、ハーフブリッジ構成でフリーホイーリングトランジスタと接続され、
前記スイッチングトランジスタと前記フリーホイーリングトランジスタとの間にある結節点（Ｋ1）に、前記のスイッチングを行うべき誘導負荷が存在する形式のスイッチング装置において、
前記スイッチングトランジスタ（Ｔ1）は、補助トランジスタ（Ｔ9）と接続されて第１カレントミラー回路を形成し、
ここで前記の第１カレントミラー回路のスイッチングトランジスタ（Ｔ1）および補助トランジスタ（Ｔ9）のゲート端子は、トランジスタ（Ｔ6，Ｔ7）からなる第２カレントミラー回路を介して相互に接続されており、
当該の第２カレントミラー回路は、トランジスタ（Ｔ4，Ｔ5）からなる第３カレントミラー回路を介して制御され、
当該のトランジスタ（Ｔ4，Ｔ5）からなる第３カレントミラー回路の制御は、スイッチングトランジスタ（Ｔ1）に対する制御信号に依存して行われ、
前記の補助トランジスタ（Ｔ9）は、トランジスタ（Ｔ10）と直列に接続され、
該トランジスタ（Ｔ10）のゲートは制御電圧（Ｕ2）と接続され、かつ該トランジスタ（Ｔ10）ソースは前記結節点（Ｋ1）と接続されており、
前記の補助トランジスタ（Ｔ9）に直列接続されているトランジスタ（Ｔ10）のソース端子と、結節点（Ｋ1）との間にダイオード（Ｄ2）が接続されており、
前記の補助トランジスタ（Ｔ9）に直列接続されているトランジスタ（Ｔ10）のソース端子はツェナーダイオード（Ｄ1）を介してアースと接続されており、
前記の第１カレントミラー回路のミラー作用による駆動を、結節点（Ｋ1）に印加された電位に依存して制御して、前記のスイッチングトランジスタ（Ｔ1）のオン動作中の前記ハーフブリッジにおける横流が低減されるようにしたことを特徴とするスイッチング装置。
【請求項２】
前記制御電圧（Ｕ2）の高さを介して、トランジスタ（Ｔ1，Ｔ9）からなる第１カレントミラー回路のミラー駆動が調整される、
請求項１に記載のスイッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の上位概念の特徴を有する、誘導負荷をスイッチングするためのスイッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導負荷を、高電位側回路で駆動されるスイッチングトランジスタを用いてスイッチングすることは公知である。遮断の際には、誘導負荷を通流する電流に対してフリーホイーリング路を提供する必要がある。このために例えば、スイッチングトランジスタを、ハーフブリッジ回路においてこのスイッチングトランジスタと交互に導通制御可能なフリーホイーリングトランジスタに接続する。ここでスイッチングされるべき誘導負荷は、２つのトランジスタの間にある結節点に存在する。この場合に欠点となることはスイッチングトランジスタに対するスイッチングに応じて、フリーホイーリングトランジスタを介して横流が流れる可能性があることである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、スイッチングトランジスタに対するスイッチングに応じてフリーホイーリングトランジスタを介して流れる横流を最小限に抑えることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、請求項１の上位概念の特徴に記載されたスイッチング装置において、本発明により、スイッチングトランジスタは、補助トランジスタと接続されて第１カレントミラー回路を形成し、この第１カレントミラー回路のスイッチングトランジスタおよび補助トランジスタのゲート端子は、第２カレントミラー回路を介して相互に接続され、この第２カレントミラー回路は、第３カレントミラー回路を介して制御され、第３カレントミラー回路の制御は、上記のスイッチングトランジスタに対する制御信号に依存して行われ、上記の補助トランジスタは、さらに別のトランジスタと直列に接続され、このさらに別のトランジスタのゲートは制御電圧と接続され、かつこのさらに別のトランジスタソースは上記の結節点と接続されており、上記の補助トランジスタに直列接続されているトランジスタのソース端子と、結節点との間にダイオードが接続されており、上記の補助トランジスタに直列接続されている別のトランジスタのソース端子はツェナーダイオードを介してアースと接続されており、この第１カレントミラー回路のミラー作用による駆動を、結節点に印加された電位に依存して制御して、スイッチングトランジスタのオン動作中の上記ハーフブリッジにおける横流が低減されるようにしたことを特徴とするスイッチング装置を構成することによって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態と効果】
請求項１に記載した特徴を有する、本発明による回路装置は、スイッチングトランジスタを適切に制御することによって横流の発生を最小限に抑えられるという利点を有する。スイッチングトランジスタと、補助トランジスタと接続してカレントミラー回路を形成することによって有利にも、スイッチングトランジスタのオン動作中の、ハーフブリッジ装置における横流を制限することが可能である。ここでこれらのトランジスタのミラー作用による駆動は、誘導負荷の存在する結節点に印加された電位に依存して制御可能である。これは比較的簡単なカレントミラー回路によって実現可能であるために、簡単な回路構造で実現可能である。この回路構造は、スイッチングトランジスタとフリーホイーリングトランジスタとを有する構成素子にモノリシックに集積化可能である。したがってこの構成素子は、付加的な、フリーホイーリング回路に使用される構成素子なしで実現可能である。簡単な回路構造によって、誘導負荷をオフオンする高い周波数のもとでも横流を制限可能である。
【０００６】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明を以下、誘導負荷をスイッチングするためのスイッチング装置を示した図面を用いて実施例により詳しく説明する。
【０００８】
【実施例】
図１では回路装置１０が示されている。この回路装置を用いて、端子１２に接続される誘導負荷を、端子１４に接続された電源電圧と接続している。この電源電圧は、自動車においては通常は自動車のバッテリーの電源電圧ＵBattである。さらにスイッチングトランジスタＴ1が設けられており、このトランジスタのドレインは端子１４と接続されており、またそのソースは端子１２と接続されている。これによってスイッチングトランジスタＴ1は高電位側回路で駆動される。結節点Ｋ1にはフリーホイーリングトランジスタＴ2のドレインが接続されており、このトランジスタのソースはアースと接続されている。
【０００９】
ハーフブリッジ回路において接続されているトランジスタＴ1とＴ2は、制御回路１６を介して制御可能である。入力端子１８には、図示した出力信号、例えばスイッチングレギュレータの制御信号が印加されている。入力端子１８は一方では駆動回路２０と接続され、また他方ではトランジスタＴ3のゲートと接続されている。トランジスタＴ3のソースは、電流源Ｉ1を介してアースと接続されている。トランジスタＴ3のドレインは、トランジスタＴ4ないしはＴ5のゲート端子と接続されている。トランジスタＴ4およびＴ5のソース端子はそれぞれ電圧電位Ｕ1と接続されている。さらにトランジスタＴ4およびＴ5とソース端子は、トランジスタＴ6のコレクタと接続されている。このトランジスタＴ6のベース端子は、トランジスタＴ７のベースと接続されている。トランジスタＴ6およびＴ7のエミッタは短絡され、スイッチングトランジスタＴ1ならびにトランジスタＴ8のドレインと接続されている。トランジスタＴ8のソース端子は、電流源Ｉ2を介してアースと接続されている。さらにトランジスタＴ6およびＴ7のベース端子は、トランジスタＴ9のドレインと接続されている。このトランジスタＴ9のソース端子はトランジスタＴ10のドレインと接続されている。トランジスタＴ10のゲート端子には電圧電位Ｕ2が印加されており、またそのソース端子は結節点Ｋ2を介して、一方ではツェナーダイオードＤ1を介してアースと接続されており、他方ではダイオードＤ2を介して結節点Ｋ1と接続されている。
【００１０】
駆動回路２０の出力側は、一方ではトランジスタＴ8のゲートと接続されており、他方では別の駆動回路２２を介しフリーホイーリングトランジスタＴ2のゲートと接続されている。
【００１１】
図示した回路装置によって、スイッチングトランジスタＴ1はカレントミラー回路においてトランジスタＴ9と接続されている。さらにトランジスタＴ4およびＴ5ならびにＴ6およびＴ7も同様にカレントミラー回路において接続されている。ここでトランジスタＴ6およびＴ7のカレントミラー回路は、トランジスタＴ1およびＴ9のゲート端子間の接続を形成している。
【００１２】
回路装置１０は次のように動作する。
【００１３】
入力端子１８に印加された信号のスイッチ状態がローの場合には、トランジスタＴ8およびＴ2のゲート端子は、駆動回路２０を介して制御され、この２つのトランジスタはオン制御される。これにより、一方ではフリーホイーリングトランジスタＴ2は導通し、端子１２に流れる負荷電流ＩLはフリーホイーリングトランジスタＴ2を介して通流可能である。さらに他方ではオン制御されたトランジスタＴ8と電流源Ｉ2を介してトランジスタＴ1のゲート端子はアースに導かれ、スイッチングトランジスタＴ1はスイッチオフされる。
【００１４】
入力端子１８に印加された信号がハイの信号状態に経過した場合には、一方では駆動回路２０および２２を介して、フリーホイーリングトランジスタＴ2を遮断しはじめる。他方、同時にトランジスタＴ3のドレイン端子が制御され、トランジスタＴ3はオン制御される。電流源Ｉ1を介してトランジスタＴ4およびＴ5のカレントミラー回路は制御され、これがさらにトランジスタＴ6およびＴ7のカレントミラー回路を制御する。これによってスイッチングトランジスタＴ1のゲートに対する負荷電流が生成され、このトランジスタはオン制御される。ここでスイッチングトランジスタＴ1のゲートの充電はまずトランジスタＴ1およびＴ9によって制限される。ここで結節点Ｋ1およびＫ2との間に接続されたダイオードＤ2は、まずトランジスタＴ6およびＴ7のカレントミラー回路の電圧の補償に使用される。これによって、フリーホイーリングトランジスタＴ2のオン動作の間にスイッチングトランジスタＴ1から供給された電流が、カレントミラートランジスタＴ1およびＴ9の関係によって設定される電流よりも大きくならないことが保証される。
【００１５】
フリーホイーリングトランジスタＴ2が、駆動回路２０および２２を介する制御に応じて、遮断状態へと経過した場合には、結節点Ｋ1の電位が上昇し始める。いまやトランジスタＴ10のゲート端子に印加される電圧電位Ｕ2の、選択された高さに応じて、トランジスタＴ1およびＴ9がカレントミラーの作用による駆動をしなくなる場合を設定することができる。カレントミラーの作用による駆動をしなくなるのは、トランジスタＴ10が、結節点Ｋ1およびＫ2のおける電位上昇により、トランジスタＴ1およびＴ9のカレントミラーの基準電流を、トランジスタＴ9を通して導くことができない場合である。ツェナーダイオードＤ1により、高抵抗となっている結節点Ｋ2における電圧が制限され、この間ダイオードＤ2が結節点Ｋ1とＫ2との間の遮断機能を果たしている。いまやスイッチングトランジスタＴ1のゲート電圧は電圧電位Ｕ1まで上昇することが可能となり、トランジスタＴ1を相応にオン制御可能である。
【００１６】
本発明による回路装置によって、スイッチングトランジスタＴ1のオン制御およびフリーホイーリングトランジスタＴ2のオフ制御との間で端子１４からアースに通流する電流の制限が実現される。複数のカレントミラー回路の所定の依存関係にもとづき、制御回路１６は、入力端子１８に印加された信号のレベルに相応して自動制御される。スイッチング周波数が高い場合にも、すなわち入力端子１８に印加された信号がロー状態とハイ状態との間で頻繁に変化する場合にも、横流を制限を効果的に制御することができる。さらに端子１４への導線に発生するパルス電流から引き起こされる障害も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘導負荷をスイッチングするためのスイッチング回路を示す図である。
【符号の説明】
Ｔ1  スイッチングトランジスタ
Ｔ9  補助トランジスタ
Ｔ2〜Ｔ8 トランジスタ
Ｄ1  ツェナーダイオード
Ｄ2  ダイオード
Ｋ1，Ｋ2  結節点
ＩL  誘導負荷
Ｉ1，Ｉ2  電流源
２０，２２  駆動回路
ＵBatt  バッテリー電源電圧
【図１】
0004204119.tif 000002