CN102474245A - 开关设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种开关设备，其包含：第一环路，被配置为包含开关元件、电感部件、电容器；第二环路，被配置为与第一环路共用电感部件，其中，电容器与电感部件串联插入在第一环路中，其中，通过开通/关断开关元件，开关设备以交替的方式控制流经第一环路和第二环路的相应的电流，以便控制流经电感部件的电流，且其中，当开关元件被开通时流经第一环路的电流产生的第一磁通和当开关元件被关断时流经第二环路的电流产生的第二磁通指向同样的方向。

Description

开关设备

技术领域

本发明涉及开关设备，其包含共用电感部件的第一环路和第二环路，并控制流经电感部件的电流。

背景技术

传统而言，已经知道用于电动机的控制设备，其通过在用于电动机PWM控制的开关元件的栅极和电动机的上游侧端子之间布置用于吸收高频噪音的电容器来减小高频噪音，例如射频噪音(参见例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开No.H09-42096。

由于用于电动机的控制设备通过增加连接到开关元件栅极的电容器或类似物来减小噪音，为减小噪音使用的元件的数量增多，用于电动机的控制设备的构造变得复杂。

发明内容

本发明的一般目的在于提供一种开关设备，其通过改进开关设备的电路构造来减小高频噪音。

在下面的说明中，将要给出本发明的特征和优点，其部分地由说明书和附图明了，或者可通过根据说明书提供的教导实践本发明来获得。本发明的目的、其他特征和优点将通过申请文件以完整、清楚、精确、确切的术语特别指出的开关设备实现和获得，以便使本领域技术人员能够实现本发明。

为了获得这些以及其他优点并根据本发明的目的，如这里所具体化以及一般地介绍的，本发明一实施例提供了一种开关设备，包含：第一环路，其被配置为包含开关元件、电感部件和电容器；第二环路，其被配置为与第一环路共用电感部件，其中，电容器与电感部件串联插入第一环路中，其中，通过开通/关断开关元件，开关设备以交替的方式控制流经第一环路和第二环路的相应的电流，以便控制流经电感部件的电流，其中，由在开关元件被开通时流经第一环路的电流产生的第一磁通与由在开关元件被关断时流经第二环路的电流产生的第二磁通指向同样的方向。

结合附图，阅读下面的详细介绍，将会明了本发明的其他目的和进一步的特征。

附图说明

图1示出了传统负载驱动设备的电路构造；

图2示出了包含在传统负载驱动设备中的部件的布置；

图3示出了根据本发明的示例性实施例的负载驱动设备的电路构造；

图4示出了根据本发明另一示例性实施例的负载驱动设备的电路构造；

图5示出了根据当前实施例的负载驱动设备的电路构造；

图6示出了波形图，其表示包含图5所示电路构造的负载驱动设备中的磁通的减小的波动效果；

图7A示出了包含传统的负载驱动设备的电路单元U1；

图7B示出了包含根据当前实施例的负载驱动设备1的电路单元U2；

图8示出了在图7A、7B所示电路单元U1、U2中检测到的噪音水平；

图9示出了四层印刷电路板的示例性构造的截面；

图10示出了负载驱动设备1的另一示例性电路构造；

图11示出了负载驱动设备1的又一示例性电路构造；

图12示出了包含代替图3所示二极管D2的开关元件Q2的负载驱动设备1；以及

图13示出了包含代替图4所示二极管D2的开关元件Q2的负载驱动设备2。

具体实施方式

下面参照附图介绍本发明的优选实施例。本发明的开关设备的示例性实施例包含负载驱动设备，其用于驱动包含电感部件的电感性负载。

图1示出了传统的负载驱动设备的电路构造。负载驱动电路11通过开通和关断开关元件Q来驱动包含电感部件L的电感性负载。负载驱动电路11包含环路A11和环路A12，其在环路A11与环路A12之间共用电感部件L。在开关元件Q被开通时，电流流经环路A，即顺次通过包含电感部件L的电感性负载和开关元件Q。在开关元件Q被关断时，电流流经环路B，即顺次通过包含电感部件L的电感性负载和二极管D。

通常，图1所示的电路通过将实现电路必需的元件和形成图案的线(patterned lines)布置到印刷电路板上来实现。在图2中，保持为与连接点P12(图1所示)的电位等电位的形成图案的线与保持为与端子T3的电位等电位的形成图案的线在印刷电路板的背面经由通孔H11和H12彼此连接，其中，连接点P12连接二极管D与开关元件Q，端子T3经由线束(wiringharness)连接到包含电感部件L的电感性负载的一端。连接到通孔H11的形成图案的线和连接到通孔H12的形成图案的线保持在同一电位。

在图1、2所示的传统电路中，例如，在开关元件Q1被开通和关断时，电流交替流经环路A11、A12。因此，穿过环路A11的磁场和穿过环路A12的磁场交替产生。流经环路A11的电流的方向和流经环路A12的电流的方向彼此相反，如图1、2的箭头所示。因此，根据右手握拳定则，相对于图1、2的纸面穿过环路A11的磁场的方向与相对于图1、2的纸面穿过环路12的磁场的方向相反。由于磁场的方向通过开关元件Q的高速(短时间)开通/关断而交替变化，可能由于这种构造中的磁场的波动而产生高频噪音。

图3示出了根据本发明的示例性实施例的负载驱动设备1的电路构造。根据当前实施例的负载驱动设备1的电路构造类似于图1所示传统负载驱动设备11的电路构造。

负载驱动设备1包含环路A1和环路A2。环路A1构成第一环路，环路A2构成第二环路。负载驱动设备1驱动电感型电气负载40。电气负载40包含两个末端，即第一末端和第二末端。负载驱动设备1的第一驱动端子22连接到电气负载的第一末端，负载驱动设备1的第二驱动端子23连接到电气负载40的第二末端。环路A1与环路A2共用电气负载40的电感部件。

除了包含电感部件的电气负载40以外，环路A1包含开关元件Q1和电容器C1。在环路A1中，连接点P1、连接点P2、上游侧驱动端子22、电气负载40、下游侧驱动端子23、连接点P3、开关元件Q1、连接点P4和电容器C1以这样的顺序连接。连接点P1连接到电源端子21，电源端子21连接到电源的正电极。开关元件Q1可由例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)的半导体元件构成，或者可由例如IGBT(绝缘栅型双极型晶体管)等的晶体管构成。电容器C1可由例如多层陶瓷电容器(多层陶瓷电容)构成，其小于电解电容器(电解电容)或薄膜电容器(薄膜电容)。

开关元件Q1的漏极在连接点P3上连接到驱动端子23，驱动端子23连接到电气负载40的下游侧。开关元件Q1的源极在连接点P4上连接到接地端子24，接地端子24连接到地(GND)

串联连接到电气负载40的电容器C1串联插入环路A1的电流路径。具体而言，电容器C1串联插入流经环路A1的电流的环形电流路径。电容器C1的一端连接到布置在开关元件Q1的上游的第一电源线。电容器C1的另一端连接到布置到开关元件Q1的下游的第二电源线。第一电源线的电位高于第二电源线的电位。例如，第一电源线连接到直流电源的正电极，第二电源线连接到地。具体而言，电容器C1的一端在连接点P1上连接到电源端子21，并进一步连接到驱动端子22，驱动端子22在连接点P2上连接到电气负载40的上游侧。电容器C1的另一端在连接点P4上连接到接地端子。

由于电容器C1和电气负载40的串联连接构成LC电路，且电容器C1串联插入环路A1的电流路径，可以将多层陶瓷电容器用作电容器C1，多层陶瓷电容器相比于电解电容器较小，且具有较小的电容。因此，可以产生足够的噪音降低效果。

相反，除包含电感部件的电气负载40以外，环路A2包含二极管D2。在环路A2中，电气负载40、驱动端子23、连接点P3、二极管D2、连接点P2和驱动端子22以这样的顺序连接。

二极管D2的阳极在连接点P3上连接到驱动端子23以及开关元件Q1的漏极。二极管D2的阴极在连接点P2上连接到驱动端子22，驱动端子22连接到电气负载40的上游侧。二极管D2并联连接到电气负载40。在开关晶体管Q1开通时，二极管D2阻塞从电源(+B)流入环路A2的电流，在开关晶体管Q1关断时，传送从电源(+B)流入环路A2的电流。

电源端子21连接到电源的正电极(+B)，接地端子24连接到地(GND)。电源端子21构成保持在较高电位的第一电源端子，电源构成第一直流电源，接地端子24构成保持在较低电位的第二电源端子。这里，接地端子24可连接到第二直流电源，其额定电压低于第一直流电源的额定电压。在这种情况下，第一直流电源的额定电压和第二直流电源的额定电压可被设置为任意电压，只要第一直流电源的额定电压被设置为高于第二直流电源的额定电压。下面，为容易阐释起见，将介绍接地端子24被连接到地的实施例，除非明确地另有说明。

电容器C1的主要功能为降低负载驱动设备1的噪音。优选为将陶瓷型电容器用作电容器C1，陶瓷型电容器具有较大的劣化电阻。另外，通过使用陶瓷型电容器，可以使得负载驱动设备的尺寸较小。

开关元件Q1受到控制，以便交替地开通/关断。开通/关断的周期和开通/关断的占空比可被设置为任意值。

根据图3所示的示例性实施例，在开关元件Q1开通时，以箭头I1的方向，电流I1流经环路A1。在开关元件Q1关断时，以图3所示的箭头I2的方向，电流I2流经环路A2。通过这种方式，通过适当地控制开关元件Q1的开通占空比，可以控制流经电气负载40的电流。

如上所述，尽管图3所示的负载驱动设备1被够成为阱(sink)型电路，本发明的一实施例的开关设备可应用于被构成为源(source)型电路的负载驱动设备。

如图4所示，负载驱动设备2包含环路B1和环路B2。环路B1构成第一环路，环路B2构成第二环路。负载驱动设备2的驱动端子25连接到电气负载40的上游侧端子。电气负载40的上游侧端子构成第一末端。电气负载40的下游侧端子在连接点P8上连接到地。电气负载40的下游侧端子构成第二末端。电气负载40的第二末端可连接到负载驱动设备2的接地端子。环路B1和环路B2共用电气负载40的电感部件。

除了包含电感部件的电气负载40以外，环路B1包含开关元件Q1和电容器C1。在环路B1中，连接点P6、开关元件Q1、连接点P7、上游侧驱动端子25、电气负载40、连接点P8、接地端子26、连接点P9、电容器C1以这样的顺序连接。开关元件Q1可由例如MOSFET的半导体元件构成，或者可由例如IGBT等的晶体管构成。电容器C1可由例如多层陶瓷电容器构成。

开关元件Q1的源极在连接点P7上连接到驱动端子25，驱动端子25连接到电气负载40的上游侧。开关元件Q1的漏极在连接点P6上连接到电源端子21，电源端子21连接到电源(+B)。

串联连接到电气负载40的电容器C1串联插入环路B1的电流路径。具体而言，电容器C1串联插入流经环路B1的电流的环形电流路径。电容器C1的一端在连接点P6上连接到电源端子21和开关元件Q1的漏极。电容器C1的另一端在连接点P9上连接到地。

由于电容器C1和电气负载40的串联连接构成LC电路，且电容器C1串联插入环路B1的电流路径，可以将多层陶瓷电容器用作电容器C1，多层陶瓷电容器相比于电解电容器较小，且具有较小的电容。因此，可以产生足够的噪音减小效果。

相反，除了包含电感部件的电气负载40以外，环路B2包含二极管D2。在环路B2中，电气负载40、接地端子24、连接点P9、二极管D2、连接点P7、驱动端子25以这样的顺序连接。

二极管D2的阴极在连接点P7上连接到驱动端子25和开关元件Q1的源极。二极管D2的阳极在连接点P9上连接到驱动端子24，驱动端子24连接到电气负载40的下游侧。二极管D2并联连接到电气负载40。

电容器C1的主要功能是降低负载驱动设备2的噪音。优选为，将具有较大劣化电阻的陶瓷型电容器用作电容器C1。另外，通过使用陶瓷型电容器，可以减小负载驱动设备2的尺寸。

开关元件Q1受到控制，以便交替地开通/关断。开通/关断的周期和开通/关断的占空比可被设置为任意值。

根据图4所示的示例性实施例，在开关元件Q1开通时，以箭头I1的方向，电流I1流经环路B1。在开关元件Q1关断时，以图4所示箭头I2的方向，电流I2流经环路B2。通过这种方式，通过适当地控制开关元件Q1的占空比，可以控制流经电气负载40的电流。

如上面参照图1、2所介绍的，如果图3所示的负载驱动设备1或图4所示的负载驱动设备2以平面构造布置，可能在开关元件Q1高频开通/关断时发生穿过环路A1的磁场(B1)和穿过环路A2的磁场(B2)的高频波动所导致的高频噪音问题。

根据当前实施例，通过适当地布置负载驱动设备1的电路构造，可以有效地减小由于环路A1和A2中发生的磁场波动导致的噪音。下面，将介绍负载驱动设备1的详细电路构造。由于负载驱动设备2的详细电路构造类似于负载驱动设备1的电路构造，省略对负载驱动设备2的电路构造的详细介绍。

图5示出了根据当前实施例的负载驱动设备1的电路构造。下面，穿过印刷电路板的一个表面上的环路A1的电流路径的磁通被称为磁通φ1，穿过印刷电路板的另一个表面上的环路A2的电流路径的磁通被称为磁通φ2。根据当前实施例，负载驱动设备1的电路构造被布置为使得磁通φ1和磁通φ2指向同样的方向。换句话说，如图5所示，包含印刷电路板的表面上的环路A1的电流路径的平面和包含印刷电路板的表面上的环路A2的电流路径的平面在两个表面的法线方向上彼此堆叠。除此以外，堆叠环路的环形电流路径具有相同的方向。印刷电路板一个表面上的环路A1的电流路径和印刷电路板另一个表面上的环路A2的电流路径被布置为以这样的方式彼此堆叠：沿着图3所示的线X1-X2弯曲电流路径。负载驱动设备2的电路构造类似于负载驱动设备1的电路构造。

如图5所示，电容器C1连接在连接到电源端子21的连接点P1和连接到接地端子24的连接点P4之间。电容器C1用作用于在负载驱动设备1的环路中产生的噪音的旁路电路。电容器C1抑制在正常运行中噪音经由连接到电源端子21和接地端子24的线束泄漏到负载驱动设备1之外。

负载驱动设备1包含并列部分，其中，第一电流路径和第二电流路径并列布置。第一电流路径位于开关元件Q1的上游侧，电流在开关元件Q1开通时流过其中。第二电流路径位于开关元件Q1的下游侧，电流在开关元件Q1开通时流过其中。并联部分包含反向电流流动部分。在反向电流流动部分中，流经第一电流路径的电流的方向与流经第二电流路径的电流的方向相反。因此，通过布置反向电流流动部分，可以抑制在反向电流流动部分附近产生的噪音。

例如，如图3、5所示，第一电流路径与电源的正电极(+B)和驱动端子22之间的电流路径对应。第一电流路径还包含电源的正电极和电源端子21之间的线束。第二电流路径对应于开关元件Q1的下游侧端子和地之间的电流路径。第二电流路径还包含接地端子24和地之间的线束。在图4中，例如，第一电流路径对应于电源的正电极(+B)和开关元件Q1的上游侧之间的电流路径。第一电流路径还包含电源的正电极和电源端子21之间的线束。第二电流路径对应于开关元件Q1的下游侧和地之间的电流路径。第二电流路径还包含驱动端子25和地(或电气负载40)之间的线束。

如图5所示，在开关元件开通时，从电源的正电极流到负载驱动设备1的电流的方向与从负载驱动设备1流到地的电流的方向相反。通过使得电流以彼此相反的方向流经并联部分，磁场M_B和M_G在图5所示箭头方向上在电流路径周围产生。因此，从并联部分的相应电流路径产生的噪音(主要为通过开关元件的开关产生的开关噪音)通过噪音的彼此抵消而减小。

如图5所示，在反向电流流动部分的右侧区域中，磁场M_B的方向和磁场M_G的方向彼此相反，即向上和向下。可以减小图5所示反向电流流动部分的右侧区域中的磁场强度。同样适用于图5所示反向电流流动部分的左侧区域。因此，可以减小反向电流流动部分周围的整个区域的磁场强度。因此，可以在用于传送预定信号的信号线被布置在反向电流流动部分周围的区域中的情况下产生噪音降低效果。例如，可以向与连接到电源端子21的线束和连接到接地端子24的线束(接地线束)联结在一起的信号线提供噪音降低效果。

这里，通过并联地布置两个邻近的形成图案的线，反向电流流动部分可在负载驱动设备外部形成，或者可在负载驱动设备1内部形成。

电容器C1控制以预定的开关频率f1流经电气负载40的电流，即电容器保持以PWM方式对电气负载40进行控制的电流的PWM波形，以便产生将被抵消的以频率f2流经两个环路的电流。因此，电容器C1的电容C必须被设置在满足下面的条件表达式(1)的值。关系表达式(2)通过求解条件表达式(1)而获得。

$f_1<<\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}\sqrt{\mathrm{LC}}},f_2\&ap;\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}\sqrt{\mathrm{LC}}}---\left(1\right)$

$C\&ap;\frac{1}{4{\mathrm{\&pi;}}^2{f_2}^{2}L}<<\frac{1}{4{\mathrm{\&pi;}}^2{f_1}^{2}L}---\left(2\right)$

由于大部分开关噪音在较高频率下成为问题，f₁＜f₂，即f₁ ²＜＜f₂ ²成立。可以使得电流以噪音频率f2流经环路，同时，通过选择满足关系表达式(2)的第一项的电容C，保持电流的PWM波形。因此，可以设计减小噪音的电路。

图6示出了波形图，其表示包含图5所示电路构造的负载驱动设备1中的磁通的减小的波动效果。

如上面所介绍的，在开关元件Q1以预定的占空比被驱动时，保持图6(A)、(6B)所示波形的电流流经环路A1、A2。于是，连接点P3上的电压波动，并具有图6(F)所示的波形。于是，分别穿过环路A1、A2的磁通φ1、φ2被生成，并具有图6(C)、6(D)所示的波形。磁通φ1、φ2由流经环路A1、A2的电流导致。由于开关元件Q1以较高频率受到驱动，磁通φ1、φ2在短时间内波动剧烈。根据当前实施例，磁通φ1和磁通φ2具有相反的相位。因此，如图6(E)所示，磁通φ1和磁通φ2的复合波形不包含陡峭的波动。获得具有小尺寸的时间变化的磁通。根据包含图5所示电路构造的负载驱动设备1，可以减小磁通φ1和磁通φ2导致的噪音。

图7A示出了包含传统负载驱动设备的电路单元U1。图7B示出了包含根据当前实施例的负载驱动设备1的电路单元U2。在图7A和7B中，表面A示出了印刷电路板的上表面，表面B示出了印刷电路板的下表面。在图7A中，与图1所示元件对应的元件用同样的参考标号表示。在图7B中，与图3所示元件对应的元件用同样的参考标号表示。在图7A、7B中，参考标号71——76示出了在上表面和下表面上形成的平面电流路径。电流路径构成形成图案的线。

如图7A所示，电流路径71对应于图1所示的环路A11的一部分，构成连接开关元件Q的下游侧和电容器C的一侧端子的形成图案的接地线。电流路径72对应于图1所示的环路A12的一部分，并构成连接二极管D的阳极和电气负载40的上游侧的形成图案的线。电流路径73对应于连接点P12和端子T3之间的形成图案的线，其在环路A11与环路A12之间共用。电流路径73经由通孔H在印刷电路板的上表面和下表面上形成。

在图7B中，电流路径74对应于图3所示的环路A1的一部分，并构成连接开关元件Q1的上游侧和电容器C1的一侧端子的形成图案的接地线。电流路径75对应于图3所示的环路A2的一部分，并构成连接二极管D2的阳极和电气负载40的上游侧的形成图案的线。电流路径75经由通孔H1在印刷电路板的上表面和下表面上形成。电流路径76对应于连接点P3和端子23之间的形成图案的线，其在环路A1和环路A2之间共用。电流路径76经由通孔H2在印刷电路板的上表面和下表面上形成。

在图7A所示的电路U1中，电流交替流过形成图案的线71和形成图案的线72。流经形成图案的线71的电流形成的磁通φ1的方向和流经形成图案的线72的电流形成的磁通φ2的方向相反。相反，在图7B所示的电路U2中，电流交替流经形成图案的线74和形成图案的线75。流经形成图案的线74的电流形成的磁通φ1的方向与流经形成图案的线75的电流形成的磁通φ2的方向相同。

图8示出了在图7A、7B所示电路单元U1、U2中检测到的噪音等级。图8所示的噪音等级在开关元件Q、Q1以20kHz开通和关断的条件下获得。横轴上的一个刻度对应于200kHz，纵轴上的一个刻度对应于10dB。如图8所示，根据当前实施例的电路单元U2的噪音水平相比于传统的电路单元U1减小，特别在AM范围内。

在电路单元U2中，磁通φ1的方向和磁通φ2的方向彼此相同，电路单元U2的形成图案的线74和形成图案的线75在表面A和表面B上接近地形成。更加容易在电路单元U2中形成磁通φ1和φ2的复合磁通。因此，可以减小磁通产生的噪音。

没有必要在与环路A2的整个电流路径的表面相反的表面上形成环路A1的整个电流路径。包含在环路A1中的电流路径的一部分或包含在环路A2中的电流路径的一部分可在印刷电路板的另一表面或另一层上形成。另外，环路A1的一部分(特别是形成图案的线)或环路A2的一部分(特别是形成图案的线)可在印刷电路板的另一表面或另一层上形成。例如，如图7B所示，环路A2的一部分可在形成环路A1的同一表面上形成。相反，环路A1的部分可在形成环路A2的同一表面上形成。印刷电路板不限于特定的印刷电路板。

包含在环路A1和A2中的形成图案的线可在多层印刷电路板的任意层上形成。图9示出了四层印刷电路板的示例性构造的截面。邻近的四层通过绝缘层82彼此绝缘。例如，环路A1的形成图案的线可在第二层81b上形成，环路A2的形成图案的线可在第三层81c上形成。在另一示例性实施例中，环路A1的形成图案的线可在第一层81a上形成，环路A2的形成图案的线可在第三层81c上形成。尽管多层的数量不限于四，通过在邻近层上形成环路A1和A2，可以获得更大的噪音降低效果。

图10示出了负载驱动设备1的另一示例性电路构造。

在图10所示的示例性电路构造中，柔性的基板80——其上形成了形成图案的线74和形成图案的线75——被弯曲，使得形成图案的线74和形成图案的线75被布置为彼此堆叠。这里，形成图案的线74构成环路A1，形成图案的线75构成环路A2。因此，环路A1和环路A2被布置为彼此堆叠。环路A1和环路A2被布置为使得由环路A1产生的磁通的方向与由环路A2形成的磁通的方向对应。绝缘层82在环路A1、A2以及柔性基板80上形成。因此，环路A1、A2(特别地，电源端子和接地端子)彼此绝缘。

图11示出了负载驱动设备1的另一示例性电路构造。如图11所示，环路A1的形成图案的线74和环路A2的形成图案的线75在不同的基板84a和84b上形成，基板84a和84b彼此堆叠。环路A1和环路A2被布置为使得由环路A1产生的磁通的方向与由环路A2产生的磁通的方向对应。绝缘层82a在形成图案的线74和基板84a上形成。绝缘层82b在形成图案的线75和基板84b上形成。因此，形成图案的线74和形成图案的线75彼此绝缘。在这种情况下，形成图案的线76——其在环路A1和环路A2之间共用——在基板84a或基板84b上形成。基板84a、84b可由印刷电路板、柔性基板或陶瓷基板构成。

在图11所示的示例性电路构造中，形成图案的线74以及绝缘层82a在其上形成的基板84a和形成图案的线74以及绝缘层82a在其上形成的基板84b直接堆叠。基板84a和基板84b可间接堆叠，即，基板84a、一个或多于一个的其他层和基板84b可以以这样的顺序堆叠。另外，一个或多于一个的其他层可堆叠在基板84a上。基板84a和基板84b可堆叠在一个或多于一个的其他层上。通过在堆叠在基板84a上或堆叠在基板84b下的其他层的整个表面上形成例如铜的导电材料，可以改进噪音阻抗(noiseresistance)。

根据上面的实施例的负载驱动设备1包含这样的环路：其在开关元件被开通/关断时减小由之产生的磁通的波动。因此，可以减小切换开关元件所产生的射频噪音。根据上面的实施例，两个环路共用电气负载的同一电感部件。

根据本发明，按照上面介绍的实施例，通过改进开关设备的电路构造，可以减小高频噪音。

尽管根据上面的实施例的负载驱动设备1驱动包含电感部件的电气负载，负载驱动设备1可驱动电动机，例如包含电刷的电动机、无刷电动机、步进电动机、三相电动机、线性电动机。另外，负载驱动设备1可驱动线性螺线管和电磁阀。在负载驱动设备1与例如ECU(电子控制单元)的控制单元以及致动器集成的情况下，获得较大的噪音降低效果。在这种情况下，ECU和致动器的集成导致的噪音阻抗降低得到抑制。

负载驱动设备1可广泛地应用于控制流经包含电感部件的电气负载的电流的电子设备。上面介绍的电子设备可包含用于控制散热器冷却风扇的电动机的ECU、用于燃料控制的ECU、用于控制电动转向用电动机的ECU、用于控制电气座椅的ECU、用于控制电气窗户的ECU、用于控制前灯亮度的ECU、用于控制触觉设备的电动机的ECU、用于控制侧门的电动机的ECU、用于控制空调的ECU、用于控制雨刷的电动机的ECU、用于控制鼓风机电动机的ECU、用于控制包含在变速器中的电动机的ECU。在负载驱动设备1应用于如上所述的多个电子设备的情况下，可以获得车辆中的更大的噪音减小效果。由于可在不增加元件或部件的情况下获得噪音减小效果，可以避免重量增加。因此，可以提供容易应用到安装在车辆上的电子设备的负载驱动设备1。

尽管优选为环路A1、A2具有同样的穿过磁通的面积，环路A1和A2可具有不同的面积，特别是在由于设计限制而难以获得同样面积的情况下。类似地，从平面角度看来，优选为环路A1、A2具有较大的重叠面积，环路A1和A2可在小部分上具有重叠的面积。

包含在环路A1和/或A2中的形成图案的线可在拐弯部分上具有圆角部分，以便减小由拐弯部分产生的噪音。

另外，环路A1和/或A2的电流路径的至少部分可通过同轴电缆的电缆芯来形成。在这种情况下，可以抑制来自电缆路径的磁通。

在上游侧部分和下游侧部分的电流路径均被布置为接近于印刷电路板的边缘部分的情况下，印刷电路板的边缘部分可以以两次涂敷或通过浸渍来涂敷的方式覆盖绝缘材料。从平面的角度看来，上游侧部分和下游侧部分的电流路径可均布置在印刷电路板的中心部分，以便延长上游侧部分和下游侧部分之间的距离。类似地，从平面的角度看来，上游侧部分和下游侧部分的电流路径均布置为离开通孔，以便延长上游侧部分和下游侧部分之间的距离。

包含在图3所示负载驱动设备1中的二极管D2可用图12所示的开关元件Q2替代。包含在图4所示负载驱动设备2中的二极管D2可用图13所示的开关元件Q2代替。在这些情况下，开关元件Q1和开关元件Q2以相反的方式交替开通和关断。开关元件Q2被用作整流器元件。开关元件Q1、Q2的控制条件——例如有或没有死区时间，死区时间的长度等等——任意定义。

本发明不限于这些实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可作出变型和修改。

本发明基于2009年7月17日在日本特许厅提交的日本优先申请No.2009-169383，其全部内容并入此处作为参考。

Claims (8)

1.一种开关设备，包含：

第一环路，其被配置为包含开关元件、电感部件和电容器；以及

第二环路，其被配置为与所述第一环路共用所述电感部件，

其中，所述电容器与所述电感部件串联插入所述第一环路，其中，通过开通/关断所述开关元件，所述开关设备以交替的方式控制流经所述第一环路和所述第二环路的相应的电流，以便控制流经所述电感部件的电流，且其中，由在所述开关元件被开通时流经所述第一环路的电流产生的第一磁通与由在所述开关元件被关断时流经所述第二环路的电流产生的第二磁通指向同样的方向。

2.根据权利要求1的开关设备，其中，所述第一环路和所述第二环路在两个环路的法线方向上彼此堆叠。

3.根据权利要求1的开关设备，其中，所述第一环路和所述第二环路分别在基板的不同层上形成。

4.根据权利要求3的开关设备，其中，所述第一环路在所述基板的上表面上形成，所述第二环路在所述基板的下表面上形成。

5.根据权利要求3的开关设备，其中，所述基板被配置为多层基板，且其中，所述第一环路和所述第二环路中的一个在所述多层基板的中间层中形成。

6.根据权利要求3的开关设备，其中，所述基板被配置为柔性基板，且其中，所述柔性基板被弯曲，使得所述第一环路和所述第二环路在两个环路的法线方向上彼此堆叠。

7.根据权利要求1的开关设备，其中，所述电容器的一端连接到被配置为所述开关元件的上游侧线的第一电源线，所述电容器的另一端连接到被配置为所述开关元件的下游侧线的第二电源线。

8.根据权利要求1的开关设备，还包含：

第一电流路径，其被配置为连接到所述开关元件的上游侧，并被配置为使得电流在所述开关元件被开通时流经所述第一电流路径，以及

第二电流路径，其被配置为连接到所述开关元件的下游侧并被布置为与所述第一电流路径并联，且被配置为使得电流在所述开关元件被开通时流经所述第二电流路径，

其中，流经所述第一电流路径的电流的方向与流经所述第二电流路径的电流的方向相反。

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