JP2000105613A - 電気機器の電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 前段のコンデンサを利用してターンオフ時に
発生する逆起電力を吸収し、スイッチング素子の保護を
図る。 【解決手段】 ＳＲモータの駆動コイル１５Ａ，１５
Ｂ，１５Ｃにそれぞれスナバ回路２５Ａ，２５Ｂ，２５
Ｃを有する電力制御部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを設け
る。電力制御部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの接続点３１
Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを前段の抵抗２９Ｃ，２９Ａ，２９
Ｂの入力側にダイオード３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃによっ
て接続する。駆動コイル１５Ａに逆起が発生したとき、
ダイオード２６Ａを通してコンデンサ２７Ａに充電され
ると共にダイオード３０Ａを通して前段のコンデンサ２
７Ｃにも充電される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電動モー
タ、電磁弁、電磁クラッチ、電磁リレー等として代表さ
れるインダクタンス成分を有する電気機器に駆動信号を
供給することにより、該電気機器を駆動させる電気機器
の電力制御装置に関する。

【０００２】特に、本発明は、駆動信号をオンからオフ
に切換えたときインダクタンス成分に発生する逆起電力
によってスイッチング素子が破壊するのを防ぐ素子保護
回路を備えた電気機器の電力制御装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、インダクタンス成分を有する電
気機器として、電動モータ、電磁弁、電磁クラッチ、電
磁リレー等があり、例えば自動車のエンジン制御に用い
られる電磁弁としては、アイドリング時におけるエンジ
ンの空燃比を補正するために空気の流量を制御するアイ
ドル制御弁、エンジンの燃焼温度を低下させるべく、エ
ンジンからの排気ガスの一部をエンジンの吸入側に導入
するときに、このガスの流量を制御するＥＧＲ制御弁等
がある。また、このような電磁弁としては、各気体の流
量を高精度に制御するために、弁開度を自由に設定でき
るものが用いられている。

【０００４】また、この電磁弁を電子制御するために、
車載用のコントロールユニットと共に電力制御装置が設
けられ、該電力制御装置は、前記電磁弁の駆動コイル
（インダクタンス成分）に、前記コントロールユニット
から入力される外部信号としての制御信号に基づいた電
流を供給し、電磁弁の弁開度を増加、減少させて各気体
の流量を制御している。また、電力制御装置から電磁弁
の駆動コイルに出力される制御信号としては、パルス波
が用いられている。

【０００５】ここで、電磁弁の駆動コイル等では、制御
信号をオンからオフに切換えたとき、駆動コイルに蓄え
られた逆起電力となって大きなサージ電圧が発生し、こ
のサージ電圧がスイッチング素子を絶縁破壊する虞れが
あった。

【０００６】そこで、この種の従来技術による電力制御
装置として、図５ないし図８に示すような、素子保護回
路を備えたものがあり、ここでは電磁弁を制御する場合
を例に挙げて説明する。

【０００７】１は後述する電力制御装置２に直流電圧Ｅ
を供給する電源としてのバッテリで、該バッテリ１は例
えば１２Ｖの直流電圧Ｅを出力するものである。

【０００８】２は従来技術による電力制御装置で、該電
力制御装置２は、電磁弁の駆動コイル３に直列接続され
たスイッチング素子としての電界効果型トランジスタ４
と、該電界効果型トランジスタ４のゲートに外部信号と
なるパルス状の制御信号を入力する制御信号出力部５
と、前記駆動コイル３に逆起電力が発生したときに電界
効果型トランジスタ４の破壊を防ぐスナバ回路６とから
大略構成されている。また、前記駆動コイル３はインダ
クタンスＬと抵抗値Ｒとを有し、該電界効果型トランジ
スタ４はドレインが駆動コイル３に接続され、ソースが
バッテリ１のマイナス側に接続されている。さらに、電
界効果型トランジスタ４では、ドレインとソースとの間
の電圧をＶds、このドレインとソースとの間を開放した
ときの耐圧値をＶdss とする。

【０００９】６は素子保護回路としてのスナバ回路で、
該スナバ回路６は、電界効果型トランジスタ４のドレイ
ン，ソース間に並列に接続され、ダイオード７を介して
接続されたコンデンサ８と、該コンデンサ８とダイオー
ド７との間の接続点９と駆動コイル３のプラス側との間
に接続して設けられた抵抗１０とによって構成されてい
る。

【００１０】また、コンデンサ８の静電容量をＣs と
し、抵抗１０の抵抗値をＲs とし、図５に示すように、
駆動コイル３を流れる電流をｉL 、電界効果型トランジ
スタ４のドレインとソースとの間を流れる電流をｉ、ス
ナバ回路６のダイオード７を流れる電流をｉD 、コンデ
ンサ８の電圧をＶC とする。なお、図６、図７中の電流
ｉp は電流ｉのピーク値、電圧Ｖdsp は電圧Ｖdsの最終
到達値をそれぞれ示している。

【００１１】ここで、電磁弁の電力制御装置の動作につ
いて説明するに、制御信号出力部５からパルス状の制御
信号を電界効果型トランジスタ４のゲートに入力する
と、この信号によって電界効果型トランジスタ４のドレ
インとソースとの間が閉成され、駆動コイル３に制御信
号に対応した駆動信号が出力され、該駆動コイル３で
は、供給された電流により電磁力を発生し、電磁弁を駆
動する。

【００１２】一方、制御信号出力部５から出力される制
御信号がオンからオフに切換わったときには、電界効果
型トランジスタ４のドレインとソースとの間が開成さ
れ、駆動コイル３による電磁力を消去する。

【００１３】しかし、前述した如く、オン時の駆動信号
により駆動コイル３のインダクタンスＬには電力が蓄え
られているから、インダクタンスＬの両端には電流の時
間変化に応じた逆起電圧ＶR が発生する。そして、この
逆起電圧ＶR は、下記の数１によって示される。

【００１４】

【数１】

【００１５】また、この逆起電圧ＶR は、バッテリ１の
直流電圧Ｅに重畳して電界効果型トランジスタ４を破壊
する虞れがある。このため、電力制御装置２にはスナバ
回路６が設けられている。

【００１６】ここで、スナバ回路６の回路動作につい
て、図６、図７の特性線図を用いて説明する。

【００１７】いま、制御信号出力部５から出力される制
御信号がオンからオフに切換ってターンオフしたときに
は、電圧Ｖdsは直流電圧Ｅ＋ＶD （ダイオード７の順方
向電圧）に達するまでの間、電流の変化率ｄｉ／ｄｔが
大きいために逆起電圧ＶR が急激に上昇する。しかし、
その後、電流ｉD が流れ始めるため、電流の変化率ｄｉ
／ｄｔが小さくなり、電界効果型トランジスタ４に印加
される電圧Ｖdsは徐々に上昇し、サージ電圧を抑える。
一方、コンデンサ８の静電容量Ｃs は、電圧Ｖdsの最終
到達値Ｖdsp が電界効果型トランジスタ４の耐圧値Ｖds
s よりも小さい値となるように設定されているから、該
コンデンサ８によって逆起電圧ＶR を吸収する。

【００１８】また、図７の安全動作領域曲線（以下、Ｓ
ＯＡ曲線という）とターンオフ時の電流・電圧特性軌跡
で示すように、電流ｉのピーク値ｉp 、電圧Ｖdsの最終
到達値Ｖdsp をＳＯＡ曲線内に位置させることができ、
どちらもＳＯＡ曲線を越えることなく、電界効果型トラ
ンジスタ４の保護を図ることができる。

【００１９】次に、スナバ回路６を構成するコンデンサ
８の静電容量Ｃs 、抵抗１０の抵抗値Ｒs の設定につい
て述べる。

【００２０】まず、ターンオフ直前に電界効果型トラン
ジスタ４がオン状態にあるとき、駆動コイル３に蓄えら
れる電力ＷL は、次の数２で表される。

【００２１】

【数２】

【００２２】この電力ＷL を全てコンデンサ８で吸収し
なければならないから、電力の関係から、数３が成り立
つ。

【００２３】

【数３】

【００２４】この数２と数３とを変形して静電容量Ｃs
を算出すると、数４となる。

【００２５】

【数４】

【００２６】また、抵抗１０の機能は、電界効果型トラ
ンジスタ４が次のターンオフ動作を行うまでの間に、コ
ンデンサ８の蓄積電荷を放電させるものであるから、例
えば次のターンオフ動作までに蓄積電荷の９０％を放電
する条件で抵抗値Ｒs を設定すると、次式の数５のよう
になる。

【００２７】

【数５】 但し、ｆ：電界効果型トランジスタ４のスイッチング周
波数

【００２８】ここで、抵抗１０の抵抗値Ｒs をあまり小
さい値に設定すると、スナバ回路６の電流ｉD が振動し
てしまうため、数５を満足する範囲で極力大きな値に設
定したほうがよい。

【００２９】さらに、電力制御装置２が制御する電気機
器としては、電磁弁の他に電動モータ等があり、パルス
状の駆動信号によって回転軸を回転させる電動モータに
はブラシレスＤＣモータの一つとしてスイッチドリラク
タンスモータ（以下、ＳＲモータという）が知られてい
る。また、このＳＲモータは、自動車の電動パワーステ
アリング装置、電気自動車の走行モータ等に用いられて
いる。

【００３０】ここで、図８を参照しつつＳＲモータにつ
いて述べるに、１１は三相のＳＲモータで、該ＳＲモー
タ１１は、筒状のケーシング１２と、該ケーシング１２
の内周面に固定され、径方向内側に向けて延びる６０度
毎に形成された６個の磁極１３を有するステータ１４
と、該ステータ１４の各磁極１３にそれぞれ巻回され、
径方向で対向する磁極１３が同相となった駆動コイル１
５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと、前記ステータ１４内に隙間を
挟んで設けられ、径方向外側に向けて９０度毎に形成さ
れた４個の磁極１６を有するロータ１７と、該ロータ１
７の中心に固定された回転軸１８とによって構成されて
いる。

【００３１】そして、ＳＲモータ１１は、駆動コイル１
５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに順にパルス状の駆動信号を供給
してステータ１４に対してロータ１７を回転させ（回転
軸１８）を回転させるものである。また、該ＳＲモータ
１１は、急激な加速性、大きな起動トルクが得られる反
面、駆動信号をＳＲモータ１１の駆動コイル１５Ａ，１
５Ｂ，１５Ｃに順次供給するために、該駆動コイル１５
Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ毎に前述した電力制御装置２が３個
必要となる。この場合、各電力制御装置２中の駆動コイ
ル３に代えてＳＲモータ１１の駆動コイル１５Ａ，１５
Ｂ，１５Ｃをそれぞれ接続すればよい。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術で
は、上述したように、ＳＲモータ１１を駆動するため
に、駆動コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ毎に電力制御装
置２を設け、該各電力制御装置２には電界効果型トラン
ジスタ４の保護を図るスナバ回路６がそれぞれ設けられ
ている。

【００３３】しかも、このスナバ回路６には、逆起電圧
ＶR を充電するためのコンデンサ８が設けられており、
このコンデンサ８の静電容量ＣS は、前述した数４によ
って設定されているため、ある程度大きな容量を必要と
していた。

【００３４】また、従来技術のように三相のＳＲモータ
１１を車両に使用する場合には、車両に搭載できるよう
に電力制御装置の大きさをコンパクトにしなければなら
ず、コンデンサ８の静電容量ＣS はその大きさに比例し
ているから、前記数４によって設定されるコンデンサ８
の静電容量ＣS には限界がある。このため、コンデンサ
８の静電容量に余裕を持たせて設定することが難しいと
いう問題がある。

【００３５】さらに、ＳＲモータ１１で回転軸１８の駆
動トルクまたは回転数を高めるために、駆動コイル１５
Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに供給される制御信号を大きくした
場合には、ターンオフ時に発生する逆起電圧ＶR も大き
くなり、その電圧をスナバ回路６で吸収するためには、
コンデンサ８の静電容量ＣS を大きくする必要があり、
装置全体の大型化やコストアップにつながるという問題
がある。

【００３６】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は前段のコンデンサを利用してタ
ーンオフ時にインダクタンス成分に発生する逆起電圧を
吸収してスイッチング素子の保護を図ることのできる電
気機器の電力制御装置を提供することを目的としてい
る。

【００３７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、インダクタンス成分を有す
る複数個の電気機器にそれぞれ直列接続され外部信号の
入力により作動するスイッチング素子と、該スイッチン
グ素子と並列に接続されダイオードを介して接続された
コンデンサと、該コンデンサとダイオードとの間の接続
点と前記電気機器の電源側との間に接続して設けられた
抵抗とを備えてなる電気機器の電力制御装置において、
前記電気機器とスイッチング素子との間の接続点を前段
の抵抗の入力側に接続したことを特徴としている。

【００３８】このように、スイッチング素子の両端に接
続されたダイオード、コンデンサと、該ダイオードとコ
ンデンサとの間の接続点と電気機器の電源側との間に接
続した抵抗とによって素子保護回路を構成しているか
ら、電気機器に印加された信号がオンからオフに切換わ
ったとき、電気機器のインダクタンス成分に発生する逆
起電圧を前記素子保護回路が吸収し、スイッチング素子
を保護する。また、電気機器とスイッチング素子との間
の接続点を前段の抵抗の入力側に接続しているから、信
号をターンオフした場合に、インダクタンス成分に蓄え
られた逆起電圧は、ダイオードを通ってコンデンサに充
電されると共に前段のコンデンサにも充電させ、各コン
デンサの静電容量を、１個のコンデンサで逆起電量を充
電するのに比べて静電容量を半分にすることができる。

【００３９】請求項２の発明では、電気機器とスイッチ
との間の接続点と前段の抵抗の入力側との間には、前段
のコンデンサに電流が流れるのを許し、逆方向の流れを
防止するダイオードを設けたことにより、前段のコンデ
ンサが放電するときには、他の回路に流れ込まず、前段
の抵抗とによって放電する。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電力制御装置
についての実施の形態を、図１ないし図４を参照しつつ
詳細に説明する。なお、本実施の形態では前述した従来
技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

【００４１】まず、第１の実施の形態を図１、図２に基
づいて、ＳＲモータを制御する場合を例に挙げて説明す
る。

【００４２】２１は本実施の形態による電力制御装置
で、該電力制御装置２１は、バッテリ１と、該バッテリ
１にそれぞれ並列接続された第１の電力制御部２２Ａ，
第２の電力制御部２２Ｂ，第３の電力制御部２２Ｃとに
よって大略構成されている。

【００４３】ここで、電力制御部２２Ａ，２２Ｂ，２２
Ｃは、従来技術で述べた電力制御装置２とほぼ同様に構
成され、ＳＲモータ１１の駆動コイル１５Ａ，１５Ｂ，
１５Ｃに直列接続された電界効果型トランジスタ２３
Ａ，２３Ｂ，２３Ｃと、該電界効果型トランジスタ２３
Ａ，２３Ｂ，２３Ｃのゲートに制御信号を出力する制御
信号出力部２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃと、前記電界効果型
トランジスタ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃのドレイン側 ソ
ース側と、駆動コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃのプラス
側に接続されたスナバ回路２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとか
ら構成されている。

【００４４】また、スナバ回路２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ
は、電界効果型トランジスタ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの
ドレインとソースとの間に並列接続され、ダイオード２
６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを介して接続された静電容量Ｃ0
を有するコンデンサ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃと、該コン
デンサ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃとダイオード２６Ａ，２
６Ｂ，２６Ｃとの接続点２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃと駆動
コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃのプラス側との間に接続
された抵抗値Ｒ0 を有する抵抗２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ
とから構成されている。

【００４５】３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは電力制御部２２
Ａ，２２Ｂ，２２Ｃのうち隣り合う電力制御部との間に
それぞれ接続されたダイオードで、該ダイオード３０Ａ
は、第１の電力制御部２２Ａ中の電界効果型トランジス
タ２３Ａのドレインと駆動コイル１５Ａとの接続点３１
Ａと、前段の第３の電力制御部２２Ｃ中の抵抗２９Ｃの
入力側とを接続している。また、ダイオード３０Ｂは、
第２の電力制御部２２Ｂ中の電界効果型トランジスタ２
３Ｂのドレインと駆動コイル１５Ｂとの接続点３１Ｂ
と、前段の第１の電力制御部２２Ａ中の抵抗２９Ａの入
力側とを接続している。さらに、ダイオード３０Ｃは、
第３の電力制御部２２Ｃ中の電界効果型トランジスタ２
３Ｃのドレインと駆動コイル１５Ｃとの接続点３１Ｃ
と、前段の第２の電力制御部２２Ｂ中の抵抗２９Ｂに入
力側とを接続している。

【００４６】本実施の形態による電力制御装置２１は、
上述の如き構成を有するもので、制御信号出力部２４
Ａ，２４Ｂ，２４Ｃから電界効果型トランジスタ２３
Ａ，２３Ｂ，２３に順次パルス状の制御信号Ａ，Ｂ，Ｃ
をスイッチング周波数ｆ（ｆ＝１／（３×Δｔ））毎に
供給することにより、電力制御部２２Ａ，２２Ｂ，２２
Ｃによって駆動コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃにパルス
状の駆動信号を供給し、ステータ１４の各磁極１３に電
磁力を順次発生させる。そして、ＳＲモータ１１では、
ステータ１４の各磁極１３に発生した電磁力により、ロ
ータ１７（回転軸１８）を回転させることができる。

【００４７】また、本実施の形態による電力制御装置２
１では、図１に示す如く、スナバ回路２５Ａ，２５Ｂ，
２５Ｃによって逆起電圧ＶR を吸収して、電界効果型ト
ランジスタ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの保護を図ることが
できる。なお、図１、図２中では、電力制御部２２Ａ，
２２Ｂ，２２Ｃ毎の各信号には添字にA ，B ，C を付け
て区別するものとする。

【００４８】例えば、第１の電力制御部２２Ａについて
みると、制御信号出力部２４Ａによって制御信号Ａがオ
ンからオフに切換わったターンオフ後の動作は、電界効
果型トランジスタ２３Ａのドレイン，ソース間の電圧Ｖ
dsA は、直流電圧Ｅ＋ＶD （ダイオード２６Ａの順方向
電圧）に達するまでの間、電流の変化率ｄｉ／ｄｔが大
きいために逆起電圧ＶR が急激に上昇する。その後、ダ
イオード２６Ａに電流ｉDAが流れてコンデンサ２７Ａに
充電されると共に、ダイオード３０Ａに電流ｉDA′が流
れて前段の第３の電力制御部２２Ｃ中のコンデンサ２７
Ｃに充電される。このため、電流の変化率ｄｉ／ｄｔが
小さくなり、電界効果型トランジスタ２３Ａに印加され
る電圧Ｖdsは徐々に上昇して最終到達値Ｖdsp に達し、
サージ電圧を抑えることができる。

【００４９】このように、第１の電力制御部２２Ａで
は、駆動コイル１５Ａに逆起電圧ＶRが発生したとき、
コンデンサ２７Ａ、前段のコンデンサ２７Ｃの両方で逆
起電圧ＶR を充電するから、コンデンサ２７Ａ，２７Ｃ
の静電容量Ｃ0 は従来によるコンデンサ８の半分にする
ことができ、その静電容量Ｃ0 は数６のようになる。

【００５０】

【数６】

【００５１】また、抵抗２９Ａの機能は、制御信号がオ
ン状態となるΔｔの時間に、コンデンサ２７Ａの蓄積電
荷を放電させるものであるから、例えばΔｔの間に蓄積
電荷の９０％を放電する条件で抵抗値Ｒ0 を設定する
と、数７のように設定する。

【００５２】

【数７】 但し、ｆ：電界効果型トランジスタ２３Ａのスイッチン
グ周波数

【００５３】さらに、電力制御部２２Ｂ，２２Ｃ中のコ
ンデンサ２７Ｂ，２７Ｃの静電容量Ｃ0 、抵抗２９Ｂ，
２９Ｃの抵抗値Ｒ0 においても、前記数６、数７と同様
にして設定される。

【００５４】かくして、本実施の形態による電力制御装
置２１では、ダイオード３０Ａによって接続点３１Ａと
前段の抵抗２９Ｃの入力側、ダイオード３０Ｂによって
接続点３１Ｂと前段の抵抗２９Ａの入力側、ダイオード
３０Ｃによって接続点３１Ｃと前段の抵抗２９Ｂの入力
側を接続するようにしているから、従来の１個のコンデ
ンサで構成していたスナバ回路２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ
の静電容量ＣS を、前段のコンデンサを用いて２個のコ
ンデンサで構成している。これにより、静電容量に余裕
を持たせることができ、ターンオフ時に駆動コイル１５
Ａ，１５Ｂ，１５Ｃにそれぞれ発生する逆起電圧ＶR が
大きくなった場合でも、この逆起電圧ＶR をスナバ回路
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃによって確実に吸収し、電界効
果型トランジスタ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの保護を確実
に図ることができる。

【００５５】また、コンデンサ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ
の静電容量Ｃ0 を、従来のコンデンサ８の静電容量ＣS
の半分にすることにより、従来技術に比べてコンデンサ
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃの大きさを小さくすることがで
き、本実施の形態のように電力制御装置２１に３個の電
力制御部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを設けた場合でも、電
力制御装置２１の小型化も図ることができる。

【００５６】さらに、ダイオード３０Ａ，３０Ｂ，３０
Ｃは、前段のコンデンサ２７Ｃ，２７Ａ，２７Ｂに電流
が流れるのを許し、逆方向の流れを防止するようにして
いるから、該コンデンサ２７Ｃ，２７Ａ，２７Ｂが放電
するときには、それぞれ直列接続された抵抗２９Ａ，２
９Ｂ，２９Ｃとによって放電させることができる。そし
て、他のコンデンサ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃに電流が流
れ込むのを防止し、コンデンサ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ
毎に、次のターンオフ時までに蓄積電荷を確実に放電さ
せることができる。

【００５７】次に、図３、図４に基づいて第２の実施の
形態について説明するに、本実施の形態では、各電界効
果型トランジスタのドレインとソースとの間にアバラン
シェダイオードを内蔵した電界効果型トランジスタを用
いたものである。なお、本実施の形態では、前述した第
１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、
その説明を省略するものとする。

【００５８】４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは電力制御部２２
Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの駆動コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５
Ｃに直列接続されたスイッチング素子としての電界効果
型トランジスタで、該電界効果型トランジスタ４１Ａ，
４１Ｂ，４１Ｃのドレインとソースとの間にアバランシ
ェダイオード４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃが内蔵されてい
る。

【００５９】このように構成される電力制御装置では、
電界効果型トランジスタ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの耐圧
値は今までの耐圧値Ｖdss よりも高いアバランシェ電圧
ＶARによって設定されるから、電界効果型トランジスタ
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの電圧Ｖdsの最終到達値Ｖdsp
はこのアバランシェ電圧ＶARよりも低い値となり、これ
に対してコンデンサ２７Ａ′，２７Ｂ′，２７Ｃ′の静
電容量Ｃ0 ′を設定すればよい。

【００６０】これにより、例えば第１の電力制御部２２
Ａでは、駆動コイル１５Ａに逆起電圧ＶR が発生したと
きには、コンデンサ２７Ａ′、コンデンサ２７Ｃ′の両
方で充電されるから、その静電容量Ｃ0 ′は数８のよう
になる。

【００６１】

【数８】

【００６２】また、抵抗２９Ａ′の機能は、制御信号が
オン状態となるΔｔの時間に、コンデンサ２７Ａ′の蓄
積電荷を放電させるものであるから、例えばΔｔの間に
蓄積電荷の９０％を放電する条件で抵抗値Ｒ0 を設定す
ると、数９のように設定される。

【００６３】

【数９】

【００６４】なお、電力制御部２２Ｂ，２２Ｃ中のコン
デンサ２７Ｂ′，２７Ｃ′の静電容量Ｃ0 ′、抵抗２９
Ｂ′，２９Ｃ′の抵抗値Ｒ0 ′においても、前記数８、
数９と同様にして設定される。

【００６５】このように、第２の実施の形態による電力
制御装置でも、前述した第１の実施の形態と同様に、電
界効果型トランジスタ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの保護を
より確実に図ることができる。

【００６６】なお、各実施の形態では、スイッチング素
子に電界効果型トランジスタを用いたが、本発明ではこ
れに限らず、スイッチングトランジスタ、トライアック
等によって構成してもよい。

【００６７】また、実施の形態では、ＳＲモータ１１に
３相のものを用いた電力制御装置２１を３個の電力制御
部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを備えたものとして述べた
が、本発明はこれに限らず、４相，５相，６相，…に対
応したものに用いてもよいことは勿論である。

【００６８】さらに、電力制御装置２１の制御対象は、
ＳＲモータ１１に限らず、電磁弁、電磁クラッチ、電磁
リレー等のインダクタンス成分を有する電気機器に用い
てもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の本発明に
よれば、電気機器とスイッチング素子との間の接続点を
前段の抵抗の入力側に接続することにより、信号をター
ンオフしたとき、インダクタンス成分に蓄えられた逆起
電圧は、ダイオードを通ってコンデンサに充電されると
共に、前段のコンデンサにも充電され、この逆起電圧に
よってスイッチング素子が破壊するのを防止することが
できる。しかも、従来の１個のコンデンサで構成してい
たものを前段のコンデンサを用いて２個のコンデンサで
構成することによって、従来技術に比べてより大きな静
電容量を設定することが可能となり、ターンオフ時にコ
イルに生じる逆起電圧を吸収し、スイッチング素子の保
護を図ることができる。

【００７０】請求項２の発明では、電気機器とスイッチ
との間の接続点と前段の抵抗の入力側との間には、前段
のコンデンサに電流が流れるのを許し、逆方向の流れを
防止するダイオードを設けたことにより、前段のコンデ
ンサが放電するときには、他のコンデンサに流れ込まず
に、前段の抵抗との時定数によって放電することがで
き、次のターンオフまでにコンデンサの蓄積電荷を確実
に放電させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による電力制御装置を示す回
路図である。

【図２】第１の実施の形態による電力制御装置中の制御
信号、電圧、電流を示す特性線図である。

【図３】第２の実施の形態による電力制御装置を示す回
路図である。

【図４】第２の実施の形態による電力制御装置中の制御
信号、電圧、電流を示す特性線図である。

【図５】従来技術による電力制御装置を示す回路図であ
る。

【図６】従来技術による電力制御装置中の制御信号、電
圧、電流を示す特性線図である。

【図７】安全動作領域曲線とターンオフ時の電流・電圧
特性軌跡を示す特性線図である。

【図８】電気機器に用いるＳＲモータを示す横断面図で
ある。

【符号の説明】

１ バッテリ（直流電源） １１ ＳＲモータ（電動モータ） １５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ 駆動コイル ２１ 電力制御装置 ２２Ａ 第１の電力制御部 ２２Ｂ 第２の電力制御部 ２２Ｃ 第３の電力制御部 ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ 電
界効果型トランジスタ（スイッチング素子） ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ スナバ回路 ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ ダイオード ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ａ′，２７Ｂ′，２７
Ｃ′ コンデンサ ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 接
続点 ２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ａ′，２９Ｂ′，２９
Ｃ′ 抵抗 ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ ダイオード ４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ アバランシェダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インダクタンス成分を有する複数個の電
   気機器にそれぞれ直列接続され外部信号の入力により作
   動するスイッチング素子と、該スイッチング素子と並列
   に接続されダイオードを介して接続されたコンデンサ
   と、該コンデンサとダイオードとの間の接続点と前記電
   気機器の電源側との間に接続して設けられた抵抗とを備
   えてなる電気機器の電力制御装置において、 前記電気機器とスイッチング素子との間の接続点を前段
   の抵抗の入力側に接続したことを特徴とする電気機器の
   電力制御装置。
2. 【請求項２】 前記電気機器とスイッチとの間の接続点
   と前段の抵抗の入力側との間には、前段のコンデンサに
   電流が流れるのを許し、逆方向の流れを防止するダイオ
   ードを設けてなる請求項１記載の電気機器の電力制御装
   置。