JP2001160745A - 負荷を電子的に接続するためのスイッチに対する制御装置 - Google Patents

負荷を電子的に接続するためのスイッチに対する制御装置

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JP2001160745A
JP2001160745A JP2000309160A JP2000309160A JP2001160745A JP 2001160745 A JP2001160745 A JP 2001160745A JP 2000309160 A JP2000309160 A JP 2000309160A JP 2000309160 A JP2000309160 A JP 2000309160A JP 2001160745 A JP2001160745 A JP 2001160745A
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リーガー ラインハルト
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K17/063Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷を電子的に接続するためのスイッチに対
する制御装置において、12Vに充電された蓄積コンデ
ンサの電位が42V分上昇させられる公知の解決手段と
比較し、必要な構成素子を節約し、構成素子への負担を
軽減することである。 【解決手段】 スイッチは、動作電圧源と負荷の間に並
列に配置された1つもしくは複数の電界効果トランジス
タ(T3)を有し、該電界効果トランジスタのゲート電
圧を発生させるためにハーフブリッジ回路(HB)と電
荷ポンプ(L)が設けられており、該ハーフブリッジ回
路(HB)はクロック信号入力側端子(E1)を有し、
前記電荷ポンプ(L)は、42Vの供給電圧に対して第
1の供給電圧端子(K1)を有するように制御装置を構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷を電子的に接
続するためのスイッチに対する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】DE−A19548612から、2つの
端子を一時的に接続するための電子スイッチが公知であ
る。このスイッチは少なくとも2つの電気的に制御可能
な切換素子を有し、これらの素子は両端子間の線路に配
置されている。これらの電気的に制御可能な切換素子の
少なくとも1つは、電界効果トランジスタ、または、外
部接続または統合された過負荷遮断器を有する双方向性
構成素子である。
【0003】さらに、負荷を12ボルト車載電源で電子
的にスイッチオンするためにリレーまたはいわゆるスマ
ートパワー構成素子(PROFET’s)を使用するこ
とが既に公知である。これらの構成素子の電圧および電
流の使用領域は限られている。比較的高い動作電圧に対
しては、電子的に接続するには電力用半導体を用いない
限り不可能である。この電力用半導体には、ゲートを高
速に充電するゲートドライバ段が設けられている。
【0004】ゲートドライバ段では、いわゆるハイサイ
ドスイッチが取り扱われる。このようなハイサイドスイ
ッチは負荷を接続するために設けられており、負荷の片
側はアース、例えば車体に接続されている。このスイッ
チ、有利にはNチャネル出力MOSFETは、動作電圧
と負荷の間に配置されている。スイッチオンするために
このスイッチはゲート電圧を必要とし、ゲート電圧は、
例えば+12Vの供給電圧を介して印加されている。こ
のゲート電圧は、電荷ポンプと発振器を使用することに
よって発生させることができる。
【0005】さらに、12ボルト領域に対してはグライ
ナッヘル原理に基づいた電荷ポンプが公知である。これ
は2倍もしくは3倍の電圧により動作し、この電圧は、
ダイオードとコンデンサの組み合わせをカスケード接続
することによって達成される。原理的制限から、入力側
電圧の整数倍のみ調節可能である。しかし入力側電圧は
ダイオードの順方向電圧分は減少する。
【0006】さらに、ブートストラップ方式に基づいて
動作する電荷ポンプが既に公知である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、12
Vに充電された蓄積コンデンサの電位が42V分上昇さ
せられる公知の解決手段と比較し、必要な構成素子を節
約し、構成素子への負担を軽減することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題は、負荷を電子
的に接続するためのスイッチに対する制御装置であっ
て、該スイッチは、動作電圧源と負荷の間に並列に配置
された1つもしくは複数の電界効果トランジスタを有
し、該電界効果トランジスタのゲート電圧を発生させる
ためにハーフブリッジ回路と電荷ポンプが設けられてお
り、前記ハーフブリッジ回路はクロック信号入力側端子
を有し、前記電荷ポンプは、42Vの供給電圧に対して
第1の供給電圧端子を有することを特徴とする本発明に
よる制御装置を用いることによって解決される。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明による制御装置を実現する
ために必要な構成素子は、12Vに適したスイッチング
トランジスタ、54Vに適したダイオードそして42V
用に設計されたコンデンサである。つまり、例えば公知
の解決手段と比較して高電圧用トランジスタの必要性は
なくなり、この高電圧用トランジスタを比較的少ない数
の比較的安価な小信号用トランジスタに置き換えること
ができる。
【0010】回路保護のために半導体ダイオードを付加
的に使用する必要もない。
【0011】
【実施例】図1は、負荷を電子的に接続するためのスイ
ッチに対する本発明による制御装置の実施例を示してい
る。負荷Vに前記スイッチを介して自動車の車載電源か
ら42Vの供給電圧が供給されなければならない。供給
電圧は接続端子K4に供給される。
【0012】入力側スイッチは1つまたは複数の電界効
果トランジスタT3を有し、これら電界効果トランジス
タのドレイン−ソース区間は、接続端子K4と負荷Vの
間に配置されている。図1に示されている実施例ではこ
のような電界効果トランジスタが設けられている。電界
効果トランジスタのドレイン端子は接続端子K4と接続
されており、ソース端子は負荷Vと接続されている。
【0013】電界効果トランジスタT3を導通接続もし
くは導電接続し、その導通動作を維持するために、十分
大きい電圧がゲート端子Gにおいて必要である。この大
きな電圧は制御装置を使用することによって発生させら
れ、この制御装置は、ハーフブリッジ回路HBと電荷ポ
ンプLを有する。
【0014】ハーフブリッジ回路HBの制御はクロック
信号CKによって行われ、このクロック信号は入力側端
子E1に供給される。
【0015】クロック信号CKは、有利には100kH
zのオーダーの周波数の矩形信号である。
【0016】クロック信号CKは、2つの電界効果トラ
ンジスタT1とT2を制御するために使用され、これら
の電界効果トランジスタは交互に導通および遮断する。
【0017】12Vの供給電圧が印加されている第2の
供給電圧端子K2は、電界効果トランジスタT1のソー
ス電極と接続されており、電界効果トランジスタT1は
ハーフブリッジのハイサイドスイッチである。ハーフブ
リッジのローサイドスイッチを形成する電界効果トラン
ジスタT2のソース端子はアース電位に置かれている。
両電界効果トランジスタT1とT2のドレイン端子は互
いに接続されており、回路点P1を形成する。電界効果
トランジスタT1とT2が交互に導通することによっ
て、回路点P1に跳躍的な電位が発生する。
【0018】トランジスタT2が導通する場合、ハーフ
ブリッジの出力側P1はトランジスタT2のドレイン−
ソース区間を介してアース電位に置かれている。これに
より、電荷ポンプLの充電コンデンサC1はダイオード
D1を介して、接続端子K1に供給される42Vの供給
電圧に充電することができる。
【0019】トランジスタT1が導通する場合、ハーフ
ブリッジの出力側P1にトランジスタT1のソース−ド
レイン区間を介して、入力側端子K2に存在する12V
の第2供給電圧が供給される。これにより、ダイオード
D1は遮断され、充電コンデンサC1は電荷を、今は導
通するダイオードD2を介して蓄積コンデンサC2に伝
達する。
【0020】トランジスタT2が次に導通接続される
と、ハーフブリッジの出力側P1は新たにトランジスタ
T2を介してアース電位に置かれる。これにより、充電
コンデンサC1は再びD1を介して、接続端子K1に存
在する42Vの供給電圧に充電される。このときダイオ
ードD2は遮断される。
【0021】その後トランジスタT2が遮断状態、そし
てトランジスタT1が導通状態にされる新たに、充電コ
ンデンサC1に蓄えられた電荷の蓄積コンデンサC2へ
の伝達が行われる。
【0022】蓄積コンデンサC2は、電界効果トランジ
スタT3のゲートGと直接接続されている。この結果、
前記のポンピング経過によってトランジスタT3のゲー
ト端子における電圧もしくは電位は、T3が導通状態に
なり、且つそれを維持できるまで上昇される。
【0023】T3が導通状態の時、接続端子K4に供給
される42Vの供給電圧が自動車の車載電源から負荷V
に到達する。この負荷Vは電界効果トランジスタT3の
ソース端子Sと接続されている。
【0024】公知の電荷ポンプとは異なり、充電コンデ
ンサC1はトランジスタT2が導通状態の場合ダイオー
ドD1を介して42Vの供給電圧によって充電される。
ただしダイオードD1の順方向電圧は差し引かれる。こ
の電圧は、トランジスタT2が遮断されているとき蓄積
コンデンサC2へ伝達される。引き続いて、電荷ポンプ
によって蓄積コンデンサC2における電圧レベルがさら
に12V分だけ高められ、その結果、電界効果トランジ
スタT3のゲートに印加される電圧U2は、アースに対
して42V+12V=54Vになる。
【0025】T3のソース端子に、T3が導通状態の時
42Vの供給電圧が印加されるから、T3のドレイン電
極とソース電極の間の電位差は、T3を導通状態に維持
するのに十分な大きさである。
【0026】入力側端子E1に印加されているクロック
信号CKは、図示されていないプロセッサによって供給
することができる。さらに、前記のクロック信号を、帰
還結合された反転型シュミットトリガを使用することで
発生させることができる。図2に示されているように、
帰還接続されたNANDシュミットトリガをクロック信
号CKの発生のために用いると、クロック信号の発生を
作動信号もしくはイネーブル信号を入力することによっ
て開始できる。図2に示されたクロック信号発生の実施
例では、前記イネーブル信号はNANDゲートの第1入
力側に供給される。このゲートは出力側に前記クロック
信号CKを供給し、このクロック信号はさらに抵抗Rt
を介してNANDゲートの第2入力側に帰還供給されて
いる。NANDゲートの第2入力側はさらにコンデンサ
Ctを介してアースに接続されている。
【0027】上に図1と関連して説明された実施例で
は、ダイオードD1とD2を介して流れる充電電流と放
電電流が大きいため、電流制限抵抗をダイオードに接続
すると有利である。
【0028】択一的に、ハーフブリッジの出力側P1で
発生した電圧Usに対して連続的な信号、例えば三角
形、台形、鋸歯形または正弦波形の信号を用いることも
可能である。このことは付加的に演算増幅器を使用する
必要があるが、しかし、充電抵抗を節約し、ダイオード
D1とD2への負荷を軽減できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による制御装置の実施例を示す回路図で
ある。
【図2】図1の入力側端子E1に供給されるクロック信
号を発生させるための回路図である。
【符号の説明】
CK クロック信号 L 電荷ポンプ V 負荷 C1 充電コンデンサ C2 蓄積コンデンサ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷を電子的に接続するためのスイッチ
    に対する制御装置において、 該スイッチは、動作電圧源と負荷の間に直列に配置され
    た1つまたは複数の電界効果トランジスタ(T3)を有
    し、 該電界効果トランジスタのゲート電圧を発生させるため
    にハーフブリッジ回路(HB)と電荷ポンプ(L)が設
    けられており、 前記ハーフブリッジ回路(HB)はクロック信号入力側
    端子(E1)を有し、 前記電荷ポンプ(L)は、42Vの供給電圧に対する第
    1の供給電圧端子(K1)を有する、ことを特徴とする
    制御装置。
  2. 【請求項2】 前記第1供給電圧端子(K1)は、第1
    ダイオード(D1)を介して充電コンデンサ(C1)の
    第1端子(P2)と接続されている、請求項1記載の制
    御装置。
  3. 【請求項3】 前記充電コンデンサ(C1)の第2端子
    は、前記ハーフブリッジ回路(HB)の出力側(P1)
    と接続されている、請求項2記載の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記充電コンデンサ(C1)の第1端子
    (P2)は、第2ダイオード(D2)を介して前記蓄積
    コンデンサ(C2)の第1端子(P3)と接続されてい
    る、請求項2または3記載の制御装置。
  5. 【請求項5】 前記蓄積コンデンサ(C2)の第1端子
    (P3)は、電界効果トランジスタ(T3)のゲート端
    子(G)と接続されている、請求項4記載の制御装置。
  6. 【請求項6】 前記蓄積コンデンサ(C2)の第2端子
    は、第1供給電圧端子(K1)と接続されている、請求
    項4または5記載の制御装置。
  7. 【請求項7】前記クロック信号入力側端子(E1)は、
    ハーフブリッジ回路(HB)の2つの電界効果トランジ
    スタ(T1、T2)のゲート電極と接続されており、 前記電界効果トランジスタの一方(T1)はハイサイド
    スイッチであり、 他方の電界効果トランジスタ(T2)はローサイドスイ
    ッチであり、 前記ハーフブリッジ回路(HB)の出力側(P1)は両
    電界効果トランジスタ(T1、T2)の間に設けられて
    いる、請求項1〜6のいずれか1項記載の制御装置。
  8. 【請求項8】 前記ハイサイドスイッチ(T1)は、1
    2Vの第2供給電圧に対する第2供給電圧端子(K2)
    と接続されており、 該第2供給電圧は、前記ハイサイドスイッチ(T1)が
    導通する場合、ハーフブリッジ回路の出力側(P1)で
    測定可能である、請求項7記載の制御装置。
  9. 【請求項9】 前記クロック信号入力側端子(E1)
    は、プロセッサの出力側端子と接続されている、請求項
    1〜8のいずれか1項記載の制御装置。
  10. 【請求項10】 クロック信号入力側端子(E1)は、
    クロック発振器の出力側端子と接続されている、請求項
    1〜8のいずれか1項記載の制御装置。
  11. 【請求項11】 クロック発振器はシュミットトリガで
    ある、請求項10記載の制御装置。
  12. 【請求項12】 クロック発振器は、帰還結合されたN
    ANDシュミットトリガであり、 該NANDシュミットトリガは、作動信号に対する入力
    側を有する、請求項11記載の制御装置。
  13. 【請求項13】 前記ハーフブリッジ回路(HB)の出
    力側(P1)で、矩形、三角形、台形、鋸歯形または正
    弦波形の出力信号が取り出される、請求項1〜12のい
    ずれか一項記載の制御装置。
  14. 【請求項14】 クロック信号(CK)は、100kH
    zの大きさの周波数を有する、請求項1〜13のいずれ
    か一項記載の制御装置。
  15. 【請求項15】 電界効果トランジスタ(T3)のドレ
    イン端子(D)は、第3供給電圧端子(K4)と接続さ
    れており、 該第3供給電圧端子を介して、電界効果トランジスタは
    42Vの供給電圧に接続されている、請求項1〜14の
    いずれか一項記載の制御装置。
JP2000309160A 1999-10-09 2000-10-10 負荷を電子的に接続するためのスイッチに対する制御装置 Withdrawn JP2001160745A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012167673A1 (zh) * 2011-06-08 2012-12-13 湖南三一智能控制设备有限公司 一种电源电路
JP2015520537A (ja) * 2012-04-04 2015-07-16 クリー インコーポレイテッドCree Inc. 高電圧ドライバ
US9507196B2 (en) 2012-08-01 2016-11-29 Japan Display Inc. Display device with input device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832820B (zh) * 2012-08-29 2015-12-02 华南理工大学 数字化控制的低压直流电源能量回馈型电子负载升压系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4302804A (en) * 1979-09-04 1981-11-24 Burroughs Corporation DC Voltage multiplier using phase-sequenced CMOS switches
GB2157521A (en) * 1984-04-14 1985-10-23 Video Interactive Systems Ltd Improvements relating to interface circuits
US4603269A (en) * 1984-06-25 1986-07-29 Hochstein Peter A Gated solid state FET relay
IT1227561B (it) * 1988-11-07 1991-04-16 Sgs Thomson Microelectronics Dispositivo circuitale, a ridotto numero di componenti, per l'accensione simultanea di una pluralita' di transistori di potenza
GB2229328B (en) * 1989-03-14 1993-10-20 Plantron Ab Improvements in or relating to a heating arrangement for a seat
US4992683A (en) * 1989-09-28 1991-02-12 Motorola, Inc. Load driver with reduced dissipation under reverse-battery conditions
US5258662A (en) * 1992-04-06 1993-11-02 Linear Technology Corp. Micropower gate charge pump for power MOSFETS
US5672992A (en) * 1995-04-11 1997-09-30 International Rectifier Corporation Charge pump circuit for high side switch
GB2317065A (en) * 1996-09-05 1998-03-11 Rover Group Reduced power dissipation in FET under reverse polarity
DE19702136A1 (de) * 1997-01-22 1998-07-23 Rohde & Schwarz Elektronischer Leistungsschalter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012167673A1 (zh) * 2011-06-08 2012-12-13 湖南三一智能控制设备有限公司 一种电源电路
JP2015520537A (ja) * 2012-04-04 2015-07-16 クリー インコーポレイテッドCree Inc. 高電圧ドライバ
US9507196B2 (en) 2012-08-01 2016-11-29 Japan Display Inc. Display device with input device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus

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GB0024553D0 (en) 2000-11-22
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