JP2002186176A - 負荷駆動装置 - Google Patents
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- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electronic Switches (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧用負荷を高電圧電源で駆動するに際し
て、負荷に供給する電流のノイズを低減する。 【解決手段】 高電圧電源１と、高電圧電源１により電
源電圧が供給されて駆動する負荷回路２と、負荷回路２
及び高電圧電源１と直列接続されて、負荷回路２への電
源電圧の供給を開閉する第１スイッチング素子４と、負
荷回路２と直列接続されて、高電圧電源１からの電源電
圧を負荷回路２と分圧して負荷回路２に供給される電流
を制限する制限抵抗３と、制限抵抗３と直列接続される
と共に第１スイッチング素子４と並列接続され、開閉動
作して負荷回路２及び制限抵抗３への電源電圧の供給を
開閉する第２スイッチング素子５と、第１スイッチング
素子４と、第２スイッチング素子５とを開閉制御するこ
とで、複数値の電源電圧を負荷回路２に供給し、負荷回
路２に供給する電源電圧の周波数を制御するドライバ回
路７とを備える。
て、負荷に供給する電流のノイズを低減する。 【解決手段】 高電圧電源１と、高電圧電源１により電
源電圧が供給されて駆動する負荷回路２と、負荷回路２
及び高電圧電源１と直列接続されて、負荷回路２への電
源電圧の供給を開閉する第１スイッチング素子４と、負
荷回路２と直列接続されて、高電圧電源１からの電源電
圧を負荷回路２と分圧して負荷回路２に供給される電流
を制限する制限抵抗３と、制限抵抗３と直列接続される
と共に第１スイッチング素子４と並列接続され、開閉動
作して負荷回路２及び制限抵抗３への電源電圧の供給を
開閉する第２スイッチング素子５と、第１スイッチング
素子４と、第２スイッチング素子５とを開閉制御するこ
とで、複数値の電源電圧を負荷回路２に供給し、負荷回
路２に供給する電源電圧の周波数を制御するドライバ回
路７とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両のブレ
ーキやヒータ等を駆動するための負荷駆動装置に関す
る。
ーキやヒータ等を駆動するための負荷駆動装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、例えば車両のブレーキやヒータ等
に供給する電源電圧を高電圧化して燃費の高効率化、性
能の向上を図る負荷駆動装置の開発が進められている。
に供給する電源電圧を高電圧化して燃費の高効率化、性
能の向上を図る負荷駆動装置の開発が進められている。
【０００３】この負荷駆動装置は、専用のコントローラ
を備え、コントローラからの制御信号に従って、例えば
２４［Ｖ］程度の高電圧をスイッチング素子を介してモ
ータ等の負荷を駆動するように構成されているものがあ
る。
を備え、コントローラからの制御信号に従って、例えば
２４［Ｖ］程度の高電圧をスイッチング素子を介してモ
ータ等の負荷を駆動するように構成されているものがあ
る。
【０００４】このような負荷駆動装置は例えば特開平５
−１６８１６４号公報に開示されているものが知られて
いる。この負荷駆動装置は、図３に示すように、高電圧
バッテリ１０１、ヘッドライト１０２、ＦＥＴ１０３、
可変デューティ比ＰＭＷ制御回路１０４、電圧変動検出
回路１０５、スイッチ１０６がループ状に接続されてい
る。この負荷駆動装置では、例えば２４［Ｖ］電源の高
電圧電源１の正側端子に１２Ｖ仕様のヘッドライト１０
２を接続し、ＦＥＴ１０３によりヘッドライト１０２を
駆動する。この負荷駆動装置では、ヘッドライト１０２
の仕事量が１２Ｖ供給時と同一になるようにデューティ
比を可変デューティ比ＰＭＷ制御回路１０４により設定
し、ＦＥＴ１０３をスイッチングしてヘッドライト１０
２を駆動する。また、負荷駆動装置では、高電圧バッテ
リ１０１の電源電圧の変動を電圧変動検出回路１０５に
より検出し、その変動幅に応じてデューティ比を補正す
る。このような負荷駆動装置によれば、ヘッドライト１
０２の仕様を変更することなく、高電圧バッテリ１０１
を使用する。
−１６８１６４号公報に開示されているものが知られて
いる。この負荷駆動装置は、図３に示すように、高電圧
バッテリ１０１、ヘッドライト１０２、ＦＥＴ１０３、
可変デューティ比ＰＭＷ制御回路１０４、電圧変動検出
回路１０５、スイッチ１０６がループ状に接続されてい
る。この負荷駆動装置では、例えば２４［Ｖ］電源の高
電圧電源１の正側端子に１２Ｖ仕様のヘッドライト１０
２を接続し、ＦＥＴ１０３によりヘッドライト１０２を
駆動する。この負荷駆動装置では、ヘッドライト１０２
の仕事量が１２Ｖ供給時と同一になるようにデューティ
比を可変デューティ比ＰＭＷ制御回路１０４により設定
し、ＦＥＴ１０３をスイッチングしてヘッドライト１０
２を駆動する。また、負荷駆動装置では、高電圧バッテ
リ１０１の電源電圧の変動を電圧変動検出回路１０５に
より検出し、その変動幅に応じてデューティ比を補正す
る。このような負荷駆動装置によれば、ヘッドライト１
０２の仕様を変更することなく、高電圧バッテリ１０１
を使用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の負荷駆動装置では、電源電圧を例えば２４［Ｖ］程
度の高電圧として、従来の低電圧用負荷をそのまま駆動
すると、低電圧用負荷に定格以上の大きな電流が流れて
しまい、使用できないという問題点がある。
来の負荷駆動装置では、電源電圧を例えば２４［Ｖ］程
度の高電圧として、従来の低電圧用負荷をそのまま駆動
すると、低電圧用負荷に定格以上の大きな電流が流れて
しまい、使用できないという問題点がある。
【０００６】これに対し、特開平５−１６８１６４号公
報では、スイッチング素子を用いて、負荷に交流電圧を
印加して負荷をＰＭＷ制御することにより、負荷の仕様
を変更することなく、高電圧電源を使用する手法が開示
されている。
報では、スイッチング素子を用いて、負荷に交流電圧を
印加して負荷をＰＭＷ制御することにより、負荷の仕様
を変更することなく、高電圧電源を使用する手法が開示
されている。
【０００７】しかし、この手法では、高電圧電源を使用
しているのにも拘わらず低電圧用負荷をそのまま使用し
ているために、低電圧用負荷に供給する電流の振幅が大
きくなってしまい、ノイズが発生するという問題点があ
った。
しているのにも拘わらず低電圧用負荷をそのまま使用し
ているために、低電圧用負荷に供給する電流の振幅が大
きくなってしまい、ノイズが発生するという問題点があ
った。
【０００８】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
提案されたものであり、従来より使用されている低電圧
用負荷を高電圧電源で駆動するに際して、負荷に供給す
る電流のノイズを低減することができる負荷駆動装置を
提供することを目的とする。
提案されたものであり、従来より使用されている低電圧
用負荷を高電圧電源で駆動するに際して、負荷に供給す
る電流のノイズを低減することができる負荷駆動装置を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項１に係る負荷駆動装置は、電源と、上記電
源により電源電圧が供給されて駆動する負荷回路と、上
記負荷回路及び電源と直列接続されて、上記負荷回路へ
の電源電圧の供給を開閉する第１スイッチング素子と、
上記負荷回路と直列接続されて、上記電源からの電源電
圧を上記負荷回路と分圧して上記負荷回路に供給される
電流を制限する制限抵抗と、上記制限抵抗と直列接続さ
れると共に上記第１スイッチング素子と並列接続され、
開閉動作して上記負荷回路及び制限抵抗への電源電圧の
供給を開閉する第２スイッチング素子と、上記第１スイ
ッチング素子と、上記第２スイッチング素子とを開閉制
御することで、複数値の電源電圧を上記負荷回路に供給
し、上記負荷回路に供給する電源電圧の周波数を制御す
る制御手段とを備える。
めに、請求項１に係る負荷駆動装置は、電源と、上記電
源により電源電圧が供給されて駆動する負荷回路と、上
記負荷回路及び電源と直列接続されて、上記負荷回路へ
の電源電圧の供給を開閉する第１スイッチング素子と、
上記負荷回路と直列接続されて、上記電源からの電源電
圧を上記負荷回路と分圧して上記負荷回路に供給される
電流を制限する制限抵抗と、上記制限抵抗と直列接続さ
れると共に上記第１スイッチング素子と並列接続され、
開閉動作して上記負荷回路及び制限抵抗への電源電圧の
供給を開閉する第２スイッチング素子と、上記第１スイ
ッチング素子と、上記第２スイッチング素子とを開閉制
御することで、複数値の電源電圧を上記負荷回路に供給
し、上記負荷回路に供給する電源電圧の周波数を制御す
る制御手段とを備える。
【００１０】この負荷駆動装置では、第１スイッチング
素子を開状態としたときには電源からの電源電圧をその
まま負荷回路に供給し、第１スイッチング素子を閉状態
にすると共に第２スイッチング素子を開状態としたとき
には分圧した電源電圧を負荷回路に供給する。この負荷
駆動装置では、電源電圧をそのまま供給する状態と、分
圧した電源電圧を供給する状態とを繰り返して、電源電
圧の周波数を制御する。
素子を開状態としたときには電源からの電源電圧をその
まま負荷回路に供給し、第１スイッチング素子を閉状態
にすると共に第２スイッチング素子を開状態としたとき
には分圧した電源電圧を負荷回路に供給する。この負荷
駆動装置では、電源電圧をそのまま供給する状態と、分
圧した電源電圧を供給する状態とを繰り返して、電源電
圧の周波数を制御する。
【００１１】請求項２に係る負荷駆動装置において、上
記制御手段は、上記第２スイッチング素子を開状態にす
ると共に第１スイッチング素子を閉状態にして上記制限
抵抗により分圧した電源電圧を負荷回路に供給する期間
を、上記第１スイッチング素子を開状態にして上記電源
の電源電圧を負荷回路に供給する期間よりも短くする。
記制御手段は、上記第２スイッチング素子を開状態にす
ると共に第１スイッチング素子を閉状態にして上記制限
抵抗により分圧した電源電圧を負荷回路に供給する期間
を、上記第１スイッチング素子を開状態にして上記電源
の電源電圧を負荷回路に供給する期間よりも短くする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１３】本発明は、例えば図１に示すように構成さ
れた負荷駆動装置に適用される。この負荷駆動装置は、
例えば２４［Ｖ］程度の高電圧を、定格が２４［Ｖ］以
下（例えば１２Ｖ）の低電圧用負荷回路に供給するもの
である。
れた負荷駆動装置に適用される。この負荷駆動装置は、
例えば２４［Ｖ］程度の高電圧を、定格が２４［Ｖ］以
下（例えば１２Ｖ）の低電圧用負荷回路に供給するもの
である。
【００１４】この負荷駆動装置は、高電圧電源１と、一
方端が高電圧電源１と直列接続された負荷回路２Ａ、２
Ｂ（以下、総称するときには単に「負荷回路２」と呼
ぶ。）と、負荷回路２と直列接続され第１スイッチング
素子４に印加する電圧値を制限する制限抵抗３と、負荷
回路２と直列接続された第１スイッチング素子４と、制
限抵抗３と直列接続された第２スイッチング素子５と、
第１スイッチング素子４及び第２スイッチング素子５と
直列接続された接地端子６と、第１スイッチング素子４
及び第２スイッチング素子５を開閉制御するドライバ回
路７とを備えて構成されている。
方端が高電圧電源１と直列接続された負荷回路２Ａ、２
Ｂ（以下、総称するときには単に「負荷回路２」と呼
ぶ。）と、負荷回路２と直列接続され第１スイッチング
素子４に印加する電圧値を制限する制限抵抗３と、負荷
回路２と直列接続された第１スイッチング素子４と、制
限抵抗３と直列接続された第２スイッチング素子５と、
第１スイッチング素子４及び第２スイッチング素子５と
直列接続された接地端子６と、第１スイッチング素子４
及び第２スイッチング素子５を開閉制御するドライバ回
路７とを備えて構成されている。
【００１５】この負荷駆動装置では、負荷回路２に対し
て第１スイッチング素子４及び第２スイッチング素子５
が並列接続され、第１スイッチング素子４又は第２スイ
ッチング素子５が開（開放）状態とされることで負荷回
路２に高電圧電源１からの電圧を印加し、第１スイッチ
ング素子４及び第２スイッチング素子５が閉（遮断）状
態とされることで、負荷回路２への電圧印加を停止す
る。
て第１スイッチング素子４及び第２スイッチング素子５
が並列接続され、第１スイッチング素子４又は第２スイ
ッチング素子５が開（開放）状態とされることで負荷回
路２に高電圧電源１からの電圧を印加し、第１スイッチ
ング素子４及び第２スイッチング素子５が閉（遮断）状
態とされることで、負荷回路２への電圧印加を停止す
る。
【００１６】第１スイッチング素子４は、例えばＦＥＴ
（Field Effect Transistor）からなり、ドレイン端子
に負荷回路２が接続され、ゲート端子にドライバ回路７
が接続され、ソース端子に接地端子６が接続されてい
る。この第１スイッチング素子４は、ドライバ回路７か
らの制御信号がゲート−ソース間に供給されることで、
ドレイン−ソース間を開放状態又は遮断状態とする。
（Field Effect Transistor）からなり、ドレイン端子
に負荷回路２が接続され、ゲート端子にドライバ回路７
が接続され、ソース端子に接地端子６が接続されてい
る。この第１スイッチング素子４は、ドライバ回路７か
らの制御信号がゲート−ソース間に供給されることで、
ドレイン−ソース間を開放状態又は遮断状態とする。
【００１７】第２スイッチング素子５は、例えばＦＥＴ
からなり、ドレイン端子に制限抵抗３が接続され、ゲー
ト端子にドライバ回路７が接続され、ソース端子に接地
端子６が接続されている。この第２スイッチング素子５
は、ドライバ回路７からの制御信号がゲート−ソース間
に供給されることで、ドレイン−ソース間を開放状態又
は遮断状態とする。
からなり、ドレイン端子に制限抵抗３が接続され、ゲー
ト端子にドライバ回路７が接続され、ソース端子に接地
端子６が接続されている。この第２スイッチング素子５
は、ドライバ回路７からの制御信号がゲート−ソース間
に供給されることで、ドレイン−ソース間を開放状態又
は遮断状態とする。
【００１８】第１スイッチング素子４及び第２スイッチ
ング素子５は、例えばＮチャネルＦＥＴ（Field Effect
Transistor）で構成され、ゲート端子にドライバ回路
７からの信号が供給されて、開（開放）状態又は閉（遮
断）状態に設定される。
ング素子５は、例えばＮチャネルＦＥＴ（Field Effect
Transistor）で構成され、ゲート端子にドライバ回路
７からの信号が供給されて、開（開放）状態又は閉（遮
断）状態に設定される。
【００１９】制限抵抗３は、一方が負荷回路２と直列接
続され、他方が第２スイッチング素子５と接続され、高
電圧電源１からの電圧を負荷回路２とで分圧する機能を
有する。これにより、制限抵抗３は、負荷回路２に供給
される電流を制限する。
続され、他方が第２スイッチング素子５と接続され、高
電圧電源１からの電圧を負荷回路２とで分圧する機能を
有する。これにより、制限抵抗３は、負荷回路２に供給
される電流を制限する。
【００２０】ドライバ回路７は、外部からのスイッチ信
号に従って、第１スイッチング素子４及び第２スイッチ
ング素子５を開閉動作させるための制御信号を第１スイ
ッチング素子４及び第２スイッチング素子５のゲート端
子に供給する。このドライバ回路７は、例えば内部に負
荷回路２Ａ及び負荷回路２Ｂに供給する電圧値を制御す
る電圧制御プログラム等を格納し、スイッチ信号が供給
されることに応じて、第１スイッチング素子４及び第２
スイッチング素子５を開閉駆動して負荷回路２に電源供
給する電圧制御処理をする。
号に従って、第１スイッチング素子４及び第２スイッチ
ング素子５を開閉動作させるための制御信号を第１スイ
ッチング素子４及び第２スイッチング素子５のゲート端
子に供給する。このドライバ回路７は、例えば内部に負
荷回路２Ａ及び負荷回路２Ｂに供給する電圧値を制御す
る電圧制御プログラム等を格納し、スイッチ信号が供給
されることに応じて、第１スイッチング素子４及び第２
スイッチング素子５を開閉駆動して負荷回路２に電源供
給する電圧制御処理をする。
【００２１】［ドライバ回路７による電圧制御処理］負
荷駆動装置では、第２スイッチング素子５と直列に制限
抵抗３を接続すると共に、第１スイッチング素子４と第
２スイッチング素子５とを並列に接続して、ドライバ回
路７により負荷回路２に供給する電圧を３値の間で制御
する。ドライバ回路７は、第１スイッチング素子４を開
状態にすることにより大電流を負荷回路２に供給し、第
１スイッチング素子４を閉状態にすると共に第２スイッ
チング素子５を開状態にすることにより中電流を負荷回
路２に供給し、第１スイッチング素子４及び第２スイッ
チング素子５を閉状態にすることにより負荷回路２への
電流供給を停止する。
荷駆動装置では、第２スイッチング素子５と直列に制限
抵抗３を接続すると共に、第１スイッチング素子４と第
２スイッチング素子５とを並列に接続して、ドライバ回
路７により負荷回路２に供給する電圧を３値の間で制御
する。ドライバ回路７は、第１スイッチング素子４を開
状態にすることにより大電流を負荷回路２に供給し、第
１スイッチング素子４を閉状態にすると共に第２スイッ
チング素子５を開状態にすることにより中電流を負荷回
路２に供給し、第１スイッチング素子４及び第２スイッ
チング素子５を閉状態にすることにより負荷回路２への
電流供給を停止する。
【００２２】図２に、ドライバ回路７により電圧制御処
理を行ったときのタイムチャートを示す。図２では、
（ａ）に第１スイッチング素子４のゲート−ソース間に
印加される電圧ＶＧＳ１の変化を示し、（ｂ）に第２ス
イッチング素子５のゲート−ソース間に印加される電圧
ＶＧＳ２の変化を示し、（ｃ）に第１スイッチング素子
４のドレイン−ソース間に供給される電流ＩＤＳ１の変
化を示し、（ｄ）に第２スイッチング素子５のドレイン
−ソース間に供給される電流ＩＤＳ２の変化を示し、
（ｅ）に負荷回路２に供給される電流ＩＬＯＡＤの変化
を示す。
理を行ったときのタイムチャートを示す。図２では、
（ａ）に第１スイッチング素子４のゲート−ソース間に
印加される電圧ＶＧＳ１の変化を示し、（ｂ）に第２ス
イッチング素子５のゲート−ソース間に印加される電圧
ＶＧＳ２の変化を示し、（ｃ）に第１スイッチング素子
４のドレイン−ソース間に供給される電流ＩＤＳ１の変
化を示し、（ｄ）に第２スイッチング素子５のドレイン
−ソース間に供給される電流ＩＤＳ２の変化を示し、
（ｅ）に負荷回路２に供給される電流ＩＬＯＡＤの変化
を示す。
【００２３】図２によれば、ドライバ回路７は、先ず、
時刻ｔ１で第２スイッチング素子５に制御信号を供給す
ることで第２スイッチング素子５を開状態にする
（ｂ）。これにより、第２スイッチング素子５に電流供
給をすると共に（ｄ）、負荷回路２に制限抵抗３で分圧
した電圧を印加して、期間Ｔ１（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）
において第１電流値Ｉ１の電流を負荷回路２に供給する
（ｅ）。
時刻ｔ１で第２スイッチング素子５に制御信号を供給す
ることで第２スイッチング素子５を開状態にする
（ｂ）。これにより、第２スイッチング素子５に電流供
給をすると共に（ｄ）、負荷回路２に制限抵抗３で分圧
した電圧を印加して、期間Ｔ１（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）
において第１電流値Ｉ１の電流を負荷回路２に供給する
（ｅ）。
【００２４】次の時刻ｔ２になると、ドライバ回路７は
第１スイッチング素子４に制御信号をを供給することで
第１スイッチング素子４を開状態にする（ａ）。これに
より、第１スイッチング素子４に電流供給をすると共に
（ｃ）、第２スイッチング素子５への電流供給を停止し
（ｄ）、負荷回路２に高電圧電源１からの電圧を印加し
て、期間Ｔ２（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）において第１電流
値Ｉ１よりも大きい第２電流値Ｉ２の電流を負荷回路２
に供給する（ｅ）。
第１スイッチング素子４に制御信号をを供給することで
第１スイッチング素子４を開状態にする（ａ）。これに
より、第１スイッチング素子４に電流供給をすると共に
（ｃ）、第２スイッチング素子５への電流供給を停止し
（ｄ）、負荷回路２に高電圧電源１からの電圧を印加し
て、期間Ｔ２（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）において第１電流
値Ｉ１よりも大きい第２電流値Ｉ２の電流を負荷回路２
に供給する（ｅ）。
【００２５】次の時刻ｔ３になると、ドライバ回路７は
第１スイッチング素子４への制御信号の供給を停止する
ことで第１スイッチング素子４を閉状態にする（ａ）。
これにより、第１スイッチング素子４への電流供給を停
止すると共に（ｃ）、第２スイッチング素子５への電流
供給を再開し（ｄ）、負荷回路２に制限抵抗３で分圧し
た電圧を印加して、期間Ｔ３（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）に
おいて第１電流値Ｉ１の電流を負荷回路２に供給する
（ｅ）。
第１スイッチング素子４への制御信号の供給を停止する
ことで第１スイッチング素子４を閉状態にする（ａ）。
これにより、第１スイッチング素子４への電流供給を停
止すると共に（ｃ）、第２スイッチング素子５への電流
供給を再開し（ｄ）、負荷回路２に制限抵抗３で分圧し
た電圧を印加して、期間Ｔ３（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）に
おいて第１電流値Ｉ１の電流を負荷回路２に供給する
（ｅ）。
【００２６】次の時刻ｔ４になると、ドライバ回路７は
第２スイッチング素子５への制御信号の供給を停止する
ことで第２スイッチング素子５を閉状態にする（ｂ）。
これにより、第２スイッチング素子５への電流供給を停
止して（ｄ）、期間Ｔ４（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）におい
て電流供給を停止する（ｅ）。
第２スイッチング素子５への制御信号の供給を停止する
ことで第２スイッチング素子５を閉状態にする（ｂ）。
これにより、第２スイッチング素子５への電流供給を停
止して（ｄ）、期間Ｔ４（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）におい
て電流供給を停止する（ｅ）。
【００２７】このように時刻ｔ１〜ｔ５までの処理を繰
り返すことにより、ドライバ回路７は、電流のデューテ
ィ比を制御して期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３、期間Ｔ
４を制御することで、電流の実効値を制御する。ここ
で、制限抵抗３の抵抗値が異なれば、実効値も異なり、
設計された制限抵抗３や高電圧電源１、負荷回路２に従
って所定の実効値を得るように、以下の式に従って負荷
回路２に電流供給する期間が予め決定されている。
り返すことにより、ドライバ回路７は、電流のデューテ
ィ比を制御して期間Ｔ１、期間Ｔ２、期間Ｔ３、期間Ｔ
４を制御することで、電流の実効値を制御する。ここ
で、制限抵抗３の抵抗値が異なれば、実効値も異なり、
設計された制限抵抗３や高電圧電源１、負荷回路２に従
って所定の実効値を得るように、以下の式に従って負荷
回路２に電流供給する期間が予め決定されている。
【００２８】先ず、負荷回路２で消費する目標となる電
力ＰＴは、 ＰＴ＝（ＶＴ）２／ＲLOAD となる。ここで、ＶＴは負荷回路２に供給する目標とな
る電圧値（例えば１２Ｖ）であり、ＲLOADは負荷回路２
の抵抗値（例えば６０Ｗの負荷回路であれば２．４Ω）
である。
力ＰＴは、 ＰＴ＝（ＶＴ）２／ＲLOAD となる。ここで、ＶＴは負荷回路２に供給する目標とな
る電圧値（例えば１２Ｖ）であり、ＲLOADは負荷回路２
の抵抗値（例えば６０Ｗの負荷回路であれば２．４Ω）
である。
【００２９】ドライバ回路７のデューティ制御による実
効値が上記式で表される電力と等しくするように、期間
Ｔ１〜期間Ｔ３において負荷回路２で消費される電力Ｐ
Ｔ１からＰＴ３を以下に示す。
効値が上記式で表される電力と等しくするように、期間
Ｔ１〜期間Ｔ３において負荷回路２で消費される電力Ｐ
Ｔ１からＰＴ３を以下に示す。
【００３０】ＰT1＝[(ＲLOAD・(ＶＩ)２)／(ＲLOAD＋Ｒ
limit)2]・[Ｔ1／（Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋Ｔ4)] ＰT2＝[(ＶＩ)２／ＲLOAD]・[Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋
Ｔ4)] ＰT3＝[(ＲLOAD・(ＶＩ)２)／(ＲLOAD＋Ｒlimit)2]・
[Ｔ3／（Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋Ｔ4)] ここで、ＶＩは高電圧電源１による電源電圧（例えば２
４Ｖ）であり、Ｒlimitは制限抵抗３の抵抗値である。
したがって、ドライバ回路７は、 (ＶT/ＶI)2＝[(ＲLOAD/(ＲLOAD＋Ｒlimit))2(Ｔ1＋Ｔ3)
＋Ｔ2][1/(Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋Ｔ4)] で表現される式を満たすように期間Ｔ１から期間Ｔ３を
決定する。
limit)2]・[Ｔ1／（Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋Ｔ4)] ＰT2＝[(ＶＩ)２／ＲLOAD]・[Ｔ2／（Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋
Ｔ4)] ＰT3＝[(ＲLOAD・(ＶＩ)２)／(ＲLOAD＋Ｒlimit)2]・
[Ｔ3／（Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋Ｔ4)] ここで、ＶＩは高電圧電源１による電源電圧（例えば２
４Ｖ）であり、Ｒlimitは制限抵抗３の抵抗値である。
したがって、ドライバ回路７は、 (ＶT/ＶI)2＝[(ＲLOAD/(ＲLOAD＋Ｒlimit))2(Ｔ1＋Ｔ3)
＋Ｔ2][1/(Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋Ｔ4)] で表現される式を満たすように期間Ｔ１から期間Ｔ３を
決定する。
【００３１】また、この負荷駆動装置では、期間Ｔ１及
び期間Ｔ３では、高電圧電源１からの電力の一部を制限
抵抗３により消費させるが、電力効率の観点から、制限
抵抗３の抵抗値を小さくすることが望ましく、第２スイ
ッチング素子５を開状態にしたときの期間Ｔ１及び期間
Ｔ３をできるだけ短くすることが望ましい。
び期間Ｔ３では、高電圧電源１からの電力の一部を制限
抵抗３により消費させるが、電力効率の観点から、制限
抵抗３の抵抗値を小さくすることが望ましく、第２スイ
ッチング素子５を開状態にしたときの期間Ｔ１及び期間
Ｔ３をできるだけ短くすることが望ましい。
【００３２】具体的な一例を以下に説明する。定格が１
２［Ｖ］で６０［Ｗ］の負荷回路２を使用し、定常時に
負荷回路２に供給する電流値を１０［Ａ］（５×２）と
し、高電圧電源１の電源電圧を２４［Ｖ］とし、２つの
負荷回路２Ａ、２Ｂを１２［Ｖ］で動作させるとし、制
限抵抗３の抵抗値を、負荷回路２の抵抗値と同じとす
る。
２［Ｖ］で６０［Ｗ］の負荷回路２を使用し、定常時に
負荷回路２に供給する電流値を１０［Ａ］（５×２）と
し、高電圧電源１の電源電圧を２４［Ｖ］とし、２つの
負荷回路２Ａ、２Ｂを１２［Ｖ］で動作させるとし、制
限抵抗３の抵抗値を、負荷回路２の抵抗値と同じとす
る。
【００３３】先ず、第２スイッチング素子５を開状態に
し、主として負荷回路２と制限抵抗３とに電源電圧を分
圧し２４［Ｖ］の負荷電流の１２Ｖの１／２程度である
１２Ｖの電源電圧を印加したときと同じ１０［Ａ］を負
荷回路２に供給する（期間Ｔ １）。
し、主として負荷回路２と制限抵抗３とに電源電圧を分
圧し２４［Ｖ］の負荷電流の１２Ｖの１／２程度である
１２Ｖの電源電圧を印加したときと同じ１０［Ａ］を負
荷回路２に供給する（期間Ｔ １）。
【００３４】そして、ドライバ回路７は第２スイッチン
グ素子５に遅れて第１スイッチング素子４を開状態にす
ると、第１スイッチング素子４が設けられた経路の方が
第２スイッチング素子５が設けられた経路よりも抵抗値
が十分に小さいので電流は第１スイッチング素子４を通
過し、２０［Ａ］の電流が負荷回路２に供給される。
グ素子５に遅れて第１スイッチング素子４を開状態にす
ると、第１スイッチング素子４が設けられた経路の方が
第２スイッチング素子５が設けられた経路よりも抵抗値
が十分に小さいので電流は第１スイッチング素子４を通
過し、２０［Ａ］の電流が負荷回路２に供給される。
【００３５】次いで負荷回路２への電流供給を停止する
ときには、先ず第１スイッチング素子４を閉状態にし、
遅れて第２スイッチング素子５を閉状態にすることによ
り、負荷回路２に供給される電流を、図２（ｅ）に示す
ように正弦波状にすることができる。したがって、この
負荷駆動装置では、第１スイッチング素子４及び第２ス
イッチング素子５をＰＭＷ制御することで、正弦波状に
変化する電流を負荷回路２に供給する。
ときには、先ず第１スイッチング素子４を閉状態にし、
遅れて第２スイッチング素子５を閉状態にすることによ
り、負荷回路２に供給される電流を、図２（ｅ）に示す
ように正弦波状にすることができる。したがって、この
負荷駆動装置では、第１スイッチング素子４及び第２ス
イッチング素子５をＰＭＷ制御することで、正弦波状に
変化する電流を負荷回路２に供給する。
【００３６】高電圧電源１を２４［Ｖ］とした場合にお
いて、負荷回路２に供給する電圧を１２［Ｖ］相当に動
作させるためには、２値のみを使用したＰＭＷ制御では
デューティ比を略２５［％］に制御する。これと同様の
実効値を得るためには、期間Ｔ１〜期間Ｔ４を、 （Ｔ１＋Ｔ３）＊（１／２）２＋（Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ
２＋Ｔ３＋Ｔ４） で計算される値が０．２５となるような比とする。例え
ば期間Ｔ１及び期間Ｔ３を１０［％］にし、期間Ｔ２を
２０［％］とするように制御することで実効値を２５
［％］とする。
いて、負荷回路２に供給する電圧を１２［Ｖ］相当に動
作させるためには、２値のみを使用したＰＭＷ制御では
デューティ比を略２５［％］に制御する。これと同様の
実効値を得るためには、期間Ｔ１〜期間Ｔ４を、 （Ｔ１＋Ｔ３）＊（１／２）２＋（Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ
２＋Ｔ３＋Ｔ４） で計算される値が０．２５となるような比とする。例え
ば期間Ｔ１及び期間Ｔ３を１０［％］にし、期間Ｔ２を
２０［％］とするように制御することで実効値を２５
［％］とする。
【００３７】この負荷駆動装置では、第１電流値Ｉ１、
第２電流値Ｉ２の順で負荷回路２に電流供給し、第２電
流値Ｉ２、第１電流値Ｉ１の順で負荷回路２に電流供給
を停止する動作を繰り返すことで３値の電流値を順次負
荷回路２に供給するので、２値の電流値を順次負荷回路
２に供給する場合と比較して電流の周波数を低くするこ
とができる。したがって、この負荷駆動装置によれば、
各期間を調整することで単位時間当たりに変化する電流
値を小さくすることで電流のノイズを低減することがで
きる。
第２電流値Ｉ２の順で負荷回路２に電流供給し、第２電
流値Ｉ２、第１電流値Ｉ１の順で負荷回路２に電流供給
を停止する動作を繰り返すことで３値の電流値を順次負
荷回路２に供給するので、２値の電流値を順次負荷回路
２に供給する場合と比較して電流の周波数を低くするこ
とができる。したがって、この負荷駆動装置によれば、
各期間を調整することで単位時間当たりに変化する電流
値を小さくすることで電流のノイズを低減することがで
きる。
【００３８】なお、本例では、第１スイッチング素子４
及び第２スイッチング素子５の２つのＦＥＴを使用した
一例について説明するが、複数のＦＥＴを負荷回路２に
対して並列に接続して３値以上の電圧を印加するように
しても良い。負荷駆動装置では、ＦＥＴを２つ以上にし
て、負荷回路２に印加する電圧値を３値以上にすること
により、負荷回路２に供給する電流の振幅を小さくし、
電流波形を滑らかにすることができる。上述した一例で
は、ＦＥＴの数が増える程、装置コストが高くなること
を考慮して２つのＦＥＴ（第１スイッチング素子４，第
２スイッチング素子５）を説明した。
及び第２スイッチング素子５の２つのＦＥＴを使用した
一例について説明するが、複数のＦＥＴを負荷回路２に
対して並列に接続して３値以上の電圧を印加するように
しても良い。負荷駆動装置では、ＦＥＴを２つ以上にし
て、負荷回路２に印加する電圧値を３値以上にすること
により、負荷回路２に供給する電流の振幅を小さくし、
電流波形を滑らかにすることができる。上述した一例で
は、ＦＥＴの数が増える程、装置コストが高くなること
を考慮して２つのＦＥＴ（第１スイッチング素子４，第
２スイッチング素子５）を説明した。
【００３９】なお、上述の実施の形態は本発明の一例で
ある。このため、本発明は、上述の実施形態に限定され
ることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明
に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に
応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
ある。このため、本発明は、上述の実施形態に限定され
ることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明
に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に
応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】請求項１に係る負荷駆動装置によれば、
第１スイッチング素子を開状態としたときには電源から
の電源電圧をそのまま負荷回路に供給し、第１スイッチ
ング素子を閉状態にすると共に第２スイッチング素子を
開状態としたときには分圧した電源電圧を負荷回路に供
給する。この負荷駆動装置では、電源電圧をそのまま供
給する状態と、分圧した電源電圧を供給する状態とを繰
り返して、電源電圧の周波数を制御するので、電源電圧
の周波数を低くすることができ、従来より使用されてい
る低電圧用負荷を高電圧電源で駆動するに際して、負荷
に供給する電流のノイズを低減することができる。
第１スイッチング素子を開状態としたときには電源から
の電源電圧をそのまま負荷回路に供給し、第１スイッチ
ング素子を閉状態にすると共に第２スイッチング素子を
開状態としたときには分圧した電源電圧を負荷回路に供
給する。この負荷駆動装置では、電源電圧をそのまま供
給する状態と、分圧した電源電圧を供給する状態とを繰
り返して、電源電圧の周波数を制御するので、電源電圧
の周波数を低くすることができ、従来より使用されてい
る低電圧用負荷を高電圧電源で駆動するに際して、負荷
に供給する電流のノイズを低減することができる。
【００４１】請求項２に係る負荷駆動装置によれば、第
２スイッチング素子を開状態にする共に第１スイッチン
グ素子を閉状態にして制限抵抗により分圧した電源電圧
を負荷回路に供給する期間を、第１スイッチング素子を
開状態にして電源の電源電圧を負荷回路に供給する期間
よりも短くするので、請求項１に係る発明の効果に加え
て、電源の電源電圧を効率的に使用することができる。
２スイッチング素子を開状態にする共に第１スイッチン
グ素子を閉状態にして制限抵抗により分圧した電源電圧
を負荷回路に供給する期間を、第１スイッチング素子を
開状態にして電源の電源電圧を負荷回路に供給する期間
よりも短くするので、請求項１に係る発明の効果に加え
て、電源の電源電圧を効率的に使用することができる。
【図１】本発明を適用した負荷駆動装置の構成を示す回
路図である。
路図である。
【図２】本発明を適用した負荷駆動装置の動作を説明す
るためのタイムチャートである。
るためのタイムチャートである。
【図３】従来の負荷駆動装置の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
１ 高電圧電源 ２ 負荷回路 ３ 制限抵抗 ４ 第１スイッチング素子 ５ 第２スイッチング素子 ６ 接地端子 ７ ドライバ回路
Claims (2)
- 【請求項１】 電源と、 上記電源により電源電圧が供給されて駆動する負荷回路
と、 上記負荷回路及び電源と直列接続されて、上記負荷回路
への電源電圧の供給を開閉する第１スイッチング素子
と、 上記負荷回路と直列接続されて、上記電源からの電源電
圧を上記負荷回路と分圧して上記負荷回路に供給される
電流を制限する制限抵抗と、 上記制限抵抗と直列接続されると共に上記第１スイッチ
ング素子と並列接続され、開閉動作して上記負荷回路及
び制限抵抗への電源電圧の供給を開閉する第２スイッチ
ング素子と、 上記第１スイッチング素子と、上記第２スイッチング素
子とを開閉制御することで、複数値の電源電圧を上記負
荷回路に供給し、上記負荷回路に供給する電源電圧の周
波数を制御する制御手段とを備えることを特徴とする負
荷駆動装置。 - 【請求項２】 上記制御手段は、上記第２スイッチング
素子を開状態にすると共に第１スイッチング素子を閉状
態にして上記制限抵抗により分圧した電源電圧を負荷回
路に供給する期間を、上記第１スイッチング素子を開状
態にして上記電源の電源電圧を負荷回路に供給する期間
よりも短くすることを特徴とする請求項１記載の負荷駆
動装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000380394A JP2002186176A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 負荷駆動装置 |
| US10/000,077 US6522120B2 (en) | 2000-12-14 | 2001-12-04 | Load driving apparatus |
| GB0129269A GB2374739B (en) | 2000-12-14 | 2001-12-06 | Load driving apparatus |
| DE10161345A DE10161345B4 (de) | 2000-12-14 | 2001-12-13 | Lasttreibervorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000380394A JP2002186176A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 負荷駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002186176A true JP2002186176A (ja) | 2002-06-28 |
Family
ID=18848583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000380394A Pending JP2002186176A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 負荷駆動装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6522120B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002186176A (ja) |
| DE (1) | DE10161345B4 (ja) |
| GB (1) | GB2374739B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019073510A1 (ja) * | 2017-10-10 | 2019-04-18 | 本田技研工業株式会社 | 車両用電気負荷制御装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2380336B (en) * | 2000-11-03 | 2003-09-03 | Visteon Global Tech Inc | Electrical circuit for a vehicle |
| DE102004009004A1 (de) * | 2004-02-25 | 2005-09-15 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Lastelementen aus einer Versorgungsspannung |
| DE102006055835A1 (de) * | 2006-11-16 | 2008-05-21 | Löcher, Thomas, Dr. | Verfahren und Vorrichtung zum Schalten elektromagnetischer Schaltelemente mit konstanter elektrischer Gleichspannung |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4291369A (en) * | 1979-09-19 | 1981-09-22 | Timex Corporation | Voltage multiplier and driver circuit |
| SE426762B (sv) * | 1981-08-28 | 1983-02-07 | Bengt Gustaf Olsson | Forsterkare |
| DE3327393A1 (de) * | 1983-07-29 | 1985-02-14 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Steuereinrichtung zum schnelleren schalten eines elektromagnetischen verbrauchers, insbesondere in verbindung mit brennkraftmaschinen |
| SU1555699A1 (ru) | 1987-07-06 | 1990-04-07 | Предприятие П/Я А-3483 | Стабилизатор напр жени посто нного тока |
| GB2246253B (en) | 1990-06-23 | 1994-02-16 | Ceramaspeed Ltd | Switch arrangement for a heater assembly |
| GB2253954B (en) | 1991-03-16 | 1994-10-26 | Ceramaspeed Ltd | A heater assembly with a switch arrangement |
| JP3302386B2 (ja) | 1991-12-17 | 2002-07-15 | 本田技研工業株式会社 | 高電圧バッテリを用いた車輌用負荷の駆動回路 |
| GB2263216B (en) * | 1992-01-10 | 1995-07-26 | Ceramaspeed Ltd | Method and apparatus for providing visual indication in an electric cooking appliance |
| GB2295931B (en) | 1992-08-22 | 1997-01-22 | Rover Group | Fuel injector control |
-
2000
- 2000-12-14 JP JP2000380394A patent/JP2002186176A/ja active Pending
-
2001
- 2001-12-04 US US10/000,077 patent/US6522120B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-12-06 GB GB0129269A patent/GB2374739B/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-12-13 DE DE10161345A patent/DE10161345B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019073510A1 (ja) * | 2017-10-10 | 2019-04-18 | 本田技研工業株式会社 | 車両用電気負荷制御装置 |
| JPWO2019073510A1 (ja) * | 2017-10-10 | 2020-11-05 | 本田技研工業株式会社 | 車両用電気負荷制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10161345B4 (de) | 2007-05-24 |
| GB2374739B (en) | 2003-04-09 |
| US20020074986A1 (en) | 2002-06-20 |
| GB2374739A (en) | 2002-10-23 |
| DE10161345A1 (de) | 2002-07-04 |
| US6522120B2 (en) | 2003-02-18 |
| GB0129269D0 (en) | 2002-01-23 |
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