JP2003299369A - 圧電素子駆動回路 - Google Patents
圧電素子駆動回路Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
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- H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
- H02N2/067—Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】優れた電気的特性をもつ圧電素子駆動回路を提
供すること。 【解決手段】コンデンサ１５と圧電素子３との間にチョ
ッパ型ＤＣ−ＤＣ変換回路８を介設し、このチョッパ型
ＤＣ−ＤＣ変換回路８と圧電素子３との接続点とバッテ
リ２との間に、バッテリ２によるコンデンサ１５の充電
においてオンするＭＯＳトランジスタ９を介設するの
で、簡素な回路変更によりかなりの損失低減と発熱低減
とを実現することができる。
供すること。 【解決手段】コンデンサ１５と圧電素子３との間にチョ
ッパ型ＤＣ−ＤＣ変換回路８を介設し、このチョッパ型
ＤＣ−ＤＣ変換回路８と圧電素子３との接続点とバッテ
リ２との間に、バッテリ２によるコンデンサ１５の充電
においてオンするＭＯＳトランジスタ９を介設するの
で、簡素な回路変更によりかなりの損失低減と発熱低減
とを実現することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子駆動回路
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
圧電素子を用いた燃料噴射用インジェクタ（以下、ピエ
ゾインジェクタともいう）駆動のための圧電素子駆動回
路を図８に示す。
圧電素子を用いた燃料噴射用インジェクタ（以下、ピエ
ゾインジェクタともいう）駆動のための圧電素子駆動回
路を図８に示す。
【０００３】１は圧電素子駆動回路、２はバッテリ、３
〜６は圧電素子であり、圧電素子駆動回路１は、バッテ
リ２から給電されて必要な期間だけ出力ラインＬを通じ
て圧電素子３〜７に個別に高電圧を印加する制御を行
う。
〜６は圧電素子であり、圧電素子駆動回路１は、バッテ
リ２から給電されて必要な期間だけ出力ラインＬを通じ
て圧電素子３〜７に個別に高電圧を印加する制御を行
う。
【０００４】圧電素子駆動回路１は、昇圧部８、逆電流
阻止充電部９、平滑部１０、気筒選択部１１、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１００を有している。
阻止充電部９、平滑部１０、気筒選択部１１、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ１００を有している。
【０００５】気筒選択部１１のＭＯＳトランジスタ１６
〜１９のどれかをオンし、昇圧部８の充電スイッチ１３
を断続すると、コンデンサ（電池でもよい）１５が圧電
素子３〜６のいずれかを充電し、圧電素子３〜６のいず
れかは燃料噴射弁を開く。昇圧部８の放電スイッチ１４
を断続すると、圧電素子３〜６のいずれかは放電され、
コンデンサ１５が部分的に充電される。圧電素子３〜６
の放電は逆電流阻止充電部９を構成するダイオードのオ
ンにより、出力ラインＬの電圧がバッテリ電圧よりダイ
オードの順方向電圧降下だけ低いレベルに達して終了す
る。コンデンサ１５は圧電素子３〜６の充電、放電を行
わない期間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００を駆動して
コンデンサ１５を高圧に充電する。
〜１９のどれかをオンし、昇圧部８の充電スイッチ１３
を断続すると、コンデンサ（電池でもよい）１５が圧電
素子３〜６のいずれかを充電し、圧電素子３〜６のいず
れかは燃料噴射弁を開く。昇圧部８の放電スイッチ１４
を断続すると、圧電素子３〜６のいずれかは放電され、
コンデンサ１５が部分的に充電される。圧電素子３〜６
の放電は逆電流阻止充電部９を構成するダイオードのオ
ンにより、出力ラインＬの電圧がバッテリ電圧よりダイ
オードの順方向電圧降下だけ低いレベルに達して終了す
る。コンデンサ１５は圧電素子３〜６の充電、放電を行
わない期間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００を駆動して
コンデンサ１５を高圧に充電する。
【０００６】特開２０００−２３６１２１号公報は、上
記圧電素子駆動回路において、圧電素子駆動の放電駆動
に続いて、出力ラインＬの電圧がバッテリ電圧よりもダ
イオードＤの順方向電圧降下だけ低いレベルに達した後
も持続させることにより、バッテリ２からコンデンサ１
５へ昇圧充電し、これによりＤＣ−ＤＣコンバータ１０
０を省略することを提案している。なお、この逆電流阻
止充電部９を通じてコンデンサ１５を昇圧充電する動作
は、上記した図８でもＤＣ−ＤＣコンバータ１００の運
転前に実施可能である。以下、バッテリ２から逆電流阻
止充電部９を通じてコンデンサ１５を昇圧充電する方式
を、昇圧充電型圧電素子駆動回路と総称するものとす
る。
記圧電素子駆動回路において、圧電素子駆動の放電駆動
に続いて、出力ラインＬの電圧がバッテリ電圧よりもダ
イオードＤの順方向電圧降下だけ低いレベルに達した後
も持続させることにより、バッテリ２からコンデンサ１
５へ昇圧充電し、これによりＤＣ−ＤＣコンバータ１０
０を省略することを提案している。なお、この逆電流阻
止充電部９を通じてコンデンサ１５を昇圧充電する動作
は、上記した図８でもＤＣ−ＤＣコンバータ１００の運
転前に実施可能である。以下、バッテリ２から逆電流阻
止充電部９を通じてコンデンサ１５を昇圧充電する方式
を、昇圧充電型圧電素子駆動回路と総称するものとす
る。
【０００７】なお、上記公報では、逆電流阻止充電部９
を上記ダイオードＤと直列に接続されたスイッチング素
子を設けることにより、放電期間とその後の昇圧充電期
間とのタイミングを所望のレベルに設定している。
を上記ダイオードＤと直列に接続されたスイッチング素
子を設けることにより、放電期間とその後の昇圧充電期
間とのタイミングを所望のレベルに設定している。
【０００８】しかしながら、上記した公報の昇圧充電型
圧電素子駆動回路では、充電された圧電素子３〜６の高
電圧により出力ラインＬからバッテリ２に電流が逆流す
るのを阻止する逆電流阻止充電部としてのダイオードＤ
に、バッテリ２がコンデンサ１５を充電する期間に大き
な充電電流が流れ、その結果、このダイオードＤの順方
向電圧降下損失が大きくなり、その発熱が大きくなると
いう問題があった。この問題は、この順方向電圧降下が
抵抗電圧降下と異なって略一定であるために、ダイオー
ドＤを大型化しても全く解決することができなかった。
圧電素子駆動回路では、充電された圧電素子３〜６の高
電圧により出力ラインＬからバッテリ２に電流が逆流す
るのを阻止する逆電流阻止充電部としてのダイオードＤ
に、バッテリ２がコンデンサ１５を充電する期間に大き
な充電電流が流れ、その結果、このダイオードＤの順方
向電圧降下損失が大きくなり、その発熱が大きくなると
いう問題があった。この問題は、この順方向電圧降下が
抵抗電圧降下と異なって略一定であるために、ダイオー
ドＤを大型化しても全く解決することができなかった。
【０００９】また、この種の圧電素子駆動回路では、大
容量の圧電素子３〜６を充放電するために出力ラインＬ
の電流変化が大きく、出力ラインＬから大きな電磁放射
ノイズが生じるという問題があった。
容量の圧電素子３〜６を充放電するために出力ラインＬ
の電流変化が大きく、出力ラインＬから大きな電磁放射
ノイズが生じるという問題があった。
【００１０】更に、上記昇圧充電型圧電素子駆動回路で
は、放電スイッチ１４の断続駆動により生じた電流変化
が逆電流阻止充電部９を通じてバッテリ２に至る長大な
給電ケーブルを流れ、その結果、この給電ケーブルから
放射される電磁放射ノイズが増大するという問題があっ
た。
は、放電スイッチ１４の断続駆動により生じた電流変化
が逆電流阻止充電部９を通じてバッテリ２に至る長大な
給電ケーブルを流れ、その結果、この給電ケーブルから
放射される電磁放射ノイズが増大するという問題があっ
た。
【００１１】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、優れた電気的特性をもつ圧電素子駆動回路を提供
することをその目的としている。
あり、優れた電気的特性をもつ圧電素子駆動回路を提供
することをその目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第一発明の圧電素子駆動
回路は、直流電源部と、圧電素子の高位端と前記直流電
源部の高位端との間に配設されて、負荷充電期間に前記
直流電源部から前記圧電素子に給電し、負荷放電期間に
前記圧電素子から前記直流電源部側へ送電する昇圧部
と、バッテリの高位端と前記圧電素子の高位端との間に
配設されて、前記直流電源部を充電する直流電源部充電
期間に前記バッテリから前記圧電素子の高位端に給電す
る逆電流阻止充電部とを備え、前記昇圧部は、一端が前
記圧電素子の高位端に接続されるチョークコイルと、前
記チョークコイルの他端と前記直流電源部の高位端とを
接続する充電スイッチと、前記チョークコイルの他端と
低位電位端とを接続する放電スイッチとを有するチョッ
パ型ＤＣ−ＤＣ変換回路部により構成されている圧電素
子駆動回路において、前記逆電流阻止充電部は、前記直
流電源部充電期間に前記バッテリの高位端と前記圧電素
子の高位端とを導通させ、前記負荷充電期間および前記
負荷放電期間に前記バッテリの高位端と前記圧電素子の
高位端との間の導通を遮断する三端子制御素子からなる
ことを特徴としている。
回路は、直流電源部と、圧電素子の高位端と前記直流電
源部の高位端との間に配設されて、負荷充電期間に前記
直流電源部から前記圧電素子に給電し、負荷放電期間に
前記圧電素子から前記直流電源部側へ送電する昇圧部
と、バッテリの高位端と前記圧電素子の高位端との間に
配設されて、前記直流電源部を充電する直流電源部充電
期間に前記バッテリから前記圧電素子の高位端に給電す
る逆電流阻止充電部とを備え、前記昇圧部は、一端が前
記圧電素子の高位端に接続されるチョークコイルと、前
記チョークコイルの他端と前記直流電源部の高位端とを
接続する充電スイッチと、前記チョークコイルの他端と
低位電位端とを接続する放電スイッチとを有するチョッ
パ型ＤＣ−ＤＣ変換回路部により構成されている圧電素
子駆動回路において、前記逆電流阻止充電部は、前記直
流電源部充電期間に前記バッテリの高位端と前記圧電素
子の高位端とを導通させ、前記負荷充電期間および前記
負荷放電期間に前記バッテリの高位端と前記圧電素子の
高位端との間の導通を遮断する三端子制御素子からなる
ことを特徴としている。
【００１３】すなわち、この発明では、直流電源部充電
期間にバッテリから直流電源部へ流れる充電電流は、ダ
イオードを経由することなく三端子制御素子を通じて流
れることができるので、このダイオードの順方向電圧降
下に起因する逆電流阻止充電部の電力損失、発熱を大幅
に低減することができる。
期間にバッテリから直流電源部へ流れる充電電流は、ダ
イオードを経由することなく三端子制御素子を通じて流
れることができるので、このダイオードの順方向電圧降
下に起因する逆電流阻止充電部の電力損失、発熱を大幅
に低減することができる。
【００１４】その好適態様において、前記三端子制御素
子は、前記前記圧電素子から前記直流電源部への逆流を
遮断する向きに接続される寄生ダイオードを有するＭＯ
Ｓトランジスタのみからなる。これにより、逆電流阻止
充電部を簡素な回路構成により実現することができる。
子は、前記前記圧電素子から前記直流電源部への逆流を
遮断する向きに接続される寄生ダイオードを有するＭＯ
Ｓトランジスタのみからなる。これにより、逆電流阻止
充電部を簡素な回路構成により実現することができる。
【００１５】第二発明の圧電素子駆動回路は、直流電源
部と、圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との
間に配設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前
記圧電素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から
前記直流電源部側へ送電する昇圧部と、バッテリの高位
端と前記圧電素子の高位端との間に配設されて、前記直
流電源部を充電する直流電源部充電期間に前記バッテリ
から前記圧電素子の高位端に給電する逆電流阻止充電部
とを備え、前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端
に接続されるチョークコイルと、前記チョークコイルの
他端と前記直流電源部の高位端とを接続する充電スイッ
チと、前記チョークコイルの他端と低位電位端とを接続
する放電スイッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換
回路部により構成されている圧電素子駆動回路におい
て、前記逆電流阻止充電部および前記昇圧部は、チョー
クコイルとコンデンサからなるＬＣローパスフィルタを
通じてローパスフィルタを通じて前記圧電素子の高位端
に接続されていることを特徴としている。
部と、圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との
間に配設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前
記圧電素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から
前記直流電源部側へ送電する昇圧部と、バッテリの高位
端と前記圧電素子の高位端との間に配設されて、前記直
流電源部を充電する直流電源部充電期間に前記バッテリ
から前記圧電素子の高位端に給電する逆電流阻止充電部
とを備え、前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端
に接続されるチョークコイルと、前記チョークコイルの
他端と前記直流電源部の高位端とを接続する充電スイッ
チと、前記チョークコイルの他端と低位電位端とを接続
する放電スイッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換
回路部により構成されている圧電素子駆動回路におい
て、前記逆電流阻止充電部および前記昇圧部は、チョー
クコイルとコンデンサからなるＬＣローパスフィルタを
通じてローパスフィルタを通じて前記圧電素子の高位端
に接続されていることを特徴としている。
【００１６】すなわち、この発明では、逆電流阻止充電
部と昇圧部との接続点と圧電素子の高位端との間に、圧
電素子側を出力端とするＬＣローパスフィルタを介設し
ているので、上記直流電源部充電期間において、バッテ
リから直流電源部への充電電流の断続により生じる逆電
流阻止充電部と昇圧部との接続点の電位変動に起因し
て、この圧電素子駆動回路と圧電素子の高位端とを接続
する出力ラインＬの電位変動を低減して、その電磁放射
ノイズや静電ノイズを低減することができる。
部と昇圧部との接続点と圧電素子の高位端との間に、圧
電素子側を出力端とするＬＣローパスフィルタを介設し
ているので、上記直流電源部充電期間において、バッテ
リから直流電源部への充電電流の断続により生じる逆電
流阻止充電部と昇圧部との接続点の電位変動に起因し
て、この圧電素子駆動回路と圧電素子の高位端とを接続
する出力ラインＬの電位変動を低減して、その電磁放射
ノイズや静電ノイズを低減することができる。
【００１７】なお、この発明の変形態様として、ＬＣロ
ーパスフィルタのチョークコイルを省略して単に高周波
電圧をバイパスするコンデンサを、逆電流阻止充電部と
昇圧部との接続点にバイパス接続してもよい。このよう
にすれば、各種のスイッチング素子の断続により直流電
源部と昇圧部との接続点の電位が急変することにより、
バッテリと逆電流阻止充電部とを接続する給電ケーブル
の電流や、圧電素子の電流が急変し、大きな電磁放射ノ
イズが発生するのを低減することができる。
ーパスフィルタのチョークコイルを省略して単に高周波
電圧をバイパスするコンデンサを、逆電流阻止充電部と
昇圧部との接続点にバイパス接続してもよい。このよう
にすれば、各種のスイッチング素子の断続により直流電
源部と昇圧部との接続点の電位が急変することにより、
バッテリと逆電流阻止充電部とを接続する給電ケーブル
の電流や、圧電素子の電流が急変し、大きな電磁放射ノ
イズが発生するのを低減することができる。
【００１８】また、コンデンサを逆電流阻止充電部と昇
圧部との接続点にバイパス接続し、更に第二発明のＬＣ
ローパスフィルタを設けても、同様の効果を奏すること
ができる。
圧部との接続点にバイパス接続し、更に第二発明のＬＣ
ローパスフィルタを設けても、同様の効果を奏すること
ができる。
【００１９】第三発明の圧電素子駆動回路は、直流電源
部と、圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との
間に配設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前
記圧電素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から
前記直流電源部側へ送電する昇圧部と、バッテリの高位
端と前記圧電素子の高位端との間に配設されて、前記直
流電源部を充電する直流電源部充電期間に前記バッテリ
から前記圧電素子の高位端に給電する逆電流阻止充電部
とを備え、前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端
に接続されるチョークコイルと、前記チョークコイルの
他端と前記直流電源部の高位端とを接続する充電スイッ
チと、前記チョークコイルの他端と低位電位端とを接続
する放電スイッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換
回路部により構成されている圧電素子駆動回路におい
て、前記圧電素子の低位端と低位電位端との間に介設さ
れて、前記直流電源部充電期間にオフされるスイッチを
有することを特徴としている。
部と、圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との
間に配設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前
記圧電素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から
前記直流電源部側へ送電する昇圧部と、バッテリの高位
端と前記圧電素子の高位端との間に配設されて、前記直
流電源部を充電する直流電源部充電期間に前記バッテリ
から前記圧電素子の高位端に給電する逆電流阻止充電部
とを備え、前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端
に接続されるチョークコイルと、前記チョークコイルの
他端と前記直流電源部の高位端とを接続する充電スイッ
チと、前記チョークコイルの他端と低位電位端とを接続
する放電スイッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換
回路部により構成されている圧電素子駆動回路におい
て、前記圧電素子の低位端と低位電位端との間に介設さ
れて、前記直流電源部充電期間にオフされるスイッチを
有することを特徴としている。
【００２０】すなわち、この発明では、直流電源部充電
期間に圧電素子から直流電源部へ電流が流れるのを防止
することができるので、圧電素子駆動回路と圧電素子と
を接続する給電ケーブルを流れる電流をこの直流電源部
充電期間に遮断することができ、この給電ケーブルの電
流変化によるノイズを低減することができる。
期間に圧電素子から直流電源部へ電流が流れるのを防止
することができるので、圧電素子駆動回路と圧電素子と
を接続する給電ケーブルを流れる電流をこの直流電源部
充電期間に遮断することができ、この給電ケーブルの電
流変化によるノイズを低減することができる。
【００２１】好適な態様において、前記スイッチは、複
数の前記圧電素子に個別に接続されて順番に作動する燃
料噴射装置用気筒選択スイッチにより構成され、直流電
源部充電期間にすべてのスイッチがオフされるので、回
路構成を複雑化することなく、ノイズ低減が可能とな
る。
数の前記圧電素子に個別に接続されて順番に作動する燃
料噴射装置用気筒選択スイッチにより構成され、直流電
源部充電期間にすべてのスイッチがオフされるので、回
路構成を複雑化することなく、ノイズ低減が可能とな
る。
【００２２】第四発明の圧電素子駆動回路は、直流電源
部と、圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との
間に配設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前
記圧電素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から
前記直流電源部側へ送電する昇圧部と、バッテリの高位
端と前記圧電素子の高位端との間に配設されて、前記直
流電源部を充電する直流電源部充電期間に前記バッテリ
から前記圧電素子の高位端に給電する逆電流阻止充電部
とを備え、前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端
に接続されるチョークコイルと、前記チョークコイルの
他端と前記直流電源部の高位端とを接続する充電スイッ
チと、前記チョークコイルの他端と低位電位端とを接続
する放電スイッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換
回路部により構成されている圧電素子駆動回路におい
て、前記負荷放電期間における前記圧電素子の放電電流
の絶対値が所定レベル未満になったかどうかを検出する
放電電流ゼロクロス回路を有し、前記負荷放電期間にお
ける前記圧電素子の放電電流が所定レベル未満になった
場合に前記直流電源部充電期間を開始することを特徴と
している。
部と、圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との
間に配設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前
記圧電素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から
前記直流電源部側へ送電する昇圧部と、バッテリの高位
端と前記圧電素子の高位端との間に配設されて、前記直
流電源部を充電する直流電源部充電期間に前記バッテリ
から前記圧電素子の高位端に給電する逆電流阻止充電部
とを備え、前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端
に接続されるチョークコイルと、前記チョークコイルの
他端と前記直流電源部の高位端とを接続する充電スイッ
チと、前記チョークコイルの他端と低位電位端とを接続
する放電スイッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換
回路部により構成されている圧電素子駆動回路におい
て、前記負荷放電期間における前記圧電素子の放電電流
の絶対値が所定レベル未満になったかどうかを検出する
放電電流ゼロクロス回路を有し、前記負荷放電期間にお
ける前記圧電素子の放電電流が所定レベル未満になった
場合に前記直流電源部充電期間を開始することを特徴と
している。
【００２３】すなわち、この発明では、負荷放電期間か
ら直流電源部充電期間への切り替えを放電電流が略０と
なることを検出して行うので、この電流源切り替えに伴
う電流変化により給電ケーブルの電流変化の急変を防止
し、それにともなうノイズを低減することができる。
ら直流電源部充電期間への切り替えを放電電流が略０と
なることを検出して行うので、この電流源切り替えに伴
う電流変化により給電ケーブルの電流変化の急変を防止
し、それにともなうノイズを低減することができる。
【００２４】第五発明の圧電素子駆動回路は、直流電源
部と、圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との
間に配設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前
記圧電素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から
前記直流電源部側へ送電する昇圧部と、バッテリの高位
端と前記圧電素子の高位端との間に配設されて、前記直
流電源部を充電する直流電源部充電期間に前記バッテリ
から前記圧電素子の高位端に給電する逆電流阻止充電部
とを備え、前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端
に接続されるチョークコイルと、前記チョークコイルの
他端と前記直流電源部の高位端とを接続する充電スイッ
チと、前記チョークコイルの他端と低位電位端とを接続
する放電スイッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換
回路部により構成されている圧電素子駆動回路におい
て、前記直流電源部充電期間における電流の最大値を、
前記負荷充電期間又は負荷放電期間における電流の最大
値以下に制限する電流制限回路を有することを特徴とし
ている。
部と、圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との
間に配設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前
記圧電素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から
前記直流電源部側へ送電する昇圧部と、バッテリの高位
端と前記圧電素子の高位端との間に配設されて、前記直
流電源部を充電する直流電源部充電期間に前記バッテリ
から前記圧電素子の高位端に給電する逆電流阻止充電部
とを備え、前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端
に接続されるチョークコイルと、前記チョークコイルの
他端と前記直流電源部の高位端とを接続する充電スイッ
チと、前記チョークコイルの他端と低位電位端とを接続
する放電スイッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換
回路部により構成されている圧電素子駆動回路におい
て、前記直流電源部充電期間における電流の最大値を、
前記負荷充電期間又は負荷放電期間における電流の最大
値以下に制限する電流制限回路を有することを特徴とし
ている。
【００２５】すなわち、この発明の圧電素子駆動回路
は、直流電源部充電期間の電流を圧電素子の充放電時の
それよりも低く制限しているので、この直流電源部充電
期間におけるノイズを低減することができる。
は、直流電源部充電期間の電流を圧電素子の充放電時の
それよりも低く制限しているので、この直流電源部充電
期間におけるノイズを低減することができる。
【００２６】好適な態様において、この発明の圧電素子
は燃料噴射弁の駆動に採用される。この場合、負荷放電
期間や負荷充電期間における最大電流は、圧電素子によ
り駆動される燃料噴射弁の開期間に影響するのでその低
減には限界がある。これに対して、直流電源部充電期間
Ｎはこのような制限はなく、比較的長く設定することが
できるので、なんら問題なく電流最大値低減によるノイ
ズ低減効果を向上することができる。
は燃料噴射弁の駆動に採用される。この場合、負荷放電
期間や負荷充電期間における最大電流は、圧電素子によ
り駆動される燃料噴射弁の開期間に影響するのでその低
減には限界がある。これに対して、直流電源部充電期間
Ｎはこのような制限はなく、比較的長く設定することが
できるので、なんら問題なく電流最大値低減によるノイ
ズ低減効果を向上することができる。
【００２７】なお、上記説明では、電流変化速度の縮小
によるノイズ低減効果のみを記載したが、同時にバッテ
リへの悪影響の低減効果やバッテリ給電電圧の変動低減
効果を奏することができる。
によるノイズ低減効果のみを記載したが、同時にバッテ
リへの悪影響の低減効果やバッテリ給電電圧の変動低減
効果を奏することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明の圧電素子駆動回路の好適
な実施態様を以下に説明する。
な実施態様を以下に説明する。
【００２９】
【実施態様１】実施態様１を図１を参照して以下に説明
する。 （回路構成）１は圧電素子駆動回路、２はバッテリ、３
〜６は圧電素子であり、圧電素子駆動回路１は、バッテ
リ２から給電されて必要な期間だけ出力ラインＬを通じ
て圧電素子３〜７に個別に高電圧を印加する制御を行
う。
する。 （回路構成）１は圧電素子駆動回路、２はバッテリ、３
〜６は圧電素子であり、圧電素子駆動回路１は、バッテ
リ２から給電されて必要な期間だけ出力ラインＬを通じ
て圧電素子３〜７に個別に高電圧を印加する制御を行
う。
【００３０】圧電素子駆動回路１は、昇圧部８、逆電流
阻止充電部９、平滑部１０、気筒選択部１１を有してい
る。昇圧部８は、逆電流阻止充電部９を通じて給電され
た電圧を昇圧して出力ラインＬを通じて圧電素子３〜６
の高位端に印加し、圧電素子３〜６の低位端は気筒選択
部１１を通じて接地されている。
阻止充電部９、平滑部１０、気筒選択部１１を有してい
る。昇圧部８は、逆電流阻止充電部９を通じて給電され
た電圧を昇圧して出力ラインＬを通じて圧電素子３〜６
の高位端に印加し、圧電素子３〜６の低位端は気筒選択
部１１を通じて接地されている。
【００３１】逆電流阻止充電部９は、バッテリ２から平
滑部１０を通じて給電された直流電力を出力ラインＬを
通じて逆電流阻止充電部９に給電する。この実施例で
は、逆電流阻止充電部９はＮＭＯＳトランジスタにより
構成されているが、逆電流阻止充電部９を構成するＭＯ
Ｓトランジスタの寄生ダイオードは常に出力ラインＬか
らバッテリ２側への電流を阻止しする方向に接続される
必要がある。
滑部１０を通じて給電された直流電力を出力ラインＬを
通じて逆電流阻止充電部９に給電する。この実施例で
は、逆電流阻止充電部９はＮＭＯＳトランジスタにより
構成されているが、逆電流阻止充電部９を構成するＭＯ
Ｓトランジスタの寄生ダイオードは常に出力ラインＬか
らバッテリ２側への電流を阻止しする方向に接続される
必要がある。
【００３２】平滑部１０は、チョークコイルとコンデン
サとからなる通常のローパスフィルタにより構成されて
おり、バッテリ２側へのスイッチングノイズ電圧の遡流
を阻止する。
サとからなる通常のローパスフィルタにより構成されて
おり、バッテリ２側へのスイッチングノイズ電圧の遡流
を阻止する。
【００３３】気筒選択部１１は、たとえばＭＯＳトラン
ジスタからなる４つのスイッチング素子１６〜１９によ
り構成されており、各スイッチング素子の各一端は接地
され、各他端は圧電素子３〜６の低位端に個別に接続さ
れている。
ジスタからなる４つのスイッチング素子１６〜１９によ
り構成されており、各スイッチング素子の各一端は接地
され、各他端は圧電素子３〜６の低位端に個別に接続さ
れている。
【００３４】昇圧部８は、充放電コイル１２、充電スイ
ッチ１３、放電スイッチ１４、コンデンサ１５により構
成されており、出力ラインＬは、充放電コイル１２、充
電スイッチ１３を通じてコンデンサ１５の高位端に接続
され、コンデンサ１５の低位端は接地されている。放電
スイッチ１４の高位端は、充放電コイル１２と充電スイ
ッチ１３との接続端Ｍに接続され、放電スイッチ１４の
低位端は接地されている。充電スイッチ１３、放電スイ
ッチ１４はＭＯＳトランジスタにより構成されており、
充電スイッチ１３の寄生ダイオードは接続端Ｍからコン
デンサ１５に通電する向きに配置され、放電スイッチ１
４の寄生ダイオードは当然、接続端Ｍから接地への通電
を阻止する向きに配置されている。 （動作）図２に示す動作説明図、図３に示すタイミング
チャートを参照してこの回路の動作を説明する。
ッチ１３、放電スイッチ１４、コンデンサ１５により構
成されており、出力ラインＬは、充放電コイル１２、充
電スイッチ１３を通じてコンデンサ１５の高位端に接続
され、コンデンサ１５の低位端は接地されている。放電
スイッチ１４の高位端は、充放電コイル１２と充電スイ
ッチ１３との接続端Ｍに接続され、放電スイッチ１４の
低位端は接地されている。充電スイッチ１３、放電スイ
ッチ１４はＭＯＳトランジスタにより構成されており、
充電スイッチ１３の寄生ダイオードは接続端Ｍからコン
デンサ１５に通電する向きに配置され、放電スイッチ１
４の寄生ダイオードは当然、接続端Ｍから接地への通電
を阻止する向きに配置されている。 （動作）図２に示す動作説明図、図３に示すタイミング
チャートを参照してこの回路の動作を説明する。
【００３５】時点t１にて、逆電流阻止充電部９がオフ
されると、図３のタイミングチャートでは図示省略して
いるが、充電スイッチ１３が所定周期でオンされ、コン
デンサ１５から充電スイッチ１３、充放電コイル１２、
出力ラインＬを通じて圧電素子３への充電が開始され
る。充電スイッチ１３がオフされると、充放電コイル１
２に蓄積された磁気エネルギーを放電するべく放電スイ
ッチ１４の寄生ダイオードを通じて圧電素子３の充電が
次第に減衰しつつ行われ、圧電素子３の電圧が次第に増
大する。なお、後述するように、充電スイッチ１３のオ
ン期間は、コンデンサ１５の放電電流（圧電素子３の充
電電流）の最大値を所定しきい値以下にするべくフィー
ドバック制御されている。
されると、図３のタイミングチャートでは図示省略して
いるが、充電スイッチ１３が所定周期でオンされ、コン
デンサ１５から充電スイッチ１３、充放電コイル１２、
出力ラインＬを通じて圧電素子３への充電が開始され
る。充電スイッチ１３がオフされると、充放電コイル１
２に蓄積された磁気エネルギーを放電するべく放電スイ
ッチ１４の寄生ダイオードを通じて圧電素子３の充電が
次第に減衰しつつ行われ、圧電素子３の電圧が次第に増
大する。なお、後述するように、充電スイッチ１３のオ
ン期間は、コンデンサ１５の放電電流（圧電素子３の充
電電流）の最大値を所定しきい値以下にするべくフィー
ドバック制御されている。
【００３６】時点ｔ２にて、充電スイッチ１３のスイッ
チング動作は終了し、この圧電素子３の充電電圧はこれ
以上増加することはない。
チング動作は終了し、この圧電素子３の充電電圧はこれ
以上増加することはない。
【００３７】時点t３にて、放電スイッチ１４が所定周
期でオンされると、圧電素子３の充電電荷が放電され
る。気筒選択部１１のスイッチング素子１６はＭＯＳト
ランジスタにより構成されているため、この放電の経路
は、接地、スイッチング素子１６の寄生ダイオード、圧
電素子３、充放電コイル１２、放電スイッチ１４、接地
となる。放電スイッチ１４がオフすると、充放電コイル
１２に蓄積された磁気エネルギーを放電するべく充電ス
イッチ１３の寄生ダイオードを通じてコンデンサ１５の
充電が次第に減衰しつつ行われ、圧電素子３の電圧が減
少する（エネルギーの回収が行われる）。
期でオンされると、圧電素子３の充電電荷が放電され
る。気筒選択部１１のスイッチング素子１６はＭＯＳト
ランジスタにより構成されているため、この放電の経路
は、接地、スイッチング素子１６の寄生ダイオード、圧
電素子３、充放電コイル１２、放電スイッチ１４、接地
となる。放電スイッチ１４がオフすると、充放電コイル
１２に蓄積された磁気エネルギーを放電するべく充電ス
イッチ１３の寄生ダイオードを通じてコンデンサ１５の
充電が次第に減衰しつつ行われ、圧電素子３の電圧が減
少する（エネルギーの回収が行われる）。
【００３８】出力ラインＬの電圧がバッテリ２の電圧以
下（好適には等しく）となった時点ｔ４に至ると、逆電
流阻止充電部をなすＭＯＳトランジスタ９がオンされ、
出力ラインＬの電圧は略バッテリ電圧となる。なお、出
力ラインＬの電位がバッテリ２の電位より約０．７５Ｖ
以下となれば、逆電流阻止充電部９をなすＭＯＳトラン
ジスタの寄生ダイオードを通じてバッテリ２は自動的に
出力ラインＬをバッテリ電圧ー０．７５Ｖのレベルに維
持する。
下（好適には等しく）となった時点ｔ４に至ると、逆電
流阻止充電部をなすＭＯＳトランジスタ９がオンされ、
出力ラインＬの電圧は略バッテリ電圧となる。なお、出
力ラインＬの電位がバッテリ２の電位より約０．７５Ｖ
以下となれば、逆電流阻止充電部９をなすＭＯＳトラン
ジスタの寄生ダイオードを通じてバッテリ２は自動的に
出力ラインＬをバッテリ電圧ー０．７５Ｖのレベルに維
持する。
【００３９】時点ｔ４以降において、放電スイッチ１４
の周期断続動作が継続されているため、放電スイッチ１
４のオン期間にはバッテリ２から平滑部１０、逆電流阻
止充電部９、充放電コイル１２、放電スイッチ１４を通
じて電流が流れて充放電コイル１２に蓄勢され、放電ス
イッチ１４のオフ期間には、充放電コイル１２に蓄積さ
れた磁気エネルギーを放出するべく接続端Ｍの電圧が高
電圧となり、バッテリ２、平滑部１０、逆電流阻止部
９、充放電コイル１２、充電スイッチ１３の寄生ダイオ
ードを通じて電流が流れてコンデンサ１５が充電され
る。コンデンサ１５の電圧が回復した時点t５にて、こ
の放電スイッチ１４によるコンデンサ１５充電動作は終
了する。
の周期断続動作が継続されているため、放電スイッチ１
４のオン期間にはバッテリ２から平滑部１０、逆電流阻
止充電部９、充放電コイル１２、放電スイッチ１４を通
じて電流が流れて充放電コイル１２に蓄勢され、放電ス
イッチ１４のオフ期間には、充放電コイル１２に蓄積さ
れた磁気エネルギーを放出するべく接続端Ｍの電圧が高
電圧となり、バッテリ２、平滑部１０、逆電流阻止部
９、充放電コイル１２、充電スイッチ１３の寄生ダイオ
ードを通じて電流が流れてコンデンサ１５が充電され
る。コンデンサ１５の電圧が回復した時点t５にて、こ
の放電スイッチ１４によるコンデンサ１５充電動作は終
了する。
【００４０】これにより、圧電素子３により駆動される
燃料噴射弁（図示せず）は、ほぼ時点t１〜t４期間にオ
ンされ、ほぼ時点t４〜t５期間にオフされる。
燃料噴射弁（図示せず）は、ほぼ時点t１〜t４期間にオ
ンされ、ほぼ時点t４〜t５期間にオフされる。
【００４１】なお、回路の動作開始直後においてはコン
デンサ１５に所定電圧（約２００Ｖ）が蓄電されていな
いので、上記時点ｔ４〜時点ｔ５におけるコンデンサ１
５蓄電動作を所定時間実施して、コンデンサ１５をこの
所定電圧まで充電しておけばよい。
デンサ１５に所定電圧（約２００Ｖ）が蓄電されていな
いので、上記時点ｔ４〜時点ｔ５におけるコンデンサ１
５蓄電動作を所定時間実施して、コンデンサ１５をこの
所定電圧まで充電しておけばよい。
【００４２】この実施例の特徴は、逆電流阻止充電部９
として、図８に示す従来のスイッチング素子とダイオー
ドとを直列接続回路又は単なるダイオードに代えて、Ｍ
ＯＳトランジスタ９を採用し、その寄生ダイオードを出
力ラインＬからバッテリ２への通電を禁止する向きに接
続する。すなわち、ＭＯＳトランジスタ９をＮＭＯＳト
ランジスタとする場合には、そのソース電極はバッテリ
側、その高耐圧のドレイン電極は出力ラインＬ側に配置
される。このようにすれば、バッテリ２からコンデンサ
１５を充電する場合において、ＭＯＳトランジスタ９の
チャンネル電圧降下を容易に約０．１Ｖ程度とすること
ができるので、上記従来技術における逆電流阻止充電部
９のダイオード順方向電圧降下に起因する大きな電力損
失を低減することができる。
として、図８に示す従来のスイッチング素子とダイオー
ドとを直列接続回路又は単なるダイオードに代えて、Ｍ
ＯＳトランジスタ９を採用し、その寄生ダイオードを出
力ラインＬからバッテリ２への通電を禁止する向きに接
続する。すなわち、ＭＯＳトランジスタ９をＮＭＯＳト
ランジスタとする場合には、そのソース電極はバッテリ
側、その高耐圧のドレイン電極は出力ラインＬ側に配置
される。このようにすれば、バッテリ２からコンデンサ
１５を充電する場合において、ＭＯＳトランジスタ９の
チャンネル電圧降下を容易に約０．１Ｖ程度とすること
ができるので、上記従来技術における逆電流阻止充電部
９のダイオード順方向電圧降下に起因する大きな電力損
失を低減することができる。
【００４３】なお、この実施例では、逆電流阻止充電部
９として単一のＭＯＳトランジスタのみにより構成した
が、同等の回路機能をもつ回路により構成することがで
きることはもちろんである。
９として単一のＭＯＳトランジスタのみにより構成した
が、同等の回路機能をもつ回路により構成することがで
きることはもちろんである。
【００４４】
【実施態様２】実施態様２を図４を参照して以下に説明
する。
する。
【００４５】図４の回路は、図１の回路において、充放
電コイル１２と直列に第二充放電コイル１２０を接続
し、充放電コイル１２を第二充放電コイル１２０を通じ
て出力ラインＬに接続するとともに、出力ラインＬと接
地との間にコンデンサ１２１を介設したものである。な
お、充放電コイル１２と第二充放電コイル１２０とは実
質的に同一のコアに巻装されることが簡単であり、この
場合には、両充放電コイル１２、１２０をなす単一のコ
イルから中間端子を引き出してＭＯＳトランジスタ９の
ドレイン電極に接続すればよい。
電コイル１２と直列に第二充放電コイル１２０を接続
し、充放電コイル１２を第二充放電コイル１２０を通じ
て出力ラインＬに接続するとともに、出力ラインＬと接
地との間にコンデンサ１２１を介設したものである。な
お、充放電コイル１２と第二充放電コイル１２０とは実
質的に同一のコアに巻装されることが簡単であり、この
場合には、両充放電コイル１２、１２０をなす単一のコ
イルから中間端子を引き出してＭＯＳトランジスタ９の
ドレイン電極に接続すればよい。
【００４６】このようにすれば、出力ラインＬからみ
て、第二充放電コイル１２０とコンデンサ１２１と、も
しくは、充放電コイル１２および第二充放電コイル１２
０とコンデンサ１２１とがローパスフィルタを構成する
ために、上記各種スイッチング素子の断続に起因する長
大な出力ラインＬの電位変動および電流変動が低減さ
れ、その結果として、出力ラインＬから放射される電磁
放射ノイズや静電ノイズを大幅に低減することができ
る。
て、第二充放電コイル１２０とコンデンサ１２１と、も
しくは、充放電コイル１２および第二充放電コイル１２
０とコンデンサ１２１とがローパスフィルタを構成する
ために、上記各種スイッチング素子の断続に起因する長
大な出力ラインＬの電位変動および電流変動が低減さ
れ、その結果として、出力ラインＬから放射される電磁
放射ノイズや静電ノイズを大幅に低減することができ
る。
【００４７】この実施例では更に、バッテリ２からコン
デンサ１５を昇圧充電する期間（時点ｔ４〜時点ｔ５）
において、気筒選択部１１を構成するＭＯＳトランジス
タ１６〜１９を遮断している。このようにすれば、この
期間における出力ラインＬの電流を阻止することができ
るので、出力ラインＬの電磁放射ノイズを低減すること
ができる。
デンサ１５を昇圧充電する期間（時点ｔ４〜時点ｔ５）
において、気筒選択部１１を構成するＭＯＳトランジス
タ１６〜１９を遮断している。このようにすれば、この
期間における出力ラインＬの電流を阻止することができ
るので、出力ラインＬの電磁放射ノイズを低減すること
ができる。
【００４８】（変形態様）なお、上記実施例では、ＭＯ
Ｓトランジスタ９を両充放電コイル１２、１２０の接続
点に接続したが、第二充放電コイル１２０を省略して充
放電コイル１２をコンデンサ１２１の高位端に直接接続
しても、上記したローパスフィルタ効果によって出力ラ
インＬから放射される電磁放射ノイズを低減することが
できる。
Ｓトランジスタ９を両充放電コイル１２、１２０の接続
点に接続したが、第二充放電コイル１２０を省略して充
放電コイル１２をコンデンサ１２１の高位端に直接接続
しても、上記したローパスフィルタ効果によって出力ラ
インＬから放射される電磁放射ノイズを低減することが
できる。
【００４９】また、充放電コイル１２と第二充放電コイ
ル１２０との接続点と接地との間にコンデンサを設けて
もよい。
ル１２０との接続点と接地との間にコンデンサを設けて
もよい。
【００５０】更に、昇圧部８と出力ラインＬとの間に介
設されたこれらのローパスフィルタ回路による出力ライ
ンＬのノイズ低減効果は、図７に示す従来の回路にも適
用することができる。なお、この図６の回路は、図３に
示す時点ｔ４〜時点ｔ５の間の昇圧充電動作が、放電ス
イッチ１４ではなくＤＣーＤＣコンバータ２００により
なされる点が、図１の回路と異なっている。
設されたこれらのローパスフィルタ回路による出力ライ
ンＬのノイズ低減効果は、図７に示す従来の回路にも適
用することができる。なお、この図６の回路は、図３に
示す時点ｔ４〜時点ｔ５の間の昇圧充電動作が、放電ス
イッチ１４ではなくＤＣーＤＣコンバータ２００により
なされる点が、図１の回路と異なっている。
【００５１】
【実施態様３】実施態様３を図４を参照して以下に説明
する。
する。
【００５２】図４の回路において、放電スイッチ１４お
よびコンデンサ１５の低位端は、電流検出用低抵抗素子
２０を通じて接地されている。
よびコンデンサ１５の低位端は、電流検出用低抵抗素子
２０を通じて接地されている。
【００５３】電流検出用低抵抗素子２０により検出した
コンデンサ１５の放電電流および放電スイッチ１４の放
電電流に基づいて行う放電スイッチ１４のフィードバッ
ク制御について、図５を参照して以下に説明する。
コンデンサ１５の放電電流および放電スイッチ１４の放
電電流に基づいて行う放電スイッチ１４のフィードバッ
ク制御について、図５を参照して以下に説明する。
【００５４】図５において、２１はコンパレータ、２２
は参照電位（しきい値電位）源、２３はＡＮＤ回路であ
る。
は参照電位（しきい値電位）源、２３はＡＮＤ回路であ
る。
【００５５】コンパレータ２１は、電流検出用低抵抗素
子２０の電圧降下Ｖdisがしきい値電圧Ｖrefより大きく
なったら（検出電流がしきい値電流を超えたら）、ロー
レベルを出力し、ＡＮＤ回路２３を通じて放電スイッチ
１４をオフし、これにより、時点ｔ３〜時点ｔ５におけ
る圧電素子３〜６又は各部の放電電流を好適範囲に制限
する。
子２０の電圧降下Ｖdisがしきい値電圧Ｖrefより大きく
なったら（検出電流がしきい値電流を超えたら）、ロー
レベルを出力し、ＡＮＤ回路２３を通じて放電スイッチ
１４をオフし、これにより、時点ｔ３〜時点ｔ５におけ
る圧電素子３〜６又は各部の放電電流を好適範囲に制限
する。
【００５６】また、ＡＮＤ回路２３には、気筒選択部１
１のＭＯＳトランジスタ１６〜１９をオンさせる各入力
信号のＮＯＲ値信号が入力されており、その結果、放電
スイッチ１４は圧電素子３〜６の放電が行われる期間に
のみ動作するので、入力信号が入力されていない期間は
自動的に放電動作となる。
１のＭＯＳトランジスタ１６〜１９をオンさせる各入力
信号のＮＯＲ値信号が入力されており、その結果、放電
スイッチ１４は圧電素子３〜６の放電が行われる期間に
のみ動作するので、入力信号が入力されていない期間は
自動的に放電動作となる。
【００５７】
【実施態様４】実施態様４を図６を参照して以下に説明
する。
する。
【００５８】この実施態様は、図５の回路に示すコンパ
レータ２１を省略し、コンパレータ２４〜２７、３３、
ＲＳフリップフロップ２８、ＡＮＤ回路２９〜３１、Ｏ
Ｒ回路３２７を追加したものである。なお、この回路の
動作を示すタイミングチャートを図７に示す。図７は、
図３に示すタイミングチャートにおいて、ＭＯＳトラン
ジスタ９、放電スイッチ１４の動作を変更したものであ
り、その要旨は、負荷放電期間（時点t３〜時点t４）か
ら、コンデンサ充電期間（時点t４〜時点t５）への切り
替えによる急峻な電流変化を低減して、両期間の切り替
わり時点における電磁波放射ノイズを低減すること、お
よび、これらコンデンサ充電期間（ＤＣ／ＤＣ充電期間
とも言う）の電流を負荷放電期間の電流よりも低減する
ことによりコンデンサ充電期間における電磁波放射ノイ
ズを低減することにある。
レータ２１を省略し、コンパレータ２４〜２７、３３、
ＲＳフリップフロップ２８、ＡＮＤ回路２９〜３１、Ｏ
Ｒ回路３２７を追加したものである。なお、この回路の
動作を示すタイミングチャートを図７に示す。図７は、
図３に示すタイミングチャートにおいて、ＭＯＳトラン
ジスタ９、放電スイッチ１４の動作を変更したものであ
り、その要旨は、負荷放電期間（時点t３〜時点t４）か
ら、コンデンサ充電期間（時点t４〜時点t５）への切り
替えによる急峻な電流変化を低減して、両期間の切り替
わり時点における電磁波放射ノイズを低減すること、お
よび、これらコンデンサ充電期間（ＤＣ／ＤＣ充電期間
とも言う）の電流を負荷放電期間の電流よりも低減する
ことによりコンデンサ充電期間における電磁波放射ノイ
ズを低減することにある。
【００５９】図７に示すタイミングチャートを参照して
この回路の動作を説明する。
この回路の動作を説明する。
【００６０】時点t１にて、気筒選択部１１のＭＯＳト
ランジスタ１６のオン期間を決定する入力信号がハイレ
ベルとなって気筒選択部１１のスイッチング素子１６が
オンされ、気筒選択部１１のＭＯＳトランジスタ１６の
オン期間を決定する逆電流阻止充電部９がオフされ、続
いて充電スイッチ１３が所定周期でオンされる。これに
より、コンデンサ１５から充電スイッチ１３、充放電コ
イル１２、出力ラインＬを通じて圧電素子３への充電が
開始される。充電スイッチ１３がオフされると、充放電
コイル１２に蓄積された磁気エネルギーを放電するべく
放電スイッチ１４の寄生ダイオードを通じて圧電素子３
の充電が次第に減衰しつつ行われ、圧電素子３の電圧が
次第に増大する。
ランジスタ１６のオン期間を決定する入力信号がハイレ
ベルとなって気筒選択部１１のスイッチング素子１６が
オンされ、気筒選択部１１のＭＯＳトランジスタ１６の
オン期間を決定する逆電流阻止充電部９がオフされ、続
いて充電スイッチ１３が所定周期でオンされる。これに
より、コンデンサ１５から充電スイッチ１３、充放電コ
イル１２、出力ラインＬを通じて圧電素子３への充電が
開始される。充電スイッチ１３がオフされると、充放電
コイル１２に蓄積された磁気エネルギーを放電するべく
放電スイッチ１４の寄生ダイオードを通じて圧電素子３
の充電が次第に減衰しつつ行われ、圧電素子３の電圧が
次第に増大する。
【００６１】時点ｔ２にて、コンデンサ１５の電圧が所
定レベルに達したことを図示しないコンパレータにより
検出すると充電スイッチ１３のスイッチング動作は終了
し、圧電素子３の充電電圧はこれ以上増加することはな
い。
定レベルに達したことを図示しないコンパレータにより
検出すると充電スイッチ１３のスイッチング動作は終了
し、圧電素子３の充電電圧はこれ以上増加することはな
い。
【００６２】時点t３にて、気筒選択部１１のＭＯＳト
ランジスタ１６のオン期間を決定する入力信号がローレ
ベルになると、気筒選択部１１のスイッチング素子１６
がオフされ、放電スイッチ１４が所定周期でオンされ、
圧電素子３の充電電荷が放電される。気筒選択部１１の
スイッチング素子１６はＭＯＳトランジスタにより構成
されているため、この放電の経路は、接地、スイッチン
グ素子１６の寄生ダイオード、圧電素子３、充放電コイ
ル１２、放電スイッチ１４、接地となる。放電スイッチ
１４がオフすると、充放電コイル１２に蓄積された磁気
エネルギーを放電するべく充電スイッチ１３の寄生ダイ
オードを通じてコンデンサ１５の充電が次第に減衰しつ
つ行われ、圧電素子３の電圧が減少する（エネルギーの
回収が行われる）。
ランジスタ１６のオン期間を決定する入力信号がローレ
ベルになると、気筒選択部１１のスイッチング素子１６
がオフされ、放電スイッチ１４が所定周期でオンされ、
圧電素子３の充電電荷が放電される。気筒選択部１１の
スイッチング素子１６はＭＯＳトランジスタにより構成
されているため、この放電の経路は、接地、スイッチン
グ素子１６の寄生ダイオード、圧電素子３、充放電コイ
ル１２、放電スイッチ１４、接地となる。放電スイッチ
１４がオフすると、充放電コイル１２に蓄積された磁気
エネルギーを放電するべく充電スイッチ１３の寄生ダイ
オードを通じてコンデンサ１５の充電が次第に減衰しつ
つ行われ、圧電素子３の電圧が減少する（エネルギーの
回収が行われる）。
【００６３】時点ｔ４にて、放電電流が略０にまで減衰
したことをコンパレータ２６により検出すると、フリッ
プフロップ２８の出力がハイレベル状態とされる。コン
パレータ２７、３３はウインドコンパレータを構成して
おり、出力ラインＬの電圧ＶＬがしきい値電圧Ｖref４
〜しきい値電圧Ｖref５の間にある場合だけハイレベル
となる。また、気筒選択部１１のＭＯＳトランジスタ１
６〜１９を駆動する入力信号のＮＯＲ信号がＡＮＤ回路
２９に入力され、結局、図７に示すＤＣ／ＤＣ充電期間
の間だけ、逆電流阻止充電部９がオンされる。出力ライ
ンＬの電圧ＶＬがしきい値電圧Ｖref５を超えると、フ
リップフロップ２８がリセットされる。
したことをコンパレータ２６により検出すると、フリッ
プフロップ２８の出力がハイレベル状態とされる。コン
パレータ２７、３３はウインドコンパレータを構成して
おり、出力ラインＬの電圧ＶＬがしきい値電圧Ｖref４
〜しきい値電圧Ｖref５の間にある場合だけハイレベル
となる。また、気筒選択部１１のＭＯＳトランジスタ１
６〜１９を駆動する入力信号のＮＯＲ信号がＡＮＤ回路
２９に入力され、結局、図７に示すＤＣ／ＤＣ充電期間
の間だけ、逆電流阻止充電部９がオンされる。出力ライ
ンＬの電圧ＶＬがしきい値電圧Ｖref５を超えると、フ
リップフロップ２８がリセットされる。
【００６４】放電スイッチ１４は、このＤＣ／ＤＣ充電
期間に周期駆動され、放電スイッチ１４がオンすると、
バッテリ２からコンデンサ１５への充電が開始され、コ
ンデンサ１５が充電される。すなわち、時点ｔ４以降に
て、放電スイッチ１４の周期断続動作が継続されている
ため、放電スイッチ１４のオン期間にはバッテリ２から
平滑部１０、逆電流阻止充電部９、充放電コイル１２、
放電スイッチ１４を通じて電流が流れて充放電コイル１
２に蓄勢され、放電スイッチ１４のオフ期間には、充放
電コイル１２に蓄積された磁気エネルギーを放出するべ
く接続端Ｍの電圧が高電圧となり、バッテリ２、平滑部
１０、逆電流阻止部９、充放電コイル１２、充電スイッ
チ１３の寄生ダイオードを通じて電流が流れてコンデン
サ１５が充電される。
期間に周期駆動され、放電スイッチ１４がオンすると、
バッテリ２からコンデンサ１５への充電が開始され、コ
ンデンサ１５が充電される。すなわち、時点ｔ４以降に
て、放電スイッチ１４の周期断続動作が継続されている
ため、放電スイッチ１４のオン期間にはバッテリ２から
平滑部１０、逆電流阻止充電部９、充放電コイル１２、
放電スイッチ１４を通じて電流が流れて充放電コイル１
２に蓄勢され、放電スイッチ１４のオフ期間には、充放
電コイル１２に蓄積された磁気エネルギーを放出するべ
く接続端Ｍの電圧が高電圧となり、バッテリ２、平滑部
１０、逆電流阻止部９、充放電コイル１２、充電スイッ
チ１３の寄生ダイオードを通じて電流が流れてコンデン
サ１５が充電される。
【００６５】時点t５にて、コンデンサ１５の電圧すな
わち出力ラインＬの電圧が所定レベルＶref５にまで回
復したことをコンパレータ３３により検出すると、逆電
流阻止充電部のＭＯＳトランジスタ９はオフされて、コ
ンデンサ１５の充電動作は終了する。
わち出力ラインＬの電圧が所定レベルＶref５にまで回
復したことをコンパレータ３３により検出すると、逆電
流阻止充電部のＭＯＳトランジスタ９はオフされて、コ
ンデンサ１５の充電動作は終了する。
【００６６】次に、負荷放電期間とコンデンサ充電期間
とにおける最大電流の切り替えについて以下に説明す
る。
とにおける最大電流の切り替えについて以下に説明す
る。
【００６７】コンパレータ２４、２５は電流検出用低抵
抗素子２０の電圧降下としきい値Ｖref１、Ｖref３とを
比較する。ＡＮＤ回路３１は、逆電流阻止充電部をなす
ＭＯＳトランジスタ９がオンする期間（コンデンサ充電
期間）にコンパレータ２４の出力をＯＲ回路３２を通じ
て放電スイッチ１４に出力し、ＡＮＤ回路３０は、逆電
流阻止充電部をなすＭＯＳトランジスタ９がオフする期
間（コンデンサ充電期間以外の期間）にコンパレータ２
５の出力をＯＲ回路３１を通じて放電スイッチ１４に出
力する。しきい値電圧Ｖref１は、しきい値電圧Ｖref３
より所定量だけ小さく設定されており、これにより、コ
ンデンサ充電期間における最大電流は負荷放電期間にお
けるそれよりも小さく設定されている。
抗素子２０の電圧降下としきい値Ｖref１、Ｖref３とを
比較する。ＡＮＤ回路３１は、逆電流阻止充電部をなす
ＭＯＳトランジスタ９がオンする期間（コンデンサ充電
期間）にコンパレータ２４の出力をＯＲ回路３２を通じ
て放電スイッチ１４に出力し、ＡＮＤ回路３０は、逆電
流阻止充電部をなすＭＯＳトランジスタ９がオフする期
間（コンデンサ充電期間以外の期間）にコンパレータ２
５の出力をＯＲ回路３１を通じて放電スイッチ１４に出
力する。しきい値電圧Ｖref１は、しきい値電圧Ｖref３
より所定量だけ小さく設定されており、これにより、コ
ンデンサ充電期間における最大電流は負荷放電期間にお
けるそれよりも小さく設定されている。
【００６８】（変形態様）上記説明した各回路は、同等
の効果を奏する他の回路形式又はソフトウエアにより代
替することができることは当然である。
の効果を奏する他の回路形式又はソフトウエアにより代
替することができることは当然である。
【図１】実施例の圧電素子駆動回路を示す回路図であ
る。
る。
【図２】図１の圧電素子駆動回路の動作を示す動作説明
用模式回路図である。
用模式回路図である。
【図３】図１の圧電素子駆動回路の動作を示すタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図４】他の実施例の圧電素子駆動回路を示す回路図で
ある。
ある。
【図５】図４の圧電素子駆動回路の動作を示す動作説明
用模式回路図である。
用模式回路図である。
【図６】他の実施例の圧電素子駆動回路を示す回路図で
ある。
ある。
【図７】図６の圧電素子駆動回路の動作を示すタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図８】従来の圧電素子駆動回路を示す回路図である。
１ 圧電素子駆動回路
２ バッテリ
３〜６ 圧電素子
８ 昇圧部
９ ＭＯＳトランジスタ（逆電流阻止充電部）
１１ 気筒選択部
１２ チョークコイル（充放電コイル）
１３ 充電スイッチ
１４ 放電スイッチ
１５ コンデンサ（直流電源部）
１６〜１９ ＭＯＳトランジスタ（気筒選択部のスイッ
チ）
チ）
Claims (7)
- 【請求項１】直流電源部と、 圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との間に配
設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前記圧電
素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から前記直
流電源部側へ送電する昇圧部と、 バッテリの高位端と前記圧電素子の高位端との間に配設
されて、前記直流電源部を充電する直流電源部充電期間
に前記バッテリから前記圧電素子の高位端に給電する逆
電流阻止充電部と、 を備え、 前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端に接続され
るチョークコイルと、前記チョークコイルの他端と前記
直流電源部の高位端とを接続する充電スイッチと、前記
チョークコイルの他端と低位電位端とを接続する放電ス
イッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換回路部によ
り構成されている圧電素子駆動回路において、 前記逆電流阻止充電部は、前記直流電源部充電期間に前
記バッテリの高位端と前記圧電素子の高位端とを導通さ
せ、前記負荷充電期間および前記負荷放電期間に前記バ
ッテリの高位端と前記圧電素子の高位端との間の導通を
遮断する三端子制御素子からなることを特徴とする圧電
素子駆動回路。 - 【請求項２】請求項１記載の圧電素子駆動回路におい
て、 前記三端子制御素子は、前記前記圧電素子から前記直流
電源部への逆流を遮断する向きに接続される寄生ダイオ
ードを有するＭＯＳトランジスタのみからなる圧電素子
駆動回路。 - 【請求項３】直流電源部と、 圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との間に配
設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前記圧電
素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から前記直
流電源部側へ送電する昇圧部と、 バッテリの高位端と前記圧電素子の高位端との間に配設
されて、前記直流電源部を充電する直流電源部充電期間
に前記バッテリから前記圧電素子の高位端に給電する逆
電流阻止充電部と、 を備え、 前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端に接続され
るチョークコイルと、前記チョークコイルの他端と前記
直流電源部の高位端とを接続する充電スイッチと、前記
チョークコイルの他端と低位電位端とを接続する放電ス
イッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換回路部によ
り構成されている圧電素子駆動回路において、 前記逆電流阻止充電部および前記昇圧部は、チョークコ
イルとコンデンサからなるＬＣローパスフィルタを通じ
て前記圧電素子の高位端に接続されていることを特徴と
する圧電素子駆動回路。 - 【請求項４】直流電源部と、 圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との間に配
設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前記圧電
素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から前記直
流電源部側へ送電する昇圧部と、 バッテリの高位端と前記圧電素子の高位端との間に配設
されて、前記直流電源部を充電する直流電源部充電期間
に前記バッテリから前記圧電素子の高位端に給電する逆
電流阻止充電部と、 を備え、 前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端に接続され
るチョークコイルと、前記チョークコイルの他端と前記
直流電源部の高位端とを接続する充電スイッチと、前記
チョークコイルの他端と低位電位端とを接続する放電ス
イッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換回路部によ
り構成されている圧電素子駆動回路において、 前記圧電素子の低位端と低位電位端との間に介設され
て、前記直流電源部充電期間にオフされるスイッチを有
することを特徴とする圧電素子駆動回路。 - 【請求項５】請求項４記載の圧電素子駆動回路におい
て、 前記スイッチは、複数の前記圧電素子に個別に接続され
て順番に作動する燃料噴射装置用気筒選択スイッチによ
り構成される圧電素子駆動回路。 - 【請求項６】直流電源部と、 圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との間に配
設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前記圧電
素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から前記直
流電源部側へ送電する昇圧部と、 バッテリの高位端と前記圧電素子の高位端との間に配設
されて、前記直流電源部を充電する直流電源部充電期間
に前記バッテリから前記圧電素子の高位端に給電する逆
電流阻止充電部と、 を備え、 前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端に接続され
るチョークコイルと、前記チョークコイルの他端と前記
直流電源部の高位端とを接続する充電スイッチと、前記
チョークコイルの他端と低位電位端とを接続する放電ス
イッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換回路部によ
り構成されている圧電素子駆動回路において、 前記負荷放電期間における前記圧電素子の放電電流の絶
対値が所定レベル未満になったかどうかを検出する放電
電流ゼロクロス回路を有し、 前記負荷放電期間における前記圧電素子の放電電流が所
定レベル未満になった場合に前記直流電源部充電期間を
開始することを特徴とする圧電素子駆動回路。 - 【請求項７】直流電源部と、 圧電素子の高位端と前記直流電源部の高位端との間に配
設されて、負荷充電期間に前記直流電源部から前記圧電
素子に給電し、負荷放電期間に前記圧電素子から前記直
流電源部側へ送電する昇圧部と、 バッテリの高位端と前記圧電素子の高位端との間に配設
されて、前記直流電源部を充電する直流電源部充電期間
に前記バッテリから前記圧電素子の高位端に給電する逆
電流阻止充電部と、 を備え、 前記昇圧部は、一端が前記圧電素子の高位端に接続され
るチョークコイルと、前記チョークコイルの他端と前記
直流電源部の高位端とを接続する充電スイッチと、前記
チョークコイルの他端と低位電位端とを接続する放電ス
イッチとを有するチョッパ型ＤＣ−ＤＣ変換回路部によ
り構成されている圧電素子駆動回路において、 前記直流電源部充電期間における電流の最大値を、前記
負荷充電期間又は負荷放電期間における電流の最大値以
下に制限する電流制限回路を有することを特徴とする圧
電素子駆動回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098464A JP4045834B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 圧電素子駆動回路 |
| DE2003114566 DE10314566A1 (de) | 2002-04-01 | 2003-03-31 | Ansteuerschaltung für piezoelektrische Bauteile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098464A JP4045834B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 圧電素子駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=29240446
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002098464A Expired - Fee Related JP4045834B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 圧電素子駆動回路 |
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| DE (1) | DE10314566A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005124989A1 (en) * | 2004-06-15 | 2005-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving apparatus for vibration type actuator and driving method for vibration type actuator |
| JP2010090731A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Denso Corp | インジェクタ駆動装置 |
| JP2010527084A (ja) * | 2007-06-12 | 2010-08-05 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 燃料噴射システムのための電気的駆動構成 |
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|---|---|---|---|---|
| DE10360702B4 (de) * | 2003-12-19 | 2007-03-08 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Verfahren zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements |
| DE102005026217B4 (de) * | 2005-06-07 | 2010-07-08 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern einer kapazitiven Last |
| JP4348710B2 (ja) * | 2005-06-10 | 2009-10-21 | 株式会社デンソー | ピエゾインジェクタの駆動装置 |
| DE102007014502A1 (de) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff |
-
2002
- 2002-04-01 JP JP2002098464A patent/JP4045834B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2003
- 2003-03-31 DE DE2003114566 patent/DE10314566A1/de not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005124989A1 (en) * | 2004-06-15 | 2005-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving apparatus for vibration type actuator and driving method for vibration type actuator |
| JP2010527084A (ja) * | 2007-06-12 | 2010-08-05 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 燃料噴射システムのための電気的駆動構成 |
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| Publication number | Publication date |
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