JP2003348823A - 負荷駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷駆動回路の消費電流を削減する。 【解決手段】 トランジスタＱ１４によりパワートラン
ジスタＱ１のベース電流のオン／オフを制御して負荷Ｒ
Ｌの駆動／停止を制御する負荷駆動回路において、パワ
ートランジスタＱ１の飽和電圧を検出してこれを電流信
号に変換し該電流信号により前記パワートランジスタの
前記ベース電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
によりパワートランジスタのベース電流のオン／オフを
制御して該パワートランジスタに直列接続された負荷の
駆動／停止を制御する負荷駆動回路に係り、特にパワー
トランジスタのベース電流を制御し無駄な消費電流を削
減する負荷駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、バイポーラ型のパワートランジ
スタをスイッチングするためのベース電流には、負荷に
関係なく一定の電流を流している。たとえば、モータの
駆動／停止を制御するモータ制御回路においては、その
モータを駆動するパワートランジスタにはそのモータの
起動時に流れる大きな電流に対応するために、比較的大
きなベース電流を流しているが、通常動作時の負荷電流
は小さいので、その時にパワートランジスタに供給する
ベース電流は小さくても構わない。このことからバイポ
ーラ型のパワートランジスタを使用した駆動回路では、
消費電流の低減や高効率化が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、負荷に応じて
ベース電流を調整すれば、上記した問題は解消される
が、パワートランジスタの負荷電流を検出するための抵
抗を挿入すると、高出力電流時における消費電力と発熱
が無視できない。また、その分パワートランジスタのサ
イズを大きくする必要があり、ＩＣのように限られたス
ペースに組み込む場合には大変不利である。

【０００４】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、高出力電流時の飽和電圧特性を悪化させることなく
低発熱化と低消費電流を実現することができる負荷駆動
回路を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明
は、スイッチング素子によりパワートランジスタのベー
ス電流のオン／オフを制御して該パワートランジスタに
直列接続された負荷の駆動／停止を制御する負荷駆動回
路において、前記パワートランジスタの飽和電圧を検出
してこれを電流信号に変換し該電流信号により前記パワ
ートランジスタの前記ベース電流を制御する可変型電圧
電流変換部を具備することを特徴とする負荷駆動回路と
した。

【０００６】請求項２にかかる発明は、請求項１に記載
の負荷駆動回路において、前記可変型電圧電流変換部
は、前記飽和電圧からオフセット電圧を差し引くオフセ
ット発生部と、該オフセット発生部でオフセット電圧を
引いた電圧を電流に変換する電圧電流変換部を具備し、
該電圧電流変換部で得られた電流を前記パワートランジ
スタのベースに供給することを特徴とする負荷駆動回路
とした。

【０００７】請求項３にかかる発明は、請求項２に記載
の負荷駆動回路において、前記電圧電流変換部は、前記
飽和電圧の温度特性と逆の温度特性を有することを特徴
とする負荷駆動回路とした。

【０００８】

【発明の実施の形態】［発明の原理］本発明では、図１
に示すように、電源Ｖccと接地ＧＮＤ間に負荷ＲＬがパ
ワートランジスタＱ１と直列接続され、そのトランジス
タＱ１のベース電流がスイッチＳＷで制御される構成の
負荷駆動回路において、スイッチＳＷがオフ時（負荷駆
動時）のパワートランジスタＱ１の飽和電圧（コレクタ
・エミッタ間電圧Ｖce）を検出してこれを電流信号に変
換する可変型電圧電流変換部１０を備え、この可変型電
圧電流変換部１０で得られた電流信号をパワートランジ
スタＱ１のベースに供給するようにして、そのパワート
ランジスタＱ１のベース電流が飽和電圧に比例して増減
するよう制御する。

【０００９】［発明の概要］図２は負荷駆動回路の概略
構成を示すブロック図である。前記したスイッチＳＷは
スイッチングトランジスタＱ１４で構成する。１１は差
動増幅部であり、パワートランジスタＱ１の飽和電圧Ｖ
ceにオフセット発生部１２で発生した負のオフセット電
圧Ｖofを加算して非反転入力部に入力する。差動増幅部
１１の出力はトランジスタＱ７のベースに出力し、その
トランジスタＱ７のエミッタ電圧を差動増幅部１１の反
転入力端子に帰還する。これにより差動増幅部１１とト
ランジスタＱ７は電圧ホロワを構成する。トランジスタ
Ｑ７のエミッタには飽和電圧Ｖceに対応する電圧を電流
に変換する電圧電流変換部１３が接続されている。そし
て、この電圧電流変換部１３で電流に変換された信号
（前記した飽和電圧Ｖceに対応する電流）が電流方向反
転部１４において電流方向を反転されてパワートランジ
スタＱ１のベースに供給される。

【００１０】以上により、トランジスタＱ１４がオフし
ている状態では、負荷ＲＬが重くなりパワートランジス
タＱ１の飽和電圧Ｖceが大きくなると、この飽和電圧Ｖ
ceからオフセット電圧Ｖofを減算した電圧がトランジス
タＱ７の出力側に現れ、電圧電流変換部１３で電流信号
に変換され、電流方向反転部１４で方向を反転され、パ
ワートランジスタＱ１のベースに供給され、パワートラ
ンジスタＱ１には大きなベース電流が供給される。逆
に、負荷ＲＬが軽くなりパワートランジスタＱ１の飽和
電圧Ｖceが小さくなると、パワートランジスタＱ１には
小さなベース電流が供給される。

【００１１】このように、飽和電圧Ｖceに比例してパワ
ートランジスタＱ１のベース電流が制御される。負のオ
フセット電圧Ｖofを導入しているのは、パワートランジ
スタの飽和電圧Ｖceがゼロ電圧にまで低下しなくても、
そのベース電流をよりゼロ近くにまで減少させて消費電
流を削減するためである。

【００１２】［発明の具体例］図３は負荷駆動回路の具
体的な回路図である。トランジスタＱ２〜Ｑ６と抵抗Ｒ
１は差動増幅部１５を構成し、トランジスタＱ３，Ｑ４
のエミッタ面積ｎ１，ｎ２の比がｎ１：ｎ２＝１０：１
に設定され、これにより前記した負のオフセット電圧Ｖ
ofが与えられている。つまり、この差動増幅部１５は図
２の差動増幅部１１とオフセット発生部１２を構成して
いる。トランジスタＱ５，Ｑ６はこの差動増幅部１５の
能動負荷として働くカレントミラー回路である。トラン
ジスタＱ７は差動増幅部１５の出力側（トランジスタＱ
４のコレクタ）に接続され、トランジスタＱ４にエミッ
タ出力を帰還することにより差動増幅部１５と共に電圧
ホロアを構成している。

【００１３】トランジスタＱ７のエミッタに接続された
トランジスタＱ１３と抵抗Ｒ２は電圧電流変換部１３を
構成し、パワートランジスタＱ１の飽和電圧Ｖceに対応
した電圧を電流信号に変換するが、そのうちのトランジ
スタＱ１３は飽和電圧Ｖceが正の温度特性をもつことか
らその温度補償を行うためのものである。電圧電流変換
部１３を抵抗Ｒ２のみで構成した場合は、温度上昇に比
例して飽和電圧Ｖceが増大しそれに比例してパワートラ
ンジスタＱ１のベース電流が増大するので、熱暴走を引
き起こすおそれがあるが、トランジスタＱ１３からなる
ダイオードを挿入することで温度の影響を排除でき熱暴
走が防止できる。トランジスタＱ７の電流を方向反転す
る電流方向反転部１４はトランジスタＱ８，Ｑ９よりな
るカレントミラー回路で構成されている。

【００１４】１６はカレントミラー回路からなる電流増
幅部であり、電流方向反転部１４で反転された電流を増
幅して、パワートランジスタＱ１のベースに供給する。
この電流増幅部１６はトランジスタＱ１０〜Ｑ１２で構
成され、トランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタ面積ｎ
３，ｎ４の比が、ｎ３：ｎ５＝１：７０に設定されい
る。また、抵抗Ｒ３は１５０Ωに設定されている。これ
らにより、電流増幅部１６では、電圧電流変換部１３で
飽和電圧Ｖceに対応した電圧から電流信号に変換された
電流は、実際の飽和電圧Ｖceに対応するよう１００倍程
度に増幅されてパワートランジスタＱ１のベースに供給
される。

【００１５】以上により、図３の負荷駆動回路は、図２
で説明した動作に加えて、ベース電流の温度補償も行わ
れる。図４に図３の負荷駆動回路の動作特性を示した。
パワートランジスタＱ１の飽和電圧Ｖceが小さいときは
そのベース電流Ｉｂも少なくなっていて、消費電流低減
が実現できていることが分かる。

【００１６】

【発明の効果】以上から本発明によれば、モータその他
の負荷に応じてパワートランジスタのベース電流を制御
するため、消費電流が小さくでき、発熱も最小限に抑え
ることが可能である。また、位相補備のキャパシタが必
要ないためｌＣ化する際に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の負荷駆動回路の原理説明図である。

【図２】 本発明の負荷駆動回路の概略構成のブロック
図である。

【図３】 本発明の負荷駆動回路の具体例の回路図図で
ある。

【図４】 図３の負荷駆動回路の動作特性図である。

【符号の説明】

ＲＬ：負荷、ＳＷ：スイッチ、Ｑ１：パワートランジス
タ、Ｑ１４：スイッチングトランジスタ １０：可変型電圧電流変換部、１１：差動増幅部、１
２：オフセット発生部、１３：電圧電流変換部、１４：
電流方向反転部、１５：差動増幅部、１６：電流増幅部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチング素子によりパワートランジス
   タのベース電流のオン／オフを制御して該パワートラン
   ジスタに直列接続された負荷の駆動／停止を制御する負
   荷駆動回路において、 前記パワートランジスタの飽和電圧を検出してこれを電
   流信号に変換し該電流信号により前記パワートランジス
   タの前記ベース電流を制御する可変型電圧電流変換部を
   具備することを特徴とする負荷駆動回路。
2. 【請求項２】請求項１に記載の負荷駆動回路において、 前記可変型電圧電流変換部は、前記飽和電圧からオフセ
   ット電圧を差し引くオフセット発生部と、該オフセット
   発生部でオフセット電圧を引いた電圧を電流に変換する
   電圧電流変換部を具備し、該電圧電流変換部で得られた
   電流を前記パワートランジスタのベースに供給すること
   を特徴とする負荷駆動回路。
3. 【請求項３】請求項２に記載の負荷駆動回路において、 前記電圧電流変換部は、前記飽和電圧の温度特性と逆の
   温度特性を有することを特徴とする負荷駆動回路。