JP2009232309A

JP2009232309A - 負荷駆動回路

Info

Publication number: JP2009232309A
Application number: JP2008077131A
Authority: JP
Inventors: Takao Imai; 貴夫今井
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】負荷に対する電力供給の駆動動作が駆動信号に追従するとともに、電源電圧の低下に対応することができる負荷駆動回路を提供する。
【解決手段】負荷駆動回路は、電流制限抵抗を介して負荷に接続されるとともに、定電圧電源に接続される第１の駆動回路と、第１の駆動回路と並列に負荷に接続されるとともに、定電圧電源に接続される第２の駆動回路と、電流制限抵抗の電流値を検出する抵抗電流値検出回路と、駆動信号が入力されると第１の駆動回路を制御して負荷に対して定電圧電源から電力を供給し、定電圧電源の電圧を検出して電圧が所定の値を下回り、抵抗電流値検出回路において検出される電流値が所定の値を超えないとき、第２の駆動回路を制御して負荷に対して定電圧電源から電力を供給する制御部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、負荷駆動回路に関する。

従来の技術として、電流制限抵抗を用いることなく負荷の短絡時に回路を保護する負荷駆動回路が知られている（例えば、特許文献１）。

この特許文献１の負荷駆動回路は、電力を供給する電源と、負荷駆動回路に接続された負荷に対して電源から電力を供給する駆動回路と、負荷の短絡を検出するために負荷に対して電源から電力を供給する短絡検出用駆動回路と、負荷の短絡を検出して検出信号を出力する短絡検出回路と、検出信号によって短絡の有無を検出した後に駆動回路を駆動させるマイクロコンピュータとを有し、負荷を駆動する駆動信号がマイクロコンピュータに入力されると、まず短絡検出用駆動回路を動作させ、短絡検出回路により負荷の短絡を検出し、負荷駆動回路に接続された負荷が短絡している場合は、電力を供給せず、負荷が短絡していない場合は、駆動回路によって負荷に電力を供給するため、負荷駆動回路を保護できるとともに、電流制限抵抗等によって電圧を降下させることなく電力を供給できる。
特開２００７−２８８６５０号公報

しかし、従来の負荷駆動回路によると、駆動信号の入力後、短絡検出用駆動回路及び短絡検出回路を動作させて短絡を検出してから駆動回路を動作させて負荷を駆動するため、負荷の駆動の前に検出のための動作時間が必要となるという問題がある。また、電源がバッテリー等の場合、使用とともに供給電圧が低下すると負荷に対して所望の電圧で電力を供給できなくなるという問題がある。

従って、本発明の目的は、負荷に対する電力供給の駆動動作が駆動信号に追従するとともに、電源電圧の低下に対応することができる負荷駆動回路を提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、電流制限抵抗を介して負荷に接続されるとともに、定電圧電源に接続される第１の駆動回路と、前記第１の駆動回路と並列に前記負荷に接続されるとともに、前記定電圧電源に接続される第２の駆動回路と、前記電流制限抵抗の電流値を検出する抵抗電流値検出回路と、駆動信号が入力されると前記第１の駆動回路を制御して前記負荷に対して前記定電圧電源から電力を供給し、前記定電圧電源の電圧を検出して前記電圧が所定の値を下回り、前記抵抗電流値検出回路において検出される電流値が所定の値を超えないとき、前記第２の駆動回路を制御して前記負荷に対して前記定電圧電源から電力を供給する制御部とを有することを特徴とする負荷駆動回路を提供する。

上記した構成によれば、駆動信号が制御部に入力されると第１の駆動回路が動作するため、駆動信号の入力に追従して、負荷に電力が供給される。また、電源電圧低下時は、電流制限抵抗を省略した第２の駆動回路が主に負荷に対して電力を供給するため、電流制限抵抗による電圧の降下を防ぐことができる。

（２）また、本発明は上記目的を達成するため、電流制限抵抗を介して負荷に接続されるとともに、定電圧電源に接続される第１の駆動回路と、前記定電圧電源に接続され、電源電圧を所定の電圧まで昇圧する昇圧回路と、前記第１の駆動回路と並列に前記負荷に接続されるとともに、前記昇圧回路を介して前記定電圧電源に接続される第２の駆動回路と、前記電流制限抵抗の電流値を検出する抵抗電流値検出回路と、駆動信号が入力されると前記第１の駆動回路を制御して前記負荷に対して前記定電圧電源から電力を供給し、前記定電圧電源の電圧を検出して前記電圧が所定の値を下回り、前記抵抗電流値検出回路において検出される電流値が所定の値を超えないとき、前記昇圧回路を制御して前記電源電圧を所定の値まで昇圧するとともに、前記第２の駆動回路を制御して前記負荷に対して前記定電圧電源から電力を供給する制御部とを有することを特徴とする負荷駆動回路を提供する。

上記した構成によれば、駆動信号が制御部に入力されると第１の駆動回路が動作するため、駆動信号の入力に追従して、負荷に電力が供給される。また、電源の電圧低下時は、昇圧回路が電源電圧を昇圧して、電流制限抵抗を省略した第２の駆動回路が主に負荷に対して電力を供給するため、負荷に対して安定した電圧で電力供給できる。

本発明によれば、駆動信号に負荷の駆動動作が追従し、電源電圧の低下に対応することができる。

以下に、本発明の負荷駆動回路の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
（負荷駆動回路の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る負荷駆動回路の構成例を示す概略図である。

負荷駆動回路としてのＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１は、負荷としてのリレーコイル２に接続されており、リレーコイル２に対する電力供給の有無を制御する。また、ＥＣＵ１は、外部から入力される駆動信号によって動作するとともに各部を制御するマイクロコンピュータ１０と、後述する電源１４からリレーコイル２に対する電力供給の有無を制御するリレー駆動回路１１Ａ（第１の駆動回路）と、電源１４からリレーコイル２に対する電力供給の有無を制御するリレー駆動回路１１Ｂ（第２の駆動回路）と、リレー駆動回路１１Ａとリレーコイル２との間に接続されてリレーコイル２が短絡した際にＥＣＵ１内の回路に流れる電流値を制限する電流制限抵抗１２と、電流制限抵抗１２に流れる電流値を検出する抵抗電流値検出回路１３と、定電圧電源である電源１４とを有する。

リレーコイル２は、例えば、自動車のパワーウインドウ等の制御装置と、電源１４とに接続され、制御装置に対する電力供給を制御する。

マイクロコンピュータ１０は、電源１４の電圧を信号Ｓ_１としてモニターし、抵抗電流値検出回路１３の検出した電流制限抵抗１２に流れる電流値を信号Ｓ_２としてモニターする。駆動信号は、例えば、図示しない操作部を利用者が操作することで入力される。

リレー駆動回路１１Ａ及び１１Ｂは、トランジスタを用いたスイッチング回路であり、マイクロコンピュータ１０から入力する制御電圧により電源１４からリレーコイル２に対する電力供給をスイッチングする。具体的に、マイクロコンピュータ１０は、リレー駆動回路１１Ａ及び１１Ｂの抵抗を介して接続された第１のトランジスタに制御電圧として所定のベース電圧をかけることで、第１のトランジスタが第２のトランジスタをＯＮにし、電源１４からリレーコイル２に対して電力を供給する。

電流制限抵抗１２は、例えば、負荷としてリレーコイル２を用いる場合、定格電力２０Ｗのセメント抵抗であり、抵抗値１０Ωのものを用いる。

抵抗電流値検出回路１３は、オペアンプを用いた差動増幅回路であり、電流制限抵抗１２の両端の電圧を検出し、その差分を増幅した電圧を信号Ｓ_２としてマイクロコンピュータ１０に入力する。マイクロコンピュータ１０は入力された信号Ｓ_２から、電流制限抵抗１２に流れる電流値を検出する。

電源１４は、例えば、１２Ｖの鉛蓄電池である。なお、図中の電源１４は共通の蓄電池から供給するが、リレーコイル２に接続された制御装置駆動用の電源１４は共通でなくともよい。

（動作）
以下に、本発明の第１の実施の形態における負荷駆動回路の動作を各図を参照しつつ説明する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作を示すフローチャートである。

まず、ＥＣＵ１が起動して動作を始めると、マイクロコンピュータ１０は、リレー駆動回路１１Ａに制御電圧を入力し、電源１４からリレーコイル２に対し電力を供給する（Ｓ１）。なお、リレー駆動回路１１Ａは、抵抗を介してマイクロコンピュータ１０に接続された第１のトランジスタに制御電圧として所定のベース電圧をかけられることで、第１のトランジスタが第２のトランジスタをＯＮにし、電源１４からリレーコイル２に対して電力を供給するよう動作する。

次に、リレー駆動回路１１Ａの動作中、マイクロコンピュータ１０は、電源１４の電圧を信号Ｓ_１により監視し、電源電圧が低下して所定の値、例えば、１０Ｖ以下になったとき（Ｓ２；Ｙｅｓ）、ステップＳ３へ進む。

また、ステップＳ３において、抵抗電流値検出回路１３は、電流制限抵抗１２の電流値（電圧）を検出して信号Ｓ_２をマイクロコンピュータ１０に入力し、マイクロコンピュータ１０が電流制限抵抗１２に流れる電流値が所定の値以上になっていないと判断したとき、例えば、電源１４が１０Ｖで、４Ｖ以上の電圧が加わらず、リレーコイル２が短絡していないと判断したとき（Ｓ３；Ｎｏ）、マイクロコンピュータ１０は、リレー駆動回路１１Ｂに制御電圧を入力し、リレー駆動回路１１Ｂから電力を供給する（Ｓ４）。なお、リレー駆動回路１１Ｂは、抵抗を介してマイクロコンピュータ１０に接続された第１のトランジスタに制御電圧として所定のベース電圧をかけられることで、第１のトランジスタが第２のトランジスタをＯＮにし、電源１４からリレーコイル２に対して電力を供給するよう動作する。

（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によると、駆動信号がマイクロコンピュータ１０に入力されるとリレー駆動回路１１Ａが動作するため、駆動信号の入力に追従して、負荷としてのリレーコイル２に電力が供給される。また、電源１４の電源電圧低下時は電流制限抵抗１２を省略したリレー駆動回路１１Ｂが主にリレーコイル２に対して電力を供給するため、電流制限抵抗１２による電圧降下を防ぐことができる。また、負荷の短絡時にはリレー駆動回路１１Ｂから電力を供給しないため回路を保護できる。

なお、リレー駆動回路２から電力を供給している際、抵抗電流値検出回路１３が所定の値以上を検出した場合は、マイクロコンピュータ１０は、リレー駆動回路２へ制御電圧を入力するのを停止し、負荷の短絡に対処する。

〔第２の実施の形態〕
（負荷駆動回路の構成）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る負荷駆動回路の構成例を示す概略図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。

ＥＣＵ１は、リレー駆動回路１１Ｂと電源１４との間に昇圧回路１５を有する。昇圧回路１５は、マイクロコンピュータ１０から入力する信号Ｓ_３に基づいて、電源１４の電圧を所定の値、例えば、１２Ｖまで昇圧する。

（動作）
以下に、本発明の第２の実施の形態における負荷駆動回路の動作を各図を参照しつつ説明する。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作を示すフローチャートである。

まず、ＥＣＵ１が起動して動作を始めると、マイクロコンピュータ１０は、リレー駆動回路１１Ａに制御電圧を入力し、電源１４からリレーコイル２に対し電力を供給する（Ｓ５）。

次に、マイクロコンピュータ１０は、電源１４の電圧を信号Ｓ_１により監視し、電源電圧が低下して所定の値、例えば、１０Ｖ以下になったとき（Ｓ６；Ｙｅｓ）、ステップＳ７へ進む。

また、ステップＳ７において、抵抗電流値検出回路１３は、電流制限抵抗１２の電流値（電圧）を検出して信号Ｓ_２をマイクロコンピュータ１０に入力し、マイクロコンピュータ１０が電流制限抵抗１２に流れる電流値が所定の値以上になっていないと判断したとき、例えば、電源１４が１０Ｖで、４Ｖ以上の電圧が加わらず、リレーコイル２が短絡していないと判断したとき（Ｓ７；Ｙｅｓ）、マイクロコンピュータ１０は、信号Ｓ_３を昇圧回路１５に入力して電源電圧を、例えば、１２Ｖに昇圧する（Ｓ８）とともに、リレー駆動回路１１Ｂに制御電圧を入力し、リレー駆動回路１１Ａから適正な電圧で電力を供給する（Ｓ９）。

（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態によると、第１の実施の形態の効果に加え、電源１４の電圧低下時は、昇圧回路１５が電源電圧を昇圧して、電流制限抵抗１２を省略したリレー駆動回路１１Ｂが主にリレーコイル２に対して電力を供給するため、リレーコイル２に対して安定した電圧で電力供給できるとともに、負荷の短絡時にはリレー駆動回路１１Ｂからの電力供給を実行しないため回路を保護できる。

本発明の第１の実施の形態に係る負荷駆動回路の構成例を示す概略図である。本発明の第１の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作を示すフローチャートである。本発明の第２実施の形態に係る負荷駆動回路の構成例を示す概略図である。本発明の第２の実施の形態に係る負荷駆動回路の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ＥＣＵ
２リレーコイル
１０マイクロコンピュータ
１１Ａリレー駆動回路
１１Ｂリレー駆動回路
１２電流制限抵抗
１３抵抗電流値検出回路
１４電源
１５昇圧回路

Claims

電流制限抵抗を介して負荷に接続されるとともに、定電圧電源に接続される第１の駆動回路と、
前記第１の駆動回路と並列に前記負荷に接続されるとともに、前記定電圧電源に接続される第２の駆動回路と、
前記電流制限抵抗の電流値を検出する抵抗電流値検出回路と、
駆動信号が入力されると前記第１の駆動回路を制御して前記負荷に対して前記定電圧電源から電力を供給し、前記定電圧電源の電圧を検出して前記電圧が所定の値を下回り、前記抵抗電流値検出回路において検出される電流値が所定の値を超えないとき、前記第２の駆動回路を制御して前記負荷に対して前記定電圧電源から電力を供給する制御部とを有することを特徴とする負荷駆動回路。
電流制限抵抗を介して負荷に接続されるとともに、定電圧電源に接続される第１の駆動回路と、
前記定電圧電源に接続され、電源電圧を所定の電圧まで昇圧する昇圧回路と、
前記第１の駆動回路と並列に前記負荷に接続されるとともに、前記昇圧回路を介して前記定電圧電源に接続される第２の駆動回路と、
前記電流制限抵抗の電流値を検出する抵抗電流値検出回路と、
駆動信号が入力されると前記第１の駆動回路を制御して前記負荷に対して前記定電圧電源から電力を供給し、前記定電圧電源の電圧を検出して前記電圧が所定の値を下回り、前記抵抗電流値検出回路において検出される電流値が所定の値を超えないとき、前記昇圧回路を制御して前記電源電圧を所定の値まで昇圧するとともに、前記第２の駆動回路を制御して前記負荷に対して前記定電圧電源から電力を供給する制御部とを有することを特徴とする負荷駆動回路。
前記制御部は、前記第１の駆動回路と前記第２の駆動回路を制御して前記負荷に対して電力を供給している際、前記抵抗電流値検出回路において検出される電流値が所定の値を超えたとき、前記第２の駆動回路を制御して前記第２の駆動回路から前記負荷に対する電力供給を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の負荷駆動回路。