JP2009296455A

JP2009296455A - 負荷駆動装置

Info

Publication number: JP2009296455A
Application number: JP2008149608A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Watanabe; 光明渡辺
Original assignee: EPE KK
Current assignee: EPE KK
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2009-12-17

Abstract

【課題】電界効果トランジスタを、別途電源を用いることなく確実にオンさせることが可能な負荷駆動装置を提供する。
【解決手段】負荷Ｌを駆動する電界効果トランジスタ13のゲート端子13Gにトランジスタ23を接続する。信号源16からのＬレベル信号出力状態で直流電源Ｅにより充電回路15のコンデンサ25を充電する。信号源16からのＨレベル信号出力状態で、コンデンサ25に充電した電圧をＨレベル信号電圧に重畳した電圧によりトランジスタ23を動作させることによって、この電圧を電界効果トランジスタ13のゲート端子13Gに供給する。電界効果トランジスタ13を、別途電源を用いることなく確実にオンさせることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電界効果トランジスタにより負荷を駆動する負荷駆動装置に関する。

従来、負荷駆動回路では、負荷に供給される電源電圧をオンオフする際に、機械式スイッチが用いられていたものの、このような機械式スイッチは、大電力を制御する場合には大きくなってしまうので、小電力で大電力を制御可能な半導体素子をスイッチとして用いるものが各分野で使用されている。

中でも、電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)は、小電力から大電力まで効率的な制御が可能な優れた素子であり、例えば直流−直流変換装置(ＤＣ−ＤＣコンバータ)など、各種分野で用いられている(例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−９９５１４号公報(第８−１０頁、図１)

上述のような負荷駆動装置において、電界効果トランジスタをオンオフさせる際には、その電界効果トランジスタの特性に応じた任意の電圧をゲート端子に印加する必要がある。例えば、負荷を動作させるための供給電圧が高い場合には、電界効果トランジスタのゲート端子に直接供給電圧から印加すればよい。

一方で、現在、小型の電子機器は、乾電池などによる数ボルトの供給電圧によって動作させており、この供給電圧を電界効果トランジスタのゲート端子に印加しても、動作が不安定になるおそれがある。そのため、ゲート印加電圧用として、供給電圧よりも電圧を高くした電源を別途用意しなければならないという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、電界効果トランジスタを、別途電源を用いることなく確実にオンさせることが可能な負荷駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の負荷駆動装置は、負荷をスイッチング制御する電界効果トランジスタと、この電界効果トランジスタのゲート端子に接続されたスイッチング素子と、Ｌレベル信号およびＨレベル信号を選択的に出力可能な信号源と、前記スイッチング素子に接続され、前記信号源からのＬレベル信号出力状態で電源により充電されるとともに、前記信号源からのＨレベル信号出力状態で、充電された電圧をＨレベル信号電圧に重畳した電圧により前記スイッチング素子を動作させてこの電圧を前記電界効果トランジスタのゲート端子に供給する充電回路とを具備したものである。

請求項１記載の負荷駆動装置によれば、信号源からのＬレベル信号出力状態で電源により充電された充電回路の電圧を、信号源からのＨレベル信号出力状態で、このＨレベル信号電圧に重畳してスイッチング素子を動作させることによりこの電圧を電界効果トランジスタのゲート端子に供給することで、別途電源を用いることなく電界効果トランジスタを確実にオンさせることが可能になる。

以下、本発明の一実施の形態の負荷駆動装置の構成を図１を参照して説明する。

図１において、11は負荷駆動装置を示し、この負荷駆動装置11は、例えば直流−直流変換装置(ＤＣ−ＤＣコンバータ)などに用いられ、負荷Ｌを駆動させるものである。

そして、この負荷駆動装置11は、電源である直流電源Ｅに対して、負荷Ｌと電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)13との直列回路と、スイッチング回路14、充電回路15および信号源16の直列回路との並列回路が接続されている。

直流電源Ｅは、例えば単３型の乾電池などを直列に接続したもので、例えば３Ｖ〜５Ｖ程度の直流電圧を出力可能である。

負荷Ｌは、例えばカメラなどのフラッシュ装置に用いる電源を充電するためのトランスの一次巻線などである。

電界効果トランジスタ13は、例えばエンハンスメント型・単ゲート・ＮチャネルのＩＧＦＥＴなどであり、ソース端子13Sが直流電源Ｅのグランド電圧側に接続され、ドレイン端子13Dが負荷Ｌに接続されている。また、この電界効果トランジスタ13のゲート端子13Gは、抵抗器18を介して直流電源Ｅのグランド電圧側に接続されており、この抵抗器18によって電位が設定されている。この電界効果トランジスタ13は、例えばオン電圧が直流電源Ｅの電圧と同程度、すなわち５Ｖ程度に設定されている。

スイッチング回路14は、抵抗器21，22が直列に接続されているとともに、これら抵抗器21，22の接続点にスイッチング素子であるトランジスタ23が接続されて構成されている。

抵抗器21は、トランジスタ23のベース電位を設定するものである。

抵抗器22は、トランジスタ23のベース端子23Bとエミッタ端子23Eとの間に接続されている。

トランジスタ23は、例えばＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであり、エミッタ端子23Eが充電回路15に接続され、コレクタ端子23Cが電界効果トランジスタ13のゲート端子13Gに接続されている。

充電回路15は、上記抵抗器21，22に一方の電極が接続された電解コンデンサなどのコンデンサ25を備え、このコンデンサ25が、抵抗器21，22により設定された電圧で充電される。すなわち、上記抵抗器21，22は、充電回路15の一部を構成している。また、直流電源Ｅのプラス電圧側とコンデンサ25との間には、補助充電用(充電速度向上用)のダイオード26が順方向に接続されている。なお、このダイオード26は、省略してもよい。

信号源16は、例えば外部信号などに応じてＬレベル信号とＨレベル信号とを選択的に出力可能なマイコンなどであり、コンデンサ25の他方の電極に接続されている。

ここで、信号源16が出力するＬレベル信号電圧は、例えば０Ｖに設定され、Ｈレベル信号電圧は、直流電源Ｅのプラス電圧に対応して、例えば３Ｖ〜５Ｖ程度に設定されている。

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。

信号源16からＬレベル信号が出力されている場合には、コンデンサ25の一方の電極の電位が抵抗器21，22の直列回路により設定された電位となり、コンデンサ25の他方の電極の電位がＬレベル信号電位(グランド電位)となることで、コンデンサ25が直流電源Ｅの出力電圧と略等しい電圧で充電される。また、コンデンサ25は、ダイオード26によっても補助的に充電されている。

このとき、トランジスタ23は、エミッタ電位とベース電位とが略同電位に保たれるので、電流が流れない。すなわち、スイッチング回路14がオフ状態となっている。したがって、電界効果トランジスタ13もオフ状態となる。

所定の外部信号などにより信号源16からＨレベル信号が出力された場合には、コンデンサ25の他方の電極の電位がＨレベル信号電位となることにより、コンデンサ25の一方の電極の電位が、このコンデンサ25に充電された電圧をＨレベル信号電位に重畳した電位となる。このため、トランジスタ23のエミッタ電位がベース電位よりも高くなり、トランジスタ23(スイッチング回路14)がオンされて電流が流れる。この結果、コンデンサ25に充電された電圧をＨレベル信号電位に重畳した電圧が電界効果トランジスタ13のゲート端子Ｇに印加されて電界効果トランジスタ13が確実にオンされ、負荷Ｌが確実に駆動される。

すなわち、上述したように、上記一実施の形態によれば、信号源16からのＬレベル信号出力状態で直流電源Ｅにより充電された充電回路15のコンデンサ25の電圧を、信号源16からのＨレベル信号出力状態でこのＨレベル信号電圧に重畳してスイッチング回路14のトランジスタ23を動作させることによりこの電圧を電界効果トランジスタ13のゲート端子13Gに供給することで、電界効果トランジスタ13を確実にオンさせることが可能になる。

そして、このように電界効果トランジスタ13を、別途電源を用いることなく確実にオンできることにより、数本の乾電池などにより直流電源Ｅを構成した機器に負荷駆動装置11を用いることが可能となり、機器の構成の簡略化および小型化が可能になるとともに、電界効果トランジスタ13によるスイッチング動作の安定性(信頼性)が増し、比較的大きい電流を取ることが可能になり、比較的大きい負荷Ｌをも駆動することが可能になる。

なお、上記一実施の形態において、負荷Ｌとしては、任意のものを用いることが可能である。

また、スイッチング回路14、充電回路15および信号源16などは、上記構成に限定されるものではない。

本発明の一実施の形態の負荷駆動装置を示す回路図である。

符号の説明

11 負荷駆動装置
13 電界効果トランジスタ
13G ゲート端子
15 充電回路
16 信号源
23 スイッチング素子であるトランジスタ
Ｅ電源である直流電源
Ｌ負荷

Claims

負荷をスイッチング制御する電界効果トランジスタと、
この電界効果トランジスタのゲート端子に接続されたスイッチング素子と、
Ｌレベル信号およびＨレベル信号を選択的に出力可能な信号源と、
前記スイッチング素子に接続され、前記信号源からのＬレベル信号出力状態で電源により充電されるとともに、前記信号源からのＨレベル信号出力状態で、充電された電圧をＨレベル信号電圧に重畳した電圧により前記スイッチング素子を動作させてこの電圧を前記電界効果トランジスタのゲート端子に供給する充電回路と
を具備したことを特徴とした負荷駆動装置。