JP2012114681A

JP2012114681A - スイッチング駆動回路

Info

Publication number: JP2012114681A
Application number: JP2010262028A
Authority: JP
Inventors: Junichi Matsubara; 淳一松原; Toshiki Uruno; 聡規宇留野; Yusuke Kamiya; 悠介神谷
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-11-25
Also published as: JP5554212B2

Abstract

【課題】オンオフ動作させる外部機器のＥＭＩによる誤作動を確実に防ぐスイッチング駆動回路を提供する。
【解決手段】スイッチング駆動回路１は、ＬＥＤ４をオンオフ動作させるスイッチ素子であるｐＭＯＳトランジスタＴ１と、ｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０と、抵抗１０に制御電流を供給するｎｐｎトランジスタＴ４を含むカレントミラー回路と、抵抗１０及びｎｐｎトランジスタＴ４との間に設けられる遮断回路としてのｎＭＯＳトランジスタＴ５とを備える。制御信号がＬＥＤ４を消灯制御するローレベルＬのときにｎＭＯＳトランジスタＴ５を同時にオフすることで、ＥＭＩの影響により抵抗１０から流れ込出す電流を遮断する。これにより、ＬＥＤ４の誤点灯を確実に防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ等の外部機器をオンオフするスイッチング駆動回路に関する。

例えば車両において、１２Ｖのバッテリ電源で駆動されるインジケータ等を５Ｖ系の制御信号でスイッチングするためには、制御信号をレベルシフトしてスイッチ素子を制御するスイッチング駆動回路が必要となる。従来のスイッチング駆動回路においては、バッテリ電源からの電流をオンオフするスイッチ素子として高出力の例えばＭＯＳトランジスタが使用されており、ＭＯＳトランジスタのゲートソース間の抵抗に流す電流を５Ｖ系の制御部が制御することで、ＭＯＳトランジスタに接続されるインジケータ等のＬＥＤをオンオフ駆動している（例えば特許文献１参照）。

特開平０６−３２６５７９公報

しかし、従来のスイッチング駆動回路において、出力部のＭＯＳトランジスタのゲートソース間抵抗に流す電流を制御部のカレント回路により供給する場合、ある周波数帯におけるＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）の影響によりゲートソース間の抵抗にノイズ電流が流れると、制御信号がオフ制御のときであってもＭＯＳトランジスタがオンしてしまう場合があった。このため、出力部のＭＯＳトランジスタ（スイッチ素子）に接続されるインジケータ等のＬＥＤの誤点灯を確実に防ぐための対策が必要とされていた。

本発明の目的は、オンオフ動作させるインジケータ等の外部機器のＥＭＩによる誤動作を抑制するスイッチング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、外部の機器をオンオフ動作させるスイッチ素子と、前記スイッチ素子にオン電圧を発生させる抵抗と、前記抵抗に電流を供給する制御部と、前記制御部が前記スイッチ素子をオフに制御するときに前記抵抗及び前記制御部との間の通電を遮断する遮断回路と、を有することを特徴とするスイッチング駆動回路を提供する。

［２］前記制御部が前記スイッチ素子をオフに制御するときに、前記抵抗を電気的に短絡させるバイパス回路を更に備えることを特徴とする上記［１］に記載のスイッチング駆動回路であってもよい。

本発明のスイッチング駆動回路によれば、オンオフ動作させるインジケータ等の外部機器のＥＭＩによる誤動作を抑制することができる。

図１は、第１の実施の形態によるスイッチング駆動回路の回路図である。図２は、第２の実施の形態によるスイッチング駆動回路の回路図である。図３は、第３の実施の形態によるスイッチング駆動回路の回路図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態によるスイッチング駆動回路１の回路図である。このスイッチング駆動回路１は、出力部１１と、制御部１２とを備えている。出力部１１には、電源端子６ａを介して車両のバッテリ電源Ｖ_Ｂ（例えば１２Ｖ）が接続され、出力端子６ｂにはオンオフ駆動する外部機器である例えばインジケータのＬＥＤ４と電流制限抵抗５が接続される。制御部１２には、入力端子７が備えられ、この入力端子７を介してＬＥＤ４をオンオフさせる制御信号が入力される。なお、以下説明されるスイッチング駆動回路は、入力される制御信号がハイレベル（Ｈ）の電圧のときにＬＥＤ４を点灯させ、制御信号がローレベル（Ｌ）の電圧のときにＬＥＤ４を消灯させる。

出力部１１は、ＬＥＤ４をオンオフさせるスイッチ素子であるｐＭＯＳトランジスタＴ１を備えている。ｐＭＯＳトランジスタＴ１のソースは、バッテリ電源Ｖ_Ｂからの１２Ｖの電源ラインに接続し、ｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０がこの１２Ｖの電源ラインにプルアップされている。

バッテリ電源Ｖ_Ｂが接続される電源端子６ａとｐＭＯＳトランジスタＴ１のソース間の電源ラインには、ダイオード４１と、抵抗４３が接続される。また、この電源ラインとＧＮＤとの間にはツェナーダイオード４５と平滑コンデンサ４６が接続される。また、出力端子６ｂとｐＭＯＳトランジスタＴ１のドレインとの間には、ダイオード４２と、抵抗４４が接続される。

出力部１１は、抵抗１０に制御電流を流すことによりｐＭＯＳトランジスタＴ１をオンさせるｎｐｎトランジスタＴ４と、遮断回路としてｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートとｎｐｎトランジスタＴ４との間に接続されるｎＭＯＳトランジスタＴ５とを備えている。ｎＭＯＳトランジスタＴ５のゲートには、入力端子７を介して５Ｖ系の制御信号が入力される。すなわち、ｎＭＯＳトランジスタＴ５は、制御信号がＬＥＤ４を消灯制御するＬのときに同時にオフすることで、抵抗１０とｎｐｎトランジスタＴ４との間を流れる電流を完全に遮断するために設けられている。

次に、制御部１２は、５Ｖ電源Ｖ_Ｃで動作し、入力端子７に接続されるインバータ８と、インバータ８により駆動されるｎＭＯＳトランジスタＴ２と、定電流源９と、ｎｐｎトランジスタＴ３とを備えている。ｎｐｎトランジスタＴ３のベースとコレクタとの間は短絡しており、定電流源９とともに定電流回路が構成されている。また、ｎｐｎトランジスタＴ３のベースと出力部１１のｎｐｎトランジスタＴ４のベースが接続されることで、２つのｎｐｎトランジスタＴ３，Ｔ４には定電流源９が流す電流と同じ量の電流が流れるカレントミラー回路が構成されている。

また、ｎｐｎトランジスタＴ３はＧＮＤにエミッタ接地されており、同じくＧＮＤにソース接地するｎＭＯＳトランジスタＴ２のドレインがｎｐｎトランジスタＴ３のコレクタに接続している。

これにより、入力端子７からの制御信号がＨのときには、インバータ８で反転されたオフ電圧によりｎＭＯＳトランジスタＴ２がオフするため、定電流源９と同じ量の電流が抵抗１０に流れゲートソース間にオン電圧が生じることによりｐＭＯＳトランジスタＴ１がオンする。したがって、バッテリ電源Ｖ_ＢとＬＥＤ４との間に通電回路が形成され、ＬＥＤ４が点灯する。

また、制御信号がＬのときには、インバータ８で反転されたオン電圧によりｎＭＯＳトランジスタＴ２がオンする。このため、トランジスタＴ３のコレクタがＧＮＤに接地した状態になるとともに、２つのｎｐｎトランジスタＴ３，Ｔ４のベースの電流がｎＭＯＳトランジスタＴ２を介してＧＮＤに流れるため、これらのトランジスタＴ３，Ｔ４はオフする。更に、抵抗１０とｎｐｎトランジスタＴ４との間のｎＭＯＳトランジスタＴ５がＬの制御信号によりオフするため、ｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０には電流が流れなくなる。したがって、ｐＭＯＳトランジスタＴ１がオフすることで、ＬＥＤ４にはバッテリ電源Ｖ_Ｂからの電流が遮断される。

[第１の実施の形態の効果]
第１の実施の形態のスイッチング駆動回路１によれば、制御信号がＬＥＤ４を消灯させるオフ制御（Ｌ）のときには、ｎＭＯＳトランジスタＴ５がオフすることで抵抗１０とｎｐｎトランジスタＴ４との間の通電を遮断する。これにより、例えばＥＭＩの影響によりノイズ電流がカレントミラー回路等に誘起されたとしても、抵抗１０からはこのノイズ電流が流れ出すことがなくなる。したがって、消灯制御時のｐＭＯＳトランジスタＴ１にはオン電圧が発生せず、ＬＥＤ４の誤点灯を抑制し、また、確実に防ぐことができる。

[第２の実施の形態]
図２は、本発明の第２の実施の形態によるスイッチング駆動回路２の回路図である。このスイッチング駆動回路２は、出力部２１と、制御部２２とを備えている。

出力部２１は、ＬＥＤ４をオンオフさせるスイッチ素子であるｐＭＯＳトランジスタＴ１を備えている。ｐＭＯＳトランジスタＴ１のソースは、バッテリ電源Ｖ_Ｂからの１２Ｖの電源ラインに接続し、ｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０がこの１２Ｖの電源ラインにプルアップされている。また、出力部２１は、抵抗１０に制御電流を流すことによりｐＭＯＳトランジスタＴ１をオンさせるｎｐｎトランジスタＴ４を備えている。

出力部２１は、更にバイパス回路として、ｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０に並列するｐＭＯＳトランジスタＴ６と、ｐＭＯＳトランジスタＴ６を５Ｖ系の制御信号で駆動するためのｎＭＯＳトランジスタＴ７及び抵抗２３とを備えている。すなわち、ｐＭＯＳトランジスタＴ６のソースは１２Ｖの電源ラインに接続され、ドレインはｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに接続されている。抵抗２３はｐＭＯＳトランジスタＴ６のゲートソース間に接続されている。ｎＭＯＳトランジスタＴ７は、抵抗２３をドレイン負荷としてソース接地されて設けられている。

制御部２２は、５Ｖ電源Ｖ_Ｃで動作し、入力端子７に接続されるインバータ８と、ｎＭＯＳトランジスタＴ２と、定電流源９と、ｎｐｎトランジスタＴ３とを備えている。インバータ８の出力は、ｎＭＯＳトランジスタＴ２，Ｔ７のゲートに接続し、これらのトランジスタをオンオフさせる。ｎｐｎトランジスタＴ３のベースとコレクタとの間は短絡しており、定電流源９とともに定電流回路が構成されている。また、ｎｐｎトランジスタＴ３のベースと出力部２１のｎｐｎトランジスタＴ４のベースが接続されることで、２つのｎｐｎトランジスタＴ３，Ｔ４には定電流源９が流す電流と同じ量の電流が流れるカレントミラー回路が構成されている。

また、制御信号がＬのときには、インバータ８で反転されたオン電圧によりｎＭＯＳトランジスタＴ２がオンする。このため、トランジスタＴ３のコレクタがＧＮＤに接地した状態になるとともに、２つのｎｐｎトランジスタＴ３，Ｔ４のベースの電流がｎＭＯＳトランジスタＴ２を介してＧＮＤに流れるため、これらのトランジスタＴ３，Ｔ４はオフする。更に、インバータ８のＨの出力でｎＭＯＳトランジスタＴ７がオンし、抵抗２３に電流が流れる。したがって、ｐＭＯＳトランジスタＴ６がオンし、その低いオン抵抗により抵抗２３が電気的に短絡される。

[第２の実施の形態の効果]
第２の実施の形態のスイッチング駆動回路２によれば、制御信号がＬＥＤ４を消灯させるオフ制御（Ｌ）のときには、ｐＭＯＳトランジスタＴ６がオンして抵抗２３が電気的に短絡される。これにより、例えばＥＭＩの影響によりノイズ電流がｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０に誘起されたとしても、ｐＭＯＳトランジスタＴ６を介してＧＮＤに逃がされる。したがって、消灯制御時にｐＭＯＳトランジスタＴ１がオンすることによるＬＥＤ４の誤点灯を抑制し、また、確実に防ぐことができる。

[第３の実施の形態]
図３は、本発明の第３の実施の形態によるスイッチング駆動回路３の回路図である。このスイッチング駆動回路３は、出力部３１と、制御部３２とを備えている。

出力部３１は、ＬＥＤ４をオンオフさせるスイッチ素子であるｐＭＯＳトランジスタＴ１を備えている。ｐＭＯＳトランジスタＴ１のソースは、バッテリ電源Ｖ_Ｂからの１２Ｖの電源ラインに接続し、ｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０がこの１２Ｖの電源ラインにプルアップされている。

出力部３１は、抵抗１０に制御電流を流すことによりｐＭＯＳトランジスタＴ１をオンさせるｎｐｎトランジスタＴ４と、遮断回路としてｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートとｎｐｎトランジスタＴ４との間に接続されるｎＭＯＳトランジスタＴ５とを備えている。ｎＭＯＳトランジスタＴ５のゲートには、入力端子７を介して５Ｖ系の制御信号が入力される。

出力部３１は、更にバイパス回路として、ｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０に並列するｐＭＯＳトランジスタＴ６と、ｐＭＯＳトランジスタＴ６を５Ｖ系の制御信号で駆動するためのｎＭＯＳトランジスタＴ７及び抵抗２３とを備えている。すなわち、ｐＭＯＳトランジスタＴ６のソースは１２Ｖの電源ラインに接続され、ドレインはｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに接続されている。抵抗２３はｐＭＯＳトランジスタＴ６のゲートソース間に接続されている。ｎＭＯＳトランジスタＴ７は、抵抗２３をドレイン負荷としてソース接地されて設けられている。

制御部３２は、５Ｖ電源Ｖ_Ｃで動作し、入力端子７に接続されるインバータ８と、ｎＭＯＳトランジスタＴ２と、定電流源９と、ｎｐｎトランジスタＴ３とを備えている。インバータ８の出力は、ｎＭＯＳトランジスタＴ２，Ｔ７のゲートに接続し、これらのトランジスタをオンオフさせる。ｎｐｎトランジスタＴ３のベースとコレクタとの間は短絡しており、定電流源９とともに定電流回路が構成されている。また、ｎｐｎトランジスタＴ３のベースと出力部３１のｎｐｎトランジスタＴ４のベースが接続されることで、２つのｎｐｎトランジスタＴ３，Ｔ４には定電流源９が流す電流と同じ量の電流が流れるカレントミラー回路が構成されている。

また、制御信号がＬのときには、インバータ８で反転されたオン電圧によりｎＭＯＳトランジスタＴ２がオンする。このため、トランジスタＴ３のコレクタがＧＮＤに接地した状態になるとともに、２つのｎｐｎトランジスタＴ３，Ｔ４のベースの電流がｎＭＯＳトランジスタＴ２を介してＧＮＤに流れるため、これらのトランジスタＴ３，Ｔ４はオフする。

また、制御信号がＬのときには、抵抗１０とｎｐｎトランジスタＴ４との間のｎＭＯＳトランジスタＴ５がＬの制御信号によりオフするため、ｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０には電流が流れなくなる。更に、インバータ８のＨの出力でｎＭＯＳトランジスタＴ７がオンし、抵抗２３に電流が流れる。したがって、ｐＭＯＳトランジスタＴ６がオンし、その低いオン抵抗により抵抗２３が電気的に短絡される。

[第３の実施の形態の効果]
第３の実施の形態のスイッチング駆動回路３によれば、制御信号がＬＥＤ４を消灯させるオフ制御（Ｌ）のときには、ｎＭＯＳトランジスタＴ５がオフすることで抵抗１０とｎｐｎトランジスタＴ４との間の通電を遮断する。これと同時にｐＭＯＳトランジスタＴ６がオンして抵抗２３が電気的に短絡されることにより、例えばＥＭＩの影響によりノイズ電流がｐＭＯＳトランジスタＴ１のゲートソース間の抵抗１０やカレントミラー回路等に誘起されたとしても、抵抗１０にはノイズ電流が流れずオン電圧は生じない。したがって、消灯制御時にｐＭＯＳトランジスタＴ１がオンすることによるＬＥＤ４の誤点灯を抑制し、また、確実に防ぐことができる。

以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

１，２，３…スイッチング駆動回路、４…ＬＥＤ、５…抵抗、６ａ…電源端子、６ｂ…出力端子、７…入力端子、８…インバータ、９…定電流源、１０…抵抗、１１，２１，３１…出力部、１２，２２，３２…制御部、４１，４２…ダイオード、４３，４４…抵抗、Ｔ１…ｐＭＯＳトランジスタ、Ｔ２…ｎＭＯＳトランジスタ、Ｔ３，Ｔ４…ｎｐｎトランジスタ、Ｔ５…ｎＭＯＳトランジスタ、Ｔ６…ｐＭＯＳトランジスタ、Ｔ７…ｎＭＯＳトランジスタ、Ｖ_Ｂ…バッテリ電源、Ｖ_Ｃ…５Ｖ電源

Claims

外部の機器をオンオフ動作させるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子にオン電圧を発生させる抵抗と、
前記抵抗に電流を供給する制御部と、
前記制御部が前記スイッチ素子をオフに制御するときに前記抵抗及び前記制御部との間の通電を遮断する遮断回路と、
を有することを特徴とするスイッチング駆動回路。
前記制御部が前記スイッチ素子をオフに制御するときに、前記抵抗を電気的に短絡させるバイパス回路を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング駆動回路。