JP2013221415A - 負荷駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 より簡素な構成で低インピーダンスの負荷を適切に駆動できる負荷駆動回路を提供する。
【解決手段】 電源部３と接地部４との間を導通させて負荷を駆動させるための負荷電流Ｉを通電させるスイッチ素子Ｔｒ１と、スイッチ素子Ｔｒ１のオン／オフを切り換えるための第１の制御信号Ｓ１を出力する制御手段５と、負荷ＩＮＪに通電された負荷電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｒ１を検出する電圧検出部Ｒ１と、検出電圧Ｖｒ１と基準電圧部１２から出力された一定の基準電圧Ｖｒｅｆとを比較した比較結果を表す信号を出力する比較回路１１と、比較回路１１から出力された信号に応じ、スイッチ素子Ｔｒ１への第１の制御信号Ｓ１の入力を許可する入力許可回路２０と、負荷ＩＮＪの駆動を開始した後、その駆動状態を維持可能な定電流を通電するために、負荷の電圧Ｖを規制する電圧規制回路３０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、負荷を駆動するための負荷駆動回路に関し、特に、低インピーダンスの負荷を駆動するための負荷駆動回路に関するものである。

低インピーダンスの負荷として、例えば、圧縮天然ガスを燃料とする内燃機関の燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）を駆動する場合、以下のような駆動制御が実行される。まず、インジェクタに大電流を通電させることによって、インジェクタを迅速に開弁して燃料の噴射を開始する。次いで、所要量の燃料が噴射されるまで、一定の大きさの電流を通電させ、インジェクタを開弁した状態に維持する。

このような駆動制御を実行する従来の負荷駆動回路として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この負荷駆動回路は、電源とグランドの間において、電源側から順に直列に接続されたソレノイド、スイッチ素子および電流検出抵抗を備えている。スイッチ素子は、指令手段からの指令１、および比較器からの出力信号に応じてオン／オフされ、それに応じて、負荷として設けられたソレノイドが駆動される。

比較器は、電流検出抵抗の電圧と、基準電圧発生器から出力された電圧との比較結果を表す信号を出力する。基準電圧発生器は、互いに電圧の異なる２つの基準電源を有しており、比較器に基準電圧として入力される電圧が、指令手段からの指令２に基づき、スイッチによって切り換えられる。また、負荷駆動回路は、ソレノイドを駆動するための電圧を規定する回路を備えており、これは、指令１によってオン／オフされるトランジスタ、およびツェナーダイオードなどで構成されている。

このような負荷駆動回路では、まず、指令１および指令２が同時に出力され、スイッチ素子がオンされることによって、電流が通電されてソレノイドの駆動が開始される。所定時間が経過すると、指令２によってスイッチが制御され、比較器に入力される基準電圧が切り換わることにより、電流検出抵抗からのより低い電圧で出力信号が切り換わるように、比較回路が制御される。

電流検出抵抗からの電圧が切換え後の基準電圧よりも大きくなると、比較器からの出力信号が切り換わり、それに伴ってスイッチ素子がオフされる。それにより、ソレノイド電流がトランジスタ側に流れ、電流検出抵抗への通電が停止される。

電流検出抵抗への通電が停止されたことで、比較器からの出力が切り換わり、それに伴ってスイッチ素子が再度オンされることで、電流検出抵抗への通電が再開される。以上の動作を繰り返すことで、第２スイッチ素子のオン／オフが反復され、それに応じて擬似的にほぼ一定の電流が生成されてソレノイドに通電されることによって、ソレノイドが駆動された状態に維持される。

特公平７−７０３９２号公報

しかし、上述した特許文献に係る負荷駆動回路では、基準電圧発生器に入力される基準電圧をスイッチで切り換えているので、以下に述べるような問題が生じる。すなわち、機械的なスイッチを用いた場合、接点の溶着などにより信頼性が低下するおそれや、スイッチを構成する素子の実装に比較的、大きなスペースを要することから負荷駆動回路全体のサイズが大きくなってしまうおそれがある。

また、半導体素子による電子的なスイッチを用いた場合、ＯＮ抵抗や温度特性などの素子の特性のばらつきによって、基準電源からスイッチへの入力電圧と、スイッチから比較器への出力電圧との間にばらつきが発生し、比較器での比較を適切に実行できないおそれがある。また、スイッチによる基準電圧の切換えを実行するための切換え回路を必要とすることから、その分、負荷駆動回路を構成する素子数の増大を招き、負荷駆動回路全体としての回路規模が大きくなってしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、より簡素な構成で低インピーダンスの負荷を適切に駆動できる負荷駆動回路を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明に係る負荷駆動回路は、負荷の電圧に応じて、電源から当該電源の電圧よりも低電圧の接地部に通電される負荷電流によって、前記負荷を駆動するための負荷駆動回路であって、前記電源と前記接地部の間に設けられ、オンされることにより前記電源と前記接地部との間を導通させて前記負荷電流を通電させるスイッチ素子と、当該スイッチ素子のオン／オフを切り換えるための第１の制御信号を出力する制御手段と、前記負荷電流に応じた電圧を検出電圧として検出する電圧検出部と、当該検出された検出電圧と比較するための一定の基準電圧を出力する基準電圧部と、前記検出電圧と前記基準電圧とを比較した比較結果を表す信号を出力する比較回路と、当該比較回路から出力された信号に応じて、前記スイッチ素子への前記第１の制御信号の入力を許可する入力許可回路と、前記負荷の駆動を開始した後、当該負荷を駆動状態に維持可能な定電流を前記負荷電流として通電するために、前記負荷の電圧を規制する電圧規制回路と、を備えていることを特徴とする。

この負荷駆動回路によれば、電源と電源の電圧よりも低電圧の接地部との間に設けられたスイッチ素子に、制御手段からの第１の制御信号が入力されることにより、スイッチ素子がオン／オフされる。スイッチ素子がオンされ、負荷の電圧に応じて負荷電流が電源から接地部に通電されると、負荷が駆動される。

また、負荷電流の大きさに応じて電圧検出部で検出された検出電圧と、基準電圧部から出力された一定の基準電圧とが、比較回路において比較され、比較結果を表す信号が比較回路から出力される。そして、比較回路から出力された信号に応じて、第１の駆動信号のスイッチ素子への入力が、入力許可回路によって許可される。すなわち、負荷電流の大きさが変化するのに応じて、スイッチ素子のオン／オフが切り換えられる。

また、負荷の駆動が開始された後、負荷を駆動した状態に維持可能な定電流が通電されるように、電圧規制回路によって負荷の電圧が規制される。負荷電流に応じた検出電圧には、負荷の電圧による影響が反映されるので、負荷の電圧を規制することによって、比較回路での一定の基準電圧との比較結果が変化する。それにより、スイッチ素子のオン／オフのタイミングが、負荷の電圧の規制を行う前後で変化し、その結果、負荷を駆動状態に維持可能な一定の負荷電流を通電させることが可能になる。

以上のように、電圧規制回路による負荷の電圧の規制の前後で、検出電圧が変化するので、一定の基準電圧との比較によって、一定の負荷電流を生成するための適切な比較結果を得ることができる。したがって、基準電圧の切換えを行うためのスイッチや切換え回路などを省略でき、負荷駆動回路を全体としてより簡素に構成することができる。また、低インピーダンスの負荷を駆動するのに適切な電流波形を得ることができる。

第１実施形態に係る負荷駆動回路を示す回路図である。 図１の回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。 第２実施形態に係る負荷駆動回路を示す回路図である。

以下、本発明の第１実施形態に係る負荷駆動回路について、図面を参照しながら説明する。本実施形態による負荷駆動回路１は、圧縮天然ガスを燃料とする内燃機関（以下「エンジン」という）を搭載した車両（いずれも図示せず）に設けられており、この車両は、図１に示すように、エンジンを制御するための電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）２を備えている。

エンジンは、低インピーダンスの負荷として、燃料を噴射するための複数のインジェクタＩＮＪを有しており、負荷駆動回路１は、インジェクタＩＮＪごとに設けられている（いずれも１つのみ図示）。負荷駆動回路１は、バッテリ（図示せず）の電圧を電源の電圧ＶＢとして出力する電源部３（電源）と、ＥＣＵ２にグランドとして設けられ、電源の電圧ＶＢよりも低電圧の電圧ＧＮＤを有する接地部４と、両者３、４の間において、電源部３側から順に直列に接続されたコイルＬ、第１スイッチ素子Ｔｒ１（スイッチ素子）、および電流検出抵抗として設けられた第１抵抗Ｒ１（電圧検出部）などを備えている。

コイルＬは、インジェクタＩＮＪの構成部品の１つとして設けられている。また、第１スイッチ素子Ｔｒ１は、例えばｎｐｎ型のバイポーラトランジスタで構成されており、そのコレクタがコイルＬに接続され、エミッタが第１抵抗Ｒ１に接続されている。

また、負荷駆動回路１は、ＥＣＵ２に設けられたマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）５を備えている。マイコン５は本実施形態において、制御手段を構成するものであり、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどを有している（いずれも図示せず）。ＣＰＵには、各種の信号が、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、入力され、ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、各種の制御処理を実行する。

マイコン５は、第２抵抗Ｒ２を介して第１スイッチ素子Ｔｒ１のベースに接続されており、所定のデューティ比のパルス幅変調信号（以下「ＰＷＭ信号」という）を第１の制御信号Ｓ１として、第１スイッチ素子Ｔｒ１に出力する。第１スイッチ素子Ｔｒ１は、そのベースに入力された第１の制御信号Ｓ１に基づく電圧によってオン／オフされる。第１スイッチ素子Ｔｒ１がオンされると、電源部３と接地部４の間が導通され、インジェクタＩＮＪを駆動するための負荷電流Ｉが、電源部３から接地部４に通電される。

また、負荷駆動回路１は、ＥＣＵ２に設けられた電流フィードバック回路１０を備えている。この電流フィードバック回路１０は、上述した第１抵抗Ｒ１に通電される負荷電流Ｉに応じて、第１スイッチ素子Ｔｒ１のオン／オフを切り換えるためのものであり、第１抵抗Ｒ１、コンパレータ１１（比較回路）および入力許可回路２０などを有している。

第１抵抗Ｒ１に通電される負荷電流Ｉに応じた第１抵抗Ｒ１の電圧（以下「検出電圧」という）Ｖｒ１は、コンパレータ１１の非反転入力端子に入力される。また、反転入力端子側には直流電源１２（基準電圧部）が設けられており、その負極は接地部４に接地され、正極はコンパレータ１１の反転入力端子に接続されている。直流電源１２の一定の電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆとしてコンパレータ１１の反転入力端子に入力される。コンパレータ１１は、検出電圧Ｖｒ１と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較した結果を表す信号を出力する。具体的には、検出電圧Ｖｒ１が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低いときには電圧レベルの低い（以下「Ｌｏ」という）信号を出力する一方、検出電圧Ｖｒ１が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高いときには、電圧レベルの高い（以下「Ｈｉ」という）信号を出力する。

入力許可回路２０は、ＡＮＤ回路１３および第２スイッチ素子Ｔｒ２などを有している。上述したコンパレータ１１から出力された信号、およびマイコン５からの第１の制御信号Ｓ１は、ＡＮＤ回路１３に入力される。また、ＡＮＤ回路１３には、マイコン５から出力され、第１の制御信号Ｓ１とは別個の信号が、第２の制御信号Ｓ２として入力される。また、ＡＮＤ回路１３の出力端子と入力端子の間には、単安定フリップフロップ１４が設けられている。

ＡＮＤ回路１３は、上述したコンパレータ１１からの信号と、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２と、単安定フリップフロップ１４から出力された信号がいずれもＨｉのときに、Ｈｉの信号を出力する。一方、これらの信号のうちのいずれか１つでもＬｏのときには、Ｌｏの信号を出力する。

また、第２スイッチ素子Ｔｒ２はｎｐｎ型のバイポーラトランジスタで構成されており、そのコレクタは第２抵抗Ｒ２および第１スイッチ素子Ｔｒ１の間の中間端子２１に接続され、エミッタは接地部４に接地されている。また、そのベースには、ＡＮＤ回路１３の出力端子が第３抵抗Ｒ３を介して接続されており、第２スイッチ素子Ｔｒ２は、ＡＮＤ回路１３から出力された信号がＨｉのときにオンされる一方、Ｌｏのときにオフされる。

また、第１スイッチ素子Ｔｒ１のベース側の端子とコレクタ側の端子との間には、第１ツェナーダイオードＺＤ１が設けられており、そのアノードがベース側の端子に、カソードがコレクタ側の端子に、それぞれ接続されている。この第１ツェナーダイオードＺＤ１は、電源の電圧ＶＢよりも高い所定のツェナー電圧Ｖｚ１（例えば１００Ｖ）を有している。

また、負荷駆動回路１は電圧切換え回路３０（電圧規制回路）を備えている。電圧切換え回路３０は、インジェクタＩＮＪのコイルＬ１に並列に設けられた第３スイッチ素子Ｔｒ３およびダイオードＤを有している。両者Ｄ、Ｔｒ３は、互いに直列に接続されており、電源部３側にダイオードＤが配置され、そのカソードが電源部３側に、アノードが第３スイッチ素子Ｔｒ３にそれぞれ接続されている。

第３スイッチ素子Ｔｒ３は、例えばｐｎｐ型のバイポーラトランジスタで構成されており、そのコレクタがダイオードＤのアノードに接続されている。また、電圧切換え回路３０は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタで構成された第４スイッチ素子Ｔｒ４を有しており、そのコレクタは、第４抵抗Ｒ４を介して第３スイッチ素子Ｔｒ３のベースに接続され、エミッタは接地部４に接地されている。

また、第４スイッチ素子Ｔｒ４のベースには、第２の制御信号Ｓ２が、第５抵抗Ｒ５を介して入力され、第４スイッチ素子Ｔｒ４は第２の制御信号Ｓ２に応じてオン／オフされる。また、第３スイッチ素子Ｔｒ３のコレクタ側およびベース側の端子の間には、第２ツェナーダイオードＺＤ２が設けられており、そのアノードがコレクタ側に、カソードがベース側にそれぞれ接続されている。

以下、上述した負荷駆動回路１の動作の一例を、図２を参照しながら説明する。同図は、インジェクタＩＮＪによる一回の燃料噴射を実行する際のタイミングチャートである。この負荷駆動回路１では、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２がいずれもＬｏのときには、第１〜第４スイッチ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４はいずれもオフされており、この状態から、インジェクタＩＮＪの駆動要求に応じ、タイミングｔ１において第１の制御信号Ｓ１がＬｏからＨｉに切り換えられると、まず、第１の制御信号Ｓ１に基づく電流が第１スイッチ素子Ｔｒ１のベースに入力され、第１スイッチ素子Ｔｒ１がオンされる。

これにより、電源部３と接地部４の間の導通が確保され、電源部３から接地部４に、コイルＬ、第１スイッチ素子Ｔｒ１および第１抵抗Ｒ１を順に経由して負荷電流Ｉが流れる。この負荷電流Ｉの大きさは徐々に増大し、それに従って、コイルＬ１に生じた磁界もまた、強くなる。それにより、インジェクタＩＮＪが駆動され、迅速に開弁されることによって、燃料の噴射が開始される。また、タイミングｔ１において電源部３が接地部４に電気的に接続されたことにより、コイルＬ１の電圧（以下「負荷電圧」という）Ｖ（負荷の電圧）は、接地部４の電圧ＧＮＤにより近い電圧Ｖｏまで低下する。

次いで、タイミングｔ１から所定時間が経過したタイミングｔ２において、負荷電流Ｉの電流値が第１の電流値Ａ１に達するように、第１の制御信号Ｓ１がＬｏに切り換えられると、第１スイッチ素子Ｔｒ１がオフされ、電源部３と接地部４の間の導通が遮断される。このとき、コイルＬのインダクタンスによって、負荷電圧Ｖが一時的に急に上昇し、ツェナー電圧Ｖｚ１に達すると、第１スイッチ素子Ｔｒ１がオンされ、これを介して電流が流れる。その結果、負荷電圧Ｖおよび負荷電流Ｉが急激に減衰する。

タイミングｔ２直後のタイミングｔ３において、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２がいずれもＨｉに切り換えられると、タイミングｔ１のときと同様、負荷電圧Ｖが電圧Ｖｏに低下する。また、第４スイッチ素子Ｔｒ４がオンされるのに応じて、第３スイッチ素子Ｔｒ３もまたオンされる。

このような状態で第１抵抗Ｒ１に通電される負荷電流Ｉが大きくなるのに伴って、検出電圧Ｖｒ１も次第に高くなり、検出電圧Ｖｒ１が基準電圧Ｖｒｅｆを上回ると、コンパレータ１１から出力される信号の電圧レベルがＬｏからＨｉに切り換えられる。また、単安定フリップフロップ１４の出力は、ＡＮＤ回路１３からの出力信号がＨｉからＬｏに切り換えられたときから一定時間、Ｌｏに維持されている。したがって、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２とコンパレータ１１からの信号がいずれもＨｉで、ＡＮＤ回路１３からの出力信号が前回、Ｌｏに切り換えられたときから一定時間が経過しているときに、ＡＮＤ回路１３からの出力信号がＬｏからＨｉに切り換わる。それにより、第２スイッチ素子Ｔｒ２がオンされることによって、マイコン５における第１の制御信号Ｓ１の出力部と接地部４が第２スイッチ素子Ｔｒ２を介して導通され、第１スイッチ素子Ｔｒ１への第１の制御信号Ｓ１の入力が停止される結果、第１スイッチ素子Ｔｒ１がオフされる。

このように第１スイッチ素子Ｔｒ１がオフされたことと、マイコン５から出力された第２の制御信号Ｓ２がＨｉに切り換わっていることによって、負荷電流Ｉの通電経路が、電圧切換え回路３０の第３スイッチ素子Ｔｒ３およびダイオードＤ側に切り換わり、このときの負荷電圧Ｖの上限は、電圧Ｖａに規制される。この電圧Ｖａは、第３トランジスタＴｒ３およびダイオードＤによって規定され、ツェナー電圧Ｖｚ１よりも低い電圧になるように設定されている。

一方、第１抵抗Ｒ１に通電される負荷電流Ｉが停止することにより、検出電圧Ｖｒ１も低下し、コンパレータ１１からの出力がＬｏに切り換わる。これに伴い、ＡＮＤ回路１３からの出力信号もＬｏに切り換えられる結果、第２スイッチ素子Ｔｒ２がオフされ、第１スイッチ素子Ｔｒ１への第１の制御信号Ｓ１の入力が許可される。そして、第１スイッチ素子Ｔｒ１がオンされ、負荷電流Ｉの通電経路が第１スイッチ素子Ｔｒ１側に切り換わり、負荷電流Ｉが再度、大きくなるのに伴って、検出電圧Ｖｒ１も次第に高くなる。

上述したように、電圧Ｖａがツェナー電圧Ｖｚ１よりも低く設定されていることにより、第３スイッチ素子Ｔｒ３側に通電されていた負荷電流Ｉの減衰に関する応答性は、タイミングｔ２において、第１スイッチ素子Ｔｒ１側に通電されていた負荷電流Ｉの場合よりも低下している。その結果、第１スイッチ素子Ｔｒ１側に通電が再開された負荷電流Ｉの電流値および検出電圧Ｖｒ１は、より緩やかに上昇する。

以上のような動作が、タイミングｔ３からタイミングｔ４まで繰り返され、第１スイッチ素子Ｔｒ１のオン／オフの切換えが反復される。その結果、図２に示すように、タイミングｔ３からタイミングｔ４まで、ほぼ一定の負荷電流Ｉが擬似的に生成されてコイルＬ１に通電される。このときの負荷電流Ｉの電流値は、第１の電流値Ａ１よりも小さい第２の電流値Ａ２に維持される。第２の電流値Ａ２は、インジェクタＩＮＪを開弁した状態に維持するのに要する電流値として設定されており、第１スイッチ素子Ｔｒ１がオンされたときの電圧Ｖａに基づく負荷電流Ｉの応答性や、第１スイッチ素子Ｔｒ１のオン時間とオフ時間の比率に応じて、規定される。

そして、燃料噴射を停止させるために、タイミングｔ４において第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２をいずれもＬｏに切り換えると、各スイッチ素子がいずれもオフされる。それにより、タイミングｔ２のときと同様、コイルＬのインダクタンスにより、負荷電圧Ｖがツェナー電圧Ｖｚ１まで一時的に上昇した後、急激に減衰する。また、負荷電流Ｉもすぐに減衰してコイルＬへの通電が停止される。これにより、インジェクタＩＮＪが迅速に閉じられることによって、燃料噴射が停止される。

以上のように、第１実施形態に係る負荷駆動回路１によれば、負荷電流Ｉの電流値に応じた検出電圧Ｖｒ１と、一定の基準電圧Ｖｒｅｆとの比較結果に応じて、第２スイッチ素子Ｔｒ２をオン／オフすることにより、負荷電流Ｉを通電させるための第１スイッチ素子Ｔｒ１をオン／オフする。したがって、従来の負荷駆動回路のように、基準電圧を切り換えることにより比較結果を変化させて第１スイッチ素子Ｔｒ１をオン／オフする場合と比較して、基準電圧を切り換えるためのスイッチや回路が不要になるので、負荷駆動回路１を全体としてより簡素に構成することができ、負荷駆動回路１の製造コストを削減することができる。

また、電圧切換え回路３０を駆動するための第２の制御信号Ｓ２を、ＡＮＤ回路１３にも入力しているので、電圧切換え回路３０の駆動が開始されるタイミングが、ＡＮＤ回路１３からの出力に応じて第１スイッチ素子Ｔｒ１がオフされるタイミングから遅れないように、制御される。それにより、第１スイッチ素子Ｔｒ１がオフされたときに、負荷電流Ｉの通電経路を、第１スイッチ素子Ｔｒ１側から第３スイッチ素子Ｔｒ３側にスムーズに切り換えることができ、インジェクタＩＮＪの制御性を向上させることができる。

また、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２の双方をＡＮＤ回路１３に入力しているので、例えばタイミングｔ４において、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２の一方に遅れが生じたとしても、他方がＬｏに切り換えられることで第１スイッチ素子Ｔｒ１はタイミングｔ４において制御どおりにオフされる。このように、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２に基づくＡＮＤ回路１３からの信号に応じて、インジェクタＩＮＪを駆動することにより、両信号Ｓ１、Ｓ２のずれに起因するインジェクタＩＮＪの制御性の低下を抑制することができる。

また、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２の電圧レベルを、前述したタイミングでそれぞれ切り換えることによって、インジェクタＩＮＪを適切に駆動するための電流波形を得ることができる。具体的には、タイミングｔ１〜ｔ２にかけて、より大きな負荷電流ＩをコイルＬに通電させることにより、インジェクタＩＮＪを迅速に開弁させ、燃料噴射を速やかに開始することができる。また、タイミングｔ３〜ｔ４にかけて、より小さな一定の第２の電流値Ａ２の負荷電流Ｉを通電させることにより、電力消費を抑制しながら、インジェクタＩＮＪの開弁状態を確実に維持することができる。

また、ツェナー電圧Ｖｚ１が比較的、高い値に設定されているので、タイミングｔ２で第１スイッチ素子Ｔｒ１をオフしたときに、負荷電流Ｉを速やかに減衰させることができ、それにより、一定の第２の電流値Ａ２によるインジェクタＩＮＪの制御にスムーズに移行することができる。

また、電圧Ｖａがより低い値に設定されていることにより、タイミングｔ３〜ｔ４において第１スイッチ素子Ｔｒ１がオンされたときの負荷電流Ｉの応答性を低下させることができる。それにより、第１抵抗Ｒ１に通電される負荷電流Ｉの上昇速度をより緩やかにすることができ、コンパレータ１１での切換えのタイミングを遅らせ、ひいては第１スイッチ素子Ｔｒ１のオン／オフの切換えの頻度を低下させることができる。その結果、一定の第２の電流値Ａ２の負荷電流Ｉをより安定して生成することができる。また、負荷電圧Ｖの変動に伴うノイズの発生を抑制することができる。

図３は、第２実施形態に係る負荷駆動回路１ａを示している。この負荷駆動回路１ａは、上述した第１実施形態に係る負荷駆動回路１と比較して、電流フィードバック回路の構成が主に異なっている。以下、第１実施形態の負荷駆動回路１と共通の構成については同じ符号を用いて、第１実施形態との差異を中心として負荷駆動回路１ａについて説明する。

同図に示すように、本実施形態の負荷駆動回路１ａでは、第１スイッチ素子Ｔｒ１に代えて第５スイッチ素子Ｔｒ５が設けられている。この第５スイッチ素子Ｔｒ５は例えばｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴで構成されており、そのソースがコイルＬ側に、ドレインが第１抵抗Ｒ１側にそれぞれ接続されている。また、ゲートには、第１の制御信号Ｓ１が入力される。また、ソース側の端子に第１ツェナーダイオードＺＤ１のカソードが接続され、ゲート側の端子にアノードが接続されている。

また、第１抵抗Ｒ１に通電される電流の大きさに基づいて、検出電圧Ｖｒ１が電流検出回路４０によって検出される。電流検出回路４０は、検出電圧Ｖｒ１を次に述べるフィルタ回路５０に出力する。

フィルタ回路５０は、電流検出回路４０とコンパレータ１１の間に設けられている。フィルタ回路５０は、コンパレータ１１の非反転入力端子と電流検出回路４０の間に直列に接続された第６抵抗Ｒ６と、コンパレータ１１と第６抵抗Ｒ６の間の中間端子に一方の電極が接続され、他方の電極が接地されたコンデンサＣと、を有している。このフィルタ回路５０は、電流検出回路４０から出力された検出電圧Ｖｒ１の上昇速度を遅らせて、コンパレータ１１に検出電圧Ｖｒ１を入力する。また、本実施形態の入力許可回路２０ａでは、単安定フリップフロップ１４が省略されている。他の構成は、前述した第１実施形態と同様である。

以上の構成の負荷駆動回路１ａによれば、電流検出回路４０から出力された検出電圧Ｖｒ１は、フィルタ回路５０で安定化され、その分、遅れてコンパレータ１１に入力される。また、ＡＮＤ回路１３から出力された信号は、第１および第２の制御信号Ｓ１、Ｓ２とコンパレータ１１からの信号がいずれもＨｉのときに第２スイッチ素子Ｔｒ２をオンすることで第１の制御信号Ｓ１の第１スイッチ素子Ｔｒ１への入力を停止させる一方、いずれかの信号がＬｏのときには、第２スイッチ素子Ｔｒ２をオフすることで第１の制御信号Ｓ１の第１スイッチ素子Ｔｒ１への入力を許可する。

以上のように、第２実施形態に係る負荷駆動回路１ａは、前述した第１実施形態の負荷駆動回路１と同様に動作し、この負荷駆動回路１ａでは、第１実施形態の負荷駆動回路１と同様の効果を得ることができる。また、単安定フリップフロップ１４に代えて、構成のより単純なフィルタ回路５０が設けられているので、負荷駆動回路１ａを全体としてより簡素に構成することができる。

また、電圧切換え回路３０による負荷電流Ｉの応答性の低下に加え、フィルタ回路５０によってコンパレータ１１からの出力が切り換わるタイミングが遅れるので、タイミングｔ３〜ｔ４において、第１トランジスタＴｒ１がオンされるタイミングをさらに遅らせることができる。それにより、第１スイッチ素子Ｔｒ１のオン／オフの切換えの頻度をさらに低下させることができ、第２の電流値Ａ２の負荷電流Ｉをさらに安定して生成することができる。

なお、上述した第２実施形態の負荷駆動回路１ａでは、第１抵抗Ｒ１の電圧を検出電圧Ｖｒ１として検出してコンパレータ１１での比較に用いているが、第５スイッチ素子Ｔｒ５のオン抵抗に基づき、第５スイッチ素子Ｔｒ５のソース、ドレイン間の電圧を検出電圧として用いてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１、１ａ 負荷駆動回路
３ 電源部（電源）
４ 接地部
５ マイコン（制御手段）
１１ コンパレータ（比較回路）
１２ 基準電圧部
２０、２０ａ 入力許可回路
４０ 電流検出回路（電圧検出部）
３０ 電圧切換え回路（電圧規制回路）
ＩＮＪ インジェクタ（負荷）
Ｔｒ１ 第１スイッチ素子（スイッチ素子）
Ｒ１ 第１抵抗（電圧検出部）

Claims (4)

1. 負荷（ＩＮＪ）の電圧（Ｖ）に応じて、電源（３）から当該電源の電圧（ＶＢ）よりも低電圧の接地部（４）に通電された負荷電流（Ｉ）によって、前記負荷を駆動するための負荷駆動回路（１、１ａ）であって、
   前記電源と前記接地部の間に設けられ、オンされることにより前記電源と前記接地部との間を導通させて前記負荷電流を通電させるスイッチ素子（Ｔｒ１）と、
   当該スイッチ素子のオン／オフを切り換えるための第１の制御信号（Ｓ１）を出力する制御手段（５）と、
   前記負荷電流に応じた電圧を検出電圧（Ｖｒ１）として検出する電圧検出部（Ｒ１、４０）と、
   当該検出された検出電圧と比較するための一定の基準電圧（Ｖｒｅｆ）を出力する基準電圧部（１２）と、
   前記検出電圧と前記基準電圧とを比較した比較結果を表す信号を出力する比較回路（１１）と、
   当該比較回路から出力された信号に応じて、前記スイッチ素子への前記第１の制御信号の入力を許可する入力許可回路（２０、２０ａ）と、
   前記負荷の駆動を開始した後、当該負荷を駆動状態に維持可能な定電流を前記負荷電流として通電するために、前記負荷の電圧を規制する電圧規制回路（３０）と、
   を備えていることを特徴とする負荷駆動回路。
2. 前記制御手段は、前記電圧規制回路を駆動して前記負荷の電圧の規制を実行させるための第２の制御信号（Ｓ２）をさらに出力し、
   前記入力許可回路は、前記第２の制御信号にさらに応じて、前記スイッチ素子への前記第１の制御信号の入力を許可することを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動回路。
3. 前記入力許可回路は、前記第１の制御信号にさらに応じて、前記第１の制御信号の入力を許可することを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動回路。
4. 前記負荷は燃料を噴射するためのインジェクタであり、
   前記制御手段は、前記第１の制御信号により前記スイッチ素子をオンすることによって、前記インジェクタを駆動して燃料の噴射を開始させた後、前記第１および第２の制御信号により、前記入力許可回路および前記電圧規制回路を駆動することによって、前記インジェクタを駆動状態に維持することを特徴とする請求項３に記載の負荷駆動回路。

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