JP2017045216A - トランジスタ駆動回路及びモータ駆動回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】コスト及び実装スペースを削減しつつ、MOSFETのスイッチング動作の高速化を実現する。【解決手段】トランジスタ駆動回路10は、直流電源Eと直流モータMとの間に接続されたPチャネル型のMOSFET11を駆動するトランジスタ駆動回路であって、MOSFETのゲート電圧を制御する第1のトランジスタ12(第1のスイッチング素子)と、ダイオード14(整流素子)と、第2のトランジスタ13(第2のスイッチング素子)と、ツェナダイオード15(定電圧ダイオード)とを具備する。第2のトランジスタ13は、第1のトランジスタ12がオフのとき、直流電源EとMOSFET11のゲートとの間を導通させる。ツェナダイオード15は、第1のトランジスタ12がオンのとき、ダイオード14側から第1のトランジスタ12側への逆方向降伏が生じるように構成される。【選択図】図2
Description
本発明は、例えば、直流電源とモータ等の負荷との間に接続されたMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)を駆動するトランジスタ駆動回路及びこれを備えたモータ駆動回路に関する。
従来より、直流モータへの電力の供給及び遮断を切り替えるスイッチング素子として、Pチャネル型又はNチャネル型のパワーMOSFETが広く用いられており、電源と負荷との間に接続されたMOSFETを駆動するハイサイド駆動と、負荷とグランドとの間に接続されたMOSFETを駆動するローサイド駆動とが知られている。モータ電流が比較的大きい場合、典型的には、ハイサイド駆動方式が採用される(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、NチャネルMOSFETで直流モータをハイサイド駆動する場合、安定したスイッチング動作を実現するために、NチャネルMOSFETのゲート電圧を調整するための専用IC(Integrated Circuit)あるいは複雑な回路(例えば、ブートストラップ回路やチャージポンプ回路)が別途必要になる。したがって、この方式では、部品点数の増加によるコストの上昇が避けられない。
また、PチャネルMOSFETで直流モータをハイサイド駆動する場合、スイッチング動作の高速化を実現するためには、ソース・ゲート間に分圧用の抵抗素子を数多く並列接続させる必要がある。したがって、この方式では、回路の実装スペースが大型化し、更にはこれら抵抗素子からの発熱対策が別途必要となる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、コスト及び実装スペースを削減しつつ、MOSFETのスイッチング動作の高速化を実現することができるトランジスタ駆動回路及びこれを備えたモータ駆動回路を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るトランジスタ駆動回路は、直流電源と負荷との間に接続されたPチャネル型のMOSFETを駆動するトランジスタ駆動回路であって、第1のスイッチング素子と、整流素子と、第2のスイッチング素子と、定電圧ダイオードとを具備する。
上記第1のスイッチング素子は、上記MOSFETのゲート電圧を制御する。
上記整流素子は、上記MOSFETと上記第1のスイッチング素子との間に接続され、上記MOSFETから上記第1のスイッチング素子への電流の向きを順方向とする。
上記第2のスイッチング素子は、上記第1のスイッチング素子がオフ状態のとき、上記直流電源と上記ゲートとの間を導通させる。
上記定電圧ダイオードは、上記第1のスイッチング素子と上記整流素子との間もしくは前記第1のスイッチング素子とグランドとの間に接続され、上記第1のスイッチング素子がオン状態のとき、上記整流素子側から上記第1のスイッチング素子側への逆方向降伏が生じるように構成される。
上記第1のスイッチング素子は、上記MOSFETのゲート電圧を制御する。
上記整流素子は、上記MOSFETと上記第1のスイッチング素子との間に接続され、上記MOSFETから上記第1のスイッチング素子への電流の向きを順方向とする。
上記第2のスイッチング素子は、上記第1のスイッチング素子がオフ状態のとき、上記直流電源と上記ゲートとの間を導通させる。
上記定電圧ダイオードは、上記第1のスイッチング素子と上記整流素子との間もしくは前記第1のスイッチング素子とグランドとの間に接続され、上記第1のスイッチング素子がオン状態のとき、上記整流素子側から上記第1のスイッチング素子側への逆方向降伏が生じるように構成される。
上記トランジスタ駆動回路において、上記MOSFETをオフ状態からオン状態へ切り替えるときは、第1のスイッチング素子をオン状態にする。これにより、MOSFETのゲートに蓄積された電荷が、整流素子、定電圧ダイオード及び第1のスイッチング素子を介して放電される。その結果、ゲート電圧が低下し、ゲート・ソース間に一定以上の電位差が発生すると、MOSFETがオン状態に切り替わり、直流電源から負荷へ電力が供給される。
一方、上記MOSFETをオン状態からオフ状態へ切り替えるときは、第1のスイッチング素子をオフ状態にして、第2のスイッチング素子をオン状態に切り替え、直流電源と上記ゲートとの間を導通させる。これにより、MOSFETのゲート電圧が上昇し、ゲート・ソース間の電位差が一定以下となると、MOSFETがオフ状態に切り替わり、直流電源から負荷への電力供給が遮断される。
上記トランジスタ駆動回路によれば、MOSFETのターンオン動作の際に定電圧ダイオードが降伏するため、MOSFETの最大ゲート・ソース間電圧を超えることなく、ゲート入力容量の速やかな放電が可能となる。これにより、MOSFETのターンオン動作の高速化を実現することができる。一方、ターンオフ動作の際には第2のスイッチング素子を介して電源電圧をゲートに印加しているため、ゲート電圧の速やかな充電が可能となる。これにより、MOSFETのターンオフ動作の高速化を実現することができる。
さらに上記トランジスタ駆動回路によれば、MOSFETのゲート容量の放電ラインに定電圧ダイオードが介装されているため、放電後におけるMOSFETのゲート電圧は、整流素子の動作電圧と定電圧ダイオードの降伏電圧との和に相当する電位に維持される。これにより、MOSFETのオンオフ動作に伴うゲート電圧の変動幅が、定電圧ダイオードがない場合と比較して小さくなる。その結果、直流電源の電源電位がMOSFETのゲート・ソース間電圧の最大定格を超える場合においても、MOSFETの正常なスイッチング動作を確保することが可能となる。
上記負荷としては、典型的には、モータ等の電動機が挙げられるが、これに以外にもソレノイドバルブ等の他のアクチュエータにも適用可能である。
上記定電圧ダイオードは、典型的には、ツェナ―ダイオードで構成されるが、これ以外にも、ツェナ―効果を有する種々のダイオード、例えば、アバランシェダイオード等も適用可能である。
一方、本発明の一形態に係るモータ駆動回路は、Pチャネル型のMOSFETと、第1のスイッチング素子と、整流素子と、第2のスイッチング素子と、定電圧ダイオードとを具備する。
上記MOSFETチング素子は、直流電源と直流モータとの間に接続される。
上記第1のスイッチング素子は、上記MOSFETのゲート電圧を制御する。
上記整流素子は、上記MOSFETと上記第1のスイッチング素子との間に接続され、上記MOSFETから上記第1のスイッチング素子への電流の向きを順方向とする。
上記第2のスイッチング素子は、上記第1のスイッチング素子がオフ状態のとき、上記直流電源と上記ゲートとの間を導通させる。
上記定電圧ダイオードは、上記第1のスイッチング素子と上記整流素子との間もしくは前記第1のスイッチング素子とグランドとの間に接続され、上記第1のスイッチング素子がオン状態のとき、上記整流素子側から上記第1のスイッチング素子側への逆方向降伏が生じるように構成される。
上記MOSFETチング素子は、直流電源と直流モータとの間に接続される。
上記第1のスイッチング素子は、上記MOSFETのゲート電圧を制御する。
上記整流素子は、上記MOSFETと上記第1のスイッチング素子との間に接続され、上記MOSFETから上記第1のスイッチング素子への電流の向きを順方向とする。
上記第2のスイッチング素子は、上記第1のスイッチング素子がオフ状態のとき、上記直流電源と上記ゲートとの間を導通させる。
上記定電圧ダイオードは、上記第1のスイッチング素子と上記整流素子との間もしくは前記第1のスイッチング素子とグランドとの間に接続され、上記第1のスイッチング素子がオン状態のとき、上記整流素子側から上記第1のスイッチング素子側への逆方向降伏が生じるように構成される。
上記直流電源は、上記MOSFETのゲート・ソース間電圧の最大定格よりも大きい電源電圧を有していてもよい。
上記モータ駆動回路によれば、MOSFETのゲート容量の放電ラインに定電圧ダイオードが介装されているため、放電後におけるMOSFETのゲート電圧は、整流素子の動作電圧と定電圧ダイオードの降伏電圧との和に相当する電圧に維持される。これにより、MOSFETの正常なスイッチング動作を確保することができる。
上記モータ駆動回路によれば、MOSFETのゲート容量の放電ラインに定電圧ダイオードが介装されているため、放電後におけるMOSFETのゲート電圧は、整流素子の動作電圧と定電圧ダイオードの降伏電圧との和に相当する電圧に維持される。これにより、MOSFETの正常なスイッチング動作を確保することができる。
典型的には、上記直流電源の最大電圧をVbat、上記MOSFETのゲート・ソース間の最大定格をVmax、上記整流素子の動作電圧をVf、上記定電圧ダイオードの降伏電圧をVzとしたとき、Vmax≦Vz+Vf−Vbatの関係を満たすように各素子の動作パラメータが設定される。
本発明によれば、コスト及び実装スペースを削減しつつ、MOSFETのスイッチング動作の高速化を実現することが可能となる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ駆動回路を示す構成図である。
[モータ駆動回路]
本実施形態のモータ駆動回路100は、直流電源Eと直流モータMとの間に接続されたMOSFET11を駆動するトランジスタ駆動回路10を有する。本実施形態において、モータ駆動回路100は、例えば、ミキサ車に搭載されるが、勿論これに限られない。
本実施形態のモータ駆動回路100は、直流電源Eと直流モータMとの間に接続されたMOSFET11を駆動するトランジスタ駆動回路10を有する。本実施形態において、モータ駆動回路100は、例えば、ミキサ車に搭載されるが、勿論これに限られない。
直流電源Eは、リチウムイオン二次電池で構成され、その電源電圧は、例えば24〜30[V]である。直流電源Eは、ミキサ車のエンジンに連結された発電機と電気的に接続され、当該発電機で発電された電力を充電することが可能に構成される。
直流モータMは、直流電源Eを電力源として駆動され、例えば、ミキサ車のミキサドラムを回転させる油圧ポンプの駆動源として用いられる。直流モータMは、典型的には、ミキサ車のアイドリングストップ時に起動するように構成される。
トランジスタ駆動回路10は、後述するように、直流電源Eと直流モータMとの間に接続されたMOSFET11をオンオフ制御することで、直流電源Eから直流モータMへの電力供給及びその遮断を切り替えることが可能に構成される。
以下、トランジスタ駆動回路10の詳細について説明する。
(トランジスタ駆動回路)
トランジスタ駆動回路10は、第1のトランジスタ12(第1のスイッチング素子)と、第2のトランジスタ13(第2のスイッチング素子)と、ダイオード14(整流素子)と、ツェナダイオード15(定電圧ダイオード)とを有する。
トランジスタ駆動回路10は、第1のトランジスタ12(第1のスイッチング素子)と、第2のトランジスタ13(第2のスイッチング素子)と、ダイオード14(整流素子)と、ツェナダイオード15(定電圧ダイオード)とを有する。
本実施形態において、MOSFET11は、エンハンスメントPチャネル型パワーMOSFETで構成される。MOSFET11のゲートは、抵抗R2を介して第2のトランジスタ13のエミッタとダイオード14のアノードとにそれぞれ接続される。MOSFET11のソースは直流電源Eの正極に、ドレインは直流モータMにそれぞれ接続される。ゲート及びソースは、MOSFET11の入力容量を構成し、そのゲート・ソース間の定格電圧(耐圧)は、直流電源Eの電源電圧よりも低く、例えば、±20Vである。
第1のトランジスタ12は、MOSFET11のゲート電圧を制御するためのもので、本実施形態ではNPNバイポーラトランジスタで構成される。第1のトランジスタ12のベースは信号生成回路20に、コレクタは、ツェナダイオード15、ダイオード14及び抵抗R2を介して、MOSFET11のゲートに接続され、エミッタは、グランド(GND)に接続される。MOSFET11のゲートから抵抗R2、ダイオード14及びツェナダイオード15を介して第1のトランジスタ12に至る経路は、MOSFET11のゲート容量の放電ラインを構成する。
信号生成回路20は、図示しないコントローラからの制御信号に基づき直流モータMへの印加電圧に対応するPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成し、これを駆動信号として第1のトランジスタ12へ出力する。本実施形態において信号生成回路20は、直流モータMの起動開始から所定時間にわたって所定のデューティの駆動信号(Hレベル、Lレベル)を出力し、直流モータMの定常回転後は、連続通電となる駆動信号(Hレベル)を出力する。
第2のトランジスタ13は、NPNバイポーラトランジスタで構成され、そのコレクタとベースとの間には抵抗R1が接続されている。抵抗R1(第1の抵抗素子)は、第2のトランジスタ13のコレクタ(直流電源Eの正極)に接続される第1の端部と、ダイオード14とツェナダイオード15との間の放電ライン上に接続される第2の端部とを有する。抵抗R1は、第1のトランジスタ12がオン状態のときに、ツェナダイオード15及び第1のトランジスタ12への電流を制限し、第1のトランジスタ12がオフ状態のときに、第2のトランジスタ13へのベース電流を制限する機能を果たす。
第2のトランジスタ13のベースは、抵抗R1の第2の端部とダイオード14との間の放電ライン上に接続される。第2のトランジスタ13のコレクタは、MOSFET11のソース(直流電源Eの正極)に接続され、エミッタは、MOSFET11のゲートとダイオード14との間の放電ライン上に接続される。このように第2のトランジスタ13は、第1のトランジスタ12がオフ状態のとき(駆動信号がLレベルのとき)、抵抗R1とダイオード14によってベース電流が供給されることでオン状態に切り替わり、直流電源EとMOSFET11のゲートとの間を導通させることが可能に構成される。
本実施形態において、MOSFET11のゲートとダイオード14との間には抵抗R2(第2の抵抗素子)が介装されており、第2のトランジスタ13のエミッタは、抵抗R2を介して、MOSFET11のゲートと接続される。
MOSFET11のゲートとダイオード14との間に抵抗R2を介装することで、MOSFET11のターンオン速度およびターンオフ速度の調整を行うことができ、さらには、ターンオフ時およびターンオン時の外乱(ノイズ)の影響を排除することが可能となる。
ダイオード14は、MOSFET11のゲートと第1のトランジスタ12のコレクタとの間に接続され、MOSFET11から第1のトランジスタ12への電流の向きを順方向とする整流素子で構成される。ダイオード14の順方向の動作電圧は、例えば、0.6[V]である。また、ダイオード14は、抵抗R1の出力電流がMOSFET11へ流入することを阻止する機能をも有する。
一方、ツェナダイオード15は、抵抗R1の第2の端部(放電ラインとの接続点)と第1のトランジスタ12のコレクタとの間に接続される。ツェナダイオード15は、第1のトランジスタ12からダイオード14への電流の向きを順方向として設けられるが、第1のトランジスタ12がオン状態のとき(駆動信号がHレベルのとき)、ダイオード14側から第1のトランジスタ12側への逆方向電圧で降伏するように構成される。
上記逆方向電圧は、MOSFET11の最大定格(耐圧)以内に上記放電ラインを維持できる大きさに設定される。例えば、直流電源Eの最大電圧をVbat、MOSFET11のゲート・ソース間の最大定格をVmax、ダイオード14の動作電圧をVf、ツェナダイオード15の降伏電圧をVzとしたとき、
Vmax≦Vz+Vf−Vbat
の関係を満たすように各素子の動作パラメータが選定あるいは設定される。これにより、MOSFET11のゲート・ソース間電圧が最大定格以内に抑えられ、MOSFET11の安定したスイッチング動作を確保することが可能となる。本実施形態において、ツェナダイオード15の降伏電圧は約12[v]とされる。
Vmax≦Vz+Vf−Vbat
の関係を満たすように各素子の動作パラメータが選定あるいは設定される。これにより、MOSFET11のゲート・ソース間電圧が最大定格以内に抑えられ、MOSFET11の安定したスイッチング動作を確保することが可能となる。本実施形態において、ツェナダイオード15の降伏電圧は約12[v]とされる。
上記の例において、Vmax=−20Vであり、Vbatが24〜29Vに変動するような場合、Vz=12V、Vf=0.8Vのように設定される。このように各素子のパラメータを設定すれば、Vz+Vf−Vbat=−11.2〜−16.2Vとなり、Vbatが変動しても、Vmaxを下回ることはない。
[モータ駆動回路の動作]
次に、以上のように構成される本実施形態のモータ駆動回路100の典型的な動作について、図2A,Bを参照して説明する。
図2Aは、MOSFET11のターンオン動作の説明図、図2Bは、MOSFET11のターンオフ動作を説明図である。
次に、以上のように構成される本実施形態のモータ駆動回路100の典型的な動作について、図2A,Bを参照して説明する。
図2Aは、MOSFET11のターンオン動作の説明図、図2Bは、MOSFET11のターンオフ動作を説明図である。
信号生成回路20から第1のトランジスタ12へHレベルの駆動信号が入力されると、第1のトランジスタ12がオン状態に設定され、そのコレクタ・エミッタ間が導通する。これにより、ツェナダイオード15が降伏し、図2Aの実線A1で示す経路で電源電流が流れ、MOSFET11の入力容量が、図2Aの破線B1で示す経路で放電される。その結果、MOSFET11のゲート電圧が低下し、ゲート・ソース間の電圧(Vgs)に一定以上の電位差が発生すると、MOSFET11がオンとなり、直流電源Eから直流モータMへ電力が供給される。
なお、このときのMOSFET11のゲート・ソース間の電圧(Vgs)は、以下のようになる。
Vgs=Vz+Vf−Vbat ≧Vmax
なお、このときのMOSFET11のゲート・ソース間の電圧(Vgs)は、以下のようになる。
Vgs=Vz+Vf−Vbat ≧Vmax
一方、信号生成回路20から第1のトランジスタ12へLレベルの駆動信号が入力されると、第1のトランジスタ12がオフ状態に設定され、そのコレクタ・エミッタ間の導通が遮断される。これにより、図2Bの実線A2で示すように、抵抗R1の出力電流が第2のトランジスタ13のベースへ供給され、第2のトランジスタ13がオン状態に切り替えられる。このとき、ダイオード14は、抵抗R1の出力電流のMOSFET11側への流入を阻止する機能を果たす。また、第2のトランジスタ13がオン状態に切り替えられることで、図2Bの破線B2で示すように、MOSFET11のソース(直流電源Eの正極)とゲートとの間が導通し、当該ゲートへ電荷(Qgs)が蓄積され、ゲート容量が充電される。そして、ゲート電圧が上昇し、ゲート・ソース間の電圧(Vgs)がなくなると、MOSFET11がオフとなり、直流電源Wから直流モータMへの電力供給が遮断される。
本実施形態のトランジスタ駆動回路10によれば、MOSFET11のターンオン動作の際にツェナダイオード15の逆方向降伏が生じるため、MOSFET11の入力容量が速やかに放電され、ゲート・ソース間の電圧(Vgs)が急速に大きくなる。これにより、MOSFET11のターンオン動作の高速化を実現することができる。
一方、MOSFET11のターンオフ動作は、第2のトランジスタ13を介してMOSFET11のゲートにソース電位が印加されるため、MOSFET11のゲート容量の速やかな充電が可能となる。これによりMOSFET11のターンオフ動作の高速化を実現することができる。
さらに、本実施形態のトランジスタ駆動回路10によれば、MOSFET11の放電ラインにツェナダイオード15が介装されているため、放電後におけるMOSFET11のゲート電圧は、ダイオード14の動作電圧(Vf)とツェナダイオード15の降伏電圧(Vz)との和に相当する電位に維持される。これにより、MOSFET11のオンオフ動作に伴うゲート電圧の変動幅が、ツェナダイオード15がない場合と比較して小さくなる。その結果、直流電源Eの電源電位がMOSFET11のゲート・ソース間電圧の最大定格より大きい場合においても、MOSFET11の正常なスイッチング動作を確保することが可能となる。
しかも、本実施形態によれば、直流モータMの起動開始時において、信号生成回路20におけるPWM制御によりMOSFET11を高速スイッチング動作させるようにしているため、スイッチング損失に起因する発熱による損傷から、MOSFET11を効果的に保護することが可能となる。
図3は、比較例に係るトランジスタ駆動回路50を示す構成図である。
図3に示すように、比較例に係るトランジスタ駆動回路50は、直流電源と直流モータとの間に接続されるPチャネル型のMOSFET51と、MOSFET51のゲート電圧を制御するトランジスタ52と、MOSFET11のゲート・ソース間に接続された第1の抵抗群R11と、MOSFET51のゲートとスイッチング素子52との間に接続された第2の抵抗群R12とを有する。
なお、トランジスタ52は、Nチャネル型のMOSFETで構成され、第1及び第2の抵抗群R11,R12は、それぞれ複数の抵抗素子の並列接続体で構成される。MOSFET51の放電時におけるゲート電圧は、第1及び第2の抵抗群R11,R12の分圧比で設定される。
図3に示すように、比較例に係るトランジスタ駆動回路50は、直流電源と直流モータとの間に接続されるPチャネル型のMOSFET51と、MOSFET51のゲート電圧を制御するトランジスタ52と、MOSFET11のゲート・ソース間に接続された第1の抵抗群R11と、MOSFET51のゲートとスイッチング素子52との間に接続された第2の抵抗群R12とを有する。
なお、トランジスタ52は、Nチャネル型のMOSFETで構成され、第1及び第2の抵抗群R11,R12は、それぞれ複数の抵抗素子の並列接続体で構成される。MOSFET51の放電時におけるゲート電圧は、第1及び第2の抵抗群R11,R12の分圧比で設定される。
上記構成のトランジスタ駆動回路50においても同様に、トランジスタ52へHレベルの駆動信号が入力されると、MOSFET51はターンオン動作し、トランジスタ52へLレベルの駆動信号が入力されると、MOSFET51はターンオフ動作する。
しかしながら、比較例に係るトランジスタ駆動回路50は、以下のような問題がある。
第1に、MOSFET51のターンオン動作に際しては、MOSFET51のゲートに蓄えられた電荷は、第2の抵抗群R12を介して放電されるため、放電電流が小さく、したがって急速放電が困難である。同様に、ターンオフ動作に際しては、MOSFET51のゲートへは第1の抵抗群R11を介して電源側から充電されるため、充電電流が小さく、したがって急速充電が困難である。このため、比較例に係る構成では、MOSTFT51のスイッチング動作の高速化を実現することが非常に困難となる。
第2に、放電時あるいは充電時の電流量を確保するため、第1及び第2の抵抗群R11,R12を構成する抵抗素子の並列数を増加させると、回路基板の大型化を招くとともに、各抵抗群R11,R12からの発熱量も増加することから、基板の十分な放熱性を確保する必要がある。
第1に、MOSFET51のターンオン動作に際しては、MOSFET51のゲートに蓄えられた電荷は、第2の抵抗群R12を介して放電されるため、放電電流が小さく、したがって急速放電が困難である。同様に、ターンオフ動作に際しては、MOSFET51のゲートへは第1の抵抗群R11を介して電源側から充電されるため、充電電流が小さく、したがって急速充電が困難である。このため、比較例に係る構成では、MOSTFT51のスイッチング動作の高速化を実現することが非常に困難となる。
第2に、放電時あるいは充電時の電流量を確保するため、第1及び第2の抵抗群R11,R12を構成する抵抗素子の並列数を増加させると、回路基板の大型化を招くとともに、各抵抗群R11,R12からの発熱量も増加することから、基板の十分な放熱性を確保する必要がある。
これに対して、図1に示す本実施形態のトランジスタ駆動回路10によれば、MOSFET11のターンオン動作時において、ツェナダイオード15の逆方向降伏(ツェナ効果)を利用しているため、MOSFET11の放電電流が増加し、これによりMOSFET11の急速放電が可能となる。一方、MOSFET11のターンオフ動作時において、オン状態に切り替えられた第2のトランジスタ13を介してMOSFET11のゲート容量へ電荷を充電するようにしているため、充電電流が増加し、これによりMOSFET11の急速充電が可能となる。
したがって、本実施形態によれば、比較例において必要とされた第1,第2の抵抗群R11,R12がいずれも不要となり、これにより実装スペース及び発熱量を抑制できるとともに、ターンオン/ターンオフ双方のスイッチング動作の高速化を実現することができることになる。しかも、本実施形態によれば、第2のトランジスタ13、ダイオード14、ツェナダイオード15等の汎用部品が用いられているため、専用部品が不要であり、したがって回路の製造コストの削減を図ることが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば以上の実施形態では、定電圧ダイオードとして、ツェナダイオード15が用いられたが、これ以外にも、ツェナ―効果を有する種々のダイオード、例えば、アバランシェダイオード等も適用可能である。
また、以上の実施形態では、ツェナダイオード15は、第1のトランジスタ12とダイオード14との間に接続されたが、これに代えて、第1のトランジスタ12とグランドとの間(第1のトランジスタ12のエミッタとそれに接続されるグランド(GND)との間)に接続されてもよい。このような構成によっても、上述と同様の作用効果を得ることができる。
また、以上の実施形態では、直流モータの駆動回路を例に挙げて説明したが、例えばソレノイドバルブ等のアクチュエータの駆動回路にも本発明は適用可能である。
さらに以上の実施形態では、直流電源がMOSFET11のゲート・ソース間電圧の最大定格(耐圧)よりも大きい電源電位を有する場合について説明したが、勿論これに限られず、上記最大定格よりも小さい電源電位を有する直流電源が用いられてもよい。
10…トランジスタ駆動回路
11…MOSFET
12…第1のトランジスタ(第1のスイッチング素子)
13…第2のトランジスタ(第2のスイッチング素子)
14…ダイオード(整流素子)
15…ツェナダイオード(定電圧ダイオード)
20…信号生成回路
100…モータ駆動回路
E…直流電源
M…直流モータ(負荷)
R1…第1の抵抗素子
R2…第2の抵抗素子
11…MOSFET
12…第1のトランジスタ(第1のスイッチング素子)
13…第2のトランジスタ(第2のスイッチング素子)
14…ダイオード(整流素子)
15…ツェナダイオード(定電圧ダイオード)
20…信号生成回路
100…モータ駆動回路
E…直流電源
M…直流モータ(負荷)
R1…第1の抵抗素子
R2…第2の抵抗素子
Claims (5)
- 直流電源と負荷との間に接続されたPチャネル型のMOSFETを駆動するトランジスタ駆動回路であって、
前記MOSFETのゲート電圧を制御する第1のスイッチング素子と、
前記MOSFETと前記第1のスイッチング素子との間に接続され、前記MOSFETから前記第1のスイッチング素子への電流の向きを順方向とする整流素子と、
前記MOSFETのゲートとソースとの間に接続され、前記第1のスイッチング素子がオフ状態のとき、前記直流電源と前記ゲートとの間を導通させる第2のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子と前記整流素子との間もしくは前記第1のスイッチング素子とグランドとの間に接続され、前記第1のスイッチング素子がオン状態のとき、前記整流素子側から前記第1のスイッチング素子側への逆方向降伏が生じるように構成された定電圧ダイオードと
を具備するトランジスタ駆動回路。 - 請求項1に記載のトランジスタ駆動回路であって、
前記定電圧ダイオードは、ツェナダイオードである
トランジスタ駆動回路。 - 請求項1又は2に記載のトランジスタ駆動回路であって、
前記直流電源に接続される第1の端部と、前記第1のスイッチング素子と前記整流素子との間に接続される第2の端部とを有する第1の抵抗素子をさらに具備する
トランジスタ駆動回路。 - 直流電源と直流モータとの間に接続されたPチャネル型のMOSFETと、
前記MOSFETのゲート電圧を制御する第1のスイッチング素子と、
前記MOSFETと前記第1のスイッチング素子との間に接続され、前記MOSFETから前記第1のスイッチング素子への電流の向きを順方向とする整流素子と、
前記MOSFETのゲートとソースとの間に接続され、前記第1のスイッチング素子がオフ状態のとき、前記直流電源と前記ゲートとの間を導通させる第2のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子と前記整流素子との間もしくは前記第1のスイッチング素子とグランドとの間に接続され、前記第1のスイッチング素子がオン状態のとき、前記整流素子側から前記第1のスイッチング素子側への逆方向降伏が生じるように構成された定電圧ダイオードと
を具備するモータ駆動回路。 - 請求項4に記載のモータ駆動回路であって、
前記直流電源は、前記MOSFETのゲート・ソース間電圧の最大定格よりも大きい電源電圧を有し、
前記直流電源の最大電圧をVbat、前記MOSFETのゲート・ソース間の最大定格をVmax、前記整流素子の動作電圧をVf、前記定電圧ダイオードの降伏電圧をVzとしたとき、Vmax≦Vz+Vf−Vbatの関係を満たす
モータ駆動回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015166414A JP2017045216A (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | トランジスタ駆動回路及びモータ駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015166414A JP2017045216A (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | トランジスタ駆動回路及びモータ駆動回路 |
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JP2017045216A true JP2017045216A (ja) | 2017-03-02 |
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ID=58210255
Family Applications (1)
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JP2015166414A Pending JP2017045216A (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | トランジスタ駆動回路及びモータ駆動回路 |
Country Status (1)
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-
2015
- 2015-08-26 JP JP2015166414A patent/JP2017045216A/ja active Pending
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