JP2601968B2 - 電流スイッチングシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電流スイッチングに関
し、特にインダクタに対して急速に電流をスイッチング
することに関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導性負荷において電流を急速に反転さ
せることは、多くの電気システムおよび電気機械的シス
テムの性能を制限させる技術上の挑戦である。前記シス
テムは、ブラシレスＤＣモータ、ステッパ（ｓｔｅｐｐ
ｅｒ）モータ、音声コイルモータおよび磁気記録ヘッド
を含む。

【０００３】ブラシレスＤＣモータとステッパモータと
は、電磁石と永久磁石との間で繰返し力が発生するとい
う原理に基づいて作動する。典型的には、１組の磁石が
機械的負荷と共に運動し、一方他方の組の磁石は静止状
態にある。電磁石は、下流の永久磁石への引力が発生す
るように一方の極性において始動する。運動が磁石の組
を一緒にさせるにつれて、電磁石の電流は巻線電流を反
転させることにより急激に反転させる。次いで、電磁石
は、次の下流の永久磁石を引付け、同じ方向に運動を発
生させる。電流の反転は、運動が所望される限り繰り返
し継続する。電気的観点からは、モータの巻線は、それ
を駆動する回路に対して誘導性負荷を示す。

【０００４】１９８６年４月２２日カズマン（Ｋａｓｚ
ｍａｎ）に対して発行された米国特許第４，５８４，５
０６号、１９８７年１２月１日ベルグストローム（Ｂｅ
ｒｇｓｔｒｏｍ）他に対して発行された米国特許第４，
７１０，６９１号並びにネブゲン（Ｎｅｂｇｅｎ）によ
る、１９８１年６月のＩＢＭ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉ
ｓｃｌｏｓｕｒｅ ＢｕｌｌｅｔｉｎのＶｏｌ．２４，
Ｎｏ．１Ａとは従来技術の電動モータのためのインダク
タドライバ回路を示している。

【０００５】データ書込みの間の磁気記録ヘッドの巻線
はまた、ドライバ回路への誘導性負荷を表わす。伝統的
に、誘導性特性は、典型的な電源電圧に対して限定され
るとき電流の立上り時間を制限する。ヘッドにより発生
する磁界は、ヘッドの巻線における電流に比例し、ヘッ
ドのインダクタンスが、全体の記録システムのデータ速
度を制限する。

【０００６】記録ヘッドにおけるインダクタンスの問題
は、ディスクドライブ工業の各セグメントにおいて明ら
かである。小型のディスクドライブは、典型的にはフェ
ライトヘッドを使用し、該ヘッドは（数マイクロヘンリ
の）高インダクタンスを有し、データ速度を毎秒約１．
２５メガバイトに制限する。１つの解決法は、低インダ
クタンスを有するフィルムヘッドを使用することである
が、これらははるかに高価である。

【０００７】当該技術分野においては、供給電圧を増大
させることにより高速スイッチングを達成することがで
きる。高電圧を供給することは高価につき、安全でな
く、ディスクドライブを収容する殆んどのコンピュータ
囲繞体においては利用できない。また、電源から接地ま
での大きい電圧低下においてより多くの電力が消費され
る。小型の、バッテリにより給電する可搬性のディスク
ドライブに対してはこの余分の電力は得られない。

【０００８】磁気記録ヘッドのインダクタンスによって
課せられるデータ速度に対する制限は、時定数（インダ
クタンス／抵抗）を計算することにより明らかである。
例えば、典型的なフェライトヘッドは２．５μＨのイン
ダクタンスを有し、書込み電界強度に達するには５０ｍ
Ａの電流を必要とする・デバイス電圧低下後の供給電圧
が３ボルトである場合、接地に対する抵抗は６０オーム
であって、立上り時間（Ｌ／Ｒ）を４０ナノ秒に等しく
する。この立上り時間は、３メガヘルツの周波数におい
て毎秒単に１．２５メガバイトのデータ速度に対して十
分である。

【０００９】ベイリー（Ｂａｉｌｅｙ）他による１９８
１年４月発行のＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃ
ｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， Ｖｏｌ．２３，Ｎ
ｏ．１１は、従来技術の記録ヘッド用の典型的なインダ
クタドライバ回路を示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】例えばモータや記録ヘ
ッドのような電気デバイスの性能を向上させるためによ
り高い速度の電流スイッチングを達成しうるインダクタ
ドライバ回路に対する要請がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、キャパ
シタンスＣを有するコンデンサはインダクタンスＬを有
するインダクタと並列に接続される。第１と第２のスイ
ッチがインダクタに接続されている。第１の電流源が、
第１のスイッチに接続され、第１の方向においてインダ
クタに電流を提供する。第２の電流源が、第２のスイッ
チに接続され、第２の方向において電流を提供する。ス
イッチ制御装置が第１と第２のスイッチの双方に接続さ
れ、スイッチの開閉のタイミングを制御する。前記スイ
ッチ制御装置は、第１と第２のスイッチを交互に開閉
し、一方のスイッチが開成しているときと、他方のスイ
ッチが開成しているときの間のπ（ＬＣ）^1/2秒の時間
を待機する。その結果、本発明は、インダクタにおける
電流方向を急速にスイッチングするためにインダクタと
コンデンサとの間の共振を使用している。

【００１２】本発明の特性と利点とを完全に理解するた
めに、添付図面と関連した以下の詳細説明を参照する。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の全体的な回路を示し、全体
的な参照番号１０によって示されている。回路１０は、
キャパシタンスＣを有するコンデンサ１４と並列に接続
された、インダクタンスＬを有するインダクタ１２を含
む。電流源２０はスイッチ２２を介してインダクタ１２
に接続されている。電流源２０はインダクタ１２に第１
の方向で電流を提供する。電流源２４がスイッチ２６を
介してインダクタ１２に接続されている。電流源２４は
第２の方向でインダクタ１２に電流を提供する。

【００１４】図２は、回路１０に対するタイミング関係
を示すグラフである。線５０はスイッチ２２の位置対時
間の関係を示す。線５２はスイッチ２６の位置対時間の
関係を示す。線６０はインダクタ１２の両端間の電圧と
時間との関係を示す。線６２はインダクタ１２を通る電
流と時間との関係を示す。

【００１５】回路１０の動作を以下説明する。本発明
は、インダクタ１２において迅速な電流反転を達成する
ためにインダクタ１２とコンデンサ１４との間の共振を
利用する。スイッチ２２と２６との開閉は、インダクタ
１２とコンデンサ１４との間の共振サイクルの半分と一
致するタイミングとされる。Ｔを電磁界の遷移時間（即
ち、エネルギがインダクタ１２からコンデンサ１４へ、
そして再びインダクタ１２へ流れる時間）とする。そう
すればＴ＝π（ＬＣ）^1/2である。一方のスイッチの開
成と他方のスイッチの閉成（ｔ２−ｔ３とｔ４−ｔ５）
の間の時間は概ねＴと等しいように設定される。

【００１６】図３は、本発明の好適回路の線図であり、
全体的な参照番号１００によって示されている。インダ
クタンスＬを有するインダクタ１０２は、キャパシタン
スＣを有するコンデンサ１０４と並列に接続されてい
る。電圧源１１０が、ＰチャンネルのＦＥＴトランジス
タ１１２とダイオード１１４とを介してインダクタ１０
２の第１の側に接続されている。ＰチャンネルＦＥＴト
ランジスタ１１６とダイオード１１８とは電圧源１１０
とインダクタ１０２の第２の側との間に接続されてい
る。ＮチャンネルＦＥＴトランジスタ１２２がインダク
タ１０２の第１の側に接続されている。抵抗１２４はト
ランジスタ１２２と接地との間に接続されている。Ｎチ
ャンネルＦＥＴトランジスタ１２６がインダクタ１０２
の第２の側と抵抗１２４との間に接続されている。トラ
ンジスタ１１２，１１６，１２２および１２６はＭＯＳ
ＦＥＴであることが好ましい。

【００１７】回路１００の動作を以下説明する。最初
に、ｔ１のときに、正の信号Ｘがトランジスタ１１２お
よび１２２のゲートへノード１４０において供給され、
零の信号バーＸ（バーＸは、図３に示されるＸの上にバ
ーを引いた信号を意味する。）がノード１４２において
トランジスタ１１６および１２６のゲートに供給され
る。トランジスタ１１２および１２６は付勢され、トラ
ンジスタ１１６および１２２は付勢されない。電流は、
トランジスタ１１２、ダイオード１１４、インダクタ１
０２、トランジスタ１２６および抵抗１２４を介して接
地に流れる。電流はインダクタ１０２を左方から右方へ
流れる。

【００１８】ｔ２のときに信号は反転する。正のＸ信号
がトランジスタ１１６および１２６に供給され、零のバ
ーＸ信号がトランジスタ１１２、１２２に供給される。
トランジスタ１１６と１２２とは付勢され、トランジス
タ１１２と１２６とは付勢されない。しかしながら、ダ
イオード１１８はトランジスタ１１６からの電流を阻止
する。ダイオードの電気特性はダイオードの電圧が負の
場合電流を阻止するようなものである。ｔ２とｔ３の時
間の間で（図２を参照のこと）、ダイオード１１８は負
の電圧を受け、電流はインダクタ１０２へは流入しな
い。インダクタ１０２とコンデンサ１０４とは遮断さ
れ、共振する。エネルギが、インダクタ１０２からコン
デンサ１０４、そしてまたインダクタへ転送され、イン
ダクタ１０２を反転方向に付勢する。このことを達成す
る時間は半サイクル即ちＴ＝π（ＬＣ）^1/2である。ｔ
３のときにおいて、インダクタ１０２の両端間の電圧は
再び零となる。ダイオード１１８はもはや負の電圧を受
けることはなく、トランジスタ１１６からの電流がトラ
ンジスタ１２２と抵抗１２４とを介して接地に右方から
左方へ流れる。インダクタ１０２を通る電流は反転され
たのである。

【００１９】電流を再び反転したいとき、ｔ４のとき
に、正のＸ信号が再びトランジスタ１１２および１２２
に供給され、零のバーＸ信号がトランジスタ１１６およ
び１２６に供給される。トランジスタ１１２および１２
６は付勢され、トランジスタ１１６および１２２は付勢
されない。ダイオード１１４は、負の電圧を受け、ｔ４
とｔ５の間の電流を阻止する。インダクタ１０２とコン
デンサ１０４とは、再び遮断され、Ｔ＝π（ＬＣ）^1/2
の時間共振する。ｔ５のときにおいて、ダイオード１１
４は零電圧を受け、電流は、トランジスタ１１２からイ
ンダクタ１０２を左方から右方へ、さらにトランジスタ
１２６と抵抗１２４とを介して接地に流れる。

【００２０】回路１００と一般的な回路１０とを比較す
れば参考になる。トランジスタ１１２および１２６はス
イッチ２２と等価である。トランジスタ１１６および１
２２はスイッチ２６と等価である。ダイオード１１４と
１１８とは、スイッチに対するタイミングを効果的に提
供する。複雑なタイミング回路は必要でない。その結
果、インダクタにおいて極めて急速な電流反転を達成し
うる構成要素が最小数であるコンパクトな回路が得られ
る。

【００２１】図４は、本発明の代替的な回路を示し、全
体的な参照番号２００によって示されている。インダク
タンスＬを有するインダクタ２０２が、キャパシタンス
Ｃを有するコンデンサ２０４と並列に接続されている。
インダクタ２０４の第１の端は電圧源２１０に接続され
ている。電圧源２１０はＶｓ／２の電圧を有している。
電圧源２２０は、抵抗２２１、ＰチャンネルＦＥＴトラ
ンジスタ２２２およびダイオード２２４を介してインダ
クタ２０２の第２の側に接続されている。ダイオード２
３０はインダクタ２０２の第２の側に接続されている。
ＮチャンネルＦＥＴトランジスタ２３２が、ダイオード
２３０と接地との間に接続されている。トランジスタ２
２２と２３２とはＭＯＳ ＦＥＴであることが好まし
い。

【００２２】回路２００の動作は回路１００のそれと類
似である。ｔ１のときにおいて、正のＸ信号がトランジ
スタ２２２および２３２のゲートに供給される。トラン
ジスタ２２２は付勢され、トランジスタ２３２は付勢さ
れない。電流は、電圧源２２０から、抵抗２２１、トラ
ンジスタ２２２およびダイオード２２４を介し、インダ
クタ２０２を左方から右方へ電圧源２１０まで流れる。
ｔ２のときに、零のバーＸ信号がトランジスタ２２２お
よび２３２へ供給される。トランジスタ２３２は付勢さ
れ、トランジスタ２２２は付勢されない。ダイオード２
３０は、時間ｔ２とｔ３の間電流を阻止し、一方インダ
クタ２０２とコンデンサ２０４とはπ（ＬＣ）^1/2秒共
振する。ｔ３のときに、電流は、電圧源２１０から、イ
ンダクタ２０２を右方から左方へ、さらにダイオード２
３０およびトランジスタ２３２を介して接地まで流れ
る。ｔ４のとき、正のＸ信号がトランジスタ２２２と２
３２とへ再び供給される。トランジスタ２２２が付勢さ
れ、トランジスタ２３２は付勢されない。ダイオード２
２４は、時間ｔ４とｔ５の間電流を阻止し、一方インダ
クタ２０２とコンデンサ２０４とはπ（ＬＣ）^1/2秒共
振する。時間ｔ５のとき、電流は、トランジスタ２２２
からダイオード２２４を介して、インダクタ２０２を左
方から右方へ電圧源２１０まで流れる。

【００２３】以下の分析は従来技術に対して本発明を使
用した場合の利点を示す。以下の記号は以下の定義を有
する。

【００２４】Ｌ＝巻線のインダクタンス Ｒ＝全体の直列抵抗 Ｉ＝巻線における電流 ＲＴ＝電流の立上り時間 Ｖｓ＝電源電圧 Ｃ＝共振コンデンサ Ｖｉ＝誘導された電圧の振幅 以下の式は、本発明と従来技術の量の間の基本的な関係
を示す。

【００２５】１／２×ＣＶｉ²＝１／２×ＬＩ² ＲＴ＝従来技術のＬ／Ｒ ＲＴ＝本発明のπ（ＬＣ）^1/2 ヘッドの巻線において電流を反転させるに要する時間は
基本式から以下のように引き出される。

【００２６】ＲＴ＝従来技術のＬＩ／Ｖｓ ＲＴ＝本発明のπＬＩ／Ｖｉ 本発明は従来技術と比較してπＶｓ／Ｖｉの立上り時間
において利点を有する。１２ボルトの電源を有する電気
ステッパモータを検討してみる。３６０ボルトの誘導電
圧を扱いうるダイオードとトランジスタとを含むデバイ
スは入手しうる。したがって、本発明に対して、このモ
ータのスイッチング速度は９．５の係数だけ増加させる
ことができる。

【００２７】次に、５ボルトの電源を有する磁気記録ヘ
ッドを検討する。３００ボルトの誘導電圧を扱いうるヘ
ッドとデバイスとは直ちに入手しうる。このヘッドのス
イッチング速度は、本発明を用いることにより１５の係
数だけ増加させることができる。

【００２８】図５は、本発明のステッパモータシステム
の概略線図であって、全体的な参照番号３００によって
示されている。システム３００は、機械的なステッパモ
ータ３１０を含み、該モータは日本のシマノ ケンシ
（Ｓｈｉｍａｎｏ Ｋｅｎｓｈｉ）社によって製造され
ているＳＴＨ−３９Ｄ００２でよい。モータ３１０は、
永久磁石ロータ３１２と複数の磁気巻線３１４，３１６
とを有している。そのうち巻線２つ３１４および３１６
のみを図示している。しかしながら当該技術分野におい
て公知のように、巻線３１４および３１６は、直列に接
続され、かつロータ３１２の周りに配置されている多数
の交番巻線とからなる。

【００２９】回路３２０は、電圧源３２２、トランジス
タ３２４，３２６，３２８および３３０、一対のダイオ
ード３３２および３３４、抵抗３３６、コンデンサ３３
８および巻線３１４を含む。回路３２０は、巻線３１６
にインダクタ１０２を代えているが、図３の回路１００
と類似である。回路３５０は、電圧源３５２、トランジ
スタ３５４、３５６、３５８および３６０、一対のダイ
オード３６２および３６４、抵抗３６６、コンデンサ３
６８および巻線３１４を含む。回路３５０は、巻線３１
４にインダクタ１０２を代えているが、図３の回路１０
０と類似である。

【００３０】バイポーラトランジスタ３６０が電圧源３
２６と接地との間に接続されている。トランジスタ３６
０はトランジスタ３２４および３２６に接続されてい
る。バイポーラトランジスタ３６４は電圧源３６６と接
地との間に接続されている。トランジスタ３６４はトラ
ンジスタ３２８および３３０に接続されている。バイポ
ーラトランジスタ３７０は電圧源３７２と接地との間に
接続されている。トランジスタ３７０はトランジスタ３
５４と３５６とに接続されている。バイポーラトランジ
スタ３７４は電圧源３７６と接地との間に接続されてい
る。トランジスタ３７４はトランジスタ３５８と３６０
とに接続されている。

【００３１】フリップフロップ３８０がトランジスタ３
６０と３６４とに接続されている。フリップフロップ３
８２はトランジスタ３７０と３７４とに接続されてい
る。インバータ３８６がフリップフロップ３８２のクロ
ック入力に接続されている。方形波発生器３９０がフリ
ップフロップ３８０のクロック入力とインバータ３８６
とに接続されている。

【００３２】システム１００の動作を以下説明する。発
生器３９０は２Ｆの周波数で方形波信号を出力する。こ
の信号はフリップフロップ３８０をクロックする。信号
はインバータ３８６により反転され、フリップフロップ
３８２をクロックする。フリップフロップ３８０は、ト
ランジスタ３６０に位相Ａ信号を、トランジスタ３６４
に位相バーＡ（バーＡは図５に示されるＡの上にバーを
引いた記号を意味する。）信号を出力する。位相Ａと位
相バーＡとは、１８０度の位相差を有する、周波数Ｆに
おける方形波である。フリップフロップ３８２は、トラ
ンジスタ３７０に位相Ｂ信号を、トランジスタ３７４に
位相バーＢ（バーＢは図５に示されるＢの上にバーを引
いた記号を意味する。）信号を出力する。位相Ｂ信号と
位相バーＢ信号とは、１８０度の位相差を有する、周波
数Ｆにおける方形波である。位相Ｂ信号は位相Ａ信号よ
り９０度後ろに位相シフトしている。位相Ａ信号と位相
バーＡ信号とは、トランジスタ３６０および３６４に、
図３の回路１００について説明した動作と同様に回路３
２０のトランジスタを交互に付勢するようにさせる。位
相Ｂ信号と位相バーＢ信号とは、トランジスタ３７０お
よび３７４に、図３の回路１００について説明した動作
と同様に回路３５０のトランジスタを交互に付勢するよ
うにさせる。その結果、巻線３１４と３１６とにおける
電流が急速に反転され、巻線３１４の電流の反転は、位
相が９０度分巻線３１６の電流の反転より遅れる。この
電流スイッチングによりロータを駆動する。電動モータ
を駆動させるための電流のスイッチングは当該技術分野
において周知である。しかしながら本発明の回路３２０
および３５０は、巻線３１４と３１６とがはるかに高い
周波数において駆動しうるようにさせる。このため、モ
ータ３１０の最高速度を向上させる。

【００３３】別の実施例においては、図４の回路２００
をシステム３００の回路３２０と３５０とに代えてよ
い。その場合には、位相Ａと位相Ｂの信号のみが必要で
ある。

【００３４】図６のＡとＢとは、典型的な従来技術によ
るステッパモータのインダクタの巻線に対する電圧と電
流の時間に対する関係を示す。インダクタの巻線は当該
技術分野において周知のように標準的なＨドライバタイ
プの回路によって駆動される。モータは毎秒６００ステ
ップの最高速度で作動しており、インダクタは６００ヘ
ルツで駆動されている。インダクタをより速い速度では
駆動できない。比較的緩慢に電流が反転され、約７．０
ミリ秒において電流信号がスキップされることに注目さ
れたい。

【００３５】図７のＡとＢとは、システム３００のイン
ダクタ３１６に対する、電圧と電流との時間に対する関
係を示す。モータは、（インダクタ３１６に対して６０
０ヘルツで）毎秒６００ステップにおいて作動してい
る。発生器３９０が１２００ヘルツで駆動されている。
鋭く電流反転がなされることに注目されたい。

【００３６】図８のＡとＢとは、システム３００のイン
ダクタ３１６に対する、電圧と電流との時間に対する関
係を示す。ここではモータは、（インダクタ３１６に対
しては１５００ヘルツ）毎秒１５００ステップの速度で
作動している。発生器３９０は３０００ヘルツで駆動さ
れている。電流反転が依然として鋭いことに注目された
い。本発明のモータシステム３００は、モータの速度性
能を２．５倍向上させることができる。

【００３７】図９は、本発明のデータ記録システムの概
略図を示し、全体的な参照番号４００によって示されて
いる。システム４００は、スピンドル４０４に回転可能
に装着された記録ディスク４０２を含む。ディスク４０
２は磁気ディスクでよい。スピンドル４０４は、該スピ
ンドル４０４を回転させるスピンドルモータ４０６に取
り付けられている。モータ４０６はディスクドライブ本
体４１０に取り付けられている。音声コイルモータ４１
２が本体４１０に取り付けられている。音声コイルモー
タ４１２はアクチュエータアーム４１４に取り付けられ
ている。音声コイルモータ４１２はアーム４１４をディ
スク４０２上で半径方向に運動させる。磁気記録ヘッド
４１６がアーム４１４の端部に配置されている。ヘッド
４１６はインダクタの巻線として電気的に示している。

【００３８】回路４３０は、電圧源４３２、トランジス
タ４３４，４３６，４３８および４４０、一対のダイオ
ード４４２および４４４、抵抗４４６、コンデンサ４４
８およびヘッド４１６とから成る。回路４３０は、イン
ダクタ１０２をヘッド４１６に代えているが、図３の回
路１００と類似である。バイポーラトランジスタ４６０
が電圧源４６２と接地との間に接続されている。トラン
ジスタ４６０はトランジスタ４３４と４３６との接続さ
れている。バイポーラトランジスタ４７０は電圧源４７
２と接地との間に接続されている。トランジスタ４７０
はトランジスタ４３８と４４０とに接続されている。イ
ンバータ４８０がトランジスタ４７０に接続されてい
る。データライン４８２がトランジスタ４６０とインバ
ータ４８０とに接続されている。

【００３９】システム４００の動作を以下説明する。ラ
イン４８２にデジタルデータが供給される。バイポーラ
トランジスタ４６０および４７０が、図３の回路１００
について説明した動作とそれぞれ同様に、トランジスタ
４３４、４３６、４３８および４４０を交互に付勢す
る。電流は、インダクタヘッド４１６において急速に反
転され、データがディスク４０２に書き込まれる。

【００４０】別の実施例においては、図４の回路２００
をシステム４００の回路４３０に代えてもよい。

【００４１】図１０のＡとＢとは従来の記録システムで
用いられる磁気ヘッドの電流と電圧とのオシロスコープ
による軌跡を示す。磁気ヘッドは、Ｌ＝２．５マイクロ
ヘンリのインダクタンスとＲ＝４．３オームの抵抗とを
有している。ヘッドは４メガヘルツで駆動される。電流
反転が比較的緩慢であることに注目されたい。

【００４２】図１１のＡとＢ、および図１２のＡとＢと
は、システム４００におけるヘッド４１６の電流と電圧
とのオシロスコープによる軌跡を示す。図１０のＡとＢ
とにおける測定に使用したものと同じインダクタヘッド
をヘッド４１６として用いた。ヘッド４１６は、図１１
のＡとＢとにおいては４メガヘルツで、図１２のＡとＢ
とにおいては８メガヘルツで駆動された。図１２のＡと
Ｂとに示す波形の質は、記録周波数を支持するに十分で
あり、従来の回路の周波数の倍であることを示してい
る。

【００４３】図１３は、本発明の代替実施例の回路図
で、全体的な参照番号５００により示されている。図３
の回路の要素と類似の回路５００の要素は、ダッシュ記
号を付けて示している。回路５００は、ノード１４０′
とトランジスタ１１２′との間に接続された遅延線５１
０と、ノード１４２′とトランジスタ１１６′との間に
接続された遅延線５１２とを有する。また、その他のタ
イプの信号遅延デバイスを用いてもよい。

【００４４】極端に高い周波数の電流スイッチングが要
求される場合に回路５００を用いることができる。１メ
ガヘルツ以下の周波数においては、回路１００の要素は
概ね理想的な要素として性能を発揮する。しかしなが
ら、スイッチング周波数が１メガヘルツ以上になると、
これらの要素は、トランジスタとダイオードの非直線性
挙動のため十分動作しないことがある。この非直線性挙
動は、電流および電圧の波形において時間依存性の位相
シフトを生ぜしめる蓄積された電荷と抵抗作用とによる
ものである。

【００４５】回路５００は、トランジスタ１１２′およ
び１１６′への信号に僅かな遅延を提供することにより
この問題を解決する。この遅延は回路のサイクルタイム
の中の小さい割合を占める。好適実施例においては、遅
延は１０から２０ナノ秒でよい。この僅かな遅延が、回
路のＬＣ部分が共振する前に該ＬＣ部分を予備充電す
る。この予備充電により回路の電圧と電流の波形の位相
を効果的にシフトして、非直線作用により発生した位相
シフトを補償する。

【００４６】図４の回路２００はまた、同様に、一層高
い周波数で動作しうるようにつくりうる。この場合、遅
延デバイスをＸ信号源とトランジスタ２２２との間に挿
入する。その結果の回路は、回路５００で示すように予
備充電効果を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動作理論を示す回路図。

【図２】本発明のスイッチと、インダクタの電圧と電流
との間の関係を示すタイミンググラフ。

【図３】本発明の一実施例の回路図。

【図４】本発明の代替実施例の回路図。

【図５】ステッパモータで使用された場合の本発明の回
路図。

【図６】Ａは、従来技術のモータについての電流対時間
のグラフであり、Ｂは、従来技術のモータについての電
圧対時間のグラフ。

【図７】Ａは、本発明のモータについての電流対時間の
グラフであり、Ｂは、本発明のモータについての電圧対
時間のグラフ。

【図８】Ａは、本発明のモータについての電流対時間の
グラフであり、Ｂは、本発明のモータについての電圧対
時間のグラフ。

【図９】記録システムにおいて使用される本発明の回路
図。

【図１０】Ａは、従来技術の磁気ヘッドについての電流
対時間のグラフであり、Ｂは、従来技術の磁気ヘッドに
ついての電圧対時間のグラフ。

【図１１】Ａは、本発明の磁気ヘッドについての電流対
時間のグラフであり、Ｂは、本発明の磁気ヘッドについ
ての電圧対時間のグラフ。

【図１２】Ａは、本発明の磁気ヘッドについての電流対
時間のグラフであり、Ｂは、本発明の磁気ヘッドについ
ての電圧対時間のグラフ。

【図１３】本発明の代替実施例の回路図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タレク・マカンシ アメリカ合衆国85715、アリゾナ州 ト ゥーソン、ノース・サマーセット・ドラ イブ 4360番地 (72)発明者 マチューザニバイ・スリ−ジャヤンザ アメリカ合衆国10562、ニューヨーク州 オシニング、シャーウッド・アベニュ ー 32番地 (56)参考文献 特開 昭57−40397（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−11399（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インダクタと、 前記インダクタに並列接続されたコンデンサと、 電圧源と前記インダクタの第１の側との間に接続され
   た、第１のトランジスタと、 電圧源と前記インダクタの第２の側との間に接続され
   た、第２のトランジスタと、 電圧ドレインと前記インダクタの第１の側との間に接続
   された、第３のトランジスタと、 電圧ドレインと前記インダクタの第２の側との間に接続
   された、第４のトランジスタとを含む電流スイッチング
   システムであって、 前記第１及び第４のトランジスタは、前記インダクタを
   通る第１の電流径路を提供するためにセットされた第１
   のトランジスタセットを含み、前記第２及び第３のトラ
   ンジスタは、前記インダクタを通る第２の電流径路を提
   供するためにセットされた第２のトランジスタセットを
   含み、 前記電流スイッチングシステムはさらに、 前記第１の電流径路と直列に接続された第１のダイオー
   ドと、 前記第２の電流径路と直列に接続された第２のダイオー
   ドと、 第１、第２、第３、及び第４のトランジスタに接続さ
   れ、第１のトランジスタセットにオン信号を供給し、第
   ２のトランジスタセットにオフ信号を供給し、その後、
   第２のトランジスタセットにオン信号を供給し、第１の
   トランジスタセットにオフ信号を供給する、トランジス
   タ制御手段と、 前記トランジスタ制御手段と前記第１及び第２のトラン
   ジスタセットに接続され、前記第１のトランジスタセッ
   トの前記第１及び第４のトランジスタのスイッチングに
   一定の時間間隔をあけ、前記第２のトランジスタセット
   の前記第２及び第３のトランジスタのスイッチングに一
   定の時間間隔をあけ、１ＭＨｚ以上の周波数における非
   線形性を補償する、遅延装置と、 を含む電流スイッチングシステム。
2. 【請求項２】 前記一定の時間間隔が１０乃至２０ナノ
   秒である、請求項１のシステム。
3. 【請求項３】 さらに磁気データ記憶装置を含み、前記
   インダクタが前記磁気データ記憶装置のトランスデュー
   サヘッドである請求項１記載のシステム。
4. 【請求項４】 インダクタと、 前記インダクタに並列接続されたコンデンサと、 第１の電圧源と前記インダクタの第１の側とに接続さ
   れ、前記インダクタを通る第１の電流径路を提供する第
   １のトランジスタと、 前記インダクタの第１の側と電圧ドレインとに接続さ
   れ、前記インダクタを通る第２の電流径路を提供する第
   １のトランジスタと、 前記インダクタの第２の側に接続された、第２の電圧源
   と、 前記第１の電流径路と直列に接続された第１のダイオー
   ドと、 前記第２の電流径路と直列に接続された第２のダイオー
   ドと、 第１及び第２のトランジスタに接続され、第１のトラン
   ジスタにオン信号を供給し、第２のトランジスタにオフ
   信号を供給し、その後、第２のトランジスタにオン信号
   を供給し、第１のトランジスタにオフ信号を供給する、
   トランジスタ制御手段と、 前記トランジスタ制御手段と前記第１のトランジスタに
   接続され、前記第１及び第２のトランジスタのスイッチ
   ングに一定の時間間隔をあけ、１ＭＨｚ以上の周波数に
   おける非線形性を補償する、遅延装置と、 を含む電流スイッチングシステム。
5. 【請求項５】 前記一定の時間間隔が１０乃至２０ナノ
   秒である、請求項１のシステム。
6. 【請求項６】 さらに磁気データ記憶装置を含み、前記
   インダクタが前記磁気データ記憶装置のトランスデュー
   サヘッドである請求項１記載のシステム。