JP3357050B2 - 誘導型消費装置を刻時投入するための自動車用切換装置 - Google Patents
誘導型消費装置を刻時投入するための自動車用切換装置Info
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- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
- H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
- H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】 本発明は、駆動源によって刻時される半導体遮断器
（Halbleiterleistungsschalter）により、誘導型消費
装置を刻時投入するための自動車用切換装置（回路装
置）に関する。
（Halbleiterleistungsschalter）により、誘導型消費
装置を刻時投入するための自動車用切換装置（回路装
置）に関する。
【０００２】 このような切換装置は例えばドイツ連邦共和国特許出
願公開第3835662号、定期刊行物″Der Elektroniker″1
990年第５号の論文“Neue Fast−Re−covery Lestung−
Mosfet verbessern den Wirkungsgrad bei Hochspannun
gs−Motoransteuerungen"および定期刊行物″Electroni
c Components and Applications″第２号第９巻の論
文″MOSFETs control motors in automotiveapplicatio
ns″によって知られている。この種の切換装置は損失出
力を最小限に抑えるためあるいは高周波刻時のために使
用される。
願公開第3835662号、定期刊行物″Der Elektroniker″1
990年第５号の論文“Neue Fast−Re−covery Lestung−
Mosfet verbessern den Wirkungsgrad bei Hochspannun
gs−Motoransteuerungen"および定期刊行物″Electroni
c Components and Applications″第２号第９巻の論
文″MOSFETs control motors in automotiveapplicatio
ns″によって知られている。この種の切換装置は損失出
力を最小限に抑えるためあるいは高周波刻時のために使
用される。
【０００３】 自動車の誘導消費装置、例えば電動機を駆動する際
に、しばしば大きな電流が刻時される。その際、妨害対
抗手段が不充分である場合には、電磁放射線が発生し、
電子的な部品は大きな妨害を受ける。この放射線の発生
は一方では半導体遮断器の切換時の寄生振動によって、
他方ではクロック信号の急激な立ち上がりの高周波成分
によって引き起こされる。
に、しばしば大きな電流が刻時される。その際、妨害対
抗手段が不充分である場合には、電磁放射線が発生し、
電子的な部品は大きな妨害を受ける。この放射線の発生
は一方では半導体遮断器の切換時の寄生振動によって、
他方ではクロック信号の急激な立ち上がりの高周波成分
によって引き起こされる。
【０００４】 本発明の根底をなす課題は、誘導型消費装置が大きな
電流で刻時され、電磁放射線を生じないで駆動可能であ
る、冒頭に述べた種類の切換装置を提供することであ
る。
電流で刻時され、電磁放射線を生じないで駆動可能であ
る、冒頭に述べた種類の切換装置を提供することであ
る。
【０００５】 この課題は、駆動源が、構成部品に起因して半導体遮
断器の切換時に生じる寄生振動に対して、当該寄生振動
の相殺を達成する応答時間を有するように形成されてい
て、半導体遮断器のゲート電圧の立ち上がり時間が前記
応答時間の複数倍であることによって解決される。ここ
で要求される二つの時間はそれぞれ、次に説明するよう
に、電磁放射線発生の上記の両原因の各々一つに対して
対抗する。
断器の切換時に生じる寄生振動に対して、当該寄生振動
の相殺を達成する応答時間を有するように形成されてい
て、半導体遮断器のゲート電圧の立ち上がり時間が前記
応答時間の複数倍であることによって解決される。ここ
で要求される二つの時間はそれぞれ、次に説明するよう
に、電磁放射線発生の上記の両原因の各々一つに対して
対抗する。
【０００６】 一方の問題、すなわち半導体遮断器の切換時の構成部
品による寄生振動は、駆動源が、当該寄生振動に対し
て、当該寄生振動の相殺を達成する応答時間を有するよ
うに形成されていることによって解決される。その際、
半導体遮断器の固有時とは、寄生振動の周期を意味す
る。この寄生振動は半導体遮断器の切換の瞬間に、駆動
源の内部抵抗と協働して半導体遮断器の寄生コンデンサ
への荷電交換（再荷電）より生じる。駆動源の内部抵抗
が小さくなればなるほど、半導体遮断器の固有時は小さ
くなる。駆動源の応答時間は、発生する寄生振動を駆動
源が相殺し得る最短時間であり、半導体遮断器の駆動電
圧と同一である駆動源の出力部で線形に上昇する電圧が
達成される。
品による寄生振動は、駆動源が、当該寄生振動に対し
て、当該寄生振動の相殺を達成する応答時間を有するよ
うに形成されていることによって解決される。その際、
半導体遮断器の固有時とは、寄生振動の周期を意味す
る。この寄生振動は半導体遮断器の切換の瞬間に、駆動
源の内部抵抗と協働して半導体遮断器の寄生コンデンサ
への荷電交換（再荷電）より生じる。駆動源の内部抵抗
が小さくなればなるほど、半導体遮断器の固有時は小さ
くなる。駆動源の応答時間は、発生する寄生振動を駆動
源が相殺し得る最短時間であり、半導体遮断器の駆動電
圧と同一である駆動源の出力部で線形に上昇する電圧が
達成される。
【０００７】 第２の問題、すなわち急激な立ち上がりを有するクロ
ック信号の高周波成分による電磁放射線の発生は、放射
線が自動車の規定に従い最小限に抑えられるまで、上昇
時間を長くすることによって立ち上がりを平滑化するこ
とにより解決される。この場合、上昇時間は、駆動源が
半導体遮断器の駆動電圧を最低レベルから最高レベルま
で均一に高める時間である。上昇時間は駆動源の応答時
間の何倍にもなる。
ック信号の高周波成分による電磁放射線の発生は、放射
線が自動車の規定に従い最小限に抑えられるまで、上昇
時間を長くすることによって立ち上がりを平滑化するこ
とにより解決される。この場合、上昇時間は、駆動源が
半導体遮断器の駆動電圧を最低レベルから最高レベルま
で均一に高める時間である。上昇時間は駆動源の応答時
間の何倍にもなる。
【０００８】 本発明による時間の比により、電磁放射線の発生が防
止されるので、その抑制のためにコストかかる妨害対抗
手段を講じる必要がない。
止されるので、その抑制のためにコストかかる妨害対抗
手段を講じる必要がない。
【０００９】 回路技術的に非常に有利である本発明の実施形の場合
には、半導体遮断器が電界効果トランジスタであり、駆
動源がそれに合わせられた電力演算増幅器を含んでい
る。
には、半導体遮断器が電界効果トランジスタであり、駆
動源がそれに合わせられた電力演算増幅器を含んでい
る。
【００１０】 半導体遮断器として電界効果トランジスタを使用する
ことにより、固有時が短縮されるので有利である。とい
うのは、電界効果トランジスタが保持時間を持たず、例
えば双極トランジスタよりも迅速に接続可能であるから
である。駆動源に電力演算増幅器を使用することによ
り、非常に短い応答時間が簡単に得られる。同時に、応
答時間に対する固有時の本発明による比を生じるため
に、電力演算増幅器の内部抵抗の最小の低オームが供給
される。
ことにより、固有時が短縮されるので有利である。とい
うのは、電界効果トランジスタが保持時間を持たず、例
えば双極トランジスタよりも迅速に接続可能であるから
である。駆動源に電力演算増幅器を使用することによ
り、非常に短い応答時間が簡単に得られる。同時に、応
答時間に対する固有時の本発明による比を生じるため
に、電力演算増幅器の内部抵抗の最小の低オームが供給
される。
【００１１】 図には本発明の実施例が示してある。
【００１２】 図１では、刻時すべき誘導抵抗（インダクタンス）
５、例えば暖房ファン用電動機が電界効果トランジスタ
４のドレーン接点７に接続されている。電界効果トラン
ジスタ４は自己ロック式Ｎチャンネル金属酸化物半導体
電界効果トランジスタである。ゲート６とドレーン７の
間、ゲート６とソース８の間およびソース８とドレーン
７の間には、電界効果トランジスタ４の寄生コンデンサ
10,9,11が設けられている。このコンデンサ10,9,11は共
に電界効果トランジスタ４の全体コンデンサ22を形成す
る。
５、例えば暖房ファン用電動機が電界効果トランジスタ
４のドレーン接点７に接続されている。電界効果トラン
ジスタ４は自己ロック式Ｎチャンネル金属酸化物半導体
電界効果トランジスタである。ゲート６とドレーン７の
間、ゲート６とソース８の間およびソース８とドレーン
７の間には、電界効果トランジスタ４の寄生コンデンサ
10,9,11が設けられている。このコンデンサ10,9,11は共
に電界効果トランジスタ４の全体コンデンサ22を形成す
る。
【００１３】 ゲート６とソース８の間には電界効果トランジスタ４
のゲート電圧（制御電圧）19がかかっている。ゲート電
圧は同時に駆動源12の出力電圧である。駆動源21は内部
抵抗12を有する電力演算増幅器１と、それに直列に接続
されたドロッピング抵抗（保護抵抗または乗数抵抗）13
と、分圧器３からなっている。ドロッピング抵抗は電界
効果トランジスタ４のゲートに接続されている。分圧器
３は両抵抗14,15によって形成され、ドロッピング抵抗1
3と電力演算増幅器１の内部抵抗12に接続されている。
電力演算増幅器１の出力電圧の一部は分圧器３の抵抗1
4,15の間から電力演算増幅器１のネガティブ入力17に供
給される。
のゲート電圧（制御電圧）19がかかっている。ゲート電
圧は同時に駆動源12の出力電圧である。駆動源21は内部
抵抗12を有する電力演算増幅器１と、それに直列に接続
されたドロッピング抵抗（保護抵抗または乗数抵抗）13
と、分圧器３からなっている。ドロッピング抵抗は電界
効果トランジスタ４のゲートに接続されている。分圧器
３は両抵抗14,15によって形成され、ドロッピング抵抗1
3と電力演算増幅器１の内部抵抗12に接続されている。
電力演算増幅器１の出力電圧の一部は分圧器３の抵抗1
4,15の間から電力演算増幅器１のネガティブ入力17に供
給される。
【００１４】 誘導抵抗５の駆動（制御開始）のために、例えば周波
数20kHzのクロック信号が電力演算増幅器１のポジティ
ブ入力16に供給される。
数20kHzのクロック信号が電力演算増幅器１のポジティ
ブ入力16に供給される。
【００１５】 駆動源21はこのクロック信号のレベルを例えば1Vから
10Vに増幅し、それによって電界効果トランジスタ４を
接続する。電界効果トランジスタ４のドレーン電流20は
クロック信号によりプリセットされた周波数によって誘
導抵抗５を活性化する。
10Vに増幅し、それによって電界効果トランジスタ４を
接続する。電界効果トランジスタ４のドレーン電流20は
クロック信号によりプリセットされた周波数によって誘
導抵抗５を活性化する。
【００１６】 一方では、電磁放射線がドレーン電流20のノイズ変動
時に発生する。このドレーン電流は約30Aの電流値を取
り得る。
時に発生する。このドレーン電流は約30Aの電流値を取
り得る。
【００１７】 ドレーン電流20のこのノイズ変動は、切換閾値での電
界効果トランジスタ４のゲート電圧19の寄生振動に直接
依存する。
界効果トランジスタ４のゲート電圧19の寄生振動に直接
依存する。
【００１８】 ゲート電圧19の寄生振動は、駆動源21の全体内部抵抗
２と関連して電界効果トランジスタ４の寄生コンデンサ
9,10,11の荷電交換によって発生する。駆動源の全体内
部抵抗は内部抵抗12とドロッピング抵抗13の直列接続に
よって生じる。
２と関連して電界効果トランジスタ４の寄生コンデンサ
9,10,11の荷電交換によって発生する。駆動源の全体内
部抵抗は内部抵抗12とドロッピング抵抗13の直列接続に
よって生じる。
【００１９】 時定数は寄生コンデンサ9,10,11の全体コンデンサ22
と駆動源21の全体内部抵抗の掛け算によって生じる。全
体内部抵抗２のオームが小さければ小さいほど、時定数
は小さくなる。
と駆動源21の全体内部抵抗の掛け算によって生じる。全
体内部抵抗２のオームが小さければ小さいほど、時定数
は小さくなる。
【００２０】 駆動源１の応答時間は電力演算増幅器１の選択によっ
て決まる。
て決まる。
【００２１】 本発明は数値の例に基づいて計算上追体験可能であ
る。
る。
【００２２】 1500pFの全体コンデンサ22を有する電界効果トランジ
スタ４が使用される。
スタ４が使用される。
【００２３】 駆動源21の全体抵抗２は17オームの電力演算増幅器１
の所定の内部抵抗12と33オームのドロッピング抵抗13に
より50オームとなる。
の所定の内部抵抗12と33オームのドロッピング抵抗13に
より50オームとなる。
【００２４】 それによって、1500pF×50オーム＝75nsの時定数が生
じる。寄生振動の周期は約５×75ns＝375nsである。
じる。寄生振動の周期は約５×75ns＝375nsである。
【００２５】 他方では、クロック信号の高周波成分によっても、冒
頭に述べたような電磁放射線が発生する。
頭に述べたような電磁放射線が発生する。
【００２６】 そのために、電力演算増幅器１が入力レベルを10倍
に、すなわち本実施例では1Vから10Vに増幅し、その1V/
1μｓのスリューレ−トによってゲート電圧19の立ち上
がり時間を最大値10μｓにする。電力演算増幅器１はこ
の数値決定により、クロック信号の周期1/20kHzに対す
る立ち上がり時間10μｓの比１対５によって電磁放射線
の発生を非常に効果的に阻止する。
に、すなわち本実施例では1Vから10Vに増幅し、その1V/
1μｓのスリューレ−トによってゲート電圧19の立ち上
がり時間を最大値10μｓにする。電力演算増幅器１はこ
の数値決定により、クロック信号の周期1/20kHzに対す
る立ち上がり時間10μｓの比１対５によって電磁放射線
の発生を非常に効果的に阻止する。
【００２７】 図２には、本発明による切換装置によって生じる電界
効果トランジスタ４のゲート電圧19の時間的な経過が、
数値の例と共に示してある。クロック信号はゲート電圧
19の低くて滑らかな立ち上がりを示している。本発明に
よる切換装置を持たない場合には、図２に破線で示し
た、切換閾値の立ち上がり部の寄生振動が発生する。電
界効果トランジスタの使用の再には、立ち下がり部に破
線で示すように、駆動電源を切るときのオーバーシュー
トも可能である。しかし、この妨害は外部の接続配置、
例えば高域フィルタの接続配置によって抑えることが可
能である。これはしかし、本発明の対象ではない。 ［図面の簡単な説明］
効果トランジスタ４のゲート電圧19の時間的な経過が、
数値の例と共に示してある。クロック信号はゲート電圧
19の低くて滑らかな立ち上がりを示している。本発明に
よる切換装置を持たない場合には、図２に破線で示し
た、切換閾値の立ち上がり部の寄生振動が発生する。電
界効果トランジスタの使用の再には、立ち下がり部に破
線で示すように、駆動電源を切るときのオーバーシュー
トも可能である。しかし、この妨害は外部の接続配置、
例えば高域フィルタの接続配置によって抑えることが可
能である。これはしかし、本発明の対象ではない。 ［図面の簡単な説明］
【図１】誘導消費装置の刻時切換のための切換装置を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明による切換装置を使用した時の電界効果
トランジスタのゲート電圧の時間経過を示す図である。
トランジスタのゲート電圧の時間経過を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガウバッツ カール・ハインツ ドイツ連邦共和国 デー・8011 パルス ドルフ エルレンヴェーク 18 (56)参考文献 実開 昭63−64127（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4504779（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 3/00 H03K 17/00
Claims (3)
- 【請求項１】駆動源によって刻時される半導体遮断器に
より、誘導型消費装置を刻時投入するための自動車用切
換装置において、駆動源（21）が、構成部品に起因して
半導体遮断器（４）の切換時に生じる寄生振動に対し
て、当該寄生振動の相殺を達成する応答時間を有するよ
うに形成されていて、半導体遮断器（４）のゲート電圧
の立ち上がり時間が前記応答時間の複数倍であることを
特徴とする切換装置。 - 【請求項２】駆動源（21）が、低オームの全体内部抵抗
（２）と負帰還を有することを特徴とする、請求項１に
記載の切換装置。 - 【請求項３】半導体遮断器（４）のゲート電圧（19;10
V）の立ち上がり時間（10μｓ）が、駆動源（21;1）の
スリューレート（1V/μｓ）により定められることを特
徴とする、請求項１または２に記載の切換装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4034845A DE4034845A1 (de) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | Schaltanordnung in kraftfahrzeugen zum getakteten einschalten von induktiven verbrauchern |
| DE4034845,8 | 1990-11-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05503415A JPH05503415A (ja) | 1993-06-03 |
| JP3357050B2 true JP3357050B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=6417509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51765291A Expired - Lifetime JP3357050B2 (ja) | 1990-11-02 | 1991-10-26 | 誘導型消費装置を刻時投入するための自動車用切換装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5581208A (ja) |
| EP (1) | EP0509075B1 (ja) |
| JP (1) | JP3357050B2 (ja) |
| DE (2) | DE4034845A1 (ja) |
| ES (1) | ES2093111T3 (ja) |
| WO (1) | WO1992008284A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19610895A1 (de) * | 1996-03-20 | 1997-09-25 | Abb Research Ltd | Verfahren zur Einschaltregelung eines IGBTs und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| JP3560432B2 (ja) * | 1996-12-18 | 2004-09-02 | 株式会社日立製作所 | Ｍｏｓトランジスタの駆動装置 |
| DE102014226475B3 (de) * | 2014-12-18 | 2016-05-12 | Airbus Defence and Space GmbH | Gleichstromschaltvorrichtung und Verfahren zur Steuerung |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57166827A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-14 | Nissan Motor | Electronic part power source supply control device |
| DE3139987A1 (de) * | 1981-10-08 | 1983-04-28 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Steuereinrichtung fuer einen elektromagnetischen verbraucher in einem kraftfahrzeug, insbesondere ein magnetventil oder ein stellmagnet |
| US4504779A (en) * | 1983-03-11 | 1985-03-12 | Hewlett-Packard Company | Electrical load drive and control system |
| US4746813A (en) * | 1987-06-04 | 1988-05-24 | General Motors Corporation | Switching circuit for inductive load with RFI suppression |
| DE3720357A1 (de) * | 1987-06-19 | 1989-01-05 | Vdo Schindling | Schaltungsanordnung zur ansteuerung eines magnetventils |
| US5040088A (en) * | 1987-10-05 | 1991-08-13 | Chloride Group Public Limited Company | Electric motor controllers |
| IT1233416B (it) * | 1987-12-03 | 1992-03-30 | Sgs Microelettronica Spa | Circuito di pilotaggio di dispositivi elettronici alimentati a bassa tensione |
| US4782252A (en) * | 1987-12-08 | 1988-11-01 | Advanced Micro Devices, Inc. | Output current control circuit for reducing ground bounce noise |
| FR2630276B1 (fr) * | 1988-04-14 | 1992-07-03 | Bendix Electronics Sa | Circuit de commande d'une charge inductive |
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| DE3843507A1 (de) * | 1988-12-23 | 1990-06-28 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur messung eines getakteten stromes in einem induktiven verbraucher und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
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| US5156232A (en) * | 1989-04-13 | 1992-10-20 | Fumio Muroya | Operation controlling apparatus of the passenger working machine |
| US5107151A (en) * | 1989-08-22 | 1992-04-21 | Unique Mobility, Inc. | Switching circuit employing electronic devices in series with an inductor to avoid commutation breakdown and extending the current range of switching circuits by using igbt devices in place of mosfets |
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| US5164613A (en) * | 1990-09-28 | 1992-11-17 | Dallas Semiconductor Corporation | Reset monitor |
-
1990
- 1990-11-02 DE DE4034845A patent/DE4034845A1/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-10-26 JP JP51765291A patent/JP3357050B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-26 WO PCT/EP1991/002025 patent/WO1992008284A1/de active IP Right Grant
- 1991-10-26 EP EP91918558A patent/EP0509075B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-26 DE DE59108209T patent/DE59108209D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-26 ES ES91918558T patent/ES2093111T3/es not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-11-21 US US08/561,149 patent/US5581208A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0509075B1 (de) | 1996-09-18 |
| DE59108209D1 (de) | 1996-10-24 |
| US5581208A (en) | 1996-12-03 |
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