JP4258458B2 - Load drive circuit - Google Patents
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Description
本発明は、複数のトランジスタを制御して負荷を駆動する負荷駆動回路に関する。 The present invention relates to a load driving circuit that controls a plurality of transistors to drive a load.
従来より、リレーやモータ等の負荷を駆動する回路として負荷駆動回路がある。従来の負荷駆動回路の全体構成を図2に示す。負荷駆動回路は、NPN型トランジスタ11、ツェナーダイオード12および抵抗13を有するダイオード内蔵トランジスタ10とCPU30によって構成され、出力端子aを介して接続された負荷としてのリレー40を駆動する。
Conventionally, there is a load driving circuit as a circuit for driving a load such as a relay or a motor. The overall configuration of a conventional load driving circuit is shown in FIG. The load drive circuit is configured by a
CPU30からハイレベルの制御信号が出力されると、NPN型トランジスタ11はオンし、電源端子VCCからリレー40を介してNPN型トランジスタ11に電流が流れる。また、CPU30からローレベルの制御信号が出力されると、NPN型トランジスタ11はオフし、リレー40には電流が流れない。
When a high level control signal is output from the
このように、NPN型トランジスタ11は、CPU30から抵抗31を介して入力される制御信号に応じて負荷としてのリレー40を駆動する。
As described above, the
また、負荷駆動回路がリレー等の誘導性の負荷の駆動を停止する場合、負荷からNPN型トランジスタ11のコレクタにサージが入力される。
When the load drive circuit stops driving an inductive load such as a relay, a surge is input from the load to the collector of the
図3に、制御信号とサージ電圧の波形を示す。図に示すように制御信号がハイレベルからローレベルに変化すると、負荷からNPN型トランジスタ11のコレクタに、図に示す波形のサージ電圧が所定期間(例えば、数十msec)印加される。
FIG. 3 shows waveforms of the control signal and surge voltage. As shown in the figure, when the control signal changes from the high level to the low level, the surge voltage having the waveform shown in the figure is applied from the load to the collector of the
このようなサージからNPN型トランジスタ11を保護するために、ツェナーダイオード12が設けられている。すなわち、NPN型トランジスタ11のコレクタにサージが入力され、NPN型トランジスタ11のコレクターベース間の電圧がツェナーダイオード12のツェナー電圧よりも大きくなるとツェナーダイオード12に電流が流れる。そして、ツェナーダイオード12からNPN型トランジスタ11のベースに電流が流れ、NPN型トランジスタ11がオンし、サージ電流がNPN型トランジスタ11のコレクタ電流として流れる。このようにサージエネルギーが吸収され、NPN型トランジスタ11は保護される。
In order to protect the
しかし、上記した回路構成では、例えば、NPN型トランジスタ11がショートモードで故障した場合、電源端子VCCからリレー40を介してNPN型トランジスタ11に電流が流れたままの状態に陥ってしまう。
However, in the above-described circuit configuration, for example, when the
このような状態を回避するために発明者らが検討した回路構成を図4に示す。図に示すように、ダイオード内蔵トランジスタ10と直列にダイオード内蔵トランジスタ20が接続されている。
FIG. 4 shows a circuit configuration studied by the inventors in order to avoid such a state. As shown in the figure, a diode built-in
負荷駆動回路は、ダイオード内蔵トランジスタ10、ダイオード内蔵トランジスタ20およびCPU30によって構成され、出力端子aを介して接続された負荷としてのリレー40を駆動する。
The load drive circuit is configured by the diode built-in
ダイオード内蔵トランジスタ20は、NPN型トランジスタ21、サージ保護用のツェナーダイオード22および抵抗23を備え、ダイオード内蔵トランジスタ10と同様の構成となっている。
The diode built-in
ダイオード内蔵トランジスタ10のNPN型トランジスタ11のベースには、抵抗31を介してCPU30からの制御信号が入力され、ダイオード内蔵トランジスタ20のNPN型トランジスタ21のベースには、抵抗32を介してCPU30からの制御信号が入力される。
A control signal from the
このような構成において、リレー40の駆動を開始する場合、CPU30からNPN型トランジスタ11、21の各ベースへハイレベルの制御信号が同時に出力される。これにより、NPN型トランジスタ11、12はそれぞれオンして、電源端子VCCからリレー40を介してNPN型トランジスタ11に電流が流れる。
In such a configuration, when driving the
また、リレー40の駆動を停止する場合、CPU30からNPN型トランジスタ11、21の各ベースへローレベルの制御信号が同時に出力される。これにより、NPN型トランジスタ11、12はそれぞれオフし、リレー40に電流は流れない。
When the driving of the
この場合、NPN型トランジスタ11、21が直列に接続されているため、NPN型トランジスタ11、21の何れかがショートモードで故障しても、他方のトランジスタがオフして、リレー40に流れる電流は遮断される。
In this case, since the
このような構成においても、リレー40の駆動を停止する場合、リレー40からNPN型トランジスタ11のコレクタへサージが入力される。このとき、ツェナーダイオード12によってNPN型トランジスタ11はオンするが、NPN型トランジスタ21がオフしているためNPN型トランジスタ11のエミッタがオープン状態となり、NPN型トランジスタ11からNPN型トランジスタ21へサージ電流が流れない。このため、ツェナーダイオード12によるNPN型トランジスタ11の保護機能が正常に機能しないといった問題が生じる。
Even in such a configuration, when the drive of the
本発明は上記問題に鑑みたもので、負荷電流が流れたままの状態を回避するとともに、ツェナーダイオードによるトランジスタの保護機能を正常に機能させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to avoid a state in which a load current remains flowing and to cause a transistor protection function by a Zener diode to function normally.
上記目的を達成するため、請求項1および2に記載の発明では、負荷に接続され当該負荷を駆動する第1のトランジスタと、第1のトランジスタと直列に接続され第1のトランジスタとともに負荷を駆動する第2のトランジスタと、第1のトランジスタおよび第2のトランジスタのオンオフを制御する制御回路と、を備えた負荷駆動回路であって、第1のトランジスタは、ツェナーダイオードを有し、当該ツェナーダイオードは負荷より第1のトランジスタへサージが入力されたときに第1のトランジスタをオンさせて第1のトランジスタから第2のトランジスタへサージ電流を流すようになっており、制御回路は、負荷の駆動を停止させる場合、第2のトランジスタをオンさせたまま第1のトランジスタをオフさせ、所定期間以上が経過した後、第2のトランジスタをオフさせることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first and second aspects of the present invention, a first transistor connected to a load and driving the load, and a first transistor connected in series with the first transistor and driving the load together with the first transistor. And a control circuit for controlling on / off of the first transistor and the second transistor, wherein the first transistor has a Zener diode, and the Zener diode When a surge is input from the load to the first transistor, the first transistor is turned on and a surge current flows from the first transistor to the second transistor. The control circuit drives the load. Is stopped, the first transistor is turned off while the second transistor is turned on, and a predetermined period or more has elapsed. After, it is characterized in that for turning off the second transistor.
このように、制御回路は、負荷の駆動を停止させる場合、第2のトランジスタをオンさせたまま第1のトランジスタをオフさせ、所定期間以上が経過した後、第2のトランジスタをオフさせるので、この所定期間内に第1のトランジスタから第2のトランジスタへサージ電流を流すことができ、負荷電流が流れたままの状態を回避するとともに、ツェナーダイオードによるトランジスタの保護機能を正常に機能させることができる。 Thus, when stopping the drive of the load, the control circuit turns off the first transistor while turning on the second transistor, and turns off the second transistor after a predetermined period or more has elapsed. A surge current can flow from the first transistor to the second transistor within the predetermined period, and a state in which the load current remains flowing can be avoided and the transistor protection function by the Zener diode can be normally functioned. it can.
本実施形態に係る負荷駆動回路は、図4に示したものと同様に、ダイオード内蔵トランジスタ10(第1のトランジスタ)、ダイオード内蔵トランジスタ20(第2のトランジスタ)およびCPU30(制御回路)によって構成されている。上記した構成では、リレー40の駆動を停止する場合、CPU30からNPN型トランジスタ11、21の各ベースへローレベルの制御信号が同時に出力される例を示したが、本実施形態では、CPU30からNPN型トランジスタ11、21へ出力される制御信号のタイミングが異なる。
The load driving circuit according to the present embodiment is configured by a diode built-in transistor 10 (first transistor), a diode built-in transistor 20 (second transistor), and a CPU 30 (control circuit), as shown in FIG. ing. In the above configuration, when the driving of the
次に、図1を参照して、CPU30から出力される制御信号のタイムチャートを示す。CPU30は、図示しないメモリを備え、このメモリに予め記憶されたプログラムに基づいて図1に示す制御信号を出力する。
Next, a time chart of control signals output from the
まず、図1を参照して、CPU30から出力される制御信号のタイムチャートを示す。
(1)リレー40の駆動を開始する場合
CPU30は、NPN型トランジスタ11、21の各ベースへハイレベルの制御信号を同時に出力する。これにより、NPN型トランジスタ11、12は同時にオンし、電源端子VCCからリレー40を介してNPN型トランジスタ11に電流が流れる。
(2)リレー40の駆動を停止する場合
CPU30は、NPN型トランジスタ21のベースへハイレベルの制御信号を出力したままNPN型トランジスタ11のベースへローレベルの制御信号を出力する。すなわち、NPN型トランジスタ21をオンさせたままNPN型トランジスタ11をオフさせる。
First, a time chart of control signals output from the
(1) When driving of the
(2) When driving the
このとき、リレー40に電流が流れなくなり、NPN型トランジスタ11のコレクタにサージが入力される。そして、NPN型トランジスタ11のコレクターベース間の電圧がツェナーダイオード12のツェナー電圧よりも大きくなるとツェナーダイオード12からNPN型トランジスタ11のベースに電流が流れる。これにより、NPN型トランジスタ11がオンし、サージ電流がNPN型トランジスタ11のコレクタ電流として流れる。このようにサージエネルギーが吸収され、NPN型トランジスタ11は保護される。
At this time, no current flows through the
そして、NPN型トランジスタ11をオフさせてから、NPN型トランジスタ11からNPN型トランジスタ21へサージ電流を流し終える所定期間(例えば、数十msec)以上が経過した後、CPU30は、NPN型トランジスタ11、21の各ベースへローレベルの制御信号を出力して、NPN型トランジスタ11、21をともにオフさせる。
Then, after the
次に、リレー40の駆動を停止する場合のCPU30の処理について説明する。CPU30は、メモリに記憶されたプログラムに基づいてリレー40の駆動を停止するか否かを判定し、リレー40の駆動を停止すると判定した場合、以下の処理を行う。
Next, processing of the
まず、NPN型トランジスタ21をオンさせたままNPN型トランジスタ11をオフさせ、NPN型トランジスタ11がNPN型トランジスタ21へサージ電流を流し終える所定期間以上が経過したか否かを判定する。そして、サージ電流を流し終える所定期間以上が経過したと判定した場合、NPN型トランジスタ11とともにNPN型トランジスタ21をオフさせる。
First, the
上記したように、CPU30は、リレー40の駆動を停止する場合、NPN型トランジスタ21をオンさせたままNPN型トランジスタ11をオフさせ、CPU30がNPN型トランジスタ21をオンさせたままNPN型トランジスタ11をオフさせてから、NPN型トランジスタ11がNPN型トランジスタ21へサージ電流を流し終える所定期間以上が経過した後、NPN型トランジスタ21をオフさせるので、負荷電流が流れたままの状態を回避するとともに、ツェナーダイオードによるトランジスタの保護機能を正常に機能させることができる。
As described above, when stopping the driving of the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Based on the meaning of this invention, it can implement with a various form.
上記実施形態では、負荷としてリレー40を駆動する例を示したが、リレーに限定されることなく、例えば、モータやソレノイド等の負荷を駆動する回路に適用することができる。この場合、負荷によってサージ波形は異なるため、負荷の駆動を停止する際に、NPN型トランジスタ11をオフさせてからNPN型トランジスタ21をオフさせるまでの期間については、サージ波形を考慮して適宜設定すればよい。
Although the example which drives the
また、上記実施形態において、所定期間は、CPU30がNPN型トランジスタ21をオンさせたままNPN型トランジスタ11をオフさせてから、NPN型トランジスタ11がNPN型トランジスタ21へサージ電流を流し終える一定期間として説明したが、例えば、サージ電流の電流値等に応じて変化するように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the predetermined period is a fixed period in which the
また、上記実施形態では、CPU30のメモリに記憶されたプログラムに基づいてCPU30から出力される制御信号によってNPN型トランジスタ11、21を制御する例を示したが、例えば、カウンター等のハードウェアを用いてNPN型トランジスタ11、21を制御する制御信号を生成する構成としてもよい。
In the above embodiment, the example in which the
また、上記実施形態では、NPN型トランジスタを用いて負荷駆動回路を構成した例を示したが、NPN型トランジスタに限定されることなく、例えば、NチャネルMOSFETを用いて構成した場合に適用してもよい。 Moreover, although the example which comprised the load drive circuit using the NPN type transistor was shown in the said embodiment, it is not limited to an NPN type transistor, For example, it applies to the case where it comprises using N channel MOSFET. Also good.
また、上記実施形態では、2つのトランジスタを直列接続して負荷駆動回路を構成した例を示したが、3つ以上のトランジスタを直列接続して構成してもよい。この場合、CPU30は、負荷の駆動を停止する際に、負荷に接続されたトランジスタをオフさせてから、このトランジスタがサージ電流を流し終える所定期間以上が経過した後、他の全てのトランジスタをオフするように制御すればよい。
In the above embodiment, the load driving circuit is configured by connecting two transistors in series. However, three or more transistors may be connected in series. In this case, when stopping the driving of the load, the
また、上記実施形態では、CPU30からNPN型トランジスタ11、21を制御する例を示したが、2つの異なるCPUからそれぞれNPN型トランジスタ11、21を制御するように構成してもよい。
Moreover, although the example which controls
また、上記実施形態では、2つのダイオード内蔵トランジスタを用いて負荷駆動回路を構成する例を示したが、ツェナーダイオードとトランジスタを別部品として構成してもよい。 Moreover, although the example which comprises a load drive circuit using two diode built-in transistors was shown in the said embodiment, you may comprise a Zener diode and a transistor as another components.
10…ダイオード内蔵トランジスタ(第1のトランジスタ)、
20…ダイオード内蔵トランジスタ(第2のトランジスタ)、
11、21…NPN型トランジスタ、
12、22…ツェナーダイオード、13、23…抵抗、
30…CPU(制御回路)、40…リレー(負荷)。
10 ... Transistor with built-in diode (first transistor),
20 ... Transistor with built-in diode (second transistor),
11, 21 ... NPN transistor,
12, 22 ... Zener diode, 13, 23 ... Resistance,
30 ... CPU (control circuit), 40 ... relay (load).
Claims (2)
前記第1のトランジスタと直列に接続され前記第1のトランジスタとともに前記負荷を駆動する第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタのオンオフを制御する制御回路と、を備えた負荷駆動回路であって、
前記第1のトランジスタは、ツェナーダイオードを有し、当該ツェナーダイオードは前記負荷より前記第1のトランジスタへサージが入力されたときに前記第1のトランジスタをオンさせて前記第1のトランジスタから前記第2のトランジスタへサージ電流を流すようになっており、
前記制御回路は、前記負荷の駆動を停止させる場合、前記第2のトランジスタをオンさせたまま前記第1のトランジスタをオフさせ、所定期間以上が経過した後、前記第2のトランジスタをオフさせることを特徴とする負荷駆動回路。 A first transistor connected to and driving the load;
A second transistor connected in series with the first transistor and driving the load together with the first transistor;
A load driving circuit comprising: a control circuit that controls on / off of the first transistor and the second transistor;
The first transistor includes a Zener diode, and the Zener diode turns on the first transistor when a surge is input from the load to the first transistor, and the first transistor is turned on from the first transistor. The surge current is made to flow to transistor 2
When stopping driving the load, the control circuit turns off the first transistor while turning on the second transistor, and turns off the second transistor after a predetermined period or more has elapsed. A load driving circuit.
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