JP4692327B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は負荷駆動装置に係り、詳しくは、複数個のコンデンサに繰り返し充放電させることで入力された電圧をより高い電圧に昇圧して出力するチャージポンプ回路を備えた負荷駆動装置に関するものである。

従来より、直列接続された複数個のダイオードと、その複数個のダイオードに並列接続されたダイオードと、前記複数個のダイオードの各接続点にそれぞれ接続された各コンデンサとを有し、その複数個のコンデンサを繰り返し充放電させることで入力された電圧をより高い電圧に昇圧して出力するチャージポンプ回路（昇圧部）を備えた負荷駆動装置（負荷駆動回路）が開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
このような負荷駆動装置は、例えば特許文献２に開示されているように、車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置などに広く使用されている。
特開２００５−１９１８５２号公報（第１〜１２頁 図１〜図４） 特開２００５−３１２２４７号公報（第１〜１４頁 図１〜図４）

図８は、従来の負荷駆動装置５０の構成を示す回路図である。
負荷駆動装置５０は、チャージポンプ回路５１、昇圧駆動回路５２、電源供給回路５３、放電回路（遮断回路）５４、保護回路５５、クランプ回路５６、還流ダイオード５７、駆動制御回路５８、駆動用トランジスタＴｒから構成され、直流電源Ｖccから負荷Ｚに供給される駆動電流を制御して負荷４を駆動する。

尚、負荷Ｚはインダクタンス性を有し、例えば、車両用発電機としての自励式交流発電機を構成するオルタネータの界磁巻線などである。
ちなみに、負荷駆動装置５０の構成は、特許文献１の図１に開示されている負荷駆動回路の要部構成と略同一であり、チャージポンプ回路５１が特許文献１の昇圧部に該当する。

チャージポンプ回路５１は、直列接続された各ダイオードＤ１〜Ｄ５と、各ダイオードＤ１〜Ｄ４に並列接続されたダイオードＤ６と、各ダイオードＤ１〜Ｄ５の各接続点にそれぞれ接続された各コンデンサＣ１〜Ｃ４とを有し、各コンデンサＣ１〜Ｃ４を繰り返し充放電させることで、各ダイオードＤ１，Ｄ６に入力された電圧をより高い電圧に昇圧してダイオードＤ５から出力する。

昇圧駆動回路５２は、直列接続された各バッファ回路５２ａ，５２ｂから構成されている。
尚、各バッファ回路５２ａ，５２ｂは１段のＣＭＯＳ（Complementary MOS）インバータによって構成されている。

バッファ回路５２ａには、駆動制御回路５８が生成したクロック信号ＣＬが入力されている。
バッファ回路５２ａの出力信号は、バッファ回路５２ｂへ出力されると共に、ノードβを介して各コンデンサＣ１，Ｃ３の一端（ダイオードＤ１〜Ｄ４に接続されている電極の反対側の電極）に印加されている。
バッファ回路５２ｂの出力信号は、ノードαを介して各コンデンサＣ２，Ｃ４の一端（ダイオードＤ２〜Ｄ５に接続されている電極の反対側の電極）に印加されている。

すなわち、コンデンサＣ１の一端はノードβを介してバッファ回路５２ａの出力に接続され、コンデンサＣ１の他端は各ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点に接続されている。また、コンデンサＣ２の一端はノードαを介してバッファ回路５２ｂの出力に接続され、コンデンサＣ２の他端は各ダイオードＤ２，Ｄ３の接続点に接続されている。また、コンデンサＣ３の一端はノードβを介してバッファ回路５２ａの出力に接続され、コンデンサＣ３の他端は各ダイオードＤ３，Ｄ４の接続点に接続されている。また、コンデンサＣ４の一端はノードαを介してバッファ回路５２ｂの出力に接続され、コンデンサＣ４の他端は各ダイオードＤ４，Ｄ５の接続点に接続されている。

電源供給回路５３は、駆動制御回路５８によって制御され、直流電源Ｖccから生成した電流をチャージポンプ回路５１の各ダイオードＤ１，Ｄ６のアノードに供給する。
尚、電源供給回路５３はカレントミラー回路によって構成されている。

駆動用トランジスタＴｒはＮチャネル・パワーＭＯＳトランジスタであり、そのゲートはチャージポンプ回路５１のダイオードＤ５のカソードに接続され、そのソースは負荷Ｚを介してアースに接続され、そのドレインは直流電源Ｖccに接続されている。

チャージポンプ回路５１は、昇圧した電圧を駆動用トランジスタＴｒのゲートに印加して駆動用トランジスタＴｒをオンさせる。すると、オンした駆動用トランジスタＴｒを介して直流電源Ｖccから負荷Ｚに駆動電流が供給される。つまり、駆動用トランジスタＴｒは、直流電源Ｖccから負荷Ｚに供給される駆動電流を制御する。

放電回路５４は、１段のＣＭＯＳインバータから成るバッファ回路５４ａおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ５４ｂから構成され、駆動制御回路５８によって制御される。
すなわち、駆動制御回路５８から出力された制御信号がバッファ回路５４ａを介してトランジスタ５４ｂのゲートに印加され、トランジスタ５４ｂがオンすると、そのオンしたトランジスタ５４ｂを介して、チャージポンプ回路５１のダイオードＤ５のカソードがアースに接続されると共に、駆動用トランジスタＴｒのゲートがアースに接続される。

すると、チャージポンプ回路５１の各コンデンサＣ１〜Ｃ４に蓄積された電荷が、ダイオードＤ５およびオンしたトランジスタ５４ｂを介してアース側へ放電され、チャージポンプ回路５１の出力が遮断される。また、駆動用トランジスタＴｒのゲートに蓄積された電荷が、オンしたトランジスタ５４ｂを介してアース側へ放電される。
そのため、駆動用トランジスタＴｒは速やかにオフし、直流電源Ｖccから負荷Ｚへの駆動電流の供給が停止される。

保護回路５５は、直列接続された複数個のツェナーダイオードＤ９から構成され、各ツェナーダイオードＤ９は直流電源Ｖccと駆動用トランジスタＴｒのゲートとの間に逆方向接続されている。
そのため、駆動用トランジスタＴｒのゲート電圧は、各ツェナーダイオードＤ９のツェナー電圧（降伏電圧）の総和の電圧でクランプされる。
よって、ツェナーダイオードＤ９の個数を適宜設定することにより、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧が過大になったときに、駆動用トランジスタＴｒのゲートに耐電圧以上の電圧が印加されるのを防ぎ、そのゲート絶縁膜を保護することができる。

クランプ回路５６は、互いに逆方向に直列接続されたツェナーダイオードＤ７およびダイオードＤ８から構成され、ツェナーダイオードＤ７のカソードは駆動用トランジスタＴｒのゲートに接続され、ダイオードＤ８のカソードは駆動用トランジスタＴｒのソースに接続されている。
そのため、駆動用トランジスタＴｒのゲート・ソース間電圧は、ツェナーダイオードＤ７のツェナー電圧にダイオードＤ８の順方向電圧を加算した電圧でクランプされる。
よって、ツェナーダイオードＤ７のツェナー電圧およびダイオードＤ８の順方向電圧を適宜設定することにより、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧が過大になったときに、駆動用トランジスタＴｒのゲートに耐電圧以上の電圧が印加されるのを防ぎ、そのゲート絶縁膜を保護することができる。

還流ダイオード５７は負荷Ｚに並列接続されている。そのため、駆動用トランジスタＴｒのオフ時には、インダクタンス性を有する負荷Ｚに発生した還流電流が還流ダイオード５７を介して還流され、その還流電流が負荷Ｚの駆動電流となることから、負荷Ｚへの駆動電流の供給が続けられる。

図９は、負荷駆動装置５０において、負荷Ｚの駆動時におけるチャージポンプ回路５１の動作を説明するためのタイミングチャートである。

負荷Ｚの駆動時において、駆動制御回路５８は、電源供給回路５３が直流電源Ｖccから生成した電流をチャージポンプ回路５１の各ダイオードＤ１，Ｄ６のアノードに供給させると共に、放電回路５４のトランジスタ５４ｂをオフさせた状態で、矩形波であるクロック信号ＣＬを生成してバッファ回路５２ａへ出力する。

ここで、直列接続された各バッファ回路５２ａ，５２ｂの出力信号は互いに相補的であると共に、各バッファ回路５２ａ，５２ｂは入力信号の論理レベルを反転した出力信号を出力するため、バッファ回路５２ａはクロック信号ＣＬの論理レベルを反転した出力信号を出力し、バッファ回路５２ａはクロック信号ＣＬと同一論理レベルの出力信号を出力する。
そして、バッファ回路５２ａの出力信号はノードβを介して各コンデンサＣ１，Ｃ３の一端に印加され、バッファ回路５２ｂの出力信号はノードαを介して各コンデンサＣ２，Ｃ４の一端に印加される。

すると、チャージポンプ回路５１は昇圧動作を開始し、クロック信号ＣＬに同期して、まず、電源供給回路５３から供給された電流がダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に流れ込んでコンデンサＣ１が充電され、次に、コンデンサＣ１から放電された電荷がダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２に流れ込んでコンデンサＣ２が充電され、続いて、コンデンサＣ２から放電された電荷がダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３に流れ込んでコンデンサＣ３が充電され、その後に、コンデンサＣ３から放電された電荷がダイオードＤ４を介してコンデンサＣ４に流れ込んでコンデンサＣ４が充電される、といった具合に各コンデンサＣ１〜Ｃ４に電荷が移される度に、各ダイオードＤ１，Ｄ６に入力された電圧が順次昇圧されて最後にダイオードＤ５から出力される。

このダイオードＤ５から出力されたチャージポンプ回路５１の昇圧電圧は、駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧以上になるように設定されている。そのため、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧がゲートに印加された駆動用トランジスタＴｒはオンし、駆動用トランジスタＴｒのドレイン電流が負荷Ｚの駆動電流となる。

しかし、何らかの原因により、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧が駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧未満の場合には、駆動用トランジスタＴｒが中途半端なオン状態となってドレイン電流が流れ、駆動用トランジスタＴｒが過剰に発熱して破壊されるおそれがある。
ちなみに、前記原因としては、例えば、電源供給回路５３またはチャージポンプ回路５１の動作不良などがある。

図１０は、負荷駆動装置５０において、負荷Ｚの駆動停止時におけるチャージポンプ回路５１の動作を説明するためのタイミングチャートである。

負荷Ｚの駆動停止時において、駆動制御回路５８は、電源供給回路５３からチャージポンプ回路５１への電流の供給を停止させると共に、放電回路５４のトランジスタ５４ｂをオンさせた状態で、クロック信号ＣＬをハイ（Ｈ）レベルに固定してバッファ回路５２ａへ出力する。

すると、バッファ回路５２ａの出力信号はロー（Ｌ）レベルになり、ノードβを介して各コンデンサＣ１，Ｃ３の一端に印加される電圧もローレベルになる。
また、バッファ回路５２ｂの出力信号はハイレベルになり、ノードαを介して各コンデンサＣ２，Ｃ４の一端に印加される電圧もハイレベルになる。
そして、チャージポンプ回路５１は、電源供給回路５３から電流が供給されなくなるため昇圧動作を停止する。
尚、各バッファ回路５２ａ，５２ｂの出力信号のローレベルはアース電位（＝０Ｖ）である。

その結果、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧がゲートに印加されなくなった駆動用トランジスタＴｒはオフし、駆動用トランジスタＴｒのドレイン電流が流れなくなるため、直流電源Ｖccから負荷Ｚへの駆動電流の供給も停止される。

このとき、各コンデンサＣ２，Ｃ４の少なくともいずれか一方が破壊されていると、バッファ回路５２ｂのハイレベルの出力信号が各コンデンサＣ２，Ｃ４の少なくともいずれか一方から各ダイオードＤ３〜Ｄ５を介して出力される。
ところで、各コンデンサＣ２，Ｃ４の破壊はスクリーニング検査によって調べられ、各コンデンサＣ２，Ｃ４が破壊されていない良品の負荷駆動装置５０だけが選別されて製品出荷される。しかし、スクリーニング検査が不十分な場合には、各コンデンサＣ２，Ｃ４が破壊された不良品の負荷駆動装置５０が製品出荷されるおそれがある。

ここで、負荷Ｚの駆動停止時には、放電回路５４のトランジスタ５４ｂがオンされており、ダイオードＤ５のカソードがオンしたトランジスタ５４ｂを介してアースに接続されている。
そのため、各コンデンサＣ２，Ｃ４が破壊されている場合に、バッファ回路５２ｂのハイレベルの出力信号が各コンデンサＣ２，Ｃ４の少なくともいずれか一方から各ダイオードＤ３〜Ｄ５を介して出力されたとしても、放電回路５４が正常に動作していれば、バッファ回路５２ｂのハイレベルの出力信号が駆動用トランジスタＴｒのゲートに印加されることはなく、駆動用トランジスタＴｒはオンしない筈である。

しかし、放電回路５４が正常に動作しなかった場合には、バッファ回路５２ｂのハイレベルの出力信号が駆動用トランジスタＴｒのゲートに印加され、駆動用トランジスタＴｒがオンしてドレイン電流が流れ、そのドレイン電流により駆動用トランジスタＴｒが過剰に発熱して破壊されるおそれがある。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、電源から負荷に供給される駆動電流を制御する電流駆動素子が過剰な発熱によって破壊されるのを防止することが可能な負荷駆動装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、
電源から負荷に供給される駆動電流を制御する電流駆動素子と、
その電流駆動素子を駆動するための昇圧電圧を生成するチャージポンプ回路と、
そのチャージポンプ回路を駆動するための発振信号を生成する発振信号生成手段と、
負荷の駆動停止時には、前記発振信号生成手段が生成した発振信号の電圧値を、前記電流駆動素子の動作が停止するレベルまで引き下げることにより、前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させる動作停止手段と、
前記チャージポンプ回路の昇圧電圧を検出する電圧検出手段と
を備えた負荷駆動装置であって、
前記チャージポンプ回路は、複数個のコンデンサを繰り返し充放電させることで入力された電圧をより高い電圧に昇圧して前記電流駆動素子へ出力し、
前記発振信号は、前記チャージポンプ回路の各コンデンサに印加され、
前記動作停止手段は、負荷の駆動時に、前記電圧検出手段の検出したチャージポンプ回路の昇圧電圧が、前記電流駆動素子を中途半端なオン状態にする電圧の場合には、前記発振信号生成手段が生成した発振信号の電圧値を、前記電流駆動素子の動作が停止するレベルまで引き下げることにより、前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させることを技術的特徴とする。

＜請求項１＞
請求項１の発明では、負荷の駆動停止時に、発振信号生成手段が生成した発振信号の電圧値を、電流駆動素子の動作が停止するレベルまで引き下げることにより、チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させる動作停止手段が備えられている。
そのため、チャージポンプ回路の各コンデンサのいずれかが破壊されていたとしても、発振信号生成手段が生成した発振信号の電圧値は電流駆動素子の動作が停止するレベルまで引き下げられているため、電流駆動素子は完全に動作停止状態（オフ状態）になる。
従って、請求項１の発明によれば、各コンデンサが破壊された場合でも、負荷の駆動停止時に電流駆動素子が不要に動作して過剰発熱を起こし破壊されるのを確実に防止できる。

そして、請求項１の発明において、動作停止手段は、負荷の駆動時に、チャージポンプ回路の昇圧電圧が、電流駆動素子を中途半端なオン状態にする電圧の場合には、発振信号生成手段が生成した発振信号の電圧値を、電流駆動素子の動作が停止するレベルまで引き下げることにより、チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させる。
従って、請求項１の発明によれば、負荷の駆動時に電流駆動素子が中途半端な動作状態となり過剰に発熱して破壊されるのを確実に防止できる。

＜用語の説明＞
上術した［課題を解決するための手段］［発明の効果］に記載した構成部材・構成要素と、［発明を実施するための最良の形態］に記載した構成部材・構成要素との対応関係は以下のようになっている。

「電流駆動素子」は、駆動用トランジスタＴｒに該当する。
「発振信号」は、バッファ回路５２ａ，５２ｂの出力信号に該当する。
「発振信号生成手段」は、クロック信号ＣＬを生成する駆動制御回路５８と、昇圧駆動回路５２（バッファ回路５２ａ，５２ｂ）とに該当する。
「電流駆動素子の動作が停止するレベル」は、ローレベル（アース電位）に該当する。
請求項１の「動作停止手段」は、ローレベルの制御信号ＣＳを生成する駆動制御回路５８と、印加電圧カット回路１１，２１とに該当する。
請求項２の「動作停止手段」は、ローレベルの制御信号ＭＳを生成するモニタ回路１２と、印加電圧カット回路１１，２１とに該当する。
「電圧検出手段」は、モニタ回路１２に該当する。

以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、図８に示した従来技術と同一の構成部材および構成要素については符号を等しくして説明を省略してある。また、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略してある。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の負荷駆動装置１０の構成を示す回路図である。
負荷駆動装置１０は、チャージポンプ回路５１、昇圧駆動回路５２、電源供給回路５３、放電回路５４、保護回路５５、クランプ回路５６、還流ダイオード５７、駆動制御回路５８、駆動用トランジスタＴｒ、印加電圧カット回路１１、モニタ回路１２から構成され、直流電源Ｖccから負荷Ｚに供給される駆動電流を制御して負荷４を駆動する。

第１実施形態の負荷駆動装置１０において、図８に示した従来技術の負荷駆動装置５０と異なるのは、駆動制御回路５８が制御信号ＣＳを生成する点と、印加電圧カット回路１１およびモニタ回路１２が設けられている点だけである。

駆動制御回路５８は、負荷Ｚの駆動時にはハイレベルの制御信号ＣＳを生成し、負荷Ｚの駆動停止時にはローレベルの制御信号ＣＳを生成し、その制御信号ＣＳを印加電圧カット回路１１へ出力する。

モニタ回路１２は、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧（駆動用トランジスタＴｒのゲート電圧）を検出し、その昇圧電圧が駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧以上の場合にはハイレベルの制御信号ＭＳを生成し、昇圧電圧がしきい値電圧未満の場合にはローレベルの制御信号ＭＳを生成し、その制御信号ＭＳを印加電圧カット回路１１へ出力する。
尚、モニタ回路１２は、負荷Ｚの駆動時における初期状態ではハイレベルの制御信号ＭＳを生成し、チャージポンプ回路５１の動作が安定した時点で、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧に基づいて前記論理レベルの制御信号ＭＳを生成する。

印加電圧カット回路１１は、２個の３入力ＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂから構成されている。
ＡＮＤ回路１１ａは、昇圧駆動回路５２のバッファ回路５２ｂの出力信号と各制御信号ＣＳ，ＭＳとの論理積（ＡＮＤ）演算を行い、その演算結果に応じた出力信号を生成し、その出力信号をノードαを介して各コンデンサＣ２，Ｃ４の一端（ダイオードＤ２〜Ｄ５に接続されている電極の反対側の電極）に印加する。
ＡＮＤ回路１１ｂは、昇圧駆動回路５２のバッファ回路５２ａの出力信号と各制御信号ＣＳ，ＭＳとの論理積演算を行い、その演算結果に応じた出力信号を生成し、その出力信号をノードβを介して各コンデンサＣ１，Ｃ３の一端（ダイオードＤ１〜Ｄ４に接続されている電極の反対側の電極）に印加する。

図２は、負荷駆動装置１０において、負荷Ｚの駆動時におけるチャージポンプ回路５１の正常動作を説明するためのタイミングチャートである。

負荷Ｚの駆動時において、駆動制御回路５８は、電源供給回路５３が直流電源Ｖccから生成した電流をチャージポンプ回路５１の各ダイオードＤ１，Ｄ６のアノードに供給させると共に、放電回路５４のトランジスタ５４ｂをオフさせた状態で、矩形波であるクロック信号ＣＬを生成してバッファ回路５２ａへ出力し、ハイレベルの制御信号ＣＳを生成して印加電圧カット回路１１へ出力する。
また、モニタ回路１２は、負荷Ｚの駆動時における初期状態ではハイレベルの制御信号ＭＳを生成して印加電圧カット回路１１へ出力する。

このように、負荷Ｚの駆動時における初期状態では、各制御信号ＣＳ，ＭＳが共にハイレベルになるため、ＡＮＤ回路１１ａはバッファ回路５２ｂの出力信号と同一論理レベルの出力信号を出力し、ＡＮＤ回路１１ｂはバッファ回路５２ａの出力信号と同一論理レベルの出力信号を出力する。
そして、ＡＮＤ回路１１ｂの出力信号はノードβを介して各コンデンサＣ１，Ｃ３の一端に印加され、ＡＮＤ回路１１ａの出力信号はノードαを介して各コンデンサＣ２，Ｃ４の一端に印加される。

すると、チャージポンプ回路５１は昇圧動作を開始し、クロック信号ＣＬに同期して各ダイオードＤ１，Ｄ６に入力された電圧が順次昇圧され、その昇圧電圧がダイオードＤ５から出力される。
そして、チャージポンプ回路５１の動作が安定した時点では、ダイオードＤ５から出力されるチャージポンプ回路５１の昇圧電圧が、駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧以上になるように設定されている。

そのため、チャージポンプ回路５１が正常に動作している場合には、チャージポンプ回路５１の動作が安定した時点で、モニタ回路１２はハイレベルの制御信号ＭＳを生成して印加電圧カット回路１１へ出力する。
その結果、チャージポンプ回路５１の昇圧動作が続行される。

図３は、負荷駆動装置１０において、負荷Ｚの駆動時におけるチャージポンプ回路５１の異常動作を説明するためのタイミングチャートである。

チャージポンプ回路５１の動作が安定した時点でも、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧が駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧未満の場合には、モニタ回路１２はローレベルの制御信号ＭＳを生成して印加電圧カット回路１１へ出力する。
すると、クロック信号ＣＬおよび制御信号ＣＳに関係なく、各ＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂの出力信号は共にローレベルになる。

そのため、各ＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂから各ノードα，βを介して各コンデンサＣ１〜Ｃ４の一端（ダイオードＤ１〜Ｄ５に接続されている電極の反対側の電極）に印加される出力信号は全てローレベルになる。
その結果、チャージポンプ回路５１は昇圧動作を停止し、チャージポンプ回路５１から駆動用トランジスタＴｒのゲートに印加される昇圧電圧は、駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧を大幅に下回る電圧値になり、駆動用トランジスタＴｒは完全なオフ状態となる。

このように、何らかの原因（電源供給回路５３またはチャージポンプ回路５１の動作不良など）により、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧が駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧未満にしかならない場合には、印加電圧カット回路１１およびモニタ回路１２の動作によってチャージポンプ回路５１の昇圧動作が停止され、駆動用トランジスタＴｒが完全なオフ状態にされる。

すなわち、負荷Ｚの駆動時に、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧が駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧未満の場合には、昇圧駆動回路５２の各バッファ回路５２ａ，５２ｂの出力信号（発振信号）の電圧値を、モニタ回路１２が生成したローレベルの制御信号ＭＳおよび印加電圧カット回路１１を用いて、駆動用トランジスタＴｒがオフするローレベル（駆動用トランジスタＴｒの動作が停止するレベル）まで引き下げることにより、チャージポンプ回路５１の昇圧動作を停止させている。

従って、第１実施形態の負荷駆動装置１０によれば、負荷Ｚの駆動時に駆動用トランジスタＴｒが中途半端なオン状態となり過剰に発熱して破壊されるのを確実に防止できる。

図４は、負荷駆動装置１０において、負荷Ｚの駆動停止時におけるチャージポンプ回路５１の動作を説明するためのタイミングチャートである。

負荷Ｚの駆動停止時において、駆動制御回路５８は、電源供給回路５３からチャージポンプ回路５１への電流の供給を停止させると共に、放電回路５４のトランジスタ５４ｂをオンさせた状態で、クロック信号ＣＬをハイレベルに固定してバッファ回路５２ａへ出力し、ローレベルの制御信号ＣＳを生成して印加電圧カット回路１１へ出力する。

すると、クロック信号ＣＬおよび制御信号ＭＳに関係なく、各ＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂの出力信号は共にローレベルになる。
そのため、各ＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂから各ノードα，βを介して各コンデンサＣ１〜Ｃ４の一端（ダイオードＤ１〜Ｄ５に接続されている電極の反対側の電極）に印加される出力信号は全てローレベルになる。

その結果、チャージポンプ回路５１は昇圧動作を停止し、チャージポンプ回路５１から駆動用トランジスタＴｒのゲートに印加される昇圧電圧は、駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧を大幅に下回る電圧値になり、駆動用トランジスタＴｒは完全なオフ状態となる。

このとき、各コンデンサＣ１〜Ｃ４のいずれかが破壊されていたとしても、各ＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂの出力信号は共にローレベルであり、そのローレベルはアース電位であるため、各ダイオードＤ２〜Ｄ５を介して出力されるチャージポンプ回路５１の出力信号はアース電位になる。

そして、放電回路５４が正常に動作しなかったとしても、駆動用トランジスタＴｒのゲートに印加されるチャージポンプ回路５１の出力信号はアース電位であるため、駆動用トランジスタＴｒは完全なオフ状態になる。

すなわち、負荷Ｚの駆動停止時には、各バッファ回路５２ａ，５２ｂの出力信号（発振信号）の電圧値を、駆動制御回路５８が生成したローレベルの制御信号ＣＳおよび印加電圧カット回路１１を用いて、駆動用トランジスタＴｒがオフするローレベル（駆動用トランジスタＴｒの動作が停止するレベル）まで引き下げることにより、チャージポンプ回路５１の昇圧動作を停止させている。

従って、第１実施形態の負荷駆動装置１０によれば、各コンデンサＣ１〜Ｃ４が破壊された上に放電回路５４が正常に動作しなかった場合でも、負荷Ｚの駆動停止時に駆動用トランジスタＴｒがオンして過剰発熱を起こし破壊されるのを確実に防止できる。

ところで、負荷Ｚの駆動停止時において、駆動制御回路５８がクロック信号ＣＬをローレベルに固定するように構成した場合でも、制御信号ＣＳをローレベルにすれば、各ＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂの出力信号は共にローレベルになるため、上記と同様の作用・効果が得られる。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態の負荷駆動装置２０の構成を示す回路図である。
負荷駆動装置２０は、チャージポンプ回路５１、昇圧駆動回路５２、電源供給回路５３、放電回路５４、保護回路５５、クランプ回路５６、還流ダイオード５７、駆動制御回路５８、駆動用トランジスタＴｒ、印加電圧カット回路２１、モニタ回路１２から構成され、直流電源Ｖccから負荷Ｚに供給される駆動電流を制御して負荷４を駆動する。

第２実施形態の負荷駆動装置２０において、図８に示した従来技術の負荷駆動装置５０と異なるのは、駆動制御回路５８が制御信号ＣＳを生成する点と、印加電圧カット回路２１およびモニタ回路１２が設けられている点だけである。

第２実施形態において、駆動制御回路５８における制御信号ＣＳの生成動作と、モニタ回路１２における制御信号ＭＳの生成動作とは、第１実施形態と同じである。
３入力ＡＮＤ回路から構成された印加電圧カット回路２１は、駆動制御回路５８の生成したクロック信号ＣＬと各制御信号ＣＳ，ＭＳとの論理積演算を行い、その演算結果に応じた出力信号を生成してバッファ回路５２ａへ出力する。

そして、第２実施形態のタイミングチャートは、第１実施形態の図２〜図４と同じである。
すなわち、負荷Ｚの駆動時において、チャージポンプ回路５１の動作が安定した時点でも、チャージポンプ回路５１の昇圧電圧が駆動用トランジスタＴｒのしきい値電圧未満の場合には、モニタ回路１２はローレベルの制御信号ＭＳを生成して印加電圧カット回路２１へ出力する。

すると、クロック信号ＣＬおよび制御信号ＣＳに関係なく、印加電圧カット回路２１の出力信号はローレベルになる。
そのため、各バッファ回路５２ａ，５２ｂから各ノードβ，αを介して各コンデンサＣ１〜Ｃ４の一端（ダイオードＤ１〜Ｄ５に接続されている電極の反対側の電極）に印加される出力信号は全てローレベルになる。

また、負荷Ｚの駆動停止時において、駆動制御回路５８はローレベルの制御信号ＣＳを生成して印加電圧カット回路２１へ出力する。
すると、クロック信号ＣＬおよび制御信号ＭＳに関係なく、印加電圧カット回路２１の出力信号はローレベルになる。
そのため、各バッファ回路５２ａ，５２ｂから各ノードβ，αを介して各コンデンサＣ１〜Ｃ４の一端に印加される出力信号は全てローレベルになる。

従って、第２実施形態の負荷駆動装置２０においても、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
そして、２個のＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂから成る印加電圧カット回路１１を備えた第１実施形態に比べて、１個のＡＮＤ回路だけから成る印加電圧カット回路２１を備えた第２実施形態によれば、部品点数が少なくなるため低コスト化を図ることができる。

＜別の実施形態＞
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［１］上記各実施形態のチャージポンプ回路５１は、直列接続された５個のダイオードＤ１〜Ｄ５と、各ダイオードＤ１〜Ｄ４に並列接続されたダイオードＤ６と、各ダイオードＤ１〜Ｄ５の各接続点にそれぞれ接続された４個のコンデンサＣ１〜Ｃ４とから構成されている。
しかし、図６または図７に示すように、チャージポンプ回路５１を、直列接続された３個のダイオードＤ１〜Ｄ３と、各ダイオードＤ１，Ｄ２に並列接続されたダイオードＤ６と、各ダイオードＤ１〜Ｄ３の各接続点にそれぞれ接続され２個のコンデンサＣ１，Ｃ２とによって構成してもよい。

図６は、第３実施形態の負荷駆動装置３０の構成を示す回路図である。
図７は、第４実施形態の負荷駆動装置４０の構成を示す回路図である。
尚、第３実施形態は第１実施形態（図１）に対応し、第４実施形態は第２実施形態（図５）に対応しており、チャージポンプ回路５１以外の構成は上記各実施形態と同じである。

また、直列接続された４個または６個以上のダイオードを用いてチャージポンプ回路５１を構成してもよい。
尚、駆動用トランジスタＴｒのゲートに接続されているダイオード（第１，第２実施形態ではダイオードＤ５、第３，第４実施形態ではダイオードＤ３）は省いてもよい。

［２］第１実施形態では印加電圧カット回路１１を２個のＡＮＤ回路１１ａ，１１ｂによって構成し、第２実施形態では印加電圧カット回路２１を１個のＡＮＤ回路によって構成している。
しかし、印加電圧カット回路１１，２１は、負荷Ｚの駆動時にモニタ回路１２の生成した制御信号ＭＳがローレベルの場合（チャージポンプ回路５１の昇圧電圧が駆動用トランジスタＴｒのしきい値未満の場合）と、負荷Ｚの駆動停止時とに、各コンデンサＣ１〜Ｃ４の一端（ダイオードＤ１〜Ｄ５に接続されている電極の反対側の電極）に印加される信号をローレベルにすることが可能であれば、どのような構成であってもよい。

また、印加電圧カット回路１１，２１は、どのような能動素子（バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ、ＢｉＣＭＯＳ（Bipolar Complementary MOS）など）を用いて構成してもよい。

［３］上記各実施形態では、各バッファ回路５２ａ，５２ｂの出力信号のローレベルがアース電位に設定されている。
しかし、各バッファ回路５２ａ，５２ｂの出力信号のローレベルは、アース電位に限らず、駆動用トランジスタＴｒがオフするレベル（駆動用トランジスタＴｒの動作が停止するレベル）であれば、どのような電圧値に設定してもよい。

［４］Ｎチャネル・パワーＭＯＳトランジスタから成る駆動用トランジスタＴｒをＮＰＮトランジスタに置き換えてもよい。
また、駆動用トランジスタＴｒは、ＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタに限らず、どのような電流駆動素子（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＳＩＴ（Static Induction Transistor）、サイリスタなど）に置き換えてもよい。

本発明を具体化した第１実施形態の負荷駆動装置１０の構成を示す回路図。 負荷駆動装置１０（２０）において、負荷Ｚの駆動時におけるチャージポンプ回路５１の正常動作を説明するためのタイミングチャート。 負荷駆動装置１０（２０）において、負荷Ｚの駆動時におけるチャージポンプ回路５１の異常動作を説明するためのタイミングチャート。 負荷駆動装置１０（２０）において、負荷Ｚの駆動停止時におけるチャージポンプ回路５１の動作を説明するためのタイミングチャート。 本発明を具体化した第２実施形態の負荷駆動装置２０の構成を示す回路図。 本発明を具体化した第３実施形態の負荷駆動装置３０の構成を示す回路図。 本発明を具体化した第３実施形態の負荷駆動装置４０の構成を示す回路図。 従来の負荷駆動装置５０の構成を示す回路図。 負荷駆動装置５０において、負荷Ｚの駆動時におけるチャージポンプ回路５１の動作を説明するためのタイミングチャート。 負荷駆動装置５０において、負荷Ｚの駆動停止時におけるチャージポンプ回路５１の動作を説明するためのタイミングチャート。

符号の説明

１０、２０，３０，４０…負荷駆動装置
１１，２１…印加電圧カット回路
１２…モニタ回路
５１…チャージポンプ回路
５２…昇圧駆動回路
５３…電源供給回路
５８…駆動制御回路
Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード
ＣＬ…クロック信号
ＣＳ，ＭＳ…制御信号
Ｚ…負荷
Ｔｒ…駆動用トランジスタ

Claims (1)

1. 電源から負荷に供給される駆動電流を制御する電流駆動素子と、
   その電流駆動素子を駆動するための昇圧電圧を生成するチャージポンプ回路と、
   そのチャージポンプ回路を駆動するための発振信号を生成する発振信号生成手段と、
   負荷の駆動停止時には、前記発振信号生成手段が生成した発振信号の電圧値を、前記電流駆動素子の動作が停止するレベルまで引き下げることにより、前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させる動作停止手段と、
   前記チャージポンプ回路の昇圧電圧を検出する電圧検出手段と
   を備えた負荷駆動装置であって、
   前記チャージポンプ回路は、複数個のコンデンサを繰り返し充放電させることで入力された電圧をより高い電圧に昇圧して前記電流駆動素子へ出力し、
   前記発振信号は、前記チャージポンプ回路の各コンデンサに印加され、
   前記動作停止手段は、負荷の駆動時に、前記電圧検出手段の検出したチャージポンプ回路の昇圧電圧が、前記電流駆動素子を中途半端なオン状態にする電圧の場合には、前記発振信号生成手段が生成した発振信号の電圧値を、前記電流駆動素子の動作が停止するレベルまで引き下げることにより、前記チャージポンプ回路の昇圧動作を停止させることを特徴とする負荷駆動装置。

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