JP5831443B2 - 電子制御装置 - Google Patents
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Description
そして、上記所定時間は、スイッチング素子の平滑回路側の主端子に接続された容量成分に応じて決定される。つまり、ターンオン抑制手段による抑制動作の実行および停止の切り替えタイミングが、上記容量成分に応じて決定される。スイッチング素子の平滑回路側の主端子(以下、出力端子と称す)に接続された寄生の容量成分の静電容量値およびその端子間電圧の関係は、それぞれの素子毎に異なる。従って、スイッチング素子の出力端子に接続される容量成分に応じて所定時間を設定すれば、ターンオン期間の全般にわたって逆方向電流の発生を低く抑える効果が一層顕著に得られる。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図6を参照しながら説明する。
図1に示す車両用電子制御装置1(電子制御装置に相当)は、例えば自動車などの車両に搭載されるものであり、電源回路2(電圧変換装置に相当)および制御処理装置3を備えている。電源回路2は、降圧型のスイッチング電源であり、その出力は制御処理装置3に供給される。制御処理装置3(負荷回路に相当)は、電源回路2から出力される電力の供給を受けて動作し、所定の制御および処理を実行する。
ΔVg=Vgmax/Tr …(1)
トランジスタ4のソースには、平滑回路5を構成するダイオードD1(のカソード)が接続されている。そして、そのダイオードD1の端子間には寄生容量Cacが存在する。一般にダイオードは、逆バイアス電圧の上昇に伴い空乏層が広くなるため、その寄生容量の静電容量が小さくなる基本特性を持っている。そのため、ダイオードD1の寄生容量Cacは、その端子間に印加される逆バイアス電圧(ソース電圧Vs)がゼロのとき(電圧非印加時)が最も大きく、逆バイアス電圧が増加するにつれて減少する。そして、下記(2)式に示すように、トランジスタ4のターンオン時に生じる逆方向電流Iは、寄生容量Cacの静電容量値Cおよびトランジスタ4のソース電圧Vsの電圧変化量(dv/dt)に比例する。
I=C×(dv/dt) …(2)
以下、第1の実施形態に対し、電源回路の構成を変更した本発明の第2の実施形態について図7〜図9を参照しながら説明する。
図7に示す本実施形態の電源回路31(電圧変換装置に相当)は、図1に示した第1の実施形態の電源回路2に対し、抑制動作制御回路8に代えて抑制動作制御回路32を備えている点が異なる。抑制動作制御回路32は、抑制動作制御回路8が備える構成に加え、さらに、OR回路33およびNOT回路34を備えている。
以下、第1の実施形態に対し、電源回路の構成を変更した本発明の第3の実施形態について図10および図11を参照しながら説明する。
図10に示す本実施形態の電源回路41(電圧変換装置に相当)は、図1に示した第1の実施形態の電源回路2に対し、抑制動作制御回路8に代えて抑制動作制御回路42を備えている点が異なる。抑制動作制御回路42は、抑制動作制御回路8に対し、閾値電圧生成回路23に代えて閾値電圧生成回路43を備えている点と、トランジスタ4のソース電圧Vsに代えてゲート電圧Vgが与えられる点とが異なる。閾値電圧生成回路43は、第2閾値電圧V2を生成する。なお、第2閾値電圧V2をどのような値に設定するかについては後述する。この場合、コンパレータ24の非反転入力端子にはゲート電圧Vgが入力され、反転入力端子には第2閾値電圧V2が入力される。
以下、第1の実施形態に対し、電源回路の構成を変更した本発明の第4の実施形態について図12〜図14を参照しながら説明する。
図12に示すように、本実施形態の電源回路51(電圧変換装置に相当)は、昇圧型のスイッチング電源となっている点が、第1の実施形態の電源回路2と異なる。電源回路51は、トランジスタ52、インダクタL51、平滑回路53、電圧制御回路54、駆動回路7および抑制動作制御回路55を備えている。電源回路51は、トランジスタ52の駆動をPWM制御することにより、バッテリ9から供給される直流電力を昇圧して出力する。なお、本実施形態では、電源回路51を構成する各素子のうち、インダクタL51および平滑回路53を構成する素子のうちの一部(コンデンサC1)を除く素子は、半導体集積回路(IC)として構成されている。
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
トランジスタ4、52をターンオンするターンオン期間におけるB区間(第1期間T1)の長さ、つまり、ターンオン期間において抑制制御信号SbをHレベルとする(抑制動作を実行する)所定時間の長さは、適宜変更することができる。前述したとおり、ダイオードは、逆バイアス電圧の非印加時に寄生容量が最も大きくなる。そのため、ターンオン期間の開始時点からB区間を設けさえすれば、その長さ(所定時間の長さ)に関わらず、ターンオン期間における逆方向電流の大きさが従来に比べて抑えられ、スイッチングノイズ低減の効果が得られる。
Claims (8)
- 電圧変換装置(2、31、41、51)と前記電圧変換装置(2、31、41、51)から電力の供給を受けて動作する制御処理装置(3)とを備えた電子制御装置であって、
前記電圧変換装置(2、31、41、51)は、
直流電源(9)から供給される直流電力をスイッチングするスイッチング素子(4、52)と、
前記スイッチングされた電力を平滑化して出力する平滑回路(5、53)と、
前記平滑回路(5、53)の出力に基づいて前記スイッチング素子(4、52)の駆動を制御する制御信号を生成する電圧制御回路(6、54)と、
前記制御信号に基づいて前記スイッチング素子(4、52)を駆動する駆動回路(7)と、
前記スイッチング素子(4、52)のターンオン速度を抑制する抑制動作を実行可能なターンオン抑制手段(8、32、42、55)と、
を備え、
前記ターンオン抑制手段(8、32、42、55)は、前記スイッチング素子(4、52)がターンオンするターンオン期間の開始から所定時間が経過するまでの期間は前記抑制動作を実行し、その後の期間は前記抑制動作を停止するように構成され、
前記所定時間は、前記スイッチング素子(4、52)の前記平滑回路(5、53)側の主端子に接続された容量成分に応じて決定され、
前記平滑回路(5、53)を構成する各素子のうち、前記スイッチング素子(4、52)の前記平滑回路(5、53)側の主端子に接続される素子は、寄生容量を有する素子であり、
前記寄生容量は、前記主端子の電圧の増加に伴い低下することを特徴とする電子制御装置。 - 前記駆動回路(7)は、前記スイッチング素子の制御端子に駆動電流を供給することによりオン駆動する駆動部(13)と、前記駆動部に対して前記駆動電流を供給する電流供給部(14)とを備え、
前記ターンオン抑制手段(8、32、42、55)は、前記電流供給部(14)から出力される駆動電流を低下させることにより、前記抑制動作を実行することを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。 - 前記平滑回路(5、53)を構成する各素子のうち、前記スイッチング素子(4、52)の前記平滑回路(5、53)側の主端子に接続される素子は、整流用のダイオード(D1、D51)であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子制御装置。
- 前記整流用のダイオード(D1、D51)は、ショットキーバリアダイオードであることを特徴とする請求項3に記載の電子制御装置。
- 前記所定時間は、前記ターンオン期間の開始から、前記スイッチング素子(4)の前記平滑回路(5)側の主端子の電圧が第1閾値電圧に達する時点までの時間に設定されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電子制御装置。
- 前記所定時間は、前記ターンオン期間の開始から、前記スイッチング素子(4)の制御端子の電圧が第2閾値電圧に達する時点までの時間に設定されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電子制御装置。
- 前記スイッチング素子(4)は、前記直流電源(9)から電力の供給先となる負荷回路(3)へと至る電源供給経路に直列に介在し、
前記平滑回路(5)は、一方の端子が前記スイッチング素子(4)の前記平滑回路(5)側の主端子に接続されたインダクタ(L1)を備えていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電子制御装置。 - 前記直流電源(9)から電力の供給先となる負荷回路(3)へと至る電源供給経路に直列に介在するインダクタ(L51)を備え、
前記スイッチング素子(52)は、前記インダクタ(L51)と基準電源線(11)との間に介在することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電子制御装置。
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