JPH05102822A - 誘導性負荷のためのクロツク制御された電力出力段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 公知の電力出力段を、損出電力を著しく高め
ることなく、クロック制御された電力出力段によって惹
起される電磁的障害を更に低減させるように改良するこ
と。 【構成】 電流測定装置と、所定の時定数を有する第１
の微分装置と、電圧測定装置と、所定の時定数を有する
第２の微分装置と、結合素子とが設けられており、前記
電流測定装置は、切換装置を通って流れる電流か又は該
電流に比例する信号を測定するものであり、前記第１の
微分装置は、前記電流測定装置の出力信号の時間的な変
化に関連する出力信号を生成するものであり、前記電圧
測定装置は、負荷と切換装置との間の接続点に印加され
る電圧か又は該電圧に比例する信号を測定するものであ
り、前記第２の微分装置は、前記電圧測定装置の出力信
号の時間的な変化に関連する出力信号を生成するもので
あり、前記結合素子は、負荷電流と負荷電圧の変化速度
を制限するために、前記微分装置の出力信号を、制御ク
ロック信号に重畳させるようにように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フリーホイール回路を
備えた誘導性負荷のためのクロック制御された電力出力
段であって、該電力出力段は、電圧源の２つの極に接続
された直列回路と、制御回路とを有しており、前記直列
回路は、負荷と、例えばバイポーラトランジスタ又はＭ
ＯＳ−トランジスタ等の、投入状態と遮断状態との間で
連続的に移行するスイッチング特性付きの切換装置とか
らなっており、前記制御回路は、前記切換装置に対する
制御クロック信号を生成するものである、誘導性負荷の
ためのクロック制御された電力出力段に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導性負荷の制御に対しては、損出電力
が少ないため例えばＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタを有
する、クロック制御された電力出力段が頻繁に使用され
る。この種のクロック制御された電力出力段は、著しい
電磁的障害を惹起するという欠点を有する。

【０００３】その原因として、負荷と切換装置との接続
点における急速な電圧変化が周知である。この急激な電
圧変化はクロック制御により惹起される。この原因に対
しては例えば、ＭＯＳＦＥＴを有する切換装置の場合、
抵抗を用いての制御端子の高抵抗制御により対向手段が
講じられる。

【０００４】惹起される電磁的障害の別の原因は、切換
装置を通って流れる電流のクロック制御により生じる急
速な変化である。

【０００５】この電流変化速度は、誘導性負荷に通常並
列に接続されるフライホイールダイオードの急峻度に依
存し、さらに前記した、負荷と切換装置との接続点にお
ける電圧変化速度に依存する。

【０００６】ダイオードの急峻度はほとんど制御できな
いのに対して、既に述べられたように、切換装置の高抵
抗な制御を用いての電圧変化速度の制御は可能である。
しかしながら電流変化速度の所要の低減を生じさせるた
めには、電圧変化速度自体によって惹起される電磁的な
障害の低減に必要な程度よりも、電圧変化速度を格段に
大きく低減させなければならないことになる。しかしな
がらその際には切換装置に生じる損失電力が、クロック
制御によって得られる利点も失なうくらい高まるもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、公知
の電力出力段を、損出電力を著しく高めることなく、電
圧変化速度によって惹起される電磁的障害を更に低減さ
せるように改良することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記課題
は、電流測定装置と、所定の時定数を有する第１の微分
装置と、電圧測定装置と、所定の時定数を有する第２の
微分装置と、結合素子とが設けられており、前記電流測
定装置は、切換装置を通って流れる電流か又は該電流に
比例する信号を測定するものであり、前記第１の微分装
置は、前記電流測定装置の出力信号の時間的な変更によ
り配分される出力信号を生成するものであり、前記電圧
測定装置は、負荷と切換装置との間の接続点に印加され
る電圧か又は該電圧に比例する信号を測定するものであ
り、前記第２の微分装置は、前記電圧測定装置の出力信
号の時間的な変更により配分される出力信号を生成する
ものであり、前記結合素子は、負荷電流と負荷電圧の変
化速度を制限するために、前記微分装置の出力信号を、
制御クロック信号に重畳させるように構成されて解決さ
れる。

【０００９】本発明の回路装置によれば、電流変化速度
を、電圧変化速度に依存させずに調節することができ、
さらに２つの変化速度の大きさを、実質的な障害が現わ
れない程度だけ急峻にさせればよいという利点が得られ
る。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

【００１１】クロック制御された電力出力段の公知回路
は、図１と図２に示された本発明の実施例中に含まれて
いる。該公知回路は、誘導性の負荷Ｌと、ＭＯＳＦＥＴ
によって構成される切換装置Ｔとの直列回路からなって
いる。この直列回路は図示されていない電圧源の電極＋
Ｕ，−Ｕに接続されている。この場合負荷Ｌは、切換装
置Ｔのドレイン端子Ｄと電圧源の正極＋Ｕの間に設けら
れる。ソース端子Ｓは、負極−Ｕに直接接続される。矩
形の制御クロック信号ｓｔを発生する制御クロック発生
器の出力側は、図示されていない抵抗を介してスイッチ
ングトランジスタＴのゲート端子Ｇに直接接続されてい
る。負荷Ｌに対して並列に、フリーホイールダイオード
ＤＩが接続されている。

【００１２】制御クロック信号は、図３ａに示されてい
る。図３ｂには、スイッチングトランジスタＴ（Ｉｄ，
破線）と、フライホイールダイオードＤＩ（Ｉｆ、一点
鎖線）と、負荷Ｌ（Ｉｌ，実線）とを通る電流が示され
ている。該電流は制御クロック信号ｓｔによって生起さ
れる。ドレイン端子Ｄと負極−Ｕの間に存在する電圧Ｕ
Ｄは、図３ｃに示されている。

【００１３】図３ｂとｃからは、ドレイン端子Ｄにおけ
る電圧ＵＤの急峻な電圧エッジと、スイッチングトラン
ジスタＴの電流ＩｄとフリーホイールダイオードＤＩ
（並びに電圧源の両極＋Ｕ，−Ｕ）の電流Ｉｆの急峻な
電流エッジが見てとれる。この急峻な電圧エッジと電流
エッジは、不所望の電磁的障害を引き起こす。

【００１４】この公知回路を基にして図１には、本発明
による第１実施例装置の回路図が該略して示されてい
る。公知の素子に対して付加的に、スイッチングトラン
ジスタＴを通って流れる電流Ｉｄに対する電流測定装置
ＭＩが設けられている。この電流測定装置ＭＩは、この
実施例中では、スイッチングトランジスタＴのソース端
子Ｓと電圧源の負極−Ｕとの間に配置されている。

【００１５】電流測定装置ＭＩには、反転素子Ｖが後置
接続されており、この反転素子Ｖには、微分素子ＤＩＦ
１が後置接続されている。この微分素子ＤＩＦ１では、
電流測定装置ＭＩの出力信号が微分される。この電流測
定装置ＭＩの出力信号は、電流Ｉｄ（図３ｂ）に比例す
るが、反転されている。この微分素子ＤＩＦ１の出力信
号ｄ１は、図３ｅに示されている。

【００１６】その他に電圧測定装置ＭＵが設けられてい
る。この電圧測定装置ＭＵは、ドレイン端子Ｄに印加さ
れる電圧ＵＤを測定する。この電圧測定装置ＭＵにも同
じように微分素子ＤＩＦ２が後置接続されている。この
微分素子ＤＩＦ２は、測定された電圧ＵＤを微分する。
この微分素子ＤＩＦ２の出力信号ｄ２は、図３ｄに示さ
れている。

【００１７】出力信号ｄ１（図３ｅ）及び出力信号ｄ２
（図３ｄ）は、制御クロック信号ｓｔの変化速度を低減
ないし制限するために、結合素子Ｕにおいて該制御クロ
ック信号ｓｔ（図３ａ）に重畳（例えば加算）される。

【００１８】この重畳の結果、制御信号ｇが生成され
る。この制御信号ｇは、制御クロック信号ｓｔの代わり
にスイッチングトランジスタＴのゲート端子Ｇに供給さ
れる。

【００１９】制御信号ｇの経過特性は図３ｆに示されて
いる。この制御信号ｇに基づいて、スイッチングトラン
ジスタＴにおける電圧（図３ｈ）ないし負荷Ｌにおける
電圧の上昇速度及び下降速度が低減されたり、スイッチ
ングトランジスタＴを通る電流（Ｉｄ，図３ｇ）及びフ
ライホイールダイオードＤＩを通る電流（Ｉｆ，図３
ｇ）並びに電圧源からのもしくは電圧源への電流の上昇
速度及び下降速度が低減される。この低減により前記し
た障害がほぼ取り除かれる。前記上昇速度及び下降速度
は、微分素子によってあらかじめ与えられる時定数に相
応する。

【００２０】図２には本発明による第２の実施例が示さ
れている。この実施例は、図１による実施例と次の点、
すなわち電流測定装置ＭＩが、スイッチングトランジス
タＴと電圧源の負極−Ｕとの間ではなく、フライホイー
ル分岐に配置されている点で異なっている。そのためス
イッチングトランジスタＴを通って流れる電流Ｉｄは測
定されず、フライホイールＤＩを通って流れる電流が測
定される。この手段により、電流測定装置ＭＩと微分素
子ＤＩＦ１との間の反転素子Ｖを省くことができる。な
ぜなら図３ｂから明らかなように、電流Ｉｆは反転電流
Ｉｄに著しく相応しているからである。この変形実施例
回路の機能は、図１による実施例の機能に相応してお
り、電圧及び電流の経過特性も、図３に示された経過特
性に著しく相応する。図３のダイヤグラムｂ〜ｇ及びｃ
〜ｈの対比から次のことが見てとれる。すなわち図１及
び図２による本発明の回路では、ドレイン電圧ＵＤの変
化速度も、スイッチングトランジスタＴを流れる負荷電
流Ｉｄ及びそれに伴うフライホイール電流Ｉｆの変化速
度も、公知回路装置の場合の図３ｂ及びｃの経過特性に
比べて著しく小さく調節することが可能である。公知装
置では変化速度はトランジスタＴ自体のスイッチング特
性から生じる。

【００２１】もちろん図示の実施例中の回路の変更も可
能である。（例えばｎｐｎ型トランジスタや、ｐｎｐ型
トランジスタ、あるいは相応するＭＯＳＦＥＴ等を用い
て構成したり、電圧源の極性を逆にして構成する等）。

【００２２】

【発明の効果】本発明による回路装置によれば、電流変
化速度を電圧変化速度に依存させずに調節することがで
き、さらに２つの変化速度の大きさを、実質的な障害が
現われない程度だけ急峻にさせればよいという利点が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例を示した図である。

【図２】本発明による第２の実施例を示した図である。

【図３】電圧経過曲線と電流経過曲線に関するダイヤグ
ラムである。

【符号の説明】

ｄ１ 微分装置の出力信号 ｄ２ 微分装置の出力信号 Ｄ ドレイン端子 ＤＩ フリーホイールダイオード ＤＩＦ１ 微分素子 ＤＩＦ２ 微分素子 ｇ 制御信号 Ｇ ゲート端子 Ｉｄ 切換装置を通る電流 Ｉｆ フリーホイール装置を通る電流 Ｉ１ 負荷を通る電流 Ｌ 誘導性負荷 ＭＩ 電流測定装置 ＭＵ 電圧測定装置 Ｓ ソース端子 ＳＴ 制御回路 ｓｔ 制御クロック信号 Ｔ 切換装置 ＋Ｕ 電圧源の正極 −Ｕ 電圧源の負極 Ｕ 結合素子 ＵＤ ドレイン端子における電圧 Ｖ 反転素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フリーホイール回路（ＤＩ）を備えた誘
   導性負荷（Ｌ）のためのクロック制御された電力出力段
   であって、 該電力出力段は、 −電圧源の２つの極（＋Ｕ；−Ｕ）に接続された直列回
   路と、 −制御回路（ＳＴ）とを有しており、 前記直列回路は、負荷（Ｌ）と、例えばバイポーラトラ
   ンジスタ又はＭＯＳ−トランジスタ等の、投入状態と遮
   断状態との間で連続的に移行するスイッチング特性付き
   の切換装置（Ｔ）とからなっており、 前記制御回路（ＳＴ）は、前記切換装置（Ｔ）に対する
   制御クロック信号（ｓｔ）を生成するものである、誘導
   性負荷のためのクロック制御された電力出力段におい
   て、 −電流測定装置（ＭＩ）と、 −所定の時定数を有する第１の微分装置（ＤＩＦ１）
   と、 −電圧測定装置（ＭＵ）と、 −所定の時定数を有する第２の微分装置（ＤＩＦ２）
   と、 −結合素子（Ｕ）とが設けられており、 前記電流測定装置（ＭＩ）は、前記切換装置（Ｔ）を通
   って流れる電流（負荷電流Ｉｄ）か又は該電流に比例す
   る信号を測定するものであり、 前記第１の微分装置（ＤＩＦ１）は、前記電流測定装置
   （ＭＩ）の出力信号の時間的な変化に関連する出力信号
   （ｄ１）を生成するものであり、 前記電圧測定装置（ＭＵ）は、負荷（Ｌ）と切換装置
   （Ｔ）との間の接続点に印加される電圧（ＵＤ）か又は
   該電圧（ＵＤ）に比例する信号を測定するものであり、 前記第２の微分装置（ＤＩＦ２）は、前記電圧測定装置
   （ＭＵ）の出力信号の時間的な変化に関連する出力信号
   （ｄ２）を生成するものであり、 前記結合素子（Ｕ）は、負荷電流（Ｉｄ）と負荷電圧
   （ＵＤ）の変化速度を制限するために、前記微分装置
   （ＤＩＦ１，ＤＩＦ２）の出力信号（ｄ１，ｄ２）を、
   制御クロック信号（ｓｔ）に重畳させるものであること
   を特徴とする、誘導性負荷のためのクロック制御された
   電力出力段。
2. 【請求項２】 前記電流測定装置（ＭＩ）は、前記切換
   装置（Ｔ）又はフリーホイール回路（ＤＩ）を通って流
   れる電流（Ｉｄ；Ｉｆ）に比例する電圧を測定するよう
   に構成されている、請求項１記載の電力出力段。
3. 【請求項３】 前記微分装置（ＤＩＦ１）の入力側の前
   か又は該微分装置（ＤＩＦ１）の出力側の後に反転増幅
   器（Ｖ）が配置されている、請求項１記載の電力出力
   段。
4. 【請求項４】 フリーホイール回路（ＤＩ）を備えた誘
   導性負荷（Ｌ）のためのクロック制御された電力出力段
   であって、 該電力出力段は、 −電圧源の２つの極（＋Ｕ；−Ｕ）に接続された直列回
   路と、 −制御回路（ＳＴ）とを有しており、 前記直列回路は、負荷（Ｌ）と、例えばバイポーラトラ
   ンジスタ又はＭＯＳ−トランジスタ等の、投入状態と遮
   断状態との間で連続的に移行するスイッチング特性付き
   の切換装置（Ｔ）とからなっており、 前記制御回路（ＳＴ）は、前記切換装置（Ｔ）に対する
   制御クロック信号（ｓｔ）を生成するものである、誘導
   性負荷のためのクロック制御された電力出力段におい
   て、 −電流測定装置（ＭＩ）と、 −所定の時定数を有する第１の微分装置（ＤＩＦ１）
   と、 −電圧測定装置（ＭＵ）と、 −所定の時定数を有する第２の微分装置（ＤＩＦ２）
   と、 −結合素子（Ｕ）とが設けられており、 前記電流測定装置（ＭＩ）は、フリーホイール回路（Ｄ
   Ｉ）を通って流れる電流（フリーホイール電流Ｉｆ）か
   又は該電流に比例する信号を測定するものであり、 前記第１の微分装置（ＤＩＦ１）は、前記電流測定装置
   （ＭＩ）の出力信号の時間的な変化に関連する出力信号
   （ｄ１）を生成するものであり、 前記電圧測定装置（ＭＵ）は、負荷（Ｌ）と切換装置
   （Ｔ）との間の接続点に印加される電圧（ＵＤ）か又は
   該電圧に比例する信号を測定するものであり、 前記第２の微分装置（ＤＩＦ２）は、前記電圧測定装置
   （ＭＵ）の出力信号の時間的な変化に関連する出力信号
   （ｄ２）を生成するものであり、 前記結合素子（Ｕ）は、負荷電流（Ｉｄ）と負荷電圧
   （ＵＤ）の変化速度を制限するために、前記微分装置
   （ＤＩＦ１，ＤＩＦ２）の出力信号（ｄ１，ｄ２）を、
   制御クロック信号（ｓｔ）に重畳させるものであること
   を特徴とする、誘電性負荷のためのクロック制御された
   電力出力段。
5. 【請求項５】 前記電流測定装置（ＭＩ）は、前記切換
   装置（Ｔ）又はフリーホイール回路（ＤＩ）を通って流
   れる電流（Ｉｄ；Ｉｆ）に比例する電圧を測定するよう
   に構成されている、請求項４記載の電力出力段。