JPH05503415A - 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、駆動源によって刻時される半導体遮断器（Ｈａｌｂｌｅｉ＋ｅｒ　１ ｅｉｓ＋ｕｎ（ｓｓｃｂｉｌ＋ｅｒ）により、誘導型消費装置を刻時投入するた めの自動軍用切換装置（回路装置）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“Ｄｅｔ　Ｅｌｅｋｊｔｏｎｉ ｋｅｔ”１９９０年第５号の論文“Ｎｅｕｅ　Ｆａｓｔ−Ｒｅ−ｃｏｖｅｒ７　 Ｌｅｉｓｊｕｎｇ−Ｍｏｓｆｅｌ　ｖｅｒｂｅｓｓｅｒｎ　ｄｅｎ　Ｗｉ＋ｋｕ ｎｇｓｇｒａｄ　ｂｅｉＨｏｃｈｓｐａｎｎｕｎｇｓ−Ｍｏｌｏｒｉｎｓｊｅｕ ｅｔｕｎｇｅｎ″および定期刊行勅″Ｅｌａｃｌｒａｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎ ｔｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”第２号第９巻の論文″ＭＯ３ＦＥＴ ｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａ＋ｏ＋ｏｒｓ　ｉｎ　ａｕｌｏｍ。

ｆｉｖｅｉｐｐｌｉｃａ＋１ｏｎｓ″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。

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。

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。

この課題は、半導体遮断器の固有時が駆動源の応答時間と同じかまたはそれより も短く、この応答時間が半導体遮断器のゲート電圧の立ち上がり時間よりも短い 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。

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、半導 体遮断器の固有時が駆動源の応答時間と同じかまたはそれよりも短いことによっ 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 。この周期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 間は非常に短い時間であり、その時間内に、駆動源が半導体遮断器の固有時によ って発生する寄生振動を相殺し得るので、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。

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。

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。

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。

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。

図には本発明の実施例が示しである。

図１は　誘導消費装置の刻時切換のための切換装置を示すである。

図２は　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 圧の時間な経過を示す図である。

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。

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がかかつている。ゲート電圧は同時に駆動源２１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 ロン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１３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１４．１５の間から電力演算増幅器１のネガティブ人力１７に供給さ れる。

誘導抵抗５の駆動（制御開始）のために、例えば周波数２０ｋＨｘのクロック信 号が電力演算増幅器１のポジティブ人力１６に供給される。

駆動源２１はこのクロック信号のレベルを例えばＩＶ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。

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。

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。

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。

電磁放射線を避けるために、荷電交換の時定数の約５倍である寄生振動の周期が 駆動源の応答時間よりも短くなるように、荷電交換の時定数が短縮される。

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 体内部抵抗の掛は算によって生じる。全体内部抵抗２のオームが小さければ小さ いほど１時定数は小さくなる。

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。電力演算増幅器 １は統合された電圧調整器（電力安定器）を備えていなければならない。この電 力演算増幅器１の電圧調整器はそのいわゆるスリューレートによって決定される 。このスリューレートにより、電圧上昇Ｖ／マイクロ秒が特定される。この場合 、マイクロ秒は同時に駆動源２１の応答時間である。

本発明は数値の例に基づいて計算上追体験可能である。

駆動源２１の応答時間は市販の電力演算増幅器１を選択することにより１μｓと なる。そのスリューレートは１ｖ／１μｓである。

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。

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。

それによって、１５００ｐＦ　ｘ　５０オーム＝　７５　ｎ　ｓの時定数が生じ る。

寄生振動の周期は約５　Ｘ７５ｎｓ＝３７５ｎｓである。

３７５ｎｓは１μｍより小さいので、寄生振動の周期、すなち半導体遮断器の固 有時は駆動源の応答時間以下であるという条件が満たされる。

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。

そのために、電力演算増幅器１が入力レベールを１０倍に、すなわち本実施例で は１ｖからＩＯＶに増幅し、そのｌｖ／ｌμｓのスリューレートによってゲート 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１／２０ｋＨ２に対する立ち上がり時間１０ μｓ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。

それによって、応答時間は立ち上がり時間の１０分の１である。

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である。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に破線で示し要約書 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駆動源によって刻時され る半導体遮断器より、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、半導体遮断器の固有時が駆動源の応答時間と同じかまたはそれよりも短 く、この応答時間が半導体遮断器のゲート電圧の立ち上がり時間よりも短い。

国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．駆動源によって刻時される半導体遮断器より、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、半導体遮断器の固有時が駆動源の応答時間 と同じかまたはそれよりも短く、この応答時間が半導体遮断器のゲート電圧の立 ち上がり時間よりも短いことを特徴とする切換装置。
2. ２．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ことを特徴とする、請求項１に記載の切換装置。