JPH0611657Y2 - 単一電源回路用電子式大電流スイッチ - Google Patents

単一電源回路用電子式大電流スイッチ

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JPH0611657Y2
JPH0611657Y2 JP1988023699U JP2369988U JPH0611657Y2 JP H0611657 Y2 JPH0611657 Y2 JP H0611657Y2 JP 1988023699 U JP1988023699 U JP 1988023699U JP 2369988 U JP2369988 U JP 2369988U JP H0611657 Y2 JPH0611657 Y2 JP H0611657Y2
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潤善 李
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李 章範
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Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、単一電源回路用電子式大電流スイッチ、特に
単一直流電源を使用する車両に利用するための電子式大
電流スイッチに関する。
「従来の技術」 一般に車両の電気的負荷、即ち各種のランプ或はウイン
ドワイパー等に電源からの電力を供給するスイッチは、
機械的リレー・スイッチと電子式スイッチとに分類され
る。
この内トランジスタをスイッチ素子として使用する一般
の電子式スイッチは普通2〜3Aの電流を供給すること
ができるよう設計されている。このスイッチ・トランジ
スタは、パラメータや作動条件等の電気的特性によって
ベース電流が数10〜数100mAの範囲内に設定される
ため、コレクタ・エミッタ間の飽和電圧がオン時に1V
〜2V程度である。
「考案が解決しようとする課題」 従来のリレー・スイッチは、外部からの振動や衝撃によ
り接点の接続状態が不安定になったり誤接が発生したり
する外、接点にほこり等の異物が付着したり、接点が湿
気等により腐食すると接点の接続が不良となる欠点があ
る。また、リレー接点によって大電流を断続する場合、
接点間に電気スパーク現象が発生し、接点の固着または
周辺の電子機器等に悪影響を及ぼす問題点がいまだに解
決されていない。
一方、電子式スイッチを車両電源制御用として利用する
場合は、スイッチ用の電力トランジスタがDC12Vの
車両電源から負荷回路に流れる10〜15Aの大電流を
断続させることになるので、この電力トランジスタは、
コレクタ・エミッタ間に消費する電力量が相対的に大き
くなって、電力トランジスタの内部に高熱が発生し、電
力トランジスタの劣化を促進することになる。従って一
般的な電子式スイッチは単一電源を使用する車両に利用
することは望ましくない。
尚、前述した電子式スイッチの問題点を解消するために
は、電力トランジスタのベース電流を例えば1A程度に
大きくして、コレクタ・エミッタ間の飽和電圧を低くさ
せて、この電力トランジスタの消費電力をダウンさせる
方法が考えられるが、ベースとコレクタ側の電源端子と
の間に接続されたバイアス抵抗を通じて、大きなベース
電流が流れると同時にこの抵抗の両端間の電圧差が大き
いため、結局は抵抗によって消費される電力量が増加す
る。従って、バイアス抵抗は、寸法が大きい大電力用を
使用しなければならず、電子式スイッチの小型化が難し
くなり、電力損失の問題点を根本的に解決することがで
きない。
例えば、2段ダーリントン接続させた電力トランジスタ
を使用した場合には、コレクタ・エミッタ間の飽和電圧
が約1V程度である。この場合にも大電流を断続する電
力トランジスタの発熱現象の防止が不可能であり、発熱
温度によって電力トランジスタのパラメータが影響をう
ける。従って電力トランジスタから生ずる高熱を放熱す
るためにかなりの広がりを持つ放熱板の使用が必要であ
るが、放熱板だけではトランジスタから休みなく発生す
る高熱に対してはそれといった効果は期待できず、電力
トランジスタとしての本来の機能を発揮しえない場合が
発生すると同時に大きな放熱板の使用による小型化逆行
ともなる。
上述のように単一電源を使用する車両において電気的負
荷回路に供給される駆動電源を制御するスイッチ素子と
しての電力トランジスタと一般的なバイアス回路からな
る電子式スイッチを使用する場合には、熱の損失が大き
くなるばかりでなく製品の小型化が不可能である。
「課題を解決するための手段」 本考案は前述のように電子式スイッチを車両に使用する
場合におこる問題点を解決するためのものであり、電源
電圧をより低い低電圧に変換する低電圧変換用DC−D
Cコンバータを使用して、この低電圧を電力トランジス
タのベース・エミッタ間に供給して、この電力トランジ
スタが駆動電源の電力を電気的負荷回路に供給してい
る。
従って、本考案においては、電力トランジスタの電力損
失と、これに伴う熱発生を極少化させることができるよ
うに、低電圧変換用DC−DCコンバータから出力され
る低電圧を電力トランジスタのベース・エミッタ間に供
給するが、そのベース電流を1A程度に大きくし、この
電力トランジスタの飽和電圧を0.2V〜0.4Vに低く設定
されることになる。
「実施例」 第1図は、本考案の実施例の大電流スイッチを示したも
ので、電源BTの電圧を低電圧に変換する公知のDC−
DCコンバータ1において、トランスTの2次コイルL
2には整流ダイオードD2,D3及び平滑コンデンサC1
連結されている。このDC−DCコンバータ1から出力
する低電圧電源が電力トランジスタTR3のベース・エ
ミッタ間に接続され、この電力トランジスタTR3のエ
ミッタとコレクタとの間には電気的負荷回路2と電源B
Tとが直列連結されている。この電気的負荷回路2は車
両の場合ヘッドライト、方向指示灯並びに停止灯等の各
種車両ランプやウインドワイパー駆動モータなどがあり
うる。
「作用」 本考案の実施例に利用されるDC−DCコンバータ1
は、コアの磁気飽和を利用した発振器で、トランスTの
中のコアの磁化特性は磁界を強くすると磁束密度が高く
なり、磁束密度の飽和点では磁界を変換させても磁束密
度が変わらない特性を利用したものである。即ち、ロイ
ヤ式(Royer)DC−DCコンバータ1において、トラ
ンスTの1次コイルL1に連結された制御スイッチSW
をオンさせると、車両バッテリ或は電源BTからDC1
2Vが供給され、駆動電流が抵抗R1及び制御コイルL
a及びLa′を通じて発振用トランジスタTR1及びT
2のベースに各々入力される。この際、各トランジス
タTR1,TR2のパラメータ特性により、一方のトラン
ジスタが交互にオンされる。例えば、トランジスタTR
1がターンオンされると、そのコレクタ電流が1次コイ
ルL1を通じて流れ、このトランジスタTR1のベースに
連結された制御コイルLaには1次コイルL1で励起され
た電圧が増大することによってそのベース電流が漸次増
加しトランジスタTR1は飽和状態となる。この時、1
次コイルL1に流れる電流に増加すると共にコアの磁束
密度が飽和点に達するが、飽和点では前述したように磁
界の変化がなくなり、制御コイルLaには電圧が励起され
ず、これによってトランジスタTR1がターンオフされ
る。このトランジスタTR1がターンオフされると、今
度はトランジスタTR2がターンオン状態となり、前述
と同様の動作を繰り返して、各トランジスタTR1,T
2が交代にオン・オフ動作する発振作用をし、トラン
スTの2次コイルL2にはAC電圧が励起される。この
際、1次及び2次コイルL1,L2の巻線比を適当に設定
すれば、2次コイルL2に励起するAC電圧を電力トラ
ンジスタTR3のバイアス電圧として使用できる低電圧
になるよう設定することができる。
このように励起された低電圧は、整流ダイオードD2
びD3を通じて整流され、コンデンサC1によって平滑さ
れて、電力トランジスタTR3のエミッタ・ベース間に
ベースバイアス電圧として入力され、これによって電力
トランジスタTR3がターンオンされることによって電
源BTが電気的負荷回路2に供給される。尚、整流ダイ
オードは、アノード・カソード間の電圧降下が低い例え
ばショットキ型が好ましい。
本考案において、特にDC−DCコンバータ1から出力
する低電圧電源によって電力トランジスタTR3を駆動
させる時に、電力トランジスタTR3は、ベース電流を
1A程度に設定すると、コレクタ・エミッタ間の飽和電
圧を約0.3Vに低く設定することができるので、電力ト
ランジスタTR3から発生する電力損失を極少化するこ
とができる。従って、電力トランジスタTR3からの発
熱も極少化され、放熱板の設置が不要であるばかりでな
く消費電力容量の大きいバイアス抵抗の設置もまた不要
である。
上述した状態下において、DC−DCコンバータ1の中
の制御スイッチSWをオフさせると、このDC−DCコ
ンバータ1の中のトランスTの各1次コイルL1,L
a,La′への電圧が遮断され、各トランジスタT
1,TR2がオフされて、DC−DCコンバータ1の発
振作用が中断され、電力トランジスタTR3にはベース
バイアス電圧が供給されず、電気的負荷回路2には電源
BTからの電力が供給されない。
一方、本考案の実施例における制御スイッチSWは、電
気的負荷回路2の条件によつて其の他のスイッチング回
路への代替が可能であるが、例をあげれば制御スイッチ
SWの代りに回転表示灯等の自動点滅回路又はワイパー
駆動モータの制御回路等の周期的スイッチング回路を連
結し使用することができる。
第2図は、本考案の別の実施例を示したもので、第1図
の実施例と同一の機能をもつ素子の番号にはアポストロ
フィーを付けている。この実施例においては、リンギン
グ・チョーク式(Ringing Chock)コンバータ11を使
用しており、このリンギング・チョーク式コンバータ1
1もまた前述のDC−DCコンバータ1と同じようにコ
アの磁束密度の飽和点においては磁界を変えても磁束密
度が一定である自己飽和特性を利用したものである。即
ち、制御スイッチSW′をオンさせると電源BTからの
駆動電源がトランスT′の1次コイルL1′と並列連結
された抵抗R2並びにコンデンサC2を通じて発振用トラ
ンジスタTR4のベースに入力され、このトランジスタ
TR4がターンオンされるが、これによってトランジス
タTR4のコレクタ電流が前述のトランスT′の1次コ
イルL1′を通じて流れるようになる。従って、1次コ
イルL1′に励起される電圧が増加し、これによるトラ
ンジスタTR4のベース電流増加に伴い、コアの磁束密
度が飽和点に達するが、前述したように磁束密度の飽和
点においてトランジスタTR4はターンオンされる。こ
の時、コンデンサC2の充電電圧が抵抗R2を通じて放電
され、放電が終ると再びトランジスタTR4がターンオ
ンされたあと、前述と同一の作動をすることになる。結
局は、トランジスタTR4は反復的にオン・オフされる
発振作用をおこし、トランスT′の2次コイルL2′に
はAC電圧が励起され、これによって電力トランジスタ
TR3′がターンオンされ、電気的負荷回路2′へ電源
BT′が供給される。
本考案の電子式スイッチに使用される低電圧変換用のD
C−DCコンバータは、各実施例におけるDC−DCコ
ンバータ1或は11に限らず、その種類如何に拘らず利
用できる。
尚、本考案に利用される電力トランジスタも、設計条件
等によりPNP型トランジスタTR3又はNPN型トラ
ンジスタTR3′の内一つを択一して利用できると同時
にスイッチングノイズ等が問題となる場合は電界効果ト
ランジスタ等のスイッチング素子に代替することができ
る。
「考案の効果」 本考案は、大電流スイッチ回路の電力損失を極少化させ
ることができ、製品の小型化並びに単一体としての成型
が万全であるため特に単一電源を使用する車両に利用す
る場合各種の電気的負荷の制御に便利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の1実施例を示した回路図、第2図は本
考案の別の実施例を示した回路図である。 1,11……DC−DCコンバータ、2,2′……負荷
回路、TR1,TR2,TR4……発振用トランジスタ、
TR3……電力トランジスタ、D1〜D3,D2′,D3
……ダイオード、C1,C1′,C2……コンデンサ、
1,R2……抵抗、SW,SW′……制御スイッチ、B
T,BT′……電源、T,T′……トランス、L1
1′,La,La′……1次コイル、L2,L2′……
2次コイル。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両に搭載され、該車両内の直流電源から
    電気的負荷回路への給電のスイッチ制御を行う単一電源
    回路用電子式大電流スイッチにおいて、 前記車両に搭載された直流電源から得られる直流電圧を
    低電圧に変換するDC−DCコンバータと、 前記直流電源および電気的負荷回路と直列接続された電
    力トランジスタとを有し、 前記DC−DCコンバータは、 磁気飽和特性を有するトランスと、 前記トランスの2次側コイルから得られる電圧を整流し
    前記電力トランジスタを飽和状態とする電流を前記電力
    トランジスタのベースへ供給する整流回路と、 前記トランスの1次側コイルを用いて構成される自走発
    振回路とからなり、 該自走発振回路が、発振用トランジスタと、制御スイッ
    チとを有し、 前記直流電源に対し、前記1次側コイルの一部と、前記
    発振用トランジスタと、前記制御スイッチが直列に接続
    されると共に、前記1次側コイルにおける他の部分に誘
    起される電圧が前記発振用トランジスタのベースに印加
    されるように接続されてなることを特徴とする単一電源
    回路用電子式大電流スイッチ。
JP1988023699U 1988-02-24 1988-02-24 単一電源回路用電子式大電流スイッチ Expired - Lifetime JPH0611657Y2 (ja)

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JPS52139745U (ja) * 1976-04-16 1977-10-22
JPS61224723A (ja) * 1985-03-29 1986-10-06 Mitsubishi Electric Corp トランジスタ駆動回路
JPS62185562A (ja) * 1986-02-07 1987-08-13 Toshiba Corp スイツチングレギユレ−タ
JPS62277811A (ja) * 1986-05-27 1987-12-02 Toshiba Corp 駆動回路

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