JPH0631426Y2

JPH0631426Y2 - 負荷駆動回路

Info

Publication number: JPH0631426Y2
Application number: JP1986175279U
Authority: JP
Inventors: 雅博石川; 憲夫藤木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2001-11-17
Also published as: JPS6381261U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の目的］（産業上の利用分野）この考案は、負荷駆動回路、詳しくは、例えば交差コイ
ル式計器の交差コイルを負荷として駆動する負荷駆動回
路に関する。

（従来の技術）交差コイル式計器の交差コイルを駆動する回路としては
特開昭５５−１３２９５９号等が知られており、例えば
米国のゼネラル・モーターズ社が第３図に示すような回
路を発表している。

この回路は交差コイル式計器に使用されている直交した
一対の交差コイルのうちの一方のコイル７を駆動する回
路のみを示している。交差コイル式計器においては、例
えば自動車の速度を入力信号として該速度値を指針によ
り指示する場合、該入力信号に応じた正接関数として変
化する信号を発生し、この信号に基づいて一対の交差コ
イルの各コイルに流れる電流の方向およびデューティサ
イクルを制御することで交差コイルから発生する磁界を
制御し、この磁界により指針の角度方位を決定してい
る。

第３図の回路には、コイル７に方向の異なる電流を流す
とともに、コイル７を駆動するデューティサイクルを可
変するために、入力端子５および９にそれぞれ電流方向
制御信号Ｓｄおよびデューティサイクル制御信号Ｓｃが
供給されている。また、コイル７の一端には第１のトラ
ンジスタ１および第３のトランジスタ３の両コレクタが
接続され、第１のトランジスタ１のエミッタは電源電圧
Ｖccに接続され、第３のトランジスタ３のエミッタはア
ースに接続されている。コイル７の他端には第２のトラ
ンジスタ２および第４のトランジスタ４の両コレクタが
接続され、第２のトランジスタ２のエミッタは電源電圧
Ｖccに接続され、第４のトランジスタ４のエミッタはア
ースに接続されている。

入力端子５はインバータ１１を介して第１のトランジス
タ１のベースに接続されるとともに、アンプ１２を介し
て第２のトランジスタ２のベースに接続されている。入
力端子９はアンド回路１３，１４の一方の入力に接続さ
れている。また、入力端子５はアンド回路１４の他方の
入力に接続されるとともに、インバータ１５を介してア
ンド回路１３の他方の入力に供給されている。アンド回
路１３，１４の出力はそれぞれ第３のトランジスタ３お
よび第４のトランジスタ４のベースに接続されている。
更に、第１のトランジスタ１および第２のトランジスタ
２の両コレクタはコイル７からの逆起電力をバイパスし
て保護するためのダイオード２３，１７が接続されてい
る。入力端子５，９はそれぞれ抵抗２１，１９を介して
電源電圧Ｖddに接続されている。

このように構成されたものにおいて、デューティサイク
ル制御信号Ｓｃが「１」であって、アンド回路１３，１
４をゲートしているときに、電流方向制御信号Ｓｄが
「１」となると、第１のトランジスタ１および第４のト
ランジスタ４がオンとなり、第２のトランジスタ２およ
び第３のトランジスタ３はオフとなり、コイル７には矢
印２５で示す第１の方向に電流が流れる。また、電流方
向制御信号Ｓｄが「０」になると、第２のトランジスタ
２および第３のトランジスタ３がオンとなり、第１のト
ランジスタ１および第４のトランジスタ４はオフとな
り、コイル７には第１の方向と反対の第２の方向に電流
が流れる。更に、デューティサイクル制御信号Ｓｃが
「０」になると、アンド回路はインヒビットされるの
で、第３のトランジスタ３および第４のトランジスタ４
はオフとなるため、第１のトランジスタ１又は第２のト
ランジスタ２がオンであっても、コイル７には電流が流
れない。

従って、電流方向制御信号Ｓｄによってコイル７に流れ
る電流の方向を可変し得るとともに、デューティサイク
ル制御信号Ｓｃのデューティサイクルを可変することに
よりコイル７に流れる電流のデューティサイクルを可変
することができるのである。

（考案が解決しようとする問題点）上述したような従来の回路において、電流方向制御信号
Ｓｄとデューティサイクル制御信号Ｓｃとが発生タイミ
ングの同期をとって入力されるものであるとしても、各
スイッチング素子である第１〜第４のトランジスタ１〜
４の容量に依存する個別の特性に係る応答誤差により互
いに直列に接続された第１のトランジスタ１と第３のト
ランジスタ３とが同時に短時間オンとなったり、または
第２のトランジスタ２と第４のトランジスタ４とが同時
に短時間オンとなることが発生する場合がある。

尚、第１〜第４のトランジスタ１〜４駆動するインバー
タ１１、アンプ１２、アンド回路１３，１４等を構成す
る各素子は、その容量がトランジスタ１〜４の容量に比
べてはるかに小さいため、その素子応答誤差は第１〜第
４のトランジスタの素子応答誤差に比べて充分小さい。

このように直列接続された第１および第３または第２の
および第４のトランジスタが同時にオンになると、電源
電圧Ｖccはこの直列接続回路で短絡された形になり、直
列接続の両トランジスタには大電流が流れて該トランジ
スタを破壊したり、または該トランジスタの寿命を短く
するとともに、この大電流がスパイク電流となり、雑音
を周囲に発生するという問題がある。

この考案は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、複数のスイッチング素子のそれぞれにス
イッチング時間のばらつきが生じても、スイッチング素
子間に短絡電流のような大電流が流れるのを防止するこ
とができる負荷駆動回路を提供することにある。

［考案の構成］（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するため、負荷の一端に第１および第
３のスイッチング素子の一端が接続され、負荷の他端に
第２および第４のスイッチング素子の一端が接続され、
前記第１および第２のスイッチング素子の他端は電源の
一方の極性に接続され、前記第３および第４のスイッチ
ング素子の他端は電源の他方の極性に接続され、前記第
１および第４のスイッチング素子からなる第１の交差ス
イッチング手段が導通することにより電源の一方の極性
から負荷を介して電源の他方の極性に第１の方向の電流
が流れ、前記第２および第３のスイッチング素子からな
る第２の交差スイッチング手段が導通することにより電
源の一方の極性から負荷を介して電源の他方の極性に前
記第１の方向と逆の第２の方向の電流が流れるように負
荷を駆動する負荷駆動回路において、前記第１のスイッ
チング素子を導通させると共に前記第２のスイッチング
素子を非導通にさせる第１の信号と、前記第１のスイッ
チング素子を非導通にさせると共に前記第２のスイッチ
ング素子を導通させる第２の信号とからなる電流方向制
御信号を出力する電流方向制御手段と、所定のデューテ
ィ比でオン信号とオフ信号とが切り換わるデューティサ
イクル制御信号を出力するデューティサイクル制御手段
と、該デューティサイクル制御信号のオン信号またはオ
フ信号のいずれか一方の信号と前記第１の信号とが入力
されると前記第３のスイッチング素子を非導通にさせる
と共に前記第４のスイッチング素子を導通させる第３の
信号を出力し、前記一方の信号と前記第２の信号とが入
力されると前記第３のスイッチング素子を導通させると
共に前記第４のスイッチング素子を非導通にさせる第１
の信号を出力し、該デューティサイクル制御信号のオン
信号またはオフ信号のいずれか他方の信号が入力される
と前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチン
グ素子とを共に非導通にさせる第５の信号を出力する信
号出力手段と、前記電流方向制御手段における前記第１
の信号と前記第２の信号との切り換わりを検出する第１
の検出手段と、前記デューティサイクル制御信号の前記
一方の信号から前記他方の信号への切り換わりを検出す
る第２の検出手段と、前記第１の検出手段により信号の
切り換わりが検出され、かつ前記第２の検出手段により
信号の切り換わりが検出された後、所定の遅延時間後に
前記第１及び前記第２のスイッチング素子へ前記電流方
向制御信号を出力する遅延制御手段とを有することを要
旨とする。

（作用）この考案の負荷駆動回路においては、電流方向制御手段
における第１の信号と第２の信号との切り換わりが検出
され、かつデューティサイクル制御信号の一方の信号か
ら他方の信号への切り換わりが検出された後、所定の遅
延時間後に第１及び第２のスイッチング素子へ電流方向
制御信号を出力するように制御することで、第１及び第
３のスイッチング素子または第２及び第４のスイッチン
グ素子が同時に導通しないようにしている。

（実施例）以下、図面を用いてこの考案の実施例を説明する。

第１図はこの考案の一実施例に係る負荷駆動回路のブロ
ック図である。この実施例の負荷駆動回路は入力端子３
５，３９にそれぞれデューティサイクル制御信号Ｓｃお
よび電流方向制御信号Ｓｄが供給されるとともに、第３
図の回路と同じコイル駆動回路３０３を有し、端子３５
から供給されるデューティサイクル制御信号Ｓｃは直接
駆動回路３０３の入力端子９に供給され、端子３９から
供給される電流方向制御信号Ｓｄは保護回路３０４を介
して駆動回路３０３の入力端子５に供給されている。信
号ＳｃおよびＳｄは前述した第３図の信号と同じ機能を
有するものである。

保護回路３０４はＤ型フリップフロップ３０１および遅
延回路３０２で構成され、端子３９から供給される電流
方向制御信号ＳｄはＤ型フリップフロップ３０１のＤ入
力に供給され、端子３５から供給されるデューティサイ
クル制御信号ＳｃはＤ型フリップフロップ３０１のクロ
ック端子ＣＫに供給され、Ｄ型フリップフロップ３０１
のＱ出力が遅延回路３０２で所定時間遅延されて駆動回
路３０３の入力端子５に供給されている。また、駆動回
路３０３の出力には前記コイル７が接続されている。こ
の遅延回路３０２により実用新案登録請求の範囲に記載
の遅延制御手段が構成される。

なお、Ｄ型フリップフロップ３０１はクロック端子ＣＫ
に供給されるデューティサイクル制御信号Ｓｃの立下り
エッジによってＤ入力に供給されている電流方向制御信
号Ｓｄの信号レベルを読み込んで、その出力Ｑから出力
するようになっている。このＤ型フリップフロップ３０
１により実用新案登録請求の範囲に記載の第１の検出手
段と第２の検出手段とが構成される。

次に作用を第２図のタイミングチャートを参照して説明
する。

第１図の駆動回路３０３は第３図の回路と同じ構成であ
るので、保護回路３０４を介して入力端子５に供給され
る電流方向制御信号Ｓｄによりコイル７に流れる電流の
方向が変化するとともに、入力端子９に供給されるデュ
ーティサイクル制御信号Ｓｃによってコイル７に流れる
電流のデューティサイクルが変化するようになってい
る。尚、駆動回路３０３内のアンド回路１３，１４とイ
ンバータ１５（第３図参照）とから実用新案登録請求の
範囲に記載の信号出力手段が構成される。

ここで、本実施例においては、電流方向制御信号Ｓｄが
供給されてコイル７に流れる電流の方向を変化させると
きには、デューティサイクル制御信号Ｓｃが「０」にな
り、アンド回路１３，１４をインヒビットして第３のト
ランジスタ３および第４のトランジスタ４をオフしてか
ら駆動回路３０３の入力端子５に電流方向制御信号Ｓｄ
が供給され、これにより直列接続のトランジスタ１，３
または２，４が同時にオンにならないようにしている。

すなわち、第２図に示すように、デューティサイクル制
御信号Ｓｃが「１」である途中に、入力端子３９に供給
されている電流方向制御信号Ｓｄが変化したとすると、
すなわち第２図においては電流方向制御信号Ｓｄが
「０」から「１」に変化したとすると、この時点ですぐ
に駆動回路３０３の入力端子５に電流方向制御信号Ｓｄ
が供給されず、Ｄ型フリップフロップ３０１は端子３５
に供給されているデューティサイクル制御信号Ｓｃが
「０」に立下がる時点を監視し、デューティサイクル制
御信号Ｓｃが立下がった時点でＤ入力に供給されている
電流方向制御信号Ｓｄをラッチしている。そして、この
ラッチした電流方向制御信号Ｓｄを遅延回路３０２を介
することにより所定時間Ｔ遅延させ、この遅延時間Ｔ後
に遅延回路３０２から出力する電流方向制御信号Ｓｄを
駆動回路３０３の入力端子５に供給している。この結
果、駆動回路３０３は、デューティサイクル制御信号Ｓ
ｃが「０」になってから、電流方向制御信号Ｓｄが供給
されてコイル７に流れる電流の方向を変えるようにして
いる。従って、直列に接続されたトランジスタ１，３ま
たは２，４が同時にオンになることがないようになって
いる。

尚、本実施例において、例えば交差コイル式計器の交差
コイルを負荷として用いる場合の第１〜第４のトランジ
スタ１〜４の容量を考えると、その素子応答誤差は数十
ｎｓｅｃ前後であり、車両のパワーウインドを負荷とし
て用いる場合のトランジスタ１〜４の容量を考えてみる
と、その素子応答誤差は数μｓｅｃ前後である。一方、
デューティサイクル制御信号Ｓｃは、人間の可聴周波数
範囲である２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚに設定すると、雑音と
して人間の耳に聞こえてしまうので、通常２０ＫＨｚよ
り大きな周波数、例えば３０ＫＨｚ前後に設定される。
ここで、デューティ信号を発生する回路を例えば４ビッ
トのデジタル回路で組むと分解能は１／１６、つまり３
０ＫＨｚの１周期（０．３３＊１０^-4ｓｅｃ）＊（１／
１６）＝約２．１＊１０^-6ｓｅｃとなる。

本実施例において、遅延時間Ｔは上記素子応答誤差より
も長い時間であることが望まれ、上記の値を考慮すると
１０^-8〜１０^-6ｓｅｃに設定される。この遅延時間Ｔ
は、上記約２．１＊１０^-6ｓｅｃと比べると十分に小さ
な値（１／２以下の値）であるため、デューティサイク
ル制御信号Ｓｃが立ち下がってから所定の遅延時間Ｔ経
過以前に信号Ｓｃが立ち上がることはない。このよう
に、上記分解能及び上記素子応答誤差に基いて遅延時間
Ｔに設定される。

［考案の効果］以上説明したように、この考案によれば、電流方向制御
手段における第１の信号と第２の信号との切り換わりが
検出され、かつデューティサイクル制御信号の一方の信
号から他方の信号への切り換わりが検出された後、所定
の遅延時間後に第１及び第２のスイッチング素子へ電流
方向制御信号を出力するように制御しているので、各ス
イッチング素子のスイッチング時間にばらつきが生じて
も、第１及び第３のスイッチング素子、または第２及び
第４のスイッチング素子が同時に導通して両スイッチン
グ素子を貫通する大電流が流れることを確実に防止で
き、大電流のスパイク電流による雑音の発生が防止され
るとともに、スイッチング素子が劣化したり、破壊され
ることがなく、回路の信頼性が向上している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係る負荷駆動回路のブロ
ック図、第２図は第１図の回路のタイミングチャート、
第３図は従来のコイル駆動回路の回路図である。１〜４……スイッチング素子、７……コイル（負荷）、
３０１……Ｄ型フリップフロップ、３０２……遅延回
路、３０３……駆動回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】負荷の一端に第１および第３のスイッチン
グ素子の一端が接続され、負荷の他端に第２および第４
のスイッチング素子の一端が接続され、前記第１および
第２のスイッチング素子の他端は電源の一方の極性に接
続され、前記第３および第４のスイッチング素子の他端
は電源の他方の極性に接続され、前記第１および第４の
スイッチング素子からなる第１の交差スイッチング手段
が導通することにより電源の一方の極性から負荷を介し
て電源の他方の極性に第１の方向の電流が流れ、前記第
２および第３のスイッチング素子からなる第２の交差ス
イッチング手段が導通することにより電源の一方の極性
から負荷を介して電源の他方の極性に前記第１の方向と
逆の第２の方向の電流が流れるように負荷を駆動する負
荷駆動回路において、前記第１のスイッチング素子を導通させると共に前記第
２のスイッチング素子を非導通にさせる第１の信号と、
前記第１のスイッチング素子を非導通にさせると共に前
記第２のスイッチング素子を導通させる第２の信号とか
らなる電流方向制御信号を出力する電流方向制御手段
と、所定のデューティ比でオン信号とオフ信号とが切り換わ
るデューティサイクル制御信号を出力するデューティー
サイクル制御手段と、該デューティサイクル制御信号のオン信号またはオフ信
号のいずれか一方の信号と前記第１の信号とが入力され
ると前記第３のスイッチング素子を非導通にさせると共
に前記第４のスイッチング素子を導通させる第３の信号
を出力し、前記一方の信号と前記第２の信号とが入力さ
れると前記第３のスイッチング素子を導通させると共に
前記第４のスイッチング素子を非導通にさせる第１の信
号を出力し、該デューティサイクル制御信号のオン信号
またはオフ信号のいずれか他方の信号が入力されると前
記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素
子とを共に非導通にさせる第５の信号を出力する信号出
力手段と、前記電流方向制御手段における前記第１の信号と前記第
２の信号との切り換わりを検出する第１の検出手段と、前記デューティサイクル制御信号の前記一方の信号から
前記他方の信号への切り換わりを検出する第２の検出手
段と、前記第１の検出手段により信号の切り換わりが検出さ
れ、かつ前記第２の検出手段により信号の切り換わりが
検出された後、所定の遅延時間後に前記第１及び前記第
２のスイッチング素子へ前記電流方向制御信号を出力す
る遅延制御手段とからなることを特徴とする負荷駆動回
路。