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JP2000277329A - Load drive circuit - Google Patents

Load drive circuit

Info

Publication number
JP2000277329A
JP2000277329A JP11083012A JP8301299A JP2000277329A JP 2000277329 A JP2000277329 A JP 2000277329A JP 11083012 A JP11083012 A JP 11083012A JP 8301299 A JP8301299 A JP 8301299A JP 2000277329 A JP2000277329 A JP 2000277329A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
power transistor
power
inductive load
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11083012A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ayumi Kubota
歩 久保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP11083012A priority Critical patent/JP2000277329A/en
Publication of JP2000277329A publication Critical patent/JP2000277329A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce cost without requiring a reverse current diode or a capacitor for absorbing ripples. SOLUTION: This load drive circuit has a power transistor 3 for driving an inductive load 8 and a transistor 4 for driving the power transistor in on- state, which is connected between an output terminal and a control electrode of the power transistor 3 and is turned on, the turn on the power transistor 3, when a bias voltage reaches a prescribed clamp voltage by a back-surge input which is generated, when the inductive load 8 is switched off with reference to a constant potential prescribed in a power source 9 to cause the power transistor 3 to absorb the back surge.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、PWMにより誘導
負荷に流れる電流を制御する負荷駆動回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load driving circuit for controlling a current flowing to an inductive load by PWM.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の負荷駆動回路としては、パワート
ランジスタをオン・オフ制御することで負荷を駆動させ
るようにしていた。これは、負荷駆動時にはパワートラ
ンジスタをオンさせて、負荷非駆動時にはパワートラン
ジスタをオフさせて、還流ダイオードによってバックサ
ージをバッテリラインへと流すようにしていた。
2. Description of the Related Art A conventional load driving circuit drives a load by turning on / off a power transistor. In this method, the power transistor is turned on when the load is driven, and the power transistor is turned off when the load is not driven, so that the backsurge flows to the battery line by the return diode.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の負
荷駆動回路においては、負荷非駆動時には還流ダイオー
ドによってバックサージをバッテリラインへと逃がす構
成になっており、このような負荷が例えば車両等で用い
られている誘導負荷であった場合には、その駆動定格電
流は約数アンペアであり、定格電流が数アンペアのパワ
ートランジスタと還流ダイオードを用いなければならな
い。一般に定格電流の大きい素子は半導体で構成すると
チップサイズが大きくなってしまい、コストも高くなっ
てしまう。
However, in the conventional load drive circuit, when the load is not driven, the back surge is released to the battery line by the freewheel diode, and such a load is used in, for example, a vehicle or the like. In the case of an inductive load, the rated driving current is about several amps, and a power transistor and a free wheel diode having a rated current of several amps must be used. In general, when an element having a large rated current is formed of a semiconductor, the chip size becomes large and the cost increases.

【0004】また、従来の負荷駆動回路においては、負
荷非駆動時に還流ダイオードからバッテリラインにバッ
クサージを流す構成となっていたために、特にパワート
ランジスタのオフ時には大電流がバッテリへと流れるの
で、これの大電流によってバッテリラインにリップルノ
イズが生じてしまう。これを避けるためにリップルノイ
ズ吸収用のコンデンサを用いているために、更にコスト
が高くなってしまっていた。
Further, in the conventional load drive circuit, a backsurge flows from the freewheeling diode to the battery line when the load is not driven, so that a large current flows to the battery especially when the power transistor is turned off. The large current causes ripple noise in the battery line. In order to avoid this, a capacitor for absorbing ripple noise is used, so that the cost is further increased.

【0005】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、還流ダイオード及びリップル吸収
用コンデンサを不要として、低コストな負荷駆動回路を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and has as its object to provide a low-cost load driving circuit which does not require a free wheel diode and a ripple absorbing capacitor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、電源に接続された誘導負荷
をスイッチング駆動するパワートランジスタと、このパ
ワートランジスタにおける前記誘導負荷への出力端子と
制御電極との間に接続され、バイアス系電圧が前記電源
で規定される定電位を基準として前記誘導負荷をスイッ
チングすることによって発生するバックサージ入力によ
り所定のクランプ電圧に達したときにオンに転じて前記
パワートランジスタをオンさせ、当該パワートランジス
タに前記バックサージを吸収させるパワートランジスタ
オン駆動用トランジスタとを有することを要旨とする。
この構成により、パワートランジスタによる誘導負荷の
スイッチング駆動の際、スイッチングオフ時に誘導負荷
で発生するバックサージによりパワートランジスタオン
駆動用トランジスタのバイアス系電圧が、電源で規定さ
れる定電位を基準とした所定のクランプ電圧に達する
と、このパワートランジスタオン駆動用トランジスタが
オンに転じ、パワートランジスタの制御電極にバックサ
ージが通じる。そして制御電極電圧が所定の閾値に達す
るとパワートランジスタがオンとなり、バックサージが
パワートランジスタを流れて吸収される。この吸収でサ
ージエネルギが消耗すると、パワートランジスタオン駆
動用トランジスタ及びパワートランジスタはオフ状態に
復帰する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power transistor for switchingly driving an inductive load connected to a power supply, and an output of the power transistor to the inductive load. Connected between the terminal and the control electrode, and turned on when a bias system voltage reaches a predetermined clamp voltage due to a backsurge input generated by switching the inductive load with reference to a constant potential defined by the power supply. The gist is that the power transistor includes a power transistor-on drive transistor that turns on the power transistor and causes the power transistor to absorb the back surge.
With this configuration, at the time of switching driving of the inductive load by the power transistor, the bias system voltage of the transistor for driving the power transistor on due to the back surge generated in the inductive load at the time of switching off, the predetermined voltage based on the constant potential specified by the power supply. When this clamp voltage is reached, the transistor for driving the power transistor turns on, and a back surge is conducted to the control electrode of the power transistor. When the control electrode voltage reaches a predetermined threshold, the power transistor is turned on, and the back surge flows through the power transistor and is absorbed. When the surge energy is consumed by this absorption, the power transistor ON drive transistor and the power transistor return to the OFF state.

【0007】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
の負荷駆動回路において、前記定電位は前記電源の正電
位であり、前記誘導負荷の一端は前記電源の正電位側に
接続され、前記誘導負荷の他端を前記パワートランジス
タでスイッチング駆動することを要旨とする。この構成
により、スイッチングオン時に誘導負荷で発生するバッ
クサージによりパワートランジスタオン駆動用トランジ
スタのバイアス系電圧が、電源の正電位に、このパワー
トランジスタオン駆動用トランジスタのバイアス特性で
決まる一定の電圧を加えたクランプ電圧まで上昇する
と、パワートランジスタオン駆動用トランジスタがオン
に転じ、このオンに伴ってパワートランジスタがオンと
なり、バックサージがパワートランジスタを流れて吸収
される。
According to a second aspect of the present invention, in the load driving circuit according to the first aspect, the constant potential is a positive potential of the power supply, and one end of the inductive load is connected to a positive potential side of the power supply; The point is that the other end of the inductive load is driven by switching with the power transistor. With this configuration, the bias voltage of the transistor for driving the power transistor on due to the back surge generated by the inductive load at the time of switching on adds the fixed voltage determined by the bias characteristic of the transistor for driving the power transistor to the positive potential of the power supply. When the voltage rises to the clamp voltage, the transistor for driving the power transistor turns on, and the power transistor is turned on with this turning on, and the back surge flows through the power transistor and is absorbed.

【0008】請求項3記載の発明は、上記請求項1記載
の負荷駆動回路において、前記定電位は前記電源の負電
位であり、前記誘導負荷の一端は前記電源の負電位側に
接続され、前記誘導負荷の他端を前記パワートランジス
タでスイッチング駆動することを要旨とする。この構成
により、スイッチングオン時に誘導負荷で発生するバッ
クサージによりパワートランジスタオン駆動用トランジ
スタのバイアス系電圧が、電源の負電位から、このパワ
ートランジスタオン駆動用トランジスタのバイアス特性
で決まる一定の電圧を差し引いたクランプ電圧に達する
と、パワートランジスタオン駆動用トランジスタがオン
に転じ、このオンに伴ってパワートランジスタがオンと
なり、バックサージがパワートランジスタを流れて吸収
される。
According to a third aspect of the present invention, in the load drive circuit according to the first aspect, the constant potential is a negative potential of the power supply, and one end of the inductive load is connected to a negative potential side of the power supply; The point is that the other end of the inductive load is driven by switching with the power transistor. With this configuration, the bias system voltage of the power transistor on drive transistor is subtracted from the negative potential of the power supply by a constant voltage determined by the bias characteristic of the power transistor on drive transistor due to the back surge generated by the inductive load at the time of switching on. When the clamp voltage reaches the clamp voltage, the transistor for driving the power transistor is turned on, and the power transistor is turned on with this turning on, and the back surge flows through the power transistor and is absorbed.

【0009】請求項4記載の発明は、上記請求項1又は
2記載の負荷駆動回路において、前記パワートランジス
タはN型MOSトランジスタであり、前記パワートラン
ジスタオン駆動用トランジスタはPNPトランジスタで
あることを要旨とする。この構成により、スイッチング
オン時に誘導負荷で発生するバックサージによりPNP
トランジスタのバイアス系電圧が、電源の正電位に、こ
のPNPトランジスタのベース・エミッタ間電圧を加え
たクランプ電圧まで上昇すると、PNPトランジスタが
オンに転じ、このオンに伴ってN型MOSトランジスタ
のゲートにバックサージが通じる。そしてゲート電圧が
所定の閾値まで上昇するとN型MOSトランジスタがオ
ンとなり、バックサージがN型MOSトランジスタを流
れて吸収される。
According to a fourth aspect of the present invention, in the load driving circuit according to the first or second aspect, the power transistor is an N-type MOS transistor, and the power transistor-on driving transistor is a PNP transistor. And With this configuration, the PNP caused by the back surge generated by the inductive load at the time of switching on
When the bias voltage of the transistor rises to the positive potential of the power supply and the clamp voltage obtained by adding the voltage between the base and the emitter of the PNP transistor, the PNP transistor turns on. A back surge is passed. When the gate voltage rises to a predetermined threshold, the N-type MOS transistor turns on, and the back surge flows through the N-type MOS transistor and is absorbed.

【0010】請求項5記載の発明は、上記請求項1又は
3記載の負荷駆動回路において、前記パワートランジス
タはP型MOSトランジスタであり、前記パワートラン
ジスタオン駆動用トランジスタはNPNトランジスタで
あることを要旨とする。この構成により、スイッチング
オフ時に誘導負荷で発生するバックサージによりNPN
トランジスタのバイアス系電圧が、電源の負電位から、
このNPNトランジスタのベース・エミッタ間電圧を差
し引いたクランプ電圧まで低下すると、NPNトランジ
スタがオンに転じ、このオンに伴ってP型MOSトラン
ジスタのゲートにバックサージが通じる。そしてゲート
電圧が所定の閾値まで低下するとP型MOSトランジス
タがオンとなり、バックサージがP型MOSトランジス
タを流れて吸収される。
According to a fifth aspect of the present invention, in the load driving circuit according to the first or third aspect, the power transistor is a P-type MOS transistor, and the power transistor-on driving transistor is an NPN transistor. And With this configuration, NPN is generated by back surge generated by the inductive load at the time of switching off.
The bias voltage of the transistor changes from the negative potential of the power supply to
When the voltage drops to the clamp voltage obtained by subtracting the base-emitter voltage of the NPN transistor, the NPN transistor turns on, and a back surge flows through the gate of the P-type MOS transistor with the turning on. When the gate voltage drops to a predetermined threshold, the P-type MOS transistor is turned on, and the back surge flows through the P-type MOS transistor and is absorbed.

【0011】[0011]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、電源に接
続された誘導負荷をスイッチング駆動するパワートラン
ジスタと、このパワートランジスタにおける前記誘導負
荷への出力端子と制御電極との間に接続され、バイアス
系電圧が前記電源で規定される定電位を基準として前記
誘導負荷をスイッチングすることによって発生するバッ
クサージ入力により所定のクランプ電圧に達したときに
オンに転じて前記パワートランジスタをオンさせ、当該
パワートランジスタに前記バックサージを吸収させるパ
ワートランジスタオン駆動用トランジスタとを具備させ
たため、スイッチングオフ時に誘導負荷で発生するバッ
クサージがパワートランジスタの制御電極に通じてパワ
ートランジスタがオンとなり、バックサージがパワート
ランジスタを流れて吸収されるので、定格電流の大きい
還流ダイオードが不要になるとともに、バックサージを
クランプする経路に電源への経路がなく、スイッチング
の切換わり時に発生する急峻な立上がりの電流に起因す
るリップルノイズが電源の経路に戻ることがない。した
がってリップルノイズ吸収用のコンデンサを設けること
も不要になる。そして、パワートランジスタオン駆動用
トランジスタは、パワートランジスタをオンさせる電圧
を制御電極に加えることができればよいことから、定格
の小さなもので済み、パワートランジスタオン駆動用ト
ランジスタはチップ面積を小さくすることができる。こ
れらのことから、コスト低減を図ることができる。
According to the first aspect of the present invention, a power transistor for switchingly driving an inductive load connected to a power supply, and a power transistor connected between an output terminal to the inductive load and a control electrode of the power transistor. When the bias system voltage reaches a predetermined clamp voltage due to a backsurge input generated by switching the inductive load with reference to a constant potential defined by the power supply, the power transistor turns on to turn on the power transistor, Since the power transistor is provided with a power transistor on drive transistor for absorbing the back surge, a back surge generated by an inductive load at the time of switching off passes through a control electrode of the power transistor to turn on the power transistor. Flowing power transistor Because it is absorbed, there is no need for a freewheeling diode with a large rated current, and there is no path to the power supply in the path for clamping the back surge, and ripple noise caused by the steep rising current that occurs when switching is switched. Never return to the route. Therefore, it is not necessary to provide a capacitor for absorbing ripple noise. Since the power transistor-on drive transistor only needs to be able to apply a voltage for turning on the power transistor to the control electrode, the power transistor-on drive transistor needs to have a small rating, and the power transistor-on drive transistor can have a small chip area. . From these facts, cost reduction can be achieved.

【0012】請求項2記載の発明によれば、前記定電位
は前記電源の正電位であり、前記誘導負荷の一端は前記
電源の正電位側に接続され、前記誘導負荷の他端を前記
パワートランジスタでスイッチング駆動するようにした
ため、バックサージによりパワートランジスタオン駆動
用トランジスタのバイアス系電圧が、電源の正電位を基
準に設定されたクランプ電圧に達したときに、パワート
ランジスタオン駆動用トランジスタがオンに転じるの
で、電源電圧が変動するようなことがあってもパワート
ランジスタオン駆動用トランジスタの誤動作を避けるこ
とができて、還流ダイオードを用いることなく、バック
サージをパワートランジスタにより確実に吸収すること
ができる。
According to the present invention, the constant potential is a positive potential of the power supply, one end of the inductive load is connected to a positive potential side of the power supply, and the other end of the inductive load is connected to the power supply. Since the switching drive is performed by the transistor, the power transistor on drive transistor is turned on when the bias voltage of the power transistor on drive transistor reaches the clamp voltage set based on the positive potential of the power supply due to back surge. Therefore, even if the power supply voltage fluctuates, it is possible to avoid a malfunction of the power transistor ON drive transistor, and it is possible to reliably absorb the back surge by the power transistor without using a freewheeling diode. it can.

【0013】請求項3記載の発明によれば、前記定電位
は前記電源の負電位であり、前記誘導負荷の一端は前記
電源の負電位側に接続され、前記誘導負荷の他端を前記
パワートランジスタでスイッチング駆動するようにした
ため、バックサージによりパワートランジスタオン駆動
用トランジスタのバイアス系電圧が、電源の負電位を基
準に設定されたクランプ電圧に達したときに、パワート
ランジスタオン駆動用トランジスタがオンに転じるの
で、電源電圧が変動するようなことがあってもパワート
ランジスタオン駆動用トランジスタの誤動作を避けるこ
とができて、還流ダイオードを用いることなく、バック
サージをパワートランジスタにより確実に吸収すること
ができる。
According to the third aspect of the present invention, the constant potential is a negative potential of the power supply, one end of the inductive load is connected to a negative potential side of the power supply, and the other end of the inductive load is connected to the power supply. Since the switching drive is performed by the transistor, the power transistor on drive transistor is turned on when the bias voltage of the power transistor on drive transistor reaches the clamp voltage set based on the negative potential of the power supply due to back surge. Therefore, even if the power supply voltage fluctuates, it is possible to avoid a malfunction of the power transistor ON drive transistor, and it is possible to reliably absorb the back surge by the power transistor without using a freewheeling diode. it can.

【0014】請求項4記載の発明によれば、前記パワー
トランジスタはN型MOSトランジスタであり、前記パ
ワートランジスタオン駆動用トランジスタはPNPトラ
ンジスタとしたため、バックサージによりPNPトラン
ジスタのバイアス系電圧が、電源の正電位を基準に設定
されたクランプ電圧まで上昇したときに、PNPトラン
ジスタがオンに転じるので、電源電圧が変動するような
ことがあってもPNPトランジスタの誤動作を避けるこ
とができて、還流ダイオードを用いることなく、バック
サージをN型MOSトランジスタにより確実に吸収する
ことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the power transistor is an N-type MOS transistor and the power transistor ON drive transistor is a PNP transistor. When the voltage rises to the clamp voltage set based on the positive potential, the PNP transistor turns on. Therefore, even if the power supply voltage fluctuates, malfunction of the PNP transistor can be avoided, and the freewheeling diode can be used. Without using it, the back surge can be reliably absorbed by the N-type MOS transistor.

【0015】請求項5記載の発明によれば、前記パワー
トランジスタはP型MOSトランジスタであり、前記パ
ワートランジスタオン駆動用トランジスタはNPNトラ
ンジスタとしたため、バックサージによりNPNトラン
ジスタのバイアス系電圧が、電源の負電位を基準に設定
されたクランプ電圧に達したときに、NPNトランジス
タがオンに転じるので、電源電圧が変動するようなこと
があってもNPNトランジスタの誤動作を避けることが
できて、還流ダイオードを用いることなく、バックサー
ジをP型MOSトランジスタにより確実に吸収すること
ができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the power transistor is a P-type MOS transistor, and the power transistor ON drive transistor is an NPN transistor. Since the NPN transistor turns on when the clamp voltage set based on the negative potential is reached, even if the power supply voltage fluctuates, malfunction of the NPN transistor can be avoided, and the freewheeling diode can be used. Without using it, the back surge can be reliably absorbed by the P-type MOS transistor.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1乃至図4は、本発明の第1の実施の形
態を示す図である。まず、図1を用いて、負荷駆動回路
の構成を説明する。同図において、1は誘導負荷のPW
M制御を司るマイコン、2は集積回路である。集積回路
2には、誘導負荷駆動用のNMOSパワートランジスタ
3、ゲート保護用のツェナーダイオード5、パワートラ
ンジスタオン駆動用トランジスタとしてのPNPトラン
ジスタ4、抵抗6及び入力バッファ7が集積され、また
マイコン1からPWM信号が入力するIN端子、バッテ
リ(電源)9が接続されるVB端子、誘導負荷8を駆動
するためのOUT端子及びグランドに接続されるGND
端子が設けられている。マイコン1からIN端子に入力
されたPWM信号は入力バッファ7及び抵抗6を介して
NMOSパワートランジスタ3のゲート(制御電極)に
入力されるようになっている。PNPトランジスタ4の
ベースはVB端子を介してバッテリ9の正電位側に接続
され、エミッタはNMOSパワートランジスタ3のドレ
イン即ちOUT端子に接続され、コレクタはNMOSパ
ワートランジスタ3のゲートに接続されている。誘導負
荷8の一端はバッテリ9の正電位側に接続され、他端は
集積回路2のOUT端子に接続されている。
FIG. 1 to FIG. 4 are views showing a first embodiment of the present invention. First, the configuration of the load driving circuit will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is the PW of the inductive load
The microcomputer that controls the M control is an integrated circuit. In the integrated circuit 2, an NMOS power transistor 3 for driving an inductive load, a Zener diode 5 for protecting a gate, a PNP transistor 4 as a transistor for driving a power transistor, a resistor 6, and an input buffer 7 are integrated. An IN terminal to which a PWM signal is input, a VB terminal to which a battery (power supply) 9 is connected, an OUT terminal to drive the inductive load 8, and GND to be connected to ground
Terminals are provided. The PWM signal input to the IN terminal from the microcomputer 1 is input to the gate (control electrode) of the NMOS power transistor 3 via the input buffer 7 and the resistor 6. The base of the PNP transistor 4 is connected to the positive potential side of the battery 9 via the VB terminal, the emitter is connected to the drain of the NMOS power transistor 3, that is, the OUT terminal, and the collector is connected to the gate of the NMOS power transistor 3. One end of the inductive load 8 is connected to the positive potential side of the battery 9, and the other end is connected to the OUT terminal of the integrated circuit 2.

【0018】次に、上述のように構成された負荷駆動回
路の作用を、図2の動作波形を用いて説明する。マイコ
ン1からIN端子にVccレベルの信号が印加されると
(図2(a))、入力信号は入力バッファ7によりVB
にレベルシフトされ、NMOSパワートランジスタ3の
ゲートにはVB レベルの信号が入力される(図2
(b))。これによりNMOSパワートランジスタ3は
オン状態となり(図2(c))、誘導負荷8のインダク
タンス成分により電流は徐々に増加し始める。このまま
オン状態を続けた時、電流は、次式に示すように、バッ
テリ9の電圧VB と誘導負荷8の抵抗RL 及びNMOS
パワートランジスタ3のオン抵抗Ronによって定められ
る電流Imax に収束する(図2(d))。
Next, the operation of the load driving circuit configured as described above will be described with reference to the operation waveforms of FIG. When a Vcc level signal is applied to the IN terminal from the microcomputer 1 (FIG. 2A), the input signal
The signal of VB level is input to the gate of the NMOS power transistor 3 (FIG. 2).
(B)). As a result, the NMOS power transistor 3 is turned on (FIG. 2C), and the current starts to gradually increase due to the inductance component of the inductive load 8. When the on-state is continued as it is, the current becomes the voltage VB of the battery 9, the resistance RL of the inductive load 8, and the NMOS as shown in the following equation.
The current converges on the current Imax determined by the on-resistance Ron of the power transistor 3 (FIG. 2D).

【0019】 Imax =VB /(RL +Ron) …(1) 次にマイコン1から0Vの信号が入力されると、入力バ
ッファ7の出力も0Vとなり、NMOSパワートランジ
スタ3のゲートも抵抗6を介して0Vに引き抜かれる。
すると、NMOSパワートランジスタ3はオフ状態とな
るため、誘導負荷8のインダクタンス成分によりバック
サージが発生する。このバックサージによりNMOSパ
ワートランジスタ3のドレイン電位、即ちOUT端子の
電位が上昇するが、バッテリ9の電圧とPNPトランジ
スタ4のベース・エミッタ間電圧VBEによって定められ
るクランプ電圧Vclamp に達すると、PNPトランジス
タ4がオン状態となり、NMOSパワートランジスタ3
のゲートにバックサージが通じて電圧を印加し始める。
Imax = VB / (RL + Ron) (1) Next, when a 0V signal is input from the microcomputer 1, the output of the input buffer 7 also becomes 0V, and the gate of the NMOS power transistor 3 is also connected via the resistor 6. It is pulled out to 0V.
Then, the NMOS power transistor 3 is turned off, so that a back surge occurs due to the inductance component of the inductive load 8. The back surge causes the drain potential of the NMOS power transistor 3 to rise, that is, the potential of the OUT terminal. When the voltage reaches the clamp voltage Vclamp determined by the voltage of the battery 9 and the base-emitter voltage VBE of the PNP transistor 4, the PNP transistor 4 Is turned on, and the NMOS power transistor 3
A backsurge is conducted to the gate of the gate, and a voltage starts to be applied.

【0020】 Vclamp =VB +VBE …(2) ここでNMOSパワートランジスタ3のゲート電圧が閾
値まで上昇するとNMOSパワートランジスタ3はオン
状態に遷移し始めるが、NMOSパワートランジスタ3
がオンするとバックサージによる電流がNMOSパワー
トランジスタ3に流れ、ドレイン電圧の上昇を妨げる方
向に作用する。したがって回路動作としては、ドレイン
電圧をクランプ電圧に保持するような負帰還がかかった
形となり、誘導負荷8に蓄えられたサージエネルギを消
耗し、ドレイン電圧を保持できなくなるまで継続する。
ドレイン電圧を保持することができなくなったら、NM
OSパワートランジスタ3はオフ状態になる。
Vclamp = VB + VBE (2) Here, when the gate voltage of the NMOS power transistor 3 rises to the threshold value, the NMOS power transistor 3 starts to transition to the ON state.
Is turned on, a current due to the back surge flows through the NMOS power transistor 3 and acts in a direction to prevent an increase in the drain voltage. Therefore, the circuit operation is in a form in which negative feedback is applied such that the drain voltage is maintained at the clamp voltage, and the surge energy stored in the inductive load 8 is consumed, and the circuit operation is continued until the drain voltage cannot be maintained.
If the drain voltage cannot be held, NM
The OS power transistor 3 is turned off.

【0021】上述のような機能を持つ負荷駆動回路で誘
導負荷をPWM制御したときの各動作波形例を図3及び
図4に示す。図3はスイッチング周期の違いによる誘導
負荷に流れる電流波形の比較、図4はPWM信号のデュ
ーティ比を可変したときの誘導負荷に流れる電流波形及
び平均電流の比較をそれぞれ示している。図3に示すよ
うに、スイッチング周期をTとした場合と、5Tとした
場合では、平均電流Iave は等しいものの、電流リップ
ル分に大きな差が見られる。PWMにより電流制御を行
う場合、十分速い周期でスイッチングを行うことで電流
リップル分を少なくすることができる。また、図4に示
すように、PWM信号のデューティ比を可変すること
で、誘導負荷8に流れる平均電流Iave の電流値を制御
することができる。
FIGS. 3 and 4 show examples of operation waveforms when the inductive load is PWM-controlled by the load driving circuit having the above-described functions. FIG. 3 shows a comparison of a current waveform flowing through the inductive load due to a difference in switching cycle, and FIG. 4 shows a comparison of a current waveform flowing through the inductive load and an average current when the duty ratio of the PWM signal is varied. As shown in FIG. 3, when the switching cycle is T and when the switching cycle is 5T, the average current Iave is equal, but a large difference is seen in the current ripple. In the case where current control is performed by PWM, switching can be performed in a sufficiently fast cycle to reduce the amount of current ripple. Further, as shown in FIG. 4, by varying the duty ratio of the PWM signal, the current value of the average current Iave flowing through the inductive load 8 can be controlled.

【0022】上述したように、本実施の形態では、NM
OSパワートランジスタ3による誘導負荷8のスイッチ
ング駆動の際、スイッチングオフ時に誘導負荷8で発生
したバックサージを、PNPトランジスタ4を介してN
MOSパワートランジスタ3のゲートに入力しNMOS
パワートランジスタ3をオンさせ、バックサージをNM
OSパワートランジスタ3に流して吸収するようにして
いる。したがって、従来はバックサージそのものを還流
ダイオードでクランプしていたので、定格の大きいダイ
オードが必要であったが、本実施の形態では、PNPト
ランジスタ4は、NMOSパワートランジスタ3をオン
させる電圧をゲートに加えることができればよいことか
ら、定格の小さなもので済み、PNPトランジスタ4の
チップ面積を小さくすることができ、ひいてはコストを
下げることができる。
As described above, in the present embodiment, NM
At the time of switching driving of the inductive load 8 by the OS power transistor 3, the back surge generated in the inductive load 8 at the time of switching off is reduced to N through the PNP transistor 4.
Input to the gate of MOS power transistor 3
Turn on the power transistor 3 and set back surge to NM
It is made to flow into the OS power transistor 3 to be absorbed. Therefore, conventionally, the backsurge itself was clamped by the freewheeling diode, so that a diode having a large rating was required. In the present embodiment, the PNP transistor 4 uses the gate to turn on the voltage for turning on the NMOS power transistor 3. Since it is sufficient to add them, only a small rating is required, the chip area of the PNP transistor 4 can be reduced, and the cost can be reduced.

【0023】また、本実施の形態では、バックサージを
クランプする経路にバッテリ9への経路がなく、スイッ
チングの切換わり時に発生する急峻な立上がりの電流に
起因するリップルノイズがバッテリ9の経路に戻ること
がない。したがって、リップルノイズ吸収用のコンデン
サを設けることが不要となり、この点においてもコスト
を下げることができる。
Further, in the present embodiment, there is no path to the battery 9 in the path for clamping the back surge, and ripple noise caused by a steep rising current generated at the time of switching is returned to the path of the battery 9. Nothing. Therefore, it is not necessary to provide a capacitor for absorbing ripple noise, and the cost can be reduced in this respect as well.

【0024】さらに、PWMによって電流制御を行う場
合には、バックサージをクランプするクランプ電圧は、
できるだけ低くして(時間をかけてバックサージを引き
抜く)、電流変動を抑えることが望ましいが、車両用等
のバッテリは電圧変動が大きく、従来技術では、このバ
ッテリの電圧変動でダンプサージが加わった場合に、パ
ワートランジスタがオンしてしまわないように、クラン
プ電圧をある程度高い値にしなければならず、トレード
オフの関係にあった。これに対し、本実施の形態では、
ダンプサージが加わった場合には、PNPトランジスタ
4のベースもバッテリ電圧の上昇に伴って高くなるの
で、PNPトランジスタ4がオンすることがない。した
がって、クランプ電圧を低くすることができ、電流変動
を抑えるようにクランプ電圧を低くしたまま、ダンプサ
ージが加わったときにもNMOSパワートランジスタ3
がオンしてしまうことがない。
Further, when performing current control by PWM, the clamp voltage for clamping the back surge is as follows:
It is desirable to reduce the current fluctuation by lowering the voltage as much as possible (extracting the back surge over time). However, a battery for a vehicle or the like has a large voltage fluctuation, and in the related art, a dump surge is added due to the voltage fluctuation of the battery. In this case, the clamp voltage must be set to a somewhat high value so that the power transistor is not turned on, and there is a trade-off relationship. In contrast, in the present embodiment,
When a dump surge is applied, the base of the PNP transistor 4 also increases as the battery voltage increases, so that the PNP transistor 4 does not turn on. Therefore, the clamp voltage can be reduced, and the NMOS power transistor 3 can be used even when a dump surge is applied while keeping the clamp voltage low so as to suppress current fluctuation.
Does not turn on.

【0025】図5及び図6には、本発明の第2の実施の
形態を示す。本実施の形態では、パワートランジスタと
してPMOSパワートランジスタ13が用いられ、パワ
ートランジスタオン駆動用トランジスタとしてNPNト
ランジスタ14が用いられ、入力バッファ17には、イ
ンバータが用いられている。PMOSパワートランジス
タ13のソースは集積回路12のSRC端子を介してバ
ッテリ9の正電位側に接続され、ドレインは集積回路2
のOUT端子に接続されている。マイコン1からIN端
子に入力されたPWM信号は入力バッファ17で信号反
転された後、抵抗6を介してPMOSパワートランジス
タ13のゲートに入力されるようになっている。NPN
トランジスタ14のベースはGND端子を介してグラン
ド、即ちバッテリ9の負電位側に接続され、エミッタは
PMOSパワートランジスタ13のドレイン即ちOUT
端子に接続され、コレクタはPMOSパワートランジス
タ13のゲートに接続されている。誘導負荷8の一端は
バッテリ9の負電位側に接続され、他端は集積回路12
のOUT端子に接続されている。
FIGS. 5 and 6 show a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a PMOS power transistor 13 is used as a power transistor, an NPN transistor 14 is used as a power transistor ON drive transistor, and an inverter is used as an input buffer 17. The source of the PMOS power transistor 13 is connected to the positive potential side of the battery 9 via the SRC terminal of the integrated circuit 12, and the drain is connected to the integrated circuit 2
OUT terminal. The PWM signal input to the IN terminal from the microcomputer 1 is inverted by the input buffer 17 and then input to the gate of the PMOS power transistor 13 via the resistor 6. NPN
The base of the transistor 14 is connected to ground via the GND terminal, that is, to the negative potential side of the battery 9, and the emitter is connected to the drain of the PMOS power transistor 13, ie, OUT
The collector is connected to the terminal, and the collector is connected to the gate of the PMOS power transistor 13. One end of the inductive load 8 is connected to the negative potential side of the battery 9 and the other end is connected to the integrated circuit 12.
OUT terminal.

【0026】前記第1の実施の形態は、誘導負荷8の下
流を制御する負荷駆動回路であったのに対して、本実施
の形態は誘導負荷8の上流を制御する負荷駆動回路であ
る。図6に回路動作を示すが、動作原理は、前記第1の
実施の形態とほぼ同様である。
The first embodiment is a load drive circuit for controlling the downstream of the inductive load 8, whereas the present embodiment is a load drive circuit for controlling the upstream of the inductive load 8. FIG. 6 shows the circuit operation. The operation principle is almost the same as that of the first embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態である負荷駆動回路
の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a load driving circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1の実施の形態の作用を説明するための
各部の動作波形を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing operation waveforms of each unit for explaining the operation of the first embodiment.

【図3】上記第1の実施の形態においてスイッチング周
期の違いによる誘導負荷に流れる電流波形を比較して示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a comparison of waveforms of a current flowing through an inductive load due to a difference in a switching cycle in the first embodiment.

【図4】上記第1の実施の形態においてPWM信号のデ
ューティ比を可変したときの誘導負荷に流れる電流波形
及び平均電流を比較して示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a comparison between a current waveform and an average current flowing through an inductive load when the duty ratio of a PWM signal is varied in the first embodiment.

【図5】本発明の第2の実施の形態の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図6】上記第2の実施の形態の作用を説明するための
各部の動作波形を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing operation waveforms of respective units for explaining the operation of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 NMOSパワートランジスタ 4 PNPトランジスタ(パワートランジスタオン駆動
用トランジスタ) 8 誘導負荷 9 バッテリ(電源) 13 PMOSパワートランジスタ 14 NPNトランジスタ(パワートランジスタオン駆
動用トランジスタ)
Reference Signs List 3 NMOS power transistor 4 PNP transistor (power transistor on driving transistor) 8 inductive load 9 battery (power supply) 13 PMOS power transistor 14 NPN transistor (power transistor on driving transistor)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源に接続された誘導負荷をスイッチン
グ駆動するパワートランジスタと、このパワートランジ
スタにおける前記誘導負荷への出力端子と制御電極との
間に接続され、バイアス系電圧が前記電源で規定される
定電位を基準として前記誘導負荷をスイッチングするこ
とによって発生するバックサージ入力により所定のクラ
ンプ電圧に達したときにオンに転じて前記パワートラン
ジスタをオンさせ、当該パワートランジスタに前記バッ
クサージを吸収させるパワートランジスタオン駆動用ト
ランジスタとを有することを特徴とする負荷駆動回路。
1. A power transistor for switchingly driving an inductive load connected to a power supply, connected between an output terminal of the power transistor to the inductive load and a control electrode, wherein a bias system voltage is defined by the power supply. When a predetermined clamp voltage is reached by a backsurge input generated by switching the inductive load with reference to a constant potential, the power transistor is turned on to turn on the power transistor, and the power transistor absorbs the backsurge. A load drive circuit, comprising: a power transistor-on drive transistor.
【請求項2】 前記定電位は前記電源の正電位であり、
前記誘導負荷の一端は前記電源の正電位側に接続され、
前記誘導負荷の他端を前記パワートランジスタでスイッ
チング駆動することを特徴とする請求項1記載の負荷駆
動回路。
2. The method according to claim 1, wherein the constant potential is a positive potential of the power supply.
One end of the inductive load is connected to a positive potential side of the power supply,
2. The load drive circuit according to claim 1, wherein the other end of the inductive load is switched by the power transistor.
【請求項3】 前記定電位は前記電源の負電位であり、
前記誘導負荷の一端は前記電源の負電位側に接続され、
前記誘導負荷の他端を前記パワートランジスタでスイッ
チング駆動することを特徴とする請求項1記載の負荷駆
動回路。
3. The constant potential is a negative potential of the power supply.
One end of the inductive load is connected to a negative potential side of the power supply,
2. The load drive circuit according to claim 1, wherein the other end of the inductive load is switched by the power transistor.
【請求項4】 前記パワートランジスタはN型MOSト
ランジスタであり、前記パワートランジスタオン駆動用
トランジスタはPNPトランジスタであることを特徴と
する請求項1又は2記載の負荷駆動回路。
4. The load drive circuit according to claim 1, wherein said power transistor is an N-type MOS transistor, and said power transistor ON drive transistor is a PNP transistor.
【請求項5】 前記パワートランジスタはP型MOSト
ランジスタであり、前記パワートランジスタオン駆動用
トランジスタはNPNトランジスタであることを特徴と
する請求項1又は3記載の負荷駆動回路。
5. The load drive circuit according to claim 1, wherein said power transistor is a P-type MOS transistor, and said power transistor ON drive transistor is an NPN transistor.
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