JP2000138570A

JP2000138570A - 電気負荷の駆動装置

Info

Publication number: JP2000138570A
Application number: JP11199207A
Authority: JP
Inventors: Yushi Imai; 今井　　祐志; Yoshinori Koyama; 芳紀小山; Shunji Mase; 俊次間瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2000-05-16
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: JP4158285B2; DE19940579B4; DE19940579A1; US6184663B1

Abstract

(57)【要約】【課題】通電開始後に内部抵抗が変動（増加）する電
気負荷を通電駆動する装置において、電気負荷の通電開
始直後に発生するノイズを確実に抑える。【解決手段】ランプ２の駆動装置は、バッテリ４の正
極側からランプ２に至る通電経路に設けられた電流制御
用のＦＥＴ６と、ＦＥＴ６の上流側に設けられた電流検
出用の抵抗８と、ランプ２の点灯時にはグランド電位か
ら基準電圧まで徐々に増加し、点灯時には基準電圧から
グランド電位まで徐々に減少する台形波を発生する台形
波発生回路１０を備える。負荷電流制御回路２０は、検
出抵抗８からの負荷電流の検出電圧値が台形波信号と同
電圧となるようにＦＥＴ６を制御する。この結果、ラン
プ２の点灯・消灯時には、負荷電流は台形波状に変化す
ることになり、ランプ２の点灯時にランプ２に流れる負
荷電流が急峻に立ち上がるのを防止し、この電流の立上
がりにより生じるノイズを抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気負荷を駆動す
る駆動装置に関し、特に、通電開始後に内部抵抗が変動
（増大）するコイルやランプ等の電気負荷を駆動するの
に好適な電気負荷の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コイルやランプ等の電気負荷
は、通電に伴う発熱等によって内部抵抗が増加するた
め、スイッチング素子を介して電気負荷への通電・非通
電，通電時の電流量を制御するようにしていると、電気
負荷への通電開始直後（このとき電気負荷の内部抵抗は
極小さい値になっている）に流れる大電流によって、ス
イッチング素子が劣化し、場合によってはスイッチング
素子の破壊を招くことがあった。

【０００３】そこで、こうした問題を防止するために、
従来では、例えば、特開平３−２５６４０７号公報に記
載のように、電気負荷に流れる負荷電流の上限を、通電
開始時と通電開始後とで段階的に変化させることによ
り、負荷電流を段階的に増加させることが考えられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置では、負荷電流をスイッチング素子が破壊しない程度
の電流値に抑え、スイッチング素子を負荷電流から保護
することはできるものの、負荷電流の上限を段階的に変
化させるだけであることから、電気負荷への通電開始直
後に発生するスパイクノイズを抑制することはできなか
った。

【０００５】つまり、上記従来の装置では、負荷電流が
上限電流以下となるようにスイッチング素子を制御する
ものであるため、電気負荷への通電開始直後には、負荷
電流は、そのとき設定されている上限電流まで急峻に立
ち上がり、この電流変化によってスパイクノイズが発生
してしまうのである。

【０００６】そして、こうしたノイズは、他の制御回路
に侵入すると、その制御回路が誤動作することになるた
め、例えば、多数の制御装置が搭載された自動車におい
て、ヘッドライト等のランプを点灯するのに上記従来の
駆動装置を使用するようにすると、その駆動装置で発生
したノイズが他の制御装置に侵入して、その制御装置を
誤動作させてしまう虞がある。

【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、通電開始後に内部抵抗が変動するコイルやラ
ンプ等の電気負荷を通電駆動する装置において、電気負
荷への通電開始直後に発生するノイズを確実に抑えるこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１記載の電気負荷の駆動装置におい
ては、直流電源から電気負荷に至る通電経路上に、スイ
ッチ手段及び検出抵抗が直列に設けられ、制御手段が、
信号発生手段から出力される台形波信号と、検出抵抗に
て検出された負荷電流の検出値（電圧値）とを比較し、
電気負荷に台形波状に電流が流れるようにスイッチ手段
を台形波信号に基づき制御する。

【０００９】つまり、本発明では、電気負荷の駆動開始
時には、信号発生手段から出力される台形波信号に対応
して負荷電流が徐々に増加し、電気負荷の駆動停止時に
は、信号発生手段から出力される台形波信号に対応して
負荷電流が徐々に減少するように、負荷電流を制御す
る。

【００１０】このため、本発明によれば、電気負荷への
通電開始時等に負荷電流が急峻に変化するのを防止し、
負荷電流の急峻な変化によって生じるノイズを抑制でき
る。よって、本発明の電気負荷の駆動装置によれば、各
種制御装置が搭載された自動車等に使用しても、他の制
御装置の動作に影響を与えるノイズ発生源として動作す
るようなことはなく、他の制御装置を安定に動作させる
ことができる。

【００１１】また、従来装置のように、負荷電流が急峻
に立ち上がると、電気負荷自身の寿命も短くなるが、本
発明では、負荷電流が急激に変化するのを防止できるた
め、電気負荷自身の寿命も延ばすことができる。ここ
で、検出抵抗は、スイッチ手段を介して電気負荷に流れ
る電流を検出するためのものであるため、直流電源から
電気負荷への通電経路上であれば、どこに設けてもよい
が、より好ましくは、請求項２に記載のように、スイッ
チ手段の電気負荷とは反対側の通電経路上に設けること
が望ましい。

【００１２】つまり、検出抵抗を電気負荷とスイッチ手
段との間の通電経路上に設けるようにすると、検出抵抗
を用いて負荷電流を電圧値として検出するためには、検
出抵抗の両端電圧を検出するための検出回路が必要とな
り、装置構成が複雑になるが、請求項２記載のように、
検出抵抗をスイッチ手段の電気負荷とは反対側の通電経
路に設けるようにすれば、検出抵抗の一端は、直流電源
に接続されることになるため、検出抵抗を用いて負荷電
流を電圧値として検出するには、検出抵抗とスイッチ手
段との接続点の電圧値（電位）を取り出し、制御手段に
入力すればよく、電流検出用の回路を簡単にすることが
できる。

【００１３】一方、制御手段は、信号発生手段からの台
形波信号に従い電気負荷に流れる電流を制限するもので
あるため、例えば、前述の特開平３−２５６４０７号公
報において負荷電流制限用に使用されている比較器（コ
ンパレータ）を用いて構成することができる。つまり、
例えば、検出抵抗にて検出される電圧値が信号発生手段
からの台形波信号よりも低い場合には、スイッチ手段を
オンさせ、検出抵抗にて検出される電圧値が信号発生手
段からの台形波信号を越えると、スイッチ手段をオフさ
せる、といったスイッチ手段のオン・オフ制御を行え
ば、負荷電流を、信号発生手段からの台形波信号に従い
制御することができる。

【００１４】しかし、コンパレータを使ってスイッチ手
段をオン・オフさせるようにした場合には、図５に示す
ように、負過電流が、その目標値である電流制限値に対
して、オーバシュート及びアンダシュートしてしまい、
負過電流に脈動が生じることになる。そして、このよう
に負荷電流が脈動すると、その脈動によって生じる高周
波信号成分がノイズとなって他の制御装置に侵入し、他
の制御装置の動作に影響を与えることがある。

【００１５】そこで、こうした問題を防止するには、請
求項３に記載のように、スイッチ手段を、制御端子への
入力電圧に応じて負過電流を制御可能なトランジスタに
て構成し、制御手段には、信号発生手段からの台形波信
号と検出抵抗にて検出された電圧値との電位差に応じた
電圧信号を発生するオペアンプを設けて、制御手段を、
このオペアンプからの出力電圧によりスイッチ手段の制
御端子への入力電圧を制御するように構成するとよい。

【００１６】つまり、スイッチ手段及び制御手段をこの
ように構成すれば、負荷電流を、台形波信号に応じてリ
ニアに制御することができるようになり、負過電流が脈
動するのを防止できる。よって、請求項３に記載の装置
によれば、負荷電流の脈動によってノイズが発生するの
も防止でき、他の制御装置の動作に影響を与えるノイズ
をより良好に抑制できる。

【００１７】ところで、制御手段をオペアンプにて構成
した場合には、負荷電流を脈動のない安定した電流に制
御することができるようになるのであるが、オペアンプ
の出力には、通常、入力段を構成する差動増幅回路の負
荷トランジスタのばらつき等によって、オフセット電圧
が含まれることから、このオフセット電圧により、オペ
アンプ出力を零にできないことがある。

【００１８】つまり、制御手段をオペアンプにて構成し
た場合には、例えば、台形波信号が電気負荷の駆動を停
止させるレベルとなり、負荷電流がそれに追従して十分
低くなっているにも関わらず、上記オフセット電圧によ
って、オペアンプ出力が零にならず、このオペアンプ出
力によりスイッチ手段が動作して、電気負荷に微小な負
荷電流が流れ続けることが考えられる。

【００１９】そこで、制御手段をオペアンプにて構成し
た場合には、請求項４に記載のように、オペアンプのオ
フセット電圧を、電気負荷の駆動停止時にスイッチ手段
を確実にオフできるように設定することが望ましい。そ
して、このようにオフセット電圧を設定するには、例え
ば、請求項５に記載のように、オペアンプの入力段を構
成する差動増幅回路において、各入力端子に対応する負
荷トランジスタのサイズを、異なる値に設定するように
すればよい。

【００２０】つまり、オペアンプをこのように構成すれ
ば、電気負荷の駆動停止時にオペアンプからスイッチ手
段を駆動する信号が出力されるのを確実に防止すること
ができ、オペアンプのオフセット電圧により、電気負荷
に電流が流れ続けるのを防止できる。

【００２１】また、本発明（請求項１〜請求項５）によ
れば、電気負荷への通電・非通電を切り換える際にノイ
ズ（スパイクノイズ）が発生するのを防止できることか
ら、例えば、負荷電流をＰＷＭ（パルス幅変調）制御す
る装置において利用すれば、その効果をより発揮するこ
とができる。

【００２２】つまり、負荷電流をＰＷＭ制御する場合に
は、目標とする負荷電流に応じてデューティ比を制御し
たパルス信号（ＰＷＭ信号）が使用されるが、このパル
ス信号は、一制御周期毎にHigh（又はLow ）レベルに変
化し、各制御周期内で上記デューティ比に応じたタイミ
ングでLow （又はHigh）レベルに変化することから、前
述した従来装置を利用して負荷電流をＰＷＭ制御しよう
とすると、ＰＷＭ制御のためのパルス信号（ＰＷＭ信
号）の変化に同期したノイズが周期的に発生することに
なる。

【００２３】しかし、本発明の電気負荷の駆動装置は、
信号発生手段が発生する台形波信号に従い負荷電流を漸
増・漸減させることにより、負荷電流の通電開始時や通
電停止時等に発生するノイズを低減するものであること
から、請求項６に記載のように、この台形波信号を生成
する信号発生手段に、ＰＷＭ制御のためのパルス信号
（ＰＷＭ信号）を入力し、信号発生手段にて、そのパル
ス信号（ＰＷＭ信号）に応じて台形波信号を生成するよ
うにすれば、ノイズを発生させることなく、負荷電流を
ＰＷＭ制御することができるようになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は、本発明が適用された実施例の駆動
装置全体の構成を表す電気回路図である。

【００２５】本実施例の駆動装置は、例えば、自動車に
搭載されたヘッドライト等のランプ２を、外部からの駆
動・停止指令に従い点灯・消灯させるためのものであ
り、バッテリ４の正極側からランプ２に至る通電経路上
に所謂ハイサイドスイッチとして設けられたｎチャネル
パワーＭＯＳＦＥＴ（本発明のスイッチ手段に相当し、
以下単にＦＥＴという）６を備える。そして、ＦＥＴ６
のドレインとバッテリ４の正極側とを接続する通電経路
上には、ランプ２の通電時に流れる電流（負荷電流）を
検出するための検出抵抗８が設けられている。尚、ラン
プ２の一端は、ＦＥＴ６のソースに接続され、他端は、
バッテリ４の負極側が接続されたグランドライン（ＧＮ
Ｄ）に接地されている。

【００２６】また、本実施例の駆動装置には、外部から
入力されるランプ２の点灯・消灯指令（換言すれば駆動
・停止指令）に従い台形波状に変化する台形波信号を発
生する、信号発生手段としての台形波発生回路１０と、
台形波発生回路１０からの出力（台形波信号）と検出抵
抗８を介して得られる負荷電流を表す電圧値とを比較
し、負荷電流が台形波信号の変化に対応して台形波状に
変化するように、ＦＥＴ６のゲート電圧を制御する、制
御手段としての負荷電流制御回路２０と、が備えられて
いる。

【００２７】台形波発生回路１０は、上記点灯・消灯指
令に従い、ランプ２の点灯時（駆動開始時）には、グラ
ンド電位から、バッテリ電圧ＶBBを分圧することにより
得られる基準電位ＶBB/nまで、所定の傾きで徐々に増加
して、その後基準電位ＶBB/nで安定し、ランプ２の消灯
時（駆動停止時）には、基準電位ＶBB/nからグランド電
位まで所定の傾きで徐々に減少して、その後グランド電
位で安定する、図２に示す台形波信号を生成し、その生
成した台形波信号を負荷電流制御回路２０に出力するた
めのものであり、以下のように構成されている。

【００２８】尚、図２において、各信号波形の説明に記
載されている（ａ点），（ｂ点），（ｃ点），（ｄ点）
は、夫々、対応する信号波形が、図１に示すａ，ｂ，
ｃ，ｄの各点の信号波形であることを表す。台形波発生
回路１０は、バッテリ４の正極側からバッテリ電圧ＶBB
の供給を受ける電源ラインとグランドラインとの間に設
けられて、バッテリ電圧ＶBBを分圧して基準電位ＶBB/n
を生成する分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２と、エミッタがその電
源ライン（電圧：ＶBB）に接続され、ベースが分圧用抵
抗Ｒ１，Ｒ２の接続点（分圧点）に接続され、エミッタ
が抵抗Ｒ３を介してグランドラインに接地されたＮＰＮ
トランジスタＴｒ１と、台形波を負荷電流制御回路２０
に出力する台形波出力ライン（ａ点）にエミッタが接続
され、ベースがＮＰＮトランジスタＴｒ１のエミッタに
接続され、コレクタがグランドラインに接地されたＰＮ
ＰトランジスタＴｒ２とを備える。

【００２９】そして、ＰＮＰトランジスタＴｒ２のエミ
ッタ−コレクタ間（換言すれば、台形波出力ライン−グ
ランドライン間）には、コンデンサＣ１が接続され、更
に、コンデンサＣ１とＰＮＰトランジスタＴｒ２のエミ
ッタ（換言すれば、台形波出力ライン）との接続点に
は、電源ライン（電圧：ＶBB）からコンデンサＣ１側に
定電流ｉを流す定電流回路１２、及び、スイッチＳＷ１
がオン状態であるとき、このスイッチＳＷ１を介して、
コンデンサＣ１側からグランドラインに定電流２ｉ（定
電流回路１２の２倍の定電流）を流す定電流回路１４が
接続されている。尚、スイッチＳＷ１は、ランプ２の点
灯・消灯指令に応じてオン・オフされるものであり、ラ
ンプ２の点灯時にはオフ状態、ランプ２の消灯時にはオ
ン状態となる。

【００３０】このように構成された台形波発生回路１０
では、ＮＰＮトランジスタＴｒ１のベースに、抵抗Ｒ
１，Ｒ２にて生成された基準電位ＶBB/nが印加されるこ
とから、ＮＰＮトランジスタＴｒ１はオン状態となり、
そのエミッタ電位（換言すればＰＮＰトランジスタＴｒ
２のベース電位）は、基準電位ＶBB/nからＮＰＮトラン
ジスタＴｒ１のベース−エミッタ間電圧（Ｖｆ；約０．
７Ｖ）を減じた電位（ＶBB/n−Ｖｆ）となる。

【００３１】そして、スイッチＳＷ１がオフ状態（ラン
プ２に電流が流れて点灯している状態）であれば、定電
流回路１４が動作しないので、定電流回路１２から供給
される定電流によりコンデンサＣ１が充電され続ける。
この結果、ＰＮＰトランジスタＴｒ２のエミッタ電位が
ベース電位よりも高くなって、ＰＮＰトランジスタＴｒ
２にベース電流が流れて、ＰＮＰトランジスタＴｒ２が
オン状態となる。そして、この状態では、ＰＮＰトラン
ジスタＴｒ２のエミッタ電位は、そのベース電位（ＶBB
/n−Ｖｆ）よりもエミッタ−ベース間の順方向電圧（Ｖ
ｆ）分だけ高い電圧（＝基準電圧ＶBB/n）となるため、
台形波出力ライン（ａ点）は、基準電位ＶBB/nで安定す
る（図２参照）。

【００３２】次に、ランプ２への通電を停止するために
スイッチＳＷ１がオフからオン状態に切り換えられると
（図２に示す時点ｔOFF ）、定電流回路１４が動作し、
コンデンサＣ１に蓄積された電荷が放電される。そし
て、この放電動作によって、ＰＮＰトランジスタＴｒ２
に流れるベース電流が徐々に減少し、最終的には、ＰＮ
ＰトランジスタＴｒ２がオフ状態となり、台形波出力ラ
イン（ａ点）は、グランド電位となる。従って、スイッ
チＳＷ１がオフからオン状態に切り換えられた際には、
台形波出力ライン（ａ点）は、基準電位ＶBB/nからグラ
ンド電位へと徐々に低下し、その後、グランド電位で安
定することになる（図２参照）。

【００３３】また次に、ランプ２への通電を開始するた
めにスイッチＳＷ１がオンからオフ状態に切り換えられ
ると（図２に示す時点ｔON）、定電流回路１４が動作を
停止して、定電流回路１２からコンデンサＣ１に電荷が
充電されることから、その充電によりＰＮＰトランジス
タＴｒ２にベース電流が流れ始め、最終的には、ＰＮＰ
トランジスタＴｒ２がオン状態となる。従って、スイッ
チＳＷ１がオンからオフ状態に切り換えられた際には、
台形波出力ライン（ａ点）は、グランド電位から基準電
位ＶBB/nまで徐々に増加し、その後、基準電位ＶBB/nで
安定することになる（図２参照）。

【００３４】尚、スイッチＳＷ１のオン・オフ状態が変
化した直後の台形波信号の電位変化の傾きは、定電流回
路１２，１４が流す定電流ｉ，２ｉと、コンデンサＣ１
の容量とにより決定される。次に、負荷電流制御回路２
０は、台形波発生回路１０から出力されるグランド電位
を基準とする台形波信号を、バッテリ４の正極側の電位
ＶBBを基準とする台形波信号に反転させる電圧変換部２
２と、この電圧変換部２２による電圧変換後の台形波信
号（図２参照）と、検出抵抗８とＦＥＴ６との接続点
（ｃ点）の電圧（負荷電流を表す電圧値に相当する）と
を比較し、この電圧が台形波信号と同電圧となるように
ＦＥＴ６のゲート電圧を制御する制御部２４とから構成
されている。

【００３５】電圧変換部２２は、一端がバッテリ４の正
極側に接続された抵抗Ｒ４と、一端がグランドラインに
接地された抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ４の他端にコレクタが接
続され、抵抗Ｒ５の他端にエミッタが接続されたＮＰＮ
トランジスタＴｒ３と、非反転入力端子（＋）が台形波
発生回路１０の台形波出力ライン（ａ点）に接続され、
反転入力端子（＋）がＮＰＮトランジスタＴｒ３のエミ
ッタと抵抗Ｒ５との接続点に接続され、出力端子がＮＰ
ＮトランジスタＴｒ３のベースに接続されたオペアンプ
ＯＰ１とから構成されている。

【００３６】この電圧変換部２２では、オペアンプＯＰ
１が、抵抗Ｒ５のＮＰＮトランジスタＴｒ３側電位が台
形波信号と同電位となるようにＮＰＮトランジスタＴｒ
３を制御する。このため、ＮＰＮトランジスタＴｒ３に
は、台形波信号の電位が高い程多くの電流が流れ、その
コレクタ電圧（詳しくは、ＮＰＮトランジスタＴｒ３の
コレクタと抵抗Ｒ４との接続点（ｂ点）の電圧）は、バ
ッテリ電圧ＶBBから台形波信号成分を減じた電圧となる
（図２参照）。そして、この電圧が、電圧変換後の台形
波信号として、制御部２４に出力される。

【００３７】尚、オペアンプＯＰ１は、図示しない定電
圧回路にて生成されたバッテリ電圧ＶBBよりも低い定電
圧ＶDD（例えば５Ｖ）で動作する。一方、制御部２４
は、反転入力端子（−）に、電圧変換部２２からの台形
波信号を受け、非反転入力端子（＋）に、検出抵抗８を
介して得られた負荷電流を表す電圧（ｃ点の電圧）を受
けて、これらを同電圧とするための信号（換言すれば各
入力端子への入力信号の電位差に応じた信号）を出力す
るオペアンプＯＰ２と、このオペアンプＯＰ２からの出
力をベースに受ける一対のトランジスタ（ＮＰＮトラン
ジスタＴｒ４とＰＮＰトランジスタＴｒ５）からなるプ
ッシュプル回路２４ａと、から構成され、プッシュプル
回路２４ａの出力を抵抗Ｒ６を介して、ＦＥＴ６のゲー
トに接続することにより、ＦＥＴ６のゲート電圧をオペ
アンプＯＰ２にて制御できるようにされている。

【００３８】尚、プッシュプル回路２４ａは、ＮＰＮト
ランジスタＴｒ４及びＰＮＰトランジスタＴｒ５のベー
ス同士、エミッタ同士を互いに接続し、ＮＰＮトランジ
スタＴｒ４のコレクタを正の電源ライン側に、ＰＮＰト
ランジスタＴｒ５のコレクタを負の電源ラインであるグ
ランドライン側に接続した周知のものである。そして、
このプッシュプル回路２４ａのＮＰＮトランジスタＴｒ
４のコレクタが接続される正の電源ラインには、図示し
ないチャージポンプにより生成されたバッテリ電圧ＶBB
よりも高い電源電圧ＶCPが印加されており、オペアンプ
ＯＰ２は、この電源ラインから電源供給を受けて動作す
る。これは、ＦＥＴ６を制御するには、ＦＥＴ６のゲー
トに、バッテリ電圧ＶBBよりもＦＥＴ６のしきい値電圧
分以上高い電圧を印加できるようにする必要があるため
である。

【００３９】そして、この制御部２４では、オペアンプ
ＯＰ２が、検出抵抗８を介して得られた電圧値が電圧変
換後の台形波信号と同電圧となるように、ＦＥＴ６のゲ
ート電圧（ｄ点）を制御することから、ＦＥＴ６のゲー
ト電圧は、チャージポンプにて生成された電源電圧ＶCP
を上限、グランド電位を下限として、台形波発生回路１
０が生成した台形波信号と同様に変化し、ランプ２に流
れる負荷電流も台形波状に変化することになる（図２参
照）。

【００４０】従って、本実施例の駆動装置によれば、ラ
ンプ２の内部抵抗が略零となっている状態で、ランプ２
を点灯させたとしても、その点灯直後に、ランプ２に流
れる負荷電流が、図２に点線で示すように急峻に立ち上
がるのを防止することができ、負荷電流の急峻な変化に
よって生じるノイズを抑制できる。よって、本実施例の
駆動装置によれば、自動車に搭載された他の制御装置に
対するノイズ発生源として動作するようなことはなく、
他の制御装置を安定に動作させることができる。また、
本実施例によれば、ランプ２に流れる負荷電流が急激に
変化するのを防止できるため、ランプ２自身の寿命も延
ばすことができる。

【００４１】また、検出抵抗８は、バッテリ４とＦＥＴ
６との間の通電経路に設けられているため、負荷電流制
御回路２０側で検出抵抗８による負荷電流の検出電圧値
を取り込む際には、検出抵抗８とＦＥＴ６との間の通電
経路（ｃ点）の電圧を取り込むだけでよく、検出抵抗８
をＦＥＴ６とランプ２との間の通電経路に設ける場合に
比べて、電圧値取り込み用の回路構成を簡単にすること
ができる。つまり、検出抵抗８を、ランプ２とＦＥＴ６
との間に設けた場合、負荷電流制御回路２０側では、検
出抵抗８の両端電圧を検出する必要があり、そのための
検出回路を別途設けなければならなくなるが、本実施例
では、こうした検出回路を使用することなく、検出抵抗
８により得られた負荷電流を表す電圧値を取り込むこと
ができる。

【００４２】また更に、本実施例では、負過電流制御回
路２０の制御部２４に、負過電流制御用のデバイスとし
て、電圧変換部２２を介して入力される台形波信号と検
出抵抗８を介して入力される負荷電流の検出電圧値との
電位差に応じた信号を発生するオペアンプＯＰ２を設
け、こうしたオペアンプＯＰ２の差動動作によって、Ｆ
ＥＴ６のゲート電圧を制御するようにしている。このた
め、負荷電流制御回路２０を、コンパレータ（比較器）
を用いてＦＥＴ６をオン・オフ制御するように構成した
場合に比べて、負荷電流をより安定して制御することが
できる。

【００４３】つまり、負荷電流制御回路２０の制御部２
４をコンパレータにて構成し、台形波信号に対して負荷
電流の検出電圧値が大きいか否かによってＦＥＴ６のオ
ン・オフ状態を切り換えるようにしても、負荷電流を制
御することはできるが、このような制御では、図５に示
したように、負荷電流が脈動してしまう。

【００４４】しかし、本実施例では、負荷電流制御回路
２０の制御部２４をオペアンプＯＰ２にて構成し、オペ
アンプＯＰ２の差動動作によって負荷電流を制御するこ
とから、負荷電流を台形波信号に応じてリニアに制御す
ることができ、ランプ２を脈動のない安定した電流にて
駆動することができる。

【００４５】よって、本実施例によれば、ランプ２に流
れる電流（負荷電流）が脈動することによって生じる高
周波ノイズの発生を防止し、この高周波ノイズによって
他の制御装置が誤動作するのを防止することができる。
ところで、本実施例のように、負荷電流制御回路２０の
制御部２４をオペアンプＯＰ２にて構成し、オペアンプ
ＯＰ２の差動動作によって負荷電流を制御するようにし
た場合、オペアンプの出力には、通常、入力段を構成す
る差動増幅回路の負荷トランジスタのばらつき等によっ
て生じるオフセット電圧が含まれることから、このオフ
セット電圧によって、ランプ２に流れる電流を零にする
ことができなくなることがある。

【００４６】つまり、例えば、オペアンプＯＰ２のオフ
セット電圧が正電圧である場合には、図３に実線で示す
ように、スイッチＳＷ１がオン状態で、台形波発生回路
１０から出力される台形波信号がグランド電位になって
も、オペアンプＯＰ２からの出力がグランド電位となら
ずに、オフセット電圧分だけグランド電位よりも高くな
ることになる。そして、この状態では、ＦＥＴ６のゲー
ト電圧をグランドラインと同じ零Ｖにすることができ
ず、ＦＥＴ６を介して、微小な負荷電流が流れ続けるこ
とになる。

【００４７】そこで、本実施例では、スイッチＳＷ１が
オン状態で、台形波発生回路１０から出力される台形波
信号がグランド電位になった際には、図３に点線で示す
ように、オペアンプＯＰ２からの出力が確実にグランド
電位となって、ＦＥＴ６を完全にオフ状態にできるよう
に、オペアンプＯＰ２のオフセット電圧を負電圧に設定
している。

【００４８】以下、このように構成された本実施例のオ
ペアンプＯＰ２の回路構成を図４を用いて説明する。ま
ず、図４（ａ）は、本実施例のオペアンプＯＰ２の基本
構成を表す。図４（ａ）に示すように、オペアンプＯＰ
２において入力段を構成する差動増幅回路は、電源ライ
ン（電圧：Ｖcp）から内部に定電流を供給する定電流回
路３２を備え、この定電流回路３２から供給される定電
流により、下記(1)〜(6)のトランジスタＴｒ11〜Ｔｒ16
を動作させて、非反転入力端子Ｔi(+)及び反転入力端子
Ｔi(-)に入力された各信号の電位差に応じた差動信号を
発生する。

【００４９】(1) ベースが、抵抗Ｒ11を介して反転入力
端子Ｔi(-)に接続され、コレクタが、グランドラインに
接地されたＰＮＰトランジスタＴｒ11。 (2) ベースが、ＰＮＰトランジスタＴｒ11のエミッタに
接続され、エミッタが、定電流回路３２の電流出力側に
接続されたＰＮＰトランジスタＴｒ12。

【００５０】(3) ベースが、抵抗Ｒ12を介して非反転入
力端子Ｔi(+)に接続され、コレクタが、グランドライン
に接地されたＰＮＰトランジスタＴｒ13。 (4) ベースが、ＰＮＰトランジスタＴｒ13のエミッタに
接続され、エミッタが、定電流回路３２の電流出力側に
接続されたＰＮＰトランジスタＴｒ14。

【００５１】(5) コレクタが、ＰＮＰトランジスタＴｒ
12のコレクタに接続され、エミッタが、グランドライン
に接地され、ベースが、自己のコレクタに接続されたＮ
ＰＮトランジスタＴｒ15。 (6) コレクタが、ＰＮＰトランジスタＴｒ14のコレクタ
に接続され、エミッタが、グランドラインに接地され、
ベースが、ＮＰＮトランジスタＴｒ15のベースに接続さ
れて、ＮＰＮトランジスタＴｒ15とカレントミラー回路
を構成するＮＰＮトランジスタＴｒ16。

【００５２】そして、オペアンプＯＰ２内では、上記差
動増幅回路のＮＰＮトランジスタＴｒ16のコレクタに、
信号出力用のＮＰＮトランジスタＴｒ20のベースが接続
され、このＮＰＮトランジスタＴｒ20のコレクタに接続
された出力端子Ｔｏから、上記各入力端子に入力された
信号の電位差に対応した信号を出力するようにされてい
る。尚、ＮＰＮトランジスタＴｒ20のエミッタは、グラ
ンドラインに接続され、同じくコレクタは、電源ライン
（電圧：ＶCP）から電源供給を受けて定電流を流す定電
流回路３４の電流出力側に接続され、更に、コレクタ−
ベース間には、オペアンプとして機能させるための位相
補償用のコンデンサＣ20が設けられている。

【００５３】そして、本実施例では、差動増幅回路の負
荷トランジスタである一対のＮＰＮトランジスタＴｒ1
5，Ｔｒ16のエミッタ面積（換言すればトランジスタサ
イズ）を、反転入力端子Ｔi(-)側負荷トランジスタＴｒ
15の方が、非反転入力端子Ｔi(+)側負荷トランジスタＴ
ｒ16よりも大きくなるように設定することにより、これ
らトランジスタＴｒ15，Ｔｒ16の製造上のばらつきがあ
っても、オペアンプＯＰ２のオフセット電圧が必ず負電
圧となるようにしている。

【００５４】より具体的には、図４（ｂ）に示す如く、
ＮＰＮトランジスタＴｒ15を、同サイズのＮＰＮトラン
ジスタ３個で構成し、ＮＰＮトランジスタＴｒ16を、Ｎ
ＰＮトランジスタＴｒ15を構成する各トランジスタと同
サイズのＮＰＮトランジスタ２個で構成することによ
り、ＮＰＮトランジスタＴｒ15のエミッタ面積を、ＮＰ
ＮトランジスタＴｒ16のエミッタ面積の約１．５倍に
し、オペアンプＯＰ２のオフセット電圧が必ず負電圧と
なるようにしている。

【００５５】このため、本実施例によれば、オペアンプ
ＯＰ２のオフセット電圧によって、ＦＥＴ６をオフさせ
ることができずに、ランプ２に流れる負荷電流を零にす
ることができなくなる、といったことを防止し、ランプ
２の消灯時には、ランプ２に流れる電流を零にして、ラ
ンプ２を確実に消灯させることができる。

【００５６】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例で
は、電気負荷としてのランプ２を制御するためのスイッ
チ手段（ＦＥＴ６）を、所謂ハイサイドスイッチとし
て、バッテリ４の正極側からランプ２に至る通電経路上
に設けるものとして説明したが、このスイッチ手段は、
ランプ２からグランドラインに至る通電経路に、所謂ロ
ーサイドスイッチとして設けるようにしてもよい。尚、
この場合、検出抵抗８は、スイッチ手段とグランドライ
ンとの間に設けるようにすれば、上記実施例と同様に、
負荷電流制御回路２０側で負荷電流を表す電圧値を取り
込むための回路構成を簡単にすることができる。

【００５７】また、上記実施例では、ランプ２の点灯・
消灯を単に切り換えるものとして説明したが、上記実施
例の駆動装置を用いれば、ランプ２の点灯時に流す電流
（負荷電流）をＰＷＭ制御することにより、負荷電流
（延いては、ランプ２の点灯時の明るさ）を段階的に切
り換えるようにすることもできる。つまり、ランプ２に
流す負荷電流をＰＷＭ信号にて制御し、且つ、そのＰＷ
Ｍ信号のデューティ比を段階的に変化させることによ
り、ランプ２の点灯時の明るさを任意の明るさに設定で
きるようにするのである。

【００５８】そして、このためには、デューティ比を制
御したＰＷＭ信号を台形波発生回路１０に入力し、この
ＰＷＭ信号にて、スイッチＳＷ１をオン・オフさせれば
よい。つまり、このようにすれば、スイッチＳＷ１がオ
フ状態となる時間（換言すればランプ２の通電時間）
と、スイッチＳＷ１がオン状態となる時間（換言すれば
ランプ２の通電停止時間）とを、デューティ比を制御し
たＰＷＭ信号にて制御することができ、結果的に、ラン
プ２に流れる負荷電流をＰＷＭ制御することができるよ
うになる。

【００５９】そして、こうしたＰＷＭ制御によってラン
プ２への通電・非通電を高速に切り換えたとしても、上
記実施例の駆動回路によれば、ランプ２への通電・非通
電を切り換えることによってノイズ（スパイクノイズ）
が発生するのを防止できることから、負荷電流を、ノイ
ズを発生させることなく安定して制御することが可能と
なる。

【００６０】また次に、上記実施例では、通電により温
度が上昇して内部抵抗が増加するランプ２を点灯・消灯
させる駆動装置について説明したが、本発明は、非通電
時には抵抗が極めて小さく、通電により内部抵抗が増加
する電気負荷の駆動装置であれば、上記実施例と同様に
適用して、同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のランプの駆動装置全体の構成を表す
電気回路図である。

【図２】実施例の駆動装置内各部の信号波形を表すタ
イムチャートである。

【図３】実施例の負荷電流制御用のオペアンプのオフ
セット電圧が正電圧である場合の問題点を説明する説明
図である。

【図４】実施例の負荷電流制御用オペアンプの構成を
表す電気回路図である。

【図５】コンパレータを用いて負荷電流を制御した場
合の負荷電流の変化を表す説明図である。

【符号の説明】

２…ランプ、４…バッテリ、６…ＦＥＴ（ｎチャネルパ
ワーＭＯＳＦＥＴ）、８…検出抵抗、１０…台形波発生
回路、２０…負荷電流制御回路、２２…電圧変換部、２
４…制御部、２４ａ…プッシュプル回路、ＯＰ１，ＯＰ
２…オペアンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源から電気負荷に至る通電経路上
に設けられたスイッチ手段と、該スイッチ手段に直列に接続され、該スイッチ手段を介
して前記電気負荷に流れる負荷電流を電圧値として検出
するための検出抵抗と、外部から入力される前記電気負荷の駆動・停止指令に従
い、駆動開始時に第１電圧から第２電圧まで徐々に変化
し、前記電気負荷の駆動停止時に第２電圧から第１電圧
まで徐々に変化する、台形波信号を発生する信号発生手
段と、該信号発生手段からの台形波信号と前記検出抵抗にて検
出された電圧値とを比較し、前記電気負荷に台形波状に
電流が流れるように前記スイッチ手段を前記台形波信号
に基づき制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする電気負荷の駆動装置。
【請求項２】前記検出抵抗は、前記スイッチ手段の前
記電気負荷とは反対側の通電経路上に設けられることを
特徴とする請求項１記載の電気負荷の駆動装置。
【請求項３】前記スイッチ手段は、制御端子への入力
電圧に応じて前記負過電流を制御可能なトランジスタか
ら構成され、前記制御手段は、前記信号発生手段からの台形波信号と
前記検出抵抗にて検出された電圧値との電位差に応じた
電圧信号を発生するオペアンプを備え、該オペアンプか
らの出力電圧により、前記スイッチ手段の制御端子への
入力電圧を制御することを特徴とする請求項１又は請求
項２記載の電気負荷の駆動装置。
【請求項４】前記制御手段を構成するオペアンプは、
前記電気負荷の駆動停止時に前記スイッチ手段を確実に
オフできるように、オフセット電圧が設定されているこ
とを特徴とする請求項３記載の電気負荷の駆動装置。
【請求項５】前記オペアンプは、入力段を構成する差
動増幅回路において各入力端子に対応する負荷トランジ
スタのサイズを異なる値に設定することにより、前記オ
フセット電圧が設定されることを特徴とする請求項４記
載の電気負荷の駆動装置。
【請求項６】前記信号発生手段には、前記負荷電流を
ＰＷＭ制御するためにデューティ比が制御されたパルス
信号が周期的に入力され、前記信号発生手段は、該パル
ス信号に応じて前記台形波信号を生成することを特徴と
する請求項１〜請求項５いずれか記載の電気負荷の駆動
装置。