JP4161901B2 - 昇圧回路および負荷駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、電圧を昇圧して負荷に供給する昇圧回路，およびこの昇圧回路を使用した負荷駆動回路に関する。

モータやロータ等の発電機負荷を駆動する場合等には、昇圧回路が用いられる。例えば図７に示すような昇圧回路１は、外部から与えられる駆動制御信号に基づいて昇圧部２により昇圧し負荷駆動用トランジスタ３のゲートに昇圧電圧を供給することで負荷４を駆動する。
この昇圧回路１の昇圧部２は、負荷駆動用トランジスタ３がオフ状態からオン状態に過渡的に移行する段階において、比較的高い周波数（例えば周波数ｆ＝８３３ｋＨｚ）の昇圧駆動信号のオンオフが繰り返されることによりトランジスタ３のゲート電圧を昇圧する。このとき、例えば負荷が駆動していない状態から負荷が駆動する状態に移行する初動時には、特に昇圧回路１側に印加される電流が０から例えば数ｍＡ〜数十ｍＡ程度まで急激に上昇する。初動時には、負荷４に流れる電流Ｉ１（負荷電流）が少ないため、負荷電流Ｉ１に対して昇圧回路１に印加される電流Ｉ２の割合が定常駆動時に比較して大きくなる。したがって、負荷４に流れる電流よりも昇圧回路１に流れる電流によるノイズが外部に影響を及ぼしてしまう。

この種のノイズの影響を低減する方法として、例えば、昇圧回路１のクロック周波数を低速クロックに切り替える方法や、特許文献１に開示される方法がある。特許文献１に開示される方法では、高速クロックと低速クロックを使用し、負荷の停止時に低速クロックに切り替えてノイズを低減している。
特開平６−３１１７３１号公報

しかし、クロックを低速クロックに替えると、常時昇圧能力が低下するため望ましくない。また、負荷の停止時に低速クロックに切り替えたとしても負荷の停止時にしかノイズの低減効果を得ることができない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、負荷初動時に昇圧回路から発生するノイズを低減することができる昇圧回路、およびこの昇圧回路を使用した負荷駆動回路を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、昇圧部は電圧を昇圧し、昇圧駆動回路は、負荷検出手段により大小が検出された負荷が所定の定常駆動能力時の負荷に対して所定以上小さい負荷で駆動することが検出されたことを条件として、昇圧能力を低下させた状態で昇圧部を駆動するため、たとえ負荷初動時の負荷電流が少なく昇圧回路に流れる電流の割合が大きかったとしても、昇圧回路に流れる電流を抑制できるため、負荷初動時の負荷電流に対する昇圧回路に流れる電流の割合を小さくすることができ、昇圧回路から発生するノイズを低減することができる。

しかも、昇圧駆動回路は、当該昇圧駆動回路に対して供給される供給電圧が所定の定常駆動能力時よりも低下されることにより昇圧能力を低下した状態で昇圧部を昇圧駆動するため、昇圧回路に流れる電流の負荷電流に対する割合を減少させることができ、昇圧回路から発生するノイズをさらに抑制することができる。
請求項２記載の発明によれば、昇圧駆動回路は複数設けられ、当該昇圧駆動回路は、所定の定常駆動能力時に動作する昇圧駆動回路数よりも実動作駆動回路数が減少され昇圧能力が低下した状態で昇圧部を昇圧駆動するため、昇圧回路に流れる電流の負荷電流に対する割合を少なくすることができ、昇圧回路から発生するノイズを低減することができる。

請求項３記載の発明によれば、昇圧駆動回路は、複数のトランジスタを組み合わせて構成され、負荷の大小を検出する負荷検出手段により所定の定常駆動能力時の負荷に対して所定以上小さい負荷で駆動することが検出されたことを条件として、定常駆動能力時に動作する昇圧駆動回路の昇圧能力に対して、複数のトランジスタのうちトランジスタサイズの小さいトランジスタが駆動することにより昇圧能力が低下した状態で昇圧部を昇圧駆動するため、昇圧回路に印加される電流の負荷電流に対する割合を抑制することができ、さらにノイズを低減することができる。

請求項４記載の発明によれば、電流調整用抵抗器は、負荷の大小を検出する負荷検出手段により検出された負荷が所定の定常駆動能力時の負荷に対して小さいことが検出された場合に、昇圧駆動回路に供給する電流量を抑制させるため昇圧駆動能力が低下し、昇圧回路に流れる電流の負荷電流に対する割合を抑制することができ、さらにノイズを低減することができる。

請求項５記載の発明は、負荷をＰＷＭ駆動する負荷駆動回路に用いられる昇圧回路であって、前記昇圧駆動回路が昇圧能力を低下させて前記昇圧部を昇圧駆動する場合は、前記負荷駆動回路によるＰＷＭ駆動時のデューティ比が所定値以下の場合である。
例えば自動車等の車両には、様々な電子機器（電波を応用した機器、例えばラジオ機器）が搭載されている。前記した昇圧回路から例えばラジオ周波数帯にノイズを発生してしまうと、これらの電子機器の正常な機器動作に悪影響を引き起こしてしまうため、好ましくない。請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし６の何れかに記載の昇圧回路を車両用負荷駆動回路に搭載しているため、車載電子機器に与えられるノイズの影響を極力低減することができる。

以下、本発明の一実施形態について図１ないし図５を参照しながら説明する。
図１は、負荷駆動回路１０の電気的構成を機能ブロック図により示している。この負荷駆動回路１０は、負荷検出手段としての駆動制御回路１１、補助用駆動制御回路１２，２つ（複数）の昇圧駆動回路１３ａ…１３ｂ，電圧供給回路１４，昇圧部１５，昇圧部用電源供給回路１６，駆動用トランジスタ１７，還流ダイオード１８，保護用ダイオード１９，クランプ回路２０を備え、半導体集積回路装置内に構成されており、出力端子ＯＵＴおよびグランド端子ＧＮＤ間に接続された負荷４を駆動するようになっている。本発明をわかりやすく説明するため、本実施形態では、駆動用トランジスタ１７として、ハイサイドトランジスタとして機能するＮチャネル型のＭＯＳトランジスタを使用することにより簡略化した回路を示すが、実際には駆動用トランジスタ１７は複数設けられる場合もある。尚、負荷４は、車両内のバッテリ蓄電用の発電機等でありインダクタンス性を有する負荷である。

以下、電気的構成ブロックの詳細について説明する。駆動制御回路１１は、電圧供給回路１４に対して切替信号を与えるようになっている。電圧供給回路１４は、この切替信号に基づいて電源端子Ｔ１を通じて与えられる電源＋Ｂから所定電圧を生成し、複数の所定電源電圧（例えば第１の動作電圧Ｖ１および第２の動作電圧Ｖ２：但しＶ１＞Ｖ２＞０）の何れかの電圧Ｖ１またはＶ２を昇圧駆動回路１３ａ…１３ｂの動作電圧として供給するようになっている。

駆動制御回路１１は、補助用駆動制御回路１２にオン信号またはオフ信号を与えるようになっている。また、駆動制御回路１１は、複数の昇圧駆動回路１３ａ…１３ｂのうちの一部の昇圧駆動回路１３ａには補助用駆動制御回路１２を通じて駆動用の信号を与えるようになっており、それ以外の昇圧駆動回路１３ｂには直接駆動制御信号を与えるようになっている。

補助用駆動制御回路１２は、駆動制御回路１１からオフ信号が与えられると一部の昇圧駆動回路１３ａにオフ信号を与え昇圧駆動回路１３ａの動作を無効化し、駆動制御回路１１からオン信号が与えられると一部の昇圧駆動回路１３ａに駆動制御信号を与えることにより昇圧駆動回路１３ａの動作を有効化する。
昇圧駆動回路１３ａは、ＦＥＴ等のトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａを組み合わせて構成されており、補助用駆動制御回路１２から駆動制御信号が与えられると、電圧供給回路１４から供給された動作電圧を昇圧部１５に対して昇圧駆動信号として与える。

具体的には、図１に示した昇圧駆動回路１３ａでは、電圧供給回路１４とグランド端子ＧＮＤとの間に、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＴｒ１ａおよびＮチャネル型のＭＯＳトランジスタＴｒ２ａからなるインバータ回路Ｗ１ａが構成されており、さらにこの回路に並列にＰチャネル型のＭＯＳトランジスタＴｒ３ａおよびＮチャネル型のＭＯＳトランジスタＴｒ４ａからなるインバータ回路Ｗ２ａが構成されている。これらのインバータ回路Ｗ１ａ，Ｗ２ａは昇圧駆動能力向上用のバッファとして機能する。

トランジスタＴｒ１ａおよびＴｒ２ａは、そのゲートに補助用駆動制御回路１２から駆動制御信号が与えられると相補的に動作する。トランジスタＴｒ３ａおよびＴｒ４ａも同様に、そのゲートに補助用駆動制御回路１２から駆動制御信号が与えられると相補的に動作する。
他方、昇圧駆動回路１３ｂは、ＦＥＴ等のトランジスタＴｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂを組み合わせて構成されており、駆動制御回路１１から駆動制御信号が与えられると、電圧供給回路１４から供給された電圧を昇圧部１５に対して昇圧駆動信号として与えるようになっている。

昇圧駆動回路１３ｂの具体的な回路構成については、昇圧駆動回路１３ａと略同様の構成であるため、前述説明に代えてその詳細説明を省略するが、図１中、補助用駆動制御回路１２にオン信号が与えられた場合について、昇圧駆動回路１３ａのトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａと同一タイミングで同一の駆動制御信号が与えられるトランジスタについては、同一符号の添え字ａに代えて添え字ｂを付している。

トランジスタＴｒ１ａおよびＴｒ２ａの共通接続点は、トランジスタＴｒ１ｂおよびＴｒ２ｂの共通接続点に接続されると共に昇圧部１５を構成するコンデンサＣ１およびＣ３の一端子に接続されている。またトランジスタＴｒ３ａおよびＴｒ４ａの共通接続点は、トランジスタＴｒ３ｂおよびＴｒ４ｂの共通接続点に接続されると共に昇圧部１５を構成するコンデンサＣ２およびＣ４の一端子に接続されている。

駆動制御回路１１には、昇圧部用電源供給回路１６が接続されている。昇圧部用電源供給回路１６は、駆動制御回路１１から制御信号としてオン信号が与えられることにより昇圧用電源を昇圧部１５に供給することで昇圧部１５の機能を有効化し、駆動制御回路１１から制御信号としてオフ信号が与えられることにより昇圧用電源を昇圧部１５に供給することなく昇圧部１５の機能を無効化する。

昇圧部１５は、その入力端子Ｎａに昇圧部用電源供給回路１６から昇圧用電源電圧Ｖ３が供給されると共に、昇圧駆動回路１３ａ…１３ｂから昇圧駆動信号が与えられることにより昇圧動作するように構成されている。具体的な回路接続形態を説明すると、昇圧用電源電圧Ｖ３の入力端子Ｎａと昇圧部１５の出力端子Ｎｂとの間には、入力端子Ｎａ側をアノードとして複数個（５個）直列順方向にダイオードＤ１〜Ｄ５が接続されている。

このとき、ダイオードＤ１およびＤ２の共通接続点をノードＮｃ、ダイオードＤ２およびＤ３の共通接続点をノードＮｄ、ダイオードＤ３およびＤ４の共通接続点をノードＮｅ、ダイオードＤ４およびＤ５の共通接続点をノードＮｆとすると、入力端子ＮａとノードＮｆとの間には、入力端子Ｎａ側をアノードとしてダイオードＤ６が接続されている。またノードＮｃ，Ｎｄ，Ｎｅ，Ｎｆには、それぞれコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の他端子が接続されている。このようにして昇圧部１５が構成されている。

昇圧部１５の出力端子Ｎｂは、駆動用トランジスタ１７のゲートに接続されている。昇圧部１５は、昇圧された昇圧電圧を駆動用トランジスタ１７のゲートに与え駆動用トランジスタ１７をオンすることにより、負荷４に駆動電流Ｉ１を供給するようになっている。さらに、駆動用トランジスタ１７のゲートには、放電回路２１が接続されている。この放電回路２１は、この駆動用トランジスタ１７のゲートに蓄えられる電荷を放電し駆動用トランジスタ１７の負荷４の駆動動作を無効化するため接続されている。

この放電回路２１は、ＮＯＴゲート２１ａおよびトランジスタ２１ｂ等を図示形態で接続することにより構成され、駆動制御回路１１から与えられる制御信号がオン信号である場合にはゲートを開放することで駆動用トランジスタ１７の駆動動作を有効化し、逆に駆動制御回路１１から与えられる制御信号がオフ信号である場合にはゲートを０Ｖにすることで駆動用トランジスタ１７を急峻にオフし、負荷４の駆動を急峻に停止させるようにする。

本実施形態では、昇圧部用電源供給回路１６から昇圧部１５に昇圧用電源電圧Ｖ３が供給され、昇圧部１５による昇圧電圧が駆動用トランジスタ１７に供給される間は、駆動用トランジスタ１７のゲートが開放されることにより負荷４を駆動する。そして、昇圧部用電源供給回路１６から昇圧部１５に昇圧用電源電圧Ｖ３が供給されなくなると、駆動用トランジスタ１７に昇圧電圧が供給されなくなると共に、駆動用トランジスタ１７のゲートがショートすることにより駆動用トランジスタ１７の駆動動作を急峻に停止させるようになる。ただし、負荷４がＬ負荷の場合には還流ダイオード１８の作用により負荷４は動作し続ける。このようにして、昇圧回路２２は、補助用駆動制御回路１２、昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂ、昇圧部１５、昇圧部用電源供給回路１６、放電回路２１を備えて構成される。

この昇圧回路２２は、昇圧部１５の出力端子Ｎｂにおける昇圧電圧Ｖ４についてオープンループ制御しているため、昇圧部１５の昇圧電圧Ｖ４が過大とされた状態で駆動用トランジスタ１７のゲートに与えられる虞がある。したがって、駆動用トランジスタ１７のゲートおよび出力端子ＯＵＴとの間には、ツェナーダイオードＤ７およびダイオードＤ８とを互いに逆方向に直列接続してなるクランプ回路２０が構成される。このクランプ回路２０は、トランジスタ１７のゲート−出力端子ＯＵＴ間電圧を例えば５Ｖまたは８Ｖにクランプしている。また、電源線２３と駆動用トランジスタ１７のゲートとの間には、当該ゲート側をアノードとして複数のツェナーダイオードＤ９…Ｄ９が直列接続されている。これにより駆動用トランジスタ１７の保護を図っている。また、出力端子ＯＵＴとグランド端子ＧＮＤとの間には、還流ダイオード１８が駆動用トランジスタ１７に付属して設けられている。

また、駆動制御回路１１は、負荷４の大小を例えば常時検出することで負荷検出手段として機能する。図１には省略しているが、この負荷４の大小を検出するための回路の一例を図２に示している。駆動用トランジスタ１７に並列にトランジスタ２４（電流検出手段）を設け、当該トランジスタ２４により駆動用トランジスタ１７に流れる電流を検出しこの検出結果が駆動制御回路１１に与えられることで、駆動制御回路１１が負荷の大小を検出する。尚、負荷４に直列に抵抗素子（図示せず）を設け、当該抵抗素子の両端電圧を駆動制御回路１１が検出することで負荷４の大小を検出するようにしても良い。さらに、抵抗器、トランジスタ、コイル等やこれらを組み合わせて電流検出手段を構成しても良い。駆動制御回路１１は、負荷４の大小を検出すると、当該大小に応じたデューティ比で昇圧部用電源供給回路１６および放電回路２１に対して制御信号としてＰＷＭ駆動信号を与えるようになっている。

上記構成の作用について図３ないし図５をも参照しながら説明する。
＜比較的大きな駆動能力（例えば最大駆動能力）での駆動状態について＞
まず、比較的大きな駆動能力で負荷４を駆動している定常状態における動作を説明する。すなわち、例えば車内電源供給用の発電機がフル駆動している場合等のように負荷４が比較的大きい場合（例えば最大負荷のとき）には、次のように動作する。負荷駆動回路１０の電源線２３に電源＋Ｂが供給された状態において、駆動制御回路１１、補助用駆動制御回路１２、電圧供給回路１４、昇圧部用電源供給回路１６、駆動用トランジスタ１７に電源供給される。

駆動制御回路１１は、電圧供給回路１４に切替信号を与えることにより、電圧供給回路１４は、第２の動作電圧Ｖ２より比較的高い第１の動作電圧Ｖ１（例えば最大動作電圧）を昇圧駆動回路１３ａ…１３ｂに与える。これは、昇圧能力を例えば最大まで高めた状態で昇圧部１５を動作させるためである。さらに駆動制御回路１１は、補助用駆動制御回路１２にオン信号を与えることにより、昇圧駆動回路１３ａに駆動制御信号を与えるように制御し、昇圧駆動回路１３ａの動作を有効化する。これも昇圧能力を例えば最大まで高めた状態で昇圧部１５を動作させるためである。駆動制御回路１１は、昇圧駆動回路１３ｂにも同様に駆動制御信号を与えるため、複数の全ての昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂが共に昇圧部１５を駆動する回路として機能するようになる。このとき昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂは、昇圧駆動信号を昇圧部１５に与える。尚、トランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａおよびＴｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂを駆動する駆動制御信号のクロックには、数百ｋＨｚ程度（例えば８３３ｋＨｚ、周期１．２μｓｅｃ）の周波数のクロックが使用される。

他方、駆動制御回路１１は、昇圧部用電源供給回路１６および放電回路２１に対して制御信号としてＰＷＭ駆動信号を与える。このＰＷＭ駆動信号の周波数は、数百Ｈｚ程度（例えば２００Ｈｚ、周期５ｍｓｅｃ）であり、前述したクロックの周波数に比較して大幅に低い周波数である。負荷４の大小に応じてＰＷＭ駆動信号のデューティ比が１％〜９９％（適宜１０％〜９０％）程度まで変化するが、最大駆動能力時にはデューティ比を９９％以上としてＰＷＭ駆動信号が昇圧部用電源供給回路１６および放電回路１２に与えられる。

昇圧部用電源供給回路１６は、このＰＷＭ駆動信号を受けて、ＰＷＭ駆動信号のハイ「Ｈ」時に昇圧用電源電圧Ｖ３を昇圧部１５に供給し、ＰＷＭ駆動信号のロウ「Ｌ」時に昇圧部１５に対して昇圧用電源電圧Ｖ３を供給停止することで、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比に応じて昇圧部１５を有効無効切替えする。また、放電回路１２は、ＰＷＭ駆動信号を受けて、ＰＷＭ駆動信号のロウ「Ｌ」時には駆動用トランジスタ１７のゲートに蓄電された電荷をグランドにショートすることで急峻に放電させる。

以下、ＰＷＭ駆動信号のハイ「Ｈ」時に昇圧用電源電圧Ｖ３が昇圧部１５に供給された時点から、駆動制御信号に基づく昇圧部１５の昇圧動作について説明する。昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂに駆動制御信号が与えられると、以下のような動作が繰り返される。
（１）トランジスタＴｒ１ａ，Ｔｒ１ｂ，Ｔｒ４ａ，Ｔｒ４ｂがオフ、トランジスタＴｒ２ａ，Ｔｒ２ｂ，Ｔｒ３ａ，Ｔｒ３ｂがオン
昇圧部用電源供給回路１６の供給電圧Ｖ３に基づく電流が、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、トランジスタＴｒ２ａおよびＴｒ２ｂを介して流れ、コンデンサＣ１に充電される。
（２）トランジスタＴｒ１ａ，Ｔｒ１ｂ，Ｔｒ４ａ，Ｔｒ４ｂがオン、トランジスタＴｒ２ａ，Ｔｒ２ｂ，Ｔｒ３ａ，Ｔｒ３ｂがオフ
動作電圧Ｖ１に基づく電流が、トランジスタＴｒ１ａおよびＴｒ１ｂ、コンデンサＣ１、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２、トランジスタＴｒ４ａおよびＴｒ４ｂを介して流れ、コンデンサＣ１の充電電荷がダイオードＤ２を通じて次段のコンデンサＣ２に移され、これに伴い昇圧される。
（３）トランジスタＴｒ１ａ，Ｔｒ１ｂ，Ｔｒ４ａ，Ｔｒ４ｂがオフ、トランジスタＴｒ２ａ，Ｔｒ２ｂ，Ｔｒ３ａ，Ｔｒ３ｂがオン
動作電圧Ｖ１に基づく電流が、トランジスタＴｒ３ａおよびＴｒ３ｂ、コンデンサＣ２、ダイオードＤ３、コンデンサＣ３、トランジスタＴｒ２ａおよびＴｒ２ｂを介して流れ、コンデンサＣ２の充電電荷がダイオードＤ３を通じて次段のコンデンサＣ３に移され、これに伴い昇圧される。
（４）トランジスタＴｒ１ａ，Ｔｒ１ｂ，Ｔｒ４ａ，Ｔｒ４ｂがオン、トランジスタＴｒ２ａ，Ｔｒ２ｂ，Ｔｒ３ａ，Ｔｒ３ｂがオフ
動作電圧Ｖ１に基づく電流が、トランジスタＴｒ１ａおよびＴｒ１ｂ、コンデンサＣ３、ダイオードＤ４、コンデンサＣ４、トランジスタＴｒ４ａおよびＴｒ４ｂを介して流れ、コンデンサＣ３の充電電荷がダイオードＤ４を通じて次段のコンデンサＣ４に移され、これに伴い昇圧される。

そしてコンデンサＣ４の充電電圧は、ダイオードＤ５を通じてトランジスタ１７のゲートに印加される。このような作用を主として昇圧動作が行われる。このとき各部の信号波形や、出力端子Ｎｂの電圧および昇圧回路２２に流れる電流Ｉ２を図３（ａ）に概略的に示している。昇圧部用電源供給回路１６から昇圧用電源電圧Ｖ３が供給されたとき、すなわちＰＷＭ駆動信号がロウ「Ｌ」からハイ「Ｈ」の立ち上がりには（図３（ａ）の（１）〜（２））、ダイオードＤ６およびＤ５を介して出力端子Ｎｂの電圧が急激に上昇する。

このときダイオードＤ６およびＤ５の順方向電圧をＶｆとすると、昇圧部用電源供給回路１６から供給される昇圧用電源電圧Ｖ３から２つのダイオードの順方向電圧２Ｖｆだけ下降した電圧（Ｖ３−２Ｖｆ）が出力端子Ｎｂに出力される（図３（ａ）の（２））。さらに、上述した昇圧部１５の作用により出力端子Ｎｂの電圧が徐々に上昇し（図３（ａ）の（３））、この昇圧電圧Ｖ４が駆動用トランジスタ１７のゲートに印加されるようになる。

また、出力端子ＯＵＴの電圧は、駆動用トランジスタ１７のゲート電圧が上昇する（図３（ａ）の（３））ため、トランジスタ１７はオフ状態から徐々にオン状態に移行する。
また、昇圧回路２２に流れる電流Ｉ２は、ＰＷＭ駆動信号の立ち上がり時には（図３（ａ）の（１）〜（２））急峻に増加するが、出力端子Ｎｂの電圧が昇圧部１５の昇圧機能により上昇するに伴い、徐々に減少する（図３（ａ）の（３））。

そして、クランプ回路２０の作用によりトランジスタ１７のゲート電圧がクランプされ、出力端子Ｎｂの電圧は、上限電圧（Ｖ３−２×Ｖｆ）＋（Ｖｚ＋Ｖｆ）まで上昇する（図３（ａ）の（４））。尚Ｖｚは、ツェナーダイオードＤ７の逆方向電圧、ＶｆはダイオードＤ８の順方向電圧を示している。
その後、駆動制御回路１１が、昇圧部用電源供給回路１６および放電回路１２に制御信号（ＰＷＭ駆動信号）のデューティのオフ期間の電圧としてオフ信号を与えると共に、昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂには駆動制御信号をオフ信号を与え、トランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａおよびＴｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂをオフ状態とする。すなわち、ＰＷＭ駆動信号がハイ「Ｈ」からロウ「Ｌ」に立ち下がり、昇圧部用電源供給回路１６から昇圧用電源電圧Ｖ３の昇圧部１５に対する供給が停止し、さらに放電回路１２の作用により出力端子Ｎｂの電圧および出力端子ＯＵＴの電圧が急峻に０Ｖに移行する（図３（ａ）の（５））。

このようにして、ＰＷＭ駆動信号のロウ「Ｌ」状態からハイ「Ｈ」状態に移行したり、ハイ「Ｈ」からロウ「Ｌ」に移行すると、これらの動作が繰り返され、駆動用トランジスタ１７をＰＷＭ駆動動作させることができる。
さて、昇圧部１５に与えられる昇圧駆動信号の振幅Ｖ１が大きいと、配線等から昇圧駆動信号に基づいて発生するラジオノイズが大きくなる。図４（ａ）には、このとき昇圧部１５に与えられる昇圧駆動信号の波形の一例を示している。図４（ａ）に示すように、昇圧駆動信号の立ち上がりＳ１が急峻になるため高調波ノイズ（例えば１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度）が発生する。しかし、比較的大きい負荷４を駆動している定常駆動時には負荷４の電磁ノイズが大きいため、高調波信号によるノイズが無視できる程度に打ち消される。

しかしながら、比較的小さい負荷４を駆動する低負荷駆動時には、前述した負荷４の電磁ノイズが小さく、昇圧駆動信号の高調波信号によるノイズが無視できなくなる程度になる。具体的には、比較的大きい負荷を駆動する定常駆動時において、負荷電流Ｉ１は、モータやロータ負荷等の場合数Ａ〜数十Ａとなるのに対して、昇圧回路２２に印加される電流Ｉ２は、数μＡ〜数百μＡとなり、この割合が１／１００００〜１／１０００００００となる。しかし、背景技術欄に示した技術により比較的小さい負荷４を、例えばデューティ比の低いＰＷＭ信号で駆動した場合には、負荷電流Ｉ１に対して昇圧回路２２に流れる電流Ｉ２の割合が１／１０〜１／１００程度となってしまい、この昇圧回路２２に流れる電流Ｉ２がラジオノイズの発生原因となる。

この高調波信号によるノイズを除去するため、半導体集積回路装置の電源端子等に外付けのノイズ除去用コンデンサを設けることも考えられるが、このノイズ除去用のコンデンサを設けると製品コストが上昇してしまう。しかもノイズ除去用コンデンサを設けると不具合の要因になる場合があるため好ましくない。
そこで、前述の比較的小さい負荷４を駆動する場合、すなわち（１）負荷４の初動時や、（２）所定の定常駆動能力（例えば最大駆動能力）から所定以上の小さい負荷を駆動する場合には特別に駆動状態を変化させる。

尚、車両内においては、（１）はユーザが車内でイグニッションスイッチをオフ状態からアクセサリ状態に切り替えることで、車両内発電機負荷を駆動することなく例えば車内ラジオ機器を駆動し始めた場合等、（２）はユーザが車内でイグニッションスイッチをオン状態からアクセサリ状態に切り替えることで、車両内部供給用電源を発電する発電機負荷を駆動している状態から、発電機負荷を非駆動状態にして車内に搭載されたラジオ機器等を駆動する状態に遷移する場合等がこの事例として挙げられる。すなわち、このような場合には発電機負荷の電磁ノイズが小さく、昇圧駆動信号の高調波信号によるノイズがラジオ機器から放送される番組をユーザが視聴する際に耳障りな音を発生させる懸念がある。

＜比較的小さな負荷４を駆動する場合について＞
そこで、次に示すように昇圧駆動する。駆動制御回路１１は、負荷４の大小を検出すると、この負荷４の大小に応じたディーティ比のＰＷＭ駆動信号を昇圧部用電源供給回路１６に与えるが、例えば、このとき、駆動制御回路１１は、昇圧部用電源供給回路１６に対してデューティ比の比較的低い（例えば１０％）ＰＷＭ駆動信号を与える。尚、負荷４の初動時でもデューティ比を低くしてＰＷＭ駆動信号を与える。

さらに、駆動制御回路４は、電圧供給回路１４に切替信号を与えることにより、電圧供給回路１４から複数の昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂに対して動作電圧Ｖ２を与える。この動作電圧Ｖ２は、動作電圧Ｖ１よりも低く、例えば電圧Ｖ１の１／２である。
さらに、駆動制御回路１１は、補助用駆動制御回路１２にオフ信号を与えることにより、補助用駆動制御回路１２により一部の昇圧駆動回路１３ａを構成するトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａを全てオフとし、一部の昇圧駆動回路１３ａによる昇圧部１５の昇圧駆動機能を無効化する。尚、この無効化機能は必要に応じて設ければよい。

したがって、前述説明したような比較的大きな負荷４を駆動する駆動動作に比較して、電圧供給回路１４の供給電圧がＶ１からＶ２に切り替えられた状態で、且つ、一部の昇圧駆動回路１３ａが昇圧部１５を昇圧駆動しない状態、すなわち昇圧駆動回路１３ｂのみで昇圧部１５を昇圧駆動する。すなわち、昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂは、昇圧能力が低下した状態で昇圧部１５を駆動する。したがって、昇圧部１５に与えられる昇圧駆動信号の波形は、図４（ａ）の立ち上がりオーバーシュート波形Ｓ１と比較して、図４（ｂ）に示すように振幅がＶ２に小さくなると共に立ち上がり信号のオーバーシュートが低減する（符号Ｓ２参照）か、もしくは、図４（ｃ）に示すように振幅が小さくなると共に立ち上がりに所謂なまりＳ３が生じる波形となる。

このときの各部信号波形および電圧，電流を図３（ｂ）に模式的に示している。この図３（ｂ）に示すように、出力端子Ｎｂの電圧は、ＰＷＭ駆動信号がロウ「Ｌ」からハイ「Ｈ」に立ち上がるときには（図３（ｂ）の（１）〜（２））、前述した図３（ａ）の説明と同様に、出力端子Ｎｂの電圧の上昇度や昇圧回路１５に流れる電流Ｉ２は同様に大きいが（図３（ｂ）の（２））、前述説明したように昇圧駆動信号の振幅がＶ２になり振幅Ｖ１に比較して小さくなるため、その後、出力端子Ｎｂ電圧の昇圧度も前述説明に比較して緩やかになり（本発明の昇圧能力の低下に相当）、これに伴い昇圧回路１５に流れる電流Ｉ２も比較的小さくなる（図３（ｂ）の（３）の電流Ｉ２のピーク値Ｐ２参照）。したがって、負荷４が小さいときには電流Ｉ２を抑制できるため負荷電流Ｉ１に対する電流Ｉ２の割合を減少させることができると共に、昇圧駆動信号のオーバーシュートを抑えることができるので、ラジオノイズを低減できる。

そして、ＰＷＭ駆動信号がハイ「Ｈ」状態からロウ「Ｌ」状態に移行する（図３（ｂ）の（４））まで、昇圧動作が繰り返される。この後、出力端子Ｎｂの電圧が、上限電圧（Ｖ３−２Ｖｆ）＋（Ｖｚ＋Ｖｆ）に達するまで昇圧動作が繰り返されるが、上限電圧に達しなくてもＰＷＭ駆動信号がロウ「Ｌ」状態に移行すれば、出力端子Ｎｂの電圧は強制的に０Ｖにされると共に、出力端子ＯＵＴの電圧も０Ｖにされる（図３（ｂ）の（４）参照）。尚、本発明の特徴をわかりやすく示すため図３の昇圧駆動信号の信号波形は模式的に示している。

図５は、上述の作用のまとめとして、背景技術欄に説明した図７に相当する本実施形態の説明図として示す図である。この図５に示すように、電圧供給回路１４により動作電圧Ｖ１，Ｖ２の何れかの電圧が昇圧駆動回路１３ａ，１３ｂに供給され、さらに駆動制御回路１１により駆動有効無効化信号が昇圧駆動回路１３ａ，１３ｂに与えられることにより、昇圧駆動回路１３ａ、１３ｂは昇圧駆動信号を昇圧部１５に与えて昇圧駆動する。

このとき、駆動制御回路１１により負荷初動時等の所定の定常駆動能力時の負荷に対して所定以上小さい負荷４を駆動することが検出された場合には、昇圧駆動回路１３ａおよび１３ｂは、昇圧能力が低下した状態で昇圧部１５を昇圧駆動する。この場合、負荷電流Ｉ１に対する昇圧部１５に与えられる昇圧用電流Ｉ２の割合が小さくなるため、昇圧回路２２から生じるラジオノイズを無視できる程度まで低減することができる。

このような実施形態によれば、駆動制御回路１１が負荷４の大小を検出し、所定の定常駆動能力時よりも小さいことが判定された場合には、駆動制御回路１１は一部の昇圧駆動回路１３ａによる昇圧部１５の昇圧駆動機能を無効化すると共に、当該一部の昇圧駆動回路１３ａ以外の昇圧駆動回路１３ｂに対して供給される供給電圧を低下させた状態で昇圧駆動回路１３ｂに昇圧部１５を駆動させるため、負荷４に流れる電流Ｉ１に対する昇圧回路２２に流れる電流Ｉ２の割合を抑制することができ、さらに昇圧駆動信号の立ち上がりオーバーシュートを抑えることができるので、半導体集積回路装置に構成された負荷駆動回路１０から発生するラジオノイズを低減できる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形もしくは拡張が可能である。
例えば、図６に示すように、電圧供給回路１４から動作電圧Ｖ２を昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂに供給する場合に、昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂに供給する電流量を抑制させるように電流調整用抵抗器２５を設けて構成しても良い。この場合も同様に、定常駆動能力時の負荷の大きさに対して負荷４が小さいことが検出された場合に、昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂの昇圧能力を低下させることができるため、略同様の効果を得ることができる。

負荷４の大小に関わらず電圧供給回路１４の供給電圧として、ある１の一定電圧（例えばＶ１のみ）を出力するものであったとしても、複数の昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂの実動作個数を低下させれば昇圧能力を定常駆動能力時から低下させることができるため、電圧供給回路１４の供給電圧はある１の一定電圧を出力するものであっても良い。
また、負荷４の大小にかかわらず昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂの実動作個数が所定個数あったとしても、電圧供給回路１４の供給電圧が複数の昇圧用動作電圧Ｖ１，Ｖ２を出力できるように構成され、この昇圧用動作電圧を低下させれば昇圧能力を定常駆動能力時から低下させることができれば、昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂの実動作個数として動作状態に関わらず所定個数を一定にしても良い。要は、負荷４が定常駆動能力時から小さいことが検出された場合に、昇圧能力を低下させることができれば、どのように構成しても良い。

昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂを構成するトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａ，Ｔｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂは、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等によるスイッチング素子で構成しても良い。昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂは、Ｈブリッジ回路により構成しても良い。
複数の昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂを使用し、その実動作個数を減少させることにより昇圧能力を低下させる実施形態を示したが、実動作個数が同一であっても昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂを構成するトランジスタサイズの大きさを変化させるように構成し、昇圧能力を低下させるためにトランジスタサイズの小さなトランジスタを実動作させるように構成しても良い。すなわち、例えば、昇圧駆動回路１３ａを構成するトランジスタＴｒ１ａ〜Ｔｒ４ａに対して昇圧駆動回路１３ｂを構成するトランジスタＴｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂのトランジスタサイズを小さくするように構成し、これらの昇圧駆動回路１３ａ〜１３ｂを切替動作させるようにしても良い。
車両用に適用した負荷駆動回路１０の実施形態を示したが、その他の車両以外の用途に用いられる回路に適用しても良い。

本発明の一実施形態を示す電気的構成図 負荷の大小を検出する回路例を示す図 ＰＷＭ駆動信号および各部電圧電流波形を示す図（（ａ）はデューティの高い場合、（ｂ）はデューティの低い場合） （ａ）〜（ｃ）昇圧駆動信号波形を示す図 電気的構成の模式的な説明図 変形例を示す図 従来例を示す図５相当図

符号の説明

図面中、１０は負荷駆動回路、１１は駆動制御回路（負荷検出手段）、１３ａ，１３ｂは昇圧駆動回路、１４は電圧供給回路、１５は昇圧部、１７は駆動用トランジスタ、２２は昇圧回路、Ｔｒ１ａ〜Ｔｒ４ａ，Ｔｒ１ｂ〜Ｔｒ４ｂはトランジスタを示す。

Claims (11)

1. 電圧を昇圧する昇圧部と、
   負荷の大小を検出する負荷検出手段により所定の定常駆動能力時の負荷に対して所定以上小さい負荷で駆動することが検出されたことを条件として、昇圧能力を低下させた状態で前記昇圧部を駆動する昇圧駆動回路とを備え、
   前記昇圧駆動回路は、当該昇圧駆動回路に対して供給される供給電圧が前記所定の定常駆動能力時よりも低下されることにより前記昇圧能力を低下した状態で昇圧部を昇圧駆動することを特徴とする昇圧回路。
2. 電圧を昇圧する昇圧部と、
   負荷の大小を検出する負荷検出手段により所定の定常駆動能力時の負荷に対して所定以上小さい負荷で駆動することが検出されたことを条件として、昇圧能力を低下させた状態で前記昇圧部を駆動する昇圧駆動回路とを備え、
   前記昇圧駆動回路は複数設けられ、前記所定の定常駆動能力時に動作する昇圧駆動回路数よりも実動作駆動回路数が減少され前記昇圧能力が低下した状態で昇圧部を昇圧駆動することを特徴とする昇圧回路。
3. 電圧を昇圧する昇圧部と、
   負荷の大小を検出する負荷検出手段により所定の定常駆動能力時の負荷に対して所定以上小さい負荷で駆動することが検出されたことを条件として、昇圧能力を低下させた状態で前記昇圧部を駆動する昇圧駆動回路とを備え、
   前記昇圧駆動回路は、複数のトランジスタを組み合わせて構成され、負荷の大小を検出する負荷検出手段により所定の定常駆動能力時の負荷に対して所定以上小さい負荷で駆動することが検出されたことを条件として、前記定常駆動能力時に動作する昇圧駆動回路の昇圧能力に対して、前記トランジスタのうちトランジスタサイズの小さいトランジスタが駆動することにより前記昇圧能力が低下した状態で昇圧部を昇圧駆動することを特徴とする昇圧回路。
4. 電圧を昇圧する昇圧部と、
   負荷の大小を検出する負荷検出手段により所定の定常駆動能力時の負荷に対して所定以上小さい負荷で駆動することが検出されたことを条件として、昇圧能力を低下させた状態で前記昇圧部を駆動する昇圧駆動回路とを備え、
   負荷の大小を検出する負荷検出手段により検出された負荷が所定の定常駆動能力時の負荷に対して小さいことが検出された場合に、前記昇圧駆動回路に供給する電流量を抑制させる電流調整用抵抗器を備えたことを特徴とする昇圧回路。
5. 負荷をＰＷＭ駆動する負荷駆動回路に用いられる昇圧回路であって、
   前記昇圧駆動回路が昇圧能力を低下させて前記昇圧部を昇圧駆動する場合は、前記負荷駆動回路によるＰＷＭ駆動時のデューティ比が所定値以下の場合であることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の昇圧回路。
6. 前記負荷検出手段は、前記負荷を駆動する駆動用トランジスタに並列に設けられたトランジスタに流れる電流を検出する電流検出手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の昇圧回路。
7. 前記昇圧部の出力に接続されたクランプ回路を備えていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の昇圧回路。
8. 車両用負荷駆動回路に搭載したことを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の昇圧回路。
9. 請求項１ないし８の何れかに記載の昇圧回路と、
   この昇圧回路を制御する駆動制御回路とを備えたことを特徴とする負荷駆動回路。
10. 請求項１ないし８の何れかに記載の昇圧回路と、
    この昇圧回路に複数の異なる電源電圧のうちの何れかの電源電圧を当該昇圧回路の昇圧用動作電圧として供給可能な電圧供給回路とを備えたことを特徴とする負荷駆動回路。
11. 車両用に適用したことを特徴とする請求項９または１０記載の負荷駆動回路。

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