專利名稱：負(fù)載驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過半導(dǎo)體開關(guān)驅(qū)動電氣負(fù)載的負(fù)載驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
汽車等車輛具備交流發(fā)電機(jī)(alternator)(車載發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī))以及蓄電池等。與發(fā)動機(jī)聯(lián)動而由交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的電力用于蓄電池的充電，并且來自蓄電池的電力提供給車輛搭載的電氣負(fù)載。為了從蓄電池向電氣負(fù)載提供電力，在蓄電池與電氣負(fù)載之間的電路上安裝FET 等半導(dǎo)體開關(guān)，通過導(dǎo)通或截止半導(dǎo)體開關(guān)來控制電氣負(fù)載的驅(qū)動。公開有例如，用微型計算機(jī)對FET進(jìn)行PWM控制來驅(qū)動燈等電氣負(fù)載的車載電子電路(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2003-154903號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，在專利文獻(xiàn)1的車載電子電路中，將通過多個電阻的串聯(lián)電路將蓄電池電壓進(jìn)行分壓而得到的偏置電壓施加到FET的柵極。因此，為了將FET維持導(dǎo)通狀態(tài)，為了始終生成所需的偏置電壓而在串聯(lián)電路中時常流過電流。另一方面，由于蓄電池的容量有限， 為了抑制蓄電池的消耗電力，希望盡可能地降低不必要的消耗電流。本發(fā)明是針對上述情況做出的，其目的在于提供一種負(fù)載驅(qū)動裝置，與以往相比能夠降低使用于將FET維持導(dǎo)通狀態(tài)的電流。用于解決問題的手段第一發(fā)明涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置用于驅(qū)動電氣負(fù)載，并具有根據(jù)偏置電壓的大小而導(dǎo)通或截止的FET，其特征在于，具有包含電阻以及電容器的串聯(lián)電路，通過該串聯(lián)電路對電壓進(jìn)行分壓而作為上述偏置電壓。第二發(fā)明涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置，基于第一發(fā)明，其特征在于，具有與上述電容器并聯(lián)連接的第一開關(guān)電路，通過導(dǎo)通或截止該第一開關(guān)電路，能夠使上述電容器的電壓變化而使上述FET成為截止?fàn)顟B(tài)或?qū)顟B(tài)。第三發(fā)明涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置，基于第一發(fā)明或第二發(fā)明，其特征在于，具有與上述串聯(lián)電路串聯(lián)連接的第二開關(guān)電路，通過導(dǎo)通該第二開關(guān)電路，能夠?qū)ι鲜鲭娙萜鬟M(jìn)行充電而使上述FET成為導(dǎo)通狀態(tài)。第四發(fā)明涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置，基于第三發(fā)明，其特征在于，具有控制上述第二開關(guān)電路使其周期地導(dǎo)通或截止的控制部。第五發(fā)明涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置，基于第三發(fā)明，其特征在于，具有檢測電路，用于檢測上述電容器的電壓；以及控制部，對由該檢測電路檢出的電壓和閾值電壓進(jìn)行比較，控制上述第二開關(guān)電路使其導(dǎo)通或截止。在第一發(fā)明中，具有包含電阻以及電容器的串聯(lián)電路，通過串聯(lián)電路對電壓(例如從蓄電池提供的電壓)進(jìn)行分壓而作為偏置電壓。FET根據(jù)偏置電壓的大小而導(dǎo)通或截止。例如，可以增大偏置電壓而使FET導(dǎo)通或者減小偏置電壓而使FET截止。在生成偏置電壓的串聯(lián)電路中包含電容器，因此在一旦對電容器充電偏置電壓必要的電壓之后，電容器中幾乎無電流流過。與以往時常流過電流的情況相比，能夠降低用于使FET維持導(dǎo)通狀態(tài)的電流。在第二發(fā)明中，具有與電容器并聯(lián)連接的第一開關(guān)電路，通過導(dǎo)通或截止第一開關(guān)電路，使電容器的電壓變化而使FET成為截止?fàn)顟B(tài)或?qū)顟B(tài)。第一開關(guān)電路例如可以由1級或多級的FET構(gòu)成。例如，第一開關(guān)電路導(dǎo)通時，電容器的兩端經(jīng)由第一開關(guān)電路短路而電容器的電壓下降，偏置電壓下降而能夠使FET成為截止?fàn)顟B(tài)。并且，若第一開關(guān)電路截止，則電容器的兩端經(jīng)由第一開關(guān)電路被開放而使電容器被充電，偏置電壓增大而能夠使FET成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，能夠減少用于使FET維持導(dǎo)通狀態(tài)的電流，并且能夠控制FET 的導(dǎo)通或截止而控制電氣負(fù)載的驅(qū)動。在第三發(fā)明中，具有與串聯(lián)電路串聯(lián)連接的第二開關(guān)電路，通過導(dǎo)通第二開關(guān)電路，對電容器進(jìn)行充電而使FET成為導(dǎo)通狀態(tài)。第二開關(guān)電路例如可以由1級或多級的FET 構(gòu)成。由此，能夠防止對電容器充電的電壓例如由于漏電流下降而偏置電壓下降。在第四發(fā)明中，具有控制第二開關(guān)電路使其周期地導(dǎo)通或截止的控制部?？刂撇恐芷诘貙?dǎo)通第二開關(guān)電路而對電容器進(jìn)行充電而使FET成為導(dǎo)通狀態(tài)。導(dǎo)通/截止的周期例如可以設(shè)定為避免對電容器充電的電荷通過漏電流等放電，偏置電壓低于無法使FET 維持導(dǎo)通狀態(tài)的電壓。由此，能夠使FET維持導(dǎo)通狀態(tài)的同時降低不必要的消耗電流。在第五發(fā)明中，具有檢測電路，用于檢測電容器的電壓；控制部，對由檢測電路檢出的電壓和閾值電壓進(jìn)行比較，控制第二開關(guān)電路使其導(dǎo)通或截止?？刂撇扛鶕?jù)檢出的電容器的電壓導(dǎo)通第二開關(guān)電路而對電容器進(jìn)行充電而使FET成為導(dǎo)通狀態(tài)。閾值電壓例如可以設(shè)定為避免對電容器充電的電壓通過漏電流等放電，偏置電壓低于無法將FET維持導(dǎo)通狀態(tài)的電壓。由此，能夠?qū)ET維持導(dǎo)通狀態(tài)的同時降低不必要消耗電流。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，與以往相比能夠降低使用于將FET維持導(dǎo)通狀態(tài)的電流。


圖1為表示本實(shí)施方式涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置的構(gòu)成的一例的電路圖。圖2為表示本實(shí)施方式涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置的動作的時序圖。圖3為表示實(shí)施方式2涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置的構(gòu)成的一例的電路圖。圖4為表示實(shí)施方式3涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置的構(gòu)成的一例的電路圖。附圖標(biāo)記說明1:電氣負(fù)載；10 微型計算機(jī)(控制部)；11 :p 溝道 FET (FET)；12:串聯(lián)電路；
121:電容器；122:電阻；14 :n溝道FET (第二開關(guān)電路)；15 :p溝道FET(第一開關(guān)電路)；18 :n溝道FET(第一開關(guān)電路)。
具體實(shí)施例方式以下，對本發(fā)明涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置基于表示其實(shí)施方式的附圖進(jìn)行說明。圖1 為表示本實(shí)施方式涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置100的構(gòu)成的一例的電路圖。負(fù)載驅(qū)動裝置100具有作為根據(jù)偏置電壓Vgs的大小而導(dǎo)通或截止的FET的ρ溝道FET11、作為包含電阻以及電容器的串聯(lián)電路的電阻122和電容器121的串聯(lián)電路12、作為與電容器121并聯(lián)連接的第一開關(guān)電路的P溝道FET15、電阻16、電阻17以及η溝道FET 18、作為與串聯(lián)電路12串聯(lián)連接的第二開關(guān)電路的η溝道FET14、作為控制η溝道FET14而使其導(dǎo)通或截止的控制部的微型計算機(jī)10等。如圖1所示，F(xiàn)ETll的源極經(jīng)由保險絲2與蓄電池電壓+V連接，F(xiàn)ETll的漏極與電氣負(fù)載1連接。FETll的柵極與由電容器121和電阻122構(gòu)成的串聯(lián)電路12的電容器121 和電阻122的連接節(jié)點(diǎn)連接。并且，串聯(lián)電路12與作為第二開關(guān)電路的FET14串聯(lián)連接。 由此，通過電容器121和電阻122對蓄電池電壓+V進(jìn)行分壓所得的電壓(電容器121的電壓Vc)作為偏置電壓Vgs施加到FETll的柵極和源極之間。電容器121的兩端與構(gòu)成第一開關(guān)電路的FET15的源極、漏極連接。FET15的柵極與電阻16和電阻17的連接節(jié)點(diǎn)連接。電阻17與構(gòu)成第一開關(guān)電路的FET 18連接。FET18的柵極與作為控制部的微型計算機(jī)10的端口 1連接。FET14的柵極與微型計算機(jī)10的端口 2連接。在FETll的柵極和源極之間連接有用于保護(hù)FET免受過電壓或噪聲等影響的齊納二極管(zener diode) 20o并且，在FET15的柵極/源極間連接用于保護(hù) FET不受過電壓或噪聲等影響的齊納二極管19。若從微型計算機(jī)10的端口 1輸出所需的正電壓，則FET18成為導(dǎo)通狀態(tài)，F(xiàn)ET15的柵極電位降低而FET15成為導(dǎo)通狀態(tài)。此時，電容器121的兩端經(jīng)由FET15的源極/漏極短路，電容器121的電壓下降。另一方面，若不從端口 1輸出電壓(零電位時)JljFET 18 成為截止?fàn)顟B(tài)而FET15的柵極電位上升而FET15成為截止?fàn)顟B(tài)。此時，電容器121的兩端經(jīng)由FET15的源極/漏極開放，電容器121被充電而電容器121的電壓上升。若從微型計算機(jī)10的端口 2輸出所需的正電壓，則FET14成為導(dǎo)通狀態(tài)，電容器 121被充電而電容器121的電壓上升。另一方面，在不從端口 2輸出電壓時(零電位時)， FET14成為截止?fàn)顟B(tài)，不進(jìn)行電容器121的充電。如上所述，作為驅(qū)動電氣負(fù)載的FETll的偏置電壓Vgs，使用通過包含電阻122以及電容器121的串聯(lián)電路12對蓄電池電壓+V進(jìn)行分壓所得的電壓。若偏置電壓Vgs比給定閾值大，則FET 11成為導(dǎo)通狀態(tài)；若偏置電壓Vgs比給定的閾值小，則FET 11成為截止?fàn)顟B(tài)。在生成偏置電壓Vgs的串聯(lián)電路12中包含電容器121，因此在一旦對電容器121充電了偏置電壓Vgs必要的電壓Vc之后，電容器121中基本上無電流流過。由此，與以往時常流過電流(例如、數(shù)mA 十?dāng)?shù)mA程度)的情況相比，能夠降低用于將FETll維持導(dǎo)通狀
5態(tài)的電流。特別是對于在FETll的導(dǎo)通狀態(tài)下使用時間越長的裝置，省電效果越顯著。另夕卜，也可以省略FET14、FET15、FET18等。另外，在使用如以往那樣僅有電阻的串聯(lián)電路的偏置電路的情況下，雖然能夠通過增大電阻值來抑制串聯(lián)電路中流過的電流，但是增大電阻值會導(dǎo)致噪聲影響增大而容易引起FET誤動作，或者偏置電壓減小而無法使FET變成導(dǎo)通狀態(tài)，而在本實(shí)施方式中則不會產(chǎn)生這種問題。另外，在具備由FET15、FET18的兩級的FET構(gòu)成的開關(guān)電路的情況下，通過導(dǎo)通或截止FET18以及FET15，能夠使電容器121的電壓Vc變化而使FETll成為截止?fàn)顟B(tài)或?qū)顟B(tài)。例如，若FET18以及FET15導(dǎo)通，則電容器121的兩端經(jīng)由FET15短路而使電容器121的電壓下降，偏置電壓Vgs減小而能夠使FETll成為截止?fàn)顟B(tài)。并且，若 Τ18以及 FET15截止時，則電容器121的兩端經(jīng)由FET15開放而使電容器121充電，偏置電壓Vgs增大而能夠使FETll成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，能夠減少用于將FETll維持導(dǎo)通狀態(tài)的電流，并且控制FETll的導(dǎo)通或截止而控制電氣負(fù)載的驅(qū)動。另外，在具有FET14的情況下，通過使FET14導(dǎo)通，對電容器121進(jìn)行充電而使 FETll成為導(dǎo)通狀態(tài)。此外，在圖1的例中是具有一個FET14的構(gòu)成，但是第二開關(guān)電路也可以由多級的FET構(gòu)成。由此，能夠防止對電容器121充電的電壓例如因漏電流而下降而偏置電壓Vgs減小。圖2為表示本實(shí)施方式涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置100的動作的時序圖。如圖2所示， 微型計算機(jī)10從端口 2輸出給定的定時的矩形狀的脈沖波形(高、低)。S卩，能夠從端口 2 周期地輸出正電壓。若從端口 2輸出正電壓，則FET 14成為導(dǎo)通狀態(tài)，電容器121被充電。 由此，若電容器121的電壓Vc (即偏置電壓Vgs)大于閾值Vth，則FETl 1從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。若從端口 2的正電壓輸出停止，則FET14成為截止?fàn)顟B(tài)，向電容器121的充電停止。對電容器121充電的電荷，由于通過FETll等流過的漏電流而減少，電容器121的電壓Vc (即、偏置電壓Vgs)下降。在電容器121的電壓Vc (即偏置電壓Vgs)比閾值Vth小之前，從端口 2輸出正電壓而重新開始向電容器121的充電，從而能夠?qū)ETll維持導(dǎo)通狀態(tài)。可以將上述給定的定時設(shè)定成避免對電容器121充電的電荷由于漏電流等而放電，偏置電壓Vc小于無法將FETll維持導(dǎo)通狀態(tài)的電壓。并且，給定的定時可以預(yù)先存儲在微型計算機(jī)10中。由此，能夠?qū)ETll維持導(dǎo)通狀態(tài)，通過電容器121降低不必要的消耗電流。若從端口 1輸出正電壓，則FET18以及FET15成為導(dǎo)通狀態(tài)，對電容器121充電的電荷經(jīng)由FET15放電而電容器121的電壓Vc下降。由此偏置電壓Vgs下降，能夠使FETll 成為截止?fàn)顟B(tài)而停止對電氣負(fù)載1的驅(qū)動。實(shí)施方式2圖3為表示實(shí)施方式2涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置110的構(gòu)成的一例的電路圖。在上述實(shí)施方式中，是將從端口 2輸出的矩形狀的脈沖波形以預(yù)先設(shè)定的定時輸出的構(gòu)成，但是也可以根據(jù)電容器121的電壓Vc，從端口 2輸出矩形狀的脈沖波形。如圖3所示，實(shí)施方式 2中，在微型計算機(jī)10中具有作為檢測電容器121的電壓的檢測電路的端口 3。
微型計算機(jī)10對檢出的電容器121的電壓Vc和閾值電壓進(jìn)行比較?？梢詫㈤撝惦妷涸O(shè)定為避免例如對電容器121充電的電壓由于漏電流等而放電，從而偏置電壓Vgs小于無法將FETll維持導(dǎo)通狀態(tài)的電壓。微型計算機(jī)10從端口 2斷續(xù)地輸出正電壓，以免電容器121的電壓Vc小于閾值電壓。由此，斷續(xù)地導(dǎo)通FET14而對電容器121進(jìn)行充電而使 FETll成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此，能夠?qū)ETll維持導(dǎo)通狀態(tài)的同時降低不必要的消耗電流。在上述的實(shí)施方式中，替代斷續(xù)地或以給定的定時導(dǎo)通FET14，也可以時常導(dǎo)通 FET14。此時，若一旦電容器121被充電而電容器121的電壓Vc與蓄電池電壓+V相等，則串聯(lián)電路12中不會流過電流，從而能夠抑制不必要的消耗電流。實(shí)施方式3圖4為表示實(shí)施方式3涉及的負(fù)載驅(qū)動裝置120的構(gòu)成的一例的電路圖。與上述實(shí)施方式的區(qū)別點(diǎn)在于不具備FET14。如圖4所示，不從端口 1輸出電壓時(零電位時)， FET18以及FET15成為截止，電容器121的兩端開放。此時，作為驅(qū)動電氣負(fù)載的FETll的偏置電壓Vgs，使用通過包含電阻122以及電容器121的串聯(lián)電路12對蓄電池電壓+V進(jìn)行分壓所得的電壓，因此偏置電壓Vgs變成大于給定的閾值而FETll成為導(dǎo)通狀態(tài)。在生成偏置電壓Vgs的串聯(lián)電路12中含有電容器121，因此在一旦對電容器121充電了偏置電壓Vgs必要的電壓Vc之后，在電容器121中幾乎無電流流過。由此，與以往時常流過電流的情況相比，能夠降低用于將FETll維持導(dǎo)通狀態(tài)的電流。從端口 1輸出正電壓時，F(xiàn)ET18以及FET15導(dǎo)通，電容器121通過FET15短路。對電容器121充電的電荷經(jīng)由FET15放電，電容器121的電壓Vc下降。由此，偏置電壓Vgs 下降，使FETll成為截止?fàn)顟B(tài)而停止對電氣負(fù)載1的驅(qū)動。在上述實(shí)施方式中，串聯(lián)電路包含電阻和電容器各1個，但是還可以包含其它元件例如電阻、電容器等。在上述實(shí)施方式中，也可以取代電阻16而采用電容器。在上述實(shí)施方式中，將ρ溝道FET替換為η溝道FET，將η溝道FET替換為ρ溝道 FET，將正電壓和接地電平電位替換為接地電平和負(fù)電壓，也可以實(shí)現(xiàn)同樣的構(gòu)成。在上述實(shí)施方式中，是具有1個電氣負(fù)載的構(gòu)成，但是不限于此，電氣負(fù)載可以有多個。此時，可以對能夠同時控制驅(qū)動的多個電氣負(fù)載設(shè)置1個FET。并且，在電氣負(fù)載驅(qū)動用的FET有多個時，能夠?qū)⒏鱂ET的柵極合而為一，利用1個串聯(lián)電路12控制各FET的導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為以上公開的實(shí)施方式在所有方面上為例示而非限制性的。本發(fā)明范圍不限于上述說明而由專利請求范圍表示，顯然包含在與專利請求范圍等同的含義以及范圍內(nèi)的各種變更。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)載驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動電氣負(fù)載，具有根據(jù)偏置電壓的大小而導(dǎo)通或截止的 FET，其特征在于，具有包含電阻以及電容器的串聯(lián)電路，通過該串聯(lián)電路對電壓進(jìn)行分壓而作為上述偏置電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載驅(qū)動裝置，其特征在于， 具有與上述電容器并聯(lián)連接的第一開關(guān)電路，通過導(dǎo)通或截止該第一開關(guān)電路，能夠使上述電容器的電壓變化而使上述FET成為截止?fàn)顟B(tài)或?qū)顟B(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載驅(qū)動裝置，其特征在于， 具有與上述串聯(lián)電路串聯(lián)連接的第二開關(guān)電路，通過導(dǎo)通該第二開關(guān)電路，能夠?qū)ι鲜鲭娙萜鬟M(jìn)行充電而使上述FET成為導(dǎo)通狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載驅(qū)動裝置，其特征在于， 具有控制上述第二開關(guān)電路使其周期地導(dǎo)通或截止的控制部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載驅(qū)動裝置，其特征在于， 具有檢測電路，用于檢測上述電容器的電壓；以及控制部，對由該檢測電路檢出的電壓和閾值電壓進(jìn)行比較，控制上述第二開關(guān)電路使其導(dǎo)通或截止。
全文摘要
提供一種負(fù)載驅(qū)動裝置，比以往能夠降低使FET維持導(dǎo)通狀態(tài)的電流。FET(11)的源極經(jīng)由保險絲(2)與蓄電池電壓+V連接，F(xiàn)ET(11)的漏極與電氣負(fù)載(1)連接。FET(11)的柵極與由電容器(121)和電阻(122)構(gòu)成的串聯(lián)電路(12)的電容器(121)和電阻(122)的連接節(jié)點(diǎn)連接。串聯(lián)電路(12)與FET(14)串聯(lián)連接。電容器(121)的兩端與FET(15)的源極、漏極連接。FET(15)的柵極與電阻(16)和電阻(17)的連接節(jié)點(diǎn)連接。電阻(17)與FET 18連接。
文檔編號H03K17/687GK102484472SQ20108003854
公開日2012年5月30日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
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