ハイサイド・スイッチ製品「MAX14912」、「MAX14913」が備える独自の機能について説明します。Integrated(現在はアナログ・デバイセズの一部門)が提供しているオクタル・チャンネルの製品です。機能を搭載しています。24V)を駆動することができます。はじめに本稿で注目する誘導性負荷とは、ワイヤ・コイルを備えたデバイスのことです。ソレノイド、モータ、アクチュエータなどがこれに相当します。これらのデバイスは、通電されると何らかの機械的な作業を行います。電流の流れによって生じる磁界を利用することで、リレーやコンタクタ(電磁接触器)のスイッチング接点を動かしたり、ソレノイド・バルブを作動させたり、モータのシャフトを回転させたりします。多くの場合、産業用アプリケーションではハイサイドのスイッチを使用して誘導性負荷を制御します。つの課題に直面します。それは、スイッチが開いて負荷に電流が供給されなくなったときに、インダクタに蓄積されたエネルギーをどのようにして放出させればよいのかというものです。このエネルギーの放出が適切に行われない場合、次のような悪影響が生じる可能性があります。Interference)が発生するといった具合です。ダイオードによる誘導性負荷の保護インダクタに電流を流すと、エネルギーが蓄積されます。過渡応答について説明します。示したのがそのような負荷を含む回路の例です。電流と電圧の過渡応答を表しています。回路は、次のように動作します。スイッチが開いているときには電流は流れません。Force]によって制限されます)、定常状態に達します。電源電圧のレベルまで上昇します。0)に達するまで、VLは低下していきます。スイッチが開くと、電流はゼロに向かって指数関数的に減少していきます。負の電圧スパイクが生じます。電流がゼロまで減少すると、インダクタの両端の電圧は負の値からゼロに戻ります。実際の回路では、誘導性負荷の放電を助ける最も一般的な解決策として、フリー・ホイール・ダイオードが使用されます。回路では、スイッチが閉じている間、ダイオードは逆バイアスの状態になります。そのためダイオードには電流は流れません。スイッチが開くと、インダクタの両端に生じる負の電圧によって、ダイオードが順バイアスの状態になります。それにより、ダイオードに電流が流れます。この動作により、定常状態に達して電流がゼロになるまで、インダクタに蓄積されていたエネルギーが減少していきます。フリー・ホイール・ダイオードの使用例このダイオードは、ターン・オフの際の初期電流を処理しなければなりません。この初期電流の値は、スイッチが閉じているときにインダクタに流れる定常電流に等しくなります。ダイオードの定格電圧は、正と負の電圧レベルの間のスイングに対応している必要があります。倍以上のものを選択すればよいというものです。カードごとに多くの出力チャンネルが必要になります。多くのアプリケーションでは、物理的にかなり大きいダイオードを選択しなければなりません。結果として、部品コストが大きく増加することになります。つ大きな欠点があります。それは、インダクタを流れる電流の減少にかかる時間が長くなることです。Life(コイルの抑制により、リレーの寿命は短くなり得る)」には、「電流の減少に時間がかかると、リレーの接点間に『固着』などの問題が生じる可能性がある」と記されています。そこで、電流を速く減少させなければならないアプリケーションでは別の解決策が講じられます。示すようにツェナー・ダイオードを使用するというものです。この方法を使えば、電流量は指数関数的に減少するのではなく、ランプ形状でより速く減少します。スイッチが開くと、電流は汎用ダイオードとツェナー・ダイオードのパスを介してシャントされます。インダクタのエネルギーが完全に放出されるまでツェナー電圧(とダイオードの順方向電圧)に等しい電圧が維持されます。ツェナー・ダイオードを追加した回路。速く電流を減少させることができます。ターン・オフしたとします。破壊されてしまうレベルまで上昇します。そこで、多くの場合、ハイサイド・スイッチにはアクティブ・クランプと呼ばれる技術が適用されます。保護する役割を果たします。小さい)で完全にオンになっているということを意味します。値が高い線形モードで動作しているということになります。VCLAMP)によって、蓄積されたエネルギーが消費されます。この処理を「消磁(demagnetization)」と呼びます。この方法であれば、負荷は急速に消磁されます。)」(http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt99-4.pdf)をご覧ください。アクティブ・クランプに使われる電圧差が大きいほど、消磁の速度は速くなります。Demag)」と呼んでいます。両端の電圧が負荷の電圧よりも高くなります。負荷よりも多くの電力を消費します。各スイッチに対しては、対応可能な最大の誘導性負荷と負荷電流が存在することになります。MOSFETに熱的な問題が発生します。多くのスイッチ製品のデータシートには、安全に扱うことができる誘導性負荷の最大値と誘導電流の関係を表すグラフが掲載されています。以下に示す式をご覧ください。これは、誘導性負荷に蓄積されるエネルギーを表しています。続いて、以下の式をご覧ください。