本發(fā)明涉及一種電源開關裝置，尤其涉及具有電容器的電源線與所述電源之間的電連接進行開關的電源開關裝置以及使用該電源開關裝置的系統(tǒng)，該電容器與作為負載的功能電路接近配置，并且實現使電源的電壓相對于負載電流的變動變得穩(wěn)定。

背景技術：

這種電源開關裝置構成為，例如在用來驅動電機的PWM逆變器電路中，意圖對主電路停止運行時的斷電和主電路運行時的供電進行切換。

此處，在PWM逆變器電路通過PWM開關適當控制自電源獲取的電力，并供給電機驅動所需的電力時，隨著PWM逆變器電路的動作，PWM逆變器電路的消耗電流會成為取決于開關頻率和開關占空比的脈動電流。該脈動電流會受到隨電源電路的配線產生的寄生電感和配線電阻的影響，引起脈動電壓，擾亂被提供至PWM逆變器電路的供給電壓。因此，為了使PWM逆變器電路等大功率負載電路的動作變得穩(wěn)定，一般大多意圖抑制被提供至負載電路的供給電壓的變動，在電源供給電路中具備使用電解電容器等容量較大的電容器、即所謂紋波電容器。

另一方面，為了開始運行PWM逆變器電路等大功率負載電路，出于使運行穩(wěn)定的目的，優(yōu)選通過在運行前將所述電源開關裝置從打開切換為關閉，從而確立向負載電路的供電，事先施加額定電壓。因此，要實施將電源開關裝置從打開切換為關閉，然后開始運行負載電路的步驟。

此外，電源開關裝置一般例如使用機械式繼電器的方法。通過驅動內置在機械式繼電器中的螺線管，關閉供給至主電路的電源路徑的接點，從而在電源的開關動作中從打開切換為關閉。

但是，在關閉機械式繼電器的接點而接通電源時，主電路的電壓會在關閉繼電器的接點的同時突然升高，其結果是，會發(fā)生勵磁涌流(inrushcurrent)流入所述紋波電容器的現象。該勵磁涌流的峰值是PWM逆變器電路在運行中的通常的消耗電流最大值的數倍至數十倍，會引起電源電壓的瞬間降低。其結果是，不僅對PWM逆變器電路等大電流負載電路自身的動作造成影響，還可能會對連接在同一電源上的其他機器的運行穩(wěn)定性造成影響。

此外，非常大的勵磁涌流同時通過繼電器的接點時，其結果是可能出現以下問題，即因超過繼電器接點的容許電流值而發(fā)生接點過熱，或在接點關閉動作時接點發(fā)生機械性彈跳，因接點間的大電壓而產生電弧，從而加速接點的表面粗糙化。

為了解決上述問題，提出了例如在日本專利特開2004-135389號公報(專利文獻1)中公開的方法。專利文獻1中公開的方法中，除了對位于具有穩(wěn)壓電源用電容器(紋波電容器)的電源線與電源之間的電氣連接進行開關的繼電器電路以外，還設有預充電電路，該預充電電路在電源與紋波電容器之間具有第1電阻以及電阻值小于該第1電阻的第2電阻，所述電容器相對于電機驅動電路(負載)的變動，意圖使電源的電壓變得穩(wěn)定。

然后，在關閉繼電器電路前，經由所述預充電電路的第1電阻之后，再經由第2電阻，對紋波電容器實施充電。其結果是，按照由紋波電容器和第1或第2電阻決定的時間常數，實施向紋波電容器充電的動作。然后，成為在關閉繼電器電路時的接點間電位差較小的狀態(tài)，勵磁涌流得到緩和。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本專利特開2004-135389號公報

技術實現要素：

發(fā)明所要解決的技術問題

如上所述，在意圖對位于具有紋波電容器的電源線與電源之間的電連接進行開關，設置電源開關單元的結構中接通電源時，如果不在電源開關單元從打開切換為關閉時采取某些措施，則不免會因對紋波電容器的充電作用而產生過渡性的突入大電流，該紋波電容器與作為負載的功能電路接近配置，并且相對于負載電流的變動使電源的電壓變得穩(wěn)定。

因此，如專利文獻1所示，一般會采用實施預充電以抑制勵磁涌流的大小的方法。但根據該方法，為了發(fā)揮預充電功能，必須追加預充電電路、即輔助電路，并且必須確保電路安裝空間且會產生追加的成本。

此外，為了實施預充電，還會產生追加的啟動順序，并且為了實施必要且充分的充電動作，必須將直到預充電完成的追加時間視為系統(tǒng)啟動時間。

為了將預充電的時間限制在實用的長度，必須兼顧電容器的容量和系統(tǒng)啟動前的容許時間，從而使預充電電路的電流供給能力成為與之匹配的性能，因此會對電路的安裝規(guī)模和成本產生重大影響。

此外，根據專利文獻1中公開的方法，通過在電源與紋波電容器之間具有第1電阻和電阻值小于該第1電阻的第2電阻，從而可維持與電容器的容量匹配的電流供給能力，并且可高速地實施預充電動作，但由于在構成預充電電路時分開使用2個時間常數，其結果是電路規(guī)模會變得較大。

本發(fā)明為解決上述問題開發(fā)而成，其目的在于，提供一種將整個電源開關裝置的電路規(guī)模抑制為較小、小型緊湊且成本低廉的電源開關裝置以及使用該電源開關裝置的系統(tǒng)。

解決技術問題所采用的技術方案

為了解決所述技術問題，權利要求1所涉及的發(fā)明為一種電源開關裝置，其在設有電容器的供電線與位于所述供電線上游的直流電源之間，設有用來接通、斷開所述直流電源的半導體開關單元，向功能電路供電、斷電，其中，該電容器相對于通過所述直流電源進行動作的所述功能電路的負載電流的變動，使供給電壓變得穩(wěn)定，其特征在于，

隨著所述半導體開關單元的輸出電壓逐漸增大，使所述電源開關裝置的電源從關閉切換為打開，以抑制流向所述電容器的充電電流的值。

此外，權利要求2所涉及的發(fā)明，其特征在于，設定為在將所述電源開關裝置的電源從關閉切換為打開時，所述半導體開關單元的輸出電壓的增加率隨時間而增大。

此外，權利要求3所涉及的發(fā)明，其特征在于，利用雙極型晶體管或MOSFET構成所述半導體開關單元。

此外，權利要求4所涉及的發(fā)明，其特征在于，與所述半導體開關單元鄰接設置有保護用MOSFET以用于阻止因所述電源反向連接而產生的潛行電流。

此外，權利要求5所涉及的發(fā)明的特征在于，所述功能電路為驅動電機的PWM逆變器電路。

此外，權利要求6所涉及的一種系統(tǒng)，其特征在于，具有：功能電路，其利用直流電源進行動作；電容器，其相對于所述功能電路的負載電流的變動，使供給電壓變得穩(wěn)定；以及所述電源開關裝置。

發(fā)明效果

根據權利要求1所涉及的電源開關裝置，電源啟動時，電源開關裝置的開關單元即半導體開關單元隨著輸出電壓的逐漸增大而切換為動作狀態(tài)。其結果是，電源啟動時對于設置在電源開關裝置的負載側的紋波電容器的充電電流可相應電源電壓逐漸增大的梯度，恰當地實施控制。通過該動作，能夠抑制流向紋波電容器的急劇的充電電流(浪涌電流)。因此，無需用來對紋波電容器進行預充電的預充電電路，并且還能夠簡化啟動順序。

此外，根據權利要求2所涉及的電源開關裝置，通過在半導體開關單元的一定規(guī)格內，適當控制電源開關裝置的輸出電壓逐漸增大的動作，能夠抑制電源啟動時的浪涌電流，并且實現高速啟動。

此外，根據權利要求3所涉及的電源開關裝置，能夠使用一般容易獲得的雙極型晶體管或者MOSFET作為半導體開關單元，因此能夠容易地實現電源開關裝置的結構。

此外，根據權利要求4所涉及的電源開關裝置，與半導體開關單元鄰接設置有阻止在電源反向連接時的電流潛行的MOSFET，因此即使在電源極性反接的誤連接時，也能夠防止電流向負載側潛泄，并且在功能上能夠實現與機械式繼電器同樣的針對電源反向連接的保護特性。

此外，根據權利要求5所涉及的電源開關裝置，通過選擇半導體開關單元的額定電流容量和紋波電容器的搭載容量時使其大致與電源開關裝置的容量成比例，無論輸出大小如何，都能夠以基本相同的斜率設定輸出電壓逐漸增大的梯度。因此，不論使用的電源開關裝置的規(guī)模大小如何，都能夠同等地確保啟動時間，因此可作為電源開關裝置的標準來廣范應用，對于額定大小各種各樣的用來驅動電機的各逆變器電路，能夠按照相同的啟動順序，通過通用的設計使其運行。

此外，根據權利要求6所涉及的系統(tǒng)，電源啟動時對于設置在電源開關裝置的負載側的紋波電容器的充電電流能夠相應電源電壓逐漸增大的梯度，適當地實施控制，通過該動作，僅需設置電源開關裝置即可抑制流向紋波電容器的急劇的充電電流(浪涌電流)。

本發(fā)明的上述以外的目的、特征、觀點以及效果可參照附圖通過以下本發(fā)明的詳細內容來進一步闡明。

附圖說明

圖1是表示使用本發(fā)明的實施方式1所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖。

圖2是說明使用本發(fā)明的實施方式1所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的動作的圖。

圖3是說明使用本發(fā)明的實施方式1所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)中對電源實施開關的半導體開關單元的安全動作區(qū)域的圖。

圖4是表示使用本發(fā)明的實施方式2所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖。

圖5是表示用來運行本發(fā)明的實施方式2所涉及的電源開關裝置的升壓電源的結構例的圖。

圖6是說明使用本發(fā)明的實施方式2所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的動作的圖。

圖7是表示使用本發(fā)明的實施方式3所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖。

圖8A是表示使用本發(fā)明的實施方式4所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖。

圖8B是表示使用本發(fā)明的實施方式4所涉及的電源開關裝置的其他實施方式的系統(tǒng)的連接例的圖。

圖9是表示使用本發(fā)明的實施方式5所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖。

圖10A是說明使用本發(fā)明的實施方式5所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的動作的圖。

圖10B是說明使用本發(fā)明的實施方式5所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的動作的圖。

具體實施方式

以下參照附圖，詳細說明本發(fā)明所涉及的電源開關裝置以及使用該電源開關裝置的系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式。

實施方式1.

圖1是表示使用本發(fā)明的實施方式1所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖，圖2是表示其動作波形的圖。

圖1中，符號100表示系統(tǒng)，作為運行該系統(tǒng)100所需的電源，從電池10經由連接器11導入直流電源。由系統(tǒng)100的主電路12、13構成的供電線上連接有作為負載的功能電路(以下稱為負載。)14，并且為了相對于運行該負載14時的消耗電流的變動使主電路12、13的電壓變得穩(wěn)定，還連接有電容器即紋波電容器15。此外，為了對負載14實施供電和斷電，在主電路12與主電路13之間設有電源開關裝置16。通過利用微控制器系統(tǒng)的動作等的控制單元18，對該電源開關裝置16的開關以及運行電源開關裝置16時所需的升壓電源17的動作進行管理。

電源開關裝置16具有：開關單元19，其由控制單元18控制；斜坡波形產生單元20，其實施下述動作；增強型的MOSFET21，其設置在主電路12與主電路13之間，實施下述動作；穩(wěn)壓二極管22，其連接在MOSFET21的柵極與源極間；以及電阻23，其與穩(wěn)壓二極管22并聯(lián)。

此外，斜坡波形產生單元20具有：恒流源24，其連接至升壓電源17與開關單元19之間；電容器25與電阻26的串聯(lián)體，其與恒流源24并聯(lián)；以及二極管27，其連接至恒流源24的輸出側與穩(wěn)壓二極管22之間。另外，符號28表示連接至電池10的開關。

以下，通過圖1和圖2說明該系統(tǒng)100在電源啟動時的動作。圖2中，(a)表示開關28的動作狀態(tài)，(b)表示開關單元19的動作狀態(tài)，(c)表示電源開關裝置16的動作狀態(tài)，(d)表示主電路4、5的通過電流。

如圖2(a)所示，將與電池10連接的開關28導通后，啟動控制單元18。如圖2(b)所示，控制單元18在啟動后的初期狀態(tài)下，將設于電源開關裝置16內部的開關單元19關閉，然后如圖2(c)所示，開始運行升壓電源17。升壓電源17的功能在于，獲得高于從電池10獲得的系統(tǒng)100的動作電源電壓的電壓。該經升壓后的電壓被供給至斜坡波形產生單元20。此處，由于初期狀態(tài)下開關單元19關閉，所以構成斜坡波形產生單元20的電容器25的保持電壓保持為升壓電源17的輸出電壓。

接著，為了將電源開關裝置16的動作從打開切換為關閉，以向負載14供電，控制單元18將設置在電源開關裝置16內部的開關單元19的動作從關閉切換為打開。其結果是，如圖2(c)所示，設置在斜坡波形產生單元20內部的恒流源24的輸出電流因開關單元19的動作變?yōu)榇蜷_而流入電容器25，從而使電容器25兩端間的保持電壓呈斜坡狀地降低。

如果升壓電源17的輸出電壓Va變得穩(wěn)定，則其結果是，恒流源24的輸出側的電壓Vb能從0V向電壓Va呈斜坡狀上升。電壓Vb經由二極管27被施加至增強型MOSFET21的柵極。施加至柵極的電壓Vb呈斜坡狀升高的結果是，MOSFET21執(zhí)行所謂的源極跟隨動作，與施加至柵極的電壓相比向下偏移MOSFET21的柵極閾值電壓后的電壓會出現在源極側、即主電路13的接線上。也就是說，MOSFET21的源極側的電位執(zhí)行斜坡狀升高的動作。

其結果是，如果將紋波電容器15的容量設為C[F]、將主電路13的電壓斜坡設為ΔV[V]/Δt[s]，則充電電流i[A]如下所示，因此能夠通過斜坡的斜率來控制充電電流。

i＝C·ΔV/Δt

如圖2(d)所示，如果MOSFET21的柵極電壓最終充分升高，MOSFET21成為完全導通狀態(tài)，則電源開關裝置16的啟動動作完成，并在主電路13的接線上獲得幾乎與電池10的電壓相等的電壓。然后，按照控制單元18的指示從主電路13獲得電源，負載14可進行規(guī)定的動作。在負載14運行時，即使負載電流發(fā)生變動，也會由于紋波電容器15的作用而執(zhí)行與瞬間的電流變動響應的動作。此時，電源開關裝置16的MOSFET21處于導通狀態(tài)，因此繼續(xù)從電池10供應電流。

另外，在電源開關裝置16啟動后，對MOSFET21的柵極施加的電壓會變得過大，為了避免MOSFET21的柵極受損，出于保護的目的，準備了連接至MOSFET21的柵極與源極間的穩(wěn)壓二極管22，該穩(wěn)壓二極管22可根據MOSFET21的柵極電壓特性選擇齊納電壓。如果從恒流源24輸出對MOSFET21的柵極施加的電壓，則被穩(wěn)壓二極管22所鉗位的電壓會成為最終的MOSFET21的柵極驅動電壓，并成為在電源開關裝置16通常的關閉動作時、即系統(tǒng)100的通常動作中的狀態(tài)。

以下，說明電源開關裝置16為斷開時的動作。如圖2(b)所示，隨著控制單元18將開關單元19從打開變?yōu)殛P閉，電壓Vb變?yōu)?。其結果是，隨著二極管27斷開，殘留在MOSFET21的柵極的電荷經由電阻23進行放電，如圖2(c)所示，MOSFET21斷開，即電源開關裝置16執(zhí)行斷開動作。電源開關裝置16的斷開動作后，紋波電容器15的電荷由于負載14的泄漏通道(leakpath)等而被消耗，慢慢放電，但也可根據需要追加泄放電阻等，來積極地進行放電。

如上所述，根據實施方式1所涉及的電源開關裝置16以及使用該電源開關裝置16的系統(tǒng)100，在電源啟動時，作為電源開關裝置16的開關單元的MOSFET21隨著輸出電壓逐漸增大而切換為動作狀態(tài)。其結果是，電源啟動時對于設置在電源開關裝置16的負載側的紋波電容器15的充電電流可相應電源電壓逐漸增大的梯度，而適當地實施控制。通過此種動作，僅需設置電源開關裝置16，即可抑制以往技術中的問題點即被提供至紋波電容器15的急劇的充電電流(浪涌電流)，因此無需用來對紋波電容器15進行預充電的預充電電路，并且還能夠簡化啟動順序。

實施方式2.

以下，說明本發(fā)明的實施方式2所涉及的電源開關裝置以及使用該電源開關裝置的系統(tǒng)。也可設定為在實施方式1中說明的MOSFET21的電源從關閉切換為打開的動作中，MOSFET21的輸出電壓的增加率會隨時間增大。

雖然根據實施方式1的結構，能夠期待通過系統(tǒng)100的啟動時對紋波電容器15施加規(guī)定的斜坡電壓，并流過一定的充電電流，從而抑制啟動時的浪涌電流，但充電電流的容許值會因用作電源開關單元的MOSFET21的損耗特性(安全動作區(qū)域)而受到限制。

其情況如圖3所示。例如，使用MOSFET作為半導體開關單元時，元件的可動作時間會相應通電電流值、漏極-源極間的電壓以及通電時間而有所不同，并且可通電的區(qū)域會有限制。若漏極-源極間的電壓增高，則除了元件的耐壓限制以外，還要考慮元件發(fā)熱時因寄生元件的誤動作而產生的破壞即二次擊穿限制、以及因漏極損耗導致元件的溫度上升而產生的限制等，安全動作區(qū)域由時間、環(huán)境溫度以及安裝條件等規(guī)定。由于如實施方式1所示的坡狀啟動，而向紋波電容器15接通一定的充電電流時，作為充電電流的軌跡如圖3的La所示。也就是說，根據充電電流的設定條件，在啟動初期，漏極-源極間電壓較高，需要在通電時間存有限制的區(qū)域進行動作。

因此，為了改善該問題，可設定為MOSFET的漏極輸出電壓的增加率會隨時間增大即可。其結果是，按照如圖3的Lb所示的軌跡執(zhí)行充電動作，在啟動初期FET的額定尚有余量，慢慢充電，如果漏極-源極間的電壓差減小，則執(zhí)行增加充電電流的動作，因此能夠確保FET的動作的余量，并且縮短總充電時間。

用來實現上述內容的系統(tǒng)的構成例如圖4所示。圖4是表示使用本發(fā)明的實施方式2所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖。另外，對于與實施方式1相同或相當的部分賦予相同的符號，省略其說明。

與實施方式1的不同之處在于，系統(tǒng)200中，從電池電源10實施降壓動作的恒壓電源40以及從作為電源開關裝置41的開關功能的MOSFET21的下游導入的電源作為升壓電源17的動作電源由二極管42和43進行切換來使用，此外，作為斜坡波形產生單元20的結構，使用電流反射鏡電路。

作為升壓電源17，可使用例如圖5所示的電荷泵電路。在圖5的構成例中，如果忽略二極管和開關的電壓損耗，則能夠獲得輸入電壓的2倍的輸出電壓。在升壓電源17的動作啟動時，作為斜坡波形產生單元20的動作電源，能夠獲得恒壓電源40的輸出(例如5v)的2倍電壓。

以下，說明動作。圖6是說明使用實施方式2所涉及的電源開關裝置41的系統(tǒng)200的動作的圖。

圖6中，(a)表示開關28的動作狀態(tài)，(b)表示開關單元19的動作狀態(tài)，(c)表示電源開關裝置16的動作狀態(tài)，(d)表示主電路4、5的通過電流。

相對于升壓電源17的輸出，構成斜坡波形產生單元20的電阻44中會流過主要由電阻44的值和升壓電源17的輸出電壓而定的電流。通過打開開關單元19，利用在電阻44中流過的電流值對電容器45實施充電，并且如圖6(c)所示，出現在電容器45下端的電壓Vb會經由NPN晶體管46、二極管27而使MOSFET21的柵極電壓逐漸升高。

MOSFET21的漏極(主電路13)中會出現偏移了柵極閾值電壓后的電壓，并對紋波電容器15實施充電。同時，作為升壓電源17的動作電源，經由二極管43供給主電路13的電壓，因此如果主電路13的電壓高于恒壓電源40的輸出，則從主電路13向升壓電源17供電。其結果是，升壓電源17的輸出電壓進一步升高。

作為結果，構成斜坡波形產生單元20的電容器45的充電電流增加，并且MOSFET21的柵極驅動電壓的增加率會隨時間而增大，同樣地主電路13的電壓增加率也會隨時間而增大。也就是說，紋波電容器15的充電電流隨時間而增加，并且開關關閉，即MOSFET21的通過電流軌跡成為如圖3的Lb所示的動作，因此能夠在安全動作區(qū)域內確保充分的動作余量，并通過對紋波電容器15的充電動作實現高速啟動。

如上所述，實施方式2所涉及的電源開關裝置41以及使用該電源開關裝置41的系統(tǒng)200設定為，在將用來接通/斷開電源的MOSFET21的電源從關閉切換為打開的動作中，MOSFET21的輸出電壓的增加率會隨時間而增大，因此在實施方式1的效果的基礎上，還能獲得能夠在MOSFET21的切換動作的容許范圍內實現高速啟動的效果。

實施方式3.

以下，說明本發(fā)明的實施方式3所涉及的電源開關裝置以及使用該電源開關裝置的系統(tǒng)。

在實施方式1或實施方式2中，說明了使用MOSFET作為半導體開關單元的情況，但只要能夠利用開關的作用通過輸出電壓逐漸增大使電源從關閉切換為打開，則可達成目的。因此，作為采用的元件并不限定于MOSFET，例如使用雙極型晶體管時也能夠獲得同樣的效果。以下，說明用來實現該實施方式的系統(tǒng)的構成例。

圖7是表示使用實施方式3所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖。

圖7所示的實施方式3中，對于與實施方式1或實施方式2相同或相當的部分賦予相同的符號，省略其詳細說明。

在使用實施方式3所涉及的電源開關裝置70的系統(tǒng)300中，從斜坡波形產生單元20輸出的電壓會經過作為半導體開關單元的雙極型晶體管71的基極限流電阻72而輸入至基極。雙極型晶體管71的集電極電壓會相應基極電壓發(fā)生變化。產生基極驅動電壓波形的斜坡波形產生單元20的動作與實施方式2相同。作為電源開關裝置70的動作，在將電源從打開切換為關閉時，雙極型晶體管71的集電極側的輸出電壓的增加率會隨時間而增大，同樣地主電路13的電壓增加率也會隨時間而增大。

也就是說，紋波電容器15的充電電流隨時間而增大，開關關閉時與使用實施方式2的MOSFET作為開關元件的情況同樣，能夠在安全動作區(qū)域內確保充分的動作余量，并且通過對紋波電容器15的充電動作實現高速啟動。

實施方式4.

以下，說明本發(fā)明的實施方式4所涉及的電源開關裝置。

實施方式1至實施方式3中，說明了使用雙極晶體管或MOSFET作為用來接通/斷開電源的半導體開關單元的例子。在使用這些半導體開關單元的情況下，若電源開關功能對系統(tǒng)施加正常的電壓，則電源的開關的功能會正常實施，但對作為施加電壓的對象的系統(tǒng)施加電源極性反接這樣的異常電壓時，開關元件的耐壓會不足并發(fā)生破損，或者在半導體的構造方面，反向電壓經由寄生元件潛泄入系統(tǒng)的內部，從而難以保護系統(tǒng)。

為了解決上述問題，可與用來接通/斷開電源的半導體開關單元鄰接設置在反向連接電源時阻止電流潛泄的MOSFET。以下，說明實現該實施方式的系統(tǒng)的構成例。

圖8A是表示使用實施方式4所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的連接例的圖。

圖8A中，符號80A表示實施方式4所涉及的電源開關裝置，符號400A表示使用電源開關裝置80A的系統(tǒng)。實施方式4中，使用MOSFET21作為開關元件，與該MOSFET21鄰接連接有針對電源反向連接的反接保護用MOSFET81A。在電源的極性正常的連接狀態(tài)下，反接保護用MOSFET81A的寄生二極管為正向連接，因此即使柵極-源極間電壓為0V，也會因寄生二極管的正向電壓損耗而導通。作為開關單元的MOSFET21與反接保護用MOSFET81A的柵極被共同驅動，因此，啟動時會取決于MOSFET21的響應而啟動。此外，啟動后MOSFET21和反接保護用MOSFET81A這兩者的柵極-源極間的施加電壓會獲得必要且充分的確保，因此反接保護用MOSFET81A也會成為導通狀態(tài)，進行導通。也就是說，能夠實現與實施方式2同樣的動作。

接著，在電源誤連接且成為極性接反時，升壓電源40的動作電源會被二極管42、43阻止，無法供給，因此無法獲得電源，MOSFET21的柵極驅動電壓仍舊為0V。此外，由于反接保護用MOSFET81A的寄生二極管為反向偏置，所以能夠阻止反極性的電源從電源開關裝置80A潛泄至系統(tǒng)400A的內部電路。

另外，所述實施方式的說明中，著眼于電源極性為反向連接時的動作，說明了電源開關裝置80A的運行，但為了確保恒壓電源17、控制單元18在電源極性為反向連接時的耐性，當然也可通過采取例如根據需要在各功能塊中追加保護用二極管等措施，來確保整個系統(tǒng)對電源反極性連接的耐性。

圖8B表示實施方式4的不同實施方式，圖8B中，符號80B表示電源開關裝置，符號400B表示使用電源開關裝置80B的系統(tǒng)。該圖8B所示的實施方式是使用雙極晶體管81B作為開關元件的構成例。

通過使用基極驅動用串聯(lián)電阻82，以通用的驅動信號對雙極型晶體管81B的基極和反接保護用MOSFET81A的柵極進行驅動，實現與圖8A同樣的動作。其他結構和動作與圖8A相同，因此省略說明。

如上所述，實施方式4所涉及的電源開關裝置80A和80B使用一般容易獲得的MOSFET21或雙極型晶體管81B作為開關單元即半導體開關單元，因此能夠以容易的結構來實現。

此外，由于與用來接通/斷開電源的MOSFET21或雙極型晶體管81B鄰接設置有在電源反向連接時阻止電流潛泄的反接保護用MOSFET81A，所以即使在使得電源極性反接的誤連接時，也能夠防止電流向負載14流回，并且在功能上也能夠實現與機械式繼電器同樣的針對電源反向連接的保護特性。

實施方式5.

以下，說明本發(fā)明的實施方式5所涉及的電源開關裝置以及使用該電源開關裝置的系統(tǒng)。圖9是說明使用實施方式5所涉及的電源開關裝置的系統(tǒng)的動作的圖。實施方式5中，作為通過直流電源進行動作的負載，連接有采用PWM逆變器電路的電機驅動電路。

圖9中，符號90表示PWM逆變器電路，該PWM逆變器電路90是所謂H橋式逆變器，逆變器輸出2端子間的輸出改變DC電機91的旋轉方向和通電電流的大小。因此，若使用例如永磁體磁場式帶電刷線圈的DC電機作為適用電機，則能夠相應通電至DC電機91的電流值，控制輸出扭矩。另外，符號500表示實施方式5所涉及的系統(tǒng)。

根據上述特性，在作為具體應用例的汽車的轉向系統(tǒng)中，為了減輕駕駛員的轉向力可考慮電力轉向裝置等，其可相應用來檢測轉向力的轉矩傳感器的檢測轉矩，通過電機通電電流的控制對施加至轉向系統(tǒng)的輔助轉矩實施恰當的控制，并有助于改善駕駛性。

圖9的結構中使用了實施方式4中圖8A的負載14作為PWM逆變器電路90，電源開關裝置80A實施與實施方式4中的說明相同的啟動處理，并開始對作為負載的PWM逆變器電路90進行供電。

電源啟動后，控制單元18在構成PWM逆變器電路90的FET92、93、94以及95的各柵極-源極間，經由FET驅動器單元96，從而相應應通電至DC電機91的電流的方向和大小，對聲頻上限以上的頻率施加所選的適當的PWM占空比。其結果是，通過使用由電流檢測單元97和放大器98構成的電流檢測單元99將實際流過的電機驅動電流反饋至控制單元18，從而可實現按照所期望的通電電流、通電方向來驅動DC電機91。

此處，考慮PWM逆變器電路90中的電流流向。PWM運行時、即電流從電源流向DC電機91時，在圖10A的PWM模式P中，FET92導通→DC電機91導通→FET95導通，返回GND。此時，為了追蹤開關的切換中電源電流的急劇變動，從紋波電容器15瞬間供電。

接著，關于PWM占空比成為關斷的定時，并且在再生狀態(tài)下持續(xù)電機驅動電流的情況，根據圖10B，所述圖10A中導通的FET92和95變?yōu)榻刂?，相反地，FET93、94成為導通，其結果是，根據DC電機91的電感成量將電流保持為固定方向，并按照GND→FET94→DC電機91→FET93→電源的順序流動，因此其結果是，電流向主電路13潛泄。

相對于該電流的脈動，紋波電容器15吸收變動部分，為了抑制電源電流的變動，一般紋波電容器15采用容量較大的值。因此，通過如本實施方式那樣，使電源開關裝置80A具有抑制浪涌電流的功能，從而有較大的減輕接通電源時的勵磁涌流大小的效果。

此外，為了紋波電容器15獲得大容量，一般大多采用鋁電解電容器等有極性的元件。并且，由構成PWM逆變器電路90的FET92、93或者FET94、95的對構成的逆變器臂由于FET的寄生二極管的存在，而相對于反向偏置成為短路狀態(tài)，因此利用電源開關裝置80A針對電源的反向連接實施保護的方法有效適用于防止PWM逆變器電路90受損。

另外，本實施方式中，以簡單的H橋式結構為基礎說明了PWM逆變器電路90，但作為PWM逆變器電路90的結構，并不限定于此，例如在三相橋式逆變器或更多相的多相橋式電路中，對于與本實施方式相同的技術問題、例如隨開關產生的紋波電流的處理或針對反向連接的保護的必要性等，當然也可使用電源開關裝置80A來獲得效果。

以上，說明了本發(fā)明的實施方式1至實施方式5所涉及的電源開關裝置以及使用該電源開關裝置的系統(tǒng)，但本發(fā)明可在該發(fā)明的范圍內將各實施方式自由組合或對各實施方式進行適當改進、省略。