JP2828521B2 - 誘導負荷の電流制御装置 - Google Patents

誘導負荷の電流制御装置

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JP2828521B2 JP3137443A JP13744391A JP2828521B2 JP 2828521 B2 JP2828521 B2 JP 2828521B2 JP 3137443 A JP3137443 A JP 3137443A JP 13744391 A JP13744391 A JP 13744391A JP 2828521 B2 JP2828521 B2 JP 2828521B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、誘導負荷を断続的に
励磁する誘導負荷の電流制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の誘導負荷の電流制御装置の
回路構成を示している。1は(−)極側が接地された直
流電源、2は一端が直流電源1の(+)極側に接続され
た誘導負荷、3は誘導負荷2の他端が入力端であるコレ
クタに接続された第1の開閉器としてのトランジスタ、
4はトランジスタ3の出力端であるエミッタと接地間に
接続された電流検出器としての電流検出抵抗である。
【0003】5は第2の開閉器としてのトランジスタ、
6はフライホイールダイオードで、これらは直列接続さ
れていると共に誘導負荷2に並列接続されている。7は
トランジスタ3のコレクタと接地間に設けられてそのコ
レクタにかかるサージ電圧を吸収するツェナーダイオー
ド、10は基準電圧、11は電流検出抵抗4の電圧と基
準電圧10とを比較する比較器である。
【0004】12は装置(電流)の起動・停止を指令す
る指令信号と比較器11の出力と後述の単安定フリップ
フロップ(以下、単安定FFと称す。)15の出力の論
理積をとるアンド回路で、その出力はベース抵抗13を
介してトランジスタ3に与えられると共に単安定FF1
5の入力として与えられる。16は指令信号を反転して
ベース抵抗17を介してトランジスタ5に与えるインバ
ーター回路である。
【0005】図4は上記構成の誘導負荷の電流制御装置
の各部の信号の波形図であり、S1は指令信号、S2は
アンド回路12の出力部であるa部の信号、S3はトラ
ンジスタ3の電流信号、S4はインバーター回路16の
出力部のb部の信号、S5はトランジスタ5の電流信
号、S6は誘導負荷2の電流信号である。
【0006】次に動作について説明する。指令信号が
“L”レベル(以下、“L”と称す。)のときは、アン
ド回路12の出力は“L”でトランジスタ3はOFF状
態である。又、このとき、インバーター回路16の出力
は“H”レベル(以下、“H”と称す。)でトランジス
タ5もOFF状態である。この状態では、電流検出抵抗
4に電流は流れていないので、比較器11の出力は
“H”となっており、単安定FF15の出力も安定側の
“H”になっている。
【0007】次に指令信号が“H”になると、アンド回
路12の出力は“H”になり、トランジスタ3はON状
態になる。これにより、直流電源1の(+)極側→誘導
負荷2→トランジスタ3→直流検出抵抗4→直流電源1
の(−)極側のループの第1の回路に電流が流れ始め、
この第1の回路のインダクタンス、抵抗値、電源電圧で
決まる値で上昇していく。
【0008】そして、この電流の上昇途中で電流検出抵
抗4にかかる電圧は基準電圧10より大となるため、比
較器11の出力は“L”となり、アンド回路12の出力
も“L”となるので、トランジスタ3はOFFとなる。
これにより、電流検出抵抗4への電流は0となり比較器
11の出力は“H”に戻るが、アンド回路12の出力の
立下りにより一定時間tOFF は単安定FF15の出力が
“L”となる。このため、この“L”期間中は引続きア
ンド回路12の出力は“L”で、従ってトランジスタ3
はOFF状態となる。
【0009】一方、指令信号が“H”の状態では、イン
バーター回路16の出力は“L”となり、トランジスタ
5はON状態となっているのでトランジスタ3がOFF
になると、誘導負荷2を流れていた電流は、誘導負荷2
→トランジスタ5→フライホイールダイオード6→誘導
負荷2のループの第2の回路を流れる。やがて、単安定
FF15が“L”を出力する一定時間tOFF が経過する
と、アンド回路12の出力が“H”になり、トランジス
タ3がONとなり、前記第1の回路で電流が流れる。
【0010】図4にも示すように、指令信号S1の
“H”時に前記動作を繰返すことで前記第1の回路に電
流が断続的に流れ(トランジスタ3の電流信号S3)、
これとは逆に前記第2の回路にも電流が断続的に流れ
(トランジスタ5の電流信号S5)、誘導負荷2に流れ
る電流S6は略々一定電流に制御される。
【0011】なお、前記第2の回路に設けたフライホイ
ールダイオード6は、トランジスタ3とトランジスタ5
が同時にON状態になっても、直流電源1→トランジス
タ5→トランジスタ3→電流検出抵抗4の経路で過大電
流が流れることを防止するためにある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来の誘導負荷の電流
制御装置は以上のように構成されているので、前記第2
の回路で動作しているとき、フライホイールダイオード
6による電圧降下が大きく、この部分での消費電力が大
きく熱放出するために、機器の熱設計上好ましくない課
題があった。
【0013】また、フライホイールダイオード6による
消費電力が大きいと、前記第2の回路に電流が流れてい
る間の電流降下が大きく、誘導負荷2に流れる電流信号
のリップル率が大きくなって、例えば誘導負荷2がソレ
ノイドである場合にそれを安定な作動状態にすることが
できないなどの課題があった。
【0014】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、フライホイールダイオードを不要
にすることにより、その熱発生の課題を解消し、しかも
誘導負荷に安定的に電流を流すことのできる誘導負荷の
電流制御装置を得ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明の誘導負荷の電
流制御装置は、直流電源、誘導負荷、第1の開閉器を直
列接続した第1の回路と、第2の開閉器と関連して閉ル
ープからなる第2の回路を形成する第2の開閉器と、誘
導負荷の起動・停止を指令する指令信号と電流検出器の
検出信号とに基づいて第1の開閉器をON・OFF制御
する第1の制御手段と、第2の開閉器をON・OFF制
御する第2の制御手段とを備え、指令信号による起動指
令時に、第1の回路及び第2の回路に交互に電流を流す
ように制御する誘導負荷の電流制御装置において、第2
の回路は、第2の開閉器のみが誘導負荷に並列接続され
た構成からなり、第2の制御手段は、直流電源の電源電
圧と第2の開閉器の入出力端の電圧とを比較する比較器
と、比較器の比較結果と指令信号とに基づいて第2の開
閉器をON・OFF制御する論理回路とを含み、起動指
令時に、第2の開閉器の入出力端の電圧が電源電圧を越
えた場合のみに、第2の開閉器をON制御することによ
り、起動指令時に第1の開閉器のON・OFFとは
に第2の開閉器をON・OFF制御するものである。
【0016】
【作用】この発明における誘導負荷の電流制御装置は、
閉ループを誘導負荷と第2の開閉器のみで構成したため
に通電時の電圧降下は第2の開閉器のみなので損失が少
くなるので誘導負荷の電流のリップル率が小さくなり、
また、第1,第2の開閉器を互いに逆相でON・OFF
制御しているためにそれらが同時にONにならず過大な
電流が流れないようにしている。
【0017】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の一実施例に係わる誘導負荷の電
流制御装置の回路構成を示し、図1において、従来例と
同一又は相当部分には図3と同じ符号1〜5,7,10
〜13,15,17を付し、その説明を省略する。但
し、第2の開閉器としてのトランジスタ5は誘導負荷2
に並列接続されている。
【0018】18は指令信号と後述の比較器19の出力
信号との積をとって否定して出力するナンド回路、19
は直流電源1の電源電圧と、直流電源1に接続された側
とは反対側の誘導負荷2の他端部とトランジスタ5のエ
ミッタとの接続部e点の電圧、即ちトランジスタ5の入
出力端であるエミッタとコレクタの電圧を比較する比較
器である。なお、符号10〜12,15の構成要素はト
ランジスタ3をON・OFF制御する第1の制御手段を
構成し、符号18,19の構成要素はトランジスタ5を
ON・OFF制御する第2の制御手段を構成している。
【0019】図2は図1に示した装置各部の信号の波形
を示し、S1は指令信号、S2はアンド回路12の出力
部であるa部の信号、S3はトランジスタ3の電流信
号、S7はナンド回路18の出力部であるc部の信号、
S5はトランジスタ5の電流信号、S6は誘導負荷2の
電流信号である。
【0020】次に図1及び図2を参照して一実施例の動
作について説明する。但し、図3において説明した従来
例の動作と重複する部分は省略する。
【0021】指令信号が“L”のときは、ナンド回路1
8の出力が“H”で、第2の開閉器としてのトランジス
タ5がOFF状態となっており、また、従来例と同様に
して第1の開閉器としてのトランジスタ3もOFF状態
なので、前記第1の回路(符号1→2→3→4→1のル
ープ)と前記第2の回路(符号2→5→2のループが相
当)には電流が流れない。
【0022】指令信号が“H”になると、従来例と同じ
くトランジスタ3がON状態になって、直流電源1の
(+)極側→誘導負荷2→トランジスタ3→電流検出抵
抗4→直流電源1の(−)極側のループの前記第1の回
路に電流が流れる。このとき、e部の電圧は誘導負荷2
による電圧降下分直流電源1の電源電圧より低いため、
これらの電圧を比較している比較器19の出力は“L”
なので、ナンド回路18の出力は“H”で、トランジス
タ5はOFF状態である。
【0023】前記第1の回路に流れる電流量が上昇し
て、やがて従来例と同様にしてトランジスタ3がON状
態からOFF状態に切換ると、誘導負荷2の誘導により
e部の電圧は瞬時に上昇して直流電源1の電源電圧より
高くなる。これにより、比較器19の出力は“H”とな
り、ナンド回路18の出力は“L”となるので、トラン
ジスタ5がON状態となり、誘導負荷2→トランジスタ
5→誘導負荷2の閉ループの前記第2の回路に電流が流
れる。このときの電流が流れる期間は従来例と同じく単
安定FF15の出力が“L”となっている一定時間t
OFF である。以下、前記の如く、前記第1の回路→前記
第2の回路→前記第1の回路の繰り返しで電流が交互に
流れる。
【0024】前記第2の回路に電流が流れているとき、
トランジスタ5による電圧降下が発生するが、従来例に
て用いたフライホイールダイオードのそれよりはるかに
小さいために問題にならない。この発明では、フライホ
イールダイオードの電力損失分が従来例に比較して少く
なったので、トランジスタ3の一定OFF時間中におけ
る前記第2の回路の電流降下が小さく、即ち電流減少割
合{図2のS6のピーク電流量をIp とし、その電流降
下後の電流量をIbとした場合に、(Ip −Ib )/I
p }が従来例(図4のS6参照)に比較して小さくなっ
た。
【0025】上記実施例では、単安定FF15はアンド
回路12の出力を入力としたが、これに代わり比較器1
1の出力を入力としても上記実施例と同様の効果を奏す
る。
【0026】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、直流
電源、誘導負荷、第1の開閉器を直列接続した第1の回
路と、第2の開閉器と関連して閉ループからなる第2の
回路を形成する第2の開閉器と、誘導負荷の起動・停止
を指令する指令信号と電流検出器の検出信号とに基づい
て第1の開閉器をON・OFF制御する第1の制御手段
と、第2の開閉器をON・OFF制御する第2の制御手
段とを備え、指令信号による起動指令時に、第1の回路
及び第2の回路に交互に電流を流すように制御する誘導
負荷の電流制御装置において、第2の回路は、第2の開
閉器のみが誘導負荷に並列接続された構成からなり、第
2の制御手段は、直流電源の電源電圧と第2の開閉器の
入出力端の電圧とを比較する比較器と、比較器の比較結
果と指令信号とに基づいて第2の開閉器をON・OFF
制御する論理回路とを含み、起動指令時に、第2の開閉
器の入出力端の電圧が電源電圧を越えた場合のみに、第
2の開閉器をON制御することにより、起動指令時に、
第1の開閉器のON・OFFとは逆に第2の開閉器をO
N・OFF制御するように構成したので、フライホイー
ルダイオードが不要になったために熱発生が少くなり機
器の小形化が可能となり、また、機器内の温度上昇が少
くなるので他の部品の信頼性の向上につながる効果があ
る。
【0027】また、フライホイールダイオードによる電
力損失分、損失が少くなったので、第1の開閉器のOF
F時の一定時間中の電流減少割合{(Ip −Ib )/I
p }が小さくなり、即ち、誘導負荷を流れる電流リップ
ル率が小さくなるので、例えば誘導負荷としてソレノイ
ドを適用した場合、ソレノイドの作動状態がより安定す
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による誘導負荷の電流制御
装置の回路構成図である。
【図2】図1中の回路各部の信号波形図である。
【図3】従来装置の回路構成図である。
【図4】図3中の回路各部の信号波形図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 誘導負荷 3 トランジスタ(第1の開閉器) 4 電流検出抵抗(電流検出器) 5 トランジスタ(第2の開閉器) 10 基準電圧 11 比較器 12 アンド回路 15 単安定FF 18 ナンド回路 19 比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 7/06 - 7/34 H01F 7/18 H02P 8/00 - 8/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源、誘導負荷、第1の開閉器及び
    電流検出器を直列接続した第1の回路と、 前記誘導負荷と関連して閉ループからなる第2の回路
    形成する第2の開閉器と、前記誘導負荷の 起動・停止を指令する指令信号と前記電
    流検出器の検出信号に基づいて前記第1の開閉器をO
    N・OFF制御する第1の制御手段と、 前記第2の開閉器をON・OFF制御する第2の制御手
    を備え、前記指令信号による 起動指令時に、前記第1の回路及び
    前記第2の回路に交互に電流を流すように制御する誘導
    負荷の電流制御装置において、前記第2の回路は、 前記第2の開閉器のみが前記誘導負
    荷に並列接続された構成からなり、 前記第2の制御手段は、前記直流電源の電源電圧と前記第2の開閉器の入出力端
    の電圧とを比較する比較器と、 前記比較器の比較結果と前記指令信号とに基づいて前記
    第2の開閉器をON・OFF制御する論理回路とを含
    み、 前記 起動指令時に、前記第2の開閉器の入出力端の電圧
    が前記電源電圧を越えた場合のみに、前記第2の開閉器
    ON制御することにより、 前記起動指令時に、 前記第1の開閉器のON・OFFと
    は逆に前記第2の開閉器をON・OFF制御すること
    特徴とする誘導負荷の電流制御装置。
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