KR20000010556A - 유도성 전하 제어장치 - Google Patents

Abstract

전자기 코일과 직렬로 연결되고 펄스폭 변조기에 의해 제어되는 초퍼 스위치와, 역시 상기 코일과 직렬로 연결된 개방 스위치를 포함하는 유도성 전하, 특히 전자기 코일을 제어하는 장치.

변압 컨버터 (20)는 2차 권선을 두 개 가지며, 이중 하나는 변조기 (11)에 접속되고, 다른 하나는 개방신호에 의해 동작되는 스위치 (25)를 통해 개방 트랜지스터 (T2)의 그리드에 접속된다.

Description

유도성 전하 제어장치

본 발명은 재생다이오드 (recuperation diode)가 연관된 유도성 부하, 특히 전자석 코일을 제어하는 장치에 관한 것으로, 이 장치는, 코일과 직렬로 연결되며, 코일의 전류를 측정하는 장치에 의해 공급되는 신호에 따라 펄스폭 변조기에 의해 제어되는 전자 초퍼 스위치를 포함한다.

이런 유형의 코일 제어장치는 잘 알려져있다. 상기 스위치는 펄스폭 변조기에 의해 제어되고, 그리고 상기 스위치는, 코일이, 처음에는 전자석의 자기회로를 접속하도록 신호전류로 알려진 고전류로 전력을 공급받게 한 후에 자기회로의 접속상태를 계속 유지하기에 충분한 낮은 유지전류로 전력을 공급받게 한다. 또한, 펄스폭 변조기는 D.C.전원이나 메인 시스템으로부터의 D.C.전압회로에 의해 전력을 공급받는 것으로 알려져 있다.

이러한 장치에서, 전자석 자기회로의 급속한 개방이 때로 요구되는데 반하여, 실제로는 초퍼 트랜지스터가 저지된 후에 재생다이오드를 통해 코일에서 계속 흐르는 프리휠링(free-wheeling) 전류는 개방속도를 느리게 한다. 그러므로, 알려진 방법을 이용하여, 급속한 개방이나 급속한 강하 (fall)로 알려진 제 2 트랜지스터는 코일과 직렬 또는 병렬로 접속되고, 개방 제어회로에 의해 동작된다 (예를 들어, 문서 DE 42 27 165 참조).

본 발명의 목적은, 급속 개방 트랜지스터가, 코일 단자에서의 전압에 대하여 플로트(float)하는 전압에서 공급전압의 넓은 범위에 걸쳐 제어될 수 있게 하는 것이다.

본 발명에 의해 청구된대로, 펄스폭 변조기의 전원회로는 2차 권선을 두 개 가진 변압 컨버터이며, 이중 하나는 펄스폭 변조기에 접속되고 다른 하나는 개방신호에 의해 동작되는 개방 스위치를 통해 개방 트랜지스터 게이트에 접속된다. 개방 스위치는 개방될 때 급속 개방 트랜지스터 게이트의 용량을 방전하게 하는 광트랜지스터인 것이 바람직하다.

하나 이상의 임계값을 갖는 D.C.공급전압 비교기를 포함하는 회로에 의해 제어되는 것이 바람직한데, 비교기의 출력은 저레벨 스타트-스톱 신호입력에 연결된 논리소자를 통해 신호/유지 타이머 소자 및 개방 타이머 장치에 접속된다.

본 발명의 비제한적인 실시예에 대한 다음 기술은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 어떻게 실행될 수 있는가를 설명한다.

도 1 은 콘택터 코일에 대한 본 발명에 따른 제어장치를 도시한다.

도 2 는 도 1 에 도시된 장치의 개방 트랜지스터 제어의 일실시예를 도시한다.

도시된 장치는 전자기 콘택터 코일 (B) 또는, 가능하다면, 절환(change-over) 접속으로 연관된 두 개의 연동하는 콘택터의 코일을 제어하기 위함이다. 이것은, 코일과 저전위점, 예컨대 0 볼트 사이에 코일과 직렬로 연결된 초퍼 트랜지스터 (T1)와, 그리고 또한 코일과 고전위선 (V+) 사이에 코일과 직렬로 연결된 급속 개방 트랜지스터 (T2)를 포함한다. 재생다이오드 (D)는 코일 (B)과 트랜지스터 (T2)의 직렬접속에 병렬로 연결된다. 트랜지스터 (T1 및 T2)는 절연 게이트 트랜지스터인 것이 바람직하고, 이것은 MOS 트랜지스터와 관련있지만, IGBT로 알려진 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터도 이용될 수 있다. 한가지 다른 방법으로는, 코일 (B)은, 다이오드 (D)에 접속된 지점과 코일 사이에, 코일과 직렬로 연결된 트랜지스터 (T2) 및 V+ 선으로 직접 접속된다. 또 다른 방법으로는, 트랜지스터 (T2)와 다이오드 (D)는 직렬로 연결되고 코일 (B)은 T2 및 D에 병렬로 연결된다.

T1 초퍼 트랜지스터는 제어회로 (10)의 일부인 펄스변조기회로 (11)의 출력에 접속된다. 코일 (B)에 흐르는 전류의 센서 (12)는 피크 전류 검출기 (13)를 통해 회로 (11)에 접속된다. 회로 (11)를 구성하거나 회로에 연관된 소자는 전형적인 것이라 더 상세히 설명되지는 않을 것이다. 트랜지스터 (T1 및 T2)는 N채널 MOS 또는 IGBT이다.

이 장치는 한편에는 전원 및 제어단자 (14)를 갖는데, 이것은 다양한 전자회로가 전력을 공급받을 수 있게 하고 표시되어 있지 않은 콘택터에 의해 콘택터의 스타팅과 스토핑이 결정될 수 있게 하고, 다른 한편에는, 콘택터의 스타팅과 스토핑이 저레벨신호 (S)에 의해 결정될 수 있게 하는 명령단자 (15)를 갖는데, 이것은 예를 들면 프로그래머블 논리 제어기와 같은 적절한 제어 장치나 공업버스 (industrial bus)로부터 비롯될 수 있다. 전원 및 제어단자 (14)는 필터 (16)를 통해 정류기 (17)에 접속되고, 차후에 D.C.전위로 간주되는 V+전위로의 정류기 출력은 트랜지스터 (T2), 제어회로 (10) 및 변압 컨버터 (20)에 접속된다.

본 발명에 의해 청구된대로, 컨버터 (20)는 두 개의 2차 권선 (21 및 22)을 갖는다 (도 2 참조). 권선 (21 및 22)은 각각 도체 (23 및 24)를 통해 전력을 공급하도록 제어회로 (10)에 접속되고 또한 절연 제어 개방스위치 (25)에 접속되는데, 스위치 (25), 예컨대 광트랜지스터는 트랜지스터 (T2)를 도통 또는 비도통하도록 도체 (26)를 통해 제어기 (10)에 의해 제어되는데, 이것은 코일로의 공급을 제공하거나 또는 단절한다. 도체 (26)는, 도체 (23)에 의해 제어회로 (10)에 인가되는 전압의 아날로그 또는 디지털 비교기 (28)를 포함하는 개방 명령회로 (27)에 접속된다. 논리소자 (29)는 한편으로는 비교기 (28)로부터 출력신호를 수신하고, 다른 한편으로는 단자 (15)에 의해 회로 (10)에 인가되는 신호 (S)를 수신하고; 논리소자 (29)로부터의 출력은 한편으로는 변조기 (11)에 접속된 신호/유지 타이머 장치 (30a)에 접속되고, 다른 한편으로는 도체 (26)가 접속되는 개방 지연 장치 (30b)에 접속된다. 예를 들어 RC 타입의 개방 지연 장치 (30b)는, 트랜지스터 (T2)의 저지 지연이 조정될 수 있게 하고 따라서 전자석의 강하시간이 조정될 수 있게 한다.

도 2 에 도시된대로, 광소자 (25)의 트랜지스터 (T3)는 T3이 저지될 때 T2 트랜지스터 게이트의 용량이 방전되도록 위치한다. 제너다이오드 (Z)는 이것을 보호하기 위해 T2에 병렬로 연결된다.

제어회로 (10)는 연관된 콘택터의 코일 정격을 선택하도록 입력 (31)을 갖춘 마이크로제어기일 수 있다. 마이크로제어기는 또한 절환접속으로 서로 연관된 두 개의 콘택터의 코일을 제어하도록 이중으로 된 입력과 출력 (26, 26')을 구비하고 있을 수 있다.

도시된 장치는 다음과 같이 동작한다.

코일 (B)은 처음에 전원을 갖지 않는 것으로 가정하여, 콘택터의 전자석의 자기회로는 개방되어 있다. 자기회로를 접속하기 위해, 도시되어 있지 않은 스위치가 닫히고, 이렇게 하면 단자 (14)에 접속되고, D.C.전압 (V+)을 T2의 드레인, 제어회로 (10) 및 컨버터 (20)에 인가한다. 개방 스위치 (25)의 트랜지스터는 회로 (10)에 의해 도통으로 되고 따라서 개방 트랜지스터 (T2)의 게이트는 분극되는데, 이 결과, T2는 도통으로 되고, 그리고 T1 역시 도통이므로, 코일 (B)은 신호전류로 전력을 공급받고, 그리고나서 일단 펄스폭변조기 (11)가 동작하기 시작하면 신호전류보다 더 낮은 유지전류로 전력을 공급받는다.

자기회로를 개방하기 위해, 단자 (14)와 연관된 스위치는 개방되고, 그리하여 회로의 전원 전압은 V+ 레벨로부터 떨어진다. 이것이 비교기 (28)의 임계값에 이르면, 지연 장치 (30)는 소정의 지연을 갖는 신호를 광트랜지스터 (25)에 인가하고, 이때 이것은 저지된다. T2의 게이트는 방전되고 T2는 저지된다. 따라서 전자석은 급속히 강하한다. 급속한 개방의 동일 동작은 단자 (15)에 인가된 저레벨신호 (S)를 스위칭하므로써 얻어질 수도 있다.

Claims (5)

1. 코일과 직렬로 연결되고, 코일전류를 측정하는 장치에 의해 공급된 신호에 따라 펄스폭 변조기에 의해 제어되는 전자 초퍼 스위치,

   D.C.전압 공급회로에 의해 공급되고 제어회로에 포함되는 펄스폭 변조기,

   코일과 직렬 또는 병렬로 연결된 절연 게이트 트랜지스터로 구성되고, 제어회로에 의해 공급되는 개방 신호에 의해 제어될 수 있는 급속 개방 전자스위치를 포함하고, 재생다이오드가 연관된 유도성 부하, 특히 전자석의 코일을 제어하는 장치에 있어서,

   펄스폭 변조기 (11)의 전원회로 (20)는 두 개의 2차 권선 (21, 22)을 갖는 변압 컨버터이며, 하나의 2차 권선 (21)은 펄스폭 변조기에 접속되고 다른 하나의 2차 권선 (22)은 개방신호에 의해 동작되는 개방 스위치 (25)를 통해 개방 트랜지스터 게이트 (T2)에 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 개방 스위치 (25)는 광트랜지스터이고, 이것을 개방하면 급속 개방 트랜지스터 (T2)의 게이트 용량이 방전되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 개방 스위치 (25)는 하나 이상의 임계값을 갖는 D.C.공급전압의 비교기 (28)에 의해 제어되며, 상기 비교기의 출력은 저레벨 제어신호 (S)에 대한 입력을 갖춘 논리소자 (29)를 통해 신호/유지 타이머 장치 (30a) 및 개방 지연 장치 (30b)에 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 개방 트랜지스터 (T2)는 분로(shunt)될 수 있다는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 제어회로 (10)는 콘택터 코일의 정격을 선택하기 위한 입력 (31)과, 절환접속으로 연관된 두 개의 콘택터의 코일에 속한 입력 및 출력을 갖춘 마이크로제어기인 것을 특징으로 하는 장치.