CN110352551A - 感应负载的两极性电流控制驱动电路 - Google Patents

感应负载的两极性电流控制驱动电路 Download PDF

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Abstract

在感应负载的两极性电流控制驱动电路中，具备开关电源电路，使来自电源的交流成为经由整流桥二极管和一次侧平滑电容器平滑化后的直流，利用根据来自脉冲信号产生装置的脉冲信号被开关控制的开关元件使该直流成为脉冲波的交流，利用开关变压器传递到二次侧，作为经由二次侧二极管和二次侧电容器平滑化后的直流输出，所述开关变压器相对于一个一次侧线圈具备第1和第2二次侧线圈，设置使来自这些二次侧线圈的交流成为相互反向的直流而分别输出到感应负载的第1和第2二次侧电路，利用极性控制用电路控制配置于各二次侧电路的第1和第2二次侧开关元件的接通/关断，使基于第1和第2二次侧电路的电流能够选择切换地输出到感应负载，控制电流极性。

Description

感应负载的两极性电流控制驱动电路
技术领域
本发明涉及通过适当地控制针对例如马达、线性马达或者螺线管等感应负载的电流方向，能够更高效地控制其驱动方向的两极性电流控制驱动电路。
背景技术
以往，在马达的正反旋转驱动的切换、线性马达、螺线管的直线往返驱动的切换等对于向感应负载的供给电流需要两极性控制的驱动电路中，使用H桥电路。
H桥电路是在负载之间将开关元件例如FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)等晶体管相互连接4个而构成的，能够对这4个元件选择性地进行接通/关断控制而使流向负载的电流的方向反转。
在基于这样的H桥结构的驱动电路中，在经由与该负载串联的比例动作元件进行感应负载的两极性电流控制的情况下，该控制会导致损耗电力，所以发热损耗大，不实用。因而，当前主流的是通过PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制进行针对负载的高效的控制(例如，参照专利文献1、2以及3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-80929号公报
专利文献2：日本特开2009-296850号公报
专利文献3：日本特开2015-226367号公报
发明内容
然而，在两极性电流控制中的H桥结构的PWM控制中，负载的两端电压为接通/关断电压，所以噪声大，在负载具有电容性的情况下损耗大。另外，在负载为线性马达的情况下，在马达的磁路中产生PWM周期的尖峰电流，所以即使电容性小也会产生损耗、噪声。
在以高频的PWM对感应负载进行接通/关断控制的情况下，每当电压被供给到该负载时产生磁场的变化，所以在周围的导体中产生妨碍磁场变化的电流，同时还流过对负载的电容性进行充电的电流，但这些电流不对负载的驱动做出贡献而成为损耗。因这样的高频的磁场变化、电压变化，也从负载、输电缆线产生噪声。
另外，当为了使马达等负载的动作高速化而使电源电压高压化时，噪声和损耗进一步变大。况且，在H桥电路中，由插入于电源与负载之间的控制元件进行控制，所以电源电压成为被施加到负载的电压的上限，驱动电压取决于电源电压。因而，还考虑通过降低负载阻抗而增大电流来实现高速化，但在传送距离长的情况下，布线的损耗成为问题。
进而，H桥电路至少需要决定极性的一个元件和决定振幅的两个元件，当然，必须防止产生招致元件的损坏、电路的损毁的大电流的短路的各对元件彼此的同时接通，需要用于接通定时控制的两个电路，相应地电路结构变复杂。
本发明的目的是鉴于上述问题点，提供一种驱动电路，该驱动电路作为进行感应负载的两极性电流控制的驱动电路，不采用H桥结构而是简便的电路结构，同时能够良好地抑制损耗、噪声，进行更高效的感应负载的两极性电流控制。
为了达到上述目的，技术方案1所记载的发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路具有开关电源电路和控制电路，所述开关电源电路具备：整流桥二极管，对来自电源的交流进行整流；一次侧平滑电容器，使整流而成的直流平滑化；开关变压器，将通过基于来自脉冲信号产生装置的脉冲信号的周期下的一次侧开关元件的接通/关断开关将由所述一次侧平滑电容器平滑化后的直流变换为脉冲波的交流而成的电流变压成预先决定的交流电压，传递到二次侧；二次侧二极管，对传递到二次侧的交流进行整流；以及二次侧平滑电容器，使整流而成的直流进一步平滑化，输出到感应负载，所述控制电路根据指令信号和所述开关电源电路的输出侧的检测结果来调整所述脉冲信号产生装置所产生的脉冲信号的脉冲宽度，控制所述开关元件的接通/关断开关，所述开关变压器相对于一个一次侧线圈而具备第1二次侧线圈和第2二次侧线圈这两个二次侧线圈，所述感应负载的两极性电流控制驱动电路设置有：第1二次侧电路，将来自所述第1二次侧线圈的交流电流由第1二次侧二极管整流并由第1二次侧平滑电容器平滑化而成的直流输出到所述感应负载；以及第2二次侧电路，将来自所述第2二次侧线圈的交流电流由第2二次侧二极管整流并由第2二次侧平滑电容器平滑化而成的直流与所述第1二次侧电路反向地输出到所述感应负载，第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件分别配置于所述第1二次侧电路和所述第2二次侧电路，所述控制电路还具有极性控制用电路，该极性控制用电路根据基于所述指令信号的极性信号来控制所述第1二次侧开关元件与所述第2二次侧开关元件的接通/关断，使基于所述第1二次侧电路的电流和基于所述第2二次侧电路的电流能够选择切换地输出到所述感应负载，控制电流极性。
关于技术方案2所记载的发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路，在技术方案1所记载的两极性电流控制驱动电路中，其特征在于，所述感应负载具备驱动方向相互相向的第1感应负载部和第2感应负载部，所述第1二次侧电路将电流供给到所述第1感应负载部，所述第2二次侧电路将电流供给到所述第2感应负载部。
关于技术方案3所记载的发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路，在技术方案2所记载的两极性电流控制驱动电路中，其特征在于，所述感应负载为双螺线管型，作为所述第1感应负载部和所述第2感应负载部，具备相向的一对螺线管。
关于技术方案4所记载的发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路，在技术方案1所记载的两极性电流控制驱动电路中，其特征在于，所述第1二次侧电路和所述第2二次侧电路为所述第1二次侧开关元件和所述第2二次侧开关元件分别配置于使电源侧的高电压侧线与所述感应负载接合、断开的位置的高侧开关式。
关于技术方案5所记载的发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路，在技术方案1所记载的两极性电流控制驱动电路中，其特征在于，所述第1二次侧电路和所述第2二次侧电路为所述第1二次侧开关元件和所述第2二次侧开关元件分别配置于使低电压侧的线与所述感应负载接合、断开的位置的低侧开关式。
关于技术方案6所记载的发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路，在技术方案1所记载的两极性电流控制驱动电路中，其特征在于，所述极性控制用电路为与控制偏差成比例地按照相互反比例的关系对所述第1二次侧电路的第1二次侧开关元件和所述第2二次侧电路的第2二次侧开关元件各自的开度进行控制而进行电流切换的比例切换方式。
本发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路具备开关变压器，构成为相对于在一次侧决定振幅的一个共通的开关元件，通过在二次侧决定极性的两个开关元件完成两极性电流控制的主要结构，并且在二次侧被整流及平滑化而成的无接通/关断的电压被供给到感应负载的结构，所以具有无需采用H桥结构而是简便的结构，同时能够良好地抑制噪声、损耗，进行更高效的感应负载的两极性电流控制这样的效果。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施例的两极性电流控制驱动电路的概略结构的电路图。
图2是示出本发明的第二实施例的双螺线管用的两极性电流控制驱动电路的概略结构的电路图。
图3是示出本发明的第三实施例的两极性电流控制驱动电路的概略结构的电路图。
图4是示出本发明的第四实施例的两极性电流控制驱动电路的开关变压器至二次侧电路结构的局部电路图。
(附图标记说明)
1、1X、1Y：感应负载的两极性电流控制驱动电路；2：供给电源；3：桥二极管；4：一次侧平滑电容器；5：一次侧开关元件；6、6F：开关变压器；7：感应负载；7Xa：第1螺线管；7Xb：第2螺线管；8：电流传感器；10：开关电源电路；LP、LPF：一次侧线圈；LS1、LSF1：第1二次侧线圈；LS2、LSF2：第2二次侧线圈；11A、11Ax、11Ay、11Af：第1二次侧电路；11B、11Bx、11By、11Bf：第2二次侧电路；12A：第1二次侧二极管；12B：第2二次侧二极管；13A：第1二次侧平滑电容器；13B：第2二次侧平滑电容器；14A、14Ay：第1二次侧开关元件；14B、14By：第2二次侧开关元件；15A：第1转流二极管；15B：第2转流二极管；16A：第1扼流线圈；16B：第2扼流线圈；20、20X：控制电路；21：电流指令信号；22：PID控制部；23：振幅决定部；24：脉冲信号产生装置；30：极性控制用电路；30Y：极性控制用电路(比例切换方式)；FBS：电流反馈信号；AS：振幅信号；PWMS：脉冲信号；PS：极性信号。
具体实施方式
在本发明中，作为感应负载的两极性电流控制驱动电路，具有开关电源电路和控制电路，上述开关电源电路具备：整流桥二极管，对来自电源的交流进行整流；一次侧平滑电容器，使整流而成的直流平滑化；开关变压器，将通过基于来自脉冲信号产生装置的脉冲信号的周期下的一次侧开关元件的接通/关断开关将由所述一次侧平滑电容器平滑化后的直流变换为脉冲波的交流而成的电流变压成预先决定的交流电压，并传递到二次侧；二次侧二极管，对传递到二次侧的交流进行整流；以及二次侧平滑电容器，使整流后的直流进一步平滑化，输出到感应负载，所述控制电路根据指令信号和所述开关电源电路的输出侧的检测结果来调整所述脉冲信号产生装置所产生的脉冲信号的脉冲宽度，控制所述开关元件的接通/关断开关，所述开关变压器相对于一个一次侧线圈而具备第1二次侧线圈和第2二次侧线圈这两个二次侧线圈。而且，所述感应负载的两极性电流控制驱动电路设置有：第1二次侧电路，将来自所述第1二次侧线圈的交流电流由第1二次侧二极管整流并由第1二次侧平滑电容器平滑化而成的直流输出到所述感应负载；以及第2二次侧电路，将来自所述第2二次侧线圈的交流电流由第2二次侧二极管整流并由第2二次侧平滑电容器平滑化而成的直流与所述第1二次侧电路反向地输出到所述感应负载，第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件分别配置于所述第1二次侧电路和所述第2二次侧电路，所述控制电路还具有极性控制用电路，该极性控制用电路根据基于所述指令信号的极性信号来控制所述第1二次侧开关元件与所述第2二次侧开关元件的接通/关断，使基于所述第1二次侧电路的电流和基于所述第2二次侧电路的电流能够选择切换地输出到所述感应负载来控制电流极性。
根据上述结构，在本发明中，不对负载电压直接进行接通/关断控制，而当在开关电源电路的一次侧根据来自控制电路的指令信号对来自电源的电压高频地进行接通/关断控制之后，将交流电力传递到二次侧，对其进行整流，使其平滑化，输出到感应负载，所以无接通/关断的驱动电压被供给到该感应负载，只产生负载动作所需的电压变化。因而，在负载电流恒定的条件下，没有电压变化，没有如以往的H桥结构的PWM控制的情况那样的磁场变化，没有感应以及充电电流的产生，所以也不产生损耗和噪声。另外，由此，当在感应负载的周围设置有传感器的情况下，不会受到噪声的影响，所以传感器精度不会劣化，而能够进行精度更高的控制。
进而，变压器的二次侧电压由一次二次的匝数决定，所以根据本发明，不论原来的电源电压如何，都能够得到针对感应负载的最大施加电压，不会使噪声、损耗增大，也能够使向该感应负载的施加电压成为高电压，使负载动作高速化。
另外，在本发明中，通过第1二次侧电路的第1二次侧开关元件与第2二次侧电路的第2二次侧开关元件的接通/关断切换来切换供给到感应负载的电流的极性。因而，相对于在二次侧决定极性的两个元件，以决定振幅的二次侧的一个共同的元件这样的结构完成在感应负载的驱动电路中进行两极性电流控制的主要结构。
进而，原理上在开关元件进行切换动作的时间点几乎没有输送到二次侧的电力，所以在元件间流过的电流也极小，不产生被分布于电路的电容吸收而损坏元件这种程度的电压。因此，如基于H桥电路的驱动电路结构的情况那样的大电流不会短路，另外即使是决定极性的第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件彼此之间，也无需防止同时接通，也不需要用于其的电路，所以电路结构作为整体而比以往的H桥结构的情况简单。
如上那样，根据本发明的感应电路的两极性电流控制驱动电路，不采用H桥结构，而是简便的电路结构，同时能够抑制损耗、噪声，进行更高效的感应负载的两极性电流控制。
此外，在本发明的两极性电流驱动电路中，也可以用于不仅切换对单一的感应负载供给的电流的极性，还对驱动方向相向的两个感应负载分别供给极性不同的电流。
在该情况下，作为对象的感应负载装置自身未必限定于为单一的装置的情况，能够实现分别从第1二次侧电路和第2二次侧电路对第1感应负载部和第2感应负载部供给电流的结构。由此，能够高效地控制基于第1感应负载部的驱动部与基于第2感应负载部的驱动部的切换驱动。
另外，作为这样的基于第1感应负载部和第2感应负载部的切换驱动，例如，对于方向控制阀、流量控制阀用的双螺线管型的电磁切换阀等单一的装置中的同一驱动部的相向驱动控制是有效的。在该情况下，控制从各二次侧电路供给到作为第1感应负载部和第2感应负载部的一对螺线管的电流，从而能够高效地控制其相向方向的切换驱动。这样，在基于两个感应负载部的相向驱动中，根据本发明的两极性电流控制驱动电路，能够以简便的电路结构没有损耗、噪声地进行更高效的控制。
在第1二次侧电路和第2二次侧电路中，各二次侧开关元件对感应负载只要在切换供给电流时使第1二次侧电路和第2二次侧电路接通或者关断即可，所以与一般的电路同样地形成为适当地选择与其过渡特性相应的元件，配置于在电源侧的高电压侧使线接合、断开的位置的所谓的高侧开关式的结构即可。
另外，本发明的两极性电流控制驱动电路还能够按照相对于各自的二次侧电路中的感应负载在低电压侧使线接合、断开的位置配置的低侧开关式构成各二次侧开关元件。
进而，在本发明的两极性电流控制驱动电路中，如上所述，切换时的二次侧电力小，所以即使第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件为同时接通状态也没有问题，所以还能够利用此，一边使第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件相互重叠，一边成比例地切换针对感应负载的电流。也可以减少该情况下的二次侧开关元件中的损耗。在该情况下，控制电路的极性控制用电路作为比例切换方式用，与控制偏差成比例地按照相互反比例的关系控制第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件的开度，进行电流切换，从而能够不进行开关动作地转移极性的正负。
进而，关于本发明中的二次侧电路的结构，使与一次侧线圈相对的二次侧线圈的极性成为反向的反激(flyback)转换器型简便，但还能够使二次侧线圈的极性与一次侧线圈相同，形成为具备扼流线圈和转流二极管的正激(forward)转换器型的结构。
在反激转换器型下，一次侧为接通状态，即使在一次侧线圈中流过电流，在二次侧线圈中也不流过感应电流，利用产生的磁通将能量积蓄于芯，当一次侧被关断时，积蓄于芯的能量被释放，经由二次侧二极管流过电流。在正激转换器型下，当在一次侧的接通状态下在一次侧线圈中流过电流时，在二次侧线圈中产生感应电动势，经由二次侧二极管流过电流，但能量积蓄于扼流线圈。然后，当一次侧成为关断时，在扼流线圈中产生电动势，所积蓄的能量被释放，经由转流二极管流过电流。
实施例1
作为本发明的一个实施例的感应负载的两极性电流控制驱动电路，图1的电路图示出二次侧开关电路为高侧开关式的结构的情况。本实施例的感应负载的两极性电流控制驱动电路1作为基本结构而具备包括开关变压器的开关电源电路10，在二次侧决定电流的极性。即，具备：桥二极管3，对来自供给电源2的交流进行整流；一次侧平滑电容器4，使整流而成的直流平滑化；一次侧开关元件(MOSFET)5，在控制电路20中以基于由脉冲信号产生装置24产生的脉冲信号的周期对由一次侧平滑电容器4平滑化而成的直流进行接通/关断开关，变换为脉冲波的交流；以及开关变压器6，将脉冲波交流变压成预先决定的电压而从一次侧线圈LP传递到二次侧线圈。传递到二次侧的交流成为被二次侧整流二极管整流进而被二次侧平滑电容器平滑化而成的直流向感应负载7输送。
而且，在本实施例中，开关变压器6相对于一个一次侧线圈(LP)具备线圈极性不同的两个二次侧线圈(LS1、LS2)，在二次侧，具有从各二次侧线圈(LS1、LS2)供给到感应负载7的电流的方向相互相反的电路结构。即，第1二次侧线圈LS1通过第1二次侧电路11A而与感应负载7以正手方式连接，第2二次侧线圈LS2通过第2二次侧电路11B而与感应负载7以反手方式连接。
在第1二次侧电路11A中，具备：第1二次侧二极管12A，对从一次侧线圈LP传递到第1二次侧线圈LS1的交流进行整流；以及第1二次侧平滑电容器13A，使该整流而成的直流进一步平滑化，输送到感应负载7。同样地，在第2二次侧电路11B中，具备：第2二次侧二极管12B，对传递到第2二次侧线圈LS2的交流进行整流；以及第2二次侧平滑电容器13B，使该整流而成的直流进一步平滑化。
而且，这些第1二次侧电路和第2二次侧电路(11A、11B)分别为将由例如MOSFET构成的开关元件(14A、14B)相对于感应负载7配置于在高压侧使线接合、断开的位置的所谓的高侧开关式的结构。
在控制电路20中，根据与基于电流指令信号21和以来自电流传感器8的输出侧的检测结果为基础的电流反馈信号FBS的目标值的偏差，经由PID(Proportional IntegralDifferential，比例积分微分)控制部22求出实际的操作量，由振幅决定部23生成与该操作量相当的振幅信号AS，输出到脉冲信号产生装置24。脉冲信号产生装置24根据基于振幅信号AS的脉冲信号PWMS进行一次侧开关元件5的接通/关断控制，从而对开关变压器6的一次侧进行PWM控制。
在控制电路20中设置有根据基于电流指令信号21的极性信号PS对针对第1二次侧开关元件14A和第2二次侧开关元件14B的接通/关断进行切换控制的极性控制用电路30，由此切换针对感应负载7的来自第1二次侧线圈LS1的由第1二次侧电路11A进行的电流供给和来自第2二次侧线圈LS2的由第2二次侧电路11B进行的电流供给，电流的朝向反转。如果感应负载7为马达，则正反地切换其旋转方向，如果为螺线管、线性马达，则在前进方向和后退方向之间切换驱动方向。
在具备以上的结构的本实施例中，在一次侧进行基于PWM的接通/关断控制，所以无接通/关断的被整流、平滑化而成的电压被供给到感应负载7。即，只产生感应负载的动作所需的电压变化，所以没有成为大的损耗、噪声的原因的磁场变化、电压变化。况且，根据变压器的一次侧二次侧的匝数决定二次侧电压，所以被施加到感应负载的电压无需依赖于电源电压，也能够成为高电压，实现负载动作的高速化。
另外，在本实施例的两极性电流控制驱动电路1中，相对于决定振幅的一次侧的一个开关元件5，以决定极性的第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14A、14B)的结构完成用于两极性电流控制的结构。进而，原理上在第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14A、14B)进行切换动作的时间点，几乎没有输送到变压器二次侧的电力，所以即使第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14A、14B)彼此成为同时接通状态也没有问题，无需设置用于防止同时接通的电路。因而，本实施例的两极性电流控制驱动电路1的电路结构简便，同时能够良好地抑制噪声、损耗，能够进行以往所没有的高效的感应负载的两极性驱动控制。
实施例2
在上述实施例1中，示出了针对一个感应负载控制极性的情况，但本发明的两极性电流控制驱动电路对于针对在相互相向方向上驱动的一对感应负载高效地控制其切换驱动是有效的。作为本发明的第2实施例，图2示出例如基于电磁切换阀的双螺线管的相向驱动用的两极性电流控制驱动电路。
在本实施例中，感应负载为一对螺线管，针对感应负载的第1二次侧电路与第2二次侧电路的连接部以外的主要的电路结构与图1所示的实施例1的结构共通。此外，在图2中，对与图1的共通部分附加有相同的附图标记。
本实施例的感应负载的两极性电流控制驱动电路1X作为基本结构具备与实施例1相同的包括开关变压器的开关电源电路10，在二次侧选择电流的极性。即，具备开关电源电路10，该开关电源电路10包括：桥二极管3，对来自供给电源2的交流进行整流；一次侧平滑电容器4，使整流而成的直流平滑化；一次侧开关元件(MOSFET)5，在控制电路20X中以基于由脉冲信号产生装置24产生的脉冲信号的周期对由一次侧平滑电容器4平滑化而成的直流进行接通/关断开关，变换为脉冲波的交流；以及开关变压器6，将脉冲波交流变压成预先决定的电压而从一次侧线圈LP传递到二次侧线圈。
而且，从一次侧向二次侧的传递依照基于控制电路20X的极性控制用电路30的信号向第1二次侧线圈LS1或者第2二次侧线圈LS2切换控制。在本实施例中，第1二次侧线圈LS1通过第1二次侧电路11Ax而与一对螺线管中的一方的第1螺线管7Xa连接，第2二次侧线圈LS2通过第2二次侧电路11Bx而与一对螺线管中的另一方的第2螺线管7Xb连接。而且，是从各二次侧线圈(LS1、LS2)供给到第1螺线管7Xa、第2螺线管7Xb的电流方向相互成为反向的电路结构。在本实施例的控制电路20X中，根据电流指令信号21，首先针对两个中的应驱动的一方的螺线管，由振幅决定部23生成与作为目标的操作量相当的振幅信号，根据与基于以来自电流传感器8的输出侧的检测结果为基础的电流反馈信号FBS的目标值的偏差，经由PID控制部22求出与实际的操作量相当的振幅信号AS，输出到脉冲信号产生装置24。
在此例如构成为，第1螺线管7Xa的可动铁芯配置于与电磁切换阀的阀芯(spool)的一端抵接的位置，第2螺线管7Xb的可动铁芯配置于与所述阀芯的另一端抵接的位置。
在该情况下，当依照来自极性控制用电路30的极性信号PS而第1二次侧开关元件14A成为接通状态时，由第1二次侧电路11Ax对第1螺线管7Xa进行通电，在预定时间的期间，其可动铁芯向一个方向驱动，阀芯的一端被按压，通过其阀芯的移动而得到成为预定的端口连接配置的阀状态。另外，当依照来自极性控制用电路30的极性信号PS而第1二次侧开关元件14A被关断，切换到第2二次侧开关元件14B的接通状态时，第1螺线管7Xa不被通电，第2螺线管7Xb被通电，在预定时间的期间，其可动铁芯向与第1螺线管7Xa的情况相反的方向驱动，阀芯的另一端被按压，从而阀芯向相反方向按压返回，切换到成为预定不同的端口连接配置的阀状态。
如上那样，即使在一个装置中具备驱动方向相互相向的一对感应负载部(螺线管)的机构的方向切换控制中，根据本实施例的两极性电流控制驱动电路1X，也能够一边良好地抑制噪声、损耗，一边进行高效的控制。
实施例3
作为本发明的第3实施例，图3的概略电路图示出将各二次侧电路的第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件相对于感应负载而配置于低侧的情况。以上的实施例1、2的二次侧电路为将第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14A、14B)相对于感应负载7而配置于高压侧的高侧开关式的结构，但在本发明的两极性电流控制驱动电路中，在决定极性的两个二次侧开关元件的切换动作时输送的二次侧电力极小，所以即使产生同时接通状态也没有任何问题，所以在本实施例中，示出设为使这些第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14Ay、14By)相互重叠而成比例地控制的结构的情况。
在本实施例中，除了使第1二次侧电路和第2二次侧电路中的第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件的配置成为低侧，并将极性控制用电路30Y作为比例切换方式用以外，与实施例1的图1所示的结构共通。此外，图3中对与图1的共通部分附加有相同的附图标记。
本实施例的感应负载的两极性电流控制驱动电路1Y也与实施例1同样地，作为基本结构而具备包括开关变压器的开关电源电路10，在二次侧决定电流的极性。即，具备开关电源电路10，该开关电源电路10包括：桥二极管3，对来自供给电源2的交流进行整流；一次侧平滑电容器4，使整流而成的直流平滑化；一次侧开关元件(MOSFET)5，在控制电路20中以基于由脉冲信号产生装置24产生的脉冲信号的周期对由一次侧平滑电容器4平滑化而成的直流进行接通/关断开关，变换为脉冲波的交流；以及开关变压器6，将脉冲波交流变压成预先决定的电压而从一次侧线圈LP传递到二次侧线圈。传递到二次侧的交流成为被二次侧整流二极管整流进而被二次侧平滑电容器平滑化而成的直流而向感应负载7输送。
在开关变压器6的二次侧，与实施例1同样地，第1二次侧线圈LS1通过第1二次侧电路11Ay而与感应负载7以正手方式连接，第2二次侧线圈LS2通过第2二次侧电路11By而与感应负载7以反手方式连接，以使从第1二次侧线圈LS1和第2二次侧线圈LS2分别供给到感应负载7的电流的方向相互相反。
另外，在控制电路20中，与实施例1同样地，根据与基于电流指令信号21和以来自电流传感器8的输出侧的检测结果为基础的电流反馈信号FBS的目标值的偏差，经由PID控制部22求出实际的操作量，由振幅决定部23生成与该操作量相当的振幅信号AS，输出到脉冲信号产生装置24。脉冲信号产生装置24根据基于振幅信号AS的脉冲信号PWMS来进行一次侧开关元件5的接通/关断控制，从而对开关变压器6的一次侧进行PWM控制。
此外，在本实施例的二次侧中，第1二次侧电路和第2二次侧电路(11Ay、11By)各自的第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14Ay、14By)相对于感应负载7而配置于低电压侧，依照基于电流指令信号21的来自极性控制用电路30Y的输出信号，成比例地控制向感应负载的电流供给的切换。即，极性控制用电路30Y与控制偏差成比例地按照相互成反比例的关系控制第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14Ay、14By)的开度而进行电流切换，能够不进行开关动作地转移电流极性的正负。在该情况下，在同时接通的重叠时，即使在第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14Ay、14By)彼此之间流过电流，该电流也极少，损耗也少。
实施例4
在以上的实施例1～3中，示出了以与开关变压器6的一次侧线圈LP相对的二次侧线圈(LS1、LS2)的极性为反向的反激(flyback)转换器型构成的情况，但本发明的两极性电流控制驱动电路还能够以一次侧线圈与二次侧线圈的极性相同的正激(forward)转换器型构成。
作为本发明的第4实施例，图4示出设为正激转换器型的两极性电流控制驱动电路的局部电路图。在该正激转换器型的本实施例中，一次侧的电路结构以及控制电路与实施例1相同，在图4中，省略了一次侧的结构的图示，主要示出了开关变压器至二次侧的电路结构。此外，在图4中，与图1的共通部分附加有相同的附图标记。
另外关于本实施例的二次侧，除了各二次侧电路为正激转换器型的以外，也是与实施例1相同的结构。即，开关变压器6F的一次侧线圈LPF和相对的两个第1二次侧线圈和第2二次侧线圈(LSF1、LSF2)为相同的极性，第1二次侧线圈LSF1通过第1二次侧电路11Af而与感应负载7以正手方式连接，第2二次侧线圈LSF2通过第2二次侧电路11Bf而与感应负载7以反手方式连接。由此，从第1二次侧线圈LSF1和第2二次侧线圈LSF2分别供给到感应负载7的电流的方向相互相反。
在第1二次侧电路11Af中，来自第1二次侧线圈LSF1的交流成为被第1二次侧二极管12A整流，进而被第1二次侧平滑电容器13A平滑化而成的直流，输送到感应负载7，同样地，在第2二次侧电路11Bf中，来自第2二次侧线圈LSF2的交流成为被第2二次侧二极管12B整流，进而被第2二次侧平滑电容器13B平滑化而成的直流，输送到感应负载7。在这些第1二次侧电路和第2二次侧电路(11Af、11Bf)中，相对于感应负载7在高压侧(高侧)分别配置第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件(14A、14B)，相互依照基于极性控制用电路30的极性信号PS而切换接通/关断，控制电流切换。
而且，在本实施例中，第1二次侧电路和第2二次侧电路(11Af、11Bf)还分别具备第1转流二极管和第2转流二极管(15A、15B)、以及第1扼流线圈和第2扼流线圈(16A、16B)，作为正激转换器型而构成。在该正激转换器型中，当在一次侧的接通状态下在一次侧线圈LPF中流过电流时，在二次侧线圈(LSF1、LSF2)中产生感应电动势，经由二次侧二极管(12A、12B)流过电流，但能量积蓄于扼流线圈(16A、16B)。而且，当一次侧成为关断时，在扼流线圈(16A、16B)中产生电动势，所积蓄的能量被释放，经由转流二极管(15A、15B)流过电流。
如本实施例所示，本发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路不仅能够以反激转换器型构成，还能够以正激转换器型构成。
进而，本发明的感应负载的两极性电流控制驱动电路既能够将用于极性切换的开关元件的配置设为高侧开关式，另外也能够以低侧配置设为比例切换式，在根据用途来决定结构方式时，选择的自由度高。况且，即使设为任意的结构，负载电压自身都没有接通及关断，被整流、平滑化而成的电压被供给到感应负载，所以相比于以往的H桥结构的情况，能够良好地抑制噪声、损耗，能够对感应负载进行更高效的极性电流控制。

Claims (6)

1.一种感应负载的两极性电流控制驱动电路，其特征在于，
所述感应负载的两极性电流控制驱动电路具有开关电源电路和控制电路，
所述开关电源电路具备：
整流桥二极管，对来自电源的交流进行整流；
一次侧平滑电容器，使整流而成的直流平滑化；
开关变压器，将通过基于来自脉冲信号产生装置的脉冲信号的周期下的一次侧开关元件的接通/关断开关将由所述一次侧平滑电容器平滑化后的直流变换为脉冲波的交流而成的电流变压成预先决定的交流电压，传递到二次侧；
二次侧二极管，对传递到二次侧的交流进行整流；以及
二次侧平滑电容器，使整流而成的直流进一步平滑化，输出到感应负载，
所述控制电路根据指令信号和所述开关电源电路的输出侧的检测结果来调整所述脉冲信号产生装置所产生的脉冲信号的脉冲宽度，控制所述开关元件的接通/关断开关，
所述开关变压器相对于一个一次侧线圈而具备第1二次侧线圈和第2二次侧线圈这两个二次侧线圈，
所述感应负载的两极性电流控制驱动电路设置有：
第1二次侧电路，将来自所述第1二次侧线圈的交流电流由第1二次侧二极管整流并由第1二次侧平滑电容器平滑化而成的直流输出到所述感应负载；以及
第2二次侧电路，将来自所述第2二次侧线圈的交流电流由第2二次侧二极管整流并由第2二次侧平滑电容器平滑化而成的直流与所述第1二次侧电路反向地输出到所述感应负载，
第1二次侧开关元件和第2二次侧开关元件分别配置于所述第1二次侧电路和所述第2二次侧电路，
所述控制电路还具有极性控制用电路，该极性控制用电路利用基于所述指令信号的极性信号来控制所述第1二次侧开关元件与所述第2二次侧开关元件的接通/关断，使基于所述第1二次侧电路的电流和基于所述第2二次侧电路的电流能够选择切换地输出到所述感应负载，控制电流极性。
2.根据权利要求1所述的感应负载的两极性电流控制驱动电路，其特征在于，
所述感应负载具备驱动方向相互相向的第1感应负载部和第2感应负载部，所述第1二次侧电路将电流供给到所述第1感应负载部，所述第2二次侧电路将电流供给到所述第2感应负载部。
3.根据权利要求2所述的感应负载的两极性电流控制驱动电路，其特征在于，
所述感应负载为双螺线管型，作为所述第1感应负载部和所述第2感应负载部，具备相向的一对螺线管。
4.根据权利要求1所述的感应负载的两极性电流控制驱动电路，其特征在于，
所述第1二次侧电路和所述第2二次侧电路为所述第1二次侧开关元件和所述第2二次侧开关元件分别配置于使电源侧的高电压侧线与所述感应负载接合、断开的位置的高侧开关式。
5.根据权利要求1所述的感应负载的两极性电流控制驱动电路，其特征在于，
所述第1二次侧电路和所述第2二次侧电路为所述第1二次侧开关元件和所述第2二次侧开关元件分别配置于使低电压侧的线与所述感应负载接合、断开的位置的低侧开关式。
6.根据权利要求1所述的感应负载的两极性电流控制驱动电路，其特征在于，
所述极性控制用电路为与控制偏差成比例地按照相互反比例的关系对所述第1二次侧电路的第1二次侧开关元件和所述第2二次侧电路的第2二次侧开关元件各自的开度进行控制而进行电流切换的比例切换方式。
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