CN113412575A - 电流控制电路以及输入装置 - Google Patents

Abstract

一种电流控制电路，对供给至电感性负载的驱动电流进行控制，该电流控制电路具有：第一模式，在使驱动电流的供给开始之后，将驱动电流的占空比控制在100％直到驱动电流的电流值达到第一目标电流值；以及第二模式，在驱动电流的电流值达到第一目标电流值之后，将驱动电流的占空比控制在低于100％的规定的占空比直到驱动电流的电流值达到高于第一目标电流值的第二目标电流值。

Description

电流控制电路以及输入装置

技术领域

本发明涉及电流控制电路以及输入装置。

背景技术

在下述专利文献1中公开了如下技术：在具备对流经马达的电流进行接通/断开控制的开关装置和保持开关装置的接通状态的保持电路的马达驱动控制装置中，若感测到接通信号到达极性变化部，则保持开关装置的接通状态，若马达的驱动电流达到目标电流值，则解除开关装置的接通状态的保持，由此能够使马达的电流值维持在规定值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－197669号公报

发明内容

发明所要解决的问题

再者，发明者们发现能够通过限制供给至马达等电感性负载的驱动电流的占空比来抑制驱动电流的占空比高的情况下可能产生的不良(例如，不适声音的产生、占空比不稳定等)。但是，通过限制驱动电流的占空比，电感性负载起动时的加速时间恐怕会增加。例如，在能够通过马达的动作呈现给用户操作感的输入装置中，在马达起动时的加速时间增加了的情况下，马达的动作对用户的操作的响应变得迟钝，恐怕会带给用户违和感。

用于解决问题的方案

一实施方式的电流控制电路是对供给至电感性负载的驱动电流进行控制的电流控制电路，具有：第一模式，在使驱动电流的供给开始之后，将驱动电流的占空比控制在100％直到驱动电流的电流值达到第一目标电流值；以及第二模式，在驱动电流的电流值达到第一目标电流值之后，将驱动电流的占空比控制在低于100％的规定的占空比直到驱动电流的电流值达到高于第一目标电流值的第二目标电流值。

发明效果

根据一实施方式，能够抑制在供给至电感性负载的驱动电流的占空比高的情况下可能产生的不良，并且能够使电感性负载的加速时间缩短。

附图说明

图1为表示本发明的一实施方式的电流控制电路的电路构成的图。

图2为表示本发明的一实施方式的电流控制电路中的各种动作定时的时间图。

图3为表示本发明的一实施例的输入装置的示意构成的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对一实施方式进行说明。

〔电流控制电路100的电路构成〕

图1为表示本发明的一实施方式的电流控制电路100的电路构成的图。图1所示的电流控制电路100是通过对供给至电磁致动器110(“电感性负载”的一个例子)的驱动电流进行控制来对电磁致动器110的驱动进行控制的电路。

如图1所示，电流控制电路100具备：接通信号输出部122、目标值信号输出部124、断开信号输出部126、第一比较部130、第二比较部132、第一开关部140、保持电路150、第二开关部160以及电流检测部170。

接通信号输出部122以一定的间隔输出用于将驱动电流向电磁致动器110的供给切换为接通(ON)的接通信号(暂时地成为Hi电平的脉冲信号)。从接通信号输出部122输出的接通信号被输入至保持电路150。

目标值信号输出部124输出目标值信号，该目标值信号表示与电磁致动器110的驱动电流的目标电流值相应的电压值。从目标值信号输出部124输出的目标值信号作为表示与第二目标电流值相应的电压值的目标值信号被输入至第二比较部132，并且通过电阻R7以及电阻R10被分压，由此，作为表示与第一目标电流值相应的电压值的目标值信号被输入至第一比较部130。以后，将与第一目标电流值相应的电压值表示为“第一目标电压值”，将与第二目标电流值相应的电压值表示为“第二目标电压值”。

断开信号输出部126以一定的间隔输出用于将驱动电流向电磁致动器110的供给切换为断开(OFF)的断开信号(暂时地成为Hi电平的脉冲信号)。从断开信号输出部126输出的断开信号被输入至第二开关部160。

另外，如图2所示，从接通信号输出部122输出的接通信号的间隔与从断开信号输出部126输出的断开信号的间隔是相同间隔。不过，在接通信号的输出定时与断开信号的输出定时之间，以接通期间的比率成为任意的占空比(例如，在本实施方式中设为60％)的方式具有相位差。

电流检测部170对流经电磁致动器110的驱动电流的电流值进行检测。电流检测部170被构成为具有电阻R11。电阻R11的一端连接于MOSFET142的源极端子，电阻R11的另一端接地。即，电阻R11经由MOSFET142与电磁致动器110串联连接。因此，电阻R11的两端子间的电压成为与流经电磁致动器110的驱动电流的电流值相应的电压值。以后，将电阻R11的两端子间的电压表示为“检测电压值”。

第一比较部130通过比较器来实现。第一比较部130的非反相输入端子(+)与电流检测部170所具备的电阻R11连接，并被输入由电流检测部170检测到的检测电压值。第一比较部130的反相输入端子(－)与目标值信号输出部124(具体地讲，与目标值信号输出部124串联连接的电阻R7和电阻R10之间)连接。第一比较部130的反相输入端子(－)被输入从目标值信号输出部124输出的目标值信号(通过电阻R7以及电阻R10而被分压，表示比第二目标电压值低的第一目标电压值的目标值信号)。第一比较部130从输出端子输出从非反相输入端子(+)输入的检测电压值与从反相输入端子(－)输入的目标值信号的比较输出信号(“第一比较输出信号”的一个例子)。具体地讲，在从非反相输入端子(+)输入的检测电压值小于从反相输入端子(－)输入的目标值信号所表示的第一目标电压值的情况下，第一比较部130从输出端子输出Low电平的比较输出信号并将该比较输出信号向第二开关部160供给。另一方面，在从非反相输入端子(+)输入的检测电压值大于从反相输入端子(－)输入的目标值信号所表示的第一目标电压值的情况下，第一比较部130从输出端子输出Hi电平的比较输出信号并将该比较输出信号向第二开关部160供给。另外，对第一目标电压值和检测电压值进行比较实质上与对第一目标电流值和流经电磁致动器110的驱动电流的电流值进行比较是等价的。

第二开关部160连接于保持电路150的输入端，对断开信号向保持电路150的供给进行控制。在本实施方式中，作为第二开关部160，使用将晶体管Q3与电阻R9组合起来而构成的NAND电路。在晶体管Q3的基极端子分别连接有断开信号输出部126、第一比较部130的输出端子以及电阻R9。晶体管Q3的集电极端子连接于保持电路150的输入端。晶体管Q3的发射极端子被接地。第二开关部160从晶体管Q3的集电极端子输出从断开信号输出部126供给的断开信号与从第一比较部130输出的比较输出信号的NAND信号并将该NAND信号向保持电路150供给。即，在从断开信号输出部126输出断开信号并且从第一比较部130输出的比较输出信号为Hi电平时(即，由电流检测部170检测到的检测电压值大于第一目标电压值时)，第二开关部160从晶体管Q3的集电极端子输出Low电平的NAND信号(断开信号)并将该NAND信号向保持电路150供给，在除此以外时，第二开关部160从晶体管Q3的集电极端子输出Hi电平的NAND信号(接通信号)并将该NAND信号向保持电路150供给。从第二开关部160输出的Low电平的NAND信号是用于解除保持电路150的接通状态的保持的信号，是实质上使从断开信号输出部126输出的断开信号有效化的信号。

第二比较部132是由比较器来实现的。第二比较部132的非反相输入端子(+)连接于目标值信号输出部124，并被输入从目标值信号输出部124输出的目标值信号(表示第二目标电压值的目标值信号)。第二比较部132的反相输入端子(－)连接于电流检测部170所具备的电阻R11的一端，并被输入由电流检测部170检测到的检测电压值。第二比较部132从输出端子输出从非反相输入端子(+)输入的目标值信号所表示的第二目标电压值与从反相输入端子(－)输入的检测电压值的比较输出信号(“第二比较输出信号”的一个例子)。具体地讲，在从反相输入端子(－)输入的检测电压值小于从非反相输入端子(+)输入的目标值信号所表示的第二目标电压值的情况下，第二比较部132从输出端子输出Hi电平的比较输出信号(接通信号)并将该比较输出信号向保持电路150供给。另一方面，在从反相输入端子(－)输入的检测电压值大于从非反相输入端子(+)输入的目标值信号所表示的第二目标电压值的情况下，第二比较部132从输出端子输出Low电平的比较输出信号(断开信号)并将该比较输出信号向保持电路150供给。从第二比较部132输出的Low电平的比较输出信号是用于解除保持电路150的接通状态的保持的信号。另外，对第二目标电压值和检测电压值进行比较实质上与对第二目标电流值和流经电磁致动器110的驱动电流的电流值进行比较是等价的。

保持电路150是保持驱动电流向电磁致动器110的供给的接通状态的电路。保持电路150被构成为具备两个晶体管Q1、Q2、四个电阻R2、R3、R4、R6和MOSFET152。保持电路150的输入端分别连接于接通信号输出部122、第二比较部132的输出端子以及第二开关部160的集电极端子。保持电路150的输出端连接于第一开关部140所具有的MOSFET142的栅极端子。

保持电路150若从输入端被供给从接通信号输出部122输出的接通信号，则保持电路150切换为接通状态并保持接通状态。保持电路150在保持接通状态期间对第一开关部140所具有的MOSFET142的栅极端子施加接通电压(栅极阈值电压以上的电压)。

此外，保持电路150若从输入端被供给从第二比较部132输出的Low电平的比较输出信号(断开信号)或从第二开关部160输出的Low电平的NAND信号(断开信号)，则保持电路150解除接通状态的保持，在直到下一次被输入接通信号为止的期间，维持接通状态的保持被解除的状态。保持电路150在处于接通状态的保持被解除的状态期间，对第一开关部140所具有的MOSFET142的栅极端子施加断开电压(小于栅极阈值电压的电压)。

第一开关部140是“开关”的一个例子。第一开关部140连接于电磁致动器110的一端(与连接有电源端子102的端部相反侧的端部)，对驱动电流向电磁致动器110的供给的接通以及断开进行切换。第一开关部140被构成为具有MOSFET142。MOSFET142的栅极端子连接于保持电路150的输出端。MOSFET142的漏极端子连接于电磁致动器110的一端。MOSFET142的源极端子经由电流检测部170被接地。MOSFET142根据从保持电路150施加于栅极端子的电压，在对电磁致动器110供给驱动电流的接通状态与不对电磁致动器110供给驱动电流的断开状态之间进行切换。具体地讲，在从保持电路150对栅极端子施加断开电压期间，第一开关部140成为不对电磁致动器110供给驱动电流的断开状态。此外，在从保持电路150对栅极端子施加接通电压期间，第一开关部140成为对电磁致动器110供给驱动电流的接通状态。

〔电流控制电路100中的动作定时〕

图2为表示本发明的一实施方式的电流控制电路100中的各种动作定时的时间图。

如图2所示，在电流控制电路100中，从接通信号输出部122以一定的间隔输出接通信号。此外，在电流控制电路100中，从断开信号输出部126以一定的间隔输出断开信号。

如图2所示，接通信号的间隔与断开信号的间隔相同。不过，在接通信号的输出定时与断开信号的输出定时之间，以接通期间的比率成为任意的占空比(例如，本实施方式中设为60％)的方式具有相位差。

此外，如图2所示，电流控制电路100设定有第一目标电流值以及第二目标电流值。第一目标电流值被用作用于在起动模式中流经电磁致动器110的驱动电流达到该第一目标电流值时切换为占空比限制模式的阈值。第二目标电流值是高于第一目标电流值的电流值，被用作用于将恒电流控制模式中流经电磁致动器110的驱动电流维持在该第二目标电流值的阈值。

＜起动模式＞

如图2所示，电流控制电路100在开始了驱动电流向电磁致动器110的供给之后，以起动模式(“第一模式”的一个例子)进行动作直到检测电压值达到第一目标电压值。在该起动模式中，电流控制电路100将驱动电流的占空比控制在100％。具体地讲，对于电流控制电路100，在从接通信号输出部122最初输出接通信号的定时(图中定时t1)，保持电路150切换为接通状态，第一开关部140的MOSFET142切换为接通，驱动电流向电磁致动器110的供给开始。由此，电磁致动器110的驱动状态切换为接通。在该起动模式中，从第二比较部132以及第二开关部160均不对保持电路150输入断开信号(即，从断开信号输出部126输出的断开信号不被有效化)，因此，保持电路150保持接通状态。因此，如图2所示，在该起动模式中，电磁致动器110的驱动状态不会被切换为断开，流经电磁致动器110的驱动电流通过电磁致动器110的电感而以一定的上升率线性地上升。与此相伴，在该起动模式中，由电流检测部170检测到的检测电压值以一定的上升率线性地上升。

＜占空比限制模式＞

如图2所示，在检测电压值达到第一目标电压值起至检测电压值达到第二目标电压值为止的期间(图中定时t2～t5)，电流控制电路100以占空比限制模式(“第二模式”的一个例子)进行动作。在该占空比限制模式下，电流控制电路100将驱动电流的占空比控制在低于100％的规定的占空比(例如，60％)。

具体地讲，在占空比限制模式下，在从断开信号输出部126输出了断开信号的定时(图中定时t3)，从第二开关部160向保持电路150供给断开信号，保持电路150切换为接通状态的保持被解除的状态。由此，第一开关部140的MOSFET142切换为断开，驱动电流向电磁致动器110的供给停止。由此，电磁致动器110的驱动电流以一定的下降率线性地下降。

之后，在从接通信号输出部122输出了接通信号的定时(图中定时t4)，该接通信号向保持电路150供给，保持电路150切换为接通状态。由此，第一开关部140的MOSFET142切换为接通，驱动电流向电磁致动器110的供给开始。由此，流经电磁致动器110的驱动电流通过电磁致动器110的电感而以一定的上升率线性地上升。

以下，同样地，在从断开信号输出部126输出了断开信号的定时，驱动电流向电磁致动器110的供给停止，在从接通信号输出部122输出了接通信号的定时，驱动电流向电磁致动器110的供给开始。由此，驱动电流的占空比被控制在规定的占空比。

＜恒电流控制模式＞

如图2所示，在检测电压值达到第二目标电压值以后(图中定时t5～)，电流控制电路100以恒电流控制模式(“第三模式”的一个例子)进行动作。在该恒电流控制模式下，电流控制电路100以流经电磁致动器110的驱动电流以第二目标电流值形成恒定的方式对驱动电流进行恒电流控制。

具体地讲，在恒电流控制模式下，在检测电压值超过了第二目标电压值的定时(图中定时t5)，从第二比较部132向保持电路150供给断开信号，保持电路150切换为接通状态的保持被解除的状态。由此，第一开关部140的MOSFET142切换为断开，驱动电流向电磁致动器110的供给停止。由此，电磁致动器110的驱动电流以一定的下降率线性地下降。

之后，在从接通信号输出部122输出了接通信号的定时(图中定时t6)，该接通信号向保持电路150供给，保持电路150切换为接通状态。由此，第一开关部140的MOSFET142切换为接通，驱动电流向电磁致动器110的供给开始。由此，流经电磁致动器110的驱动电流通过电磁致动器110的电感而以一定的上升率线性地上升。

以下，同样地，在检测电压值超过了第二目标电压值的定时，驱动电流向电磁致动器110的供给停止，在从接通信号输出部122输出了接通信号的定时，驱动电流向电磁致动器110的供给开始。由此，流经电磁致动器110的驱动电流被控制为以第二目标电流值形成恒定。

如以上说明的那样，本实施方式的电流控制电路100具有：第一模式，在使驱动电流向电磁致动器110的供给开始之后，将驱动电流的占空比控制在100％直到驱动电流的电流值达到第一目标电流值；第二模式，在驱动电流的电流值达到第一目标电流值之后，将驱动电流的占空比控制在低于100％的规定的占空比直到驱动电流的电流值达到高于第一目标电流值的第二目标电流值；以及第三模式，在驱动电流的电流值达到第二目标电流值之后，以驱动电流的电流值维持第二目标电流值的方式对驱动电流进行恒电流控制。

由此，本实施方式的电流控制电路100在使驱动电流向电磁致动器110的供给开始之后的第一模式下，能够比较提前地使驱动电流的电流值达到第一目标电流值。

此外，本实施方式的电流控制电路100在直到驱动电流的电流值达到第二目标电流值为止的第二模式下，能够将驱动电流的占空比维持在低于100％的规定的占空比，因此，能够抑制在驱动电流的占空比高的情况下可能产生的不良(例如，不适声音的产生、占空比不稳定等)。

因此，根据本实施方式的电流控制电路100，在第一模式下使驱动电流迅速地达到第一目标电流值之后，在第二模式下将驱动电流的占空比维持在低于100％地规定的占空比，因此，能够抑制在供给至电磁致动器110的驱动电流的占空比高的情况下可能产生的不良，并且能够使电磁致动器110的加速时间缩短。

〔一实施例〕

图3为表示本发明的一实施例的输入装置300的示意构成的图。图3所示的输入装置300是“输入装置”的一个例子。图3所示的输入装置300例如被用于通过旋钮330的旋转操作来控制搭载于车辆的规定的电气设备的规定的功能。

如图3所示，输入装置300具备：壳体310、马达320、旋钮330、位置传感器340以及控制部360。

壳体310是设置在设于车内的面板370(例如，仪表板、控制台盒等)的内部的容器状的部件。

马达320是“电感性负载”的一个例子。马达320设于壳体310的内部。马达320具有驱动轴322。驱动轴322的一端突出至面板370的外部。在驱动轴322的一端设有旋钮330。对于马达320，随着旋钮330的旋转操作，驱动轴322进行旋转，由此，能够使位置传感器340对该旋转操作的操作方向以及操作量进行检测。此外，对于马达320，通过来自控制部360的控制，驱动轴322进行旋转驱动，由此，能够对旋钮330赋予外力。

旋钮330在面板370的外部被固定于驱动轴322的一端，是供用户进行旋转操作的操作体。例如，旋钮330被用作搭载于车辆的电气设备(例如，收音机、汽车导航装置等)的调整钮。

位置传感器340设于壳体310的内部，对旋钮330的操作方向以及操作量(即，驱动轴322的旋转方向以及旋转量)进行感测。作为位置传感器340，例如，可以使用编码器、可变电阻器等。在图3所示的例子中，作为位置传感器340，举例示出了光学式的旋转编码器，该旋转编码器被构成为具备固定于驱动轴322的另一端的编码盘342和设置在壳体310的光遮断器344。位置传感器340向控制部360输出表示检测到的旋钮330的操作方向以及操作量的操作信息。

控制部360控制整个输入装置300。例如，控制部360根据由位置传感器340感测到的操作信息(旋钮330的操作方向以及操作量)，对搭载于车辆的规定的电气设备的规定的功能进行控制。此外，例如，控制部360在满足了规定的条件的情况(例如，进行了由旋钮330实现的规定的操作的情况)下，从电流控制电路362向马达320供给驱动电流，由此，对马达320的驱动轴322进行旋转驱动，从而对旋钮330赋予外力。

对于如此构成的输入装置300，通过进行由旋钮330实现的旋转操作，能够根据由位置传感器340检测的旋钮330的旋转方向以及旋转量来对搭载于车辆的规定的电气设备的规定的功能进行控制。并且，输入装置300在满足了规定的条件时从电流控制电路362向马达320供给驱动电流，由此，能够对马达320的驱动轴322进行旋转驱动，从而对旋钮330赋予外力。例如，输入装置300能够通过对旋钮330赋予外力来对旋钮330赋予操作感、使旋钮330旋转至规定的位置。

此外，对于输入装置300，通过对电流控制电路362使用与图1所示的电流控制电路100相同的构成，能够抑制在供给至马达320的驱动电流的占空比高的情况下可能产生的不良，并且能够使马达320的加速时间缩短。因此，对于输入装置300，例如，在通过马达320的动作对旋钮330赋予操作感的情况下，能够使相对于旋钮330的操作的马达320的动作的响应敏锐，由此能够不带给用户违和感。

以上，对本发明的一实施方式进行了详细记述，但本发明并不限于这些实施方式，在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内，可以进行各种变形或变更。

例如，本发明的电流控制电路不限于能够进行旋转操作的输入装置，只要是能够通过电感性负载的动作对操作体施加外力的输入装置即可，也可以应用于任何输入装置。

此外，本发明的电流控制电路不限于输入装置，只要是具备电感性负载的装置即可，也可以应用于输入装置以外的任何装置。

此外，本发明的电流控制电路不限于对马达的驱动电流进行控制的电流控制电路，也可以应用于对马达以外的电感性负载(例如，螺旋管、变压器、继电器线圈等)的驱动电流进行控制的电流控制电路。

此外，本发明的电流控制电路并不限于具有在实施方式中所说明的电路构成，只要至少具有第一模式以及第二模式即可，也可以具有其他电路构成。

本国际申请主张基于2019年1月28日提出申请的日本国专利申请第2019－012557号的优先权，并将该申请的全部内容援引至本国际申请。

附图标记说明

100 电流控制电路

102 电源端子

110 电磁致动器(电感性负载)

122 接通信号输出部

124 目标值信号输出部

126 断开信号输出部

130 第一比较部

132 第二比较部

140 第一开关部

142 MOSFET

150 保持电路

160 第二开关部

170 电流检测部

300 输入装置

310 壳体

320 马达(电感性负载)

330 旋钮(操作体)

340 位置传感器

360 控制部

Claims (5)

1.一种电流控制电路，对供给至电感性负载的驱动电流进行控制，其特征在于，具有：

第一模式，在上述驱动电流的供给开始之后，将上述驱动电流的占空比控制在100％直到上述驱动电流的电流值达到第一目标电流值为止；以及

第二模式，在上述驱动电流的电流值达到上述第一目标电流值之后，将上述驱动电流的占空比控制在低于100％的规定的占空比直到上述驱动电流的电流值达到高于上述第一目标电流值的第二目标电流值为止。

2.根据权利要求1所述的电流控制电路，其特征在于，具备：

接通信号输出部，以固定的间隔输出接通信号；

开关，对上述驱动电流向上述电感性负载的供给的接通以及断开进行切换；以及

保持电路，保持上述开关的接通状态，

在上述第一模式下，从上述接通信号自上述接通信号输出部输出的定时起，上述保持电路保持上述开关的上述接通状态直到上述驱动电流的电流值达到上述第一目标电流值为止，由此将上述驱动电流的占空比控制在100％。

3.根据权利要求2所述的电流控制电路，其特征在于，还具备：

断开信号输出部，输出与上述接通信号相同间隔并且与上述接通信号具有相位差的断开信号；以及

第一比较部，对上述驱动电流的电流值与上述第一目标电流值进行比较，在上述驱动电流的电流值超过了上述第一目标电流值的情况下，输出用于使上述断开信号输出部所输出的上述断开信号有效化的第一比较输出信号，

在上述第二模式下，上述保持电路在从上述接通信号输出部输出上述接通信号的定时，保持上述开关的上述接通状态，在从上述断开信号输出部输出上述断开信号并且该断开信号被上述第一比较输出信号有效化的定时，解除上述开关的上述接通状态的保持，由此将上述驱动电流的占空比控制在上述规定的占空比。

4.根据权利要求3所述的电流控制电路，其特征在于，

还具有：第三模式，在上述驱动电流的电流值达到上述第二目标电流值之后，以上述驱动电流的电流值维持上述第二目标电流值的方式对上述驱动电流进行恒电流控制，

还具备：第二比较部，对上述驱动电流的电流值与上述第二目标电流值进行比较，在上述驱动电流的电流值超过了上述第二目标电流值的情况下，输出第二比较输出信号，该第二比较输出信号用于解除上述保持电路的上述接通状态的保持，

在上述第三模式下，上述保持电路在从上述第二比较部输出上述第二比较输出信号的定时，解除上述开关的上述接通状态的保持，在从上述断开信号输出部输出上述接通信号的定时，保持上述开关的上述接通状态，由此以上述驱动电流的电流值维持上述第二目标电流值的方式对上述驱动电流进行恒电流控制。

5.一种输入装置，其特征在于，具备：

操作体；

电感性负载，对上述操作体施加外力；以及

权利要求1至4中任一项所述的电流控制电路，对供给至上述电感性负载的驱动电流进行控制。

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