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TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromsteuerungsschaltung und eine Eingabevorrichtung.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Patentdokument 1 offenbart eine Technik für eine Motorantriebssteuerungsvorrichtung mit einem Schalter zum Ein- und Ausschalten eines durch einen Motor fließenden Stroms und einer Halteschaltung zum Halten eines Ein-Zustands des Schalters. Wenn erkannt wird, dass ein Polaritätswechselanteil des Ein-Signals kommt, wird der Schalter im Ein-Zustand gehalten. Wenn der Treiberstrom/Antriebsstrom des Motors einen Zielstromwert erreicht, wird ein Treiberstromwert auf einem vorbestimmten Wert gehalten, indem der Ein-Zustand der Schaltereinrichtung aus dem Halten gelöst wird.
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[Dokumente des Standes der Technik]
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[Patentdokument]
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[Patentdokument 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr.
2006-197669 -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass durch die Begrenzung des Tastverhältnisses des Treiberstroms, i.e. des Antriebsstroms, der der induktiven Last eines Motors oder dergleichen zugeführt wird, ein Fehler unterdrückt werden kann, der bei einem hohen Tastverhältnis des Treiberstroms/Antriebsstroms auftreten kann (z. B. Erzeugung eines störenden Geräuschs, instabiles Tastverhältnis usw.). Durch die Begrenzung des Tastverhältnisses des Treiberstroms kann sich jedoch die Anstiegszeit für das Anfahren der induktiven Last erhöhen. Wenn beispielsweise bei einer Eingabevorrichtung, das dem Benutzer durch den Betrieb eines Motors ein Gefühl der Bedienung vermitteln kann, die Anlaufzeit des Motors zunimmt, verzögert sich die Reaktion des Motorbetriebs auf die Benutzerbedienung, und es ist wahrscheinlich, dass der Benutzer ein Gefühl des Unbehagens empfindet.
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Es ist eine Stromsteuerungsschaltung/ein Stromsteuerkreis zur Steuerung eines Treiberstroms vorgesehen, der einer induktiven Last zugeführt wird. In einem ersten Modus ist die Stromsteuerungsschaltung so konfiguriert, dass sie einen ersten Modus der Steuerung eines Tastverhältnisses des Treiberstroms durchführt, so dass es 100 % beträgt, bis ein Stromwert des Treiberstroms einen ersten Zielstromwert erreicht, nachdem eine Versorgung des Treiberstroms gestartet wurde. In einem zweiten Modus wird das Tastverhältnis des Treiberstroms so gesteuert, dass es ein vorbestimmtes Tastverhältnis unter 100 % ist, bis der Stromwert des Treiberstroms einen zweiten Zielstromwert erreicht, der größer als der erste Zielstromwert ist, nachdem der Stromwert des Treiberstroms den ersten Zielstromwert erreicht hat.
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[Effekte der Erfindung]
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Anstiegszeit der induktiven Last verkürzt werden, während gleichzeitig Ausfälle unterdrückt werden, die möglicherweise auftreten, wenn das Tastverhältnis des der induktiven Last zugeführten Treiberstroms hoch ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Diagramm, das die Schaltungsstruktur einer Stromsteuerungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist ein Zeitdiagramm, das verschiedene Betriebszeitpunkte in der Stromsteuerungsschaltung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 3 ist eine schematische Ansicht einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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[Schaltungsaufbau der Stromsteuerungsschaltung/des Stromregelkreises]
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1 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Schaltungsstruktur einer Stromsteuerungsschaltung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 1 dargestellte Stromsteuerungsschaltung 100 ist eine Schaltung, die den dem elektromagnetischen Aktuator 110 (ein Beispiel für eine „induktive Last“) zugeführten Treiberstrom steuert, um den Antrieb des elektromagnetischen Aktuators 110 zu steuern.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst die Stromsteuerungsschaltung 100 eine Ein-Signal-Ausgabeeinheit 122, eine Sollwertsignal-Ausgabeeinheit/ Zielwertsignal-Ausgabeeinheit 124, eine Aus-Signal-Ausgabeeinheit 126, eine erste Vergleichseinheit 130, eine zweite Vergleichseinheit 132, eine erste Schalteinheit 140, eine Halteschaltung 150, eine zweite Schalteinheit 160 und eine Stromerfassungseinheit 170.
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Die Ein-Signal-Ausgangseinheit 122 gibt ein Ein-Signal (ein Impulssignal, das vorübergehend zum High-Pegel wird) in einem vorbestimmten Intervall aus, um die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 „einzuschalten“. Das Ein-Signal, das von der Ein-Signal-Ausgangseinheit 122 ausgegeben wird, wird in die Halteschaltung 150 eingegeben.
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Die Zielwertsignal-Ausgabeeinheit 124 gibt ein Zielwertsignal/Sollwertsignal aus, das einen Spannungswert darstellt, der dem Zielstromwert des Treiberstroms des elektromagnetischen Aktuators 110 entspricht. Das von der Zielwertsignal-Ausgabeeinheit 124 ausgegebene Zielwertsignal wird in die zweite Vergleichseinheit 132 als ein Zielwertsignal eingegeben, das einen Spannungswert repräsentiert, der dem zweiten Zielstromwert entspricht, und wird durch einen Widerstand R7 und einen Widerstand R10 geteilt, um in die erste Vergleichseinheit 130 als ein Zielwertsignal eingegeben zu werden, das einen Spannungswert repräsentiert, der dem ersten Zielstromwert entspricht. Diese Eigenschaft bezeichnet den Spannungswert, der dem ersten Zielstromwert entspricht, als „einen ersten Zielspannungswert“ und den Spannungswert, der dem zweiten Zielstromwert entspricht, als „einen zweiten Zielspannungswert“.
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Die Off-Signal-Ausgangseinheit 126 gibt in einem vorgegebenen Intervall ein Off-Signal (ein Impulssignal, das vorübergehend den High-Pegel erreicht) aus, um die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 abzuschalten. Das von der Aus-Signal-Ausgangseinheit 126 ausgegebene Aus-Signal wird in die zweite Schalteinheit 160 eingegeben.
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Wie in 2 dargestellt, sind das Intervall des Ein-Signal-Ausgangs von der Ein-Signal-Ausgabeeinheit 122 und das Intervall des Aus-Signal-Ausgangs von der Aus-Signal-Ausgabeeinheit gleich. Allerdings tritt eine Phasendifferenz zwischen dem Ausgabezeitpunkt des Ein-Signals und dem Ausgabezeitpunkt des Aus-Signals auf, so dass das Verhältnis einer Ein-Periode ein Tastverhältnis wie gewünscht hat (z. B. 60 % in dieser Ausführungsform).
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Die Stromerfassungseinheit 170 erfasst den Stromwert des Treiberstroms, der durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließt. Die Stromerfassungseinheit 170 ist so konfiguriert, dass sie einen Widerstand R11 enthält. Der Widerstand R11 ist an einem Ende mit dem Source-Anschluss des MOSFET 142 und am anderen Ende mit der Masse verbunden. Anders ausgedrückt: Der Widerstand R11 ist über den MOSFET 142 in Reihe mit dem elektromagnetischen Aktuator 110 geschaltet. Somit hat die Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands R11 einen Spannungswert, der dem Stromwert des durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließenden Treiberstroms entspricht. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands R11 wird im Folgenden als „erfasster Spannungswert“ bezeichnet.
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Die erste Vergleichseinheit 130 ist durch einen Komparator realisiert. Der nichtinvertierende Eingangsanschluss (+) der ersten Vergleichseinheit 130 ist mit dem Widerstand R11 verbunden, der in der Stromerfassungseinheit 170 enthalten ist, und ein erfasster Spannungswert, der von der Stromerfassungseinheit 170 erfasst wird, wird eingegeben. Der invertierende Eingangsanschluss (-) der ersten Vergleichseinheit 130 ist mit einer Zielwertsignal-Ausgabeeinheit 124 verbunden (insbesondere ist der invertierende Eingangsanschluss (-) der ersten Vergleichseinheit 130 zwischen einem Widerstand R7 und einem Widerstand R10 angeschlossen, die mit der Zielwertsignal-Ausgabeeinheit 124 in Reihe geschaltet sind). Der invertierende Eingangsanschluss (-) der ersten Vergleichseinheit 130 empfängt ein Zielwertsignal, das von der Zielwertsignal-Ausgabeeinheit 124 ausgegeben wird (ein Zielwertsignal, das einen ersten Zielspannungswert darstellt, der niedriger ist als der zweite Zielspannungswert, wenn das Zielwertsignal durch den Widerstand R7 und den Widerstand R10 geteilt wird). Die erste Vergleichseinheit 130 gibt von einer Ausgangsklemme ein Vergleichsausgangssignal (ein Beispiel für ein „erstes Vergleichsausgangssignal“) zwischen einem Erfassungsspannungswert, der von der nichtinvertierenden Eingangsklemme (+) eingegeben wird, und einem Zielwertsignal, das von der invertierenden Eingangsklemme (-) eingegeben wird, aus. Insbesondere, wenn der erfasste Spannungswert, der von der nicht-invertierenden Eingangsklemme (+) eingegeben wird, unter dem ersten Zielspannungswert liegt, der durch das Zielwertsignal angegeben wird, das von der invertierenden Eingangsklemme (-) eingegeben wird, gibt die erste Vergleichseinheit 130 das Niedrigpegel-Vergleichsausgangssignal von der Ausgangsklemme aus und gibt das Niedrigpegel-Vergleichsausgangssignal an die zweite Schalteinheit 160. Andererseits, wenn der erfasste Spannungswert, der von der nicht-invertierenden Eingangsklemme (+) eingegeben wird, größer ist als der erste Zielspannungswert, der durch das Zielwertsignal angegeben wird, das von der invertierenden Eingangsklemme (-) eingegeben wird, gibt die erste Vergleichseinheit 130 das Vergleichsausgangssignal des hohen Pegels von der Ausgangsklemme aus und gibt es an die zweite Schalteinheit 160. Der Vergleich des ersten Zielspannungswertes mit dem erfassten Spannungswert ist im Wesentlichen äquivalent zum Vergleich des ersten Zielstromwertes mit dem Stromwert des durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließenden Treiberstroms.
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Die zweite Schalteinheit 160 ist mit dem eingangsseitigen Ende der Halteschaltung 150 verbunden und steuert die Zufuhr des Aus-Signals zur Halteschaltung 150. In dieser Ausführungsform wird eine NAND-Schaltung, die durch Kombination eines Transistors Q3 und eines Widerstands R9 konfiguriert ist, als zweite Schalteinheit 160 verwendet. Die Off-Signal-Ausgangseinheit 126, der Ausgangsanschluss der ersten Vergleichseinheit 130 und der Widerstand R9 sind jeweils mit dem Basisanschluss des Transistors Q3 verbunden. Der Kollektoranschluss des Transistors Q3 ist mit dem Eingangsanschluss der Halteschaltung 150 verbunden. Der Emitteranschluss des Transistors Q3 ist geerdet. Die zweite Schalteinheit 160 gibt das von der Aus-Signal-Ausgabeeinheit 126 gegebene Off-Signal und das von der ersten Vergleichseinheit 130 ausgegebene NAND-Signal am Kollektoranschluss des Transistors Q3 aus und gibt diese an die Halteschaltung 150. Das heißt, wenn das Aus-Signal von der Aus-Signal-Ausgabeeinheit 126 in Verbindung mit dem von der ersten Vergleichseinheit 130 ausgegebenen VergleichsAusgangssignal auf dem High-Pegel ist (das heißt, wenn der von der Stromerfassungseinheit 170 erfasste Spannungswert größer als der erste Zielspannungswert ist), die zweite Schalteinheit 160 das Low-Pegel-NAND-Signal (das Aus-Signal) von dem Kollektoranschluss des Transistors Q3 an die Halteschaltung 150 ausgibt und das Low-Pegel-NAND-Signal (das Aus-Signal) von dem Kollektoranschluss des Transistors Q3 an die Halteschaltung 150 gibt, und andernfalls das High-Pegel-NAND-Signal (das Ein-Signal) ausgibt und es an die Halteschaltung 150 gibt. Das Low-Pegel-NAND-Signal, das von der zweiten Schalteinheit 160 ausgegeben wird, löst den Zustand der Halteschaltung 150 aus dem Haltezustand und aktiviert effektiv das Aus-Signal, das von der Aus-Signal-Ausgabeeinheit 126 ausgegeben wird.
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Die zweite Vergleichseinheit 132 ist durch einen Komparator realisiert. Der nichtinvertierende Eingangsanschluss (+) der zweiten Vergleichseinheit 132 ist mit der Zielwertsignal-Ausgabeeinheit 124 verbunden, und ein Zielwertsignal (ein Zielwertsignal, das den zweiten Zielspannungswert darstellt), das von der Zielwertsignal-Ausgabeeinheit 124 ausgegeben wird, wird eingegeben. Der invertierende Eingangsanschluss (-) der zweiten Vergleichseinheit 132 ist mit einem Ende eines Widerstands R11 verbunden, der von der Stromerfassungseinheit 170 bereitgestellt wird, und ein erfasster Spannungswert, der von der Stromerfassungseinheit 170 erfasst wird, wird eingegeben. Die zweite Vergleichseinheit 132 gibt an der Ausgangsklemme das Vergleichsausgangssignal (ein Beispiel für das „zweite Vergleichsausgangssignal“) aus, das durch Vergleichen des zweiten Zielspannungswertes, der durch ein Zielwertsignal angezeigt wird, das von der nicht-invertierenden Eingangsklemme (+) eingegeben wird, mit einem erfassten Spannungswert, der von der invertierenden Eingangsklemme (-) eingegeben wird, erhalten wird. Insbesondere, wenn der erfasste Spannungswert, der von der invertierenden Eingangsklemme (-) eingegeben wird, kleiner ist als der zweite Zielspannungswert, der durch das Zielwertsignal angezeigt wird, das von der nicht-invertierenden Eingangsklemme (+) eingegeben wird, gibt die zweite Vergleichseinheit 132 das Hochpegel-Vergleichsausgangssignal (Ein-Signal) von der Ausgangsklemme aus und gibt das Hochpegel-Vergleichsausgangssignal (Ein-Signal) an die Halteschaltung 150. Umgekehrt gibt die zweite Vergleichseinheit 132 das Low-Pegel-Vergleichsausgangssignal (Aus-Signal) von der Ausgangsklemme an die Halteschaltung 150 aus, wenn der erfasste Spannungswert, der von der invertierenden Eingangsklemme (-) eingegeben wird, größer ist als der zweite Zielspannungswert, der durch das Zielwertsignal angezeigt wird, das von der nichtinvertierenden Eingangsklemme (+) eingegeben wird. Das Low-Pegel-Vergleichsausgangssignal, das von der zweiten Vergleichseinheit 132 ausgegeben wird, wird verwendet, um die Halteschaltung 150 vom Halten des Ein-Zustands zu lösen. Übrigens ist der Vergleich des zweiten Zielspannungswertes mit dem erfassten Spannungswert im Wesentlichen äquivalent zum Vergleich des zweiten Zieltromwertes mit dem Stromwert des durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließenden Treiberstroms.
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Die Halteschaltung 150 ist eine Schaltung, die den Ein-Zustand der Versorgung des Treiberstroms für den elektromagnetischen Aktuator 110 hält. Die Halteschaltung 150 ist so konfiguriert, dass sie zwei Transistoren Q1 und Q2, vier Widerstände R2, R3, R4 und R6 und einen MOSFET 152 aufweist. Der Eingangsanschluss der Halteschaltung 150 ist mit dem Ausgangsanschluss der Ein-Signal-Ausgangseinheit 122, dem Ausgangsanschluss der zweiten Vergleichseinheit 132 und dem Kollektoranschluss der zweiten Schaltereinheit 160 verbunden. Der Ausgangsanschluss der Halteschaltung 150 ist mit dem Gate-Anschluss des MOSFET 142 verbunden, der in der ersten Schaltereinheit 140 enthalten ist.
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Die Halteschaltung 150 schaltet in den Ein-Zustand, wenn ein Ein-Signal, das von der Ein-Signal-Ausgangseinheit 122 ausgegeben wird, vom Eingangsanschluss zugeführt wird, und hält den Ein-Zustand. Die Halteschaltung 150 legt eine Ein-Spannung (eine Spannung größer oder gleich der Gate-Schwellenspannung) an den Gate-Anschluss des MOSFET 142 an, der in der ersten Schaltereinheit 140 enthalten ist, während die Halteschaltung eingeschaltet ist.
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Wenn ein Low-Pegel-Vergleichsausgangssignal (das Aus-Signal), das von der zweiten Vergleichseinheit 132 ausgegeben wird, oder ein Low-Pegel-NAND-Signal (das Aus-Signal), das von der zweiten Schalteinheit 160 ausgegeben wird, von der Eingangsklemme zugeführt wird, gibt die Halteschaltung 150 das Halten des Ein-Zustands frei und hält den freigegebenen Ein-Zustand aufrecht, bis das Ein-Zustandssignal eingegeben wird. Die Halteschaltung 150 legt die Aus-Spannung (Spannung unterhalb der Gate-Schwellenspannung) an den Gate-Anschluss des MOSFET 142 der ersten Schalteinheit 140 an, während der Ein-Zustand freigegeben ist.
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Die erste Schalteinheit 140 ist ein Beispiel für einen „Schalter“. Die erste Schalteinheit 140 ist mit einem Ende des elektromagnetischen Aktuators 110 verbunden (das Ende gegenüber dem Ende, an dem der Stromversorgungsanschluss 102 angeschlossen ist) und schaltet die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 ein und aus. Die erste Schalteinheit 140 ist so konfiguriert, dass sie den MOSFET 142 enthält. Der Gate-Anschluss des MOSFET 142 ist mit dem Ausgangsanschluss der Halteschaltung 150 verbunden. Der Drain-Anschluss des MOSFET 142 ist mit einem Ende des elektromagnetischen Aktuators 110 verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFET 142 ist über eine Stromerfassungseinheit 170 geerdet. Der MOSFET 142 schaltet zwischen dem Ein-Zustand, in dem der Treiberstrom dem elektromagnetischen Aktuator 110 zugeführt wird, und dem Aus-Zustand, in dem der Treiberstrom dem elektromagnetischen Aktuator 110 nicht zugeführt wird, abhängig von der an den Gate-Anschluss von der Halteschaltung 150 angelegten Spannung. Insbesondere befindet sich die erste Schalteinheit 140 in einem Aus-Zustand, in dem dem elektromagnetischen Aktuator 110 kein Treiberstrom zugeführt wird, während die Aus-Spannung von der Halteschaltung 150 an den Gate-Anschluss angelegt wird. Die erste Schalteinheit 140 wird eingeschaltet, wenn dem elektromagnetischen Aktuator 110 ein Treiberstrom zugeführt wird, während die Ein-Spannung von der Halteschaltung 150 an den Gate-Anschluss angelegt wird.
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[Betriebszeitpunkt () in der Stromsteuerungsschaltung 100]
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2 ist ein Zeitdiagramm, das verschiedene Betriebszeitpunkte in der Stromsteuerungsschaltung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 2 dargestellt, wird in der Stromsteuerungsschaltung 100 das Ein-Signal von der Ein-Signal-Ausgabeeinheit 122 in einem vorgegebenen Intervall ausgegeben. In der Stromsteuerungsschaltung 100 wird das Aus-Signal von der Aus-Signal-Ausgabeeinheit 126 in dem vorbestimmten Intervall ausgegeben.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Ein-Signal-Abstand der gleiche wie der Aus-SignalAbstand. Das Ausgangs-Timing des Ein-Signals und das Ausgangs-Timing des Aus-Signals haben jedoch eine Phasendifferenz, so dass das Verhältnis der Ein-Periode ein Tastverhältnis nach Wunsch wird (z. B. 60 % in dieser Ausführungsform).
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Wie in 2 dargestellt, werden der erste Zielstromwert und der zweite Zielstromwert in der Stromsteuerungsschaltung 100 eingestellt. Der erste Zielstromwert wird als Schwellenwert für das Umschalten in den Modus der Tastverhältnisbegrenzung verwendet, wenn der durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließende Treiberstrom den ersten Zielstromwert im Startmodus erreicht. Der zweite Zielstromwert ist höher als der erste Zielstromwert und wird als Schwellenwert verwendet, um den durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließenden Treiberstrom im Konstantstrom-Steuerungsmodus auf dem zweiten Zielstromwert zu halten.
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<Anlaufmodus>
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Wie in 2 dargestellt, arbeitet die Stromsteuerungsschaltung 100 nach dem Start der Versorgung des elektromagnetischen Aktuators 110 mit dem Treiberstrom in einem Anlaufmodus (ein Beispiel für einen „ersten Modus“), bis die erfasste Spannung den ersten Zielspannungswert erreicht. In diesem Anlaufmodus steuert die Stromsteuerungsschaltung 100 das Tastverhältnis des Treiberstroms auf 100 %. Insbesondere schaltet in der Stromsteuerschaltung 100 die Halteschaltung 150 zu dem Zeitpunkt (Zeitpunkt t1 in der Zeichnung) in den Ein-Zustand, wenn das Ein-Signal zum ersten Mal von der Ein-Signal-Ausgabeeinheit 122 ausgegeben wird, der MOSFET 142 der ersten Schalteinheit 140 schaltet in den Ein-Zustand, und die Versorgung des elektromagnetischen Aktuators 110 mit Treiberstrom beginnt. Daher wird der Antriebszustand des elektromagnetischen Aktuators 110 eingeschaltet. Da in diesem Startmodus kein Aus-Signal von der zweiten Vergleichseinheit 132 oder dem zweiten Schalter 160 in die Halteschaltung 150 eingegeben wird (d. h., das von der Aus-Signal-Ausgangseinheit 126 ausgegebene Aus-Signal wird nicht aktiviert), bleibt die Halteschaltung 150 eingeschaltet. Dementsprechend steigt, wie in 2 dargestellt, in diesem Anlaufmodus der durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließende Treiberstrom aufgrund der Induktivität des elektromagnetischen Aktuators 110 linear mit einer konstanten Anstiegsrate an, ohne dass der Antriebszustand des elektromagnetischen Aktuators 110 abgeschaltet wird. Dementsprechend steigt in diesem Anlaufmodus der von der Stromerfassungseinheit 170 erfasste Spannungswert linear mit der konstanten Anstiegsrate an.
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<Tastverhältnisbegrenzungsmodus (Duty limit mode)>
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Wie in 2 dargestellt, arbeitet die Stromsteuerungsschaltung 100 während des Zeitraums von dem Zeitpunkt, an dem der erfasste Spannungswert den ersten Zielspannungswert erreicht, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der erfasste Spannungswert den zweiten Zielspannungswert erreicht (Zeitpunkt t2 bis t5 in der Zeichnung), in einem Tastverhältnisbegrenzungsmodus (ein Beispiel für den „zweiten Modus“). In diesem Modus der Tastverhältnisbegrenzung steuert die Stromsteuerungsschaltung 100 das Tastverhältnis des Treiberstroms auf ein vorgegebenes Tastverhältnis (z. B. 60 %), die kleiner als 100 % ist.
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Insbesondere wird in der Betriebsart „Duty Limit“, wenn das Aus-Signal von der Aus-Signal-Ausgabeeinheit 126 ausgegeben wird (Zeitpunkt t3 in der Zeichnung), das Aus-Signal von der zweiten Schalteinheit 160 an die Halteschaltung 150 gegeben, und die Halteschaltung 150 wird in einen Zustand geschaltet, in dem die Halteschaltung 150 vom Halten des Ein-Zustands befreit ist. Daher wird der MOSFET 142 der ersten Schalteinheit 140 ausgeschaltet, und die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 wird gestoppt. Somit nimmt der Treiberstrom des elektromagnetischen Aktuators 110 linear mit einer konstanten Rate ab.
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Danach, wenn das Ein-Signal von der Ein-Signal-Ausgabeeinheit 122 ausgegeben wird (der Zeitpunkt t4 in der Zeichnung), wird das Ein-Signal an die Halteschaltung 150 gegeben und die Halteschaltung 150 schaltet in den Ein-Zustand. Dadurch schaltet der MOSFET 142 der ersten Schalteinheit 140 ein, und die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 beginnt. Dies bewirkt, dass der durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließende Treiberstrom aufgrund der Induktivität des elektromagnetischen Aktuators 110 mit einer konstanten Rate linear ansteigt.
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Danach wird in ähnlicher Weise die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 zu dem Zeitpunkt gestoppt, wenn das Aus-Signal von der Aus-Signal-Ausgabeeinheit 126 ausgegeben wird, und die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 wird zu dem Zeitpunkt gestartet, wenn das Ein-Signal von der Ein-Signal-Ausgabeeinheit 122 ausgegeben wird. Auf diese Weise kann das Tastverhältnis des Treiberstroms so gesteuert werden, dass ein vorgegebenes Tastverhältnis beibehalten wird.
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<Konstantstrom-Steuerungsmodus>
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Wie in 2 dargestellt, arbeitet die Stromsteuerungsschaltung 100 in einem Konstantstrom-Steuerungsmodus (ein Beispiel für einen „dritten Modus“), nachdem die erfasste Spannung den zweiten Zielspannungswert erreicht hat (der Zeitpunkt t5 oder später in der Zeichnung). In diesem Konstantstrom-Steuerungsmodus regelt die Stromregelungsschaltung 100 den Treiberstrom mit einem konstanten Strom, so dass der durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließende Treiberstrom konstant bei dem zweiten Zielstromwert ist.
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Insbesondere wird im Konstantstrom-Steuerungsmodus, wenn der erfasste Spannungswert den zweiten Zielspannungswert überschreitet (ein Zeitpunkt t5 in der Zeichnung), das Aus-Signal von der zweiten Vergleichseinheit 132 an die Halteschaltung 150 gegeben, und die Halteschaltung 150 wird in einen Zustand geschaltet, in dem die Halteschaltung 150 freigegeben ist. Daher wird der MOSFET 142 der ersten Schalteinheit 140 ausgeschaltet, und die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 wird gestoppt. Somit sinkt der Treiberstrom des elektromagnetischen Aktuators 110 linear mit einer konstanten Rate.
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Danach, wenn das Ein-Signal von der Ein-Signal-Ausgabeeinheit 122 ausgegeben wird (zum Zeitpunkt t6 in der Zeichnung), wird das Ein-Signal an die Halteschaltung 150 gegeben und die Halteschaltung 150 wird in den Ein-Zustand geschaltet. Dadurch schaltet der MOSFET 142 der ersten Schalteinheit 140 ein, und die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 beginnt. Dies bewirkt, dass der durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließende Treiberstrom aufgrund der Induktivität des elektromagnetischen Aktuators 110 mit einer konstanten Rate linear ansteigt.
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Danach wird in ähnlicher Weise zu einem Zeitpunkt, zu dem der erfasste Spannungswert den zweiten Zielspannungswert überschreitet, die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 gestoppt, und die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 wird zu einem Zeitpunkt gestartet, zu dem das Ein-Signal von der Ein-Signal-Ausgabeeinheit 122 ausgegeben wird. Dementsprechend wird der Treiberstrom, der durch den elektromagnetischen Aktuator 110 fließt, so gesteuert, dass er konstant bei dem zweiten Zielstromwert liegt.
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Wie oben beschrieben, kann die Stromsteuerungsschaltung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem ersten Modus arbeiten, in dem der Treiberstrom so gesteuert wird, dass er 100 % beträgt, bis der Stromwert des Treiberstroms den ersten Zielstromwert erreicht, nachdem die Zufuhr des Treiberstroms zum elektromagnetischen Aktuator 110 gestartet wurde, in einem zweiten Modus, in dem der Treiberstrom so gesteuert wird, dass er einen vorbestimmten Arbeitswert von weniger als 100% hat, nachdem der Stromwert des Treiberstroms den ersten Zielstromwert erreicht hat, bis der Stromwert des Treiberstroms einen zweiten Zielstromwert erreicht, der höher ist als der erste Zielstromwert, und einem dritten Modus, in dem der Treiberstrom so gesteuert wird, dass er ein konstanter Strom ist, so dass der Stromwert des Treiberstroms den zweiten Zielstromwert erreicht, nachdem der Stromwert des Treiberstroms den zweiten Zielstromwert erreicht hat, um den zweiten Zielstromwert beizubehalten.
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Dementsprechend kann die Stromsteuerungsschaltung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den ersten Zielstromwert des Treiberstroms relativ früh im ersten Modus nach Beginn der Versorgung des elektromagnetischen Aktuators 110 mit dem Treiberstrom erreichen.
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Darüber hinaus kann die Stromsteuerungsschaltung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Tastverhältnis des Treiberstroms in der zweiten Betriebsart auf einem vorgegebenen Tastverhältnis unter 100 % halten, bis der Stromwert des Treiberstroms den zweiten Zielstromwert erreicht, so dass potenzielle Fehler (z. B. Erzeugung eines unangenehmen Geräuschs, instabiles Tastverhältnis usw.), die bei einem hohen Tastverhältnis des Treiberstroms auftreten können, unterdrückt werden können.
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Gemäß der Stromsteuerungsschaltung 100 der vorliegenden Ausführungsform kann die Anstiegszeit des elektromagnetischen Aktuators 110 verkürzt werden, während ein Problem vermieden wird, das auftreten kann, wenn das Tastverhältnis des dem elektromagnetischen Aktuator 110 zugeführten Treiberstroms hoch ist, da der Treiberstrom im ersten Modus schnell den ersten Zielstromwert erreicht und das Tastverhältnis des Treiberstroms im zweiten Modus auf einem vorbestimmten Tastverhältnis unter 100 % gehalten wird.
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[Beispiel 1]
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3 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration der Eingabevorrichtung 300 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die in 3 dargestellte Eingabevorrichtung 300 ist ein Beispiel für eine „Eingabevorrichtung“. Die in 3 dargestellte Eingabevorrichtung 300 wird beispielsweise dazu verwendet, eine vorbestimmte Funktion eines vorbestimmten elektrischen Geräts, das in einem Fahrzeug montiert ist, durch Drehbetätigung eines Drehknopfes 330 zu steuern.
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Wie in 3 dargestellt, umfasst die Eingabevorrichtung 300 ein Gehäuse 310, einen Motor 320, einen Drehknopf 330, einen Positionssensor 340 und eine Steuereinheit 360.
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Das Gehäuse 310 ist ein behälterähnliches Element, das innerhalb einer im Fahrzeug vorgesehenen Platte 370 (z. B. Armaturenbrett, Konsolenbox usw.) montiert ist.
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Der Motor 320 ist ein Beispiel für eine „induktive Last“. Ein Motor 320 ist innerhalb des Gehäuses 310 eingebaut. Der Motor 320 hat eine Antriebswelle 322. Ein Ende der Antriebswelle 322 ragt aus dem Schaltschrank 370 heraus. An einem Ende der Antriebswelle 322 befindet sich ein Drehknopf 330. Der Motor 320 kann den Positionssensor 340 veranlassen, eine Betätigungsrichtung und einen Betätigungsbetrag der Drehbetätigung durch Drehen der Antriebswelle 322 in Übereinstimmung mit einer Drehbetätigung des Drehknopfes 330 zu erfassen. Der Motor 320 kann eine externe Kraft auf den Drehknopf 330 ausüben, indem er die Antriebswelle 322 durch Steuerung von der Steuereinheit 360 in Drehung versetzt.
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Der Drehknopf 330 ist an dem Ende der Antriebswelle 322 befestigt, das sich außerhalb der Platte 370 befindet, und ist ein Bedienkörper, der von einem Benutzer gedreht werden kann. Der Drehknopf 330 wird z. B. als Einstellknopf für ein elektrisches Gerät (z. B. ein Radio, ein Auto-Navigationssystem usw.) verwendet, das an einem Fahrzeug montiert ist.
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Der Positionssensor 340 ist innerhalb des Gehäuses 310 vorgesehen, um die Richtung und den Betrag der Betätigung des Drehknopfes 330 zu erfassen (d. h. die Richtung und den Betrag der Drehung der Antriebswelle 322). Der Positionssensor 340 kann z. B. ein Encoder, ein variabler Widerstand oder ähnliches sein. Im Beispiel von 3 ist ein optischer Drehgeber mit einem Positionssensor 340 als Schnurrad 342 dargestellt, das am anderen Ende einer Antriebswelle 322 befestigt ist, sowie ein Fotounterbrecher 344, der am Gehäuse 310 montiert ist. Der Positionssensor 340 gibt Betriebsinformationen, die die Betriebsrichtung und den Betriebsbetrag des erfassten Drehknopfes 330 darstellen, an die Steuereinheit 360 aus.
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Die Steuereinheit 360 steuert die Eingabevorrichtung 300 als Ganzes. Zum Beispiel steuert die Steuereinheit 360 eine vorbestimmte Funktion eines vorbestimmten elektrischen Geräts, das in einem Fahrzeug montiert ist, in Reaktion auf Betriebsinformationen (Richtung und Betrag der Betätigung des Drehknopfs 330), die vom Positionssensor 340 erfasst werden. Wenn beispielsweise eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist (z. B. wenn eine vorbestimmte Betätigung durch den Drehknopf 330 ausgeführt wird), gibt die Steuereinheit 360 einen Treiberstrom von der Stromsteuerschaltung 362 an den Motor 320, wodurch die Antriebswelle 322 des Motors 320 drehend angetrieben wird und eine externe Kraft auf den Drehknopf 330 ausgeübt wird.
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Die Eingabevorrichtung 300 wird durch den Drehknopf 330 drehbar betätigt, um vorbestimmte Funktionen der vorbestimmten elektrischen Geräte, die am Fahrzeug montiert sind, in Übereinstimmung mit der Drehrichtung und dem Drehbetrag des Drehknopfes 330 zu steuern, die durch den Positionssensor 340 erfasst werden. Wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ist die Eingabevorrichtung 300 in der Lage, die Antriebswelle 322 des Motors 320 zu drehen und eine externe Kraft auf den Drehknopf 330 auszuüben, indem sie den Treiberstrom von der Stromsteuerschaltung 362 an den Motor 320 gibt. Beispielsweise kann die Eingabevorrichtung 300 eine externe Kraft auf den Drehknopf 330 ausüben, um dem Drehknopf 330 eine Betätigungsrichtung zu geben oder um den Drehknopf 330 in eine vorbestimmte Position zu drehen.
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Des Weiteren kann die Eingabevorrichtung 300 die Anstiegszeit des Motors 320 reduzieren, indem sie eine ähnliche Konfiguration wie die in 1 dargestellte Stromsteuerungsschaltung 100 für die Stromsteuerungsschaltung 362 verwendet, während sie gleichzeitig potenzielle Ausfälle unterdrückt, die auftreten können, wenn das Tastverhältnis des dem Motor 320 zugeführten Treiberstroms hoch ist. Aus diesem Grund kann die Eingabevorrichtung 300 die Reaktion des Betriebs des Motors 320 auf die Betätigung des Drehknopfs 330 verbessern, wenn beispielsweise der Betrieb des Motors 320 ein Gefühl der Betätigung des Drehknopfs 330 vermittelt, so dass der Benutzer kein Gefühl der Unbehaglichkeit hat.
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Während eine Ausführungsform der Erfindung oben detailliert beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Modifikationen oder Variationen sind im Rahmen der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, möglich.
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Zum Beispiel ist die Stromsteuerschaltung der vorliegenden Erfindung nicht nur auf eine Eingabevorrichtung anwendbar, das zu einem Drehbetrieb fähig ist, sondern auch auf jede Eingabevorrichtung, das in der Lage ist, eine externe Kraft auf den Bedienkörper durch den Betrieb der induktiven Last aufzubringen.
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Die Stromsteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung ist nicht nur für Eingangsgeräte, sondern auch für jedes andere Gerät als Eingangsgeräte mit induktiver Last anwendbar.
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Die Stromsteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Steuerung des Treiberstroms des Motors beschränkt, sondern ist auch auf die Stromsteuerungsschaltung zur Steuerung des Treiberstroms der induktiven Lasten (z. B. einer Magnetspule, eines Transformators, einer Relaisspule usw.) außer dem Motor anwendbar.
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Die Stromsteuerungsschaltung/der Stromregelkreis der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die in der Ausführungsform beschriebene Schaltungsstruktur beschränkt. Wenn die Schaltung mindestens den ersten Modus und den zweiten Modus aufweist, kann die Stromsteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung auch andere Schaltungsstrukturen aufweisen.
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Diese internationale Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr.
2019-012557 , die am 28. Januar 2019 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Stromsteuerungsschaltung
- 102
- Stromversorgungsterminal
- 110
- Elektromagnetischer Aktuator (induktive Last)
- 122
- Ein-Signal-Ausgabeeinheit
- 124
- Zielwertsignal-Ausgabeeinheit
- 126
- Aus-Signal-Ausgabeeinheit
- 130
- Erste Vergleichseinheit
- 132
- Zweite Vergleichseinheit
- 140
- Erste Schalteinheit
- 142
- MOSFET
- 150
- Halteschaltung
- 160
- Zweite Schalteinheit
- 170
- Strommesseinheit
- 300
- Eingabevorrichtung
- 310
- Gehäuse
- 320
- Motor (induktive Last)
- 330
- Drehknopf (Bedienkörper)
- 340
- Positionssensor
- 360
- Steuergerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006197669 [0003]
- JP 2019012557 [0053]
