JP2020188374A - Solenoid valve drive device - Google Patents

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翔平 藤田
Shohei Fujita
翔平 藤田
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Abstract

To provide a solenoid valve drive device that allows a dead time to be set appropriately and maximizes the loss reduction effect even when the characteristics of a connected solenoid valve varies.SOLUTION: In a solenoid valve drive device 1, a solenoid valve 2 is energized by a control circuit 3 from a discharge MOS 4 at a high voltage VH, and then energized by a constant current MOS 8 so as to hold a current Iinj from a low-voltage power supply VB. After the discharge MOS 4 and the constant current MOS 8 are turned off, a reflux MOS 7 is driven on to perform synchronous rectification. After the reflux MOS7 is turned off, a gate voltage Vgs is monitored by a reflux MOS monitor circuit 3c, and when the gate voltage Vgs drops to an off level by a dead time control unit 3d, the end of the dead time is determined. The dead time after turning off the reflux MOS 7 can be set appropriately regardless of the variation of a component such as the solenoid valve 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電磁弁駆動装置に関する。 The present invention relates to a solenoid valve drive device.

誘導性負荷となる電磁弁を駆動する電磁弁駆動装置では、電磁弁に通電したときに還流電流を流す還流回路構成において損失低減を図るために、MOSトランジスタを用いた同期整流方式を採用するものがある。 A solenoid valve drive device that drives a solenoid valve that serves as an inductive load employs a synchronous rectification method that uses MOS transistors in order to reduce loss in a recirculation circuit configuration that allows a recirculation current to flow when the solenoid valve is energized. There is.

この場合、電磁弁への通電を行うMOSトランジスタと還流用のMOSトランジスタとは同時にオン状態とならないようにするため両者がオフ状態となるデッドタイムを設ける必要がある。デッドタイムの設定では、構成部品の特性ばらつきを想定して安全な動作が確保できるように固定期間によりデッドタイムを設定している。 In this case, it is necessary to provide a dead time during which both the MOS transistor that energizes the solenoid valve and the MOS transistor for reflux are not turned on at the same time. In the dead time setting, the dead time is set by a fixed period so that safe operation can be ensured by assuming variations in the characteristics of the components.

このため、デッドタイムの設定では構成部品の特性ばらつきの程度に依存することになる。このような同期整流方式の構成は電源回路系においても行われているが、電源回路系の回路では、回路の内部にコイルが配置されるので、予めコイルの特性ばらつきが想定可能であるため、デッドタイムはコイルの回路定数に対応して設定可能となる。 Therefore, the dead time setting depends on the degree of variation in the characteristics of the components. Such a synchronous rectification method is also configured in the power supply circuit system, but in the circuit of the power supply circuit system, since the coil is arranged inside the circuit, it is possible to assume the variation in the coil characteristics in advance. The dead time can be set according to the circuit constant of the coil.

しかし、電磁弁制御装置においては、外部に接続される電磁弁の特性に依存するため、対応する電磁弁の特性ばらつきを考慮して長めのデッドタイムが設定されることとなり、このことは、同期整流方式の目的である損失低減効果が大きく得られないという事情がある。 However, in the solenoid valve control device, since it depends on the characteristics of the solenoid valve connected to the outside, a longer dead time is set in consideration of the variation in the characteristics of the corresponding solenoid valve, which is synchronized. There is a circumstance that the loss reduction effect, which is the purpose of the rectification method, cannot be obtained significantly.

特開2013−204442号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-204442 特開2013−251975号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-251975

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、接続される電磁弁の特性ばらつきがある場合でも、デッドタイムの設定を適切に行えるようにして、損失低減効果を増大させることができるようにした電磁弁駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to increase the loss reduction effect by appropriately setting the dead time even when the characteristics of the connected solenoid valve vary. The purpose is to provide a solenoid valve drive device that enables this.

請求項1に記載の電磁弁駆動装置は、直流電源から電磁弁への通電経路に設けられた通電MOSトランジスタ(4、8)と、前記電磁弁の断電後の還流電流を流すための還流MOSトランジスタ(7)と、前記通電MOSトランジスタおよび前記還流MOSトランジスタを駆動制御する制御回路(3)とを備え、前記制御回路は、前記通電MOSトランジスタおよび前記還流MOSトランジスタの少なくとも一方についてオフ後にゲート・ソース間の電圧を検出し、検出された電圧に基づいてオフ状態を判定してデッドタイムの期間を設定する構成である。 The electromagnetic valve driving device according to claim 1 comprises an energizing MOS transistor (4, 8) provided in an energizing path from a DC power supply to the electromagnetic valve, and a recirculation for passing a recirculation current after the electromagnetic valve is cut off. A MOS transistor (7) and a control circuit (3) for driving and controlling the energized MOS transistor and the recirculation MOS transistor are provided, and the control circuit is gated after turning off at least one of the energized MOS transistor and the recirculation MOS transistor. -The configuration is such that the voltage between the sources is detected, the off state is determined based on the detected voltage, and the dead time period is set.

上記構成において、還流MOSトランジスタのオフ後にゲート・ソース間の電圧を検出してデッドタイムを設定する場合には、制御回路は、通電MOSトランジスタをオン駆動して電磁弁に通電した後、オフ後に還流電流が流れるようになると、還流MOSトランジスタをオン駆動して還流電流を流す。制御回路は、還流電流が所定レベルまで低下すると還流MOSトランジスタをオフ駆動し、この後、デッドタイムになると、還流MOSトランジスタのゲート・ソース間電圧がオフレベルまで低下したら、制御回路は、オフ状態を判定してこの時点までをデッドタイムの終了として判定する。制御回路は、通電MOSトランジスタへの通電を行う場合には、デッドタイムが終了した時点でオン駆動させるようになる。 In the above configuration, when the dead time is set by detecting the voltage between the gate and the source after the freewheeling MOS transistor is turned off, the control circuit drives the energized MOS transistor on to energize the electromagnetic valve and then turns it off. When the recirculation current starts to flow, the recirculation MOS transistor is driven on to flow the recirculation current. The control circuit drives the recirculation MOS transistor off when the recirculation current drops to a predetermined level, and then, when the dead time is reached, the control circuit is turned off when the gate-source voltage of the recirculation MOS transistor drops to the off level. Is determined, and the period up to this point is determined as the end of the dead time. When energizing the energized MOS transistor, the control circuit is turned on at the end of the dead time.

このように、制御回路により、還流MOSトランジスタのオフ状態をゲート・ソース間電圧に基づいて判定してデッドタイムを設定するので、固定時間でデッドタイムを設定する場合に比べて、電磁弁を含む構成部品の特性ばらつきがある場合でも適切なデッドタイムを設定することができ、損失低減効果を損なうことなく電磁弁の駆動制御を行うことができる。
さらに、上記構成を採用することで、使用に伴い構成部品の特性変化が生じる場合でも、常に適切なデッドタイムを設定することができる。
In this way, the control circuit determines the off state of the freewheeling MOS transistor based on the gate-source voltage and sets the dead time. Therefore, compared to the case where the dead time is set with a fixed time, the solenoid valve is included. An appropriate dead time can be set even when the characteristics of the components vary, and the drive control of the solenoid valve can be performed without impairing the loss reduction effect.
Further, by adopting the above configuration, it is possible to always set an appropriate dead time even when the characteristics of the components change due to use.

なお、通電MOSトランジスタのオフ後にゲート・ソース間の電圧を検出してデッドタイムを設定する場合についても、還流MOSトランジスタと入れ替えた動作をすることで同様にデッドタイムを設定して上記の効果を得ることができる。 Even when the dead time is set by detecting the voltage between the gate and source after the energized MOS transistor is turned off, the dead time is set in the same manner by replacing the return MOS transistor with the above effect. Obtainable.

第1実施形態を示す電気的構成図Electrical configuration diagram showing the first embodiment タイミングチャートTiming chart 詳細なタイミングチャートDetailed timing chart 第2実施形態を示す電気的構成図Electrical configuration diagram showing the second embodiment 詳細なタイミングチャートDetailed timing chart

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を、車両の内燃機関に燃料噴射を行う電磁弁を制御する電磁弁駆動装置に適用した場合について、図1〜図3を参照して説明する。
(First Embodiment)
Hereinafter, a case where the first embodiment of the present invention is applied to a solenoid valve driving device that controls a solenoid valve that injects fuel into an internal combustion engine of a vehicle will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

電気的構成を示す図1において、電磁弁駆動装置1は、出力端子A、B間に接続される電磁弁2を駆動制御する。電磁弁駆動装置1は、制御回路3により電磁弁2への通電を行う駆動回路部を制御している。電磁弁駆動装置1は、通電動作では最初に電磁弁2に高圧電源VHにより高電圧を印加して所定開度に駆動し、この後、制御回路3により車載バッテリの低圧電源VBにより低電圧をオンオフ制御により印加して電磁弁2に定電流通電することによりオフ時まで所定開度を保持させる。 In FIG. 1 showing an electrical configuration, the solenoid valve driving device 1 drives and controls the solenoid valve 2 connected between the output terminals A and B. The solenoid valve drive device 1 controls a drive circuit unit that energizes the solenoid valve 2 by a control circuit 3. In the energization operation, the solenoid valve drive device 1 first applies a high voltage to the solenoid valve 2 by a high-voltage power supply VH to drive it to a predetermined opening degree, and then uses a control circuit 3 to apply a low voltage to the low-voltage power supply VB of the vehicle-mounted battery. A predetermined opening is maintained until the solenoid valve 2 is turned off by applying a constant current to the solenoid valve 2 by applying it by on / off control.

電磁弁駆動装置1において、電磁弁2の駆動回路は次のように構成される。放電MOSトランジスタ(以下、放電MOSと称する)4は、高圧電源VHと出力端子Aとの間に接続される。出力端子Bとグランドとの間には、気筒MOSトランジスタ(以下、気筒MOSと称する)5と電流検出抵抗6の直列回路が接続される。出力端子Aとグランドとの間には、還流MOSトランジスタ(以下、還流MOSと称する)7が接続される。放電MOS4、気筒MOS5、還流MOS7は、それぞれ寄生ダイオード4a、5a、7aを有している。 In the solenoid valve drive device 1, the drive circuit of the solenoid valve 2 is configured as follows. The discharge MOS transistor (hereinafter referred to as discharge MOS) 4 is connected between the high-voltage power supply VH and the output terminal A. A series circuit of a cylinder MOS transistor (hereinafter referred to as a cylinder MOS) 5 and a current detection resistor 6 is connected between the output terminal B and the ground. A freewheeling MOS transistor (hereinafter referred to as a freewheeling MOS) 7 is connected between the output terminal A and the ground. The discharge MOS4, the cylinder MOS5, and the reflux MOS7 have parasitic diodes 4a, 5a, and 7a, respectively.

通電MOSトランジスタとしての定電流MOSトランジスタ(以下、定電流MOSと称する)8は、逆流防止MOSトランジスタ(以下、逆流防止MOSと称する)9と直列にして低圧電源VBと出力端子Aとの間に接続される。定電流MOS8および逆流防止MOS9は、それぞれ寄生ダイオード8a、9aを有している。なお、逆流防止MOS9は、ソース、ドレインを逆方向に接続することで、寄生ダイオード9aが高圧電源VHからの逆流防止をするように配置されている。 The constant current MOS transistor (hereinafter referred to as constant current MOS) 8 as the energizing MOS transistor is connected in series with the backflow prevention MOS transistor (hereinafter referred to as backflow prevention MOS) 9 between the low voltage power supply VB and the output terminal A. Be connected. The constant current MOS8 and the backflow prevention MOS9 have parasitic diodes 8a and 9a, respectively. The backflow prevention MOS 9 is arranged so that the parasitic diode 9a prevents backflow from the high-voltage power supply VH by connecting the source and drain in the opposite directions.

上記駆動回路の構成においては、放電MOS4、気筒MOS5、還流MOS7、定電流MOS8および逆流防止MOS9をNチャンネル形のMOSFETを用いているが、適宜Pチャンネル形のMOSFETを用いて構成することもできる。 In the above-mentioned configuration of the drive circuit, the discharge MOS4, the cylinder MOS5, the reflux MOS7, the constant current MOS8, and the backflow prevention MOS9 are used as N-channel MOSFETs, but they can also be appropriately configured by using P-channel MOSFETs. ..

制御回路3は、MOS駆動制御部3a、電流検出回路3b、還流MOSモニタ回路3cおよびデッドタイム制御部3dを備えている。MOS駆動制御部3aは、駆動回路の放電MOS4、気筒MOS5、還流MOS7、定電流MOS8および逆流防止MOS9に対して、それぞれ抵抗10、11、12、13、14を介してゲート駆動信号を与えてオンオフの駆動をする。放電MOS4および定電流MOS8のソースは、それぞれコンデンサ15、16を介して制御回路3に接続されている。 The control circuit 3 includes a MOS drive control unit 3a, a current detection circuit 3b, a reflux MOS monitor circuit 3c, and a dead time control unit 3d. The MOS drive control unit 3a gives a gate drive signal to the discharge MOS4, the cylinder MOS5, the reflux MOS7, the constant current MOS8, and the backflow prevention MOS9 of the drive circuit via resistors 10, 11, 12, 13, and 14, respectively. Drive on and off. The sources of the discharge MOS4 and the constant current MOS8 are connected to the control circuit 3 via capacitors 15 and 16, respectively.

電流検出回路3bは、電磁弁2に流れる電流を電流検出抵抗6に発生する電圧降下により検出してMOS駆動制御部3aに出力する。還流MOSモニタ回路3cは、還流MOS7のゲート・ソース間の電圧Vgsをモニタしており、デッドタイム制御部3dにモニタ結果を出力する。 The current detection circuit 3b detects the current flowing through the solenoid valve 2 by the voltage drop generated in the current detection resistor 6 and outputs the current to the MOS drive control unit 3a. The reflux MOS monitor circuit 3c monitors the voltage Vgs between the gate and source of the reflux MOS 7, and outputs the monitor result to the dead time control unit 3d.

デッドタイム制御部3dは、還流MOS7のオフ後のデッドタイムを設定するもので、次に定電流MOS8をオン駆動するまでのデッドタイムを、還流MOSモニタ回路3cから入力される還流MOS7のゲート・ソース間の電圧Vgsレベルから、還流MOS7のオフ状態を判定してデッドタイム終了の検出信号をMOS駆動制御部3aに出力する。 The dead time control unit 3d sets the dead time after the freewheeling MOS7 is turned off, and sets the dead time until the constant current MOS8 is turned on next by the gate of the freewheeling MOS7 input from the freewheeling MOS monitor circuit 3c. From the voltage Vgs level between the sources, the off state of the reflux MOS 7 is determined, and the dead time end detection signal is output to the MOS drive control unit 3a.

次に、上記構成の作用について図2および図3も参照して説明する。
まず、制御回路3により駆動回路部を駆動して電磁弁2に通電を行う制御の概略について図2を参照して説明する。電磁弁駆動装置1は、電磁弁2の駆動指示の信号が与えられると、制御回路3のMOS駆動制御部3aにより、時刻t0で、気筒MOS5をオン駆動させ、続いて放電MOS4および定電流MOS8のゲートに駆動電圧V1およびV2をそれぞれ出力する。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
First, the outline of the control in which the drive circuit unit is driven by the control circuit 3 to energize the solenoid valve 2 will be described with reference to FIG. When the solenoid valve drive instruction signal is given, the solenoid valve drive device 1 drives the cylinder MOS 5 on at time t0 by the MOS drive control unit 3a of the control circuit 3, followed by the discharge MOS 4 and the constant current MOS 8. The drive voltages V1 and V2 are output to the gate of.

このとき、MOS駆動制御部3aは、定電流MOS8に対しては時刻t1までの短時間でオフさせ、放電MOS4については、所定の弁開度に達するまで通電させた後、時刻t2でオフ駆動する。これにより電磁弁2には、高圧電源VHから電流Iinjが電流I1のレベルまで通電される。放電MOS4による電磁弁2への通電が終了すると、電磁弁2の逆起電力により電流Iinjが還流電流となって継続的に流れる。このときの電磁弁2の電流Iinjは、還流MOS7の寄生ダイオード7aから電磁弁2、気筒MOS5を通じてグランド側に流れる。 At this time, the MOS drive control unit 3a turns off the constant current MOS8 in a short time until time t1, energizes the discharge MOS4 until it reaches a predetermined valve opening, and then turns it off at time t2. To do. As a result, the solenoid valve 2 is energized with the current Iinj from the high-voltage power supply VH to the level of the current I1. When the energization of the solenoid valve 2 by the discharge MOS 4 is completed, the back electromotive force of the solenoid valve 2 causes the current Iinj to become a reflux current and continuously flow. The current Iinj of the solenoid valve 2 at this time flows from the parasitic diode 7a of the reflux MOS 7 to the ground side through the solenoid valve 2 and the cylinder MOS 5.

この後、放電MOS4のオフ後、図2中では示していないが、所定のデッドタイムを存した後に、制御回路3のMOS駆動制御部3aにより、還流MOS7がオン駆動される。これにより、電磁弁2の電流Iinjは、電圧降下が小さい還流MOS7を通じて流れるようになる。 After that, after the discharge MOS 4 is turned off, although not shown in FIG. 2, the reflux MOS 7 is driven on by the MOS drive control unit 3a of the control circuit 3 after a predetermined dead time is maintained. As a result, the current Iinj of the solenoid valve 2 flows through the reflux MOS 7 having a small voltage drop.

そして、電磁弁2の電流Iinjレベルが電流I2のレベルまで低下した時刻t3で、制御回路3のMOS駆動制御部3aにより、ローレベルの駆動電圧V3が与えられて還流MOS7がオフされる。還流MOS7のオフ後に、後述するデッドタイムが制御回路3により設定制御され、この後、定電流MOS8および逆流防止MOS9がオン駆動される。定電流MOS8のオン駆動は、電磁弁2bの電流Iinjのレベルが平均的に電流I2を保持するようにオンオフ駆動される。また、逆流防止MOS9は継続的にオン状態に制御される。 Then, at the time t3 when the current Iinj level of the solenoid valve 2 drops to the level of the current I2, the MOS drive control unit 3a of the control circuit 3 applies a low level drive voltage V3 to turn off the reflux MOS 7. After the reflux MOS7 is turned off, the dead time described later is set and controlled by the control circuit 3, and then the constant current MOS8 and the backflow prevention MOS9 are driven on. The on-drive of the constant current MOS8 is driven on and off so that the level of the current Iinj of the solenoid valve 2b holds the current I2 on average. Further, the backflow prevention MOS 9 is continuously controlled to be on.

このとき、定電流MOS8と還流MOS7とは、同時にオン状態とならないように、それぞれデッドタイムを存した後に交互にオンオフ駆動される。そして、この実施形態においては還流MOS7のオフ後において、還流MOSモニタ回路3cおよびデッドタイム制御部3dによりデッドタイムが制御される。 At this time, the constant current MOS8 and the reflux MOS7 are alternately turned on and off after having a dead time so as not to be turned on at the same time. Then, in this embodiment, after the reflux MOS 7 is turned off, the dead time is controlled by the reflux MOS monitor circuit 3c and the dead time control unit 3d.

この後、所定の通電期間が経過すると、制御回路3のMOS駆動制御部3aにより、電磁弁2の電流Iinjをさらに低下させて電流I2のレベルになると、これを保持するように再び定電流MOS8および還流MOS7を、デッドタイムを存して交互にオンオフ駆動するようになる。このようにして、駆動指示による一定期間の通電が終了すると、制御回路3は、時刻t4で定電流MOS8をオフ駆動し、1回の電磁弁2の駆動動作を終了する。 After that, when a predetermined energization period elapses, the MOS drive control unit 3a of the control circuit 3 further lowers the current Iinj of the solenoid valve 2 to reach the level of the current I2, and the constant current MOS8 again holds this. And the reflux MOS7 is driven on and off alternately with a dead time. In this way, when the energization for a certain period of time according to the drive instruction is completed, the control circuit 3 turns off the constant current MOS8 at time t4 and ends one driving operation of the solenoid valve 2.

次に、図3を参照して、上記した還流MOS7のオフ後における制御回路3によるデッドタイムの設定処理について説明する。なお、図3に示す期間Aは、図2中の定電流MOS8により電磁弁2に電流I3のレベルで電磁弁電流Iinjを流している状態で、定電流MOS8がオン状態からオフに移行し、再びオン状態に変化した時点までの期間として時刻txからtyの期間に対応している。 Next, with reference to FIG. 3, the dead time setting process by the control circuit 3 after the reflux MOS 7 is turned off will be described. During the period A shown in FIG. 3, the constant current MOS8 shifts from the on state to the off state while the solenoid valve current Iinj is flowing through the solenoid valve 2 at the level of the current I3 by the constant current MOS8 in FIG. It corresponds to the period from time tx to ty as the period until the time when it changes to the on state again.

図3において、制御回路3は、時刻txの後、時刻tx1で電磁弁2の電流Iinjが所定レベルに達したことにより、定電流MOS8への駆動電圧V2をローレベルにしてオフ動作させる。制御回路3は、この後、予め設定されているデッドタイムTdt0が経過した時刻tx2で還流MOS7にハイレベルの駆動電圧V3を与えてオン駆動する。これにより、還流MOS7のゲート電圧Vgsは図3に示しているように上昇してオン状態になり、電磁弁2の還流による電流Iinjが流れるようになる。 In FIG. 3, the control circuit 3 sets the drive voltage V2 to the constant current MOS8 to a low level and operates off when the current Iinj of the solenoid valve 2 reaches a predetermined level at the time tx1 after the time tx1. After that, the control circuit 3 is driven on by applying a high level drive voltage V3 to the reflux MOS 7 at the time tx2 when the preset dead time Tdt0 has elapsed. As a result, the gate voltage Vgs of the reflux MOS 7 rises as shown in FIG. 3 and is turned on, and the current Iinj due to the reflux of the solenoid valve 2 flows.

制御回路3は、この後、電磁弁2の電流Iinjが時刻tx3で閾値電流値Ithまで低下すると、還流MOS7への駆動電圧V3をローレベルにしてオフさせる。これにより、還流MOS7のゲート・ソース間の電圧Vgsは徐々に低下していく。制御回路3においては、還流MOSモニタ回路3cにより、還流MOS7のゲート・ソース間電圧Vgsをモニタしており、時刻tx4で電圧Vgsが閾値電圧Vth1になると、デッドタイム制御部3dにより、還流MOS7のオフ状態を判定し、デッドタイムTdt1の終了時点とする。 After that, when the current Iinj of the solenoid valve 2 drops to the threshold current value Is at the time tx3, the control circuit 3 lowers the drive voltage V3 to the reflux MOS 7 and turns it off. As a result, the voltage Vgs between the gate and source of the reflux MOS 7 gradually decreases. In the control circuit 3, the gate-source voltage Vgs of the reflux MOS 7 is monitored by the reflux MOS monitor circuit 3c, and when the voltage Vgs reaches the threshold voltage Vth1 at time tx4, the dead time control unit 3d monitors the reflux MOS 7. The off state is determined, and the dead time Tdt1 ends.

制御回路3のMOS駆動制御部3aは、デッドタイム制御部3dからのデッドタイムTdt1の終了時点の検出に応じて、定電流MOS8への駆動電圧V2をハイレベルにしてオン駆動する。 The MOS drive control unit 3a of the control circuit 3 sets the drive voltage V2 to the constant current MOS8 to a high level and drives it on according to the detection of the end time of the dead time Tdt1 from the dead time control unit 3d.

以下、同様に、制御回路3は、定電流MOS8のオフ時では所定のデッドタイムTdt0を存して還流MOS7をオン駆動し、還流MOS7のオフ時では還流MOSモニタ回路3cとデッドタイム制御部3dとにより還流MOS7のオフをゲート電圧Vgsにより判定して定電流MOS8をオン駆動することを繰り返し実施する。 Similarly, similarly, when the constant current MOS8 is off, the control circuit 3 has a predetermined dead time Tdt0 to drive the reflux MOS7 on, and when the reflux MOS7 is off, the reflux MOS monitor circuit 3c and the dead time control unit 3d Therefore, the off of the reflux MOS7 is determined by the gate voltage Vgs, and the constant current MOS8 is driven on repeatedly.

このような本実施形態によれば、還流MOS7のゲート電圧Vgsを還流MOSモニタ回路3cによりモニタし、デッドタイム制御部3dによりデッドタイムの終了時点を判定して定電流MOS8を駆動することができ、常に最適で無駄な時間を省いた短いデッドタイムを設けて同期整流を実施することができる。 According to this embodiment, the gate voltage Vgs of the freewheeling MOS7 can be monitored by the freewheeling MOS monitor circuit 3c, and the dead time control unit 3d can determine the end time point of the dead time and drive the constant current MOS8. Synchronous rectification can be performed by always providing a short dead time that is optimal and eliminates wasted time.

また、これにより、例えば電磁弁駆動装置1の内部温度の変化によって、構成部品の特性が変化したとしても、変化した構成部品の特性に応じた適切なデッドタイムを設定することができ、構成部品の部品ばらつきに対応した最悪値を予めデッドタイムとして設定する従来に比べて、デッドタイムを短縮することができ、同期整流を効果的に実施することで損失低減効果の向上を図ることができる。 Further, as a result, even if the characteristics of the component change due to a change in the internal temperature of the solenoid valve drive device 1, for example, an appropriate dead time can be set according to the changed characteristic of the component, and the component can be set. The dead time can be shortened as compared with the conventional case in which the worst value corresponding to the component variation is set in advance as the dead time, and the loss reduction effect can be improved by effectively performing the synchronous rectification.

また、このように損失低減を図ることにより、電磁弁駆動装置1の発熱を低減することができるので、電磁弁を用いた燃料噴射装置では、多段噴射や短インターバル噴射を実現でき、燃費やエミッションを低減できたり、駆動装置の小型化、熱対策の緩和も期待できるようになる。 Further, by reducing the loss in this way, the heat generation of the solenoid valve drive device 1 can be reduced. Therefore, in the fuel injection device using the solenoid valve, multi-stage injection and short interval injection can be realized, and fuel consumption and emission can be achieved. It will be possible to reduce the amount of fuel consumption, downsize the drive unit, and relax measures against heat.

(第2実施形態)
図4および図5は第2実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、還流MOS7のデッドタイムに加えて、通電MOSトランジスタとしての放電MOS4および定電流MOS8のデッドタイムについてもゲート・ソース間電圧から判定する構成である。
(Second Embodiment)
4 and 5 show the second embodiment, and the parts different from the first embodiment will be described below. In this embodiment, in addition to the dead time of the freewheeling MOS7, the dead time of the discharge MOS4 and the constant current MOS8 as the energizing MOS transistor is also determined from the gate-source voltage.

図4において、電磁弁駆動装置20は、制御回路30の構成として、放電MOSモニタ回路3eおよび定電流MOSモニタ回路3fを更に備えている。放電MOSモニタ回路3eは、放電MOS4のゲート・ソース間の電圧Vgs1をモニタするように設けられ、モニタ結果をデッドタイム制御部3dに出力する。定電流MOSモニタ回路3fは、定電流MOS8のゲート・ソース間の電圧Vgs2をモニタするように設けられ、モニタ結果をデッドタイム制御部3dに出力する。 In FIG. 4, the solenoid valve driving device 20 further includes a discharge MOS monitor circuit 3e and a constant current MOS monitor circuit 3f as a configuration of the control circuit 30. The discharge MOS monitor circuit 3e is provided so as to monitor the voltage Vgs1 between the gate and source of the discharge MOS 4, and outputs the monitor result to the dead time control unit 3d. The constant current MOS monitor circuit 3f is provided so as to monitor the voltage Vgs2 between the gate and source of the constant current MOS8, and outputs the monitor result to the dead time control unit 3d.

この実施形態におけるデッドタイム制御部3dは、還流MOS7のオフ後、定電流MOS8のオン駆動までのデッドタイム設定に加えて、放電MOS4および定電流MOS8のそれぞれのオフ後、還流MOS7のオン駆動までのデッドタイムについても設定する。なお、還流MOS7のオフ後のデッドタイム設定については第1実施形態と同様であるので説明を省略する。 The dead time control unit 3d in this embodiment sets the dead time until the constant current MOS8 is driven on after the freewheeling MOS7 is turned off, and after the discharge MOS4 and the constant current MOS8 are turned off, until the freewheeling MOS7 is driven on. Also set the dead time of. Since the dead time setting after the reflux MOS 7 is turned off is the same as that in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

次に、上記構成の作用について説明する。
制御回路30は、第1実施形態で図2に示したように、時刻t2でMOS制御部3aにより放電MOS4に駆動電圧V1をローレベルにしてオフ駆動すると、放電MOS4がオフ状態になるまでの間、電磁弁2に電流Iinjが流れ続け、放電MOS4のオフ後には電磁弁2の還流電流が還流MOS7の寄生ダイオード7aを通じて流れ用とする状態となる。
Next, the operation of the above configuration will be described.
As shown in FIG. 2 in the first embodiment, when the control circuit 30 is driven off by setting the drive voltage V1 to the discharge MOS 4 at a low level by the MOS control unit 3a at time t2, the discharge MOS 4 is turned off. During that time, the current Iinj continues to flow in the solenoid valve 2, and after the discharge MOS 4 is turned off, the return current of the solenoid valve 2 is in a state of being used for flow through the parasitic diode 7a of the return MOS 7.

放電MOSモニタ回路3eは、放電MOS4のゲート・ソース間電圧Vgs1をモニタしており、デッドタイム制御部3dは、時刻t2以降において、放電MOSモニタ回路3eからの電圧Vgs1のレベルが閾値電圧に達すると放電MOS4のオフ状態を判断してデッドタイムの終期を判定する。MOS制御部3aは、デッドタイム制御部3dからのデッドタイムの終了判定に基づいて、還流MOS7にハイレベルの駆動電圧V3を与えてオン駆動する。これにより、電磁弁2の電流Iinjは、この後、オン動作した抵抗の小さい還流MOS7を還流電流として流れるようになる。 The discharge MOS monitor circuit 3e monitors the gate-source voltage Vgs1 of the discharge MOS4, and the dead time control unit 3d reaches the threshold voltage at the level of the voltage Vgs1 from the discharge MOS monitor circuit 3e after time t2. Then, the off state of the discharge MOS 4 is determined to determine the end of the dead time. The MOS control unit 3a applies a high level drive voltage V3 to the reflux MOS 7 and drives it on based on the dead time end determination from the dead time control unit 3d. As a result, the current Iinj of the solenoid valve 2 then flows as a reflux current through the reflux MOS 7 having a small resistance that is turned on.

この後、電磁弁2の電流Iinjが電流I2のレベルまで低下する時刻t3で、制御回路30は、電流検出回路3bからの電流値の検出結果に基づいてMOS制御部3aにより、還流MOS7にローレベルの駆動電圧V3を与えてオフさせる。この後、定電流MOS8をオン駆動するまでのデッドタイムTdt1は、第1実施形態と同様にして判定し、MOS制御部3aにより定電流MOS8がハイレベルの駆動電圧V2によってオン駆動される。 After that, at time t3 when the current Iinj of the solenoid valve 2 drops to the level of the current I2, the control circuit 30 is lowered to the freewheeling MOS7 by the MOS control unit 3a based on the detection result of the current value from the current detection circuit 3b. A level drive voltage V3 is applied to turn it off. After that, the dead time Tdt1 until the constant current MOS8 is driven on is determined in the same manner as in the first embodiment, and the constant current MOS8 is driven on by the high level drive voltage V2 by the MOS control unit 3a.

以下、制御回路30は、同様にして還流MOS7と定電流MOS8を交互にオンオフ駆動制御を実施するが、定電流MOS8をオフ駆動した後のデッドタイムの設定について図5を参照して説明する。なお、図5に示す期間Aは、図2中で示した定電流MOS8がオン状態からオフに移行し、再びオン状態に変化した時点までの期間で、時刻txからtyの期間を想定している。 Hereinafter, the control circuit 30 similarly performs on / off drive control of the reflux MOS7 and the constant current MOS8 alternately, and the setting of the dead time after the constant current MOS8 is off-driven will be described with reference to FIG. The period A shown in FIG. 5 is a period from the time tx to ty, which is the period from the time tx to the time when the constant current MOS8 shown in FIG. 2 shifts from the on state to the off state and then changes to the on state again. There is.

図5において、制御回路30は、時刻txの後、時刻tx1で電流検出回路3cからの検出信号で電磁弁2の電流Iinjが所定の電流値Ith2に達したことにより、MOS制御部3aにより定電流MOS8にローレベルの駆動電圧V2を与えてオフ駆動する。制御回路30においては、定電流MOSモニタ回路3fにより定電流MOS8のゲート・ソース間電圧Vgs2をモニタしており、時刻txaで電圧Vgs2が閾値電圧Vth2まで低下すると、デッドタイム制御部3dにより、定電流MOS8のオフ状態を判定し、デッドタイムTdt2の終了時点とする。 In FIG. 5, the control circuit 30 is determined by the MOS control unit 3a when the current Iinj of the solenoid valve 2 reaches a predetermined current value Is2 by the detection signal from the current detection circuit 3c at the time tx1 after the time tx1. A low-level drive voltage V2 is applied to the current MOS8 to drive it off. In the control circuit 30, the constant current MOS monitor circuit 3f monitors the gate-source voltage Vgs2 of the constant current MOS8, and when the voltage Vgs2 drops to the threshold voltage Vth2 at time txa, the dead time control unit 3d determines it. The off state of the current MOS 8 is determined, and the dead time Tdt2 ends.

制御回路30のMOS駆動制御部3aは、デッドタイム制御部3dからのデッドタイムTdt2の終了時点の検出に応じて、還流MOS7への駆動電圧V3をハイレベルにしてオン駆動する。還流MOS7のゲート電圧Vgsは図5に示しているように上昇してオン状態になり、電磁弁2の還流による電流Iinjが抵抗の小さい還流MOS4に流れるようになる。 The MOS drive control unit 3a of the control circuit 30 sets the drive voltage V3 to the reflux MOS 7 to a high level and drives it on according to the detection of the end time of the dead time Tdt2 from the dead time control unit 3d. As shown in FIG. 5, the gate voltage Vgs of the recirculation MOS 7 rises and is turned on, and the current Iinj due to the recirculation of the solenoid valve 2 flows to the recirculation MOS 4 having a small resistance.

制御回路30は、この後、電磁弁電流Iinjが時刻tx3で閾値電流値Ith1まで低下すると、還流MOS7への駆動電圧V3をローレベルにしてオフさせる。これにより、還流MOS7のゲート・ソース間の電圧Vgsは徐々に低下する。制御回路30においては、還流MOSモニタ回路3cにより還流MOS7のゲート・ソース間電圧Vgsが時刻tx4で閾値電圧Vth1になると、デッドタイム制御部3dにより、還流MOS7のオフ状態を判定し、デッドタイムTdt1の終了時点とする。 After that, when the solenoid valve current Iinj drops to the threshold current value Is1 at time tx3, the control circuit 30 lowers the drive voltage V3 to the reflux MOS 7 and turns it off. As a result, the voltage Vgs between the gate and source of the reflux MOS 7 gradually decreases. In the control circuit 30, when the gate-source voltage Vgs of the reflux MOS 7 reaches the threshold voltage Vth1 at time tx4 by the reflux MOS monitor circuit 3c, the dead time control unit 3d determines the off state of the reflux MOS 7 and the dead time Tdt1. It is the end point of.

制御回路30のMOS駆動制御部3aは、デッドタイム制御部3dからのデッドタイムTdt1の終了時点の検出に応じて、時刻tx4で、定電流MOS8への駆動電圧V2をハイレベルにしてオン駆動する。 The MOS drive control unit 3a of the control circuit 30 sets the drive voltage V2 to the constant current MOS8 to a high level and drives it on at time tx4 in response to the detection of the end time of the dead time Tdt1 from the dead time control unit 3d. ..

以下、同様に、制御回路30は、定電流MOS8のオフ時では、定電流MOSモニタ回路3fとデッドタイム制御部3dとにより定電流MOS8のオフをゲート電圧Vgs2により判定してデッドタイムTdt2の終期を検出し、還流MOS7をオン駆動する。また、制御回路30は、還流MOS7のオフ時では還流MOSモニタ回路3cとデッドタイム制御部3dとにより還流MOS7のオフをゲート電圧Vgsにより判定してデッドタイムTdt1の終期を検出し、定電流MOS8をオン駆動することを繰り返し実施する。 Similarly, similarly, when the constant current MOS8 is off, the control circuit 30 determines that the constant current MOS8 is off by the gate voltage Vgs2 by the constant current MOS monitor circuit 3f and the dead time control unit 3d, and the end of the dead time Tdt2. Is detected, and the reflux MOS 7 is driven on. Further, when the freewheeling MOS7 is off, the control circuit 30 determines that the freewheeling MOS7 is off by the gate voltage Vgs by the freewheeling MOS monitor circuit 3c and the dead time control unit 3d, detects the end of the dead time Tdt1, and detects the end of the dead time Tdt1. Is repeatedly driven on.

このような第2実施形態では、放電MOSモニタ回路3e、定電流MOSモニタ回路3fを新たに設け、放電MOS4および定電流MOS8のオフ時にもデッドタイムをそれぞれのゲート電圧Vgs1、Vgs2から判定する構成とした。これにより、第1実施形態の効果に加えて、さらにデッドタイムの設定を放電MOS4および定電流MOS8のオフ時にも拡張して適切なタイミングで還流MOS7をオン駆動させることができ、さらに損失低減効果の向上を図ることができる。 In such a second embodiment, the discharge MOS monitor circuit 3e and the constant current MOS monitor circuit 3f are newly provided, and the dead time is determined from the respective gate voltages Vgs1 and Vgs2 even when the discharge MOS4 and the constant current MOS8 are off. And said. As a result, in addition to the effect of the first embodiment, the dead time setting can be further extended even when the discharge MOS4 and the constant current MOS8 are off, and the reflux MOS7 can be driven on at an appropriate timing, further reducing the loss. Can be improved.

(他の実施形態)
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, the present invention can be modified or extended as follows.

なお、第1実施形態では、還流MOS7のオフ後のデッドタイムTdt1をゲート電圧Vgsにより設定するものとし、第2実施形態では、加えて放電MOS4および定電流MOS8のオフ後のデッドタイムもゲート電圧Vg1、Vg2により設定するものとしたが、これに限らず、次のように選択的に設けることもできる。 In the first embodiment, the dead time Tdt1 after the freewheeling MOS7 is turned off is set by the gate voltage Vgs, and in the second embodiment, the dead time after the discharge MOS4 and the constant current MOS8 are turned off is also the gate voltage. Although it is set according to Vg1 and Vg2, the setting is not limited to this, and it can be selectively provided as follows.

すなわち、第1実施形態の構成に加えて、定電流MOS8のオフ後のデッドタイムをゲート電圧Vgs2により設定するもの、あるいは、第1実施形態の構成に加えて、放電MOS4のデッドタイムをゲート電圧Vgs1により設定するものなどの構成を採用することもできる。 That is, in addition to the configuration of the first embodiment, the dead time after the constant current MOS8 is turned off is set by the gate voltage Vgs2, or in addition to the configuration of the first embodiment, the dead time of the discharge MOS4 is set to the gate voltage. It is also possible to adopt a configuration such as that set by Vgs1.

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described in accordance with the examples, it is understood that the present disclosure is not limited to the examples and structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within an equal range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are also within the scope of the present disclosure.

図面中、1、20は電磁弁駆動装置、2は電磁弁、3、30は制御回路、3aはMOS制御部、3bは電流検出回路、3cは還流MOSモニタ回路、3dはデッドタイム制御部、3eは放電MOSモニタ回路、3fは定電流MOSモニタ回路、4は放電MOSトランジスタ(通電MOSトランジスタ)、6は電流検出抵抗、7は還流MOSトランジスタ、8は定電流MOSトランジスタ(通電MOSトランジスタ)、9は逆流防止MOSトランジスタである。 In the drawings, 1 and 20 are electromagnetic valve drive devices, 2 are electromagnetic valves, 3 and 30 are control circuits, 3a is a MOS control unit, 3b is a current detection circuit, 3c is a return MOS monitor circuit, and 3d is a dead time control unit. 3e is a discharge MOS monitor circuit, 3f is a constant current MOS monitor circuit, 4 is a discharge MOS transistor (energized MOS transistor), 6 is a current detection resistor, 7 is a freewheeling MOS transistor, and 8 is a constant current MOS transistor (energized MOS transistor). Reference numeral 9 denotes a backflow prevention MOS transistor.

Claims (3)

直流電源から電磁弁への通電経路に設けられた通電MOSトランジスタ(4、8)と、
前記電磁弁の断電後の還流電流を流すための還流MOSトランジスタ(7)と、
前記通電MOSトランジスタおよび前記還流MOSトランジスタを駆動制御する制御回路(3、30)とを備え、
前記制御回路は、少なくとも前記還流MOSトランジスタについてオフ後にゲート・ソース間の電圧を検出し、検出された電圧に基づいてオフ状態を判定してデッドタイムを設定する電磁弁駆動装置。
Energizing MOS transistors (4, 8) provided in the energizing path from the DC power supply to the solenoid valve,
A reflux MOS transistor (7) for passing a reflux current after the solenoid valve is cut off, and
A control circuit (3, 30) for driving and controlling the energized MOS transistor and the freewheeling MOS transistor is provided.
The control circuit is an electromagnetic valve drive device that detects a voltage between a gate and a source after turning off at least the freewheeling MOS transistor, determines an off state based on the detected voltage, and sets a dead time.
前記制御回路(3)は、前記還流MOSトランジスタのオフ時のゲート・ソース間電圧が所定レベル以下になる時点までを前記デッドタイムとして設定し、前記通電MOSトランジスタ(8)をオン駆動させる請求項1に記載の電磁弁駆動装置。 The control circuit (3) claims that the dead time is set until the gate-source voltage when the freewheeling MOS transistor is turned off becomes equal to or lower than a predetermined level, and the energized MOS transistor (8) is driven on. The solenoid valve driving device according to 1. 前記制御回路(30)は、前記通電MOSトランジスタのオフ時のゲート・ソース間電圧が所定レベル以下になる時点までを前記デッドタイムとして設定し、前記還流MOSトランジスタをオン駆動させる請求項1または2に記載の電磁弁駆動装置。 The control circuit (30) sets the dead time until the time when the gate-source voltage when the energized MOS transistor is off becomes equal to or lower than a predetermined level, and drives the freewheeling MOS transistor on according to claim 1 or 2. The solenoid valve drive device described in.
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