JP2022545484A

JP2022545484A - コイル駆動装置

Info

Publication number: JP2022545484A
Application number: JP2022511378A
Authority: JP
Inventors: ジョングクソン; ウジンジョ; ジェヒョンコ
Original assignee: LS Electric Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2040-04-28
Also published as: EP4024416A4; CN114342034A; CN114342034B; KR102154635B1; US11791081B2; WO2021040184A1; EP4024416A1; JP7252412B2; US20220293322A1

Abstract

本発明は、入力電圧を検知する入力電圧検知部と、コイルに駆動電流を供給するためにスイッチング動作するスイッチ部と、前記スイッチ部のスイッチング動作のためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力するＰＷＭ回路部と、前記ＰＷＭ信号が調節されるようにインピーダンス値を変化させ、前記駆動電流を制限するインピーダンス調節部と、前記入力電圧に基づいて前記インピーダンス調節部が前記インピーダンス値を変化させるようにし、前記ＰＷＭ信号のデューティ比（Duty Ratio）及び周波数のうち少なくとも１つを調節する制御部とを含むコイル駆動装置を提供し、入力電圧を検知する入力電圧検知部と、コイルに駆動電流を供給するためにスイッチング動作するスイッチ部と、前記スイッチ部のスイッチング動作のためのＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路部と、前記ＰＷＭ信号が調節されるようにインピーダンス値を調節し、前記駆動電流を制限するインピーダンス調節部と、前記入力電圧に基づいて、前記ＰＷＭ信号のデューティ比及び周波数のうち少なくとも１つが調節されるように、前記インピーダンス値を変化させて前記インピーダンス調節部を制御する制御部とを含む電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置を提供する。

Description

本発明は、コイル駆動装置に関し、より詳細には、広い電圧範囲で一定の突入電流と保持電流を容易に供給することができるコイル駆動装置に関する。

電磁接触器（Magnetic Contactor, 以下「ＭＣ」という）及びリレー（Relay）は、内部のコイルがアクチュエータ（actuator）として働き、コイルに電流が流れるとスイッチが動作して通電させる役割を果たす。

ここで、ＭＣは、外部の信号に応じて負荷電流をオン・オフする機器であり、電磁石の原理を用いたものである。

コイルが巻回されている固定コア（core）と、前記固定コアの磁力により動作する可動コアとからなる。電源がオンになると固定コアにより磁力が発生し、その磁力により可動コアが固定コアに引き付けられ、実質的に接触するように所定の接点が当接する。電源がオフになると磁力がなくなり、前記可動コアに取り付けられた復元用スプリングにより前記接点が離間する。

固定コアと可動コアが離間している初期状態においては、電源をオンにして初期可動時間の間、復元用スプリングの作用力とは逆方向に前記可動コアを引き寄せるために、大きな磁力が必要である。また、前記固定コアと可動コアが当接した後、すなわち接点が接触した後は、小さな磁力でもその状態が続けて維持される。

磁力は、コイルに流れる電流に比例する力を有する。入力電圧が変動しても、コイル電流の大きさが一定に保持されれば、磁力も一定に保持される。よって、電磁接触器の動作特性を一定に保持するためには、電流の大きさが一定になるように制御しなければならない。また、接点が離間したときと、接点が当接したときでは、必要とする磁力が異なるので、効率的な制御のためには、これらを区分して電流制御を行わなければならない。

このような電流制御のために、コイル電流の検出によるパルス幅変調（Pulse Width Modulation, 以下「ＰＷＭ」という）制御方式が用いられる。ＰＷＭ制御においては、電流の設定値と検出値を比較して、電流スイッチング素子のオン・オフ時間を調整（パルス幅調整）する。オン時間が長いほど、スイッチング素子を介してより多くの電流が流れ、オフ時間が長いほど、それとは逆に電流が少なくなる。

一般に、ＰＷＭ制御方式によるＰＷＭ回路においては、パルス幅を調節するために、電力用半導体素子（Power Transistor）をスイッチングすることによりコイルに流れる電流量を調節する。

また、コイル電流を監視するための電流センサ（抵抗など）、フィードバック（Feedback）回路、フォトカプラなどが必要である。

ＭＣ及びリレーは、コイル駆動のための高い突入電流を必要とし、駆動後は、コイル内部の可動接触子（Moving Contactor）又は可動コア（Moving Core）が通電を保持するように、突入時の電流より低い保持電流への変動を必要とする。また、通電を保持しているときは高い電流が求められないので、電流を低くしてコイルの温度を低下させなければならない。

近年、入力電圧が低い又は高い電圧領域において、ＰＷＭ回路はパルス幅の最大デューティ比（Duty Ratio）に制限があるので、低い電圧領域における、必要な駆動電流が制限され、コイルに十分な電流を供給することができないという問題と、高い電圧領域における、電流増加による消費電力増加、発熱及びコイルの寿命の問題を解決するための研究が進められている。

本発明は、広い電圧範囲で一定の突入電流と保持電流を容易に供給することができるコイル駆動装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、一定の突入電流と保持電流を供給すると共に、温度変化に鈍感であり、コイルの温度上昇に対して高い信頼性が保障されるコイル駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、これらの目的に限定されるものではなく、言及していない本発明の他の目的及び利点は、以下の説明により理解され、本発明の実施形態によりさらに明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び利点は、請求の範囲に示す手段及びその組み合わせにより実現可能であることが容易に理解されるであろう。

本発明によるコイル駆動装置は、入力電圧を検知する入力電圧検知部と、コイルに駆動電流を供給するためにスイッチング動作するスイッチ部と、前記スイッチ部のスイッチング動作のためのＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路部と、前記ＰＷＭ信号が調節されるようにインピーダンス値を変化させ、前記駆動電流を制限するインピーダンス調節部と、前記入力電圧に基づいて前記インピーダンス調節部が前記インピーダンス値を変化させるようにし、前記ＰＷＭ信号のデューティ比及び周波数のうち少なくとも１つを調節する制御部とを含むようにしてもよい。

前記駆動電流は、前記コイルに含まれる可動接触子又は可動コアの初期駆動のための突入電流、及び前記可動接触子又は前記可動コアの接触を保持する保持電流の少なくとも１つを含むようにしてもよい。

前記ＰＷＭ回路部は、前記突入電流を供給するための第１ＰＷＭ信号、及び前記保持電流を供給するための第２ＰＷＭ信号の少なくとも１つを含む前記ＰＷＭ信号を出力するようにしてもよい。

前記インピーダンス調節部は、第１インピーダンス値を有する第１インピーダンス部と、前記第１インピーダンス値より小さい第２インピーダンス値を有する第２インピーダンス部と、前記第１及び第２インピーダンス部により変更された前記第１ＰＷＭ信号を前記スイッチ素子に供給し、その後時間遅延させた前記第２ＰＷＭ信号を供給する時間遅延部とを含むようにしてもよい。

前記第１及び第２インピーダンス部は、互いに並列接続され、前記第１インピーダンス部は、前記第１インピーダンス値を有する第１抵抗と、前記第１抵抗に接続された第１スイッチとを含み、前記第２インピーダンス部は、前記第２インピーダンス値を有する第２抵抗と、前記第２抵抗に接続された第２スイッチとを含むようにしてもよい。

前記第１及び第２インピーダンス部は、前記制御部の制御により前記第１及び第２スイッチがスイッチング動作し、前記第１及び第２インピーダンス値に応じて前記インピーダンス値を変化させ、前記ＰＷＭ信号のデューティ比及び周波数のうち少なくとも１つを調節するようにしてもよい。

前記制御部は、前記入力電圧が所定の第１、第２及び第３電圧範囲のいずれに属するかを判断する判断部と、前記判断部の判断結果に応じて前記第１及び第２インピーダンス部並びに前記時間遅延部を制御する駆動制御部とを含むようにしてもよい。

前記駆動制御部は、前記入力電圧が前記第１電圧範囲に属すると判断すると、前記突入電流の供給のための前記第１ＰＷＭ信号がハイ（high）レベルに維持されるように、前記第１及び第２スイッチをスイッチターンオフ動作させ、前記インピーダンス値が高インピーダンスを維持するようにし、前記第１ＰＷＭ信号の供給後に前記時間遅延部を制御して時間遅延させ、次いで前記保持電流の供給のための前記第２ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第２スイッチをスイッチターンオン動作させるようにしてもよい。

前記駆動制御部は、前記入力電圧が前記第２電圧範囲に属すると判断すると、前記突入電流の供給のための前記第１ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第１スイッチをスイッチターンオフ動作させると共に、前記第２スイッチをスイッチターンオン動作させ、前記インピーダンス値が前記第２インピーダンス値により中インピーダンスを維持するようにし、前記第１ＰＷＭ信号の供給後に前記時間遅延部を制御して時間遅延させ、次いで前記保持電流の供給のための前記第２ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第２スイッチをスイッチターンオン動作させるようにしてもよい。

前記駆動制御部は、前記入力電圧が前記第３電圧範囲に属すると判断すると、前記突入電流の供給のための前記第１ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第１スイッチをスイッチターンオフ動作させると共に、前記第２スイッチをスイッチターンオン動作させ、前記インピーダンス値が前記第２インピーダンス値により中インピーダンスを維持するようにし、前記第１ＰＷＭ信号の供給後に前記時間遅延部を制御して時間遅延させ、次いで前記保持電流の供給のための前記第２ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第１及び第２スイッチをスイッチターンオン動作させ、前記インピーダンス値を前記第１及び第２インピーダンス値により低インピーダンスに変化させるようにしてもよい。

前記駆動制御部は、前記入力電圧が前記第１電圧範囲から前記第３電圧範囲になるほど、前記第１及び第２ＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなり、周波数のレベルが低くなるように制御するようにしてもよい。

また、本発明によるコイル駆動装置は、交流電圧を直流タイプに整流した前記入力電圧を出力する整流部をさらに含むようにしてもよい。

前記入力電圧検知部は、前記入力電圧を検知する電圧センサを含むようにしてもよい。

前記スイッチ部は、前記インピーダンス調節部により変更された前記ＰＷＭ信号によりスイッチングターンオン及びターンオフ動作をするようにしてもよい。

前記インピーダンス調節部は、複数のインピーダンス部と、前記複数のインピーダンス部により変更された前記ＰＷＭ信号を時間遅延させる時間遅延部とを含み、前記複数のインピーダンス部は、異なるインピーダンス値を有するようにしてもよい。

本発明によるコイル駆動装置は、広い電圧範囲で安定して突入電流及び保持電流を供給することができるので、製品の信頼性を確保することができるという利点がある。

また、本発明によるコイル駆動装置は、入力された電圧に応じてＰＷＭ回路に入力されたパルス幅又は周波数を変更し、安定した突入電流及び保持電流を供給することができるので、低い電圧での動作、並びに高い電圧でのコイルのストレス、寿命延長及び発熱の問題を解決できるという利点がある。

さらに、本発明によるコイル駆動装置は、交流電圧の場合に直流に整流する整流用コンデンサが小さいコンデンサ、すなわちリップルが多い整流回路でも動作するように考案されているので、小型化及びコスト低減が可能である。

さらに、本発明によるコイル駆動装置は、従来技術において必要とされる、コイル電流を監視するための電流センサ（抵抗など）、フィードバック回路、フォトカプラなどが必要とされないので、製品の単純化及び小型化が可能である。

これらの効果と共に、本発明の具体的な効果については、発明を実施するための具体的な事項について説明する際に詳述する。

本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置の制御構成を示す制御ブロック図である。本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置を示す回路図である。本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置の第１実施形態を示す動作回路図である。図３の動作回路図における、ＰＷＭ信号、及びスイッチ部に入力されるＰＷＭ信号を示す図である。本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置の第２実施形態を示す動作回路図である。図５の動作回路図における、ＰＷＭ信号、及びスイッチ部に入力されるＰＷＭ信号を示す図である。本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置の第３実施形態を示す動作回路図である。図７の動作回路図における、ＰＷＭ信号、及びスイッチ部に入力されるＰＷＭ信号を示す図である。

以下の説明においては、本発明の実施形態を理解する上で必要な部分のみ説明し、本発明の要旨を不明にする恐れのあるそれ以外の部分についての説明は省略する。

以下で説明する本明細書及び請求の範囲に用いられる用語や単語は、通常の又は辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適宜定義できるという原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味及び概念で解釈すべきである。よって、本明細書に記載する実施形態や図面に示す構成は本発明の好ましい実施形態にすぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本発明の出願時点でこれらを代替する様々な均等物や変形例があり得ることを理解すべきである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態をより詳細に説明する。

図１は本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置の制御構成を示す制御ブロック図であり、図２は本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置を示す回路図である。

図１及び図２に示すように、電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置１００は、入力電圧検知部１１０と、ＰＷＭ回路部１２０と、インピーダンス調節部１３０と、スイッチ部１４０と、制御部１５０とを含む。

入力電圧検知部１１０は、電源部Ｖｃｃから入力された入力電圧Ｖｉｎを検知する。実施形態における電源部Ｖｃｃは、直流タイプの入力電圧Ｖｉｎを出力するバッテリ又はＤＣ／ＤＣコンバータであるが、これらに限定されるものではない。

また、電源部Ｖｃｃは、入力された交流電圧を直流タイプの入力電圧Ｖｉｎに整流する整流部を含む。

入力電圧検知部１１０は、入力電圧Ｖｉｎを検知するための電圧センサであるが、これに限定されるものではない。ここで、電圧センサは、入力電圧Ｖｉｎに対応する電流を測定することにより、入力電圧Ｖｉｎを検知することができる。

ＰＷＭ回路部１２０は、コイル１６０に含まれる可動接触子又は可動コアの初期駆動のための突入電流Ｉｐ、及び前記可動接触子又は前記可動コアの接触を保持する保持電流Ｉｄが供給されるように、ＰＷＭ信号ｐｗｍを出力する。

ここで、ＰＷＭ信号ｐｗｍは、突入電流Ｉｐの供給のための第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１と、保持電流Ｉｄの供給のための第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２とを含む。

ＰＷＭ回路部１２０は、単一ＰＷＭ素子で実現され、制御部１５０の制御によりＰＷＭ信号ｐｗｍを出力する。

インピーダンス調節部１３０は、ＰＷＭ回路部１２０から出力されたＰＷＭ信号ｐｗｍのデューティ比及び周波数のうち少なくとも１つを変化させてスイッチ部１４０に供給する。

まず、インピーダンス調節部１３０は、第１インピーダンス部１３２と、第２インピーダンス部１３４と、時間遅延部１３６とを含む。

第１インピーダンス部１３２は、第１スイッチＳＷ１と、第１抵抗Ｒ１とを含み、第２インピーダンス部１３４は、第１インピーダンス部１３２に並列接続され、第２スイッチＳＷ２と、第２抵抗Ｒ２とを含む。

ここで、第１インピーダンス部１３２は、第１インピーダンス値を有し、第２インピーダンス部１３４は、第１インピーダンス値より小さい第２インピーダンス値を有する。すなわち、第１抵抗Ｒ１は、第２抵抗Ｒ２より抵抗値が大きい。

時間遅延部１３６は、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１が供給されてから、時間遅延させて第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２が供給されるようにする。

スイッチ部１４０は、ＰＷＭ信号ｐｗｍによりスイッチターンオン及びターンオフ動作し、ＰＷＭ信号ｐｗｍは、ＰＷＭ回路部１２０により出力された信号であるか、又はインピーダンス調節部１３０により変更された信号であるが、これらに限定されるものではない。

ここで、スイッチ部１４０は、ＰＷＭ信号ｐｗｍによりスイッチターンオン及びターンオフ動作し、コイル１６０に突入電流Ｉｐ及び保持電流Ｉｄを供給する。

ＰＷＭ回路部１２０とスイッチ部１４０間には、ダイオードＤが接続される。ダイオードＤは、ＰＷＭ回路部１２０に供給されるサージ電圧を防止するために用いられる。

制御部１５０は、判断部１５２と、駆動制御部１５４とを含む。

判断部１５２は、入力電圧検知部１１０で検知された入力電圧Ｖｉｎが所定の第１、第２及び第３電圧範囲のいずれに属するかを判断する。

ここで、前記第２電圧範囲とは、基準電圧範囲を意味し、前記第１電圧範囲とは、前記基準電圧範囲より低い低電圧範囲を意味し、前記第３電圧範囲とは、前記基準電圧範囲より高い高電圧範囲を意味する。

判断部１５２は、入力電圧Ｖｉｎが前記第１電圧範囲に属する場合は第１判断信号ｓｐ１を出力し、入力電圧Ｖｉｎが前記第２電圧範囲に属する場合は第２判断信号ｓｐ２を出力し、入力電圧Ｖｉｎが前記第３電圧範囲に属する場合は第３判断信号ｓｐ３を出力する。

駆動制御部１５４は、判断部１５２の判断結果に応じてインピーダンス調節部１３０を制御する。

第１判断信号ｓｐ１が入力されると、駆動制御部１５４は、突入電流Ｉｐの供給のための第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１がハイレベルに維持されるように、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をスイッチターンオフ動作させる。

その後、駆動制御部１５４は、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１を供給し、時間遅延部１３６を制御して時間遅延させ、次いで保持電流Ｉｄの供給のための第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２が供給されるように、第２スイッチＳＷ２をスイッチターンオン動作させ、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２の周波数レベルを低くする。

すなわち、第２スイッチＳＷ２がスイッチターンオン動作すると、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、ＰＷＭ回路部１２０から出力された第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２より、第２抵抗Ｒ２による第２インピーダンス値に応じてインピーダンスが調節され、周波数レベルが低くなるように調節される。

第２判断信号ｓｐ２が入力されると、駆動制御部１５４は、突入電流Ｉｐの供給のための第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１が供給されるように、第１スイッチＳＷ１をスイッチターンオフ動作させると共に、第２スイッチＳＷ２をスイッチターンオン動作させる。

第３判断信号ｓｐ３が入力されると、駆動制御部１５４は、突入電流Ｉｐの供給のための第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１が供給されるように、第１スイッチＳＷ１をスイッチターンオフ動作させると共に、第２スイッチＳＷ２をスイッチターンオン動作させる。

その後、駆動制御部１５４は、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１を供給し、時間遅延部１３６を制御して時間遅延させ、次いで保持電流Ｉｄの供給のための第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２が供給されるように、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をスイッチターンオン動作させ、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２の周波数レベルを低くする。

すなわち、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２がスイッチターンオン動作すると、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、ＰＷＭ回路部１２０から出力された第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２より、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２による第１及び第２インピーダンス値に応じてインピーダンスが調節され、周波数レベルが低くなるように調節される。

つまり、入力電圧Ｖｉｎが第１電圧範囲から第３電圧範囲になるほど、ＰＷＭ信号ｐｗｍは、周波数のレベルが低くなり、デューティ比が小さくなるように調節される。

前述したように、入力電圧Ｖｉｎは、第１電圧範囲から第３電圧範囲に分けて説明したが、３つより多くの電圧範囲にしてもよく、これらに限定されるものではない。

図３は本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置の第１実施形態を示す動作回路図であり、図４は図３の動作回路図における、ＰＷＭ信号、及びスイッチ部に入力されるＰＷＭ信号を示す図である。

なお、図３及び図４は入力電圧Ｖｉｎが第１電圧範囲に属する場合の回路動作及びＰＷＭ信号を示す図である。

まず、ＰＷＭ回路部１２０は、入力電圧Ｖｉｎに応じて、コイル１６０に含まれる可動接触子又は可動コアの初期駆動のための突入電流Ｉｐが供給されるように、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１を出力する。

ここで、制御部１５０は、入力電圧検知部１１０で検知された入力電圧Ｖｉｎが第１電圧範囲に属すると、入力電圧Ｖｉｎが正常電圧より低い電圧であると確認することができる。

制御部１５０は、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１の周波数レベルがハイレベルを維持するように、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２がスイッチターンオフするように制御する。

ここで、ＰＷＭ回路部１２０とスイッチ部１４０間には、ダイオードＤが接続される。ダイオードＤは、ＰＷＭ回路部１２０に供給されるサージ電圧を防止するために用いられる。

第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１は、時間遅延部１３６の後段に配置されるコンデンサ及びインダクタの少なくとも１つにより周波数レベルがハイレベルに維持されるが、これらに限定されるものではない。

すなわち、図４に示すように、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１は、所定の周波数及びデューティ比を有して出力されるが、スイッチ部１４０に入力される第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１は、周波数レベルがハイレベルに維持される。

次いで、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１の供給後に時間遅延部１３６で時間遅延され、ＰＷＭ回路部１２０は、前記可動接触子又は前記可動コアの接触を保持する保持電流Ｉｄが供給されるように、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２を出力する。

制御部１５０は、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２が供給されるように、第２スイッチＳＷ２をスイッチターンオン動作させ、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２の周波数レベルを低くする。

すなわち、図４に示すように、ＰＷＭ回路部１２０から出力された第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、周波数レベルがハイレベルであるが、スイッチ部１４０に供給される第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、周波数レベルがハイレバルより低いレベルに変更される。

図５は本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置の第２実施形態を示す動作回路図であり、図６は図５の動作回路図における、ＰＷＭ信号、及びスイッチ部に入力されるＰＷＭ信号を示す図である。

なお、図５及び図６は入力電圧Ｖｉｎが第２電圧範囲に属する場合の回路動作及びＰＷＭ信号を示す図である。

ここで、制御部１５０は、入力電圧検知部１１０で検知された入力電圧Ｖｉｎが第２電圧範囲に属すると、入力電圧Ｖｉｎが正常電圧であると確認することができる。

制御部１５０は、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１がスイッチ部１４０に供給されるように、第１スイッチＳＷ１をスイッチターンオフ動作させると共に、第２スイッチＳＷ２をスイッチターンオン動作させる。

図６に示すように、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１は、所定の周波数及びデューティ比を有して出力されるが、スイッチ部１４０に入力される第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１は、第２スイッチＳＷ２のスイッチターンオン動作により、第２抵抗Ｒ２による第２インピーダンス値に応じてインピーダンスが変更され、周波数レベルが低くなる。

すなわち、図６に示すように、ＰＷＭ回路部１２０から出力された第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、周波数レベルがハイレベルであるが、スイッチ部１４０に供給される第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、周波数レベルがハイレバルより低いレベルに変更される。

図７は本発明による電磁接触器及びリレー用コイル駆動装置の第３実施形態を示す動作回路図であり、図８は図７の動作回路図における、ＰＷＭ信号、及びスイッチ部に入力されるＰＷＭ信号を示す図である。

なお、図７及び図８は入力電圧Ｖｉｎが第３電圧範囲に属する場合の回路動作及びＰＷＭ信号を示す図である。

ここで、制御部１５０は、入力電圧検知部１１０で検知された入力電圧Ｖｉｎが第３電圧範囲に属すると、入力電圧Ｖｉｎが過電圧であると確認することができる。

図８に示すように、第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１は、所定の周波数及びデューティ比を有して出力されるが、スイッチ部１４０に入力される第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１は、第２スイッチＳＷ２のスイッチターンオン動作により、第２抵抗Ｒ２による第２インピーダンス値に応じてインピーダンスが変更され、周波数レベルが低くなる。

制御部１５０は、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２が供給されるように、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をスイッチターンオン動作させ、第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２の周波数レベルを低くする。

すなわち、図８に示すように、ＰＷＭ回路部１２０から出力された第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、周波数レベルがハイレベルであるが、スイッチ部１４０に供給される第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、図６に示す第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２より、周波数レベルが低いレベルに変更される。

また、図３～図８に示す第１ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿１及び第２ＰＷＭ信号ｐｗｍ＿２は、デューティ比及び周波数のうち少なくとも１つが入力電圧Ｖｉｎに応じて変更されるので、入力電圧Ｖｉｎが変化しても、コイル１６０に入力される突入電流Ｉｐ及び保持電流Ｉｄが一定に保持されるという利点がある。

前述した実施形態において説明した特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれるものであり、必ずしも１つの実施形態に限定されるものではない。さらに、各実施形態において例示した特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野における通常の知識を有する者であれば、それらの組み合わせや変形により他の実施形態として実施することができるであろう。よって、それらの組み合わせや変形に関する内容は本発明に含まれるものと解釈すべきである。

また、ここまで実施形態を中心に説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、これらの実施形態の本質的な特性から逸脱しない範囲で例示していない様々な変形や応用が可能であることを理解するであろう。例えば、実施形態に具体的に示した各構成要素は、変形して実施することができる。また、そのような変形や応用における相違点は、請求の範囲に規定する本発明に含まれるものと解釈すべきである。

Claims

入力電圧を検知する入力電圧検知部と、
コイルに駆動電流を供給するためにスイッチング動作するスイッチ部と、
前記スイッチ部のスイッチング動作のためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力するＰＷＭ回路部と、
前記ＰＷＭ信号が調節されるようにインピーダンス値を変化させ、前記駆動電流を制限するインピーダンス調節部と、
前記入力電圧に基づいて前記インピーダンス調節部が前記インピーダンス値を変化させるようにし、前記ＰＷＭ信号のデューティ比（Duty Ratio）及び周波数のうち少なくとも１つを調節する制御部とを含む、
コイル駆動装置。
前記駆動電流は、
前記コイルに含まれる可動接触子（moving contactor）又は可動コア（moving core）の初期駆動のための突入電流、及び前記可動接触子又は前記可動コアの接触を保持する保持電流の少なくとも１つを含む、
請求項１に記載のコイル駆動装置。
前記ＰＷＭ回路部は、
前記突入電流を供給するための第１ＰＷＭ信号、及び前記保持電流を供給するための第２ＰＷＭ信号の少なくとも１つを含む前記ＰＷＭ信号を出力する、
請求項２に記載のコイル駆動装置。
前記インピーダンス調節部は、
第１インピーダンス値を有する第１インピーダンス部と、
前記第１インピーダンス値より小さい第２インピーダンス値を有する第２インピーダンス部と、
前記第１及び第２インピーダンス部により変更された前記第１ＰＷＭ信号を前記スイッチ素子に供給し、その後時間遅延させた前記第２ＰＷＭ信号を供給する時間遅延部とを含む、
請求項１に記載のコイル駆動装置。
前記第１及び第２インピーダンス部は、
互いに並列接続され、
前記第１インピーダンス部は、
前記第１インピーダンス値を有する第１抵抗と、前記第１抵抗に接続された第１スイッチとを含み、
前記第２インピーダンス部は、
前記第２インピーダンス値を有する第２抵抗と、前記第２抵抗に接続された第２スイッチとを含む、
請求項４に記載のコイル駆動装置。
前記第１及び第２インピーダンス部は、
前記制御部の制御により前記第１及び第２スイッチがスイッチング動作し、前記第１及び第２インピーダンス値に応じて前記インピーダンス値を変化させ、前記ＰＷＭ信号のデューティ比及び周波数のうち少なくとも１つを調節する、
請求項５に記載のコイル駆動装置。
前記制御部は、
前記入力電圧が所定の第１、第２及び第３電圧範囲のいずれに属するかを判断する判断部と、
前記判断部の判断結果に応じて前記第１及び第２インピーダンス部並びに前記時間遅延部を制御する駆動制御部とを含む、
請求項５に記載のコイル駆動装置。
前記駆動制御部は、
前記入力電圧が前記第１電圧範囲に属すると判断すると、前記突入電流の供給のための前記第１ＰＷＭ信号がハイ（high）レベルに維持されるように、前記第１及び第２スイッチをスイッチターンオフ動作させ、前記インピーダンス値が高インピーダンスを維持するようにし、前記第１ＰＷＭ信号の供給後に前記時間遅延部を制御して時間遅延させ、次いで前記保持電流の供給のための前記第２ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第２スイッチをスイッチターンオン動作させる、
請求項７に記載のコイル駆動装置。
前記駆動制御部は、
前記入力電圧が前記第２電圧範囲に属すると判断すると、前記突入電流の供給のための前記第１ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第１スイッチをスイッチターンオフ動作させると共に、前記第２スイッチをスイッチターンオン動作させ、前記インピーダンス値が前記第２インピーダンス値により中インピーダンスを維持するようにし、前記第１ＰＷＭ信号の供給後に前記時間遅延部を制御して時間遅延させ、次いで前記保持電流の供給のための前記第２ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第２スイッチをスイッチターンオン動作させる、
請求項７に記載のコイル駆動装置。
前記駆動制御部は、
前記入力電圧が前記第３電圧範囲に属すると判断すると、前記突入電流の供給のための前記第１ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第１スイッチをスイッチターンオフ動作させると共に、前記第２スイッチをスイッチターンオン動作させ、前記インピーダンス値が前記第２インピーダンス値により中インピーダンスを維持するようにし、前記第１ＰＷＭ信号の供給後に前記時間遅延部を制御して時間遅延させ、次いで前記保持電流の供給のための前記第２ＰＷＭ信号が供給されるように、前記第１及び第２スイッチをスイッチターンオン動作させ、前記インピーダンス値を前記第１及び第２インピーダンス値により低インピーダンスに変化させる、
請求項７に記載のコイル駆動装置。
前記駆動制御部は、
前記入力電圧が前記第１電圧範囲から前記第３電圧範囲になるほど、前記第１及び第２ＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなり、周波数のレベルが低くなるように制御する、
請求項７に記載のコイル駆動装置。
交流電圧を直流タイプに整流した前記入力電圧を出力する整流部をさらに含む、
請求項１に記載のコイル駆動装置。
前記入力電圧検知部は、
前記入力電圧を検知する電圧センサを含む、
請求項１に記載のコイル駆動装置。
前記スイッチ部は、
前記インピーダンス調節部により変更された前記ＰＷＭ信号によりスイッチングターンオン及びターンオフ動作する、
請求項１に記載のコイル駆動装置。
前記インピーダンス調節部は、
複数のインピーダンス部と、
前記複数のインピーダンス部により変更された前記ＰＷＭ信号を時間遅延させる時間遅延部とを含み、
前記複数のインピーダンス部は、
異なるインピーダンス値を有する、
請求項１に記載のコイル駆動装置。