JP2662569B2 - 出力電流検出回路のフェールセーフ回路 - Google Patents

出力電流検出回路のフェールセーフ回路

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は出力電流検出回路のフェールセーフ回路に関
するもので、特に、負荷に出力した電流値を帰還してそ
の制御量を調整する帰還制御に使用される出力電流検出
回路の短絡検出を行なう出力電流検出回路のフェールセ
ーフ回路に関するものである。
[従来の技術] 従来の油圧モータファンコントロール装置は、第3図
の概略構成図のように全体が構成されている。即ち、油
圧モータファンコントローラユニットにはエアコンスイ
ッチ信号及び水温センサ信号が入力され、その出力側の
ソレノイドLにはリニアソレノイド駆動信号が出力され
ている。
この油圧モータファンコントロール装置の水温とソレ
ノイド電流及びファン回転数との関係は、第4図の水温
−ソレノイド電流・ファン回転数特性図のようになる。
即ち、水温が高くなると、略80℃から100℃でソレノイ
ド電流は、水温に反比例して減少し、100℃以上でゼ
ロ、80℃以下で最大値となる。また、ファン回転数はソ
レノイド電流が少なくなると速く、ソレノイド電流が大
きくなると遅くなる。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記のような従来の油圧モータファンコント
ロール装置は、負荷のソレノイド電流はソレノイドLに
直列に接続した電流検出抵抗Rで検出されるが、ソレノ
イドLと電流検出抵抗Rとの間がアース電位に落ちる
と、ソレノイド電流の帰還量がなくなり、水温の低下信
号を出力し、油圧モータファンコントローラユニットは
ソレノイド電流を最大とする。ソレノイド電流が最大と
なるとファン回転数は遅くなり、このような事態にはオ
ーバーヒートする可能性があり、フェールセーフ上問題
があった。
そこで、本発明は上記問題点を解消すべくなされたも
ので、出力電流検出回路が短絡された場合にフェールセ
ーフ対応ができる出力電流検出回路のフェールセーフ回
路の提供を課題とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明にかかる出力電流検出回路のフェールセーフ回
路は、制御量の入力信号から帰還量を減算する制御電圧
発生回路の出力及び三角波またはのこぎり波信号を入力
してパルス幅変調し、その出力によって負荷を駆動し、
その負荷に直列接続された電流検出抵抗による電圧降下
で、前記負荷の電流値を検出すると共に、前記負荷電流
検出値に無関係にオフセット電圧を印加するものであ
る。
[作用] 本発明においては、変調回路でオペアンプから出力さ
れた制御量に応じてパルス幅変調信号を出力し、出力駆
動回路によって前記変調回路の出力に応じて負荷を駆動
する。前記負荷の駆動電流は出力電流検出回路で、前記
負荷に直列接続された電流検出抵抗による電圧降下によ
って前記負荷の電流値を検出する。また、前記負荷電流
検出値に無関係に所定のオフセット電圧を加えて前記オ
ペアンプの前記制御量に負帰還させる。
このとき、オペアンプに入力される制御量がゼロに近
い値となると、負荷電流検出値に無関係に所定のオフセ
ット電圧を加えているから、このオフセット電圧による
帰還量以下となったとき、前記オペアンプ出力の制御量
が“H"となり、負荷電流を遮断する。
[実施例] ここで、本発明の実施例について説明する。
第1図は本発明の一実施例の出力電流検出回路のフェ
ールセーフ回路の全体構成図である。
図において、オペアンプA1は制御量Iを+端子に、帰
還量Fを一端子に各々入力する制御電圧発生回路1を構
成する。コンパレータA2は前記制御電圧発生回路1のオ
ペアンプA1の出力を−端子に入力し、三角波信号発生回
路5の出力を+端子に入力し、両者を比較してオペアン
プA1の出力に応じたパルス幅信号を出力するもので、こ
れらは変調回路2を構成する。前記変調回路2の出力は
抵抗R3を介してトランジスタQ1のベースに入力し、コン
パレータA2の出力が“H"のとき、抵抗R4及び抵抗R5によ
りベース電圧が上昇し、前記トランジスタQ1をオフと
し、また、コンパレータA2の出力が“L"のとき、ベース
電圧が低下して前記トランジスタQ1をオンとする。トラ
ンジスタQ1のオンは抵抗R5及び抵抗R9に電圧降下を生じ
させてトランジスタQ2をオンとし、トランジスタQ1のオ
フはトランジスタQ2のベース電圧を上昇させてトランジ
スタQ2をオフとする。なお、ツェナーダイオードZDはト
ランジスタQ1のベース電圧の異常上昇を防止するもので
ある。また、ダイオードDはフライホイール用である。
これら、スイッチング動作するトランジスタQ1及びトラ
ンジスタQ2及び抵抗R3から抵抗R5及び抵抗R9等は負荷の
ソレノイドLを駆動する出力駆動回路3を構成する。
前記出力駆動回路3のトランジスタQ2のスイッチング
動作は、負荷のソレノイドL及び電流検出抵抗Rにソレ
ノイド電流を通電する。
電流検出抵抗Rに通電されたソレノイド電流は電流検
出抵抗Rの端子電圧として検出され、抵抗R8及び抵抗R7
を介してオペアンプA4に入力される。また、抵抗R8と抵
抗R7との間には、抵抗R6を介して定電流が印加されてい
る。即ち、オペアンプA4の入力として、抵抗R7を介し
て、抵抗R6で電圧降下したオフセット電圧が入力されて
いる。なお、前記オペアンプA4のゲインは抵抗R10、抵
抗R11及び抵抗R12で決定される。前記オペアンプA4の出
力は抵抗R1を介して前記制御電圧発生回路1のオペアン
プA1の−端子に入力している。即ち、前記オペアンプA4
の出力は前記制御電圧発生回路1に負帰還をかけてい
る。前記負荷のソレノイドLに直列接続された電流検出
抵抗Rによる電圧降下で、前記ソレノイドLの電流値を
検出する回路と、前記負荷電流検出値に無関係に抵抗R6
でオフセット電圧を印加する回路は出力電流検出回路4
を構成する。
また、オペアンプA3並びに抵抗R13から抵抗R17及びコ
ンデンサC6は、公知の三角波信号発生回路5を構成し、
抵抗R2を介して変調回路2のコンパレータ2の+端子に
入力する。
本実施例においては、オペアンプA4に入力しているオ
フセット電圧は、抵抗R6によって、ソレノイドLに通電
するソレノイド電流を遮断状態とするオペアンプA1に入
力する制御量に一致するように設定されている。
なお、コンデンサC1からコンデンサC5は雑音除去用、
補償用である。
このように構成された本実施例の出力電流検出回路の
フェールセーフ回路は、次のように動作する。
まず、制御電圧発生回路1の制御量IがオペアンプA4
に入力しているオフセット電圧による帰還量F0より大き
いとき、前記オペアンプA1の出力は変調回路2を構成す
るコンパレータA2で三角波信号発生回路5の出力と比較
され、前記制御電圧発生回路1のオペアンプA1の出力に
応じてパルス幅変調されたデューティ比出力を得る。前
記制御電圧発生回路1の出力に応じて変調回路2でパル
ス幅変調されたデューティ比出力は、出力駆動回路3を
介して負荷のソレノイドLのソレノイド電流の電流制御
として出力される。
前記ソレノイドLのソレノイド電流は、出力電流検出
回路4を構成するソレノイドLに直列接続された電流検
出抵抗Rによる電圧降下として検出され、更に、抵抗R6
及び抵抗R8及び電流検出抵抗Rを介して流れるオフセッ
ト電圧が加わって、オペアンプA4の入力となり、オペア
ンプA4の出力は所定のゲインで増幅され、それが抵抗R1
を介して制御電圧発生回路1のオペアンプA1に入力され
る帰還量Fとなる。
このように、通常の、制御電圧発生回路1に入力され
る制御量Iに対しては、変調回路2で所定のデューティ
比出力に変換され、ソレノイドLに通電される。
しかし、ソレノイドLの−端子がアース側に落ちる
と、即ち、電流検出抵抗Rが短絡されると、ソレノイド
電流が検出できなくなり、抵抗R6及び抵抗R8及び電流検
出抵抗Rを介して流えるオフセット電圧のみが、オペア
ンプA4の入力となり、前記オペアンプA4の出力は所定の
ゲインで増幅され、それが抵抗R1を介して制御電圧発生
回路1のオペアンプA1に入力される帰還量F0となる。こ
の帰還量F0は第2図に示すオフセット電圧による入力と
なる。そこで、制御量Iが前記オフセット電圧による帰
還量F0より小さいとき、前記オペアンプA1の出力がゼロ
となり、その出力は変調回路2を構成するコンパレータ
A2で三角波信号発生回路5の出力と比較される。このと
き、三角波信号発生回路5の出力の最小電圧をゼロ電圧
より大きく設定しておけば、制御量Iがオフセット電圧
による帰還量F0以下のときには、前記制御電圧発生回路
1のオペアンプA1の出力に無関係に“H"となる。前記変
調回路2の出力の“H"は、出力駆動回路3を構成するト
ランジスタQ1及びトランジスタQ2をオフとし、負荷のソ
レノイドLのソレノイド電流を遮断状態とする。
したがって、ソレノイドLに供給するソレノイド電流
を遮断することによって、電流検出抵抗Rが短絡された
異常状態に対応でき、例えば、本実施例の出力電流検出
回路のフェールセーフ回路を油圧モータファンコントロ
ール装置として用いた場合には、ソレノイドLのアース
側端子がアースと短絡した場合でも、ファン回転数を高
くすることができるので、オーバーヒート等が生じな
い。
このように、上記実施例の出力電流検出回路のフェー
ルセーフ回路は、制御量Iを一方の入力とし、帰還量F
を他の入力として減算するオペアンプA1からなる制御電
圧発生回路1と、前記制御電圧発生回路1の出力及び三
角波信号発生回路5の三角波信号を入力し、パルス幅変
調信号を出力する変調回路2と、前記変調回路2の出力
によって負荷のソレノイドLを駆動する出力駆動回路3
と、前記ソレノイドLに直列接続された電流検出抵抗R
による電圧降下で、前記ソレノイドLの電流値を検出す
ると共に、前記抵抗R6によって負荷電流検出値に無関係
にオフセット電圧を印加する出力電流検出回路4で構成
されるものである。
したがって、制御量Iを一方の入力とし、帰還量Fを
他の入力として減算するオペアンプA1からなる制御電圧
発生回路1は、出力電流検出回路4のオフセット電圧で
決定される帰還量F0を、電流検出抵抗Rが短絡されたと
きにフェールセーフを維持する条件に設定しておけば、
帰還量F0を下回る制御量Iを入力したとき、前記制御電
圧発生回路1のオペアンプA1の出力がゼロとなり、出力
駆動回路3の出力を遮断できる。
ところで、上記実施例の制御電圧発生回路1のの出力
及び三角波信号発生回路5の出力を入力してパルス幅変
調信号を出力する変調回路は、本発明を実施する場合に
は、前記三角波信号発生回路5をのこぎり波信号発生回
路とすることができる。
また、上記実施例の変調回路2の出力によってソレノ
イドLを駆動する出力駆動回路3は、本発明を実施する
場合には、上記ソレノイド負荷に限定されるものではな
く、例えば、各種アクチュエータ等の一般の負荷に使用
できるものである。
[発明の効果] 以上のように、本発明の出力電流検出回路のフェール
セーフ回路は、制御量を一方の入力とし、帰還量を他の
入力として減算するオペアンプからなる制御電圧発生回
路と、その出力及び三角波またはのこぎり波信号を入力
し、パルス幅変調信号を出力する変調回路と、その変調
回路の出力によって負荷を駆動する出力駆動回路とを具
備し、前記負荷に直列接続された電流検出抵抗による電
圧降下で、前記負荷の電流値を検出すると共に、前記負
荷電流検出値に無関係にオフセット電圧を印加するもの
であるから、オフセット電圧の設定により、負荷に直列
接続された電流検出抵抗が短絡された場合に、フェール
セーフ対応することができ、回路装置の安全性を高める
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の出力電流検出回路のフェー
ルセーフ回路の全体構成図、第2図は第1図で示した実
施例のソレノイドのアース側端子がアース側に短絡した
場合の各構成の出力を示す説明図、第3図は従来の油圧
モータファンコントロール装置の概略構成図、第4図は
従来の油圧モータファンコントロール装置の水温−ソレ
ノイド電流・ファン回転数特性図である。 図において、 1:制御電圧発生回路、 2:変調回路、 3:出力駆動回路、 4:出力電流検出回路、 5:三角波信号発生回路、 A1,A4:オペアンプ、 A2,A3:コンパレータ、 L:ソレノイド、 R:出力電流検出抵抗、 R1〜R17:抵抗、 C1〜C6:コンデンサ、 である。 なお、図中、同一符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御量を一方の入力とし、帰還量を他の入
    力として減算するオペアンプからなる制御電圧発生回路
    と、 該制御電圧発生回路の出力及び三角波またはのこぎり波
    信号を入力し、パルス幅変調信号を出力する変調回路
    と、 該変調回路の出力によって負荷を駆動する出力駆動回路
    と、 前記負荷に直列接続された電流検出抵抗による電圧降下
    で、前記負荷の電流値を検出すると共に、前記負荷電流
    検出値に無関係にオフセット電圧を印加する出力電流検
    出回路と、 を具備することを特徴とする出力電流検出回路のフェー
    ルセーフ回路。
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