JP3616223B2 - 電磁弁駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁の駆動初期に高電圧を印加して電磁弁の高速駆動を実現するようにした電磁弁駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁弁を高速駆動するため電磁弁の駆動初期段階で所定時間だけ電源電圧よりも高い高電圧を電磁弁に印加する方法が一般に知られている。この目的で用いられる高電圧は、制御回路を駆動するための直流電圧を昇圧チョッパ回路により昇圧して得ている（例えば、特開昭６３−３４８７号公報、特開平６−２６５８９号公報参照）。また、この種の電磁弁駆動装置にあっては、例えば昇圧チョッパ回路から電磁弁へ供給される電流のオン、オフ制御のため、あるいは高電圧駆動後の電磁弁への保持電流の供給の制御のために、電磁弁への電流供給をオン、オフするためのスイッチ素子が用いられているが、安全性確保の面からこの種のスイッチ素子は電磁弁のハイサイドに設けるのが一般的である。この種のスイッチ素子としては、ＰＮＰトランジスタ、ＰチャネルＦＥＴ、ＮチャネルＦＥＴなどを利用することができるが、スイッチ素子におけるエネルギー損失を最小とするため実際には損失の最も小さくなるＮチャネルＦＥＴが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＮチャネルＦＥＴを電磁弁のハイサイドで使用するためには、一般に、ゲート駆動のために電源電圧よりも高い３０Ｖ程度のゲート駆動電圧が必要となる。このゲート駆動電圧は電源電圧よりは高いが上記した高電圧よりは低い電圧であるため、駆動装置内でこのゲート駆動電圧を別途発生させる必要が生じる。このゲート駆動電圧を得るためには、ゲート駆動電圧を発生させるための専用の昇圧回路を別途設けるか、又は高電圧発生のための昇圧回路の出力側に抵抗器と定電圧ダイオードとを用いた降圧回路を設け、ゲート駆動電圧を得る等の構成が考えられる。しかし、前者の構成によると回路規模が増大してコストの上昇を招くという問題を生じる。一方、後者の構成によると、回路構成は簡単で済むが高電圧発生のための昇圧回路のコンデンサに蓄えられた高電圧エネルギーを降圧回路で常に消費してしまうこととなり、エネルギー損失が大きくなってしまうという問題を生じる。この３０Ｖ程度の電圧は、別の目的でもしばしば要求される。
【０００４】
本発明の目的は、したがって、電磁弁を初期高電圧駆動するために必要な高電圧と、これよりは低いが電源電圧よりは高い電圧とを、回路規模を増大させることなしに効率よく得ることができるようにした、改善された電磁弁駆動装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明の特徴は、低圧電源から昇圧コイルへの電流をチョッパ用スイッチング素子によりオン、オフすることにより前記昇圧コイルに生じた高圧電圧を第１コンデンサに蓄えておくようにした昇圧回路を備え、該第１コンデンサに蓄えられた高電圧を電磁弁高速駆動のため電磁弁駆動の初期段階において電磁弁に所定時間だけ印加するようにした電磁弁駆動装置において、第２コンデンサと、前記昇圧コイルに生じた高圧電圧エネルギーを該第２コンデンサへ供給するのを制御するためのスイッチ手段と、前記第２コンデンサの充電電圧が所定レベルに達したか否かを判別するための判別手段と、該判別手段に応答し前記第２コンデンサの充電電圧が所定レベルに達していない場合にのみ前記スイッチ手段をオンとするための制御手段とを備えた点にある。
【０００６】
この構成によると、第２コンデンサに蓄えられている充電電圧のレベルが判別手段によって判別され、判別手段の判別結果に従ってスイッチ手段が制御手段によってオン、オフ制御され、昇圧回路において得られた高圧電圧エネルギーにより第２コンデンサが必要に応じて充電される。この結果、第２コンデンサから所要のレベルの電圧を取り出すことができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明の特徴は、低圧電源から昇圧コイルへの電流をチョッパ用スイッチング素子によりオン、オフすることにより前記昇圧コイルに生じた高圧電圧を第１コンデンサに蓄えておくようにした昇圧回路を備え、該第１コンデンサに蓄えられた高電圧を電磁弁高速駆動のため電磁弁駆動の初期段階において電磁弁に所定時間だけ印加するようにした電磁弁駆動装置において、第２コンデンサと、前記昇圧コイルに生じた高圧電圧エネルギーを該第２コンデンサへ供給するのを制御するためのスイッチ手段と、前記第１コンデンサの充電電圧が所定の第１レベルに達したか否かを判別する第１判別手段と、前記第２コンデンサの充電電圧が所定の第２レベルに達したか否かを判別する第２判別手段と、前記第１及び第２判別手段に応答し前記第１又は第２コンデンサの少なくとも一方の充電電圧が所定のレベルに達していない場合には前記チョッパ用スイッチング素子をオン、オフ動作させると共に、前記第２コンデンサの充電電圧が所定のレベルに達していない場合にはさらに前記スイッチ手段をオンとする充電制御手段とを備えた点にある。
【０００８】
この構成によると、第１及び第２判別手段により第１コンデンサの充電電圧又は第２コンデンサの充電電圧の少なくともいずれか一方が対応して定められている所定のレベル以下であると判別された場合、充電制御手段によりチョッパ用スイッチング素子がオン、オフ動作し、これにより昇圧コイルに高圧電圧を生じせしめる。さらに、第２コンデンサの充電電圧が所定の第２レベル以下である場合には、充電制御手段によってスイッチ手段もオンとされる。
【０００９】
この結果、第１コンデンサの充電電圧が所定の第１レベルに達していない場合には、チョッパ用スイッチング素子がオン、オフ動作して第１コンデンサの充電電圧が第１レベルに達するまで第１コンデンサへの充電が行われる。また、第２コンデンサの充電電圧が所定の第２レベルに達していない場合には、チョッパ用スイッチング素子がオン、オフ動作すると共にスイッチ手段がオンとなり、第２コンデンサへの充電が行われる。このとき、第１コンデンサの充電電圧が第２コンデンサの充電電圧と同じか又は低い場合は、第１コンデンサへの充電も同時に実行される。第１コンデンサの充電電圧が第２コンデンサの充電電圧より高い場合は第２コンデンサのみの充電となる。第２コンデンサの充電電圧が第２レベルに達すれば、スイッチ手段はオフとされる。このとき第１コンデンサの充電電圧が第１レベルに達していればチョッパ用スイッチング素子のオン、オフ動作も停止せしめられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
図１は、本発明による電磁弁駆動装置の実施の形態の一例を示す概略ブロック図である。電磁弁駆動装置１は、電磁弁２の駆動初期において所定時間だけ高電圧を印加した後電磁弁２に作動保持電流を流すようにして、電磁弁２を高速駆動するようにした構成の装置である。図１において、３はバッテリ、４はバッテリ３の電圧ＶＢを昇圧して１００〜２００Ｖ程度の電磁弁２の初期駆動用の高電圧ＶＨと、該高電圧ＶＨよりはレベルの低いＮチャネルＦＥＴのゲート駆動のための３０Ｖ程度の駆動用電圧ＶＦとを得るための電圧発生回路、５は電磁弁２に作動保持電流を供給するための電流供給回路である。電圧発生回路４からの高電圧ＶＨはＮチャネルＦＥＴ６を介して電磁弁２に印加され、電流供給回路５からの作動保持電流は別のＮチャネルＦＥＴ７を介して電磁弁２に供給される構成である。符号８で示されるのは逆流防止のためにダイオードであり、電磁弁２に印加される高電圧ＶＨにより電流が電流供給回路５側に逆流するのを防止している。
【００１１】
ＮチャネルＦＥＴ６、７の各ゲート６Ｇ、７Ｇには、制御ユニット９から駆動制御信号が与えられる。これにより、ＮチャネルＦＥＴ６は駆動の初期段階で所定時間だけオンとされ、電磁弁２に高電圧ＶＨが所定時間だけ印加される。その後、ＮチャネルＦＥＴ７がオンとされ、電流供給回路５から作動保持電流が電磁弁２に供給される。ＮチャネルＦＥＴ６、７を上述の如くオン、オフ制御するための構成それ自体は公知であるから、ここでは、制御ユニット９の詳細構成を説明するのを省略する。
【００１２】
図２には、電圧発生回路４の詳細回路図が示されている。１０は低圧電源であるバッテリ３の電圧ＶＢを昇圧するための昇圧回路であり、バッテリ３から昇圧コイル１１への電流をチョッパ用スイッチング素子であるスイッチングトランジスタ１２でオン、オフすることにより昇圧コイル１１に高電圧を発生させる公知の回路構成を有している。１３はスイッチングトランジスタ１２をオン、オフ制御するための制御回路であり、制御回路１３には昇圧コイル１１に生じた高圧電圧により充電される第１コンデンサ１４の端子電圧がフィードバックされる公知の構成である。１５は逆流防止用のダイオードである。昇圧回路１０は上述のように構成されており、第１コンデンサ１４に所要の高電圧ＶＨが蓄えられ、第１出力端子１６から高電圧ＶＨを取り出すことができる。
【００１３】
一方、昇圧回路１０の昇圧コイル１１に発生する高圧電圧を用いて駆動用電圧ＶＦを供給することができるようにするため、電圧発生回路４にはこのための付加回路２０が設けられている。付加回路２０は、昇圧コイル１１に発生する高圧電圧を利用して駆動用電圧ＶＦを蓄えておくための第２コンデンサ２１と、昇圧コイル１１に発生する高圧電圧を第２コンデンサ２１に供給するのをオン、オフ制御するためのスイッチング手段として働くスイッチングトランジスタ２２と、第２コンデンサ２１の端子電圧が所要の電圧レベルに達したか否かを判別するための判別回路２３と、判別回路２３に応答し第２コンデンサ２１の端子電圧が所要の電圧レベルに達していない場合にのみスイッチングトランジスタ２２をオンとするためのスイッチ制御回路２４とから成っている。
【００１４】
第２コンデンサ２１の一端は第２出力端子２５に接続されその他端はアースされている。そして、昇圧コイル１１の出力側と逆流防止ダイオード１５のアノード側との間には、スイッチングトランジスタ２２のドレイン−ソース回路が逆流防止用のダイオード１７と共に直列に接続されている。このスイッチングトランジスタ２２のオン、オフを制御するためのスイッチ制御回路２４は、抵抗器２６〜２９、ダイオード３０、定電圧ダイオード３１、及びトランジスタ３２が図示の如く接続されて構成されている。
【００１５】
判別回路２３は、第２出力端子２５とアースとの間に生じる第２コンデンサ２１の充電電圧を抵抗器３３、３４で分圧した電圧を、所定の安定化低電圧ＶＣを抵抗器３５、３６で分圧して得た基準電圧と電圧比較器３７でレベル比較する構成となっている。ここで、３８はプルアップ抵抗器、３９はフィードバック抵抗器である。電圧比較器３７の出力側にはトランジスタ４０が接続されており、第２コンデンサ２１の充電電圧、すなわち第２出力端子２５からの駆動用電圧ＶＦが所定のレベル以下となった場合に電圧比較器３７の出力が高レベル状態となり、トランジスタ４０がオンとなる構成である。
【００１６】
トランジスタ４０のコレクタは抵抗器２６、２７を介して昇圧回路１０の第１出力端子１６に接続されており、トランジスタ４０がオンになった場合にトランジスタ３２がオンとされ、これによりスイッチングトランジスタ２２が導通状態とされる。
【００１７】
一方、第２コンデンサ２１の充電電圧、すなわち第２出力端子２５からの出力電圧が所定のレベルに達すると、トランジスタ４０がオフとなるので、トランジスタ３２もオフとなり、スイッチングトランジスタ２２は非導通状態になる。
【００１８】
次に、図３を参照しながら図２に示した電圧発生回路４の動作について説明する。
【００１９】
制御回路１３によってスイッチングトランジスタ１２が図３（Ａ）に示されるよう時刻Ｔ１にオン、オフ動作を開始すると、昇圧コイル１１の出力端子１１Ａにはパルス状の高圧電圧ＶＭが誘起される（図３（Ｂ））。この高圧電圧ＶＭはダイオード１５を介して第１コンデンサ１４に印加され、これにより第１コンデンサ１４が充電されるので、第１出力端子１６から得られる高電圧ＶＨのレベルは時間の経過と共に増大し、所定のレベルに達して安定する。
【００２０】
一方、時刻Ｔ１において第２コンデンサ２１の端子電圧が所定のレベルである３０Ｖより低いので、判別回路２０のトランジスタ４０はオンとなる（図３（Ｄ））。このため、スイッチ制御回路２４のトランジスタ３２もオンとなり（図３（Ｅ））、スイッチングトランジスタ２２が導通状態（ＯＮ状態）とされる（図３（Ｆ））。この結果、高圧電圧ＶＭは第２コンデンサ２１にも印加され、これにより第２コンデンサ２１の端子電圧である駆動用電圧ＶＦのレベルは時間の経過と共に図３（Ｃ）に示されるように増大する。駆動用電圧ＶＦのレベルが時刻Ｔ２において所定レベルである３０Ｖに達すると判別回路２０のトランジスタ４０がオフとなり、これによりスイッチングトランジスタ２２が非導通状態（ＯＦＦ状態）となり、高圧電圧ＶＭによる第２コンデンサ２１への充電が停止される。この場合、逆流防止用ダイオード１５の働きにより、第２コンデンサ２１の充電動作中に第１コンデンサ１４に蓄えられていた電荷が第２コンデンサに流出することはない。なお、電磁弁駆動装置１の電源投入時においては高電圧ＶＨのレベルは略零であるから、必ず昇圧回路１０が作動し、これにより第２コンデンサ２１への充電が必ず実行される。
【００２１】
このように、第２コンデンサ２１の充電のために、昇圧回路１０に設けられている昇圧コイル１１及びスイッチングトランジスタ１２を利用する構成であるから、回路のコストを大巾に増大させることなく駆動用電圧ＶＦを得ることができ、省スペース、低コストで所要の高い電圧を得ることができる。また、第２コンデンサ２１への充電は必要に応じて実行される構成であるから、効率よく所要の高圧電圧を得ることができる。
【００２２】
図２に示した本発明の実施の形態においては、第２コンデンサ２１の充電制御のためのスイッチ手段としてスイッチングトランジスタ２２を用いた回路構成を示した。しかし、このスイッチングトランジスタ２２に代えて、自己保持型のスイッチ素子であるシリコン制御整流素子（サイリスタ）を用いて回路をより一層簡単化することができる。
【００２３】
図４には、サイリスタ素子を用いて第２コンデンサ２１への充電電流を制御するようにした本発明による電磁弁駆動装置の別の実施の形態の要部を示す回路図が示されている。図４に示した電磁弁駆動装置のための電圧発生回路４’は、図２に示した電圧発生回路４のスイッチングトランジスタ２２に代えてサイリスタ５１を設け、サイリスタ５１のカソードとゲートとの間に抵抗器５２とコンデンサ５３との並列回路を設け、トランジスタ３２のコレクタをダイオード３０及び抵抗器５４を介してサイリスタ５１のゲートに接続した点でのみ、電圧発生回路４と異なっている。したがって、図４の各部のうち、図２に示した各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００２４】
次に、図５を参照しながら図４に示した電圧発生回路４’の動作について説明する。電圧発生回路４’の場合も、制御回路１３によってスイッチングトランジスタ１２が時刻ＴＡにおいてオン、オフ動作を開始すると（図５（Ａ））、昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに生じたパルス状の高圧電圧ＶＭ（図５（Ｂ））はダイオード１５を介して第１コンデンサ１４に印加され、これにより第１コンデンサ１４が充電され、第１出力端子１６から所要の高電圧ＶＨを得ることができる。
【００２５】
一方、時刻ＴＡにおいて第２コンデンサ２１の端子電圧が所定レベルである３０Ｖより低いために判別回路２０のトランジスタ４０がオンとなる（図５（Ｄ））と、スイッチ制御回路２４のトランジスタ３２もオンとなる（図５（Ｅ））。しかし、時刻ＴＡにあってはサイリスタ５１のカソードの電位が略アースレベルのままであるからサイリスタ５１は未だオフ状態のままである。時刻ＴＢにおいて高圧電圧ＶＭのレベルが急激に立ち上がると、これによりはじめてサイリスタ５１がオンとなり、高圧電圧ＶＭが第２コンデンサ２１に印加され第２コンデンサの充電が行われ、その充電電圧が徐々に増大する（（図５（Ｃ））。そして、時刻ＴＣにおいて高圧電圧ＶＭのレベルが再びアースレベルにまで低下するとサイリスタ５１はオフとなる。
【００２６】
このようにして、以後、高圧電圧ＶＭのレベル変化に応じてサイリスタ５１がオンオフを繰り返し、第２コンデンサ２１への充電が間歇的に実行される。このようにして第２コンデンサ２１への充電が進み、時刻ＴＸにおいて駆動用電圧ＶＦのレベルが所定のレベルである３０Ｖに達すると判別回路２０のトランジスタ４０がオフとなる。しかし、この時点においては高圧電圧ＶＭのレベルが未だ零となっていないのでサイリスタ５１はそのオン状態を維持したままである。時刻ＴＹにおいて高圧電圧ＶＭのレベルが略零となることによりサイリスタ５１がオフとなり、高圧電圧ＶＭによる第２コンデンサ２１への充電が以後停止される。このように、サイリスタ５１を用いると、逆流防止用のダイオード１７（図２参照）は不要となる。なお、電磁弁駆動装置１の電源投入時においては高電圧ＶＨのレベルは略零であるから、必ず昇圧回路１０が作動し、これにより第２コンデンサ２１への充電が必ず実行される。
【００２７】
図６には、図１に示した電磁弁駆動装置１のための電圧発生回路のさらに別の実施の形態が示されている。この電圧発生回路６０は、高電圧ＶＨを得るためにバッテリ６１の電圧ＶＢを昇圧する昇圧回路６２を有している。この昇圧回路６２の構成は、基本的に、図２に示した昇圧回路１０と同一である。したがって、図６において、昇圧回路１０の各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明は省略する、図６に示した回路では、スイッチングトランジスタ１２のオン、オフ駆動は、バッテリ６１と昇圧回路６２との間に挿入された抵抗器６４の両端に生じる電圧がフィードバックされている充電制御部６３からの第１充電制御信号ＣＳ１に基づいて制御される。
【００２８】
昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに生じる高圧電圧ＶＭを利用して駆動用電圧ＶＦを第２出力端子２５から得ることができるようにするため、第２出力端子２５とアースとの間には第２コンデンサ２１が接続されている。そして、昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに生じる高圧電圧を第２コンデンサ２１に印加するのを制御するため、その間にはダイオード１７とスイッチングトランジスタ２２とが直列に接続されている。２９は抵抗器、３１は定電圧ダイオードである。スイッチングトランジスタ２２のオン、オフは充電制御部６３からの第２充電制御信号ＣＳ２に基づいて制御される。
【００２９】
充電制御部６３には、第１及び第２出力端子１６、２５からの各出力電圧が印加されており、充電制御部６３において高電圧ＶＨ及び駆動用電圧ＶＦの各レベルがそれぞれ規定の第１及び第２レベルに達しているか否かが判別される。第１又は第２コンデンサ１４、２１の少なくとも一方の充電電圧が対応する所定のレベルに達していない場合には、スイッチングトランジスタ１２をオン、オフ駆動させるための第１充電制御信号ＣＳ１が充電制御部６３から出力され、スイッチングトランジスタ１２のゲートに印加される。第１充電制御信号ＣＳ１は、図３（Ａ）に示したパルス信号波形に相応したパルス信号であり、これに応答してスイッチングトランジスタ１２のオン、オフが繰り返えされ、昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに高圧電圧ＶＭを生じさせることができる。この結果、第１コンデンサ１４が充電される。ここで、第２コンデンサ２１の充電電圧が所定の第２レベルに達していないと充電制御部６３において判別されている場合には、さらに第２充電制御信号ＣＳ２が出力され、スイッチングトランジスタ２２がオンとされる。この結果、高圧電圧ＶＭは第２コンデンサ２１にも印加され、第２コンデンサ２１がこれにより充電される。
【００３０】
このように、第１コンデンサ１４の充電電圧が所定の第１レベルに達していない場合には、スイッチングトランジスタ１２がオン、オフ動作して第１コンデンサの充電電圧が第１レベルに達するまで第１コンデンサへの充電が行われる。また、第２コンデンサ２１の充電電圧が所定の第２レベルに達していない場合には、スイッチングトランジスタ１２がオン、オフ動作すると共にスイッチングトランジスタ２２がオンとなり、第２コンデンサ２１への充電が行われる。このとき、第１コンデンサ１４の充電電圧が第２コンデンサ２１の充電電圧と同じか又は低い場合は、第１コンデンサ１４への充電も同時に実行される。第１コンデンサ１４の充電電圧が第２コンデンサ２１の充電電圧より高い場合には第２コンデンサ２１のみの充電となる。第２コンデンサ２１の充電電圧が第２レベルに達すれば、スイッチングトランジスタ２２はオフとされる。このとき第１コンデンサ１４の充電電圧が第１レベルに達していればスイッチングトランジスタ１２のオン、オフ動作も停止せしめられる。
【００３１】
図７には、図６に示した電圧発生回路６０のより具体的な構成を示す回路図が示されている。図７において、図６の各部に対応する部分には同一の符号が付されている。制御回路１３は図２に示したものと同一であり、昇圧コイル１１に直列に接続されている抵抗器６４における電圧降下を検出し、直列接続された１組のトランジスタ６５、６６及び抵抗器６７を介してオン、オフ駆動用のパルス信号がスイッチングトランジスタ１２のゲートに印加される構成となっている。６８は電流制御用のコレクタ抵抗器である。
【００３２】
総体的に符号６９で示されるのは、第１コンデンサ１４の充電電圧が所定の第１レベルに達しているか否かを判別するための第１判別回路である。この回路構成は基本的に図２に示した判別回路２３と同一であるからその各部と対応する部分に同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、コンデンサ７０は雑音除去用に設けられているものである。電圧比較器３７は、第１コンデンサ１４の充電電圧が第１レベルより小さい場合にその出力が高レベル状態となる。電圧比較器３７の出力は、論理ゲート回路７１の一方の入力に接続されている。
【００３３】
総体的に符号７１で示されるのは、第２コンデンサ２１の充電電圧が所定の第２レベルに達しているか否かを判別するための第２判別回路である。この回路構成は基本的に図２に示した判別回路２３と同一であるからその各部と対応する部分に同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、コンデンサ７２は雑音除去用に設けられているものである。第２コンデンサ２１の充電電圧が第２レベルよりも小さい場合にトランジスタ４０がオンとなり、トランジスタ４０のコレクタ回路に接続されているトランジスタ７３がオンとなる。この結果、スイッチングトランジスタ２２がオンとなり、高圧電圧ＶＭが第２コンデンサ２１に印加され、第２コンデンサ２１が充電される。
【００３４】
第１判別回路６９の電圧比較器３７の出力と第２判別回路７１の電圧比較器３７の出力とは、論理ゲート回路７４に入力されている。論理ゲート回路７４は、２つの電圧比較器３７の出力の少なくとも一方が高レベル状態になるとその出力が低レベル状態となる論理となっている。すなわち、第１コンデンサ１４又は第２コンデンサ２１の少なくとも一方が所要の充電状態になっている場合に、論理ゲート回路７４の出力が低レベルとなる構成となっている。
【００３５】
論理ゲート回路７４の出力は、抵抗器７５を介してアースされているトランジスタ７６のベースと抵抗器７７を介して接続されている。トランジスタ７６のコレクターエミッタ回路は制御回路１３の出力とアースとの間に接続されており、、論理ゲート回路７４の出力が低レベルとなった場合トランジスタ７６がオフとなり、制御回路１３の出力がトランジスタ６５、６６を介してスイッチングトランジスタ１２のゲートに印加される。この結果、スイッチングトランジスタ１２がオン、オフ動作して昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに高圧電圧が発生し、第１コンデンサ１４の充電が行われる。また、このとき第２コンデンサ２１の充電電圧が所要の第２レベル以下であると、第２判別回路７１によってスイッチングトランジスタ２２もオンとされるので、第２コンデンサ２１の充電も同時に行われる。
【００３６】
図６及び図７に示した構成によると、第１及び第２コンデンサ１４、２１の充電のために昇圧コイル１１及びスイッチングトランジスタ１２等を共用することができるので部品点数の削減が図れ、低コスト、小型化を実現することができる。さらに、第１コンデンサ１４への充電の周期に関係なく第２コンデンサへの充電を行うことができるので、第２出力端子２５から得られる駆動用電圧ＶＦのレベル変動を有効に抑えることができる。
【００３７】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば駆動用電圧ＶＦは、ＦＥＴのゲート駆動用に用いるほか、適宜の用途に用いることも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、装置内で種々の用途のために用いられる２種類の高電圧を省スペース、低コストにて効率よく発生させることができるようにした電磁弁駆動装置を実現することができる。また、第１コンデンサへの充電周期に関係なく第２コンデンサへの充電を行うことができるので、第２コンデンサから安定に所要の電圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁弁駆動装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１に示した電圧発生回路の詳細回路図。
【図３】図２に示した電圧発生回路の作動を説明するための各部の信号波形図。
【図４】図２に示した電圧発生回路の変形例を示す詳細回路図。
【図５】図４に示した電圧発生回路の作動を説明するための各部の信号波形図。
【図６】図１に示した電圧発生回路の別の構成を示す回路図。
【図７】図６に示した電圧発生回路の詳細回路図。
【符号の説明】
１ 電磁弁駆動装置
２ 電磁弁
３ バッテリ
４、４’、６０ 電圧発生回路
１０ 昇圧回路
１１ 昇圧コイル
１２、２２ スイッチングトランジスタ
１４ 第１コンデンサ
２１ 第２コンデンサ
２３ 判別回路
２４ スイッチ制御回路
５１ サイリスタ
６２ 昇圧回路
６３ 充電制御部
６９ 第１判別回路
７１ 第２判別回路
ＣＳ１ 第１充電制御信号
ＣＳ２ 第２充電制御信号
ＶＦ 駆動用電圧
ＶＨ 高電圧
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁の駆動初期に高電圧を印加して電磁弁の高速駆動を実現するようにした電磁弁駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁弁を高速駆動するため電磁弁の駆動初期段階で所定時間だけ電源電圧よりも高い高電圧を電磁弁に印加する方法が一般に知られている。この目的で用いられる高電圧は、制御回路を駆動するための直流電圧を昇圧チョッパ回路により昇圧して得ている（例えば、特開昭６３−３４８７号公報、特開平６−２６５８９号公報参照）。また、この種の電磁弁駆動装置にあっては、例えば昇圧チョッパ回路から電磁弁へ供給される電流のオン、オフ制御のため、あるいは高電圧駆動後の電磁弁への保持電流の供給の制御のために、電磁弁への電流供給をオン、オフするためのスイッチ素子が用いられているが、安全性確保の面からこの種のスイッチ素子は電磁弁のハイサイドに設けるのが一般的である。この種のスイッチ素子としては、ＰＮＰトランジスタ、ＰチャネルＦＥＴ、ＮチャネルＦＥＴなどを利用することができるが、スイッチ素子におけるエネルギー損失を最小とするため実際には損失の最も小さくなるＮチャネルＦＥＴが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＮチャネルＦＥＴを電磁弁のハイサイドで使用するためには、一般に、ゲート駆動のために電源電圧よりも高い３０Ｖ程度のゲート駆動電圧が必要となる。このゲート駆動電圧は電源電圧よりは高いが上記した高電圧よりは低い電圧であるため、駆動装置内でこのゲート駆動電圧を別途発生させる必要が生じる。このゲート駆動電圧を得るためには、ゲート駆動電圧を発生させるための専用の昇圧回路を別途設けるか、又は高電圧発生のための昇圧回路の出力側に抵抗器と定電圧ダイオードとを用いた降圧回路を設け、ゲート駆動電圧を得る等の構成が考えられる。しかし、前者の構成によると回路規模が増大してコストの上昇を招くという問題を生じる。一方、後者の構成によると、回路構成は簡単で済むが高電圧発生のための昇圧回路のコンデンサに蓄えられた高電圧エネルギーを降圧回路で常に消費してしまうこととなり、エネルギー損失が大きくなってしまうという問題を生じる。この３０Ｖ程度の電圧は、別の目的でもしばしば要求される。
【０００４】
本発明の目的は、したがって、電磁弁を初期高電圧駆動するために必要な高電圧と、これよりは低いが電源電圧よりは高い電圧とを、回路規模を増大させることなしに効率よく得ることができるようにした、改善された電磁弁駆動装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明の特徴は、低圧電源から昇圧コイルへの電流をチョッパ用スイッチング素子によりオン、オフすることにより前記昇圧コイルに生じた高圧電圧を第１コンデンサに蓄えておくようにした昇圧回路を備え、該第１コンデンサに蓄えられた高電圧を電磁弁高速駆動のため電磁弁駆動の初期段階において電磁弁に所定時間だけ印加するようにした電磁弁駆動装置において、第２コンデンサと、前記昇圧コイルに生じた高圧電圧エネルギーを該第２コンデンサへ供給するのを制御するためのスイッチ手段と、前記第２コンデンサの充電電圧が所定レベルに達したか否かを判別するための判別手段と、該判別手段に応答し前記第２コンデンサの充電電圧が所定レベルに達していない場合にのみ前記スイッチ手段をオンとするための制御手段とを備えた点にある。
【０００６】
この構成によると、第２コンデンサに蓄えられている充電電圧のレベルが判別手段によって判別され、判別手段の判別結果に従ってスイッチ手段が制御手段によってオン、オフ制御され、昇圧回路において得られた高圧電圧エネルギーにより第２コンデンサが必要に応じて充電される。この結果、第２コンデンサから所要のレベルの電圧を取り出すことができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明の特徴は、低圧電源から昇圧コイルへの電流をチョッパ用スイッチング素子によりオン、オフすることにより前記昇圧コイルに生じた高圧電圧を第１コンデンサに蓄えておくようにした昇圧回路を備え、該第１コンデンサに蓄えられた高電圧を電磁弁高速駆動のため電磁弁駆動の初期段階において電磁弁に所定時間だけ印加するようにした電磁弁駆動装置において、第２コンデンサと、前記昇圧コイルに生じた高圧電圧エネルギーを該第２コンデンサへ供給するのを制御するためのスイッチ手段と、前記第１コンデンサの充電電圧が所定の第１レベルに達したか否かを判別する第１判別手段と、前記第２コンデンサの充電電圧が所定の第２レベルに達したか否かを判別する第２判別手段と、前記第１及び第２判別手段に応答し前記第１又は第２コンデンサの少なくとも一方の充電電圧が所定のレベルに達していない場合には前記チョッパ用スイッチング素子をオン、オフ動作させると共に、前記第２コンデンサの充電電圧が所定のレベルに達していない場合にはさらに前記スイッチ手段をオンとする充電制御手段とを備えた点にある。
【０００８】
この構成によると、第１及び第２判別手段により第１コンデンサの充電電圧又は第２コンデンサの充電電圧の少なくともいずれか一方が対応して定められている所定のレベル以下であると判別された場合、充電制御手段によりチョッパ用スイッチング素子がオン、オフ動作し、これにより昇圧コイルに高圧電圧を生じせしめる。さらに、第２コンデンサの充電電圧が所定の第２レベル以下である場合には、充電制御手段によってスイッチ手段もオンとされる。
【０００９】
この結果、第１コンデンサの充電電圧が所定の第１レベルに達していない場合には、チョッパ用スイッチング素子がオン、オフ動作して第１コンデンサの充電電圧が第１レベルに達するまで第１コンデンサへの充電が行われる。また、第２コンデンサの充電電圧が所定の第２レベルに達していない場合には、チョッパ用スイッチング素子がオン、オフ動作すると共にスイッチ手段がオンとなり、第２コンデンサへの充電が行われる。このとき、第１コンデンサの充電電圧が第２コンデンサの充電電圧と同じか又は低い場合は、第１コンデンサへの充電も同時に実行される。第１コンデンサの充電電圧が第２コンデンサの充電電圧より高い場合は第２コンデンサのみの充電となる。第２コンデンサの充電電圧が第２レベルに達すれば、スイッチ手段はオフとされる。このとき第１コンデンサの充電電圧が第１レベルに達していればチョッパ用スイッチング素子のオン、オフ動作も停止せしめられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
図１は、本発明による電磁弁駆動装置の実施の形態の一例を示す概略ブロック図である。電磁弁駆動装置１は、電磁弁２の駆動初期において所定時間だけ高電圧を印加した後電磁弁２に作動保持電流を流すようにして、電磁弁２を高速駆動するようにした構成の装置である。図１において、３はバッテリ、４はバッテリ３の電圧ＶＢを昇圧して１００〜２００Ｖ程度の電磁弁２の初期駆動用の高電圧ＶＨと、該高電圧ＶＨよりはレベルの低いＮチャネルＦＥＴのゲート駆動のための３０Ｖ程度の駆動用電圧ＶＦとを得るための電圧発生回路、５は電磁弁２に作動保持電流を供給するための電流供給回路である。電圧発生回路４からの高電圧ＶＨはＮチャネルＦＥＴ６を介して電磁弁２に印加され、電流供給回路５からの作動保持電流は別のＮチャネルＦＥＴ７を介して電磁弁２に供給される構成である。符号８で示されるのは逆流防止のためにダイオードであり、電磁弁２に印加される高電圧ＶＨにより電流が電流供給回路５側に逆流するのを防止している。
【００１１】
ＮチャネルＦＥＴ６、７の各ゲート６Ｇ、７Ｇには、制御ユニット９から駆動制御信号が与えられる。これにより、ＮチャネルＦＥＴ６は駆動の初期段階で所定時間だけオンとされ、電磁弁２に高電圧ＶＨが所定時間だけ印加される。その後、ＮチャネルＦＥＴ７がオンとされ、電流供給回路５から作動保持電流が電磁弁２に供給される。ＮチャネルＦＥＴ６、７を上述の如くオン、オフ制御するための構成それ自体は公知であるから、ここでは、制御ユニット９の詳細構成を説明するのを省略する。
【００１２】
図２には、電圧発生回路４の詳細回路図が示されている。１０は低圧電源であるバッテリ３の電圧ＶＢを昇圧するための昇圧回路であり、バッテリ３から昇圧コイル１１への電流をチョッパ用スイッチング素子であるスイッチングトランジスタ１２でオン、オフすることにより昇圧コイル１１に高電圧を発生させる公知の回路構成を有している。１３はスイッチングトランジスタ１２をオン、オフ制御するための制御回路であり、制御回路１３には昇圧コイル１１に生じた高圧電圧により充電される第１コンデンサ１４の端子電圧がフィードバックされる公知の構成である。１５は逆流防止用のダイオードである。昇圧回路１０は上述のように構成されており、第１コンデンサ１４に所要の高電圧ＶＨが蓄えられ、第１出力端子１６から高電圧ＶＨを取り出すことができる。
【００１３】
一方、昇圧回路１０の昇圧コイル１１に発生する高圧電圧を用いて駆動用電圧ＶＦを供給することができるようにするため、電圧発生回路４にはこのための付加回路２０が設けられている。付加回路２０は、昇圧コイル１１に発生する高圧電圧を利用して駆動用電圧ＶＦを蓄えておくための第２コンデンサ２１と、昇圧コイル１１に発生する高圧電圧を第２コンデンサ２１に供給するのをオン、オフ制御するためのスイッチング手段として働くスイッチングトランジスタ２２と、第２コンデンサ２１の端子電圧が所要の電圧レベルに達したか否かを判別するための判別回路２３と、判別回路２３に応答し第２コンデンサ２１の端子電圧が所要の電圧レベルに達していない場合にのみスイッチングトランジスタ２２をオンとするためのスイッチ制御回路２４とから成っている。
【００１４】
第２コンデンサ２１の一端は第２出力端子２５に接続されその他端はアースされている。そして、昇圧コイル１１の出力側と逆流防止ダイオード１５のアノード側との間には、スイッチングトランジスタ２２のドレイン−ソース回路が逆流防止用のダイオード１７と共に直列に接続されている。このスイッチングトランジスタ２２のオン、オフを制御するためのスイッチ制御回路２４は、抵抗器２６〜２９、ダイオード３０、定電圧ダイオード３１、及びトランジスタ３２が図示の如く接続されて構成されている。
【００１５】
判別回路２３は、第２出力端子２５とアースとの間に生じる第２コンデンサ２１の充電電圧を抵抗器３３、３４で分圧した電圧を、所定の安定化低電圧ＶＣを抵抗器３５、３６で分圧して得た基準電圧と電圧比較器３７でレベル比較する構成となっている。ここで、３８はプルアップ抵抗器、３９はフィードバック抵抗器である。電圧比較器３７の出力側にはトランジスタ４０が接続されており、第２コンデンサ２１の充電電圧、すなわち第２出力端子２５からの駆動用電圧ＶＦが所定のレベル以下となった場合に電圧比較器３７の出力が高レベル状態となり、トランジスタ４０がオンとなる構成である。
【００１６】
トランジスタ４０のコレクタは抵抗器２６、２７を介して昇圧回路１０の第１出力端子１６に接続されており、トランジスタ４０がオンになった場合にトランジスタ３２がオンとされ、これによりスイッチングトランジスタ２２が導通状態とされる。
【００１７】
一方、第２コンデンサ２１の充電電圧、すなわち第２出力端子２５からの出力電圧が所定のレベルに達すると、トランジスタ４０がオフとなるので、トランジスタ３２もオフとなり、スイッチングトランジスタ２２は非導通状態になる。
【００１８】
次に、図３を参照しながら図２に示した電圧発生回路４の動作について説明する。
【００１９】
制御回路１３によってスイッチングトランジスタ１２が図３（Ａ）に示されるよう時刻Ｔ１にオン、オフ動作を開始すると、昇圧コイル１１の出力端子１１Ａにはパルス状の高圧電圧ＶＭが誘起される（図３（Ｂ））。この高圧電圧ＶＭはダイオード１５を介して第１コンデンサ１４に印加され、これにより第１コンデンサ１４が充電されるので、第１出力端子１６から得られる高電圧ＶＨのレベルは時間の経過と共に増大し、所定のレベルに達して安定する。
【００２０】
一方、時刻Ｔ１において第２コンデンサ２１の端子電圧が所定のレベルである３０Ｖより低いので、判別回路２０のトランジスタ４０はオンとなる（図３（Ｄ））。このため、スイッチ制御回路２４のトランジスタ３２もオンとなり（図３（Ｅ））、スイッチングトランジスタ２２が導通状態（ＯＮ状態）とされる（図３（Ｆ））。この結果、高圧電圧ＶＭは第２コンデンサ２１にも印加され、これにより第２コンデンサ２１の端子電圧である駆動用電圧ＶＦのレベルは時間の経過と共に図３（Ｃ）に示されるように増大する。駆動用電圧ＶＦのレベルが時刻Ｔ２において所定レベルである３０Ｖに達すると判別回路２０のトランジスタ４０がオフとなり、これによりスイッチングトランジスタ２２が非導通状態（ＯＦＦ状態）となり、高圧電圧ＶＭによる第２コンデンサ２１への充電が停止される。この場合、逆流防止用ダイオード１５の働きにより、第２コンデンサ２１の充電動作中に第１コンデンサ１４に蓄えられていた電荷が第２コンデンサに流出することはない。なお、電磁弁駆動装置１の電源投入時においては高電圧ＶＨのレベルは略零であるから、必ず昇圧回路１０が作動し、これにより第２コンデンサ２１への充電が必ず実行される。
【００２１】
このように、第２コンデンサ２１の充電のために、昇圧回路１０に設けられている昇圧コイル１１及びスイッチングトランジスタ１２を利用する構成であるから、回路のコストを大巾に増大させることなく駆動用電圧ＶＦを得ることができ、省スペース、低コストで所要の高い電圧を得ることができる。また、第２コンデンサ２１への充電は必要に応じて実行される構成であるから、効率よく所要の高圧電圧を得ることができる。
【００２２】
図２に示した本発明の実施の形態においては、第２コンデンサ２１の充電制御のためのスイッチ手段としてスイッチングトランジスタ２２を用いた回路構成を示した。しかし、このスイッチングトランジスタ２２に代えて、自己保持型のスイッチ素子であるシリコン制御整流素子（サイリスタ）を用いて回路をより一層簡単化することができる。
【００２３】
図４には、サイリスタ素子を用いて第２コンデンサ２１への充電電流を制御するようにした本発明による電磁弁駆動装置の別の実施の形態の要部を示す回路図が示されている。図４に示した電磁弁駆動装置のための電圧発生回路４’は、図２に示した電圧発生回路４のスイッチングトランジスタ２２に代えてサイリスタ５１を設け、サイリスタ５１のカソードとゲートとの間に抵抗器５２とコンデンサ５３との並列回路を設け、トランジスタ３２のコレクタをダイオード３０及び抵抗器５４を介してサイリスタ５１のゲートに接続した点でのみ、電圧発生回路４と異なっている。したがって、図４の各部のうち、図２に示した各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００２４】
次に、図５を参照しながら図４に示した電圧発生回路４’の動作について説明する。電圧発生回路４’の場合も、制御回路１３によってスイッチングトランジスタ１２が時刻ＴＡにおいてオン、オフ動作を開始すると（図５（Ａ））、昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに生じたパルス状の高圧電圧ＶＭ（図５（Ｂ））はダイオード１５を介して第１コンデンサ１４に印加され、これにより第１コンデンサ１４が充電され、第１出力端子１６から所要の高電圧ＶＨを得ることができる。
【００２５】
一方、時刻ＴＡにおいて第２コンデンサ２１の端子電圧が所定レベルである３０Ｖより低いために判別回路２０のトランジスタ４０がオンとなる（図５（Ｄ））と、スイッチ制御回路２４のトランジスタ３２もオンとなる（図５（Ｅ））。しかし、時刻ＴＡにあってはサイリスタ５１のカソードの電位が略アースレベルのままであるからサイリスタ５１は未だオフ状態のままである。時刻ＴＢにおいて高圧電圧ＶＭのレベルが急激に立ち上がると、これによりはじめてサイリスタ５１がオンとなり、高圧電圧ＶＭが第２コンデンサ２１に印加され第２コンデンサの充電が行われ、その充電電圧が徐々に増大する（（図５（Ｃ））。そして、時刻ＴＣにおいて高圧電圧ＶＭのレベルが再びアースレベルにまで低下するとサイリスタ５１はオフとなる。
【００２６】
このようにして、以後、高圧電圧ＶＭのレベル変化に応じてサイリスタ５１がオンオフを繰り返し、第２コンデンサ２１への充電が間歇的に実行される。このようにして第２コンデンサ２１への充電が進み、時刻ＴＸにおいて駆動用電圧ＶＦのレベルが所定のレベルである３０Ｖに達すると判別回路２０のトランジスタ４０がオフとなる。しかし、この時点においては高圧電圧ＶＭのレベルが未だ零となっていないのでサイリスタ５１はそのオン状態を維持したままである。時刻ＴＹにおいて高圧電圧ＶＭのレベルが略零となることによりサイリスタ５１がオフとなり、高圧電圧ＶＭによる第２コンデンサ２１への充電が以後停止される。このように、サイリスタ５１を用いると、逆流防止用のダイオード１７（図２参照）は不要となる。なお、電磁弁駆動装置１の電源投入時においては高電圧ＶＨのレベルは略零であるから、必ず昇圧回路１０が作動し、これにより第２コンデンサ２１への充電が必ず実行される。
【００２７】
図６には、図１に示した電磁弁駆動装置１のための電圧発生回路のさらに別の実施の形態が示されている。この電圧発生回路６０は、高電圧ＶＨを得るためにバッテリ６１の電圧ＶＢを昇圧する昇圧回路６２を有している。この昇圧回路６２の構成は、基本的に、図２に示した昇圧回路１０と同一である。したがって、図６において、昇圧回路１０の各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明は省略する、図６に示した回路では、スイッチングトランジスタ１２のオン、オフ駆動は、バッテリ６１と昇圧回路６２との間に挿入された抵抗器６４の両端に生じる電圧がフィードバックされている充電制御部６３からの第１充電制御信号ＣＳ１に基づいて制御される。
【００２８】
昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに生じる高圧電圧ＶＭを利用して駆動用電圧ＶＦを第２出力端子２５から得ることができるようにするため、第２出力端子２５とアースとの間には第２コンデンサ２１が接続されている。そして、昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに生じる高圧電圧を第２コンデンサ２１に印加するのを制御するため、その間にはダイオード１７とスイッチングトランジスタ２２とが直列に接続されている。２９は抵抗器、３１は定電圧ダイオードである。スイッチングトランジスタ２２のオン、オフは充電制御部６３からの第２充電制御信号ＣＳ２に基づいて制御される。
【００２９】
充電制御部６３には、第１及び第２出力端子１６、２５からの各出力電圧が印加されており、充電制御部６３において高電圧ＶＨ及び駆動用電圧ＶＦの各レベルがそれぞれ規定の第１及び第２レベルに達しているか否かが判別される。第１又は第２コンデンサ１４、２１の少なくとも一方の充電電圧が対応する所定のレベルに達していない場合には、スイッチングトランジスタ１２をオン、オフ駆動させるための第１充電制御信号ＣＳ１が充電制御部６３から出力され、スイッチングトランジスタ１２のゲートに印加される。第１充電制御信号ＣＳ１は、図３（Ａ）に示したパルス信号波形に相応したパルス信号であり、これに応答してスイッチングトランジスタ１２のオン、オフが繰り返えされ、昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに高圧電圧ＶＭを生じさせることができる。この結果、第１コンデンサ１４が充電される。ここで、第２コンデンサ２１の充電電圧が所定の第２レベルに達していないと充電制御部６３において判別されている場合には、さらに第２充電制御信号ＣＳ２が出力され、スイッチングトランジスタ２２がオンとされる。この結果、高圧電圧ＶＭは第２コンデンサ２１にも印加され、第２コンデンサ２１がこれにより充電される。
【００３０】
このように、第１コンデンサ１４の充電電圧が所定の第１レベルに達していない場合には、スイッチングトランジスタ１２がオン、オフ動作して第１コンデンサの充電電圧が第１レベルに達するまで第１コンデンサへの充電が行われる。また、第２コンデンサ２１の充電電圧が所定の第２レベルに達していない場合には、スイッチングトランジスタ１２がオン、オフ動作すると共にスイッチングトランジスタ２２がオンとなり、第２コンデンサ２１への充電が行われる。このとき、第１コンデンサ１４の充電電圧が第２コンデンサ２１の充電電圧と同じか又は低い場合は、第１コンデンサ１４への充電も同時に実行される。第１コンデンサ１４の充電電圧が第２コンデンサ２１の充電電圧より高い場合には第２コンデンサ２１のみの充電となる。第２コンデンサ２１の充電電圧が第２レベルに達すれば、スイッチングトランジスタ２２はオフとされる。このとき第１コンデンサ１４の充電電圧が第１レベルに達していればスイッチングトランジスタ１２のオン、オフ動作も停止せしめられる。
【００３１】
図７には、図６に示した電圧発生回路６０のより具体的な構成を示す回路図が示されている。図７において、図６の各部に対応する部分には同一の符号が付されている。制御回路１３は図２に示したものと同一であり、昇圧コイル１１に直列に接続されている抵抗器６４における電圧降下を検出し、直列接続された１組のトランジスタ６５、６６及び抵抗器６７を介してオン、オフ駆動用のパルス信号がスイッチングトランジスタ１２のゲートに印加される構成となっている。６８は電流制御用のコレクタ抵抗器である。
【００３２】
総体的に符号６９で示されるのは、第１コンデンサ１４の充電電圧が所定の第１レベルに達しているか否かを判別するための第１判別回路である。この回路構成は基本的に図２に示した判別回路２３と同一であるからその各部と対応する部分に同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、コンデンサ７０は雑音除去用に設けられているものである。電圧比較器３７は、第１コンデンサ１４の充電電圧が第１レベルより小さい場合にその出力が高レベル状態となる。電圧比較器３７の出力は、論理ゲート回路７１の一方の入力に接続されている。
【００３３】
総体的に符号７１で示されるのは、第２コンデンサ２１の充電電圧が所定の第２レベルに達しているか否かを判別するための第２判別回路である。この回路構成は基本的に図２に示した判別回路２３と同一であるからその各部と対応する部分に同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、コンデンサ７２は雑音除去用に設けられているものである。第２コンデンサ２１の充電電圧が第２レベルよりも小さい場合にトランジスタ４０がオンとなり、トランジスタ４０のコレクタ回路に接続されているトランジスタ７３がオンとなる。この結果、スイッチングトランジスタ２２がオンとなり、高圧電圧ＶＭが第２コンデンサ２１に印加され、第２コンデンサ２１が充電される。
【００３４】
第１判別回路６９の電圧比較器３７の出力と第２判別回路７１の電圧比較器３７の出力とは、論理ゲート回路７４に入力されている。論理ゲート回路７４は、２つの電圧比較器３７の出力の少なくとも一方が高レベル状態になるとその出力が低レベル状態となる論理となっている。すなわち、第１コンデンサ１４又は第２コンデンサ２１の少なくとも一方が所要の充電状態になっている場合に、論理ゲート回路７４の出力が低レベルとなる構成となっている。
【００３５】
論理ゲート回路７４の出力は、抵抗器７５を介してアースされているトランジスタ７６のベースと抵抗器７７を介して接続されている。トランジスタ７６のコレクターエミッタ回路は制御回路１３の出力とアースとの間に接続されており、、論理ゲート回路７４の出力が低レベルとなった場合トランジスタ７６がオフとなり、制御回路１３の出力がトランジスタ６５、６６を介してスイッチングトランジスタ１２のゲートに印加される。この結果、スイッチングトランジスタ１２がオン、オフ動作して昇圧コイル１１の出力端子１１Ａに高圧電圧が発生し、第１コンデンサ１４の充電が行われる。また、このとき第２コンデンサ２１の充電電圧が所要の第２レベル以下であると、第２判別回路７１によってスイッチングトランジスタ２２もオンとされるので、第２コンデンサ２１の充電も同時に行われる。
【００３６】
図６及び図７に示した構成によると、第１及び第２コンデンサ１４、２１の充電のために昇圧コイル１１及びスイッチングトランジスタ１２等を共用することができるので部品点数の削減が図れ、低コスト、小型化を実現することができる。さらに、第１コンデンサ１４への充電の周期に関係なく第２コンデンサへの充電を行うことができるので、第２出力端子２５から得られる駆動用電圧ＶＦのレベル変動を有効に抑えることができる。
【００３７】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば駆動用電圧ＶＦは、ＦＥＴのゲート駆動用に用いるほか、適宜の用途に用いることも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、装置内で種々の用途のために用いられる２種類の高電圧を省スペース、低コストにて効率よく発生させることができるようにした電磁弁駆動装置を実現することができる。また、第１コンデンサへの充電周期に関係なく第２コンデンサへの充電を行うことができるので、第２コンデンサから安定に所要の電圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁弁駆動装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１に示した電圧発生回路の詳細回路図。
【図３】図２に示した電圧発生回路の作動を説明するための各部の信号波形図。
【図４】図２に示した電圧発生回路の変形例を示す詳細回路図。
【図５】図４に示した電圧発生回路の作動を説明するための各部の信号波形図。
【図６】図１に示した電圧発生回路の別の構成を示す回路図。
【図７】図６に示した電圧発生回路の詳細回路図。
【符号の説明】
１ 電磁弁駆動装置
２ 電磁弁
３ バッテリ
４、４’、６０ 電圧発生回路
１０ 昇圧回路
１１ 昇圧コイル
１２、２２ スイッチングトランジスタ
１４ 第１コンデンサ
２１ 第２コンデンサ
２３ 判別回路
２４ スイッチ制御回路
５１ サイリスタ
６２ 昇圧回路
６３ 充電制御部
６９ 第１判別回路
７１ 第２判別回路
ＣＳ１ 第１充電制御信号
ＣＳ２ 第２充電制御信号
ＶＦ 駆動用電圧
ＶＨ 高電圧
Claims (2)
- 低圧電源から昇圧コイルへの電流をチョッパ用スイッチング素子によりオン、オフすることにより前記昇圧コイルに生じた高圧電圧を第１コンデンサに蓄えておくようにした昇圧回路を備え、該第１コンデンサに蓄えられた高電圧を電磁弁高速駆動のため電磁弁駆動の初期段階において電磁弁に所定時間だけ印加するようにした電磁弁駆動装置において、
第２コンデンサと、
前記昇圧コイルに生じた高圧電圧エネルギーを該第２コンデンサへ供給するのを制御するためのスイッチ手段と、
前記第２コンデンサの充電電圧が所定レベルに達したか否かを判別するための判別手段と、
該判別手段に応答し前記第２コンデンサの充電電圧が所定レベルに達していない場合にのみ前記スイッチ手段をオンとするための制御手段と
を備えたことを特徴とする電磁弁駆動装置。 - 低圧電源から昇圧コイルへの電流をチョッパ用スイッチング素子によりオン、オフすることにより前記昇圧コイルに生じた高圧電圧を第１コンデンサに蓄えておくようにした昇圧回路を備え、該第１コンデンサに蓄えられた高電圧を電磁弁高速駆動のため電磁弁駆動の初期段階において電磁弁に所定時間だけ印加するようにした電磁弁駆動装置において、
第２コンデンサと、
前記昇圧コイルに生じた高圧電圧エネルギーを該第２コンデンサへ供給するのを制御するためのスイッチ手段と、
前記第１コンデンサの充電電圧が所定の第１レベルに達したか否かを判別する第１判別手段と、
前記第２コンデンサの充電電圧が所定の第２レベルに達したか否かを判別する第２判別手段と、
前記第１及び第２判別手段に応答し前記第１又は第２コンデンサの少なくとも一方の充電電圧が所定のレベルに達していない場合には前記チョッパ用スイッチング素子をオン、オフ動作させると共に、前記第２コンデンサの充電電圧が所定のレベルに達していない場合にはさらに前記スイッチ手段をオンとする充電制御手段と
を備えたことを特徴とする電磁弁駆動装置。
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