JP6262835B1 - Inductive load drive circuit - Google Patents

Inductive load drive circuit Download PDF

Info

Publication number
JP6262835B1
JP6262835B1 JP2016234163A JP2016234163A JP6262835B1 JP 6262835 B1 JP6262835 B1 JP 6262835B1 JP 2016234163 A JP2016234163 A JP 2016234163A JP 2016234163 A JP2016234163 A JP 2016234163A JP 6262835 B1 JP6262835 B1 JP 6262835B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recovery
inductive load
circuit
current
control element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016234163A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018093600A (en
Inventor
卓 永野
卓 永野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuken Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Yuken Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yuken Kogyo Co Ltd filed Critical Yuken Kogyo Co Ltd
Priority to JP2016234163A priority Critical patent/JP6262835B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6262835B1 publication Critical patent/JP6262835B1/en
Publication of JP2018093600A publication Critical patent/JP2018093600A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

【課題】従来よりも誘導負荷の停止時に高い応答性で負荷電流の減少速度を制御できると共に、良好に発熱による損失を抑えることができる誘導負荷駆動回路の提供。【解決手段】電源からの交流を整流ブリッジダイオードと一次側平滑コンデンサを介して平滑化した直流とし、この直流をパルス信号発生装置からのパルス信号に応じてスイッチング制御されるスイッチング素子によりパルス波の交流としてスイッチングトランスにより二次側へ伝達し、二次側ダイオードと二次側コンデンサを介して平滑化した直流として出力するスイッチング電源回路を備えた誘導負荷駆動回路において、スイッチング電源回路から誘導負荷へ出力される電流を指令信号に応じて制御する比例制御素子をさらに備え、制御回路が、パルス信号発生装置を制御して、前記比例制御素子の両端電圧が一定となるようにスイッチング素子のスイッチングパルス幅を調整するものとした。【選択図】 図1The present invention provides an inductive load driving circuit capable of controlling the rate of decrease in load current with higher responsiveness when the inductive load is stopped than before and capable of satisfactorily suppressing loss due to heat generation. An alternating current from a power source is converted into a direct current that is smoothed through a rectifier bridge diode and a primary side smoothing capacitor, and the direct current is generated by a switching element that is switching-controlled according to a pulse signal from a pulse signal generator. In an inductive load drive circuit having a switching power supply circuit that transmits as alternating current to a secondary side by a switching transformer and outputs as smoothed direct current through a secondary side diode and a secondary side capacitor, from the switching power supply circuit to the inductive load It further includes a proportional control element that controls the output current according to the command signal, and the control circuit controls the pulse signal generator to switch the switching pulse of the switching element so that the voltage across the proportional control element becomes constant. The width was adjusted. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えばソレノイドやモータ等の誘導負荷を駆動させるための回路に関し、詳しくは、PWM制御方式によるスイッチング電源の回路構成に比例制御方式を組み合わせた誘導負荷駆動回路に関するものである。   The present invention relates to a circuit for driving an inductive load such as a solenoid or a motor, and more particularly to an inductive load driving circuit in which a proportional control method is combined with a circuit configuration of a switching power supply based on a PWM control method.

モータやソレノイドなど、コイル成分を有し、電気エネルギーを電磁力を介して機械的運動に変換する誘導負荷は、アクチュエータとして各種装置に利用されている。誘導負荷の駆動制御方式には、大きく分けてパルス幅変調、所謂PWM(pulse width modulation)制御と比例制御とがある。前者は負荷をオン/オフ制御する際にパルス幅のデューティー比、即ちオン/オフ比率を入力信号の大きさに応じて変化させるものであり、後者は負荷と直列に接続された制御素子の両端電圧を可変して損失させることにより制御するものである。   Inductive loads such as motors and solenoids that have coil components and convert electrical energy into mechanical motion via electromagnetic force are used as actuators in various devices. Inductive load drive control systems are broadly divided into pulse width modulation, so-called PWM (pulse width modulation) control and proportional control. In the former, the duty ratio of the pulse width, that is, the on / off ratio is changed according to the magnitude of the input signal when the load is turned on / off, and the latter is applied to both ends of the control element connected in series with the load. Control is performed by varying the voltage and causing loss.

PWM方式としては、例えば特許文献1に見られるようなスイッチング電源の回路構成を用いて、商用の高い交流電圧を低い直流電圧として安定的に誘導負荷へ供給する駆動回路により電流制御を行うものがある。   As a PWM system, for example, a circuit configuration of a switching power supply as shown in Patent Document 1 is used, and current control is performed by a drive circuit that stably supplies a commercial high AC voltage as a low DC voltage to an inductive load. is there.

具体的には、図7(a)に基本構成を示すように、供給電源112からの交流をまずブリッジダイオード113により整流し、さらに平滑コンデンサ114で平滑化された直流を、指令信号121に基づいてFET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)等の半導体素子からなるスイッチング素子115のスイッチングによりパルス波の交流に変換してからスイッチングトランス116に送り込み、交流電圧を所定の交流電圧に降圧変換するスイッチング電源回路を用いた誘導負荷駆動回路100である。   Specifically, as shown in FIG. 7A, the alternating current from the power supply 112 is first rectified by the bridge diode 113, and then the direct current smoothed by the smoothing capacitor 114 is based on the command signal 121. Switching is performed by switching the switching element 115 made of a semiconductor element such as an FET (Field Effect Transistor) into a pulse wave alternating current by switching and then sending it to the switching transformer 116 to step down the alternating voltage to a predetermined alternating voltage. This is an inductive load driving circuit 100 using a power supply circuit.

スイッチングトランス116の一次側で入力側直流を交流変換する際に、制御回路において指令信号121に基づいて所定のパルス波幅(スイッチングのオン/オフサイクルのオン時間)となるように、例えばPWMコントローラ(PWM−IC)等のパルス信号発生装置124からパルス信号が発生される。そして、指令信号と出力側の電流センサ125による検出結果に基づくフィードバック制御によってパルス波幅を調整してスイッチングできるため、電源及び負荷が変動しても、出力電流が一定に保たれ、安定化した直流が得られる。   When the input side direct current is converted into the alternating current on the primary side of the switching transformer 116, for example, a PWM controller (on-time of switching on / off cycle) is set based on the command signal 121 in the control circuit. A pulse signal is generated from a pulse signal generator 124 such as PWM-IC. Since the pulse wave width can be adjusted and switched by feedback control based on the command signal and the detection result by the current sensor 125 on the output side, the output current can be kept constant even when the power source and the load fluctuate, and the stabilized DC Is obtained.

この方式では、スイッチングトランス116にて、スイッチング素子115をオン/オフスイッチングして高周波交流とした電流を一次側コイルLpから二次側コイルLsへ電磁誘導させることでエネルギーが伝達されるが、高周波交流にすることでトランス自体が小型で済み、発熱が少ないため高効率となる。このように伝達された交流電流は、二次側の整流ダイオード117で整流されて誘導負荷へ流されるが、ダイオードで整流された誘導電流は断続波形となるため、そのまま誘導負荷に流すと誘導負荷の両端電圧は大きく変動することになる。従って、これを平滑化するために二次側に平滑コンデンサ118を配置し、平滑化された直流が誘導負荷111へ出力される構成となっている。   In this method, energy is transmitted by causing the switching transformer 116 to switch on / off the switching element 115 and electromagnetically inducting a current that is a high frequency alternating current from the primary side coil Lp to the secondary side coil Ls. By using alternating current, the transformer itself can be small, and heat generation is low, resulting in high efficiency. The alternating current thus transmitted is rectified by the rectifier diode 117 on the secondary side and passed to the inductive load. However, since the induced current rectified by the diode has an intermittent waveform, the inductive load is passed directly to the inductive load. The voltage at both ends of fluctuates greatly. Therefore, in order to smooth this, a smoothing capacitor 118 is disposed on the secondary side, and the smoothed direct current is output to the inductive load 111.

この二次側の平滑コンデンサ118は、容量が小さいほど回路応答が高速になる。その反面、コンデンサで平滑しきれずリップル電圧が大きくなるため、電流制御の安定性が悪化してしまう。そこで、PWM周期をより高速化し、コンデンサ容量が小さくてもリップル電流を吸収できるようにすることで高応答化が可能となるが、誘導負荷電流オフ時の応答性は、以下のように構造的に遅いものとなる。   The smoothing capacitor 118 on the secondary side has a faster circuit response as the capacitance is smaller. On the other hand, since the capacitor cannot be completely smoothed and the ripple voltage increases, the stability of current control is deteriorated. Therefore, it is possible to increase the response by making the PWM cycle faster and absorbing the ripple current even if the capacitor capacity is small, but the response when the inductive load current is off is structural as follows: It will be slow.

即ち、誘導負荷電流をオフにするには、スイッチングトランス一次側のスイッチング素子115をオフ一定としてトランス二次側への誘導を停止し、平滑コンデンサ118を完全に放電させる必要がある。しかし、平滑コンデンサの容量が負荷の発生する逆起電力に対して充分小さい場合、平滑コンデンサが放電すると、図7(b)に示すように、誘導負荷の転流電流101が平滑コンデンサ118を逆向きに充電すると同時にトランス二次側コイルLsにも整流ダイオードを介して転流電流が流れる。このとき一次側コイルLpにも、誘導負荷の転流時間と比較すると無視できる程度の時間であるが、誘導電流102がFETの内臓ダイオードを介して流れる。また、トランス二次側コイルのインピーダンスも低いため、誘導負荷オフ時の転流電流は、殆どは整流ダイオードを介して流れる。その結果、応答性はダイオード転流回路を持つ駆動回路と等価となり、応答時間がかかってしまう。   That is, in order to turn off the inductive load current, it is necessary to stop the induction to the transformer secondary side by setting the switching element 115 on the primary side of the switching transformer to be constant OFF and to discharge the smoothing capacitor 118 completely. However, when the capacity of the smoothing capacitor is sufficiently smaller than the counter electromotive force generated by the load, when the smoothing capacitor is discharged, the commutation current 101 of the inductive load reverses the smoothing capacitor 118 as shown in FIG. At the same time as charging in the direction, a commutation current also flows through the rectifier diode in the transformer secondary coil Ls. At this time, the induced current 102 also flows to the primary side coil Lp via the internal diode of the FET, although the time is negligible compared to the commutation time of the inductive load. Further, since the impedance of the transformer secondary side coil is also low, most of the commutation current when the inductive load is off flows through the rectifier diode. As a result, the response is equivalent to a drive circuit having a diode commutation circuit, and a response time is required.

このように、PWM方式のスイッチング電源の回路構成を利用した誘導負荷駆動回路では、効率に優れるが、応答性に問題があり、誘導負荷電流の減少速度の制御ができない。これに対して、比例制御方式は、制御素子の両端で電圧を可変調整して損失させることで制御するものであるため、発熱する問題がある。   As described above, the inductive load drive circuit using the circuit configuration of the PWM type switching power supply is excellent in efficiency, but has a problem in responsiveness and cannot control the rate of decrease of the inductive load current. On the other hand, the proportional control method has a problem that heat is generated because it is controlled by variably adjusting the voltage at both ends of the control element to cause loss.

特開2012−217238号公報JP 2012-217238 A 特開平07−59397号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-59397

一方、電力が100W以下という出力が小さい通常のソレノイドなどの場合、負荷に蓄積されたエネルギーは発熱により消費されるが、消費されるエネルギーが数ワットと少ないために、電力回収を行う費用対効果として適当ではないため、エネルギーの回収は行われていない。これは、モータ駆動装置でも同様で、低出力のシステムにおいては、回生エネルギーは発熱により消費されている。大電力のソレノイドが無い現状ではエネルギー回収は必要ないため、そのための機構を有する駆動回路も実質的に構築されていない。   On the other hand, in the case of a normal solenoid or the like with a small output of power of 100 W or less, the energy stored in the load is consumed due to heat generation, but the energy consumed is only a few watts, so the cost effectiveness of collecting power is low. Because it is not suitable, energy recovery is not performed. The same applies to the motor drive device. In a low output system, regenerative energy is consumed by heat generation. Since there is no need for energy recovery in the current situation where there is no high power solenoid, a drive circuit having a mechanism for this purpose has not been substantially constructed.

しかしながら、駆動電圧が一般的に使用されるDC48V以上の電源を必要とする負荷の場合、負荷電力が大きくなり、誘導負荷の電流を減じる際は、サージ電圧が発生し、そのエネルギーは、発熱により消費するため無駄がある。さらにどのような駆動方式でもAC−DC電源またはDC−DC(昇圧)電源が必要であり、回路規模が大きくなる。   However, in the case of a load that requires a power supply of DC 48V or higher, which is generally used for driving voltage, the load power becomes large, and when the current of the inductive load is reduced, a surge voltage is generated, and the energy is generated by heat generation. There is waste to consume. Further, any driving method requires an AC-DC power supply or a DC-DC (step-up) power supply, which increases the circuit scale.

なお、例えば、特許文献2のように、誘導負荷駆動装置において誘導負荷の停止時に負荷電流の良好な立ち下がりを確保できるように転流エネルギーを回収する手段を備えたものもある。特許文献2では、誘導負荷の非駆動時に負荷電流を還流させる還流路にトランスの二次側巻線を配置し、二次側巻線または一次側巻線を短絡するスイッチ手段が設けられ、誘導負荷の停止時に該スイッチ手段をオフにするものとしている。これにより、二次側巻線に負荷電流を収束させる方向に高圧を発生させ、負荷電流を立ち下げ、トランスの一次側に電流を発生させて誘導負荷に蓄積されたエネルギーを電源に回生している。しかし、誘導負荷をオフした際にトランス二次側に電流を流したとしても、その電圧変化は1回だけであるため効果的にエネルギーを一次側に戻せない。二次側巻線に並列接続されたスイッチ手段をオン・オフしたとしてもトランス巻線の電流回路が遮断されていないので、二次側トランスのコイル電流を瞬時に遮断することはできず、誘導負荷のエネルギー消費が不十分であるため、誘導負荷の応答性は不十分である。   For example, as in Patent Document 2, some inductive load driving devices include means for recovering commutation energy so that a good fall of the load current can be secured when the inductive load is stopped. In Patent Document 2, a secondary winding of a transformer is disposed in a return path for returning a load current when an inductive load is not driven, and a switch means for short-circuiting the secondary winding or the primary winding is provided. The switch means is turned off when the load is stopped. As a result, a high voltage is generated in the direction in which the load current converges on the secondary winding, the load current is lowered, a current is generated on the primary side of the transformer, and the energy accumulated in the inductive load is regenerated to the power source. Yes. However, even if a current is passed through the transformer secondary side when the inductive load is turned off, the voltage changes only once, so that the energy cannot be effectively returned to the primary side. Even if the switch means connected in parallel to the secondary winding is turned on / off, the current circuit of the transformer winding is not cut off, so the coil current of the secondary transformer cannot be cut off instantaneously and induction Since the energy consumption of the load is insufficient, the responsiveness of the inductive load is insufficient.

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来よりも誘導負荷の停止時に高い応答性で負荷電流の減少速度を制御できると共に、良好に発熱による損失を抑えることができる誘導負荷駆動回路を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an inductive load drive circuit that can control the rate of decrease in load current with higher responsiveness when the inductive load is stopped than before and can suppress the loss due to heat generation well. There is to do.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明に係る誘導負荷駆動回路は、電源からの交流を整流する整流ブリッジダイオードと、整流された直流を平滑化する一次側平滑コンデンサと、前記一次側平滑コンデンサにより平滑化された直流をパルス信号発生装置からのパルス信号に基づいた周期でのスイッチング素子のオン/オフスイッチングによってパルス波の交流に変換されたものを予め定められた交流電圧へ変圧して二次側へ伝達するスイッチングトランスと、二次側に伝達された交流を整流する二次側ダイオードと、整流された直流をさらに平滑化して出力する二次側平滑コンデンサとを備えたスイッチング電源回路と、指令信号と前記スイッチング電源回路の出力側の検出結果とに基づいて前記パルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整して前記スイッチング素子のオン/オフスイッチングを制御する制御回路と、を有する誘導負荷駆動回路において、
前記スイッチング電源回路から誘導負荷へ出力される電流を指令信号に応じて制御する比例制御素子をさらに備え、
前記制御回路は、前記パルス信号発生装置を制御して、前記比例制御素子の両端電圧が一定となるように前記スイッチング素子のスイッチングパルス幅を調整するものである。
In order to achieve the above object, an inductive load driving circuit according to claim 1 includes a rectifying bridge diode that rectifies alternating current from a power source, a primary-side smoothing capacitor that smoothes rectified direct current, and the primary The direct current smoothed by the side smoothing capacitor is converted to a pulse wave alternating current by switching the switching element on / off in a cycle based on the pulse signal from the pulse signal generator to a predetermined alternating voltage. And a switching transformer that transmits to the secondary side, a secondary side diode that rectifies the alternating current transmitted to the secondary side, and a secondary side smoothing capacitor that further smoothes and outputs the rectified direct current A pulse generated by the pulse signal generator based on the power supply circuit, the command signal, and the detection result on the output side of the switching power supply circuit; In inductive load drive circuit having a control circuit, a to adjust the degree in pulse width to control the on / off switching of the switching element,
A proportional control element for controlling a current output from the switching power supply circuit to the inductive load according to a command signal;
The control circuit controls the pulse signal generator to adjust the switching pulse width of the switching element so that the voltage across the proportional control element is constant.

請求項2に記載の発明に係る誘導負荷駆動回路は、請求項1に記載の誘導負荷駆動回路において、前記誘導負荷の電流減少時に該誘導負荷の逆起電力を転流させながら回収するエネルギー回収回路を更に備え、
前記エネルギー回収回路は、前記誘導負荷に並列で接続された回収用一次側コイルと前記スイッチングトランスの一次側に接続されている回収用二次側コイルとを有する回収用トランスと、前記制御回路からの回収指令信号に基づいてパルス信号を発生する第2のパルス信号発生装置と、前記回収用一次側コイルと直列に配置されて前記第2のパルス信号発生装置よるパルス信号に応じて動作して前記回収用一次側コイルに流れる電流を制御する回収制御素子と、前記回収用トランスの一次側に接続されて前記回収制御素子がオフの際に前記誘導負荷の逆起電力が転流される転流回路と、を有するものであり、
前記制御回路は、前記誘導負荷の電流減少時に前記回収制御素子に対する前記第2のパルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整させて、前記回収制御素子のスイッチングを制御することにより、前記回収用トランスの前記回収用一次側コイルに前記誘導負荷の逆起電力を転流させながら前記回収用二次側コイルへエネルギーを伝達させるものである。
An inductive load driving circuit according to a second aspect of the present invention is the inductive load driving circuit according to the first aspect, wherein the inductive load driving circuit recovers the back electromotive force of the inductive load while commutating when the current of the inductive load decreases. A circuit,
The energy recovery circuit includes a recovery transformer having a recovery primary coil connected in parallel to the inductive load and a recovery secondary coil connected to a primary side of the switching transformer, and the control circuit. A second pulse signal generator for generating a pulse signal based on the recovery command signal, and being arranged in series with the primary coil for recovery and operating in response to the pulse signal from the second pulse signal generator A recovery control element that controls a current flowing through the recovery primary coil, and a commutation that is connected to the primary side of the recovery transformer and that the back electromotive force of the inductive load is commutated when the recovery control element is off. A circuit, and
The control circuit adjusts a pulse width of a pulse signal by the second pulse signal generator with respect to the recovery control element when the current of the inductive load is reduced, and controls switching of the recovery control element, thereby controlling the recovery control element. Energy is transmitted to the secondary coil for recovery while the back electromotive force of the inductive load is commutated to the primary coil for recovery of the transformer for recovery.

請求項3に記載の発明に係る誘導負荷駆動回路は、請求項2に記載の誘導負荷駆動回路において、前記エネルギー回収回路の前記転流回路は、前記回収制御素子がオフされた際に前記誘導負荷の転流電流を蓄積すると共に前記回収制御素子が再度オンされた際に蓄積された電荷を放出して前記回収用一次側コイルへ電流供給する蓄積コンデンサを備えているものである。   An inductive load drive circuit according to a third aspect of the present invention is the inductive load drive circuit according to the second aspect, wherein the commutation circuit of the energy recovery circuit is configured to perform the induction when the recovery control element is turned off. A storage capacitor is provided for accumulating a commutation current of a load and discharging a charge accumulated when the recovery control element is turned on again to supply a current to the primary coil for recovery.

請求項4に記載の発明に係る誘導負荷駆動回路は、請求項2に記載の誘導負荷駆動回路において、前記エネルギー回収回路は、前記転流回路として、前記回収制御素子が接続された前記回収用一次側コイルと逆極性で前記回収用トランスの同一鉄心に設けられた相対的に抵抗値の大きい第2の回収用一次側コイルを備え、
前記制御回路は、前記誘導負荷の電流減少時に前記回収制御素子に対する前記第2のパルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整させて、前記回収制御素子を一定時間オフ制御することによって、前記誘導負荷の逆起電力を転流させながら前記第2の回収用一次側コイルに電流を流すことによりコア磁束を変化させて前記回収用二次側コイルへエネルギーを伝達させるものである。
An inductive load drive circuit according to a fourth aspect of the present invention is the inductive load drive circuit according to the second aspect, wherein the energy recovery circuit is the commutation circuit and the recovery control element connected to the recovery control element. A second recovery primary coil having a relatively large resistance value provided on the same iron core of the recovery transformer with a polarity opposite to that of the primary coil;
The control circuit adjusts the pulse width of the pulse signal generated by the second pulse signal generator with respect to the recovery control element when the current of the inductive load is reduced, and controls the recovery control element to be off for a certain time. By passing a current through the second recovery primary coil while commutating the back electromotive force of the inductive load, the core magnetic flux is changed to transmit energy to the recovery secondary coil.

請求項5に記載の発明に係る誘導負荷駆動回路は、請求項4に記載の誘導負荷駆動回路において、前記エネルギー回収回路は、前記第2の回収用一次側コイルと直列に配置されて、相対的に抵抗値の小さい前記回収用一次側コイルの前記回収制御素子がオフした際の電圧を一定にするように前記第2の回収用一次側コイルに流れる電流を制限する第2の回収制御素子を更に備えたものである。   An inductive load drive circuit according to a fifth aspect of the present invention is the inductive load drive circuit according to the fourth aspect, wherein the energy recovery circuit is disposed in series with the second primary coil for recovery, and The second recovery control element for limiting the current flowing through the second recovery primary coil so that the voltage when the recovery control element of the recovery primary coil having a small resistance value is turned off is constant. Is further provided.

本発明の誘導負荷駆動回路によれば、スイッチング電源回路から誘導負荷へ出力される直流電流を指令信号に応じて制御する比例制御素子を備え、制御回路が、前記比例制御素子の両端電圧が一定となるようにスイッチング素子のスイッチングパルス幅を調整するようパルス信号発生装置の制御を行うものであるため、従来できなかった誘導負荷電流の減少速度の制御が上昇速度の制御と共に可能となると共に、比例制御素子の両端で電圧が一定となるよう制御されることによって高応答の実現と同時に発熱損失も防止されるという効果がある。   According to the inductive load driving circuit of the present invention, a proportional control element that controls a direct current output from the switching power supply circuit to the inductive load according to a command signal is provided, and the control circuit has a constant voltage across the proportional control element. Since the control of the pulse signal generator is performed so as to adjust the switching pulse width of the switching element so as to become, it becomes possible to control the rate of decrease of the inductive load current, which has not been possible in the past, together with the control of the rate of increase, By controlling the voltage to be constant at both ends of the proportional control element, there is an effect that a high response is realized and at the same time heat loss is prevented.

本発明の第一実施例による誘導負荷駆動回路の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an inductive load driving circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第二実施例による誘導負荷駆動回路の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the inductive load drive circuit by the 2nd Example of this invention. 図2のエネルギー回収回路における負荷電流転流時の各部の動作波形図であり、(a)は蓄積コンデンサの電圧、(b)は回収用一次側コイルの電流、(c)は回収制御素子のオン・オフ間隔、(d)は電流制御偏差、の変動をそれぞれ示すものである。3 is an operation waveform diagram of each part at the time of load current commutation in the energy recovery circuit of FIG. 2, (a) is a voltage of a storage capacitor, (b) is a current of a primary coil for recovery, and (c) is a recovery control element. The on / off interval, (d), shows the variation of the current control deviation. 本発明の第三実施例による誘導負荷駆動回路の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the inductive load drive circuit by the 3rd Example of this invention. 図4の誘導負荷駆動回路内のエネルギー回収回路を示す部分回路図である。It is a partial circuit diagram which shows the energy recovery circuit in the inductive load drive circuit of FIG. 図5のエネルギー回収回路を改良したものを示す部分回路図である。FIG. 6 is a partial circuit diagram showing an improved version of the energy recovery circuit of FIG. 5. スイッチング電源回路を有する従来の誘導負荷駆動回路の例を示す概略構成図であり、(a)は電流制御回路図、(b)は誘導負荷電流オフ時の動作を示す部分回路図である。It is a schematic block diagram which shows the example of the conventional inductive load drive circuit which has a switching power supply circuit, (a) is a current control circuit diagram, (b) is a partial circuit diagram which shows the operation | movement at the time of inductive load current OFF.

本発明における誘導負荷駆動回路は、電源からの交流を整流する整流ブリッジダイオードと、整流された直流を平滑化する一次側平滑コンデンサと、前記一次側平滑コンデンサにより平滑化された直流をパルス信号発生装置からのパルス信号に基づいた周期でのスイッチング素子のオン/オフスイッチングによってパルス波の交流に変換されたものを予め定められた交流電圧へ変圧して二次側へ伝達するスイッチングトランスと、二次側に伝達された交流を整流する二次側ダイオードと、整流された直流をさらに平滑化して出力する二次側平滑コンデンサとを備えたスイッチング電源回路と、指令信号と前記スイッチング電源回路の出力側の検出結果とに基づいて前記パルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整して前記スイッチング素子のオン/オフスイッチングを制御する制御回路と、を有し、前記スイッチング電源回路から誘導負荷へ出力される電流を指令信号に応じて制御する比例制御素子をさらに備え、前記制御回路が、前記パルス信号発生装置を制御して、前記比例制御素子の両端電圧が一定となるように前記スイッチング素子のスイッチングパルス幅を調整するものである。   An inductive load driving circuit according to the present invention includes a rectifier bridge diode that rectifies an alternating current from a power source, a primary side smoothing capacitor that smoothes the rectified direct current, and a pulse signal that generates a direct current smoothed by the primary side smoothing capacitor. A switching transformer for transforming a pulse wave converted to alternating current by on / off switching of the switching element in a cycle based on a pulse signal from the device into a predetermined alternating voltage and transmitting the same to the secondary side; A switching power supply circuit comprising a secondary side diode for rectifying the alternating current transmitted to the secondary side, and a secondary side smoothing capacitor for further smoothing and outputting the rectified direct current, a command signal, and an output of the switching power supply circuit And adjusting the pulse width of the pulse signal by the pulse signal generator based on the detection result on the side A control circuit that controls on / off switching of the switching element, and further includes a proportional control element that controls a current output from the switching power supply circuit to the inductive load according to a command signal, The pulse signal generator is controlled to adjust the switching pulse width of the switching element so that the voltage across the proportional control element is constant.

以上の構成により、本発明においては、スイッチング電源回路の二次側で整流、平滑化されて誘導負荷へ送られる直流電流が制御回路からの指令信号に基づいて比例制御素子によって電流制御されるものであるため、従来できなかった誘導負荷電流の減少速度の制御が上昇速度の制御と共に可能となる。しかも、比例制御素子の両端で電圧が一定となるよう制御されるため、高応答の実現と同時に発熱損失も防止される。   With the above configuration, in the present invention, the DC current rectified and smoothed on the secondary side of the switching power supply circuit and sent to the inductive load is current-controlled by the proportional control element based on the command signal from the control circuit. Therefore, it is possible to control the rate of decrease of the inductive load current, which could not be performed conventionally, together with the control of the ascending rate. In addition, since the voltage is controlled to be constant at both ends of the proportional control element, a high response is realized and heat loss is also prevented.

なお、誘導負荷が大型である場合には、誘導負荷停止の際に電流減少時の逆起電力の消費により比例制御素子で無視できない大きさの発熱が発生することが考えられる。そこで、本発明においては、誘導負荷の逆起電力を転流させながら回収するエネルギー回収回路を更に備えることによってこのような発熱を防止することができる。   When the inductive load is large, it is conceivable that when the inductive load is stopped, the proportional control element generates heat that cannot be ignored due to the consumption of counter electromotive force when the current decreases. Therefore, in the present invention, it is possible to prevent such heat generation by further including an energy recovery circuit that recovers the back electromotive force of the inductive load while commutating it.

エネルギー回収回路としては、PWM制御される回収用トランスが誘導負荷に対して並列に設けられた構成が好適である。即ち、前記誘導負荷に並列で接続された回収用一次側コイルと前記スイッチングトランスの一次側に接続されている回収用二次側コイルとを同一鉄心に有する回収用トランスを備え、制御回路からの回収指令信号に基づいて第2のパルス信号発生装置から発生されるパルス信号に応じて動作して前記回収用一次側コイルに流れる電流を制御する回収制御素子が該回収用一次側コイルに直列に配置されると共に、前記回収用トランスの一次側に接続されて前記回収制御素子がオフの際に前記誘導負荷の逆起電力が転流される転流回路を備えたものである。   As the energy recovery circuit, a configuration in which a recovery transformer that is PWM controlled is provided in parallel to the inductive load is preferable. That is, a recovery transformer having a recovery primary coil connected in parallel to the inductive load and a recovery secondary coil connected to the primary side of the switching transformer in the same iron core is provided. A recovery control element that operates in accordance with the pulse signal generated from the second pulse signal generator based on the recovery command signal and controls the current flowing through the recovery primary coil is connected in series to the recovery primary coil. And a commutation circuit connected to a primary side of the recovery transformer and configured to commutate a back electromotive force of the inductive load when the recovery control element is turned off.

このエネルギー回収回路においては、制御回路が、誘導負荷停止の際の電流減少時に第2のパルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整させて回収制御素子のスイッチングを制御することにより、回収用トランスの回収用一次側コイルに誘導負荷の逆起電力を転流させながら回収用二次側コイルへエネルギーを伝達させる。これによって、前記逆起電力がスイッチングトランスの一次側へ回収されるため、前記比例制御素子での消費による発熱は回避される。   In this energy recovery circuit, the control circuit controls the switching of the recovery control element by adjusting the pulse width of the pulse signal by the second pulse signal generator when the current decreases when the inductive load is stopped. Energy is transmitted to the secondary coil for recovery while the back electromotive force of the inductive load is commutated to the primary coil for recovery of the transformer. Accordingly, the back electromotive force is recovered to the primary side of the switching transformer, so that heat generation due to consumption by the proportional control element is avoided.

なお、前記回収制御素子がオフの際に前記誘導負荷の逆起電力を転流させる転流回路としては、蓄積コンデンサが配置されたものが好ましい。この蓄積コンデンサによって、回収制御素子がオフの間は転流電流が蓄積され、回収制御素子が再度オンになった際にこの蓄積された電荷を放出して回収用一次側コイルへ供給することができため、該蓄積コンデンサは、誘導負荷からの転流電流と共に回収用一次側コイルへの電流供給源となり、より効率的にエネルギー回収が成される。   As the commutation circuit for commutating the counter electromotive force of the inductive load when the recovery control element is off, it is preferable that a storage capacitor is disposed. This storage capacitor accumulates commutation current while the recovery control element is off, and discharges this accumulated charge and supplies it to the recovery primary coil when the recovery control element is turned on again. Therefore, the storage capacitor serves as a current supply source to the recovery primary coil together with the commutation current from the inductive load, and energy recovery is performed more efficiently.

また、別のエネルギー回収回路として、上記の蓄積コンデンサを備えた転流回路に代えて、第2の回収用一次側コイルを配置することによって二個の回収用一次側コイルを有する回収用トランスを備えた構成も好適である。具体的には、前記回収制御素子に接続された第1の回収用一次側コイルとは逆極性で且つ相対的に抵抗値の大きい第2の回収用一次側コイルを回収用トランスの同一鉄心に備えたものである。   Further, as another energy recovery circuit, instead of the commutation circuit having the above storage capacitor, a recovery transformer having two recovery primary coils is provided by arranging a second recovery primary coil. The provided structure is also suitable. Specifically, a second recovery primary coil having a polarity opposite to that of the first recovery primary coil connected to the recovery control element and having a relatively large resistance value is provided on the same iron core of the recovery transformer. It is provided.

このエネルギー回収回路では、制御回路が、誘導負荷の電流減少時に第2のパルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整させて前記回収制御素子を一定時間オフ制御することによって、前記誘導負荷の逆起電力を転流させながら前記回収用トランスの抵抗値の大きい第2の回収用一次側コイルに電流を流すことによりコア磁束を変化させて回収用二次側コイルへエネルギーを伝達させるものである。   In this energy recovery circuit, the control circuit adjusts the pulse width of the pulse signal by the second pulse signal generator when the current of the inductive load is decreased, and controls the recovery control element to be off for a certain period of time. By passing a current through the second recovery primary coil having a large resistance value of the recovery transformer while commutating back electromotive force, the core magnetic flux is changed and energy is transmitted to the recovery secondary coil. is there.

このようなエネルギー回収回路において、誘導負荷電流の減少速度を増加する場合は、回収制御素子を一定時間オフにすることによって、全ての電流が抵抗値の大きい第2の回収用一次側コイルに流れようとするため、この第2の回収用一次側コイルの両端に高電圧が発生し、トランス/コアの励磁を変えるので対応する回収用二次側コイルに誘導電流が流れてエネルギーが回収される。このとき、誘導負荷電流の減少速度は、制御回路にてPWM駆動制御される回収制御素子のデューティー比を可変することで高速で制御することができる。   In such an energy recovery circuit, when increasing the decrease rate of the inductive load current, all current flows to the second primary coil for recovery having a large resistance value by turning off the recovery control element for a certain time. Therefore, a high voltage is generated at both ends of the second recovery primary coil, and the excitation of the transformer / core is changed, so that an induced current flows through the corresponding recovery secondary coil to recover energy. . At this time, the reduction rate of the inductive load current can be controlled at a high speed by varying the duty ratio of the recovery control element that is PWM-controlled by the control circuit.

また上記のエネルギー回収回路にて、回収用トランスの前記第2の回収用一次側コイルと直列に配置された第2の回収制御素子を更に備えることによって、抵抗値の小さい前記第1の回収用一次側コイルの回収制御素子がオフした際の電圧を一定にするように前記第2の回収用一次側コイルに流れる電流を制限することができる。これにより、電流が少なくなって第2の回収用一次側コイルの両端電圧が減少しても回収用二次側コイルへの伝達量の減少を抑え、且つ第2の回収制御素子の損失分により誘導負荷電流の減少速度の高速化ができる。   The energy recovery circuit further includes a second recovery control element arranged in series with the second recovery primary coil of the recovery transformer, whereby the first recovery value having a low resistance value is provided. The current flowing through the second recovery primary coil can be limited so that the voltage when the recovery control element of the primary coil is turned off is constant. As a result, even if the current decreases and the voltage across the second recovery primary coil decreases, the decrease in the amount of transmission to the recovery secondary coil is suppressed, and the loss of the second recovery control element The reduction rate of the inductive load current can be increased.

本発明の第一の実施例による誘導負荷駆動回路の概略構成図を図1に示す。本実施例の誘導負荷駆動回路1は、スイッチング電源回路10を基本構成として備えている。即ち、供給電源12からの交流を整流するブリッジダイオード13と、整流された直流を平滑化する一次側平滑コンデンサ14と、一次側平滑コンデンサ14により平滑化された直流を制御回路20にてパルス信号発生装置24により発生されたパルス信号に基づいた周期でオン/オフスイッチングを行ってパルス波の交流に変換するスイッチング素子(FET)15と、パルス波交流を一次側コイルLPから二次側コイルLSへ予め定められた電圧へ変圧して伝達するスイッチングトランス16と、二次側に伝達された交流を整流する二次側整流ダイオード17と、整流された直流をさらに平滑化して誘導負荷(ソレノイド)11へ送る二次側平滑コンデンサ18とを備えている。   FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an inductive load driving circuit according to a first embodiment of the present invention. The inductive load driving circuit 1 of the present embodiment includes a switching power supply circuit 10 as a basic configuration. That is, the bridge diode 13 that rectifies the alternating current from the power supply 12, the primary side smoothing capacitor 14 that smoothes the rectified direct current, and the direct current smoothed by the primary side smoothing capacitor 14 is converted into a pulse signal by the control circuit 20. A switching element (FET) 15 that performs on / off switching in a cycle based on the pulse signal generated by the generator 24 to convert the pulse wave to alternating current, and the pulse wave alternating current from the primary coil LP to the secondary coil LS. A switching transformer 16 that transforms and transmits the voltage to a predetermined voltage, a secondary rectifier diode 17 that rectifies the alternating current transmitted to the secondary side, and an inductive load (solenoid) that further smoothes the rectified direct current 11 is provided with a secondary side smoothing capacitor 18 to be sent to 11.

そして、本実施例においては、以上の構成を備えたスイッチング電源回路10で得られた直流電流を指令信号21に基づいて制御する比例制御素子(FET)19を更に備えている。   In this embodiment, a proportional control element (FET) 19 for controlling the direct current obtained by the switching power supply circuit 10 having the above configuration based on the command signal 21 is further provided.

制御回路20では、指令信号21と電流センサ25による出力側の検出結果とに基づき、絶縁アンプ22を介して比例制御素子19に対するフィードバック制御が行われる。さらに本実施例においては、比例制御素子19の両端電圧が一定となるように、スイッチングトランス16をPWM制御する構成としている。具体的には、比例制御素子19の両端電圧の指令であるオフセットに対し、その結果である差動増幅器23の出力を帰還(減算)することで、スイッチング素子15に対して、スイッチングトランス16の一次側コイルLPへ送るパルス波交流が比例制御素子19両端の電圧差を一定にできるものとなるようなスイッチング周期に調整するためのパルス信号をパルス信号発生装置24に発生させる制御が行われる。   In the control circuit 20, feedback control is performed on the proportional control element 19 via the insulation amplifier 22 based on the command signal 21 and the detection result on the output side by the current sensor 25. Furthermore, in this embodiment, the switching transformer 16 is configured to perform PWM control so that the voltage across the proportional control element 19 is constant. Specifically, the output of the differential amplifier 23 as a result is fed back (subtracted) to the offset which is a command for the voltage across the proportional control element 19, so that the switching transformer 16 Control is performed to cause the pulse signal generator 24 to generate a pulse signal for adjusting the switching period so that the pulse wave alternating current sent to the primary coil LP can make the voltage difference across the proportional control element 19 constant.

以上のように、本実施例においては、指令信号21に基づいて比例制御素子19によってソレノイド11へ送られる直流電流が制御されるものであるため、より直接的に電流の上昇速度および減少速度が共に制御可能となり、従来困難であったソレノイド11停止時の電流減少の高応答が実現できる。さらに、比例制御素子19の両端の電圧が一定となるように制御されるため、両端電圧の可変損失による制御を行う場合のような発熱は防止される。   As described above, in this embodiment, since the direct current sent to the solenoid 11 is controlled by the proportional control element 19 based on the command signal 21, the rate of increase and decrease in current is more directly controlled. Both can be controlled, and a high response of current reduction when the solenoid 11 is stopped, which has been difficult in the past, can be realized. Further, since the voltage at both ends of the proportional control element 19 is controlled to be constant, heat generation as in the case of performing control by variable loss of the voltage at both ends is prevented.

次に、本発明の第二の実施例による誘導負荷駆動回路として、上記第一の実施例による誘導負荷駆動回路に、さらにソレノイド電流減少時の逆起電力を回収するエネルギー回収回路30を備えた場合を図2及び図3に示す。図2は、本実施例の誘導負荷駆動回路を示す概略全体構成図であり、図3は、図2のエネルギー回収回路30における負荷電流転流時の各部の動作波形図であり、(a)は蓄積コンデンサの電圧、(b)は回収用一次側コイルの電流、(c)は回収制御素子のオン・オフ間隔、(d)は電流制御偏差、の変動をそれぞれ示すものである。本実施例では、その基本構成として、図1に示した誘導負荷駆動回路と共通するスイッチング電源回路10と制御回路20とを備えており、図2において共通部分はそれぞれ同じ符号を用いている。   Next, as the inductive load driving circuit according to the second embodiment of the present invention, the inductive load driving circuit according to the first embodiment further includes an energy recovery circuit 30 for recovering the back electromotive force when the solenoid current decreases. The case is shown in FIGS. FIG. 2 is a schematic overall configuration diagram showing the inductive load driving circuit of the present embodiment, and FIG. 3 is an operation waveform diagram of each part during load current commutation in the energy recovery circuit 30 of FIG. Is a voltage of the storage capacitor, (b) is a current of the primary coil for recovery, (c) is an ON / OFF interval of the recovery control element, and (d) is a variation of the current control deviation. In the present embodiment, the basic configuration includes the switching power supply circuit 10 and the control circuit 20 which are common to the inductive load driving circuit shown in FIG. 1, and the same reference numerals are used for the common parts in FIG.

本実施例において設けられたエネルギー回収回路30は、ソレノイド11と並列に配置された回収用トランス31を備え、その回収用一次側コイルRLPの電流を制御する回収制御素子32が、電流制御偏差が負になった場合にその偏差量に比例してPWM制御されることによって、回収用二次側コイルRLSへエネルギーが伝達されるものである。   The energy recovery circuit 30 provided in this embodiment includes a recovery transformer 31 arranged in parallel with the solenoid 11, and the recovery control element 32 that controls the current of the recovery primary coil RLP has a current control deviation. When negative, the PWM is controlled in proportion to the deviation amount, whereby energy is transmitted to the recovery secondary coil RLS.

具体的には、回収用トランス31の回収用一次側コイルRLPがソレノイド11に並列で接続され、回収用二次側コイルRLSがスイッチングトランス16の一次側に接続されており、さらに制御回路20からの回収指令信号に基づいて第2のパルス信号発生装置33から発生されたパルス信号に応じて動作する回収制御素子32が回収用一次側コイルRLPと直列に配置されてその回収用一次側コイルRLPに流れる電流をPWM制御することによって、ソレノイド11からの転流電流を回収用一次側コイルRLPに流しながら回収用二次側コイルRLSにエネルギーが伝達される。これによってソレノイド11の電流減少時の逆起電力が良好に回収され、ソレノイド11が大型である場合に比例制御素子19が発熱するのを防止できる。   Specifically, the recovery primary coil RLP of the recovery transformer 31 is connected in parallel to the solenoid 11, the recovery secondary coil RLS is connected to the primary side of the switching transformer 16, and further from the control circuit 20. A recovery control element 32 that operates in accordance with the pulse signal generated from the second pulse signal generator 33 based on the recovery command signal is arranged in series with the recovery primary coil RLP, and the recovery primary coil RLP. By performing PWM control on the current flowing through the current, energy is transmitted to the recovery secondary coil RLS while the commutation current from the solenoid 11 flows through the recovery primary coil RLP. As a result, the back electromotive force when the current of the solenoid 11 decreases can be recovered well, and the proportional control element 19 can be prevented from generating heat when the solenoid 11 is large.

また、本実施例では、回収用トランス31の一次側に接続されて回収制御素子32がオフの際にソレノイド11の逆起電力が転流される転流回路36が設けられており、この転流回路36には、蓄積コンデンサ37が配置されている。したがって、図3に示すように、電流制御偏差(図3(d))が負になった場合に、制御回路20によって、その偏差量に比例して、回収制御素子32がPWM制御(図3(c))されるが、図3(a)の波形に示すように、回収制御素子32がオフ時のソレノイド11からの転流電流は、転流回路36を転流して蓄積コンデンサ37に蓄積される。   In this embodiment, a commutation circuit 36 is provided which is connected to the primary side of the recovery transformer 31 and commutates the back electromotive force of the solenoid 11 when the recovery control element 32 is turned off. A storage capacitor 37 is disposed in the circuit 36. Therefore, as shown in FIG. 3, when the current control deviation (FIG. 3 (d)) becomes negative, the control circuit 20 causes the recovery control element 32 to perform PWM control in proportion to the deviation amount (FIG. 3). (C)) However, as shown in the waveform of FIG. 3A, the commutation current from the solenoid 11 when the recovery control element 32 is OFF commutates the commutation circuit 36 and accumulates in the storage capacitor 37. Is done.

そして、図3(b)の回収用一次側コイルの電流波形に示すように、回収制御素子32が再度オンになった際に、蓄積コンデンサ37に蓄積された電荷が放出されてソレノイド11からの転流電流と共に回収用一次側コイルRLPに供給され、回収用二次側コイルRLSにエネルギーが伝達され、効率的なエネルギー回収が成される。このようなエネルギー回収回路30をソレノイド11と並列に設けることによって、ソレノイド11が大型である場合でもソレノイド電流の減少時に逆起電力が比例制御素子19で消費されて発熱することを防止できる。   Then, as shown in the current waveform of the primary coil for recovery in FIG. 3B, when the recovery control element 32 is turned on again, the charge accumulated in the storage capacitor 37 is released and the solenoid 11 Together with the commutation current, it is supplied to the recovery primary coil RLP, energy is transmitted to the recovery secondary coil RLS, and efficient energy recovery is achieved. By providing such an energy recovery circuit 30 in parallel with the solenoid 11, it is possible to prevent the back electromotive force from being consumed by the proportional control element 19 and generating heat when the solenoid current is reduced even when the solenoid 11 is large.

次に、本発明の第三の実施例による誘導負荷駆動回路として、上記第二の実施例におけるエネルギー回収回路30とは異なるエネルギー回収回路40を備えた場合を図4及び図5に示す。図4は、本実施例の誘導負荷駆動回路を示す概略全体構成図であり、図5は、エネルギー回収回路40を示す部分回路図である。また図6は、図5のエネルギー回収回路40をさらに改良したものを示す部分回路図である。本実施例では、その基本構成として、図1、2に示した誘導負荷駆動回路と共通するスイッチング電源回路10と制御回路20とを備えており、図4においてエネルギー回収回路40以外の共通部分はそれぞれ同じ符号を用いている。   Next, FIG. 4 and FIG. 5 show a case where an energy recovery circuit 40 different from the energy recovery circuit 30 in the second embodiment is provided as an inductive load driving circuit according to the third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic overall configuration diagram showing the inductive load driving circuit of this embodiment, and FIG. 5 is a partial circuit diagram showing the energy recovery circuit 40. FIG. 6 is a partial circuit diagram showing a further improvement of the energy recovery circuit 40 of FIG. In this embodiment, the basic configuration includes the switching power supply circuit 10 and the control circuit 20 which are common to the inductive load driving circuit shown in FIGS. 1 and 2, and in FIG. The same reference numerals are used respectively.

本実施例において設けられたエネルギー回収回路40は、上記第二の実施例で示したエネルギー回収回路30における転流回路36に代えて、回収用トランス41の一次側に別の第2の回収用一次側コイルLP2を備えた構成となっている。   The energy recovery circuit 40 provided in the present embodiment replaces the commutation circuit 36 in the energy recovery circuit 30 shown in the second embodiment with another second recovery circuit on the primary side of the recovery transformer 41. The primary side coil LP2 is provided.

具体的には、回収用トランス41が、ソレノイド11に並列で且つ互いに逆極性で接続された、相対的に抵抗値の小さい第1の回収用一次側コイルLP1と相対的に抵抗値の大きい第2の回収用一次側コイルLP2との二個の一次側コイルと、スイッチングトランス16の一次側に接続された一個の回収用二次側コイルRLSとを同一鉄心に有するものである。そして二個の一次側コイルのうちの小抵抗の第1の回収用一次側コイルLP1と直列に配置されて制御回路20からの回収指令信号に基づく第2のパルス信号発生装置43によるパルス信号に応じて動作して第1の回収用一次側コイルLP1に流れる電流を制御する回収制御素子42が備えられている。   Specifically, the recovery transformer 41 is connected to the solenoid 11 in parallel and opposite in polarity to the first recovery primary coil LP1 having a relatively small resistance value and a relatively large resistance value. The two primary coils for the two recovery primary coils LP2 and one recovery secondary coil RLS connected to the primary side of the switching transformer 16 are provided in the same iron core. Then, a pulse signal generated by the second pulse signal generator 43 based on the recovery command signal from the control circuit 20 is arranged in series with the first primary coil for recovery LP1 having a small resistance of the two primary coils. A recovery control element 42 that operates in response to control the current flowing through the first recovery primary coil LP1 is provided.

本実施例においては、制御回路20は、ソレノイド11の電流減少時に回収制御素子42に対する第2のパルス信号発生装置43からパルス信号のパルス幅を変化させて、回収制御素子42を一定時間オフ制御することによって、ソレノイド11の逆起電力を転流させながら大抵抗の第2の回収用一次側コイルLP2に電流を流して回収用二次側コイルRLSへエネルギーを伝達させる。   In the present embodiment, the control circuit 20 changes the pulse width of the pulse signal from the second pulse signal generator 43 for the recovery control element 42 when the current of the solenoid 11 decreases, and controls the recovery control element 42 to be off for a certain period of time. As a result, while the back electromotive force of the solenoid 11 is commutated, a current is passed through the second primary coil for recovery LP2 having a large resistance to transmit energy to the secondary coil for recovery RLS.

即ち、比例制御素子19がオフし、ソレノイド電流が転流ダイオード44を通して流れる場合、ソレノイド電流の減少速度を増加する際には、回収指令信号に基づいて第2のパルス信号発生装置43による回収制御素子42に対するパルス信号を調整することによって、回収制御素子42を一定時間オフにする。   That is, when the proportional control element 19 is turned off and the solenoid current flows through the commutation diode 44, the recovery control by the second pulse signal generator 43 is performed based on the recovery command signal when increasing the decrease rate of the solenoid current. By adjusting the pulse signal for the element 42, the recovery control element 42 is turned off for a predetermined time.

これに伴い、全ての電流が大抵抗の第2の回収用一次側コイルLP2に流れようとするため、第2の回収用一次側コイルLP2の両端に高電圧が発生し、トランス・コアの励磁を変えるので回収用二次側コイルRLSに誘導電流が流れてエネルギーが回収される。このとき、ソレノイド電流の減少速度は、PWM駆動制御される回収制御素子42のデューティー比を可変することで高速で制御することができる。このようなエネルギー回収回路40をソレノイド11と並列に設けることによって、ソレノイド電流の増加・減少を可変することができ、ソレノイド11と並列(転流回路中)に接続することで、図4の回路ではソレノイド電流の減少時に逆起電力が比例制御素子19で消費されて発熱することを防止でき、誘導負荷駆動回路のさらなる効率化に寄与する。   Along with this, since all the current tends to flow to the second recovery primary coil LP2 having a large resistance, a high voltage is generated at both ends of the second recovery primary coil LP2, thereby exciting the transformer and the core. Therefore, an induced current flows through the recovery secondary coil RLS, and energy is recovered. At this time, the decrease rate of the solenoid current can be controlled at high speed by changing the duty ratio of the recovery control element 42 that is PWM-driven. By providing such an energy recovery circuit 40 in parallel with the solenoid 11, the increase / decrease of the solenoid current can be varied. By connecting the solenoid 11 in parallel (in the commutation circuit), the circuit of FIG. In this case, it is possible to prevent the back electromotive force from being consumed by the proportional control element 19 when the solenoid current is reduced and to generate heat, which contributes to further efficiency improvement of the inductive load driving circuit.

なお、図4、5のエネルギー回収回路40では、逆起電力の回収が進んで転流電流が小さくなってしまうと、大抵抗の第2の回収用一次側コイルLP2の両端電圧が減少し、回収も低減してしまう。そこで、図5に示したエネルギー回収回路40の構成を基本として、図6に示すように、大抵抗の第2の回収用一次側コイルLP2と直列に配置された第2の回収制御素子(FET)51を更に備えたエネルギー回収回路50とすることで、この問題を解消できる。   In the energy recovery circuit 40 of FIGS. 4 and 5, when the back electromotive force recovery progresses and the commutation current becomes small, the voltage across the large recovery second recovery primary coil LP2 decreases, Recovery is also reduced. Therefore, based on the configuration of the energy recovery circuit 40 shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, the second recovery control element (FET) arranged in series with the high-resistance second recovery primary coil LP2 is used. ) 51 can be solved by using the energy recovery circuit 50 further including 51.

即ち、エネルギー回収回路50においては、小抵抗の第1の回収用一次側コイルLP1の回収制御素子42がオフ状態となった際の電圧を一定にするように第2の回収用一次側コイルLP2に流れる電流を第2の回収制御素子51で制限することができるため、これによって、第2の回収用一次側コイルLP2の両端電圧が減少しても回収用二次側コイルRLSへの伝達量の減少を抑え、且つ第2の回収制御素子51の損失分によりソレノイド電流の減少速度の高速化が可能である。   That is, in the energy recovery circuit 50, the second recovery primary coil LP2 is made constant so that the voltage when the recovery control element 42 of the low recovery first recovery primary coil LP1 is turned off is constant. Can be limited by the second recovery control element 51, so that even if the voltage across the second recovery primary coil LP2 decreases, the amount of transmission to the recovery secondary coil RLS is thereby reduced. The decrease of the solenoid current can be suppressed, and the decrease rate of the solenoid current can be increased by the loss of the second recovery control element 51.

1,100:誘導負荷駆動回路
10:スイッチング電源回路
11,111:ソレノイド(誘導負荷)
12,112:供給電源
13,113:ブリッジダイオード
14,114:平滑コンデンサ(一次側)
15,115:スイッチング素子
16,116:スイッチングトランス
LP,Lp:一次側コイル
LS,Ls:二次側コイル
17,35,45,117:整流ダイオード
18,118:平滑コンデンサ(二次側)
19;比例制御素子
20:制御回路
21,121:指令信号
22:絶縁アンプ
23:差動増幅器
24,124:パルス信号発生装置
25,125:電流センサ
30,40,50:エネルギー回収回路
31,41:回収用トランス
RLP:回収用一次側コイル
LP1:第1の回収用一次側コイル
LP2:第2の回収用一次側コイル
RLS:回収用二次側コイル
32,42:回収制御素子
33,43:第2のパルス信号発生装置
34,44:転流ダイオード
36:転流回路
37:蓄積コンデンサ
51:第2の回収制御素子
1, 100: Inductive load drive circuit 10: Switching power supply circuit 11, 111: Solenoid (inductive load)
12, 112: Supply power supply 13, 113: Bridge diode 14, 114: Smoothing capacitor (primary side)
15, 115: switching element 16, 116: switching transformer LP, Lp: primary coil LS, Ls: secondary coil 17, 35, 45, 117: rectifier diode 18, 118: smoothing capacitor (secondary side)
19: proportional control element 20: control circuit 21, 121: command signal 22: insulation amplifier 23: differential amplifier 24, 124: pulse signal generator 25, 125: current sensors 30, 40, 50: energy recovery circuits 31, 41 : Recovery transformer RLP: Recovery primary coil LP1: First recovery primary coil LP2: Second recovery primary coil RLS: Recovery secondary coils 32, 42: Recovery control elements 33, 43: Second pulse signal generators 34, 44: commutation diode 36: commutation circuit 37: storage capacitor 51: second recovery control element

Claims (5)

電源からの交流を整流する整流ブリッジダイオードと、整流された直流を平滑化する一次側平滑コンデンサと、前記一次側平滑コンデンサにより平滑化された直流をパルス信号発生装置からのパルス信号に基づいた周期でのスイッチング素子のオン/オフスイッチングによってパルス波の交流に変換されたものを予め定められた交流電圧へ変圧して二次側へ伝達するスイッチングトランスと、二次側に伝達された交流を整流する二次側ダイオードと、整流された直流をさらに平滑化して出力する二次側平滑コンデンサとを備えたスイッチング電源回路と、指令信号と前記スイッチング電源回路の出力側の検出結果に基づいて前記パルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整して前記スイッチング素子のオン/オフスイッチングを制御する制御回路と、を有する誘導負荷駆動回路において、
前記スイッチング電源回路から誘導負荷へ出力される電流を指令信号に応じて制御する比例制御素子をさらに備え、
前記制御回路は、前記パルス信号発生装置を制御して、前記比例制御素子の両端電圧が一定となるように前記スイッチング素子のスイッチングパルス幅を調整するものであることを特徴とする誘導負荷駆動回路。
A rectifier bridge diode for rectifying an alternating current from the power source, the period and the primary-side smoothing capacitor for smoothing the rectified DC, a DC smoothed by the primary-side smoothing capacitor based on the pulse signal from the pulse signal generator A switching transformer that transforms the pulse wave converted to alternating current by on / off switching of the switching element into a predetermined alternating voltage and transmits it to the secondary side, and rectifies the alternating current transmitted to the secondary side A switching power supply circuit comprising a secondary side diode that performs smoothing and outputs a secondary side smoothing capacitor that further smoothes the rectified direct current, and the pulse based on the command signal and the detection result on the output side of the switching power supply circuit The on / off switching of the switching element is controlled by adjusting the pulse width of the pulse signal by the signal generator. A control circuit for, in inductive load driving circuit having,
A proportional control element for controlling a current output from the switching power supply circuit to the inductive load according to a command signal;
The inductive load driving circuit characterized in that the control circuit controls the pulse signal generator to adjust the switching pulse width of the switching element so that the voltage across the proportional control element is constant. .
前記誘導負荷の電流減少時に該誘導負荷の逆起電力を転流させながら回収するエネルギー回収回路を更に備え、
前記エネルギー回収回路は、前記誘導負荷に並列で接続された回収用一次側コイルと前記スイッチングトランスの一次側に接続されている回収用二次側コイルとを有する回収用トランスと、前記制御回路からの回収指令信号に基づいてパルス信号を発生する第2のパルス信号発生装置と、前記回収用一次側コイルと直列に配置されて前記第2のパルス信号発生装置よるパルス信号に応じて動作して前記回収用一次側コイルに流れる電流を制御する回収制御素子と、前記回収用トランスの一次側に接続されて前記回収制御素子がオフの際に前記誘導負荷の逆起電力が転流される転流回路と、を有するものであり、
前記制御回路は、前記誘導負荷の電流減少時に前記回収制御素子に対する前記第2のパルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整させて、前記回収制御素子のスイッチングを制御することにより、前記回収用トランスの前記回収用一次側コイルに前記誘導負荷の逆起電力を転流させながら前記回収用二次側コイルへエネルギーを伝達させるものであることを特徴とする請求項1に記載の誘導負荷駆動回路。
An energy recovery circuit for recovering the inductive load while reducing the back electromotive force when the current of the inductive load is reduced;
The energy recovery circuit includes a recovery transformer having a recovery primary coil connected in parallel to the inductive load and a recovery secondary coil connected to a primary side of the switching transformer, and the control circuit. A second pulse signal generator for generating a pulse signal based on the recovery command signal, and being arranged in series with the primary coil for recovery and operating in response to the pulse signal from the second pulse signal generator A recovery control element that controls a current flowing through the recovery primary coil, and a commutation that is connected to the primary side of the recovery transformer and that the back electromotive force of the inductive load is commutated when the recovery control element is off. A circuit, and
The control circuit adjusts a pulse width of a pulse signal by the second pulse signal generator with respect to the recovery control element when the current of the inductive load is reduced, and controls switching of the recovery control element, thereby controlling the recovery control element. The inductive load according to claim 1, wherein energy is transmitted to the secondary coil for recovery while the back electromotive force of the inductive load is commutated to the primary coil for recovery of the transformer for recovery. Driving circuit.
前記エネルギー回収回路の前記転流回路は、前記回収制御素子がオフされた際に前記誘導負荷の転流電流を蓄積すると共に前記回収制御素子が再度オンされた際に蓄積された電荷を放出して前記回収用一次側コイルへ電流供給する蓄積コンデンサを備えていることを特徴とする請求項2に記載の誘導負荷駆動回路。   The commutation circuit of the energy recovery circuit accumulates the commutation current of the inductive load when the recovery control element is turned off and releases the accumulated charge when the recovery control element is turned on again. The inductive load drive circuit according to claim 2, further comprising a storage capacitor that supplies current to the primary coil for recovery. 前記エネルギー回収回路は、前記転流回路として、前記回収制御素子が接続された前記回収用一次側コイルと逆極性で前記回収用トランスの同一鉄心に設けられた相対的に抵抗値の大きい第2の回収用一次側コイルを備え、
前記制御回路は、前記誘導負荷の電流減少時に前記回収制御素子に対する前記第2のパルス信号発生装置によるパルス信号のパルス幅を調整させて、前記回収制御素子を一定時間オフ制御することにより、前記誘導負荷の逆起電力を転流させながら前記回収用トランスの前記第2の回収用一次側コイルに電流を流すことによりコア磁束を変化させて回収用二次側コイルへエネルギーを伝達させるものであることを特徴とする請求項2に記載の誘導負荷駆動回路。
The energy recovery circuit, as the commutation circuit, has a relatively large resistance value provided on the same iron core of the recovery transformer with a polarity opposite to that of the recovery primary coil to which the recovery control element is connected. A primary coil for recovery of
The control circuit adjusts the pulse width of the pulse signal by the second pulse signal generator with respect to the recovery control element when the current of the inductive load is reduced, and controls the recovery control element to be off for a certain period of time. A current is passed through the second recovery primary coil of the recovery transformer while the back electromotive force of the inductive load is commutated to change the core magnetic flux and transmit energy to the recovery secondary coil. The inductive load driving circuit according to claim 2, wherein the inductive load driving circuit is provided.
前記エネルギー回収回路は、前記第2の回収用一次側コイルと直列に配置されて、相対的に抵抗値の小さい前記回収用一次側コイルの前記回収制御素子がオフした際の電圧を一定にするように前記第2の回収用一次側コイルに流れる電流を制限する第2の回収制御素子を更に備えたことを特徴とする請求項4に記載の誘導負荷駆動回路。   The energy recovery circuit is arranged in series with the second recovery primary coil, and makes the voltage constant when the recovery control element of the recovery primary coil having a relatively small resistance value is turned off. The induction load drive circuit according to claim 4, further comprising a second recovery control element that limits a current flowing through the second recovery primary coil.
JP2016234163A 2016-12-01 2016-12-01 Inductive load drive circuit Active JP6262835B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016234163A JP6262835B1 (en) 2016-12-01 2016-12-01 Inductive load drive circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016234163A JP6262835B1 (en) 2016-12-01 2016-12-01 Inductive load drive circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6262835B1 true JP6262835B1 (en) 2018-01-17
JP2018093600A JP2018093600A (en) 2018-06-14

Family

ID=60989301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016234163A Active JP6262835B1 (en) 2016-12-01 2016-12-01 Inductive load drive circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6262835B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110352551A (en) * 2018-02-01 2019-10-18 油研工业株式会社 The bipolarity current control driving circuit of inductive load
CN110784108A (en) * 2018-07-26 2020-02-11 油研工业株式会社 Forward converter type inductive load driving circuit
CN112967897A (en) * 2021-03-04 2021-06-15 国网山东省电力公司青州市供电公司 Hand-held type on-load tap-changer gear shifting device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62169216A (en) * 1986-01-22 1987-07-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Constant voltage controller
JP2006101597A (en) * 2004-09-28 2006-04-13 Sharp Corp Power supply circuit
JP2010142071A (en) * 2008-12-15 2010-06-24 Canon Inc Power supply apparatus and image forming apparatus
JP2012217238A (en) * 2011-03-31 2012-11-08 Canon Inc Switching power supply

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62169216A (en) * 1986-01-22 1987-07-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Constant voltage controller
JP2006101597A (en) * 2004-09-28 2006-04-13 Sharp Corp Power supply circuit
JP2010142071A (en) * 2008-12-15 2010-06-24 Canon Inc Power supply apparatus and image forming apparatus
JP2012217238A (en) * 2011-03-31 2012-11-08 Canon Inc Switching power supply

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110352551A (en) * 2018-02-01 2019-10-18 油研工业株式会社 The bipolarity current control driving circuit of inductive load
EP3550708A4 (en) * 2018-02-01 2020-01-22 Yuken Kogyo Co., Ltd. Bipolar current control drive circuit for inductive load
US11223288B2 (en) 2018-02-01 2022-01-11 Yuken Kogyo Co., Ltd. Bipolar current control drive circuit for inductive load
CN110352551B (en) * 2018-02-01 2024-02-02 油研工业株式会社 Bipolarity current control driving circuit of inductive load
CN110784108A (en) * 2018-07-26 2020-02-11 油研工业株式会社 Forward converter type inductive load driving circuit
CN112967897A (en) * 2021-03-04 2021-06-15 国网山东省电力公司青州市供电公司 Hand-held type on-load tap-changer gear shifting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018093600A (en) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5768886B2 (en) Switching power supply
JP6103445B2 (en) Non-contact charging device power supply device
CN101689807B (en) Multi-output switching power supply device
JP6071051B2 (en) Switching power supply
JP5063285B2 (en) 2 transformer type DC-DC converter
US20080037290A1 (en) Ac-dc converter and method for driving for ac-dc converter
CN108011533B (en) inductive load driving circuit
US20170155325A1 (en) Resonant power supply device
JP6065753B2 (en) DC / DC converter and battery charge / discharge device
JP6262835B1 (en) Inductive load drive circuit
JP2019022378A (en) Power conversion device
JP6452231B2 (en) Switching power supply
JP4764980B2 (en) DC-DC converter
JP2016131464A (en) DCDC converter
JP6284238B2 (en) Switching power supply
JP2007195276A (en) Power unit
JP7051726B2 (en) DC pulse power supply
JP3761558B2 (en) Switching power supply circuit and control method used for the switching power supply circuit
JP2011061953A (en) Multi-output switching power supply device
JP2016046838A (en) Switching power supply
JP2005287257A (en) Converter
JP2001178126A (en) Switching power supply
JP6865985B1 (en) Resonance isolated DC-DC converter
JP4859207B2 (en) Switching power supply
JP2002291248A (en) Flyback switching power supply

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171011

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6262835

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150