JPH0192816A - 駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高速で開閉する電磁弁等に用いられる駆動回
路に関する。

（従来の技術） 高速で開閉する電磁弁のための従来の駆動回路は、第２
図に示すように構ｒ＆されている。すなわち、電磁弁の
ソレノイド１（負荷）の一端は、バッテリー３（電源）
の正極に接続され、他端はドライブ用トランジスタ４と
検出抵抗５を介してバッテリー３の負極に接続されてい
る。

ソレノイド１への供給電流は、オペアンプ１３により制
御される。すなわち、ドライブ用トランジスタ４と検出
抵抗５の間の接続点Ｐの電圧Ｖｐ（供給電流に比例する
）が、抵抗１９を介してオペアンプ１３に負帰還される
。オペアンプ１３では、上記電圧Ｖｐが基準電圧Ｖｒに
等しくなるように出力電圧を制御し、この出力電圧によ
り電流制限抵抗２８を介してトランジスタ２３をバイア
ス制御する。これによりバッテリー３がら他の電流制限
抵抗２９およびトランジスタ２３を流れる電流が制御さ
れ、この電流がドライブ用トランジスタ４のベース電流
となって、このドライブ用トランジスタ４が制御される
。この結果、ドライブ用トランジスタ４のコレクク電流
すなわちソレノイド１への供給電流が一定に制御される
。

また、ツレ／イド１への電流供給、停止の切り替えは、
ＯＮ、ＯＦＦ制御用トランジスタ５０（制御素子）によ
って制御される。すなわち、トランジスタ５０はＨホた
はＬレベルの入力制御信号に基づいてＯＮ、０ＦＦｔ、
、そのＯＮ時には、オペアンプ１３の出力端子が電）光
制限抵抗２８およびトランジスタ５０を介して接地され
て、トランジスタ２３およびドライブ用トランジスタ４
がＯＦＦになり、ソレノイド１への給電が停止する。ま
た、トランジスタ５０のＯＦＦ時には、トランジスタ２
３がＯＮになり、ドライブ用トランジスタ４がＯＮにな
り、ツレ／イド１への給電がなされる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記装置では、ドライブ用トランジスタ４がＯＦＦの時
に、オペアンプ１３によるフィードバック制御ループは
形成されず、ホな、検出抵抗５に電流が流れないので電
圧Ｖｐはゼロとなっている。

この結果、オペアンプ１３は飽和してし土い、その出力
電圧が電源電圧主で高くなっている。

したがって、次にドライブ用トランジスタ４がＯＮした
時に、このトランジスタ４ではベース。

エミッタ間の電圧が一時的一二非常に高（なって殆ど飽
和状態となってしよい、ツレ／イド１へ）供給電流がオ
ペアンプ１３の制御により期待すべさ一定値を大きく超
えてしまう、なお、供給電流が一時的に過剰になる現象
は、オーバーシュートと称されている。

虫な、オペアンプ１３が飽和状態から正常な能動状態に
復帰士ろ主で時間がかかり、応答性が悪いので、例えば
上記オーバーシュートから一定値に落ち着くまでに時間
がかかる。

上記オーバーシュートは、安定した制御を妨げるもので
ある。しかも、この飽和によるオーバーシュー）時の供
給電流のピーク値は、バッテリー３の電圧により変動す
るため、例えば高速電磁弁に適用した場合には、バッテ
リー３の電圧変動の影響を受けて開閉のタイミングが狂
ってしようことがある。

さら１こ、オペアンプ１３のフィードバック制御により
大きなオーバーシュートが一定値に収れんする際に供給
電流の振動が生じる。この振動を抑制するために、抵抗
２０とコンデンサ２１からなる積分回路を、オペアンプ
１３の出力端子と反転入力端子との間に介在させている
が、上記オーバーシュートが非常に太さいため、積分回
路の時定数を大きくしなければならず、フィードバック
制御の応答性が悪かった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その要旨は、オペアンプの出力端子とドライブ用トラン
ジスタの制御端子との間にバイアス抵抗が介在され、更
に、負帰還用トランジスタと負帰還抵抗を直列接続して
なる負帰還回路が具備され、負帰還回路の負帰還用Ｆラ
ンンスタ側の一端が、オペアンプの出力端子とバイアス
抵抗との間に接続され、負帰還回路の負帰還抵抗側の他
端が、オペアンプの反転入力端子に接続され、負帰還用
トランジスタは上記バイアス抵抗の電圧降下によりバイ
アス制御されてドライブ用トランジスタと反対にＯＮ、
ＯＦＦ制御されることを特徴とする駆動回路にある。

（作用） ドライブ用トランジスタがＯＦＦの時に、バイアス抵抗
による電圧降下が増大して、負＋ｉｌｔ用トランソスタ
がＯＮとなり、オペアンプの出力端から負帰還回路を経
て電流が流れる。この時、負帰還抵抗の端子電圧がオペ
アンプに負帰還されていて、オペアンプのフィードバッ
ク制御ループが形成されているため、オペアンプは飽和
せず出力電圧は電源電圧まで高くならない６　したがっ
て、次にドライブ用トランジスタがＯＮｕた時に、負荷
への供給電流のオーバーシュートを着しく低減すること
がでさ、負荷に対して安定した給電制御を行なうことが
できる。

土た、ドライブ用トランジスタの飽和によるオーバーシ
ューＦがないので、供給電流は立ち上がり時点でさえも
電源電圧の変動の影響を受けずに済み、この点からも安
定した給電制御を行なうこと力ｔできる。

さらに、大トなオーバーシュートによる供給電流の振動
を考慮しなくてすむので、フィードバック制御の応答性
を向上させることができる。土た、オペアンプが飽和し
ないので供給電流の立ち上がり時点での応答性も向上で
きる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

図中１はディーゼル機関への燃料噴射制御に用いられる
高速電磁弁のツレ／イドであり、このツレ／イド１は、
一端がバッテリー３の正極に接続され、他端が、ドライ
ブ用トランジスタ４と抵抗値の小さい検出抵抗５とから
なる直列回路を介して接地され、実質的にバッテリー３
の負極（こ接続されている。土だ、トランジスタ４のコ
レクタとベース間には逆起電圧に対する保護のだめのツ
ェナーダイオード６が介在されている。

バッテリー３の正極と接地側制御母線７どの間には、抵
抗８とツェナーダイオード９とコンデンサ１０が介在さ
れており、抵抗８とツェナーダイオード９との間の接続
点がら延びる正極側制御母線１１を一定の電圧にしてい
る。

トランジスタ４は、オペアンプ１３によりコレクク電流
を制御され、ＯＮ、ＯＦＦ制御用トフトランジスタによ
りＯＮ、ＯＦＦ制御されるようになっている。

上記オペアンプ１３の２つの電源端子は、制御母線７，
１１にそれぞれ接続されている。出た、制御骨１７．１
１開には、トランジスタ１４とツェナーダイオード１５
の直列回路が接続されている。

さらに、温度補償用グイオード１６、抵抗１７、可変の
基準抵抗１８からなる直列回路が、ツェナーダイオード
１５に並列をなして接続されている。

これにより、基準抵抗１８に定電流が流れ、この基準抵
抗１８と抵抗１７との接続点の一定電圧が基準電圧Ｖｒ
となってオペアンプ１３の非反転入力端子に入力されて
（・る。

トランジスタ４と検出抵抗５の間の接続点Ｐは、大きな
抵抗１９を介して、オペアンプ１３の反転入力端子に接
続されている。

オペアンプ１３の出力端子と反転入力端子との間には、
抵抗２０とコンデンサ２１とからなる積分回路が接続さ
れるとともに、これと並列をなしてコンデンサ２２が接
続されている。

オペアンプ１３の出力端子には、後述の小さなバイアス
抵抗２４を介してトランジスタ２３のベースが接続され
ており、このトランジスタ２３のエミッタがトランジス
タ４のベース（制御端子）に接続されている。これによ
り、オペアンプ１３の出力端子の電圧変動が、トランジ
スタ２３のベース、エミッタを介してトランジスタ４の
ベースに伝達されるようになっている。土だ、トランジ
スタ２３のコレクタは、後述の小さなバイアス抵抗２５
を介してバッテリー３に接続されている。

オペアンプ１３の出力端子と反転入力端子との間には、
負帰還回路３０が介在されている。この負帰還回路３０
は、負帰還用トランジスタ３１と、バイアス抵抗２４よ
り格段に大さな負帰還抵抗３２どからなり、トランジス
タ３１側の一端が、オペアンプ１３の出力端子とバイア
、大抵抗２４との間に接続され、負帰還抵抗３２側の他
端が反転入力端子に接続されている。トランジスタ３１
は、ベース、エミッタが上記バイアス抵抗２４の両端に
接続されており、その電圧降下によりバイアス制御され
ている。

また、バッテリー３の正極とオペアンプ１３の反転入力
端子との間には負帰還回路４０が介在されている。この
負帰還回路４０は、負帰還用トランジスタ４１と、バイ
アス抵抗２５より４！段に大きな負帰還抵抗４２とから
なり、トランジスタ４１側の一端がバッテリー３とバイ
アス抵抗２５との間に接続され、負帰還抵抗４２側の他
端が反転入力端子に接続されている。トランジスタ４１
は、ベース、エミッタが上記バイアス抵抗２５の両端に
接続されており、その電圧降下によりバイアス制御され
ている。

上記ＯＮ、ＯＦＦ制御用トランジスタ５０のベースは、
抵抗５１．５２を介して入力端子５３に接続されており
、ベース、エミッタ間にはバイアス抵抗５４が接続され
ている。

トランジスタ５０のコレクタはバイアス抵抗２４と１フ
ンノ入り２３のべ一人との間に接続されている。

入力端子５３はコンデンサ５５を介して接地側制御母線
７に接続されている。±た、制御母線７゜１１間には抵
抗５６とツェナーグイオード５７とからなる直列回路が
介在されており、そ、の接続点が抵抗５１．５２間に接
続されることにより、トランジスタ５０に過電圧が付与
されるのを防止している。

上述構成において、入力端子５３にＬレベルの制御信号
が入力された時には、ＯＮ、ＯＦＦ制御用トフトランジ
スタｉｔＯＦＦする。すると、トランジスタ２３のベー
ス電圧が高くなり、このトランジスタ２３がＯＮし、バ
ッテリー３がらバイアス抵抗２５を経た電流１ｂがトラ
ンジスタ４のべ一人電流となり、このトランジスタ４を
ＯＮにする。この結果、ツレ／イド１に電流Ｉａが供給
される。

トランジスタ４がＯＮしてツレ／イド１に電流Ｉａが供
給されている状態において、この電流Ｉａは、オペアン
プ１３のフィードバック制御に上り、温度変化に伴なう
トランジスタ４の増幅率の変動やバッテリー３の電圧の
変動等によらず、一定にすることができる。

詳述すると、接続点Ｐの電圧Ｖｐは検出抵抗５での電圧
降下により次式のようになっている。

Ｖｐ＝Ｒｓ　ｔｈＩａ　　　　”ｉｉ）この式で、Ｒ５
は検出抵抗５の抵抗値であり、±な、ベース電流Ｉｂは
供給電流Ｉａに比べて非常に小さいので無視している。

電圧Ｖｐはオペアンプ１３に負帰還されており、オペア
ンプ１３では、電圧Ｖｐが基準電圧Ｖｒとなろように出
力電圧を制御する。例えば、バッテリー３の電圧が高い
時にはオペアンプ１３の出力電圧を低くして、トランジ
スタ４のベース、エミッタ間電圧を低くする。

また、バッテリー３の電圧が低（１時にはオペアンプ１
３の出力電圧を高くしてトランジスタ４のベース、エミ
ッタ間電圧を高（する。

この結果、供給電流Ｉａは次式で示すように一定値とな
る。

Ｉａ＝Ｖｒ／Ｒｓ　　　−・・（２） 入力端子５３にＨレベルの制御信号が入力された時には
、バイアス抵抗５４の電圧降下によりトランジスタ５０
がＯＮする。すると、トランジスタ２３のベース電圧が
低下して、このトランジスタ２３がＯＦＦになり、トラ
ンジスタ４もＯＦＦとなって、ソレノイド１への電流供
給が停止される。

この時、オペアンプ１３の出力端子からバイアス抵抗２
４およびトランジスタ５０を介して接地側へ電流が流れ
るが、この電流はトランジスタ４がＯＮの時より大さ（
、抵抗２４の電圧降下が大となってトランジスタ３１が
ＯＮする。この結果、オペアンプ１３の出力端子からの
電流の一部（微少電流）がトランジスタ３１および負帰
還抵抗３２、抵抗１つ、検出抵抗５を経て接地側へ流れ
る。

そして、負帰還抵抗３２の端子Ｐ′の電圧Ｖｐ’が１ベ
アンプ１３に負帰還され、この電圧Ｖｐ’が基準電圧Ｖ
ｒになるようにオペアンプ１３の出力電圧が制御される
。

上記のように、トランジスタ４がＯＦＦの時でも、負帰
還回路３０を介してオペアンプ１３によるフィードバッ
ク制御ループが形成され、電圧■ｐ′がフィードバック
されるので、オペアンプ１３は飽和せず、その出力電圧
は高くならない。したがって、次にトランジスタ４がＯ
ＦＦからＯＮに切替わった時に、トランジスタ４が飽和
しないから、供給電流Ｉａの大きなオーバーシュートは
生じず、無視でさる程にオーバーシュートを抑えること
がでさ、ツレ／イド１への安定した給電制御を行なうこ
とがでさる。

ネた、供給電流Ｉａが立ち上がり時でさえもバッテリー
３の電圧変動の影響を受けなくなるので、電磁弁の開閉
タイミングの狂いを確実に防止することができる。

土な仮に、負帰還回路４０がないとすると、上記負帰還
回路３０を導通させてオペアンプ１３を飽和させない工
夫をしても、オーバーシュートが生じるおそれがある。

これは、トランジスタ４のＯＮ時に、ツレ／イド１の自
己誘導による電流（１１図のＩａ）の立ち上がりの遅れ
のために、オペアンプ１３が過度に応答し、トランジス
タ４に過剰なバイアス電流を流してしょうからである。

しかし、本実施例では、バイアス抵抗２５を流れる電流
ＩｂがＶｂｅ／Ｒ２５（ただしＶｂｅはＦランラスタ４
１がＯＮする時のベース、エミッタ間電圧、Ｒ２Ｓはバ
イアス抵抗２５の抵抗値である）より大さいと、バイア
ス抵抗２５での電圧降下によりトランジスタ４１がＯＮ
Ｌ、バッテリー３からの電流の一部（微少電流）がトラ
ンクスフ４１．負帰還抵抗４２および抵抗１９．検出抵
抗５を経て接地側へ流れ、負帰還抵抗４２の端子Ｐ′の
電圧Ｖｐ′がオペアンプ１３に負帰還されて、この電圧
■ｐ′が基準電圧Ｖｒと等しくなるように、オペアンプ
１３の出力電圧が制御される。この結果、トランジスタ
２３のコレクタ電流、換言すればトランジスタ４のベー
ス電流を一定値すなわちＶｂｅ／Ｒ２５以下に制限する
ことがでさ、オーバーシュートを確実に防止でさる。

土た、過剰なベース電流上制限するために従来のように
抵抗値の大きな電流制限抵抗２９を用いなくて済み、小
さなバイアス抵抗２５で足るから、バッテリー３の電圧
が低（でも十分なベース電流を確保してソレノイド１へ
の安定した電流供給を確保でさ、バッテリー３の動作電
圧の範囲を拡大することができる。

オペアンプ１３が飽和状態でなく能動状態で上記トラン
ジスタ４の切替わりが行なわれるため、供給電流Ｉａの
立ち上がり時でもオペアンプ１３の応答性が良好である
。

コンデンサ２１と抵抗２０とからなる積分回路は、オー
バーシュー１から一定値に収れんする時の供給電流の振
動を抑えるものであるが、オーバーシュートが小さいの
で時定数を小さくすることができ、この点からも、オペ
アンプ１３の応答性を良（することがでさる。

本発明は上記実施例に制約されず種々の態様が可能であ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明ではドライブ用トランジス
タがＯＦＦの時に、負帰還回路を介してオペアンプのフ
ィードバック制御ループが形成されるため、オペアンプ
は飽和せず、次にドライブ用トランジスタがＯＮした時
に、負荷への供給電流のオーバーシュートを着しく低減
することがでさ、負荷に対して安定した給電制御を行な
うことができる。±た、供給電流は立ち上がり時でさえ
も、電源電圧の変動の影響を受けずに済み、さらに安定
した給電制御を行なうことができる。また、オペアンプ
が飽和しないこと、および大きなオーバーシュートによ
る供給電流の振動を考慮しなくてすむこと等により、フ
ィードバック制御の応答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
の駆動回路の概略的構成を示す回路図である。 １・・・負荷（電磁弁のソレノイド）、３・・・電源（
バッテリー）、４・・・ドライブ用トランジスタ、５・
・・検出抵抗、１３・・・オペアンプ、２４・・・バイ
アス抵抗、３０・・・負帰還回路、３１・・・負帰還用
トランジスタ、３２・・・負帰還抵抗、５０・・・制御
素子（０，Ｎ、ＯＦＦ制御用トランジスタ）、Ｐ・・・
接続点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷の一端が電源の正極に接続され、他端が、直列をな
   すドライブ用トランジスタと検出抵抗を介して電源の負
   極に接続され、このドライブ用トランジスタがオペアン
   プと制御素子でバイアス制御され、オペアンプの反転入
   力端子に、ドライブ用トランジスタと検出抵抗の間の接
   続点が接続され、非反転入力端子に基準電圧が入力され
   、上記接続点の電圧が基準電圧と等しくなるようにオペ
   アンプの出力電圧が制御されることにより、負荷への供
   給電流が一定に制御され、また上記制御素子では、入力
   される制御信号に基づいてドライブ用トランジスタをＯ
   Ｎ，ＯＦＦさせ、これにより負荷への電流供給，停止が
   切り替えられる駆動回路において、オペアンプの出力端
   子とドライブ用トランジスタの制御端子との間にバイア
   ス抵抗が介在され、更に、負帰還用トランジスタと負帰
   還抵抗を直列接続してなる負帰還回路が具備され、負帰
   還回路の負帰還用トランジスタ側の一端が、オペアンプ
   の出力端子とバイアス抵抗との間に接続され、負帰還回
   路の負帰還抵抗側の他端が、オペアンプの反転入力端子
   に接続され、負帰還用トランジスタは上記バイアス抵抗
   の電圧降下によりバイアス制御されてドライブ用トラン
   ジスタと反対にＯＮ，ＯＦＦ制御されることを特徴とす
   る駆動回路。