JPH0192817A

JPH0192817A - 駆動回路

Info

Publication number: JPH0192817A
Application number: JP24807787A
Authority: JP
Inventors: Masami Okano; 正巳岡野
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1987-10-02
Publication date: 1989-04-12
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JP2606801B2

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
図に示すように構成されている。すなわち、電磁弁のツ
レ／イド１（負荷）の一端は、パフテリー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と第
１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Ｖ１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と第１
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１８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Ｖ
ｒに等しくなるように出力電圧を制御し、この出力電圧
により抵抗２２を介してバイアス用トランジスタ２３を
バイアス制御する。これによりバッテリー３から抵抗２
９およびバイアス用トランジスタ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のコレクタ
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、ソレノイド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３０（制御素子）によ
って制御される。すなわち、トランジスタ３０はＨまた
はＬレベルの入力制御信号に基づいてＯＮ、０ＦＦＬ、
そのＯＮ時にはオペアンプ１３の出力端子が抵抗２２お
よびトランジスタ３０を介して接地されて、バイアス用
トランジスタ２３お上りドライブ用トランジスタ４がＯ
ＦＦ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３０のＯＦＦ時には、バイアス用トランジ
スタ２３がＯＮになり、ドライブ用トランジスタ４がＯ
Ｎになり、ソレノイド１への給電がなされる。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来装置では、ドライブ用トランジスタ４がＯＦＦ
の時に、オペアンプ１３によるフィードパγり制御ルー
プは形成されず、また、第１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は飽和してしよい、その出力電圧が電源電圧主
で高（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。

エミッタ間の電圧力讐−時的に非常に高くなって殆ど飽
和状態となってしまい、ソレノイド１への供給電流がオ
ペアンプ１３の制御により期待すべｂ一定値を大軽く超
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。

よな、オペアンプ１３が飽和状態から正常な能動状態に
復帰する本で時間がががり、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。しがも、この飽和によるオーバーシュート時の供
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。

さらに、オペアンプ１３のフィードバック制御によりオ
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大きいため、積分回路の時定
数を大きくしなければならず、フィードパγり制御の応
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、バイパス用トランジスタと第２検出抵抗を
直列接続してなるバイパス回路を備え、バイパス回路の
バイパス用トランジスタ側の一端が、ドライブ用トラン
ジスタの制御端子とオペアンプの出力端子との間に接続
され、バイパス回路の第２検出抵抗側の他端が、ドライ
ブ用トランジスタとｖＪ１検出抵抗との間の第１接続点
に接続され、バイパス用トランジスタと第２検出抵抗と
の間の第２接続点がオペアンプの反転入力端子に接続さ
れ、バイパス用トランジスタは制御素子のバイアス制御
により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、バイパス用ト
ランジスタがＯＮとなり、オペアンプの出力端とドライ
ブ用トランジスタの制御端子との間からバイパス回路お
よび第１検出抵抗を経て電流が流れる。この時、バイパ
ス回路におけるバイパス用トランジスタと第２検出抵抗
との間の第２接続点の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″ｒＬ
源電圧電圧高（ならない。したがって、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かでと、負荷に対し
て安定した給電制御を行なうことができる。

また、ドライブ用トランジスタの飽和によるオーバーシ
ュートがないので、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がでとる。

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外る。また、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
高速電磁弁のソレノイドであり、このソレノイド１は、
一端がヒユーズ２を介してバッテリー３の正極に接続さ
れ、他端が、ダーリントン接続されたドライブ用トラン
ジスタ４と抵抗値の小さい第１検出抵抗５とからなる直
列回路を介してバッテリー３の負極に接続されている。

また、ソレノイド１には逆起電圧吸収用の抵抗６とコン
デンサ７とが接続されている。

バッテリー３の正極には抵抗８とツェナーダイオード９
が接続されており、抵抗８とツェナーダイオード９との
間の接続点から延びる正極側制御母線１１を一定の電圧
にしている。

第１検出抵抗５とバッテリー３の負極との間の接続点は
接地され、この接続点からは負極側制御母線１２が延び
ている。

トランジスタ４は、オペアンプ１３によりコレクタ電流
を制御され、ＯＮ、ＯＦＦ制御用トランジスタ３０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Ｉ　
Ｌｉ　２にそれぞれ接続されている。制御母線１１．１
２間には、更に、電界効果型トランジスタ１４とバイア
ス抵抗１５とからなる定電流回路と、基準抵抗１６が接
続されている。この基準抵抗１６と定電流回路の後続点
の電圧が基準電圧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いる。

トランジスタ４と第１検出抵抗５の間の接続点Ｐ（第１
接続点）は、第２検出抵抗１７および抵抗１８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介在さ
れている。

オペアンプ１３の出力端子には、抵抗２２を介してバイ
アス用トランジスタ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。

トランジスタ２３のコレクタは、定電流回路２５を介し
てバッテリー３の正極に接続されている。

この定電流回路２５は、トランジスタ２６を有している
。トランジスタ２６のベースは、ツェナーダイオード２
７と接地抵抗２８との間に接続され、エミγりは抵抗２
９を介してバッテリー３とツェナーダイオード２７との
間に接続され、コレクタはトランジスタ２３に接続され
ている。

前述のＯＮ、ＯＦＦ制御用トランジスタ３０のベースは
、抵抗３１を介して入力端子３２に接続されるとともに
、バイアス抵抗３３を介して負極側制御母線１２に接続
されている。

トランジスタ３０のコレクタは抵抗３５を介して正極側
制御母線１１に接続されている。このコレクタと抵抗３
５との間の接続点には、バイパス用）ランシ゛スタ３６
のベースが接続されている。

このトランジスタ３６のエミツタは、トランジスタ２３
のエミγりとトランジスタ４のベースとの開に接続され
ている。またトランジスタ３６のコレクタは第２検出抵
抗１７と抵抗１８との開に接続されている。したがって
、この接続点Ｐ′（第２の接続点）は抵抗１８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ことに
なる。

上記バイパス用トランジスタ３６および第２検出抵抗１
７によりバイパス回路４０が構成されている。

上述構成において、入力端子３２にＬレベルの制御信号
が入力された時にはＯＮ、ＯＦＦ制御用トランジスタ３
０がＯＦＦする。すると、バイパス用トランジスタ３６
のベース電圧が高くなり、このトランジスタ３６がＯＦ
Ｆする。トランジスタ３６がＯＦＦすると、ドライブ用
トランジスタ４のベース電圧が高くなってこのトランジ
スタ４がＯＮｔ、、定電流回路２５がらトランジスタ２
３を経た電流Ｉｂが、トランジスタ４のベース電流とな
る。この結果、ソレノイド１に電流Ｉｂが供給される。

トランジスタ４がＯＮしてソレノイド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より、温度変化に伴なう
トランジスタ４の増幅率の変動やバ・／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、第１接続点Ｐの電圧Ｖｐは、第１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・Ｉａ　　　　−（１）この式で、Ｒ５は第１検出抵抗５の抵抗値であり、また
、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となる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７タ間電圧を
低下させる。また、バッテリー３の電圧が低い時にはオ
ペアンプ１３の出力電圧を高くしてトランジスタ４のベ
ース、エミ７タ間電圧を高くする。

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３２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３３の電圧降下によりトランジスタ３０
がＯＮする。すると、バイパス用トランシ゛スタ３６の
ベース電圧が低下して、この）ランシスタ３６がＯＮす
る。トランジスタ３６がＯＮすると、トランジスタ４の
ベース電圧が低くなってこのトランジスタ４がＯＦＦと
なり、ソレノイド１への電流供給が停止される。この時
、定電流回路２５からトランジスタ２３を経た電流Ｉｂ
は、トランジスタ３Ｇと第２検出抵抗１７ｈ・らなるバ
イパス回路４０および第１検出抵抗５を経て接地側すな
わちバッテリー３の負極へと流れる。

上記のように、トランジスタ４がＯＦＦの時でもバイパ
ス回路４０が導通されてオペアンプ１３によるフィード
バック制御ループが形成され、第２接続点Ｐ′の電圧Ｖ
ρ′がフィードバックされるので、オペアンプ１３は飽
和しない。

上記電圧Ｖｐ’は次式で表わすことがでとる。

Ｖｐ’　　＝（Ｒ＋）＋Ｒ５）・　Ｉｂ　　　　　・・
・（３）ただし、Ｒ１７は第２検出抵抗１７の抵抗値で
ある。

ここで、上記電圧Ｖｐ′が基準抵抗値Ｖｒと等しくなる
ように、抵抗値ＲＳ　Ｉ　Ｒｌ　７お上りＩｂの条件を
予め決めてお（。この条件はＶｐ’　−Ｖｒに前述の（
３）式を代入することにより得られ、次式のようになる
。

（Ｒｓ＋　Ｒ１７）　・Ｉ　ｂ＝　Ｖｒ　　　−（４）
この（４）式を満足することにより、オペアンプ１３は
トランジスタ４がＯＮの時とほぼ同等の能動状態となる
。

上記のようにオペアンプ１３が飽和しておらず、その出
力電圧が高くないので、次にトランジスタ４がＯＦＦ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の天外なオーバーシュートは生じず
、無視でとる程にオーバーシュートを抑えることかでと
、ツレ／イｌ′１への安定した給電制御を行なうことが
でとる。

また、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とる。

また、仮に定電流回路２５がないとすると、上記バイパ
ス回路４０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、バッテリー３の電圧が非常に高い場合に
はトランジスタ４のＯＮ時に天外なベース電流が流れて
オーバーシュートが生じるおそれがある。しかし、本実
施例では、バッテリー３の電圧に殆ど関係なく定電流回
路２５からトランジスタ４に一定のベース電流Ｉｂが流
れるため、この点からもオーバーシュートを確実に防止
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
バーシュート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非常に小
さいので時定数を小さくすることができ、この点からも
、オベアン−プ１３の応答性を良くすることができる。

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。例えば、定電流回路２５はなくてもよい。この場合
、オペアンプ１３の出力電圧の変動に応じて、Ｆランシ
゛スタ４のベース電流が変動し、これによりツレ／イド
１への供給電流を一定に維持する。

（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、バイパス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ＯＮＬ、
た時に、負荷への供給電流のオーバーシュートを著しく
低減することかでと、負荷に対して安定した給電制御を
行なうことができる。また、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（て済むこと等によＩ
）、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・
・・第１検出抵抗、１３・・・オペアンプ、１７・・・
第２検出抵抗、３０・・・制御素子（ＯＮ、ＯＦＦ制御
用トランンスタ）、３６・・・バイパス用トランジスタ
、４０・・・バイパス回路、Ｐ・・・第１接続点、Ｐ′
・・・第２接続点。

Claims

【特許請求の範囲】

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第１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パイアス制御され、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第１検出抵抗
の間の第１接続点が接続されてその電圧が入力され、非
反転入力端子に基準電圧が入力され、第１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、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ＯＮ，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、更に、バイパス用トランジスタと第２検出抵
抗を直列接続してなるバイパス回路を備え、バイパス回
路のバイパス用トランジスタ側の一端が、ドライブ用ト
ランジスタの制御端子とオペアンプの出力端子との間に
接続され、バイパス回路の第２検出抵抗側の他端が上記
第１接続点に接続され、バイパス用トランジスタと第２
検出抵抗との間の第２接続点がオペアンプの反転入力端
子に接続され、バイパス用トランジスタは上記制御素子
のバイアス制御によりドライブ用・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。