JPH0330881Y2 - - Google Patents

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JPH0330881Y2
JPH0330881Y2 JP13221885U JP13221885U JPH0330881Y2 JP H0330881 Y2 JPH0330881 Y2 JP H0330881Y2 JP 13221885 U JP13221885 U JP 13221885U JP 13221885 U JP13221885 U JP 13221885U JP H0330881 Y2 JPH0330881 Y2 JP H0330881Y2
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transistor
voltage
base
load
solenoid
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本考案は、誘導負荷を開成する時の制御遅れを
改善したプログラマブルコントローラの出力回路
に関する。
The present invention relates to an output circuit for a programmable controller that improves control delay when opening an inductive load.

【従来技術】[Prior art]

従来、プログラマブルコントローラにおけるト
ランジスタ出力による直流駆動の出力回路では、
ソレノイド等の誘導負荷を開成する時に発生する
サージ電圧からトランジスタを保護するために、
誘導負荷の両端子にダイオードを接続している。 第3図は従来のトランジスタ出力の出力回路の
構成を示した回路図である。 図において12は、プログラマブルコントロー
ラの内部回路10と負荷をアイソレートするため
のフオトカプラである。フオトカプラ12はフオ
トトランジスタPTを有している。フオトトラン
ジスタ12には、ダーリントン接続のトランジス
タTr1とTr2とが接続されている。トランジスタ
Tr1とTr2のコレクタには出力要素であるソレノ
イドSが接続されている。ソレノイドSは、トラ
ンジスタTr2のスイツチング作用によりバツテリ
Eから給電される。又ソレノイドSの両端には、
サージを吸収するためのダイオードD1が接続さ
れている。このような構成において、フオトトラ
ンジスタPTがオフし従つてトランジスタTr2が
オフすると、ソレノイドSの端子電圧Vと負荷電
流Iは第4図に示すような特性で変化する。ソレ
ノイドSに蓄積された磁気エネルギーはダイオー
ドD1を介するバイパス回路で消散される。従つ
て、ソレノイドSの端子電圧は、ダイオードD1
の順方向電圧降下VDで制限される。又それに伴
い、ソレノイドSを流れる電流Iは定常電流Isか
らバイパス回路の時定数で減少する。 従来はこのように、ダイオードによるバイパス
回路を設けてトランジスタをサージ電圧から保護
していた。
Conventionally, in a programmable controller, a DC drive output circuit using a transistor output,
To protect the transistor from the surge voltage that occurs when opening an inductive load such as a solenoid,
A diode is connected to both terminals of the inductive load. FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional transistor output circuit. In the figure, 12 is a photocoupler for isolating the internal circuit 10 of the programmable controller and the load. Photocoupler 12 has a phototransistor PT. Darlington-connected transistors Tr1 and Tr2 are connected to the phototransistor 12. transistor
A solenoid S, which is an output element, is connected to the collectors of Tr1 and Tr2. The solenoid S is supplied with power from the battery E by the switching action of the transistor Tr2. Also, on both ends of solenoid S,
A diode D1 is connected to absorb surges. In such a configuration, when the phototransistor PT is turned off and therefore the transistor Tr2 is turned off, the terminal voltage V of the solenoid S and the load current I change according to the characteristics shown in FIG. The magnetic energy stored in solenoid S is dissipated in a bypass circuit via diode D1. Therefore, the terminal voltage of solenoid S is equal to that of diode D1.
is limited by the forward voltage drop, VD . Additionally, the current I flowing through the solenoid S decreases from the steady current Is by the time constant of the bypass circuit. Conventionally, a bypass circuit using a diode was provided to protect the transistor from surge voltage.

【考案が解決しようとする問題点】[Problem that the invention attempts to solve]

ところが、サージ電圧の発生はダイオードD1
の順方向電圧降下によつて効果的に防止できる
が、ダイオードD1の動作時の抵抗が小さくダイ
オードでの消費電力が少ない為、電流の減衰の時
定数を大きくとることが出来ない。このため、ソ
レノイド等の誘導負荷を開成制御する時の遅延が
大きくなると言う問題がある。 本考案は、かかる従来の問題点を解決するもの
である。即ち本考案の目的とするところは、出力
トランジスタをサージ電圧から保護すると共に、
出力要素の開成遅れを小さくすることである。
However, the surge voltage is generated by diode D1.
However, since the resistance of the diode D1 during operation is small and the power consumption in the diode is low, it is not possible to take a large time constant for current decay. For this reason, there is a problem in that the delay when controlling the opening of an inductive load such as a solenoid becomes large. The present invention solves these conventional problems. That is, the purpose of the present invention is to protect the output transistor from surge voltage, and
The goal is to reduce the opening delay of the output element.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

上記問題点を解決するための、本考案の構成は
次の通りである。 本考案は、負荷に給電する直流電源と、この直
流電源から負荷への電流の通電と電流の遮断とを
制御信号に応じて制御するスイツチング回路を構
成する1つ又は2つ以上のトランジスタと、負荷
とが直列回路を構成するプログラマブルコントロ
ーラの出力回路において、 1つのトランジスタ又は2つ以上のトランジス
タの少なくとも1つのトランジスタのベース又は
ゲートとコレクタ又はドレイン間に直流電源の駆
動直流電圧よりも大きい電圧で作動する定電圧素
子を接続し、そのトランジスタのベース又はゲー
トとエミツタ又はソース間に抵抗素子を接続した
ことである。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows. The present invention includes a DC power supply that supplies power to a load, and one or more transistors that constitute a switching circuit that controls the conduction and interruption of current from the DC power supply to the load in accordance with a control signal. In the output circuit of a programmable controller in which a load forms a series circuit, a voltage greater than the driving DC voltage of the DC power source is applied between the base or gate and collector or drain of one transistor or at least one of two or more transistors. An operating constant voltage element is connected, and a resistance element is connected between the base or gate and emitter or source of the transistor.

【作用】[Effect]

上述したトランジスタはバイポーラ型及び
FET型のモノポーラ型のトランジスタを含むこ
とは当然であり、ベースとゲート、エミツタとソ
ース、コレクタとドレインは称呼のみ異なるだけ
で、同一機能及び同一意義である。従つて、以
下、ベースはゲートを、エミツタはソースを、コ
レクタはドレインをも実質上示すことは当然であ
る。 ソレノイド等の負荷は直流電源により駆動され
る。その直流電源の電力の供給路となる駆動回路
に負荷と直列に上記トランジスタが接続されてい
る。そのトランジスタは、スイツチング素子とし
て、ソレノイド等の負荷を開閉制御する。 トランジスタがオフする時、負荷が誘導性であ
ると、逆起電力が発生し、この逆起電力がトラン
ジスタのエミツタとコレクタ間に印加される。一
方、トランジスタのベース、コレクタ間には、動
作電圧が電源電圧より大きい定電圧素子が接続さ
れ、ベース、エミツタ間には、抵抗素子が接続さ
れている。この為、サージ電圧は抵抗素子と定電
圧素子で分割され、トランジスタのベース電圧と
して入力する。トランジスタがオフし、誘導負荷
による逆起電力が大きくなり、トランジスタのエ
ミツタ、コレクタ間の電圧が、定電圧素子の動作
電圧より、わずかに高くなると、定電圧素子が作
動するとともにエミツタ、ベース間は、順方向に
バイアスされる。このとき、このトランジスタは
活性領域にはいり、大きなコレクタ損失を生じ
る。このため、サージ電流は急速に減少するの
で、ソレノイド等の負荷の開成速度を向上させる
ことが出来る。
The transistors mentioned above are of bipolar type and
It goes without saying that FET type monopolar transistors are included, and the base and gate, emitter and source, and collector and drain have the same functions and meanings, with only different names. Therefore, in the following, it is natural that the base will also substantially refer to the gate, the emitter to the source, and the collector to the drain. Loads such as solenoids are driven by a DC power source. The transistor is connected in series with the load to a drive circuit that serves as a power supply path for the DC power supply. The transistor functions as a switching element to control opening and closing of a load such as a solenoid. When the transistor is turned off, if the load is inductive, a back electromotive force is generated, and this back electromotive force is applied between the emitter and collector of the transistor. On the other hand, a constant voltage element whose operating voltage is higher than the power supply voltage is connected between the base and collector of the transistor, and a resistance element is connected between the base and emitter. For this reason, the surge voltage is divided between the resistance element and the constant voltage element, and is input as the base voltage of the transistor. When the transistor is turned off and the back electromotive force due to the inductive load increases, and the voltage between the emitter and collector of the transistor becomes slightly higher than the operating voltage of the constant voltage element, the constant voltage element operates and the voltage between the emitter and base increases. , forward biased. At this time, this transistor enters the active region, causing a large collector loss. For this reason, the surge current is rapidly reduced, so that the opening speed of a load such as a solenoid can be improved.

【実施例】【Example】

以下本考案を具体的な実施例に基づいて説明す
る。第1図は、本考案の一具体的な実施例に係る
出力回路の構成を示した電気回路図である。プロ
グラマブルコントローラの内部回路10と負荷側
をアイソレートするフオトカプラ12が設けられ
ている。そのフオトカプラ12のフオトトランジ
スタPTのコレクタには、トランジスタTr1のベ
ースが接続され、そのトランジスタTr1のエミツ
タには、トランジスタTr2のベースが接続され、
トランジスタTr1とトランジスタTr2とでダーリ
ントン接続を構成している。トランジスタTr1の
エミツタとベースとの間には抵抗R1が、トラン
ジスタTr2のエミツタとベースとの間には、抵抗
R2が接続されている。又、トランジスタTr1の
ベースとコレクタとの間には、ブレイクダウン電
圧75VのツエナーダイオードZDが接続されてい
る。トランジスタのコレクタ回路には、出力要素
であるソレノイドSが接続され、このソレノイド
Sは、スイツチング素子であるトランジスタ
Tr1,Tr2を介して直流電源Eから給電されてい
る。 次に第2図の特性図を参照して本実施例回路の
作用を説明する。 ソレノイドSが作動状態にあるとき、端子電圧
Vは、電源電圧Eにほぼ等しい。又フオトトラン
ジスタPTはオン状態にあり、従つて、トランジ
スタTr1,Tr2は共にオン状態にある。この時ソ
レノイドSは電源EからトランジスタTr2を介し
て定常電流Isが供給されている。 このようなオン状態において、内部回路10か
らオフ信号が出力され、フオトトランジスタPT
がターンオフすると、トランジスタTr1のベース
電圧が電源電圧Eまで上昇して、トランジスタ
Tr1,Tr2は共にターンオフする。この時ソレノ
イドSには、逆起電力が発生し、それが成長する
とともに、トランジスタTr2のエミツタとコレク
タが接続されている端子T1とT2間にこの逆起電
力が印加される。この端子間電圧がツエナーダイ
オードZDの動作電圧75Vよりやや高くなると、
ツエナーダイオードZDが作動し、電流が端子T1
から抵抗R1,R2、ツエナーダイオードZDへと流
れる。すると抵抗R1,R2の電圧降下によつてト
ランジスタTr2のエミツタ端子T1とトランジス
タTr1のベース端子T3間に電位差を生じ、これ
がトランジスタTr1,Tr2のベース、エミツタ間
に順方向バイアスとなる為、トランジスタTr1,
Tr2は、それぞれ活性領域にはいり、エミツタ、
コレクタ間電圧が約75Vとなる動作点で作動する
ことになる。 この時端子T1とT2間の電圧が更に上昇しよう
とすると、トランジスタのベース、エミツタ間の
バイアスが深くなり、トランジスタのエミツタ、
コレクタ間の電圧が小さくなる方向に作用する。
然るに、ベースとコレクタ間はツエナーダイオー
ドZDにより定電圧に制御されている為、ベース、
エミツタ間のバイアスが減少しようとするのでエ
ミツタ、コレクタ間の電圧降下が大きくなるよう
に作動する。 結局、このような帰還作用によつて、トランジ
スタTr1とTr2は、ベース、コレクタ間電圧がツ
エナーダイオードの動作電圧75Vとなる動作点
で、安定して作動することになる。 このため、電流はトランジスタTr2と、抵抗
R2を介してトランジスタTr1とを並列に流れ、
それらのトランジスタでコレクタ損失を生じる。
従つて、サージ電流は急激に減少する。サージ電
流が減少して端子T1とT2間の端子間電圧が75V
より小さくなると、ツエナーダイオードZDはオ
フとなり、トランジスタのベースバイアスがなく
なるため、トランジスタは完全にオフとなる。 この結果、ソレノイドSを流れる電流の減衰時
定数を大きくすることが出来、従つて、出力素子
の開成動作の遅延を小さく出来る。
The present invention will be explained below based on specific examples. FIG. 1 is an electrical circuit diagram showing the configuration of an output circuit according to a specific embodiment of the present invention. A photocoupler 12 is provided to isolate the internal circuit 10 of the programmable controller from the load side. The base of a transistor Tr1 is connected to the collector of the phototransistor PT of the photocoupler 12, and the base of a transistor Tr2 is connected to the emitter of the transistor Tr1.
The transistor Tr1 and the transistor Tr2 form a Darlington connection. A resistor R1 is connected between the emitter and base of transistor Tr1, and a resistor R1 is connected between the emitter and base of transistor Tr2.
R2 is connected. Furthermore, a Zener diode ZD with a breakdown voltage of 75V is connected between the base and collector of the transistor Tr1. A solenoid S, which is an output element, is connected to the collector circuit of the transistor, and this solenoid S is connected to a transistor, which is a switching element.
Power is supplied from a DC power supply E via Tr1 and Tr2. Next, the operation of the circuit of this embodiment will be explained with reference to the characteristic diagram shown in FIG. When the solenoid S is activated, the terminal voltage V is approximately equal to the power supply voltage E. Further, the phototransistor PT is in the on state, and therefore the transistors Tr1 and Tr2 are both in the on state. At this time, the solenoid S is supplied with a steady current Is from the power source E via the transistor Tr2. In such an on state, an off signal is output from the internal circuit 10, and the phototransistor PT
turns off, the base voltage of transistor Tr1 rises to the power supply voltage E, and the transistor
Both Tr1 and Tr2 are turned off. At this time, a back electromotive force is generated in the solenoid S, and as it grows, this back electromotive force is applied between the terminals T1 and T2 to which the emitter and collector of the transistor Tr2 are connected. When this terminal voltage is slightly higher than the operating voltage of Zener diode ZD, 75V,
Zener diode ZD is activated and current flows to terminal T1
The current flows from the resistors R1 and R2 to the Zener diode ZD. Then, due to the voltage drop across the resistors R1 and R2, a potential difference is generated between the emitter terminal T1 of the transistor Tr2 and the base terminal T3 of the transistor Tr1, and this creates a forward bias between the base and emitter of the transistors Tr1 and Tr2. ,
Tr2 enters the active region and emits,
It will operate at an operating point where the voltage between the collectors is approximately 75V. At this time, if the voltage between terminals T1 and T2 tries to rise further, the bias between the base and emitter of the transistor becomes deeper, and the emitter of the transistor,
It acts in the direction of decreasing the voltage between the collectors.
However, since the voltage between the base and collector is controlled by the Zener diode ZD, the base,
Since the bias between the emitters tends to decrease, the voltage drop between the emitters and the collectors increases. In the end, due to such a feedback effect, the transistors Tr1 and Tr2 operate stably at the operating point where the voltage between the base and the collector becomes the Zener diode operating voltage of 75V. Therefore, the current flows through the transistor Tr2 and the resistor
Flows in parallel with transistor Tr1 via R2,
Collector losses occur in those transistors.
Therefore, the surge current decreases rapidly. Surge current decreases and voltage between terminals T1 and T2 becomes 75V
When it becomes smaller, the Zener diode ZD turns off and there is no base bias for the transistor, so the transistor is completely turned off. As a result, the attenuation time constant of the current flowing through the solenoid S can be increased, and the delay in the opening operation of the output element can therefore be reduced.

【考案の効果】[Effect of the idea]

本考案は、負荷と、直流電源と、スイツチング
回路を構成する1つ又は2つ以上のトランジスタ
と、負荷とが直列接続された直流駆動のプログラ
マブルコントローラの出力回路において、前記ト
ランジスタのベースとコレクタ間に駆動直流電圧
より大きい電圧で作動する定電圧素子を接続し、
前記トランジスタのベースとエミツタ間に抵抗素
子を接続したことを特徴とするプログラマブルコ
ントローラの出力回路である。 上記構成を採るため、定電圧素子と抵抗素子と
の直列回路に、誘導性負荷の開成動作時に発生す
るサージ電圧が印加されるので、トランジスタの
エミツタとコレクタ間電圧は、ほぼ定電圧素子の
動作電圧に制御され、トランジスタのベースは、
トランジスタが活性領域で作動すべくバイアスさ
れる。従つて、トランジスタは、過渡的に活性領
域で動作するのでコレクタ損失が大きく、サージ
電流を急速に減少させることが出来る。よつて、
負荷の開成時の制御遅延を小さくすることが出来
る。
The present invention provides an output circuit for a DC-driven programmable controller in which a load, a DC power supply, one or more transistors constituting a switching circuit, and the load are connected in series, and a switch between the base and collector of the transistor. A constant voltage element that operates at a voltage higher than the driving DC voltage is connected to the
This is an output circuit for a programmable controller, characterized in that a resistance element is connected between the base and emitter of the transistor. In order to adopt the above configuration, the surge voltage generated during the opening operation of the inductive load is applied to the series circuit of the constant voltage element and the resistance element, so the voltage between the emitter and collector of the transistor is approximately the same as that of the constant voltage element. Controlled by the voltage, the base of the transistor is
The transistor is biased to operate in the active region. Therefore, since the transistor operates transiently in the active region, the collector loss is large and the surge current can be rapidly reduced. Then,
The control delay when opening the load can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本考案の具体的な一実施例に係る入
力回路の構成を示した電気回路図、第2図は、そ
の作動を説明するためのソレノイドの端子電圧と
ソレノイドを流れる電流を示した特性図、第3図
は、従来の入力回路の構成を示した電気回路図、
第4図は、その回路の作動を説明するためのソレ
ノイドの端子電圧とソレノイドを流れる電流を示
した特性図である。 12……フオトカプラ、S……ソレノイド、
PT……フオトトランジスタ、ZD……ツエナーダ
イオード。
Fig. 1 is an electric circuit diagram showing the configuration of an input circuit according to a specific embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows the terminal voltage of the solenoid and the current flowing through the solenoid to explain its operation. Figure 3 is an electrical circuit diagram showing the configuration of a conventional input circuit.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the terminal voltage of the solenoid and the current flowing through the solenoid to explain the operation of the circuit. 12...Photocoupler, S...Solenoid,
PT...Phototransistor, ZD...Zener diode.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 負荷に給電する直流電源と、この直流電源から
前記負荷への電流の通電と電流の遮断とを制御信
号に応じて制御するスイツチング回路を構成する
1つ又は2つ以上のトランジスタと、負荷とが直
列回路を構成するプログラマブルコントローラの
出力回路において、 前記1つのトランジスタ又は前記2つ以上のト
ランジスタの少なくとも1つのトランジスタのベ
ース又はゲームとコレクタ又はドレイン間に前記
直流電源の駆動直流電圧よりも大きい電圧で作動
する定電圧素子を接続し、そのトランジスタのベ
ース又はゲートとエミツタ又はソース間に抵抗素
子を接続したことを特徴とするプログラマブルコ
ントローラの出力回路。
[Claims for Utility Model Registration] A DC power supply that supplies power to a load, and one or two circuits constituting a switching circuit that controls the conduction and interruption of current from the DC power supply to the load in accordance with a control signal. In the output circuit of a programmable controller in which the above transistors and a load constitute a series circuit, the DC power source is connected between the base or game and the collector or drain of at least one of the one transistor or the two or more transistors. 1. An output circuit for a programmable controller, characterized in that a constant voltage element that operates at a voltage higher than a driving DC voltage is connected, and a resistance element is connected between the base or gate and emitter or source of the transistor.
JP13221885U 1985-08-29 1985-08-29 Expired JPH0330881Y2 (en)

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