JPH0352081B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気式操作機器用調節装置、特に所定
の（調節可能な）デユーテイ比でクロツク動作
（オンオフする動作のこと）される制御電流が出
力トランジスタを介して電気式操作機器に印加さ
れる電気式操作機器用調節装置に関する。

このような調節装置がすでに米国特許第
3763745号、ドイツ公開公報第3140301号並びにド
イツ公開公報第3200457号等に開示されている。
このような調節装置では基本的に操作用機器の許
容誤差が大きい場合でも制御電流の電流精度を高
めなければならないという問題がある。またその
場合操作機器を駆動した場合できるだけ電力損失
を少なくするようにしなければならない。

このような要求を満たすために従来の調節装置
では高価な回路素子を用いなければならずコスト
ダウンを計れないという問題があつた。

従つて本発明はこのような従来の欠点を除去す
るもので、簡単な回路構成による電力損失を少く
してしかも電流精度を高めることができる電気式
操作機器用調節装置を提供することを目的とす
る。

本発明は、この目的を達成するために、インダ
クタンス特性を有する電気式操作機器に接続され
た出力トランジスタ１３をオンオフ制御すること
により所定のデユーテイ比で操作機器に流れる電
流を調節する電気式操作機器用調節装置におい
て、前記操作機器と電源線間に接続された低オー
ムの抵抗と、前記抵抗に接続された操作機器に流
れる電流に比例する電流が流れる第１のトランジ
スタと前記第１のトランジスタ電流に対応する電
流が流れる第２のトランジスタを有する電流鏡像
回路と、前記第２のトランジスタに流れる電流を
調節する調節手段と、前記第２のトランジスタに
流れる電流に対応する電圧を一定の電圧と比較
し、その比較結果に従つて所定の切り換えヒステ
リシスで出力トランジスタをオンオフさせるコン
パレータとを設け、前記調節手段により第２のト
ランジスタに流れる電流を調節し操作機器に流れ
る電流のデユーテイ比を調節する構成を採用し
た。

このように、本発明では、操作機器に流れる電
流に比例する電流が流れる第１のトランジスタ
と、第１のトランジスタ電流に対応する電流が流
れる第２のトランジスタからなる電流鏡像回路
と、第２のトランジスタに流れる電流に対応する
電圧を一定の電圧と比較し、その比較結果に従つ
て所定の切り換えヒステリシスで出力トランジス
タをオンオフさせるコンパレータを設け、第２の
トランジスタに流れる電流を調節して操作機器に
流れる電流のデユーテイ比を調節するようにして
いるので、操作機器の許容誤差が大きい場合でも
簡単な回路構成で電流精度を高めることができ、
また操作機器をオンオフ動作しパルス幅変調させ
所定のデユーテイ比で駆動するようにしているの
で、電力損失を少なくすることができる、という
利点が得られる。

このように操作機器の許容誤差が大きい場合で
も電流精度を高め、また電力損失を少くすること
ができるという問題を解消することができ、同時
に少ない回路素子でこれを達成することができ
る。その場合制御装置をNMOSコンピユータユ
ニツトより直接駆動するようにすることができ
る。

また本発明では操作機器に電流を供給する回路
に設けられた低抵抗の抵抗器、並びに還流ダイオ
ードが閉じた回路を形成するように構成されてい
る。それによつて上下の切り換えしきい値を正確
に制御できクロツクされた電流を発生させること
ができる。

以下図面に示す実施例に従い本発明を詳細に説
明する。

図において電源の正の極と接続された端子１０
とアースの間には低Ωの抵抗１１（例えば
0.15Ω）と電気式操作機器（例えば電磁弁等のイ
ンダクタンスを有するアクチユエータ）１２と出
力トランジスタ１３からなる直列回路が接続され
ている。抵抗１１並びに操作機器１２と並列に還
流ダイオード（recovery diode）１４が接続さ
れ、また端子１０とアース間には出力回路用の平
滑コンデンサ１５が接続されている。さらにトラ
ンジスタ１３と並列に保護ダイオード１６が接続
されている。

抵抗１１と操作機器１２の接続点は抵抗９、第
１の電流鏡像回路１８の第１の電流路１７、第２
の電流鏡像回路２０の第１の電流路１９、それに
抵抗２１からなる直列回路を介してアースに接続
されている。電流鏡像回路とは２つの半導体素子
を接続し一方の半導体に流れる電流によつて他方
の半導体にそれに対応した電流あるいは比例した
電流を発生させるような回路である。電流鏡像回
路に対して２つのトランジスタを用いる場合には
各トランジスタがそれぞれ電流路を形成し、また
一方のトランジスタのベースが他方のトランジス
タのベースと接続され、このベースの接続点が一
方のトランジスタのコレクタと接続され、そのコ
レクタエミツタ電流が他方のトランジスタに写さ
れるように構成されている。本実施例において用
いられている電流鏡像回路１８，２０はそれぞれ
電流路を構成する２つのトランジスタからなつて
いる。

また端子１０とアース間には目標値信号発生器
として構成された可変抵抗２２と、第１の電流鏡
像回路１８の第２の電流路２３と、抵抗２４から
なる直列回路が接続されている。また抵抗２４と
並列に平滑コンデンサ２５が接続され、抵抗２４
の電流路２３の接続点はコンパレータ２６の反転
入力端子に接続される。このコンパレータ２６の
非反転入力端子は端子２９とアース間に接続され
た抵抗２７，２８からなる分圧器の分圧点と接続
される。この場合端子２９は安定化された電源と
接続されている。安定化電圧に発生するノイズを
保護するために抵抗２８と並列にコンデンサ３０
が接続されている。コンパレータ２６とその非反
転入力端子間に接続された抵抗３１はコンパレー
タ２６の出力をフイードバツクさせるフイードバ
ツク回路を構成している。コンパレータ２６の出
力はオープンコレクタを有するので、その出力は
抵抗３２を介して端子２９と接続される。

特にマイクロプロセツサ（CPU）として構成
された制御段から得られる制御信号がコンパレー
タ２６の出力端子に入力されており、またこのコ
ンパレータの出力はインバータ３３、２つの抵抗
３４，３５からなる分圧器の直列回路を介してア
ースに導かれている。分圧器３４，３５の分圧点
は前置増幅器３６のベースと接続され、そのエミ
ツタはアースに、またコレクタは出力トランジス
タ１３のベースに接続されるとともに抵抗３７を
介して端子２９と接続されている。また端子２９
とアース間には抵抗３８，３９並びに第２の電流
鏡像回路２０の第２の電流路４０からなる直列回
路が接続される。

第１の電流鏡像回路１８の両電流路１７，２３
のアース側と反対側の端子（エミツタ）はそれぞ
れツエナーダイオード４１，４２を介してアース
と接続されている。

出力部１３〜１６並びに３４〜３７における高
電圧が制御部１７〜３３並びに３８〜４０に与え
る影響を避けるために制御部と出力部のアース端
子間には分離抵抗４３が接続される。

出力トランジスタ１３が導通すると、抵抗１
１、操作機器１２並びにトランジスタ１３を介し
て制御電流が流れる。操作機器１２のインダクタ
ンスにより電流が次第に上昇する。抵抗１１に電
流が流れ始めると、この電流はまた抵抗９、電流
路１７，１９並びに抵抗２１を介してアースに流
れる。従つてこの電流は操作機器１２に流れる電
流、すなわち電流の実際値に比例する。電流鏡像
回路１８の鏡像作用によりそれに対応する電流が
回路素子２２，２３，２４からなる直列回路に流
れる。このようにしてコンパレータ２６の反転入
力端子に入力される電圧は抵抗１１ないし操作機
器１２に流れる電流、すなわち操作機器１２に流
れる電流の実際値に直接比例することになる。一
方コンパレータ２６の非反転入力端子には分圧器
２７，２８から得られる一定電圧が印加される。
コンパレータ２６のフイードバツク回路に設けら
れた抵抗３１によつて切り換えヒステリシス特性
が定まる。操作機器１２に流れる電流が増大し、
コンパレータ２６の上方切り換えしきい値に達す
ると、出力トランジスタ１３がインバータ３３並
びに前置増幅器３６を介して遮断される。

それによつて操作機器に流れる電流は還流回路
１１，１２，１４において段々減少する。この還
流回路には抵抗１１が設けられているので、電流
の減少が電流鏡像回路１８を介してコンパレータ
２６の反転入力端子に入力される。このようにし
て下方の切り換えしきい値に達するとコンパレー
タ２６が反転し、それによつてトランジスタ１３
が再びオンとなる。このようにして制御電流は調
節可能な所定のデユーテイ比でオンオフされクロ
ツクされる。

電流の調整、すなわち目標値の調節は抵抗２２
を変えることによつて行なわれる。

制御はCPU出力を介してコンパレータ２６の
出力に「１」信号（5V）が印加された時のみ行
なわれる。コンパレータ２６の出力がオープンコ
レクタによりこの「１」信号はコンパレータ２６
の切り換え状態に応じて「０」信号に変えられ
る。これに対してCPUから「０」信号がコンパ
レータ２６の出力に入力される場合には、上述し
たようなクロツク動作は行なわれず、制御装置は
非動作状態になる。切り換え命令を逆にすること
によりインバータ３３を省略することもできる。
また原理的に切り換え信号の反転は操作機器１２
に流れる電流がわずかな場合前置トランジスタ３
６を省略することによつても行なうことができ
る。インバータ３３は勿論前置トランジスタない
しは他のトランジスタとして構成することもでき
ることは勿論である。

第２の電流鏡像回路２０の電流路４０には端子
２９から得られる安定化電源に基づく一定電流が
印加される。この第２の電流鏡像回路２０は電源
が変動した場合電流精度をより高くするようにす
るためのものである。電流鏡像回路２０による鏡
像作用により電流路１７における電流変動が抑圧
される。

例えば12Vの電源駆動の場合しばしば100Vに
至るノイズピークが発生するので、電流鏡像回路
に対する保護手段が必要となる。この保護は両ツ
エナーダイオード４１，４２によつて行なわれ、
例えば35V以上の電圧ピークを短絡させることが
できる。低オーム抵抗１１に流れる電流は非常に
大きくなるので、許容電流の大きなツエナーダイ
オード４１が必要となる。そのようなツエナーダ
イオードは非常に高価なものであるので、回路に
電流制限抵抗０を設けるようにしてある。ツエナ
ーダイオード４２の場合には可変抵抗２２より電
流制限が行なわれるのでそのようにする必要はな
い。図示した回路において、５個のトランジスタ
１７，２３，１９，４０，３６に対して例えば５
個のトランジスタを含むトランジスタ回路
CA3096を利用するようにすると、特に簡単にな
りまた安価に作ることができる。

平滑コンデンサ１５並びにそれに関連した保護
ダイオード１６は簡単な実施例の場合には省略す
ることができる。これらの素子は信号線に現われ
る電圧ピークを抑圧させる働きをする。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を説明する電気回路図であ
る。 １２……操作機器、１３……出力トランジス
タ、１８，２０……電流鏡像回路、２６……コン
パレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インダクタンス特性を有する電気式操作機器
   に接続された出力トランジスタ１３をオンオフ制
   御することにより所定のデユーテイ比で操作機器
   に流れる電流を調節する電気式操作機器用調節装
   置において、 前記操作機器１２と電源線間に接続された低オ
   ームの抵抗１１と、 前記抵抗に接続され操作機器に流れる電流に比
   例する電流が流れる第１のトランジスタ１７と前
   記第１のトランジスタ電流に対応する電流が流れ
   る第２のトランジスタ２３を有する電流鏡像回路
   １８と、 前記第２のトランジスタに流れる電流を調節す
   る調節手段２２と、 前記第２のトランジスタに流れる電流に対応す
   る電圧を一定の電圧と比較し、その比較結果に従
   つて所定の切り換えヒステリシスで出力トランジ
   スタをオンオフさせるコンパレータ２６とを設
   け、 前記調節手段により第２のトランジスタに流れ
   る電流を調節し操作機器に流れる電流のデユーテ
   イ比を調節することを特徴とする電気式操作機器
   用調節装置。 ２ 前記コンパレータがオープンコレクタのコン
   パレータとして構成され、そのコンパレータの出
   力端子にマイクロプロセツサからの制御信号が入
   力されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の電気式操作機器用調節装置。 ３ コンパレータ２６の後段にインバータ３３が
   接続されることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の電気式操作機器用調節装置。 ４ 前記第１と第２のトランジスタのアースと反
   対側端子がツエナーダイオード４１，４２を介し
   てアースと接続されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記
   載の電気式操作機器用調節装置。 ５ 前記第１のトランジスタ１７のアースと反対
   側端子に電流制限抵抗９が接続される特許請求の
   範囲第４項に記載の電気式操作機器用調節装置。 ６ 前記出力トランジスタのアース側端子と電流
   鏡像回路のアース側端子間に分離抵抗４３が接続
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第５項までのいずれか１項に記載の電気式操作
   機器用調節装置。