JPH0535338Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ソレノイドに流れる電流の大きさを
検出する電流検出回路に関する。

一般にソレノイドを用いた電磁弁は、弁に連結
する可動鉄心をスプリングの力で可動範囲の一端
に保持しておき、ソレノイドに電流を通じ可動鉄
心をスプリングの力に抗して可動範囲の他端に向
かつて移動させることにより弁の開閉を行なう。
この場合、可動鉄心を可動範囲の任意の位置で停
止させるには、その位置におけるスプリングの力
と等しい吸引力をソレノイドで発生させる必要が
あり、このためには所定量の電流をソレノイドに
通じることが要求される。

ソレノイドに一定の電流を流す方法には、ソレ
ノイドに直列に接続したソレノイド駆動用トラン
ジスタを制御して常時一定量の電流を流す方法も
考えられるが、一般には、制御素子（バイポーラ
トランジスタ，FET等）の電力損失を少なくす
るために、ソレノイド駆動用トランジスタをスイ
ツチング制御する方法が採用され、然も精度を高
めるためにソレノイドを流れる電流を検出して制
御側に帰還するフイードバツク制御が採用され
る。

このようなスイツチング制御では、駆動用トラ
ンジスタのオフ時にもソレノイドの逆起電力によ
り電流がソレノイドを流れ磁力が発生するため、
駆動用トランジスタのオン時（通電時）とオフ時
（非通電時）の双方の期間にわたつてソレノイド
を流れる電流を検出し、フイードバツク制御する
ための電流検出回路が必要となる。

〔従来の技術〕

第３図は従来の電流検出回路を有する定電流駆
動装着の構成図であり、電流検出回路は、抵抗
R₂〜R₅、トランジスタTR₂、増幅器AMP₁、加
算器AD等から成る。

電源＋Ｂと接地GND間に、ソレノイドSL、ソ
レノイド駆動用トランジスタTR₁、オン電流検出
用抵抗R₂の直列回路が接続され、トランジスタ
TR₁は抵抗R₉を介して比較器CMから印加される
パルス信号によりスイツチング制御される。トラ
ンジスタTR₁がオンしたときに同図の実線矢印の
経路でソレノイドSLを流れる電流（オン電流と
いう）の大きさは抵抗R₂で電圧値として検出さ
れ、増幅器AMP₁で増幅されて加算器ADに加え
られる。

また、トランジスタTR₁のオフ時には、ソレノ
イドSLに対し並列に接続された抵抗R₁とダイオ
ードD₁から成る直列回路を経由して同図の破線
矢印の経路で逆起電力に基づく電流がソレノイド
SLに電流が流れる（この電流をオフ電流とい
う）。なお、抵抗R₁はソレノイドSLのオフ電流の
減衰を早めソレノイドの応答性を向上させる働き
があり、ダイオードD₁はトランジスタTR₁のオ
ン時に抵抗R₁に電流を流さない働きをしている。
ソレノイドSLのオフ電流の一部は抵抗R₄を経て
トランジスタTR₂のエミツタに流れ込み、そのコ
レクタから流れ出た電流によつて抵抗R₅の両端
に電圧が発生し、この電圧がオフ電流の検出値と
して加算器ADの他方の入力に加えられる。な
お、ダイオードD₂はトランジスタTR₂のベー
ス・エミツタ間電圧V_BEのキヤンセル用、抵抗R₃
はダイオードD₂のバイアス用である。

加算器ADは、各入力の加算重みを決定する抵
抗R₆、抵抗R₇と演算増幅器OP₁を含み、増幅器
AMP₁からの検出値とトランジスタTR₂からの検
出値とを抵抗R₆，R₇の重みで加算し、ソレノイ
ドSLを流れる電流の大きさに応じた電圧を発生
する。この加算器ADの出力は、演算増幅器OP₂、
コンデンサＣ、抵抗R₈から成る積分器INに加え
られ、ここで、加算器ADの出力とソレノイドSL
の電流値を指定するために別途入力された略直流
電圧の制御信号との差が積分される。

積分器INの出力は、比較器CMの＋入力端子に
加えられ、この比較器CMにおいて、−入力端子
に加えられた略三角波形状の信号と比較される。
従つて比較器CMからは、略三角波形状の信号の
レベルが積分器INの出力レベルより大きい間ハ
イレベルとなるパルス信号が出力され、これが前
述したようにトランジスタTR₁の駆動信号として
利用される。

今、第３図の回路において、ソレノイドSLを
流れるオン電流、オフ電流の総和の平均値が制御
信号で指定された値より小さいと、積分器INの
出力レベルは大きくなり、比較器CMからはデユ
ーテイ比の大きなパルス信号が出力され、トラン
ジスタTR₁のオン期間を増大させ、ソレノイド
SLを流れる電流を増大させる。反対にソレノイ
ドSLを流れる電流の平均値が制御信号で指定さ
れた値より大きいと、積分器INの出力レベルは
小さくなり、比較器CMからデユーテイ比の小さ
なパルス信号が出力され、トランジスタTR₁のオ
ン期間を短くさせ、ソレノイドSLに流れる電流
を減少させる。このような動作が繰り返され、最
終的にソレノイドSLを流れる電流の平均値が指
定された値になるようにフイードバツク制御され
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、この種の定電流駆動装着は内燃機関
の２次空気調節用電磁弁等に使われるが、その場
合同一規格の電磁弁にのみ使用されるわけでな
く、車種等に応じた能力の異なる複数種の電磁弁
に適用され、その適用に応じてソレノイドSLに
流す電流の最大値は異なる。従つて、線形で幅の
広い制御特性を確保する上で電流検出感度を適用
する電磁弁の種類に応じて変更することが望まれ
るが、従来の電流検出回路では、加算器AD内の
抵抗R₆，R₇の双方を同時に変更しないとオン電
流とオフ電流との検出ゲインが不均衡になつてし
まうので、感度変更が面倒であり、然も抵抗R₆，
R₇の二種類の抵抗について複数種の値の異なる
抵抗を用意しておかなけらばならず、在庫管理上
も煩雑となる。

また、加算器ADを含むため構成が複雑化しコ
スト高になると共に回路が大型化する問題点もあ
つた。

本考案はこのような従来の問題点を改善したも
ので、その目的は、構成が簡単で且つ感度変更の
容易な電流検出回路を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案を、理解を容易にするため本考案の実施
例を示す第１図に付された符号を引用して説明す
ると、本考案の電流検出回路は、電源＋Ｂと接地
GND間にソレノイドSL及びスイツチング駆動さ
れるソレノイド駆動用トランジスタTR₁が直列に
接続され、且つソレノイドSLと並列に抵抗R₁と
ダイオードD₁を含む直列回路が接続され、然も
ダイオードD₁がソレノイド駆動用トランジスタ
TR₁のオフ時に発生するサージ電流を流す向きで
接続されている装置におけるソレノイドSLを流
れる電流の大きさを検出する電流検出回路におい
て、 ソレノイド駆動用トランジスタTR₁に直列に接
続されたオン電流検出用抵抗R₂と、 ソレノイド駆動用トランジスタTR₁のオフ時に
のみ前記直列回路に流れる電流の一部を取り出す
オフ電流検出用トランジスタTR₂と、 オフ電流検出用トランジスタTR₂の出力電流を
検出する抵抗であつて、前記出力電流がオン電流
検出用抵抗R₂をも流れるように、オフ電流検出
用トランジスタTR₂の出力とオン電流検出用抵抗
R₂との間に接続された抵抗R₁₀と、 ハイインピーダンスな入力端子が抵抗R₁₀とオ
フ電流検出用トランジスタTR₂の出力との接続点
に接続され出力端子から電流検出出力が取り出さ
れる増幅器AMP₂とを備えている。

〔作用〕

ソレノイド駆動用トランジスタTR₁のオン時に
流れるソレノイドSLのオン電流は、増幅器
AMP₂の入力インピーダンスが高いことと、オフ
電流検出用トランジスタTR₂はソレノイド駆動用
トランジスタTR₁のオン時には前記直列回路に流
れる電流の一部を取り出さないことから、抵抗
R₁₀に殆ど流れずに抵抗R₂にのみ流れる。

他方、ソレノイド駆動用トランジスタTR₁のオ
フ時に流れるソレノイドSLのオフ電流は、その
一部がオフ電流検出用トランジスタTR₂で取り出
されて抵抗R₁₀に入力されるために、抵抗R₁₀と
抵抗R₂に流れる。従つて、ソレノイドSLのオフ
電流値に対するそのときのトランジスタTR₂から
取り出される電流値の比に応じて抵抗R₂，R₁₀の
比を予め定めておけば、オン電流とオフ電流を等
しいゲインで検出できる。

〔実施例〕

第１図は本考案の実施例の電流検出回路を含む
定電流駆動装置の実施例の回路図であり、第３図
と同一符号は同一部分を示す。

本実施例の定電流駆動装置は、ソレノイドSL
を流れる電流の大きさを検出する本考案に係る電
流検出回路CSと、この電流検出回路CSの検出出
力と定電流値を指定する制御信号との差を積分す
る積分器INと、積分器INの出力と三角波状信号
とを比較する比較器CMと、ソレノイドSLに直列
に接続され比較器CMの出力でオン、オフ制御さ
れるソレノイド駆動用トランジスタTR₁と、ソレ
ノイドSLに並列に接続された抵抗R₁およびダイ
オードD₁を含む直列回路とで構成される。

第３図の従来構成と相違するところは、電流検
出回路CSの構成にあり、具体的には、第３図の
加算器ADを取り除き、抵抗R₂と増幅器AMP₂と
の間に抵抗R₁₀を接続し、且つ抵抗R₁₀と増幅器
AMP₂との接続点にトランジスタTR₂のコレクタ
を接続した点にある。増幅器AMP₂は入力インピ
ーダンスが充分に大きな増幅器であり、ゲインも
簡単に変更できるようになつている。

電流検出回路CSの動作は次のようになる。

比較器CMの出力がハイレベルとなつてトラン
ジスタTR₁がオンしたときにソレノイドSLを流
れるオン電流は、トランジスタTR₂がオフであり
且つ増幅器AMP₂の入力インピーダンスが高いた
め抵抗R₂にその殆ど全てが流れる。従つて、ソ
レノイドSLを流れる電流をＩ、増幅器AMP₂の
入力電圧をVinとすると、第２図ａに示すよう
に、 Vin＝R₂・Ｉ ……(1) となる。

また、比較器CMの出力がロウレベルになつて
トランジスタTR₁がオフしたときにソレノイド
SLを流れるオフ電流は、抵抗R₁に発生する電圧
によりトランジスタTR₂がオンするため、その一
部が抵抗R₄を介してトランジスタTR₂に流れ込
み、抵抗R₁₀、抵抗R₂を流れる。従つて、その電
流をI′とすると、第２図に示すように増幅器
AMP₂の入力電圧Vinは Vin＝（R₂＋R₁₀）・I′ ……(2) となる。

従つて、例えば抵抗R₁を1Ω、抵抗R₂を0.1Ω、
抵抗R₄を1KΩ、抵抗R₁₀を100Ωにすると、例えば
ソレノイドSLのオン電流が1Aの場合、前記(1)式
より、増幅器AMP₂の入力電圧Vinはやく0.1Vと
なり、オン電流とオフ電流を等しいゲインで検出
することができる。

また、電磁弁の種類に応じた電流検出感度の変
更は、増幅器AMP₂のゲインを変えることで行な
うことができる。

なお、電流検出回路CMの検出出力は、積分器
INに加えられ、以下第３図と同様な動作により
定電流制御が行なわれる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案は、ソレノイド駆
動用トランジスタと直列にオン電流検出用抵抗を
接続し、この抵抗とソレノイド駆動用トランジス
タとの接続点と増幅器との間に別の抵抗を接続
し、ソレノイド駆動用トランジスタのオン時には
オン電流検出用抵抗での電圧降下分が増幅器に入
力され、ソレノイド駆動用トランジスタのオフ時
には、ソレノイドを流れる電流の一部が前記別の
抵抗とオン電流検出用抵抗の双方を流れ、両抵抗
の電圧降下分が前記増幅器に加わるように構成し
たため、従来の如く重み加算を行なう加算器を使
用せずともオン電流の検出ゲインとオフ電流の検
出ゲインとを等しくすることができ、加算器を必
要としない分コストを低減でき且つ小型にするこ
とができる。また、電流検出感度の変更は、増幅
器のゲインを変更するだけで済み、従来の如く加
算器の重み加算用の複数の抵抗値をバランスを保
つて変更するような煩わしさがなくなり、在庫管
理上も簡便となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の電気回路図、第２図
ａ，ｂは第１図の作用の説明図、第３図は従来の
定電流駆動装置の回路図である。 SLはソレノイド、TR₁はソレノイド駆動用ト
ランジスタ、R₁，D₁は直列回路を構成する抵抗
およびダイオード、R₂はオン電流検出用抵抗、
TR₂はトランジスタ、R₁₀は抵抗、AMP₂は増幅
器である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電源と接地間にソレノイド及びスイツチング駆
   動されるソレノイド駆動用トランジスタが直列に
   接続され、且つ前記ソレノイドと並列に抵抗とダ
   イオードを含む直列回路が接続され、然も前記ダ
   イオードが前記ソレノイド駆動用トランジスタの
   オフ時に発生するサージ電流を流す向きで接続さ
   れている装置における前記ソレノイドを流れる電
   流の大きさを検出する電流検出回路において、 前記ソレノイド駆動用トランジスタに直列に接
   続されたオン電流検出用抵抗と、 前記ソレノイド駆動用トランジスタのオフ時に
   のみ前記直列回路に流れる電流の一部を取り出す
   オフ電流検出用トランジスタと、 前記オフ電流検出用トランジスタの出力電流を
   検出する抵抗であつて、前記出力電流が前記オン
   電流検出用抵抗をも流れるように、前記オフ電流
   検出用トランジスタの出力と前記オン電流検出用
   抵抗との間に接続された抵抗と、 ハイインピーダンスな入力端子が前記抵抗と前
   記オフ電流検出用トランジスタの出力との接続点
   に接続され出力端子から電流検出出力が取り出さ
   れる増幅器とを具備したことを特徴とする電流検
   出回路。