JPH0560103A - Driving circuit of duty valve - Google Patents
Driving circuit of duty valveInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、デューティーバルブ駆
動回路の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved duty valve drive circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】気体や液体の流量などを、バルブの開閉
デューティー比を調整することによってきめ細かく制御
するようにしたデューティーバルブが開発され使用され
ているが、このようなデューティーバルブは、バルブの
開閉制御を低速度で行なう従来のソレノイドバルブに比
べて高速度のバルブ開閉制御が要求されるため、バルブ
を開閉するソレノイドの通電駆動には独自の駆動方法が
採られている。2. Description of the Related Art Duty valves have been developed and used in which the flow rate of gas or liquid is finely controlled by adjusting the opening / closing duty ratio of the valve. Since a high-speed valve opening / closing control is required as compared with a conventional solenoid valve that performs control at a low speed, a unique driving method is adopted for energizing and driving a solenoid that opens / closes a valve.
【0003】図4は、このようなデューティーバルブ駆
動回路の一例を示したもので、図5の(a)〜(c)の
波形図に示したように、1周期Tにおけるバルブの開デ
ューティーtの期間において、駆動パルスAが出力され
る期間taは、第1のスイッチング素子であるトランジ
スタQ1が導通しソレノイドSに電源電圧Vを直接加え
て初期励磁電流iaを通電し、駆動パルスAの出力が停
止し駆動パルスBが出力される期間tbは、第2のスイ
ッチング素子であるトランジスタQ2が導通してソレノ
イドSに抵抗Rを介して電源電圧Vを加えて定常励磁電
流ibを通電するようになっており、バルブの開デュー
ティーtの初期には、初期励磁電流iaによってソレノ
イドの急速励磁を行ってバルブを開状態とし、その後は
バルブの開状態を保持するための定常励磁電流ibを通
電することによってバルブを高速に開閉駆動させるとと
もに、ソレノイドの焼損を防止し消費電力を節減するよ
うにされている。FIG. 4 shows an example of such a duty valve drive circuit. As shown in the waveform diagrams of FIGS. 5A to 5C, the open duty t of the valve in one cycle T is shown. In the period ta in which the drive pulse A is output in the period of 1), the transistor Q1 that is the first switching element is turned on, the power source voltage V is directly applied to the solenoid S, and the initial excitation current ia is passed to output the drive pulse A. During the period tb during which the drive pulse B is output and the drive pulse B is output, the transistor Q2, which is the second switching element, is turned on so that the power source voltage V is applied to the solenoid S via the resistor R to supply the steady excitation current ib. In the initial stage of the valve opening duty t, the solenoid is rapidly excited by the initial exciting current ia to open the valve, and thereafter the valve is opened. Together thereby opening and closing the valve at a high speed by energizing the constant excitation current ib for lifting, is adapted to reduce power consumption to prevent burnout of the solenoid.
【0004】ところで、このようなデューティーバルブ
駆動回路では、図5の(c)に示したように、初期励磁
電流iaおよび定常励磁電流ibの遮断時にソレノイド
Sに大きな逆起電力が誘起し、この逆起電力によって駆
動トランジスタQ1,Q2が破壊することがあるため、
通常は図6に示したように、ソレノイドSに並列に逆起
電力吸収用のダイオードDを接続した構成が採られてい
る。このように、逆起電力吸収用ダイオードDを接続す
ると、図7の(a)〜(c)に示したように、ソレノイ
ドSに誘起する逆起電力がダイオードDを介して短絡さ
れるため、逆起電力はダイオードDの順方向電圧(接合
型ダイオードでは約0.6ボルト)にクランプされてト
ランジスタQ1,Q2の破壊を防止することが可能であ
る。By the way, in such a duty valve drive circuit, a large counter electromotive force is induced in the solenoid S when the initial exciting current ia and the steady exciting current ib are cut off, as shown in FIG. Since the back electromotive force may destroy the drive transistors Q1 and Q2,
Normally, as shown in FIG. 6, a configuration in which a diode D for absorbing a back electromotive force is connected in parallel to a solenoid S is adopted. In this way, when the counter electromotive force absorbing diode D is connected, the counter electromotive force induced in the solenoid S is short-circuited via the diode D, as shown in (a) to (c) of FIG. The back electromotive force can be clamped to the forward voltage of the diode D (about 0.6 V for the junction type diode) to prevent the breakdown of the transistors Q1 and Q2.
【0005】しかしながら、図6に示した回路構成で
は、励磁電流が遮断される毎に、励磁電流によるエネル
ギーの一部がソレノイドSで逆起電力となり、この結
果、ダイオードDに瞬間的に大電流が流れるため、ソレ
ノイドSの励磁エネルギーが無駄に失われる上に、ダイ
オードDを流れる大電流によって雑音が輻射されやすい
などの弊害があった。However, in the circuit configuration shown in FIG. 6, every time the exciting current is interrupted, a part of the energy due to the exciting current becomes a counter electromotive force in the solenoid S, and as a result, a large current is instantaneously applied to the diode D. , The excitation energy of the solenoid S is unnecessarily lost, and the large current flowing through the diode D easily radiates noise.
【0006】また、定常励磁電流の通電時は電流制限抵
抗Rによって電流が制限されるため、初期励磁電流ia
から定常励磁電流ibへの切り換え時には、ソレノイド
の励磁に時間を要することになり、一旦開状態になった
バルブを安定して開状態に保持するために要する定常励
磁電流iaのレベルを低くできないという不都合があり
回路設計を困難なものにしていた。In addition, since the current is limited by the current limiting resistor R when the steady exciting current is applied, the initial exciting current ia
When switching from to the steady excitation current ib, it takes time to excite the solenoid, and the level of the steady excitation current ia required to stably hold the once opened valve in the open state cannot be lowered. It was inconvenient and made circuit design difficult.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記事情に鑑みて提案
される本発明は、励磁電流が遮断されたときにソレノイ
ドに誘起する逆起電力エネルギーを有効に利用して、安
定した高速なバルブ開閉駆動を行なうことができるとと
もに、雑音の発生を低減させたデューティーバルブ駆動
回路を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention proposed in view of the above circumstances effectively utilizes the counter electromotive force energy induced in the solenoid when the exciting current is cut off, thereby stably and rapidly opening and closing the valve. It is an object of the present invention to provide a duty valve drive circuit that can be driven and that reduces noise generation.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案される本発明は、初期励磁電流を通電させる第1
のスイッチング素子と、定常励磁電流を通電させる第2
のスイッチング素子とを切換駆動してソレノイドを通電
駆動させるようにしたデューティーバルブ駆動回路に、
第1のスイッチング素子の駆動停止時にソレノイドに誘
起する逆起電力エネルギーを蓄積するブーストコイル
と、第2のスイッチング素子の駆動開始時に、ブースト
コイルの蓄積エネルギーによって駆動されて、定常励磁
電流を越える初期励磁電流をソレノイドに一時的に通電
させるスイッチング回路とより成る励磁補償回路を付加
接続した構成とされている。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention, which is proposed to achieve the above object, provides a first exciting current.
Second switching element and a second energizing steady excitation current
In the duty valve drive circuit that switches the switching element of and drive the solenoid by energizing,
A boost coil that stores the counter electromotive force energy induced in the solenoid when the driving of the first switching element is stopped, and a boost coil that is driven by the stored energy of the boost coil when the driving of the second switching element starts to exceed the steady excitation current. It is configured such that an excitation compensating circuit including a switching circuit for temporarily energizing the solenoid with an exciting current is additionally connected.
【0009】[0009]
【作用】本発明では、第1のスイッチング素子が導通す
るとソレノイドに初期励磁電流が通電され、第1のスイ
ッチング素子の導通が遮断されると、ソレノイドに通電
されていた初期励磁電流が遮断されてソレノイドは逆起
電力を誘起し、この逆起電力エネルギーは励磁補償回路
のブーストコイルに蓄積される。一方、第1のスイッチ
ング素子の導通の遮断と同時に第2のスイッチング素子
が導通してソレノイドには定常励磁電流の通電が開始さ
れるが、このとき励磁補償回路のブーストコイルに蓄積
されたエネルギーによってスイッチング回路が駆動され
て一時的に初期励磁電流が通電され、スイッチング回路
の駆動が停止すると定常励磁電流の通電に移行する。こ
の結果、逆起電力を有効に利用し、定常励磁電流の通電
開始時に急速にソレノイドを励磁させて安定したソレノ
イド駆動が行なわれるとともに、ソレノイドに誘起され
る逆起電力がブーストコイルに吸収利用されるので雑音
の発生も軽減される。In the present invention, when the first switching element is turned on, the solenoid is supplied with an initial exciting current, and when the first switching element is cut off, the solenoid is cut off from the initial exciting current. The solenoid induces a back electromotive force, and this back electromotive force energy is stored in the boost coil of the excitation compensation circuit. On the other hand, at the same time when the conduction of the first switching element is cut off, the second switching element is conducted and the solenoid is energized with a steady exciting current. At this time, due to the energy accumulated in the boost coil of the excitation compensation circuit, When the switching circuit is driven and the initial excitation current is energized temporarily, and when the driving of the switching circuit is stopped, the steady excitation current is energized. As a result, the back electromotive force is effectively used, the solenoid is rapidly excited at the start of energization of the steady exciting current to perform stable solenoid drive, and the back electromotive force induced in the solenoid is absorbed and used in the boost coil. Noise is also reduced.
【0010】[0010]
【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。図1は、本発明のデューティーバルブ駆動回路
の回路例を示したもので、図において第1のスイッチン
グ素子であるトランジスタQ1と第2のスイッチング素
子であるトランジスタQ2およびデューティーバルブ
(不図示)を開閉駆動するソレノイドSについては従来
と同一であるので同一の符号を付している。S1はソレ
ノイドSの逆起電力エネルギーを蓄積するためのブース
トコイル、Q3,Q4のトランジスタはブーストコイル
S1の蓄積エネルギーによって導通して電源電圧Vをソ
レノイドSに直接供給するスイッチング回路SWを成し
ており、これら、ブーストコイルS1とスイッチング回
路SWで励磁補償回路Cを構成している。尚、ダイオー
ドD1はソレノイドSへの励磁電流ia,ibがブース
トコイルS1側に流れることを防止し、且つ、ソレノイ
ドSの逆起電力による電流irをブーストコイルS1を
介して通電させるために設けられており、ダイオードD
2は、ソレノイドSの逆起電力がトランジスタQ3のエ
ミッタ・ベース間に加わることによって破壊されること
を防止するための保護ダイオードである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit example of a duty valve drive circuit of the present invention. In the figure, a transistor Q1 which is a first switching element, a transistor Q2 which is a second switching element, and a duty valve (not shown) are opened and closed. Since the solenoid S to be driven is the same as the conventional one, the same reference numeral is given. S1 is a boost coil for storing the counter electromotive force energy of the solenoid S, and the transistors of Q3 and Q4 form a switching circuit SW that conducts by the stored energy of the boost coil S1 and supplies the power supply voltage V directly to the solenoid S. The boost coil S1 and the switching circuit SW form an excitation compensation circuit C. The diode D1 is provided to prevent the exciting currents ia and ib for the solenoid S from flowing to the boost coil S1 side, and to supply the current ir due to the counter electromotive force of the solenoid S through the boost coil S1. The diode D
Reference numeral 2 is a protection diode for preventing the back electromotive force of the solenoid S from being destroyed by being applied between the emitter and the base of the transistor Q3.
【0011】図2は、図1に示したデューティーバルブ
駆動回路を等価的に示したもので、トランジスタQ1,
Q2を駆動パルスA,Bの入力時に閉成駆動されるスイ
ッチとして等価的に示すとともに、トランジスタQ4を
ブーストコイルS1の蓄積エネルギーで閉成駆動される
スイッチとして等価的に示しており、この等価回路図と
図1および図3の(a)〜(h)に示した各部の波形図
とを参照して、本発明の駆動回路の動作を説明する。 駆動パルスAが時間taだけ「L」レベルに低下する
とトランジスタQ1が導通し、電源電圧Vがソレノイド
Sの両端に印加されて初期励磁電流iaが時間taだけ
通電される。この初期励磁電流iaの最大値iamax
は、ソレノイドのインダクタンスをLとすると、 di= (V/L)dtよりiamax=(V/L)×t
a 従って、時間taの間にソレノイドSに蓄積されるエネ
ルギーPは、 P=(1/2)×L×(iamax)2=(1/(2×
L))×(V×ta)2となる。(図3の(a),
(c),(f)参照)。 時間taが経過してトランジスタQ1の導通が遮断す
ると、ソレノイドSは、初期励磁電流iaによって蓄積
されたエネルギーPによる逆起電力によってダイオード
D1およびブーストコイルS1を介して電流irを通電
し、これによって、エネルギーPをブーストコイルS1
に蓄積する。(図3の(a),(c),(g)参照)。 トランジスタQ1の導通が遮断すると、引き続いて時
間tbだけトランジスタQ2が導通し、電源電圧Vが抵
抗Rを介してソレノイドSの両端に印加されて定常励磁
電流ibが時間tbだけ通電される。(図3の(b),
(d),(f)参照)。 また、この定常励磁電流ibの通電開始時には、ブー
ストコイルS1に蓄積されたエネルギーの逆起電力によ
ってスイッチング回路SWのトランジスタQ3,Q4が
時間t1だけ導通し、これによって、時間t1だけトラ
ンジスタQ1が導通した場合と同様に初期励磁電流ia
がソレノイドSに通電されて急速励磁が行われ、時間t
1が経過してトランジスタQ4がオフすると、定常励磁
電流ibに移行する。尚、ブーストコイルS1からソレ
ノイドS側を見たインピーダンスよりもスイッチング回
路SW側のインピーダンスの方が低いために、ブースト
コイルS1の蓄積エネルギーはスイッチング回路SW側
に通電されてトランジスタQ3,Q4を導通駆動する。
(図3の(b),(d),(f)〜(h)参照)。 更に、時間tbが経過してトランジスタQ2がオフす
ると、駆動コイルSに蓄積された定常励磁電流ibによ
るエネルギーP2が逆起電力としてブーストコイルS1
に蓄積され、スイッチング回路SWのトランジスタQ
3,Q4が導通して一時的に初期励磁電流iaを通電さ
せる。(図3の(f)〜(h)参照)。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the duty valve drive circuit shown in FIG.
Q2 is equivalently shown as a switch that is closed and driven when the drive pulses A and B are input, and transistor Q4 is equivalently shown as a switch that is closed and driven by the energy stored in the boost coil S1. The operation of the drive circuit of the present invention will be described with reference to the drawings and the waveform diagrams of the respective parts shown in FIGS. 1 and 3A to 3H. When the drive pulse A falls to the "L" level for the time ta, the transistor Q1 becomes conductive, the power supply voltage V is applied to both ends of the solenoid S, and the initial exciting current ia is conducted for the time ta. The maximum value iamax of this initial excitation current ia
Is the inductance of the solenoid, and iamax = (V / L) × t from di = (V / L) dt
Therefore, the energy P accumulated in the solenoid S during the time ta is P = (1/2) × L × (iamax) 2 = (1 / (2 ×
L)) × (V × ta) 2 . ((A) of FIG.
(See (c) and (f)). When the time ta has passed and the conduction of the transistor Q1 is cut off, the solenoid S energizes the current ir through the diode D1 and the boost coil S1 by the counter electromotive force due to the energy P accumulated by the initial exciting current ia, and , Energy P to boost coil S1
Accumulate in. (See (a), (c), and (g) of FIG. 3). When the transistor Q1 is turned off, the transistor Q2 is turned on for a time tb, the power supply voltage V is applied to both ends of the solenoid S via the resistor R, and the steady excitation current ib is applied for a time tb. ((B) of FIG.
(See (d) and (f)). Further, when the steady excitation current ib starts to be energized, the back electromotive force of the energy stored in the boost coil S1 causes the transistors Q3 and Q4 of the switching circuit SW to be conductive for a time t1, and thus the transistor Q1 is conductive for a time t1. As in the case of
Is energized to the solenoid S for rapid excitation, and the time t
When 1 has elapsed and the transistor Q4 is turned off, the steady exciting current ib is entered. Since the impedance on the switching circuit SW side is lower than the impedance seen from the boost coil S1 to the solenoid S side, the stored energy of the boost coil S1 is supplied to the switching circuit SW side to drive the transistors Q3 and Q4 in conduction. To do.
(See (b), (d), (f) to (h) in FIG. 3). Further, when the transistor Q2 is turned off after the lapse of time tb, the energy P2 due to the steady excitation current ib accumulated in the drive coil S is used as the counter electromotive force to generate the boost coil S1.
Is stored in the transistor Q of the switching circuit SW.
3 and Q4 become conductive, and the initial exciting current ia is temporarily passed. (See (f) to (h) in FIG. 3).
【0012】このように、本発明の駆動回路によれば、
初期励磁電流の通電遮断によってソレノイドに誘起され
る逆起電力エネルギーを有効に利用して、定常励磁電流
の通電開始時にソレノイドを急速に励磁させることがで
き、このため、安定したバルブの開閉駆動を行わせ、逆
起電力による雑音の発生も効果的に低減できる。As described above, according to the drive circuit of the present invention,
By effectively utilizing the back electromotive force energy induced in the solenoid due to the interruption of the initial excitation current, the solenoid can be rapidly excited at the start of energization of the steady excitation current. It is also possible to effectively reduce the generation of noise due to the back electromotive force.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明のデューティーバルブ駆動回路によれば、初期励磁電
流の通電遮断時にソレノイドに誘起される逆起電力をブ
ーストコイルに蓄積させ、定常励磁電流移行時に、ブー
ストコイルに蓄積されたエネルギーによってスイッチン
グ回路を駆動してソレノイドに一時的に初期励磁電流を
通電させて急速励磁を行わせているので、電流制限のか
けられた定常励磁電流のために定常励磁電流の立ち上が
りがなまることが補償されるとともに、ソレノイドの逆
起電力を有効に利用することによって雑音の発生を軽減
することが可能となる。As can be understood from the above description, according to the duty valve drive circuit of the present invention, the counter electromotive force induced in the solenoid when the initial excitation current is cut off is accumulated in the boost coil, and the steady excitation is performed. During current transfer, the energy accumulated in the boost coil drives the switching circuit to temporarily energize the solenoid with the initial excitation current for rapid excitation, so the steady excitation current is current-limited. It is possible to compensate for the gradual rise of the steady excitation current and to effectively use the back electromotive force of the solenoid to reduce noise generation.
【図1】本発明のデューティーバルブ駆動回路の回路例
図である。FIG. 1 is a circuit example diagram of a duty valve drive circuit of the present invention.
【図2】図1に示したデューティーバルブ駆動回路の等
価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the duty valve drive circuit shown in FIG.
【図3】(a)〜(h)は、図1に示したデューティー
バルブ駆動回路の各部の波形図である。3 (a) to 3 (h) are waveform diagrams of respective parts of the duty valve drive circuit shown in FIG.
【図4】従来のデューティーバルブ駆動回路の回路例図
である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional duty valve drive circuit.
【図5】(a)〜(c)は、図4に示したデューティー
バルブ駆動回路の各部の波形図である。5 (a) to 5 (c) are waveform diagrams of respective parts of the duty valve drive circuit shown in FIG.
【図6】ソレノイドの逆起電力吸収用ダイオードを設け
た従来のデューティーバルブ駆動回路の回路例図であ
る。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional duty valve drive circuit provided with a diode for absorbing a counter electromotive force of a solenoid.
【図7】(a)〜(c)は、図6に示したデューティー
バルブ駆動回路の各部の波形図である。7 (a) to 7 (c) are waveform diagrams of respective parts of the duty valve drive circuit shown in FIG.
Q1 第1のスイッチング素子 Q2 第2のスイッチング素子 ia 初期励磁電流 ib 定常励磁電流 C 励磁補償回路 S ソレノイド S1 ブーストコイル SW スイッチング回路 Q1 1st switching element Q2 2nd switching element ia Initial excitation current ib Steady excitation current C Excitation compensation circuit S Solenoid S1 Boost coil SW Switching circuit
Claims (1)
ング素子と、定常励磁電流を通電させる第2のスイッチ
ング素子とを切換駆動してソレノイドを通電駆動させる
ようにしたデューティーバルブ駆動回路において、 上記第1のスイッチング素子の駆動停止時に上記ソレノ
イドに誘起する逆起電力エネルギーを蓄積するブースト
コイルと、上記第2のスイッチング素子の駆動開始時に
上記ブーストコイルの蓄積エネルギーによって駆動され
て、上記定常励磁電流を越える初期励磁電流を上記ソレ
ノイドに一時的に通電させるスイッチング回路とより成
る励磁補償回路を付加接続したことを特徴とするデュー
ティーバルブ駆動回路。1. A duty valve drive circuit in which a first switching element for supplying an initial excitation current and a second switching element for supplying a steady excitation current are switchingly driven to electrically drive a solenoid. A boost coil that stores counter electromotive force energy induced in the solenoid when the driving of the first switching element is stopped, and a steady excitation current that is driven by the stored energy of the boost coil when driving of the second switching element is started. A duty valve drive circuit further comprising an excitation compensation circuit, which is additionally connected to a switching circuit for temporarily energizing the solenoid with an initial excitation current exceeding 0.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10858491A JPH0560103A (en) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Driving circuit of duty valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10858491A JPH0560103A (en) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Driving circuit of duty valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0560103A true JPH0560103A (en) | 1993-03-09 |
Family
ID=14488517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10858491A Withdrawn JPH0560103A (en) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Driving circuit of duty valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0560103A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017169408A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Multijoint robot system |
-
1991
- 1991-04-11 JP JP10858491A patent/JPH0560103A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017169408A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Multijoint robot system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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