JPS5980908A - 電源回路 - Google Patents

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】 この発明は電磁アクチュエータ、特に充電されたコンデ
ンサをアクチュエータ巻線に放電し、このアクチュエー
タ巻線に急峻な電流を流し、これによシアクチュエータ
の速い動作を得る電磁アクチュエータ用電源回路に関す
る。

そのような構成においてはアクチュエータが動作状態を
保つためにアクチュエータ巻線に保持電流を維持するこ
とがしばしば必要である・本発明の目的は簡単で便利な
構成の上述した様な電源回路を提供することである。

以下図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に説明す
る。この発明によれば、電磁アクチェエータ用電源回路
は、前記充電されたコンデンサを構成する第１コンデン
サと、第２コンデンサと、電源から第２コンデンサを充
電する手段と、第２コンデンサから前記第１コンデンサ
への充電を可能にする充電回路と、閉成時に回路中のア
クチュエータを前記第１コンデンサに接続しこれにより
アクチーエータの巻線に急峻な初期電流を流す第１単一
方向性スイ、チ手段と、低電圧源と、回路中の前記低電
圧源と前記巻線を接続する九めに動作する前記低電圧源
のおよその電圧に前記第１コンデンサが放電した時巻線
に保持電流を流すために動作する第２単一方向性スイ、
チ手段を有する。この説明での電源回路は内部燃焼エン
ジンの燃料システムでの使用の予定のものである。その
エンジン内で電磁アクチュエータは関連エンジンへの焼
料注入を始めるために利用される。アクチュエータはエ
ンジンと時間的に関連して操作されなければならない、
そして、後述されるように回路の様々の部分に対する必
要なコントロールパルスを供給するガバナ回路が設けら
れる。

第１図に示すように、４つの電磁アクチュエータが示さ
れそしてＩＯ，１１，１２，１３の参照符号が付される
。アクチーエータの各巻線が直接供給ライン１４と各々
サイリスタ１６゜１７．１８．１９１ｆ介して供給ライ
ン１５に接続されている。使用時供給ライン１５は負の
電位である。従ってサイリスタのカソードはこの供給ラ
イン１５に接続されている。

供給ラインｘ　４．　Ｚ　ｂ　＋ｌＪｉに第１コンデン
サ２０が接続されている。この第１コンデンサ２０は後
述する様に使用時にあらかじめ設定された電圧に充電さ
れる。アクチュエータの１つを励磁することが要求され
たとき、適切なサイリスタが点弧しこれによりコンデン
サ２０はアクチュエータに放電する。そしてコンデンサ
２０は高電圧に充電されるので、アクチュエータ内の電
流の立ち上＃）は急峻であシこのためアクチュエータの
速い動作が得られる。

コンデンサ２０はインダクター２１と、ダイオード２２
とトランジスタ２３とを有スルチ璽ツバ回路によって充
電される。ダイオ−Ｙ２’２のアノ−Ｐは供給ライン１
５に接続されてお広一方力ソードはインダクター２１の
巻線の一方の終端とトランジスタ２３のエミッタの接続
点に接続されている。インダクター２１の巻線の他方の
終端は供給ライン１４に接続されている。

トランジスタ２３のコレクタは第２コンデンサ２４の一
方の極板に接続されており、第２コンデンサ２４の他方
の極板は供給ライン１５に接続されている。コンデンサ
２４はコンデンサ２０の充電源を構成する。そしてこの
コンデンサ２４はダイオード２５とサイリスタ２６を含
む全波整流回路を介して電源ターミナル２７゜２８に接
続されたＡＣ電源から充電される。この電源は好ましく
は２４０ｖが供給される。コンデンサ２４が高い電圧を
有してから、コンデンサ２４の前記一方の極板に抵抗３
０ｆ介して接続されている一対のダイオード２９は、こ
のコンデンサの初期充電を実行するために利用される。

ここでコンデンサ２４の両端の電圧があらかじめ設定さ
れた値に達した時忙サイリスタ２６は導電性が与えられ
る。

ここまで述べた回路の動作を考慮し、そしてコンデンサ
２４が主電圧のピーク値に充電されたと仮定すると、ト
ランジスタ２３がオンしコンデンサ２０にインダクター
２１を介して電流が流れ込み同じ状態に充電する。充電
型′流の値は監視され、あらかじめ設定された値に通し
た時トランジスタ２３はオフする。トランジスタ２３が
オフしたとき、インダクター２１のコアの磁束は減衰す
る。そしてコンデンサ２０はダイオード２２を介してさ
らに充電される０この過程はコンデンサ２０があらかじ
め設定された電圧に充電されるまで〈シかえされる。こ
のコンデンサ２０の電圧が所望のレベルまで上昇した時
、トランジスタ２３を切換えて電流レベルを変更するこ
とは便利である。これは、充電動作の終）にインダクタ
ー２１のコアに貯えられたエネルギーの量を減らすため
である。充電が完了した時トランジスタ２３はオフする
、そして前述したようにコンデンサ２０’ｆｆアクチユ
エータに放電するために対応するサイリスタ１６゜１７
．１８あるいは１９が点弧する。明らかに、コンデンサ
２０がアクチュエータに放電するにつれてコンデンサ２
０の両端の電圧は降下する。

それでもアクチュエータの電流増加率は高いので、アク
チュエータの高速動作が達成される。

励磁されたアクチュエータに関連するサイリスタが点弧
している間トランジスタ２３は非導通状態を維持する。

これはコンデンサ２４の再充電の時間を与える。そして
コンデンサ２０の過充電も又防止し、後述するように、
対応するサイリスタ１６〜１９がオフするのを認める。

保持電流を供給するために、さらに回路の一部が設けら
れる。保持電流用電源は変圧器３１を有し、その−次巻
線はターミナル２７　、２８に接続されている。変圧器
の二次巻線は一般的に接続されたダイオ−、ド３３を含
む全波整流回路を介してコンデンサ３２ｔ−充電するよ
うに構成される。供給ライン１４はこの回路まで延びる
。さらにサイリスタ群３４，３５，３６、そして３７が
設けられ、それらのアノードを各初めに言及したサイリ
スタ群１６〜１９のアノードに接続される。サイリスタ
群３４〜３７のカン−Ｐはトランジスタ３８のコレクタ
エミ、り路を介して電源回路の負のラインに接続されて
いる。そしてトランジスタ３８のコレクタはダイオード
３９のアノードに接続されている、又ダイオード３９の
カッ−Ｐは前記コンデンサ２４の一方の極板に接続され
ている。

動作状態では、サイリスタ３４〜３７のそれぞれ１つが
、サイリスタ１６〜１９のそれぞれと実質的に同時に点
弧する。さらにトランジスタ３８はこの時に導通状態と
なる。コンデンサ３２はコンデンサ２Ｑの電圧よシ低い
電圧に充電されている。そしてコンデンサ２０がアクチ
ェエータに放電するにつれて、ある時点に達すると、コ
ンデンサ２００両端の電圧がコンデンサ３２の両端の電
圧に実質的に等しくなる。コンデンサ２０とコンデンサ
３２の電圧が実質的に等しくなったとき、励磁されたア
クチュエータへの電流の流れがそれぞれサイリスタ３４
〜５ｖｆｉ−介して起る。そして先に点弧したサイリス
タ１６〜１９は非導通となる。アクチュエータ全励磁状
態に維持することが要求されている限りは、この態様で
電流は流れ続ける。アクチェエータを消磁することが要
求された時トランジスタ３８は非導通となシアクチュエ
ータ巻線に貯えられたエネルギーはサイリスタ３４゜３
７とダイオード３９ｆｔ介してコンデンサ２４と２０に
順に伝達される。コンデンサ２４は当然高電圧である。

放電回路においては、上述したようにコンデンサ２０の
電圧はコンデンサ２４の電圧と反対である。実際の効果
としてはコンデンサ２０の定在電圧は減少しそしてコン
デンサ２４へのエネルギーの移動が始まる。アクチュエ
ータの電流の減衰は極度に速い。電流が減衰した時、サ
イリスタ３４．３７の適洛な１つが非導通となる。この
サイクルがそれから繰シ返される。その最初の段階はコ
ンデンサ２０′ｔ−所望の電圧に再充電することである
。

上述したように、この回路は非常に少い電力しか熱とし
て消費しない、これＫより比較的小さいサイズのケース
内に納めることができる。

１つの電磁デバイスの消磁と他のデバイスの励磁の間に
存在する時間の短いインターバル中にコンデンサ２０が
要求される電圧に再充電されることを保証することがで
きる。

しかし、前述したように、この回路は主電源の電圧の変
化の影響を受けやすい。もし供給電圧が降下したならば
、明らかにコンデンサ２４の両端の電圧本降下し、コン
デンサ２４を所望の電圧に充電できない可能性もある。

この問題は設計の中に定電圧変圧器を取シ入れることに
よ）解決できるが、そのような定電圧源はかさばシ又高
価である。代わシの構成は、切換選択出力可能な電源を
使用することである。しかしこれは熱の形でのエネルギ
ーのロスの結果となる。だから、自動変圧器が設けられ
る仁とが提案される。これは、チョッパ回路中の部品は
高電圧で動作することが必要であるということを意味す
るがこれは自動タップ切換により軽減される。

、保持電流用電源回路の電圧はより一層問題である。し
かし、必要電力は少い、それゆえに変圧器３ノは定電圧
源におきかえられる。しかし上述したように、コンデン
サ２４が実質的に一定電圧に保たれるということは必要
不可欠である０というのは、コンデンサ２４の両端の電
圧は、トランジスタ３８が非導通となった時に、アクチ
ュエータの巻線の電流の減衰の割合に影響を与えるから
である。コンデンサ２４についての問題は第２図に示さ
れるように、さらにコンデンサを設けることにょ）解決
できる。

第２図において第１図と同一の役割を持つ部品は参照符
号を付さず、第１図に使用されたものと同一の参照符号
を割シふる。第２図においては変圧器３１は定電圧源４
ｏに置き換えられる・コンデンサ２４ｔ−充電するため
に必要な電力を供給する前述した自動変圧器は図示され
ていない。回路の最も重要な変更はコンデンサ４１を加
えたことである。このコンデンサ４１の一方の極板に供
給ライン１５に接続されており、その他方の極板はダイ
オード３９０カソードに接続されている。さらにダイオ
ード４２が設けられる。このダイオード４２は供給ライ
ン１４に接続されておりそしてそのカソードはコンデン
サ４ＪＫ接続されて込る。さらに回路にサイリスタ４３
が追加される。このサイリスタ４３のアノ−ｒはダイオ
ード３９のカソードに接続されてシシ、サイリスタのカ
ソードはトランジスタ２３のエミ、りに接続されている
。

動作時、コンデンサ２０の最初の充電の間、コンデンサ
４１は又ダイオード４２を介しておよそ前記あらかじめ
設定される電圧に充電される。サイリスタ１６〜１９の
１つがコンデンサ２０を放電するために点弧した時、ダ
イオ−ｒ４２はコンデンサ４１の放電を防止しそして前
述したように動作のサイクルが進行する。トランジスタ
３８があらかじめ励磁されたアクチュエータを消磁する
ために非導通になると、アクチュエータ中の磁束の減衰
による電流は、第１図中の例に示すようにコンデンサ２
４０代わシにコンデンサ４１を含む回路に流れる。コン
デンサ４，１はあらかじめ設定された電圧に充電される
、これにより供給電圧の変化はアクチュエータ中の磁束
の減衰の割合に影響を与えない。

サイリスタ４３はコンデンサ２０の充電の直前にオンす
る、そしてこの目的はコンデンサ４１と２０の電圧を等
しくすることである。

第３図はアクチュエータをコントａ−ルする総合的電力
回路を示す。そして第゛１図と同一の役割をはたすもの
は、第１図に用いられた参照符号を用いて示される。ガ
バナ装置からのコントロールパルスは論理回路に供給さ
れる。この論理回路は４４で示される。論理回路４４は
コントロールパルスを励磁用サイリスタ１６゜１７．１
８．１９そしてサイリスタ３４．３５゜３６．３１そし
てトランジスタ３８に保持電流の供給と関連して供給す
る。チヨ、ノ臂回路はアクチュエータに電流を供給する
間と、アクチュエータ内の電流の減衰の間は作用しない
、ということを確保することは必要不可欠である。よっ
て参照符号４５で示される回路部分がトランジスタ２３
の動作をフントロールするために加えられる。加えて、
トランジスタ２３はコンデンサ２００両端の電圧を測定
する参照符号４６で示される回路によりコントロールさ
れる。

上述したように、コンデンサ２４は抵抗３０を介して最
初に充電される。そしてトランジスタ２６は遅延回路網
＜ｆｒＫよシコントロールされる。この遅延回路網４７
は又初期遅延期間が経過するまで各サイリスタに供給さ
れるコントロールパルスを止めるために論理部４４に信
号を供給する。加えて、回路４８が設けられる。

この回路４８は、供給゛電圧があらかじめ設定された値
以下に降下した場合に論理回路を動作させない。最後に
、回路４９が設けられる。この回路４９は何らかの理由
によシサイリスタ１６〜１９の１つが動作のサイクルの
終りに導通状態を維持しなければならない場合に、再び
論理回路を動作させない。この状態においてコンデンサ
２０は十分に放電する。そしてトランジスタ２３が導通
状態となると、トランジスタ２３とインダクター２１を
通って流れる電流は各アクチュエータの巻線に流れる。

よって非常に低い電圧が回路４．６によって検出される
。回路４６により検出された電圧は論理回路の一層の動
作を防止するために回路４９中において周込られる。回
路４９は遅延期間の後リセットする、それによシ通常の
動作での他の実施が行われうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電源の一実施例の主要部分を示す回路図、第２
図は第１図の回路の変形を示し、第３図は関連した回路
と合わせての電源のプロ。 り図である。 １０．１１．１；１．１３・・・アクチュエータ、１６
．１１．１８．１９・・・第１単一方向性スイ、チ手段
、２０・・・第１コンデンサ、２１．２２゜２３・・・
充電回路、２４・・・第２コンデンサ、２５゜２６．２
９．３０・・・電源から第２コンデンサを充電する手段
、３１．３２．３３・・・低電圧源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　第１コンデンサと、第２コンデンサと、電源
   から前記第２コンデンサを充電する手段と、第２コンデ
   ンサから前記第１コンデンサへの充電を可能にする充電
   回路と、閉成時に回路内のアクチュエータを前記第１コ
   ンデンサに接続しこれによ）アクチーエータの巻線に急
   峻な初期電流を流す第１単一方向性スイッチ手段と、低
   電圧源と、回路中の前記低電圧源を前記巻線に接続する
   ために動作し前記第１コンデンサが前記低電圧源とほぼ
   等しい電圧に放電した時巻線に保持電流を流すために動
   作する第２単一方向性スイ、チ手段とから構成されるこ
   とを特徴とする電磁アクチュエータ用電源回路。 （２）前記第２単一方向性スイッチ手段がアクチュエー
   タを消磁するために開放すると、アクチーエータの巻線
   に貯えられたエネルギーが前記第２コンデンサに移され
   るために設けられた単一方向性手段を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電源回路。 （３）前記充電回路がインダクターと、コレクタエミ、
   り呑路を直列にインダクターに接続されたトランジスタ
   と、前記インダクターと前記ｇｇ１コンデンサを有する
   回路に直列に接続された第１ダイオードとを有するチ、
   ツ／母回路から構成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電源回路。 （４）　　前記トランジスタの導通をコントロールする
   ために第１コンデンサの両端の電圧に応答する手段を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電源
   回路。 （５）　　第３コンデンサ、前記第３コンデンサと直列
   に接続されている第２ダイオ−Ｐｔ−有し、前記第３コ
   ンデンサと第２ダイオ−ｒが並列に前記第１コンデンサ
   に接続されており、第３ダイオードが前記第３コンデン
   サに接続されておシ、前記第２単一方向性スイッチ手段
   がアクチ二二一タを消磁するために開放するとアクチー
   エータの巻線に貯えられたエネルギーが前記第３ダイオ
   ードを介して第３コンデンサに移転可能であることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の電源回路。 （６）第１及び第３コンデンサ全充電する前に第１及び
   第３コンデンサの電圧を等しくするために動作するスイ
   ッチ手段を具備することを特向性スイ、テ手段が複数の
   サイリスタから構成され、さらに前記第２単一方向性ス
   イ、チ手段が前記サイリスタに直列にエミツタコレクタ
   器路を接続されたトランジスタを有する仁とを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電源回路。 （８）前記低電圧源が定電圧変圧器を具備することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の電源回路。