KR101252094B1

KR101252094B1 - 솔레노이드 구동 제어기

Info

Publication number: KR101252094B1
Application number: KR1020110002616A
Authority: KR
Inventors: 양형열; 서의석; 강주용
Original assignee: 호남대학교 산학협력단
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2013-04-12
Also published as: KR20120081329A

Abstract

본 발명은 솔레노이드 코일로의 전류의 공급을 제어하는 솔레노이드 구동제어기에 관한 것으로서, 구동 전원으로부터 솔레노이드 코일과 직렬접속되어 제1게이트 신호에 의해 턴온되는 메인 스위치 소자와, 메인 스위치 소자를 통해 흐르는 전류를 증폭하여 출력하는 증폭부와, 증폭부의 출력신호를 기준전류에 대응하는 전류제한 기준신호와 비교하고, 비교결과를 반전시켜 기준전류를 기준으로 증폭부의 출력신호의 증감에 대응하는 히스테리시스 패턴의 제1제어신호를 출력하는 전류제한부와, 전류제한부의 제1제어신호와 솔레노이드 코일을 구동하는 메인 제어신호를 논리곱한 신호와 트리거용 기준신호를 비교한 결과신호를 메인 스위치 소자의 제1게이트 신호로 출력하는 스위칭제어부와, 솔레노이드 코일과 병렬접속되어 제2게이트 신호에 의해 턴온/오프 되는 프리휠링 스위치소자와, 프리휠링 스위치 소자의 게이트와 소오스 사이에 접속된 제1커패시터와, 프리휠링 스위치 소자의 제2게이트와 드레인 사이에 접속되어 메인 제어신호가 하이일 때 턴온되는 제1스위치 소자를 포함하는 프리휠링부를 구비한다. 이러한 솔레노이드 구동 제어기에 의하면, 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 전류를 제한하면서도 고속으로 스위칭할 수 있고, 스위칭 소자의 소손을 막을 수 있다.

Description

솔레노이드 구동 제어기{Solenoid Driver}

본 발명은 솔레노이드 구동 제어기에 관한 것으로서, 상세하게는 솔레노이드 코일로의 고속 스위칭 구동이 가능한 솔레노이드 구동 제어기에 관한 것이다.

자동차에는 연료를 분사하기 위한 연료분사장치가 장착되어있다.

점화 플러그가 없는 디젤 기관에서는 실린더 내의 공기를 압축시켜 생성된 열이 연료를 점화시키는데, 이때 연료는 펌프에 의해 가열된 공기 속으로 분무된다. 불꽃 점화 기관에서는 연료분사 펌프가 보통의 기화기 대신 사용되기도 한다.

연료분사장치는 각 실린더에 연료를 기화기 장치보다 더 균일하게 분배한다.따라서, 더 높은 출력을 발생시킬 수 있고 비효율적인 방출을 감소시킬 수 있다. 펌프작용을 하는 피스톤이 없는 가스 터빈과 액체연료 로켓과 같은 연속연소기관에서는 연료분사장치가 필요하다.

이와 같이 자동차 등에 사용되는 연료분사장치는 매우 중요한 역할을 하지만 사용 횟수가 많을수록 역류한 연소가스로 인해 카본이 고착되는 현상이 발생한다.

연료분사장치에 고착된 카본은 회전수 난조나 시동 정지의 원인이 되고 노킹현상을 유발할 뿐만 아니라 불완전 연소로 대기오염 및 이산화탄소 발생량을 증가시키고 있다.

특히 가솔린 가격의 상승에 따라 유사 가솔린을 사용하는 차량의 숫자가 증가 추세이며, 톨루엔 계열의 유사 가솔린 사용은 불완전 연소를 유도하게 되고 연료분사장치에 상당량의 카본을 고착시켜 차량에서 각종 문제를 일으키게 된다.

따라서 연료분사장치를 세척하기 위한 방법으로서 고속 펄스폭변조(PWM)로 연료분사장치를 구동하여 슬러지를 제거하는 방법이 사용된다. 이는 이미 개발된 솔레노이드 세척기를 사용하여 일부분 가능하나, 과전류로 인해 연료분사장치가 소손되는 현상이 종종 발생하고 있다. 또한 PWM 구동시 일반적인 프리휠링 회로가 사용되고 있으므로 오프동작이 늦어져 세척력이 떨어지게 된다.

따라서 연료분사장치를 보호하기 위한 전류제한회로를 갖는 고속 구동회로가 요구되고 있다.

한편, 일반적인 연료분사장치는 솔레노이드 코일에 전류가 인가되면 실린더가 자력에 의해 연료가 유입되는 유로를 개방시킬 수 있도록 되어 있다.

그런데, 종래의 구동 제어기로서 솔레노이드 코일과 병렬로 다이오드만 적용한 경우 PWM 구동시 스위치 오프시에 전류 소호가 늦어지게 된다. 이때 자속이 계속 존재하게 되며 용수철에 의한 플렌저 복귀가 늦어지므로 그만큼 오프동작이 늦어져 세척력이 떨어지게 된다. 그러나 연료분사장치를 세척하기 위해서는 보다 빠른 온, 오프 동작이 필요하기 때문에 회로를 개선할 필요가 있다.

연료분사장치를 구동하는 방법은 여러 가지가 있다. 연료분사장치를 직접 스위칭하면 코일에 의한 역기전력으로 스위치가 쉽게 파손되므로 이에 대한 여러 가지 대책이 마련되고 있다.

연료분사장치와 병렬로 다이오드를 연결하여 PWM 구동하는 방법은 코일을 포함하는 부하를 구동할 때 주로 사용하는 방법으로서, 스위치 소자 오프 시에 스위치 소자에 걸리는 전압은 전원전압과 같으므로 스위치가 파손될 위험은 없다. 그리고 PWM 구동 시 스위치 소자가 오프되는 구간에서 코일에 인가되는 전압은 0V이므로 전류리플이 적다는 장점이 있다. 하지만 스위치 소자 오프 시에 잔류 전류가 오래 남아있어 오프 동작을 빠르게 할 수 없다는 단점을 가지고 있다.

이와는 다르게 스위치 소자 오프시에 전류를 빠르게 소호하는 방법으로 프리휠링 경로에 저항을 삽입하는 경우가 있다. 이때는 PWM 구동 시에 저항에 의해서 역전압이 걸리므로 전류리플이 심해지게 된다. 또한 스위치 소자 오프시의 전류로 인해 스위치 소자에 걸리는 전압이 커져 스위치 소자가 파손될 우려가 있다.

스위치 소자를 보호 할 수 있는 또 다른 회로로서 프리휠링 하는 경로에 제너다이오드를 삽입하여 제너전압이상이 스위치 소자에 걸리지 않도록 하는 방법이다.

하지만 이 방법은 PWM 구동을 할 경우에 다이오드와 저항을 이용한 방법과 마찬가지로 전류 리플이 매우 심해지는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, PWM 구동시의 전류리플을 줄이고 오프 동작 속도를 빠르게 할 수 있는 솔레노이드 구동 제어기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 솔레노이드 구동 제어기는 솔레노이드 코일로의 전류의 공급을 제어하는 솔레노이드 구동 제어기에 있어서, 구동 전원으로부터 상기 솔레노이드 코일과 직렬접속되어 제1게이트 신호에 의해 턴온되는 메인 스위치 소자와; 상기 메인 스위치 소자를 통해 흐르는 전류를 증폭하여 출력하는 증폭부와; 상기 증폭부의 출력신호를 기준전류에 대응하는 전류제한 기준신호와 비교하고, 비교결과를 반전시켜 상기 기준전류를 기준으로 상기 증폭부의 출력신호의 증감에 대응하는 히스테리시스 패턴의 제1제어신호를 출력하는 전류제한부와; 상기 전류제한부의 제1제어신호와 상기 솔레노이드 코일을 구동하는 메인 제어신호를 논리곱한 신호와 트리거용 기준신호를 비교한 결과신호를 상기 메인 스위치 소자의 제1게이트 신호로 출력하는 스위칭제어부와; 상기 솔레노이드 코일과 병렬접속되어 제2게이트 신호에 의해 턴온/오프 되는 프리휠링 스위치소자와, 상기 프리휠링 스위치 소자의 게이트와 소오스 사이에 접속된 제1커패시터와, 상기 프리휠링 스위치 소자의 제2게이트와 드레인 사이에 접속되어 상기 메인 제어신호가 하이일 때 턴온되는 제1스위치 소자를 포함하는 프리휠링부;를 구비한다.

바람직하게는 상기 제1스위치 소자는 상기 메인 제어신호가 하이일 때 턴온되어 상기 제1커패시터에 충전루프를 제공할 수 있도록 상기 프리휠링 스위치 소자의 제2게이트와 드레인 사이를 접속시키는 제1포토커플러가 적용된다.

또한, 상기 프리휠링부는 상기 프리휠링 스위치 소자의 소오스와 제2게이트 사이에 병렬접속된 제너다이오드;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는 상기 메인 제어신호가 로우로 전환될 때 상기 제1커패시터에 충전된 에너지를 방전시킬 수 있도록 상기 메인 제어신호가 로우로 전환될 때 턴온되어 상기 제1커패시터 양단을 단락시키는 제2스위치 소자를 더 구비한다.

상기 제2스위치 소자는 상기 메인 제어신호가 로우일 때 턴온되어 상기 제1커패시터 양단을 단락시키는 제2포토커플러가 적용된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 솔레노이드 구동 제어기에 의하면, 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 전류를 제한하면서도 고속 스위칭이 가능한 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드 구동 제어기의 회로도이고,
도 2는 도 1의 솔레노이드 구동 제어기의 메인제어신호의 온/오프에 따른 솔레이노이드 코일(200)의 전압 및 전류파형을 나타내 보인 그래프이고,
도 3은 도 1의 솔레노이드 구동 제어기에서 프리휠링부를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우에 대해 메인 제어신호의 온/오프에 따라 메인 스위치 소자를 통해 흐르는 전류파형을 비교해 나타내 보인 도면이고,
도 4는 도 1의 솔레노이드 구동 제어기에서 프리휠링부를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우에 대해 메인 제어신호의 온/오프에 따라 솔레노이드 코일의 전압파형을 류파형을 비교해 나타내 보인 도면이고,
도 5는 도 1의 솔레노이드 구동 제어기에서 프리휠링부를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우에 대해 메인 스위치의 전압파형을 나타내 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 솔레노이드 구동 제어기를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드 구동 제어기의 회로도이다.

도 1을 참조하면, 솔레노이드 구동 제어기(100)는 메인 제어신호 발생부(110), 메인 스위치 소자(121), 증폭부(130), 전류제한부(140), 스위칭제어부(160) 및 프리휠링부(180)를 구비한다.

메인 제어신호 발생부(110)는 솔레노이드 코일(200)의 온/오프에 해당하는 하이신호와 로우신호를 메인 제어신호로서 발생한다.

메인 스위치 소자(121)는 솔레노이드가 적용되는 장치 예를 들면 연료분사장치의 솔레노이드 코일(200)로 전류가 공급 및 차단될 수 있도록 12V의 구동 전원으로부터 솔레노이드 코일(200)과 드레인과 소오스를 통해 직렬접속되어 제1게이트(121a)를 통해 입력되는 신호에 의해 턴온되도록 되어 있다.

메인 스위치 소자(121)는 파워 모스에프이티(Power MOSFET)가 적용되었다.

여기서 솔레노이드 코일(200)은 등가적으로 인덕턴스값과 저항값을 반영하여 참조부호 L1과 R1으로 표기하였다.

또한, 솔레노이드 코일(200)로의 전류 도통 유무에 따라 연료분사장치의 연료 공급 구조는 국내 공개특허 1999-0011865호 등 다양하게 개시되어 있어 상세한 설명은 생략한다.

증폭부(130)는 메인 스위치 소자(120)의 소오스를 통해 직렬접속된 전류검출 저항(R2)을 통해 흐르는 전류를 증폭하는 증폭기(131)가 적용되었다.

전류제한부(140)는 증폭부(130)의 증폭기(131)의 출력신호를 기준전류에 대응하는 전류제한 기준신호와 비교하고, 비교결과를 반전시켜 전류제한 기준전류를 기준으로 증폭부(130)의 출력신호의 증감에 대응하는 히스테리시스 패턴의 제1제어신호를 출력할 수 있도록 되어 있다.

여기서 히스테리시스 패턴은 전류제한 기준전류를 기준으로 증폭부(130)의 출력신호의 증감에 따라 하이신호와 로우신호를 반복적으로 출력하는 신호를 말하고 이 신호에 의해 메인 스위치 소자(121)의 PWM구동이 수행된다.

전류제한부(140)는 제1전류제한 기준신호(141)를 반전단자를 통해 입력받고, 증폭부(130)로부터 저항소자(R21)를 통해 출력되는 신호를 비반전단자를 통해 입력받는 제1비교기(143)와, 제1비교기(143)의 출력신호를 반전단자에 입력받고 제2 전류제한 기준신호(145)를 비반전단자에 입력받아 출력단자를 통해 출력신호를 생성하는 제2비교기(147)가 적용되었다.

참조부호 C6로 표기된 커패시터는 증폭부(130)의 출력단과 제1비교기(143) 사이에 접속되어 출력신호를 지연하는 기능을 한다.

도시된 예에서 전류제한부(140)는 제2비교기(147)의 출력단자로부터 역방향으로 접속된 다이오드(D8)를 통해 후술되는 스위칭 제어부(160)의 제3비교기(163)의 비반전단자에 입력하고, 스위칭제어부(160)의 제3비교기(163)의 비반전단자에 메인 스위치소자(121)를 온시킬 수 있는 레벨에 대응되는 보조 신호원(149)이 병렬접속되어 증폭부(130)의 전류제한 기준전류를 기준으로 증감되는 전류변동에 대응하여 히스테르시스 패턴의 제1제어신호(150)를 출력할 수 있도록 되어 있다.

스위칭 제어부(160)는 전류제한부(140)의 제1제어신호(150)와 솔레노이드 코일(200)을 구동하는 메인 제어신호(112)를 논리곱한 신호와 트리거 기준신호(162)를 비교한 결과신호를 메인 스위치 소자(121)의 제1게이트(121a)를 통해 제1게이트 신호로서 출력한다. 여기서 트리거 기준신호(162)는 메인 제어신호의 하이레벨 보다는 낮고 로우레벨 보다는 높은 사이값을 갖는 정도로 적용하면 된다.

스위칭제어부(160)는 트리거 기준신호(162)를 반전단자를 통해 입력받고, 비반전단자를 통해 앞서 설명된 제1제어신호(150)와 메인 제어신호 발생부(110)에서 발생되는 메인제어신호(112)를 논리곱한 신호를 입력받도록 된 제3비교기(163)가 적용되었다.

여기서 메인 제어신호 발생부(110)와 제3비교기(163)의 비반전 단자 사이에는 메인제어신호 발생부(110)로 전류흐름방향이 설정된 역방향 다이오드(D9)에 의해 제1제어신호(150)와 메인제어신호(112)가 논리곱에 의해 제3비교기(163)의 비반전 단자에 입력되게 되어 있다.

프리휠링부(180)는 솔레노이드 코일(200)과 병렬접속되어 제2게이트 신호에 의해 턴온/오프 되는 프리휠링 스위치소자(182)와, 프리휠링 스위치 소자(182)의 제2게이트(182a)와 소오스(182b) 사이에 접속된 제1커패시터(C1)와, 프리휠링 스위치 소자(182)의 제2게이트(182a)와 드레인(182c) 사이에 접속되어 메인 제어신호(112)가 하이일 때 턴온되는 제1스위치 소자(185)를 포함한다.

여기서 프리휠링을 위해 적용된 프리휠링 스위치 소자(182)는 소오스(182b)가 구동전원인 12V 쪽에 연결되어 있으므로 그대로 온오프시킬 수 없다. 따라서 프리휠링 스위치소자(182)의 제2게이트(182a)에 온 신호를 주기 위하여 제1캐패시터(C1)가 사용되었다.

또한, 참조부호 R51로 표기된 저항소자와 C5로 표기된 제2커패시터는 프리휠링 스위치소자(182)의 제2게이트(182a)의 최초 턴온을 지연시켜 제1캐패시터(C1)가 충분히 충전되도록 하기 위해 적용되었다.

여기서, 저항소자(R51)는 프리휠링 스위치소자(182)의 제2게이트(182a)와 제1커패시터(C1)의 일단 사이에 접속되어 있고, 제2커패시터(C5)는 프리휠링 스위치소자(182)의 제2게이트(182a)와 소오스(182b) 사이에 접속되어 있다.

또한, 제1스위치 소자(185)는 메인 제어신호가 하이일 때 턴온되어 프리휠링 스위치 소자(182)의 제2게이트(182a)와 드레인(182c) 사이를 턴온되게 접속시켜 제1커패시터(C1)에 충전루프를 제공하는 제1포토커플러가 적용되었다.

또한, 프리휠링부(180)는 프리휠링 스위치 소자(182)의 소오스(182b)와 제2게이트(182a) 사이에 병렬접속된 제너다이오드(ZD1)와, 메인 제어신호(112)가 로우로 전환될 때 제1커패시터(C1)에 충전된 에너지를 방전시킬 수 있도록 메인 제어신호(112)가 로우일 때 턴온되어 제1커패시터(C1) 양단을 단락시키는 제2스위치 소자(188)로서 제2포토커플러가 적용되었다.

참조부호 D2는 프리휠링 스위치소자(182)의 소오스(182b)로부터 솔레노이드코일(200)로의 프리휠링 루프를 제공하는 프리휠링 다이오드이다.

이러한 프리휠링부(180)는 펄스폭 변조(PWM) 구동 구간 동안은 다이오드(D2)를 통해 전류를 그대로 프리휠링 시키고 완전히 프리휠링 스위치 소자(182)가 오프될 때는 프리휠링을 차단하여 오프속도를 빠르게 하는 기능을 갖는다.

여기서 펄스폭 변조 구동 구간은 메인제어신호 발생부(110)로부터 솔레노이드 코일(200)을 온 시키는 하이신호가 유지되는 동안 증폭부(130)를 통해 출력되는 전류신호가 설정된 전류제한 기준전류를 초과할 때 제1제어신호(150)가 로우로 전환되고, 증폭부(130)를 통해 출력되는 전류신호가 설정된 전류제한 기준전류 보다 낮아지면 다시 제1제어신호(150)가 하이로 전환되는 과정을 반복하면서 제1스위치소자(121)가 온/오프를 자동적으로 반복하는 구간을 말한다.

이러한 구조의 구동 제어기의 동작은 다음과정에 따라 이루어진다.

먼저, 연료분사장치로부터 온 신호가 입력되면 즉, 메인제어신호 발생부(110)에서 하이신호가 출력되면 제3비교기(163)가 하이로 출력이 전환되어 메인 스위치소자(121)가 온 되어 전류가 흐르고 동시에 제1스위치소자(185)인 제1포토커플러도 도통된다.

다음으로 PWM 스위칭 과정에서 증폭부(130)의 출력신호가 전류제한 기준신호보다 상승하여 메인 스위치소자(121)가 첫 번째로 오프되는 순간 솔레노이드 코일(200)에는 약 50V의 전압이 유기되고 이는 제1캐패시터(C1)를 충전한다.

여기서 제1캐패시터(C1)에 충전된 전압은 프리휠링용 스위치소자(182)를 온 시키게 된다.

이후 증폭부(130)의 출력신호의 증감에 따라 메인 제어신호가 하이로 유지되는 동안에도 메인 스위치 소자(121)가 스위칭을 반복하는 PWM 스위칭이 계속되는 동안 프리휠링 스위치소자(182)는 계속 온 상태를 유지하여 프리휠링을 시킨다. 이때 전류는 프리휠링 스위치소자(182)를 통해 프리휠링 하므로 전류리플이 적어진다.

한편, 연료분사장치를 오프하기 위해 메인제어신호 발생부(110)로부터 오프신호가 발생되면 즉, 로우신호가 출력되면 제1스위치 소자(185)인 제1포토커플러는 오프되고, 제2스위치소자(188)인 제2포토커플러가 온이 되면서 제1캐패시터(C1)에 충전되어있던 전압이 방전되어 0V가 되면서 프리휠링용 스위치소자(182)가 오프 된다.

따라서 솔레노이드 코일(200)에는

에 해당하는 전압이 발생되나 제너다이오드(ZD1)를 통해 전압이 제한되므로 프리휠링 스위치소자(182)의 정격을 넘지 않는다. 이때 전류는 급격하게 소호되므로 연료분사장치의 오프 동작은 도 2와 같이 빠르게 종료된다.

메인 스위치 소자(121)가 온되어 전류가 증가할 때의 솔레노이드 코일(200)의 전압방정식은 다음과 같다.

여기서 Vin은 솔레노이드 코일(200) 양단의 전압이고, L1은 솔레노이드 코일의 인덕턴스, R1은 솔레노이드 코일의 저항값이고, i는 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 전류이다.

따라서 이때 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 전류는

아래의 수학식 2와 같다.

또한, PWM 구간에서 메인 스우치소자(121)가 오프되었을 때 전압방정식은

아래의 수학식 3과 같다.

따라서, 메인 스우치소자(121)가 오프되었을 때 전류는 아래의 수학식 4에 의해 감소하게 된다.

여기서,

는 메인 스위치 소자(121)가 오프하는 순간의 전류이다.

한편, 연료분사가 종료되어 메인 스위치 소자(121)가 완전히 오프할 때 발생되는 기전력이 제너다이오드(ZD1) 전압보다 높아 제너다이오드(ZD1)가 도통하고 있는 경우의 전압방정식은 아래의 수학식 5와 같다.

여기서,

는 제너다이오드(ZD1)의 전압이다.

이때 전류는 아래의 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.

위 수학식 6을 통해 알 수있는 바와 같이 전류는 훨씬 더 빠르게 떨어진다는 것을 알 수 있다.

이러한 구동제어기를 피스파이스(PSpice)를 통하여 시뮬레이션하여 제안된 방법이 유용함을 검증하였고, 도 3은 프리휠링부가 적용되지 않은 경우(위 그래프)와 적용된 경우(아래 그래프)를 비교하여 나타낸 그래프로서, 메인스위치소자(121) 오프 신호 후 전류가 완전히 소호되기까지 프리휠링부(180)가 미적용된 경우 약 1.5ms의 시간이 걸리는 반면, 제안된 본 발명의 회로가 적용된 경우는 약 0.1ms의 시간밖에 걸리지 않아 빠르게 전류가 소호되는 것을 알 수 있다.

또한, 도 4는 도 1의 연료분사장치의 구동 제어기에서 프리휠링부를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우에 대해 메인 제어신호의 온/오프에 따라 솔레노이드 코일의 전압파형을 류파형을 비교해 나타내 보인 도면이다.

도 4를 통해 알 수 있는 바와 같이 프리휠링부가 미적용된 경우(위 그래프) 0-12V의 전압이 걸리지만 프리휠링부가 적용된 제안된 회로(아래 그래프)에서는 스위치 온 후 PWM동작의 첫 번째 오프 시에 약 -50V까지 내려가면서 앞서 설명한 제1캐패시터(C1)를 충전한다. 마지막 스위치 오프하는 과정에서는 전류를 빠르게 소호시키기 위해서 프리휠링을 차단하므로 제너전압인 -50V 까지 내려가는 것을 알 수 있다.

도 5는 도 1의 연료분사장치의 구동 제어기에서 프리휠링부를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우에 대해 메인 스위치의 전압파형을 나타내 보인 도면이다.

도 5를 통해 알 수 있는 바와 같이 프리휠링부가 적용되지 않았을 경우에는 전류가 프리휠링되므로 오프 시의 전압은 전원전압인 12V를 유지하게 된다. 하지만 프리휠링부(180)가 적용된 제안된 회로에서는 메인 스위치 소자(121)가 오프되는 동시에 역기전력이 제너전압까지 올라가게 된다. 이로 인해 전류가 소호되는 시간이 빨리지게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 연료분사장치를 고속으로 구동하여 세척을 하기 위한 본 장치에서는 연료분사기가 오프될 때 용수철에 의해 복귀하는 속도가 빨라 고속 동작이 가능하다.

또한, 본 구동 제어기는 솔레노이드 코일의 전류 도통 유무에 의해 작동되는 연료분사장치를 예로 하여 설명하였지만 솔레노이드 코일로의 전류도통 유무에 따라 설정된 기능을 수행하는 다양한 솔레노이드를 구동하는데 적용될 수 있음은 물론이다.

130: 증폭부 150: 전류제한부
180: 프리휠링부

Claims

솔레노이드 코일로의 전류의 공급을 제어하는 솔레노이드 구동 제어기에 있어서,
구동 전원으로부터 상기 솔레노이드 코일과 직렬접속되어 제1게이트 신호에 의해 턴온되는 메인 스위치 소자와;
상기 메인 스위치 소자를 통해 흐르는 전류를 증폭하여 출력하는 증폭부와;
상기 증폭부의 출력신호를 기준전류에 대응하는 전류제한 기준신호와 비교하고, 비교결과를 반전시켜 상기 기준전류를 기준으로 상기 증폭부의 출력신호의 증감에 대응하는 히스테리시스 패턴의 제1제어신호를 출력하는 전류제한부와;
상기 전류제한부의 제1제어신호와 상기 솔레노이드 코일을 구동하는 메인 제어신호를 논리곱한 신호와 트리거용 기준신호를 비교한 결과신호를 상기 메인 스위치 소자의 제1게이트 신호로 출력하는 스위칭제어부와;
상기 솔레노이드 코일과 병렬접속되어 제2게이트 신호에 의해 턴온/오프 되는 프리휠링 스위치소자와, 상기 프리휠링 스위치 소자의 게이트와 소오스 사이에 접속된 제1커패시터와, 상기 프리휠링 스위치 소자의 제2게이트와 드레인 사이에 접속되어 상기 메인 제어신호가 하이일 때 턴온되는 제1스위치 소자를 포함하는 프리휠링부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 구동 제어기.
제1항에 있어서, 상기 제1스위치 소자는 상기 메인 제어신호가 하이일 때 턴온되어 상기 제1커패시터에 충전루프를 제공할 수 있도록 상기 프리휠링 스위치 소자의 제2게이트와 드레인 사이를 접속시키는 제1포토커플러가 적용된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 구동 제어기.
제2항에 있어서, 상기 프리휠링부는 상기 프리휠링 스위치 소자의 소오스와 제2게이트 사이에 병렬접속된 제너다이오드;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 구동 제어기.
제3항에 있어서, 상기 메인 제어신호가 로우로 전환될 때 상기 제1커패시터에 충전된 에너지를 방전시킬 수 있도록 상기 메인 제어신호가 로우로 전환될 때 턴온되어 상기 제1커패시터 양단을 단락시키는 제2스위치 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 구동 제어기.
제4항에 있어서, 상기 제2스위치 소자는 상기 메인 제어신호가 로우일 때 턴온되어 상기 제1커패시터 양단을 단락시키는 제2포토커플러가 적용된 것을 특징으로 하는 솔레노이드 구동 제어기.