KR20140052989A

KR20140052989A - 전자석 코일의 구동 장치

Info

Publication number: KR20140052989A
Application number: KR1020137028687A
Authority: KR
Inventors: 아키라 모리타; 다카히로 다구치
Original assignee: 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤; 후지 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-05-07
Also published as: US20140092515A1; EP2750147A1; CN103534767A; EP2750147B1; EP2750147A4; JP5876250B2; WO2013027342A1; JP2013042088A; CN103534767B; US9112503B2

Abstract

본 발명은, 전자석의 코일에 흐르는 전류의 변화를 억제하고, 코일 전류의 안정화를 도모하도록 한 전자석 코일의 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 전자석 코일(10)에 직렬로 접속되며, 코일(10)에 공급하는 전류를 제어하는 반도체 스위치(Q1)와, 콘덴서(C1)와, 콘덴서(C1)의 충방전의 전압을 2개의 상이한 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 반도체 스위치(Q1)를 온/오프 동작하는 신호를 생성하는 비교기(30)와, 코일(10)의 인가 전압에 기초하여 콘덴서(C1)를 충전하는 충전 회로(50)와, 안정화된 전압에 기초하여 콘덴서(C1)를 충전하는 충전 회로(60)와, 콘덴서(C1)의 방전을 행하는 방전 회로(70)를 구비한다. 충전 회로(50)는, 저항(R1)과, 저항(R1)과 병렬로 접속되는 보상 회로(51, 52)를 구비한다. 보상 회로(51, 52)의 각각은 저항과 제너 다이오드가 직렬로 접속되어 있다.

Description

전자석 코일의 구동 장치{ELECTROMAGNETIC COIL DRIVE DEVICE}

본 발명은, 전자석의 코일에 전류를 흐르게 하여 그 코일을 구동시키는 전자석 코일의 구동 장치에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 구동 장치로서, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다.

이러한 종래의 구동 장치는, 전자석의 코일에 직렬로 접속되며, 이 코일에 공급하는 전류를 제어하는 반도체 스위치와, 콘덴서와, 콘덴서의 전압을 2개의 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 반도체 스위치를 온/오프 동작하는 신호를 생성하는 히스테리시스 기능이 있는 비교기와, 그 콘덴서의 충전과 방전을 행하는 충방전 회로를 구비하고 있다.

이러한 구성의 구동 장치에서는, 비교기로부터 출력되는 신호에 의해 반도체 스위치가 온/오프 동작하고, 이에 따라 전자석의 코일에 소정의 전류가 공급되어, 코일이 여자된다.

전자석의 코일은 공급되는 전류에 의해 여자력이 정해지기 때문에, 코일에 흘리는 전류를 측정하여 일정값으로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 종래에는, 코일에 흐르는 전류를 홀 소자나 전류 검출 저항 등으로 측정하고, 그 측정 전류가 일정해지도록 제어하는 것이 행해지고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 제3365181호 공보

그러나, 홀 소자를 이용하는 경우에는 외부 자계의 영향이나 제작비용이 늘어난다고 하는 문제가 있고, 검출 저항을 사용하는 경우에는 검출 저항에 의한 전력 손실이 있어 바람직하지 않다.

이러한 배경 하에서는, 이들 과제를 해결하고, 전자석의 코일의 인가 전압이 상승하여 코일의 전류가 증가하는 경우, 혹은 환경 온도가 변화하여 코일의 전류가 감소하는 경우에, 이들 전류의 변화에 대처하여, 코일 전류의 안정화를 도모하는 것이 요구된다.

그래서, 본 발명은, 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 전자석의 코일의 인가 전압의 상승 등에 의한 코일 전류의 변화를 될 수 있는 한 억제하고, 코일 전류의 안정화를 도모하도록 한 전자석 코일의 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 이하와 같은 구성으로 이루어진다.

본 발명의 일 양태에 따른 전자석 코일의 구동 장치는, 전자석의 코일에 직렬로 접속되며, 상기 코일에 공급하는 전류를 제어하는 반도체 스위치와, 콘덴서와, 상기 콘덴서의 충방전의 전압을 2개의 상이한 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 반도체 스위치를 온/오프 동작하는 신호를 생성하는 비교기와, 상기 코일의 인가 전압에 기초하여 상기 콘덴서를 충전하는 제1 충전 회로와, 상기 콘덴서의 방전을 행하는 방전 회로를 구비하며, 상기 제1 충전 회로는, 제1 저항과, 상기 제1 저항과 병렬로 접속되는 적어도 하나의 보상 회로를 구비하고, 상기 보상 회로는, 저항과 제너 다이오드가 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자석 코일의 구동 장치는, 안정화된 전압에 기초하여 상기 콘덴서를 충전하는 제2 충전 회로를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 보상 회로는, 제2 저항과 제1 제너 다이오드가 직렬로 접속되는 제1 보상 회로와, 제3 저항과 제2 제너 다이오드가 직렬로 접속되는 제2 보상 회로를 구비하고, 상기 제1 제너 다이오드와 상기 제2 제너 다이오드의 각각은, 제너 전압이 상이할 수 있다.

또한, 상기 제1 충전 회로는, 상기 제1 저항과 직렬로 접속되는 감온 저항 소자를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 감온 저항 소자는 정(正)의 온도 계수를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 양태에 따른 전자석 코일의 구동 장치는, 전자석의 코일에 직렬로 접속되며, 상기 코일에 공급하는 전류를 제어하는 반도체 스위치와, 콘덴서와, 상기 콘덴서의 충방전의 전압을 2개의 상이한 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 반도체 스위치를 온/오프 동작하는 신호를 생성하는 비교기와, 상기 코일의 인가 전압에 기초하여 상기 콘덴서를 충전하는 제1 충전 회로와, 상기 콘덴서의 방전을 행하는 방전 회로를 구비하며, 상기 제1 충전 회로는, 제1 저항과 감온 저항 소자를 구비하고, 상기 제1 저항과 상기 감온 저항 소자가 직렬 또는 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감온 저항 소자는, 정의 온도 계수를 가질 수 있다.

이러한 구성의 본 발명에서는, 전자석의 코일의 인가 전압의 상승 등에 의한 코일 전류의 변화를 될 수 있는 한 억제하고, 코일 전류의 안정화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전자석 코일의 구동 장치의 제1 실시형태의 회로도이다.
도 2는 제1 실시형태의 동작의 파형예를 도시하는 도면이다.
도 3은 전자석의 코일의 인가 전압과 전류의 관계를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 전자석 코일의 구동 장치의 제2 실시형태의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 전자석 코일의 구동 장치의 제3 실시형태의 회로도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

(제1 실시형태의 구성)

도 1은, 본 발명의 전자석 코일의 구동 장치의 제1 실시형태의 회로도이다.

이 제1 실시형태는, 전자석 코일(10)에 전원(20)으로부터 전류를 공급하고, 전원(20)의 전원 전압(VDD)이 변화되어도 코일(10)에 일정한 전류가 흐르도록 한 것이다.

이 때문에, 제1 실시형태는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 반도체 스위치인 전계 효과형 트랜지스터(Q1)와, 히스테리시스 기능이 있는 비교기(30)와, 인버터(41, 42)와, 콘덴서(C1)와, 콘덴서(C1)를 충전하는 2개의 충전 회로(50, 60)와, 콘덴서(C1)의 전하를 방전하는 방전 회로(70)를 구비하고 있다.

또한, 이 제1 실시형태에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 저항(R6)과 제너 다이오드(ZD1)가, 전원 라인(80)과 그라운드 사이에 직렬로 접속되며, 저항(R6)과 제너 다이오드(ZD1)와의 공통 접속부로부터 안정화된 내부 전압(VCC)을 얻도록 하고 있다.

전자석 코일(10)의 일단은, 전원 라인(80)에 접속되어 전원 전압(VDD)이 직접 인가된다. 이것은 전원의 효율을 높이기 위함이다. 또한, 코일(10)의 타단은, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 드레인에 접속되어 있다. 코일(10)의 양단에는, 플라이휠용 다이오드(D1)가 병렬로 접속되어 있다. 다이오드(D1)는, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)가 오프일 때에, 코일(10)에 발생하는 역기전력에 의해 생기는 전압을 이용하여 코일(10)에 전류를 흘리는 작용을 한다.

전계 효과형 트랜지스터(Q1)는, 코일(10)과 직렬로 접속되며, 코일(10)에 전원(20)으로부터 공급하는 전류를 제어한다. 이 때문에, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 드레인은 코일(10)에 접속되고, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 소스는 접지되어 있다. 또한, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 게이트는, 인버터(42)의 출력 단자에 접속되어 있다.

비교기(30)는, 콘덴서(C1)의 충방전 전압(양단전압)(Vc)을 2개의 전압(VH, VL)과 비교하고(도 2 참조), 이 비교 결과에 따른 신호를 전계 효과형 트랜지스터(Q1)를 온/오프 동작시키는 신호로서 출력한다. 이 때문에, 비교기(30)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연산 증폭기(operational amplifier)(IC1)와, 히스테리시스를 갖게 하기 위한 저항(R7) 및 저항(R8)을 구비하고 있다. 또한, 연산 증폭기(IC1)는, 오픈 컬렉터 타입으로서, 도 1에 도시하는 바와 같이 출력단에 저항(R11)을 접속하여 전압이 출력 가능하게 되어 있다.

연산 증폭기(IC1)의 반전 입력 단자(-)는 콘덴서(C1)의 일단에 접속되고, 콘덴서(C1)의 타단은 접지되어 있다. 연산 증폭기(IC1)의 비반전 입력 단자(+)에는, 저항(R7)을 통해 기준 전압(Vref)이 인가된다. 연산 증폭기(IC1)의 비반전 입력 단자(+)와 출력 단자 사이에는 저항(R8)이 접속되어 있다. 연산 증폭기(IC1)의 한쪽 전원 단자에는 내부 전압(VCC)이 공급되고, 연산 증폭기(IC1)의 다른 쪽 전원 단자는 접지되어 있다.

이러한 구성으로 된 비교기(30)에 따르면, 저항(R7)의 일단에 인가되는 기준 전압(Vref)을 이용함으로써, 콘덴서(C1)의 양단전압(Vc)을 비교할 때에 사용하는 상한 임계치 전압(VH)과 하한 임계치 전압(VL)을 얻을 수 있다(도 2 참조).

인버터(41)는, 비교기(30)의 출력을 논리 반전시키고, 이 논리 반전시킨 2치 신호를 인버터(42)에 공급한다. 인버터(42)는, 인버터(41)의 출력을 논리 반전시키고, 이 논리 반전시킨 2치 신호를 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 게이트에 공급한다.

충전 회로(50)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 코일(10)의 인가 전압에 기초하여 콘덴서(C1)를 충전하는 회로로서, 일단측이 전원 라인(80)에 접속되고, 타단측이 다이오드(D2)를 통해 콘덴서(C1)의 일단에 접속되어 있다. 그리고, 충전 회로(50)는, 귀환 저항(R1)과, 귀환 저항(R1)에 병렬로 접속되는 제1 보상 회로(51) 및 제2 보상 회로(52)를 구비하고 있다.

귀환 저항(R1)의 일단이 전원 라인(80)에 접속되고, 귀환 저항(R1)의 타단이 다이오드(D2)를 통해 콘덴서(C1)의 일단에 접속되어 있다. 제1 보상 회로(51)는, 저항(R2)과 제너 다이오드(ZD2)가 직렬로 접속되고, 그 직렬 회로가 귀환 저항(R1)에 병렬로 접속되어 있다. 제2 보상 회로(52)는, 저항(R3)과 제너 다이오드(ZD3)가 직렬로 접속되고, 그 직렬 회로가 귀환 저항(R1)에 병렬로 접속되어 있다.

충전 회로(60)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제너 다이오드(ZD1)의 양단에 발생하는 안정화된 내부 전압(VCC)에 기초하여 콘덴서(C1)를 충전하는 회로이다. 이 때문에, 충전 회로(60)는, 저항(R4)과 저항(R5)으로 이루어지고 내부 전압(VCC)을 분압하는 분압 회로를 구비하고 있다. 그리고, 저항(R4)과 저항(R5)과의 공통 접속부는, 다이오드(D2)를 통해 콘덴서(C1)의 일단에 접속되어 있다. 또한, 저항(R4)과 저항(R5)의 공통 접속부는, 다이오드(D5)를 통해 연산 증폭기(IC1)의 출력 단자에 접속되어 있다.

방전 회로(70)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 저항(R9)과 다이오드(D3)가 직렬로 접속되고, 저항(R9)의 일단이 콘덴서(C1)의 일단에 접속되며, 다이오드(D3)의 캐소드가 연산 증폭기(IC1)의 출력 단자에 접속되어 있다.

(제1 실시형태의 동작)

다음에, 제1 실시형태의 동작의 일례에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2의 시각(t1)에 있어서, 도 1에 도시된 콘덴서(C1)의 전압(Vc)이 비교기(30)의 하한 임계치 전압(VL) 이하가 되면, 비교기(30)의 출력 전압(Vout)은 로우 레벨에서 하이 레벨로 변화된다.

이 변화에 따라, 콘덴서(C1)는, 충전 회로(50)와 충전 회로(60)에 의한 충전이 각각 시작된다. 이 충전시에는, 콘덴서(C1)를 충전하는 충전 전류(Ii)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 전류(I1)와 전류(I2)의 2개의 성분으로 이루어진다. 이 2개의 전류(I1, I2)는, 다이오드(D2)를 경유하여 콘덴서(C1)를 충전한다. 전류(I1)는, 코일(10)의 인가 전압인 전원 전압(VDD)으로부터 충전 회로(50)를 통해 공급되는 것이다. 또한, 전류(I2)는, 안정화된 내부 전압(VCC)을 충전 회로(60)의 저항(R4, R5)으로 분압한 전압에 기초하여 공급되는 것이다.

그 후, 콘덴서(C1)의 충전이 진행되어, 도 2의 시각(t2)에 있어서, 콘덴서(C1)의 전압(Vc)이 비교기(30)의 상한 임계치 전압(VH) 이상이 되면, 비교기(30)의 출력 전압(Vout)은 하이 레벨에서 로우 레벨로 변화된다.

이 변화에 따라, 콘덴서(C1)의 충전 전하는, 방전 회로(70)에 의한 방전을 시작한다. 콘덴서(C1)로부터의 방전 전류(Io)는, 저항(R9) 및 다이오드(D3)를 경유하여 연산 증폭기(IC1)의 출력 단자에 유입된다.

그 후, 콘덴서(C1)의 방전이 진행되어, 도 2의 시각(t3)에 있어서, 콘덴서(C1)의 전압(Vc)이 비교기(30)의 하한 임계치 전압(VL) 이하가 되면, 비교기(30)의 출력 전압(Vout)은 로우 레벨에서 하이 레벨로 변화된다. 이 변화에 따라, 콘덴서(C1)는, 충전 회로(50)와 충전 회로(60)에 의한 충전이 시작된다.

이러한 일련의 동작에 의해, 콘덴서(C1)는 충전과 방전을 반복하고, 비교기(30)로부터는 그것에 따른 펄스가 출력 전압(Vout)으로서 출력된다. 비교기(30)의 출력 전압(Vout)은 각각의 인버터(41, 42)로 논리 반전되고, 인버터(42)로부터 출력되는 펄스에 의해 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 온/오프 제어가 행해진다.

다음에, 제1 실시형태에 있어서, 전원 전압(VDD)이 상승하는 경우의 충전 회로(50, 60) 및 방전 회로(70)의 각 동작에 대해서, 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

상기한 바와 같이, 제1 실시형태에서는, 콘덴서(C1)의 충전 전류(Ii)는, 전류(I1)와 전류(I2)의 2개의 성분으로 이루어진다. 이러한 동작 하에서, 전원 전압(VDD)이 상승한 경우에, 전류(I2)는 증가하지 않고 일정하다. 그 이유는, 전류(I2)는, 전원 전압(VDD)을 안정화시킨 내부 전압(VCC)을 충전 회로(60)의 저항(R4, R5)으로 분압한 전압에 기초한 것이기 때문이다.

한편, 전류(I1)는, 전원 전압(VDD)이 상승하면, 즉 코일(10)의 인가 전압이 상승하면, 이 상승에 따라 증가하려고 한다. 그러나, 전류(I1)는, 전원 전압(VDD)으로부터 충전 회로(50)를 통해 공급된다. 그리고, 충전 회로(50)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 귀환 저항(R1)과, 귀환 저항(R1)에 병렬로 접속되는 제1 보상 회로(51) 및 제2 보상 회로(52)를 구비하고 있다.

이 때문에, 전원 전압(VDD)이 상승하는 경우에, 이 상승에 따라 제1 보상 회로(51)의 저항(R2)과 제2 보상 회로(52)의 저항(R3)이 귀환 저항(R1)에 병렬로 접속되어 충전 전류(Ii)의 충전에 기여하게 된다. 이하에, 이 점에 대해서 설명한다.

제1 실시 형태에서는, 내부 전압(VCC)은 안정화되어 있기 때문에, 전원 전압(VDD)과 내부 전압(VCC)의 전압차(VDD-VCC)의 증가는, 전원 전압(VDD)의 증가가 반영되게 된다. 그리고, 제1 보상 회로(51)의 제너 다이오드(ZD2)의 제너 전압(VZD2)과, 제2 보상 회로(52)의 제너 다이오드(ZD3)의 제너 전압(VZD3)은, VZD2<VZD3의 관계에 있는 것으로 한다.

그래서, 전원 전압(VDD)과 내부 전압(VCC)의 전압차(VDD-VCC)와, 제너 전압(VZD2, VZD3)과의 대소 관계는 이하의 식(1)∼식(3)의 경우로 나누어진다.

(VDD-VCC)<VZD2 ···(1)

VZD2<(VDD-VCC)<VZD3 ···(2)

VZD3<(VDD-VCC) ···(3)

식(1)은, 전원 전압(VDD)의 상승에 따른 전압차(VDD-VCC)가, 제너 다이오드(ZD2)의 제너 전압(VZD2)을 하회하여 제너 다이오드(ZD2)에 전류가 흐르지 않는 경우이다. 이 때에는, 제너 다이오드(ZD3)에도 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 충전 회로(50)의 충전에 기여하는 저항은 저항(R1)만이 된다.

식(2)는, 전원 전압(VDD)의 상승에 따른 전압차(VDD-VCC)가, 제너 다이오드(ZD2)의 제너 전압(VZD2) 이상이지만, 제너 다이오드(ZD3)의 제너 전압(VZD3) 이하의 경우이다. 이 경우에는, 제너 다이오드(ZD3)에는 전류가 흐르지 않지만, 제너 다이오드(ZD2)에는 전류가 흐른다. 이 때문에, 충전 회로(50)의 충전에 기여하는 저항은 저항(R1, R2)이 되고, 이들 2개의 저항(R1, R2)이 병렬 접속되어 병렬 회로를 형성한다.

식(3)은, 전원 전압(VDD)의 상승에 따른 전압차(VDD-VCC)가, 제너 다이오드(ZD3)의 제너 전압(VZD3) 이상인 경우이다. 이 경우에는, 제너 다이오드(ZD2, ZD3)의 쌍방에 전류가 흐른다. 이 때문에, 충전 회로(50)의 충전에 기여하는 저항은 저항(R1, R2, R3)이 되고, 이들 3개의 저항(R1, R2, R3)이 병렬 접속되어 병렬 회로를 형성한다.

이러한 동작에 의해, 제1 실시형태에서는, 전원 전압(VDD)의 상승이 클수록 충전 회로(50)의 충전에 기여하는 저항의 합성 저항치가 작아진다. 이 때문에, 전원 전압(VDD)이 증가하는 경우에는 콘덴서(C1)에의 충전 전류(Ii)가 증가하고, 콘덴서(C1)의 충전 기간(T1)이 짧아진다. 한편, 전원 전압(VDD)이 상승하여도, 방전 저항인 저항(R9)의 저항치에 변화가 없기 때문에, 콘덴서(C1)의 방전 전류(Io)는 일정하며, 그 방전 시간(T2)도 일정하다.

이 때문에, 비교기(30)의 출력 전압(Vout)은, 하이 레벨의 기간이 짧아지지만, 로우 레벨의 기간은 일정하다. 그리고, 비교기의 출력 전압(Vout)은, 인버터(41)로 논리 반전된 후, 또한, 인버터(42)로 논리 반전되어 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가된다.

그 결과, 제1 실시형태에서는, 전원 전압(VDD)이 상승한 경우에는, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 온 동작의 시간을 짧게 할 수 있어, 코일(10)에 흐르는 전류의 증가를 억제할 수 있다.

다음에, 제1 실시형태의 구체적인 효과에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3의 곡선 a는, 제1 실시형태에 있어서, 충전 회로(50)의 보상 회로(51, 52)가 없는 경우의 전원 전압(VDD)과 전자석 코일(10)에 흐르는 전류의 관계를 나타낸다. 곡선 a에 따르면, 전원 전압(VDD)이 상승하면, 이 상승에 따라 전자석 코일(10)에 흐르는 전류가 증가하는 것을 알 수 있다.

도 3의 곡선 b는, 제1 실시형태의 전원 전압(VDD)과 전자석 코일(10)에 흐르는 전류의 관계를 나타낸다. 곡선 b에 따르면, 제1 실시형태에서는, 충전 회로(50)의 보상 회로(51, 52)의 동작에 의해 전원 전압(VDD)이 상승하여도, 전자석 코일(10)에 흐르는 전류를 거의 일정하게 하고, 전류의 증가를 억제할 수 있다.

또한, 도 3의 곡선 b에 따르면, 전원 전압이 (VZD2+VCC)와 (VZD3+VCC)인 곳에서 절곡되어, 코일(10)의 전류가 억제되고 있다. 이것은, 전원 전압이 그 2개의 전압에 해당하는 경우에, 보상 회로(51, 52)의 저항(R2, R3)이 충전 저항으로서 기능하기 때문이다.

예컨대, 전원 전압(VDD)이 (VZD2+VCC)를 초과하면, 보상 회로(51)의 저항(R2)이 저항(R1)에 병렬로 접속되고, 충전 회로(50)의 충전 저항의 값이 작아진다. 이 때문에, 콘덴서(C1)에의 충전 전류가 증가하여 충전 기간(T1)이 짧아지고, 비교기(30)의 출력 전압(Vout)의 하이 레벨의 기간이 짧아진다. 이에 따라, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 온 시간이 짧아지고, 코일(10)에 흐르는 전류의 증가가 억제된다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 실시형태는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 귀환 저항(R1)과, 귀환 저항(R1)에 병렬로 접속되는 제1 보상 회로(51) 및 제2 보상 회로(52)를 구비하는 충전 회로(50)를 마련하도록 하였다. 이 때문에, 제1 실시형태에 따르면, 전원 전압이 상승한 경우에, 전자석 코일(10)에 흐르는 전류의 변화를 될 수 있는 한 억제하고, 코일 전류의 안정화를 도모할 수 있다.

(제2 실시형태)

도 4는, 본 발명의 전자석 코일의 구동 장치의 제2 실시형태의 회로도이다.

이 제2 실시형태는, 전자석 코일(10)에 전원(20)으로부터 전류를 공급하고, 코일(10)의 온도가 상승하여 그 코일(10)의 저항치가 상승하여 전류가 변화되는 경우에, 그 전류를 보상하여, 일정한 전류가 흐르도록 한 것이다.

이 때문에, 제2 실시형태는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 반도체 스위치인 전계 효과형 트랜지스터(Q1)와, 히스테리시스 기능이 있는 비교기(30)와, 인버터(41, 42)와, 콘덴서(C1)와, 콘덴서(C1)를 충전하는 2개의 충전 회로(50a, 60)와, 콘덴서(C1)의 전하를 방전하는 방전 회로(70)를 구비하고 있다.

다시 말하면, 제2 실시형태는, 도 1에 도시된 제1 실시형태의 구성을 기본으로 하고, 도 1에 도시된 충전 회로(50)를, 도 4에 도시된 충전 회로(50a)로 치환한 것이다. 따라서, 이하의 구성의 설명에서는, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 될 수 있는 한 생략한다.

충전 회로(50a)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 귀환 저항(R1)과 감온 저항 소자(RT1)로 이루어지고, 이들이 직렬 접속되어 있다. 이 직렬 회로의 일단이 전자석 코일(10)의 일단에 접속되고, 그 타단이 다이오드(D2)를 통해 콘덴서(C1)의 일단에 접속되어 있다. 이 예에서는, 감온 저항 소자(RT1)의 일단이 코일(10)의 일단에 접속되고, 귀환 저항(R1)의 일단이 다이오드(D2)를 통해 콘덴서(C1)의 일단에 접속되어 있다.

감온 저항 소자(RT1)는, 온도 변화에 따라 저항치가 변화되는 소자이다. 여기서는, 감온 저항 소자(RT1)는, 정의 온도 특성을 갖는 것으로서, 정(正)특성의 서미스터 등을 사용할 수 있다.

이러한 구성의 제2 실시형태의 기본적인 동작은, 제1 실시형태의 기본적인 동작과 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다.

다음에, 이 제2 실시형태에 있어서, 환경 온도가 상승하고, 이에 따라 전자석 코일(10)의 저항치가 증가한 경우의 동작에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다.

이 경우에는, 코일(10)의 저항치의 증가에 따라, 코일(10)에 흐르는 전류가 감소한다. 또한, 환경 온도의 상승은, 충전 회로(50a)의 감온 저항 소자(RT1)의 저항치를 증가시킨다. 이 저항치의 증가는, 충전 회로(50a)의 충전 저항을 증가시키기 때문에, 전류(I1)가 감소하여 콘덴서(C1)의 충전 시간이 길어지고, 비교기(30)의 출력 전압(Vout)의 하이 레벨의 기간이 길어진다. 이에 따라, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 온 시간이 길어져서 코일(10)에 흐르는 전류가 증가하고, 코일(10)에 흐르는 전류의 안정화를 도모할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제2 실시형태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 귀환 저항(R1)과 감온 저항 소자(RT1)를 직렬로 접속한 충전 회로(50a)를 마련하도록 하였다. 이 때문에, 제2 실시형태에 따르면, 환경 온도가 상승하여 전자석 코일(10)의 저항치가 증가한 경우에, 전자석 코일(10)에 흐르는 전류의 변화를 될 수 있는 한 억제하고, 코일 전류의 안정화를 도모할 수 있다.

(제3 실시형태)

도 5는, 본 발명의 전자석 코일의 구동 장치의 제3 실시형태의 회로도이다.

이 제3 실시형태는, 전자석 코일(10)의 인가 전압이 상승하거나 혹은 환경 온도가 상승하고, 이들에 따라 발생하는 코일(10)에 흐르는 전류에 변화(증감)가 있는 경우에, 이 변화를 억제하여 코일(10)에 일정한 전류가 흐르도록 한 것이다.

이 때문에, 제3 실시형태는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 반도체 스위치인 전계 효과형 트랜지스터(Q1)와, 히스테리시스 기능이 있는 비교기(30)와, 인버터(41, 42)와, 콘덴서(C1)와, 콘덴서(C1)를 충전하는 2개의 충전 회로(50b, 60)와, 콘덴서(C1)의 전하를 방전하는 방전 회로(70)를 구비하고 있다.

다시 말하면, 제3 실시형태는, 도 1에 도시된 제1 실시형태의 구성을 기본으로 하고, 도 1에 도시된 충전 회로(50)를 도 5에 도시된 충전 회로(50b)로 치환한 것이다. 따라서, 이하의 구성의 설명에서는, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 될 수 있는 한 생략한다.

충전 회로(50b)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 도 1의 충전 회로(50)에 감온 저항 소자(RT2)를 추가한 것이다. 감온 저항 소자(RT2)는, 정의 온도 특성을 갖는 것으로서, 정특성의 서미스터 등을 사용할 수 있다.

충전 회로(50b)는, 충전 회로(50)와 감온 저항 소자(RT2)를 직렬로 접속시키고 있다. 그리고, 이 직렬 회로의 일단측을 코일(10)의 일단에 접속시키고, 그 타단측을 다이오드(D2)를 통해 콘덴서(C1)의 일단에 접속시키고 있다.

다음에, 제3 실시형태의 동작에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다.

이 제3 실시형태에서는, 전원 전압(VDD)이 상승하여 코일(10)의 전류가 증가하는 경우에는, 제1 실시형태와 동일한 동작에 의해 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 온 동작의 시간을 짧게 하고, 코일(10)에 흐르는 전류를 감소시킨다.

한편, 환경 온도가 상승하고, 코일(10)의 저항치가 증가하는 경우에는, 코일(10)에 흐르는 전류가 감소한다. 또한, 환경 온도의 상승은, 충전 회로(50b)의 감온 저항 소자(RT2)의 저항치를 증가시킨다. 이 저항치의 증가는, 충전 회로(50b)의 충전 저항을 증가시키기 때문에, 전류(I1)가 감소하여 콘덴서(C1)의 충전 시간이 길어지고, 비교기(30)의 출력 전압(Vout)의 하이 레벨의 기간이 길어진다. 이에 따라, 전계 효과형 트랜지스터(Q1)의 온 시간이 길어져서 코일(10)에 흐르는 전류를 증가시킨다.

이 때문에, 제3 실시형태에서는, 전자석 코일(10의 인가 전압이 상승하거나 혹은 환경 온도가 상승하고, 이들에 따라 코일(10)의 전류가 증감하는 경우에, 이 증감을 억제하여 코일(10)에 일정한 전류를 흐르게 할 수 있다.

(실시형태의 변형예 등)

(1) 상기한 각 실시형태에서는, 비교기(30)와 전계 효과형 트랜지스터(Q1) 사이에 인버터(41, 42)를 마련하도록 하였지만(예컨대, 도 1 참조), 이들 인버터(41, 42)는 반드시 필요한 것은 아니며 생략하도록 하여도 좋다.

(2) 상기한 각 실시형태에서는, 충전 회로(60)를 마련하도록 하였지만(예컨대 도 1 참조), 이 충전 회로(60)는 반드시 필요한 것은 아니며 생략하도록 하여도 좋다.

(3) 상기한 제2 실시형태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 충전 회로(50a)의 감온 저항 소자(RT1)를 귀환 저항(R1)에 직렬로 접속하도록 하였지만, 이 대신에 감온 저항 소자(RT1)를 귀환 저항(R1)에 병렬로 접속하도록 하여도 좋다.

10 : 전자석 코일 20 : 전원
30 : 비교기 41, 42 : 인버터
50, 50a, 50b, 60 : 충전 회로 51 : 제1 보상 회로
52 : 제2 보상 회로 70 : 방전 회로
80 : 전원 라인 Q1 : 전계 효과형 트랜지스터
C1 : 콘덴서 R1 : 귀환 저항
R2, R3 : 저항 ZD2, ZD3 : 제너 다이오드
RT1, RT2 : 감온 저항 소자

Claims

전자석의 코일에 직렬로 접속되며, 상기 코일에 공급하는 전류를 제어하는 반도체 스위치와,
콘덴서와,
상기 콘덴서의 충방전의 전압을 2개의 상이한 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 반도체 스위치를 온/오프 동작하는 신호를 생성하는 비교기와,
상기 코일의 인가 전압에 기초하여 상기 콘덴서를 충전하는 제1 충전 회로, 그리고
상기 콘덴서의 방전을 행하는 방전 회로
를 포함하며, 상기 제1 충전 회로는, 제1 저항과, 상기 제1 저항과 병렬로 접속되는 적어도 하나의 보상 회로를 구비하고,
상기 보상 회로는, 저항과 제너 다이오드가 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 전자석 코일의 구동 장치.
제1항에 있어서, 안정화된 전압에 기초하여 상기 콘덴서를 충전하는 제2 충전 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 코일의 구동 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보상 회로는,
제2 저항과 제1 제너 다이오드가 직렬로 접속되는 제1 보상 회로와,
제3 저항과 제2 제너 다이오드가 직렬로 접속되는 제2 보상 회로
를 포함하고, 상기 제1 제너 다이오드와 상기 제2 제너 다이오드의 각각은, 제너 전압이 상이한 것을 특징으로 하는 전자석 코일의 구동 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 충전 회로는, 상기 제1 저항과 직렬로 접속되는 감온 저항 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 코일의 구동 장치.
제4항에 있어서, 상기 감온 저항 소자는, 정(正)의 온도 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 전자석 코일의 구동 장치.
전자석의 코일에 직렬로 접속되며, 상기 코일에 공급하는 전류를 제어하는 반도체 스위치와,
콘덴서와,
상기 콘덴서의 충방전의 전압을 2개의 상이한 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 반도체 스위치를 온/오프 동작하는 신호를 생성하는 비교기와,
상기 코일의 인가 전압에 기초하여 상기 콘덴서를 충전하는 제1 충전 회로, 그리고
상기 콘덴서의 방전을 행하는 방전 회로
를 포함하며, 상기 제1 충전 회로는, 제1 저항과 감온 저항 소자를 구비하고,
상기 제1 저항과 상기 감온 저항 소자는, 직렬 또는 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 전자석 코일의 구동 장치.
제6항에 있어서, 안정화된 전압에 기초하여 상기 콘덴서를 충전하는 제2 충전 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 전자석 코일의 구동 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 감온 저항 소자는, 정의 온도 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 전자석 코일의 구동 장치.