KR980011561A - 전자석 구동 장치 - Google Patents

Abstract

전자석 구동 장치는 전자석의 코일(3)과 직렬로 접속된 스위칭 소자(1); 선정된 사이클로 발생하는 펄스 신호 발생 회로(16); 스위칭 소자를 턴온시키는데 사용되는 펄스 신호; 스위치부와 스위치 소자가 온 상태에 있는 상태로부터 스위치부가 턴 온될 때와 스위치 소자가 턴 오프될 때와 전자석의 코일에 소오스 전압이 인가될 때 재생된 전류가 흐르게 하여, 스위치부와 스위칭 소자가 턴 오프될 때 전원 흡수 소자로 하여금 전자석의 코일을 통해 흐르는 전류를 즉시 감소시키게 하는 재생회로(4); 및 전원 전압의 인가에 의해 스위칭부를 턴 온시키고 전원 전압이 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 스위치부를 온 상태로 유지하는 지연회로(11)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자석 구동 장치

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

본 발명은 부하, 예를 들면 전기 자동차에 대한 전원 공급의 스위칭 온 또는 오프(the switching on of off)를 제어하는데 사용되는 릴레이(a relay)를 구동시키는 전자석 구동 장치에 관한 것이다.

도 8 내지 도 17a- 도 17c를 참조로 종래 기술이 서술된다. 도 8도는 종래 기술에서의 전자석 장치의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 9a내지 도 9d는 전자석 구동 장치의 타이밍도로, 도 9a는 스위치의 상태를 나타내고, 도 9b는 펄스신호의 상태를 나타내고, 도 9c는 코일의 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내고, 도 9d는 콘택트의 상태를 나타낸다. 도 10a 내지 도 10d는 전자석 구동 장치의 타이밍도로, 도 10a는 동작 과정 동안 온 상태에서 오프 상태로 스위치되는 스위치의 상태를 나타내고, 도 10b는 펄스 신호의 상태를 나타내고, 도 10c는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내고, 도 10d는 콘택트이 상태를 나타낸다. 도 11은 종래의 전자석 구동장치의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 12a 내지 도 12e는 전자석 구동시스템의 타이밍도로, 도 12a는 동작 과정 동안 온 상태에서 오프 상태로 바뀐 스위치의 상태를 나타내고, 도 12b는 펄스 신호의 상태를 나타내고, 도 12c는 제2 트랜지스터의 상태를 나타내고, 도 12d는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내고, 도 12e는 콘택트의 상태를 나타낸다. 도 13a내지 도 13f는 전자석 구동 장치의 타이밍도로, 도 13a는 동작 과정 동안 온 상태에서 오프 상태로 변하고 다시 온 상태로 변하는 스위치의 상태를 나타내고, 도 13b는 펄스 신호의 상태를 나타내고, 도 13c는 제2 트랜지스터의 상태를 나타내고, 도 13d는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내며, 도 13e와 도 13f는 콘택트의 상태를 나타낸다. 도 14는 도 8과 관련된 종래 기술에서 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도이다.

도 15a 내지 도15c는 전자석 구동 장치의 타이밍도로, 도 15a는 스위치의 상태를 나타내고, 도 15b는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내고, 도 15c는 콘택트의 상태를 나타내며, 도 16은 도11과 관련된 다른 종래의 기술 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 17a 내지 도 17c는 전자석 구동 장치의 타이밍도로, 도 17a는 스위치의 상태를 나타내고, 도 17b는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내며, 도 17c는 콘텍트의 상태를 나타낸다.

전기 자동차 또는 산업 장비에는 이미 전자석 구동 장치가 사용되고 있는데, 여기서 콘택트를 폐쇄하거나 개방시키기 위한 플런저(a plunger)는 부하에 대한 전원의 공급을 스위치 온 또는 오프하는 것을 제어하기 위한 릴레이 내의 전자석에 의해 구동된다.

이와 같은 유형의 종래의 전자석 구동 장치의 한 가지 예가 도 8에 도시된다. 상기 전자석 구동 장치에는 그 콘텍트 U를 폐쇄하거나 또는 개방시키기 위해 릴레이가 제공된다. 상기 전자석 구동 장치는 전자석의 코일 X와 직렬로 접속되어 스위칭 소자로서의 역할을 하는 전계 효과 트랜지스터 A, 선정된 사이클로 트랜지스터 A를 구동시키고 턴 온시키는데 사용하기 위한 펄스 신호를 발생하는 펄스 신호 발생 회로 B, 및 전원 흡수 소자로서의 역할을 하는 다이오드 C로 구성되고 상기 전계 효과 트랜지스터 A가 오프 상태일 때 재생된 전류의 흐름을 허용하도록 코일 X와 별렬고 접속된 재생 호로 D로 구성된다. 특히, 스위치 Z는 전원 Y와 코일 X 사이에 제공된다.

다음에, 상술된 전자석 구동 장치의 동작이 서술된다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 스위치 X가 온 상태에 있을 때, 전압이 전원 Y에서 코일 X에 인가되어, 코일 X를 통한 전류의 흐름을 허용한다. 따라서, 코일 X가 여기된다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 코일 X를 통해 흐르는 전류는, 펄스 신호 발생 회로 B로부터 수신된 도 9b에 도시된 펄스 신호에 의해 선정된 사이클로 턴 온될 때 트랜지스터 A가 구동되는 스위치 온/오프 또는 소위 촙핑 동작(chopping operations)의 결과로 실질적으로 일정하게 유지된다. 만일 트랜지스터 A가 온 상태에 있으면, 전류가 코일 X로 흘러, 코일 X가 여기된다. 이대, 도 9d에 도시된 바와 같이, 콘택트 U가 턴 온되거나 또는 온상태로 유지되어, 전류의 전원 V에서 부하 W로 흐른다. 트랜지스터 A가 턴 오프되면, 코일 X를 통해 흐르는 전류가, 코일 X에서 발생된 대향 기전원을 전원으로 사용하여 다이오드 C를 통해 흐름으로써 재생된다. 따라서, 트랜지스터 A가 오프 상태일때에도, 코일 X가 여기되여, 콘택트 U를 턴 온시키거나 또는 도 9d에 도시된 바와 같이 콘택트 U를 온 상태로 유지하게 된다. 결국 전류는 전원 V에서 부하 W로 흐른다.

이와 대조적으로, 스위치 Z가 도 10a에서 시간 T1에서와 같이 턴 오프되면, 코일 X를 통해 흐르는 전류는 도 10c에 도시된 바와 같이 점차 감소한다. 이와 동시에, 전자석의 흡입도 역시 점차 감소한다. 전류가 도 10c에 도시된 바와 같이 선정된 값 I1 미만의 값으로 감소하며, 약간의 지연(예를 들어, 시간 T1으로부터 10msec)후 도 10d의 시간 T2에서와 같이 콘택트 U가 개방되어, 전원 V에서 부하 W로의 전류의 흐름을 방해하게 된다.

도 14 및 도 15a 내지 도 15c에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 다른 전자석 구동 장치가 서술될 것이다. 도 14에서, 도 8에 도시된 바와 같은 종래 기술에서의 구성요소와 실질적으로 동일한 특징을 갖는 구성요소는 펄스 신호 발생 회로를 생략하는 것을 제외하고 참조번호가 동일하다.

도 14의 장치의 동작에서, 전압이 코일 x에 인가될 때, 직류는 재생없이 흐른다. 만일 전원 Y가 턴 오프하며, 재생된 전류는 재생 다이오드 D를 통해 흐른다. 도 15a 내지 도 15c에 도시된 바와 같이, 콘택트 U턴 오프하기 위한 시간 주기는 시간 T1으로부터 10msec이다.

동일한 종류의 종래이 전자석 구동 장치의 장치의 제2 실시예가 도 11에 도시된다. 이와 같은 전자석 구동장치에는 릴레이의 콘택트 U를 폐쇄시키거나 또는 개방시키는 릴레이가 제공된다. 상기 전자석 구동 장치는 전자석의 코일 X와 직렬로 접속된 제1 전계 효과 트랜지스터 A; 선정된 사이클로 트랜지스터 A를 구동시키고 턴온시키기 위해 사용되는 펄스 신호를 발생하는 펄스 신호 발생 회로 B; 상호 별렬로 접속도니 제2 트랜지스터 E와 제너 다이오드 F와 직렬로 접속된 다이오드 C를 구비하며, 전계 효과 트랜지스터 A가 오프 상태일 때 제생된 전류의 흐름을 허용하기 우해 코일 X와 별렬로 접속된 재생 회로 D; 및 제2 트랜지스터 E의 스위칭 온 또는 오프를 제어하는 제3 트랜지스터 G로 구성된다. 특히, 스위치 Z는 전원 Y와 코일 X 간에 제공된다.

다음에, 상술된 전자석 구동 장치의 동작이 설명된다. 제1 종래기술의 실시예와 유사하게, 스위치 Z가 온 상태일 때, 전원 Y에서 코일 X에 전압이 인가되어, 코일 X를 통한 전류의 흐름을 허용한다. 따라서, 코일 X가 여기된다. 제1 종래 기술의 실시에에서와 같이, 코일 X를 통해 흐르는 전류는 촙핑 동작의 결과로 일정하게 유지된다. 트랜지스터 A가 오프 상태인 동안, 코일 X를 통해 흐르는 전류는, 코일 X에서 발생된 대향 기전력을 전원으로 사용하여 재생 회로 D를 통해 흐름으로써 재생된다. 따라서, 스위치 Z가 온 상태인 동안, 코일 X가 여기되어 콘택트 U를 턴 온시키게 된다. 결국, 전류는 전원 V에서 부하 W로 흐른다.

스우치 Z가 도 12a의 시간 T3에서와 같이 턴 오프되면, 펄스 신호 발생 회로 B의 동작이 도 12b에 도시된 바와 같이 정지되어, 제1 트랜지스터 A를 턴 오프시키게 된다. 또한, 만일 스위치 Z가 턴 오프되면, 제3 트랜지스터 G도 역시 턴 오프되어, 도 12c에 도시된 바와 같이 제2 트랜지스터 E를 턴 오프시킨다. 이때, 코일 X에 저장된 에너지는 재생 회로 D를 형성하는 제어 다이오드 F와 다이오드 C에 전류가 흐르게 한다. 제너 다이오드 F는, 스위치 Z가 턴 오프될때 코일 X에 저장된 에너지를 급속히 소비하고, 대향 기전력에 의해 코일 X를 통해 흐르는 전류가 도 12d에 도시된 바와 같이 즉시 감소한다. 따라서, 스위치Z가 턴 오프된 때, 코일X를 통해 흐르는 전류가 즉시 감소하여, 도 12e의 시간 T4에서와 같이 콘택트 U가 즉시 턴 오프된다. 결국, 전원 V에서 부하 W로의 전원의 흐름이 중단된다.시간 T3와 시간 T4(예를 들어, 0.5msec)간의 시간 간격은 종래 기술의 실시예에서 시간 T1과 시간 T2간의 시간 간격보다 짧다. 따라서, 제2 종래 기술의 실시예는 개방 속도면에서 제1 종래 기술의 실시예에 비해 향상된다.

도 16 및 도 17a 내지 도 17c에 도시된 바와 같이, 다른 종래 기술의 구동장치가 설명된다. 도 16에서, 도 11에 도시된 종래 기술의 구성요소의 그것과 실질적으로 동일한 특징을 갖는 구성요소는 펄스 신호 발생 회로를 생략하는 것을 제오하고 참조번호가 동일하다.

전압이 코일 X에 인가될 대의 도 16의 장치의 동작에서, 직류는 재생없이 흐른다. 만일 전원 Y가 턴 오프하면, 재생된 전류는 재생 다이오드 D와 제너 다이오드 F를 통해 흐른다. 도 15a 내지 도 15c에 도시된 바와 같이, 콘택트 U를 턴 오프시키기 위한 시간 주기는 시간 T1으로부터 0.5msec이다.

상술된 제1 종래 기술의 전자석 구동 장치에서, 코일 X을 통해 흐르는 전류는 스위치 Z가 턴 오프될 때 코일 X에서 발생된 대향 기전력을 전원으로 사용하여 다이오드 C를 통해 흐름으로서 재생된다. 그러나, 전류는 바로 즉시 감소하지 않고 잠시 동안 다이오드 C에 의해 코일 X를 통해 계속 흐른다. 결국, 전자석이 온 상태로 유지되어 릴레이의 콘택트의 지연된 개방 위험성을 초래할 수 있다. 더 상세하게, 코일 X를 통해 흐르는 전류는 유연하게 감소하여, 전자석의 흡입도 역시 유연하게 감소한다. 따라서, 릴레이의 콘택트의 개방 속도가 느려져, 분리 능력이 낮아진다. 이와 같이, 개방 속도가 느린 경우, 부하 W의 회로에서 발생된 단락 회로 때문에 콘택트를 즉시 개방시킬 필요가 있을 때에도, 콘택트가 잠시 동안 개방되지 않기 때문에 위험한 상태의 위험성이 존재한다. 더 상세하게, 예를 들어, 전기 자동차가 차량 사고 또는 산업 장치에의 사고를 당하는 경우에, 전원인모터의 회로에 제공된 릴레이가 즉시 개방되지 않는 한 단락 회로로 인한 위험스러운 상태가 발생할 것이다.

제2 종래 기술의 실시예의 전자석 구동 장치에서, 제너 다이오드 F는 스위치 Z가 턴 오프될 때 코일 X에 저장된 에너지를 즉시 소비하고, 대향 기전력에 의해 코일 X를 통해 흐르는 전류는 전류는 즉시 감소한다. 따라서, 전자석이 즉시 턴 오프될 수 있다. 다른 말로 표현하면, 코일 X를 통해 흐르는 전류는 즉시 감소하고, 전자석의 흡입도 역시 즉시 감소한다. 따라서, 릴레이의 콘택트의 개방 속도가 향상되어, 분리 능력이 향상되게 된다.

그러나, 전자석 구동 장치에서, 콘택트 스위치 또는 반도체 스위치는 전원 전압 인가를 스위칭 온 또는 오프를 제어하기 위한 스위치 Z로서 사용된다. 콘택트 스위치의 경우, 물리적 충격으로 인한 스위치의 순간적인 잘못된 스위칭 오프의 위험성이 존재한다. 또한, 반도체 스위치의 경우, 스위치를 구동시키는데 사용된 신호에 의해 유발된 외부 노이즈 또는 오류 동작으로 인해 스위치의 순간적인 잘못된 스위칭 오프의 위험성이 존재한다. 더 상세하게, 이와 같은 전자석 구동 장치가 전기 자동차 등과 함께 사용되는 경우, 스위치 Z가 콘택트 스위치일 때 전기 자동차의 구동 결과로 인한 진동에 의해 콘택트가 순간적으로 개방될 수 있다. 또한, 스위치 Z가 반도체 스위치인 경우, 전기 자동차의 구동과 연관된 외부 환경의 진동에 의해 유발된 외부의 노이즈에 의해 스위치가 순간적으로 중단될 수 있다.

상술된 바와 같이, 스위치 Z의 의도되지 않은 턴 오프가 존재하더라도, 전자석의 순간적이고 잘못된 스위칭 오프의 위험이 존재하게 되어, 릴레이의 콘택트가 비정상적으로 동작하게 된다.

더 상세하게, 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이, 스우치 Z가 어떤 이유로 시간 T5에서 의도되지 않게 턴 오프 될 때와, 스위치 Z가 턴 오프된 직후 시간 T7(예를 들어, T5로부터 1msec후)에서 다시 턴 온도는 경우에도, 코일 X을 통해 흐르는 전류는 도 13d에 도시된 바와 같이 즉시 감소한다. 도 13e에 도시된 바와 같이, 콘택트 U는 시간 T5와 시간 T7(예를 들어, T5로부터 0.5msec후) 사이에 시간 T6에서 개방된다.

콘택트 U를 온 상태로 유지하는 전류가 콘택트 U를 개폐쇄하는데 필요한 전류보다 큰 값으로 설정된 경우, 만일 선정된 값 I1보다 크고 전원을 턴 온시키는데 필요한 전류가 도 13e에 도시된 바와 같이 다시 흐르면, 콘택트 점 U가 턴 온된다. 이와 대조적으로, 만일 콘택트 점 U를 온 상태로 유지하는 전류보다 큰 전류가 콘택트 점 U을 폐쇄하는데 필요하면, 콘택트 점 U는 도 13d에 도시된 전류의 흐름에 으해 폐쇄되지 않는다. 결국, 콘택트 점 U는 도 13f에 도시된 바와 같이 시간 T6후 오프 상태로 계속 유지된다.

따라서, 본발명은 배경 기술에서의 상기 단점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 전자석을 필요시 즉시 턴 오프할 수 있고 전원 공급이 순간적으로 중단되더라도 전자석이 잘못 턴 오프도는 것을 방지할 수 있는 전자석 구동 장치를 제공하는 것이다.

상기 단점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 전자석 구동 장치는 전자석의 코일과 직렬로 접속된 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자를 턴 온시키는데 사용되는 펄스 신호를 선전된 사이클로 발생하는 펄스 신호 발생 회로; 스위치부와 전원 흡수소자를 구비하는 병렬 회로와 직렬로 접속된 다이오드; 상기 스위치부가 턴 온되고 상기 스위치부와 스위치 소자가 상기 온 상태에 있는 상태로부터 상기 스우칭 소자가 턴 오프되며 소스 전압이 상기 전자석의 코일에 인가될 때 재생된 전류의 흐름을 허용하고, 이것이 상기 전원 흡수 소자로 하여금 상기 스위치부와 상기 스위칭 소자가 턴 오프될 때 상기 전자석의 사기 코일을 통해 흐르는 상기 재생된 전류를 즉시 감소시키게 하는 재생 회로; 및 전원 전압의 인가에 의해 상기 스위치부를 턴 온 시키고 전원 전압의 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과할 때까진 상기 스위치부를 온 상태로 유지하는 지연 회로를 구비한다.

본 발명에 따른 전자석 구동 장치에서, 상기 스위치부는 상기 전원 흡수 소자와 병렬로 접속된 트랜지스터; 상기 트랜지스터의 베이스와 콜렉터 간에 접속된 포토트랜지스터; 및 상기 포토트랜지스터의 스위칭 온 또는 오프를 제어하기 위해 광을 방출하는 발광 다이오드를 구비한다.

본 발명에 따른 전자석 구동 장치에서, 전자석의 코일과 직렬로 접속된 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자를 턴온시키는데 사용되는 펄스 신호를 선정된 사이클로 발생하는 펄스 신호 발생 회로; 스위치부와 전원 흡수 소자로 구성된 병렬 회로와 직렬로 흐르도록 코일과 병렬로 접속된 재생 회로; 상기 트랜지스터의 스위칭 온 또는 오프를 제어하기 위해 트랜지스터의 베이스와 클렉터 간에 접속된 토포트랜지스터; 포토트랜지스터의 스위칭 온 또는 오프를 제어하기 위해 광을 방출하는 발광 다이오드; 및 전원의 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 발광 다이오드에 전류를 계속 공급하는 지연 회로를 구비한다.

본 발명에 따른 전자석 구동 장치에서, 지연 회로는 전원 전압의 인가 동안 충전될 수 있으며, 상기 전원 전압의 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 상기 스위치부에의 전류를 방전시킬 수 있는 캐패시터와, 상기 캐패시터와 병렬로 접속된 제너 다이오드를 구비한다.

본 발명에 따른 전자석 구동 장치에서, 지연 회로는 전원 전압의 인가 동안 충전될 수 있으며, 상기 전원 전압의 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 상기 스위치부로 전류를 방전시킬 수 있는 캐패시터를 구비하고, 상기 전자석 구동 장치는 전원 전압이 선정된 전압보다 높으면 상기 캐패시터에 소정의 충전 전압을 인가하지만, 상기 전원 전압이 선정된 전압보다 낮으면 캐패시터에 전압을 인가하지 않는 전원 전압 검출 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자식 구동 장치는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 회로; 및 상기 기준 전압을 캐패시커 양단의 저압과 비교하고 상기 스위치부의 스위칭 온 또는 오프를 제어하는 제어 신호를 출력하는 비교기를 구비한다.

제1도는 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 회로도.

제2a도 내지 제2e도는 본 발명의 전자석 구동 장치의 타이밍도로.

제2a도는 동작 과정 동안 온 상태(on state)에서 오프 상태(off state)로 변하는 스위치의 상태를 나타내는 도면.

제2b도는 펄스 신호의 상태를 나타내는 도면.

제2c도는 제 2트랜지스터의 상태를 나타내는 도면.

제2d도는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내는 도면.

제2e도는 콘택트의 상태를 나타내는 도면.

제3a도는 내지 제3e도는 본 발명의 전자석 구동 장치의 타밍도.

제3a도는 동작광정 동안 온 상태에서 오프 상태로 변하고 다시 온 상태로 변하는 스위치의 상태를 나타내는 도면.

제3b도는 펄스 신호의 상태를 나타내는 도면.

제3c도는 제2트랜지스터의 상태를 나타내는 도면.

제3d도는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내는 도면.

제3e도는 콘택트의 상태를 나타내는 도면.

제4도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도.

제5도는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도.

제6도는 본 발명의 변형에 따른 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도.

제7도는 본 발명의 변형에 따른 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도.

제8도는 종래기술에서 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도.

제9a도 내지 제9d도는 종래 기수의 전자석 구동 장치의 타이밍도.

제9a도는 스위치의 상태를 나타내는 도면.

제9b도는 펄스 신호의 상태를 나타내는 도면.

제9c도는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내는 도면.

제9d도는 콘택트의 상태를 나타내는 도면.

제10a도 내지 제10d도는 전자석 구동 장치의 타이밍도.

제10a도는 동작 과정 동안 온 상태에서 오프 상태로 스위치되는 상태를 나타내는 도면.

제10b도는 펄스 신호의 상태를 나타내는 도면.

제10c도는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내는 도면.

제10d도는 콘택트의 상태를 나타내는 도면.

제11도는 종래의 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도.

제12a도 내지 제12e도는 종래기술의 전자석 구도 시스템의 타이밍도.

제12a도는 동작 과정 동안 온 상태에서 오프 상태로 바뀐 스위치의 상태를 나타내는 도면.

제12b도는 펄스 신호의 상태를 나타내는 도면.

제12c도는 제2트랜지스터의 상태를 나타내는 도면.

제12d도는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내는 도면.

제12e도는 콘택트의 상태를 나타내는 도면.

제13a도 내지 제13f도는 종래 기술의 전자석 구동 장치의 타이밍도.

제13a도는 동작광정 동안 온 상태에서 오프 상태롤 변하고 다시 온 상태로 변하는 스위치의 상태를 나타내는 도면.

제13b도는 펄스 신호의 상태를 나타내는 도면.

제13c도는 제2트랜지스터의 상태를 나타내는 도면.

제13d도는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내는 도면.

제13e도와 제13f도는 콘택트의 상태를 나타내는 도면.

제14도는 종래의 다른 전석 구동 장치의 회로도.

제15a도 내지 제15c도는 종래의 다른 전자석 구동 장치의 타이밍도.

제16도는 종래의 다른 전자석 구동 장치의 회로도.

제17a도 내지 제17c도는 종래의 다른 전자석 구동 장치의 타이밍도.

제18도 내지 제21도는 본 발명의 변형 실시예의 회로도.

제22도 타이머 회로를 갖는 본 발명의 회로도.

제23도와 제24도는 본 발명의 변형 실시예의 회로도.

제25a도 내지 25d도, 및 제26a도 내지 제26d도는 본 발명의 다른 변형 실시예의 타이밍도.

* 도명의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1 트랜지스터 2 : 전원

3 : 코일 4 : 재생 회로

5 : 제2 트랜지스터 6 : 제 1 재너 다이오드

7 : 다이오드 8 : 광커플러

9 : 발광 다이오드 10 : 포토트랜지스터

11 : 지연 회로 12 : 충전 저항

13 : 방전 저항 14 : 제2 제너 다이오드

15 : 캐패시터 16 : 펄스 신호 발생 회로

17 : 스위치 18 : 기준 전압 회로

19 : 비교기 20 : 내부 전원 회로

21 : 전원전압 검출 회로 23 : 전계 효과 트래지스터

24 : 스위치부

본 발명의 제1 실시예에 따른 전자석 구동 장치가 도 1 내지 도 3a-도 3e를 참조로 서술될 것이다.

도1은 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도이고, 도 2a 내지 도2e는 전석 구동장치의 타이밍도로, 도 2a는 동작 과정 동안 온 상태에서 오프 상태로 변하는 스위치의 상태를 나타내고, 도 2b는 펄스 신호(스위칭 소자에 게이트와 소스 간의 전압)의 상태를 나타내고, 도 2c는 제2 트랜지스터의 상태를 나타내고, 도 2d는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내며, 도 2e는 콘택트의 상태를 나타낸다. 도 3a 내지 도 3e는 전자석 구동 장치의 타이밍도, 도 3a는 동작 과정동안 온 상태에서 오프 상태로 변하고 다시 온 상태로 변하는 스위치의 상태를 나타내는 도면, 도 3b는 펄스 신호(스위칭 소자에서 게이트와 소스 간의 전압)의 상태를 나타내고, 도 3c는 제2 트랜지스터의 상태를 나타내고, 도 3d는 코일을 통해 흐르는 전류의 상태를 나타내며, 도 3e는 콘택트이 상태를 나타낸다.

전자석 구동 시스템에는 그 콘텍트 U를 개방시키고 폐쇄시키기 위해 릴레이가 제공된다.

참조번호 1은 전원(2)의 전원 전압 Vin이 인가되는 전자석의 코일(3)와 직렬로 접속된 제1 전계 효과 트랜지스터 (스위칭 소자)를 가리킨다. 상기 제1 전계 효과 트랜지스터는 전원(2)에서 코일(3)로의 전류의 공급을 스위칭 온 또는 오프하는 것을 제어할 수 있다.

참조번호 4는 스위칭부(24)와 전원 흡수 소자에 대응하는제1 제너 다이오드 (6)를 구비한 병렬 회로와 직렬로 접속된 다이오드(7)로 구성된다.

스위치부(24)는 광커플러(8)와 제2 트랜지스터(5)로 구성된다. 광커플러(8)는 발광 다이오드(9)와, 그 스위칭 동작이 발광 다이오드(9)로부터 방출된 광에 의해 제어되는 포토트랜지스터(10)로 구성된다.

더 상세하게, 다이오드(7)는 그 애노드가 제2 트랜지스터(5)의 에미터에는 물론 제1 제너 다이오드(6)의 애노드에 접속된다. 재생 회로(4)는 코일(3)과 병렬로 접속된다. 발광 다이오드(9)는 애노드가 나중에 서술된 지연회로(11)의 방전 저항(13)의 한 단에 접속된다. 발광 다이오드(9)의 캐소드는 접지된다. 포토트랜지스터(10)는 에미터가 제2 트랜지스터(5)의 베이스에 접속되며, 클렉터가 제2 트랜지스터(5)의 클렉터에 접속된다. 제2 트랜지스터의 콜렉터는 또한 제1 제너 다이오드(6)의 캐소드에 접속된다.

참조번호 11은 충전 저항(12), 방전 저항(13), 제2 제너 다이오드(14), 및 캐패시터(15)로 구성된 지연 회로를 가리킨다. 더 상세하게, 충전 저항(12)은 한 단이코일(3)에 접속되고, 다른 단이 방전 전항(13)의 다른 단에 접속된다. 제2 제너 다이오드(14)는 그 캐소드가 방전 저항(13)의 다른 단은 물론 충전 저항(12)에 접속된다. 제2 제너 다이오느(14)의 애노드는 접지된다. 캐패시터(15)는 그 한단이 접지되고, 다른 단이 제2 제너 다이어드(14)의 캐소드에 접속된다. 간단히 말하여, 캐패시터(15)는 제2 제너 다이오드(14)와 병렬로 접속된다.

참조번호 16은 전원(2)로부터 전원 전압 Vin의 수신시 동작하고 제1 트랜지스터(1)의 게이트에 접속돈 펄스 신호 발생회로를 가리킨다. 도 2b 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 펄스 신호 발생회로(16)는 선정된 사이클로 제1 트랜지스터(1)를 구동시키고 턴 온시키는 펄스 신호를 발생한다.

참조번호 17은 콘택트 스위치 또는 반도체 스위치로 구성되고 전원(2)에서 코일(3), 지연 회로(11), 및 펄스 신호 발생 회로(16)로의 전원 전압 Vin의 인가를 스우칭 온 또는 오프하는데 사용되는 스위치를 가리킨다.

다음에, 상기 회로 구성을 갖는 전자석 구동 장치의 동작이 설명된다. 스위치(17)가 턴 온되면, 전원 전압 Vin이 전원(2)에서 코일(3), 지연 호로(11), 및 펄스신호 발생 회로(16)로 각각 인가된다. 초기에, 펄스 신호 발생 회로(16)는 여기 전류를 증가시키기 위해 듀티율(the duty ratio)을 증가시켜, 구동력이 콘택트 U를 순간적으로 턴 온시키도록 증가된다. 일단 콘택트 U가 턴 온되면, 극히 작은 양의 여기 전류만이 콘택트 U를 온 상태로 유지하는데 필요하다. 따라서, 펄스 신호 발생호로(16)는 에너지를 절약하기 위해 듀티율을 감소시킨다. 초기의 코일 여기 전류는 선정된 전류I1(개방 전류)보다 항상 크다.

지연 회로(11)의 캐패시터(15)는, 패캐시터(15) 양단의 전압이 제2 제너 다이오드(14)의 제너 전압과 같에 될 때까지 충전 저항(12)을 거쳐 전하로 충전된다. 만일 캐패시터(15) 양단의 전압이 캐패시터(15)의 충전 과정 동안 발광 다이오드(9)의 동작 전압보다 높으며, 발광 다이오드(9)는 광을 방출한다. 포토트랜지스터(10)는 이와 같이 방출된 광에 의해 턴 온되고, 이를 제2 트랜지스터(5)를 턴 온시킨다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 만일 스위치(17)가 턴 온되면, 펄스 신호 발생 회로(16)는 이전에 설명된 일련의 동작과 동시에 동작하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 선정된 사이클로 제1트랜지스터(1)를 구동시키고 턴 온시키는 펄스 신호(예를 들어, 주파수가 20KHz이고, 이는 코일 인덕턴스와 저항에 따른다)를 출력한다. 결구, 제1트랜지스터(1)의 스위칭 온 또는 오프가 제어됨으로써 코일(3)로 흐르는 전류가 소정의 값으로 실질적으로 유지되도록 촙핑 방법으로 제어된다. 더 상세하게, 제1 트랜지스터(1)가 온 상태인 동안에, 전류가 전원(2)에서 코일(3)로 공급됨으로써 전자석을 턴 온시킨다. 이와 대조적으로, 제1 트랜지스터(1)가 오프 상태인 동안, 코일(3)을 통해 흐르는 전류는, 코일 (3)에서 발생된 대향 기전력을 전원으로 사용하여 이전의 상술된 바와 같은 방법으로, 온 상태에 있는 제2 트랜지스터(5)와 다이오드(7)로 구성된 직렬 회로를 통해 재생된다. 상술된 일련의 동작을 통해, 스위치(17)가 온 상태인 동안에 코일(3)이 여기된다. 도 2e에 도시된 바아 같이, 콘택트 U가 턴 온 됨으로써 전류가 전원 V에서 부하 W로 흐른다.

다음에, 스위치(17)가 도 2a의시간 T8에서와 같이 턴 오프되면, 펄스 신호 발생 호로(16)이 동작이 도 2b에 도시된 바와 같이 정지되게 되어, 제1 트랜지스터(1)를 턴 오프시킨다. 일련의 동작과 동시에, 캐패시터(15)에 저장된 전하가 방전저항(13)을 통해 방전된다 .따라서, 캐패시터(15) 양단의 전압은 제2 제너 다이오드 (14)의 제너 전압으로부터 제로로 감소함다. 캐패시터(15) 양단의 전압이 발광 다이오드(9)의 동작 전압보다 높은 한, 발광 다이오드(9)는 계속 광을 방출함으로써 포토트랜지스터(10)를 턴 온시킨다. 이와 연관하여, 제2 트랜지스터(5)는 온 상태(도 2c)로 유지된다. 이때, 도 2d에 도시된 바와 같이, 코일(3)에 저장된 에너지는, 제2 트랜지스터(5)와 다이오드(7)로 구성되고 코일(3)과 병렬로 접속된 직류 회로를 통해 전류를 계속 흐르게 한다. 결국, 도 2e에 도시된 바와 같이, 전자석이 여전히 온 상태로 유지된다.

도2c의 시간 T9로 표시된 바와 같이, 스위치(17)가 턴 오프된 후 만일 선점된 주기의 시간 T10(예를 들어, 코일 인덕턴스와 저항에 따른 1.5msec)이 경과되고 캐패시터(15) 양단이 전압이 발광 다이오드(9)의 동작 전압보다 작게되면, 발광 다이오드(9)는 광을 방출하는 것을 정지하고, 포토트랜지스터(10)를 턴 오프시킨다. 결국, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제2 트랜지스터(5)가 턴 오프되어, 코일(3)에 저장된 에너지는, 제1 제너 다이온드(6)와 다이오드(7)로 구성되고 코일(3)과 병렬로 접속된 직렬 회로에 전류를 흐르게 함으로서 소비된다. 제1 제너 다이오드(6)는 코일(3)에 저장된 에너지를 즉시 소비하고, 이로 인해 코일(3)을 통해 흐르는 전류가 즉시 감소하여 전자석을 턴 오프시킨다. 예를 들어, 도 2e에 도시된 바와 같이, 전자석을 턴 오프시키는 시간 주기는 시간 T8에서부터 2msec이다.

이와 간은 전자식 구동 장치에서, 만일 전원(2)으로부터의 전압의 인가가 비의도적이고 순간적으로 중단되는 것이 발생하더라도, 지연 회로(11)는 선정된 주기의 시간 T10이 경과할 때까지 발광 다이오드(9)로 전류를 계속 흐르게 하고, 발광 다이오드(9)는 광을 계속 방출한다. 따라서, 포토트랜지스터(9)가 온 상태로 유지되고, 제2 트랜지스터(5)도 역시 온 상태로 유지된다. 결국, 제2 트랜지스터(5)가 턴 온되더라도, 재생된 전류가 코일(3)에 인가될 수 있다. 코일(3)일 계속 여기됨으로써 전자석을 턴 온 시킨다. 또한 선정된 시간 주기 T10가 경과한 후, 코일(3)에서 발생된 대향 기전력을 전원으로 사용하여 코일(3)에 흐르는 전류가 재생 회로(4)의 제2 재너다이오드(14)를 통해 흐름으로써 재생되고, 이와 같이 재생된 전류는 즉시 감소한다.

이와 대조적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이 만일 스위치(17)가 시간 T8에서 턴 오프되고, 시간 주기 T10이 경고하기 전에 만일 시간 T11(예를 들어, 시간 T8으로부터 1msec)에서 다시 턴 온되면, 제2 트랜지스터(5)는 도 2c에 도시된 바와 같이 온 상태로 유지된다. 따라서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 전원(2)에서 코일(3)로의 전류의 공급이 재개될 때까지 재생된 전류가 흐르게 됨으로써 코일(3)에 에너지를 공급하게 된다. 콘택트 U는 온 상태로 유지되고, 전원 V에서 부하 W로 전류가 흐른다.

결국, 전자석이 즉시 턴 오프될 수 있고, 스위치(17)의 순간적으로 개방이 존재하더라도 전자석이 잘못 턴 오프되는 것이 방지될 수 있다.

제2 제너 다이오드(14)와 병렬로 접속된 캐패시터(15) 양단의 전압은, 전원 전압 Vin의 편차가 존재하더라도 제너 전압으로 유지된다. 따라서, 캐패시터(15)에 저장된 전하의 양이 안정되게 되어 전압의 인가가 정지된 후에 발광 다이오드(9)로 방출된 전하의 양도 역시 일정하게 됨으로써, 일정한 방전 주기를 갖게 된다. 따라서, 발광 다이오드(9)가 필요에 따라 캐패시터(15)의 캐패시턴스를 설정함으로써 광을 계속 방출하는 선정된 시간 주기를 제어하는 것이 가능하다.

도 4는 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 4에서, 제1 실시예에서의 구성요소의 그것과 실질적으로 동일한 특징을 갖는 구성요소는 참조번호가 동일하고, 다른 구성요소만이 도시된다.

제1 실시예에서의 구성요소 이외에, 제2 실시예의 전자석 구동 장치에는 기준 전압을 출력하기 위한 기준 전압 회로(18), 캐패시터(15) 양단의 전압과 기준 전압을 비교하고 발광 다이오드(9)의 발광 상태를 제어하기 위한 발광 제어 신호를 출력하는 비교기(19), 및 비교기(19)를 구동시키고 기준 전압 회로(18)를 활성화시키기 위한 내부 전원 전압 Vf을 출력하는 내부 전원 회로(20)가 제공된다.

더 상세하게, 비교기(19)는 비반전 입력 단자가 캐패시터(15)의 다른 단자에 접속되고, 비반전 출력 단자가 기준 전압 회로(18)에 접속된다. 비교기(19)는 출력 단자는 저항을 통해 발광 다이오드(9)의 애노드에 접속된다. 비교기(19)는 캐패시터(15) 양단이 전압을 기준 전압과 비교한다. 만일 캐패시터(15) 양단의 전압이 기준 전압보다 높으면, 비교기(19)는 발광 다이오드(9)에 하이-레벨 발광 제어 신호를 출력한다. 이와 대조적으로, 만일 캐패시터(15) 양단의 전압이 기준 전압보다 낮으면, 비교기(19)는 발광 다이오드(9)에 로우-레벨 발광 제어 신호를 출력한다.

방전 저항(13)은 한 단에 접지되고, 캐패시터(15)의 다른 단자에 그 다른 단이 접속된다. 간단히 말하면, 방전저항(13)은 캐패시터(15)와 병렬로 접속된다.

내부 전원 회로(20)는, 스위치(17)가 턴 오프되더라도 스위치(17)가 온 상태에 있는 동안에는 그것에 저장된 에너지에 의해 잠시 동안 내무 전원 전압 Vf을 계속 출력한다. 따라서, 스위치(17)가 턴 오프되더라도, 비교기(19)와 기준 전압 회로(18)로 하여금 잠시 동안 계속 동작하게 할 수 있다.

다음에, 상슬된 전자석 구동 장치의 동작이 설명된다. 제1 실시예의 경에에서와 같이, 스위치(17)가 턴 온될때, 전원(2)의 전원 전압 Vin이 코일(3), 지연 회로(11), 및 펄스 신호 발생 회로(16)에 각각 인가된다. 지연 회로(11)의 캐패시터(15)는 충전 저항(12)을 거쳐 충전된다. 만일 캐패시터(15) 양단의 전압이 캐패시터(15)의 충전 과정 동안 기준 전압 회로(18)의 기준 전압보다 높게 되면, 비교기(19)는 하이-레벨 발광 제어 신호를 출력하여, 발광 다이오드(9)가 광을 방출하게 된다. 이때 포토트랜지스터(10)가 턴 온되고, 제2 트랜지스터(5)도 역시 턴 온된다.

제1 실시예의 경우에서와 같이, 스위치(17)가 온 상태에 있는 동안, 펄스 신호 발생 회로(16)가 동작하고 상술된 일련의 동작과 동시에 펄스 신홀르 발생한다 제1 트랜지스터(1)가 턴 온 또는 오프됨으로써 코일(3)에 호르는 전류가 촙핑 방법으로 제어되고, 실질적으로 일정한 값으로 유지된다. 결국, 전자석이 온 상태로 유지된다.

다음에, 스위치(17)가 턴 오프되면, 펄스 신호 발생 회로(16)의 동작이 정지되고, 제1 트랜지스터(1)가 턴 오프된다. 일련의 동자과 동시에, 캐패시터(15)에 저장된 전하가 방전 저항(13)을 통해 방전된다. 따라서, 캐패시터(15) 양단의 전압은 제2 제너 다이오드 (14)의 제너 전압으로부터 제로로 감소한다. 캐패시터(15) 양단의 전압이 기준 전압 회로(18)의 기준 전압보다 큰 동안에는, 비교기(19)는 출력단자에서 발광 다이오드(9)로 하이-레벨 발광 제어 신호를 출력하여, 발광 다이오드(9)가 광을 계속 방출한다. 포토트랜지스터(10)가 턴 온되고, 이는 제2 트랜지스터(5)를 온 상태로 유지한다. 이때, 코일(3)에 저장된 에너지는 제2 트랜지스터(5)와 다이오드(7)로 구성되고 코일(3)과 병렬로 접속된 직렬 회로를 통해 전류를 계속 흐르게 함으로써 전자석이 온 상태로 유지된다.

스위치(17)가 오프 상태인 동안 만일 선정된 시간이 경과하고 캐패시터(15)양단의 전압이 기준 전압 회로(18)의 기준 전압보다 낮아지면, 비교기(19)는 그 출력단자에서 발광 다이오드(9)로 로우-레벨 발광 제어 신호를 출력하여, 발광 다이오드(9)가 광을 발출하는 것을 정지한다. 결국, 포토트랜지스터(10)가 턴 오프되고, 이는 제2 트랜지스터(5)를 오프 상태가 되게 한다. 코일(3)에 저장된 에너지는 제1 제너 다이오드(6)와 다이오드(7)로 구성된 직렬 회로로 전류가 흐름으로써 소비되고, 코일(3)과 병렬로 접속된다. 제1 제너 다이오드(6)와 코일(3)을 통해 흐르는 전류의 결과로서 코일(3)에 저장된 에너지를 즉시 소비함으로써 전자석을 턴 오프시킨다.

제1 실시예의 경우에서와 같이, 상기 설명된 구성을 갖는 전자석 구동 장치는 고장없이 소정 시간에 즉시 전자석을 턴 오프시킬 수 있다.

또한, 제1 실시예의 경우에서와 같이, 필요에 따라 캐패시터(15)의 캐패서턴스를 설정함으로써 발광 다이오드(9)가 계속 광을 방출하는 선경된시간 주기를 제어할 수 있다.

발광 다이오드(9)의 광의 방출은 방전후 감소하는 캐패시터(15) 양단의 전압에 의해서가 아니라, 기준 전압과 캐패시터(15) 양단의 전압 간의 비교 결과에 따라 비교기(19)에 의해 출력되는 발광 제어 신호에 의해 제어된다. 다른 말로 표현하면, 캐패시터(15) 양단 전압이 점차 감소하더라도, 비교기(19)는 캐패시터(15) 양단의 전압이 기준 전압보다 높은 동안에는, 하이-레벨 발광 제어 신호를 출력하여, 발광 다이오드(9)가 공을 방출한다. 만일 캐패시터(15) 양단의 전압이 기준전압보다 낮게 되면, 비교기(19)다 로우 레벨 발광 제어 신호를 출력함으로써 발광 다이오드(9)의 발광을 중단시킨다. 결국, 발광 다이오드(9)의 발광 상태는 기준전압에 대해 제어될 수 있고, 따라서 발광 다이오드(9)가 광을 계속 방출하는 선정된 시간 주기의 정확도가 향상될 수 있다.

도 5 내지 도 7은 전자석 구동 장치의 구성을 도시하는 회로도이다. 도 5 내지 도 7에서, 제2 실시에의 구성요소의 그것과 실질적으로 동일한 특징을 갖는 구성요소는 참조번호가 동일하고, 다른 구성요소만이 도시된다.

전자석 구동 장치에 제2 제너 다이오드(14)가 구비되어 있는 제2 실시예와 정반도로, 제3 실시예에 따른 전자석 구동 장치에는 전원 전압 검출 회로(21)가 제공된다.

더 상세하게, 전원 저압 검출 회로(21)는 내부 전원 회로(20)를 안정한 전원으로서 사용하여 구동되고, 전원(2)으로부터의 전압의 인가 상태를 검출한다. 전원 전압 Vin의 인가가 존재할 때, 전원 전압 검출 회로(21)는 내부 전원 회로(20)로부터 출력된 내부 전원 전압 Vf로 구성되며 소정이 전압을 가즌 하이 레벨 충전 제어 신호를 출력한다. 이와 대조적으로, 전원 전압 Vin의 인가가 존재하지 않을 때, 전원 전압 검출 회로(21)는 소정의 전압을 갖는 로우-레벨 충전 제어 신호를 출력한다. 이 전원 전압 검출 회로(21)는 펄스 신호 발생 회로(16)와 충전 저항(12)의 각 단자에 접속된다.

다음에, 상술한 전자석 구동 장치의 동작이 서술된다. 스위치(17)가 턴 온 되면, 전원 전압 검출 회로(21)는 전원(2)으로부터의 전원의 인가 상태를 검출하고, 소정의 전압을 갖는 하이-레벨 충전 제어 신호를 출력한다. 하이-레벨 충전 제어 신호는 캐패시터(15) 양단에 인가되고, 캐패시터(15) 양단의 전압이 하이-레벨 충전 제어 신호의 전압과 같에 될 때까지 캐패시터(15)가 충전 저항(12)을 통해 충전된다. 캐패시터(15)의 충전의 과정동안, 캐패시터(15)의 충전된 전압이 비반전 입력 단자에 접속된 기준 전압 히로(18)의 기준 전압보다 높게 될 때 비교기(19)는 그 출력 단자로부터 하이-레벨 발광 제어 신호를 출력한다. 하이-렙ㄹ발광 제어신호가 발광 다이도드(9)에 인가되어, 발광 다이오드(9)는 광을 방출한다. 결국, 포토트랜지스터(10)가 턴 온되고, 이는 제2 트랜지스터(5)를 턴 온시킨다.

제2 실시예에의 경우에서와 같이, 스위치(17)가 온 상태에 있는 동안, 펄스신호 발생 회로(19)가 동작하고 상술된 일련의 동작과 동시에 펄스 신호를 발생한다. 제1 트랜지스터(1)가 텅 온 또는 오프됨으로써 코일(3)을 통해 흐르는 전류는 촙핑 방법으로 제어되고 실질적으로 일정한 값으로 유지된다. 결국 전자석이 온 상태로 유지된다.

다음에, 스위치(17)가 텅 오프되면, 저원 전압 검출 회로(21)는 전원(2)으로부터의 전압의 인가 상태를 검출하고, 소정의 전압을 갖는 로우-레벨 충전 제어 신호를 출력한다. 펄스 신호 회로(16)의 동작은 정지되고, 제1 트래지스터(1)가 턴 오프된다. 일련의 동작과 동시에, 커패시터(15)에 저장된 전하가 방전 저항(13)을 통해 방전된다. 따라서, 캐패시터(15) 양단의 전압은 하이-레벨충전 제어 신호의 전압으로부터 제로로 감소한다. 제2 실시예의 겨우에서와 같이, 전자석이 온 상태로 유지된다.

스위치(17)가 오프 상태에 있는 동안 만일 선정된 시간이 경과하고, 캐패시터(15) 양단의 저압이 기준 전압보다 낮아지면, 제1 제너 다이오드(6)와 다이오드(7)로 구성되고 제2 실시예에서와 같이 코일(3)과 병렬로 접속된 직렬 회로에 전류를 흐르게 함으로써 코일(13)에 저장된 에너지가 소비된다. 제1 제너 다이오드(6)는 코일(3)을 통해 흐르는 전류가 즉시 감소한 결과 코일(3)에 저장된 에너지를 즉시 소비함으로써 전자석을 턴 오프시킨다.

제2 실시예와 유사하게, 상술된 구성을 갖는 전자석 구동 장치는 고장없이 소정 시간에 즉시 전자석을 턴 오프시킬 수 있다.

또한, 제1 및 제2 시리에에서와 같이, 기준 전압에 대해 발광 다이오드(9)의 발광 상태를 제어할 수 있기 때문에, 발광 다이오드(9)가 광을 계속 방출하는 선정된 시간 주기의 정확도를 향상시킬 수 있다.

캐패시터(15)의 충전 상태는 가변 전원 전압 Vin에 의해서가 아니라, 전원(2)으로부터의 전압의 인가 상태에 따라 전원 검출 회로(21)에 의해 출력되는 소정의 전압을 갖는 충전 제어 신호에 의해 제어된다. 따라서, 전원 전압 Vin의 편차가 존재하더라도, 캐패시터(15)에 저장된 전하의 양이 일정하게 됨으로써 전원의 인가가 정지된 후에도 발광 다이오드(9)로 방전되는 전하의 양이 일정하게 된다. 결국, 방전 주기가 일정하게 된다. 따라서, 필요에 때라 캐패시터(15)의 캐패시터를 설정함으로써 발광 다이오드(9)가 광을 계속 방출하는 선정된 시간 주기를 제어하는 것이 가능하게 된다.

제1 내지 제3 실시예의 각각에서 전압의 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 비록 전원(2)으로부터의 전압의 인가 동안 방전되고 발광 다이오드(9)에 전류를 방전시킬 수 있는 캐패시터(15)가 지연회로(11)에 제공될지도, 본 발명은 이와 같은 유형의 지연 회로에 한정되지 않는다. 지연 회로는 전원(2)과는 다른 전원과 도 22에 도시된 것과 같은 타이머 회로로 형성될 수 있다.

제1 및 제2 실시예 모두에게 비록 지연 회로(11)의 캐패시터(5)가 제2 제너다이오드(14)와 병렬로 접속되어 있지만, 제2 제너 다이오드(14)는 예를 들어, 발강 다이오드(9)가 계속 광을 방출하는 선정된 시간 주기를 극히 엄격하게 제어할 필요가 없는 경우에는 캐패시터(15)와 병렬로 접속되지 않을 수도 있다. 이 경우, 부품의 수가 감소될 수 있다.

도 6엔 도시된 바와 같이, 스위치부(24)는 제1내지 제3 실시예에 사용된 제2 트랜지스터(5)러소 배가되는 포토트랜지스터(10)로 구성될 수 있다. 이 경우, 코일(3)에 상대 전류가 인가되는 경우, 제1 내지 제3 실시예에 사용된 제2 트랜지스터(5)는 생략될 수 있고, 여기서 부품의 수가 감소될 수 있다.

도7에 도시된 바와 같이, 스위치부(24)는 제1 내지 제3 실시예에서 사용된 포토트랜지스터(10)를 사용하지 않고 포토다이오드(22)로 구성될 수 있다. 이 경우, 포토다이오드(22)는 발광 다이오드(9)의 광의 방출 결과로서 전압을 발생함으로서 전게 효과 트랜지스터(23)를 턴 온시킨다.

도 18 내지 도 21은 제1 실시예의 도 1에 도시된 회로도에 근거한 변형 실시예르 도시한다. 도 18에서, 재생히로 스위칭부의 접속부가 변형되어 있다. 도 19에서, 스위칭 소자는 전원(2)의 양극에 배치된다. 도 20에서, 재생 회로 스위칭부의 접속부는 변형되어 있고, 스위칭 소자는 전원(2)의 양극에 배치된다. 이들 회로도 역시 도 2a, 내지 도 2e와 도 3a 내지 도 3e에 도시된 나이밍도에 트레이스된다. 특히, 광커플러(8)가 항상 제공되어 있지 않는 회로도가 도 18에 도시되어 있다. 도 20과 관련된 상세한 히로도가 도 21에 도시되어 있다. 이들 실시예에서, 재생된 회로 전류가 흐를 때, 회로도의 재생회로는 동일한 구성을 갖는다.

도 21의 장치의 동작은 다음과 같다. 전원 전압이 인가되면, 베이스 전류가 저항(13)을 통해 전원으로부터 인가되어, 코일 전류가 스위칭 동작에서 제어되도록 트랜지스터(5)를 턴 온시킨다. 전원 전압의 인가가 정지되면, 캐패시터(15)에 저장된 전하가 트랜지스터(5)의 베이스 전류로서 인가된다. 따라서, 트랜지스터(5)가 선정된 시간 주기로 턴 온되어 코일 전류의 감쇄를 억제한다.

전원 전압 인가의 정지로부터 선정된 주기의 시간이 경과한 후, 캐패시터(15)에 저장된 전하가 감소된다. 따라서, 트랜지스터를 턴 온 상태로 유지하는 베이스 전류를 트랜지스터에 공급하는 것은 불가능하다. 이때, 트랜지스터는턴 오프하고 코일 전류는 제너 다이오드를 통해 급속히 감쇄된다.

트래지스터(5)를 FET로 교체할 수 있다. 만일 FET가 사용되면, 전하는 캐패시터(15)에 저장된다. 따라서, 전원 전압의 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과하기 전에, FET의 게이트에 전압을 공급하여 선정된 주기의 시간에 FET를 턴 온시킬 수 있다. 선정된 주기의 시간이 경과한 후, FET를 턴 오프시키도록 케이트에 인가된 전압을 감소시키도록 캐패시터(15)에 저장된 전하가 방전된다. 일반적으로, 광커플러(8)는 값이 비싸기 때문에 FET가 제조 비용을 감소시키도록 사용된다.

변형 실시예의 개녕은 또한 본 발명의 제2 및 제3 실시예에도 적용할 수 있다.

다음 다른 실시예는 또한 본 발명의 목적을 달성한다.

도 23 및 도 24는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는데, 여기서 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예의 구성요소의 그것과 실질적으로 동일한 구성요소는 스위치부(24)로부터의 광커플러(8)와 펄스 신호 발생 회로(16)를 생략한 것을 제외하고는 참조번호가 동일하다.

도 23 및 내지 도 24에서 장치의 동작을 동일하다. 저원(2)으로부터의 전압의 인기가 정지되면, 재생 전류는 스위치부(24)와 재생 다이오드를 통해 흘러 코일 전류의 감쇄를 억제한다. 그 후, 선정된 주기의 시간이 경과한 후, 재생된 전류가 제어 다이오드를 통해 코일 전류를 급속히 감새시키도록 스위치(2)는 턴 오프한다.

도 25a 내지 도 25c는 스위치(17)의 정사적인 턴 오프 상태에서 전자석 구동장치의 타이밍도 도시한다. 본 발명의 제1실시예와 유사하게, 시간 주식 A10'는 시간 t8'로부터 1.5mses이다.

도 26a 내지 도 26c 전원으로부터 전압 인가의 비의도적이고 순간적인 중단시 전자석 구동 장치의 타이밍도를 도시한다. 본발명의 제1 실시예와 유사하게, 시간 주기 T11'는 시간 T8'로부터 1msec이다. 일반적으로, 광커플러(8)는 값이 비싸지만 비싸기, 광커플러(8)는 제조 비용을 감소시키기 위해 생략된다.

이들 실시예에서, 스위칭 주파수와 지연 시간은 20kHz아 1.5msec로 설정되어 있다. 그러나, 본 발명은 이들 값에 한정되어 있지 않다. 이들 값은 전자석 코일의 인덕턴스와 저항을 고려하여 변할 수 있다. 전자석 코일의 저항이 인덕턴스의 그것보다 낮을 때, 코일의 저항에 의해 소비된 에너지는 작고, 코일에 저항된 에너지는 콘코일 인덕턴스로 인해 크다. 따라서, 오프 상타(재생 모드)에서 시간 처리에 근거하여 재생된 전류의 감쇄양이 증가된다. 즉, 스위칭 주파수가 작고 지연 시간은 기 시간 주기로 설정되도록, 코일 전류가 스위칭을 턴 오프한 것에서부터 전자석을 개방시키는 전류에 도달하는 시간이 길어지게 된다.

또한, 전자석의 열 생성이 문제을 일으키지 않는 상태에서, 만일 전자석을 보유하는 코일의 평규 전류가 커지게 되면, 스위칭 주파수는 작고 지연 시간은 긴 시간 주기로 설정되도록, 코일 전류가 스위칭을 턴 오프한 것에서부터 전자석을 개방시키는 전류에 도달하는 시간이 길어지게 된다

본 발명에 따르면, 심지어 전원 전압의 인가의 수간적이고 의도하지 않은 중단이 존재하더라도, 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 지연 회로 스위치부를 온 상태로 계속 유지한다. 코일을 통해 흐르는 전유른 코일에서 발생된 대향 기전력을 전원으로서 사용하여 스위치부를 통해 흐름으로써 재생되게 되어 코일에 에너지를 게속 공급하게 된다. 결국, 전자석이 온 상태로 유지될 수 있게 된다. 또한, 선정된 주기의 시간이 경과한 후, 코일을 통해 흐르는 전류는, 코일에서 발생된 대향 전기 자동차를 공급원으로 사용하여 재생 회로의 전원 흡수 소자에 흐름으로써 재생된다. 다음에, 이와 같이 재생된 전류는 즉시 감소한다. 결국, 전자석의 구동이 소정 시간에 즉시 종료될 수 있고, 코일 전류가 즉시 감쇄될 수 있다. 이와 같은 이유로, 릴레이의 콘택트 개방 속도가 향상될 수 있으며, 릴레이의 분리 능력도 역시 향상된다. 또, 전원 전압의 비의도적이고 순간적인 중단이 존재하더라도, 전자석이 잘못 개방디는 것이 방지될 수 있다.

본 발명에 따르면, 스위치부는 전원 흡수 소자와 병렬로 접속된 트랜지스터, 트랜지스터의 베이스와 콜렉터간에 접속된 포토트랜지스터, 및 포토트랜지스터의 스위칭 온 또는 오프를 제어하기 위해 광을 방출하는 발광 다이오드로 구성된다. 이와 같은 구성에 의해, 전원 전압의 인가의 중단이 존재하더라도 재생된 전류를 트랜지스터를 구동시키기 위한 베이스 전류로서 사용할 수 있는 효과가 달성딜 수 있어, 트랜지스터를 구동시키기 위한 개별적인 전원의 필요없이 트랜지스터가 동작하게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전원 전압의 인가의 순간적이고 비의도적인 중단이 존재하더라도, 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 지연 회로가 발광 다이오드에 전류를 계속 공급함으로써, 발광 다이오드를 발광 상태로 유지한다. 결국, 포토트랜지스터가 온 상태로 유지되어, 트랜지스터를 턴 온시킨다. 이때, 재생된 전류가 코일로 흐르고, 코일은 계속 여기된 상태로 유지된다. 또한, 선정된 주기의 시간이 경과한 후, 코일에서 발생된 대향 전기 기전력을 전원으로써 사용하여, 재생 회로의 전원 흡수 소자로 흐르게 함으로써 코일을 통해 흐르는 전류가 재생된다. 이때, 이와 같이 재생된 전류는 즉시 감소한다. 결국, 전자석의 구동은 소정 시간에 즉시 종료될 수 있고, 코일 전류가 즉시 감쇄될 수 있다. 이와 같은 이유로, 릴레이의 콘택트 개방 속도가 향상 될 수 있고, 릴레이의 분리 능력이 향상될 수 있다. 또한, 전원 전압의 순간적이고 비의도적인 중단이 존재하더라도, 전자석이 잘못 개방되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전원 전압의 편차가 존재하더라도 제너 다이오드와 병렬로 접속된 캐패시터 양단의 전압이 제너 전압으로 유지된다. 이와 같은 구성에 으해, 일정한 전하량을 갖는 캐패시터의 충전 효과가 달성될 수 있으므로 전압의 인가가 중단된 후에도 발광 다이오드쪽으로 일정한 전류가 흐르게 되는 결과가 된다. 따라서, 방전 주기가 일정하게 된다. 결국, 필요에 따라 캐패시터의 캐패시턴스를 설정함으로써 발광 다이오드가 고아을 계속 방출하는 설정된 주기의 시간이 제어될 수 있다.

본 발명에 따르면 ,캐패시터의 충전 상태는 가변 전원 전압에 의해 제어되지 않고, 전원 전압의 인가 상태에 따라 전원 전압 검출 회로에 의해 출력되는 일정한 전압을 갖는 충전 제어 신호에 의해 제어된다. 이와 같은 구성에 의해, 일정한 전하량을 갖는 캐패시터의 충전 효과가 달성될 수 있으므로 전압의 인가가 중단된 후에도 발광 다이오드쪽으로 일정한 전류가 흐르게 되는 결과가 된다. 따라서, 방전주기가 일정하게 된다. 따라서, 방전주기가 일정하게 된다. 결국, 필요에 따라 캐패시터의 캐패시턴스를 설정하므로써 발광 다이오드가 광을 계속 발출하는 선정된 주기의 시간이 제어될 수 있다.

본 발명에 따르면, 발강 다이오드의 발광 상태는 방전후 감소하는 캐패시터 양단의 전압에 의해서가 아니라, 기준 전압과 캐패시터 양단의 전압 간의 비교 결과에 따라 비교기에 의해 출력되는 발광 제어 신호에 의해 제어된다. 이와 같은 구성에 의해, 캐패시터 양단의 전압이 점차 감소하더라도, 발광 제어 신호를 사용함으로써 발광 다이오드의 발광을 순간적으로 제어할 수 있는 효과가 달성된다. 따라서, 발광 다이드가 광을 계속 방출하는 선정된 시간 주기의 정확도가 향상될 수 있다.

Claims (8)

1. 전자석 구동 장치에 있어서, 코일을 구비한 전자석; 상기 전자석 구동 장치의 전압의 인가가 정지될 때 재생된 전류의 흐름을 허용하고, 상기 전자석 구동 장치에의 상기 전압의 인가가 정지된 후 상기 선정된 주기의 시간이 경과한 후 상기 재생된 전류를 감쇄시키기 위한 재생 회로; 및 상기 전자석 구동 장치에의 상기 전압의 인가가 정지된 후 상기 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 상기 재생 회로를 온 상태로 유지하기 위한 지연 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자석 구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전자석의 상기 코일과 직렬로 접속된 스위칭 소자; 및 상기 스위칭 소자를 턴 온시키는데 사용되는 펄스 신호를 선정된 사이클로 발생하기 위한 펄스 신호 발생 회로를 더 구비하고, 상기 재생 회로는 스위치부와, 다이오드가 병렬 회로에 직렬로 접속된 병렬회로를 형성하는 전원 흡수 소자를 구비하고, 상기 재생 회로는 상기 스위치부가 턴 온되고 상기 스위치부와 스위칭 소자가 상기 온 상태에 있는 상태로부터 상기 스위칭 소자가 턴 오프될 때 상기 코일에 상기 재생된 전류의 흐름을 허용하고, 이로 인해 상기 전원 흡수 소자로 하여금 상기 스위치부와 상기 스위칭 소자가 턴 오프될 때 상기 전자석의 상기 코일을 통해 흐르는 상기 재생된 전류를 즉시 감소시키게 하는 것을 특징으로 하는 전자석 구동 장치.
3. 제2항에 있었서, 상기 스위치부는 상기 전원 흡수 소자와 병렬로 접속된 트랜지스터; 상기 트랜지스터의 베이스와 콜렉터 간에 접속된 포토트랜지스터; 및 상기 포토트랜지스터의 스위칭 온 또는 오프를 제어하기 위해 광을 방출하기 위한 발광 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자석 구동 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 지연 회로는 상기 전자석 구동 장치로 상기 전압을 인가하는 동안 충전될 수 있으며, 상기 전자석 구동 장치에의 상기 전압의 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 상기 스위치부로 전류를 방전시킬 수 있는 캐패시터와, 상기 캐패시터와 병렬로 접속된 제너 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자석 구동 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 지연 회로는 상기 전자석 구동 장치로 상기 전압을 인가하는 동안 충전될 수 있으며, 상기 전자석 구동 장치에의 상기 전압의 인가가 정지된 후 선정된 주기의 시간이 경과할 때까지 상기 스위치부로 전류를 방전시킬 수 있는 캐패시터를 구비하고, 상기 전자석 구동 장치는 소스전압이 선정된 전압보다 높으면 상기 캐패시터에 선정된 충전 전압을 인가하고, 상기 소스전압이 선정된 전압보다 낮으면 상기 캐패시터에 전압의 인가를 종료하기 위한 소스 전압 검출 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자석 구동 장치.
6. 제4항에 있어서, 기준 전압을 출력하기 위한 기준 전압 회로; 및 상기 기준 전압을 캐패시터 양단의 전압과 비교하고, 상기 스위치부의 스위칭 온 또는 오프를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하기 위한 비교기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자석 구동 장치.
7. 제1항에 있어서, 전자석의 상기 코일과 직렬로 접속된 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자를 턴 온시키는데 사용되는 펄스 신호를 선전된 사이클로 발생하기 위한 펄스 신호 발생 회로; 및 직렬 회로를 형성하는 상기 전원 흡수 소자와 상기 직렬 회로에 병렬로 접속된 상기 전자석의 상기 코일을 접속시키는 다이오드를 더 구비하고, 상기 재생 회로는 다이오드가 직렬로 접속된 병렬 회로를 형성하는, 스위치부와 전원 흡수 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자석 구동 장치.
8. 제1항에 있어서, 전자석의 상기 코일과 직렬로 접속된 스위칭 소자; 상기 스위칭 소자를 턴 온시키는데 사용되는 펄스 신호를 선정된 사이클로 발생하기 위한 펄스 신호 발생 회로; 및 상기 전원 흡수 소자와 상기 코일을 접속하는 직렬 회로에 병렬로 접속된 다이오드를 더 구비하고, 상기 재생 회로는 다이오드가 직렬로 접속된 병렬 회로를 형성하는, 스위치부와 전원 흡수 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자석 구동 장치.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.