JPH0643701U

JPH0643701U - 電空変換弁増幅器

Info

Publication number: JPH0643701U
Application number: JP7666892U
Authority: JP
Inventors: 信夫世古
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1994-06-10

Abstract

(57)【要約】【目的】トランスの飽和を防止し、電源の故障時、ト
ランジスタのオン／オフ故障時に対しても電気部品の焼
損を防止する。【構成】電空変換弁増幅器２９では、トランジスタ２
３，２４が交互にオンすることにより、ｅ_p＞ｅ_f，ｅ_p
＜ｅ_fの状態が繰り返えされ、ＥＰＶ４に供給される電
流が所定の値になるよう制御される。この場合、ｔ_1ON
≠ｔ_2ON（トランジスタ２３のオン時間ｔ_1ON、トランジ
スタ２４のオン時間ｔ_2ON）の場合においても、コンデ
ンサ２１によりトランス１３に供給される電流が制限さ
れるため、該トランス１３の飽和を防止することができ
る。さらに、正電源Ｐ₁および負電源Ｍの故障時、トラ
ンジスタのオン／オフ故障時に対しても、このような場
合トランス１３は２次電圧を誘起しないため、トランジ
スタ６、電空変換弁４などの電気部品の焼損を防止する
ことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば鉄道車両に用いられる電空変換弁を駆動する電空変換弁増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図５は従来の電空変換弁増幅器の構成例を示す回路図である。この図において、１は制御目標信号ｅ_pが入力される入力端子、２は比較器である。この比較器２の反転入力端子には制御目標信号ｅ_pが入力され、その非反転入力端子には電圧ｅ_fが入力される。そして、比較器２の出力は、ｅ_p＜ｅ_fの場合Ｈレベル、ｅ_p ＞ｅ_fの場合Ｌレベルとなる。上記電圧ｅ_fは抵抗３の電圧降下によって発生する電圧であり、これは電空変換弁（以下、ＥＰＶと記す）４を通電する電流に比例する。このため、ＥＰＶ４を通電する電流がある所定値を越えたか否かが、比較器２の出力状態に表れる。

【０００３】５，６はトランジスタであり、トランジスタ５のコレクタとトランジスタ６のベースとが抵抗７を介して接続されている。上記トランジスタ５のベースには上記比較器２の出力端子が接続されると共に、抵抗８を介して正電源Ｐ₁から所定のバイアスが加えられている。さらに、上記トランジスタ５のコレクタには抵抗９を介して正電源Ｐ₂から所定のバイアスが加えられ、また、そのエミッタは接地されている。一方、トランジスタ６のコレクタには、抵抗１０を介して正電源Ｐ₂から所定のバイアスが加えられ、また、そのエミッタはフライホイールダイオード１１を介して接地され、さらに、フライホイールダイオード１１の両端はそれぞれ直列接続されたＥＰＶ４、抵抗３に接続されている。

【０００４】次に、上述した電空変換弁増幅器１２の動作を図６の波形図を用いて説明する。まず、ｅ_p＞ｅ_fの場合、比較器２の出力は図６（ｂ）に示すようにＬレベルとなり、トランジスタ５は図６（ｃ）に示すようにオフとなる。これにより、トランジスタ６は図６（ｄ）に示すようにオンとなる。この結果、ＥＰＶ４に供給される電流は、正電源Ｐ₂，抵抗１０，トランジスタ６，ＥＰＶ４，抵抗３の経路を流れ、増加する。

【０００５】また、ｅ_p＜ｅ_fとなると、比較器２の出力は図６（ｂ）に示すようにＨレベルとなり、トランジスタ５は導通状態となり、トランジスタ６はオフとなる。この結果、ＥＰＶ４の電流は、抵抗３，フライホイールダイオード１１を介して減少する。以下、上記の動作が繰り返される。

【０００６】ところで、上述した電空弁変換増幅器１２では、正電源Ｐ₁の故障時やトランジスタ５のオフ故障時に、制御目標電圧ｅ_p、電圧ｅ_fの大小関係に関わらずトランジスタ６がオンとなる。このため、ＥＰＶ４に電流が供給され続け、ＥＰＶ４の空気圧出力が異常に過大となるという問題が生じていた。また、長時間トランジスタ６をオンにすると、抵抗７，９，１０，トランジスタ６，ＥＰＶ４が焼損する問題も生じていた。

【０００７】これらの問題を解決するために、図７に示す電空変換弁増幅器１５が開発されている（特開平４−１２６６５２号）。この図において、図５と異なる点は抵抗９が取り除かれ、トランス１３が設けられ、比較器２の反転入力端子に電圧ｅ_f 、その非反転入力端子に制御目標電圧ｅ_pが入力された点にある。このとき、トランス１３の１次側の一端はトランジスタ５のコレクタに接続され、その他端は正電源Ｐ₁に接続され、その両端にダイオード１４が接続されている。そして、トランス１３の２次側の一端は、抵抗７を介してトランジスタ６のベースに接続され、その他端はトランジスタ６のエミッタと接続されている。

【０００８】次に、上述した図７の電空変換弁増幅器１５の動作を図８の波形図を用いて説明する。まず、ｅ_p＞ｅ_fの場合、比較器２の出力は図８（ｂ）に示すようにＨレベルとなり、トランジスタ５は図８（ｃ）に示すようにオンとなる。これにより、トランス１３の１次側に電流が供給され、トランス１３の２次側に電圧が発生し、トランジスタ６が図８（ｄ）に示すようにオンとなる。この結果、ＥＰＶ４には、正電源Ｐ₂，抵抗１０，トランジスタ６，ＥＰＶ４，抵抗３の経路で電流が流れる。

【０００９】次に、ｅ_p＜ｅ_fとなると、比較器２の出力は図８（ｂ）に示すようにＬレベルとなり、トランジスタ５は図８（ｃ）に示すようにオフとなる。これにより、トランス１３の１次側に供給されていた電流がゼロとなり、このとき、ダイオード１４によってトランス１３の１次側のコイルに発生するサージ電圧が吸収される。また、トランス１３の２次側の電圧がゼロとなり、トランジスタ６が図８（ｄ）に示すようにオフとなる。この結果、ＥＰＶ４の電流は、抵抗３，フライホイールダイオード１１を介して減少する。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来の電空変換弁増幅器１５では、トランジスタ５のオン時間（ｔ_ON）とオフ時間（ｔ_OFF）とがｔ_ON＜ｔ_OFFの条件を満たす必要がある。この条件が満たされないと、トランス１３が飽和し、トランジスタ５の破壊、トランス１３の巻線の焼損が生じる。

【００１１】この考案は上述した事情に鑑みてなされたもので、トランスの飽和を防止することができると共に、電源の故障時やトランジスタのオン／オフ故障時においても電気部品の焼損を防止することができる電空変換弁増幅器を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上述した問題点を解決するために、この考案は、制御目標値と電空変換弁電流に対応する値とを比較する比較手段と、前記比較手段の出力によって駆動されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路の出力がコンデンサを介して印加されるトランスと、前記トランスの２次電圧によって駆動され、前記電空変換弁を駆動するトランジスタとを具備し、前記スイッチ回路は、前記比較手段の出力が第１のレベルの時第１のトランジスタがオンとなって前記トランスへ順方向電流を供給し、前記比較手段の出力が第２のレベルの時は第２のトランジスタがオンとなって前記トランスへ逆方向電流を供給することを特徴とする。

【００１３】

【作用】

比較手段によって制御目標値と電空変換弁電流に対応する値との大小関係が比較されると、スイッチ回路によって、前記比較手段の出力が第１のレベルの時第１のトランジスタがオンとなって前記トランスへコンデンサを介して順方向電流が供給され、前記比較手段の出力が第２のレベルの時は第２のトランジスタがオンとなって前記トランスへコンデンサを介して逆方向電流が供給されるため、トランスの飽和を防止することができ、また、電源の故障時、トランジスタのオン／オフ故障時に対しても電気部品の焼損を防止することができる。

【００１４】

【実施例】

次に図面を参照してこの考案の実施例について説明する。図１はこの考案の第１の実施例による電空変換弁増幅器２９の構成を示す回路図である。この図において、図７と異なる点は、トランジスタ５、ダイオード１４が取り除かれ、シーソスイッチ回路２０、コンデンサ２１、ダイオード２２が設けられると共に、負電源Ｍが比較器２およびシーソスイッチ回路２０に供給された点である。ここで、シーソスイッチ回路２０は、トランジスタ２３，２４、抵抗２５，２６，２７，２８から構成されている。

【００１５】次に、上述した図１の電空変換弁増幅器２９の動作を図２の波形図を用いて説明する。まず、ｅ_p＞ｅ_fの場合、比較器２の出力は図２（ｂ）に示すようにＨレベルとなる。トランジスタ２３は図２（ｃ）に示すようにオンとなると共に、トランジスタ２４は図２（ｄ）に示すようにオフとなる。これにより、正電源Ｐ₁、抵抗２６、トランジスタ２３、コンデンサ２１を介してトランス１３の１次側に電流が図示するＡ方向に流れる。これにより、トランス１３の２次側にも図２（ｅ）に示すように電圧Ｅが発生し、この電圧Ｅがトランジスタ６のベース−エミッタ間に加えられる。これにより、トランジスタ６が図２（ｆ）に示すようにオンとなり、正電源Ｐ₂，抵抗１０，トランジスタ６，ＥＰＶ４，抵抗３の経路で電流が流れる。

【００１６】次に、ｅ_p＜ｅ_fとなると、比較器２の出力は図２（ｂ）に示すようにＬレベルとなり、トランジスタ２４は図２（ｄ）に示すようにオン、トランジスタ２３は図２（ｃ）に示すようにオフとなる。これにより、接地点、トランス１３の１次側、コンデンサ２１、トランジスタ２４、抵抗２８、負電源Ｍの経路で電流が流れ、トランス１３の２次側に図２（ｅ）に示すように電圧−Ｅが発生し、この電圧がトランジスタ６のベース−エミッタ間に加えられる。これにより、トランジスタ６が図２（ｆ）に示すようにオフとなり、ＥＰＶ４の電流は、抵抗３，フライホイールダイオード１１を介して減少する。以下、上記の動作が繰り返えされる。

【００１７】ここで、トランジスタ２３のオン時間をｔ_1ON、トランジスタ２４のオン時間をｔ_2ONとすると、ｔ_1ON≠ｔ_2ONの場合においても、コンデンサ２１によりトランス１３に供給される電流が制限されるため、該トランス１３の飽和を防止することができる。さらに、正電源Ｐ₁および負電源Ｍの故障時、トランジスタのオン／オフ故障時に対しても、このような場合トランス１３は２次電圧を誘起しないため、トランジスタ６、ＥＰＶ４などの電気部品の焼損を防止することができる。

【００１８】図３はこの考案の第２の実施例の構成を示す回路図である。この図において、図１と異なる点は、抵抗８と負電源Ｍが取り除かれ、比較部３０が比較器２の出力端子側に設けられ、さらにこれらの比較器２と比較部３０との後段にシーソスイッチ回路３１がシーソスイッチ回路２０の代わりに設けられた点である。以下、比較部３０、シーソスイッチ回路３１の構成について説明する。

【００１９】３２，３３，３４は比較器であり、比較器３２，３４の反転入力端子と比較器３３の非反転入力端子とが、ツェナーダイオード３５を介して接地されている。このとき、ツェナーダイオード３５は抵抗３６を介して電源Ｐ₁に接続され、一定電圧を上記比較器３２，３３，３４に供給している。比較器３２，３４の非反転入力端子は、それぞれ抵抗３７，３９を介して、比較器２の出力端子、比較器３３の出力端子に接続され、比較器３３の反転入力端子は、抵抗３８を介して比較器２の出力端子に接続されている。

【００２０】４０，４１，４２，４３はトランジスタであり、トランジスタ４０，４２のベースはそれぞれ抵抗４４，４５を介して電源Ｐ₁に接続されると共に、比較器２の出力端子と比較器３３の出力端子に接続され、これらのコレクタはそれぞれトランジスタ４３，４１のエミッタに接続され、トランジスタ４０，４２のエミッタは接地されている。また、上記トランジスタ４０，４２のコレクタ−エミッタ間にはダイオード４６，４７が介挿され、ベース−エミッタ間には抵抗５３，５４が介挿されている。一方、トランジスタ４１，４３のベースはそれぞれ抵抗４８，４９を介して電源Ｐ₁に接続されると共に、比較器３２の出力端子と比較器３４の出力端子に接続され、これらのコレクタは抵抗５０を介して電源Ｐ₁に接続され、さらにこれらのエミッタはダイオード５１，５２を介して電源Ｐ₁に接続されている。

【００２１】次に、上述した図３の電空変換弁増幅器５３の動作を図４の波形図を用いて説明する。まず、ｅ_p＞ｅ_fの場合、比較器２の出力は図４（ｂ）に示すようにＨレベルとなる。トランジスタ４０は図４（ｃ）に示すようにオンとなるという動作は前述した第１の実施例と同様である。このとき、比較器３２の出力状態は図４（ｄ）に示すようにＨレベルとなり、比較器３３，３４の出力状態は図４（ｆ）、（ｈ）に示すようにＬレベルとなる。これによって、トランジスタ４１が図４（ｅ）に示すようにオン、トランジスタ４２，４３が図４（ｇ）、（ｉ）に示すようにオフとなり、正電源Ｐ₁、抵抗５０、トランジスタ４１、コンデンサ２１、トランス１３、トランジスタ４０を介して接地点に電流が流れる。そして、トランス１３の１次側に流れる電流が前述した第１の実施例のｅ_p＞ｅ_fの場合と同様、Ａ方向に流れる。このとき、トランス１３の動作状態とトランジスタ６の動作状態とは図４（ｊ），（ｋ）に示すように第１の実施例と同様であり、これ以降の動作は第１の実施例のｅ_p＞ｅ_fの場合と同様となる。

【００２２】また、ｅ_p＜ｅ_fの場合、比較器２の出力は図４（ｂ）に示すようにＬレベルとなる。トランジスタ４０は図４（ｃ）に示すようにオフとなるという動作は前述した第１の実施例と同様である。このとき、比較器３２の出力状態は図４（ｄ）に示すようにＬレベルとなり、比較器３３，３４の出力状態は図４（ｆ）、（ｈ）に示すようにＨレベルとなる。これによって、トランジスタ４１が図４（ｅ）に示すようにオフ、トランジスタ４２，４３が図４（ｇ）、（ｉ）に示すようにオンとなり、正電源Ｐ₁、抵抗５０、トランジスタ４３、トランス１３、コンデンサ２１、トランジスタ４２を介して接地点に電流が流れる。そして、トランス１３の１次側に流れる電流が前述した第１の実施例のｅ_p＜ｅ_fの場合と同様、逆Ａ方向に流れる。このとき、トランス１３の動作状態とトランジスタ６の動作状態とは図４（ｊ），（ｋ）に示すように第１の実施例と同様であり、これ以降の動作は第１の実施例のｅ_p＜ｅ_fの場合と同様となる。

【００２３】上述した第２の実施例による電空変換弁増幅器５３の構成によれば、前述した本考案の第１の実施例に用いた負電源Ｍを取り除いて、同実施例と同一の効果を得ることができる。

【００２４】

【考案の効果】

以上、説明したように、この考案によれば、制御目標値と電空変換弁電流に対応する値とを比較する比較手段と、前記比較手段の出力によって駆動されるスイッチ回路と、前記スイッチ回路の出力がコンデンサを介して印加されるトランスと、前記トランスの２次電圧によって駆動され、前記電空変換弁を駆動するトランジスタとを具備し、前記スイッチ回路は、前記比較手段の出力が第１のレベルの時第１のトランジスタがオンとなって前記トランスへ順方向電流を供給し、前記比較手段の出力が第２のレベルの時は第２のトランジスタがオンとなって前記トランスへ逆方向電流を供給するので、トランスの飽和を防止することができ、電源の故障時、トランジスタのオン／オフ故障時に対しても電気部品の焼損を防止することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例の構成を示す回路図であ
る。

【図２】図１の動作を説明するための波形図である。

【図３】本考案の第２の実施例の構成を示す回路図であ
る。

【図４】図３の動作を説明するための波形図である。

【図５】従来の電空変換弁増幅器の構成を示す回路図で
ある。

【図６】図５の動作を説明するための波形図である。

【図７】従来の他の電空変換弁増幅器の構成を示す回路
図である。

【図８】図７の動作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

２比較器６トランジスタ１３トランス２０，３１シーソスイッチ回路２１コンデンサ３０比較部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】制御目標値と電空変換弁電流に対応する
値とを比較する比較手段と、前記比較手段の出力によって駆動されるスイッチ回路
と、前記スイッチ回路の出力がコンデンサを介して印加され
るトランスと、前記トランスの２次電圧によって駆動され、前記電空変
換弁を駆動するトランジスタとを具備し、前記スイッチ回路は、前記比較手段の出力が第１のレベ
ルの時第１のトランジスタがオンとなって前記トランス
へ順方向電流を供給し、前記比較手段の出力が第２のレ
ベルの時は第２のトランジスタがオンとなって前記トラ
ンスへ逆方向電流を供給することを特徴とする電空変換
弁増幅器。