JPH07279741A - 負荷における降下電圧制御装置 - Google Patents
負荷における降下電圧制御装置Info
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- JPH07279741A JPH07279741A JP6252231A JP25223194A JPH07279741A JP H07279741 A JPH07279741 A JP H07279741A JP 6252231 A JP6252231 A JP 6252231A JP 25223194 A JP25223194 A JP 25223194A JP H07279741 A JPH07279741 A JP H07279741A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷における降下電圧の制御装置において可
及的に簡単な構造の電圧制御器を提供すること。 【構成】 負荷に印加される電圧に対する尺度を表す実
際値電流を供給する第１の手段と、目標値電流の設定の
ための第２の手段と、実際値電流と目標値電流の比較結
果に依存して調整素子の負荷に対する制御量を設定する
制御手段を設けるようにする。
及的に簡単な構造の電圧制御器を提供すること。 【構成】 負荷に印加される電圧に対する尺度を表す実
際値電流を供給する第１の手段と、目標値電流の設定の
ための第２の手段と、実際値電流と目標値電流の比較結
果に依存して調整素子の負荷に対する制御量を設定する
制御手段を設けるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アースと供給電圧源と
の間に負荷及び調整素子が直列に接続されている、負荷
における降下電圧制御装置に関する。
の間に負荷及び調整素子が直列に接続されている、負荷
における降下電圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】目標電圧と測定された電圧の間の差を制
御器に供給する電圧制御装置は公知である。この制御器
は調整素子に対する制御量を形成する。
御器に供給する電圧制御装置は公知である。この制御器
は調整素子に対する制御量を形成する。
【０００３】通常用いられる制御器は演算増幅器とキャ
パシタンスを有している。例えば演算増幅器は構成素子
におけるコストが高くまたそのアプリケーションに対す
るコストも高い。さらに従来の制御器は安定して動作す
るように設定調整する必要がある。
パシタンスを有している。例えば演算増幅器は構成素子
におけるコストが高くまたそのアプリケーションに対す
るコストも高い。さらに従来の制御器は安定して動作す
るように設定調整する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、負荷
における降下電圧制御装置において可及的に簡単な構造
の電圧制御器を提供することである。
における降下電圧制御装置において可及的に簡単な構造
の電圧制御器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記課題
は、負荷に印加される電圧に対する尺度を表す実際値電
流を供給する第１の手段と、目標値電流の設定のための
第２の手段と、実際値電流と目標値電流の比較結果に依
存して調整素子に対する制御量を設定する制御手段が設
けられる構成によって解決される。
は、負荷に印加される電圧に対する尺度を表す実際値電
流を供給する第１の手段と、目標値電流の設定のための
第２の手段と、実際値電流と目標値電流の比較結果に依
存して調整素子に対する制御量を設定する制御手段が設
けられる構成によって解決される。
【０００６】本発明の装置によって得られる利点は、電
圧制御器が集積化の容易な非常に僅かな構成素子しか有
していないことである。さらにこの電圧制御器は安定し
て動作し、振動の傾向はない。制御器の動特性は僅かな
構成素子によってのみ決定され、そのため制御が容易で
ある。
圧制御器が集積化の容易な非常に僅かな構成素子しか有
していないことである。さらにこの電圧制御器は安定し
て動作し、振動の傾向はない。制御器の動特性は僅かな
構成素子によってのみ決定され、そのため制御が容易で
ある。
【０００７】本発明の有利な実施例及び改善例は従属請
求項に記載される。
求項に記載される。
【０００８】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。
明する。
【０００９】本発明は例えば電磁的負荷における電圧を
制御するための装置である。特に有利には本発明による
装置は内燃機関と共働して（例えば内燃機関の燃焼室に
おける燃料の調量の際に）用いることができる。これに
対して特に有利には内燃機関における燃料調量の制御の
ための電磁弁が用いられる。この場合特に負荷が小さい
場合には最小の噴射量を可及的に正確に調量する必要が
ある。このためには電流が供給される電磁弁の可動子が
終端位置に達する時点を知ることも必要である。この時
点は通常“噴射周期の開始（ＢＩＰ）”と称される。こ
の時点は電磁弁電流の時間経過の評価によって得られ
る。電流の時間経過は電圧が一定の場合に、その経過に
屈曲個所が存在するかないしは電流の微分商に著しい変
化があるかどうかに基づいて評価される。
制御するための装置である。特に有利には本発明による
装置は内燃機関と共働して（例えば内燃機関の燃焼室に
おける燃料の調量の際に）用いることができる。これに
対して特に有利には内燃機関における燃料調量の制御の
ための電磁弁が用いられる。この場合特に負荷が小さい
場合には最小の噴射量を可及的に正確に調量する必要が
ある。このためには電流が供給される電磁弁の可動子が
終端位置に達する時点を知ることも必要である。この時
点は通常“噴射周期の開始（ＢＩＰ）”と称される。こ
の時点は電磁弁電流の時間経過の評価によって得られ
る。電流の時間経過は電圧が一定の場合に、その経過に
屈曲個所が存在するかないしは電流の微分商に著しい変
化があるかどうかに基づいて評価される。
【００１０】通常は電磁弁に印加される電圧は電圧制御
器を用いて一定の値に制御される。特に噴射開始及び／
又は噴射終了を表す特性量を求めるための以下に記載の
装置が用いられる場合には有利である。この場合の負荷
は内燃機関において噴射される燃料量の設定のための電
磁弁である。この装置は、電磁弁の可動子がその終端位
置に達する時点を求めるために電磁弁に加わる電圧を制
御するために用いられる。
器を用いて一定の値に制御される。特に噴射開始及び／
又は噴射終了を表す特性量を求めるための以下に記載の
装置が用いられる場合には有利である。この場合の負荷
は内燃機関において噴射される燃料量の設定のための電
磁弁である。この装置は、電磁弁の可動子がその終端位
置に達する時点を求めるために電磁弁に加わる電圧を制
御するために用いられる。
【００１１】図１には、電磁弁制御式燃料調量装置の制
御のための装置の重要な要素が概略的に示されている。
負荷、例えば電磁的負荷１００の１つの端子は電圧供給
装置Ｕｂａｔに接続されている。負荷１００の第２の端
子はスイッチング手段１１０とセンサ１４５を介してア
ースに接続されている。センサ１４５は評価回路１４０
と接続されている。スイッチング手段１１０は有利には
電界効果トランジスタとして構成されている。
御のための装置の重要な要素が概略的に示されている。
負荷、例えば電磁的負荷１００の１つの端子は電圧供給
装置Ｕｂａｔに接続されている。負荷１００の第２の端
子はスイッチング手段１１０とセンサ１４５を介してア
ースに接続されている。センサ１４５は評価回路１４０
と接続されている。スイッチング手段１１０は有利には
電界効果トランジスタとして構成されている。
【００１２】電圧電流変換器４２１，４２２は、負荷１
００の端子に印加される電圧値を取り出す。電圧電流変
換器４２１，４２２はブロック４００にそれぞれ１つの
電流ＩH及びＩLを供給する。さらにブロック４００は電
流源４５０を介して基準電圧Ｖccに接続されている。ブ
ロック４００の出力側はゲート抵抗４２３を介して電界
効果トランジスタ１１０のゲートに接続されている。
００の端子に印加される電圧値を取り出す。電圧電流変
換器４２１，４２２はブロック４００にそれぞれ１つの
電流ＩH及びＩLを供給する。さらにブロック４００は電
流源４５０を介して基準電圧Ｖccに接続されている。ブ
ロック４００の出力側はゲート抵抗４２３を介して電界
効果トランジスタ１１０のゲートに接続されている。
【００１３】ブロック４００は電流ＩHとＩLを目標値電
流Ｉｓｏｌｌと比較し、スイッチング手段１１０に供給
される制御電流ＩＧを有利には次の式に従って出力す
る。
流Ｉｓｏｌｌと比較し、スイッチング手段１１０に供給
される制御電流ＩＧを有利には次の式に従って出力す
る。
【００１４】ＩG＝Ｋ×（Ｉsoll＋ＩL−ＩH） ここでの前記符号Ｋは増幅率を表す。
【００１５】図２には例えばブロック４００が詳細に示
されている。既に図１に示されている構成要素も図２に
おいて相応の符号で示されている。
されている。既に図１に示されている構成要素も図２に
おいて相応の符号で示されている。
【００１６】電圧電流変換器として図示の実施例では抵
抗が用いられている。電圧電流変換器はブロック４００
に接続されている。このブロック４００は、実質的に第
１のカレントミラー４１０と第２のカレントミラー４２
０を有している。電圧電流変換器は第１のカレントミラ
ー４１０に電流を供給している。第１のカレントミラー
４１０は第２のカレントミラー４２０にも接続されてい
る。この第２のカレントミラー４２０はゲート抵抗４２
３を介して電界効果トランジスタ１１０のゲートに接続
されている。
抗が用いられている。電圧電流変換器はブロック４００
に接続されている。このブロック４００は、実質的に第
１のカレントミラー４１０と第２のカレントミラー４２
０を有している。電圧電流変換器は第１のカレントミラ
ー４１０に電流を供給している。第１のカレントミラー
４１０は第２のカレントミラー４２０にも接続されてい
る。この第２のカレントミラー４２０はゲート抵抗４２
３を介して電界効果トランジスタ１１０のゲートに接続
されている。
【００１７】カレントミラーとは通常は、一方の半導体
素子を流れる電流が他方の半導体素子を流れる電流に相
応ないし比例する電流となるような２つの半導体素子の
合成接続回路である。１つのカレントミラーに２つのト
ランジスタを使用すれば、これらのトランジスタの２つ
のスイッチング区間は２つの電流路を形成する。
素子を流れる電流が他方の半導体素子を流れる電流に相
応ないし比例する電流となるような２つの半導体素子の
合成接続回路である。１つのカレントミラーに２つのト
ランジスタを使用すれば、これらのトランジスタの２つ
のスイッチング区間は２つの電流路を形成する。
【００１８】第１のカレントミラー４１０においてはト
ランジスタ４４０が第２の電流路として用いられ、トラ
ンジスタ４４５が第１の電流路として用いられる。負荷
１００の２つの端子における電位は２つの抵抗４２１，
４２２を介して取り出される。第１の抵抗４２１は接続
点４４９を介して第１のカレントミラーの第２の電流路
のトランジスタ４４０のコレクタと接続される。第２の
抵抗４２２は、接続点４４８を介して第１のカレントミ
ラーの第１の電流路のトランジスタ４４５のコレクタと
接続される。
ランジスタ４４０が第２の電流路として用いられ、トラ
ンジスタ４４５が第１の電流路として用いられる。負荷
１００の２つの端子における電位は２つの抵抗４２１，
４２２を介して取り出される。第１の抵抗４２１は接続
点４４９を介して第１のカレントミラーの第２の電流路
のトランジスタ４４０のコレクタと接続される。第２の
抵抗４２２は、接続点４４８を介して第１のカレントミ
ラーの第１の電流路のトランジスタ４４５のコレクタと
接続される。
【００１９】トランジスタ４４０のベースとトランジス
タ４４５のベースは、接続点４４６を介して接続されて
いる。
タ４４５のベースは、接続点４４６を介して接続されて
いる。
【００２０】第２のカレントミラー４２０においてはト
ランジスタ４３０が第１の電流路を形成する。トランジ
スタ４３０のコレクタは接続点４３８を介して接続点４
４９に接続されている。トランジスタ４３５は第２の電
流路を形成する。トランジスタ４３０のベースはトラン
ジスタ４３５のベースと接続点４３６に接続される。こ
の接続点４３６は接続点４３８に接続されている。トラ
ンジスタ４３０のコレクタ電流の一部はトランジスタ４
３５に供給される。
ランジスタ４３０が第１の電流路を形成する。トランジ
スタ４３０のコレクタは接続点４３８を介して接続点４
４９に接続されている。トランジスタ４３５は第２の電
流路を形成する。トランジスタ４３０のベースはトラン
ジスタ４３５のベースと接続点４３６に接続される。こ
の接続点４３６は接続点４３８に接続されている。トラ
ンジスタ４３０のコレクタ電流の一部はトランジスタ４
３５に供給される。
【００２１】第２の電流路は電流源４５０を介して基準
電圧Ｖccに接続される。トランジスタ４３５のコレクタ
は接続点４３９を介して電流源４５０とゲート抵抗４２
３に接続され、ひいては電界効果トランジスタ１１０の
ゲートに接続されている。
電圧Ｖccに接続される。トランジスタ４３５のコレクタ
は接続点４３９を介して電流源４５０とゲート抵抗４２
３に接続され、ひいては電界効果トランジスタ１１０の
ゲートに接続されている。
【００２２】この装置は以下のような電圧制御器として
動作する。
動作する。
【００２３】負荷１００における電圧値は抵抗４２１と
４２２を介して電流に変換される。第１のカレントミラ
ー４１０は２つの電流値の差を形成する。この実際値電
流は負荷における降下電圧に対する尺度を示す。
４２２を介して電流に変換される。第１のカレントミラ
ー４１０は２つの電流値の差を形成する。この実際値電
流は負荷における降下電圧に対する尺度を示す。
【００２４】この実際値電流は第２のカレントミラー４
２０の第１の電流路に供給される。この電流はミラー作
用して、電流源４５０から供給される目標値電流と比較
される。この電流源４５０から供給される目標値電流は
目標値として用いられる。この目標値電流と実際値電流
との間の差分電流は電界効果トランジスタのゲートに供
給される。
２０の第１の電流路に供給される。この電流はミラー作
用して、電流源４５０から供給される目標値電流と比較
される。この電流源４５０から供給される目標値電流は
目標値として用いられる。この目標値電流と実際値電流
との間の差分電流は電界効果トランジスタのゲートに供
給される。
【００２５】この目標値電流は次のように選定される。
すなわち立上り過渡振動状態においてカレントミラー４
２０の第２の電流路を電流源４５０から供給される目標
値に相応する電流が流れるように選定される。これらの
２つの電流が等しければ、すなわち負荷１００における
降下電圧が目標電圧に相当すれば、ゲート電流は流れず
スイッチング手段はその位置に留まる。
すなわち立上り過渡振動状態においてカレントミラー４
２０の第２の電流路を電流源４５０から供給される目標
値に相応する電流が流れるように選定される。これらの
２つの電流が等しければ、すなわち負荷１００における
降下電圧が目標電圧に相当すれば、ゲート電流は流れず
スイッチング手段はその位置に留まる。
【００２６】負荷において降下する電圧が高過ぎる場合
には、カレントミラーを経てそれに相応して大きな電流
が流れる。この電流はゲートを放電させスイッチング手
段を遮断せしめる。これによって負荷１００における電
圧降下がなくなる。負荷における降下電圧が過度に小さ
い値の場合も相応に同じである。この場合はカレントミ
ラーを経て過度に小さな電流が流され、ゲートがゲート
電流を介して充電される。それに応じて電界効果トラン
ジスタは導通し、また負荷を通る比較的強い電流の流れ
が可能となる。
には、カレントミラーを経てそれに相応して大きな電流
が流れる。この電流はゲートを放電させスイッチング手
段を遮断せしめる。これによって負荷１００における電
圧降下がなくなる。負荷における降下電圧が過度に小さ
い値の場合も相応に同じである。この場合はカレントミ
ラーを経て過度に小さな電流が流され、ゲートがゲート
電流を介して充電される。それに応じて電界効果トラン
ジスタは導通し、また負荷を通る比較的強い電流の流れ
が可能となる。
【００２７】要約すると負荷１００における被制御電圧
は電圧電流変換器４２１とカレントミラー４１０によっ
てある電流に変換される。カレントミラー４２０は負荷
における降下電圧を目標値電流に制御する。これは次の
ようにして行われる。すなわち第１のカレントミラー４
１０から供給された電流がミラー作用をして、接続点４
３９において目標値電流から減算される。この差分電流
は電界効果トランジスタの制御のために用いられる。す
なわちこの電流はゲート充電状態を変化させ、ひいては
電界効果トランジスタの状態を変化させる。第２の電流
路において設定される電流が電流源から供給される電流
に等しい場合には電圧制御は完了している。
は電圧電流変換器４２１とカレントミラー４１０によっ
てある電流に変換される。カレントミラー４２０は負荷
における降下電圧を目標値電流に制御する。これは次の
ようにして行われる。すなわち第１のカレントミラー４
１０から供給された電流がミラー作用をして、接続点４
３９において目標値電流から減算される。この差分電流
は電界効果トランジスタの制御のために用いられる。す
なわちこの電流はゲート充電状態を変化させ、ひいては
電界効果トランジスタの状態を変化させる。第２の電流
路において設定される電流が電流源から供給される電流
に等しい場合には電圧制御は完了している。
【００２８】ゲート充電状態ひいては電界効果トランジ
スタの状態を制御するために非常に小さな電流しか必要
としない。第２のカレントミラーは実際値電流をその電
流レベルに適合させるために用いられる。
スタの状態を制御するために非常に小さな電流しか必要
としない。第２のカレントミラーは実際値電流をその電
流レベルに適合させるために用いられる。
【００２９】択一的に、実際値電流を直接目標値電流と
比較するようにしてもよい。この場合第２のカレントミ
ラーには差分電流が入力量として供給される。
比較するようにしてもよい。この場合第２のカレントミ
ラーには差分電流が入力量として供給される。
【００３０】電流源４５０から供給される電流は負荷に
おける降下電圧に対応する。電流値の変化によって負荷
における電圧が直接制御される。電流源４５０から供給
される電流と負荷における降下電圧との間の固定的な関
係、有利には比例的な関係がなりたつ。それ故電流源４
５０により負荷における降下電圧に対する可変の目標値
のプリセットが可能となる。
おける降下電圧に対応する。電流値の変化によって負荷
における電圧が直接制御される。電流源４５０から供給
される電流と負荷における降下電圧との間の固定的な関
係、有利には比例的な関係がなりたつ。それ故電流源４
５０により負荷における降下電圧に対する可変の目標値
のプリセットが可能となる。
【００３１】第２のカレントミラーは実質的には比例特
性を有する制御器として動作する。電界効果トランジス
タ１１０のゲート−ソース間ないしゲート−ドレイン間
のキャパシタンスに基づいて付加的に電流制御の積分特
性が得られる。
性を有する制御器として動作する。電界効果トランジス
タ１１０のゲート−ソース間ないしゲート−ドレイン間
のキャパシタンスに基づいて付加的に電流制御の積分特
性が得られる。
【００３２】制御器のダイナミック特性は実質的に電流
源と電界効果トランジスタ１１０のキャパシタンスによ
って決定される。それ故このダイナミック特性の制御は
非常に簡単である。演算増幅器は用いられないため、安
定性に関する問題は生じない。つまり制御器が振動状態
に傾くことはない。
源と電界効果トランジスタ１１０のキャパシタンスによ
って決定される。それ故このダイナミック特性の制御は
非常に簡単である。演算増幅器は用いられないため、安
定性に関する問題は生じない。つまり制御器が振動状態
に傾くことはない。
【００３３】カレントミラーの使用により演算増幅器を
用いた場合よりも回路コストが著しく低減される。さら
に制御パラメータを設定調整する必要がないので制御器
に対するコストも低減される。
用いた場合よりも回路コストが著しく低減される。さら
に制御パラメータを設定調整する必要がないので制御器
に対するコストも低減される。
【００３４】図面に示された回路、特にカレントミラー
４１０及び４２０は、簡単に集積化できる。全ての測定
電圧は直接電流に変換される。これは次のような利点と
なる。すなわち集積回路の入力側に高電圧が印加される
ことはない。電圧電流変換器によって大幅な同相成分の
抑圧が可能となる。
４１０及び４２０は、簡単に集積化できる。全ての測定
電圧は直接電流に変換される。これは次のような利点と
なる。すなわち集積回路の入力側に高電圧が印加される
ことはない。電圧電流変換器によって大幅な同相成分の
抑圧が可能となる。
【００３５】評価回路は電磁弁１００を流れる電流に基
づいて、電流の供給された電磁弁の可動子が終端位置に
達する時点を検出する。電流の時間経過は、電圧が一定
の場合にその経過に屈曲点が存在するかないしは電流の
微分商に著しい変化があるかどうかに基づいて評価され
る。電流の評価の間ないしはスイッチング時点の検出の
間は電磁弁における電圧が前述した装置を用いて一定の
値に制御される。
づいて、電流の供給された電磁弁の可動子が終端位置に
達する時点を検出する。電流の時間経過は、電圧が一定
の場合にその経過に屈曲点が存在するかないしは電流の
微分商に著しい変化があるかどうかに基づいて評価され
る。電流の評価の間ないしはスイッチング時点の検出の
間は電磁弁における電圧が前述した装置を用いて一定の
値に制御される。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、集積化の容易な非常に
僅かな構成素子で電圧制御器が構成されるため所要の回
路コストは僅かである。さらにダイナミック特性の制御
が非常に簡単であり、演算増幅器は用いられていないた
め安定性に関する問題は生じない。
僅かな構成素子で電圧制御器が構成されるため所要の回
路コストは僅かである。さらにダイナミック特性の制御
が非常に簡単であり、演算増幅器は用いられていないた
め安定性に関する問題は生じない。
【図１】本発明による実施例のブロック回路図である。
【図２】本発明による実施例のブロック回路図である。
１００ 負荷 １１０ スイッチング手段 １４０ 評価回路 １４５ センサ ４１０ 第１のカレントミラー ４２０ 第２のカレントミラー ４２１ 電圧電流変換器 ４２２ 電圧電流変換器 ４２３ ゲート抵抗 ４５０ 電流源 Ｖｃｃ 基準電圧
フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス コッホ ドイツ連邦共和国 ビーティッヒハイム− ビッシンゲン フリードリッヒ−ジルヒャ ーシュトラーセ 12
Claims (6)
- 【請求項１】 アースと供給電圧源との間に負荷及び調
整素子が直列に接続されている、負荷における降下電圧
の制御装置において、 負荷に印加される電圧に対する尺度を表す実際値電流を
生成する第１の手段と、 目標値電流をプリセットする
ための第２の手段と、 実際値電流と目標値電流の比較結果に依存して調整素子
に対する制御量を設定する制御手段が設けられているこ
とを特徴とする、負荷における降下電圧制御装置。 - 【請求項２】 前記第１の手段は少なくとも１つのカレ
ントミラーを有しており、該カレントミラーは負荷にお
ける降下電圧に相応する電流を供給する、請求項１記載
の負荷における降下電圧制御装置。 - 【請求項３】 前記制御手段は少なくとも１つのカレン
トミラーを有している、請求項１又は２記載の負荷にお
ける降下電圧制御装置。 - 【請求項４】 前記調整素子は実際値電流と目標値電流
の差分だけ制御される、請求項１〜３いずれか１項に記
載の負荷における降下電圧制御装置。 - 【請求項５】 前記調整素子として１つの電界効果トラ
ンジスタが用いられている、請求項１〜４いずれか１項
に記載の負荷における降下電圧制御装置。 - 【請求項６】 前記負荷は、内燃機関において噴射され
る燃料量設定のための電磁弁であり、さらに噴射開始時
点及び／又は噴射終了時点を特徴付ける特性量検出のた
めの装置が用いられている、請求項１〜５いずれか１項
に記載の負荷における降下電圧制御装置。
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