JPH10281330A - ソレノイド駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソレノイド駆動回路に関し、ソレノイドの電
流を一定に保つためにパワートランジスタのコレクタと
エミッタ間の電圧を常に調整しているために電力ロスが
大きく、その発熱を抑えるために放熱器が必要で、コス
トダウンを阻害するという課題と発熱が大きいために周
辺回路部品の信頼性を損ねるという課題を解決し、駆動
手段の発熱を抑えることで放熱器を不要とし、かつ周辺
回路部品の信頼性を損ねずに安価なソレノイド駆動回路
を提供する事を目的とする。 【解決手段】 駆動手段３と電流設定手段１と電流検出
手段５と電圧比較手段２とタイマー手段６からなり、前
記電圧比較手段２の出力の一方を駆動手段３に入力し、
他方を電圧比較手段２の出力電圧が立ち下がった時点か
ら所定の時間だけ駆動手段３をオフさせるタイマー手段
６に入力する構成とすることにより、駆動手段３のスイ
ッチング動作を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧アクチュエー
タ等に使われる比例ソレノイドを駆動するソレノイド駆
動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ソレノイド駆動回路は一般的に図
８で示すようなものが知られており、ソレノイド４に一
定電流を供給して駆動させるパワートランジスタ１８
と、ソレノイド４に供給した一定電流をその電流値に比
例した電圧値に変換する電流検出抵抗１９と、一定電流
を設定する駆動信号２０と、駆動信号２０と電流検出抵
抗１９の出力電圧を反転増幅する反転増幅器１７から構
成されているものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成のソレノイド駆動回路は、ソレノイド４の電流を
一定に保つために駆動手段であるパワートランジスタ１
８のコレクタとエミッタ間の電圧を常に調整しているた
めに電力ロスが大きく、さらに発熱を抑えるために大容
量の放熱器が必要となり、コストダウンを阻害するとい
う課題と発熱が大きいために周辺回路部品の信頼性を損
ねるという課題を有していた。

【０００４】本発明はこのような従来の課題を解決し、
駆動手段の発熱を抑えることで放熱器を不要とし、かつ
周辺回路部品の信頼性を損ねずに安価なソレノイド駆動
回路を提供する事を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明によるソレノイド駆動回路は、ソレノイドにパ
ルス電流を供給して駆動させる駆動手段と、前記パルス
電流の電流値を設定する電流設定手段と、前記パルス電
流をそのパルス電流値に比例した電圧値に変換する電流
検出手段と、前記電流設定手段と前記電流検出手段の出
力電圧を比較する電圧比較手段と、タイマー機能を有す
るタイマー手段からなり、前記電圧比較手段の出力の一
方を駆動手段に入力し、他方を電圧比較手段の出力電圧
が立ち下がった時点から所定の時間だけ駆動手段をオフ
させるタイマー手段に入力する構成を有するものであ
る。

【０００６】この本発明によれば、駆動手段はスイッチ
ィング動作となり、飽和状態で駆動素子を使用するの
で、駆動手段の発熱を抑え、放熱器が不要となり、周辺
回路部品の信頼性を損ねることが無く、かつ安価なソレ
ノイド駆動回路が得られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ソレノイドにパルス電流を供給して駆動させる駆動
手段と、前記パルス電流の電流値を設定する電流設定手
段と、前記パルス電流をそのパルス電流値に比例した電
圧値に変換する電流検出手段と、前記電流設定手段と前
記電流検出手段の出力電圧を比較する電圧比較手段と、
タイマー機能を有するタイマー手段からなり、前記電圧
比較手段の出力の一方を駆動手段に入力し、他方を電圧
比較手段の出力電圧が立ち下がった時点から所定の時間
だけ駆動手段をオフさせるタイマー手段に入力する構成
を有しているので、駆動手段はスイッチィング動作とな
り、飽和状態で使用することができるという作用を有す
る。

【０００８】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、電圧比較手段の出力の一方を駆
動手段に入力し、他方を電圧比較手段の出力電圧が立ち
上がった時点から所定の時間だけ駆動手段をオンさせる
タイマー手段に入力する構成を有しているので、電流設
定手段の出力電圧が非常に小さい値の時でも電圧比較手
段を安定的に動作させることができるという作用を有す
る。

【０００９】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、駆動手段を外部より直接オフさ
せる駆動停止手段を設けた構成を有しているので、ソレ
ノイド負荷の代わりに抵抗負荷を接続してもスイッチィ
ング動作をさせずに使用できるという作用を有する。

【００１０】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図７を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態にお
けるソレノイド駆動回路を示す回路ブロック図であり、
図２は同実施の形態におけるソレノイド駆動回路の回路
図である。図３は同実施の形態におけるソレノイド駆動
回路の動作タイムチャートであり、図４は同実施の形態
におけるソレノイド駆動回路の電流設定電圧とソレノイ
ド電流特性図である。

【００１１】図１，図２，図３，図４において、１は電
流設定手段、２は電圧比較手段、３は駆動手段、４はソ
レノイド、５は電流検出手段、６は駆動手段オフ用のタ
イマー手段である。７はダイオード、８は１チップマイ
クロコンピュータ、９はＤ／Ａ部、１０はフィルタ回
路、１１はコンパレータ、１２はＭＯＳ ＦＥＴ、１３
はモノステーブル・マルチバイブレータＩＣ、１４は電
流検出抵抗である。

【００１２】またＶａはコンパレータ１１のプラス側入
力端子電圧で電流設定電圧、Ｖｂはコンパレータ１１の
マイナス側入力端子電圧で電流検出電圧、Ｖｃはコンパ
レータ１１の出力側端子電圧、Ｖｄはモノステーブル・
マルチバイブレータＩＣ１３の正パルス出力、ｉ１は逆
起電流、ｉ２はソレノイド電流、ｉ３は出力電流であ
る。

【００１３】以下に、図１，図２，図３，図４を用いて
同実施の形態における動作を説明する。

【００１４】図２において、電流設定手段１より駆動信
号３０が印加されていない時はＭＯＳ ＦＥＴ１２はオ
フの状態であり、電流設定手段１より駆動信号３０が印
加されると、電圧比較手段２で入力電圧の比較を行い、
プラス側入力端子の電圧がマイナス側入力端子の電圧よ
り高い場合はＭＯＳ ＦＥＴ１２はオンの状態となり、
出力電流ｉ３は、次の数（１）に従って時間ｔと共に増
加する。

【００１５】

【数１】

【００１６】ただし上式のＥ１は電源電圧、Ｌ，ｒはソ
レノイドのインダクタンス及び抵抗値、Ｒは電流検出抵
抗１４の抵抗値である。

【００１７】また電流検出抵抗１４の電圧は電圧比較手
段２のマイナス側入力端子に入力され、マイナス側入力
端子の電圧がプラス側入力端子の電圧より高くなった場
合はＭＯＳ ＦＥＴ１２はオフし、出力電流ｉ３は流れ
ない。このときタイマー手段６は電圧比較手段２の出力
電圧の立ち下がりを検出して、所定の時間だけ正の出力
は高レベルにし、負の出力は低レベルにする。

【００１８】図２は正の出力を利用した場合で、正の出
力はコンパレータ１１のマイナス端子に印加され、ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ１２は所定の時間オフし続ける。所定の時間
を過ぎると電圧比較手段２で入力電圧の比較を行い同様
の動作を繰り返す。

【００１９】ＭＯＳ ＦＥＴ１２がオフしている間、ダ
イオード７を流れる逆起電流ｉ１は図３のような電流値
となり、ソレノイド電流ｉ２は逆起電流ｉ１と出力電流
ｉ３の和となり図３のような電流値となる。同実施形態
における電流設定電圧Ｖａとソレノイド電流ｉ２の関係
を図４に示す。

【００２０】以上のように同実施の形態によれば、駆動
手段はスイッチング動作となり、飽和状態で駆動素子を
使用するので、駆動手段の発熱を抑え、放熱器が不要で
安価となり、かつ周辺回路部品の信頼性を損ねることが
無いという有利な効果が得られる。

【００２１】なお、本実施の形態ではタイマー手段６の
正の出力を利用したが、負の出力を利用した場合でもそ
の出力をコンパレータ１１の出力に接続すれば同様の効
果が得られる。

【００２２】また、本実施の形態ではタイマー手段６に
モノステーブル・マルチバイブレータＩＣ１３を利用し
たが、それ以外の抵抗、コンデンサ等の組み合わせによ
りタイマー手段を構成しても同様の効果が得られるもの
である。

【００２３】（実施の形態２）図５は本発明の第２の実
施の形態におけるソレノイド駆動回路を示す回路ブロッ
ク図であり、図６は同実施形態におけるソレノイド駆動
回路の電流設定電圧とソレノイド電流特性図である。図
５，図６において、図１，図２，図３，図４と重複する
符号の説明は省くが、１５は駆動手段オン用のタイマー
手段である。

【００２４】以下に、図５，図６を用いて同実施の形態
における動作を説明する。図５において、電流設定手段
１より駆動信号３０が印加されていない時はＭＯＳ Ｆ
ＥＴ１２はオフである。電流設定手段１より駆動信号３
０が印加されると、電圧比較手段２で入力電圧の比較を
行い、プラス側入力端子の電圧がマイナス側入力端子の
電圧より高い場合はＭＯＳ ＦＥＴ１２はオンの状態と
なり、出力電流ｉ３は、前記の数（１）に従って時間ｔ
と共に増加する。このときタイマー手段１５は電圧比較
手段２の出力電圧の立ち上がりを検出し、駆動手段３を
所定の時間だけオンの状態にする。所定の時間を過ぎる
と電圧比較手段２で入力電圧の比較を行い同様の動作を
繰り返す。

【００２５】駆動手段３がオンの状態になると、電流検
出手段５の出力電圧は電圧比較手段２のマイナス側入力
端子に入力され、マイナス側入力端子の電圧がプラス側
入力端子の電圧より高くなった場合は駆動手段３をオフ
の状態にし、出力電流ｉ３は流れない。このときタイマ
ー手段６は電圧比較手段２の出力電圧の立ち下がりを検
出し、駆動手段３は所定の時間だけオフの状態を保つ。
所定の時間を過ぎると電圧比較手段２で入力電圧の比較
を行い同様の動作を繰り返す。同実施形態における電流
設定電圧Ｖａとソレノイド電流ｉ２の関係を図６に示
す。

【００２６】以上のように同実施の形態２によれば、駆
動手段を所定の時間オンするタイマー手段を有するの
で、パルス電流値を設定する電流設定手段の出力電圧が
非常に小さい値の時でも駆動手段を所定の時間だけオン
の状態にし、それ以上出力電流を下げない制御ができる
ので、電圧比較手段を安定的に動作させることができる
という有利な効果が得られる。

【００２７】（実施の形態３）図７は本発明の第３の実
施の形態におけるソレノイド駆動回路を示す回路ブロッ
ク図である。図７において、図１，図２，図５と重複す
る符号の説明は省くが、１６は駆動停止手段、１７は抵
抗負荷である。

【００２８】以下に、図７を用いて同実施の形態におけ
る動作を説明する。図７に示す回路の動作は上記本発明
の実施の形態１におけるソレノイド駆動回路と同様であ
るが、駆動手段３を外部より直接オフさせる駆動停止手
段１６を設けた構成を有する点が異なる。

【００２９】同実施の形態はソレノイドの代わりに抵抗
負荷１７を駆動させる実施の形態であり、図１，図２，
図５に示すソレノイド負荷の代わりに抵抗負荷１７を接
続したものである。

【００３０】図７において、駆動手段３がオフの状態の
時にはダイオード７には逆電流ｉ１は流れず、抵抗負荷
１７を流れる電流はパルス電流となる。

【００３１】電流設定手段１を最大値に設定し、かつ駆
動停止手段１６によって駆動手段３をオンの状態にさせ
ると、抵抗負荷１７にはパルス電流ではなく、直流電流
が流れる。また抵抗負荷１７をオフの状態にさせたい場
合は、外部の駆動停止手段１６によって駆動手段３をオ
フの状態にすると、抵抗負荷１７には電流が流れない。

【００３２】以上のように同実施の形態３によれば、駆
動手段３を外部より直接オフさせる駆動停止手段１６を
設けた構成を有しているので、ソレノイド負荷の代わり
に抵抗負荷を接続してもスイッチィング動作をさせずに
使用できるという有利な効果が得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によるソレノイド駆
動回路は、駆動手段がスイッチィング動作となり、飽和
状態で駆動素子を使用するので、駆動手段の発熱を抑
え、放熱器が不要で安価となり、かつ周辺回路部品の信
頼性を損ねることが無いという有利な効果が得られる。

【００３４】さらに、駆動手段を所定の時間オンするタ
イマー手段を有するので、パルス電流値を設定する電流
設定手段の出力電圧が非常に小さい値の時でも駆動手段
を所定の時間だけオンの状態にし、それ以上ソレノイド
電流を下げない制御ができるので、電圧比較手段を安定
的に動作させることができるという有利な効果が得られ
る。

【００３５】また、駆動手段を外部より直接オフさせる
駆動停止手段で構成されているので、ソレノイドの代わ
りに抵抗負荷を接続してもスイッチィング動作をさせず
に使用できるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるソレノイド
駆動回路を示す回路ブロック図

【図２】同実施の形態におけるソレノイド駆動回路の回
路図

【図３】同実施の形態におけるソレノイド駆動回路の動
作タイムチャート

【図４】同実施の形態におけるソレノイド駆動回路の電
流設定電圧とソレノイド電流特性図

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるソレノイド
駆動回路を示す回路ブロック図

【図６】同実施形態におけるソレノイド駆動回路の電流
設定電圧とソレノイド電流特性図

【図７】図７は本発明の第３の実施の形態におけるソレ
ノイド駆動回路を示す回路ブロック図

【図８】従来のソレノイド駆動回路の回路図

【符号の説明】

１ 電流設定手段 ２ 電圧比較手段 ３ 駆動手段 ４ ソレノイド ５ 電流検出手段 ６ タイマー手段 ７ ダイオード ８ １チップマイクロコンピュータ １１ コンパレータ １２ ＭＯＳ ＦＥＴ １３ モノステーブル・マルチバイブレータＩＣ １４ 電流検出抵抗 １５ タイマー手段 １６ 駆動停止手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドにパルス電流を供給して駆動
   させる駆動手段と、前記パルス電流の電流値を設定する
   電流設定手段と、前記パルス電流をそのパルス電流値に
   比例した電圧値に変換する電流検出手段と、前記電流設
   定手段と前記電流検出手段の出力電圧を比較する電圧比
   較手段と、タイマー機能を有するタイマー手段からな
   り、前記電圧比較手段の出力の一方を駆動手段に入力
   し、他方を電圧比較手段の出力電圧が立ち下がった時点
   から所定の時間だけ駆動手段をオフさせるタイマー手段
   に入力する構成を有するソレノイド駆動回路。
2. 【請求項２】 電圧比較手段の出力の一方を駆動手段に
   入力し、他方を電圧比較手段の出力電圧が立ち上がった
   時点から所定の時間だけ駆動手段をオンさせるタイマー
   手段に入力する構成を有する請求項１記載のソレノイド
   駆動回路。
3. 【請求項３】 駆動手段を外部より直接オフさせる駆動
   停止手段を設けた構成を有する請求項１記載のソレノイ
   ド駆動回路。