JPS63143616A - 誘導負荷電流調整回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 れた、誘導負荷の電流を調整するための回路に関する。

本発明はまた、内燃機関用点火コイルの電子制御におい
て個別適用を行う回路にも関する。

誘導負荷電流の調整は、たとえば電動機の動力のような
多くの技術領域において、特に内燃機関による車両の推
進力の分野、点火コイルまたは燃料噴射装置のソレノイ
ド弁の給電の制御において生じる。

このとき、車両のバッテリのような搭載電源を急速に消
耗させてしまう、たとえば過渡の加熱または高過ぎる電
気エネルギ消費をさけるために、連続給電の間、誘導コ
イル内で消費される電力を制限するという問題が生じる
。

従来、誘導負荷における電流を制限するために、添付図
面の第１図に示したように、誘導負荷１がトランジスタ
のような電子制御装置２と、測定紙抗３と、電源４とに
よって直列に接続された回路が使用されている。差動増
幅器５の一方の入力は基準電圧源６から供給を受け、そ
の増幅器の他方の入力は測定抵抗３の端子間にて取られ
振幅が誘導負荷１を流れる電流の値を表している電圧に
よって供給される。差動増幅器５の出力はトランジスタ
２のベースに供給して、負荷とトランジスタのエミッタ
・コレクタ回路とを流れる電流が選ばれた基準電圧に相
当する値に調節されるようにそのトランジスタ２を制御
する。誘導負荷の電流はＮＰＮ型トランジスタのベース
をアースに接続するスイッチ８を閉成することによって
しゃ断することができる。

このように、この回路は負荷電流を選ばれたれた値に追
従させる帰還ループを有している。このループの安定性
を確保するため、通常は、差動増幅器の出力と測定信号
の供給を受けている方のこの増幅器の入力との間に設置
される修正副回路７が設けられている。この修正副回路
は伝統的に、制御ループ技術にて周知の各種構成から選
ばれた抵抗およびコンデンサの配列によって構成されて
いる。これが、特に、内燃機関の点火制御用の回路の場
合であるような適用においては、これら抵抗およびコン
デンサは集積回路に手ごろなコストで組み込むことがで
きる値に比べてあまりにも大きな値を有しているという
欠点がある。

したがって、本発明の目的は、たとえば光化学エツチン
グおよび不純物の拡散なる現行の集積回路製造技術を使
用して容易に集積化できるような、誘導負荷を流れる電
流の調整回路を提供するにある。

本発明の別な目的は、このような集積化可能回路であっ
て、特に、内燃機関の点火制御のために電子装置のコイ
ルを流れる電流を制御しようとする回路を提供するにあ
る。

本発明のこれらの目的は、誘導負荷に直列に位置された
電子制御装置と、基準電流値を表す第１の信号および負
荷および電子制御装置を流れる電流の瞬時値を表す第２
の信号を受け出力を電子制御装置の制御電極に接続した
比較器とを備え、電電源によって給電された誘導負荷を
流れる電流を調整するための集積化可能回路において、
負荷および電子制御装置に共通な端子とこの電子制御装
置の制御電極との間に帰還ループを備えて、比較器によ
って確立される電子制御装置の飽和導通の代りに、前記
共通な端子における電圧が所定のしきい値に達した時は
電子制御装置を比例導通に制御でき、共通な端子におけ
る電圧が所定のしきい値より小さい時には負荷電流の値
を公称値を中心として振動させるよう制御できることを
特徴とする誘導負荷電流調整回路によって得られる。

以下、添付図面に例示した本発明の好適な実施例につい
て詳述する。

本発明による回路の詳細な説明を与える前に、本発明の
特定の、しかし限定はしない適用のいくつかの特徴、す
なわち内燃機関の電子点火装置のコイル中の電流の調整
を思い出すことにする。この適用において、所定の電磁
エネルギによってコイルを充電し、次いでコイル供給回
路を開路することにより突然に釈放して、相互インダク
タンスによってコイルに結合された二次回路一部を成し
ている点火プラグに点火火花の放射を生ぜしめるに十分
な期間、コイルに電流を流さなければならない。この火
花の放射は成るエンジン作動パラメータ（回転速度、吸
気圧力など）の関数として計算された特定の点火進み時
間においてトリガされる。

もちろん、点火コイルは、この時点では、この時より前
であって最新の火花放射の後に、コイルを介して通った
電流によって十分に充電されていることが必要である。

電源回路を閉じた時、この電流はまず所定値まで上昇し
、次いで、コイルに蓄えられたエネルギが点火火花をト
リガできるほどに十分に適当なエネルギとなる瞬間から
開始してコイルが過剰かつ無用の加熱を受けることがな
いようにするため、コイルの放電の時まで安定されてい
なければならない。本発明は、内燃機関の点火の制御へ
の適用において、点火の瞬間の前に１調整時間」として
知られる期間内の電流の安定化に適用される。

ここで、第２図を参照すると、参照符号１．２、＝７− ３．４および８は、この説明の序文のところで、電子制
御装置がＮＰＮ型　トランジスタ２の形を取っている回
路について述べた第１図の回路のものと同一の本発明に
よる回路の対応ユニットまたは構成要素に相当している
。

この図において、この装置の制御電極、この場合はトラ
ンジスタ２のベース、はヒステリシス比較器９の出力に
よって制御され、その切換特性は第３図に示しである。

比較器の正入力は値Ｕｏの基準電圧源６に接続され、負
入力は測定抵抗３の両端から取った電圧が供給される。

本発明によれば、別の帰還ループ１０がトランジスタ２
の修正電圧をこのトランジスタ２のベースに作用させて
、その電圧が所定しきい値を越えた時そのトランジスタ
を再び導通させるようにしている。

ここで、本発明による調整回路の機能を説明するために
、第３図および第４図を参照する。

スイッチ８が開成されている時、比較器はトランジスタ
２のベースに「高」信号（第３図）を送り、トランジス
タ２をその導通状態に切換える。このとき負荷１、トラ
ンジスタ２および測定抵抗３における電流■は上昇開始
する。（第４図ＡのグラフＩ＝ｆ（ｔ）の区間ａ）。次
いで、測定抵抗の端子間の電圧降下は、比較器９の「低
」切換えしきい値−Ｈ／２（第３図）の通過に相当する
値Ｕｏ＋Ｈ／２を越えるまで、増加する。事実、切換え
の瞬間、比較器９の正入力と負入力との間の電位差はＶ
＋−Ｖ　　＝Ｕ蕾を貰ｏ＋Ｈ／２）−−Ｈ／２状態への
切換えはトランジスタ２をしゃ断する。

これは即、トランジスタ２のコレクタにおける点Ｓを過
剰電圧にする結果となる。このとき、本発明によれば、
この過剰電圧は、この過剰電圧に感応する装置１１を含
む帰還ループ１０によってトランジスタ２の比例導通を
確立させるのである。本発明の第１の実施例において、
この装置１１は逆接続ツェナーダイオード１２と抵抗１
３とを直列にしたものによって構成される。Ｓにおける
過電圧がダイオードの降伏電圧を越えると、トランジス
タ２のベースに電圧が伝達されてそのトランジスタ２を
再び導通させる。

第２の実施例においては、装置１１はＳにおける電圧が
所定のしきい値に達した時トランジスタ２を切換えさせ
る電流を伝える抵抗によって構成される。

トランジスタ２の導通はＳにおける電圧および誘導負荷
１における電流Ｉ（第４図Ａのグラフ　Ｉ−ｆ（ｔ）の
区間ｂ）を減少させる。■が測定抵抗３の電圧降下Ｕｏ
−Ｈ／２に相当する値ＩＮ十より低くなると、ヒステリ
シス比較器９の切換えが再びあり、その出力は「高」状
態に戻ってトランジスタ２を飽和させ、このようにして
誘導負荷ｌの中の電流を上昇させる。

したがって、安定動作中、負荷１およびトランジスタ２
の電流は値ＩＮ十とＩＮ−との間で振動する一方、Ｓに
おける電圧ｖｓは電源４によって与えられた電圧Ｅに近
い制御された過電圧とゼロに非常に近い値との間で振動
する（第４図Ｂ）。しきい値−Ｈ／２および＋Ｈ／２が
非常に接近していて負荷電流の準安定を生ぜしめるヒス
テリシス比較器９を選択することもできる。

もちろん、この結果を達成できる帰還ループ１０の安定
性を保証することが必要である。本発明の特に有利な特
徴によれば、その目的のために使用した修正回路網（図
示しない）のコンデンサおよび抵抗は第１図に示した従
来技術の回路に必要な対応する構成要素のそれらよりも
きわめて低い値を有することになる。事実、ループ１０
の臨界周波数は第１図のループのそれよりもきわめて高
いのである。たとえば、内燃機関の点火コイルの電流調
整への本発明に適用においては、２　ＭＨｚ程度の臨イ 光周波数が示され、これは第１図に示した夕〜プの回路
のループに関する約３０ＫＨｚの臨界周波数と比較され
るところである。したがって、ループ１０と関連された
修正回路網の時定数およびこの回路網にて使用した抵抗
素子および容量素子の値および寸法は非常に小さい。こ
のため、これらは本発明による回路の一体製造の中に容
易に含ませることができ、これが本発明の主目的である
。成る適用においては、修正回路網を使用しなくするこ
とさえもできる。これは、たとえば、区間ｂ（第４図）
の過電圧が正確に制御されなくともよい場合である。こ
のとき、ループ１０の利得は小さくすることができ、修
正回路網は必要ないのである。

その限界内においては、誘導負荷内に非振動電流を得る
ことができる。たとえば、内燃機関の点火コイル中の電
流制御の場合、区間ｂ（第４図）の持続時間を電流によ
って必要とされる調整時間よりも長くするよう構成する
ことができる。これは、トランジスタ２の再導通しきい
値Ｖが値Ｅ−Ｒｃ・Ｉに十分に近くなるようにしたルー
プ１０によって得ることができ、ここでＲｅは誘導負荷
ｌの抵抗、Ｅは電源電圧である。このことは、区間すを
無限持続時間にすることに等しいのである。

第５図に示した、本発明の別な実施例によれば、ヒステ
リシス比較器９は出力を機関Ｔｏの単安定フリップフロ
ップ１４に接続した普通の比較器９′によって置換され
、そのフリップフロップ１４の出力Ｑはトランジスタ２
のベースに接続されている。

このため、トランジスタは期間Ｔｏの間、電流が公称電
流を越えるたびに比例作用電圧制限器として機能する。

その期間の終わりにおいて、トランジスタ２は再び飽和
され、一方、電流Ｉは公称電流以下に再び低下する。

本発明による回路のどのような実施例が選択されようと
も、誘導負荷１の電流は、たとえば信号Ｔの制御下で、
回路のアースとＮＰＮ　）ランジスタ２のベースとの間
に接続されたスイッチ８を閉成することによってこの負
荷の両端子に過電圧を生せしめるためにいつでも中断さ
せることができる。

もちろん、この回路の帰還ループ１０の入力インピーダ
ンスは防害しないように、また損傷を受けることなく過
電圧に耐えるように適当に選択されることが必要である
。

このように、本発明による回路の自動車電子機器への適
用において、所定期間、誘導負荷１の両端に過電圧を生
ぜしめることができるのである。

これが、内燃機関の一部を成す点火プラグを含めた二次
回路に相互インダクタンスによって結合される時、スイ
ッチ８の開成がその点火プラグに点火火花を発生させる
のである。

本発明による回路はまた、安定性を得ることができ、そ
の上、内燃機関の燃料噴射装置のソレノイド弁に通常見
られるような電磁石の巻線における電流の急速しゃ断を
得ることができる。

もちろん、本発明の上述の適用はそれに限定するもので
はない。逆に、本発明は、たとえば電動機の巻線の制御
の場合のように、誘導負荷を流れる電流を調整すること
が必要なところであればどこでも適用可能である。本発
明はまた、急速消磁が短い応答時間を得るための条件で
あるとした電磁石の機能の実施のように、誘導負荷の調
整された電流を突然にしゃ断できなければならないすべ
ての応用にも適用する。

明らかなように、本発明は、電子制御装置がバイポーラ
技術によって作られたトランジスタの形を取っている電
流調整回路に限定されない。たとえば、ＭＯＳまたはＣ
−ＭＯ８技術の使用が本発明による回路の集積化には特
に適しているのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による誘導負荷電流調整回路を示す図
、第２図は本発明による調整回路を示す図、第３図は第
２図の回路の一部であるヒステリシス比較器の切換特性
を示すグラフ、第４図ＡおよびＢは本発明による回路の
誘導負荷電流の変化および点Ｓにおける電圧の変化をそ
れぞれ示すグラフ、第５図は本発明による回路の第２の
実施例を示す図である。 １・・誘導負荷、２・・トランジスタ、３・・抵抗、４
・・電源、５・・差動増幅器、６・・基準電圧源、８・
・スイッチ、９・・ヒステリシス比較器、９′　・・比
較器、１０・・帰還ループ、１２・・ツェナーダイオー
ド、１３・・抵抗、１４・・単安定フリップフロップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　誘導負荷に直列に位置された電子制御装置と、基準
   電流値を表す第１の信号および負荷および電子制御装置
   を流れる電流の瞬時値を表す第２の信号を受け出力を電
   子制御装置の制御電極に接続した比較器とを備え、電圧
   源によって給電された誘導負荷を流れる電流を調整する
   ための集積化可能回路において、負荷および電子制御装
   置に共通な端子とこの電子制御装置の制御電極との間に
   帰還ループ（１０）を備えて、比較器によって確立され
   る電子制御装置の飽和導通の代りに、前記共通な端子に
   おける電圧が所定のしきい値に達した時は電子制御装置
   を比例導通に制御でき、共通な端子における電圧が所定
   のしきい値より小さい時には負荷電流の値を公称値を中
   心として振動させるよう制御できることを特徴とする誘
   導負荷電流調整回路。 ２　帰還ループは抵抗を包含していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の回路。 ３　帰還ループは抵抗と直列に逆方向に接続されたツェ
   ナーダイオードを包含していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の回路。 ４　帰還ループはまたループ安定修正回路網を包含して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれか１項に記載の回路。 ５　比較器はヒステリシス形の切換特性を有し、そのし
   きい値−Ｈ／２および＋Ｈ／２は、負荷に確立しようと
   する公称電流よりもそれぞれわずかに上およびわずかに
   下とする２つの値（ＩＮ＋、ＩＮ−）の間で負荷電流を
   振動させるようにする電子制御装置のしゃ断状態または
   飽和導通状態への切換えを定めていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記
   載の回路。 ６　比較器の出力を単安定フリップフロップに与え、そ
   の出力の一方を電子制御装置の制御電極に与えて、負荷
   電流が公称電流の値を越えるたびに比例作用の電圧制限
   器として作用し、フリップフロップの周期に等しい期間
   Ｔｏの間は電流をその公称値に戻すように作用すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れか１項に記載の回路。 ７　回路は集積回路の形を取っていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記
   載の回路。 ８　電子制御装置の制御電極を選択的にしゃ断電圧に接
   続するスイッチを備えていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載の回路
   。 ９　内燃機関の点火火花の発生に適用し、しゃ断電圧が
   誘導負荷に相互誘導によって結合された二次回路に火花
   の形成を生ぜしめることを特徴とする特許請求の範囲第
   ８項記載の回路。 １０　電磁石の巻線における電流のしゃ断に適用した特
   許請求の範囲第８項記載の回路。 １１　巻線は内燃機関の燃料噴射制御用ソレノイド弁の
   一部である特許請求の範囲第１０項記載の回路。