(57)【要約】【課題】速やかな消磁を実現するだけでなく、コストを低減することが可能な電気回路を提供することである。【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の電気回路Ｃは、一端が電源Ｂａｔ側へ接続するとともに他端が接地側に接続するコイル１と、コイル１の電源Ｂａｔ側或いは接地側に設けられてコイル１への電力の供給と遮断を選択するスイッチ３と、コイル１に並列されて電源Ｂａｔ側へ向かう方向を順方向とする２個以上のダイオード５とを備え、ダイオード５の設置数によって消磁に要する時間を設定する。【選択図】図１
2015065377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が電源側へ接続するとともに他端が接地側に接続するコイルと、
上記コイルの一端側或いは他端側に設けられて上記コイルへの電力の供給と遮断を選択するスイッチと、
上記コイルに並列されて上記電源側へ向かう方向を順方向とする２個以上のダイオードとを備え、
上記ダイオードの設置数によって消磁に要する時間を設定することを特徴とする電気回路。
【請求項２】
少なくとも上記各ダイオードを搭載する基板を備え、
上記基板は、上記ダイオードの両端子のそれぞれに接続可能な一対のパッドと、上記パッドと電気的に接続され、上記パッドよりもパッド間距離が短く、かつ、パッド面積が小さい一対の短絡用パッドとを有することを特徴とする請求項１に記載の電気回路。
【請求項３】
上記一対の短絡用パッドは、上記対をなすパッドとパッドの間の範囲外であって上記範囲の側方に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電気回路。
【請求項４】
上記一対の短絡用パッドは、上記対をなすパッドとパッドの間の範囲に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電気回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルへ電力を供給する電気回路の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルへ電力を供給する電気回路は、たとえば、ソレノイドアクチュエータや電磁スイッチ、電磁石等におけるコイルへの電力供給に使用されている。このような電気回路は、種々の機器に適用されるコイルへ電力供給を行うものであるが、電源とコイルとの間に介装されるスイッチでコイルへの通電を単純に断つだけではコイルに過大なサージ電圧が生じてスイッチに過負荷がかかる虞があるので、図７に示すように、接地側から電源側へ向かう方向を順方向とするとともにコイルに並列される還流ダイオードとも称されるダイオードを設けて、サージの発生を阻止している（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３３６８０号公報（背景技術欄）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような一般的な電力供給回路では、通電を停止してもコイルに流れる電流は自己誘導によってある程度時間をかけて漸減し、すぐに解消されないので、コイルへの通電を断っても、ある程度の時間、コイルは励磁状態に維持される。そのため、ソレノイドアクチュエータや電磁スイッチにあっては、非通電時におけるポジションへ復帰させるには時間がかかり、電磁石では磁力を応答性よく消すことができないという問題がある。つまり、コイルにおけるレジスタンスとインダクタンスで時定数が固定的に決まっていて、この電力供給回路によりコイルを消磁した場合、図８に示すように、電流の応答特性が一次遅れとなり、この応答特性曲線を超えてこれよりも早く消磁させることはできず、消磁には応答遅れを伴う。
そこで、このような問題に対処するため、たとえば、ダイオードを複数直列に接続しておくことも考えられるが、要求される消磁応答性によってダイオードの設置数が異なる場合、ダイオードを実装する基板をダイオードの設置数に対応して用意しておく必要があり、電気回路の製造コストが嵩むだけでなく、基板の管理が煩雑となり管理コストも嵩むといった新たな問題が生じてしまう。
そこで、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、速やかな消磁を実現するだけでなく、コストを低減することが可能な電気回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における電気回路は、一端が電源側へ接続するとともに他端が接地側に接続するコイルと、上記コイルの一端側或いは他端側に設けられて上記コイルへの電力の供給と遮断を選択するスイッチと、上記コイルに並列されて上記電源側へ向かう方向を順方向とする２個以上のダイオードとを備え、上記ダイオードの設置数によって消磁に要する時間を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電気回路によれば、速やかな消磁を実現するだけでなく、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態の電気回路における電気回路の回路構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施の形態の電気回路における基板の平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の電気回路における基板の一部断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態の電気回路における基板の変形例の平面図である。
【図５】本発明の電気回路における消磁時のコイルの電流の応答特性を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施の形態の一変形例の電気回路における電気回路の回路構成を示した図である。
【図７】一般的な電力供給回路の回路構成を示した図である。
【図８】一般的な電力供給回路における消磁時のコイルの電流の応答特性を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、一実施の形態における電気回路Ｃは、一端が電源Ｂａｔ側へ接続するとともに他端が接地側に接続するコイル１と、コイル１への電力の供給と遮断を選択するスイッチ３と、コイル１に並列されて接地側から電源Ｂａｔ側へ向かう方向を順方向として設けられた２個以上のダイオード５と、各ダイオード５を搭載する基板６とを備えている。そして、各ダイオード５は図１から図３に示す基板６に実装されて搭載されている。
【０００９】
なお、この電気回路Ｃは、たとえば、ソレノイドアクチュエータ、電磁スイッチ、電磁石、磁歪素子アクチュエータやスピーカ等に使用されるコイル１への電力供給に使用することができ、スイッチ３を、たとえば、ＰＷＭ駆動することでコイル１へ所望の電圧を印加させることができる。
【００１０】
具体的には、コイル１は、電気回路Ｃにおいて、その一端を電源Ｂａｔへ接続するとともに他端を接地させる電源供給ライン２に設けられている。そして、スイッチ３は、電源供給ライン２の途中に設けられてコイル１への電力の供給と遮断を選択することができるようになっている。なお、スイッチ３は、電源供給ライン２上であってコイル１の電源Ｂａｔ側と接地側のどちら側に設けてもよい。
【００１１】
ダイオード５は、コイル１に並列されて電源供給ライン２に接続される消磁ライン４の途中に接地側からコイル１および電源Ｂａｔへ向かう方向を順方向、つまり、電源Ｂａｔおよびコイル１側へカソードを接続するとともに接地側へアノードを接続し、接地側から電源Ｂａｔおよびコイル１側へ向かう方向を順方向として、二個以上、本実施の形態では三つ設けられている。
詳しくは、電源供給ライン２は、電源Ｂａｔをコイル１へ接続してコイル１へ電力供給するラインであり、消磁ライン４は、一端が電源供給ライン２におけるコイル１と電源Ｂａｔとの間に接続され、他端が接地されており、消磁ライン４の途中に設けた三つのダイオード５はコイル１に対して電源Ｂａｔと接地間で並列されている。
【００１２】
電源供給ライン２の途中であって、消磁ライン４の接続点よりも電源Ｂａｔ側には、スイッチ３が介装されている。よって、スイッチ３を閉じると、コイル１が電源Ｂａｔに接続されて、コイル１へ通電してコイル１を励磁することができるようになっている。他方、スイッチ３を開くと、コイル１と電源Ｂａｔとの接続が断たれて、コイル１への電力供給を停止することができる。
なお、スイッチ３としては、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）等のスイッチング素子を用いると、コイル１へ印加する電圧や電流を制御する場合に、ＰＷＭ制御等のパルス信号を用いてスイッチ３を駆動するのに便利であるが、スイッチング素子以外のスイッチを用いることも可能である。
【００１３】
そして、スイッチ３を閉じて、コイル１へ励磁した後に、スイッチ３を開いて、コイル１への電力供給を停止しても、ダイオード５がコイル１に接続されているために、コイル１に逆起電力によるサージ電圧が発生することが抑制される。また、ダイオード５が順方向電圧を超えないと電流が流れないためにこれがコイル１へマイナスの電圧を印加しているのと等しくなり、消磁の時定数は変わらないがマイナス電圧の印加により見掛け上速く電流が低下して速やかに消磁される。つまり、コイル１には電源Ｂａｔから供給を受けていた電流の向きとは反対向きの電流を流すようにマイナス電圧が印加される状況となるので、コイル１に流れる電流の推移は、図５の実線で示すように、マイナスの値へ向かって減少する推移となるが、ダイオード５には順方向にしか電流は流れず、コイル１に流れる電流が０Ａに到達したところで、そのまま０Ａとなり、コイル１が消磁される。すなわち、この電気回路Ｃによれば、コイル１を速やかに消磁させることができる。
【００１４】
また、ダイオード５を複数設けることで、図５の実線で示すように、ダイオード一つのみを設ける場合（図５中破線）に比較して、短時間でコイル１を消磁することができる。ここで、ダイオード５の設置数を増やしていくと、全てのダイオード５に電流が流れるためには、ダイオード５の個数にダイオード５の順方向電圧を乗じた値の電圧がかかる必要があり、その電圧がマイナス電圧となってコイル１に印加されるので、消磁にかかる時間は、ダイオード５の設置数が多ければ多いほど短くなる。たとえば、ダイオード５を四つ設ける場合には、図５中の一点鎖線で示すように、より短時間で生じさせることができる。このように、ダイオード５の設置数によって、消磁に要する時間を調節することができる。
【００１５】
つづいて、基板６について説明する。基板６は、図２および図３に示すように、この実施の形態では、基板本体１２に設けたダイオード５の両端子のそれぞれに接続可能な一対のパッド８，８を有する四つのダイオード実装部７と、各ダイオード実装部７が直列に接続されるようにパッド８，８同士を接続する導通部９と、電源Ｂａｔに接続されるパッド８を備えた図２中左端のダイオード実装部７以外の各ダイオード実装部７の各パッド８，８同士を短絡部材１０で短絡させるために設けられた一対の短絡用パッド１１と、パッド８および短絡用パッド１１以外を絶縁するレジスト層１３とを備えて構成されている。
【００１６】
ダイオード実装部７は、図２および図３に示すように、プリント基板である基板６に設けた伝導体にレジストの塗装をせずに外部へむき出しとなっている部位で形成される一対のパッド８，８で構成されており、この基板６では、四つ設けられている。なお、図２中に示した基板６の灰色部分は、図３に示すように、レジスト層１３によって覆われている部分を示している。
【００１７】
これらのダイオード実装部７は、消磁ライン４の途中に設けられており、四つのうち、図２中左端に設けたダイオード実装部７の左側のパッド８は、消磁ライン４および電源供給ライン２を介して電源Ｂａｔに接続され、図２中右端に設けたダイオード実装部７の右側のパッド８は、消磁ライン４を介して接地されている。一つのダイオード実装部７のパッド８，８にダイオード５を一つ実装することができるように、各ダイオード実装部７におけるパッド８とパッド８の間隔は、ダイオード５を実装する際に当該ダイオード５の両端の端子がそれぞれパッド８に当接することができるように設定されている。ダイオード５は、両端の端子をそれぞれパッド８にはんだ１４ではんだ付けすることで基板６に固定される。
【００１８】
また、ダイオード実装部７にダイオード５を実装した際に、ダイオード実装部７がダイオード５の実装によって、直列接続されるように、隣り合うのダイオード実装部７のパッド８同士を導通部９によって電気的に接続してある。
【００１９】
さらに、電源Ｂａｔに接続されるパッド８を備えたダイオード実装部７以外の各ダイオード実装部７は、パッド８に導通される短絡用パッド１１をパッド８とは別に備えている。短絡用パッド１１は、ダイオード実装部７のパッド８のそれぞれに電気的に接続されており、一つのダイオード実装部７におけるパッド８，８が対をなすのと同様に短絡用パッド１１，１１も対をなして所定間隔を空けて対向している。そして、一つのダイオード実装部７の短絡用パッド１１，１１に短絡部材１０を一つ実装することができるように、各ダイオード実装部７における短絡用パッド１１と短絡用パッド１１の間隔は、短絡部材１０を実装する際に当該短絡用部材１０の両端の端子がそれぞれ短絡用パッド１１に当接することができるように設定されている。短絡部材１０は、両端の端子をそれぞれ短絡用パッド１１にはんだ１５ではんだ付けすることで基板６に固定される。短絡部材１０としては、たとえば、ジャンパ線や０Ω抵抗を用いることができ、ダイオード５よりも小型であるため、短絡用パッド１１，１１の大きさと短絡用パッド１１，１１間の間隔であるパッド間距離は、ダイオード５の実装に用いるパッド８，８間のパッド間距離よりも短くし、さらに、短絡用パッド１１のパッド面積もパッド８のパッド面積よりも小さくしてある。
このように、短絡用パッド１１，１１は、短絡部材１０の実装によって、隣り合うダイオード実装部７の一のパッド８，８同士を直列に接続することができ、短絡部材１０を短絡用パッド１１，１１に実装することでダイオード５を実装しないパッド８，８を短絡することができるようになっている。したがって、ダイオード実装部７内で、短絡用パッド１１，１１は、パッド８，８に対して電気的に並列して設けられている。
なお、短絡用パッド１１，１１は、パッド間距離がパッド８，８のパッド間距離よりも短く、パッド面積も小さいため、図２に示すように、ダイオード実装部７のパッド８，８間の範囲に配置することができる。このようにすることで、パッド８と短絡用パッド１１を基板６に密に配置することができるので、基板６を小型化することができる。さらに、短絡用パッド１１，１１は、図４に示すように、ダイオード実装部７のパッド８，８間の範囲外であって当該範囲の側方に配置することもできる。この場合、パッド８とパッド８とを接続する導通部９を介してパッド８，８の側方に設けて、導通部９を介してパッド８と短絡用パッド１１を接続してあるが、パッド８に導通部９を介さずに短絡用パッド１１を接続するようにしてもよい。
短絡用パッド１１，１１がパッド８，８の側方に設けられるから、ダイオード５をダイオード実装部７に実装しても短絡部材１０の短絡用パッド１１，１１への実装が当該ダイオード５に干渉せずに行うことができる。このように構成された基板６に、三つのダイオード５を実装するには、図２に示すように、電源Ｂａｔに接続されたパッド８を備えたダイオード実装部７と、このダイオード実装部７のパッド８に導通されているパッド８を備えた右から二番目のダイオード実装部７と、さらに、右から二番目のダイオード実装部７のパッド８に導通されているパッド８を備えた右から三番目のダイオード実装部７に、それぞれダイオード５が実装される。
このようにダイオード５を基板６に実装すると、ダイオード５は、ダイオード実装部７および導通部９によって直接に接続される。そして、一番左側のダイオード実装部７における短絡用パッド１１，１１に短絡部材１０を実装することで、三つのダイオード５を消磁ライン４に直列に接続することができる。つまり、ダイオード５の基板６への設置数がダイオード実装部７の基板６への設置数以下であれば、基板６を用いてダイオード５を全て直列配置して消磁ライン４に実装することができる。
したがって、本発明の電気回路Ｃでは、要求される消磁応答性によってダイオード５の設置数が異なる場合でも、ダイオード５の設置数がダイオード実装部７の設置数以下であれば基板６の変更の必要が無くダイオード５の実装が可能となるので、ダイオード５の設置数に対応して基板６を用意しておく必要がなくなり、電気回路Ｃの製造コストおよび管理コストも低減することができる。
以上より、本発明の電気回路Ｃによれば、コイル１の速やかな消磁を実現するだけでなく、コストを低減することが可能となる。
なお、図６に示すように、消磁ライン４の両端を電源供給ライン２に対してコイル１を迂回するように接続して、消磁ライン４が電源供給ライン２を介して接地するようにする場合には、スイッチ３は、電源供給ライン２の途中であって消磁ライン４の接続点よりも接地側に配置することも可能である。
なお、図１に示したように、スイッチ３を電源供給ライン２の途中であってコイル１および消磁ライン４の接続点より電源側に介装する場合、破線で示すようにコイル１に流れる電流を検知するシャント抵抗Ｓを電源供給ライン２のコイル１より接地側へ介装することができ、ローサイドで電流検知が可能となる。したがって、スイッチ３を電源供給ライン２の途中であってコイル１および消磁ライン４の接続点より電源側に介装することで、ノイズに曝されるコモンモード電圧の影響を受けずにコイル１の電流検出が可能となるとともに、ハイサイドで電流検出する場合に必要となる高価なアンプが不要となるので、安価な装置で電流検出を行うことができるメリットがある。
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の電気回路は、コイルへの電力供給に利用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  コイル
３  スイッチ
５  ダイオード
６  基板
８  パッド
１１  短絡用パッド
Ｂａｔ  電源
Ｃ  電気回路
【図１】
2015065377.tif 000003
【図２】
2015065377.tif 000004
【図３】
2015065377.tif 000005
【図４】
2015065377.tif 000006
【図５】
2015065377.tif 000007
【図６】
2015065377.tif 000008
【図７】
2015065377.tif 000009
【図８】
2015065377.tif 000010