(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷コイルを駆動するための電流を供給するコイル駆動装置であって、
前記負荷コイルに過励磁電流を供給するための過励磁手段と、
前記負荷コイルに保持電流を供給するための保持手段と、を備え、
前記過励磁手段は、
第１のＣＰＵ出力信号により作動する第１の前段スイッチング素子と、
前記第１の前段スイッチング素子に応動して前記負荷コイルに前記過励磁電流を供給する第１の最終段スイッチング素子と、を有し、
前記保持手段は、
第２のＣＰＵ出力信号により作動する第２の前段スイッチング素子と、
前記第２の前段スイッチング素子に応動して前記負荷コイルに前記保持電流を供給する第２の最終段スイッチング素子と、
前記第２の前段スイッチング素子と前記第２の最終段スイッチング素子との間に挿入された中間手段と、を有し、
前記中間手段は、前記負荷コイルへの印加電圧が所定値以上に達した場合に、前記第２の最終段スイッチング素子を作動させることを特徴とするコイル駆動装置。
【請求項２】
前記中間手段は、
前記第２の前段スイッチング素子と前記第２の最終段スイッチング素子との間に挿入された中間スイッチング素子と、
前記負荷コイルへの印加電圧が前記所定値以上に達した場合に前記中間スイッチング素子を駆動させる調整用素子と
を含むことを特徴とする請求項１に記載のコイル駆動装置。
【請求項３】
前記調整用素子は、前記負荷コイルの一端に接続された抵抗により構成されたことを特徴とする請求項２に記載のコイル駆動装置。
【請求項４】
調整用素子は、抵抗と、前記抵抗に直列接続されたツェナーダイオードにより構成されたことを特徴とする請求項２に記載のコイル駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リレーなどのアクチュエータを駆動するコイル駆動装置に関し、特に、過励磁駆動と保持駆動との少なくとも２つの駆動手段を有するコイル駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コイルを有するアクチュエータ（リレーなど）を駆動するコイル駆動装置として、駆動開始時には多めの過励磁電流を供給する過励磁駆動と、駆動後には少ない保持電流を供給する保持駆動との２種類の駆動手段を有する装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の従来装置においては、無駄な電力消費を回避するために、駆動開始時に多めの過励磁電流を流す過励磁手段と、駆動後に少なめの保持電流を流す保持手段とを有しており、過励磁時間および保持時間は、一定ではなく、電源電圧（バッテリ電圧）に応じて可変設定される。
【０００４】
すなわち、アクチュエータを確実かつ最小電力で駆動するために、電源電圧を検出し、電源電圧の検出値が高い場合には、励磁時間を短く設定している。
したがって、電源電圧の検出手段および検出値に応じた駆動時間の設定を行う制御手段など、種々の回路手段を追加する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１７３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のコイル駆動装置は、電源電圧の検出手段および駆動時間設定手段などを追加する必要があり、追加費用が余分に発生するという課題があった。
また、実際に負荷コイルに流れる電流は使用温度によって影響するので、電源電圧のみに応じて過励磁時間を制御しても、有効に負荷コイルを駆動制御することができないという課題があった。
【０００７】
さらに、過励磁手段が故障して過励磁電流が流れない場合には、保持手段からの保持電流のみで負荷コイルを十分に駆動することができないので、たとえば負荷コイルに流れる電流（または、負荷コイルの印加電圧）を検出する検出回路をさらに追加する必要があるという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、格別な回路手段を追加することなく、負荷コイルの印加電圧に応じて動作する中間手段を保持手段内に設け、過励磁電流による負荷コイルの駆動開始が確実な状態を検出した時点のみにおいて保持手段を駆動することにより、必要な回路要素を軽減して追加費用を抑制したコイル駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るコイル駆動装置は、負荷コイルを駆動するための電流を供給するコイル駆動装置であって、負荷コイルに過励磁電流を供給するための過励磁手段と、負荷コイルに保持電流を供給するための保持手段と、を備え、過励磁手段は、第１のＣＰＵ出力信号により作動する第１の前段スイッチング素子と、第１の前段スイッチング素子に応動して負荷コイルに過励磁電流を供給する第１の最終段スイッチング素子と、を有し、保持手段は、第２のＣＰＵ出力信号により作動する第２の前段スイッチング素子と、第２の前段スイッチング素子に応動して負荷コイルに保持電流を供給する第２の最終段スイッチング素子と、第２の前段スイッチング素子と第２の最終段スイッチング素子との間に挿入された中間手段と、を有し、中間手段は、負荷コイルへの印加電圧が所定値以上に達した場合に、第２の最終段スイッチング素子を作動させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、保持手段内に簡単な中間手段を追加することのみにより、電源電圧検出手段などの種々の検出回路手段を不要とし、追加費用を抑制することができるうえ、過励磁手段の故障により過励磁電流が供給されない場合でも、保持電流のみが供給される状態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係るコイル駆動装置を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るコイル駆動装置を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係るコイル駆動装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るコイル駆動装置を示す回路図である。
図１において、コイル駆動装置は、過励磁電流ｉ１（太線矢印）を生成する過励磁手段１と、保持電流ｉ２（太線矢印）を生成する保持手段２と、を備えている。
【００１３】
過励磁手段１および保持手段２の各入力端子は、ＣＰＵ（図示せず）に接続され、過励磁手段１および保持手段２の各出力端子は、アクチュエータ（図示しないリレーなど）を構成する負荷コイル５の一端に接続されている。
【００１４】
過励磁手段１は、第１のＣＰＵ出力信号Ｓ１（以下、単に「ＣＰＵ出力信号Ｓ１」ともいう）により駆動され、保持手段２は、第２のＣＰＵ出力信号Ｓ２（以下、単に「ＣＰＵ出力信号Ｓ２」ともいう）により駆動される。
【００１５】
過励磁手段１は、ＣＰＵ出力信号Ｓ１によって駆動制御される第１の前段スイッチング素子Ｔ１１（以下、単に「前段スイッチング素子Ｔ１１」ともいう）と、前段スイッチング素子Ｔ１１の制御に応じて駆動される第１の最終段スイッチング素子Ｔ１２（以下、単に「最終段スイッチング素子Ｔ１２」ともいう）と、を備えている。
【００１６】
前段スイッチング素子Ｔ１１には、入力抵抗Ｒ１および出力抵抗Ｒ２が接続され、最終段スイッチング素子Ｔ１２には、プルアップ抵抗Ｒ３および帰還ツェナーダイオードＤｚが接続されている。
【００１７】
最終段スイッチング素子Ｔ１２の一端（エミッタ端子）は、電源（電源電圧Ｖｃｃ）に接続され、最終段スイッチング素子Ｔ１２の出力端（コレクタ端子）は、負荷コイル５に接続されている。
これにより、最終段スイッチング素子Ｔ１２の駆動時には、負荷コイル５に過励磁電流ｉ１が供給される。
【００１８】
保持手段２は、ＣＰＵ出力信号Ｓ２によって駆動制御される第２の前段スイッチング素子Ｔ２１（以下、単に「前段スイッチング素子Ｔ２１」ともいう）と、前段スイッチング素子Ｔ２１の制御に応じて駆動される第２の最終段スイッチング素子Ｔ２２（以下、単に「最終段スイッチング素子Ｔ２２」ともいう）と、前段スイッチング素子Ｔ２１と最終段スイッチング素子Ｔ２２との間に挿入された中間手段３と、を備えている。
【００１９】
保持手段２において、エミッタ接地トランジスタからなる前段スイッチング素子Ｔ２１のコレクタ端子は、過励磁手段１内の前段スイッチング素子Ｔ１１のエミッタ端子に接続されている。
中間手段３は、調整用素子４および中間スイッチング素子Ｔ２３を備えており、中間スイッチング素子Ｔ２３のベース端子は、調整用素子４を介して負荷コイル５の一端に接続されている。
【００２０】
前段スイッチング素子Ｔ２１のベース端子には、入力抵抗Ｒ５が接続され、中間スイッチング素子Ｔ２３には、出力抵抗Ｒ６および帰還抵抗Ｒ８が接続され、最終段スイッチング素子Ｔ２２には、プルアップ抵抗Ｒ７および電流制限抵抗Ｒ２２が接続されている。
【００２１】
最終段スイッチング素子Ｔ２２のエミッタ端子は、電源（電源電圧Ｖｃｃ）に接続され、最終段スイッチング素子Ｔ２２のコレクタ端子は、電流制限抵抗Ｒ２２を介して負荷コイルの一端に接続されている。
これにより、最終段スイッチング素子Ｔ２２の駆動時には、負荷コイル５に保持電流ｉ２が供給される。
【００２２】
図１に示すように、過励磁手段１および保持手段２は、負荷コイル５に対して並列構成されており、負荷コイル５の駆動時に負荷コイル５に過励磁電流ｉ１および保持電流ｉ２を供給するようになっている。
【００２３】
図１において、従来装置との相違点としては、中間スイッチング素子Ｔ２３および調整用素子４を備えた中間手段３が追加された点と、過励磁手段１および保持手段２内の前段スイッチング素子Ｔ１１、Ｔ２１が互いに直列接続されている点と、が挙げられる。
【００２４】
ＣＰＵ出力信号Ｓ１、Ｓ２を生成して過励磁手段１および保持手段２を駆動するＣＰＵは、たとえば、電源電圧Ｖｃｃおよび使用温度などの変動を考慮して過大な過励磁制御を行うことにより、コイル駆動装置および負荷コイル５を正常に駆動することも可能であるが、負荷コイル５の過度な温度上昇や無駄な電力消費を極力抑制するためには、使用環境に応じた最低限の過励磁時間を与えることが望ましい。
【００２５】
この発明の実施の形態１（図１）に係るコイル駆動装置によれば、中間手段３において、調整用素子４（たとえば、後述する抵抗、または、抵抗およびダイオードの直列回路）は、負荷コイル５に供給される過励磁電流ｉ１が所定値を超えた場合（負荷コイル５への印加電圧Ｖａが所定値以上に達した場合）に、中間スイッチング素子Ｔ２３のベース端子にＯＮ電圧Ｖｂを供給して、中間スイッチング素子Ｔ２３をＯＮさせるように作用する。
【００２６】
このとき、中間手段３（調整用素子４）が応動する所定値は、負荷コイル５が確実に駆動開始可能な印加電圧値に設定されている。
すなわち、保持手段２は、過励磁電流ｉ１が負荷コイル５を確実に駆動開始可能な状態になった時点で作動するので、過励磁手段１が有効に過励磁電流ｉ１を供給した時点で動作し、保持電流ｉ２を供給する。
【００２７】
したがって、過励磁手段１が故障して過励磁電流ｉ１を供給不可能になった場合には、中間手段３が動作しないので、保持手段２が動作することもない。
これにより、過励磁手段１が故障して過励磁電流ｉ１を供給不可能になった場合に、保持電流ｉ２のみが供給される状態を回避することができる。
【００２８】
また、従来装置と比べて、たとえばライン６（２点鎖線矢印）に示した箇所の電流または電圧を検出する検出回路手段が不要となり、部品点数が軽減されるうえ、ＣＰＵへの入力ポート数も削減されるので、コストダウンを実現することもできる。
【００２９】
また、過励磁手段１および保持手段２の前段スイッチング素子Ｔ１１、Ｔ２１が直列接続されているので、ＣＰＵ出力信号Ｓ１、Ｓ２の生成タイミングとして、同時にオン信号を出力し、かつ所定時間経過後に過励磁用のＣＰＵ出力信号Ｓ１のみをオフするという、複雑なタイミング制御が不要となり、ソフトウエア的な負荷も軽減することができる。
【００３０】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１）に係るコイル駆動装置は、負荷コイル５を駆動するための電流を供給するコイル駆動装置であって、負荷コイル５に過励磁電流ｉ１を供給するための過励磁手段１と、負荷コイル５に保持電流ｉ２を供給するための保持手段２と、を備えている。
【００３１】
過励磁手段１は、第１のＣＰＵ出力信号Ｓ１により作動する第１の前段スイッチング素子Ｔ１１と、第１の前段スイッチング素子Ｔ１１に応動して負荷コイル５に過励磁電流ｉ１を供給する第１の最終段スイッチング素子Ｔ１２と、を備えている。
【００３２】
保持手段は、第２のＣＰＵ出力信号Ｓ２により作動する第２の前段スイッチング素子Ｔ２１と、第２の前段スイッチング素子Ｔ２１に応動して負荷コイル５に保持電流ｉ２を供給する第２の最終段スイッチング素子Ｔ２２と、第２の前段スイッチング素子Ｔ２１と第２の最終段スイッチング素子Ｔ２２との間に挿入された中間手段３と、を備えている。
【００３３】
中間手段３は、負荷コイル５への印加電圧Ｖａが所定値以上に達した場合に、第２の最終段スイッチング素子Ｔ２２を作動させる。
中間手段３は、第２の前段スイッチング素子Ｔ２１と第２の最終段スイッチング素子Ｔ２２との間に挿入された中間スイッチング素子Ｔ２３と、負荷コイル５への印加電圧Ｖａが所定値以上に達した場合に中間スイッチング素子Ｔ２３を駆動させる調整用素子４と、備えている。
【００３４】
このように、過励磁手段１および保持手段２を用いて負荷コイル５への供給電流を変更可能なコイル駆動装置において、印加電圧Ｖａが所定値以上に達した場合に保持手段２を作動させる中間手段３を設け、さらに中間手段３内に調整用素子４を設けることにより、過励磁手段１が故障して過励磁電流ｉ１が供給不可能な場合でも、保持電流ｉ２のみを供給して負荷コイル５を駆動する状態を回避することができる。
また、検出回路を不要とすることにより、追加費用を抑制することができ、省エネに寄与することができる。
【００３５】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、調整用素子４について具体的に言及しなかったが、たとえば図２のように、調整用素子４として抵抗Ｒ４を用いてもよい。
図２はこの発明の実施の形態２に係るコイル駆動装置を示す回路図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
【００３６】
図２において、前述（図１）の構成を異なる点は、保持手段２Ａ内の中間手段３Ａにおいて、調整用素子４が抵抗Ｒ４により構成された点のみである。
前述と同様に、ＣＰＵ出力信号Ｓ１、Ｓ２により前段スイッチング素子Ｔ１１、Ｔ２１がＯＮすると、過励磁手段１の最終段スイッチング素子Ｔ１２がＯＮすることにより、負荷コイル５に対して印加電圧Ｖａおよび過励磁電流ｉ１が供給される。
【００３７】
このとき、過励磁手段１が健全であって、負荷コイル５への印加電圧Ｖａが所定値以上に達すると、負荷コイル５の一端に接続された抵抗Ｒ４（調整用素子）を介して、中間スイッチング素子Ｔ２３がＯＮ駆動されるので、保持手段２Ａが動作する。
【００３８】
つまり、故障などで過励磁手段１が動作せずに負荷コイル５への印加電圧Ｖａが所定値に達しない状態になった場合には、中間スイッチング素子Ｔ２３がＯＮすることはないので、中間手段３Ａが動作することもない。
したがって、前述と同様に、過励磁手段１の故障時には、保持手段３Ａも動作しないので、簡単な回路構成で保持電流ｉ２のみを流す状態を回避することができる。
【００３９】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図２）では、調整用素子４として抵抗Ｒ４を用いたが、図３のように、抵抗Ｒ４およびツェナーダイオードＤｚ４の直列回路を用いてもよい。
図３はこの発明の実施の形態３に係るコイル駆動装置を示す回路図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
【００４０】
図３において、前述（図２）の構成を異なる点は、保持手段２Ｂ内の中間手段３Ｂにおいて、抵抗Ｒ４にツェナーダイオードＤｚ４が直列接続された点のみである。
この場合、図１内の調整用素子４は、抵抗Ｒ４およびツェナーダイオードＤｚ４の直列回路により構成されている。
【００４１】
ツェナーダイオードＤｚ４のカソード端子は、抵抗Ｒ４を介して負荷コイル５の一端に接続され、ツェナーダイオードＤｚ４のアノード端子は、中間スイッチング素子Ｔ２３のベース端子に接続されている。
【００４２】
図３の回路動作については、基本的に前述と同様である。
ただし、前述（図２）の回路構成においては、負荷コイル５への印加電圧Ｖａが、中間スイッチング素子Ｔ２３のＯＮ電圧Ｖｂ以上に達すれば、抵抗Ｒ４を介して保持手段２Ａを動作可能であったが、図３の回路構成においては、ツェナーダイオードＤｚ４のＯＮ電圧Ｖｚが加えた電圧値（＝Ｖｂ＋Ｖｚ）以上に達した場合に保持手段２Ｂを動作可能となる。
【００４３】
すなわち、図３において、保持手段２Ｂを動作させるためには、負荷コイル５への印加電圧Ｖａが、中間スイッチング素子Ｔ２３のＯＮ電圧Ｖｂと、ツェナーダイオードＤｚ４のＯＮ電圧Ｖｚとの加算電圧値以上に達する必要がある。
【００４４】
つまり、この発明の実施の形態３（図３）によれば、前述の効果に加えて、抵抗Ｒ４に接続されるツェナーダイオードＤｚ４を選択することにより、中間スイッチング素子Ｔ２３をＯＮさせる際の所定電圧値を任意に設定することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  過励磁手段、２、２Ａ、２Ｂ  保持手段、３、３Ａ、３Ｂ  中間手段、４  調整用素子、５  負荷コイル、Ｄｚ４  ツェナーダイオード、ｉ１  過励磁電流、ｉ２  保持電流、Ｒ２２  電流制限抵抗、Ｒ４  抵抗、Ｓ１  第１のＣＰＵ出力信号、Ｓ２  第２のＣＰＵ出力信号、Ｔ１１  第１の前段スイッチング素子、Ｔ１２  第１の最終段スイッチング素子、Ｔ２１  第２の前段スイッチング素子、Ｔ２２  第２の最終段スイッチング素子、Ｔ２３  中間スイッチング素子、Ｖａ  印加電圧。
【要約】
【課題】必要な回路要素を軽減して追加費用を抑制したコイル駆動装置を得る。
【解決手段】負荷コイル５に過励磁電流ｉ１を供給するための過励磁手段１と、負荷コイル５に保持電流ｉ２を供給するための保持手段２とを備える。過励磁手段１は、第１のＣＰＵ出力信号Ｓ１により作動する第１の前段スイッチング素子Ｔ１１と、第１の前段スイッチング素子Ｔ１１に応動して過励磁電流ｉ１を供給する第１の最終段スイッチング素子Ｔ１２とを有する。保持手段２は、第２のＣＰＵ出力信号Ｓ２により作動する第２の前段スイッチング素子Ｔ２１と、第２の前段スイッチング素子Ｔ２１に応動して保持電流ｉ２を供給する第２の最終段スイッチング素子Ｔ２２と、中間手段３とを有する。中間手段３は、負荷コイル５への印加電圧Ｖａが所定値以上に達した場合に、中間手段３内の第２の最終段スイッチング素子Ｔ２３を作動させる。
【選択図】図１【図１】
0005174946.tif 000002
【図２】
0005174946.tif 000003
【図３】
0005174946.tif 000004