專利名稱：感應(yīng)負荷的電流控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對螺線管等的感應(yīng)負荷的電流進行控制的電流控制裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電流控制裝置中，將平滑化裝置的輸出與保持裝置的輸出進行比較，根據(jù)其比較結(jié)果，通過對流過電磁鐵的驅(qū)動電流進行控制的開關(guān)裝置進行接通·斷開控制，即使電源電壓和作動器的線圈電阻發(fā)生變化，也能得到一定的平均電流(比如，參照專利文獻1)。
專利文獻1日本專利特許第3030076號公報(第2-3頁，圖1)傳統(tǒng)的電流控制裝置中，平滑化裝置即峰值保持放大器通過對流過線圈的電流進行檢測，對開閉裝置即功率晶體管的接通狀態(tài)的時間進行修正，因而峰值保持放大器，對應(yīng)于功率晶體管的接通時間與斷開時間的比率的變化，不能正確地檢測出流過線圈的電流。因此，電流控制的精度存在一定的局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于解決上述問題而作成的，其目的在于，提供一種能提高電流控制精度的感應(yīng)負荷的電流控制裝置。
本發(fā)明的感應(yīng)負荷的電流控制裝置中，設(shè)置有脈沖寬度調(diào)制信號輸出電路、鋸齒波信號生成電路、指令值平滑電路、偏差積分電路、電流控制電路。脈沖寬度調(diào)制信號輸出電路輸出用于將流過感應(yīng)負荷的電流設(shè)定為目標電流的脈沖寬度調(diào)制信號。鋸齒波信號生成電路生成與脈沖寬度調(diào)制信號相同周期的鋸齒波信號。指令值平滑電路將脈沖寬度調(diào)制信號平滑化，并生成與所述脈沖寬度調(diào)制信號相同周期的設(shè)定信號。偏差積分電路根據(jù)流過感應(yīng)負荷的電流，生成與脈沖寬度調(diào)制信號相同周期的檢測信號。電流控制電路根據(jù)鋸齒波信號及偏差積分信號對流過感應(yīng)負荷的電流進行控制。本發(fā)明如上所述，根據(jù)與脈沖寬度調(diào)制信號相同周期的鋸齒波信號及偏差積分信號，對流過感應(yīng)負荷的電流進行控制。因此，能僅以單一的周期進行電流控制，由此，能提高電流控制的精度。


圖1是表示本發(fā)明的實施例1的感應(yīng)負荷的電流控制裝置結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施例1的感應(yīng)負荷的電流控制裝置的動作的時間圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施例2的感應(yīng)負荷的電流控制裝置結(jié)構(gòu)電路圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施例3的感應(yīng)負荷的電流控制裝置結(jié)構(gòu)的電路圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例1的感應(yīng)負荷的電流控制裝置進行說明。圖1是表示本發(fā)明的實施例1的感應(yīng)負荷的電流控制裝置結(jié)構(gòu)的電路圖。以下各圖中同一符號表示同一或相當?shù)牟糠帧?br> 圖1中，電池3通過電源開關(guān)2向電流控制裝置1a供給電源。電流控制裝置1a通過對開閉元件5a進行開閉，對流過螺線管(感應(yīng)負荷)4的電流進行控制。開閉元件5a比如是PNP結(jié)合型的雙極晶體管、P通道型的電場效應(yīng)晶體管。
電池3向電源單元8供給電源。該電源單元8產(chǎn)生控制用的定電壓(比如12V)，同時向CPU(脈沖寬度調(diào)制信號輸出電路)9供給規(guī)定的電壓(比如，DC5V)。
如圖1所示，電流控制裝置1a具有CPU9、鋸齒狀波信號生成電路10、指令值平滑電路20、檢測值放大電路30、偏差積分電路40、電流控制電路50。
CPU9是微處理器，輸出以規(guī)定的周期進行動作的脈沖寬度調(diào)制信號A。該脈沖寬度調(diào)制信號A是用于將流向螺線管4的電流設(shè)定為目標電流的信號。脈沖寬度調(diào)制信號A通過在該脈沖寬度中，將接通時間寬度τ與周期T的比值(τ÷T)設(shè)定為合適的值，就能將流向螺線管4的電流設(shè)定為目標電流。這是因為，上述目標電流與上述比值成比例的緣故。
CPU9除了具有螺線管4的電流控制功能以外，還比如具有汽車用發(fā)動機控制裝置的驅(qū)動功能。作為汽車用發(fā)動機控制裝置的控制功能，比如，具有發(fā)動機的燃料供給量的控制功能和變速機的控制功能。這些功能是與油門踏板的踩踏程度和車速對應(yīng)的功能。由此，CPU9利用其一部分的功能對螺線管4的電流進行控制。
鋸齒波信號生成電路10具有由來自CPU9的脈沖寬度調(diào)制信號A驅(qū)動的晶體管11。該晶體管11通過驅(qū)動電阻12及微分電容器13與CPU9連接。穩(wěn)流電阻14與晶體管11的基極端子及發(fā)射極端子的兩個端子間連接。電容器15與晶體管11的集電極端子及發(fā)射極端子的兩個端子之間連接。另外，電容器15通過充電電阻16及17與CPU9連接。不過，充電電阻17的電阻值設(shè)定為比充電電阻16足夠小的值。
指令值平滑電路20具有由來自CPU9的脈沖寬度調(diào)制信號A供電的一次平滑電容器21。該一次平滑電容器21通過充電電阻22及23與CPU9連接。
另外，指令值平滑電路20具有將一次平滑電容器21的兩端電壓進行放大的放大器24。該放大器24的輸出端子上連接有輸出電阻25。負反饋電阻26與放大器24的負側(cè)輸入端子及輸出端子的兩個端子之間連接。
二次平滑電容器27與充電電阻22及23的連接點連接，并且與放大器24的輸出端子連接。
檢測值放大電路30具有將對流向螺線管4的電流進行檢測的電流檢測電阻6a的兩端電壓進行放大的放大器31。該放大器31的正側(cè)輸入端子上連接有輸入電阻32，并且，其輸出端子上連接有輸出電阻33。
放大器31，其輸出端子及負側(cè)輸入端子之間連接有負反饋電阻34及35。放大器31具有使這些負反饋電阻34及35引起的分壓電壓進行負反饋的功能。平滑電容器(半導體元件)36與負反饋電阻34的兩個端子之間連接，且與放大器31的負側(cè)輸入端子及輸出端子之間連接。該平滑電容器36具有將檢測值放大電路30的輸出電壓進行平滑化的功能。整流二極管(半導體元件)7a與螺線管4連接。
偏差積分電路40具有比較器41、輸入電阻42及43、輸出電阻44及45、積分電容器46。比較器41的正側(cè)輸入端子上連接有輸入電阻42。另一方面，比較器41的負側(cè)輸入端子上連接有輸入電阻43及積分電容器46。比較器41的輸出端子上連接有輸出電阻44及45。不過，輸出電阻44及45設(shè)定為與輸入電阻43相比足夠小的值。
電流控制電路50具有比較器51、驅(qū)動電阻52及53、穩(wěn)流電阻54、晶體管55、開閉元件5a。鋸齒波信號C向比較器51的負側(cè)輸入端子輸入，并且偏差積分信號E向其正側(cè)輸入端子輸入。另一方面，開閉信號F從比較器51的輸出端子輸出。
驅(qū)動電阻52是用于驅(qū)動晶體管55的電阻，驅(qū)動電阻53是用于對開閉元件5a進行通電驅(qū)動的電阻。穩(wěn)流電阻54與開閉元件5a的基極及發(fā)射極的兩個端子之間連接。
下面，參照附圖對本實施例1的感應(yīng)負荷的電流控制裝置1a的動作進行說明。
圖2是表示本發(fā)明的實施例1的感應(yīng)負荷的電流控制裝置的動作的時間圖。
圖1中，電源開關(guān)2接通，且電流控制電路50的開閉元件5a接通的場合，電流控制裝置1a按以下的順序進行螺線管4的電流控制。開閉元件5a接通的場合，規(guī)定的驅(qū)動電流通過由電池3、電源開關(guān)2、開閉元件5a、螺線管4、電流檢測電阻6a構(gòu)成的串聯(lián)電路向螺線管4流動。
首先，圖2表示CPU9產(chǎn)生的脈沖寬度調(diào)制信號A。圖2中，脈沖寬度調(diào)制信號A，事先設(shè)定成周期T與接通時間寬度τ的比值(τ÷T)與目標電流成比例。而圖2中，脈沖寬度調(diào)制信號A以比螺線管4的電感L及內(nèi)部電阻R的比值即感應(yīng)時間常數(shù)(L÷R)小的值的周期進行動作。
接著，指令值平滑電路20將脈沖寬度調(diào)制信號A進行平滑化，并產(chǎn)生同一周期T的設(shè)定信號B。
該指令值平滑電路20中，一次平滑電容器21，當從CPU9的輸出端子OUT的輸出為H電平的場合(脈沖寬度調(diào)制信號A接通時間的場合)，進行充電，并且，當上述輸出為L電平的場合(脈沖寬度調(diào)制信號A斷開時間的場合)，進行放電。由此，一次平滑電容器21的兩端電壓成為與脈沖寬度調(diào)制信號A的上述比值(τ÷T)大致成比例的脈動直流信號電壓。另一方面，指令值平滑電路20的二次平滑電容器27，當從CPU9的輸出端子OUT的輸出為H電平的場合，通過充電電阻22及23進行充電，并且，當上述輸出為L電平的場合，對一次平滑電容器21進行充電。由此，一次平滑電容器21的兩端電壓上升和下降受到抑制，而成為脈動成分少的直流信號電壓。
上述設(shè)定信號B如圖2所示。圖2中，設(shè)定信號B成為包含微小脈動成分的設(shè)定信號電壓Vs成分。
另一方面，鋸齒波信號生成電路10，隨著上述脈沖寬度調(diào)制信號A的發(fā)生，產(chǎn)生與脈沖寬度調(diào)制信號A同一周期T的鋸齒波信號C。該鋸齒波信號C如圖2所示。圖2中，鋸齒波信號C是與脈沖寬度調(diào)制信號A相同周期T的信號。鋸齒波信號生成電路10，在產(chǎn)生鋸齒波信號C時，以脈沖寬度調(diào)制信號A的脈沖上升的時間進行動作。由此，鋸齒波信號生成電路10能變?yōu)榕cCPU9的動作同步，使電流控制的動作穩(wěn)定。
檢測值放大電路30根據(jù)螺線管4內(nèi)流動的通電電流，生成與脈沖寬度調(diào)制信號A同一周期T的檢測信號D。該檢測信號D如圖2所示。圖2中，檢測信號D成為具有通過螺線管4的電感及平滑電容器36平滑后的脈動成分的直流電壓成分。該檢測信號D的電壓稱為檢測信號電壓Vf。
圖1中，檢測值放大電路30中，平滑電容器36對檢測信號電壓Vf的脈動成分進行抑制。而且，脈沖寬度調(diào)制信號A以比螺線管4的電感L及內(nèi)部電阻R的比值即感應(yīng)時間常數(shù)(L÷R)小的值的周期進行動作。由此，能穩(wěn)定地進行螺線管4的電流控制。
偏差積分電路40生成對應(yīng)于來自指令值平滑電路20的設(shè)定信號B及來自檢測值放大電路30的檢測信號D的偏差積分的偏差積分信號E。該偏差積分信號E如圖2所示。圖2中，偏差積分信號E成為在脈沖寬度調(diào)制信號A的接通時間寬度τ的前后進行電壓變動的直流電壓成分。該偏差積分信號E稱為偏差積分信號電壓Ve。
該偏差積分信號電壓Ve由下式算出。
Ve＝Vs+[∫{(Vs-Vf)÷RC}dt] …(1)這里，Vs＝設(shè)定信號電壓，Vf＝檢測信號電壓，R＝輸入電阻43的電阻值，C＝積分電容器46的靜電電容量。
如該公式(1)所示，偏差積分信號E，具有由設(shè)定信號B及檢測信號D的偏差積分電壓[∫{(Vs-Vf)÷RC}dt]、及設(shè)定信號B的設(shè)定信號電壓Vs構(gòu)成的電壓成分。即，對于設(shè)定信號電壓Ve，設(shè)定信號電壓Vs為基準成分。
公式(1)中，設(shè)定信號電壓Vs以與脈沖寬度調(diào)制信號A相同的周期T進行脈動。而且，偏差電壓(Vs-Vf)也以與脈沖寬度調(diào)制信號A相同的周期T進行脈動。這是因為，設(shè)定信號電壓Vs及檢測信號電壓Vf都是以與脈沖寬度調(diào)制信號A相同的周期T進行脈動的緣故。由此，能僅以單一的周期T進行電流控制，對于開閉元件5a的接通時間及斷開時間的比率的變化也能進行穩(wěn)定的電流控制。而且能高速響應(yīng)。
電流控制電路50將來自鋸齒波信號生成電路10的鋸齒波信號C及來自偏差積分電路40的偏差積分信號E進行輸入。然后，電流控制電路50根據(jù)鋸齒波信號C與偏差積分信號E的比較結(jié)果，通過開閉元件5a對流向螺線管4的電流進行控制。
圖1中，電流控制電路50中，比較器51將根據(jù)鋸齒波信號C與偏差積分信號E的比較結(jié)果生成的開閉信號F向晶體管55輸出。該開閉信號F如圖2所示。圖2中，開閉信號F以與脈沖寬度調(diào)制信號A相同的周期T進行動作，并且，具有接通時間寬度t。該接通時間寬度t，在圖2中，由鋸齒波信號C與偏差積分信號E的交點P的位置決定。
在該接通時間t的期間，電流控制電路50的開閉元件5a通過晶體管55閉合電路。這樣，電流流向螺線管4。另一方面，在斷開時間寬度(T-t)期間，開閉元件5a通過晶體管55斷開電路。這樣，原來流向螺線管4的電流從檢測電阻6a環(huán)流至整流二極管7a而衰減。由此，螺線管4的脈動成分得到抑制，螺線管4的電流控制容易穩(wěn)定。圖2中，偏差積分電壓Ve在偏壓電壓Vb以下的場合，開閉元件5a始終處于斷開的狀態(tài)。
這里，邊參照上述公式(1)及圖2，邊對電流控制裝置1a的動作進行敘述。上述公式(1)中，比如，設(shè)定信號電壓Vs比檢測信號電壓Vf大的狀態(tài)持續(xù)的場合(Vs＞Vf的場合)，偏差積分電壓Ve上升。這樣，圖2中，交點P的位置向右側(cè)移動，開閉信號F的接通時間寬度t增加。因此，檢測信號電壓Vf增大，其誤差得到修正。
另一方面，上述公式(1)中，比如，設(shè)定信號電壓Vs比檢測信號電壓Vf小的狀態(tài)持續(xù)的場合(Vs＜Vf的場合)，偏差積分電壓Ve下降。這樣，圖2中，交點P的位置向左側(cè)移動，開閉信號F的接通時間寬度t減小。因此，檢測信號電壓Vf減小，其誤差得到修正。
另外，上述公式(1)中，積分項[∫{(Vs-Vf)÷RC}dt]的值為零的場合，對于偏差積分電壓Ve，設(shè)定電壓Vs成為偏壓成分電壓。
因此，在將脈沖寬度調(diào)制信號A的接通時間寬度τ取為與開閉信號F的接通時間寬度t同值的場合，隨著電池3的電壓變動和螺線管4的內(nèi)部電阻的變動，接通時間寬度t可用下式表示。
t＝τ+Δt …(2)這里，Δt＝變動時間(誤差)。
因此，圖2中，比如，一旦設(shè)定信號電壓Vs階段性地增加，則圖2的接通時間寬度t逐漸增加收斂。因此，接通時間寬度t不會以不穩(wěn)定的狀態(tài)增加。
而且，在公式(1)中，設(shè)定信號電壓Vs對應(yīng)于目標電流的變更進行增減，則偏差積分信號電壓Ve也立即進行增減。因此，偏差積分信號電壓Ve朝著跟隨目標電流變化的方向進行變化。而且，公式(1)中，哪怕存在微小的偏差電壓(Vs-Vf)的場合，該偏差電壓也被積分，因而其誤差得到修正。
如上所述，電流控制裝置1a包括將用于將流向感應(yīng)負荷4的電流設(shè)定為目標電流的脈沖寬度調(diào)制信號A進行輸出的脈沖寬度調(diào)制信號輸出電路9；生成與上述脈沖寬度調(diào)制信號A相同周期T的鋸齒波信號C的鋸齒波信號生成電路10；將上述脈沖寬度調(diào)制信號A平滑化、生成與上述脈沖寬度調(diào)制信號A相同周期T的設(shè)定信號B的指令值平滑電路20；根據(jù)流向上述感應(yīng)負荷4的電流、生成與上述脈沖寬度調(diào)制信號A相同周期T的檢測信號D的檢測值放大電路30；生成對應(yīng)于上述設(shè)定信號B及上述檢測信號D的偏差積分的偏差積分信號E的偏差積分電路40；根據(jù)上述鋸齒波信號C及上述偏差積分信號E、對流向上述感應(yīng)負荷4的電流進行控制的電流控制電路50。
由此，電流控制電路50根據(jù)周期T的鋸齒波信號C與周期T的偏差積分信號E比較的結(jié)果，通過開閉元件5a對流向螺線管4的電流進行控制。因此，能僅以單一的周期T進行電流控制，相對于開閉元件5a的接通時間及斷開時間的比率的變化，能始終以一定的電流向螺線管4流動。另外，能高速地響應(yīng)。而且，不受螺線管4的溫度變動的影響。
而且，可僅以單一的脈沖寬度調(diào)制信號A對流向螺線管4的電流自如地變化，由此，能使電流控制裝置1a的硬件結(jié)構(gòu)比較簡易。
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例2的感應(yīng)負荷的電流控制裝置進行說明。圖3是表示本發(fā)明的實施例2的感應(yīng)負荷的電流控制裝置1b的結(jié)構(gòu)的電路圖。以下對與上述實施例1相同的符號適當?shù)厥÷灾貜?fù)說明。
圖3中，電流控制裝置1b設(shè)置檢測值放大電路60以代替上述電流控制裝置1a的檢測值放大電路30。另外，該電流控制裝置1b，設(shè)有開閉元件5b及整流二極管7b以代替上述電流控制裝置1a的開閉元件5a及整流二極管7a。開閉元件5b比如是NPN結(jié)合型的雙極晶體管、N通道型的電場效應(yīng)晶體管。其他結(jié)構(gòu)與上述實施例1大致相同。
檢測值放大電路60具有放大器61、輸入電阻62、負反饋電阻63及64。對于放大器61，負反饋電阻63及64引起的分壓電壓進行負反饋連接。另外，該檢測值放大電路60具有平滑電容器65、充電電阻66、二極管67、放電電阻68。平滑電容器65通過充電電阻66及二極管67得到來自放大器61的輸出端子的電荷的充電。放電電阻68與二極管67并聯(lián)連接。該放電電阻68具有當放大器61的輸出端子為零的場合，放出平滑電容器65的充電電荷的功能。充電電阻66，具有當開閉元件5b斷開電路和閉合電路的場合，減小檢測信號電壓Vs的脈動成分的功能。
由放電電阻68的電阻值R與平滑電容器65的靜電電容量C的乘積構(gòu)成的放電平滑時間常數(shù)(R×C)設(shè)定為與螺線管4的電感L與內(nèi)部電阻R的比值即感應(yīng)時間常數(shù)(L÷R)同等的值。所謂同等的含義是指相同或近似。以下相同。
圖3中，指令值平滑電路20中，一次平滑電容器21及二次平滑電容器27，與由放電電阻68的電阻值R1與平滑電容器65的靜電電容量C的乘積構(gòu)成的平滑時間常數(shù)(R1×C)進行的平滑相比，具有進行高次平滑的功能。由此，設(shè)定信號B具有與檢測信號D同等的平滑特性。因此，能降低偏差信號電壓Ve的脈動成分。由此，電流控制裝置1b能穩(wěn)定地進行電流控制，并且，能高速地進行過渡電流應(yīng)答。
下面，邊參照圖3，邊對本實施例2的感應(yīng)負荷的電流控制裝置1b的動作進行說明。
在圖3中，電源開關(guān)2閉合電路，并且電流控制電路50的開閉元件5b閉合電路的場合，電流控制裝置1b按以下的順序進行螺線管4的電流控制。
圖3中，CPU9、鋸齒波信號生成電路10、指令值平滑電路20、檢測值放大電路60、偏差積分電路40、電流控制電路50進行與上述實施例1大致相同的動作。即，電流控制裝置1b通過對開閉元件5b進行開閉，對流過螺線管(感應(yīng)負荷)4的電流進行控制。
圖3中，當開閉元件5b閉合電路，則規(guī)定的驅(qū)動電流通過由電池3、電源開關(guān)2、螺線管4、開閉元件5b、電流檢測電阻6b構(gòu)成的串聯(lián)電路在螺線管4內(nèi)流動。
檢測值放大電路60中，在開閉元件5b閉合電路時，平滑電容器65通過充電電阻66及二極管67得到來自放大器61的輸出端子的電荷的充電。
另一方面，一旦開閉元件5b斷開電路，則原來流向螺線管4的電流通過整流二極管7b進行環(huán)流而衰減。這樣，電流逐漸不向檢測電阻6b流動。由此，能抑制螺線管4的脈動成分，螺線管4的電流控制容易穩(wěn)定。
檢測值放大電路60中，開閉元件5b斷開電路時，平滑電容器65的兩端電壓以與原來流過螺線管4的電流通過整流二極管7b進行衰減同樣的衰減特性逐漸進行減少。這是因為，放電時間常數(shù)(放電電阻68的電阻值R×平滑電容器65的靜電電容量C)設(shè)定為與感應(yīng)時間常數(shù)(螺線管4的電感L÷螺線管4的內(nèi)部電阻R)同等的值的緣故。由此，能抑制螺線管4的脈動成分，螺線管4的電流控制容易穩(wěn)定。而且，該平滑電容器65的充放電時，因由充電電阻66的電阻值R1與平滑電容器65的靜電電容量C的乘積構(gòu)成的平滑時間常數(shù)(R1×C)的影響，能進一步抑制螺線管4的脈動成分。這種情況，上述實施例1的場合也相同。
不過，圖3中，放電電阻68也可與由充電電阻66及二極管67構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。該場合，上述平滑時間常數(shù)的充電電阻的電阻值，是放電電阻68與充電電阻66的合成電阻的電阻值。
由此，檢測值放大電路60將圖2所示的檢測信號D向偏差積分電路40輸出，通過對開閉元件5b進行開閉，流過螺線管4的電流得到控制。因此，能得到與上述實施例1相同的效果。
而且，該實施例2中，作為開閉元件5b，準備有NPN結(jié)合型的雙極晶體管和N通道型的電場效應(yīng)晶體管。因此，電流控制裝置1b，作為開閉元件5b，與準備PNP結(jié)合型的雙極晶體管、P通道型的電場效應(yīng)晶體管的場合相比，價格低廉且結(jié)構(gòu)簡易。
另外，該實施例2中，檢測值放大電路60具有，當開閉元件5b為閉合電路的場合，通過充電電阻66進行充電，同時，當開閉元件5b斷開電路的場合，通過放電電阻68將該充電得到的電荷進行放電的平滑電容器65。放電時間常數(shù)(R×C)設(shè)定為與感應(yīng)時間常數(shù)(L÷R)同等的值。因此，可根據(jù)流向螺線管4的電流正確地檢測檢測信號電壓Vf。
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例3的感應(yīng)負荷的電流控制裝置進行說明。圖4是表示本發(fā)明的實施例3的感應(yīng)負荷的電流控制裝置1c的結(jié)構(gòu)的電路圖。以下對與上述實施例1相同的符號適當?shù)厥÷灾貜?fù)說明。
圖4中，電流控制裝置1c具有過負荷保護電路70。另外，該電流控制裝置1c具有CPU(處理裝置)90、程序寄存器(儲存裝置)91、運算處理用寄存器(儲存裝置)92、輸出接口電路93、輸入接口電路94及變換器95。其他結(jié)構(gòu)與上述實施例1相同。
過負荷保護電路70，具有比較器71、輸入電阻72、分壓電阻73及74、正反饋電阻75、晶體管76、驅(qū)動電阻77、加法電阻78、二極管79。由電流檢測電阻6a產(chǎn)生的電壓通過輸入電阻72外加于比較器71的正側(cè)輸入端子。規(guī)定的電壓(比如5V)通過分壓電阻73及74外加于比較器71的負側(cè)輸入端子。正反饋電阻75與比較器71的輸出端子及正側(cè)輸入端子連接。晶體管76具有根據(jù)比較器71的輸出電壓，通過驅(qū)動電阻77導通進行驅(qū)動的功能。該晶體管76的集電極端子與晶體管5 1的基極端子連接。加法電阻78與二極管79串聯(lián)連接，并且與比較器71的輸出端子連接。二極管79與變換器95連接。
程序寄存器91存放有用于對流過螺線管4的電流的控制狀態(tài)進行監(jiān)視的監(jiān)視程序。圖4中，F(xiàn)MEM是閃存(日文フラツシユメモリ)的縮寫。上述監(jiān)視程序是用于根據(jù)由上述脈沖寬度調(diào)制信號A設(shè)定的螺線管4的目標電流與基于變換器95所變換的檢測信號D的螺線管4的通電電流的比較結(jié)果，對螺線管4的電流控制是否正常進行予以監(jiān)視的程序。螺線管4的通電電流(實際流過螺線管4的電流)可根據(jù)電流檢測電阻6a的電阻值等算出。另外，是否正常地進行，是比如通過上述比較結(jié)果的值是否在允許范圍內(nèi)這樣的觀點來進行判斷。允許范圍，比如可通過電流控制裝置1c的電路結(jié)構(gòu)和螺線管4的目標電流等的參數(shù)算出。
運算處理用寄存器92比如是RAM。變換器95是用于將模擬信號進行數(shù)字變換的多通道式變換器。作動器是車載電氣負荷群。比如，對發(fā)動機的燃料噴射用電磁閥、點火線圈、變速機的變速級切換用電磁閥等與此相當。
傳感器開關(guān)97，比如是用于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)傳感器、曲柄的角度傳感器、車速傳感器等的開關(guān)群。模擬傳感器98比如是由油門傳感器、節(jié)流閥傳感器、空氣流量傳感器等構(gòu)成的模擬傳感器群。油門傳感器是用于檢測油門踏板的踩踏程度的傳感器。節(jié)流閥傳感器是用于檢測節(jié)流閥的閥開度的傳感器?？諝饬髁總鞲衅魇怯糜跍y量吸氣量的傳感器。
CPU90根據(jù)從傳感器開關(guān)97輸入的、通過傳感器和變換器95數(shù)字變換后的模擬傳感器98的變化量，對作動器96進行驅(qū)動控制。另外，該CPU90包含電流控制裝置1a的CPU(脈沖寬度調(diào)制信號生成電路)9。由此，通過單一的CPU90，能進行螺線管4的電流控制和作動器96的驅(qū)動控制。因此，電流控制裝置1c能做成價格低廉、結(jié)構(gòu)小型。
下面，參照圖4對本實施例3的電流控制裝置1c的動作進行說明。
在圖4中，電流控制裝置1c，以與上述實施例1的場合同樣的順序設(shè)定對螺線管4的電流進行控制的情況，并對電流控制的狀態(tài)監(jiān)視的動作進行說明。
圖4中，檢測值放大電路30將檢測信號D向偏差積分電路40輸出的同時，將檢測信號D向變換器95進行輸出。這樣，變換器95將檢測信號D進行數(shù)字變換，將變換后的檢測信號D向CPU90輸出。
CPU90根據(jù)儲存在程序寄存器91內(nèi)的監(jiān)視程序，將通過脈沖寬度調(diào)制信號A設(shè)定的螺線管4的目標電流與基于變換器95變換后的檢測信號D的螺線管4的通電電流進行比較。然后，CPU90根據(jù)上述比較結(jié)果，利用上述監(jiān)視程序?qū)α鬟^螺線管4的電流的控制狀態(tài)進行監(jiān)視，并將監(jiān)視情況向顯示器(輸出裝置)99輸出。作為監(jiān)視情況，比如，有動作正常、動作不正常。不過，螺線管4和配線發(fā)生斷線的場合，盡管發(fā)生脈沖寬度調(diào)制信號A，但CPU90無法檢測出檢測信號電壓Vf。因此，該場合，CPU90將動作異常的情況向顯示器99輸出。由此，也能對螺線管4和配線的斷線進行檢測。
另外，CPU90，作為監(jiān)視情況，也可將螺線管4的溫度異常向顯示器99輸出。該場合，在運算處理用寄存器(儲存裝置)92內(nèi)存放有螺線管4的電阻值與允許溫度的對應(yīng)數(shù)據(jù)。CPU90輸入變換器95數(shù)字變換后的電池3的電壓，從該電池3的電壓，參照運算處理用寄存器92的對應(yīng)數(shù)據(jù)，來判斷螺線管4的溫度是否適合。比如，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，CPU90從電池3的電壓算出螺線管4的電阻值。當CPU90判斷螺線管4的溫度為不合適時，將螺線管4的溫度異常向顯示器99輸出。
如上所述，電流控制裝置1c還包括將檢測信號B的電壓進行數(shù)字變換的變換器95；將用于對流過感應(yīng)負荷4的電流的控制狀態(tài)進行監(jiān)視的監(jiān)視程序進行存儲的儲存裝置(程序寄存器)91；處理裝置(CPU)90，該處理裝置(CPU)90根據(jù)上述監(jiān)視程序，將由脈沖寬度調(diào)制信號電路(CPU)9所生成的脈沖寬度調(diào)制信號A來設(shè)定的上述感應(yīng)負荷4的目標電流與基于上述變換器95所變換的檢測信號D的上述感應(yīng)負荷4的通電電流進行比較、根據(jù)比較結(jié)果、并利用上述監(jiān)視程序?qū)α鬟^上述感應(yīng)負荷4的電流的控制狀態(tài)進行監(jiān)視、將監(jiān)視情況向輸出裝置(顯示器)99輸出。
由此，CPU90對流過螺線管4的電流的控制狀態(tài)進行監(jiān)視，因而電流控制裝置1c可提高對螺線管4的電流控制的安全性。比如，能事先防止因故障等引起的事故。
而且，圖4中，當檢測出螺線管4異常的場合，過負荷保護電路70將開閉元件5a的導通遮斷，同時將該場合的檢測信號電壓向CPU90輸出。作為螺線管4的異常，比如，有螺線管4的短路等。以下進行具體的說明。
過負荷保護電路70中，檢測出螺線管4異常的場合，比較器71的輸出電壓為高電平。而且由正反饋電阻75保持其高電平的狀態(tài)。由此，使晶體管76導通，晶體管55不導通，因而開閉元件5a斷開電路。因此，能防止開閉元件5a的燒損。
另一方面，檢測出螺線管4的異常的場合，變換器95通過加法電阻78及二極管79，將該場合的檢測信號D從過負荷保護電路70進行輸入。輸入的檢測信號D的檢測信號電壓Vf超過一定的允許值。這是因為，檢測信號D是通過加法電阻78及二極管79輸入的緣故。
接著，CPU90根據(jù)變換器95數(shù)字變換后的檢測信號D的檢測信號電壓Vf，將螺線管4發(fā)生異常的情況向顯示器99輸出。由此，電流控制裝置1c能使人們知道螺線管4的過負荷狀態(tài)等的異常。而且，本實施例3中，產(chǎn)生螺線管4的異常的場合，通過過負荷保護電路70的功能，使開閉元件5a閉合電路。因此，能用CPU90的外部電路進行開閉元件5a的保護，可減輕CPU90的負荷。
上述實施例1或2中，對鋸齒波信號C如圖2所示，其波形逐漸增加后突然減少的場合進行了說明。不過，鋸齒波信號C，其波形也可是突然增加后逐漸減小。即使這樣也能得到與上述實施例1或2相同的效果。該場合，鋸齒波信號的電壓高于偏差積分信號電壓Ve時開閉元件5a或5b斷開電路。另一方面，鋸齒波信號的電壓低于偏差積分信號電壓Ve時開閉元件5a或5b閉合電路。
另外，上述實施例1或2中，偏差積分信號電路40也可按下式(3)生成偏差積分信號電壓Ve。即使如此，也能得到與上述實施例1或2相同的效果。
Ve＝Vs+[∫{(Vf-Vs)÷RC}dt]…(3)這里，Vs＝設(shè)定信號電壓，Vf＝檢測信號電壓，R＝輸入電阻43的電阻值，C＝積分電容器46的靜電電容量。
該場合，鋸齒波信號的電壓低于偏差積分信號電壓Ve時開閉元件5a或5b斷開電路。另一方面，鋸齒波信號的電壓高于偏差積分信號電壓Ve時開閉元件5a或5b閉合電路。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，包括輸出用于將流過感應(yīng)負荷的電流設(shè)定為目標電流的脈沖寬度調(diào)制信號的脈沖寬度調(diào)制信號輸出電路；生成與所述脈沖寬度調(diào)制信號相同周期的鋸齒波信號的鋸齒波信號生成電路；將所述脈沖寬度調(diào)制信號平滑化、并生成與所述脈沖寬度調(diào)制信號相同周期的設(shè)定信號的指令值平滑電路；根據(jù)流過所述感應(yīng)負荷的電流、生成與所述脈沖寬度調(diào)制信號相同周期的檢測信號的檢測值放大電路；生成與所述設(shè)定信號和所述檢測信號的偏差積分相應(yīng)的偏差積分信號的偏差積分電路；根據(jù)所述鋸齒波信號及所述偏差積分信號對流過所述感應(yīng)負荷的電流進行控制的電流控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，所述鋸齒波信號生成電路在所述脈沖寬度調(diào)制信號的脈沖上升的時間進行動作。
3.如權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，所述偏差積分信號具有由所述設(shè)定信號的設(shè)定電壓、所述設(shè)定信號及所述檢測信號的偏差積分電壓構(gòu)成的電壓成分。
4.如權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，所述脈沖寬度調(diào)制信號以比所述感應(yīng)負荷的電感與內(nèi)部電阻的比值即感應(yīng)時間常數(shù)小的周期進行動作，所述檢測值放大電路，具有用于對流過所述感應(yīng)負荷的電流的脈動成分進行抑制的半導體元件。5.如權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，所述檢測值放大電路具有平滑電容器，該電容器當所述開閉元件閉合電路時，通過充電電阻充電，同時，當所述開閉元件斷開電路的場合，則通過放電電阻將所述充電后的電荷進行放電，由所述放電電阻的電阻值與所述平滑電容器的靜電電容量的乘積構(gòu)成的放電時間常數(shù)設(shè)定為與所述感應(yīng)時間常數(shù)同等的值。
6.如權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，所述設(shè)定信號具有與所述檢測信號同等的平滑特性。
7.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，還包括將所述檢測信號的電壓進行數(shù)字變換的變換器；將用于對流過所述感應(yīng)負荷的電流的控制狀態(tài)進行監(jiān)視的監(jiān)視程序進行儲存的儲存裝置；處理裝置，該處理裝置根據(jù)所述監(jiān)視程序，將由所述脈沖寬度調(diào)制信號電路所生成的脈沖寬度調(diào)制信號來設(shè)定的所述感應(yīng)負荷的目標電流與基于所述變換器所變換的檢測信號的所述感應(yīng)負荷的通電電流進行比較、根據(jù)比較結(jié)果、并利用所述監(jiān)視程序?qū)α鬟^所述感應(yīng)負荷的電流的控制狀態(tài)進行監(jiān)視、將監(jiān)視情況向輸出裝置輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，還具有當檢測出所述感應(yīng)負荷異常的場合、將所述開閉元件的導通進行遮斷、同時將該場合的所述檢測信號向所述處理裝置輸出的過負荷保護裝置，同時，所述處理裝置，根據(jù)所述過負荷保護裝置輸出的檢測信號，進一步將發(fā)生所述異常的情況向所述輸出裝置進行輸出。
9.如權(quán)利要求7所述的感應(yīng)負荷的電流控制裝置，其特征在于，所述處理裝置包括所述脈沖寬度調(diào)制信號電路。
全文摘要
一種感應(yīng)負荷的電流控制裝置電流控制裝置(1a)中設(shè)有脈沖寬度調(diào)制信號輸出電路(9)、鋸齒波信號生成電路(10)、指令值平滑電路(20)、檢測值放大電路(30)、偏差積分電路(40)、電流控制電路(50)，電流控制電路(50)根據(jù)與脈沖寬度調(diào)制信號(A)相同周期的鋸齒波信號(C)及偏差積分電路(40)所生成的檢測信號(D)，對流過螺線管(4)的電流進行控制。采用本發(fā)明，能提高電流控制精度。
文檔編號H02M3/335GK1533023SQ20041002868
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者橫山敦明, 阿部實 申請人:三菱電機株式會社