电磁阀驱动电路和电磁阀制造技术

本发明专利技术提供一种电磁阀驱动电路和具有这种电磁阀驱动电路的电磁阀。在该电磁阀驱动电路中，电流检测电路（７２）基于与流经螺线管线圈（１２）的电流Ｉ相对应的电压Ｖｄ产生脉冲信号Ｓｄ，并将脉冲信号Ｓｄ反馈回开关控制器（４０）的ＰＷＭ电路（６０）。ＰＷＭ电路（６０）基于反馈回的脉冲信号Ｓｄ和与第一电流值或者第二电流值相对应的电压值之间的比较来产生具有预定占空比的脉冲信号Ｓｒ，并向脉冲供给单元（６４）提供脉冲信号Ｓｒ。脉冲供给单元（６４）将脉冲信号Ｓｒ作为第一脉冲信号Ｓ１和／或第二脉冲信号Ｓ２提供给ＭＯＳＦＥＴ（３８）的栅极端子Ｇ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁阀驱动电路，其中在电磁阀的螺线管线围上施加 第一电压用以驱动电磁阀之后，在螺线管线團上施加第二电压并维持电磁阀的驱动状态；以及涉及具有这种电磁阀驱动电路的电磁阀。
技术介绍
通常，在流体通路内放置电磁阀得到广泛应用；通过从电磁阀驱 动电路向电磁阀的螺线管线圏施加电压，使电磁阀吸合以打开或者关 闭流体通路。此时，在通过从电磁阀驱动电路向电磁阀的螺线管线圏 施加第一电压来驱动电磁阀之后，通过从电磁阀驱动电路向电磁阀施 加第二驱动电压来保持电磁阀的驱动状态。近来，关于上述电磁阀，希望以低能耗维持其驱动状态。在日本 专利第3777265号中曾提出，在驱动状态得以维持的期间内，以及作 为利用开关在用于调整AC电源的电源电压的整流电路与螺线管线團 间进行导通控制的结果，螺线管线围的通电和断电被重复进行，从而 可以在低水平的功耗下维持电磁阀的驱动状态。顺便提及，在上述日本专利第3777265号中，通过向螺线管线圏 提供经整流电路整流的电源电压，电流流经螺线管线圏。在此情况下， 作为各种因素的结果，电流趋于随时间变化，上述各种因素诸如螺线 管线圏的温度变化导致的螺线管线圏内的电阻变化，施加于螺线管线 圏上的整流电源电压(第一电压和第二电压)的波动，以及由于来自 外部而施加在电磁岡上的震动或者冲击之类。因此，在为了防止上述在保持驱动状态所需的最小电流上叠加考虑了上述各种因素的电流。 从而，即使上述不同因素并不出现，考虑到这些因素的电流仍然流经螺线管线圏，因此，不能促进电磁阀驱动电路和电磁阀的省电。另外，作为流经螺线管线圏的电流大的结果，当电磁阀的驱动在维持驱动状态后中止时，电磁阀不能在短期间内停止。而且，在螺线管线圏的用户方面备有并利用具有不同电源电压的多个AC电源的情况下，在制造商方面，即使对于具有打开/关闭相同 的流体通路的几乎相同能力的电磁阀驱动电路和电磁阀，由于需要针 对各种电源电压的差异分别制造电磁阀驱动电路和电磁阀，制造成本 趋于提高。此外，由于对应于较高的电源电压情况(例如，用于200 V交流 电的AC电源情形下，最大值约为282 V)的电磁阀驱动电路和电磁 阀的电源功耗大于对应于较低的电源电压情况(例如，用于100V交 流电的AC电源情形下，的最大值约为141 V)的电磁阀驱动电路和 电磁阀的电源功耗，在装备具有较高的电源电压的AC电源的用户侧， 不能够获得电磁阀驱动电路和电磁阀的节电。此外，在电磁阀被驱动的期间流经螺线管线圏的电流大于电磁阀 的驱动状态被维持期间流经螺线管线圏的电流。因此，电磁阀被驱动 期间的功耗大于电磁阀的驱动状态被维持期间的功耗。但是，在日本 专利第3777265号中，仅针对电磁阀的驱动状态维持期间实施了节电 措施，因此不能令人信服地说针对电磁阀和电磁阀驱动电路高效地实 现了这种节电措施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电磁阀驱动电路和电磁阀，可以一举 实现功耗的减少、电磁阀驱动控制的快速响应以及成本的减少。此外，本专利技术的目的在于提供一种可以高效地节电的电磁阀驱动 电路和电磁阀。根据本专利技术，提供了一种电磁阀驱动电路，其中，在驱动电磁阀 的电磁阀螺线管线圏上施加第一电压之后，在螺线管线圏上施加第二 电压并维持电磁阀的驱动状态，电磁阀驱动电路分别电连接至交流电源和螺线管线圏，并且还包 括整流电路、开关控制器、开关、以及电流检测器，其中，整流电路对交流电源的电源电压进行整流，电流检测器检测流经螺线管线圏的电流，并向开关控制器输出检 测结果作为电流检测值，开关控制器产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，并将第一脉沖信 号和第二脉冲信号提供给开关，其中第一脉冲信号基于预定的起动电 流值与电流检测值的比较，第二脉冲信号基于预定的保持电流值与电 流检测值的比较，开关在被提供第一脉冲信号的期间，将整流后的电源电压作为第 一电压施加于螺线管线圏，并在被提供第二脉沖信号期间，将整流后 的电源电压作为第二电压施加于螺线管线圏。在此，在电磁阀的驱动期间内，用于驱动构成电磁阀的可移动芯子(插棒)以及用于驱动安装于插棒末端的阀塞(valve plug)所需的 必要励磁力(起动力)，以及在维持电磁阀的驱动状态的期间内维持 (保持)插棒和阀塞处于预定的位置所需的必要励磁力(保持力)是 由将螺线管的匝数(圈数)与流经螺线管线圏的电流相乘所得到的值(相应的励磁力-匝数x电流)。因此，假定驱动电磁阀所需的励磁 力、维持驱动状态的最小必要保持力、以及匝数分别是预先已知的， 就可以很容易地计算出对应与起动力的最优电流(起动电流值)以及 对应于保持力的最优电流(保持电流)。此外，在从开关控制器向开关提供第一脉冲信号或第二脉冲信号 时，整流后的电源电压作为第一电压或第二电压被施加于螺线管线團， 据此从AC电源向螺线管线圏供电；这样，流经螺线管线圏的电流增 加。另一方面，在停止从开关控制器向开关提供第一脉冲信号或第二 脉冲信号时，供电被中止；这样，流经螺线管线圏的电流减小。因此，通过对向开关提供第一脉冲信号和第二脉冲信号进行时间控制，流经 螺线管线圏的电流可以维持在期望的电流值(即，起动力所需的最优 起动电流值，以及保持力所需的最优保持电流值)。在本专利技术中，电流检测器检测流经螺线管线圏的电流，而电流检 测值被反馈给开关控制器。在开关控制器中，基于作为对应于起动力 的最优电流的起动电流值与反馈的电流检测值的比较来产生第一脉冲 信号，而基于作为对应于保持力的最优电流的保持电流值与反馈的电 流检测值的比较来产生第二脉冲信号。开关仅在对应于第一脉冲信号 宽度的期间内对螺线管线圏施加第一电压，而仅在对应于第二脉冲信 号宽度的期间内对螺线管线圏施加第二电压。即，在电磁阀被驱动的期间，开关控制器产生第一脉冲信号以使 电流检测值成为对应于起动力的起动电流值，并向开关提供第 一脉冲 信号，据此，开关基于第一脉冲信号的脉冲宽度来控制对螺线管线圏 施加第一电压的时间。因此，流经螺线管线圏的电流被维持在对应于 起动力的起动电流值，而插棒和阀塞受到了由该电流所引起的起动力 的作用。更具体地，在电磁阀的用户侧，在预先准备好了具有较高电源电压的AC电源(例如，使用200 V交流电的AC电源时最大值约282 V ), 并将该AC电源施加于使用较低电源电压的电磁阀(例如，使用100 V 交流电的AC电源情形下最大值约141 V)的情况下，在开关控制器 中起动电流值被设定为流经螺线管线團电流的额定值(额定电流)或 者低于该额定值。然后，如果第一脉冲信号的脉冲宽度被调整使得电 流检测值成为如此设定的起动电流值，在螺线管线團被驱动期间流经 螺线管线圏的电流值被维持在起动电流值，这样，即使对于准备了具 有较高电源电压的AC电源的用户，也可以取得电磁阀驱动电路和电 磁阀的节电。此时，由于对应于较高电源电压并在整流电路中整流了 的电源电压作为第一电压被施加于螺线管线團，可以令电磁阀在较短 时间内被驱动。如上所述，通过在开关控制器中调整第一脉冲信号的脉冲宽度， 流经螺线管线圏的电流可以维持在起动电流值，该起动电流值等于或 者低于额定电流。因此，在制造商侧，电磁阀驱动电路以及电磁阀可 以被制成为在较低的电源电压下通用的，而无需考虑用户侧所提供的 从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁阀驱动电路（１４），其中，当第一电压被施加在电磁阀（１０Ａ至１０Ｆ）的螺线管线圈（１２）上用以驱动上述电磁阀（１０Ａ至１０Ｆ）后，第二电压被施加在上述螺线管线圈（１２）上而上述电磁阀（１０Ａ至１０Ｆ）的驱动状态被维持；　上述电磁阀驱动电路（１４）分别电连接至交流电源（１６）和上述螺线管线圈（１２），并且还包括整流电路（２０）、开关控制器（４０）、开关（３８）、以及电流检测器（７２），　其中，上述整流电路（２０）对上述交流电源（１６）的电源电压进行整流；　上述电流检测器（７２）检测流经上述螺线管线圈（１２）的电流，并向上述开关控制器（４０）输出检测结果作为电流检测值；　上述开关控制器（４０）基于预定的起动电流值和电流检测值之间的比较来产生第一脉冲信号，并基于预定的保持电流值和上述电流检测值之间的比较来产生第二脉冲信号，并将上述第一脉冲信号和上述第二脉冲信号提供给上述开关（３８）；　在上述第一脉冲信号被提供给上述开关（３８）的期间，上述开关（３８）将整流后的电源电压作为上述第一电压施加于上述螺线管线圈（１２），而在上述第二脉冲信号被提供给上述开关（３８）的期间，该开关（３８）将整流后的电源电压作为上述第二电压施加于上述螺线管线圈（１２）。...

【技术特征摘要】
JP 2007-7-9 2007-1799351、一种电磁阀驱动电路(14)，其中，当第一电压被施加在电磁阀(10A至10F)的螺线管线圈(12)上用以驱动上述电磁阀(10A至10F)后，第二电压被施加在上述螺线管线圈(12)上而上述电磁阀(10A至10F)的驱动状态被维持；上述电磁阀驱动电路(14)分别电连接至交流电源(16)和上述螺线管线圈(12)，并且还包括整流电路(20)、开关控制器(40)、开关(38)、以及电流检测器(72)，其中，上述整流电路(20)对上述交流电源(16)的电源电压进行整流；上述电流检测器(72)检测流经上述螺线管线圈(12)的电流，并向上述开关控制器(40)输出检测结果作为电流检测值；上述开关控制器(40)基于预定的起动电流值和电流检测值之间的比较来产生第一脉冲信号，并基于预定的保持电流值和上述电流检测值之间的比较来产生第二脉冲信号，并将上述第一脉冲信号和上述第二脉冲信号提供给上述开关(38)；在上述第一脉冲信号被提供给上述开关(38)的期间，上述开关(38)将整流后的电源电压作为上述第一电压施加于上述螺线管线圈(12)，而在上述第二脉冲信号被提供给上述开关(38)的期间，该开关(38)将整流后的电源电压作为上述第二电压施加于上述螺线管线圈(12)。2、 根据权利要求1所述的电磁阀驱动电路(14)，其中，上述开关控制器(40)包括单脉冲发生电路(62),用于产生单脉沖；短脉冲发生电路(60)，在上述电磁阀(1OA至1OF)的驱动期间，基于上述起动电流值和上迷电流检测值之间的比较来产生脉冲宽度短于上述单脉冲的脉冲宽度的第一短脉冲，而在电磁阀(10A至 10F)的驱动状态被维持期间，基于上述保持电流值和上述电流检测值之间的比较产生脉冲宽度比上述第 一短脉沖的上述脉沖宽度短的第二短脉冲；以及脉冲供给单元(64)，在上述电磁阀(IOA至10F)的驱动期间， 在上述单脉冲作为上述第一脉冲信号被提供给上述开关(38)之后， 向上述开关(38)提供上述第一短脉沖作为上述第一脉沖信号；而在 上述电磁阀(10A至IOF)的驱动状态被维持的期间，向上述开关(38) 提供上述第二短脉冲作为上述第二脉冲信号。3、 根据权利要求1所述的电磁阀驱动电路(14)，其中，上述 开关控制器(40)包括单脉冲发生电路(62),用于产生单脉冲；重复脉冲发生电路(60),在上述电磁阀(IOA至IOF)的驱动 期间，基于上述起动电流值和上述电流检测值之间的比较来产生脉沖 宽度短于上述单脉冲的脉沖宽度的第一重复脉冲，而在电磁阀(10A 至10F)的驱动状态被维持期间，基于上述保持电流值和上述电流检 测值之间的比较来产生脉沖宽度短于上述第一重复脉冲的上述脉冲宽 度的第二重复脉沖；脉冲供给单元(64 )，在上述电磁阀(10A至10F )的驱动期间， 在上述单脉冲作为上述第一脉冲信号被提供给上述开关(38)之后， 向上述开关(38)提供上述第一重复脉冲作为上述第一脉冲信号，而 在上述电磁阀(10A至IOF)的驱动状态的维持期间，向上述开关(38) 提供上述第二重复脉沖作为上述第二脉沖信号。4、 一种电磁阀驱动电路(14)，其中，当第一电压,皮施加在电 磁阀(IOA至10F)的螺线管线圏(12)上用以驱动上述电磁阀(10A 至IOF)后，第二电压被施加在螺线管线圏(12)上而上述电磁阀(10A 至10F)的驱动状态被维持；上述电磁阀驱动电路(14)分别电连接至交流电源(16)和上述 螺线管线團(12)，并且还包括整流电路(20)、开关控制器(40)、开关 (38)、以及电流检测器(72);其中，上述整流电路(20)对上述交流电源(16)的电源电压进 行整流；上述电流检测器(72)检测流经上述螺线管线圏(12)的电流， 并向上述开关控制器(40)输出检测结果作为电流检测值；上述开关控制器(40)基于预定的起动电流值和电流检测值之间 的比较来产生第一脉冲信号，并产生预定的第二脉冲信号，并将上述 第一脉冲信号和上述第二脉沖信号提供给上述开关(38);在上述第一脉冲信号被提供给上述开关(38)的期间，上述开关 (38)将整流后的电源电压作为上述第一电压施加于上述螺线管线圏 (12)，而在上述第二脉冲信号被提供给上述开关(38)的期间，上 述开关(38)将整流后的电源电压作为上述第二电压施加于上述螺线 管线圏(12)。5、 根据权利要求4所述的电磁阀驱动电路(14)，其中，上述 开关控制器(40)包括单脉沖发生电路(62)，用于产生单脉冲；短脉沖发生电路(60)，在上述电磁阀(IOA至IOF)的驱动期间，基于上述起动电流值和上述电流检测值之间的比较来产生脉冲宽 度短于上述单脉沖的脉冲宽度的第一短脉冲，而在电磁阀(10A至 10F)的驱动状态被维持期间，基于上述保持电流值和上述电流检测 值之间的比较来产生脉冲宽度短于上述第一短脉冲的上述脉沖宽度的 第二短脉沖；脉冲供给单元(64)，在上述电磁阀(IOA至10F)的驱动期间， 在上述单脉冲作为上述第一脉沖信号被提供给上述开关(38)后，向 上述开关(38)提供上述第一短脉冲作为上述第一脉冲信号，而在上 述电磁阀(10A至10F)的驱动状态被维持期间，向上述开关(38) 提供上述第二短脉冲作为上述第二脉冲信号。6、 根据权利要求4所述的电磁阀驱动电路(14)，其中，上述 开关控制器(40)包括单脉冲发生电路(62)，用于产生单脉冲； 重复脉冲发生电路(60)，在上述电磁阀(IOA至IOF)的驱动期间，基于上述起动电流值和上述电流检测值之间的比较来产生脉冲宽度短于上述单脉冲宽度的第一重复脉冲，而在电磁阀(10A至10F) 的驱动状态被维持的期间，产生脉冲宽度短于上述第一重复脉冲的上 述脉沖宽度的第二重复脉冲；脉冲供给单元(64)，在上述电磁阀(10A至10F)的驱动期间， 在上述单脉冲作为上述第一脉冲信号被提供给上述开关(38)后，向 上述开关(38)提供上述第一重复脉沖作为上述第一脉沖信号，而在 上述电磁阀(10A至IOF)的驱动状态被维持的期间，向上述开关(38) 提供上述第二重复脉冲作为上述第二脉沖信号。7、 根据权利要求1所述的电磁阀驱动电路(14)，还包括 平滑电路(47)和发光二极管(54)，其中，上述平滑电路(47)、由上述发光二极管(54)和上述开 关控制器(40)构成的串联电路、以及上述螺线管线圏(12)与上述 整流电路(20)并联地电连接；上述平滑电路(47)将整流后的电源电压平滑化；平滑后的电源电压从上述平滑电路(47 )经上述发光二极管(54 ) 被提供给上述开关控制器(40);上述发光二极管(54)能够在电流流经上述螺线管线團(12)时 #皮点亮。8、 一种电磁阀驱动电路(14)，其中，在第一电压被施加于电 磁阀(10A至10F)的螺线管线圏(12)上用以驱动上述电磁阀(10A 至IOF)后，第二电压被施加在螺线管线圏(12)上而上述电磁阀(10A 至10F)的驱动状态被维持；上述电磁阀驱动电路(14)分别电连接至交流电源(16)和上述 螺线管线圏(12),并且还包括整流电路(20)、平滑电路(47)、发 光二极管(54)、开关控制器(40)、开关(38)、以及电流检测器(72);其中，上述平滑电路(47)、由上述发光二极管(54)和上述开 关控制器(40)构成的串联电路、以及上述螺线管线圏(12)与上述 整流电路(20)并联地电连接；上述整流电路(20)将上述交流电源(16)的电源电压整流；上述平滑电路(47)将整流后的电源电压平滑化；平滑后的电源电压从上述平滑电路(47 )经上述发光二极管(54 )被提供给上述开关控制器(40);上述发光二极管(54)能够在电流流经上述螺线管线圏(12)时被点亮；上述电流检测器(72)检测流经上述螺线管线圏(12)的电流， 并向上述开关控制器(40)输出检测结果作为电流检测值；上述开关控制器(40)产生预定的笫一脉冲信号并基于预定的保 持电流值和电流检测值之间的比较来产生第二脉冲信号，并将上述第 一脉冲信号和上述第二脉沖信号提供给上述开关(38);在上述第一脉冲信号被提供给上述开关(38)的期间，上述开关 (38)将整流后的电源电压作为上述第一电压施加于上述螺线管线圏 (12)，而在上述第二脉冲信号被提供给上述开关(38)的期间，该 开关(38)将整流后的电源电压作为上述第二电压施加于上述螺线管 线圏(12)。9、 根据权利要求8所述的电磁阀驱动电路(14)，其中，上述 开关控制器(40)包括单脉冲发生电路(62)，用于产生单脉冲；短脉沖发生电路(60)，基于平滑后的电源电压以及上述保持电 流值和上述电流检测值之间的比较来产生脉冲宽度短于上述单脉冲的脉沖宽度的短脉沖；脉冲供给单元(64)，在上述电磁阀(IOA至IOF)的驱动期间， 向上述开关(38)提供上述单脉沖作为上述第一脉沖信号，而在上述 电磁阀(10A至10F)的驱动状态被维持的期间，向上述开关(38) 提供上述短脉冲作为上述第二脉冲信号。10、 根据权利要求8所述的电磁阀驱动电路(14)，其中，上述 开关控制器(40)包括单脉冲发生电路(62)，用于产生单脉冲；重复脉沖发生电路(60)，基于平滑后的电源电压以及上述保持的脉冲宽度的重复脉沖；脉沖供给单元(64 )，在上述电磁阀(10A至10F )的驱动期间， 向上述开关(38)提供上述单脉沖作为上述第一脉冲信号，而在上述 电磁阀(10A至10F)的驱动状态被维持的期间，向上述开关(38) 提供上述重复脉沖作为上述第二脉沖信号。11、 根据权利要求1所述的电磁阀驱动电路(14),其中上述开关控制器(40 )基于来自检测上述电磁阀(10B至10F ) 振动的振动检测器(98)的振动检测值来调整第二脉冲信号的脉沖宽 度。12、 根据权利要求1所述的电磁阀驱动电路(14)，还包括 通电时间计算器(100)，用于基于上述电流检测值计算在上述电磁阀(10C至10F)的一次操作期间内上述螺线管线圏(12)的通 电时间；通电时间存储器(102),用于存储上迷通电时间； 通电时间确定单元(106)，用于从存储于上述通电时间存储器 (102)中的每个相应的通电时间计算上述螺线管线圏(12)的总通电时间，并确定上述总通电时间是否长于预定的第 一通电时间，其中，上述通电时间确定单元(106)向上述开关控制器(40)输出脉冲宽度改变信号，当确定总通电时间长于上述第一通电时间时，指示上述第一脉沖信号的脉冲宽度要被改变；上述开关控制器(40)基于上述脉冲开关改变信号来延长上述第 一脉冲信号的脉冲宽度。13、 根据权利要求12所述的电磁阀驱动电路(14)，其中， 当确定了上述总通电时间长于比上述第一通电时间设置得更长的第二通电时间时，上述通电时间确定单元(106)向外输出使用期限 通知信号，通知上述电磁阀(IOC至IOF)已达到了使用期限。14、 根据权利要求l所述的电磁阀驱动电路(14)，还包括电磁阀操作检测器(100...

【专利技术属性】
技术研发人员：深野喜弘，吉田正美，土居义忠，生出滋春，
申请(专利权)人：SMC株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]