專利名稱：電磁線圈驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種注油用電磁線圈，用于把燃油供應(yīng)給引擎或類似物的電子控制注油裝置，更具體地涉及一種電磁驅(qū)動(dòng)裝置，它采用的方式為當(dāng)電磁線圈驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，積累在電磁線圈中的電能暫時(shí)儲(chǔ)存在電容器中，而當(dāng)電磁線圈重新被驅(qū)動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)存在電容器中的電能供給電磁線圈。
2.相關(guān)領(lǐng)域描述圖8是表示常用電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。這種電磁驅(qū)動(dòng)裝置由電磁線圈11、用來驅(qū)動(dòng)電磁線圈11的電磁驅(qū)動(dòng)元件12、電磁驅(qū)動(dòng)元件控制電路13，以在從外界輸入的控制信號的基礎(chǔ)上來控制電磁驅(qū)動(dòng)元件12的開/關(guān)的轉(zhuǎn)換、以及在電磁線圈11的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，用來消耗積累在電磁線圈11中電能的緩沖電路14構(gòu)成。在圖8中，15表示施加電源電壓(電池電壓)VB的電源接線端，16表示控制信號輸入接線端。
在如圖8所示結(jié)構(gòu)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的場合，當(dāng)電磁驅(qū)動(dòng)元件12處在“接通”狀態(tài)時(shí)，電流流經(jīng)電磁線圈11，并在一固定時(shí)間周期后注油。在此狀態(tài)下固定時(shí)間周期過去后，電磁驅(qū)動(dòng)元件12轉(zhuǎn)換成“斷開”狀態(tài)，以便停止注油。此時(shí)，已流入電磁線圈11的電流流入緩沖電路14，且電能被此緩沖電路14消耗。結(jié)果，流入電磁線圈11的電流逐漸降低，且最終為零，使注油停止。
圖9是表示圖8所示電磁驅(qū)動(dòng)裝置的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。電磁驅(qū)動(dòng)元件12由N溝道場效應(yīng)晶體管(下稱此為“FET”)121構(gòu)成。電磁驅(qū)動(dòng)元件控制電路13由一npn晶體管131和四個(gè)電阻132、133、134和135構(gòu)成。緩沖電路14由齊納二極管141構(gòu)成。
電磁線圈11的一端與電源接線端15相連，而另一端與FET121的漏極和齊納二極管141的陰極相連。FET121的源極和齊納二極管141的陽極接地。npn晶體管131的集電極和與FET121的柵極相連。第一電阻132連接在集電極和電源接線端15之間。npn晶體管131的基極經(jīng)由第二電阻133與控制信號輸入接線端16相連?？刂菩盘栞斎虢泳€端16由第三電阻134提升至電源電壓VCC。npn晶體管131的發(fā)射極經(jīng)由第四電阻135與基極相連且接地。


圖10是表示圖8所示電磁驅(qū)動(dòng)裝置的另一例具體結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖10所示的電磁驅(qū)動(dòng)裝置中，圖9所示裝置中的齊納二極管141的陽極經(jīng)由第五電阻136與npn晶體管131的集電極相連，替代接地，二極管142連接在齊納二極管141的陰極和電磁線圈11之間，使此二極管取向于電流從電磁線圈11流入齊納二極管的方向。
但是，在如圖8至圖10所示結(jié)構(gòu)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的場合，當(dāng)電磁線圈11的容量增加時(shí)，由緩沖電路14消耗的電能可觀地增加，使熱的產(chǎn)生成了問題。于是，為了降低這種熱的產(chǎn)生和獲得電能的有效利用和增大的驅(qū)動(dòng)速度的目的，具有下述結(jié)構(gòu)的電磁裝置是眾所周知的，該結(jié)構(gòu)為當(dāng)流入電磁線圈的線圈電流停止時(shí)，積累的能量暫時(shí)儲(chǔ)存在電容器中，而當(dāng)線圈電流重新流入電磁線圈時(shí)，通過利用儲(chǔ)存在電容器中的能量，線圈電流突然增大。
圖11是表示儲(chǔ)存在電容器中電能在電磁線圈的再驅(qū)動(dòng)中被利用的常用電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。這種電磁驅(qū)動(dòng)裝置由電磁線圈11、電磁驅(qū)動(dòng)元件12、電磁驅(qū)動(dòng)元件控制電路13、在電磁驅(qū)動(dòng)停止時(shí)暫時(shí)儲(chǔ)存積累的能量的電容器、控制電容器21放電的放電控制元件22、控制放電控制元件22的開/關(guān)轉(zhuǎn)換的放電控制電路23、提升電源電壓VB并向放電控制電路23提供高電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換電路24、在儲(chǔ)存在電容器中的高電壓施加至電磁線圈11時(shí)防止電壓進(jìn)入電源側(cè)的電流倒流防止電路25、和防止因儲(chǔ)存在電容器21中的高電壓而使直流電從電容器21流入電磁驅(qū)動(dòng)元件12的整流元件26構(gòu)成。而且，與圖8所示設(shè)備結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，用相同符號進(jìn)行標(biāo)記，并省略描述。
下面將描述圖11所示構(gòu)成的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行。首先，當(dāng)電磁驅(qū)動(dòng)元件12通過控制電磁驅(qū)動(dòng)元件控制電路13從“關(guān)”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，電流開始從電源接線端15經(jīng)由電流倒流防止電路25流入電磁線圈11。然后，在固定時(shí)間周期過去后，啟動(dòng)注油。在另一固定時(shí)間周期過去后，電磁驅(qū)動(dòng)元件12轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)，以便停止注油。此時(shí)，已流入電磁線圈的電流經(jīng)由整流元件26流入電容器21。在電流流入同時(shí)，電容器的電壓VC升高，使已積累在電磁線圈11中的電能被電容器21吸收。在流入電容器21的電流為零時(shí)，電容器的電壓VC的升高同時(shí)停止。
當(dāng)按照這種狀態(tài)重新執(zhí)行注油時(shí)，電磁驅(qū)動(dòng)元件12轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，而放電控制元件同時(shí)轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)。結(jié)果是電磁線圈11的高電位側(cè)的電壓VSH變得與電容器21的放電產(chǎn)生的電壓VC相同，且變得高于電源電壓VB。于是，電流突然開始流入電磁線圈11。由于此電流從電容器21流出，電容器21的電壓VC，即電磁線圈11的高電位側(cè)的電壓VSH下降。然后，在電磁線圈11的高電位側(cè)的電壓VSH變得低于電源電壓VB時(shí)的這個(gè)點(diǎn)，從電容器21流出的電流變?yōu)榱?，且電流開始從電源電壓VB流入電磁線圈11。在這種場合，流入電磁線圈11的電流繼續(xù)增大至由電磁線圈11的繞組阻力所限定的電壓。
這樣，除去起始的注油，流入電磁線圈11的電流因電容器21在第二和隨后的注油過程中充電而產(chǎn)生的電壓突然增大。在這種突然增大的過程中，從電源接線端15流出的電流為零。因此，從電源接線端15流出的電流全面下降，使得電能消耗下降。而且，流經(jīng)電磁線圈11的電流突然上升至接近所需電流的值，使得響應(yīng)得到改善。
然而，上述如圖8所示的這種常用電磁驅(qū)動(dòng)裝置，在該裝置中，儲(chǔ)存在電容器中的能量用來重新驅(qū)動(dòng)電磁線圈，用來向放電控制電流23供給高電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換電路24是必不可少的，從而造成電路增加復(fù)雜性和電路增大尺寸的問題。而且，由于電流倒流防止電路25提出由二極管構(gòu)成，會(huì)產(chǎn)生下列問題即，當(dāng)電源大電流流過此電路，所產(chǎn)生熱量增加，因?yàn)槎O管的電壓下降至約0.7伏。而且，由于在電磁驅(qū)動(dòng)元件12和電容器21之間的整流元件26也是由二極管構(gòu)成，因此流過此二極管的電流所產(chǎn)生的熱量也是一個(gè)問題。
發(fā)明的概述本發(fā)明是鑒于上述問題進(jìn)行設(shè)計(jì)的。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電磁驅(qū)動(dòng)裝置，在該裝置中，儲(chǔ)存在電容器中的能量用來重新驅(qū)動(dòng)電磁線圈，其中，DC-DC轉(zhuǎn)換電路不是必要的，而防止電流倒流至電源接線端的電流倒流防止電路中產(chǎn)生的熱量可加以抑制，流向電容器的電流在流過整流元件中產(chǎn)生的熱量可被抑制。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電磁驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)成使得在電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，積累在電磁線圈中的電量暫時(shí)儲(chǔ)存在電容器中，利用電容器的峰值電壓通過放電而產(chǎn)生的高電壓被用來作為放電控制電路的電源，此放電控制電路用來控制該電容器的放電。在本發(fā)明中，放電控制電路由電容器中產(chǎn)生的高電壓來驅(qū)動(dòng)。
此外，在本發(fā)明的電磁驅(qū)動(dòng)裝置中，電流倒流防止電路由開關(guān)元件諸如FET或類似物來構(gòu)成。在本發(fā)明中，當(dāng)電流從電源接線端流向電磁線圈時(shí)，在電流倒流防止電路中出現(xiàn)的電壓下降減少，使得此電路中產(chǎn)生的熱量被抑制。
此外，在本發(fā)明的電磁驅(qū)動(dòng)裝置中，流向電容器的電流在流過整流元件由開關(guān)元件諸如FET或類似物來構(gòu)成。在本發(fā)明中，當(dāng)電流從電磁線圈流向電容器時(shí)，在整流元件中出現(xiàn)的電壓下降減少，使得此電路中產(chǎn)生的熱量被抑制。
附圖的簡單描述圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例1的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例1的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
圖3是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例1的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的各種部件的波形例子的波形圖。
圖4是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例2的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
圖5是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例3的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
圖6是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例4的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
圖7是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例4的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的各種部件的波形例子的波形圖。
圖8是表示普通常規(guī)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是表示圖8中所示的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖10是表示圖8中所示的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的具體結(jié)構(gòu)的另一個(gè)例子的電路圖。
圖11是表示常規(guī)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，在該裝置中，利用電容器中儲(chǔ)存的能量來進(jìn)行電磁線圈的重新驅(qū)動(dòng)。
較佳實(shí)施例的描述下面將結(jié)合所附的附圖詳細(xì)描述構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例的電磁驅(qū)動(dòng)裝置。
圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例1的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。此電磁驅(qū)動(dòng)裝置由電磁線圈31、電磁驅(qū)動(dòng)元件32、電磁驅(qū)動(dòng)元件控制電路33、電容器34、電源接線端35、控制信號輸入端36、放電控制元件37、放電處在電路38、峰值電壓保持電路39、電流倒流防止電路40和整流元件41構(gòu)成。
峰值電壓保持電路39保持由電容器34的充電而產(chǎn)生的峰值電壓，并把此電壓提供給放電控制電路38。除了峰值電壓保持電路39，本發(fā)明的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)與圖11中所示的常規(guī)電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)相同。而且，在電磁線圈31的驅(qū)動(dòng)過程中和在此驅(qū)動(dòng)停止的期間的過程中此電磁驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行，與圖11中所示的常規(guī)電磁驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行相同。
圖2是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例1的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。此電磁驅(qū)動(dòng)裝置由電磁線圈31、二個(gè)電容器34和51、二個(gè)N溝道FET52和53、npn晶體管54、五個(gè)二極管55、56、57、58和59、齊納二極管60、八個(gè)電阻61、62、63、64、65、66、67和68、電源接線端35和控制信號輸入端36構(gòu)成。第一N溝道FET52構(gòu)成電磁驅(qū)動(dòng)元件32。第二N溝道FET53構(gòu)成放電控制元件37。第一二極管55構(gòu)成整流元件41。第二二極管56構(gòu)成電流倒流防止電路40。
第二二極管56的陽極與電源接線端35相連。第二二極管56的陰極與電磁線圈31的一端相連。電磁線圈31的另一端與第一N溝道FET52的漏極和第一二極管55的陽極相連。第一N溝道FET52的源極接地。第一二極管55的陰極與第一電容器34的正極相連。第一電容器34的負(fù)極接地。而且，第一電容器34的正極與第二N溝道FET53的漏極相連。第二N溝道FET53的源極在與電源接線端35相連的一側(cè)經(jīng)由第二二極管56與電磁線圈31的一端相連。
此外，第三二極管58的陽極經(jīng)由第一電阻61與電源接線端35相連。第三二極管58的陰極與npn晶體管54的集電極相連。npn晶體管54的發(fā)射極接地。npn晶體管54的基極經(jīng)由第二電阻62與控制信號輸入端36相連?？刂菩盘栞斎攵?6通過第三電阻63提升至電源電壓VCC。第四電阻64連接在npn晶體管54的基極和發(fā)射極之間。第一N溝道FET52的基極經(jīng)由第五電阻65與第一電阻61和第三二極管58的連接點(diǎn)相連。npn晶體管54、第一至第五晶體管61、62、63、64和65以及第三二極管58構(gòu)成電磁驅(qū)動(dòng)元件的控制電路33。
此外，齊納二極管60的陽極于電源接線端35相連。齊納二極管60的陰極經(jīng)由第六電阻66與第一電容器34的正極相連，且也與第四二極管59的陽極相連。第二電容器51連接在第四二極管59和第二二極管56的陰極之間。齊納二極管60、第六電阻66、第四二極管59和第二電容器構(gòu)成峰值電壓保持電路39。
第七電阻67和第八電阻68串聯(lián)在第二N溝道FET53的柵極和第四二極管59與第二電容器51的連接點(diǎn)之間。第七電阻67和第八電阻68的連接點(diǎn)與npn晶體管54的集電極相連。第五二極管的陽極與第二N溝道FET53的源極相連，第五二極管的陰極與第二N溝道FET53的柵極相連。npn晶體管54、第二至第四晶體管62、63和64、第七和第八電阻67和68以及第五二極管57構(gòu)成放電控制電路38。
相應(yīng)元件的特征值將作為例子給出。例如，第一電容器34和第二電容器51的各自電容值是100μF和0.1μF。齊納二極管60的輸出電壓為例如9V。第一電阻61的電阻值為例如3.3kΩ。第二電阻62的電阻值是例如4.7kΩ。第三電阻63、第六電阻66和第七電阻的電阻值為例如10kΩ。第四電阻64的電阻值為例如47kΩ。第五電阻65的電阻值為例如1kΩ。第八電阻68的電阻值為例如2kΩ。
如圖2所示結(jié)構(gòu)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行將結(jié)合圖3加以描述。圖3是表示在電磁線圈31的低電位側(cè)上電壓VSL、第一電容器34的電壓VC、電磁線圈31的高電位側(cè)上電壓VSH和流過電磁線圈31的電流I的相應(yīng)的波形示圖。
首先，當(dāng)npn晶體管54基于來自控制信號輸入端36的控制信號輸入從“開”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)時(shí)，第一N溝道FET52從“關(guān)”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，使得電流開始從電源接線端35經(jīng)由第二二極管56流向電磁線圈31。然后，在固定時(shí)間周期過去以后，注油被啟動(dòng)。在這種場合，由于第二電容器51沒有被充電，因此，第二N溝道FET53保持在“關(guān)”狀態(tài)。
在固定時(shí)間周期過去以后，npn晶體管54從“關(guān)”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，且第一N溝道FET52保持在“關(guān)”狀態(tài)。在這種場合，已流向電磁線圈31的電流通過第一二極管55流向第一電容器34。結(jié)果是，第一電容器34的電壓VC升高，積累在電磁線圈31中電流被第一電容器34吸收。當(dāng)流入第一電容器34的電流為零時(shí)，第一電容器34的電壓VC的上升同時(shí)停止。第二電容器35也隨著第一電容器34的充電被充電。此時(shí)，由于沒有電流流向電磁線圈31，注油停止。
當(dāng)注油按照這種方式再次執(zhí)行時(shí)，npn晶體管54從“開”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)，且第一N溝道FET52保持在“開”狀態(tài)(圖3中時(shí)間t0)。在這種場合，由于第二電容器51被充電，因此，第二N溝道FET53的柵極處在高電位。于是，第二N溝道FET53也同時(shí)轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)。結(jié)果是，電磁線圈31的高電位側(cè)上的電壓VSH變得與第一電容器34的電壓VC相同，從而超過電源電壓VB。因此，電流突然開始從第一電容器34流向電磁線圈31。由于此電流的流動(dòng)，第一電容器34的電壓VC即電磁線圈31的高電位側(cè)上的電壓VSH下降。
然后，當(dāng)處在電磁線圈31的高電位側(cè)上的電壓VSH下降低于電源電壓VB(圖3中時(shí)間t1)時(shí)，從第一電容器34流出的電流變?yōu)榱?，電流相反開始從電源接線端35經(jīng)由第二二極管56流向電磁線圈31。在這種場合流向電磁線圈31的電流繼續(xù)增大至由電磁線圈31的繞組電阻所限定的電壓。注油繼續(xù)執(zhí)行的同時(shí)電流流向電磁線圈31。
在這種狀態(tài)的固定時(shí)間過去以后，npn晶體管54從“關(guān)”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)。結(jié)果是，第一N溝道FET52轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)(圖3中時(shí)間t2)，已流向電磁線圈31的電流如上所述流向第一電容器34，使得積累在電磁線圈31中的電量儲(chǔ)存在第一電容器34中。在這種場合，第二電容器35也被充電。然后，當(dāng)流入第一電容器34中電流為零時(shí)(圖3中時(shí)間t3)，注油停止。當(dāng)再次執(zhí)行注油時(shí)，儲(chǔ)存在第一電容器34中的電量如上所述供給電磁線圈31，且這是重復(fù)進(jìn)行的。
在上述實(shí)施例1中，當(dāng)電磁線圈31的驅(qū)動(dòng)停止，由已流向電磁線圈31的電流對第一電容器34充電。結(jié)果是，峰值電壓保持電路39的第二電容器51被充電，且放電控制元件37的第二N溝道FET53由因第二電容器51的這種充電而產(chǎn)生的電壓所驅(qū)動(dòng)。因此，不需要DC-DC轉(zhuǎn)換電路，使得電路能簡化，電路的尺寸可減小。此外，比P溝道FET便宜的高性能N溝道FET(第二N溝道FET53)可用來作為放電控制元件37。
實(shí)施例2
圖4是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例2的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。實(shí)施例2的電磁驅(qū)動(dòng)裝置不同于圖2中所示的實(shí)施例1，其中，轉(zhuǎn)換元件設(shè)置成電流倒流防止電路，替代構(gòu)成實(shí)施例1的電流倒流防止電路40中的第二二極管56。對此轉(zhuǎn)換元件沒有特別的限制。然而，例如，此轉(zhuǎn)換元件可由N溝道FET構(gòu)成(下面稱為“第三N溝道FET69)。
而且，在第二實(shí)施例中，npn晶體管(下面稱為”第二npn晶體管“)70、第三電容器71、第五二極管72和第九至第十二電阻73、74、75和76設(shè)置成用來控制第三N溝道FET69的開/關(guān)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換元件控制電路。實(shí)施例2的其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同。因此，標(biāo)示相同的符號，并省略描述。
第三N溝道FET69的源極與電源接線端35相連。第三N溝道FET69的漏極與電磁線圈31和第二N溝道FET53的連接點(diǎn)相連。第五二極管72的陽極與齊納二極管60的陰極和第六電阻66的連接點(diǎn)相連。第五二極管72的陰極經(jīng)由第三電容器71與齊納二極管60的陽極(電源接線端35)相連。第五二極管72、第三電容器71、齊納二極管60和第六電阻66保持由第一電容器34的充電而產(chǎn)生的峰值電壓，以便驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換元件控制電路。
第五二極管72和第三電容器71的連接點(diǎn)與第九電阻73相連，且此第九電阻73經(jīng)由第十電阻74與第三N溝道FET69的基極相連。第二npn晶體管70的集電極與第九電阻73和第十電阻74的連接點(diǎn)相連。第二npn晶體管70的發(fā)射極與電源接線端35相連。第二npn晶體管70的基極經(jīng)由第十一電阻75與第一電容器34的正極相連。第十二電阻76連接在第二npn晶體管70的基極和發(fā)射極之間。
相應(yīng)元件的特征值將作為例子給出。例如，第三電容器71的電容值是0.1μF。第九電阻73的電阻值為例如10kΩ。第十電阻74的電阻值是例如100Ω。第十一電阻75的電阻值為例如20kΩ。第十二電阻76的電阻值為例如10kΩ。
在如圖4所示結(jié)構(gòu)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置中，當(dāng)?shù)谝浑娙萜?4的電壓VC高于施加在電源接線端35處的電源電壓VB，第二npn晶體管70轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)。結(jié)果是，第三N溝道FET69轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)。因此，第一N溝道FET52和第二N溝道FET53二者都轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，使得當(dāng)電流突然從第一電容器34流向電磁線圈31時(shí)，防止此電流反向流向電源接線端35。
當(dāng)?shù)谝浑娙萜?4的電壓VC下降低于電源電壓VB，第二npn晶體管70轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)，第三N溝道FET69轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)。結(jié)果是，電流從電源接線端35流向電磁線圈31。當(dāng)電磁驅(qū)動(dòng)元件控制電路33的npn晶體管54轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)以停止注油，第二npn晶體管70轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，而第三N溝道FET69轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)。在這種場合，從電源接線端35通過電磁線圈31和第一二極管55流向第一電容器34的電流，經(jīng)過第三N溝道FET69所包含的二極管。
在上述實(shí)施例2中，由于不需要DC-DC轉(zhuǎn)換電路，有可能獲得簡化電路和減小電路尺寸的效果，以及把N溝道FET(第二N溝道FET53)作為放電控制元件37使用的效果。此外，由于電流倒流防止電路由轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，因此有可能獲得抑制因流過電路的電流而引起的熱量產(chǎn)生的效果。而且，能把比P溝道FET便宜的高性能的N溝道FET(第三N溝道FET69)作為轉(zhuǎn)換元件使用。
第三實(shí)施例圖5是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例3的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。實(shí)施例3的電磁驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)成圖4所示的實(shí)施例2中的第三N溝道FET69的開/關(guān)控制是在從外界輸入的控制信號(下面稱為“倒流防止控制信號”)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。而且，與實(shí)施例2中相同的構(gòu)成組件標(biāo)示為與實(shí)施例2相同的符號，并省略這些構(gòu)成組件的描述。下面只對不同的構(gòu)成組件加以描述。
在實(shí)施例2中，第二npn晶體管70的基極經(jīng)由第十一電阻75與第一電容器34的正極相連。但是，在實(shí)施例3中，此基極經(jīng)由電阻75與輸入倒流防止控制信號的接線端(倒流防止控制信號輸入端)相連。此倒流防止控制信號輸入端77由第十三電阻78提升至電源電壓VB。此外，在實(shí)施例3中，第二npn晶體管70的發(fā)射極接地。
而且，第十四電阻79和第十五電阻80在電源接線端35和接地之間串聯(lián)相連。用來輸出電源電壓至外部控制裝置或類似物的接線端(電源電壓輸入端)81與分壓點(diǎn)相連。此外，第十六電阻82和第十七電阻83串聯(lián)連接在第一電容器34的正極和接地之間，且用于輸出第一電容器34電壓VC至外部控制裝置或類似物的接線端(電容電壓輸入端)84與分壓點(diǎn)相連。此外，第六二極管85的陽極與第三N溝道FET69的源極相連，且此第六二極管85的陰極與第三N溝道FET69的柵極相連。
相應(yīng)元件的特征值將作為例子給出。第十電阻74的電阻值為例如2kΩ。第十一電阻75的電阻值是例如4.7kΩ。第十二電阻76的電阻值為例如47kΩ。第十三電阻78的電阻值為例如10kΩ。第十四電阻79和第十六電阻82的電阻值為例如19kΩ。第十五電阻80的和第十七電阻83的電阻值為例如1kΩ。
在如圖5所示結(jié)構(gòu)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置中，第二npn晶體管70轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，而第三N溝道FET69，當(dāng)?shù)谝浑娙萜?4的電壓VC高于電源電壓VB時(shí)通過外部控制裝置或類似物轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)。結(jié)果是，可防止從第一電容器34突然流向電磁線圈31的電流反向流向電源接線端35。當(dāng)?shù)谝浑娙萜?4的電壓VC下降低于電源電壓VB，第二npn晶體管70轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)，第三N溝道FET69轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，使得電流從電源接線端35流向電磁線圈31。當(dāng)電磁線圈31的驅(qū)動(dòng)停止以停止注油時(shí)，第二npn晶體管70同樣轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)，第三N溝道FET69轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，使得電流從電源接線端35流向電磁線圈31。
在上述實(shí)施例3中，除了因不需要DC-DC轉(zhuǎn)換電路有可能簡化電路和減小電路尺寸的效果，以及有可能使用N溝道FET53和69的效果外，在第三N溝道FET69處在“開”狀態(tài)的同時(shí)對第一電容器34進(jìn)行充電。因此，有可能獲得比在實(shí)施例2中更好的抑制電流倒流防止電路中熱量產(chǎn)生的效果。
實(shí)施例4圖6是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例4的電磁驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。實(shí)施例4的電磁驅(qū)動(dòng)裝置不同于圖5中所示的實(shí)施例3，其中，設(shè)置轉(zhuǎn)換元件，替代構(gòu)成實(shí)施例3的整流元件中的第一二極管55。對此轉(zhuǎn)換元件沒有特別的限制。然而，例如，此轉(zhuǎn)換元件可由N溝道FET(下面稱為“第三N溝道FET)86構(gòu)成，此轉(zhuǎn)換元件的開/關(guān)由從外界輸入的控制信號(下面稱為“電容充電控制信號”)來控制。而且，在第四實(shí)施例中，npn晶體管(下面稱為”第三npn晶體管“)87、第四電容器88、第七和第八二極管89和90、第二齊納二極管91和第十八至第二十三電阻92、93、94、95、96和97設(shè)置成用來控制第四N溝道FET86的開/關(guān)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換元件控制電路。實(shí)施例4的其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。因此，指定如用于實(shí)施例3的相同的符號，故描述省略。
第四N溝道FET86的源極與電磁線圈31和第一N溝道FET52的連接點(diǎn)相連。第四N溝道FET86的漏極與第一電容器34的正極相連。第二齊納二極管91的陽極與和第四N溝道FET86的源極相連，此二極管的陰極經(jīng)由第十八電阻92與第四N溝道FET86的漏極相連。第九二極管89的陽極與第二齊納二極管91的陰極和第十八電阻92的連接點(diǎn)相連。第七二極管89的陰極經(jīng)由第四電容器88與第二齊納二極管91的陽極相連。第七二極管89、第四電容器88、第二齊納二極管91和第十八電阻92保持由第一電容器34的充電而產(chǎn)生的峰值電壓，以便驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換元件控制電路。
第七二極管89和第四電容器88的連接點(diǎn)與第十九電阻93相連，且此第十九電阻93經(jīng)由第二十電阻94與第四N溝道FET86的基極相連。第三npn晶體管87的集電極與第十九電阻93和第二十電阻94的連接點(diǎn)相連。第三npn晶體管87的發(fā)射極接地。第三npn晶體管87的基極經(jīng)由第二十一電阻與輸入電容器充電控制信號的接線端(電容充電控制信號輸入端)98相連。電容充電控制信號輸入端97由第二十二電阻96提升至電源電壓VCC。第二十三電阻97連接在第三npn晶體管87的基極和發(fā)射極之間。此外，第八二極管90的陽極與第四N溝道FET86源極相連，第八二極管90的陰極與第四N溝道FET86柵極相連。
相應(yīng)元件的特征值將作為例子給出。例如，第四電容器88的電容值是0.1μF。第二齊納二極管91的輸出電壓為例如9V.第十八、第十九和第二十二電阻92、93和96的電阻值為例如10kΩ。第二十電阻94的電阻值是例如2kΩ。第二十一電阻95的電阻值為例如4.7kΩ。第二十三電阻97的電阻值為例如47kΩ。
圖7是表示在電磁線圈31的低電位側(cè)上電壓VSL、第一電容器34的電壓VC、電磁線圈31的高電位側(cè)上電壓VSH、流過電磁線圈31的電流I以及經(jīng)由控制信號輸入端36輸入的注油器驅(qū)動(dòng)脈沖、倒流防止控制信號和電容器充電控制信號的相應(yīng)波形圖。在如圖6所示結(jié)構(gòu)的電磁驅(qū)動(dòng)裝置中，倒流防止控制信號設(shè)置為高電位，而在第一電容器34的電壓VC高于電源電壓VB時(shí)，第二npn晶體管70通過外部控制裝置或類似物轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)。結(jié)果是，第三N溝道FET69轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)，從而防止從第一電容器34突然流向電磁線圈34的電流反向流向電源接線端35。
當(dāng)?shù)谝浑娙萜?4的電壓VC低于電源電壓VB時(shí)，倒流防止控制信號設(shè)置為低電位，使得第二npn晶體管70轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)。結(jié)果是，第三N溝道FET69轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，使得電流從電源接線端35流向電磁線圈31。在注油器驅(qū)動(dòng)脈沖從低電位轉(zhuǎn)換成高電位以停止注油時(shí)，電容器充電控制信號從高電位轉(zhuǎn)換成低電位，使得處于“開”狀態(tài)的第三npn晶體管87轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)。結(jié)果是，第四N溝道FET86從“關(guān)”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，使得電流流向第一電容器34。在第一電容器34充電期間，電流防止控制信號保持低電位，第三N溝道FET69轉(zhuǎn)換成“開”狀態(tài)，使得電流從電源接線端35流向電磁線圈31。在第一電容器34充電基本結(jié)束時(shí)，電流防止控制信號和電容器充電控制信號都返回至高電位，第三和第時(shí)N溝道FET69和86都轉(zhuǎn)換成“關(guān)”狀態(tài)。
在上述第4實(shí)施例中，因不需要DC-DC轉(zhuǎn)換電路獲得了有可能簡化電路和減小電路尺寸的效果。此外，也獲得了有可能使用N溝道FET53和69的效果，以及有可能抑制在電流倒流防止電路中產(chǎn)生熱量的效果。而且，由于整流元件由構(gòu)成第四N溝道FET86的轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，也獲得了有可能抑制在此電路中產(chǎn)生熱量的效果。而且，能使用比PN溝道FET便宜的高性能N溝道FET(第四N溝道FET86)作為轉(zhuǎn)換元件。
此外，在上述實(shí)施例1至實(shí)施例4中，利用儲(chǔ)存在第一電容器中的能量使電磁線圈31的線圈電流突然增加。因此，能獲得允許高速驅(qū)動(dòng)從而導(dǎo)致減少電流損耗的效果。由于電流消耗減少，由電磁線圈31產(chǎn)生的熱量能被抑制。當(dāng)線圈電流的上升加速時(shí)，作為燃料實(shí)際注入的時(shí)間與注油器驅(qū)動(dòng)脈沖寬度的比例的動(dòng)態(tài)范圍變寬，使得便于注油控制。而且，由于電流倒流防止電路由一FET構(gòu)成，故電流倒流防止電路中壓降為約0.1V，比使用二極管場合時(shí)的壓降(0.7至1.0V)更小。因此，電磁線圈的驅(qū)動(dòng)電壓顯著增加，從而獲得改善注油性能的效果。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，可進(jìn)行各種變化。例如，構(gòu)成電流倒流防止電路的轉(zhuǎn)換元件和整流元件不局限于N溝道FET，也可使用P溝道FET。此外，也可使用npn或pnp雙極晶體管。而且，電磁驅(qū)動(dòng)元件和放電控制元件同樣也不局限于N溝道FET，也可使用P溝道FET，可使用npn或pnp雙極晶體管。此外，本發(fā)明當(dāng)然可適用于將由燃料泵或調(diào)節(jié)器加壓和饋送的燃料注入于常規(guī)形式的注油器，也可適用于注油器起著燃料泵的作用且在對燃料加壓的同時(shí)注入燃料的新型的注油裝置。在注油器也起著燃料泵作用的系統(tǒng)中，上述動(dòng)態(tài)范圍比常規(guī)形式的注油器往往會(huì)更小。因此，本發(fā)明在這種系統(tǒng)中特別有效。
在本發(fā)明中，放電控制電路由電容器中產(chǎn)生的高電壓驅(qū)動(dòng)。因此，不需要DC-DC轉(zhuǎn)換電路，從而能簡化電路和減小尺寸。此外，在本發(fā)明中，當(dāng)電流從電源接線端流向電磁線圈時(shí)，出現(xiàn)在電流倒流防止電路中的壓降減少，從而抑制在此電路中產(chǎn)生的熱量。而且，在本發(fā)明中，當(dāng)電流從電磁線圈流向電容器時(shí)，出現(xiàn)在整流元件中的壓降減少，從而抑制在此元件中產(chǎn)生的熱量。
權(quán)利要求
1.一種電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述裝置包括注油用電磁線圈；電容器，它在所述電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，暫時(shí)儲(chǔ)存積累在所述電磁線圈中的電能，而在所述電磁線圈重新驅(qū)動(dòng)時(shí)放電，從而把儲(chǔ)存的電能供給所述電磁線圈；控制所述電磁線圈的放電的放電控制元件；以及放電控制電路，它把利用所述電容器的峰值進(jìn)行充電而產(chǎn)生的電壓作為電源，并控制所述放電控制元件。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述放電控制元件是場效應(yīng)管。
3.一種電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述裝置包括注油用電磁線圈；施加電源電壓的電源接線端；電容器，它在所述電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，暫時(shí)儲(chǔ)存積累在所述電磁線圈中的電能，而在所述電磁線圈重新驅(qū)動(dòng)時(shí)放電，從而把儲(chǔ)存的電能供給所述電磁線圈；以及轉(zhuǎn)換元件，它在所述電容器的峰值進(jìn)行充電而產(chǎn)生的電壓高于電源電壓時(shí)，從所述電磁線圈切斷所述電源接線端。
4.一種電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述裝置包括注油用電磁線圈；施加電源電壓的電源接線端；電容器，它在所述電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，暫時(shí)儲(chǔ)存積累在所述電磁線圈中的電能，而在所述電磁線圈重新驅(qū)動(dòng)時(shí)放電，從而把儲(chǔ)存的電能供給所述電磁線圈；控制所述電容器的放電的放電控制元件；放電控制電路，它把利用所述電容器的峰值進(jìn)行充電而產(chǎn)生的電壓作為電源，并控制所述放電控制元件；以及轉(zhuǎn)換元件，它在所述電容器的峰值進(jìn)行充電而產(chǎn)生的電壓高于電源電壓時(shí)，從所述電磁線圈切斷所述電源接線端。
5.如權(quán)利要求3或4所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述裝置還包括轉(zhuǎn)換元件控制電路，它把利用所述電容器的峰值進(jìn)行充電而產(chǎn)生的電壓作為電源，并控制所述轉(zhuǎn)換控制元件的開/關(guān)轉(zhuǎn)換。
6.如權(quán)利要求3至5所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述放電控制元件是場效應(yīng)管。
7.如權(quán)利要求3或4所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換元件是在從外界輸入的控制信號基礎(chǔ)上被控制的。
8.一種電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述裝置包括注油用電磁線圈；電容器，它在所述電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，暫時(shí)儲(chǔ)存積累在所述電磁線圈中的電能，而在所述電磁線圈重新驅(qū)動(dòng)時(shí)放電，從而把儲(chǔ)存的電能供給所述電磁線圈；以及轉(zhuǎn)換元件，它在所述電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)把積累在所述電磁線圈中的電能儲(chǔ)存在所述電容器中時(shí)，連接所述電磁線圈和所述電容器之間的電流通路，并在儲(chǔ)存在所述電容器中的電能供給所述電磁線圈時(shí)，從所述電容器切斷所述電磁線圈。
9.如權(quán)利要求8所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述放電控制元件是場效應(yīng)管。
10.一種電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述裝置包括注油用電磁線圈；施加電源電壓的電源接線端；電容器，它在所述電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，暫時(shí)儲(chǔ)存積累在所述電磁線圈中的電能，而在所述電磁線圈重新驅(qū)動(dòng)時(shí)放電，從而把儲(chǔ)存的電能供給所述電磁線圈；控制所述電容器的放電的放電控制元件；放電控制電路，它把利用所述電容器的峰值進(jìn)行充電而產(chǎn)生的電壓作為電源，并控制所述放電控制元件；第一轉(zhuǎn)換元件，它在所述電容器的峰值進(jìn)行充電而產(chǎn)生的電壓高于電源電壓時(shí)，從所述電磁線圈切斷所述電源接線端；以及第二轉(zhuǎn)換元件，它在所述電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)把積累在所述電磁線圈中的電能儲(chǔ)存在所述電容器中時(shí)，連接所述電磁線圈和所述電容器之間的電流通路，并在把儲(chǔ)存在所述電容器中的電能供給所述電磁線圈時(shí)，從所述電容器切斷所述電磁線圈。
11.如權(quán)利要求10所述的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述放電控制元件是場效應(yīng)管。
全文摘要
在使用儲(chǔ)存在電容器中的能量進(jìn)行電磁線圈的再驅(qū)動(dòng)的這種電磁驅(qū)動(dòng)裝置中，防止電流反向流向電源接線端的電流倒流防止電路中的熱量的產(chǎn)生可加以抑制，流向該電容器的電流流過整流元件中的熱量的產(chǎn)生也可加以抑制。當(dāng)電磁線圈的驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，積累在電磁線圈中的電能暫時(shí)儲(chǔ)存在電容器中，利用該電容器的峰值電壓進(jìn)行充電而產(chǎn)生的高電壓用作為控制此電容器放電的放電控制電路的電源。電流倒流防止電路由轉(zhuǎn)換元件諸如FET或類似物構(gòu)成，從而抑制在此電路中的熱量的產(chǎn)生。此外，流向該電容器的電流流過的整流元件由轉(zhuǎn)換元件諸如FET或類似物構(gòu)成，從而抑制在此元件中的熱量的產(chǎn)生。
文檔編號H03K17/0814GK1535355SQ0281495
公開日2004年10月6日 申請日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月2日
發(fā)明者丹澤孝直, 山崎茂, 三浦磨, 早川邦彥, 廣澤宏和, 和, 彥 申請人:株式會(huì)社三國