JPS6148012A - 定電流回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発８ＡＦｉ定電流回路、特にそれぞれ独立に電流値を
制御された定電流源を有してお）複数個直列に接続して
負荷九定電流を供給するための定電流回路に関する。

第１図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、従来の矩電流回
路の構成例および使用例を示すブロック図である。

定電流回路ｌは、定電流源３が送出する電流Ｉｌを電流
検出回路４および制御回路６にょカ予め定めた値になる
よう制御して、負荷７へ電流ｌＬ　を供給する。すなわ
ち同図（ａｌにおいて、電流検出回路４１Ｃは可飽和リ
アクトルを有する磁気増幅器（図示は省略）などが使用
され、定電流源３が送出する電流工１は、電流検出回路
４の電流検出用の第１の直流巻線ＷＤ１ｔ−通ったあと
、負荷７へ流れる電流ＩＬと、負荷分担用の抵抗ル、に
流れる電流Ｉ、とに分流する。電流Ｉ、は、電流検出用
の第２の直流巻線ＷＤ２を通り更に抵抗几、全通って流
れる。電流検出回路４は、第１および第２の直流巻線Ｗ
Ｄ□およびＷＤ２　のアンペアターンＮ菫・■！および
Ｎ２・■ズ（他し、Ｎ、およびＮ。

はそれぞれ第１および第２の直流巻線ＷＤ□およびＷＤ
２　の巻回数を示す）の和（すなわちＮ１・工。

＋Ｎ！・Ｉ２　）に比例する電圧Ｖ、の検出信号を発生
して、これ全制御回路６へ送る。すなわち。

検出信号の電圧Ｖｄと、電流工１および工２との関係は
。

ｖｄ　＝　Ｆ（Ｎｘ　・Ｉｔ　＋Ｎａ　・Ｉ！　）　−
−（１）と表わされ、比例定数のｙは電流検出回路４の
直流励磁アンペアターン・出力電圧変換比である。

制御回路６は比較増幅器６１ｔ−具備しておシ、その一
対の入力端のうちの一方には電流検出回路４から与えら
れた検出信号が印加され他方には定電流制御の基準とし
て予め定めた一定値の電圧ｖ。

の基準信号が印加されている。制御回路６は、検出信号
と基準信号との電圧差すなわち（Ｖｄ−Ｖｏ）に比例す
る電圧の制御信号全発生して、これを定電流源３へ送シ
制御信号の電圧が零になるよう。

すなわち電圧Ｖｄが電圧ＶＯに収束して両者が等しくな
るように、定電流源３の送出電流Ｉｎｋ制御する。

同軸ケーブル方式や光フアイバ方式などの中継装置への
給電に適用する場合、第１図＋ｂ）に示すごとく複数個
の定電流回路１（同図（ｂｌは２個の定電流回路ＩＡお
よびＩＢの場合？示す）を直列接続し同時運転して負荷
７に電流工りを供給するようにした冗長構成をとシ、信
頼度向上および負荷分担を図る。なお、ダイオードＤ　
およびＤＢは定電人 流回路ＩＡおよびＩＢのうちのいずれか一方に動作中断
障害を生じたときのバイパス用である。

第２図は、第１図（ｂ）に示す使用例における動作特性
を示す特性図である。横軸は定電流回路ＩＡの出力電圧
ｖＡｔ−示し、縦軸は負荷７に供給される電流工りを示
す。また電圧ＶＩ、Ｏおよ団流工り。

にそれぞれ、負荷７の標準動作時における電圧および電
流を示す。第１図（ａｌｌｃおいて、出力電圧Ｖが零の
ときすなわち定電流回路１の出力端子対を短絡したとき
に、前述の制御が行われた結果として電流ニオの値が１
１６　にな）且つ電圧ｖｄｏ値がｖｄｏ　になったとす
ると、このときには電流Ｉ２が零になることを考慮して
式（１）ｔ−参照すれば。

Ｖｏ”Ｖｄ□＝ｃｉ’−Ｎｔ・Ｉｔｏ　　　−ｆ２１の
関係が成立つ。式（１）および（２）全参照すれば明ら
かなように、前述のような電流Ｉｌの制御の結果。

電圧ｖｏおよびｖｄが互いに等しくなったときには。

Ｉｓ　−１１０−（Ｎｚ　／Ｎ１）　・Ｉｔ・・・・・
・・・・　（３） なる関係が成立する。通常、第２の直流巻線ＷＤ２の巻
線抵抗は非常に小さいからこれによる電圧降下は無視で
きる。すなわち、Ｉ、＝Ｖ／Ｒ，が成立つ。従って、第
１図ｆａｌｔ−参照すれば明らかなごが成立つ。

この式＋４）　′ｆ：定電流回路ＩＡに適用して、その
出力電圧ｔ−ＶＡとし、電流Ｉ　１０　ｅ　ＩＡＯと表
記すれば。

の関係が得られ、これを図示したのが特性Ａｏである。

また、負荷７の標準動作時には　ＶＢ”ＶＬＯ入　が成
立ち、この関係と式（４）とを定電流回路ＩＢＫ適用す
れば。

の関係が得られ、これ全図示したのが特性Ｂｏである。

この場合の動作点は特性ＡｏおよびＢｏの交点Ｐｏで与
えられるが−この動作点での電圧ｖＡＤは電圧ｖ１．０
　の丁度半分であり、定電流回路ＩＡおよびＩＢの負荷
分担は均等である。

他方、破線で示した特性Ａ、およびＢ、はそれぞれ、定
電流回路ＩＡおよびＩＢの定ζ流源３の送出電流工！が
定電流制御鞘度の範囲でおのおの上限および下限まで変
動した場合の特性を示す。

特性Ａ、（またはＢｏ）ｉ’！、特性Ａｏ（またはＢｏ
）全　Δｒ１＝ニーＩ　　（または工、。−■。□）だ
け人１　　人０ 上方（または下方）へ平行移動した特性になる。

この特性変動に伴って、動作点も特性Ａ１およびＢｌの
交点Ｐ、まで移動し、電圧ｖＡは均等に負荷分担してい
たときの電圧ｖＡｏから電圧ｖＡ工に変動して、負荷分
担が不均等になる。この電圧１町。

の変動分Δ■□＝■え□−ｖＡｏは、定電流制御精度ｂ
＝Δ１１／Ｉｔｏ　ｔ−用いて、 Ｎ！ Δ■え＝Δエビ鳥／（１・瓦）　＝ｂ−Ｉ・・／と表わ
される。通常、制御精度すは、使用部品の精度や安定度
の面からの制約によりある限度以下に小さくすることが
不可能である。従って、負荷軍帽が大きな方式に適用し
電流Ｉ＋ｏ　　ｔ”大きく設定する必要がある場合には
１式（７）の左辺中の几１／（１＋−）の値を小さくす
ることにより、電圧ｌ 変動ΔｖＡ　　を所望範囲内に抑えねばならない。とこ
ろが、第１図ｆａ）　’ｔ−参照すれば明らかなように
、抵抗Ｒ１で消費される電力すなわち損失電力Ｗは、Ｗ
＝Ｖ　　／Ｒ，・・・・・・　（８）と表わされるから
、抵抗ＲＩ金小さくすると損失電力Ｗが増大して抵抗Ｒ
１が大形化すると共に抵抗几１の発熱量増大に対処する
ための放熱冷却手段が大規模化して、定電流回路七人形
化せざる全得ない。このような回路の大形化を回避する
には。

巻回数比ｆ’ｈ／Ｎｔ’ｔ’大きく設定すれば良い。

従って、以上に説明したような定電流回路１では、抵抗
Ｒ１の抵抗値を大きくすることによりその損失電力ｗ６
低減でき、また巻回数比Ｎｚ１Ｎｌを大きくすることに
よシ出力電圧の変動ΔＶ　を人 低減できる。しかし、このような定電流回路全適用する
給電システムでは、給電対象が異なる毎に負荷の標準動
作点すなわち電流および電圧が異なるから、給電対象毎
に最適な抵抗几！および巻回数比Ｎｚ／Ｎｘ　　ｔ−設
定せねばならない。ところが、抵抗Ｒ１は高耐圧・高電
力用であり、電流検出回路４は高耐圧・大電流で且つ第
２の直流巻線ＷＤ２の巻回数Ｎ２が多いので多大の製作
工数金製し、いずれも高価格である。その上、−品毎に
抵抗８重の値および巻回数比ＮＺ／Ｎｌ　　ｋ変更して
製作するのは、生産能率が低下して更に高価格し不経済
になるという欠点がある。

本発明の目的は、上述の欠点を除去し電流検出回路の第
２Ｑ厘流巻線の巻回数全従来より少くでき且つ電流検出
回路の二つの直流巻線の巻回数および負荷分担用抵抗全
変更せずに動作特性を変更できる定電流回路ｆＣ提供す
ることにある。

本発明の回路は１回＃５ＦｒＪの所定箇所の電流を検出
する第１の電流検出回路と、該第１の電流検出回路の検
出値金示す信号に応答して該検出値が所定値に収束する
よう送出電流全制御された定電流源と、負荷分担用の８
ｇｌの抵抗とを有する定電流回路において。

前記ＷＪ１の電流検出回路は少くとも電流検出用の第１
によび第２の巻線金有し、前記定電流源の前記送出電流
が前記第１の巻線を通ったあとで前記第１の抵抗に流れ
る第１の流路と外部の負荷に。

流れる第２の流路とに分流するような接続を有し。

前記第１０流路には電流検出用の端子対を前記第１の抵
抗に直列接続し且つ前記端子対に流入出する電流の大き
さに応答して発生する信号を第２の抵抗を介し前記第２
の巻線に導くよう接続した第２の電流検出回路を備えた
回路である。

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の第１の実施例を示すブロック図である
。同図の定電流回路２は、第１図［ａ）に示した従来の
定電流回路１の負荷分担用抵抗ｋａる電流Ｉ、の流路に
、電流検出回路５全追加して設けたもので、電流検出回
路５には電流検出回路４と同様に磁気増幅器などが使用
される。定電流源３が送出する電流１１は、従来と同様
に電流検出口路４の第１の直流巻ｌ５ＷＤ１　を辿った
あと、電流１．と電流■、とに分流する。電流■２は、
追加して設けた［節倹出回路５の電流検出用巻線全通り
、更に負荷分担用の抵抗Ｒ１に流込む。電流検出回路５
は、電流Ｉ、に比例する電圧■３の検出信号全発生して
、これを抵抗几３全介して電流検出回路４の第２の直流
巻線ＷＤ□　の両端に印加し、これに応じて第２の直流
巻線ＷＤ２に電流工３が流れる。電圧■３と電流工２と
の関係は、電流検出回路５の電流・電圧変換利得Ｇを用
いて。

ｖ３＝Ｑ・Ｉ、　　　　　　　　　・・・・・・・・・
　（９）と表わされる。第２の直流巻線ＷＤ２の巻線抵
抗は小さいのでその電圧降下を無視すれば、１！流Ｉｓ
は。

Ｉ　ｓ　＝　Ｖｓ　／　Ｒｓ　　（Ｇ／几３　’　Ｉ２
・・・・・・・・・（１０） と表わされる。また、電流検出回路５の電流検出用巻線
の巻線抵抗も小さいのでその電圧降下を無視すれば、　
　Ｉ、　＝ｖ／１１．．　　と表わされる。

電流検出回路４が送出する検出信号の電圧ｖｄは１式（
１）の電流Ｉ、全上記の電流工３で置換えた次式。

Ｖ＝、９−（ＮビＩ、　４−Ｎ２・Ｉ３　）　　・・・
・・・・（１１）で表わされる。この電圧Ｖｄは、電流
工！の制御により、式（２）の■Ｏと等しくなシ、従っ
てが成立つ。第３口金参照すれば明らかなごとく、ＩＬ
：Ｉビニ意が成立ち、式（１０）および（１２斤参照し
て。

Ｉｐ＝　Ｉｔ　ｏ　−（１’ｈ／Ｎｌ）　”　Ｉｓ　−
Ｉｓ・・・・・・・・（１３） なる関係が得られる。

式（１３）’を参照して、定電流回路２を第１図（ｂ）
に示すごとく　２測置列接続し同時運転した場合に。

定電流回路２人および２Ｂの定電流源３の送出電流工、
がおのおの定電流制御精度の範囲の上限および下限まで
変動したとき生ずる電圧ＶＡの変動Δ■、は。

と表わされる。この式（１４）と前出の式（７）とを対
照すれば、負荷分担用抵抗で消費される損失電力を低減
するためにその抵抗値を大きくしたとき、電圧変動ΔＶ
Ａ’ｔ−低減するには、従来では巻回数比Ｎ　２／　Ｎ
　ｓ　　を大きくしなければならないが１本実施例では
、従来のごとく巻回数比Ｎｚ／Ｎｓ　　’ｔ”大きくす
る必要はなく１例えば抵抗Ｒ３の値を小さくして比Ｇ／
几３を大きくすれば良いことが判る。

すなわち１本実施例では、出力電圧の変動全従来と同等
にする際でも巻回数比Ｎｚ／Ｎ１ｔ”従来よりも小さく
することができ、更に抵抗Ｒ３１変更することによフ動
作特性を変更することができる。

従って、電流検出回路４の第２の直流巻線ＷＤ２の巻回
数Ｎ２を従来よりも減らしてその製作工数を低減し得る
と共に、負荷分担用の抵抗Ｒ，よりも低耐圧・低電力で
低価格の抵抗Ｒｓ　ｋ変更して動作特性の変更ができ、
従来のような一品毎の巻回数比Ｎ　＊　／　Ｎ　ｓ　　
の変更や抵抗Ｒ２の変更が不要になって経済的な製造が
可能になる。

第１図は本発明の第２の実施例を示すブロック図である
。本実施例の回路は、第１の実施例の回路で一方の出力
端を接地した場合、電流検出回路５を接地側に接続した
ものである。明らかに動作原理は第１の実施例と同じで
あるが、電流検出回路５の電流検出用巻線にかかる電圧
は本実施例の方が低くなるから、電流検出回路５の電流
検出用巻線に対し高耐圧処理を施す必要が無くなり、電
流検出回路５の製作工数を減らせるという利点がある。

第５図は本発明の第３の実施例を示すブロック図である
。本実施例では、基準電流１．？流すための基準電流巻
線Ｗを追加し設けた電流検出口路１４により定電流制御
を行う。基準電流巻線Ｗ５には、第１および第２の直流
巻線ＷＤ□およびＷＤ２のアンペアターンの和（ＮビＩ
ｌ　＋Ｎ２・Ｉ３　　）を打消す向きの基準電流Ｉ、を
、定電流源１３から供給している。基準電流巻線Ｗ８の
巻回数全Ｎ３とすれば、電流検出回路１４は、アンペア
ターンの合成値すなわち（Ｎｒ・Ｉ、＋Ｎ、・ＩＳ　−
Ｎ。

・ＩＳ　）に比例する電圧ｖｄの検出信号を発生して、
これ？制御回路６へ送る。本実施例では、制御回路６で
の定電流制御基邸電圧■ｏ″ｆ、ゼロに設定しである。

すなわち制御回路６は検出信号の電圧■ｄｖｃ比例した
電圧の制御信号を定電流源３へ送り、制御信号の電圧が
ゼロになるよう、つまりＬ　＝（Ｎ　／Ｎｓ）・Ｉ、−
（Ｎ鵞／Ｎ１）・Ｉ３・・・・・・・・・　（１５） が成立するよ５な電流工１を送出するように定電流源３
全制御する６式（１５）は、式（１２）におけるＩｔＯ
の項ｋ（Ｎ３／Ｎ１）・Ｉ、で置換えた式であり、本実
施例でも第１の実施例と同様な定電流制御ができ、従っ
て第１の実施例と同じ効果が得られることが判る。

以上の説明で明らかなように本発明には、定電流源の送
出電流全検出するための電流検出回路の第２の直流巻線
の巻回数全従来上りも少くでき。

且つその電流検出回路の二つの直流巻線の巻回数および
負荷分担用抵抗全変更せずに動作特性を変更でき、従っ
て従来よ）も経済的ＶＣ勾造し得る定電流回路を実現で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来の定電流回路
の構成例および使用例を示すプロ１．り図、第２図は従
来の定電流回路の動作を説明するための特性図、第３図
ないし第５図はおのおの本発明の実施例を示すブロック
図である。 １、ＬＡ、ＩＢ、２，２Ａ、２Ｂ・・・・・・定電流回
路、３．１３・・・・・・定電流源、４，５．１４・・
・・・・電流検出回路、６・・・・・・制御回路、ＷＤ
ｏ、ＷＤ２・・・・直流巻線、Ｗ　・・・・・・基準電
流巻線、Ｒ１，Ｒ，、Ｒ３・・・・・・抵抗、ＤＡ、Ｄ
Ｂ・・・・・・ダイオード。 （改） 兵　ｌ　区 ０　　　　　　　　　ｖ４（ｌ　　Ｖ／Ｉ／　　　　　
Ｖｔｔ）電圧　ＶＡ　− 阜　２　区 牟　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回路内の所定箇所の電流を検出する第１の電流検出回路
   と、該第１の電流検出回路の検出値を示す信号に応答し
   て該検出値が所定値に収束するよう送出電流を制御され
   た定電流源と、負荷分担用の第１の抵抗とを有する定電
   流回路において、前記第１の電流検出回路は少くとも電
   流検出用の第１および第２の巻線を有し、前記定電流源
   の前記送出電流が前記第１の巻線を通ったあとで前記第
   １の抵抗に流れる第１の流路と外部の負荷に流れる第２
   の流路とに分流するような接続を有し、前記第１の流路
   には電流検出用の端子対を前記第１の抵抗に直列接続し
   且つ前記端子対に流入出する電流の大きさに応答して発
   生する信号を第２の抵抗を介し前記第２の巻線に導くよ
   う接続した第２の電流検出回路を備えたことを特徴とす
   る定電流回路。