JPS63178308A - 定電流電源回路 - 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】 〔産業上の利用〕 不発明は定電流電源の特性改善に関し、さらに詳しくは
その過電圧保ａ動作の改良に関する。

〔従来の技術〕

第６図は従来の定電流電源回路を示す回路図でおる。

同図において、１．１’は入力′電源につながる入力端
子、２社主Ｕ９Ｕ路、６は該主回路の主力′電流を検出
する１を臨検出回路、４は該主回路の出力電圧を検出す
る゛電圧検出回路、５は負荷、６は定４流制御回路、７
は過電圧保護回路であり、前記定電流制御回路６と過゛
隠圧保賎回路７の出力信号は主回路２に供給される。な
お電圧検出回路は抵抗４ａ、４ｂよシ構成され、定電流
制御回路６は基準電源８と増幅器９によシ構成され、過
電圧保護回路７は基準電源１０と増ｍ器１１で構成され
る。

以下動作について説明する。定電流制御回路６において
、電流検出回路３の検出信号は増幅器ｊｆ！）９により
基準電源８の電圧と比較、増幅され、該増幅器の出力が
主回路２に供給されることによｐ主回路２の出力電流は
定電流に制御される。また、過電圧保護回路７は負荷５
のインピーダンスが大きくなり、出力電圧検出回路４の
抵抗４ｂ（２）電圧が基準電源１０の電圧より高くなる
と、増幅器１１の出力信号が主回路２に供給され、出力
電圧が一定になるよう制御する。

以上の動作により、第６図の回路の出力特性は第８図の
（→と（ｒ：４で示すようになシ負荷５に安定した成力
を供給する。

第７図は、従来の他の定電流電源回路を示す回路図であ
り、過電圧保護回路に＠７の字＃特性をもたせた回路で
ある。第７図において１２は抵抗である。

同図における過電圧保護回路７の動作ｔ−説明する０負
荷５のインピーダンスが大きくなり、電圧検出回路４の
抵抗４ｂに発生する検出電圧が過電圧保護回路の動作開
始磁圧より高くなると、過電圧保護回路７が製作し始め
る。負荷５のインピーダンスがさらに大きくなるにつれ
、出力′ｆｔｓは減少するが、ＩＩｃＩｃ量検出回路３
圧降下も小さくなるため、抵抗１２に流れる電流も減少
する◇この時、電圧検出回路４の抵抗４ａの電圧降下は
抵抗１２に流れる電流の減少に伴い減少するので出力゛
電圧はさらに低下する方向に制御される。以上の動作説
明より明らかなように負荷５のインピーダンスが大きく
なり、過電圧保護回路７が動作し主回路２の出力′１流
が減少するにつれて過電圧保獲回ｗ１７の設定値が低下
する第８図Ｕ）と０９で示すような＠７０字”特性が得
られる。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

ところが上述のような従来の定電流電源においては、電
子機器のような負荷で、給電線が長く、また、その給’
ｉｔ線のインピーダンスが大きい状態で使用する場合に
は、負荷のインピーダンスにより過電圧保護回路が動作
して出力電流が減少するのに伴い、給１！朦による電圧
降下は徐々に小さくなり、出力電流が零となると、給電
線の電圧降下は零となる。し九がつ１て、定電流電源が
負荷インピーダンスの増加に対して、定′４圧の状態で
電流値を低下させるような特性を有している場合、負荷
端で得られ電圧は給電線による電圧降下の影響を受ける
ことになる。

丁なわち、出力ｔｆｔ、が零、つまり電源出力が開放に
近い状態では負荷端と電源出力の電圧はほぼ等しい値と
なるが、出力電流が増加して定電流領域に近づく程、両
者の電圧差は大となる。

よって、出力特性の開放付近と垂下開始付近において、
負荷に供給される電圧を同等に保とうとすると、垂下開
始付近の出力電圧を高く設定する必要があｐ１給電系の
負荷の耐電圧音高くする必要かめるため、特に、負荷が
電子機器の場合、負荷の低コスト化、小形化にとって障
害となっている。また、過電圧保護特性が第８図の（イ
）と（ハ）で示すように“フの字１特性をもつものであ
れは、上述の欠点は改良されるが、過電圧保護領域に′
おいては、出力電圧は出力ｄＩｔ流の変化とともに大幅
に変動する。したがって、例えば給電線のインピーダン
スが負荷ごとに異なる場合において、過電圧保護動作領
域内で負荷を動作させるようなシステム構成をとると、
仮りに負荷のインピーダンスが同一であっても負荷端に
現れる電圧値は、負荷毎に大きく異なったものになって
しまうという欠点がある。すなわち、電子機器などの負
荷に電力を供給する場合、電子機器が、例えば、待機状
態のような定格電流に比べて非常に小さい″越流領域で
も動作することが要求され、しかも、その供給電圧の精
度を要求される場合においては、線路のインピーダンス
によって得られる電圧はそれぞれ異なるものになってし
まい、負荷に安定した電圧′１に供給出来ないという問
題点がるる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような従来の欠点を除去するため、負荷電
流を検出する′ｌｔｌ検流回路からの電流検出信号が設
定値よｐ大きいときにはその大きさに応答して負ｖ！電
圧を検出する電圧検出回路から過電圧保護機能を行う回
路に伝達される電圧検出信号の制御を行い、前記電流検
出信号が設定値以下に減少するときは前記制御を実質的
に行わない制御回路を備えたことｔｑ＃徴としている。

〔作　用〕

このような制御回路を備えることによシ、少なくともフ
の字状の出力保護特性における負荷電流が定格電流に比
べて非常に小さい開放点付近の領域ｔ−宥電圧特性とす
ることができる。

〔実施例〕

次に因を参照して、不発明の実施例ｔ−説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す回路図であるＯ 同図において、第６図で示した記号と同一の記Ｉ工 号さ同一性ある部材を示すものとし、１６は制御回路、
１４．１５．１６は抵抗、１７は基準電源、１８は増幅
器、１９はダイオードでおり、これらが制御回路１５ｔ
−構成する。

次にこの回路の動作説明１ｒ第３図をも用いて行う。電
流検出（ロ）１６３の信号は増幅器１８の入力に、抵抗
１４と基準電源１７’に通して供給される。増幅器１８
を理想増幅器とすると、制御回路１６のゲイン（Ｇ）は
Ｇ＝Ｒ１５／Ｒ１４となる。

但し、Ｒ１４，Ｒ１５は夫々抵抗１４．１５の抵抗値と
する。また、負荷に定格電流を供給しているときに、電
流検出回路３による電Ｎ検出信号をｖＳ１基準電源１７
の電圧をＶｌ７とすると、増幅器１８の出力電圧は（Ｖ
Ｓ−Ｖｌ　７）×Ｇとなる。増＠器１８には電圧検出回
路４の電圧検出点４Ｘからダイオード１９と抵抗１６ｔ
−通して電流が供給されるよう構成している。このよう
に出力直流が大きく、電流検出回路６の検出信号が大き
い状態では、増幅器１１には制御回路１６に流入する１
！流によシ制限される電流が電圧検出点４＾から流れる
。主回路２の出力電圧が高くなり、電圧検出回路４の抵
抗４ｂの電圧検出信号がｇ２の増幅器１１の基準電源１
００基準電圧に等しくなると、増幅器１１の信号が主回
路２に伝達され、出力電圧が過電圧設定値より高くなる
のを防止し、負荷５のインピーダンスがさらに増大する
と出力電流をより一層減少させる。出力電流が減少する
と、電流検出回Ｗ６５の電圧降下が少なくなり、増幅″
ａ１８の出力電圧が上昇するため、電圧検出回路４の抵
抗４ａｔ−通って制御回ｗｒ１３に流れ込む電流は少な
くなり、従って抵抗４ａによる電圧降下は減少する０こ
の丸め、出力電圧が低下し、負荷電流が少なくなった場
合でも、抵抗４ｂの信号電圧は基準電源１７の電圧と等
しい値に保たれる。

以上の動作ｔ−繰返すことにより主回路の出力電圧は１
７０字＃特性となるが、さらに負荷電流が減少すると、
電流検出回路３の検出信号が基準゛電源１７の電圧より
低い値になるので、増幅器１８の出力電圧は暑らに高く
なり、やがてダイオード１９を逆バイアスする。これに
伴い電圧検出回ｊＩ３４の信号はダイオード１９を介し
て分流されなくなることから、主回路２の出力電流がさ
らに小さくなった場合でも、電圧検出回ｗＩ４による検
出電圧は一定となるので主回路の出力電圧は定電圧に保
たれる。このため、検出回路３の検出信号が基準電源１
７の電圧より低くなる出力電流領域では、出力電圧は第
６図に示されているような定電圧特性となる。

また、以上の説明から分るように、定電圧になる領域は
基準電源１７の電圧値を変えることにより任意に設定出
来るとともに、１フの字”特性の傾きも制御回路１３の
ゲインを変えることにより任意に可変できるＯ ａｇ２図は第１図の制御回ｗＩｔ−変更した回路図であ
り、２６は抵抗、２７ｔ１ダイオード、２８はトランジ
スタである。制御回路１３において。

増幅器１８社負荷５の電流が増加するとト２ンジスタの
ベース電流が増加する極性に接続されている。

次にこのＩｉｌ！Ｉｗｒの動作説明を行う。

電流検出回路６と並列に接続された抵抗２６とダイオー
ド２７の直列回路により、電流検出回路６のｔｔ流検出
信号ｔ−ｖｓ、ダイオード２７の電圧降下をＶＤＦ、抵
抗２６の電圧ｆ”１ｎ２６とすると、抵抗２６にはＶ陣
６　＝Ｖａ　−ＶＤＦの電圧が供給され、増幅器１８は
抵抗１４と抵抗１６で決まる出力全トランジスタ２８の
ベースに供給する。このため、トランジスタ２８は抵抗
２９で決定されるＷｔ流ｔ−前記電圧検出回路４の電圧
検出信号から分流する。負荷５のインピーダンスが大き
くなると、第１図に示した回路と同じ動作により出力電
圧が過′電圧になるのを防止し、さらには“フの字”特
性となるよう制御する。

さらに負荷電流が小さくなる開放付近の領域になると、
４流検出回路６の信号Ｖｍはダイオード２７の電圧ＶＤ
Ｆより小さくなり、抵抗２６の電圧ｙａｚｓ　　も零と
なる。このため、トランジスタ２８のコレクタ電流Ｌ流
は零となり、主回路２の出力電流がさらに低下しても変
化しなくなる。

以上のように、主回路２の電流がトランジスタ２８のコ
レクタ電Ｒを零にするまで低下すると、電圧検出回路４
の抵抗４ａによる電圧降下は主回路２の１１ｒ、流低下
による影響をうけなくなるので、出力電圧は定電圧に制
御される。

以上述べたようにこの実施例は、直流電力を出力する主
回路と、この主回路の出力側に負荷と直列接続された電
流検出回路と、主回路の出力電圧を検出する電圧検出回
路と、入力の一端が基準電圧に接続された第１と第２の
増幅器と。

第１の増幅器の他の入力に前記電流検出回路の検出信号
ｔ−第２の増幅器の他の入力に電圧検出回路の信号を供
給するように接続し、第１の増幅器の出力信号により主
回路の出力を定電流にし負荷に供給するように構成する
とともに、第２の増幅器の出力信号によｐ主回路の出力
が過電圧になるのを保護するような機能を持つ過電圧保
護回路をもった定電流電源回路に、おいて、この過電圧
保護回路は主回路の電流を検出する′電流検出手段と、
第６の増幅器ｔ−有し、その第３の増Ｉ！器は電流検出
手段の信号を出力電流に比例した値で増幅するとともに
、電流検出手段の検出信号が予め定めた値以下になると
出力が一定になる特性をＭするものであって、その出力
は第２の増幅器の入力に、電圧検出回路の出力と並列に
接続され、第３０増＃Ａ器の出力が電圧検出回路の入力
と接続されたことを特徴とする定電流電源回路である。

次に第４図は本発明による他の一実施例であり、第５図
は第４図回路の特性を示す図である０第４図に示す制御
回路１６において、２０，２１．２２．２３は抵抗、２
４はトランジスタである。また、本回路において８は定
電流制御機能と過電圧保護機能とを行う回路６・７の基
準電源でめｐ、２５はその多入力形の壇＃Ｘ器であるＯ 次にこの回路の動作を説明する０ 電流検出回路６の信号が制御回路１６のトランジスタ２
４のベースとエミッタ間に夫々、直列に接続嘔れている
抵抗２０．２３ｔ−介して供給される。また、トランジ
スタ２４の増幅率が充分に大きい場合、Ｖｓをｔ流検出
回路６の電圧、Ｖ２０ｔ−抵抗２０の電圧、Ｖ２２を抵
抗２２の電圧、Ｖ２５ｔ−抵抗２３の電圧、ＶＢｇ　ｋ
　）　２ンジスタ２４のベース、・エミッタ間電圧、Ｉ
２１を抵抗２１に流れる電流とすると、制御回路１６に
流れる電流Ｉ２２は、ＩＯを負荷電流、８３を電流検出
回路の抵抗値とすると、Ｖｓ−Ｖ！ｌ１−Ｖ２３＝Ｖ２
０　ｊすＩ２２＝（ｌ０ＸＲ３−Ｖｄ−Ｖ２３）　÷Ｒ
２０＋Ｉ２１となシ、トランジスタ２４のコレクタ電流
（Ｉ２２）は負荷電流ＩＯに比例する値となる。また、
抵抗２２．２５は負荷に定格電流、電圧が供給されてい
るときトランジスタ２４が飽和動作するような値に設定
されており、トランジスタ２４のコレクタ・エミッタ間
電圧は零となるため、電圧検出回Ｗ＆４の電圧検出点４
Ｘからの信号は抵抗２２で決定される電流で分流式れる
０出力電圧は負荷５のインピーダンスが大きくなるに従
い高くなり、出力電圧が過電圧設定値になると、１記電
圧検出回路４の抵抗４ｂの両端電圧、つまり電圧検出点
４Ｘの電圧は基準電＃Ｉ８の電圧と等しくなシ回路６啼
７は主回路２に出力信号を供給して、出力電圧が過１圧
になるのを防止する。しかし、負荷５のインピーダンス
がさらに大きくなり、負荷電流工０が小さくなっても、
′ＩＩｔ流Ｉ２２の値はトランジスタ２４が飽和動作を
している領域では抵抗２２で決定される値のまま変化し
ない。このため、定電流電源回路の出力は定電圧特性を
示す。さらに、負荷５のインピーダンスが大きくなり、
負荷電流工０がさらに低下して、トランジスタ２４が飽
和動作領域から能動領域になると、電流Ｉ２２は負荷電
流工０の低下にともない減少する０この九め、抵抗４ａ
の電圧降下は負荷電流の低下にともない小さくなるので
、負荷電流の減少に従い、出力電圧も低下するという１
フの字”特性となる、負荷に流れるｔ流がさらに小さく
なり、負荷’（流工０の低下とともに減少する電流Ｉ２
２に比べて、電流Ｉ２１の値が大きくなると、電流ＩＯ
が低下しても、抵抗４ａの電圧降下はあまり変化しない
ので出力電圧の低下も少なくなる。さらに、負荷のイン
ピーダンスが大きくなり、開放状態に近づくと、　Ｖｌ
ｌ＜　ＶＢＩとなるので、トランジスタ２４のコレクタ
電流は零となる。よって抵抗２２には、抵抗２１からの
電流が流れるだけであり、実質的に負荷電流工０の低下
により出力電圧が変化しない定電圧特性になる。

以上の説明で分るように、第４図の回路は過電圧保ｌ！
機能の動作開始点では＃ミぼ定電圧で過電圧保護動作を
おこない、さらに負荷電流が低下すると１７の字″特性
となり、かつ負荷電流が定格ｉｔ流に比較して小さい領
域まで低下すると“）の字″の傾きが緩くなり、さらに
負荷電流が小さくなると、出力電圧は定電圧特性となる
。また、Ｒ２６は負荷変動等の過渡時においてトランジ
スタ２４のベースに過大なｔ流が流れるのを防止するた
めのものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から分るように、本発明の定電流電源回路に
よれば電源から負荷に至る給電線の長い電子機器の場合
でも、負荷開放付近または過電圧開始点において安定し
た動作をするので特に遠方給電の定電流電源に適してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図の回路を変更したその一部分を示す回路図、第６図は
本発明の過電圧保護動作を示した特性図、第４図は本発
明の更に別の実施例を示す回路図、第５図は第４図に示
す回路の過電圧保護動作を示した特性図、第６図、第７
図は従来の定電流電源回路を示す回路図、第８図は第７
図に示す回路の過電圧保護動作を示し九特性図である。 １．１′・・・入力端子　　　２・・・主回路６・・・
ｍｃ流流出出回路　　４・・・電圧検出回路５・・・負
荷　　　　　　　６・・・定１ｔｆｉＬ制御１ｇｌ路７
・・・過電圧保護動作　　１３・・・制御回路組＠將 第　１　図 °＼−−− 躬　２　口 ＊事Ｍ膜嬌−一

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電力を出力する主回路と、該主回路の出力側
   に負荷と直列接続された電流検出回路と、前記主回路の
   出力電圧を検出する電圧検出回路と、定電流制御、過電
   圧保護を行う回 路とを備えた定電流電源回路において、負荷のインピー
   ダンスが設定値より大きい領域では、前記電流検出回路
   により検出された電流検出信号が設定値より大きいとき
   はその大きさに応じて、前記電圧検出回路から過電圧保
   護を行う前記 回路に伝達される電圧検出信号の制御を行い、前記電流
   検出信号が設定値以下に減少するときは前記制御を実質
   的に行わない制御回路を備えたことを特徴とする定電流
   電源回路。
2. （２）特許請求の範囲の第１項に於いて、前記制御回路
   は抵抗とダイオードの直列回路から成る電流検出手段を
   有し、該抵抗の両端から出力電流に比例した信号を得る
   ことを特徴とする定電流電源回路。
3. （３）特許請求の範囲の第１項に於いて、前記制御回路
   はトランジスタのベースおよびエミッタをそれぞれ前記
   電流検出回路の検出信号のプラスおよびマイナスに接続
   し、コレクタを前記電圧検出回路の検出出力に接続し該
   トランジスタのコレクタ・エミッタ間に抵抗を接続して
   なることを特徴とする定電流電源回路。