JP3563528B2

JP3563528B2 - Abnormality detector and constant current power supply using the same

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Publication number: JP3563528B2
Application number: JP12914196A
Authority: JP
Inventors: 良人山口
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: JPH09294327A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定電流源の負荷電流に基づいて定電流源や負荷の異常を検出する異常検出装置、および定電流源や負荷の異常を検出すると共にその異常検出に基づいて定電流の出力を停止可能に構成された定電流電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
入力された基準入力信号の電圧値に所定の利得を乗算した値の定電流を負荷に供給可能に構成された定電流電源装置として、図５に示すものが従来から知られている。同図に示す定電流電源装置５１は、電圧−電流変換装置として機能するものであって、いわゆる誤差増幅回路として機能する減算回路１１、増幅回路１２、電流増幅回路１３および電流検出用の抵抗１４を備えている。
【０００３】
この定電流電源装置５１では、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆが減算回路１１に入力されると、増幅回路１２および電流増幅回路１３が、基準入力信号_ｒｅｆの電圧値に初期利得を乗算した値の定電流を接続端子２１および負荷側接続端子２２を介して負荷２に供給する。負荷２に電流が流れると、抵抗１４が負荷電流値を検出し、減算回路１１は、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆと、抵抗１４によって検出された負荷電流に応じた検出電圧との差電圧Ｖ_Ｓを増幅回路１２に出力する。この結果、増幅回路１２および電流増幅回路１３は、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆの電圧値に所定の利得を乗算した値の定電流を負荷２に供給するように制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の定電流電源装置５１には以下の問題点がある。すなわち、電流増幅回路１３の出力側の接続端子２１と負荷２の負荷側接続端子２２とが接触不良になったり、接続端子２１，２２同士の接続が開放になったり、電流増幅回路１３などが故障したりした異常状態のときには、負荷２に定電流が流れない。このため、抵抗１４の両端電圧は０Ｖとなる。この場合、減算回路１１は、異常になって定電流が流れないのか、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆの電圧値が低下して負荷電流が低下しているのかの判別がつかないために、増幅回路１２および電流増幅回路１３に対して負荷２に定電流を流させようと制御する。これにより、電流増幅回路１３は、正サイクルの基準入力信号Ｖ_ｒｅｆを増幅するときは、その振幅が正側電源電圧である＋Ｖ_ＣＣまで達した電圧を出力し、負サイクルの信号を増幅するときは、負側電源電圧である−Ｖ_ＣＣを出力してしまう。この結果、接続端子２１および負荷側接続端子２２間で接触、非接触を繰り返してスパークしたり、場合によっては電流増幅回路１３や負荷２を破壊してしまうという問題点がある。また、負荷側接続端子２２が外された場合には、接続端子２１に高電圧が印加されているために手に触れたりすると感電することがあり、危険であるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、基準入力信号の電圧値と負荷電流値とに基づいて異常を検出可能な異常検出装置を提供することを目的とする。また、異常を検出することにより定電流の出力を停止可能な定電流電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の異常検出装置は、基準入力信号の電圧値に所定の利得を乗算した値の定電流を負荷に供給可能に構成された定電流源の負荷電流値を検出する負荷電流検出手段と、少なくとも検出された負荷電流値および基準入力信号の電圧値に基づいて定電流源の実利得の逆数に近似させた利得変数を検出する利得変数検出手段と、利得変数に対応し所定の利得の逆数に近似させた基準利得変数と検出された利得変数とに基づいて定電流源または負荷の異常を検出するための異常信号を出力する異常判定手段とを備え、利得変数検出手段は、負荷電流値で基準入力信号の電圧値を除算することによって利得変数を出力する除算回路を備え、異常判定手段は、除算回路から出力された利得変数が利得変数に対応する基準利得変数よりも大きいときに異常信号を出力する比較器を備えていることを特徴とする。この場合、本明細書において、「負荷」とは、定電流源の出力側に接続されるすべての装置を含む概念である。また、「利得変数に対応し所定の利得およびその逆数のいずれかに近似させた基準利得変数」とは、利得変数が実利得に近似させられているときには、所定の利得に近似する基準利得変数をいい、利得変数が実利得の逆数に近似させられているときには、所定の利得の逆数に近似する基準利得変数をいう。また、除算回路は、アナログ除算回路やディジタル除算回路によって構成することができる。
【０００７】
この異常検出装置では、通常時においては、定電流源が基準入力信号の電圧値に所定の利得を乗算した値の定電流を負荷に供給しているため、利得変数検出手段によって検出された利得変数は、基準入力信号の電圧値の高低に拘わらず、その利得変数に対応する基準利得変数にほぼ等しい。このため、異常判定手段は、負荷に異常がないと判別することができる。一方、定電流源や負荷などに何らかの異常が生じると、定電流源の利得が一般的には低下する。したがって、利得変数検出手段によって検出された利得変数は、基準利得変数とは異なる値となる。このため、異常判定手段は、利得変数と基準利得変数とに基づいて、異常が生じたものとして異常信号を出力する。このように、単に負荷電流に基づいて異常を検出するのとは異なり、利得変数および基準利得変数に基づいて異常を判定するため、異常が生じているのか、基準入力信号の電圧値が低下して負荷電流が低下しているのかを確実に判定することができる。この結果、例えば、異常信号に基づいて、定電流源の定電流動作を停止させることなどにより、定電流源や負荷の破損を阻止すると共に定電流源の出力電圧による危険な状況を回避することができる。
【０００８】
また、この異常検出装置では、除算回路が、負荷電流値で基準入力信号の電圧値を除算することによって利得変数を出力する。この場合、定電流源は、一般的に、異常時において、負荷電流が低下することによってその利得が低下するため、異常判定手段は、基準利得変数や除算回路の利得変数に基づいて定電流源や負荷に異常が生じたか否かを容易に判定することが可能になる。なお、除算回路で除算することにより、例えば、負荷が開放されたような場合には、実利得の逆数である利得変数が急激に大きくなるため、異常をより容易に判定することができる。
【０００９】
請求項２記載の異常検出装置は、基準入力信号の電圧値に所定の利得を乗算した値の定電流を負荷に供給可能に構成された定電流源の負荷電流値を検出する負荷電流検出手段と、少なくとも検出された負荷電流値および基準入力信号の電圧値に基づいて定電流源の実利得の逆数に近似させた利得変数を検出する利得変数検出手段と、利得変数に対応し所定の利得の逆数に近似させた基準利得変数と検出された利得変数とに基づいて定電流源または負荷の異常を検出するための異常信号を出力する異常判定手段とを備え、利得変数検出手段は、所定定数を負荷電流値に加算する加算回路と、加算された加算電流値で少なくとも基準入力信号の電圧値を除算することによって利得変数として出力する除算回路とを備え、異常判定手段は、除算回路から出力された利得変数が、所定の利得時の負荷電流値に所定定数を加算した加算電流値で少なくとも基準入力信号の電圧値を除算することによって得られかつ利得変数に対応する基準利得変数よりも大きいときに異常信号を出力することを特徴とする。
【００１０】
この異常検出装置では、通常時においては、定電流源が基準入力信号の電圧値に所定の利得を乗算した値の定電流を負荷に供給しているため、利得変数検出手段によって検出された利得変数は、基準入力信号の電圧値の高低に拘わらず、その利得変数に対応する基準利得変数にほぼ等しい。このため、異常判定手段は、負荷に異常がないと判別することができる。一方、定電流源や負荷などに何らかの異常が生じると、定電流源の利得が一般的には低下する。したがって、利得変数検出手段によって検出された利得変数は、基準利得変数とは異なる値となる。このため、異常判定手段は、利得変数と基準利得変数とに基づいて、異常が生じたものとして異常信号を出力する。このように、単に負荷電流に基づいて異常を検出するのとは異なり、利得変数および基準利得変数に基づいて異常を判定するため、異常が生じているのか、基準入力信号の電圧値が低下して負荷電流が低下しているのかを確実に判定することができる。この結果、例えば、異常信号に基づいて、定電流源の定電流動作を停止させることなどにより、定電流源や負荷の破損を阻止すると共に定電流源の出力電圧による危険な状況を回避することができる。
【００１１】
また、例えば、定電流源が交流定電流を出力する場合、負荷電流検出手段によって検出される負荷電流値は、基準入力信号の１周期に２回は０Ａとなる。したがって、除算回路による除算において、値０で除算することになるために、その利得変数に誤差が生じることがある。このため、この異常検出装置では、加算回路が、所定定数を負荷電流値に加算し、除算回路が、加算された加算電流値で基準入力信号の電圧値を除算する。この結果、値０で除算することがないため、除算回路の利得変数に誤差が生じない。したがって、異常判定手段は、除算回路の利得変数が、定電流源によって所定の利得で出力されるときの負荷電流値に所定定数を加算した加算電流値で基準入力信号の電圧値を除算した基準利得変数よりも大きいときには、異常が生じたものとして、異常信号を出力することが可能になる。
【００１２】
請求項３記載の異常検出装置は、請求項２記載の異常検出装置において、除算回路は、基準入力信号の電圧値を負荷電流値で除算した実利得で所定定数を除算した除算値に基準入力信号の電圧値を加算した値を、加算回路の加算電流値で除算することによって利得変数として出力し、異常判定手段は、利得変数が基準利得変数よりも大きいときに異常信号を出力することを特徴とする。
【００１３】
この異常検出装置では、除算回路が、所定定数を実利得で除算した除算値に基準入力信号の電圧値を加算した値を加算回路の加算電流値で除算する。この結果、除算回路から出力される除算値は、実利得の逆数である利得変数と等しくなる。このため、基準利得変数を所定の利得の逆数またはそれよりもやや高い電圧に固定しておくことができる結果、異常判定手段による除算が不要となり、これにより、異常が生じたか否かの判定を高速に行うことが可能になる。
【００１４】
請求項４記載の異常検出装置は、請求項１から３のいずれかに記載の異常検出装置において、異常信号を入力し異常信号の基準入力信号の１周期に対するデューティ比が所定のデューティ比よりも大きいときに新たな異常信号を出力するデューティ比判定手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００１５】
定電流源は、正常動作時においても、負荷インピーダンスが多少高い場合などにおいては、基準入力信号の最大振幅近辺で、その出力電圧波形を歪ませてしまうことがある。かかる場合には、利得変数検出手段によって検出される利得変数が異常時の利得変数になるため、異常判定手段が、異常が生じたものとみなして異常信号を出力してしまうことがある。このような場合であっても、この異常検出装置では、デューティ比判定回路が、例えば、許容できる範囲の所定のデューティ比よりも大きいときにのみ異常信号を出力する。この結果、正常動作時に異常信号を頻繁に出力してしまうことを防止することができる。
【００１６】
請求項５記載の定電流電源装置は、請求項１から４のいずれかに記載の異常検出装置と、異常検出装置から出力される異常信号によって定電流の出力を停止可能に構成された定電流源とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
この定電流電源装置では、制御手段は、利得変数と基準利得変数とに基づいて異常信号を出力することにより、定電流源に対して定電流の出力を停止させる。このため、定電流源や負荷の破損を阻止すると共に定電流源の出力電圧による危険な状況を回避することができる。
【００１８】
請求項６記載の定電流電源装置は、請求項５記載の定電流電源装置において、検出された負荷電流値に応じた検出電圧と基準入力信号とに基づいて負荷電流値を一定に制御するフィードバック制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１９】
この定電流電源装置では、フィードバック制御手段が、検出された負荷電流値に応じた検出電圧と基準入力信号とに基づいて負荷電流値を一定に制御しようと制御する際に異常が生じていると、制御手段は、定電流源の定電流の出力を停止させる。このため、従来の定電流電源装置５１では、異常が生じて定電流が流れないのか、あるいは基準入力信号Ｖ_ｒｅｆの電圧値が低下して負荷電流が低下しているのかを判別できないために、負荷２に定電流を流させようと制御することによって電流増幅回路１３や負荷２を破壊してしまうことがあったのに対し、この定電流電源装置では、そのような事態を確実に回避することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る異常検出装置および定電流電源装置を高電圧定電流を出力する電源装置に適用した実施の形態について説明する。なお、以下、従来の定電流電源装置５１と同一の構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２１】
図１は、例えば、ＤＣ２００Ｖの高圧定電流の直流を負荷に供給可能な電源装置１のブロック図を示している。以下、電源装置１の構成について詳述する。
【００２２】
電源装置１は、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆと、負荷２に流れる負荷電流に応じた負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉとの差電圧Ｖ_Ｓに基づいて、負荷電流値を一定に制御する誤差増幅回路として機能する減算回路（フィードバック制御手段）１１と、減算回路１１からの差電圧Ｖ_Ｓに基づき減算回路１１と相俟って基準入力信号Ｖ_ｒｅｆに所定の利得Ｇを乗算した値の定電流を負荷２に供給する増幅回路１２および電流増幅回路１３と、負荷電流値を検出するための抵抗（負荷電流検出手段）１４と、アナログ除算回路（利得変数検出手段、除算回路）１５と、異常を検出する異常検出部（異常判定手段）１６とを備えている。なお、アナログ除算回路１５および異常検出部１６が本発明に係る異常検出装置を構成し、減算回路１１、増幅回路１２および電流増幅回路１３が本発明における定電流源を構成する。
【００２３】
アナログ除算回路１５は、公知回路の乗算回路を変形して構成されており、抵抗１４によって検出された負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉを抵抗１４が１オームの抵抗である場合の電圧値（負荷電流値と等価になる）で基準信号Ｖ_ｒｅｆの電圧値を除算した値、つまり、電源装置１の基準信号Ｖ_ｒｅｆの電圧に対する負荷電流への変換利得である実利得Ｇｒの逆数（１／Ｇｒ）を、利得変数としての利得変数電圧Ｖ_Ｇに変換して出力する。
【００２４】
異常検出部１６は、基準電圧出力回路１７と比較器１８とを備えている。基準電圧出力回路１７は、電源装置１が利得Ｇで作動している正常動作時（以下、「通常動作時」という）の利得Ｇの逆数に相当する電圧よりもやや高めの電圧、つまり、アナログ除算回路１５が通常動作時に出力する利得変数電圧Ｖ_Ｇよりも若干高めの電圧を基準利得変数としての基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒとして出力する。また、比較器１８は、アナログ除算回路１５から出力される利得変数電圧Ｖ_Ｇと基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒとを比較し、利得変数電圧Ｖ_Ｇが基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒよりも大きいときに、異常信号Ｓ_Ａを電流増幅回路１３および図示しない監視装置に出力する。この電源装置１では、接続端子２１と負荷側接続端子２２との間で接触不良などがあると、負荷２に定電流が供給されなくなるために、電源装置１の実利得Ｇｒが、電圧−電流変換のリニア領域から外れることによって利得Ｇよりも低下する。このような場合に、異常検出部１６は、異常が生じたものとして異常信号Ｓ_Ａを出力する。
【００２５】
次に、電源装置１の動作について、図３を参照して説明する。
【００２６】
通常作動時においては、電源装置１から定電流が供給されると、負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉは、同図の直流負荷電流波形４１が示すように、減算回路１１によって一定値に制御されている。この状態においては、電源装置１が基準信号Ｖ_ｒｅｆの電圧値に利得Ｇを乗算した値の定電流を負荷２に供給しているため、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆの高低に拘わらず、アナログ除算回路１５から出力される利得変数電圧Ｖ_Ｇが基準電圧出力回路１７から出力される基準利得変数電圧Ｖ _Ｇｒの電圧値よりも低い。このため、比較器１８は異常信号Ｓ_Ａを出力しない。したがって、電源装置１では、差電圧Ｖ_Ｓに基づいて、電源装置１の利得が値Ｇになるように制御している。
【００２７】
一方、接続端子２１および負荷側接続端子２２の接触不良や負荷２の負荷インピーダンスの上昇などにより負荷２側に何らか異常が生じると、電源装置１の実利得Ｇｒが低下する。したがって、同図の直流負荷電流波形４２が示すように、負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉの電圧値が急激に低下する。なお、同図は理解を容易にするために、直流負荷電流波形４２を緩やかな傾斜に描いている。この場合には、アナログ除算回路１５から出力される利得変数電圧Ｖ_Ｇの電圧値が、基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒの電圧値よりも大きくなる。このため、比較器１８は、ハイレベルの異常信号Ｓ_Ａを出力する。この結果、電流増幅回路１３は、異常信号Ｓ_Ａを入力したときに、定電流の出力を停止する（同図の直流負荷電流波形４３参照）。また、同時に、異常信号Ｓ_Ａは、装置外部に接続された監視装置が負荷２に異常が生じたことを検知することが可能になる。
【００２８】
このように、この電源装置１によれば、負荷２側などに異常が生じて電源装置１の実利得Ｇｒが低下すると、電流増幅回路１３に対して定電流の出力を停止させることができる。この結果、電流増幅回路１３や負荷２の破壊を確実に防止することができると共に、接続端子２１に高圧直流を出力させることがないため危険な状態を回避させることができる。
【００２９】
次に、図２を参照して、本発明に係る異常検出装置および定電流電源装置を、交流定電流を出力する電源装置３１に適用した他の実施形態について説明する。なお、電源装置１と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細説明を省略する。
【００３０】
電源装置３１は、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆを増幅することによって、最大振幅電圧が２００Ｖｐ−ｐで最大出力電力１ＫＶＡの交流電力を出力可能に構成されており、同図に示すように、電源装置１の構成に加えて、オフセット電圧出力回路３２、加算回路３３およびデューティ比判定回路（デューティ比判定手段）３６を備えている他、異常検出部３４が、電源装置１における基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒとは異なり基準変数としての基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒ１を出力する基準電圧出力回路３５を備えている。なお、アナログ除算回路１５、オフセット電圧出力回路３２、加算回路３３、異常検出部３４およびデューティ比判定回路が本発明に係る異常検出装置を構成する。
【００３１】
オフセット電圧出力回路３２は、電源装置１が所定の電流を抵抗値が１オームの抵抗に流したときにその抵抗に現れる電圧値であるオフセット電圧Ｖ_Ｏ（所定定数）を出力可能に構成されている。
【００３２】
加算回路３３は、負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉを抵抗１４が１オームの抵抗である場合の電圧値に変換すると共に、その電圧値にオフセット電圧Ｖ_Ｏを加算した値の加算電圧Ｖ_Ａをアナログ除算回路１５に出力する。
【００３３】
基準電圧出力回路３５は、基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒ１を出力するものであって、基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒ１は、通常動作時における負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉを抵抗１４が１オームの抵抗である場合の電圧値に変換した電圧値にオフセット電圧Ｖ_Ｏ（所定定数）を加算した加算電流値で基準信号Ｖ_ｒｅｆの電圧値を除算した値に対応する電圧（利得変数電圧Ｖ _Ｇ１）よりも若干高めの電圧に設定されている。なお、基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒ１は、通常動作時の負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉの電圧値にオフセット電圧Ｖ_Ｏを加算する分だけ、電源装置１における基準利得変数電圧Ｖ_Ｇｒよりも若干低めの電圧値になるため、その分を見越した電圧に予め設定しておいてもよい。
【００３４】
デューティ比判定回路３６は、負荷２のインピーダンスが若干高めになり、電源装置１が出力電圧波形を部分的に歪ませたときであっても、異常信号Ｓ_Ａの出力を阻止する。このデューティ比判定回路３６は、基準信号Ｖ_ｒｅｆの１周期に対して、電源装置３１の実利得Ｇｒの低下を許容できる時間、つまり、基準信号Ｖ_ｒｅｆの１周期に対して実利得Ｇｒの低下を許容できるデューティ比を基準デューティ比として記憶しており、比較器１８から出力される異常信号Ｓ_Ａの基準信号Ｖ_ｒｅｆの１周期に対するデューティ比（以下、単に、「デューティ比」という）が基準デューティ比よりも大きいときに、ハイレベルが連続する新たな異常信号Ｓ_Ａ１を出力する。
【００３５】
次に、電源装置３１の動作について、図４を参照して説明する。なお、電源装置１と同一の動作については、その詳細説明を省略する。
【００３６】
通常作動時においては、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆの最大振幅に利得Ｇを乗算した値の定電流が電源装置３１から供給されると、負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉは、基準信号Ｖ_ｒｅｆの電圧波形に応じた波形の交流負荷電流波形となっており、この状態では、比較器１８は異常信号Ｓ_Ａを出力しない。
【００３７】
負荷２の負荷インピーダンスが若干上昇し、電流増幅回路１３から出力される交流電圧波形が歪むと、図４の符号４５が示すように、ピーク電圧が若干歪むことにより実利得Ｇｒが低下するため、比較器１８は、同図の符号４６で示す異常信号Ｓ_Ａを出力する。この場合、デューティ比判定回路３６は、異常信号Ｓ_Ａのデューティ比が基準デューティ比よりも小さいと判定し、異常信号Ｓ_Ａ１を出力しない。
【００３８】
一方、負荷２の負荷インピーダンスがより上昇すると、交流負荷電流波形は、同図の符号４７に示すように、その歪みがより大きくなる。このため、比較器１８から出力される異常信号Ｓ_Ａのデューティ比が大きくなる。したがって、デューティ比判定回路３６は、同図の符号４８で示す異常信号Ｓ_Ａのデューティ比が基準デューティ比よりも大きいと判定し、異常信号Ｓ_Ａ１を連続して出力する。
【００３９】
このように、この電源装置３１によれば、正常動作時において出力電圧波形が部分的に歪むことによって比較器１８が異常信号Ｓ_Ａを出力した場合であっても、デューティ比判定回路３６は、異常信号Ｓ_Ａのデューティ比が基準デューティ比よりも大きいときにのみ異常信号Ｓ_Ａ１を出力する。この結果、正常作動時に異常信号Ｓ_Ａを出力してしまうことを防止することができる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本発明は、上記電源装置３１において、オフセット電圧出力回路３２および加算回路３３を省略すると共に、アナログ除算回路１５および基準電圧出力回路３５を、それぞれ、電源装置１におけるアナログ除算回路１５および基準電圧出力回路１７と同一に構成してもよい。この場合には、負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉが基準信号Ｖ_ｒｅｆの１周期において２回は０Ａに対応する電圧を出力する。したがって、アナログ除算回路１５による除算において値０で除算することになるため、その利得変数に誤差が生じることがある。かかる場合には、比較器１８が異常信号Ｓ_Ａを出力してしまうことがある（図４の異常信号波形４９を参照）。ところが、この場合であっても、デューティ比判定回路３６が、基準デューティ比よりも小さいものとして異常信号Ｓ_Ａ１の出力を停止することにより、正常および異常の判定誤りを防止することができる。
【００４１】
また、上記した電源装置３１において、アナログ除算回路１５は、オフセット電圧Ｖ_Ｏを実利得Ｇｒ（つまり、基準入力信号Ｖ_ｒｅｆの電圧値を負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉで除算した値）で除算した除算値に基準信号Ｖ_ｒｅｆの電圧値を加算した値を、負荷電流検出電圧Ｖ_Ｉにオフセット電圧Ｖ_Ｏを加算した値で除算した値に相当する利得変数電圧を出力するように構成してもよい。つまり、この場合の利得変数電圧Ｖ_Ｇ２は、下記の式で表される。
Ｖ_Ｇ２＝（Ｖ_Ｏ／Ｇｒ＋Ｖ_ｒｅｆ）／（Ｖ_Ｏ＋Ｖ_Ｉ）
＝（Ｖ_Ｏ／Ｇｒ＋Ｖ_Ｉ／Ｇｒ）／（Ｖ_Ｏ＋Ｖ_Ｉ）
＝１／Ｇｒ
したがって、利得変数電圧Ｖ_Ｇ２は、実利得Ｇｒの逆数に相当する電圧になる。このため、基準利得変数電圧を利得Ｇの逆数に相当する電圧よりもやや高い電圧に固定しておくことができる結果、基準電圧出力回路３５において除算する必要がなくなり、これにより、異常が生じたか否かの判定を高速に行うことができる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、実利得Ｇｒの逆数である利得変数と利得Ｇの逆数である基準利得変数とを比較しているが、本発明は、これに限定されず、実利得Ｇｒと利得Ｇとを比較することによって、異状の判定を行う構成にすることもできる。ただし、実利得Ｇｒの逆数である利得変数と利得Ｇの逆数である基準利得変数とを比較する構成の方が、実利得Ｇｒの低下時において、実利得Ｇｒの逆数である利得変数の値が急激に大きくなるので、両者の比較を確実かつ容易に行うことができ、より好ましい。
【００４３】
また、本発明は、上記各実施形態に限定されず、その構成を適宜変更することができる。例えば、本実施形態では、すべてアナログ演算により除算および加算などを実行しているが、すべての演算または一部の演算を高速処理が可能なＤＳＰ（Digital Signal Processor）などによって構成することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように請求項１，２記載の異常検出装置によれば、定電流源の負荷が開放になって定電流が流れないのか電流が不足しているのかを判別することができる結果、異常を確実に検出することができる。これにより、定電流源の出力を停止させることなどにより、定電流源や負荷の破壊を防止することができると共に、定電流源の出力電圧による危険な状況を回避することができる。
【００４５】
また、請求項１記載の異常検出装置によれば、例えば、負荷が開放されたような場合には、実利得の逆数である利得変数が急激に大きくなるため、異常判定手段が異常をより容易に判定することができる。
【００４６】
また、請求項２記載の異常検出装置によれば、定電流源が交流定電流を出力する場合であっても、除算回路の利得変数に誤差が生じないため、異常判定手段が、確実に異常を判定することができる。
【００４７】
また、請求項３記載の異常検出装置によれば、異常判定手段による除算が不要になる結果、異常が生じたか否かの判定を高速に行うことができる。
【００４８】
また、請求項４記載の異常検出装置によれば、正常時における異常信号の出力を防止することができる。
【００４９】
さらに、請求項５記載の定電流電源装置によれば、異常信号によって定電流源の定電流の出力を停止させることができるため、定電流源や負荷の破壊を阻止することができると共に、定電流源の出力電圧による危険な状況を回避することができる。
【００５０】
また、請求項６記載の定電流電源装置によれば、フィードバック制御部による定電流制御に起因する定電流源や負荷の破壊を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る定電流電源装置のブロック図である。
【図２】他の実施の形態に係る定電流電源装置のブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る定電流電源装置における直流負荷電流波形および異常信号の波形図である。
【図４】他の実施の形態における交流負荷電流波形および異常信号の波形図である。
【図５】従来の定電流電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
１定電流電源装置
２負荷
１１減算回路
１２増幅回路
１３電流増幅回路
１４抵抗
１５アナログ除算回路
１６異常検出部
１７基準電圧出力回路
１８比較器
３１電源装置
３２オフセット電圧出力回路
３３加算回路
３４異常検出部
３５基準電圧出力回路
３６デューティ比判定回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an abnormality detection device that detects an abnormality in a constant current source or a load based on a load current of a constant current source, and detects an abnormality in the constant current source or a load and outputs a constant current based on the abnormality detection. The present invention relates to a constant current power supply device that can be stopped.
[0002]
[Prior art]
As a constant current power supply device configured to be able to supply a constant current having a value obtained by multiplying a voltage value of an input reference input signal by a predetermined gain to a load, a constant current power supply device shown in FIG. 5 is conventionally known. The constant current power supply 51 shown in FIG. 1 functions as a voltage-current converter, and includes a subtraction circuit 11, an amplification circuit 12, a current amplification circuit 13, and a current detection resistor 14 functioning as a so-called error amplification circuit. It has.
[0003]
In the constant current power supply 51, the reference input signal V_refIs input to the subtraction circuit 11, the amplification circuit 12 and the current amplification circuit 13_refIs supplied to the load 2 via the connection terminal 21 and the load-side connection terminal 22. When a current flows through the load 2, the resistor 14 detects the load current value, and the subtraction circuit 11_refAnd the difference voltage V between the detected voltage and the detected voltage corresponding to the load current detected by the resistor 14._SIs output to the amplifier circuit 12. As a result, the amplifier circuit 12 and the current amplifier circuit 13 output the reference input signal V_refIs controlled to supply a constant current of a value obtained by multiplying the voltage value by a predetermined gain to the load 2.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional constant current power supply 51 has the following problems. That is, the connection terminal 21 on the output side of the current amplification circuit 13 and the connection terminal 22 on the load side of the load 2 may be in poor contact, the connection between the connection terminals 21 and 22 may be open, or the current amplification circuit 13 may be disconnected. In the case of a failure or an abnormal state, a constant current does not flow through the load 2. Therefore, the voltage between both ends of the resistor 14 becomes 0V. In this case, the subtraction circuit 11 determines whether the constant current does not flow due to the abnormality,_refSince it is not possible to determine whether the load current has decreased due to the decrease in the voltage value, the amplifier 2 and the current amplifier 13 are controlled to cause a constant current to flow through the load 2. As a result, the current amplifying circuit 13 outputs the positive cycle reference input signal V_refIs amplified, the amplitude is + V which is the positive side power supply voltage._CCWhen the voltage which has reached the maximum output voltage is output and the signal in the negative cycle is amplified, the negative side power supply voltage -V_CCIs output. As a result, there is a problem that the contact and the non-contact are repeated between the connection terminal 21 and the load-side connection terminal 22 to cause a spark, and in some cases, the current amplification circuit 13 and the load 2 are broken. Further, when the load-side connection terminal 22 is disconnected, a high voltage is applied to the connection terminal 21, which may cause an electric shock if touched by a hand, which is dangerous.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an abnormality detection device that can detect an abnormality based on a voltage value of a reference input signal and a load current value. It is another object of the present invention to provide a constant current power supply device capable of stopping output of a constant current by detecting an abnormality.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the abnormality detection device according to the first aspect of the present invention provides a load current value of a constant current source configured to supply a constant current of a value obtained by multiplying a voltage value of a reference input signal by a predetermined gain to a load. Load current detecting means for detecting the actual gain of the constant current source based on at least the detected load current value and the voltage value of the reference input signalReciprocal ofGain variable detection means for detecting a gain variable approximated toTo the reciprocal of the profitAbnormality determining means for outputting an abnormality signal for detecting abnormality of the constant current source or the load based on the approximated reference gain variable and the detected gain variable.The gain variable detection means includes a division circuit that outputs a gain variable by dividing the voltage value of the reference input signal by the load current value, and the abnormality determination means determines that the gain variable output from the division circuit corresponds to the gain variable. A comparator that outputs an abnormal signal when it is larger than the reference gain variableIt is characterized by having. in this case,In this specification, the “load” is a concept including all devices connected to the output side of the constant current source. Further, “a reference gain variable corresponding to a gain variable and approximated to one of a predetermined gain and its reciprocal” refers to a reference gain variable approximating a predetermined gain when the gain variable is approximated to an actual gain. When the gain variable is approximated to the reciprocal of the actual gain, it refers to the reference gain variable that approximates the reciprocal of the predetermined gain. Further, the division circuit can be constituted by an analog division circuit or a digital division circuit.
[0007]
In this abnormality detecting device, the constant current source normally supplies a constant current having a value obtained by multiplying the voltage value of the reference input signal by a predetermined gain to the load. The variable is substantially equal to the reference gain variable corresponding to the gain variable regardless of the level of the voltage value of the reference input signal. For this reason, the abnormality determination means can determine that there is no abnormality in the load. On the other hand, when any abnormality occurs in the constant current source, the load, or the like, the gain of the constant current source generally decreases. Therefore, the gain variable detected by the gain variable detecting means has a value different from the reference gain variable. For this reason, the abnormality determination means outputs an abnormality signal on the basis of the gain variable and the reference gain variable, assuming that an abnormality has occurred. As described above, unlike the case where the abnormality is simply detected based on the load current, the abnormality is determined based on the gain variable and the reference gain variable. Therefore, whether the abnormality has occurred or the voltage value of the reference input signal decreases. Thus, it is possible to reliably determine whether the load current has decreased. As a result, for example, by stopping the constant current operation of the constant current source based on the abnormal signal, it is possible to prevent breakage of the constant current source and the load and to avoid a dangerous situation due to the output voltage of the constant current source. Can be.
[0008]
Also,In this abnormality detection device, the division circuit outputs a gain variable by dividing the voltage value of the reference input signal by the load current value. In this case, since the gain of the constant current source generally decreases due to a decrease in the load current in the event of an abnormality, the abnormality determining means uses the constant current source based on the reference gain variable and the gain variable of the division circuit. It is possible to easily determine whether an abnormality has occurred in the load or the load. Note that by performing division by the division circuit, for example, when the load is released, the gain variable, which is the reciprocal of the actual gain, rapidly increases, so that the abnormality can be determined more easily.
[0009]
Claim2The described abnormality detection device,Load current detection means for detecting a load current value of a constant current source configured to be able to supply a constant current having a value obtained by multiplying a voltage value of a reference input signal by a predetermined gain to a load, and at least the detected load current value and Gain variable detection means for detecting a gain variable approximated to the reciprocal of the actual gain of the constant current source based on the voltage value of the reference input signal; and a reference gain variable corresponding to the gain variable and approximated to a reciprocal of a predetermined gain. An abnormality determination unit that outputs an abnormality signal for detecting an abnormality of the constant current source or the load based on the detected gain variable,The gain variable detection means includes: an addition circuit that adds a predetermined constant to the load current value; and a division circuit that divides at least the voltage value of the reference input signal by the added current value to output the divided value as a gain variable. The determining means is obtained by dividing at least the voltage value of the reference input signal by an addition current value obtained by adding a predetermined constant to a load current value at a predetermined gain, and the gain variable output from the division circuit is obtained. Outputting an abnormal signal when the value is larger than a corresponding reference gain variable.To.
[0010]
In this abnormality detection device, the constant current source normally supplies a constant current having a value obtained by multiplying the voltage value of the reference input signal by a predetermined gain to the load. The variable is substantially equal to the reference gain variable corresponding to the gain variable regardless of the level of the voltage value of the reference input signal. For this reason, the abnormality determination means can determine that there is no abnormality in the load. On the other hand, when any abnormality occurs in the constant current source, the load, or the like, the gain of the constant current source generally decreases. Therefore, the gain variable detected by the gain variable detecting means has a value different from the reference gain variable. For this reason, the abnormality determination means outputs an abnormality signal on the basis of the gain variable and the reference gain variable, assuming that an abnormality has occurred. As described above, unlike the case where the abnormality is simply detected based on the load current, the abnormality is determined based on the gain variable and the reference gain variable. Therefore, whether the abnormality has occurred or the voltage value of the reference input signal decreases. Thus, it is possible to reliably determine whether the load current has decreased. As a result, for example, by stopping the constant current operation of the constant current source based on the abnormal signal, it is possible to prevent the constant current source and the load from being damaged, and Dangerous situations due to the output voltage of the flow source can be avoided.
[0011]
Also,For example, when the constant current source outputs an AC constant current, the load current value detected by the load current detecting means is 0 A twice in one cycle of the reference input signal. Therefore, in the division by the division circuit, since the division is performed by the value 0, an error may occur in the gain variable. Therefore, in this abnormality detection device, the adding circuit adds a predetermined constant to the load current value, and the dividing circuit divides the voltage value of the reference input signal by the added current value. As a result, since there is no division by the value 0, no error occurs in the gain variable of the division circuit. Therefore, the abnormality determination means determines that the gain variable of the division circuit is a reference obtained by dividing the voltage value of the reference input signal by an addition current value obtained by adding a predetermined constant to a load current value when the constant current source outputs the predetermined gain. When it is larger than the gain variable, it is possible to output an abnormal signal assuming that an abnormality has occurred.
[0012]
Claim3The abnormality detection device described in the claims2In the abnormality detection device described above, the division circuit is configured to add a value obtained by adding a voltage value of the reference input signal to a division value obtained by dividing a predetermined constant by an actual gain obtained by dividing a voltage value of the reference input signal by a load current value. By dividing by the added current value, it is output as a gain variable.Based on the gain variableAn abnormal signal is output when the value is larger than the quasi-gain variable.
[0013]
In this abnormality detection device, the division circuit divides the value obtained by adding the voltage value of the reference input signal to the division value obtained by dividing the predetermined constant by the actual gain by the addition current value of the addition circuit. As a result, the division value output from the division circuit becomes equal to the gain variable which is the reciprocal of the actual gain. For this reason, the reference gain variable can be fixed to the reciprocal of the predetermined gain or a voltage slightly higher than the predetermined gain. As a result, the division by the abnormality determining means becomes unnecessary, and thereby, it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred. It can be performed at high speed.
[0014]
Claim4The abnormality detection device described in claim 13The abnormality detection device according to any one of the above, further comprising: a duty ratio determination unit that inputs an abnormality signal and outputs a new abnormality signal when a duty ratio of one cycle of the reference input signal of the abnormality signal is larger than a predetermined duty ratio. It is further characterized by being provided.
[0015]
The constant current source may distort the output voltage waveform near the maximum amplitude of the reference input signal when the load impedance is somewhat high even during normal operation. In such a case, since the gain variable detected by the gain variable detecting means becomes a gain variable at the time of abnormality, the abnormality determining means may output an abnormal signal on the assumption that an abnormality has occurred. Even in such a case, in the abnormality detection device, the duty ratio determination circuit outputs the abnormality signal only when the duty ratio is larger than, for example, an allowable range of a predetermined duty ratio. As a result, it is possible to prevent the abnormal signal from being output frequently during normal operation.
[0016]
Claim5The constant current power supply according to claim 14And a constant current source configured to stop output of a constant current by an abnormality signal output from the abnormality detection device.
[0017]
In this constant current power supply device, the control means stops the output of the constant current to the constant current source by outputting an abnormal signal based on the gain variable and the reference gain variable. Therefore, damage to the constant current source and the load can be prevented, and a dangerous situation due to the output voltage of the constant current source can be avoided.
[0018]
Claim6The constant current power supply described in claim5In the constant current power supply device described above, a feedback control unit that controls the load current value to be constant based on a detected voltage corresponding to the detected load current value and a reference input signal is provided.
[0019]
In this constant current power supply device, it is assumed that an abnormality has occurred when the feedback control means controls to keep the load current value constant based on the detected voltage and the reference input signal corresponding to the detected load current value. The control means stops the output of the constant current from the constant current source. For this reason, in the conventional constant current power supply device 51, it is determined whether an abnormality occurs and the constant current does not flow, or whether the reference input signal V_refSince it is not possible to determine whether the load current has decreased due to the decrease in the voltage value of the load 2, the current amplifier circuit 13 and the load 2 may be destroyed by controlling the constant current to flow through the load 2. On the other hand, in the constant current power supply device, such a situation can be reliably avoided.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which an abnormality detection device and a constant current power supply device according to the present invention are applied to a power supply device that outputs a high-voltage constant current will be described with reference to the accompanying drawings. In the following, the same components as those of the conventional constant current power supply device 51 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0021]
FIG. 1 is a block diagram of a power supply device 1 capable of supplying a high-voltage constant current DC of DC 200 V to a load, for example. Hereinafter, the configuration of the power supply device 1 will be described in detail.
[0022]
The power supply 1 has a reference input signal V_refAnd a load current detection voltage V corresponding to a load current flowing through the load 2._IDifference voltage V_S, A subtraction circuit (feedback control means) 11 functioning as an error amplification circuit for controlling the load current value to be constant, and a difference voltage V from the subtraction circuit 11._SBased on the reference input signal V_refCircuit 12 and a current amplifying circuit 13 for supplying a constant current of a value obtained by multiplying a predetermined gain G to the load 2 and a resistor for detecting a load current value(Load current detection means)14 and an analog division circuit (gain variable detection means), Division circuit) 15 and an abnormality detection unit (abnormality determination means) 16 for detecting an abnormality.Note that the analog division circuit 15 and the abnormality detection unit 16 constitute an abnormality detection device according to the present invention, and the subtraction circuit 11, the amplifier circuit 12, and the current amplifier circuit 13 constitute a constant current source according to the present invention.
[0023]
The analog division circuit 15 is configured by modifying a multiplication circuit of a known circuit, and includes a load current detection voltage V detected by the resistor 14._IWith the voltage value (equivalent to the load current value) when the resistor 14 is a 1-ohm resistor, and the reference signal V_ref, That is, the reference signal V of the power supply 1_refThe reciprocal (1 / Gr) of the actual gain Gr, which is the conversion gain to the load current with respect to the voltage of_GAnd output.
[0024]
The abnormality detection unit 16StandardA voltage output circuit 17 and a comparator 18 are provided. The reference voltage output circuit 17 is a voltage slightly higher than the voltage corresponding to the reciprocal of the gain G during normal operation (hereinafter, referred to as “normal operation”) in which the power supply device 1 operates at the gain G, that is, the analog voltage. Gain variable voltage V output by division circuit 15 during normal operation_GThe reference gain variable voltage V is a voltage slightly higher than the reference gain variable._GrIs output as Further, the comparator 18 calculates the gain variable voltage V output from the analog division circuit 15._GAnd the reference gain variableVoltageV_GrAnd the gain variable voltage V_GIs the reference gain variableVoltageV_GrIs larger than the abnormal signal S_AIs output to the current amplification circuit 13 and a monitoring device (not shown). In the power supply device 1, if there is a contact failure between the connection terminal 21 and the load-side connection terminal 22, the constant current is not supplied to the load 2. Departing from the linear region of the conversion is lower than the gain G. In such a case, the abnormality detection unit 16 determines that the abnormality has occurred and outputs the abnormality signal S._AIs output.
[0025]
Next, the operation of the power supply device 1 will be described with reference to FIG.
[0026]
During normal operation, when a constant current is supplied from the power supply device 1, the load current detection voltage V_IIs controlled to a constant value by the subtraction circuit 11 as shown by the DC load current waveform 41 in FIG. In this state, the power supply 1 receives the reference signal V_refIs supplied to the load 2 by multiplying the gain value by the gain value of the reference voltage V._refGain variable voltage V output from analog divider circuit 15 regardless of the level of_GIs output from the reference voltage output circuit 17Reference gain variable voltage V _GrIs lower than the voltage value. Therefore, the comparator 18 outputs the abnormal signal S_AIs not output. Therefore, in the power supply device 1, the difference voltage V_SIs controlled so that the gain of the power supply device 1 becomes the value G.
[0027]
On the other hand, if any abnormality occurs on the load 2 side due to a poor contact between the connection terminal 21 and the load-side connection terminal 22 or an increase in the load impedance of the load 2, the actual gain Gr of the power supply device 1 decreases. Therefore, as shown by the DC load current waveform 42 in FIG._IVoltage value drops sharply. In the figure, the DC load current waveform 42 is drawn with a gentle slope for easy understanding. In this case, the gain variable voltage V output from the analog division circuit 15_GIs the reference gain variable voltage V_GrVoltage value. Therefore, the comparator 18 outputs the high-level abnormal signal S_AIs output. As a result, the current amplification circuit 13 outputs the abnormal signal S_AIs input, the output of the constant current is stopped (refer to the DC load current waveform 43 in the figure). At the same time, the abnormal signal S_AAllows the monitoring device connected to the outside of the device to detect that the load 2 has failed.
[0028]
As described above, according to the power supply device 1, when an abnormality occurs on the load 2 side or the like and the actual gain Gr of the power supply device 1 decreases, the output of the constant current to the current amplifier circuit 13 can be stopped. As a result, the destruction of the current amplification circuit 13 and the load 2 can be reliably prevented, and a dangerous state can be avoided because high-voltage direct current is not output to the connection terminal 21.
[0029]
Then figure2With reference to, another embodiment in which the abnormality detection device and the constant current power supply device according to the present invention are applied to a power supply device 31 that outputs an AC constant current will be described. Note that the same components as those of the power supply device 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0030]
The power supply 31 receives the reference input signal V_refTo a maximum amplitude voltage of 200 Vp-p and output an AC power of a maximum output power of 1 KVA. As shown in the figure, in addition to the configuration of the power supply device 1, an offset voltage output circuit is provided. 32, an addition circuit 33, and a duty ratio determination circuit (duty ratio determination means) 36._GrUnlike the reference gain variable voltage V as the reference variable_Gr1Is provided.Note that the analog division circuit 15, the offset voltage output circuit 32, the addition circuit 33, the abnormality detection unit 34, and the duty ratio determination circuit constitute an abnormality detection device according to the present invention.
[0031]
The offset voltage output circuit 32 outputs an offset voltage V which is a voltage value appearing at a resistor having a resistance value of 1 ohm when the power supply device 1 passes a predetermined current through the resistor._O(Predetermined constant) can be output.
[0032]
The adder circuit 33 detects the load current detection voltage V_IIs converted to a voltage value when the resistor 14 is a 1-ohm resistor, and the offset voltage V_OIs the added voltage V of the value obtained by adding_AIs output to the analog division circuit 15.
[0033]
The reference voltage output circuit 35 outputs the reference gain variable voltage V_Gr1And outputs a reference gain variable voltage V_Gr1Is the load current detection voltage V during normal operation._IIs converted to a voltage value when the resistor 14 is a 1-ohm resistor, and the offset voltage V_O(Predetermined constant) is added to the reference signal V_refVoltage corresponding to the value obtained by dividing the voltage value of(Gain variable voltage V _G1 )The voltage is set slightly higher than the voltage. Note that the reference gain variable voltage V_Gr1Is the load current detection voltage V during normal operation._IOffset voltage V_OIs added to the reference gain variable voltage V in the power supply device 1._GrSince the voltage value is slightly lower than that, the voltage may be set in advance to allow for the voltage value.
[0034]
The duty ratio determination circuit 36 detects the abnormal signal S even when the impedance of the load 2 becomes slightly higher and the power supply device 1 partially distorts the output voltage waveform._ABlock the output of This duty ratio determination circuit 36 outputs the reference signal V_refFor one cycle of the power supply device 31, the time during which the reduction of the actual gain Gr of the power supply_refIs stored as a reference duty ratio, which allows the actual gain Gr to be reduced with respect to one cycle of the abnormal signal S._AReference signal V_refIs higher than the reference duty ratio when the duty ratio with respect to one cycle is higher than the reference duty ratio, a new abnormal signal S having a continuous high level_A1Is output.
[0035]
Next, the operation of the power supply device 31 will be described with reference to FIG.4This will be described with reference to FIG. The detailed description of the same operation as that of the power supply device 1 is omitted.
[0036]
During normal operation, the reference input signal V_refWhen a constant current having a value obtained by multiplying the maximum amplitude by the gain G is supplied from the power supply device 31, the load current detection voltage V_IIs the reference signal V_refIn this state, the comparator 18 outputs the abnormal signal S_AIs not output.
[0037]
When the load impedance of the load 2 slightly increases and the AC voltage waveform output from the current amplifying circuit 13 is distorted, the peak voltage is slightly distorted as indicated by reference numeral 45 in FIG.Gr decreases, the comparator 18 outputs the abnormal signal S indicated by reference numeral 46 in FIG._AIs output. In this case, the duty ratio determination circuit 36 outputs the abnormal signal S_AIs determined to be smaller than the reference duty ratio, and the abnormal signal S_A1Is not output.
[0038]
On the other hand, when the load impedance of the load 2 rises further, the distortion of the AC load current waveform becomes larger as indicated by reference numeral 47 in FIG. Therefore, the abnormal signal S output from the comparator 18_ABecomes large. Therefore, the duty ratio determination circuit 36 outputs the abnormal signal S indicated by reference numeral 48 in FIG._AIs determined to be larger than the reference duty ratio, and the abnormal signal S_A1Is output continuously.
[0039]
As described above, according to the power supply device 31, the output voltage waveform during the normal operationButThe comparator 18 causes the abnormal signal S_AIs output, the duty ratio determination circuit 36 outputs the abnormal signal S_AAbnormal signal S only when the duty ratio is larger than the reference duty ratio._A1Is output. As a result, during normal operation, the abnormal signal S_ACan be prevented from being output.
[0040]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, according to the present invention, in the power supply device 31, the offset voltage output circuit 32 and the addition circuit 33 are omitted, and the analog division circuit 15 and the reference voltage output circuit 35 are replaced with the analog division circuit 15 and the reference voltage The configuration may be the same as that of the voltage output circuit 17. In this case, the load current detection voltage V_IIs the reference signal V_refA voltage corresponding to 0 A is output twice in one cycle of. Therefore, since the division by the analog division circuit 15 is performed by the value 0, an error may occur in the gain variable. In such a case, the comparator 18 outputs the abnormal signal S_AMay be output (see the abnormal signal waveform 49 in FIG. 4). However, even in this case, the duty ratio determination circuit 36 determines that the abnormal signal S is smaller than the reference duty ratio._A1By stopping the output of the above, it is possible to prevent the erroneous determination between normal and abnormal.
[0041]
In the power supply device 31 described above, the analog division circuit 15 outputs the offset voltage V_OWith the actual gain Gr (that is, the reference input signal V_refOf the load current detection voltage V_IIs divided by the reference signal V_refOf the load current detection voltage V_IOffset voltage V_OMay be configured to output a gain variable voltage corresponding to a value obtained by dividing by a value obtained by adding. That is, the gain variable voltage V in this case_G2Is represented by the following equation.
V_G2= (V_O/ Gr + V_ref) / (V_O+ V_I)
= (V_O/ Gr + V_I/ Gr) / (V_O+ V_I)
= 1 / Gr
Therefore, the gain variable voltage V_G2Is a voltage corresponding to the reciprocal of the actual gain Gr. Therefore, the reference gain variable voltage can be fixed to a voltage slightly higher than the voltage corresponding to the reciprocal of the gain G. As a result, it is not necessary to divide the reference voltage in the reference voltage output circuit 35. It can be determined at a high speed whether or not it is.
[0042]
Further, in the present embodiment, the gain variable that is the reciprocal of the actual gain Gr is compared with the reference gain variable that is the reciprocal of the gain G. However, the present invention is not limited to this, and the actual gain Gr and the gain G By comparing with the above, it is also possible to adopt a configuration in which the abnormality is determined. However, the configuration in which the gain variable, which is the reciprocal of the actual gain Gr, and the reference gain variable, which is the reciprocal of the gain G, are compared with each other when the value of the gain variable, which is the reciprocal of the actual gain Gr, decreases when the actual gain Gr decreases. Since the size is sharply increased, the comparison between the two can be performed reliably and easily, which is more preferable.
[0043]
Further, the present invention is not limited to the above embodiments, and the configuration can be appropriately changed. For example, in the present embodiment, division, addition, and the like are all performed by analog operations, but all or part of the operations may be configured by a DSP (Digital Signal Processor) capable of high-speed processing.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, claim 1, 2According to the abnormality detection device described above, it is possible to determine whether the constant current source is open and the constant current does not flow or the current is insufficient, so that the abnormality can be reliably detected. This can prevent the destruction of the constant current source and the load by stopping the output of the constant current source, and can avoid a dangerous situation due to the output voltage of the constant current source.
[0045]
Claims1According to the described abnormality detection device, for example, when the load is released, the reciprocal of the actual gainsoSince a certain gain variable rapidly increases, the abnormality determining means can more easily determine the abnormality.
[0046]
Also,Claim2According to the abnormality detection device described above, even when the constant current source outputs an AC constant current, no error occurs in the gain variable of the division circuit, so that the abnormality determination unit can reliably determine the abnormality. it can.
[0047]
Claims3According to the abnormality detection device described above, the division by the abnormality determination unit becomes unnecessary, and thus it is possible to quickly determine whether or not an abnormality has occurred.
[0048]
Claims4According to the abnormality detection device described above, it is possible to prevent output of an abnormality signal in a normal state.
[0049]
Claims5According to the constant current power supply described, the output of the constant current of the constant current source can be stopped by the abnormal signal, so that the destruction of the constant current source and the load can be prevented, and the output voltage of the constant current source can be prevented. Can avoid dangerous situations.
[0050]
Claims6According to the above described constant current power supply device, the destruction of the constant current source and the load caused by the constant current control by the feedback control unit can be reliably prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a constant current power supply according to the present embodiment.
FIG. 2 is a block diagram of a constant current power supply device according to another embodiment.
FIG. 3 is a waveform diagram of a DC load current waveform and an abnormal signal in the constant current power supply device according to the present embodiment.
FIG. 4 is a waveform diagram of an AC load current waveform and an abnormal signal according to another embodiment.
FIG. 5 is a block diagram of a conventional constant current power supply device.
[Explanation of symbols]
1 constant current power supply
2 Load
11 Subtraction circuit
12 Amplification circuit
13 Current amplifier circuit
14 Resistance
15 Analog division circuit
16 Abnormality detector
17 Reference voltage output circuit
18 Comparators
31 Power supply
32 Offset voltage output circuit
33 Addition circuit
34 Abnormality detector
35 Reference voltage output circuit
36 Duty ratio judgment circuit

Claims

Load current detection means for detecting a load current value of a constant current source configured to be able to supply a constant current having a value obtained by multiplying a voltage value of a reference input signal by a predetermined gain to a load, and at least the detected load current value and a gain variable detecting unit operable to detect a gain variable is approximated to the inverse of the actual gain of the constant current source based on the voltage value of the reference input signal, corresponding to the gain variable approximation to the inverse of the predetermined gain Abnormality detecting means for outputting an abnormal signal for detecting an abnormality of the constant current source or the load based on the reference gain variable and the detected gain variable , wherein the gain variable detecting means comprises: A division circuit that outputs the gain variable by dividing the voltage value of the reference input signal by a load current value, wherein the abnormality determination unit determines that the gain variable output from the division circuit corresponds to the gain variable. Abnormality detection apparatus characterized by comprising a comparator for outputting the abnormality signal when greater than the reference gain variable to respond.

Load current detection means for detecting a load current value of a constant current source configured to be able to supply a constant current having a value obtained by multiplying a voltage value of a reference input signal by a predetermined gain to a load, and at least the detected load current value And a gain variable detecting means for detecting a gain variable approximated to the reciprocal of the actual gain of the constant current source based on the voltage value of the reference input signal, and approximating to a reciprocal of the predetermined gain corresponding to the gain variable. Abnormality determination means for outputting an abnormality signal for detecting abnormality of the constant current source or the load based on the reference gain variable and the detected gain variable, wherein the gain variable detection means has a predetermined constant. And a division circuit that divides at least the voltage value of the reference input signal by the added current value to output the gain variable. The abnormality determining means divides at least a voltage value of the reference input signal by an addition current value obtained by adding the predetermined constant to the load current value at the predetermined gain, wherein the gain variable output from the division circuit is provided. abnormal detector you and outputting the abnormality signal when greater than obtained and the reference gain variable corresponding to the gain variable by.

The division circuit is configured to add a value obtained by adding the voltage value of the reference input signal to a division value obtained by dividing the predetermined constant by the actual gain obtained by dividing the voltage value of the reference input signal by the load current value. the output as a gain variable by dividing sum current value, the abnormality determination means according to claim 2, wherein the gain variable outputs the abnormality signal when greater than before Kimoto quasi gain variable Abnormality detection device as described.

The apparatus further includes a duty ratio determination unit that inputs the abnormal signal and outputs a new abnormal signal when a duty ratio of the abnormal signal with respect to one cycle of the reference input signal is greater than a predetermined duty ratio. The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3 .

An abnormality detection device according to any one of claims 1 to 4 , and the constant current source configured to stop output of the constant current by the abnormality signal output from the abnormality detection device. A constant current power supply device characterized by the above-mentioned.

6. The constant current power supply according to claim 5, further comprising feedback control means for controlling the load current value to be constant based on a detected voltage corresponding to the detected load current value and the reference input signal. apparatus.