JP3643517B2

JP3643517B2 - Constant current power supply

Info

Publication number: JP3643517B2
Application number: JP2000091488A
Authority: JP
Inventors: 章菊地
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: JP2001282367A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は定電流電源装置に関し、特に、複数の装置を直列に接続した場合に複数の装置を同時に運転可能な定電流電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
定電流電源装置は、例えば負荷の試験などを行う際に、負荷に一定の電流を供給するために利用される。従って、定電流電源装置は出力する電流を一定に制御する定電流制御機能を備えている。また、定電流電源装置は過大な電圧の出力を防止する垂下制御機能も備えている。
【０００３】
ところで、１台の定電流電源装置が負荷に供給可能な最大電圧は限られているので、大きな電圧を供給する必要がある場合には、複数台の定電流電源装置を直列に接続し、複数台の定電流電源装置を必要に応じて直列運転し、大きな電圧の出力を実現する場合が多い。
複数台の定電流電源装置を直列運転する場合には、接続された複数台の定電流電源装置の間の出力バランス、すなわち出力電圧の配分を考慮する必要がある。例えば、２台の定電流電源装置を直列運転する場合に、出力バランスが偏っていると一方の定電流電源装置だけに大きな負担がかかりそれが過負荷になってしまう。
【０００４】
そこで、この種の定電流電源装置においては、定電流制御を行う領域においても図３に示すように、出力電圧の変動に応じて出力電流が所定量変化するように制御している。
従って、例えば第１の定電流電源装置と第２の定電流電源装置とを直列接続して直列運転する場合に、第１の定電流電源装置の出力電圧が大きくなり、第２の定電流電源装置の出力電圧が小さくなると、第１の定電流電源装置の出力電流に比べて第２の定電流電源装置の出力電流が増大しようとするので、第１の定電流電源装置の出力電圧が減少し、第２の定電流電源装置の出力電圧が増大する。このため、第１の定電流電源装置の出力電圧と第２の定電流電源装置の出力電圧との配分を適度にバランスさせることができる。
【０００５】
図３に示すような出力特性を実現するために、従来例の定電流電源装置は、図４に示すように構成されている。図４の定電流電源装置の構成及び動作について以下に説明する。
図４の定電流電源装置は、定電流源１１，抵抗器１４，可変抵抗器１５，電圧検出器１６，差動増幅器１８，１９，基準電圧源２１，２２，加算回路２４及び変成器３０で構成されている。また、変成器３０には一次巻線３０ａ，付加巻線３０ｂ及び二次巻線３０ｃが備わっている。
【０００６】
まず、出力電流Ｉｏの変化に対する制御について説明する。変成器３０の二次巻線３０ｃには、出力電流Ｉｏに比例する電圧Ｖ１が現れる。この電圧Ｖ１が差動増幅器１９の一方の入力に印加される。基準電圧源２１は、図３のＩＰ１の出力電流に相当する基準電圧Ｖｒ１を差動増幅器１９の他方の入力に印加する。
従って、差動増幅器１９は目標電流（ＩＰ１）と出力電流Ｉｏとの誤差に対応する誤差電圧Ｖｅ１を出力する。差動増幅器１９の出力する誤差電圧Ｖｅ１は、加算回路２４を介して定電流源１１の制御入力に印加される。定電流源１１は、入力される誤差電圧Ｖｅ１相当の電流を抑制するように電流を制御する。
【０００７】
実際には、二次巻線３０ｃの電圧には付加巻線３０ｂの影響が現れる。この影響は、付加巻線３０ｂに流れる電流に比例する。付加巻線３０ｂの端子には出力電圧Ｖｏに対応する電流（Ｉ₁）が流れる。このとき、二次巻線３０ｃには（Ｉｏ＋Ｉ₁）の電圧が発生するため、二次巻線３０ｃの電圧は出力電圧Ｖｏに比例して変化する。
【０００８】
つまり、出力電圧Ｖｏが増大すると、二次巻線３０ｃに誘起する電圧Ｖ１が増大し、差動増幅器１９の出力する誤差電圧Ｖｅ１が減少するので定電流源１１は出力電流Ｉｏを抑制する。従って、図３に示す定電流制御の範囲内の特性のように、出力電流Ｉｏは出力電圧Ｖｏが上昇するにつれて一定の傾きで減少する。
一方、負荷１２の端子間の出力電圧Ｖｏに比例する電圧が電圧検出器１６から出力され、差動増幅器１８の一方の入力端子に印加される。基準電圧源２２は、図３のＶＰ２に相当する基準電圧を差動増幅器１８の他方の入力端子に印加する。差動増幅器１８は、電圧検出器１６からの電圧Ｖ２が基準電圧源２２の基準電圧Ｖｒ２を超えると、電圧Ｖ２と基準電圧Ｖｒ２との誤差に比例する誤差電圧Ｖｅ２を出力する。この誤差電圧Ｖｅ２は加算回路２４を介して定電流源１１の制御入力に印加される。
【０００９】
つまり、出力電圧Ｖｏが図３のＶＰ２を超えると、差動増幅器１８が誤差電圧Ｖｅ２を出力する。実際には、差動増幅器１８のゲインが比較的大きいので、出力電圧Ｖｏが図３のＶＰ２を超えると、定電流源１１の定電流制御によって出力電流Ｉｏは急激に低下する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示すような従来の定電流電源装置においては、図３に示すような定電流制御の出力特性を実現するために、付加巻線３０ｂを有する変成器３０を用いている。このような変成器３０は、付加巻線３０ｂの影響で比較的大型化するのは避けられず、製造コストも上昇する。
【００１１】
本発明は、上述のような定電流電源装置において、装置の小型化及びコストの削減を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の定電流電源装置は、制御入力を備える定電流源と、前記定電流源から負荷に流れる出力電流に比例する第１の信号を検出する電流検出手段と、前記負荷に印加される出力電圧に比例する第２の信号を検出する電圧検出手段と、予め定めた目標電流レベルに対応する第３の信号を生成する目標電流レベル生成手段と、前記電流検出手段からの第１の信号と前記目標電流レベル生成手段からの第３の信号とに基づいて、それらの誤差に対応する第１の制御信号を前記定電流源の制御入力に印加する第１の制御手段と、予め定めた上限電圧レベルに対応する第４の信号を生成する上限電圧レベル生成手段と、前記電圧検出手段からの第２の信号と前記上限電圧レベル生成手段からの第４の信号とに基づいて、前記出力電圧が上限電圧レベルを超えた場合に第２の制御信号を前記定電流源の制御入力に印加する第２の制御手段と、前記電圧検出手段が出力する第２の信号のレベルを前記第１の信号のレベルに合わせて前記第２の信号を前記第１の制御手段の入力に印加するレベル整合手段とを設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１において、電流検出手段，目標電流レベル生成手段及び第１の制御手段は定電流制御のために用いることができる。また、電圧検出手段，上限電圧レベル生成手段及び第２の制御手段は垂下制御のために用いることができる。
一方、レベル整合手段は前記電圧検出手段が出力する第２の信号を第１の制御手段の入力にフィードバックする。但し、前記電圧検出手段が出力する第２の信号は垂下制御で利用される電圧信号であるため、第１の制御手段の入力レベルとは整合しない。そこで、レベル整合手段は第２の信号のレベルを前記第１の信号と整合するようにレベルを合わせる。
【００１４】
レベル整合手段が第１の制御手段の入力にフィードバックする第２の信号によって、例えば図３に示す定電流制御の領域のように、出力電圧の変化に伴って出力電流が一定の傾きで変化する特性が実現する。
請求項１によれば、垂下制御のために用いる電圧検出手段からの信号を定電流制御で共用するので、図４の付加巻線３０ｂを設ける必要がない。このため、定電流電源装置の小型化及びコストの低減が実現する。
【００１５】
請求項２は、請求項１の定電流電源装置において、前記電流検出手段からの第１の信号と前記レベル整合手段の出力からの第２の信号とを合成した結果を前記第１の制御手段に入力する合成手段を設けたことを特徴とする。
請求項２は、請求項１の定電流電源装置において、前記目標電流レベル生成手段からの第３の信号と前記レベル整合手段の出力からの第２の信号とを合成した結果を前記第１の制御手段に入力する合成手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２においては、合成手段を介して、目標電流レベル生成手段からの第３の信号とレベル整合手段の出力からの第２の信号とを合成した結果が第１の制御手段に入力される。従って、例えば図３に示す定電流制御の領域のように、出力電圧の変化に伴って出力電流が一定の傾きで変化する特性が実現する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の定電流電源装置の１つの実施の形態について、図１を参照して説明する。この形態は請求項１に対応する。図１はこの形態の定電流電源装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
この形態では、請求項１の定電流源，電流検出手段，電圧検出手段，目標電流レベル生成手段，第１の制御手段，上限電圧レベル生成手段，第２の制御手段及びレベル整合手段は、それぞれ定電流源１１，変成器１３，電圧検出器１６，基準電圧源２１，差動増幅器１９，基準電圧源２２，差動増幅器１８及び増幅器１７に対応する。また、請求項２の合成手段は加算回路２３に対応する。
【００１９】
図１に示す定電流電源装置は、定電流源１１，変成器１３，抵抗器１４，可変抵抗器１５，電圧検出器１６，増幅器１７，差動増幅器１８，１９，基準電圧源２１，２２，加算回路２３及び２４を備えている。
図１の定電流電源装置は、図３に示すような出力特性を有している。すなわち、負荷１２の端子間に現れる出力電圧Ｖｏが０〜ＶＰ２の範囲では定電流制御を行い、出力電圧ＶｏがＶＰ２を超えると垂下制御を行う。また、定電流制御を行う場合の出力電流Ｉｏは一定値ではなく、出力電圧Ｖｏに応じて一定の傾きで変化する。従って、複数台の定電流電源装置を直列に接続し、それらを直列運転する場合に出力バランスを適正に保つことができる。
【００２０】
負荷１２に供給する電流は定電流源１１が生成する。定電流源１１が供給する出力電流Ｉｏを制御するために、定電流源１１には制御入力１１ａが備わっている。
【００２１】
負荷１２に流れる出力電流Ｉｏの大きさを検出するために、定電流源１１と負荷１２との間に変成器１３が接続されている。変成器１３は、一次巻線１３ａ及び二次巻線１３ｂを備えている。変成器１３の二次巻線１３ｂには、一次巻線１３ａに流れる出力電流Ｉｏの大きさに比例する電圧Ｖ１が現れる。
一方、負荷１２の端子間に印加される出力電圧Ｖｏを検出するために、抵抗器１４，可変抵抗器１５及び電圧検出器１６が設けてある。出力電圧Ｖｏは、抵抗器１４，可変抵抗器１５及び電圧検出器１６によって分圧され、電圧検出器１６によって電圧Ｖ２として検出される。電圧Ｖ２の大きさは、出力電圧Ｖｏの大きさに比例する。
【００２２】
差動増幅器１９は、図３に示す定電流制御の制御機能を有している。基準電圧源２１は、一定の基準電圧Ｖｒ１を生成する。この基準電圧Ｖｒ１は、図３に示す出力電流ＩｏのＩＰ１のレベルに相当する。
差動増幅器１９のプラス側入力には基準電圧源２１からの基準電圧Ｖｒ１が印加され、差動増幅器１９のマイナス側入力には加算回路２３が出力する電圧Ｖ４が印加される。
【００２３】
加算回路２３は、変成器１３の二次巻線１３ｂが出力する電圧Ｖ１と、増幅器１７が出力する電圧Ｖ３とを加算した結果を電圧Ｖ４として出力する。増幅器１７は線形増幅器であり、電圧Ｖ３のレベルは電圧Ｖ２に比例する。すなわち、増幅器１７は電圧Ｖ２のレベルを電圧Ｖ１のレベルと合わせるために、電圧Ｖ２を増幅し電圧Ｖ３を生成する。
【００２４】
差動増幅器１９は線形増幅器である。差動増幅器１９は、それに入力される電圧Ｖ４と基準電圧Ｖｒ１との差分に比例する誤差電圧Ｖｅ１を生成する。この誤差電圧Ｖｅ１は、加算回路２４を通り誤差電圧Ｖｅ３として定電流源１１の制御入力１１ａに印加される。
【００２５】
図３の定電流制御の範囲内では、差動増幅器１８の出力する誤差電圧Ｖｅ２は０になるので、誤差電圧Ｖｅ３は誤差電圧Ｖｅ１と等しくなる。また、出力電圧Ｖｏが０の場合を想定すると、電圧Ｖ３が０になるので電圧Ｖ４は電圧Ｖ１と等しくなる。
従って、出力電圧Ｖｏが０の場合には、変成器１３の検出した出力電流Ｉｏに比例する電圧Ｖ１と基準電圧Ｖｒ１との誤差が誤差電圧Ｖｅ１，Ｖｅ３として定電流源１１にフィードバックされる。定電流源１１は誤差電圧Ｖｅ３を０にするように出力電流Ｉｏを制御するので、電圧Ｖ１が基準電圧Ｖｒ１と等しくなるように出力電流Ｉｏが制御される。つまり、出力電圧Ｖｏが０の場合の出力電流Ｉｏのレベルを表すＩＰ１は、基準電圧Ｖｒ１に相当する。
【００２６】
通常の動作状態においては、出力電圧Ｖｏは０〜ＶＰ２の間にある。従って、差動増幅器１９に入力される電圧Ｖ４には電圧Ｖ３の成分が加算される。電圧Ｖ３の加算分は、誤差電圧Ｖｅ１，Ｖｅ３を減らすように影響するので、定電流源１１は電圧Ｖ３の成分、すなわち出力電圧Ｖｏに比例して出力電流Ｉｏを減らすように制御する。これによって、図３に示す定電流制御の範囲の制御が実現される。
【００２７】
一方、差動増幅器１８は図３に示す垂下制御の制御機能を有している。また、基準電圧源２２は一定の基準電圧Ｖｒ２を生成する。この基準電圧Ｖｒ２は、図３に示す出力電圧ＶｏのＶＰ２のレベルに相当する。
差動増幅器１８は、電圧検出器１６の出力する電圧Ｖ２が基準電圧源２２の出力する基準電圧Ｖｒ２を超えた場合に、電圧Ｖ２と基準電圧Ｖｒ２との差分に比例する誤差電圧Ｖｅ２を出力する。電圧Ｖ２が基準電圧Ｖｒ２以下の場合には、誤差電圧Ｖｅ２は０になる。
【００２８】
誤差電圧Ｖｅ２は、加算回路２４によって誤差電圧Ｖｅ１に加算され、誤差電圧Ｖｅ３として定電流源１１に印加される。誤差電圧Ｖｅ２が現れると、誤差電圧Ｖｅ３が減少し、定電流源１１は出力電流Ｉｏを抑制する。すなわち、出力電圧Ｖｏに比例する電圧Ｖ２が基準電圧Ｖｒ２を超えると、図３に示す垂下制御が行われる。従って、基準電圧Ｖｒ２によって図３の出力電圧ＶｏのレベルＶＰ２が決定される。
【００２９】
図１の定電流電源装置においては、単一の電圧検出器１６が出力する電圧Ｖ２を互いに制御特性（傾き）が異なる定電流制御と垂下制御とで共用しているため、電圧Ｖ２のレベルを二次巻線１３ｂからの電圧Ｖ１のレベルと整合させる必要がある。図１の例では、増幅器１７を用いて電圧Ｖ２を電圧Ｖ３に変換し、電圧Ｖ１のレベルと整合する電圧Ｖ３を生成している。
【００３０】
しかし、電圧Ｖ１のレベルに比べて電圧Ｖ２が大きい場合には、増幅器１７の代わりに減衰器を用いる必要がある。増幅器１７の利得については、電圧Ｖ２のレベル，差動増幅器１９の利得，定電流源１１の制御特性及び必要とされる定電流制御の特性の傾きに応じて決定される。
（第２の実施の形態）
本発明の定電流電源装置のもう１つの実施の形態について、図２を参照して説明する。この形態は請求項２に対応する。
【００３１】
図２は、この形態の定電流電源装置の構成を示すブロック図である。この形態は第１の実施の形態の変形例である。図２において、図１と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。図１と同一の部分については、以下の説明を省略する。
この形態では、請求項３の目標電流レベル生成手段，レベル整合手段及び合成手段は、それぞれ基準電圧源２１，増幅器１７及び減算回路２５に対応する。
【００３２】
図２に示すように、この定電流電源装置では、変成器１３の二次巻線１３ｂから出力される電圧Ｖ１はそのまま差動増幅器１９のマイナス側入力端子に印加される。また、差動増幅器１９のプラス側入力端子には減算回路２５の出力が接続されている。
【００３３】
減算回路２５は、基準電圧源２１が出力する基準電圧Ｖｒ１から増幅器１７が出力する電圧Ｖ３を減算した結果を基準電圧Ｖｒ３として出力する。
従って、負荷１２の端子間の出力電圧Ｖｏが変化すると、電圧Ｖ２，Ｖ３が変化し基準電圧Ｖｒ３が変化する。基準電圧Ｖｒ３が変化すると、出力電流Ｉｏ（電圧Ｖ１）が一定であっても誤差電圧Ｖｅ１，Ｖｅ３が変化するため、定電流源１１は出力電流Ｉｏが変化するように制御する。そのため、図１の定電流電源装置の場合と同様に、図３に示すような傾斜を持った定電流特性が実現される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば図４に示す変成器３０に付加巻線３０ｂを設ける必要がないし、抵抗器３１及び可変抵抗器３２も不要になる。すなわち、付加巻線３０ｂを省略することにより変成器３０の小型化が可能になり、製造コストも削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の定電流電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施の形態の定電流電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】定電流電源装置の出力特性の例を示すグラフである。
【図４】従来例の定電流電源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１定電流源
１２負荷
１３変成器
１３ａ一次巻線
１３ｂ二次巻線
１４抵抗器
１５可変抵抗器
１６電圧検出器
１７増幅器
１８，１９差動増幅器
２１，２２基準電圧源
２３，２４加算回路
２５減算回路
３０変成器
３０ａ一次巻線
３０ｂ付加巻線
３０ｃ二次巻線
３１抵抗器
３２可変抵抗器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a constant current power supply device, and more particularly to a constant current power supply device that can simultaneously operate a plurality of devices when the plurality of devices are connected in series.
[0002]
[Prior art]
The constant current power supply device is used to supply a constant current to the load, for example, when performing a load test or the like. Therefore, the constant current power supply device has a constant current control function for controlling the output current to be constant. The constant current power supply device also has a drooping control function that prevents output of an excessive voltage.
[0003]
By the way, since the maximum voltage that can be supplied to a load by a single constant current power supply device is limited, when it is necessary to supply a large voltage, a plurality of constant current power supply devices are connected in series. In many cases, a large number of constant current power supply devices are operated in series as necessary to achieve a large voltage output.
When a plurality of constant current power supply devices are operated in series, it is necessary to consider output balance among the plurality of connected constant current power supply devices, that is, distribution of output voltage. For example, when two constant current power supply devices are operated in series, if the output balance is biased, only one constant current power supply device is overloaded and overloaded.
[0004]
Therefore, in this type of constant current power supply device, control is performed so that the output current changes by a predetermined amount in accordance with the fluctuation of the output voltage, as shown in FIG. 3, even in the region where constant current control is performed.
Therefore, for example, when the first constant current power supply device and the second constant current power supply device are connected in series and operated in series, the output voltage of the first constant current power supply device increases, and the second constant current power supply When the output voltage of the device decreases, the output current of the second constant current power supply device tends to increase compared to the output current of the first constant current power supply device, so the output voltage of the first constant current power supply device decreases. Then, the output voltage of the second constant current power supply device increases. For this reason, distribution of the output voltage of a 1st constant current power supply device and the output voltage of a 2nd constant current power supply device can be balanced appropriately.
[0005]
In order to realize the output characteristics as shown in FIG. 3, the conventional constant current power supply device is configured as shown in FIG. The configuration and operation of the constant current power supply device of FIG. 4 will be described below.
4 includes a constant current source 11, a resistor 14, a variable resistor 15, a voltage detector 16, differential amplifiers 18 and 19, reference voltage sources 21 and 22, an adder circuit 24, and a transformer 30. It is configured. Further, the transformer 30 includes a primary winding 30a, an additional winding 30b, and a secondary winding 30c.
[0006]
First, control for a change in the output current Io will be described. A voltage V1 proportional to the output current Io appears in the secondary winding 30c of the transformer 30. This voltage V 1 is applied to one input of the differential amplifier 19. The reference voltage source 21 applies a reference voltage Vr 1 corresponding to the output current of IP 1 in FIG. 3 to the other input of the differential amplifier 19.
Therefore, the differential amplifier 19 outputs an error voltage Ve1 corresponding to the error between the target current (IP1) and the output current Io. The error voltage Ve1 output from the differential amplifier 19 is applied to the control input of the constant current source 11 via the adder circuit 24. The constant current source 11 controls the current so as to suppress the current corresponding to the input error voltage Ve1.
[0007]
Actually, the influence of the additional winding 30b appears on the voltage of the secondary winding 30c. This influence is proportional to the current flowing through the additional winding 30b. A current (I ₁ ) corresponding to the output voltage Vo flows through the terminal of the additional winding 30b. At this time, since a voltage of (Io + I ₁ ) is generated in the secondary winding 30c, the voltage of the secondary winding 30c changes in proportion to the output voltage Vo.
[0008]
That is, when the output voltage Vo increases, the voltage V1 induced in the secondary winding 30c increases and the error voltage Ve1 output from the differential amplifier 19 decreases, so the constant current source 11 suppresses the output current Io. Therefore, like the characteristics within the constant current control range shown in FIG. 3, the output current Io decreases with a constant slope as the output voltage Vo increases.
On the other hand, a voltage proportional to the output voltage Vo between the terminals of the load 12 is output from the voltage detector 16 and applied to one input terminal of the differential amplifier 18. The reference voltage source 22 applies a reference voltage corresponding to VP 2 in FIG. 3 to the other input terminal of the differential amplifier 18. When the voltage V2 from the voltage detector 16 exceeds the reference voltage Vr2 of the reference voltage source 22, the differential amplifier 18 outputs an error voltage Ve2 that is proportional to the error between the voltage V2 and the reference voltage Vr2. The error voltage Ve2 is applied to the control input of the constant current source 11 via the adding circuit 24.
[0009]
That is, when the output voltage Vo exceeds VP2 in FIG. 3, the differential amplifier 18 outputs the error voltage Ve2. Actually, since the gain of the differential amplifier 18 is relatively large, when the output voltage Vo exceeds VP2 in FIG. 3, the output current Io rapidly decreases due to the constant current control of the constant current source 11.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional constant current power supply device as shown in FIG. 4, a transformer 30 having an additional winding 30b is used in order to realize the output characteristics of constant current control as shown in FIG. Such a transformer 30 is inevitably increased in size due to the influence of the additional winding 30b, and the manufacturing cost also increases.
[0011]
An object of the present invention is to realize downsizing and cost reduction of a constant current power supply device as described above.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The constant current power supply device according to claim 1 is applied to the load, a constant current source having a control input, current detection means for detecting a first signal proportional to an output current flowing from the constant current source to a load, and the load. Voltage detection means for detecting a second signal proportional to the output voltage, target current level generation means for generating a third signal corresponding to a predetermined target current level, and a first signal from the current detection means And a first control means for applying a first control signal corresponding to the error to the control input of the constant current source based on the third signal from the target current level generation means and a predetermined signal. Based on the upper limit voltage level generation means for generating a fourth signal corresponding to the upper limit voltage level, the second signal from the voltage detection means, and the fourth signal from the upper limit voltage level generation means, the output The voltage is the upper limit voltage level. The second control means for applying the second control signal to the control input of the constant current source when the voltage exceeds the level, and the level of the second signal output from the voltage detection means to the level of the first signal In addition, level matching means for applying the second signal to the input of the first control means is provided.
[0013]
In claim 1, the current detection means, the target current level generation means and the first control means can be used for constant current control. The voltage detection means, the upper limit voltage level generation means, and the second control means can be used for drooping control.
On the other hand, the level matching means feeds back the second signal output from the voltage detection means to the input of the first control means. However, since the second signal output from the voltage detection means is a voltage signal used in the drooping control, it does not match the input level of the first control means. Therefore, the level matching means matches the level of the second signal so as to match the level of the first signal.
[0014]
By the second signal fed back to the input of the first control means by the level matching means, the output current changes with a constant slope as the output voltage changes, for example, in the constant current control region shown in FIG. The characteristics are realized.
According to the first aspect, since the signal from the voltage detection means used for the drooping control is shared by the constant current control, it is not necessary to provide the additional winding 30b of FIG. For this reason, the constant current power supply device can be reduced in size and cost.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the constant current power supply device according to the first aspect, wherein the first control means is a result of combining the first signal from the current detection means and the second signal from the output of the level matching means. Is provided with a synthesizing means for inputting to.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the constant current power supply device according to the first aspect, wherein a result of combining the third signal from the target current level generation unit and the second signal from the output of the level matching unit is the first signal. A synthesizing means for inputting to the control means is provided.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, the result obtained by synthesizing the third signal from the target current level generating means and the second signal from the output of the level matching means is input to the first control means via the synthesizing means. . Therefore, for example, as in the constant current control region shown in FIG. 3, a characteristic is realized in which the output current changes with a constant slope as the output voltage changes.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
One embodiment of the constant current power supply device of the present invention will be described with reference to FIG. This form corresponds to claim 1. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the constant current power supply device of this embodiment.
[0018]
In this embodiment, the constant current source, current detection means, voltage detection means, target current level generation means, first control means, upper limit voltage level generation means, second control means and level matching means of claim 1 are respectively This corresponds to the constant current source 11, transformer 13, voltage detector 16, reference voltage source 21, differential amplifier 19, reference voltage source 22, differential amplifier 18 and amplifier 17. The synthesizing means of claim 2 corresponds to the adding circuit 23.
[0019]
1 includes a constant current source 11, a transformer 13, a resistor 14, a variable resistor 15, a voltage detector 16, an amplifier 17, differential amplifiers 18 and 19, reference voltage sources 21, 22, and the like. Adder circuits 23 and 24 are provided.
The constant current power supply device of FIG. 1 has output characteristics as shown in FIG. That is, constant current control is performed when the output voltage Vo appearing between the terminals of the load 12 is in the range of 0 to VP2, and droop control is performed when the output voltage Vo exceeds VP2. In addition, the output current Io when performing constant current control is not a constant value, but changes with a constant slope according to the output voltage Vo. Therefore, when a plurality of constant current power supply devices are connected in series and they are operated in series, the output balance can be maintained appropriately.
[0020]
The current supplied to the load 12 is generated by the constant current source 11. In order to control the output current Io supplied from the constant current source 11, the constant current source 11 is provided with a control input 11a.
[0021]
In order to detect the magnitude of the output current Io flowing through the load 12, a transformer 13 is connected between the constant current source 11 and the load 12. The transformer 13 includes a primary winding 13a and a secondary winding 13b. A voltage V1 proportional to the magnitude of the output current Io flowing through the primary winding 13a appears in the secondary winding 13b of the transformer 13.
On the other hand, in order to detect the output voltage Vo applied between the terminals of the load 12, a resistor 14, a variable resistor 15 and a voltage detector 16 are provided. The output voltage Vo is divided by the resistor 14, the variable resistor 15, and the voltage detector 16, and is detected as the voltage V2 by the voltage detector 16. The magnitude of the voltage V2 is proportional to the magnitude of the output voltage Vo.
[0022]
The differential amplifier 19 has a control function of constant current control shown in FIG. The reference voltage source 21 generates a constant reference voltage Vr1. This reference voltage Vr1 corresponds to the IP1 level of the output current Io shown in FIG.
The reference voltage Vr1 from the reference voltage source 21 is applied to the plus side input of the differential amplifier 19, and the voltage V4 output from the adder circuit 23 is applied to the minus side input of the differential amplifier 19.
[0023]
The adder circuit 23 outputs the result of adding the voltage V1 output from the secondary winding 13b of the transformer 13 and the voltage V3 output from the amplifier 17 as the voltage V4. The amplifier 17 is a linear amplifier, and the level of the voltage V3 is proportional to the voltage V2. That is, the amplifier 17 amplifies the voltage V2 and generates the voltage V3 in order to match the level of the voltage V2 with the level of the voltage V1.
[0024]
The differential amplifier 19 is a linear amplifier. The differential amplifier 19 generates an error voltage Ve1 that is proportional to the difference between the voltage V4 input thereto and the reference voltage Vr1. The error voltage Ve1 is applied to the control input 11a of the constant current source 11 as the error voltage Ve3 through the adding circuit 24.
[0025]
Within the constant current control range of FIG. 3, the error voltage Ve2 output from the differential amplifier 18 is 0, so that the error voltage Ve3 is equal to the error voltage Ve1. Assuming that the output voltage Vo is 0, the voltage V3 is 0, so the voltage V4 is equal to the voltage V1.
Therefore, when the output voltage Vo is 0, an error between the voltage V1 proportional to the output current Io detected by the transformer 13 and the reference voltage Vr1 is fed back to the constant current source 11 as error voltages Ve1 and Ve3. Since the constant current source 11 controls the output current Io so that the error voltage Ve3 is zero, the output current Io is controlled so that the voltage V1 becomes equal to the reference voltage Vr1. That is, IP1 representing the level of the output current Io when the output voltage Vo is 0 corresponds to the reference voltage Vr1.
[0026]
Under normal operating conditions, the output voltage Vo is between 0 and VP2. Therefore, the component of the voltage V3 is added to the voltage V4 input to the differential amplifier 19. Since the added amount of the voltage V3 affects the error voltages Ve1 and Ve3, the constant current source 11 controls to reduce the output current Io in proportion to the component of the voltage V3, that is, the output voltage Vo. Thereby, the control in the range of the constant current control shown in FIG. 3 is realized.
[0027]
On the other hand, the differential amplifier 18 has a control function of the drooping control shown in FIG. The reference voltage source 22 generates a constant reference voltage Vr2. This reference voltage Vr2 corresponds to the level of VP2 of the output voltage Vo shown in FIG.
When the voltage V2 output from the voltage detector 16 exceeds the reference voltage Vr2 output from the reference voltage source 22, the differential amplifier 18 outputs an error voltage Ve2 that is proportional to the difference between the voltage V2 and the reference voltage Vr2. . When the voltage V2 is equal to or lower than the reference voltage Vr2, the error voltage Ve2 is zero.
[0028]
The error voltage Ve2 is added to the error voltage Ve1 by the adding circuit 24, and is applied to the constant current source 11 as the error voltage Ve3. When the error voltage Ve2 appears, the error voltage Ve3 decreases and the constant current source 11 suppresses the output current Io. That is, when the voltage V2 proportional to the output voltage Vo exceeds the reference voltage Vr2, the drooping control shown in FIG. 3 is performed. Accordingly, the level VP2 of the output voltage Vo in FIG. 3 is determined by the reference voltage Vr2.
[0029]
In the constant current power supply device of FIG. 1, since the voltage V2 output from the single voltage detector 16 is shared by the constant current control and the drooping control having different control characteristics (slopes), the level of the voltage V2 is set. It is necessary to match the level of the voltage V1 from the secondary winding 13b. In the example of FIG. 1, the voltage V2 is converted into the voltage V3 using the amplifier 17, and the voltage V3 that matches the level of the voltage V1 is generated.
[0030]
However, when the voltage V2 is larger than the level of the voltage V1, it is necessary to use an attenuator instead of the amplifier 17. The gain of the amplifier 17 is determined in accordance with the level of the voltage V2, the gain of the differential amplifier 19, the control characteristics of the constant current source 11, and the slope of the required constant current control characteristics.
(Second Embodiment)
Another embodiment of the constant current power supply device of the present invention will be described with reference to FIG. This form corresponds to claim 2.
[0031]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the constant current power supply device of this embodiment. This form is a modification of the first embodiment. 2, elements corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The following description of the same parts as those in FIG. 1 is omitted.
In this embodiment, the target current level generating means, the level matching means, and the synthesizing means of claim 3 correspond to the reference voltage source 21, the amplifier 17, and the subtracting circuit 25, respectively.
[0032]
As shown in FIG. 2, in this constant current power supply device, the voltage V <b> 1 output from the secondary winding 13 b of the transformer 13 is directly applied to the negative input terminal of the differential amplifier 19. The output of the subtraction circuit 25 is connected to the plus side input terminal of the differential amplifier 19.
[0033]
The subtraction circuit 25 outputs a result obtained by subtracting the voltage V3 output from the amplifier 17 from the reference voltage Vr1 output from the reference voltage source 21 as the reference voltage Vr3.
Therefore, when the output voltage Vo between the terminals of the load 12 changes, the voltages V2 and V3 change and the reference voltage Vr3 changes. When the reference voltage Vr3 changes, the error voltages Ve1 and Ve3 change even if the output current Io (voltage V1) is constant. Therefore, the constant current source 11 controls the output current Io to change. Therefore, as in the case of the constant current power supply device of FIG. 1, a constant current characteristic having an inclination as shown in FIG. 3 is realized.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, for example, it is not necessary to provide the additional winding 30b in the transformer 30 shown in FIG. That is, by omitting the additional winding 30b, the transformer 30 can be miniaturized and the manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a constant current power supply device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a constant current power supply device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a graph showing an example of output characteristics of a constant current power supply device.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional constant current power supply device.
[Explanation of symbols]
11 constant current source 12 load 13 transformer 13a primary winding 13b secondary winding 14 resistor 15 variable resistor 16 voltage detector 17 amplifiers 18 and 19 differential amplifiers 21 and 22 reference voltage sources 23 and 24 addition circuit 25 subtraction Circuit 30 Transformer 30a Primary winding 30b Additional winding 30c Secondary winding 31 Resistor 32 Variable resistor

Claims

A constant current source with a control input;
Current detection means for detecting a first signal proportional to the output current flowing from the constant current source to the load;
Voltage detection means for detecting a second signal proportional to the output voltage applied to the load;
Target current level generating means for generating a third signal corresponding to a predetermined target current level;
Based on the first signal from the current detection means and the third signal from the target current level generation means, a first control signal corresponding to these errors is applied to the control input of the constant current source. First control means;
Upper limit voltage level generation means for generating a fourth signal corresponding to a predetermined upper limit voltage level;
Based on the second signal from the voltage detection means and the fourth signal from the upper limit voltage level generation means, a second control signal is sent to the constant current source when the output voltage exceeds the upper limit voltage level. Second control means for applying to the control input;
Level matching means for applying the second signal to the input of the first control means by adjusting the level of the second signal output from the voltage detection means to the level of the first signal is provided. A characteristic constant current power supply device.

2. The constant current power supply device according to claim 1, wherein a result obtained by synthesizing the third signal from the target current level generation means and the second signal from the output of the level matching means is input to the first control means. A constant current power supply device comprising a synthesizing means.