JP2002123320A - 電流制限機能付電圧発生器 - Google Patents
電流制限機能付電圧発生器Info
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- JP2002123320A JP2002123320A JP2000316860A JP2000316860A JP2002123320A JP 2002123320 A JP2002123320 A JP 2002123320A JP 2000316860 A JP2000316860 A JP 2000316860A JP 2000316860 A JP2000316860 A JP 2000316860A JP 2002123320 A JP2002123320 A JP 2002123320A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流フォース時及び電流シンク時にそれぞれ
プログラマブルに電流制限値を設定できる電流制限機能
付電圧発生器。 【解決手段】 電圧源の出力電圧をオペアンプの非反
転入力端子に印加し、オペアンプの出力電圧を電流検出
用の抵抗を通し負荷電圧端子に伝送し、該負荷電圧をオ
ペアンプの反転入力端子に帰還させて負荷電圧を安定さ
せる非反転型ボルテージフォロアの電圧発生器であっ
て、電圧源とオペアンプの非反転入力端子との間に挿
入された電圧調整用の抵抗と、オペアンプの非反転入
力端子の入力電圧を基準としてプログラマブルに正電圧
及び負電圧を発生する電源を有し、オペアンプの非反転
入力端子の入力電圧とオペアンプの出力電圧とを比較
し、負荷電流が制限値に達するとオペアンプの非反転入
力端子から電流を吸い込み負荷電流を制限させる電流ソ
ース用電流制限回路と、電流を吐き出し負荷電流を制限
させる電流シンク用電流制限回路とを有する。
プログラマブルに電流制限値を設定できる電流制限機能
付電圧発生器。 【解決手段】 電圧源の出力電圧をオペアンプの非反
転入力端子に印加し、オペアンプの出力電圧を電流検出
用の抵抗を通し負荷電圧端子に伝送し、該負荷電圧をオ
ペアンプの反転入力端子に帰還させて負荷電圧を安定さ
せる非反転型ボルテージフォロアの電圧発生器であっ
て、電圧源とオペアンプの非反転入力端子との間に挿
入された電圧調整用の抵抗と、オペアンプの非反転入
力端子の入力電圧を基準としてプログラマブルに正電圧
及び負電圧を発生する電源を有し、オペアンプの非反転
入力端子の入力電圧とオペアンプの出力電圧とを比較
し、負荷電流が制限値に達するとオペアンプの非反転入
力端子から電流を吸い込み負荷電流を制限させる電流ソ
ース用電流制限回路と、電流を吐き出し負荷電流を制限
させる電流シンク用電流制限回路とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子機器に用い
る電圧発生器であり、非反転型ボルテージフォロアを用
いた電流制限（電流リミッタ）機能を有する電圧発生器
に関する。
る電圧発生器であり、非反転型ボルテージフォロアを用
いた電流制限（電流リミッタ）機能を有する電圧発生器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電流制限機能付電圧発生器は特に電子計
測器や半導体試験装置に用いられる。その理由は、使用
する電子部品や被試験デバイスの電子部品を保護し、過
剰電流による破損を防止するためである。図４を用い
て、この電流制限機能付電圧発生器の出力電流波形を簡
単に説明する。図４の横軸（Ｘ軸）は電圧Ｖ軸、縦軸
（Ｙ軸）は電流Ｉ軸であり、軸線上の数値は部品選定等
の設計による回路定数により変る。
測器や半導体試験装置に用いられる。その理由は、使用
する電子部品や被試験デバイスの電子部品を保護し、過
剰電流による破損を防止するためである。図４を用い
て、この電流制限機能付電圧発生器の出力電流波形を簡
単に説明する。図４の横軸（Ｘ軸）は電圧Ｖ軸、縦軸
（Ｙ軸）は電流Ｉ軸であり、軸線上の数値は部品選定等
の設計による回路定数により変る。
【０００３】一般的に、負荷インピーダンスが抵抗のみ
であれば負荷電流は、Ｉ＝Ｖ／Ｒとなり、発生電圧Ｖに
対する負荷電流Ｉの関係は、図４のａ線のように直線と
なる。従って、発生電圧Ｖを上げていくと、それに従っ
て負荷電流Ｉは増加する。ところが電流制限付きの場合
は、図４のｂ線のように所定の負荷電流値になると、電
圧Ｖを上げてもそれ以上の負荷電流Ｉは制限されて一定
となってくる。従って、負荷の過剰電流を防ぐことがで
きる。負荷に容量や半導体素子を含む場合であっても、
上記に準じて負荷電流を制限できる。
であれば負荷電流は、Ｉ＝Ｖ／Ｒとなり、発生電圧Ｖに
対する負荷電流Ｉの関係は、図４のａ線のように直線と
なる。従って、発生電圧Ｖを上げていくと、それに従っ
て負荷電流Ｉは増加する。ところが電流制限付きの場合
は、図４のｂ線のように所定の負荷電流値になると、電
圧Ｖを上げてもそれ以上の負荷電流Ｉは制限されて一定
となってくる。従って、負荷の過剰電流を防ぐことがで
きる。負荷に容量や半導体素子を含む場合であっても、
上記に準じて負荷電流を制限できる。
【０００４】図５に従来の電流制限機能付電圧発生器の
一例の構成図を示す。電圧源１には発生電圧Ｖｉをデジ
タル値で可変できるようにＤ／Ａコンバータ（以後、
「Ｄ／Ａ」という）を用いている。発生電圧Ｖｉは、数
ＫΩ程度の電圧調整用の抵抗Ｒｓを通してオペアンプ
（ Operational Amplifier）２の非反転入力端子に供給
される。この非反転入力端子の入力電圧をＶａとする。
オペアンプ２の出力電圧Ｖｂは、数１０Ω程度の電流検
出用の抵抗Ｒｍを通して負荷電圧端子に印加し、負荷３
に負荷電圧Ｖｏを供給し負荷電流Ｉｏを与える。
一例の構成図を示す。電圧源１には発生電圧Ｖｉをデジ
タル値で可変できるようにＤ／Ａコンバータ（以後、
「Ｄ／Ａ」という）を用いている。発生電圧Ｖｉは、数
ＫΩ程度の電圧調整用の抵抗Ｒｓを通してオペアンプ
（ Operational Amplifier）２の非反転入力端子に供給
される。この非反転入力端子の入力電圧をＶａとする。
オペアンプ２の出力電圧Ｖｂは、数１０Ω程度の電流検
出用の抵抗Ｒｍを通して負荷電圧端子に印加し、負荷３
に負荷電圧Ｖｏを供給し負荷電流Ｉｏを与える。
【０００５】また、負荷電圧端子の負荷電圧Ｖｏは、帰
還回路４を介してオペアンプ２の反転入力端子と非反転
入力端子に帰還されるが、それぞれ以下の部品が挿入さ
れている。負荷電圧端子とオペアンプ２の非反転入力端
子との間には抵抗Ｒｃが挿入され、更に、オペアンプ２
の出力端と非反転入力端子との間にはダイオードを逆極
性にして並列に接続された１対のダイオード５が挿入さ
れている。１対のダイオード５の片方の直列接続ダイオ
ード数は、図５では２つにしているが、１つでも２以上
でもよい。そして、負荷電圧端子とオペアンプ２の反転
入力端子との間にも、同様にダイオードを逆極性にして
並列に接続された１対のダイオード６が挿入されてい
る。
還回路４を介してオペアンプ２の反転入力端子と非反転
入力端子に帰還されるが、それぞれ以下の部品が挿入さ
れている。負荷電圧端子とオペアンプ２の非反転入力端
子との間には抵抗Ｒｃが挿入され、更に、オペアンプ２
の出力端と非反転入力端子との間にはダイオードを逆極
性にして並列に接続された１対のダイオード５が挿入さ
れている。１対のダイオード５の片方の直列接続ダイオ
ード数は、図５では２つにしているが、１つでも２以上
でもよい。そして、負荷電圧端子とオペアンプ２の反転
入力端子との間にも、同様にダイオードを逆極性にして
並列に接続された１対のダイオード６が挿入されてい
る。
【０００６】負荷電流Ｉｏが負荷電圧端子側から負荷３
に流れる（電流Source：電流吐き出し）場合の動作につ
いて説明する。負荷３に所定の負荷電圧Ｖｏを供給して
負荷電流Ｉｏを与えるとする。このとき、電圧源１のＤ
／Ａに所定の正電圧Ｖｏを発生するようにデジタルデー
タを設定する。負荷電流Ｉｏが電流制限範囲以内であれ
ば、電圧源１の出力電圧Ｖｉはそのままオペアンプ２に
伝送され、Ｖｉ＝Ｖａ＝Ｖｏ となる。負荷電流Ｉｏが
オペアンプ２から抵抗Ｒｍを通して負荷３に流れ出す
と、徐々に抵抗Ｒｍに電圧降下が生じ、Ｖｂ＞Ｖｏ と
なってくる。電流制限範囲以内であれば、電圧源１の出
力電圧Ｖｉはそのままオペアンプ２に伝送されており、
Ｖｉ＝Ｖａ である。
に流れる（電流Source：電流吐き出し）場合の動作につ
いて説明する。負荷３に所定の負荷電圧Ｖｏを供給して
負荷電流Ｉｏを与えるとする。このとき、電圧源１のＤ
／Ａに所定の正電圧Ｖｏを発生するようにデジタルデー
タを設定する。負荷電流Ｉｏが電流制限範囲以内であれ
ば、電圧源１の出力電圧Ｖｉはそのままオペアンプ２に
伝送され、Ｖｉ＝Ｖａ＝Ｖｏ となる。負荷電流Ｉｏが
オペアンプ２から抵抗Ｒｍを通して負荷３に流れ出す
と、徐々に抵抗Ｒｍに電圧降下が生じ、Ｖｂ＞Ｖｏ と
なってくる。電流制限範囲以内であれば、電圧源１の出
力電圧Ｖｉはそのままオペアンプ２に伝送されており、
Ｖｉ＝Ｖａ である。
【０００７】負荷電流Ｉｏが電流制限値になってくる
と、Ｖｂ−Ｖｏ＞ｉ・Ｖｆ となる。ここで、Ｖｆはダ
イオードの電流が流れ始める電圧であり、シリコン・ダ
イオードの場合は約０．６Ｖである。ｉは直列接続のダ
イオード数である。よって、ダイオード数が２つの場合
には、２Ｖｆとなり、約１．２Ｖとなる。負荷電流Ｉｏ
が電流制限値になってくると、１対のダイオード５の片
方のダイオードが、図５の矢印方向に電流が導通しはじ
め、抵抗Ｒｃを通して負荷電圧Ｖｏ側に流れ込む。
と、Ｖｂ−Ｖｏ＞ｉ・Ｖｆ となる。ここで、Ｖｆはダ
イオードの電流が流れ始める電圧であり、シリコン・ダ
イオードの場合は約０．６Ｖである。ｉは直列接続のダ
イオード数である。よって、ダイオード数が２つの場合
には、２Ｖｆとなり、約１．２Ｖとなる。負荷電流Ｉｏ
が電流制限値になってくると、１対のダイオード５の片
方のダイオードが、図５の矢印方向に電流が導通しはじ
め、抵抗Ｒｃを通して負荷電圧Ｖｏ側に流れ込む。
【０００８】この抵抗Ｒｃの両端の電位差を感知して、
１対のダイオード６も矢印の方向に電流が流れる。この
電流は電圧源１から抵抗Ｒｓを通して流れるのでＲｓに
電圧降下が生じ、オペアンプ２の非反転入力端子の電圧
Ｖａは下降する。電圧Ｖａが下降することは負荷電圧Ｖ
ｏが下降することを意味し、負荷電流Ｉｏは制限され
る。つまり、図４のｂ線に示すように、電圧源１の発生
電圧Ｖｉを電流制限値以上の電圧に設定しても、それ以
上の負荷電流Ｉｏは流れない。負荷電流Ｉｏが負荷電圧
Ｖｏ側に流れ込む（電流Sink：電流吸い込み）の場合
は、電圧源１の発生電圧Ｖｉが負電圧であり、電流方向
等は上述の説明の逆方向になるのみで、図４における負
電圧の電流制限の動作を行う。
１対のダイオード６も矢印の方向に電流が流れる。この
電流は電圧源１から抵抗Ｒｓを通して流れるのでＲｓに
電圧降下が生じ、オペアンプ２の非反転入力端子の電圧
Ｖａは下降する。電圧Ｖａが下降することは負荷電圧Ｖ
ｏが下降することを意味し、負荷電流Ｉｏは制限され
る。つまり、図４のｂ線に示すように、電圧源１の発生
電圧Ｖｉを電流制限値以上の電圧に設定しても、それ以
上の負荷電流Ｉｏは流れない。負荷電流Ｉｏが負荷電圧
Ｖｏ側に流れ込む（電流Sink：電流吸い込み）の場合
は、電圧源１の発生電圧Ｖｉが負電圧であり、電流方向
等は上述の説明の逆方向になるのみで、図４における負
電圧の電流制限の動作を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の電流制限機能付
電圧発生器でも、充分にその機能を発揮して過剰負荷電
流を防いでいる。しかしながら、電流制限値は抵抗値と
ダイオードの数によって定まる。つまり、電流制限値は
回路定数により固定値となる。ところで、最大負荷電流
の許容値は使用する負荷や被測定デバイスの種類や特性
によって異なる。そこで、電流制限値を任意に可変でき
る電流制限機能付電圧発生器が望まれている。
電圧発生器でも、充分にその機能を発揮して過剰負荷電
流を防いでいる。しかしながら、電流制限値は抵抗値と
ダイオードの数によって定まる。つまり、電流制限値は
回路定数により固定値となる。ところで、最大負荷電流
の許容値は使用する負荷や被測定デバイスの種類や特性
によって異なる。そこで、電流制限値を任意に可変でき
る電流制限機能付電圧発生器が望まれている。
【００１０】この発明は、負荷電流が電流ソース（Curr
ent Source：電流吐き出し）の場合でも、電流シンク
（Current Sink：電流吸い込み）の場合でも、それぞれ
プログラマブルに電流制限値を設定でき、電圧発生系に
高精度抵抗が不要である非反転型ボルテージフォロアの
電圧発生器を提供することにある。
ent Source：電流吐き出し）の場合でも、電流シンク
（Current Sink：電流吸い込み）の場合でも、それぞれ
プログラマブルに電流制限値を設定でき、電圧発生系に
高精度抵抗が不要である非反転型ボルテージフォロアの
電圧発生器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、プログラマブルな電圧源とオペアンプ
の非反転入力端子との間に電圧調整用の抵抗Ｒｓを挿入
し、オペアンプの出力端子と負荷電圧端子との間に電流
検出用の抵抗Ｒｍを挿入し、負荷電圧端子の負荷電圧を
上記オペアンプの反転入力端子に帰還させる。
に、この発明は、プログラマブルな電圧源とオペアンプ
の非反転入力端子との間に電圧調整用の抵抗Ｒｓを挿入
し、オペアンプの出力端子と負荷電圧端子との間に電流
検出用の抵抗Ｒｍを挿入し、負荷電圧端子の負荷電圧を
上記オペアンプの反転入力端子に帰還させる。
【００１２】そして、オペアンプの非反転入力端子の入
力電圧Ｖａとオペアンプの出力電圧Ｖｂとを比較し、負
荷電流が制限値に達してオペアンプの出力電圧Ｖｂが上
昇あるいは下降するとオペアンプの非反転入力端子側か
ら補償電流を吐き出しあるいは吸い込みして電圧Ｖａを
調整し、負荷電流を制限する。電流検出用の抵抗Ｒｍの
挿入は、従来から電流値測定のために用いられている回
路である。次に、発明の構成について述べる。
力電圧Ｖａとオペアンプの出力電圧Ｖｂとを比較し、負
荷電流が制限値に達してオペアンプの出力電圧Ｖｂが上
昇あるいは下降するとオペアンプの非反転入力端子側か
ら補償電流を吐き出しあるいは吸い込みして電圧Ｖａを
調整し、負荷電流を制限する。電流検出用の抵抗Ｒｍの
挿入は、従来から電流値測定のために用いられている回
路である。次に、発明の構成について述べる。
【００１３】第１発明は基本的な発明の構成である。つ
まり、プログラマブル電圧源の出力電圧Ｖｉをオペア
ンプの非反転入力端子に印加し、該オペアンプの出力電
圧Ｖｂを電流検出用の抵抗Ｒｍを通し負荷電圧端子に伝
送して負荷に負荷電圧を印加し、該負荷電圧端子の負荷
電圧を上記オペアンプの反転入力端子に帰還回路を介し
て帰還させ負荷電圧を安定させる非反転型ボルテージフ
ォロアの電圧発生器であって、プログラマブル電圧源
とオペアンプの非反転入力端子との間に挿入された電圧
調整用の抵抗Ｒｓと、オペアンプの非反転入力端子の
入力電圧Ｖａを基準としてプログラマブルに負電圧Ｖβ
を発生する電源を有し、オペアンプの非反転入力端子の
入力電圧Ｖａとオペアンプの出力電圧Ｖｂとを比較し、
負荷電流が制限値に達してオペアンプの出力電圧Ｖｂが
上昇するとオペアンプの非反転入力端子から電流を吸い
込み入力電圧Ｖａを降下させて負荷電流を制限させる電
流ソース用電流制限回路と、オペアンプの非反転入力
端子の入力電圧Ｖａを基準としてプログラマブルに正電
圧Ｖαを発生する電源を有し、オペアンプの非反転入力
端子の入力電圧Ｖａとオペアンプの出力電圧Ｖｂとを比
較し、負荷電流が制限値に達してオペアンプの出力電圧
Ｖｂが下降するとオペアンプの非反転入力端子に電流を
吐き出し入力電圧Ｖａを上昇させて負荷電流を制限させ
る電流シンク用電流制限回路とを具備している電流制限
機能付電圧発生器である。
まり、プログラマブル電圧源の出力電圧Ｖｉをオペア
ンプの非反転入力端子に印加し、該オペアンプの出力電
圧Ｖｂを電流検出用の抵抗Ｒｍを通し負荷電圧端子に伝
送して負荷に負荷電圧を印加し、該負荷電圧端子の負荷
電圧を上記オペアンプの反転入力端子に帰還回路を介し
て帰還させ負荷電圧を安定させる非反転型ボルテージフ
ォロアの電圧発生器であって、プログラマブル電圧源
とオペアンプの非反転入力端子との間に挿入された電圧
調整用の抵抗Ｒｓと、オペアンプの非反転入力端子の
入力電圧Ｖａを基準としてプログラマブルに負電圧Ｖβ
を発生する電源を有し、オペアンプの非反転入力端子の
入力電圧Ｖａとオペアンプの出力電圧Ｖｂとを比較し、
負荷電流が制限値に達してオペアンプの出力電圧Ｖｂが
上昇するとオペアンプの非反転入力端子から電流を吸い
込み入力電圧Ｖａを降下させて負荷電流を制限させる電
流ソース用電流制限回路と、オペアンプの非反転入力
端子の入力電圧Ｖａを基準としてプログラマブルに正電
圧Ｖαを発生する電源を有し、オペアンプの非反転入力
端子の入力電圧Ｖａとオペアンプの出力電圧Ｖｂとを比
較し、負荷電流が制限値に達してオペアンプの出力電圧
Ｖｂが下降するとオペアンプの非反転入力端子に電流を
吐き出し入力電圧Ｖａを上昇させて負荷電流を制限させ
る電流シンク用電流制限回路とを具備している電流制限
機能付電圧発生器である。
【００１４】第２発明は、第１発明において電流制限値
の分解能を可変できる発明である。つまり、第１発明に
おけるオペアンプの出力端子と負荷電圧端子との間に挿
入された電流検出用の抵抗Ｒｍは、抵抗Ｒｍｉとスイッ
チとの直列回路を複数段並列に接続しスイッチを切り換
えて抵抗Ｒｍ値を変化させ電流制限値の分解能を変更す
ることができる電流制限機能付電圧発生器である。
の分解能を可変できる発明である。つまり、第１発明に
おけるオペアンプの出力端子と負荷電圧端子との間に挿
入された電流検出用の抵抗Ｒｍは、抵抗Ｒｍｉとスイッ
チとの直列回路を複数段並列に接続しスイッチを切り換
えて抵抗Ｒｍ値を変化させ電流制限値の分解能を変更す
ることができる電流制限機能付電圧発生器である。
【００１５】第３発明は、第１発明及び第２発明に用い
る電流ソース用電流制限回路と電流シンク用電流制限回
路に適したそれぞれの回路を明記したものである。つま
り、第１発明及び第２発明で、電流ソース用電流制限
回路は、オペアンプの非反転入力端子の入力電圧Ｖａを
基準にしてプログラマブルに負電圧Ｖβを発生させる電
流制限回路用の電源と、該オペアンプの非反転入力端子
の入力電圧Ｖａを基準として入力し更に上記負電圧Ｖβ
とオペアンプの出力電圧Ｖｂとを入力する絶対値回路
と、該絶対値回路の出力電圧で駆動されるトランジスタ
とから成り、電流シンク用電流制限回路は、オペアン
プの非反転入力端子の入力電圧Ｖａを基準にしてプログ
ラマブルに正電圧Ｖαを発生させる電流制限回路用の電
源と、該オペアンプの非反転入力端子の入力電圧Ｖａを
基準として入力し更に上記正電圧Ｖαとオペアンプの出
力電圧Ｖｂとを入力する絶対値回路と、該絶対値回路の
出力電圧で駆動されるトランジスタとから成る電流制限
機能付電圧発生器である。
る電流ソース用電流制限回路と電流シンク用電流制限回
路に適したそれぞれの回路を明記したものである。つま
り、第１発明及び第２発明で、電流ソース用電流制限
回路は、オペアンプの非反転入力端子の入力電圧Ｖａを
基準にしてプログラマブルに負電圧Ｖβを発生させる電
流制限回路用の電源と、該オペアンプの非反転入力端子
の入力電圧Ｖａを基準として入力し更に上記負電圧Ｖβ
とオペアンプの出力電圧Ｖｂとを入力する絶対値回路
と、該絶対値回路の出力電圧で駆動されるトランジスタ
とから成り、電流シンク用電流制限回路は、オペアン
プの非反転入力端子の入力電圧Ｖａを基準にしてプログ
ラマブルに正電圧Ｖαを発生させる電流制限回路用の電
源と、該オペアンプの非反転入力端子の入力電圧Ｖａを
基準として入力し更に上記正電圧Ｖαとオペアンプの出
力電圧Ｖｂとを入力する絶対値回路と、該絶対値回路の
出力電圧で駆動されるトランジスタとから成る電流制限
機能付電圧発生器である。
【００１６】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図１に本発明の一実施例の
構成図を、図２に他の実施例の構成図を、図３にプログ
ラマブルな電流制限回路用の電源の一例の構成図を示
す。先ず、図１を参照して第１発明について説明する。
き図面を参照して説明する。図１に本発明の一実施例の
構成図を、図２に他の実施例の構成図を、図３にプログ
ラマブルな電流制限回路用の電源の一例の構成図を示
す。先ず、図１を参照して第１発明について説明する。
【００１７】プログラマブルに電圧を設定できるＤ／Ａ
による電圧源１の出力電圧Ｖｉを電圧調整用の抵抗Ｒｓ
を通してオペアンプ２の非反転入力端子に入力電圧Ｖａ
を印加する。オペアンプ２の出力電圧Ｖｂは電流検出用
の抵抗Ｒｍを通して負荷電圧端子に伝送し、負荷３に負
荷電圧Ｖｏを印加して負荷電流Ｉｏを供給する。負荷電
圧Ｖｏは帰還回路４を介してオペアンプ２の反転入力端
子に帰還させ出力電圧Ｖｏを安定化する。つまり、ボル
テージフォロアの構成である。負荷電流Ｉｏは、図１に
おいて、負荷電流Ｉｏが実線の方向は電流ソース（電流
吐き出し）の場合であり、点線の方向は電流シンク（電
流吸い込み）の場合である。そして、電流検出用の抵抗
Ｒｍは、従来から負荷電流を計測するために挿入されて
いる場合が多い。
による電圧源１の出力電圧Ｖｉを電圧調整用の抵抗Ｒｓ
を通してオペアンプ２の非反転入力端子に入力電圧Ｖａ
を印加する。オペアンプ２の出力電圧Ｖｂは電流検出用
の抵抗Ｒｍを通して負荷電圧端子に伝送し、負荷３に負
荷電圧Ｖｏを印加して負荷電流Ｉｏを供給する。負荷電
圧Ｖｏは帰還回路４を介してオペアンプ２の反転入力端
子に帰還させ出力電圧Ｖｏを安定化する。つまり、ボル
テージフォロアの構成である。負荷電流Ｉｏは、図１に
おいて、負荷電流Ｉｏが実線の方向は電流ソース（電流
吐き出し）の場合であり、点線の方向は電流シンク（電
流吸い込み）の場合である。そして、電流検出用の抵抗
Ｒｍは、従来から負荷電流を計測するために挿入されて
いる場合が多い。
【００１８】この発明は、負荷電流Ｉｏが制限値以上に
吐き出したり吸い込んだ場合に、オペアンプ２の出力電
圧Ｖｂとオペアンプ２の非反転入力電圧Ｖａに着眼し、
両者の電圧を比較し、電流ソース用電流制限回路２０及
び電流シンク用電流制限回路１０を用いて、Ｖａの電圧
を制御し負荷電流Ｉｏを制限する構成とする。
吐き出したり吸い込んだ場合に、オペアンプ２の出力電
圧Ｖｂとオペアンプ２の非反転入力電圧Ｖａに着眼し、
両者の電圧を比較し、電流ソース用電流制限回路２０及
び電流シンク用電流制限回路１０を用いて、Ｖａの電圧
を制御し負荷電流Ｉｏを制限する構成とする。
【００１９】つまり、電流ソースの場合は、負荷電流Ｉ
ｏの過剰電流による電流検出用の抵抗Ｒｍの電位差によ
る電圧Ｖｂの上昇を感知し電流ソース用電流制限回路２
０を用いオペアンプ２の入力端子側から電流Ｉq2を吐き
出させ電圧調整用の抵抗Ｒｓによる電圧降下で電圧Ｖａ
を下降させ、吐き出しの負荷電流Ｉｏを制限させる。電
流シンクの場合は、負荷電流Ｉｏの過剰電流の吸い込み
による電流検出用の抵抗Ｒｍの電位差による電圧Ｖｂの
下降を感知し電流シンク用電流制限回路１０を用いオペ
アンプ２の入力端子側に電流を注入し、電圧Ｖａを上昇
させ、吸い込みの負荷電流Ｉｏを制限させる。
ｏの過剰電流による電流検出用の抵抗Ｒｍの電位差によ
る電圧Ｖｂの上昇を感知し電流ソース用電流制限回路２
０を用いオペアンプ２の入力端子側から電流Ｉq2を吐き
出させ電圧調整用の抵抗Ｒｓによる電圧降下で電圧Ｖａ
を下降させ、吐き出しの負荷電流Ｉｏを制限させる。電
流シンクの場合は、負荷電流Ｉｏの過剰電流の吸い込み
による電流検出用の抵抗Ｒｍの電位差による電圧Ｖｂの
下降を感知し電流シンク用電流制限回路１０を用いオペ
アンプ２の入力端子側に電流を注入し、電圧Ｖａを上昇
させ、吸い込みの負荷電流Ｉｏを制限させる。
【００２０】図２に、負荷電流Ｉｏの電流制限値の分解
能を変更する構成図を示している。図１との相違点は、
電流検出用の抵抗Ｒｍの抵抗値を可変できるようにした
点である。つまり、抵抗Ｒｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）とスイッ
チとの直列回路を複数段並列に接続しスイッチを切り換
えて抵抗値を可変させたものである。個々の抵抗Ｒｍｉ
の抵抗値は等しくても異なっていてもよい。電流検出用
の抵抗Ｒｍの抵抗値は小さいほど負荷電流Ｉｏを大きく
できる。第２発明である。
能を変更する構成図を示している。図１との相違点は、
電流検出用の抵抗Ｒｍの抵抗値を可変できるようにした
点である。つまり、抵抗Ｒｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）とスイッ
チとの直列回路を複数段並列に接続しスイッチを切り換
えて抵抗値を可変させたものである。個々の抵抗Ｒｍｉ
の抵抗値は等しくても異なっていてもよい。電流検出用
の抵抗Ｒｍの抵抗値は小さいほど負荷電流Ｉｏを大きく
できる。第２発明である。
【００２１】第３発明は、この発明に用いる電流ソース
用電流制限回路２０と電流シンク用電流制限回路１０と
の構成を明記したものである。構成は前述した通りであ
るので、電流ソース用電流制限回路２０の動作を図１を
用いて簡単に説明する。負荷電流Ｉｏがゼロのときは、
Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｏ である。つまり（Ｖｂ−Ｖａ）＝０
である。このとき、電流ソース用電流制限回路２０の
オペアンプ２２の出力電圧Ｖo2とＶａとの差は、＋Ｖｆ
となっている。つまり、（Ｖo2−Ｖａ）＝＋Ｖｆ であ
る。よって、トランジスタＱ２は逆バイアスされて遮断
されている。ここで、Ｖｆはダイオードが導通し始める
電圧であり、約０．６Ｖである。
用電流制限回路２０と電流シンク用電流制限回路１０と
の構成を明記したものである。構成は前述した通りであ
るので、電流ソース用電流制限回路２０の動作を図１を
用いて簡単に説明する。負荷電流Ｉｏがゼロのときは、
Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｏ である。つまり（Ｖｂ−Ｖａ）＝０
である。このとき、電流ソース用電流制限回路２０の
オペアンプ２２の出力電圧Ｖo2とＶａとの差は、＋Ｖｆ
となっている。つまり、（Ｖo2−Ｖａ）＝＋Ｖｆ であ
る。よって、トランジスタＱ２は逆バイアスされて遮断
されている。ここで、Ｖｆはダイオードが導通し始める
電圧であり、約０．６Ｖである。
【００２２】負荷電流Ｉｏが流れ出すと、（Ｖｂ−Ｖ
ａ）が上昇し始め、負荷電流Ｉｏが設定された制限値に
達すると、（Ｖo2−Ｖａ）＜０ となり、トランジスタ
Ｑ２は順バイアスされて、Ｉq2 が実線の方向に流れ出
す。Ｉq2 が流れるとオペアンプ２の入力電圧Ｖａは下
降し始める。これにより、負荷電圧Ｖｏも下降し、負荷
電流Ｉｏは制限される。図１において、回路定数のＲ１
及びＲc2の値を１０ｋΩとし、Ｒ２を５ｋΩとして、負
荷電流Ｉｏを５ｍＡで制限させるとすると、電源２１の
負電圧発生電圧を約０．５Ｖに設定すると良い。電流シ
ンク用電流制限回路１０の動作は、電流ソース用電流制
限回路２０の動作の逆動作となる。
ａ）が上昇し始め、負荷電流Ｉｏが設定された制限値に
達すると、（Ｖo2−Ｖａ）＜０ となり、トランジスタ
Ｑ２は順バイアスされて、Ｉq2 が実線の方向に流れ出
す。Ｉq2 が流れるとオペアンプ２の入力電圧Ｖａは下
降し始める。これにより、負荷電圧Ｖｏも下降し、負荷
電流Ｉｏは制限される。図１において、回路定数のＲ１
及びＲc2の値を１０ｋΩとし、Ｒ２を５ｋΩとして、負
荷電流Ｉｏを５ｍＡで制限させるとすると、電源２１の
負電圧発生電圧を約０．５Ｖに設定すると良い。電流シ
ンク用電流制限回路１０の動作は、電流ソース用電流制
限回路２０の動作の逆動作となる。
【００２３】図３にプログラマブルな電流制限回路用の
電源１１あるいは２１の一例の構成図を示している。こ
の電源１１あるいは１２には、直接Ｄ／Ａを用いてもよ
い。図３の回路においては、電源３０の出力電圧をＶｄ
とすると、オペアンプ３１の非反転入力端子には、Ｖａ
／２ の電圧が印加されているので、出力電圧Ｖｐは、
Ｖｐ＝（Ｖａ−Ｖｄ） となって出力される。
電源１１あるいは２１の一例の構成図を示している。こ
の電源１１あるいは１２には、直接Ｄ／Ａを用いてもよ
い。図３の回路においては、電源３０の出力電圧をＶｄ
とすると、オペアンプ３１の非反転入力端子には、Ｖａ
／２ の電圧が印加されているので、出力電圧Ｖｐは、
Ｖｐ＝（Ｖａ−Ｖｄ） となって出力される。
【００２４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明は
負荷電流Ｉｏが、電流フォース時であっても電流シンク
時であっても、それぞれにプログラマブルに電流制限値
を設定できる電流制限機能付電圧発生器である。例え
ば、図４に示すように、電流フォース時はｃ線の曲線の
ように、電流シンク時にはｄ線の曲線のように電流制限
値を所定に設定できる。
負荷電流Ｉｏが、電流フォース時であっても電流シンク
時であっても、それぞれにプログラマブルに電流制限値
を設定できる電流制限機能付電圧発生器である。例え
ば、図４に示すように、電流フォース時はｃ線の曲線の
ように、電流シンク時にはｄ線の曲線のように電流制限
値を所定に設定できる。
【００２５】この発明は、今後のモノリシック化等で高
集積化により部品化されると、回路設計が簡単になり、
非常に有効であり、その技術的効果は大である。
集積化により部品化されると、回路設計が簡単になり、
非常に有効であり、その技術的効果は大である。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の他の実施例の構成図である。
【図３】本発明に用いるプログラマブルな電流制限回路
用電源の一例の構成図である。
用電源の一例の構成図である。
【図４】電流制限機能付電圧発生器の出力電流波形の説
明図である。
明図である。
【図５】従来の電流制限機能付電圧発生器の構成図例で
ある。
ある。
１ 電圧源 ２ オペアンプ（ Operational Amplifier） ３ 負荷 ４ 帰還回路 ５、６ １対のダイオード １０ 電流シンク用電流制限回路（電流吸込用電流制
限回路） １１、２１ 電流制限回路用の電源 １２、２２ オペアンプ ２０ 電流ソース用電流制限回路（電流吐出用電流制
限回路） Ｒｓ 電圧調整用の抵抗 Ｒｍ 電流検出用の抵抗 Ｖｉ 電圧源１の出力電圧 Ｖａ オペアンプ２の非反転入力端子の入力電圧 Ｖｂ オペアンプ２の出力電圧 Ｖｏ 負荷電圧 Ｉｏ 負荷電流
限回路） １１、２１ 電流制限回路用の電源 １２、２２ オペアンプ ２０ 電流ソース用電流制限回路（電流吐出用電流制
限回路） Ｒｓ 電圧調整用の抵抗 Ｒｍ 電流検出用の抵抗 Ｖｉ 電圧源１の出力電圧 Ｖａ オペアンプ２の非反転入力端子の入力電圧 Ｖｂ オペアンプ２の出力電圧 Ｖｏ 負荷電圧 Ｉｏ 負荷電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H410 BB04 CC02 DD02 EA12 EB14 FF03 FF25 GG02 5J090 AA03 AA18 AA42 AA59 CA55 DN02 FA05 FA17 HA08 HA19 HA25 HA26 HN07 HN11 HN13 KA01 KA02 KA11 KA17 KA20 KA48 KA49 MA13 MA20 MA23 MN02 NN07 NN13 TA01 TA02 5J091 AA03 AA18 AA42 AA59 CA55 FA05 FA17 GP05 HA08 HA19 HA25 HA26 KA01 KA02 KA11 KA48 KA49 MA13 MA20 MA23 TA01 TA02 UW09
Claims (3)
- 【請求項１】 プログラマブル電圧源の出力電圧をオペ
アンプの非反転入力端子に印加し、該オペアンプの出力
電圧を電流検出用の抵抗を通し負荷電圧端子に伝送して
負荷に負荷電圧を印加し、該負荷電圧端子の負荷電圧を
上記オペアンプの反転入力端子に帰還回路を介して帰還
させ負荷電圧を安定させる非反転型ボルテージフォロア
の電圧発生器において、 上記プログラマブル電圧源と上記オペアンプの非反転入
力端子との間に挿入された電圧調整用の抵抗と、 上記オペアンプの非反転入力端子の入力電圧を基準とし
てプログラマブルに負電圧を発生する電源を有し、上記
オペアンプの非反転入力端子の入力電圧と上記オペアン
プの出力電圧とを比較し、負荷電流が制限値に達して上
記オペアンプの出力電圧が上昇すると上記オペアンプの
非反転入力端子から電流を吸い込み入力電圧を降下させ
て負荷電流を制限させる電流ソース用電流制限回路と、 上記オペアンプの非反転入力端子の入力電圧を基準とし
てプログラマブルに正電圧を発生する電源を有し、上記
オペアンプの非反転入力端子の入力電圧と上記オペアン
プの出力電圧とを比較し、負荷電流が制限値に達して上
記オペアンプの出力電圧が下降すると上記オペアンプの
非反転入力端子に電流を吐き出し入力電圧を上昇させて
負荷電流を制限させる電流シンク用電流制限回路と、 を具備することを特徴とする電流制限機能付電圧発生
器。 - 【請求項２】 オペアンプの出力端子と負荷電圧端子と
の間に挿入された電流検出用の抵抗は、抵抗とスイッチ
との直列回路を複数段並列に接続しスイッチを切り換え
て抵抗値を変化させ電流制限値の分解能を変更すること
を特徴とする請求項１記載の電流制限機能付電圧発生
器。 - 【請求項３】 電流ソース用電流制限回路は、オペアン
プの非反転入力端子の入力電圧を基準にしてプログラマ
ブルに負電圧を発生させる電流制限回路用の電源と、該
オペアンプの非反転入力端子の入力電圧を基準として入
力し更に上記負電圧と上記オペアンプの出力電圧とを入
力する絶対値回路と、該絶対値回路の出力電圧で駆動さ
れるトランジスタとから成り、 電流シンク用電流制限回路は、上記オペアンプの非反転
入力端子の入力電圧を基準にしてプログラマブルに正電
圧を発生させる電流制限回路用の電源と、上記オペアン
プの非反転入力端子の入力電圧を基準として入力し更に
上記正電圧と上記オペアンプの出力電圧とを入力する絶
対値回路と、該絶対値回路の出力電圧で駆動されるトラ
ンジスタとから成ることを特徴とする請求項１又は２記
載の電流制限機能付電圧発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000316860A JP2002123320A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 電流制限機能付電圧発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000316860A JP2002123320A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 電流制限機能付電圧発生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002123320A true JP2002123320A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18795748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000316860A Withdrawn JP2002123320A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 電流制限機能付電圧発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002123320A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309859A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Advantest Corp | 測定回路及び試験装置 |
| JP2008009968A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Advantest Corp | 電圧発生装置、電流発生装置および試験装置 |
| US7834607B2 (en) | 2007-01-26 | 2010-11-16 | Advantest Corporation | Voltage generator with current limiting and semiconductor testing device |
| CN111026227A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 兰州飞行控制有限责任公司 | 升降舵调整片效应机构行程限位电路 |
| CN113699223A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-11-26 | 成都齐碳科技有限公司 | 纳米孔测序电路、测序方法及装置 |
-
2000
- 2000-10-12 JP JP2000316860A patent/JP2002123320A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309859A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Advantest Corp | 測定回路及び試験装置 |
| JP4707608B2 (ja) * | 2006-05-19 | 2011-06-22 | 株式会社アドバンテスト | 測定回路及び試験装置 |
| JP2008009968A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Advantest Corp | 電圧発生装置、電流発生装置および試験装置 |
| US7834607B2 (en) | 2007-01-26 | 2010-11-16 | Advantest Corporation | Voltage generator with current limiting and semiconductor testing device |
| CN111026227A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 兰州飞行控制有限责任公司 | 升降舵调整片效应机构行程限位电路 |
| CN113699223A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-11-26 | 成都齐碳科技有限公司 | 纳米孔测序电路、测序方法及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080108 |