JP2006242866A - Loading device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a loading device capable of testing loadings with large instantaneous peak, while constraining jumboizing of device size. <P>SOLUTION: When a condition of loading occurs where the temperature of loading section 2 rises above a rated temperature, upper limit preset signals L1 and L2 are generated so as to lower the upper limit of load electric power according to temperature rise of the loading section 2, and thus the load current is restricted according to these upper bound preset signals L1 and L2. Thereby, even when large instantaneous load is driven, temperature rise of the loading section 2 is controlled to prevent arriving at a rated temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、トランジスタ等の電気的な手段を用いてインピーダンスを調節することが可能な負荷装置に係り、例えば電源装置やバッテリー装置の負荷試験に用いられる負荷装置に関するものである。   The present invention relates to a load device capable of adjusting impedance using electrical means such as a transistor, and more particularly to a load device used for a load test of a power supply device or a battery device.

電源装置やバッテリー装置などの研究開発や製造検査においては、負荷のインピーダンスを様々に設定して特性を試験するいわゆる負荷試験が欠かせない。この負荷試験では、例えばトランジスタ等の可変インピーダンス素子を用いてインピーダンスを任意に調節することができる電子負荷装置が広く一般に用いられている(特許文献1〜4参照)。
特開2002−090404号公報 特開2002−091577号公報 特許3470296号公報明細書 特許3477619号公報明細書
In research and development and manufacturing inspection of power supply devices and battery devices, so-called load tests are indispensable for testing characteristics by setting various load impedances. In this load test, for example, an electronic load device that can arbitrarily adjust the impedance using a variable impedance element such as a transistor is widely used (see Patent Documents 1 to 4).
JP 2002-090404 A JP 2002-091577 A Japanese Patent No. 3470296 Japanese Patent No. 3477619

通常、電子負荷装置において駆動可能な電流、電圧、電力の定格は、負荷として用いられるトランジスタの定格(電流定格、電圧定格、電力定格など)と、トランジスタに発生する熱を外部に排出する機構(ヒートシンクやファンなど)の性能によって決められている。特に電流や電力の定格は、トランジスタの発熱による制限が支配的であるため、その定格を高めるためにはヒートシンクのサイズを大きくしたり、トランジスタの使用数を増やす必要がある。   In general, the current, voltage, and power ratings that can be driven in an electronic load device are the rating of the transistor used as a load (current rating, voltage rating, power rating, etc.) and the mechanism that discharges the heat generated in the transistor to the outside ( Heat sink and fan). In particular, the current and power ratings are dominated by the heat generated by the transistors, and in order to increase the ratings, it is necessary to increase the size of the heat sink or increase the number of transistors used.

従来、この電子負荷装置の定格は、定常的に負荷が駆動され続けた場合におけるトランジスタの発熱を基準に設定されている。例えば、ある環境温度の元で一定電力を消費し続けた場合におけるトランジスタの温度が、その素子の定格で規定されている温度を超えないように、電子負荷装置の電流定格や電力定格が定められている。
この定格温度を超えた状態で駆動され続けると、トランジスタの特性が劣化する可能性があるため、通常は、ヒートシンク等に取り付けた温度センサによってトランジスタの温度を監視し、一定の温度に超えた場合には負荷電流を直ちに遮断する保護機能が設けられている。
Conventionally, the rating of the electronic load device is set based on the heat generated by the transistor when the load is continuously driven. For example, the current rating and power rating of an electronic load device are determined so that the transistor temperature does not exceed the temperature specified by the rating of the device when constant power is consumed under a certain environmental temperature. ing.
If the device is driven at a temperature exceeding this rated temperature, the characteristics of the transistor may deteriorate. Normally, the temperature of the transistor is monitored by a temperature sensor attached to a heat sink, etc. Is provided with a protection function that immediately cuts off the load current.

一方、近年の電子負荷装置には、様々な波形の電流を模擬する機能が搭載されている。この機能によって、例えばプリンタやプラズマディスプレイなどに流れるパルス状の負荷電流を模擬することが可能である。   On the other hand, recent electronic load devices have a function of simulating various waveforms of current. With this function, it is possible to simulate a pulsed load current flowing through, for example, a printer or a plasma display.

パルス状の負荷を模擬する場合、電子負荷装置は瞬時的に非常に大きな電流を流す必要がある。ところが、従来の電子負荷装置の定格は、上述のように定常的な負荷の駆動を想定して決められており、たとえ瞬時的であっても、定格を超える電流を流すことはできない。そのため、このようなパルス状の負荷を模擬する場合、パルスのピーク値における大きな電流や電力を定常的に駆動できるような非常に定格値の大きい電子負荷装置を用意する必要があった。   When simulating a pulsed load, the electronic load device needs to flow a very large current instantaneously. However, the rating of the conventional electronic load device is determined on the assumption of steady load driving as described above, and even if it is instantaneous, a current exceeding the rating cannot flow. Therefore, when simulating such a pulse-shaped load, it is necessary to prepare an electronic load device having a very large rated value so that a large current and power at the peak value of the pulse can be steadily driven.

例えば試験に必要なパルスのピーク電流が実効電流の10倍であるとすると、単純には実効電流の10倍の定格電流を有する電子負荷装置を用意しなくてはならない。すなわち、実際に消費される電力より10倍も大きな定格電力を有する電子負荷装置を用意しなくてはならならず、装置のサイズが無駄に大きくなるという不利益があった。   For example, if the peak current of a pulse required for the test is 10 times the effective current, simply an electronic load device having a rated current 10 times the effective current must be prepared. In other words, an electronic load device having a rated power 10 times larger than the power consumed actually has to be prepared, and there is a disadvantage that the size of the device becomes unnecessarily large.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置サイズの大型化を抑制しつつ、瞬時的に大きなピークを有する負荷の試験を行うことができる負荷装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a load device capable of instantaneously testing a load having a large peak while suppressing an increase in the size of the device. is there.

上記の目的を達成するため、本発明の負荷装置は、インピーダンスの制御が可能な負荷部と、前記負荷部の温度に応じた信号であって、前記負荷部の電流、電圧および電力の少なくとも1つの上限を設定する上限設定信号を生成する信号生成部と、前記負荷部の電流、電圧および電力の少なくとも1つが、前記上限設定信号によって設定される上限を超えないように前記負荷部のインピーダンスを制御する制御部とを有する。
これにより、前記負荷部の電流、電圧および電力の少なくとも1つが、前記負荷部の温度に応じて設定される上限を超えないように制御される。
In order to achieve the above object, a load device of the present invention is a load unit capable of controlling impedance, and a signal corresponding to the temperature of the load unit, wherein at least one of current, voltage, and power of the load unit. A signal generation unit that generates an upper limit setting signal for setting two upper limits, and an impedance of the load unit so that at least one of the current, voltage, and power of the load unit does not exceed the upper limit set by the upper limit setting signal. A control unit for controlling.
Thus, at least one of the current, voltage, and power of the load unit is controlled so as not to exceed an upper limit set according to the temperature of the load unit.

本発明の負荷装置は、前記負荷部の電流、電圧および電力の少なくとも1つを検出する検出部を有しても良い。この場合、前記信号生成部は、前記検出部の検出値と所定の基準値との差を時間について積分した結果に応じた上限設定信号を生成しても良い。   The load device of the present invention may include a detection unit that detects at least one of current, voltage, and power of the load unit. In this case, the signal generation unit may generate an upper limit setting signal according to a result obtained by integrating the difference between the detection value of the detection unit and a predetermined reference value with respect to time.

前記信号生成部は、前記基準値および前記積分の時定数が異なる複数の前記上限設定信号を生成しても良い。   The signal generation unit may generate a plurality of the upper limit setting signals having different reference values and integration time constants.

また、本発明の負荷装置は、前記負荷部の温度を電気信号に変換して出力する温度センサを有しても良い。
この場合、前記信号生成部は、前記負荷部の温度が高くなる場合には前記上限が低くなり、前記負荷部の温度が低くなる場合には前記上限が高くなるように、前記温度センサの出力信号に応じて前記所定の基準値を設定しても良いし、前記負荷部の温度が高くなる場合には前記積分の時定数が短くなり、前記負荷部の温度が低くなる場合には前記積分の時定数が長くなるように、前記温度センサの出力信号に応じて前記積分の時定数を設定しても良い。
Moreover, the load device of the present invention may include a temperature sensor that converts the temperature of the load section into an electrical signal and outputs the electrical signal.
In this case, the signal generation unit outputs the temperature sensor so that the upper limit becomes lower when the temperature of the load unit becomes higher and the upper limit becomes higher when the temperature of the load unit becomes lower. The predetermined reference value may be set according to a signal, and when the temperature of the load section becomes high, the integration time constant becomes short, and when the temperature of the load section becomes low, the integration The integration time constant may be set according to the output signal of the temperature sensor so that the time constant becomes longer.

更に、前記信号生成部は、前記検出部において検出される前記負荷部の電圧に応じて、前記負荷部の電流および/または電力の上限値設定信号を補正しても良い。   Furthermore, the signal generation unit may correct the upper limit value setting signal for the current and / or power of the load unit according to the voltage of the load unit detected by the detection unit.

また、本発明の負荷装置は、前記負荷部の電流および電圧の少なくとも1つを検出する検出部と、前記負荷部の温度を電気信号に変換して出力する温度センサとを有しても良い。この場合、前記信号生成部は、前記負荷部の温度と電圧の関数として予め定められた前記負荷部の上限の電流値を設定する第1の上限設定信号、および/または、前記負荷部の温度と電流の関数として予め定められた前記負荷部の上限の電圧値を設定する第2の上限設定信号を、前記検出部の検出値および前記温度センサの出力信号に応じて生成しても良い。   The load device of the present invention may include a detection unit that detects at least one of a current and a voltage of the load unit, and a temperature sensor that converts the temperature of the load unit into an electrical signal and outputs the electrical signal. . In this case, the signal generation unit may include a first upper limit setting signal that sets a predetermined upper limit current value of the load unit as a function of the temperature and voltage of the load unit, and / or the temperature of the load unit. A second upper limit setting signal that sets a predetermined upper limit voltage value of the load unit as a function of current and current may be generated according to the detection value of the detection unit and the output signal of the temperature sensor.

前記制御部は、所定の動作モードにおいて、前記負荷部の電圧または電流が単発のパルスもしくは周期的なパルス列となるように制御しても良い。この場合、前記信号生成部は、前記所定の動作モードにおいて、前記負荷部の温度と電圧の関数であるとともに前記パルスのパルス幅もしくは前記パルス列のパルス幅と周期の関数として予め定められた前記負荷部の上限の電流値を設定する前記第1の上限設定信号、および/または、前記負荷部の温度と電流の関数であるとともに前記パルスのパルス幅もしくは前記パルス列のパルス幅と周期の関数として予め定められた前記負荷部の上限の電圧値を設定する前記第2の上限設定信号を生成しても良い。   The control unit may control the voltage or current of the load unit to be a single pulse or a periodic pulse train in a predetermined operation mode. In this case, in the predetermined operation mode, the signal generation unit is a function of the temperature and voltage of the load unit and the load predetermined as a function of the pulse width of the pulse or the pulse width and period of the pulse train. As a function of the first upper limit setting signal for setting the upper limit current value of the section and / or the temperature and current of the load section and the pulse width of the pulse or the pulse width and period of the pulse train in advance The second upper limit setting signal that sets a predetermined upper limit voltage value of the load unit may be generated.

本発明によれば、負荷部の電流、電圧および電力の少なくとも1つが、負荷部の温度に応じて設定される上限を超えないように制御されるため、定常的な定格の範囲内でしか動作できない場合に比べて、瞬時的に大きな電流や電圧、電力の駆動が可能である。   According to the present invention, since at least one of the current, voltage and power of the load section is controlled so as not to exceed the upper limit set according to the temperature of the load section, it operates only within the range of the steady rating. Compared to the case where it is not possible, a large current, voltage, and power can be driven instantaneously.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電子負荷装置の構成の一例を示す図である。
図1に示す電子負荷装置は、負荷部2と、信号生成部3と、制御部4と、検出部5とを有する。
負荷部2は、本発明の負荷部の一実施形態である。信号生成部3は、本発明の信号生成部の一実施形態である。制御部4は、本発明の制御部の一実施形態である。検出部5は、本発明の検出部の一実施形態である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the electronic load device according to the first embodiment of the present invention.
The electronic load device illustrated in FIG. 1 includes a load unit 2, a signal generation unit 3, a control unit 4, and a detection unit 5.
The load unit 2 is an embodiment of the load unit of the present invention. The signal generation unit 3 is an embodiment of the signal generation unit of the present invention. The control unit 4 is an embodiment of the control unit of the present invention. The detection unit 5 is an embodiment of the detection unit of the present invention.

負荷部2は、例えばトランジスタ等の可変インピーダンス素子を用いて構成されており、制御部4の制御に応じてインピーダンスを変化させる。負荷部2は、例えば図1に示すように、試験対象の電源装置1に接続されている。電源装置1は、例えば直流の定電圧電源装置であり、一定の直流電圧Vを負荷部2に印加する。負荷部2は、制御部4の制御に応じてインピーダンスを変化させることにより、電源装置1の負荷電流Iを所望の値に設定する。   The load unit 2 is configured using a variable impedance element such as a transistor, for example, and changes the impedance in accordance with the control of the control unit 4. For example, as shown in FIG. 1, the load unit 2 is connected to a power supply device 1 to be tested. The power supply device 1 is a DC constant voltage power supply device, for example, and applies a constant DC voltage V to the load unit 2. The load unit 2 sets the load current I of the power supply device 1 to a desired value by changing the impedance according to the control of the control unit 4.

制御部4は、負荷部2のインピーダンスを制御する。制御部4は、例えば負荷部の電流や電圧、電力、抵抗などを負帰還によって制御する回路を含む。制御部4は、例えば図示しないシステムコントローラ等の指令に従って、負荷部2の電流や電圧、電力、抵抗などが所望の値となるように、負荷部2のインピーダンスを制御する。   The control unit 4 controls the impedance of the load unit 2. The control unit 4 includes a circuit that controls the current, voltage, power, resistance, and the like of the load unit by negative feedback, for example. The control unit 4 controls the impedance of the load unit 2 so that the current, voltage, power, resistance, and the like of the load unit 2 have desired values according to a command from a system controller (not shown), for example.

また制御部4は、信号生成部3において生成される上限設定信号L1,L2に応じて、負荷部2の電流や電力の上限を制御する。すなわち、負荷部2の電流や電力が、上限設定信号L1,L2によって設定される上限を超えないように、負荷部2のインピーダンスを制御する。   The control unit 4 controls the upper limit of the current and power of the load unit 2 according to the upper limit setting signals L1 and L2 generated by the signal generation unit 3. That is, the impedance of the load unit 2 is controlled so that the current and power of the load unit 2 do not exceed the upper limit set by the upper limit setting signals L1 and L2.

図2は、負荷部2および制御部4の構成の一例を示す図である。
図2の例において、負荷部2はnチャンネル型のMOSトランジスタ21を有しており、制御部4は演算増幅器41と、電流検出用の抵抗42と、電圧発生回路43と、リミット回路44とを有している。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the load unit 2 and the control unit 4.
In the example of FIG. 2, the load unit 2 includes an n-channel MOS transistor 21, and the control unit 4 includes an operational amplifier 41, a current detection resistor 42, a voltage generation circuit 43, a limit circuit 44, have.

MOSトランジスタ21のドレインは、電源装置1の一方の正出力端子に接続され、そのソースは抵抗42を介して電源装置1の負出力端子に接続される。電源装置1の負出力端子は、基準電位Gに接続される。   The drain of the MOS transistor 21 is connected to one positive output terminal of the power supply device 1, and its source is connected to the negative output terminal of the power supply device 1 via the resistor 42. The negative output terminal of the power supply device 1 is connected to the reference potential G.

演算増幅器41の正入力端子はリミット回路44を介して電圧発生回路43の電圧出力に接続され、その負入力端子はMOSトランジスタ21のソースに接続され、その出力端子はMOSトランジスタ21のゲートに接続される。
演算増幅器41は、正入力端子と負入力端子との電位差を増幅する。正入力端子が負入力端子に比べて高電位の場合、演算増幅器41は、基準電位に対して正の電圧を出力し、負入力端子が正入力端子に比べて高電位になった場合は、基準電位に対して負の電圧を出力する。
The operational amplifier 41 has a positive input terminal connected to the voltage output of the voltage generation circuit 43 via the limit circuit 44, a negative input terminal connected to the source of the MOS transistor 21, and an output terminal connected to the gate of the MOS transistor 21. Is done.
The operational amplifier 41 amplifies the potential difference between the positive input terminal and the negative input terminal. When the positive input terminal has a higher potential than the negative input terminal, the operational amplifier 41 outputs a positive voltage with respect to the reference potential, and when the negative input terminal has a higher potential than the positive input terminal, A negative voltage is output with respect to the reference potential.

電圧発生回路43は、電源装置1の負荷電流の目標値を設定するための電圧Vsetを発生する。電圧発生回路43は、例えば図示しないシステムコントローラ等の指令に従って出力電圧Vsetのレベルを変化させる。   The voltage generation circuit 43 generates a voltage Vset for setting a target value of the load current of the power supply device 1. The voltage generation circuit 43 changes the level of the output voltage Vset according to a command from a system controller (not shown), for example.

リミット回路44は、電圧発生回路43から演算増幅器41の正入力端子に入力される電圧の上限値を、後述の信号生成部3において生成される上限設定信号L1,L2に応じて制限する。すなわち、電圧発生回路43の出力電圧Vsetが、上限設定信号L1,L2によって設定される電圧の上限値のうち何れか低い方を超える場合、リミット回路44は、この低い方の上限値によって制限された電圧を演算増幅器41の正入力端子に入力する。   The limit circuit 44 limits the upper limit value of the voltage input from the voltage generation circuit 43 to the positive input terminal of the operational amplifier 41 according to upper limit setting signals L1 and L2 generated in the signal generation unit 3 described later. That is, when the output voltage Vset of the voltage generation circuit 43 exceeds the lower one of the upper limit values of the voltages set by the upper limit setting signals L1 and L2, the limit circuit 44 is limited by the lower upper limit value. Is input to the positive input terminal of the operational amplifier 41.

図2に示す回路において、MOSトランジスタ21、演算増幅器41および抵抗42の部分は、定電流回路を構成する。すなわち、電源装置1の負荷電流Iによって抵抗42に発生する電圧と、演算増幅器41の正入力端子に入力される電圧とがほぼ等しくなるように、MOSトランジスタ21のゲート電圧が制御され、MOSトランジスタ21のドレイン−ソース間のインピーダンスが調節される。
電圧発生回路43の出力電圧Vsetが、上限設定信号L1,L2によって設定される上限値を超えない場合、電源装置1の出力には電圧発生回路43の出力電圧に応じた負荷電流Iが流れる。
一方、電圧発生回路43の出力電圧Vsetが上限設定信号L1,L2によって設定される上限値を超えると、演算増幅器41の正入力端子に入力される電圧はこの上限値に制限されるため、電源装置1の負荷電流Iもこの上限値に応じた電流に制限される。
このように、図2に示す回路によれば、電源装置1の負荷電流Iが信号生成部3において生成される上限設定信号L1,L2に応じて制限される。
In the circuit shown in FIG. 2, the MOS transistor 21, the operational amplifier 41, and the resistor 42 constitute a constant current circuit. That is, the gate voltage of the MOS transistor 21 is controlled so that the voltage generated in the resistor 42 by the load current I of the power supply device 1 and the voltage input to the positive input terminal of the operational amplifier 41 are substantially equal. The drain-source impedance of 21 is adjusted.
When the output voltage Vset of the voltage generation circuit 43 does not exceed the upper limit value set by the upper limit setting signals L1 and L2, a load current I corresponding to the output voltage of the voltage generation circuit 43 flows through the output of the power supply device 1.
On the other hand, when the output voltage Vset of the voltage generation circuit 43 exceeds the upper limit value set by the upper limit setting signals L1 and L2, the voltage input to the positive input terminal of the operational amplifier 41 is limited to this upper limit value. The load current I of the device 1 is also limited to a current corresponding to this upper limit value.
As described above, according to the circuit shown in FIG. 2, the load current I of the power supply device 1 is limited according to the upper limit setting signals L <b> 1 and L <b> 2 generated in the signal generator 3.

図1の説明に戻る。
検出部5は、負荷部2の電流または電力を検出する。
図1の例において、検出部5は、負荷部の電力を検出する。すなわち、図1に示す検出部5は、負荷部2の電流を検出する電流検出部51と、負荷部2の電圧を検出する電圧検出部52と、乗算器53とを有する。乗算器53は、電流検出部51における負荷電流Iの検出値Isと、電圧検出部52における負荷電圧Vの検出値Vsとを乗算し、その乗算結果を負荷電力の検出値Psとして出力する。
Returning to the description of FIG.
The detection unit 5 detects the current or power of the load unit 2.
In the example of FIG. 1, the detection unit 5 detects the power of the load unit. That is, the detection unit 5 illustrated in FIG. 1 includes a current detection unit 51 that detects a current of the load unit 2, a voltage detection unit 52 that detects a voltage of the load unit 2, and a multiplier 53. Multiplier 53 multiplies detection value Is of load current I in current detection unit 51 by detection value Vs of load voltage V in voltage detection unit 52, and outputs the multiplication result as detection value Ps of load power.

信号生成部3は、負荷部2の温度に応じた信号であって、負荷部2の電流または電力の上限を設定する上限設定信号を生成する。
図1の例において、信号生成部3は、2つの積分回路31および32を有する。
積分回路31は、検出部5の電力検出値Psと基準値P1との差を時定数τ1で積分した結果に応じた上限設定信号L1を生成する。
積分回路32は、検出部5の電力検出値Psと基準値P2(P2<P1)との差を時定数τ2(τ2>τ1)で積分した結果に応じた上限設定信号L2を生成する。
The signal generator 3 is a signal corresponding to the temperature of the load unit 2 and generates an upper limit setting signal for setting an upper limit of the current or power of the load unit 2.
In the example of FIG. 1, the signal generation unit 3 includes two integration circuits 31 and 32.
The integrating circuit 31 generates an upper limit setting signal L1 corresponding to the result of integrating the difference between the power detection value Ps of the detection unit 5 and the reference value P1 with the time constant τ1.
The integration circuit 32 generates an upper limit setting signal L2 corresponding to the result of integrating the difference between the power detection value Ps of the detection unit 5 and the reference value P2 (P2 <P1) with a time constant τ2 (τ2> τ1).

図3は、積分回路31の構成の一例を示す図である。
図3に示す積分回路31は、演算増幅器311と、抵抗312と、キャパシタ313と、電圧発生回路314とを有する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the integration circuit 31.
The integration circuit 31 illustrated in FIG. 3 includes an operational amplifier 311, a resistor 312, a capacitor 313, and a voltage generation circuit 314.

演算増幅器311の正入力端子には、電圧発生回路314で発生する基準値P1が入力される。また、演算増幅器311の負入力端子には、抵抗312を介して電力検出値Psが入力されるとともに、キャパシタ313を介して演算増幅器311の出力電圧が入力される。演算増幅器311の出力電圧が、上限設定信号L1に相当する。   A reference value P 1 generated by the voltage generation circuit 314 is input to the positive input terminal of the operational amplifier 311. The power detection value Ps is input to the negative input terminal of the operational amplifier 311 via the resistor 312 and the output voltage of the operational amplifier 311 is input via the capacitor 313. The output voltage of the operational amplifier 311 corresponds to the upper limit setting signal L1.

図3に示す回路によると、演算増幅器311の出力電圧が正または負の電源電圧に飽和していない場合、演算増幅器311の正入力端子と負入力端子とがほぼ同じ電圧になるように負帰還の制御が働くため、抵抗312には電力検出値Psと基準値P1との差の電圧(Ps−P1)が印加される。抵抗312の抵抗値を‘R1’とすると、抵抗312の電流Ir1は次式で表される。   According to the circuit shown in FIG. 3, when the output voltage of the operational amplifier 311 is not saturated with the positive or negative power supply voltage, negative feedback is performed so that the positive input terminal and the negative input terminal of the operational amplifier 311 have substantially the same voltage. Therefore, the difference voltage (Ps−P1) between the detected power value Ps and the reference value P1 is applied to the resistor 312. When the resistance value of the resistor 312 is ‘R1’, the current Ir1 of the resistor 312 is expressed by the following equation.

(数1)
Ir1=(Ps−P1)/R1 ・・・(1)
(Equation 1)
Ir1 = (Ps−P1) / R1 (1)

この電流Ir1は、そのままキャパシタ313に流れ込んでキャパシタ313を充電するため、キャパシタ313の静電容量を‘C1’とすると、キャパシタの電圧Vc1は次のような時間積分で表される。   Since the current Ir1 flows into the capacitor 313 as it is and charges the capacitor 313, assuming that the capacitance of the capacitor 313 is ‘C1’, the voltage Vc1 of the capacitor is expressed by the following time integration.

(数2)
Vc1=−(1/τ1)×∫{(Ps−P1}dt ・・・(2)
τ1=R1×C1 ・・・(3)
(Equation 2)
Vc1 = − (1 / τ1) × ∫ {(Ps−P1} dt (2)
τ1 = R1 × C1 (3)

したがって、上限設定信号L1は次式のように表される。   Therefore, the upper limit setting signal L1 is expressed by the following equation.

(数3)
L=P1−(1/τ1)×∫{(Ps−P1}dt ・・・(4)
(Equation 3)
L = P1- (1 / τ1) × ∫ {(Ps−P1} dt (4)

このように、図3に示す回路において生成される上限設定信号L1は、電力検出値Psと基準値P1との差を時定数τ1で積分した結果に応じた信号になる。   As described above, the upper limit setting signal L1 generated in the circuit shown in FIG. 3 is a signal corresponding to the result of integrating the difference between the power detection value Ps and the reference value P1 with the time constant τ1.

なお、図3は積分回路31の構成の一例を示す図であるが、積分回路32についても図3と同様に、演算増幅器と抵抗とキャパシタを用いて構成することが可能である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the integration circuit 31, but the integration circuit 32 can also be configured using an operational amplifier, a resistor, and a capacitor, as in FIG.

ここで、上述した構成を有する図1に示す電子負荷装置の動作を説明する。
図4は、図1に示す電子負荷装置において負荷電流Iの設定値をステップ状に変化させた場合における負荷電力の時間変化および負荷部2の温度の時間変化を例示する図である。
図4(A)は、負荷電流の設定値Vset(図2における電圧発生回路43の出力電圧)の時間変化を示す。図4(A)の例では、時刻t0でステップ状に立ち上がる3パターンの波形曲線CV1〜CV3が図解されている。
図4(B)は、負荷電力の時間変化を示す。図4(B)に示す3つの負過電力の波形曲線CV4,CV5,CV6は、それぞれ図4(A)に示す3つの負荷設定値の波形曲線CV1,CV2,CV3に対応する。なお、電源装置1が定電圧電源の場合、負荷部2に流れる電流Iは図4(B)に示す負荷電力とほぼ同様な傾向で変化する。
図4(C)は、負荷部2の温度の時間変化を示す。実線は負荷電流Iの上限値を上限設定信号L1,L2に応じて制限した場合、点線は上限値の制限を行わない場合における負荷温度の時間変化を示す。
Here, the operation of the electronic load device shown in FIG. 1 having the above-described configuration will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating the change over time of load power and the change over time of the temperature of the load unit 2 when the set value of the load current I is changed stepwise in the electronic load device shown in FIG.
FIG. 4A shows the change over time of the set value Vset of the load current (the output voltage of the voltage generation circuit 43 in FIG. 2). In the example of FIG. 4A, three patterns of waveform curves CV1 to CV3 rising in a step shape at time t0 are illustrated.
FIG. 4B shows a change in load power with time. The three negative overpower waveform curves CV4, CV5, and CV6 shown in FIG. 4B correspond to the three load setting value waveform curves CV1, CV2, and CV3 shown in FIG. 4A, respectively. In addition, when the power supply device 1 is a constant voltage power supply, the current I flowing through the load unit 2 changes with a tendency similar to that of the load power shown in FIG.
FIG. 4C shows a change over time in the temperature of the load section 2. The solid line indicates the change over time in the load temperature when the upper limit value of the load current I is limited according to the upper limit setting signals L1 and L2, and the dotted line indicates the time when the upper limit value is not limited.

負荷電流Iを、定常的な定格電流よりも大きな値に設定した場合、その電流が何の制限もなしに流れ続けると、図4(C)の点線に示すように、負荷部2の温度が定格を超えてしまい、トランジスタ等の回路素子を劣化させてしまう可能性がある。
これに対し、本実施形態に係る電子負荷装置では、負荷部2の温度の上昇に応じて負荷電流の上限値が低下するように上限設定信号L1,L2が生成される。すなわち、負荷電力の検出値Psが基準値P1,P2を超えて大きくなると、検出値Psと基準値P1,P2との差の積分結果に応じて、式(4)の関係により、上限設定信号L1,L2の上限値が時間と共に低下する。
When the load current I is set to a value larger than the steady rated current, if the current continues to flow without any limitation, the temperature of the load unit 2 will change as shown by the dotted line in FIG. The rating may be exceeded and circuit elements such as transistors may be deteriorated.
On the other hand, in the electronic load device according to the present embodiment, the upper limit setting signals L1 and L2 are generated so that the upper limit value of the load current decreases as the temperature of the load unit 2 increases. That is, when the detected value Ps of the load power becomes larger than the reference values P1 and P2, the upper limit setting signal is expressed by the relationship of the equation (4) according to the integration result of the difference between the detected value Ps and the reference values P1 and P2. The upper limit values of L1 and L2 decrease with time.

図4(B)において、電力値W1は基準値P1に対応し、電力値W2は基準値P2に対応している。
積分回路31,32に入力される負荷電力の検出値Psが基準値P1,P2に達すると、積分による上限設定信号L1,L2の時間変化が停止するため、負荷電力は基準値P1,P2に対応した電力値W1,W2に安定化する。
図1に示す信号生成回路3では、基準値が‘P1>P2’、時定数が‘τ1<τ2’となるように積分回路31,32の定数が設定されているため、負荷電力が電力値W1およびW2を超える場合(図4(B)のCV1,CV4)、負荷電力はまず電力値W1に一旦安定化し、次に電力値W2に安定化する。すなわち、上限値設定信号L1の時間変化に応じて負荷電力は時間と共に低下し、電力値W1において一旦安定化する。その後、上限値設定信号L2の時間変化に応じて負荷電力は更に低下し、最終的に電力値W2において安定化する。このように、上限値設定信号L1,L2の時間変化に応じて、負荷電力は2段階に変化する。
一方、負荷電力が電力値W2のみを超える場合(図4(B)のCV2,CV5)、負荷電力は、ある時間を経過した後で上限値設定信号L2に応じて徐々に低下し、最終的に電力値W2において安定化する。
また、負荷電力が電力値W1およびW2の何れも超えない場合(図4(B)のCV3,CV6)、上限値設定信号L1,L2による制限が働かないため、負荷電力は時刻t0において立ち上がったときの状態に維持される。
In FIG. 4B, the power value W1 corresponds to the reference value P1, and the power value W2 corresponds to the reference value P2.
When the detection value Ps of the load power input to the integration circuits 31 and 32 reaches the reference values P1 and P2, the time change of the upper limit setting signals L1 and L2 due to integration stops, so that the load power becomes the reference values P1 and P2. The corresponding power values W1 and W2 are stabilized.
In the signal generation circuit 3 shown in FIG. 1, since the constants of the integration circuits 31 and 32 are set so that the reference value is 'P1>P2' and the time constant is 'τ1 <τ2', the load power is the power value. When exceeding W1 and W2 (CV1 and CV4 in FIG. 4B), the load power is first stabilized at the power value W1 and then stabilized at the power value W2. That is, the load power decreases with time according to the time change of the upper limit setting signal L1, and is temporarily stabilized at the power value W1. Thereafter, the load power further decreases according to the time change of the upper limit value setting signal L2, and finally stabilizes at the power value W2. Thus, the load power changes in two stages according to the time change of the upper limit value setting signals L1 and L2.
On the other hand, when the load power exceeds only the power value W2 (CV2 and CV5 in FIG. 4B), the load power gradually decreases according to the upper limit setting signal L2 after a certain time has elapsed, and finally At the power value W2.
In addition, when the load power does not exceed both of the power values W1 and W2 (CV3 and CV6 in FIG. 4B), the load power rises at time t0 because the upper limit value setting signals L1 and L2 do not limit. Maintained in time.

このように、本実施形態に係る電子負荷装置では、負荷部2の温度が定格の温度を超えて上昇するような負荷の状態が生じた場合(例えば負荷の電力が基準値P1,P2によって設定される電力W1,W2を超えた場合)に、負荷電力の上限が負荷部2の温度上昇に応じて低下するように上限設定信号L1,L2が生成され、この上限設定信号L1,L2に応じて負荷部2の電流が制限される。そのため、瞬時的に大きな負荷電流を流した場合でも、図4(B)に示すように、負荷部2の温度上昇を抑制して、その温度が定格に達することを防ぐことができる。
つまり、本実施形態に係る電子負荷装置によれば、負荷部2の温度が定格に対してまだ余裕がある段階において、従来の定常的な電流・電力の定格より格段に大きな電流・電力を駆動することができる。そのため、装置サイズを無駄に大型化することなく、瞬時的に非常に大きな負荷を駆動することが可能になる。
As described above, in the electronic load device according to the present embodiment, when a load state occurs such that the temperature of the load unit 2 rises above the rated temperature (for example, the power of the load is set by the reference values P1 and P2). Upper limit setting signals L1 and L2 are generated so that the upper limit of the load power decreases in response to the temperature rise of the load unit 2, and the upper limit setting signals L1 and L2 are Thus, the current of the load unit 2 is limited. Therefore, even when a large load current is passed instantaneously, as shown in FIG. 4B, the temperature rise of the load unit 2 can be suppressed and the temperature can be prevented from reaching the rating.
In other words, according to the electronic load device according to the present embodiment, when the temperature of the load unit 2 still has a margin with respect to the rating, the current and power that are significantly larger than the conventional steady current and power ratings are driven. can do. Therefore, a very large load can be instantaneously driven without unnecessarily increasing the apparatus size.

また、周期的なピークを持つ電流・電力を駆動する場合、従来の電子負荷装置においては、たとえ瞬時でも定常的な定格を超えることが許されないため、実効電流や平均電力が小さいにも関わらず、電流や電力のピーク値をあまり大きくできないという制約があった。これに対し、本実施形態に係る電子負荷装置では、負荷部2の温度が許容範囲にある限り、定常的な定格を超える大きな電流・電力を駆動することができる。
したがって、本実施形態に係る電子負荷装置によれば、周期的なピークを持つ負荷を駆動する場合においても、装置サイズを無駄に大型化することなく、ピーク値の非常に大きな負荷を駆動することができる。
In addition, when driving current / power with periodic peaks, conventional electronic load devices are not allowed to exceed a steady-state rating even instantaneously, so even though the effective current and average power are small. There was a restriction that the peak value of current and power could not be increased too much. On the other hand, in the electronic load device according to the present embodiment, as long as the temperature of the load unit 2 is within an allowable range, a large current / power exceeding a steady rating can be driven.
Therefore, according to the electronic load device according to the present embodiment, even when a load having a periodic peak is driven, a load having a very large peak value can be driven without unnecessarily increasing the device size. Can do.

次に、本実施形態に係る電子負荷装置の幾つかの変形例について説明する。   Next, some modified examples of the electronic load device according to the present embodiment will be described.

図5は、本実施形態に係る電子負荷装置の第1の変形例を例示する図である。
図5に示す電子負荷装置は、図1に示す電子負荷装置における信号生成部3を信号生成部3Aに置き換えたものである。
FIG. 5 is a diagram illustrating a first modification of the electronic load device according to this embodiment.
The electronic load device shown in FIG. 5 is obtained by replacing the signal generation unit 3 in the electronic load device shown in FIG. 1 with a signal generation unit 3A.

信号生成部3Aは、図5に示すように、信号生成部3における積分回路31および32に加えて、積分回路33を有する。積分回路33は、検出部5の電力検出値Psと基準値P3(P3<P2<P1)との差を時定数τ3(τ3>τ2>τ1)で積分した結果に応じた上限設定信号L3を生成する。
制御部4は、負荷部2の電流や電力が上限設定信号L1,L2,L3によって設定される上限を超えないように、負荷部2のインピーダンスを制御する。
As shown in FIG. 5, the signal generation unit 3 </ b> A includes an integration circuit 33 in addition to the integration circuits 31 and 32 in the signal generation unit 3. The integration circuit 33 generates an upper limit setting signal L3 corresponding to the result of integrating the difference between the power detection value Ps of the detection unit 5 and the reference value P3 (P3 <P2 <P1) with a time constant τ3 (τ3>τ2> τ1). Generate.
The control unit 4 controls the impedance of the load unit 2 so that the current and power of the load unit 2 do not exceed the upper limits set by the upper limit setting signals L1, L2, and L3.

図6(A)は、図5に示す電子負荷装置において負荷電流Iの設定値をステップ状に変化させた場合における負荷電力の時間変化を例示する図である。図6(A)において、電力値W1,W2,W3は、それぞれ積分回路の基準値P1,P2,P3に対応する。
図6(A)と図4(B)を対比して分かるように、基準値と時定数とが互いに異なる3つの積分回路を設けることによって、負荷部2における電流や電力の上限値を時間の経過と共に3段階に低下させることが可能である。積分回路の数を更に増やせば、より多段階の時間変化を実現することも可能である。
FIG. 6A is a diagram illustrating the change over time in load power when the set value of the load current I is changed stepwise in the electronic load device shown in FIG. In FIG. 6A, power values W1, W2, and W3 correspond to reference values P1, P2, and P3 of the integration circuit, respectively.
As can be seen by comparing FIG. 6 (A) and FIG. 4 (B), by providing three integration circuits having different reference values and time constants, the upper limit values of the current and power in the load unit 2 can be set as time. It is possible to reduce to three stages with the progress. If the number of integrating circuits is further increased, it is possible to realize a multistage time change.

他方、積分回路の数を1つに減らした場合には、例えば図6(B)に示すように、負荷電流の上限値が指数関数的に変化する時間範囲を広げることも可能である。   On the other hand, when the number of integrating circuits is reduced to one, for example, as shown in FIG. 6B, it is possible to widen the time range in which the upper limit value of the load current changes exponentially.

また、信号生成部の入出力特性を適切に設定することによって、例えば図6(C)や(D)に示すように、負荷部2における電流や電力の上限値を折れ線状に変化させることも可能である。   Further, by appropriately setting the input / output characteristics of the signal generation unit, for example, as shown in FIGS. 6C and 6D, the upper limit values of the current and power in the load unit 2 can be changed into a polygonal line. Is possible.

負荷部2において駆動される電流・電力と負荷部2で発生する温度との関係は、例えば負荷となるトランジスタの特性や、ヒートシンクの熱容量、ヒートシンクとトランジスタとの間の熱抵抗などの様々な要因で決定される伝達関数により規定することが可能である。
そこで、例えば図6(A)〜(D)に示すような種々の特性の中から、上記の伝達関数に見合う適切な特性を持った信号生成部を選択すれば、負荷部2の温度が定格温度を超えない範囲で、より大きな瞬時負荷をより長い時間駆動することが可能になる。
The relationship between the current / power driven in the load unit 2 and the temperature generated in the load unit 2 is, for example, various factors such as the characteristics of the transistor serving as the load, the heat capacity of the heat sink, and the thermal resistance between the heat sink and the transistor. It can be defined by the transfer function determined by
Therefore, for example, if a signal generation unit having an appropriate characteristic corresponding to the above transfer function is selected from various characteristics as shown in FIGS. 6 (A) to (D), the temperature of the load unit 2 is rated. It is possible to drive a larger instantaneous load for a longer time without exceeding the temperature.

図7は、本実施形態に係る電子負荷装置の第2の変形例を例示する図である。
図7に示す電子負荷装置は、図1に示す電子負荷装置における信号生成部3、信号生成部3Bに、検出部5を検出部5Bにそれぞれ置き換えたものである。
FIG. 7 is a diagram illustrating a second modification of the electronic load device according to this embodiment.
The electronic load device shown in FIG. 7 is obtained by replacing the signal generating unit 3 and the signal generating unit 3B in the electronic load device shown in FIG. 1 with the detecting unit 5B.

検出部5Bは、負荷部2の電流Iを検出する電流検出部51を有する。   The detection unit 5 </ b> B includes a current detection unit 51 that detects the current I of the load unit 2.

信号生成部3Bは、積分回路31Bおよび32Bを有する。
積分回路31Bは、検出部5Bにおいて演算される電流検出値Isと基準値I1との差を時定数τ1で積分した結果に応じた上限設定信号L1Bを生成する。
積分回路32Bは、電流検出値Isと基準値I2(I2<I1)との差を時定数τ2(τ2>τ1)で積分した結果に応じた上限設定信号L2Bを生成する。
The signal generation unit 3B includes integration circuits 31B and 32B.
The integration circuit 31B generates an upper limit setting signal L1B according to the result of integrating the difference between the current detection value Is calculated by the detection unit 5B and the reference value I1 with a time constant τ1.
The integration circuit 32B generates an upper limit setting signal L2B corresponding to the result of integrating the difference between the current detection value Is and the reference value I2 (I2 <I1) with a time constant τ2 (τ2> τ1).

上述した構成によると、負荷電流Iの検出値Isと所定の基準値I1,I2との差を所定の時定数τ1,τ2で積分した結果に応じて、上限設定信号L1B,L2Bが生成される。   According to the configuration described above, the upper limit setting signals L1B and L2B are generated according to the result of integrating the difference between the detected value Is of the load current I and the predetermined reference values I1 and I2 with the predetermined time constants τ1 and τ2. .

試験対象の電源装置1が定電圧電源である場合、出力電圧が一定であるため、負荷電力は負荷電流Iの実効値に比例する。他方、負荷電流Iが交流成分をあまり含まず、その時間変化が緩やかである場合、負荷電流Iの実効値はほぼ負荷電流Iの時間平均に等しくなる。そのため、負荷電力の時間積分が増大すると電流検出値Isの時間積分も同様に増大し、負荷電力の時間積分が減少すると電流検出値Isの時間積分も同様に減少する。
つまり、電源装置1が定電圧電源であり、負荷電流Iが交流成分を多く含まない場合、電流検出値Isの時間積分に応じて生成される信号生成部3Bの上限設定信号L1B,L2Bは、負荷電力の時間積分に応じて生成される信号生成部3の上限設定信号L1,L2と、負荷部2の温度に関して互いに類似した傾向で変化する。
When the power supply device 1 to be tested is a constant voltage power supply, the output power is constant, so the load power is proportional to the effective value of the load current I. On the other hand, when the load current I does not contain much AC component and its time change is slow, the effective value of the load current I is substantially equal to the time average of the load current I. Therefore, when the time integral of the load power increases, the time integral of the current detection value Is similarly increases. When the time integral of the load power decreases, the time integral of the current detection value Is similarly decreases.
That is, when the power supply device 1 is a constant voltage power supply and the load current I does not include a lot of AC components, the upper limit setting signals L1B and L2B of the signal generation unit 3B generated according to the time integration of the current detection value Is are The upper limit setting signals L1 and L2 of the signal generation unit 3 generated according to the time integration of the load power and the temperature of the load unit 2 change with similar tendencies.

したがって、図7に示す電子負荷装置においても、図1に示す電子負荷装置と同様に動作し、負荷部2の温度上昇を抑制しつつ瞬時的に大きな負荷を駆動することが可能である。   Therefore, the electronic load device shown in FIG. 7 operates in the same manner as the electronic load device shown in FIG. 1, and it is possible to instantaneously drive a large load while suppressing the temperature rise of the load unit 2.

図8は、本実施形態に係る電子負荷装置の第2の変形例を例示する図である。
図8に示す電子負荷装置は、図1に示す電子負荷装置における信号生成部3、信号生成部3Cに、検出部5を検出部5Cにそれぞれ置き換えたものである。
FIG. 8 is a diagram illustrating a second modification of the electronic load device according to this embodiment.
The electronic load device shown in FIG. 8 is obtained by replacing the signal generator 3 and the signal generator 3C in the electronic load device shown in FIG. 1 with the detector 5C.

検出部5Cは、負荷部2の電流Iを検出する電流検出部51と、その検出値Isを二乗する乗算器53とを有する。   The detection unit 5C includes a current detection unit 51 that detects the current I of the load unit 2, and a multiplier 53 that squares the detection value Is.

信号生成部3Cは、積分回路31Cおよび32Cを有する。
積分回路31Cは、検出部5Cにおいて演算される電流検出値Isの二乗値Isと基準値Iq1との差を時定数τ1で積分した結果に応じた上限設定信号L1Cを生成する。
積分回路32Cは、二乗値Isと基準値Iq2(Iq2<Iq1)との差を時定数τ2(τ2>τ1)で積分した結果に応じた上限設定信号L2Cを生成する。
The signal generation unit 3C includes integration circuits 31C and 32C.
Integrator circuit 31C generates the upper limit setting signal L1C corresponding to the result of integrating with the time constant τ1 of the difference between the detected portion square value of the current detection value Is calculated in the 5C Is 2 and the reference value Iq1.
Integrator circuit 32C generates the upper limit setting signal L2C corresponding to the result of integrating the <time constant .tau.2 (.tau.2 the difference between (Iq1 .tau.1) square value Is 2 and the reference value Iq2 Iq2)>.

上述した構成によると、負荷電流Iの検出値Isを二乗した値Isと所定の基準値Iq1,Ip2との差を所定の時定数τ1,τ2で積分した結果に応じて、上限設定信号L1C,L2Cが生成される。 According to the above-described configuration, the load current detection value Is a squared value Is 2 with a predetermined reference value of I Iq1, Ip2 time constant τ1 of the difference between predetermined and, depending on the result of integrating with .tau.2, the upper limit setting signal L1C , L2C is generated.

試験対象の電源装置1が定電圧電源である場合、出力電圧が一定であるため、負荷電力は負荷電流Iの実効値に比例する。他方、負荷電流Iの実効値を2乗した値は、電流検出値Isの二乗値Isを時間積分した結果に比例する。そのため、負荷電力の時間積分が増大すると二乗値Isの時間積分も増大し、負荷電力の時間積分が減少すると二乗値Isの時間積分も減少する。
つまり、電源装置1が定電圧電源である場合、二乗値Isの時間積分に応じて生成される信号生成部3Cの上限設定信号L1C,L2Cは、負荷電力の時間積分に応じて生成される信号生成部3の上限設定信号L1,L2と、負荷部2の温度に関して互いに相関性を有する。
When the power supply device 1 to be tested is a constant voltage power supply, the output power is constant, so the load power is proportional to the effective value of the load current I. On the other hand, the squared value of the effective value of the load current I is proportional to the result of integrating the squared value Is 2 of the current detection value Is time. Therefore, when the time integral of the load power increases, the time integral of the square value Is 2 also increases, and when the time integral of the load power decreases, the time integral of the square value Is 2 also decreases.
That is, when the power supply device 1 is a constant voltage power supply, the upper limit setting signal L1C signal generator 3C generated according to the time integral of the square value Is 2, L2C is generated according to the time integral of the load power The upper limit setting signals L1 and L2 of the signal generation unit 3 and the temperature of the load unit 2 are correlated with each other.

なお、負荷電流Iの実効値は、より正確には電流検出値Isの二乗値Isを時間積分した結果の平方根に比例する。したがって、信号生成部3Cは、上限設定信号L1C,L2Cを生成する際に、上述の時間積分の結果に対して更に平方根の演算を行っても良い。すなわち、負荷電流Iの検出値Isを二乗した値Isと基準値Iq1,Ip2との差を所定の時定数τ1,τ2で積分し、その積分結果の平方根に応じて上限設定信号L1C,L2Cを生成しても良い。 The effective value of the load current I is more precisely proportional to the square root of the result of integrating the square value Is 2 of the current detection value Is time. Therefore, the signal generation unit 3C may further perform a square root calculation on the result of the time integration described above when generating the upper limit setting signals L1C and L2C. That is, the load current detection value Is value Is 2 and the reference value obtained by squaring the I Iq1, Ip2 time constant τ1 of the difference between predetermined and integrates with .tau.2, the upper limit setting signal L1C according to the square root of the result of the integration, L2C May be generated.

したがって、図8に示す電子負荷装置においても、図1に示す電子負荷装置と同様に動作し、負荷部2の温度上昇を抑制しつつ瞬時的に大きな負荷を駆動することが可能である。   Therefore, the electronic load device shown in FIG. 8 operates in the same manner as the electronic load device shown in FIG. 1 and can instantaneously drive a large load while suppressing the temperature rise of the load unit 2.

図9は、本実施形態に係る電子負荷装置の第4の変形例を例示する図である。
図9に示す電子負荷装置は、図1に示す電子負荷装置における信号生成部3を信号生成部3Dに置換し、更に、温度センサ6を設けたものである。
FIG. 9 is a diagram illustrating a fourth modification of the electronic load device according to this embodiment.
The electronic load device shown in FIG. 9 is obtained by replacing the signal generation unit 3 in the electronic load device shown in FIG. 1 with a signal generation unit 3D and further providing a temperature sensor 6.

温度センサ6は、負荷部2の温度を電気信号に変換して出力する。例えば、負荷部2において可変インピーダンス素子として用いられるトランジスタのケースの温度や、そのトランジスタが取り付けられたヒートシンクの温度などを検出する。
温度センサ6は、例えば負荷部2のトランジスタに接触して取り付けられる(あるいは内蔵される)測定温度抵抗体、測定温度用半導体、熱電対などでも良いし、トランジスタから輻射される赤外線を検出するセンサでも良い。あるいは、トランジスタのしきい値等の温度特性を利用して温度を検出するものでも良い。
The temperature sensor 6 converts the temperature of the load unit 2 into an electrical signal and outputs it. For example, the temperature of a case of a transistor used as a variable impedance element in the load unit 2 or the temperature of a heat sink to which the transistor is attached is detected.
The temperature sensor 6 may be, for example, a measurement temperature resistor, a measurement temperature semiconductor, a thermocouple, or the like that is attached (or incorporated) in contact with the transistor of the load unit 2, or a sensor that detects infrared rays radiated from the transistor. But it ’s okay. Alternatively, the temperature may be detected using temperature characteristics such as a threshold value of a transistor.

信号生成部3Dは、先に説明した信号生成部3と同様な上限設定信号L1,L2を生成する積分回路31Dおよび32Dを有する。
積分回路31Dおよび32Dは、積分回路31および32における基準値P1,P2を温度センサ6の検出値Tsに応じて変化するようにしたものである。例えば図3において、基準値P1が温度検出値Tsに応じて変化するように電圧発生回路314が構成される。
The signal generation unit 3D includes integration circuits 31D and 32D that generate upper limit setting signals L1 and L2 similar to the signal generation unit 3 described above.
The integration circuits 31D and 32D are configured to change the reference values P1 and P2 in the integration circuits 31 and 32 according to the detection value Ts of the temperature sensor 6. For example, in FIG. 3, the voltage generation circuit 314 is configured such that the reference value P1 changes according to the temperature detection value Ts.

先に述べた図1,図5,図7,図8に示す電子負荷装置では、例えば電子負荷装置が設置される周囲の環境温度が上昇した場合や、負荷の駆動により負荷部2の温度が上昇した場合でも、検出部5(5B,5C)の検出結果と積分回路31の初期状態が同じであれば、この温度上昇に関わらず同じ上限設定信号が生成され、同じ上限値によって負荷電流が制限される。
ところが、環境温度や負荷部2の温度が高い場合には、その温度が低い場合に比べて負荷の発熱を低く抑えるべきであり、そのためには、上限設定信号による上限値を低くしたり、上限値の低下のスピードを速くする必要がある。したがって、先に述べた電子負荷装置では、この温度変化のマージンを予め見込んで、瞬時負荷のピーク値や駆動時間の性能を抑えなくてはならない。
In the above-described electronic load device shown in FIGS. 1, 5, 7, and 8, for example, when the environmental temperature around the electronic load device is increased or when the load is driven, the temperature of the load unit 2 is increased. Even if the temperature rises, if the detection result of the detector 5 (5B, 5C) and the initial state of the integration circuit 31 are the same, the same upper limit setting signal is generated regardless of this temperature rise, and the load current is increased by the same upper limit value. Limited.
However, when the environmental temperature or the temperature of the load unit 2 is high, the heat generation of the load should be kept lower than when the temperature is low. For this purpose, the upper limit value by the upper limit setting signal is lowered or the upper limit value is increased. It is necessary to increase the speed of decrease in value. Therefore, in the electronic load device described above, it is necessary to anticipate the margin of the temperature change in advance and suppress the peak value of the instantaneous load and the performance of the driving time.

これに対し、図9に示す電子負荷装置では、温度センサ6の検出値Tsに応じて基準値P1,P2が変化する。例えば、検出された負荷部2の温度が高い場合には基準値P1,P2を低くして上限設定信号による負荷の上限値を低くし、検出された負荷部2の温度が低い場合には基準値P1,P2を高くして上限設定信号による負荷の上限値を高くする。
したがって、図9に示す電子負荷装置によれば、先に述べた電子負荷装置に比べて温度変化のマージンを小さくすることができるため、より大きな瞬時負荷をより長い時間駆動することが可能になる。
In contrast, in the electronic load device shown in FIG. 9, the reference values P <b> 1 and P <b> 2 change according to the detection value Ts of the temperature sensor 6. For example, when the detected temperature of the load unit 2 is high, the reference values P1 and P2 are lowered to lower the upper limit value of the load by the upper limit setting signal, and when the detected temperature of the load unit 2 is low, the reference value The values P1 and P2 are increased to increase the upper limit value of the load by the upper limit setting signal.
Therefore, according to the electronic load device shown in FIG. 9, the margin of temperature change can be reduced as compared with the electronic load device described above, so that a larger instantaneous load can be driven for a longer time. .

図10は、本実施形態に係る電子負荷装置の第5の変形例を例示する図である。
図10に示す電子負荷装置は、図1に示す電子負荷装置における信号生成部3を信号生成部3Eに置換し、更に、図9に示す電子負荷装置と同様な温度センサ6を設けたものである。
FIG. 10 is a diagram illustrating a fifth modification of the electronic load device according to this embodiment.
The electronic load device shown in FIG. 10 is obtained by replacing the signal generation unit 3 in the electronic load device shown in FIG. 1 with a signal generation unit 3E, and further providing a temperature sensor 6 similar to the electronic load device shown in FIG. is there.

信号生成部3Eは、先に説明した信号生成部3と同様な上限設定信号L1,L2を生成する積分回路31Eおよび32Eを有する。
積分回路31Eおよび32Eは、積分回路31および32における時定数τ1,τ2を温度センサ6の検出値Tsに応じて変化するようにしたものである。例えば図3において、抵抗312の抵抗値R1が温度検出値Tsに応じて変化するように、抵抗312が可変抵抗に置き換えられる。
The signal generation unit 3E includes integration circuits 31E and 32E that generate upper limit setting signals L1 and L2 similar to the signal generation unit 3 described above.
The integrating circuits 31E and 32E change the time constants τ1 and τ2 in the integrating circuits 31 and 32 in accordance with the detection value Ts of the temperature sensor 6. For example, in FIG. 3, the resistor 312 is replaced with a variable resistor so that the resistance value R1 of the resistor 312 changes according to the temperature detection value Ts.

図10に示す電子負荷装置では、温度センサ6の検出値Tsに応じて時定数τ1,τ2が変化する。例えば、検出された負荷部2の温度が高い場合には基準値時定数τ1,τ2を短くして上限設定信号による負荷の上限値の低下のスピードを速くし、検出された負荷部2の温度が低い場合には時定数τ1,τ2を長くして上限設定信号による上限値の低下のスピードを遅くする。
これにより、図10に示す電子負荷装置によれば、先に述べた電子負荷装置に比べて温度変化のマージンを小さくすることができるため、より大きな瞬時負荷をより長い時間駆動することが可能になる。
In the electronic load device shown in FIG. 10, the time constants τ1, τ2 change according to the detection value Ts of the temperature sensor 6. For example, when the detected temperature of the load unit 2 is high, the reference value time constants τ1 and τ2 are shortened to increase the speed at which the upper limit value of the load is lowered by the upper limit setting signal. Is low, the time constants τ1, τ2 are lengthened to slow down the lowering of the upper limit value by the upper limit setting signal.
Thus, according to the electronic load device shown in FIG. 10, the margin of temperature change can be reduced as compared with the electronic load device described above, so that a larger instantaneous load can be driven for a longer time. Become.

図11は、本実施形態に係る電子負荷装置の第6の変形例を例示する図である。
図11に示す電子負荷装置は、図1に示す電子負荷装置における信号生成部3を信号生成部3Fに置換したものである。
FIG. 11 is a diagram illustrating a sixth modification of the electronic load device according to this embodiment.
The electronic load device shown in FIG. 11 is obtained by replacing the signal generation unit 3 in the electronic load device shown in FIG. 1 with a signal generation unit 3F.

信号生成部3Fは、先に説明した信号生成部3と同様な上限設定信号L1,L2を生成する積分回路31Fおよび32Fを有する。
積分回路31Fおよび32Fは、積分回路31および32における基準値P1,P2を電圧検出部52の検出値Vsに応じて変化するようにしたものである。例えば図3において、基準値P1が検出値Vsに応じて変化するように電圧発生回路314が構成される。
The signal generation unit 3F includes integration circuits 31F and 32F that generate upper limit setting signals L1 and L2 similar to the signal generation unit 3 described above.
The integrating circuits 31F and 32F change the reference values P1 and P2 in the integrating circuits 31 and 32 in accordance with the detection value Vs of the voltage detection unit 52. For example, in FIG. 3, the voltage generation circuit 314 is configured such that the reference value P1 changes according to the detection value Vs.

このように、本実施形態に係る電子負荷装置の第6の変形例では、電圧検出部52の検出値Vsに応じて上限設定信号L1,L2が補正される。   Thus, in the sixth modification of the electronic load device according to the present embodiment, the upper limit setting signals L1 and L2 are corrected according to the detection value Vs of the voltage detection unit 52.

一般に、トランジスタ等の可変インピーダンス素子には、素子の正常な動作が保証される電流の最大値と素子に印加される電圧との間に一定の関係がある。
負荷部2の可変インピーダンス素子として例えばMOSトランジスタを用いた場合、負荷部2の電流定格は、MOSトランジスタの電流定格によって規定される。MOSトランジスタでは、例えば図12に示すように、あるケース温度において正常な動作が保証されるドレイン電流Idおよびドレイン−ソース間電圧Vdsの範囲(安全動作領域)が規定されている。ドレイン電流Idの定格は、例えば図12に示すように、ドレイン・ソース間電圧Vdsの関数として変化する。ドレイン・ソース間電圧Vdsが所定の電圧より高くなると、電力定格の制限によって電流定格が小さくなる。
Generally, in a variable impedance element such as a transistor, there is a certain relationship between the maximum value of current at which normal operation of the element is guaranteed and the voltage applied to the element.
When, for example, a MOS transistor is used as the variable impedance element of the load unit 2, the current rating of the load unit 2 is defined by the current rating of the MOS transistor. In the MOS transistor, for example, as shown in FIG. 12, a range (safe operation region) of a drain current Id and a drain-source voltage Vds in which normal operation is guaranteed at a certain case temperature is defined. The rating of the drain current Id changes as a function of the drain-source voltage Vds, for example, as shown in FIG. When the drain-source voltage Vds is higher than a predetermined voltage, the current rating is reduced due to the limitation of the power rating.

図11に示す電子負荷装置では、このような可変インピーダンス素子の特性を考慮して、上限値設定信号L1,L2が補正される。例えば、負荷部2の電圧が所定の電圧より高くなった場合に、負荷電流(もしくは負荷電力)の上限値が可変インピーダンス素子(例えばMOSトランジスタ)の電流定格に応じて小さくなるように、上限値設定信号L1,L2が補正される。図11の例では、電圧検出値Vsが所定の電圧より大きくなると基準値P1、P2が小さくなるように調節される。   In the electronic load device shown in FIG. 11, the upper limit value setting signals L1 and L2 are corrected in consideration of such characteristics of the variable impedance element. For example, when the voltage of the load unit 2 becomes higher than a predetermined voltage, the upper limit value is set so that the upper limit value of the load current (or load power) becomes smaller according to the current rating of the variable impedance element (for example, MOS transistor). The setting signals L1 and L2 are corrected. In the example of FIG. 11, when the voltage detection value Vs becomes larger than a predetermined voltage, the reference values P1 and P2 are adjusted to be small.

図13は、積分回路31Fの構成の一例を示す図である。図13に示す積分回路31Fは、図3に示す積分回路31における電圧発生回路314を電圧発生回路315に置き換えたものである。
電圧発生回路315は、負荷の電圧検出値Vsが所定の電圧より低い場合、所定の基準値P1を発生し、電圧検出値Vsが所定の電圧より高くなると、例えば図に示すような折れ線関数に従って電圧検出値Vsと共に小さくなるように基準値P1を調節する。電圧検出値Vsと基準値P1との関係は、例えば負荷部2の可変インピーダンス素子の安全動作領域に適合するように設定される。
図13は積分回路31Fの構成例を示すものであるが、積分回路32Fもこれと同様な構成によって実現可能である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of the integration circuit 31F. An integration circuit 31F shown in FIG. 13 is obtained by replacing the voltage generation circuit 314 in the integration circuit 31 shown in FIG.
The voltage generation circuit 315 generates a predetermined reference value P1 when the voltage detection value Vs of the load is lower than a predetermined voltage. When the voltage detection value Vs becomes higher than the predetermined voltage, for example, according to a broken line function as shown in the figure. The reference value P1 is adjusted so as to decrease with the detected voltage value Vs. The relationship between the voltage detection value Vs and the reference value P1 is set so as to conform to the safe operation area of the variable impedance element of the load unit 2, for example.
FIG. 13 shows a configuration example of the integration circuit 31F, but the integration circuit 32F can also be realized by the same configuration.

このように、図11に示す電子負荷装置では、検出部5において検出される負荷部2の電圧に応じて、負荷部2に用いられる可変インピーダンス素子の特性に適合するように、電流や電力の上限値設定信号が補正される。これにより、負荷部2に様々な出力電圧が印加されても、その電圧に応じて負荷部2の可変インピーダンス素子の特性に適合するように上限設定信号が補正されるため、負荷部2を正常な動作領域で安定に動作させることができる。また、瞬時負荷のピーク値や負荷の駆動時間の性能に関して、負荷部2に高い電圧が印加される場合を見込んだ余分なマージンを設定しなくて済むため、このようなマージンによって性能を犠牲にする場合に比べて、より大きな瞬時負荷をより長い時間駆動することができる。   As described above, in the electronic load device shown in FIG. 11, the current and power are adjusted so as to conform to the characteristics of the variable impedance element used in the load unit 2 according to the voltage of the load unit 2 detected by the detection unit 5. The upper limit setting signal is corrected. Thus, even when various output voltages are applied to the load unit 2, the upper limit setting signal is corrected so as to match the characteristics of the variable impedance element of the load unit 2 according to the voltage, so that the load unit 2 is normal. It is possible to operate stably in various operating areas. In addition, regarding the performance of the peak value of the instantaneous load and the driving time of the load, it is not necessary to set an extra margin in consideration of the case where a high voltage is applied to the load unit 2, and thus the performance is sacrificed by such a margin. Compared to the case, the larger instantaneous load can be driven for a longer time.

なお、電圧検出値Vsに応じた上限値設定信号L1,L2の補正は、上述のように基準値P1,P2の調節によって行っても良いし、時定数τ1,τ2の調節によって行っても良い。また、積分後の上限値設定信号L1,L2に対してオフセットの加算や比例乗数の乗算などの信号処理を施すことによって、上限値設定信号L1,L2を補正することも可能である。
すなわち、上述した信号生成部(3,3A〜3F)は、検出部において検出される負荷部2の電圧に応じて、負荷部2に用いられる可変インピーダンス素子の特性に適合するように、電流もしくは電力の上限値設定信号を補正しても良い。この補正は、例えば基準値P1,P2を負荷部2の電圧の検出値に応じて調節する方法により実現可能である。
The correction of the upper limit value setting signals L1 and L2 according to the voltage detection value Vs may be performed by adjusting the reference values P1 and P2 as described above, or may be performed by adjusting the time constants τ1 and τ2. . It is also possible to correct upper limit value setting signals L1 and L2 by subjecting the upper limit value setting signals L1 and L2 after integration to signal processing such as addition of an offset or multiplication by a proportional multiplier.
That is, the signal generation unit (3, 3A to 3F) described above has a current or a current so as to conform to the characteristics of the variable impedance element used in the load unit 2 according to the voltage of the load unit 2 detected by the detection unit. The power upper limit setting signal may be corrected. This correction can be realized by, for example, a method of adjusting the reference values P1 and P2 according to the detected value of the voltage of the load unit 2.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
先に述べた第1の実施形態に係る電子負荷装置では、信号生成部において温度に応じた上限設定信号を生成するために、負荷の電力等の検出値を時間について積分した結果が利用されている。本実施形態に係る電子負荷装置では、信号生成部において温度に応じた上限設定信号を生成するために、温度センサが用いられる。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the electronic load device according to the first embodiment described above, in order to generate the upper limit setting signal according to the temperature in the signal generation unit, a result obtained by integrating the detection value such as the power of the load with respect to time is used. Yes. In the electronic load device according to the present embodiment, a temperature sensor is used to generate an upper limit setting signal corresponding to the temperature in the signal generation unit.

図14は、本実施形態に係る電子負荷装置の構成の一例を示す図である。
図14に示す電子負荷装置は、負荷部2と、信号生成部3Gと、制御部4と、検出部5Gと、温度センサ6とを有する。
負荷部2、制御部4、温度センサ6については、図1や図9に示す電子負荷装置に関連して既に説明しているので、ここでは信号生成部3Gと検出部5Gについてのみ説明する。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the configuration of the electronic load device according to the present embodiment.
The electronic load device shown in FIG. 14 includes a load unit 2, a signal generation unit 3G, a control unit 4, a detection unit 5G, and a temperature sensor 6.
Since the load unit 2, the control unit 4, and the temperature sensor 6 have already been described in relation to the electronic load device shown in FIGS. 1 and 9, only the signal generation unit 3G and the detection unit 5G will be described here.

検出部5Gは、負荷部2の電流および電圧の少なくとも1つを検出する。図11の例では、負荷部2の電圧を検出する電圧検出部52を有している。   The detection unit 5G detects at least one of the current and voltage of the load unit 2. In the example of FIG. 11, the voltage detection unit 52 that detects the voltage of the load unit 2 is provided.

信号生成部3Gは、検出部5Gおよび温度センサ6の検出結果に応じて、負荷部2の上限の電流値を設定する上限設定信号Lを生成する。
信号生成部3Gにおいて、負荷部2の上限の電流値は、負荷部2の温度と電圧の関数として予め定められている。信号生成部3Gは、検出部5Gによる負荷部2の電圧検出値Vsと、温度センサ6による負荷部2の温度検出値Tsを入力すると、これらの検出値と上記の関数に基づいて、負荷部2の上限の電流値を設定する上限設定信号Lを生成する。
The signal generation unit 3G generates an upper limit setting signal L that sets an upper limit current value of the load unit 2 according to the detection results of the detection unit 5G and the temperature sensor 6.
In the signal generation unit 3G, the upper limit current value of the load unit 2 is predetermined as a function of the temperature and voltage of the load unit 2. When the signal generation unit 3G receives the voltage detection value Vs of the load unit 2 by the detection unit 5G and the temperature detection value Ts of the load unit 2 by the temperature sensor 6, based on these detection values and the above function, the load unit An upper limit setting signal L for setting an upper limit current value of 2 is generated.

例えば、信号生成部3Gは、電圧検出値Vsおよび温度検出値Tsと上限設定信号Lとを対応付けたデータテーブルが格納された記憶部を有する。電圧検出値Vsおよび温度検出値Tsが入力されると、信号生成部3Gは、この入力に対応する上限設定信号Lをデータテーブルから読み出して出力する。   For example, the signal generation unit 3G includes a storage unit that stores a data table in which the voltage detection value Vs and the temperature detection value Ts are associated with the upper limit setting signal L. When the voltage detection value Vs and the temperature detection value Ts are input, the signal generation unit 3G reads the upper limit setting signal L corresponding to the input from the data table and outputs it.

あるいは、信号生成部3Gは、電圧検出値Vsおよび温度検出値Tsを変数として上限設定信号Lを演算する演算部を有しても良い。この場合、電圧検出値Vsおよび温度検出値Tsが入力されると、信号生成部3Gは、この入力に対応する上限設定信号Lを演算部において演算する。   Alternatively, the signal generation unit 3G may include a calculation unit that calculates the upper limit setting signal L using the voltage detection value Vs and the temperature detection value Ts as variables. In this case, when the voltage detection value Vs and the temperature detection value Ts are input, the signal generation unit 3G calculates the upper limit setting signal L corresponding to the input in the calculation unit.

また信号生成部3Gは、このようなデジタル回路に限らず、電圧検出値Vsおよび温度検出値Tsをアナログ演算回路によって処理し、その処理結果をアナログの上限設定信号Lとして生成するアナログ信号処理回路によっても構成可能である。   The signal generation unit 3G is not limited to such a digital circuit, and an analog signal processing circuit that processes the voltage detection value Vs and the temperature detection value Ts with an analog arithmetic circuit and generates the processing result as an analog upper limit setting signal L. Can also be configured.

可変インピーダンス素子が正常に動作し得る電流と電圧が、例えば図12に示すような安全動作領域として規定されていることは先に述べた。この安全動作領域は、一般に、温度に応じて変化する。信号生成部3Gでは、温度に応じて変化する負荷部2の可変インピーダンス素子の安全動作領域に適合するように、負荷部2の温度と電圧の関数として負荷部の上限電流値が定められている。   As described above, the current and voltage at which the variable impedance element can operate normally are defined as a safe operation region as shown in FIG. 12, for example. This safe operating area generally varies with temperature. In the signal generation unit 3G, the upper limit current value of the load unit is determined as a function of the temperature and voltage of the load unit 2 so as to conform to the safe operation region of the variable impedance element of the load unit 2 that changes according to the temperature. .

以上説明したように、本実施形態に係る電子負荷装置によれば、負荷部2の可変インピーダンス素子の特性に適合するように負荷部2の温度と電圧の関数として負荷部2の上限の電流値が予め定められている。負荷部2の電圧検出値Vsと温度検出値Tsが得られると、これらの検出値と上記の関数に基づいて、負荷部2の上限の電流値が設定され、この上限値に応じて負荷電流が制限される。
したがって、瞬時的に大きな負荷電流を流すことによって負荷部2の温度が上昇しても、その温度において負荷部2の可変インピーダンス素子が正常に動作できるように負荷電流が制限されるため、定常的な定格より大きな瞬時負荷を駆動する場合でも負荷部2を正常な動作領域で安定に動作させることができる。そのため、本実施形態に係る電子負荷装置によれば、装置サイズを大型化することなく、従来に比べて格段に大きな瞬時負荷を駆動することが可能である。
As described above, according to the electronic load device of the present embodiment, the upper limit current value of the load unit 2 as a function of the temperature and voltage of the load unit 2 so as to conform to the characteristics of the variable impedance element of the load unit 2. Is predetermined. When the voltage detection value Vs and the temperature detection value Ts of the load unit 2 are obtained, the upper limit current value of the load unit 2 is set based on these detection values and the above function, and the load current is set according to the upper limit value. Is limited.
Therefore, even if the temperature of the load unit 2 rises by flowing a large load current instantaneously, the load current is limited so that the variable impedance element of the load unit 2 can operate normally at that temperature. Even when an instantaneous load larger than the rated value is driven, the load unit 2 can be stably operated in a normal operation region. Therefore, according to the electronic load device according to the present embodiment, it is possible to drive an instantaneous load that is much larger than the conventional one without increasing the size of the device.

なお、一般的なトランジスタでは、トランジスタの電流,電圧,温度に加えて、トランジスタに流れる単発のパルス電流の時間幅(パルス幅)や、繰り返しのパルス電流におけるパルス周期とパルス幅との比(パルス・デューティ)なども、安全動作領域を規定する変数となっている(図12参照)。
そこで、信号生成部3Gでは、負荷部2の電圧と温度の関数であるとともに、負荷電流のパルス幅もしくはパルス・デューティの関数として、負荷部2の上限電流値を予め定めても良い。これは、例えば上述したデータテーブルに、パルス幅やパルス・デューティの項目を加えたものを設けることによって実現可能である。
制御部4において、負荷部2の電流波形が単発のパルスや周期的パルス列となるように負荷部2のインピーダンスが制御される動作モードになると(例えばダイナミック負荷モードなどと呼ばれる)、信号生成部3Gは、そのパルス幅やパルス・デューティに関する情報を制御部4から取得する。そして、このパルスの情報と各検出値(Vs,Ts)ならびに上限の電流値を定める関数に基づいて、負荷電流の上限設定信号Lを生成する。
このように、負荷電流のパルス幅やパルス・デューティを加味して負荷部2の上限の電流値を設定することにより、負荷部2の安定な動作を確保しつつ、より大きな瞬時負荷を駆動することが可能になる。
In general transistors, in addition to the transistor current, voltage, and temperature, the time width (pulse width) of a single pulse current flowing through the transistor, or the ratio of the pulse period to the pulse width in a repetitive pulse current (pulse Duty) is also a variable that defines the safe operation area (see FIG. 12).
Therefore, in the signal generation unit 3G, the upper limit current value of the load unit 2 may be determined in advance as a function of the voltage and temperature of the load unit 2 and as a function of the pulse width or pulse duty of the load current. This can be realized, for example, by providing the above-described data table to which items of pulse width and pulse duty are added.
When the control unit 4 enters an operation mode in which the impedance of the load unit 2 is controlled so that the current waveform of the load unit 2 becomes a single pulse or a periodic pulse train (for example, called a dynamic load mode), the signal generation unit 3G Obtains information on the pulse width and pulse duty from the control unit 4. Then, based on this pulse information, each detection value (Vs, Ts), and a function that determines the upper limit current value, the load current upper limit setting signal L is generated.
In this way, by setting the upper limit current value of the load unit 2 in consideration of the pulse width and pulse duty of the load current, a larger instantaneous load is driven while ensuring stable operation of the load unit 2. It becomes possible.

なお、負荷電流のパルス幅やパルス・デューティを加味して負荷部2の上限の電流値を設定する場合には、そのパルス幅やパルス・デューティの情報を上述のように制御部4から取得しても良いし、あるいは、これらの情報を負荷電流より検出しても良い。
すなわち、負荷に流れるパルス状の電流のパルス幅やパルス列の周期を検出するパルス検出部を別に設けて、その検出結果を信号生成部3Gに与えても良い。
When the upper limit current value of the load unit 2 is set in consideration of the pulse width and pulse duty of the load current, information on the pulse width and pulse duty is acquired from the control unit 4 as described above. Alternatively, these pieces of information may be detected from the load current.
That is, a pulse detection unit that detects the pulse width of the pulsed current flowing through the load and the period of the pulse train may be provided separately, and the detection result may be given to the signal generation unit 3G.

以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記の形態にのみ限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to said form, Various modifications are included.

例えば、上述の実施形態では、電源装置1が定電圧電源である場合を例として挙げているが、これに限らず、例えば電源装置1が定電流電源であっても本発明は実施可能である。
この場合、上述の各実施形態における信号生成部は、負荷部2の電圧または電力の上限値を設定する上限設定信号を生成する。制御部は、上限設定信号において設定される電圧または電力の上限を超えないように、負荷部2のインピーダンスを制御する。
For example, in the above-described embodiment, the case where the power supply device 1 is a constant voltage power supply is described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention can be implemented even when the power supply device 1 is a constant current power supply, for example. .
In this case, the signal generation unit in each of the embodiments described above generates an upper limit setting signal for setting the upper limit value of the voltage or power of the load unit 2. The control unit controls the impedance of the load unit 2 so as not to exceed the upper limit of the voltage or power set in the upper limit setting signal.

電源装置1が定電流電源の場合、図7,図8に示す電子電源装置では、検出部5B,5Cの電流検出部51が電圧検出部52に置換される。これにより、図1に示す電子電源装置と同様に、負荷電圧(もしくは負荷電力)の温度に応じた制限が可能となる。   When the power supply device 1 is a constant current power supply, in the electronic power supply device shown in FIGS. 7 and 8, the current detection unit 51 of the detection units 5B and 5C is replaced with a voltage detection unit 52. Thereby, similarly to the electronic power supply device shown in FIG. 1, it is possible to limit the load voltage (or load power) according to the temperature.

また、電源装置1が定電流電源の場合、図14に示す電子負荷装置では、検出部5Gの電圧検出部52が電流検出部51に置換される。この場合、信号生成部3Gにおいては、負荷部2の上限の電圧値が、負荷部2の温度と電流の関数として(あるいは、負荷部の温度と電流に負荷部2の電圧のパルス幅もしくはパルス・デューティを変数として加えた関数として)予め定められている。信号生成部3Gは、検出部5Gの電流検出値Isと温度センサ6の温度検出値Tsを入力すると、これらの検出値と(あるいは、これらの検出値ならびにパルス幅の情報もしくはパルス・デューティの情報と)上記の関数とに基づいて、負荷部2の上限の電圧値を設定する上限設定信号Lを生成する。   When the power supply device 1 is a constant current power supply, in the electronic load device shown in FIG. 14, the voltage detection unit 52 of the detection unit 5G is replaced with the current detection unit 51. In this case, in the signal generation unit 3G, the upper limit voltage value of the load unit 2 is a function of the temperature and current of the load unit 2 (or the pulse width or pulse of the voltage of the load unit 2 to the temperature and current of the load unit 2). It is predetermined (as a function of duty added as a variable). When the signal detection unit 3G receives the current detection value Is of the detection unit 5G and the temperature detection value Ts of the temperature sensor 6, the signal generation unit 3G receives these detection values (or these detection values and pulse width information or pulse duty information). Based on the above function, an upper limit setting signal L for setting the upper limit voltage value of the load unit 2 is generated.

上述した第1の実施形態では、検出部の検出値に所定の積分を行って上限設定信号を生成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、検出部の検出値に適当なオフセットを与えたり、適当な比例係数を乗ずるなど、実際の応用に適した種々の信号処理を施した後に所定の積分を行って上限設定信号を生成しても良い。   In the first embodiment described above, the upper limit setting signal is generated by performing predetermined integration on the detection value of the detection unit, but the present invention is not limited to this. For example, after performing various signal processing suitable for actual application, such as giving an appropriate offset to the detection value of the detection unit or multiplying by an appropriate proportionality coefficient, a predetermined integration is performed to generate an upper limit setting signal. Also good.

本発明では、上述した実施形態をそれぞれ単独に実施しても良いし、これらの構成要素を任意に組み合わせて実施しても良い。   In the present invention, each of the above-described embodiments may be implemented independently, or any combination of these components may be performed.

本発明の電子負荷装置は、一般的な電源装置に限らず、例えば1次電池や2次電池、発電装置など、電源として電力を出力し得る種々の装置の負荷試験に広く適用可能である。   The electronic load device of the present invention is not limited to a general power supply device, and can be widely applied to load tests of various devices that can output power as a power source, such as a primary battery, a secondary battery, and a power generation device.

第1の実施形態に係る電子負荷装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the electronic load apparatus which concerns on 1st Embodiment. 負荷部および制御部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a load part and a control part. 積分回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of an integration circuit. 図1に示す電子負荷装置において負荷電流の設定値をステップ状に変化させた場合における負荷電力の時間変化および負荷部の温度の時間変化を例示する図である。It is a figure which illustrates the time change of the load power and the time change of the temperature of a load part at the time of changing the setting value of load current in steps in the electronic load device shown in FIG. 第1の実施形態に係る電子負荷装置の第1の変形例を例示する図である。It is a figure which illustrates the 1st modification of the electronic load apparatus which concerns on 1st Embodiment. 上限設定信号に応じて負荷電力が制限される場合における、負荷電力の時間変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the time change of load power in case load power is restrict | limited according to an upper limit setting signal. 第1の実施形態に係る電子負荷装置の第2の変形例を例示する図である。It is a figure which illustrates the 2nd modification of the electronic load apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電子負荷装置の第3の変形例を例示する図である。It is a figure which illustrates the 3rd modification of the electronic load apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電子負荷装置の第4の変形例を例示する図である。It is a figure which illustrates the 4th modification of the electronic load apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電子負荷装置の第5の変形例を例示する図である。It is a figure which illustrates the 5th modification of the electronic load apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電子負荷装置の第5の変形例を例示する図である。It is a figure which illustrates the 5th modification of the electronic load apparatus which concerns on 1st Embodiment. トランジスタの安全動作領域について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the safe operation area | region of a transistor. 図11に示す電子負荷装置の積分回路における電圧発生回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the voltage generation circuit in the integration circuit of the electronic load apparatus shown in FIG. 第2の実施形態に係る電子負荷装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the electronic load apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…電源装置、2…負荷部、3,3A,3B,3C,3D,3E,3F,3G…信号生成部、4…制御部、5,5B,5C,5G…検出部、6…温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply device, 2 ... Load part, 3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3G ... Signal generation part, 4 ... Control part, 5, 5B, 5C, 5G ... Detection part, 6 ... Temperature sensor

Claims (8)

インピーダンスの制御が可能な負荷部と、
前記負荷部の温度に応じた信号であって、前記負荷部の電流、電圧および電力の少なくとも1つの上限を設定する上限設定信号を生成する信号生成部と、
前記負荷部の電流、電圧および電力の少なくとも1つが、前記上限設定信号によって設定される上限を超えないように前記負荷部のインピーダンスを制御する制御部と
を有する負荷装置。
A load section capable of controlling impedance;
A signal generation unit that generates an upper limit setting signal that sets an upper limit of at least one of the current, voltage, and power of the load unit, which is a signal corresponding to the temperature of the load unit;
And a control unit that controls impedance of the load unit so that at least one of current, voltage, and power of the load unit does not exceed an upper limit set by the upper limit setting signal.
前記負荷部の電流、電圧および電力の少なくとも1つを検出する検出部を有し、
前記信号生成部は、前記検出部の検出値と所定の基準値との差を時間について積分した結果に応じた上限設定信号を生成する、
請求項1に記載の負荷装置。
A detection unit for detecting at least one of current, voltage and power of the load unit;
The signal generation unit generates an upper limit setting signal according to a result of integrating a difference between a detection value of the detection unit and a predetermined reference value with respect to time;
The load device according to claim 1.
前記信号生成部は、前記基準値および前記積分の時定数が異なる複数の前記上限設定信号を生成する、
請求項2に記載の負荷装置。
The signal generation unit generates a plurality of the upper limit setting signals having different reference values and integration time constants.
The load device according to claim 2.
前記負荷部の温度を電気信号に変換して出力する温度センサを有し、
前記信号生成部は、前記負荷部の温度が高くなる場合には前記上限が低くなり、前記負荷部の温度が低くなる場合には前記上限が高くなるように、前記温度センサの出力信号に応じて前記所定の基準値を設定する、
請求項2または3に記載の負荷装置。
A temperature sensor that converts the temperature of the load section into an electrical signal and outputs the electrical signal;
The signal generation unit responds to an output signal of the temperature sensor so that the upper limit becomes lower when the temperature of the load unit becomes higher and the upper limit becomes higher when the temperature of the load unit becomes lower. To set the predetermined reference value,
The load device according to claim 2 or 3.
前記負荷部の温度を電気信号に変換して出力する温度センサを有し、
前記信号生成部は、前記負荷部の温度が高くなる場合には前記積分の時定数が短くなり、前記負荷部の温度が低くなる場合には前記積分の時定数が長くなるように、前記温度センサの出力信号に応じて前記積分の時定数を設定する、
請求項2、3または4の何れか1つに記載の負荷装置。
A temperature sensor that converts the temperature of the load section into an electrical signal and outputs the electrical signal;
When the temperature of the load unit increases, the signal generation unit shortens the integration time constant, and when the load unit temperature decreases, the signal generation unit increases the integration time constant. Set the integration time constant according to the sensor output signal,
The load device according to any one of claims 2, 3 and 4.
前記信号生成部は、前記検出部において検出される前記負荷部の電圧に応じて、前記負荷部の電流および/または電力の上限値設定信号を補正する、
請求項2、3、4または5の何れか1つに記載の負荷装置。
The signal generation unit corrects the upper limit value setting signal of the current and / or power of the load unit according to the voltage of the load unit detected by the detection unit.
The load device according to any one of claims 2, 3, 4, and 5.
前記負荷部の電流および電圧の少なくとも1つを検出する検出部と、
前記負荷部の温度を電気信号に変換して出力する温度センサと
を有し、
前記信号生成部は、前記検出部および前記温度センサの検出結果に応じて、前記負荷部の温度と電圧の関数として予め定められた前記負荷部の上限の電流値を設定する第1の上限設定信号、および/または、前記負荷部の温度と電流の関数として予め定められた前記負荷部の上限の電圧値を設定する第2の上限設定信号を、前記検出部の検出値および前記温度センサの出力信号に応じて生成する、
請求項1に記載の負荷装置。
A detection unit for detecting at least one of a current and a voltage of the load unit;
A temperature sensor that converts the temperature of the load section into an electrical signal and outputs the electrical signal;
The signal generation unit sets a first upper limit current value of the load unit that is predetermined as a function of temperature and voltage of the load unit according to detection results of the detection unit and the temperature sensor. A signal and / or a second upper limit setting signal for setting a predetermined upper limit voltage value of the load unit as a function of the temperature and current of the load unit, a detection value of the detection unit and a temperature sensor Generate according to the output signal,
The load device according to claim 1.
前記制御部は、所定の動作モードにおいて、前記負荷部の電圧または電流が単発のパルスもしくは周期的なパルス列となるように制御し、
前記信号生成部は、前記所定の動作モードにおいて、前記負荷部の温度と電圧の関数であるとともに前記パルスのパルス幅もしくは前記パルス列のパルス幅と周期の関数として予め定められた前記負荷部の上限の電流値を設定する前記第1の上限設定信号、および/または、前記負荷部の温度と電流の関数であるとともに前記パルスのパルス幅もしくは前記パルス列のパルス幅と周期の関数として予め定められた前記負荷部の上限の電圧値を設定する前記第2の上限設定信号を生成する、
請求項7に記載の負荷装置。

The control unit controls the voltage or current of the load unit to be a single pulse or a periodic pulse train in a predetermined operation mode,
In the predetermined operation mode, the signal generation unit is a function of the temperature and voltage of the load unit, and a predetermined upper limit of the load unit as a function of the pulse width of the pulse or the pulse width and period of the pulse train. The first upper limit setting signal for setting the current value and / or a function of the temperature and current of the load section and a function of the pulse width of the pulse or the pulse width and period of the pulse train. Generating the second upper limit setting signal for setting the upper limit voltage value of the load section;
The load device according to claim 7.

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