JP2009140117A - 電流制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増加させることなく電流検出抵抗の自己発熱に起因する抵抗値変動を抑えて出力電流を安定させる。
【解決手段】出力電流値を一定に制御する電流制御装置において、出力電流値を検出する電流検出抵抗３０の特性を特性記憶部１２に記憶するとともに、電流検出抵抗３０によって検出された所定時間内の出力電流値の変動を電圧記憶部１３に記憶する。特性記憶部１２の出力及び電圧記憶部１３の出力に基づいて抵抗値変動予測部１４で電流検出抵抗３０の抵抗値の変動を演算し、演算結果を出力電流の補正値として出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は電流制御装置に関する。

従来、電流値の検出に電流検出用抵抗を用い、この抵抗の両端に発生する電圧をフィードバックして出力電流値を制御する電流制御装置がある。出力電流値を安定させるためには電流検出用抵抗の温度による抵抗値の変動を抑える必要がある。

電流検出用抵抗の温度による抵抗値変動を抑える従来技術として、感熱素子を用いて電流検出抵抗の温度を検出し、電流検出抵抗からの検出信号をパワーデバイスの温度変化に応じて補正する技術が知られている（下記公報参照）。
特開２０００−３３８１４６号公報

しかし、上記技術は温度を検出する感熱素子を用いるため、部品点数が増加し、製造コストが上昇するとともに、装置が大型化してしまう。また、感熱素子と電流検出用抵抗とは接触しているわけではないので、周囲温度に起因する電流検出用抵抗の抵抗値の変動を抑えることはできても、例えば自己発熱に起因する電流検出用抵抗の抵抗値の変動の影響を除くことができない。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は部品点数を増加させることなく出力電流を安定させることができる電流制御装置を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、検出抵抗を用いて出力電流値を一定に制御する電流制御装置において、前記検出抵抗の抵抗値の変動特性を記憶する特性記憶手段と、前記検出抵抗によって検出された出力電流値を所定時間記憶する電流値記憶手段と、前記特性記憶手段の出力と前記電流値記憶手段の出力とに基づいて前記検出抵抗の抵抗値の変動を予測する抵抗値変動予測手段とを備え、前記抵抗値変動予測手段の予測した抵抗値の変動を考慮して出力電流値を一定に制御することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電流制御装置において、予め測定した前記検出抵抗の絶対値を記憶する絶対値記憶手段を備え、前記絶対値を前記抵抗値変動予測手段の予測に考慮することを特徴とする。

この発明によれば電流検出用抵抗の抵抗値の変動の影響を受けずに出力電流を安定させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の一実施形態に係る電流制御装置の回路図である。

この電流制御装置は処理回路１０と定電流ドライバ２０と電流検出抵抗（検出抵抗）３０と差動増幅器（又は差動入力のＡ／Ｄ変換器）４０とを備えている。

処理回路１０はＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ等によって構成される。処理回路１０は、処理回路１０と負荷（例えばモータ）５０との間に接続された定電流ドライバ２０を加算器６０を介して制御し、負荷５０に流す電流値を決定する。

定電流ドライバ２０と負荷５０との間には電流検出抵抗３０が直列に接続され、電流検出抵抗３０と処理回路１０との間には差動増幅器４０が接続されている。差動増幅器４０は電流検出抵抗３０の両端の電圧をＡ／Ｄ変換（デジタル値に変換）し、この電圧に対応するデジタル値を処理回路１０に出力する。差動増幅器４０の出力を入力した処理回路１０は後述するパラメータに基づいて電流検出抵抗３の現在の抵抗値を予測し、負荷５０に流れる電流値が所定の一定値になるように定電流ドライバ２０の出力電流値を制御する。

次に、処理回路１０を説明する。

処理回路１０は抵抗値取込部１１、特性演算部１２Ａ、特性記憶部１２Ｂ、電圧記憶部１３、抵抗値変動予測部１４及び指令値出力部１５と絶対値記憶部１６とを備えている。

抵抗値取込部１１は差動増幅器４０から出力された電流検出抵抗３０の両端のデジタル電圧値を取り込む。

処理回路１０は、電源投入直後、まず電流検出抵抗３０の抵抗値特性を記憶するルーチンを実施する。すなわち、処理回路１０は、指令値出力部１５が負荷５０に流すことが想定される所定電流値の電流を、定電流ドライバ２０が出力するように指令値出力部１５を制御する。このとき、加算器６０は差動増幅器４０、抵抗値変動予測部１４の出力を受け付けず、指令値出力部１５の指令値がそのまま定電流ドライバ２０に出力される。抵抗値取込部１１は、特性演算部１２Ａに差動増幅器４０の出力が入力されるように動作する。特性演算部１２Ａは、差動増幅器４０の出力する電流検出抵抗３０の端子間電圧の時間変化から、電流検出抵抗３０の温度特性を得て、（１）電流検出抵抗３０が自己発熱によりその温度が上昇している間の抵抗値変化の割合、及び（２）電流検出抵抗３０の自己発熱による温度上昇が安定したときの抵抗値、を求め電流検出抵抗３０の特性として特性記憶部１２Ｂに記憶させる。特性記憶部１２Ｂには例えばＲＯＭが用いられる。

次いで、電源投入直後の抵抗値特性の記憶ルーチンが終了すると、所定電流値の電流を負荷５０に流すように、指令値出力部１５が加算器６０を介して定電流ドライバ２０に指令値を出力する。

電流検出抵抗３０の端子間電圧は差動増幅器４０により検出されている。そして、電流検出抵抗３０の端子間電圧の変動を抑えるよう加算器６０に差動増幅器４０の出力が入力されるフィードバックがかかっている。その結果、指令値出力部１５の指令値が補正され、負荷５０の状態にかかわらず、常に所定の定電流が負荷に流れるように構成されている。

しかしながら、電流検出抵抗３０は電流が流れることにより自己発熱を起こし、温度に依存した抵抗値の変化をきたす。すなわち、自己発熱による温度上昇に応じて抵抗値が上昇し、所定の温度になったときに抵抗値が安定する。したがって、この自己発熱のために、定電流ドライバ２０が定電流を出力しても、電流検出抵抗３０の端子間電圧は変動してしまう。上記フィードバックループはこの端子間電圧の変動を電流値の変動とみなして定電流ドライバ２０が出力電流値を変更するように加算器６０へ信号を送ることになる。それを防ぐために特性記憶部１２Ｂと電圧記憶部１３と抵抗値変動予測部１４とが機能する。

すなわち、不図示の電源スイッチがオンされると、抵抗値取込部１１は作動増幅器４０の出力が特性演算部１２Ａから電圧記憶部１３に入力されるように信号経路を切り替える。電圧記憶部１３は差動増幅器４０の出力を経時的に記憶し、順次電圧データを抵抗値変動予測部１４へ出力する。電圧記憶部１３には例えばリングバッファ構成としたＲＡＭのようなものが用いられる。

抵抗値変動予測部１４は、あらかじめ求めた電流検出抵抗３０の抵抗値の経時的な変動に基づく特性値と、電流検出抵抗３０の端子間電圧の経時的な変動とから、電流検出抵抗３０の自己発熱による経時的な抵抗値変動を考慮した補正値を加算器６０へ出力する。その結果、自己発熱よって電流検出抵抗３０の抵抗値が変化しても、それを加味した補正フィードバックがかかり、負荷５０を流れる電流値は常に一定となる。

なお、抵抗値の絶対値（例えば、室温２５度での抵抗値）を記憶させる絶対値記憶部１６を処理回路１０に設け、絶対値記憶部１６に予め測定器を用いて測定した電流検出抵抗３０の絶対値を記憶させておき、絶対値を補正値に加味するようにすれば、設計値から電流検出抵抗３０の抵抗値がずれていた場合でも正確な補正を行うことができる。

この実施形態によれば、従来例のように電流検出抵抗３０の温度を正確に測定する必要がないので、温度を測定する感熱素子を回路に追加することなく、電流検出抵抗の自己発熱による抵抗値変動を抑えて出力電流を安定させることができる。

部品点数が増加しないことから、製造コストを低減することができるとともに、装置の大型化を防止できる。更に、電流検出抵抗３０として温度による抵抗値変動が小さい高価な抵抗器を用いる必要がないので、製造コストをより低減することができる。

なお、上記実施形態では、処理回路１０等にＣＰＵ等を用いたが、処理回路１０の各機能要素を個別部品を用いたり、ＣＰＵと個別部品との組合せで構成してもよいことはもちろんである。

図１はこの発明の一実施形態に係る電流制御装置の回路図である。

符号の説明

１２Ａ：特性演算部、１２Ｂ：特性記憶部、１３：電圧記憶部、１４：抵抗値変動予測部、１６：絶対値記憶部、３０：電流検出抵抗（検出抵抗）。

Claims (2)

1. 検出抵抗を用いて出力電流値を一定に制御する電流制御装置において、
   前記検出抵抗の抵抗値の変動特性を記憶する特性記憶手段と、
   前記検出抵抗によって検出された出力電流値を所定時間記憶する電流値記憶手段と、
   前記特性記憶手段の出力と前記電流値記憶手段の出力とに基づいて前記検出抵抗の抵抗値の変動を予測する抵抗値変動予測手段と
   を備え、
   前記抵抗値変動予測手段の予測した抵抗値の変動を考慮して出力電流値を一定に制御することを特徴とする電流制御装置。
2. 予め測定した前記検出抵抗の絶対値を記憶する絶対値記憶手段を備え、前記絶対値を前記抵抗値変動予測手段の予測に考慮することを特徴とする請求項１記載の電流制御装置。

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