JP2010197324A - 絶縁型計測装置 - Google Patents
絶縁型計測装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010197324A JP2010197324A JP2009045254A JP2009045254A JP2010197324A JP 2010197324 A JP2010197324 A JP 2010197324A JP 2009045254 A JP2009045254 A JP 2009045254A JP 2009045254 A JP2009045254 A JP 2009045254A JP 2010197324 A JP2010197324 A JP 2010197324A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- voltage
- measurement
- converter
- analog
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【解決手段】電圧や電流等のアナログ信号をディジタル側で電気的に絶縁して計測する絶縁型計測装置10は、アナログ側に電力を供給する電源信号にディジタル側からの計測制御信号を重畳してアナログ側に供給するための絶縁型のDC/DCコンバータ14を備える。
【選択図】図1
Description
アナログ側で絶縁して計測する方式では、アナログ絶縁により精度が低下してしまう不具合があり、精度が要求される計測においては、高精度であるが高価な絶縁アンプが必要となるという問題点があった。
従来のディジタル側で絶縁して計測を行う絶縁型計測回路においては、マイクロコンピューターとして構成されたコントローラーから計測用のA/Dコンバーターに対して計測コマンドを出力する出力系統側に設けた第1のフォトカプラーと、計測用のA/Dコンバーターからコントローラーに対して計測データを入力する入力系統側に設けた第2のフォトカプラーと、を備えていた。
また、計測用のA/Dコンバーターに絶縁を確保しつつ電力を供給するためにDC/DCコンバーターが設けられていた。
ところで、信号絶縁素子の入出力間には少ないながらも浮遊容量が存在し、入出力系統間に高い周波数の電圧や高い電圧を有する信号が印加された場合には、浮遊容量を介してアナログ側からディジタル側に信号がノイズとして流れ込み、ディジタル側であるコントローラーの誤動作の原因となっていた。
そこで、本発明の目的は、互いに絶縁されたアナログ側と、ディジタル側との間の浮遊容量を小さくして、ディジタル側の信頼性、ひいては、絶縁型計測装置の信頼性を向上させることが可能な絶縁型計測装置を提供することにある。
上記構成によれば、絶縁型のコンバーターは、アナログ側に電力を供給する電源信号にディジタル側からの計測制御信号を重畳してアナログ側に供給する。
本発明の第2態様は、第1態様において、絶縁型のコンバータは、前記電源信号の安定化を図る電源安定回路を備えたことを特徴としている。
また、高価な信号絶縁用素子の個数の削減ができ、コストダウンが可能となる。
次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
絶縁型計測装置10は、図示しないセンサー、センサー回路などから計測対象のアナログ信号が入力され、アナログ/ディジタル変換を行ってディジタル計測データを出力するA/Dコンバーター11と、入力されたディジタル計測データに基づいて、ディジタル計測データの処理、管理や計測結果の表示制御を行うコントロール部12と、LEDおよびフォトディテクターを有し、ディジタル計測信号を絶縁状態でコントロール部に出力するフォトカプラー13と、コントロール部12の制御下で計測用の電源信号をA/Dコンバーター11の電源端子TPに供給する絶縁型のコンバーターとしてのDC/DCコンバーター14と、コントロール部12の制御下でDC/DCコンバーター14の出力電圧を制御するためのパルス信号を生成するためのパルス生成回路15と、DC/DCコンバーター14の出力する計測用電源の電圧を所定の基準電圧と比較して計測制御データを生成し、A/Dコンバーター11の制御入力端子TCに出力する電圧比較回路16と、を備えている。
DC/DCコンバーター14は、いわゆるフライバック型変換方式の絶縁型電源回路構成を採っている。
DC/DCコンバーター14は、大別すると、電圧変換を行うトランス(フライバックトランス)21と、トランス21の一次側に接続されたスイッチングトランジスター22と、トランス21の二次側に接続された逆流防止ダイオード23と、電圧安定化用のコンデンサー24と、出力電圧検出用の分圧回路25と、基準電圧を生成する基準電圧生成回路26と、を備えている。
この場合において、逆流防止ダイオード23と、コンデンサー24とは、共働して電圧安定回路を構成している。
基準電圧生成回路26は、一端が高電位側電源に接続された分圧抵抗素子29と、低電位側電源にアノード端子が接続され、カソード端子が分圧抵抗素子29の他端に接続された定電圧ダイオード30と、を備え、分圧抵抗素子29と定電圧ダイオード30との中間接続点が電圧比較回路16の他方の入力端子に接続されている。
計測を行うために電源が投入されると、コントロール部12は、A/Dコンバーター11に計測制御信号が重畳されていない電源信号を駆動電力として供給する。
このため、コントロール部12は、計測制御信号が重畳されていない電源信号の電圧である基準出力電圧に相当するデューティー比(パルス幅)を有するパルス信号をパルス生成回路15に出力させるためのパルス制御信号をパルス生成回路に出力する。これにより、パルス生成回路15は、基準出力電圧に相当するデューティー比(パルス幅)を有するパルス信号をDC/DCコンバーター14に出力する。
これにより、A/Dコンバーターは、駆動状態となる。
この駆動状態において、コントロール部12は、アナログ側に供給する電源信号に計測制御信号を重畳した電源信号MPとする場合に、計測制御信号(制御データ)CDを"H"レベルとしたい期間だけ、"H"レベル時電圧に相当するデューティー比(パルス幅)を有するパルス信号をパルス生成回路15に出力させる。
これにより、パルス生成回路15は、"H"レベル時電圧に相当するデューティー比(パルス幅)を有するパルス信号をDC/DCコンバーター14に出力する。
図3に示すように、計測制御信号CDを“H”レベルとしたい期間においては、基準出力電圧よりオンデューティーの高いパルス信号がパルス生成回路15から出力され、DC/DCコンバーター14から出力される電源信号の電圧(出力電圧)は、所定の“H”レベル時電圧まで上昇する。
より具体的には、パルス信号によりスイッチングトランジスター22がオンになると、トランス21には磁気エネルギーが蓄えられ、スイッチングトランジスター22がオフになると、蓄えた磁気エネルギーを電力(電気エネルギー)として逆流防止ダイオード23を介してコンデンサー24に供給する。
この場合において、出力側の負荷が同一である場合には、スイッチングトランジスター22のオン時間に比例して電圧が増加することとなる。
この結果、電圧比較回路16は、DC/DCコンバーター14の出力する計測制御信号CDが重畳された電源信号の電圧を所定の基準電圧と比較し、計測制御信号CDが重畳された電源信号の電圧よりも高い場合には、計測制御データの信号レベルを“H”レベルとして、A/Dコンバーター11の制御入力端子TCに出力することとなる。
これらの結果、A/Dコンバーター11の制御入力端子TCには、計測制御信号CDの所定のパターンが入力されることとなるので、A/Dコンバーター11は、当該パターンに応じて動作モードや、計測レンジの変更などを行うこととなる。
したがって、電源系統とは別個に計測制御データ伝送用の絶縁素子(フォトカプラー)を設ける必要がないので、絶縁素子を削減することができ、浮遊容量を効果的に削減でき、アナログ信号入力側である計測回路から制御回路側へのノイズ侵入を抑制することが可能となり、安定した計測を行うことができる。
また、高価な信号絶縁用素子の個数の削減ができ、絶縁型計測装置のコストダウンを図ることができる。
以上の説明においては、絶縁型電源回路として、フライバック型のDC/DCコンバーター14)を用いていたが、絶縁型のコンバーター(電源回路)であって、電源電圧を所定範囲で変更可能な電源であれば、同様に適用が可能である。
以上の説明においては、絶縁型計測装置の計測対象について具体的に説明しなかったが、電池(蓄電池)、直流電源装置などの電源装置の電流、電圧、抵抗値(インピーダンス)、静電容量などの各種アナログ量を計測する場合に適用が可能である。特に入力アナログ信号として、高周波信号、高電圧信号を計測対象として取り扱う場合に、アナログ回路側からディジタル回路側へのノイズの侵入を抑制して、信頼性の高い計測値を得ることが可能となる。
11 A/Dコンバーター(アナログ側)
12 コントロール部(ディジタル側)
13 フォトカプラー(絶縁素子)
14 DC/DCコンバーター(絶縁型のコンバーター)
15 パルス生成回路
16 電圧比較回路
21 トランス(フライバックトランス)
22 スイッチングトランジスター
23 逆流防止ダイオード
24 コンデンサー
25 分圧回路
26 基準電圧生成回路
30 定電圧ダイオード
TC 制御入力端子
TP 電源端子
Claims (2)
- 電圧や電流等のアナログ信号をディジタル側で電気的に絶縁して計測する絶縁型計測装置において、
アナログ側に電力を供給する電源信号に前記ディジタル側からの計測制御信号を重畳して前記アナログ側に供給するための絶縁型のコンバーターを備えたことを特徴とする絶縁型計測装置。 - 請求項1記載の絶縁型計測装置において、
前記絶縁型のコンバーターは、前記電源信号の安定化を図る電源安定回路を備えたことを特徴とする絶縁型計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009045254A JP2010197324A (ja) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 絶縁型計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009045254A JP2010197324A (ja) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 絶縁型計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010197324A true JP2010197324A (ja) | 2010-09-09 |
Family
ID=42822173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009045254A Pending JP2010197324A (ja) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 絶縁型計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010197324A (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51143181A (en) * | 1975-06-05 | 1976-12-09 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Process controller |
JPH06162383A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-10 | Ono Sokki Co Ltd | 信号伝送装置 |
JPH11160367A (ja) * | 1997-11-26 | 1999-06-18 | Denso Corp | 電気自動車用組み電池の電圧検出装置 |
JP2002340638A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-27 | Yokogawa Electric Corp | 電磁流量計 |
JP2002373392A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Takamisawa Cybernetics Co Ltd | データ変換装置及びテレメータ装置 |
JP2009027455A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Yokogawa Electric Corp | 絶縁伝送回路 |
-
2009
- 2009-02-27 JP JP2009045254A patent/JP2010197324A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51143181A (en) * | 1975-06-05 | 1976-12-09 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Process controller |
JPH06162383A (ja) * | 1992-11-17 | 1994-06-10 | Ono Sokki Co Ltd | 信号伝送装置 |
JPH11160367A (ja) * | 1997-11-26 | 1999-06-18 | Denso Corp | 電気自動車用組み電池の電圧検出装置 |
JP2002340638A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-27 | Yokogawa Electric Corp | 電磁流量計 |
JP2002373392A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Takamisawa Cybernetics Co Ltd | データ変換装置及びテレメータ装置 |
JP2009027455A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Yokogawa Electric Corp | 絶縁伝送回路 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8913404B2 (en) | Constant voltage constant current control circuits and methods with improved load regulation | |
US20130265016A1 (en) | Direct Current Converter for Bootstrap Circuit | |
US10680526B2 (en) | Power transfer and feedback across a common isolator | |
JP5807667B2 (ja) | 電力変換装置及び電力補正方法 | |
JP5812040B2 (ja) | 電力変換装置 | |
CN107612336A (zh) | 用于谐振转换器的可变消隐频率 | |
JP5838997B2 (ja) | 電力変換装置及び電力補正方法 | |
CN105048814A (zh) | 返驰式电源供应器及其控制电路与控制方法 | |
JP2008306921A (ja) | スイッチング電源回路 | |
US20110199796A1 (en) | Structure of a power supply | |
JP2005300376A (ja) | 電圧検出回路、電源装置及び半導体装置 | |
JP5319137B2 (ja) | Dcdc変換器、及びこれに用いた電圧検出装置 | |
TWI502865B (zh) | Soft start switching power converter means | |
CN104052290A (zh) | 具有次级到初级消息传送的开关功率变换器 | |
JP2014230372A (ja) | 電力変換装置及び電力変換方法 | |
TWI624144B (zh) | 返馳式轉換器及其控制方法 | |
RU2698301C2 (ru) | Управляемый драйвер и способ возбуждения | |
KR102143254B1 (ko) | 플라이백 컨버터의 pwm 제어장치 | |
US20160072391A1 (en) | Switching power supply device | |
WO2009128025A1 (en) | Switched mode power supply | |
US20100321955A1 (en) | Apparatus for transfer of electrical energy | |
JP5830966B2 (ja) | 電子機器の消費電力検出回路、消費電力検出方法 | |
JP5505117B2 (ja) | 絶縁電源装置 | |
JP2010197324A (ja) | 絶縁型計測装置 | |
CN211670787U (zh) | 一种反激式变换器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20111124 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20111124 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20130319 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130716 |