JP2022063604A - Current control unit and power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電流制御装置及び電源システムに関する。 The present disclosure relates to current control devices and power supply systems.
特許文献1は、電源装置を開示する。特許文献1の電源装置は、スイッチング電源装置であり、外部からの入力電圧を受ける入力部と、電源部と、出力部とを含む。電源部は、入力部を通して入力された電圧から直流電圧を生成して出力部から出力する。
特許文献1の電源装置では、電源部が、出力電圧である電源電圧が規定の電圧となるように電源電圧を制御する。そのため、直流負荷の動作時に直流負荷の抵抗値が変化した際には、直流負荷において過電流が発生する可能性がある。
In the power supply device of
本開示は、直流負荷における過電流の発生を防止できる電流制御装置及び電源システムを提供する。 The present disclosure provides a current control device and a power supply system capable of preventing the occurrence of overcurrent in a DC load.
本開示の一態様の電流制御装置は、電圧制御装置と直流負荷との間に挿入される。電流制御装置は、電圧制御装置から出力される直流電圧に基づいて、直流負荷に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように直流電流を制御することにより、直流電力を出力する。 The current control device of one aspect of the present disclosure is inserted between the voltage control device and the DC load. The current control device outputs DC power by controlling the DC current so that the DC current of the DC power output to the DC load becomes a predetermined target current based on the DC voltage output from the voltage control device. do.
本開示の一態様の電源システムは、電圧制御装置と、少なくとも一つの電流制御装置とを備える。電圧制御装置は、電源からの電力に基づいて、出力される直流電圧が所定の目標電圧になるように直流電圧を制御することにより、直流電圧を出力する。少なくとも一つの電流制御装置は、電圧制御装置から出力される直流電圧に基づいて、直流負荷に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように直流電流を制御することにより、直流電力を出力する。 The power supply system of one aspect of the present disclosure includes a voltage control device and at least one current control device. The voltage control device outputs a DC voltage by controlling the DC voltage so that the output DC voltage becomes a predetermined target voltage based on the electric power from the power source. At least one current control device controls the direct current so that the direct current of the direct current output to the direct current load becomes a predetermined target current based on the direct current voltage output from the voltage control device. Output power.
本開示によれば、直流負荷における過電流の発生を防止できる。 According to the present disclosure, it is possible to prevent the occurrence of overcurrent in a DC load.
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters and duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy of the following description and to facilitate the understanding of those skilled in the art. It should be noted that the inventor (or others) intends to limit the subject matter described in the claims by those skilled in the art by providing the accompanying drawings and the following description in order to fully understand the present disclosure. It is not something to do.
(実施の形態1)
[1-1.概要]
図1は、実施の形態1にかかる電源システム1の構成例を示すブロック図である。電源システム1は、電源40からの電力に基づいて、直流負荷50に直流電力を供給する。
(Embodiment 1)
[1-1. overview]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the
図1において、電源40は、例えば、商用交流電源である。電源40は、商用交流電源等の交流電源に限らず、直流電源であってもよい。直流電源としては、太陽電池、燃料電池及び蓄電池が挙げられる。電源40は、交流電源と直流電源とから選択的に電力を供給するパワーコンディショナであってもよい。
In FIG. 1, the
図1において、直流負荷50は、直流電力により動作する。直流負荷50は、直流負荷50の動作時に直流負荷50の抵抗値が変化する特性を有する。直流負荷50は、例えば、レーザダイオードである。レーザダイオードの順方向電圧がしきい値電圧以下であれば、レーザダイオードに電流がほとんど流れない。レーザダイオードの順方向電圧がしきい値電圧を超えるとレーザダイオードに大きな電流が流れる。したがって、レーザダイオードの順方向電圧がしきい値電圧以下であるときのレーザダイオードの抵抗値よりも、レーザダイオードの順方向電圧がしきい値電圧を超えているときのレーザダイオードの抵抗値が小さい。このように、レーザダイオードは、動作時に抵抗値が変化する特性を有する。直流負荷50は、レーザダイオードに限定されず、発光ダイオードであってもよい。更に、直流負荷50の例としては、センサ、モータ、電磁弁等が挙げられる。
In FIG. 1, the
図1に示すように、電源システム1は、電圧制御装置10と、電流制御装置20-1,…,20-N(以下、総称して符号20を付す)とを備える。電圧制御装置10は、電源40からの電力に基づいて、出力される直流電圧が所定の目標電圧になるように直流電圧を制御することにより、直流電圧を出力する。電流制御装置20は、電圧制御装置10から出力される直流電圧に基づいて、直流負荷50に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように直流電流を制御することにより、直流電力を出力する。
As shown in FIG. 1, the
電源システム1は、電圧制御装置10と直流負荷50との間に介在される電流制御装置20を有しているから、直流負荷50に対しては電圧源ではなく電流源である。そのため、直流負荷50の動作時に直流負荷50の抵抗値が変化して直流負荷50に供給される直流電力の直流電流が変化しても、電流制御装置20が、直流電流が所定の目標電流になるように直流電流を制御する。したがって、電源システム1が、直流負荷50における過電流の発生の可能性を低減できる。
Since the
[1-2.詳細]
以下、電源システム1を詳細に説明する。図1に示すように、電源システム1は、電圧制御装置10と、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nとを備える。ここで、Nは電流制御装置20の数を表す。
[1-2. detail]
Hereinafter, the
[1-2-1.電圧制御装置の構成]
図1において、電圧制御装置10は、電源40からの電力に基づいて、出力される直流電圧が所定の目標電圧となるように直流電圧を制御することにより、直流電圧を出力する。電圧制御装置10は、定電圧を出力するためのスイッチング電源である。電圧制御装置10は、DINレール等の対象物に取り付けられる。電圧制御装置10と電源40との間の接続は、電線に限らず、導電バー等の適宜の配線方法によって実現される。
[1-2-1. Voltage controller configuration]
In FIG. 1, the
図2は、電圧制御装置10の構成例を示すブロック図である。電圧制御装置10は、図2に示すように、整流回路11と、平滑回路12と、スイッチング回路13と、整流回路14と、平滑回路15と、電圧検出回路16と、制御回路17とを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
整流回路11は、例えば、ダイオードブリッジを備えて構成される。整流回路11は、電源40からの電圧を整流し、整流された電圧を平滑回路12に出力する。
The
平滑回路12は、例えば、平滑コンデンサを備えて構成される。平滑回路12は、整流回路11からの電圧を平滑化し、平滑化された電圧をスイッチング回路13に出力する。
The smoothing
スイッチング回路13は、例えば、トランスと、スイッチング素子とを備えて構成される。トランスの一次巻線とスイッチング素子とは、平滑回路12の平滑コンデンサの両端間に電気的に直列に接続される。トランスの二次巻線は、整流回路14に接続される。制御回路17は、スイッチング回路13のスイッチング素子にPWM信号を出力することによって、平滑回路12からの電圧をスイッチングして、トランスの一次巻線にパルス電圧を与える。トランスの二次巻線は、トランスの一次巻線に入力されるパルス電圧よりも低いパルス電圧を整流回路14に出力する。
The switching
整流回路14は、例えば、整流ダイオードを備えて構成される。整流回路14は、スイッチング回路13のトランスの二次巻線からのパルス電圧を整流し、整流された電圧を平滑回路15に出力する。
The
平滑回路15は、例えば、平滑コンデンサを備えて構成される。平滑回路15は、整流回路14からの電圧を平滑化して、直流電圧を出力する。
The smoothing
電圧検出回路16は、平滑回路15から出力される直流電圧を検出し、検出された直流電圧を示す電圧検出信号を制御回路17に出力する。
The
制御回路17は、電圧検出回路16からの電圧検出信号で示される直流電圧が所定の目標電圧になるようにスイッチング回路13のスイッチング素子に出力するPWM信号のデューティ比を制御する。
The
電圧制御装置10の構成は、周知のスイッチング電源その他の定電圧を発生させる回路の構成と同じであってよいから、電圧制御装置10の詳細な説明を省略する。
Since the configuration of the
[1-2-2.電流制御装置の構成]
図1において、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nは、電圧制御装置10に電気的に並列に接続され、前記電圧制御装置10から直流電圧を受け取る。複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの各々は、直流負荷50に電気的に接続される。各電流制御装置20は、電圧制御装置10から出力される直流電圧に基づいて、直流負荷50に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように直流電流を制御することにより、直流電力を出力する。電流制御装置20は、定電流を出力するためのスイッチング電源である。電流制御装置20は、DINレール等の対象物に取り付けられる。電流制御装置20と電圧制御装置10及び直流負荷50との間の接続は、電線に限らず、導電バー等の適宜の配線方法によって実現される。
[1-2-2. Current controller configuration]
In FIG. 1, a plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N are electrically connected in parallel to the
図3は、電流制御装置20の構成例を示す回路図である。電流制御装置20は、図3に示すように、スイッチング回路21と、電流検出回路22と、調整回路23と、制御回路24とを備える。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the
スイッチング回路21は、電圧制御装置10からの直流電圧に基づいて直流負荷50に直流電力を出力する。スイッチング回路21は、スイッチング素子S1、コイルL1及びダイオードD1を含む降圧チョッパである。
The switching
電流検出回路22は、直流負荷50に出力される直流電力の直流電流を検出し、検出した直流電流を示す電流検出信号を制御回路24に出力する。電流検出回路22は、電流検出用の抵抗器R1及びオペアンプOP1を備える。抵抗器R1は、直流負荷50に電気的に直列に接続される。オペアンプOP1の非反転入力端子及び反転入力端子は、抵抗器R2,R3を介して抵抗器R1の第1端及び第2端にそれぞれ電気的に接続される。オペアンプOP1の非反転入力端子は、抵抗器R4を介してグラウンドに電気的に接続される。オペアンプOP1の反転入力端子は、抵抗器R5を介してオペアンプOP1の出力端子に電気的に接続される。電流検出回路22は、抵抗器R1に流れる電流に対応する電圧を、電流検出信号として、オペアンプOP1の出力端子から出力する。
The
調整回路23は、電流制御装置20の所定の目標電流を調整し、所定の目標電流を示す目標信号を制御回路24に出力する。調整回路23は、可変抵抗器VR1を含む。可変抵抗器VR1の一端はグラウンドに電気的に接続され、可変抵抗器VR1の他端は抵抗器R6を介して内部電源Vccに電気的に接続される。可変抵抗器VR1の可変抵抗値出力端子は抵抗器R7を介して制御回路24に電気的に接続される。可変抵抗器VR1の可変抵抗値は所定の目標電流に対応する。可変抵抗器VR1の可変抵抗値を調整することで、所定の目標電流が調整される。調整回路23は、可変抵抗器VR1の可変抵抗値に対応する電圧を、目標信号として、可変抵抗器VR1の可変抵抗値出力端子から出力する。
The adjusting
制御回路24は、電流制御装置20から直流負荷50に供給される直流電力の直流電流が調整回路23で調整された所定の目標電流になるように、スイッチング回路21を制御する。制御回路24は、駆動回路241と、コンパレータCP1と、フォトカプラPC1と、スイッチS2とを備える。コンパレータCP1の非反転入力端子は抵抗器R7を介して可変抵抗器VR1の可変抵抗値端子に電気的に接続される。コンパレータCP1の反転入力端子は、電流検出回路22のオペアンプOP1の出力端子に電気的に接続され、電流検出回路22から電流検出信号を受け取る。フォトカプラPC1のフォトダイオードPD1はスイッチS2に電気的に接続される。フォトカプラPC1のフォトトランジスタPT1はコンパレータCP1の非反転入力端子とグラウンドとの間に電気的に接続される。スイッチS2は、スイッチS2の手動操作に応じて、フォトダイオードPD1の発光と非発光とを切り替える。
The
駆動回路241は、PWM信号を、抵抗器R8を介してスイッチング素子S1のゲートに出力して、スイッチング素子S1を駆動する。フォトトランジスタPT1がオフの場合、コンパレータCP1の非反転入力端子は調整回路23から目標信号を受け取る。コンパレータCP1の出力端子は、調整回路23からの目標信号の電圧と電流検出回路22からの電流検出信号の電圧との差に対応する電圧を出力する。駆動回路241は、コンパレータCP1の出力端子の電圧が小さくなるようにスイッチング素子S1に出力するPWM信号のデューティ比を調整する。このようにして、制御回路24は、スイッチング回路21から供給される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるようにスイッチング回路21を制御する。フォトトランジスタPT1がオンの場合、コンパレータCP1の非反転入力端子がフォトトランジスタPT1を介してグラウンドに接続されて、コンパレータCP1の出力端子の電圧が0になり、駆動回路241はスイッチング素子S1を駆動しない。
The
次に、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電力について説明する。図1の電源システム1において、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電力は、電圧制御装置10の定格電力に基づいて設定される。複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電力の合計は電圧制御装置10の定格電力以下である。電流制御装置20のスイッチング回路21での電力の損失がない理想的な場合には、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電力の合計が電圧制御装置10の定格電力に一致するように、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電圧及び所定の目標電流を設定できる。
Next, the rated powers of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N will be described. In the
以上のように構成された電源システム1において、電流制御装置20の所定の目標電流は直流負荷50の最大定格電流以下に設定できる。この場合、直流負荷50の破壊を防止できる。
In the
以上のように構成された電源システム1において、電流制御装置20の所定の目標電流は電圧制御装置10の定格電流より大きく設定できる。この場合、電流制御装置20は、電圧制御装置10が直流負荷50に出力する電流よりも大きい電流を直流負荷50に出力できる。これによって、直流負荷50の起動時に電流が不足することが防止される。そのため、直流負荷50の起動改善に貢献でき、直流負荷50の動作開始時の安定性を向上させることができる。電源システム1が複数の電流制御装置20を備える場合には、複数の電流制御装置20の少なくとも一つの所定の目標電流が電圧制御装置10の定格電流より大きくなるように複数の電流制御装置20の少なくとも一つの所定の目標電流を設定できる。
In the
以上のように構成された電源システム1において、電流制御装置20の定格電圧は直流負荷50を動作電圧以上に設定できる。この場合、直流負荷50の動作開始時の安定性を向上させることができる。
In the
次に、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nそれぞれの所定の目標電流及び定格電圧の例について、図4を参照して説明する。図4は、電流と電圧との積が電圧制御装置10の定格電力に等しくなるという条件を満たす電流と電圧の関係を示すグラフである。図4において、I10は電圧制御装置10の定格電流を示し、V10は電圧制御装置10の所定の目標電圧を示す。例えば、I10は10A、V10は24Vであり、電圧制御装置10の定格電力は240Wである。
Next, an example of a predetermined target current and rated voltage of each of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between current and voltage satisfying the condition that the product of current and voltage becomes equal to the rated power of the
例えば、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電圧が互いに等しくなるように複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電圧を設定できる。複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電圧のそれぞれがV20である場合に、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの所定の目標電流の合計をI20とすると、V20×I20=V10×I10である。直流負荷50の動作電圧が3Vである場合、V20が3Vであれば、I20が80Aである。電流制御装置20の数Nが5である場合、5つの電流制御装置20-1,20-2,20-3,20-4,20-5の所定の目標電流の全てを電圧制御装置10の定格電流以上に設定する。5つの電流制御装置20-1,20-2,20-3,20-4,20-5の直流電流は、例えば、20A,18A,16A,14A,12Aである。5つの電流制御装置20-1,20-2,20-3,20-4,20-5の少なくとも一つの所定の目標電流が電圧制御装置10の定格電流より大きくなるように5つの電流制御装置20-1,20-2,20-3,20-4,20-5の少なくとも一つの所定の目標電流を設定してもよい。
For example, the rated voltages of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N can be set so that the rated voltages of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N are equal to each other. When each of the rated voltages of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N is V 20 , the sum of the predetermined target currents of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N is I. If it is 20 , V 20 × I 20 = V 10 × I 10 . When the operating voltage of the
例えば、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの所定の目標電流が互いに等しくなるように複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの所定の目標電流を設定できる。複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの所定の目標電流のそれぞれがI20である場合に、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電圧の合計をV20とすると、V20×I20=V10×I10である。I20が12Aであれば、V20が20Vである。電流制御装置20の数Nが3である場合、3つの電流制御装置20-1,20-2,20-3の定格電圧は、例えば、それぞれ10V,7V,3Vである。
For example, the predetermined target currents of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N can be set so that the predetermined target currents of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N are equal to each other. When each of the predetermined target currents of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20 -N is I20, the total rated voltage of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N is V. If it is 20 , V 20 × I 20 = V 10 × I 10 . If I 20 is 12A, then V 20 is 20V. When the number N of the
例えば、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの所定の目標電流が互いに等しく、かつ、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電圧が互いに等しくなるように、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの所定の目標電流及び定格電圧を設定できる。電流制御装置20の所定の目標電流をI30、定格電圧をV30とすれば、N×V30×I30=V10×I10である。電流制御装置20の数Nが5である場合、例えば、V30は3V、I30は16Aである。
For example, the predetermined target currents of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N are equal to each other, and the rated voltages of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N are equal to each other. , A predetermined target current and rated voltage of a plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N can be set. Assuming that the predetermined target current of the
例えば、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの所定の目標電流が互いに異なり、かつ、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの定格電圧が互いに異なるように、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの所定の目標電流及び定格電圧を設定できる。電流制御装置20の数Nが2である場合、電流制御装置20-1の所定の目標電流をI41,定格電圧をV41とし、電流制御装置20-2の所定の目標電流をI42,定格電圧をV42とすると、V41×I41+V42×I42=V10×I10である。例えば、I41は24A,V41は5V、I42は20A,V42は6Vである。
For example, the predetermined target currents of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N are different from each other, and the rated voltages of the plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N are different from each other. Predetermined target currents and rated voltages of a plurality of current control devices 20-1, ..., 20-N can be set. When the number N of the
[1-2-3.性能評価]
電源システム1が直流負荷50における過電流の発生を防止できることを確認するために、直流負荷50にかかる電圧と直流負荷50に流れる電流との関係を調べた。図5は、直流負荷50を、電流制御装置20を介して電圧制御装置10に接続した場合の、直流負荷50にかかる電圧に対する直流負荷50に流れる電流の変化を示すグラフである。図6は、直流負荷50を電流制御装置20ではなく電圧制御装置10に接続した場合の、直流負荷50にかかる電圧に対する直流負荷50に流れる電流の変化を示すグラフである。図5及び図6において、Vthは直流負荷50のしきい値電圧を示し、Irは直流負荷50の最大定格電流を示す。
[1-2-3. Performance evaluation]
In order to confirm that the
図5及び図6から分かるように、直流負荷50にかかる電圧がしきい値電圧Vth以下の場合、直流負荷50が、直流負荷50に電流がほとんど流れない状態である。この状態が、直流負荷50が電圧制御装置10又は電流制御装置20に接続されていない状態に近い。
As can be seen from FIGS. 5 and 6, when the voltage applied to the
一方、直流負荷50にかかる電圧がしきい値電圧Vthを超えると、直流負荷50に流れる電流が増加する。図6の場合、電圧制御装置10が直流負荷50に出力する直流電圧を制御するが、直流負荷50に流れる電流自体を制御しない。そのため、直流負荷50に流れる電流が直流負荷50の最大定格電流Irを超えて増加する。図6の場合、直流負荷50による負荷は、直流負荷50にかかる電圧がしきい値電圧Vthを超えると小さくなり、その後、大きくなる。このように、直流負荷50がレーザダイオードや発光ダイオード等でしきい値電圧Vthを有する場合、電圧制御装置10を直流負荷50に直接接続して電圧制御装置10で直流負荷50を動作させると、直流負荷50にかかる電圧がしきい値電圧Vthを超えた瞬間に大電流が流れてしまう。これによって、直流負荷50が壊れる可能性がある。
On the other hand, when the voltage applied to the
図5の場合、電流制御装置20が、直流負荷50に供給される直流電力の直流電流が所定の目標電流Icになるように直流電流を制御する。そのため、直流負荷50に流れる電流が最大定格電流Irを超えない。直流負荷50がレーザダイオードや発光ダイオード等でしきい値電圧Vthを有する場合に直流負荷50が壊れることを防止するためには、電流源となる電流制御装置20から直流負荷50に直流電力を供給することが必要になる。電流源となる電流制御装置20から直流負荷50に直流電力を供給することで、直流負荷50における過電流の発生を防止できる。
In the case of FIG. 5, the
図5及び図6に示すグラフから明らかなように、電源システム1が、直流負荷50における過電流の発生を防止できることが確認された。
As is clear from the graphs shown in FIGS. 5 and 6, it was confirmed that the
[1-3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、電源システム1は、電圧制御装置10と、複数の電流制御装置20とを備える。電圧制御装置10は、電源40からの電力に基づいて、出力される直流電圧が所定の目標電圧になるように直流電圧を制御することにより、直流電圧を出力する。複数の電流制御装置20の各々は、電圧制御装置10から出力される直流電圧に基づいて、直流負荷50に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように直流電流を制御することにより、直流電力を出力する。
[1-3. Effect, etc.]
As described above, in the present embodiment, the
図1に示すように、電源システム1では、電流制御装置20は電圧制御装置10と直流負荷50との間に挿入される。したがって、直流負荷50の動作時に直流負荷50の抵抗値が変化して直流負荷50に供給される直流電力の直流電流が変化しても、電流制御装置20が、直流電流が所定の目標電流になるように直流電流を制御する。これにより、電源システム1は、直流負荷50における過電流の発生を防止できる。特に、電圧制御装置10が既に設置されている場合でも、電流制御装置20が電圧制御装置10と直流負荷50との間に挿入されるように、電圧制御装置10に電流制御装置20を後付けすることによって、電源システム1を構築することが可能である。このように、電源システム1では、電圧制御装置10に簡易的に電流制御装置20を外付けすることが可能である。また、一つの電圧制御装置10を用意し、電流制御装置20を多数使用することも可能である。この場合、複数の電流制御装置20により、複数の直流負荷50に電流を分配することも可能となる。
As shown in FIG. 1, in the
また、本実施の形態において、電源システム1は、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nを備え、電圧制御装置10から複数の直流負荷50に直流電力を供給できる。特に、複数の電流制御装置20-1,…,20-Nの各々は、直流負荷50に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流となるように直流電流を制御する。複数の直流負荷50のいずれかが短絡した場合でも、短絡した直流負荷50に流れる電流が所定の目標電流を超えない。したがって、複数の直流負荷50のいずれかの短絡が、残りの直流負荷50に影響を与えることを防止できる。複数の直流負荷50のいずれかが短絡しても、残りの直流負荷50が破損したり故障したりすることを防止できる。そのため、短絡した直流負荷50の交換等のために、電源システム1の動作を正常に終了させることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態において、直流負荷50は、直流負荷50の動作時に直流負荷50の抵抗値が変化する特性を有する。この構成によれば、動作時に抵抗値が変化する特性を有する直流負荷50おける過電流の発生を防止できる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態において、直流負荷50は、発光ダイオード又はレーザダイオードである。この構成によれば、発光ダイオード又はレーザダイオードにおける過電流の発生を防止できる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態において、電流制御装置20の所定の目標電流は、直流負荷50の最大定格電流以下である。この構成によれば、直流負荷50の破壊を防止できる。
Further, in the present embodiment, the predetermined target current of the
また、本実施の形態において、電流制御装置20の定格電圧は、電圧制御装置10から出力される直流電圧以下である。換言すれば、電流制御装置20の定格電圧は、電圧制御装置10の所定の目標電圧以下である。更に、電流制御装置20の定格電圧は、直流負荷50の動作電圧以上である。この構成によれば、直流負荷50の動作開始時の安定性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the rated voltage of the
また、本実施の形態において、電流制御装置20の定格電力は、電圧制御装置10の定格電力以下である。電流制御装置20の所定の目標電流は、電圧制御装置10の定格電流より大きい。この構成によれば、直流負荷50の動作開始時の安定性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the rated power of the
また、本実施の形態において、電源システム1は、複数の電流制御装置20を備える。複数の電流制御装置20の定格電力の合計は、電圧制御装置10の定格電力以下である。複数の電流制御装置20の少なくとも一つの所定の目標電流は、電圧制御装置10の定格電流より大きい。この構成によれば、直流負荷50の動作開始時の安定性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the
(実施の形態2)
図7は、実施の形態2の電源システム1Aの構成例を示すブロック図である。電源システム1Aは、電圧制御装置10と、複数の電流制御装置20-1,20-2,20-3,…,20-Nと、分配装置30とを備える。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the
図7において、分配装置30は、電圧制御装置10からの直流電圧を複数の電流制御装置20に分配する。分配装置30は、電圧制御装置10に電気的に接続される入力端子と、複数の電流制御装置20にそれぞれ電気的に接続される複数の出力端子とを備えて構成される。分配装置30は、入力端子で受けた電圧制御装置10からの直流電圧を、複数の出力端子それぞれから複数の電流制御装置20に出力する。
In FIG. 7, the
図7において、電圧制御装置10に2つの電流制御装置20-1,20-2及び分配装置30が直接的に接続され、分配装置30に残りの電流制御装置20-3,…,20-Nが接続されている。電流制御装置20は、必ずしも、電圧制御装置10に直接接続されている必要はなく、分配装置30を介して電圧制御装置10に間接的に接続されてよい。
In FIG. 7, two current control devices 20-1, 20-2 and a
分配装置30は周知の構成であってよいから、分配装置30の詳細な説明を省略する。分配装置30は、DINレール等の対象物に取り付けられる。分配装置30と電圧制御装置10及び電流制御装置20との間の接続は、電線に限らず、導電バー等の適宜の配線方法によって実現される。
Since the
以上のように、本実施の形態において、電源システム1Aは分配装置30を備え、分配装置30は電圧制御装置10からの直流電圧を複数の電流制御装置20に分配する。分配装置30によれば、電圧制御装置10の1つの出力端子に複数の電流制御装置20を並列的に接続することが可能となる。分配装置30を用いることで、電圧制御装置10に接続可能な電流制御装置20の数を増やすことができる。この構成によれば、複数の電流制御装置20を電圧制御装置10に接続する配線の自由度を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the
(変形例)
本開示の実施の形態は、実施の形態1,2に限定されない。本開示の課題を達成できれば、設計等に応じて、実施の形態1,2の種々の変更が可能である。以下に、実施の形態1,2の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
(Modification example)
The embodiments of the present disclosure are not limited to the first and second embodiments. If the subject of the present disclosure can be achieved, various modifications of the first and second embodiments can be made according to the design and the like. The modified examples of the first and second embodiments are listed below. The modifications described below can be applied in combination as appropriate.
一変形例では、電圧制御装置10の数、電流制御装置20の数及び分配装置30の数は特に限定されない。電源システム1は、少なくとも1つの電圧制御装置10と、少なくとも1つの電流制御装置20とを備えていればよい。
In one modification, the number of
電源システム1が1つの電圧制御装置10と1つの電流制御装置20とを備える場合、電流制御装置20の定格電力は、電圧制御装置10の定格電力以下に設定される。電流制御装置20のスイッチング回路21での電力の損失がない理想的な場合、電流制御装置20の定格電力は、電圧制御装置10の定格電力に一致するように電流制御装置20の定格電力を設定できる。
When the
図4を参照し、電流制御装置20の所定の目標電流をI20、電流制御装置20の定格電圧をV20とすれば、V20×I20≦V10×I10が成立するように、V20及びI20を設定することができる。直流負荷50の動作電圧が3Vである場合、V20を例えば3Vに設定し、I20を例えば20A~80Aに設定できる。
With reference to FIG. 4, if the predetermined target current of the
この場合、電流制御装置20の所定の目標電流を、電圧制御装置10の定格電流の2~8倍に設定できる。このようにすれば、電流制御装置20は、電圧制御装置10が直流負荷50に出力する電流よりも大きい電流を直流負荷50に出力できる。これによって、直流負荷50の起動時に電流が不足することを防止できる。そのため、直流負荷50の起動改善に貢献でき、直流負荷50の動作開始時の安定性を向上させることができる。
In this case, the predetermined target current of the
一変形例では、電圧制御装置10は、複数の電源40に接続可能であってよく、複数の電源40の全て又は一部から電力を受け取ってよい。電圧制御装置10は、必要に応じて、ノイズフィルタ、突入電流制限回路、高調波電流抑制回路、過電圧保護回路及び過電流保護回路を有してよい。ノイズフィルタ、突入電流制限回路、高調波電流抑制回路、過電圧保護回路及び過電流保護回路が、従来周知の構成であってよいから詳細な説明を省略する。
In one modification, the
一変形例では、電流制御装置20は、1以上の電圧制御装置10及び1以上の分配装置30のいずれかから直流電圧を受け取ってもよい。電流制御装置20は、複数の直流負荷50にそれぞれ直流電力を供給してもよい。電流制御装置20は、必ずしも、調整回路23を有していなくてよい。電流制御装置20のスイッチング回路21及び電流検出回路22の回路構成は、図3に示す回路構成に限定されず、周知の回路構成であってよい。
In one modification, the
(態様)
実施の形態1,2及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施の形態1,2との対応関係を明示するためだけに、参照符号を括弧付きで付している。
(Aspect)
As will be apparent from
第1の態様は、電圧制御装置(10)と直流負荷(50)との間に挿入される電流制御装置(20)である。前記電流制御装置(20)は、前記電圧制御装置(10)から出力される直流電圧に基づいて、直流負荷(50)に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように前記直流電流を制御することにより、直流電力を出力するように構成される。この態様によれば、直流負荷(50)における過電流を防止できる。 The first aspect is a current control device (20) inserted between the voltage control device (10) and the DC load (50). The current control device (20) is based on the DC voltage output from the voltage control device (10) so that the DC current of the DC power output to the DC load (50) becomes a predetermined target current. By controlling the direct current, it is configured to output direct current power. According to this aspect, overcurrent in the DC load (50) can be prevented.
第2の態様は、第1の態様に基づく電流制御装置(20)である。第2の態様において、前記電圧制御装置(10)は、電源(40)からの電力に基づいて、前記直流電圧が所定の目標電圧になるように前記直流電圧を制御することにより、前記直流電圧を出力するように構成される。この態様によれば、直流負荷(50)における過電流を防止できる。 The second aspect is the current control device (20) based on the first aspect. In the second aspect, the voltage control device (10) controls the DC voltage so that the DC voltage becomes a predetermined target voltage based on the electric power from the power source (40), thereby causing the DC voltage. Is configured to output. According to this aspect, overcurrent in the DC load (50) can be prevented.
第3の態様は、第1又は第2の態様に基づく電流制御装置(20)である。第3の態様において、前記直流負荷(50)は、前記直流負荷(50)の動作時に前記直流負荷(50)の抵抗値が変化する特性を有する。この態様によれば、動作時に抵抗値が変化する特性を有する直流負荷(50)おける過電流の発生を防止できる。 The third aspect is the current control device (20) based on the first or second aspect. In the third aspect, the DC load (50) has a characteristic that the resistance value of the DC load (50) changes when the DC load (50) operates. According to this aspect, it is possible to prevent the occurrence of an overcurrent in a DC load (50) having a characteristic that the resistance value changes during operation.
第4の態様は、第3の態様に基づく電流制御装置(20)である。第4の態様において、前記直流負荷(50)は、発光ダイオード又はレーザダイオードである。この態様によれば、発光ダイオード又はレーザダイオードにおける過電流の発生を防止できる。 The fourth aspect is the current control device (20) based on the third aspect. In the fourth aspect, the DC load (50) is a light emitting diode or a laser diode. According to this aspect, it is possible to prevent the generation of overcurrent in the light emitting diode or the laser diode.
第5の態様は、第1~第4の態様のいずれか一つに基づく電流制御装置(20)である。第5の態様において、前記所定の目標電流は、前記直流負荷(50)の最大定格電流以下である。この態様によれば、直流負荷(50)の破壊を防止できる。 A fifth aspect is a current control device (20) based on any one of the first to fourth aspects. In the fifth aspect, the predetermined target current is equal to or less than the maximum rated current of the DC load (50). According to this aspect, the destruction of the DC load (50) can be prevented.
第6の態様は、第1~第5の態様のいずれか一つに基づく電流制御装置(20)である。第6の態様において、前記電流制御装置(20)の定格電圧は、前記電圧制御装置(10)の前記直流電圧以下で、かつ前記直流負荷(50)の動作電圧以上である。この態様によれば、直流負荷(50)の動作開始時の安定性を向上させることができる。 The sixth aspect is the current control device (20) based on any one of the first to fifth aspects. In the sixth aspect, the rated voltage of the current control device (20) is equal to or lower than the DC voltage of the voltage control device (10) and equal to or higher than the operating voltage of the DC load (50). According to this aspect, the stability of the DC load (50) at the start of operation can be improved.
第7の態様は、第1~第6の態様のいずれか一つに基づく電流制御装置(20)である。第7の態様において、前記電流制御装置(20)の定格電力は前記電圧制御装置(10)の定格電力以下である。前記電流制御装置(20)の前記所定の目標電流は前記電圧制御装置(10)の定格電流より大きい。この態様によれば、直流負荷(50)の動作開始時の安定性を向上させることができる。 A seventh aspect is a current control device (20) based on any one of the first to sixth aspects. In the seventh aspect, the rated power of the current control device (20) is equal to or less than the rated power of the voltage control device (10). The predetermined target current of the current control device (20) is larger than the rated current of the voltage control device (10). According to this aspect, the stability of the DC load (50) at the start of operation can be improved.
第8の態様は、電源システム(1;1A)であって、電圧制御装置(10)と、少なくとも一つの電流制御装置(20)とを備える。前記電圧制御装置(10)は、電源(40)からの電力に基づいて、出力される直流電圧が所定の目標電圧になるように前記直流電圧を制御することにより、前記直流電圧を出力するように構成される。前記少なくとも一つの電流制御装置(20)は、前記電圧制御装置(10)から出力される前記直流電圧に基づいて、直流負荷(50)に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように前記直流電流を制御することにより、前記直流電力を出力するように構成される。この態様によれば、直流負荷(50)における過電流の発生を防止できる。 Eighth aspect is a power supply system (1; 1A), comprising a voltage control device (10) and at least one current control device (20). The voltage control device (10) outputs the DC voltage by controlling the DC voltage so that the output DC voltage becomes a predetermined target voltage based on the electric power from the power source (40). It is composed of. In the at least one current control device (20), the DC current of the DC power output to the DC load (50) becomes a predetermined target current based on the DC voltage output from the voltage control device (10). By controlling the DC current so as to be, the DC power is output. According to this aspect, it is possible to prevent the occurrence of an overcurrent in the DC load (50).
第9の態様は、第8の態様に基づく電源システム(1;1A)である。第9の態様において、前記直流負荷(50)は、前記直流負荷(50)の動作時に前記直流負荷(50)の抵抗値が変化する特性を有する。この態様によれば、動作時に抵抗値が変化する特性を有する直流負荷(50)おける過電流の発生を防止できる。 A ninth aspect is a power supply system (1; 1A) based on the eighth aspect. In the ninth aspect, the DC load (50) has a characteristic that the resistance value of the DC load (50) changes when the DC load (50) is operated. According to this aspect, it is possible to prevent the occurrence of an overcurrent in a DC load (50) having a characteristic that the resistance value changes during operation.
第10の態様は、第9の態様に基づく電源システム(1;1A)である。第10の態様において、前記直流負荷(50)は、発光ダイオード又はレーザダイオードである。この態様によれば、発光ダイオード又はレーザダイオードにおける過電流の発生を防止できる。 A tenth aspect is a power supply system (1; 1A) based on the ninth aspect. In a tenth aspect, the DC load (50) is a light emitting diode or a laser diode. According to this aspect, it is possible to prevent the generation of overcurrent in the light emitting diode or the laser diode.
第11の態様は、第8~第10の態様のいずれか一つに基づく電源システム(1;1A)である。第11の態様において、前記所定の目標電流は、前記直流負荷(50)の最大定格電流以下である。この態様によれば、直流負荷(50)の破壊を防止できる。 The eleventh aspect is a power supply system (1; 1A) based on any one of the eighth to tenth aspects. In the eleventh aspect, the predetermined target current is equal to or less than the maximum rated current of the DC load (50). According to this aspect, the destruction of the DC load (50) can be prevented.
第12の態様は、第8~第11の態様のいずれか一つに基づく電源システム(1;1A)である。第12の態様において、前記少なくとも一つの電流制御装置(20)の定格電圧は、前記所定の目標電圧以下で、かつ前記直流負荷(50)の動作電圧以上である。この態様によれば、直流負荷(50)の動作開始時の安定性を向上させることができる。 A twelfth aspect is a power supply system (1; 1A) based on any one of the eighth to eleventh aspects. In the twelfth aspect, the rated voltage of the at least one current control device (20) is equal to or lower than the predetermined target voltage and equal to or higher than the operating voltage of the DC load (50). According to this aspect, the stability of the DC load (50) at the start of operation can be improved.
第13の態様は、第8~第12の態様のいずれか一つに基づく電源システム(1;1A)である。第13の態様において、前記電源システム(1;1A)は、一つの前記電流制御装置(20)を備える。前記電流制御装置(20)の定格電力は前記電圧制御装置(10)の定格電力以下である。前記電流制御装置(20)の所定の目標電流は前記電圧制御装置(10)の定格電流より大きい。この態様によれば、直流負荷(50)の動作開始時の安定性を向上させることができる。 A thirteenth aspect is a power supply system (1; 1A) based on any one of the eighth to twelfth aspects. In a thirteenth aspect, the power supply system (1; 1A) comprises one said current control device (20). The rated power of the current control device (20) is equal to or lower than the rated power of the voltage control device (10). The predetermined target current of the current control device (20) is larger than the rated current of the voltage control device (10). According to this aspect, the stability of the DC load (50) at the start of operation can be improved.
第14の態様は、第8~第12の態様のいずれか一つに基づく電源システム(1;1A)である。第14の態様において、前記電源システム(1;1A)は、複数の前記電流制御装置(20)を備える。前記複数の電流制御装置(20)の定格電力の合計は、前記電圧制御装置(10)の定格電力以下である。前記複数の電流制御装置(20)の少なくとも一つの前記所定の目標電流は、前記電圧制御装置(10)の定格電流より大きい。この態様によれば、直流負荷(50)の動作開始時の安定性を向上させることができる。 A fourteenth aspect is a power supply system (1; 1A) based on any one of the eighth to twelfth aspects. In a fourteenth aspect, the power supply system (1; 1A) comprises a plurality of the current control devices (20). The total rated power of the plurality of current control devices (20) is equal to or less than the rated power of the voltage control device (10). The predetermined target current of at least one of the plurality of current control devices (20) is larger than the rated current of the voltage control device (10). According to this aspect, the stability of the DC load (50) at the start of operation can be improved.
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 As described above, an embodiment has been described as an example of the technique in the present disclosure. To that end, an attached drawing and a detailed description are provided. Therefore, among the components described in the attached drawings and the detailed description, not only the components essential for problem solving but also the components not essential for problem solving in order to illustrate the above technique. Can also be included. Therefore, the fact that those non-essential components are described in the accompanying drawings or detailed description should not immediately determine that those non-essential components are essential. Further, since the above-described embodiment is for exemplifying the technique in the present disclosure, various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of claims or the equivalent thereof.
本開示は、電流制御装置及び電源システムに適用可能である。具体的には、直流負荷に電力を供給するための、電流制御装置及び電源システムに、本開示は適用可能である。 The present disclosure is applicable to current control devices and power supply systems. Specifically, the present disclosure is applicable to a current control device and a power supply system for supplying electric power to a DC load.
1、1A 電源システム
10 電圧制御装置
20 電流制御装置
40 電源
50 直流負荷
1, 1A
Claims (14)
前記電流制御装置は、前記電圧制御装置から出力される直流電圧に基づいて、直流負荷に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように前記直流電流を制御することにより、前記直流電力を出力する、
電流制御装置。 A current control device inserted between the voltage control device and the DC load.
The current control device controls the DC current so that the DC current of the DC power output to the DC load becomes a predetermined target current based on the DC voltage output from the voltage control device. Output DC power,
Current controller.
請求項1に記載の電流制御装置。 The voltage control device outputs the DC voltage by controlling the DC voltage so that the DC voltage becomes a predetermined target voltage based on the electric power from the power source.
The current control device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の電流制御装置。 The DC load has a characteristic that the resistance value of the DC load changes when the DC load is operated.
The current control device according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の電流制御装置。 The DC load is a light emitting diode or a laser diode.
The current control device according to claim 3.
請求項1~4のいずれか一つに記載の電流制御装置。 The predetermined target current is equal to or less than the maximum rated current of the DC load.
The current control device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~5のいずれか一つに記載の電流制御装置。 The rated voltage of the current control device is equal to or lower than the DC voltage of the voltage control device and equal to or higher than the operating voltage of the DC load.
The current control device according to any one of claims 1 to 5.
前記電流制御装置の前記所定の目標電流は前記電圧制御装置の定格電流より大きい、
請求項1~6のいずれか一つに記載の電流制御装置。 The rated power of the current control device is equal to or lower than the rated power of the voltage control device.
The predetermined target current of the current control device is larger than the rated current of the voltage control device.
The current control device according to any one of claims 1 to 6.
前記電圧制御装置から出力される前記直流電圧に基づいて、直流負荷に出力される直流電力の直流電流が所定の目標電流になるように前記直流電流を制御することによって、前記直流電力を出力する少なくとも一つの電流制御装置と、
を備える、
電源システム。 A voltage control device that outputs the DC voltage by controlling the DC voltage so that the output DC voltage becomes a predetermined target voltage based on the power from the power source.
The DC power is output by controlling the DC current so that the DC current of the DC power output to the DC load becomes a predetermined target current based on the DC voltage output from the voltage control device. With at least one current controller,
To prepare
Power system.
請求項8に記載の電源システム。 The DC load has a characteristic that the resistance value of the DC load changes when the DC load is operated.
The power supply system according to claim 8.
請求項9に記載の電源システム。 The DC load is a light emitting diode or a laser diode.
The power supply system according to claim 9.
請求項8~10のいずれか一つに記載の電源システム。 The predetermined target current is equal to or less than the maximum rated current of the DC load.
The power supply system according to any one of claims 8 to 10.
請求項8~11のいずれか一つに記載の電源システム。 The rated voltage of the at least one current control device is equal to or lower than the predetermined target voltage and equal to or higher than the operating voltage of the DC load.
The power supply system according to any one of claims 8 to 11.
前記電流制御装置の定格電力は前記電圧制御装置の定格電力以下であり、
前記電流制御装置の前記所定の目標電流は前記電圧制御装置の定格電流より大きい、
請求項8~12のいずれか一つに記載の電源システム。 Equipped with one of the current control devices,
The rated power of the current control device is equal to or lower than the rated power of the voltage control device.
The predetermined target current of the current control device is larger than the rated current of the voltage control device.
The power supply system according to any one of claims 8 to 12.
前記複数の電流制御装置の定格電力の合計は前記電圧制御装置の定格電力以下であり、
前記複数の電流制御装置の少なくとも一つの前記所定の目標電流は前記電圧制御装置の定格電流より大きい、
請求項8~12のいずれか一つに記載の電源システム。 Equipped with the plurality of current control devices,
The total rated power of the plurality of current control devices is equal to or less than the rated power of the voltage control device.
The predetermined target current of at least one of the plurality of current control devices is larger than the rated current of the voltage control device.
The power supply system according to any one of claims 8 to 12.
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