JP2517556Y2 - Power supply voltage automatic switching circuit with voltage fixing function - Google Patents
Power supply voltage automatic switching circuit with voltage fixing functionInfo
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Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は直流電圧・電流発生器の出力パワーアンプ等
に用いて好適な、電源電圧の自動切換え回路に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to an automatic power supply voltage switching circuit suitable for use as an output power amplifier of a DC voltage / current generator.
（従来の技術） 光測定試料に所望の直流電圧・電流を供給してインピ
ーダンスを測定する機器等において使用される高電圧，
大電流の定電力出力型の出力段アンプにおいては、損失
等の問題に鑑みて出力に応じて使用する電源電圧を切換
える必要がある。(Prior Art) High voltage used in a device for measuring impedance by supplying a desired DC voltage / current to an optical measurement sample,
In a large-current constant-power output type output stage amplifier, it is necessary to switch the power supply voltage to be used according to the output in consideration of problems such as loss.
第３図は電流型の電源電圧自動切換え回路を用いた出
力パワーアンプの従来例の構成を示す回路図である。図
中、電源電圧は、V1＞V2＞V3の関係にあるものとする。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional example of an output power amplifier using a current type automatic power supply voltage switching circuit. In the figure, the power supply voltage is assumed to have a relationship of V1>V2> V3.
本従来例の特徴や動作の詳細については、例えば、実
開昭61−166619号および実開昭62−13030号に記載され
ており、ここでは動作の概略を説明する。Details of the characteristics and operation of this conventional example are described, for example, in Japanese Utility Model Publication No. 61-166619 and Japanese Utility Model Publication No. 62-13030, and an outline of the operation will be described here.
プラス側について考えると、初めは抵抗R1によりバイ
アスされたトランジスタQ1がオン状態であり、負荷（例
えば、測定試料）RLが高インピーダンスで電流をあまり
引かない（以下、負荷が軽いという）場合、トランジス
タQ1を介して電源＋V1から電流が出力される。Considering the positive side, the transistor Q1 biased by the resistor R1 is initially in the ON state, and if the load (for example, the measurement sample) RL has a high impedance and does not draw much current (hereinafter, the load is light), the transistor Q1 Current is output from the power supply + V1 via Q1.
負荷RLのインピーダンスが小さくなって電流を多く引
くようになる（以下、負荷が重いという）と、抵抗R2の
電圧降下が大きくなり、トランジスタQ2がオンし、トラ
ンジスタQ1がオフする。これにより、電源＋V2から電流
が出力される。さらに負荷が重くなると、初めは抵抗R3
を介して電源＋V1によりバイアスされてオン状態であっ
たトランジスタQ3は、抵抗R4の電圧降下によりトランジ
スタQ4がオン状態になることにより、オフ状態になり電
源＋V3に切替わる。このように、各電圧レンジ毎に電流
容量を規定し、負荷の状態により自動的に電源を切換
え、出力が第４図に示される出力電圧電流範囲になるよ
うに制御する機能を有する。なお、第４図で示されるリ
ミット電流I1を決定する回路は便宜上第３図中では示さ
れていない。When the impedance of the load RL becomes small and a large amount of current is drawn (hereinafter, the load is heavy), the voltage drop of the resistor R2 becomes large, the transistor Q2 turns on, and the transistor Q1 turns off. As a result, current is output from the power supply + V2. When the load becomes heavier, the resistance R3
The transistor Q3 biased by the power source + V1 through the ON state and turned on is switched to the power source + V3 by turning on the transistor Q4 due to the voltage drop of the resistor R4. In this way, the current capacity is defined for each voltage range, the power source is automatically switched according to the load condition, and the output is controlled to fall within the output voltage / current range shown in FIG. The circuit for determining the limit current I 1 shown in FIG. 4 is not shown in FIG. 3 for convenience.
（考案が解決しようとする課題） 上述した従来の技術は、電圧レンジ毎に電流容量が割
当てられているため、１つの電圧レンジから他の電圧レ
ンジへ移行する場合、必ず電源電圧の切換えを経なけれ
ばならず、このために、負荷に供給すべき信号に段階的
な遅延（なまり）が生じ、負荷の高速応答性を試験しよ
うとする場合等に不都合を生じるという問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) In the above-described conventional technique, since the current capacity is assigned to each voltage range, the power supply voltage must be switched when switching from one voltage range to another voltage range. Therefore, there is a problem that a signal to be supplied to the load is gradually delayed (blunted), which causes inconvenience in the case of testing the high-speed response of the load.
例えば、負荷が軽い試料についてインピーダンスを測
定し（このとき電源電圧は＋V1となっている）、続いて
負荷が重い他の試料いアンプＡから高速な立上がり（あ
るいは立下り）のパルスを与え、その応答性を試験する
場合を考える。このとき、試料には信号波形に対応して
大きな急峻な電流（I1付近）が流れようとするが、電源
の切替わりを必要とするため、結局、第５図に示される
ような段階的な変化となってしまい、試料に変化の鋭い
電流信号を供給することができず、高速応答性の測定に
誤差を生じることになる。これを負荷状態による出力電
圧の変化としてみると、第６図のようになり、負荷が重
い場合に信号の遅延が生じる。For example, the impedance of a sample with a light load is measured (the power supply voltage is + V1 at this time), and then a high-speed rising (or falling) pulse is applied from another sample A amplifier with a heavy load, Consider the case of testing responsiveness. At this time, a large steep current (in the vicinity of I 1 ) tends to flow through the sample in accordance with the signal waveform, but the power source needs to be switched, so that a gradual step as shown in FIG. Therefore, a current signal having a sharp change cannot be supplied to the sample, which causes an error in the measurement of high-speed response. The change in the output voltage depending on the load state is as shown in FIG. 6, and the signal delay occurs when the load is heavy.
また、同じ電圧レンジ内で複数の試料に信号を供給す
る場合でも、瞬時的なサージにより電源電圧が切替わっ
てしまい、不具合が生じる場合がある。例えば、負荷RL
が軽いものの、並列に容量性負荷が寄生している場合に
は、瞬時的なサージによる電源切替わりが起こり、スム
ーズな出力立下がり、立上がりとならない場合がある。Further, even when signals are supplied to a plurality of samples within the same voltage range, the power supply voltage may be switched due to an instantaneous surge, which may cause a problem. For example, load RL
However, when a capacitive load is parasitic in parallel, the power supply may be switched due to an instantaneous surge, and the output may not smoothly fall or rise.
この問題点を解決するために電源自動切換え回路自体
を高速化することが考えられるが、この回路は本来、幅
広い範囲に渡り、何種類もの電源を切換える目的で設計
されるものであり、通常、高耐圧パワートランジスタが
使用されるため、高速化にも限界がある。In order to solve this problem, it is conceivable to speed up the power supply automatic switching circuit itself, but this circuit is originally designed for the purpose of switching many kinds of power supplies over a wide range, and normally, Since high-voltage power transistors are used, there is a limit to speeding up.
本考案は上述した問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は高電圧、高電流出力という機能に、さら
に高速応答機能を付加し、電源自動切換え回路の適用可
能用途を拡げ、多機能化を図ることにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to add a high-speed response function to a function of high voltage and high current output, expand the applicable applications of the automatic power supply switching circuit, and have multiple functions. It is to try to realize.
（課題を解決するための手段） 本考案は、コレクタが第１の電源（＋V1）側に接続さ
れると共にベースが第１の抵抗（R1）を介して第１の電
源（＋V1）側に接続された第１のトランジスタ（Q1）
と、 コレクタが第１のトランジスタ（Q1）のベースに接続
され、ベースが第１のトランジスタ（Q1）のエミッタお
よび第２の電源（＋V2）側に接続された第２のトランジ
スタ（Q2）と、 この第２のトランジスタ（Q2）のベース・エミッタ間
に接続した第２の抵抗（R2）と、 を具備し、前記第２のトランジスタ（Q2）のエミッタ側
に電源電圧を供給すべき対象回路（Q5）を接続し、前記
第２の抵抗（R2）の両端に発生する電圧に応じて前記第
１の電源（＋V1）と前記第２の電源（＋V2）とを自動的
に切換える電源電圧自動切換回路において、 前記第２の抵抗（R2）に並列に設けられるスイッチ
（SW1）を有し、第１の電源（＋V1）の電圧に固定する
時はスイッチをオンとして第２の抵抗（R2）を短絡する
ことを特徴とする。(Means for Solving the Problems) In the present invention, the collector is connected to the first power supply (+ V1) side and the base is connected to the first power supply (+ V1) side through the first resistor (R1). First transistor (Q1)
And a second transistor (Q2) whose collector is connected to the base of the first transistor (Q1) and whose base is connected to the emitter of the first transistor (Q1) and the second power supply (+ V2) side, A second resistor (R2) connected between the base and the emitter of the second transistor (Q2), and a target circuit (a source voltage should be supplied to the emitter side of the second transistor (Q2) ( Q5) is connected and the power supply voltage is automatically switched between the first power supply (+ V1) and the second power supply (+ V2) according to the voltage generated across the second resistor (R2). The circuit has a switch (SW1) provided in parallel with the second resistor (R2), and when the voltage is fixed to the voltage of the first power source (+ V1), the switch is turned on and the second resistor (R2) is turned on. Characterized by short-circuiting.
（作用） 電源固定のアプリケーションを付加し、試料（被試験
対象）の高速応答性を測定する場合等、電源切替わりの
影響が出力に現れるのを避けたい場合には、これを用い
て電源を所望の値に固定できるようにする。この電源の
固定は、例えば、電流検出用抵抗をショートする（ある
いは大きな抵抗に切換える）ことによって行われる。(Function) If you want to avoid the effects of power supply switching from appearing in the output, such as when adding a power supply fixed application and measuring the high-speed response of the sample (object under test), use this power supply. Allows you to fix the desired value. The power supply is fixed by, for example, short-circuiting the current detection resistor (or switching to a larger resistor).
（実施例） 次に、本考案の実施例について図面を参照して説明す
る。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施例１ 第１図は本考案の一実施例の回路図であり、便宜上、
マイナス側は省略されている。Embodiment 1 FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
The minus side is omitted.
本実施例は、電流型電源電圧自動切換え回路におい
て、電流検出用抵抗R2,R4,R11をスイッチSW1〜SW4によ
りショートさせ、用途に応じて電源自動切換え回路の動
作を停止させ、電源固定のモードを実現するものであ
る。In this embodiment, in the current type power supply voltage automatic switching circuit, the current detection resistors R2, R4, R11 are short-circuited by the switches SW1 to SW4, the operation of the power supply automatic switching circuit is stopped according to the application, and the power supply is fixed Is realized.
本実施例では、スイッチSW1〜SW4は半導体スイッチ
（例えば、MOSスイッチ）により構成される。自動切換
え回路自体の動作は前掲の従来例と同様であり、プラス
側回路について説明すると、初期状態は、トランジスタ
Q1,Q3、Q11がオンしている。このとき、スイッチSW3,SW
4はオンしており、スイッチSW1,SW2はオフしている。ま
た、抵抗値はR2＞R4とR4′の並列抵抗＞R11とR11′の並
列抵抗の関係にあるものとする。負荷が重くなり、抵抗
R2の電圧降下が大きくなると、まず、トランジスタQ2が
オンし、トランジスタQ1がオフすることにより、電源が
＋V1から＋V2に切替わる。さらに負荷が重くなると、R4
とR4′の並列抵抗の電圧降下によりトランジスタQ4がオ
ンし、トランジスタQ3がオフすることにより、電源が＋
V3に切替わる。同様に、最終的なリミット電流はR11とR
11′の並列抵抗で決定され、電源＋V4に切替わる。In this embodiment, the switches SW1 to SW4 are semiconductor switches (for example, MOS switches). The operation of the automatic switching circuit itself is the same as the above-mentioned conventional example. Explaining the positive side circuit, the initial state is the transistor.
Q1, Q3 and Q11 are on. At this time, switch SW3, SW
4 is on and switches SW1 and SW2 are off. Further, the resistance values are assumed to have a relation of parallel resistance of R2> R4 and R4 ′> parallel resistance of R11 and R11 ′. Heavy load, resistance
When the voltage drop of R2 becomes large, first, the transistor Q2 is turned on and the transistor Q1 is turned off, so that the power source is switched from + V1 to + V2. When the load gets heavier, R4
The voltage drop across the parallel resistance of R4 'and R4' turns on the transistor Q4 and turns off the transistor Q3.
Switch to V3. Similarly, the final limit currents are R11 and R
Determined by 11 'parallel resistance, switch to power supply + V4.
次に、電源固定動作について説明する。 Next, the power supply fixing operation will be described.
例えば、抵抗負荷は小さいが容量性負荷があるとき、
サージによる切替わりがなく出力電圧をV1付近までスム
ーズに立上げたいような場合には、スイッチSW1,SW2を
オンとし、電流制限用抵抗R2,R4をショートすることに
より、電源＋V1を固定とする。また、スイッチSW4はオ
フしてR11とR11′の並列抵抗からR11単独の抵抗に切換
え、抵抗値を大きくすることにより、最終リミット電流
を電源＋V1のそれに合わせる。すなわちR11の抵抗値はR
2のそれとほぼ等しい。For example, when the resistive load is small but there is a capacitive load,
If you want to smoothly raise the output voltage to around V1 without switching due to surge, turn on the switches SW1 and SW2 and short the current limiting resistors R2 and R4 to fix the power supply + V1. Further, the switch SW4 is turned off and the parallel resistance of R11 and R11 'is switched to the resistance of R11 alone, and the resistance value is increased to match the final limit current to that of the power supply + V1. That is, the resistance value of R11 is R
It is almost equal to that of 2.
また、重い負荷い対してスムーズに電流を流したい場
合には、スイッチSW1,SW2,SW3をオフとする。ここで、
スイッチSW3をオフしたとき、抵抗R4の単独抵抗となり
抵抗値が増大するが、このR4は、自動切換え回路をもつ
アンプ（Q5,Q10）のアイドリング電流で、十分にトラン
ジスタQ4をオンできる値に選んでおく。これによりトラ
ンジスタQ3は、常にオフとなり、電源＋V3固定となる。
最終リミット値はR11とR11′の並列抵抗により決定され
る。つまり、初期状態では電源＋V4によりトランジスタ
Q11はオンしている。そして、抵抗R11とR11′に電流が
流れ、この並列抵抗の抵抗値によって、トランジスタQ1
2のエミッタ・ベース間の電位が決まる。この電位によ
りトランジスタQ12のオン，オフが決まる。そして、ト
ランジスタQ12がオンになれば、トランジスタQ11はオフ
になる。トランジスタQ11がオフになれば、抵抗R11とR1
1′に電流が流れなくなり、抵抗R11とR11′の両端の電
位差が下がり、トランジスタQ12がオフになる。これに
よりトランジスタQ11に電源＋V4の電圧がベースにかか
り、オンになる。これにより、抵抗R11とR11′に電流が
流れる。従って、トランジスタQ12のオン，オフする電
位が、抵抗R11とR11′に流れる電流により決定されるの
で、電流の最終リミット値は抵抗R11とR11′の抵抗値に
より決まる。Further, when it is desired to flow a current smoothly to a heavy load, the switches SW1, SW2 and SW3 are turned off. here,
When the switch SW3 is turned off, it becomes a single resistance of the resistor R4 and its resistance value increases, but this R4 is the idling current of the amplifier (Q5, Q10) with an automatic switching circuit and is selected to a value that can turn on the transistor Q4 sufficiently. Leave. As a result, the transistor Q3 is always off and the power supply + V3 is fixed.
The final limit value is determined by the parallel resistance of R11 and R11 '. That is, in the initial state, the transistor is powered by the power supply + V4.
Q11 is on. Then, a current flows through the resistors R11 and R11 ', and the resistance value of this parallel resistor causes the transistor Q1
The potential between the emitter and base of 2 is determined. This potential determines whether the transistor Q12 is on or off. Then, when the transistor Q12 turns on, the transistor Q11 turns off. If transistor Q11 turns off, resistors R11 and R1
No current flows through 1 ', the potential difference across resistors R11 and R11' decreases, and transistor Q12 turns off. As a result, the voltage of the power supply + V4 is applied to the base of the transistor Q11 and turned on. As a result, a current flows through the resistors R11 and R11 '. Therefore, the on / off potential of the transistor Q12 is determined by the current flowing through the resistors R11 and R11 ', and the final limit value of the current is determined by the resistance values of the resistors R11 and R11'.
実施例２ 第２図は本考案の第２の実施例の回路図である。Second Embodiment FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
電源を＋V1に固定する方法は、前掲の実施例と同様
に、抵抗R2,R4をショートモードにする。電源を＋V3固
定にする手段としては、＋V1,V2電源自体をパワーリレ
ーRY1,RY2によりオープンモード（あるいは0V）にして
しまう。この場合は、先のスイッチSW3は不要となる。The method of fixing the power supply to + V1 is to set the resistors R2 and R4 in the short mode as in the above-mentioned embodiment. As a means of fixing the power supply to + V3, the + V1 and V2 power supplies themselves are set to open mode (or 0V) by the power relays RY1 and RY2. In this case, the previous switch SW3 becomes unnecessary.
（考案の効果） 以上説明したように本考案は、電源自動切換え回路に
電源固定のアプリケーションを追加することにより、高
電圧，高電流かつ高速応答が要求される用途にも適用可
能となり、電源自動切換え回路の多機能化を達成できる
効果がある。(Effect of the Invention) As described above, the present invention can be applied to applications requiring high voltage, high current and high-speed response by adding an application for fixing the power supply to the automatic power supply switching circuit. There is an effect that the switching circuit can be made multifunctional.
つまり、それぞれの請求項は以下のような効果があ
る。That is, each claim has the following effects.
請求項１によれば、スイッチをオンすることにより、
第２の抵抗を短絡することにより、第１の電源の電圧に
固定することができる。According to claim 1, by turning on the switch,
The voltage of the first power supply can be fixed by short-circuiting the second resistor.
請求項２によれば、抵抗部の抵抗値を変更することに
より、対象回路のアイドリング電流で第４のトランジス
タをオンし、第３の電源の電圧に固定することができ
る。According to the second aspect, by changing the resistance value of the resistance portion, the fourth transistor can be turned on by the idling current of the target circuit and fixed to the voltage of the third power supply.
請求項３によれば、スイッチをオフすることにより、
第２の電源の電圧に固定することができる。According to claim 3, by turning off the switch,
It can be fixed to the voltage of the second power supply.
第１図は本考案の第１の実施例の回路図、 第２図は本考案の第２の実施例の回路図、 第３図は従来例の回路図、 第４図は第３図の回路の出力特性を示す図、 第５図および第６図は従来例の問題点を説明するための
図である。 ±V1,±V2,±V3……電源 Q1〜Q10……トランジスタ R1〜R8……抵抗 D1〜D4……ダイオード Ａ……アンプ RL……負荷 RY……リレー1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional example, and FIG. 4 is a circuit diagram of FIG. FIG. 5 and FIG. 6 showing the output characteristics of the circuit are diagrams for explaining the problems of the conventional example. ± V1, ± V2, ± V3 …… Power supply Q1 to Q10 …… Transistor R1 to R8 …… Resistance D1 to D4 …… Diode A …… Amplifier RL …… Load RY …… Relay
Claims (3)
れると共にベースが第１の抵抗（R1）を介して第１の電
源（＋V1）側に接続された第１のトランジスタ（Q1）
と、 コレクタが第１のトランジスタ（Q1）のベースに接続さ
れ、ベースが第１のトランジスタ（Q1）のエミッタおよ
び第２の電源（＋V2）側に接続された第２のトランジス
タ（Q2）と、 この第２のトランジスタ（Q2）のベース・エミッタ間に
接続した第２の抵抗（R2）と、 を具備し、前記第２のトランジスタ（Q2）のエミッタ側
に電源電圧を供給すべき対象回路（Q5）を接続し、前記
第２の抵抗（R2）の両端に発生する電圧に応じて前記第
１の電源（＋V1）と前記第２の電源（＋V2）とを自動的
に切換える電源電圧自動切換回路において、 前記第２の抵抗（R2）に並列に設けられるスイッチ（SW
1）を有し、第１の電源（＋V1）の電圧に固定する時は
スイッチをオンとして第２の抵抗（R2）を短絡すること
を特徴とする電圧固定機能付き電源電圧自動切換回路。1. A first transistor (Q1) whose collector is connected to a first power supply (+ V1) side and whose base is connected to a first power supply (+ V1) side through a first resistor (R1). )
And a second transistor (Q2) whose collector is connected to the base of the first transistor (Q1) and whose base is connected to the emitter of the first transistor (Q1) and the second power supply (+ V2) side, A second resistor (R2) connected between the base and the emitter of the second transistor (Q2), and a target circuit (a source voltage should be supplied to the emitter side of the second transistor (Q2) ( Q5) is connected and the power supply voltage is automatically switched between the first power supply (+ V1) and the second power supply (+ V2) according to the voltage generated across the second resistor (R2). In the circuit, a switch (SW) provided in parallel with the second resistor (R2)
A power supply voltage automatic switching circuit with a voltage fixing function, which has 1), and when the voltage is fixed to the voltage of the first power supply (+ V1), the switch is turned on to short-circuit the second resistor (R2).
ミッタに接続され、ベースが第３の抵抗（R3）を介して
第１の電源（＋V1）側に接続された第３のトランジスタ
（Q3）と、 コレクタが第３のトランジスタ（Q3）のベースに、ベー
スが第３のトランジスタ（Q3）のエミッタ及び第３の電
源（＋V3）に接続された第４のトランジスタ（Q4）と、 この第４のトランジスタ（Q4）のベース・エミッタ間に
接続した抵抗部（R4,R4′,SW3）と、 を具備し、前記第４のトランジスタ（Q4）のエミッタ側
に前記対象回路（Q5）を接続し、前記抵抗部（R4,R4′,
SW3）を少なくとも２つの抵抗値に変更可能に構成し、
１つの抵抗値は前記対象回路（Q5）のアイドリング電流
で前記第４のトランジスタ（Q4）をオン状態とすること
を特徴とする請求項１記載の電圧固定機能付き電源電圧
自動切換回路。2. A third transistor (Q3) whose collector is connected to the emitter of the second transistor (Q2) and whose base is connected to the side of the first power source (+ V1) through a third resistor (R3). ) And a fourth transistor (Q4) whose collector is connected to the base of the third transistor (Q3) and whose base is connected to the emitter of the third transistor (Q3) and the third power supply (+ V3). A resistor section (R4, R4 ', SW3) connected between the base and emitter of the fourth transistor (Q4), and the target circuit (Q5) is connected to the emitter side of the fourth transistor (Q4). The resistance part (R4, R4 ′,
SW3) can be changed to at least two resistance values,
2. The power supply voltage automatic switching circuit with a voltage fixing function according to claim 1, wherein one resistance value turns on the fourth transistor (Q4) by an idling current of the target circuit (Q5).
ランジスタ（Q1）のコレクタとの間にスイッチ（RY1）
を設けたことを特徴とする請求項１記載の電圧固定機能
付き電源電圧自動切換回路。3. A switch (RY1) between at least the first power supply (+ V1) and the collector of the first transistor (Q1).
An automatic power supply voltage switching circuit with a voltage fixing function according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3229590U JP2517556Y2 (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Power supply voltage automatic switching circuit with voltage fixing function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229590U JP2517556Y2 (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Power supply voltage automatic switching circuit with voltage fixing function |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03123312U JPH03123312U (en) | 1991-12-16 |
| JP2517556Y2 true JP2517556Y2 (en) | 1996-11-20 |
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| JP (1) | JP2517556Y2 (en) |
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1990
- 1990-03-28 JP JP3229590U patent/JP2517556Y2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH03123312U (en) | 1991-12-16 |
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