JP3437625B2

JP3437625B2 - 電流保持インダクタンス乗算回路

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Publication number: JP3437625B2
Application number: JP01722894A
Authority: JP
Inventors: チャールズ・スタントン・スティーヴンス
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1993-02-11
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 2003-08-18
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: HK89797A; JPH06289073A; GB9402094D0; GB2275118A; US5416403A; GB2275118B

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に、負荷への電流を
安定化させる回路および電池のインピーダンスを測定す
る回路に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電池の
インピーダンス測定値は、多数の電池の特性の有用な指
標となることができる。従って、電池の精確なインピー
ダンス測定値は、多数の用途で重要なものである。

【０００３】電池のインピーダンスを測定する方法に
は、既知の大きさの電流パルスを電池に加えるという方
法がある。そのパルスは、電池へ注入しても電池から引
き出しても良い。そのパルス処理中に、および、パルス
処理の前または後に、電池の電圧を測定する。次いで電
池の電圧測定値間の差を電流パルスの大きさで除算する
ことにより、電池のインピーダンスを決定することがで
きる。しかし、この電池インピーダンスの測定方法を精
確にするには、電池から引き出されまたは電池に加えら
れる他の電流は全て一定に保たれていなければならな
い。また、電池に接続されている負荷に電流パルスの一
部が流入することはできない。

【０００４】電池のインピーダンス検査の精度を確保す
るために、電池をその負荷（電池からエネルギーを引き
出す回路）から取り外すことが可能である。しかし多く
の用途では、電池をその負荷から切り離して電池インピ
ーダンス検査を行うのは実際的ではない。例えば、パー
ムトップコンピュータ等の携帯型計算装置の場合、その
電池は絶えず使用され、メモリまたはクロック回路に電
力が供給される。これらの動作を中断したり、メモリ回
路に格納されているデータを失ったりする他に、現在使
用中のプログラムの実行を休止させたりすることなく、
電池を取り外すことはできない。

【０００５】他に考えられることは、電池と負荷との間
に隔離回路または要素を接続する、という方法である。
しかし、既知の隔離回路はこの用途には実際的ではない
ことがわかっている。例えば、携帯型計算装置の用途で
は、電池の有効寿命を可能な限り長くし且つ確実な始動
特性を得るために、電池と負荷との間に低インピーダン
ス経路を維持することが必要である。従来の隔離回路
は、電池と負荷との間に低インピーダンス経路を維持す
ることができず、従って、電池の有効寿命が短くなる。
また、能動スイッチング装置は、始動中に制御すること
が困難なものである。従って、これらの装置は、このよ
うな用途で電池インピーダンス検査を行うのには不適当
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電池により負
荷に供給される電流を一定大きさに安定化させまたは固
定させるための回路トポロジを提供する。好適実施例で
は、本回路トポロジは、電池と負荷との間に直列に接続
されたインダクタを備えている。そのインダクタの端子
が比較器の入力に接続され、負荷により電池から引き出
される電流（インダクタ電流）の変化を示す端子間電位
差を検知するようになっている。その比較器の出力は、
蓄積(storage)コンデンサから供給される電流駆動回路
に加えられる。比較器の出力に応じて、その駆動回路
は、負荷に付加的な電流を供給して、電池から引き出さ
れた電流をその固定された大きさに戻す。インダクタ電
流の固定は、蓄積コンデンサと電流駆動回路との間に接
続された電流スイッチにより、イネーブルまたはディセ
ーブルにすることができる。

【０００７】この回路トポロジは、電池インピーダンス
を測定するという特定用途を有するものである。回路が
イネーブルになると、電池から負荷へ供給される電流が
一定大きさに固定される。その後、電池に印加される電
流パルスが負荷へ流入することが防止される。従って、
電池のインピーダンスを回路内で動作中に精確に測定す
ることができる。更に、回路の動作のためには小さな値
のインダクタンスで充分なので、電池と負荷との間の直
列インピーダンスは低い値を維持し、また始動特性は大
して影響を受けない。

【０００８】本発明の他の特徴および長所は、図面を参
照して進める以下の好適実施例の詳細な説明から明らか
となろう。

【０００９】

【実施例】図１を参照する。本発明の好適実施例による
電流保持インダクタンス乗算回路トポロジ10は、インダ
クタ14と、電圧比較手段即ち比較器16と、蓄積コンデン
サ18と、電流駆動手段即ち駆動回路20とから構成されて
いる。インダクタ14は、電流源28と負荷30との間で電流
経路26に直列に接続されている。インダクタ14には２つ
の端子34,36がある。第１インダクタ端子34は、コンデ
ンサ38を介して比較器16の非反転入力40にAC結合されて
いる。第２インダクタ端子36は、比較器16の反転入力42
に接続されている。バイアス抵抗46は、比較器入力40,4
2の間に接続されてそれら入力間に小さい電位差を維持
し、比較器16により出力48で生成される差信号の安定性
を促進する。好適実施例でのバイアス抵抗46の使用にあ
たっては、比較器16がNPN入力を備えているものと仮定
している。比較器16の技術形態に応じて、種々の他のバ
イアス機構を使用することができる。コンデンサ38を用
いてインダクタ14を比較器16にAC結合することにより、
電流経路26中の電流のDC値が差信号に影響を与えること
がないようになっている。典型的な比較器出力は、出力
にプルアップ抵抗を必要とする開放コレクタである。そ
れ故、プルアップ抵抗50が出力48に接続されている。

【００１０】回路トポロジ10はまた、比較器16の代わり
に演算増幅器で実施することもできるものである。演算
増幅器を電圧比較手段として使用する本発明の実施例で
は、入力バイアス抵抗46および出力プルアップ抵抗50は
必要ない。

【００１１】インダクタの周知の性質によれば、インダ
クタ端子34,36の間の電圧は、インダクタ14を通る電流
の変化に比例して変動する。この性質は、数学的に次式
で表されることが多い。

【００１２】

【数１】

【００１３】ここで、Ｖはインダクタ端子間の電圧、Ｌ
はインダクタのインダクタンス、ｉはインダクタを通る
電流（電源電流）である。従って、電源電流の大きさが
変化すると、インダクタ端子34,36間の電圧に差が生じ
る。端子間の電位差は比較器16により測定され、その比
較器16は、電位差に比例する差信号を出力48に生成す
る。

【００１４】比較器の出力48は駆動回路20に接続されて
いる。好適実施例では、駆動回路20は、周知のダーリン
トン構成（普通のコレクタ縦続接続ペア構成）で結合さ
れた一対のトランジスタ52,54からなる。しかし、駆動
回路20は、充分な利得および電力操作能力を有する他の
様々な形態の出力ドライバを用いて実施可能なものであ
る。そのような駆動回路には、集積駆動回路、単一素子
および複数素子を備えた駆動回路、およびダーリントン
その他の構成での縦続接続された複数素子を備えた駆動
回路等が含まれる。駆動回路20は、蓄積コンデンサ18に
よりコレクタ入力56で電力供給される。トランジスタ54
のエミッタ出力58は、負荷30に接続される。トランジス
タ52のベース入力60は、比較器出力48に接続される。

【００１５】差信号に応じて、駆動回路20は、蓄積コン
デンサから供給された電流（駆動電流）で負荷30を駆動
する。従って、インダクタ14を介して負荷30により引き
出された電源電流の量が変化した際には、その電源電流
の変化により、インダクタ端子34,36間に電位差が誘導
される。この電位差が比較器16により検出され、その比
較器16が、前記電位差に比例する差信号で駆動回路20を
駆動する。その差信号に応じて、駆動回路20は、負荷に
供給される駆動電流を変化させて、電流経路26を通る電
源電流を修正する。これにより、電源電流が一定の即ち
固定された大きさに戻される。

【００１６】蓄積コンデンサ18はまた、電力入力62で比
較器16にも電力を供給する。典型的には、比較器出力48
は、適正動作を行うためにプルアップ抵抗を必要とする
開放コレクタ出力である。従って、プルアップ抵抗50
が、電流スイッチ66を介して、蓄積コンデンサ18と比較
器出力48との間に接続される。

【００１７】電流スイッチ66は、駆動回路20および比較
器16を選択的にイネーブルおよびディセーブルにするた
めの手段である。電流スイッチ66は、２つの状態、即ち
開放状態および閉鎖状態を有する。開放状態では、電流
スイッチ66は、比較器16および駆動回路20を蓄積コンデ
ンサ18から切り離して、それらの動作をディセーブルに
する。また、閉鎖状態では、電流スイッチ66は、比較器
16および駆動回路20を蓄積コンデンサ18に接続して回路
動作をイネーブルにする。電流スイッチ66は、入力68で
受信した固定イネーブル信号に応じて状態の切り換えを
行う。従って、回路を選択的にイネーブルにして、電流
源28により供給された電流を、イネーブル化された時点
の大きさに固定することができ、また、回路を選択的に
ディセーブルにして、負荷30の必要に応じて電源電流を
変化させることが可能となる。

【００１８】蓄積コンデンサ18は、電流スイッチ66を開
放状態にすることにより回路10の残りの部分から切り離
された際に、VＣＣ電力バスライン72から充電される。
回路10を採用するほとんどの用途では、VＣＣ電力バス
ライン72には、負荷30中のスイッチング電源回路（図示
せず）により論理高レベル電圧が供給される。

【００１９】コンデンサ76は、負荷30と接地電力バスラ
イン78との間に接続される。このコンデンサ76は、負荷
のための幾らかのエネルギー貯蔵部を提供するものであ
り、また、電流保持回路10の所要応答時間を遅くする。
従って、コンデンサ76には、電源電流の固定された大き
さからの変化を更に平滑化するという効果がある。

【００２０】電源電流を回路により固定することができ
る期間は、多数の要因によって制限される。特に、この
電源電流固定期間は、蓄積コンデンサ18に貯えられてい
るエネルギーの量および負荷30の所要電流量によって制
限される。その期間はまた、負荷30中のスイッチング電
源回路に充分なエネルギーを供給してV_CC電力バスライ
ン72に論理高レベル電圧を維持する電源電流の能力によ
っても制限される。

【００２１】図２を参照する。電流保持回路トポロジ10
が、電池インピーダンス検査回路90により採用されてい
る。この検査回路90は、電流保持回路10のインダクタ14
を介して負荷30に電源電流を供給する電池94を備えてい
る。電流保持回路10は、そのイネーブル時に、電源電流
を一定大きさに固定するよう上述のように動作する。

【００２２】電流保持回路10は、電流スイッチ100の入
力98で受信された能動低レベルの電流保持イネーブル信
号によりイネーブルになる。電流スイッチ100は、電流
スイッチ66の固定イネーブル入力68と接地電力バスライ
ン78との間に接続されている。抵抗102は、論理高レベ
ル電圧ライン104と固定イネーブル入力68との間に接続
されている。ダイオード106は、ドライバ入力60と固定
イネーブル入力68との間に接続されている。このダイオ
ード106は、比較器16に電力が供給されていない際に接
地経路を提供することにより、駆動回路20をターンオフ
するよう動作する。電流保持イネーブル信号が論理高レ
ベル電圧にある場合、電流スイッチ100が閉鎖状態に切
り換わり、イネーブル入力68の電圧が低レベルになる。
これにより、電流スイッチ66が開放されて電流保持回路
10がディセーブルになる。また、電流保持イネーブル信
号が論理低レベル電圧にある場合には、電流スイッチ10
0が開放されて、抵抗102によりイネーブル入力68の電圧
を高論理電圧レベルに引き上げることが可能となる。こ
れにより、電流スイッチ66が閉鎖されて、電流保持回路
10の固定動作が可能となる。

【００２３】電池94にパルスを加えることにより生じる
電池電圧の差（電池電圧デルタ）を測定するために、従
来の電圧サンプル／ホールド回路110が電池94に接続さ
れている。この電圧サンプル／ホールド回路110は、サ
ンプルイネーブルライン116上で受信したサンプルイネ
ーブル信号に応じて、サンプル入力114の電圧（電池電
圧）をサンプリングする。

【００２４】検査回路90は、以下のようにして電池94の
インピーダンスを測定する。電流保持イネーブル信号が
低レベルで表明されて電流保持回路10がイネーブルにな
る。電流保持回路10がイネーブルになると、インダクタ
14を介して負荷により引き出される電源電流は一定大き
さに固定される。電源電流が固定されている場合、既知
の大きさの電流パルスが、電流パルス入力ライン118か
ら電池94に加えられる。電圧サンプル／ホールド回路11
0は、電流パルスが加えられる前から電流パルスが安定
した後まで電池電圧の差（電池電圧デルタ）を測定する
よう動作する。次いで、電池電圧デルタが電流パルスの
大きさで除算されて、電池インピーダンスの値が生じ
る。

【００２５】検査回路90は、例えば、上述のようにコン
ピュータの電池のインピーダンスを測定するために、パ
ームトップコンピュータで使用可能なものである。検査
回路90をパームトップコンピュータで使用する場合、そ
の検査回路90の負荷30には、スイッチング電源回路と、
マイクロプロセッサと、メモリと、コンピュータに係る
他の回路とが含まれる。好適には、電池インピーダンス
測定プロセスで使用される電流保持イネーブル信号およ
びサンプルイネーブル信号は、ソフトウェアの制御下に
あるコンピュータのマイクロプロセッサ回路により供給
される。電流パルスは、電流パルス入力118に接続され
た定電流源（図示せず）により生成され、またマイクロ
プロセッサによってイネーブルにされる。マイクロプロ
セッサは、電圧サンプル／ホールド回路110によりサン
プリングされた電池電圧デルタをアナログ／ディジタル
変換器でディジタル化することにより、その電池電圧デ
ルタの測定を行う。次いで、マイクロプロセッサは、前
記のディジタル化された電池電圧デルタを電流パルスの
既知の大きさで除算することにより、電池インピーダン
スを決定する。

【００２６】例示を目的として、図２の検査回路90中に
は２つの電流測定ループが示されている。第１ループ12
6は、電池と接地との間に接続され、その電池を通る電
流（電池電流）の大きさを測定する。第２ループ128
は、インダクタ14と負荷30との間に接続され、電源電流
を測定する。様々な回路条件下におけるこれら２つのル
ープを通る電流を図４に示す。

【００２７】図４を参照する。波形Aは、電流パルス入
力118において電池に接続された定電流源による電流パ
ルス生成のトリガを行うための電流パルスイネーブル信
号136からなるものである。この電流パルスイネーブル
信号は、時刻140で、論理低レベル電圧から論理高レベ
ル電圧への遷移138を有する。この遷移138は、定電流源
による電流パルス生成をトリガするものである。定電流
源は、短い遅延の後に、時刻142で電流パルスの生成を
開始する。その電流パルスは時刻144までに安定する。
電流パルスイネーブル信号の高レベルから低レベルへの
遷移が時刻148で生じて、電流パルスの生成が終了す
る。

【００２８】波形B,Cは、ループ128（およびインダクタ
14）を流れる電源電流を示している。波形Bの場合、電
流保持回路10は、電流保持イネーブル入力98に論理高レ
ベル電圧を加えることによりディセーブルにされる。電
流保持回路10がディセーブルである場合、電源電流は固
定されず、電流パルスが負荷30に部分的に流入すること
が可能となる。従って、時刻142の少し後から時刻144の
少し後まで、電源電流は、流入した電流パルスから増大
する。電流パルスが負荷に流入することにより、電源電
流は、電流パルス期間を通して高レベルを維持する。

【００２９】波形Cの場合、電流保持回路10は、時刻140
で、電流パルスイネーブル信号と同時にイネーブルにさ
れ、時刻148でディセーブルにされる。電池94に電流パ
ルスが加えられるにもかかわらず、電源電流は、電流保
持回路10がイネーブルである間は実質的に一定大きさに
固定されたままとなる。この波形Cは、電流パルスが負
荷30へ流入することが、電流保持回路10により防止され
ることを示している。

【００３０】波形D,E,Fは、電池に流入しループ126を通
る電池電流を示すものである。波形Dの場合、電池電流
は負荷30を取り付けずに測定される。無負荷の場合、電
池電流の大きさは測定全体を通して電流パルスの大きさ
に等しい。既述のように、電流パルスの生成は、時刻14
2で始まり、時刻144までに安定する。この電池電流の波
形は、電池のインピーダンスを測定するのに理想的であ
る。

【００３１】波形Eの場合には、負荷30が取り付けら
れ、電流保持回路10がディセーブルになっている。電流
保持回路10がディセーブルである場合、電流パルスが負
荷30に部分的に流入する。電池94への電流パルスは、負
荷30へ流入することにより劣化する。このため、電池電
流は、電流パルスの完全な大きさには決して合致せず、
パルスの期間に亘って一定になることはない。これらの
状況では、電池のインピーダンスを精確に測定すること
はできない。

【００３２】また波形Fの場合には、負荷30が取り付け
られ、電流保持回路10は、パルスイネーブル信号138,14
6と同時にそれぞれイネーブルおよびディセーブルにな
る。電流保持回路10がイネーブルである場合、電流パル
スは負荷30には流入せず、電池94に流入する。電流パル
スが安定している時刻144で、電池電流の大きさは、電
流パルスの大きさとなる。従って、時刻144で電池電圧
デルタを電圧サンプル／ホールド回路110を用いて測定
して、既述のように電池インピーダンスを精確に決定す
ることができる。

【００３３】再び図２を参照する。検査回路90はまた、
インダクタ端子36と接地電力バスライン78との間に直列
に接続された抵抗160および電流スイッチ162から成るブ
ースト回路158も備えている。電流スイッチ162は、ブー
ストイネーブル入力166で受信したブーストイネーブル
信号に応じて開放状態と閉鎖状態との間で切り換わる。
このブースト回路158は、負荷30に余剰電流を提供する
よう動作可能なものである。ブーストイネーブル信号が
電流スイッチ162に加えられると、電流スイッチ162が閉
鎖して、インダクタ14を流れる電源電流の量が増大す
る。電源電流が電流保持回路10により固定される前およ
び固定されている間にブーストイネーブル信号を加える
ことにより、増大した電源電流の大きさが、電流保持回
路によって固定される。ブーストされた電源電流の固定
後に、ブースト回路158を直ちにディセーブルにして、
抵抗160を流れる電流が再び負荷30に向うようにするこ
とができる。ブースト回路158は、ブーストイネーブル
信号の印加を止めて、電流スイッチ162を開放状態へ切
換可能にすることにより、ディセーブルにされる。

【００３４】図３を参照する。電流保持回路10はまた、
プログラム可能電流シンク170で用いることもできる。
電流保持回路10を備えたプログラム可能電流シンク170
を形成するために、図２に示したブースト回路158を電
圧制御ブースト回路176に置き換え、能動負荷178を負荷
出力30に接続する。

【００３５】電圧制御ブースト回路178は、演算増幅器1
80と、バイポーラトランジスタ182と、２個の抵抗184,1
86と、電流スイッチ188とから構成される。トランジス
タ182は、そのコレクタ194がインダクタ端子36に接続さ
れ、そのエミッタ196が抵抗184に接続され、そのベース
198が演算増幅器180の出力204に接続される。抵抗184
は、エミッタ196と接地電力バスライン78との間に接続
される。エミッタ196は、演算増幅器180の反転入力206
にも接続される。抵抗186は、演算増幅器180の非反転入
力208と制御電圧入力210との間に接続される。電流スイ
ッチ188は、非反転入力208と接地電力バスライン78との
間に接続されている。この電流スイッチ188は、電流ス
イッチのスイッチ入力212で受信したプログラムイネー
ブル信号により駆動される。

【００３６】能動負荷178は、図示の実施例では、トラ
ンジスタ214および抵抗216を用いて実施されている。ト
ランジスタのコレクタ218は、電流保持回路10の負荷出
力30に接続されている。抵抗216は、トランジスタ214の
ベース220を負荷出力30に接続する。トランジスタのエ
ミッタ222は、電流スイッチ226を介して接地されてい
る。能動負荷は、電流スイッチ226のゲート228に能動高
レベルの負荷イネーブル信号を加えることにより、イネ
ーブルにされる。

【００３７】電圧制御ブースト回路176は、プログラム
可能電流源170の電源入力232で受信した電源電流の大き
さをプログラムするよう動作する。電源電流をプログラ
ムするには、先ず、電流スイッチ226のゲート228の負荷
イネーブル信号を論理低レベル電圧に表明することによ
り能動負荷178をディセーブルにする。負荷がディセー
ブルである場合、ブースト回路176だけが電源入力232か
ら電流を引き出すことができる。従って、電源電流の大
きさは、ブースト回路176により引き出される電流の大
きさをプログラムすることにより設定することができ
る。

【００３８】ブースト回路176により引き出された電流
は、電源電流の所望の大きさに比例する制御電圧を制御
電圧入力210に加えることによりプログラムされる。そ
の制御電圧は、例えば、ユーザまたはコンピュータが選
択したディジタル値に基づいて制御電圧を生成するディ
ジタル／アナログ変換器（図示せず）により得ることが
できる。スイッチ入力212のプログラムイネーブル信号
が論理高レベル電圧にある場合、電流スイッチ188が閉
鎖されて、制御電圧が抵抗186を介して接地へ流入す
る。プログラムイネーブル信号を低レベル電圧に表明す
ることにより、電流スイッチ188が開放状態に換わり、
制御電圧が演算増幅器180の非反転入力を駆動すること
が可能となる。演算増幅器180は、制御電圧を増幅し、
その増幅された制御電圧でトランジスタ182を駆動す
る。或る電圧で駆動されると、トランジスタ182は、そ
のエミッタ196における増幅された制御電圧に比例する
ブースト電流がインダクタ端子36から抵抗184を介して
流れることを可能にする。ここで、前記ブースト電流
は、エミッタ196における増幅された制御電圧を抵抗184
の抵抗値で除算した値を有する。従って、制御電圧の大
きさを適当に選定することにより、ブースト電流の大き
さをプログラムすることができる。

【００３９】電源電流の大きさがプログラムされたブー
スト電流に等しく設定されている場合、電流保持回路10
は、電源電流をその大きさに固定することが可能にな
る。次いで、ブースト回路176をディセーブルにすると
同時に能動負荷178をイネーブルにすることにより、前
記の固定された電源電流を能動負荷178に加えることが
できる。このようにして、プログラム可能電流シンク17
0は、その電源入力232でプログラムされた大きさの電流
を引き出すよう動作する。

【００４０】図５に示すように、プログラムされた大き
さの電源電流を引き出すのではなく、その電流を供給す
るようプログラム可能電流シンク170（図３）の回路ト
ポロジを反転させることにより、電流保持回路10を用い
てプログラム可能電流源240を実施することもできる。
プログラム可能電流源240では、電流は、スイッチ246に
よりインダクタ端子36に接続された電流源242,244の１
つから、インダクタ14を介して、インダクタ端子34に接
続されている電流源出力248へと流れる。スイッチ246
は、電流源242,244の何れか一方をインダクタ14に接続
するよう動作する。

【００４１】電流源244は、所定大きさのパルス状プロ
グラム電流を提供するものであり、ブースト回路176
（図３）と同様に実施することができる。出力248で供
給される電源電流の大きさは、電流保持回路10をディセ
ーブルにし、電流源244をスイッチ246でインダクタ14に
接続することにより設定される。次いで、電源電流の大
きさは、パルス状プログラム電流の所定大きさに等しく
なる。電流保持回路10をイネーブルにして電源電流を所
定大きさに固定することにより、電源電流を所定大きさ
に維持することができる。次いで、電流の非制御源であ
る電流源242にインダクタ14を接続するようスイッチ246
を動作させることができる。電流保持回路10は、あらゆ
る過剰電流を駆動回路20に流入させてインダクタ14から
無くすことにより、電源電流を固定された大きさに維持
し続ける。

【００４２】図１に示す電流保持回路10には、上記の他
に多数の用途が考えられる。例えば、回路トポロジ10に
は、電源インピーダンス変換器としての用途がある。電
源に接続すると、回路10は、回路の入力インピーダンス
を変化させるよう動作する。更に詳細には、スイッチ入
力68に論理低レベル電圧を印加することにより回路10を
ディセーブルにした場合、電流経路26を通るインピーダ
ンスが低くなり、インダクタ14のインピーダンスにのみ
等しくなる。しかし、スイッチ入力68に論理高レベル電
圧を印加することにより回路10をイネーブルにした場合
には、電流経路26のインピーダンスは非常に高くなる。
この高インピーダンス効果が達成されるのは、回路10が
イネーブルになった場合に、源入力28と負荷出力30との
間の電位差が実質的に増大可能である一方、電源電流は
実質的に不変に保たれるからである。従って、電位差を
電源電流の変化で除算した値に等しい入力インピーダン
スは、非常に高い値となる。

【００４３】図１に示す回路トポロジ10の別の用途は、
電流モード低域フィルタという用途である。電流モード
低域フィルタでは、電流保持回路10は、電流経路26を通
る電流を、連続する一様な時間間隔で固定するのに使用
される。この電流の連続的な固定は、電流に平均化効果
を与え、非常に低い周波数のみが、効果的に通過する
（即ち、本質的にはDC通過フィルタ）。

【００４４】回路トポロジ10の更に別の用途は、サージ
防止装置としての用途である。サージ防止装置用途で
は、電流保持回路10は、電力サージの検出時にイネーブ
ルになって、電力サージの持続期間中に電源電流を最大
電流の大きさ以下に保持する。電力サージは、例えば、
インダクタ端子34,36間の電位差を最大しきい電圧と比
較することにより、検出することができる。電力サージ
により、電源電流の急速な増大が発生し、このため、最
大しきい電圧より大きい電位差が発生することになる。
電位差が最大しきい電圧より大きくなった場合には、電
流保持イネーブル信号が生成され、回路10がイネーブル
になって、電源電流が最大電流の大きさを超過すること
が防止される。

【００４５】回路トポロジ10の更に別の用途は、電力ド
ロップアウト(drop-out)防止装置、または電力ブラウン
アウト(brown-out)防止装置としての用途である。この
ような用途では、電流保持回路10は、電力のドロップア
ウトまたはブラウンアウトの検出時にイネーブルになっ
て、負荷30の動作に必要な最小電流より大きい値に電流
を維持する。回路10が適当な保護を提供するためには、
充分なエネルギーを蓄積コンデンサ18に貯え、負荷30の
電力のドロップアウトまたは穏やかなパワーダウンの持
続期間に亘り負荷30に供給する必要がある。回路10は、
例えば、携帯型コンピュータへの充分な電流を保持し、
電源切断時に揮発性電子メモリから不揮発性ディスク記
憶装置へのデータの格納が可能となるようにするため
に、使用することができる。

【００４６】本発明の原理を一好適実施例およびその幾
つかの変形例を参照して説明し且つ図示してきたが、そ
のような原理から逸脱することなく本発明の構成および
細部を修正可能であることが理解されよう。従って、特
許請求の範囲の記載及びそれと等価なものの思想及び範
囲内に含まれるそのような実施例を全て本発明として請
求することとする。

【００４７】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、電
池に印加される電流パルスの負荷への流入が防止され、
電池のインピーダンスを回路内で動作中に精確に測定す
ることが可能となる。

【００４８】以下に、本発明の実施態様を列挙する。

【００４９】1.電流源から電源電流を受容する第１端子
とその電源電流を負荷に供給する第２端子とを備え、前
記電源電流の変化に関連する電圧降下を生成する、イン
ダクタと、そのインダクタに結合され、前記電圧降下に
応じて前記負荷に付加電流を供給して前記電源電流を一
定大きさに維持する、電流駆動手段とを備え、更に、前
記第１端子に接続された第１入力と、前記第２端子に接
続された第２入力と、前記電流駆動手段に接続された出
力とを有する比較器を備え、この比較器が、前記電圧降
下に関連する差信号を前記出力において生成する、とい
うことを特徴とする回路。

【００５０】2.電流源から電源電流を受容する第１端子
とその電源電流を負荷に供給する第２端子とを備え、前
記電源電流の変化に関連する電圧降下を生成する、イン
ダクタと、そのインダクタに結合され、前記電圧降下に
応じて前記負荷に付加電流を供給して前記電源電流を一
定大きさに維持する、電流駆動手段とを備え、更に、前
記第１端子に接続された第１入力と、前記第２端子に接
続された第２入力と、前記電流駆動手段に接続された出
力とを有する演算増幅器を備え、この演算増幅器が、前
記電圧降下に関連する差信号を前記出力において生成す
る、ということを特徴とする回路。

【００５１】3.電流源から電源電流を受容する第１端子
とその電源電流を負荷に供給する第２端子とを備え、前
記電源電流の変化に関連する電圧降下を生成する、イン
ダクタと、そのインダクタに結合され、前記電圧降下に
応じて前記負荷に付加電流を供給して前記電源電流を一
定大きさに維持する、電流駆動手段とを備え、更に、前
記電流駆動手段が、蓄積コンデンサ及び駆動回路を備え
ている、ということを特徴とする回路。

【００５２】4.電流源から電源電流を受容する第１端子
とその電源電流を負荷に供給する第２端子とを備え、前
記電源電流の変化に関連する電圧降下を生成する、イン
ダクタと、そのインダクタに結合され、前記電圧降下に
応じて前記負荷に付加電流を供給して前記電源電流を一
定大きさに維持する、電流駆動手段とを備え、更に、前
記電流駆動手段を選択的にイネーブル及びディセーブル
にする手段を備えている、ということを特徴とする回
路。

【００５３】5.電流経路を通る電流を一定に維持する回
路であって、この回路が、電流源と負荷との間の電流経
路に直列に接続され、前記電流源に結合された第１端子
と前記負荷に結合された第２端子とを有する、インダク
タと、蓄積コンデンサと、前記インダクタに結合され前
記蓄積コンデンサに接続された駆動手段であって、前記
蓄積コンデンサにより電力が供給されて、前記インダク
タの前記端子間の電圧降下に関連する付加電流で前記負
荷を駆動する、前記駆動手段とを備えることを特徴とす
る回路。

【００５４】6.前記インダクタの前記端子間の電圧降下
を検出するための、前記第１端子に結合された第１入力
端子、及び、前記第２端子に結合された第２入力端子を
有し、更に、前記電圧降下に関連する差信号で前記駆動
手段を制御するための、前記駆動手段に接続された出力
端子を有する、比較手段を更に備えることを特徴とす
る、前項5記載の回路。

【００５５】7.前記第１入力端子が前記蓄積コンデンサ
により前記インダクタの前記第１端子に結合されている
ことを特徴とする、前項6記載の回路。

【００５６】8.前記比較手段が比較器を備えることを特
徴とする、前項6記載の回路。

【００５７】9.前記第１入力端子と前記第２入力端子と
の間に接続されたバイアス抵抗と、前記出力端子と前記
蓄積コンデンサとの間に接続されたプルアップ抵抗とを
更に備えることを特徴とする、前項8記載の回路。

【００５８】10.前記駆動手段が、ダーリントン構成で
接続された一対のトランジスタを備えることを特徴とす
る、前項9記載の回路。

【００５９】11.前記蓄積コンデンサと前記駆動手段と
の間に接続され、イネーブル信号に応じて開放状態と閉
鎖状態とに状態を変化させる、イネーブルスイッチであ
って、前記開放状態では蓄積コンデンサが前記駆動手段
から切り離され、前記閉鎖状態では前記蓄積コンデンサ
が前記駆動手段に接続されてその駆動手段にエネルギー
を供給するようにした、前記イネーブルスイッチを更に
備えることを特徴とする、前項5記載の回路。

【００６０】12.前記インダクタの前記第２端子に接続
された負荷コンデンサを更に備えることを特徴とする、
前項5記載の回路。

【００６１】13.負荷に供給する電源電流を固定大きさ
に保持する方法であって、この方法が、電流源からの電
源電流でインダクタを介して負荷を駆動し、前記電流源
に接続された前記インダクタの第１端子と、前記負荷に
接続された前記インダクタの第２端子との間の電圧降下
の変化を検出し、その変化に関連する付加電流で前記負
荷を駆動して、前記電源電流を固定大きさに維持する、
というステップを備えることを特徴とする、負荷に供給
する電源電流を固定大きさに保持する方法。

【００６２】14.電流源からのエネルギーを蓄積コンデ
ンサに蓄積し、前記付加電流で前記負荷を駆動する際に
前記蓄積コンデンサに蓄積されているエネルギーを使用
する、というステップを更に備えることを特徴とする、
前項13記載の方法。

【００６３】15.前項13記載の方法に従って電流要件が
変動する電源電流を負荷に供給する電池のインピーダン
スを検査する方法であって、この方法が、前記電源電流
を固定し、前記電池にパルスを印加する前にその電池の
電圧を測定し、電流パルスを前記電池に印加し、その電
池へのパルスの印加中にその電池の電圧を測定し、前記
のパルス印加中に測定された電圧と前記のパルス印加前
に測定された電圧との電圧差を決定する、というステッ
プを備え、更に、前記の電源電流を固定させるステップ
が、前記電源電流でインダクタを介して前記負荷を駆動
し、前記電池に接続された前記インダクタの第１端子
と、前記負荷に接続された前記インダクタの第２端子と
の間の電圧降下の変化を検出し、その変化に関連する付
加電流で前記負荷を駆動して、前記電源電流を固定大き
さに維持する、というステップを備えることを特徴とす
る、電池のインピーダンスの検査方法。

【００６４】16.前記電圧差を前記電流パルスの量で除
算した値と等しい値に前記電池のインピーダンス値を決
定する、というステップを備えることを特徴とする、前
項15記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施例による電流保持インダクタ
ンス乗算回路トポロジの概要を示す回路図である。

【図２】図１の回路トポロジを用いた電池インピーダン
ス測定回路の概要を示す回路図である。

【図３】図１の回路トポロジを用いたプログラム可能電
流シンクの概要を示す回路図である。

【図４】図２の回路における電流の波形を示すグラフで
ある。

【図５】図１の回路トポロジを用いたプログラム可能電
流源の概要を示す回路図である。

【符号の説明】

10 電流保持インダクタンス乗算回路トポロジ 14 インダクタ 16 比較器 18 蓄積コンデンサ 20 駆動回路 26 電流経路 28 電流源 30 負荷 34 第１インダクタ端子 36 第２インダクタ端子 38 コンデンサ 46 バイアス抵抗 48 出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−18305（ＪＰ，Ａ) 特開平３−121510（ＪＰ，Ａ) 特開平１−119723（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−138711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 27/02 G01R 31/36 G05F 1/56 310

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電流源に接続するための第１の端子と、負
荷に接続するための第２の端子を有し、前記電流源から
の第１の電流を前記負荷に供給するためのインダクタで
あって、前記第１の電流の変化に関連する電圧降下を生
成する、インダクタと、そのインダクタに結合された電流駆動手段であって、前
記電圧降下に応じて前記負荷に第２の電流を供給し、こ
れにより、前記第１の電流を、ほぼ一定の電流量に維持
する、電流駆動手段を備える回路。
【請求項２】電流経路を通る電流を一定に維持するため
の回路であって、電流源と負荷との間の電流経路に直列に接続され、前記
電流源に結合された第１の端子と前記負荷に結合された
第２の端子とを有する、インダクタと、蓄積コンデンサと、前記インダクタに結合され、及び、前記蓄積コンデンサ
に接続された駆動手段であって、前記蓄積コンデンサに
より電力が供給されて、前記インダクタの前記端子間の
電圧降下に関連する付加電流で前記負荷を駆動し、これ
によって、前記電流経路を通る電流をほぼ一定に維持す
る、駆動手段を備える回路。