JP4432101B2

JP4432101B2 - Power supply

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Publication number: JP4432101B2
Application number: JP2003099389A
Authority: JP
Inventors: 明前田
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: JP2004312799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧帰還回路によりリモートセンシング端子間若しくは出力端子間の電圧の安定化を図りつつ、負荷電流が急変したときにも出力電圧の変動を抑制できる電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にこの種の電源装置は、負荷に供給する出力電圧の安定化を図るための電圧帰還回路が設けられている。例えば特許文献１，２には、負荷に出力電圧を供給する出力端子の他に、出力端子から負荷への出力電圧ラインの電圧降下を考慮して一対のリモートセンシング端子を設け、リモートセンシング端子間に取り込まれた電圧を分圧して基準電圧と比較して、その比較結果をパルス幅制御回路にフィードバックすることで、リモートセンシング端子間の電圧を安定に保つ電源装置が開示されている。このような電源装置では、出力電圧ラインの電圧降下が無視できない場合に、リモートセンシング端子と負荷両端との間にリモートセンシング線を接続することで、負荷両端の電圧を一定に保つ制御が行なわれる。
【０００３】
図９は、こうした電圧帰還回路を備えた電源装置の一例を示すものである。同図において、１は出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに所定の直流出力電圧Ｖｏｕｔを供給する電源本体であって、この電源本体１は周知のように、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉ間の直流入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ部２と、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を一定に保つようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２をフィードバック制御する電圧帰還回路３とにより構成される。このリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓは、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏから負荷４に至る一対の出力電圧ライン５，６にそれぞれ接続される。
【０００４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、一次側と二次側とを絶縁するトランス１１と、トランス１１の一次巻線に入力電圧Ｖｉｎを断続的に印加するスイッチング素子１２と、このスイッチング素子１２のスイッチング動作に伴ない、トランス１１の二次巻線に誘起される電圧を整流平滑して出力電圧Ｖｏｕｔを得る整流平滑回路１３とにより構成される。なお、ここではスイッチング素子１２のオン時にトランス１１の二次側にエネルギーを送り出すフォワード型コンバータを示したが、フライバック型あるいはその他の各種コンバータを用いてもよい。また、トランス１１を用いない非絶縁のＤＣ／ＤＣコンバータ部２であってもよい。
【０００５】
一方、電圧帰還回路３は、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を分圧した検出電圧を得る電圧検出回路としての分圧抵抗２１，２２と、電源本体１内部で生成される第１の動作電圧Ｖｃｃ１（例えば、ＤＣ２．５Ｖ）を分圧して基準電圧ＶＲＥＦを得る基準電圧生成回路としての抵抗２３，２４，２５および可変抵抗２６と、前記分圧抵抗２１，２２の接続点に発生する電圧帰還回路３の検出電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを比較増幅するオペアンプ２７と、このオペアンプ２７で得られた検出電圧と基準電圧ＶＲＥＦとの比較結果を、電気的に絶縁して信号伝送するフォトカプラ２８と、フォトカプラ２８により伝送された前記比較結果に基づき、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を一定に保つようにスイッチング素子１１のパルス導通幅を制御するＰＷＭ制御回路２９とを備えて構成される。また、前記フォトカプラ２８は発光素子２８Ａと受光素子２８Ｂを組み合わせてなり、電源本体１内部で生成される第２の動作電圧Ｖｃｃ２（例えば、ＤＣ６Ｖ）と前記オペアンプ２７の出力端子との間に、抵抗３１，発光素子２８Ａからなる直列回路が接続される一方で、トランス１２の一次側に置かれるＰＷＭ制御回路２９に受光素子２８Ｂが接続される。
【０００６】
その他、電圧帰還回路３には、この電圧帰還回路３の交流ゲインを決める抵抗３４，３５と、オペアンプ２７の位相補償用のコンデンサ３６がそれぞれ設けられる。より具体的には、分圧抵抗２１，２２の接続点とオペアンプ２７の反転入力端子との間に抵抗３４が接続され、このオペアンプ２７の反転入力端子と出力端子との間に、抵抗３５とコンデンサ３６との直列回路が接続される。
【０００７】
また、ＴＲＩＭは可変抵抗２６と抵抗２４の接続点に接続し、かつリモートセンシング端子−Ｓとの間にコンデンサ３９を接続する電圧可変端子であり、この電圧可変端子ＴＲＩＭに外部から指令電圧を与えることにより、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧ひいては出力電圧Ｖｏｕｔを任意に調整することができる。なお、ここでは電圧可変端子ＴＲＩＭとリモートセンシング端子−Ｓとの間に外部固定抵抗４１を接続し、代わりに同等の機能を有する電圧調整用の可変抵抗４２を、別の抵抗４３と共にリモートセンシング端子＋Ｓから一方の出力電圧ライン５に至るリモートセンシング線に挿入接続している。
【０００８】
さらに、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏから負荷４に至る出力電圧ライン５，６間には、電解コンデンサ４５，４６とダミー抵抗４７がそれぞれ接続される。さらに、電解コンデンサ４５の一端とダミー抵抗４７の一端との間の出力電圧ライン５には、特に電源本体１の並列運転時において、出力端子＋Ｖｏ側への電流の流れ込みを阻止する出力ダイオード４８が挿入接続される。なお、単独の電源本体１から負荷４に電力を供給する場合は、この出力ダイオード４８および電解コンデンサ４５は不要になる。可変抵抗４２および抵抗４３を挿入接続したリモートセンシング端子＋Ｓからのリモートセンシング線は、出力電圧ライン５のダミー抵抗４７と出力ダイオード４８の接続点４９に接続される一方で、リモートセンシング端子−Ｓからのリモートセンシング線は、出力端子−Ｖｏに直接接続される。前述のように、電圧帰還回路３はリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間で予め設定された電圧が安定して発生するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２をフィードバック制御するが、この場合は一方のリモートセンシング線に可変抵抗４２および抵抗４３が挿入接続されていることにより、出力電圧ライン５の接続点４９と出力端子−Ｖｏ間の電圧を、その設定された電圧よりも高く可変調整することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７‐２８１７７１号公報
【特許文献２】
特開平８−４４４３８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成において、負荷４への電流（負荷電流）が例えば０Ａから急に変化するような場合には、この急変する負荷電流ＩＬの量が増えるにしたがって、負荷４の両端間の電圧（負荷電圧）ＶＬの変動量も大きくなる。一例として、出力ダイオード４８のカソード側の電圧すなわち負荷電圧ＶＬがＤＣ２．１Ｖで、±３パーセントの負荷電圧ＶＬの安定度（負荷電圧ＶＬの変動を許容する規格値Ｖｄ＝±６３ｍＶ）が要求される負荷４の場合に、負荷電流ＩＬを０Ａから１００Ｈｚまたは１ｋＨｚで急変させたときの、負荷電圧ＶＬの変動特性の測定結果を、図１０と図１１にそれぞれ示す。
【００１１】
これらの各図からも判るように、特に１００Ｈｚの負荷急変時には、負荷電流ＩＬが１Ａの段階ですでに規格値Ｖｄの範囲を超えて電圧変動が生じ、負荷４の要求を満たしていないことがわかる。因みに、この１００Ｈｚの負荷急変時において、負荷電流ＩＬのピーク値が５Ａのときの負荷電圧ＶＬの波形を図１２に示す。このときの負荷電圧ＶＬのプラス側最大変動値Ｖｐ＋は＋１１８ｍＶで、マイナス側最大変動値Ｖｐ−は−２７６ｍＶである。
【００１２】
こうした負荷急変時における負荷電圧ＶＬの変動特性を改善する方法としては、前記ダミー抵抗４７の抵抗値を小さくして、出力ダイオード４８のバイアス（ダミー）電流を多くしたり（対策▲１▼）、あるいは、抵抗３５を調整して電圧帰還回路３の交流ゲインを大きくする（対策▲２▼）ことが考えられる。なお、対策▲１▼において、ダミー電流４７の抵抗値を２Ωに変更することにより、出力ダイオード４８のバイアス電流を１Ａとした場合（対策前は、バイアス電流＝０．３ｍＡ）に、負荷電流ＩＬを０Ａから１００Ｈｚまたは１ｋＨｚで急変させたときの、負荷電圧ＶＬの変動特性の測定結果を、図３および図４に「対策▲１▼」としてそれぞれ示す。併せて図１３は、１００Ｈｚの負荷急変時において、負荷電流ＩＬのピーク値が５Ａのときの負荷電圧ＶＬの波形である。このときの負荷電圧ＶＬのプラス側最大変動値Ｖｐ＋は＋８７ｍＶで、マイナス側最大変動値Ｖｐ−は−１１５ｍＶである。
【００１３】
また、前記対策▲１▼に対策▲２▼をさらに施して、抵抗３５を３．６ｋΩから１００ｋΩに変更した場合に、負荷電流ＩＬを０Ａから１００Ｈｚまたは１ｋＨｚで急変させたときの、負荷電圧ＶＬの変動特性の測定結果を、図３および図４に「対策▲１▼＋▲２▼」としてそれぞれ示す。併せて図１１は、１００Ｈｚの負荷急変時において、負荷電流ＩＬのピーク値が５Ａのときの負荷電圧ＶＬの波形である。このときの負荷電圧ＶＬのプラス側最大変動値Ｖｐ＋は＋６５ｍＶで、マイナス側最大変動値Ｖｐ−は−１１５ｍＶである。
【００１４】
図３に示すように、上記対策▲１▼では、負荷電流ＩＬを１００Ｈｚで急変させたときに、０Ａから２．２Ａの範囲内であれば、規格値Ｖｄ内に負荷電圧ＶＬの変動を抑えることができるが、それ以外の範囲では更なる対策が必要である。また、対策▲１▼と▲２▼を併用すると、負荷電流ＩＬを１００Ｈｚで急変させたときに、０Ａから４Ａの範囲内であれば、規格値Ｖｄ内に負荷電圧ＶＬの変動を抑えることができる。
【００１５】
しかし、出力ダイオード４８のバイアス電流を無制限に増やすと、電源本体１の消費電力が増大し、必要な負荷電流ＩＬを負荷４に供給できなくなる懸念を生じる。また、電圧帰還回路３の交流ゲインを大きくして過渡応答を改善する対策▲２▼の方法では、定常時においてもゲインが高くなるため、ゲインを高くし過ぎると発振に至る可能性がある。そのため、上記対策▲１▼，▲２▼の併用だけでは、負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善することができなかった。
【００１６】
そこで本発明は、負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善することができる電源装置を提供することをその目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明における請求項１の電源装置は、上記目的を達成するために、負荷に直流出力電圧を供給する出力端子と、この出力端子間の電圧を検出して得た検出電圧と基準電圧とを比較し、この比較結果に基づき出力端子間の電圧を一定に保つように制御する電圧帰還回路とを備えた電源装置において、前記負荷へ流れる負荷電流に比例した検出信号を出力する電流検出器と、前記電流検出器からの検出信号波形を微分する微分回路と、前記微分回路の後段に直接接続する合成回路と、からなる電流帰還回路を備え、負荷電流が緩やかに変動する限り、前記電流帰還回路が前記電圧帰還回路に何も出力せず、前記負荷電流が急変した時には、その負荷電流の変動分に応じて前記微分回路から発生する前記微分出力を前記電圧帰還回路の検出電圧に演算するよう構成される。
【００１８】
上記構成により、負荷電流の急変を電流検出器により検出すると、この電流検出器からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路の検出電圧に加えられ、電圧帰還回路は負荷電流の急変を加味して出力端子間の電圧ひいては負荷電圧を一定に保つように制御を行なう。そのため、出力端子間を流れるダミー電流や、電流帰還回路の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧の安定性を改善することができる。また、微分回路は負荷急変時にのみ微分出力を発生し、それ以外の定常時には通常の電圧フィードバックだけとなるため、電圧帰還回路の交流ゲインを高めたのと同様の効果を有するにも拘らず、電圧帰還回路が発振するなどの虞れもない。つまり、負荷変動が比較的少ない定常時には、電流帰還回路が電圧帰還回路から切り離された状態にあって何も出力しないので、電圧帰還回路の交流ゲインを常時大きくした場合であっても、電流帰還回路からのノイズがトリガとなり電圧帰還回路が発振する懸念を一掃できる。
【００１９】
さらに、こうした負荷急変の際の電流帰還によって改善されるのは、負荷電圧の変動ピーク値だけでなく、変動が収束するまでの時間も短くなる。そのため、早期に負荷電圧の安定を図ることができる。
【００２０】
本発明における請求項２の電源装置は、上記目的を達成するために、負荷に直流出力電圧を供給する出力端子と、一対のリモートセンシング端子と、このリモートセンシング端子間の電圧を検出して得た検出電圧と基準電圧とを比較し、この比較結果に基づき前記リモートセンシング端子間の電圧を一定に保つように制御する電圧帰還回路とを備えた電源装置において、前記負荷へ流れる負荷電流に比例した検出信号を出力する電流検出器と、前記電流検出器からの検出信号波形を微分する微分回路と、前記微分回路の後段に直接接続する合成回路と、からなる電流帰還回路を備え、負荷電流が緩やかに変動する限り、前記電流帰還回路が前記電圧帰還回路に何も出力せず、前記負荷電流が急変した時には、その負荷電流の変動分に応じて前記微分回路から発生する前記微分出力を前記電圧帰還回路の検出電圧に演算するよう構成される。
【００２１】
上記構成により、負荷電流の急変を電流検出器により検出すると、この電流検出器からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路の検出電圧に加えられ、電圧帰還回路は負荷電流の急変を加味してリモートセンシング端子間の電圧ひいては負荷電圧を一定に保つように制御を行なう。そのため、出力端子間を流れるダミー電流や、電流帰還回路の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧の安定性を改善することができる。また、微分回路は負荷急変時にのみ微分出力を発生し、それ以外の定常時には通常の電圧フィードバックだけとなるため、電圧帰還回路の交流ゲインを高めたのと同様の効果を有するにも拘らず、電圧帰還回路が発振するなどの虞れもない。つまり、負荷変動が比較的少ない定常時には、電流帰還回路が電圧帰還回路から切り離された状態にあって何も出力しないので、電圧帰還回路の交流ゲインを常時大きくした場合であっても、電流帰還回路からのノイズがトリガとなり電圧帰還回路が発振する懸念を一掃できる。
【００２２】
さらに、こうした負荷急変の際の電流帰還によって改善されるのは、負荷電圧の変動ピーク値だけでなく、変動が収束するまでの時間も短くなる。そのため、早期に負荷電圧の安定を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施形態】
以下、本発明の電源装置について、添付図面を参照しながら好ましい実施態様を詳細に説明する。尚、図９に示す従来例で説明した箇所と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は極力省略する。
【００２４】
回路の全体構成を示す図１において、１は電源本体であり、これは前述のように、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉ間の直流入力電圧Ｖｉｎを、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に所定の出力電圧Ｖｏｕｔとして変換出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部２と、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を一定に保つようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２をフィードバック制御する電圧帰還回路３とにより構成される。なお、電圧帰還回路３は、前記分圧抵抗２１，２２の両端を出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに直接接続して、この出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の電圧を一定に保つようにフィードバック制御を行なってもよい。その場合、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓは不要になる。
【００２５】
本実施例では、負荷急変時における負荷電圧ＶＬの変動を抑制するために、負荷電流ＩＬが変動したときにのみ、その変動分に応じた微分出力を、電圧帰還回路３の電圧検出情報に合成する電流帰還回路５１を備えている。この電流帰還回路５１は、負荷電流ｉＬを検出する電流検出器５２と、電流検出器５２により得られた負荷電流ｉＬの検出信号を増幅する増幅回路５３と、この増幅回路５３で増幅した負荷電流ｉＬの検出信号波形を微分する微分回路５４と、微分回路５４からの微分出力を分圧抵抗２１，２２の接続点の電位である電圧帰還回路３の検出電圧に加算する合成回路５５とを備えて構成される。
【００２６】
図２は、電流帰還回路５１の構成をより具体的に示したものである。同図において、ここでは電流検出器５２を除く電流帰還回路５１の各構成が、電源本体１に外付けされる別個のモジュール本体６０内に収納されるが、これらの電流帰還回路５１の一部または全部を電源本体１内に組み込んでもよい。また、６１は出力電圧ライン６に挿入接続されたシャント抵抗であり、これは前記電流検出器５２に相当するものである。電流検出器５２は、出力電圧ライン５，６間ではなく、出力端子−Ｖｏとリモートセンシング端子−Ｓとの間に接続してもよい。この方が、電流検出器５２による電圧降下が小さく好ましい。
【００２７】
シャント抵抗６１の両端間に発生する負荷電流ＩＬに比例した電圧（検出信号）は、増幅回路５３を構成するオペアンプ６２および抵抗６３〜６６によって差動増幅される。より具体的には、負荷４側にあるシャント抵抗６１の一端が、抵抗６３を介してオペアンプ６２の反転入力端子に接続され、出力端子−Ｖｏ側にあるシャント抵抗６１の一端が、抵抗６４を介してオペアンプ６２の非反転入力端子に接続され、さらにオペアンプ６２の反転入力端子と出力端子間に負帰還用の抵抗６５が接続されると共に、抵抗６４とオペアンプ６２の非反転入力端子との接続点に別の抵抗６６の一端が接続され、この抵抗６６の他端がマイナス側のリモートセンシング端子−Ｓと共にモジュール本体６０にて接地される。さらに、シャント抵抗６１の両端から抵抗６３，６４の一端に至るラインには、それぞれコンデンサ６７，６８の一端が接続され、このコンデンサ６７，６８の他端が接地されている。
【００２８】
オペアンプ６２には例えばＤＣ＋１５Ｖの動作電圧＋Ｖｃｃ３と、例えばＤＣ−１５Ｖの動作電圧−Ｖｃｃ３が与えられ、負荷電流ＩＬに比例した電圧が、動作電圧＋Ｖｃｃ３〜−Ｖｃｃ３の範囲で増幅される。なお、増幅回路５３の構成は図２に示すものに限定されない。
【００２９】
増幅回路５３の後段にある微分回路５４は、この微分回路５４からの微分出力の収束時間を調整する時定数調整回路７１と、微分出力のレベルを調整するレベル調整回路７２とにより構成される。そして、２段のオペアンプ７４，７５と、オペアンプ６２の出力端子とオペアンプ７４の非反転入力端子との間に挿入接続するコンデンサ７６と、後段のオペアンプ７５の反転入力端子と出力端子間に接続する可変抵抗７７とにより、オペアンプ７５の出力端子から微分出力が得られるようになっている。
【００３０】
時定数調整回路７１は、前記オペアンプ７４およびコンデンサ７６の他に、前記微分出力の収束時間を可変可能な可変抵抗７８および固定抵抗７９の直列回路を、オペアンプ７４の非反転入力端子と接地ラインとの間に接続して構成される。またレベル調整回路７２は、前記オペアンプ７５および微分出力のレベルを調整可能な可変抵抗７７の他に、オペアンプ７４の出力端子とオペアンプ７５の反転入力端子との間に接続される抵抗８０を備え、オペアンプ７５の非反転入力端子を接地すると共に、このオペアンプ７５に各動作電圧＋Ｖｃｃ３，−Ｖｃｃ３を供給して構成される。
【００３１】
本実施例における微分回路５４は、微分出力の収束時間（時定数）を容易に設定でき、かつ設定した時定数がレベル調整による影響を受けないようにするために、可変抵抗７８を備えた時定数調整回路７１と、可変抵抗７７を備えたレベル調整回路７２に別々のオペアンプ７４，７５を設けている。但し、電流帰還回路５１の構成を簡素化するために、微分回路５４を一つのオペアンプで構成して、オペアンプの素子数を減らすようにしてもよい。
【００３２】
微分回路５４の後段にある合成回路５５は、オペアンプ８２および抵抗８３〜８６を備えて構成される。より具体的には、オペアンプ７５の出力端子とオペアンプ８２の非反転入力端子との間に抵抗８３を接続し、オペアンプ８２の反転入力端子に抵抗８４を接続して接地し、オペアンプ８２の反転入力端子と出力端子との間に負帰還用の抵抗８５を接続する。さらに、電圧帰還回路３の電圧監視点である出力電圧ライン５の途中にある接続点４９を、抵抗８６を介してオペアンプ８２の非反転入力端子に接続し、このオペアンプ８２の出力端子を電圧調整用の可変抵抗４２を介してプラス側のリモートセンシング端子＋Ｓに接続して構成される。これにより、接続点４９の電圧レベルに微分出力を加えた合成出力が、電圧帰還回路３のリモート端子＋Ｓ，−Ｓ間に与えられるようになる。なお、合成回路５５は微分回路５４の微分出力を演算（加算のみならず減算なども含む）するあらゆる構成を含む。
【００３３】
次に、図３や図４のグラフ並びに図５に示す各部の波形図に基づき、上記構成についてその作用を説明する。なお、図３および図４では、負荷電流ＩＬを０Ａからそれぞれ１００Ｈｚまたは１ｋＨｚで急変させたときに、前記従来例における各対策▲１▼，▲２▼に本実施例の電流帰還回路５１を付加した場合の、負荷電流ＩＬと負荷電圧ＶＬとの関係を示している。また図５は、同じく従来例における各対策▲１▼，▲２▼に本実施例の電流帰還回路５１を付加した場合であって、負荷電流ＩＬを１００Ｈｚで急変させ、かつ負荷電流ＩＬのピーク値が５Ａのときの、負荷電圧Ｖと、微分回路５４の微分出力である電流フィードバック量ＶＦＢと、負荷電流ＩＬの各波形を、上段より示している。
【００３４】
負荷変動が比較的少ない定常時においては、スイッチング素子１１のスイッチング動作に伴ない、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉ間の直流入力電圧Ｖｉｎがトランス１２の一次巻線に断続的に印加され、このトランス１２の二次巻線に誘起された電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力回路である整流平滑回路１３によって整流平滑され、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に出力電圧Ｖｏｕｔが発生する。この出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電圧ライン５，６間にある電解コンデンサ４５，４６を充電すると共に、出力ダイオード４８を介して負荷４に負荷電圧ＶＬを供給する。
【００３５】
一方、電流帰還回路５１は、電流検出器５２により負荷電流ＩＬを常時監視しており、負荷電流ＩＬに比例した検出信号を増幅回路５３で増幅し、この増幅した検出信号を微分回路５４に供給する。しかし、負荷電流ＩＬが緩やかに変動する限りは、微分回路５４からパルス状の微分出力は現れず、電流帰還回路５１はいわば切り離された状態になる。
【００３６】
電圧帰還回路３は、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧レベルが、可変抵抗２６などによって予め設定された電圧に安定化するように、スイッチング素子１１へのパルス導通幅を制御する。ここで本実施例では、プラス側のリモートセンシング端子＋Ｓから接続点に至るリモートセンシング線に可変抵抗４２が挿入接続されているので、この可変抵抗４２の抵抗値を適宜調整すれば、プラス側のリモートセンシング端子＋Ｓに繋がる出力電圧ライン５の接続点４９と、マイナス側のリモートセンシング端子−Ｓに繋がる出力端子−Ｖｏとの間の電圧レベルを、電圧帰還回路３による予め設定された電圧よりも高く可変することができる。なお、そうした電圧調整を必要としない場合は、可変抵抗４２を設けずに直接リモートセンシング線で繋げばよい。
【００３７】
また、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓはリモートセンシング線により出力電圧ライン５，６のどの位置にも接続できる。そのため、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓを直接出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに接続すれば、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の出力電圧Ｖｏｕｔを電圧帰還回路３による予め設定された電圧に保つことができる。これはリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓを備えず、電圧帰還回路３が出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の電圧を監視する構成でも、同様のことがいえる。
【００３８】
いずれにせよ、負荷変動が比較的少ない定常時には、電流帰還回路５１が電圧帰還回路３から切り離された状態にあって何も出力しないので、従来の対策▲２▼にあるように、抵抗３５を調整して電圧帰還回路３の交流ゲインを常時大きくした場合であっても、電流帰還回路５１からのノイズがトリガとなり電圧帰還回路３が発振する懸念を一掃できる。また、既存の電圧帰還回路３に電流帰還回路５１を後付けする場合でも、定常時の電圧帰還回路３の内部定数を一切変更する必要がなく、大掛かりな設計変更を回避することができる。
【００３９】
また、定常動作中に負荷電流ＩＬが急変すると、負荷電流ＩＬの急変分に見合う電圧がシャント抵抗６１の両端間に発生し、この電圧が電流帰還回路５１の増幅回路５３にて増幅される。そしてこの場合は、増幅回路５３の後段にある微分回路５４からパルス状の微分出力が発生し、これが接続点４９の電圧レベルに加算されて、リモートセンシング端子＋Ｓに印加される。電圧帰還回路３は、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧レベルが過渡的に変動したことを受けて、このリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧レベルひいては負荷電圧ＶＬが安定化するように、スイッチング素子１１のパルス導通幅を制御する。
【００４０】
このように、電流帰還回路５１は負荷電流ＩＬが急変する過渡時にのみ、その電流情報であるパルス状の微分出力を接続点４９の電圧レベルに加算して、電圧帰還回路３による電圧フィードバックを加速し、それ以外では電流帰還回路５１を切り離して、通常の電圧フィードバックのみとするため、電圧帰還回路３の交流ゲインを高めたのと同様の効果を持ちながら発振の心配がない。すなわち、電圧帰還回路３は抵抗３５の調整により、定常時において発振が起こらない最大限にまで交流ゲインを高めることができるので、電流帰還回路５１を追加したことと相俟って、負荷電流ＩＬの急変時において負荷電圧ＶＬを最大限に安定化させることが可能になる。
【００４１】
因みに、負荷急変に対応するためには、電圧帰還回路３の帰還量として電圧値情報の他に電流値情報を加算すればよいが、電流値情報そのものを単に加算しただけでは、制御後における負荷電圧ＶＬに狂いを生じてしまう。その点、本実施例の電流帰還回路５１は、負荷電流の微分波形をフィードバックして、電流変化の過渡時にだけ電流値の情報を加算しているので、定常時に電圧帰還回路３における制御に何等影響を及ぼさない。
【００４２】
本実施例における電流帰還回路５１を付加した効果は、図３や図４の測定結果からも明らかである。これらの各図において、「対策▲１▼＋▲２▼＋本実施例」は、従来例の対策▲１▼，対策▲２▼に加え、本実施例における電流帰還回路５１を付加した測定結果を示しているが、負荷電流ＩＬを１００Ｈｚで急変させたときには、０Ａから１０Ａの範囲内で、さらに負荷電流ＩＬを１ｋＨｚで急変させたときには、０Ａから１１Ａの範囲内で、規格値Ｖｄ内に負荷電圧ＶＬの変動を抑えることができる。また、図５に示す波形図では、対策▲１▼，対策▲２▼に加えて本実施例における電流帰還回路５１を付加することで、負荷電圧ＶＬのプラス側最大変動値Ｖｐ＋を＋２２ｍＶ、マイナス側最大変動値Ｖｐ−を−２９ｍＶに改善することができる。またここでは、負荷電流ＩＬの変動時にのみパルス状の電流情報が出力されていることが、電流フィードバック量ＶＦＢから読み取れる。
【００４３】
また、こうした電流帰還によって改善されるのは負荷電圧ＶＬのピーク変動値（ピーク値）だけではなく、負荷電圧ＶＬの変動が収束するまでの時間（収束時定数）も短くなる。この傾向は特に負荷電圧ＶＬの低下時（負荷電流ＩＬの立ち上がり時）に顕著で、電流帰還無し時の収束時定数が約１．７ｍＳであったものが、本実施例のような電流帰還回路５１を付加することにより約３０μｓに改善する。この効果は、出力＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に接続される電解コンデンサ４５，４６による変動吸収を容易にさせ、より小さな容量の電解コンデンサ４５，４６によって、負荷電圧ＶＬの変動を速やかに収束させることができる。
【００４４】
次に、本実施例におけるモジュール本体６０の様々な取付け例を図６〜図８に示す。図６は、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏのみを備えた電源本体１に対し、電流帰還モジュールたるモジュール本体６０を内蔵した例を示している。モジュール本体６０は、電源本体１と別個の独立した筐体により外郭を構成し、その内部に前述の電流検出器５２，増幅回路５３，微分回路５４および合成回路５５を備えているが、この場合のモジュール本体６０との配線接続は、電源本体１の内部で行なわれる。そのため、電流検出器５２および接続点４９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２から出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに至る出力電圧ライン５，６の任意箇所に設けることができる。
【００４５】
図７は、図６と同様に出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏのみを備えた電源本体１に対し、モジュール本体６０を外付けした例を示している。モジュール本体６０は、電源本体１と接触または非接触に取付けられるが、モジュール本体６０を取付けたときに、電流帰還回路５１からの合成出力を電圧帰還回路３に取り込むために、電圧帰還回路３と出力端子＋Ｖｏとを切り離すスイッチ７１が設けられる。このスイッチ７１は、例えばモジュール本体６０を電源本体１に装着したときに、機構的にオフするように構成してもよい。
【００４６】
図８は、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏおよびリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓを備えた電源本体１に対し、電流帰還モジュールたるモジュール本体６０を内蔵した例を示している。この場合、電流検出器５２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２から出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに至る出力電圧ライン５，６の任意箇所に設けることができる。また、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓに一端を接続するリモートセンシング線の他端は、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏから負荷４に至る出力電圧ライン５，６の任意箇所に接続できる。これにより、出力電圧ライン５，６の電圧降下を考慮した電圧の安定化を図ることができる。
【００４７】
前記図２は、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏおよびリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓを備えた電源本体１に対し、モジュール本体６０を外付けした例である。図７に示す構成の電源本体１では、電流帰還回路５１からの合成出力を電圧帰還回路３にフィードバックするために、電源本体１の外部にあるモジュール本体６０から電源本体１内部の電圧帰還回路３に何らかの配線を引回さなければならないが、図２に示す例では、電源本体１に設けられたリモートセンシング端子＋Ｓを利用すれば、電流帰還回路５１からの合成出力を電圧帰還回路３に簡単にフィードバックすることができる。したがって、電源本体１の内部に一切手を加えずに、本実施例における電流帰還回路６０の機能を簡単に付加することができる。
【００４８】
以上のように本実施例では、負荷４に直流出力電圧Ｖｏｕｔを供給する出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏと、一対のリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓと、このリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を検出して得た検出電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを比較し、この比較結果に基づき前記リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を一定に保つように制御する電圧帰還回路３とを備えた電源装置において、負荷電流ＩＬに比例した検出信号を出力する電流検出器５２と、電流検出器５２からの検出信号波形を微分する微分回路５４と、微分回路５４の後段に直接接続し、この微分回路５４からの微分出力を前記電圧帰還回路３の検出電圧（分圧抵抗２１，２２の接続点の電圧）に演算すなわち加算する合成回路５５とを備え、負荷電流ＩＬが緩やかに変動する限り、微分回路５４から発生する微分出力が電圧帰還回路３に何も出力せず、負荷電流ＩＬが急変した時には、その負荷電流ＩＬの変動分に応じて微分回路５４から発生する微分出力を電圧帰還回路３の検出電圧に演算するよう構成される。
【００４９】
上記構成により、負荷電流ＩＬの急変を電流検出器５２により検出すると、この電流検出器５２からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路３の検出電圧に加えられ、電圧帰還回路３は負荷電流の急変を加味してリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧ひいては負荷電圧ＶＬを一定に保つように制御を行なう。そのため、ダミー抵抗４７により出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間を流れるダミー電流や、電流帰還回路３の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善することができる。また、微分回路５４は負荷急変時にのみ微分出力を発生し、それ以外の定常時には通常の電圧フィードバックだけとなるため、電圧帰還回路３の交流ゲインを高めたのと同様の効果を有するにも拘らず、電圧帰還回路３が発振するなどの虞れもない。
【００５０】
さらに、こうした負荷急変の際の電流帰還によって改善されるのは、負荷電圧ＶＬの変動ピーク値だけでなく、変動が収束するまでの時間も短くなる。そのため、早期に負荷電圧ＶＬの安定化を図ることができる。
【００５１】
またこうした構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２や出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏおよび電圧帰還回路３を電源本体１に備えると共に、この電源本体２と別個に設けられ、電流帰還回路５１を内蔵する電流帰還モジュールとしてのモジュール本体６０を、電源本体１に取り付けるのが好ましい。
【００５２】
こうすれば、電流帰還回路５１の各構成を一つずつ組み込まなくても、電流帰還回路５１としての機能を予め備えた電源本体１とは別体のモジュール本体６０を、電源本体１に内蔵または外付けするだけで、負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善することができる。
【００５３】
また本実施例では、電源本体１に出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏとは別にリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓが設けられていることを利用して、出力端子−Ｖから負荷４に至る他方の出力電圧ライン６に挿入接続される電流検出器５２と、増幅回路５３，微分回路５４および合成回路５５を備えたモジュール本体６０とを、いずれも電源本体１の外部に配設し、微分回路５４の微分出力と一方の出力電圧ライン５の接続点４９に発生する電圧レベルとを加算する合成回路５５の合成出力を、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間に供給するように構成している。こうすれば、電流帰還回路５１の全構成（電流検出器５２，増幅回路５３，微分回路５４および合成回路５５）とその接続を、電源本体１の外部で行なうことができ、既存の電源本体１に一切手を加えずに、負荷電流ＩＬの変動に対する負荷電圧ＶＬの特性を改善することができる。
【００５４】
すなわち、モジュール本体６０を電源本体１に外付けすると共に、合成回路５５の出力をいずれか一方のリモートセンシング端子＋Ｓに供給するように構成すれば、電源本体１に設けられたリモートセンシング端子＋Ｓを利用して、電流帰還回路５１を構成する合成回路５５の出力を電源本体１内部の電圧帰還回路３に供給できるので、電流帰還回路５１に対する接続を電源本体１の外部で全て行なうことができ、既存の電源本体１に一切手を加えずに、負荷電圧ＶＬの特性を簡単に改善することができる。
【００５５】
さらに、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓが設けられていない電源本体１に対しては、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の出力電圧Ｖｏｕｔを分圧抵抗２１，２２により検出して、その接続点の電位である検出電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを比較し、この比較結果に基づき出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保つように電圧帰還回路３が制御を行なうが、ここでも本実施例における電流帰還回路５１を適用できる。その場合は、負荷電流ＩＬに比例した検出信号を出力する電流検出器５２と、電流検出器５２からの検出信号波形を微分する微分回路５４と、微分回路５４の後段に直接接続し、微分回路５４からの微分出力を電圧帰還回路３の検出電圧に演算すなわち加算する合成回路５５とを備え、負荷電流ＩＬが緩やかに変動する限り、微分回路５４から発生する微分出力が電圧帰還回路３に何も出力せず、負荷電流ＩＬが急変した時には、その負荷電流ＩＬの変動分に応じて微分回路５４から発生する微分出力を電圧帰還回路３の検出電圧に演算するよう構成すればよい。
【００５６】
この場合、負荷電流ＩＬの急変を電流検出器５２により検出すると、この電流検出器５２からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路３の検出電圧に加えられ、電圧帰還回路３は負荷電流の急変を加味して出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の出力電圧Ｖｏｕｔひいては負荷電圧ＶＬを一定に保つように制御を行なう。そのため、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間を流れるダミー電流や、電流帰還回路３の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善することができる。また、微分回路５４は負荷急変時にのみ微分出力を発生し、それ以外の定常時には通常の電圧フィードバックだけとなるため、電圧帰還回路３の交流ゲインを高めたのと同様の効果を有するにも拘らず、電圧帰還回路３が発振するなどの虞れもない。
【００５７】
さらに、こうした負荷急変の際の電流帰還によって改善されるのは、負荷電圧ＶＬの変動ピーク値だけでなく、変動が収束するまでの時間も短くなる。そのため、早期に負荷電圧ＶＬの安定を図ることができる。
【００５８】
またこの場合も、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２や出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏおよび電圧帰還回路３を電源本体１に備えると共に、この電源本体２と別個に設けられ、電流帰還回路５１を内蔵する電流帰還モジュールとしてのモジュール本体６０を、電源本体１に取り付けるのが好ましい。
【００５９】
こうすれば、電流帰還回路５１の各構成を一つずつ組み込まなくても、電流帰還回路５１としての機能を予め備えた電源本体１とは別体のモジュール本体６０を、電源本体１に内蔵または外付けするだけで、負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善することができる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、電流検出器５２としてはシャント抵抗６１の代わりにカレントトランスなどを利用してもよい。また、電流帰還回路５１における各構成は実施例中のものに限定されず、同等の機能を有する回路構成であればよい。さらに、本発明では直流の出力電圧のみならず、交流の出力電圧を出力端子から供給するＵＰＳ（無停電電源装置）などにも適用できる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の請求項１の電源装置によれば、負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善できると共に、早期に負荷電圧の安定を図ることができる。
【００６２】
本発明の請求項２の電源装置によれば、負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善できると共に、早期に負荷電圧の安定を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における電源装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】同上、図１の構成をより具体化した要部の回路図である。
【図３】従来例の対策▲１▼，▲２▼および本実施例において、負荷電流を０Ａから１００Ｈｚに急変させたときの負荷電圧の変動特性を示すグラフである。
【図４】従来例の対策▲１▼，▲２▼および本実施例において、負荷電流を０Ａから１ｋＨｚに急変させたときの負荷電圧の変動特性を示すグラフである。
【図５】本実施例において、１００Ｈｚの負荷急変時における負荷電流が５Ａのときの負荷電圧および電流フィードバックの各波形図である。
【図６】出力端子のみを有する電源本体に対し、本発明における電流帰還モジュールを内蔵した例を示す概略図である。
【図７】出力端子のみを有する電源本体に対し、本発明における電流帰還モジュールを外付けする例を示す概略図である。
【図８】出力端子とリモートセンシング端子とを有する電源本体に対し、本発明における電流帰還モジュールを外付けする例を示す概略図である。
【図９】従来例を示す電源装置の回路図である。
【図１０】従来例の対策前において、負荷電流を０Ａから１００Ｈｚに急変させたときの負荷電圧の変動特性を示すグラフである。
【図１１】従来例の対策前において、負荷電流を０Ａから１ｋＨｚに急変させたときの負荷電圧の変動特性を示すグラフである。
【図１２】従来例において、１００Ｈｚの負荷急変時における負荷電流が５Ａのときの負荷電圧の波形図である。
【図１３】従来例の対策▲１▼において、１００Ｈｚの負荷急変時における負荷電流が５Ａのときの負荷電圧の波形図である。
【図１４】従来例の対策▲１▼と対策▲２▼を併用した場合において、１００Ｈｚの負荷急変時における負荷電流が５Ａのときの負荷電圧の波形図である。
【符号の説明】
３電圧帰還回路
４負荷
５２電流検出器
５４微分回路
５５合成回路
＋Ｖｏ，−Ｖｏ出力端子
＋Ｓ，−Ｓリモートセンシング端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply apparatus that can suppress fluctuations in output voltage even when a load current suddenly changes while stabilizing voltage between remote sensing terminals or between output terminals by a voltage feedback circuit.
[0002]
[Prior art]
Generally, this type of power supply device is provided with a voltage feedback circuit for stabilizing the output voltage supplied to the load. For example, in Patent Documents 1 and 2, in addition to the output terminal that supplies the output voltage to the load, a pair of remote sensing terminals is provided in consideration of the voltage drop of the output voltage line from the output terminal to the load. A power supply apparatus is disclosed in which the voltage taken in is divided and compared with a reference voltage, and the comparison result is fed back to a pulse width control circuit to keep the voltage between the remote sensing terminals stable. In such a power supply device, when the voltage drop in the output voltage line cannot be ignored, the remote sensing line is connected between the remote sensing terminal and both ends of the load, thereby performing control to keep the voltage across the load constant. .
[0003]
FIG. 9 shows an example of a power supply device provided with such a voltage feedback circuit. In the figure, reference numeral 1 denotes a power source body for supplying a predetermined DC output voltage Vout to output terminals + Vo, -Vo. As is well known, this power source body 1 has a DC input voltage Vin between the input terminals + Vi, -Vi. Is converted to an output voltage Vout, and a voltage feedback circuit 3 that feedback-controls the DC / DC converter 2 so as to keep the voltage between the remote sensing terminals + S and -S constant. . The remote sensing terminals + S and -S are connected to a pair of output voltage lines 5 and 6 extending from the output terminals + Vo and -Vo to the load 4, respectively.
[0004]
The DC / DC converter unit 2 includes a transformer 11 that insulates the primary side from the secondary side, a switching element 12 that intermittently applies the input voltage Vin to the primary winding of the transformer 11, and switching of the switching element 12. A rectifying / smoothing circuit 13 that obtains an output voltage Vout by rectifying and smoothing a voltage induced in the secondary winding of the transformer 11 in accordance with the operation. Although a forward type converter that sends energy to the secondary side of the transformer 11 when the switching element 12 is turned on is shown here, a flyback type or other various converters may be used. Further, the non-insulated DC / DC converter unit 2 that does not use the transformer 11 may be used.
[0005]
On the other hand, the voltage feedback circuit 3 includes voltage dividing resistors 21 and 22 as voltage detection circuits for obtaining a detection voltage obtained by dividing the voltage between the remote sensing terminals + S and −S, and a first generated in the power source body 1. Resistors 23, 24 and 25 and a variable resistor 26 serving as a reference voltage generating circuit for dividing the operating voltage Vcc1 (for example, DC 2.5V) to obtain a reference voltage VREF, and generated at a connection point of the voltage dividing resistors 21 and 22. An operational amplifier 27 that compares and amplifies the detection voltage of the voltage feedback circuit 3 and the reference voltage VREF, and a photocoupler that transmits a signal by electrically insulating the comparison result between the detection voltage obtained by the operational amplifier 27 and the reference voltage VREF. 28 and the comparison result transmitted by the photocoupler 28, the switching element 11 is kept constant so that the voltage between the remote sensing terminals + S and -S is kept constant. Constructed and a PWM control circuit 29 for controlling the pulse conduction width. The photocoupler 28 is a combination of a light emitting element 28A and a light receiving element 28B. Between the second operating voltage Vcc2 (for example, DC6V) generated inside the power supply body 1 and the output terminal of the operational amplifier 27, While a series circuit composed of the resistor 31 and the light emitting element 28A is connected, the light receiving element 28B is connected to the PWM control circuit 29 placed on the primary side of the transformer 12.
[0006]
In addition, the voltage feedback circuit 3 is provided with resistors 34 and 35 that determine the AC gain of the voltage feedback circuit 3 and a phase compensation capacitor 36 of the operational amplifier 27. More specifically, a resistor 34 is connected between the connection point of the voltage dividing resistors 21 and 22 and the inverting input terminal of the operational amplifier 27, and the resistor 35 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 27. A series circuit with the capacitor 36 is connected.
[0007]
Further, TRIM is a voltage variable terminal that is connected to a connection point between the variable resistor 26 and the resistor 24 and that connects a capacitor 39 between the remote sensing terminal -S, and gives a command voltage to the voltage variable terminal TRIM from the outside. As a result, the voltage between the remote sensing terminals + S and −S and the output voltage Vout can be arbitrarily adjusted. Here, an external fixed resistor 41 is connected between the voltage variable terminal TRIM and the remote sensing terminal -S, and a voltage adjusting variable resistor 42 having an equivalent function is replaced with another resistor 43 instead of a remote sensing terminal. It is inserted and connected to a remote sensing line extending from + S to one output voltage line 5.
[0008]
Furthermore, electrolytic capacitors 45 and 46 and a dummy resistor 47 are connected between the output voltage lines 5 and 6 extending from the output terminals + Vo and −Vo to the load 4, respectively. Further, the output voltage line 5 between one end of the electrolytic capacitor 45 and one end of the dummy resistor 47 has an output diode 48 that prevents the current from flowing to the output terminal + Vo side, particularly during the parallel operation of the power supply body 1. Insert connected. When power is supplied from the single power source body 1 to the load 4, the output diode 48 and the electrolytic capacitor 45 are not necessary. The remote sensing line from the remote sensing terminal + S to which the variable resistor 42 and the resistor 43 are inserted and connected is connected to the connection point 49 of the dummy resistor 47 and the output diode 48 of the output voltage line 5, while from the remote sensing terminal −S. The remote sensing line is directly connected to the output terminal -Vo. As described above, the voltage feedback circuit 3 feedback-controls the DC / DC converter unit 2 so that a preset voltage between the remote sensing terminals + S and −S is stably generated. Since the variable resistor 42 and the resistor 43 are inserted and connected to the remote sensing line, the voltage between the connection point 49 of the output voltage line 5 and the output terminal −Vo can be variably adjusted higher than the set voltage. it can.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-7-281971
[Patent Document 2]
JP-A-8-44438
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the above configuration, when the current to the load 4 (load current) changes suddenly from 0 A, for example, the voltage between the both ends of the load 4 (load voltage) increases as the amount of the load current IL that changes suddenly increases. ) The fluctuation amount of VL is also increased. As an example, the voltage on the cathode side of the output diode 48, that is, the load voltage VL is DC2.1V, and the stability of the load voltage VL of ± 3% (standard value Vd = ± 63 mV that allows variation of the load voltage VL) is required. FIG. 10 and FIG. 11 show the measurement results of the fluctuation characteristics of the load voltage VL when the load current IL is suddenly changed from 0 A to 100 Hz or 1 kHz in the case of the load 4.
[0011]
As can be seen from these figures, especially when the load suddenly changes at 100 Hz, the load current IL already exceeds the range of the standard value Vd when the load current IL is 1 A, and the load 4 requirement is not satisfied. Recognize. Incidentally, FIG. 12 shows the waveform of the load voltage VL when the peak value of the load current IL is 5 A at the time of sudden load change of 100 Hz. At this time, the plus side maximum fluctuation value Vp + of the load voltage VL is +118 mV, and the minus side maximum fluctuation value Vp− is −276 mV.
[0012]
As a method of improving the fluctuation characteristics of the load voltage VL at the time of such sudden change in load, the resistance value of the dummy resistor 47 is reduced to increase the bias (dummy) current of the output diode 48 (measure (1)). Alternatively, it is conceivable to increase the AC gain of the voltage feedback circuit 3 by adjusting the resistor 35 (measure (2)). In the measure (1), when the bias current of the output diode 48 is set to 1A by changing the resistance value of the dummy current 47 to 2Ω (before the measure, the load current IL is 0.3 mA). The measurement results of the fluctuation characteristics of the load voltage VL when A is suddenly changed from 0 A to 100 Hz or 1 kHz are shown as “Countermeasure (1)” in FIGS. In addition, FIG. 13 shows a waveform of the load voltage VL when the peak value of the load current IL is 5 A at a sudden load change of 100 Hz. At this time, the plus side maximum fluctuation value Vp + of the load voltage VL is +87 mV, and the minus side maximum fluctuation value Vp− is −115 mV.
[0013]
Further, when the countermeasure (2) is further applied to the countermeasure (1) and the resistance 35 is changed from 3.6 kΩ to 100 kΩ, the load voltage VL when the load current IL is suddenly changed from 0 A to 100 Hz or 1 kHz. The measurement results of the fluctuation characteristics are shown as “Countermeasure (1) + (2)” in FIGS. In addition, FIG. 11 shows a waveform of the load voltage VL when the peak value of the load current IL is 5 A at a sudden load change of 100 Hz. At this time, the plus side maximum fluctuation value Vp + of the load voltage VL is +65 mV, and the minus side maximum fluctuation value Vp− is −115 mV.
[0014]
As shown in FIG. 3, in the above measure (1), when the load current IL is suddenly changed at 100 Hz, the fluctuation of the load voltage VL is suppressed within the standard value Vd within the range of 0A to 2.2A. However, further measures are required in other areas. Further, when measures (1) and (2) are used in combination, when the load current IL is suddenly changed at 100 Hz, the fluctuation of the load voltage VL can be suppressed within the standard value Vd within the range of 0A to 4A. it can.
[0015]
However, if the bias current of the output diode 48 is increased indefinitely, the power consumption of the power source body 1 increases, and there is a concern that the necessary load current IL cannot be supplied to the load 4. Further, in the method of the measure (2) in which the AC gain of the voltage feedback circuit 3 is increased to improve the transient response, the gain is increased even in a steady state, and therefore oscillation may occur if the gain is increased too much. For this reason, the combined use of the countermeasures (1) and (2) cannot sufficiently improve the fluctuation characteristics of the load voltage at the time of sudden load change.
[0016]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a power supply device that can sufficiently improve the fluctuation characteristics of the load voltage at the time of sudden load change.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power supply device according to claim 1 of the present invention provides a load. DC A voltage that controls the output terminal that supplies the output voltage, the detected voltage obtained by detecting the voltage between the output terminals, and the reference voltage, and controls the voltage between the output terminals to be constant based on the comparison result. In a power supply device including a feedback circuit, a current detector that outputs a detection signal proportional to a load current flowing to the load, a differentiation circuit that differentiates a detection signal waveform from the current detector, and the differentiation circuit Connect directly to the next stage As long as the load current fluctuates gently, the current feedback circuit outputs nothing to the voltage feedback circuit. When the load current suddenly changes, the differential output generated from the differentiating circuit is calculated as a detected voltage of the voltage feedback circuit according to the variation of the load current. Composed.
[0018]
With the above configuration, when a sudden change in the load current is detected by the current detector, the differential output of the detection signal waveform from this current detector is added to the detected voltage of the voltage feedback circuit, and the voltage feedback circuit takes into account the sudden change in the load current. Thus, control is performed so as to keep the voltage between the output terminals and the load voltage constant. Therefore, even if the dummy current flowing between the output terminals and the AC gain of the current feedback circuit are not increased more than necessary, the stability of the load voltage at the time of sudden load change can be improved by feedback of the current information. In addition, the differential circuit generates a differential output only at the time of sudden load change, and only normal voltage feedback in other steady state, so despite having the same effect as increasing the AC gain of the voltage feedback circuit, There is no risk of oscillation of the voltage feedback circuit. In other words, during steady state when the load fluctuation is relatively small, the current feedback circuit Road Voltage feedback circuit Road Since there is no output in the disconnected state, the voltage feedback circuit Road Even when the AC gain is constantly increased, the current feedback circuit Road The noise is triggered as a voltage feedback circuit. Road The concern about oscillation can be cleared.
[0019]
Furthermore, what is improved by the current feedback at the time of sudden load change is not only the peak value of fluctuation of the load voltage but also the time until the fluctuation converges. Therefore, the load voltage can be stabilized at an early stage.
[0020]
In order to achieve the above object, a power supply device according to a second aspect of the present invention provides a load. DC An output terminal for supplying an output voltage, a pair of remote sensing terminals, a detection voltage obtained by detecting a voltage between the remote sensing terminals and a reference voltage are compared, and based on the comparison result, between the remote sensing terminals In a power supply device including a voltage feedback circuit that controls to keep a voltage constant, a current detector that outputs a detection signal proportional to a load current flowing to the load, and a detection signal waveform from the current detector is differentiated Differential circuit and the differential circuit Connect directly to the next stage As long as the load current fluctuates gently, the current feedback circuit outputs nothing to the voltage feedback circuit. When the load current suddenly changes, the differential output generated from the differentiating circuit is calculated as a detected voltage of the voltage feedback circuit according to the variation of the load current. Composed.
[0021]
With the above configuration, when a sudden change in the load current is detected by the current detector, the differential output of the detection signal waveform from this current detector is added to the detected voltage of the voltage feedback circuit, and the voltage feedback circuit takes into account the sudden change in the load current. Then, control is performed so as to keep the voltage between the remote sensing terminals and the load voltage constant. Therefore, even if the dummy current flowing between the output terminals and the AC gain of the current feedback circuit are not increased more than necessary, the stability of the load voltage at the time of sudden load change can be improved by feedback of the current information. In addition, the differential circuit generates a differential output only at the time of sudden load change, and only normal voltage feedback in other steady state, so despite having the same effect as increasing the AC gain of the voltage feedback circuit, There is no risk of oscillation of the voltage feedback circuit. In other words, during steady state when the load fluctuation is relatively small, the current feedback circuit Road Voltage feedback circuit Road Since there is no output in the disconnected state, the voltage feedback circuit Road Even when the AC gain is constantly increased, the current feedback circuit Road The noise is triggered as a voltage feedback circuit. Road The concern about oscillation can be cleared.
[0022]
Furthermore, what is improved by the current feedback at the time of sudden load change is not only the peak value of fluctuation of the load voltage but also the time until the fluctuation converges. Therefore, the load voltage can be stabilized at an early stage.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the power supply device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as the location demonstrated in the prior art example shown in FIG. 9, and the overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible.
[0024]
In FIG. 1 showing the overall configuration of the circuit, reference numeral 1 denotes a power source body, which, as described above, uses a DC input voltage Vin between the input terminals + Vi and −Vi as a predetermined output voltage between the output terminals + Vo and −Vo. A DC / DC converter unit 2 that converts and outputs as Vout and a voltage feedback circuit 3 that feedback-controls the DC / DC converter unit 2 so as to keep the voltage between the remote sensing terminals + S and −S constant. The voltage feedback circuit 3 performs feedback control so that both ends of the voltage dividing resistors 21 and 22 are directly connected to the output terminals + Vo and −Vo and the voltage between the output terminals + Vo and −Vo is kept constant. May be. In that case, the remote sensing terminals + S and -S are not necessary.
[0025]
In this embodiment, in order to suppress the fluctuation of the load voltage VL at the time of sudden load change, only when the load current IL fluctuates, the differential output corresponding to the fluctuation is combined with the voltage detection information of the voltage feedback circuit 3. Current feedback circuit 51 is provided. The current feedback circuit 51 includes a current detector 52 that detects a load current iL, an amplification circuit 53 that amplifies a detection signal of the load current iL obtained by the current detector 52, and a load current amplified by the amplification circuit 53. A differentiation circuit 54 for differentiating the iL detection signal waveform, and a synthesis circuit 55 for adding the differential output from the differentiation circuit 54 to the detection voltage of the voltage feedback circuit 3 which is the potential at the connection point of the voltage dividing resistors 21 and 22. Configured.
[0026]
FIG. 2 shows the configuration of the current feedback circuit 51 more specifically. In this figure, each configuration of the current feedback circuit 51 except for the current detector 52 is housed in a separate module body 60 externally attached to the power source body 1. Alternatively, the entirety may be incorporated in the power source body 1. Reference numeral 61 denotes a shunt resistor inserted and connected to the output voltage line 6, which corresponds to the current detector 52. The current detector 52 may be connected not between the output voltage lines 5 and 6 but between the output terminal -Vo and the remote sensing terminal -S. This is preferable because the voltage drop due to the current detector 52 is small.
[0027]
A voltage (detection signal) proportional to the load current IL generated between both ends of the shunt resistor 61 is differentially amplified by the operational amplifier 62 and the resistors 63 to 66 constituting the amplifier circuit 53. More specifically, one end of the shunt resistor 61 on the load 4 side is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 62 via the resistor 63, and one end of the shunt resistor 61 on the output terminal −Vo side is connected to the resistor 64. Is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 62, and a negative feedback resistor 65 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 62, and the resistor 64 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 62. One end of another resistor 66 is connected to the point, and the other end of this resistor 66 is grounded together with the minus-side remote sensing terminal -S at the module body 60. Furthermore, one ends of capacitors 67 and 68 are connected to lines extending from both ends of the shunt resistor 61 to one ends of the resistors 63 and 64, respectively, and the other ends of the capacitors 67 and 68 are grounded.
[0028]
The operational amplifier 62 is supplied with, for example, an operating voltage + Vcc3 of DC + 15V and an operating voltage −Vcc3 of DC-15V, for example, and a voltage proportional to the load current IL is amplified in the range of the operating voltage + Vcc3 to −Vcc3. The configuration of the amplifier circuit 53 is not limited to that shown in FIG.
[0029]
The differentiation circuit 54 in the subsequent stage of the amplifier circuit 53 includes a time constant adjustment circuit 71 that adjusts the convergence time of the differentiation output from the differentiation circuit 54 and a level adjustment circuit 72 that adjusts the level of the differentiation output. Then, the two operational amplifiers 74 and 75, the capacitor 76 inserted between the output terminal of the operational amplifier 62 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 74, and the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 75 in the subsequent stage are connected. A differential output is obtained from the output terminal of the operational amplifier 75 by the variable resistor 77.
[0030]
In addition to the operational amplifier 74 and the capacitor 76, the time constant adjusting circuit 71 includes a series circuit of a variable resistor 78 and a fixed resistor 79 that can vary the convergence time of the differential output, and a non-inverting input terminal of the operational amplifier 74 and a ground line. Connected between. The level adjustment circuit 72 includes a resistor 80 connected between the output terminal of the operational amplifier 74 and the inverting input terminal of the operational amplifier 75, in addition to the operational amplifier 75 and the variable resistor 77 capable of adjusting the differential output level. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 75 is grounded, and the operational voltages + Vcc3 and -Vcc3 are supplied to the operational amplifier 75.
[0031]
The differentiation circuit 54 in this embodiment can easily set the convergence time (time constant) of the differential output and includes a variable resistor 78 in order to prevent the set time constant from being affected by the level adjustment. Separate operational amplifiers 74 and 75 are provided in a constant adjustment circuit 71 and a level adjustment circuit 72 having a variable resistor 77. However, in order to simplify the configuration of the current feedback circuit 51, the differentiation circuit 54 may be configured by one operational amplifier so as to reduce the number of elements of the operational amplifier.
[0032]
The synthesis circuit 55 in the subsequent stage of the differentiation circuit 54 includes an operational amplifier 82 and resistors 83 to 86. More specifically, the resistor 83 is connected between the output terminal of the operational amplifier 75 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 82, the resistor 84 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 82, and grounded. A negative feedback resistor 85 is connected between the terminal and the output terminal. Further, a connection point 49 in the middle of the output voltage line 5 that is a voltage monitoring point of the voltage feedback circuit 3 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 82 via the resistor 86, and the voltage of the output terminal of the operational amplifier 82 is adjusted. And connected to the plus-side remote sensing terminal + S through the variable resistor 42 for use. As a result, a combined output obtained by adding the differential output to the voltage level at the connection point 49 is provided between the remote terminals + S and −S of the voltage feedback circuit 3. The synthesizing circuit 55 includes any configuration that calculates (including not only addition but also subtraction) the differential output of the differentiation circuit 54.
[0033]
Next, based on the graphs of FIGS. 3 and 4 and the waveform diagrams of the respective parts shown in FIG. 3 and 4, when the load current IL is suddenly changed from 0 A at 100 Hz or 1 kHz, the current feedback circuit 51 of this embodiment is added to the countermeasures (1) and (2) in the conventional example. In this case, the relationship between the load current IL and the load voltage VL is shown. FIG. 5 shows a case where the current feedback circuit 51 of the present embodiment is added to the countermeasures {circle around (1)} and {circle around (2)} in the conventional example. The load current IL is suddenly changed at 100 Hz and the peak of the load current IL is shown. The waveforms of the load voltage V, the current feedback amount VFB that is the differential output of the differentiating circuit 54, and the load current IL when the value is 5 A are shown from the top.
[0034]
In the steady state where the load fluctuation is relatively small, the DC input voltage Vin between the input terminals + Vi and −Vi is intermittently applied to the primary winding of the transformer 12 along with the switching operation of the switching element 11. The voltage induced in the secondary winding is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing circuit 13 which is the output circuit of the DC / DC converter unit 2, and an output voltage Vout is generated between the output terminals + Vo and -Vo. The output voltage Vout charges the electrolytic capacitors 45 and 46 between the output voltage lines 5 and 6 and supplies the load voltage VL to the load 4 through the output diode 48.
[0035]
On the other hand, the current feedback circuit 51 constantly monitors the load current IL by the current detector 52, amplifies a detection signal proportional to the load current IL by the amplification circuit 53, and supplies the amplified detection signal to the differentiation circuit 54. To do. However, as long as the load current IL fluctuates gently, a pulse-like differential output does not appear from the differential circuit 54, and the current feedback circuit 51 is in a disconnected state.
[0036]
The voltage feedback circuit 3 controls the pulse conduction width to the switching element 11 so that the voltage level between the remote sensing terminals + S and −S is stabilized to a voltage set in advance by the variable resistor 26 or the like. In this embodiment, since the variable resistor 42 is inserted and connected to the remote sensing line extending from the plus-side remote sensing terminal + S to the connection point, if the resistance value of the variable resistor 42 is appropriately adjusted, the plus-side The voltage level between the connection point 49 of the output voltage line 5 connected to the remote sensing terminal + S and the output terminal -Vo connected to the remote sensing terminal -S on the negative side is set to be higher than a preset voltage by the voltage feedback circuit 3. Highly variable. If such voltage adjustment is not required, it may be connected directly by a remote sensing line without providing the variable resistor 42.
[0037]
Further, the remote sensing terminals + S and -S can be connected to any position of the output voltage lines 5 and 6 by a remote sensing line. Therefore, if the remote sensing terminals + S and −S are directly connected to the output terminals + Vo and −Vo, the output voltage Vout between the output terminals + Vo and −Vo can be maintained at a voltage set in advance by the voltage feedback circuit 3. The same can be said for the configuration in which the voltage sensing circuit 3 monitors the voltage between the output terminals + Vo and −Vo without the remote sensing terminals + S and −S.
[0038]
In any case, when the load fluctuation is relatively small, the current feedback circuit 51 is disconnected from the voltage feedback circuit 3 and does not output anything. Therefore, as in the conventional countermeasure (2), the resistor 35 is connected. Even when the AC gain of the voltage feedback circuit 3 is constantly increased by adjustment, the concern that the voltage feedback circuit 3 may oscillate due to the noise from the current feedback circuit 51 as a trigger can be eliminated. Further, even when the current feedback circuit 51 is retrofitted to the existing voltage feedback circuit 3, it is not necessary to change any internal constant of the voltage feedback circuit 3 at the time of steady state, and a large design change can be avoided.
[0039]
Further, when the load current IL changes suddenly during steady operation, a voltage corresponding to the sudden change of the load current IL is generated across the shunt resistor 61, and this voltage is amplified by the amplifier circuit 53 of the current feedback circuit 51. In this case, a pulse-like differential output is generated from the differential circuit 54 at the subsequent stage of the amplifier circuit 53, and this is added to the voltage level at the connection point 49 and applied to the remote sensing terminal + S. The voltage feedback circuit 3 receives the fact that the voltage level between the remote sensing terminals + S and -S has fluctuated transiently, so that the voltage level between the remote sensing terminals + S and -S and thus the load voltage VL is stabilized. The pulse conduction width of the switching element 11 is controlled.
[0040]
In this way, the current feedback circuit 51 adds the pulsed differential output, which is the current information, to the voltage level at the connection point 49 only during a transient when the load current IL changes suddenly, and accelerates the voltage feedback by the voltage feedback circuit 3. In other cases, the current feedback circuit 51 is disconnected and only normal voltage feedback is performed. Therefore, there is no concern about oscillation while having the same effect as increasing the AC gain of the voltage feedback circuit 3. That is, the voltage feedback circuit 3 can increase the AC gain to the maximum extent that oscillation does not occur in the steady state by adjusting the resistor 35. Therefore, in combination with the addition of the current feedback circuit 51, the load current IL It is possible to stabilize the load voltage VL to the maximum at the time of sudden change.
[0041]
Incidentally, in order to cope with a sudden load change, it is sufficient to add current value information in addition to voltage value information as a feedback amount of the voltage feedback circuit 3, but simply adding the current value information itself causes a load after control. The voltage VL is distorted. In this respect, the current feedback circuit 51 of the present embodiment feeds back the differential waveform of the load current and adds the information of the current value only when the current change is transient. Has no effect.
[0042]
The effect of adding the current feedback circuit 51 in this embodiment is also apparent from the measurement results of FIGS. In each of these figures, “measure (1) + (2) + this embodiment” indicates a measurement result obtained by adding the current feedback circuit 51 in this embodiment in addition to the measures (1) and (2) of the conventional example. However, when the load current IL is suddenly changed at 100 Hz, it is within the range of 0A to 10A, and when the load current IL is suddenly changed at 1 kHz, it is within the range of 0A to 11A and within the standard value Vd. Variations in the load voltage VL can be suppressed. In addition, in the waveform diagram shown in FIG. 5, by adding the current feedback circuit 51 in this embodiment in addition to the measures (1) and (2), the plus side maximum fluctuation value Vp + of the load voltage VL is +22 mV, minus The side maximum fluctuation value Vp− can be improved to −29 mV. Here, it can be read from the current feedback amount VFB that pulsed current information is output only when the load current IL fluctuates.
[0043]
In addition, the current feedback improves not only the peak fluctuation value (peak value) of the load voltage VL but also the time (convergence time constant) until the fluctuation of the load voltage VL converges. This tendency is particularly conspicuous when the load voltage VL decreases (when the load current IL rises), and the convergence time constant without current feedback is about 1.7 mS. By adding 51, it is improved to about 30 μs. This effect facilitates the fluctuation absorption by the electrolytic capacitors 45 and 46 connected between the outputs + Vo and −Vo, and allows the fluctuation of the load voltage VL to be quickly converged by the electrolytic capacitors 45 and 46 having a smaller capacity. it can.
[0044]
Next, various attachment examples of the module main body 60 in the present embodiment are shown in FIGS. FIG. 6 shows an example in which a module main body 60 as a current feedback module is built in the power source main body 1 having only the output terminals + Vo and −Vo. The module main body 60 forms an outer shell by an independent housing separate from the power source main body 1, and includes the above-described current detector 52, amplification circuit 53, differentiation circuit 54, and synthesis circuit 55. In this case, The wiring connection with the module main body 60 is performed inside the power supply main body 1. Therefore, the current detector 52 and the connection point 49 can be provided at any location on the output voltage lines 5 and 6 from the DC / DC converter unit 2 to the output terminals + Vo and −Vo.
[0045]
FIG. 7 shows an example in which a module main body 60 is externally attached to the power source main body 1 having only output terminals + Vo and −Vo as in FIG. 6. The module main body 60 is attached to the power source main body 1 in contact or non-contact. However, when the module main body 60 is attached, in order to take the combined output from the current feedback circuit 51 into the voltage feedback circuit 3, A switch 71 for disconnecting the output terminal + Vo is provided. The switch 71 may be configured to be mechanically turned off when the module main body 60 is mounted on the power source main body 1, for example.
[0046]
FIG. 8 shows an example in which a module main body 60 as a current feedback module is built in the power source main body 1 having output terminals + Vo, −Vo and remote sensing terminals + S, −S. In this case, the current detector 52 can be provided at any location on the output voltage lines 5 and 6 from the DC / DC converter unit 2 to the output terminals + Vo and −Vo. Further, the other end of the remote sensing line that connects one end to the remote sensing terminals + S, −S can be connected to any part of the output voltage lines 5, 6 extending from the output terminals + Vo, −Vo to the load 4. Thereby, it is possible to stabilize the voltage in consideration of the voltage drop of the output voltage lines 5 and 6.
[0047]
FIG. 2 shows an example in which the module main body 60 is externally attached to the power source main body 1 having the output terminals + Vo, −Vo and the remote sensing terminals + S, −S. In the power source main body 1 having the configuration shown in FIG. 7, the voltage feedback circuit 3 in the power source main body 1 is supplied from the module main body 60 outside the power source main body 1 in order to feed back the combined output from the current feedback circuit 51 to the voltage feedback circuit 3. Some wiring must be routed to the In In the example shown, the combined output from the current feedback circuit 51 can be easily fed back to the voltage feedback circuit 3 by using the remote sensing terminal + S provided in the power source body 1. Therefore, the function of the current feedback circuit 60 in the present embodiment can be easily added without modifying the inside of the power source body 1 at all.
[0048]
As described above, in this embodiment, the output terminal + Vo, −Vo for supplying the DC output voltage Vout to the load 4, the pair of remote sensing terminals + S, −S, and the voltage between the remote sensing terminals + S, −S are expressed as follows. A power supply device comprising a voltage feedback circuit 3 for comparing a detected voltage obtained by detection with a reference voltage VREF and controlling the voltage between the remote sensing terminals + S and -S to be constant based on the comparison result , A current detector 52 that outputs a detection signal proportional to the load current IL, a differentiation circuit 54 that differentiates the detection signal waveform from the current detector 52, and Directly connected to the subsequent stage of the differentiation circuit 54, And a synthesis circuit 55 for calculating, or adding, the differential output from the differentiation circuit 54 to the detection voltage of the voltage feedback circuit 3 (the voltage at the connection point of the voltage dividing resistors 21 and 22). As long as the load current IL fluctuates gently, the differential output generated from the differentiating circuit 54 does not output anything to the voltage feedback circuit 3, and when the load current IL changes suddenly, the derivative is differentiated according to the fluctuation of the load current IL. The differential output generated from the circuit 54 is calculated as a detection voltage of the voltage feedback circuit 3. Composed.
[0049]
With the above configuration, when a sudden change in the load current IL is detected by the current detector 52, the differential output of the detection signal waveform from the current detector 52 is added to the detection voltage of the voltage feedback circuit 3, and the voltage feedback circuit 3 In consideration of this sudden change, control is performed so as to keep the voltage between the remote sensing terminals + S and -S and the load voltage VL constant. Therefore, even if the dummy resistor 47 does not increase the dummy current flowing between the output terminals + Vo and −Vo and the AC gain of the current feedback circuit 3 more than necessary, the stability of the load voltage VL at the time of sudden load change by feedback of current information. Can be improved. Further, the differential circuit 54 generates a differential output only at the time of sudden load change, and only normal voltage feedback at other times of steady state. Therefore, it has the same effect as increasing the AC gain of the voltage feedback circuit 3. In addition, there is no fear that the voltage feedback circuit 3 oscillates.
[0050]
Furthermore, what is improved by the current feedback at the time of sudden load change is not only the fluctuation peak value of the load voltage VL but also the time until the fluctuation converges. Therefore, it is possible to stabilize the load voltage VL at an early stage.
[0051]
In such a configuration, the DC / DC converter unit 2, the output terminals + Vo, −Vo, and the voltage feedback circuit 3 are provided in the power supply main body 1, and are provided separately from the power supply main body 2, and current feedback incorporating a current feedback circuit 51 is provided. A module main body 60 as a module is preferably attached to the power source main body 1.
[0052]
In this way, even if each component of the current feedback circuit 51 is not incorporated one by one, the module main body 60 separate from the power source main body 1 provided with the function as the current feedback circuit 51 in advance is built into the power source main body 1 or The stability of the load voltage VL at the time of sudden load change can be improved only by externally attaching it.
[0053]
In the present embodiment, the other output voltage from the output terminal −V to the load 4 is utilized by utilizing the remote sensing terminals + S and −S separately from the output terminals + Vo and −Vo in the power source main body 1. The current detector 52 inserted and connected to the line 6 and the module main body 60 including the amplifier circuit 53, the differentiating circuit 54 and the synthesizing circuit 55 are all disposed outside the power source main body 1, and the differentiation circuit 54 The combined output of the combining circuit 55 that adds the output and the voltage level generated at the connection point 49 of one output voltage line 5 is supplied between the remote sensing terminals + S and -S. In this way, the entire configuration of the current feedback circuit 51 (current detector 52, amplifier circuit 53, differentiation circuit 54, and synthesis circuit 55) can be connected to the outside of the power supply body 1, and the existing power supply body 1 can be connected. The characteristics of the load voltage VL with respect to fluctuations in the load current IL can be improved without any modification.
[0054]
That is, when the module main body 60 is externally attached to the power source main body 1 and the output of the synthesis circuit 55 is supplied to one of the remote sensing terminals + S, the remote sensing terminal + S provided in the power source main body 1 is provided. By utilizing this, the output of the synthesis circuit 55 constituting the current feedback circuit 51 can be supplied to the voltage feedback circuit 3 inside the power supply body 1, so that all the connections to the current feedback circuit 51 can be made outside the power supply body 1, The characteristics of the load voltage VL can be easily improved without any modification to the existing power source body 1.
[0055]
Further, for the power source body 1 that is not provided with the remote sensing terminals + S and -S, the output voltage Vout between the output terminals + Vo and -Vo is detected by the voltage dividing resistors 21 and 22, and the potential at the connection point is detected. The detected voltage and the reference voltage VREF are compared, and the voltage feedback circuit 3 performs control so that the output voltage Vout between the output terminals + Vo and −Vo is kept constant based on the comparison result. The current feedback circuit 51 in FIG. In that case, a current detector 52 that outputs a detection signal proportional to the load current IL, a differentiation circuit 54 that differentiates the detection signal waveform from the current detector 52, Directly connected to the subsequent stage of the differentiation circuit 54, And a synthesis circuit 55 for calculating, or adding, the differential output from the differentiation circuit 54 to the detection voltage of the voltage feedback circuit 3. As long as the load current IL fluctuates gently, the differential output generated from the differentiating circuit 54 does not output anything to the voltage feedback circuit 3, and when the load current IL changes suddenly, the derivative is differentiated according to the fluctuation of the load current IL. The differential output generated from the circuit 54 is calculated to be a detection voltage of the voltage feedback circuit 3. Just do it.
[0056]
In this case, when a sudden change in the load current IL is detected by the current detector 52, the differential output of the detection signal waveform from the current detector 52 is added to the detection voltage of the voltage feedback circuit 3, and the voltage feedback circuit 3 In consideration of the sudden change, control is performed so as to keep the output voltage Vout between the output terminals + Vo and −Vo, and thus the load voltage VL constant. Therefore, the stability of the load voltage VL at the time of sudden load change can be improved by feedback of current information without increasing the dummy current flowing between the output terminals + Vo and −Vo and the AC gain of the current feedback circuit 3 more than necessary. Can do. Further, the differential circuit 54 generates a differential output only at the time of sudden load change, and only normal voltage feedback at other times of steady state. Therefore, it has the same effect as increasing the AC gain of the voltage feedback circuit 3. In addition, there is no fear that the voltage feedback circuit 3 oscillates.
[0057]
Furthermore, what is improved by the current feedback at the time of sudden load change is not only the fluctuation peak value of the load voltage VL but also the time until the fluctuation converges. Therefore, it is possible to stabilize the load voltage VL at an early stage.
[0058]
Also in this case, the DC / DC converter unit 2, the output terminals + Vo, −Vo, and the voltage feedback circuit 3 are provided in the power supply main body 1, and are provided separately from the power supply main body 2 and current feedback incorporating a current feedback circuit 51. A module main body 60 as a module is preferably attached to the power source main body 1.
[0059]
In this way, even if each component of the current feedback circuit 51 is not incorporated one by one, the module main body 60 separate from the power source main body 1 provided with the function as the current feedback circuit 51 in advance is built into the power source main body 1 or The stability of the load voltage VL at the time of sudden load change can be improved only by externally attaching it.
[0060]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible. For example, a current transformer or the like may be used as the current detector 52 instead of the shunt resistor 61. Further, each configuration in the current feedback circuit 51 is not limited to that in the embodiment, and any circuit configuration having an equivalent function may be used. Furthermore, the present invention can be applied not only to a DC output voltage but also to a UPS (uninterruptible power supply) that supplies an AC output voltage from an output terminal.
[0061]
【The invention's effect】
According to the power supply device of the first aspect of the present invention, it is possible to sufficiently improve the fluctuation characteristic of the load voltage at the time of sudden load change and to stabilize the load voltage at an early stage.
[0062]
According to the power supply device of the second aspect of the present invention, it is possible to sufficiently improve the fluctuation characteristics of the load voltage when the load suddenly changes, and to stabilize the load voltage at an early stage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a main part of the configuration of FIG.
FIG. 3 is a graph showing fluctuation characteristics of load voltage when load current is suddenly changed from 0 A to 100 Hz in the measures (1) and (2) of the conventional example and in this embodiment.
FIG. 4 is a graph showing fluctuation characteristics of load voltage when load current is suddenly changed from 0 A to 1 kHz in measures (1) and (2) of the conventional example and in this embodiment.
FIG. 5 is a waveform diagram of load voltage and current feedback when the load current is 5 A at a sudden load change of 100 Hz in the present embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example in which a current feedback module according to the present invention is built in a power supply main body having only an output terminal.
FIG. 7 is a schematic view showing an example in which a current feedback module according to the present invention is externally attached to a power supply main body having only an output terminal.
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example in which a current feedback module according to the present invention is externally attached to a power supply body having an output terminal and a remote sensing terminal.
FIG. 9 is a circuit diagram of a power supply device showing a conventional example.
FIG. 10 is a graph showing the fluctuation characteristics of the load voltage when the load current is suddenly changed from 0 A to 100 Hz before the countermeasure of the conventional example.
FIG. 11 is a graph showing the fluctuation characteristics of the load voltage when the load current is suddenly changed from 0 A to 1 kHz before the countermeasure of the conventional example.
FIG. 12 is a waveform diagram of a load voltage when a load current is 5 A at a sudden load change of 100 Hz in the conventional example.
FIG. 13 is a waveform diagram of the load voltage when the load current is 5 A when the load suddenly changes at 100 Hz in the countermeasure (1) of the conventional example.
FIG. 14 is a waveform diagram of the load voltage when the load current is 5 A at the time of sudden load change at 100 Hz in the case where the countermeasures (1) and (2) of the conventional example are used together.
[Explanation of symbols]
3 Voltage feedback circuit
4 Load
52 Current detector
54 Differentiation circuit
55 Synthesis Circuit
+ Vo, -Vo output terminals
+ S, -S Remote sensing terminal

Claims

Compare the output terminal that supplies the DC output voltage to the load, the detected voltage obtained by detecting the voltage between the output terminals, and the reference voltage, and keep the voltage between the output terminals constant based on this comparison result. In a power supply device including a voltage feedback circuit to be controlled,
A current detector that outputs a detection signal proportional to the load current flowing to the load;
A differentiating circuit for differentiating a detection signal waveform from the current detector;
A synthesis circuit directly connected to the subsequent stage of the differentiation circuit, and a current feedback circuit comprising:
As long as the load current fluctuates gently, the current feedback circuit does not output anything to the voltage feedback circuit, and when the load current suddenly changes, the differentiation generated from the differentiation circuit according to the variation of the load current A power supply apparatus configured to calculate an output to a detection voltage of the voltage feedback circuit .

An output terminal for supplying a DC output voltage to the load, a pair of remote sensing terminals, a detected voltage obtained by detecting a voltage between the remote sensing terminals and a reference voltage are compared, and the remote sensing is based on the comparison result. In a power supply device including a voltage feedback circuit that controls the voltage between the terminals to be constant,
A current detector that outputs a detection signal proportional to the load current flowing to the load;
A differentiating circuit for differentiating a detection signal waveform from the current detector;
A synthesis circuit directly connected to the subsequent stage of the differentiation circuit, and a current feedback circuit comprising:
As long as the load current fluctuates gently, the current feedback circuit does not output anything to the voltage feedback circuit, and when the load current suddenly changes, the differentiation generated from the differentiation circuit according to the variation of the load current A power supply apparatus configured to calculate an output to a detection voltage of the voltage feedback circuit .