JP4607675B2 - Offset adjustment circuit - Google Patents
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Description
本発明は、フィードバック制御ループのオフセット補正を行うオフセット調整回路に関する。 The present invention relates to an offset adjustment circuit that performs offset correction of a feedback control loop.
負荷に動作電力を供給する電源部は、フィードバック制御回路を含むスイッチング制御による構成が一般的である。例えば、設定電流を負荷に供給する構成として、図5に示す構成が知られている。同図に於いて、101は平滑回路を含むスイッチング電源部、102は負荷、103は抵抗の両端の電圧として電流を検出する電流検出部、104はスイッチング電源部101のスイッチングのオン幅を制御する制御部、105は可変抵抗(ボリューム)によりフィードバックループのループゲインを調整するゲイン調整部、106は演算増幅器からなる増幅部、107は演算増幅器からなる誤差増幅部、108は可変抵抗(ボリューム)により調整するオフセット調整部を示す。
A power supply unit that supplies operating power to a load is generally configured by switching control including a feedback control circuit. For example, a configuration shown in FIG. 5 is known as a configuration for supplying a set current to a load. In the figure, 101 is a switching power supply unit including a smoothing circuit, 102 is a load, 103 is a current detection unit that detects a current as a voltage across a resistor, and 104 controls the ON width of switching of the switching
負荷102に供給する電流を、電流検出部103により検出し、ゲイン調整部105を介して増幅部106に入力し、オフセット調整部108によりオフセット補正を行い、増幅部106の出力と、負荷102に供給する電流の指令値とを加算して誤差増幅部107に入力し、図示を省略した基準電圧と比較して、誤差分を制御部104に入力し、制御部104によりスイッチング電源部101を制御するフィードバック制御ループを構成している。
The current supplied to the load 102 is detected by the
制御部104は、誤差増幅部107の出力誤差分レベルと鋸歯状波電圧との比較により、スイッチングのオン幅の制御信号、即ち、パルス幅変調した制御信号をスイッチング電源部101に入力し、負荷102に供給する電流を、指令値に従った値となるように制御する。このように指令値に従った電流を負荷102に供給するように制御する構成に於けるフィードバック制御ループのループゲインを、ゲイン調整部105により調整する。又電流検出部103や増幅器106を含む構成に於けるオフセット値を、オフセット調整部108により調整する。
The
又各部の調整や制御は、アナログ処理により行う構成が一般的であり、その為に、オフセット調整やループゲイン調整も、可変抵抗(ボリューム)を用いるものである。なお、プログラマブル・コントローラのレンジ切替えを、スイッチを操作することにより行う構成を、ディジタルポテンショメータと、これをパルス数によって制御するコントロール回路とにより構成し、手動によるスイッチの選択的なオン,オフ操作を不用とした手段が知られている(例えば、特許文献1参照)。又基準値を有するオフセット判定手段によりオフセット値に相当する値をカウンタによりカウントアップ又はカウントダウンし、このカウンタのカウント値を基にオフセット調整を行う手段も知られている(例えば、特許文献2参照)。
従来のオフセット調整は、アナログ回路構成により行うと共に、可変抵抗を用いたマニュアル調整手段が一般的である。しかし、このようなオフセット調整手段は、熟練を要すると共に、調整後の経年変化により再調整が必要となる場合が多いものである。更に、この調整手段は、常に調整操作するものではないから、装置の前面ではなく、内部に設けられる場合が多く、従って、再調整を行うことは困難である問題がある。 Conventional offset adjustment is performed by an analog circuit configuration, and manual adjustment means using a variable resistor is generally used. However, such an offset adjustment means requires skill and often requires readjustment due to a secular change after adjustment. Further, since this adjusting means does not always perform an adjusting operation, it is often provided not in the front surface of the apparatus but in the inside thereof.
又負荷102を含む装置内に、スイッチング電源部101を実装するものであるが、その場合に、装置内各部の温度の上昇等による温度変化が比較的大きくなる可能性があり、この温度変化によりオフセット調整結果がずれることになる。このような温度変化毎に、オフセットの再調整を行うことが望ましいが、装置の運転状態に於いて実行することは、実際上は不可能であり、スイッチング電源部としてオフセット調整済みとしても、その後のオフセット値の変化に対応することができない問題がある。
In addition, the switching
本発明は、スイッチング電源部とフィードバック制御ループとを含む電源部を装置内に実装し、運転中に於けるオフセット値変化にも対応して精度の高いオフセット補正を行うことを目的とする。 An object of the present invention is to mount a power supply unit including a switching power supply unit and a feedback control loop in the apparatus, and to perform offset correction with high accuracy in response to an offset value change during operation.
本発明のオフセット調整回路は、スイッチング電源部とフィードバック制御ループとを含む電源部のオフセット補正を行うオフセット調整回路に於いて、前記電源部の初期のオフセット値を初期オフセット補正値として保持させる不揮発性メモリと、負荷を含む装置に前記電源部を実装して前記初期オフセット補正値を用いて前記負荷に電流を供給する構成とした時のオフセット値を運転時オフセット補正値として保持し、該運転時オフセット値を所定期間の運転継続により更新可能とする書替え可能のメモリと、前記不揮発性メモリに保持した前記初期オフセット補正値と前記書替え可能のメモリに保持した前記運転時オフセット補正値とを用いて、前記電源部の前記オフセット補正を行う構成を備えている。 An offset adjustment circuit according to the present invention is a non-volatile circuit that holds an initial offset value of the power supply unit as an initial offset correction value in an offset adjustment circuit that performs offset correction of a power supply unit including a switching power supply unit and a feedback control loop. An offset value when the power supply unit is mounted on a device including a memory and a load and current is supplied to the load using the initial offset correction value is held as an offset correction value during operation. using a rewritable memory to the offset value can be updated by the operation continues for a predetermined period, and said driving time offset correction value held in the initial offset correction value held in the nonvolatile memory and the rewritable memory And a configuration for performing the offset correction of the power supply unit .
又前記負荷に供給する電流の検出値を、前記不揮発性メモリに保持した初期オフセット補正値と前記書替え可能のメモリに保持した前記運転時オフセット補正値との和により補正して、過電流検出を行うアラーム処理部を設けた構成とすることができる。 The detection value of the current supplied to the load is corrected by the sum of the initial offset correction value held in the non-volatile memory and the operation offset correction value held in the rewritable memory to detect overcurrent. It can be set as the structure which provided the alarm process part to perform.
又温度とオフセット補正値とを対応して格納した温度補正テーブルと、温度検出部からの温度検出値に対応して前記温度補正テーブルから読出した前記オフセット補正値と、前記不揮発性メモリに保持した前記初期オフセット補正値と、前記書替え可能のメモリに保持した前記運転時オフセット補正値とを用いて前記オフセット補正を行うオフセット演算部とを設けることができる。 The temperature correction table storing the temperature and the offset correction value correspondingly, the offset correction value read from the temperature correction table corresponding to the temperature detection value from the temperature detection unit, and the nonvolatile memory are held. An offset calculation unit that performs the offset correction using the initial offset correction value and the operating offset correction value held in the rewritable memory can be provided.
又温度を順次変化させて求めた温度対応のオフセット補正値を書込んだ温度補正テーブルと、温度検出部からの温度検出値に対応して前記温度補正テーブルから読出した前記オフセット補正値と、前記不揮発性メモリに保持した前記初期オフセット補正値と、前記書替え可能のメモリに保持した前記運転時オフセット補正値とを用いて前記オフセット補正を行うオフセット演算部とを設けることができる。 In addition, a temperature correction table in which offset correction values corresponding to temperatures obtained by sequentially changing the temperature are written, the offset correction values read from the temperature correction table corresponding to the temperature detection values from the temperature detection unit, An offset calculation unit that performs the offset correction using the initial offset correction value held in the nonvolatile memory and the operation offset correction value held in the rewritable memory may be provided.
電源部としてのオフセット値を初期オフセット補正値として不揮発性のメモリに保持し、又電源部を装置内に実装した時のオフセット値を運転時オフセット補正値として書替え可能のメモリに保持することにより、長期間の運転を行った場合でも、運転時オフセット補正値の書替えが可能であることにより、継続して高精度のオフセット補正を行うことができる。 By holding the offset value as the power supply unit in the non-volatile memory as the initial offset correction value, and holding the offset value when the power supply unit is mounted in the device in the rewritable memory as the operation offset correction value, Even when the operation is performed for a long period of time, the offset correction value during operation can be rewritten, so that highly accurate offset correction can be continuously performed.
本発明のオフセット調整回路は、図1を参照すると、スイッチング電源部1とフィードバック制御ループとを含む電源部のオフセット補正を行うオフセット調整回路に於いて、電源部の初期のオフセット値を初期オフセット補正値として保持させる不揮発性のメモリ11と、負荷2を含む装置に電源部を実装して、負荷2に電流を供給する構成とした時のオフセット値を運転時オフセット補正値として保持する書替え可能のメモリ12と、不揮発性のメモリ11に保持した初期オフセット補正値と、書替え可能のメモリ12に保持した運転時オフセット補正値とを用いて、オフセット補正を行うオフセット演算部10とを備えている。
Referring to FIG. 1, the offset adjustment circuit of the present invention is an offset adjustment circuit that performs offset correction of a power supply unit including a switching
図1は、本発明の実施例1の説明図であり、1はスイッチング電源部、2は負荷、3は電流検出部、4は制御部、5は誤差増幅部、6はパルス幅制御部、7はオフセット調整回路、10はオフセット演算部、11,12はメモリ(M)、13はAD変換器(A/D)、14はDA変換器(D/A)、S1,S2は書込信号を示す。スイッチング電源部1は、制御部4からの制御により、入力電圧をスイッチング制御して平滑化し、負荷2に動作電力を供給し、その負荷2に供給する電流値を電流検出部3により検出し、指令値入力との誤差分を誤差増幅部5により求め、パルス幅制御部6に鋸歯状波信号を入力し、誤差分に対応したパルス幅変調信号として制御部4に入力し、制御部4によりスイッチング電源部1のスイッチング制御のオン幅を制御して、指令値入力に従った電流を、負荷2に供給する。
FIG. 1 is an explanatory diagram of
誤差増幅部5は加算器構成の場合を示し、従って、電流検出部3による電流検出値を、例えば、+極性とすると、指令値入力は−極性、オフセット調整回路7からのオフセット補正値も−極性として、指令値入力と電流検出値との差分をオフセット補正値により補正して、パルス幅制御部6に入力する。なお、誤差増幅部5とパルス幅制御部6とは、既に知られている各種の構成を適用することができ、適用した構成に対応して各信号の極性等を選定するものである。
The
又オフセット調整回路7は、オフセット演算部10と、オフセット補正値を書込むメモリ11,12と、AD変換器13と、DA変換器14とを含む構成を有し、メモリ11は、EEPROM等の不揮発性メモリとし、書込信号S1により、オフセット値をAD変換器13によってディジタル信号に変換して書込むものである。又メモリ12は、書替えが可能の不揮発性メモリ或いは揮発性のRAM構成とし、書込信号S2により、オフセット値をAD変換器13によってディジタル信号に変換して書込むものである。
The
スイッチング電源部1と、フィードバック制御ループとを含み、負荷2を除く電源部を製作して、負荷2を内部に備えた装置内に実装するものであり、この実装前の電源部の構成に、擬似的な負荷を接続し、その負荷に供給する電流値を指示する指令値入力を零とした時に、フィードバック制御ループに於けるオフセット値が零でない場合に、電流検出部3により電流を検出することになる。この電流検出値を、オフセット調整回路7のAD変換器13によりディジタル信号に変換し、初期オフセット補正値として、メモリ11に書込信号S1によって書込む。このメモリ11は不揮発性のメモリとするものであるから、電源部単体としてのオフセット値を初期オフセット補正値として、メモリ11に保持しておくことができる。
A switching
スイッチング電源部1とフィードバック制御ループとを含む電源部を、負荷2を含む装置に実装して、再度、指令値入力を零とし、その時の電流検出部3による電流検出値を、AD変換器13によりディジタル信号に変換し、書込信号S2をメモリ12に加えて、この場合の電流検出値を運転時オフセット補正値として保持させる。なお、この場合に、メモリ11に保持した初期オフセット補正値を、オフセット演算部10を介して誤差増幅部5に入力することにより、装置に実装した時に発生した分の運転時オフセット補正値がメモリ12に保持されることになる。
The power supply unit including the switching
前述のように、スイッチング電源部1とフィードバック制御ループとを含む電源部を、装置内に実装して、メモリ11,12にそれぞれ初期オフセット補正値と運転時オフセット補正値とを保持させることにより、実際の負荷2に動作電力を供給する運転時のオフセット補正を行うことができる。この場合に、オフセット演算部10は、メモリ11に保持されている初期オフセット補正値と、メモリ12に保持されている運転時オフセット補正値との和を求めて、オフセット補正値として誤差増幅部5に入力する。
As described above, the power supply unit including the switching
又或る期間、運転を継続したことにより、負荷2側の構成を含む回路素子の特性等が変化し、オフセット値も変化する場合がある。このような場合に、タイマ処理や保守者等による図示を省略した制御入力部からの制御により、指令値入力を零とし、且つ書込信号S2をメモリ12に加え、その時のオフセット値を運転時オフセット補正値として、メモリ12の書替えを行う。従って、メモリ12は少なくとも書替え可能のメモリとする。その後、指令値入力を所望の電流値を示すように制御し、運転を再開する。従って、電源部単体としての初期オフセット値と、書替えられた新たな運転時オフセット補正値とを用いてオフセット補正を行うことにより、経年変化が生じるような構成に於いても、負荷2に対する精度の高い電流制御を行うことができる。
Further, by continuing the operation for a certain period, the characteristics of the circuit elements including the configuration on the
図2は、本発明の実施例2の説明図であり、図1と同一符号は同一部分を示し、15はアラーム処理部を示す。このアラーム処理部15は、電流検出部3による電流検出値をAD変換器13によりディジタル信号に変換して入力すると共に、オフセット演算部10を介したオフセット補正値を入力し、負荷2に供給する電流が設定値を超えた過電流状態となった時に、それを検出して、制御部4にアラーム信号を加え、スイッチング電源部1の出力電圧を垂下させて、過電流保護を行うものである。その場合に、電流検出部3等によるオフセット値を無視できない場合が多いから、負荷2に供給する電流の検出値のみでなく、メモリ11,12にそれぞれ保持した初期オフセット補正値と運転時オフセット補正値との和のオフセット補正値を用いて、実際に負荷2に流れる電流値を判定し、その電流値が閾値を超えた時に過電流検出を行うものである。従って、アラーム処理部15に於ける過電流検出の精度を向上することができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of
図3は、本発明の実施例3の説明図であり、図1と同一符号は同一部分を示し、16は温度補正テーブル、17はAD変換器(A/D)、20は温度検出部を示す。温度補正テーブル16は、全体的な温度特性を、各部の部品のカタログデータ等を基に予測ができる場合、温度Txに対応する特性変化に基づくオフセット補正値Dxを求め、このオフセット補正値Dxを温度と対応させて格納する。温度検出部20は、トランジスタのpn接合部の温度特性等を利用した構成や、サーミスタ等を用いた構成等を適用することができるものであり、オフセット値が、温度変化の影響を受け易い個所に設ける。この温度検出部20の温度検出信号をAD変換器17によりディジタル信号に変換し、温度補正テーブル16のアドレスとして、その時の温度Txに対応したオフセット補正値Dxを読出して、オフセット演算部10に入力する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of
オフセット演算部10は、メモリ11に保持した初期オフセット補正値をa、メモリ12に保持した運転時オフセット補正値をb,温度検出部20による検出温度に対応した温度補正テーブル16から読出したオフセット補正値をDxとすると、オフセット演算部10は、オフセット補正値Yを、Y=−(a+b+Dx)の演算処理により求めて、DA変換器14によりアナログ信号に変換し、誤差増幅部5に入力する。従って、温度変化によりオフセット値が変動する構成に於いても、精度の高いオフセット補正を行って、負荷2に指令値入力に従った電流を供給することができる。
The offset
図4は、本発明の実施例4の説明図であり、図3と同一符号は同一部分を示し、S3は温度補正データ書込信号を示す。この実施例は、電源部を装置内に実装する前に、恒温槽等に配置して、指令値入力を零とすると共に、温度を順次変化させ、温度補正データ書込信号S3を温度補正テーブル16に加えて、その時に得られる値をオフセット補正値Dxとし、その時の温度Txをアドレスとして、温度補正テーブル16に書込む。この場合は、実際に温度を変化させて、オフセット値を求めることになり、温度補正テーブル16は、実測した温度対応のオフセット値を格納することができる。従って、前述の実施例3に比較して、周囲温度が変化する環境下で運転する装置の負荷2に対する指令値入力に従った電流を高精度にオフセット補正して供給することができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of
又前述の実施例2,3,4に於いても、実施例1と同様に、メモリ12に保持している運転時オフセット補正値を、装置の運転が所定期間継続した時に、指令値入力を零とし、且つ書込信号S2をメモリ12に加えて、運転時オフセット補正値を更新することができる。又メモリ11,12を不揮発性メモリとして、メモリ11の領域と、メモリ12の領域とに分けて、書込信号S1,S2にはアドレス信号を含ませ、メモリ11としての領域に初期オフセット補正値を書込み、メモリ12としての領域に運転時オフセット値を書込む構成とすることも可能である。
In the second, third, and fourth embodiments, as in the first embodiment, the operation offset correction value held in the
1 スイッチング電源部
2 負荷
3 電流検出部
4 制御部
5 誤差増幅部
6 パルス制御部
7 オフセット調整回路
10 オフセット演算部
11,12 メモリ(M)
13 AD変換器(A/D)
14 DA変換器(D/A)
S1,S2 書込信号
DESCRIPTION OF
13 AD converter (A / D)
14 DA converter (D / A)
S1, S2 Write signal
Claims (3)
前記電源部の初期のオフセット値を初期オフセット補正値として保持させる不揮発性メモリと、
負荷を含む装置に前記電源部を実装して前記初期オフセット補正値を用いて前記負荷に電流を供給する構成とした時のオフセット値を運転時オフセット補正値として保持し、該運転時オフセット値を所定期間の運転継続により更新可能とする書替え可能のメモリと、 前記不揮発性メモリに保持した前記初期オフセット補正値と前記書替え可能のメモリに保持した前記運転時オフセット補正値とを用いて、前記電源部の前記オフセット補正を行うオフセット演算部と
を備えたことを特徴とするオフセット調整回路。 In an offset adjustment circuit that performs offset correction of a power supply unit including a switching power supply unit and a feedback control loop,
A non-volatile memory that retains an initial offset value of the power supply unit as an initial offset correction value;
An offset value when the power supply unit is mounted on a device including a load and a current is supplied to the load using the initial offset correction value is held as an operation offset correction value. Using the rewritable memory that can be updated by continuing operation for a predetermined period, the initial offset correction value held in the nonvolatile memory, and the operation offset correction value held in the rewritable memory , the power supply offset adjusting circuit comprising the offset calculation unit that performs the offset correction parts.
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