JP5787782B2 - Ｐｗｍ方式電流出力装置 - Google Patents
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Description
この発明は、ＰＷＭ方式を適用した電流出力装置に関するものである。
従来のＰＷＭ方式を適用した電流出力装置では、指示された電流値対応電圧値とフィードバックされた出力電流値変換電圧値を比較し、出力電流値が指示電流値よりも高い場合はＰＷＭ制御回路のパルス幅を狭くし、出力電流値が指示電流値よりも低い場合はパルス幅を広くする制御を行っている。ＰＷＭ制御回路は、パルス幅を変化させて、出力制御用トランジスタを制御し、この出力パルスを電圧平滑回路によって電圧に変換し、出力電流を制御する。しかし、低電流領域では、パルス幅を狭くする必要があるが、出力制御用トランジスタの動作が不安定となる問題があった。ＰＷＭ方式を適用した電流出力装置の例として、特許文献１が開示されている。
また、低出力電流領域において、出力制御用トランジスタの動作が不安定となる問題を回避する対策して、出力に模擬負荷抵抗を接続することが知られている。
また、低出力電流領域において、出力制御用トランジスタの動作が不安定となる問題を回避する対策して、出力に模擬負荷抵抗を接続することが知られている。
低出力電流領域において、出力に模擬負荷抵抗を接続する方法では、低電流領域で模擬負荷電流を流す必要があり、装置効率の低下を招く問題がある。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても、安定に動作するＰＷＭ方式電流出力装置を提供することを目的とする。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても、安定に動作するＰＷＭ方式電流出力装置を提供することを目的とする。
この発明に係るＰＷＭ方式電流出力装置は、出力電流指示値と出力電流との偏差を検出する偏差検出回路と、偏差検出回路の出力に基づきＰＷＭ制御用パルスを発生するＰＷＭパルス発生回路と、ＰＷＭ制御用パルスに基づき出力電圧パルスを発生する出力パルス発生回路と、出力パルス発生回路の出力電圧パルスを整流して直流電圧を発生し外部負荷に直流電流の出力電流を供給する電圧平滑回路と、外部負荷に供給する出力電流を検出する電流検出回路と、さらに、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定する閾値判定回路と、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなった場合、閾値判定回路の出力に基づき、電圧平滑回路の出力電圧に対し逆電圧を印加し、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅を所定の閾値より広く保ち、外部負荷に電流を供給する直流電圧を低減させる電圧調整回路を備えたものである。
この発明に係るＰＷＭ方式電流出力装置は、出力電流指示値と出力電流との偏差を検出する偏差検出回路と、偏差検出回路の出力に基づきＰＷＭ制御用パルスを発生するＰＷＭパルス発生回路と、ＰＷＭ制御用パルスに基づき出力電圧パルスを発生する出力パルス発生回路と、出力パルス発生回路の出力電圧パルスを整流して直流電圧を発生し外部負荷に直流電流の出力電流を供給する電圧平滑回路と、外部負荷に供給する出力電流を検出する電流検出回路と、さらに、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定する閾値判定回路と、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなった場合、閾値判定回路の出力に基づき、電圧平滑回路の出力電圧に対し逆電圧を印加し、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅を所定の閾値より広く保ち、外部負荷に電流を供給する直流電圧を低減させる電圧調整回路を備えたものであるため、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても、安定に動作することができる。
実施の形態１．
実施の形態１は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の出力電圧で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としたＰＷＭ方式電流出力装置に関するものである。
以下、本願発明の実施の形態１の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置のシステム構成図である図１および動作説明図２、３に基づいて説明する。
実施の形態１は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の出力電圧で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としたＰＷＭ方式電流出力装置に関するものである。
以下、本願発明の実施の形態１の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置のシステム構成図である図１および動作説明図２、３に基づいて説明する。
図１は、ＰＷＭ方式電流出力装置１を含むシステム構成を示す。
図１において、ＰＷＭ方式電流出力装置１は、外部負荷１０に対して、所定の目標として指示された直流電流を供給する。
ＰＷＭ方式電流出力装置１は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部は、目標電流に対して出力電流をフィードバックして外部負荷に電流を供給する。
調整部は、目標電流値が低下した際、動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）に達したかどうかを判定する閾値判定回路と、パルス幅を限界値（閾値）以上に維持したまま負荷に供給する電流を目標値に合わせるために出力電圧を低減する電圧調整回路とから構成される。
図１において、ＰＷＭ方式電流出力装置１は、外部負荷１０に対して、所定の目標として指示された直流電流を供給する。
ＰＷＭ方式電流出力装置１は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部は、目標電流に対して出力電流をフィードバックして外部負荷に電流を供給する。
調整部は、目標電流値が低下した際、動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）に達したかどうかを判定する閾値判定回路と、パルス幅を限界値（閾値）以上に維持したまま負荷に供給する電流を目標値に合わせるために出力電圧を低減する電圧調整回路とから構成される。
基本部は、出力電流指示器１０１、偏差検出回路１０２、ＰＷＭパルス発生回路１０３、出力パルス発生回路１０４、電圧平滑回路１０５、電流検出回路１０６から構成される。
調整部は、電圧平滑回路１０５と電流検出回路１０６の間に設けた電圧調整回路１１１と電圧比較回路１１２、閾値電圧設定器１１３から構成される。
調整部は、電圧平滑回路１０５と電流検出回路１０６の間に設けた電圧調整回路１１１と電圧比較回路１１２、閾値電圧設定器１１３から構成される。
まず、基本部の動作を説明する。
偏差検出回路１０２は、出力電流指示器１０１で設定される目標電流値と、電流検出回路１０６からフィードバックされる出力電流値を比較し、この偏差を出力する。ＰＷＭパルス発生回路１０３は、この偏差検出回路１０２の出力に基づきＰＷＭ制御用パルスを発生する。出力パルス発生回路１０４は、ＰＷＭ制御用パルスに基づき、出力電圧パルスを発生する。電圧平滑回路１０５は、出力パルス発生回路１０４の出力電圧パルスを整流して直流電圧を発生し、外部負荷１０に対して直流電流を供給する。
なお、本実施の形態１では、外部負荷の例として、抵抗値が０〜７００Ωで電流値が４−２０ｍＡの場合を想定している。
偏差検出回路１０２は、出力電流指示器１０１で設定される目標電流値と、電流検出回路１０６からフィードバックされる出力電流値を比較し、この偏差を出力する。ＰＷＭパルス発生回路１０３は、この偏差検出回路１０２の出力に基づきＰＷＭ制御用パルスを発生する。出力パルス発生回路１０４は、ＰＷＭ制御用パルスに基づき、出力電圧パルスを発生する。電圧平滑回路１０５は、出力パルス発生回路１０４の出力電圧パルスを整流して直流電圧を発生し、外部負荷１０に対して直流電流を供給する。
なお、本実施の形態１では、外部負荷の例として、抵抗値が０〜７００Ωで電流値が４−２０ｍＡの場合を想定している。
図２に基づいて、ＰＷＭ制御用パルス幅と電圧平滑回路１０５の出力電圧の関係を説明する。
ＰＷＭ制御用パルス幅が広い場合は、電圧平滑回路１０５の出力電圧が大きく（図２（ａ））なり、ＰＷＭ制御用パルス幅が狭い場合は、電圧平滑回路１０５の出力電圧が小さくなる（図２（ｂ））。
外部負荷１０に供給する必要がある電流４−２０ｍＡの全ての範囲に対して、出力パルス発生回路１０４が安定に動作すれば問題ないが、低電流領域においては、出力パルス発生回路１０４は低電流での高速動作となるため、動作が不安定になる場合がある。
ＰＷＭ制御用パルス幅が広い場合は、電圧平滑回路１０５の出力電圧が大きく（図２（ａ））なり、ＰＷＭ制御用パルス幅が狭い場合は、電圧平滑回路１０５の出力電圧が小さくなる（図２（ｂ））。
外部負荷１０に供給する必要がある電流４−２０ｍＡの全ての範囲に対して、出力パルス発生回路１０４が安定に動作すれば問題ないが、低電流領域においては、出力パルス発生回路１０４は低電流での高速動作となるため、動作が不安定になる場合がある。
実施の形態１では、外部負荷に供給する直流電流の目標値の設定をＰＷＭ方式電流出力装置１内に設けた出力電流指示器１０１で行う構成としているが、出力電流指示器１０１をＰＷＭ方式電流出力装置１の外部に設ける構成としてもよい。
また、偏差検出回路１０２は電流値で比較する構成としたが、出力電流指示器１０１の出力を電圧とするとともに、電流検出回路１０６からのフィードバックを電圧に変換することで、電圧値で比較する構成とすることができる。
また、偏差検出回路１０２は電流値で比較する構成としたが、出力電流指示器１０１の出力を電圧とするとともに、電流検出回路１０６からのフィードバックを電圧に変換することで、電圧値で比較する構成とすることができる。
次に、調整部の動作を説明する。なお、閾値判定回路は、電圧比較回路１１２と閾値電圧設定器１１３を組み合わせたものに相当する。
出力電流指示器１０１で設定される目標電流値が低くなると、ＰＷＭパルス発生回路１０３の出力であるＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が狭くなり高速動作となる。このため、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が出力パルス発生回路１０４を構成するトランジスタの特性で決まる所定のパルス幅より狭くなると、出力パルス発生回路１０４の動作が不安定になる。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅に対応する電圧平滑回路１０５の出力電圧（閾値電圧）が閾値電圧設定器１１３に保存されている。
出力電流指示器１０１で設定される目標電流値が低くなると、ＰＷＭパルス発生回路１０３の出力であるＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が狭くなり高速動作となる。このため、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が出力パルス発生回路１０４を構成するトランジスタの特性で決まる所定のパルス幅より狭くなると、出力パルス発生回路１０４の動作が不安定になる。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅に対応する電圧平滑回路１０５の出力電圧（閾値電圧）が閾値電圧設定器１１３に保存されている。
電圧比較回路１１２は、電圧平滑回路１０５の出力電圧と閾値電圧設定器１１３から出力されるこの閾値電圧とを比較して、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の限界値（閾値）に達したかどうかを判定する。パルス幅が所定の限界値より狭くなった場合、電圧比較回路１１２は、電圧調整回路１１１に対して出力低減の制御信号を出力する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、電圧平滑回路１０５の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、電圧平滑回路１０５の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
図３に基づいて、電圧調整回路１１１が動作した場合のＰＷＭ制御用パルス幅と電流検出回路１０６の入力電圧の関係を説明する。
図３（ａ）は、出力パルス発生回路１０４が低電流領域においても安定に動作する場合を表している（図２（ｂ）に相当）。実際には、この低電流領域では、出力パルス発生回路１０４の動作が不安定になるため、電圧比較回路１１２からの制御信号に基づき電圧調整回路１１１が動作して、電圧平滑回路１０５の出力電圧に対して、逆方向の電圧を印加する。
図３（ｂ）において、Ａの電圧が電圧平滑回路１０５の出力電圧に対応し、Ｂの電圧が、電圧調整回路１１１の出力電圧に対応する。したがって、電流検出回路１０６の入力側の電圧は、（電圧平滑回路１０５の出力電圧）−（電圧調整回路１１１の出力電圧）の電圧となる。
この結果、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅は、出力パルス発生回路１０４が安定に動作する閾値より広いパルス幅に保たれ、出力パルス発生回路１０４は安定に動作する。そして、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は出力電流指示器１０１で設定された目標電流値まで低下する。
図３（ａ）は、出力パルス発生回路１０４が低電流領域においても安定に動作する場合を表している（図２（ｂ）に相当）。実際には、この低電流領域では、出力パルス発生回路１０４の動作が不安定になるため、電圧比較回路１１２からの制御信号に基づき電圧調整回路１１１が動作して、電圧平滑回路１０５の出力電圧に対して、逆方向の電圧を印加する。
図３（ｂ）において、Ａの電圧が電圧平滑回路１０５の出力電圧に対応し、Ｂの電圧が、電圧調整回路１１１の出力電圧に対応する。したがって、電流検出回路１０６の入力側の電圧は、（電圧平滑回路１０５の出力電圧）−（電圧調整回路１１１の出力電圧）の電圧となる。
この結果、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅は、出力パルス発生回路１０４が安定に動作する閾値より広いパルス幅に保たれ、出力パルス発生回路１０４は安定に動作する。そして、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は出力電流指示器１０１で設定された目標電流値まで低下する。
次に、出力電流指示器１０１で設定される目標電流が増加した場合の動作を説明する。
目標電流値が高くなると、ＰＷＭパルス発生回路１０３の出力であるＰＷＭ制御パルスのパルス幅は広くなる。これに伴い電圧平滑回路１０５の出力電圧は大きくなる。
電圧平滑回路１０５の出力電圧が大きくなり、閾値電圧設定器１１３から出力される閾値電圧を超えると、電圧比較回路１１２は電圧調整回路１１１の動作を停止させる制御信号を出力する。電圧調整回路１１１が電圧平滑回路１０５の出力電圧に対する逆電圧の印加を停止すると、電圧平滑回路の出力電圧がそのまま電流電出回路の入力電圧となる。
以降、基本部が目標電流に対して出力電流をフィードバックして外部負荷に電流を供給する。
目標電流値が高くなると、ＰＷＭパルス発生回路１０３の出力であるＰＷＭ制御パルスのパルス幅は広くなる。これに伴い電圧平滑回路１０５の出力電圧は大きくなる。
電圧平滑回路１０５の出力電圧が大きくなり、閾値電圧設定器１１３から出力される閾値電圧を超えると、電圧比較回路１１２は電圧調整回路１１１の動作を停止させる制御信号を出力する。電圧調整回路１１１が電圧平滑回路１０５の出力電圧に対する逆電圧の印加を停止すると、電圧平滑回路の出力電圧がそのまま電流電出回路の入力電圧となる。
以降、基本部が目標電流に対して出力電流をフィードバックして外部負荷に電流を供給する。
以上説明したように、実施の形態１に係るＰＷＭ方式電流出力装置１は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の出力電圧で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としているため、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても安定に動作することができる。
実施の形態２．
実施の形態２のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）をＰＷＭパルス発生回路が出力するＰＷＭ制御用パルスのパルス幅で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態２の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置２のシステム構成図である図４に基づいて説明する。
図４において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
実施の形態２のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）をＰＷＭパルス発生回路が出力するＰＷＭ制御用パルスのパルス幅で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態２の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置２のシステム構成図である図４に基づいて説明する。
図４において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
図４において、ＰＷＭ方式電流出力装置２は、外部負荷１０に対して、所定の目標として指示された直流電流を供給する。
ＰＷＭ方式電流出力装置２は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
ＰＷＭ方式電流出力装置２は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
実施の形態２に係るＰＷＭ方式電流出力装置２と実施の形態１に係るＰＷＭ方式電流出力装置１との違いは、調整部の構成および動作であるため、この差異部を中心に説明する。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、電圧平滑回路１０５と電流検出回路１０６の間に設けた電圧調整回路１１１とパルス幅比較回路１１４、閾値パルス幅設定器１１５から構成される。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、電圧平滑回路１０５と電流検出回路１０６の間に設けた電圧調整回路１１１とパルス幅比較回路１１４、閾値パルス幅設定器１１５から構成される。
調整部の動作を説明する。なお、閾値判定回路は、パルス幅比較回路１１４と閾値パルス幅設定器１１５の組み合わせたものに相当する。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅（閾値パルス幅）が閾値パルス幅設定器１１５に保存されている。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅（閾値パルス幅）が閾値パルス幅設定器１１５に保存されている。
パルス幅比較回路１１４は、ＰＷＭパルス発生回路１０３から出力されるＰＷＭ制御用パルスのパルス幅とこの閾値パルス幅とを比較して、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の限界値に達したかどうかを判定する。パルス幅が所定の限界値より狭くなった場合、パルス幅比較回路１１４は、電圧調整回路１１１に対して出力低減の制御信号を出力する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、電圧平滑回路１０５の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、電圧平滑回路１０５の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
以上説明したように、実施の形態２に係るＰＷＭ方式電流出力装置２は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）をＰＷＭパルス発生回路が出力するＰＷＭ制御用パルスのパルス幅で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としているため、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても安定に動作することができる。
実施の形態３．
実施の形態３のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電流検出回路の入力電圧で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態３の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置３のシステム構成図である図５に基づいて説明する。
図５において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
実施の形態３のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電流検出回路の入力電圧で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態３の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置３のシステム構成図である図５に基づいて説明する。
図５において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
図５において、ＰＷＭ方式電流出力装置３は、外部負荷１０に対して、所定の目標として指示された直流電流を供給する。
ＰＷＭ方式電流出力装置３は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
ＰＷＭ方式電流出力装置３は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
実施の形態３に係るＰＷＭ方式電流出力装置３と実施の形態１に係るＰＷＭ方式電流出力装置１との違いは、調整部の構成および動作であるため、この差異部を中心に説明する。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、電圧平滑回路１０５と電流検出回路１０６の間に設けた電圧調整回路１１１と電圧比較回路１１２、閾値電圧設定器１１３から構成される。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、電圧平滑回路１０５と電流検出回路１０６の間に設けた電圧調整回路１１１と電圧比較回路１１２、閾値電圧設定器１１３から構成される。
調整部の動作を説明する。なお、閾値判定回路は、電圧比較回路１１２と閾値電圧設定器１１３を組み合わせたものに相当する。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅に対応する電流検出回路１０６の入力電圧（閾値電圧）が閾値電圧設定器１１３に保存されている。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅に対応する電流検出回路１０６の入力電圧（閾値電圧）が閾値電圧設定器１１３に保存されている。
電圧比較回路１１２は、電流検出回路１０６の入力電圧と閾値電圧設定器１１３から出力されるこの閾値電圧とを比較して、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の限界値に達したかどうかを判定する。パルス幅が所定の限界値より狭くなった場合、電圧比較回路１１２は、電圧調整回路１１１に対して出力低減の制御信号を出力する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、電圧平滑回路１０５の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、電圧平滑回路１０５の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
以上説明したように、実施の形態３に係るＰＷＭ方式電流出力装置３は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電流検出回路の入力電圧で判定し、電圧平滑回路と電流検出回路の間に設けた電圧調整回路により電圧平滑回路の出力電圧を低減する構成としているため、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても安定に動作することができる。
実施の形態４．
実施の形態４のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の出力電圧で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態４の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置４のシステム構成図である図６に基づいて説明する。
図６において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
実施の形態４のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の出力電圧で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態４の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置４のシステム構成図である図６に基づいて説明する。
図６において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
図６において、ＰＷＭ方式電流出力装置４は、外部負荷１０に対して、所定の目標として指示された直流電流を供給する。
ＰＷＭ方式電流出力装置４は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
ＰＷＭ方式電流出力装置４は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
実施の形態４に係るＰＷＭ方式電流出力装置４と実施の形態１に係るＰＷＭ方式電流出力装置１との違いは、調整部の構成および動作であるため、この差異部を中心に説明する。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、出力パルス発生回路１０４と電圧平滑回路１０５の間に設けた電圧調整回路１１１と電圧比較回路１１２、閾値電圧設定器１１３から構成される。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、出力パルス発生回路１０４と電圧平滑回路１０５の間に設けた電圧調整回路１１１と電圧比較回路１１２、閾値電圧設定器１１３から構成される。
調整部の動作を説明する。なお、閾値判定回路は、電圧比較回路１１２と閾値電圧設定器１１３を組み合わせたものに相当する。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅に対応する電圧平滑回路１０５の出力電圧（閾値電圧）が閾値電圧設定器１１３に保存されている。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅に対応する電圧平滑回路１０５の出力電圧（閾値電圧）が閾値電圧設定器１１３に保存されている。
電圧比較回路１１２は、電圧平滑回路１０５の出力電圧と閾値電圧設定器１１３から出力されるこの閾値電圧とを比較して、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の限界値に達したかどうかを判定する。パルス幅が所定の限界値より狭くなった場合、電圧比較回路１１２は、電圧調整回路１１１に対して出力低減の制御信号を出力する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、出力パルス発生回路１０４の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、電圧平滑回路１０５の入力電圧は低減される。この結果、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、出力パルス発生回路１０４の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、電圧平滑回路１０５の入力電圧は低減される。この結果、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
以上説明したように、実施の形態４に係るＰＷＭ方式電流出力装置４は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の出力電圧で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としているため、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても安定に動作することができる。
実施の形態５．
実施の形態５のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の入力電圧で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態５の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置５のシステム構成図である図７に基づいて説明する。
図７において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
実施の形態５のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の入力電圧で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態５の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置５のシステム構成図である図７に基づいて説明する。
図７において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
図７において、ＰＷＭ方式電流出力装置５は、外部負荷１０に対して、所定の目標として指示された直流電流を供給する。
ＰＷＭ方式電流出力装置５は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
ＰＷＭ方式電流出力装置５は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
実施の形態５に係るＰＷＭ方式電流出力装置５と実施の形態１に係るＰＷＭ方式電流出力装置１との違いは、調整部の構成および動作であるため、この差異部を中心に説明する。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、出力パルス発生回路１０４と電圧平滑回路１０５の間に設けた電圧調整回路１１１と電圧比較回路１１２、閾値電圧設定器１１３から構成される。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、出力パルス発生回路１０４と電圧平滑回路１０５の間に設けた電圧調整回路１１１と電圧比較回路１１２、閾値電圧設定器１１３から構成される。
調整部の動作を説明する。なお、閾値判定回路は、電圧比較回路１１２と閾値電圧設定器１１３を組み合わせたものに相当する。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅に対応する電圧平滑回路１０５の入力電圧（閾値電圧）が閾値電圧設定器１１３に保存されている。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅に対応する電圧平滑回路１０５の入力電圧（閾値電圧）が閾値電圧設定器１１３に保存されている。
電圧比較回路１１２は、電圧平滑回路１０５の入力電圧と閾値電圧設定器１１３から出力されるこの閾値電圧とを比較して、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の限界値に達したかどうかを判定する。パルス幅が所定の限界値より狭くなった場合、電圧比較回路１１２は、電圧調整回路１１１に対して出力低減の制御信号を出力する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、出力パルス発生回路１０４の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、電圧平滑回路１０５の入力電圧は低減される。この結果、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、出力パルス発生回路１０４の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、電圧平滑回路１０５の入力電圧は低減される。この結果、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
以上説明したように、実施の形態５に係るＰＷＭ方式電流出力装置５は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）を電圧平滑回路の入力電圧で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としているため、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても安定に動作することができる。
実施の形態６．
実施の形態６のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）をＰＷＭパルス発生回路が出力するＰＷＭ制御用パルスのパルス幅で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態６の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置のシステム構成図である図８に基づいて説明する。
図８において、図１又は図４と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
実施の形態６のＰＷＭ方式電流出力装置は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）をＰＷＭパルス発生回路が出力するＰＷＭ制御用パルスのパルス幅で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としたものである。
以下、本願発明の実施の形態６の構成、動作について、ＰＷＭ方式電流出力装置のシステム構成図である図８に基づいて説明する。
図８において、図１又は図４と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。
図８において、ＰＷＭ方式電流出力装置６は、外部負荷１０に対して、所定の目標として指示された直流電流を供給する。
ＰＷＭ方式電流出力装置６は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
ＰＷＭ方式電流出力装置６は、機能的に基本部と調整部から構成される。
基本部および調整部の機能は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
実施の形態６に係るＰＷＭ方式電流出力装置６と実施の形態１に係るＰＷＭ方式電流出力装置１との違いは、調整部の構成および動作であるため、この差異部を中心に説明する。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、出力パルス発生回路１０４と電圧平滑回路１０５の間に設けた電圧調整回路１１１とパルス幅比較回路１１４、閾値パルス幅設定器１１５から構成される。
基本部の構成および動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
調整部は、出力パルス発生回路１０４と電圧平滑回路１０５の間に設けた電圧調整回路１１１とパルス幅比較回路１１４、閾値パルス幅設定器１１５から構成される。
調整部の動作を説明する。なお、閾値判定回路は、パルス幅比較回路１１４と閾値パルス幅設定器１１５を組み合わせたものに相当する。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅（閾値パルス幅）が閾値パルス幅設定器１１５に保存されている。
出力パルス発生回路１０４が安定に動作する限界の値（閾値）のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅（閾値パルス幅）が閾値パルス幅設定器１１５に保存されている。
パルス幅比較回路１１４は、ＰＷＭパルス発生回路１０３から出力されるＰＷＭ制御用パルスのパルス幅とこの閾値パルス幅とを比較して、ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の限界値に達したかどうかを判定する。パルス幅が所定の限界値より狭くなった場合、パルス幅比較回路１１４は、電圧調整回路１１１に対して出力低減の制御信号を出力する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、出力パルス発生回路１０４の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、電圧平滑回路１０５の入力電圧は低減される。この結果、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
電圧調整回路１１１は、出力低減の制御信号に基づき、出力パルス発生回路１０４の出力電圧に対して、逆電圧を印加するように動作する。このため、出力パルス発生回路１０４は、安定に動作する閾値のＰＷＭ制御用パルスのパルス幅より広いパルス幅に保たれ安定に動作するとともに、電圧平滑回路１０５の入力電圧は低減される。この結果、外部負荷１０に対して直流電流を供給する直流電圧は低減されるため、出力電流値は目標電流値まで低下する。
以上説明したように、実施の形態６に係るＰＷＭ方式電流出力装置６は、ＰＷＭ方式電流出力装置の動作が不安定となるパルス幅の限界値（閾値）をＰＷＭパルス発生回路が出力するＰＷＭ制御用パルスのパルス幅で判定し、出力パルス発生回路と電圧平滑回路の間に設けた電圧調整回路により、電圧平滑回路の入力電圧を低減する構成としているため、装置の効率を低下させることなく、低出力電流の領域においても安定に動作することができる。
なお、ＰＷＭ方式電流出力装置に係る本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１，２，３，４，５，６ ＰＷＭ方式電流出力装置、１０ 外部負荷、
１０１ 出力電流指示器、１０２ 偏差検出回路，１０３ ＰＷＭパルス発生回路、
１０４ 出力パルス発生回路、１０５ 電圧平滑回路、１０６ 電流検出回路、
１１１ 電圧調整回路、１１２ 電圧比較回路、１１３ 閾値電圧設定器、
１１４ パルス幅比較回路、１１５ 閾値パルス幅設定器。
１０１ 出力電流指示器、１０２ 偏差検出回路，１０３ ＰＷＭパルス発生回路、
１０４ 出力パルス発生回路、１０５ 電圧平滑回路、１０６ 電流検出回路、
１１１ 電圧調整回路、１１２ 電圧比較回路、１１３ 閾値電圧設定器、
１１４ パルス幅比較回路、１１５ 閾値パルス幅設定器。
Claims (7)
- 出力電流指示値と出力電流との偏差を検出する偏差検出回路と、
前記偏差検出回路の出力に基づきＰＷＭ制御用パルスを発生するＰＷＭパルス発生回路と、
前記ＰＷＭ制御用パルスに基づき出力電圧パルスを発生する出力パルス発生回路と、
前記出力パルス発生回路の前記出力電圧パルスを整流して直流電圧を発生し外部負荷に直流電流の前記出力電流を供給する電圧平滑回路と、
前記外部負荷に供給する前記出力電流を検出する電流検出回路と、
さらに、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定する閾値判定回路と、
前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が前記所定の閾値より狭くなった場合、前記閾値判定回路の出力に基づき、前記電圧平滑回路の出力電圧に対し逆電圧を印加し、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅を前記所定の閾値より広く保ち、前記外部負荷に電流を供給する直流電圧を低下させる電圧調整回路を備えたＰＷＭ方式電流出力装置。 - 前記閾値判定回路は、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値に対応する前記電圧平滑回路の出力電圧に対する所定の閾値電圧と前記電圧平滑回路の出力電圧を比較することで、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定し、前記電圧調整回路を前記電圧平滑回路と前記電流検出回路の間に備える構成とした請求項１に記載のＰＷＭ方式電流出力装置。
- 前記閾値判定回路は、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値と、前記ＰＷＭパルス発生回路の出力電圧パルス幅と比較することで、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定し、
前記電圧調整回路を前記電圧平滑回路と前記電流検出回路の間に備える構成とした請求項１に記載のＰＷＭ方式電流出力装置。 - 前記閾値判定回路は、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値に対応する前記電流検出回路の入力電圧に対する所定の閾値電圧と前記電流検出回路の入力電圧を比較することで、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定し、
前記電圧調整回路を前記電圧平滑回路と前記電流検出回路の間に備える構成とした請求項１に記載のＰＷＭ方式電流出力装置。 - 前記閾値判定回路は、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値に対応する前記電圧平滑回路の出力電圧に対する所定の閾値電圧と前記電圧平滑回路の出力電圧を比較することで、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定し、
前記電圧調整回路を前記出力パルス発生回路と前記電圧平滑回路との間に備える構成とした請求項１に記載のＰＷＭ方式電流出力装置。 - 前記閾値判定回路は、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値に対応する前記電圧平滑回路の入力電圧に対する所定の閾値電圧と前記電圧平滑回路の入力電圧を比較することで、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定し、
前記電圧調整回路を前記出力パルス発生回路と前記電圧平滑回路との間に備える構成とした請求項１に記載のＰＷＭ方式電流出力装置。 - 前記閾値判定回路は、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値と、前記ＰＷＭパルス発生回路の出力電圧パルス幅と比較することで、前記ＰＷＭ制御用パルスのパルス幅が所定の閾値より狭くなったことを判定し、前記電圧調整回路を前記出力パルス発生回路と前記電圧平滑回路との間に備える構成とした請求項１に記載のＰＷＭ方式電流出力装置。
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