JPH05276075A - 2線式伝送器 - Google Patents

2線式伝送器

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Publication number
JPH05276075A
JPH05276075A JP6606492A JP6606492A JPH05276075A JP H05276075 A JPH05276075 A JP H05276075A JP 6606492 A JP6606492 A JP 6606492A JP 6606492 A JP6606492 A JP 6606492A JP H05276075 A JPH05276075 A JP H05276075A
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JP
Japan
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voltage
primary
winding
reference voltage
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP6606492A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Miyata
敏幸 宮田
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源投入の際に安定な動作を確保できるよう
に改良した2線式伝送器を提供するにある。 【構成】 負荷側から2本の伝送線を介して電流の供給
を受けて測定すべき物理量を電気信号に変換しこれを信
号処理して先の負荷側に伝送する2線式伝送器におい
て、先の電流に関連して発生した1次電圧をもちいて基
準電圧を発生させる基準ダイオ−ドと、この1次電圧が
正常動作を確保できる最低値より低い値のときに先の基
準電圧のレベルを下げる基準電圧低減回路と、絶縁トラ
ンスとを有し、この絶縁トランスの2次巻線から出力を
得ると共に先の最低値以下の1次電圧でも正常に起動で
きるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷側から2本の伝送
線を介して電流の供給を受けて測定すべき物理量を電気
信号に変換しこれを信号処理して負荷側に伝送する2線
式伝送器の電源回路に係り、特に電源投入の際に安定な
動作を確保できるように改良した2線式伝送器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の2線式伝送器の構成を示す
構成図である。10は負荷側に設けられた直流電源であ
り、この直流電源10に直列に負荷抵抗11が接続さ
れ、これ等で構成された直列回路は、端子T1 、T2 、
伝送線L1 、L2 を介して2線式伝送器12の出力の端
子T1 ´、T2 ´にそれぞれ接続されている。
【0003】この端子T1 ´、T2 ´にはダイオ−ドD
1 、トランジスタQ1 、抵抗R1 、帰還抵抗R2 が直列
に接続されている。ダイオ−ドD1 のカソ−ドとトラン
ジスタQ1 のコレクタとの接続点Aと、抵抗R1 と帰還
抵抗R2 との接続点Bとの間には抵抗R3 とツエナダイ
オ−ドD2との直列回路が接続されている。
【0004】さらに、抵抗R3 の両端にはトランジスタ
Q2 のコレクタとベ−スが接続されそのエミッタとツエ
ナダイオ−ドD2 のカソ−ドとの間に1次電圧V1 を得
ている。1次電圧V1 は増幅器13を付勢しこの増幅器
13の出力でトランジスタQ1 のベ−ス電圧を制御す
る。
【0005】この増幅器13の入力端には、1次電圧V
1 で付勢された信号処理回路14の出力が印加されると
共に帰還抵抗R2 の両端に発生する帰還電圧Vf1が印加
されている。信号処理回路14の入力端には絶縁回路1
5の出力電圧が印加され、センサ側とはこれにより直流
的に絶縁される。
【0006】また、この1次電圧V1 は直流的に絶縁し
てセンサ側の信号処理回路17を付勢するための直流電
圧Vd1を供給する電源回路16に印加されている。その
入力端子はT3 、T4 、出力端子はT5 、T6 である。
【0007】この信号処理回路17の入力端には、例え
ば測定流量に対応して発生するカルマン渦の数をこれに
対応する電圧信号に変換するセンサ18からの渦信号が
印加されている。
【0008】次に、以上のように構成された2線式伝送
器の動作についてその概要を説明する。測定流量に対応
してセンサ18で発生した渦信号は信号処理回路17で
ノイズなどが除去されて絶縁回路15に供給される。絶
縁回路15ではこの信号処理回路17のアナログ出力を
パルス信号に変換してトランスを介して直流的に絶縁
し、これを再び電圧信号に変換して信号処理回路14に
出力する。
【0009】増幅器13はこの信号処理回路14の出力
と帰還電圧Vf1との偏差を演算してその出力電圧でトラ
ンジスタQ1 のベ−ス電流を制御して、出力電流I0 が
信号処理回路14の出力に一致するように制御する。出
力電流I0 は、例えば0%が4mAで100%が20m
Aになるように選定されている。
【0010】一方、この出力電流I0 の一部4mAで2
線式伝送器12の回路電源を賄うこととなるが、この電
源は電源回路16で負荷11側とセンサ18側とを直流
的に絶縁して直流電圧Vd1を提供する。
【0011】図6はこの電源回路16の具体的な構成を
示す回路図である。入力端子T3 とT4 との間には抵抗
R4 とR5 とが直列に接続されている。また、絶縁トラ
ンス19は、1次巻線N1 、電圧検出巻線Nv 、帰還巻
線Nf 、2次巻線N2 がそれぞれコア等に巻回されて磁
気的に結合されている。
【0012】1次巻線N1 の一端は入力端子T3 に接続
され、その他端はトランジスタQ3のコレクタに接続さ
れている。トランジスタQ3 のエミッタは入力端子T4
に接続されると共に電圧検出巻線Nv と帰還巻線Nf の
各一端にそれぞれ接続されている。
【0013】電圧検出巻線Nv の他端は整流ダイオ−ド
D3 と抵抗R6 を介してトランジスタQ3 のベ−スに接
続されている。これ等の整流ダイオ−ドD3 と抵抗R6
の各両端にはスピ−ドアップ用のコンデンサC1 、C2
が並列に接続されている。
【0014】また、帰還巻線Nf の他端には帰還ダイオ
−ドD4 のカソ−ドが接続されそのアノ−ドはコンデン
サC3 を介して入力端子T4 に接続されると共に偏差増
幅器Q7 の一端に接続されている。この偏差増幅器Q7
の他端は抵抗R4 とR5 との分圧点に接続されており、
その出力端の電圧によりトランジスタQ3 のベ−ス電流
を制御する。
【0015】さらに、2次巻線N2 は出力ダイオ−ドD
5 とコンデンサC4 との直列回路に印加され、このコン
デンサC4 の両端は出力端子T5 、T6 に接続されてこ
こから直流電圧Vd1が取り出される。
【0016】次に、以上のように構成された電源回路1
9の動作について説明する。抵抗R4 とR5 で分圧した
分圧電圧Vi1は偏差増幅器Q7 の非反転入力端(+)に
印加される。このため、その出力端には正電圧が出力さ
れトランジスタQ3 のベ−スのベ−ス電流を増加させる
が、このとき磁気的な結合により電圧検出巻線Nv の電
圧も増加するのでトランジスタQ3 のコレクタ電流は益
々増加する。
【0017】しかし、ある程度コレクタ電流が流れると
トランジスタQ3 は飽和し電流が減少し始める。この場
合は帰還巻線Nf に電磁誘導により逆電圧が発生し、こ
れが帰還電圧Vf1としてダイオ−ドD4 を介して偏差増
幅器Q7 の反転入力端(−)に正の電圧として印加され
i1=Vf1となるようにその出力端の電圧が変化し、結
局、トランジスタQ3 のベ−ス電流を減少させる。
【0018】このようにして、電圧検出巻線Nv の電圧
が変化する傾向を偏差増幅器Q7 により補正して最終的
に分圧電圧Vi1と帰還電圧Vf1とが一致するように偏差
増幅器Q7 がその出力端の電圧を制御する。この結果、
磁気的に結合された2次巻線N2 に発生する電圧も所定
値に維持され、これを出力ダイオ−ドD5 で整流して得
た直流電圧Vd1も所定値に維持されることとなる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような2線式伝送器の電源回路16は、電源トランス1
9の1次側に入力される電力は1次電圧V1と1次電流
I1との積(V1*I1)であり,2次側に出力される
電力は直流電圧Vd1と直流電流Id1との積(Vd1*Id
1)であるので、1次と2次での変換効率をηとすれ
ば、 (V1*I1)η=(Vd1*Id1) (1) の関係がある。
【0020】従って、電源投入の際には1次電圧V1が
0→定常値へと変化している間、1次電流I1が大きく
なり、4mAをオーバする。このため、1次電圧V1が
低下して出力段のトランジスタQ1が正常な制御をする
ことができなくなる。つまり、渦信号がゼロの状態で出
力電流I0を4mAに維持することができなくなるとい
う問題がある。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、負荷側から2本の伝送線を
介して電流の供給を受けて測定すべき物理量を電気信号
に変換しこれを信号処理して前記負荷側に伝送する2線
式伝送器において、先の電流に関連して発生した1次電
圧をもちいて基準電圧を発生させる基準ダイオ−ドと、
この1次電圧が正常動作を確保できる最低値より低い値
のときに先の基準電圧のレベルを下げる基準電圧低減回
路と、1次巻線と電圧検出巻線と帰還巻線と2次巻線と
が絶縁して巻かれた絶縁トランスと、先の1次巻線に直
列に接続されこの直列回路に先の1次電圧が印加される
トランジスタと、先の電圧検出巻線の両端に発生した検
出電圧を先のトランジスタのベ−スに印加する整流ダイ
オ−ドと、先の基準電圧が入力の一端に印加されその他
端に先の帰還巻線に発生する帰還電圧を帰還ダイオ−ド
を介して帰還しこれ等の偏差を演算してその出力で先の
ベ−スに流れる電流を制御する演算増幅器と、先の2次
巻線に発生する出力電圧を整流する出力ダイオ−ドとを
具備し、先の最低値以下の1次電圧でも正常に起動でき
るようにしたものである。
【0022】
【作 用】基準ダイオ−ドは負荷側から伝送される電流
に関連して発生した1次電圧をもちいて基準電圧を発生
させるが、基準電圧低減回路はこの1次電圧が正常動作
を確保できる最低値より低い値のときに先の基準電圧の
レベルを下げる。
【0023】これにより、起動時に絶縁トランスに入力
される1次電流を抑えて、1次電圧の低下を防いで出力
段のトランジスタの制御動作を正常に確保し、先の最低
値より大きな1次電圧に達したときに基準電圧をベース
として定常動作させる。この結果、電源投入の際の2線
式伝送器の動作を安定に保持させることができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の要部を示す構成図で
ある。なお、図5、図6に示す従来の2線式伝送器と同
一の機能を有する部分には同一の符号を付して適宜にそ
の説明を省略する。
【0025】入力端子T3、T4に生じた1次電圧V1 は
抵抗R7 とツエナダイオ−ドD6 との直列回路に印加さ
れこれ等の接続点に基準電圧Vs を発生させ、この基準
電圧Vs は偏差増幅器Q7 の非反転入力端(+)に印加
される。
【0026】また、このツエナダイオ−ドD6の両端に
は抵抗R8が接続され、この抵抗R7とR8で基準電圧低
減回路SVRを構成する。なお、抵抗R8とR7との接続
点をA接続点とする。
【0027】帰還巻線Nf に発生した電圧は帰還ダイオ
−ドD4 を介して整流され抵抗R9とコンデンサC3 で
平滑されて帰還電圧Vf2として偏差増幅器Q7 の反転入
力端(−)に印加される。
【0028】一方、2次巻線N2を介して得た直流電圧
Vd2は出力端子T5 、T6を介して負荷抵抗R0に直流電
流Id2として供給する。これ以外の構成は、図6に示す
電源回路とほぼ同一である。
【0029】次に、以上のように構成された2線式伝送
器の動作について図2,図3を用いて説明する。まず、
定常状態での動作について説明する。直流電源10が投
入されると、トランジスタQ2を介して入力端子T3、
T4に1次電圧V1が生じる。
【0030】この状態で、トランジスタQ3がオンにな
ると、トランス19の1次巻線N1にエネルギが蓄積さ
れ、オフの時にこのエネルギは電圧検出巻線Nv、帰還
巻線Nf、2次巻線N2に供給される。
【0031】このうち、帰還巻線Nfは直流電圧Vd2を
検出すると共に抵抗R9に帰還電圧Vf2として供給し、
これは偏差増幅器Q7の入力となる。偏差増幅器Q7は基
準電圧Vsと帰還電圧Vf2とを比較し、Vf2>Vsの場合
は偏差増幅器Q7の出力を下げ、Vf2<Vsの場合は偏差
増幅器Q7の出力を上げ、Vf2=Vsになるように制御す
る。
【0032】このようにして、Vf2が一定値に制御され
るので、直流電圧Vd2も一定値に制御されることとな
る。この電圧の関係は、 Vd2=Vf2*(N2/Nf) (2) となる。
【0033】また、基準電圧低減回路SVRは抵抗R8
とR7で構成されるが、これらの抵抗の抵抗値は正常な
動作する最低の1次電圧をV1(min)とすると、 V1(min)*R8/(R8+R7)=Vs (3) の関係を満足するように選定される。なお、この場合、
抵抗R7はツエナダイオ−ドD6の電流制限抵抗としても
機能する。
【0034】次に、電源投入から定常状態に移行する過
程の1次電圧V1と1次電流I1の変化について説明す
る。まず、当初、Vs≧V1*R8/(R8+R7)の状態
では、 I1=V1*N22*R82/[Nf2*(R8+R7)2*η*R0] (4) の関係にある。
【0035】次に、1次電圧V1が上昇してVs<V1*
R8/(R8+R7)の状態になると、 I1=Vs2*N22/[Nf2*V1*η*R0] (5) の関係となる。
【0036】ここで、A接続点におけるA点電圧と1次
電圧V1との関係を図2に、1次電流I1と1次電圧V1
との関係を図3にそれぞれ示す。いずれも、実線で示す
曲線が図1における特性である。
【0037】図2において、A点電圧は、1次電圧V1
がV1(min)に達するまでは、1次電圧V1に比例して
上昇し、V1(min)に達した時点で、一定の基準電圧V
sが保持される。
【0038】1次電圧V1がV1(min)に達するまで
は、基準電圧Vsが小さいので、(2)式に示す関係か
ら直流電圧Vd2が小さく、直流電流Id2も小さくなり,
2次側の消費電力も小さくなる。このため図3に示すよ
うに1次電流I1も小さく、1次電圧V1に比例して変化
する。
【0039】1次電圧V1がV1(min)を越えると、ツ
エナダイオ−ドD6が正常に動作し一定の基準電圧Vsが
保持され(図2)、1次電圧V1も正常値となっている
ので、1次電流I1(図3)も過大電流とはならない。
なお、図2における2点鎖線は基準電圧Vsで決まる特
性であり、点線は1次電圧V1を抵抗R8とR7で分圧し
たときの特性を示している。
【0040】図4は本発明の他の部分実施例の構成を示
すブロック図である。図1に示す実施例では基準電圧低
減回路として抵抗を用いる例を説明したが、図4はスイ
ッチを用いる例を示したものである。入力端子T3、T4
の両端に電圧監視回路VWC、低電圧回路LVC、基準
電圧回路SVCがいずれも並列に接続されている。
【0041】基準電圧回路SVCから出力される基準電
圧Vsと低電圧回路LVCからの低電圧VLとはスイッチ
SWの切換端にそれぞれ印加され、その共通端で得られ
る電圧は、反転入力端(−)に帰還電圧Vf2が印加され
た偏差増幅器Q7の非反転入力端(+)に印加されてい
る。そして、スイッチSWは電圧監視回路VWCで1次
電圧V1の大きさが監視され所定の値になったときに出
力される切換信号SSにより切り換えられる。
【0042】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、基準電圧を1次電圧の大きさとの
関連により変化させる構成にしたので、電源投入の際の
絶縁回路への過大電流の流入を阻止することができ、結
果として安定な起動を達成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成を示す要部構成図であ
る。
【図2】図1に示す実施例の動作を説明する第1の特性
図である。
【図3】図1に示す実施例の動作を説明する第2の特性
図である。
【図4】図1に示す実施例の変形実施例の構成を示す部
分ブロック図である。
【図5】従来の2線式伝送器の全体構成を示すブロック
図である。
【図6】図5に示す2線式伝送器の電源回路の詳細な回
路を示す回路図である。
【符号の説明】 10 直流電源 11 負荷抵抗 12 2線式伝送器 13 増幅器 14、17 信号処理回路 15 絶縁回路 16 電源回路 18 センサ 19 絶縁トランス N1 1次巻線 N2 2次巻線 Nv 電圧検出巻線 Nf 帰還巻線 D6 ツエナ−ダイオ−ド SVR 基準電圧低減回路 VWC 電圧監視回路 LVC 低電圧回路 SVC 基準電圧回路 SW スイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷側から2本の伝送線を介して電流の供
    給を受けて測定すべき物理量を電気信号に変換しこれを
    信号処理して前記負荷側に伝送する2線式伝送器におい
    て、前記電流に関連して発生した1次電圧をもちいて基
    準電圧を発生させる基準ダイオ−ドと、この1次電圧が
    正常動作を確保できる最低値より低い値のときに前記基
    準電圧のレベルを下げる基準電圧低減回路と、1次巻線
    と電圧検出巻線と帰還巻線と2次巻線とが絶縁して巻か
    れた絶縁トランスと、前記1次巻線に直列に接続されこ
    の直列回路に前記1次電圧が印加されるトランジスタ
    と、前記電圧検出巻線の両端に発生した検出電圧を前記
    トランジスタのベ−スに印加する整流ダイオ−ドと、前
    記基準電圧が入力の一端に印加されその他端に前記帰還
    巻線に発生する帰還電圧を帰還ダイオ−ドを介して帰還
    しこれ等の偏差を演算してその出力で前記ベ−スに流れ
    る電流を制御する演算増幅器と、前記2次巻線に発生す
    る出力電圧を整流する出力ダイオ−ドとを具備し、前記
    最低値以下の1次電圧でも正常に起動できるようにした
    ことを特徴とする2線式伝送器。
JP6606492A 1992-03-24 1992-03-24 2線式伝送器 Pending JPH05276075A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020037737A (ko) * 2002-04-29 2002-05-22 김진국 2선식 쌍방향 통신 씨스템

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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