JPH0570383B2 - - Google Patents

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JPH0570383B2
JPH0570383B2 JP62090916A JP9091687A JPH0570383B2 JP H0570383 B2 JPH0570383 B2 JP H0570383B2 JP 62090916 A JP62090916 A JP 62090916A JP 9091687 A JP9091687 A JP 9091687A JP H0570383 B2 JPH0570383 B2 JP H0570383B2
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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 DC/DCコンバータからなる定電流装置に於い
て、電圧制御帰還ループの外側から調整用の電圧
を印加して、電流垂下制御開始電圧の設定を安定
に行わせると共に、その設定範囲を拡大したもの
である。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電圧制御帰還ループと電流制御帰還
ループとを備えたDC/DCコンバータからなる定
電流装置に関するものである。
DC/DCコンバータからなる定電流装置は、負
荷の変動にも拘わらず、設定された電流を供給で
きるものであり、各種の安定化電源装置として使
用されている。例えば、海底ケーブル伝送システ
ムの陸上端局の給電装置として使用され、中継器
等に定電流給電を行つている。その場合、両端給
電の場合の負荷分担の調整や、システム立上げ時
の給電開始時等に於いて、出力電圧又は出力電流
を調整する必要があり、定電流装置の出力電圧及
び出力電流を広範囲にわたり安定に調整にできる
ことが要望されている。
〔従来の技術〕
DC/DCコンバータからなる定電流装置は、例
えば、可飽和リアクタ型、直列共振型、ピーク電
流検出パルス幅制御型等の各種の構成が知られて
いる。このような定電流装置を海底ケーブル伝送
システムの給電装置として使用する場合は、複数
個のDC/DCコンバータを縦続接続して給電を行
う構成が採用されている。
第4図はDC/DCコンバータ45−1〜45−
nを縦続接続した定電流装置の従来例の要部回路
図を示し、41は電圧検出器、42は定電圧制御
回路、43は電流検出器、44は定電流制御回
路、46は演算増幅器、47は可変抵抗、48は
負荷、49は分圧抵抗、50はコンデンサ、51
はスイツチング回路、52はトランス、53は整
流回路、54は平滑回路、55は制御回路、56
は電流変換トランス又はフオトカプラ等からなる
絶縁結合器、57−1〜57−nは直流電源入力
端子、58は演算増幅器、59は定電流制御用基
準電圧、60はトランジスタ、61は演算増幅
器、62は定電圧制御用基準電圧、Ri,Rfは抵
抗、D11〜D1nはダイオードである。
入力端子57−1〜57−nは共通に接続して
単一の直流電源に接続することができるものであ
り、制御回路55によつて制御されるスイツング
回路51により直流のスイツチングが行われ、ト
ランス52により所望の電圧に昇圧し、整流回路
53により整流し、平滑回路54により平滑化し
て出力し、ダイオードD11〜D1nを介して各
DC/DCコンバータ45−1〜45−nの出力を
結合して負荷48に供給する。
出力電流は電流検出器43により検出されて定
電流制御回路44の演算増幅器58の一端子に加
えられ、その+端子に加えられている定電流制御
用基準電圧59と比較され、比較出力がトランジ
スタ60のベースに加えられ、トランジスタ60
の出力は各DC/DCコンバータ45−1〜45−
nに共通に加えられる。
又出力電圧は分圧抵抗49により分圧されて、
電圧検出器41の演算増幅器46に加えられ、そ
の出力は定電圧制御回路42の可変抵抗47に加
えられる。この可変抵抗47により調整された電
圧は演算増幅器61の+端子に加えられ、定電圧
制御用基準電圧62と比較され、比較出力は演算
増幅器58の出力と合成されてトランジスタ60
のベースに加えられる。この定電圧制御回路42
の直流利得Gaは、演算増幅器61の入出力端子
に接続された抵抗Rf,Riに対応して、Ga=Rf/
Riで表される。
トランジスタ60の出力電流は各DC/DCコン
バータ45−1〜45−nに共通に加えられ、そ
れぞれのスイツチング回路51に於けるスイツチ
ング時間幅等が制御されて、設定された出力電流
及び出力電圧となるように制御される。従つて、
電流検出器43と定電流制御回路44とを含む電
流制御帰還ループ及び電圧検出器41と定電圧制
御回路42とを含む電圧制御帰還ループが構成さ
れる。
第5図は定電流装置の出力電圧電流特性説明図
であり、0〜V1が電圧調整範囲となり、V1〜V2
が定電圧制御領域となる。又0〜I1が電流調整範
囲となる。即ち、可変抵抗47を調整することに
より、電流垂下制御開始電圧V1を調整すること
ができる。又定電流制御用基準電圧59を調整す
ることにより、設定電流を調整することができ
る。従つて、実線曲線から点線曲線で示すような
出力特性に調整することができる。
又負荷48に印加される出力電圧をVO、可変
抵抗47により調整された電圧をVdとすると、
分圧比Nは、N=Vd/VOで表される。この場合、
負荷48を海底ケーブルとすると、10数個の
DC/DCコンバータを用いることにより、出力電
圧VOは数千Vとなり、分圧抵抗49により数V
に分圧されて電圧検出器41に加えられるのが一
般的であるから、分圧比Nは数千分の1となる。
又定電流制御回路44の制御電流検出抵抗を
R、分圧抵抗49をRc、トランジスタ60から
出力する制御電流をIc、負荷48に供給する出力
電流をIO、負荷48の抵抗をRL,Gaを定電圧制
御回路42の直流利得とすると、電圧制御帰還ル
ープの直流利得Gdcは、 Gdc=N・Ga・1/R・IO/Ic・RL・Rc/RL+Rc…(1) で表される。この(1)式に於いて、R.c≫RLの時
(Nは一定)、 Gdc′=N・Ga・1/R・IO/Ic・RL …(2) 又負荷48が開放の時、 Gdc″=N・Ga・1/R・IO/Ic・Rc …(3) となる。一般に、抵抗Rcは、損失低減の為に、
負荷抵抗RLの100倍程度に選定されている。従つ
て、電流垂下開始電圧近傍と負荷開放時との直流
利得は、100倍程度変化することになる。
第6図は直流利得の周波数特性説明図であり、
aは電流垂下制御開始点近傍の利得特性曲線を示
し、bは負荷開放時の利得特性曲線を示し、この
利得特性曲線aに於ける折点周波数1(3dB低下
する周波数)は、 1≒1/(2πCRL) …(4) 又利得特性曲線bに於ける折点周波数2は、 2≒1/(2πCRc) …(5) となり、Rc≫RLであるから、周波数特性も大き
く変動することになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
定電流装置を海底ケーブル伝送システムに於け
る給電装置として使用する場合、或いは、その他
の電源装置として使用する場合に、出力電流及び
電流垂下制御開始電圧をそれぞれ0から最大定格
値まで連続的に調整することが必要であり、その
為に、電流制御用基準電圧59及び可変抵抗47
を調整することになる。
その場合、定電流コンバータは、それ自体で定
電流特性を有するものであるから、電流制御帰還
ループの直流利得は小さくて済み、その帰還ルー
プの安定度設計は比較的容易である。これに対し
て、定電流コンバータを定電圧制御する場合の電
圧制御帰還ループの直流利得は、負荷インピーダ
ンスに対応して変動し、負荷開放時に於いて最大
値となる。その直流利得が100倍(40dB)程度の
変動ならば安定度の設計も可能であるが、それ以
上の倍率では困難となる。これは、分圧比Nを一
定とした場合であるが、分圧比Nを大きくする
と、(1)式から判るように、直流利得は更に大きく
なる。
例えば、電流垂下制御開始電圧を10000Vとし、
分圧電圧Vdc(可変抵抗47により調整された電
圧)を1Vとした場合に、電流垂下制御開始電圧
を10Vに低下させると、分圧比Nは千倍となり、
(1)式から判るように、直流利得も千倍となる。又
電流垂下制御開始電圧を0Vとすると、直流利得
は原理的には無限大となるから、安定度設計は不
可能となる。
従つて、第4図に示す従来例に於いては、電流
垂下制御開始電圧を0Vから最大定格電圧まで調
整することは実際には不可能であつた。
本発明は、安定に広範囲の出力電圧(電流垂下
制御開始電圧)の調整を行わせることを目的とす
るものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の定電流装置は、電圧制御帰還ループの
外側から調整用の電圧を加えて出力電圧(電流垂
下制御開始電圧)を広範囲にわたり安定に制御す
るものであり、第1図に参照して説明する。
定電流特性を有するDC/DCコンバータ5を複
数個縦続接続した定電流装置に於いて、出力電圧
を検出する為の演算増幅器6を有する電圧検出器
1と定電圧制御回路とを含む電圧制御帰還ループ
2と、出力電流を検出する電流検出器3と定電流
制御回路とを含む電流制御帰還ループ4とを設け
ると共に、前記出力電圧を検出する電圧検出器1
の演算増幅器6の入力端子に、電圧調整回路7か
らの電圧を印加するものである。又電圧制御帰還
ループ2と電流制御帰還ループ4とを複数備えた
定電流装置に於いては、電圧調整回路7を各電圧
制御帰還ループ2の電圧検出器1に対して共通に
接続するものである。
〔作用〕
電圧制御帰還ループ2の外側から調整用の電圧
を加えるものであるから、分圧比を変化させるこ
となく電流垂下制御開始電圧を調整することが可
能となり、制御系の安定度を低下させることな
く、広範囲の電圧調整が可能となる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例について詳
細に説明する。
第2図は本発明の一実施例の要部回路図であ
り、複数のDC/DCコンバータ15−1〜15−
nを縦続接続して、海底ケーブル等の負荷18に
定電流給電する場合を示し、11は電圧検出器、
12は定電圧制御回路、13は電流検出器、14
は定電流制御回路、16は演算増幅器、17は電
圧調整回路、19は分圧抵抗、20はコンデン
サ、21はトランジスタ等からなるスイツチング
回路、22はトランス、23は整流回路、24は
平滑回路、25は制御回路、26は電流変換トラ
ンス又はフオトカプラ等からなる絶縁結合器、2
7−1〜27−nは直流入力電圧を加える入力端
子、31,34は演算増幅器、32は定電流制御
用基準電圧、33はトランジスタ、35は定電圧
制御用基準電圧、36はダイオード、R1〜R1
0は抵抗、。D1〜Dnはダイオードである。
DC/DCコンバータ15−1〜15−nは、入
力端子27−1〜27−nに加えられた直流電圧
をスイツチング回路21でスイツチングし、トラ
ンス22により所定電圧に昇圧して、整流回路2
3で整流し、平滑回路24により平滑化し、ダイ
オードD1〜Dnによりそれぞれ結合させて負荷
18に給電するものであり、定電流特性を有する
直列共振型、可飽和リアクタ型、ピーク電流検出
パルス幅制御型等を用いることができる。
又電流検出器13と定電流制御回路14とによ
り電流制御帰還ループが形成され、又電圧検出器
11と定電圧制御回路12とにより電圧制御帰還
ループが形成される。又電圧調整回路17は、出
力電圧を調整できる構成であれば、各種の構成を
採用することができるものであり、例えば、ツエ
ナーダイオードで安定化された電圧を、演算増幅
器等を用いて所望の出力電圧となるように制御す
る回路構成とすることができる。
又負荷18に供給される出力電流は、電流検出
器13により検出されて定電流制御回路14の演
算増幅器31に加えられ、定電流制御用基準電圧
32と比較され、比較出力がトランジスタ33の
ベースに加えられ、トランジスタ33の出力電流
は、各DC/DCコンバータ15−1〜15−nに
共通に加えられて、定電流制御が行われ、その出
力電流は、、定電流制御用基準電圧32を調整す
ることにより任意に設定できる。
又出力電圧は、分圧抵抗19により分圧されて
電圧検出器11の演算増幅器16の−端子に、抵
抗R4を介して加えられ、この−端子に電圧調整
回路17からの電圧が抵抗R10を介して加えら
れる。この演算増幅器16の出力は、定電圧制御
回路12の演算増幅器34の+端子に抵抗R7を
介して加えられ、定電圧制御用基準電圧35と比
較され、比較出力はダイオード36を介してトラ
ンジスタ33のベースに加えられる。
電圧調整回路17から電圧を印加しない時に、
出力特性を第5図の実線曲線となるように、電圧
検出器11及び定電圧制御回路12を設定し、こ
の場合の分圧抵抗19により分圧した電圧を、例
えば、1Vとなるように設定して、電流垂下制御
開始電圧を設定したとすると、電圧調整回路17
から1Vの電圧を演算増幅器16の−端子に加え
た時に、付加した電圧調整回路の直流利得を元々
接続されている電圧制御回路の直流利得よりも遥
かに大きく選んでおけば、出力電圧を殆ど0Vか
ら最大定格電圧まで、電圧調整回路17からの電
圧によつて調整することができることになる。こ
の場合、分圧比は変化しないものであるから、電
圧制御帰還ループは、最大定格電圧に於ける所望
の特性が得られるように設計すれば良いことにな
る。
第3図は本発明の他の実施例の要部回路図であ
り、第2図の同一符号は同一部分を示し、11−
1〜11−3は電圧検出器、13−1〜13−3
は電流検出器、14、1〜14−3は定電流定電
圧制御回路、15は複数のDC/DCコンバータを
縦続接続したコンバータ、19−1〜19−3は
分圧抵抗、37は起動スイツチ、38は調整抵抗
である。
この実施例は、電流制御帰還ループ及び電圧制
御帰還ループをそれぞれ3系統備えた冗長構成の
制御系を有する場合を示し、何れか1系統が故障
しても、他の2系統により定格出力が得られるよ
うに設定されている。このような冗長構成の制御
系に於いては、それぞれ独立に動作しているもの
であるが、電圧調整回路17を各系統の電圧検出
器11−1〜11−3の演算増幅器16の−端子
に抵抗R10をそれぞれ介して共通に接続したこ
とにより、出力電圧の調整は、調整抵抗38等に
よる電圧調整回路17からの電圧の調整のみで済
むことになる。
起動スイツチ37により定電流装置の起動、停
止を制御する回路を、電圧調整回路17内に設け
ることもできる。例えば、起動スイツチ37をオ
フとした時に、電圧調整回路17からの電圧を、
最大定格時の電流垂下制御開始電圧に対応する分
圧電圧よりも遥かに大となるように増幅器の直流
利得を選べば、コンバータ15に於けるスイツチ
ングが停止状態となつて出力は零となり、起動ス
イツチ37をオンとした時に、電圧調整回路17
から調整抵抗38に対応した電圧として出力する
構成とすることができる。その場合、起動スイツ
チ37を自動制御する構成とすれば、遠隔制御も
可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、出力電圧又は
出力電圧を分圧した電圧を加える電圧検出器1に
於ける演算増幅器6の入力端子に、電圧調整回路
7を接続し、電圧制御帰還ループの外側から電圧
を加えるようにして、電流垂下制御開始電圧を調
整するものであり、電圧制御帰還ループに於ける
安定度に影響を及ぼすことがないから、出力電圧
(電流垂下制御開始電圧)を0Vから最大定格電圧
まで安定に調整することが可能となる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明
の一実施例の要部回路図、第3図は本発明の他の
実施例の要部回路図、第4図は従来例の要部回路
図、第5図は定電流装置の出力電圧電流特性説明
図、第6図は直流利得の周波数特性説明図であ
る。 1は電圧検出器、2は電圧制御帰還ループ、3
は電流検出器、4は電流制御帰還ループ、5は
DC/DCコンバータ、6は演算増幅器、7は電圧
調整回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 定電流特性を有するDC/DCコンバータ5を
    複数個縦続接続した定電流装置に於いて、 出力電圧を検出する為の演算増幅器6を有する
    電圧検出器1と、該電圧検出器1の出力と基準電
    圧とを比較して前記DC/DCコンバータ5の出力
    電圧を一定とする為の定電圧制御回路とを含む電
    圧制御帰還ループ2と、出力電流を検出する電流
    検出器3と前記DC/DCコンバータ5の出力電流
    を一定とする為の定電流制御回路とを含む電流制
    御帰還ループ4とを備え、 前記電圧検出器1の前記演算増幅器6の前記出
    力電圧又は該出力電圧を分圧した電圧を加える入
    力端子に、調整した電圧を印加して電流垂下制御
    開始電圧を設定する電圧調整回路7を接続した ことを特徴とする定電流装置。 2 定電流特性を有するDC/DCコンバータ5を
    複数個縦続接続し、且つ電圧制御帰還ループ2と
    電流制御帰還ループ4とを複数備えた定電流装置
    に於いて、複数の前記電圧制御帰還ループ2の各
    電圧検出器1に於ける演算増幅器6の入力端子
    に、電流垂下制御開始電圧を設定する1個の電圧
    調整回路7を共通に接続したことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の定電流装置。
JP9091687A 1987-04-15 1987-04-15 定電流装置 Granted JPS63257461A (ja)

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