JPH06138162A

JPH06138162A - 電源装置の安定度判定方法及び安定度判定装置

Info

Publication number: JPH06138162A
Application number: JP4289774A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Ihara; 文明伊原
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1994-05-20
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JP3128674B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電源装置の安定度判定方法及び安定度判定装
置に関し、簡単な操作により電源装置の安定度を判定す
る。【構成】電源装置１の出力端子を電子負荷装置２に接
続し、この電子負荷装置２に設定した電流を電源装置１
から供給し、電子負荷装置２に周波数アナライザ３の発
振器４の出力信号を、電子負荷装置２の設定電流に対す
る外乱として加える。電源装置１の出力電圧と、電流検
出器６により検出した出力電流と、発振器４の出力信号
とを測定判定部５に加える。そして、外乱による電源装
置１の出力電圧と出力電流との位相差及び出力インピー
ダンスの周波数特性を周波数アナライザ３の測定判定部
５に於いて測定し、その測定結果を基に電源装置１の安
定度を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、出力電圧を安定化する
電源装置の安定度判定方法及び安定度判定装置に関す
る。各種の電子機器に於いては、安定化された電圧を供
給する為の電源装置が設けられている。この電源装置
は、外乱に対しても安定度を維持することが必要であ
り、簡単に安定度を判定できる手段が要望されている。

【０００２】

【従来の技術】従来例の電源装置の安定度の判定手段と
しては、例えば、図４に示す構成が知られている。同図
に於いて、３１は電源装置、３１ａ，３１ｂは出力端
子、３２は負荷、３３は交流電源、３４は波形分析器、
３５は整流回路、３６はメイントランス、３７はスイッ
チングトランジスタ、３８は整流平滑回路、３９は制御
回路、４０，４１は測定点である。

【０００３】電源装置３１は、交流電源３３からの交流
電圧を整流回路３５により整流し、スイッチングトラン
ジスタ３７によりメイントランス３６の一次巻線に流れ
る電流をオン，オフし、二次巻線に誘起した電圧を整流
平滑回路３８により整流して平滑化し、その出力直流電
圧を制御回路３９により検出して設定電圧と比較し、出
力直流電圧が設定電圧となるように、スイッチングトラ
ンジスタ３７のオン期間を制御し、安定化された出力直
流電圧を負荷３２に供給するものである。

【０００４】このような電源装置３１の安定度を判定す
る場合、メイントランス３６，整流平滑回路３８，出力
端子３１ａ，３１ｂ，制御回路３９，スイッチングトラ
ンジスタ３７の経路によるフィードバックループの中の
測定点４０，４１間を×印で示すように切離して波形分
析器３４を接続し、測定点４０に外乱信号を入力し、そ
の外乱信号の周波数を掃引し、且つ測定点４０，４１間
に抵抗を接続した状態として、その抵抗を介して流れる
フィードバックループの電流を測定し、又出力端子３１
ａ，３１ｂ間の出力電圧を測定して、電圧と電流との間
の位相差を測定する。その結果の一例を図５に示すもの
である。

【０００５】図５のゲイン，位相測定曲線図に於いて、
横軸は周波数〔Ｈｚ〕、曲線Ｇはゲイン、曲線φは位相
差を示す。この測定結果に於いては、ゲインＧが０ｄＢ
の時の位相差、即ち、位相余裕が５２度、位相差が０度
の時のゲイン、即ち、ゲイン余裕が３７ｄＢであり、又
ゲインＧ及び位相差φは、周波数に対して比較的単調な
変化であるから、このような位相余裕とゲイン余裕とを
有する電源装置は、安定であると判定することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電源装置３１は、整流
回路３５，メイントランス３６，スイッチングトランジ
スタ３７，整流平滑回路３８，制御回路３９等を筐体内
に収容し、内部の回路素子等には外部から接触できない
ように構成されており、筐体から露出して設けられた出
力端子３１ａ，３１ｂに負荷３２を接続して使用するも
のである。この電源装置３１の安定度を判定する為に
は、測定点４０，４１の切離しや波形分析器３４との接
続を行う必要がある。その為に、筐体の蓋を開ける必要
があり、又内部の回路素子に接触する可能性が生じるか
ら危険であると共に、波形分析器３４を接続する為の測
定点４０，４１の切離し等をユーザが行うことは困難で
ある欠点があった。本発明は、出力端子に接続するだけ
で安定度の判定を可能とすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電源装置の安定
度判定方法及び安定度判定装置は、図１を参照して説明
すると、電源装置１の出力端子を電子負荷装置２に接続
し、この電子負荷装置２に設定した負荷電流を電源装置
１から供給し、この電子負荷装置２に周波数アナライザ
３の発振器４の出力信号を、電子負荷装置２の設定負荷
電流に対する外乱として加え、この外乱による電源装置
１の出力電圧と出力電流との位相差及び出力インピーダ
ンスを周波数アナライザ３により測定し、位相差及び出
力インピーダンスの周波数特性が所定範囲内の時に、電
源装置１は安定であると判定するものである。

【０００８】又安定度判定装置７は、電源装置１の負荷
として接続し、この電源装置１から供給する電流を設定
する設定部を有する電子負荷装置２と、周波数アナライ
ザ３とを備え、この周波数アナライザ３は、電子負荷装
置２の設定部に外乱を与える信号を出力する発振器４
と、この発振器４の出力信号と電子負荷装置２に加えら
れる電源装置１の出力電圧及び出力電流とから、電源装
置１の出力電圧と出力信号との位相差及び出力インピー
ダンスの周波数特性を測定し、この周波数特性が所定範
囲内であるか否かにより、電源装置１の安定度を判定す
る測定判定部５とを有するものである。

【０００９】

【作用】電子負荷装置２の設定部に、発振器４の出力信
号を外乱として加えることにより、電源装置１から電子
負荷装置２に流れる電流は、発振器４の出力信号に対応
して変化し、電源装置１の出力電圧は安定化されている
としても変化することになる。この場合、電源装置１の
フィードバックループに外乱を与えたことと等価とな
り、電源装置１の出力電圧と出力信号との位相差を測定
する。又出力インピーダンスは、（出力電圧）／（出力
電流）として求めることができる。そして、発振器４の
出力信号周波数を掃引することにより、位相差と出力イ
ンピーダンスとの周波数特性を求めて、この周波数特性
が所定範囲内の時に、電源装置１は安定であると判定す
る。例えば、出力インピーダンスの周波数特性のピーク
点の大小関係や、そのピーク点に於ける位相差の変化率
等を基に安定度を判定することができる。

【００１０】又安定度判定装置７の電子負荷装置２は、
電源装置１の負荷として電流を設定する設定部を有し、
電源装置１の負荷特性を測定する為に、任意に電流値を
設定できるものである。この電流の設定部に、周波数ア
ナライザ３の発振器４の出力信号を外乱として加える
と、電源装置１から電子負荷装置２に流れる電流は、外
乱に従って変化する。即ち、発振器４の出力信号周波数
に従った変化分を重畳した電流が流れることになる。こ
の電流を電流検出器６により検出して測定判定部５に加
え、又電子負荷装置２に加えられる電源装置１の出力電
圧と、発振器４の出力信号とを測定判定部５に加えて、
出力電圧と出力電流との位相差及び出力インピーダンス
の周波数特性を求める。その周波数特性から電源装置１
の安定度を判定する。

【００１１】

【実施例】図２は本発明の実施例の説明図であり、１１
は電源装置、１１ａ，１１ｂは出力端子、１２は電子負
荷装置、１３は周波数アナライザ、１４は発振器、１５
は測定判定部、１６は表示部、１７は入力設定部、１８
は抵抗、１９は電流検出器、２０はトランジスタ、２１
は演算増幅器、２２は設定部を構成する基準電圧源、２
３は抵抗、２４は安定度判定装置、２４ａ，２４ｂは入
力端子である。

【００１２】安定度判定装置２４は、電子負荷装置１２
と周波数アナライザ１３とから構成されている。又電子
負荷装置１２は、トランジスタ２０と演算増幅器２１と
基準電圧源２２と抵抗２３とを有する基本的な構成を示
し、トランジスタ２０に流れる電流を抵抗２３により検
出して演算増幅器２１の−端子に加え、又基準電圧源２
２に設定した電圧を演算増幅器２１の＋端子に加えて、
抵抗２３による電圧が設定電圧となるようにトランジス
タ２０を制御するものであり、設定電圧によりトランジ
スタ２０を介して流れる電流を設定することができる。

【００１３】又周波数アナライザ１３は、出力信号周波
数を掃引できる発振器１４と、測定判定部１５と、測定
結果や判定結果を表示する表示部１６と、各種の設定入
力を行う入力設定部１７等を備えており、測定判定部１
５は、入力端子２４ａ，２４ｂに加えられる電源装置１
１の出力電圧と、電流検出器１９により検出した電源装
置１１の出力電流と、発振器１４の出力信号とを基に、
電圧と電流との位相差及び出力インピーダンスの周波数
特性を測定し、その測定結果を基に安定度の判定を行う
ものであり、一般的な周波数アナライザの機能を利用し
て容易に実現することができる。又入力設定部１７から
測定周波数範囲や電源装置１１の種類等に対応して判定
基準値等を入力する。

【００１４】電源装置１１の出力端子１１ａ，１１ｂと
安定度判定装置２４の入力端子２４ａ，２４ｂとを接続
し、電源装置１１と安定度判定装置２４とを動作させ
る。この場合、電源装置１１の筐体の蓋を開ける必要は
全くないものである。又安定度判定装置２４としては、
電子負荷装置１２と周波数アナライザ１３とを別体構成
とした場合も含み、その場合でも、電源装置１１の出力
端子と電子負荷装置１２の入力端子とを接続し、周波数
アナライザ１３の発振器１４の出力信号の出力端子と電
子負荷装置１２の信号入力端子とを接続し、又電源装置
１１の出力端子或いは電子負荷装置１２の入力端子と周
波数アラサイザ１３の電圧入力端子とを接続し、電流検
出器１９と電流入力端子とを接続するだけで済むことに
なる。

【００１５】前述のように、安定度を判定する為の電源
装置１１と安定度判定装置２４とを接続し、電子負荷装
置１２に基準電圧源２２により設定した電流を電源装置
１１から供給し、発振器１４の出力信号を抵抗１８を介
して演算増幅器２１の＋端子に加える。即ち、電子負荷
装置１２の設定部に外乱を与えることになる。それによ
って、電源装置１１から電子負荷装置１２のトランジス
タ２０に流れる電流は、発振器１４の出力信号周波数に
従って変化することになる。この場合の外乱を与える信
号のレベルを抵抗１８等により設定することができるか
ら、電子負荷装置１２の基準電圧源２２により設定した
電流に対する外乱による電流の比を任意に設定すること
ができる。

【００１６】測定判定部１５は、発振器１４の出力信号
周波数に於ける電源装置１１の出力電流Ｉと出力電圧Ｖ
との変化分ΔＩとΔＶとにより、出力インピーダンスＺ
を、Ｚ＝ΔＶ／ΔＩから求める。又出力電圧Ｖと出力電
流Ｉとの位相差φを求める。この場合の発振器１４の出
力信号周波数を１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲に変化さ
せて測定した結果の一例を図３に示すものであり、この
場合の電源装置は、図５に示す測定結果の従来例と同一
のものに対して同一の周波数範囲について測定した場合
を示す。なお、φは位相差、Ｚは出力インピーダンスを
示す。

【００１７】この場合の位相差φは、電源装置１１の出
力電流が増加した時に内部インピーダンスやフィードバ
ックループのゲイン等に対応して出力電圧が低下するか
ら、出力電流の交流成分と出力電圧の交流成分とは、理
想的には１８０度の位相差φを有することになる。この
ような理由から位相差φの縦軸は０〜−３６０度として
示してあるが、−１８０度の０度として表すこともでき
る。又出力インピーダンスＺは、縦軸のゲイン〔ｄＢ〕
について、０ｄＢ＝１Ωとして示しており、出力電圧が
安定化制御される電源装置１１であるから、出力インピ
ーダンスＺは小さい値となる。

【００１８】安定度が判定される電源装置１１は、図５
に示す測定結果から安定していると判定されるが、図３
に示す測定結果からは、約３ｋＨｚ近傍に約２０ｄＢ程
度の出力インピーダンスＺのピークを有することが判
る。出力インピーダンスＺの周波数特性は一定であるこ
とが理想であるが、フィードバックループ等の周波数特
性に対応して、ピーク点を有する場合が多いものであ
る。又位相差φの周波数特性は、図３に於いては、−１
８０度一定であることが理想的であるが、フィードバッ
クループの制御遅延等により変化することになり、この
変化が少ない程、良好である。

【００１９】従来は、前述の出力インピーダンスＺの周
波数特性を測定して安定度の判定を行っていなかった。
従って、このピーク周波数と外乱周波数とが一致した
時、電源装置１１のリプル電圧が増加する。このリプル
電圧の増加によって、電源装置１１から安定化電圧を供
給されて動作するアナログ装置に於いては、しばしば原
因不明とされるトラブルが発生していた。しかし、本発
明のように、出力インピーダンスＺの周波数特性を測定
することにより、外乱周波数との関係を基に安定度の判
定が可能となる。

【００２０】又この出力インピーダンスＺのピーク点に
於ける位相差ω（−１８０度）と、最大位相差ωｍ（−
１３０度）との比の位相回転率ω／ωｍは、約０．６と
なり、これから減衰係数ζは約０．４となる。又共振ピ
ーク値Ｍｐは、Ｍｐ＝１／２ζ（１−ζ²）^1/2＝１／２×０．４×
（１−０．４²）^1/2＝１．３６となる。一般的には、１．１＜Ｍｐ＜１．５となること
が望ましいものであり、前述の共振ピーク値Ｍｐ（＝
１．３６）は、この条件を満足することから、安定であ
ると判定することができる。

【００２１】前述のように、電源装置１１に電子負荷装
置１２を接続し、周波数アナライザ１３により電源装置
１１の出力インピーダンスＺ及び出力電圧と出力電流と
の位相差との周波数特性を測定し、その測定結果を基に
電源装置１１の安定度を判定することができるもので、
図３に示す測定曲線を表示部１６に表示することもでき
る。又外部接続端子に接続したプリンタ等によりプリン
トアウトすることもできる。又入力設定部１７により判
定条件を設定し、その判定結果を表示部１６に表示させ
ることができる。このような制御手段は、マイクロプロ
セッサ等を用いたプログラム制御により容易に実現でき
るものである。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電源装置
の安定度判定方法によれば、電源装置１の出力電圧と出
力電流との位相差と、出力インピーダンスとの周波数特
性を、電子負荷装置２と周波数アナライザ３とを用いて
測定し、その測定結果を基に安定度を判定できるもの
で、従来は不明とされているトラブルの原因を出力イン
ピーダンスの周波数特性から解明することも容易となる
利点がある。

【００２３】又本発明の電源装置の安定度判定方法に使
用する安定度判定装置は、電子負荷装置２と周波数アナ
ライザ３とからなり、電源装置１の出力端子に接続する
だけで安定度の判定を行うことができるものであり、電
源装置１の筐体の蓋を開けたり、回路を切離したりする
必要がなく、取扱操作が容易となる利点がある。又出力
インピーダンスの周波数特性から、外乱によるリプル電
圧の絶対値の予測も可能となる。又電子負荷装置２の設
定電流に対する外乱電流の比の設定も容易であるから、
各種の条件に於ける電源装置１の安定度の判定が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例の説明図である。

【図３】本発明の実施例による位相差及び出力インピー
ダンスの測定曲線図である。

【図４】従来例の説明図である。

【図５】従来例の判定方法によるゲイン，位相測定曲線
図である。

【符号の説明】

１電源装置２電子負荷装置３周波数アナライザ４発振器５測定判定部６電流検出器７安定度判定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源装置（１）の出力端子を電子負荷装
置（２）に接続し、該電子負荷装置（２）に設定した電
流を前記電源装置（１）から供給し、該電子負荷装置
（２）に周波数アナライザ（３）の発振器（４）の出力
信号を、前記電子負荷装置（２）の設定電流に対する外
乱として加え、該外乱による前記電源装置（１）の出力
電圧と出力電流との位相差及び出力インピーダンスを前
記周波数アナライザ（３）により測定し、該位相差及び
出力インピーダンスの周波数特性が所定範囲内の時に、
前記電源装置（１）は安定であると判定することを特徴
とする電源装置の安定度判定方法。
【請求項２】電源装置（１）の負荷として接続し、該
電源装置（１）から供給する電流を設定する設定部を有
する電子負荷装置（２）と、周波数アナライザ（３）とを備え、該周波数アナライザ（３）は、前記電子負荷装置（２）
の前記設定部に外乱を与える信号を出力する発振器
（４）と、該発振器（４）の出力信号と前記電子負荷装置（２）に
加えられる前記電源装置（１）の出力電圧及び出力電流
とから、前記電源装置（１）の出力電圧と出力電流との
位相差及び出力インピーダンスの周波数特性を測定し、
該周波数特性が所定範囲内であるか否かにより、前記電
源装置（１）の安定度を判定する測定判定部（５）とを
有することを特徴とする電源装置の安定度判定装置。