JPH06189554A - 交流電子負荷装置 - Google Patents

交流電子負荷装置

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JPH06189554A
JPH06189554A JP14635392A JP14635392A JPH06189554A JP H06189554 A JPH06189554 A JP H06189554A JP 14635392 A JP14635392 A JP 14635392A JP 14635392 A JP14635392 A JP 14635392A JP H06189554 A JPH06189554 A JP H06189554A
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木 邦 彌 荒
Hiromichi Tomura
村 宏 通 戸
Takeyoshi Watanabe
辺 健 芳 渡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】負荷特性を任意に変化でき、電源周波数の変化
に伴う負荷特性の変化のない交流電子負荷装置を提供す
る。 【構成】電源から供給される電力を受容し、該電源に対
する振幅、位相、波形、力率、線形性等に関する負荷特
性を任意に調整するように構成することにより、汎用性
を拡張している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は交流電子負荷装置に関
し、特に負荷特性を任意に調整可能な交流電子負荷装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】放送機器等の大電力装置からLSI等の
小電力装置に至る広範囲な装置の開発に伴い、それぞれ
の装置に最適な電源が必要とされ、そのために開発され
た各種直流及び交流電源機器が広汎に使用されている。
これらの電源機器自体の性能を試験、評価するために
は、実際の装置の動作状態を模擬的に実現する負荷装置
が用いられる。この種の負荷装置には、電源から供給さ
れる電力に対して電流、インピーダンス及び力率等の特
性機能を適宜もたせている。従来のこの種交流用負荷装
置としては、当該電源に対応して予め各値が固定設定さ
れた抵抗、コイル、コンデンサ素子に単巻摺動変圧器を
組み合わせた受動素子から成る負荷装置、或いはトラン
ジスタ、FET等の半導体素子を用いた電子負荷装置が
使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
受動素子から成る交流用負荷装置は、当該電源に応じて
予め値が固定設定された抵抗、コイル、コンデンサ素子
に単巻摺動変圧器を組み合わせて構成されている。した
がって、上記の如く構成された交流用負荷装置は当該一
の電源対応でしか使用できず、また当該一の電源に対し
て異なる負荷特性、例えば負荷インピーダンスや力率等
を独立に変化できず、汎用性の面での問題がある。ま
た、上記構成の交流用負荷装置では、電源周波数が変化
すると負荷特性も変化してしまうという問題があり、ま
た非線形負荷としての動作は不可能であるという問題も
ある。一方、トランジスタやFET等の半導体を用いた
交流電子負荷装置では、交流用負荷として使用した場
合、任意の負荷特性を得ることができないという問題点
がある。
【0004】そこで、本発明の目的は、負荷特性を任意
に変化でき、電源周波数の変化に伴う負荷特性の変化の
ない交流電子負荷装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による交流電子負荷装置は、外部電源からの
交流電力信号を受ける電力受容回路と、該電力受容回路
で受けた交流電力信号の振幅、位相、波形等のパラメー
タを制御する制御回路と、を備え、前記外部電源に対す
る負荷特性を可変とするように構成される。
【0006】
【作用】本発明では、電源から供給される電力を受容
し、該電源に対する振幅、位相、波形、力率、線形性等
に関する負荷特性を任意に調整するように構成すること
により、汎用性を拡張している。
【0007】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明による交流電子負荷装
置の一実施例を示す回路構成図である。本実施例による
交流電子負荷装置は、端子1Aと1Bに接続された電源
に対して定電流または定インピーダンス負荷として機能
する。電源から端子1Aと1Bを経由して受けた電力信
号は、コイルLとコンデンサCから成るローパスフィル
タ1を通って電力回路2に供給される。電力回路2は、
端子1Aと1Bを介して受けた直流または交流電力を高
効率で直流電力に変換して直流電源12に供給して、充
電動作を行う。
【0008】電圧検出増幅器4は、入力端子1Aと1B
間の入力信号電圧を検出する。また、端子1Bに流入す
る電流はシャント抵抗RS及びローパスフィルタ1を介
して電力回路2に供給される。電流検出増幅器8は、シ
ャント抵抗RSの両端電圧を検出し、流入電流に比例し
た電圧を出力する。
【0009】レベル検出器5は、電圧検出増幅器4から
の出力電圧(端子1Aと1B間の電圧)に比例した直流
電圧をセレクタ6の入力端子6Aに供給する。セレクタ
6のもう一方の入力端子6Bには固定値“1”が供給さ
れており、その出力は割算器7の一方の端子にB信号と
して供給される。電圧検出増幅器4の出力電圧は、また
割算器7の他方の入力端子にA信号として供給される。
割算器7は、入力信号AとBに対してY=A/Bの演算
を施して得られるY信号を加算器10の+入力端子に供
給する。また、電流検出増幅器8からの出力は、外部か
ら移相量θが調整できる移相器9でθだけ移相されて加
算器10の−入力端子に供給される。
【0010】加算器10は、割算器7の出力から移相器
9の出力を減算する。加算器10の出力は、誤差増幅器
11で増幅され、駆動回路3に供給される。駆動回路3
は、電力回路2を構成するスイッチング素子(トランジ
スタ)Q1〜Q4に所定時間幅のパルス信号を供給するこ
とにより適宜ON動作させてトランジスタQ1のコレク
タとトランジスタQ4のエミッタ間に所定の電圧を出力
している。
【0011】電力回路2は、上記4個のトランジスタQ
1〜Q4、各トランジスタのエミッタとコレクタ間に並列
接続されたダイオードD1〜D4、トランジスタQ1のコ
レクタとトランジスタQ4のエミッタ間に接続され、リ
プル及びスイッチング成分を除去する平滑用コンデンサ
C1を備え、本例では交流を直流に高効率で変換するよ
うに動作する。駆動回路3からは、誤差増幅器11の出力
に基づいてデューティ比が定まるパルスが各トランジス
タのベースに供給されてON/OFF動作を制御し、い
わゆるPWM(パルス幅変調)制御を行う。
【0012】本実施例における電力回路2の動作を図2
の波形タイミング図を参照して説明する。電力回路2
は、等価的に全波整流回路として動作し、また抵抗性の
入力特性を有する。したがって、電圧検出増幅器4の出
力と電流検出増幅器8の出力は同相であり、誤差増幅器
11の出力信号Δeは、端子1A,1B間に供給される
入力信号e1と同様な電圧波形となる。トランジスタQ
1,Q4とQ2,Q3は逆相で駆動され、駆動回路3から供給
されるパルス信号eb1,eb4とeb2,eb3で駆動さ
れる。前記入力信号e1及び端子1Aへの入力電流信号
の極性が共に正の場合は、ローパスフィルタ1のコイル
LにはトランジスタQ2とQ3がON動作している期間に
供給される電源のエネルギーが蓄積される。その結果、
トランジスタQ2,Q3がOFFすると、コイルLには逆
起電力が発生し、トランジスQ1,Q4と並列に接続され
たダイオードD1,D4を導通させる。トランジスタQ1の
エミッタとトランジスタQ3のエミッタ間の電圧e2は、
トランジスタQ1〜Q4により、その平均値が入力交流電
圧e1の全波整流波形の平均値に一致するようなPWM
波として得られる。
【0013】以上のように、コンデンサC1によりリプ
ル及びPWM波のパルス成分が平滑化された出力直流電
圧がトランジスタQ1のコレクタとトランジスタQ4の
エミッタ間に得られる。その結果、加算器10に入力さ
れる電圧信号と電流信号の位相極性を適当に選択すれば
以下に述べるような負荷特性を得ることができる。図1
において、直流電源12は、充電可能な電源で任意に設
置することができる。
【0014】さて、図1において、セレクタ6の入力端
子6Aが選択されていると、割算器7の出力YはA/B
となるので、振幅基準値がノーマライズされ、電圧検出
増幅器4の出力電圧にかかわらずに一定のY信号が加算
器10に供給され、定電流負荷特性となる。このとき、
移相器9による移相量を変化させれば、電圧、電流間の
位相を任意に変化させることができる。また、電流検出
増幅器8の利得をZ入力により変化させれば定電流負荷
としての電流値を変化させることができる。また、セレ
クタ6の入力端子6Bが選択されると、B信号は“1”
で、Y=Aとなるので、電源に対して定インピーダンス
負荷として機能する。更に移相器9による移相量(移相
変化量)を変化させることによって、負荷力率を任意に
変化させることができる。このとき、電源周波数が変化
しても、移相器9の移相変化量が変化しなければ力率も
一定に維持される。また、電流検出増幅器8の利得をZ
入力により変化させれば定インピーダンス負荷としての
インピーダンス値を変化させることができる。
【0015】図3は本発明による交流電子負荷装置の他
の実施例の回路構成図を示し、非線形負荷として動作す
る装置例を示す。図3において、図1と同一符号が付さ
れている構成要素は同一機能を有する回路要素を示す。
本実施例では、電圧検出増幅器4の出力側は全波コンデ
ンサ入力型整流平滑回路13を介して、電流検出増幅器
14に接続されている。全波コンデンサ入力型整流平滑
回路13は、ブリッジ接続されたダイオードから成る整
流回路DDと、該整流回路DDの対向2端子に並列接続
された抵抗R2及びコンデンサCと、抵抗R1とを備え、
全波コンデンサ入力型整流平滑負荷として機能する。電
圧検出型増幅器4の2本の出力端は一方の出力端が、抵
抗R1を介して整流平滑回路13の上記対向2端とは異
なる他の対向2端子に接続されている。抵抗R1に流れ
る流入電流により生ずる電圧が電流検出増幅器14によ
り検出されて、加算器10の+入力端子に基準信号とし
て供給される。図3の構成において、整流回路DDに接
続されたコンデンサCと抵抗R2の値を変えることによ
って、端子1A,1Bに流入する電流波形の波高率等の
歪を調整することができる。
【0016】図3に示す実施例では、コンデンサ入力型
全波整流回路を用いているが、コンデンサ入力型半波整
流回路を用いても同様に外部電源に対して任意の振幅、
波形をもつ非線形負荷として動作することは勿論であ
る。尚、図2及び図3における電力回路2は、スイッチ
ング動作による場合を示したが、これはリニア動作でも
良く、この場合は外部電源から受け取った電力を電力素
子内部で消費する。電力回路2がリニア動作である場合
にはローパスフィルタは不要である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による交流
電子負荷装置は、電源から供給される電力を受容し、該
電源に対する振幅、位相、波形、力率、線形性等に関す
る負荷特性を任意に調整する手段を有するので、交流用
の電子負荷装置としての汎用性が格段に拡張される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による交流電子負荷装置の一実施例を示
す回路構成図である。
【図2】図1の実施例装置の動作を説明するための波形
タイミング図である。
【図3】本発明による交流電子負荷装置の他の実施例を
示す回路構成図である。
【符号の説明】
1 ローパスフィルタ 2 電力
回路 3 駆動回路 4 電圧
検出増幅器 5 レベル検出器 6 セレ
クタ 7 割算器 8,14
電流検出増幅器 9 移相器 10 加算
器 11 誤差増幅器 12 直流
電源 13 全波コンデンサ入力型整流平滑回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部電源からの交流電力信号を受ける電力
    受容回路と、 該電力受容回路で受けた交流電力信号の振幅、位相、波
    形等のパラメータを制御する制御回路と、 を備え、前記外部電源に対する負荷特性を可変とするこ
    とを特徴とする交流電子負荷装置。
  2. 【請求項2】前記制御回路は、前記交流電力信号の周波
    数に依存せずに前記位相パラメータを一定とする回路で
    あることを特徴とする請求項1に記載の交流電子負荷装
    置。
  3. 【請求項3】前記制御回路は、非線形負荷特性を呈する
    ように前記交流電力信号の波形パラメータを制御する回
    路であることを特徴とする請求項1に記載の交流電子負
    荷装置。
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