JPH11110057A - 電圧・電流発生装置 - Google Patents

電圧・電流発生装置

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JPH11110057A
JPH11110057A JP26553397A JP26553397A JPH11110057A JP H11110057 A JPH11110057 A JP H11110057A JP 26553397 A JP26553397 A JP 26553397A JP 26553397 A JP26553397 A JP 26553397A JP H11110057 A JPH11110057 A JP H11110057A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電池駆動の電圧・電流発生装置において、簡素
化された回路構成で効率よく広範囲の電圧・電流を発生
することができるとともに電流シンク機能も実現でき、
さらに外部からの異常電圧印加に対して確実にオン・オ
フ保護動作が行える電圧・電流発生装置を提供する。 【解決手段】 一方の入力端子に正または負の可変基準
電圧が選択的に与えられ他方の入力端子に出力に関連し
た帰還電圧が与えられる誤差増幅器と、該誤差増幅器の
出力がベースに加えられる第１のトランジスタと、コレ
クタに第１のダイオードを介して電源が印加されベース
に第１のトランジスタのコレクタが接続されエミッタに
出力端子が接続された第２のトランジスタと、該第２の
トランジスタのエミッタと第１のトランジスタのコレク
タ間に接続された第２のダイオードとで構成され、前記
誤差増幅器に正の基準電圧を印加することにより前記第
２のトランジスタを介して電圧または電流を出力し、負
の基準電圧を印加することにより前記第２のダイオード
および第１のトランジスタを介して外部電源から電流を
吸い込むことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は電圧・電流発生装置に関
し、特にその出力制御系統の改良に関し、電池駆動にお
ける電力消費を抑制するとともに電流シンク機能も簡単
な回路構成で実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】電圧・電流発生装置の出力は、電圧の場
合には所望の設定値により、また電流の場合には負荷の
状態によって夫々ゼロより最大値まで変化するようにな
っている。このような電圧・電流発生装置は所望の電圧
・電流を高精度で発生できるものであり、持ち運び可能
な電池駆動型ハンドヘルドキャリブレータ装置として構
成することによって各種電圧や電流を測定する測定器に
高精度で値付けされた電圧や電流を入力してそれらの測
定結果の補正値を求めるキャリブレータとしても用いら
れている。
【０００３】また、電流電圧発生機能に加えて電流のシ
ンク(吸い込み)機能を実現するのにあたっては、一般に
は正負の電源を設け、電流吸い込み時に外部から加えら
れる電圧に対してそれ以上の電圧を発生できる制御回路
を構成している。
【０００４】さらに、出力端子への誤接続等による外部
からの電圧印加に対して装置を保護するためには高電圧
でも確実に回路を切断できることが望ましいことから、
正負両極性に対して確実にオン・オフできるスイッチン
グ素子として機械的なリレーが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
圧・電流発生装置において、出力制御回路がシリーズレ
ギュレータや出力アンプ等のような連続制御の場合、そ
の出力制御回路の電源として出力最大値以上の電圧が必
要となる。
【０００６】また、従来のように電流吸い込み時に外部
から加えられる電圧に対してそれ以上の電圧を発生でき
る制御回路を構成するためには、高電圧の供給電源およ
び高耐圧の出力回路が必要になる。
【０００７】さらに外部からの電圧印加に対する装置の
出力保護手段として機械的なリレーを用いるためにはリ
レー制御用の別電源が必要になり、回路構成が複雑にな
ってしまう。
【０００８】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的は、電池駆動の電圧・電流
発生装置において、簡素化された回路構成で効率よく広
範囲の電圧・電流を発生することができるとともに電流
シンク機能も実現でき、さらに外部からの異常電圧印加
に対して確実にオン・オフ保護動作が行える電圧・電流
発生装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、一方の
入力端子に正または負の可変基準電圧が選択的に与えら
れ他方の入力端子に出力に関連した帰還電圧が与えられ
る誤差増幅器と、該誤差増幅器の出力がベースに加えら
れる第１のトランジスタと、コレクタに第１のダイオー
ドを介して電源が印加されベースに第１のトランジスタ
のコレクタが接続されエミッタに出力端子が接続された
第２のトランジスタと、該第２のトランジスタのエミッ
タと第１のトランジスタのコレクタ間に接続された第２
のダイオードとで構成され、前記誤差増幅器に正の基準
電圧を印加することにより前記第２のトランジスタを介
して電圧または電流を出力し、負の基準電圧を印加する
ことにより前記第２のダイオードおよび第１のトランジ
スタを介して外部電源から電流を吸い込むことを特徴と
するものである。
【００１０】ここで、電圧または電流を出力するモード
では、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタが
作動して第２のダイオードはオフになる。電源は第１の
ダイオードを介して各部に印加される。また電流吸い込
みモードでは、第２のトランジスタはオフとなり、外部
からの印加電圧は第１のダイオードで阻止されて電源に
流れることはない。
【００１１】すなわち、第２のダイオードは、装置のソ
ースとシンクの動作モードを切り換えるように機能する
とともに、シンクモードでは第２のトランジスタのベー
ス・エミッタ間に逆電圧が印加されることを阻止するよ
うに機能する。
【００１２】本発明のうちで請求項２記載の発明は、請
求項１の電圧・電流発生装置において、第１のダイオー
ドに電源として接続される出力制御用端子を有するＤＣ
−ＤＣコンバータと、前記第２のトランジスタのコレク
タ・エミッタ間の電圧を差動で検出しその出力を前記Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータの出力制御用端子に帰還する差動検
出回路とを設け、出力モードにおける出力電圧の大きさ
に拘わらず第２のトランジスタと第１のダイオードにお
ける電圧降下を一定に制御することを特徴とするもので
ある。
【００１３】ここで、装置が信号源として動作する状態
では、第１，第２のトランジスタが作動して第２のダイ
オードはオフになる。ＤＣ−ＤＣコンバータの出力は第
１のダイオードを介して各部に印加される。そしてＤＣ
−ＤＣコンバータの出力電圧は、差動検出回路から出力
制御用端子に帰還される差動信号により、装置の出力電
圧の大きさには拘わらず第２のトランジスタと第１のダ
イオードにおける電圧降下が一定になるように制御され
る。
【００１４】本発明のうちで請求項３記載の発明は、請
求項１の電圧・電流発生装置において、各２個のパワー
ＭＯＳ ＦＥＴのソースとゲートがそれぞれ共通にして
直列接続されるとともにゲートとソース間に漏れ電流に
よる電圧降下が無視できる程度の高抵抗が接続され低圧
側の出力端子の出力系統と共通電位点間に電流回路と電
圧検出回路とを分離するようにしてそれぞれ接続された
２個のスイッチ回路と、コレクタがこれらスイッチ回路
のゲートに接続されてベースが共通電位点側のスイッチ
回路に接続されこれらスイッチ回路をオン・オフ制御す
るトランジスタを設け、前記トランジスタは出力端子に
規定値以上の過電流または過電圧が印加されたことを検
出して各スイッチ回路をオフに制御することを特徴とす
る制御することを特徴とするものである。
【００１５】このような回路構成により、駆動回路とパ
ワーＭＯＳ ＦＥＴ間を絶縁したりパワーＭＯＳ ＦＥＴ
に必要以上の高いゲート制御電圧を印加することなく、
また制御用の別電源を準備することもなく、出力端子へ
の過電流または過電圧の印加に対して確実なオン・オフ
保護動作が実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。図１は本発明に係わる電圧・電流発生装
置の一実施例を示す回路構成図である。図において、１
は定電圧基準電源であり、基準電圧ＶREFを出力する。
該基準電圧ＶREFはＤ−Ａ変換器２に入力されている。
該Ｄ−Ａ変換器２はその設定に応じた可変基準電圧Ｖ1
を出力するものであり、その出力端子は切換スイッチＳ
ａの固定接点１，２，３に直接接続されている。
【００１７】３は反転増幅器であって、可変基準電圧Ｖ
1を反転した可変基準電圧−Ｖ1を出力するものであり、
その出力端子は切換スイッチＳａの固定接点４に直接接
続されている。
【００１８】４は誤差増幅器であり、一方の入力端子に
は切換スイッチＳａの可動接点が接続され、他方の入力
端子には切換スイッチＳｂの可動接点が接続されてい
る。誤差増幅器４の出力端子はトランジスタＱ１のベー
スに接続されている。
【００１９】５は電池を用いた直流電源であり、直流電
圧ＶBを出力する。該直流電源５はＤＣ−ＤＣコンバー
タ６に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ６の出力
制御用端子Ｃには差動検出回路７の出力端子が接続され
ている。ＤＣ−ＤＣコンバータ６の出力端子にはダイオ
ードＤ１のアノードが接続され、該ダイオードＤ１のカ
ソードは差動検出回路７の一方の入力端子に接続されて
いる。
【００２０】ダイオードＤ１のカソードはトランジスタ
Ｑ２のコレクタに直接接続されるとともに抵抗を介して
トランジスタＱ２のベースとトランジスタＱ１のコレク
タおよびダイオードＤ２のアノードに接続されている。
トランジスタＱ２のエミッタとダイオードＤ２のアノー
ドは差動検出回路７の他方の入力端子に接続されるとと
もに装置の一方の端子ＴAに接続されている。トランジ
スタＱ１のエミッタは共通電位点に接続されている。
【００２１】該端子ＴAは切換スイッチＳｂの固定接点
１に直接接続されるとともに分圧抵抗回路８を介して切
換スイッチＳｃの可動接点に接続されている。該分圧抵
抗回路８の接続中点は切換スイッチＳｂの固定接点２に
接続されている。
【００２２】装置の他方の端子ＴBは切換スイッチＳｃ
の固定接点１，２に接続されるとともに、切換スイッチ
Ｓｄの可動接点に接続されている。切換スイッチＳｂの
固定接点３，４と切換スイッチＳｄの固定接点３，４は
共通に接続されるとともに、これら各固定接点は抵抗Ｒ
ｓを介して切換スイッチＳｃの可動接点に接続されてい
る。切換スイッチＳｃの固定接点３，４と切換スイッチ
Ｓｄの固定接点１，２は共通電位点に接続されている。
【００２３】このような構成において、切換スイッチＳ
ａ〜Ｓｄの各可動接点は装置の動作モードに応じて連動
して切り換え駆動される。すなわち、切換スイッチＳａ
〜Ｓｄの各可動接点が固定接点１，２に切り換えられた
状態は電圧出力モード、固定接点３に切り換えられた状
態は電流出力モード、固定接点４に切り換えられた状態
は電流シンクモードになる。
【００２４】次に本発明の電圧・電流発生装置の各モー
ドの動作を説明する。図２は電圧出力モードの動作説明
図、図３は電流出力モードの動作説明図、図４は電流シ
ンクモードの動作説明図である。
【００２５】図２に示す電圧出力モードにおいて、出力
電圧Ｖ0は、誤差増幅器４への帰還量を決定する分圧抵
抗回路８の選択切り換えにより、Ｖ0＝Ｖ1またはＶ0＝
ｎＶ1に制御される。
【００２６】図３に示す電流出力モードでは、Ｖ1＝Ｉ0
・Ｒｓ、すなわちＩ0＝Ｖ1/Ｒｓになるように制御され
る。これら図２，図３のように装置が信号源として動作
する状態では、トランジスタＱ１，Ｑ２が作動してダイ
オードＤ２はオフになる。ＤＣ−ＤＣコンバータ６の出
力はダイオードＤ１を介して各部に印加される。該ＤＣ
−ＤＣコンバータ６の出力電圧Ｖｃは、差動検出回路７
から出力制御用端子Ｃに帰還される差動信号により、図
５に示すように装置の出力電圧Ｖ０の大きさには拘わら
ずＶｃ−Ｖ0が一定になるように制御される。ここで、
Ｖｃ−Ｖ0は、トランジスタＱ２とダイオードＤ１の動
作に必要な最小の電圧降下になるように設定されてい
る。そして、回路構成を簡素化するために、Ｖｃがバッ
テリーの出力電圧ＶB近傍の値になるとそれ以下には下
げないようにしている。実際の装置においても、バッテ
リーの出力電圧ＶBが低いので、ＶｃをＶB以下まで下げ
る必要性は少ない。
【００２７】これにより、バッテリー電源から消費され
る電力に注目すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ６での損失
を無視すれば、負荷に供給する電力にトランジスタＱ２
とダイオードＤ１が消費する電力を加算したものにな
り、従来の回路構成に比べて大幅に削減できる。
【００２８】一方、誤差増幅器４に印加される電圧を負
とすると、図４に示すように外部から電流を吸い込む電
流シンク動作を行うようになる。すなわち、図４におい
て、外部から電源Ｖｓが印加されると、吸い込み電流Ｉ
SINKはダイオードＤ２→トランジスタＱ１→抵抗Ｒｓの
経路を流れ、その値はトランジスタＱ１により制御され
る。このとき、トランジスタＱ２はオフとなり、外部か
らの印加電圧ＶｓはダイオードＤ１で阻止されてＤＣ−
ＤＣコンバータ６に流れることはない。
【００２９】以上の動作から明らかなように、ダイオー
ドＤ２は、装置のソースとシンクの動作モードを切り換
えるように機能するとともに、シンクモードではトラン
ジスタＱ２のベース・エミッタ間に逆電圧が印加される
ことを阻止するように機能する。
【００３０】図６も本発明の実施の他の形態例であっ
て、スイッチング素子としてパワーＭＯＳ ＦＥＴで構
成される出力保護回路を組み込んだ電圧発生装置の回路
例図である。
【００３１】図において、Ｑ３〜Ｑ６はパワーＭＯＳ
ＦＥＴであり、Ｑ３とＱ４およびＱ５とＱ６の2個のソ
ースとゲートをそれぞれ共通にして直列接続し、ゲート
とソース間に漏れ電流による電圧降下が無視できる程度
の高抵抗Ｒｇを接続して２個のスイッチ回路を構成して
いる。これらスイッチ回路のゲートをトランジスタＱ７
のコレクタに接続して、トランジスタＱ７のオン・オフ
によりスイッチ回路をオン・オフ制御するようになって
いる。
【００３２】これらスイッチ回路は電流回路と電圧検出
回路とを分離するようにして装置の低圧側の出力端子Ｔ
Bに接続されている。Ｑ３のドレインは出力端子ＴBに接
続され、Ｑ４のドレインは共通電位点側に接続されてい
る。またＱ４のドレインには増幅器Ａ３とコンパレータ
９とフリップフロップ１０が直列接続され、フリップフ
ロップ１０の出力端子はトランジスタＱ７のベースに接
続されている。Ｑ５のドレインは出力端子ＴBに接続さ
れ、Ｑ６のドレインは抵抗分圧回路８の共通電位点側に
接続されている。
【００３３】このような構成において、外部から異常電
圧Ｖｓが印加されるとコンパレータ９が作動してフリッ
プフロップ１０の出力が反転してＶccになり、トランジ
スタＱ７がオフになる。トランジスタＱ７がオフになる
とＱ３〜Ｑ６のゲート・エミッタ間の電圧がゼロにな
り、Ｑ３〜Ｑ６はオフ状態になる。ただし、印加電圧が
＋ＶｓではＱ３，Ｑ５の保護ダイオードが作動するので
Ｑ３，Ｑ５はオフになれずにＱ４，Ｑ６がオフになって
回路を切断する。このときＱ３〜Ｑ６のゲート電位すな
わちトランジスタＱ７のコレクタ電位は共通電位点に対
して−Ｖｓに保たれた状態になる。異常電圧が−Ｖｓの
場合には逆にＱ３，Ｑ５がオフになる。
【００３４】このように構成することにより、スイッチ
ング駆動回路とスイッチング素子間を絶縁したり、スイ
ッチング素子に必要以上に高い制御電圧を印加する必要
はなく、制御用の別電源も不要であり、簡単な回路構成
で外部からの異常入力に対する確実な出力保護動作が実
現できる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明によれば、簡単な回路構成で電圧または
電流を出力するモードと外部からの印加電圧に対する電
流吸い込みモードを切り換え設定できる。
【００３６】本発明のうちで請求項２記載の発明によれ
ば、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧は差動検出回路か
ら出力制御用端子に帰還される差動信号により装置の出
力電圧の大きさには拘わらず第２のトランジスタと第１
のダイオードにおける電圧降下が一定になるように制御
されることになり、効率よく安定した出力を得ることが
できる。
【００３７】そして本発明のうちで請求項３記載の発明
によれば、スイッチング駆動回路とスイッチング素子間
を絶縁したり、スイッチング素子に必要以上に高い制御
電圧を印加する必要はなく、制御用の別電源も不要であ
り、簡単な回路構成で外部からの異常入力に対する確実
な出力保護動作が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる電圧・電流発生装置の一実施例
を示す回路構成図である。
【図２】本発明の電圧出力モードの動作説明図である。
【図３】本発明の電流出力モードの動作説明図である。
【図４】本発明の電流シンクモードの動作説明図であ
る。
【図５】本発明の信号源モードの制御動作説明図であ
る。
【図６】本発明の他の回路構成図である。
【符号の説明】
１ 定電圧基準電源 ２ Ｄ−Ａ変換器 ３ 反転増幅器 ４ 誤差増幅器 ５ 直流電源・電池 ６ ＤＣ−ＤＣコンバータ ７ 差動検出回路 ８ 分圧抵抗回路 Ｓａ〜Ｓｄ 切換スイッチ Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ Ｄ１，Ｄ２ ダイオード ＴA,ＴB 出力端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の入力端子に正または負の可変基準
    電圧が選択的に与えられ他方の入力端子に出力に関連し
    た帰還電圧が与えられる誤差増幅器と、該誤差増幅器の
    出力がベースに加えられる第１のトランジスタと、コレ
    クタに第１のダイオードを介して電源が印加されベース
    に第１のトランジスタのコレクタが接続されエミッタに
    出力端子が接続された第２のトランジスタと、該第２の
    トランジスタのエミッタと第１のトランジスタのコレク
    タ間に接続された第２のダイオードとで構成され、 前記誤差増幅器に正の基準電圧を印加することにより前
    記第２のトランジスタを介して電圧または電流を出力
    し、負の基準電圧を印加することにより前記第２のダイ
    オードおよび第１のトランジスタを介して外部電源から
    電流を吸い込むことを特徴とする電圧・電流発生装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の電圧・電流発生装置におい
    て、 第１のダイオードに電源として接続される出力制御用端
    子を有するＤＣ−ＤＣコンバータと、 前記第２のトランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧
    を差動で検出しその出力を前記ＤＣ−ＤＣコンバータの
    出力制御用端子に帰還する差動検出回路とを設け、 出力モードにおける出力電圧の大きさに拘わらず第２の
    トランジスタと第１のダイオードにおける電圧降下を一
    定に制御することを特徴とする電圧・電流発生装置。
  3. 【請求項３】 請求項１の電圧・電流発生装置におい
    て、 各２個のパワーＭＯＳ ＦＥＴのソースとゲートがそれ
    ぞれ共通にして直列接続されるとともにゲートとソース
    間に漏れ電流による電圧降下が無視できる程度の高抵抗
    が接続され低圧側の出力端子の出力系統と共通電位点間
    に電流回路と電圧検出回路とを分離するようにしてそれ
    ぞれ接続された２個のスイッチ回路と、 コレクタがこれらスイッチ回路のゲートに接続されてベ
    ースが共通電位点側のスイッチ回路に接続されこれらス
    イッチ回路をオン・オフ制御するトランジスタを設け、 前記トランジスタは出力端子に規定値以上の過電流また
    は過電圧が印加されたことを検出して各スイッチ回路を
    オフに制御することを特徴とする電圧・電流発生装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008269066A (ja) * 2007-04-17 2008-11-06 Denso Corp 電源回路および電源供給回路システム
JP2010026737A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Yokogawa Electric Corp 電流出力装置

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JP2010026737A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Yokogawa Electric Corp 電流出力装置

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