JPS6143296Y2 - - Google Patents
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- JPS6143296Y2 JPS6143296Y2 JP1978076425U JP7642578U JPS6143296Y2 JP S6143296 Y2 JPS6143296 Y2 JP S6143296Y2 JP 1978076425 U JP1978076425 U JP 1978076425U JP 7642578 U JP7642578 U JP 7642578U JP S6143296 Y2 JPS6143296 Y2 JP S6143296Y2
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- JP
- Japan
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- circuit
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- current
- winding
- excitation
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 35
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 22
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 19
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 9
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
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- Amplifiers (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は信号絶縁回路に関するものである。
従来、この種の回路は磁気変調器等を用いて入
力信号を交流に変換してトランスによつて絶縁す
る構成になつている。多入力信号の加減算を絶縁
も兼ねて行う場合、それぞれの入力回路にトラン
スおよびこれに付属する変調器を多く心要とし、
構成が複雑になつてしまう。
力信号を交流に変換してトランスによつて絶縁す
る構成になつている。多入力信号の加減算を絶縁
も兼ねて行う場合、それぞれの入力回路にトラン
スおよびこれに付属する変調器を多く心要とし、
構成が複雑になつてしまう。
本考案の目的は、以上のような問題点が解決さ
れた多入力信号の演算に適した信号絶縁回路を提
供することにある。
れた多入力信号の演算に適した信号絶縁回路を提
供することにある。
以下、図面に用いて本考案を詳細に説明する。
第１図は本考案による信号絶縁回路の基本的な
第一の実施例を示す電気回路図である。一対の入
力端子Inの端子間にはコンデンサC1が接続さ
れ、コンデンサC1の一方の電極はダイオードD1
を介して他方の電極は直接に入力巻線N1の端子
間に接続される。二次側の励磁巻線Nsには発振
回路ＯSCが接続されて励磁回路が構成され、この
励磁回路には抵抗Roが直接に挿入されている。
この抵抗Roの両端には平滑回路SCの入力端子が
接続され、平滑回路SCからは励磁電流の平均値
に応じた出力電圧Eoが出力される。入力には電
流源が接続されるもので、入力側に設けられたダ
イオードやコンデンサは入力の電流や電圧の変動
を除き直流にするものである。
第一の実施例を示す電気回路図である。一対の入
力端子Inの端子間にはコンデンサC1が接続さ
れ、コンデンサC1の一方の電極はダイオードD1
を介して他方の電極は直接に入力巻線N1の端子
間に接続される。二次側の励磁巻線Nsには発振
回路ＯSCが接続されて励磁回路が構成され、この
励磁回路には抵抗Roが直接に挿入されている。
この抵抗Roの両端には平滑回路SCの入力端子が
接続され、平滑回路SCからは励磁電流の平均値
に応じた出力電圧Eoが出力される。入力には電
流源が接続されるもので、入力側に設けられたダ
イオードやコンデンサは入力の電流や電圧の変動
を除き直流にするものである。
このように構成された本考案回路の動作を次に
説明する。第１図の本考案回路において、入力直
流電流をI1、絶縁トランスの入力巻線N1に流れる
電流をi1、二次巻線Nsに流れる電流をｉs、発振
器ＯSCの発振周期をＴ、出力直流電圧をEoとす
る。いま発振器ＯSCは前記絶縁トランスの磁心が
飽和しない範囲でその発振出力を二次側回路に加
えているものとする。二次電流ｉsが正方向（矢
印の方向）のときダイオードD1は一次巻線N1に
誘起する電圧により逆方向にバイアスされてオフ
となるため入力巻線N1に電流は流れない（i1＝
０）。二次電流ｉsが負方向（矢印と逆方向）のと
きにはダイオードD1はオンとなつて一次電流i1が
流れ、電流i1と電流ｉsとはコアを同一方向に励
磁する。前述したように絶縁トランスは定常状態
で磁心が飽和しない領域で用いられるので、交流
の１周期における磁束の平均値はゼロとなる。す
なわち一次側の巻線N1の巻数をn1、二次側の巻
線Nsの巻数をｎsとすれば、 ∫t+T/t（ｎsｉs＋n1i1）＝０ (1) が成立する。ｉsおよびi1をフーリエ級数 に展開し、これを(1)式に代入すると ｎsｉsp＋n1i10＝０ (2) なる条件が成り立つ。ただし、ｉso，ｉ1oは巻線
Ｎs，N1にそれぞれ流れる電流の第ｎ次高調波の
振幅、ωは基本波の角周波数、φso，φ1oは第ｎ
次高調波の位相、ｉsp，ｉ1pはそれぞれｉs，i1の
直流分であ。そして出力E0は抵抗R0の両端の電
圧降下Ｒpｉsの直流成分であるからＥp＝Ｒpｉsp
となり、(2)式を用いて、 Ｅp＝−Ｒpｉ1pn1／ｎs (3) となる。一次側の巻線N1に流れる交流電流i1の直
流成分ｉ1pは入力から供給される直流電圧I1に等
しいから、(3)式は Ｅp＝−ＲpI1n1／ｎs (4) となる。すなわち、一次巻線電流i1がゼロのとき
（入力電流I1＝０のとき）は二次巻線電流ｉsの１
周期における平均値がゼロとなるが、ｉsが負方
向のときに電流i1が流れるとその分だけ電流ｉs
を少なく流すことにより、１周期における磁束の
平均値をゼロにしようとする。この結果、電流ｉ
sとi1はその平均値が等しくなるようにバランス
し、これが更に入力直流電流I1と等しくバランス
する。このようにして、直流電流入力I1に比例す
る直力電圧出力Ｅpを、絶縁した状態で得ること
ができる。
説明する。第１図の本考案回路において、入力直
流電流をI1、絶縁トランスの入力巻線N1に流れる
電流をi1、二次巻線Nsに流れる電流をｉs、発振
器ＯSCの発振周期をＴ、出力直流電圧をEoとす
る。いま発振器ＯSCは前記絶縁トランスの磁心が
飽和しない範囲でその発振出力を二次側回路に加
えているものとする。二次電流ｉsが正方向（矢
印の方向）のときダイオードD1は一次巻線N1に
誘起する電圧により逆方向にバイアスされてオフ
となるため入力巻線N1に電流は流れない（i1＝
０）。二次電流ｉsが負方向（矢印と逆方向）のと
きにはダイオードD1はオンとなつて一次電流i1が
流れ、電流i1と電流ｉsとはコアを同一方向に励
磁する。前述したように絶縁トランスは定常状態
で磁心が飽和しない領域で用いられるので、交流
の１周期における磁束の平均値はゼロとなる。す
なわち一次側の巻線N1の巻数をn1、二次側の巻
線Nsの巻数をｎsとすれば、 ∫t+T/t（ｎsｉs＋n1i1）＝０ (1) が成立する。ｉsおよびi1をフーリエ級数 に展開し、これを(1)式に代入すると ｎsｉsp＋n1i10＝０ (2) なる条件が成り立つ。ただし、ｉso，ｉ1oは巻線
Ｎs，N1にそれぞれ流れる電流の第ｎ次高調波の
振幅、ωは基本波の角周波数、φso，φ1oは第ｎ
次高調波の位相、ｉsp，ｉ1pはそれぞれｉs，i1の
直流分であ。そして出力E0は抵抗R0の両端の電
圧降下Ｒpｉsの直流成分であるからＥp＝Ｒpｉsp
となり、(2)式を用いて、 Ｅp＝−Ｒpｉ1pn1／ｎs (3) となる。一次側の巻線N1に流れる交流電流i1の直
流成分ｉ1pは入力から供給される直流電圧I1に等
しいから、(3)式は Ｅp＝−ＲpI1n1／ｎs (4) となる。すなわち、一次巻線電流i1がゼロのとき
（入力電流I1＝０のとき）は二次巻線電流ｉsの１
周期における平均値がゼロとなるが、ｉsが負方
向のときに電流i1が流れるとその分だけ電流ｉs
を少なく流すことにより、１周期における磁束の
平均値をゼロにしようとする。この結果、電流ｉ
sとi1はその平均値が等しくなるようにバランス
し、これが更に入力直流電流I1と等しくバランス
する。このようにして、直流電流入力I1に比例す
る直力電圧出力Ｅpを、絶縁した状態で得ること
ができる。
以上のように、本考案回路は、トランスが飽和
しない領域で用いるもので、構成の簡単な信号絶
縁回路を実現している。
しない領域で用いるもので、構成の簡単な信号絶
縁回路を実現している。
第２図は本考案による第二の実施例を示す電気
回路図である。第２図において、Ｉo1，Ｉo2，Ｉo
３は３組の入力端子、C1，C2，C3はそれぞれ入力
端子Ｉo1，Ｉo2，Ｉo3の端子間に接続されたコン
デンサ、N1，N2，N3はそれぞれ一方の端子をダ
イオードを介してコンデンサC1，C2，C3に並列
に接続された入力巻線である。すなわちコンデン
サC1の一方の電極はダイオードD1のアノードに
接続され、ダイオードD1のカソードは入力巻線
N1の一端に接続され、入力巻線N1の他端はコン
デンサC1の他方の電極に接続されており、コン
デンサC2、ダイオードD2および入力巻線N2と、
コンデンサC3、ダイオードD3および入力巻線N3
についても同様の接続関係になる。Ｎsは励磁用
巻線で、その一端はコンパレータＡの反転入力端
子（−）側に接続、他端はコンパレータＡの出力
端子に接続されている。コンパレータＡの非反転
入力端子（＋）側には出力端子とコモン点との間
に接続された直列抵抗R1，R2の接続点が接続さ
れ正帰還回路がほどこされている。反転入力端子
（−）側には抵抗R3がコモン点との間に接続され
ている。また、抵抗R4、コンデンサC4からなる
平滑回路が巻線Ｎsの一端、コンパレータＡの
（−）入力端子側とコモン点間に接続されてい
る。
回路図である。第２図において、Ｉo1，Ｉo2，Ｉo
３は３組の入力端子、C1，C2，C3はそれぞれ入力
端子Ｉo1，Ｉo2，Ｉo3の端子間に接続されたコン
デンサ、N1，N2，N3はそれぞれ一方の端子をダ
イオードを介してコンデンサC1，C2，C3に並列
に接続された入力巻線である。すなわちコンデン
サC1の一方の電極はダイオードD1のアノードに
接続され、ダイオードD1のカソードは入力巻線
N1の一端に接続され、入力巻線N1の他端はコン
デンサC1の他方の電極に接続されており、コン
デンサC2、ダイオードD2および入力巻線N2と、
コンデンサC3、ダイオードD3および入力巻線N3
についても同様の接続関係になる。Ｎsは励磁用
巻線で、その一端はコンパレータＡの反転入力端
子（−）側に接続、他端はコンパレータＡの出力
端子に接続されている。コンパレータＡの非反転
入力端子（＋）側には出力端子とコモン点との間
に接続された直列抵抗R1，R2の接続点が接続さ
れ正帰還回路がほどこされている。反転入力端子
（−）側には抵抗R3がコモン点との間に接続され
ている。また、抵抗R4、コンデンサC4からなる
平滑回路が巻線Ｎsの一端、コンパレータＡの
（−）入力端子側とコモン点間に接続されてい
る。
以上のように構成された本実施例回路の動作を
次に説明する。第３図は動作説明のための各部波
形図で、横軸に時間ｔをとつてある。コンパレー
タＡの出力電圧E1の波形を第３図ａ、入力信号
がゼロのとき励磁用コイルを流れる電流ｉe＝ｉe
(1)の波形を第３図ｂ、入力信号が存在するときの
励磁用コイルを流れる電流ｉe＝ｉe(2)の波形を第
３図ｃに示している。コンパレータＡの出力電圧
は、＋Ｅsと−Ｅsとの間を変化する。コンパレー
タＡは励磁電流ｉeが次式を満足するｉesとなつ
たとき反転する。
次に説明する。第３図は動作説明のための各部波
形図で、横軸に時間ｔをとつてある。コンパレー
タＡの出力電圧E1の波形を第３図ａ、入力信号
がゼロのとき励磁用コイルを流れる電流ｉe＝ｉe
(1)の波形を第３図ｂ、入力信号が存在するときの
励磁用コイルを流れる電流ｉe＝ｉe(2)の波形を第
３図ｃに示している。コンパレータＡの出力電圧
は、＋Ｅsと−Ｅsとの間を変化する。コンパレー
タＡは励磁電流ｉeが次式を満足するｉesとなつ
たとき反転する。
ｉes・R3＝Ｅs・R2／（R1＋R2） (1)
さて入力電流I1＝I2＝I3＝０のとき、E1とｉe(1)
は第３図ａおよびｂの如くなる。ただしｉe(1)は
励磁電圧がＥs−R3・ｉeとなつているため正確な
三角波ではない。第３図ｂのように励磁電流ｉe
(1)の波形は正負対称形になつており正の部分の面
積Ｓ+と負の部分の面積Ｓ-は等しくなつている。
出力電圧Ｅpは抵抗R3の両端に現われる電圧の平
均値として得られるので、励磁電流の平均値に比
例している。したがつて、出力電圧Ｅpは、Ｅp＝
Ｋ（Ｓ+−Ｓ-）／Ｔ＝０となる。ただしＫは比例
定数で、Ｔは発振器ＯSCの発振周期である。次に
入力電流がある場合、コンデンサC1，C2，C3に
蓄積されていた電荷が放電されて行くようになる
とこれを補充するように励磁電流ｉeが流れる。
すなわち励磁電流ｉeの平均値をeとし、直流入
力電流をI1，I2，I3とすば、次のような式がなり
たつてつりあつている。
は第３図ａおよびｂの如くなる。ただしｉe(1)は
励磁電圧がＥs−R3・ｉeとなつているため正確な
三角波ではない。第３図ｂのように励磁電流ｉe
(1)の波形は正負対称形になつており正の部分の面
積Ｓ+と負の部分の面積Ｓ-は等しくなつている。
出力電圧Ｅpは抵抗R3の両端に現われる電圧の平
均値として得られるので、励磁電流の平均値に比
例している。したがつて、出力電圧Ｅpは、Ｅp＝
Ｋ（Ｓ+−Ｓ-）／Ｔ＝０となる。ただしＫは比例
定数で、Ｔは発振器ＯSCの発振周期である。次に
入力電流がある場合、コンデンサC1，C2，C3に
蓄積されていた電荷が放電されて行くようになる
とこれを補充するように励磁電流ｉeが流れる。
すなわち励磁電流ｉeの平均値をeとし、直流入
力電流をI1，I2，I3とすば、次のような式がなり
たつてつりあつている。
e＝I1−I2＋I3 (2)
第３図ｃのｉe(2)はこのとき励磁電流の波形の
概要を示しており、出力電圧Eoは Eo＝Ｋ（S1−S2）／Ｔ ＝Ｋ（I1−I2＋I3） となる。
概要を示しており、出力電圧Eoは Eo＝Ｋ（S1−S2）／Ｔ ＝Ｋ（I1−I2＋I3） となる。
このように本考案による信号絶縁回路を多入力
演算回路に構成することができ構成も簡単になつ
ている。コンパレータＡの出力電圧Ｅsを±6Vと
して、出力電圧Eoのスパンを100mVとした場合
直線性±0.1％の精度は充分に得ることができ
る。
演算回路に構成することができ構成も簡単になつ
ている。コンパレータＡの出力電圧Ｅsを±6Vと
して、出力電圧Eoのスパンを100mVとした場合
直線性±0.1％の精度は充分に得ることができ
る。
第４図は、本考案による信号絶縁回路を用いた
入出力電流の絶縁回路を示す第三の実施例の電気
回路図である。この例では出力電流はIo＝I1nf／
n1となる。（ただし、n1，ｎfはそれぞれ巻線N1，
Ｎfの巻数である。）巻線Ｎfによりフイードバツ
クが構成されており抵抗Roの温度変動を受けな
い。この実施例の場合も、第２図の実施例回路の
ように入力巻線を増やして入力電流の演算も可能
となる。
入出力電流の絶縁回路を示す第三の実施例の電気
回路図である。この例では出力電流はIo＝I1nf／
n1となる。（ただし、n1，ｎfはそれぞれ巻線N1，
Ｎfの巻数である。）巻線Ｎfによりフイードバツ
クが構成されており抵抗Roの温度変動を受けな
い。この実施例の場合も、第２図の実施例回路の
ように入力巻線を増やして入力電流の演算も可能
となる。
第５図は、本考案回路の第四の実施例を示す電
気回路図で、発振回路は励磁巻線と一体として構
成されロイヤー回路になつている。トランジスタ
飽和形の発振回路を構成しているので磁心は飽和
せず、交流条件すなわち交流の１周期における磁
束の平均値はゼロであることが成立し良好に動作
する。平滑回路SCに入力する電圧ｅpは、ｅp＝
Ro（ｉs1＋ｉs2）となる。ただしｉs1，ｉs2は第
５図のようにそれぞれ抵抗Ｒp1，Ｒp2を流れる電
流である。これを平滑して出力電圧Eoが得られ
る。また、この回路は電力を励磁回路側の電源
Esより入力側に供給することもできるため、本
考案によれば電力伝送用トランスと信号伝送用ト
ランスとの働きを１つのトランスで兼ねた、構成
の簡単な信号絶縁回路を提供することができる。
気回路図で、発振回路は励磁巻線と一体として構
成されロイヤー回路になつている。トランジスタ
飽和形の発振回路を構成しているので磁心は飽和
せず、交流条件すなわち交流の１周期における磁
束の平均値はゼロであることが成立し良好に動作
する。平滑回路SCに入力する電圧ｅpは、ｅp＝
Ro（ｉs1＋ｉs2）となる。ただしｉs1，ｉs2は第
５図のようにそれぞれ抵抗Ｒp1，Ｒp2を流れる電
流である。これを平滑して出力電圧Eoが得られ
る。また、この回路は電力を励磁回路側の電源
Esより入力側に供給することもできるため、本
考案によれば電力伝送用トランスと信号伝送用ト
ランスとの働きを１つのトランスで兼ねた、構成
の簡単な信号絶縁回路を提供することができる。
以上述べたように本考案によれば、多入力信号
の演算に適した信号絶縁回路を簡単な構成で実現
できる。
の演算に適した信号絶縁回路を簡単な構成で実現
できる。
またトランスを磁心の飽和しない線形領域で動
作させているので、磁心の飽和磁束密度の温度変
動の影響がなく、外来磁界の影響も受けにくい。
さらに巻線数が少なくて済むので小形化、ローコ
スト化が容易などの利点がある。
作させているので、磁心の飽和磁束密度の温度変
動の影響がなく、外来磁界の影響も受けにくい。
さらに巻線数が少なくて済むので小形化、ローコ
スト化が容易などの利点がある。
第１図は本考案による信号絶縁回路の第一の実
施例を示す電気回路図、第２図は本考案信号絶縁
回路の第二の実施例を示す電気回路図、第３図は
第２図実施例の動作説明のための各部波形図、第
４図は本考案信号絶縁回路の第三の実施例の電気
回路図、第５図は本考案信号絶縁回路の第四の実
施例の電気回路図である。 n1，N1，N2，N3……入力巻線、Ｎs，Ｎs1，Ｎs
２……励磁巻線、C1，C2，C3，C4……コンデン
サ、D1，D2，D3……ダイオード、R0，R1，R2，
R3，R4……抵抗、ＯSC……発振回路、SC……平
滑回路、Ｎf……帰還巻線、ｉs，ｉe，ｉs1，ｉs2
……励磁電流。
施例を示す電気回路図、第２図は本考案信号絶縁
回路の第二の実施例を示す電気回路図、第３図は
第２図実施例の動作説明のための各部波形図、第
４図は本考案信号絶縁回路の第三の実施例の電気
回路図、第５図は本考案信号絶縁回路の第四の実
施例の電気回路図である。 n1，N1，N2，N3……入力巻線、Ｎs，Ｎs1，Ｎs
２……励磁巻線、C1，C2，C3，C4……コンデン
サ、D1，D2，D3……ダイオード、R0，R1，R2，
R3，R4……抵抗、ＯSC……発振回路、SC……平
滑回路、Ｎf……帰還巻線、ｉs，ｉe，ｉs1，ｉs2
……励磁電流。
Claims (1)
- 一次側を入力巻線とし二次側を励磁巻線とする
絶縁トランスと、この絶縁トランスの入力巻線の
一端に接続されたダイオードと、このダイオード
を介して前記入力巻線の一端にその一方の電極が
接続され前記入力巻線の他端にその他方の電極が
接続されたコンデンサと、前記トランスの励磁巻
線に接続され前記絶縁トランスの磁心が飽和しな
い領域で発振する発振回路と、この発振回路およ
び前記励磁巻線とにより構成された励磁回路に流
れる励磁電流の平均値を得るための平均値回路と
を具備した信号絶縁回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1978076425U JPS6143296Y2 (ja) | 1978-06-05 | 1978-06-05 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1978076425U JPS6143296Y2 (ja) | 1978-06-05 | 1978-06-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54177845U JPS54177845U (ja) | 1979-12-15 |
| JPS6143296Y2 true JPS6143296Y2 (ja) | 1986-12-08 |
Family
ID=28991695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1978076425U Expired JPS6143296Y2 (ja) | 1978-06-05 | 1978-06-05 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6143296Y2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4818054B1 (ja) * | 1966-11-29 | 1973-06-02 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5222922Y2 (ja) * | 1971-07-10 | 1977-05-25 |
-
1978
- 1978-06-05 JP JP1978076425U patent/JPS6143296Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4818054B1 (ja) * | 1966-11-29 | 1973-06-02 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54177845U (ja) | 1979-12-15 |
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