JPS62123514A - デイジタル型シヤント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば人工衛星の太陽電池で発生する電圧を
安定化するディジタル型シャント装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第３図は、外部機器と接続された従来のディジタル型シ
ャント装置（以下単にシャント装置という。）の構成図
であり、第３図において、（１）は太陽電池、（２）は
浮遊容量、（３）はシャント装置、（４）はエネルギー
バンク、（５）は負荷、（６）はコレクタが逆流防止用
ダイオ−白８）のアノードに接続されエミッタがアース
に接続されたシャントトランジスタ。

（７）は逆流防止用ダイオード（８）のカソードとシャ
ントトランジスタ（６）のベースとに接続され、シャン
トトランジスタ（６）とエネルギーバンク（４１との電
圧を検出してシャントトランジスタ（６）を駆動する制
御器である。

上記太陽電池（１）、浮遊容量（２）、エネルギーバン
ク（４）、負荷（５）はシャント装置の外部機器であり
。

太陽電池（りと浮遊容量（２）はシャントトランジスタ
（６）のコレクタとアース間に並列接続され、又エネル
ギーバンク（４）と負荷（５）は逆流防止用ダイオード
（８）のカソードとアース間に並列に接続されている。

上記構成により９日照時上記エネルギーバンク（４）の
電圧ｖｃ　を Ｖ７．≦ＶＱ≦ＶＨ（ｔｌ の閾値内に安定化させる。

以下従来のシャント装置の動作について詳細に述べる。

日照時、上記太陽電池（１）の出力は第４図に示すよう
な定電流特性を有し、電流工０　を出力する。

今、上記シャントトランジスタ（６１が上記制御器（７
）よりＨレベルの信号を受けて短絡状態であるとすると
、上記太陽電池（１１の出力電流ＩＯは全て上記シャン
トトランジスタ（６）で消費され、上記エネルギーバン
ク（４）の放電により上記負荷（５）へ電力が供給され
る。この時、上記逆流防止用ダイオード（８）により上
記エネルギーバンク（４）の放電電流が上記シャントト
ランジスタ（６）へ流れ込むことはない。

上記エネルギーバンク（４）の電圧ＶＣは放電により降
下するが。

ＶＣ≦ＶＩ、　　　　　　　　　　　　　　　ｉ２１と
なると、上記制御器（７）より上記シャントトランジス
タ（６）のベースにＬレベルの信号が出力され。

上記シャントトランジスタ（６１は開放状態となる。

上記シャントトランジスタ（６）が開放となると。

上記太陽電池（１）の出力電流ＩＱ　は上記浮遊容量（
２）を充電すると同時に上記逆流防止用ダイオード（８
）を介して上記負荷（５）へ供給され、その余剰電流は
上記エネルギーバンク（４）の充電電流として供給され
る。

上記エネルギーバンク（４）の電圧ＶＣは充電により上
昇するが。

ｖｃ≧ＶＨ（３１ となると、上記制御器（７）より上記シャントトランジ
スタ（６）のベースにＨレベルの信号が出力され。

上記シャントトランジスタ（６）は短絡状態となり。

上記太陽電池（１）の出力電流工ｏ　と上記浮遊容量（
２）に蓄えられた電荷の放電により放電電流を供給する
。

以下上記動作を繰り返して上記エネルギーバンク（４）
の電圧ｖｃ　　を ＶＬ≦ｖｃ≦ＶＨｆ４ の閾値内で安定化する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて、従来Ｏシャント装置においては上記シャントトラ
ンジスタ（６）が、開放状態から短絡状態に移行する（
以下ターンオンという）時間は非常に速く、上記浮遊容
量（２）の放電電流を制限するものがないため、ターン
オン時の上記シャントトランジスタ（６）に流れ込む電
流が非常に大きくなってしま′い、かつ急激に電流と電
圧が変化するために他機器への電磁干渉が生じるといっ
た問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解消するため罠なされたも
ので、ターンオン時に上記浮遊容量（２）の放電電流が
上記シャントトランジスタ（６１に急激に流れ込むのを
防止し、他機器への電磁干渉を防止することを目的とす
る。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明にかかるシャント装置は、ンヤントトランジス
タのエミッタとアース間にコイルを接続し、シャントト
ランジスタのベースとアース間に定電圧ダイオード全接
続したものである。

〔作用〕

この発明においては、ターンオン時にコイルの逆起電力
が定電圧ダイオードによって一定化されるから、シャン
トトランジスタに流れる電流の急激な増加を抑制する。

また、シャントトランジスタが短絡状態から開放状態へ
移行する（以下ターンオフという）時。

コイルに蓄えられたエネルギーの一部が定電圧ダイオー
ドを介してシャントトランジスタのベースへ帰還して放
出するから、シャントトランジスタに流れる電流の急激
な減少を抑制する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示す図であり、（１）〜（
８＋は上記従来のシャント装置と全く同一のものである
。

（９）は上記シャントトランジスタ（６）のエミッタと
アース間に接続され、上記シャントトランジスタ（６）
がターンオンする際に電流を制限するコイル。

ＱＧはそのカソードが上記シャントトランジスタ（６）
のベースに、又アノードがアースに接続され、ターンオ
ン時の上記コイル（９）の逆起電力を決定する定電圧ダ
イオードである。

第２図はターンオン、ターンオフ時のシャントトランジ
スタの電流波形を示す図であり、稀軸は時間ｔを、仮軸
は電流工Ｃを示す。

図において、Ａはターンオン時間幅、Ｂはターンオフ時
間幅であり２点線は従来のシャント装置。

実線はこの発明によるシャント装置におけるシャントト
ランジスタの電流波形を示している。

次にこの発明のシャント装置の動作を第１図および第２
図を用いて説明する。

なお上記エネルギーバンク（４）の電圧安定化の動作は
上記従来のシャント装置の動作と同一である。

さてｔ＝！〕で上記制御器（７）より上記シャントトラ
ンジスタ（６）のベースにＨレベル信号が出力され上記
シャントトランジスタ（６）がターンオンしたとする。

この時、上記太陽電池（１）の出力電流ＩＱ　　と上記
浮遊容量（２）の放電電流が上記シャントトランジスタ
（６）のコレクタ・エミッタを経て上記コイル（９）へ
流れ込み起電力ｖＬ１が生じる。

上記コイル（９）のインダクタンスをＬとすると。

上記シャントトランジスタ（６）に流れ込む電流ＩＣと
上記コイル（９）の起電力ｖＬ１との間になる関係が成
立する。

一方上記コイル（９）の起電力ＶＬ１は上記定電圧ダイ
オード叫によって決定され、上記定電圧ダイオード０１
の降伏電圧をＶｚ　上記シャントトランジスタ（６）の
ベース・エミッタ間電圧をＶＢＫとすると。

”Ｌｌ　＝　Ｖｚ　−ＶＢＫ で与えられるから、上記シャントトランジスタ（６）に
流れ込む電流ＩＣは第（５）式と第（６）式からで与え
られる。

第（７）式より明らかなように、適当な定電圧ダイオー
ドを選択すれば、上記シャントトランジスタ（６）のベ
ース・エミッタ間電圧ＶＢＫの温度補償ができるため、
精度良く上記シャントトランジスタ（６）の電流立ち上
りを制御することが可能である。

次ｉ／（ｔ＝τで上記制御器（７）より上記シャントト
ランジスタ（６）のベースＫＬレベル信号が出力され上
記シャントトランジスタ（６）がターンオフしたとする
。

この時、上記コイル（９）の起電力が反転して上記コイ
ル（９）に蓄積されたエネルギーは一部上記定電圧ダイ
オード００．上記シャントトランジスタ（６）のベース
拳エミッタを介してベース電流として放出され、残りの
エネルギーは上記ベース電流によって増幅された上記シ
ャントトランジスタ（６）のコレクタ電流とし℃放出さ
れる。

この場合上記コイル（９）の電圧”Ｌ２は上記定電圧ダ
イオード０Ｑのオン電圧ＶＤ　　と上記シャントトラン
ジスタ（６）のベース拳エミッタ間電圧”ＢＥの和に等
しくなるため。

ＶＬ２　＝　（ＶＤ　＋　ＶＢＥ）　　　　　　　　　
　ｔｓ＋で与えられる。

また、上記コイル（９）に流れる電流工Ｃと電圧ＶＬ２
との関係は で与えられるから、第（８１式第（９）式により上記シ
ャントトランジスタ（６）のターンオフ時の電流ＩＣ（
はＩＣ＝　Ｉｏ　−−（ＶＤ　＋　ＶＢＥ）（ｔ−ｒ　
）　　　　Ｑｌ）■。

で与えられる。

第ａ１式より明らかなように、ターンオフ時の上記シャ
ントトランジスタ（６）の電流立ち上りをも制御可能と
なる。

即ちこの発明によるシャント装置によれば、従来の上記
エネルギーバンク（４）の電圧安定化という機能を損な
うことなく、上記シャントトランジスタ（６）のターン
オン時或はターンオフ時の［１，変化の制御をできる利
点がある。

ところで、上記説明では、この発明を制御器の動作とし
てヒステリシス制御動作をする場合について述べたが、
パルス幅変調動作の制御器を用いた構成にも利用できる
。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、シャントトランジスタ
のエミッタとアース間に電流制限用としてコイルを設け
てターンオン時は定電圧ダイオードの降伏電圧を利用し
、ターンオフ時は定電圧ダイオードとシャントトランジ
スタのベース螢エミッタ間の順電圧を利用することによ
り第２図に示すようにシャントトランジスタに流れる電
流変化を緩和して他機器への電磁干渉を防止するという
効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示す外部機器と接続され
たディジタル型シャント装置の構成図。 第２図はターンオン、ターンオフ時のシャントトランジ
スタの電流波形を示す図、第３図は従来のディジタル型
シャント装置の構成図、第４図は太陽電池の定電流特性
図である。 図において（１）は太陽電池、（２）は浮遊容量、（３
）はディジタル型シャント装置、（４）はエネルギーバ
ンク、（５）は負荷、（６）はシャントトランジスタ、
（７）は制御器、（８）は逆流防止用ダイオード、（９
）はコイル。 ＋１０は定電圧ダイオードである。 なお９図中同一符号は同一、または相等部分を示すもの
とする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 逆流防止用ダイオードと、この逆流防止用ダイオードの
   カソードに接続された制御器、上記逆流防止用ダイオー
   ドのアノードにコレクタが接続され上記制御器の出力端
   にベースが接続されたシヤントトランジスタとを備え、
   上記シヤントトランジスタのコレクタとアース間に各々
   並列に接続される太陽電池と浮遊容量、上記逆流防止用
   ダイオードのカソードとアース間に各々並列に接続され
   るエネルギーバンクおよび負荷を外部機器とするデイジ
   タル型シヤント装置において、上記シヤントトランジス
   タのエミツタとアース間に接続されたコイルと、上記シ
   ヤントトランジスタのベースにカソードが接続されアー
   スにアノードが接続された定電圧ダイオードとを具備し
   たことを特徴とするデイジタル型シヤント装置。