JPS62123515A - 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２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ｔ、（３１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
ダイオード（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（４）との電
圧全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ｉ　ｆ２）、エネルギーバ
ンク（４１，負荷＋５１はシャント装置の外部機器であ
シ。

太陽電池（１）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、またエ
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υ２日照時、上記エネルギーバンク（４）
の電圧ＶＣを Ｖｌ、≦ＶＣ≦ＶＨ（１） 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ＩＯを出力する。

今、上記シャントトランジスタ（６）が上記制御器（７
）よ５Ｈ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（１）の出力電流工０は、全て上記シャ
ントトランジスタ（６）で消費され一上記エネルギーバ
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）によシ
上記エネルギーノ（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７９ンク（４）の電圧ＶＣは放電により
降下するが。

ＶＣ≦ＶＬ　　　　　　　　　　　　　（２）となると
、上記制御器（７）よυ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（６）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２上記
太陽電池（１）の出力電流ＩＯ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７９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は充電によシ上
昇するが。

ＶＣ≧ＶＨ（３） となると、上記制御器（７）よシ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）は短絡状態となシ。

上記太陽電池（１）の出力電流１．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、上記動作を繰シ返して上記エネルギーバンク（４
）の電圧ＶＣを ｖＬ≦ＶＣ≦ＶＨ（４） 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、従来の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、かかる問題点を解決するためになされたも
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（６）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、シャントトランジス
タのエミッタとアース間にトランスの一次側を接続し、
シャントトランジスタのエミッタとベース間ニドランス
の二次側とダイオードとを直列接続し、かつシャントト
ランジスタのベースとアース間に定電圧ダイオードを接
続したものである。

〔作用〕

この発明においては、ターンオン時にトランスの一次側
がチョークコイルとして働き、そ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。

マタ、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。

トランスに蓄えられたエネルギーの一部がトランスの二
次側よ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図はこの発明の一実施例を示すシャント装置の構成
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）がターンオンする際電流を制限するトランス
で２このトランスの一次および二次巻線の一端がシャン
トトランジスタ（６）のエミッタに接続され、−次巻線
の他端がアースに接続されている。α呻はターンオン時
の上記トランス（９）の逆起電力を決定する定電圧ダイ
オードで、そのカソードがシャントトランジスタ（６）
のベースに接続され。

アノードがアースに接続されている。Ｉは上記シャント
トランジスタ（６）がターンオフ時に上記トランス（９
）のエネルギーを上記シャントトランジスタ（６）のベ
ースに逃がすためのダイオードであシ、そのアノードが
トランス（９）の二次巻線の他端に接続され、カソード
がシャントトランジスタ（６）（７）ベースに接続され
ている。

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２．挿軸は時間ｔを、俄
軸は電流Ｉｃを示す。

図において２人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２時間ｆ、　ｗ　Ｑで、上記制御器（７）よシ上記
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ＩＯ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トランス（９）の−
次側へ流れ込み起電力ｖＬが生じる。上記トランス（９
）の二次側は、上記ダイオードαυのアノードに接続さ
れているため電流が流れず、上記トランス（９）は実質
上、電流制限コイルとして働く。

上記トランス（９）の−次側インダクタンスｔ−Ｌトス
ルと、上記シャントトランジスタ（６）に流れ込む電流
Ｉｃと上記トランス（９）の起電力ＭＬとの間にＩｃ ＶＬ　＝　Ｌ　−（５） ｔ なる関係が成立する。

一方、上記トランス（９）の−次側起電力ｖＬは上記定
電圧ダイオードα・によって決定され、上記定電圧ダイ
オード員の降伏電圧を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ＶＢｇとすると
。

ＶＬ　＝　Ｖｚ　−ＶＢＢ　　　　　　　　　　　　（
６）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ン式と第（６ン式から１
ｃ　＝Ｔ（Ｖｚ−Ｖｓｇ）　ｔ（７）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）ノベ
ース°エミッタ間電圧ＶＢＥの温度補償ができるため、
Ｓ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。

次に、１＝τで上記制御器（７）より上記シャントトラ
ンジスタ（６）のベースにＬ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、上記トランス（９）の起電力が反転して上記ト
ランス（９）の−次側に蓄積されたエネルギーは。

一部上記トランス（９）の二次側より上記ダイオードα
υ、上記シャントトランジスタ（６）のベース・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て放出される。

この場合・上記トランス（９）の二次側電圧■２は。

上記ダイオード任υのオン電圧ＶＤと上記シャントトラ
ンジスタ（６）のベース・エミッタ間電圧ＶＢＥの和に
等しくなるため、上記トランス（９）の巻数比を１：Ｎ
とすると、上記トランス（９）の−次側電圧ｖ１は。

Ｖ１＝７（ＶＤ＋Ｖｎｇ）　　　　　　　　（８１で与
えられる。

また・上記トランス（９）の−次側電流Ｉｃと一次側電
圧ｖ１　との関係は。

ｄ　Ｉ　ｃ　　　　　　　　　（９） Ｖ１＝−Ｌ］ｖ で与えられるから、第（８）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）Ｌ で与えられる。

第０１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）の立ち下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、或いはターンオフ時の電流変化の制
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トシてトランスを設
けることにより、第２図に示すように、シャントトラン
ジスタのターンオン或いはターンオフ時の急激な電流の
変化を制御して、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！、　（４１ハエネルギ
ーバンク、（５）は負荷、（６）はシャントトランジス
タ、（刀は制御器、（８）は逆流防止用ダイオード、（
９）はトランス、Ｑｌは定電圧ダイオード、αυはダイ
オードである。 なお２図中同一符号は同一、または相当部分を示すもの
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と、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
   ジスタのエミツタに一次及び二次巻線の一端が接続され
   アースに一次巻線の他端が接続されたトランスと、上記
   トランスの二次巻線の他端にアノードが接続され上記シ
   ヤントトランジスタのベースにカソードが接続されたダ
   イオードと、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。