JPS6266707A - 絶縁増幅器 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、各種計装分野において入出力絶縁を必要とす
るシステムに利用される絶縁増幅器に係わり、特に定電
流変調回路に対する電源供給手段の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

第６図は従来のこの種の絶縁増幅器の回路構成を示す系
統図である。同図において、１は直流・交流変換器であ
って、直流筒ｍ２から供給される直流電圧を交流電圧に
変換するものであり、この直流・交流変換器１によって
変換された交流電圧は電源トランス３の一次巻線に印加
される。上記電源トランス３の二次側には方形波励磁巻
線４と電源用巻線５とが巻付けられている。そして、上
記方形波励磁巻線４より得られる方形波電圧は、オペア
ンプＡ１．トランジスタＱ１．整流ダイオードＤ１〜Ｄ
４およびフィードバック抵抗Ｒ１などからなる定電流変
調回路６により絶縁トランス７を介して交互の定電流信
号に変換される。すなわち、入力電圧Ｅｉを印加すると
オペアンプＡ１の出力が「＋」電圧となり、トランジス
タＱ１が導通してフィードバック抵抗Ｒ１に定電流が流
れるが、この定電流信号が方形波電圧により変調されて
ｒ＋Ｊｒ−Ｊ交互の定電流信号となる。そうすると、絶
縁トランス７の二次側においては一次側を流れる１！流
に比例した定電流信号が発生し、整流ダイオードＤ５〜
Ｄ８によって整流、平滑されることにより、絶縁されか
つ入力電圧Ｅｉに比例した出力信号ＩＯが得られるもの
となっている。

一方、前記電源用巻線５より得られる電圧は、整流ダイ
オードＤ９．０１０および平滑コンデンサＣＩ、Ｃ２を
介して前記定電流変調回路６のオペアンプＡ１に電源と
して供給され、オペアンプＡ１を駆動させるものとなっ
ている。

（背景技術の問題点〕 しかるに、上記従来の絶縁増幅器においては、第６図に
示す如く、電源トランス３の二次側に定電流変調のため
の方形波励磁巻線４と、定電流変調回路６に供給される
電源電圧を得るための１つないし２つの電源用巻線５と
が巻付けられていた。

したがって、電源トランス３が必然的に大型かつ高価な
ものとなり、ひいては機器全体の大型化。

高コスト化を招き、汎用性に乏しかった。特に、１つの
′ｉＲ源トランス３で複数個の絶縁増幅器を構成しよう
とする場合、電源トランス３の大型化によって実装に不
都合を生じることもあり、これらの点の早期解決が望ま
れていた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に基いてなされたものであり、
その目的とするところは、電源トランスの小型化をはか
り得、ひいては機器全体の小型化および低コスト化が可
能で、汎用性に冨んだ絶縁増幅器を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、方形波励磁巻線
より得られる電圧を定電流変調回路の電源として供給す
るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例の回路構成を示す系統図
である。なお、第６図と同一部分には同一符号を付して
詳しい説明は省略する。本実施例の絶縁増幅器は、方形
波励磁巻１１４より得られる方形波電圧を絶縁トランス
７を介して交互の定電流信号に変換する定電流変調回路
６と、この方形波電圧を上記定電流変調回路６における
オペアンプＡ１の電源として供給する整流ダイオードＤ
１１および平滑コンデンサＣ３からなる電源回路等から
構成されたものである。

次に、上記の如く構成された本実施例の動作について説
明する。直流・交流変換器１により変換された交流電圧
が電源トランス３の一次巻線に印加されると、この電源
トランス３の二次側に巻付けられた方形波励磁巻線４に
は方形波電圧が発生する。一方、オペアンプＡ１に入力
電圧Ｅｉが印加されるとオペアンプＡ１の出力電圧が「
＋」電圧となり、トランジスタＱ１が導通してフィード
バック抵抗Ｒ１に定電流が流れる。この定電流信号は前
記方形波電圧によって絶縁トランス７を介して交互の定
電流信号に変換される。すなわち、第２図に示す如く、
方形波電圧Ｅが「＋」電圧のとき定電流信号は実線矢印
で示す方向に流れ、「−」電圧のときは破線矢印で示す
方向に流れる。

その結果、絶縁トランス７の一次巻線には入力電圧Ｅ１
に比例したｒ＋Ｊ　ｒ−Ｊ交互の定電流が流れ、コンデ
ンサＱ１．フィードバック抵抗Ｒ１には整流ダイオード
Ｄ１〜Ｄ４により整流されて直流の定電流が流れる。そ
うすると、絶縁トランス７の二次巻線には一次側と比例
した方形波の定電流信号が発生し、この定電流信号は整
流ダイオードＤ５〜０８によって整流、平滑されること
により一次側と絶縁されかつ入力電圧Ｅｉに比例した出
力電流■０が得られる。

このとき、前記オペアンプＡ１に供給される電源は、上
記方形波励磁巻線４より得られる方形波電圧Ｅを用いて
いる。そうすると、オペアンプＡ１の消費電流は、整流
ダイオード０１１および平滑コンデンサＣ３の作用によ
って第２図中一点鎖線矢印で示す方向に流れる。このた
め、オペアンプＡ１の消費電流と定電流信号とは無関係
に動作するので、消費電流の変動が定電流信号に影響を
及ぼすおそれはない。したがって、定電流変調のための
方形波励磁巻線４をオペアンプ供給電源用の巻線として
共用することができる。

このように本実施例によれば、整流ダイオードＤ１１お
よび平滑コンデンサＣ３を定電流変調回路６に対して並
列的に設けただけで、定電流変調のための方形波励磁巻
線４をオペアンプ供給電源用の巻線として共用できるよ
うになり、従来の電源用巻線５が不必要となる。このた
め、電源トランス３は小型かつ低価格なものを適用する
ことができ、また電源回路も簡略化され、構成簡単とな
る。したがって、機器全体の小型化および低コスト化を
はかり得、使用用途にあった絶縁増幅器を製作可能で、
汎用性の向上が大いに期待できる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第３図は本発明の第２の実施例の回路構成を示す系統図
である。本実施例が前記第２の実施例と異なる点は、オ
ペアンプＡ２の消費電流ループに対して直列にツェナダ
イオードｚ１を挿入した点である。このようにすると、
オペアンプＡ２に対してツェナダイオードｚ１のアノー
ドから「−」電圧が与えられる。したがって、前記第１
の実施例では「十」電圧のみで動作する単一電源用のオ
ペアンプＡ１しか使用することができなかったのに対し
、本実施例によれば、汎用のオペアンプＡ２を使用する
ことができる。

第４図は本発明の第３の実施例の回路構成を示す系統図
である。本実施例においては、方形波励磁巻ｔｓ４より
得られる方形波電圧を絶縁トランス７を介して整流する
ダイオードＤ１〜Ｄ４．このダイオードＤ１〜Ｄ４に流
れる電流を入力電圧Ｅｉに比例した定電流に変換するオ
ペアンプＡ１゜フィードバック抵抗Ｒ１〜Ｒ４，トラン
ジスタＱ１，０２等からなる定電流変調回路１６と、上
記オペアンプＡ１に電源を供給するためにトランジスタ
Ｑ２に直列に挿入したツェナダイオードｚ２と、電源投
入時の起動用としてトランジスタＱ２に並列に挿入され
た定電流ダイオードＧ１とからなっている。

本実施例においては、入力電圧Ｅｉを印加するとオペア
ンプＡ１の出力は「＋」電圧となり、トランジスタＱ７
およびＱ２が導通する。そうすると、フィードバック抵
抗Ｒ３に、Ｅｉ×（（Ｒ２／Ｒ１）／Ｒ３）なる入力電
圧Ｅｉに比例した定電流が流れ、この定電流は方形波電
圧に応じて整流ダイオードＤ１〜Ｄ４および絶縁トラン
ス７を介して流れる。すなわち、絶縁トランス７の一次
側に流れる電流は入力電圧Ｅ１に比例した「＋」「−」
交互の定電流となり、絶縁トランス７の二次側では同様
の絶縁された定電流信号が得られる。

したがって、これらを整流ダイオードＤ５〜Ｄ８によっ
て整流および平滑することにより、−次側と絶縁されか
つ入力電圧Ｅ１に比例した出力信号ＩＯが得られる。

一方、このときのオペアンプＡ１の供給電源は、トラン
ジスタＱ２に直列に接続されたツェナダイオードＺ２の
両端から得、消費電流はフィードバック抵抗Ｒ３に流れ
るようになっている。このため、定電流変調回路１６の
消′Ｒ電流も含めてフィードバックがかかるので、これ
ら消費電流の変動により定電流信号が変化することはな
い。したがって、方形波励磁巻線４より得られる方形波
電圧を定電流変調回路１６におけるオペアンプＡ１の供
給電源として使用することができる。その結果、従来よ
りも電源トランス３の小型化をはかり得、前記第１の実
施例と同様な効果を奏し得る。

なお、この場合、オペアンプＡ１の消費電流が絶縁トラ
ンス７の一次巻線を流れる電流に含まれるため、二次側
の出力電流■０を零とすることはできないが、通常、工
業用の定電流信号は　１〜５Ｖまたは４〜２０ｍＡ程度
のバイアス分を含んでいるので、このバイアスの範囲内
にオペアンプＡ１の消費電流を抑えるようにすれば回答
支障は生じ得ない。

第５図は前記第３の実施例の変形例を示す回路構成図で
ある。すなわち、前記第３の実施例では、トランジスタ
Ｑ２に直列に挿入したツェナダイオードＺ２の両端から
オペアンプＡ１の電源を得るようにしたが、第５図に示
す如く、１〜ランジスタＱ１のコレクタと信号コモン１
間に定電流ダイオードＧ２とツェナダイオードＺ３から
なるシリーズレギュレータを挿入し、このシリーズレギ
ュレ−タによって電源を供給するようにしてもよい。

こうすることにより、トランジスタＱ２を省略すること
ができ、回路構成の簡略化をはかり得る。

なお、本発明は前記各実施例に限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能で
あるのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、方形波励磁巻線よ
り得られる電圧を定電流変調回路の電源として供給する
ようにしたので、電源トランスの小型化をはかり得、ひ
いては機器全体の小型化および低コスト化が可能で、汎
用性に富んだ絶縁増幅器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における回路構成を示す
系統図、第２図は同実施例の動作を説明するための図、
第３図ないし第５図は本発明の他の実施例の回路構成を
示す系統図、第６図は従来例の回路構成を示す系統図で
ある。 １・・・直流・交流変化器、３・・・電源トランス、４
・・・方形波励磁巻線、６・・・定電流変調回路、７・
・・絶縁トランス、Ａ１．Ａ２・・・オペアンプ、ＣＩ
。 Ｃ２・・・平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１１・・・整流ダ
イオード、Ｅｉ・・・入力電圧、Ｇ１．Ｇ２・・・定電
流ダイオード、２１〜Ｚ３・・・ツェナダイオ、−ド。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１囚 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）方形波励磁巻線より得られる方形波電圧を定電流
   変調回路によって絶縁トランスを介して交互の定電流信
   号に変換し、上記絶縁トランスの二次巻線に一次巻線を
   流れる電流と比例した定電流信号を得る絶縁増幅器にお
   いて、前記方形波励磁巻線より得られる電圧を前記定電
   流変調回路の電源として供給する電源供給手段を具備し
   たことを特徴とする絶縁増幅器。
2. （２）前記電源供給手段は、前記定電流変調回路と直列
   にツェナダイオードを挿入し、このツェナダイオードの
   両端から供給電源を得るようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の絶縁増幅器。