JPS6356564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は安定化した電力を負荷へ供給する電源
回路と、該電源回路と負荷との間に逆流阻止用一
方向性素子及び出力電圧制御回路とを備えた直流
電源装置に関する。

〔従来の技術〕

第１図に直流電源装置に関する従来例を示す。
該図において１，１′は入力端子、２はスイツチ
ング素子、フイルタ回路及び制御回路などから成
る電源回路、３はダイオードなどの逆流素子用一
方向性素子、４は負荷、５，５′は電源回路２の
出力電圧を検出する電圧検出端子、６，６′は負
荷４の電圧を検出する負荷電圧検出端子、７は抵
抗器Ｒ１及びＲ２が直列接続されたものからなる
電圧検出回路、８は該電圧検出回路７により電圧
検出端子５，５′の電圧Ｖ５を検出して、基準電
源９の電圧Ｖ９と抵抗器Ｒ２の端子電圧VR２と
を比較し、VR２とＶ９との差に相当する誤差信
号を演算増幅器１０が電源回路２に供給する出力
電圧制御回路である。

次に第１図の動作を説明する。電源回路２は負
荷電圧検出端子６，６′の電圧Ｖ６を検出し、該
電圧Ｖ６が安定するように動作し、負荷４に安定
した電圧を供給する。又、出力電圧制御回路８は
電圧検出端子５の電圧Ｖ５を電圧検出回路７で検
出し、該検出電圧を基準電源９の電圧Ｖ９と演算
増幅器１０により比較し、電圧検出端子５，５′
の電圧Ｖ５が入力電圧の異常、負荷４の異常又は
電源回路２の異常などによつて、予め設定された
設定電圧値より低くなると制御信号を電源回路２
に供給して電源回路２を昇圧させたり、或は極端
に電圧が低下した場合には外部に警報を出して外
部で事故を判断できるようにして誤動作を保護防
止する。逆流阻止用一方向性素子３は電源装置が
並列運転された場合に、電源回路２の出力電圧の
異常を検出できるようにする為に設けられてい
る。さらに逆流阻止用一方向性素子３は電源回路
２が単体で動作する場合であつても、負荷４に大
容量のコンデンサ等を備えている場合等に、負荷
４側から故障して電源回路側に電流が逆流するの
を防止する作用も有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の説明で明らかなように、従来の電源装置
では負荷４に供給する電圧がある設定値以下にな
ると出力電圧制御回路８が信号を電源回路２に供
給する。しかし従来の直流電源装置では出力電圧
制御回路８が信号を発生する時の負荷電圧検出端
子６，６′の電圧は負荷４に供給している電流に
よつて逆流阻止用一方向性素子３の順方向電圧、
配線の電圧降下及び逆流阻止用一方向性素子３の
間に設けられているフイルタ（図示せず）の電圧
等が大幅に変化する為、出力電圧制御回路８の設
定値が負荷電圧検出端子６，６′の電圧で測定す
ると大幅に変化する。特に出力電圧が5V以下と
低い場合にはその影響が大きく、出力電圧制御回
路の機能を著しく低下させる。ここで具体例を充
べると、第１図において、無負荷時における電圧
検出端子５，５′の電圧がＶ５の時出力電圧制御
回路８が動作するように設定すると、Ｖ５は V5＝V6＋V3＋VR となる。

但し、 Ｖ６は負荷電圧検出端子６，６′間の電圧、 Ｖ３は逆流阻止用一方向性素子３の順方向電
圧、 VRは配線の電圧降下である。

無負荷時ではＶ３≒0V（シヨツトキーバリヤダ
イオードの場合）、VR≒0VであるからＶ６≒Ｖ
５であるが 全負荷時では、Ｖ３は0.4〜0.7V、VRは0.1〜
0.5であるからV6＝V5−（0.5〜1.2V）となり、出
力電圧制御回路８は負荷電圧検出端子６，６′の
電圧が無負荷時に比較して全負荷時は0.5〜1.2V
低下しないと動作しない。従つて、例えば負荷電
圧が5Vの場合、出力電圧制御回路８はその動作
電圧設定値を無負荷において4Vにすると、全負
荷時では負荷電圧検出端子６，６′の電圧が2.8〜
3.5Vにならないと動作しないので、負荷４に異
常に低い電圧が供給された状態で動作する危険が
ある。又、以上の欠点を解決する為に前記出力電
圧制御回路８の検出点を電圧検出端子５，５′で
はなく、負荷電圧検出端子６，６′にすると逆流
阻止用一方向性素子３の特性によつて電源回路２
の出力電圧が異常に低下しても判別できなくなる
問題点がある。

本発明は以上の欠点を全て除去する直流電源装
置を提供するものである。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例を説明する為の図で
ある。該図においてトランジスタ１１を前記電圧
検出回路７の抵抗器Ｒ１に直列に接続すると共
に、該トランジスタのベースを負荷電圧検出端子
６に抵抗器Ｒ３を介して接続し、該トランジスタ
のコレクタを抵抗器Ｒ４を介して電圧検出端子５
に接続している。ここでトランジスタ１１の電流
増幅率が充分大きく、ベース・エミツタ間電圧を
無視して考え、かつ抵抗器Ｒ３，Ｒ４の値が抵抗
器Ｒ１とＲ２のそれぞれの値より充分小さいもの
とすれば、電圧検出回路７の端子電圧は、ほぼ端
子５，５′の電圧Ｖ５あるいは端子６，６′の電圧
Ｖ６の値になる。尚、第２図において第１図にお
けると同一の記号は同一の部材を示す。

次に第２図の動作を説明する。負荷電圧検出端
子６，６′の電圧が正常な場合、トランジスタ１
１は抵抗器Ｒ３を介してベースへ供給される電流
によつて、コレクタ・エミツタ間が飽和状態すな
わちほぼオン状態になつており、抵抗器Ｒ２に
は、抵抗器Ｒ４、トランジスタ１１及び抵抗器Ｒ
１を介して電流が流れている。この場合、抵抗器
Ｒ２の電圧降下VR２と基準電源９の電圧Ｖ９と
の差に相当する誤差信号を出力して電源回路２を
制御する。

次に負荷電圧検出端子６，６′の電圧が低くな
ると、トランジスタ１１は抵抗器Ｒ３を介して供
給されるベース電流が減少するので、コレクタ・
エミツク間が飽和領域から能動領域に移行、すな
わちインピーダンスが増大の傾向を示し、これに
伴いトランジスタ１１を流れる電流が減少の傾向
を呈するので、抵抗器Ｒ２の電圧降下VR２が低
下する。そしてVR２＜Ｖ９となると、出力電圧
制御回路８は制御信号を電源回路２へ供給する。
このようにして電源回路２は負荷電圧検出端子
６，６′の電圧Ｖ６の電圧が一定になるよう動作
する。逆流阻止用一方向性素子３の順方向電圧Ｖ
３および配線の電圧降下VRが変下しても、Ｖ６
の値で検出するので、安定した電圧を負荷に供給
する。そして電圧VR２が極端に低下すると、異
常を示す信号を出力する。

さらに、このような直流電源を複数並列運転し
ている状態でその中の１台の直流電源の出力電圧
が異常に低下すると、出力電圧の異常に低下した
当該の直流電源のトランジスタ１１のベースには
他の正常な直流電源より抵抗器Ｒ３を介して電流
が供給される。従つて該トランジスタ１１は飽和
し、そのコレクタ・エミツタ間は導通している。
そして電圧検出端子５の電圧は異常に低下してい
るので、該電圧検出端子５の電圧を抵抗器Ｒ４、
トランジスタ１１及び抵抗器Ｒ１を介して検出す
る抵抗器Ｒ２の電圧降下VR２は低くなり、VR
２＜Ｖ９になると、出力電圧制御回路８は制御信
号を電源回路２へ供給し、当該直流電源は電力供
給モードとなる。またこのような直流電源を複数
並列運転している状態で負荷電圧検出端子６，
６′の電圧Ｖ６が充分な電圧に到達している場合
はVR２≧Ｖ９になり、出力電圧制御回路８は制
御信号を発生せず、当該直流電源２は待機モード
となる。

以上の説明で明らかなように第２図の回路は単
体の電源回路を動作させる場合も、複数の電源回
路を動作させる場合もいずれにおいても、負荷電
流に依存せず一定の電圧を負荷に供給するように
動作モードに応じて、検出端子５，５′の電圧Ｖ
５又は負荷電圧検出端子６，６′の電圧Ｖ６で出
力電圧制御回路８が動作する。

次に第３図において本発明による他の一実施例
を示す。該図において前記トランジスタ１１のエ
ミツタを前記電圧検出回路７の抵抗器Ｒ１に直列
に接続すると共に、該トランジスタ１１のベース
を抵抗器Ｒ３を介して電圧検出端子５に接続し、
該トランジスタ１１のコレクタを抵抗器Ｒ４を介
して負荷電圧検出端子６に接続している。尚、第
３図において第１図及び第２図におけるのと同一
の記号は同一の部材を示す。

次に第３図の動作を説明する。今、負荷電圧検
出端子６，６′の電圧が正常で、電圧検出端子５，
５′の電圧Ｖ５がＶ５≧Ｖ６であると、トランジ
スタ１１は抵抗Ｒ３を介してベースへ供給される
電流によつてコレクタ・エミツタ間が飽和状態す
なわち導通状態になつており、抵抗器Ｒ２には抵
抗器Ｒ４、トランジスタ１１及び抵抗器Ｒ１を介
して電流がながれるので、抵抗器Ｒ２の電圧降下
VR２は基準電源９の電圧Ｖ９より高く、出力電
圧制御回路８は微小降圧信号を電源回路２へ供給
する。

次に出力電圧検出端子５，５′の電圧が低下し、
抵抗器Ｒ２の両端の電圧VR２が低下し、VR２
＜Ｖ９となると出力電圧制御回路８は微小昇圧信
号を電源回路２へ供給する。尚、この時Ｖ５≧Ｖ
６でありトランジスタ１１のコレクタ・エミツタ
間は飽和状態になつており導通している。

又、複数の直流電源を並列運転している状態で
１台の直流電源の出力電圧が異常に低下すると、
負荷電圧検出端子６，６′の電圧Ｖ６は他の正常
な直流電源より電圧が印加されるので正常な状態
になつているが、出力が異常になつた直流電源の
電圧検出端子５，５′の電圧Ｖ５は低下し、Ｖ５
＜Ｖ６となる。Ｖ５が低下し、トランジスタ１１
に抵抗器Ｒ３を介して供給されるベース電流が減
少すると、トランジスタ１１はコレクタ・エミツ
タ間が飽和状態から能動状態に移行し、そのコレ
クタ・エミツタ間のインピーダンスが増大して、
抵抗器Ｒ２の電圧降下VR２が低下して、VR２
＜Ｖ９となるとき出力電圧制御回路８は微小昇圧
信号を電源回路２へ供給する。尚、Ｖ５が極端に
低下した場合は出力電圧制御回路８は異常を示す
信号を電源回路２に供給して警報を出すなどす
る。

以上のことから明らかなように第３図の回路は
第２図の回路と同様に負荷電流によつて出力電圧
制御回路８の設定値が変動しない。

次に第４図及び第５図は、逆流阻止用一方向性
素子３を負側ラインに接続した場合における夫々
本発明の他の一実施例を示し、動作及び効果は第
２図及び第３図において説明したものと同様であ
る。

尚、前記いずれの実施例もトランジスタとして
バイポーラ形を用いたが電界効果トランジスタを
用いても良く、この場合導通時は低抵抗として作
用し、又電界効果トランジスタはバイポーラ形に
比較してゲート・カソード間の抵抗が大きいので
ゲートに流れる電流は殆ど零であるから検出精度
が向上する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は安定化した電力を負
荷へ供給する電源回路と、該電源回路と負荷との
間に直列に接続された逆流阻止用一方向性素子
と、前記電源回路の出力電圧と負荷電圧のいずれ
か一方を検出する電圧検出回路及び該電圧検出回
路の出力電圧と基準値との誤差信号を出力する出
力電圧制御回路とを備えた直流電源装置におい
て、 該出力電圧制御回路の電圧検出回路にトランジ
スタのエミツタを直列に接続し、該トランジスタ
の残る二つの端子を前記逆流阻止用一方向性素子
のそれぞれの極性側に接続して、低出力電圧を検
出するようにしたことを特徴とする直流電源装置
である。

本発明は以上のような特徴を有するので負荷に
供給する電流変化による逆流阻止用一方向性素子
の順方向電圧あるいは配線の電圧降下の大幅な変
動に対しても出力電圧制御回路の設定値が変化せ
ず、出力電圧の正確な検出、監視をおこなうこと
ができる。また、複数の直流電源を並列運転した
場合にも、出力電圧が異常に低下した直流電源装
置の出力電圧制御回路の設定値は変化せず、電力
供給モードと待機モードを適正に選択制御でき
る。従つて、従来の直流電源装置に比較して、出
力電圧制御回路の負荷に対する正確な制御機能と
保護機能を大幅に向上できる。特に負荷電圧が
5V以下の出力電圧の低い直流電源装置において
は、負荷の誤動作等が大きな問題となるが、本発
明の直流電源装置においては、出力電圧制御回路
の設定値が変化しないので負荷に信頼度の高い電
力を供給できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流電源装置を示す図であり、
第２図乃至第５図は夫々本発明の一実施例を示す
図である。 １，１′……入力端子、２……電源回路、３…
…逆流阻止用一方向性素子、４……負荷、５，
５′……電圧検出端子、６，６′……負荷電圧検出
端子、７……電圧検出回路、８……出力電圧制御
回路、９……基準電源、１０……演算増幅器、１
１……トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…
…抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 安定化した電力を負荷へ供給する電源回路
   と、該電源回路と負荷との間に直列に接続された
   逆流阻止用一方向性素子と、前記電源回路の出力
   電圧と負荷電圧のいずれか一方を検出する電圧検
   出回路及び該電圧検出回路の出力電圧と基準値と
   の誤差信号を出力する出力電圧制御回路とを備え
   た直流電源装置において、 該出力電圧制御回路の電圧検出回路にトランジ
   スタのエミツタを直列に接続し、該トランジスタ
   の残る二つの端子を前記逆流阻止用一方向性素子
   のそれぞれの極性側に接続して、低出力電圧を検
   出するようにしたことを特徴とする直流電源装
   置。 ２ 前記トランジスタのコレクタを前記逆流阻止
   用一方向性素子の電源回路側に、ベースを前記逆
   方向阻止用一方向性素子と負荷の間に接続した事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直流電
   源装置。 ３ 前記トランジスタのコレクタを前記逆流阻止
   用一方向性素子と負荷の間に、ベースを前記逆流
   阻止用一方向性素子と前記電源回路の間に接続し
   た事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直
   流電源装置。 ４ 前記トランジスタのコレクタに抵抗を直列に
   接続した事を特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の直流電源装置。 ５ 前記トランジスタのベースに抵抗を直列に接
   続した事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の直流電源装置。 ６ 前記のトランジスタとして電界効果トランジ
   スタを用いた事を特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の直流電源装置。