JPH0590676A - 電源装置 - Google Patents
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- JPH0590676A JPH0590676A JP6721792A JP6721792A JPH0590676A JP H0590676 A JPH0590676 A JP H0590676A JP 6721792 A JP6721792 A JP 6721792A JP 6721792 A JP6721792 A JP 6721792A JP H0590676 A JPH0590676 A JP H0590676A
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- power supply
- variable
- test
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
-
- G—PHYSICS
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- G05F1/569—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
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- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/575—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電源装置により附勢される半導体レーザの如
きデバイスに関連する種々の変数の内の１つを所望値に
維持し、他の変数を安全とみなせる範囲内の値に留め
る。 【構成】 デバイスに電気エネルギーを供給する電源装
置であって、或る変数に依存し、この変数そのものがデ
バイスに供給される電力に依存するテスト信号を受信す
るための少なくとも２つのテスト入力端子を具え、これ
らの各入力端子を関連する比較回路の第１入力端子に接
続し、比較回路の第２入力端子をテスト入力端子の数に
相当する基準信号を発生する基準信号発生器に接続し、
これらの基準信号が前記変数の所望値を表し、比較回路
の出力端子を制御部材に接続して、この制御部材を用い
て、前記デバイスに電源装置が供給する電力を制御し
て、前記変数の少なくとも１つが本来所望値に等しくな
り、他の変数が所望値から所定の割合しかずれないよう
にする。
きデバイスに関連する種々の変数の内の１つを所望値に
維持し、他の変数を安全とみなせる範囲内の値に留め
る。 【構成】 デバイスに電気エネルギーを供給する電源装
置であって、或る変数に依存し、この変数そのものがデ
バイスに供給される電力に依存するテスト信号を受信す
るための少なくとも２つのテスト入力端子を具え、これ
らの各入力端子を関連する比較回路の第１入力端子に接
続し、比較回路の第２入力端子をテスト入力端子の数に
相当する基準信号を発生する基準信号発生器に接続し、
これらの基準信号が前記変数の所望値を表し、比較回路
の出力端子を制御部材に接続して、この制御部材を用い
て、前記デバイスに電源装置が供給する電力を制御し
て、前記変数の少なくとも１つが本来所望値に等しくな
り、他の変数が所望値から所定の割合しかずれないよう
にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デバイスに電気エネル
ギーを供給するための電源装置であって、或る変数に依
存し、この変数そのものが前記デバイスに供給される電
力に依存するテスト信号を受信する少なくとも１つのテ
スト入力端子を具えており、このテスト入力端子を比較
回路の第１入力端子に接続し、前記比較回路の第２入力
端子を基準信号発生器に接続し、この基準信号発生器を
用いて前記変数の所望値の目安となる基準信号を発生さ
せ、前記比較回路の出力端子を制御部材に接続し、この
制御部材を用いて、前記変数が本質的に所望値に等しく
なるように前記デバイスに電源装置により供給される電
力を制御する電源装置に関するものである。
ギーを供給するための電源装置であって、或る変数に依
存し、この変数そのものが前記デバイスに供給される電
力に依存するテスト信号を受信する少なくとも１つのテ
スト入力端子を具えており、このテスト入力端子を比較
回路の第１入力端子に接続し、前記比較回路の第２入力
端子を基準信号発生器に接続し、この基準信号発生器を
用いて前記変数の所望値の目安となる基準信号を発生さ
せ、前記比較回路の出力端子を制御部材に接続し、この
制御部材を用いて、前記変数が本質的に所望値に等しく
なるように前記デバイスに電源装置により供給される電
力を制御する電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】斯種の電源装置の例は、「フィリップス
テクニカル レビュー」(PhilipsTechnical Review 3
9 (1980), No.2. 第３７〜４７頁、特に図１４）に記載
されている。この従来の電源装置は半導体レーザを附勢
するためのものであり、このレーザと同じ容器内に入れ
るフォトダイオードは、レーザの光束に比例すると共に
テスト信号を構成する光電流を発生する。従来の電源装
置でレーザに供給される電力は、フォトダイオード（モ
ニタ）によって発生される電流が所望値にて一定に留ま
るように制御することができる。
テクニカル レビュー」(PhilipsTechnical Review 3
9 (1980), No.2. 第３７〜４７頁、特に図１４）に記載
されている。この従来の電源装置は半導体レーザを附勢
するためのものであり、このレーザと同じ容器内に入れ
るフォトダイオードは、レーザの光束に比例すると共に
テスト信号を構成する光電流を発生する。従来の電源装
置でレーザに供給される電力は、フォトダイオード（モ
ニタ）によって発生される電流が所望値にて一定に留ま
るように制御することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、僅か１つの変
数を制御するだけでは、レーザの他の変数値が最早所望
範囲内の値でなくなり、さらに悪いことにはその変数値
が最早安全範囲内の値でなくなると云う危険を伴う。半
導体レーザダイオードを安全な作動範囲を越えて駆動さ
せると、レーザは簡単に破壊してしまう。従って、レー
ザを安全に作動させるためには、レーザに供給する電力
を制御して、１つ以上のレーザ変数を所望値に、又はほ
ぼ所望値に維持するのが望ましい。変数には前記モニタ
電流以外に、例えばレーザ電流、レーザ電圧及びレーザ
の放射電力がある。しかし、種々の変数はかなり複雑に
からまり合っているために、上述したようにレーザ変数
の１つを所望値に維持することはあまり良好にはできな
い。
数を制御するだけでは、レーザの他の変数値が最早所望
範囲内の値でなくなり、さらに悪いことにはその変数値
が最早安全範囲内の値でなくなると云う危険を伴う。半
導体レーザダイオードを安全な作動範囲を越えて駆動さ
せると、レーザは簡単に破壊してしまう。従って、レー
ザを安全に作動させるためには、レーザに供給する電力
を制御して、１つ以上のレーザ変数を所望値に、又はほ
ぼ所望値に維持するのが望ましい。変数には前記モニタ
電流以外に、例えばレーザ電流、レーザ電圧及びレーザ
の放射電力がある。しかし、種々の変数はかなり複雑に
からまり合っているために、上述したようにレーザ変数
の１つを所望値に維持することはあまり良好にはできな
い。
【０００４】本発明の目的は、１つの変数を所望値に維
持することができると共に他の変数を少なくとも安全と
みなせる範囲内に維持し得る冒頭にて述べた種類の電源
装置を提供することにある。
持することができると共に他の変数を少なくとも安全と
みなせる範囲内に維持し得る冒頭にて述べた種類の電源
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はデバイスに電気
エネルギーを供給するための電源装置であって、或る変
数に依存し、この変数そのものが前記デバイスに供給さ
れる電力に依存するテスト信号を受信する少なくとも１
つのテスト入力端子を具えており、このテスト入力端子
を比較回路の第１入力端子に接続し、前記比較回路の第
２入力端子を基準信号発生器に接続し、この基準信号発
生器を用いて前記変数の所望値の目安となる基準信号を
発生させ、前記比較回路の出力端子を制御部材に接続
し、この制御部材を用いて、前記変数が本質的に所望値
に等しくなるように前記デバイスに電源装置により供給
される電力を制御する電源装置において、当該電源装置
が、関連する比較回路と共に少なくとも２つのテスト入
力端子を具え、前記基準信号発生器が、テスト信号の数
に相当する多数の基準信号を発生させるのに用いられ、
前記制御部材が、電源装置によりデバイスに供給される
電力を制御するのに用いられて、テスト信号に対応する
変数の内の少なくとも１つの変数が、それに関連する変
数に対する所望値に本来等しくなり、テスト信号に対応
する他の変数が、関連する所望値から所定の割合しかず
れないようにしたことを特徴とする。
エネルギーを供給するための電源装置であって、或る変
数に依存し、この変数そのものが前記デバイスに供給さ
れる電力に依存するテスト信号を受信する少なくとも１
つのテスト入力端子を具えており、このテスト入力端子
を比較回路の第１入力端子に接続し、前記比較回路の第
２入力端子を基準信号発生器に接続し、この基準信号発
生器を用いて前記変数の所望値の目安となる基準信号を
発生させ、前記比較回路の出力端子を制御部材に接続
し、この制御部材を用いて、前記変数が本質的に所望値
に等しくなるように前記デバイスに電源装置により供給
される電力を制御する電源装置において、当該電源装置
が、関連する比較回路と共に少なくとも２つのテスト入
力端子を具え、前記基準信号発生器が、テスト信号の数
に相当する多数の基準信号を発生させるのに用いられ、
前記制御部材が、電源装置によりデバイスに供給される
電力を制御するのに用いられて、テスト信号に対応する
変数の内の少なくとも１つの変数が、それに関連する変
数に対する所望値に本来等しくなり、テスト信号に対応
する他の変数が、関連する所望値から所定の割合しかず
れないようにしたことを特徴とする。
【０００６】上記本発明による電源装置を用いることに
より、原則として任意に選定できる変数を所望値に維持
することができ、他の変数の全てを所望値以下に留め
て、これらの変数が所望値を越えて高い危険な値になら
ないようにすることができる。変数の値が所定値以下に
ずれることが危険と思われる場合には、制御部材を順応
させて、関連する変数が常に「危険」値よりも高い調整
値以上に留まるようにすべきであることは勿論である。
より、原則として任意に選定できる変数を所望値に維持
することができ、他の変数の全てを所望値以下に留め
て、これらの変数が所望値を越えて高い危険な値になら
ないようにすることができる。変数の値が所定値以下に
ずれることが危険と思われる場合には、制御部材を順応
させて、関連する変数が常に「危険」値よりも高い調整
値以上に留まるようにすべきであることは勿論である。
【０００７】制御部材には例えば適切にプログラム化し
たマイクロプロセッサを設け、これによりどの変数を所
望値に維持して、他の変数を所望値以下（又は以上）に
保つべきかを決めることができる。このプロセッサは選
定変数の調整及び他の変数のモニタリングを制御するこ
ともできる。
たマイクロプロセッサを設け、これによりどの変数を所
望値に維持して、他の変数を所望値以下（又は以上）に
保つべきかを決めることができる。このプロセッサは選
定変数の調整及び他の変数のモニタリングを制御するこ
ともできる。
【０００８】制御部材をマイクロプロセッサなしで構成
するには、制御部材がテスト入力端子の数に対応する多
数の半導体ダイオードを具え、これらの各半導体ダイオ
ードが第１及び第２接続部を具え、第１接続部を互いに
接続して電流源回路に接続し、前記第２接続部の各々を
前記各比較回路の出力端子に接続するのが好適である。
このように構成した制御部材は他の制御を必要とするこ
となく必要な要件を満足する。所望値に維持されない変
数を所望値以下に留めなければならないとう云うことを
特定化する必要がある場合には、各半導体ダイオードの
第１接続部をアノード接続部としなければならない。
するには、制御部材がテスト入力端子の数に対応する多
数の半導体ダイオードを具え、これらの各半導体ダイオ
ードが第１及び第２接続部を具え、第１接続部を互いに
接続して電流源回路に接続し、前記第２接続部の各々を
前記各比較回路の出力端子に接続するのが好適である。
このように構成した制御部材は他の制御を必要とするこ
となく必要な要件を満足する。所望値に維持されない変
数を所望値以下に留めなければならないとう云うことを
特定化する必要がある場合には、各半導体ダイオードの
第１接続部をアノード接続部としなければならない。
【０００９】本発明による電源装置を様々な用途に適え
させるには、テスト信号によって表される変数が、デバ
イスに供給される電圧及びデバイスによって取り上げら
れる電流を含むようにするのが好適である。
させるには、テスト信号によって表される変数が、デバ
イスに供給される電圧及びデバイスによって取り上げら
れる電流を含むようにするのが好適である。
【００１０】さらに本発明の他の好適例ではデバイスを
半導体レーザとし、前記テスト信号によって表される変
数が、レーザの放射電力及びレーザに接続したモニタが
発生する信号も含むようにする。
半導体レーザとし、前記テスト信号によって表される変
数が、レーザの放射電力及びレーザに接続したモニタが
発生する信号も含むようにする。
【００１１】
【実施例】図１にブロック図にて示す本発明による電源
装置はデバイス１に電気エネルギーを供給する働きをす
る。このデバイス１は、例えば半導体レーザとすること
ができる。電源装置はテスト回路３を具えており、この
テスト回路は本例の場合にはデバイス１からのテスト信
号を受信できる４つのテスト入力端子５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄを具えている。各テスト信号の値は或る変数に
依存し、この変数そのものはデバイス１に供給される電
力に依存している。テスト回路３は４つの段３ａ〜３ｄ
から成り、これらの各段を４つのテスト入力端子５ａ〜
５ｄの１つに接続する。各段３ａ〜３ｄの出力端子は比
較回路９ａ〜９ｄの第１入力端子７ａ〜７ｄに接続し、
比較回路の第２入力端子１１ａ〜１１ｄは関連する変数
の所望値の目安となる基準信号を発生する発生器１３に
接続する。各比較回路９ａ〜９ｄの出力端子を制御部材
１７の入力端子１５ａ〜１５ｄに接続する。制御部材１
７は出力段１９を経てデバイス１に供給される電力を制
御して、テスト信号に対応する少なくとも１つの変数
が、関連する変数に対する所望値に本来等しくなり、テ
スト信号に対応する他の変数が、関連する所望値よりも
大きくはならないようにする。
装置はデバイス１に電気エネルギーを供給する働きをす
る。このデバイス１は、例えば半導体レーザとすること
ができる。電源装置はテスト回路３を具えており、この
テスト回路は本例の場合にはデバイス１からのテスト信
号を受信できる４つのテスト入力端子５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄを具えている。各テスト信号の値は或る変数に
依存し、この変数そのものはデバイス１に供給される電
力に依存している。テスト回路３は４つの段３ａ〜３ｄ
から成り、これらの各段を４つのテスト入力端子５ａ〜
５ｄの１つに接続する。各段３ａ〜３ｄの出力端子は比
較回路９ａ〜９ｄの第１入力端子７ａ〜７ｄに接続し、
比較回路の第２入力端子１１ａ〜１１ｄは関連する変数
の所望値の目安となる基準信号を発生する発生器１３に
接続する。各比較回路９ａ〜９ｄの出力端子を制御部材
１７の入力端子１５ａ〜１５ｄに接続する。制御部材１
７は出力段１９を経てデバイス１に供給される電力を制
御して、テスト信号に対応する少なくとも１つの変数
が、関連する変数に対する所望値に本来等しくなり、テ
スト信号に対応する他の変数が、関連する所望値よりも
大きくはならないようにする。
【００１２】図２は制御部材１７の一例を示す基本回路
図である。入力端子１５ａ〜１５ｄには「ハード」("Ha
rd")電圧Ｕ1 〜Ｕ4が供給される。即ちこれらの電圧は
内部インピーダンスのない電圧源から派生する。このこ
とを図面では入力端子１５ａ〜１５ｄの前に設けた単位
増幅器２１ａ〜２１ｄにより記号的に示してある。制御
部材１７の出力端子２３にも単位増幅器２５を接続し
て、この制御部材が出力端子２３のインピーダンスとな
らないようにする。
図である。入力端子１５ａ〜１５ｄには「ハード」("Ha
rd")電圧Ｕ1 〜Ｕ4が供給される。即ちこれらの電圧は
内部インピーダンスのない電圧源から派生する。このこ
とを図面では入力端子１５ａ〜１５ｄの前に設けた単位
増幅器２１ａ〜２１ｄにより記号的に示してある。制御
部材１７の出力端子２３にも単位増幅器２５を接続し
て、この制御部材が出力端子２３のインピーダンスとな
らないようにする。
【００１３】制御部材１７は４個の半導体ダイオード２
７ａ〜２７ｄを具えており、これらの各ダイオードは第
１及び第２接続部を有しており、図示の例における第１
接続部はアノード接続部であり、又第２接続部はカソー
ド接続部である。第１接続部は互いに接続して、電流源
回路２９に接続する。第２接続部の各々は入力端子１５
ａ〜１５ｄの１つに接続する。
７ａ〜２７ｄを具えており、これらの各ダイオードは第
１及び第２接続部を有しており、図示の例における第１
接続部はアノード接続部であり、又第２接続部はカソー
ド接続部である。第１接続部は互いに接続して、電流源
回路２９に接続する。第２接続部の各々は入力端子１５
ａ〜１５ｄの１つに接続する。
【００１４】回路作動の説明を簡単にするために、入力
電圧としてＵ1 とＵ2 の２つしかないものとする。電流
源２９はダイオード２７ａ及び２７ｂに定電流Ｉccを供
給する。この電流は、供給される電圧Ｕ1 及びＵ2 に応
じて電流Ｉ1 がダイオード２７ａに流れ、又電流Ｉ2 が
ダイオード２７ｂに流れるようにこれら２つのダイオー
ド間に分配される。このようにして、出力電圧Ｕ0 が規
定される。ダイオード２７ａと２７ｂが理想的なもの
で、全く同一構成のものであるとすると、次の関係式が
成立する。
電圧としてＵ1 とＵ2 の２つしかないものとする。電流
源２９はダイオード２７ａ及び２７ｂに定電流Ｉccを供
給する。この電流は、供給される電圧Ｕ1 及びＵ2 に応
じて電流Ｉ1 がダイオード２７ａに流れ、又電流Ｉ2 が
ダイオード２７ｂに流れるようにこれら２つのダイオー
ド間に分配される。このようにして、出力電圧Ｕ0 が規
定される。ダイオード２７ａと２７ｂが理想的なもの
で、全く同一構成のものであるとすると、次の関係式が
成立する。
【００１５】
【数１】 ここに、Ｉsat はダイオードの飽和電流を表し、ｑは電
荷量であり、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度
である。上式から出力電圧Ｕ0を求めることができる。
即ち、
荷量であり、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度
である。上式から出力電圧Ｕ0を求めることができる。
即ち、
【数２】
【００１６】図３は制御部材の伝達関数をグラフ的に示
したものである。判り易くするために、この場合には一
方の入力電圧Ｕ1 だけを変化させる。他方の入力電圧Ｕ
2 はずっと任意の値に維持する。２つの入力電圧の相対
位置に応じて伝達関数内に次の３つの領域を見分けるこ
とができる。
したものである。判り易くするために、この場合には一
方の入力電圧Ｕ1 だけを変化させる。他方の入力電圧Ｕ
2 はずっと任意の値に維持する。２つの入力電圧の相対
位置に応じて伝達関数内に次の３つの領域を見分けるこ
とができる。
【００１７】1. Ｕ1 ＜Ｕ2 の場合：式（４）における
Ｕ1 を伴う指数項はＵ2 を伴う指数項に対して無視する
ことができる。ＩCCを伴う定数項は、ダイオードが全電
流ＩCCを搬送する場合にはこのダイオード間の電圧ＵD
に極めて良好に近似する。これはシリコンダイオードの
場合、分子のＩsat の項はＩCCの項に比べて全く無視す
ることができるからである。従って、出力電圧Ｕ0 は入
力電圧Ｕ1 の関数として直線的に変化し、しかも入力電
圧Ｕ2 に無関係であり、、次のようになる。
Ｕ1 を伴う指数項はＵ2 を伴う指数項に対して無視する
ことができる。ＩCCを伴う定数項は、ダイオードが全電
流ＩCCを搬送する場合にはこのダイオード間の電圧ＵD
に極めて良好に近似する。これはシリコンダイオードの
場合、分子のＩsat の項はＩCCの項に比べて全く無視す
ることができるからである。従って、出力電圧Ｕ0 は入
力電圧Ｕ1 の関数として直線的に変化し、しかも入力電
圧Ｕ2 に無関係であり、、次のようになる。
【数３】Ｕ0 ＝Ｕ1 ＋ＵD (5) 2. Ｕ1 ≒Ｕ2 の場合：
【００１８】この電圧領域は遷移領域を制定する。この
場合には式（４）を単純化することができず、出力電圧
の値は計算により求めなければならない。全ての個々の
項は連続しており、これらの項は微分できるため、遷移
領域は滑らかになる。即ち、
場合には式（４）を単純化することができず、出力電圧
の値は計算により求めなければならない。全ての個々の
項は連続しており、これらの項は微分できるため、遷移
領域は滑らかになる。即ち、
【数４】
【００１９】遷移領域を、ダイオード電流が１００分の
１のファクタ以上はずれない領域として規定する場合
に、シリコンダイオードに対する総体的な遷移領域は、
約２（ｋＴ／ｑ）ln 0.01 ≒230 mVとなる。 3. Ｕ1 ＞Ｕ2 の場合：
１のファクタ以上はずれない領域として規定する場合
に、シリコンダイオードに対する総体的な遷移領域は、
約２（ｋＴ／ｑ）ln 0.01 ≒230 mVとなる。 3. Ｕ1 ＞Ｕ2 の場合：
【００２０】前式（４）の入力電圧の項は対称であるた
め、指数を入れ替えることにより、出力電圧Ｕ0 が入力
電圧Ｕ2 の関数として直線的に変化し、しかも出力電圧
が入力電圧Ｕ1 に無関係となる。入力電圧Ｕ2 は一定と
するため、出力電圧Ｕ0 は一定となる。即ち、
め、指数を入れ替えることにより、出力電圧Ｕ0 が入力
電圧Ｕ2 の関数として直線的に変化し、しかも出力電圧
が入力電圧Ｕ1 に無関係となる。入力電圧Ｕ2 は一定と
するため、出力電圧Ｕ0 は一定となる。即ち、
【数５】Ｕ0 ＝Ｕ2 ＋ＵD (7)
【００２１】双方の入力電圧が変化する場合に、出力電
圧Ｕ0 はＵD に相当する電圧距離の個所の最低入力電圧
に従うようになる。上述した入力電圧の関数としての出
力電圧の変化を図３にグラフにて示してある。これから
明らかなように、出力電圧はダイオード電圧ＵD を除け
ば常に２つの入力電圧の内の小さい方の入力電圧にほぼ
等しくなるが、ダイオード電圧ＵD は一定で、しかもそ
の値はわかっているために、容易に補正することができ
る。遷移領域においてのみ出力電圧が２つの入力電圧の
一方に正確には等しくならなくなるが、それはこれら２
つの入力電圧の小さい方の入力電圧よりも決して大きく
はならない。従って、デバイス１が危険な状態にさらさ
れることはない。遷移領域の主要な利点は、急激な切り
替えに応答する場合に起り得るような電圧ピークが遷移
個所にて起こらなくなると云うことにある。
圧Ｕ0 はＵD に相当する電圧距離の個所の最低入力電圧
に従うようになる。上述した入力電圧の関数としての出
力電圧の変化を図３にグラフにて示してある。これから
明らかなように、出力電圧はダイオード電圧ＵD を除け
ば常に２つの入力電圧の内の小さい方の入力電圧にほぼ
等しくなるが、ダイオード電圧ＵD は一定で、しかもそ
の値はわかっているために、容易に補正することができ
る。遷移領域においてのみ出力電圧が２つの入力電圧の
一方に正確には等しくならなくなるが、それはこれら２
つの入力電圧の小さい方の入力電圧よりも決して大きく
はならない。従って、デバイス１が危険な状態にさらさ
れることはない。遷移領域の主要な利点は、急激な切り
替えに応答する場合に起り得るような電圧ピークが遷移
個所にて起こらなくなると云うことにある。
【００２２】上述した処では２つの入力変数に対する伝
達関数について説明したが、上述した計算方法を任意数
の入力変数に適用することができることは容易に立証で
きる。出力電圧に対する一般式は次のように表すことが
できる。
達関数について説明したが、上述した計算方法を任意数
の入力変数に適用することができることは容易に立証で
きる。出力電圧に対する一般式は次のように表すことが
できる。
【数６】
【００２３】従って、一定のダイオード電圧ＵD を除け
ば、出力電圧が一方の入力電圧から他方の入力電圧へと
次第に変化する遷移領域以外では、出力電圧ＵD は供給
される入力電圧の最小値によって与えられる。即ち
ば、出力電圧が一方の入力電圧から他方の入力電圧へと
次第に変化する遷移領域以外では、出力電圧ＵD は供給
される入力電圧の最小値によって与えられる。即ち
【数７】 Ｕ0 ＝min （Ｕ1 ，Ｕ2 ，--- ，ＵN ) ＋ＵD (9)
【００２４】定数項ＵD の影響は、例えば制御部材の入
力端子に供給する前に入力電圧を量ＵD だけ減らすこと
によって除去することができる。この場合、出力電圧Ｕ
D が量ＵD だけ低減することにもなるが、制御部材１７
そのものは閉帰還ループの一部を形成しているため（図
１参照）、ＵD の影響は帰還ループのループ利得による
配分により低減される。
力端子に供給する前に入力電圧を量ＵD だけ減らすこと
によって除去することができる。この場合、出力電圧Ｕ
D が量ＵD だけ低減することにもなるが、制御部材１７
そのものは閉帰還ループの一部を形成しているため（図
１参照）、ＵD の影響は帰還ループのループ利得による
配分により低減される。
【００２５】図４は基準信号発生器１３の一例を示す回
路図である。ツェナーダイオード３１及び演算増幅器３
３を用いて、供給電圧ＵB から安定基準電圧ＵREF を形
成する。この基準電圧ＵREF から４つの正確なポテンシ
オメータ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び３５ｄによって４
つの基準信号ＩS , ＵS , ＭS 及びＬS を形成すること
ができる。デバイス１を半導体レーザとする場合、Ｉs
及びＵs はそれぞれレーザを流れる電流Ｉ及びこのレー
ザの両端間の電圧Ｕに関する所望値を表すものとするた
とができる。この場合、ＭS及びＬS は、レーザの容器
内に収容させるモニタとしての働きをするフォトダイオ
ード及びレーザ光電流を測定するセンサのそれぞれの出
力信号Ｍ及びＬに関する所望値を表す。ツェナーダイオ
ード３１に並列にコンデンサ３２を接続し、この並列接
続したものと供給電圧ＵB との間に抵抗３４を接続す
る。コンデンサ３２と抵抗３４とにより形成されるＲＣ
回路の時定数により、基準電圧ＵREF 及びこれから取り
出される基準信号を値０から作動点まで所定の割合で制
御することができる。ツェナーダイオード３１とコンデ
ンサ３２との並列接続を演算増幅器３３の正入力端子に
接続する。必要に応じて、演算増幅器の正入力端子に外
部信号を重畳させることにより、基準信号を変調させる
ことができる。基準信号は原則として任意の形状のもの
とすることができ、これらの基準信号は交流電圧とする
こともできる。
路図である。ツェナーダイオード３１及び演算増幅器３
３を用いて、供給電圧ＵB から安定基準電圧ＵREF を形
成する。この基準電圧ＵREF から４つの正確なポテンシ
オメータ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び３５ｄによって４
つの基準信号ＩS , ＵS , ＭS 及びＬS を形成すること
ができる。デバイス１を半導体レーザとする場合、Ｉs
及びＵs はそれぞれレーザを流れる電流Ｉ及びこのレー
ザの両端間の電圧Ｕに関する所望値を表すものとするた
とができる。この場合、ＭS及びＬS は、レーザの容器
内に収容させるモニタとしての働きをするフォトダイオ
ード及びレーザ光電流を測定するセンサのそれぞれの出
力信号Ｍ及びＬに関する所望値を表す。ツェナーダイオ
ード３１に並列にコンデンサ３２を接続し、この並列接
続したものと供給電圧ＵB との間に抵抗３４を接続す
る。コンデンサ３２と抵抗３４とにより形成されるＲＣ
回路の時定数により、基準電圧ＵREF 及びこれから取り
出される基準信号を値０から作動点まで所定の割合で制
御することができる。ツェナーダイオード３１とコンデ
ンサ３２との並列接続を演算増幅器３３の正入力端子に
接続する。必要に応じて、演算増幅器の正入力端子に外
部信号を重畳させることにより、基準信号を変調させる
ことができる。基準信号は原則として任意の形状のもの
とすることができ、これらの基準信号は交流電圧とする
こともできる。
【００２６】図５Ａ及び図５Ｂは変数Ｉ，Ｕ，Ｍ及びＬ
を表すテスト信号Ｉm , Ｕm ，Ｍm 及びＬm を得るため
のテスト回路３の例を示す回路図である。このテスト回
路は４つの区分３ａ--- ３ｄから成るものであり、判り
易くするために、区分３ａと３ｂを半導体レーザと一緒
に図５Ａに示してあり、区分３ｃと３ｄを半導体レーザ
と一緒に図５Ｂに示してある。これら両図では半導体レ
ーザを参照番号３７にて示してある。
を表すテスト信号Ｉm , Ｕm ，Ｍm 及びＬm を得るため
のテスト回路３の例を示す回路図である。このテスト回
路は４つの区分３ａ--- ３ｄから成るものであり、判り
易くするために、区分３ａと３ｂを半導体レーザと一緒
に図５Ａに示してあり、区分３ｃと３ｄを半導体レーザ
と一緒に図５Ｂに示してある。これら両図では半導体レ
ーザを参照番号３７にて示してある。
【００２７】第１区分３ａはレーザ３７に直列に接続す
る測定抵抗３９を具えている。この抵抗間の電圧はレー
ザ電流Ｉに比例し、この電圧を演算増幅器４１によって
テスト信号Ｕm に変換する。
る測定抵抗３９を具えている。この抵抗間の電圧はレー
ザ電流Ｉに比例し、この電圧を演算増幅器４１によって
テスト信号Ｕm に変換する。
【００２８】第２区分３ｂはレーザ３７のアノードとカ
ソードとにそれぞれ接続する２つの接続点４３と４５と
を具えている。従って、レーザ電圧Ｕを無電流法にて測
定することができるため、レーザの給電リード線間の電
圧降下がなくなる（４点測定）。演算増幅器４７を用い
てダイオード電圧をテスト信号Ｕm に変換する。
ソードとにそれぞれ接続する２つの接続点４３と４５と
を具えている。従って、レーザ電圧Ｕを無電流法にて測
定することができるため、レーザの給電リード線間の電
圧降下がなくなる（４点測定）。演算増幅器４７を用い
てダイオード電圧をテスト信号Ｕm に変換する。
【００２９】前記「フィリップス テクニカル レビュ
ー ３９」（１９８０）， No.２第３７〜４７頁に記載
されているように半導体レーザ３７はモニタとしての働
きをするフォトダイオード４９と一緒に共通の容器５１
内に入れる（図５Ｂ参照）。このフォトダイオードは第
３区分の一部を形成し、これはレーザ３７の後方に放射
する光電流Ｍを検出する。このフォトダイオード４９に
より発生する電流を演算増幅器５３によりテスト信号Ｍ
m に変換する。
ー ３９」（１９８０）， No.２第３７〜４７頁に記載
されているように半導体レーザ３７はモニタとしての働
きをするフォトダイオード４９と一緒に共通の容器５１
内に入れる（図５Ｂ参照）。このフォトダイオードは第
３区分の一部を形成し、これはレーザ３７の後方に放射
する光電流Ｍを検出する。このフォトダイオード４９に
より発生する電流を演算増幅器５３によりテスト信号Ｍ
m に変換する。
【００３０】テスト回路３の第４区分３ｄはフォトダイ
オード５５を具えており、このダイオードは容器５１の
外部に配置され、レーザ３７が発生する光電流Ｌを検出
する。フォトダイオード５５により発生される電流を演
算増幅器５７によりテスト信号Ｌm に変換する。
オード５５を具えており、このダイオードは容器５１の
外部に配置され、レーザ３７が発生する光電流Ｌを検出
する。フォトダイオード５５により発生される電流を演
算増幅器５７によりテスト信号Ｌm に変換する。
【００３１】図６は比較回路９ａ--- ９ｄの内の１つの
比較回路の構成を示す回路図である。第１比較回路９ａ
しか示してないが、他の比較回路９ａ--- ９ｄも第１比
較回路と同様に構成する。図示の比較回路９ａは電流基
準信号Ｉs 及び電流テスト信号Ｉm をそれぞれ受信する
２つの入力端子１１ａ及び７ａを具えている。これらの
入力端子を差動増幅器５９の正及び負入力端子にそれぞ
れ接続する。この増幅器の出力端子には差電流Ｉs −Ｉ
m を表す誤差信号Ｕ1 が発生する。他の比較回路９ｂ--
- ９ｄはそれぞれ差Ｕs −Ｕm ，Ｍs −Ｍm 及びＬs −
Ｌm を表す出力信号Ｕ2 --- Ｕ4 を発生する。出力信号
Ｕ1 --- Ｕ4 は制御部材１７に対する入力信号を形成
し、制御部材１７は半導体レーザ３７に対する制御電圧
Ｕ0 を供給する。差動増幅器５９の出力信号Ｕ1 --- Ｕ
4 は「ハード」電圧であるため、実際には図２に示した
単位増幅器２１ａ--- ２１ｄは省くことができる。
比較回路の構成を示す回路図である。第１比較回路９ａ
しか示してないが、他の比較回路９ａ--- ９ｄも第１比
較回路と同様に構成する。図示の比較回路９ａは電流基
準信号Ｉs 及び電流テスト信号Ｉm をそれぞれ受信する
２つの入力端子１１ａ及び７ａを具えている。これらの
入力端子を差動増幅器５９の正及び負入力端子にそれぞ
れ接続する。この増幅器の出力端子には差電流Ｉs −Ｉ
m を表す誤差信号Ｕ1 が発生する。他の比較回路９ｂ--
- ９ｄはそれぞれ差Ｕs −Ｕm ，Ｍs −Ｍm 及びＬs −
Ｌm を表す出力信号Ｕ2 --- Ｕ4 を発生する。出力信号
Ｕ1 --- Ｕ4 は制御部材１７に対する入力信号を形成
し、制御部材１７は半導体レーザ３７に対する制御電圧
Ｕ0 を供給する。差動増幅器５９の出力信号Ｕ1 --- Ｕ
4 は「ハード」電圧であるため、実際には図２に示した
単位増幅器２１ａ--- ２１ｄは省くことができる。
【００３２】制御電圧Ｕ0 は出力段１９の入力端子に供
給する。この出力段の回路構成の一例を図７に示す。出
力段１９は、制御部材１７（図２）が半導体レーザ３７
に供給すべき電流の負荷とならないようにするために必
要である。このために、出力段１９は出力トランジスタ
６１を具えており、このトランジスタが適切な電流を供
給することができるため、実際には図２に示す単位増幅
器２５を省くこともできる。出力トランジスタ６１は演
算増幅器６３により制御され、この増幅器には制御電圧
Ｕ0 が供給される。この増幅器は制御部材１７の出力２
３の負荷にはならない。出力トランジスタ６１及びレー
ザ電流を測定する測定抵抗３９（図５Ａも参照）は演算
増幅器６３の帰還ループに含まれるため、これら両素子
間の各電圧降下はレーザ制御そのものはに何等影響を及
ぼさない。レーザ３７間の電圧は上述したような４点測
定によって測定されるため、給電リード線の抵抗による
電圧降下も除去される。
給する。この出力段の回路構成の一例を図７に示す。出
力段１９は、制御部材１７（図２）が半導体レーザ３７
に供給すべき電流の負荷とならないようにするために必
要である。このために、出力段１９は出力トランジスタ
６１を具えており、このトランジスタが適切な電流を供
給することができるため、実際には図２に示す単位増幅
器２５を省くこともできる。出力トランジスタ６１は演
算増幅器６３により制御され、この増幅器には制御電圧
Ｕ0 が供給される。この増幅器は制御部材１７の出力２
３の負荷にはならない。出力トランジスタ６１及びレー
ザ電流を測定する測定抵抗３９（図５Ａも参照）は演算
増幅器６３の帰還ループに含まれるため、これら両素子
間の各電圧降下はレーザ制御そのものはに何等影響を及
ぼさない。レーザ３７間の電圧は上述したような４点測
定によって測定されるため、給電リード線の抵抗による
電圧降下も除去される。
【００３３】図８は半導体レーザダイオードの特性の一
例を示す。曲線６５，６７及び６９はレーザ電流Ｉの関
数としてのレーザ電圧Ｕ、放射電力Ｌ及びモニタ信号Ｍ
の変化をそれぞれ示している。図８には基準値Ｉs ，Ｕ
s，Ｌs 及びＭs も示してある。上述した電源装置を用
いてレーザ電流Ｉを値Ｉm に調整する。この値の場合、
前記４つの変数はいずれも関連する基準値よりも大きく
はならず、実際上は上記変数の１つ、この場合Ｌが基準
値に等しくなる（Ｌm ＝Ｌs ）だけである。ポテンシオ
メータ３５ｄ（図４）の設定値を変えることによって基
準値Ｌs を高める場合、レーザ電流Ｉは、他の変数の１
つが基準値にほぼ等しくなるまで、例えばＭm ＝Ｍs と
なるまで増大する。遷移領域内ではＬ並びにＭは関連す
る基準値にほぼ等しく、いずれにしても４つの変数はど
れも基準値以上にはならない。
例を示す。曲線６５，６７及び６９はレーザ電流Ｉの関
数としてのレーザ電圧Ｕ、放射電力Ｌ及びモニタ信号Ｍ
の変化をそれぞれ示している。図８には基準値Ｉs ，Ｕ
s，Ｌs 及びＭs も示してある。上述した電源装置を用
いてレーザ電流Ｉを値Ｉm に調整する。この値の場合、
前記４つの変数はいずれも関連する基準値よりも大きく
はならず、実際上は上記変数の１つ、この場合Ｌが基準
値に等しくなる（Ｌm ＝Ｌs ）だけである。ポテンシオ
メータ３５ｄ（図４）の設定値を変えることによって基
準値Ｌs を高める場合、レーザ電流Ｉは、他の変数の１
つが基準値にほぼ等しくなるまで、例えばＭm ＝Ｍs と
なるまで増大する。遷移領域内ではＬ並びにＭは関連す
る基準値にほぼ等しく、いずれにしても４つの変数はど
れも基準値以上にはならない。
【００３４】前述したように、本発明による電源装置は
半導体レーザに、特に測定及び寿命試験をするのにエネ
ルギーを供給するのに特に好適である。しかし、本発明
による装置は、２つ以上のプロセス変数を測定し、且つ
制御する必要がある場合に常に使用することができる。
なお、本発明は或る部品や、装置や、又はプロセスを最
小値に調整することに限定されず、多数の変数値を調整
することができる。制御部材１７の機能は、ダイオード
２７ａ--- ２７ｄ（図２）の極性及び電流ＩCCの方向を
単に反対にするだけで、多数の変数値を最高の設定値と
するように変換することができる。従って、制御部材１
７内での最高と最低の設定値を組合わせることによっ
て、多数の変数の最低と最高の設定値の範囲内の所定の
範囲内にてプロセスを制御することもできる。本発明の
好適な応用分野として、一般に電圧と電流が可変の給電
装置の分野がある。制御部材内で正の最低設定値と負の
最高設定値とを組合せることにより、所謂４象限電源を
実現することさえもできる。４象限電源は電力を発生し
たり、消費したりすることのできる電源である。なお、
この点に関し、附勢されるデバイスの性質は無関係であ
る。特に、容量性、誘導性又は負性インピーダンスを安
定性の問題を起生することなく駆動させることができ
る。これは、本発明では電流及び電圧の実際の（非複
素）測定値を利用するからである。従って、本発明によ
る電源装置は他の給電装置用の可調整負荷として使用す
ることもできる。
半導体レーザに、特に測定及び寿命試験をするのにエネ
ルギーを供給するのに特に好適である。しかし、本発明
による装置は、２つ以上のプロセス変数を測定し、且つ
制御する必要がある場合に常に使用することができる。
なお、本発明は或る部品や、装置や、又はプロセスを最
小値に調整することに限定されず、多数の変数値を調整
することができる。制御部材１７の機能は、ダイオード
２７ａ--- ２７ｄ（図２）の極性及び電流ＩCCの方向を
単に反対にするだけで、多数の変数値を最高の設定値と
するように変換することができる。従って、制御部材１
７内での最高と最低の設定値を組合わせることによっ
て、多数の変数の最低と最高の設定値の範囲内の所定の
範囲内にてプロセスを制御することもできる。本発明の
好適な応用分野として、一般に電圧と電流が可変の給電
装置の分野がある。制御部材内で正の最低設定値と負の
最高設定値とを組合せることにより、所謂４象限電源を
実現することさえもできる。４象限電源は電力を発生し
たり、消費したりすることのできる電源である。なお、
この点に関し、附勢されるデバイスの性質は無関係であ
る。特に、容量性、誘導性又は負性インピーダンスを安
定性の問題を起生することなく駆動させることができ
る。これは、本発明では電流及び電圧の実際の（非複
素）測定値を利用するからである。従って、本発明によ
る電源装置は他の給電装置用の可調整負荷として使用す
ることもできる。
【図１】本発明による電源装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】図１に示した電源装置用の制御部材の回路図で
ある。
ある。
【図３】図２に示した制御部材の作動説明用特性図であ
る。
る。
【図４】図１に示した電源装置に使用する基準信号発生
器の回路図である。
器の回路図である。
【図５】図１に示した電源装置に使用するテスト回路の
回路図である。
回路図である。
【図６】図１に示した電源装置に使用する比較回路の回
路図である。
路図である。
【図７】図１に示した電源装置に使用する出力段の回路
図である。
図である。
【図８】本発明による電源装置の作動を説明するための
半導体レーザの特性図である。
半導体レーザの特性図である。
１ デバイス（半導体レーザ） ３ テスト回路 ５ テスト入力端子 ７ａ〜７ｄ 比較回路の第１入力端子 ９ａ〜９ｄ 比較回路 １１ａ〜１１ｄ 比較回路の第２入力端子 １３ 基準信号発生器 １５ａ〜１５ｄ 制御部材の入力端子 １７ 制御部材 １９ 出力段
Claims (4)
- 【請求項１】 デバイス（１）に電気エネルギーを供給
するための電源装置であって、或る変数に依存し、この
変数そのものが前記デバイスに供給される電力に依存す
るテスト信号を受信する少なくとも１つのテスト入力端
子（５ａ，----, ５ｄ）を具えており、このテスト入力
端子を比較回路（９ａ，--- ，９ｄ）の第１入力端子
（７ａ，--- ，７ｄ）に接続し、前記比較回路の第２入
力端子（１１ａ，--- ，１１ｄ）を基準信号発生器（１
３）に接続し、この基準信号発生器を用いて前記変数の
所望値の目安となる基準信号を発生させ、前記比較回路
の出力端子を制御部材（１７）に接続し、この制御部材
を用いて、前記変数が本質的に所望値に等しくなるよう
に前記デバイスに電源装置により供給される電力を制御
する電源装置において、当該電源装置が、関連する比較
回路（９ａ，--- ，９ｄ）と共に少なくとも２つのテス
ト入力端子（５ａ，--- ，５ｄ）を具え、前記基準信号
発生器が、テスト信号の数に相当する多数の基準信号を
発生させるのに用いられ、前記制御部材（１７）が、電
源装置によりデバイス（１）に供給される電力を制御す
るのに用いられて、テスト信号に対応する変数の内の少
なくとも１つの変数が、それに関連する変数に対する所
望値に本来等しくなり、テスト信号に対応する他の変数
が、関連する所望値から所定の割合しかずれないように
したことを特徴とする電源装置。 - 【請求項２】 制御部材（１７）がテスト入力端子（５
ａ，--- ，５ｄ）の数に対応する多数の半導体ダイオー
ド（２７ａ，--- ，２７ｄ）を具え、これらの各半導体
ダイオードが第１及び第２接続部を具え、第１接続部を
互いに接続して電流源回路（２９）に接続し、前記第２
接続部の各々を前記各比較回路（９ａ，--- ，９ｄ）の
出力端子に接続したことを特徴とする請求項１に記載の
電源装置。 - 【請求項３】 テスト信号によって表される変数が、デ
バイス（１）に供給される電圧及びデバイス（１）によ
って取り上げられる電流を含むことを特徴とする請求項
１又は２に記載の電源装置。 - 【請求項４】 デバイス（１）を半導体レーザ（３７）
とし、前記テスト信号によって表される変数が、レーザ
（３７）の放射電力及びレーザに接続したモニタ（４
９）が発生する信号も含むことを特徴とする請求項３に
記載の電源装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL912006582 | 1991-03-25 | ||
| EP91200658 | 1991-03-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590676A true JPH0590676A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=8207565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6721792A Pending JPH0590676A (ja) | 1991-03-25 | 1992-03-25 | 電源装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5295145A (ja) |
| JP (1) | JPH0590676A (ja) |
| DE (1) | DE69214491T2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19503410A1 (de) * | 1995-02-02 | 1996-08-08 | Siemens Ag | Regelung zweier Werte der von einer Laserdiode abgegebenen optischen Leistung unter Einsatz nur eines Reglers |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0386741A3 (en) * | 1989-03-09 | 1992-05-20 | Konica Corporation | Semiconductor laser driving apparatus |
-
1992
- 1992-03-17 DE DE69214491T patent/DE69214491T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-24 US US07/856,782 patent/US5295145A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-25 JP JP6721792A patent/JPH0590676A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69214491D1 (de) | 1996-11-21 |
| US5295145A (en) | 1994-03-15 |
| DE69214491T2 (de) | 1997-04-24 |
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