JPH0368406B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電源装置、特に負荷に対して定電圧
モード及び定電流モードの何れかのモードで作動
すると共に出力電圧又は出力電流の値並びに動作
モードを自動的に表示する電源装置に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 電源装置の出力電圧及び出力電流の値を監視す
る従来の手法は、単に外部のデジタル・マルチ・
メータ（DMM）等によつて測定及び表示を行う
ものであつた。より高精度の電源には、DMMが
組み込まれ、出力値が連続的に監視表示出来るも
のもある。何れの場合にも電圧及び電流の両方を
測定するために各電源に対して２個の計器が必要
になる。例えば、負荷インピーダンスの大幅な変
動、すなわち誤動作や故障等による負荷条件の変
化に応じて電源の出力を自動的に定電圧モードか
ら定電流モードへ又はその逆に切り換え可能な自
動切換型電源にあつては、特に連続監視機能をも
つことが必要となる。しかしながら、複数の
DMM装置を電源装置内に組み込むことは、装置
の大型化、消費電力の上昇及びコストの上昇等を
招くので望ましくない。

従つて、本発明の目的は、簡単な構成で負荷の
状態に応じて好適な定電圧モード及び定電流モー
ドの一方の動作モードに自動的に切り換わると共
に、設定電圧値又は設定電流値をデジタル表示す
ると共に動作モードも自動的に表示可能な電源装
置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電源装置は、出力電圧値及び出力電流
値を夫々表すデジタル電圧データ及びデジタル電
流データを記憶する記憶手段４８及び４６と、 これらの記憶手段の上記デジタル電圧データ及
びデジタル電流データをアナログの電圧制御電圧
及び電流制御電圧に夫々変換するデジタル・アナ
ログ変換手段５２及び５０と、 負荷２４の両端に接続された１対の出力端２０
及び２２と、第１及び第２基準電位源間に接続さ
れ、トランジスタ１２の主電流路、電圧検絵抵抗
器１４及び電流検出抵抗器１６から成る直列回路
と、一対の出力端２０及び２２間に接続された電
圧出抵抗器１４の一端からの帰還電圧及び電圧制
御電圧を夫々負及び正の入力端に受ける第１演算
増幅器３０と、電流検出抵抗器１６の一端からの
帰還電圧及び電流制御電圧を夫々負及び正の入力
端に受ける第２演算増幅器３６と、これら演算増
幅器の出力端と上記トランジスタのベースとの間
に夫々接続された第１及び第２ダイオード３２及
び３８と、トランジスタ１２のベースと第１基準
電位源間に接続されたバイアス抵抗器１８とを含
み、ダイオード３２及び３８の何れがオン状態に
なるかに応じて夫々定電圧モード及び定電流モー
ドで動作する電源１０と、 第１及び第２演算増幅器３０及び３６の出力電
圧を夫々受け、これらの値が所定範囲以内か否か
を表す検出電圧を発生するモード検出手段と、 このモード検出手段からの検出電圧で駆動さ
れ、定電圧モード及び定電流モードの何れのモー
ドかを自動的に表示するモード表示手段６６及び
６８と、モード検出手段６０の検出電圧により駆
動され、記憶手段に記憶された上記デジタル電圧
データ及びデジタルで電流データの一方を選択す
る選択手段５６と、 この選択手段の出力データに応じて負荷２４に
供給される電圧値又は電流値をデジタル表示する
デジタル表示手段とで構成される。

［作用］ 本発明の電源装置は、負荷インピーダンスが比
較的大きく、負荷電流が所定値以下の場合、第１
及び第２ダイオードが夫々オン及びオフ状態であ
り、定電圧モードで動作して一定電圧を負荷に供
給する。負荷電流が所定値に達すると第２ダイオ
ードがオン状態となると共に第１ダイオードがオ
フ状態となり、定電流モードに自動的に切り換わ
る。この動作モードの変化は可逆的であり、負荷
インピーダンスの変化に応じて自動的に動作す
る。第１及び第２演算増幅切の出力電圧が所定範
囲以内か否かをモード検出手段より検出し、その
検出電圧によりモード表示手段により動作モード
が表示されると共に、動作モートに応じて設定電
圧値又は設定電流値のデータが選択されて負荷に
供給されている電圧値又は電流値が同時にデジタ
ル表示される。

［実施例］ 第１図は、本発明の好適実施例の構成を示すブ
ロツク図である。この装置は、定電圧モード及び
定電流モードの何れかのモードで自動的に動作す
る破線で囲んだ電源１０を含んでいる。正の電源
端子＋Vccと基準電位源端（例えば接地端）との
間に制御トランジスタ１２の主電流路（コレク
タ・エミツタ間）、高インピーダンスの電圧検出
抵抗器１４及び低インピーダンスの電流検出抵抗
器１６の直列回路が接続されている。適当なバイ
アス抵抗器１８がトラジスタ１２のベース・コレ
クタ間に接続されている。電源１０の１対の出力
端子２０及び２２は、電圧検出抵抗器１４の両端
及び負荷２４の両端に接続されている。制御トラ
ンジスタ１２は、定電圧モード用及び定電流モー
ド用２つの制御ループの何れか一方により制御さ
れる。定電圧モード用制御ループは、演算増幅器
３０を含み、この演算増幅器の負入力端には出力
端子２０の電圧が帰還回路３４を介して帰還さ
れ、演算増幅器３０の出力端はダイオード３２を
介し制御トランジスタ１２のベースに接続されて
いる。定電流モード用制御ループは、演算増幅器
３６を含み、その負入力端には電源１０の出力端
子２２の電圧が帰還回路４０を介して帰還され、
演算増幅器３６の出力端はダイオード３８を介し
て制御トランジスタ１２のベースに接続されてい
る。これら演算増幅器３０及び３６の正入力端に
は、夫々設定電圧地及び設定電流地に対応する制
御電圧がDAC（デジタル・アナログ変換器）５２
及び５０から夫々供給される。これらデジタル・
アナログ変換器５２及び５０は、夫々レジスタ４
８及び４６に記憶された設定電圧データ及び設定
電流データを対応する電圧制御電圧及び電流制御
電圧に夫々変換する。レジスタ４８及び４６に記
憶されるデータは、オペレータがキーボード４４
を用いて所定範囲内で任意に設定出来る。レジス
タ４８及び４６の出力の何れか一方がMUX（マ
ルチプレクサ）５６によつて選択され、表示デコ
ーダ５８に供給され、表示手段６２のデジタル表
示器６４上に電圧値又は電流値がデジタル表示さ
れる。モード検出器６０は、演算増幅器３０及び
３６の出力端の電圧を受け、何れの演算増幅器の
出力電圧が所定範囲内の値になつているか否かに
応じて電源１０の動作が定電圧モードか又は定電
流モードかを検出する。このモード検出器６０の
出力に応じてMUX５６は設定電圧データ又は設
定電流データを選択する。更に、モード検出器６
０の出力により表示手段６２内のモード表示用の
ランプ６６及び６８により定電圧モードか定電流
モードかが表示される。

第２図は、第１図の電源１０の動作を説明する
為に、負荷電圧と負荷電流との関係を示した図で
ある。直線ａ，ｂ及びｃは、負荷線であり、各直
線の傾きが負荷２４の抵抗値（インピーダンス）
を表している。先ず、負荷インピーダンスが比較
的大きい直線ａの場合、負荷に供給される電圧
（出力端２０の電圧）はVLで一定となる（点Ａ）。
この時、出力電圧VLは帰還回路３４を介して演
算増幅器３０の負入力端に帰還されるが、演算増
幅器３０の正入力端にDAC５２から供給される
電圧もVLであり、演算増幅器３０の出力電圧も
VLとなるので、演算増幅器３０は平衡状態にあ
る。この時ダイオード３２はオン状態となり、制
御トランジスタ１２のベースの電圧は、VLにダ
イオード３２の順方向電圧を加算した値になる。
勿論、トランジスタ１２のベース・エミツタ間電
圧は、ダイオード３２の順方向電圧に等しく、出
力端子２０の電圧はVLで安定している。この時、
演算増幅器３６を含む定電流制御ループを考える
と、負荷電流が比較的小さいので出力端子２２の
電圧が比較的低く、この電圧が演算増幅器３６の
負入力端に帰還されても正入力端の電圧より低い
ので演算増幅器３６の出力端子電圧は、演算増幅
器３６を駆動する正電源電圧値となり飽和状態に
なつている。従つて、ダイオード３８は逆バイア
スされるのでオフ状態に維持される。

次に、負荷インピーダンスが減少して負荷線ｂ
の状態になつた場合を考える。負荷電流がILを
超えようとすると、出力端子２２の電圧が上昇
し、帰還回路４０を介して演算増幅器３６の負入
力端に帰還される電圧が正入力端の電圧を超えよ
うとするので、演算増幅器３６の出力電圧は正の
飽和電圧値から負の飽和電圧値に向かつて急激に
変化する。この瞬間にダイオード３８はオン状態
となり、電流が電源＋Vccから抵抗器１８及びダ
イオード３８を介して演算増幅器３６の出力端に
急激に流れるので、瞬間的にトランジスタ１２の
ベース電圧が低下してダイオード３２は逆バイア
スされてオフ状態となると共に出力端子２０の電
圧も低下して負荷電流を限界値ILに制限する定
電流モードとなる（点Ｂ）。以上の動作モード間
の変換は極めて短時間の内に起こり、ダイオード
３２及び３８が同時にオン状態に維持されて定電
圧モードと定電流モードが同時に動作するような
ことは決して起こらないことを留意されたい。

更に負荷のインピーダンスが低下して直線ｃの
状態にたつても、点Ｃで示すように、出力端子２
０の負荷電圧が減少して負荷電流をILに制限す
る定電流モードとなつており、演算増幅器３６を
含む定電流制御ループが平衡状態になつている。
この定電流モードの時、定電圧制御ループの演算
増幅器３０の負入力端電圧は正入力端電圧より低
くなり、演算増幅器３０の出力電圧は正の飽和電
圧となり、ダイオード３２はオフ状態に維持され
るので、定電圧制御ループの動作は停止してい
る。

上述のように、定電圧モードでは、ダイオード
３２がオン状態でダイオード３８がオフ状態とな
り、負荷電圧は一定値VLに維持されるので、演
算増幅器３０の出力端電圧は、オペレータが任意
に設定出来る電圧値の範囲内に維持される。一
方、このときの定電流制御ループの演算増幅器３
６の出力電圧は正の飽和電圧に固定している。定
電圧モードから定電流モードに切り換わる際に
は、ダイオード３８がオン状態となり、ダイオー
ド３２はオフ状態となるので、演算増幅器３８の
出力電圧がオペレータが選択可能な所定範囲内の
電圧値となり、他方演算増幅器３０の出力電圧は
正の飽和値に維持される。このように、本発明の
電源装置は、負荷インピーダンスの変化に応じて
自動的に定電圧モードか又は低電流モードの何れ
か一方で動作する。以上の動作モード間の変化
は、可逆的であり、負荷インピーダンスの変化の
みによつて自動的に動作する。

第３図は、第１図のモード検出器６０の回路構
成の一部分の実施例を示す図である。この回路構
成は、当業者には周知であつて一般にウインド・
コンパレータと呼ばれており、演算増幅器３０の
出力電圧が所定範囲内に入つているか否かを検出
して定電圧モードの表示ランプ６６とMUX５６
を制御するものである。なお、モード検出基準６
０は、第３図の回路と同様の回路をもう１つ含
み、演算増幅器３６の出電圧が所定範囲内に入つ
ているか否かを検出し、定電流モードの表示ラン
プ６８を制御する。第３図において、演算増幅器
３１の負入力端及び演算増幅器３３の正入力端に
演算増幅器３０の出力端が接続され、演算増幅器
３１の正入力端及び演算増幅器３３の負入力端に
は夫々所定の基準電圧Ｖ１及びＶ２（但し、Ｖ１
＞Ｖ２）が供給されている。演算増幅器３１及び
３３の出力端は、アンド・ゲート３５に夫々入力
され、このアンド・ゲートの出力端は、MUX５
６及びランプ６６へ接続されている。演算増幅器
３０の出力電圧がＶ２以上Ｖ１以下の所定の電圧
範囲内にある場合、アンド・ゲート３５の出力は
高レベルとなり、ランプ６６が点灯して定電圧モ
ードであることを表示すると共にMUX５６がレ
ジスタ４８に記憶された設定電圧データを選択
し、デジタル表示器６４には負荷に供給される設
定電圧値がデジタル表示される。演算増幅器３０
の出力電圧が所定電圧範囲からはずれると、アン
ド・ゲート３５の出力は低レベルとなり、ランプ
６６は消灯すると共に、MUX５６はレジスタ４
６からの設定電流データを選択する。これと同時
に演算増幅器３６の出力電圧は所定範囲内の値に
入り、定電流モードに切り換わるので、図示して
いないもう一方のウインド・コンパレータがラン
プ６８を点灯して定電流モードになつたことを表
示する。このとき、デジタル表示器６４には負荷
に供給される設定電流値がデジタル表示される。

第４図は、デジタル制御で複数の出力電圧又は
出力電流を自動的に設定可能な電源システムの構
成を示すブロツク図である。マイクロコンピユー
タ８０、入力装置８２、複数の電源８４、これら
電源８４に夫々対応する複数の表示装置８６がバ
ス９０に接続されている。これら電源８４−１，
８４−２及び８４−３は、同一構成のものであ
り、便宜上、電源８４−１の構成のみ第１図と対
応させ、同一の参照符号を付して示している。表
示装置８６−１，８６−２及び８６−３は、同一
構成であり、各々が第１図の表示デコーダと５８
及び表示手段６２を含むものである。このシステ
ムの各電源の動作は上述の実施例と同一である
が、マイクロコンピユータ８０で制御することに
より、汎用性を高めている。また、入力装置は８
２は、キーボード、テープ又はカードリーダ、そ
の他の適当な装置で設定電圧データ及び設定電流
データを電源装置のレジスタに入力出来るのであ
れば良い。

以上本発明の好適実施例について説明したが、
本発明はここに説明した実施例のみに限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく
必要に応じて種々の変形及び変更を実施し得るこ
とは当業者には明らかである。

［発明の効果］ 本発明の電源装置は、負荷インピーダンスが所
定値より高い状態では負荷電流値が限界値より低
いので第１及び第２ダイオードがオン及びオフと
なつて定電圧制御ループみのを平衡状態に維持
し、定電圧モードで動作して負荷電圧を所定の値
に維持する。負荷インピーダンスが低くなつて負
荷電流値が限界値に達すると、第１及び第２ダイ
オードは夫々オフ及びオンとなり、定電流制御ル
ープのみが平衡状態となつて自動的に定電流モー
ドに切り換わり、負荷電流を限界値に維持する。
この動作モードの切り換えは負荷インピーダンス
の変化によつて双方向的に且つ自動的に達成され
る。また、この動作モードの変化に応じて動作モ
ードを自動的に表示すると共に出力電圧値又は出
力電流値も自動的にデジタル表示出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電源装置の一実施例のブロ
ツク図、第２図は、第１図の電源の動作を説明す
る為の図、第３図は、第１図のモード検出器の構
成の一部を示す回路図、第４図は、本発明を応用
したマイクロコンピユータ制御システムの実施例
のブロツク図である。 １０及び８４は電源、１２はトランジスタ、１
４は電圧検出抵抗器、１６は電流検出抵抗器、１
８はバイアス抵抗器、２０及び２２は出力端子、
３０及び３６は第１及び第２演算増幅器、３２及
び３８は第１及び第２ダイオード、３４及び４０
は帰還回路、４６及び４８は記憶手段、５０及び
５２はデジタル・アナログ変換手段、５６は切り
換え手段、６０はモード検出手段、６４はデジタ
ル表示手段、６６及び６８はモード表示手段であ
る。

【特許請求の範囲】

１ シート本体の一側の所定の直線上に設けられ
た磁石の位置又は個数もしくはこれらの組合せに
よる識別マーク部と、前記シート本体の一側を除
くほぼ全体に設けられた多数の入力メニユーから
なるメニユー部とを有するメニユーシートと、 該メニユーシートを載置した際に前記直線に沿
つて互いにほぼ平行に配置される少なくとも２本
の磁歪伝達媒体と、該各磁歪伝達媒体の一端に配
設された第１電磁変換器と、前記各磁歪伝達媒体
の広い範囲にわたつて配設された第２電磁変換器
とを備えた識別マーケ検出部と、メニユー入力部
とを有する入力板と、 前記第１電磁変換器又は第２電磁変換器の一方
にパルス電流を印加して前記各磁歪伝達媒体に磁
歪振動波を生起させ、該磁歪振動波が生起してか
ら前記第１電磁変換器又は第２電磁変換器の他方
に磁歪振動波による誘導電圧が現れるまでの時間
を検知することにより、前記磁石の位置等を検出
する識別回路と、 予め多種類のメニユーシートについて記憶した
識別マーク部における磁石の位置等及びメニユー
部の内容に基いて、前記識別回路による検出結果
からメニユーシートの種類を識別し、さらに前記
メニユー入力部による入力メニユーを処理装置と

Claims (1)

1. 第２ダイオードと、上記トランジスタのベースと
   上記第１基準電位源間に接続されたバイアス抵抗
   器とを含み、該第１及び第２ダイオードの何れが
   オン状態になるかに応じて夫々定電圧モード及び
   定電流モードの何れかのモードで動作する電源
   と、 上記第１及び第２演算増幅器の出力電圧を夫々
   受け、該出力電圧の値が所定範囲以内か否かを表
   す検出電圧を発生するモード検出手段と、 該モード検出手段の検出電圧により駆動され、
   上記定電圧モード及び定電流モードの何れのモー
   ドかを自動的に表示するモード表示手段と、 該モード検出手段の検出電圧により駆動され、
   上記記憶手段に記憶された上記デジタル電圧デー
   タ及びデジタル電流データの一方を選択する選択
   手段と、 該選択手段の出力データに応じて上記負荷に供
   給される電圧値又は電流値をデジタル表示するデ
   ジタル表示手段とを具えることを特徴とする電源
   装置。