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JPS63257461A - 定電流装置 - Google Patents

定電流装置

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Publication number
JPS63257461A
JPS63257461A JP9091687A JP9091687A JPS63257461A JP S63257461 A JPS63257461 A JP S63257461A JP 9091687 A JP9091687 A JP 9091687A JP 9091687 A JP9091687 A JP 9091687A JP S63257461 A JPS63257461 A JP S63257461A
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JP
Japan
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voltage
current
control
output
control feedback
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JP9091687A
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Michimasa Ohara
尾原 通正
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概要〕 D C/D Cコンバータからなる定電流装置に於いて
、電圧制御帰還ループの外側から調整用の電圧を印加し
て、電流垂下制御開始電圧の設定を安定に行わせると共
に、その設定範囲を拡大したものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電圧制御帰還ループと電流制御帰還ループと
を備えたD C/D Cコンバータからなる定電流装置
に関するものである。
D C/D Cコンバータからなる定電流装置は、負荷
の変動にも拘わらず、設定された電流を供給できるもの
であり、各種の安定化電源装置として使用されている0
例えば、海底ケーブル伝送システムの陸上端局の給電装
置として使用され、中継器等に定電流給電を行っている
。その場合、両端給電の場合の負荷分担の調整や、シス
テム立上げ時の給電開始時等に於いて、出力電圧又は出
力電流を調整する必要があり、定電流装置の出力電圧及
び出力電流を広範囲にわたり安定に調整できることが要
望されている。
〔従来の技術〕
D C/D Cコンバータからなる定電流装置は、例え
ば、可飽和リアクタ型、直列共振型、ピーク電流検出パ
ルス幅制御型等の各種の構成が知られている。このよう
な定電流装置を海底ケーブル伝送システムの給電装置と
して使用する場合は、複G個のD C/D Cコンバー
タを縦続接続して給電を行う構成が採用されている。
第4図はD C/D Cコンバータ45−1〜45−n
を縦続接続した定電流装置の従来例の要部回路図を示し
、41は電圧検出器、42は定電圧制御回路、43は電
流検出器、44は定電流制御回路、46は演算増幅器、
47は可変抵抗、48は負荷、49は分圧抵抗、50は
コンデンサ、51はスイッチング回路、52はトランス
、53は整流回路、54は平滑回路、55は制御回路、
56は電流変換トランス又はフォトカブラ等からなる絶
縁結合器、57−1〜57−nは直流電源入力端子、5
8は演算増幅器、59は定電流制御用基準電圧、60は
トランジスタ、61は演算増幅器、62は定電圧制御用
基準電圧、Ri、Rfは抵抗、D’1l=D1nはダイ
オードである。
入力端子57−1〜57−nは共通に接続して単一の直
流電源に接続することができるものであり、制御回路5
5によって制御されるスイッング回路51により直流の
スイッチングが行われ、トランス52により所望の電圧
に昇圧し、整流回路53により整流し、平滑回路54に
より平滑化して出力し、ダイオードDll〜Dinを介
して各DC/DCDンバータ45−1〜45− nの出
力を結合して負荷48に供給する。
出力電流は電流検出器43により検出されて定電流制御
回路44の演算増幅器58の一端子に加えられ、その子
端子に加えられている定電流制御用基準電圧59と比較
され、比較出力がトランジスタ60のベースに加えられ
、トランジスタ60の出力は各D C/D Cコンバー
タ45−1〜45−nに共通に加えられる。
又出力電圧は分圧抵抗49により分圧されて、電圧検出
器41の演算増幅器46に加えられ、その出力は定電圧
制御回路42の可変抵抗47に加えられる。この可変抵
抗47により調整された電圧は演算増幅器61の子端子
に加えられ、定電圧制御用基準電圧62と比較され、比
較出力は演算増幅器58の出力と合成されてトランジス
タ60のベースに加えられる。この定電圧制御回路42
の直流利得Gaは、演算増幅器61の入出力端子に接続
された抵抗Rf、Riに対応して、Ga=Rf / R
iで表される。
トランジスタ60の出力電流は各D C/D Cコンバ
ータ45−1〜45−nに共通に加えられ、それぞれの
スイッチング回路5Iに於けるスイッチング時間幅等が
制御されて、設定された出力電流及び出力電圧となるよ
うに制御される。従って、電流検出器43と定電流制御
回路44とを含む電流制御帰還ループ及び電圧検出器4
1と定電圧制御回路42とを含む電圧制御帰還ループが
構成される。
第5図は定電流装置の出力電圧電流特性説明図であり、
0〜V、が電圧調整範囲となり、■、〜■2が定電圧制
御領域となる。又O〜■1が電流調整範囲となる。即ち
、可変抵抗47を調整することにより、電流垂下制御開
始電圧V、を調整することができる。又定電流制御用基
準電圧59を調整することにより、設定電流を調整する
ことができる。従って、実線曲線から点線曲線で示すよ
うな出力特性に調整することができる。
又負荷48に印加される出力電圧をvo、可変抵抗47
により調整された電圧をVdとすると、分圧比Nは、N
=Vd/Voで表される。この場合、負荷48を海底ケ
ーブルとすると、10数個のD C/D Cコンバータ
を用いることにより、出力電圧■。は数千■となり、分
圧抵抗49により数Vに分圧されて電圧検出器41に加
えられるのが一般的であるから、分圧比Nは数十分の1
となる。
又定電流制御回路44の制御電流検出抵抗をR1分圧抵
抗49をRe、トランジスタ60から出力する制御電流
をIc、負荷48に供給する出力電流を■o、負荷48
の抵抗をRL、Gaを定電圧制御回路42の直流利得と
すると、電圧制御帰還ループの直流利得Gdcは、 で表される。この(1)式に於いて、RC> > RL
の時(Nは一定)、 又負荷48が開放の時、 となる。一般に、抵抗Rcは、損失低減の為に、負荷抵
抗RLの100倍程度に選定されている。
従って、電流垂下開始電圧近傍と負荷開放時との直流利
得は、100倍程度変化することになる。
第6図は直流利得の周波数特性説明図であり、aは電流
垂下制御開始点近傍の利得特性曲線、aは負荷開放時の
利得特性曲線を示し、この利得特性曲線aに於ける折点
周波数f+(3dB低下する周波数)は、 f+#l/(2πCRL)        −・−(4
)又利得特性曲線すに於ける折点周波数f2は、fz#
l/(2πCRc)       −・・(5)となり
、RC〉〉RLであるから、周波数特性も大きく変動す
ることになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
定電流装置を海底ケーブル伝送システムに於ける給電装
置として使用する場合、或いは、その他の電源装置とし
て使用する場合に、出力電流及び電流垂下制御開始電圧
をそれぞれ0から最大定格値まで連続的に調整すること
が必要であり、その為に、電流制御用基準電圧59及び
可変抵抗47を調整することになる。
その場合、定電流コンバータは、それ自体で定電流特性
を有するものであるから、電流制御帰還ループの直流利
得は小さくて済み、その帰還ループの安定度設計は比較
的容易である。これに対して、定電流コンバータを定電
圧制御する場合の電圧制御帰還ループの直流利得は、負
荷インピーダンスに対応して変動し、負荷開放時に於い
て最大値となる。その直流利得が100倍(40d B
)程度の変動ならば安定度の設計も可能であるが、それ
以上の倍率では困難となる。これは、分圧比Nを一定と
した場合であるが、分圧比Nを大きくすると、(1)式
から判るように、直流利得は更に大きくなる。
例えば、電流垂下制御開始電圧を10,000■とし、
分圧電圧Vdc (可変抵抗47により調整された電圧
)を1■とした場合に、電流垂下制御開始電圧をIOV
に低下させると、分圧比Nは千倍となり、(11式から
判るように、直流利得も千倍となる。又電流垂下制御開
始電圧を0■とすると、直流利得は原理的には無限大と
なるから、安定度設計は不可能となる。
従って、第4図に示す従来例に於いては、電流垂下制御
開始電圧をOVから最大定格電圧まで調整することは実
際には不可能であった。
本発明は、安定に広範囲の出力電圧(電流垂下制御開始
電圧)の調整を行わせることを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の定電流装置は、電圧制御帰還ループの外側から
調整用の電圧を加えて出力電圧(電流垂下制御開始電圧
)を広範囲にわたり安定に制御するものであり、第1図
を参照して説明する。
出力電圧を検出する電圧検出器1を含む電圧制御帰還ル
ープ2と、出力電流を検出する電流検出器3を含む電流
制御帰還ループ4とを備えたDC/DCコンバータ5か
らなる定電流装置に於いて、前記出力電圧を検出する電
圧検出器1の演算増幅器6の入力端子に、電圧調整回路
7からの電圧を印加するものである。又電圧制御帰還ル
ープ2と電流制御帰還ループ4とを複数備えた定電流装
置に於いては、電圧調整回路7を各電圧制御帰還ループ
2の電圧検出δ1に対して共通に接続するものである。
〔作用〕
電圧制御帰還ループ2の外側から調整用の電圧を加える
ものであるから、分圧比を変化させることなく電流垂下
制御開始電圧を調整することが可能となり、制御系の安
定度を低下させることなく、広範囲の電圧調整が可能と
なる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。
第2図は本発明の一実施例の要部回路図であり、複数の
D C/D Cコンバータ15−1〜15−nを縦続接
続して、海底ケーブル等の負荷18に定電流給電する場
合を示し、11は電圧検出器、12は定電圧制御回路、
13は電流検出器、14は定電流制御回路、16は演算
増幅器、17は電圧調整回路、19は分圧抵抗、20は
コンデンサ、21はトランジスタ等からなるスイッチン
グ回路、22はトランス、23は整流回路、24は平滑
回路、25は制御回路、26は電流変換トランス又はフ
ォトカプラ等からなる絶縁結合器、27−1〜27−n
は直流入力電圧を加える入力端子、31.34は演算増
幅器、32は定電流制御用基準電圧、33はトランジス
タ、35は定電圧制御用基準電圧、36はダイオード、
R1〜RIOは抵抗、DI−’−Drlはダイードであ
る。
DC/DCC/式−タ15−1〜15−nは、入力端子
27−1〜27−nに加えられた直流電圧をスイッチン
グ回路21でスイッチングし、トランス22により所定
電圧に昇圧して、整流回路23で整流し、平滑回路24
により平滑化し、ダイオードD1〜Dnによりそれぞれ
結合させて負荷18に給電するものであり、定電流特性
を有する直列共振型、可飽和リアクタ型、ピーク電流検
出パルス幅制御型等を用いることができる。
又電流検出器13と定電流制御回路14とにより電流制
御帰還ループが形成され、又電圧検出器11と定電圧制
御回路12とにより電圧制御帰還ループが形成される。
又電圧調整回路17は、出力電圧を調整できる構成であ
れば、各種の構成を採用することができるものであり、
例えば、ツェナーダイオードで安定化された電圧を、演
算増幅器等を用いて所望の出力電圧となるように制御す
る回路構成とすることができる。
又負荷18に供給される出力電流は、電流検出器13に
より検出されて定電流制御回路14の演算増幅器31に
加えられ、定電流制御用基準電圧32と比較され、比較
出力がトランジスタ330ベースに加えられ、トランジ
スタ33の出力電流は、各D C/D Cコンバータ1
5−1〜15−nに共通に加えられて、定電流制御が行
われ、その出力電流は、定電流制御用基準電圧32を調
整することにより任意に設定できる。
又出力電圧は、分圧抵抗19により分圧されて電圧検出
器11の演算増幅器16の一端子に、抵抗R4を介して
加えられ、この一端子に電圧調整つ・回路17からの電
圧が抵抗RIOを介して加えられる。この演算増幅器1
6の出力は、定電圧制御回路12の演算増幅器34の子
端子に抵抗R7を介して加えられ、定電圧制御用基準電
圧35と比較され、比較出力はダイオード36を介して
トランジスタ33のベースに加えられる。
電圧調整回路17から電圧を印加しない時に、出力特性
を第5図の実線曲線となるように、電圧検出器11及び
定電圧制御回路12を設定し、この場合の分圧抵抗19
により分圧した電圧を、例えば、1■となるように設定
して、電流垂下制御開始電圧を設定したとすると、電圧
調整回路17から1vの電圧を演算増幅器16の一端子
に加えた時に、付加した電圧調整回路の直流利得を元々
接続されている電圧制御回路の直流利得よりも遥かに大
きく選んでおけば、出力電圧を殆ど0■から最大定格電
圧まで、電圧調整回路17からの電圧によって調整する
ことができることになる。この場合、分圧比は変化しな
いものであるから、電圧制御帰還ループは、最大定格電
圧に於ける所望の特性が得られるように設計すれば良い
ことになる。
第3図は本発明の他の実施例の要部回路図であり、第2
図と同一符号は同一部分を示し、11〜1〜11−3は
電圧検出器、13−1〜13−3は電流検出器、14−
1〜14−3は定電流定電圧制御回路、15は複数のD
 C/D Cコンバータを縦続接続したコンバータ、1
9−1〜19−3は分圧抵抗、37は起動スイッチ、3
8は調整抵抗である。
この実施例は、電流制御帰還ループ及び電圧制御帰還ル
ープをそれぞれ3系統備えた冗長構成の制御系を有する
場合を示し、何れか1系統が故障しても、他の2系統に
より定格出力が得られるように設定されている。このよ
うな冗長構成の制御系に於いては、それぞれ独立に動作
しているものであるが、電圧調整回路17を各系統の電
圧検出器11−1〜11−3の演算増幅器16の一端子
に抵抗RIOをそれぞれ介して共通に接続したことによ
り、出力電圧の調整は、調整抵抗38等による電圧調整
回路17からの電圧の調整のみで済むことになる。
起動スイッチ37により定電流装置の起動、停止を制御
する回路を、電圧調整回路17内に設けることもできる
。例えば、起動スイッチ37をオフとした時に、電圧調
整回路17からの電圧を、最大定格時の電流垂下制御開
始電圧に対応する分圧電圧よりも遥かに大となるように
増幅器の直流利得を選べば、コンバータ15に於けるス
イッチングが停止状態となって出力は零となり、起動ス
イッチ37をオンとした時に、電圧調整回路17から調
整抵抗38に対応した電圧として出力する構成とするこ
とができる。その場合、起動スイッチ37を自動制御す
る構成とすれば、遠隔制御も可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、出力電圧を検出する電
圧検出器1の演算増幅器6の入力端子に、電圧調整回路
7を接続し、電圧制御帰還ループの外側から電圧を加え
るようにして、電流垂下制御開始電圧を調整するもので
あり、電圧制御帰還ループに於ける安定度に影響を及ぼ
すことがないから、出力電圧(電流垂下制御開始電圧)
をOVから最大定格電圧まで安定に調整することが可能
となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の一実施
例の要部回路図、第3図は本発明の他の実施例の要部回
路図、第4図は従来例の要部回路図、第5図は定電流装
置の出力電圧電流特性説明図、第6図は直流利得の周波
数特性説明図である。 1は電圧検出器、2は電圧制御帰還ループ、3は電流検
出器、4は電流制御帰還ループ、5はDC/DCC/式
−タ、6は演算増幅器、7は電圧調整回路である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、出力電圧を検出する電圧検出器(1)を含む電
    圧制御帰還ループ(2)と、出力電流を検出する電流検
    出器(3)を含む電流制御帰還ループ(4)とを備えた
    DC/DCコンバータ(5)からなる定電流装置に於い
    て、 前記出力電圧を検出する電圧検出器(1)の演算増幅器
    (6)の入力端子に、調整した電圧を印加して電流垂下
    制御開始電圧を設定する電圧調整回路(7)を接続した ことを特徴とする定電流装置。
  2. (2)、前記電圧制御帰還ループ(2)と前記電流制御
    帰還ループ(4)とを複数備えた定電流装置に於いて、
    複数の前記電圧制御帰還ループ(2)の各電圧検出器(
    1)に対して、1個の電圧調整回路(7)を共通に接続
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の定電
    流装置。
JP9091687A 1987-04-15 1987-04-15 定電流装置 Granted JPS63257461A (ja)

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