(57)【要約】【課題】  フィードバックループモードと定電流制御モードの切替動作を不要とし、迅速に動作可能で、出力電流の安定性が高い電流リミッタ付き増幅回路を提供する。【解決手段】  入力電圧を増幅して出力電圧を負荷に印加する増幅器を備え、前記増幅器の出力電流を所定値に制限する電流リミッタ付き増幅回路において、前記増幅器の正電源端子と負電源端子の間に接続されたフローティング電源と、  前記フローティング電源に接続されたダイオードブリッジと、  前記ダイオードブリッジを駆動する電流供給手段を備え、  前記出力電圧の変動によって前記出力電流が前記電流供給手段の電流値に達したとき、前記ダイオードブリッジの整流作用により、前記出力電流の電流値を前記電流供給手段の電流値と等しく制限する。  【選択図】                    図１
2006254164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を増幅して出力電圧を負荷に印加する増幅器を備え、前記増幅器の出力電流を所定値に制限する電流リミッタ付き増幅回路において、
前記増幅器の正電源端子と負電源端子の間に接続されたフローティング電源と、
前記フローティング電源に接続されたダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジを駆動する電流供給手段を備え、
前記出力電圧の変動によって前記出力電流が前記電流供給手段の電流値に達したとき、前記ダイオードブリッジの整流作用により、前記出力電流の電流値を前記電流供給手段の電流値と等しく制限することを特徴とする電流リミッタ付き増幅回路。
【請求項２】
前記電流供給手段は、前記ダイオードブリッジに電流を流しこむ第１の定電流源と、
前記ダイオードブリッジから電流を流し出す第２の定電流源と
を備えることを特徴とする請求項１記載の電流リミッタ付き増幅回路。
【請求項３】
入力電圧を増幅した出力電圧を負荷に印加し出力電流を供給する増幅器と、
前記増幅器の正電源端子と負電源端子の間に接続されたフローティング電源と、
カソードが前記フローティング電源に接続された第１のダイオードと、
前記第１のダイオードのカソードと前記フローティング電源の接続点にアノードが接続された第２のダイオードと、
前記第１のダイオードのアノードにアノードが接続され、カソードが接地端子に接続された第３のダイオードと、
前記第３のダイオードのカソードと接地端子の接続点にアノードが接続され、カソードが前記第２のダイオードのカソードに接続された第４のダイオードと、
前記第１のダイオードのアノードと前記第３のダイオードのアノードの接続点に一定の電流を流しこむ第１の定電流源と、
前記第３のダイオードのカソードと前記第４のダイオードのカソードの接続点から一定の電流を流し出す第２の定電流源とを具備し、前記増幅器の出力電流の吐き出し電流の最大値が前記第１の定電流源の電流値に制限され、前記増幅器の出力電流の吸い込み電流の最大値が前記第２の定電流源の電流値に制限されるように構成された電流リミッタ付き増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、迅速に動作可能で出力電流の安定性が高い電流リミッタ付き増幅回路に関し、特に電圧発生器やＬＳＩ（Large Scale Integration）テスタなどで用いられ、高精度なリミット電流がソース／シンク別々の値をなす電流リミッタ付き増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、増幅器は正確なゲインを得るために出力電圧を検出してフィードバックをかけ、入力電圧との誤差を補正している。しかし、いったん過電圧が加えられた場合には、部品の破損を防止するため出力電流の電流値を制限することが必要とされる。このため、電流リミット機能が付加された増幅器が必要とされる。この様な電流リミッタ付き増幅回路の文献としては特許文献１のようなものが存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７―３０２１２５号公報
【０００４】
以下、従来の電流リミッタ付き増幅回路について図２を参照して説明する。図２は従来の電流リミッタ付き増幅回路の一実施例を示す構成図である。電流リミッタ付き増幅回路１０は、フィードバック方式を採用した電流リミッタ付き増幅回路であり、電源端子Ｐ１、Ｐ２を介して正電源ＶＣＣ及び負電源ＶＥＥに接続されている。また、電流リミッタ付き増幅回路１０の入力は入力端子ＩＮを介して入力電圧源２０に接続され、入力電圧源２０が発生する入力電圧Ｖｉを一定のゲインで増幅する。さらに、電流リミッタ付き増幅回路１０の出力は出力端子ＯＵＴを介して負荷３０に接続されている。
【０００５】
電流リミッタ１１は電流リミッタ付き増幅回路１０に内蔵され、出力電流Ｉｏを所定の電流値以下に制限する。
【０００６】
次に、図２の動作を説明する。まず、出力電流Ｉｏが小さい場合の動作を説明する。この場合電流リミッタ１１は動作せず、電流リミッタ付き増幅回路１０は入力電圧Ｖｉを一定のゲインで増幅した電圧を出力電圧Ｖｏとして負荷３０を駆動する。この際、電流リミッタ付き増幅回路１０は、ゲインを正確にするために、出力電圧Ｖｏを検出してフィードバックし、入力電圧Ｖｉとの誤差を補正制御している（フィードバックループモード）。
【０００７】
入力電圧Ｖｉを増加した場合の動作について説明する。この場合、出力電圧Ｖｏも入力電圧Ｖｉの増加に伴って増加する。また、出力電流Ｉｏも出力電圧Ｖｏに比例して大きくなるが、リミット電流に達した場合、電流リミッタ１１に形成された図示しない電流検出回路がフィードバックループモードの切替を行なう。そして、電流リミッタ付き増幅回路１０の出力は自動的に定電流制御モードとなり、電流リミッタ１１が動作して出力電流が制限される。つまり、フィードバックループモードから定電流制御モードに移行する際には、出力電圧を検出して入力にフィードバックするループを、出力電流を検出してフィードバックするループに切り替える動作が必要とされる。
【０００８】
次に、この状態から入力電圧Ｖｉを減少させた場合の動作について説明する。出力電流Ｉｏがリミット電流を下回る条件になると、電流リミッタ１１に形成された電流検出回路がフィードバックループモードへの切替を行い、電流リミッタ１１はオフ状態となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら従来の電流リミッタ付き増幅回路には以下のような問題点があった。すなわち、出力電圧を検出してフィードバックしているループを、出力電流を検出しフィードバックするループに切り替える動作が必要とされるので、電流リミッタの切替動作の応答時間が遅い。また、リミット電流ぎりぎりの場合、モードの切替が周期的に発生する他、フィードバックループモードと定電流制御モードの双方で位相余裕を確保する複雑な設計が必要とされるので、切替動作時に出力電流Ｉｏが不安定になる場合がある。
【００１０】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、フィードバックループモードと定電流制御モードの切替動作を不要とし、迅速に動作可能で、出力電流の安定性が高い電流リミッタ付き増幅回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を達成するために請求項１記載の発明は、
入力電圧を増幅して出力電圧を負荷に印加する増幅器を備え、前記増幅器の出力電流を所定値に制限する電流リミッタ付き増幅回路において、
前記増幅器の正電源端子と負電源端子の間に接続されたフローティング電源と、
前記フローティング電源に接続されたダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジを駆動する電流供給手段を備え、
前記出力電圧の変動によって前記出力電流が前記電流供給手段の電流値に達したとき、前記ダイオードブリッジの整流作用により、前記出力電流の電流値を前記電流供給手段の電流値と等しく制限する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電流リミッタ付き増幅回路において、
前記電流供給手段は、前記ダイオードブリッジに電流を流しこむ第１の定電流源と、
前記ダイオードブリッジから電流を流し出す第２の定電流源と
を備える。
【００１３】
請求項３記載の発明は、
入力電圧を増幅した出力電圧を負荷に印加し出力電流を供給する増幅器と、
前記増幅器の正電源端子と負電源端子の間に接続されたフローティング電源と、
カソードが前記フローティング電源に接続された第１のダイオードと、
前記第１のダイオードのカソードと前記フローティング電源の接続点にアノードが接続された第２のダイオードと、
前記第１のダイオードのアノードにアノードが接続され、カソードが接地端子に接続された第３のダイオードと、
前記第３のダイオードのカソードと接地端子の接続点にアノードが接続され、カソードが前記第２のダイオードのカソードに接続された第４のダイオードと、
前記第１のダイオードのアノードと前記第３のダイオードのアノードの接続点に一定の電流を流しこむ第１の定電流源と、
前記第３のダイオードのカソードと前記第４のダイオードのカソードの接続点から一定の電流を流し出す第２の定電流源とを具備し、前記増幅器の出力電流の吐き出し電流の最大値が前記第１の定電流源の電流値に制限され、前記増幅器の出力電流の吸い込み電流の最大値が前記第２の定電流源の電流値に制限されるように構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、次のような効果がある。
増幅器の出力電流が電流供給手段の電流値と等しくなったとき、この増幅器とは独立した電位に接続されたダイオードブリッジの整流作用により、出力電流の電流値を電流供給手段の電流値と等しく制限するので、フィードバックループモードと定電流制御モードの切替が無く、迅速に動作可能で、安定性が高い電流リミッタ付き増幅回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の電流リミッタ付き増幅回路の構成例について図１を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る電流リミッタ付き増幅回路の一実施例を示す構成図である。電流リミッタ付き増幅回路１００は、増幅器１１０、フローティング電源１１１〜１１２、ダイオード１２０〜１２３、定電流源１２４〜１２５を備える。増幅器１１０は、入力端子ＩＮに入力電圧源１３０が接続され、出力端子に負荷１４０が接続され、入力電圧源１３０が発生する入力電圧Ｖｉを一定のゲインで増幅して負荷１４０を駆動する。増幅器１１０の正電源電位Ｖ＋及び負電源電位Ｖ−にはそれぞれフローティング電源１１１の正極、フローティング電源１１２の負極が接続されているが、これらの電源のグランドは図示されたグランドとは絶縁されているものとする。
【００１７】
ダイオード１２０〜１２３はダイオードブリッジを構成する。定電流源１２４は、端子Ｐ１を介して正電源ＶＣＣに接続され、ダイオード１２０〜１２３に電流を流し込むように供給する。定電流源１２５は、端子Ｐ２を介して負電源ＶＥＥに接続され、ダイオード１２０〜１２３から電流を吐き出すように接続される。また、ダイオード１２０のカソードは接続点Ｐでフローティング電源１１１の負極及びフローティング電源１１２の正極と接続され、ダイオード１２２のカソードは端子Ｐ３を介して接地されている。
【００１８】
次に、図１の動作について説明する。入力電圧Ｖｉが増幅器１１０に入力されると、一定のゲインで増幅された出力電圧Ｖｏが出力端子ＯＵＴに出力され、負荷１４０に出力電圧Ｖｏに対応した出力電流Ｉｏが流れる。そして、増幅器１１０の入力バイアス電流が十分小さい場合には、出力電流Ｉｏは増幅器１１０の電源端子Ｖ＋又はＶ−を介してフローティング電源１１１又は１１２を流れ、最終的には図１の接続点Ｐを流れる電流Ｉｐとなる。すなわち、
Ｉｐ＝Ｉｏ
となる。
【００１９】
入力電圧Ｖｉの電位を上昇させた場合の動作について説明する。入力電圧Ｖｉの電位が上昇した場合、出力電圧Ｖｏもそれにつれて上昇する。出力電流Ｉｏも出力電圧Ｖｏに比例して大きくなる。出力電圧Ｖｏが正の電圧の場合、出力電流Ｉｏも正の値（ソース）となる。出力電圧Ｖｏがさらに上昇して出力電流Ｉｏが定電流源１２４の電流値Ｉ１に等しくなったとき、ダイオードブリッジの動作により接続点Ｐの電位Ｖｐが下がり始める。これにつれて、増幅器１１０の正電源電位Ｖ＋も下がり、出力電圧に近づく。この様にして増幅器の出力段が正電源側に飽和した状態が作られ、これ以上入力電圧Ｖｉを上昇させても出力電圧Ｖｏは上昇せず、出力電流Ｉｏ＝Ｉ１で電流リミット動作が維持される。
【００２０】
入力電圧Ｖｉの電位を低下させた場合の動作について説明する。入力電圧Ｖｉが低下し負の値となった場合は、出力電圧Ｖｏも負となるので、出力電流Ｉｏも負の値（シンク）となる。出力電圧Ｖｏがさらに低下して出力電流Ｉｏの絶対値が定電流源１２５の電流値Ｉ２に等しくなったとき、ダイオードブリッジ（１２０〜１２３）の動作により接続点Ｐの電位Ｖｐが上がり始める。これにつれて、増幅器１１０の負電源電位Ｖ−も上がり、出力電圧に近づく。こうして増幅器１１０の出力段が負側に飽和した状態が作られる。これ以上入力電圧Ｖｉを低下させても出力電圧Ｖｏは低下せず、出力電流Ｉｏ＝Ｉ２で電流リミット動作が維持される。
【００２１】
このように、増幅器１１０の出力電圧の変動によって出力電流が定電流源１２４〜１２５の電流値と等しくなったとき、この増幅器１１０とは独立したグランドに接地されたダイオードブリッジ（１２０〜１２３）の整流作用により、出力電流の電流値を定電流源１２４〜１２５の電流値Ｉ１又はＩ２と等しく制限するので、フィードバックループモードと定電流制御モードの切替が無く、迅速に動作可能で、安定性が高い電流リミッタ付き増幅回路を提供することができる。
【００２２】
また、本実施例では、出力電流を検出してフィードバックするのではなく、電源電流Ｉ１、Ｉ２を直接ダイオードブリッジ（１２０〜１２３）で制限するので、電流リミッタのために増幅器１１０内部に複雑な機構を用意する必要が無く、増幅器１１０にはいかなる既製の増幅器を用いても差し支えない。特に市販の高速のモノリシックＩＣ等に出力電流制限をかけたいときには最適といえる。
【００２３】
さらに、仮にダイオードブリッジ（１２０〜１２３）のダイオードの順方向電圧のマッチングが悪く電源電位が多少ずれても出力電圧精度には影響がなく、しかもリミット電流の精度にも影響がないので、ダイオードブリッジ（１２０〜１２３）に特別精度の良いものは必要なく、逆方向漏れ電流が小さいものを選定すれば十分である。
【００２４】
なお、本実施例ではフローティング電源１１１〜１１２を用いたが、これらの替わりにＤＣ−ＤＣコンバータを使用しても差し支えない。また、定電流源１２４〜１２５にＤ／Ａコンバータを使用して図示しない制御プログラムにより制御しても差し支えない。
【００２５】
また、接地端子Ｐ３の接地電位は、増幅器１１０の出力電圧、リミット電流の精度に影響がないので、必ずしもグランド電位である必要はなく、正または負の適当な電位に接続してもよい。ようするに、ダイオードブリッジ（１２０〜１２３）の動作により増幅器のグランドが振られないように互いに独立していれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による電流リミッタ付き増幅回路１００の構成例である。
【図２】従来の電流リミッタ付き増幅回路１０の構成例である。
【符号の説明】
【００２７】
１００            電流リミッタ付き増幅回路
１１０            増幅器
１１１〜１１２    フローティング電源
１２０〜１２３    ダイオード
１２４〜１２５    定電流源
【図１】
2006254164.tif 000003
【図２】
2006254164.tif 000004