(57)【要約】【課題】電源が安定に動作できる電流を補償すると同時にダミー回路による無駄な電力消費を抑制すること。【解決手段】負荷３の両端間に並列に接続されてダミー電流ＩＡを流すダミー回路４と、負荷電流ＩＬが一定値以上のときはダミー回路４に流れるダミー電流ＩＡをゼロに制御するとともに、負荷電流ＩＬが一定値以下のときは負荷電流ＩＬとダミー電流ＩＡとの総和が閾値ＩＸとなるようダミー回路４に流れるダミー電流ＩＡを可変制御するダミー電流制御回路６とを備えた構成。【選択図】図１
2006333676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に負荷電流の減少時にその安定な動作を補償するための電流を流す電流補償回路において、負荷の両端間に並列に接続されてダミー電流を流すダミー回路と、負荷電流が一定値以上のときはダミー電流をゼロに制御する一方、負荷電流が一定値以下に減少するときは負荷電流とダミー電流との総和値が閾値となるようにダミー電流を可変制御するダミー電流制御回路とを備えたことを特徴とする電流補償回路。
【請求項２】
閾値が、負荷電流の減少時に電源の安定な動作を補償するために当該電源に流す最低電流である、ことを特徴とする請求項１に記載の電流補償回路。
【請求項３】
電源に負荷電流の減少時にその安定な動作を補償するための電流を流す電流補償回路において、第１トランジスタのコレクタ・エミッタを負荷の両端間に接続されてなるダミー回路と、負荷とダミー回路との並列回路に直列に接続された第１抵抗からなる電流検出回路と、第２抵抗に第２トランジスタのコレクタ・エミッタを直列に接続してなる直列回路を第１トランジスタのコレクタ・エミッタ間に並列に接続しかつ第２トランジスタのコレクタ・ベースを第１トランジスタのベース・エミッタに接続したダミー電流制御回路とを備えた、ことを特徴とする電流補償回路。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電流補償回路を備えたことを特徴とする電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷電流の減少時において電源にその安定動作を補償する電流を流す電流補償回路およびこれを備えた電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電源には抵抗などで構成されるダミー回路が接続される。このダミー回路は、出力電圧の安定化のために利用される。すなわち、負荷に流れる電流が非常に小さいときには、電源の出力電圧が変動する傾向があるので、ダミー回路を用いて常に電源にある程度大きい電流を流す必要がある。図４で示すように、従来より、電源１０の出力端子Ｖｏｕｔに並列に接続した負荷２０に対してダミー回路３０としては抵抗が用いられる（特許文献１参照）。したがって、負荷２０が接続されていない場合であっても、電源１０からダミー回路３０の抵抗に電流が常時流れる。ダミー回路３０を接続しない場合には、電源１０の出力電圧Ｖｏは例えば 図５（横軸は負荷電流ＩＬ、縦軸は出力電圧Ｖｏ）に示すような変化を示す。すなわち、負荷２０の変化に伴って負荷電流ＩＬが小さくなると出力電圧Ｖｏに大きな変動が生じる。特に、出力電圧Ｖｏが低い場合にその変動が顕著になる。そこで、ダミー回路３０を用いて図５の点線で示すレベルのダミー電流ＩＡを常に流しておけば、負荷２０が変動しても出力電圧Ｖｏの変動を抑制することができる。しかしながら、従来のダミー回路３０を用いる場合、図６（横軸は負荷電流ＩＬ、縦軸は負荷電流ＩＬとダミー電流ＩＡとの総和電流Ｉｏ）で示すように負荷電流ＩＬが低下してゼロになってもダミー回路３０の抵抗にダミー電流ＩＡが流れ、これによりダミー回路３０が消費するダミー電力が無駄になり、その分、電源１０の損失が増大し電力効率の低下につながる、という課題がある。
【特許文献１】特開２００４−３５７４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明により解決する課題は、電源に対してその出力電圧の変動を抑制して安定に動作することができる電流を流すと同時にダミー回路による無駄な電力消費を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明第１による電源の電流補償回路は、電源にダミー電流を流してその補償電流を補償する電流補償回路において、負荷の両端間に並列に接続されてダミー電流を流すダミー回路と、負荷電流が一定値以上のときは負荷電流のみが電源に流れるようダミー電流をゼロに制御する一方、負荷電流が一定値以下に減少するときは負荷電流とダミー電流とを総和した電流が閾値電流として電源に流れるようダミー電流を可変制御するダミー電流制御回路とを備えたことを特徴とするものである。上記閾値は、負荷電流の減少時に電源の安定な動作を補償するために当該電源に流す最低電流であることが好ましい。
【０００５】
本発明第１によると、負荷電流が一定値以上のときはダミー回路に流れるダミー電流をゼロに制御するので、ダミー電流による無駄な電力消費を抑制することができ、負荷電流が一定値以下の小さい電流に減少するときは負荷電流とダミー電流との総和電流が一定の閾値電流となるようダミー回路に流れるダミー電流を可変制御するので、電源には安定動作に必要な補償電流を補償することができ、全体として電源の効率を向上することができる。
【０００６】
ダミー回路は、負荷の両端間に並列に接続されてダミー電流を流す半導体素子から構成することができる。
【０００７】
半導体素子としては例えばトランジスタが好ましい。
【０００８】
電流検出回路は、負荷とダミー回路との並列回路に直列に接続された抵抗から構成することができる。
【０００９】
本発明第２による電源の電流補償回路は、電源にダミー電流を流してその補償電流を補償する電流補償回路において、第１トランジスタのコレクタ・エミッタを負荷の両端間に接続されてなるダミー回路と、負荷とダミー回路との並列回路に直列に接続された第１抵抗からなる電流検出回路と、第２抵抗に第２トランジスタのコレクタ・エミッタを直列に接続してなる直列回路を第１トランジスタのコレクタ・エミッタ間に並列に接続しかつ第２トランジスタのコレクタ・ベースを第１トランジスタのベース・エミッタに接続したダミー電流制御回路とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明第２によると、負荷電流が一定値以上のときは、電流検出回路の第１抵抗の両端間電圧が上昇して、ダミー電流制御回路の第２トランジスタが導通する。そして、第２トランジスタが導通すると、ダミー回路の第１トランジスタが非導通となってダミー電流がゼロとなる。その結果、電源には負荷電流のみ流れる。一方、負荷電流が一定値以下になると、ダミー電流制御回路の第２トランジスタの導通度が低下しダミー回路の第１トランジスタのベースエミッタ間に電圧が印加されるようになり、ダミー回路からダミー電流が流れてきて、電源には負荷電流とダミー電流との総和電流が流れる。この場合、この総和電流は定電流である。したがって、この総和電流を電源の出力電圧が変動しない最低の電流である閾値に設定すると、電源は補償電流が補償される結果、出力電圧の変動が抑制される。
【００１１】
以上により、本発明第２によると、ダミー回路による無駄な電力消費を抑制することができると同時に電源にその安定な動作を補償する補償電流を流すことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電源が安定に動作できる補償電流を補償することができると共にダミー回路による無駄な電力消費を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係る電源の電流補償回路を詳細に説明する。図１は、実施の形態に係る電流補償回路のブロック回路図、図２は電流補償回路の動作説明に供する電流特性を示す図である。
【００１４】
図１を参照して、１は電源、２は電流補償回路、３は負荷である。電源１はその種類に限定されない。電源１の種類としてはスイッチングレギュレータ等の安定化電源があるが、安定化電源ではなく、整流ダイオードと平滑コンデンサとからなる単純な電源等でもよい。電源１がトランスを備えた絶縁タイプであっても、トランスレスの非絶縁タイプでもよい。電流補償回路２は、ダミー回路４と、電流検出回路５と、ダミー電流制御回路６とから構成されている。ダミー回路４は、負荷３の両端間に並列に接続されてダミー電流ＩＡを流す。ダミー回路４はトランジスタ、サイリスタ、半導体スイッチ等の半導体素子で構成することができる。ダミー回路４は、負荷３の両端間に接続された電流制御部を備えた、ゲート等の制御信号入力部付き半導体素子で構成し、この制御信号入力部に対する信号印加の制御で電流制御部を制御してダミー電流ＩＡを制御することができる回路で構成してもよい。この信号としては電圧信号、電流信号、その他の信号がある。例えば、トランジスタのベースを制御信号入力部とし、トランジスタのコレクタ・エミッタを電流制御部とすることができる。
【００１５】
電流検出回路５は負荷３とダミー回路４との並列回路に直列に接続されている。電流検出回路５は、ダミー電流制御回路６それ自体に負荷電流ＩＬを検出する機能を備えれば、必ずしも必須ではない。電流検出回路５としては通常の抵抗だけで構成することができる。電流検出回路５は、バッファトランジスタやその他の半導体素子を抵抗として用いることができる。電流検出回路５を抵抗で構成するときは、抵抗の両端間電圧が負荷電流ＩＬの検出機能と同時にダミー電流制御回路６の駆動電圧にも利用することができる。
【００１６】
ダミー電流制御回路６は、図２で示すように、電流検出回路５からの検出出力により負荷電流ＩＬが一定値以上であると判断するとき、ダミー回路４の動作を制御して該ダミー回路４に流れるダミー電流ＩＡをゼロに制御し、電流検出回路５からの検出出力により負荷電流ＩＬが一定値以下であると判断するときは負荷電流ＩＬとダミー電流ＩＡとの総和電流Ｉ０（＝ＩＬ＋ＩＡ）が閾値ＩＸとなるようダミー回路４の動作を制御して該ダミー回路４に流れるダミー電流ＩＡを可変制御する。閾値ＩＸは電源１の出力電圧Ｖｏが変動しない最低の電流値であることが好ましいが、その最低の電流値を多少超えることができる。閾値ＩＸは対象とする電源１の種類やその使用状況等、あるいは実験等により適宜に設定することができる。以上から、ダミー電流制御回路６は、電流検出回路５の検出出力から負荷電流ＩＬが一定値以上のときはダミー電流ＩＡをゼロに制御するのでダミー電流による無駄な電力消費を抑制することができ、負荷電流ＩＬが一定値以下に減少して非常に小さくなっても電源１には総和電流Ｉ０が閾値ＩＸとなるようにダミー電流ＩＡを制御することができるので、全体として電源の効率を向上することができる。
【００１７】
図３は、電流補償回路２の一具体回路図である。図３を参照して、ダミー回路４は、第１トランジスタＴＲ１のコレクタ・エミッタを負荷３の両端間に接続した回路から構成されている。電流検出回路５は、負荷３とダミー回路４との並列回路に直列に接続された第１抵抗Ｒ１から構成されている。ダミー電流制御回路６は、第２抵抗Ｒ２と第２トランジスタＴＲ２のコレクタ・エミッタとを直列を接続してなる直列回路を第１トランジスタＴＲ１のコレクタ・エミッタ間に並列に接続しかつ第２トランジスタＴＲ２のコレクタ・ベースを第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタに接続しかつ第２トランジスタＴＲ２のベース・エミッタ間に電流検出回路５の第１抵抗Ｒ１が接続された回路から構成されている。
【００１８】
図３で示す電流補償回路２においては、閾値ＩＸは０．６Ｖ／Ｒ１である。０．６Ｖは第１抵抗Ｒ１の両端間電圧、すなわち、第２トランジスタＴＲ２が導通するときのベースエミッタ間電圧であり、Ｒ１は第１抵抗の抵抗値である。
【００１９】
負荷電流ＩＬが一定値以上で電流検出回路５の第１抵抗Ｒ１の両端間電圧が０．６Ｖになると、第２トランジスタＴＲ２が導通する。第２トランジスタＴＲ２が導通すると、第１トランジスタＴＲ１は非導通となる。これによってダミー電流ＩＡはゼロとなり、総和電流Ｉ０は負荷電流ＩＬのみとなる。電源１には負荷電流ＩＬのみが流れる。この場合、第２抵抗Ｒ２の抵抗値は大きいので第２トランジスタＴＲ２が導通しても該第２トランジスタＴＲ２を介しての電流は実質ない。
【００２０】
負荷電流ＩＬが一定値以下に減少すると、第２トランジスタＴＲ２の導通度が低下してきて第１トランジスタＴＲ１のベースエミッタ間に電圧が印加されるようになり、ダミー回路４からダミー電流ＩＡが流れてくる。そのため、総和電流Ｉ０は負荷電流ＩＬとダミー電流ＩＡとの総和となる。この場合、負荷電流ＩＬが低下すると第２トランジスタＴＲ２の導通が低下し、第１トランジスタＴＲ１のベース電圧が上昇してくる結果、ダミー電流ＩＡが増加するため、総和電流Ｉ０は閾値ＩＸに定電流制御される。したがって、電源１には閾値ＩＸに対応した総和電流Ｉ０が流れるので、負荷電流ＩＬが減少して非常に小さくなっても電源１の出力電圧の変動が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る電流補償回路のブロック回路図である。
【図２】図１の動作説明に供する電流特性を示す図である。
【図３】図１の具体回路図である。
【図４】従来の電流補償回路の回路図である。
【図５】電源における負荷電流ＩＬ対出力電圧の関係を示す図である。
【図６】図４の電流補償回路による負荷電流ＩＬ対総和電流Ｉ０との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  電源
２  電流補償回路
３  負荷
４  ダミー回路
５  電流検出回路
６  ダミー電流制御回路
ＩＬ  負荷電流
ＩＡ  ダミー電流
Ｉｏ  総和電流
【図１】
2006333676.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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