(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線環境下でも、定電圧を精度よく出力できる定電圧発生装置を提供する。【解決手段】直列接続された複数の定電圧回路１０−１〜１０−３を備える定電圧発生装置１００であって、それぞれの定電圧回路は、正側電源ノード１４と、負側電源ノード１２と、正側電源ノードおよび負側電源ノード間の電圧を一定電圧に制御する制御部２０とを有する。前段の定電圧回路の正側電源ノードは、後段の定電圧回路の負側電源ノードに接続される。【選択図】図１Ａ
2018077662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の定電圧回路を備える定電圧発生装置であって、
それぞれの定電圧回路は、
正側電源ノードと、
負側電源ノードと、
前記正側電源ノードおよび前記負側電源ノード間の電圧を一定電圧に制御する制御部と
を有し、
前段の前記定電圧回路の前記正側電源ノードが、後段の前記定電圧回路の前記負側電源ノードに接続されている定電圧発生装置。
【請求項２】
前記複数の定電圧回路に流れる電源電流を一定にする定電流回路を更に備える
請求項１に記載の定電圧発生装置。
【請求項３】
それぞれの前記定電圧回路は、前記正側電源ノードと前記負側電源ノードの間に設けられた平滑コンデンサを更に有する
請求項１または２に記載の定電圧発生装置。
【請求項４】
最も後段に設けられた前記定電圧回路の前記正側電源ノードと、最も前段に設けられた前記定電圧回路の前記負側電源ノードとの間に設けられた共通コンデンサを更に備える
請求項３に記載の定電圧発生装置。
【請求項５】
それぞれの前記定電圧回路は、前記正側電源ノードと前記負側電源ノードとの間に直列に設けられた２つ以上の分圧抵抗を有し、
前段の前記定電圧回路における前記分圧抵抗と、後段の前記定電圧回路における前記分圧抵抗が直列に接続されている
請求項１から４のいずれか一項に記載の定電圧発生装置。
【請求項６】
前記制御部は、
参照電圧を生成する参照電圧生成部と、
前記正側電源ノードおよび前記負側電源ノードの間において前記分圧抵抗と並列に設けられた電流パスと、
前記分圧抵抗が分圧した電圧と、前記参照電圧との比較結果に基づいて前記電流パスに流れる電流量を制御する電流量調整部と
を有する請求項５に記載の定電圧発生装置。
【請求項７】
それぞれの前記制御部は、それぞれの前記定電圧回路における前記正側電源ノードおよび前記負側電源ノードの間の電圧が、ほぼ等しくなるように、それぞれの前記定電圧回路を制御する
請求項１から６のいずれか一項に記載の定電圧発生装置。
【請求項８】
それぞれの前記制御部は、いずれか一つの前記定電圧回路における前記正側電源ノードおよび前記負側電源ノードの間の電圧が、他のいずれかの前記定電圧回路における前記正側電源ノードおよび前記負側電源ノードの間の電圧と異なるように、それぞれの前記定電圧回路を制御する
請求項１から６のいずれか一項に記載の定電圧発生装置。
【請求項９】
それぞれの前記定電圧回路は、γ線雰囲気中に線量２ｋＧｙ以上となるように暴露した場合に、前記正側電源ノードおよび前記負側電源ノードの間の電圧の変動が１％以下である
請求項１から８のいずれか一項に記載の定電圧発生装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の定電圧発生装置を備え、放射線環境にある施設における物理量を測定する測定装置。
【請求項１１】
変換部、直流電源および受信抵抗がループ状に接続された２線式の回路を有する、請求項１０に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定電圧発生装置および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタ等の半導体素子に入射した放射線が、半導体素子の動作に影響を与えることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、半導体素子を用いた定電圧発生装置が知られている。
特許文献１  特開２０１３−８５２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
原子力発電所等のように自然放射線より強い放射線が存在し得る環境では、定電圧発生装置の出力電圧が変動してしまう場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、直列接続された複数の定電圧回路を備える定電圧発生装置を提供する。それぞれの定電圧回路は、正側電源ノードと、負側電源ノードと、正側電源ノードおよび負側電源ノード間の電圧を一定電圧に制御する制御部とを有してよい。前段の定電圧回路の正側電源ノードが、後段の定電圧回路の負側電源ノードに接続されていてよい。
【０００５】
定電圧発生装置は、複数の定電圧回路に流れる電源電流を一定にする定電流回路を備えてよい。それぞれの定電圧回路は、正側電源ノードと負側電源ノードの間に設けられた平滑コンデンサを有してよい。
【０００６】
定電圧発生装置は、最も後段に設けられた定電圧回路の正側電源ノードと、最も前段に設けられた定電圧回路の負側電源ノードとの間に設けられた共通コンデンサを備えてよい。
【０００７】
それぞれの定電圧回路は、正側電源ノードと負側電源ノードとの間に直列に設けられた２つ以上の分圧抵抗を有してよい。前段の定電圧回路における分圧抵抗と、後段の定電圧回路における分圧抵抗が直列に接続されていてよい。
【０００８】
制御部は、参照電圧を生成する参照電圧生成部を有してよい。制御部は、正側電源ノードおよび負側電源ノードの間において分圧抵抗と並列に設けられた電流パスを有してよい。制御部は、分圧抵抗が分圧した電圧と、参照電圧との比較結果に基づいて電流パスに流れる電流量を制御する電流量調整部を有してよい。
【０００９】
それぞれの制御部は、それぞれの定電圧回路における正側電源ノードおよび負側電源ノードの間の電圧が、ほぼ等しくなるように、それぞれの定電圧回路を制御してよい。それぞれの制御部は、いずれか一つの定電圧回路における正側電源ノードおよび負側電源ノードの間の電圧が、他のいずれかの定電圧回路における正側電源ノードおよび負側電源ノードの間の電圧と異なるように、それぞれの定電圧回路を制御してよい。
【００１０】
それぞれの定電圧回路は、γ線雰囲気中に線量２ｋＧｙ以上となるように暴露した場合に、正側電源ノードおよび負側電源ノードの間の電圧の変動が１％以下であってよい。
【００１１】
本発明の第２の態様においては、第１の態様の定電圧発生装置を備え、放射線環境にある施設における物理量を測定する測定装置を提供する。測定装置は、変換部、直流電源および受信抵抗がループ状に接続された２線式の回路を有してよい。
【００１２】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の一つの実施形態に係る定電圧発生装置１００の一例を、負荷２００と共に示す回路図である。
【図１Ｂ】定電圧発生装置１００の他の例を示す図である。
【図２】所望の電圧を、一個の定電圧回路１０で生成した場合の定電圧回路１０の動作例を説明する図である。
【図３】所望の電圧を、三個の定電圧回路１０で生成した場合の定電圧回路１０の動作例を説明する図である。
【図４Ａ】定電圧発生装置１００の他の例を示す図である。
【図４Ｂ】定電圧発生装置１００の他の例を示す図である。
【図５】測定装置３００の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
図１Ａは、本発明の一つの実施形態に係る定電圧発生装置１００の一例を、負荷２００と共に示す回路図である。定電圧発生装置１００は、所定の定電圧を負荷２００に印加する。負荷２００は、例えば所定の物理量を測定する測定回路であるが、負荷２００の例はこれに限定されない。
【００１６】
定電圧発生装置１００は、放射線環境にある施設において用いられる。放射線環境とは、自然放射線よりも強い放射線が存在し得る環境を指す。放射線環境にある施設とは、例えば放射性物質を用いる施設であり、より具体的には原子力発電所等である。また、放射線環境にある施設とは、宇宙空間にある施設であってもよい。
【００１７】
定電圧発生装置１００は、直列接続された複数の定電圧回路１０を備える。本例の定電圧発生装置１００は、複数の定電圧回路１０を直列に接続することで、放射線の影響による出力電圧の変動を抑制する。図１Ａに示した定電圧発生装置１００は、所定の正電源端子（本例では所定の正電源電圧Ｖｃｃが印加される端子）と、所定の負電源端子（本例では接地電位に接続される端子）との間に直列に配置された第１の定電圧回路１０−１、第２の定電圧回路１０−２および第３の定電圧回路１０−３を備える。
【００１８】
それぞれの定電圧回路１０は、正側電源ノード１４、負側電源ノード１２および制御部２０を備える。制御部２０は、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧を一定電圧に制御する。本例では、正側電源ノード１４における電圧を出力電圧Ｖｏと称する。
【００１９】
それぞれの定電圧回路１０は、トランジスタ等の半導体素子を有する。例えば、それぞれの制御部２０が、半導体素子を有する。定電圧回路１０に含まれる半導体素子の少なくとも一つは、放射線が入射することで特性が変動する。半導体素子は、ＦＥＴまたはバイポーラトランジスタで構成されるものであってよい。
【００２０】
定電圧回路１０が直列に接続されるとは、前段の定電圧回路１０の正側電源ノード１４が、後段の定電圧回路１０の負側電源ノード１２に接続されている状態を指す。なお、定電圧発生装置１００の負電源端子側の定電圧回路１０を前段とし、正電源端子側の定電圧回路１０を後段とする。本例では、正電源端子Ｖｃｃと、最後段の定電圧回路１０−３の正側電源ノード１４との間には、電流制限抵抗４０が設けられる。電流制限抵抗４０は、定電圧発生装置１００に流れる電源電流を制限する。電流制限抵抗４０は、定電圧発生装置１００の外部に設けられてもよい。
【００２１】
最後段の定電圧回路１０における出力電圧Ｖｏが、負荷２００に印加される。最後段の定電圧回路１０とは、最も正電源端子側の定電圧回路１０を指し、本例では、第３の定電圧回路１０−３である。
【００２２】
本例の定電圧発生装置１００においては、複数の定電圧回路１０を直列に接続して、負荷２００に印加する定電圧Ｖｏ３を生成している。このため、個々の定電圧回路１０における正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧を、負荷２００に印加する定電圧Ｖｏ３よりも低くできる。
【００２３】
半導体素子に放射線が入射すると、電離効果により電子正孔対が生じる。電子および正孔は、電界により半導体中をドリフトする。ドリフトした電子または正孔による電荷が、半導体素子の所定の領域に蓄積されると、半導体素子の特性が変動する。例えば、ＦＥＴの空乏層またはゲート絶縁膜に電荷が蓄積されると、ＦＥＴのしきい値電圧が変動し、または、絶縁膜が破壊される。
【００２４】
電離効果により生じた電子または正孔が、半導体素子の所定の領域に到達するまでに、再結合等により消滅すれば、当該領域における電荷の蓄積は抑制される。電子または正孔は電界強度に応じた速度で移動するので、半導体素子の電極間に高い電圧が印加されていると、当該領域に到達する電荷が多くなり、電荷が蓄積されやすくなる。
【００２５】
半導体素子の電極間に印加される電圧は、定電圧発生装置１００の正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧に依存する。このため、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧が高いと、半導体素子の特性が変化しやすくなる。制御部２０に含まれる半導体素子の特性が変化すると、定電圧発生装置１００の出力電圧が変動してしまう。
【００２６】
これに対して、定電圧発生装置１００では、複数の定電圧回路１０を直列に接続することで、個々の定電圧回路１０における正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧を低くできる。このため、半導体素子に放射線が入射しても、半導体素子の特性の変化を抑制できる。従って、定電圧発生装置１００が出力する電圧の変動を抑制できる。
【００２７】
本例の定電圧回路１０は、正側電源ノード１４と負側電源ノード１２との間に直列に設けられた２つ以上の分圧抵抗を有する。図１Ａに示した例では、それぞれの定電圧回路１０は、分圧抵抗１６および分圧抵抗１８を有する。分圧抵抗１６および分圧抵抗１８は、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧を抵抗比で分圧した電圧Ｖｄを生成する。なお、前段の定電圧回路１０における分圧抵抗（１６、１８）と、後段の定電圧回路１０における分圧抵抗（１６、１８）は、直列に接続されている。
【００２８】
制御部２０は、分圧された電圧Ｖｄに基づいて、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧を一定電圧に制御する。一例として、制御部２０は、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間に設けた電流パス２８に流れる電流を、電圧Ｖｄに応じて制御することで、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧を一定電圧に制御する。
【００２９】
本例の制御部２０は、参照電圧生成部２６、電流量調整部２２、電流パス２８およびトランジスタ２４を有する。参照電圧生成部２６は、参照電圧Ｖｒｅｆを生成する。参照電圧Ｖｒｅｆは、定電圧回路１０が生成すべき出力電圧に応じて設定される。本例の参照電圧生成部２６は、ツェナーダイオードを有する。参照電圧生成部２６は、ツェナーダイオードの順方向電圧を参照電圧Ｖｒｅｆとして用いる。
【００３０】
電流パス２８は、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間において分圧抵抗（１６、１８）と並列に設けられる。トランジスタ２４は、電流パス２８に設けられ、ベース端子に印加される電圧に応じて、電流パス２８に流れる電流量を調整する。本例ではトランジスタ２４は、バイポーラトランジスタであるが、ＦＥＴなどでもよい。
【００３１】
電流量調整部２２は、分圧抵抗（１６、１８）が分圧した電圧Ｖｄと、参照電圧Ｖｒｅｆとの比較結果に基づいて、電流パス２８に流れる電流量を制御する。本例の電流量調整部２２は、分圧された電圧Ｖｄおよび参照電圧Ｖｒｅｆの差分に応じた電圧を、トランジスタ２４のベース端子に印加する。電流量調整部２２は、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２から駆動電圧を受け取り、分圧された電圧Ｖｄおよび参照電圧Ｖｒｅｆの差分に応じた電圧を出力する差動増幅器であってよい。電流量調整部２２は、放射線の入射により特性が変化し得る半導体素子を含んでよい。当該半導体素子には、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧に応じた電圧が印加される。本例では、複数の定電圧回路１０を直列に接続しているので、電流量調整部２２に含まれる半導体素子に印加される電圧を低くできる。
【００３２】
このような構成により、制御部２０は、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧を一定に制御する。本例の制御部２０および分圧抵抗（１６、１８）は、シャントレギュレーターとして機能するが、定電圧回路１０の構成はこれに限定されない。
【００３３】
また、それぞれの定電圧回路１０は、正側電源ノード１４と負側電源ノード１２の間に設けられた平滑コンデンサ３０を更に備えてよい。本例では定電圧回路１０が直列に接続されているため、いずれかの定電圧回路１０の出力電圧Ｖｏに発振等が生じると、他の定電圧回路１０の出力電圧Ｖｏにも影響を与えてしまう。それぞれの定電圧回路１０に平滑コンデンサ３０を設けることで、それぞれの定電圧回路１０における出力電圧Ｖｏを安定化させることができ、定電圧発生装置１００全体の動作を容易に安定化させることができる。なお、図１Ａにおいては、最前段の定電圧回路１０−１の平滑コンデンサ３０および電流パス２８が接地電位に接続されているが、負側電源ノード１２に接続されているのと等価である。
【００３４】
図１Ｂは、定電圧発生装置１００の他の例を示す図である。本例の定電圧発生装置１００は、図１Ａに示した定電圧発生装置１００の構成において、電流制限抵抗４０に代えて定電流回路５０を備える他の構成は、図１Ａに示した定電圧発生装置１００と同一である。定電流回路５０は、定電圧発生装置１００の外部に設けられてもよい。
【００３５】
定電流回路５０は、最後段の定電圧回路１０−３の正側電源ノード１４と、正電源端子Ｖｃｃとの間に設けられる。定電流回路５０は、正電源端子Ｖｃｃから正側電源ノード１４に流れる電流量を一定にし、複数の定電圧回路１０に流れる電源電流を一定にする。
【００３６】
本例の定電流回路５０は、接合型ＦＥＴ５２および抵抗５４を有する。接合型ＦＥＴ５２のドレイン端子は正電源端子Ｖｃｃに接続され、ソース端子は抵抗５４を介して最後段の定電圧回路１０−３の正側電源ノード１４に接続される。また、接合型ＦＥＴ５２のゲート端子は最後段の定電圧回路１０−３の正側電源ノード１４に接続され、抵抗５４での電圧降下分が、ゲート・ソース間電圧：Ｖｇｓとして作用する。これにより、接合型ＦＥＴ５２のドレイン電流を一定にすることができる。
【００３７】
接合型ＦＥＴ５２のドレイン電流が増大すると、抵抗５４における電圧降下が増大する。これにより、接合型ＦＥＴ５２のゲート・ソース間電圧が変動して、ドレイン電流が減少する。このような動作により、定電流回路５０はドレイン電流を一定に制御できる。
【００３８】
定電圧発生装置１００の用途によっては、外部電源の電圧が変動しても、定電圧発生装置１００の消費電流を一定に維持することが要求される場合がある。定電流回路５０を設けることで、外部の電源電圧Ｖｃｃが変動した場合でも、外部電源から定電圧発生装置１００に流れる消費電流を一定に維持することができる。
【００３９】
図２は、１つの定電圧回路１０の動作例を説明する図である。図２は、定電圧回路１０をγ線雰囲気中に線量率１ｋＧｙ／ｈで暴露したときの、線量に対する出力電圧Ｖｏの変動を示している。本例では、定電圧回路１０の出力電圧Ｖｏ（すなわち、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧）の設定が異なる２種類の定電圧回路１０の動作を説明する。出力電圧Ｖｏの設定は、分圧抵抗の抵抗比または参照電圧等により調整できる。本例では、一方の定電圧回路１０の出力電圧Ｖｏは６．４Ｖであり、他方の定電圧回路１０の出力電圧は２．１Ｖである。
【００４０】
出力電圧Ｖｏが６．４Ｖに設定された定電圧回路１０においては、線量が１．７ｋＧｙを超えたあたりで、出力電圧Ｖｏが大きく変動する。これに対して、出力電圧Ｖｏが２・１Ｖに設定された定電圧回路１０は、線量が増大しても出力電圧は変動しなかった。なお、図２に示した範囲を超えて線量が２ｋＧｙ以上となっても、出力電圧Ｖｏが２・１Ｖに設定された定電圧回路１０の出力電圧の変動は１％以下であり、さらに線量が５０ｋＧｙまで増加しても１％以下であった。
【００４１】
上述したように、出力電圧Ｖｏが６．４Ｖに設定された定電圧回路１０においては、定電圧回路１０に含まれる半導体素子に高電界が印加される。このため、放射線の入射に応じて生成された電子または正孔が、空乏層またはゲート絶縁膜等の所定の領域まで到達しやすく、当該領域に電荷が蓄積されやすい。このため、一定の線量を超えると半導体素子の特性が変動してしまう。
【００４２】
これに対して出力電圧Ｖｏが２．１Ｖに設定された定電圧回路１０においては、半導体素子に印加される電界が低く、放射線の入射に応じて生成された電子または正孔が、空乏層またはゲート絶縁膜等の所定の領域まで到達しにくくなる。このため、当該領域における電荷の蓄積が抑制され、半導体素子の特性の変動が抑制される。
【００４３】
図３は、直列接続された３つの定電圧回路１０の動作例を説明する図である。図３も図２と同様に、定電圧回路１０をγ線雰囲気中に線量率１ｋＧｙ／ｈで暴露したときの、線量に対する出力電圧Ｖｏの変動を示している。図３においては、１段目の定電圧回路１０の出力電圧をＶｏ１、２段目の定電圧回路１０の出力電圧をＶｏ２、３段目の定電圧回路１０の出力電圧をＶｏ３としている。なお、それぞれの定電圧回路１０の負側電源ノード１２には、前段の定電圧回路１０の出力電圧が印加される。このため、２段目の定電圧回路１０の正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧はＶｏ２−Ｖｏ１であり、３段目の定電圧回路１０の正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧はＶｏ３−Ｖｏ２である。
【００４４】
本例におけるそれぞれの制御部２０は、それぞれの定電圧回路１０における正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の印加電圧が、ほぼ等しくなるように、それぞれの定電圧回路１０を制御している。本例において「電圧がほぼ等しい」とは、放射線環境でない場合の定常状態における電圧の差が、５％以下であることを指す。これにより、１つの定電圧回路１０における当該印加電圧を最小化できる。
【００４５】
図３の例では、出力電圧Ｖｏ３が６．４Ｖ程度である。出力電圧Ｖｏ３を６．４Ｖ程度に設定しても、３つの定電圧回路１０を直列に接続しているので、個々の定電圧回路１０が負担する電圧を低くできる。本例では、個々の定電圧回路１０が負担する電圧は、２．１Ｖ程度である。このため、定電圧回路１０に対する線量が増大しても、定電圧回路１０の出力電圧の変動を抑制できる。
【００４６】
それぞれの定電圧回路１０は、γ線雰囲気中に線量２ｋＧｙ以上となるように暴露した場合に、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧の変動が１％以下となるように、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧が設定されることが好ましい。正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧の変動は、線量が２ｋＧｙ以上、５０ｋＧｙ以下の範囲で１％以下であってもよい。
【００４７】
また、それぞれの定電圧回路１０は、γ線雰囲気中に線量率１ｋＧｙ／ｈで２時間以上暴露された場合に、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧の変動が１％以下となるように、正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧が設定されてもよい。正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の電圧の変動は、暴露時間が２時間以上、５０時間以下の範囲で１％以下であってもよい。
【００４８】
定電圧回路１０に含まれる半導体素子には、上記の線量の条件に暴露されても特性が変動しない程度の電界を印加する。半導体素子に印加される電界は、定電圧回路１０の正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の印加電圧により定まる。それぞれの定電圧回路１０の当該印加電圧は、定電圧回路１０の段数で調整できる。すなわち、定電圧発生装置１００は、上記の特性を満たすことができる段数の定電圧回路１０を備えている。
【００４９】
それぞれの制御部２０は、いずれか一つの定電圧回路１０における正側電源ノード１４および負側電源ノード１２の間の印加電圧が、他のいずれかの定電圧回路１０における当該印加電圧と異なるように、それぞれの定電圧回路１０を制御してもよい。例えば、いずれかの定電圧回路１０における当該印加電圧は、他のいずれかの定電圧回路１０における当該印加電圧の１．２倍以上であってよく、１．５倍以上であってもよい。
【００５０】
ただし、上述した条件で放射線に暴露されても、それぞれの定電圧回路１０の出力電圧の変動が１％以下となるように、それぞれの定電圧回路１０の当該印加電圧が設定される。これにより、それぞれの出力電圧Ｖｏの設定の自由度を向上させることができる。図１Ａおよび図１Ｂの例では、最後段の定電圧回路１０の出力電圧Ｖｏ３のみを外部に出力していたが、他の例では、２以上の定電圧回路１０の出力電圧を外部に出力してよい。
【００５１】
図４Ａは、定電圧発生装置１００の他の例を示す図である。本例の定電圧発生装置１００は、図１Ａに示した定電圧発生装置１００の構成に比べて、共通コンデンサ６０を更に備える。共通コンデンサ６０は、最も後段に設けられた定電圧回路１０の正側電源ノード１４と、最も前段に設けられた定電圧回路１０の負側電源ノード１２との間に設けられる。つまり、共通コンデンサ６０は、負荷２００と並列に設けられる。図４Ｂは、定電圧発生装置１００の他の例を示す図である。本例の定電圧発生装置１００は、図１Ｂに示した定電圧発生装置１００の構成に比べて、共通コンデンサ６０を更に備える。
【００５２】
共通コンデンサ６０を設けることで、負荷２００に印加する出力電圧を更に平滑化することができる。共通コンデンサ６０の容量は、平滑コンデンサ３０の容量と同一であってよい。
【００５３】
図５は、測定装置３００の例を示す図である。測定装置３００は、変換部３１０、受信抵抗３２０および直流電源３３０を備える。測定装置３００は、放射線環境にある施設における物理量を測定する。物理量は、電圧等の電気的な物理量であってよく、圧力等の電気的でない物理量であってもよい。
【００５４】
本例の測定装置３００は、変換部３１０、受信抵抗３２０および直流電源３３０がループ状に設けられた２線式の回路を有する。変換部３１０は、測定対象の物理量に応じた電流信号を生成して、ループ回路に流す。図１Ａから図４Ｂにおいて説明した負荷２００は、当該物理量を測定するセンサであってよい。受信抵抗３２０は、当該電流信号を受信する受信機器の入力抵抗である。
【００５５】
変換部３１０には、図１Ａから図４Ｂにおいて説明したいずれかの定電圧発生装置１００が設けられる。変換部３１０は、定電圧発生装置１００が生成した定電圧に基づいて動作する。
【００５６】
測定装置３００においては、測定対象の物理量の値が０％のときに流れる電流信号の電流値は、０Ａより大きい。例えば、測定対象の物理量の値が０％〜１００％に変動した場合に、電流信号の電流値は４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲で変動する。測定対象の物理量の値が０％のときの４ｍＡの電流が、変換部３１０が駆動するための駆動電流となる。少なくとも４ｍＡ以上の電流が常時流れる構成であるため、断線などの機器異常を識別する事が出来る。
【００５７】
このため、変換部３１０に用いられる定電圧発生装置１００は、例えば４ｍＡ以下の一定電流で動作することが要求される。これは、直流電源３３０の電圧値が変動した場合であっても同様である。
【００５８】
定電圧発生装置１００は、定電流回路５０を設けることで、直流電源３３０から印加される電源電圧Ｖｃｃが変動した場合であっても、定電圧発生装置１００が消費する消費電流を一定にすることができる。
【００５９】
以上説明した定電圧発生装置１００によれば、定電圧回路１０を直列に複数接続することで、個々の定電圧回路１０が生成する電圧を小さくすることができる。これにより、定電圧回路１０に含まれる半導体素子において、放射線の入射による特性の変動を抑制できる。従って、定電圧発生装置１００において、放射線減衰材等を用いなくとも、高い出力電圧の生成と、放射線に対する耐性とを容易に両立することができる。また、定電流回路５０を設けることで、電源電圧が変動した場合でも、一定の消費電流で動作することができる。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６１】
１０・・・定電圧回路、１２・・・負側電源ノード、１４・・・正側電源ノード、１６・・・分圧抵抗、１８・・・分圧抵抗、２０・・・制御部、２２・・・電流量調整部、２４・・・トランジスタ、２６・・・参照電圧生成部、２８・・・電流パス、３０・・・平滑コンデンサ、４０・・・電流制限抵抗、５０・・・定電流回路、５２・・・接合型ＦＥＴ、５４・・・抵抗、６０・・・共通コンデンサ、１００・・・定電圧発生装置、２００・・・負荷、３００・・・測定装置、３１０・・・変換部、３２０・・・受信抵抗、３３０・・・直流電源
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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