(57)【要約】【課題】負荷装置に出力電圧を供給する可変電圧電源装置に関し、出力電圧を急激に上昇させた場合のサージ電流の発生を防止する。【解決手段】負荷装置８に安定化した出力電圧を供給すると共に、出力電圧を変更可能とした可変電圧電源装置であって、負荷装置８に安定化した出力電圧をスイッチング制御により供給するスイッチング電源部１と、出力電圧を検出して設定基準値となるように定電圧モードによりスイッチング電源部１を制御する電圧制御部４と、負荷装置８に供給する電流を検出して過電流検出基準値を超えた時に、スイッチング電源部１の出力電圧を垂下させて過電流保護を行う電流制御部５とを有し、設定基準値を変更して出力電圧を変更する時に、電流制御部５を一定期間、定電流モードに変更して、負荷装置８に供給していた電流を継続するように、スイッチング電源部１を制御する構成を備えている。【選択図】図１
2008236819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置に安定化した出力電圧を供給すると共に、該出力電圧を変更可能とした可変電圧電源装置に於いて、
前記負荷装置に出力電圧をスイッチング制御により供給するスイッチング電源部と、
該スイッチング電源部の出力電圧と変更可能の電圧基準値とを比較して該電圧基準値に対応した前記出力電圧となるように前記スイッチング電源部の出力電圧の安定化制御を行う電圧制御部と、
前記負荷装置に供給する電流を検出して記憶する電流値記憶部と、
前記負荷装置に供給する電流を検出した検出電流値が過電流検出基準値を超えた時に前記スイッチング電源部の出力電圧を垂下させて過電流保護を行うと共に、前記電圧基準値を変更して前記出力電圧を変更する時に、一定期間、前記過電流検出基準値を前記電流値記憶部に記憶された検出電流値に比例した電流基準値に変更して定電流モードで前記スイッチング電源部を制御する電流制御部と
を備えたことを特徴とする可変電圧電源装置。
【請求項２】
前記スイッチング電源部の出力電圧を変更する時のスタート信号を前記電圧制御部と前記電流制御部と前記電流値記憶部とに入力し、前記電流値記憶部は、前記スタート信号をトリガとして前記負荷に供給する電流を検出した電流値を記憶する構成を有し、前記電圧制御部は、前記スタート信号をトリガとして前記出力電圧と比較する電圧基準値を変更する構成を有し、前記電流制御部は、前記スタート信号をトリガとして一定期間、前記過電流検出基準値を前記電流値記憶部に記憶された電流値に対応した電流基準値に切替えて、前記負荷装置に供給する電流を検出した検出電流値と比較して前記スイッチング電源部を定電流モードにより制御する構成を有することを特徴とする請求項１記載の可変電圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷装置に供給する直流電圧を大幅に変更可能とした可変電圧電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷装置に直流電圧を供給する電源装置は、既に各種の構成が提案され、且つ実用化されている。例えば、負荷装置に供給する直流電圧を、スイッチング制御により安定化するスイッチング電源装置は、出力電圧を検出し、設定した基準電圧との差分に対応してスイッチングのオン期間を制御する構成が一般的である。又バッテリーを負荷装置として、充放電を行う電源装置は、バッテリーの電圧にほぼ対応した出力電圧とし、充放電電流を検出して、所定の充放電電流となるように制御する構成を有するものである。
【０００３】
又電源装置は、負荷装置に対して供給できる最大電流があるから、このような最大電流になる前に、負荷電流を検出して供給を停止する過電流保護機能を備えた構成も一般的である。又電源装置に対する入力電圧を変更可能とした構成も知られており、その場合に、過電流保護の設定値を一定の状態とすると、高入力電圧時には、低入力電圧時に比較して内部消費電力が大きくなるから、高入力電圧時には、自動的に過電流保護の設定値を低減する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３４３９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
負荷装置は、通常は入力電圧を一定とする構成が一般的であるが、例えば、負荷装置を、モータの特性試験等を行う試験装置とすると、被試験物のモータが焼損しないように所定の電流を供給する電流制御機能や過電流保護機能等を備え、又モータに印加する電圧を大幅に変更して出力特性を試験する場合があり、このような被試験物に印加する電圧を変更する場合には、電源装置から負荷装置に入力する電圧を変更することになる。このような電源装置から負荷装置に入力する電圧を変更した場合でも、電流制御機能や過電流保護機能が動作するように構成することが必要であるが、負荷装置に入力する電圧を急激に上昇させた場合、負荷装置側の電流制御機能の応答遅れからサージ電流が流れる。このサージ電流を過電流保護機能によって検出して、負荷装置は動作を停止する問題がある。
【０００５】
例えば、図４の（Ａ）に示すように、電源装置４１に負荷装置４２を接続して、負荷装置４２に所定の直流電圧を供給している状態に於いて、電源装置４１の出力電圧を急激に上昇させた場合、前述のように、負荷装置４２の電流制御機能の応答遅れからサージ電流が流れる。この場合、負荷装置４２と電流供給ラインとのインピーダンスを、１Ωと仮定し、図４の（Ｂ）に示すように、電源装置４１から１０Ｖの電圧を出力して負荷装置４２に供給し、１０Ａの電流が流れている状態に於いては、負荷装置４２は、内部の電流制御機能により、電流を１０Ａに維持しているが、電源装置４１の出力電圧を１０Ｖから急激に１００Ｖに上昇させると、負荷装置４２の電流制御機能の応答遅れから、１００Ａのサージ電流が流れる。それにより、過電流保護機能等が作用して、負荷装置４２の機能を停止させることになる。このような問題を回避する為には、負荷装置４２に供給する電圧の変化を緩やかにすることが考えられる。しかし、負荷装置４２に供給する電圧の切替えに要する時間が長くなると共に、前述の場合のモータの出力の応答特性の試験内容が充分でなくなる問題がある。
【０００６】
本発明は、前述の従来の問題点を解決することを目的とし、電源装置から負荷装置に供給する電圧を急激に変化させる電圧制御を行っても、負荷装置にはサージ電流が流れない構成を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の可変電圧電源装置は、負荷装置に安定化した出力電圧を供給すると共に、該出力電圧を変更可能とした可変電圧電源装置に於いて、前記負荷装置に出力電圧をスイッチング制御により供給するスイッチング電源部と、該スイッチング電源部の出力電圧と変更可能の電圧基準値とを比較して該電圧基準値に対応した前記出力電圧となるように前記スイッチング電源部の出力電圧の安定化制御を行う電圧制御部と、前記負荷装置に供給する電流を検出して記憶する電流値記憶部と、前記負荷装置に供給する電流を検出した検出電流値が過電流検出基準値を超えた時に前記スイッチング電源部の出力電圧を垂下させて過電流保護を行うと共に、前記電圧基準値を変更して前記出力電圧を変更する時に、一定期間、前記過電流検出基準値を前記電流値記憶部に記憶された検出電流値に比例した電流基準値に変更して定電流モードで前記スイッチング電源部を制御する電流制御部とを備えている。
【０００８】
又前記スイッチング電源部の出力電圧を変更する時のスタート信号を前記電圧制御部と前記電流制御部と前記電流値記憶部とに入力し、前記電流値記憶部は、前記スタート信号をトリガとして前記負荷に供給する電流を検出した電流値を記憶する構成を有し、前記電圧制御部は、前記スタート信号をトリガとして前記出力電圧と比較する電圧基準値を変更する構成を有し、前記電流制御部は、前記スタート信号をトリガとして一定期間、前記過電流検出基準値を前記電流値記憶部に記憶された電流値に対応した電流基準値に切替えて、前記負荷装置に供給する電流を検出した検出電流値と比較して前記スイッチング電源部を定電流モードにより制御する構成を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
スイッチング電源部から負荷装置に供給する出力電圧を急上昇させるように、電圧基準値を変更した時に、出力電圧を上昇させる制御を行うと共に、一定期間、定電流モードにより負荷装置に供給する電流を制御するから、サージ電流を発生させることなく、負荷装置に供給する出力電圧の急激な上昇制御を行っても、負荷装置に上昇させた出力電圧を供給して継続動作させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の可変電圧電源装置は、図１を参照すると、負荷装置８に出力電圧をスイッチング制御により供給するスイッチング電源部１と、このスイッチング電源部１の出力電圧と変更可能の電圧基準値とを比較して、電圧基準値に対応した出力電圧となるように、スイッチング電源部１の出力電圧の安定化制御を行う電圧制御部４と、負荷装置８に供給する電流を検出して記憶する電流値記憶部６と、負荷装置８に供給する電流を検出した検出電流値が過電流検出基準値を超えた時に、スイッチング電源部１の出力電圧を垂下させて過電流保護を行うと共に、電圧基準値を変更して、出力電圧を変更する時に、一定期間、過電流検出基準値を、電流値記憶部６に記憶された検出電流値に比例した電流基準値に変更して定電流モードで、スイッチング電源部１を制御する電流制御部５とを備えている。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１はスイッチング電源部、２は電流検出部、３は出力制御部、４は電圧制御部、５は電流制御部、６は電流値記憶部、７は電流基準値生成部、８は負荷装置を示す。スイッチング電源部１は、負荷装置８に供給する電流を検出する電流検出部２を含み、且つ図示を省略しているトランジスタ等のスイッチング素子とトランスと整流平滑回路とを含む構成を有するものである。又負荷装置８は、前述のように、スイッチング電源部１から供給された電圧を基に、負荷装置８で使用する電流を設定値となるように制御する電流制御機能及び過電流保護機能を含む構成を有するものである。
【００１２】
又電圧制御部４は、スイッチング電源部１の出力電圧と設定した電圧基準値とを比較し、誤差分に対応してスイッチング電源部１のオン期間制御を、出力制御部３を介して行う定電圧モードにより、スイッチング電源部１を制御する。従って、電圧基準値を変更することにより、スイッチング電源部１から負荷装置８に印加する出力電圧を変更することができる。又電流制御部５は、負荷装置８に供給される電流を電流検出部２により検出した電流検出値と、電流基準値生成部７からの電流基準値又は図示を省略している過電流検出値と比較するもので、出力電圧を変更しない場合は、過電流検出基準値と比較して、電流検出値が過電流検出基準値を超えると、出力制御部３を介してスイッチング電源部１を制御し、出力電圧を垂下させて過電流保護を行う。
【００１３】
出力電圧を変更する時は、スタート信号により、電圧制御部４に於ける電圧基準値を切替える。それにより、出力電圧を電圧基準値に対応した値とするように、電圧制御部４から出力制御部３を介してスイッチング電源部１を制御する。又スタート信号を電流制御部５と電流値記憶部６とに入力し、電流値記憶部６に、そのスタート信号をトリガとして電流検出部２により検出した検出電流値を記憶させる。この記憶した検出電流値を電流値基準値生成部７により電流基準値として電流制御部５に入力する。又電流制御部５は、スタート信号をトリガとして、予め設定した一定期間、過電流検出基準値から、電流基準値生成部７からの電流基準値に切替えて、電流検出部２による電流検出値と比較し、電流基準値に従った電流が負荷装置８に流れるように制御する定電流モードで動作する。即ち、出力電圧変更時のスタート信号により、その時点の電流を記憶して、その電流を維持して負荷装置８側へ供給する定電流モードで一定期間動作させることにより、出力電圧を急激に上昇させた場合でも、サージ電流の発生を防止できる。
【００１４】
図２は、動作説明図であり、スイッチング電源部１の出力電圧と、出力電流と、スタート信号と、スタート信号をトリガとして一定期間だけ定電流モードで制御する電流制御期間とを示す。スイッチング電源部１の出力電圧を設定電圧として示す値に急激に上昇させる場合、電圧制御部４に於ける出力電圧と比較する設定電圧を図示のように急激に上昇させ、電圧制御部４と電流制御部５と電流値記憶部６とに入力するスタート信号をトリガとして、定電圧モードから一定期間だけ定電流モードに移行し、電流値記憶部６に記憶したスタート信号入力時点或いはスタート信号入力直前の検出電流値を基に、電流基準値生成部７により電流基準値を生成して電流制御部５に入力する。それにより、電流制御部５は、電流検出部２による電流検出値が、電流基準値生成部７からの電流基準値を維持するように、出力制御部３によりスイッチング制御部１を制御する。この定電流モードによる電流制御期間は、予め設定した期間とし、それ以後は、通常の定電圧モードに移行して、変更された出力電圧を負荷装置８に供給する。このように、スイッチング電源部１の出力電圧を急激に上昇させる場合に、一定期間、定電流モードによる出力制御を行うことにより、サージ電流の発生を防止することができる。
【００１５】
図３は、本発明の実施例１の要部説明図であり、１１はスイッチング出力部、１２は電流検出抵抗、１３は出力制御部、１４は電流表示部、１５は電圧表示部、１６，１７，１８は比較部、１９はＡ／Ｄ変換器、２０はメモリ（Ｍ）、２１はＤ／Ａ変換器、２２は過電流検出基準値としての基準電圧、２３，２４は切替部、２５，２６は電圧基準値としての基準電圧、ＳＴはスタート信号を示す。又Ｉは図示を省略している負荷装置に流れる電流、Ｖは負荷装置に入力する出力電圧を検出した検出出力電圧を示す。スイッチング出力部１１は、図示を省略しているトランスの一次側に印加する電圧をスイッチングするトランジスタ等のスイッチング素子と、トランスの二次側に接続した整流平滑化回路等を含むもので、図１に於けるスイッチング電源部１に相当し、そのスイッチング電源部１の中の電流検出部２を、電流検出抵抗１２として示している。又出力制御部１３は、図１に於ける出力制御部３に相当するものである。又Ａ／Ｄ変換器１９とメモリ２０とＤ／Ａ変換器２１とにより、図１に於ける電流値記憶部６と電流基準値生成部７とを構成している。
【００１６】
負荷装置に印加する出力電圧を検出した検出出力電圧Ｖを電圧表示部１５と比較部１８とに入力し、電圧表示部１５により出力電圧を表示し、比較部１８により、切替部２４により切替えた電圧基準値の基準電圧２５又は基準電圧２６と比較し、誤差分を出力制御部１３に入力し、出力電圧を電圧基準値に従った値になるように、スイッチング出力部１１を制御する。電圧基準値を変更しない場合は、その電圧基準値に従った出力電圧となるように制御する定電圧モードで動作する。
【００１７】
又比較部１６は、負荷装置に流れる電流Ｉに対応した電流検出抵抗１２の両端の電位を比較して、その差分を電流検出値とし、電流表示部１４と比較部１７とＡ／Ｄ変換器１９とに入力し、ディジタル信号に変換してメモリ２０に入力する。このメモリ２０は、スタート信号ＳＴが入力された時のディジタル電流検出値を記憶し、Ｄ／Ａ変換器２１により変換されたアナログ信号の電流検出値を切替部２３に入力する。常時は、切替部２３により過電流検出基準値の基準電圧２２を選択して比較部１７に入力するもので、電流検出値と過電流検出基準値とを比較部１７により比較し、電流検出値が過電流検出基準値を超える状態となると、出力制御部１３によりスイッチング出力部１１を制御して、出力電圧を垂下させる過電流保護を行うものである。
【００１８】
又スタート信号ＳＴが切替部２３に入力されると、切替部２３は、予め設定した一定期間だけ、過電流検出基準値の基準電圧２２を、Ｄ／Ａ変換器２１により変換されたアナログ電流検出値を電流基準値として切替えて比較部１７に入力する。それにより、スタート信号ＳＴ入力時点の負荷装置に流れる電流を維持するように、出力制御部１３からスイッチング出力部１１を制御する一定期間の定電流モード制御状態となる。従って、出力電圧を急激に上昇させるように、切替部２４により、低い値の基準電圧から高い値の基準電圧に、スタート信号をトリガとして切替えた時、比較部１８からの出力信号に従って、出力制御部１３によりスイッチング出力部１１の出力電圧を高い値の基準電圧に対応して上昇させる制御を行うが、その時、比較部１７は、スタート信号入力時点の電流を維持するように出力制御部１３に比較出力信号を入力する定電流モードで、スイッチング出力部１１を制御する。それにより、サージ電流の発生を確実に防止することができる。
【００１９】
切替部２３は、前述のように、スタート信号ＳＴにより、一定期間だけ、過電流検出基準値の基準電圧２２から、スタート信号ＳＴ入力時点の電流を示す電流基準値に切替えるもので、スタート信号ＳＴをトリガに動作開始するタイマやワンショットマルチバイブレータ等の機能を組み込み、スタート信号ＳＴが入力された時点から一定期間経過により、過電流検出基準値の基準電圧２２側へ切り戻し可能の構成とするもので、各種の構成を適用することができる。又電流値記憶部６と電流基準値生成部７とに対応するＡ／Ｄ変換器１９とメモリ２０とＤ／Ａ変換器２１とに於けるメモリ２０は、スタート信号ＳＴ入力時点の検出電流値を記憶するだけであるから、検出電流値の精度に対応したビット数の小容量の構成で充分である。又切替部２４に入力する基準電圧２５，２６は、所望の出力電圧に対応して設定値を変更可能の基準電圧とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の動作説明図である。
【図３】本発明の実施例１の要部の説明図である。
【図４】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  スイッチング電源部
２  電流検出部
３  出力制御部
４  電圧制御部
５  電流制御部
６  電流値記憶部
７  電流基準値生成部
８  負荷装置
１１  スイッチング出力部
１２  電流検出抵抗
１３  出力制御部
１４  電流表示部
１５  電圧表示部
１６，１７，１８  比較部
１９  Ａ／Ｄ変換器
２０  メモリ
２１  Ｄ／Ａ変換器
２３，２４  切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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