(57)【要約】【課題】制御電源の電圧変動に影響されることなくＡ／Ｄ変換器の基準電圧の精度を高め、しかも高い分解能のＡ／Ｄ変換動作を得る。【解決手段】ディジタル保護継電器の制御電源になるＤＣ／ＤＣ電源８を電源として昇圧した安定化電圧を得るチャージポンプ電源９をＡ／Ｄ変換器４の専用の制御電源とすることで、制御電源の電圧変動をチャージポンプ電源により吸収してＡ／Ｄ変換器に供給することでその基準電圧の精度を高め、さらにＡ／Ｄ変換器には昇圧した電源電圧を供給することでＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを高めて高い分解能のＡ／Ｄ変換動作を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャンネルの電流・電圧のアナログ入力信号から各アナログフィルタにより高調波成分を除去し、マルチプレクサによりチャンネルの時分割切り替えを行い、Ａ／Ｄ変換器により各アナログ信号をディジタル値に変換し、このディジタル値を使用して演算処理部によりディジタル演算・制御するディジタル処理装置であって、
ディジタル処理装置の制御電源を電源とし、昇圧した安定化電圧を得るチャージポンプ電源を前記Ａ／Ｄ変換器の専用の制御電源としたことを特徴とするディジタル処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａ／Ｄ変換器によって入力アナログ信号をディジタル信号に変換し、このディジタル信号を使用してディジタル演算・制御するディジタル処理装置に係り、特にＡ／Ｄ変換器の制御電源回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のディジタル処理装置として、図３にディジタル形保護継電器の構成例を示す（例えば、非特許文献１参照）。保護対象となる電力系統などから電流・電圧の計測信号を取り込み、これら信号を保護継電器内部の入力変換器（ＣＴ・ＰＴ）１でアナログ／ディジタル変換できるレベルの電圧に変換する。その後、増幅器とコンデンサと抵抗などを組み合わせたアナログフィルタ（ＡＦ）２により高調波成分を除去し、アナログ入力電圧ホールド用コンデンサと半導体スイッチ構成のマルチプレクサ（ＭＰＸ）３により入力チャンネルの時分割切り替えを行い、Ａ／Ｄ変換器４によりアナログ信号をディジタル値に変換する。取り込まれたディジタル値は、ＣＰＵ（演算処理部）５に収納したリレーアルゴリズムにより、事故の判定を行い、事故と判定したときには、ディジタルアウトプット（ＤＯ）６から外部のトリップ用の補助リレー７を動作させ、しゃ断器のトリップ出力を得る。８は外部直流電源（ＤＣ１１０Ｖ）から各部に必要な直流電圧を得るＤＣ／ＤＣ電源（制御電源）である。
【０００３】
同様に、各種監視システムやディジタルコントローラなど、各種のディジタル処理装置は、入力アナログ信号をディジタル信号にＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換したディジタル信号を使用した処理によって所期の演算・制御出力を得る構成にされる。
【非特許文献１】社団法人電気協同研究会発行、電気協同研究、第５０巻、第１号、第二世代ディジタルリレー、平成６年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のようなディジタル処理装置において、Ａ／Ｄ変換器４には逐次比較方式など種々の変換方式があるが、いずれの方式においても変換精度を高めるためにはＡ／Ｄ変換器が高い分解能をもつことが必要となり、一般的には１２ビットまたは、１６ビットのものが採用されている。例えば、１２ビットＡ／Ｄ変換器の場合、符号付きで±２０４８（±２11）、１６ビットＡ／Ｄ変換器の場合、符号付きで±３２７６８（±２15）の分解能を有してディジタル信号に変換する。
【０００５】
これら高い分解能をもつＡ／Ｄ変換器の実現には、アナログ入力信号の電圧レベル比較基準となる基準電圧にも高い電圧精度のものが要求される。このための基準電圧回路の回路構成は、ＤＣ／ＤＣ電源８を電源として定電圧ダイオード回路や基準電源ＩＣで発生する構成、さらにはこれらの出力をバッファアンプ（ボルテージホロワ）を通して取り出すようにしている。なお、基準電圧回路の配置は、Ａ／Ｄ変換器に内蔵したもの、またはＡ／Ｄ変換器の外付け回路としたものがある。
【０００６】
ここで、基準電圧回路は、制御電源になるＤＣ／ＤＣ電源８を電源とするため、この制御電源が負荷変動によって電圧変動を起こすと基準電圧の変動を起こす。この基準電圧の変動分は、制御電源の電圧変動分に比べて十分に低いものであるが、Ａ／Ｄ変換器が高い分解能をもつ場合に変換誤差を発生してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、制御電源の電圧変動に影響されることなくＡ／Ｄ変換器の基準電圧の精度を高め、しかも高い分解能のＡ／Ｄ変換動作を得ることができるディジタル処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ディジタル処理装置の制御電源を電源として昇圧した安定化電圧を得るチャージポンプ電源を設け、このチャージポンプ電源をＡ／Ｄ変換器の専用の制御電源し、制御電源の電圧変動をチャージポンプ電源により吸収してＡ／Ｄ変換器に供給することでその基準電圧の精度を高め、さらにＡ／Ｄ変換器には昇圧した電源電圧を供給することでＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを高めて高い分解能のＡ／Ｄ変換動作を得るようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【０００９】
（１）複数チャンネルの電流・電圧のアナログ入力信号から各アナログフィルタにより高調波成分を除去し、マルチプレクサによりチャンネルの時分割切り替えを行い、Ａ／Ｄ変換器により各アナログ信号をディジタル値に変換し、このディジタル値を使用して演算処理部によりディジタル演算・制御するディジタル処理装置であって、
ディジタル処理装置の制御電源を電源とし、昇圧した安定化電圧を得るチャージポンプ電源を前記Ａ／Ｄ変換器の専用の制御電源としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のとおり、本発明によれば、ディジタル処理装置の制御電源を電源として昇圧した安定化電圧を得るチャージポンプ電源を設け、このチャージポンプ電源をＡ／Ｄ変換器の専用の制御電源としたため、制御電源の電圧変動に影響されることなくＡ／Ｄ変換器の基準電圧の精度を高め、しかも高い分解能のＡ／Ｄ変換動作を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態を示すディジタル処理装置の構成図である。同図は、ディジタル形保護継電器に適用した場合であり、図３と同等の部分は同一符号で示す。
【００１２】
本実施形態では、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換器４に専用の制御電源としてチャージポンプ電源９を設ける。チャージポンプ電源９は、装置の制御電源になるＤＣ／ＤＣ電源８を電源として昇圧した安定化電圧を得、これをＡ／Ｄ変換器の専用の制御電源とするものである。
【００１３】
図２は、チャージポンプ電源９の回路構成例を示し、電圧入力ＶＩＮと電圧出力ＶＯＵＴ間に、外付けコンデンサＣPUMPを直列と並列に交互に切り替え接続することで、コンデンサＣPUMPの充電電圧を電圧入力ＶＩＮに加圧し、昇圧した電圧出力ＶＯＵＴを得ることができ、一般の昇圧チョッパに必要なリアクトル（コイル）を不要にすると共に電圧安定化も図ることができる。
【００１４】
出力電圧ＶＯＵＴの制御は、誤差増幅器９Ａによる出力電圧設定値に相当する基準電圧と出力電圧ＶＯＵＴの誤差を検出し、この誤差電圧の増減に応じてＰＦＭ（パルス周波数変調）制御発振回路９Ｂの発振パルス数を増減させ、この発振パルスによってスイッチ制御回路９Ｃが４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオン・オフ制御し、コンデンサＣPUMPの直列接続期間と並列接続期間を制御し、両期間の比率によって出力電圧を制御する。
【００１５】
図１の構成において、装置の制御電源（５Ｖ）の電圧が変動した場合、この電圧変動に対して、アナログフィルタ２、マルチプレクサ３およびＣＰＵ５はアナログ信号処理に直接に影響しないため、誤動作および誤差発生を起こすことはない。しかし、Ａ／Ｄ変換器４は、前記のように、制御電源から生成する基準電圧を基にアナログ信号処理を行うため、装置の制御電源（５Ｖ）の変動によるＡ／Ｄ変換誤差を発生してしまう。
【００１６】
ここで、本実施形態では、制御電源（５Ｖ）からチャージポンプ電源９を介してＡ／Ｄ変換器４の制御電源とする。この構成により、制御電源（５Ｖ）の電圧変動分はチャージポンプ電源９によって吸収され、Ａ／Ｄ変換器４には安定化した電圧で供給できる。この電圧変動を吸収した制御電源が供給されるＡ／Ｄ変換器４は、基準電圧回路で発生する基準電圧の変動分がさらに小さくなり、制御電源（５Ｖ）の電圧変動にも基準電圧精度を高めることができる。
【００１７】
また、チャージポンプ電源９は、ＤＣ／ＤＣ電源８の出力電圧（５Ｖ）を昇圧した高い電圧（最大２倍の１０Ｖ）をＡ／Ｄ変換器４の制御電源として供給することができる。これにより、ＤＣ／ＤＣ電源８は制御電源（５Ｖ）のみを発生する電源構成にしながら、Ａ／Ｄ変換器４はアナログ入力電圧に対するダイナミックレンジを拡大することができ、Ａ／Ｄ変換器４に高い分解能のものを使用することができる。または、Ａ／Ｄ変換器が同じ分解能のものでは１ビット当たりの電気量の大きさＬＳＢを大きくしてＡ／Ｄ変換精度を高めることができる。
【００１８】
なお、チャージポンプ電源９は、ＤＣ／ＤＣ電源８に内蔵した構成、またはディジタル処理装置の外付け電源として同等の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態を示すディジタル形保護継電器の構成図。
【図２】チャージポンプ電源の回路構成例。
【図３】従来のディジタル形保護継電器の構成例。
【符号の説明】
【００２０】
２  アナログフィルタ
３  マルチプレクサ
４  Ａ／Ｄ変換器
５  演算処理部
８  ＤＣ／ＤＣ電源
９  チャージポンプ電源
【図１】
2008042225.tif 000003
【図２】
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【図３】
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