(57)【要約】【課題】負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善することができる電源装置を提供する。【解決手段】負荷電流ＶＬの急変を電流検出器５２により検出すると、電流検出器５２からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路３の検出電圧に加えられる。これにより、電圧帰還回路３は負荷電流の急変を加味して負荷電圧ＶＬを一定に保つように制御を行なう。そのため、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間を流れるダミー電流や、電流帰還回路３の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に出力電圧を供給する出力端子と、この出力端子間の電圧を検出して得た検出電圧と基準電圧とを比較し、この比較結果に基づき出力端子間の電圧を一定に保つように制御する電圧帰還回路とを備えた電源装置において、
前記負荷電流に比例した検出信号を出力する電流検出器と、
前記電流検出器からの検出信号波形を微分する微分回路と、
前記微分回路からの微分出力を前記電圧帰還回路の検出電圧に演算する合成回路と、
からなる電流帰還回路を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記出力端子および電圧帰還回路を電源本体に備えると共に、この電源本体と別個に設けられ、前記電流帰還回路を内蔵する電流帰還モジュールを、前記電源本体に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
負荷に出力電圧を供給する出力端子と、一対のリモートセンシング端子と、このリモートセンシング端子間の電圧を検出して得た検出電圧と基準電圧とを比較し、この比較結果に基づき前記リモートセンシング端子間の電圧を一定に保つように制御する電圧帰還回路とを備えた電源装置において、
前記負荷電流に比例した検出信号を出力する電流検出器と、
前記電流検出器からの検出信号波形を微分する微分回路と、
前記微分回路からの微分出力を前記電圧帰還回路の検出電圧に演算する合成回路と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項４】
前記出力端子および電圧帰還回路を電源本体に備えると共に、この電源本体と別個に設けられ、前記電流帰還回路を内蔵する電流帰還モジュールを、前記電源本体に取り付けたことを特徴とする請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
前記合成回路の出力を前記リモートセンシング端子に与えるように、前記電流帰還モジュールを前記電源本体に外付けしたことを特徴とする請求項４記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧帰還回路によりリモートセンシング端子間若しくは出力端子間の電圧の安定化を図りつつ、負荷電流が急変したときにも出力電圧の変動を抑制できる電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にこの種の電源装置は、負荷に供給する出力電圧の安定化を図るための電圧帰還回路が設けられている。例えば特許文献１，２には、負荷に出力電圧を供給する出力端子の他に、出力端子から負荷への出力電圧ラインの電圧降下を考慮して一対のリモートセンシング端子を設け、リモートセンシング端子間に取り込まれた電圧を分圧して基準電圧と比較して、その比較結果をパルス幅制御回路にフィードバックすることで、リモートセンシング端子間の電圧を安定に保つ電源装置が開示されている。このような電源装置では、出力電圧ラインの電圧降下が無視できない場合に、リモートセンシング端子と負荷両端との間にリモートセンシング線を接続することで、負荷両端の電圧を一定に保つ制御が行なわれる。
【０００３】
図９は、こうした電圧帰還回路を備えた電源装置の一例を示すものである。同図において、１は出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに所定の直流出力電圧Ｖｏｕｔを供給する電源本体であって、この電源本体１は周知のように、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉ間の直流入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ部２と、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を一定に保つようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２をフィードバック制御する電圧帰還回路３とにより構成される。このリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓは、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏから負荷４に至る一対の出力電圧ライン５，６にそれぞれ接続される。
【０００４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部２は、一次側と二次側とを絶縁するトランス１１と、トランス１１の一次巻線に入力電圧Ｖｉｎを断続的に印加するスイッチング素子１２と、このスイッチング素子１２のスイッチング動作に伴ない、トランス１１の二次巻線に誘起される電圧を整流平滑して出力電圧Ｖｏｕｔを得る整流平滑回路１３とにより構成される。なお、ここではスイッチング素子１２のオン時にトランス１１の二次側にエネルギーを送り出すフォワード型コンバータを示したが、フライバック型あるいはその他の各種コンバータを用いてもよい。また、トランス１１を用いない非絶縁のＤＣ／ＤＣコンバータ部２であってもよい。
【０００５】
一方、電圧帰還回路３は、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を分圧した検出電圧を得る電圧検出回路としての分圧抵抗２１，２２と、電源本体１内部で生成される第１の動作電圧Ｖｃｃ１（例えば、ＤＣ２．５Ｖ）を分圧して基準電圧ＶＲＥＦを得る基準電圧生成回路としての抵抗２３，２４，２５および可変抵抗２６と、前記分圧抵抗２１，２２の接続点に発生する電圧帰還回路３の検出電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを比較増幅するオペアンプ２７と、このオペアンプ２７で得られた検出電圧と基準電圧ＶＲＥＦとの比較結果を、電気的に絶縁して信号伝送するフォトカプラ２８と、フォトカプラ２８により伝送された前記比較結果に基づき、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を一定に保つようにスイッチング素子１１のパルス導通幅を制御するＰＷＭ制御回路２９とを備えて構成される。また、前記フォトカプラ２８は発光素子２８Ａと受光素子２８Ｂを組み合わせてなり、電源本体１内部で生成される第２の動作電圧Ｖｃｃ２（例えば、ＤＣ６Ｖ）と前記オペアンプ２７の出力端子との間に、抵抗３１，発光素子２８Ａからなる直列回路が接続される一方で、トランス１２の一次側に置かれるＰＷＭ制御回路２９に受光素子２８Ｂが接続される。
【０００６】
その他、電圧帰還回路３には、この電圧帰還回路３の交流ゲインを決める抵抗３４，３５と、オペアンプ２７の位相補償用のコンデンサ３６がそれぞれ設けられる。より具体的には、分圧抵抗２１，２２の接続点とオペアンプ２７の反転入力端子との間に抵抗３４が接続され、このオペアンプ２７の反転入力端子と出力端子との間に、抵抗３５とコンデンサ３６との直列回路が接続される。
【０００７】
また、ＴＲＩＭは可変抵抗２６と抵抗２４の接続点に接続し、かつリモートセンシング端子−Ｓとの間にコンデンサ３９を接続する電圧可変端子であり、この電圧可変端子ＴＲＩＭに外部から指令電圧を与えることにより、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧ひいては出力電圧Ｖｏｕｔを任意に調整することができる。なお、こでは電圧可変端子ＴＲＩＭとリモートセンシング端子−Ｓとの間に外部固定抵抗４１を接続し、代わりに同等の機能を有する電圧調整用の可変抵抗４２を、別の抵抗４３と共にリモートセンシング端子＋Ｓから一方の出力電圧ライン５に至るリモートセンシング線に挿入接続している。
【０００８】
さらに、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏから負荷４に至る出力電圧ライン５，６間には、電解コンデンサ４５，４６とダミー抵抗４７がそれぞれ接続される。さらに、電解コンデンサ４５の一端とダミー抵抗４７の一端との間の出力電圧ライン５には、特に電源本体１の並列運転時において、出力端子＋Ｖｏ側への電流の流れ込みを阻止する出力ダイオード４８が挿入接続される。なお、単独の電源本体１から負荷４に電力を供給する場合は、この出力ダイオード４８および電解コンデンサ４５は不要になる。可変抵抗４２および抵抗４３を挿入接続したリモートセンシング端子＋Ｓからのリモートセンシング線は、出力電圧ライン５のダミー抵抗４７と出力ダイオード４８の接続点４９に接続される一方で、リモートセンシング端子−Ｓからのリモートセンシング線は、出力端子−Ｖｏに直接接続される。前述のように、電圧帰還回路３はリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間で予め設定された電圧が安定して発生するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２をフィードバック制御するが、この場合は一方のリモートセンシング線に可変抵抗４２および抵抗４３が挿入接続されていることにより、出力電圧ライン５の接続点４９と出力端子−Ｖｏ間の電圧を、その設定された電圧よりも高く可変調整することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７‐２８１７７１号公報
【特許文献２】
特開平８−４４４３８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成において、負荷４への電流（負荷電流）が例えば０Ａから急に変化するような場合には、この急変する負荷電流ＩＬの量が増えるにしたがって、負荷４の両端間の電圧（負荷電圧）ＶＬの変動量も大きくなる。一例として、出力ダイオード４８のカソード側の電圧すなわち負荷電圧ＶＬがＤＣ２．１Ｖで、±３パーセントの負荷電圧ＶＬの安定度（負荷電圧ＶＬの変動を許容する規格値Ｖｄ＝±６３ｍＶ）が要求される負荷４の場合に、負荷電流ＩＬを０Ａから１００Ｈｚまたは１ｋＨｚで急変させたときの、負荷電圧ＶＬの変動特性の測定結果を、図１０と図１１にそれぞれ示す。
【００１１】
これらの各図からも判るように、特に１００Ｈｚの負荷急変時には、負荷電流ＩＬが１Ａの段階ですでに規格値Ｖｄの範囲を超えて電圧変動が生じ、負荷４の要求を満たしていないことがわかる。因みに、この１００Ｈｚの負荷急変時において、負荷電流ＩＬのピーク値が５Ａのときの負荷電圧ＶＬの波形を図１２に示す。このときの負荷電圧ＶＬのプラス側最大変動値Ｖｐ＋は＋１１８ｍＶで、マイナス側最大変動値Ｖｐ−は−２７６ｍＶである。
【００１２】
こうした負荷急変時における負荷電圧ＶＬの変動特性を改善する方法としては、前記ダミー電流４７の抵抗値を小さくして、出力ダイオード４８のバイアス（ダミー）電流を多くしたり（対策▲１▼）、あるいは、抵抗３５を調整して電圧帰還回路３の交流ゲインを大きくする（対策▲２▼）ことが考えられる。なお、対策▲１▼において、ダミー電流４７の抵抗値を２Ωに変更することにより、出力ダイオード４９のバイアス電流を１Ａとした場合（対策前は、バイアス電流＝０．３ｍＡ）に、負荷電流ＩＬを０Ａから１００Ｈｚまたは１ｋＨｚで急変させたときの、負荷電圧ＶＬの変動特性の測定結果を、図３および図４に「対策▲１▼」としてそれぞれ示す。併せて図１３は、１００Ｈｚの負荷急変時において、負荷電流ＩＬのピーク値が５Ａのときの負荷電圧ＶＬの波形である。このときの負荷電圧ＶＬのプラス側最大変動値Ｖｐ＋は＋８７ｍＶで、マイナス側最大変動値Ｖｐ−は−１１５ｍＶである。
【００１３】
また、前記対策▲１▼に対策▲２▼をさらに施して、抵抗３５を３．６ｋΩから１００ｋΩに変更した場合に、負荷電流ＩＬを０Ａから１００Ｈｚまたは１ｋＨｚで急変させたときの、負荷電圧ＶＬの変動特性の測定結果を、図３および図４に「対策▲１▼＋▲２▼」としてそれぞれ示す。併せて図１１は、１００Ｈｚの負荷急変時において、負荷電流ＩＬのピーク値が５Ａのときの負荷電圧ＶＬの波形である。このときの負荷電圧ＶＬのプラス側最大変動値Ｖｐ＋は＋６５ｍＶで、マイナス側最大変動値Ｖｐ−は−１１５ｍＶである。
【００１４】
図３に示すように、上記対策▲１▼では、負荷電流ＩＬを１００Ｈｚで急変させたときに、０Ａから２．２Ａの範囲内であれば、規格値Ｖｄ内に負荷電圧ＶＬの変動を抑えることができるが、それ以外の範囲では更なる対策が必要である。また、対策▲１▼と▲２▼を併用すると、負荷電流ＩＬを１００Ｈｚで急変させたときに、０Ａから４Ａの範囲内であれば、規格値Ｖｄ内に負荷電圧ＶＬの変動を抑えることができる。
【００１５】
しかし、出力ダイオード４８のバイアス電流を無制限に増やすと、電源本体１の消費電力が増大し、必要な負荷電流ＩＬを負荷４に供給できなくなる懸念を生じる。また、電圧帰還回路３の交流ゲインを大きくして過渡応答を改善する対策▲２▼の方法では、定常時においてもゲインが高くなるため、ゲインを高くし過ぎると発振に至る可能性がある。そのため、上記対策▲１▼，▲２▼の併用だけでは、負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善することができなかった。
【００１６】
そこで本発明は、負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善することができる電源装置を提供することをその目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明における請求項１の電源装置は、上記目的を達成するために、負荷に出力電圧を供給する出力端子と、この出力端子間の電圧を検出して得た検出電圧と基準電圧とを比較し、この比較結果に基づき出力端子間の電圧を一定に保つように制御する電圧帰還回路とを備えた電源装置において、前記負荷電流に比例した検出信号を出力する電流検出器と、前記電流検出器からの検出信号波形を微分する微分回路と、前記微分回路からの微分出力を前記電圧帰還回路の検出電圧に加算する合成回路とを備えて構成される。
【００１８】
上記構成により、負荷電流の急変を電流検出器により検出すると、この電流検出器からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路の検出電圧に加えられ、電圧帰還回路は負荷電流の急変を加味して出力端子間の電圧ひいては負荷電圧を一定に保つように制御を行なう。そのため、出力端子間を流れるダミー電流や、電流帰還回路の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧の安定性を改善することができる。また、微分回路は負荷急変時にのみ微分出力を発生し、それ以外の定常時には通常の電圧フィードバックだけとなるため、電圧帰還回路の交流ゲインを高めたのと同様の効果を有するにも拘らず、電圧帰還回路が発振するなどの虞れもない。
【００１９】
さらに、こうした負荷急変の際の電流帰還によって改善されるのは、負荷電圧の変動ピーク値だけでなく、変動が収束するまでの時間も短くなる。そのため、早期に負荷電圧の安定を図ることができる。
【００２０】
本発明における請求項２の電源装置は、前記出力端子および電圧帰還回路を電源本体に備えると共に、この電源本体と別個に設けられ、前記電流帰還回路を内蔵する電流帰還モジュールを、前記電源本体に取り付けたことを特徴とする。
【００２１】
この場合、電流帰還回路の各構成を一つずつ組み込まなくても、電流帰還回路としての機能を予め備えた電源本体とは別体の電流帰還モジュールを、電源本体に内蔵または外付けするだけで、負荷急変時における負荷電圧の安定性を改善することができる。
【００２２】
本発明における請求項３の電源装置は、上記目的を達成するために、負荷に出力電圧を供給する出力端子と、一対のリモートセンシング端子と、このリモートセンシング端子間の電圧を検出して得た検出電圧と基準電圧とを比較し、この比較結果に基づき前記リモートセンシング端子間の電圧を一定に保つように制御する電圧帰還回路とを備えた電源装置において、前記負荷電流に比例した検出信号を出力する電流検出器と、前記電流検出器からの検出信号波形を微分する微分回路と、前記微分回路からの微分出力を前記電圧帰還回路の検出電圧に演算する合成回路とを備えて構成される。
【００２３】
上記構成により、負荷電流の急変を電流検出器により検出すると、この電流検出器からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路の検出電圧に加えられ、電圧帰還回路は負荷電流の急変を加味してリモートセンシング端子間の電圧ひいては負荷電圧を一定に保つように制御を行なう。そのため、出力端子間を流れるダミー電流や、電流帰還回路の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧の安定性を改善することができる。また、微分回路は負荷急変時にのみ微分出力を発生し、それ以外の定常時には通常の電圧フィードバックだけとなるため、電圧帰還回路の交流ゲインを高めたのと同様の効果を有するにも拘らず、電圧帰還回路が発振するなどの虞れもない。
【００２４】
さらに、こうした負荷急変の際の電流帰還によって改善されるのは、負荷電圧の変動ピーク値だけでなく、変動が収束するまでの時間も短くなる。そのため、早期に負荷電圧の安定を図ることができる。
【００２５】
本発明における請求項４の電源装置は、前記出力端子および電圧帰還回路を電源本体に備えると共に、この電源本体と別個に設けられ、前記電流帰還回路を内蔵する電流帰還モジュールを、前記電源本体に取り付けたことを特徴とする。
【００２６】
この場合、電流帰還回路の各構成を一つずつ組み込まなくても、電流帰還回路としての機能を予め備えた電源本体とは別体の電流帰還モジュールを、電源本体に内蔵または外付けするだけで、負荷急変時における負荷電圧の安定性を改善することができる。
【００２７】
本発明における請求項５の電源装置は、前記電流帰還モジュールを前記電源本体に外付けすると共に、前記合成回路の出力を前記リモートセンシング端子に供給するように構成するようにしたことを特徴とする。
【００２８】
このようにすると、電源本体に設けられたリモートセンシング端子を利用して、電流帰還回路を構成する合成回路の出力を電源本体内部の電圧帰還回路に供給できるので、電流帰還回路に対する接続を電源本体の外部で全て行なうことができ、既存の電源本体に一切手を加えずに、負荷電圧の特性を簡単に改善することができる。
【００２９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の電源装置について、添付図面を参照しながら好ましい実施態様を詳細に説明する。尚、図９に示す従来例で説明した箇所と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は極力省略する。
【００３０】
回路の全体構成を示す図１において、１は電源本体であり、これは前述のように、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉ間の直流入力電圧Ｖｉｎを、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に所定の出力電圧Ｖｏｕｔとして変換出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部２と、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を一定に保つようにＤＣ／ＤＣコンバータ部２をフィードバック制御する電圧帰還回路３とにより構成される。なお、電圧帰還回路３は、前記分圧抵抗２１，２２の両端を出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに直接接続して、この出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の電圧を一定に保つようにフィードバック制御を行なってもよい。その場合、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓは不要になる。
【００３１】
本実施例では、負荷急変時における負荷電圧ＶＬの変動を抑制するために、負荷電流ＩＬが変動したときにのみ、その変動分に応じた微分出力を、電圧帰還回路３の電圧検出情報に合成する電流帰還回路５１を備えている。この電流帰還回路５１は、負荷電流ｉＬを検出する電流検出器５２と、電流検出器５２により得られた負荷電流ｉＬの検出信号を増幅する増幅回路５３と、この増幅回路５３で増幅した負荷電流ｉＬの検出信号波形を微分する微分回路５４と、微分回路５４からの微分出力を分圧抵抗２１，２２の接続点の電位である電圧帰還回路３の検出電圧に加算する合成回路５５とを備えて構成される。
【００３２】
図２は、電流帰還回路５１の構成をより具体的に示したものである。同図において、ここでは電流検出器５２を除く電流帰還回路５１の各構成が、電源本体１に外付けされる別個のモジュール本体６０内に収納されるが、これらの電流帰還回路５１の一部または全部を電源本体１内に組み込んでもよい。また、６１は出力電圧ライン６に挿入接続されたシャント抵抗であり、これは前記電流検出器５２に相当するものである。電流検出器５２は、出力電圧ライン５，６間ではなく、出力端子−Ｖｏとリモートセンシング端子−Ｓとの間に接続してもよい。この方が、電流検出器５２による電圧降下が小さく好ましい。
【００３３】
シャント抵抗６１の両端間に発生する負荷電流ＩＬに比例した電圧（検出信号）は、増幅回路５３を構成するオペアンプ６２および抵抗６３〜６６によって差動増幅される。より具体的には、負荷４側にあるシャント抵抗６１の一端が、抵抗６３を介してオペアンプ６２の反転入力端子に接続され、出力端子−Ｖｏ側にあるシャント抵抗６１の一端が、抵抗６４を介してオペアンプ６２の非反転入力端子に接続され、さらにオペアンプ６２の反転入力端子と出力端子間に負帰還用の抵抗６５が接続されると共に、抵抗６４とオペアンプ６２の非反転入力端子との接続点に別の抵抗６６の一端が接続され、この抵抗６６の他端がマイナス側のリモートセンシング端子−Ｓと共にモジュール本体６０にて接地される。さらに、シャント抵抗６１の両端から抵抗６３，６４の一端に至るラインには、それぞれコンデンサ６７，６８の一端が接続され、このコンデンサ６７，６８の他端が接地されている。
【００３４】
オペアンプ６２には例えばＤＣ＋１５Ｖの動作電圧＋Ｖｃｃ３と、例えばＤＣ−１５Ｖの動作電圧−Ｖｃｃ３が与えられ、負荷電流ＩＬに比例した電圧が、動作電圧＋Ｖｃｃ３〜−Ｖｃｃ３の範囲で増幅される。なお、増幅回路５３の構成は図２に示すものに限定されない。
【００３５】
増幅回路５３の後段にある微分回路５４は、この微分回路５４からの微分出力の収束時間を調整する時定数調整回路７１と、微分出力のレベルを調整するレベル調整回路７２とにより構成される。そして、２段のオペアンプ７４，７５と、オペアンプ６２の出力端子とオペアンプ７４の非反転入力端子との間に挿入接続するコンデンサ７６と、後段のオペアンプ７５の反転入力端子と出力端子間に接続する可変抵抗７７とにより、オペアンプ７５の出力端子から微分出力が得られるようになっている。
【００３６】
時定数調整回路７１は、前記オペアンプ７４およびコンデンサ７６の他に、前記微分出力の収束時間を可変可能な可変抵抗７８および固定抵抗７９の直列回路を、オペアンプ７４の非反転入力端子と接地ラインとの間に接続して構成される。またレベル調整回路７２は、前記オペアンプ７５および微分出力のレベルを調整可能な可変抵抗７７の他に、オペアンプ７４の出力端子とオペアンプ７５の反転入力端子との間に接続される抵抗８０を備え、オペアンプ７５の非反転入力端子を接地すると共に、このオペアンプ７５に各動作電圧＋Ｖｃｃ３，−Ｖｃｃ３を供給して構成される。
【００３７】
本実施例における微分回路５４は、微分出力の収束時間（時定数）を容易に設定でき、かつ設定した時定数がレベル調整による影響を受けないようにするために、可変抵抗７８を備えた時定数調整回路７１と、可変抵抗７７を備えたレベル調整回路７２に別々のオペアンプ７４，７５を設けている。但し、電流帰還回路５１の構成を簡素化するために、微分回路５４を一つのオペアンプで構成して、オペアンプの素子数を減らすようにしてもよい。
【００３８】
微分回路５４の後段にある合成回路５５は、オペアンプ８２および抵抗８３〜８６を備えて構成される。より具体的には、オペアンプ７５の出力端子とオペアンプ８２の非反転入力端子との間に抵抗８３を接続し、オペアンプ８２の反転入力端子に抵抗８４を接続して接地し、オペアンプ８２の反転入力端子と出力端子との間に負帰還用の抵抗８５を接続する。さらに、電圧帰還回路３の電圧監視点である出力電圧ライン５の途中にある接続点４９を、抵抗８６を介してオペアンプ８２の非反転入力端子に接続し、このオペアンプ８２の出力端子を電圧調整用の可変抵抗４２を介してプラス側のリモートセンシング端子＋Ｓに接続して構成される。これにより、接続点４９の電圧レベルに微分出力を加えた合成出力が、電圧帰還回路３のリモート端子＋Ｓ，−Ｓ間に与えられるようになる。なお、合成回路５５は微分回路５４の微分出力を演算（加算のみならず減算なども含む）するあらゆる構成を含む。
【００３９】
次に、図３や図４のグラフ並びに図５に示す各部の波形図に基づき、上記構成についてその作用を説明する。なお、図３および図４では、負荷電流ＩＬを０Ａからそれぞれ１００Ｈｚまたは１ｋＨｚで急変させたときに、前記従来例における各対策▲１▼，▲２▼に本実施例の電流帰還回路５１を付加した場合の、負荷電流ＩＬと負荷電圧ＶＬとの関係を示している。また図５は、同じく従来例における各対策▲１▼，▲２▼に本実施例の電流帰還回路５１を付加した場合であって、負荷電流ＩＬを１００Ｈｚで急変させ、かつ負荷電流ＩＬのピーク値が５Ａのときの、負荷電圧Ｖと、微分回路５４の微分出力である電流フィードバック量ＶＦＢと、負荷電流ＩＬの各波形を、上段より示している。
【００４０】
負荷変動が比較的少ない定常時においては、スイッチング素子１１のスイッチング動作に伴ない、入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉ間の直流入力電圧Ｖｉｎがトランス１２の一次巻線に断続的に印加され、このトランス１２の二次巻線に誘起された電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２の出力回路である整流平滑回路１３によって整流平滑され、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に出力電圧Ｖｏｕｔが発生する。この出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電圧ライン５，６間にある電解コンデンサ４５，４６を充電すると共に、出力ダイオード４８を介して負荷４に負荷電圧ＶＬを供給する。
【００４１】
一方、電流帰還回路５１は、電流検出器５２により負荷電流ＩＬを常時監視しており、負荷電流ＩＬに比例した検出信号を増幅回路５３で増幅し、この増幅した検出信号を微分回路５４に供給する。しかし、負荷電流ＩＬが緩やかに変動する限りは、微分回路５４からパルス状の微分出力は現れず、電流帰還回路５１はいわば切り離された状態になる。
【００４２】
電圧帰還回路３は、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧レベルが、可変抵抗２６などによって予め設定された電圧に安定化するように、スイッチング素子１１へのパルス導通幅を制御する。ここで本実施例では、プラス側のリモートセンシング端子＋Ｓから接続点に至るリモートセンシング線に可変抵抗４２が挿入接続されているので、この可変抵抗４２の抵抗値を適宜調整すれば、プラス側のリモートセンシング端子＋Ｓに繋がる出力電圧ライン５の接続点４９と、マイナス側のリモートセンシング端子−Ｓに繋がる出力端子−Ｖｏとの間の電圧レベルを、電圧帰還回路３による予め設定された電圧よりも高く可変することができる。なお、そうした電圧調整を必要としない場合は、可変抵抗４２を設けずに直接リモートセンシング線で繋げばよい。
【００４３】
また、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓはリモートセンシング線により出力電圧ライン５，６のどの位置にも接続できる。そのため、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓを直接出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに接続すれば、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の出力電圧Ｖｏｕｔを電圧帰還回路３による予め設定された電圧に保つことができる。これはリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓを備えず、電圧帰還回路３が出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の電圧を監視する構成でも、同様のことがいえる。
【００４４】
いずれにせよ、負荷変動が比較的少ない定常時には、電流帰還回路５１が電圧帰還回路３から切り離された状態にあって何も出力しないので、従来の対策▲２▼にあるように、抵抗３５を調整して電圧帰還回路３の交流ゲインを常時大きくした場合であっても、電流帰還回路５１からのノイズがトリガとなり電圧帰還回路３が発振する懸念を一掃できる。また、既存の電圧帰還回路３に電流帰還回路５１を後付けする場合でも、定常時の電圧帰還回路３の内部定数を一切変更する必要がなく、大掛かりな設計変更を回避することができる。
【００４５】
また、定常動作中に負荷電流ＩＬが急変すると、負荷電流ＩＬの急変分に見合う電圧がシャント抵抗６１の両端間に発生し、この電圧が電流帰還回路５１の増幅回路５３にて増幅される。そしてこの場合は、増幅回路５３の後段にある微分回路５４からパルス状の微分出力が発生し、これが接続点４９の電圧レベルに加算されて、リモートセンシング端子＋Ｓに印加される。電圧帰還回路３は、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧レベルが過渡的に変動したことを受けて、このリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧レベルひいては負荷電圧ＶＬが安定化するように、スイッチング素子１１のパルス導通幅を制御する。
【００４６】
このように、電流帰還回路５１は負荷電流ＩＬが急変する過渡時にのみ、その電流情報であるパルス状の微分出力を接続点４９の電圧レベルに加算して、電圧帰還回路３による電圧フィードバックを加速し、それ以外では電流帰還回路５１を切り離して、通常の電圧フィードバックのみとするため、電圧帰還回路３の交流ゲインを高めたのと同様の効果を持ちながら発振の心配がない。すなわち、電圧帰還回路３は抵抗３５の調整により、定常時において発振が起こらない最大限にまで交流ゲインを高めることができるので、電流帰還回路５１を追加したことと相俟って、負荷電流ＩＬの急変時において負荷電圧ＶＬを最大限に安定化させることが可能になる。
【００４７】
因みに、負荷急変に対応するためには、電圧帰還回路３の帰還量として電圧値情報の他に電流値情報を加算すればよいが、電流値情報そのものを単に加算しただけでは、制御後における負荷電圧ＶＬに狂いを生じてしまう。その点、本実施例の電流帰還回路５１は、負荷電流の微分波形をフィードバックして、電流変化の過渡時にだけ電流値の情報を加算しているので、定常時に電圧帰還回路３における制御に何等影響を及ぼさない。
【００４８】
本実施例における電流帰還回路５１を付加した効果は、図３や図４の測定結果からも明らかである。これらの各図において、「対策▲１▼＋▲２▼＋本実施例」は、従来例の対策▲１▼，対策▲２▼に加え、本実施例における電流帰還回路５１を付加した測定結果を示しているが、負荷電流ＩＬを１００Ｈｚで急変させたときには、０Ａから１０Ａの範囲内で、さらに負荷電流ＩＬを１ｋＨｚで急変させたときには、０Ａから１１Ａの範囲内で、規格値Ｖｄ内に負荷電圧ＶＬの変動を抑えることができる。また、図５に示す波形図では、対策▲１▼，対策▲２▼に加えて本実施例における電流帰還回路５１を付加することで、負荷電圧ＶＬのプラス側最大変動値Ｖｐ＋を＋２２ｍＶ、マイナス側最大変動値Ｖｐ−を−２９ｍＶに改善することができる。またここでは、負荷電流ＩＬの変動時にのみパルス状の電流情報が出力されていることが、電流フィードバック量ＶＦＢから読み取れる。
【００４９】
また、こうした電流帰還によって改善されるのは負荷電圧ＶＬのピーク変動値（ピーク値）だけではなく、負荷電圧ＶＬの変動が収束するまでの時間（収束時定数）も短くなる。この傾向は特に負荷電圧ＶＬの低下時（負荷電流ＩＬの立ち上がり時）に顕著で、電流帰還無し時の収束時定数が約１．７ｍＳであったものが、本実施例のような電流帰還回路５１を付加することにより約３０μｓに改善する。この効果は、出力＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に接続される電解コンデンサ４５，４６による変動吸収を容易にさせ、より小さな容量の電解コンデンサ４５，４６によって、負荷電圧ＶＬの変動を速やかに収束させることができる。
【００５０】
次に、本実施例におけるモジュール本体６０の様々な取付け例を図６〜図８に示す。図６は、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏのみを備えた電源本体１に対し、電流帰還モジュールたるモジュール本体６０を内蔵した例を示している。モジュール本体６０は、電源本体１と別個の独立した筐体により外郭を構成し、その内部に前述の電流検出器５２，増幅回路５３，微分回路５４および合成回路５５を備えているが、この場合のモジュール本体６０との配線接続は、電源本体１の内部で行なわれる。そのため、電流検出器５２および接続点４９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２から出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに至る出力電圧ライン５，６の任意箇所に設けることができる。
【００５１】
図７は、図６と同様に出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏのみを備えた電源本体１に対し、モジュール本体６０を外付けした例を示している。モジュール本体６０は、電源本体１と接触または非接触に取付けられるが、モジュール本体６０を取付けたときに、電流帰還回路５１からの合成出力を電圧帰還回路３に取り込むために、電圧帰還回路３と出力端子＋Ｖｏとを切り離すスイッチ７１が設けられる。このスイッチ７１は、例えばモジュール本体６０を電源本体１に装着したときに、機構的にオフするように構成してもよい。
【００５２】
図８は、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏおよびリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓを備えた電源本体１に対し、電流帰還モジュールたるモジュール本体６０を内蔵した例を示している。この場合、電流検出器５２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２から出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに至る出力電圧ライン５，６の任意箇所に設けることができる。また、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓに一端を接続するリモートセンシング線の他端は、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏから負荷４に至る出力電圧ライン５，６の任意箇所に接続できる。これにより、出力電圧ライン５，６の電圧降下を考慮した電圧の安定化を図ることができる。
【００５３】
前記図２は、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏおよびリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓを備えた電源本体１に対し、モジュール本体６０を外付けした例である。図７に示す構成の電源本体１では、電流帰還回路５１からの合成出力を電圧帰還回路３にフィードバックするために、電源本体１の外部にあるモジュール本体６０から電源本体１内部の電圧帰還回路３に何らかの配線を引回さなければならないが、図２示す例では、電源本体１に設けられたリモートセンシング端子＋Ｓを利用すれば、電流帰還回路５１からの合成出力を電圧帰還回路３に簡単にフィードバックすることができる。したがって、電源本体１の内部に一切手を加えずに、本実施例における電流帰還回路６０の機能を簡単に付加することができる。
【００５４】
以上のように本実施例では、負荷４に直流出力電圧Ｖｏｕｔを供給する出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏと、一対のリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓと、このリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を検出して得た検出電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを比較し、この比較結果に基づき前記リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧を一定に保つように制御する電圧帰還回路３とを備えた電源装置において、負荷電流ＩＬに比例した検出信号を出力する電流検出器５２と、電流検出器５２からの検出信号波形を微分する微分回路５４と、この微分回路５４からの微分出力を前記電圧帰還回路３の検出電圧（分圧抵抗２１，２２の接続点の電圧）に演算すなわち加算する合成回路５５とを備えて構成される。
【００５５】
上記構成により、負荷電流ＩＬの急変を電流検出器５２により検出すると、この電流検出器５２からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路３の検出電圧に加えられ、電圧帰還回路３は負荷電流の急変を加味してリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間の電圧ひいては負荷電圧ＶＬを一定に保つように制御を行なう。そのため、ダミー抵抗４７により出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間を流れるダミー電流や、電流帰還回路３の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善することができる。また、微分回路５４は負荷急変時にのみ微分出力を発生し、それ以外の定常時には通常の電圧フィードバックだけとなるため、電圧帰還回路３の交流ゲインを高めたのと同様の効果を有するにも拘らず、電圧帰還回路３が発振するなどの虞れもない。
【００５６】
さらに、こうした負荷急変の際の電流帰還によって改善されるのは、負荷電圧ＶＬの変動ピーク値だけでなく、変動が収束するまでの時間も短くなる。そのため、早期に負荷電圧ＶＬの安定化を図ることができる。
【００５７】
またこうした構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２や出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏおよび電圧帰還回路３を電源本体１に備えると共に、この電源本体２と別個に設けられ、電流帰還回路５１を内蔵する電流帰還モジュールとしてのモジュール本体６０を、電源本体１に取り付けるのが好ましい。
【００５８】
こうすれば、電流帰還回路５１の各構成を一つずつ組み込まなくても、電流帰還回路５１としての機能を予め備えた電源本体１とは別体のモジュール本体６０を、電源本体１に内蔵または外付けするだけで、負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善することができる。
【００５９】
また本実施例では、電源本体１に出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏとは別にリモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓが設けられていることを利用して、出力端子−Ｖから負荷４に至る他方の出力電圧ライン６に挿入接続される電流検出器５２と、増幅回路５３，微分回路５４および合成回路５５を備えたモジュール本体６０とを、いずれも電源本体１の外部に配設し、微分回路５４の微分出力と一方の出力電圧ライン５の接続点４９に発生する電圧レベルとを加算する合成回路５５の合成出力を、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓ間に供給するように構成している。こうすれば、電流帰還回路５１の全構成（電流検出器５２，増幅回路５３，微分回路５４および合成回路５５）とその接続を、電源本体１の外部で行なうことができ、既存の電源本体１に一切手を加えずに、負荷電流ＩＬの変動に対する負荷電圧ＶＬの特性を改善することができる。
【００６０】
すなわち、モジュール本体６０を電源本体１に外付けすると共に、合成回路５５の出力をいずれか一方のリモートセンシング端子＋Ｓに供給するように構成すれば、電源本体１に設けられたリモートセンシング端子＋Ｓを利用して、電流帰還回路５１を構成する合成回路５５の出力を電源本体１内部の電圧帰還回路３に供給できるので、電流帰還回路５１に対する接続を電源本体１の外部で全て行なうことができ、既存の電源本体１に一切手を加えずに、負荷電圧ＶＬの特性を簡単に改善することができる。
【００６１】
さらに、リモートセンシング端子＋Ｓ，−Ｓが設けられていない電源本体１に対しては、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の出力電圧Ｖｏｕｔを分圧抵抗２１，２２により検出して、その接続点の電位である検出電圧と基準電圧ＶＲＥＦとを比較し、この比較結果に基づき出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保つように電圧帰還回路３が制御を行なうが、ここでも本実施例における電流帰還回路５１を適用できる。その場合は、負荷電流ＩＬに比例した検出信号を出力する電流検出器５２と、電流検出器５２からの検出信号波形を微分する微分回路５４と、微分回路５４からの微分出力を電圧帰還回路３の検出電圧に演算すなわち加算する合成回路５５とを備えればよい。
【００６２】
この場合、負荷電流ＩＬの急変を電流検出器５２により検出すると、この電流検出器５２からの検出信号波形の微分出力が電圧帰還回路３の検出電圧に加えられ、電圧帰還回路３は負荷電流の急変を加味して出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間の出力電圧Ｖｏｕｔひいては負荷電圧ＶＬを一定に保つように制御を行なう。そのため、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間を流れるダミー電流や、電流帰還回路３の交流ゲインを必要以上に増やさなくても、電流情報のフィードバックにより負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善することができる。また、微分回路５４は負荷急変時にのみ微分出力を発生し、それ以外の定常時には通常の電圧フィードバックだけとなるため、電圧帰還回路３の交流ゲインを高めたのと同様の効果を有するにも拘らず、電圧帰還回路３が発振するなどの虞れもない。
【００６３】
さらに、こうした負荷急変の際の電流帰還によって改善されるのは、負荷電圧ＶＬの変動ピーク値だけでなく、変動が収束するまでの時間も短くなる。そのため、早期に負荷電圧ＶＬの安定を図ることができる。
【００６４】
またこの場合も、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２や出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏおよび電圧帰還回路３を電源本体１に備えると共に、この電源本体２と別個に設けられ、電流帰還回路５１を内蔵する電流帰還モジュールとしてのモジュール本体６０を、電源本体１に取り付けるのが好ましい。
【００６５】
こうすれば、電流帰還回路５１の各構成を一つずつ組み込まなくても、電流帰還回路５１としての機能を予め備えた電源本体１とは別体のモジュール本体６０を、電源本体１に内蔵または外付けするだけで、負荷急変時における負荷電圧ＶＬの安定性を改善することができる。
【００６６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、電流検出器５２としてはシャント抵抗６１の代わりにカレントトランスなどを利用してもよい。また、電流帰還回路５１における各構成は実施例中のものに限定されず、同等の機能を有する回路構成であればよい。さらに、本発明では直流の出力電圧のみならず、交流の出力電圧を出力端子から供給するＵＰＳ（無停電電源装置）などにも適用できる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の請求項１の電源装置によれば、負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善できると共に、早期に負荷電圧の安定を図ることができる。
【００６８】
本発明の請求項２の電源装置によれば、電源本体とは別体のモジュール本体を、電源本体に内蔵または外付けするだけで、負荷急変時における負荷電圧の安定性を改善することができる。
【００６９】
本発明の請求項３の電源装置によれば、負荷急変時における負荷電圧の変動特性を十分に改善できると共に、早期に負荷電圧の安定を図ることができる。
【００７０】
本発明の請求項４の電源装置によれば、電源本体とは別体のモジュール本体を、電源本体に内蔵または外付けするだけで、負荷急変時における負荷電圧の安定性を改善することができる。
【００７１】
本発明の請求項５の電源装置によれば、既存の電源本体に一切手を加えずに、負荷電圧ＶＬの特性を簡単に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における電源装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】同上、図１の構成をより具体化した要部の回路図である。
【図３】従来例の対策▲１▼，▲２▼および本実施例において、負荷電流を０Ａから１００Ｈｚに急変させたときの負荷電圧の変動特性を示すグラフである。
【図４】従来例の対策▲１▼，▲２▼および本実施例において、負荷電流を０Ａから１ｋＨｚに急変させたときの負荷電圧の変動特性を示すグラフである。
【図５】本実施例において、１００Ｈｚの負荷急変時における負荷電流が５Ａのときの負荷電圧および電流フィードバックの各波形図である。
【図６】出力端子のみを有する電源本体に対し、本発明における電流帰還モジュールを内蔵した例を示す概略図である。
【図７】出力端子のみを有する電源本体に対し、本発明における電流帰還モジュールを外付けする例を示す概略図である。
【図８】出力端子とリモートセンシング端子とを有する電源本体に対し、本発明における電流帰還モジュールを外付けする例を示す概略図である。
【図９】従来例を示す電源装置の回路図である。
【図１０】従来例の対策前において、負荷電流を０Ａから１００Ｈｚに急変させたときの負荷電圧の変動特性を示すグラフである。
【図１１】従来例の対策前において、負荷電流を０Ａから１ｋＨｚに急変させたときの負荷電圧の変動特性を示すグラフである。
【図１２】従来例において、１００Ｈｚの負荷急変時における負荷電流が５Ａのときの負荷電圧の波形図である。
【図１３】従来例の対策▲１▼において、１００Ｈｚの負荷急変時における負荷電流が５Ａのときの負荷電圧の波形図である。
【図１４】従来例の対策▲１▼と対策▲２▼を併用した場合において、１００Ｈｚの負荷急変時における負荷電流が５Ａのときの負荷電圧の波形図である。
【符号の説明】
３  電圧帰還回路
４  負荷
５２  電流検出器
５４  微分回路
５５  合成回路
＋Ｖｏ，−Ｖｏ  出力端子
＋Ｓ，−Ｓ  リモートセンシング端子
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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