(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータに供給される電力を所定の値に制御するアナログ回路式の定電力供給装置であって、
前記ヒータに直列に接続された電流検出抵抗の該電流検出抵抗を介して前記ヒータに供給する供給電圧が印加される一端と前記ヒータとの接続点と間に生ずる電圧の差を差電圧として検出する差電圧検出回路と、
前記差電圧検出回路で検出された差電圧に対応する時間持続する積分信号を周期的に出力する電流・時間変換回路と、
前記ヒータに加わる電圧を前記積分信号が持続している間積分する積分回路と、
前記積分信号が持続している間に前記積分回路で積分された電圧を積分値として保持する積分値保持回路と、
前記積分値保持回路で保持された前記積分値と規定値とを比較する比較手段と、抵抗と該抵抗を通じて前記比較手段の出力に応じて充放電される容量とにより前記周期よりも十分に長い時定数をもった低域濾波回路と、該低域濾波回路の前記容量の充放電電圧と等しくなるように前記電流検出抵抗の一端の供給電圧を制御する電圧フォロワ回路とを有し、前記積分値と前記規定値との比較結果に基づいて前記ヒータに供給する電圧を制御する電圧制御回路と
を備えたことを特徴とするアナログ回路式定電力供給装置。
【請求項２】
前記電流・時間変換回路が出力する積分信号の持続時間は、鋸歯状波発生回路が規定の立上時間で繰返し発生する鋸歯状波の発生開始より鋸歯状波電圧が前記差電圧検出回路で検出された差電圧と等しくなるまでの時間であることを特徴とする請求項１記載のアナログ回路式定電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒータに一定の電力が供給されるよう制御するアナログ回路式の定電力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒータに供給される電力Ｐはヒータに供給される電力Ｖと電流Ｉの積（Ｐ＝Ｖ・Ｉ）で表される。
従来のアナログ回路による定電力供給装置においては、電流Ｉはヒータに直列に接続された電流検出用の抵抗に生じる電圧Ｖ1 を電流値とし、ヒータに加わる電圧Ｖと乗算してヒータに供給される電力Ｐ（＝Ｖ1 ・Ｖ）を得るようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように従来のアナログ回路による定電力供給装置においてはヒータに供給される電力Ｐをヒータに供給される電圧Ｖとヒータに直列に接続された抵抗に生じる電圧Ｖ1 との積を求め、求められた電力Ｐが所定の値になるよう制御を行っていた。
【０００４】
アナログ回路での電圧ＶとＶ1 との積を求める演算は対数処理を伴い、高価格で、規模も大きく、演算精度も悪いといった問題があった。
本発明は対数処理を必要としないアナログ回路式の定電力供給装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明においては、ヒータに供給される電力を所定の値に制御するアナログ回路式の定電力供給装置であって、
前記ヒータに直列に接続された電流検出抵抗の該電流検出抵抗を介して前記ヒータに供給する供給電圧が印加される一端と前記ヒータとの接続点と間に生ずる電圧の差を差電圧として検出する差電圧検出回路と、
前記差電圧検出回路で検出された差電圧に対応する時間持続する積分信号を周期的に出力する電流・時間変換回路と、
前記ヒータに加わる電圧を前記積分信号が持続している間積分する積分回路と、
前記積分信号が持続している間に前記積分回路で積分された電圧を積分値として保持する積分値保持回路と、
前記積分値保持回路で保持された前記積分値と規定値とを比較する比較手段と、抵抗と該抵抗を通じて前記比較手段の出力に応じて充放電される容量とにより前記周期よりも十分に長い時定数をもった低域濾波回路と、該低域濾波回路の前記容量の充放電電圧と等しくなるように前記電流検出抵抗の一端の供給電圧を制御する電圧フォロワ回路とを有し、前記積分値と前記規定値との比較結果に基づいて前記ヒータに供給する電圧を制御する電圧制御回路と
を備える。
【０００６】
請求項２の発明においては、前記電流・時間変換回路が出力する積分信号の持続時間は、鋸歯状波発生回路が規定の立上時間で繰返し発生する鋸歯状波の発生開始より鋸歯状波電圧が前記差電圧検出回路で検出された差電圧と等しくなるまでの時間である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明の実施例の構成図、図２は鋸歯状波発生回路の構成図、図３は差電圧検出回路および電流・時間変換回路の構成部、図４は電圧制御回路、積分回路および積分値保持回路の構成図である。
【０００８】
本発明の原理は、電圧Ｖと電流Ｉの乗算に伴う対数処理を回避して、電流値を時間に置換え、電圧値を電流値に見合う時間積分することによって電力を得るようにしている。
【０００９】
図１において、１はヒータ（以下、「負荷」という。）、２は負荷１に供給する電圧を制御する電圧制御回路（以下、「電圧制御部」という。）、３は負荷１に直列に接続された電流検出抵抗（ＲCS）、４は鋸歯状波発生回路（以下、「鋸歯状波発生回路部」という。）、５は差電圧検出回路（以下、「差電圧検出部」という。）、６は電流・時間変換回路（以下、「電流・時間変換部」という。）、７は積分回路（以下、「以下、積分部」という。）、８は積分値保持回路（以下、「積分値保持部」という。）である。
【００１０】
先ず鋸歯状波発生部４の動作を図２を参照して説明する。
容量ＣK とオペアンプＡK によって積分回路が構成され、ボトム電圧１Ｖ、ピーク電圧３Ｖの鋸歯状波が発生される。
すなわち、図５に示されるように、オペアンプＡK の出力が（図５（Ａ））コンパレータＣＰKLで１Ｖに達したことを検出（図５（Ｂ））し、またコンパレータＣＰKHで３Ｖに達したことを検出（図５（Ｃ））しフリップフロップＦＦ１をそれぞれ反転（図５（Ｄ））する。
【００１１】
ＦＦ１の出力は抵抗Ｒ1 および容量Ｃ1 の遅延回路を介してコンパレータＣＰd1に入力され、また抵抗Ｒ2 および容量Ｃ2 の遅延回路を介してコンパレータＣＰd2に入力され、それぞれ３Ｖの基準電圧と比較されて出力される（図５（Ｅ）および（Ｆ））。
【００１２】
ＦＦ１とＣＰd2の出力はアンドＡＮＤ1 に入力され、ＡＮＤ1 の出力（図５（Ｇ））は、ドランジスタＱＫ1 およびＱＫ2 に入力されると共に後で説明する電流・時間変換部６のフリップフロップＦＦ２に接続（Start ）される。
【００１３】
ＡＮＤ1 の出力が“１”になると図５（Ｈ）で示すようにＱＫ2 がＯＮとなりＣK に充電を開始し、図５（Ａ）に示されるように鋸歯状波電圧が立上る。
ＡＮＤ1 の出力が“０”になると図５（Ｉ）に示されるようにＱＫ1 がＯＮとなりＣK に充電された電圧が放電される。
【００１４】
したがって、図５（Ａ）に示されるように、ボトム電圧が１Ｖでピーク電圧が３Ｖの鋸歯状波が発生され、鋸歯状波の立上り時間は抵抗ＲＫ2 によって２ｍｓに、また立下り時間は抵抗ＲＫ1 によって２００μｓになるよう調整されている。
【００１５】
またアンドＡＮＤ2 およびＡＮＤ3 の出力は図５（Ｊ）（Reset ）および図５（Ｋ）（Transfer）に示す信号が後述する積分部７および積分値保持部８に出力される。
【００１６】
つぎに差電圧検出部５および電流・時間変換部６の動きを図３を参照して説明する。
差電圧検出部５は負荷１と直列に接続された電流検出抵抗（ＲCS）３の該電流検出抵抗（ＲCS）３を介して負荷１に供給する供給電圧が印加される一端と負荷１との接続点と間に生ずる電圧の差を差電圧として検出し、この差電圧を差動増幅器Ａdfで増幅して電流・時間変換部６に出力（図５（Ｌ））する。
【００１７】
なお差動増幅器Ａdfより出力される電圧は規定の電力が負荷１に供給されている状態では、ＲCS３の抵抗値またはＡdfの利得を変化させて２Ｖとなるように調整されている。
【００１８】
電流・時間変換部６では、差電圧検出部５で検出された電圧（負荷電流）（図５（Ｌ））と鋸歯状波発生部４で発生した鋸歯状波電圧（図５（Ａ））とをコンパレータＣＰC に入力し、その出力（図５（Ｍ））をＦＦ２に出力する。
【００１９】
ＦＦ２は鋸歯状波発生部４のＡＮＤ1 の出力（図５（Ｄ））の立上りでＯＮとなり、コンパレータＣＰC の出力（図５（Ｍ））の立上りでＯＦＦとなり電流値に見合う時間を出力（図５（Ｎ））（Integrate ）し、また反転信号をTerminate 信号として出力する。
【００２０】
つぎに図４を参照して積分部７、積分値保持部８および電圧制御部２について説明する。
積分部７は負荷１に供給される電圧をオペアンプＡb を介してオペアンプＡs に入力し、容量Ｃs を充電して積分する。
【００２１】
容量Ｃs への充電はスイッチＳＷ−Ｓのオンの期間（図５（Ｎ））充電され、またこの期間スイッチＳＷ−Ｔはオフとなって開放状態となっている。
容量Ｃs で積分された電圧（図５（Ｏ））は積分値保持部８に出力される。
【００２２】
積分値保持部８はスイッチＳＷ−ＲＳと容量Ｃr で構成される。
スイッチＳＷ−ＲＳは鋸歯状波発生部４のＡＮＤ3 が“１”の期間（図５（Ｋ））オンとなり容量Ｃr に積分された電圧を充電して保持する。
【００２３】
また積分部７の容量Ｃs に積分された電圧は積分値保持が完了するとスイッチＳＷ−Ｒがオン（図５（Ｊ））となって放電される。
電圧制御部２はコンパレータＣＰdrによって積分値保持部８で保持されている電圧と規定値とを比較する。
【００２４】
規定値は負荷１の供給電力によって規定される。したがって供給電力が規定値以下のときはコンパレータＣＰdrより“０”が出力され、規定値以上のときは“１”が出力される。
コンパレータＣＰdrの出力が“０”、すなわち供給電力が規定値以下のときは、供給電圧を上げるように動作する。
【００２５】
すなわち、ＣＰdrの出力が“０”のときはトランジスタＱdr1 とＱdr2 のコレクタの交点は「High」レベルが出力され、抵抗Ｒdrおよび容量Ｃdrで構成され低域濾波回路を介してオペアンプＡbfおよびトランジスタＱb1およびＱb2で構成される電圧フォロワ回路に入力される。
【００２６】
低域濾波回路よりの出力（容量Ｃdrの電圧）が高くなると、電圧フォロワ回路はトランジスタＱb2のコレクタ電圧を容量Ｃdrの電圧と等しくなるよう制御して負荷１への供給電圧を上昇される。
【００２７】
またコンパレータＣＰdrの出力が“１”、すなわち供給電力が規定値以下の場合は逆に負荷への供給電圧を下げるように動作する。
なお抵抗Ｒdrおよび容量Ｃdrで構成される低域濾波器の時定数は鋸歯状波発生部４が発生する鋸歯状波の発生周期より十分長く設定される。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、アナログ回路式の定電力供給装置によってヒータに供給される電力を、供給される電流値を時間に置換え、ヒータに供給される電圧値を電流値に相当する時間積分して得るようにしたので、従来のような乗算に伴う対数処理を要せず、価格および規模を低減させると共に演算精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の構成図である。
【図２】  同実施例の鋸歯状波発生回路の構成図である。
【図３】  同実施例の差電圧検出回路および電流・時間変換回路の構成図である。
【図４】  同実施例の積分部、積分値保持回路および電圧制御回路の構成図である。
【図５】  同実施例の各回路の動作タイミングチャートである。
【符号の説明】
１                              ヒータ
２                              電圧制御回路
Ｃdr                            コンパレータ
Ｑdr1 ，Ｑdr2 ，Ｑb1，Ｑb2      トランジスタ
Ｒdr                            抵抗
Ｃdr                            容量
Ａbf                            オペアンプ
３                              電流検出抵抗（ＲCS）
４                              鋸歯状波発生回路
ＣK ，Ｃ1 ，Ｃ2                 容量
ＡK                             オペアンプ
ＣＰKL，ＣＰKH，ＣＰd1，ＣＰd2  コンパレータ
ＦＦ１                          フリップフロップ
Ｒ1 ，Ｒ2 ，ＲＫ1 ，ＲＫ2       抵抗
ＡＮＤ1                         アンド回路
ＱＫ1 ，ＱＫ2                   トランジスタ
５                              差電圧検出回路
Ａdf                            差動増幅器
６                              電流・時間変換回路
ＣＰc                           コンパレータ
ＦＦ２                          フリップフロップ
７                              積分回路
Ａb ，Ａs                       オペアンプ
Ｃs                             容量
ＳＷ−Ｓ，ＳＷ−Ｔ，ＳＷ−Ｒ    スイッチ
８                              積分値保持回路
Ｃr                             容量
【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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