CN102265493A - 模拟电流输出电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于得到一种模拟电流输出电路，其在所连接的负载的电阻值较小的情况下可以降低电力损耗，在所连接的负载的电阻值较大的情况下可以确保高速响应性，内部控制电压(Va)的上升开始位置和斜率设定为，在所连接的负载(3)的电阻值为规格范围的中央附近的电阻值的情况下与所得到的负载端电压(Vb)在模拟输出电流的最大值处相交，开关(8)与比较器(11)的比较结果相对应，在内部控制电压(Va)比负载端电压(Vb)小时，向DC/DC变换器(1)输入较高的基准电压(H)，将较高的电源电压(VccH)向输出晶体管(2)输出，在内部控制电压(Va)比负载端电压(Vb)大时，向DC/DC变换器(1)输入较低的基准电压(L)，向输出晶体管(2)输出较低的电源电压(VccL)。

Description

模拟电流输出电路
技术领域
本发明涉及一种向作为控制***中的控制对象的负载(例如电磁阀或电流输入放大器等)供给模拟电流的模拟电流输出电路。
背景技术
作为控制***，例如如果以使用PLC(可编程·逻辑·控制器)构成的对水箱内水位进行控制的水位控制***为例，则作为控制对象的负载是控制水流量的电磁阀。电磁阀有各种种类，但大多利用4～20mA的电流控制阀的开闭。并且，设置在电磁阀中的4～20mA的电流接收部的电阻值的规格范围通常为小于或等于600Ω。
向负载供给模拟电流的模拟电流输出电路构成为，在电源和接地之间将输出晶体管和负载以该顺序串联地配置，对输出晶体管的通过电流进行控制，以使与输出电流指令值一致的模拟电流流过负载。
另外，由于与模拟电流输出电路连接的成为负载的电磁阀的电阻值在规格范围(例如0Ω～600Ω)内根据电磁阀的种类的不同而不同，所以必须将向模拟电流输出电路供给的电源电压设为充分高的电压。
因此，当前存在下述课题，即，在负载的电阻值较小且模拟输出电流较大的情况下，输出晶体管上的电力损耗变大，由此引起输出晶体管的内部发热较大。
针对上述课题，例如在专利文献1中提出了下述方法，即，使用开关方式的低损耗的电源，并且使其电力电压连续地可变，降低输出晶体管上的电力损耗。即，在专利文献1中公开了下述技术，即，在电源中使用开关方式的降压电路，利用OP放大器对从降压电路向输出晶体管的集电极供给的电压和发射极端子所连接的输出端子之间的电位差进行检测，并将其作为Ref电压向开关方式的降压电路供给。由此，通过将输出晶体管的集电极·发射极之间的电压Vce始终保持为+1V左右的恒定值，从而降低输出晶体管的消耗电力。
专利文献1：日本特开2000-252754号公报
发明内容
但是，在上述现有技术中，考虑通过使电源电压连续地变化，由此尽可能降低损耗，但在负载电阻值较高的情况下，即使为了使模拟输出电流值急剧上升，因而想要使与输出晶体管的集电极连接的开关方式电源的电压急剧上升，电源电压的上升也无法追随模拟输出电流的增加，存在电流输出的响应变慢的问题。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种模拟电流输出电路，其可以在所连接的负载的电阻值较小的情况下降低电力损耗，在所连接的负载的电阻值较大的情况下确保高速响应性。
为了达到上述目的，本发明提供一种模拟电流输出电路，其在电源和接地之间串联配置输出晶体管和负载，对所述输出晶体管的通过电流进行控制，以使向所述负载输出的模拟输出电流与输出指令电流一致，其特征在于，所述电源的电压是由电源电压切换电路进行切换的第1电源电压和比该第1电源电压低的第2电源电压中的任意一个电压，所述电源电压切换电路构成为，与将内部控制电压和负载端电压进行比较的比较器的比较结果相对应，在所述内部控制电压比所述负载端电压小时，选择所述第1电源电压，在所述内部控制电压比所述负载端电压大时，选择所述第2电源电压，所述内部控制电压由内部控制电压生成电路生成为，示出从模拟输出电流0至规定模拟输出电流值为止为0V，从该规定模拟输出电流值至模拟输出电流的最大值为止与电流成正比地呈右侧上升的电压轨迹，且在模拟输出电流的最大值处，与所连接的所述负载的电阻值为规格范围中央附近的电阻值的情况下的负载端电压相交。
发明的效果
根据本发明，以下述方式起作用，即，通过调整电路常数，以使得以所连接负载的电阻值的规格范围的中央附近的电阻值为基准，使模拟输出最大电流值时的负载电压与内部控制电压生成电路的输出电压一致，从而针对具有比该中央附近的电阻值小的电阻值的负载，在模拟输出电流较小的情况下向输出晶体管供给较高的电源电压，在模拟输出电流较大的情况下向输出晶体管供给较低的电源电压，另一方面，针对具有比该中央附近的电阻值大的电阻值的负载，始终向输出晶体管供给较高的电源电压。因此，具有下述效果，即，在所连接负载的电阻值较小的情况下可以降低输出晶体管上产生的电力损耗，另外，在所连接负载的电阻值较大的情况下可以确保高速响应性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。
图2是说明电源电压的切换动作的特性图。
图3是表示没有进行电源电压切换的情况下的电力损耗的一个特性例的图。
图4是表示进行本发明所涉及的电源电压切换后的情况下的电力损耗的一个特性例的图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。
图6是表示本发明的实施方式3所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。
图7是表示本发明的实施方式4所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。
图8是表示本发明的实施方式5所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。
图9是表示本发明的实施方式6所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。
图10是表示本发明的实施方式7所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。
符号的说明
1、35、40、41、44开关方式的DC/DC变换器
2输出晶体管
3负载
4电流检测用电阻器
5、6、15、16、17、26、32电阻器
7、14运算放大器(OP放大器)
8、36、42开关(切换电路)
9第1基准电压源
10第2基准电压源
11比较器
12电压转换器
13DA变换器
25、47电源
27、28齐纳二极管
29切换晶体管(切换电路)
31、45电压源
37基准电压源(其他基准电压源)
46电位器
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明所涉及的模拟电流输出电路的优选实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。如上述所示，输出晶体管上的电力损耗变大的情况是在所连接的负载的电阻值较小且模拟输出电流值较大时发生的。因此，本发明所涉及的模拟电流输出电路构成为，在这样的状况下，可以降低电力损耗，并且，无论是在所连接的负载的电阻值较大的情况下还是较小的情况下，均可以在使模拟输出电流值从最小向最大急剧变化时高速地进行响应。
在图1中，该模拟电流输出电路作为电源具有开关方式的DC/DC变换器1。在DC/DC变换器1的电压输出端子1a和接地之间，将输出晶体管2、负载(电阻值RL)3以及电流检测用电阻器4以该顺序串联地配置。
负载3根据负载种类的不同，具有RL＝0Ω～600Ω中的任意电阻值。此外，在负载3和接地之间***的电流检测用电阻器4，也与运算放大器(以下称为“OP放大器”)14的一个输入端子连接，对电流检测用电阻器4上产生的电压进行检测，但该电流检测用电阻器4也可以使***位置变更至输出晶体管2的发射极和负载之间，并且变更OP放大器14的2个输入端子的连接，对电流检测器两端的电压进行检测。
在DC/DC变换器1的电压输出端子1a与输出晶体管2的集电极之间的连接线和接地之间，设置由电阻器5、6串联连接而组成的分压电路，电阻器5、6的连接部与OP放大器7的一个输入端子连接。OP放大器7的另一个输入端子与作为切换电路的开关8的输出端子连接，OP放大器7的输出端子与DC/DC变换器1的基准电压端子1b连接。
开关8的一个输入端子与第1基准电压源9的正极端连接，开关8的另一个输入端子与第2基准电压源10的正极端连接。开关8的切换是通过比较器11的输出状态而控制的。第1基准电压源9的负极端和第2基准电压源10的负极端均与接地连接。第1基准电压源9输出第1基准电压H。第2基准电压源10输出比第1基准电压H低的第2基准电压L。此外，开关8、第1基准电压源9、以及第2基准电压源10整体构成电源电压切换电路。
比较器11的一个输入端子连接在输出晶体管2的发射极和负载3之间的连接部(负载端)上，比较器11的另一个输入端子与电压转换器12的输出端子连接。
从外部输入电流输出指令的DA变换器13的输出端子，与OP放大器14的一个输入端子连接，并且经由由电阻器15、16串联连接而组成的分压电路与接地连接。电阻器15、16的连接部与电压转换器12的输入端子连接。此外，由电阻器15、16组成的分压电路以及电压转换器12整体构成内部控制电压生成电路。
OP放大器14的另一个输入端子连接在负载3和电流检测用电阻器4之间的连接部上，OP放大器14的输出端子经由电阻器17与输出晶体管2的基极连接。
在上述结构中，本发明所涉及的模拟电流输出电路进行下述动作。即，DA变换器13将从外部输入的电流输出指令的数字值变换为输出指令模拟电压并输出。针对来自DA变换器13的输出指令模拟电压、和利用电流检测用电阻器4检测出的向负载3输出的模拟输出电流所对应的输出电压之间的差值，OP放大器14将该差值所对应的电流，经由电阻器17向输出晶体管2的基极供给，并对输出晶体管2的通过电流进行控制，以可以向负载3稳定地输出与电流输出指令的指令值对应的模拟电流。
在本实施方式1中，DC/DC变换器1是可以与从外部向基准电压端子1b供给的基准电压的大小相对应，切换并生成作为第1电源电压的电源电压VccH、和比该电源电压VccH低的作为第2电源电压的电源电压VccL的电源。
即，DC/DC变换器1在开关8选择第1基准电压源9时，基于经由OP放大器7输入的第1基准电压H，生成电源电压VccH，另外，在开关8选择第2基准电压源10时，基于经由OP放大器7输入的第2基准电压L，生成电源电压VccL。
另外，如上述所示生成的电源电压VccH或者电源电压VccL，利用由分压电路(电阻器5、6)和OP放大器7组成的反馈电路的作用，从电压输出端子1a向输出晶体管2的集电极稳定地供给。
比较器11将由电压转换器12输出的内部控制电压Va、以及输出晶体管2的发射极端子与负载3之间的连接部(负载端)处出现的负载端电压Vb的大小关系进行比较，并将控制信号向开关8输出，在Va≤Vb的情况下，使开关8选择第1基准电压源9，在Va＞Vb的情况下，使开关8选择第2基准电压源10。
由此，在DC/DC变换器1中进行电源电压的切换，以使得在比较器11的比较结果为Va≤Vb的情况下，将较高的电源电压VccH向输出晶体管2的集电极供给，在Va＞Vb的情况下，将较低的电源电压VccL向输出晶体管2的集电极供给。
在这里，由于DA变换器13所输出的输出指令模拟电压，是对电流输出指令的数字值进行电压变换后的电压，所以利用由电阻器15、16组成的对DA变换器13所输出的输出指令模拟电压进行分压的分压电路而实施分压后的分压电压，成为示出以输出指令电流(模拟输出电流)＝0为基点，伴随着输出指令电流(模拟输出电流)的增加呈右侧上升的直线轨迹变化的电压信号。
电压转换器12通过从分压电路的分压电压中进行减法运算，从而在向负载3供给的模拟输出电流从0至规定模拟电流值18(参照图2)为止的期间内，持续输出0V，在该规定模拟电流值18以后，将从分压电路输入的分压电压直接输出。由此，电压转换器12所输出的内部控制电压Va，成为示出如下变化的电压信号，即，从输出电流＝0至规定模拟电流值18为止为0V，从规定模拟电流值18开始，沿与模拟输出电流成正比的右侧上升的直线轨迹进行变化。
另一方面，负载端电压Vb是示出以模拟输出电流＝0为基点，伴随着模拟输出电流的增加，由该模拟输出电流和负载电阻的积表示的右侧上升的直线轨迹变化的电压信号。
下面，参照图2，具体地说明包含电压转换器12、比较器11和开关8在内的动作。
图2是说明电源电压的切换的特性图。在图2中，横轴为模拟输出电流，纵轴为电压。在图2中，示出所连接的负载3的电阻值RL为600Ω、300Ω、200Ω、50Ω的情况下的各种负载端电压Vb的右侧上升的直线轨迹、以及内部控制电压Va的折线轨迹的一个例子。
内部控制电压Va为0V的模拟输出电流范围19，是电压转换器12将分压电压转换为0V的模拟输出电流范围。内部控制电压Va示出如下变化，即，从该进行转换的模拟输出电流范围19开始，沿着伴随着模拟输出电流的增加呈右侧上升的直线轨迹进行变化。在图2中，内部控制电压Va的右侧上升的直线轨迹，与电阻值RL为50Ω、200Ω、300Ω的情况下的负载端电压Vb的直线轨迹以该顺序相交。并且，与电阻值RL为300Ω的情况下的负载端电压Vb的直线轨迹在模拟输出电流的最大值处相交。没有与电阻值RL为600Ω的情况下的负载端电压Vb的直线轨迹相交。
在本实施方式中，内部控制电压Va的上升开始位置和斜率确定为，在负载3的电阻值RL为规格范围内的中央附近的电阻值时，在模拟输出电流的最大值处与负载端电压Vb相交。此外，在这个例子中，由于电阻值RL的规格范围为RL＝0Ω～RL＝600Ω，所以在最大模拟电流值处成为相交对象的负载端电压Vb，为与RL＝300Ω的负载3连接的情况下的电压。因此，在图2中，示出电阻值RL为300Ω的情况下的负载端电压Vb的直线轨迹和内部控制电压Va的折线轨迹在模拟输出电流的最大值处相交的状态。
比较器11对上述内部控制电压Va和负载端电压Vb的大小关系进行比较。因此，在本实施方式中，例如进行如图2所示的电源电压的切换。
在图2中，例如在负载3的电阻值RL为200Ω的情况下，由于在Va≤Vb的期间20中，开关8选择基准电压源9，所以使用较高的电源电压VccH，由于在Va＞Vb的期间21中，开关8选择基准电压源10，所以使用较低的电源电压VccL。在负载3的电阻值RL为更小的50Ω的情况下，也进行相同的电源电压切换。另一方面，在负载3的电阻值RL为600Ω的情况下，由于始终Va＜Vb，使开关8持续选择基准电压源9，所以不进行电源电压的切换，始终使用较高的电源电压VccH。
总之，在图2中示出下述情况，即，在RL＜300Ω的情况下，模拟输出电流较小时，Va≤Vb，使用较高的电源电压VccH，如果模拟输出电流变大，则Va＞Vb，切换为较低的电源电压VccL。另一方面，在RL≥300Ω的情况下，无论在模拟输出电流较小时还是较大时，均始终为Va≤Vb，使用较高的电源电压VccH。
在这里，如果电流检测用电阻器4的电阻值较小而可以忽略，则输出晶体管2的集电极·发射极之间的电压Vce使用电源电压Vcc、模拟输出电流IO、负载电阻RL，表示为Vce＝Vcc-IO×RL。另外，输出晶体管2的发热量(电力损耗)W表示为W＝Vce×IO。
即，在负载3的电阻值RL较小时，无论电源电压Vcc是较高的电源电压VccH还是较低的电源电压VccL，均不对该模拟电流输出电路的动作造成恶劣影响。但是，在负载电阻RL较小时且模拟输出电流IO较大的情况下，集电极·发射极之间的电压Vce在作为电源电压Vcc使用较低的电源电压VccL时与使用较高的电源电压VccH时相比变小。
因此，在本实施方式中，如图2所示，在RL＜300Ω的情况下，由于在模拟输出电流较小时，使用较高的电源电压VccH，如果模拟输出电流变大，则切换为较低的电源电压VccL，所以可以降低在负载电阻RL较小且模拟输出电流IO较大的情况下成为问题的输出晶体管2的发热量(电力损耗)W。
另外，在负载3的电阻值RL较大时，电源电压Vcc必须始终为较高的电源电压VccH，但如图2所示，在RL≥300Ω的情况下，始终使用较高的电源电压VccH。
因此，即使在负载3的电阻值RL较大时，从外部向DA变换器13输入的电流输出指令一下子从值0急变至值MAX的情况下，也由于电源电压Vcc从最初开始使用较高的电源电压VccH，因此，不产生追随性的问题。
下面，图3是表示没有进行电源电压切换的情况下的电力损耗的一个特性例的图。图4是表示进行本发明所涉及的电源电压切换后的情况下的电力损耗的一个特性例的图。在图3和图4中，示出所连接的负载3的电阻值RL为0Ω、100Ω、200Ω、300Ω、400Ω、500Ω、600Ω的情况下的电力损耗和模拟输出电流之间的关系。此外，在图4中，进行电源电压切换的情况和不进行电源电压切换的情况的界线设定在电阻值RL为300Ω和400Ω的中间。
在图3和图4中，例如在所连接的负载3的电阻值RL为0Ω的情况下，流过最大模拟输出电流(20mA)的情况下，可知在不进行电源电压切换的情况下产生的电力损耗为0.3W，但如果利用上述方法进行电源电压切换，则电力损耗降低至0.17W。如上述所示，在所连接的负载3的电阻值RL为小于或等于300Ω的较小电阻值的情况下，由于进行电源电压切换，所以降低在模拟输出电流变大时成为问题的电力损耗。
如上述所示，根据实施方式1，通过调整电路常数，以使得以所连接的负载的电阻值的规格范围的中央附近的电阻值为基准，使模拟输出最大电流值时的负载的电压与内部控制电压生成电路的输出电压一致，由此，针对具有比该中央附近的电阻值小的电阻值的负载，在模拟输出电流较小的情况下，向输出晶体管供给较高的电源电压，在模拟输出电流较大的情况下，向输出晶体管供给较低的电源电压，另一方面，针对具有比该中央附近的电阻值大的电阻值的负载，始终向输出晶体管供给较高的电源电压。
因此，在所连接的负载的电阻值较小的情况下，在模拟输出电流较大时向输出晶体管供给的电源电压成为低电压，使输出晶体管处产生的电力损耗降低，并且由于在较低的电源电压时也能进行适当的动作，所以可以确保高速响应性。另外，在所连接的负载的电阻值较大的情况下，即使向输出晶体管供给的电源电压始终为较高的电压，在输出晶体管处产生的电力损耗也较少，由于始终供给较高的电压，因此，可以确保高速响应性。
下面，将电源电压切换电路的变形例作为实施方式2～5进行说明，将内部控制电压Va的生成方法的变形例作为实施方式6、7而进行说明。
实施方式2
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。此外，在图5中，对于与图1(实施方式1)所示的构成要素相同或等同的构成要素，标注相同的标号。在这里，以本实施方式2所涉及的部分为中心进行说明。
如图5所示，在本实施方式2所涉及的模拟电流输出电路中，在图1(实施方式1)所示的结构中，取代电源电压切换电路(开关8、基准电压源9、10)，而设置电源电压切换电路(电源25、电阻器26、齐纳二极管27、28以及作为切换电路的切换晶体管29)。
对于齐纳二极管27、28，各负极并联地经由电阻器26与电源25连接，并且与OP放大器7的另一个输入端子连接。齐纳二极管27的正极与接地连接，齐纳二极管28的正极与切换晶体管29的集电极连接。切换晶体管29的基极与比较器11的输出端子连接，切换晶体管29的发射极与接地连接。
在这里，齐纳二极管27的齐纳电压Vzh为第1基准电压H，齐纳二极管28的齐纳电压Vzl为第2基准电压L。因此，电源25的电压为比齐纳电压Vzh高的电压。
在上述结构中，比较器11在所输入的内部控制电压Va和负载端电压Vb之间的大小关系为Va≤Vb的情况下，将输出电平设为低电平。由此，由于晶体管29维持断开动作状态，所以齐纳二极管27的齐纳电压Vzh(第1基准电压H)经由OP放大器7向DC/DC变换器1的基准电压端子1b输入，从DC/DC变换器1的电压输出端子1a输出电源电压VccH。
另外，比较器11在所输入的内部控制电压Va和负载端电压Vb之间的大小关系为Va＞Vb的情况下，将输出电平设为高电平。由此，由于晶体管29成为接通动作状态，所以向齐纳二极管27流过电流，将齐纳电压Vzl(第2基准电压L)经由OP放大器7向DC/DC变换器1的基准电压端子1b输入，从DC/DC变换器1的电压输出端子1a输出电源电压VccL。
因此，根据实施方式2，与实施方式1相同地，可以对与所连接的负载3的电阻值RL相对应的较高的电源电压VccH、和较低的电源电压VccL进行切换，并向输出晶体管2供给。
实施方式3
图6是表示本发明的实施方式3所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。此外，在图6中，对于与图1(实施方式1)所示的构成要素相同或等同的构成要素，标注相同的标号。在这里，以本实施方式3所涉及的部分为中心进行说明。
如图6所示，在本实施方式3所涉及的模拟电流输出电路中，在图1(实施方式1)所示的结构中，取代电源(DC/DC变换器1)，而设置电源(DC/DC变换器35)，取代电源电压切换电路(开关8、基准电压源9、10)，而设置电源电压切换电路(输出其他基准电压的基准电压源37、作为切换电路的开关36)。
开关36的一个端子与DC/DC变换器35的基准电压端子35b连接，开关36的另一个端子与基准电压源37的正极端连接。基准电压源37的负极端与接地连接。基准电压源37输出规定的基准电压。
开关方式的DC/DC变换35在内部具有输出第2基准电压L的基准电压源，在没有从外部向基准电压端子35b供给基准电压的情况下，使用其内置的基准电压源，生成电源电压VccL，并从电压输出端子35a向输出晶体管2的集电极输出。
另外，在从外部向基准电压端子35b供给基准电压的情况下，DC/DC变换器35使用将来自外部的基准电压与内置的第2基准电压L相加而得到的第1基准电压H，生成电源电压VccH，并从电压输出端子35a向输出晶体管2的集电极输出。
在比较器11得到Va≤Vb的比较判定时，开关36为闭合状态，使基准电压源37的正极端与DC/DC变换器35的基准电压端子35b连接。另外，在比较器11得到Va＞Vb的比较判定时，开关36成为断开状态，断开基准电压源37的正极端与DC/DC变换器35的基准电压端子35b之间的连接。
因此，根据实施方式3，与实施方式1相同地，可以对与所连接的负载3的电阻值RL相对应的较高的电源电压VccH、和较低的电源电压VccL进行切换，并向输出晶体管2供给。
实施方式4
图7是表示本发明的实施方式4所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。此外，在图7中，对于与图1(实施方式1)所示的构成要素相同或等同的构成要素，标注相同的标号。在这里，以本实施方式4所涉及的部分为中心进行说明。
如图7所示，在本实施方式4所涉及的模拟电流输出电路中，在图1(实施方式1)所示的结构中，取代电源(DC/DC变换器1)，而设置电源(DC/DC变换器H40、DC/DC变换器L41)，取代电源电压切换电路(开关8、基准电压源9、10)，而设置电源电压切换电路(作为切换电路的开关42)。
开关方式的DC/DC变换器H40在内部具有输出第1基准电压H的基准电压源，使用该内置的基准电压源，生成电源电压VccH。另外，开关方式的DC/DC变换器L41在内部具有输出第2基准电压L的基准电压源，使用该内置的基准电压源，生成电源电压VccL。
在比较器11得到Va≤Vb的比较判定时，开关42选择由DC/DC变换器H40向电压输出端子40a输出的电压(电源电压VccH)，并向输出晶体管2的集电极输出。
另外，在比较器11得到Va＞Vb的比较判定时，开关42选择由DC/DC变换器L41向电压输出端子41a输出的电压(电源电压VccL)，并向输出晶体管2的集电极输出。
因此，根据实施方式4，与实施方式1相同地，可以对与所连接的负载3的电阻值RL相对应的较高的电源电压VccH、和较低的电源电压VccL进行切换，并向输出晶体管2供给。
实施方式5
图8是表示本发明的实施方式5所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。此外，在图8中，对于与图7(实施方式4)所示的构成要素相同或等同的构成要素，标注相同的标号。在这里，以本实施方式5所涉及的部分为中心进行说明。
如图8所示，在本实施方式5所涉及的模拟电流输出电路中，在图7(实施方式4)所示的结构中，取代电源(DC/DC变换器H40、DC/DC变换器L41)，而设置电源(电压源45、DC/DC变换器L44)。
电压源45将电源电压VccH向开关42的一个输入端子输出。另外，开关方式的DC/DC变换器L44基于内置的基准电压源的电压，生成电源电压VccL，并向开关42的另一个输入端子输出。
在比较器11得到Va≤Vb的比较判定时，开关42选择电压源45的输出电压(电源电压VccH)，并向输出晶体管2的集电极输出。
另外，在比较器11得到Va＞Vb的比较判定时，开关42选择由DC/DC变换器L44向电压输出端子44a输出的电压(电源电压VccL)，并向输出晶体管2的集电极输出。
因此，根据实施方式5，与实施方式1相同地，可以对与所连接的负载3的电阻值RL相对应的较高的电源电压VccH、和较低的电源电压VccL进行切换，并向输出晶体管供给。
实施方式6
图9是表示本发明的实施方式6所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。此外，在图9中，对于与图5(实施方式2)所示的构成要素相同或等同的构成要素，标注相同的标号。在这里，以本实施方式6所涉及的部分为中心进行说明。
如图9所示，在本实施方式6所涉及的模拟电流输出电路中，在图5(实施方式2)所示的结构中，取代内部控制压生成电路(由电阻器15、16组成的分压电路和电压转换器12)中的电压转换器12，而设置输出电压为Vc的电压源31和电阻器32。
分压电路(电阻器15、16)的分压输出端直接与比较器11的另一个输入端子连接。并且，电源31的正极端与接地连接，电源31的负极端经由电阻器32与比较器11的另一个输入端子连接。
分压电路(电阻器15、16)根据电阻器15和16之间的分压比对DA变换器13的输出进行分压。该分压电压如上述所示，示出以模拟输出电流＝0为基点，伴随着模拟输出电流的增加呈右侧上升的直线轨迹变化。电压源31以及电阻器32是用于利用其他方法实现实施方式1的电压转换器12的功能的结构，调整电阻器32以及电压Vc的值，以使模拟输出电流成为图2所示的规定模拟电流值18。
即，由于使分压电路(电阻器15、16)的分压电压与来自电压源31的逆电压(-Vc)相加，并向比较器11的另一个输入端子输入，所以施加示出在图2所示的模拟输出电流范围19的期间为0V，从这里开始呈右侧上升的直线轨迹变化的内部控制电压Va。
因此，根据实施方式6，与实施方式1相同地，可以生成与所连接的负载3的电阻值RL为300Ω的情况下的负载端电压Vb在模拟输出电流的最大值处相交的内部控制电压Va。此外，在本实施方式6中，示出了针对实施方式2的应用例，但在实施方式1、3～5中也可以相同地应用。
实施方式7
图10是表示本发明的实施方式7所涉及的模拟电流输出电路的结构的框图。此外，在图10中，对于与图5(实施方式2)所示的构成要素相同或等同的构成要素，标注相同的标号。在这里，以本实施方式7所涉及的部分为中心进行说明。
如图10所示，在本实施方式7所涉及的模拟电流输出电路中，在图5(实施方式2)所示的结构的基础上，比较器11具有补偿调整功能。另外，去掉内部控制压生成电路(由电阻器15、16组成的分压电路和电压转换器12)中的电压转换器12，将分压电路(电阻器15、16)的分压电压直接向比较器11的另一个输入端子施加。
在比较器11中，对补偿调整电位器46进行操作，以针对向另一个输入端子施加的分压电压Va产生补偿电压，调整为在图2所示的模拟输出电流范围19的区间中补偿电压小于或等于0V。
由此，向比较器11的另一个输入端子施加示出在图2所示的模拟输出电流范围19期间为0V、并从这里开始呈右侧上升的直线轨迹变化的内部控制电压Va，因此，比较器11可以正确地进行Va≤Vb、Va＞Vb的比较判定。
因此，根据实施方式7，与实施方式1相同地，可以生成与所连接的负载3的电阻值RL为300Ω的情况下的负载端电压Vb在输出电流为最大的附近相交的内部控制电压Va。此外，在本实施方式7中，示出了针对实施方式2的应用例，但在实施方式1、3～5中也可以相同地应用。
在这里，本发明所涉及的模拟电流输出电路除了可以应用于使用PLC的序列控制***中之外，还可以应用于仪表***或使用控制用计算机的控制***等、利用模拟输出电流进行控制的***中。因此，在以上说明的实施方式1～7中，作为连接的负载以电磁阀举例进行了说明，但作为其他负载，还包含例如电流输入放大器。
工业实用性
如上述所示，本发明所涉及的模拟电流输出电路具有下述特征，即，在所连接的负载的电阻值较小的情况下可以降低电力损耗，并且可以确保高速响应性，另外，在所连接的负载的电阻值较大的情况下，虽然原本电力损耗就较少，但可以确保高速响应性，因此，特别是作为高速且温度上升得到抑制的模拟电流输出电路来说，本发明是有效的，适用于自然空冷的***。

Claims (9)

1.一种模拟电流输出电路，其在电源和接地之间串联配置输出晶体管和负载，对所述输出晶体管的通过电流进行控制，以使向所述负载输出的模拟输出电流与输出指令电流一致，
其特征在于，
所述电源的电压是由电源电压切换电路进行切换的第1电源电压和比该第1电源电压低的第2电源电压中的任意一个电压，
所述电源电压切换电路构成为，与将内部控制电压和负载端电压进行比较的比较器的比较结果相对应，在所述内部控制电压比所述负载端电压小时，选择所述第1电源电压，在所述内部控制电压比所述负载端电压大时，选择所述第2电源电压，
所述内部控制电压由内部控制电压生成电路生成为，示出从模拟输出电流0至规定模拟输出电流值为止为0V，从该规定模拟输出电流值至模拟输出电流的最大值为止与电流成正比地呈右侧上升的电压轨迹，且在模拟输出电流的最大值处，与所连接的所述负载的电阻值为规格范围中央附近的电阻值的情况下的负载端电压相交。
2.根据权利要求1所述的模拟电流输出电路，其特征在于，
所述内部控制电压生成电路具有：
分压电路，其对与所述输出指令电流对应的电压进行分压；以及
电压转换器，其对从所述分压电路输出的分压电压进行恒定的电压转换，输出所述内部控制电压。
3.根据权利要求1所述的模拟电流输出电路，其特征在于，
所述内部控制电压生成电路具有：
分压电路，其对与所述输出指令电流对应的电压进行分压；
电压源，其输出将从所述分压电路输出的分压电压在从模拟输出电流0至规定模拟电流值为止的期间保持为0V所必要的逆极性的电压，
所述内部控制电压生成电路将所述分压电压和所述电压源的输出电压相加后的电压作为所述内部控制电压而输出。
4.根据权利要求1所述的模拟电流输出电路，其特征在于，
所述电源是开关方式的DC/DC变换器，其基于所供给的第1基准电压以及比该第1基准电压低的第2基准电压中的任意一个，生成所对应的所述第1电源电压和所述第2电源电压，
所述电源电压切换电路具有：
第1基准电压源，其输出所述第1基准电压；
第2基准电压源，其输出所述第2基准电压；以及
切换电路，其与所述比较器的比较结果相对应，在所述内部控制电压比所述负载端电压小时，将所述第1基准电压向所述DC/DC变换器供给，在所述内部控制电压比所述负载端电压大时，将所述第2基准电压向所述DC/DC变换器供给。
5.根据权利要求1所述的模拟电流输出电路，其特征在于，
所述电源是开关方式的DC/DC变换器，其基于所供给的第1基准电压以及比该第1基准电压低的第2基准电压中的任意一个，生成所对应的所述第1电源电压和所述第2电源电压，
所述电源电压切换电路具有：
第1齐纳二极管，其用于输出所述第1基准电压，负极端子与规定电压的电源、所述DC/DC变换器连接，正极端子与接地连接；
第2齐纳二极管，其用于输出所述第2基准电压，负极端子与所述规定电压的电源、所述DC/DC变换器连接；以及
切换电路，其根据所述比较器的比较结果，在所述内部控制电压比所述负载端电压小时，切断所述第2齐纳二极管的正极端子和接地之间的连接，在所述内部控制电压比所述负载端电压大时，将所述第2齐纳二极管的正极端子和接地之间连接。
6.根据权利要求1所述的模拟电流输出电路，其特征在于，
所述电源是开关方式的DC/DC变换器，其基于内置的基准电压源的电压，生成所述第2电源电压，并且在从外部输入了其他基准电压时，将该其他基准电压与所述内置的基准电压源的电压相加，而生成所述第1电源电压，
所述电源电压切换电路具有：
基准电压源，其输出所述其他基准电压；以及
切换电路，其与所述比较器的比较结果相对应，在所述内部控制电压比所述负载端电压小时，使所述基准电压源与所述DC/DC变换器连接，在所述内部控制电压比所述负载端电压大时，切断所述基准电压源和所述DC/DC变换器之间的连接。
7.根据权利要求1所述的模拟电流输出电路，其特征在于，
所述电源由开关方式的第1DC/DC变换器和开关方式的第2DC/DC变换器构成，其中，该第1DC/DC变换器基于内置的基准电压源的电压，生成所述第1电源电压，该第2DC/DC变换器基于内置的基准电压源的电压，生成所述第2电源电压，
所述电源电压切换电路具有切换电路，其与所述比较器的比较结果相对应，在所述内部控制电压比所述负载端电压小时，将所述第1C/DC变换器的输出电压向所述输出晶体管供给，在所述内部控制电压比所述负载端电压大时，将所述第2DC/DC变换器的输出电压向所述输出晶体管供给。
8.根据权利要求1所述的模拟电流输出电路，其特征在于，
所述电源由输出所述第1电源电压的电压源、和基于内置的基准电压源的电压生成所述第2电源电压的开关方式的DC/DC变换器构成，
所述电源电压切换电路具有切换电路，其与所述比较器的比较结果相对应，在所述内部控制电压比所述负载端电压小时，将所述电压源的输出电压向所述输出晶体管供给，在所述内部控制电压比所述负载端电压大时，将所述DC/DC变换器的输出电压向所述输出晶体管供给。
9.根据权利要求1所述的模拟电流输出电路，其特征在于，
在所述输出晶体管的发射极和所述负载之间，或者所述负载和接地之间，设置有对模拟输出电流进行检测的电阻器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104204974A (zh) * 2012-04-09 2014-12-10 三菱电机株式会社 定序器模拟输出单元
CN110219758A (zh) * 2019-06-03 2019-09-10 柳州源创电喷技术有限公司 电磁阀式喷射器驱动电路***
CN111824045A (zh) * 2020-07-14 2020-10-27 上海创功通讯技术有限公司 一种车载设备的接口组件及车载设备

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010226916A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源装置、及びその制御回路
US10305384B2 (en) * 2011-09-13 2019-05-28 Texas Instruments Incorporated Power management system and method with adaptive noise control
JP2013186721A (ja) * 2012-03-08 2013-09-19 Toyota Motor Corp 電源回路とそれを用いた電子制御装置
US9960673B2 (en) * 2015-02-16 2018-05-01 Tdk Corporation Control circuit and switching power supply
JP6299629B2 (ja) * 2015-03-05 2018-03-28 富士電機株式会社 出力電流制御装置およびコントローラ
CN109196444B (zh) * 2016-06-02 2021-02-05 日本瑞翁株式会社 环境发电装置及电流控制电路
US10340789B2 (en) * 2016-12-30 2019-07-02 Texas Instruments Incorporated Dynamic threshold selection for transient detection in a coverter
CN110832426B (zh) * 2017-07-04 2021-03-19 罗姆股份有限公司 负载驱动装置
CN113110671B (zh) * 2021-04-16 2022-08-23 浙江正泰中自控制工程有限公司 一种用于控制***的可变功耗模拟量电流输出电路
CN115864867A (zh) * 2021-09-23 2023-03-28 极创电子股份有限公司 同步整流电路

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719404A (en) * 1985-07-11 1988-01-12 Spectra-Physics, Inc. Switched resistor regulator with linear dissipative regulator
JPH09160660A (ja) 1995-12-04 1997-06-20 Yokogawa Electric Corp 電圧・電流発生器
JPH1141825A (ja) 1997-07-14 1999-02-12 Victor Co Of Japan Ltd 電源切替装置
JP2000252754A (ja) 1999-03-03 2000-09-14 M Syst Giken:Kk 直流信号電圧変換器
JP3817446B2 (ja) 2001-02-15 2006-09-06 株式会社リコー 電源回路及びｄｃ−ｄｃコンバータの出力電圧制御方法
JP2002351557A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Yokogawa Electric Corp 電流発生装置
JP2007323376A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Rohm Co Ltd 電源装置及びこれを備えた電気機器
JP4384161B2 (ja) 2006-10-26 2009-12-16 株式会社東芝 電源装置
CN100481689C (zh) 2007-02-12 2009-04-22 深圳安凯微电子技术有限公司 Dc-dc电源转换电路

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104204974A (zh) * 2012-04-09 2014-12-10 三菱电机株式会社 定序器模拟输出单元
CN110219758A (zh) * 2019-06-03 2019-09-10 柳州源创电喷技术有限公司 电磁阀式喷射器驱动电路***
CN110219758B (zh) * 2019-06-03 2024-01-23 柳州源创电喷技术有限公司 电磁阀式喷射器驱动电路***
CN111824045A (zh) * 2020-07-14 2020-10-27 上海创功通讯技术有限公司 一种车载设备的接口组件及车载设备
CN111824045B (zh) * 2020-07-14 2023-05-12 上海创功通讯技术有限公司 一种车载设备的接口组件及车载设备

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