JP3751822B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の電源を直列に接続して構成されている定電流制御方式の電源装置に関する。特に、本発明は、前記直列に接続された複数台の電源に対する入力電流を正確に制御することを可能にして、前記直列接続された複数台の電源から変動の少ない安定した定電流出力を得るのに適した電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の定電流制御方式の電源装置の例を図4に示す。
図4において、1は入力電流I1の電流値を制御して出力する制御装置、P1〜Pnは直列に接続されたn個の電源、3は可変負荷である。
また、抵抗R2は、直列接続された電源P1〜Pnから出力される出力電流I2の電流値を検出するための抵抗である。すなわち、抵抗R2の両端に生じる電圧降下に基づいて、出力電流I2を検出する。なお、出力電流I2の検出には、抵抗R2を用いることなく、カレントトランスを用いてもよい。図4に示すように、抵抗R2によって検出された出力電流I2は、制御装置1内の入力電流制御部11にフィードバックされている。
【0003】
また、抵抗R3,R4は、直列接続された電源P1〜Pnの出力電圧V2を検出するための抵抗であり、抵抗R3,R4で分割される電位が制御装置1内の入力電流制御部11にフィードバックされている。
制御装置1内の入力電流制御部11は、前記入力電流I1を出力電流I2の検出値と前記出力電圧V2の検出値に基づいて、入力電流I1を目標の値に制御する。
【0004】
制御装置1内のVinは、図4に示す制御装置1の外部から入力される直流の外部入力電圧である。また、制御装置1内の抵抗R1は、入力電流制御部11の故障時に入力電流I1を制限して電源P1〜Pnを保護するための抵抗である。入力電流制御装置11は、前記外部入力電圧Vinと各電源P1〜Pnの入力端子に生じる電圧(V1×n)とを電圧源として利用して、入力電流I1を作っている。
【0005】
このように、複数台の電源P1〜Pnを制御する場合、各電源P1〜Pnの出力をバランスよく保つため、電流制御方式を採用している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術においては、入力電流制御部11が外部入力電圧Vinと各電源P1〜Pnの入力端子に生じる電圧V1の総和(V1×n)に基づいて、入力電流I1を作っている。
【0007】
したがって、第1に、電源P1〜Pnの運転台数の増減によって、入力電流I1が変動する。すなわち、電源P1〜Pnの運転台数が少くなると、入力電流I1を制限するための抵抗R1のため、予定の出力電流I2と出力電圧V2とを得ることができない。逆に、電源P1〜Pnの運転台数が多くなると、出力電流I2と出力電圧V2が共に大きくなりすぎる。
【0008】
この問題点を解決するためには、電源P1〜Pnの運転台数の増減に応じて、抵抗R1の値を変更すればよい。しかし、実際には大変面倒である。
第2に、入力電流制御部11は、各電源P1〜Pnの各入力端子に生じる電圧V1の総和(V1×n)の他に、外部入力電圧Vinを利用して、入力電流I1を作っている。したがって、外部入力電圧Vinの変動によって、入力電流I1が変動する。すなわち、外部入力電圧Vinが小さいと、入力電流I1を制限するための抵抗R1のため、予定の出力電流I2と出力電圧V2とを得ることができない。逆に、外部入力電圧Vinが大きくなると、出力電流I2と出力電圧V2が共に大きすぎることになる。
【0009】
第3に、外部入力電圧Vinの変動と電源P1〜Pnの運転台数の増減が同時に生じて、入力電流I1が変動する場合がある。この場合にも、適正な出力電流I2と適正な出力電圧V2を得ることができない。
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑み為されたもので、前記入力電流が外部入力電圧の変動や稼動している電源の台数に影響を受けないように構成して、電源の運転台数が増減しても、また外部入力電圧が変動しても、適正な出力電流を得ることが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電源装置は、直列接続された複数の電源と、前記複数の電源から出力される電流値・電圧値を検出する出力電流・出力電圧検出手段と、装置の外部から入力される外部入力電圧源の電圧と各電源の各入力端子に生じる電圧の総和とを電圧源として用いて、前記直列接続された複数の電源に入力電流を出力すると共に、前記出力電流・出力電圧検出手段から出力される電流値・電圧値を示す信号に応じて、前記入力電流を制御する入力電流制御手段とを含んで構成される電源装置において、前記複数の電源の入力側の電圧の総和を検出する入力電圧検出手段と、前記外部入力電圧源と複数の電源のうちの末端の電源との間に設けられ、前記入力電圧検出手段によって検出された複数の電源の入力側の電圧の総和を示す信号に応じて出力する電圧値を制御する付加電圧源とから構成されることを特徴とする。
【0011】
請求項1記載の発明によれば、付加電圧源が複数の電源の入力側の電圧の総和に応じた電圧を出力するので、電源の運転台数が増減しても、適正な入力電流を得ることができる。
請求項2記載の電源装置は、直列接続された複数の電源と、前記複数の電源から出力される電流値・電圧値を検出する出力電流・出力電圧検出手段と、装置の外部から入力される外部入力電圧源の電圧と各電源の各入力端子に生じる電圧の総和とを電圧源として用いて、前記直列接続された複数の電源に入力電流を出力すると共に、前記出力電流・出力電圧検出手段から出力される電流値・電圧値を示す信号に応じて、前記入力電流を制御する入力電流制御手段とから構成される電源装置において、前記外部入力電圧源の電圧を検出する外部入力電圧検出手段と、前記外部入力電圧源と複数の電源のうちの末端の電源との間に設けられ、前記外部入力電圧検出手段によって検出された外部入力電圧を示す信号に応じて出力する電圧値を制御する付加電圧源とから構成されることを特徴とする。
【0012】
請求項2記載の発明によれば、付加電圧源が外部入力電圧の変化に応じた電圧を出力するので、外部入力電圧が変動しても、適正な入力電流を得ることができる。
請求項3記載の電源装置は、直列接続された複数の電源と、前記複数の電源から出力される電流値・電圧値を検出する出力電流・出力電圧検出手段と、装置の外部から入力される外部入力電圧源の電圧と各電源の各入力端子に生じる電圧の総和とを電圧源として用いて、前記直列接続された複数の電源に入力電流を出力すると共に、前記出力電流・出力電圧検出手段から出力される電流値・電圧値を示す信号に応じて、前記入力電流を制御する入力電流制御手段とを含んで構成される電源装置において、前記外部入力電圧源の電圧と前記複数の電源の入力側の電圧の総和とを加算した電圧を検出する電圧検出手段と、前記外部入力電圧源と入力電流制御手段の間に設けられ、前記電圧検出手段によって検出された電圧値を示す信号に応じて出力する電圧値を制御する付加電圧源とから構成されることを特徴とする。
【0013】
請求項3記載の発明によれば、付加電圧源が電源の運転台数の増減と外部入力電圧の変化に対応した電圧を出力するので、電源の運転台数が増減しても、また外部入力電圧が変動しても、適正な入力電流を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に示す実施の形態について説明する。
【0015】
図1は、本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。図1に示す第1の実施の形態は、請求項1に記載の発明に相当する。
図1において、図4に示す従来技術と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。図1に示す第1の実施の形態が図4に示す従来技術と異なるのは、電源P1〜Pnの入力側に抵抗R5,R6を設け、電源P1〜Pnの入力側の電圧の総和(V1×n)を検出可能に構成したことである。また、外部入力電圧Vinと前記電源P1〜Pnの入力側との間に、直列に付加電源Vcを設けたことである。前記付加電源Vcは、前記検出された電源P1〜Pnの入力側の電圧の総和(V1×n)に基づいて、出力電圧を制御可能に構成されている。
【0016】
以上の構成において、請求項1に記載の発明との対応関係は、以下のようになっている。請求項1に記載する複数の電源は、電源P1〜Pnが対応する。請求項1に記載する出力電流・出力電圧検出手段は、抵抗R2,R3,R4等が対応する。請求項1に記載する外部入力電圧源は、言うまでもなく、外部入力電圧Vinが対応する。請求項1に記載する入力電流制御手段は、言うまでもなく、入力電流制御部11が対応する。請求項1に記載する入力電流検出手段は、抵抗R5,R6等が対応する。請求項1に記載する付加電圧源は、付加電圧Vcが対応する。
【0017】
図1に示す第1の実施の形態によれば、電源P1〜Pnの入力側に発生する電圧V1の総和を抵抗R5,R6に基づいて検出し、検出された電圧値に基づいて、付加電圧Vcの出力電圧をフィードバック制御し、付加電圧Vcの出力電圧を適正な値に制御する。これによって、制御装置1は、電源P1〜Pnの運転台数に応じた適正な入力電流I1を出力することが可能になる。
【0018】
したがって、図1に示す第1の実施の形態によれば、電源P1〜Pnの運転台数の増減に起因する出力電流I1の変動がなくなり、電源P1〜Pnの出力電流I2、及び出力電圧V2の変動を防止することができる。
なお、第1の実施の形態において、電源P1〜Pnの入力側に発生する電圧の検出に用いる抵抗R5,R6は、高インピーダンスの抵抗とする。抵抗R5,R6を流れる電流が、電源P1〜Pnに流れる入力電流I1に対して影響を与えないようにするためである。
【0019】
また、図1においては、2つの抵抗R5,R6を制御装置1の外部に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御装置1の内部に設けてもよい。また、図1においては、外部入力電圧Vinを制御装置1の内部に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御装置1の外部に設けてもよい。
なお、前記第1の実施の形態は、外部入力電圧Vinの変動を考慮していないが、電源装置によっては、外部入力電圧Vinが安定していて、その影響を考慮しなくてもよい場合がある。
【0020】
図2は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。図2に示す第2の実施の形態は、請求項2に記載の発明に相当する。
図2において、図1に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。図2に示す第2の実施の形態が図1に示す第1の実施の形態と異なるのは、外部入力電圧Vinの電圧値を検出する入力電圧検出部12を設け、入力電圧検出部12が検出した電圧値に基づいて、付加電圧Vcの出力電圧を適正な値に制御している点である。
【0021】
以上の構成において、請求項2に記載の発明との対応関係は、以下のようになっている。請求項2に記載する外部入力電圧検出手段は、外部入力電圧検出部12が対応する。請求項2に記載する発明における他の構成要件との対応関係は、第1の実施の形態の場合と同様であるので、その説明を省略する。
前記第2の実施の形態によれば、外部入力電圧Vinの変動によって、入力電流I1が変動することがなくなり、電源P1〜Pnの出力電流I2、及び出力電圧V2の変動を防止することができる。
【0022】
また、図2においては、外部入力電圧Vinを制御装置1の内部に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御装置1の外部に設けてもよい。
なお、前記第2の実施の形態は、電源P1〜Pnの運転台数の増減を考慮していないが、電源装置によっては、電源P1〜Pnの運転台数が安定していて、その影響を考慮しなくてもよい場合がある。
【0023】
図3は、本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。図3に示す第3の実施の形態は、請求項3に記載の発明に相当する。
図3において、図1に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。図3に示す第3の実施の形態が図1に示す第1の実施の形態と異なるのは、次の点である。すなわち、付加電圧Vcが入力電流制御部11と外部入力電圧Vinとの間に設けられ、かつ抵抗R5,R6が外部入力電圧VinとV1×n(電源P1〜Pnの入力側の電圧V1の総和)との加算値を検出するように設けられている点である。検出された前記電圧の加算値は付加電圧Vcに入力され、付加電圧Vcは入力された前記電圧の加算値に基づいて出力電圧を制御可能に構成されている。
【0024】
以上の構成において、請求項3に記載の発明との対応関係は、以下のようになっている。請求項3に記載する電圧検出手段は、抵抗R5,R6等が対応する。請求項3に記載する発明における他の構成要件との対応関係は、第1の実施の形態の場合と同様であるので、その説明を省略する。
前記第3の実施の形態によれば、外部入力電圧Vinの変動と電源P1〜Pnの運転台数の増減の双方が生じても、入力電流I1が変動することがなくなり、電源P1〜Pnの出力電流I2、及び出力電圧V2の変動を防止することができる。
【0025】
また、図3においては、2つの抵抗R5,R6を制御装置1の外部に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御装置1の内部に設けてもよい。また、図1においては、外部入力電圧Vinを制御装置1の内部に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御装置1の外部に設けてもよい。
【0026】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、電源の運転台数が増減しても適正な入力電流を得ることができる。したがって、電源の運転台数が増減しても、適正な出力電流を得ることが可能な電源装置を提供することができる。
【0027】
請求項2記載の発明によれば、外部入力電圧が変動しても適正な入力電流を得ることができる。したがって、外部入力電圧が変動しても、適正な出力電流を得ることが可能な電源装置を提供することができる。
請求項3記載の発明によれば、電源の運転台数が増減しても、また外部入力電圧が変動しても、適正な入力電流を得ることができる。したがって、電源の運転台数が増減しても、また外部入力電圧が変動しても、適正な出力電流を得ることが可能な電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。
【図4】従来の電源装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 制御装置
3 負荷
11 入力電流制御部
12 外部入力電圧検出部
I1 入力電流
I2 出力電流
P1〜Pn 電源
R1〜R6 抵抗
Vc 付加電圧
Vin 外部入力電圧
V1 電源P1〜Pnの入力側の電圧
V2 出力電圧
Claims (3)
- 直列接続された複数の電源と、前記複数の電源から出力される電流値・電圧値を検出する出力電流・出力電圧検出手段と、装置の外部から入力される外部入力電圧源の電圧と各電源の各入力端子に生じる電圧の総和とを電圧源として用いて、前記直列接続された複数の電源に入力電流を出力すると共に、前記出力電流・出力電圧検出手段から出力される電流値・電圧値を示す信号に応じて、前記入力電流を制御する入力電流制御手段とを含んで構成される電源装置において、
前記複数の電源の入力側の電圧の総和を検出する入力電圧検出手段と、
前記外部入力電圧源と複数の電源のうちの末端の電源との間に設けられ、前記入力電圧検出手段によって検出された複数の電源の入力側の電圧の総和を示す信号に応じて出力する電圧値を制御する付加電圧源と
から構成されることを特徴とする電源装置。 - 直列接続された複数の電源と、前記複数の電源から出力される電流値・電圧値を検出する出力電流・出力電圧検出手段と、装置の外部から入力される外部入力電圧源の電圧と各電源の各入力端子に生じる電圧の総和とを電圧源として用いて、前記直列接続された複数の電源に入力電流を出力すると共に、前記出力電流・出力電圧検出手段から出力される電流値・電圧値を示す信号に応じて、前記入力電流を制御する入力電流制御手段とから構成される電源装置において、
前記外部入力電圧源の電圧を検出する外部入力電圧検出手段と、
前記外部入力電圧源と複数の電源のうちの末端の電源との間に設けられ、前記外部入力電圧検出手段によって検出された外部入力電圧を示す信号に応じて、出力する電圧値を制御する付加電圧源と
から構成されることを特徴とする電源装置。 - 直列接続された複数の電源と、前記複数の電源から出力される電流値・電圧値を検出する出力電流・出力電圧検出手段と、装置の外部から入力される外部入力電圧源の電圧と各電源の各入力端子に生じる電圧の総和とを電圧源として用いて、前記直列接続された複数の電源に入力電流を出力すると共に、前記出力電流・出力電圧検出手段から出力される電流値・電圧値を示す信号に応じて、前記入力電流を制御する入力電流制御手段とを含んで構成される電源装置において、
前記外部入力電圧源の電圧と前記複数の電源の入力側の電圧の総和とを加算した電圧を検出する電圧検出手段と、
前記外部入力電圧源と入力電流制御手段の間に設けられ、前記電圧検出手段によって検出された電圧値を示す信号に応じて出力する電圧値を制御する付加電圧源と
から構成されることを特徴とする電源装置。
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