JP7332852B2 - Ａｐｃ回路用の電流検出抵抗切替装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力増幅器の制御に用いられるＡＰＣ回路用の電流検出抵抗切替装置に関する。

従来から、負荷等に流れる電流を検出するための電流検出抵抗を回路中に設け、その抵抗両端の電位差を測定することで電流検出を行う電流検出回路において、検出電流に基づき電流検出抵抗を制御することが知られている（例えば特許文献１，２，３参照）。

特許文献１には、負荷に流れる電流を検出する直列に接続された第１及び第２の抵抗器と、これらの抵抗器にそれぞれ並列に接続されたスイッチと、これらの抵抗器に流れる電流を検出する検出器とを備え、検出される電流の大きさに応じてスイッチを排他的にオン／オフすることで検出のための抵抗器を切替える電流検出回路が示されている。

特許文献２には、回転電機に接続するインバータ回路において、検出電流に応じて並列接続されたスイッチング素子群を切替えることで、小電流時は１つの電流検出抵抗で電流を検出して電流検出精度を上げ、大電流時には複数の電流検出抵抗に分流してスイッチング素子１個当たりの発熱を抑えることが示されている。

特許文献３には、ガスの濃度に対応した電流信号を出力するガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置において、ガス濃度センサに流れる電流を検出するための直列接続された抵抗を、検出電流値に応じて切替えることで抵抗値を可変にし、ガス濃度を精度良く検出することが示されている。

特開２０１５－１４１１７０号公報 特許第５８０５２２５号公報 特許第３４８７１５９号公報

このような特許文献１－３は、いずれも、検出する電流の大きさに応じて、電流検出抵抗をスイッチ等で切替えて抵抗値を可変とする技術である。そして、特許文献１－３の検出対象は、発電機からの出力電流値、回転電機への出力電流値、センサからの出力電流値であり、ある一定の閾値以上、または閾値以下の電流値を検出したときに電流検出抵抗を切替えている。そして、電流検出抵抗に流れる電流が一定となるような制御を行うものではない。

ところで、例えば、ユーザーの操作により出力電力を切替え可能な無線機に搭載される電流制御型のＡＰＣ回路（自動電力制御回路）においては、送信機の電力増幅器（パワーアンプ)に入力される電流を電流検出抵抗により検出し、ＡＰＣ回路でもって負帰還をかけることで送信機の出力電力を一定に制御する。このような電力増幅器の出力電力を制御する方式にあって、出力電力を小さく設定する場合、流れる電流が小さいので、測定に十分な電位差を抵抗の両端に発生させるために、電流検出抵抗の値を一定以上大きくする必要があるが、そうすると、出力電力を大きくした場合に、流れる電流が大きいので電力効率が悪くなってしまう。逆に、電力効率向上のため、電流検出抵抗の値を小さくすると、小さな出力電力を正確に設定することが困難になる。

本発明は、上記の問題を解消するものであり、検出された電流値に応じて電流検出抵抗を切替えるものではなく、ユーザーが選択した出力電力設定に応じて、予め設定された所定の抵抗値に切替える、すなわち、出力電力設定がハイのとき、電力効率を上げるため、電流検出抵抗の値を小さくし、出力電力設定がローのとき、正確な出力電力の調整のため、電流検出抵抗の値を大きくする、という特性を実現可能なＡＰＣ回路用の電流検出抵抗切替装置を提供することを目的とする。

本発明は、電力増幅器の電源ラインに直列に接続され合成抵抗値を可変な電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗の両端の電位差に基づき負帰還をかけることで前記電力増幅器の出力電力を一定に制御するＡＰＣ回路と、ユーザーが選択した前記電力増幅器の出力電力設定に基づいて、前記ＡＰＣ回路に対する制御信号、及び、前記電流検出抵抗の合成抵抗値を切替えるための制御信号を生成する制御回路と、を備え、前記電流検出抵抗は、複数の電流検出抵抗を有し、一方の電流検出抵抗に対し他方の電流検出抵抗はスイッチを介して並列に接続され、前記電力増幅器の出力電力設定がハイのとき、前記制御回路からの制御信号により前記スイッチがオンされることで前記電流検出抵抗は並列に接続され、これにより前記電流検出抵抗の値を小さくし、前記電力増幅器の出力電力設定がローのとき、前記制御回路からの制御信号により前記スイッチがオフされることで前記電流検出抵抗は一方の電流検出抵抗のみとなり、これにより前記電流検出抵抗の値を大きくするＡＰＣ回路用の電流検出抵抗切替装置である。

また、上記において、前記電流検出抵抗の両端の電位を入力とし、その比較結果を出力するコンパレータを備え、そのコンパレータの出力を前記ＡＰＣ回路へ与えるものが好ましい。

また、上記において、前記電力増幅器は、無線機の送信電力用であることが好ましい。

本発明によれば、電力増幅器の出力電力が大きいときは、流れる電流が大きいが、小さい抵抗値の電流検出抵抗を用いるので、電流検出抵抗での電力損失を少なくでき、電力効率が向上する。また、電力増幅器の出力電力が小さいときは、流れる電流が小さいが、大きい抵抗値の電流検出抵抗を用いるので、正常に電流検出抵抗間の電位差を測定でき、ＡＰＣ回路での正確な出力電力調整が可能となる。

本発明の一実施形態に係るＡＰＣ回路用の電流検出抵抗切替装置の回路図。 同電流検出抵抗切替装置における出力電力設定に対応したスイッチ状態を示す図。

以下、本発明の一実施形態に係るＡＰＣ回路用の電流検出抵抗切替装置について図面を参照して説明する。図１において、ＡＰＣ回路（自動電力制御回路）用の電流検出抵抗切替装置１は、電力増幅器（パワーアンプ）２の電源Ｖｃｃのラインに直列に接続され合成抵抗値を可変な電流検出抵抗３と、電力増幅器２の出力電力を一定に制御するＡＰＣ回路４と、ＡＰＣ回路４に対する制御信号等を生成する制御回路５と、を備える。電力増幅器２は、本例では、無線機の送信電力用であり、無線機は出力電力設定がハイであってもローであっても使用可能である。

ＡＰＣ回路４は、電流検出抵抗３に流れる電流値に応じて負帰還をかけることで電力増幅器２の出力電力を一定に制御する。制御回路５は、各種信号を出力するＣＰＵ５１を備え、ＡＰＣ回路４に対する出力電力制御信号（Ｄ／Ａ）、及び、電流検出抵抗３の合成抵抗値を切替えるための制御信号（Ｈ／Ｌ）を生成する。ＣＰＵ５１は、ユーザーが選択した電力増幅器２の出力電力設定、すなわち、送信出力切替操作部６からの信号に基づいて各々の信号を生成する。

電流検出抵抗３は、合成抵抗値を可変とするために複数の電流検出抵抗３１，３２を有し、一方の電流検出抵抗３１に対し他方の電流検出抵抗３２はスイッチ３３を介して並列に接続されている。電流検出抵抗３１，３２は、同じ抵抗値のものを用いればよいが、必ずしも同じ値である必要はない。スイッチ３３は、例えば半導体スイッチを用いることができる。

この電流検出抵抗３の電流検出抵抗３１，３２の接続態様による抵抗値に関し、電力増幅器２の出力電力設定がハイのとき、制御回路５のＣＰＵ５１からの制御信号（Ｈ）によりスイッチ３３がＯＮ（閉）されることで、電流検出抵抗３１，３２は並列に接続され、合成抵抗値は小さくなる。一方、電力増幅器２の出力電力設定がローのとき、制御回路５のＣＰＵ５１からの制御信号（Ｌ）によりスイッチ３３がＯＦＦ（開）されることで、電流検出抵抗３は一方の電流検出抵抗３１のみとなり、合成抵抗値は大きくなる。

電流検出抵抗３とＡＰＣ回路４の負帰還をかけるための入力部との間には、電流検出抵抗３の両端の電位差を検出するためのコンパレータ７を備えている。コンパレータ７は、電流検出抵抗３の両端の電位が入力される二つの入力端と、この二つの入力値を比較した結果を出力する出力端とを備え、出力信号をＡＰＣ回路４に与える。電流検出抵抗３の両端の電位とは、一方は電流検出抵抗３の電源Ｖｃｃ側端の電位であり、他方は電流検出抵抗３の電力増幅器２側端の電位である。

上記のように構成された電流検出抵抗切替装置１において、ユーザーは送信出力切替操作部６を選択操作して電力増幅器２の出力電力をハイ又はローに設定する。ＣＰＵ５１はハイ又はローの設定信号を受けて、ＡＰＣ回路４に対して所定の出力電力制御信号（Ｄ／Ａ）を出力する。また、ＣＰＵ５１は、ハイの設定信号の時、電流検出抵抗３のスイッチ３３をＯＮ（閉）する信号を出力し、電流検出抵抗３１，３２を並列接続させる。ローの設定信号の時、電流検出抵抗３のスイッチ３３をＯＦＦ（開）する信号を出力し、電流検出抵抗３１のみとする。

図２は、電流検出抵抗切替装置１における出力電力設定に対応したスイッチ状態を示す。出力電力設定が大（ハイ）の時は、スイッチ３３はＯＮとなり、出力電力設定が極小（ロー）の時は、スイッチ３３はＯＦＦとなる。出力電力設定は、ハイ／ローそれぞれ単数段又は複数段（例えば、ハイ３段、ロー１段として示したが、ハイ２段、ロー２段等、それぞれ任意の切替段数であってもよい）で切替えることができる。送信出力切替操作部６で設定した出力に応じて、ＣＰＵ５１からパワー制御信号が出力されることにより、スイッチ３３の切替が達成される。

本実施形態から離れて、仮に、ハイ／ロー設定に関わらず電流検出抵抗３の抵抗切替を行わない場合、ハイの設定信号の時、電流検出抵抗３に流れる電流は大きく、その時には、電流検出抵抗３の抵抗値が小さくても十分な電位差が発生するため、問題なく測定することができる。しかしながら、ローの設定信号の時、電流検出抵抗３に流れる電流は小さく、その時、電流検出抵抗３の抵抗値が小さいと、抵抗の両端に十分な電位差が発生せず、正確に測定することができなくなる。電流検出抵抗３の抵抗値を大きくすると、流れる電流が大きくなったときに、電流検出抵抗３による損失が大きくなってしまう。

それに対し、本実施形態においては、ユーザーが選択した電力増幅器２（無線機）の出力電力設定に応じて、並列に接続された電流検出抵抗３の合成抵抗値を、スイッチ３３のＯＮ／ＯＦＦ切替えによって大／小に切替える。これにより、流れる電流が大きい（出力電力が大きい）ときは、小さい抵抗値の電流検出抵抗３を用い、流れる電流が小さい（出力電力が小さい）ときは、大きい抵抗値の電流検出抵抗３を用いることによって、電流検出抵抗３での電力損失を少なくすると共に、小さい電流であっても正常に電流検出抵抗間の電位差を測定することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電流検出抵抗３として２つの並列関係にある抵抗のみを示したが、例えば３つの並列関係にある抵抗を切替えるものであっても構わない。

１ 電流検出抵抗切替装置
２ 電力増幅器（パワーアンプ）
３ 電流検出抵抗
３１，３２ 電流検出抵抗
３３ スイッチ
４ ＡＰＣ回路
５ 制御回路
５１ ＣＰＵ
６ 送信出力切替操作部
７ コンパレータ
Ｖｃｃ 電源

Claims (3)

1. 電力増幅器の電源ラインに直列に接続され合成抵抗値を可変な電流検出抵抗と、
   前記電流検出抵抗の両端の電位差に基づき負帰還をかけることで前記電力増幅器の出力電力を一定に制御するＡＰＣ回路と、
   ユーザーが選択した前記電力増幅器の出力電力設定に基づいて、前記ＡＰＣ回路に対する制御信号、及び、前記電流検出抵抗の合成抵抗値を切替えるための制御信号を生成する制御回路と、を備え、
   前記電流検出抵抗は、複数の電流検出抵抗を有し、一方の電流検出抵抗に対し他方の電流検出抵抗はスイッチを介して並列に接続され、
   前記電力増幅器の出力電力設定がハイのとき、前記制御回路からの制御信号により前記スイッチがオンされることで前記電流検出抵抗は並列に接続され、これにより前記電流検出抵抗の値を小さくし、
   前記電力増幅器の出力電力設定がローのとき、前記制御回路からの制御信号により前記スイッチがオフされることで前記電流検出抵抗は一方の電流検出抵抗のみとなり、これにより前記電流検出抵抗の値を大きくすることを特徴とするＡＰＣ回路用の電流検出抵抗切替装置。
2. 前記電流検出抵抗の両端の電位を入力とし、その比較結果を出力するコンパレータを備え、そのコンパレータの出力を前記ＡＰＣ回路へ与えることを特徴とする請求項１に記載のＡＰＣ回路用の電流検出抵抗切替装置。
3. 前記電力増幅器は、無線機の送信電力用であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＡＰＣ回路用の電流検出抵抗切替装置。

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