JPH02292906A - エラー増幅器及びそのシステム - Google Patents
エラー増幅器及びそのシステムInfo
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
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- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
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Abstract
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Description
どのようなトランスコンダクタンス型電力増幅器を゜具
備する自立並列操作型電圧乃至は電流調整器用のエラー
増幅器に関するものである。
加させ且つより高い信頼性を与えるために並列的に動作
されるシステムの完全に冗長且つ自立的制御を可能とす
るために一体化した非対称的出力電流能力を有するエラ
ー増幅器に関するものである。
おける通常のブラクティスは、並列動作型電力セルを有
するモジュール型システムを設計することである。従っ
て、特定の適用のためのシステムを開発するためには、
設計者は、所望の電力レベルを得るために適宜の数のこ
れらのセルを一体化することが必要であるに過ぎない。
クタンス型電力増幅器を持った変換器セルを示している
。供給電圧V.は、人カノード1へ接続されており、ト
ランスコンダクタンス増幅器2に対する電力を供給して
いる。エラー増幅器3は、基準電圧V,,,4と出力電
圧■。1 10の一部V Itme9と比較し、且つ出
力電流11が抵抗負荷7上に所要の出力電圧V。.1
10を発生させるようにトランスコンダクタンス増幅器
2の制御端子8上の電圧を制御する。典型的には、■,
.,はほぼV r r @ eに等しい。出力電圧V.
..10の一部の電圧V l r a t 9は、典型
的には、トランスコンダクタンス増幅器2の出力端と接
地との間に結合されている一対の抵抗R1及びR2を横
断して形成されている分圧器回路によって発生される。
使用される従来の並列接続した複数個のトランスコンダ
クタンスセルを示している。第2図のシステムは、3g
の変換器セル30a,30b.30cを有しており、勿
論、適宜、これより多くのセル又はこれより少ない数の
セルを使用することも可能である。セル30a,30b
,30Cの各々は、トランスコンダクタンス型電力増幅
器(DC変換器)32、エラー増幅器34及び基準供給
電圧V,−+ 36から構成されている。各セルの要素
に対する各参照番号には、適宜、a,b,Cを付して示
してある。
、端子38は各DC変換器32の入力端40へ電気的に
結合されている。DC変換器出力端42は、ノード44
において電気的に共通結合されている。ノード44は、
更に、分圧器抵抗46、負荷50及び出力ノード52へ
結合されている。分圧器抵抗46は、更に、ノード48
へ結合されている。ノード48は、分圧器抵抗54へ結
合されている。分圧器抵抗54及び負荷50は、各々、
接地へ結合されている。
いる。エラー増幅器入力端56aにおける電圧は、基準
電圧V rat 3 6 8と比較されて、エラーが発
生したか否かを決定する。ノード44上におけるDC電
圧におけるエラーは、エラ・一増幅器34aによって増
幅され、且つエラー増幅器出力端58aへ印加される。
ダクタンス型電力増幅器32の各入力端64へ印加され
る2。制御入力端64へ印加される信号は、トランスコ
ンダクタンス型電力増幅器32の出力電流1。m( 4
3を駆動して、負荷50上に所要の出力電圧を発生し、
従って検知電圧56aは、常に、ほぼ基準電圧62aと
等しい。個別的なセルの出力電流4.3の和は、このシ
ステムの出力電流45を与える。
のトランスコンダクタンスが互いにほぼ等しい場合には
、これらのセルは、ほほ等しい出力電流45を共用する
。なぜならば、制御電圧64は各セルに対して共通して
いるからである。各セルの出力電流が、許容される電力
散逸によって、1 =a*へ制限されている場合には、
n個のセルからなるシステムの全出力電流はnX I
m−*である。
個のみを使用するということである。アクティブなエラ
ー増幅器34aを有するセルは、全システムを制御し、
且つ通常、マスターと呼ばれる。このマスターエラー増
幅器34aが故障すると、システム全体が故障し、即ち
システムは完全な冗長状態にはない。この場合の別の欠
点は、並列動作(64.58)を得るためには、セル毎
に2個の制御接続点(又は集積化した場合にはピン)が
必要であるということである。
した如き従来技術の欠点を解消し、信頼性が高く完全な
冗長度を有しマスターを必要としないモジュール型適用
において使用するエラー増幅器回路を提供することであ
る。本発明の別の目的とするところは、上述した本発明
の特徴を、モジュール毎に単に1個の制御アクセスで提
0(するということである。
を具備する並列動作される複数個の電圧乃至は電流調整
器に使用するエラー増幅器システムが提供される。この
エラー増幅器は、例えば、線形電圧調整器又はDC−D
C変換器と共に使用することが可能である。本システム
は、複数個のエラー増幅器を有している。各エラー増幅
器は、出力手段と、出力手段の各々を他の全てのこの様
な出力手段へ電気的に結合する手段と、各出力手段に対
し非対称的電流能力を確立する手段とを有している。非
対称的電流能力は、電流消費乃至は吸込み(シンク)電
流能力よりも大きな電流供給乃至は湧き出し(ソース)
電流能力を有している。
作しているか、その線形範囲の外側で動作しているかを
検知する内部検知回路を有しており、且つ結果的に得ら
れるフィードバックが正であるように少量だけその基準
入力端上の電圧を変化させ、その結果小さなヒステリシ
スを発生させて、増幅器の活性状態と非活性状態との間
の振動のない遷移を確保している。
について詳細に説明する。
下の点を除いて、第2図に示した従来技術のブロック図
と同様である。分圧器抵抗46及び54とエラー増幅器
入力端56aとの間に結合されているノード48は、更
に、エラー増幅器入力端56b及び56cへ結合されて
いる。エラー増幅器58の出力端は、トランスコンダク
タンス増幅器32の制御入力端64へ内部的に接続され
ている。各エラー増幅器出力端58 a * 5 8
b ,58cは、互いに結合されて、共通制御ノード
78を形成している。抵抗72が、エラー増幅器電流制
御ノード74と共に、基準電圧回路内に直列して設けら
れている。
、一つのエラー増幅器のみが任意の与えられた時間に動
作するように構成されている。基準入力端62上で最高
の電圧を有するエラー増幅器のみがアクティブ即ち活性
状態となる。その他の全てのエラー増幅器は非活性状態
であり、従ってそれらの最大吸込み電流をシンク即ち吸
込んでいる。これらエラー増幅器の非対称的出力電流能
力は、活性状態にあるエラー増幅器1個のみが、非活性
状態にある全ての増幅器の和よりも大きな電流をソース
即ち湧き出すことを可能とし、且つその際にノード78
上の電圧を制御し、且つこの電圧を介して、システム全
体の出力電流及び電圧を制御することを可能とする。
するための内部検知回路を有している。
合の少量の電流をシンク即ち吸込む。ノード74上の電
流は、抵抗72上で小さな電圧降下を発生し、それは非
活性状態にあるエラー増幅器の基準入力端62の電位を
低下させ、有限の出力インピーダンス、雑音及びドリフ
トなどに起因して活性状態にあるエラー増幅器の出力端
上に負荷的降下を与えることを包含する二次的効果に起
因して、非活性状態にある増幅器がターンオンしたリタ
ーンオフしたりすることがないことを確保する。
施例の一つである。第4図のエラー増幅器は、電流制限
回路及びトランジスタ150を除いて、従来の構成を有
している。この回路は、電圧供給ノード81及び接地ノ
ード82を有している。この回路の入力段は、差動増幅
器91を有している。差動増幅器91は、PNPトラン
ジスタ86のベースへ結合されている反転入力端84と
、PNP トランジスタ90のベースへ結合されている
非反転基準入力端88とを有している。トランジスタ8
6及び90のコレクタは、2トランジスタNPN電流ミ
ラー93のコレクタヘ結合されている。PNP }ラン
ジスタ86のコレクタは、NPNトランジスタ92のコ
レクタヘ結合されている。PNP }ランジスタ90の
コレクタは、NPNトランジスタ94のコレクタヘ結合
されている。
おり、且つトランジスタ92のコレクタヘ結合されてい
る。トランジスタ92及び94のエミッタは接池82へ
結合されている。
る。トランジスタ90のエミツタは別の抵抗98へ結合
されている。抵抗96及び98の各々は、トランジスタ
100のコレクタヘ結合されている。トランジスタ10
0及び102は、差動増幅器91をバイアスするために
使用される電流ミラーPNP対101である。トランジ
スタ100及び102のベースは共通結合されている。
、供給電圧81へ結合されている。
、供給電圧81へ結合されている。トランジスタ102
のコレクタは、トランジスタ102及び100のベース
へ結合されており、且つ更に抵抗108へ結合されてい
る。抵抗108は、更に、接地82へ結合されている。
み側の電流制限における役割を行なう。トランジスタ1
00のエミッタはNPN }ランジスタ110のコレク
タヘ結合されている。トランジスタ110のエミッタは
接地82へ結合されている。トランジスタ110のベー
スはNPN}ランジスタ112のベース及びコレクタへ
結合されている。
いる。トランジスタ112のコレクタは、更に、吸込み
電流検知低抗114へ結合され、且つPNP }ランジ
スタ116のコレクタヘ結合されている。吸込み電流検
知抵抗R=+−114は、更に、接地へ結合されている
。トランジスタ116のエミッタは、エラー増幅器の出
力端118へ結合されている。トランジスタ102のベ
ースは、PNPトランジスタ120のベースを駆動する
。
ている。抵抗122は、更に、供給電圧81へ結合され
ている。トランジスタ120のコレクタは、NPNトラ
ンジスタ124のコレクタ及びベースへ結合されており
、且つ出力高駆動トランジスタ126のベースへ結合さ
れている。
ースと、コンデンサ130と、ダイオード132の正電
極へ結合されている。トランジスタ128のコレクタは
電圧供給源81へ結合されている。トランジスタ128
のエミツタは、トランジスタ134のベース及び抵抗1
36へ結合されている。抵抗136は、更に、接地82
へ結合されている。トランジスタ134のコレクタは、
ダイオード132の負端子と、トランジスタ138のベ
ースと、コンデンサ130の第二端子とに結合されてい
る。トランジスタ134のエミ・ソタは抵抗140へ結
合されている。抵抗140の他の端子は接地82へ結合
されている。
タ1380ベースへ結合されると共にトランジスタ13
4のコレクタ及びトランジスタ116のベースへ結合さ
れている。トランジスタ138のエミッタはNPN ト
ランジスタ124のエミッタへ結合されている。トラン
ジスタ126のコレクタは、PNPトランジスタ142
のベースへ結合されると共に湧き出し電流検知抵抗14
4へ結合されている。湧き出し電流検知抵抗144は、
更に、電圧供給源81へ結合されている。PNPトラン
ジスタ142のエミツタは、電圧供給源81へ結合され
ている。トランジスタ142のコレクタは、トランジス
タ146のコレクタ及びベースへ結合されると共に、ト
ランジスタ148のべ−スヘ結合されている。トランジ
スタ146及び148のエミッタは接地82へ結合され
ている。
エミッタへ結合されている。
び112のベースへ結合されており、そのエミッタは接
地82へ結合されており、且つそのコレクタは該増幅器
の非反転入力喘88へ結合されている。
て流れる。この抵抗上の電圧降下がVB[!(室温にお
いて約700mV)よりも低いと、トランジスタ110
及び150はオフであり、従ってそれらのコレクタ電流
はほぼゼロである。該増幅器により吸込まれる電流が増
加すると、トランジスタ110を横断しての電圧降下が
vBEを超え且つ該トランジスタをターンオンさせ且つ
トランジスタ100のエミッタをプルダウンする。この
ことは、差動増幅器101のトランジスタ86及び90
のバイアス電流を減少させ、主要な増幅器トランジスタ
128及び134の使用可能なベース電流を減少させ、
且つ究極的に出力トランジスタ116の使用可能なベー
ス電流を減少させ、その結果、使用可能な出力吸込み電
流を制限する。この吸込み電流制限ループ利得は、トラ
ンジスタ110及び112のエミッタ面積比によって影
響させることが可能である。吸込み電流制限が活性状態
にあると、トランジスタ110は電流を導通させ、1つ
トランジスタ150も電流を導通させる。なぜならば、
そのベース・エミッタ間のダイオードがトランジスタ1
10の一つと並列に接続されるからである。この場合に
トランジスタ150のコレクタによって吸込まれる電流
は、ノード88内に流れ、且つ第3図に関連して説明し
た如く、このノードに外部的に接続される抵抗上で電圧
降下を発生させる。
るシステムの最大数の最大吸込み電流の和よりも高いも
のでなければならない。該回路は、低い方の制限と同様
に動作する。抵抗144湧き出し電流検知抵抗上の電圧
降下がIVBB電圧降下を超えると、トランジスタ14
2がターンオンし、その電流は電流ミラーのトランジス
タ146−148によって流され、且つトランジスタ1
20のエミッタをプルダウンし、その際にトランジスタ
120のコレクタ電流及びトランジスタ126の使用可
能なベース電流を制限する。
対称的出力電流能力は、エミッタホロワ出力段の本質的
な特性であり、最大吸込み電流は、プルダウン電流22
2によって制限され、一方最大湧き出し電流はプルアッ
プ電流218に出力トランジスタ220の利得係数βを
掛けたものによって制限される。
器トランジスタ214は、ほぼ飽和状態となり、且つト
ランジスタ216がターンオンしてノード226(即ち
、増幅器の非反転入力端)から幾らかの電流を吸込み、
その際に正フィードバックを形成する。この電流量は、
抵抗228によって制限される。
たが、本発明は、これら具体例にのみ限定されるべきも
のではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに
種々の変形が可能であることは勿論である。
る電圧調整器セルを示した説明図、第2図は従来技術を
示したブロック図、第3図は本発明の全体的構成を示し
た概略図、第4図及び第5図は本発明のエラー増幅器の
各実施例を示した各概略図、である。 32: 34 : 56 = 58: 62 : 74 : 78 : (符号の説明) トランスコンダクタンス増幅器 エラー増幅器 エラー増幅器入力端 エラー増幅器出力端 基準入力端 エラー増幅器電流制御ノード 共通制御ノード 81:電圧供給ノード 82:接地ノード 91:差動増幅器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、トランスコンダクタンス型電力増幅器用のエラー増
幅器システムにおいて、 (a)各々が出力手段を持った複数個のエラー増幅器、 (b)前記出力手段の各々を全てのその他の前記出力手
段へ電気的に結合する手段、 (c)前記出力手段の各々に対し非対称的電流容量を確
立する手段、を有しており、前記非対称的電流容量が電
流吸込み能力よりも大きな電流湧き出し能力を有してい
ることを特徴とするエラー増幅器システム。 2、特許請求の範囲第1項において、前記複数個のエラ
ー増幅器の各々が、 (a)基準電圧供給源、 (b)前記基準電圧供給源へ結合されている第一増幅器
入力端、 (c)前記システム内の全ての他の前記増幅器の前記第
二増幅器入力端へ結合されている第二増幅器入力端、 (d)最大吸込み出力電流レベルを持った非対称的に制
限された出力電流、 (e)前記最大吸込み出力電流レベルで前記増幅器の検
知操作を行ない信号を形成する検知回路、(f)前記信
号に応答して前記基準電圧供給源を変化させる正フィー
ドバック手段、 を有することを特徴とするエラー増幅器システム。 3、特許請求の範囲第2項において、前記電流湧き出し
能力が前記電流吸込み能力の全ての和よりも大きいこと
を特徴とするエラー増幅器システム。 4、特許請求の範囲第3項において、前記エラー増幅器
がオペアンプを有していることを特徴とするエラー増幅
器システム。 5、特許請求の範囲第4項において、前記トランスコン
ダクタンス型電力増幅器が互いに電気的に結合されてい
る複数個の供給段を有していることを特徴とするエラー
増幅器システム。 8、特許請求の範囲第5項において、前記供給段の各々
がエラー増幅器を有していることを特徴とするエラー増
幅器システム。 7、特許請求の範囲第6項において、前記トランスコン
ダクタンス型電力増幅器がDC−DC変換器であること
を特徴とするエラー増幅器システム。 8、特許請求の範囲第6項において、前記トランスコン
ダクタンス型電力増幅器が線形電圧調整器であることを
特徴とするエラー増幅器システム。 9、DC−DC電圧変換器用のエラー増幅器システムに
おいて、 (a)電流能力を増加させるべく電気的に結合された複
数個のDC変換器段、 (b)各々がオペアンプを具備する複数個のエラー増幅
器、 (c)前記各段が前記エラーアンプの1個を有しており
、 (d)前記エラーアンプの各々が、(1)電流湧き出し
手段と(2)電流吸込み手段と(3)前記電流湧き出し
手段及び前記電流吸込み手段へ結合されている出力手段
とを有しており、 (e)前記出力手段の各々を全ての他の前記出力手段へ
電気的に結合する手段、 (f)前記シンク電流手段に対する第二電流担持能力よ
りも大きな前記湧き出し電流手段に対する第一電流担持
能力を有しており前記エラー増幅器の各々に対し非対称
的電流限界を確立する手段、を有しており、前記エラー
増幅器の各々に対する前記第一電流担持能力が前記第二
電流担持能力の全ての結合した値よりも大きいものであ
ることを特徴とするエラー増幅器システム。 10、エラー増幅器において、 (a)複数個の差動増幅器が設けられており、前記各差
動増幅器は、 (1)第一入力端を有しており、尚前記各差動増幅器の
前記各第一入力端は他の全ての前記第一入力端へ結合さ
れており、 (2)第二入力端を有しており、尚前記各差動増幅器の
前記各第二入力端は他の全ての前記第二入力端へ結合さ
れており、 (3)出力端を有しており、尚前記各差動増幅器の前記
各出力端は他の全ての前記出力端へ結合されており、 (4)出力湧き出し電流能力を有しており、(5)出力
吸込み電流能力を有しており、 (6)非対称的電流出力電流能力を有しており、 (b)前記入力端へ結合されている基準電圧を有してお
り、 前記各電流湧き出し能力は前記電流吸込み能力の全ての
和を湧き出すことが可能であることを特徴とするエラー
増幅器。 11、特許請求の範囲第10項において、前記各増幅器
が、更に、 (a)最大吸込み電流出力レベルと、 (b)該増幅器がその最大吸込み電流出力レベルで動作
しているか否かを検知する検知回路と、(c)前記増幅
器がその最大吸込み電流出力レベルで動作していること
を前記検知回路が検知すると信号を発生する応答手段と
、 (d)前記信号に応答して前記基準電圧を変化させ正フ
ィードバックを発生する手段とを有することを特徴とす
るエラー増幅器。
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