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公開番号2024147445
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-16
出願番号2023060466
出願日2023-04-03
発明の名称モジュール
出願人横河電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G05B 19/042 20060101AFI20241008BHJP(制御;調整)
要約【課題】フィールド機器に駆動電流を出力する電流源での電力損失を低減させることが可能なモジュールを提供する。
【解決手段】本開示に係るモジュール30は、フィールド機器20に接続されるモジュール30であって、フィールド機器20に駆動電流を出力する第1電流源32と、第1電流源32に電源電圧Vsupを供給する電源回路35と、電源電圧Vsupが第1電流源32の出力端子の電圧Vaにトラッキングするように第1電流源32と電源回路35との間で制御電流Idを出力する第2電流源34と、を備え、第2電流源34は、電源回路35の基準電圧Vrefを入力して基準電圧Vrefに依存した第1電流を生成する第1変換回路341と、第1電流源32の出力端子の電圧Vaを入力して出力端子の電圧Vaに依存した第2電流を生成する第2変換回路343と、を有し、基準電圧Vref及び出力端子の電圧Vaに依存した制御電流Idを出力する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
外部に設けられるフィールド機器に接続されるモジュールであって、
前記フィールド機器に駆動電流を出力する第１電流源と、
前記第１電流源に電源電圧を供給する電源回路と、
前記電源電圧が前記第１電流源の出力端子の電圧にトラッキングするように前記第１電流源と前記電源回路との間で制御電流を出力する第２電流源と、
を備え、
前記第２電流源は、
前記電源回路の基準電圧を入力して前記基準電圧に依存した第１電流を生成する第１変換回路と、前記第１電流源の出力端子の電圧を入力して前記出力端子の電圧に依存した第２電流を生成する第２変換回路と、を有し、
前記第１変換回路及び前記第２変換回路に基づいて前記基準電圧及び前記出力端子の電圧に依存した前記制御電流を出力する、
モジュール。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
請求項１に記載のモジュールであって、
前記第２電流源は、前記基準電圧を定数倍する定数倍回路と、前記定数倍回路により定数倍された前記基準電圧を入力して前記基準電圧に依存した第３電流を生成する第３変換回路と、を有する、
モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載のモジュールであって、
前記第２電流源は、
前記第２電流及び前記第３電流の符号を反転させる第１カレントミラー回路を有し、
前記第１カレントミラー回路により符号が反転した前記第２電流及び前記第３電流を前記第１電流と足し合わせる、
モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載のモジュールであって、
前記第２電流源は、
前記第２電流の符号を反転させる第１カレントミラー回路を有し、
前記第１カレントミラー回路により符号が反転した前記第２電流を前記第１電流と足し合わせる、
モジュール。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のモジュールであって、
前記第２電流源は、足し合わされた電流を複製して前記制御電流として出力する第２カレントミラー回路と、前記第２カレントミラー回路に接続されているレプリカ回路と、を有する、
モジュール。
【請求項６】
請求項３又は４に記載のモジュールであって、
前記第２電流源は、足し合わされた電流を変換して前記制御電流を出力する第４変換回路を有する、
モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモジュールであって、
前記モジュールは、アナログ出力モジュールを含む、
モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、モジュールに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、フィールド機器に接続されたモジュールを制御して、モジュールからフィールド機器に所定の電力を供給するための技術が知られている。例えば、特許文献１には、出力精度などに悪影響を与えることなくＩＯ（Input/Output）モジュール全体の発熱量を抑えることができ、低コストで実装面積が小さく、制御システムの小型化・低コスト化を図ることができる入出力モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１４３２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のモジュールでは、モジュールの動作に関連する回路素子のばらつきに起因して、フィールド機器に駆動電流を出力する電流源での電力損失が大きくなる傾向にあった。
【０００５】
本開示は、フィールド機器に駆動電流を出力する電流源での電力損失を低減させることが可能なモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
幾つかの実施形態に係るモジュールは、外部に設けられるフィールド機器に接続されるモジュールであって、前記フィールド機器に駆動電流を出力する第１電流源と、前記第１電流源に電源電圧を供給する電源回路と、前記電源電圧が前記第１電流源の出力端子の電圧にトラッキングするように前記第１電流源と前記電源回路との間で制御電流を出力する第２電流源と、を備え、前記第２電流源は、前記電源回路の基準電圧を入力して前記基準電圧に依存した第１電流を生成する第１変換回路と、前記第１電流源の出力端子の電圧を入力して前記出力端子の電圧に依存した第２電流を生成する第２変換回路と、を有し、前記第１変換回路及び前記第２変換回路に基づいて前記基準電圧及び前記出力端子の電圧に依存した前記制御電流を出力する。
【０００７】
これにより、モジュールは、フィールド機器に駆動電流を出力する第１電流源での電力損失を低減させることが可能である。モジュールでは、第２電流源は、電源電圧が出力端子の電圧にトラッキングするように制御電流を出力する。第２電流源は、第１変換回路及び第２変換回路に基づいて、基準電圧及び出力端子の電圧に依存した、例えば後述の式（４）に示されるような制御電流を出力する。これにより、モジュールは、式（６）を用いて後述するように、従来回路と比較して、素子ばらつきの影響を低減させることが可能である。モジュールは、一例として、半導体上で回路を構成する場合であっても電源電圧のばらつきを低減させて、高精度化することを可能にする。モジュールは、高精度化することで、第１電流源の端子間電圧の設計中心値を、第１電流源のコンプライアンス電圧に近づけることができる。結果として、モジュールは、第１電流源での電力損失を低減させることができる。
【０００８】
一実施形態におけるモジュールでは、前記第２電流源は、前記基準電圧を定数倍する定数倍回路と、前記定数倍回路により定数倍された前記基準電圧を入力して前記基準電圧に依存した第３電流を生成する第３変換回路と、を有してもよい。これにより、モジュールは、後述する式（４）の右辺の各項に示される、第１電流、第２電流、及び第３電流の各々を生成して、制御電流を容易に生成することが可能である。
【０００９】
一実施形態におけるモジュールでは、前記第２電流源は、前記第２電流及び前記第３電流の符号を反転させる第１カレントミラー回路を有し、前記第１カレントミラー回路により符号が反転した前記第２電流及び前記第３電流を前記第１電流と足し合わせてもよい。これにより、モジュールは、後述する式（４）の右辺の多項式に対応する電流を第２電流源内で生成して、制御電流を第２電流源から容易に出力させることができる。モジュールは、後述の式（４）で表される制御電流を、第１カレントミラー回路と第１変換回路との接続点において生成することができる。
【００１０】
一実施形態におけるモジュールでは、前記第２電流源は、前記第２電流の符号を反転させる第１カレントミラー回路を有し、前記第１カレントミラー回路により符号が反転した前記第２電流を前記第１電流と足し合わせてもよい。これにより、モジュールは、後述する式（１４）の右辺の多項式に対応する電流を第２電流源内で生成して、制御電流を第２電流源から容易に出力させることができる。モジュールは、後述の式（１４）で表される制御電流を、第１カレントミラー回路と第１変換回路との接続点において生成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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