定電圧モードか定電流モードかの表示回路

簡単に実験用の定電圧定電流電源を作るときは、よくシリーズレギュレータの回路にします。　スイッチングだとノイズの処理に手間がかかってしまうからです。　で、電圧側も電流側も可変にするのですが、使っている時に自分が今どちら側にいるのか、混乱するときがあります。　簡単なインジケータ回路を付けておくととても便利です。

これはもう 30 年ほど前から折に触れて使用しているアイデアです。　なに、たいした物ではないのですが、利用価値があるということで許してください。

右の図はシリーズレギュレータの原理図です。
定電圧の回路と定電流の回路とが混在していて、２つのポテンシオメータでどちらが優勢であるかを決定します。

なお、これは原理図ですので次の要件は記入しておりません。　ですからこのままでは動作しませんのでご注意ください。

＊高い周波数の位相回りの補正
＊ノイズの低減
＊トランジスタ保護
＊オペアンプ保護
＊オペアンプの電源余裕
＊電圧計、電流計
＊負荷から流入する電流に対する保護
＊負荷から与えられる逆電圧に対する保護
＊一次電源との関係
＊温度補償

動作ですが、仮に電流基準点の電位が十分高いとすると、定電圧モードになり、電圧センス点と電圧基準点が比較されて E 点の電位が上下して出力電圧が制御されます。　
逆に電圧基準点の電位が十分高いとすると、電流センス抵抗の両端に現れる電圧がフィードバックされ、電流基準点の電圧と比較されて I 点の電圧が上下して出力電流が制御されます。　このとき電圧センス用の分圧器と電流センスアンプに予定外の電流が流れますから、そこの抵抗は大きくしておく方が定電流特性はよくなります。　（ノイズの観点では不利になります）

実験で使うときは、電流制限をかけた上で実験回路につなげば、ショートしていたり半導体を逆接続していたりしたときの保護をするのに役立ちます。

さて、この電源を使って実験を開始し、ショートがなさそうなことを見届けて電流制限を次第に解除するとしましょう。
電流基準点の電圧を上げていくと、どこかで定電圧モードに切り替わります。　このとき切り替わったことを示す表示がほしくなります。

E 点と I 点の電圧を（頭の中で）観察しますと、定電流モードでは I が主導権を持っており、 E 点はオペアンプの上限まで跳ね上がっています。　定電圧モードに移った瞬間に、 E 点に主導権が移り本来の電圧に下がります。　I 点は上に跳ね上がります。　

これをうまく利用しましょう。

右の図は追加した回路です。
差動回路で E と I を比較し、高い方の LED が点灯します。　エミッタの抵抗は LED 表示電流を決定しますので適当に選んでください。　 E/I の電圧は主導権を握っているとしても、高い位置まで行くことがありますから、相手の電圧近くまで接近します。　ですのでベースに入れる抵抗（図では 22k）はそれほど高くすることはできません。　かといって、あまり低くすることもできません。　理由は、VEB の最大定格を超えることがありますので、アバランチ領域に入りその電流制限が必要だからです。　両方のエミッタにダイオードを入れてもいいですが。

え、あまりに簡単な回路で拍子抜け？　ゴメンナサイ

この写真は定電流モードにいるときに赤の LED が点いている様子です。　何種類か自作したうちの１台です。
便利に使っています。