JPH0739158A - 容量性結合電源 - Google Patents
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- JPH0739158A JPH0739158A JP5308360A JP30836093A JPH0739158A JP H0739158 A JPH0739158 A JP H0739158A JP 5308360 A JP5308360 A JP 5308360A JP 30836093 A JP30836093 A JP 30836093A JP H0739158 A JPH0739158 A JP H0739158A
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- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
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- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、複雑でかさばった整流器を利用し
ない100 ＫＨｚ以上の周波数の高周波数整流電源を提供
することを目的とする。 【構成】 交流電流を提供する電流源11と、交流電流源
11に容量的に結合された容量性結合手段12, 14; 19, 2
1; 25, 27等と、それぞれ整流された直流電圧を提供す
るためにそれら容量性結合された交流電流にそれぞれ応
答する複数の交流電流直流電圧変換手段17, 23, 29等と
を具備していることを特徴とする。交流電流直流電圧変
換手段17, 23, 29等は容量的に結合される交流電流に応
答する整流手段と、整流された直流出力を提供する整流
手段に応答するインダクタを含まないフィルタ手段とに
よって構成されている。
ない100 ＫＨｚ以上の周波数の高周波数整流電源を提供
することを目的とする。 【構成】 交流電流を提供する電流源11と、交流電流源
11に容量的に結合された容量性結合手段12, 14; 19, 2
1; 25, 27等と、それぞれ整流された直流電圧を提供す
るためにそれら容量性結合された交流電流にそれぞれ応
答する複数の交流電流直流電圧変換手段17, 23, 29等と
を具備していることを特徴とする。交流電流直流電圧変
換手段17, 23, 29等は容量的に結合される交流電流に応
答する整流手段と、整流された直流出力を提供する整流
手段に応答するインダクタを含まないフィルタ手段とに
よって構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は整流電源、特に、複雑な
変成器を使用しない高周波整流電源に関する。
変成器を使用しない高周波整流電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】整流電源は必要な供給電圧が直流の応用
で使用される。発生電源は交流電圧または直流電圧を提
供する。直流電圧供給装置では電圧の昇降は直流電力か
ら交流電力への変換を必要とし、それは例えば方形波コ
ンバ−タまたは正弦波コンバ−タで達成されることがで
きる。交流電圧は必要なときに変圧器により昇降され、
その後整流される。
で使用される。発生電源は交流電圧または直流電圧を提
供する。直流電圧供給装置では電圧の昇降は直流電力か
ら交流電力への変換を必要とし、それは例えば方形波コ
ンバ−タまたは正弦波コンバ−タで達成されることがで
きる。交流電圧は必要なときに変圧器により昇降され、
その後整流される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】整流電源の大きさと重
量の顕著な改良は交流電力の動作周波数を増加すること
により行われる。特に高い動作周波数は非常に小さい容
量性素子の使用を許容する。しかしながら、交流動作周
波数が増加すると変圧器の分離が減少され、反射が増加
し、コア損失が増加する。増加された周波数で遭遇する
問題の結果として、高い交流動作周波数動作を許容する
ように異なった整流器設計が行われている。しかしなが
ら、このような設計は特定の応用に対して複雑で通常、
時間がかかり、価格も増加する。さらに、変圧器は多数
の電源故障の原因となる。
量の顕著な改良は交流電力の動作周波数を増加すること
により行われる。特に高い動作周波数は非常に小さい容
量性素子の使用を許容する。しかしながら、交流動作周
波数が増加すると変圧器の分離が減少され、反射が増加
し、コア損失が増加する。増加された周波数で遭遇する
問題の結果として、高い交流動作周波数動作を許容する
ように異なった整流器設計が行われている。しかしなが
ら、このような設計は特定の応用に対して複雑で通常、
時間がかかり、価格も増加する。さらに、変圧器は多数
の電源故障の原因となる。
【０００４】高い周波数の電源の構成についての別の問
題は有効なダイオ−ドの電力の処理が限定されることで
ある。二次巻線の数が整流器をより小さく、より複雑性
を少なくするように減少されるならば有効なダイオ−ド
の電力限界は超過される。より多数の二次巻線が有効な
ダイオ−ドの電力限度に適応するために使用されるなら
ば変圧器の複雑性と大きさは増加される。高い周波数の
電源の構成についての別の問題は損失を生じ高価なイン
ダクタを使用することである。
題は有効なダイオ−ドの電力の処理が限定されることで
ある。二次巻線の数が整流器をより小さく、より複雑性
を少なくするように減少されるならば有効なダイオ−ド
の電力限界は超過される。より多数の二次巻線が有効な
ダイオ−ドの電力限度に適応するために使用されるなら
ば変圧器の複雑性と大きさは増加される。高い周波数の
電源の構成についての別の問題は損失を生じ高価なイン
ダクタを使用することである。
【０００５】それ故本発明の目的は、複雑でかさばった
変圧器を利用しない高周波数整流電源を与えることであ
る。本発明の別の目的はインダクタの数が減少された整
流電源を提供することである。
変圧器を利用しない高周波数整流電源を与えることであ
る。本発明の別の目的はインダクタの数が減少された整
流電源を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述および他の目的は、
100 ＫＨｚ以上の周波数で動作する交流電源と、直流的
に分離され容量的に結合された交流電力を与えるための
交流電力に応答する複数のキャパシタと、それぞれ直流
出力電圧を与えるための容量的に結合する交流電力に応
答する複数の交流電流直流電圧整流回路を含む本発明に
よる電源によって達成される。
100 ＫＨｚ以上の周波数で動作する交流電源と、直流的
に分離され容量的に結合された交流電力を与えるための
交流電力に応答する複数のキャパシタと、それぞれ直流
出力電圧を与えるための容量的に結合する交流電力に応
答する複数の交流電流直流電圧整流回路を含む本発明に
よる電源によって達成される。
【０００７】
【実施例】本発明の利点および特徴は添付図面を参照に
した以下の詳細な説明より当業者により容易に理解され
るであろう。後述の詳細な説明と図面の幾つかの記号で
は同様の素子は同様の参照数字を使用している。図１を
参照すると、直流電圧Ｖinに応答する正弦波電流源11を
含み、少なくとも100 ＫＨｚの周波数を有する交流電流
出力を提供する高周波数整流電源10が示されている。正
弦波電流源11は直流電圧を正弦的に変化する交流電流に
変換するための既知の回路を有する。代りに方形波電流
源も使用される。
した以下の詳細な説明より当業者により容易に理解され
るであろう。後述の詳細な説明と図面の幾つかの記号で
は同様の素子は同様の参照数字を使用している。図１を
参照すると、直流電圧Ｖinに応答する正弦波電流源11を
含み、少なくとも100 ＫＨｚの周波数を有する交流電流
出力を提供する高周波数整流電源10が示されている。正
弦波電流源11は直流電圧を正弦的に変化する交流電流に
変換するための既知の回路を有する。代りに方形波電流
源も使用される。
【０００８】正弦波電流源11の電流出力はＩp で示され
るピ−ク振幅を有し、交流出力ライン13,15 上で与えら
れる。１対の結合キャパシタ12,14 は、第１の端子が出
力ライン13,15 に接続され、第２の端子が交流電流直流
電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルの交流入力部に接
続されている。ここで説明されている電源の交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル17およびその他
の交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル17
を構成するために使用される回路の例がさらにここで図
２乃至４を伴って説明される。本発明は交流電圧直流電
圧整流器／フィルタモジュ−ルが使用されるならばダイ
オ−ド損失を減少するために交流電源との両立性のため
に交流電圧直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルを
使用する。簡単に言えば、交流電流直流電圧変換整流器
／フィルタはインダクタの使用を避け、或いはコア中に
直流磁束を有しない共通のモ−ドまたは結合されたイン
ダクタを含むことにより直列のインダクタの影響を避け
る。
るピ−ク振幅を有し、交流出力ライン13,15 上で与えら
れる。１対の結合キャパシタ12,14 は、第１の端子が出
力ライン13,15 に接続され、第２の端子が交流電流直流
電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルの交流入力部に接
続されている。ここで説明されている電源の交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル17およびその他
の交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル17
を構成するために使用される回路の例がさらにここで図
２乃至４を伴って説明される。本発明は交流電圧直流電
圧整流器／フィルタモジュ−ルが使用されるならばダイ
オ−ド損失を減少するために交流電源との両立性のため
に交流電圧直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルを
使用する。簡単に言えば、交流電流直流電圧変換整流器
／フィルタはインダクタの使用を避け、或いはコア中に
直流磁束を有しない共通のモ−ドまたは結合されたイン
ダクタを含むことにより直列のインダクタの影響を避け
る。
【０００９】結合キャパシタ12,14 の第２の端子はさら
に交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル23
の交流入力に接続される第２の端子を有する結合キャパ
シタ19,21 の第１の端子に結合されており、交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル17と同一の回路
構造である。
に交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル23
の交流入力に接続される第２の端子を有する結合キャパ
シタ19,21 の第１の端子に結合されており、交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル17と同一の回路
構造である。
【００１０】結合キャパシタ19,21 の第２の端子はさら
に結合キャパシタ25,27 の第１の端子接続され、この結
合キャパシタ25,27 は交流電流直流電圧変換整流器／フ
ィルタモジュ−ル29の交流入力に接続する第２の端子を
有し、これは前述の交流電流直流電圧変換整流器／フィ
ルタモジュ−ル17,23 と同一の回路構造である。
に結合キャパシタ25,27 の第１の端子接続され、この結
合キャパシタ25,27 は交流電流直流電圧変換整流器／フ
ィルタモジュ−ル29の交流入力に接続する第２の端子を
有し、これは前述の交流電流直流電圧変換整流器／フィ
ルタモジュ−ル17,23 と同一の回路構造である。
【００１１】結合キャパシタ25,27 の第２の端子はさら
に交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル
（図示せず）に接続される第２の端子を有する結合キャ
パシタ31,33 に結合されている。
に交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル
（図示せず）に接続される第２の端子を有する結合キャ
パシタ31,33 に結合されている。
【００１２】図１で示されているようにＮ個の交流電流
直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルが使用され、
交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル35は
Ｎ番目のモジュ−ルであり、全ての交流電流直流電圧変
換整流器／フィルタモジュ−ルは関連する結合キャパシ
タを有する。根本的に１対の結合キャパシタが各交流電
流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルと関連さ
れ、結合キャパシタの対は直列の最後の結合キャパシタ
の対の第２の端子に接続される最後の交流電流直流電圧
変換整流器／フィルタモジュ−ルを除いて、交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルがキャパシタの
対との間のノ−ドで接続されるように直列に接続され
る。
直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルが使用され、
交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル35は
Ｎ番目のモジュ−ルであり、全ての交流電流直流電圧変
換整流器／フィルタモジュ−ルは関連する結合キャパシ
タを有する。根本的に１対の結合キャパシタが各交流電
流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルと関連さ
れ、結合キャパシタの対は直列の最後の結合キャパシタ
の対の第２の端子に接続される最後の交流電流直流電圧
変換整流器／フィルタモジュ−ルを除いて、交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルがキャパシタの
対との間のノ−ドで接続されるように直列に接続され
る。
【００１３】図１で示されているように交流電流直流電
圧変換整流器／フィルタモジュ−ルの出力は各出力電圧
の合計である最大の出力電圧を与えるため直列に接続さ
れる。図２、３に関してさらに後述されているように交
流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルの直流
電圧出力が各出力フィルタキャパシタを横切ることがで
き、この構造で交流電流直流電圧変換整流器／フィルタ
モジュ−ルの出力キャパシタが直列に接続される。図１
で示されているように交流電流直流電圧変換整流器／フ
ィルタモジュ−ル17の出力キャパシタの第１の端子が共
通の基準電位に結合され、これは接地電位と考えられ、
全ての出力電圧は共通の基準電位に対するものである。
交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル17の
出力キャパシタの第２の端子は交流電流直流電圧変換整
流器／フィルタモジュ−ル23の出力キャパシタの第１の
端子に接続される。Ｎ番目の交流電流直流電圧変換整流
器／フィルタモジュ−ル35の第２の端子は全ての交流電
流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルの出力の合
計である高電圧出力を提供する。他の整流器／フィルタ
モジュ−ルによりそれぞれ提供される出力は容易に明白
である。
圧変換整流器／フィルタモジュ−ルの出力は各出力電圧
の合計である最大の出力電圧を与えるため直列に接続さ
れる。図２、３に関してさらに後述されているように交
流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルの直流
電圧出力が各出力フィルタキャパシタを横切ることがで
き、この構造で交流電流直流電圧変換整流器／フィルタ
モジュ−ルの出力キャパシタが直列に接続される。図１
で示されているように交流電流直流電圧変換整流器／フ
ィルタモジュ−ル17の出力キャパシタの第１の端子が共
通の基準電位に結合され、これは接地電位と考えられ、
全ての出力電圧は共通の基準電位に対するものである。
交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル17の
出力キャパシタの第２の端子は交流電流直流電圧変換整
流器／フィルタモジュ−ル23の出力キャパシタの第１の
端子に接続される。Ｎ番目の交流電流直流電圧変換整流
器／フィルタモジュ−ル35の第２の端子は全ての交流電
流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルの出力の合
計である高電圧出力を提供する。他の整流器／フィルタ
モジュ−ルによりそれぞれ提供される出力は容易に明白
である。
【００１４】結合キャパシタの小さい損失を仮定する
と、正弦波電流源は直流負荷電圧Ｖout の約１／Ｎ倍で
あるピ−ク対ピ−ク電圧を提供することを必要とする。
結合キャパシタの等価直列抵抗の増加は電源10で使用さ
れることのできる整流器／フィルタモジュ−ルの数に限
定を与えることが明白である。例えば１ＭＨｚより大き
い交流動作周波数と200 ボルトの入力電圧では20乃至30
の整流器／フィルタモジュ−ルは図１の回路構造で合理
的な上限であるかのように決定される。もっと多数にな
ると容認できない開ル−プの調節という結果を生じ、一
方閉ル−プシステムでは変化は電源10のダイナミック範
囲に吸収されるべきである。さらに高い等価直列抵抗は
高い電力消費を生じ、このことは部品を短寿命にする。
これらの考察をアドレスする別の構造が図５に関してさ
らに説明される。
と、正弦波電流源は直流負荷電圧Ｖout の約１／Ｎ倍で
あるピ−ク対ピ−ク電圧を提供することを必要とする。
結合キャパシタの等価直列抵抗の増加は電源10で使用さ
れることのできる整流器／フィルタモジュ−ルの数に限
定を与えることが明白である。例えば１ＭＨｚより大き
い交流動作周波数と200 ボルトの入力電圧では20乃至30
の整流器／フィルタモジュ−ルは図１の回路構造で合理
的な上限であるかのように決定される。もっと多数にな
ると容認できない開ル−プの調節という結果を生じ、一
方閉ル−プシステムでは変化は電源10のダイナミック範
囲に吸収されるべきである。さらに高い等価直列抵抗は
高い電力消費を生じ、このことは部品を短寿命にする。
これらの考察をアドレスする別の構造が図５に関してさ
らに説明される。
【００１５】図２を参照すると、交流電流直流電圧変換
整流器／フィルタモジュ−ル20の概略図が示されてお
り、これはここで説明された他の電源と同様に図１の電
源10の各整流器／フィルタモジュ−ルとして設けられて
いる。特に交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジ
ュ−ル20は直列に接続されたダイオ−ド111,113 の第１
の対を含み、ダイオ−ド111 の陽極はダイオ−ド113 の
陰極に接続される。直列に接続された第２の対のダイオ
−ド115,117 は第１の直列に接続されたダイオ−ド対に
並列に接続され、ダイオ−ド115 の陽極はダイオ−ド11
7 の陰極に接続され、ダイオ−ド111,115 の陰極は共に
接続され、ダイオ−ド113,117 の陽極は共に接続され
る。平滑キャパシタ119 はダイオ−ド111,115 の共通に
接続された陰極とダイオ−ド113,117 の共通に接続され
た陽極との間に接続される。直列に接続されたダイオ−
ド111,113 との間のノ−ドと直列に接続されたダイオ−
ド115,117 との間のノ−ドは交流入力直流電圧変換整流
器／フィルタモジュ−ル20の交流入力部を構成し、一方
交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル20の
直流電圧出力は平滑キャパシタ119 を横切る。
整流器／フィルタモジュ−ル20の概略図が示されてお
り、これはここで説明された他の電源と同様に図１の電
源10の各整流器／フィルタモジュ−ルとして設けられて
いる。特に交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジ
ュ−ル20は直列に接続されたダイオ−ド111,113 の第１
の対を含み、ダイオ−ド111 の陽極はダイオ−ド113 の
陰極に接続される。直列に接続された第２の対のダイオ
−ド115,117 は第１の直列に接続されたダイオ−ド対に
並列に接続され、ダイオ−ド115 の陽極はダイオ−ド11
7 の陰極に接続され、ダイオ−ド111,115 の陰極は共に
接続され、ダイオ−ド113,117 の陽極は共に接続され
る。平滑キャパシタ119 はダイオ−ド111,115 の共通に
接続された陰極とダイオ−ド113,117 の共通に接続され
た陽極との間に接続される。直列に接続されたダイオ−
ド111,113 との間のノ−ドと直列に接続されたダイオ−
ド115,117 との間のノ−ドは交流入力直流電圧変換整流
器／フィルタモジュ−ル20の交流入力部を構成し、一方
交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル20の
直流電圧出力は平滑キャパシタ119 を横切る。
【００１６】図３はここで説明されている他の電源と同
様に図１の電源10のフィルタモジュ−ルとして設けられ
る交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルを
概略的に示している。交流電流直流電圧変換整流器／フ
ィルタモジュ−ルは１対の直列に接続されているダイオ
−ド53,55 を含み、ダイオ−ド53の陽極はダイオ−ド55
の陰極に接続される。平滑出力キャパシタ57はダイオ−
ド53の陰極とダイオ−ド55の陽極との間に接続される。
ダイオ−ドの間のノ−ドとダイオ−ド55の陽極のノ−ド
は交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル30
の交流入力を構成し、モジュ−ル30の直流電圧出力は出
力キャパシタ57を横切る。
様に図１の電源10のフィルタモジュ−ルとして設けられ
る交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルを
概略的に示している。交流電流直流電圧変換整流器／フ
ィルタモジュ−ルは１対の直列に接続されているダイオ
−ド53,55 を含み、ダイオ−ド53の陽極はダイオ−ド55
の陰極に接続される。平滑出力キャパシタ57はダイオ−
ド53の陰極とダイオ−ド55の陽極との間に接続される。
ダイオ−ドの間のノ−ドとダイオ−ド55の陽極のノ−ド
は交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル30
の交流入力を構成し、モジュ−ル30の直流電圧出力は出
力キャパシタ57を横切る。
【００１７】図４はここで説明されている他の電源と同
様に図１の電源10の各フィルタモジュ−ルとして構成さ
れている別の交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ル40を示している。図４の交流電流直流電圧変換
整流器／フィルタモジュ−ルは直列に接続されている第
１の対のダイオ−ド151,153 を含み、ダイオ−ド151の
陽極はダイオ−ド153 の陰極に接続される。直列に接続
されているダイオ−ド155,157 の第２の対は第１の直列
に接続されているダイオ−ド対と並列に接続されてお
り、ダイオ−ド155 の陽極はダイオ−ド157 の陰極に接
続されダイオ−ド151,155 の陰極は共に接続されダイオ
−ド153,157 の陽極は共に接続されている。共通コア16
1 ｃに巻かれている第１、第２の結合された巻線161
ａ，161 ｂを有する共通モ−ドインダクタ161 の第１の
巻線161 ａの図で点を付けた端子は共通に接続されたダ
イオ−ド151,155 の陰極に接続され、共通モ−ドインダ
クタ161 の第２の巻線161 ｂの図で点を付けた端子は共
通に接続されたダイオ−ド153,157 の陽極に接続され
る。第１の結合された巻線161 ａの点の付けられていな
い端子は平滑キャパシタ159 の一方の端子に接続され、
第２の結合された巻線161ｂの点の付けられていない端
子は平滑キャパシタ159 の他方の端子に接続されてい
る。直列接続されたダイオ−ド151,153 との間のノ−ド
と直列接続されたダイオ−ド155,157 との間のノ−ドは
図４の交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−
ル40の交流入力を構成し、一方交流電流直流電圧変換整
流器／フィルタモジュ−ル40は平滑キャパシタ159 を横
切る。
様に図１の電源10の各フィルタモジュ−ルとして構成さ
れている別の交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ル40を示している。図４の交流電流直流電圧変換
整流器／フィルタモジュ−ルは直列に接続されている第
１の対のダイオ−ド151,153 を含み、ダイオ−ド151の
陽極はダイオ−ド153 の陰極に接続される。直列に接続
されているダイオ−ド155,157 の第２の対は第１の直列
に接続されているダイオ−ド対と並列に接続されてお
り、ダイオ−ド155 の陽極はダイオ−ド157 の陰極に接
続されダイオ−ド151,155 の陰極は共に接続されダイオ
−ド153,157 の陽極は共に接続されている。共通コア16
1 ｃに巻かれている第１、第２の結合された巻線161
ａ，161 ｂを有する共通モ−ドインダクタ161 の第１の
巻線161 ａの図で点を付けた端子は共通に接続されたダ
イオ−ド151,155 の陰極に接続され、共通モ−ドインダ
クタ161 の第２の巻線161 ｂの図で点を付けた端子は共
通に接続されたダイオ−ド153,157 の陽極に接続され
る。第１の結合された巻線161 ａの点の付けられていな
い端子は平滑キャパシタ159 の一方の端子に接続され、
第２の結合された巻線161ｂの点の付けられていない端
子は平滑キャパシタ159 の他方の端子に接続されてい
る。直列接続されたダイオ−ド151,153 との間のノ−ド
と直列接続されたダイオ−ド155,157 との間のノ−ドは
図４の交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−
ル40の交流入力を構成し、一方交流電流直流電圧変換整
流器／フィルタモジュ−ル40は平滑キャパシタ159 を横
切る。
【００１８】共通モ−ドインダクタ161 は共通のコアに
巻かれた結合された巻線161 ａ，161 ｂを具備し、直流
磁束がコアで生じず、整流器モジュ−ル40が交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルとして動作する
ような極性で接続される。特に極性を点で示されている
ように共通モ−ドインダクタの１つの巻線を通って直流
出力へ流れる電流は他の巻線を通って帰還し、コアに直
流磁束は存在しない。単一のコアに巻かれている２つの
巻線を有する差動モ−ドインダクタが共通のモ−ドイン
ダクタ161 に置換されるならばモジュ−ルはＬＣフィル
タ特性を有し、前述したようにより高いダイオ−ド損失
を受ける交流電圧直流電圧コンバ−タである。さらに差
動モ−ドインダクタ中の直流電流は電流がコアで直流磁
束を生成するのでより大きなコアを必要とする。図４の
モジュ−ルの共通のモ−ドインダクタ161 ではコア中に
直流磁束はなく、従って非常に小さく製造されることが
できる。共通モ−ドインダクタ161 用の２つの分離した
インダクタの置換は差動モ−ドインダクタの置換と同様
の問題を示す。
巻かれた結合された巻線161 ａ，161 ｂを具備し、直流
磁束がコアで生じず、整流器モジュ−ル40が交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルとして動作する
ような極性で接続される。特に極性を点で示されている
ように共通モ−ドインダクタの１つの巻線を通って直流
出力へ流れる電流は他の巻線を通って帰還し、コアに直
流磁束は存在しない。単一のコアに巻かれている２つの
巻線を有する差動モ−ドインダクタが共通のモ−ドイン
ダクタ161 に置換されるならばモジュ−ルはＬＣフィル
タ特性を有し、前述したようにより高いダイオ−ド損失
を受ける交流電圧直流電圧コンバ−タである。さらに差
動モ−ドインダクタ中の直流電流は電流がコアで直流磁
束を生成するのでより大きなコアを必要とする。図４の
モジュ−ルの共通のモ−ドインダクタ161 ではコア中に
直流磁束はなく、従って非常に小さく製造されることが
できる。共通モ−ドインダクタ161 用の２つの分離した
インダクタの置換は差動モ−ドインダクタの置換と同様
の問題を示す。
【００１９】共通のモ−ドインダクタ161 の目的は図４
の交流電流直流電圧整流器モジュ−ル40の交流入力に与
えられるリップル電圧から平滑キャパシタ159 を分離し
さらに共通のモ−ド電流がモジュ−ルから流出する傾向
を阻止することである。これは図４による複数の交流電
流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルが高電圧コ
ンバ−タを形成するために直列接続されるとき重要であ
る。共通モ−ド電流の阻止により各モジュ−ルは交流電
流源により与えられる電流を異なったモジュ−ルと共有
することが保証される。共通モ−ドインダクタ161 がな
い場合、直列接続されたモジュ−ルの最低の電圧モジュ
−ルは最初に短パルスで電流を引出し、２番目に低い電
圧は電流のパルスを引出し、以下同様である。共通モ−
ドインダクタ161 は各モジュ−ルが交流入力電流の全体
のサイクルの電流を引出すことを保証する。
の交流電流直流電圧整流器モジュ−ル40の交流入力に与
えられるリップル電圧から平滑キャパシタ159 を分離し
さらに共通のモ−ド電流がモジュ−ルから流出する傾向
を阻止することである。これは図４による複数の交流電
流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルが高電圧コ
ンバ−タを形成するために直列接続されるとき重要であ
る。共通モ−ド電流の阻止により各モジュ−ルは交流電
流源により与えられる電流を異なったモジュ−ルと共有
することが保証される。共通モ−ドインダクタ161 がな
い場合、直列接続されたモジュ−ルの最低の電圧モジュ
−ルは最初に短パルスで電流を引出し、２番目に低い電
圧は電流のパルスを引出し、以下同様である。共通モ−
ドインダクタ161 は各モジュ−ルが交流入力電流の全体
のサイクルの電流を引出すことを保証する。
【００２０】図５を参照すると、直流電流入力電圧Ｖin
に応答する正弦波電流源211 を含み少なくとも100 ＫＨ
ｚの周波数を有する交流電流出力を提供する本発明によ
る高電圧整流電源50を概略的に示している。正弦波電流
源211 は直流電圧を正弦的に変化する交流電流に変換す
る既知の回路を具備することができる。代りに方形波電
流源も使用されてもよい。
に応答する正弦波電流源211 を含み少なくとも100 ＫＨ
ｚの周波数を有する交流電流出力を提供する本発明によ
る高電圧整流電源50を概略的に示している。正弦波電流
源211 は直流電圧を正弦的に変化する交流電流に変換す
る既知の回路を具備することができる。代りに方形波電
流源も使用されてもよい。
【００２１】正弦波電流源211 の電流出力はＩp で示さ
れるピ−ク振幅を有し、出力ライン213,215 上に与えら
れる。結合キャパシタ217,219 の第１の端子は正弦波電
流源出力ライン213,215 に接続される。キャパシタ217,
219 の第２の端子は例えば前述の図２乃至４で示されて
いるように交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジ
ュ−ルの１つの形態で構成されることができる交流電流
直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル211 の入力に
接続される。
れるピ−ク振幅を有し、出力ライン213,215 上に与えら
れる。結合キャパシタ217,219 の第１の端子は正弦波電
流源出力ライン213,215 に接続される。キャパシタ217,
219 の第２の端子は例えば前述の図２乃至４で示されて
いるように交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジ
ュ−ルの１つの形態で構成されることができる交流電流
直流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ル211 の入力に
接続される。
【００２２】結合キャパシタ223,225 の第１の端子はそ
れぞれ正弦波電流源211 の出力ライン213,215 に接続さ
れる。結合キャパシタ223,225 の第２の端子は例えば前
述の図２乃至４で示されている交流電流直流電圧変換整
流器／フィルタモジュ−ルの１つの形態で構成されるこ
とができる交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジ
ュ−ル227 の交流入力に接続される。
れぞれ正弦波電流源211 の出力ライン213,215 に接続さ
れる。結合キャパシタ223,225 の第２の端子は例えば前
述の図２乃至４で示されている交流電流直流電圧変換整
流器／フィルタモジュ−ルの１つの形態で構成されるこ
とができる交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジ
ュ−ル227 の交流入力に接続される。
【００２３】さらに交流電流直流電圧変換整流器／フィ
ルタモジュ−ルおよび関連する結合キャパシタは結合キ
ャパシタ229,231 のＮ番目の対と関連するＮ番目の交流
電流直流電圧変換整流器／フィルタモキュ−ル223 によ
り示されている出力ライン213,215 に接続されることが
できる。
ルタモジュ−ルおよび関連する結合キャパシタは結合キ
ャパシタ229,231 のＮ番目の対と関連するＮ番目の交流
電流直流電圧変換整流器／フィルタモキュ−ル223 によ
り示されている出力ライン213,215 に接続されることが
できる。
【００２４】図５の高電圧整流電源50では各交流電流直
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルは出力ライン21
3,215 に接続される各結合キャパシタにより正弦波源21
1 の出力に結合される。
流電圧変換整流器／フィルタモジュ−ルは出力ライン21
3,215 に接続される各結合キャパシタにより正弦波源21
1 の出力に結合される。
【００２５】交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ル221,227,233 の出力は出力負荷電圧Ｖout を提
供するために直列に接続される。結合キャパシタ中の小
さい損失を仮定すると、正弦波電流源は直流負荷電圧Ｖ
out の約１／Ｎ倍に等しいピ−ク対ピ−ク電圧を提供す
ることが必要である。電源50の結合キャパシタが互いに
直列に結合しないので、多数の交流電流直流電圧変換整
流器／フィルタモジュ−ルは図１の電源10よりも図５の
電源50で使用されることができる。
ジュ−ル221,227,233 の出力は出力負荷電圧Ｖout を提
供するために直列に接続される。結合キャパシタ中の小
さい損失を仮定すると、正弦波電流源は直流負荷電圧Ｖ
out の約１／Ｎ倍に等しいピ−ク対ピ−ク電圧を提供す
ることが必要である。電源50の結合キャパシタが互いに
直列に結合しないので、多数の交流電流直流電圧変換整
流器／フィルタモジュ−ルは図１の電源10よりも図５の
電源50で使用されることができる。
【００２６】図６を参照すると高電流で低電圧を提供す
るために使用される整流電源60が示されている。特に、
電源60の交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ
−ルの出力が並列に接続していることを除いて、電源60
は図５の電源50と同様であり、正弦波電流源は直流負荷
電圧Ｖout にほぼ等しいピ−ク対ピ−ク電圧を提供する
ことを必要とする。有効な電流は交流電流直流電圧変換
整流器／フィルタモジュ−ルの出力の並列構造の結果と
して高くなる。
るために使用される整流電源60が示されている。特に、
電源60の交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモジュ
−ルの出力が並列に接続していることを除いて、電源60
は図５の電源50と同様であり、正弦波電流源は直流負荷
電圧Ｖout にほぼ等しいピ−ク対ピ−ク電圧を提供する
ことを必要とする。有効な電流は交流電流直流電圧変換
整流器／フィルタモジュ−ルの出力の並列構造の結果と
して高くなる。
【００２７】以下の説明は動作パラメ−タと図１の電源
10の部品値の例であり、Ｆs はピ−ク電圧Ｉp を有する
正弦波電流源11の出力周波数であり、 Ｖin：300 ボルト Ｉp ：1.6 Ａ Ｆs ：１ＭＨｚ Ｖout ：1,875 ボルト 総合的な電力：375 ワット キャパシタ19,21,25,27,31,33 ：.022μＦ ダイオ−ド111,113,115,117 ：タイプＳＰＤ524 、Soli
d State Device社、 カリフォルニア州ラ・ミラダ フィルタキャパシタ119 ：.1μＦ 交流電流直流電圧整流器モジュ−ル／フィルタ数：５ 前述の電源構造はスタンドアロン回路として説明された
が、これらは所望の電圧および／または電流出力を達成
するために直列または並列に接続されることができるモ
ジュ−ルの構成ブロックを構成することができることが
容易に認識できる。
10の部品値の例であり、Ｆs はピ−ク電圧Ｉp を有する
正弦波電流源11の出力周波数であり、 Ｖin：300 ボルト Ｉp ：1.6 Ａ Ｆs ：１ＭＨｚ Ｖout ：1,875 ボルト 総合的な電力：375 ワット キャパシタ19,21,25,27,31,33 ：.022μＦ ダイオ−ド111,113,115,117 ：タイプＳＰＤ524 、Soli
d State Device社、 カリフォルニア州ラ・ミラダ フィルタキャパシタ119 ：.1μＦ 交流電流直流電圧整流器モジュ−ル／フィルタ数：５ 前述の電源構造はスタンドアロン回路として説明された
が、これらは所望の電圧および／または電流出力を達成
するために直列または並列に接続されることができるモ
ジュ−ルの構成ブロックを構成することができることが
容易に認識できる。
【００２８】整流電源構造について前述したが、この整
流電源構造は高価で複雑な変成器の必要性を除去し、イ
ンダクタの使用を減少し、電流源で整流ダイオ−ドの駆
動によりダイオ−ドの減少を達成し、100 ＫＨｚ以上の
周波数で動作する。本発明により与えられる他の利点は
予測可能な応答、モジュ−ル構造への適応能力、開発と
製造との両者において価格を減少するコンパクトで安価
な構造ブロックとしての使用に対する適応能力とを含
む。本発明のさらに別の利点は電源に蓄積された低いエ
ネルギと、調整された電源応用に対するより高速の開ル
−プ応答特性を含む。さらに別の利点は寸法、重量の減
少、効率性と信頼性の増加を含む。最後に高電圧変成器
の制限は利用されないので、説明された本発明は現在実
施されているものよりも実質的に高い周波数で動作する
ことを可能にする。
流電源構造は高価で複雑な変成器の必要性を除去し、イ
ンダクタの使用を減少し、電流源で整流ダイオ−ドの駆
動によりダイオ−ドの減少を達成し、100 ＫＨｚ以上の
周波数で動作する。本発明により与えられる他の利点は
予測可能な応答、モジュ−ル構造への適応能力、開発と
製造との両者において価格を減少するコンパクトで安価
な構造ブロックとしての使用に対する適応能力とを含
む。本発明のさらに別の利点は電源に蓄積された低いエ
ネルギと、調整された電源応用に対するより高速の開ル
−プ応答特性を含む。さらに別の利点は寸法、重量の減
少、効率性と信頼性の増加を含む。最後に高電圧変成器
の制限は利用されないので、説明された本発明は現在実
施されているものよりも実質的に高い周波数で動作する
ことを可能にする。
【００２９】前述の説明は本発明の特定の実施例につい
てなされたものであるが種々の変形および変化が特許請
求の範囲に記載された本発明の技術的範囲から逸脱する
ことなく当業者により行われる。
てなされたものであるが種々の変形および変化が特許請
求の範囲に記載された本発明の技術的範囲から逸脱する
ことなく当業者により行われる。
【図１】電源交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ルの出力が直列に結合される本発明による整流電
源のブロック図。
ジュ−ルの出力が直列に結合される本発明による整流電
源のブロック図。
【図２】図１の電源および図５、６の電源で利用される
ことができる交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ルの概略回路図。
ことができる交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ルの概略回路図。
【図３】図１の電源および図５、６の電源で利用される
ことができる交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ルの概略回路図。
ことができる交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ルの概略回路図。
【図４】図１の電源および図５、６の電源で利用される
ことができる交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ルの概略回路図。
ことができる交流電流直流電圧変換整流器／フィルタモ
ジュ−ルの概略回路図。
【図５】本発明による別の整流電源のブロック図。
【図６】本発明のよる別の整流電源のブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592102168 カリフォルニア・インスティテュート・オ ブ・テクノロジー ＣＡＬＩＦＯＲＮＩＡ ＩＮＳＴＩＴＵＴ Ｅ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ アメリカ合衆国91125カリフォルニア州パ サデナ、イースト・カリフォルニア・ブー ルバード1201 (72)発明者 ジェフリー・エル・ボーリン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91304、ウエスト・ヒルズ、バルター 23068 (72)発明者 ドン・タン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91106、パサデナ、ナンバー９、エス・ウ イルソン・アベニュー 307
Claims (6)
- 【請求項１】 100 ＫＨｚ以上の周波数の交流電流を提
供するための電流源手段と、 容量的に結合された交流電流を与えるための前記交流電
流に応答する容量性結合手段と、 それぞれ整流された直流電圧を提供するために前記容量
性結合された交流電流にそれぞれ応答する複数の交流電
流直流電圧変換手段とを具備していることを特徴とする
電源。 - 【請求項２】 前記各交流電流直流電圧変換手段は、 それぞれ容量的に結合される交流電流に応答する整流手
段と、 交流電流直流電圧変換手段の整流された直流出力を提供
するために前記整流手段に応答するインダクタを含まな
いフィルタ手段とを具備している請求項１記載の電源。 - 【請求項３】 前記交流電流直流電圧変換手段は、 各容量性結合の交流電流に応答する整流手段と、 前記整流手段に応答する共通モ−ドインダクタと、 交流電流直流電圧変換手段の整流された直流出力を提供
するための前記共通モ−ドインダクタに応答するインダ
クタを含まないフィルタ手段とを具備する請求項１記載
の電源。 - 【請求項４】 100 ＫＨｚ以上の周波数の交流電流を提
供するための電流源手段と、 インダクタまたは抵抗なしに容量的に結合された交流電
流を与えるための前記交流電流に応答する容量性結合手
段と、 各整流された直流出力電圧を提供するために前記容量性
結合した交流電流にそれぞれ応答して整流する複数の交
流電流直流電圧変換手段とを具備していることを特徴と
する電源。 - 【請求項５】 前記各交流電流直流電圧変換手段は、 それぞれ容量的に結合される交流電流に応答する整流手
段と、 交流電流直流電圧変換手段の整流された直流出力を提供
するための前記整流手段に応答するインダクタを含まな
いフィルタ手段とを具備している請求項４記載の電源。 - 【請求項６】 前記交流電流直流電圧変換手段は、 各容量性結合の交流電流に応答する整流手段と、 前記整流手段に応答する共通モ−ドインダクタと、 交流電流直流電圧変換手段の整流された直流出力を提供
するための前記共通のモ−ドインダクタに応答するイン
ダクタを含まないフィルタ手段とを具備している請求項
４記載の電源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US98692792A | 1992-12-08 | 1992-12-08 | |
| US986927 | 1992-12-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0739158A true JPH0739158A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=25532888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5308360A Pending JPH0739158A (ja) | 1992-12-08 | 1993-12-08 | 容量性結合電源 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0601833A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0739158A (ja) |
| AU (1) | AU660381B2 (ja) |
| CA (1) | CA2110371A1 (ja) |
| IL (1) | IL107829A0 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008211946A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-11 | Sanden Corp | 電力変換装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56139083A (en) * | 1980-03-28 | 1981-10-30 | Sanken Electric Co Ltd | Multiphase n times voltage rectifying circuit |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3001120A (en) * | 1957-10-16 | 1961-09-19 | Baldwin Piano Co | Power supplies |
| US3543136A (en) * | 1969-01-21 | 1970-11-24 | Atomic Energy Commission | High voltage direct current generator |
| US3596167A (en) * | 1969-08-14 | 1971-07-27 | Deltaray Corp | Cascade transformer high voltage generator |
| US4412278A (en) * | 1982-01-12 | 1983-10-25 | International Business Machines Corporation | Ac-to-dc converter using polarized input isolation capacitors |
| US4841429A (en) * | 1988-03-24 | 1989-06-20 | Hughes Aircraft Company | Capacitive coupled power supplies |
| CA2010691A1 (en) * | 1989-03-14 | 1990-09-14 | David M.. Lusher | Surge eliminator for switching converters |
-
1993
- 1993-11-30 CA CA002110371A patent/CA2110371A1/en not_active Abandoned
- 1993-12-01 IL IL10782993A patent/IL107829A0/xx unknown
- 1993-12-06 AU AU52209/93A patent/AU660381B2/en not_active Ceased
- 1993-12-07 EP EP93309823A patent/EP0601833A3/en not_active Withdrawn
- 1993-12-08 JP JP5308360A patent/JPH0739158A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56139083A (en) * | 1980-03-28 | 1981-10-30 | Sanken Electric Co Ltd | Multiphase n times voltage rectifying circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0601833A2 (en) | 1994-06-15 |
| AU5220993A (en) | 1994-06-23 |
| AU660381B2 (en) | 1995-06-22 |
| IL107829A0 (en) | 1994-04-12 |
| EP0601833A3 (en) | 1996-01-24 |
| CA2110371A1 (en) | 1994-06-09 |
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