JP2019515641A - 高効率ac−dcコンバータおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、発明の名称:高効率AC−DCコンバータおよび方法、2016年10月28日出願の米国仮出願62/414467号、および発明の名称:ACダイレクト電力管理半導体デバイスおよび電力管理方法、2016年5月7日出願の米国仮出願62/333193号の優先権を主張する。両出願は同じ発明者を含み、係属中である。
<連邦政府出資研究開発についての陳述>
適用なし。
Claims (36)
- 周期的波形を有する電力源から電子的負荷に対して直流電流としてエネルギーを提供するシステムであって、
a.前記電力源によって駆動され、出力として時間変動する直流電圧波形を提供する、整流回路、
b.直流形式でエネルギーを提供することができ、前記電子的負荷に対して接続された、エネルギー蓄積素子、
c.閾値電圧を有し、前記整流回路と前記エネルギー蓄積素子との間に配置された、電子スイッチ、
を備え、
i.前記電子スイッチは、前記整流電圧波形が前記閾値電圧値を超過しているとき開き、
ii.前記電子スイッチは、前記整流電圧波形が前記閾値によって超過されているとき閉じる
ことを特徴とするシステム。 - 前記システムはさらに、前記エネルギー蓄積素子と前記電子的負荷との間に配置された電圧レギュレータ回路を備える
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記システムはさらに、前記電子スイッチと前記エネルギー蓄積素子との間に配置され、前記電子スイッチを流れる電流を制限する、電子回路を備える
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記整流回路は、全波ダイオードブリッジ整流器である
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記整流回路は半波整流回路であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記エネルギー蓄積素子は、キャパシタと半導体ダイオードを備え、
前記ダイオードは、前記電子スイッチと前記キャパシタとの間に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記整流回路は、半導体ダイオードアレイを備え、
前記電子スイッチは、半導体コンパレータによって制御される半導体スイッチングデバイスを備え、
前記半導体コンパレータは、前記整流器出力に接続された第1入力と、基準電圧に接続された第2入力とを備える
ことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記半導体スイッチングデバイスは、MOS電界効果トランジスタである
ことを特徴とする請求項7記載のシステム。 - 前記半導体スイッチングデバイスは、バイポーラトランジスタである
ことを特徴とする請求項7記載のシステム。 - 前記半導体コンパレータ回路は、共通ソース増幅器構成で接続された、特性閾値ゲート−ソース電圧を有するMOS電界効果トランジスタと負荷デバイスを備え、
前記基準電圧は、前記MOS電界効果トランジスタの前記閾値ゲート−ソース電圧である
ことを特徴とする請求項7記載のシステム。 - 前記半導体コンパレータ回路は、共通エミッタ増幅器構成で接続された、特性ベース−エミッタターンオン電圧を有するバイポーラトランジスタと負荷デバイスを備え、
前記基準電圧は、前記バイポーラトランジスタの前記ベース−エミッタターンオン電圧である
ことを特徴とする請求項7記載のシステム。 - 全ての半導体デバイスは、単一の集積回路チップ上に製造されている
ことを特徴とする請求項7記載のシステム。 - 前記電圧レギュレータ回路は、直列電圧レギュレータ回路である
ことを特徴とする請求項2記載のシステム。 - 前記電圧レギュレータ回路は、シャント電圧レギュレータ回路である
ことを特徴とする請求項2記載のシステム。 - 周期的波形を有する電力源から電子的負荷に対して直流電流としてエネルギーを提供するシステムであって、
a.前記電力源によって駆動され、出力として時間変動する直流電圧波形を提供する、整流回路、
b.直流形式でエネルギーを提供することができ、前記電子的負荷に対して接続された、エネルギー蓄積素子、
c.前記整流回路と前記エネルギー蓄積素子との間に配置された電子スイッチング回路、
を備え、
前記スイッチング回路は、
i.前記整流回路の出力に接続された分圧器、
ii.基準電圧、
iii.前記分圧器の出力に接続された第1入力、前記基準電圧に接続された第2入力、および出力を有するコンパレータ回路、
iv.前記整流器出力と前記エネルギー蓄積素子との間に配置された電子スイッチデバイスであって、前記コンパレータ回路出力が前記電子スイッチデバイスの状態を制御する、電子スイッチデバイス、
を備え、
1.前記電子スイッチデバイスは、前記第1入力における電圧が前記第2入力における電圧を超過しているとき開き、
ii.前記電子スイッチデバイスは、前記第2入力における電圧が前記第1入力における電圧を超過しているとき閉じる
ことを特徴とするシステム。 - 前記システムはさらに、前記エネルギー蓄積素子と前記電子的負荷との間に配置された電圧レギュレータ回路を備える
ことを特徴とする請求項15記載のシステム。 - 前記システムはさらに、前記電子スイッチと前記エネルギー蓄積素子との間に配置され、前記電子スイッチを流れる電流を制限する、電子回路を備える
ことを特徴とする請求項15記載のシステム。 - 前記整流回路は、全波ダイオードブリッジ整流器である
ことを特徴とする請求項15記載のシステム。 - 前記整流回路は半波整流回路であることを特徴とする請求項15記載のシステム。
- 前記エネルギー蓄積素子は、キャパシタと半導体ダイオードを備え、
前記ダイオードは、前記電子スイッチと前記キャパシタとの間に配置されている
ことを特徴とする請求項15記載のシステム。 - 前記分圧器は手動調整可能であることを特徴とする請求項15記載のシステム。
- 前記分圧器は電子的に調整可能であることを特徴とする請求項15記載のシステム。
- 前記整流回路は、半導体ダイオードアレイを備え、
前記電子スイッチは、半導体コンパレータによって制御される半導体スイッチングデバイスを備え、
前記半導体コンパレータは、前記分圧器出力に接続された第1入力と、基準電圧に接続された第2入力とを備える
ことを特徴とする請求項15記載のシステム。 - 前記半導体スイッチングデバイスは、MOS電界効果トランジスタである
ことを特徴とする請求項23記載のシステム。 - 前記半導体スイッチングデバイスは、バイポーラトランジスタである
ことを特徴とする請求項23記載のシステム。 - 前記半導体コンパレータ回路は、共通ソース増幅器構成で接続された、特性閾値ゲート−ソース電圧を有するMOS電界効果トランジスタと負荷デバイスを備え、
前記基準電圧は、前記MOS電界効果トランジスタの前記閾値ゲート−ソース電圧である
ことを特徴とする請求項23記載のシステム。 - 前記半導体コンパレータ回路は、共通エミッタ増幅器構成で接続された、特性ベース−エミッタターンオン電圧を有するバイポーラトランジスタと負荷デバイスを備え、
前記基準電圧は、前記バイポーラトランジスタの前記ベース−エミッタターンオン電圧である
ことを特徴とする請求項23記載のシステム。 - 全ての半導体デバイスは、単一の集積回路チップ上に製造されている
ことを特徴とする請求項23記載のシステム。 - 前記電圧レギュレータ回路は、直列電圧レギュレータ回路である
ことを特徴とする請求項16記載のシステム。 - 前記電圧レギュレータ回路は、シャント電圧レギュレータ回路である
ことを特徴とする請求項16記載のシステム。 - 周期的波形を有する電力源から電子的負荷に対して直流電流としてエネルギーを提供するシステムであって、
a.直流形式でエネルギーを提供することができ、前記電子的負荷に対して接続された、エネルギー蓄積素子、
b.前記電力源と前記エネルギー蓄積素子との間に配置された電子スイッチング回路、
を備え、
前記スイッチング回路は、
i.前記交流電力源に接続された分圧器、
ii.閾値電圧を有し、前記交流電力源と前記エネルギー蓄積素子との間に配置された電子スイッチデバイスであって、前記分圧器の出力が前記電子スイッチデバイスの状態を制御する、電子スイッチデバイス、
を備え、
1.前記電子スイッチは、前記分圧器の出力が前記閾値電圧を超過しているとき開き、
2.前記電子スイッチは、前記分圧器の出力が前記閾値電圧によって超過されているとき閉じる
ことを特徴とするシステム。 - 前記システムはさらに、前記エネルギー蓄積素子と前記電子的負荷との間に配置された電圧レギュレータ回路を備える
ことを特徴とする請求項31記載のシステム。 - 前記システムはさらに、前記電子スイッチと前記エネルギー蓄積素子との間に配置され、前記電子スイッチを流れる電流を制限する、電子回路を備える
ことを特徴とする請求項31記載のシステム。 - 前記エネルギー蓄積素子は、キャパシタと半導体ダイオードを備え、
前記ダイオードは、前記電子スイッチと前記キャパシタとの間に配置されている
ことを特徴とする請求項31記載のシステム。 - 前記分圧器は手動調整可能であることを特徴とする請求項31記載のシステム。
- 前記分圧器は電子的に調整可能であることを特徴とする請求項31記載のシステム。
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