JP4478147B2

JP4478147B2 - プログラマブル電力コンバータ

Info

Publication number: JP4478147B2
Application number: JP2006521071A
Authority: JP
Inventors: アフズァル，エジャズ; デュボウズ，リチァド，ギャリスン
Original assignee: アイゴ、インク
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2024-06-14
Also published as: EP1649586A1; AU2004302167A1; KR20060029288A; WO2005015721A1; CN1846346B; RU2006104985A; RU2323514C2; NO20060753L; US6903950B2; CA2533086A1; AU2004302167B2; ZA200601363B; US20040085793A1; CN1846346A; CA2533086C; IL173218A0; JP2006528479A; IL173218A; KR100809542B1

Description

本発明は、電力コンバータの分野に関し、特に、プログラマブル電力コンバータ（ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に関する。
（関連出願）

本出願は、２００３年３月７日に出願された出願番号１０／３８４，２６３の米国特許出願の一部継続出願であり、その米国特許出願は、２００２年８月２２日に出願された出願番号１０／２２５，９３３の米国特許出願の一部継続出願であり、その米国特許出願は、２００２年５月３１日に出願された出願番号１０／１５９，９１０の米国特許出願の一部継続出願であり、その米国特許出願は、２００１年１０月３日に出願された出願番号１０／００５，９６１の米国特許出願の一部継続出願であり、また、２００２年２月８日に出願された出願番号１０／０７２，０７４の米国特許出願の一部継続出願であり、それらの技術は、ここに参照として組み込まれている。さらに、本出願は、ここに参照として組み込まれている、速達郵便番号ＥＶ３２９７１５７６１ＵＳによって２００３年７月２日に出願された発明の名称「遠隔的プログラマブル電力コンバータ」の継続中の仮出願番号（ＴＢＤ）の米国仮出願の利益を主張している。

ＰＣノートブックやＰＤＡや携帯電話やＭＰ３プレイヤーなどのような、携帯電子製品が増加するにつれて、ローコストでコンパクトな電力供給と、これらの製品に対して電力を供給して充電するための方法の必要性が増加してきた。携帯製品のほとんどの製造業者は、通常、これらの携帯製品とともに、顧客による電力供給のニーズに応えるためのプラグイン電力アダプタを提供する。

今日の電力アダプタは、通常、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換し、または、携帯装置に供給される入力ＤＣ電圧をステップアップしたりステップダウンしたりするように構成される、ＡＣ−ｔｏ−ＤＣ、またはＤＣ−ｔｏ−ＤＣ電力コンバータ（ＡＣ−ｔｏ−ＤＣｏｒＤＣ−ｔｏ−ＤＣｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）である。例えば、ＡＣ−ｔｏ−ＤＣアダプタを用いて、ユーザは、単にそのアダプタを、普通にほとんどの家またはオフィスに見られる標準のＡＣウォールコンセントに差し込むだけで、ほとんどの携帯装置に電力を供給することができる。同様に、自動車または飛行機の中のように、ＤＣ入力電力だけが利用可能な場合、ユーザは、単に、シガレットライターコネクタ（ｃｉｇａｒｅｔｔｅｌｉｇｈｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）といった、標準的で既製のＤＣ−ｔｏ−ＤＣアダプタを用いるだけで、携帯装置に電力を供給することができる。通常は、双方のアダプタは、電力を受ける携帯装置の電力要求に応じた５ＶのＤＣから３０ＶのＤＣの間の範囲に渡る、規制されたＤＣ出力電圧を提供するように設計され、調整される。

これらの電力アダプタが、直流電力と充電機能を提供するが、ユーザは、各個別の携帯装置に電力を供給するための、異なるアダプタを運ぶ必要があることが多い。これは、多くは、ユーザが、一つのアダプタはＡＣ入力電源用、別のアダプタはＤＣ入力電源用といったように、各装置用の多数のアダプタを運ぶ必要があることを意味する。さらに、多数の装置を持つユーザは、通常は、多数の装置全てに電力を供給するために多数のアダプタを運ぶ必要があり、そのために、ユーザが運ぶ必要のある容量が増加し、また、冗長となる。

従って、様々な電力要求を持つ様々な種類のモバイルの、そしてポータブルな装置に対して電力を供給するために必要な、全ての異なる電力供給コンポーネントの運搬に付随するシステム電力マネジメント問題を解決する電力コンバータおよびシステムが必要となる。さらに、選択された電気特性を持つ電力を供給するためのプログラマブル電力コンバータおよびシステムが必要となる。

本発明は、複数の携帯装置に電力を供給し得る、プログラマブルなＤＣ電圧を供給するプログラマブルコンバータを実現するところに技術的利点を有する。本発明の一つの実施例においては、コンバータは、ＤＣ入力信号またはＡＣ入力信号を受信して、予め決められたＤＣ出力信号を提供し、また、ＤＣ信号またはＡＣ入力信号に応答して、変換されたＤＣ信号であって選択可能な電気特性を持つＤＣ信号を提供するための回路を備え、また、選択コードに基づいて、その電気特性を実現するために、その回路と協働するコントローラを備える。

別の実施例においては、コンバータは、その回路に接続された接続部を備え、そこにおいて、プログラミング回路は、挿入可能なメモリデバイスを収容し、そして、電気的にプログラミング回路とメモリデバイスを接続するのに適したソケットを備える。そのメモリデバイスは、電気特性の選択を示すコードを格納し、そのコードは、変換されたＤＣ信号にその電気特性選択を重畳させるために、プログラミング回路によって、そのメモリから読み取り可能である。

本出願における数々の技術は、本好適実施例を参照して説明される。しかしながら、このクラスの実施例は、多くの好適使用及び革新的技術の中のいくつかの例を提供するにすぎないことを理解すべきである。一般的に、本出願の明細書で述べられていることは、さまざまにクレームされた発明の範囲を制限するものではない。さらに、いくつかの記述は、いくつかの発明的特徴についてのみ適用され、他には適用されない。

図１Ａにおいては、本発明による、デュアルプログラマブルなＤＣ電圧出力を有するデュアル入力ＡＣ／ＤＣコンバータ１０のブロック図を示す。好ましくは、デュアル入力ＡＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＡＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２２、ＤＣ−ｔｏ−ＤＣブースターコンバータ２４、フィードバック回路２６、フィルタ回路２５及びＤＣ−ｔｏ−ＤＣバックコンバータ２８を有するコンバータ回路２０を備える。コンバータ回路２０は、ハウジング１３に収容され、ＤＣ出力端子１６に第１のプログラマブルＤＣ出力電圧を優先的に提供し、第２のプログラム可能ＤＣ出力電圧を端子１８に提供する。これらのＤＣ出力電圧双方は、ともにＡＣ及びＤＣ入力電圧の作用として発生する。

オペレーションにおいては、ＡＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２２は入力端子１２を介してＡＣ信号を受信し、ノードＮ１において、規制されたＤＣ出力電圧を提供する。同様に、ＤＣ−ｔｏ−ＤＣブースターコンバータ２４は、入力端子１４を介し、その入力においてＤＣ入力電圧を受信し、Ｎ１ノードにおいて、規制されたＤＣ出力電圧を提供する。

入力端子１２及び１４は共通接続器１７として統合され、異なる電源から入力電力を受信できる、異なる電力コードが、共通コネクタ１７により収容される。例えば、飛行機または車の電源からのＤＣ電力は、入力部１４に接続され、ＡＣ電源は入力部１２に接続される。選択実施例においては、ＡＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２２は、端子１２における９０ＶのＡＣから２６５ＶのＡＣの範囲のＡＣ入力電圧に応答して、１５ＶのＤＣから２５ＶのＤＣの間のＤＣ出力電圧を生成する。同様に、ＤＣ−ｔｏ−ＤＣブースターコンバータ２４は、実質的にコンバータ２２と同様のＤＣ出力電圧であるが、入力端子１４において提供されたＤＣ入力電圧に応じて生成されたＤＣ出力電圧を提供する。好ましくは、ＤＣ−ｔｏ−ＤＣブースターコンバータ２４は、１１ＶのＤＣから１６ＶのＤＣの範囲の電圧を受信し得る。好ましくは、ＡＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２２を介したＡＣからＤＣへの変換は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０のユーザをして、例えば、家庭用又はオフィス使用のＡＣ入力電力が使用可能なラップトップコンピュータのようなハイパワーな携帯装置に対して電力を供給することを可能にする。逆に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０のＤＣ−ｔｏ−ＤＣブースターコンバータ２４は、最も低く増幅された入力信号をステップアップすることによって、自動車そして／または飛行機において見ることができる同様のハイパワーな装置に対して電力供給することが可能である。

示されるとおり、フィルタ回路２５はコンバータ２２及び２４の各出力に接続する入力を有する。好適実施例においては、フィルタ回路は、フィルタリングされたＤＣ出力電圧をノードＮ２に提供でき、その後、例えば、７５ワットの出力電力を出力端子１６に提供する。

単一のフィードバック回路２６は、ノードＮ２において、フィルタ回路２５の出力に連結されている。好適な実施例では、フィードバック回路２６は、単一のフィードバックループを通じて、コンバータ２２と２４の双方により発生した、フィルタリングされたＤＣ出力電圧の電圧レベルを規制する。さらに、フィードバック回路２６は、携帯装置のユーザをして、ノードＮ２を介して、出力部１６において選択可能なＤＣ出力電圧を提供することを可能にする、取り外し可能なプログラムミングモジュールを収容可能である。プログラミングモジュールは、様々な抵抗値が出力部１６における様々な関連ＤＣ出力電圧を実現する抵抗からなるキー１５を含む。ユーザをして、フィルタリングされたＤＣ出力電圧の電圧レベルを選択的に変更することを可能にすることによって、コンバータ１０は、様々な関連する電力要求を有する様々な異なる携帯電子デバイスに電力供給し得る。さらに、コンバータ１０のプログラミングモジュールは、また、出力電流を制限し得る。

ＤＣ−ｔｏ−ＤＣバックコンバータ２８は、ノードＮ２において連結される入力部を有し、第２のＤＣ出力電圧を供給し、１０ワットの出力電力を出力端子１８に提供する。好ましくは、バックコンバータ２８は、フィルタリングされたＤＣ電圧を徐々にステップダウンさせ、別個の出力端子１８における第２のＤＣ出力電圧を生成する。選択実施例では、バックコンバータ２８は、フィルタリングされたＤＣ出力電圧を３ボルトＤＣと１５ボルトＤＣの範囲にステップダウンさせる。好ましくは、このコンバータ２８により生成される第２のＤＣ出力電圧は、端子１６におけるＤＣ出力電圧から独立しており、端子１６におけるＤＣ出力電圧より大幅に低い。このことにより、本発明のユーザは、ラップトップコンピュータのような高電力周辺装置のみならず、携帯電話、ＰＤＡ等のような第２の低電力周辺装置にも電力供給することが可能になる。さらに、本発明は、入力電圧がＡＣであろうとＤＣであろうと、これらの周辺装置が単一のコンバータにより同時に電力を供給することができるようにする。バックコンバータ２８は、図１Ｂに示されるように、メインハウジング１３から物理的に分離可能であり、異なるバック回路が、ハウジング１３に選択的に付加される異なる出力電圧を提供し、出力端子１８からのＤＣ出力電圧をタップすることを可能にする。

図２を見ると、本発明の実施例による、図１に示されたようなデュアル入力ＡＣ／ＤＣ電力コンバータ（ｄｕａｌｉｎｐｕｔＡＣ／ＤＣｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０の電力コンバータ回路２０の構成図が示される。ここでより詳細に示されているように、好適実施例における電力コンバータ回路２０は、ＡＣ−ｔｏ−ＤＣ電力コンバータ２２、ＤＣ／ＤＣブーストコンバータ（ＤＣ／ＤＣｂｏｏｓｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２４及びＤＣ−ｔｏ−ＤＣバックコンバータ２８という３つの別々のコンバータを備える。

ＡＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ
ＡＣ−ｔｏ−ＤＣ電力コンバータ２２は、フライバックトポロジに設定されるトゥルーオフラインスイッチャーを備える。入力端子１２で受信されたＡＣ入力信号の全波整流回路は、全波ブリッジ整流回路ＢＤ１及びスイッチャーが作動するＤＣ電圧バスを生成するフィルタキャパシタＣ１を用いて発生する。インダクタＬ１は、全波ブリッジを通じて整流されたＡＣ信号を、さらにＥＭＩフィルタリングする。ＡＣ−ｔｏ−ＤＣ電力コンバータ２２は、電流モードパルス幅モジュレータ（ＰＷＭ）として形成されるメインコントローラＩＣ１を備える。メインコントローラＩＣ１は、また、それに連結されたトーテムポール型のドライバトランジスタを用いて、一つの出力を有するように構成される。ＡＣ−ｔｏ−ＤＣ電力コンバータ２２は、メイントランスＴ１を作動するメイン電力スイッチＱ７を備える。好適実施例では、トランスＴ１、ショッキーダイオードＤ１１並びにフィルタキャパシタＣ２４及び２５が、ノードＮ１においてＤＣ出力電圧を提供するために統合される。

既述のように、フィルタ回路２５は、ノードＮ１からのＤＣ出力電圧の追加的フィルタリングを可能にする。フィルタ回路２５は、インダクタＬ３、キャパシタＣ２６及びトランスＮＦ１を備える。好ましくは、フィルタ回路２５は、出力部１６において、１００ｍｖ以下のピークツーピークノイズ及びリップルを有する、フィルタリングされたＤＣ出力電圧を生成する。

フィードバック回路２６は、単一のフィードバックループを通じて、コンバータ２２及び２４により提供されたフィルタリングされたＤＣ出力電圧を制御することができる。フィードバック回路２６は、抵抗Ｒ５３からなるキー１５を有する取り外し可能なプログラミングモジュールに接続し得る。このようにして、本発明は、ユーザが、出力端子１６において後で受信するＤＣ出力電圧を選択的にプログラムすることを可能にする。フィードバック回路２６は、一連のものとして（すなわち重ねて）接続され、それぞれオペアンプＩＣ４−ＡとＩＣ４−Ｂの出力に接続されている一組のフォトカプラＰＨ１とＰＨ３を含むフォトカプラ回路を備える。好ましくは、これらのフォトカプラは、フォトカプラＰＨ１とフォトカプラＰＨ３がコンバータ２２と２４に各々連結されて、フィードバック回路２６のフィードバックループに沿って配置されている。単一のフィードバックループを通じて、フィードバック回路２６は、ノードＮ２において提供されるフィルタリングされたＤＣ出力電圧を効果的に制御する。さらに、フォトカプラをスタックすることによって、本発明は、また、電力コンバータ１０が端子１２及び１４並びに出力端子１６間の適切な入力／出力を分離することを可能にする。

好ましくは、コンバータ２２の出力電流を制限する機能は、集積回路ＩＣ４Ａ、抵抗Ｒ３３、３７、３８及びＲ３９並びにプログラミング抵抗Ｒ５４によって実現される。

ＡＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２２の過電圧防止は、フォトカプラＰＨ２及びツェナーダイオードＺＤ２を用いて行われる。好適実施例では、ツェナーダイオードＺＤ２は、２５ボルトに設定され、アバランシモードのときに、フォトカプラＰＨ２のトランジスタ側をして、トランジスタＱ１をバイアスしてオン状態にさせる。オン状態の場合は、トランジスタＱ３は、集積コントローラＩＣ１のピン１をローにし、集積コントローラのオペレーティングデューティサイクルを０％とする。これによって、ＤＣ出力電圧は０ボルトになる。また、トランジスタＱ１がオンの場合、トランジスタＱ２もオンとなり、これら２つのトランジスタはラッチされる。トランジスタＱ１とＱ２がラッチされると、入力電力は、電力コンバータ１０を再作動させるために再利用される。

ＤＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ
ＤＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２４は、ブーストトポロジ（ｂｏｏｓｔｔｏｐｏｌｏｇｙ）に構成され、コンバータ２２で用いられるように、同様の集積コントローラＩＣ２を用いる。ＤＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２４においては、トランジスタＱ８は、メイン電力スイッチとして作用し、ダイオードＤ８は、メイン整流素子として作用する。好ましくは、インダクタＬ２は、トロイドコア型のインダクタからなる電力ブーストインダクタとして機能する。ダイオードＤ１１及びＤ８のカソードリードは、ＯＲ設定を形成し、出力フィルタを一つのみ必要とする。好ましくは、これにより、フィルタキャパシタの第２のセットのために必要なボードスペースがいらなくなる。

ＡＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２２と同様に、ＤＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２４は、また、８０キロヘルツ程度の周波数で作動するように設計されている。ＡＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２２については、オペレーティング周波数は、抵抗Ｒ１３及びキャパシタＣ７によって設定される。同様に、ＤＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２４のオペレーティング周波数は、抵抗Ｒ２８及びキャパシタＣ１６によって設定される。

ＤＣ−ｔｏ−ＤＣコンバータ２４は、ツェナーダイオードＺＤ２、抵抗Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２８、トランジスタＱ４及びシリコン制御整流素子ＳＣ１を有する過電圧防止回路を備える。ツェナーダイオードＺＤ２は、好適には２５ボルトＤＣに設定された過電圧防止地点（ＯＶＰ）を設定する。一般的に、抵抗Ｒ４８を通じて電流は流れない。しかし、ツェナーダイオードＺＤ２が電流を伝導し始めると、Ｒ４８を通じた降下は、トランジスタＱ４をバイアスしてオンにし、コレクタ端子をハイにし、そして、シリコン制御整流素子ＳＣ１を作動させるのに十分である。シリコン制御整流素子ＳＣ１が作動すると、集積コントローラＩＣ２のピン１をローにする。従って、集積コントローラＩＣ２のピン１がローの場合は、出力ドライバは、０％のデューティサイクルで作動し、ＩＣ２のピン６において０ボルトのＤＣ出力電圧を生成する。好ましくは、シリコン制御整流素子ＳＣ１は、ノードＮ１において、上記２５ボルトＤＣ以上の電圧が検出された場合に、電力コンバータ１０を作動させるために入力電力がリサイクルされることを要する電力ラッチ回路として機能する。

電気コンバータ１０のハウジング１３の温度は、サーミスタＮＴＣ３を用いて監視される。例えば、ハウジング１３の温度が上昇した場合は、サーミスタＮＴＣ３の抵抗値が減少する結果となり、従って、トランジスタＱ９をオンにし、コンバータ２４の集積回路ＩＣ２のピン１をローにする。さらに、このことにより、フォトカプラＰＨ２は、電力コンバータ２２をシャットダウンするトランジスタＱ１とＱ２を備えるラッチ回路を作動させるのに十分な程度にバイアスされる。さらに、電力コンバータ１０の熱防御特性は、ＡＣまたはＤＣ入力電圧が、各々の入力端子において受信されるかどうかを問わず機能できる。

図３は、本発明によるＤＣ−ｔｏ−ＤＣバックコンバータ２８の構成図の詳細を示す。バックコンバータ２８は、コンバータ２２及び２４と同様に、トランジスタスイッチＱ１に電力供給するためのオンタイムデューティサイクルを生成できる、集積回路コントローラＩＣ１を有する。コントローラＩＣ１のオペレーティング周波数は、ＩＣ１のピン４とグランドとの間に接続されるキャパシタＣ６、そして、ピン４と８との間に接続される抵抗Ｒ１によって設定される。選択実施例では、ダイオードＤ１の機能は、ショッキーダイオードを含み、「キャッチ」ダイオードとして機能する。インダクタＬ１は、出力電力インダクタであり、トランジスタＱ１の電源をＶ_ｏｕｔに連結する。フューズＦ１は、Ｖ_ｉｎとトランジスタＱ１の電力ドレイン端子との間に連結されて示され、好ましくは、バックコンバータ２８に対する電流防御を提供する。

さらに、バックコンバータ２８の入力部Ｖ_ｉｎは、ノードＮ２においてフィルタ回路２５の出力部に連結する。そして、ここから、Ｖ_ｉｎは、フィルタリングされたＤＣ出力電圧を受信する。好適実施例では、バックコンバータ２８は、出力端子１８に接続されたＶ_ｏｕｔにおける第２のＤＣ出力を提供する。好ましくは、バックコンバータ２８は、フィルタリングされたＤＣ出力電圧を徐々にステップダウンさせ、出力端子１８において、出力端子１６におけるＤＣ出力電圧とは異なり、出力端子１６におけるＤＣ出力電圧よりも大幅に低い、第２のＤＣ出力電圧を提供する。同様に、バックコンバータ２８のＤＣ出力電圧は、本発明のユーザに、携帯電話、ＰＤＡそして／または同様の携帯装置のような低電力周辺機器に電力供給することを可能にする。選択実施例では、バックコンバータ２８は、特定のバックコンバータ２８において用いられる抵抗Ｒ２の値の選択によって選択的に決定される、３ボルトのＤＣと１５ボルトのＤＣの間の範囲のＤＣ出力電圧を、例えば１０ワットの総電力供給とともに、端子１８において提供し得る。前述したとおり、バックコンバータ２８は、別個の取り外し可能のプログラムモジュールに収容され、ユーザが、様々なバックコンバータモジュールの機能として、端子１８におけるＤＣ出力電圧を選択的にプログラムできるようにする。

図４を見ると、図１から図３を参照して示され、説明されるように、４０において、ＡＣ／ＤＣ−ｔｏ−プログラムマブルＤＣ出力コンバータ４２を備える周辺機器電力システム（ＰＰＳ）の概略図が示される。さらに、ＰＰＳ４０は、４４において示される周辺機器電力ハブ（ＰＰＨ）を備え、４６において概括的に示される複数のＤＣ電圧出力を有する。より詳細に説明するとおり、ある好適実施例（図５）においては、各出力において予め決定されたＤＣ電圧が提供され、それは、電力供給されるべき周辺機器装置７２に付随するバック回路２８によって変換される。他の好適実施例においては、これらの各出力４６は、選択的に取替え可能なプログラミング抵抗のような、取り外し可能なプログミングキーの機能としてプログラム可能である。コンバータ４２は、予め決定された出力ＤＣ電圧を提供し、その予め決定された出力ＤＣ電圧は、ＤＣ電圧接続部４８を介して、より高いオペレーティング電圧を必要とし、４５ワット程度といった多量の電力を消費するノート型コンピュータのようなプライマリー装置に対してプログラム可能である。ＤＣ電圧接続部４８は、また、プライマリー装置５０に提供される出力ＤＣ電圧のタッピングを提供し、その電圧はコネクタ５２を介してタッピングされる。

図５の６０において示される実施例では、入力部６２に提供される入力電圧は、複数の出力ポート４６に対して多重化される。関連するリモート携帯装置７２と関連し、選択的に接続された別々のバック回路２８は、この電圧を図５で示すような、Ｖ１からＶ４という最終出力電圧に変換する。この最終電圧は、関連する携帯装置７２の電力要求を満たす。図６における７０において示される実施例によれば、複数のバック回路２８は、ＰＰＨ４４と一体となり、各バック回路２８は、抵抗Ｒ１として示され、関連するリモート携帯装置７２の要求に合うプログラマブルＤＣ電圧を各出力ポート４６に提供する、選択的に取り外し可能なプログラムキーを有する。出力ポート４６は、単一のピン型のコネクタ、ＵＳＢ型のコネクタ、および、他の望ましい構成を有する。さらに、バック回路２８は、望ましくは、高電圧の供給が必要であれば、ブースト回路によって代替される。

図５を見ると、図４に示されるＰＰＨ４４を備える本発明の第１の実施例が示される。前述したように、入力部６２においてＰＰＨ４４に提供される入力ＤＣ電圧は、電圧多重化器６４によって、各出力ポート４６に接続される。この入力ＤＣ電圧の多数の出力ポート４６への接続は、単一の抵抗分割ネットワークを経由する等といった様々な方法で行われ、出力―出力間の絶縁をも提供する。ある実施例では、入力部６２において提供されるＤＣ電圧は、関連するバック回路２８を介した、後のダウンステッピングのために、出力ポート４６に直接提供される。しかし、好ましくは、電圧多重化器によって各出力ポート４６に、より低い電圧を供給することも可能である。電圧多重化器６４は、また、６６において示される、各出力ポート４６に供給される電気の量を、７ワット程度に制限することによって、ＰＰＨ４４のオーバーロードを防ぎ、関連するリモート装置７２によって、ある出力部において電力貯蔵されて、他のリモート装置７２を損なうのを防ぐ、オーバーロード防止回路を備える。

ビジュアルインジケータ６８が、各アウトプットポートの状態を視覚的に表示するために提供される。例えば、各出力ポート４６に関連するＬＥＤ６８は、各出力ポート４６を介して提供される電力が、それぞれ７ワットである場合のように、予め決められたリミットより低い場合は、グリーンに光る。一方、特定のバック回路２８に付随するリモート装置７２が、予め決められたリミット以上に供給しようとすると、電圧多重化器６４は、この予め決められたリミットを超えて電力が供給されないようにし、関連するＬＥＤを過電圧状態を示すレッドに光らせる。従って、ユーザは、関連する出力ポート４６に提供されている電力が、グリーンのＬＥＤ６８によって視覚的に示されるように、許容範囲内であるか、または、関連するリモート装置７２が予め決められたリミット以上に供給しようとしており、許容範囲内でないかを、視覚的に確かめることができる。電圧多重化器６４は、また、それなくしては電力コンバータ４２または他の入力電源にオーバーロードを生じさせる、ＰＰＨ４４自体の過電力供給を防止するメインヒューズ６９を備える。

図５に示す実施例６０の利点は、別個のバック回路２８と、関連するコードとが、任意の出力ポート４６に接続し、関連するリモート装置７２の要求を満たす、プログラマブルＤＣ出力電圧を提供することにある。特定のリモート装置７２に用いるバック回路２８／コードを持っているユーザは、ＰＰＨ４４の任意の利用可能な出力ポート４６にプラグインできる。ＤＣ電圧は、ＰＰＨ４４のハウジングの外部にあるバック回路２８によってステップダウンされる。この方法は、ローコストで設計が簡単である。

図６を見ると、７０において本発明の別の好適実施例が示され、各出力ポート４６に対してそれぞれの出力ＤＣ電圧を提供する、複数のバック回路２８がＰＰＨ４０内に提供される。図３中に示されるように、各バック回路２８は、関連するアウトプットポート４６に出力ＤＣ電圧を選択的に提供するためにＰＰＨ４４から選択的に取り外し可能な、関連するプログラミング抵抗Ｒ１を備える。従って、各出力ポート４６におけるＤＣ出力電圧は、選択的にプログラマブルであり、示されるように、リモート装置７２は、アウトプットポート４６に接続するために、標準的な２つの導体コードを用いるだけでよい。すなわち、１つの導体はプログラマブルな出力電圧Ｖ１を接続し、他方の導体はグランドを提供する。さらに、各バック回路２８は、好ましくはブースト回路に代替され得る。

本実施例７０の利点は、バック回路２８がＰＰＨ４４に含まれ、各バック回路２８自体が、関連するプログラミング抵抗Ｒ１を用いてプログラマブルであることを含む。この構成において、リモート装置７２が望ましい出力電圧を持つ出力ポートに接続されることに留意すべきである。従って、キーが、提供された出力電圧を示す。電圧多重化器６４は、入力部６２における入力電圧を各バック回路２８に対して提供し、そこにおける電圧をステップダウン（またはステップアップ）させる。示されるように、電圧多重化器６４は、オーバーロード防止回路６６、関連するＬＥＤ６８、そしてハブメインヒューズ６９を備える。

実施例６０および７０の双方は、単一のユニット４４から複数の特定のリモート装置７２に電力を提供し得る周辺電力ハブを提供し、そのようなリモート装置は、携帯電話、ＰＤＡ、ＭＰ３などを含む。この周辺電力ハブ４４は、電力コンバータ４２の付属品であるか、または、電力供給を受ける独立したデバイスである。例えば、ＰＰＨ４４に給電する入力コード５２は、図４に示すように直接、コンバータ４２に接続され、バック回路２８によってステップダウンされることなく、ＤＣ接続部４８からタップされ、または、例えばシガレットライターアウトレットを介して、ＤＣ源または他の入力源に直接接続されている。

別の好適実施例によれば、図７に示すように、電力コンバータ１０は、マイクロコントローラ（コンピュータチップ）のようなプログラミング回路７２６を備える。プログラミング回路７２６は、コンバータ２２および２４、そして、フィルタ２５と協働して、出力電圧、出力電流、出力電力、電流リミット、極性、過電圧防止閾値、そして／または、各出力信号１６および１８に関する他の電気パラメータといった、出力信号１８そして／または１８に関連する電気パラメータを設定するプログラムを実行する。プログラミングシグナリング／フィードバックが通信線７２２と７２４を通じて行われる。例えば、マイクロコントローラを備えるコンバータ１０は、決められた出力電圧、出力電流または出力電力を実現するために、（図２および図３に示される）検出抵抗またはリファレンス電圧の数値を調整する。プログラミング回路７２６は、データおよびプログラムストレージ、ハードウェア、そして／または上述した電気特性を実現するためのスタートアップとコントロールを可能とするソフトウェア用のメモリ７１５を備える。好適な実施例においては、プログラミング回路７２６は、コンバータ２２または２４のいずれかの変換信号から電力を受ける。

電気パラメータ選択を示すデータは、プログラミング回路７２６によってメモリ７１５内に蓄積され、パワーアップ状態の時に、そのデータは読み込まれ、関連する信号出力部１６そして／または１８の電気パラメータがプログラミング回路７２６によって実現される。このデータは、電力供給ユニットの外部からプログラミング回路７２６内にプログラミングされ、その後、メモリ７１５内にプログラミングされる。そのようにして、プログラミング回路７１５とメモリに対して提供され得るデータを変更することにより、供給される信号の特性を自由に変更できる。例えば、そのデータは、生成された時に、または、標準的な電力供給ユニットをストックし、各々を特定の顧客のニーズに合うようにプログラムしようとするＯＥＭベンダーによって、プログラミング回路７２６に提供される。このプロセスは、新たな携帯電話を顧客の情報を用いてアクティべートするのに似ている。このデータは、また、電力供給を受ける周辺装置７２によって提供され、その装置７２は、プログラミング回路７１５を、装置７２に必要な電気パラメータを実現するようにプログラミングする。

そのデータは、コンバータ１０の外部のソース７１０（例えばプログラムコントローラ）から、単一の２ピンコネクタ、赤外線または可視光信号、電磁誘導信号、音響信号などを介して提供される。外部のソース７１０とコンバータ１０との間の通信のための伝送媒体７２５は、（同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、光ファイバケーブル等の）有線媒体と無線媒体の双方を含む。コンバータ１０は、また、様々な信号タイプと伝送媒体、そしてプログラミング回路７１５との間を媒介する。従って、理解できるように、コンバータ１０は、アナログそして／またはデジタルのデータを外部ソースからコンバータ１０に対して配信するための、インターネットといった通信システムを介して、プログラミングされ得る。

別の実施例においては、プログラミング回路７２６は、その回路の一部を形成するＥＰＲＯＭ７１５を備える。ＥＰＲＯＭ７１５は、コンバータ１０中に永続的に格納され、または、選択的にＥＰＲＯＭソケット（例えば、キーウェイ）に挿入可能であり、そして、ＥＰＲＯＭソケットから取り外し可能である。ＥＰＲＯＭは、（例えばＥＰＲＯＭバーナーを用いて）コンバータ１０の外部からプログラミングされ、望ましい出力特性をもたらすために、ソケットに挿入される。好ましくは、ＥＰＲＯＭチップは、購入時にプログラミングされ、店員によってコンバータにインストールされ得る。好ましくは、数個のＥＰＲＯＭチップがそれぞれ、様々な出力特性用にプログラミングされ、使用目的が変化した時に選択され、そして挿入される。ＥＥＰＲＯＭがＥＰＲＯＭに代替して、異なる出力プログラミングに対応する異なるＥＰＲＯＭをインストールする必要をなくしてもよい。

本発明を特定の好適な実施例に関して記述したが、本出願を読んだ時に、様々な変形、改変が当業者にとって明らかである。従って、添付されたクレームは、先行技術に照らして、そのような変形や改変を含むように、広く解釈されることが意図される。

図面に関する下記の説明を参照することによって、当業者に本発明と特定の実施例の利点がより完全に理解される。

本発明による、デュアルＤＣ電圧出力を持つデュアル入力ＡＣおよびＤＣ電力コンバータのブロック図を示す。取り外し可能なバック回路を持つ、コンバータの分解図を示す。本発明による、図１Ａにおいて示される、電力コンバータ回路の構成図を示す。本発明による、ＤＣ−ｔｏ−ＤＣバックコンバータの詳細な構成図を示す。本発明による、ＡＣおよびＤＣ電圧入力双方に適用される電力コンバータと周辺電力ハブ（ＰＰＨ）を備える電力コンバータシステムの展望図である。ＰＰＨの各出力が、関連するリモート装置に選択可能電圧を提供する、関連する選択的に取り付け可能なバック回路に接続可能である、図４中に示されるＰＰＨの一つの好適実施例の電気的ブロック図である。ＰＰＨが、それぞれが抵抗Ｒ１として示されるような、選択的に取り外し可能なプログラミングデバイスを有し、それによって各リモート携帯装置が直接ＰＰＨに接続され得る、別の好適な実施例の電気的ブロック図である。本発明の典型的な実施例による、ＤＣ電圧出力を有するデュアル入力ＡＣおよびＤＣ電力コンバータのブロック図を示す。

Claims

電力コンバータであって、
入力信号を受信し得る入力部と、
前記入力部に接続され、前記入力信号に応答して、変換されたＤＣ信号を提供し、前記変換されたＤＣ信号が、選択可能な電気特性を有する回路と、
選択コードを蓄積するプログラマブルメモリを備えるプログラミング回路であって、前記回路に接続され、共に協働して、前記選択コードに基づいて、前記変換されたＤＣ信号の電気特性を実現し得るプログラミング回路であって、前記選択コードが、前記電力コンバータのパワーアップ状態に応答して前記電気特性を実現するように構成されたプログラミング回路と、
前記回路に接続され、前記変換されたＤＣ信号を提供する出力部とを備え、
前記変換されたＤＣ信号は、携帯電子デバイスに電力を供給し、
前記出力部は、物理的に前記携帯電子デバイスに接続し得るコネクタを備える
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項１に記載の電力コンバータにおいて、
前記電気特性は、信号電圧、信号電流、信号電力、信号極性そして過電圧防止閾値のうちの一つからなる
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項１に記載の電力コンバータにおいて、
前記プログラミング回路は、前記選択コードに基づく抵抗値を有し、前記抵抗値が前記変換されたＤＣ信号に対応する信号電圧を実現する可変抵抗素子からなる
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項１に記載の電力コンバータにおいて、
前記メモリは、前記プログラミング回路から取り外し可能であるように構成される
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項１に記載の電力コンバータにおいて、
前記メモリは、前記メモリが前記プログラミング回路と接続された時にプログラミングされ得る
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項１に記載の電力コンバータにおいて、
前記メモリは、電気的プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）である
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項１に記載の電力コンバータにおいて、
前記プログラミング回路は、さらに、前記選択コードを示すプログラム信号を受信し、それに応じて、前記選択コードを前記メモリに蓄積する入力部を備える
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項７に記載の電力コンバータにおいて、
前記プログラミング回路の入力部は、プログラミングコントローラからインターネットを介して遠隔的にプログラム信号を受信し得る
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項７に記載の電力コンバータにおいて、
前記プログラミング回路は、さらに、光信号デバイス、電磁誘導信号デバイス、音響信号デバイス、そして、ダイレクトコネクション信号デバイスのうちの一つからプログラム信号を受信し得る
ことを特徴とする電力コンバータ。
請求項１に記載の電力コンバータにおいて、さらに、
前記プログラミング回路に接続され、前記メモリを収容して前記プログラミング回路に接続させ得るプラグインデバイスを備える
ことを特徴とする電力コンバータ。
電力コンバータシステムであって、
入力信号を受信し得る入力部と、
前記入力部に接続され、前記入力信号に応答して、変換されたＤＣ信号を提供し、前記変換されたＤＣ信号が、選択可能な電気特性を有する回路と、
前記回路に接続し、共に協働して、前記選択コードに基づいて、前記変換されたＤＣ信号の電気特性を実現し得るプログラミング回路であって、前記選択コードが、前記電力コンバータシステムのパワーアップ状態に応答して前記電気特性を実現するように構成されたプログラミング回路と、
前記プログラミング回路に接続する接続部であって、取り外し可能なメモリを収容し得るソケットを備え、前記メモリと前記プログラミング回路とを接続し、前記選択コードが前記メモリから提供される接続部と、
前記プログラミング回路と接続し、前記変換されたＤＣ信号を出力し得る出力部とを備え、
前記変換されたＤＣ信号は、携帯電子デバイスに電力を供給し、
前記出力部は、物理的に前記携帯電子デバイスに接続し得るコネクタを備える
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
請求項１１に記載の電力コンバータシステムにおいて、
前記選択コードは、電気特性選択を示し、前記変換されたＤＣ信号についての前記電気特性選択を選択し得る前記プログラミング回路によって、前記メモリから読み取り可能である
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
請求項１１に記載の電力コンバータシステムにおいて、
前記メモリは、前記メモリが前記接続部に挿入された時に前記選択コードをプログラミングし得る
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
請求項１１に記載の電力コンバータシステムにおいて、
前記メモリは、光信号デバイス、電磁誘導信号デバイス、音響信号デバイス、そして、ダイレクトコネクション信号デバイスのうちの一つによってプログラム信号を受信でき、また、再プログラミングされ得る
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
請求項１１に記載の電力コンバータシステムにおいて、
前記メモリは、プログラミングコントローラからインターネットを介して遠隔的にプログラム信号を受信し得る
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
請求項１１に記載の電力コンバータシステムにおいて、さらに、
前記電気特性選択に基づいて実現される抵抗値を持つ可変抵抗素子を備え、
前記抵抗値は、前記変換されたＤＣ信号に対応する信号電圧を実現する
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
請求項１１に記載の電力コンバータシステムにおいて、
前記プログラミング回路は、さらに、前記選択コードを示すプログラミング信号を受信し、それに応じて、前記選択コードを前記メモリ内に蓄積する入力部を備える
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
請求項１１に記載の電力コンバータシステムにおいて、
前記メモリは、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）であり、
前記接続部は、前記ＥＰＲＯＭを収容し得るプラグインデバイスである
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
請求項１１に記載の電力コンバータシステムにおいて、
前記電気特性は、信号電圧、信号電流、信号電力、信号極性そして過電圧防止閾値の一つからなる
ことを特徴とする電力コンバータシステム。
電力コンバータであって、
ＡＣ入力信号を受信し得る入力部と、
前記入力部に接続され、前記ＡＣ入力信号に応答して、前記ＡＣ信号をＤＣ信号に変換し、前記変換されたＤＣ信号が、選択可能な電気特性を有する回路と、
選択コードを蓄積するプログラマブルメモリに接続するプログラミング回路であって、前記回路に接続され、共に協働して、前記選択コードに基づいて、前記変換されたＤＣ信号の電気特性を実現し、前記選択コードが、前記電力コンバータのパワーアップ状態に応答して前記電気特性を実現するように構成されたプログラミング回路と、
携帯電子デバイスに電力を供給しる、前記ＤＣ信号を出力する出力部とを備え、
前記出力部は、物理的に前記携帯電子デバイスに接続し得るコネクタを備える
ことを特徴とする電力コンバータ。
電力コンバータであって、
ＤＣ入力信号を受信し得る入力部と、
前記入力部に接続され、前記ＤＣ入力信号に応答して、前記ＤＣ信号を他のＤＣ信号に変換し、前記他のＤＣ信号が、選択可能な電気特性を有する回路と、
選択コードを蓄積するプログラマブルメモリに接続するプログラミング回路であって、前記回路に接続され、共に協働して、前記選択コードに基づいて、前記他のＤＣ信号の電気特性を実現し、前記選択コードが、前記電力コンバータのパワーアップ状態に応答して前記電気特性を実現するように構成されたプログラミング回路と、
携帯電子デバイスに電力を供給し得る、前記ＤＣ信号を出力する出力部とを備え、
前記出力部は、物理的に前記携帯電子デバイスに接続し得るコネクタを備える
ことを特徴とする電力コンバータ。
電力コンバータであって、
ＡＣ入力信号を受信し得る入力部と、
前記入力部に接続され、前記ＡＣ入力信号に応答して、前記ＡＣ信号をＤＣ信号に変換し、前記ＤＣ信号が、選択可能な電気特性を有する回路と、
選択コードを有するプログラミング回路であって、前記回路に接続され、共に協働して、前記選択コードに基づいて、前記他のＤＣ信号についての電気特性を実現するプログラミング回路と、
携帯電子デバイスに電力を供給し得る、前記ＤＣ信号を出力する出力部であって、物理的に前記携帯電子デバイスに接続し得るコネクタを備える出力部とを備え、
前記プログラミング回路は、さらに、前記電力コンバータから離れたところからのプログラミング信号を受信し、選択的に前記選択コードを実現し得る入力部を備え、前記選択コードが、前記電力コンバータのパワーアップ状態に応答して前記電気特性を実現するように構成されたことを特徴とする電力コンバータ。