JP5955540B2 - 自動式故障除去を備えた同期整流スイッチ - Google Patents
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Description
本開示の諸実施形態は、一般には電圧および電流調整システムに関する。より具体的には、本開示の諸実施形態は、直列、並列および他の種類の配列で結合された宇宙船太陽電池パネル、または他の種類の電源を含む電力源および負荷に適用可能な電圧および電流調整システムに関する。
太陽電池など多くの種類の電力源は、単一の素子、あるいは直列、並列、または他の適切な構成で結合された複数の素子を備えることができる。これらの電源は、それだけには限らないが、電気的バス、バッテリなどの負荷に接続することができる。電源はまた、電力レギュレータに接続することもでき、それによって電流を負荷に導き、例えば、それだけには限らないが、回路を短絡し電流を電源に戻すことによって、電流を負荷から迂回させることができる。例えば、それだけには限らないが、宇宙船、船舶のような閉電気システムなど一部の電気システムでは、このようにして電流を制御することが電気的バスの電圧レギュレーションを維持するために必要になりうる。
例えば、それだけには限らないが、調整電気的バスを備える閉電気システムでは、負荷の電気需要を満たすように電流を供給することができ、電源からの余分な電流を不要にすることができる。制御回路を使用して、負荷需要を満たす電力出力に対応するように電流を電源群の電源サブセットから迂回させることができる。電気的バスおよび電源を調整するために使用される電圧レギュレーション回路および制御回路は、短絡モードでは機能しないことがある。
耐故障同期整流器レギュレータシステムおよび方法が開示される。このシステムおよび方法では、ハイサイドスイッチが電気的バスに結合されるように動作可能であり、ローサイドスイッチが共通の接地に結合される。加えて、第１のヒューズがハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合され、第１の故障に応じて開くように動作可能である。さらに、第２のヒューズがハイサイドスイッチおよび第１のヒューズに結合され、電流源に結合されるように、かつ第２の故障に応じて開くように動作可能である。ハイサイドスイッチと共に、第１と第２のヒューズの組合せを使用することによって、本開示の諸実施形態では、自動式耐故障システムを使用して、大幅に低減された消費電力で故障を自動的に除去し、ひいては耐故障システムの重量を低減し、それによって、耐故障システムを収容する宇宙船などの構造物の重量を低減する。この重量の低減はまた、空間およびコストの節減にもつながり、この節減は、多くの種類の電源および負荷相互作用デバイスにとって有用である。
一実施形態では、耐故障同期整流器レギュレータシステムは、電気的バスに結合されるように動作可能なハイサイドスイッチと、共通の接地に結合されたローサイドスイッチとを備える。このシステムはさらに、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合され、第１の故障に応じて開くように動作可能な第１のヒューズを備える。このシステムはさらに、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合され、電流源に結合されるように、かつ第２の故障に応じて開くように動作可能な第２のヒューズを備える。
別の実施形態では、自動式耐故障同期整流レギュレーション方法により、ハイサイドスイッチ、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流する。この方法ではさらに、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを用意し、またハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第２のヒューズを用意する。
さらに別の実施形態は、レギュレータシステムの耐故障同期整流の方法を含む。この方法では、電気的バスに結合されるハイサイドスイッチ、電流源およびハイサイドスイッチに結合されたバイパス整流器、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流する。この方法ではさらに、ハイサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを開き、ローサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に第１のヒューズを開く。この方法ではまた、電流源において故障が発生した場合に、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第２のヒューズを開き、バイパス整流器において故障が発生した場合に第２のヒューズを開く。
上記の概要は、諸概念の選択されたものを簡略な形で導入するために提示しており、これらの概念については、下記の詳細な説明でさらに説明する。上記の概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定するものではなく、あるいは、特許請求される主題の範囲を規定することを目的として用いるものでもない。
本開示の諸実施形態のより完全な理解は、詳細な説明および特許請求の範囲を添付の諸図と併せ参照することによって得られよう。各図を通じて、同じ参照番号は同様の要素を指す。図は、本開示の理解を容易にするために提示され、本開示の利益、範囲、規模、または適用性を限定することはない。図面は必ずしも原寸に比例していない。
以下の詳細な説明は例示的な性質のものであり、本開示、または本開示の実施形態の応用および用途を限定するものではない。特定のデバイス、技法、および応用例についての説明は、例としてのみ提示される。当業者には、本明細書で説明される諸例に対する修正が容易に明らかになるであろうし、本明細書で定義される一般的な原理は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく他の例および応用例に適用することができる。さらに、前述の分野、背景、概要、または以下の詳細な説明で呈示されるどんな表現または示唆される理論にも縛られるものではない。本開示は、特許請求の範囲と一致する範囲が与えられるべきであり、本明細書で説明され示された諸例に限定されるべきではない。
本開示の諸実施形態は、本明細書において、機能および／または論理ブロック構成要素、ならびに様々な処理ステップに関して説明されることがある。このようなブロック構成要素は、特定の機能を実施するように構成された任意の数のハードウェア、ソフトウェアおよび／またはファームウェア構成要素によって実現することができる。簡潔にするために、回路設計に関係する従来の技法および構成要素、ならびにシステムの他の機能的態様（およびシステムの個々に動作する構成要素）については、本明細書で詳細に説明されないことがある。加えて、当業者には、本開示の諸実施形態を様々なハードウェアおよびソフトウェアと組み合わせて実践できること、ならびに本明細書で説明される諸実施形態が本開示の単に例示的な実施形態にすぎないことが理解されよう。
本開示の諸実施形態は、本明細書では、実際的な非限定的応用例、すなわち、宇宙船または人工衛星における電圧変換に即して説明される。しかし、本開示の諸実施形態は、このような宇宙船または人工衛星の応用例に限定されず、本明細書で説明される技法はまた、他の応用例で利用することもできる。例えば、それだけには限らないが、諸実施形態は、航空機、船舶、自動車、建物、列車、原子炉からの過熱熱電対、様々な電圧変換応用例および回路などに適用可能でありうる。
諸実施形態は、図１〜２についての議論に即して以下でより詳細に説くように、ほぼすべての種類の直列／並列電力発生源（電源）と共に、電源を有するほぼすべての種類の輸送手段、およびエネルギーを送ることができる負荷に適用される。
当業者には本明細書を読めば明らかなように、以下は、本開示の諸例および諸実施形態であり、これらの例に従って動作することに限定されない。他の実施形態も利用することができ、本開示の例示的な実施形態の範囲から逸脱することなく構造変更を加えることができる。
様々な応用例で、電源（例えば、宇宙船太陽電池パネル、または他の電源）が、電圧レギュレータを通じて他のデバイス（例えば、電気的バスまたは他の負荷）に結合される。本開示の諸実施形態は、同期整流器と共に、耐故障システムになるヒューズの組合せを備える、耐故障同期整流器レギュレータシステムを含む。耐故障システムでは、ある構成要素が短絡した場合、複数のヒューズのうちの１つ以上が開き、電源は別のデバイスに結合されたままである。耐故障同期整流器レギュレータシステムは、同期整流器昇圧コンバータとして機能するように動作可能である。
図１は、本開示の一実施形態による耐故障同期整流器レギュレータシステム１００（耐故障システム１００）の例示的な機能ブロック図の説明図である。耐故障システム１００は、電気的バス１０６を介して電源１０２および負荷１０８に結合された同期整流スイッチ１０４（スイッチ１０４）を備えることができる。
上述のように、耐故障システム１００は、ほぼすべての種類の直列／並列電力発生源（電源）に適用される。耐故障システム１００はまた、電源１０２などの電源、およびエネルギーを送ることができる負荷１０８などの負荷を有するほぼすべての種類の輸送手段にも適用される。輸送手段は、例えば、それだけには限らないが、宇宙船、人工衛星、自動車などを含むことができる。
電源１０２は、例えば、それだけには限らないが、太陽電池パネル、発電機、バッテリ、人工衛星電源、宇宙船電源、航空機電源、船舶搭載発電機、列車電源、太陽光およびエンジンを動力とする長時間航空機および宇宙船（有人および無人）電源、原子炉からの過熱熱電対などを含むことができる。加えて、耐故障システム１００は、例えば、それだけには限らないが、太陽、風、および海洋波エネルギー発生施設／電源、発電機アレイなどを含むことができる。
同期整流スイッチ１０４は、以下で図２についての議論に即してより詳細に説かれるように、同期整流器と共に、耐故障システムになるヒューズの組合せを備える。耐故障システム１００では、ある構成要素が短絡した場合、複数のヒューズのうちの１つ以上が開き、電源１０２は電気的バス１０６に、または電気的バス１０６を介して負荷１０８に、結合されたままである。
負荷１０８は、例えば、それだけには限らないが、電子デバイス、モータ、ヒータ、電力分配システム、器具、追加の電気的バスなどを含むことができる。負荷１０８は、それだけには限らないが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、電力網電気的バス、バッテリバスなどの電気的バス１０６を介してスイッチ１０４に結合される。耐故障システム１００は、例えば、それだけには限らないが、宇宙船、人工衛星、自動車などで使用することができる。
図２は、本開示の一実施形態による耐故障システム１００の細部を示す、例示的な耐故障同期整流レギュレータシステム２００（システム２００）の説明図である。システム２００は、ハイサイドスイッチＱ２、ローサイドスイッチＱ１、出力コンデンサＣ１、バイパス整流器ＣＲ１、ヒューズＦ１、ヒューズＦ２、ヒューズＦ３、電流源Ｉｓｐ（図1の電源１０２）、電気的バス２０２（図１の１０６）、および共通の接地２０４を備えることができる。システム２００は、同期整流スイッチとして機能するように動作可能である。ハイサイドスイッチＱ２と共に、ヒューズＦ１〜Ｆ３の組合せを使用することによって、システム２００は、消費電力を大幅に低減できる耐故障システムを実現することができる。消費電力が大幅に低減することにより、システム２００の重量が低減する。システム２００の重量を低減すると、以下でより詳細に説くように、宇宙船の重量が低減しうる。さらに、重量を低減するとまた、空間およびコストの節減にもつながり、この節減は、多くの種類の電源および負荷相互作用デバイスにとって有用である。
図２に示される実施形態では、ハイサイドスイッチＱ２およびローサイドスイッチＱ１の例としてｎ形ＦＥＴを利用しているが、ハイサイドスイッチＱ２およびローサイドスイッチＱ１には、任意のスイッチング構成要素が含まれうる。例えば、それだけには限らないが、ハイサイドスイッチＱ２およびローサイドスイッチＱ１には、ｎ形ＦＥＴ、ｐ形ＦＥＴ、スイッチ、強制転流整流器、整流器スイッチなどが含まれうる。
ヒューズＦ１、Ｆ２、およびＦ３は、それぞれローサイドスイッチＱ１、電流源Ｉｓｐ、および出力コンデンサＣ１に直列に結合される。そのため、システム２００のいずれかの構成要素が短絡または故障した場合には、ヒューズＦ１〜Ｆ３のうちの１つ以上が開き、電流源Ｉｓｐは、バイパス整流器ＣＲ１を通じて電気的バス２０２（例えば、１００ボルト電気的バス）に接続されたままとされる。このようにして、システム２００は耐故障システムを実現する。故障には、例えば、それだけには限らないが、短絡、過負荷電流、閉固着故障などが含まれうる。本明細書では、短絡と故障が交換可能に用いられることがある。
ヒューズＦ１は、ローサイドスイッチＱ１に直列に結合され、ハイサイドスイッチＱ２で短絡が発生した場合に開くように動作可能である。このようにして、電流源Ｉｓｐは、バイパス整流器ＣＲ１とハイサイドスイッチＱ２の両方を通じて電気的バス２０２に接続（または結合）されたままにすることができる。ヒューズＦ１はまた、ローサイドスイッチＱ１が短絡または故障した場合に開くようにも動作可能である。このようにして、電流源Ｉｓｐは電気的バス２０２に接続（または結合）されたままになる。
ヒューズＦ２は、電流源Ｉｓｐに直列に結合され、ＣＲ１が短絡または故障した場合に開くように動作可能である。ＣＲ１が短絡した場合、大電流が、ヒューズＦ１またはＦ２が開くまでバイパス整流器ＣＲ１とハイサイドスイッチＱ２の経路中を環流することになる。このようにして、電流源Ｉｓｐ（図1の１０２）は電気的バス２０２に接続（または結合）されたままになる。ヒューズＦ２はまた、電流源Ｉｓｐが接地に短絡した場合に開くようにも動作可能である。この場合には、電流源Ｉｓｐは、もはや電力を電気的バス２０２に供給しない。
ハイサイドスイッチＱ２は、ヒューズＦ１、バイパス整流器ＣＲ１、出力コンデンサＣ１、および電気的バス２０２に結合される。ハイサイドスイッチＱ２は、電流源Ｉｓｐを電気的バス２０２に接続するように、または電流源Ｉｓｐを共通の接地２０４に接続するように動作可能である。一般には、ハイサイドスイッチ（電気的バスに結合）は整流器である。しかし、図２に示された実施形態では、ハイサイドスイッチＱ２などのＦＥＴがハイサイドスイッチとして使用され、そのため、消費電力が大幅に低減されることになる。同期整流では、電力デバイスの消費電力が低減する。消費電力がより小さいと、必要なヒートシンク材料がより少なくなるので電力デバイスの重量が低減し、構成要素をより高密度にパッケージすることが可能になる。こうして、必要とされる熱管理ハードウェアが小さいので、システム２００に結合される宇宙船などの輸送手段の重量を低減することができる。
出力コンデンサＣ１は、ヒューズＦ３および電気的バス２０２に直列に結合され、電流源Ｉｓｐから電荷を受け取るように動作可能である。
既存の解決策では、ローサイドスイッチが電流源Ｉｓｐを恒久的に共通の接地に接続した場合、電力がなくなる。しかし、既存の解決策とは対照的に、図２に示された実施形態では、ローサイドスイッチＱ１が電流源Ｉｓｐを共通の接地２０４に接続した場合、ハイサイドスイッチＱ２がオンになり、ヒューズＦ１が開いて共通の接地２０４に対する短絡を取り除き、それによって、電流源Ｉｓｐが電気的バス２０２に接続（または結合）したままとされる。
バイパス整流器ＣＲ１は、ハイサイドスイッチＱ２、ヒューズＦ２、電流源Ｉｓｐ、および電気的バス２０２に結合されて、電流源Ｉｓｐからの電流を整流するように動作可能である。
前述のように、電流源Ｉｓｐは、それだけには限らないが、バッテリ、人工衛星および宇宙船／航空機電源、船舶搭載発電機、列車電源、太陽光およびエンジンを動力とする長時間航空機および宇宙船（有人および無人）電源、原子炉からの過熱熱電対などの電源を含むことができる。
電気的バス２０２は、電気の流れを分配するように動作可能であり、例えば、それだけには限らないが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、電力網電気的バスなどでありうる。電気的バス２０２は、それだけには限らないが、電子デバイス、モータ、ヒータ、電力分配システム、器具、追加の電気的バスなどの負荷２０８（図１の１０８）に結合することができる。
システム２００は、ヒューズＦ１がローサイドスイッチＱ１に結合され、ヒューズＦ１およびＦ２がスイッチ経路にある同期電力スイッチとして機能するように動作可能である。このようにして、システム２００は、ハイサイドスイッチＱ２、ローサイドスイッチＱ１、出力コンデンサＣ１、バイパス整流器ＣＲ１、および電流源Ｉｓｐなど、どの電力段デバイスが短絡／故障モードで故障した場合でも自動的に故障を除去する。
一実施形態では、出力コンデンサヒューズＦ３は、例えば、それだけには限らないが、直列二重化コンデンサを備えることができる。
システム２００では、切り替えられる経路が、一般にダイオードより電圧降下が小さいＦＥＴ（すなわち、ハイサイドスイッチＱ２またはローサイドスイッチＱ１）を１つだけ備えるので、実質的に最高の最適効率が得られる。
図３は、本開示の一実施形態による自動式耐故障同期整流レギュレーションプロセス３００（プロセス３００）を示す例示的な流れ図の説明図である。プロセス３００に関連して実施される様々なタスクは、機械的に、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはこれらの組合せによって実施することができる。プロセス３００は、任意の数の追加または代替のタスクを含むことができ、図３に示されたタスクは図示の順序で実施しなくてもよく、またプロセス３００は、本明細書では詳細に説明されていない追加の機能性を有するもっと複雑な手順またはプロセスに組み込めることを理解されたい。
説明のために、プロセス３００についての以下の説明は、図１〜２に関連して前述した素子を参照することができる。実際の実施形態では、プロセス３００の一部分は、ハイサイドスイッチＱ２、ローサイドスイッチＱ１、出力コンデンサＣ１、ヒューズＦ１、ヒューズＦ２、ヒューズＦ３、バイパス整流器ＣＲ１、電流源Ｉｓｐ、および電気的バス２０２など、システム２００の別の素子によって実施することができる。プロセス３００は、図１〜２に示された実施形態と類似の機能、材料、および構造を有することができる。したがって、共通の特徴、機能、および素子については、ここでは重複して説明されないことがある。
プロセス３００は、ハイサイドスイッチＱ２、および共通の接地２０４に結合されたローサイドスイッチＱ１を使用して、電流源Ｉｓｐからの電流を電気的バス２０２用の電流へ同期整流することから開始することができる（タスク３０２）。
プロセス３００は、ハイサイドスイッチＱ２およびローサイドスイッチＱ１に結合された第１のヒューズＦ１を用意することで進めることができる（タスク３０４）。
プロセス３００は、ハイサイドスイッチＱ２および第１のヒューズＦ１に結合された第２のヒューズＦ２を用意することで進めることができる（タスク３０６）。
図４は、本開示の一実施形態によるレギュレータシステム２００の耐故障同期整流のプロセス４００を示す例示的な流れ図の説明図である。プロセス４００に関連して実施される様々なタスクは、機械的に、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはこれらの組合せによって実施することができる。プロセス４００は、任意の数の追加または代替のタスクを含むことができ、図４に示されたタスクは図示の順序で実施する必要がなく、またプロセス４００は、本明細書では詳細に説明されない追加の機能性を有するもっと複雑な手順またはプロセスに組み込めることを理解されたい。
説明のために、プロセス４００についての以下の説明は、図１〜２に関連して前述した素子を参照することができる。実際の実施形態では、プロセス４００の一部分は、ハイサイドスイッチＱ２、ローサイドスイッチＱ１、出力コンデンサＣ１、ヒューズＦ１、ヒューズＦ２、ヒューズＦ３、バイパス整流器ＣＲ１、電流源Ｉｓｐ、電気的バス２０２など、システム２００の別々の素子によって実施することができる。プロセス４００は、図１〜２に示された実施形態と類似の機能、材料、および構造を有することができる。したがって、共通の特徴、機能、および素子については、ここでは重複して説明されないことがある。
プロセス４００は、電気的バス２０２に結合されたハイサイドスイッチＱ２、電流源ＩｓｐおよびハイサイドスイッチＱ２に結合されたバイパス整流器ＣＲ１、および共通の接地２０４に結合されたローサイドスイッチＱ１を使用して、電流源Ｉｓｐからの電流を電気的バス２０２用の電流へ同期整流することから開始することができる（タスク４０２）。
プロセス４００は、ハイサイドスイッチＱ２において故障が発生した場合に、ハイサイドスイッチＱ２およびローサイドスイッチＱ１に結合された第１のヒューズＦ１を開くことで進めることができる（タスク４０４）。
プロセス４００は、ローサイドスイッチＱ１において故障が発生した場合に、第１のヒューズＦ１を開くことで進めることができる（タスク４０６）。
プロセス４００は、電流源Ｉｓｐにおいて故障が発生した場合に、ハイサイドＦＥＴスイッチＱ２および第１のヒューズＦ１に結合された第２のヒューズＦ２を開くことで進めることができる（タスク４０８）。
プロセス４００は、バイパス整流器ＣＲ１において故障が発生した場合に、第２のヒューズＦ２を開くことで進めることができる（タスク４１０）。
プロセス４００は、出力コンデンサＣ１において故障が発生した場合に、第３のヒューズＦ３を開くことで進めることができる（タスク４１２）。
このようにして、本開示の実施形態では、どの電力段デバイスが短絡モードで故障した場合でも自動的に故障を除去する。耐故障同期整流器レギュレータシステムが使用されて、消費電力が低減する。消費電力がより小さいと、必要なヒートシンク材料がより少なくなるので電力段デバイスの重量が低減し、構成要素をより高密度にパッケージすることが可能になる。こうして、必要とされる熱管理ハードウェアが小さくなるので、宇宙船の重量を低減することができる。重量を低減するとまた、空間およびコストの節減にもつながり、この節減は、多くの種類の電源および負荷相互作用デバイスにとって有用である。
上記の説明では、一緒に「接続された」または「結合された」複数の素子、ノードまたは機構に言及している。本明細書では、特に明記されていない限り、「接続された」とは、１つの素子／ノード／機構が別の素子／ノード／機構と、必ずしも機械的にではなく、直接接合されている（または直接連通している）ことを意味する。同様に、特に明記されていない限り、「結合された」とは、１つの素子／ノード／機構が別の素子／ノード／機構と、必ずしも機械的にではなく、直接もしくは間接に接合されている（または直接もしくは間接に連通している）ことを意味する。したがって、図１〜２は諸素子の例示的な配置を描いているが、追加の介在素子、デバイス、機構、または構成要素が本開示の一実施形態で存在しうる。
本明細書で用いられる語句およびそのバリエーションは、特に明記されていない限り、限定的とは対照的に制限がないと解釈すべきである。上記の例として、「含む」という語は「限定することなく、含む」などを意味すると読み取るべきであり、「例」という語は、議論される品目の、排他的または限定的な一覧ではない例示的な諸実例を提示するために用いられ、「従来の（conventional）」、「在来の（traditional）」、「通常の」、「標準の」、「知られている」などの形容詞、および同様の意味の語は、説明されている品目を所与の期間に限定する、または所与の時点で入手可能な品目に限定すると解釈すべきではなく、そうしないで、現在または将来のいずれかの時に入手可能であるか知られている可能性がある、従来の、在来の、通常の、または標準の技術を包含すると読み取るべきである。
同様に、接続詞「および」で結ばれた品目からなる群は、これらの品目のどれもこれもがその分類内に存在することを必要とすると読み取るべきではなく、むしろ、特に明記されていない限り「および／または」と読み取るべきである。同様に、接続詞「または」で結ばれた品目からなる群は、その群の中で相互の排他性が必要とされると読み取るべきではなく、むしろ、特に明記されていない限り「および／または」と読み取るべきである。さらに、本開示の品目、素子、または構成要素は、単数形で説明または特許請求されることがあるが、単数への限定が明記されていない限り、複数形が本開示の範囲内であることが企図されている。「１つまたは複数の」、「少なくとも」、「それだけには限らないが」などの拡大語句、または場合により他の同じような句が存在することで、このような拡大句がない場合に、より狭い事例が意図されている、または必要とされているものと読み取るべきではない。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
耐故障同期整流器レギュレータシステムであって、
電気的バスに結合されるように動作可能なハイサイドスイッチと、
共通の接地に結合されたローサイドスイッチと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合されて、第１の故障に応じて開くように動作可能な第１のヒューズと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記第１のヒューズに結合されて、電流源に結合されるように、かつ第２の故障に応じて開くように動作可能な第２のヒューズと
を備えるシステム。
（態様２）
前記第１のヒューズが、前記ハイサイドスイッチにおける第１の故障、および前記ローサイドスイッチにおける第１の故障のうちの１つまたは複数に応じて開き、前記第２のヒューズが前記電流源における第２の故障に応じて開く、態様１に記載のシステム。
（態様３）
前記電流源に結合され、かつ前記第２のヒューズおよび前記ハイサイドスイッチに結合されるバイパス整流器であって、前記第２のヒューズが前記バイパス整流器における前記第２の故障に応じて開くバイパス整流器と、
出力コンデンサおよび前記共通の接地に直列に結合されて、前記出力コンデンサにおける第３の故障に応じて開くように動作可能な第３のヒューズであって、直列二重化コンデンサを備える第３のヒューズと
をさらに備える、態様１に記載のシステム。
（態様４）
前記電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備えており、前記ローサイドスイッチに結合される電気的バスをさらに備え、前記電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、態様１に記載のシステム。
（態様５）
前記ハイサイドスイッチが消費電力を低減する、態様１に記載のシステム。
（態様６）
自動式耐故障同期整流レギュレーション方法であって、
ハイサイドスイッチ、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流することと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを用意することと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記第１のヒューズに結合された第２のヒューズを用意することと
を含む方法。
（態様７）
前記ハイサイドスイッチにおける故障に応じて前記第1のヒューズを開くことと、
前記ローサイドスイッチにおける故障に応じて前記第1のヒューズを開くことと、
前記電流源における故障に応じて前記第２のヒューズを開くことと
をさらに含む、態様６に記載の方法。
（態様８）
前記電流源に結合されるように、かつ前記第２のヒューズおよび前記ハイサイドスイッチに結合されるように動作可能なバイパス整流器を用意することと、
前記バイパス整流器における故障に応じて前記第２のヒューズを開くことと
をさらに含む、態様６に記載の方法。
（態様９）
電気的バスに結合されるように動作可能な出力コンデンサを用意することと、
前記出力コンデンサおよび前記共通の接地に直列に結合される第３のヒューズを用意することと、
前記出力コンデンサにおける故障に応じて前記第３のヒューズを開くことと
をさらに含む、態様８に記載の方法。
（態様１０）
レギュレータシステムの耐故障同期整流の方法であって、
電気的バスに結合されたハイサイドスイッチ、電流源およびハイサイドスイッチに結合されたバイパス整流器、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、前記電流源からの電流を前記電気的バス用の電流へ同期整流することと、
前記ハイサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを開くことと、
前記ローサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、前記第１のヒューズを開くことと、
前記電流源において故障が発生した場合に、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第２のヒューズを開くことと、
前記バイパス整流器において故障が発生した場合に、前記第２のヒューズを開くことと、
前記出力コンデンサにおいて故障が発生した場合に、出力コンデンサおよび前記共通の接地に結合された第３のヒューズを開くことと
を含む方法。
（態様１１）
前記電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備え、前記電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、態様１０に記載の方法。
（態様１２）
前記ハイサイドスイッチを使用することによって消費電力を低減することをさらに含み、前記ハイサイドスイッチがＦＥＴを含む、態様１０に記載の方法。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
耐故障同期整流器レギュレータシステムであって、
電気的バスに結合されるように動作可能なハイサイドスイッチと、
共通の接地に結合されたローサイドスイッチと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合されて、第１の故障に応じて開くように動作可能な第１のヒューズと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記第１のヒューズに結合されて、電流源に結合されるように、かつ第２の故障に応じて開くように動作可能な第２のヒューズと
を備えるシステム。
（態様２）
前記第１のヒューズが、前記ハイサイドスイッチにおける第１の故障、および前記ローサイドスイッチにおける第１の故障のうちの１つまたは複数に応じて開き、前記第２のヒューズが前記電流源における第２の故障に応じて開く、態様１に記載のシステム。
（態様３）
前記電流源に結合され、かつ前記第２のヒューズおよび前記ハイサイドスイッチに結合されるバイパス整流器であって、前記第２のヒューズが前記バイパス整流器における前記第２の故障に応じて開くバイパス整流器と、
出力コンデンサおよび前記共通の接地に直列に結合されて、前記出力コンデンサにおける第３の故障に応じて開くように動作可能な第３のヒューズであって、直列二重化コンデンサを備える第３のヒューズと
をさらに備える、態様１に記載のシステム。
（態様４）
前記電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備えており、前記ローサイドスイッチに結合される電気的バスをさらに備え、前記電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、態様１に記載のシステム。
（態様５）
前記ハイサイドスイッチが消費電力を低減する、態様１に記載のシステム。
（態様６）
自動式耐故障同期整流レギュレーション方法であって、
ハイサイドスイッチ、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流することと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを用意することと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記第１のヒューズに結合された第２のヒューズを用意することと
を含む方法。
（態様７）
前記ハイサイドスイッチにおける故障に応じて前記第1のヒューズを開くことと、
前記ローサイドスイッチにおける故障に応じて前記第1のヒューズを開くことと、
前記電流源における故障に応じて前記第２のヒューズを開くことと
をさらに含む、態様６に記載の方法。
（態様８）
前記電流源に結合されるように、かつ前記第２のヒューズおよび前記ハイサイドスイッチに結合されるように動作可能なバイパス整流器を用意することと、
前記バイパス整流器における故障に応じて前記第２のヒューズを開くことと
をさらに含む、態様６に記載の方法。
（態様９）
電気的バスに結合されるように動作可能な出力コンデンサを用意することと、
前記出力コンデンサおよび前記共通の接地に直列に結合される第３のヒューズを用意することと、
前記出力コンデンサにおける故障に応じて前記第３のヒューズを開くことと
をさらに含む、態様８に記載の方法。
（態様１０）
レギュレータシステムの耐故障同期整流の方法であって、
電気的バスに結合されたハイサイドスイッチ、電流源およびハイサイドスイッチに結合されたバイパス整流器、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、前記電流源からの電流を前記電気的バス用の電流へ同期整流することと、
前記ハイサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを開くことと、
前記ローサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、前記第１のヒューズを開くことと、
前記電流源において故障が発生した場合に、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第２のヒューズを開くことと、
前記バイパス整流器において故障が発生した場合に、前記第２のヒューズを開くことと、
前記出力コンデンサにおいて故障が発生した場合に、出力コンデンサおよび前記共通の接地に結合された第３のヒューズを開くことと
を含む方法。
（態様１１）
前記電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備え、前記電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、態様１０に記載の方法。
（態様１２）
前記ハイサイドスイッチを使用することによって消費電力を低減することをさらに含み、前記ハイサイドスイッチがＦＥＴを含む、態様１０に記載の方法。
本発明はまた、以下の実施形態と関連する。
１．耐故障同期整流器レギュレータシステムであって、
電気的バスに結合されるように動作可能なハイサイドスイッチと、
共通の接地に結合されたローサイドスイッチと、
ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合され、第１の故障に応じて開くように動作可能な第１のヒューズと、
ハイサイドスイッチおよび第１のヒューズに結合され、電流源に結合されるように、かつ第２の故障に応じて開くように動作可能な第２のヒューズと
を備えるシステム。
２．第１のヒューズがハイサイドスイッチにおける第１の故障に応じて開く、実施形態１に記載のシステム。
３．第１のヒューズがローサイドスイッチにおける第１の故障に応じて開く、実施形態１に記載のシステム。
４．第２のヒューズが電流源における第２の故障に応じて開く、実施形態１に記載のシステム。
５．電流源に結合され、かつ第２のヒューズおよびハイサイドスイッチに結合されるバイパス整流器をさらに備え、第２のヒューズがバイパス整流器における第２の故障に応じて開く、実施形態１に記載のシステム。
６．電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備える、実施形態１に記載のシステム。
７．ローサイドスイッチに結合される電気的バスをさらに備え、電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、実施形態１に記載のシステム。
８．出力コンデンサおよび共通の接地に直列に結合され、出力コンデンサにおける第３の故障に応じて開くように動作可能な第３のヒューズをさらに備える、実施形態１に記載のシステム。
９．第３のヒューズが直列二重化コンデンサを備える、実施形態８に記載のシステム。
１０．ハイサイドスイッチが消費電力を低減する、実施形態１に記載のシステム。
１１．自動式耐故障同期整流レギュレーション方法であって、
ハイサイドスイッチ、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流することと、
ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを用意することと、
ハイサイドスイッチおよび第１のヒューズに結合された第２のヒューズを用意することと
を含む方法。
１２．ハイサイドスイッチにおける故障に応じて第1のヒューズを開くことと、
ローサイドスイッチにおける故障に応じて第1のヒューズを開くことと
をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
１３．電流源における故障に応じて第２のヒューズを開くことをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
１４．電流源に結合されるように、かつ第２のヒューズおよびハイサイドスイッチに結合されるように動作可能なバイパス整流器を用意することと、
バイパス整流器における故障に応じて第２のヒューズを開くことと
をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
１５．電気的バスに結合されるように動作可能な出力コンデンサを用意することと、
出力コンデンサおよび共通の接地に直列に結合される第３のヒューズを用意することと、
出力コンデンサにおける故障に応じて第３のヒューズを開くことと
をさらに含む、実施形態１４に記載の方法。
１６．レギュレータシステムの耐故障同期整流の方法であって、
電気的バスに結合されたハイサイドスイッチ、電流源およびハイサイドスイッチに結合されたバイパス整流器、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流することと、
ハイサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを開くことと、
ローサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、第１のヒューズを開くことと、
電流源において故障が発生した場合に、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第２のヒューズを開くことと、
バイパス整流器において故障が発生した場合に、第２のヒューズを開くことと
を含む方法。
１７．出力コンデンサにおいて故障が発生した場合に、出力コンデンサおよび共通の接地に結合された第３のヒューズを開くことをさらに含む、実施形態１６に記載の方法。
１８．電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備える、実施形態１６に記載の方法。
１９．電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、実施形態１６に記載の方法。
２０．ハイサイドスイッチを使用することによって消費電力を低減することをさらに含みハイサイドスイッチがＦＥＴを含む、実施形態１６に記載の方法。
１．耐故障同期整流器レギュレータシステムであって、
電気的バスに結合されるように動作可能なハイサイドスイッチと、
共通の接地に結合されたローサイドスイッチと、
ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合され、第１の故障に応じて開くように動作可能な第１のヒューズと、
ハイサイドスイッチおよび第１のヒューズに結合され、電流源に結合されるように、かつ第２の故障に応じて開くように動作可能な第２のヒューズと
を備えるシステム。
２．第１のヒューズがハイサイドスイッチにおける第１の故障に応じて開く、実施形態１に記載のシステム。
３．第１のヒューズがローサイドスイッチにおける第１の故障に応じて開く、実施形態１に記載のシステム。
４．第２のヒューズが電流源における第２の故障に応じて開く、実施形態１に記載のシステム。
５．電流源に結合され、かつ第２のヒューズおよびハイサイドスイッチに結合されるバイパス整流器をさらに備え、第２のヒューズがバイパス整流器における第２の故障に応じて開く、実施形態１に記載のシステム。
６．電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備える、実施形態１に記載のシステム。
７．ローサイドスイッチに結合される電気的バスをさらに備え、電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、実施形態１に記載のシステム。
８．出力コンデンサおよび共通の接地に直列に結合され、出力コンデンサにおける第３の故障に応じて開くように動作可能な第３のヒューズをさらに備える、実施形態１に記載のシステム。
９．第３のヒューズが直列二重化コンデンサを備える、実施形態８に記載のシステム。
１０．ハイサイドスイッチが消費電力を低減する、実施形態１に記載のシステム。
１１．自動式耐故障同期整流レギュレーション方法であって、
ハイサイドスイッチ、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流することと、
ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを用意することと、
ハイサイドスイッチおよび第１のヒューズに結合された第２のヒューズを用意することと
を含む方法。
１２．ハイサイドスイッチにおける故障に応じて第1のヒューズを開くことと、
ローサイドスイッチにおける故障に応じて第1のヒューズを開くことと
をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
１３．電流源における故障に応じて第２のヒューズを開くことをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
１４．電流源に結合されるように、かつ第２のヒューズおよびハイサイドスイッチに結合されるように動作可能なバイパス整流器を用意することと、
バイパス整流器における故障に応じて第２のヒューズを開くことと
をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
１５．電気的バスに結合されるように動作可能な出力コンデンサを用意することと、
出力コンデンサおよび共通の接地に直列に結合される第３のヒューズを用意することと、
出力コンデンサにおける故障に応じて第３のヒューズを開くことと
をさらに含む、実施形態１４に記載の方法。
１６．レギュレータシステムの耐故障同期整流の方法であって、
電気的バスに結合されたハイサイドスイッチ、電流源およびハイサイドスイッチに結合されたバイパス整流器、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流することと、
ハイサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを開くことと、
ローサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、第１のヒューズを開くことと、
電流源において故障が発生した場合に、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチに結合された第２のヒューズを開くことと、
バイパス整流器において故障が発生した場合に、第２のヒューズを開くことと
を含む方法。
１７．出力コンデンサにおいて故障が発生した場合に、出力コンデンサおよび共通の接地に結合された第３のヒューズを開くことをさらに含む、実施形態１６に記載の方法。
１８．電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備える、実施形態１６に記載の方法。
１９．電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、実施形態１６に記載の方法。
２０．ハイサイドスイッチを使用することによって消費電力を低減することをさらに含みハイサイドスイッチがＦＥＴを含む、実施形態１６に記載の方法。
１００ 耐故障同期整流器レギュレータシステム、耐故障システム
１０２ 電源
１０４ 同期整流スイッチ、スイッチ
１０６ 電気的バス
１０８ 負荷
Ｆ１ 第1のヒューズ
Ｆ２ 第２のヒューズ
Ｆ３ 第３のヒューズ、出力コンデンサヒューズ
Ｃ１ 出力コンデンサ
Ｑ１ ローサイドスイッチ
Ｑ２ ハイサイドスイッチ、ハイサイドＦＥＴスイッチ
２００ 耐故障同期整流レギュレータシステム、システム
２０２ 電気的バス
２０４ 共通の接地
２０８ 負荷
Ｉｓｐ 電流源
ＣＲ１ バイパス整流器
３００ 自動式耐故障同期整流レギュレーションプロセス
４００ レギュレータシステム２００の耐故障同期整流のプロセス
１０２ 電源
１０４ 同期整流スイッチ、スイッチ
１０６ 電気的バス
１０８ 負荷
Ｆ１ 第1のヒューズ
Ｆ２ 第２のヒューズ
Ｆ３ 第３のヒューズ、出力コンデンサヒューズ
Ｃ１ 出力コンデンサ
Ｑ１ ローサイドスイッチ
Ｑ２ ハイサイドスイッチ、ハイサイドＦＥＴスイッチ
２００ 耐故障同期整流レギュレータシステム、システム
２０２ 電気的バス
２０４ 共通の接地
２０８ 負荷
Ｉｓｐ 電流源
ＣＲ１ バイパス整流器
３００ 自動式耐故障同期整流レギュレーションプロセス
４００ レギュレータシステム２００の耐故障同期整流のプロセス
Claims (10)
- 耐故障同期整流器レギュレータシステムであって、
電気的バスに結合されるように動作可能なハイサイドスイッチと、
共通の接地に結合されたローサイドスイッチと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合されて、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのうちの１つまたは複数における第１の故障に応じて開くように動作可能な第１のヒューズと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記第１のヒューズに結合されて、電流源に結合されるように、かつ前記電流源における第２の故障に応じて開くように動作可能な第２のヒューズと、
該電流源に結合され、かつ第２のヒューズおよび該ハイサイドスイッチに結合されたバイパス整流器であって、該バイパス整流器における第２の故障に応じて前記第２のヒューズが開く、バイパス整流器と、
を備えるシステム。 - 出力コンデンサおよび前記共通の接地に直列に結合されて、前記出力コンデンサにおける第３の故障に応じて開くように動作可能な第３のヒューズであって、直列二重化コンデンサを備える第３のヒューズと
をさらに備える、請求項１に記載のシステム。 - 前記電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備えており、前記ローサイドスイッチに結合される電気的バスをさらに備え、前記電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、請求項１に記載のシステム。
- 前記ハイサイドスイッチが消費電力を低減する、請求項１に記載のシステム。
- 自動式耐故障同期整流レギュレーション方法であって、
ハイサイドスイッチ、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、電流源からの電流を電気的バス用の電流へ同期整流することと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを用意することと、
前記ハイサイドスイッチおよび前記第１のヒューズに結合された第２のヒューズを用意することと、
前記電流源に結合されるように、かつ前記第２のヒューズおよび前記ハイサイドスイッチに結合されるように動作可能なバイパス整流器を用意することと、
前記ハイサイドスイッチにおける故障に応じて前記第1のヒューズを開くことと、
前記ローサイドスイッチにおける故障に応じて前記第1のヒューズを開くことと、
前記電流源における故障に応じて前記第２のヒューズを開くことと、
前記バイパス整流器における故障に応じて前記第２のヒューズを開くことと
を含む方法。 - 電気的バスに結合されるように動作可能な出力コンデンサを用意することと、
前記出力コンデンサおよび前記共通の接地に直列に結合される第３のヒューズを用意することと、
前記出力コンデンサにおける故障に応じて前記第３のヒューズを開くことと
をさらに含む、請求項５に記載の方法。 - レギュレータシステムの耐故障同期整流の方法であって、
電気的バスに結合されたハイサイドスイッチ、電流源およびハイサイドスイッチに結合されたバイパス整流器、および共通の接地に結合されたローサイドスイッチを使用して、前記電流源からの電流を前記電気的バス用の電流へ同期整流することと、
前記ハイサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第１のヒューズを開くことと、
前記ローサイドスイッチにおいて故障が発生した場合に、前記第１のヒューズを開くことと、
前記電流源において故障が発生した場合に、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチに結合された第２のヒューズを開くことと、
前記バイパス整流器において故障が発生した場合に、前記第２のヒューズを開くことと、を含む方法。 - 出力コンデンサおよび前記共通の接地に結合された第３のヒューズを、該出力コンデンサにおいて故障が発生した場合に開くことをさらに含む、請求項７に記載の方法。
- 前記電流源が少なくとも１つの太陽電池パネルを備え、前記電気的バスが、宇宙船パワーバス、人工衛星パワーバス、船舶電気的バス、自動車電気的バス、および電力網電気的バスのうちの１つを含む、請求項８に記載の方法。
- 前記ハイサイドスイッチを使用することによって消費電力を低減することをさらに含み、前記ハイサイドスイッチがＦＥＴを含む、請求項８に記載の方法。
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