JP6251324B2 - 大電流用途のための電圧増倍器 - Google Patents

大電流用途のための電圧増倍器 Download PDF

Info

Publication number
JP6251324B2
JP6251324B2 JP2016122456A JP2016122456A JP6251324B2 JP 6251324 B2 JP6251324 B2 JP 6251324B2 JP 2016122456 A JP2016122456 A JP 2016122456A JP 2016122456 A JP2016122456 A JP 2016122456A JP 6251324 B2 JP6251324 B2 JP 6251324B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
winding block
switch
control switch
voltage multiplier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016122456A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017042031A (ja
Inventor
エラーマン,ミヒャエル
ナータン,アードルフ
Original Assignee
テサト−スペイスコム ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー
テサト−スペイスコム ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by テサト−スペイスコム ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー, テサト−スペイスコム ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー filed Critical テサト−スペイスコム ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー
Publication of JP2017042031A publication Critical patent/JP2017042031A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6251324B2 publication Critical patent/JP6251324B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、消費主体、特に、高電圧が供給されなければならない消費主体のための電圧増倍器と電源とに関する。
電圧増倍器は幅広い用途がある。電圧増倍器は、基本的には、既存の電源の低電圧を、消費主体(電気で作動する物品、電気製品)(consumer)のための高電圧に変換する必要がある時に使用される。そのため電圧増倍器は例えば人工衛星において使用されることもあり、人工衛星は膨大な数の高電圧部品を有することができ、個々の部品は、別々に高電圧が供給されることが要求されるか、またはそれ自身が高い電圧値であることが要求される。この目的を達するために、各々の高電圧部品向けに電圧増倍器が供給され、人工衛星内の低電圧を、必要とされる高電圧値まで増倍する。
電圧増倍器は、基本的には、以下のような構成となりうる。入力電圧から始まり、2つの分岐部が交互に出力部へスイッチングされる。これに必要な制御スイッチ(controlled switch)が、制御電圧により導通または遮断(すなわち非導通)となるようスイッチングされる。ここで、特定の環境下で交番するスイッチの電位を基準にして制御電圧を設定する必要がある可能性があり、そのため、対応する回路は高い複雑性が要求される。
米国特許公開5436825A号公報 米国特許第7480156B1号公報 米国特許公開2005/0146310A1号公報 ドイツ特許4225335C1号公報
本発明の目的は、より簡単に制御される特徴を持つ電圧増倍器を説明することである。
本目的は、独立請求項の主題によって成し遂げられる。各種の展開は従属請求項及び以下の説明から明らかになる。
本発明の一側面に従い電圧増倍器を説明する。電圧増倍器は、直列に接続された複数の巻線ブロック(winding blocks)、スイッチ回路、第1制御スイッチ、および第2制御スイッチを有する。スイッチ回路は、第1巻線ブロックと第2巻線ブロックとの間に配置された第1ノードと、第3巻線ブロックと第4巻線ブロックの間に配置された第2ノードとを、接地(アース)にスイッチングするよう構成されている。第1制御スイッチは、第1巻線ブロックと第2巻線ブロックとの間に配置されており、第2制御スイッチは、第3巻線ブロックと第4巻線ブロックとの間に配置されている。第1制御スイッチと第2制御スイッチとは、導通状態または非導通状態にスイッチングされるように構成されている。第2巻線ブロックと第4巻線ブロックとは、それぞれ電圧増倍器の出力部に結合しており、その結果、出力部において、スイッチ回路のスイッチング状態に応じて出力電圧が設定される。
前記制御スイッチを第1巻線ブロックと第2巻線ブロックとの間及び第3巻線ブロックと第4巻線ブロックとの間にそれぞれ配置することで、制御スイッチは、スイッチ回路によって接地される。つまり、前記スイッチ回路は、巻線ブロックと制御スイッチとから為る直列回路に接続されており、各場合においてスイッチ回路の接続部はスイッチの接点に電気的に接続され、この接点は接地に関連する。この明細書で「接地」と言う場合は、接地は、電気的な基準電位、つまりソースと消費主体の電圧との共通電位を意味する。また、地球の軌道上に位置する人工衛星での使用の場合は、例えば、接地との用語は、ソースと消費主体の電圧との共通電位を意味する電圧増倍器と関係づけて理解される。あるいは、人工衛星と電圧増倍器との全体配置に対する基準電位を決定することもできるが、人工衛星の接地は、電圧増倍器に関係した接地とは異なりうる。ここで説明される電圧増倍器については、制御スイッチの制御接続部に対する制御電圧は、上記基準電位に対してのみ調整される。各制御スイッチを2つの巻線ブロックの間に配置、さらには、スイッチ回路が接続されたノード上に配置することによって、制御スイッチでは交流基準電圧が設定されず、そのような交流基準電圧に対して制御電圧を調整する必要がなく、従って制御回路の複雑性が低減する。また、特に電気的または電子的な制御スイッチであり得る制御スイッチの電圧供給源が、電位フリー(potential-free)となる必要がない。これは、制御スイッチがスイッチ回路の状態に応じて基準電位にまでだけ降下し、この時に所謂ブートストラップダイオードにより荷電されうるからである。
電圧増倍器は、例えば、任意の望ましい要素を持つ電圧3倍器や多重倍器として設計できる。巻線ブロックがどのような寸法とされるか及びそれらがいくつ使用されるかに応じて、任意の望ましい増倍係数を設定することができ、特に2以上を設定することができる。こうして、例えば各分岐部上で、巻線ブロックの数または対応する制御スイッチと出力部との間の変形比率を増加させることができる。このような分岐部上へのさらなる巻線ブロックの追加と独立して、制御スイッチは、第1巻線ブロックの下流に直接配置された状態である。2つの分岐部は、電圧増倍器の出力部で結合する。
巻線ブロックは、芯線の周りに線を多重に巻いたものを意味し、各巻線ブロックは2つのタップを有し、それによって、このタップで電圧が取り出されうるすなわち提供されうる、すなわち、このタップと制御スイッチとが接続しうる。一つの実施形態では、全ての巻線ブロックが、共通の芯線の周りに配置される、すなわち、巻きつけられる。
巻線ブロックは直列に接続される、これは、この巻線ブロックが電気的に直列接続されていることを意味する。複数の巻線ブロックの間にノードを位置させることができ、そのノードを用いて電圧を取り出せ、または、そのノードにて、さらなる素子、例えば制御スイッチを、巻線ブロックの直列回路に組み込むことができる。それゆえ、制御スイッチと巻線ブロックとは直列回路を形成する。
制御スイッチは、導通/非導通の2つの状態のうちの一方にスイッチングされることができる。つまり、制御スイッチの第1接点と第2接点との間でこれら2つの状態のうちの一つが選択される。導通または非導通状態は例えば、制御接続部に印加される制御電圧に応じて採用される。制御スイッチは自己制御スイッチでも可能であり、その制御接続部はエネルギー供給のためだけに使用され、さらにその導通または非導通状態は環境変数に応じて決定され、ここにおいて環境変数は例えば、接点のうちの少なくとも一つの接点の電位値、もしくは、第1接点と第2接点との間の電位差、もしくは、電流値とすることができる。さらに、スイッチ回路は、ある時刻tに制御スイッチの接点が基準電位にスイッチングするように、スイッチングする。従って、出力部で出力電圧が得られる。
ある実施形態では、第1制御スイッチと第2制御スイッチとは整流ダイオードであってよい。随意的に、この2つの制御スイッチは、双方向に信号を遮断する特性を持ってよい。ある実施形態では、この2つの制御スイッチは、各々において2つの直列接続の電界効果トランジスタ(FET)で構成されてよく、ここにおいて直列接続のFETは、そのソース接続部において互いに接続されている。言い換えると、各制御スイッチの2つのFETは、双方向に信号を遮断することを可能にするために、対照的すなわち互いに反対にスイッチングする。
本説明に関する高電圧は、特に、電源電圧と消費主体の電圧とが直流的(galvanically)に分離されていない場合に、供給電源電圧よりも高い電圧を消費主体が必要とするときを意味すると理解される。ここで説明する装置は、広い範囲の回路群、例えば、携帯型または据え置き型の、電池式または商用電源式の消費主体において使用可能である。
制御スイッチのスイッチング状態に加えて、電圧増倍器の出力電圧は、例えば巻線ブロックの巻き数やその他の特性などの、巻線ブロックの設計に応じたものとしてもよい。いかなる場合でも、これらの要因を考慮して、電圧増倍器を望ましい出力電圧に設定することができる。
本発明のある実施形態によれば、電圧増倍器は、第1巻線ブロックと第3巻線ブロックとの間に配置された入力電圧接続部を有している。
言い換えると、入力電圧接続部は、2つの分岐部の根元すなわち起点を形成し、この分岐部は、各々の場合において直列接続された少なくとも2つの巻線ブロック及びその間に配置された制御スイッチを越えて、電圧増倍器の出力部まで伸びている。入力電圧接続部は電源電圧源もしくは供給電圧源に接続されるように形成されており、電圧源としては例えば人工衛星中の低電圧バスなどがある。
本発明のさらなる実施形態によれば、電圧増倍器は、入力電圧接続部の上流部に接続された入力フィルターを有し、それによって、入力電圧の干渉または高周波変動、および、電圧源の方向における電圧増倍器のスイッチング変動を、入力電圧接続部に印加された電圧曲線からフィルターにより除去することができる。
本発明のさらなる実施形態によれば、電圧増倍器は、直流電圧を増倍するように構成することができる。
特に、電圧増倍器は、直流の低電圧を受け入れて直流の高電圧に増倍することができる。一つの実施形態では、増倍された電圧値を持つパルス電圧もしくは交流電圧が、直流電圧から生成されることができる。この目的のために、特にRLC素子を電圧増倍器の出力部に適合させ、すなわち変化させて、対応する出力電圧曲線を提供するようにすることができる。
本発明のさらなる実施形態によれば、電圧増倍器のスイッチ回路は、制御スイッチを交互に選択的に接地にスイッチングするように用いられる2つのスイッチを有する。
このことは、スイッチ回路の2つのスイッチが、交互に通過(through)するようにのみスイッチングすることを意味しており、ここにおいてスイッチ回路は、好ましくは、第2のスイッチの遮断後のある決められた時間tの経過もしくはその期間後に第1スイッチが通過へとスイッチングするようになっていてもよい。言い換えれば、2つのスイッチの導通状態の間の時間的な重なりはなく、むしろこれらはお互いに時間的に離れてさえいる。これは電圧増倍器の制御概念の一側面であり、原則的には変更し得る。
前記スイッチ回路のスイッチが導通状態にスイッチングされる時間、つまり制御スイッチが接地にスイッチングされる時間は、電圧増倍器の出力電圧に応じたものであってもよい。このことは電圧増倍器の制御の一つの側面であり、この時間は、相応に可変であってもよく、また、電圧増倍器の動作時間中に変化してもよい。代わりにまたは追加的に、この時間は、出力電流に応じて設定できる。2つのスイッチと電圧増倍器の出力部との間に、ここで記載した制御タスクを少なくとも実行する制御装置を挿入してもよい。この制御装置は、スイッチ回路のスイッチング状態が出力電圧および/または出力電流に応じて発生するような方法で機能してもよい。
制御スイッチは例えば、スイッチ回路におけるスイッチとは対照的すなわち反対にスイッチングしてもよい。つまり、例えば、スイッチ回路の第1スイッチにおける制御スイッチは、第1スイッチが導通状態であれば非導通となり、第1スイッチが非導通であれば導通する。スイッチ回路の第2スイッチがある分岐部は、それに対応するように制御される。状態の遷移中には、時間的な重なり状態もしくは隔たりもしくはその両方が含まれてもよい。スイッチ回路中の両方のスイッチが同時に遮断すると、2つの分岐部における制御スイッチは同時に導通状態となるようスイッチングしてもよい。
本発明のさらなる実施形態によれば、第1制御スイッチと第2制御スイッチとの各々は電界効果トランジスタであり、これらは、それぞれの場合において、制御接続部においてエネルギー供給ユニットによって供給される電圧で作動することができ、結果としてスイッチの通過動作(進行動作)に影響を与える。
そのため、制御電圧により、対応する部品の仕様に応じて電界効果トランジスタが導通状態から非導通状態もしくはその逆へと変化することになる。制御電極(ゲートでもよい)における制御電圧のレベルに応じて、電界効果トランジスタはドレインとソースとの間で導通もしくは遮断の状態をとる。
本発明のさらなる形態によれば、電界効果トランジスタはMOSFET(金属酸化膜電界効果トランジスタ)である。
この実施形態によれば、電圧増倍器の設計により、MOSFETドライバーの制御を簡略化することができる。これは、基準電位(電圧増倍器の接地と関連して上述したように、接地である。)のみを考慮に入れればよいからである。
ある実施形態では、制御スイッチは整流ダイオードで構成できる。これは、例えば逆平行に接続されたFETと同様に、双方向に遮断できる。従って、全てのスイッチが同時に遮断状態になるような状態が可能である。
本発明のさらなる実施形態によれば、電圧増倍器は、入力電圧接続部と電圧増倍器の出力部との間に接続されている減衰素子を有する。
言い換えれば、減衰素子は、電圧増倍器の一つまたは両方の分岐部を橋渡しもしくは迂回することができる。減衰素子は、スイッチングのオーバーシュート(行き過ぎ量)を平滑化するようになっており、分岐部の一つを介して出力部に一時的に電圧が印加されない場合には、分岐部上で高電圧位相までのスイッチング中に吸収されたエネルギーを減衰素子が出力することができるようになっている。
本発明のさらなる実施形態によれば、減衰素子は、Zダイオードと、そのZダイオードに直列接続されたコンデンサーとを有する。このコンデンサーは、接地である基準電位の方向もしくは入力電圧接続部の方向、もしくは代わりに、他の安定した電位の方位に向かって接続されることができる。
本発明のさらなる側面によれば、消費主体のための電圧源が提供される。この電圧源は、低電圧源と上記並びにこれから述べる電圧増倍器とを有する。この電圧増倍器は、低電圧源に接続されており、また、低電圧を増倍してその増倍された電圧を出力部での高電圧として消費主体に提供できるようになっている。
ここで説明した2つ以上の電圧増倍器は、カスケード回路でも動作できる。つまり第1電圧増倍器の出力部は、第2電圧増倍器などの入力部に電気的に接続される。これによって、増倍係数を増加させることができる。
本発明の典型的な実施形態として、添付の図面に基づいて、以下に、より詳細に説明する。
説明のために記載した、従来の電圧3倍器を示す。 本発明の実施形態による電圧3倍器を示す。 本発明の実施形態による電圧3倍器を示す。 本発明のさらなる実施形態による電圧3倍器のスイッチング動作と出力電圧との曲線を示す。
図の説明はあくまで概要であり、スケールは実際のものではない。以下の図で同一の参照数字が使用される場合は同一もしくは類似の要素である。
図1は電圧3倍器100を示すもので、電圧3倍器は、その入力部102に低電圧が供給されて、増倍(ここでは3倍)された高電圧を出力部104に運ぶ。前記入力部には入力フィルター106が接続されており、入力フィルター106は、入力電圧を電圧3倍器100の入力電圧接続部108へ通過させる。
入力電圧接続部108において、電圧3倍器100は2つの分岐部に分岐し、その各々は出力部104に通じている。第1分岐部は、第1巻線ブロック120、第3巻線ブロック140、および制御スイッチ160を有する。第2分岐部は、第2巻線ブロック130、第4巻線ブロック150、および制御スイッチ170を有する。図1から分かるように、全ての巻線ブロック120、130、140、150と制御スイッチ160、170とは、直列接続されている。本設計と、制御スイッチ160、170のスイッチングプロセスとスイッチ回路110のスイッチングプロセスとによって、電圧増倍が達成される。
基準電位112(接地)に対し、それぞれ、第1と第3の巻線ブロックの間のノード125をスイッチングするように(スイッチA)、また、第2、第4の巻線ブロックの間のノード135をスイッチングするように(スイッチB)、2つのスイッチAとBとを持つスイッチ回路110が配置されている。スイッチ回路と制御スイッチ160,170とのスイッチング状態に応じて、異なる巻線ブロックを介して電圧が出力部に印加される。
スイッチA,Bのスイッチング状態に応じて、制御スイッチ160、170の基準電位は接地されず、接地とは異なる電位となり、特に、接地より低い電位となる。従って、制御電圧はこのような異なる電位に適合されなければならず、この結果、制御スイッチ160、170のための制御ユニットが高価になり、複雑になる。
出力部にはインダクター104Aとコンデンサー104Bとが直列に接続されており、電圧の変動を補償し、必要とされる直流電圧を運ぶ。あるいは、任意の望ましいRLC素子の組み合わせや、R、L、Cタイプの素子のうちのどれか一つまたは複数の素子を、出力部に接続してもよい。例えば、出力部では交流もしくはパルス電圧が望ましい場合には、純粋にオーミック抵抗が適する。
図2は、電圧3倍器を基とする本発明のある実施形態についての電圧増倍器を示す。ここで説明される設計は、任意の望ましい増倍係数を有する電圧増倍器に対して使用可能であると言える。これは、例を挙げれば、各々の分岐部上にある制御スイッチ160、170と出力部104との間の巻線ブロックの数および/またはサイズが増加するからである。図2では、従来の電圧増倍器の説明に図1で使用したのと同じ参照数字を用いている。図1と、図1に関連する説明とは、図2の実施形態の理解の助けになる。
図1における従来の電圧3倍器とは対照的に、制御スイッチ160、170は、2つの巻線ブロック120、140の間と130、150の間にそれぞれ配置される。それに対応して、スイッチ回路のスイッチA,Bに対するタップ122、132はそれぞれ、第1巻線ブロック120と制御スイッチ160との間、もしくは第2巻線ブロック130と制御スイッチ170との間に配置される。従って、スイッチ回路110の対応するスイッチA,Bが通過するようにスイッチングする場合、これら2つのスイッチ160、170の各々は、基準電位112にスイッチングされる。従って、常に、制御スイッチ160、170の制御接続部のための制御電圧を、基準電位112に関して提供することができ、それとは異なる電位は生じないし、考慮に入れる必要も無い。
スイッチA、Bは、電子的に制御されるスイッチとすることができ、例えばトランジスタやサイリスタである。いかなる場合でも、スイッチAとBとは2つの状態になることが少なくとも必要で、つまり導通状態と非導通状態の2つの状態である。原則として、機械的なスイッチも、必要とされるスイッチング周波数を達成できれば前記スイッチとして適している。
図3は図2のような電圧増倍器を示し、図3では、制御スイッチ160、170のためのエネルギー供給源と制御ユニット180が示されている点が異なる。制御スイッチ160、170のための制御電圧は、エネルギー供給源180から制御スイッチの制御接続部161、171まで回り、接点162、163の間を通過(または遮断)するように制御スイッチをスイッチングさせる。
さらに、図3は、減衰素子(電圧抑制回路でもよい)を示し、この減衰素子は、Zダイオード192とコンデンサー194との直列回路から成り、入力電圧接続部108を電圧増倍器の出力部104に接続させる。
出力部に、任意の望ましいRLC素子が、オーミック抵抗、コンデンサー、および/またはインダクターの組み合わせとして配置されてもよいと言える。LC素子によって出力電圧を平滑化することができる。もし対照的に、オーミック抵抗のみからなる出力素子が出力部で使用されれば、電圧増倍器は、一つまたは複数の電圧パルス、例えば一続きの周期的に連続した電圧パルスを出力するために使用可能である。
出力部104に、フリーホイーリングダイオードすなわち一般的に言い換えると制御スイッチを配置することができる。これは特に例えば、双方向に遮断するスイッチとインダクターとが電圧増倍器の出力部において使用されている場合に必要となりうる。
入力電圧接続部108と入力フィルター106との間にインダクターを配置することができ、このインダクターは入力電流を制限できると言える。
図4は、スイッチ回路110のスイッチA、Bにおけるスイッチング状態と出力部104における電圧レベル(Xと表記)とを比較したものである。さらには減衰素子190における充電状態と放電状態とを示す。
スイッチAがスイッチングする(電圧が0VからUGSに変わる)と、出力電圧3×MBが出力部に印加される(MBはメインバスを表し、電圧増倍器の入力部における低電圧バスにおける電圧値である)。スイッチAを遮断する(電圧はUGSから0Vに降下する)とすぐに、出力電圧は0Vに降下する。ある一定時間後、スイッチBがスイッチングし、出力部の電圧は再び3×MBに増加する。出力部の電圧は、スイッチ回路のうちのどのスイッチ(AまたはB)がスイッチングするかに関係なく3×MBに増加する。Xにおける電圧曲線は、実際に具現化された電圧増倍器次第で、図4のものとは異なった様子になる可能性もあり、例えば、オーミック負荷を有する、双方向に遮断する制御スイッチ160、170が使用される場合、または、フリーホイーリングダイオードが使用される場合には、出力部において低電圧位相では0Vまで降下しうる。
電圧抑制回路190は、高電位までのスイッチング(AまたはBがスイッチングすなわち通過)中にスイッチングのオーバーシュートによって充電され、スイッチ回路がスイッチAまたはBを閉じる際にはエネルギーを放出する。これによりスイッチングのオーバーシュートが低減できる。
100 電圧増倍器
102 入力(低電圧)
104 出力(高電圧)
104A インダクター
104B コンデンサー
106 入力フィルター
108 入力電圧接続部
110 スイッチ回路
112 接地
120 第1巻線ブロック
122 タップ
125 ノード
130 第2巻線ブロック
132 タップ
135 ノード
140 第3巻線ブロック
150 第4巻線ブロック
160 制御スイッチ
161 制御接続部
162 第1接点
163 第2接点
170 制御スイッチ
171 制御接続部
180 エネルギー供給源
190 減衰素子

Claims (10)

  1. 電圧増倍器(100)であって、
    共通の芯線の周りに配置され、直列に接続された、第1巻線ブロック(120)と第2巻線ブロック(140)と第3巻線ブロック(130)と第4巻線ブロック(150)とを有する巻線ブロック(120、130、140、150)と、
    スイッチ回路(110)であって、前記第1巻線ブロック(120)と前記第2巻線ブロック(140)との間に配置された第1ノード(122)と、前記第3巻線ブロック(130)と前記第4巻線ブロック(150)との間に配置された第2ノード(132)とを接地へスイッチングするように構成されているスイッチ回路と、
    前記第1巻線ブロック(120)と前記第2巻線ブロック(140)との間に配置された第1制御スイッチ(160)と、
    前記第3巻線ブロック(130)と前記第4巻線ブロック(150)との間に配置された第2制御スイッチ(170)とを有し、
    前記第1制御スイッチ(160)と前記第2制御スイッチ(170)とは、導通状態または非導通状態にスイッチングするように構成されており、
    前記第2巻線ブロック(140)と前記第4巻線ブロック(150)とは、電圧増倍器(100)の出力部(104)と結合されており、スイッチ回路(110)のスイッチング状態に応じて出力部(104)において出力電圧が設定されることを特徴とする、電圧増倍器(100)。
  2. 前記第1巻線ブロック(120)と前記第3巻線ブロック(130)との間に配置された入力電圧接続部(108)を有することを特徴とする、請求項1に記載の電圧増倍器(100)。
  3. 前記入力電圧接続部(108)の上流に接続された入力フィルター(106)を有し、前記入力電圧接続部に印加される電圧曲線から干渉信号を除去可能であることを特徴とする、請求項2に記載の電圧増倍器(100)。
  4. 直流電圧を増倍するように構成されていることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電圧増倍器(100)。
  5. 前記スイッチ回路は、前記第1制御スイッチ(160)および前記第2制御スイッチ(170)を交互に選択的に接地にスイッチングするように構成された2つのスイッチ(A,B)を有することを特徴とする、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電圧増倍器(100)。
  6. 前記第1制御スイッチ(160)と前記第2制御スイッチ(170)とは、電界効果トランジスタであり、これらはそれぞれ、制御接続部(161,171)において、前記第1制御スイッチ(160)および前記第2制御スイッチ(170)の通過動作に影響を与えるためのエネルギー供給ユニット(180)によって供給される電圧で作動することができることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電圧増倍器(100)。
  7. 前記電界効果トランジスタはMOSFETであることを特徴とする、請求項6に記載の電圧増倍器(100)。
  8. 前記入力電圧接続部(108)と前記電圧増倍器(100)の出力部(104)との間に接続された減衰素子(190)を有することを特徴とする、請求項2または3に記載の電圧増倍器(100)。
  9. 前記減衰素子(190)は、Zダイオード(192)と、そのZダイオードに直列に接続されたコンデンサー(194)とを有することを特徴とする、請求項8に記載の電圧増倍器(100)。
  10. 低電圧源(102)と、
    請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電圧増倍器(100)とを有し、
    前記電圧増倍器は、前記低電圧源(102)に接続され、低電圧を増倍し、その電圧を、前記出力部(104)において高電圧として消費主体に提供することを特徴とする、消費主体のための電圧源。
JP2016122456A 2015-06-22 2016-06-21 大電流用途のための電圧増倍器 Expired - Fee Related JP6251324B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015007883.6A DE102015007883A1 (de) 2015-06-22 2015-06-22 Spannungsvervielfacher für Hochstromanwendung
DE102015007883.6 2015-06-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017042031A JP2017042031A (ja) 2017-02-23
JP6251324B2 true JP6251324B2 (ja) 2017-12-20

Family

ID=56194325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016122456A Expired - Fee Related JP6251324B2 (ja) 2015-06-22 2016-06-21 大電流用途のための電圧増倍器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9847714B2 (ja)
EP (1) EP3109991B1 (ja)
JP (1) JP6251324B2 (ja)
CN (1) CN106300904A (ja)
DE (1) DE102015007883A1 (ja)
ES (1) ES2659916T3 (ja)

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5846112B2 (ja) * 1978-05-24 1983-10-14 株式会社日立製作所 偏向出力回路
US4873618A (en) 1987-04-16 1989-10-10 Camera Platforms International, Inc. Power supply for D.C. arc lamps
US5436825A (en) * 1991-05-10 1995-07-25 Silent Motors Electronic control circuit for the supply of ohmic-inductive loads by means of direct-current pulses
DE4225335C1 (ja) * 1992-07-31 1993-06-24 Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De
US5598325A (en) * 1995-07-24 1997-01-28 Pleitz; John J. Series coupled non-isolated bipolar transformer within automotive power amplifier
US6429629B1 (en) 2001-03-08 2002-08-06 Tranh To Nguyen Switch-mode power supplies
US6404176B1 (en) 2001-07-31 2002-06-11 Hewlett-Packard Company Push-pull auto transformer
US7193396B2 (en) * 2003-12-24 2007-03-20 Potentia Semiconductor Corporation DC converters having buck or boost configurations
JP2007124831A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Nsk Ltd スイッチング電源回路、車載用スイッチング電源装置、これを使用した電動パワーステアリング装置及び電動ブレーキ装置
US7480156B1 (en) * 2006-01-07 2009-01-20 Wittenbreder Jr Ernest Henry Tapped inductor power conversion networks
EP2019481A1 (en) * 2007-07-25 2009-01-28 Danmarks Tekniske Universitet Switch-mode DC-DC converter with multiple power transformers
CN101741240B (zh) * 2009-12-30 2011-11-30 广东易事特电源股份有限公司 一种双向dc/dc变换器的拓扑结构及变换器
CN103119841B (zh) * 2010-07-26 2016-09-14 X射线光学系统公司 用于高级电子应用及其x射线分析仪应用的紧凑型低噪音电源
WO2013037430A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Synchronous non-isolated push-pull converter
DE102011119259A1 (de) * 2011-11-24 2013-05-29 Bombardier Transportation Gmbh Verdopplergleichrichter für mehrphasiges kontaktloses Energieübertragungssystem
JP2014204499A (ja) * 2013-04-02 2014-10-27 三菱電機株式会社 直流−直流コンバータ
CN104104243A (zh) * 2013-04-02 2014-10-15 通用电气公司 模块式高压发电系统
JP6160378B2 (ja) * 2013-09-10 2017-07-12 株式会社デンソー Dc−dcコンバータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3109991A3 (de) 2017-01-25
US9847714B2 (en) 2017-12-19
EP3109991B1 (de) 2017-11-15
US20160373005A1 (en) 2016-12-22
DE102015007883A1 (de) 2016-12-22
EP3109991A2 (de) 2016-12-28
JP2017042031A (ja) 2017-02-23
CN106300904A (zh) 2017-01-04
ES2659916T3 (es) 2018-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2626087C (en) Power supply for 2-line dimmer
US10020731B2 (en) Power switch circuit
US8854850B2 (en) AC power supply apparatus
KR101937755B1 (ko) 이오나이저
WO2012088447A1 (en) Electrical circuit for controlling electrical power to drive an inductive load
JP6251324B2 (ja) 大電流用途のための電圧増倍器
JP2019180189A (ja) 開閉装置、電力変換装置、電力変換システム及び接続箱
KR102571734B1 (ko) Dc-dc 컨버터
EP2961056A1 (en) Alternating current power source device
Alateeq et al. Using SiC MOSFET in switched-capacitor converter for high voltage applications
JP2020114060A (ja) 電源装置
CN104348350A (zh) 功率因数校正电路
KR101727330B1 (ko) 제전 장치
KR102515338B1 (ko) 전력 스위치를 이용한 고전압 펄스 발생 회로 및 이를 포함하는 전기 집진기
DE102015122567A1 (de) Gleichstromwandler
RU2588581C1 (ru) Блок питания с токовым входом
TW200419867A (en) Self-powered over-voltage protection circuit
JP2005051978A (ja) 電源装置用絶縁回路
CN105144558A (zh) 电荷泵电路
JP7122630B2 (ja) スナバ回路、及び電力変換システム
CA2738844C (en) Full wave ac/dc voltage divider
JP3595328B1 (ja) 電圧変換回路
JP2020065410A (ja) 充放電制御装置および充放電制御装置付き蓄電池
KR101874934B1 (ko) 고전압 스위칭 회로
DE102014205935A1 (de) Elektrochemische Speicherverbund zum bereitstellen eines mehrphasigen Wechselstroms oder einer mehrphasigen Wechselspannung

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170808

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171124

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6251324

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees