JPH01187613A

JPH01187613A - Ｉｐｓ絶縁式スイッチモード電源コントローラ

Info

Publication number: JPH01187613A
Application number: JP63234668A
Authority: JP
Inventors: Lopez Fernando Ramon Martin; ファーナンド　ラモン　マーティン　ロペツ
Original assignee: Seagate Technology LLC
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1989-07-27
Also published as: GB2210183A; GB8722050D0; KR890005955A; AU2231188A; EP0308260A2; US4901215A; GB2210183B; EP0308260A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エネルギー送出サブシステムからエネルギー
受領サブシステムへパケット状にエネルギーが転送され
るエネルギー転送装置に間し、特に２つのサブシステム
が著しく異なる電圧レベルに維持され、それら両サブシ
ステムを相互に電気絶縁するのが望ましいエネルギー転
送装置に関する。

（従来の技術）エネルギーｈ月つのサブシステムから別のサブシステム
へパケット状に転送されるエネルギー転送装置は、転送
される各エネルギーパケットのサイズを制御することに
よって制御可能な出力エネルギーレベルを与えるスイッ
チモード電力コントローラを含んでいる。エネルギーレ
ベルの制御は、エネルギー送出サブシステムでの状態変
化に関わりなく一定の出力エネルギーレベルを与えるよ
うにもできるし、あるいはエネルギー転送装置が作動し
ている環境のある状況によって出力エネルギーレベルを
変えるようにもてきる。

周知のスイッチモード電力コントローラは、実際と所望
両川力エネルギーレベル間の差を表す誤差信号に依存し
た持続時間の制御パルスを発生し、制御パルスの持続時
間中装置のエネルギー送出要素をスイッチオンすること
によって、各エネルギーパケットのサイズを制御する。

（発明が解決しようとする！！Ｈ）周知のスイッチモード電力コントローラは、エネルギー
送出サブシステムとエネルギー受領サブシステムの間で
完全な絶縁が必要な状況の場合、比較的長い持続時間の
少なくとも１つのパルス、通例制御パルスを、実質上忠
実度を損なわずに絶縁障壁を構切って伝送する必要があ
るため、適用するのが困難である。

本発明は、エネルギー送出及びエネルギー受領サブシス
テム間で絶縁が必要な状況に特に適するが、各部の絶縁
が必要でない場合にも使えるエネルギー転送装置を提供
するものである。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、エネルギー転送装置は、エネルギー送
出回路網、該エネルギー送出回路網を制御するように構
成された制御回路網、前記エネルギー送出回路網からの
エネルギーを受け取るように構成されたエネルギー受領
回路網、及びエネルギー受領回路網におけるエネルギー
のレベルをモニターするように構成されたモニター回路
網を含み、前記制御回路網が、エネルギー送出回路網が
エネルギーを送出し始める直前にモニター回路網へスタ
ート信号を与えるように構成されており、前記モニター
回路網が、前記スタート信号を受けとるとエネルギー受
領回路網におけるエネルギーのレベルをモニターし、エ
ネルギー受領回路網におけるエネルギーが設定レベルに
なったとき制御回路網にストップ信号を与えるように構
成されており、さらに前記制御回路網が、モニター制御
網からのストップ信号を受け取ると、エネルギー送出回
路網からのエネルギー送出を停止す、るように構成され
ている。

エネルギー転送の制御はスタート及びストップ信号の交
換によって行われるので、データ伝送回路網としての絶
縁障壁に対する要求が簡単化され、信号は各エネルギー
転送動作のスタート及びストップだけを表す。これに対
し、従来の絶縁式システムは、エネルギー転送の制御を
行うのに、少なくとも１つの絶縁障壁がエネルギー転送
動作の持続時間を持つパルスを送信すべきであることを
必要とする。

本発明による１つのエネルギー転送装置では、制御回路
網が単一デジットの２進データを表すスタート信号を与
えるように構成され、モニター回路網が、エネルギー受
領回路網の出力電圧レベルを制御回路網からモニター回
路網用に与えられる一定の標準電圧と比較することによ
って、エネルギー受領回路網におけるエネルギーレベル
をモニターするように構成されている。

好ましくは、単一デジットの２道データを表すスタート
信号として、信号ポートに電圧レベルの急激な変化を与
えるように構成されている。

好ましくは、制御回路網が、直接的スイッチオン路と間
接的スイッチオフ路を介して駆動されるように構成され
たスイッチ装置を含み、間接的スイッチオフ路に沿った
遅延に応じた持続時間の間スイッチ装置をスイッチオン
し、単一ビットの２進データを表すスタート信号を発生
ず・る。

本発明による別のエネルギー転送装置では、制御回路網
が並列の２道データを表すスタート信号を与えるように
構成され、モニター制御回路網が、エネルギー受領回路
網の出力電圧レベルを制御回路網からモニター回路網に
送られるスタート信号の値に依存した標準レベルと比較
することによって、エネルギー受領回路網におけるエネ
ルギーレベルをモニターするように構成されている。

制御回路網が並列の２進データを表すスタート信号を与
える装置では、制御回路網が、スタート信号として複数
の信号ポートに電圧レベルの急激な変化を与えるように
構成されるのが好ましい。

制御回路網が並列の２進データを表すスタート信号を与
える装置では、制御回路網が、それぞれの直接的スイッ
チオン路と間接的スイッチオフ路を介して駆動されるよ
うに構成された複数のスイッチ装置を含み、それぞれの
間接的スイッチオフ路に沿った遅延に応じた持続時間の
間必要に応じてスイッチ装置をスイッチオンし、スター
ト信号を発生するのが好ましい。

制御回路網が並列の２道データを表すスタート信号を与
える装置では、制御回路網が制御人力ポートを含み、こ
れを介して制御信号がスタート信号の複数の値の１つを
選択可能で、モニター回路網が、スタート信号をモニタ
ー動作で使われる設定電圧に変換する装置を含めてもよ
い。

好ましくは、モニター回路網が、単一デジットまたは並
列の２道データを表すスタート信号に応じて、単一デジ
ットの２進データを表すストップ信号を与えるように構
成され、また好ましくは、モニター回路網がストップ信
号として信号ポートに電圧レベルの急激な変化を与える
ように構成される。

好ましくは、制御及びモニター回路網が各々、それらが
送信する信号と反対の極性の信号にだけ応答するように
構成され、また制御及びモニター回路網は、それに沿っ
て送信される信号を発展するように構成された双方向の
通信回路網によって連結され、ストップ及びスタート両
信号を搬送するのが有利である。

好ましくは、双方向の通信回路網が、スタート信号とし
て送信される各２道デジツト毎に通信回路網を通過する
信号を反転するように構成され、各巻線毎に２つの巻を
備えた２巻線変成器を含む。

この変成器が、ｄｃ絶紗を与える。

もちろん、双方向の通信回路網に沿って信号の反転を行
うのに、変成器以外の装置を用いてもよい。

好ましくは、制御回路網が“間こえない”間、すなわち
制御回路網がストップ信号を受け取る準備を整える前に
、ストップ信号が制御回路網に送られる可能性を最小限
とするため、モニター回路網がストップ信号を遅延させ
る手段を含む。

好ましくは、制御回路網が、傾斜部分が最大のエネルギ
ー転送期間を設定するのこぎり波形の電圧を与えるよう
に構成された発振器と、この波形の傾斜部分の終わり近
くでスタート信号を発生する手段とを含む、この構成は
、次ののこぎり波形の傾斜部分のスタート前の、のこぎ
り波形の各傾斜部分の終わり近くでスタート信号を与え
、エネルギー受領回路網が転送されるエネルギーを必要
としないとき、次ののこぎり波形での電力転送が始まる
前にモニター回路が応答することを可能とすることによ
って、ゼロエネルギーの転送を容易とする。

好ましくは、モニター回路網が、制御回路網からのスタ
ート信号を受信すると傾斜波形を発生するように構成さ
れた発生器と、エネルギー受領回路網におけるエネルギ
ーが設定レベルに達したとき傾斜波形を終了させる手段
と、傾斜波形の終了時にストップ信号を発生する手段と
を含む。

本発明によるエネルギー転送装置用の一次側回路網は、
付属のコンデンサー抵抗回路と共にのこぎり波形電圧を
与える発振器を形成する構成部品と、付属のコンデンサ
ー抵抗回路によって完成した発振器から発生されるのこ
ぎり波形の各傾斜部分の終わり近くで、急激に変化する
電圧としてスタート信号を生じるように構成された回路
と、のこぎり波形の電圧とスタート信号と反対の極性の
ストップ信号に応答して、スイッチ手段を設定するのに
適した駆動信号を発生し、のこぎり波形の各傾斜部分の
始めとストップ信号の到着の閏の期間中、スイッチ手段
を閉状態に設定してエネルギーの転送を行う手段との組
合せを含み、モノリシック集積回路として形成されるの
が好ましい。

本発明によるエネルギー転送装置用の二次側回路網は、
付属のコンデンサー抵抗回路と共に、急激な電圧変化の
形のスタート信号を受け取ると傾斜波形の電圧を与える
発生器と、傾斜波形の電圧が設定レベルに達したとき、
スタート信号と反対の極性のストップ信号を発生するよ
うに構成された手段との組合せを含み、モノリシック集
積回路として形成されるのが好ましい。

本発明による装置は、スイッチモード電力コントローラ
を含む。本発明によるスイッチモーＦ’　ｆカコントロ
ーラは、標準形態（例えばバック、ブースト、フライバ
ック、゛またはフォアワード）の任意の１つとでき、シ
ングルまたはダブルエンドの出力ポートを備えることが
できる。本発明による！！縁式のスイッチモード電力コ
ントローラでは、エネルギー送出回路網とエネルギー受
領回路網との閏でのエネルギー転送が２巻線電力変成器
を介して行われ、スタート及びストップ両信号の交換が
２つの二重巻の巻線を備えた信号変成器を含む通信口′
ｔａ網を介してなされる。スイッチをオンすると、エネ
ルギー送出回路網がモニター回路網を付勢可能なので、
モニター回路網用の絶縁式パイロット電源を必要とせず
、各サイクル毎の制御が、入力状態の変化と要求の変化
に対する迅速な応答を与える。エネルギー受領及びモニ
ター両回路網はもちろん、制御回路網で設定された周波
数で動作し、何等望ましくない影響を生じることなく、
動作周波数が広い範囲にわたって変化可能とする必要が
ある。またもちろん電力コントローラは、通信回路の何
れかの部品の故障時における重大な損傷を防止する通常
の過電流及び過電圧保護回路を備えることもできる。

以下、本発明によるエネルギー転送装置を、添付の図面
を参照しながら例示としてのみ説明する。

（実施例）第１図を参照すると、スイッチモード電力制御装置は、
人力ポート２０５、三巻線電力変成器２Ｏ７によって出
力ポート２０９を有するエネルギー受領回路網２０８に
接続されたエネルギー送出回路ｙＲ２０Ｂ、及び結合コ
ンデンサ２０１と２０３を備えた二巻線信号変成器２０
２によってモニター回路網２０４に接続された制御回路
網２００を含む。制御回路網２００は、発振回路２００
１、送信“スタート”回路２００２、及び受信パストッ
プ”回路２００３で構成されている。モニター回路Ｍ＠
２０４は、エネルギー検知回路２０４１、受信“スター
ト”回！’ｆｉ２０４２、及び送信″ストップ”回路２
０４３で構成されている。

第１図のスイッチモード電力制御装置の動作時には、電
気エネルギー源が、電力変成器２０７の一次巻線に接続
されたエネルギー送出回路網２０６の人力ポート２０５
に接続される。すると制御回路！２００がエネルギー送
出回路網２０６を介して（この接続は示してない）付勢
され、発振回路２００１が動作し始め、まず送信“スタ
ート９回路２００２から“４スタート”信号が伝送され
、電力変成器２０７の一次巻線にエネルギーが送出され
る、電気エネルギーは電力変成器２０７の二次巻線から
エネルギー受領回路網２０８によって受け取られ、モニ
ター回路網２０４にエネルギーが供給される（この接続
は示してない）、送信“スタート”回路２００２からの
“スタート″信号は、コンデンサ２０１．２０３と信号
を反転する信号変成器２０２によってモニター回路網２
゜４に送られ、そこで受信゛スタート°°回路２０４２
が反転された“スタート″信号に応答し、エネルギー検
知口１２０４１をスイッチオンする。エネルギー検知回
路２０４１は、エネルギー受領回路網でのエネルギーレ
ベルが設定レベルに達したことを検知すると、送信“ス
トップ１回路２０４３から“ストップ”信号を発生させ
る。この１６ストツプ”信号はコンデンサ２０１．２０
３と″ストップ”信号を反転する信号変成器２０２によ
って制御回路網２００に送られ、そこで受信“ストップ
”回路２００３が反転された゛ストップ”信号に応答し
、エネルギー送出回路網２０６をスイッチオフする。エ
ネルギー送出回路網２０６は、動作全体が繰り返される
場合、次の発振サイクルのスタートまでスイッチオフの
ままで、エネルギー受領回路網２０８の出力ポート２０
９で得られる電気エネルギーは、モニター回路網２０４
が“ストップ”信号を発生する設定レベルに依存したレ
ベルに維持される。

第２図を参照すると、制御回路網は、トランジスタ１〜
６．１４．１９及び２０、抵抗７と８、及びコンデンサ
ー抵抗回路網３１〜３２で構成されたクロック発振器を
含む。トランジスタ９〜１３及び２１は信号発生回路網
の一部に属し、トランジスタ２４〜２６が制御回路網の
各種部品用の電流源として与えられている。トランジス
タ２２と２３がクロック発振器用の出力バッファ増幅器
を形成し、その出力信号が制御回路網のポート２９に現
れる。クロック発振器の出力信号が、双安定フリップフ
ロップ３５のセット（ＳＥＴ＞入力ポートとＡＮＤゲー
ト３６の一方の人力ポートに加えられる。双安定フリッ
プフロップ３５のＱ出力ポートはＡＮＤゲート３６の他
方の入力ポートに接続され、双安定フリップフロップ３
５のリセット（ＲＥＳＥＴ）入力ポートはＯＲゲート３
７の出力ポートに接続されている。コンデンサ４１と論
理回路網４２が、信号ポート２７をＯＲゲート３７の人
　・カポート３８に接続している。

第２図の発振器は、コンデンサ３２の充電と放電によっ
て動作する。コンデンサ３２はしきい電圧に達するまで
抵抗３１を介し供給電圧によって充電され、しきい電圧
に達するとトランジスタ２０がスイッチオンされてコン
デンサ３２を放電する。しきい電圧はトランジスタ４の
ベース電極に接続されたトランジスタ５．６と抵抗７．
８によって設定され、このしきい電圧がトランジスタ１
〜４及び共有電流Ｒ２５の対象的な構成を介し、トラン
ジスタ１と２用の標準電圧となる。トランジスタｌと２
は、コンデンサ３２の充電段階中導通状態に保たれ、ト
ランジスタ２２と２３を介して出力ポート２９に低出力
電圧を発生する。コンデンサの電圧がしきい電圧に達す
ると、トランジスタｌと２がスイッチオフする一方、ト
ランジスタ２０がトランジスタ１５．１６．１８及び１
９を介したその接続によってスイッチオンされ、電流源
２４に接続される。同時に、トランジスタ１７がトラン
ジスタ２のコレクタ電極との接続を介してスイッチオフ
され、抵抗４３を介してしきい電圧を引き下げるように
トランジスタ３と４に接続されたトランジスタ３４０ベ
ース電極に電流を向かわせ結果、出力ポート２９が高電
圧レベルにある間コンデンサ３２の放電を容易とする。

コンデンサ３２の放電段階は、その電圧が低しきい電圧
以下に降下すると終了し、この時点でしきい電圧はスタ
ート値に戻る。トランジスタ１と２が再び導通され、出
力ポート２９が低出力電圧を与え、コンデンサ３２が再
び充電されるため、発振器はサイクルを繰り返し、無制
限にその動作を継続する。発振器からの出力信号は３４
は双安定フリップフロップ３５のセット人力ポートに加
えられ、双安定フリップフロップ３５のＱ出力信号がＡ
ＮＤゲート３６の一方の入力ポートに加えられると共に
、ＡＮＤゲート３６の他方の入力ポートは発振器の出力
信号を受け取って、発振器出力信号のオン期間に等しい
最大オン時間を持つ出方駆動信号を与える。この出力駆
動信号は、双安定フリップフロップ３５のリセット人力
ポートに信号を加えて、短くすることもできる。ＯＲゲ
ート３７が、そのポート３８．３９及び４ｏへの人力信
号に応じて、双安定フリップフロップ３５用のリセット
入力信号を与える。信号ポート２７からの信号は、コン
デンサ４１と論理口５’ａｍ４２を介してＯＲゲート３
７０入カポート３８に達する。論理回路網４２はモニタ
ー回路網からの反転された″ストップ”信号に応答する
ように構成され、人力ポート３９への信号は回路網の過
電流センサから得られ、また人力ポート４０への信号は
出力駆動信号の最大持続時間を設定するＢ置から得られ
る。双安定フリップフロ・ンブ３５とＡＮＤゲート３６
は、モニター回路でなくエネルギー送出回路網内に含め
てもよい。

続けて第２図を参照すると、コンデンサ３２の放電のス
タート直前にトランジスタ１と２がスイッチオフされる
と、トランジスタ２を流れる電流が遮断されるためトラ
ンジスタ１１がスイッチオフされ、電流８２６によって
与えられる電流がトランジスタ１２と１３をスイッチオ
ンさせる。また、トランジスタ２がスイッチオフされる
と、トランジスタ１９、トランジスタ１８、トランジス
タ１５及びトランジスタ１６を経たトランジスタ２との
接続を介してトランジスタ２Ｉがスイッチオンされる。

トランジスタ２１のオンは、電流源２６からの電流をそ
らせ、トランジスタ１２と１３をオフさせる。このため
、トランジスタ１２と１３は、まずトランジスタ１１の
オフ時にオンされ、その後すぐトランジスタ２１のオン
時にオフする。トランジスタ１２と１３がオンの期間は
、トランジスタ１Ｂ−１５−１８−１９−２１を介した
信号遅延がトランジスタ１１のオン時間を越える程度に
よって決まる。トランジスタ１２と１３を駆動する上記
の構成は、電圧レベルの非常に短い降下を信号ポート２
７を生じ、これが“スタート”信号となり、従ってほと
んどの時間の開信号ポート２７を゛５聴取（ｌｉｓｔｅ
ｎｉｎｇ）”　　状態のままにして置く。

第２図のトランジスタ１２と１３の短いスイッチオンに
よって生じる信号の形が、第３１！Ｉに示しである。こ
の信号は、トランジスタ１２と１３のスイッチオンに対
応し、その下降速度がマイクロ秒当り４０ボルトのオー
ダである速い降下エツジと、その上昇速度がマイクロ秒
当り０．　８ボルトのオーダである遅い上昇エツジとか
らなる。各下降及び上昇のＷＲＩｌ！は、トランジスタ
１２と１３への供給電圧より小さいｌボルトのオーダで
ある。

７０ツク２００が制御回路網を表す第４図を参照すると
、ブロック２００から発生された“スタードパ信号が、
結合コンデンサ２０１を介してパルス変成器２０２に加
えられると共に、ブロック２０４で表したモニター回路
網に結合コンデンサ２０３を介して送られる。同じく、
　′ストップ”ｆｉ号がブロック２０４から発生され、
構成部品２０３．２０２．２０１を介しテモニター回路
網２０４に送られる。パルス変成器は、　“スタードパ
信号（または“ストップ”信号）の形状を保つのには必
要でなく、フェライトコア上に形成された２つの単巻ま
たは二重者の巻線で構成し得る。

第５図は、パルス変成器２０２からモニター回路網２０
４に送られる出力信号の見込み波形を示し、これは実質
上第３図に示した信号の微分形状である。第５図に示し
であるように、モニター回路網２０４によって受信され
た信号、ここではパルスは約１ボルトの振幅を示し、底
部での幅は約２００ナノ秒、頂部での幅は約２５ナノ秒
である。

制御及びモニター両回路網間での信号発生は、これら制
御及びモニター両回路網での、第３図に示したコンデン
サ２０１，２０３とパルス変成器２０２の結合構成を両
方向で用いることによる、第３図に示した信号波形の発
生によって行われ、両回路網閏での双方向通信を共有の
通信路に沿って与える。

第６図を参照すると、送信機能はトランジスタ５７．６
８及び５９とこれらの付ｒ！Ａ部品によフて行われ、受
信機能はトランジスタ５４及び５５とこれらの付属部品
によって行われ、ノード６０は回路網の信号送信及び信
号受信画部分に共通である。変成器５０はパルス変成器
を表し、これがコンデンサ５１と共に結合回路網を形成
する。抵抗５２は、トランジスタ５８及び５９用の負荷
として作用する。

第６図を参照すると、送信はトランジスタ５７がスイッ
チオフのとき生じ、その結果ダーリントン接続対のトラ
ンジスタ５８と５９がスイッチオンされ、ダーリントン
接続トランジスタ５８と５９の利得は非常に高いため、
ノード６０での電圧レベルは非常に速く降下する（４０
　Ｖ／μＳ）。

コンデンサ５３とトランジスタ５４用バイアス抵抗の各
値は、トランジスタ５４がノード６０に存在する速い負
移行信号に応答しないように選ばれ、その結果制御回路
網からの送信信号はそれ自身の信号受信器を励起せず、
またモニター回路網からの送信信号はそれ自身の信号受
信器を励起しない。

トランジスタ５７はそのスイッチオフ後まもなく再びス
イッチオンされるが、これがノード６０で引き起こす電
圧の変化はコンデンサ５３とその周囲の抵抗によって、
送信信号に比較的遅い立ち下がりエツジ（０，８μｓ）
を生じるように制御され、この遅い立ち下がりエツジは
トランジスタ５４に影響を及ぼさない。速い立ち上がり
エツジと遅い立ち下がりエツジを持つ負移行の送信信号
は、コンデンサ５１によってパルス変成器５０に結合さ
れる。パルス変成器５０は、第３図に示すように負移行
信号を微分及び反転し、第５図に示す波形を発生する。

第６図に示しであるように、パルス変成器５０はその各
巻線に接続された同等の回路網５１〜５２と５１’〜５
２′を有し、さらに（第５図には示してないが）付属の
部品を含め、コンデンサ５３とトランジスタ５４〜５９
からなるものと同等な別の回路網が、コンデンサ５１’
と抵抗５２’の接続点に接続されている。別の回路網が
付属の部品を含め、コンデンサ５３’とトランジスタ５
４′〜６９′からなるものと考えると、コンデンサ５１
’を経て到着する正のパルスが、コンデンサ５３′によ
ってトランジスタ５４′のベース電極に接続され、トラ
ンジスタ５４′がそのパルスを増幅して引き延ばし、そ
の出力ポート５６′に負の出力パルスを生じる。正の人
力パルスは、トランジスタ５８′と５９′の各コレクタ
電極にも達するが、そこでは認め得るような影響を及ぼ
さない。従って、第３図に示すようなノード６０からの
信号は、コンデンサ５Ｌ　　パルス変成器５０及びコン
デンサ５１’を介し、　“鏡像間係の”送信−受信装置
の受信トランジスタ５４′へ、終端装置の受信トランジ
スタ５４に影響を及ぼすことなく送られ、また同じく“
鏡像間係の”送信−受信装置から送信された第３図に示
すような信号は、“鏡像関係の”受信トランジスタ５４
′に影響を及ぼすことなく、受信トランジスタ５４に送
られる。

第７図はモニター回路網を表し、第６図に示した信号発
生装置の実施態様を示す。第７図に表した装置は、誤差
増幅器１４２と、トランジスタ１２７〜１４０．コンデ
ンサ１４４及び抵抗１４３からなり、誤差増幅器１４２
からの出力信号（誤差信号）を時間持続信号に変換する
傾斜発生器型パルス幅変調（ＰＷＭ）装置と、トランジ
スタｌＯ６〜１１３からなり、ラッチをリセットするた
めのトランジスタ１１４〜１１８を含むラッチ装置と、
トランジスタ１１９〜１２２からなる遅延段を介してラ
ッチリセット装置に接続されたトランジスタ１４１と１
２３〜１２５からなる信号発生装置内の送信部と、コン
デンサ１２６とトランジスタ１００〜１０５からなる信
号発生装置内の信号受信部とで構成された誤差モニター
システムを含む。標準電圧源が、差入力型増幅器である
誤差増幅器１４２用に設けである。

第７図に表したモニター回路網の動作は、　（第５図に
示すような）正パルスの、通信ポート１４５への到着に
拘束されている。上述したようにかかるパルスは、第６
図のパルス変成器５０とコンデンサ５１′などのパルス
変成器とコンデンサから受信される。パルスはコンデン
サ１２Ｂによってトランジスタ１００に送られ、これに
よってトランジスタ１０６のベース電極に正のパルスが
現れる。トランジスタ１０Ｂはトランジスタ１０６〜１
１３からなるラッチ装置の一方のアームの一部であるた
め、ラッチ装置は、トランジスタ１０６と１０７がスイ
ッチオンされ、トランジスタ１１１と１１２がスイッチ
オフされる状態に駆動される。トランジスタ１０６と１
０７の状態はトランジスタ１２７に伝えられ、トランジ
スタ】】】と１１２の状態はトランジスタ１２８に伝え
られ、その結果トランジスタ１２７がスイッチオン、ト
ランジスタ１２８がスイッチオフされる。トランジスタ
１２８のスイッチオフはトランジスタ１３３〜１３５に
伝えられ、これらもスイッチオフされる。トランジスタ
１３５のスイッチオフによって、トランジスタ１３８の
ベース電極電圧がコンデンサー抵抗の紹合せ１４３〜１
４４によって制御可能となり、この朝合せではトランジ
スタ１３４がトランジスタ１３３と１２８によって導通
状態に保持されている結果、コンデンサ１４４が予め放
電状態に保たれている。はじめコンデンサ１４４は電荷
を持っていないので、トランジスタ１３５がスイッチオ
フの時トランジスタ１３８はスイッチオンの状態に保た
れ、トランジスタ１３６はトランジスタ１３８を流れる
電流によってスイッチオンの状態に保たれる。トランジ
スタ１３６のコレクタ電極がトランジスタ１１７のコレ
クタ電極に接続され、トランジスタ１２８がスイッチオ
フの時にトランジスタ１１７が出力信号を発生するのを
防止する一方、トランジスタ１１７０ベース電極はトラ
ンジスタ１２Ｂのコレクタ電極に接続されている。トラ
ンジスタ１３Ｂは、ベース電極が誤差電圧増幅器１４２
によって制御されるトランジスタ１３７と対をなし、誤
差電圧は誤差電圧増幅器１４２の電圧標準によって決ま
る所望の出力電圧と、回路網のエネルギー受領部から送
出される実際の出力電圧との差である。所望の出力電圧
が実際の出力電圧を越えると、トランジスタ１３７０ベ
ース電極に対応する正の電圧が生じ、このトランジスタ
１３７のベース電極電圧は、回路網のエネルギー送出部
からエネルギー受領部へエネルギーが転送されるにつれ
て降下する。トランジスタ、１３５がスイッチオフする
と、コンデンサ１４４が抵抗１４３を介して充電され、
トランジスタ１３８のベース電極がコンデンサ１４４と
抵抗１４３の接続点に接続されているので、トランジス
タ１３８のベース電極における電圧が上昇する。トラン
ジスタ１３７はそのベース電極電圧がトランジスタ１３
Ｂのベース電極電圧を越えている間スイッチオフの状態
に保たれるため、トランジスタ１３６はスイッチオンさ
れ、トランジスタ１１８はスイッチオフされ−。トラン
ジスタ１３８のベース電極電圧がトランジスタ１３７の
ベース電極電圧を越えるほど充分に状態が変化すると、
トランジスタ１３７のスイッチオンとトランジスタ１３
８のスイッチオフが生じる結果、トランジスタ１３６が
スイッチオフし、トランジスタ１１８と１１９がスイッ
チオフし、さらにトランジスタ１２０〜１２３を介して
トランジスタ１２４と１２５がスイッチオンし、信号ポ
ート１４６に負移行信号を発生する。トランジスタ１１
８のスイッチオンはトランジスタ１１Ｂにも伝えられて
トランジスタ１１２をスイッチオンし、ラッチ装置（ト
ランジスタ１０６〜１１３）をリセットせしめ、トラン
ジスタ１１１と１１２はスイッチオン、トランジスタ１
０６と１０７はスイッチオフの状態となる。ラッチ装置
の状態の変化によって、トランジスタ１２８がスイッチ
オンされ、またトランジスタ１２８．１３３及び１３４
を介してトランジスタ１３５がスイッチオンされ、コン
デンサ１４４を放電する。トランジスタ１２Ｂのスイッ
チオンはトランジスタ１１７もスイッチオンする結果、
トランジスタ１２４と１２５がトランジスタ１１８〜１
２３を介してスイッチオフされる。このため、コンデン
サ１４４によって与えられる傾斜電圧が誤差電圧増幅器
１４２の出力電圧と等しくなったとき、トランジスタ１
２４と１２５が信号ボー）１４５に短い持続時間の負の
電圧変化を生じ、またこの時点でラッチ装置がリセット
され、回路網はその最初の状態に戻る。トランジスタ１
１８〜１２３は信号を遅延し、Ｍ御回路網の“聞こえな
い（ｄｅａｆ）”　時間中に信号が現れないことを保証
するために使われている。この遅延は、数百ナノ秒であ
る。

続けて第７図を参照すると、誤差電圧増幅器１４２から
の出力電圧の上限は、コンデンサ１４４への供給電圧を
越えてはならないことが明かであろう。回路網内のエネ
ルギー受領部の実際の出力電圧が所望の電圧を越える状
況では、誤差電圧増幅器の出力電圧がゼロで、コンデン
サの傾斜波形のスタートにつれてトランジスタ１２４と
１２５からの出力信号が発生し、実際の出力電圧が所望
の出力電圧を越えている動作サイクルの間、ゼロエネル
ギー転送の状態を回路網に与える。

第７図において、信号ポート１４５は制御回路網からの
信号を受信すると共に、制御回路網へ信号を送るのに使
われており、トランジスタ１２４と１２５は信号を送る
ときスイッチオンされた後すぐにスイッチオフされるた
め、回路網内のこの部分はほとんどの時間信号を受信す
る状態にあることに留意されたい。同じく第２図におい
て、信号ポート２７はモニター回路網へ信号を送ると共
に、モニター回路網からの信号を受信するのに使われて
おり、トランジスタ１２と１３は信号を送るときスイッ
チオンされた後すぐにスイッチオフされるため、回路網
内のこの部分は回路網内のエネルギー受領部がゼロの転
送エネルギーを必要としている状況に有効に応答可能で
ある。

第８図を参照すると、波形Ａは第２図のポート２日での
電圧を表し、波形Ｂは第２図のポート２９での電圧を表
し、波形Ｃは第２図のポート２７での電ｋを表し、波形
りは第２図のＡＮＤゲート２６の出力ポートでの電圧を
表している。波形Ｅは第７図のボー）１４５での電圧を
表し、波形Ｆの傾斜部分がコンデンサ１４４と抵抗１４
３の接続点での電圧を表す一方、傾斜の先端を結ぶ曲線
が第７図の誤差電圧増幅器１４２の出力電圧を表してい
る。

第８図を参照すると、第２図のコンデンサ３２の充電と
放電がのこぎり波状の波形Ａを与え、これがポート２８
をポート２９に接続しているトランジスタチェーンの作
用で、高レベルの状態と低レベルの状態を有する波形Ｂ
に変換され、この低レベルの状態が、回路網内のエネル
ギー送出部からエネルギー受領部へエネルギーを転送す
る最大期間を表す。はぼ時点１＋　で、のこぎり波状波
形への傾斜部分の終わり近くかまたは終わりにおける第
２図のトランジスタｌと２のスイッチオフが、トランジ
スタ１２と１３のスイッチオン時における波形Ｃの立ち
下がりエツジを与え、これがほぼ時点ｔ１で波形Ｅの立
ち上がりエツジに現れるパルスとなる。波形Ｆの傾、斜
部分のスタートもほぼ時点１＋　で生じるが、時点ｔｈ
ｅにおけるエネルギー転送サイクルのスタートよりも先
行している。

エネルギー転送サイクルのスタート時、つまり時点ｔ１
９において、第２図の双安定フリップフロップ３５が波
形Ｂの負移行エツジによ、ってセットされ、ＡＮＤゲー
ト３６が波形りに示すような高レベルの出力を与え、波
形Ｆの第１傾斜が終了する時点ｔ２まで回路網のエネル
ギー受領部にエネルギー転送を行い、これにともなって
第７図のトランジスタ１２４と１２５から生じる信号が
波形Ｃの立ち上がりエツジでのパルスを与える。この波
形Ｃの立ち上がりエツジでのパルスが第２図のポート２
７で受け取られ、コンデンサ４１、論理装置４２及びＯ
Ｒゲート３７を介して双安定フリップフロップ３５に送
られ、双安定フリップフロップ３５はＯＲゲート３５か
ら生じた対応するパルスによってリセットされる。双安
定フリップフロップ３５のリセットはＡＮＤゲート３６
を閉じ、ＡＮＤゲートの出力電圧は波形りに示すように
、はぼ時点ｔ２でその低レベルに降下する。従って、こ
のサイクルでのエネルギー転送は、時点ｔ＋ａから時点
ｔ２まで続く。各期間ｔ３ａ〜ｔｊ、　　ｔ５ｅ〜ｔ６
、ｔｖ＠〜ｔｓ及びｔ９１１〜ｔ１１　に見られるよう
に、エネルギー転送の持続時間は誤差電圧の影響下で変
化し、実際上各サイクルにおけるエネルギー転送の持続
時間は、誤差電圧をゼロに減少させるものとして与えら
れる。誤差電圧がゼロの状況では、必要なエネルギー転
送の持続時間はゼロであり、この状況は、例えば時点ｔ
１における“スタート”信号の発生と時点ｔ＋ｓにおけ
る電力転送のスタートとの間に、回路網のエネルギー受
領部が“ストップ”信号を与えるのに使える時間が存在
するため、すなわちゼロエネルギーの転送が必要なとき
には、例えば時点ｔ２でのパルスが時点ｔｈｌｌよりも
前に現れるため、許容可能である。

第９図を参照すると、本発明によるエネルギー転送装置
の第２実施例は、複数の双方内通進路を用い、人力エネ
ルギーポート３３２を備えたエネルギー送出回路網３２
８と、複数の信号ポートを備えた制御回路網３００と、
巻線３２９と３３６を有する絶縁電力変成器によってエ
ネルギー送出回路網に連結されたエネルギー受領回路網
３２７と、複数の信号ポートを有するモニター回路網３
２６と、制御回路網３００の信号ポートをモニター回路
網３２６の信号ポートに連結する複数の通信回路網とを
含む、制御回路網３００は、制御入力ポート３０７に加
えられる制御信号の値に応じて選択されるそれぞれの値
を有するスタート信号を発生可能である。モニター回路
網３２６は、制御回路網３００からスタート信号として
与えられる並列の２進データを、エネルギー受領回路網
３２７の充電を制御する際に設定エネルギーレベル値と
して使われる標準電圧に帰る変換器を備えている。制御
回路網３００はエネルギー送出回路網３２８に連結され
、モニター回路［３２Ｂはエネルギー受領回路網３２７
に連結されている。各通信回路網は、２つの単巻または
二重巻の巻線と、これら２つの巻線の各々に直列なコン
デンサとを有する信号変成器を含む。つまりｆｌＪＩ回
＃ＩＷＩ３００は、コンデンサ３０１．３１３と信号変
成器３０４を含む第１の通信回路網、コンデンサ３０２
．３１４と信号変成器３０５を含む第２の通信回路網、
及びコンデンサ３０３．３１５と信号変成器３０６を含
む第３の通信回路網によってモニター回路網３２６に連
結されている。３つの通信回路網を示したが、これら３
つの通信回路網より少なくてもあるいは多くてもよい。

図示の３つの通信回路網は、制御及びモニター両回路網
の間で、スタート信号の７つの値（ゼロ値は必要ない）
を伝送できる。

第９図に示した装置の動作時には、制御回路網３００は
、並列の２進データの形をしたスタート信号を用いて、
モニター回路網−エネルギー受領回路網対３２６−３２
７と通信する。モニター回路網３２６は、並列の２進デ
ータをエネルギー受領回路網３２７におけるエネルギー
レベルのモニターを開始する信号として認識するだけで
なく、エネルギー受領回路網３２７が付勢されるべきレ
ベルに関する情報としても処理する０次いで、モニター
回路網３２６がエネルギー受領回路網８２７におけるエ
ネルギーのレベルをモニターし、エネルギー信号がスタ
ート信号によって指示された値に達するとストップ信号
を与える。制御回路網３００の制御入力ポート３０７に
加えられる制御信号は、スタート信号の値、従ってモニ
ター回路網３２６がエネルギー受領回路網３２７を付勢
可能とするエネルギーレベルを設定するのに使われる。

第９図に示したエネルギー転送装置は、例えばモータや
照明機器の制御に適用できる。

前述したように、制御及びモニター両回路網の間で通信
を行う方法に間しては、電圧レベルの速い変化または非
常に短いパルスなどの事象だけを伝送可能なパルス変成
器が２方向の通信路を与え、パルス変成器による信号の
反転が、各々の回路網によるそれぞれの信号の判別を可
能とする。各事象つまりパルスは非常に短い持続時間で
、最小の“間こえない”時間を表すと共に、ゼロエネル
ギー転送のデス−ティサイクルの実行を可能とし、広い
範囲の動作周波数を許容でき（５０Ｈｚ〜５００ｋＨｚ
）、　′スタート”及び゛′ストップ”信号に対する応
答は、これらの信号を実質上処理する必要がないので迅
速である。パルスは、情報のロスなく受信後に“拡張”
することもできる。なぜなら、受領時点は拡張パルスの
立ち上がりエツジとして保持されるからである。事象つ
まりパルスによって運ばれる情報は、その形状でなくそ
の発生に存在するため、制御パルスの形状と持続時間が
、任意の時点で一次のサブシステムから二次のサムシス
テムに転送されるべき量を指示する制御情報を表す場合
のような、絶縁障壁を横切る際の情報の部分的ロスが生
じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスイッチモード電力制御装置のブ
ロック図、第２図は第１図のスイッチモード電力制御装
置用の制御回路網の回路図、第３図は第２図の制御回路
網によって伝送されるスタート信号の概略図、第４図は
第１図のスイッチモード電力制御装置における動作のた
め、双方向通信回路網によって連結された制御回路網と
モニター回路網の概略図、第５図は第３図に示したよう
な信号が第４図に含まれた通信回路網を横切って移動し
た後、モニター回路網で受信されるスタート信号の形状
を表す概略図、第６図は制御回路網またはモニター回路
網のうち、通信回路網とインタフェースし、双方向の送
信及び受信機能を行う部分の機能回路図、第７図は第１
図のスイッチモード電力制御装置用のモニター回路網の
回路図、第８図は第２図の制御回路網と第７図のモニタ
ー回路網の基本波形を表す概略図、及び第９１！Ｉは複
数の双方内通進路を用いた本発明によるエネルギー転送
装置の一般態様を表すブロック図である。１１８〜１２３・・・遅延回路網（トランジスタ）、２
００・・・制御回路網、２０４・・・モニター回路網、
２０６・・・エネルギー送出回路網、２０Ｂ・・・エネ
ルギー受領回路網。手続補正書（方式）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エネルギー送出回路網、該エネルギー送出回路網
を制御するように構成された制御回路網、前記エネルギ
ー送出回路網からのエネルギーを受け取るように構成さ
れたエネルギー受領回路網、及びエネルギー受領回路網
におけるエネルギーのレベルをモニターするように構成
されたモニター回路網を含み、前記制御回路網が、エネ
ルギー送出回路網がエネルギーを送出し始める直前にモ
ニター回路網へスタート信号を与えるように構成されて
おり、前記モニター回路網が、前記スタート信号を受け
とるとエネルギー受領回路網におけるエネルギーのレベ
ルをモニターし、エネルギー受領回路網におけるエネル
ギーが設定レベルになったとき制御回路網にストップ信
号を与えるように構成されており、さらに前記制御回路
網が、モニター制御網からのストップ信号を受け取ると
、エネルギー送出回路網からのエネルギー送出を停止す
るように構成されており、前記モニター回路網が、前記
ストップ信号を遅延させ、制御回路網がストップ信号を
受信する準備を整える前にモニター回路網が応答しない
ことを保証する遅延回路網を含むエネルギー転送装置。
（２）前記制御回路網が、直接的スイッチオン路と間接
的スイッチオフ路を介して駆動されるように構成された
スイッチ装置を含み、前記間接的スイッチオフ路に沿っ
た遅延に応じた持続時間の間スイッチ装置をスイッチオ
ンし、単一ビットの２進データを表すスタート信号を発
生する請求項１記載のエネルギー転送装置。
（３）前記制御回路網が、並列の２進データを表すスタ
ート信号を与えるように構成され、前記モニター回路網
が、エネルギー受領回路網の出力電圧レベルを制御回路
網からモニター回路網に送られるスタート信号の値に依
存した標準レベルと比較することによって、エネルギー
受領回路網におけるエネルギーレベルをモニターするよ
うに構成されている請求項１記載のエネルギー転送装置
。
（４）前記制御回路網が、並列の２進データを表すスタ
ート信号として、複数の信号ポートに電圧レベルの急激
な変化を与えるように構成されている請求項３記載のエ
ネルギー転送装置。
（５）前記制御回路網が、それぞれの直接的スイッチオ
ン路と間接的スイッチオフ路を介して駆動されるように
構成された複数のスイッチ装置を含み、前記それぞれの
間接的スイッチオフ路に沿った遅延に応じた持続時間の
間必要に応じてスイッチ装置をスイッチオンし、並列の
２進データを表すスタート信号を発生する請求項４記載
のエネルギー転送装置。