JPH02146962A - 容量結合電源装置 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
変成器を使用しない高周波整流電源に関するものである
。
される。元となる電源からはAC電圧またはDC電圧が
供給される。DC電圧が供給される場合には電圧の昇降
にはDC電力のAC電力への変換が必要であり、それは
例えば方形波または正弦波変換器によって行われる。典
型的にAC電圧の昇降は変成器によって行われ、それか
ら整流される。
源の大きさおよび重量を著しく改善することができる。
ることを可能にする。しかしながら動作周波数は、周波
数に伴う変成器の大きさの増加や、IMHzより高い周
波数では普通の設計の変成器が動作できないこと等によ
って制限されている。特にAC動作周波数の増加によっ
て変成器の分離が減少し、反射が増加し、コア損失が増
加する。周波数増加によって遭遇する問題の結果として
、もつと高い動作周波数が可能な別の変成器の設計が試
みられている。しかしながら、そのような設計は複雑で
一般的に時間がかかり、特定の応用のための高価なもの
しか開発されていない。さらに、そのような変成器設計
はAC動作周波数をそれ程増加させることはできず、さ
らに大型になる。
れるダイオードの電力処理能力の制限である。もしも変
成器をもつと小形で簡単にするために2次巻線数を減少
させるならば、使用されるダイオードの電力制限を越え
る可能性がある。もしも使用されるダイオードの電力制
限に適合させるために2次巻線数を増加するならば、変
成器は複雑になり寸法が増加する。
源を提供することは有効である。
波整流電源を提供することも有効である。
AC動作周波数を有する高周波整流電源を提供すること
は別の利点である。
路と、このAC電力に応じてDC分離を行い容量的に結
合されたAC電力を与える複数のキャパシタと、容量的
に結合されたAC電力に応じてそれぞれDC出力を与え
る複数の整流回路とを具備している電源によって達成さ
れる。
一の符号によって表示されている。
源装置lOはDC供給電圧Vlnに応じた正弦波電源1
1を備えている。−例としてDC供給電圧Vinは20
0ボルトである。正弦波電源11はDC電圧を正弦波で
変化するAC電圧に変化させるよく知られた回路でよい
。その代わりに方形波電源が使用されてもよい。特定の
例で説明すると、正弦波電源11は変成器分離を行うた
めに低い変成比の変成器を含み、適当な比較的小さな電
圧のステップアップまたはステップダウンを与えること
ができる。このような分離変成器の変成比は(5:1)
から(1: 5)の範囲とすることができる。
し、出力線13.15によって整流器/フィルタモジュ
ール20の一つ17に結合されている。整流器/フィル
タモジュール20はDC電圧出力を与えるために全波整
流およびろ波を行う通常の設計のものでよい。整流器/
フィルタモジュール20の回路の通常のものの一例は第
2図に関連してさらに説明する。
力線13.15に接続されている。結合キャパシタ19
、21の第2の端子は整流器/フィルタモジュール23
の入力に結合され、このモジュール23は整流器/フィ
ルタモジュールr7と同じ回路構造のものでよい。
ャパシタ25.27の第1の端子に結合されている。結
合キャパシタ25.27の第2の端子は整流器/フィル
タモジュール29の入力に結合され、このモジュール2
9は上述のような整流器/フィルタモジュール17.2
3と同じ回路構造のものでよい。
合キャパシタ31.33に結合されている。結合キャパ
シタ31.33の第2の端子は関係する整流器/フィル
タモジュール(図示せず)に結合されている。
ルが使用されることができ、整流器/フィルタモジュー
ル35はN番目のモジュールである。最初のモジュール
17を除く全ての整流器/フィルタモジュールは関連す
る結合キャパシタを有している。本質的に1対のキャパ
シタは第1の整流器/フィルタモジュール17に付加さ
れる各整流器/フィルタモジュールと関連している。こ
のような結合キャパシタは異なる整流器/フィルタモジ
ュールに対する入力の間に挿入され、直列に結合されて
いる。
力は直列に接続されて各出力電圧の合計である最大出力
電圧を与える。以下第2図を参照にしてさらに説明する
ように、整流器/フィルタモジュールの出力はそれぞれ
の出力キャパシタの両端間に生じ、整流器/フィルタモ
ジュールの出力キャパシタは直列に結合される。第1図
に示すように、整流器/フィルタモジュール17の出力
キャパシタの第1の端子は共通基準電位に接続される。
準電位と関連している。整流器/フィルタモジュール1
7の出力キャパシタの第2の端子は整流器/フィルタモ
ジニール23の出力キャパシタの第1の端子に接続され
、以下同様である。N番目の整流器/フィルタモジュー
ル35の出力キャパシタの第2の端子は高電圧出力を与
え、それは全ての整流器/フィルタモジュールの出力の
合計である。第3の整流器/フィルタモジュール29は
それによって与えられる出力とそれに先行する整流器/
フィルタモジュールの出力の合計である出力電圧を与え
る。第2および第1の整流器/フィルタモジュールによ
って与えられる各出力は容易に明らかであろう。
整流器/フィルタモジュール35において与えられる出
力電圧v outは正弦波電源11によって与えられた
ピーク電圧VpのN倍の約273である。
利用されることができる整流器/フィルタモジュールの
数に制限を与えることに注意すべきである。例えばI
MHzよりも高いAC動作周波数および200ボルトの
入力端子に対して20〜30の整流器/フィルタモジュ
ールが第1図の回路構造による合理的な上限であると考
えられる。もつと多くの数は許容できないような開放ル
ープレギュレーションを生じ、一方間ループ賃もにおい
ては変化が電源装置lOのダイナミックレンジにおいて
吸収されなければならないであろう。さらに、高い等価
直列抵抗は高い電力消費を生じ、それは部品の寿命を短
縮することになる。これらの問題に対する別の形態は第
3図に関連してさらに説明される。
る整流器/フィルタモジュール20の概略図が示されて
いる。特に整流器/フィルタモジュール20は直列に接
続された第1のダイオードの対itt 、 113およ
び直列に接続された第2のダイオードの対115 、1
17の並列接続を含んでいる。
ド対と直列に接続され、ダイオードtxt 、 tta
。
。
23と直列に接続されている。整流器/フィルタモジュ
ール20の出力は平滑キャパシタ119の両端から取出
される。
ば200ボルトのDC入力電圧Vinに応じる正弦波電
源211を含んでいる。正弦波電源211の出力はVp
で示されるピーク電圧を有し、出力線211 、215
上に出力を生じる。結合キャパシタ217 、219の
第1の端子は正弦波電源出力線213゜215に結合さ
れている。結合キャパシタ217゜219の第2の端子
は整流器/フィルタモジュール221の入力に結合され
、このモジュール221は第2図の整流″JS/フィル
タモジュール20のような通常の設計のものでよい。
電源211の出力線213 、215に結合されている
。
/フィルタモジュール227の人力に結合され、このモ
ジュール227は第2図の整流器/フィルタモジュール
20のような通常の設計のものでよい。
キャパシタが結合キャパシタのN番目の対279 、2
31によって示されるように正弦波電源出力線213
、215およびN番目の整流器/フィルタモジュール2
33に結合されている。
流器/フィルタモジュールは各結合キャパシタを介して
正弦波電源211の出力に結合されている。
の出力は直列に結合されて高電圧出力V outを与え
る。再び結合キャパシタ中に少量の損失があると仮定す
ると、直列に結合された整流器/フィルタモジュール出
力によって与えられる出力電圧は正弦波電源211のピ
ーク出力電圧VpのN倍の約2/、3である。
列に結合されていないから、第1図の電源装置IOより
も第3図の高電圧整流電源装置30の方がより多くの整
流器/フィルタモジュールを使用することができる。し
たがって、高電圧整流電源装置30はより大きな電圧ス
テップアップを行うことができる。
与えるために使用される整流電源装置40が示されてい
る。特に、整流電源装置40は、電源装置40の整流器
/フィルタモジュールの出力が並列に結合されているこ
とを除いて第3図の電源装置30に類似している。電源
装置40によって与えられる出力電圧は正弦波電源31
1によって与えられるピーク出力電圧Vpの約2/3で
ある。利用できる電流は整流器/フィルタモジュールの
出力の並列形態のために高くすることができる。
よび部品の値の例であり、それにおいてF、はピーク電
圧Vpを有する正弦波電源11の出力の周波数である。
000ピコフアラツド インダクタ121 、123 =120マイクロヘンリー ダイオード111 、 113 、 115 、 11
7: 5PD524型固体装置、 カリホルニア、ラミラダ フィルタキャパシタ119− 72000ピコフアラツド 整流器/フィルタモジュールの数 :13 以下は第3図の電源装置30に対する動作パラメタおよ
び部品の値の例であり、それにおいてFsはピーク電圧
Vpを有する正弦波電源211の出力の周波数である。
31: 50.000ピコフアラツド インダクタ121 、123 :24マイクロヘンリー ダイオード111 、 113 、 115 、 11
7: 5PD524型固体装置、 カリホルニア、ラミラダ フィルタキャパシタ119 : 13.000ピコファラッド 整流器/フィルタモジュールの数 :10 以下は第4図の電源装置40に対する動作パラメータお
よび部品の値の例であり、それにおいてFsはピーク電
圧Vpを有する正弦波電源311の出力の周波数である
。
331: 50,000ピコフアラツド インダクタ121 、123 :24マイクロヘンリー ダイオード111 、 113 、 115 、 11
7:31DQO3型、 インターナショナル・レクチファイア 力リホルニア、エルセグンド フィルタキャパシタ119 : 0.25マイクロフアラツド 整流器/フィルタモジュールの数 :50 以上の電源装置の構造は独立した回路として論じてきた
が、それらは所望の電圧および/または電流出力を得る
ために直列または並列に接続されることができるモジュ
ールビルディングブロックを構成することができること
は容易に認識されるであろう。
くし、IMHzよりも高い周波数で動作することができ
、すぐれた効果を得ることができる。その他の効果とし
ては予測できる応答特性を有する複雑でない設計、モジ
ュール構造への適応性、コンパクトで廉価なビルディン
グブロックとしての使用に対する適応性等があり、それ
は開発および製造におけるコストを低下させる。別の利
点としては電源装置中の低いエネルギ蓄積、およびささ
さされた電源用としての迅速な開放ループ応答性が挙げ
られる。さらに別の利点として寸法および重量の減少お
よび効率および信頼性の増加が挙げられる。最後に、高
電圧変成器の制限が作用しないから、この発明は現在実
用されているものよりも実質的に高いAC動作周波数を
許容することができる。
れたが、当業者には特許請求の範囲に記載されたこの発
明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変形変更が可
能である。
列に結合されたこの発明の1実施例の整流電源装置のブ
ロック図であり、第2図は、第1図の電源装置中で使用
される整流器/フィルタモジュールの概略図である。第
3図は、この発明の別の実施例の整流電源装置のブロッ
ク図であり、第4図は、この発明のさらに別の実施例の
整流電源装置のブロック図である。 11・・・正弦波電源、17.20.23.29.35
・・・整流器/フィルタモジュール、19.21.25
.27.31. 33・・・結合キャパシタ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (7)
- (1)AC電力を与える手段と、 前記AC電力に応答し、DC分離を行い、AC電源に容
量的に結合するための手段と、 前記容量的に結合されたAC電力に応答してそれぞれD
C出力を生じる複数の整流手段とを具備していることを
特徴とする電源装置。 - (2)複数のキャパシタが直列に接続され、前記複数の
整流手段が前記キャパシタのそれぞれ関連するものに接
続されている特許請求の範囲第1項記載の電源装置。 - (3)直流出力を出力するために前記AC電力を与える
手段に直接接続された別の整流手段を具備している特許
請求の範囲第2項記載の電源装置。 - (4)前記複数の整流手段および前記別の整流手段の直
流出力が直列に接続されている特許請求の範囲第1項記
載の電源装置。 - (5)前記複数のキャパシタのそれぞれが前記AC電力
を与える手段に直接接続され、前記各整流手段が前記複
数のキャパシタのあるものとそれぞれ関連している特許
請求の範囲第1項記載の電源装置。 - (6)前記複数の整流手段の前記直流出力が直列に接続
されている特許請求の範囲第5項記載の電源装置。 - (7)前記複数の整流手段の前記直流出力が並列に接続
されている特許請求の範囲第5項記載の電源装置。
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