(57)【要約】【課題】第１の電力コンバータ、第２の電力コンバータおよびクランプリセット回路を利用した電源を提供する。【解決手段】クランプリセット回路は、第１の電力コンバータおよび第２の電力コンバータ内の他の素子に電気的に結合される。クランプ予備接続を設けて、第２の電力コンバータを含む素子にクランプリセット回路を電気的に結合させることができる。クランプリセット回路は、第１の電力コンバータの変圧器における磁化エネルギを低下させ、かつ第２の電力コンバータの素子上の電圧を制限するように結合される。クランプリセット回路は、第１の電力コンバータの磁化エネルギと第２の電力コンバータの電圧とを低下させるように設けられたツェナーダイオードおよびレジスタを含み得る。クランプリセット回路は通常、第１の電力コンバータおよび第２の電力コンバータから受取ったエネルギを蓄積するように設けられたキャパシタを含む。【選択図】図１
2010073209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源であって、
入力を第１の出力に変換するように設けられた第１の電力コンバータと、
前記第１の電力コンバータに結合されたクランプリセット回路とを備え、クランプリセット回路は、第１の電力コンバータの変圧器における磁化エネルギを低下させるように設けられ、さらに、
クランプリセット回路に結合され、かつ入力を第２の出力に変換するように設けられた第２の電力コンバータを備え、クランプリセット回路はさらに、第２の電力コンバータの素子上の電圧を制限するように設けられる、電源。
【請求項２】
第１の電力コンバータはさらに、ユーザの指示に応答して遮断されるように配列される、請求項１に記載の電源。
【請求項３】
ユーザの指示は第２の電力コンバータを遮断させない、請求項２に記載の電源。
【請求項４】
第１の出力は、第１の出力電圧および第１の出力電流のうち少なくとも一方または両方である、請求項１に記載の電源。
【請求項５】
第２の出力は、第２の出力電圧および第２の出力電流のうち少なくとも一方または両方である、請求項１に記載の電源。
【請求項６】
クランプリセット回路はさらに、
第１の電力コンバータおよび第２の電力コンバータから受取ったエネルギを蓄積するように設けられたキャパシタと、
キャパシタに結合されたツェナーダイオードとを含み、ツェナーダイオードは、第１の電力コンバータおよび第２の電力コンバータから受取ったエネルギがしきい値を超えることを防止するように設けられ、ツェナーダイオードは、キャパシタ上の電圧を制限する、請求項１に記載の電源。
【請求項７】
第１の電力コンバータはさらに、２スイッチ順方向コンバータ構成の回路構成を含む、請求項１に記載の電源。
【請求項８】
２スイッチ順方向コンバータ構成はさらに受動スイッチを含み、受動スイッチの第１の端部はクランプリセット回路に結合される、請求項７に記載の電源。
【請求項９】
第１の電力コンバータはさらに、シングルスイッチ順方向コンバータ構成の回路構成を含む、請求項１に記載の電源。
【請求項１０】
シングルスイッチ順方向コンバータ構成はさらに受動スイッチを含み、受動スイッチの第１の端部はクランプリセット回路に結合される、請求項９に記載の電源。
【請求項１１】
第２の電力コンバータはさらに、フライバックコンバータ構成の回路構成を含む、請求項１に記載の電源。
【請求項１２】
フライバックコンバータ構成はさらに受動スイッチを含み、受動スイッチの第１の端部はクランプリセット回路に結合される、請求項１１に記載の電源。
【請求項１３】
クランプリセット回路の素子は第１の電力コンバータに含まれる、請求項１に記載の電源。
【請求項１４】
クランプリセット回路の素子は第２の電力コンバータに含まれる、請求項１に記載の電源。
【請求項１５】
電源における磁束を管理するための方法であって、
入力を第１の出力に変換するように設けられた第１の電力コンバータに電源投入するステップと、
第１の電力コンバータの変圧器における磁化エネルギを低下させるように設けられたクランプリセット回路に電源投入するステップと、
入力を第２の出力に変換するように設けられた第２の電力コンバータに電源投入するステップとを含み、クランプリセット回路はさらに、第２の電力コンバータの素子上の電圧を制限するように設けられる、方法。
【請求項１６】
第１の電力コンバータは、ユーザの指示に応答して電源投入される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第１の電力コンバータは、ユーザの指示に応答して電源切断される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
第１の電力コンバータがユーザの指示に応答して電源切断されている間、第２の電力コンバータは電源投入されたままである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第１の出力は、第１の出力電圧および第１の出力電流のうち少なくとも一方または両方である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
第２の出力は、第２の出力電圧および第２の出力電流のうち少なくとも一方または両方である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
クランプリセット回路はさらに、
第１の電力コンバータおよび第２の電力コンバータから受取ったエネルギを蓄積するようにキャパシタを結合するステップと、
第１の電力コンバータおよび第２の電力コンバータから受取ったエネルギがしきい値を超えることを防止するようにツェナーダイオードを結合するステップとを含み、ツェナーダイオードは、キャパシタ上の電圧を制限する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
第１の電力コンバータは、２スイッチ順方向コンバータ構成で配列される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
２スイッチ順方向コンバータ構成の受動スイッチの第１の端部をクランプリセット回路に結合するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
第１の電力コンバータは、シングルスイッチ順方向コンバータ構成で配列される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
シングルスイッチ順方向コンバータ構成の受動スイッチの第１の端部をクランプリセット回路に結合するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
第２の電力コンバータは、フライバックコンバータ構成で配列される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
フライバックコンバータ構成の受動スイッチの第１の端部をクランプリセット回路に結合するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
クランプリセット回路の素子は第１の電力コンバータに含まれる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
クランプリセット回路の素子は第２の電力コンバータに含まれる、請求項１５に記載の方法。
【請求項３０】
電源における磁束を管理するための方法であって、
入力を第１の出力に変換するように設けられた第１の電力コンバータに入力を結合するステップと、
クランプリセット回路を第１の電力コンバータに結合するステップとを含み、クランプリセット回路は、第１の電力コンバータの変圧器における磁化エネルギを低下させるように設けられ、さらに、
第２の電力コンバータをクランプリセット回路に結合するステップを含み、第２の電力コンバータは、入力を第２の出力に変換するように設けられ、クランプリセット回路はさらに、第２の電力コンバータの素子上の電圧を制限するように設けられる、方法。
【請求項３１】
第１の電力コンバータは、２スイッチ順方向コンバータ構成の回路構成を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
２スイッチ順方向コンバータ構成はさらに受動スイッチを含み、受動スイッチの第１の端部はクランプリセット回路に結合される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
第１の電力コンバータはさらに、シングルスイッチ順方向コンバータ構成の回路構成を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
シングルスイッチ順方向コンバータ構成はさらに受動スイッチを含み、受動スイッチの第１の端部はクランプリセット回路に結合される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
第２の電力コンバータはさらに、フライバックコンバータ構成の回路構成を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
フライバックコンバータ構成はさらに受動スイッチを含み、受動スイッチの第１の端部はクランプリセット回路に結合される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
第２の電力コンバータはさらに、２スイッチ順方向コンバータ構成の回路構成を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３８】
第２の電力コンバータはさらに、シングルスイッチ順方向コンバータ構成の回路構成を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３９】
第２の電力コンバータはさらに、２スイッチ順方向コンバータ構成の回路構成を含む、請求項１に記載の電源。
【請求項４０】
２スイッチ順方向コンバータ構成はさらに受動スイッチを含み、受動スイッチの第１の端部はクランプリセット回路に結合される、請求項３９に記載の電源。
【請求項４１】
第２の電力コンバータはさらに、シングルスイッチ順方向コンバータ構成の回路構成を
含む、請求項１に記載の電源。
【請求項４２】
シングルスイッチ順方向コンバータ構成はさらに受動スイッチを含み、受動スイッチの第１の端部はクランプリセット回路に結合される、請求項４１に記載の電源。
【請求項４３】
クランプリセット回路は入力の第１の端子に結合され、第１の端子は、入力の第２の端子に対して正の極性を有する、請求項１に記載の電源。
【請求項４４】
第２の電力コンバータは、２スイッチ順方向コンバータ構成で配列される、請求項１５に記載の方法。
【請求項４５】
２スイッチ順方向コンバータ構成の受動スイッチの第１の端部をクランプリセット回路に結合するステップをさらに含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
第２の電力コンバータは、シングルスイッチ順方向コンバータ構成で配列される、請求項１５に記載の方法。
【請求項４７】
シングルスイッチ順方向コンバータ構成の受動スイッチの第１の端部をクランプリセット回路に結合するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
クランプリセット回路を入力の第１の端子に結合するステップをさらに含み、第１の端子は、入力の第２の端子に対して正の極性を有する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は概して電源に関し、特に予備電源および主電源を使用するプリンタなどの電気機器において典型的に利用される電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
特定の種類の電源は、コンセントから出力される交流電線を今日の電子機器によって使用可能な直流電力に変換し得る。状況によっては、電源は概して電源自体の内部において２つの別個の電源を利用する。
【０００３】
一例において、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）は、主電源および予備電源を含む電源を使用し得る。主電源および予備電源は両方とも、ＰＣを構成する他の素子に電力を中継する。ＰＣの電源は主電力を供給し、ＰＣのマザーボードおよびプロセッサに電力を供給する。また、ＰＣの電源は、大量の出力電力（典型的に２００〜４００ワット）をマザーボードならびに、ディスクドライブおよびビデオカードなどの付加的な素子に供給するように設計される。一方、予備電源は、より少量の出力電力（典型的に５または１０ワット未満）を供給する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ユーザがＰＣ（または他の電子装置）の遮断を指示すると電源切断される主電源とは異なり、予備電源は通常は遮断せず、（電源投入されると）入力電圧を適切な出力電圧に変換し続ける。したがって、主電源は必要に応じて動作するが、予備電源は入力電圧が存在する（すなわち電源がコンセントに差込まれている）ときは常に動作し続ける。予備電源は、ユーザの指示に応答してＰＣ（または他の電子装置）が電源切断されても動作し続ける素子に電力を供給する。たとえば、予備電源は、ユーザが電源ボタンを用いてＰＣを手作業で起動する（主電力コンバータに電源投入または電源切断するための指示を与える）ことができるように、コンピュータの電源ボタンに電力を供給する。別の用途では、主電源および予備電源は、プリンタによって利用され得る。予備電源は、待機（またはアイドル）モード中に印刷ジョブリクエストが入力されるかを監視し、印刷ジョブリクエストが受信されるとアクティブとなり得るように、プリンタのネットワーク接続に電力を供給し得る。
【０００５】
本発明のいくつかの実施例の上記および他の局面、特徴および利点は、添付の図面と併せて提示される以下のより具体的な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施例に係る電源システムのシステムブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る図１の電源システムによって利用される主電源の概略図である。
【図３】本発明の別の実施例に係る図１の電源システムによって利用される主電源の別の概略図である。
【図４】本発明の一実施例に係る図１の電源システムによって利用される予備電源の概略図である。
【図５】本発明の一実施例に係る図１の電源システムによって利用されるクランプリセット回路の概略図である。
【図６】クランプリセット回路を電源の第１のおよび第２の電力コンバータに結合させるための方法を示すフローチャートである。
【０００７】
対応する参照符号は、図面のいくつかの図を通じて対応する構成要素を示す。当業者であれば、図中の要素は簡潔かつ明確にするために示されており、必ずしも一定の縮尺通りに描かれているとは限らないと認識するであろう。たとえば、図中の一部の要素の寸法は、本発明のさまざまな実施例をより良く理解できるように他の要素に比して誇張されている場合がある。また、商業的に実現可能な実施例において有用または必要な、一般的であるがよく理解されている要素は、本発明のこれらのさまざまな実施例の図の妨げとならないようにするため、図示されていないことが多い。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
以下の説明は限定的な意味で捉えられるべきではなく、例示的な実施例の一般原理を説明する目的でなされるに過ぎない。発明の範囲は請求項を基準として決定されるものとする。
【０００９】
以下の説明では、本発明が十分に理解できるように多くの具体的な詳細を記載する。しかし、本発明を実施するためにその具体的な詳細を必ずしも採用する必要がないことは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明が不明瞭とならないように、周知の材料または方法については詳細に説明していない。
【００１０】
本明細書全体にわたる「一実施例」、「ある実施例」、「一例」または「ある例」という言及は、当該実施例または例に関連して記載される特定の特徴、構造または特質が本発明の少なくとも一実施例に含まれることを意味する。したがって、本明細書中のさまざまな箇所に出現する「一実施例において」、「ある実施例において」、「一例」または「ある例」という語句は、すべて同じ実施例または例を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造または特質は、１つ以上の実施例または例において、いずれかの好適な組合せおよび／または副組合わせで組合せられ得る。また、添付の図は当業者に説明するためのものであり、図面は必ずしも一定の縮尺通りに描かれているとは限らないと認識される。
【００１１】
上述のように、電源は、動作の際、主電源および予備電源を利用し得る。主電源は典型的に、２スイッチ順方向コンバータによって設計される。２スイッチ順方向コンバータは、パーソナルコンピュータおよび同様の用途のための電源に好適な、コストが最も低い構造であることが多い。２スイッチ順方向コンバータは、高効率にて高出力電流を生成するという利点も有する。代替的に、主電源は、シングルスイッチ順方向コンバータによっても設計され得る。これらの順方向コンバータ構成の両方について、付加的なリセット回路を利用して、２スイッチまたはシングルスイッチ順方向コンバータ構成のいずれかにおいて使用される変圧器の磁化エネルギを管理し得る。
【００１２】
一方、予備電力コンバータは典型的に、フライバックコンバータによって設計される。フライバックコンバータは典型的に、低い素子費用にて低出力電流を供給する。また、フライバックコンバータは、フライバックコンバータ内の素子が超過電圧によって損傷を受けることを防ぐ付加的なクランプ回路を利用し得る。典型的に、電源において使用される各コンバータ構成は、自身のリセット回路またはクランプ回路を利用する。
【００１３】
発明の教示によれば、主電源および予備電源は両方ともクランプリセット回路を利用し得る。クランプリセット回路は、典型的に主電源によって利用されるリセット回路とほぼ同様の利点を提供し、典型的に予備電源によって利用されるクランプ回路と同様の利点を
さらに提供する。クランプリセット回路の素子は主電源内に存在し得、予備電源はクランプリセット回路に電気的に結合し得る。代替的に、クランプリセット回路が予備電源内に存在し、主電源がクランプリセット回路に電気的に結合してもよい。他の例では、クランプリセット回路は、主電源および予備電源が両方とも電気的に結合する別個の実体である。本発明の教示は、主電源および予備電源に同じクランプリセット回路を利用させることによって、ＰＣの電源、プリンタなどの電子機器において使用される標準的な主電源および予備電源構造よりも利用する素子が少なく、かつコストがより低いシステムを提供し得る。
【００１４】
まず図１を参照し、本発明の一実施例に係る電源システム１００のシステムブロック図を示す。電源システム１００は、電源１０２、主電源１０４、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、主出力（ＶMO）１１０、予備電源１１２、予備出力（ＶSO）１１４、クランプ予備接続１１６および入力戻り部１１８を含む。
【００１５】
電源１０２は主電源１０４を含む。主電源１０４はさらに、主電源１０４内の他の素子に電気的に結合されるクランプリセット回路１０６と、主出力（ＶMO）１１０とを含む。主電源１０４は、入力（ＶIN）１０８、予備電源１１２および入力戻り部１１８に電気的に結合され、主電源１０４の両端電圧は入力（ＶIN）１０８とほぼ等しくなる。また、予備電源１１２は、入力（ＶIN）１０８、予備出力（ＶSO）１１４および入力戻り部１１８にも電気的に結合され、予備電源１１２の両端電圧は入力（ＶIN）１０８とほぼ等しくなる。クランプリセット回路１０６は、予備電源１１２を含む素子にクランプ予備接続１１６を介して電気的に結合される。入力（ＶIN）１０８、主電源１０４および予備電源１１２は入力戻り部１１８に結合される。入力戻り部１１８は、最低電位点、すなわち換言すると入力（ＶIN）１０８に対する最小電圧点を電源システム１００に与える。
【００１６】
電源１０２において、主電源１０４は、受取った入力（ＶIN）１０８を適切な出力（一部の実施例では、１つ以上の出力レベル）に変換するための回路構成を含む。一実施例では、入力（ＶIN）１０８は整流された交流電圧であり得る。一例において、主電源１０４は、順方向コンバータ構成を利用して入来電力を所望の出力レベルに変換する（図２および図３に関連してさらに例示する）。主電源１０４は、電源１０２外部の１つ以上の装置に出力を供給する。ただし、主電源１０４は、電源１０２内部の装置に適切な出力レベルを供給することもできる。主電源１０４は、１つ以上の装置に電力を供給する１つ以上の主出力（ＶMO）１１０を含み得ると認識されるべきである。また、主出力（ＶMO）１１０は、電圧、電流または両方の組合せも出力し得るとも認識されるべきである。主電源１０４は、各主出力（ＶMO）１１０に沿って多様な異なる出力レベルを供給し得る。たとえば、主電源１０４は、３．３ボルト（Ｖ）、５Ｖまたは±１２Ｖなどの出力電圧を供給し得る。また、主電源は、クランプリセット回路１０６の回路構成をさらに含む。クランプリセット回路１０６を使用することによって、主電源１０４は、主電源１０４の変圧器内の磁化エネルギを管理することが可能となる。換言すると、クランプリセット回路１０６によって、主電源１０４はより広範囲の入力電圧で動作することが可能となる。
【００１７】
予備電源１１２は、一部の実施例では整流された交流電圧を含む入力（ＶIN）１０８を適切な出力レベルに変換するための回路構成も含む。一部の例では、予備電源１１２は、フライバックコンバータ構成を利用して入来電力を所望の出力レベル（一部の実施例では１つ以上の出力レベル）に変換する。フライバックコンバータ構成は、図４に関連してさらに例示される。予備電源１１２からの出力は、電源１０２外部の１つ以上の装置に供給される。予備電源１１２は、電源１０２内部の装置に適切な出力レベルを供給することができる。ただし、予備電源１１２は１つ以上の予備出力（ＶSO）１１４を含み得ると認識されるべきである。また、予備出力（ＶSO）１１４は、電圧、電流または両方の組合せも出力し得るとも認識されるべきである。予備電源１１２は、各予備出力（ＶSO）１１４に
沿って多様な異なる出力レベルを供給し得る。たとえば、予備電源１１２は、各予備出力（ＶSO）１１４に沿って３．３ボルト（Ｖ）、５Ｖまたは±１２Ｖなどの多様な異なる電圧レベルを供給し得る。クランプ予備接続１１６は、予備電源１１２をクランプリセット回路１０６に電気的に結合する。予備電源１１２とともにクランプリセット回路１０６を使用することによって、予備電源１１２を構成する電気素子が超過電圧によって損傷を受けることを防ぐ（図４に関連してさらに例示する）。
【００１８】
本発明の一部の例では、クランプリセット回路１０６は主電源１０４ではなく予備電源１１２内に存在し得ると認識されるべきである。ただし、主電源１０４はクランプリセット回路１０６に電気的に結合し得る。他の例では、クランプリセット回路１０６は、主電源１０４および予備電源１１２の両方が電気的に結合する別個の実体である。主電源１０４および予備電源１１２に同じクランプリセット回路１０６を利用させることによって、ＰＣの電源、プリンタなどの電子機器において使用される標準的な主電源および予備電源構造よりも利用する素子が少なく、かつコストがより低いシステムを提供し得る。
【００１９】
次に図２を参照し、電源システムによって利用される主電源１０４の概略図を示す。電源システムは、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、主出力（ＶMO）１１０、予備電源１１２、クランプ予備接続１１６、入力戻り部１１８、変圧器Ｔ１  ２０２、変圧器Ｔ１  ２０２の一次巻線２０４、変圧器Ｔ１  ２０２の二次巻線２０６、２個の能動スイッチＳ１  ２０８およびＳ２  ２１０、２個の受動スイッチＤ１  ２１２およびＤ２  ２１４、出力ダイオードＤ３  ２１６、フリーホイールダイオードＤ４  ２１８、出力インダクタＬ１  ２２０、出力キャパシタＣ１  ２２２、ならびに負荷２２４を含む。
【００２０】
主電源１０４、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、予備電源１１２、クランプ予備接続１１６および入力戻り部１１８は、図１を参照して述べたように電気的に結合される。上述のように、主電源１０４は、２スイッチ順方向コンバータ構成によって設計され得る。２スイッチ順方向コンバータは、パーソナルコンピュータおよび同様の用途のための電源に適した最もコストが低い構造であることが多い。
【００２１】
能動スイッチは通常、能動スイッチの開閉を制御するために状態を切換える制御信号を受信するが、受動スイッチは、開閉状態を切換えるための制御信号を受信しない。開かれたスイッチは通常は電流を通さない。閉じられたスイッチは電流を通すことができる。能動スイッチは、典型的に１つ以上の制御端子を有し、能動スイッチの他の２つの端子が電流を通し得るか否かを判定する。能動スイッチＳ１  ２０８およびＳ２  ２１０（能動スイッチを図示する図２以降の図において例示される）を開閉する制御信号は、発明のより重要な詳細が不明瞭とならないように図示していない。
【００２２】
受動スイッチは一般に、端子を２つのみ有する。典型的に、当該端子間の電圧は、受動スイッチが開かれているか閉じられているかを決定する。ダイオードは受動スイッチと考えられる場合がある。なぜなら、当該２個の端子間の電圧がある極性を有するとき（陽極が陰極に対して正）には一般に電流を通し、当該端子間の電圧が反対の極性を有するとき（陽極が陰極に対して負）にはほぼ電流を遮断するからである。
【００２３】
主電源１０４はさらに、変圧器Ｔ１  ２０２、変圧器Ｔ１  ２０２の一次巻線２０４、変圧器Ｔ１  ２０２の二次巻線２０６、２個の能動スイッチＳ１  ２０８およびＳ２  ２１０、２個の受動スイッチＤ１  ２１２およびＤ２  ２１４、出力ダイオードＤ３  ２１６、フリーホイールダイオードＤ４  ２１８、出力インダクタＬ１  ２２０および出力キャパシタＣ１  ２２２を含み、本明細書に例示されるリセット機能を有する２スイッチ構成で相互に結合される。図示のように、能動スイッチＳ１  ２０８および受動スイッチＤ
１  ２１２は、２スイッチ順方向コンバータの高圧側にある。これは、能動スイッチＳ１
２０８および受動スイッチＤ１  ２１２の両方の端部の一方が、クランプリセット回路１０６を有さない２スイッチ順方向コンバータ構成の入力（ＶIN）１０８の正の端子と共通するためである。一方、能動スイッチＳ２  ２１０および受動スイッチＤ２  ２１４は、２スイッチ順方向コンバータの低圧側にある。これは、能動スイッチＳ２  ２１０および受動スイッチＤ２  ２１４の両方の端部の一方が入力戻り部１１８と共通するためである。ただし、例示的な電力コンバータ構成の変形例が本発明の教示によって利用され得ると認識されるべきである。クランプリセット回路１０６は、高圧側受動スイッチＤ１  ２１２に結合される。主電源１０４からの出力は、出力キャパシタＣ１  ２２２の両端電圧として例示される主出力（ＶMO）１１０を介し、電源１０２外部の負荷２２４に供給される。負荷２２４は、電源システム１００から電力を受ける他の電気素子、たとえばマザーボードまたはハードディスクドライブを含む。一部の実施例では、負荷２２４は電源１０２の内部にあってもよい。
【００２４】
２スイッチ順方向コンバータ構成を利用する主電源１０４は、変圧器Ｔ１  ２０２の一次巻線２０４上の電圧を入力（ＶIN）１０８から生成する構造にて、２個の能動スイッチＳ１  ２０８およびＳ２  ２１０、２個の受動スイッチＤ１  ２１２およびＤ２  ２１４、ならびにクランプリセット回路１０６を含む。変圧器Ｔ１  ２０２の二次巻線２０６は、変圧器Ｔ１  ２０２の一次巻線２０４上の電圧に比例する電圧を生成する。出力ダイオード２１６は、二次巻線２０６における電圧を整流する。フリーホイールダイオードＤ４
２１８は、出力ダイオードＤ３  ２１６が逆方向バイアスされると、出力インダクタＬ１への電流経路をもたらす。出力インダクタＬ１  ２２０および出力キャパシタＣ１  ２２２は、二次巻線２０６からの整流電圧をフィルタリングし、負荷２２４における主出力（ＶMO）１１０を生成する。図示のように、一次巻線２０４は、二次巻線２０６とガルバニック絶縁されている。特に、ガルバニック絶縁によって、一次側回路構成（一次巻線２０４に電気的に結合される回路構成）からの直流電流が二次側回路構成（二次巻線２０６に電気的に結合される回路構成）によって受取られることが防止される。ただし、必ずしも一次巻線２０４を二次巻線２０６とガルバニック絶縁する必要はないと認識されるべきである。
【００２５】
例示されているように、主電源１０４は、２スイッチ順方向コンバータ構成とともにクランプリセット回路１０６を利用する。クランプリセット回路１０６は、主電源１０４の変圧器Ｔ１  ２０２の磁化エネルギを管理する。２スイッチ順方向コンバータ構造によって、能動スイッチＳ１  ２０８およびＳ２  ２１０がオフのときに変圧器Ｔ１の磁化エネルギをリセットする（つまりより低い値に戻す）ことが可能となる。変圧器Ｔ１の磁化エネルギをリセットする（または低下させる）ことによって、超過した蓄積エネルギが変圧器Ｔ１を飽和させ、それによりその特性が変化することを防止する。リセットは一般に、能動スイッチＳ１  ２０８およびＳ２  ２１０がオフのときに適切な大きさおよび期間のリセット電圧を一次巻線２０４に印加することによって実現される。能動スイッチＳ１  ２０８およびＳ２  ２１０がオンのときには、一次巻線２０４上に出現する電圧よりも高い値にリセット電圧を設定することが望ましい場合が多い。クランプリセット回路１０６は、変圧器Ｔ１のリセット時間中に一次巻線に印加されるほぼ一定の電圧を発生させる。２スイッチ順方向コンバータにおいては、リセット電圧は、入力電圧（ＶIN）１０８とクランプリセット回路１０６上の電圧との和である。主電源１０４については、クランプリセット回路１０６は、受動スイッチＤ１  ２１２およびＤ２  ２１４が電流を通し、能動スイッチＳ１  ２０８およびＳ２  ２１０が開かれているときには、変圧器Ｔ１  ２０２の一次巻線２０４上の電圧を上昇させる。上述のように、クランプリセット回路１０６は、クランプ予備接続１１６を介して予備電源１１２にも電気的に結合され、予備電源１１２を含む素子が超過電圧によって損傷を受けることを防ぐ（すなわち換言すると、許容可能な公差レベル内の電圧を「クランプする」）のに利用される。
【００２６】
一般に、電源内の主電源１０４および予備電源１１２は、同じ入力を共有する２つの別個の電源である。主電源１０４および予備電源１１２は、本発明の教示によればクランプリセット回路１０６を共有し、上記の主電源１０４および予備電源１１２の構造によって、コスト削減という利点がもたらされ得る。
【００２７】
図３を参照し、電源システムによって利用される主電源１０４の別の概略図を示す。電源システムは、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、主出力（ＶMO）１１０、予備電源１１２、クランプ予備接続１１６、入力戻り部１１８、変圧器Ｔ２  ３０２、変圧器Ｔ２  ３０２の一次巻線３０４、変圧器Ｔ２  ３０２の二次巻線３０６、能動スイッチＳ３  ３０８、受動スイッチＤ５  ３１０、出力ダイオードＤ６  ３１２、フリーホイールダイオードＤ７  ３１４、出力インダクタＬ２  ３１６、出力キャパシタＣ２  ３１８、および負荷３２０を含む。
【００２８】
主電源１０４、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、予備電源１１２、クランプ予備接続１１６および入力戻り部１１８は、上記のように電気的に結合される。図２に例示した主電源１０４とは異なり、図３に例示される主電源１０４はシングルスイッチ順方向コンバータ構成を利用する。主電源は、変圧器Ｔ２  ３０２、変圧器Ｔ２  ３０２の一次巻線３０４、変圧器Ｔ２  ３０２の二次巻線３０６、能動スイッチＳ３  ３０８、受動スイッチＤ５  ３１０、出力ダイオードＤ６  ３１２、フリーホイールダイオードＤ７  ３１４、出力インダクタＬ２  ３１６、出力キャパシタＣ２  ３１８、および負荷３２０を含み、本明細書に例示されるリセット機能を有するシングルスイッチ構成で相互に結合される。図示のように、一次巻線３０４は、二次巻線３０６とガルバニック絶縁されている。特に、ガルバニック絶縁によって、一次側回路構成（一次巻線３０４に電気的に結合される回路構成）からの直流電流が二次側回路構成（二次巻線３０６に電気的に結合される回路構成）に受取られることが防止される。ただし、必ずしも一次巻線３０４を二次巻線３０６とガルバニック絶縁する必要はないと認識されるべきである。クランプリセット回路１０６は、受動スイッチＤ５  ３１０の陰極に結合される。主電源１０４からの出力は、出力キャパシタＣ２  ３１８の両端電圧として例示される主出力（ＶMO）１１０を介し、電源１０２外部の負荷３２０に供給される。一部の実施例では、負荷３２０は電源１０２の内部にあってもよい。
【００２９】
シングルスイッチ順方向コンバータ構成を利用する主電源１０４は、変圧器Ｔ２  ３０２の一次巻線３０４上の電圧を入力（ＶIN）１０８から生成する構造にて、能動スイッチＳ３  ３０８、受動スイッチＤ５  ３１０、およびクランプリセット回路１０６を含む。変圧器Ｔ２  ３０２の二次巻線３０６は、変圧器Ｔ２  ３０２の一次巻線３０４上の電圧に比例する電圧を生成する。出力ダイオードＤ６  ３１２は、二次巻線３０６における電圧を整流する。フリーホイールダイオードＤ７  ３１４は、出力ダイオードＤ６  ３１２が逆方向バイアスされると、出力インダクタＬ２  ３１６への電流経路をもたらす。出力インダクタＬ２  ３１６および出力キャパシタＣ２  ３１８は、二次巻線３０６からの整流電圧をフィルタリングし、負荷３２０における主出力（ＶMO）１１０を生成する。クランプリセット回路１０６は、主電源１０４の変圧器Ｔ２  ３０２の磁化エネルギを管理する。シングルスイッチ順方向コンバータ構造によって、能動スイッチＳ３  ３０８がオフのときに変圧器Ｔ２の磁化エネルギをリセットする（つまりより低い値に戻す）ことが可能となる。変圧器Ｔ２の磁化エネルギをリセットする（すなわち換言すると、減少させる）ことによって、超過した蓄積エネルギが変圧器Ｔ２を飽和させ、それによりその特性が変化することを防止する。リセットは一般に、能動スイッチＳ３  ３０８がオフのときに適切な大きさおよび期間のリセット電圧を一次巻線３０４に印加することによって実現される。能動スイッチＳ３がオンのときには、一次巻線３０４上に出現する電圧よりも高い値にリセット電圧を設定することが望ましい場合が多い。クランプリセット回路１０６は
、変圧器Ｔ２のリセット時間中に一次巻線に印加されるほぼ一定の電圧を発生させる。シングルスイッチ順方向コンバータにおいては、リセット電圧は、クランプリセット回路１０６上の電圧である。主電源１０４については、クランプリセット回路１０６は、受動スイッチＤ５  ３１０が電流を通しているときには、変圧器Ｔ２  ３０２の一次巻線３０４上の電圧を固定する。上述のように、予備電源１１２は、クランプ予備接続１１６を介してクランプリセット回路１０６に結合される。主電源１０４および予備電源１１２は、本発明の教示によればクランプリセット回路１０６を共有し、上記の主電源１０４および予備電源１１２の構造によって、コスト削減という利点がもたらされ得る。
【００３０】
図４を参照し、電源システム１００によって利用される予備電源１１２の概略図を示す。電源システム１００は、主電源１０４、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、予備電源１１２、予備出力（ＶSO）１１４、クランプ予備接続１１６、入力戻り部１１８、結合インダクタＴ３  ４０２、結合インダクタＴ３  ４０２の一次巻線４０４、結合インダクタＴ３  ４０２の二次巻線４０６、能動スイッチＳ４  ４０８、受動スイッチＤ８  ４１０、出力ダイオードＤ９  ４１２、出力キャパシタＣ３  ４１４、および負荷４１６を含む。
【００３１】
主電源１０４、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、予備電源１１２、クランプ予備接続１１６および入力戻り部１１８は、図１を参照して述べたように電気的に結合される。上述のように、予備電源１１２は典型的に、リセット回路を利用してフライバックコンバータ構成によって設計される。フライバックコンバータ構成は、予備電源に適した最もコストが低い構造であることが多い。予備電源１１２はさらに、結合インダクタＴ３  ４０２、結合インダクタＴ３  ４０２の一次巻線４０４、結合インダクタＴ３
４０２の二次巻線４０６、能動スイッチＳ４  ４０８、受動スイッチＤ８  ４１０、出力ダイオードＤ９  ４１２、出力キャパシタＣ３  ４１４、および負荷４１６を含み、本明細書に例示されるクランプ機能を有するフライバックコンバータ構成で相互に結合される。クランプリセット回路１０６は、受動スイッチＤ８  ４１０の陰極に結合される。また、クランプリセット回路１０６は、クランプ予備接続１１６を介して予備電源１１２に結合する。予備電源１１２からの出力は、出力キャパシタＣ３  ４１４の両端電圧として例示される予備出力（ＶSO）１１４を介し、電源１０２外部の負荷４１６に供給される。一部の実施例では、負荷４１６は電源１０２の内部にあってもよい。
【００３２】
フライバックコンバータ構成を利用する予備電源１１２は、結合インダクタＴ３  ４０２の一次巻線４０４上の電圧を入力（ＶIN）１０８から生成する構造にて、能動スイッチＳ４  ４０８、受動スイッチＤ８  ４１０、およびクランプリセット回路１０６を含む。結合インダクタＴ３  ４０２の二次巻線４０６は、結合インダクタＴ３  ４０２の一次巻線４０４上の電圧に比例する電圧を生成する。出力ダイオードＤ９  ４１２は、二次巻線４０６における電圧を整流し、出力キャパシタＣ３  ４１４は、出力ダイオードＤ９  ４１２からの電流をフィルタリングし、負荷４１６における予備出力（ＶSO）１１４を生成する。図示のように、一次巻線４０４は、二次巻線４０６とガルバニック絶縁されている。特に、ガルバニック絶縁によって、一次側回路構成（一次巻線４０４に電気的に結合される回路構成）からの直流電流が二次側回路構成（二次巻線４０６に電気的に結合される回路構成）に受取られることが防止される。ただし、必ずしも一次巻線４０４を二次巻線４０６とガルバニック絶縁する必要はないと認識されるべきである。上述のように、予備電源１１２はさらに、クランプ予備接続１１６を介してクランプリセット回路１０６に結合される。クランプリセット回路１０６は、受動スイッチＤ８が電流を通すときは能動スイッチＳ４  ４０８上の最大電圧を制限する。主電源１０４および予備電源１１２は、本発明の教示によればクランプリセット回路１０６を共有し、上記の構造によってコスト削減という利点が生じ得る。
【００３３】
図５を参照し、電源システム１００によって利用されるクランプリセット回路１０６の概略図の一例を示す。電源システム１００は、主電源１０４、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、予備電源１１２、クランプ予備接続１１６、入力戻り部１１８、ツェナーダイオード５０２、キャパシタ５０４、およびレジスタ５０６を含む。
【００３４】
主電源１０４、クランプリセット回路１０６、入力（ＶIN）１０８、予備電源１１２、クランプ予備接続１１６および入力戻り部１１８は、先の図に関連して述べたように電気的に結合される。ツェナーダイオード５０２はレジスタ５０６に電気的に結合される。ツェナーダイオード５０２およびレジスタ５０６は、キャパシタ５０４に電気的に結合される。クランプリセット回路１０６は、クランプ予備接続１１６を介して予備電源１１２に結合される。予備電源１１２は、（たとえば）図２に例示した構造が利用される場合、受動スイッチＤ１  ２１２の間のある点においてクランプリセット回路１０６に電気的に結合する。別の実施例では、予備電源１１２は、図３に例示したように受動スイッチＤ５においてクランプリセット回路１０６に電気的に結合する。換言すると、予備電源１１２は、クランプリセット回路１０６と入力戻り部１１８との間のある点においてクランプリセット回路１０６に電気的に結合する。ただし、主電源１０４および予備電源１１２は、主電源１０４および予備電源１１２について利用される回路構成に依存していずれかの数の構造を用いてクランプリセット回路に結合させることができると認識されるべきである。
【００３５】
主電源１０４については、クランプリセット回路１０６は、主電源１０４内の変圧器の磁化エネルギを管理する。シングルスイッチ構造および２スイッチ構造の両方によって、能動スイッチがオフのときに変圧器の磁化エネルギをリセットする（つまり、より低い値に戻す）ことが可能となる。変圧器の磁化エネルギをリセットすることによって、超過した蓄積エネルギが変圧器を飽和させ、それによりその特性が変化することを防止する。リセットは一般に、能動スイッチがオフのときに適切な大きさおよび期間のリセット電圧を一次巻線に印加することによって実現される。２スイッチ順方向コンバータが使用される場合は、受動スイッチが電流を通しているときに、主電源１０４によって利用される一次巻線の電圧をクランプリセット回路１０６によって上昇させることができる。一方、クランプリセット回路１０６は、予備電源１１２に存在する素子が超過電圧によって損傷を受けることを防ぐ。換言すると、クランプリセット回路１０６は、ツェナーダイオード５０２によって制限されるほぼ一定の電圧を維持するキャパシタ５０４によって予備電源１１２の能動スイッチの両端の電圧を制限する。一般に、ツェナーダイオード５０２は、キャパシタ５０４の両端の電圧を制限する。ツェナーダイオード５０２は、キャパシタ５０４によって受取られたエネルギがしきい値を超えることを制限する。しきい値は典型的に、ツェナーダイオード５０２の特性、たとえばツェナー降伏電圧に対応する。
【００３６】
ツェナーダイオード５０２、キャパシタ５０４、およびレジスタ５０６の特性を選択する際、主電源１０４および予備電源１１２の要件の両方を考慮に入れるべきである。主電源１０４とは異なり、予備電源１１２は常時動作している。その結果、クランプリセット回路内のキャパシタ５０４は、主電源１０４が動作しているかどうかにかかわらず充電されたままであり得る。キャパシタ５０４が充電されている状態では、主電源１０４は、キャパシタ５０４が充電されていない場合よりも早く主出力（ＶMO）１１０を調整状態にすることができる。
【００３７】
図６は、電源内の第１のおよび第２の電力コンバータにクランプリセット回路を結合するための方法を例示するフローチャートである。ブロック６００において開始すると、第１の電力コンバータはブロック６１０において電源投入される。第１の電力コンバータは、たとえば電源の主電力コンバータであり得る。電源の主電力コンバータは、たとえばコンピュータシステムで使用される多様な電圧にて全動作電力を供給するのに使用することができる。
【００３８】
ブロック６２０において、クランプリセット回路が電源投入される。クランプリセット回路は第１の電力コンバータに結合され、（たとえばリセット中に）第１の電力コンバータの磁化エネルギを低下させるように設けられる。クランプリセット回路は、ツェナーダイオードと、レジスタと、第１の電力コンバータからのエネルギを蓄積するように設けられたキャパシタとを含み得る。
【００３９】
ブロック６３０において、第２の電力コンバータが電源投入される。第２の電力コンバータは、たとえば、電源の予備電力コンバータであり得る。主電力コンバータが電源切断されたときに（たとえば、コンピュータシステムの所望の最低限の機能を維持するために）、コンピュータシステムで使用される多様な電圧にて比較的少量の電力を供給するために電源の予備電力コンバータを使用することができる。
【００４０】
第２の電力コンバータは、クランプリセット回路にも結合される。クランプリセット回路の回路構成は、（たとえばリセット中に）第２の電力コンバータの磁化エネルギを低下させるように設けられる。当該方法はブロック６４０において終了する。
【００４１】
本明細書において開示した発明を、その具体的な実施例、例および用途によって説明したが、請求項に記載される発明の範囲から逸脱することなく当業者によって多くの修正および変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  電源システム、１０２  電源、１０４  主電源、１０６  クランプリセット回路、１０８  入力、１１０  主出力、１１２  予備電源、１１４  予備出力、１１６  クランプ予備接続、１１８  入力戻り部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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