【手続補正書】
【提出日】平成17年11月9日(2005.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力率補正パワーサプライであって、
力率補正コントローラと結合された対向電流コンバータを含む入力段パワーコンバータであって、
該対向電流コンバータは、ブーストキャパシタ、ブーストインダクタ、および、デューティサイクルで動作可能な１対のブーストスイッチを備え、該１対のブーストスイッチは、該ブーストインダクタを磁化するために、該デューティサイクルの一部分の間に同時に閉じられるように構成され、
該１対のブーストスイッチは、第１のＤＣ電圧に該ブーストキャパシタを充電するために、該デューティサイクルの一部分の間に各々が開かれるように構成され、
該１対のブーストスイッチのインターリーブされたスイッチングは、該力率補正コントローラによって、該第１のＤＣ電圧をレギュレートし、かつ該入力段パワーコンバータに供給可能なＡＣ入力電流の波形を制御するように制御可能である、入力段パワーコンバータと、
該入力段パワーコンバータと結合された出力段パワーコンバータであって、該出力段パワーコンバータは、該第１のＤＣ電圧を、該第１のＤＣ電圧から絶縁された第２のＤＣ電圧に変換するように構成される、出力段パワーコンバータと
を備える、力率補正パワーサプライ。
【請求項２】
前記入力段パワーコンバータは、前記力率補正コントローラによって方向付けられるように、パワーソースからのパワーを消費し、該パワーソースにパワーを供給するように構成されている、請求項１に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３】
前記１対のブーストスイッチは、力率を改善するためにＡＣ入力電圧の波形の振幅と実質的に同様である平均振幅を有する正弦波形を有するパルス幅変調電圧を形成するように、前記力率補正コントローラによって制御可能である、請求項１〜２のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項４】
前記出力段パワーコンバータは、直列共振スイッチモードコンバータを備える、請求項１〜３のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項５】
前記出力段パワーコンバータは、不連続電流モードの固定周波数で動作するように構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項６】
前記出力段パワーコンバータは、全波ブリッジスイッチモードコンバータを備える、請求項１〜５のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項７】
前記出力段パワーコンバータは、半波ブリッジスイッチモードコンバータを備える、請求項１〜５のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項８】
前記入力段パワーコンバータと結合されたソフトスタート回路をさらに備え、該ソフトスタート回路は、複数のスイッチおよび抵抗器を備え、該入力段パワーコンバータに供給されるＡＣ入力電流を選択的に制限する、請求項１〜７のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項９】
前記入力段パワーコンバータと結合されたラインフィルタをさらに備え、電磁干渉を最小化する、請求項１〜８のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項１０】
力率補正パワーサプライであって、
入力および出力を有する対向電流コンバータと、
該対向電流コンバータと結合された力率補正コントローラであって、該対向電流コンバータは、パワーソースによって該入力に供給可能なＡＣライン電流の波形を制御するように該力率補正コントローラによって方向付けられる、力率補正コントローラと、
該対向電流コンバータの出力と結合された出力段パワーコンバータであって、該出力段パワーコンバータは、該対向電流コンバータの出力に供給されたＤＣブースト電圧の絶縁および電圧変換を提供するように構成される、出力段パワーコンバータと
を備える、力率補正パワーサプライ。
【請求項１１】
前記対向電流コンバータは、ブーストコンバータとして、前記入力にて整流されていないＡＣ電圧を受取り、かつ、前記出力にてＤＣブースト電圧を供給するように構成される、請求項１０に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項１２】
前記力率補正コントローラは、前記対向電流コンバータを制御して、前記出力にて供給される前記ＤＣブースト電圧をレギュレートするように構成される、請求項１０〜１１のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項１３】
前記対向電流コンバータは、周波数変調を有する前記力率補正コントローラによって電磁干渉を制御するように方向付けられる、請求項１０〜１２のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項１４】
前記対向電流コンバータは、前記ＡＣライン電流の波形を制御するために、１対のブーストスイッチを備え、該１対のブーストスイッチのそれぞれは、デューティサイクルで動作可能であり、かつ実質的に同じ時間の中心で閉じるように構成される、請求項１０〜１３のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項１５】
前記対向電流コンバータは、ブーストキャパシタと複数のブーストスイッチとを備え、該ブーストスイッチは、前記力率補正コントローラによって該ブーストキャパシタを前記ＤＣブースト電圧に充電するようにスイッチ可能である、請求項１０〜１４のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項１６】
前記出力段パワーコンバータは、固定周波数スイッチモードパワーコンバータと変圧器とを備え、該固定周波数スイッチモードパワーコンバータは、ＤＣ出力電圧をＤＣレールに供給するように構成され、該変圧器は、該対向電流コンバータのスイッチングノイズを最小化するようにガルバニック絶縁を有する、請求項１０〜１５のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項１７】
前記対向電流コンバータは、中心点で結合された第１のブーストキャパシタと第２のブーストキャパシタとを備え、該中心点は、前記パワーソースのコモンラインと結合するように構成され、該第１および第２のブーストキャパシタの各々は、前記ＤＣブースト電圧に充電可能である、請求項１０〜１４または１６のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項１８】
力率補正パワーサプライであって、
力率補正コントローラと、
該力率補正コントローラと結合された対向電流コンバータであって、該対向電流コンバータは、整流されていないＡＣ入力電圧を受取り、かつ、ＤＣブースト電圧を供給するように構成される、対向電流コンバータと、
該対向電流コンバータと結合され、該ＤＣブースト電圧を受取り、かつ、ＤＣ出力電圧を供給するように構成される出力段パワーコンバータであって、
該力率補正コントローラは、フィードフォワード制御で、該ＤＣブースト電圧の関数として該対向電流コンバータを方向付けるように構成される、出力段パワーコンバータと
を備える、力率補正パワーサプライ。
【請求項１９】
前記対向電流コンバータは、中心点を介して結合された第１のブーストキャパシタと第２のブーストキャパシタとを含む半波ブリッジコンバータを備え、該中心点は、パワーソースの前記コモンラインと結合するように構成される、請求項１８に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２０】
前記対向電流コンバータは、第１のブーストスイッチと第２のブーストスイッチとを備え、該第１のブーストスイッチと該第２のブーストスイッチは、前記フィードフォワード制御を有する前記力率補正コントローラによってスケーリング可能であるダブルエッジの自然パルス幅変調される三角波のただひとつでスイッチング可能である、請求項１８〜１９のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２１】
前記対向電流コンバータは、インターリーブで動作するように構成され、該対向電流コンバータは、インターリーブで動作して、前記力率補正コントローラによって方向付けら得、前記整流されていないＡＣ入力電圧の正弦波形と実質的に同一である平均波形を有するパルス幅変調電圧を形成する、請求項１８〜２０のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２２】
前記対向電流コンバータは、前記ＤＣブースト電圧を供給するように並列で結合される複数の対向電流コンバータを備える、請求項１８〜２１のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２３】
前記対向電流コンバータは、全波ブリッジコンバータを形成するように結合された複数の対向電流コンバータを備える、請求項１８〜２１のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２４】
前記全波ブリッジコンバータは、４のインターリーブで動作可能である、請求項２３に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２５】
前記対向電流コンバータは、複数の全波ブリッジコンバータを形成するように結合された複数の対向電流コンバータを備え、該全波ブリッジコンバータは、直列で結合される、請求項１８〜２１のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２６】
前記対向電流コンバータは、複数の対向電流コンバータを備え、該複数の対向電流コンバータの各々は、３相のパワーソースのうちの１相と結合するように構成される、請求項１８〜２１のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２７】
前記力率補正コントローラは、前記ＤＣ出力電圧および整流されたＡＣ入力電流のうちの少なくとも１つの関数として前記対向電流コンバータを方向付けるようにさらに構成される、請求項１８〜２６のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項２８】
力率補正パワーサプライであって、
ＡＣ入力電圧とＡＣ入力電流とを受取り、かつ、ＤＣブースト電圧を供給するように構成される対向電流コンバータであって、
該対向電流コンバータは、デューティサイクルを有する第１のブーストスイッチおよび第２のブーストスイッチを備え、該第１および第２のブーストスイッチは、該デューティサイクルの間に同時に閉じられ得る、対向電流コンバータと、
該対向電流コンバータと結合された力率を制御する手段であって、力率を制御する該手段は、該第１および該第２のブーストスイッチの該デューティサイクルを制御して、該ＡＣ入力電流の波形を調整して力率を改善する、手段と
を備える、力率補正パワーサプライ。
【請求項２９】
前記ＤＣブースト電圧を所望のＤＣ出力電圧に変換する手段をさらに備える、請求項２８に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３０】
前記力率を制御する手段は、前記ＤＣブースト電圧の関数として前記所望のＤＣ出力電圧をレギュレートするように構成される、請求項２９に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３１】
前記力率を制御する手段は、前記ＤＣブースト電圧および前記所望のＤＣ出力電圧の関数として該所望のＤＣ出力電圧をレギュレートするように構成される、請求項２９に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３２】
前記力率を制御する手段は、前記ＤＣブースト電圧と、前記所望のＤＣ出力電圧と、前記ＡＣ入力電流との関数として該所望のＤＣ出力電圧をレギュレートするように構成される、請求項２９に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３３】
前記ＤＣブースト電圧を変換する手段は、前記所望のＤＣ出力電圧を前記対向電流コンバータからガルバニック絶縁するように構成される、請求項２９〜３２のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３４】
前記力率を制御する手段は、フィードフォワード制御で、前記ＡＣ入力電圧の大きさの関数として前記デューティサイクルを制御するように構成される、請求項２９〜３３のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３５】
力率補正パワーサプライであって、
力率補正コントローラと、
該力率補正コントローラと結合された対向電流コンバータとを備え、
該対向電流コンバータは、入力、出力およびブーストキャパシタを備え、該ブーストキャパシタは、ＤＣブースト電圧に充電可能であり、
該対向電流コンバータは、該ＤＣブースト電圧の大きさをレギュレートするために、出力にて提供される該ＤＣブースト電圧の関数として該力率補正コントローラによって制御可能であり、
該対向電流コンバータはまた、パワーソースによって該入力に供給可能であるＡＣ入力電流の波形を制御するように、該力率補正コントローラによって制御可能である、力率補正パワーサプライ。
【請求項３６】
前記ブーストキャパシタは、複数のブーストキャパシタであり、該ブーストキャパシタの各々は、前記ＤＣブースト電圧に充電可能である、請求項３５に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３７】
前記力率補正コントローラと結合された電流感知デバイスをさらに備え、該電流感知デバイスは、前記ＡＣ入力電流を感知するように構成され、該力率補正コントローラは、前記ＤＣブースト電圧をレギュレートし、該ＤＣブースト電圧および該力率補正コントローラによって感知される該ＡＣ入力電流の関数として該ＡＣ入力電流の波形を制御するように構成される、請求項３５〜３６のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３８】
前記対向電流コンバータは、１対のブーストスイッチを備え、該１対のブーストスイッチは、前記ＤＣブースト電圧をレギュレートし、かつ、前記ＡＣ入力電流の波形を制御するように前記力率補正コントローラによって制御可能なデューティサイクルを有する、請求項３５〜３７のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項３９】
前記１対のブーストスイッチは、各デューティサイクルの特定の部分の間、同時に閉じられるように構成される、請求項３８に記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項４０】
前記１対のブーストスイッチの前記デューティサイクルは、実質的に１であるように前記力率補正コントローラによって制御可能である、請求項３８〜３９のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項４１】
前記力率補正コントローラは、前記ＤＣブースト電圧と比例するように変調波形をスケーリングするように構成され、前記１対のブーストスイッチは、該力率補正コントローラによって該変調波形でスイッチング可能である、請求項３８〜４０のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項４２】
前記力率補正コントローラは、該力率補正コントローラによって感知された前記ＡＣ入力電流の関数として、出力電圧フィードバック制御ループで前記ＤＣブースト電圧を制御するように構成される、請求項３７〜４１のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項４３】
前記力率補正コントローラは、入力電圧フィードフォワード制御ループと、出力電圧フィードバック制御ループと、電圧制御内部ループとを備え、前記ＤＣブースト電圧は、該電圧制御内部ループへのフィードフォワード制御信号として供給される、請求項３５〜４２のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項４４】
前記対向電流コンバータの出力は、出力段パワーコンバータと結合されるように構成され、該出力段パワーコンバータは、スイッチモードコンバータと変圧器とを備え、該対向電流コンバータの出力にて供給される前記ＤＣブースト電圧の絶縁および電圧変換を提供する、請求項３５〜４３のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
【請求項４５】
力率補正パワーサプライを用いて力率補正を実行する方法であって、該方法は、
ＡＣ入力電圧とＡＣ入力電流とを有するＡＣパワーソースを提供することと、
力率補正コントローラによって制御される対向電流コンバータを用いて該ＡＣ入力電圧を第１のＤＣ電圧に変換することと、
出力段パワーコンバータを用いて該第１のＤＣ電圧を第２のＤＣ電圧に変換することと、
負荷を供給するために該第２のＤＣ電圧をパワーレールに供給することと
を包含する、方法。
【請求項４６】
前記ＡＣ入力電圧を第１のＤＣ電圧に変換することは、前記第２のＤＣ電圧を該第１のＤＣ電圧の関数として所望の大きさにレギュレートすることを包含する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記対向電流コンバータは、複数のブーストインダクタと複数のブーストキャパシタとを備え、前記ＡＣ入力電圧を前記第１のＤＣ電圧に変換する動作は、
前記ＡＣパワーソースおよび第１のブーストキャパシタを用いて該ブーストインダクタのうちの１つを磁化することと、
該ブーストインダクタのうちの該１つを消磁して、第２のブーストキャパシタに充電することと
を包含する、請求項４５〜４６のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
前記ＡＣ入力電圧を前記第１のＤＣ電圧に変換することは、前記対向電流コンバータに含まれる第１のブーストインダクタおよび第２のブーストインダクタをシーケンシャルに磁化および消磁するために、実質的に同じ時間の中心で閉じられるべき該対向電流コンバータに含まれる第１のブーストスイッチおよび第２のブーストスイッチをスイッチングすることを包含する、請求項４５〜４７のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
前記ＡＣ入力電圧を前記第１のＤＣ電圧に変換することは、前記対向電流コンバータを用いてパルス幅変調電圧を生成して、該対向電流コンバータに含まれるブーストキャパシタを該第１のＤＣ電圧に充電することを包含する、請求項４５〜４８のいずれかに記載の方法。
【請求項５０】
前記パルス幅変調電圧を生成することは、該パルス幅変調電圧の相対的大きさが前記ＡＣ入力電圧の相対的大きさよりも小さくなるようにレギュレートして前記パワーレールにパワーを提供することを包含する、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記パルス幅変調電圧を生成することは、前記ＡＣ入力電圧の波形の振幅と実質的に同様であるように該パルス幅変調電圧の正弦波形の平均振幅を調整して、力率を改善することを包含する、請求項４９〜５０のいずれかに記載の方法。
【請求項５２】
力率補正パワーサプライを用いて力率補正を実行する方法であって、該方法は、
ＡＣ入力電圧とＡＣ入力電流とを有するＡＣパワーソースを提供することと、
力率補正コントローラによって制御される対向電流コンバータを用いて該ＡＣ入力電圧をＤＣ電圧に変換することと、
該対向電流コンバータによって該ＡＣ入力電圧から生成されたパルス幅変調電圧の大きさを低減して、該対向電流コンバータへのＡＣ入力電流の流れを増加させることと、
該パルス幅変調電圧の大きさを増加させて、該対向電流コンバータへのＡＣ入力電流の流れを低減することと
を包含する、方法。
【請求項５３】
前記パルス幅変調電圧の大きさを増減させることは、前記ＤＣ電圧の関数として前記力率補正コントローラを用いて該ＤＣ電圧をレギュレートすることを包含する、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記パルス幅変調電圧の大きさを増減させることは、静止状態の間に該パルス幅変調電圧を用いて前記ＡＣ入力電圧をトラッキングすることを包含する、請求項５２〜５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記パルス幅変調電圧の大きさを増減させることは、前記力率補正コントローラを用いて前記ＤＣ電圧と比例するように変調する三角波形をスケーリングすることを包含する、請求項５２〜５４のいずれかに記載の方法。
【請求項５６】
前記パルス幅変調電圧の大きさを増減させることは、前記ＤＣ電圧を用いて該ＤＣ電圧のフィードフォワード制御を実行することと、前記ＡＣ入力電流を用いて該ＤＣ電圧のフィードバック制御を実行することとを包含する、請求項５２〜５５のいずれかに記載の方法。
【請求項５７】
前記パルス幅変調電圧の平均振幅を、前記ＡＣ入力電圧の振幅と実質的に同じに維持することをさらに包含する、請求項５２〜５６のいずれかに記載の方法。
【請求項５８】
前記対向電流コンバータは、第１のブーストスイッチと第２のブーストスイッチとを備え、前記パルス幅変調電圧の大きさを低減することは、該第１のブーストスイッチのデューティサイクルのオンタイム部分を低減することと、該第２のブーストスイッチのデューティサイクルのオンタイム部分を増加させることとを包含し、該第１および該第２のブーストスイッチの両方は、各デューティサイクルの部分の間に同時に閉じられる、請求項５２〜５７のいずれかに記載の方法。
【請求項５９】
前記パルス幅変調電圧の大きさを増加させることは、前記第１のブーストスイッチの前記デューティサイクルを増加させることと、前記第２のブーストスイッチの前記デューティサイクルを低減することとを包含する、請求項５８に記載の方法。