(57)【要約】【課題】バスに接続されたバス電源デバイスとともに使用することができる電荷ポンプを提供する。【解決手段】電荷ポンプ（２００）は、所定の電流制限値及び所定の電圧制限値を超えないように拘束されるＤＣ電力信号を搬送するバスからの電力接続部（２１０）、ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）、キャパシタ（Ｃ１）、及びＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）を含む。逓降電圧コンバータ（３００）は、電力接続部（２１０）に接続された入力を有し、電力信号の電圧と同じ又は小さい電圧を有する最終出力信号を生成する。キャパシタ（Ｃ１）は、逓降電圧コンバータ（３００）の出力に接続される。逓昇電圧コンバータ（４００）は逓降電圧コンバータ（３００）の出力及びキャパシタ（Ｃ１）に接続された入力を有し、所定の電圧制限値より大きい電圧を有する最終出力信号を生成する。逓昇電圧コンバータ（４００）の出力は前記デバイスに接続されかつＤＣ電力を提供する。【選択図】図２
2009500993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電流制限値と所定の電圧制限値とを超えないように拘束されたＤＣ電力信号受信用バスからの電力接続部（２１０）と、
入力及び出力を有するＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）と、
前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）の前記出力に接続されたキャパシタ（Ｃ１）と、
入力及び出力を有するＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）とを含み、
前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）の前記入力は前記電力接続部（２１０）に接続され、前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータは前記電力信号の電圧以下の電圧を有する中間信号を前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータの前記出力において生成し、
前記ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）の前記入力は前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）の前記出力及び前記キャパシタ（Ｃ１）に接続され、前記ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）は前記所定の電圧制限値より大きい電圧を有する最終出力信号を前記ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）の前記出力において生成し、前記ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）の前記出力は前記バス電源デバイスに接続され、前記最終出力信号の形態でバス電源デバイスにＤＣ電力を提供する、バスに接続されたバス電源デバイスとともに使用される電荷ポンプ（２００）。
【請求項２】
前記バスはＵＳＢ２．０対応バスである、請求項１に記載の電荷ポンプ（２００）。
【請求項３】
前記バスはＩＥＥＥ１３９４対応バスである、請求項１に記載の電荷ポンプ（２００）。
【請求項４】
前記デバイスは照明源を含むカメラである、請求項１に記載の電荷ポンプ（２００）。
【請求項５】
前記照明源は約１００ｍｓ間に約９Ｖから約１２Ｖの範囲の電圧で約２００ｍＡの電流を要求するストロボ照明源であり、
前記所定の電流制限値は約５００ｍＡであり、前記所定の電圧制限値は約５Ｖであり、
前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）によって生成される前記中間信号は約２００ｍＡの電流及び約２Ｖの電圧を有し、
前記キャパシタは少なくとも約１Ｆのキャパシタンスを有する、請求項４に記載の電荷ポンプ（２００）。
【請求項６】
バスに接続されたバス電源一体型カメラであって、
前記バスに接続された画像装置であって露光時間の間に画像化された対象物の画像を捕獲するために方向付けされた画像装置と、
前記露光時間の間に画像化される前記対象物に光を供給するめに方向付けされた照明源と、
前記バス及び前記照明源の間に接続された電荷ポンプ（２００）と、
所定の電流制限値と所定の電圧制限値とを越えないように拘束されたＤＣ電力信号受信用バスからの電力接続部（２１０）と、
入力及び出力を有するＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）とを含み、前記入力は前記電力接続部（２１０）に接続され、前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）は前記電力信号の前記電圧以下の電圧を有する中間信号を前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータの出力において生成し、
前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータの前記出力に接続されるキャパシタ（Ｃ１）と、
入力及び出力を有するＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）を含み、前記ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）の前記入力は前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）の前記出力及び前記キャパシタ（Ｃ１）に接続され、前記ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）は前記所定の電圧制限値より大きい電圧を有する最終出力信号を前記ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）の出力において生成し、前記ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータ（４００）の前記出力は前記バス電源デバイスに接続され、前記最終出力信号の形態で前記デバイスにＤＣ電力を提供する、バス電源一体型カメラ。
【請求項７】
前記照明源は複数のＬＥＤ列を含み、各ＬＥＤ列は４つのＬＥＤを含む、請求項６に記載されたバス電源一体型カメラ。
【請求項８】
前記ＬＥＤ列の数は６であり、前記ＬＥＤは前記画像装置の周りに環状に配列されている、請求項７に記載のバス電源一体型カメラ。
【請求項９】
各ＬＥＤ列は約１００ｍｓの前記露光時間に約９Ｖから約１２Ｖの範囲の電圧で約３３ｍＡの電流を要求し、
前記所定の電流制限値は約５００ｍＡであり、前記所定の電圧制限値は約５Ｖであり、
前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）によって生成される前記中間信号は約２００ｍＡの電流値及び約２Ｖの電圧値を有し、
前記キャパシタ（Ｃ１）は少なくとも約１Ｆのキャパシタンスを有する、請求項８に記載のバス電源一体型カメラ。
【請求項１０】
バスから電力信号を受け取る手段（２１０）と、
前記電力信号からの電荷を保存する手段（Ｃ１）と、
前記電力信号をより高い電圧に変換してブースト信号を生じさせる手段（４００）と、
デバイスに電力供給するバスに接続された前記デバイスに前記ブースト信号を提供する手段（２３０）とを含む、バスに接続されたバス電源デバイスと共に使用される電荷ポンプ（２００）。
【請求項１１】
バスから電力信号を受け取ること（６１０）、
前記電力信号からの電荷を保存すること（６３０）、
前記電力信号をより高い電圧に変換してブースト信号を生じさせること（６４０）、
デバイスに電力供給するバスに接続された前記デバイスに前記ブースト信号を提供すること（６５０）を含む、方法（６００）。
【請求項１２】
前記保存することを容易にするために、前記電力信号からの電荷を保存する前に前記電力信号を同じ又はより低い電圧に調整すること（６２０）を含む、請求項１１に記載の方法（６００）。
【請求項１３】
前記バスはＵＳＢ２．０対応バスである、請求項１１に記載の方法（６００）。
【請求項１４】
前記バスはＩＥＥＥ１３９４対応バスである、請求項１１に記載の方法（６００）。
【請求項１５】
前記デバイスは照明源を含むカメラである、請求項１１に記載の方法（６００）。
【請求項１６】
前記照明源は複数のＬＥＤ列を含み、各ＬＥＤ列は４つのＬＥＤを含む、請求項１５に記載された方法（６００）。
【請求項１７】
前記照明源は、約１００ｍｓ間に約９Ｖから約１２Ｖの範囲の電圧で約２００ｍＡの電流を要求するストロボ照明源であり、
前記所定の電流制限値は約５００ｍＡであり、前記所定の電圧制限値は約５Ｖであり、
前記ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ（３００）によって生成される前記中間信号は約２００ｍＡの電流値及び約２Ｖの電圧値を有する、請求項１５に記載の方法（６００）。
【請求項１８】
前記保存することは少なくとも約１Ｆに対応する電荷量を保存することを含む、請求項１１に記載の方法（６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、参照によってここに導入される、「バス電源デバイス用電荷ポンプ」という標題の米国出願第１１／１７６，８０２号（２００５年７月６日出願）の優先権を主張する。
【０００２】
この開示内容の技術分野は、排他的ではないが、通常、電子信号バスインターフェースに関し、特にバスによる電力の供給に関する。
【背景技術】
【０００３】
米国特許第６，８７０，９４９号に開示されるように、マシンビジョンは、半導体製造プロセスの間、半導体ウェハで証印を読むことを含む多くのアプリケーションに役立つ。マシンビジョンに利用できる多くの異なる種類のカメラがある。カメラシステムは、イメージキャプチャ（ＣＣＤ（電荷結合素子）又はＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサ）、アナログからデジタルピクセルデータ（センサー内部の配置される又は配置されない）への変換、及びデータを処理装置へ転送する方法のためのデバイスを含む。一体型照明を有するカメラを含む、多くのカメラにおいて、それらは電源からの別々のデータバスを持っている。これは、カメラ装置は一般的に１２〜２４ボルト（Ｖ）の電源から別々の電源接続部を要求するので、多くの連続プロトコルで見られる。
【０００４】
新しい電源供給バス構造の開発は連続データとともに電力の転送を可能にする。これにおいて、遠隔デバイスの複雑さは、別の電力ケーブル及びコネクタの不足のためにより低い。しかし、電圧レベル及び支持される電流量は、マシンビジョンにおいて照明アプリケーションにほとんど不十分である。
【０００５】
いくつかのシリアルバス標準は、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）２．０のような他の標準よりかなり多くの電力及び電圧を提供するＩＥＥＥ（電気電子技術者協会）１３９４標準のようなより高い電圧及び電流定格を有する。ＵＳＢ標準において、提供される電圧は、５００ｍＡで５Ｖである。比較として、ＩＥＥＥ１３９４は１２Ｖで１．５アンペア（Ａ）を提供する。
【０００６】
一体型照明付きのマシンビジョンカメラは、特定の繰り返し又はフレーム率の集積光を供給するために高電圧で高い繰り返し率の大きなエネルギー源に要求する。低コスト及び高性能データ転送を可能にする現在利用できる電源供給シリアルバス構造は、一体型カメラ装置に照明を供給するために必要な電圧又は電流を提供していない。
【０００７】
より高い電位で照明回路を充電する従来の方法は、「ブースト」要素で望ましい電位にバス電圧を単に上げて、それから充電要素の群を、図1に示されるように、「ブースト」要素の出力に接続するか、非常に高い電位（例えば、３５０Ｖ）に上げられる非常に少ない充電量を生成するためにキセノンフラッシュ管を使うことである。上記アプローチに固有の問題は、特に厄介であり、回路基盤表面積、構成部品寸法、システムコスト及び短い部品寿命に関して抑制的である。
【０００８】
図1の簡易ブースト変換回路１００は２つの主要な問題がある。すなわち、（１）ＵＳＢバス上で許される５００ｍＡの電流割り当てはスイッチング調整器回路の基本的な動作において、十二分に消耗されること、及び（２）容量性充電サポートが数十マイクロ秒を超えて伸びる照明パルスを提供するために不十分であることである。１０Ｖに耐えることができる、適度に大きな容器状の「普通の」キャパシタ（直径１０ミリメートル（ｍｍ）×高さ２０ｍｍ）でさえ、１０００μＦ（マイクロファラッド）をかなり超える値では容易に得ることはできない。もう一つの問題はブースト要因がこの技術において２つあるので、負荷電流のおよそ２倍が接地に切り替えられることによって犠牲にされるということである。
【０００９】
使い捨てカメラに共通するキセノンフラッシュ充電回路は、非常に高い電位に上昇される極めて少量の電荷が照明要素の寿命を非常に劣化させ、これが耐えられない熱スパイクを生成するという問題を有する。
【特許文献１】米国特許第６，８７０，９４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
1つの面によると、本発明はバスに接続されたバス電源デバイスとともに使用される電荷ポンプである。電荷ポンプは電力接続、ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータ、キャパシタ、及びＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータを含む。電力接続は、所定の電流制限値と所定の電圧制限値とを上回らないように拘束されたＤＣ電力信号を受け取るためのバスからである。ＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータは入力及び出力を持つ。入力は電力接続に接続される。逓降電圧コンバータは、その出力で電力信号の電圧より小さい電圧を有する中間信号を生成する。キャパシタは逓降電圧コンバータの出力に接続されている。ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータは、入力及び出力を持つ。ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータの入力は、逓降電圧コンバータの出力に、そして、キャパシタに接続されている。ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータは、その出力で、電圧を所定の電圧制限値より大きい電圧を有する最終的な出力信号を生成する。ＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータの出力は、バス電源デバイスに接続され、最終的な出力信号の形態でＤＣ電力をバス電源デバイスに供給する。
【００１１】
別の面によれば、本発明はバスから電力信号を受け取ること、前記電力信号から電荷を保存すること、前記電力信号をより高い電圧に変換して、それによってブースト信号を生じさせること、ブースト信号をデバイスに電力供給するバスに接続された前記デバイスに前記ブースト信号を提供することを含む方法である。
【００１２】
さらに、別の実施例によれば、本発明はバスに接続された一体型バス電源カメラである。カメラは、バスに接続されかつ露光時間の間に画像化される対象物の画像を捕獲するために方向付けされる画像装置、露光時間の間に画像化される対象物に光を供給するために方向付けされる照明源、及びバスと照明源との間に接続された電荷ポンプを含む。電荷ポンプは実質的に上述されている。
【００１３】
特定の実施例の構造及び作用に関する別の細部は、以下に列挙される図面に関連して以下の記載で述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付図面に関連して、特定の実施例及びそれらの詳細な構造及び作用が記載される。当業者は、この開示内容を考慮して理解するように、特定の実施例は、（１）マシンビジョンアプリケーションのためのバス電源アプローチを利用する能力、（２）有利なサイズ、原価及び構成要素寿命、及び（３）電源バスからの効率的な照明のいくつか又はすべてを含む、既知の先行技術に勝る特定の利点を成し遂げることができる。これら及び他の利点は、以下の記載を読むことにより、明らかになる。
【００１５】
図２は、一実施例に従うバックブースト画面キャプチャー電荷ポンプの高水準の概略図である。回路２００はバック調整器、キャパシタＣ１及びブースト調整器４００を含む。バック調整器３００は、電圧をその出力ノード２２０でより低い値に変換するＤＣ−ＤＣ逓降電圧コンバータである。入力ノード２１０は、電源バスの電線に接続することができる。ノード２２０の電圧は１〜１０Ｆ（ファラッド）の程度のキャパシタンスを持つキャパシタＣ１を充電する。キャパシタＣ１に保存された電荷は、望ましくはスイッチング型のＤＣ−ＤＣ逓昇電圧コンバータであるブースト調整器４００を通して放電される。ブースト調整器４００の出力はノード２３０上の信号である。その信号は、少なくとも限られた時間に、ノード２１０の電力信号より高い電圧を有し、デバイス、例えばストロボ照明付バス電源カメラに電力を供給するのに使用することができる。電力要件が１００ｍｓの期間で９〜１２Ｖの電圧で２００ｍＡであるストロボ照明に電力を提供するために、回路２００が使用される場合、キャパシタＣ１はかなり大きいキャパシタンス値を持たなければならない。特に、ブースト調整器４００が１Ａの電流を取り出すならば、キャパシタからの全電流引き出しは１．２Ａである。また、ブースト調整器５００がその入力信号の電圧垂下の末端レベルでよく動作しない（典型的な）場合では、入力垂下を予め定められた値、例えば１００ｍＡに制限することが望ましい。この状況で、要求されるキャパシタンスは、以下の通りに計算することができる。
Ｃ＝Ｉ・ｔ／ΔＶ＝１．２Ａ・１００ｍｓ／１００ｍＶ＝１．２Ｆ
この程度のキャパシタンスを提供するために、キャパシタＣ１は、直径約１０ｍｍ×高さ２０ｍｍの一般的に控え目に大きさを設定されたパッケージで１〜１０Ｆの範囲で利用できる、好ましくは「画面キャプチャー」（supercap）、例えばパナソニック社のエレクトロニックダブルレイヤーキャパシターシリーズである。
【００１６】
回路２００の基本的な構造は、ＵＳＢバスの用途に、特によく適している。ＵＳＢバスの電線は、５Ｖに設定されて、最高５００ｍＡの電流を提供することができる。しかし、キャパシタＣ１のために典型的に必要とされる大きいキャパシタンスのキャパシタは、そんなに大きな電圧を許容することができない。この明細書作成の時点に典型的な「画面キャプチャー」（supercap）キャパシタは、わずかに最大約２．３Ｖを取り扱うことができる。したがって、ブースト３００はキャパシタＣ１に掛かる、アプリケーションに適切なレベルにバス電圧を降圧するために使用される。また、バック調整器３００の電流制限値２００ｍＡはＵＳＢバスに過剰な電流引き出しを防止する。管理された光パルス繰り返し率で、光パルスの間に取られる電荷は、ＵＳＢバスに不当な引き出しを課さない２００ｍＡという適度な率でキャパシタＣ１に再保存することができる。
【００１７】
図３，４は、それぞれ、バック調整器３００及びブースト調整器４００の特定の実施例の概略図である。この実施例において、バック調整器３００は集積回路Ｕ１、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５、及びキャパシタＣ４，Ｃ８を含む。集積回路Ｕ１は、好ましくは低ドロップアウト（ＬＤＯ）電圧調整器、例えばナショナルセミコンダクター２９８６ウルトラＬＤＯ調整器である。回路の好ましい形式では、キャパシタＣ４、Ｃ８は１０μＦのキャパシタであり、Ｒ３は１オームの抵抗であり、Ｒ４は５１．１ＫΩ（キロオーム）抵抗であり、Ｒ５は３９．２ＫΩの抵抗である。回路のその形式は入力ノード２１０の５Ｖ信号を中間ノード２２０の２．１７Ｖの信号に変換し、中間ノード２２０への電流を２００ｍＡ未満に制限する。これらの値はＵＳＢバスから画面キャプチャーを充電するのに適切な信号に変換するために十分作用する。
【００１８】
また、バック調整器３００は、充電デバイス、例えばキャパシタＣ１を保護するために電流制限値及び過電圧からの保護を含む充電を容易にするために他の特徴も提供することができる。他の実施例では、入力信号の仕様及び充電デバイスの要件（すなわち、その出力電圧は、ほぼその入力電圧に等しい）によって、バック調整器３００は等価電圧デバイスにすることができ、又はバック調整器３００をシステムから一斉に排除することができる。
【００１９】
ブースト調整器４００は、中間ノード２２０に接続され、出力ノード２３０で低い電圧から高い電圧までコンデンサＣ１に掛かる電圧を高めるために機能する。図4で示すように、ブースト調整器４００の1つの形態は、集積回路Ｕ２、インダクタＬ１、ショットキーダイオードＤ３、抵抗器Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１１及びキャパシタＣ２、Ｃ３、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１を含む。集積回路Ｕ２は、望ましくは、ナショナル半導体ＬＭ２６２３ゲート付発振器ベースのブーストＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００２０】
ブースト調整器４００の構成部品の値は、中間ノード２２０に接続された電荷保存デバイスの値と出力ノード２３０で電力供給されるデバイスの値とを含み、所定の動作上の要件を満たすために選択することができる。バック調整器３００が詳述された値を有しかつ電力供給されるデバイスが約１１Ｖで２００ｍＡのパルス出力電流を要求する場合に対して、以下の分析は、ブースト調整器３００に対する構成部品の値の選択を導く。
【００２１】
照明負荷のスイッチングブースト調整器４００のデューティサイクルは、ショットキーダイオードＤ３に掛かる電圧降下（約０．５Ｖ）を考慮して、入力電圧に対する出力電圧の比率によって、次のように概ね定義される。
ＤＯＦＦ＝ＶＩＮ／（１．０５＊（ＶＯＵＴ＋０．５））＝２／（１．０５＊（１０．９＋０．５））＝０．１６７
ＤＯＮ＝１−ＤＯＦＦ＝０．８３３
【００２２】
平均誘導電流はデューティサイクルに、次のように比例する。
ＩＬ（ＡＶＧ）＝（１／ＤＯＦＦ）＊ＩＯＵＴ＝５．９８＊２００ｍＡ＝１．２０Ａ
平均誘導リプル電流は次の関係によって与えられる。
ΔｉＬ＝（ＤＯＮ＊ＶＩＮ）／（２＊ｆＳＷ＊Ｌ）
なお、ｆｓｗは動作周波数である。Ｌの値は、ｆＳＷ＝１ＭＨｚ（メガヘルツ）であるとしてΔｉＬがＩＬ（ＡＶＧ）の５０％未満であるように、次のように選択できる。
Ｌ＝（ＤＯＮ＊ＶＩＮ）／（２＊ｆＳＷ＊ΔｉＬ）＝（０．８３３＊２）／（２＊１０６＊０．５＊１．２０）＝１．３９μＨ
良好な開始点は、特に周波数が下がるならば、１．５／／Ｈである。
【００２３】
低い入力電圧で、回路の寄生的な抵抗要素は、回路動作にかなり影響を及ぼすことができる。特に、スイッチが閉じられるとき、インダクタを通して移動できる最大電流はＩＬ（ＬＩＭＩＴ）＝ＶＩＮ／ＲＳである。もし、画面キャプチャーの等価直列抵抗が０．３Ωであり、インダクタのＤＣ抵抗が０．０９Ωであり、スイッチの「オン」抵抗ＲＤＳ＝０．０９Ωであれば、ＲＳは０．４Ωとして控えめに見積もることができる。最大インダクタ短絡回路はＩＬ（ＬＩＭＩＴ＝２Ｖ／０．４Ω＝５Ａである。ピークインダクタ電流は、
ＩＬ（ＰＥＡＫ）＝ＩＬ（ＡＶＧ）＋ΔｉＬ／２＝１．２Ａ＋０．４６＊１．２Ａ／２＝１．４７６Ａ
として計算できる。この値は、周波数が下がる又はインダクタンスが下がるとしても、十分ＩＬ（ＬＩＭＩＴ）以下である。
【００２４】
キャパシタＣ１に保存される電荷は、十分に充電されると、Ｑ＝Ｃ＊Ｖ＝４．７Ｆ＊２．１７Ｖ＝１０．１Ｃ（クーロン）で与えられる。この場合、時間ｔ＝Ｑ／Ｉ＝１０．１／０．２＝５０．２ｓ（秒）にキャパシタＣ１を充電する第１のＬＤＯ調整器は２００ｍＡの電流制限値を有する。この場合の最大光電流は２００ｍＡである。回路は高いデューティーサイクルで動作するので、キャパシタＣ１から取られる電荷の大部分はブースト調整器４００のスイッチを通して接地に流出される。負荷によって直接取られる部分は、ΔＱＬＯＡＤ ＝I*t＝０．２Ａ*３３ｍｓ=６．６ｍCである。スイッチを通して廃棄される部分はΔＱＳＷ＝ΔＱＬＯＡＤ（ＤＯＮ／ＤＯＦＦ）＝６．６ｍＣ＊０．８３３／０．１６７＝３３ｍＣである。パルスによって画面キャプチャーから取られる全電荷はΔＱＴＯＴＡＬ＝ΔＱＬＯＡＤ＋ΔＱＳＷ＝６．６ｍＣ＋３３ｍＣ≒４０ｍＣである。
【００２５】
３３０ｍｓ間（最小不活性期間）に、回路２００は０．２＊０．３３ｍＣ＝６６ｍＣの電荷を回復することができる。これは、キャップに最大条件下で十分充電する余地を持たせることができる設計マージンを有する正電荷周期を可能にする。
【００２６】
先行する分析によると、キャパシタＣ１は十分に充電されると、１０．１クーロンを含む。もし、回路２００がちょうど４０ｍＣを消費すれば、それはちょうど全電荷の０．４％である。Ｑ＝Ｃ＊Ｖであり、Ｃは一定を維持することから、Ｑが０．４％だけ減少するにつれて、Ｖはおよそ７ｍＶ垂下の間に低下する。これは、最大電圧垂下に対する回路の仕様の範囲内である。
【００２７】
ＵＳＢバスから一体型照明システム及びカメラに電力を供給する回路２００は実施されかつ試験された。図５は出力電圧波形５１０、誘導電流波形５２０、及びスイッチノード波形５３０を示す、その回路からの波形の描画５００である。出力電圧波形５１０は約１０．８Ｖで保持されるように示されている。誘導電流波形５２０は１．８＊Ｖｏｕｔで脈動する。図５は、６＊Ｖｏｕｔという平均レベルを有する図３の回路から電圧波形の描画である。スイッチノード波形５３０はデューティーサイクルが約８３．３％であることを示す。
【００２８】
回路２００は、遠隔照明を点灯するために要求されるエネルギーを保存するために、遠隔エネルギー保存デバイスを効率的に使用する。カメラの露光時間が典型的に何十ミリ秒と小さいので、点灯される照明によって要求される時間量は同じ規模の程度である。照明の出力を増加させるために、システムの電流をカメラの露光時間の間にできるだけ高くすることが望まれる。回路２００では、平均的電流引き込みは低くて、電源供給シリアルバス（ＵＳＢの場合、５００ｍＡである）の全体的に電流制限値以下で維持されるが、カメラの露光時間の間にピークの電流引き込みは高い。エネルギー保存デバイスの使用も、ストロボの間にシステムの充電を要求し、またバス電力仕様の制限内に維持されつつ、アプリケーションに対して高ピーク電流及び十分高いフレーム率を可能にするシステムを実装することを要求する。
【００２９】
したがって、当業者は本明細書に述べられる教示を考慮して、回路２００がＵＳＢ２．０駆動シリアルバスによって駆動される一体型照明付マシンビジョンカメラに電力供給するために十分適するということを理解する。この技術は、より多くの電流及びエネルギーの必要性が要求されるアプリケーションで、ＩＥＥＥ１３９４を含む他の電源供給バスに応用することができる。また、電力はバスホストが配置されるコンピュータによって、又は別のデバイス、例えば電源供給ハブによって供給できる点に留意されたい。
【００３０】
図６は、1つの実施例に従う方法６００のフローチャートである。方法６００は任意の種類のバス、一般的にＵＳＢ対応バスのような電源シリアルバス又はＩＥＥＥ１３９４対応バスから電力信号を受け取る（６１０）ことによって開始する。バス信号全体又はただバスから電力接続部を受け取ってもよい。受け取りステップ６１０を実行する構造は、例えばバスポート、バス入力インターフェース又は単に電力ピンからの接続又はバスからの電力ワイヤーを含む。方法６００は、次に、より低い電位に電力信号を調整する（６２０）。調整ステップ６００は逓降（バック（buck))変換と同じくらい簡易でもよく、又はより精巧でもよい。調整ステップ６００を実行するための1つの例示構造は、上述のバック調整器３００である。方法６００は、調整ステップ６２０から生じるより低い電圧信号（すなわち、「バック」（buck）信号）からの電荷を保存する（６２０）。電荷を保存するための好ましい手段はキャパシタであり、最も望ましくはこの明細書作成時点ではスーパーキャップ（画面キャプチャー）である。他の電荷保存デバイスが、その代わりに利用することができる。次に、方法６００は調整ステップ６２０から生じる、保存用電荷を供給する低電圧信号をより高い電位に変換する（６４０）。変換ステップ（６４０）は、逓昇（step-up）すなわち「ブースト」電圧変換と同じくらい簡易にすることができるか、又はより精巧にすることができる。調整ステップ６４０を実行するための1つの例示構造は、上述のバック調整器４００である。変換ステップ６４０の結果は、「バックブースト」信号と呼ばれる。最後に、方法６００はデバイスに電力供給するバスに接続されたデバイスにバックブースト信号を提供する（６５０）。バックブースト信号を提供するための手段は、デバイスに電力を運ぶのに十分なデバイスへの電気的接続にすることができる。デバイスは任意の種類の装置でもよいが、現在好ましい実施例において、ストロボ照明デバイス又は例えばマシンビジョンアプリケーション、特に半導体ウェハの処理の間にその半導体ウェハの証印のイメージングに使用できるような一体型ストロボ照明付カメラである。
【００３１】
上記用語及び説明は、図示のためにのみ記載され、限定要素として意図されていない。当業者は、多くの変形例が発明の基礎原理から逸脱することなく上記実施例の細部に行うことができることを認識する。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等価物によってのみ判断されるべきであり、すべての用語は特に明記しない限り、最も広い理にかなった意味で理解されねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】電源バス用の簡易なブースト回路の概略図である。
【図２】一実施例に従うバックブースト画面キャプチャー（スーパーキャップ）電荷ポンプ回路の高水準概略図である。
【図３】図２のバック電圧調整器の概略図である。
【図４】図２のブースト電圧調整器の概略図である。
【図５】図２の回路からの電圧波形の描画である。
【図６】一実施例に従う方法のフローチャートである。
【図１】
2009500993.tif 000003
【図２】
2009500993.tif 000004
【図３】
2009500993.tif 000005
【図４】
2009500993.tif 000006
【図５】
2009500993.tif 000007
【図６】
2009500993.tif 000008
【国際調査報告】
2009500993.tif 000009
2009500993.tif 000010