(57)【要約】充電回路、及び該充電回路を実現する方法は、一次側のスイッチング回路１１０，１４０を有しており、このスイッチング回路は、二次巻線が一次巻線から分離されるように、二次巻線の電流を直接サンプリングすることなしに、変圧器の一次側において二次巻線の電流の再構成に基づいて、変圧器における巻線１１０，１１２の間のエネルギーの伝送を制御する。二次巻線の電流を再構成することは、二次巻線から反射された一次巻線の間の電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧に従って駆動される電流源とキャパシタとを使用してサンプリングされた電圧を積分することで実行される。一次側のスイッチング回路は、一次巻線及び二次巻線の間でのエネルギーの伝送の後に、変圧器の磁束密度が所定のレベルよりも低くなったことを積分されたサンプリングされた電圧が示すときに一次巻線へのエネルギーの供給をオンにするために動作する。
2005516572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一次巻線と二次巻線を有する変圧器と、
該二次巻線におけるサンプリングされていないエネルギーレベルの再構成に基づいて、該二次巻線から該二次巻線に接続されるシステムへのエネルギーの伝送を止めるスイッチと、
を有する充電回路。
【請求項２】
該スイッチは、該二次巻線における再構成されたエネルギーレベルが該変圧器における磁束密度が所定の磁束密度レベルに低下したことを示す電流であるとき、エネルギーの伝送を止める、
請求項１記載の充電回路。
【請求項３】
該所定の磁束密度レベルは、該変圧器の磁束密度の飽和レベルの３分の２の磁束密度である、
請求項２記載の充電回路。
【請求項４】
該スイッチは、該一次巻線におけるエネルギーレベルが所定の充電レベルに到達したときに、該一次巻線におけるエネルギーの充電を止めるようにさらに動作する、
請求項１記載の充電回路。
【請求項５】
該二次巻線におけるエネルギーレベルの再構成は、該二次巻線から反射された該一次巻線の間の電圧を表す電圧をサンプリングすること、該二次巻線におけるエネルギーレベルを決定するためにサンプリングされた電圧を積分することを含む、
請求項１記載の充電回路。
【請求項６】
該サンプリングされた電圧を積分することは、該サンプリングされた電圧を電流源に入力すること、及び該電流源により発生された電流をキャパシタに印加することを含む、
請求項５記載の充電回路。
【請求項７】
該スイッチは、該積分されたサンプリングされた電圧が所定の積分レベルを超えたとき、エネルギーの伝送を止めるように動作する、
請求項５記載の充電回路。
【請求項８】
少なくとも一次巻線と二次巻線を含む変圧器と、
該一次巻線におけるエネルギーレベルが所定の充電レベルに到達するまで該一次巻線の充電を制御し、該二次巻線におけるサンプリングされていないエネルギーレベルに関する再構成されたエネルギーレベルが該変圧器の磁束密度が所定の磁束密度のレベルよりも低くなったことを示すときに基づいて、該一次巻線と該二次巻線の間のエネルギーの伝送を制御するスイッチと、
を有する充電回路。
【請求項９】
該再構成されたエネルギーレベルは、該一次巻線の間の電圧を表す電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧を積分することで生成される、
請求項８記載の充電回路。
【請求項１０】
該サンプリングされた電圧を積分することは、該サンプリングされた電圧を電流源に入力し、該電流源により発生された電流をキャパシタンスに印加することを含む、
請求項９記載の充電回路。
【請求項１１】
該サンプリングされた電圧は、積分される前に記憶される、
請求項９記載の充電回路。
【請求項１２】
該再構成されたエネルギーレベルは、該一次巻線の間の電圧を表すサンプリングされた電圧を電流源に入力し、エネルギーレベルの再構成を該電流源により発生された電流に基づかせることで生成される、
請求項８記載の充電回路。
【請求項１３】
電圧のサンプリングは、サンプルホールド回路及び差動増幅器を使用することで達成される、
請求項８記載の充電回路。
【請求項１４】
該サンプリングされていないエネルギーレベルは、該一次巻線が充電されているときに再構成されない、
請求項８記載の充電回路。
【請求項１５】
該充電回路は、除細動器において利用される、
請求項８記載の充電回路。
【請求項１６】
該二次巻線は、該一次巻線から分離される、
請求項８記載の充電回路。
【請求項１７】
変圧器の一次巻線を該一次巻線のエネルギーレベルが所定の充電レベルに到達するまで充電するステップと、
二次巻線のサンプリングされていないエネルギーレベルに関する再構成されたエネルギーレベルが所定のエネルギーレベルに到達したときに基づいて、該変圧器の該一次巻線と二次巻線の間でエネルギーを伝送するステップと、
を有する充電方法。
【請求項１８】
該再構成されたエネルギーレベルに基づいて、該一次巻線から該二次巻線にエネルギーを伝送した後、該一次巻線の更なる充電を開始するステップと、
該一次巻線と該二次巻線の間のエネルギーの伝送を繰り返し、全体の充電量が該二次巻線に接続された回路に蓄積されるまで、該一次巻線の更なる充電を開始するステップと、
をさらに備える請求項１７記載の充電回路。
【請求項１９】
該再構成されたエネルギーレベルは、該一次巻線の間の電圧を表す電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧を積分することで生成される、
請求項１７記載の充電方法。
【請求項２０】
該サンプリングされた電圧を積分するステップは、該サンプリングされた電圧を電流源に入力するステップと、該電流源により発生された電流をキャパシタンスに印加するステップを含む、
請求項１９記載の充電方法。
【請求項２１】
該再構成されたエネルギーレベルは、該一次巻線の間の電圧を表すサンプリングされた電圧を電流源に入力し、エネルギーレベルの再構成を該電流源により発生された電流に基づかせることで生成される、
請求項１７記載の充電方法。
【請求項２２】
伝送されたエネルギーを該二次巻線に接続された回路に記憶するステップをさらに備える、
請求項１７記載の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電回路に関する。より詳細には、本発明は、充電回路、及びより効率的な充電時間をもつ除細動器で使用することができる充電回路を実現する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、充電電圧源２０とユーティリティ装置４０との間で、たとえば変圧器の一次巻線１０及び二次巻線１２である２つの結合された誘導性巻線を使用したセットアップ電圧機能を有する従来の充電システムを例示している。この構成は、Einbinderによる米国特許第4,070,699号の図１に開示されている。米国特許第4,070,699号に述べられているように、キャパシタ３０を充電するために、スイッチング回路１４が閉じ、一次巻線１０の間に電圧が印加される。次いで、スイッチング回路１４は開き、一次巻線１０に蓄積されたエネルギーは二次巻線１２に伝送されてキャパシタ１２を充電し、このキャパシタは、最終的に、ユーティリティ装置４０に電圧を供給する。同様にして、スイッチング回路１４を閉じることに応じて、二次巻線１２から一次巻線１０にエネルギーが伝送される。エネルギーは、基本的に一度に一方の巻線にある。また、米国特許第4,070,699号は、一次巻線１０と二次巻線１２の磁束密度がゼロに向かう結果となる、二次巻線１２、ダイオード１８及びキャパシタ３０を含む回路における電流がゼロレベルに到達することを防止することは利益があることも述べている。一次巻線１０と二次巻線１２の間の磁束密度を十分に高い維持することに関する利点は、より大きなエネルギーをインダクタ１０とインダクタ１２の間に伝送することができることである。これを達成するために、米国特許第4,070,699号は、二次巻線１２の回路における電流が所定のレベルに降下したとき、スイッチング回路１４を閉じることを提案している。通常、このレベルは、一次巻線と二次巻線の磁束密度が飽和レベルの３分の２に降下する磁束密度に対応している。
【０００３】
最近の充電システムには、一次巻線１０と二次巻線１２の間の磁束密度がスイッチング回路を閉じる前に所定の時間だけ待つことでゼロに降下することを可能にするものがあり、この所定の時間は、二次巻線１２における電流の流れが典型的に消失した時間に対応することを意味する。このように、効率は低いものの、最近の充電システムは、二次巻線１２における電流の流れを消失することを典型的に可能にする。これは、二次巻線１２に接続された回路に雑音が侵入することなしに、二次巻線１２における電流の流れ判定することは困難であるためである。ユーティリティ装置４０は、たとえば、充電システムが除細動器用であるとき、患者の生命に関する健康の統計値を測定するための精巧なセンサを含んでいる。このように、近年、一次巻線１０と二次巻線１２の間の電力の効果的な伝送よりはむしろ、二次巻線１２を一次巻線１０から大部分を分離することが更に重要となってきている。図１に例示される磁場検知回路１６は、一次巻線１０と二次巻線１２の間での最近必要とされているかかる分離を可能にするものではない。さらに、一次巻線１０と二次巻線１２の間の分離は重要であるが、殆どの最近の充電回路は、正確に分離される一次巻線１０と二次巻線１２を有していない。これは、これらの巻線が一次巻線１０と二次巻線１２に接続された回路の間の抵抗ブリッジを使用して、二次巻線の回路における電圧をサンプリングしようとするためであり、これは、抵抗ブリッジが一次巻線１０と二次巻線１２に接続される回路の間のクロストークをできるだけ最小にするために設計されているが、実際には、一次巻線１０と二次巻線１２の分離ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、より効率的な電力の伝送、及び真に分離される一次側と二次側を有する改善された充電システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
先の観点及び他の観点を解決するために、本発明の目的は、改善された充電回路、及び該充電回路を実現する方法を提供することにあり、この充電回路は、二次巻線の電流を直接サンプリングすることなしに、変圧器の一次巻線の間の電圧を使用して、二次巻線の電流の再構成に基づいて、変圧器における巻線の間のエネルギーの伝送を制御する１次側のスイッチング回路を含んでいる。
【０００６】
本発明の更なる目的は、少なくとも一次及び二次巻線を有する変圧器と、二次巻線におけるサンプリングされていないエネルギーレベルの再構成に基づいて、一次巻線と二次巻線の間のエネルギーの伝送を止めるスイッチとを有する充電回路を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、少なくとも一次及び二次巻線を有する変圧器と、二次巻線におけるサンプリングされていないエネルギーレベルの再構成に基づいて、一次巻線と二次巻線の間のエネルギーの伝送を止めるスイッチとを有する充電回路を提供することにあり、該スイッチは、二次巻線における再構成されたエネルギーレベルが変圧器における磁束密度が所定の磁束密度のレベルよりも低くなったことを示す電流であるときに、エネルギーの伝送を止める。
【０００８】
本発明の更なる目的は、少なくとも一次及び二次巻線を含む変圧器と、一次巻線におけるエネルギーレベルが所定の充電レベルに到達するまで一次巻線の充電を制御し、二次巻線におけるサンプリングされていないエネルギーレベルに関する再構成されたエネルギーレベルが変圧器の磁束密度が所定の磁束密度のレベルよりも低くなったことを示すまで一次巻線と二次巻線の間のエネルギーの伝送を制御するためのスイッチとを有する充電回路を提供することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、少なくとも一次及び二次巻線を含む変圧器と、一次巻線におけるエネルギーレベルが所定の充電レベルに到達するまで一次巻線の充電を制御し、二次巻線におけるサンプリングされていないエネルギーレベルに関する再構成されたエネルギーレベルが変圧器の磁束密度が所定の磁束密度のレベルよりも低くなったことを示すまで一次巻線と二次巻線の間のエネルギーの伝送を制御するためのスイッチとを有する充電回路を提供することにあり、再構成されたエネルギーレベルは、一次巻線の間の電圧を表す電圧をサンプリングし、サンプリングされた電圧を積分することで生成される。
【００１０】
本発明の別の目的は、充電方法を提供することにあり、この充電方法は、一次巻線のエネルギーレベルが所定の充電レベルに到達するまで変圧器の一次巻線を充電すること、二次巻線のサンプリングされていないエネルギーレベルに関する再構成されたエネルギーレベルが所定のエネルギーレベルに到達するまで変圧器の一次巻線と二次巻線の間でエネルギーを伝送することとを含んでいる。
【００１１】
本発明の別の目的は、充電方法を提供することにあり、この充電方法は、一次巻線のエネルギーレベルが所定の充電レベルに到達するまで変圧器の一次巻線を充電すること、二次巻線のサンプリングされていないエネルギーレベルに関する再構成されたエネルギーレベルが所定のエネルギーレベルに到達するまで、変圧器の一次巻線と二次巻線の間でエネルギーを伝送すること、一次巻線と二次巻線の間のエネルギーの伝送が止まった後、一次巻線の充電を開始すること、一次巻線の充電を繰り返すこと、一次巻線と二次巻線の間でエネルギーを伝送すること、全体の充電量が二次巻線に接続された回路に蓄積されるまで一次巻き線の充電を開始することを含んでいる。
【００１２】
これらの態様及び利点は他の態様と共に、後に明らかとなり、より十分に以下の発明の実施の形態及び特許請求の範囲として構成及び動作の詳細に存在し、明細書の一部を形成する添付図面が参照され、同じ参照符号は、全体的に同じ構成要素を示している。  
上述された本発明の目的及び利点は、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明することでより明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施の形態に対して詳細に参照がなされ、この実施の形態の例は、添付図面に例示されており、同じ参照符号は、全体として同じ構成要素を示している。実施の形態は、図面を参照することで本発明を説明するために以下に記載される。
【００１４】
先に述べたように、近年、ステップアップ変圧器と、変圧器の二次側すなわち変圧器の二次巻線に接続される回路のサンプリングされた電流に基づいて開閉するために設計されたスイッチング回路とを使用した充電回路が設計されている。以下に開示されるように、本発明の実施の形態は、少なくとも一次巻線及び二次巻線を有する変圧器、及びスイッチング回路を含んでおり、スイッチング回路は、変圧器の一次側、すなわち一次巻線に接続された回路で検出された情報を使用することで、二次側の電流をサンプリングすることなしに二次巻線の電流を再構成する。スイッチング回路は、再構成された電流に基づいて閉じる。したがって、二次巻線の電流は、二次巻線における電流をサンプリングすることなしに変圧器の一次側で再構成されるので、一次巻線と二次巻線とが分離される。
【００１５】
図２は、一次巻線１１０と二次巻線１１２の間のエネルギーの伝送が一次側のスイッチ１４０を開閉することで制御される、本発明の実施の形態を例示する回路図である。はじめに、電圧＋Ｖは、一次側のスイッチ１４０が閉じているとき一次巻線１１０に印加される。一次巻線１１０におけるエネルギーが最大レベル又は予め決定されたレベルにあるとき、一次側のスイッチ１４０が開く。最大レベル又は所定のレベルは、通常、変圧器のコアを飽和させるボーダーラインとなる電流レベルに基づいている。また、最大レベル又は所定のレベルは、許容レベルの範囲となる。代替的に、所定のレベルに対応することがある、所定のタイミングに応じて一次側のスイッチ１４０を開くために、タイミング回路が利用されることもある。一次巻線１１０と二次巻線１１２との間の巻き数比Ｎに基づいて、二次巻線１１２の間に電圧ＶSが生成される。同様に、巻き数比Ｎに基づいて、二次巻線１１２から一次巻線１１０の間に電圧ＶPが反射される。次いで、ダイオード１１６及び１１８により電圧ＶSが整流され、最終的に、キャパシタ１３０間に電圧ＶSCが生成される。変圧器における磁束密度が所定の量、好ましくは一次巻線１１０及び二次巻線１１２の磁束密度の飽和レベルの３分の２に降下したとき、一次側のスイッチ１４０が閉じ、一次巻線１１０にエネルギーが再び蓄積される。変圧器の磁束密度のレベルは、二次巻線１１２を流れる電流に主に基づいており、一次巻線１１０間の反射された電圧ＶPに基づいて決定される。
【００１６】
また、一次巻線１１０におけるエネルギーが最大レベル又は所定のレベルにあるとき、スイッチ１４０は開き、一次巻線１１０に蓄積されたエネルギーは、二次巻線１１２に伝送される。典型的に、電圧ＶSCが所定のレベルに到達するまで、このサイクルは繰り返される。除細動器の例では、電圧＋Ｖが１２ボルトであり、巻き数比Ｎが１：３４．３である場合がある。この除細動器の例では、一次巻線１１０に十分なレベルにまでエネルギーが蓄積されたとき、一次側のスイッチ１４０が開き、一次巻線１１０から二次巻線１１２にエネルギーが伝送される。電圧ＶSは、一次側のスイッチ１４０が開くことに応じて、最終的に２０１０ボルトであり、それぞれのダイオード１１６及び１１８の間で５ボルトの損失であり、結果的に、電圧ＶSCが２０００ボルトである場合がある。巻き数比Ｎが１：３４．３であることに基づいて、電圧ＶS（２０１０ボルト）は、一次巻線１１０の間に戻って反射され、一次巻線１１０の間で反射された電圧ＶPは、はじめは約５８．６ボルトとなる。電圧ＶSは、より多くのエネルギーがキャパシタ１３０に蓄積されるにつれて増加し、これは、反射された電圧ＶPもまた対応する量だけ増加することに対応する。磁束密度のレベルが所定の量よりも低くなったとき、一次側のスイッチ１４０が閉じることができるように、すなわち、一次側のスイッチ１４０の動作が反射された電圧ＶPに基づいて行われ、これにより、二次巻線１１２の電流の直接のサンプリングが不要となるように、反射された電圧ＶPに基づいて、変圧器における磁束密度のレベルを観察することができる。したがって、従来の充電システムが一次巻線１１０と二次巻線１１２に間のあるタイプのブリッジを必要とし、このため真に分離されていなかったのに対し、分離された一次巻線１１０と二次巻線１１２によりスイッチ１４０を動作させることができる。
【００１７】
図３は、本発明の別の実施の形態を例示する回路図であり、この回路は、差動増幅器を使用したサンプルホールド回路を含んでいる。図２と同様に、一次側のスイッチ２４０は、一次巻線２１０が蓄積された二次巻線２１２に伝送するときを制御する。コンパレータ２２０（Ｕ５）は、抵抗２２２の間の電圧が基準電圧ＶRef1を超えたときを判定する。抵抗２２２の間の電圧がＶRef1を超えた瞬間は、一次巻線２１０における電流は最大の量に到達したポイントを表しており、すなわち、変圧器のコアが飽和される前に一次巻線２１０が最大のエネルギー量を蓄積したときを示している。一次巻線２１０が最大のエネルギー量を蓄積したことをコンパレータ２２０（Ｕ５）が示したとき、コンパレータ２２０（Ｕ５）から出力された信号は、一次側のスイッチ２４０を開くために一次側のスイッチ２４０に送出され、これにより、一次巻線２１０から二次巻線２１２へのエネルギーの伝送が開始される。
【００１８】
一次側のスイッチが開き、一次巻線２１０から二次巻線２１２へのエネルギーの伝送が開始された後、充電回路は、再び一次側のスイッチ２４０を閉じるべきかときを判定する。先に述べたように、一次側のスイッチ２４０を閉じるべき好ましいポイントは、二次巻線２１２における電流が磁束密度の飽和レベルの３分の２前後である変圧器の磁束密度に対応するレベルまで減少したことを一次巻線２１０間で反射された電圧ＶPが示したときである。
【００１９】
たとえば、図３は、キャパシタ２７０及びスイッチ２６０を含むサンプルホールド回路を例示する回路図である。スイッチ２６０は、一次側のスイッチ２４０が開いたときに閉じ、好ましくは、一次側のスイッチ２４０が開いた後の僅かな遅延の後に閉じる。これは、一次巻線２１０と二次巻線２１２の間でのエネルギーの伝送の直後に、電圧におけるスパイクが典型的に発生されるためである。一次巻線２１０の漏れインダクタンスに蓄積されたエネルギーの一部は、二次巻線２１２に結合しないため、スパイクは、一次巻線２１０に接続された回路で発生される。
【００２０】
スイッチ２６０が閉じた後、キャパシタ２７０は、演算増幅器２３０（Ｕ１）を含む差動増幅器から出力される電圧をサンプルする。図３に例示されるように、差動増幅器は、好ましくは、抵抗２１４、ダイオード２１８、ダイオード２１６、抵抗２２４、抵抗２２８、キャパシタ２２５、抵抗２２６、及び演算増幅器２３０（Ｕ１）、及び抵抗２３４を含む該演算増幅器２３０に関連する回路を含んでいる。差動増幅器を保護するため、例示されるようなスイッチ２５０が利用される場合がある。スイッチ２５０は、スイッチ２６０が開き、一次側のスイッチ２４０が閉じた後でのみ閉じることで、差動増幅器を保護する役目を果たす。スイッチ２５０を使用して演算増幅器２３０（Ｕ１）をバイパスすることで、一次側のスイッチ２４０が閉じたとき、一次巻線２１０を充電するとき、演算増幅器２３０（Ｕ１）が遥かに小さな負の値又はレイル（rail）にスウィングするのを止める働きをするために、演算増幅器２３０（Ｕ１）により生成された利得を低減することができる。
【００２１】
このように、図３に例示される差動増幅器及びサンプルホールド回路を使用して、一次巻線２１０間の電圧ＶPに対応する電圧をサンプリングして、キャパシタ２７０に蓄積することができる。次いで、キャパシタ２７０間の電圧は、一次側のスイッチ２４０を閉じるとき、及び再び全体的に充電サイクルを開始するときを決定するために、二次巻線２１２における電流動作を決定するために使用される場合がある。
【００２２】
好適な実施の形態では、抵抗２１４の値は、８．８５キロオームと決定され、抵抗２２４の値は、１．１１５キロオームと決定され、抵抗２２８の値は、５１０オームと決定され、抵抗２２６の値は、１０キロオームと決定され、抵抗２３４の値は、５１０キロオームと決定される。
【００２３】
図４は、本発明の更なる実施の形態を例示する回路図であり、この回路は、サンプルホールド回路、バッファ、電流源、及び前の実施の形態で例示された一次側のスイッチを閉じるときを決定するためのコンパレータを含んでいる。図４に例示されるように、演算増幅器３３０（Ｕ１）は、一次巻線間の電圧に対応する電圧をキャパシタ３７０に供給することで、図３に例示された演算増幅器２３０（Ｕ１）と同様に動作する。図４に例示される実施の形態では、演算増幅器２３０（Ｕ１）は、スイッチ３５０、ダイオード３３６、抵抗３３４、及びキャパシタ３３８をも含んでいる。図３に例示される実施の形態に類似して、スイッチ３５０及びダイオード３３６の両者は必ずしも必要ではないが、スイッチ３５０及びダイオード３３６は、一次側のスイッチが閉じて、一次巻線が充電されるときにレイリング（railing）することから演算増幅器３３０（Ｕ１）を保護する役目を果たす。キャパシタ３３８は、小型のフィルタとして単に作用する。さらに、図３に類似して、一次側のスイッチが開くことに応じた遅延の後にスイッチ３６０は閉じ、これにより、キャパシタ３７０は、演算増幅器３３０（Ｕ１）からの電圧出力をサンプリングすることができる。
【００２４】
演算増幅器３８０（Ｕ２）は、キャパシタ３７０間の電圧を電流源に伝送するためのバッファとして動作する。演算増幅器３８０（Ｕ２）のバッファ動作は、一次巻線の充電の間にスイッチ３６０が開いたときに、電流源を含めてキャパシタ３７０の後の残りの回路にキャパシタ３７０が放電するのを防止する役目をする。電流源は、演算増幅器４２０（Ｕ３）及び抵抗４２２，４２４，４２６及び４２８を含んでいる。したがって、電流源は、キャパシタ３７０間の電圧に対応する電流を発生し、このキャパシタ３７０の間の電圧は、一次巻線の間の電圧に対応し、この一次巻線の間の電圧は、二次巻線における電流フローに対応し、この二次巻線における電流フローは、二次巻線の電流密度を表している。
【００２５】
一次側のスイッチが閉じたときにスイッチ３８５が閉じ、これにより、電流源からグランドへの電流を引き出し、キャパシタ３９５を充電させない。一次側のスイッチが開き、一次巻線から二次巻線にエネルギーが伝送されたとき、スイッチ３８５が開き、キャパシタ３９５が充電される。電流源及びキャパシタ３９５は、演算増幅器３８０（Ｕ２）により出力された電圧の積分器として互いに作用する。時間を通してのキャパシタ３９５間の電圧は、時間を通しての二次巻線における電流に関連する信号の形状及び形式を有している。典型的に、二次巻線における電流は、一次側のスイッチが開き、一次巻線におけるエネルギーが二次巻線に伝送された後、変圧器における磁束密度が減少するので、傾きのある線形なフォームで減少する。電流源にキャパシタ３９５を充電させることで、二次巻線から図２に出力キャパシタ１３０にエネルギーが伝送されたとき、キャパシタ３９５間の電圧は、二次巻線において減少する電流に比例する傾いたやり方で増加する。
【００２６】
コンパレータ３９０は、キャパシタ３９５間の電圧と基準電圧ＶRef2を比較する。キャパシタ３９５間の電圧がＶRef2を超えたとき、コンパレータ３９０は、一次側のスイッチが閉じて一次巻線の充電を再開すべきことを示す信号を一次側のスイッチに送出する。ＶRef2は、公知の二次巻線のインダクタンス及びキャパシタ３９５のキャパシタンスに関する公知の値に基づいて決定される。したがって、キャパシタ３９５間の電圧がＶRef2を超えたとき、二次巻線における電流は、たとえば、変圧器の飽和磁束密度の３分の２に対応するレベルである所定のレベルに減少するように、ＶRef2は、二次巻線における対応する電流のレベルに対応するために予め設定することができる。
【００２７】
好適な実施の形態では、抵抗４２２、４２４、４２６及び４２８は、全て１００キロオームである。さらに、好適な実施の形態では、キャパシタ３７０は、０．０１マイクロファラッドの値を有しており、キャパシタ３９５は、１００ピコファラッドの値を有している。
【００２８】
さらに、好適な実施の形態では、高抵抗値を持つ抵抗４３０が電流源及びバイアス電圧＋ＶBに接続される場合がある。抵抗４３０を使用することで、より高い出力電圧では、磁束密度が３分の２以下に減少することを回路が許容するように、回路におけるあるオフセットが許容される。これにより、一次側のスイッチ及び二次側のダイオードに関するストレスを低減することができる。高い磁束密度及びより高い出力電圧で動作することは、より高い電圧がより早く磁場を壊すよりも必要なことではない。
【００２９】
このように、本発明の実施の形態は、分離された二次巻線をもつ充電回路の動作を従来の充電回路よりも更に効率的なやり方で可能にするものである。先に説明されたように、一次側のスイッチの開閉は、一次巻線の間で検出された電圧にのみ基づかせることができる。このように、二次巻線の回路において、一次側のスイッチを制御するために電圧をサンプリングすることは必要ではない。
【００３０】
除細動器に適用可能であることに加えて、本発明の実施の形態は、たとえば、フォトグラフィックフラッシュランプ、又はパルスレーザシステムといった、改善された充電レート又は電力伝送を必要とする充電システムにも適用可能である。
【００３１】
本発明の多くの特徴及び利点は、詳細な発明の実施の形態から明らかであり、特許請求の範囲により、本発明の精神及び範囲に含まれる本発明の全てのかかる特徴及び利点をカバーすることが意図される。さらに、当業者であれば様々な変更及び変形に容易に到達することから、例示及び記載された正確な構成及び動作に本発明を制限することは望まれず、したがって、全ての適切な修正及び等価な構成は、本発明の範囲に含まれるものとする。
【００３２】
同様に、本発明の好適な実施の形態は、少なくとも幾つかの演算増幅器、差動増幅器、バッファ、及び電流源を含むものとして本実施の形態で例示及び説明されたが、当業者であれば、変圧器の二次巻線における電流、又は変圧器における磁束密度を再構成する類似の動作を実行し、したがって、電圧を直接サンプリングすることが必要ではなく、これにより、二次巻線を一次巻線から分離可能にする本発明を容易に調整及び変更することができるであろう。
【００３３】
さらに、本実施の形態では一次巻線及び二次巻線のみが開示されたが、追加の巻線が必要に応じて利用される場合がある。同様に、幾つかの異なるスイッチが開示されたが、かかるスイッチ動作は、単一又は複数のコントローラにより制御することができる。同様に、単一のスイッチの動作、たとえば、一次巻線の充電及び二次巻線のエネルギーの伝送をオンにする一次側のスイッチの動作は、複数のスイッチで実現することができる。このように、本明細書では、特に指定しない場合には、用語「スイッチ」が使用される場合、単一のスイッチ又は複数のスイッチとして解釈される場合がある。最後に、本発明の実施の形態は、二次巻線におけるサンプリングされていないエネルギーレベルの再構成に基づいたスイッチング動作を実行するものとして説明されたが、用語「サンプリングされていない」は、かかるスイッチング動作のために二次巻線において、該エネルギーレベル又は該エネルギーレベルに対応するエネルギーレベルを決定するための二次巻線に関するサンプリングのみをいう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の充電システムを例示する図である。
【図２】一次及び二次巻線を有する変圧器、一次側のスイッチ、並びに二次側のキャパシタを示す本発明の実施の形態を例示する図である。
【図３】一次及び二次巻線、一次側のスイッチ、差動増幅器、及びサンプルホールドキャパシタを示す本発明の実施の形態を例示する図である。
【図４】サンプルホールドキャパシタ、バッファ、積分器を形成する電流源とキャパシタを示す本発明の実施の形態を例示する図である。
【図１】
2005516572.tif 000003
【図２】
2005516572.tif 000004
【図３】
2005516572.tif 000005
【図４】
2005516572.tif 000006
【国際調査報告】
2005516572.tif 000007
2005516572.tif 000008