【手続補正書】
【提出日】平成27年9月25日(2015.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】入／出力電力および信号伝送絶縁装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に交流電流、パルス電力または高周波信号を入力側から出力側に伝送するために容量性の方法および構造を使用する入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法に関する。詳細には本発明は電気的および電子的に出力接続から入力を絶縁し、しかし静電荷が出力端子に移動することを許容し、それにより電力と信号の伝送が行われる、交流またはパルスのデカップルされた構造に関するものである。
【０００２】
本発明はまた一般的に、信号の絶縁と、入力側に接続された回路または送信機から出力側に接続された回路または受信器に伝送されるべき単一方向信号の伝送と、を許容するデジタル絶縁装置または容量性バリアに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許  ７，８３０，１３０
【特許文献２】米国特許  ７，５１８，２６６
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】‘Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ  Ｒｅｌｉａｂｌｅ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：Ｗｈｅｎ  ｔｏ  ｕｓｅ  ａ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｓｏｌａｔｏｒ  ｖｓ．  ａｎ  ｏｐｔｏｃｏｕｐｌｅｒ’−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．，Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ．
【非特許文献２】‘Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ’Ｆｒａｎｋ  Ｆｏｒｓｔｅｒ著、ウェブサイトａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ−ｅｅｔｉｍｅｓ．ｃｏｍ，２０１０年１０月６日
【発明の概要】
【０００５】
本発明に基づく装置は少なくとも２つの回路、１つは装置の一次または入力側にあり、１つは装置の２次または出力側にある、を互いに絶縁させる手段を提供する。装置の１次側に接続される電源回路は入力電極に静電荷を供給する。入力電極上の静電荷は出力電極に移動し、したがって入力側から伝送された電力と電圧により単一方向性の電力および電圧を装置の出力側に生成する。
【０００６】
本発明は当業者に公知のフォワードパワーコンバータの手法、機器技術および発明に対し、多くの利点を提供する。これらの本発明の利点は限定されないが：（１）２つの回路間のデカップルされた電力および電圧の伝送手段を提供する。（２）共通する１つの回路に電力供給する２つの交流電源間の電気的デカップリングの手段を提供する。（３）デカップルされた回路内の瞬間的短絡および過渡電流を低減する手段を提供する。（４）入力側回路から出力側回路への制御された電力量のデカップルされた伝送のための手段を提供する。（５）過負荷状態において入力側から出力側へ伝送される電力量を低減する手段を提供する（６）入力側に存在するとして参照された電圧と等価の電圧値を入力側から出力側に送る手段を提供する。
【０００７】
本発明で実行される入／出力電力および信号伝送絶縁技術は、その構成要素のユニークな使用手段を有し、即ち、それぞれの隣接する入力電極のペアの間に少なくとも１つの絶縁層を有する複数の入力電極と、および、共通の１つの構造体内の隣接する入力電極と出力電極のそれぞれのペアの間に少なくとも１つの絶縁層を有する複数の出力電極とを有し、それによりそれぞれのペアの入力電極は、互いに隣接しそして外側の出力電極のペアの中に配置される。
【０００８】
本発明に基づく入／出力電力および信号伝送絶縁装置はさらに、電極材料としての金属フィルムと隣接する電極のペアの間の絶縁材料を有する。入力側は、入力側回路内に含まれる、交流電源からの電圧を入力電極に対し供給するための手段を有し、そして出力電極は、装置の出力側に接続された回路に入力側回路の入力基準電圧を供給するための手段を有する。
【０００９】
入／出力電力および信号伝送絶縁装置は交流、パルス電力または高周波信号を入力側から出力側に送るために容量性の方法を使用し、そして出力側の交流、パルス電力または高周波信号は特定の設計特性オプションにより制御され制限される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明のより完全な理解のため、本発明は図を参照して以下で詳細に記述される：
【図１】本発明に基づく入／出力電力および信号伝送絶縁装置の概要図である。
【図２】図１に示される入／出力電力および信号伝送絶縁装置の等価回路の図である。
【図３】本発明に基づく複数の入／出力電力および信号伝送絶縁装置を含む統合システムの概要図である。
【図４】本発明に基づく複数の入／出力電力および信号伝送絶縁装置を単一の装置として含むシステムの概要図である。
【図５】図４に示される複数の入／出力電力および信号伝送絶縁装置を含むシステムの等価回路の概要図である。
【図６】本発明の１実施形態の電力伝送のグラフである。
【図７】本発明の１実施形態の、入／出力電圧の比較のグラフであり、短絡イベントが示されている。
【図８】電力伝送および電圧の監視と制御の概念図である。
【図９】本発明に基づく並列接続された２つのモジュールを有する電力伝送および電圧の監視と制御の概念図である。
【図１０Ａ】既存技術のオプトカプラーの概要図である。
【図１０Ｂ】既存技術のＩＳＯＰｒｏ  ＲＦ絶縁装置の概略図である。
【図１０Ｃ】本発明に基づく入／出力電力および信号伝送絶縁装置の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の発明の詳細な説明においてその一部を構成する添付図面を参照するが、そこでは本発明が最善に実施される特定の実施形態が本発明の原理の図解によって示されている。図においては実施形態の種々の観点を通じて実質的に類似の要素は類似の参照番号が付与されている。これらの実施形態は当業者が本発明を実施できるために十分に詳細に記載されている。本発明の範囲および原理から離れることなく、本開示の原理の他の実施形態が使用可能であり、また種々の構造および材料の変更がここに開示された実施形態に対し実行可能である。
【００１２】
図１と２を参照して入／出力電力および信号伝送絶縁装置１０１の１実施形態においては、入力または１次側（Ｖ１−絶縁装置１０１の左側）から出力または２次側（Ｖ２−絶縁装置１０１の右側）へのＡＣ−ＡＣ電力伝送、例えば１１０−１２５ＶＡＣ  １０２が、１次側に存在するのと同一のまたは実質的に同一の電圧レンジを維持しながら遂行される。
【００１３】
図１は絶縁装置１０１の内部構成の側面図である。そこには薄いフィルムの容量的構造が示されている。構造体は２つの入力電極１０３，１０４と２つの出力電極１０５，１０６からなり、それぞれの隣接する電極ペア１０３，１０４、１０５，１０６は１つ以上の絶縁フィルム１０７により分離されている。図に示すように、絶縁フィルムの１つの層が入力電極１０３，１０４の間に存在し、他の１つの絶縁フィルム１０７の層が入力電極１０３と出力電極１０５の間に存在し、またさらに１つの絶縁フィルム１０７の層が入力電極１０４と出力電極１０６の間に存在する。入力および出力電極１０３，１０５はデカップルされ、入力および出力電極１０４，１０６はデカップルされている。
【００１４】
入力電極１０３，１０４はリードコネクタによりそれぞれ端末Ａ１，Ａ２に接続され、出力電極１０５，１０６はリードコネクタによりそれぞれ端末Ｂ１，Ｂ２に接続されている。入力電極１０３，１０４用のリードコネクタはデカップルされており、一方出力電極１０５，１０６用のリードコネクタもデカップルされている。装置１０１への外部アクセスは、端末Ａ１，Ａ２に接続される入力回路、全体として１０８で表示される、と端末Ｂ１，Ｂ２に接続される出力回路、全体として１０９で表示される、から可能となる。
【００１５】
上記の図１の記載および断面図は、当業者が例えば容器や適合する電気的接続と絶縁  を提供して、絶縁装置１０１を製作するのを可能にする。容量性絶縁装置１０１は、製作された場合、その外見や寸法がコンデンサーメーカーのカタログに搭載されまた当業者によりそのように認識される現存するコンデンサーのデザインに類似している。絶縁装置１０１の独自性は２つのデカップルされた入力リードと２つのデカップルされた出力リードの存在であり、それらの絶縁装置１０１上の配置は、顧客および製造設計基準により規定される。
【００１６】
図１に示す絶縁装置１０１の構成要素の構築に使用可能な材料の選択は多様であり、当業者には容易に入手可能である。事例としての、限定されない好適な絶縁装置１０１の実施形態では、位置Ｃ１で５ｕｆの等価容量値を、そしてそれぞれＣ３とＣ４の位置でデカップルされた容量値２２７ｕｆを提供する、電極および絶縁材料を使用する（図２参照）。位置Ｃ１、Ｃ３とＣ４で示された上記の値において到達された等価容量によって、結果としての本発明の特徴はクロス容量効果であり、それはＣＣ１３とＣＣ１４の位置での等価クロス容量値をもたらす。ＣＣ１３とＣＣ１４の位置で表示されるこれらのクロス容量値は、それらのＣ３とＣ４の位置との関係から求められ、それらの値は以下の式で表現される：
【００１７】
１／ＣＣ１３＝１／Ｃ１＋１／Ｃ３  従って
ＣＣ１３＝（Ｃ１ＸＣ３）／（Ｃ１＋Ｃ３）そして
１／ＣＣ１４＝１／Ｃ１＋１／Ｃ４  従って
ＣＣ１４＝（Ｃ１ＸＣ４）／（Ｃ１＋Ｃ４）
等価出力容量値は次式で表現される：
１／Ｃ２＝１／Ｃ１＋１／Ｃ３＋１／Ｃ４    従って
Ｃ２＝（Ｃ１ＸＣ３ＸＣ４）／（（Ｃ３ＸＣ４）＋（Ｃ１ＸＣ４）＋（Ｃ３ＸＣ１））
従って、
ＣＣ１３＝ＣＣ１４＝４．８９ｕｆ、そしてＣ２＝４．７８ｕｆ
【００１８】
この好適な実施形態構成が達成するように設計された最大電力伝送は約５５０ＶＡであり、次式で表現される：
【数１】
2015501626.tif 000001
最大電力伝送における最大電流Ｉ１が
【数２】
2015501626.tif 000002
であり、そして入力電圧１２０ＶＡＣが電流に対して角度的に９０°進んでいることを考慮すると、等価回路は以下の計算を可能にする：
【数３】
2015501626.tif 000003
（図中ではＶｏｕｔはＶｏｕｔｐｕｔを意味し、ＶｉｎはＶｉｎｐｕｔを意味する。）
【００１９】
この好適な実施形態では、図７に示すように電圧出力は入力電圧７０１に対して約−２５°の時間遅れがある。図７では縦軸はボルト単位での電圧を示し、一方横軸は秒単位での時間を示す。入力電圧は破線で示され、１２０ＶＡＣであり、電力消費量は７８０ＶＡ−ＡＣである。出力電圧は実線で示され、８０ＶＡＣであり、電力消費量は５２０ＶＡ−ＡＣに等しい。
【００２０】
したがって最大伝送電力量は以下のように計算される：
【数４】
2015501626.tif 000004
５５４．６８ＶＡの電力伝送は等価出力容量を介して起こる。
【００２１】
この実施形態では、１５オームの可変抵抗器の抵抗負荷が提供されてよい。従って合計インピーダンスは：
【数５】
2015501626.tif 000005
出力側に循環する２次電流Ｉ２は約９３．８５ボルトにおいて約５．８６アンペアであり、電力伝送を約５５０ＶＡに制限する。
【００２２】
図６は上記の好適な実施形態の設計条件における電力伝送曲線（実線）を示し、縦軸はボルト単位での電圧における電力伝送（ＶＡ）を表し、一方横軸はアンペア単位での出力電流を表わす。この好適な実施形態設計の電力伝送能力は過負荷状態、実線の８０５で示された部分、では急速に減少する。従って約５５０ＶＡを超える電力要求では好適な実施形態は低い電力伝送を提供し、それにより過負荷状態での電力伝送を制限する。結果的に２次側の電圧は急激に降下する；過負荷電力伝送領域８０３における点線部分８０６参照。過負荷状態の間、１次側は入／出力電力および信号伝送絶縁装置に対し同一の入力電力を維持する。
【００２３】
この好適な実施形態設計はさらに入力電源１１０−１２５ＶＡＣ  １０２および、可変抵抗性負荷１１０からなる出力回路１０９を有する。出力回路１０９に接続される可変抵抗１１０は出力側の負荷状態の動的な変化を示している。
【００２４】
図６に示すように、２次側または出力側端子Ｂ１，Ｂ２に接続された出力回路１０９における徐々に増加する負荷条件では、２次側の電圧は電力消費の増加と共に一貫して降下し、破線の部分８０１、従って電力伝送送達が０ＶＡ−５５０ＶＡの範囲であり、それは実線の部分８０２で示される。約５５０ＶＡを超える負荷の増加を検知する本発明の好適な実施形態では、本発明の入／出力電力伝送絶縁装置モジュールは過負荷電力伝送領域８０３内における過負荷条件に入り、それにより循環電流値は負荷の増加分に追従せず、そして負荷要求により要求される電力をもはや伝送しない。
【００２５】
したがって過負荷条件のもとでは、線８０４で示されるように本発明は電力伝送を制限する。過負荷電力伝送領域８０３内の過負荷条件では、入力端末Ａ１，Ａ２に接続される１次回路は、装置設計が出力端末Ｂ１，Ｂ２、およびそれに接続される出力回路１０９に伝送されることを許容する循環電流値より任意に高い循環電流における徐々に増加する電力要求を経験しない。
【００２６】
図７に示されるように、短絡条件９０２では、入出力端末間の０オームのレンジの安定的切断がある。短絡条件９０２での電流は入力側に存在する電圧を短絡状態での等価インピーダンスで除した値に等しい。しかしデカップルされた等価容量値が入力回路を出力回路から絶縁するため、等価短絡電流は入力電圧を等価出力インピーダンスで除したものに等しい。２次側の出力端末に接続される回路内で短絡または過渡条件９０３が起こると、電圧は約０．２ボルトに近づくレンジまで降下し、そして電流は約１１アンペアを獲得し、それにより出力端末および２次側の回路に伝送される過渡電流を制限する。入力端末に伝送される１次側電流は約１２０ボルトにおいて１１アンペアであり、したがって１次側回路に対する過渡電流の影響を制限する。
【００２７】
この好適な実施形態において記載された本発明は、過負荷状態および短絡状態がトランスや電子部品や電源が電力を供給する電子回路に通常損害をあたえる恐れのある、電源に対する電力制限および保護装置として使用可能である。
しかし本発明はこのような損害を防止する。
【００２８】
本発明の特徴を使用する他の事例は、送電、工業、商業および住宅の負荷にたいしてサービスするシステム向けの電力制限的伝送装置および過電流防止装置の用途を含み、従って電流過渡状態を減少させ、従ってフューズやブレーカーなど回路内の保護的要素の寸法選択を減少させる。
【００２９】
本発明のもう１つの代替的な実施形態は、図３に示されるように、多重の電力伝送絶縁装置１０１からなる構成であり、それぞれ容器に入れられまたは個別の入／出力電力伝送絶縁装置モジュール１，２，．．．，Ｎと見做される。モジュール１１１は並列に接続され、それにより以下で記載されるような制御スキームに従って固定した幅で増加または減少可能な電力可用性を提供する。
【００３０】
図３は高容量従って電力可用性を高めるために共通の組立体または容器３０１の中に並列に接続された多重の電力伝送絶縁装置モジュール１１１の構成を示す。図３に示されるモジュール１１１は図１に示す電力伝送絶縁装置１０１の構成、または図４に示され以下に記述される、１つの装置に組み立てられた複数の電力伝送絶縁装置１０１を使用して構築可能である。図３はまた本発明の構成を示し、そこでは個々のモジュール１１１は、外部的に接続された別個のモジュールまたは単一のユニットに統合された複数の絶縁装置１０１を使用して相互に接続される。したがって１つのモジュール１１１が図１の単一の絶縁装置１０１を有し、一方他の１つのモジュール１１１が図４に示すような単一の装置として構築された複数の絶縁装置１０１を有することが想起される。
【００３１】
１，２、・・・ｎの各電力伝送絶縁装置モジュール１１１の電力はＰ１，Ｐ２，．．．Ｐｎであり、合計電力ＰｔｏｔａｌはＰ１＋Ｐ２＋．．．＋Ｐｎに等しい。各モジュール１１１の出力電圧は同一である、即ちＶ１＝Ｖ２＝…＝Ｖｎ。同様に各モジュール１１１の出力電流は同一である、即ちＩ１＝Ｉ２＝…＝Ｉｎ。
【００３２】
図１に示される実施形態の代替的実施形態が図４に示され、その等価回路が図５に示される。この実施形態では複数の電力伝送絶縁装置１０１が、類似電極とそれらの末端接続が層化フォーマットの中で互いにすぐ隣りにある場合に使用可能なように、共用電極を使用して層化されている。結果として得られる電力伝送絶縁装置組立体は参照番号４１３で示される。この組立構成は最終製品の寸法および材料使用を減少させ従ってコストを減少させる。
【００３３】
より詳細には、図４では組立体４１３が複数の層化された電力伝送絶縁装置モジュール４０１を含み、そして各モジュール４０１は２つの入力電極４０２，４０３と２つの出力電極４０４，４０５を有し、隣接する電極のペアは１つ以上の絶縁フィルム層４０６により絶縁されている。類似電極の配置は、層化フォーマットにおいて複数のモジュールが互いにすぐ隣に配置される場合に使用可能であるが、それぞれの隣接する層化モジュール４０１に対する共用電極として使用可能である。入力端末Ａ１は従って入力電極４０７に接続され、入力電極４０７は３つの電極４０２に接続されている。同様に入力端末Ａ２は入力電極４０８に接続され、入力電極４０８は３つの電極４０３に接続されている。出力端末Ｂ１は出力電極４０９に接続され、出力電極４０９は２つの出力電極４０４，４０５に接続され、出力端末Ｂ２は出力電極４１０に接続され、出力電極４１０は２つの出力電極４０４，４０５に接続されている。
【００３４】
入力端末Ａ１，Ａ２と出力端末Ｂ１，Ｂ２はそれぞれ外部入力回路４１１と外部出力回路４１２からの組立体４１３へのアクセスを提供する（概略的に示されている）。この配置では、入力端末Ａ１，Ａ２は出力端末Ｂ１，Ｂ２からデカップルされている。この組立構成は最終製品寸法および材料を減少させ従って製造コストを減少させる。図４に示される装置の等価回路は図５に示される。図５に示される等価回路の理解は上記の図４の説明から自明である。
【００３５】
図８と図９で例示的に示される本発明の代替的実施形態では、１つ以上の電力伝送絶縁装置モジュールが、入力端末Ａ１，Ａ２と出力端末Ｂ１，Ｂ２間の電圧を検知することにより、および／または出力負荷側の電流使用量を検知しモニターすることにより、モニターされ制御される。この検知データは、本発明の装置のオペレーショナルな側面を制御するための命令を含みかつ使用する、制御回路に伝送される。
【００３６】
この実施形態では、複数のモジュール１１１とそれらの回路が、例えば組立体４１３として、または単一の装置１０１として、組合わされた集積回路装置を形成し、それは自動化され制御された可変な電力および信号伝送手段を提供し、一方で上記のようにユニークな機能性を追加的に提供する。
【００３７】
詳細には図８は絶縁装置モジュール１１１の能力と機能性を動的に拡張するために複数の絶縁装置モジュール１１１が制御回路を伴う実施形態を示す。要素９０１は複数の絶縁装置モジュール１１１を示し、図８の説明のため以降絶縁装置組立体と呼ばれる。絶縁装置組立体９０１の第２入力端末Ａ２と第２出力端末Ｂ２との間の電圧（Ｖｒｅｆ；Ｖｏｌｔａｇｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅの省略形）と絶縁装置組立体９０１の第１出力端末Ｂ１の電流を自動的に検知し、そしてそのデータを事前設定の許容電圧範囲と比較し、そしてデータを事前設定の許容電流範囲と比較し、そして事前設定された様式で検知された許容範囲外の電圧および電流データに応答する、ための手段を組み込むことにより、コントローラは絶縁装置組立体９０１の使用を最適化することにより応答する。絶縁装置組立体９０１の使用の最適化の１つの方法は、１つ以上の絶縁装置モジュール１１１を回路に取り込むまたは回路から取り外すことである。
【００３８】
図８に示すように、絶縁装置組立体９０１は、可変負荷条件または動的負荷条件のもとで第２入力端末Ａ２と第２出力端末Ｂ２との間の電圧Ｖｒｅｆを電圧コンパレータ９０２の手段により検知することにより、モニターされかつ制御される。第２入力端末Ａ２と第２出力端末Ｂ２との間の電圧Ｖｒｅｆは、電力および信号伝送の間の電圧降下パーセンテージを示す。このデータは入力側の電力伝送および電圧コントローラ９０４に送られる。電力伝送および電圧コントローラ９０４が最大規定電圧降下値を超える電圧値を検知すると、電力伝送および電圧コントローラ９０４は絶縁装置組立体９０１の中の少なくとも１つの追加の電力伝送絶縁装置モジュール１１１を取込み、その結果端末Ａ２とＢ２との間の電圧降下を減少させる能力を有すると共に電力および信号伝送可用性を増加させる。
【００３９】
最大規定電圧降下値は、たとえば、絶縁装置組立体９０１の最大電力伝送値により決定される。絶縁装置組立体９０１の最大電力伝送値に到達すると、最大電圧降下値に到達する。最大電圧降下値は図６の破線の曲線特性に従う。しかし最大許容電圧降下値はコントローラまたは電圧調整器により設定可能であり、したがって最大電圧降下値は、アラーム、切断および／またはコントローラのシークエンスに含まれうる他の特徴、のような制御機能を、最大電力伝送値に到達する前または後にトリガーするように設定可能である。絶縁装置組立体９０１の最大電力伝送値および最大電圧降下値はまた、限定されないが、電力伝送絶縁装置を構成する絶縁体のタイプ、層、および組立特性などの他の要因に依存する。これら変数は好適には特定のユーザアプリケーションを含む設計や製造特性を改良するときに考慮に入れられる。これらアプリケーションによる相違は、５０−６０Ｈｚでの商業使用では許容可能な電圧降下は約５％以下であり、電子アプリケーション特に信号伝送絶縁では許容電圧降下は約５％−約５０％の間のあたりであるとして、示される。
【００４０】
減少する負荷要求があると、電流センサ９０３が端末Ｂ１の減少する電流を検知し、それはコントローラ９０４にも検知される。コントローラ９０４は絶縁装置組立体９０１の中の電力伝送絶縁装置モジュール１１１の少なくとも１つを取り外すことにより応答する。
【００４１】
短絡または過渡条件の間、電流センサ９０３、電圧コンパレータ９０２および電力伝送および電圧制御装置またはコントローラ９０４は、損害を受けることから絶縁される。何故ならば絶縁装置組立体９０１が短絡および過渡状態を限定するからである。それにより電圧制御装置またはコントローラ９０４が、負荷側回路および制御回路に損害を与えるイベント無しに、電力および信号伝送の中断で応答することが可能となる。
【００４２】
図９は絶縁装置組立体９０１Ａ，９０１Ｂの能力と機能性を動的に拡張するために、制御回路が複数の電力伝送絶縁装置組立体９０１Ａ，９０１Ｂと組合わされる実施形態を示す。多重の絶縁装置組立体９０１Ａ，９０１Ｂの入力端末Ａ２と出力端末Ｂ１，Ｂ２との間の電圧（Ｖｒｅｆ）を自動的に検知し、そして同一の絶縁装置組立体の対向する出力端末間の電流を検知し、そしてそのデータを事前設定許容電圧範囲と比較し、そしてデータを事前設定許容電流範囲と比較し、そして許容範囲外の電圧および電流データに対し事前に準備されたように応答する、ための手段を組み込むことにより、コントローラは絶縁装置組立体９０１の中の１つ以上の絶縁装置モジュール１１１の使用を取り込むまたは取り外すことで応答する。
【００４３】
図８に示される実施形態と同様に図９で示される実施形態では、絶縁装置組立体９０１Ａ，９０１Ｂは、可変負荷条件または動的負荷条件のもとで、電圧コンパレータ９０２の手段により、１つの絶縁装置組立体９０１Ａの入力端末Ａ２と出力端末Ｂ２ともう１つの絶縁装置組立体９０１Ｂの出力端末Ｂ１の間の電圧Ｖｒｅｆを検知することにより、モニターされかつ制御される。Ａ２とＢ１，Ｂ２との間の電圧Ｖｒｅｆは電力および信号伝送の間の電圧降下パーセンテージを示す。このデータは電力伝送および電圧コントローラ９０４Ａ，９０４Ｂに送られる。
【００４４】
電力伝送および電圧コントローラ９０４Ａが最大規定電圧降下値を超える電圧値を検知すると、電力伝送および電圧コントローラ９０４Ａは絶縁装置組立体９０１Ａの中の少なくとも１つの追加の電力伝送絶縁装置モジュールを取り込み、その結果端末Ａ２とＢ１，Ｂ２との間の電圧降下を減少させる能力を有すると共に電力および信号伝送可用性を増加させる。
【００４５】
電力伝送および電圧コントローラ９０４Ｂが最大規定電圧降下値を超える電圧値を検知すると、電力伝送および電圧コントローラ９０４Ｂは絶縁装置組立体９０１Ｂの中の少なくとも１つの追加の電力伝送絶縁装置モジュールを取り込み、その結果端末Ａ２とＢ１，Ｂ２との間の電圧降下を減少させる能力を有すると共に電力および信号伝送可用性を増加させる。  
【００４６】
減少した負荷要求があると、電流センサ９０３が端末Ｂ１とＢ２の減少する電流を検知し、またコントローラ９０４Ａもそれを検知する。コントローラ９０４Ａは少なくとも１つの絶縁装置組立体９０１Ｂの電力伝送絶縁装置モジュールを取り外すことで応答する。
【００４７】
短絡または過渡条件の間、電流センサ９０３、電圧コンパレータ９０２および電力伝送および電圧制御装置またはコントローラ９０４Ａ，９０４Ｂは、損害を受けることから絶縁される。なぜならば、絶縁装置組立体９０１Ａ，９０１Ｂが短絡および過渡状態を限定するからである。それにより電力伝送および電圧コントローラ９０４Ａ，９０４Ｂは、負荷側回路および制御回路に対する損害を与えるイベント無しに、電力および信号伝送の中断で応答することが可能となる。
【００４８】
本発明のもう１つの代替的実施形態では、複数の電力伝送絶縁装置モジュールが層となって配置され、そして１つの選択スイッチ装置に接続され、それにより入力電力と出力電力の特定の設計レンジがリアルタイム作業環境においてユーザにより選択可能である。
【００４９】
装置の出力側における電圧降下の増加量は好適には最大電力伝送点に達するまでは電力送達の増加量に比例し、ここで電圧降下は装置に印加される入力電圧の約１０％−２５％である。
【００５０】
制御回路の追加された利点により、本発明の代替的実施形態にあるように、そして図８に示されるように、装置の入力側と出力側の間の電圧差は制御回路により検知可能であり、それにより制御回路は、図９に示すように、並列に接続された他の使用可能なモジュールを取り込み、出力側においてある設計限界まで電圧降下を補償し、そして電圧降下を一定の事前設定レンジ以下に保ちながら出力側での電力消費の変化に従う、ことが可能である。
【００５１】
出力側と入力側との間に接続される制御回路、例えば電力伝送および電圧制御装置９０４もまた、絶縁装置組立体の出力側における過負荷条件、電圧過渡または短絡条件において、一時的または恒久的に電力伝送を中断することができる。
【００５２】
この制御回路、例えば電力伝送および電圧制御装置９０４は電圧降下に等価な直流電圧を百分率で検知し、そして通常オペレーションのための事前設定許容電圧降下レンジおよび、電圧降下に対する事前設定点または過負荷条件に対する閾値、と信号を比較するように構成されてもよい。電力伝送が連続して発生するため、制御回路は出力側の電圧を連続して制御する。
【００５３】
本発明による装置は、高周波用途では、あるいはデジタル絶縁装置として、または容量的バリアとして、少なくとも２つの回路を互いに絶縁し、送信回路から受信回路への、またはより一般的には入力側から出力側への、単一方向の信号伝送を可能にするための必要なまたは少なくとも好適な手段を提供する。これは入力容量と出力容量の間の等価微分容量に基づいて達成される。入力容量の等価微分容量は少なくとも出力容量の値の２倍である。
【００５４】
本発明に基づく装置は、高周波用途ではデジタル絶縁装置として、または容量的バリアとして使用可能であり、そこでは信号は容量的バリアを通って単一方向に伝送される。本発明の従来技術と比べた優位性の１つは、容量的バリア構造、例えば電極が絶縁フィルムで絶縁されている構造（図１，４参照）が、制御された電力および信号伝送のみならず単一方向の電力および信号伝送を提供し、したがって絶縁送受信器―受信器回路の現在の技術で必要とされる多くの構成要素を不要にしている点である。
【００５５】
本発明の１つ以上の特徴は以下の用途で使用可能である：
例えば：（ａ）ハイブリッドまたは電気自動車、（ｂ）代替オプトカプラー、（ｃ）ＣＭＯＳドライバ（ｄ）プラズマディスプレイ・ドライバ、（ｅ）Ｍｏｄｂｕｓ，  Ｐｒｏｆｉｂｕｓ，  ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）データバス，ＳＤＳ（登録商標）などの工業用フィールドバス（ｆ）コンピュータ周辺機器インタフェース、（ｇ）サーボ制御インタフェース、および（ｈ）データ取得回路、におけるデジタル絶縁装置の用途。
例えば：（ａ）太陽光発電プラント、（ｂ）マルチソース電力制御装置、（ｃ）ＲＦ低電力充電器を使用するセルラーおよび他の機器、における容量的電力伝送回路の用途。
【００５６】
要約すれば、本発明は進歩したデジタル絶縁装置および容量的絶縁バリアであると考えてもよい。このような装置の他の形態は現在使用され既存技術で周知であり、多くの用途に使用され、その一部は上述されている。
【００５７】
以下は本発明がどこでどのように商業的に使用可能かを示す特定の事例である。
フォワードパワーコンバータとして使用される事例は、Ｊａｃｑｕｅｓ氏他による特許文献１に記載され、それは共振不連続フォワードコンバータ（ＲＤＦＣ）を制御するための方法および装置について記載している。その装置は変圧器、変圧器の１次側巻き線に電力を与える循環的スイッチＤＣ、変圧器の２次回路に接続されるＤＣへの変換器、および１次巻き線電流に基づいて閾値でスイッチ応答を制御する制御回路を有する。その方法と回路は、好適な実施形態がＡＣ−ＤＣ電力変換に対し構成され、変圧器を過負荷条件から保護し、そして制御された出力電圧を有すると言われている。このフォワードコンバータの主たる欠点は、本質的に良質な電力および電流の制限方法を有せず、短絡条件において高い電流値をもたらし、その結果過渡電流に曝されるコントローラおよび他の付随する構成要素に損害を与えることである。
【００５８】
それと対照的に本発明では等価クロス容量およびデカップル等価容量が伝送可能な最大電力量を決定出来るため、フォワード電力に対するコントローラが必要ない。負荷増加に伴う電圧―電流曲線は実質的に平らであり、電圧変化は本発明の特定の設計に対する最大負荷に到達するまで約２．５％のレンジ以内である。過負荷条件が存在する場合、電圧は本発明に従って提供される制限電流に到達するまで、電流の増加と共に降下する。短絡（短絡回路）および過渡条件では、本発明に基づく装置は本質的に過渡電流を制限し、したがって装置の１次側は短絡（短絡回路）および過渡条件により影響されない。しかし同時に装置は電力および電流の制限に対し優れた応答を示す。
【００５９】
さらにＥｃｋｒｏａｄ氏による特許文献２を参照し、それは１つのローカルＡＣ伝送ネットワークを周辺のＡＣシステムから絶縁させる電力伝送システムのための方法および装置について記載している。ローカルＡＣ負荷センターは複数のローカルＡＣ負荷を有し、１つの配電フィーダーが複数のローカルＡＣ負荷、および少なくとも１つの遠方発電所、またはＡＣ電力をローカルＡＣ負荷センターに供給する他の電源、にサービスを提供している。ＡＣ電力をＤＣ電力に変換することにより遠方発電所から受け取ったＡＣ電力をローカルＡＣ負荷センターから絶縁させるため、完全なまたは部分的な１つのＤＣ送電リングがローカルＡＣ負荷センターと遠方発電所の間に挿入される。ＤＣ電力は負荷要求に基づいてＡＣ電力に再変換される。配電フィーダーはＡＣ電力を供給し、一方全てのローカルＡＣ負荷は遠方発電所から絶縁されている。
【００６０】
このシステムはＡＣ−ＤＣ−ＡＣ電力伝送ネットワークを持つことにより絶縁手段を提供するが、このシステムの実施には、異相間サブ伝送を生成するためのＤＣリングを構築しインストールすることが必要である。これら全ては非常に高価のようである。さらに、ＤＣリングおよびパワーコンバータＡＣ−ＤＣ−ＡＣセンターは、現存のＡＣ送電および配電システムと同様に、短絡およびシステムエラーを起こす。したがってＤＣサブ配電システムは特許文献２で開示された技術で希求された絶縁原理を失い易い。
【００６１】
引用発明２の他の欠点は、ＤＣからＡＣに変換するためには少なくとも１つの変換基地センターが構築され、オペレーションされる必要が有り、そのことがそのシステムのオペレーションコストを大幅に増大させるという事実である。
【００６２】
これと対照的に、既存のサブ基地、送電および配電基地、および送電線と変圧器の間および２次変圧器側に挿入されたサブ配電基地およびセンター、に導入された本発明に基づく装置では、本発明に基づいて提供される優れた絶縁特性が送電、配電および負荷センターの両側を絶縁するだけでなく、短絡急増電流を制限し、それにより過負荷および短絡保護が低い限界に計算可能となる。このことは送電、配電および負荷センターの設計、構築および操業において全体的コストを削減する。本発明のもう１つの重要な特徴は、それが送電、配電および負荷センターにおいて使用された場合、ネットワークの力率が大幅に改善されることである。
【００６３】
最後にＳｉｌｉｃｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（米国、テキサス州オースチン）による非特許文献１を参照する。図１０Ａに概要が示されるオプトカプラーが長年信号絶縁装置の主流であったが、図１０Ｂに示すＩＳＯｐｒｏ  ＲＦ絶縁装置の出現は設計者に、オプトカプラーの不安定性または限定された寿命期待値メカニズムを持たない、小さな集約された、高速でそして低電力使用の、選択肢を提供した。ＩＳＯｐｒｏ絶縁装置の現行技術はクラス最上級のＲＦ絶縁装置であり、設計者があたかもＣＭＯＳロジックゲートを使用するように簡単に、単一パッケージ内の最先端の絶縁装置技術にアクセスすることを可能にする。
【００６４】
本発明とＩＳＯｐｒｏ絶縁装置に共通する利点は：
−高い集積度：小寸法および多重チャネルバージョン上でチャネル当りコストが安い。
−高性能：速度が速く、タイミングが正確で、大幅に低い電力使用。
−長寿命：オプトカプラーにあるような消耗メカニズムがない。
−高信頼性：動作パラメータがＶＤＤ（ドレイン電圧）、温度および装置使用経過年数に亘って安定している。
−高ＣＭＴＩ（コモンモード過渡イミュニティ）：完全差動絶縁信号経路および２５ｋＶ／μＳ超のＣＭＴＩに対する高い受信器選択性。
−低ＥＭＩ（電磁波妨害）：ＦＣＣ  クラスＢ  パート１５適合。
−高い電場イミュニティ（雑音余裕値）：＞２０Ｖ／ｍ、独立したラボで測定。
−業界最先端のＥＳＤ（静電放電）耐性：全装置に対して４ｋＶ  ＨＢＭ（人体モード）。
−低い外部材料費：ＩＳＯｐｒｏではたった２つの安価なＶＤＤバイパスコンデンサを必要とするが、本発明では全く不要。
−使用が容易：シングルチップ、完全な絶縁解決策。
【００６５】
それにも拘わらず、本発明はさらにＩＳＯｐｒｏより優れた改良点を提供する。
本発明のＩＳＯｐｒｏ技術より優れた点：
−ＩＳＯｐｒｏはコンデンサバリアを通過する単一方向電力伝送を達成するため送受信器―受信器回路を必要とするが；本発明は送信機−受信器回路およびＶＤＤバイパスコンデンサの必要なく単一方向電力伝送を達成する。
−より低い外部材料コスト。
−制御された電力伝送。
【００６６】
半導体産業の歴史はプロセス世代と共に常に増加するデバイスの性能とコスト効率の歴史である。モノリシックデバイスは常にハイブリッドの競合物にとってかわり、ＲＦ絶縁対ハイブリッド化オプトカプラーの関係も同様である。
【００６７】
図１０Ｃに示すように、本発明に基づく装置はＲＦ電源およびデジタル絶縁装置に追加されそして統合される電力制限および保護装置として使用可能である。ＲＦ回路３２とＲＦ−ＤＣ変換ユニット３４の間に挿入される装置３０は、電源の変圧器および電子部品を破損しかねない過負荷条件および短絡条件から電源を保護すると共に、電源が電力を伝送する先の電子回路を損害から保護する。
【００６８】
ＭＡＸＩＭ社に製造されるＭＡＸ２５６などの、ＲＦ絶縁装置および信号絶縁装置を備える電源についての他の有効な事例が存在する。ＭＡＸ２５６は絶縁された電源回路用の統合された１次側コントローラおよびＨブリッジドライバである。そのＭＡＸＩＭ装置はオンボードの振動子、保護回路、および内部ＦＥＴドライバを有し、約３Ｗまでの電力を変圧器の１次巻き線に供給する。ＭＡＸ２５６はＥＭＩ性能改善のため、内部プログラマブル振動子を使用してオペレーションされ、または外部クロックにより駆動されてもよい。使用されるクロック源に関係なく内部フリップフロップステージは、変圧器内のＤＣ電流の流れを防止するため固定した５０％デューティサイクルを保証する。ここに記載された任意の実施形態による電力と信号伝送および電力と信号絶縁装置は、ＭＡＸ２５６の変圧器および抵抗器の絶縁回路、詳細にはＭＡＸ２５６の出力側に存在するそれらに代わって配置可能である。その位置に本発明を配置することにより、統合された１次側コントローラとＨ−ブリッジドライバおよび絶縁された電源は短絡状態、過渡、ＤＣ電流に対して保護され、そしてさらに統合された１次側コントローラとＨ−ブリッジドライバが伝送可能な３ワットの電力を供給するための単一方向電力伝送を可能にする。
【００６９】
本発明は、上記の任意の実施形態においても、大きな利点を提供する。例えば、幾つかの実施形態は、ＡＣ、パルス電力または高周波信号を入力側から出力側に伝送するために容量的手段を使用し、そして出力側に伝送されたＡＣ、パルス電力または高周波信号が種々の特定の設計特性選択肢により制御され制限される、入／出力電力および信号伝送絶縁装置を提供する。
【００７０】
さらに、本発明の幾つかの実施形態は、容量的装置の入力側が電気的に出力側から絶縁されている、また出力側が電気的に入力側から絶縁されている入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法を提供する。
【００７１】
本発明の１つ以上の実施形態は、出力側から発生する過渡、短絡および過負荷条件が、入力側に影響しないよう絶縁され、規模が制限され、そしてまた、入力側に起こる類似のイベント条件が出力側に影響しないよう同一の絶縁特性を提供し、そしてその出力側と連続する装置および回路に壊滅的影響を与えない、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法を提供する。
【００７２】
さらに別の本発明の１つ以上の実施形態の利点は、容量的装置の入力側からのＡＣ、パルス電力または高周波信号が、出力側に向かって単一方向であり、そして入力等価静電容量値が出力等価静電容量値の少なくとも３倍であり、それにより出力側から入力側に伝送されるエネルギーに対する電位障壁を形成する、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。
【００７３】
またさらに別の本発明の１つ以上の実施形態の利点は、容量的装置の出力側におけるＡＣ、パルス電圧または高周波電圧信号が容量的装置の入力電圧または高周波信号基準に比例している、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。
【００７４】
またさらなる本発明の１つ以上の実施形態の利点は、出力側におけるＡＣ、パルス電圧または高周波電圧信号が出力側におけるＡＣ、パルス電流または高周波電流信号に関して二相マイナス９０°である、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。
【００７５】
もうひとつの本発明の１つ以上の実施形態の利点は、ＡＣ、パルスまたは高周波信号が入力側から伝播され、入力電極がＡＣ、パルス電圧または高周波信号を、絶縁体を通って電極の出力側に向かって反対方向に伝播させる、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。
【００７６】
更なる本発明の１つ以上の実施形態の利点は、当業者により等価の機能を実行するのに現在使用されるものに比べてよりコンパクトで構造が簡単な性能特性の装置を提供し、多重の機能を果たす単一の装置を提供し、ユニット化された埋め込み製品及びモジュールに構築されうるデバイス設計の選択肢を提供し、そして選択されたコンデンサーから構築され、容量的組合せを複製する容量的回路に統合されるうる装置設計の選択肢を提供することである。
【００７７】
もうひとつの本発明の１つ以上の実施形態の利点は、入力側と出力側の間に存在する電圧を検知することにより、負荷に接続される場合に出力側に存在する電流を検知することにより、または調整可能な設定点および動作レンジを有する、電力伝送制御、電圧制御、およびそれらをモニターする手段を可能にする、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。
【００７８】
さらなる本発明の１つ以上の実施形態の利点は、電力伝送制御、電圧制御、およびそれらをモニターする手段を可能にし、そして入／出力電力および信号伝送絶縁装置の出力側において電力伝送制限値および電圧降下制限値を検知することにより、過負荷条件を検知する、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。
【００７９】
またさらに１つの本発明の１つ以上の実施形態の利点は、モニターされた電圧およびモニターされた電流が、負荷に対する電力伝送を制御しそして出力電圧を事前設定の範囲に維持する制御回路への信号入力を提供する、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。
【００８０】
さらなる本発明の１つ以上の実施形態の利点は、複数の装置が並列に接続され、電力伝送制御、電圧制御、およびそれぞれの装置の監視が制御手段としてそれら装置を順次取り込む、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。例えば、複数のモジュールの使用は、監視手段としての電圧の増加を検知することにより負荷の電力需要の増加の後に連続して起こる。即ち、それぞれの電力の増加値に対して、恐らく検知された電圧に基づいた増加値の予測と、それに伴う１つの追加の電力伝送および絶縁装置モジュールの必要性によって、多くの使用可能な電力伝送および絶縁装置モジュールから選択された１つの追加電力伝送および絶縁装置モジュールが接続され、またはその機能性が装置に組み込まれる。例えば出力電流の減少を検知し、そして従前に装置にその機能性が組み込まれた電力伝送および絶縁装置モジュールを順次取り外すことにより、負荷における電力の減少または低下の後に、追加的にまたは代替的に、複数のモジュールの使用が連続して起こる。即ち、検知された電流に基づく、電力の減少の予測とそれに伴う１つの電力伝送および絶縁装置モジュールの取り外しの必要性によって、それぞれの電力の減少値に対して１つの電力伝送および絶縁装置モジュールの機能性が装置から切り離される。
【００８１】
また別の本発明の１つ以上の実施形態の利点は、複数の装置と電力伝送制御、電圧制御、及びモニタリングの選択肢が、組み立てられた個々のモジュールとしてだけではなく、１つのユニット化された埋め込み装置として構築される、入／出力電力および信号伝送絶縁装置および方法が提供されることである。
【００８２】
本発明の分野に関する追加の背景情報は非特許文献２および非特許文献１に記載され、それらは共にここに参照され採り入れられる。
【００８３】
この開示を見た当業者には本発明の有効な変化形が想起されるであろう。本発明は上記の実施形態に限定されず、請求項の精神と範囲内の、当業者にとって自明な変化形や修正を含むことを理解すべきである。
【手続補正２】
【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】
交流電源と負荷の間に挟まれた交流回路のための容量性装置であって：
少なくとも第１と第２の入力端末と少なくとも第１と第２の出力端末とを有する１組の端末と、
ここにおいて前記第１と第２の入力端末は前記交流電源に接続し、前記第１と第２の出力端末は前記負荷に接続し、それにより前記交流電源からの電力が前記容量性装置を経由して前記負荷に提供され、；そして
少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールと；
を有し、
前記少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールのそれぞれは：
２つのデカップルされた入力電極からなる第１の組の２つの電極組立体であって、        前記入力電極の第１の電極が前記第１の入力端末に接続し、そして前記入力電極の第２の電極が前記第２の入力端末に接続する第１の組の２つの電極組立体と；そして
２つのデカップルされた出力電極からなる第２の組の２つの電極組立体であって、前記出力電極の第１の電極が前記第１の出力端末に接続し、そして前記出力電極の第２の電極が前記第２の出力端末に接続する第２の組の２つの電極組立体と；
を有し；
前記第１と第２の入力電極は共に前記第１と第２の出力電極の間に配置され、
前記第１と第２の入力電極のそれぞれと前記第１と第２の出力電極のそれぞれとの間に容量が形成可能なように、前記第１と第２の入力電極は、互いに離れて配置され、そして前記第１と第２の出力電極のうちの隣接する１つの出力電極と離れて配置される、
ことを特徴とする容量性装置。
【請求項２】
それぞれの隣接する入力および出力電極のペアの間の少なくとも１つの層の絶縁材料と、前記第１と第２の入力端末を前記交流電源に接続する入力回路と、および前記第１と第２の出力端末を前記負荷に接続する出力回路と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールは、並列配線構成において配置された複数の電力伝送および絶縁装置モジュールからなる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１と第２の入力電極は前記第１と第２の出力電極からデカップルされている、ことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記第１と第２の入力電極および前記第１と第２の出力電極は高周波デジタル絶縁装置である、ことを特徴とする請求項１−４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記第１と第２の入力電極および前記第１と第２の出力電極は無線周波数信号に対する容量性バリアである、ことを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールはさらに：
２つのデカップルされた入力電極からなる第３の組の２つの電極組立体であって、      前記第３の組の第１の入力電極は前記第１の入力端末に接続し、そして前記第３の組の第２の入力電極は前記第２の入力端末に接続する、第３の組の２つの電極組立体と；
前記第３の組の前記第１と第２の入力電極は、前記第１の組の前記第１および第２の入力電極から前記第２の組の前記第２の出力電極の反対側に位置し；そして
２つのデカップルされた出力電極からなる第４の組の２つの電極組立体であって、        前記第４の組の第１の出力電極は前記第１の出力端末に接続し、そして前記第４の組の第２の出力電極は前記第２の出力端末に接続する第４の組の２つの電極組立体と；
を有し、
前記第３の組の前記第１と第２の入力電極は、共に前記第４の組の前記第１の出力電極と前記第２の出力電極の間に位置し、
前記第３の組の前記第１と第２の入力電極のそれぞれと前記第４の組の前記第１の出力電極と前記第２の出力電極のそれぞれとの間に容量が形成可能なように、前記第３の組の前記第１と第２の入力電極は、互いに離れて配置され、かつ前記第４の組の前記第１の出力電極と前記第２の出力電極のうちの隣接する１つの出力電極と離れて配置され；
前記第２の組の前記第２の出力電極は前記第４の組の前記第１の出力電極と同一である、
ことを特徴とする請求項１−６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記第２の入力端末と前記第２の出力端末との間に接続される電圧モニターと；
前記第１の出力端末と負荷とに直列に接続される電流モニターと；
前記少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールと直列に、前記第１の入力端末と前記第２の入力端末に接続される電力伝送および電圧コントローラと；
をさらに有することを特徴とする、請求項１−７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記電圧モニターが前記第２の出力端末の電圧と前記第２の入力端末の電圧とを比較する電圧コンパレータ−であり、前記電力伝送および電圧コントローラが前記第２の出力端末の電圧と前記第２の入力端末の電圧との比較に基づいて前記少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールを制御できるようにするため、前記電圧コンパレータ−が前記電力伝送および電圧コントローラに接続されている、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記電流モニターは前記第１の出力端末における電流を感知する電流センサであって、前記電力伝送および電圧コントローラが前記第１の出力端末において感知された電流に基づいて前記少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールを制御できるようにするため、前記電流センサが前記電力伝送および電圧コントローラに接続されている、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
第１と第２のデカップルされた出力電極と、前記第１と第２のデカップルされた出力電極の間に配置された第１と第２のデカップルされた入力電極と、そしてそれぞれの電極の間に前記それぞれの電極に並列に配置された絶縁フィルムとを有する少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールを含む容量性装置を使用して、交流電源から負荷へ交流回路を経由してフォワードに電力を伝送する方法であって；
前記第１と第２の入力電極を前記交流電源に第１と第２の入力端末を経由して接続するステップと；
前記第１と第２の出力電極を前記負荷に第１と第２の出力端末を経由して接続するステップと；そして
前記第１と第２の入力電極のそれぞれと前記第１と第２の出力電極のそれぞれの間の容量により、前記第１と第２の出力電極の間に電位を誘導するステップと；
を有し、
それにより、前記第１と第２の出力端末に接続される出力回路に起こった障害に起因する状態により前記第１と第２の入力端末に接続される入力回路が危険にさらされることから絶縁される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記第１と第２の入力電極は電気的にＡＣ−ＡＣかつ高周波信号入力電極であり、
前記方法はさらに前記電気的にＡＣ−ＡＣかつ高周波信号入力電極を前記第１と第２の出力電極からデカップリングし絶縁するステップを有する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１と第２の入力電極から前記第１と第２の出力電極への電力伝送が、前記第１の入力電極と前記第１の出力電極の間に存在するデカップルされた等価容量値と前記第２の入力電極と前記第２の出力電極の間に存在する容量値に直接比例するように、前記第１と第２の入力電極と、前記第１と第２の出力電極と、そして絶縁フィルムと、を選択するステップをさらに有する、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１と第２の入力電極から前記第１と第２の出力電極への電力伝送が、前記第１の入力電極と前記第２の出力電極の間、および前記第２の入力電極と前記第１の出力電極の間の容量関係から生成される等価クロス容量に比例するように、前記第１と第２の入力電極と、前記第１と第２の出力電極と、そして絶縁フィルムと、を選択するステップをさらに有する、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
入力容量の等価微分容量値が出力容量の値の少なくとも２倍であるように、前記第１と第２の入力電極と、前記第１と第２の出力電極と、そして絶縁フィルムと、を選択するステップをさらに有する、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
入力容量と出力容量との間の等価微分容量が前記容量装置の入力側から前記容量装置の出力側への単一方向の電力伝送を提供するように、前記第１と第２の入力電極と、前記第１と第２の出力電極と、そして絶縁フィルムと、を選択するステップをさらに有する、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記容量装置の入力側と前記容量装置の出力側との間の電圧を検知するステップと、
負荷が接続される場合の前記出力側の電流を検知するステップと、そして
調整可能な設定点および動作レンジを提供し、または出力電圧を事前設定のレンジ内に維持するため、前記少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールを検知された電圧と検知された電流に基づいて制御するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１１−１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの電力伝送および絶縁装置モジュールは複数の電力伝送および絶縁装置モジュールからなり、
前記方法は、電力伝送能力を増大させるため、前記複数の電力伝送および絶縁装置モジュールを並列接続構成で構成するステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項１１−１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記容量装置の入力側と前記容量装置の出力側との間の電圧を検知するステップと、
負荷が接続される場合の前記出力側の電流を検知するステップと、そして
調整可能な設定点および動作レンジを提供し、または出力電圧を事前設定のレンジ内に維持するため、前記電力伝送および絶縁装置モジュールを検知された電圧と検知された電流に基づいて制御するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記容量装置の入力側と前記容量装置の出力側との間の電圧を検知するステップと；
負荷が接続される場合の前記出力側の電流を検知するステップと；そして
前記電力伝送および絶縁装置モジュールを制御して、前記容量装置を介して電力提供される負荷内の電力の増加に追従するため、検知された前記電圧に基づいて前記電力伝送および絶縁装置モジュールの機能性を順次かつ個々に取り込み、そして負荷内の電力の減少に追従するため、検知された前記電流に基づいて前記電力伝送および絶縁装置モジュールの機能性を順次かつ個々に取り外すステップと；
をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。