(57)【要約】      （修正有）【課題】コネクタ付き壁コンセントに対する電力供給を長寿命に改善する。【解決手段】壁コンセント用電力供給装置１０は、第１の出力部２８及び第２の出力部３０を備える第１のＤＣ−ＤＣ電力コンバータ２４と、入力部が第２の出力部に接続された第２のＤＣ−ＤＣ電力コンバータ５０と、第１のコンバータの入力部に接続された第１のコンデンサＣｉｎ、第１の出力部に接続された第２のコンデンサＣｍａｉｎ及び第２の出力部に接続された第３のコンデンサＣｆｉｌｔｅｒとを含む。ＤＣ電圧を供給可能な電力供給装置の出力部６０を形成するように、第１のコンバータの第１の出力部と第２のコンバータの出力部５８とが直列に接続される。電力供給装置は、第２のコンバータの出力部又は電力供給装置の出力部に接続された少なくとも１つの第４のコンデンサＣｓｍａｌｌ、Ｃｏｕｔを備える。【選択図】図２
2019068732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気コネクタ付き壁コンセント用の電力供給装置（１０）であり、
ＡＣ電圧源（１２）によって電力供給されるように設計された整流器（２２）と、
第１のＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（２４）であって、
・前記整流器の出力部に接続された入力部（２６）と、
・第１の出力部（２８）および第２の出力部（３０）とを備え、前記第２の出力部（３０）において供給される平均電力は、前記第１の出力部（２８）において供給される平均電力より小さい、第１のＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（２４）と、
第２のＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（５０）であって、前記第２のＤＣ−ＤＣ電力コンバータの入力部は、前記第１の電力コンバータの前記第２の出力部（３０）に接続されている、第２のＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（５０）と、
前記第１の電力コンバータの入力部に接続された第１のフィルタリングコンデンサ（Ｃｉｎ）、前記第１の出力部（２８）に接続された第２のフィルタリングコンデンサ（Ｃｍａｉｎ）、および前記第２の出力部（３０）に接続された第３のフィルタリングコンデンサ（Ｃｆｉｌｔｅｒ）と、
を備える電力供給装置であって、
ＤＣ電源電圧を供給可能な前記電力供給装置（１０）の出力部（６０）を形成するように、前記第１の電力コンバータの前記第１の出力部（２８）と前記第２の電力コンバータの出力部（５８）とが直列に接続され、前記電力供給装置（１０）は、前記第２のコンバータの前記出力部（５８）または前記電力供給装置（１０）の出力部（６０）に接続された少なくとも第４のフィルタリングコンデンサ（Ｃｓｍａｌｌ、Ｃｏｕｔ）を備えることを特徴とする、電力供給装置。
【請求項２】
前記第４のフィルタリングコンデンサ（Ｃｓｍａｌｌ）は、前記第２の電力コンバータ（５０）の前記出力部（５８）に接続され、前記電力供給装置（１０）は、その前記出力部（６０）に接続された第５のフィルタリングコンデンサ（Ｃｏｕｔ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電力供給装置（１０）。
【請求項３】
前記第１の電力コンバータ（２４）は、「フライバック」タイプのコンバータであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電力供給装置（１０）。
【請求項４】
前記第２の電力コンバータ（５０）は、「バック」タイプまたは「バックブースト」タイプのコンバータであることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電力供給装置（１０）。
【請求項５】
前記第２の電力コンバータ（５０）は、前記第２の電力コンバータ（５０）の出力部において供給される電圧がその入力部で受け取る電圧と相補的であるように構成されることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電力供給装置（１０）。
【請求項６】
前記コンデンサ（Ｃｉｎ、Ｃｍａｉｎ、Ｃｆｉｌｔｅｒ、Ｃｓｍａｌｌ、Ｃｏｕｔ）は、セラミック技術またはタンタル技術またはポリマー技術を使用するコンデンサであることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電力供給装置（１０）。
【請求項７】
前記第１のコンデンサ（Ｃｉｎ）は、１ミリファラド未満の静電容量を有することを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電力供給装置（１０）。
【請求項８】
前記第２の出力部（３０）において供給される平均電力は、前記第１の出力部（２８）において供給される平均電力の少なくとも２分の１であり、好ましくは第１の出力部（２８）において供給される平均電力の少なくとも１０分の１であることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電力供給装置（１０）  。
【請求項９】
前記第１の電力コンバータ（２４）は、ガルバニック絶縁されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の電力供給装置（１０）。
【請求項１０】
前記第２の電力コンバータ（５０）は、前記第１の電力コンバータ（２４）の公称電力よりも小さい公称電力を有することを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の電力供給装置（１０）。
【請求項１１】
壁（８）に固定されるように設計されたハウジング（４）と、
電源コネクタ（６）と、
電力供給システムによって供給されるＡＣ電圧から開始してコネクタ（２）に電力供給するように設計された電力供給装置（１０）と
を備える壁コンセント（２）であって、
前記電力供給装置（１０）は、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のものであることを特徴とする、壁コンセント（２）。
【請求項１２】
前記電源コネクタ（６）は、ＵＳＢタイプであることを特徴とする、請求項１１に記載の壁コンセント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ付き壁コンセント用の電力供給装置に関する。また、本発明は、コネクタ付き壁コンセント（wall plug）であり、該電力供給装置を備えた壁コンセントに関する。
【背景技術】
【０００２】
コネクタ付きの電子電話および／またはタブレットのような移動通信装置にＤＣ電流で再充電するために、ＵＳＢタイプのコネクタを備えた電気壁コンセントが存在する。
【０００３】
このような壁コンセントは、建物内、例えば、家庭用建物、または空港の待合室、レストラン、ホテルおよび多くの他の例にあるような公共施設の建物に設置されるように設計されている。
【０００４】
これらのコネクタは、一般に、「ＵＳＢ電力供給」規格に適合するＵＳＢコネクタである。したがって、これらのコネクタは、いくつかのレベルの電圧および／または電流に従って、装置に電力を供給することができる。
【０００５】
この目的のために、これらの壁コンセントは、例えば、一般に単相のＡＣ電圧を供給する家庭用の電力供給システムに接続される。コンセントには、ＵＳＢコネクタに受け取られ送られる電源電圧から開始して、出力部において調整されたＤＣ電源電圧を供給するように設計された電力供給装置が含まれる。
【０００６】
しかしながら、既知の壁コンセントは、その電力供給装置の特定の制限のために完全に満足できるものではない。
【０００７】
典型的には、既存の低電力電源は、コンデンサのような受動部品に関連付けられた電力コンバータを備える。
【０００８】
例えば、コンバータの入力は、一般に、数十マイクロファラドよりも高い１つまたは複数の高静電容量のコンデンサによってフィルタリングされる。これらのコンデンサは、一般に、コストの理由から、また必要とされる高い静電容量値を考慮して、アルミニウムを含む電解技術を使用する。コンバータの調整は、コンバータの出力部における電圧を測定するフィードバックループによって行われる。このループは、コンバータの電気的絶縁に関与するオプトカプラを備え得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、これらの既知の電源は、この場合には、いくつかの欠点を有する。
【００１０】
一方では、これらの電源は、特に、電解コンデンサのために嵩高であり、これは、特に電源を収容するように設計された壁空洞のサイズによってコンセントの寸法が制限されるということに矛盾する。実際に、既存の建物との適合性の理由から、このような壁コンセントは、既存の電気壁コンセントの寸法と同程度の寸法を有することが望ましい。実際に、その寸法は、逸脱しにくい基準によって定義されることが多い。
【００１１】
一方、これらの電源はあまり効率的ではないので、システムによって受け取られる供給電力のかなりの部分が熱の形で消散される。しかしながら、コンセントは、少なくとも部分的に壁の中に窪んでいるので、閉じた空間内に配置されており、このことが消散される熱の排出を複雑にし、建物の壁が一般的には断熱装置を備えているために一層、熱の排出がさらに複雑になる。
【００１２】
さらに、電解コンデンサまたはオプトカプラのようなこれらの電源の特定の部品は、寿命が限られており、例えば、場合によっては、３年未満であり、このことがコンセントの寿命を短くする。このことは、コンセントが壁に永続的に固定されるように設計されており、定期的に交換されることを意図していないため、容認できない。これらの部品の寿命は、コンセントが壁に固定される場合が多いので、上記の理由で消散される熱を排出することが難しいために、高温下で動作しなければならない場合にはさらに短くなる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、本発明が、より詳細には、コンパクトな形状、制限された熱消散、および延長された寿命を有するＵＳＢ壁コンセントに対する電力供給を改善することによって克服される。
【００１４】
このためには、本発明は、電気コネクタ付きの壁コンセント用の電力供給装置であり、
ＡＣ電圧源によって電力供給されるように設計された整流器と、
第１のＤＣ−ＤＣ電力コンバータであって、
・整流器の出力部に接続された入力部と、
・第１の出力部および第２の出力部とを備え、第２の出力部において供給される平均電力が第１の出力部において供給される平均電力よりも小さい、第１のＤＣ−ＤＣ電力コンバータと、
第２のＤＣ−ＤＣ電力コンバータであって、第２のＤＣ−ＤＣ電力コンバータの入力部は、第１の電力コンバータの第２の出力部に接続されている、第２のＤＣ−ＤＣ電力コンバータと、
第１の電力コンバータの入力部に接続された第１のフィルタリングコンデンサ、第１の出力部に接続された第２のフィルタリングコンデンサ、および第２の出力部に接続された第３のフィルタリングコンデンサと
を備える電力供給装置であって、
ＤＣ電源電圧を供給可能な電力供給装置の出力部を形成するように、第１の電力コンバータの第１の出力部と第２の電力コンバータの出力部とが直列に接続され、電力供給装置は、第２のコンバータの出力部または電力供給装置の出力部のいずれかに接続された少なくとも第４のフィルタリングコンデンサを備える
ことを特徴とする、電力供給装置に関する。
【００１５】
本発明によれば、２つの電力コンバータの関連付けにより、電源コネクタに信頼性のある方法で電力を供給することができ、前述の欠点を克服することができる。
【００１６】
第２のコンバータは、第１のコンバータの出力電力のほんの一部である平均電力が流れる第２の出力部に接続されるので、第２のコンバータの寸法を小さくすることができる。したがって、第２のコンバータの占有面積は小さくなる。２つのコンバータの直列接続による損失も低減される。それでも、この第２のコンバータは、達成される出力電圧の十分に正確な調整を可能にし、そのため、一般に使用されるフィードバックループの全てまたは一部を排除することができる。
【００１７】
２つのコンバータの配置および第１のコンバータの２つの出力部により、電力供給装置は、ＡＣ電源電圧がゼロ値を取っても、出力部における安定化された電圧を供給することができる。一方、既知の電力供給装置は、第１のコンバータの入力部に位置するコンデンサにエネルギーを蓄積することによって出力部における安定化された電圧の供給を達成するが、そのためには、このコンデンサは高静電容量を有する必要がある。本発明によれば、この蓄積は必要でないので、はるかに低い静電容量値を有するコンデンサを使用することが可能であり、その結果、一般的に使用される電解コンデンサよりも信頼性が高く、嵩張らないコンデンサ技術の使用が可能になる。
【００１８】
本発明の有利であるが必須でない態様によれば、該装置は、単独で、または技術的に許容される任意の組み合わせに従って、以下の特徴の１つまたは複数を組み込むことができる。
【００１９】
−第４のフィルタリングコンデンサは、第２の電力コンバータの出力部に接続され、電力供給装置は、その出力部に接続された第５のフィルタリングコンデンサを備える。
【００２０】
−第１の電力コンバータは、「フライバック」タイプのコンバータである。
【００２１】
−第２の電力コンバータは、「バック」または「バックブースト」タイプのコンバータである。
【００２２】
−第２の電力コンバータは、この第２の電力コンバータの出力部において供給される電圧が、その入力部で受け取る電圧と相補的であるように構成される。
【００２３】
−コンデンサはセラミック技術またはタンタル技術またはポリマー技術を使用したコンデンサである。
【００２４】
−第１のコンデンサは、１ミリファラド未満の静電容量を有する。
【００２５】
−第２の出力部において供給される平均電力は、第１の出力部において供給される平均電力の少なくとも２分の１であり、好ましくは、第１の出力部において供給される平均電力の１０分の１である。
【００２６】
−第１の電力コンバータは、ガルバニック絶縁される。
【００２７】
−第２の電力コンバータは、第１の電力コンバータの公称電力よりも小さい公称電力を有する。
【００２８】
別の態様によれば、本発明は、壁に固定されるように設計されたハウジングと、電源コネクタと、電力供給システムによって供給されるＡＣ電圧から開始してコネクタに電力供給するように設計された電力供給装置とを備える壁コンセントであって、電力供給装置は前述したような電力供給装置である壁コンセントに関する。
【００２９】
本発明の有利であるが必須でない態様によれば、該コンセントは、ＵＳＢタイプの電源コネクタを組み込むことができる。
【００３０】
単なる例として添付図面を参照しながら後述する電力供給装置の一実施形態の説明から、本発明はよりよく理解され、本発明の他の利点が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による壁コンセントＵＳＢの概略図である。
【図２】図１の壁コンセントの電力供給装置の概略図である。
【図３】図２の電力供給装置の動作中の電力供給装置内の電圧の値の経時的変化を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、ハウジング４と電力供給用のコネクタ６とを備える壁コンセント２を示している。
【００３３】
コンセント２は、建物の壁のような壁８に固定されるように設計されている。例えば、ハウジング４は、少なくとも部分的に、壁８に形成された空洞の内部に収容されるように設計されている。
【００３４】
変形例として、ハウジング４は、壁８から突出して取り付けられてもよい。
【００３５】
ハウジング４は、有利には、ハウジング４を壁８に固定することができるように、ネジのような固定手段を備える。
【００３６】
ここで、「壁８に固定する」とは、コンセント２が耐久性のある永続的な方法で壁８にしっかりと取り付けられるように設計されることを意味すると理解される。言い換えれば、潜在的にメンテナンス作業の間を除いて、ユーザによって取り外されることを意図していない。したがって、コンセント２は、建物の主電源ソケットに差し込まれる取り外し可能なアダプタと同様のものではない。
【００３７】
ここで、ハウジング４は、プラスチック材料製である。ハウジング４は、有利には、１つまたは複数の分離可能なシェルを組み立てることによって形成される。
【００３８】
コネクタ６は、例えば、電気装置の動作のために、またはこの電気装置に装備されたバッテリに充電するために、電気装置に電力供給することを目的として、電気装置の電気的接続を可能にするように設計される。
【００３９】
より正確には、コンセント２は、コネクタ６によって外部装置にＤＣ電源電圧を供給するように設計される。
【００４０】
この例では、コネクタ６は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）タイプのコネクタである。
【００４１】
実例として、ここでは、コネクタ６は、より大きい電力供給を可能にするタイプＣのＵＳＢコネクタである。タイプＣコネクタはさらに、リバーシブルの接続の向きを有するという利点を提供する。しかし、変形例として、他のタイプのＵＳＢコネクタ、特により一般的なタイプＡのＵＳＢコネクタを使用してもよい。
【００４２】
コンセント２は、電力供給装置１０を備えており、その一例が図２により詳細に示されている。
【００４３】
装置１０は、ＡＣ電圧によって電力供給されるように構成され、出力部においてコネクタ６上に安定化されたＤＣ電圧を供給するように構成される。
【００４４】
装置１０に供給するＡＣ電圧は、例えば、コンセント２が接続される主電源タイプの電力供給システムから供給される電圧である。例えば、コンセント２は、壁空洞の内部で出ている接続端子によってこの電力供給システムに接続される。
【００４５】
この例では、電力供給システムは、２３０ＶのＡＣ電圧を５０Ｈｚタイプで供給する。変形例として、６０Ｈｚタイプの１１０ＶのＡＣ電圧のような他の値も可能である。
【００４６】
例えば、装置１０は、ハウジング４の内部に収容される。この例では、装置１０の構成要素は、ハウジング４の内部に収容された電子基板上に取り付けられている。
【００４７】
有利には、コンセント２は、装置１０の動作を制御するために、制御ユニット（図示せず）を備える。
【００４８】
特に、制御ユニットは、例えば、電力供給装置から受信した制御信号の関数として、コネクタ６に供給されるＤＣ出力電圧の値を固定するようにプログラムされる。例えば、装置がコネクタ６を使用してコンセント２に接続されると、装置は、この装置の特性に対応する電圧および電流が供給されるように要求するために、制御装置に適切な信号を送信する。それに応答して、制御ユニットは、適切な出力電圧を選択する。
【００４９】
この例では、ＵＳＢコネクタは「ＵＳＢ電力供給」規格に適合する。したがって、装置は、例えば５Ｖ／１．５Ａ、９Ｖ／３Ａ、１５Ｖ／３Ａ、または２０Ｖ／５Ａのいくつかのレベルの電力供給を選択することができる。
【００５０】
図２において、参照番号「１２」は、ＡＣ電圧源を表す。この例では、ＡＣ電圧源は、装置１０に電力を供給する電力供給システムである。
【００５１】
参照番号「１４」は、ＤＣ電圧によって電力供給されるための電気負荷を表す。この例では、負荷１４は、電力供給および／または再充電のためにコネクタ６によってコンセント２に接続された電気装置を表す。
【００５２】
装置１０は、ここでは、電源１２に接続された２つの電気端子を備える入力部２０を備える。
【００５３】
装置１０はさらに、整流器２２と、ＤＣ−ＤＣタイプの第１の電力コンバータ２４とを備える。
【００５４】
整流器２２は、電源１２によって電力供給されるように入力部２０の端子に接続される。整流器２２の出力部は、第１のコンバータ２４の入力部２６に接続される。
【００５５】
この例では、整流器２２は、４つのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４を備えるダイオードブリッジである。
【００５６】
装置１０は、入力部２６の端子間で入力部２６に接続された第１のフィルタリングコンデンサＣｉｎを含む。
【００５７】
第１のコンバータ２４はさらに、互いに異なる第１の出力部２８および第２の出力部３０を含む。第１のコンバータ２４は、その動作中に、出力部２８および出力部３０のそれぞれの出力部において電力を供給する。
【００５８】
第２の出力部３０において供給される平均電力は、第１の出力部２８において供給される平均電力よりも小さい。好ましくは、第２の出力部３０において供給される平均電力は、第１の出力部２８において供給される平均電力の２分の１であり、好ましくは１０分の１である。
【００５９】
有利には、第１のコンバータ２４はガルバニック絶縁されている。例えば、電気絶縁のレベルは、国際電気標準会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）の標準ＩＥＣ−６０６６４−１によって定義されるような「ＯＶＣ  ＩＩＩ」絶縁レベルに相当する。したがって、装置１０は、電気的絶縁を有しており、このことにより、ユーザに危険が生じることはない。
【００６０】
この例では、第１のコンバータ２４は、「フライバック」タイプのコンバータである。
【００６１】
より正確には、第１のコンバータ２４は、ここでは、変圧器の共通強磁性コア４６の周りに巻き付けられた一次巻線４０、第１の二次巻線４２および第２の二次巻線４４を備える変圧器を備える。既知の方法では、これらの巻線またはソレノイドは、導線をコア４６の周りに巻き付けることによって形成される。
【００６２】
一次巻線４０は、入力部２６の端子間の調整回路４８と直列に接続される。調整回路４８は、制御可能なスイッチを備える。スイッチは、例えば、コンセント２の制御ユニットによって制御されることによって、所定のスイッチング周波数で作動される。
【００６３】
説明のために、ここでは、回路４８のスイッチング周波数は１４０ｋＨｚに等しい。
【００６４】
ここで調整回路４８は、変圧器の一次側のコア４６の周りに巻き付けられた補助巻線（図示せず）によって測定された調整電圧の関数として制御される。
【００６５】
第１の巻線４２は、第１の入力部２８に接続される。有利には、第１の出力部２８から入力部２６への電力の伝送を防止するために、ダイオードＤ５は第１の巻線４２と直列に接続される。
【００６６】
同様に、第２の巻線４４は、第２の出力部３０に接続される。有利には、ダイオードＤ６は、第２の出力部３０から入力部２６への電力のいかなる伝送も回避するために、第２の巻線４４と直列に接続される。
【００６７】
装置１０はさらに、第１の出力部２８に接続された第２のフィルタリングコンデンサＣｍａｉｎと、第２の出力部３０に接続された第３のフィルタリングコンデンサＣｆｉｌｔｅｒとを備える。
【００６８】
より正確には、コンデンサＣｍａｉｎおよびコンデンサＣｆｉｌｔｅｒは、対応する出力部２８、３０とそれぞれ並列に接続される。
【００６９】
第２のコンデンサＣＭａｉｎの端子間の電圧は「Ｖｍａｉｎ」と示され、第３のコンデンサＣｆｉｌｔｅｒの端子間の電圧は「Ｖｆｉｌｔｅｒ」と示されている。
【００７０】
装置１０はさらに、第２のＤＣ−ＤＣ電力コンバータ５０を備え、その入力部は第２の出力部３０に接続されている。
【００７１】
有利には、コンバータ５０の公称電力は、第１のコンバータ２４の公称電力よりも小さい。例えば、第２のコンバータ５０の公称電力は、第１のコンバータ２４の公称電力の１０％に等しい。
【００７２】
この例では、第２のコンバータ５０は、「バック」タイプのコンバータである。周知のように、このコンバータ５０は、ここでは、インダクタ５６に関連付けられた制御可能な電力スイッチ５２、５４を備える。
【００７３】
変形例として、第２のコンバータ５０は、異なる性質のものであってもよい。例えば、第２のコンバータ５０は、「バックブースト」タイプのコンバータであってもよい。
【００７４】
第２の電力コンバータ５０の出力部は、「５８」で示されている。
【００７５】
装置１０はさらに、出力部５８に並列に接続された第４のフィルタリングコンデンサＣｓｍａｌｌを備える。この第４のコンデンサＣｓｍａｌｌの端子間の電圧は、「Ｖｓｍａｌｌ」で示されている。
【００７６】
第１のコンバータ２４の第１の出力部２８と第２のコンバータ５０の出力部５８は、装置１０の出力部６０を形成するように直列に接続される。
【００７７】
実例として、ここでは、装置１０の出力部において供給される電力は１００Ｗ未満である。
【００７８】
この例では、出力部６０の第１の端子は、第１の出力部２８の第１の端子に接続される。出力部６０の第２の端子は、第２のコンバータ５０の出力部５８の第１の端子に接続される。第１の出力部２８の第２の端子および第２のコンバータ５０の出力部５８の第２の端子は、電気導体によって互いに接続される。
【００７９】
装置１０はさらに、出力部６０に並列に接続された第５のフィルタリングコンデンサＣｏｕｔを備える。「Ｖｏｕｔ」は、この第５のコンデンサＣｏｕｔの端子間の電圧を示す。ここで、電圧Ｖｏｕｔは、対応する電気装置に向けられた装置１０の出力部において供給されるＤＣ電圧に対応し、ここでは、コネクタ６を介してコンセントに接続された電気負荷１４で示されている。
【００８０】
しかしながら、変形例として、第５のコンデンサＣｏｕｔまたは第４のコンデンサＣｓｍａｌｌの一方または他方が省略されてもよい。
【００８１】
言い換えれば、少なくとも第４のフィルタリングコンデンサＣｓｍａｌｌまたはＣｏｕｔは、第２のコンバータの出力部５８または電力供給装置１０の出力部６０のいずれかに接続される。
【００８２】
第５のコンデンサＣｏｕｔが省略されている場合、電圧Ｖｏｕｔは出力端子６０間の電圧に相当する。同様に、第４のコンデンサＣｓｍａｌｌが省略されている場合、電圧Ｖｓｍａｌｌは、出力部５８の端子間の電圧に相当する。
【００８３】
出力部２８および出力部５８の直列接続により、電圧Ｖｏｕｔは、電圧Ｖｍａｉｎと電圧Ｖｓｍａｌｌとの合計に等しい。
【００８４】
好ましくは、コンデンサＣｉｎ、Ｃｍａｉｎ、Ｃｆｉｌｔｅｒ、Ｃｓｍａｌｌ、Ｃｏｕｔの各々は、１ｍＦ未満、好ましくは１００μＦ以下の静電容量を有する。特に、第１のコンデンサＣｉｎは、１００μＦ以下、ここでは１０μＦに等しい静電容量を有する。
【００８５】
ここで、コンデンサＣｉｎ、Ｃｍａｉｎ、Ｃｆｉｌｔｅｒ、Ｃｓｍａｌｌ、Ｃｏｕｔはセラミック製である。変形例として、コンデンサは、タンタルもしくはポリマータイプの技術または他の同等の技術を使用することができる。したがって、これらのコンデンサＣｉｎ、Ｃｍａｉｎ、Ｃｆｉｌｔｅｒ、Ｃｓｍａｌｌ、Ｃｏｕｔは、アルミニウム電解技術を使用するコンデンサではない。
【００８６】
各コンデンサＣｉｎ、Ｃｍａｉｎ、Ｃｆｉｌｔｅｒ、Ｃｓｍａｌｌ、Ｃｏｕｔは、実際には、例えば、同じ単一モジュールの中で並列に接続された２つ以上のコンデンサのバッテリによって形成され得るが、この説明では、簡略化のために、コンデンサＣｉｎ、Ｃｍａｉｎ、Ｃｆｉｌｔｅｒ、Ｃｓｍａｌｌ、Ｃｏｕｔの各々は、単一の構成要素として示されている。
【００８７】
ここで、第２のコンバータ５０の調整は、第４のコンデンサＣｓｍａｌｌの下流側の電圧Ｖｓｍａｌｌを測定することによって行われる。この場合、コンバータ５０のスイッチング周波数は、１ＭＨｚに等しい。
【００８８】
第２のコンバータ５０は、特に、その制御方法を使用して、出力電圧Ｖｓｍａｌｌが常に入力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒと相補的になるように構成される。例えば、入力部における電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが最大振幅を有するとき、出力電圧Ｖｓｍａｌｌは最小振幅を有する。入力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが低下すると、それに応じて出力電圧Ｖｓｍａｌｌが上昇する。同様に、入力電圧Ｖｆｉｌｔｅｒが再び上昇すると、結果として、電圧Ｖｏｕｔが一定のままで最小の変動およびリップルを有するように、出力電圧Ｖｓｍａｌｌが低下する。
【００８９】
図３は、装置１０の経時的な動作の一例を概略的に示す。
【００９０】
曲線７０は、時間ｔの関数としての電圧Ｖｍａｉｎの振幅の変化プロファイルを示す。曲線７２は、時間ｔの関数としての電圧Ｖｆｉｌｔｅｒの振幅の変化プロファイルを示す。曲線７４は、時間ｔの関数としての電圧Ｖｓｍａｌｌの振幅の変化プロファイルを示す。曲線７６は、時間ｔの関数としての装置１０の出力電圧Ｖｏｕｔの振幅の変化プロファイルを示す。
【００９１】
この例では、５０Ｈｚの周波数を有するＡＣ電圧を供給する電力供給システムの場合に対応して、振幅はボルトで表され、時間ｔはミリ秒で表され、横軸の目盛りは５ミリ秒間隔である。
【００９２】
装置１０の動作中、第１のコンバータ２４の出力部において供給される電圧Ｖｍａｉｎおよび電圧Ｖｆｉｌｔｅｒは、第１のコンバータ２４の出力部における電圧降下のために周期的に減少する振幅を有し、第１のコンバータ２４は、例えば、入力部２０で受け取られたＡＣ電圧がゼロ振幅値を取るたびに、入力部において十分な電力を受け取らないので、出力部において供給された電力を維持することができない。図示されている例では、これらの電圧低下は、ｔ１、ｔ２、およびｔ３と表示された時間、ここでは５０Ｈｚの入力の電力システムの場合には１０ミリ秒ごとに発生する。これらの電圧低下の１つは、参照番号８０で曲線７０上に示されている。
【００９３】
したがって、第２のコンバータ５０は、その調整によって、第１のコンバータの出力部で現れる電圧降下を補償する電圧を出力において供給するように構成される。したがって、電圧Ｖｓｍａｌｌは、時間ｔ１、ｔ２およびｔ３では、値が上昇する。これらの上昇の１つは、ここでは、参照番号８２で示されている。
【００９４】
前述したように、電圧Ｖｍａｉｎと電圧Ｖｓｍａｌｌとが加算されて出力電圧Ｖｏｕｔが生成されることから、上昇８２は電圧降下８０を補償し、このことにより、出力電圧は定点値に等しい本質的に一定の値を有することが可能になる。
【００９５】
したがって、それに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔの単純で効果的な調整が得られる。
【００９６】
この調整は、第１のコンバータ２４の入力部において、高静電容量コンデンサを使用してフィルタリングする必要なしに達成される。このことにより、一般的に使用されるアルミニウムを含む電解コンデンサよりも信頼性が高く、占有面積の少ないセラミックコンデンサを使用することが可能になる。そのため、装置１０、ひいてはコンセント２をコンパクトにすることができる。
【００９７】
２つの電力コンバータが互いに直列に接続されているにもかかわらず、装置１０のエネルギー効率は満足できるものであり、例えば９０％以上である。
【００９８】
実際には、ここでは、第２のコンバータ５０は、第１のコンバータ２４の出力部において供給される総電力のわずかな一部のみを供給する第２の出力部３０に接続されるので、第１のコンバータ２４が第２のコンバータに接続された１つの出力部のみを備えた場合の効率損失が制限される。このような場合、各コンバータに固有の損失は、装置１０のエネルギー効率がはるかに小さくなるように、全体的に増加する。
【００９９】
さらに、この構成では、第２のコンバータ５０を第１のコンバータ２４よりも小さくすることができ、その結果、第２のコンバータ５０の占有面積を小さくすることができる。
【０１００】
したがって、装置１０は、より嵩張りにくく、そのためコンセント２との一体化が容易になる。寿命が限られた壊れやすい部品の使用を避けることによって、装置１０およびコンセント２の信頼性およびそれらの平均寿命は、既知のコンセントよりも向上する。優れたエネルギー効率により、装置１０の熱損失が制限され、コンセント２が壁８に埋め込まれたときに消散される熱を排出するという問題は重要でなくなる。
【０１０１】
上記で想定されている実施形態および変形形態を組み合わせて、新しい実施形態を生み出してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
2019068732000001.pdf