(57)【要約】  電子式電力メータと共に使用するための自律保護型電源を提供するために、電源システムおよび対応する方法が提供される。自律的保護機能は一つには、電源の抵抗ドロッパー部に対応する表面実装の抵抗部品の利用により提供される。また表面実装部品を使用することにより回路基板表面積の必要量における全般的な削減が提供され、その結果として小型の全体構造が提供され、かつ製造工程の段階における節減が提供される。表面実装の抵抗ドロッパーが半波整流回路と共に構成された場合には、低電圧のＤＣ供給が、結合キャパシタまたは変圧器の使用を必要とすることなしに、はるかに高電圧のＡＣ主電力源への直接接続から取得される。複数の出力電圧を提供でき、そしてキャパシタタイプのフィルタリングを出力につなげることができる。表面実装の抵抗分割器をサージ保護の構成要素と組み合わせて使用することにより、いずれの電力サージも電源全体に分散させるのに役に立ち、必要なレベルの保護を達成するために、それほど頑強ではないサージ保護デバイスの使用を容易にする。
2008511285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗ドロッパー部と、
前記抵抗ドロッパー部と動作可能なようにつながった半波整流器部と、
電圧クランプ部とを有し、
前記抵抗ドロッパー部が、
直列に接続されたｎ個の抵抗グループと、
前記抵抗グループのそれぞれのグループ内において並列に接続されたｎ個の抵抗とを含み、
2008511285.tif 000009
【請求項２】
キャパシタ部をさらに有し、かつ
該キャパシタ部が、前記電圧クランプ部と並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の自律保護型電源。
【請求項３】
入力部および出力部を有する電圧調整器部をさらに有し、かつ
該電圧調整器部の前記入力部が、前記キャパシタ部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の自律保護型電源。
【請求項４】
前記半波整流器部が、直列に接続された１対のダイオードを有することを特徴とする請求項１に記載の自律保護型電源。
【請求項５】
前記１対のダイオードと並列に接続されている１対の直列接続の等化用抵抗をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の自律保護型電源。
【請求項６】
前記抵抗ドロッパー部の前記抵抗グループのそれぞれのグループ内で並列に接続された前記ｎ個の抵抗が、表面実装抵抗を含むこと、を特徴とする請求項１に記載の自律保護型電源。
【請求項７】
前記直列に接続されたｎ個の抵抗グループのそれぞれのグループ内の前記ｎ個の抵抗のそれぞれが、実質的に同一の抵抗値を有することを特徴とする請求項１に記載の自律保護型電源。
【請求項８】
前記電圧クランプ部がツェナー・ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載の自律保護型電源。
【請求項９】
電子式電力メータと共に使用される前記自律保護型電源を備えた電源システムにおいて、
複数の表面実装の抵抗部品を含み、電源供給と共に使用される電子式電力メータに順番につながったＡＣ主電源に対してつながった入力を有する抵抗ドロッパー部と、
前記つながったＡＣ主電源の電圧よりも相対的に低い電圧を有するＤＣ電圧出力を提供するために、前記抵抗ドロッパー部に動作可能なようにつながった半波整流器部と、
前記つながったＡＣ主電源および前記抵抗ドロッパー部の間に動作可能なように挿入されたサージ保護部とを具備し、
これらによって、結合キャパシタまたは変圧器の使用を必要とすることなく、はるかに高い電圧のＡＣ主電力源への直接接続から、相対的に低い電圧のＤＣ供給を獲得しつつ、かつ、回路基板表面積の所要量において全体的な削減をも提供し、それにより相対的に小型の全体的な構造をもたらしつつ、いずれの電力サージも、当該電源システム全体にわたって相対的に分散されて、前記つながっている電子式電力メータに対して目標保護レベルを達成することを特徴とする電源システム。
【請求項１０】
前記半波整流器部および前記つながった電子式電力メータの間に動作可能なように挿入された、電圧調整器部をさらに含むこと、を特徴とする請求項９に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記抵抗ドロッパー部が、ｎ個の直列に接続された抵抗グループ、および該抵抗グループのそれぞれグループ内において並列に接続されたｎ個の抵抗を含み、かつ
2008511285.tif 000010
を特徴とする請求項９に記載の電源システム。
【請求項１２】
ｎ個の前記直列に接続された抵抗グループのそれぞれのグループ内の前記ｎ個の抵抗のそれぞれが、実質的に同じ抵抗値を有すること、を特徴とする請求項１１に記載の自律保護型電源。
【請求項１３】
電子式電力メータと共に使用する自律保護型電源を提供する方法であって、
第１の所定個数の表面実装抵抗と共通入力とを並列に接続するステップと、
第２の所定個数の表面実装抵抗と共通出力とを並列に接続ステップと、かつ
前記第１の所定個数の表面実装抵抗および前記第２の所定個数の表面実装抵抗の間に直列に半波整流器を接続するステップとを含み、
これにより、前記第１の所定個数の表面実装抵抗への前記共通入力につながった相対的に高いＡＣ電源が、当該自律の電源につながった電子式電力メータの電子回路に供給するために、相対的に低い電圧のＤＣ電圧にまで引き下げられ得ることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記第１の所定個数の表面実装抵抗の個数を、前記第２の所定個数の表面実装抵抗の個数に等しくなるように選択するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の所定個数の表面実装抵抗の抵抗値を、前記第２の所定個数の表面実装抵抗の抵抗値と実質的に同じ抵抗値になるように選択するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の所定個数の表面実装抵抗に電圧クランプを動作可能なように接続するステップと、
前記電圧クランプと並列に蓄積キャパシタを接続するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の所定個数の表面実装抵抗につながった前記共通出力に電圧調整器を接続するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の所定個数の表面実装抵抗と前記第２の所定個数の表面実装抵抗との間に直列に半波整流器を接続する前記ステップが、前記個々の第１および第２の所定個数の表面実装抵抗の間に１対の直列接続のダイオードを接続することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
一組の直列接続の抵抗を一組の直列接続のダイオードと並列に接続するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
電子計測系デバイスに対して自律保護型電源を供給するための方法であって、
当該電子計測系デバイスがつなげられている幹線電源に接続するように構成されたサージ保護デバイスを提供するステップと、
自律保護型電源を前記サージ保護デバイスに接続するステップと、
付随する前記電子計測系デバイスに接続するように電圧調整器を接続することで、前記電子計測系デバイスが該幹線電源に基づいて測定値を割り出す時に、前記電子計測系デバイスの電子回路が前記自律保護型電源から電力を供給されるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
自律保護型電源を前記サージ保護デバイスに接続する前記ステップが、
第１の所定個数の表面実装抵抗を並列に接続するステップと、
第２の所定個数の表面実装抵抗を並列に接続するステップと、
前記第１の所定個数の表面実装抵抗と前記第２の所定個数の表面実装抵抗との間に直列に半波整流器を接続するステップと、
前記第１の所定個数の表面実装抵抗を前記サージ保護デバイスに動作可能なように相互接続するステップと
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の所定個数を、前記第２の所定個数に等しいように選択するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記表面実装抵抗の抵抗値を、前記幹線電源および前記電子計測系デバイスの選択された特性に従って選択するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の所定個数の表面実装抵抗および前記第２の所定個数の表面実装抵抗の間に直列に半波整流器を接続する前記ステップが、前記それぞれの第１および第２の所定個数の表面実装抵抗の間に一組の直列に接続されたダイオードを接続することを含むこと、を特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
電圧クランプを前記第２の所定個数の表面実装抵抗と動作可能なように相互接続するステップと、
蓄積キャパシタを前記電圧クランプと並列に接続するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
一組の直列に接続された抵抗を、前記一組の直列に接続されたダイオードと並列に接続するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の内容（技術的事項）は、概して、電気計器（電気メータ）内での電子式計測系に電力を供給し、かつそのような電源を電力サージの影響から保護するための電源供給システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気計量装置への電子式計測系（electroics based methology）の統合や集積化がうまくいくと、多くの実利をもたらす。そのような利点の非網羅的、非限定的な例としては、複雑な計算を実行すること、データを収集し、格納し、かつ伝達すること、および以前の非電子の電気計器と同じ方法において電気的測定をすることと共に、自動セルフテスト動作を実行すること、の能力が含まれる。しかしながら、電気計器計測系におけるそのような進歩は、それらの実装において高くつく。例えば、計測系混載への電子回路の導入にともなって、特に固体電子回路、特に集積回路技法の導入にともなって、電源装置（または、ある場合には蓄電池のような電源）が、電子部品に対する動作電力を与えるために必要となってくる。
【０００３】
電子計測系部品に対する電源要件に加えて、電子計測系部品はしばしば厳しい環境において動作しなければならないことが認識されている。したがって、そのような厳しい環境からの保護の様々な方法が望まれる。そのような電子計測系に対する１つの共通的な障害（危機）は、計測系電子回路が接続される可能性のある電力線上の、または電力線に沿ってのサージ（電圧急変）の発生から生ずる。
【０００４】
全般的な最先端技術の一例としては、特許文献１がある。サージ保護素子が電源２０の入力に接続されるものとして示され、そして追加的素子が落雷サージからの保護を目的とするものとして備えられている。公知技術の別の例が、特許文献２において見出される。公知技術のさらに別の例が、特許文献３において見出される。この特許文献３のような特許は、フェーズ上のどのようなサージをもニュートラルに放出するように構成された各フェーズおよびニュートラル間に接続されたバリスタを開示している。特許文献４では、計器取り付けパネル上に搭載可能なサージ抑制系を備えた電力メータを開示している。特許文献５では、電力線上の電力サージから下流にある機器を保護するために電力メータとメータボックスとの隙間に適合するように設計されたメータ拡張サージ抑制システムを開示している。特許文献６では、電源供給回路の一部として金属酸化物（ＭＯＶ）サージ・サプレッサ（サージ抑制器）の配置を含む電子式電力メータを開示している。
【０００５】
上述の米合衆国特許文献のすべての開示内容は、それら文献を参照することにより、すべからくこの出願に包含されてあるものとする。
【０００６】
【特許文献１】米国特許６，２２９，２９５Ｂ１号公報、２００１年５月８日発行の、Hemminger他による、名称「Apparatus For Metering At Least One Type Of Electrical Power Over A Predetermined Range Of Service Voltages」に係る
【特許文献２】米国特許出願公開２００２／００８０５４５Ａ１号公報、２００２年６月２７日発行の、Slater他による、名称「Excessive Surge Protection Method And Apparatus」に係る
【特許文献３】米国特許５，９０１，０２８号公報、１９９９年５月４日発行の、Hamardによる名称「Electricity Meter Provided With A System For Protection Against Surges」に係る
【特許文献４】米国特許５，０２３，７４７号公報、１９９１年６月１１日発行の、Lindsayによる、名称「Meter Based Surge Suppression System」に係る
【特許文献５】米国特許５，９５６，２２３号公報、１９９９年９月２１日発行の、Bantingによる名称「Surge Protection System Including Proper Operation Indication」に係る
【特許文献６】米国特許５，９９４，８９２号公報、１９９９年１１月３０日発行の、Turino他の名称「Integrated Circuit Design Automatic Meter Apparatus and Method」に係る
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
様々な電子式計測（度量衡）システムおよび電源供給システムが開発されてきたが、本願明細書で主題の技術に従ったこれから先に提示されているような望ましい特性のすべてを全般的に網羅する設計や企みは全く出現されてはいない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
先行技術において遭遇し、本発明の技術的事項（subject matter:主題、対象ともいう）により取り扱われた、認識された特性を考慮して、電気計器に、そしてその中に内蔵された電子システムに、電力を供給するシステムおよび方法を開発した。表面実装技術を用いることで、以前に必要であったいくつかの処理工程の削減とならび、回路基板の占有面積所要量を削減させつつ、自律的に保護された電源供給の重要な態様を提供する。
【０００９】
開示された技術のより特定の態様によると、本発明の技術的事項の１つの態様は、主に表面実装技術部品から構成された電気計器に対して電源を供給することである。そのような電子部品においては、必要な回路基板占有面積がより従来的な部品に比して著しく少なく済み、したがってより小型の全体設計に貢献できる。
【００１０】
関連技術のもう一つの態様は、電源に自律保護的な特性を提供するための方法に関する。構成要素の特殊化された構造を備えることにより、電源回路に加えられたサージ・エネルギーのその大半を、電源回路自体の中で消散することが可能である。
【００１１】
発明対象の自律保護型電源の様々な特性および態様は複数の利点を呈する。例えば、ここで開示された技術は、複数の電圧レベルの電源につなげることのできる自律的に保護された電源を提供する。キャパシタフィルタ（capacitive filtering）をその出力につなげることができる。本発明の技術的事項の別の利点は、用いている製造方法が、以前に使用されていたいくつかの製造技法を回避することを可能とし、その結果全体的な製造サイクル時間および複雑性を減少する。半波整流器と一緒に典型的な表面実装抵抗の分配器（divider）を構成する場合には、結合キャパシタまたは変圧器の使用を必要とすることなく、はるかに高電圧のＡＣ主電力源に直接接続することにより、低電圧ＤＣ供給が得られる。またさらに、表面実装抵抗の分配器をサージ保護素子と組み合わせて使用することにより、どのような電力サージをも電源全体に分配することに役に立ち、望ましいレベルの保護を達成するために、それほど頑強でもないサージ保護デバイスの使用を容易にする。
【００１２】
本発明の技術的事項の追加的態様および利点は、本明細書の発明の詳細な記述において説明され、あるいは通常の当業者にとっては、その記述から明らかであろう。また、ここで特に図解され、言及され、かつ論述された機構(feature)およびステップに対する変更および変形を、本発明の技術的事項の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の技術的事項の様々な実施形態および使用において実施することができることであることが、さらに理解されるべきである。変形には、限定するものではないが、図解され、言及され、かつ論述された手段、機能(feature)、またはステップと等価なものとの代替、および様々な構成要素、機構、ステップの機能的、動作的、または位置的な関係の逆転、または同様のものを包含することができる。
【００１３】
またさらに、ここでの異なる好適な実施形態と共に、本発明の技術的事項の別の実施形態には、ここで開示された機構、ステップ、または要素の様々な組み合わせまたは構成、またはそれらの均等物（図面において示され、またはそれらの図に関する詳細記述において述べられることが、明確にはなかった、機構、構成要素、またはステップ、またはそれらの構成体の組み合わせを含む）を包含することができることを理解されるべきである。
【００１４】
2008511285.tif 000003
【００１５】
本発明の技術的事項のそのような代表的実施形態の追加的随意的態様においては、そのような自律的に保護された電源はさらに電圧クランプ部と並列に接続されたキャパシタ部、およびまたさらに入力部がキャパシタ部に接続されたそのような入力部および出力部を有する電圧調整器部を含むことができる。
【００１６】
以上の特定の代表的実施形態においては、抵抗ドロッパー部の抵抗グループ内のそれぞれのｎ個の抵抗は並列接続であることができ、そして次に表面実装抵抗として提供されることができる。
【００１７】
そのような代表的実施形態のまたさらなる態様において、いくつかの場合においては、ｎ個の直列接続の抵抗グループの各抵抗グループ内のｎ個の抵抗のそれぞれが、実質的に同一の抵抗値を持つことができる。
【００１８】
本発明のまたさらなる実施形態においては、電子式電力メータと共に使用するための自律的に保護された電源として電源システムを提供することができる。そのような代表的な本発明のシステムにおいては、抵抗ドロッパー部は複数の表面実装抵抗部品を有し、それに加えて、その抵抗ドロッパー部は、その電源に使用される電子式電力メータに連結されたＡＣ主電源を順に連結する入力を有することができる。またさらに、そのような代表的実施形態においては、そのような組み合わせの追加的態様として、つながったＡＣ主電源の電圧よりも相対的に低い電圧を有するＤＣ電圧出力を提供するために、抵抗ドロッパー部に動作可能なようにつながった半波整流器部を含むことが好ましいとすることができる。また、サージ保護部を、つながったＡＣ主電源と抵抗ドロッパー部との間に動作可能なように挿入することができる。以上の様々な組み合わせで有利なこととして、はるかに高い電圧のＡＣ主電力源への直接接続から相対的に低い電圧のＤＣ供給を取得しつつ、いずれの電力サージもが電源供給システム全体にわたって相対的に分散され、つながった電子式電力メータに対して要求されたレベルの保護が達成される。その結果、結合キャパシタまたは変圧器の使用を必要とすることなく、そのような利点のすべてが提供される。また同時に、本発明の技術的事項は回路基板表面積の必要量に対して全体的な削減を提供し、その結果相対的に小型の全体構造をもたらす。
【００１９】
本発明の技術的事項の代表的実施形態および態様は、付随する方法（手順）に関連し、かつこれを含む。例えば、本発明の１つの代表的方法は、電子式電力メータ付で使用する自己保護電源（自律的に保護された電源）の提供に関連する。そのような代表的方法は、有利なこととして、そこに加えられた共通（共有）入力に並列に、第１の所定個数の表面実装抵抗を接続するステップと、さらにそこに加えられた共通（共有）出力に並列に、第２の所定個数の表面実装抵抗とをを接続するステップと、かつ第１の所定個数の表面実装抵抗および第２の所定個数の表面実装抵抗の間に直列に半波整流器を接続するステップとを含むことができる。そのような本発明の方法によると、第１の所定個数の表面実装抵抗への共通入力につながった相対的に高いＡＣ電源の電圧を、それ自身を対象とする（self-directed）電源につながった電子式電力メータの電子回路へ供給するための相対的に低い電圧のＤＣ電圧にまで低減することができる。以上の実施形態のいくつかにおいては、第１の所定個数の表面実装抵抗の個数が第２の所定個数の表面実装抵抗の個数と等しくなるように選択するためのさらなるステップを実施することができる。以上の実施形態の他の場合においては、第１の所定個数の表面実装抵抗の抵抗値を、実質的に第２の所定個数の表面実装抵抗のものと同一の抵抗値になるように選択するさらなるステップを実施することができる。
【００２０】
本発明の追加的な代表的方法（手順）は、電子計測系デバイスに対して自律的に保護された電源を供給するための方法に関係し、電子計測系デバイスがつなげられている幹線電源（power mains supply: 本線の電源）に接続するように構成されたサージ保護デバイスを提供すること、自律的に保護された電源をそのようなサージ保護デバイスに接続すること、およびそのつながった電子計測系デバイスに接続するように構成された電圧調整器を接続することのステップを含み、電子計測系デバイスが幹線電源に基づいた測定値を判定する時に、その電子計測系デバイスの電子回路は自律的に保護された電源により電源が供給されることである。さらに、そのような方法の特定の実施形態によると、表面実装抵抗の抵抗値は、幹線電源および電子計測系デバイスの選択された特性に従って選択することができる。
【００２１】
本発明の技術的事項の追加的実施形態は、必ずしもこの発明の開示の項によって言い表されるわけではなく、上記の要約対象において参照された機構・機能、構成要素、ステップ、および／またはこの出願において別に論述されているような、他の機構・機能、構成要素、またはステップの態様の様々な組み合わせを含み、かつ取り入れることができる。通常の当業者は、本明細書の残りの部分を精査することにより、そのような実施形態の特徴および態様、および／またはその他について、より良く理解するであろう。通常の当業者を対象とする本発明の技術的事項の完全で実施可能程度の開示は、その最良の様態を含み、添付図面を参照する本明細書において説明される。
【００２２】
本発明の明細書および添付された図面中での参照符号の反復使用は、本発明の技術的事項に関する同一のまたは類似の機能、要素、またはステップを表すことを意図するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
課題を解決するための手段の項において論述されたように、本発明の技術的事項は特に電気メータにつながった電子計測系システムに電源を供給するための自律保護型電源システムおよび方法に関係する。そのような本発明の技術的事項によると、主にプリント回路基板上に組み込まれた表面実装部品により電力供給を実施することができる。例えば電源自体は、１対の整流ダイオードと共に、ツェナー（Zener）ダイオードおよび並列に接続された蓄積キャパシタに接続し、直列−並列の組み合わせに構成された複数の抵抗を含むことができる。
【００２４】
代表的な図１を特定して参照すると、電源（電源供給装置）は、抵抗ドロッパー構成として示すことができ、本発明の技術的事項に従って、ＡＣ主電源５０に直接接続することができる。代表的実施形態においては、ＡＣ主電源５０は例えば２４０ボルト（Ｖ）の交流（ＡＣ）電源に該当するとできるが、しかしながら、電源の様々な構成要素を、他の代替の電源電圧レベルで動作を許容する構成とすることができるため、（通常の技能の者にとってここでの開示からよく理解されるであろうように）、そのようなことは本発明の技術的事項に対する限定にはならない。そのような代替電圧レベルは、電源の入手可能性、および電源が動作電圧で供給せねばならない関連負荷および／または計測系による必要に応じて、例えば１１０ＶＡＣというような、より低い場合、またはより高い場合がある。
【００２５】
特に代表的な図１からさらに理解できるように、抵抗ドロッパー型電源は、直列−並列の組み合わせで構成された、複数の個別の抵抗１０〜３４を利用することができる。直列−並列の組み合わせの範囲内で、例えば、３つの並列に接続された抵抗の３個のグループを認めることができる。例示された代表的実施形態においては、それらグループは、抵抗１０、２０、および３０、抵抗１２、２２、および３２、および抵抗１８、２４、および３４からなることになる。その上、そのような代表的構成においては、各抵抗は同一の値の抵抗に相当するものである。
【００２６】
２４０ＶＡＣを供給する主電力源５０と共に使用するために設計された代表的構成においては、並列に接続された抵抗の３つグループの個々の抵抗は、それぞれ２０ＫΩ(キロオーム)抵抗値に相当するとすることができる。通常の当業者にとっては本発明の開示の全体から明らかであるはずであるように、同一の値の抵抗グループとして図１において例示されたような直列−並列の組み合わせは、そのように集合的に構成されたとすると、共通的な個別部品の値、すなわち、この代表例の場合では２０ＫΩの実効的直列抵抗、に等しい実効的（すなわち等価的）直列抵抗値を提供する。
【００２７】
また本発明の技術的事項に従って、他の直列−並列抵抗の組み合わせを使用して、同様な抵抗の組み合わせの効果を生じさせることができることは、通常の当業者にとっては、ただちに明白のはずである。限定的ではない例として、１グループ当り２つの抵抗からなる２つのグループ、１グループ当り４つの抵抗からなる４つのグループ、または１グループ当り５つの抵抗からなる５つのグループ、並びに一般に「Ｎ」ｘ「Ｎ」グループのように表現される他の構成、を採用することができる。組み合わせの選択に対する重要な状況は、電源に接続されたエネルギー・サージから放散され得るエネルギー量であり、以下でより完全に論述することとする。
【００２８】
さらに図１を参照すると、抵抗ドロッパー型電源がさらに、直列−並列抵抗構成の中に直列に接続された１対のダイオード４０、４２を含むことが見出されるであろう。ダイオード４０，４２と並列に接続されているのは抵抗１４，１６であり、これら抵抗は高抵抗値の抵抗であって、抵抗ドロッパー型電源の中で等化抵抗として機能することができる。代表的構成においては、抵抗１４、１６はそれぞれｌＭΩ（メガオーム）抵抗に相当するとすることができる。
【００２９】
最後に、本発明の技術的事項に従う電源の抵抗ドロッパー部には、ツェナー・ダイオード５２および並列に接続された蓄積キャパシタ５４が含まれている。ツェナー・ダイオード５２およびキャパシタ５４は一緒に、（図２を参照して、より完全に論述される）電源の電圧調整器部の入力に印加される中間的動作電圧値を、端子６０において確立（すなわち設定）し、かつ供給する。図１において例示された代表的構成においては、ツェナー・ダイオード５２が例えば２２ボルトの中間的電源電圧を供給するように選択される場合がある。上述したように、どのような値の入力電圧レベルでも（また、様々な出力電圧でも）動作するように本発明の技術の抵抗ドロッパー電源を構成することができる。上の特定の例では２４０Ｖ  ＡＣの入力電圧レベルを例示しているが、これが直列−並列組み合わせ回路において使用される２０ＫΩ抵抗値の選択をもたらしている。
【００３０】
より一般的には本発明の技術的事項に従って、抵抗素子に対して選択される値は、入力電源の電圧値および電源がつながった電子計測系を動作させるために必要とされる電流レベルに依存する。例えば、入力電源が１１０Ｖ  ＡＣである場合では、抵抗値としてｌ０ＫΩを選択できる。代表的な２４０Ｖ  ＡＣ主電源の電圧システムにおいて使用される場合に、電気計器計測系を動作させるために、本発明の技術的事項に従って使用可能となるべき電流値を決定するための一般式は以下で与えられる。：
【００３１】
【数１】
2008511285.tif 000004
【００３２】
ここで、ＶAC240Vrmsは入力電源電圧に対応し、Ｖdiodeは整流ダイオード４０、４２にわたる電圧降下であり、またＲdropperは代表的な１グループ当り３つの抵抗からなる３つグループの個別の抵抗素子の電圧降下値である。
【００３３】
より一般的には、（個別の抵抗素子から引き出されるような）その最後の「値」は、本発明の技術的事項に従って特定の実施形態において使用できるような、他のいずれかの「Ｎ」ｘ「Ｎ」の組み合わせから誘引することができる。上で例示された特定のケースのでは、（以下で代表的計算により示されるように）、４．８２ｍＡの有効な電流を供給可能である。：
【００３４】
【数２】
2008511285.tif 000005
【００３５】
これから図２に関して、本発明の技術と共に使用する代表的電圧調整器の略回路図について論述することとする。以前に論述されたように、本発明の技術に従う電源の抵抗ドロッパー部は、代表的構成において、電子電圧調整器の入力に印加されるべき約２２Ｖ  ＤＣに設定できる中間的（interim）出力電圧を提供するように構成されている。代表的構成においては、電子電圧調整器は、集積回路デバイス７０の形態において提供された低電圧降下調整器（Low DropOut voltage regulator：ＬＤＯ）に相当することができる。そのような代表的構成、すなわち電圧調整器７０への入力が、端子６０において２２Ｖ  ＤＣである場合においては、そのような電圧調整器７０は、中間電力レベルの出力トランジスタ８０と協動して、そのような代表的実施形態において、およそ２ｍＡ、および短期間については、数分毎に約２５ｍＳの間３５０ｍＡ程度の著しく高い負荷、に相当できる連続した低レベルの負荷を提供するように構成される。
【００３６】
特に図２において例示された代表的電圧調整器に関しては、ＬＤＯ  ７０は電源の抵抗ドロッパー部からの端子６０を通して中間的入力電圧を供給され、そして次に今度は端子８２によって（ここで上に開示された代表的特定の実施形態に基づくと）ほぼ３．４Ｖ  ＤＣに相当できる調整された出力電圧を供給する。そのような調整出力電圧は、１対の帰還抵抗６６および６８の相互関係を介して必要なレベルに調整される。同時に、１対のキャパシタ６２および６４が、そのような調整された出力電圧８２に対する過渡的な電圧制御を提供する。
【００３７】
次に、図３を参照して、本発明の技術による電源の全体的な動作を、そのさらに別の機能（自律保護能力）と同時に、論述することとする。代表的な図３において例示されるように、電源がつなげられる場合がある電気計器の動作環境において発生することが通常予想できるサージに、安全に耐える（すなわち、切り抜ける）ように、電源の部品部分が設計されていると、自律保護型電源として本発明の技術による電源を、見なすことができる。
【００３８】
本発明の技術による電源の代表的実施形態においては、電気計器計測系モジュールおよび上記のつながった電源を、高速の過渡現象および高電圧のサージの両方に耐えるように設計することができる。代表的構成においては、約６ＫＶまでの電圧サージに対応することができる。図３において例示されるように、基板実装の電源装置と入力電圧供給５０との間に接続された典型的な外付けの金属酸化物（ＭＯＶ）の過渡サプレッサ９０を使用することにより、本発明の技術的事項について完全な保護が提供される。
【００３９】
代表的実施形態においては、外付けのＭＯＶ９０が約１．５ＫＶから約６ＫＶまでのサージレベルのサージをかわすことができる。典型的基板上の電源装置１００は、代表的構成においては、約３．４Ｖ  ＤＣのＤＣ調整電圧を常時供給しつつ、およそ１００μＳの間１．５ＫＶまでのサージに耐えるように設計される。回路基板上に実装されたすべての部品は表面実装部品であり、それにより基板面積が削減され、あるいは製造において用いられるスルーホールの工程が排除され、その結果サイクル時間が削減される。
【００４０】
サージ電圧を制御する構成要素は、ドロッパー抵抗部（すなわち、はしご形回路）１１０であり、１０、２０、３０；１２、２２、３２；および１８、２４、３４の３つの抵抗グループ、半波整流ダイオード４０、４２、およびツェナー・ダイオード５２（以上図１）に相当する。
【００４１】
入力源５０からの出力波形の正の部分の間、半波整流器１２０のダイオード４０および４２の両方は、導通モードであり、かつ抵抗ドロッパー部１１０および代表的構成要素１３０中のツェナー・ダイオード（このツェナー・ダイオードは図１の素子５２である）により、サージ・パルスを吸収することができ、そしてその結果、回路の残りの部分が保護される。入力源５０からの出力波形の負の部分の間、半波整流器１２０のダイオード４０および４２の両方は遮断され、かつダイオード４０、４２によりサージ・パルスを完全に吸収することができ、かさねて回路の残りの部分が保護される。サージの正の部分の間、抵抗ドロッパー部（または、はしご形回路）１１０およびツェナー５２（構成要素ｌ３０の一部）が耐えねばならない最大のサージ電流は、以下に与えられる式により計算される。：
【００４２】
【数３】
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【００４３】
本発明の技術による代表的実施形態においては、１．５ＫＶ、１００μＳ(マイクロ秒)のサージの間に抵抗はしご形回路１１０において放散される電力は、下の式で表され明らかにされたように、抵抗網全体に対し１７０Ｗ、および各抵抗に対し約１９Ｗ(ワット)である。：
【００４４】
【数４】
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【００４５】
ツェナー・ダイオード５２は、下の式で表され明らかにされたように、１００μＳの間におよそ２Ｗを放散せねばならない。：
【００４６】
【数５】
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【００４７】
正弦波の負の間、ダイオード４０および４２は、それぞれ定格１ｋＶであり、サージ電圧を遮断する。抵抗１４および１６は、ダイオード４０および４２の間でサージを等しく分割する。したがって電源単独で、１００μＳの間の１．５ｋＶのサージにまで耐えることができる。例示を含むここでの開示から通常の当業者に理解されるであろうように、図３において示されたような典型的機構１４０は、個々に図２に関連して完全に例示されかつ論述された、本発明の電源の技術的事項の電圧調整器部に一致する。また、理解されるであるように、図３の典型的出力ノード２００は、図２において例示された出力ノード８２によって達成されたのと同一の特性を有する。
【００４８】
本発明の技術的事項がその特定の実施形態に関して詳細に記述されてきたが、上記内容の理解を達成すれば、そのような実施形態の代替、その変形、および同等なものを当業者が容易に作り出すことができることが理解されるであろう。従って、本発明の開示の範囲は、限定のためではなく、例示としてのものであり、かつその技術的事項の開示は、そのような態様において、通常の当業者にとって容易に明らかになるであるような、本発明の技術的事項へのそのような修正、変形、および／または追加を包含することを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の技術的事項による電源の抵抗ドロッパー部の代表的実施形態の概略回路図である。
【図２】例えば本発明の電源の図１の代表的抵抗ドロッパー部と共に使用するための、本発明の技術的事項による代表的電圧調整器の略回路図である。
【図３】本発明の技術的事項による自律保護型電源の代表的構成を例示するブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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