(57)【要約】  システムは、交流（ＡＣ）ライン電圧を受けるパワートランジスタと制御回路とを備える。ＡＣライン電圧の半周期の立ち上がり部分において、制御回路は、ＡＣラインが第１値に達する場合には、パワートランジスタをＯＮとし、ＡＣライン電圧が第２値に達する場合には、パワートランジスタをＯＦＦとする。第２値は、第１値よりも大きい。半周期の立ち下がり部分において、制御回路は、ＡＣライン電圧が第２値に達する場合には、パワートランジスタをＯＮとし、ＡＣライン電圧が第１値に達する場合には、パワートランジスタをＯＦＦとする。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流ライン電圧（ＡＣライン電圧）を受けるパワートランジスタと、
制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記ＡＣライン電圧の半周期の立ち上がり部分において、前記ＡＣラインが第１値に達する場合には、前記パワートランジスタをＯＮとし、前記ＡＣライン電圧が前記第１値よりも大きい第２値に達する場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦとし、
前記半周期の立ち下がり部分において、前記ＡＣライン電圧が前記第２値に達する場合には、前記パワートランジスタをＯＮとし、前記ＡＣライン電圧が前記第１値に達する場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦとする、システム。
【請求項２】
キャパシタを更に備え、
前記パワートランジスタがＯＮとなると、前記パワートランジスタは前記キャパシタを充電し、
前記キャパシタは、前記第１値よりも小さい値の電圧を出力する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記キャパシタが出力する前記電圧が、前記第１値以上である場合には、前記制御回路は、前記パワートランジスタをＯＦＦにする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＡＣライン電圧に基づいて、直流（ＤＣ）電圧を生成する電源と、
前記電源を制御するコントローラとを更に備え、
前記キャパシタによって出力される前記電圧により、前記コントローラは電力の供給を受ける請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御回路は、前記パワートランジスタをディセーブルする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
パワートランジスタと、
制御回路とを備えるシステムであって、
前記パワートランジスタは、交流ライン電圧（ＡＣライン電圧）を受け、前記ＡＣライン電圧の半周期の間に前記パワートランジスタがＯＮとされているかに基づいて、キャパシタを出力電圧にまで充電し、
前記制御回路は、
前記ＡＣライン電圧の半周期の間に、前記ＡＣライン電圧が、前記出力電圧以上の値である第１値と、前記第１値よりも予め定められた量だけ大きい第２値との間である場合には、前記パワートランジスタをＯＮとして前記キャパシタを充電し、
前記ＡＣライン電圧の前記半周期の間に、前記ＡＣライン電圧が前記第１値と前記第２値との間でない場合、または、前記キャパシタが前記出力電圧にまで充電されている場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦにする、システム。
【請求項７】
電源を制御するコントローラを更に備え、
前記電源は、前記ＡＣライン電圧に基づいて、直流（ＤＣ）電圧を生成し、
前記キャパシタは、前記出力電圧を前記コントローラに出力する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御回路は、前記パワートランジスタおよび前記制御回路の構成要素をＯＦＦにする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御回路は、
前記ＡＣライン電圧を分割する分圧器と、
前記分圧器の出力と基準電圧とを比較する比較器と、
前記比較の結果に基づいて、前記ＡＣライン電圧が前記第１値と前記第２値の間である場合には、前記パワートランジスタをＯＮとし、前記ＡＣライン電圧が前記第１値と前記第２値の間でない場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦとするスイッチとを有する、請求項６から８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御回路は、
前記出力電圧を分割する分圧器と、
前記分圧器の出力と基準電圧とを比較する比較器と、
前記比較の結果に基づいて、前記ＡＣライン電圧が前記第１値と前記第２値の間である場合および前記キャパシタが前記出力電圧よりも低く充電されている場合には、前記パワートランジスタをＯＮとし、前記キャパシタが前記出力電圧以上に充電されている場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦとするスイッチとを有する、請求項６から８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
交流ライン電圧（ＡＣライン電圧）に接続された第１端、および、第２端とを有する第１抵抗器と、
前記第１抵抗器の前記第２端と接続された第１端、および、第２端とを有する第２抵抗器と、
前記第１抵抗器の前記第２端に接続された第１入力、基準電圧に接続された第２入力、および、第１出力を有する第１比較器と、
前記第１比較器の前記第１出力と接続されたゲート、前記第２抵抗器の前記第２端と接続されたソース、および、ドレインを有する第１トランジスタと、
前記第２抵抗器の前記第２端と接続されたソース、前記第１トランジスタの前記ドレインと接続されたドレイン、および、ゲートを有する第２トランジスタと、
前記第２トランジスタの前記ゲートと接続された第２出力、前記基準電圧に接続された第１入力、および、第２入力を有する第２比較器と、
前記第２抵抗器の前記第２端と接続された第１端、および、前記第２比較器の前記第２入力に接続された第２端を有する第３抵抗器と、
前記第２比較器の前記第２入力に接続された第１端、および、第２端を有する第４抵抗器と、
前記第４抵抗器の前記第２端に接続された第１端、および、前記第１トランジスタの前記ドレインに接続された第２端を有する第５抵抗器と、
前記第５抵抗器の前記第１端に接続されたカソード、および、アノードを有するダイオードと、
前記ダイオードの前記アノードに接続されたソース、前記第１抵抗器の前記第１端に接続されたドレイン、および、前記第２抵抗器の前記ドレインに接続された制御端子を有する第３トランジスタと、
前記ダイオードの前記カソードに接続された第１端、および、前記第２抵抗器の前記第２端に接続された第２端を有するキャパシタと、を備える集積回路（ＩＣ）。
【請求項１２】
前記第１トランジスタの前記ドレインと接続されたドレイン、前記第２抵抗器の前記第２端に接続されたソース、および、ゲートを有する第４トランジスタを更に備え、
前記第４トランジスタは、前記第４トランジスタがプルアップされた場合に、前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタの状態に関わらず、前記第３トランジスタをＯＦＦにする請求項１１に記載の集積回路。
【請求項１３】
交流ライン電圧（ＡＣライン電圧）をパワートランジスタに供給する段階と、
前記ＡＣライン電圧の半周期の立ち上がり部分において、前記ＡＣライン電圧が第１値に達する場合には、前記パワートランジスタをＯＮにし、前記ＡＣライン電圧が前記第１値より大きい第２値に達する場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦにする段階と、
前記ＡＣライン電圧の半周期の立ち下がり部分において、前記ＡＣライン電圧が前記第２値に達する場合には、前記パワートランジスタをＯＮにし、前記ＡＣライン電圧が前記第１値に達する場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦにする段階とを備える方法。
【請求項１４】
前記パワートランジスタがＯＮである場合に、キャパシタを充電する段階と、
前記第１値よりも小さい値を有する電圧を出力する段階とを更に備える請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記キャパシタが出力する前記電圧が前記第１値以上である場合に、前記パワートランジスタをＯＦＦにする段階を更に備える請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
電源を使用して、前記ＡＣライン電圧に基づいて、直流（ＤＣ）電圧を生成する段階と、
前記キャパシタが出力する前記電圧を使用して、前記電源を制御するコントローラに電力を供給する段階とを更に備える請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
交流ライン電圧（ＡＣライン電圧）をパワートランジスタに供給する段階と、
前記ＡＣライン電圧の半周期の間に前記パワートランジスタがＯＮとされているかに基づいて、キャパシタを出力電圧にまで充電する段階と、
前記ＡＣライン電圧の半周期の間に、前記ＡＣライン電圧が、前記出力電圧以上の値である第１値と、前記第１値よりも予め定められた量だけ大きい第２値との間である場合には、前記キャパシタを充電するべく、前記パワートランジスタをＯＮとする段階と、
前記ＡＣライン電圧の前記半周期の間に、前記ＡＣライン電圧が前記第１値と前記第２値との間でない場合、または、前記キャパシタが前記出力電圧にまで充電されている場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦにする段階とを備える方法。
【請求項１８】
前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣライン電圧に基づいて直流（ＤＣ）電圧を生成する電源を制御する段階を更に備える請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
分圧器を使用して、前記ＡＣライン電圧を分割する段階と、
前記分圧器の出力を、基準電圧と比較する段階と、
前記比較の結果に基づいて、前記ＡＣライン電圧が前記第１値と前記第２値の間である場合には、前記パワートランジスタをＯＮとし、前記ＡＣライン電圧が前記第１値と前記第２値の間でない場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦとする段階とを更に備える請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
分圧器を使用して、前記ＡＣライン電圧を分割する段階と、
前記分圧器の出力を、基準電圧と比較する段階と、
前記比較の結果に基づいて、前記ＡＣライン電圧が前記第１値と前記第２値の間である場合および前記キャパシタが前記出力電圧よりも低く充電されている場合には、前記パワートランジスタをＯＮとし、前記キャパシタが前記出力電圧以上に充電されている場合には、前記パワートランジスタをＯＦＦとする段階を更に備える請求項１７または１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源を最初に投入した時にＤＣ電力を必要とするシステム用の高電圧スタートアップ回路に関する。
【０００２】
［優先権情報］
本願は、２０１２年４月１８日出願の米国出願13/449,407号および２０１１年５月１６日出願の米国仮出願61/486,488号の優先権を主張する。
【０００３】
［関連出願］
本願はまた、２０１１年６月８日出願の米国仮出願61/494,619号に関連する。
【０００４】
上記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００５】
本発明の理解するための背景を、一般的に説明することを目的として、背景技術を説明する。以下、背景技術の章において説明される範囲及び出願時には従来技術として認められていない側面の範囲において、本願発明者の仕事は、本開示に対して明示的に又は非明示的にも、従来技術であるとは認めていない。
【０００６】
図１には、電源１００が、交流（ＡＣ）ライン電圧１０１を、負荷１０２に適した１以上の直流（ＤＣ）ライン電圧１０１に変換する様子が示されている。ＡＣライン電圧１０１は、１１０Ｖ，６０Ｈｚまたは２２０Ｖ，５０Ｈｚであってもよい。ＤＣ電圧は、１Ｖ, １．５Ｖ, ±５Ｖ, ±１２Ｖ, ２４Ｖ、または、負荷１０２を駆動するのに好適なその他の値を含んでもよい。電源１００は、降圧変圧器（ステップダウントランス）１０４および整流器１０６を備える。降圧変圧器１０４は、ＡＣライン電圧１０１を、生成されるＤＣ電圧に応じて、ＡＣライン電圧１０１よりも小さな値のＡＣ電圧（例えば、２４Ｖ  ＡＣ，１２Ｖ  ＡＣ等）に変換する。整流器１０６は、降圧変圧器１０４によってＡＣ電圧出力をＤＣ電圧へと変換して、ＤＣ電圧を負荷１０２に出力する。
【０００７】
図２には、電源１５０がＡＣライン電圧１０１を、負荷１０２に適した１以上のＤＣ電圧に変換する様子が示されている。電源１５０は、整流器１５２およびＤＣ／ＤＣコンバータ１５４を備える。整流器１５２は、ＡＣライン電圧１０１をＤＣＤＣ電圧へと変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１５４は、整流器１５２からのＤＣ電圧出力を、負荷１０２を動作させるのに好適な１以上のＤＣ電圧へと変換する。
【０００８】
典型的なＤＣ／ＤＣコンバータ１５４は、スイッチングコントローラ（例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラ）を備える。スイッチングコントローラが動作するには、ＤＣ電圧が必要となる。スイッチングコントローラを起動時に（すなわち、電源投入時）に動作させるのに必要なＤＣ電圧は、通常、抵抗器を使用して生成される。抵抗器によってＡＣライン電圧１０１を、スイッチングコントローラを起動時に駆動させるのに使用される低い電圧へと下げる。そして、負荷１０２を動作させるＤＣ電圧が生成されると、スイッチングコントローラが１以上のＤＣ電圧のうちの１つを使用して動作される。
【０００９】
電源の効率は、電源の入力電圧に対する電源の出力電圧の比で表される。電源１５０の効率は非常に低くなっている。例えば、電源１５０から負荷１０２へと供給されるＤＣ電圧の値は、５Ｖであり、ＡＣライン電圧１０１の値は１２０Ｖ（すなわち、約１７０Ｖ  ＲＭＳ）であるから、電源１５０の効率は、５／１７０＝約３％である。負荷１０２に供給されるＤＣ電圧が１２Ｖであり、ＡＣライン電圧１０１が２２０Ｖ（すなわち、約３１１Ｖ  ＲＭＳ）である場合、電源１５０の効率は、１２／３１１＝約４％である。
【００１０】
また、起動時にスイッチングコントローラに電力を供給するのに使用される抵抗器は、電力を消費する。さらに、アプリケーションによっては、電源１５０が動作し続けるために、負荷１０２が通常動作モードから省電力モードへと切り替わったとしても、電力が消費される。
【発明の概要】
【００１１】
システムは、交流（ＡＣ）ライン電圧を受けるパワートランジスタと制御回路とを備える。ＡＣライン電圧の半周期の立ち上がり部分において、制御回路は、ＡＣラインが第１値に達する場合には、パワートランジスタをＯＮとし、ＡＣライン電圧が第２値に達する場合には、パワートランジスタをＯＦＦとする。第２値は、第１値よりも大きい。半周期の立ち下がり部分において、制御回路は、ＡＣライン電圧が第２値に達する場合には、パワートランジスタをＯＮとし、ＡＣライン電圧が第１値に達する場合には、パワートランジスタをＯＦＦとする。
【００１２】
別の特徴では、システムはキャパシタを更に備え、パワートランジスタがＯＮとなると、パワートランジスタはキャパシタを充電し、キャパシタは、第１値よりも小さい値の電圧を出力する。
【００１３】
別の特徴では、キャパシタが出力する電圧が、第１値以上である場合には、制御回路は、パワートランジスタをＯＦＦにする。
【００１４】
別の特徴では、システムは、ＡＣライン電圧に基づいて、直流（ＤＣ）電圧を生成する電源と、電源を制御するコントローラとを更に備える。キャパシタによって出力される電圧により、コントローラは電力の供給を受ける。
【００１５】
別の特徴では、御回路は、パワートランジスタをディセーブルする。
【００１６】
更に別の特徴では、システムは、交流（ＡＣ）ライン電圧を受けるパワートランジスタを備え、パワートランジスタは、ＡＣライン電圧の半周期の間にパワートランジスタがＯＮとされているかに基づいて、キャパシタを出力電圧にまで充電する。システムは更に、ＡＣライン電圧の半周期の間に、ＡＣライン電圧が、出力電圧以上の値である第１値と、第１値よりも大きい第２値との間である場合には、パワートランジスタをＯＮとしてキャパシタを充電する制御回路を備える。制御回路は更に、ＡＣライン電圧の半周期の間に、ＡＣライン電圧が第１値と第２値との間でない場合、または、キャパシタが出力電圧にまで充電されている場合には、パワートランジスタをＯＦＦにする。
【００１７】
別の特徴では、システムは、電源を制御するコントローラを更に備え、電源は、ＡＣライン電圧に基づいて、直流（ＤＣ）電圧を生成し、キャパシタは、出力電圧をコントローラに出力する。
【００１８】
別の特徴では、制御回路は、パワートランジスタおよび制御回路の構成要素をＯＦＦにする。
【００１９】
別の特徴では、制御回路は、ＡＣライン電圧を分割する分圧器と、分圧器の出力と基準電圧とを比較する比較器と、比較の結果に基づいて、ＡＣライン電圧が第１値と第２値の間である場合には、パワートランジスタをＯＮとし、ＡＣライン電圧が第１値と第２値の間でない場合には、パワートランジスタをＯＦＦとするスイッチとを有する。
【００２０】
別の特徴では、制御回路は、出力電圧を分割する分圧器と、分圧器の出力と基準電圧とを比較する比較器と、比較の結果に基づいて、ＡＣライン電圧が第１値と第２値の間である場合およびキャパシタが出力電圧よりも低く充電されている場合には、パワートランジスタをＯＮとし、キャパシタが出力電圧以上に充電されている場合には、パワートランジスタをＯＦＦとするスイッチとを有する。
【００２１】
更なる別の特徴では、集積回路（ＩＣ）は、交流（ＡＣ）ライン電圧に接続された第１端、および、第２端とを有する第１抵抗器と、第１抵抗器の第２端と接続された第１端、および、第２端とを有する第２抵抗器と、を備える。ＩＣは更に、第１抵抗器の第２端に接続された第１入力、基準電圧に接続された第２入力、および、第１出力を有する第１比較器を備える。ＩＣは更に、第１比較器の第１出力と接続されたゲート、第２抵抗器の第２端と接続されたソース、および、ドレインを有する第１トランジスタと、第２抵抗器の第２端と接続されたソース、第１トランジスタのドレインと接続されたドレイン、および、ゲートを有する第２トランジスタとを備える。ＩＣは更に、第２トランジスタのゲートと接続された第２出力、基準電圧に接続された第１入力、および、第２入力を有する第２比較器を備える。ＩＣは更に、第２抵抗器の第２端と接続された第１端、および、第２比較器の第２入力に接続された第２端を有する第３抵抗器と、第２比較器の第２入力に接続された第１端、および、第２端を有する第４抵抗器とを備える。ＩＣは更に、第４抵抗器の第２端に接続された第１端、および、第１トランジスタのドレインに接続された第２端を有する第５抵抗を備える。ＩＣは更に、第５抵抗器の第１端に接続されたカソード、および、アノードを有するダイオードを備える。ＩＣは更に、ダイオードのアノードに接続されたソース、第１抵抗器の第１端に接続されたドレイン、および、第２抵抗器のドレインに接続された制御端子を有する第３トランジスタを備える。ＩＣは更に、ダイオードのカソードに接続された第１端、および、第２抵抗器の第２端に接続された第２端を有するキャパシタを備える。
【００２２】
本発明を適用可能な更なる領域については、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および図面から明らかとなるであろう。詳細な説明および具体的な例は、例示することを目的としており、本開示の範囲を制限することを意図していない。
【００２３】
本開示は、以下の詳細な説明及び添付の図面から理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の降圧交流（ＡＣ）ライン電圧を整流する電源の機能ブロック図である。
【図２】従来のＡＣライン電圧を整流し、１以上のＤＣ電圧を生成する電源の機能ブロック図である。
【図３Ａ】本開示に係る、スタートアップ回路を備える電源の機能ブロック図である。
【図３Ｂ】本開示に係る、スタートアップ回路を備える電源の機能ブロック図である。
【図４Ａ】スタートアップ回路の概略図である。
【図４Ｂ】ＡＣライン電圧、スタートアップ回路の出力電圧、および、スタートアップ回路が供給するドレイン電流を、時間の関数として示したグラフである。
【図５】起動時（すなわち、電源投入時）に電源のコントローラに電源を供給する方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本開示は、ＡＣライン電圧（例えば、１２０Ｖ ＡＣ）から電力を得るシステムであって、起動時に動作するには電力（例えば、５Ｖ ＤＣ）を必要とするシステムに対して、起動時（すなわち、電源投入時）に電力を供給するスタートアップ回路に関する。例えば、スタートアップ回路は、起動時に、電源のスイッチングコントローラに電力を供給する。スタートアップ回路によって供給される電力に基づいて、スイッチングコントローラは、起動時の電源のオペレーションを制御することができ、電源は、負荷を動作させるべく、ＡＣライン電圧から１以上のＤＣ電圧を生成することができる。
【００２６】
電源がＤＣ電圧を生成した後に、生成した１以上のＤＣ電圧のうちの１つを使用して、スイッチングコントローラを駆動することができる。電源によって生成されたＤＣ電圧に基づいて、スイッチングコントローラは動作を続け、電源を制御する。電源が生成したＤＣ電圧がスイッチングコントローラの駆動に使用された後は、スタートアップ回路をディセーブルすることができる。電源を一例として使用して説明されるが、本開示の原理は、ＡＣライン電圧から電力を得て、起動時に、例えば、５Ｖ  ＤＣの電力を必要とする任意のシステムに適用可能である。
【００２７】
図３Ａおよび図３Ｂには、本開示に係るスタートアップ回路２０２を備える電源２００が示されている。図３Ａでは、スタートアップ回路２０２は、整流器２０４とＤＣ／ＤＣコンバータ２０６との間に配置されている。図３Ｂでは、スタートアップ回路２０２は、ＡＣライン電圧１０１と整流器２０４との間に配置されている。何れの配置でも、スタートアップ回路２０２は、起動の間にＡＣライン電圧１０１から電力を受け、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６の動作要素（例えば、スイッチングコントローラ）に適したＤＣ電圧を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６は、負荷１０２が動作するのに適した１以上のＤＣ電圧を生成する。ＤＣ電圧が生成された後、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６は、１以上のＤＣ電圧のうちの１つを使用して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６のスイッチングコントローラのような構成要素を動作させて、スタートアップ回路２０２をディセーブルする。
【００２８】
図４Ａおよび図４Ｂには、スタートアップ回路２０２が詳細に示されている。図４Ａでは、起動時に、スタートアップ回路２０２が、ＡＣラインの半周期毎にキャパシタＣｏｕｔを充電する様子が示されている。スタートアップ回路２０２は、キャパシタＣｏｕｔを、出力電圧Ｖｏｕｔまで充電する。キャパシタＣｏｕｔは、出力電圧Ｖｏｕｔを、起動時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６のスイッチングコントローラ（図示せず）のような、構成要素に供給する。一例として、スイッチングコントローラの動作電圧が、５Ｖ  ＤＣであるとする。スタートアップ回路２０２は、キャパシタＣｏｕｔを５Ｖ  ＤＣに充電して、５Ｖ  ＤＣを起動時にスイッチングコントローラに供給する。
【００２９】
スタートアップ回路２０２は、ＡＣライン電圧の値が第１値と第２値との間である場合に、ＡＣライン電圧の半周期毎にキャパシタＣｏｕｔを充電する。第１値は、出力電圧Ｖｏｕｔの値に基づいて選択される。第２値は、第１値よりも大きい。例えば、Ｖｏｕｔ＝５Ｖである場合、第１値は、５Ｖより大きい任意の値であってもよい。そして、例えば、第１値が５．１Ｖであると仮定する。すると、第２値は、第１値より大きい任意の値、例えば、６Ｖ, ７Ｖまたは８Ｖであってもよい。一例として、第２値が６Ｖであると仮定する。
【００３０】
図４Ｂでは、ＡＣライン電圧が０Ｖから、５Ｖ  ＲＭＳ（例えば、５．１Ｖ  ＲＭＳ）よりも大きな第１値へと上昇する時である時間ｔ１で、スタートアップ回路２０２は、キャパシタＣｏｕｔの充電を開始し、ＡＣライン電圧の半周期の間に充電する。スタートアップ回路２０２は、ＡＣライン電圧が第１値よりも大きな第２値（例えば、６Ｖ  ＲＭＳ）へと上昇する時である時間ｔ２までキャパシタＣｏｕｔを充電する。スタートアップ回路２０２は、ＡＣライン電圧が第２値（例えば、６Ｖ  ＲＭＳ）以上になる時間ｔ２で、キャパシタＣｏｕｔの充電を停止する。
【００３１】
次に、ＡＣライン電圧が、ピーク値（例えば、１．４４＊１１０Ｖ）まで上昇した後、減少し始める。スタートアップ回路２０２は、ＡＣライン電圧がピーク値から第２値（例えば、６Ｖ  ＲＭＳ）になる時である時間ｔ３において、キャパシタＣｏｕｔの充電を再び開始する。スタートアップ回路２０２は、ＡＣライン電圧第２値から第１値へ（例えば、６Ｖ ＲＭＳから５．１Ｖ ＲＭＳ）と減少する時である時間ｔ４までキャパシタＣｏｕｔを充電する。スタートアップ回路２０２は、ＡＣライン電圧が第１値（例えば、５．１Ｖ ＲＭＳ）以下になる時である時間ｔ４で、キャパシタＣｏｕｔの充電を停止する。そして、ＡＣライン電圧が０に戻り、このようなサイクルが、ＡＣライン電圧のライン周波数（例えば、５０Ｈｚ）に従って繰り返される。キャパシタＣｏｕｔは、出力電圧Ｖｏｕｔ＝５Ｖを、スイッチングコントローラに出力する。
【００３２】
スタートアップ回路２０２によって供給された出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６のスイッチングコントローラが起動の間に動作し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６は、負荷１０２を動作させる１以上のＤＣ電圧を生成する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６によって生成された１以上のＤＣ電圧のうちの１つ（例えば、５Ｖ）を使用してスイッチングコントローラに電力を供給した後、スタートアップ回路２０２をディセーブルすることができる。
【００３３】
上記の例では、スタートアップ回路２０２への入力電圧が、５Ｖ ＲＭＳから６Ｖ ＲＭＳの間である場合に、キャパシタＣｏｕｔが充電される。スタートアップ回路２０２への最大入力電圧は６Ｖ ＲＭＳであり、スタートアップ回路２０２の出力電圧は５Ｖであることから、スタートアップ回路２０２の最低の効率は、５／６＝約８３％である。スタートアップ回路２０２の詳細について以下に説明する。
【００３４】
図４Ａに示すように、スタートアップ回路２０２は、ＶＡＣ、Ｖｏｕｔ、ディセーブル（ＤＩＳ）およびグランド（ＧＮＤ）の４つのピンを有する集積回路（ＩＣ）として製造することができる。ＶＡＣピンは、ＡＣライン電圧１０１に接続される。Ｖｏｕｔピンは、キャパシタＣｏｕｔの出力に接続されて、スタートアップ回路２０２によって生成された出力電圧Ｖｏｕｔを、起動時にＤＣ／ＤＣコンバータ２０６に供給する。ＧＮＤピンは、グランドに接続される。ＤＩＳピンを、起動の後（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６が１以上のＤＣ電圧を生成した後）に、電力を節約するべく、スタートアップ回路２０２をＯＦＦにするディセーブル信号を入力するのに使用することができる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６が１以上のＤＣ電圧を生成した後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６は、制御信号をＤＩＳピンに送信してもよい。制御信号によって、スタートアップ回路２０２がＯＦＦにされる。これに替えて、使用しない場合には、ＤＩＳピンをグランドに接続してもよい。
【００３５】
スタートアップ回路２０２は、比較器Ｃ１並びにＣ２、トランジスタＭ２，Ｍ３並びにＭ４および抵抗器Ｒ１〜Ｒ５によって制御される、超高電圧・デプレッションモードパワートランジスタ（super-high voltage, depletion-mode power transistor）Ｍ１を備える。比較器Ｃ１およびＣ２、トランジスタＭ２，Ｍ３およびＭ４並びに抵抗器Ｒ１〜Ｒ５は、パワートランジスタＭ１を制御する制御回路とみなすこともできる。トランジスタＭ２，Ｍ３およびＭ４は、ＣＭＯＳＦＥＴであってもよい。抵抗器Ｒ１およびＲ２は、高圧抵抗器である。
【００３６】
パワートランジスタＭ１のゲート電圧は、抵抗器Ｒ５およびトランジスタＭ２，Ｍ３ならびにＭ４によって決まる。トランジスタＭ２，Ｍ３およびＭ４はそれぞれ、ＡＣライン電圧ＶＡＣ、出力電圧Ｖｏｕｔおよびディセーブル入力（ＤＩＳ）によって制御される。抵抗器Ｒ５は、パワートランジスタＭ１のゲート電圧を、Ｖｏｕｔへと充電するのに使用される。ダイオードＤは、出力電圧Ｖｏｕｔが、パワートランジスタＭ１のボディダイオードから放電してしまうのを防ぐ、逆流防止ダイオード（reverse blocking diode）である。
【００３７】
電源が投入される（すなわち、起動される）時、最初、Ｖｏｕｔは低い状態であり、トランジスタＭ２，Ｍ３およびＭ４はＯＦＦ状態であり、パワートランジスタＭ１のゲート電圧はＶｏｕｔに等しい。パワートランジスタＭ１は、デプレッションモードＭＯＳＦＥＴであることから、閾値電圧は負の値であり、チャネルはすでに形成されている。したがって、電源が最初にＯＮとなると、パワートランジスタＭ１はＯＮとなる。キャパシタＣｏｕｔは、ＡＣライン電圧によって、パワートランジスタＭ１の閾値電圧近くまで充電される。バンドギャップ基準（ＢＧＲ）生成器（図示せず）は、基準電圧Ｖｒｅｆを比較器Ｃ１およびＣ２に供給する。
【００３８】
比較器Ｃ１は、ＡＣライン電圧ＶＡＣを示す情報を提供する信号Ｖａｃ＿ｓｅｎｓｅを受信する。信号Ｖａｃ＿ｓｅｎｓｅは、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を有する抵抗分割回路を使用して生成される。具体的には、Ｖａｃ＿ｓｅｎｓｅ ＝ ＶＡＣ＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）である。ＶＡＣがＶａｃ＿ｓｅｎｓｅより大きい場合、トランジスタＭ２がＯＮとされ、パワートランジスタＭ１のゲート電圧が接地電圧へと引き下げられて、パワートランジスタＭ１がＯＦＦになる。上記の例では、ＶＡＣが６Ｖ  ＲＭＳ以上である場合に、比較器Ｃ１がパワートランジスタＭ１をＯＦＦにする。パワートランジスタＭ１がＯＦＦにされるＶＡＣ値（例えば、６Ｖ  ＲＭＳ）は、抵抗器Ｒ１およびＲ２の値を選択することにより、任意の値（例えば、７Ｖ ＲＭＳ, ８Ｖ ＲＭＳ, ９Ｖ ＲＭＳ等）に設定することができる。
【００３９】
比較器Ｃ２は、出力電圧Ｖｏｕｔを示す情報を提供する信号Ｖｏｕｔ＿ｓｅｎｓｅを受信する。信号Ｖｏｕｔ＿ｓｅｎｓｅは、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４を有する抵抗分割回路を使用して生成される。具体的には、Ｖｏｕｔ＿ｓｅｎｓｅ ＝ Ｖｏｕｔ＊Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）である。出力電圧ＶｏｕｔがＶｏｕｔ＿ｓｅｎｓｅよりも大きい場合、トランジスタＭ３がＯＮとされ、パワートランジスタＭ１のゲート電圧が接地電圧へと引き下げられて、パワートランジスタＭ１がＯＦＦになる。上記の例では、出力電圧Ｖｏｕｔが５Ｖに達する場合に、比較器Ｃ２がパワートランジスタＭ１をＯＦＦにして、キャパシタＣｏｕｔの充電を停止する。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔは５Ｖに制限されて、５Ｖを超えることはない。
【００４０】
この例では、ＶＡＣが６Ｖ ＲＭＳ未満となりＶｏｕｔが５Ｖ未満になる場合に、比較器Ｃ１は、パワートランジスタＭ１をＯＮにしてキャパシタＣｏｕｔの充電を可能とし、ＶＡＣが６Ｖ ＲＭＳ以上となる場合に、パワートランジスタＭ１をＯＦＦにしてキャパシタＣｏｕｔの充電を停止させる。比較器Ｃ２は、ＶＡＣが６Ｖ ＲＭＳ未満である場合に、パワートランジスタＭ１をＯＮにして、Ｖｏｕｔが５Ｖ未満である場合にキャパシタＣｏｕｔの充電を可能とし、Ｖｏｕｔが５Ｖに等しくなると、パワートランジスタＭ１をＯＦＦにしてキャパシタＣｏｕｔの充電を停止させる。
【００４１】
スタートアップ回路２０２のディセーブル（ＤＩＳ）入力は、省電力のためにスタートアップ回路２０２をＯＦＦにするべく、独立したアプリケーション固有のコントローラが使用可能な、必要に応じて提供される制御である。例えば、ＤＩＳピンがプルアップされると、トランジスタＭ４がＯＮとなり、パワートランジスタＭ１のゲート電圧が接地電圧に引き下げられて、パワートランジスタＭ１がＯＦＦになる。トランジスタＭ４は、比較器Ｃ１およびＣ２によって決まるトランジスタＭ２およびＭ３の状態に関係なく、パワートランジスタＭ１をＯＦＦにする。これに替えて、ＶｏｕｔピンにＶｏｕｔよりも大きな電圧を印加することにより、パワートランジスタＭ１をＯＦＦにすることができる。Ｖｏｕｔよりも大きな電圧は、電源（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６）によって生成されてもよい。
【００４２】
図４Ｂにおいて、電源が投入されると、ＡＣライン電圧ＶＡＣ（または、整流器２０４の出力電圧Ｖｒｅｃｔ）が０Ｖから上昇する。時間ｔ１において、ＶＡＣは０Ｖから、例えば、５．１Ｖ ＲＭＳへと上昇する。パワートランジスタＭ１は、時間ｔ１でＯＮになる。時間ｔ２において、ＶＡＣは、５．１Ｖ ＲＭＳから、例えば、６Ｖ ＲＭＳへと上昇する。パワートランジスタＭ１は、時間ｔ２までＯＮ状態であり、時間ｔ２でＯＦＦにされる。そして、ＶＡＣが、ＶＡＣのピーク値まで上昇した後、減少を開始する。時間ｔ３において、ＶＡＣは、ピーク値から、例えば、６Ｖへと減少する。パワートランジスタＭ１は、時間ｔ３でＯＮとされる。時間ｔ４では、ＶＡＣは、例えば、６Ｖから５．１Ｖへと減少する。パワートランジスタＭ１は、時間ｔ４までＯＮ状態であり、時間ｔ４でＯＦＦにされる。そして、ＶＡＣが０Ｖまで減少し、同様なサイクルが、ＡＣライン電圧ＶＡＣのライン周波数で繰り返される。
【００４３】
ドレイン電流ＩｄｒａｉｎがパワートランジスタＭ１を流れて、キャパシタＣｏｕｔを時間ｔ１から時間ｔ２にかけて、および、時間ｔ３から時間ｔ４にかけて出力電圧Ｖｏｕｔまで充電する。出力電圧Ｖｏｕｔは、時間ｔ１から時間ｔ２にかけて、および、時間ｔ３から時間ｔ４にかけて上昇する。パワートランジスタＭ１がＯＦＦとなるので、半周期の間のその他の時間では、キャパシタＣｏｕｔは充電されない。キャパシタＣｏｕｔは、時間ｔ２から時間ｔ３にかけて、および、時間ｔ４から時間ｔ１にかけて放電する。したがって、出力電圧Ｖｏｕｔは、時間ｔ２から時間ｔ３にかけて、および、時間ｔ４から時間ｔ１にかけて減少する。
【００４４】
図５には、起動時（すなわち、電源投入時）に電源のコントローラに電力を供給する方法２５０が示されている。段階２５２において、電源への電力供給（例えば、ＡＣライン電圧が）がＯＮとされているか判断し、電源の投入を待つ。段階２５４において、電源が投入されると、制御は、パワートランジスタをＯＮとして、ＡＣライン電圧が第１値と第２値との間である場合には、ＡＣライン電圧の半周期それぞれの立ち上がり部分と立ち下がり部分の間の期間にキャパシタを充電する。制御は、半周期のその他の時間では、パワートランジスタをＯＦＦにする。制御はまた、キャパシタの出力電圧が所望の電圧（例えば、５Ｖ ＤＣ）以下であるか否かに基づいて、パワートランジスタをＯＮおよびＯＦＦする。段階２５６において、制御は、キャパシタが出力した電圧を使用して、電源のコントローラに電力を供給する。そして、電源は、ＡＣライン電圧から、１以上のＤＣ電圧を生成することができる。段階２５８において、制御は、電源の出力が安定しているかを判断する。電源の出力が安定していない場合には、制御は段階２５４に戻る。段階２６０において、電源の出力が安定している場合には、制御は、電源の出力を使用してコントローラに電力を供給し、パワートランジスタおよびキャパシタを備えるスタートアップ回路をＯＦＦにする。
【００４５】
上記の説明は、単なる例に過ぎず、本開示の内容、用途又は使用を限定することを意図していない。本開示の幅広い教示を、様々な形式で実装可能である。したがって、本開示は特定の例を含むが、本開示の真の範囲はこれら特定の例に限定されず、図面、明細書及び添付の特許請求の範囲を参照することにより、その他の変形例が明らかとなるであろう。説明を明確にすることを目的として、図面において同様な要素には同じ参照番号が付与されている。本明細書で使用されている、"Ａ、Ｂ及びＣのうちの少なくとも１つ"という表現は、非排他的論理ＯＲを使用して、論理の（Ａ又はＢ又はＣ）という意味に解釈されるべきである。方法の１以上の段階は、本開示の原理を変更することなく、異なる順番で（または同時に）実行されてもよいことは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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