(57)【要約】電流を生成するパワー供給源を有した回路内のパワーを収集する方法であって、入力端子ペア及び出力端子ペアを有するパワースカベンジャデバイスを入力端子ペアを介して回路に接続することと、パワースカベンジャデバイスの入力端子ペアの両端における電圧降下を動的に調整することと、調整された電圧降下において、パワースカベンジャデバイスの最初の入力端子ペアを流れる電流から入手可能な電気エネルギを収集することと、収集された電気エネルギをパワースカベンジャデバイスの出力端子ペアに供給することとを含んでいる。【選択図】図１
2010530211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を生成するパワー供給源を有した回路内のパワーを収集する方法であって、
入力端子ペア及び出力端子ペアを有するパワースカベンジャデバイスを前記入力端子ペアを介して前記回路に接続することと、
前記パワースカベンジャデバイスの前記入力端子ペアの両端における電圧降下を動的に調整することと、
調整された前記電圧降下のもとで前記パワースカベンジャデバイスの最初の前記入力端子ペアを流れる電流から入手可能な電気エネルギを収集することと、
収集された前記電気エネルギを前記パワースカベンジャデバイスの前記出力端子ペアに供給することと、
を含んでいる、方法。
【請求項２】
前記入力端子ペアの両端における電圧降下を動的に調整することが、前記回路内の前記電流が時間とともに変わるとき、前記入力端子ペアの両端の電圧を一定に維持することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スカベンジャから電力を得る負荷を前記出力端子ペアに接続することをさらに含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
収集された前記電気エネルギを前記出力端子ペアに供給することが、調整可能なシャントレギュレータを用いて、前記パワースカベンジャデバイスの前記出力端子ペアの両端における電圧降下を調整することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電気エネルギを収集することが、前記電気エネルギをパワーストレージデバイスに保存することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パワーストレージデバイスは、スーパーコンデンサである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記パワースカベンジャデバイスを前記電気回路に接続することが、前記パワースカベンジャデバイスを前記パワー供給源に直列に接続することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電気回路は、経時的に変化するパワー要求を有するパワー消費デバイスをさらに備えており、
前記スカベンジャデバイスを前記電気回路に接続することが、前記パワースカベンジャデバイスを前記パワー消費デバイスに直列に接続することをさらに含んでおり、
前記入力端子ペアの両端における電圧降下を動的に調整することが、前記パワー消費デバイスの前記パワー要求に応じて前記電圧降下を調整することを含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電圧降下を動的に調整することが、入力電圧調整回路を用いて電圧制御信号を生成し、インダクタを用いて電流を蓄積することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記インダクタを用いることが、前記電圧制御信号に基づいて、前記インダクタが一動作サイクル中に電流を蓄積する期間を調整することを含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記パワースカベンジャデバイスの前記入力端子ペアの両端における電圧降下を調整することが、前記パワースカベンジャデバイスの前記入力端子ペアのうちの一方に流れ込む入力電流と前記パワースカベンジャデバイスの前記入力端子ペアの両端における電圧降下との間の逆相関に応じて前記電圧降下を調整することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記パワースカベンジャデバイスの前記入力端子ペアの両端の電圧降下を調整することが、最小許容値と最大許容値との間の範囲内に前記電圧降下を維持することをさらに含んでいる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記パワースカベンジャデバイスの前記入力端子ペアの両端の電圧降下を調整することが、電流センサー及び反転アンプを用いて前記電圧降下を調整することをさらに含んでおり、
前記反転アンプは、インダクタが一動作サイクル中に電流を蓄積する期間を制御するフィードバック信号を生成し、
前記インダクタは、前記パワースカベンジャデバイスの前記出力端子ペアに電流を供給する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記電流から入手可能な電気エネルギを収集することが、障害状態において前記パワースカベンジャデバイスから前記電気回路へ転送可能なエネルギ量を制限することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記障害状態において前記パワースカベンジャデバイスから前記電気回路へ転送可能なエネルギ量を制限することが、絶縁変圧器を流れる電流を周期的に蓄積及び放電することを含んでおり、
前記絶縁変圧器の第一の巻線は、前記パワースカベンジャデバイスの前記入力端子ペアの＋端子に接続され、
前記絶縁変圧器の第二の巻線は、前記パワースカベンジャデバイスの出力部である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記絶縁変圧器を介して前記パワースカベンジャデバイスの前記出力部に転送可能なパワー量を制限することをさらに含んでいる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記絶縁変圧器に少なくとも第三の巻線を設けることをさらに含んでおり、
前記第二の巻線及び前記第三の巻線は、前記パワースカベンジャデバイスの別々の出力部となる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記障害状態において前記パワースカベンジャデバイスから前記電気回路へ転送可能なエネルギ量を制限することが、スカベンジャから電力を得る負荷に対する本質的安全エネルギ制限を満たすことを含んでおり、
前記スカベンジャから電力を得る負荷は、前記パワースカベンジャデバイスの前記出力部に接続されている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記パワースカベンジャデバイスの前記入力端子ペアの両端の電圧降下を調整することが、前記パワースカベンジャデバイスにラインフィルタ特性を提供することを含んでおり、
前記ラインフィルタ特性により前記電気回路の電圧変調が可能となる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ラインフィルタ特性を提供することが、前記パワースカベンジャデバイスを流れる電流の変化率を調整することを含んでいる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
供給源回路から余剰パワーを収集するためのスカベンジャ回路であって、
供給源回路に接続する一対の入力端子と、
前記一対の入力端子の両端における電圧降下に基づいて電圧調整信号を生成する電圧調整回路と、
前記電気回路から収集された電気エネルギを一時的に蓄積するための蓄積素子と、
前記電圧調整回路からの前記信号に基づいて前記蓄積素子を制御するブーストＤＣ−ＤＣコントローラと、
前記蓄積素子により蓄積された電力を出力する一対の出力端子と、を備えており、
前記一対の入力端子の両端の制御電圧を維持するように構成されてなる、スカベンジャ回路。
【請求項２２】
前記電流蓄積回路素子は、インダクタである、請求項２１に記載のスカベンジャ回路。
【請求項２３】
前記供給源回路は、経時的に変化するＤＣ電流を伴うものである、請求項２１に記載のスカベンジャ回路。
【請求項２４】
前記ＤＣ−ＤＣコントローラは、前記蓄積素子の前記一対の入力端子のうちの一つに接続されたスイッチングピン及び接地された接地ピンを有しているブーストＤＣ−ＤＣコントローラであり、 
前記スカベンジャ回路は、第一の動作モードで、前記スイッチングピンを前記接地ピンに接続して前記蓄積素子に電流を蓄積させ、第二の動作モードで、前記スイッチングピンを前記接地ピンから切断して前記蓄積素子に蓄積された前記電流を前記一対の出力端子のうちの一つに流すように構成されてなる、請求項２１に記載のスカベンジャ回路。
【請求項２５】
前記ＤＣ−ＤＣコントローラは、フィードバックピンをさらに有し、該フィードバックピンを介して、前記電圧調整回路により生成された前記信号を受信するように構成されており、
前記ＤＣ−ＤＣコントローラは、前記フィードバックピンを介して受信した前記信号に基づいて、前記第一の動作モードで動作する前記ＤＣ−ＤＣコントローラの動作時間及び前記第二の動作モードで動作する前記ＤＣ−ＤＣコントローラの動作時間を決定するように構成されてなる、請求項２４に記載のスカベンジャ回路。
【請求項２６】
前記一対の出力端子の両端に接続され、前記一対の出力端子の出力電圧をフィルタリングするコンデンサをさらに備えてなる、請求項２１に記載のスカベンジャ回路
【請求項２７】
前記電圧調整回路は、反転アンプと、該反転アンプに作用可能に結合された電流センサーとを有してなる、請求項２１に記載のスカベンジャ回路。
【請求項２８】
前記電圧調整回路は、さらに前記一対の入力端子を流れる電流に基づいて電圧調整信号を生成するように構成されてなる、請求項２１に記載のスカベンジャ回路。
【請求項２９】
前記電圧調整回路は、前記電流が弱いときに強い電圧調整信号を生成するためのゲイン制限抵抗器を有してなる、請求項２８に記載のスカベンジャ回路。
【請求項３０】
前記蓄積素子は、障害時におけるエネルギ制限を提供する絶縁変圧器である、請求項２１に記載のスカベンジャ回路。
【請求項３１】
前記絶縁変圧器は、前記一対の入力端子と導通する第一のコイルと、前記一対の出力端子と導通するとともにコア要素により前記第一のコイルから分離されている第二のコイルとを有しており、
前記第一のコイルは、前記スカベンジャ回路の動作時に前記第二のコイル内に電流を誘発するように構成されてなる、請求項３０に記載のスカベンジャ回路。
【請求項３２】
前記絶縁変圧器は、複数の巻線を有し、対応する複数の出力部に電圧を供給するように構成されてなる、請求項３０に記載のスカベンジャ回路。
【請求項３３】
プロセス制御環境内の情報を伝達するための回路であって、
ＤＣ電流信号を生成し、該信号を前記回路全体に伝搬させる第一のデバイスと、
前記信号を受信する第二のデバイスと、
前記第一のデバイス及び前記第二のデバイスと直列に接続されたスカベンジャデバイスであって、該スカベンジャデバイスの両端の調整された電圧降下において余剰電力を収集するパワースカベンジャデバイスとを備えており、
前記パワースカベンジャデバイスは、前記回路に接続された一対の入力端子と、消費回路に接続された一対の出力端子とを有してなる、回路。
【請求項３４】
前記パワースカベンジャデバイスの前記一対の出力端子の両端の出力電圧を調整するように構成された調整可能シャントレギュレータをさらに備えてなる、請求項３３に記載の回路
【請求項３５】
前記第一のデバイスは、分散型制御システムに関連付けされたコントローラであり、
前記第二のデバイスは、プロセス制御環境において機能を実行するフィールドデバイスであり、
前記ＤＣ電流信号は、４〜２０ｍＡの範囲にある、請求項３３に記載の回路。
【請求項３６】
前記消費回路は、前記パワースカベンジャデバイスの前記一対の出力端子に結合されるスーパーコンデンサを含んでなる、請求項３３に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に電圧及びパワー変換回路に関するものであり、特にＤＣ−ＤＣ変換器の入力電圧を調整するための方法及び装置に関するものである。
【０００２】
[関連出願の相互参照]
本願は、２００７年６月１５日に出願され、本明細書において参照することによってその開示内容を援用する、「パワーを収集するための入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器」という表題の米国特許仮出願第６０／９４４，４５４号（代理人整理番号０６００５／５６１８５３Ｐ）の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
調整された電圧を生成するためにＤＣ−ＤＣ変換器が様々な用途において用いられている。ステップアップコンバータ又はブーストコンバータとして知られているコンバータの中には、入力端子で入手可能な電圧よりも高い電圧を出力端子に生成するものもある。それとは反対に、ステップダウンコンバータは出力端子に低電圧を生成するようになっている。当該技術分野において公知になっているＤＣ−ＤＣ変換器は、通常専用スイッチ回路を用いてインダクタを流れる電流のタイミング及び方向を制御することによって動作するようになっている。具体的にいえば、これらのコンバータは、コンバータの出力端子でフィードバック回路により検出される電圧に応じてインダクタが電気エネルギを蓄積及び放電する時間を周期的に変えるようになっている。典型的なＤＣ−ＤＣ変換器の動作が出力電圧のみに依存するので、変換器は、調整された電圧を出力端子に生成するために、入力端子から必要なだけのパワーを引き出すようになっている。例えば、定電圧を負荷に供給するために、典型的なＤＣ−ＤＣ変換器は、負荷の需要に応じて入力端子からより多くの又はより少ないパワーを引き出すことになる。この特性によって、入手可能なＤＣ−ＤＣ変換器が、電圧変換が要求される一部の用途にはそぐわないものなっている。
【０００４】
具体的にいえば、スカベンジャ回路で電圧変換が必要となる場合がある。産業用途及び家庭用途では、供給源及び一又は複数の電力消費部品からなる電流ループは、電力のうちの一部を、電流ループから第二の負荷に再転送するためのさらなる回路を備えている。主要回路からパワーを収集するプロセスは通常「スカベンジング」と呼ばれ、また、この作業の実行に必要な回路は「パワースカベンジャデバイス」と呼ばれる。場合によっては、スカベンジャデバイスは、例えば太陽光の如き回路以外の供給源からパワーを収集することもある。また、他の場合には、スカベンジャデバイスは、小さな負荷にパワーを供給するため、主要回路からの余剰の又は未使用の電力を対象とすることもある。
【０００５】
スカベンジャデバイスに関しては、フィールドデバイスと分散型制御システム、すなわちＤＳＣとの間でアナログ信号を伝搬させるためにプロセス制御産業において広く用いられている例えば４〜２０ｍＡ電流ループに用いることが可能である。一般的にいえば、弁、弁ポジショナ又はスイッチの如きフィールドデバイスは４〜２０ｍＡの範囲のＤＣ電流を検出することにより制御信号を処理する。同様に、圧力、流量又は温度センサーの如きプロセスパラメータの測定をする責務を有するフィールドデバイスは、４〜２０ｍＡの範囲の信号を生成し、これらの信号を一対の専用のワイヤによりＤＣＳへ伝搬する。場合によっては、無線トランシーバなどの如きさらなるデバイスにパワーを供給するために４〜２０ｍＡループ内のパワーの一部を用いることが望まれる場合がある。同時に、スカベンジャ回路が、電流ループ、さらに詳細にいえばＤＣＳとフィールドデバイスとの間の信号に影響を与えないように、４〜２０ｍＡループからパワーを引き出すスカベンジャ回路の両端における電圧降下を制限することが望まれることがある。
【０００６】
残念なことには、入手可能なＤＣ−ＤＣ変換器は、入力端子の両端の電圧を調整するようにはなっていない。定電圧を出力するために、これらの変換器は、入力端子において必要なパワーを消費するようになっており、このことにより、入力端子の両端において過剰な電圧降下を引き起こしてしまう場合もある。このように、４〜２０ｍＡ回路又はループ電流の変化により特徴付けされるその他の環境において入力電圧を調整しかつパワーを安全に収集するために、当該技術分野において公知となっているＤＣ−ＤＣ変換器はさらなる回路を必要とする。例えば、専用アナログ回路は、変換器の入力端子の電圧を制限することが可能である。しかしながら、この制限回路は有用なパワーを浪費するだけである。同様に、並列のシャント回路は、リミット電圧を制御することができるが、抵抗器を介してパワーを分散させてしまうことになる。その一方で、スカベンジャ回路をＯＮ及びＯＦＦするために、換言すればその回路の動作を脈動（ｐｕｌｓｅ）させるためにフィードバック回路を用いることができるが、このアプローチは、電流ループ内の信号に影響を与えうる低周波ノイズを生成する恐れがある。
【０００７】
さらに、当該技術分野において公知になっている変換器は、入力部で利用可能なさらなるパワーを収集する効率的な手段を備えていない。例えば、比較的小さなパワーを消費するスカベンジャ負荷は、電流ループの実際の能力にかかわらず入力端子で必要な量のパワーをスカベンジャデバイスに取り出させることになる。出力端子での電力消費が過度でありまた電流ループに影響を与える場合もあるように、わずかなパワーしか消費しないということは、このアプローチが電流ループを効率的に利用していないということなので望ましいことではない。さらに、供給電流が著しく小さくなり、スカベンジャ負荷が十分なパワーを受け取ることができない場合もありえる。これらの状況では、入力部で入手可能な余剰のパワーを収集してスーパーコンデンサなどの如き従来手段を用いて保存し、スカベンジャ回路への入力パワーが十分でない場合に、この保存されたパワーを活用するようにすることは非常に望ましい。
【０００８】
またさらに、入手可能なＤＣ−ＤＣ変換器は、変換器を流れる電流の変化率を制御することができず、したがって、ＡＣインピーダンスを制御する方法を備えていない。電流ループ上で効率的に信号を変調可能なように一部の用途では直列インピーダンスを備えていることが望ましい。例えば、ＨＡＲＴ通信プロトコルは、４〜２０ｍＡ電流上の信号を変調することにより、従来の配線を用いた通信が可能となっている。変調が効率的に動作するためにはある最小のインピーダンスを必要とするので、低インピーダンス電流ループを変調するには大量の電力が浪費されることになる。
【０００９】
最後に、電流が変化する環境においてスカベンジャデバイス内で公知のＤＣ−ＤＣ変換器を用いると、所望のレベルの運転上の安全性が得られない。具体的にいえば、スカベンジャデバイスは、コンデンサの如きストレージデバイスに収集されたパワーを転送することもある。障害状態では、コンデンサは、入力端子にパワーを放電するので、電流ループ内に安全上の問題点を生じさせることもある。爆発性雰囲気下では、ストレージデバイスにより放電されるエネルギが爆発を引き起こす恐れもある。一つのダイオードが変換器内で通常用いられていることに代えて複数のダイオードを用いることにより安全性を向上させることができるが、このアプローチは回路の動作を著しく劣化させることになる。さらに、ＤＣ−ＤＣコントローラの内部に短絡回路が存在する場合にもこのような問題を引き起こし、入力端子にエネルギを転送して戻すためのもう一つの経路となる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
電流ループ内のパワーを収集する方法であって、電源及びパワー消費デバイスに対して直列にスカベンジャデバイスを挿入することと、このスカベンジャデバイスの入力端子の両端における電圧降下を調整することと、この調整された電圧降下及びループ電流から入手可能なパワーを出力端子に供給することとを含んでいる方法が記載されている。具体的にいえば、スカベンジャデバイスの両端における電圧降下は、入力電圧信号を生成するフィードバック回路と、この入力電圧を用いてインダクタの充電及び放電のタイミングを制御する調整回路とによって調整される。この調整回路は、従来のＤＣ−ＤＣ変換器であってもよいし、又は、比較器の如き複数の個別の構成部品を有する回路であってもよい。
【００１１】
一つの態様では、電源は、可変電流又は可変電圧の供給源である。他の態様では、スカベンジャデバイスは、フィードバック回路を用いて入力電圧を調整するＤＣ−ＤＣ変換器である。一つの実施形態では、入力ＤＣ−ＤＣ変換器は、入力端子の両端の電圧を実質的に一定に維持するようになっている。他の実施形態では、ループ電流が低い場合により利用可能なパワーが収集されるように、入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器は、入力電流に応じて入力端子の両端の電圧を調整するようになっている。他の実施形態では、入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器は、障害状態において入力端子にエネルギが転送されて戻されるのを防ぐために出力部に絶縁変圧器をさらに備えている。この点において、絶縁変圧器を用いることにより、スカベンジャデバイスの本質的安全性が向上する。他の実施形態では、入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器は、電流ループ内のインピーダンスを大きくして電流ループの変調を可能とするために、ラインフィルタリング機能をさらに提供している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】パワースカベンジャデバイスとして用いられる入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器が余剰パワーを収集するために用いられうる回路を示す概略図である。
【図２】入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器を示す概略図である。
【図３】入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器の１つの可能な回路構成を示す電気回路図である。
【図４】逆電流に依存した電圧降下を用いた入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器を示す電気回路図である。
【図５】実施形態のうちの一つと一致する変換器により調整される入力電流及び入力電圧の波形の一例を示す図である。
【図６】本質的安全（ＩＳ）エネルギ制限のために用いられる絶縁変圧器を備えた入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器を示す電気回路図である。
【図７】一体式フィルタ特性を持つ入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器を示す概略図である。
【図８】ＨＡＲＴ通信回路が設けられ、一体式フィルタ特性を持つ入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器を示す電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、入力調整パワースカベンジャデバイスが電流ループから効率的に余剰パワーを収集してこの余剰パワーを負荷、ストレージデバイス又はその両方に供給するために用いられうるシステムを示す概略図である。図１で示されているように、電流ループ又は電流回路１０は、分散型制御システム（ＤＣＳ）１２と、フィールドデバイス１４と、フィールドデバイス１４と直列に接続されているパワースカベンジャデバイス１６と備えている。図１で示されている回路素子及び他の回路素子はワイヤを用いて接続されている。
【００１４】
動作時に、ＤＣＳ１２及びフィールドデバイス１４は、入力調整ＤＳ−ＤＣ変換器として構築されたスカベンジャデバイス１６により予測されないように４〜２０ｍＡアナログ信号を送受信する。換言すれば、スカベンジャデバイス１６から見れば、ループ１０中の電流が４〜２０ｍＡの範囲内で時間とともに制御不能に変わりうる。パワースカベンジャデバイスは、一対の入力端子１８によりループ１０に直列に接続されており、この一対の入力端子１８のうちの一方はＤＣＳ１２の＋端子へ直接接続され、他方の端子はフィールドデバイス１４の＋入力部に直接接続されている。しかしながら、それに代えて、スカベンジャデバイス１６は、ＤＣＳ１２及びフィールドデバイス１４のそれぞれの−端子に接続されてもよい。動作中、パワースカベンジャデバイス１６は、入力端子１８の両端に調整された電圧降下を生じるようになっている。スカベンジャデバイス１６は、一定のレベルに電圧を維持することにより、スカベンジャデバイス１６を流れる電流に応じて直線的に入力端子１８における電力消費を変えるようにしてもよい。次いで、スカベンジャデバイス１６は、入力端子１８から収集されたパワーをスカベンジャデバイス１６の出力部に接続されている一もしくは複数のデバイス又は回路に転送してもよい。他の実施形態では、スカベンジャデバイス１６は、当該スカベンジャデバイス１６を流れる電流に応じて入力電圧を調整するようにしてもよい。具体的にいえば、スカベンジャデバイス１６は、当該スカベンジャデバイス１６を流れる電流が減少するにつれて入力端子１８の両端における電圧降下を上昇させるようにしてもよい。
【００１５】
スカベンジャから電力を得る負荷２０が、一対の出力端子２２を介してパワースカベンジャデバイス１６に接続されてもよい。スカベンジャ負荷２０は、定電力又は可変電力を消費するいかなるタイプのデバイスであってもよい。例えば、スカベンジャ負荷２０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの如き定電力消費による特徴づけされる単純な電気素子であってもよいし、又は無線トランシーバなどの如き電力需要が変わる複雑なデバイスであってもよい。いうまでもなく、図１には一つのスカベンジャから電力を得る負荷しか示されていないが、パワースカベンジャデバイス１６は、異なる電力消費特性を有している複数の負荷に対してパワーを供給するようにしてもよい。
【００１６】
また、スカベンジャデバイス１６は、パワーストレージ２４に接続されてもよい。例えば、パワーストレージ２４は、単一のスーパーコンデンサであってもよいし、平行に接続された複数のコンデンサを有する比較的複雑な回路であってもよいし、又は、当該技術分野において公知となっているパワーをストレージする他の手段であってもよい。当業者にとって明らかなように、コンデンサの両端の電圧は電流がコンデンサに到着すると上昇するので、コンデンサをパワーストレージデバイスとして用いてもよい。高密度コンデンサ、すなわちスーパーコンデンサは大量の電荷を保存可能なので、パワーストレージデバイスとして好ましい。
【００１７】
これに加えて、調整可能なシャントレギュレータ２６が、スカベンジャから電力を得る負荷２０及びパワーストレージ２４に対して並列となるように、一対の出力端子２２の両端に接続されてもよい。シャントレギュレータ２６は、スカベンジャから電力を得る負荷２０が、出力端子２２で利用可能なすべての力を消費しなかった場合に不必要なパワーを分散するために用いられてもよい。パワーストレージ２４が設けられない場合にシャントレギュレータ２６が必要となりうる。他の実施形態では、ループ１０内でシャントレギュレータを全く用いないで、出力端子２２からの余剰パワーのすべてをパワーストレージ２４内に蓄積することが望ましい場合もある。調整可能なシャントレギュレータ２６は、ツェナーダイオード及び抵抗器の使用などの如き当該技術分野において公知となっているいかなる方法で構築されてもよい。
【００１８】
また他の選択肢として、コンデンサ２８が出力電圧をフィルタリングするために出力端子２２の両端に接続するようにしてもよい。パワースカベンジャデバイス１６の出力部が調整されていないので、特にスカベンジャから電力を得る負荷２０が回路１０内に存在する場合、出力電圧を平滑にするためのコンデンサ２８が用いられてもよい。この意味では、コンデンサ２８は後調整回路の一部でありうる。しかしながら、パワースカベンジャデバイス１６がパワーを主としてパワーストレージデバイス２４へ供給するようになっている場合には、コンデンサ２８を必要としないこともある。実際、出力端子２２のパワーがパワーストレージ２４に転送される場合、端子２２における出力の調整しないことが事実上望ましい場合もある。 
【００１９】
パワースカベンジャデバイス１６の入力端子１８の両端に接続されている入力フィルタコンデンサ３０は、入力ノイズをフィルタリングする機能を実行することが可能である。当業者にとって明らかなように、入力フィルタコンデンサは、ＤＣ−ＤＣ回路の入力部において必要とされる。入力フィルタコンデンサ３０の容量は、パワースカベンジャデバイス１６内で用いられているＤＣ−ＤＣ変換器の動作周波数の関数として表される。これに加えて、入力端子１８の両端の電圧については、スカベンジャデバイス１６内の障害がループ１０内の電流の流れを妨げないようクランピング（ｃｌａｍｐ）するようにしてもよい。例えば、入力端子１８の両端の電圧がある限界値を超えると、ダイオードが機能停止となって電流が４〜２０ｍＡフィールドデバイス１４の方向に向けて流れるのを担保するためにツェナーダイオード３２が用いられてもよい。当業者にとって明らかなように、その限界値は選択されたダイオードの物理的性質によって決まる。
【００２０】
コンデンサ２８、３０、シャントレギュレータ２６及びツェナーダイオード３２は、パワースカベンジャデバイス１６内に含まれていてもよい。意図した応用分野に応じて、パワースカベンジャデバイスは、シャント回路２６により出力電圧を調整するように構成されてもよいし、又は、利用可能なパワーをすべてパワーストレージデバイス２４に向けるように構成されてもよい。所望の用途に応じて図１に示されている構成部品のうちの一部が取り除かれ、さらなる部品がいくつか追加される構成を特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に組み入れることが考えられている。それに代えて、スカベンジャデバイス２６は、本明細書に記載のいかなる構成でも用いることができる別個のＡＳＩＣとして提供されてもよい。また他の実施形態としては、パワースカベンジャデバイスの回路の部分が、従来のＤＣ−ＤＣ変換器と協働して動作する別個のチップとして製造されてもよい。
【００２１】
図２には、パワースカベンジャデバイス１６がさらに詳細に説明されている。図１に示されているレイアウトでは、電流は、入力端子ペア１８のうちの＋端子４０でパワースカベンジャデバイス１６に流れ込み、−端子４２を通って流れ出すようになっている。電流は、＋端子４０を経由して流れ込んだあと、インダクタ４４の＋端子に流れる。これに加えて、この電流のうちの比較的少量の電流が入力調整回路４６に流れる。＋端子４０に流れ込んだ電流の量と同一の又はほぼ同一の量の電流が−端子４２を通って流れ出す。本明細書の教示に従って構築されかつ下記に詳細に記載されている回路は、端子４０及び４２の両端において調整された電圧降下を維持する。例えば、４〜２０ｍＡの電流ループ内で用いられるスカベンジャデバイスの端子４０、４２の両端における電圧降下は、１Ｖの定電圧に維持されうる。
【００２２】
図２をさらに参照すると、ブーストＤＣ−ＤＣコントローラ５０が、インダクタ４４の電流を蓄積する時間を調整するようになっている。コントローラ５０は、Ｏｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ＮＣＰ  １４２１の如き市販のチップであってもよいし、又は、高周波スイッチング機能を実行することができ、フィードバック信号に応じてスイッチング回線のデューティサイクルを調整する複数のディスクリートＩＣ部品から組み立てられた回路であってもよい。具体的にいえば、コントローラでは、例えば電気接続を迅速に開閉するために一又は複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が用いられうる。コントローラは、当該コントローラ内で用いられる振動回路部品のパラメータ及び電流又は電圧の如きフィードバック信号に応じて接続の開閉間のタイミングを調整するようになっている。この意味で、コントローラ５０は、パワースカベンジャデバイス１６の回路にデューティサイクルを備えたパルス幅変調（ＰＷＭ）を提供することが可能である。いうまでもなく、スイッチ機能についても、別個の半導体、ＯＴＳ集積回路又は当該技術分野で公知となっている他の部品及び材料を用いて実装することができる。
【００２３】
図２に示されているように、コントローラ５０には、スイッチピン５２、フィードバックピン５４、出力ピン５６及び接地ピン５８が設けられている。いうまでもなく、コントローラ５０は、さらなる入力部を備えていてもよく、上記記載の４つのピンには限定されない。図２に示されているように、スイッチピン５２は、インダクタ４４の−端子に電気的に接続されており、出力ピンは出力端子２２のうちの一方に接続されており、接地ピン５２は、端子ペア２２のおうちの他方及び入力端子４２に電気的に接続されている。さらに、フィードバックピン５４は、入力調整回路４６の出力部に接続されている。
【００２４】
各動作サイクル時、コントローラ５０は、まず、スイッチピン５２への入力を接地ピン５８へ供給する。これらのピン５２及び５８が接続されている間に、電流がインダクタ４４内に蓄積される。次に、コントローラ５０はピン５２、５８を切断する。インダクタ４４内の磁界が消失すると、電流はインダクタ４４から出力端子ペア２２の＋側まで流される。図２をさらに参照すると、インダクタ４４の−端子は、スイッチピン５２に接続されており、さらにフライバックダイオード６０を介して出力端子ペア２２の＋側に接続されている。フライバックダイオード６０は、ショットキーダイオードであるがことが好ましいが、異なるタイプのダイオードであってもよい。フライバックダイオード６０はインダクタ４４の出力部に同期整流を提供している。しかしながら、コントローラ５０が既に同期整流を可能なようになっていれば、フライバックダイオードを必要としない場合もある。
【００２５】
図２をさらに参照すると、端子４０でスカベンジャデバイス１６に流れ込む電流のうちの一部は、入力電圧調整回路４６に供給される。回路４６は、入力端子４０での電流の大きさを示す電圧信号を生成することが可能である。コントローラ５０では、出力端子ペア２２でのパワーの生成を増やすか又は減らすかの選択をするために調整回路４６により生成された信号が用いられる。例えば、コントローラ５０は、パルスのデューティサイクルを大きくすることにより、回路４６によって検出された電圧レベルに応じて端子ペア１８の両端の入力電圧を下げるようになっていてもよい。回路４６の実施形態は下記に詳細に記載されている。
【００２６】
図３には、パワースカベンジャデバイス７０の一つの可能な実施形態の電気回路図が示されている。この構成では、パワースカベンジャデバイス７０は、所望のレベルで電圧をクランピングするためのダイオード３２及び入力フィルタ３０を組み込んでいる。重要なことには、図３に記載された構成では、出力電圧はシャント回路２６によって制御されている。上述のように、この構成は、入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器が定電圧を必要とする負荷電力を供給するために用いられる場合に有用となる。シャント回路２６により、余剰パワーを分散させるとともに、パワー負荷が要求量を超えてパワーを受け取らないことが担保されるようになっている。
【００２７】
入力電圧調整回路４６は、オペアンプ７２と、抵抗器７４、７６とを有している。アンプ７２では、端子４０、４２の両端の入力電圧とフィードバックピン５４に供給されている電圧との関係を制御するにあたって、非反転入力部の基準電圧７８及び反転入力部の可変電圧が用いられる。当業者にとって明らかなように、抵抗器７４、７６の値は所望の電圧降下に応じて選択される。上述のように、プロセス制御産業において用いられるような典型的な４〜２０ｍＡループでは、通常、スカベンジャユニット１６もしくは７２の両端における１Ｖの電圧降下に耐えることができる。同様に、シャント回路２６内で用いられる抵抗器７８、８０は所望の電圧出力に応じて選択することが可能とである。
【００２８】
図４には、パワーの収集のために用いうる入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器の他の考えうる実施形態が示されている。上述のパワースカベンジャデバイス７０のほとんどの素子をパワーのスカベンジャ回路９０が備えるようになっていてもよい。それに加えて、パワースカベンジャ回路９０は、スカベンジャデバイス７０よりもさらに効率的にかつ実用的に入力電圧を調整するようになっていてもよい。具体的にいえば、制御ループ１０では、当該制御ループ１０内の電流が低いとき、フィールドデバイス１４の如き様々な回路素子の両端における電圧降下が低くなってもよい。プロセス制御産業において用いられている４〜２０ｍＡ回路の場合、例えば４ｍＡの信号を生成するときＤＣＳ１２ではループの両端の電圧降下が低くなり、またそれとは反対に、アナログ信号が２０ｍＡレベル又はその値に近いときＤＣＳ１２では電圧降下が高くなる。同様に、デバイス１４の如きフィールドデバイスは、当該フィールドデバイスが４〜２０ｍＡ信号を受信するのではなく生成するとき、ＤＣＳ１２の両端の電圧降下は通常低く又は高くなる。このように、ループ１０は、低いループ電流で、スカベンジャ回路１６、７０又は９０の両端における大きな電圧降下に対する耐容性を有することが可能となる。
【００２９】
例えば、図４で示されているパワースカベンジャデバイス９０は、スカベンジャデバイス７０と比べて、端子４０を介してスカベンジャデバイス９０に流れ込む低い入力電流で入力端子ペア１８からより大きなパワーを引き出すことができる。その理由は、デバイス９０が端子ペア１８の両端でより大きな電圧降下を生じるからである。明らかなように、この特徴は、スカベンジャから電力を得る負荷２０が高パワーを必要とするような場合に望ましい場合もある。具体的にいえば、アンプ７２、ゲイン制限器又はゲイン制限抵抗器９２及び抵抗器９４〜１００を備えた調整回路９１は、入力電圧が回路９１により検出されるような入力電流に対して反比例して変化するように端子ペア１８の両端の電圧を調整するようになっている。素子９２〜１００及び基準電圧１０２は、入力電流が大きいとき、調整回路９１からより大きなフィードバック信号を生成してフィードバックピン５４に送信するように選択及び接続されている。この意味で、スカベンジャデバイス９０は、調整回路９１のネガティブインピーダンスを利用していることになる。このように、コントローラ５０は、フィードバックピン５４での大きな信号に応答してＰＷＭのデューティサイクルを小さくすることにより、出力端子２２へ送られるパワーの量を減らすようにしている。パワースカベンジャデバイス１６、７０と同様に、スカベンジャデバイス９０は、当該スカベンジャデバイス９０の出力とは関係なく入力電圧を調整するようになっている。
【００３０】
さらに、フィードバックピン５４に供給される入力電流電圧間の逆相関は、当該技術分野において公知になっている他の手段によって実現されてもよいことはいうまでもない。例えば、図４に示されている実施形態では、スカベンジャデバイス９０から出力端子４２まで戻る電流が抵抗器１００を通り抜けなければならないので、抵抗器１００は出力電流センサーとして機能することになる。しかしながら、コントローラ５０のフィードバックピン５４の調整、すなわちスカベンジャデバイス９０によって引き出されたパワー量を変えるにあたって、電流を検出するためのいかなる公知の手段が同様に用いられてもよい。
【００３１】
一般的にいえば、最大許容電圧降下の視点から回路素子パラメータを選択することが望ましい。例えば、スカベンジャデバイス９０をプロセス制御産業で使用することを意図する場合、２０ｍＡにおいて耐えられる電圧降下に応じて抵抗器９２〜１００の抵抗値を選択することが賢明である。図５は、４〜２０ｍＡループ内に接続されているパワースカベンジャデバイス９０の入力部での例示的な入力及び電圧が時間の関数として示されている。具体的にいえば、例えば、波形１１０は、入力端子４０を流れる電流であり、波形１２０は入力端子ペア１８の両端の電圧である。これらの波形は、秒の如き比較的大きな時間スケールで表されている。図５に示されているように、入力電圧と入力電流との逆相関は、波形１２０が波形１１０の鏡面反射したものであるように見えることを担保する。さらに明らかなように、波形１２０は、例えば波形１１０に対してマイクロ秒又はナノ秒の程度の遅延１２２を有するように見えている。スカベンジャユニット９０は、出力端子２２での電圧又はパワーの要件とは関係なく入力電流のみの関数として１〜２Ｖの範囲内の電圧降下を維持するようになっている。
【００３２】
スカベンジャデバイスの動作の他の望ましい態様は、安全性、特に多くの産業で受け入れられている本質的安全（Ｉ．Ｓ．）基準である。一般的にいえば、あるデバイスに関するＩ．Ｓ．証明は、このデバイスに対して特有のエネルギ制限を課する。例えば、携帯型ＨＡＲＴ通信機は、Ｖｏｃ〈＝２Ｖ及びＩｓｃ〈＝３２ｍＡに制限されている。ここで、Ｖｏｃは通信機の両端の最高電圧を表しており、Ｉｓｃは通信機を流れる許容最大電流を表している。ＨＡＲＴ通信回路へのパワーの提供は、パワースカベンジャデバイスが適用される蓋然性の高い分野であるため、ＨＡＲＴ通信機に関するＩ．Ｓ．基準を４〜２０ｍＡにおいて使用する安全スカベンジャデバイスを設計する際のガイドラインとして用いることが可能である。
【００３３】
上述のように、当該技術分野において公知になっているブーストＤＣ−ＤＣ変換器は、入力端子からあまりにも多くのパワーを取り出し、そのパワーを収集する元の回路の動作を干渉してしまう場合もある。この種の干渉は、デバイスに回路を伝搬するパワー又は信号を受信させないようにする恐れがある。また、従来のＤＣ−ＤＣ変換器は、特にスカベンジャから電力を得る負荷がコンデンサ又はそれと同様のパワーストレージデバイスである場合に、障害状態のため、収集されたパワーを蓄積せずにそのエネルギを回路に戻してしまうことがある。 
【００３４】
この種の障害は、回路からパワーを引き出し過ぎることよりも危険なことである場合もある。例えば、プロセス制御産業において用いられる場合、従来のブーストＤＣ−ＤＣ変換器は、少なくとも４〜２０ｍＡループが爆発性のある又は他の理由により危険なデバイスに接続されるため、高い動作上の危険性を有している。したがって、ループ電流の急激な上昇が火花を引き起こして爆発を誘発してしまう恐れがある。しかしながら、従来のなんらかの手段を用いて上述の安全基準を満足させるようにすると必ず、ブーストＤＣ−ＤＣ変換器のパワー効率を下げてしまうことになる。
【００３５】
本明細書に記載の実施形態のような入力調整変換器は、パワーストレージデバイスのためのパワーを収集するのに特に適しており、このような変換器を実現するための課題は明らかに本質的安全（Ｉ．Ｓ．）基準を満たさせることにある。図６には、電流ループ１０内の絶縁された入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器１５０が示されている。このＤＣ−ＤＣ変換器又はパワースカベンジャデバイス１５０は、絶縁変圧器１５５を用いて障害エネルギ制限（ｆａｕｌｔ  ｅｎｅｒｇｙ  ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）を提供している。重要なことは、絶縁変圧器１５５が、動作上の安全性を担保することに加えて、効果的にインダクタ４４に取って代わることができるということである。フィードバック調整器４６と協働して働くコントローラ５０の如きスイッチング回路は、インダクタ４４又は絶縁変圧器１５５にパワーが供給されるか否かとは関係なく、図３の実施形態と同様にＰＷＭパルスを生成することが可能である。スカベンジャデバイス１５０のうちの回路側１５７に配線された変圧器コイルは、スイッチピン５２が接地ピン５８へ切り替えられたとき電流を蓄積するために用いられるとともに、負荷側１５９に接続されているコイル内に反対の電流を誘発する。換言すれば、絶縁変圧器１５５は、静電気シールドの付加機能を有するインダクタと考えられてもよい。
【００３６】
図３をさらに参照すると、フライバックダイオード６０の短絡によって引き起こされる障害状態において出力部２２から入力部１８へ向かう直接放電経路が存在している。これに加えて、コントローラ５０の内部回路は、同様に、出力部２２と入力部１８との間に実質的に抵抗の無い経路を形成可能である。それとは対照的に、図６に示されている実施形態にかかる絶縁変圧器１５５は、エネルギが入力１８に戻されないようにする。当業者にとって明らかなように、絶縁変圧器は、適切な変圧器が選択され変圧器がそれに対応するコア飽和特性を備えていれば、すべての実用的な目的においてフェイルセーフとなっていると考えてもよい。
【００３７】
さらに、絶縁変圧器１５５のコイル比は、ある用途において望ましい変圧をさらに提供するように選択されてもよい。したがって、絶縁変圧器１５５は、パワー負荷に供給される電圧を調整するために追加の回路を用いることなく、出力電圧を制御する効率的な手段を提供することが可能である。さらに、変圧器は、ある用途で必要ならば、複数の出力部を提供するために複数の巻線を用いて造られてもよい。
【００３８】
さらにいうまでもなく、供給回路側１５７と負荷側１５９との間に絶対的な絶縁を維持しなくてもよい。具体的にいえば、絶縁境界の接続が適切なサイズの確実な抵抗器を含んでいる限り、フィードバック電圧又はパワー信号は、基準として又はさらなる調整目的で、負荷側１５９から供給側１５７に供給されてもよい。また、変圧器を通じて転送されるパワーを前方向、すなわち供給側１５７から負荷側１５９に向かう方向に制限してもよい。これらの制限は、反対方向に向かうパワーの転送に対して所望の制限を課すための補助をすることができる。図６にはこれらの機能を実行する要素が示されていないが、いうまでもなく、これらの前方向への制限は、シャントレギュレータを変圧器の供給側１５７の入力部に接続することにより実現されてもよい。
【００３９】
図６を参照すると、Ｉ．Ｓ．の目的で障害状態における最高電圧を確立するため、例えばクランプダイオード１６２を入力端子１８の両端にさらに接続してパワースカベンジャデバイス１５０の入力部における電圧を制限するようになっている。当業者にとって明らかなように、クランプダイオード１６２は、デバイス１５０の正常動作モード時には、カベンジャデバイス１５０に対してなんら影響を与えないようになっている。
【００４０】
図７には、入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器を用いたパワースカベンジャデバイスの他の実施形態が示されている。この図では、電流ループ２００は、図１に関して先に記載されたＤＣＳ１２及びフィールドデバイス１４に加えてＨＡＲＴ通信機２０２を有している。ＨＡＲＴモジュレータ２０２は、フィールドデバイスの両端の電圧を調整するためにフィールドデバイス１４に対して並列にかつその両端に接続されている。当該技術分野において公知になっているように、回路の両端の電圧を調整する機能は回路のインピーダンスに依存する。具体的にいえば、回路のインピーダンスが低いと、モジュレータ回路は大量のエネルギ量を費やすことが必要となる。ＤＣＳ１２は非常に低いインピーダンスを有したバッテリであるため、通常の４〜２０ｍＡの電流ループはＨＡＲＴ通信の助けとならない。したがって、ループ２００のインピーダンスを大きくすることが望ましい。さらに、インダクタが利用可能なパワーを他に向けてしまうので、インダクタの如き従来の手段を用いることなく目的を達成することが望ましい。したがって、インダクタを用いてループ２００のインピーダンスを大きくすることは可能であるものの、ＨＡＲＴ通信回路２０２にパワーを供給するための十分なパワーをループ２００から収集するのは不可能である。
【００４１】
下記の実施形態によれば、パワースカベンジャデバイス１６は、パワーを負荷２０へ供給していること以外に、フィールドデバイス１４に対して直列に接続される仮想インダクタ２０４にも見える。仮想インダクタ２０４はパワースカベンジャデバイス１６とは別個の物理デバイスではない。もっと正確にいえば、ＨＡＲＴ通信回路２０２が回路２００のワイヤ上の信号を変調しうるように、スカベンジャデバイス１４のある実施形態はデバイス１４をインダクタとして回路２００に提供している。これに加えて、コンデンサ２０６は、ＨＡＲＴ通信に対して影響を与えうる電流の急激な変化を平滑にするためのフィルタリング機能を備えている。
【００４２】
図８に概略的に表わされているパワースカベンジャデバイス２５０は、当該パワースカベンジャデバイス２５０を流れる電流の変化率を制御することにより、ＡＣインピーダンスを形成するように動作する。これに加えて、パワースカベンジャデバイス２５０は、ノイズレベルを下げ、回路２００が電圧変調を行う、特にＨＡＲＴ通信の助けとなることを担保する。図８に示されているように、パワースカベンジャデバイスは、ＨＡＲＴ通信回路２５２にパワーを供給するようになっていてもよいし、また、（この実施形態では）例えば一体式の部品としてＨＡＲＴ通信回路２５２を有していてもよい。
【００４３】
図８に示されているように、コンデンサ２０６は、ループのノイズをフィルタリングするためにフィールドデバイス１４に対して並列に接続されている。しかしながら、コンデンサ２０６は、スカベンジャデバイス２５０の一部である必要がなく、図７に示されているように別個に提供されてもよい。これに加えて、ＤＣＳ１２及びフィールドデバイス１４に対して直列に入力ノイズフィルタ２５４が接続されている。本明細書に記載の他の実施形態と同様に、入力ノイズフィルタ２５４の選択は、コントローラ５０の動作周波数及び入力端子１８における許容ノイズ振幅の関数となる。例えば、１ｕＦのコンデンサが、許容電圧降下が〜１Ｖでありスカベンジャ負荷への電圧出力が〜３Ｖである４〜２０ｍＡ回路ループ内の入力フィルタ２５４として用いられうる。しかしながら、当業者にとって明らかなように、この実施形態及び他の実施形態にかかる入力フィルタ２５４が相当大きなものであってもよい。
【００４４】
フィードバック回路２５５は、図３に示されているフィードバック回路４６の動作とほとんど同様に機能する。しかしながら、それに加えて、フィードバック回路２５５は、スカベンジャデバイス２５０に流れ込む電流を示す信号をアンプ７２の反転入力部へ効果的に伝達するコンデンサ２５６を有している。この構成により、スカベンジャデバイス２５０を通ってフィールドデバイス１４へと流れる電流２５８の変化率を制限する動特性が提供される。それに加えて、コンデンサ２０６の中へのエネルギの保存とスカベンジャデバイス２５０を流れる電流の変化率の制限との組み合わせにより、ＨＡＲＴ通信回路２５２の通信を分離可能なフィルタ機能が提供されることになる。それに加えて、スカベンジャデバイス２５０を流れる電流２５８の変化率の制限は、ループ電流に対する直列インピーダンスとしてさらに機能する。
【００４５】
ブレークダウンダイオードなどを用いてデバイス２５０の入力端子における電圧をクランピングすることによって、パワースカベンジャデバイス２５０をさらに改良することが可能となる。さらに、Ｉ．Ｓ．エネルギ制限を実現するために、図６に示されている変圧器１５５に類似した絶縁変圧器をインダクタ４４に代えて用いてもよい。インダクタ４４の代わりに用いられる絶縁変圧器は、出力電圧の調整に適したコイル構成をさらに有すようになっていてもよい。当業者にとって明らかなように、図１〜図８に示されている実施形態の様々な態様を組み合わせることにより様々な用途におけるゴールを達成することが可能となる。
【００４６】
以上に加えて、スカベンジャデバイス２５０は、複数の出力を提供するようにし、各出力電圧を例えばシャントレギュレータを用いて異なるレベルに維持するようにしてもよい。図８には、出力端子ペア２６０に接続されているパワー負荷に供給された余剰パワーを分散するシャントレギュレータ２６の典型的な構成が示されている。入力調整ＤＣ−ＤＣ変換器が、ある与えられた入力部において、調整された電圧降下で入手可能なパワーを収集するので、スカベンジャから電力を得る負荷に対して調整された電圧を供給するためのさらなる電圧調整器が必要となる。図８に示されている実施形態を無線トランシーバ及びＨＡＲＴ通信回路にパワーを供給しうるものとすることが考えられている。これに加えて、余剰パワーが、シャントレギュレータにより分散されることに代えて、デバイス２４の如きパワーストレージデバイスに保存されるようになっていてもよい。 
【００４７】
スカベンジャデバイス２５０のフィルタ機能を選択可能なものとすることがさらに考えられている。必要としない場合に、フィルタ機能を切ることができることによって、当該デバイスのユーザは、本明細書に記載のスカベンジャデバイスのさらなる用途を見出すことが可能となる。
【００４８】
上記記載の実施形態について一般的にいえば、必要な回路をすべてＡＳＩＣに統合して回路の接地面積を削減しかつ回路パラメータの制御を向上させるような構成としてもよい。また、既存のブーストＤＣ−ＤＣコントローラを用いうるものの、コントローラは、個別の部品を用いて製作されてもよいし又は当該技術分野で公知となっている任意の方法で製作されてもよい。同様に、上述の実施形態に用いられているインダクタ又は変圧器は、制御回路と一体化されたパッケージで提供されてもよい。また、回路に調整機能を提供する抵抗器及び他の部品を調整可能な形態で提供することも考えられている。それに代えて、パッケージは、電流センサー、フィードバック電圧調整器及び用途特定値を備えた他の部品などの如き構成部品の取り外し及び交換を容易にするのを補助するように設計されてもよい。さらに、上述の実施形態がほとんど４〜２０ｍＡ電流ループ及びＨＡＲＴ通信に関するものであるが、同一の概念を適用して、Ｆｉｅｌｄｂｕｓなどの如き他の通信スキームを同様に用いることができるようにすることが可能である。
【００４９】
本発明は具体的な実施形態を参照して記載されているが、これらの実施形態は例示のみを意図したものであって、本発明を限定することを意図したものではなく、本発明の技術思想及び技術範囲から逸脱することなく、開示された実施例に対して変更、追加及び／又は削除を加えうることは当業者にとって明らかなことである。
【図１】
2010530211.tif 000003
【図２】
2010530211.tif 000004
【図３】
2010530211.tif 000005
【図４】
2010530211.tif 000006
【図５】
2010530211.tif 000007
【図６】
2010530211.tif 000008
【図７】
2010530211.tif 000009
【図８】
2010530211.tif 000010
【国際調査報告】
2010530211.tif 000011
2010530211.tif 000012
2010530211.tif 000013