(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からライン導体、中性点導体、および接地導体によって公称周波数でそれぞれ第１、第２、および第３の出力線に供給される電力を調整するための電力調整回路であって、
前記ライン導体、中性点導体、および接地導体のそれぞれと、前記第１、第２、および第３の出力線のそれぞれとの間に直列に結合された第１、第２、および第３の互いに独立した誘導子を備え、前記電源から前記第１、第２、および第３の出力線に供給される電力のすべてが前記第１、第２、および第３の誘導子を通じて流れ、前記第１、第２、および第３の誘導子の各々は前記公称周波数を上回る周波数の電力を遮断して前記公称周波数を上回る周波数の電力が前記第１、第２、および第３の出力線に達しないようにする、電力調整回路。
【請求項２】
前記誘導子は実質的に等しいインダクタンス値を有する、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項３】
前記ライン導体、前記中性点導体、および前記接地導体間の電圧を制限するための手段をさらに備えた、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項４】
前記制限手段は少なくともひとつの金属酸化物バリスタを含む、請求項３に記載の電力調整回路。
【請求項５】
前記制限手段は少なくともひとつのツェナーダイオードを含む、請求項３に記載の電力調整回路。
【請求項６】
前記第１および第２の誘導子と前記出力線との間で結合されたオートトランスをさらに備えた、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項７】
電源からライン導体、中性点導体、および接地導体によって公称周波数でそれぞれ第１、第２、および第３の出力線に供給される電力を調整するための電力調整回路であって、前記第１、第２、および第３の出力線が負荷に結合され、
前記ライン導体、中性点導体、および接地導体のそれぞれと、前記第１、第２、および第３の出力線のそれぞれとの間に直列に結合された第１、第２、および第３の互いに独立した誘導子を備え、前記電源から前記第１、第２、および第３の出力線に供給される電力のすべてが前記第１、第２、および第３の誘導子を通じて流れ、
前記第１、第２、および第３の導体の間に結合されたすくなくとも一つのコンデンサを備え、前記コンデンサの一端が前記電源と前記第１、第２、および第３の誘導子との間の点で前記ライン導体、中性点導体、および接地導体のうちの少なくとも一つに結合され、
前記第１、第２、および第３の誘導子は前記公称周波数を上回る周波数の電力を遮断して前記公称周波数を上回る周波数の電力が前記負荷に達しないようにし、
前記少なくとも一つのコンデンサは前記公称周波数を上回る周波数の電力をそらす、電力調整回路。
【請求項８】
前記誘導子は実質的に等しいインダクタンス値を有する、請求項７に記載の電力調整回路。
【請求項９】
第１、第２、および第３のコンデンサが前記ライン導体、前記中性点導体、および前記接地導体間で結合され、各コンデンサの第１端が導体に結合され、該導体は前記ライン導体、中性点導体、および接地導体のうちの一つであり、その結合点は前記電源と前記導体に直列に結合された各誘導子との間に位置する点である、請求項７に記載の電力調整回路。
【請求項１０】
前記コンデンサは実質的に等しいキャパシタンス値を有する、請求項９に記載の電力調整回路。
【請求項１１】
前記ライン導体、前記中性点導体、および前記接地導体間の電圧を制限するための手段をさらに備えた、請求項７に記載の電力調整回路。
【請求項１２】
前記制限手段は少なくともひとつの金属酸化物バリスタを含む、請求項１１に記載の電力調整回路。
【請求項１３】
前記制限手段は少なくともひとつのツェナーダイオードを含む、請求項１１に記載の電力調整回路。
【請求項１４】
前記第１および第２の誘導子と前記第１および第２の出力線との間に結合されたオートトランスをさらに備えた、請求項７に記載の電力調整回路。
【請求項１５】
電源からライン導体、中性点導体、および接地導体によって公称周波数でそれぞれ第１、第２、および第３の出力線に供給される電力を調整するための電力調整回路であって、
前記ライン導体、中性点導体、および接地導体のそれぞれと、前記第１、第２、および第３の出力線のそれぞれとの間に直列に結合された第１、第２、および第３の互いに独立した誘導子を備え、前記電源から前記第１、第２、および第３の出力線に供給される電力のすべてが前記第１、第２、および第３の誘導子を通じて流れ、
前記ライン導体と前記中性点導体との間に結合された第１のコンデンサを備え、前記第１のコンデンサの第１端は、前記電源と前記第１の誘導子との間の点で前記ライン導体に結合され、前記第１のコンデンサの第２端は、前記電源と前記第２の誘導子との間の点で前記中性点導体に結合され、
前記中性点導体と前記接地導体との間に結合された第２のコンデンサを備え、前記第２のコンデンサの第１端は、前記電源と前記第２の誘導子との間の点で前記中性点導体に結合され、前記第２のコンデンサの第２端は、前記電源と前記第３の誘導子との間の点で前記接地導体に結合され、
前記ライン導体と前記接地導体との間に結合された第３のコンデンサを備え、前記第３のコンデンサの第１端は、前記電源と前記第１の誘導子との間の点で前記ライン導体に結合され、前記第３のコンデンサの第２端は、前記電源と前記第３の誘導子との間の点で前記接地導体に結合され、
前記第１、第２、および第３の誘導子は前記公称周波数を上回る周波数の電力を遮断して前記公称周波数を上回る周波数の電力が前記第１、第２、および第３の出力線に達しないようにし、
前記第１、第２、および第３のコンデンサは前記公称周波数を上回る周波数の電力をそらす、電力調整回路。
【請求項１６】
前記誘導子は実質的に等しいインダクタンス値を有する、請求項１５に記載の電力調整回路。
【請求項１７】
前記コンデンサは実質的に等しいキャパシタンス値を有する、請求項１６に記載の電力調整回路。
【請求項１８】
前記ライン導体、前記中性点導体、および前記接地導体間の電圧を制限するための手段をさらに備えた、請求項１７に記載の電力調整回路。
【請求項１９】
前記制限手段は少なくともひとつの金属酸化物バリスタを含む、請求項１８に記載の電力調整回路。
【請求項２０】
前記制限手段は少なくともひとつのツェナーダイオードを含む、請求項１８に記載の電力調整回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に電力調整回路に関し、より特定的には、例えば、電撃または他の電力障害により生じる電圧サージおよび電流サージから接続された負荷機器を保護する電力調整回路に関する。
【０００２】
【背景技術】
長い間、電力調整回路は、電撃、ノイズおよび他の電力線障害により引き起こされる過渡電流(電圧)から敏感な負荷機器を保護するのに用いられてきた。従来、フィルタエレメントがライン（line）導体および中性点導体において用いられ、不要な電力周波数をトラップし、および／または負荷から不要な電力周波数をそらす役割をする。例えば、スピート（Speet）らの米国特許第４、８１４、９４１号およびテイラー（Taylor）らの米国特許第５、４９０、０３０号を参照されたい。
【０００３】
ミュレマン（Muelleman）の米国特許第５、４４８、４４３号は、一次側および二次側を有する絶縁トランスと、安全接地の絶縁トランスの二次側と接地との間に接続された接地インピーダンスとを含む電力調整装置および方法を開示している。ミュレマンの装置は、過渡の接地電流を再び中性点に向けることにより接地電流ループの発生を防ぐが、電流を制限したりノイズを抑制したりすることはない。
【０００４】
【発明の概要】
電力調整回路は設計が単純であるにもかかわらず、ダメージを与える過渡電流（電圧）を制限するには有効である。
【０００５】
特に、本発明のある態様に従えば、電源からライン導体、中性点導体および接地導体によって公称周波数で供給される電力を調整するための電力調整回路は、ライン導体、中性点導体および接地導体にそれぞれ結合されるとともに出力線に結合された第１から第３のインピーダンスを含み、これらインピーダンスの各々は、公称周波数を上回る周波数の電力が出力線に達しないようにする。
【０００６】
好ましくは、第１から第３のインピーダンスは、ライン導体、中性点導体および接地導体にそれぞれ直列に結合された第１から第３の誘導子を含む。さらに、好ましい実施の形態に従えば、これらの誘導子は実質的に等しいインダクタンス値を有する。
【０００７】
他の実施の形態に従えば、第１から第３のインピーダンスは、ライン導体、中性点導体、および接地導体間で結合された第１から第３のコンデンサを含む。さらにこの実施の形態に従えば、これらのコンデンサは実質的に等しいキャパシタンス値を有してもよい。
【０００８】
ライン導体、中性点導体、および接地導体間の電圧を制限するための手段が設けられてもよい。この制限手段は、少なくともひとつの金属酸化物バリスタまたは少なくともひとつのツェナー（定電圧）ダイオードを含んでもよい。
さらに、第１および第２のインピーダンスと出力線との間にオートトランスが結合されてもよい。
【０００９】
本発明のさらなる態様によれば、電源からライン導体、中性点導体および接地導体によって公称周波数で負荷に供給される電力を調整するための電力調整回路は、ライン導体、中性点導体および接地導体にそれぞれ直列に結合された第１から第３の誘導子を含む。導体と誘導子との間で少なくともひとつのコンデンサが結合され、該少なくともひとつのコンデンサは、公称周波数を上回る周波数の電力が負荷に達しないようにする。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、電源からライン導体、中性点導体および接地導体によって公称周波数で供給される電力を調整するための電力調整回路は、ライン導体と第１の出力線との間で直列に結合された第１の誘導子と、中性点導体と第２の出力線との間で直列に結合された第２の誘導子とを含む。第３の誘導子は、接地導体と第３の出力線との間で直列に結合され、第１のコンデンサはライン導体と中性点導体との間で結合される。第２のコンデンサは中性点導体と接地導体との間で結合され、第３のコンデンサはライン導体と接地導体との間で結合される。誘導子およびコンデンサは、公称周波数を上回る周波数の電力が出力線に達しないようにする。
【００１１】
本発明の電力調整回路は、不必要な周波数をトラップし、および／または、このような周波数が敏感な負荷機器からそらされてそれによりこの負荷機器に対するダメージを防ぐように、ライン導体、中性点導体、および接地導体間でこのような周波数成分をそらす。
【００１２】
【好ましい実施の形態の簡単な説明】
まず図１を参照して、電力調整回路２０は、ライン導体２２、中性点導体２４、および接地導体２６と、出力線２８、３０、３２との間に接続される。ライン導体、中性点導体、および接地導体は、市販の電源またはなんらかの他の電源に接続されてよい。出力線２８、３０、３２はひとつ以上の負荷３４に接続されてよい。
【００１３】
電力調整回路２０はさらに、ライン導体２２、中性点導体２４、および接地導体２６と、出力線２８、３０、３２との間に直列に接続された第１の誘導子Ｌ１、第２の誘導子Ｌ２、および第３の誘導子Ｌ３を備える。第１のコンデンサＣ１はライン導体２２と中性点導体２４の間に接続され、第２のコンデンサＣ２はライン導体２２と接地導体２６の間に接続され、第３のコンデンサＣ３は中性点導体２４と接地導体２６の間に接続される。金属酸化物バリスタＭＯＶ１、ＭＯＶ２、ＭＯＶ３をそれぞれコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３に、任意に結合してもよい。
【００１４】
必ずしもそうである必要はないが、誘導子Ｌ１−Ｌ３のインダクタンス値は等しいのが好ましい。また、(必ずしもそうである必要はないが)コンデンサＣ１―Ｃ３は実質的に等しいキャパシタンス値を有するのが好ましい。さらに、金属酸化物バリスタＭＯＶ１、ＭＯＶ２は、例えば、電撃により引き起こされた大きな電圧スパイクを散逸するほどの大きさでなければならないし、例えば、一般的にはおよそ１５０−２００ボルト程度の降伏電圧を有するべきである。対照的に、バリスタＭＯＶ３は接地脚（leg）上にあり、したがって、大きな電圧スパイクにはさらされないが、一般的には例えば１０ボルトの電圧降伏レベルを有するべきである。
【００１５】
動作において、供給された電力の公称周波数(一般的には６０Ｈｚ)を超えたひとつ以上の周波数成分を有するライン導体２２、中性点導体２４、および接地導体２６のいづれかで生じる過渡電流(電圧)は、この周波数で誘導子Ｌ１−Ｌ３のインピーダンスが増加することによって、減衰させられる。加えて、これらの過渡電流(電圧)は、コンデンサＣ１−Ｃ３により負荷３４からそらされる。さらに、金属酸化物バリスタＭＯＶ１−ＭＯＶ３は、ライン導体２２、中性点導体２４、および接地導体２６間に生じる電圧の大きさを制限する。
【００１６】
誘導子Ｌ１−Ｌ３およびコンデンサＣ１−Ｃ３の実際のインダクタンス値およびキャパシタンス値は、出力線２８、３０、３２上で所望のフィルタリング特性を得るべく選択されてよい。
【００１７】
尚、図１の回路２０は、そこからエレメントのうちのひとつ以上を省略することにより変更可能である。例えば、バリスタＭＯＶ１−ＭＯＶ３のうちのひとつ以上が省略されてもよいし、コンデンサＣ１−Ｃ３のうちのひとつ以上および／または誘導子Ｌ１−Ｌ３のうちのひとつ以上が省略されてもよい。
【００１８】
図２−９は、本発明の他の実施の形態を示し、図に共通のエレメントには同様の参照番号が割り当ててある。まず図２を参照して、バリスタＭＯＶ１−ＭＯＶ３のうちのひとつ以上は、異なる電圧制限エレメントに置き換えられてもよい。例えば、バリスタＭＯＶ３は、ツェナーダイオードＺ１に置き換えられてもよい。図３に見られるように、本発明のさらなる実施の形態においては、バリスタＭＯＶ１−ＭＯＶ３のいづれかまたは全ては、電圧制御素子、例えば、背面対背面（back-to-back）直列接続のツェナーダイオードＺ２、Ｚ３の組み合わせに置き換えられてもよい。このように位置決めされたツェナーダイオードにより、双方向の電圧レベルをクランプできる。  尚、ツェナーダイオードは多大な量の電力を散逸させることはできないが、そのかわりに、非常に正確な低レベルの電圧クランプを与えるようになっている。結果、多大な量の電力を散逸させることが必要なアプリケーションにおいては、ツェナーダイオードのかわりにＭＯＶを用いるべきである。ツェナーダイオードによる正確な低レベル電圧クランプは、負荷接地用の電圧制御を可能にする。コンピュータアプリケーションにおいては、接地（脚）上の低レベル電圧クランプは特に有利である。なぜなら、接地は直接マイクロプロセッサに接続され、したがって、ダメージを与える電圧スパイクの潜在的な源（potential source）となるからである。
【００１９】
図５はある実施の形態を示し、ここでは、回路２０には、出力線２８、３２間で接続された背面対背面直列接続のツェナーダイオードＺ５、Ｚ６が設けられている。実施の形態において所望であるならば、他の対の背面対背面接続ダイオードが出力線２８、３０間でまたは出力線３０、３２間で接続されてもよい（図６を参照のこと。ここではツェナーダイオードＺ７、Ｚ８が線３０、３２間で結合されている）。
【００２０】
図７はある実施の形態を示し、ここでは、背面対背面接続のツェナーダイオードＺ９、Ｚ１０が導体２８、３０間で直列に接続され、背面対背面接続のツェナーダイオードＺ１１、Ｚ１２が導体３０、３２間で直列に接続されている。
【００２１】
図４を参照して、ひとつ以上のツェナーダイオードまたは他の何らかの電圧制限エレメントが出力線の点で接続されてもよい。例えば、ツェナーダイオードＺ４は出力線２８、３２間で結合されてもよい。
【００２２】
図８にある実施の形態が示され、ここでは、オートトランス４０が出力線２８、３０間で接続されて誘導子Ｌ１、Ｌ２間の電圧降下を補償し、ツェナーダイオードＺ１３が出力線２８、３２間で接続され、ツェナーダイオードＺ１４が出力線３０、３２間で接続されている。
【００２３】
図９はさらに別の実施の形態を示し、ここでは、背面対背面接続ツェナーダイオードＺ１５、Ｚ１６が出力線２８、３０間で結合され、背面対背面接続ツェナーダイオードＺ１７、Ｚ１８が出力線３０、３２間で直列に結合され、背面対背面接続ツェナーダイオードＺ１９、Ｚ２０が導体２８、３２間で直列に結合されている。加えて、図８のオートトランス４０は出力線２８、３０に結合されている。
【００２４】
各実施の形態において、簡単でかつ廉価な方法で、電力線障害の結果生じる過渡電流(電圧)に対して保護が与えられる。
【００２５】
本発明の多くの変形例および代替例は、前述の説明を考慮すると当業者には明らかである。したがって、この説明は、あくまで例示であると考えられるべきであり、当業者に本発明を実施する最良の形態を教示する目的のためにある。構造および／または機能の詳細は、実質的に本発明の精神から逸脱することなく変更されてよく、添付された特許請求の範囲内に含まれる全ての変形例は独占的に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態の概略図である。
【図２】  本発明の他の実施の形態の概略図である。
【図３】  本発明の他の実施の形態の概略図である。
【図４】  本発明の他の実施の形態の概略図である。
【図５】  本発明の他の実施の形態の概略図である。
【図６】  本発明の他の実施の形態の概略図である。
【図７】  本発明の他の実施の形態の概略図である。
【図８】  本発明の他の実施の形態の概略図である。
【図９】  本発明の他の実施の形態の概略図である。
【符号の説明】
２２    ライン導体
２４    中性点導体
２６    接地導体
２８、３０、３２    出力線
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３    誘導子
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３    コンデンサ
ＭＯＶ１、ＭＯＶ２、ＭＯＶ３    金属酸化物バリスタ
【図１】
0004017343.tif 000002
【図２】
0004017343.tif 000003
【図３】
0004017343.tif 000004
【図４】
0004017343.tif 000005
【図５】
0004017343.tif 000006
【図６】
0004017343.tif 000007
【図７】
0004017343.tif 000008
【図８】
0004017343.tif 000009
【図９】
0004017343.tif 000010