(57)【要約】  調整された出力電圧および／または電流を発生させる回路が、交流（ＡＣ）入力電圧および電流を整流し、ある周波数を有する整流された電圧および電流を発生させる整流器を含む。レギュレータが、整流器に結合し、整流された電圧および／または電流に基づいて調整された出力を発生させる。１対の出力端子が、負荷に調整された出力を供給する。回路は、整流された電圧および電流の周波数を実質的にフィルタリングする、いかなるコンデンサも含まない。
2012516129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整された出力を発生させる方法であって、前記方法は、
交流（ＡＣ）電圧および電流を受け取ることと、
前記ＡＣ電圧および電流を整流し、ある周波数を有する整流された電圧および電流を発生させることと、
前記整流された電圧および整流された電流の少なくとも１つを調整し、調整された出力を生成することとを含み、
前記調整された出力は、前記整流された電圧および電流の前記周波数を実質的にフィルタリングすることなく発生する、方法。
【請求項２】
前記整流された電圧および電流の前記周波数が前記調整された出力まで通過するようにすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整することは、調整された電圧を発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記調整することは、調整された電流を発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記整流された電圧および電流の前記周波数をフィルタリングするコンデンサを含まない回路によって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
電解コンデンサを含まない回路によって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
電磁放射を低減するために前記調整された整流された電圧および電流から高周波数をフィルタリングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記整流された電圧および電流の前記周波数が、前記ＡＣ電圧および電流の前記周波数の２倍である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＡＣ電圧を整流することは、前記ＡＣ電圧の振幅の絶対値とほぼ同様に経時的に変化する振幅を有する一定極性の波形を発生させる全波整流を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記調整された出力を発生させるときに生じる無効電力の量を制御するように機能する力率制御器によって前記調整を制御することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
負荷は、１つまたは複数の発光ダイオードを含む照明デバイスである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
調整された出力を発生させる回路であって、前記回路は、
交流（ＡＣ）電圧および電流を受け取る１対の入力端子と、
前記入力端子に結合し、前記ＡＣ電圧および電流を整流し、ある周波数を有する整流された電圧および電流を発生させる整流器と、
前記整流器に結合し、調整された出力を発生させるレギュレータと、
負荷に前記調整された出力を供給する１対の出力端子とを含み、
前記回路は、前記整流された電圧および電流の前記周波数を実質的にフィルタリングする、いかなるコンデンサも含まない、回路。
【請求項１３】
前記整流された電圧および電流の前記周波数は、前記調整された出力まで通過することができる、請求項１２に記載の回路。
【請求項１４】
前記調整された出力は、前記整流された電圧および電流の前記周波数を実質的にフィルタリングすることなく発生する、請求項１２に記載の回路。
【請求項１５】
前記調整された出力は、調整された電圧を含む、請求項１２に記載の回路。
【請求項１６】
前記調整された出力は、調整された電流を含む、請求項１２に記載の回路。
【請求項１７】
前記回路は、動作中に前記整流された電圧とほぼ同位相である電流が前記入力端子から引き込まれるように構成される、請求項１２に記載の回路。
【請求項１８】
電磁放射を制御するために高周波数をフィルタリングする１つまたは複数のコンデンサをさらに含む、請求項１２に記載の回路。
【請求項１９】
前記整流器は、前記ＡＣ電圧の前記周波数の２倍の周波数および前記ＡＣ電圧の振幅の絶対値とほぼ同様に経時的に変化する振幅を有する一定極性の波形を発生させる全波整流器である、請求項１２に記載の回路。
【請求項２０】
前記レギュレータを制御する力率制御器を伴うフィードバック・ループをさらに含み、
前記力率制御器は、前記調整された出力を発生させることによって生じる無効電力の量を制御するように機能する、請求項１２に記載の回路。
【請求項２１】
交流（ＡＣ）電源と、
前記ＡＣ電源電圧から調整された出力を発生させるために前記ＡＣ電源に結合する回路と、
前記回路に結合して前記調整された電圧を受け取る照明器具とを含むシステムであって、
前記照明器具は、１つまたは複数の発光ダイオードを含み、
前記回路は、
交流（ＡＣ）電圧および電流を受け取る１対の入力端子と、
前記入力端子に結合し、前記ＡＣ電圧および電流を整流し、ある周波数を有する整流された電圧および電流を発生させる整流器と、
前記整流器に結合し、前記整流された電圧または電流に基づいて調整された出力を発生させるレギュレータと、
負荷に前記調整され整流された電圧を供給する１対の出力端子とを含み、
前記回路は、前記整流された電圧および電流の前記周波数を実質的にフィルタリングする、いかなるコンデンサも含まない、システム。
【請求項２２】
前記回路は、前記整流された電圧および電流の前記周波数を前記調整された出力まで通過させるように機能する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記調整された出力は、調整された電圧を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記調整された出力は、調整された電流を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記回路は、
電磁放射を制御するために高周波数をフィルタリングする１つまたは複数のコンデンサを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記整流器は、前記ＡＣ電圧の前記周波数の２倍の周波数および前記ＡＣ電圧の振幅の絶対値とほぼ同様に経時的に変化する振幅を有する一定極性の波形を発生させる全波整流器である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記回路は、前記レギュレータを制御する力率制御器を伴うフィードバック・ループをさらに含み、
前記力率制御器は、前記調整された出力を発生させることによって生じる無効電力の量を制御するように機能する回路を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記回路は、前記整流された電圧および電流の前記周波数をフィルタリングする、いかなるコンデンサも含まない、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記回路は、いかなる電解コンデンサも含まない、請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整電源に関し、より具体的には、単純な設計および長い期待寿命を有する調整電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
調整電源は、通常、入力変動とは無関係に比較的制御された出力電圧または出力電流を供給するように動作する。それらの調整電源は、発光ダイオードベースの照明器具用の電源を含む、様々な適用例を有する。それらの調整電源は、限られた動作寿命を有し、それらの維持および／または交換は、コスト高で、難しい可能性がある。
【０００３】
調整電源は、その出力電圧の平滑化を容易にするために、電解コンデンサなどの大きいコンデンサを含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、調整された出力電圧および／または電流を発生させる回路は、交流（ＡＣ）電圧および電流を受け取る１対の入力端子と、入力端子に結合しＡＣ電圧および電流を整流し、それによってある周波数を有する整流された電圧および／または電流を発生させる整流器と、整流器に結合し調整された出力を発生させるレギュレータと、負荷に調整された出力を供給する１対の出力端子とを含む。
【０００５】
典型的な実施形態では、本回路は、整流された電圧および電流の周波数を実質的にフィルタリングする、いかなるコンデンサ（大きい電解コンデンサなど）も含まない。したがって、通常、整流された電圧および電流の周波数は、調整された出力まで通過することができる。いくつかの実施形態において、本回路は、動作中に供給電圧が整流された電圧の周波数を実質的に含むように構成される。
【０００６】
別の態様では、調整された出力を発生させる方法は、交流（ＡＣ）電圧および電流を受け取ることと、ＡＣ電圧および電流を整流し、ある周波数を有する整流された電圧および電流を発生させることと、整流された電圧および整流された電流の少なくとも１つを調整し、調整された出力を生成することとを含む。調整された出力は、整流された電圧および電流の周波数を実質的にフィルタリングすることなく発生する。したがって、典型的な実施形態では、整流された電圧および電流の周波数は、調整された出力まで通過することができる。いくつかの実施形態において、調整することにより、調整された電圧、電流、電圧および電流が発生する。
【０００７】
本方法は、整流された電圧および電流の周波数をフィルタリングするコンデンサを含まない回路によって実施されることがある。さらに、そうした回路は、電解コンデンサを含まない。
【０００８】
いくつかの実施形態によれば、本方法は、調整された整流された電圧および電流から高周波数（たとえば電磁放射を低減するためにフィルタリングするように指定された周波数）のみをフィルタリングすることを含む。
【０００９】
整流された電圧および電流の周波数は、通常、ＡＣ電圧および電流の周波数の２倍である。ＡＣ電圧の整流は、通常、ＡＣ電圧の振幅の絶対値とほぼ同様に経時的に変化する振幅を有する一定極性の波形を発生させる全波整流を含む。
【００１０】
典型的な実施形態では、本方法は、調整された出力を発生させるときに生じる無効電力の量を制御するように機能する力率制御器によって調整を制御することをさらに含む。いくつかの実施形態において、整流された電圧の調整は、１つまたは複数のトランジスタをスイッチングすることを含み、力率制御器は、負荷に供給される電圧と電流との間でほぼ一定の位相関係を維持するように、スイッチングに関するデューティサイクルを制御する。
【００１１】
いくつかの実施形態において、本方法は、負荷に供給される電圧および電流を検知することと、検知電圧および検知電流の平均値を決定することと、検知電圧および検知電流の平均値に基づいて調整を制御することとを含む。負荷に供給される電圧および電流の検知は、１つまたは複数の光アイソレータによって負荷に供給される電圧および電流から、検知電圧および電流を表す信号を絶縁することを含むことができる。
【００１２】
いくつかの実施形態において、負荷は、１つまたは複数の発光ダイオードを有する照明デバイスである。他の負荷および適用例（モータ制御器適用例など）も可能である。
【００１３】
さらに別の態様では、調整された出力を発生させる回路は、交流（ＡＣ）電圧および電流を受け取る１対の入力端子と、入力端子に結合しＡＣ電圧および電流を整流しある周波数を有する整流された電圧および／または電流を発生させる整流器と、整流器に結合し調整された出力を発生させるレギュレータと、負荷に調整された出力を供給する１対の出力端子とを含む。いくつかの実施形態において、本回路は、整流された電圧および電流の周波数を実質的にフィルタリングする、いかなるコンデンサも含まない。いくつかの実施形態において、本回路は、動作中に供給電圧および／または電流が整流された電圧の周波数を実質的に含むように構成される。整流された電圧および電流の周波数は、場合によっては、調整された出力まで通過することができる。
【００１４】
様々な実施形態において、調整された出力は、調整された電圧、調整された電流、または調整された電圧および電流を含む。
【００１５】
いくつかの実施形態において、本回路は、動作中に整流された電圧とほぼ同位相である電流が入力端子から引き込まれるように構成され、機能する。いくつかの実施形態は、電磁放射を制御するために高周波数のみをフィルタリングする１つまたは複数のコンデンサを含む。
【００１６】
整流器は、ＡＣ電圧の周波数の２倍の周波数およびＡＣ電圧の振幅の絶対値とほぼ同様に経時的に変化する振幅を有する一定極性の波形を発生させる全波整流器とすることができる。
【００１７】
本回路は、場合によっては、レギュレータを制御する力率制御器を伴うフィードバック・ループを含む。力率制御器は、調整された出力を発生させるときに生じる無効電力の量を制御するように機能する。フィードバック・ループは、負荷に供給される電圧を検知するセンサと、負荷に供給される電流を検知するセンサと、検知電圧および検知電流に基づいて検知電圧および検知電流のそれぞれの平均値を決定する１つまたは複数の積分回路とをさらに含むことができる。力率制御器は、検知電圧および検知電流の平均値に基づいてレギュレータを制御するように構成することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、１つまたは複数の光アイソレータは、１つまたは複数の積分回路からそれぞれの電圧および電流センサを絶縁することができる。
【００１９】
さらに別の態様では、システムは、交流（ＡＣ）電源と、ＡＣ電源電圧から調整された出力を発生させるためにＡＣ電源に結合する回路と、調整された電圧を受け取るために回路に結合する照明器具とを含む。照明器具は、１つまたは複数の発光ダイオードを含むことができる。本回路は、交流（ＡＣ）電圧および電流を受け取る１対の入力端子と、入力端子に結合しＡＣ電圧および電流を整流しある周波数を有する整流された電圧および電流を発生させる整流器と、整流器に結合し整流された電圧または電流に基づいて調整された出力を発生させるレギュレータと、負荷に調整された整流された電圧を供給する１対の出力端子とを含む。本回路は、整流された電圧および電流の周波数を実質的にフィルタリングする、いかなるコンデンサも含まない。
【００２０】
典型的な実施形態では、本回路は、整流された電圧および電流の周波数を調整された出力まで通過させるように機能する。調整された出力は、調整された電圧、電流、または電圧および電流を含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、本回路は、電磁放射を制御するために高周波数をフィルタリングする１つまたは複数のコンデンサを含む。
【００２２】
整流器は、場合によっては、ＡＣ電圧の周波数の２倍の周波数およびＡＣ電圧の振幅の絶対値とほぼ同様に経時的に変化する振幅を有する一定極性の波形を発生させる全波整流器である。
【００２３】
本回路のいくつかの実施形態は、レギュレータを制御する力率制御器を伴うフィードバック・ループを含む。力率制御器は、調整された出力を発生させることによって生じる無効電力の量を制御するように機能する回路を有する。フィードバック・ループは、負荷に供給される電圧を検知するセンサと、負荷に供給される電流を検知するセンサと、検知電圧および検知電流に基づいて検知電圧および検知電流のそれぞれの平均値を決定する１つまたは複数の積分回路とをさらに含むことができる。力率制御器は、検知電圧および検知電流の平均値に基づいてレギュレータを制御するように構成される。
【００２４】
典型的な実施形態では、ＡＣ電源は、実質的に調整されない。本システムは、いくつかの実装形態では、負荷を破損する可能性のある電流に曝さないように保護する手段を含む。
【００２５】
本回路を含むシステムは、通常、整流された電圧および電流の周波数をフィルタリングする、いかなるコンデンサも含まない。本回路は、いかなる電解コンデンサも含まない。
【００２６】
いくつかの実施形態において、以下の利点の１つまたは複数が存在する。
【００２７】
たとえば、レギュレータ回路のＡＣ入力電圧の絶対値とほぼ同位相である調整された出力電圧および／または電流を、負荷（１つまたは複数の発光ダイオードを有する照明器具など）に供給することができる。本回路は、高い力率および低い高調波歪みで動作する。力率は、約０．９またはそれより高い（たとえば、０．９１、０．９２、０．９３、０．９４、０．９５、０．９６、０．９７またはそれより高い）のが通常である。さらに、全高調波歪みは、約３％未満である（たとえば、２．５％、２．０％、１．５％未満またはそれより低い）のが通常である。
【００２８】
レギュレータ回路は、特にレギュレータ回路内の他の回路素子と比べて比較的早く使用できなくなる傾向がある電解コンデンサ（たとえばアルミニウム、タンタル・コンデンサを含む）などの大きいコンデンサを必要としない。そうした大きいコンデンサを必要としないので、レギュレータ回路のサイズおよび部品数は、比較的小さくすることができる。
【００２９】
通常、その出力部で調整された電圧および／または電流を効果的に供給しながら、広範囲の入力電圧波形（たとえば正弦波、矩形波など）にわたって高効率を実現することができる。レギュレータ回路は、通常、動作中に少量の熱を発生させる。
【００３０】
通常、延長された動作寿命を期待することができる。したがって、そうしたレギュレータ回路の維持、修理、または交換に関する負担を軽減することができる。このことは、発光ダイオードを使用する街灯などの適用例において特に有利になることができ、電源は、接近するのが難しい場所で使用することができる。
【００３１】
さらに、回路自体が比較的単純なので、回路の設計、製造、および故障修理も極めて簡単である。
【００３２】
本回路は、大きいコンデンサを必要とせず、通常単一段レギュレータとして実装されるので、通常は、空間をほとんど必要としない。
【００３３】
レギュレータ回路は、発光ダイオードを含む適用例用の調整電源として極めて効果的である。実際に、発光ダイオードは、明白な点滅なしに本明細書に開示したレギュレータ回路と共に動作するとき、効果的に動作することがわかった。さらに、レギュレータ回路は、動作中に発光ダイオードを損傷しないことがわかった。
【００３４】
調整電源は、それ自体およびその下流回路を、落雷ならびに温度および電力揺動などの自然現象からの極めて高いストレスに曝されることによる損傷から守るように機能することができる。
【００３５】
通常、レギュレータ回路は、別個の力率制御およびＤＣ−ＤＣ変換の必要性を省き、したがって、調整された出力を発生させるのに必要な部品の数を著しく低減させる。
【００３６】
他の特徴および利点は、説明および図面ならびに特許請求の範囲より明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】例示的な調整電源回路を示す回路図である。
【図２Ａ】回路動作中に図１の回路内の様々な点において現れる、例示的な電圧波形を示す図である。
【図２Ｂ】回路動作中に図１の回路内の様々な点において現れる、例示的な電圧波形を示す図である。
【図２Ｃ】回路動作中に図１の回路内の様々な点において現れる、例示的な電圧波形を示す図である。
【図３Ａ】抵抗負荷に接続された図１の回路と同様の回路の測定動作パラメータを示す図である。
【図３Ｂ】抵抗負荷に接続された図１の回路と同様の回路の測定動作パラメータを示す図である。
【図３Ｃ】抵抗負荷に接続された図１の回路と同様の回路の測定動作パラメータを示す図である
【図４Ａ】発光ダイオード器具に接続された図１の回路と同様の回路の測定動作パラメータを示す図である。
【図４Ｂ】発光ダイオード器具に接続された図１の回路と同様の回路の測定動作パラメータを示す図である。
【図４Ｃ】発光ダイオード器具に接続された図１の回路と同様の回路の測定動作パラメータを示す図である。
【図４Ｄ】発光ダイオード器具に接続された図１の回路と同様の回路の測定動作パラメータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、未調整交流（ＡＣ）電源１０２および負荷１０４に接続される調整電源回路１００の例示的な実施形態を示す回路図である。典型的な実施形態では、負荷１０４は、１つまたは複数の発光ダイオードを含む。しかし、負荷１０４は、調整された電力を受け取ることによってその動作が利益を得ることができる、あらゆるタイプの電気部品または電気部品の組合せを含むことができる。
【００３９】
図示された回路１００は、整流器１０６と、レギュレータ１０８と、力率制御器１１０を伴うフィードバック・ループと、１対のダイオード１１２ａ、１１２ｂ（任意選択である）と、高周波数出力コンデンサ１１４とを含む。回路１００は、通常、負荷１０４に調整され整流された電圧を供給するように機能する。負荷に供給される電圧は、通常、ＡＣ電源１０２周波数の２倍の周波数である低周波数成分を含む。負荷１０４に供給される電圧の振幅は、ＡＣ電源１０２電圧の振幅の絶対値と同様に経時的に変化する。
【００４０】
負荷１０４に供給される調整され整流されたＡＣ電圧が、極めて大きい歪みを伴わずに理想的な整流された（ただしフィルタリングされていない）ＡＣ波形の外形にできる限り近づくように、回路１００が構成され、動作するのが通常は望ましい。調整され整流されたＡＣ電圧の高レベルの歪みは、回路１００の動作に関して極めて高レベルの高調波歪みをもたらす可能性がある。パーセント全高調波歪み（ｔｈｄ）が、約３％未満（たとえば、２．５％、２．０％、１．５％など）に維持されるのが通常は望ましい。
【００４１】
負荷１０４まで通過することができる低周波数の範囲は、幅広い設計上の配慮によって回路ごとに異なる可能性がある。しかし、通常、この範囲は、少なくとも整流された電圧の周波数を含み、その周波数は、全波整流器に対してＡＣ電源１０２周波数の２倍の周波数である。いくつかの実施形態において、負荷１０４まで通過することができる周波数の範囲は、さらに広くすることができ、たとえば、ライン周波数の約１０倍までのほぼ全ての周波数、またはライン周波数の約１００倍までのほぼ全ての周波数を含む。
【００４２】
ＡＣライン周波数の約２倍の周波数は負荷１０４まで実質的に通過することができるので、負荷１０４に供給される電圧および電流は、回路１００のＡＣ入力電圧の絶対値とほぼ同位相である。これによって、高い力率および低い全高調波歪み（ＴＨＤ）を達成することが容易になる。
【００４３】
いくつかの実施形態において、さらに、回路１００は、極めて高い電流に曝されることによる回路の過負荷および破壊または損傷の防止を促すために、その最大入力および／または出力電流を制限するように機能する。
【００４４】
図１の例示的な回路１００は、極めて単純な単一段のレギュレータである。極めて少ない部品を有し、したがって極めて小型で、故障修理、補修および維持しやすいレギュレータを製造するのが簡単である。さらに、図示された回路１００は、いくつかのレギュレータ内に見られ、特にレギュレータ回路内の他の回路素子と比べて比較的早く使用できなくなる傾向がある電解コンデンサなどの大きいコンデンサを少なくとも含まないので、回路１００は、比較的高い期待寿命を有する。さらに、回路１００は、高効率であり、動作時にほとんど熱を発生させない傾向がある。さらに、これにより、回路の期待寿命が増加する傾向がある。
【００４５】
図示された回路１００は、ＡＣ電源１０２からの電圧（ＶＩＮ）および電流を受け取る１対の入力端子１１６ａ、１１６ｂを含む。整流器１０６は、入力端子１１６ａ、１１６ｂに接続され、通常、ＡＣ電源１０２からの入力ＡＣ電圧を、その出力部で一定極性を有する整流された電圧（ＶＲ）に変換するように機能する。整流された電圧（ＶＲ）は、ＡＣ入力電圧（ＶＩＮ）の絶対値と同様に経時的に変化する振幅を有する。
【００４６】
典型的な実施形態では、整流器１０６は、全波整流器であり、たとえば、ブリッジ構成で構成される４つのダイオード（図示せず）を含むことができる。しかし、１対のダイオードおよびセンタ・タップ付きトランスを利用する整流器構成などの他の整流器構成も可能である。
【００４７】
レギュレータ１０８は、整流器１０６の出力部に接続され、通常、整流された電圧および／または電流に基づいて、調整された電圧および／または電流を発生させるように機能する。
【００４８】
典型的な実施形態では、レギュレータ１０８は、スイッチング・レギュレータであり、オンおよびオフにスイッチングする１つまたは複数の高周波数スイッチを含む。オン時間とオフ時間の比である、これらのスイッチのデューティサイクルを調整することによって、負荷１０４に供給される電圧、電流、および／または電力を制御することができる。それに加えて、これらのスイッチは、回路１００を貫流する最大電流を制限するように機能することができる。
【００４９】
いくつかの実施形態において、レギュレータ１０８は、１つまたは複数のスイッチ（トランジスタなど）および１つまたは複数の誘導性素子（トランスなど）を含むフライバック・コンバータである。そうした実施形態では、１つまたは複数のスイッチは、１つまたは複数の誘導性素子からのエネルギーを順次蓄積および放出するように動作する。これらのスイッチは、通常、たとえば約５０ｋＨｚから約１ＭＨｚまでの範囲の極めて高いスイッチング速度を有する。
【００５０】
力率制御器１１０は、通常、レギュレータからの出力電圧および電流に基づいてレギュレータのスイッチングのデューティサイクルを制御するように機能する。力率制御器は、必要とする無効電力の量を制御および最小化または低減するように機能するアナログまたはデジタル回路とすることができる。
【００５１】
力率制御器が動作することができる様々な方法がある。一例では、力率制御器１１０は、フィードバック・ループを介して、それぞれ負荷電圧および負荷電流を表す１対の信号を受け取る。負荷電流信号は、たとえば負荷に供給する電源ライン内の既知の抵抗器の両端間の電圧降下を測定することによって得ることができる。いくつかの実施形態において、これらの信号を供給する信号ラインは、光アイソレータ（図１に示さず）を介して電源ラインから絶縁する。
【００５２】
いくつかの実施形態において、力率制御器１１０は、これらの信号を積分し、経時的な負荷電圧および負荷電流を表すそれぞれの平均値を得る。次に、力率制御器１１０は、レギュレータ１０８のスイッチングを制御するのにそれらの平均値を使用する。
【００５３】
いくつかの実施形態において、さらに、力率制御器１１０は、負荷電流を所定の最大値に制限し、それによって負荷を守るようにレギュレータ１０８のスイッチングを制御する。これを達成することができるいくつかの方法がある。しかし、一例では、レギュレータ１０８に流入またはレギュレータ１０８から流出する電流が検知される。力率制御器１１０は、いくつかの実施形態において絶縁信号ラインにわたって検知電流を表す信号を受け取る。力率制御器１１０は、検知電流を所定の最大値に制限するようにレギュレータ１０８のスイッチングを制御する。
【００５４】
出力コンデンサ１１４が、極めて高い周波数（たとえば、米連邦通信委員会（ＦＣＣ）または他の規制団体もしくは標準化団体によってフィルタリングするように、および／あるいは過剰のノイズを避けるように指定された周波数）をフィルタリングするためだけに設けられる。出力コンデンサ１１４は、低周波数（たとえばＡＣ電源周波数の２倍または２倍付近およびそれ未満の周波数）をフィルタリングしない。出力コンデンサ１１４は、通常、フィルム・タイプ・コンデンサまたはセラミック・コンデンサである。コンデンサ１１４がフィルタリングするように設計される周波数の正確な範囲は、様々な設計上の配慮によって回路ごとに異なる可能性がある。様々な実施形態において、約１５０ｋＨｚから３Ｇｈｚの間の範囲の周波数をフィルタ除去するように、コンデンサ１１４をサイジングすることができる。典型的な実施形態では、回路１００は、コンデンサ１１４がフィルタリングするように設計される周波数範囲未満の周波数を実質的にフィルタリングしない。
【００５５】
図示された実施形態では、ダイオード１１２ａおよび（任意選択的な）ダイオード１１２ｂは、レギュレータ出力部に接続され、電流がほぼ全ての動作条件のもとで一方向に（すなわち負荷１０４の方向に）のみ確実に流れるように促す。
【００５６】
様々な実施形態において、回路１００は、図１に示されない、他のコンデンサを含む様々な他の回路部品を含むことができる。しかし、そうした他の回路素子のいずれかが存在するとき、ＡＣ電源周波数の２倍、２倍付近またはそれ未満の周波数を実質的にフィルタリングするように設計されるものはない。
【００５７】
図２Ａ〜２Ｃは、ＡＣ電源１０２および実質的な抵抗負荷が回路１００に接続されるとき、図１の回路内の様々な点において現れることが予想される例示的な電圧波形を示す。これらの図において、横軸（ｘ軸）は時間（「ｔ」）を表し、縦軸（ｙ軸）は電圧（「Ｖ」）を表す。時間スケールは、各図とも同じである。
【００５８】
以上に示したように、ＡＣ電源は、動作中、整流器１０６の入力端子にＡＣ電圧（ＶＩＮ）を供給する。ＡＣ電圧（ＶＩＮ）波形の例を図２Ａに示す。この波形は、ほぼ正弦関数であり、たとえば電力会社から、ほぼ供給することができるものである。いくつかの実施形態において、特に米国で、このＡＣ入力（「ライン」）電圧は、約１２０ボルトであり、約６０Ｈｚの周波数を有する。
【００５９】
整流器１０６は、一定極性を有する整流されたＡＣ電圧を発生させ、その例を図２Ｂに示す。図２Ｂの波形は、図２Ｂにおいて事前の波形の負の部分の極性が反転したことを除いて、図２Ａの波形と同様である。したがって、図示された波形の全ての部分が、正である。整流器によって発生する波形は、ＡＣライン電圧の周波数の２倍の周波数を伴う反復パターンを有する。たとえばＡＣライン周波数が約６０Ｈｚであるとき、整流器の出力周波数は約１２０Ｈｚである。
【００６０】
レギュレータ１００、ダイオード１１２ａ、１１２ｂ、力率制御器１１０を伴うフィードバック・ループ、および出力コンデンサ１１４は、整流器によって発生する電圧と同じ周波数を有し、整流器によって発生する電圧とほぼ同位相である調整された出力電圧を発生させるように動作する。負荷１０４に送られるこの出力電圧（ＶＬ）の例を図２Ｃに示す。
【００６１】
図２Ｃの電圧波形は、ライン電圧の絶対値とほぼ同位相であるので、負荷１０４は、ライン電圧の絶対値とほぼ同じ周波数で電流を引き込む。発光ダイオードなどの負荷に対して、調整され整流された波形は、通常、発光ダイオードを可視的に点滅させないことが観測された。調整され整流された波形は、発光ダイオードも破損しない。
【００６２】
図３Ａ〜３Ｃは、テスト回路がダイオード１１２ｂを含まないことを除いて、図１の回路と同様のテスト回路に関する測定動作パラメータを示す。この例のテスト回路は、約７５ワットの抵抗負荷に接続された。
【００６３】
より具体的には、図３Ａは測定出力電圧３０２を示すオシロスコープのスクリーン・ショットであり、図３Ｂは測定出力電流３０４を示すオシロスコープのスクリーン・ショットであり、図３Ｃは同じ時間軸に対してプロットされた測定出力電圧３０２および測定出力電流３０４を示すオシロスコープのスクリーン・ショットである。
【００６４】
出力電圧３０２および出力電流３０４の測定値は、約１２０ボルト、６０Ｈｚの入力電圧を受け取っている回路から発生した。図３Ｃに示すように、測定出力電圧３０２も測定出力電流３０４も、約１２０Ｈｚ、すなわちＡＣライン電圧の周波数の約２倍の周波数を有する。図示するように、測定出力電圧３０２は、測定出力電流３０４とほぼ同位相であった。測定出力電圧３０２も測定出力電流３０４も、ＡＣライン電圧の絶対値とほぼ同位相であった。
【００６５】
測定力率は、０．９３９であった。全高調波歪み（Ｖｔｈｄ％）は１．９４であり、高調波成分は、以下のように、第３＝０．４８％、第５＝１．６５％、第７＝０．９％、第９＝０．３３％、第１１＝０．４２％、および第１３＝０．４５％であった。測定ライン電流は、６７４ミリアンペアであった。
【００６６】
図４Ａ〜４Ｄは、テスト回路がダイオード１１２ｂを含まないことを除いて、図１の回路と同様のテスト回路に関する測定動作パラメータを示す。このテスト回路は、その負荷としての約７５ワットの発光ダイオード器具に接続された。
【００６７】
より具体的には、図４Ａは測定出力電圧４０２を示すオシロスコープのスクリーン・ショットであり、図４Ｂは測定出力電流４０４を示すオシロスコープのスクリーン・ショットであり、図４Ｃは同じ時間軸に対してプロットされた測定出力電圧４０２および測定出力電流４０４を示すオシロスコープのスクリーン・ショットであり、図４Ｄは出力電流の高スイッチング周波数成分４０６を示す。
【００６８】
出力電圧４０２および出力電流４０４は、１２０ボルト、６０ＨｚのＡＣライン電圧から発生した。図示したスクリーン・ショットにおいて、測定出力電圧４０２も測定出力電流４０４も、約１２０Ｈｚ、すなわちＡＣライン電圧の周波数の約２倍の周波数を有した。図示するように、測定出力電圧４０２は、測定出力電圧４０４とほぼ同位相であった。測定出力電圧４０２も測定出力電流４０４も、ＡＣライン電圧の絶対値とほぼ同位相であった。
【００６９】
測定力率は、０．９４３であった。全高調波歪み（Ｖｔｈｄ％）は２．１であり、高調波成分は、以下のように、第３＝０．３９％、第５＝１．６８％、第７＝１．０％、第９＝０．２９％、第１１＝０．４６％、および第１３＝０．４５％であった。測定ライン電流は、５５２ミリアンペアであった。
【００７０】
図４Ｄは、約７５ワットの発光ダイオード負荷に流入する出力電流の「スイッチング」高周波数成分４０６を示すオシロスコープのスクリーン・ショットを示す。図示されたスクリーン・ショットは、スイッチング周波数が約６０ｋＨｚであったことを示す。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明してきた。それでもなお、本発明の技術思想および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解されよう。
【００７２】
たとえば、本明細書で開示した技法は、単一段絶縁型または非絶縁型のトポロジに適用することができる。それに加えて、これらの技法は、シングルエンド・プライマリ・インダクタ・コンバータ（ｓｉｎｇｌｅ  ｅｎｄｅｄ  ｐｒｉｍａｒｙ  ｉｎｄｕｃｔｏｒ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（ＳＥＰＩＣ）、Ｃｕｋコンバータ、フライバック・コンバータ、フォワード・コンバータ、および半波または全波ブリッジ・コンバータなどを含む様々なコンバータ・トポロジに適用することができる。これらの技法は、パルス幅変調または周波数変調などのあらゆる種類の変調技法を利用して回路に適用することができる。
【００７３】
本明細書に開示した技法および回路は、調整された電圧、調整された電流、または調整された電圧および調整された電流を発生させるのに使用することができる。
【００７４】
これらの技法および回路は、発光ダイオード負荷およびモータ制御負荷を含む様々な負荷に、調整された電圧および／または電流を供給するのに使用することができる。
【００７５】
それに加えて、１つまたは複数の高周波数スイッチは、パルス幅および／またはレギュレータのスイッチング周波数を変調するのに使用することができる。いくつかの実施形態において、変調は、最大および／または平均負荷電流を制限するために実施される。たとえば、最大電流を制限することにより、レギュレータ回路および／または負荷自体を入力サージから守るように促される。変調は、出力電圧および／または出力電流を調整するのに使用することができる。
【００７６】
他の実施形態は、特許請求の範囲の範囲内にある。
【図１】
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【図２Ａ】
2012516129.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【国際調査報告】
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