JP2006517780A - スイッチモード・パワー・コンバータ - Google Patents
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Abstract
Description
図2は、本発明によるスイッチモード・パワー・コンバータと組み合わされたフォト制御回路の1つの実施形態を示す。当業者にはよく知られているように、電子素子は相補的である、すなわち、一つの素子を取り替えると、1以上の素子を取り替えることが必要になるかもしれない。図2に示す実施形態において使用される、素子を選択するのに利用されるプロセスを下記に示す。
R4の消費を計算するためのスプレッドシート
R= 100000 OHM
V= 305 VAC
Vツェナーd4=5.1 VDC
Vツェナーd1=15 VDC
P= 0.40584005 WATT
必要とされるR4の最大値を計算するためのスプレッドシート
Rリレー= 2560 OHM
Hfe= 40 比率
R4= 102400 OHM
抵抗R2−270Kオームの値は、光をオンに切り替えるレベルの1.5FCに対応している。この値は、他の実施形態において、大きく変更されてもよい。
時間遅延回路(抵抗R3とコンデンサC3)−時間遅延=R*C。0.1−マイクロファラド・セラミックのコンデンサは、低コストで、所定の容量を提供する。1.5秒の時定数が望ましい。なぜならば、フォト制御の顧客は通常、その値を指定するからである。
C3= 1.00E−007 ファラド
時間遅延= 1.5 秒
結果
R3= 15000000 オーム
入力データ
C2= 1.00E−007 ファラド
R5= 3300 オーム
結果
時定数=3.30E−004 秒
R4= 100000 オーム
Vライン= 305 VRMS
RMS電圧に対するピーク電圧の比= 1.414 比率
結果
Imax= 4.31E−003 AMP
抵抗R5−実施形態で示されるように、最適値は約3.3Kオームである。
トランジスタQ3のパルスのデューティサイクルは、半波整流された電力線電圧の平均値と、リレーコイルの所望の平均電圧との比をとることによって評価できる。
最小電力線電圧= 87 VRMS
所望の平均リレー電圧=15 VDC
結果
デューティサイクル=0.3831418
所望の平均リレー電圧= 15 VDC
リレーコイルの抵抗= 2560 オーム
デューティサイクル 0.38
結果
電流パルスの持続期間の平均Q3コレクタ電流=1.54E−002 アンペア
最小Q3電流ゲイン=40
電流パルスの持続期間の平均Q3コレクタ電流=1.54E−002
結果
パルス中の平均Q3ベース電流=3.85E−004
R5へ迂回したベース電流の端数= 0.5
Q3のベースエミッタ電圧= 0.6 ボルト
パルス中の平均Q3ベース電流= 3.85E−004 アンペア
結果
R5=3116.883117 オーム
トランジスタQ3−トランジスタQ3の最小の仕様:(1)コレクタベース電圧=431.27ボルト;ピークコレクタ電流は5.36E−002アンペア、である。トランジスタQ3の最小の仕様を満たす一つのトランジスタは、トランジスタMPSA44である。MPSA44の仕様は、次の通りである:コレクタベース電圧は、500ボルト;ピークのコレクタ電流は6.00E−001アンペア。
スイッチングトランジスタQ3は、最大のコレクタ電圧を維持する。
最大Vライン= 305 VRMS
Vピークに対するVRMSの比=1.414
結果
Vピーク= 431.27 ボルト
最大電力線電圧= 305 VRMS
所望の平均リレー電圧= 15 VDC
結果
デューティサイクル= 0.1093
所望の平均リレー電圧= 15 VDC
リレーコイルの抵抗= 2560 オーム
デューティサイクル=0.109289617
結果
電流パルスの持続期間の平均Q3コレクタ電流=5.36E−002アンペア
最大電力線電圧=305 VRMS
R4= 100000 オーム
D1のVツェナー=15 ボルト
Vrmsに対するVピークの比=1.1414
結果
最大Q2ドレイン電流=3.33E−003 アンペア
C6のリプル= 0.75 ボルト
リレーコイルの平均電圧=15 ボルト
コイル抵抗= 2560 オーム
最小Q3電流のゲイン= 40
線周波数= 60 Hz
中間結果
電力線サイクル毎のQ3コレクタを介した充電=9.77E−005 クーロン
電力線サイクル毎のC6を介した充電= 2.44−006 クーロン
結果
C6=3.26E−006
ダイオードD5−稲妻や他のサージによる可変抵抗MOVのクランプ電圧である電力線ピーク電圧に耐えることができる。図示される可変抵抗MOVのクランプは、720VDCである。
入力 7.50E−001 ピークトゥピーク電圧
C6のリプル=3.30E−006 ファラド
C6= 6.00E+001 Hz
電力線周波数=
結果 D5電流= 1.49E−004 アンペア
入力 抵抗R6の許容電圧降下 1.50E+000 ボルト
結果 R6=1.01E+004 オーム
入力
VリプルC6= 0.75 ボルト
R6= 10000 オーム
Vスタートパルス=23 ボルト
Vツェナーd1= 15 ボルト
結果
R7=1034.4828 オーム
入力
C6=3.30E−006 ファラド
R4=1.00E+005 オーム
最小電力線電圧=8.70E+001 VRMS
半波整流された平均電圧に対するVrmsの比=4.50E−001
Vツェナーd1=1.50E+001 ボルト
結果
R4を流れる電流=3.92E−004 アンペア
C6の最大電荷量=4.95E−005 クーロン
C6の充電時間= 1.26E−001 秒
入力
C6の充電時間=1.26E−001 秒
R6= 1.00E+004 オーム
R7= 1.00E+003 オーム
最小電力線電圧=8.70E+001 VRMS
半波整流された平均に対するVrmsの比=4.50E−001
VツェナーD1=1.50E+001 ボルト
結果
起動中のR4の電流=3.56E−003 アンペア
C5=3.00E−005 ファラド
入力
C6のVリプル= 7.50E−001 ボルト
C6= 3.30E−006 ファラド
結果
C6を介した充電=2.48E−006 クーロン
入力
C6を介した充電=2.48E−006 クーロン
電力線周波数= 6.00E+001 Hz
最小電力線電圧= 8.70E+001 VRMS
半波整流されたsin波におけるRMS電圧に対する平均電圧=4.50−001
結果
R8=2.64E+005 オーム
Claims (20)
- 第1の極性を有する第1の直流バスに接続する負荷、
前記第1の直流バスに接続され前記第1の極性と反対の第2の極性を持つ第2の直流バスに接続するパルス幅変調回路、及び
前記第2の直流バスに接続された第1の回路、を有し、
前記第1の回路は、
半波整流器、
前記半波整流器に接続された抵抗、及び
前記抵抗に接続されたトランジスタ、
を有し、
前記第1の回路は、前記第1の直流バスから前記第2の直流バスに出力電圧の基準を伝送する、スイッチモード・パワー・コンバータ。 - 前記抵抗は前記半波整流器に並列に接続される、請求項1のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記トランジスタは電界効果トランジスタを含む、請求項1のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 第1のトランジスタはバイポーラトランジスタを含む、請求項1のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 制御回路をさらに有する、請求項1のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記制御回路はフォト制御回路を含む、請求項5のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記第1の回路に接続された第2の回路をさらに有し、
前記第2の回路は、
前記抵抗に接続された第1のダイオード、
前記ダイオードに接続されたコンデンサ、及び
前記ダイオードに接続されたツェナーダイオード、
を有し、
前記ダイオードを介しての前記コンデンサの放電は、前記パルス幅変調回路を変調する、請求項1のスイッチモード・パワー・コンバータ。 - ベース、エミッタ、及びコレクタを有する第1のトランジスタ、
前記第1のトランジスタのベースに接続された第1のコンデンサ、
前記第1のコンデンサに直列に接続された第1の抵抗、
前記第1の抵抗に直列に接続された第2の抵抗、
前記第2の抵抗に並列に接続された第1のダイオード、
前記第1のダイオードとさらに前記第1のトランジスタの前記エミッタとに直列に接続された可変抵抗、
前記第1のトランジスタのベースに接続された第3の抵抗、
前記第3の抵抗に接続されたアノードと前記第1のコンデンサに接続されたカソードを有するツェナーダイオード、
前記ツェナーダイオードに直列に接続された第2のダイオード、
前記第3のダイオードに直列に接続された第4の抵抗、
前記第4の抵抗に直列に接続されたリレーコイル、
前記リレーコイルに並列に接続された第3のダイオード、
前記第4の抵抗に直列に接続された第2のコンデンサ、
前記第2のコンデンサに直列に接続された第5の抵抗、及び
ロード、ニュートラル、及びライン、を含むプラグ、を有し、前記ロードは前記リレーに接続され、前記ニュートラルは前記第1のトランジスタのエミッタに接続され、前記ラインは前記可変抵抗に接続される、スイッチモード・パワー・コンバータ。 - 前記可変抵抗は金属酸化物可変抵抗を含む、請求項8のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記第1のトランジスタは電界効果トランジスタを含む、請求項8のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記第1のトランジスタはバイポーラトランジスタを含む、請求項8のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記第1のトランジスタは絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含み、
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、ダイオードのアノードがそのソースに接続され、前記ダイオードのカソードがそのドレインに接続される、請求項8のスイッチモード・パワー・コンバータ。 - 制御回路をさらに有する、請求項8のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記制御回路はフォト制御回路を含む、請求項13のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記フォト制御回路は、
ベース、コレクタ、及びエミッタを有し、前記コレクタが前記ツェナーダイオードに接続されたフォトトランジスタ、
ソースを前記第1のトランジスタのベースに接続された第2のトランジスタ、
前記フォトトランジスタのエミッタに接続された第6の抵抗、
前記第6の抵抗に接続されたチャージポンプ回路、
前記チャージポンプ回路に接続された第2のトランジスタ、
前記チャージポンプ回路の出力の両端に接続された第7の抵抗、
前記第2のトランジスタのベースと前記ツェナーダイオードのアノードとに接続された第3のコンデンサ、及び
前記フォトトランジスタのエミッタと前記第3のコンデンサとに接続された第8の抵抗、
を有する、請求項14のスイッチモード・パワー・コンバータ。 - 前記第1のトランジスタのベースに接続された第4のコンデンサをさらに有する、請求項15のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記フォトトランジスタのエミッタに接続された第5のコンデンサをさらに有する、請求項15のスイッチモード・パワー・コンバータ。
- 前記チャージポンプ回路は、
前記第6の抵抗に接続された第4のダイオード、
前記第4のダイオードに接続された第5のダイオード、及び
前記第4のダイオードに接続された第4のコンデンサ、
を有する、請求項15のスイッチモード・パワー・コンバータ。 - 負サイクルの負電圧を用いて、複数のダイオードを切り替えて出力電圧をタイミング回路に伝達し、
前記負のフィードバック電圧をパルス形成回路に直接接続する、電力変換方法。 - さらにフォト制御を前記パルス形成回路に接続する、請求項19の方法。
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