JP5491831B2 - ヒータに電力供給するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

特許に係る政府の権利

本発明は、ロッキード・マーティン宇宙システム会社（Ｌｏｃｋｈｅｅｄ Ｍａｒｔｉｎ Ｓｐａｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）により授与された契約書番号Ｃ−３００９に基づき米国政府からの支援を得て行われた。米国政府は、本発明に一定の権利を有することができる。

微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ、ＭＥＭＳ)デバイスは、一般に、センサ・ブロック・アセンブリ（ＳＢＡ）内に封入されて、アプリケーションデバイス内へのＭＥＭＳデバイスの搭載を可能にする。例えば、ＭＥＭＳジャイロスコープ又は加速度計を用いて、これらが設置されたアプリケーションデバイスの各回転又は加速度をそれぞれ測定することができる。

ＭＥＭＳデバイスは、アプリケーションデバイスが野外で稼動しているときに過酷な温度偏移に曝される可能性がある。例えば、アプリケーションデバイスが、衛星又は宇宙船の場合、衛星又は宇宙船は、極度な温度変動に曝されることになる。しかしながら、ＭＥＭＳデバイスの性能は、温度に応じて変化する。ＭＥＭＳデバイスにとって温度変動に曝されることは、特に望ましくない。

更に、大気温度の偏移に加えて、ＳＢＡコントローラを含むＳＢＡ及びＭＥＭＳデバイス内部のデバイスは、稼動中に抵抗負荷損失に起因して熱を発生させる。このように発生した熱が、予め定められた温度又は予め定められた温度範囲内にＭＥＭＳデバイスを維持することを更に困難にする。

ＭＥＭＳデバイスの低温への曝露を回避するために、センサ・ブロック・アセンブリに対してヒータを物理的に結合するか又はその内部に実装することができる。アプリケーションデバイスの温度が下がるにつれて、ＳＢＡヒータは、ＭＥＭＳデバイスの温度を予め定められた温度閾値内に維持するように動作する。

しかしながら、ＳＢＡヒータの温度制御システムは、バッテリーなどの外部電源に依存する。バッテリーを電源として使用すると、バッテリーの出力電圧は、温度及び／又は使用に応じて変化する。例えば、バッテリー内の電力が消費されると、バッテリーの出力電圧は低下することになる。バッテリーが再充電されると、出力電圧は上昇する。バッテリーの出力電圧のこのような変化は、ＳＢＡヒータの性能に影響を与える。

抵抗式ＳＢＡヒータの出力電力は、以下の式１で示すように、入力電圧の振幅の二乗（Ｖ_ＩＮ ^２）をヒータ抵抗（Ｒ_{ＨＥＡＴＥＲ}）の値で除算して、デューティファクタ（Ｄ）倍したものに等しい。デューティファクタは、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）がヒータ抵抗（Ｒ_{ＨＥＡＴＥＲ}）に印加される時間期間に相当する。
出力電力＝［（Ｖ_ＩＮ ^２）／（Ｒ_{ＨＥＡＴＥＲ}）］＊Ｄ （式１）

ＳＢＡヒータ制御システムは、ＳＢＡヒータがＭＥＭＳデバイスの動作温度を予め定められた動作温度に（又は予め定められた動作温度範囲内に）維持するように、デューティサイクルを調整するよう構成されている。しかしながら、ＳＢＡヒータ制御システムの応答時間は瞬時的なものではない。例えば、電源電圧が２倍になると、ＳＢＡヒータ制御システムがデューティサイクルを４分の１に短縮できるまでに、出力電力が４倍に増加する。ＳＢＡヒータ制御システムがデューティサイクルを調整するこの時間期間の間、ＳＢＡヒータは、所望の予め定められた温度（又は温度スルー・レート）を超えてＭＥＭＳデバイスを加熱することがある。

従って、ＳＢＡヒータ制御システムの能力を改善して、ＳＢＡヒータがＭＥＭＳデバイスの予め定められた温度を維持できるように電源電圧の変化に対してより正確に応答することが望ましい。

温度を制御するために熱抵抗に電力供給するシステム及び方法が開示される。例示的な実施形態は、電源からの入力電圧に基づいて二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号を生成し、ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号に応じてスイッチを制御して、スイッチの制御に従って電源からヒータ抵抗に電力供給する。熱抵抗への電力は、スイッチによって制御され、入力電圧の変化する値に対して実質的に一定の電力値を熱抵抗に供給する。

更なる態様によれば、例示的な実施形態は、熱抵抗、電源と熱抵抗との間に結合されたスイッチ、及びスイッチに結合された二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラを含む。スイッチは、電源からの入力電圧において熱抵抗に電力を供給するように構成されている。ＲＭＳ ＰＷＭコントローラは、スイッチを制御するためのＲＭＳ ＰＷＭ制御信号を生成するように構成されている。ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号は、第１入力電圧の振幅に対応する第１デューティサイクルにおいて熱抵抗に電力を供給するようにスイッチを作動させ、第２入力電圧の振幅に対応する第２デューティサイクルにおいて熱抵抗に電力を供給するようにスイッチを作動させる。従って、第１デューティサイクルにおいて熱抵抗に供給される電力は、第２デューティサイクルにおいて熱抵抗に供給される電力と実質的に同じである。

ＳＢＡヒータ内のＲＭＳ ＰＷＭコントローラの実施形態のブロック図である。 ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの実施形態のブロック図である。 従来型ＰＷＭコントローラ、標準フィード・フォワード（ＦＦＷＤ）ＰＷＭコントローラ、及びＲＭＳ ＰＷＭコントローラの固定入力電圧にわたる電力の割合変化の仮想プロットを示す図である。 ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの代替の実施形態において、２８ボルトに正規化された固定入力電圧にわたる電力の割合変化の仮想プロットを示す図である。 ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの様々な実施形態を実施するブロック図である。 ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの様々な実施形態を実施するブロック図である。 ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの様々な実施形態を実施するブロック図である。 ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの様々な実施形態を実施するブロック図である。 ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの様々な実施形態を実施するブロック図である。

好ましい及び代替的な実施形態について以下の図面を参照しながら以下において詳細に説明する。
図１は、センサ・ブロック・アセンブリ（ＳＢＡ）ヒータ１０２内の二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラ１００の実施形態のブロック図である。ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の例示的な実施形態は、所与の需要レベルに関して、熱抵抗１０６に結合されたスイッチ１１０を制御するＲＭＳ ＰＷＭ制御信号１０８を用いることによって、ＳＢＡヒータ１０２内の熱抵抗１０６に供給される電源１０４から受け取る電力を制御する。ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号１０８は、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅に対応するデューティサイクルにおいて熱抵抗１０６に電力を供給するようにスイッチ１１０を作動させる。従って、所与の需要レベルに関して、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の実施形態は、デューティサイクルを制御することにより、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が変化するときに熱抵抗１０６に対して実質的に一定の電力量を維持する。デューティサイクルは、スイッチ１１０を作動させるＲＭＳ ＰＷＭ制御信号によって制御される。

温度センサ１１２は、センサ・ブロック・アセンブリ（ＳＢＡ）１１４の温度を感知する。感知された温度が予め定められた温度閾値を下回るときに、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００がイネーブルにされ、スイッチ１１０を制御する。スイッチ１１０は、熱抵抗１０６及び電源１０４を結合し、熱抵抗１０６がＲＭＳ ＰＷＭ制御信号１０８に従って、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅の可変値に対して、実質的に一定の電力値で電力供給される。従って、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００は、ＳＢＡ１１４内に常駐する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス１１６の温度を制御する。

図２は、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の実施形態のブロック図である。ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００は、固定周波数クロック２０２、可変勾配クロック２０４、ランプ発生器２０６、及びコンパレータ２０８を含む。

ランプ発生器２０６は、電源１０４から電圧を受け取る。電源１０４からの入力電圧（Ｖ_ＩＮ）に基づいて、ランプ発生器２０６は、制御信号を生成して可変勾配クロック２０４に伝達し、該クロックは、可変ランプ制御信号２１０の勾配を設定する。例示的な実施形態において、ランプ発生器２０６から出力される制御信号の勾配は、入力電圧Ｖ_ＩＮ−オフセット電圧（Ｋ）の振幅を利得（ｇ）で乗算して、クロックキャパシタンス（Ｃ_ＣＬＫ）で除算したものに相当する。式２は、一般に、ランプ発生器２０６から出力されるランプ制御信号を表している。
勾配＝ｄｖ／ｄｔ＝ｇ＊（Ｖ_ＩＮ−Ｋ）／Ｃ_ＣＬＫ （式２）

ランプ発生器２０６の出力制御信号は、式２の適切な修正0を経て、線形又は非線形とすることができる。例えば、指数出力制御信号は、ＲＣ勾配を定める結合抵抗（Ｒ）及びキャパシタ（Ｃ）の組み合わせに基づくことができる。更に、一部の実施形態では、予め定められたブレークポイントにおいて異なる勾配を有するランプレートを利用することができる。

固定周波数クロック２０２は、クロック制御信号２１２を生成して可変勾配クロック２０４に伝達し、該信号は、可変勾配クロック２０４の可変ランプ制御信号２１０の動作周波数を設定する。例えば、クロック制御信号２１２は、各クロックサイクルの最後に可変勾配クロック２０４のタイミング・キャパシタ（図示せず）を公知の電圧にリセットすることができる。

可変勾配クロック２０４から出力される可変ランプ制御信号２１０は、コンパレータ２０８に入力される。需要信号２１４もまた、コンパレータ２０８に入力される。需要信号は、予め定められた値に相当する。需要関数は、温度センサ１１２の関数とすることができる。可変ランプ制御信号２１０が需要信号２１４よりも小さい場合、コンパレータ２０８の出力は論理ｈｉｇｈとなり、その結果、スイッチ１１０が閉位置に作動され、これにより熱抵抗１０６を電源１０４に結合させる。可変ランプ制御信号２１０が需要信号２１４と同じか又はより大きい場合、コンパレータ２０８の出力は論理ｌｏｗとなり、その結果、スイッチ１１０が開位置に作動され、これにより熱抵抗１０６を電源１０４から結合解除する。

電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅が相対的にｈｉｇｈである場合、可変ランプ制御信号２１０の勾配は、相対的にｈｉｇｈに設定される。電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅が相対的にｌｏｗである場合、可変ランプ制御信号２１０の勾配は、相対的にｌｏｗに設定される。従って、コンパレータ２０８は、可変ランプ制御信号２１０のより高い勾配によって、論理ｈｉｇｈから論理ｌｏｗに迅速に遷移することになる。クロック制御信号２１２が可変勾配クロック２０４をリセットすると、コンパレータ２０８は、論理ｈｉｇｈに再び遷移するので、スイッチ１１０が閉じる。従って、スイッチ１１０が閉じている「オン」時間は、より高い入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の場合の方が、より低い入力電圧（Ｖ_ＩＮ）による「オン」時間よりも相対的に短い。従って、可変ランプ制御信号２１０の勾配を変えると、スイッチの「オン」時間が効果的に変わり、これによりＲＭＳ ＰＷＭ制御信号１０８が得られることになる。

代替の実施形態において、コンパレータ２０８及び／又はスイッチ１１０のような異なる論理機能性を有する付加的及び／又は異なる構成要素を使用することができる。例えば、スイッチ１１０及びコンパレータ２０８は、コンパレータ２０８の出力が論理ｌｏｗであるときにスイッチ１１０を閉じるように協働することができる。或いは、スイッチ１１０は、抵抗１０６のグランドレッグ内に配置することができる。

ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の実施形態は、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が変化すると、熱抵抗１０６に供給されるＲＭＳ電力を動的に制御するように動作可能である。例えば、電源１０４が放電されて、電源から供給される電圧（Ｖ_ＩＮ）が低下すると、可変ランプ制御信号２１０の勾配が減少し、これにより、スイッチ１１０の「オン」時間が増加する。逆に、電源１０４が再充電され、その結果、電源から供給される電圧（Ｖ_ＩＮ）が上昇するようになると、可変ランプ制御信号２１０の勾配が増加し、これによりスイッチ１１０の「オン」時間が減少する。

一実施形態において、可変ランプ制御信号２１０の勾配の変化は、最小及び最大Ｖ_ＩＮ条件において電源１０４から供給される抵抗１０６の両端のＲＭＳ電圧の振幅に基づいている。別の実施形態において、可変ランプ制御信号２１０の勾配の変化は、複数のＶ_ＩＮ条件において電源１０４から供給される抵抗１０６の両端のＲＭＳ電圧の振幅の最良最小二乗適合に基づいている。

コンパレータ２０８からの出力ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号１０８は、スイッチ１１０を制御するＰＷＭ信号である。制御信号１０８は、ＲＭＳ補償された信号であり、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅の変化する値に対して、熱抵抗１０６への実質的に一定の電力値をもたらす。従って、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００は、ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号１０８に応じて、スイッチ１１０を閉じて電源１０４を熱抵抗１０６に結合させ、スイッチ１１０を開いて電源１０４から熱抵抗１０６を結合解除する。

図３は、従来型ＰＷＭコントローラ（プロット３０２）、従来型フィード・フォワード（ＦＦＷＤ）ＰＷＭコントローラ（プロット３０４）、及びＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００（プロット３０６）の固定需要電圧にわたる電力の割合変化の仮想プロットを示している。従来型ＰＷＭコントローラのプロット３０２は、入力電圧がこの従来型コントローラにとって望ましくない方法で変化するときの、電力の極端な変化を示している。従来型ＦＦＷＤ ＰＷＭコントローラのプロット３０４は、多少の補正を達成できることを示している。しかしながら、入力電圧が変化するときの電力の変化は、この従来型コントローラにおいては依然としてかなりある。

ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の実施形態は、プロット３０３に示すように、入力電圧が変化するときに実質的に同じ電力量を供給する。すなわち、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の実施形態によって供給される熱抵抗１０６へのＲＭＳ電力は、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅範囲にわたって実質的に一定である。

図４は、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の代替の実施形態の固定入力電圧にわたる電力の割合変化の仮想プロットを示している。プロット４０２は、可変勾配クロック２０４（図２）から出力される可変ランプ制御信号２１０の勾配の変化を確定するのに均等なエンドポイント（電源１０４から供給されるＶ_ＭＡＸ及びＶ_ＭＩＮの同じＲＭＳ出力電力）を使用する効果を示している。この実施形態では、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅がその最大（Ｖ_ＭＡＸ）であるとき、及び、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅がその最小（Ｖ_ＭＩＮ）であるときのＲＭＳ ＰＷＭ制御の値だけを使用して勾配を確定する。

プロット４０４は、Ｖ_ＩＮでの勾配の変化を確定するための最良最小二乗適合の効果を示している。プロット４０６は、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの回路構成において利用可能な高グレードな構成要素の使用の効果を示している。利用可能な構成要素値は、ｌｏｗラインパワー出力よりも大きくなるようにｈｉｇｈラインパワー出力をスキューし、ｈｉｇｈラインにおけるスイッチ１１０の高いスイッチング損失を補正するように選択した。

図５−７は、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラの様々な実施形態を実施するブロック図である。図５において、複数のダイオード５０２（便宜上３つを図示）、ツェナーダイオード５０４（或いは温度補償型ツェナーダイオード又は等価物）、バイアス抵抗５０６が、電源１０４と直列にある。（抵抗５１０及びキャパシタ５１２を含む）ＲＣ回路５０８が可変ランプ制御信号２１０を生成する。クロック制御信号２１２は、ダイオード５１４をバイアスすることによってランプ値をリセットする。オフセット電圧（Ｋ）は、ダイオード５０２の電圧とツェナーダイオード５０４の電圧とを加えたものに等しい。ダイオード５０２は、ツェナーダイオード５０４に温度補償を提供するように選択することができる。

図６において、抵抗６０２は、電流コントローラ６０４と直列である。電流コントローラ６０４によって引き出される電流量Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}は、抵抗６０２の両端の電圧降下を誘起する。Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}からの抵抗６０２の両端の電圧降下は、電圧オフセットＫに相当する。抵抗６０２及びキャパシタ６０８によって形成されるＲＣ回路は、電流源６０４によって生成されるオフセットと共に可変ランプ制御信号２１０を生成する。クロック制御信号２１２は、ダイオード６０６をバイアスすることによってランプ値をリセットする。

図７において、入力電圧Ｖ_ＩＮから固定電圧が差し引かれて電流源を生成し、これが可変勾配クロック２０４に給電する。３つの抵抗７０２、７０４、及び７０６を分圧器回路として使用する。第１抵抗７０２と第２抵抗７０４との間の電圧Ｖ_１が、ＰＮＰトランジスタ７０８のエミッタに供給される。第２抵抗７０４と第３抵抗７０６との間の電圧Ｖ_２が、演算増幅器７１０の第１入力に供給される。演算増幅器７１０の第２入力には基準電圧が入力される。演算増幅器７１０の出力は、ＰＮＰトランジスタ７０８のベースに供給される。抵抗７０２を通ってトランジスタ７０８のエミッタ内に流れる電流は、キャパシタ７１４上で線形ランプを生成する。このランプ上の勾配は、入力電圧Ｖ_ＩＮから可変ランプ制御信号２１０を生成する定数を差し引いたものに正比例する。クロック制御信号２１２は、ダイオード７１２をバイアスすることによってランプ値をリセットする。

代替の実施形態では、ＰＮＰトランジスタ７０８を他の適切なトランジスタに置き換えて、必要に応じて、このような他の回路構成と共に可変ランプ制御信号２１０を生成することができる。例えば、代替の実施形態では、ＮＰＮトランジスタを使用することができる。

図８は、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００のプロセッサベースの実施形態を示している。この実施形態は、電圧検出器８０２、プロセッサシステム８０４、メモリ８０６、及び信号発生器８０８を含む。上述の構成要素は、通信バス８１０を介して通信可能に共に結合されている。図示されていない他の構成要素を含むことができる。プロセッサベースのＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の代替の実施形態において、上述の構成要素は、異なる方法で通信可能に相互に結合することができる。例えば、上述の構成要素のうちの１つ又はそれ以上をプロセッサシステム８０４に直接結合することができ、或いは、中間要素（図示せず）を介してプロセッサシステム８０４に結合することができる。代替の実施形態において、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の外部にあるコンパレータに可変ランプ制御信号２１０を供給する。構成要素は、単一のシリコンチップ上に共に製作することができ、及び／又は、互いに通信する別個の構成要素として実装することができる。

電圧検出器８０２は、入力電圧Ｖ_ＩＮを検出して、検出された入力電圧Ｖ_ＩＮに対応するデジタル信号を生成し、これがプロセッサシステム８０４に伝達される。プロセッサシステム８０４は、入力電圧Ｖ_ＩＮの振幅に対応するデジタル信号及び感知された温度に対応する信号を受け取る。プロセッサシステム８０４は、メモリ８０６内に常駐するロジックを実行してデジタル制御信号を生成し、これが信号発生器８０８に伝達される。信号発生器８０８は、可変ランプ制御信号２１０を生成して、これがコンパレータ２０８に入力される。

代替の実施形態において、信号発生器８０８は、ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号１０８を直接生成することができ、これにより、スイッチ１１０を制御する。別の実施形態において、信号発生器８０８は、ランプ発生器２０６の出力に対応する信号を生成することができる。

一部の実施形態において、入力電圧Ｖ_ＩＮの振幅が変化するにつれ、オフセット電圧Ｋの値が変化する。すなわち、Ｖ_ＩＮの異なる値又は範囲に対して異なるオフセット電圧Ｋを使用することができる。プロセッサベースの実施形態において、異なる入力電圧Ｖ_ＩＮに対して使用される複数の異なるオフセット電圧に対応する情報は、メモリ８０６（図８）内に常駐することができる。更に、あらゆる適切な可変ランプ制御信号２１０及び／又はＲＭＳ ＰＷＭ制御信号１０８を定めるための情報をメモリ８０６内に保存することができる。

入力電圧Ｖ_ＩＮの振幅が変化するにつれてオフセット電圧Ｋの値が変化する代替の実施形態において、複数のダイオードグループを使用して複数の異なるオフセット電圧Ｋを生成することができる。図９は、第２複数のダイオード９０２（便宜上３つを図示）、第２ツェナーダイオード９０４（或いは温度補償型ツェナーダイオード又は等価物）、及び第２バイアス抵抗９０６（Ｒ_ＢＩＡＳ２）が、電源１０４と直列である。ここで、第２オフセット電圧（Ｋ_２）は、ダイオード９０２の電圧にツェナーダイオード９０４の電圧を加えたものに等しい。ダイオード９１０及び抵抗９１２は、第２オフセット電圧Ｋ_２が可変ランプ制御信号２１０を定めるのに、電圧Ｖ_ＩＮの振幅のどの範囲が効果的であるかを制御する。付加的なダイオードグループを使用して、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅の予め定められた異なる範囲に関して付加的なオフセット電圧（Ｋ_ｉ）を定ることができる。

代替の実施形態において、可変勾配クロック２０４は、あらゆる種類のデバイス又は回路構成とすることができ、単独で又は固定周波数クロック２０２と組み合わせて、出力可変ランプ制御信号２１０の勾配に相当する可変勾配の鋸歯状の出力を生成する。すなわち、代替の実施形態では、可変ランプ制御信号２１０及び／又はクロック制御信号２１２を生成する代替的回路構成を使用することができる。代替の実施形態において用いられるこのような回路構成は、便宜上「クロック」又は同様のものと総称的に呼ばれる。

代替の実施形態において、電圧検出器又はセンサは、電源１０４から供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の振幅を検出又は感知する。このような代替の実施形態では、検出又は感知された電圧が、ランプ発生器２０６又はその等価物に供給され、その結果、可変ランプ制御信号２１０が生成されるようになる。

上記の様々な代替の実施形態は、センサ・ブロック・アセンブリ（ＳＢＡ）ヒータを制御するものとして説明している。ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の他の実施形態は、他のデバイスを制御するように構成することができる。例えば、代替の実施形態により、光源への電力を制御することができる。別の限定されない実施例として、ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ１００の実施形態は、化学プロセスで使用されるヒータへの電力を制御し、化学物質又は混合物の温度を制御するか、或いは、化学物質又は混合物を処理する構成要素の温度を制御することができる。別の限定されない実施形態では、測定システムの構成要素の温度を制御することができる。

本発明の好ましい実施形態を例証して説明してきたが、上述のように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの変更を加えることができる。従って、本発明の範囲は、好ましい実施形態の開示事項によって限定されない。むしろ、本発明は、添付の請求項を参照することにより完全に判断されるべきである。

１００ ＲＭＳ ＰＷＭコントローラ
１０２ ＳＢＡヒータ
１０４ 電源
１１２ 温度センサ
１１４ センサ・ブロック・アセンブリ
１１６ ＭＥＭＳデバイス

Claims (3)

1. ヒータに電力供給するシステムであって、
   熱抵抗と、
   電源と前記熱抵抗との間に結合され、前記電源からの入力電圧で前記熱抵抗に電力供給するように構成されたスイッチと、
   前記スイッチに結合された二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラと、
   を含み、
   前記ＲＭＳ ＰＷＭコントローラが、前記スイッチを制御するためのＲＭＳ ＰＷＭ制御信号を生成するように構成されており、
   前記ＲＭＳ ＰＷＭコントローラが、
   ランプ信号を生成するように動作可能なランプ発生器と、
   固定周波数クロック信号を生成するように動作可能な第１クロックと、
   前記ランプ信号及び前記固定周波数クロック信号から可変ランプ制御信号を生成するように動作可能な第２クロックであって、前記可変ランプ制御信号の周波数は、前記固定周波数クロック信号により制御され、前記可変ランプ制御信号の勾配は、前記ランプ信号により制御される、第２クロックと、
   を含み、
   前記ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号が、第１入力電圧の振幅に対応する第１デューティサイクルにおいて前記熱抵抗に電力を供給するように前記スイッチを作動させ、前記可変ランプ制御信号の勾配が、前記第１デューティサイクルの間に前記第１入力電圧に対応する第１の値に設定され、
   前記ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号が、前記第１入力電圧と異なる第２入力電圧の振幅に対応する第２デューティサイクルにおいて前記熱抵抗に電力を供給するように前記スイッチを作動させ、前記可変ランプ制御信号の勾配が、前記第２デューティサイクルの間に前記第２入力電圧に対応し且つ前記第１の値と異なる第２の値に設定され、
   前記可変ランプ制御信号の勾配を前記第１デューティサイクルと前記第２デューティサイクルで異ならせることによって、前記第１デューティサイクルにおいて前記熱抵抗に供給される電力が、前記第２デューティサイクルにおいて前記熱抵抗に供給される電力と実質的に同じになるようにする、
   ことを特徴とするシステム。
2. センサ・ブロック・アセンブリの温度を感知するように動作可能な温度センサを更に含み、
   前記スイッチは、前記感知された温度が予め定められた閾値を下回るときに、ＲＭＳ ＰＷＭ制御信号に応じて前記電源に前記熱抵抗を結合させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記ランプ信号が前記第２クロックによってリセットされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

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