特許 6251844 単一のパルス幅変調器（ＰＷＭ）を備えた双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）、低温冷却器システム、及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6251844

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】単一のパルス幅変調器（ＰＷＭ）を備えた双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）、低温冷却器システム、及び方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 P

【請求項の数】24

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-506913(P2017-506913)

(86)(22)【出願日】2015年8月7日

(65)【公表番号】特表2017-524329(P2017-524329A)

(43)【公表日】2017年8月24日

(86)【国際出願番号】US2015044237

(87)【国際公開番号】WO2016022932

(87)【国際公開日】20160211

【審査請求日】2017年2月14日

(31)【優先権主張番号】62/034,889

(32)【優先日】2014年8月8日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/612,357

(32)【優先日】2015年2月3日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503455363

【氏名又は名称】レイセオン カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】オルティズ，ジョエ アンソニー

【審査官】 小原 正信

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第４４８１４４９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１０８２７３０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 米国特許第６７７１５１９（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１２−１５２０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０２４６７９（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力電源から負荷へ電力を供給するよう構成される第１の電力コンバータと、
前記負荷から前記第１の電力コンバータの出力部で前記入力電源へ電力を選択的に再循環させるよう構成される第２の電力コンバータと、
単一のパルス幅変調器及びスイッチング回路を有し、前記スイッチング回路が、前記パルス幅変調器の出力を受けるために前記第１の電力コンバータ又は前記第２の電力コンバータのいずれか一方を選択するよう構成される、制御回路であり、前記制御回路は、さらに、誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差の絶対値を供給するよう構成される、制御回路と、
を有し、
前記スイッチング回路は、前記制御回路のコントロール下で、前記負荷が電力供給しているのか、それとも吸い込んでいるのかに応じて、前記第１の電力コンバータと前記第２の電力コンバータとの間で前記パルス幅変調器の出力を切り替えるよう、さらに構成される、
双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）。

【請求項2】

前記スイッチング回路は、前記電力コンバータのうちの一方のみを一度に作動させるように、前記第１の電力コンバータへの第１のゲート駆動信号又は前記第２の電力コンバータへの第２のゲート駆動信号のいずれか一方を選択的に供給するよう構成される、
請求項１に記載の双方向型ＬＶＰＳ。

【請求項3】

前記第１の電力コンバータの１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するよう前記第１のゲート駆動信号を供給する第１のゲート駆動回路と、
前記第２の電力コンバータの１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するよう第２のゲート駆動信号を供給する第２のゲート駆動回路と
を有し、
前記第１のゲート駆動回路及び前記第２のゲート駆動回路は、前記スイッチング回路からの出力を受けるよう構成される、
請求項２に記載の双方向型ＬＶＰＳ。

【請求項4】

前記スイッチング回路は、当該ＬＶＰＳに、前記入力電源から前記負荷へ電力を供給する前記第１の電力コンバータの動作と、前記負荷から前記入力電源へ電力を再循環させる前記第２の電力コンバータの動作との間を切り替えさせるよう構成される、
請求項２に記載の双方向型ＬＶＰＳ。

【請求項5】

入力電源から負荷へ電力を供給するよう構成される第１の電力コンバータと、
前記負荷から前記第１の電力コンバータの出力部で前記入力電源へ電力を選択的に再循環させるよう構成される第２の電力コンバータと、
制御回路と、
を含む、双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）であって、
前記制御回路は、
単一のパルス幅変調器と、
スイッチング回路であり、
前記パルス幅変調器の出力を受けるために前記第１の電力コンバータ又は前記第２の電力コンバータのいずれか一方を選択し、
前記電力コンバータのうちの一方のみを一度に作動させるように、前記第１の電力コンバータへの第１のゲート駆動信号又は前記第２の電力コンバータへの第２のゲート駆動信号のいずれか一方を選択的に供給し、かつ、
当該ＬＶＰＳに、前記入力電源から前記負荷へ電力を供給する前記第１の電力コンバータの動作と、前記負荷から前記入力電源へ電力を再循環させる前記第２の電力コンバータの動作との間を切り替えさせる、
よう構成されるスイッチング回路と、
誤差増幅器と、
前記誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差の絶対値を供給するよう構成される絶対値回路と、
前記スイッチング回路に、前記第１の電力コンバータと前記第２の電力コンバータとの間で前記パルス幅変調器の出力を切り替えさせるよう構成されるコンバータ選択コンパレータと、
有する、
双方向型ＬＶＰＳ。

【請求項6】

前記絶対値回路は、前記誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差に等しい信号を前記パルス幅変調器に供給するよう構成される、
請求項５に記載の双方向型ＬＶＰＳ。

【請求項7】

当該双方向型ＬＶＰＳは、モータ駆動システムのモータ駆動エレクトロニクスへ電力を供給するよう構成される双方向型モータドライバＬＶＰＳであり、
前記負荷は、前記モータ駆動エレクトロニクス及びモータを含む、
請求項６に記載の双方向型ＬＶＰＳ。

【請求項8】

前記第１の電力コンバータは、前記モータが電力を吸い込んでいる場合に、前記モータ駆動エレクトロニクスへの電圧をレギュレートするよう構成され、
前記第２の電力コンバータは、前記モータが電力を供給している場合に、前記モータ駆動エレクトロニクスへの電力をレギュレートするよう構成される、
請求項７に記載の双方向型ＬＶＰＳ。

【請求項9】

前記モータは、低温冷却器モータである、
請求項８に記載の双方向型ＬＶＰＳ。

【請求項10】

双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）の作動方法であって、
第１の電力コンバータによって、入力電源から負荷へ電力を供給すること、
第２の電力コンバータによって、前記負荷から前記第１の電力コンバータの出力部で前記入力電源へ電力を選択的に再循環させること、
単一のパルス幅変調器の出力を受ける動作のために前記第１の電力コンバータ又は前記第２の電力コンバータのいずれか一方を選択すること、
誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差の絶対値を供給すること、および、
前記負荷が電力供給しているのか、それとも吸い込んでいるのかに応じて、前記第１の電力コンバータと前記第２の電力コンバータとの間で前記パルス幅変調器の出力を切り替えること
を有する作動方法。

【請求項11】

前記電力コンバータのうちの一方のみを一度に作動させるように、前記第１の電力コンバータへの第１のゲート駆動信号又は前記第２の電力コンバータへの第２のゲート駆動信号のいずれか一方を選択的に供給すること
を更に有する請求項１０に記載の作動方法。

【請求項12】

前記第１の電力コンバータの１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するよう前記第１のゲート駆動信号を供給すること、および、
前記第２の電力コンバータの１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するよう第２のゲート駆動信号を供給すること
を更に有する請求項１１に記載の作動方法。

【請求項13】

前記選択的に供給することは、前記入力電源から前記負荷へ電力を供給する前記第１の電力コンバータの動作と、前記負荷から前記入力電源へ電力を再循環させる前記第２の電力コンバータの動作との間を切り替えるよう前記ＬＶＰＳを構成する、
請求項１１に記載の作動方法。

【請求項14】

双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）の作動方法であって、
第１の電力コンバータによって、入力電源から負荷へ電力を供給すること、
第２の電力コンバータによって、前記負荷から前記第１の電力コンバータの出力部で前記入力電源へ電力を選択的に再循環させること、
単一のパルス幅変調器の出力を受ける動作のために前記第１の電力コンバータ又は前記第２の電力コンバータのいずれか一方を選択すること、
前記電力コンバータのうちの一方のみを一度に作動させるように、前記第１の電力コンバータへの第１のゲート駆動信号又は前記第２の電力コンバータへの第２のゲート駆動信号のいずれか一方を選択的に供給することであり、当該ＬＶＰＳを、前記入力電源から前記負荷へ電力を供給する前記第１の電力コンバータの動作と、前記負荷から前記入力電源へ電力を再循環させる前記第２の電力コンバータの動作との間を切り替えさせるように構成すること、
誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差の絶対値を供給すること、および、
スイッチング回路に、前記負荷が電力供給しているのか、それとも吸い込んでいるのかに応じて、前記第１の電力コンバータと前記第２の電力コンバータとの間で前記パルス幅変調器の出力を切り替えさせること、
を有する作動方法。

【請求項15】

双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）の作動方法であって、
第１の電力コンバータによって、入力電源から負荷へ電力を供給すること、
第２の電力コンバータによって、前記負荷から前記第１の電力コンバータの出力部で前記入力電源へ電力を選択的に再循環させること、
単一のパルス幅変調器の出力を受ける動作のために前記第１の電力コンバータ又は前記第２の電力コンバータのいずれか一方を選択すること、
前記電力コンバータのうちの一方のみを一度に作動させるように、前記第１の電力コンバータへの第１のゲート駆動信号又は前記第２の電力コンバータへの第２のゲート駆動信号のいずれか一方を選択的に供給することであり、当該ＬＶＰＳを、前記入力電源から前記負荷へ電力を供給する前記第１の電力コンバータの動作と、前記負荷から前記入力電源へ電力を再循環させる前記第２の電力コンバータの動作との間を切り替えさせるように構成すること、および、
誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差に等しい信号を前記パルス幅変調器に供給すること、
を有する作動方法。

【請求項16】

モータ駆動エレクトロニクスと、
モータ駆動システムの前記モータ駆動エレクトロニクスへ電力を供給するよう構成される双方向型モータドライバ低電圧電源（ＬＶＰＳ）と、を有する、低温冷却器システムであって、
前記双方向型モータ駆動ＬＶＰＳは、
入力電源から、前記モータ駆動エレクトロニクス及びモータを有する負荷へ電力を供給するよう構成される第１の電力コンバータと、
前記負荷から前記第１の電力コンバータの出力部で前記入力電源へ電力を選択的に再循環させるよう構成される第２の電力コンバータと、
単一のパルス幅変調器及びスイッチング回路を有し、前記スイッチング回路が、前記パルス幅変調器の出力を受けるために前記第１の電力コンバータ又は前記第２の電力コンバータのいずれか一方を選択するよう構成される、制御回路であり、前記制御回路は、さらに、誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差の絶対値を供給するよう構成される、制御回路と
を有し、
前記スイッチング回路は、前記制御回路のコントロール下で、前記負荷が電力供給しているのか、それとも吸い込んでいるのかに応じて、前記第１の電力コンバータと前記第２の電力コンバータとの間で前記パルス幅変調器の出力を切り替えるよう、さらに構成される、
低温冷却器システム。

【請求項17】

前記第１の電力コンバータは、前記モータが電力を吸い込んでいる場合に、前記モータ駆動エレクトロニクスへの電圧をレギュレートするよう構成され、
前記第２の電力コンバータは、前記モータが電力を供給している場合に、前記モータ駆動エレクトロニクスへの電力をレギュレートするよう構成される、
請求項１６に記載の低温冷却器システム。

【請求項18】

前記スイッチング回路は、前記電力コンバータのうちの一方のみを一度に作動させるように、前記第１の電力コンバータへの第１のゲート駆動信号又は前記第２の電力コンバータへの第２のゲート駆動信号のいずれか一方を選択的に供給するよう構成される、
請求項１７に記載の低温冷却器システム。

【請求項19】

第１の電力コンバータによって、入力電源から負荷へ電力を供給する動作、
第２の電力コンバータによって、前記負荷から前記第１の電力コンバータの出力部で前記入力電源へ電力を選択的に再循環させる動作、
単一のパルス幅変調器の出力を受ける動作のために前記第１の電力コンバータ又は前記第２の電力コンバータのいずれか一方を選択する動作、
誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差の絶対値を供給する動作、および、
前記負荷が電力供給しているのか、それとも吸い込んでいるのかに応じて、前記第１の電力コンバータと前記第２の電力コンバータとの間で前記パルス幅変調器の出力を切り替える動作
を実行するよう双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）を構成する１つ以上のプロセッサによる実行のための命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【請求項20】

前記命令は、前記電力コンバータのうちの一方のみを一度に作動させるように、前記第１の電力コンバータへの第１のゲート駆動信号又は前記第２の電力コンバータへの第２のゲート駆動信号のいずれか一方を選択的に供給するよう前記双方向型ＬＶＰＳを更に構成する、
請求項１９に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【請求項21】

前記命令は、
前記第１の電力コンバータの１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するよう前記第１のゲート駆動信号を供給し
前記第２の電力コンバータの１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するよう第２のゲート駆動信号を供給する
よう前記双方向型ＬＶＰＳを更に構成する、請求項２０に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【請求項22】

前記選択的に供給することは、前記入力電源から前記負荷へ電力を供給する前記第１の電力コンバータの動作と、前記負荷から前記入力電源へ電力を再循環させる前記第２の電力コンバータの動作との間を切り替えるよう前記ＬＶＰＳを構成する、
請求項２１に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【請求項23】

第１の電力コンバータによって、入力電源から負荷へ電力を供給する動作、
第２の電力コンバータによって、前記負荷から前記第１の電力コンバータの出力部で前記入力電源へ電力を選択的に再循環させる動作、
単一のパルス幅変調器の出力を受ける動作のために前記第１の電力コンバータ又は前記第２の電力コンバータのいずれか一方を選択する動作、
前記電力コンバータのうちの一方のみを一度に作動させるように、前記第１の電力コンバータへの第１のゲート駆動信号又は前記第２の電力コンバータへの第２のゲート駆動信号のいずれか一方を選択的に供給する動作であり、当該ＬＶＰＳを、前記入力電源から前記負荷へ電力を供給する前記第１の電力コンバータの動作と、前記負荷から前記入力電源へ電力を再循環させる前記第２の電力コンバータの動作との間を切り替えさせるように構成する動作、
前記第１の電力コンバータの１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するよう前記第１のゲート駆動信号を供給する動作、
前記第２の電力コンバータの１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するよう第２のゲート駆動信号を供給する動作、
誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差の絶対値を供給する動作、および、
前記負荷が電力供給しているのか、それとも吸い込んでいるのかに応じて、前記第１の電力コンバータと前記第２の電力コンバータとの間で前記パルス幅変調器の出力を切り替える動作、
を実行するよう双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）を構成する１つ以上のプロセッサによる実行のための命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【請求項24】

前記命令は、前記誤差増幅器の出力と零ボルトとの間の差に等しい信号を前記パルス幅変調器に供給するよう前記双方向型ＬＶＰＳを更に構成する、
請求項２３に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、電源及び電力供給に関係がある。いくつかの実施形態は、双方向型低電圧電源に関する。いくつかの実施形態は、低温冷却器システムに関する。いくつかの実施形態は、モータシステム、モータ駆動エレクトロニクス及びモータに関する。

【0002】

［優先権主張］
本特許出願は、“BIDIRECTIONAL LOW VOLTAGE POWER SUPPLY (LVPS) WITH SINGLE PWM AND METHOD”と題されて２０１４年８月８日付けで出願された米国特許仮出願第６２／０３４８８９号（代理人整理番号１５４７．４７９ＰＲＶ）に基づく優先権を主張して２０１５年２月３日付けで出願された米国特許出願第１４／６１２３５７号に基づく優先権を主張するものである。それらの夫々の優先権の利益は、これを以て請求され、それらの夫々は、その全文を参照により本願に援用される。

【背景技術】

【0003】

低温冷却器（cryogenic cooler）モータのような、いくつかのモータアプリケーションは、特定の動作条件の下で、それらの動作周期のある部分において、電源として動作することができる。モータ駆動エレクトロニクスは、モータから電力を吸い込むよう且つモータへ電力を供給するよう構成されてよい。従来、低温冷却器（cryocooler）モータから供給される電力は消散されてきた。

【0004】

よって、低温冷却器システムを含む更に効率的なモータシステムの一般的ニーズが存在する。モータ駆動システム及び低温冷却器システムのようなシステムに適した更に効率的な電源の一般的ニーズも存在する。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】いくつかの実施形態に従う双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）の機能図である。

【0006】

【図2】いくつかの実施形態に従う制御回路を表す。

【0007】

【図3】いくつかの実施形態に従う双方向型低電圧電源を表す。

【0008】

【図4】いくつかの実施形態に従う双方向型低電圧電源の動作のためのプロシージャを表す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の記載及び図面は、具体的な実施形態を、当業者がそれら実施することを可能にするほど十分に説明する。他の実施形態は、構造的、論理的、電気的、プロセス的、及び他の変更を組み込んでよい。いくつかの実施形態の部分及び特徴は、他の実施形態において含まれてよく、あるいは、他の実施形態のそれらと置換されてよい。特許請求の範囲で示される実施形態は、特許請求の範囲の全ての利用可能な均等物を包含する。

【0010】

図１は、いくつかの実施形態に従う双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ；low voltage power supply）の機能図である。双方向型低電圧電源（ＬＶＰＳ）１００は、入力電源１１０から負荷１９０へ電力を供給するよう構成される第１のコンバータ１２０と、負荷１９０から第１のコンバータ１２０の出力部で入力電源１１０へ電力を選択的に再循環させるよう構成される第２のコンバータ１３０とを含んでよい。双方向型低電圧電源１００は、制御回路１４０を更に含んでよい。制御回路は、特に、単一のパルス幅変調器（ＰＷＭ；pulse width modulator）１６０及びスイッチング回路１７５を含んでよい。スイッチング回路１７５は、ＰＷＭ１６０の出力を受けるために第１の電力コンバータ１２０又は第２の電力コンバータ１３０のいずれか一方を選択するよう構成されてよい。

【0011】

そのような実施形態において、単一の双方向型ＬＶＰＳ１００は、負荷１９０に給電し、且つ、負荷１９０から戻された電力を入力電源１１０へリサイクルするために、使用されてよい。これは、システムの効率を高めることができ、熱負荷を低減することができる。いくつかの従来のシステムとは違って、単一のＰＷＭ１６０は、両方のコンバータ（すなわち、コンバータ１２０及びコンバータ１３０）を制御するために使用される。夫々のコンバータがＰＷＭを備えているような２つの別個のコンバータを使用する双方向型ＬＶＰＳの例は、米国特許出願第１３／８６６２９５号［参照番号１２−２９６５］において記載されている。この特許出願は、本願と同じ代理人に割り振られており、参照により本願に援用される。

【0012】

いくつかの実施形態において、スイッチング回路１７５は、電力コンバータのうちの一方１２０又は１３０のみを一度に作動させるように、第１の電力コンバータ１２０への第１のゲート駆動信号１７６又は第２の電力コンバータ１３０への第２のゲート駆動信号１７７のいずれか一方を選択的に供給するよう構成されてよい。そのような実施形態において、第１のコンバータ１２０は、負荷１９０が電力を吸い込んでいるときに、負荷１９０への電圧をレギュレートするよう構成されてよく、第２のコンバータ１３０は、負荷が電力を供給しているときに、負荷１９０への電力をレギュレートするよう構成されてよい。いくつかのモータ駆動及び低温冷却器の実施形態において、第１のコンバータ１２０は、モータが電力を吸い込んでいるとき、モータ駆動エレクトロニクスへの電圧をレギュレートするよう構成され、第２のコンバータ１３０は、モータが電力を供給しているときに、モータ駆動エレクトロニクスへの電圧をレギュレートするよう構成される。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されない。

【0013】

いくつかの実施形態において、第１のゲート駆動回路１８０は、第１の電力コンバータ１２０の１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するゲート駆動信号１８２を供給するよう構成されてよい。第２のゲート駆動回路１８５は、第２の電力コンバータ１３０の１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動するゲート駆動信号１８７を供給するよう構成されてよい。いくつかの実施形態において、第１のゲート駆動回路１８０及び／又は第２のゲート駆動回路１８５は、絶縁型ゲートドライブであってよい。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されない。

【0014】

いくつかの実施形態において、スイッチング回路１７５は、ＬＶＰＳ１００に、入力電源１１０から負荷１９０へ電力を供給する第１の電力コンバータ１２０の動作と、負荷１９０から入力電源１１０へ電力を再循環させる第２の電力コンバータ１３０の動作との間を切り替えさせるよう構成されてよい。いくつかの実施形態において、入力電源１１０は、入力電力バスであってよい。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されない。

【0015】

いくつかの実施形態において、制御回路１４０は、誤差増幅器１５０、絶対値回路１５５、及びコンバータ選択コンパレータ１７０を更に有してよい。そのような実施形態において、絶対値回路１５５は、誤差増幅器１５０の出力電圧と零ボルトとの間の差の絶対値を供給するよう構成されてよい。コンバータ選択コンパレータ１７０は、スイッチング回路１７５に、第１の電力コンバータ１２０と第２の電力コンバータ１３０と間でパルス幅変調器１６０の出力を切り替えさせるよう構成されてよい。そのような実施形態のいくつかにおいて、レギュレートされた電源出力電圧及び参照電圧１５１は、如何なる適切な正電圧であってもよい。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されず、他の出力電圧及び参照電圧が使用されてよい。いくつかの実施形態において、絶対値回路１５５は、誤差増幅器１５０の出力と第２の参照電圧との間の差に等しい信号をＰＷＭ１６０に供給するよう構成されてよい。

【0016】

図１に表されている制御回路１４０は、例となる構成として与えられている。制御回路１４０のための他の構成も、双方向型ＬＶＰＳ１００における使用に適しうる。

【0017】

いくつかの実施形態において、双方向型ＬＶＰＳ１００は、モータ駆動システムのモータ駆動エレクトロニクスへ電力を供給するよう構成される双方向型モータドライバＬＶＰＳであってよい。そのような実施形態において、負荷１９０は、モータ駆動エレクトロニクス及びモータを有してよい。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されない。いくつかの実施形態において、第１のコンバータ１２０は、モータが電力を吸い込んでいるときに、モータ駆動エレクトロニクスへの電圧をレギュレートするよう構成されてよく、第２のコンバータ１３０は、モータが電力を供給しているときに、モータ駆動エレクトロニクスへの電圧をレギュレートするよう構成されてよい。いくつかの実施形態において、モータは、低温冷却器モータであってよい。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されない。いくつかの例となる実施形態において、双方向型ＬＶＰＳは、いくつかの従来技術に対して、最高で２０ワット又はそれ以上まで節約することができる。このことは、効率において有意な改善をもたらす。

【0018】

いくつかの実施形態は、低温冷却器システムを対象とする。そのような実施形態において、低温冷却器システムは、モータ駆動エレクトロニクスと、モータ駆動システムのモータ駆動エレクトロニクスへ電力を供給するよう構成される双方向型モータドライバＬＶＰＳ１００とを含んでよい。そのような実施形態において、双方向型モータ駆動ＬＶＰＳは、入力電源１１０から、モータ駆動エレクトロニクス及びモータを有する負荷へ電力を供給するよう構成される第１のコンバータ１２０と、負荷１９０から第１のコンバータ１２０の出力部で入力電源１１０へ電力を選択的に再循環させるよう構成される第２のコンバータ１３０と、単一のＰＷＭ１６０及びスイッチング回路１７５を有する制御回路１４０とを有してよい。いくつかの実施形態において、スイッチング回路１７５は、ＰＷＭ１６０の出力を受けるために第１の電力コンバータ１２０又は第２の電力コンバータ１３０のいずれか一方を選択するよう構成されてよい。

【0019】

そのような低温冷却器システムの実施形態のいくつかにおいて、第１のコンバータ１２０は、モータが電力を吸い込んでいるときに、モータ駆動エレクトロニクスへの電圧をレギュレートするよう構成されてよく、第２のコンバータ１３０は、モータが電力を供給しているときに、モータ駆動エレクトロニクスへの電圧をレギュレートするよう構成されてよい。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されない。そのような低温冷却器システムの実施形態のいくつかにおいて、スイッチング回路１７５は、電力コンバータのうちの一方のみを同時に作動させるように、第１の電力コンバータ１２０への第１のゲート駆動信号１７６又は第２の電力コンバータ１３０への第２のゲート駆動信号１７７のいずれか一方を選択的に供給するよう構成されてよい。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されない。

【0020】

図２は、いくつかの実施形態に従う制御回路を表す。制御回路２４０は、双方向型ＬＶＰＳ１００（図１）における制御回路１４０としての使用に適しうる。なお、これは必要条件でなく、制御回路の他の例も適切でありうる。

【0021】

制御回路２４０は、単一のＰＷＭ２６０及びスイッチング回路２７５（すなわち、コンバータ選択スイッチ）を有してよい。スイッチング回路２７５は、第１の電力コンバータ１２０（図１）又は第２の電力コンバータ１３０（図１）のいずれか一方を選択するよう構成されてよい。そのような実施形態において、スイッチング回路２７５は、電力コンバータのうちの一方１２０又は１３０のみを一度に作動させるように、第１の電力コンバータ１２０への第１のゲート駆動信号２７６又は第２の電力コンバータ１３０への第２のゲート駆動信号２７７のいずれか一方を選択的に供給してよい。

【0022】

いくつかの実施形態において、スイッチング回路２７５からの第１の出力２７６は、第１のゲート駆動回路１８０（図１）へ供給されてよく、スイッチング回路２７５からの第２の出力２７７は、第２のゲート駆動回路１８５（図１）へ供給されてよい。そのような実施形態において、第１のゲート駆動回路１８０は、第１の電力コンバータ１２０の１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動する第１のゲート駆動信号１８２を供給してよく、第２のゲート駆動回路１８５は、第２の電力コンバータ１３０の１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動する第２のゲート駆動信号１８７を供給してよい。

【0023】

いくつかの実施形態において、制御回路２４０は、誤差増幅器２５０、絶対値回路２５５、及びコンバータ選択コンパレータ２７０を更に有してよい。そのような実施形態において、絶対値回路２５５は、誤差増幅器２５０の出力と零ボルトとの間の差の絶対値を供給するよう構成されてよい。コンバータ選択コンパレータ２７０は、スイッチング回路２７５に、第１の電力コンバータ１２０と第２の電力コンバータ１３０との間でパルス幅変調器２６０の出力を切り替えさせるよう構成されてよい。

【0024】

図３は、いくつかの他の実施形態に従う双方向型低電圧電源を表す。双方向型低電圧電源３００は、双方向型低電圧電源１００（図１）としての使用に適しうる。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されない。そのような実施形態において、第１のコンバータ３２０は、入力電源３１０から負荷３９０へ電力を供給するよう構成されてよく、第２のコンバータ３３０は、負荷３９０から第１のコンバータ３２０の出力部で入力電源３１０へ電力を選択的に再循環させるよう構成されてよい。制御回路３４０は、単一のＰＷＭ及びスイッチング回路を有してよい。スイッチング回路は、ＰＷＭの出力を受けるために第１の電力コンバータ３２０又は第２の電力コンバータ３３０のいずれか一方を選択するよう構成されてよい。

【0025】

いくつかの実施形態において、制御回路１４０（図１）及び／又は制御回路２４０（図２）は、制御回路３４０（図２）としての使用に適しうる。なお、これは必要条件ではない。

【0026】

そのような実施形態のいくつかにおいて、スイッチング回路１７５（図１）からの第１の出力１７６は、第１のゲート駆動回路１８０（図１）へ供給されてよく、スイッチング回路（１７５）からの第２の出力１７７は、第２のゲート駆動回路１８５（図１）へ供給されてよい。それらの実施形態において、第１のゲート駆動回路３８０は、第１の電力コンバータ３２０の１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動する第１のゲート駆動信号３８２を供給してよく、第２のゲート駆動回路３８５は、第２の電力コンバータ３３０の１つ以上のコンバータスイッチトランジスタを駆動する第２のゲート駆動信号３８７を供給してよい。

【0027】

図４は、いくつかの実施形態に従う双方向型低電圧電源の動作のためのプロシージャを表す。プロシージャ４００は、双方向型ＬＶＰＳ１００（図１）のような双方向型低電圧電源によって実施されてよい。なお、実施形態の適用範囲は、この点において制限されず、他の双方向型低電圧電源の構成も使用されてよい。

【0028】

動作４０２は、入力電源１１０（図１）から負荷１９０（図１）へ電力を供給するよう構成される第１のコンバータ１２０（図１）によって供給することを有してよい。

【0029】

動作４０４は、第２のコンバータ１３０（図１）によって、負荷１９０から第１のコンバータ１２０の出力部で入力電源１１０へ電力を選択的に再循環させることを有してよい。

【0030】

動作４０６は、単一のＰＷＭ１６０（図１）の出力を受けるために、第１の電力コンバータ１２０又は第２の電力コンバータ１３０のいずれか一方を選択的に切り替えることを有してよい。動作４０６は、制御回路１４０（図１）のような制御回路によって実施されてよい。

【0031】

双方向型低電圧電源１００（図１）、制御回路２４０（図２）及び双方向型低電圧電源３００（図３）は、いくつかの別々の機能要素を備えるものとして表されているが、それらの機能要素のうちの１つ以上は、組み合わされてよく、デジタルＰＷＭのようなデジタルエレクトロニクス、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ；digital signal processor(s)）を含むプロセッシング要素のようなファームウェア構成若しくは又はソフトウェア構成要素、及び／又は他のハードウェア要素の組み合わせによって実装されてよい。例えば、いくつかの要素は、本願で記載されている機能を少なくとも実施するための１つ以上のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ；field-programmable gate array(s)）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ；application specific integrated circuit(s)）、並びに様々なハードウェア及びロジック回路の組み合わせを有してよい。いくつかの実施形態において、機能要素は、１つ以上のプロセッシング要素で動作する１つ以上のプロセッサに言及してよい。

【0032】

実施形態は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの１つ又は組み合わせにおいて実装されてよい。実施形態はまた、コンピュータ可読記憶デバイスに記憶されている命令として実装されてよい。命令は、本願で記載される動作を実施するよう少なくとも１つのプロセッサによって読み出されて実行されてよい。コンピュータ可読記憶デバイスは、マシン（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形で情報を記憶する如何なる非一時的メカニズムも含んでよい。例えば、コンピュータ可読記憶デバイスは、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ；read-only memory）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ；random-access memory）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、並びに他の記憶デバイス及び媒体を含んでよい。いくつかの実施形態は、１つ以上のプロセッサを含んでよく、コンピュータ可読記憶デバイスで記憶されている命令により構成されてよい。

【0033】

要約は、技術的開示の本質及び主旨を確かめることを読者に可能にする要約を求める３７ Ｃ．Ｆ．Ｒ セクション１．７２（ｂ）に従うために設けられている。それは、それが特許請求の範囲の適用範囲又は意義を制限又は解釈するために使用されないという理解の下で提出される。添付の特許請求の範囲は、これによって詳細な説明に組み込まれ、夫々の請求項は、別々の実施形態として自立している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】