(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】
(24)【登録日】2022-07-01
(45)【発行日】2022-07-11
(54)【発明の名称】デジタル高電圧電源装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/00 20060101AFI20220704BHJP
【ＦＩ】
H02M3/00 H
H02M3/00 C
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020525865
(86)(22)【出願日】2018-12-17
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-03-11
(86)【国際出願番号】 US2018066052
(87)【国際公開番号】W WO2019126062
(87)【国際公開日】2019-06-27
【審査請求日】2021-11-19
(31)【優先権主張番号】62/608,016
(32)【優先日】2017-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】15/893,135
(32)【優先日】2018-02-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】321000288
【氏名又は名称】ディーン テクノロジー，インク．
(74)【代理人】
【識別番号】100091683
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179316
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 寛奈
(72)【発明者】
【氏名】ディーン，クレイグ，エス．
(72)【発明者】
【氏名】ローゼル，リン，イー．
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン，スコット，アール．
(72)【発明者】
【氏名】ハウガース，エリック，エス．
(72)【発明者】
【氏名】リウニン，ジャン，エス．
【審査官】麻生 哲朗
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００１３７１９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】再公表特許第２００６／１０１１３５（ＪＰ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１５１９２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１８１７６３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１４０１１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
デジタル高電圧電源装置であって、ａ．低電圧信号を受け取り、不要な正弦波状ノイズを含む１２５ボルト～１００万ボルトの高電圧信号を発生させるよう構成され、変圧器、トランジスタ、及び高電圧倍率器、のうちの少なくとも１つを備えた、高電圧プラントと、
ｂ．複数のフィルタであって、複数の前記フィルタのうちの少なくとも１つの前記フィルタは前記高電圧プラントに接続され、複数の前記フィルタのうちの少なくとも１つの前記フィルタは高電圧出力を形成する、複数のフィルタと、
ｃ．前記高電圧出力を受け取り、スケーリングした電圧フィードバック信号を発生させるよう構成された、高電圧分圧器と、
ｄ．電圧を示す複数の動作設定ポイントを含むメモリを伴い、低電圧及び前記高電圧プラントに接続された、プロセッサであって、
（ｉ）前記スケーリングした電圧フィードバック信号を、前記高電圧分圧器から受け取るよう構成され、
（ｉｉ）前記スケーリングした電圧フィードバック信号を、前記メモリ内の複数の前記動作設定ポイントとデジタル的に比較するよう構成され、
（ｉｉｉ）比較した、前記スケーリングした電圧フィードバック信号を使用して、少なくとも１つの修正した前記動作設定ポイントを計算して前記メモリ内に記憶させるよう構成され、
（ｉｖ）少なくとも１つの修正した前記動作設定ポイントを使用して、同時かつ自動的に、前記高電圧出力を、複数の前記動作設定ポイントによって画定される範囲内にデジタル的に調節するよう構成された
プロセッサと
を備える、デジタル高電圧電源装置。
【請求項2】
通信プロトコルまたは離散的Ｉ／Ｏ信号を介して、警告を同時かつ自動的に送信することを備える、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項3】
前記プロセッサに接続された温度センサを備える、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項4】
複数の前記動作設定ポイントは、使用者が定義したパラメータに基づいて可変である、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項5】
電流から電圧への変換器に接続された第２のフィードバックループを備え、別のフィードバック信号を前記プロセッサに提供する、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項6】
複数の前記動作設定ポイントのうちの少なくとも１つの前記動作設定ポイントは、アナログ動作設定ポイント、デジタル動作設定ポイント、またはアナログ及びデジタル動作設定ポイントである、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項7】
リップル及びデジタルハンチング緩和部を前記メモリ内に備える、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項8】
前記プロセッサと前記高電圧プラントとの間に電気接続された、第２の電源装置を備える、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項9】
第２の電圧出力を前記高電圧プラントから受け取り、第２のスケーリングした電圧フィードバック信号を発生させるよう構成された、電圧分圧器を備える、請求項８に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項10】
前記第２の電源装置は、非同期バック、非同期ブースト、同期バック、または同期ブーストを備える、請求項９に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項11】
警告は、全てが同時に動作して異なる命令及びデータを伝達する複数の通信信号を備える、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項12】
少なくとも１つの修正した前記動作設定ポイントを調整するために使用されるフィードバック信号を、前記プロセッサに提供する、電流から電圧への変換器を備え、前記フィードバック信号は、前記メモリ内に記憶された複数の前記動作設定ポイントのうちの１つの前記動作設定ポイントを超過しない、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項13】
出力が前記デジタル高電圧電源装置で使用可能となった後に、出力電圧が複数の前記動作設定ポイントのうちの１つの前記動作設定ポイントに到達する時点の速度を調整するため、前記メモリ内に第１の事前設定値を備える、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項14】
負荷条件の変化のために出力電圧が調整される時点の速度を調整するため、前記メモリ内に第２の事前設定値を備える、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【請求項15】
出力条件が、複数の前記動作設定ポイントのうちの任意の前記動作設定ポイントを超過したとき、前記プロセッサは警告を発生させるよう構成される、請求項１に記載のデジタル高電圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、同時係属中の「ＤＩＧＩＴＡＬ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ」（参照番号２２９６．００４）と題する、２０１７年１２月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／６０８，０１６号、及び、同時係属中の「ＭＵＬＴＩ－ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＳＹＳＴＥＭ」（参照番号２２９６．００５）と題する、２０１７年１２月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／６０８，０１８号の、優先権及び利益を主張する。これらは、その全てが本明細書に参照として組み込まれる。
【0002】
本実施形態は、全体的にデジタル高電圧電源装置に関する。
【背景技術】
【0003】
従来のアナログ電源装置と比較して、改善された性能及び軽減されたコストを伴う、デジタル電源装置に対する要望が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本実施形態は、これらの要望に対応する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
詳細な説明は、以下の添付の図面を用いて、より良好に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
本実施形態は、記載した図を用いて以下で詳細に説明する。
【0008】
本設備を詳細に説明する前に、本設備は特定の実施形態に限定されず、様々な方法で実施または実行され得ることを理解されたい。
【0009】
本発明は、デジタル高電圧電源装置に関する。
【0010】
デジタル高電圧電源装置は、低電圧を受け取り、不要な正弦波状ノイズを含む高電圧信号を発生させるよう構成された、高電圧プラントを有する。この高電圧プラントは、変圧器、トランジスタ、及び高電圧倍率器、のうちの少なくとも１つを備える。
【0011】
デジタル高電圧電源装置は複数のフィルタを有し、少なくとも１つのフィルタは、高電圧プラントに接続される。この少なくとも１つのフィルタは、高電圧出力を形成する。
【0012】
デジタル高電圧電源装置は、高電圧出力を受け取り、スケーリングした電圧フィードバック信号を生成するための、高電圧分圧器を有する。
【0013】
デジタル高電圧電源装置は、複数の動作設定ポイントを含んだメモリを伴う、プロセッサを有する。このプロセッサは、低電圧及び高電圧プラントに接続される。
【0014】
このプロセッサは：スケーリングした電圧フィードバック信号を高電圧分圧器から受け取るよう；スケーリングした電圧フィードバック信号をメモリ内の複数の動作設定ポイントと比較するよう；比較した、スケーリングした電圧フィードバック信号を使用して、修正した動作設定ポイントを計算して記憶するよう；修正した動作設定ポイントを使用して、同時かつ自動的に、出力電圧を全ての動作設定ポイント内に調節するよう；及び出力条件が任意の動作設定ポイントを超過した場合に、出力信号として警告を発生させるよう、構成される。
【0015】
デジタル高電圧電源装置は、人の耐性を超過する電源装置内のスパイクを防ぐことによって、電源装置の近くでの損傷及び事故を防止することができる。
【0016】
デジタル高電圧電源装置は、電源装置内のノイズを軽減させる明確なフィードバック信号をもたらす。デジタル高電圧電源装置は、電源装置を迅速かつ正確に停止させ、故障または高電圧による爆発を起こしやすい過電流状態になった場合に、火災及び爆発を防止する。
【0017】
実施形態において、デジタル高電圧電源装置は、クリーンかつ正確な出力を提供できる、デジタル方式の補償回路を有する。デジタル高電圧電源装置は、明確かつ正確な医療撮像用途のための安定した電源を提供し、病気及び健康状態を早期に診断することを可能にする。
【0018】
デジタル高電圧電源装置は、より小さいサイズの電源装置を提供できる。小さいサイズの電源装置により、医療器具のサイズ及び重量を軽減させることができる。小さいサイズの電源装置は、天災または人災において使用することができる。
【0019】
実施形態において、デジタル高電圧電源装置は、不正取引を検出する器具のための安定した電源を提供することができる。この安定かつ信頼できる長寿命の電源は、国家安全保障に対する脅威を検出するために、ＴＳＡ及び国家安全局によって使用され得る。
【0020】
デジタル高電圧電源装置は、広範な様々な入力電圧範囲を可能にし、それによって単独の機械を展開して、多くの地域に再配置させることができる。デジタル高電圧電源装置は、単独で軽量、小型、可搬式のデジタル高電圧電源装置を用いて、多くの電圧を提供する。例えば、電源装置は０．５～１０ポンドとすることができる。デジタル高電圧電源装置は、各々の位置のために特別に構築した機械を必要とせずに、複数の位置に順次役立てることができる。
【0021】
デジタル高電圧電源装置は、小型Ｘ線ユニットに使用して、荒廃した領域に迅速な救援を提供できる。
【0022】
本明細書では、以下の定義が使用される。
【0023】
用語「警告」は、いつ特定の条件が満たされたかを明示する信号を指すことができる。例えば、入力電圧が高電圧出力リミットを超過した場合、警告はＬＥＤ発光とすることができる。
【0024】
用語「通信プロトコルまたは離散的Ｉ／Ｏ信号」は、高電圧電源装置と相互作用するよう使用される信号、または信号のグループを指すことができる。例えば、通信プロトコルは、分圧器からのフィードバック信号から受け取った信号、または高電圧出力をオンもしくはオフするためのコンピュータからの通信、とすることができる。
【0025】
用語「デジタル高電圧電源装置」は、デジタル技術が、高電圧電源装置の制御のためのフィードバックループ内で使用される、高電圧電源装置を指すことができる。例えば、デジタル高電圧電源装置は、アナログ設定ポイントを使用して高電圧出力を増加または減少させて、１パーセントを超過する望ましくない電圧変動から、システムを予防することができる。
【0026】
用語「フィルタ」は、特定の周波数または周波数範囲の電流を通過させる一方で、異なる周波数または異なる周波数範囲の電流の通過を防止する、デバイスまたは物質を指すことができる。例えば、フィルタは、ホワイトノイズを信号から取り除くか、または小さい電圧変動を正弦波から取り除くデバイスとすることができる。
【0027】
用語「高電圧」は、１２５～百万ボルトの可変電圧プラットフォームを表わし、使用者は、１つのプラットフォームにおいて、１２５～百万ボルトの可変電圧のうちの任意の電圧を選択できるか、または分離した電圧プラットフォームにおいて、それらの電圧のうちの任意の電圧を有することを可能にする。
【0028】
用語「高電圧分圧器」は、高電圧分圧器の入力電圧の一部分である出力電圧を生成する、受動線形回路を指すことができる。例えば、高電圧分圧器は、高電圧を受け取って、６０００ボルトを低電圧３．３ボルトに分割する。これは、アナログ設定ポイントまたはデジタル設定ポイントに基づいて、高電圧電源装置によって使用され得る。
【0029】
用語「高電圧倍率器」は、コンデンサ、及び高いＤＣ電圧を発生させるために使用されることが多い整流ダイオードの装置を指すことができる。例えば、高電圧倍率器は、Ｃｏｃｋｃｒｏｆｔ－Ｗａｌｔｏｎ（登録商標）の三段階連続倍率器を指すことができる。
【0030】
用語「高電圧出力」は、人、野生動物、家畜、または物体に怪我または損傷を与えるのに十分な大きさの電位である。低電圧が本発明の電源装置に入って来ても、この電源装置は高電圧出力を作り出すことができる。「高電圧出力」は、１００～１，０００，０００Ｖｄｃの範囲にわたる場合がある。出力電圧は、ピン、ケーブル、またはコネクタを介して提供され得る。
【0031】
用語「高電圧プラント」は、組み合わせて高電圧を生成する、キャパシタダイオード、及び／または変圧器の装置を指すことができる。１つの例として、ダイオード、及び５００Ｖｄｃを生成するコンデンサを伴う、高電圧変圧器が挙げられる。
【0032】
用語「低電圧」は、１００Ｖｄｃ未満の電圧を指すことができる。例えば、低電圧は、高電圧電源装置の入力のための２４Ｖｄｃ、またはスケーリングした電圧フィードバック信号のための３．３Ｖｄｃとすることができる。
【0033】
用語「メモリ」は、コンピュータと通信するソリッドステートメモリなどの、非一時的コンピュータ可読媒体を指すことができる。
【0034】
用語「非一時的コンピュータ可読媒体」は、任意の一時的信号を排除するが、例えばバッファ及びキャッシュなどの任意の非一時的データ記憶回路を含む。非一時的コンピュータ可読媒体は、電源がデバイスから除かれたとき、またはデバイスが停止されたときに消えない。
【0035】
用語「動作設定ポイント」は、使用者が動作させたいポイントを指すことができる。例えば、動作高電圧設定ポイントは、オペレータによって３０００Ｖに設定することができ、この高電圧電源装置は３０００Ｖを生成することになる。
【0036】
用語「事前設定起動」は、工場または使用者がプログラムした起動条件を指すことができる。電源装置は始動して、高電圧出力のために、正確に工場がプログラムした電圧設定ポイントまで進む。この高電圧出力は、電源装置の出力電圧能力の、ほぼ０．００１～１００パーセントとすることができる。
【0037】
用語「プロセッサ」は、コンピュータ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）、またはクラウドベースの計算システムを指すことができる。例えば、プロセッサはマイクロプロセッサとすることができる。
【0038】
用語「修正した動作設定ポイント」は、誤差計算に基づき電源装置によって設定された、動作ポイントを指すことができる。動作設定ポイントが３０００Ｖに設定されるが、電源装置が３０１０Ｖを生成する場合、電源装置から修正した動作設定ポイントは、次に出力電圧が３０００Ｖとなるよう、動作設定ポイントを修正する。
【0039】
用語「スケーリングした電圧フィードバック信号」は、高電圧分圧器から入って来る信号を指すことができる。高電圧信号は、３．３Ｖｄｃのような、より小さい実用可能な電圧にスケーリングされる。次に高電圧電源装置は、この信号を使用して調節できる。
【0040】
用語「変圧器」は、基本的に単一のコアに巻かれた２つ以上の巻線から成る電気デバイスを指すことができ、電磁誘導によって、１つまたは複数の回路のうちの１つのセットからの電気エネルギーを、１つまたは複数の回路のうちの別の回路に変換し、それによってエネルギーの周波数を不変かつ一定に保ち、一方では一般的に電圧及び電流が変化する。例えば、高電圧電源装置の変圧器は、２４Ｖａｃを１２００Ｖａｃに変換することができる。
【0041】
用語「トランジスタ」は、電流または電圧のフローを調節して、電子信号のためのスイッチまたはゲートとして作用するデバイスを指すことができる。例えば、トランジスタは、「オン、オフ」の電源スイッチとして動作する、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とすることができる。
【0042】
次に図を見ると、図１は、デジタル高電圧電源装置１０の概要図である。
【0043】
デジタル高電圧電源装置１０は、高電圧プラント２０を有する。
【0044】
高電圧プラント２０は、低電圧２２を受け取り、不要な正弦波状ノイズ２３を含んだ高電圧信号を発生させる。
【0045】
電圧プラント２０は、変圧器２４、トランジスタ２５、及び高電圧倍率器２６のうちの少なくとも１つを有することができる。
【0046】
実施形態において、電圧プラント２０は、トランシスタ２５に接続された、１つの変圧器２４を有することができる。実施形態において、電圧プラントは、複数のトランジスタに接続された複数の変圧器を有し、各ペアは直列及び／または並列に接続され得る。
【0047】
実施形態において、電圧プラント２０は、高電圧倍率器２６に接続された、変圧器２４を有することができる。実施形態において、電圧プラントは、複数の高電圧倍率に接続された複数の変圧器を有し、各ペアは直列及び／または並列に接続され得る。
【0048】
実施形態において、電圧プラント２０は、高電圧倍率器２６に接続された変圧器２４に接続された、トランジスタ２５を有することができる。トランジスタ、変圧器、及び高電圧倍率器のセットは、直列または並列に接続することができる。
【0049】
複数のトランジスタ、変圧器、及び高圧倍率器を、実施形態において使用することができる。トランジスタ、変圧器、及び高電圧倍率器の各セットは、別のセットと、直列または並列に接続することができる。
【0050】
デジタル高電圧電源装置１０は複数のフィルタ６０ａ～６０ｃを有し、少なくとも１つのフィルタ６０ａ～６０ｃは、高電圧プラント２０に接続される。
【0051】
実施形態において、少なくとも１つのフィルタ６０ａは、第１の高電圧出力５０ａ及び第２の高電圧出力５０ｂを形成することができる。実施形態において、単一の高電圧出力を作り出すことができる。
【0052】
１つの実施形態において、第１のフィルタ６０ａは、誘導抵抗コンデンサフィルタ「ＬＲＣフィルタ」とすることができ、第２のフィルタ６０ｂに直列で接続される。第２のフィルタ６０ｂは、第３のフィルタ６０ｃにさらに直列で接続された、抵抗コンデンサ「ＲＣ」フィルタとすることができる。第３のフィルタ６０ｃは、第２のフィルタ６０ｂと同一または異なる値の、ＲＣ抵抗コンデンサフィルタとすることができる。
【0053】
第３のフィルタ、または１つ、２つ、もしくは３つよりも多いフィルタが使用される場合の最後のフィルタは、高電圧出力を提供する。
【0054】
高電圧出力は、４５００ボルトの出力とすることができる。
【0055】
高電圧分圧器３３は、高電圧出力５０ａ及び５０ｂを受け取り、スケーリングした電圧フィードバック信号３５を発生させることができる。
【0056】
例えば、高電圧分圧器は、１５００Ｖｄｃの高電圧出力を受け取り、２Ｖｄｃのスケーリングした電圧フィードバック信号３５を発生させることができる。
【0057】
デジタル高電圧電源装置１０は、マイクロプロセッサなどのプロセッサ３０を含むことができる。
【0058】
プロセッサ３０は、３０００ビットの動作設定ポイントなど複数の動作設定ポイント３６を含むことができるメモリ３２を有する。
【0059】
実施形態において、プロセッサ３０は、低電圧２２及び高電圧プラント２０に接続することができる。
【0060】
プロセッサ３０は：スケーリングした電圧フィードバック信号３５を高電圧分圧器３３から受け取るよう；スケーリングした電圧フィードバック信号３５をメモリ内の複数の動作設定ポイント３６ａ～３６ｂと比較するよう；比較した、スケーリングした電圧フィードバック信号３５を使用して、少なくとも１つの修正した動作設定ポイント３８を計算して記憶するよう；修正した動作設定ポイント３８を使用して、同時かつ自動的に、高電圧出力５０を全ての動作設定ポイント内に調節するよう；及び出力条件が任意の動作設定ポイントを超過した場合に警告３７を発生させるよう、構成することができる
【0061】
動作設定ポイントは、使用者が定義したパラメータに基づき、可変である。
【0062】
実施形態において、事前設定ポイント及び動作設定ポイントのうちの少なくとも１つを、アナログ、デジタル、またはアナログ及びデジタル両方の設定ポイントとすることができる。
【0063】
実施形態において、同時に警告３７を、通信プロトコル４７または離散的Ｉ／Ｏ信号４９を介して自動的に送信することができる。
【0064】
例として、使用可能な通信プロトコルは、ＲＳ－２３２とすることができる。
【0065】
実施形態において、リップル及びデジタルハンチング緩和部６１を、メモリ３２に位置させることができる。リップル及びデジタルハンチング緩和部６１の例は、出力信号から取り除く必要がある、公知の連続周波数正弦波である。
【0066】
実施形態において、メモリ３２は、出力が高電圧電源装置で使用可能となった後に、出力電圧が動作設定ポイントに到達する時点の速度を調整するための、第１の事前設定値６４と、電流負荷条件を変えることによって出力電圧が調整された時点の速度を調整するための、メモリ内の第２の事前設定値６６と、を含むことができる。
【0067】
第２のフィードバックループ４２を、電流から電圧への変換器７５に接続して、別のフィードバック信号７６をプロセッサ３０に提供することができる。フィードバック信号７６は、メモリ内の修正した動作設定ポイント３８を調整するために使用される。フィードバック信号７６は、動作設定ポイント３６ａ～３６ｂのうちの１つを超過しない。例として、電流から電圧への変換器は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）で入手可能な変換器など、適切に構成された演算増幅器とすることができる。
【0068】
実施形態において、警告３７は、複数の通信信号を含むことができ、それら全ては同時に動作して、異なる命令及びデータを伝達する。
【0069】
実施形態において、事前設定値は、出力が高電圧電源装置で使用可能となった後に、出力電圧が動作設定ポイントに到達する時点の速度と、負荷条件を変えることによって出力電圧が調整された時点の速度とを、調整することができる。
【0070】
図２は、プロセッサ３０と高電圧プラント２０との間に電気接続された、第２の電源装置６３を示す。
【0071】
温度センサ５１は、プロセッサに接続することができる。温度センサは、電源装置の構成要素の周りの温度を検出するために使用される。
【0072】
電圧分圧器６５は、第２の電圧出力６７を高電圧プラントから受け取り、第２のスケーリングした電圧フィードバック信号６９を発生させるよう、構成することができる。
【0073】
例えば、第１の電圧出力６７が２０００Ｖｄｃである場合、第２のスケーリングした電圧フィードバック信号６９は、電圧分圧器６５によって発生されたように、１０Ｖｄｃとすることができる。
【0074】
実施形態において、非同期バック１０１、非同期ブースト１０２、同期バック１０３、または同期ブースト１０４は、第２の電源装置６３として各々動作することができる。
【0075】
例えば、電源装置における非同期バック１０１は、２４Ｖｄｃから１９Ｖｄｃに電圧を変換する電圧変換器とすることができる。
【0076】
例えば、電源装置における非同期ブースト１０２は、２４Ｖｄｃから３６Ｖｄｃに電圧を変換する電圧変換器とすることができる。
【0077】
例えば、電源装置で使用可能な同期バック１０３は、２９Ｖｄｃから１５Ｖｄｃに電圧を変換する電圧変換器とすることができる。
【0078】
例えば、電源装置で使用可能な同期ブースト１０４は、１２Ｖｄｃから２８Ｖｄｃに電圧を変換する電圧変換器とすることができる。
【0079】
電源装置の３つの異なる例は、以下のとおりである。
【0080】
実施例１：プラスチックケースを伴うデジタル高電圧電源装置
【0081】
実施形態において、デジタル高電圧電源装置は、封止されたプラスチックケース内に含まれる。デジタル高電圧電源装置は、１／２～２ポンドの重量とすることができる。
【0082】
高電圧プラントはケース内にあり、エポキシなどを用いてケースに装着され得る。この例における高電圧プラントは、１２ボルトＤＣなどの低電圧を受け取る。
【0083】
高電圧プラントは、１２ボルトを、通話における電波障害のような６Ｖａｃ信号などの不要な正弦波ノイズを含んだ、１０００Ｖａｃなどの高電圧信号に変換する。
【0084】
高電圧プラントは、１２ボルトを１０００ボルトに変換する変圧器、または同じ電圧変換だが別様に変換する昇圧デバイスを、含むことができる。
【0085】
高電圧プラントは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタなどのトランジスタを含む。ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、変圧器を介して低電圧１２ボルトの電流を引張り、水パイプに接続された水弁のような、電圧の通過を制御する磁界を作り出す。
【0086】
高電圧プラントは、６倍率器などの高電圧倍率器を含む。６倍率器は、変圧器からの電圧を、変圧器の電圧の６倍の高電圧信号に増加させる。高電圧プラントの例として、テキサス州アディソンのＤｅａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社によって作られた、倍率器の標準的なシリーズを挙げることができる。
【0087】
この例において、２つのフィルタが使用される。第１のフィルタは高電圧プラントに接続され、第２のフィルタは高電圧プラントに、第１のフィルタと直列で接続される。
【0088】
第２のフィルタは、高電圧出力を形成する。
【0089】
この例における第１のフィルタは、１０マイクロヘンリーの誘導器などの誘導器と、共に地中に並列に接続された、１マイクロファラッドのコンデンサなどのコンデンサとの、組み合わせとすることができる。
【0090】
第２のフィルタは、第１のフィルタと直列の抵抗器と、地中に接続されたコンデンサとの、組み合わせとすることができる。抵抗器は、１０キロオームの抵抗器とすることができる。第２のフィルタにおけるコンデンサは、２マイクロファラッドのコンデンサとすることができる。
【0091】
高電圧分圧器はケースの中にあり、高電圧信号との間で電気接続され、スケーリングした電圧フィードバック信号を生成する。高電圧分圧器は、直列で接続された複数の抵抗器から形成される。高電圧分圧器は、１つの１０ギガオーム抵抗器及び１つの１０キロオーム抵抗器などの、異なるサイズの抵抗器を使用することができる。
【0092】
高電圧分圧器は、１０００ボルトの高電圧出力を受け取り、３ボルトＤＣのスケーリングした電圧フィードバック信号を発生させることができる。
【0093】
プログラム可能周辺器を伴うマイクロプロセッサなどのプロセッサ、ならびに様々なハードウェア特徴部及びメモリ。
【0094】
この例のためのメモリは、４０９６箇所の動作設定ポイントを含む。いくつかの設定ポイントは、動作のために電源装置が設定され得る特定の電圧または電流である。他の設定ポイントは、時間間隔、または再開間隔、停止時間長である。例えば、使用者が定義した値をプロセッサのメモリに入力することによって、特定の電圧を２０００ボルトから５０００ボルトに変えることができる。
【0095】
時間間隔の設定ポイントの例として、５分間に設定することができる。
【0096】
再開始間隔の例として、１秒毎に再開するよう試みることができる。
【0097】
停止時間長の例として、５秒間の停止を設定することができる。
【0098】
プロセッサは、低電圧及び高電圧プラントに接続される。
【0099】
プロセッサは：スケーリングした電圧フィードバック信号を高電圧分圧器から受け取るよう；スケーリングした電圧フィードバック信号をメモリ内の複数の動作設定ポイントと比較するよう；比較した、スケーリングした電圧フィードバック信号を使用して、少なくとも１つの修正した動作設定ポイントを計算してメモリに記憶させるよう、構成される。
【0100】
例えばプロセッサは、４０００ボルトまたは１０００ボルト、及び２０００または４０９６のＡ－Ｄ値の計算など、消費者の要望に応じて、高電圧または低電圧の少なくとも１つの修正した動作設定ポイントを計算する。
【0101】
プロセッサは、修正した動作設定ポイントを使用して、同時かつ自動的に、高電圧出力を全ての動作設定ポイント内に調節する。
【0102】
実施例２：オープンボードを伴うデジタル高電圧電源装置
【0103】
１つの実施形態において、デジタル高電圧電源装置は、封止されたオープンボードに含まれる。デジタル高電圧電源装置は、１．５～２ポンドの重量とすることができる。
【0104】
高電圧プラントはケース内にあり、エポキシなどを用いてケースに装着され得る。この例における高電圧プラントは、１２ボルトＤＣなどの低電圧を受け取る。
【0105】
高電圧プラントは、１２ボルトを、通話における電波障害のような６ボルトＡＣ信号などの不要な正弦波ノイズを含んだ、１０００ボルトＤＣなどの高電圧信号に変換する。
【0106】
高電圧プラントは、１２ボルトを１０００ボルトに変換する変圧器を含むことができ、または同じ電圧変換だが別様に変換する昇圧デバイスを使用することができる。
【0107】
高電圧プラントは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタなどのトランジスタを含む。ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、変圧器を介して低電圧１２ボルトの電流を引張り、水パイプに接続された水弁のような、電圧の通過を制御する磁界を作り出す。
【0108】
高電圧プラントは、６倍率器などの高電圧倍率器を含む。６倍率器は、変圧器からの電圧を、変圧器の電圧の６倍の高電圧信号に増加させる。高電圧プラントの例として、テキサス州アディソンのＤｅａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社によって作られた、倍率器の標準的なシリーズを挙げることができる。
【0109】
この例において、２つのフィルタが使用される。第１のフィルタは高電圧プラントに接続され、第２のフィルタは高電圧プラントに第１のフィルタと直列で接続される。
【0110】
第２のフィルタは、高電圧出力を形成する。
【0111】
この例における第１のフィルタは、１０マイクロヘンリーの誘導器などの誘導器と、共に地中に並列に接続された、１マイクロファラッドのコンデンサなどのコンデンサとの、組み合わせとすることができる。
【0112】
第２のフィルタは、第１のフィルタと直列の抵抗器と、地中に接続されたコンデンサとの、組み合わせとすることができる。抵抗器は、１０キロオームの抵抗器とすることができる。第２のフィルタにおけるコンデンサは、２マイクロファラッドのコンデンサとすることができる。
【0113】
高電圧分圧器はケースの中にあり、高電圧信号との間で電気接続され、スケーリングした電圧フィードバック信号を生成する。高電圧分圧器は、直列で接続された複数の抵抗器から形成される。高電圧分圧器は、１つの１０ギガオーム抵抗器及びに１つの１０キロオーム抵抗器などの、異なるサイズの抵抗器を使用することができる。
【0114】
高電圧分圧器は、１０００ボルトの高電圧出力を受け取り、３Ｖｄｃのスケーリングした電圧フィードバック信号発生させることができるよう構成される。
【0115】
プログラム可能周辺器を伴うマイクロプロセッサなどのプロセッサ、ならびに様々なハードウェア特徴部及びメモリ。
【0116】
この例のためのメモリは、４０９６箇所の動作設定ポイントを含む。いくつかの設定ポイントは、動作のために電源装置が設定され得る特定の電圧または電流である。他の設定ポイントは、時間間隔、または再開間隔、停止時間長である。例えば、使用者が定義した値をプロセッサのメモリに入力することによって、特定の電圧を２０００ボルトから５０００ボルトに変えることができる。
【0117】
時間間隔の設定ポイントの例として、５分間に設定することができる。
【0118】
再開始間隔の例として、１秒毎に再開するよう試みることができる。
【0119】
停止時間長の例として、５秒間の停止を設定することができる。
【0120】
プロセッサは、低電圧及び高電圧プラントに接続される。
【0121】
プロセッサは：スケーリングした電圧フィードバック信号を高電圧分圧器から受け取るよう；スケーリングした電圧フィードバック信号をメモリ内の複数の動作設定ポイントと比較するよう；比較した、スケーリングした電圧フィードバック信号を使用して、少なくとも１つの修正した動作設定ポイントを計算してメモリに記憶させるよう、構成される。
【0122】
例えばプロセッサは、４０００ボルトまたは１０００ボルト、及び２０００または４０９６のＡ－Ｄ値の計算など、消費者の要望に応じて、高電圧または低電圧の少なくとも１つの修正した動作設定ポイントを計算する。
【0123】
プロセッサは、修正した動作設定ポイントを使用して、同時かつ自動的に、高電圧出力を全ての動作設定ポイント内に調節する。
【0124】
実施例３：金属ケースを伴うデジタル高電圧電源装置
【0125】
１つの実施形態において、デジタル高電圧電源装置は、封止された金属ケース内に含まれる。デジタル高電圧電源装置は、２～３ポンドの重量とすることができる。
【0126】
高電圧プラントはケース内にあり、エポキシなどを用いてケースに装着され得る。この例における高電圧プラントは、１２Ｖｄｃなどの低電圧を受け取る。
【0127】
高電圧プラントは、１２ボルトを、通話における電波障害のような６Ｖａｃ信号などの不要な正弦波ノイズを含んだ、１０００ボルトＤＣなどの高電圧信号に変換する。
【0128】
高電圧プラントは、１２ボルトを１０００ボルトに変換する変圧器を含むことができ、または同じ電圧変換だが別様に変換する昇圧デバイスを使用することができる。
【0129】
高電圧プラントは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタなどのトランジスタを含む。ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、変圧器を介して低電圧１２ボルトの電流を引張り、水パイプに接続された水弁のような、電圧の通過を制御する磁界を作り出す。
【0130】
高電圧プラントは、６倍率器などの高電圧倍率器を含む。６倍率器は、変圧器からの電圧を、変圧器の電圧の６倍の高電圧信号に増加させる。高電圧プラントの例として、テキサス州アディソンのＤｅａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社によって作られた、倍率器の標準的なシリーズを挙げることができる。
【0131】
この例において、２つのフィルタが使用される。第１のフィルタは高電圧プラントに接続され、第２のフィルタは高電圧プラントに第１のフィルタと直列で接続される。
【0132】
第２のフィルタは、高電圧出力を形成する。
【0133】
この例における第１のフィルタは、１０マイクロヘンリーの誘導器などの誘導器と、共に地面に並列に接続された、１マイクロファラッドのコンデンサなどのコンデンサとの、組み合わせとすることができる。
【0134】
第２のフィルタは、第１のフィルタと直列の抵抗器と、地中に接続されたコンデンサとの、組み合わせとすることができる。抵抗器は、１０キロオームの抵抗器とすることができる。第２のフィルタにおけるコンデンサは、２マイクロファラッドのコンデンサとすることができる。
【0135】
高電圧分圧器はケースの中にあり、高電圧信号との間で電気接続され、スケーリングした電圧フィードバック信号を生成する。高電圧分圧器は、直列で接続された複数の抵抗器から形成される。高電圧分圧器は、１つの１０ギガオーム抵抗器及び１つの１０キロオーム抵抗器などの、異なるサイズの抵抗器を使用することができる。
【0136】
高電圧分圧器は、１０００ボルトの高電圧出力を受け取り、３Ｖｄｃのスケーリングした電圧フィードバック信号を発生させることができる。
【0137】
プログラム可能周辺器を伴うマイクロプロセッサなどのプロセッサ、ならびに様々なハードウェア特徴部及びメモリ。
【0138】
この例のためのメモリは、４０９６箇所の動作設定ポイントを含む。いくつかの設定ポイントは、動作のために電源装置が設定され得る特定の電圧または電流である。他の設定ポイントは、時間間隔、または再開間隔、停止時間長である。例えば、使用者が定義した値をプロセッサのメモリに入力することによって、特定の電圧を２０００ボルトから５０００ボルトに変えることができる。
【0139】
時間間隔の設定ポイントの例として、５分間に設定することができる。
【0140】
再開始間隔の例として、１秒毎に再開するよう試みることができる。
【0141】
停止時間長の例として、５秒間の停止を設定することができる。
【0142】
プロセッサは、低電圧及び高電圧プラントに接続される。
【0143】
プロセッサは：スケーリングした電圧フィードバック信号を高電圧分圧器から受け取るよう；スケーリングした電圧フィードバック信号をメモリ内の複数の動作設定ポイントと比較するよう；比較した、スケーリングした電圧フィードバック信号を使用して、少なくとも１つの修正した動作設定ポイントを計算してメモリに記憶させるよう、構成される。
【0144】
例えばプロセッサは、４０００ボルトまたは１０００ボルト、及び２０００または４０９６のＡ－Ｄ値の計算など、消費者の要望に応じて、高電圧または低電圧の少なくとも１つの修正した動作設定ポイントを計算する。
【0145】
プロセッサは、修正した動作設定ポイントを使用して、同時かつ自動的に、高電圧出力を全ての動作設定ポイント内に調節する。
【0146】
これらの実施形態を、実施形態において強調して説明してきたが、添付の特許請求の範囲内で、これらの実施形態は、特に本明細書で説明した以外で実施され得ることを理解されたい。
【図1】
【図2】
