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公開番号2024041531
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-27
出願番号2022146400
出願日2022-09-14
発明の名称電源装置
出願人株式会社オリジン
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G05F 1/56 20060101AFI20240319BHJP(制御;調整)
要約【課題】低価格で電力損失が小さい電源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る電源装置301は、三角波発生回路10、バイアス重畳回路20及び制御回路40を備える。三角波発生回路10は、入力端T1と接続端T2との間に、2つのスイッチ、2つのインダクタ及び1つの出力コンデンサを組み合わせ、出力コンデンサの両端電圧を接続端T2に出力する。バイアス重畳回路20は、出力コンデンサの両端電圧に一定電圧を重畳する又は重畳しないの切り替えを行う回路構成である。制御回路40は、出力コンデンサの両端電圧の波形と負荷50に流れる電流で負荷コンデンサC7の両端に発生する電圧波形とが同期するように三角波発生回路10のスイッチをオンオフ制御するとともに、バイアス重畳回路20の切り替えを制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電圧供給先と前記電圧供給先に対して直列の負荷容量成分とを有する負荷が接続される出力端に印加電圧を供給する電源装置であって、
三角波発生回路、バイアス重畳回路及び制御回路を備え、
前記三角波発生回路は、
電圧源が接続される入力端側と前記バイアス重畳回路が接続される接続端側とに接続され、３つのスイッチ素子、２つのインダクタ及び１つの出力コンデンサを組み合わせ、前記出力コンデンサの両端電圧を前記接続端に出力するスイッチング回路を有し、
前記バイアス重畳回路は、
前記接続端側と前記出力端側とに接続され、前記三角波発生回路の前記接続端に出力される前記出力コンデンサの両端電圧に一定電圧を重畳する又は重畳しないの切り替えを行い、前記出力コンデンサの両端電圧に一定電圧を重畳した電圧又は重畳していない電圧を前記出力端に出力する回路構成であり、
前記制御回路は、
前記電圧供給先に前記印加電圧を供給する時に、前記出力コンデンサの両端電圧に前記一定電圧を重畳するように前記バイアス重畳回路を制御しており、
前記電圧供給先に供給される電圧の絶対値が時間とともに大きくなる場合、前記電圧供給先に前記印加電圧を供給する前に、前記出力コンデンサの両端電圧を降下させるように前記三角波発生回路を制御する
ことを特徴とする電源装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記三角波発生回路は、
前記３つのスイッチ素子のうちの２つを直列接続したスイッチング経路と、
カソードを向き合わせた２つのダイオードと前記３つのスイッチ素子のうちの他の１つとを直列に接続し、前記出力コンデンサの両端電圧を降下させるための電圧調整回路と、
を有し、
前記スイッチング経路と前記電圧調整回路と前記出力コンデンサとが並列に接続されていること、
前記入力端の両端がそれぞれ前記スイッチング経路の両端に接続されていること、
前記入力端の両端と前記スイッチング経路の両端との接続の一方が前記２つのインダクタの一方で接続されていること、
前記スイッチング経路の前記２つのスイッチ素子を接続する接続点と前記電圧調整回路の前記２つのダイオードの接続点とを前記２つのインダクタの他方で接続すること、及び
前記電圧調整回路において前記他の１つのスイッチ素子は前記２つのダイオードの接続点に対して前記２つのインダクタの一方が接続されている側にあること
を特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記電圧調整回路の前記他の１つのスイッチ素子を導通し、前記２つのインダクタの他方の電流を利用して前記出力コンデンサの放電量を増大させ、前記出力コンデンサの両端電圧を降下させることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記バイアス重畳回路は、
２つのバイアススイッチが並列し、前記バイアススイッチの一方に前記一定電圧を発生する直流電源が直列に接続されており、前記２つのバイアススイッチの他方がバイパス経路となる並列スイッチ回路と、
前記並列スイッチ回路と直列に接続され、前記出力端から出力される電流を遮断する遮断スイッチと、
を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御回路は、
前記電圧供給先に供給される電圧の絶対値が時間とともに小さくなる場合、前記電圧供給先に前記印加電圧を供給する時刻を遅らせて、前記出力コンデンサの両端電圧を上昇させるように前記三角波発生回路を制御し、
前記出力コンデンサの両端電圧に一定電圧を重畳するときに前記２つのバイアススイッチの一方を導通状態且つ前記２つのバイアススイッチの他方を非導通状態としたのちに、一定時間だけ前記遮断スイッチを非導通に保つように前記バイアス重畳回路を制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、静電容量を有する負荷に電力を供給する電源装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電圧供給先と静電容量とが直列に接続された構成の負荷が存在する。当該電圧供給先に矩形波の電圧を供給しようとする場合、静電容量の存在のため当該負荷に印加する電圧は三角波（台形波）とする必要がある。このような三角波電圧を発生する電源装置が特許文献１などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－２０８８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記負荷には比較的大きな電力が求められており、特許文献１の電源装置は、比較的大きな電力の三角波電圧を生成するためにオペアンプ（パワーアンプ）を使用する回路を有する。しかし、オペアンプを使用する電源装置は高価であり、電力損失も大きいという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、低価格で電力損失が小さい電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、オペアンプを使用せず、リアクトル値が大きなチョークを定電流源とし、スイッチ素子によるスイッチングによって三角波電圧を生成することとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る電源装置は、電圧供給先と前記電圧供給先に対して直列の負荷容量成分とを有する負荷が接続される出力端に印加電圧を供給する電源装置であって、
三角波発生回路、バイアス重畳回路及び制御回路を備え、
前記三角波発生回路は、
電圧源が接続される入力端側と前記バイアス重畳回路が接続される接続端側とに接続され、３つのスイッチ素子、２つのインダクタ及び１つの出力コンデンサを組み合わせ、前記出力コンデンサの両端電圧を前記接続端に出力するスイッチング回路を有し、
前記バイアス重畳回路は、
前記接続端側と前記出力端側とに接続され、前記三角波発生回路の前記接続端に出力される前記出力コンデンサの両端電圧に一定電圧を重畳する又は重畳しないの切り替えを行い、前記出力コンデンサの両端電圧に一定電圧を重畳した電圧又は重畳していない電圧を前記出力端に出力する回路構成であり、
前記制御回路は、
前記電圧供給先に前記印加電圧を供給する時に、前記出力コンデンサの両端電圧に前記一定電圧を重畳するように前記バイアス重畳回路を制御しており、
前記電圧供給先に供給される電圧の絶対値が時間とともに大きくなる場合、前記電圧供給先に前記印加電圧を供給する前に、前記出力コンデンサの両端電圧を降下させるように前記三角波発生回路を制御する
ことを特徴とする。
【０００８】
本電源装置は、オペアンプを使用せず、スイッチ素子の切り替えで三角波電圧を生成する。従って、本発明は、低価格で電力損失が小さい電源装置を提供することができる。
【０００９】
また、本電源装置は、２箇所の直流電圧源の電圧値をそれぞれ制御して出力コンデンサの両端電圧の大きさ（ピーク値）と変化率を調整することができる。しかし、２箇所の直流電圧源が相互に影響するため、直流電圧源で出力電圧（出力コンデンサの両端電圧）を高く、あるいは低くしようとすると、その変化率も大きく、あるいは小さくなることがあり、負荷の電圧供給先に一定電圧の矩形波を与えることができないことが発生する。
【００１０】
本電源装置は、直流電圧源以外の回路（電圧調整回路又は遮断スイッチ）で出力電圧（出力コンデンサの両端電圧）を高く、あるいは低くするため、その変化率を適正化でき、負荷の電圧供給先に一定電圧に近い改善された矩形波を与えることができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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