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公開番号2025139575
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-26
出願番号2025038734
出願日2025-03-11
発明の名称コロナ発生器用共振コンバータ
出願人ボーンズ・インコーポレーテッド,BOURNS,INCORPORATED
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 9/04 20060101AFI20250918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】コロナ発生器用共振コンバータを提供すること。
【解決手段】一例は、共振コンバータ、電圧逓倍器、ドライバ回路、ドライバ回路電源、およびコントローラを含むコロナ発生器を提供する。電圧逓倍器回路は共振コンバータに接続され、共振コンバータのコンバータ出力電圧を増幅し、それによってコロナ発生器の出力を発生させるように構成される。ドライバ回路は共振コンバータに接続され、共振コンバータにドライバ信号を供給するように構成される。ドライバ回路電源は、ドライバ回路に電力を供給するように構成される。コントローラは、コロナ発生器の出力の電圧を示す電圧フィードバックを受け取ることと、その電圧フィードバックをコロナ発生器の出力の所望の出力電圧と比較することと、ドライバ回路に供給される電力の量を調整するためにドライバ回路電源にコマンドを送信することとを行うように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
共振コンバータと、
前記共振コンバータに接続され、前記共振コンバータのコンバータ出力電圧を増幅し、それによってコロナ発生器の出力を発生させるように構成された電圧逓倍器回路と、
前記共振コンバータに接続され、前記共振コンバータにドライバ信号を供給するように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に電力を供給するように構成されたドライバ回路電源と、
電子プロセッサを含むコントローラであって、前記コントローラが前記ドライバ回路および前記ドライバ回路電源に接続されており、
前記コロナ発生器の出力の電圧を示す電圧フィードバックを受け取ることと、
前記電圧フィードバックを前記コロナ発生器の出力の所望の出力電圧と比較することと、
前記ドライバ回路に供給される電力の量を調整するために前記ドライバ回路電源にコマンドを送信することと、
を行うように構成された、前記コントローラと、
を備える、コロナ発生器。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記共振コンバータが変圧器である、請求項１に記載のコロナ発生器。
【請求項３】
前記コロナ発生器の出力がオゾン発生のためのコロナ放電を生成する、請求項１に記載のコロナ発生器。
【請求項４】
前記コントローラが、
外部コントローラから前記所望の出力電圧を受け取るように構成される、請求項１に記載のコロナ発生器。
【請求項５】
前記ドライバ信号が、前記ドライバ回路電源によって前記ドライバ回路に供給される電力の前記量とほぼ等しい大きさを有する方形波である、請求項１に記載のコロナ発生器。
【請求項６】
前記ドライバ回路が、前記ドライバ回路電源によって前記ドライバ回路に供給される電力の前記量に基づいて前記方形波のデューティサイクルを調整するように構成される、請求項５に記載のコロナ発生器。
【請求項７】
前記電圧逓倍器回路が７段のビラード電圧逓倍器である、請求項１に記載のコロナ発生器。
【請求項８】
前記コントローラが、
前記電圧逓倍器回路の出力電流を示す電流フィードバックを受け取ることと、
前記出力電流が許容可能な電流の範囲内にあるかどうかを決定することと、
前記出力電流が前記許容可能な電流の範囲内にないことに応答して、エラーを示す通知を提供することと、
を行うようにさらに構成される、請求項１に記載のコロナ発生器。
【請求項９】
前記コントローラが、
前記ドライバ回路電源によって供給される前記電力が許容可能な電圧の範囲内にあるかどうかを決定することと、
前記ドライバ回路電源によって供給される前記電力が前記許容可能な電圧の範囲内にないことに応答して、エラーを示す通知を提供することと、
を行うようにさらに構成される、請求項１に記載のコロナ発生器。
【請求項１０】
前記コントローラに前記電圧フィードバックを提供するように構成された電圧フィードバック回路をさらに備え、前記電圧フィードバック回路が、前記電圧逓倍器回路と前記コントローラとの間に接続され、前記電圧フィードバック回路が複数の並列回路を含み、各並列回路がコンデンサと並列に接続された抵抗器を含む、請求項１に記載のコロナ発生器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
[0001]本明細書に記載の例、事例、および態様は、電源システムに関し、特にコロナ発生器内の共振コンバータの制御に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
[0002]コロナ発生器、またはコロナ放電発生器は、空気をイオン化するために電荷を生成する発生器である。コロナ発生器は、空気浄化およびオゾン発生などの用途に使用され得る。コロナ発生器は、入力電圧を電極と接地との間の数キロボルトの電圧に変換してコロナ放電を生成させることができる電源を含有する。一般的な電源トポロジは、たとえば、ビラード電圧逓倍器に接続されたフライフォワードトポロジを含み得る。そのようなトポロジは実装が簡単で、必要なコンポーネントも比較的少ないが、トポロジはしばしば、スイッチング周波数と放射妨害波のレベルによって制約される。共振ハーフブリッジまたはフルブリッジコンバータなどの他のトポロジは、フライフォワード方式よりも高いスイッチング周波数で動作し、放射妨害波のレベルが低くなる。しかしながら、共振トポロジはしばしば、フライフォワード方式よりも多くのコンポーネントを含み、そのためコストがより高くなり、回路基板上でより大きなスペースを占有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[0003]とりわけ、本明細書に記載の例、事例、および態様は、コロナ発生器における共振トポロジの複雑さおよび費用を削減し、それによって自動車における用途を含む空気浄化およびオゾン発生器の用途での共振トポロジの実装を可能にする。いくつかの例は、１２Ｖの車両バッテリを使用して１０ｋＶを超える大きさの電圧を発生させることができる電圧逓倍器に接続されたマイクロプロセッサ制御の共振コンバータを提供する。さらに、コロナ発生器の出力電圧は、閉ループフィードバック制御システムを使用して制御される。出力電圧は、たとえば、共振コンバータのドライバに印加される電力を調整することによって、および／または共振コンバータのドライバに印加される制御信号の周波数を調整することによって制御され得る。コロナ発生器の出力に対するフィードバックは、ドライバに印加される電力と、ドライバに印加される制御信号の周波数を調整するために使用される。
【０００４】
[0004]一例は、共振コンバータ、電圧逓倍器回路、ドライバ回路、ドライバ回路電源、およびコントローラを備えるコロナ発生器を提供する。電圧逓倍器回路は共振コンバータに接続され、共振コンバータのコンバータ出力電圧を増幅し、それによってコロナ発生器の出力を発生させるように構成される。ドライバ回路は共振コンバータに接続され、共振コンバータにドライバ信号を供給するように構成される。ドライバ回路電源は、ドライバ回路に電力を供給するように構成される。コントローラは電子プロセッサを含み、ドライバ回路およびドライバ回路電源に接続されている。コントローラは、コロナ発生器の出力の電圧を示す電圧フィードバックを受け取ることと、その電圧フィードバックをコロナ発生器の出力の所望の出力電圧と比較することと、ドライバ回路に供給される電力の量を調整するためにドライバ回路電源にコマンドを送信することとを行うように構成されている。
【０００５】
[0005]別の例は、コロナ発生器を制御するための方法を提供し、コロナ発生器は、共振コンバータと、共振コンバータに接続され、共振コンバータのコンバータ出力電圧を増幅し、それによってコロナ発生器の出力を発生させるように構成された電圧逓倍器回路と、共振コンバータに接続され、共振コンバータにドライバ信号を供給するように構成されたドライバ回路と、ドライバ回路に電力を供給するように構成されたドライバ回路電源とを含む。方法は、コロナ発生器の出力の電圧を示す電圧フィードバックを受け取るステップと、その電圧フィードバックをコロナ発生器の出力の所望の出力電圧と比較するステップと、ドライバ回路に供給される電力の量を調整するためにドライバ回路電源にコマンドを送信するステップとを含む。
【０００６】
[0006]別の例は、電子プロセッサによって実行されると、電子プロセッサに、コロナ発生器のコロナ発生器の出力の電圧を示す電圧フィードバックを受け取ることと、その電圧フィードバックをコロナ発生器の出力の所望の出力電圧と比較することと、コロナ発生器発生器のドライバ回路に供給される電力の量を調整するためにドライバ回路電源にコマンドを送信することとを備える動作を実行させる命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。
【０００７】
[0007]様々な例の他の特徴、態様、および恩恵は、詳細な説明および添付の図面を検討することによって明らかになるであろう。
[0008]添付の図面において、対応する要素または類似の要素を示すために、同様または同じ参照番号が繰り返される場合がある。これらの図面は、以下の詳細な説明とともに、本明細書に組み込まれてその一部を形成し、請求された主題を含む概念の様々な実施形態、例、態様、および特徴をさらに図示し、それらの実施形態、例、態様、および特徴の様々な原理と利点を説明するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
[0009]いくつかの態様による、コロナ発生器のブロック図である。
[0010]いくつかの態様による、図１のコントローラのブロック図である。
[0011]いくつかの態様による、図１のドライバ回路の回路図である。
[0012]いくつかの態様による、図１のドライバ回路電源の回路図である。
[0013]いくつかの態様による、図１の電圧逓倍器の回路図である。
[0014]いくつかの態様による、図１の出力電圧フィードバック回路の回路図である。
[0015]いくつかの態様による、図１の電流フィードバック回路の回路図である。
[0016]いくつかの態様による、図１のドライバ回路に供給される電力を調整するための方法のブロック図である。
[0017]いくつかの態様による、図１のコロナ発生器の動作エラーを検出するための方法のブロック図である。
[0018]いくつかの態様による、図１のコロナ発生器の動作エラーを検出するための別の方法のブロック図である。
[0019]いくつかの態様による、図１のドライバ回路に供給される周波数を調整するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0020]当業者であれば、図面における要素は簡潔さと明瞭性のために図示されており、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことを理解するであろう。たとえば、図面における要素のうちのいくつかの寸法は、本開示で提示される例、態様、および特徴の理解を容易にするために、他の要素に対して誇張されている場合がある。
【００１０】
[0021]システム、装置、および方法のコンポーネントは、必要に応じて、図面において従来の記号によって表されており、本明細書の説明の恩恵を受ける当業者に容易に明らかとなる詳細によって本開示が不明瞭にならないように、本開示の様々な実施形態、例、態様、および特徴の理解に関連する特定の詳細のみを示している。
（【００１１】以降は省略されています）

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