JP2013510543A

JP2013510543A - 零電圧スイッチングコンバータのためのフィードバック回路

Info

Publication number: JP2013510543A
Application number: JP2012536003A
Authority: JP
Inventors: ラインホルトエルフェリッヒ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: EP2497186B1; TW201141025A; WO2011055285A3; CN102598495A; KR101768430B1; WO2011055285A2; CN102598495B; US20120212979A1; US8729830B2; EP2497186A2; JP5812996B2; KR20120084318A

Abstract

負荷回路２、３に電力供給するための零電圧スイッチングコンバータ１のためのフィードバック回路であって、該コンバータ１はチョッパ４、ドライバ５、及び共振タンク６を有するフィードバック回路は、共振タンク信号から導出される第１の信号と、負荷回路信号から導出される第２の信号と、を受信し、これら信号に応じてドライバ５のための制御信号を生成するための構成１０を備える。斯かるコンバータ１は、供給電圧のゆらぎ及び負荷の変動に対して比較的好適に影響を受けない。構成１０は、第２の信号及び基準信号に応答して誤差信号を生成するための誤差回路１２と、第１の信号及び誤差信号に応答して制御信号を生成するための結合回路１３と、を有しても良い。２つ以上の負荷回路２、３に電力供給するために同一のコンバータ１が利用されても良く、この場合には、誤差回路１５は、誤差信号及びデューティサイクル信号又は２つの誤差信号を生成しても良い。

Description

本発明は、負荷回路に電力供給するための零電圧スイッチングコンバータのためのフィードバック回路に関する。本発明は更に、該フィードバック回路を有する零電圧スイッチングコンバータ、及び該零電圧スイッチングコンバータを有する装置に関する。

斯かる零電圧スイッチングコンバータの例は、共振型パワーコンバータである。斯かる装置の例は、消費者向け製品及びプロフェッショナル用製品である。該負荷回路の例は、１つ以上の発光ダイオードを備えた回路である。

米国特許出願公開US2007/0171679は、充電方式制御を備えた直並列共振型コンバータ又は零電圧スイッチングコンバータを開示している。当該コンバータは、２つの異なるモード、即ち周波数モード及び充電モードを持つ。周波数モードにおいては、負荷回路信号がフィードバックされる。充電モードにおいては、変圧回路がフィードバックされる。小さい負荷に対しては、該コンバータは周波数モードをとる。高い負荷に対しては、該コンバータは充電モードをとる。

一般に、共振型コンバータは、供給電圧のゆらぎ及び負荷の変動に比較的影響を受け易い。

本発明の目的は、供給電圧のゆらぎ及び負荷の変動に対して比較的好適に影響を受けないフィードバック回路を有する、零電圧スイッチングコンバータのためのフィードバック回路、及び零電圧スイッチングコンバータを有する装置を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、負荷回路に電力供給するための零電圧スイッチングコンバータのためのフィードバック回路であって、前記零電圧スイッチングコンバータは、チョッパ、ドライバ及び共振タンクを有し、前記フィードバック回路は、共振タンク信号から導出される第１の信号を受信し、負荷回路信号から導出される第２の信号を受信し、前記第１及び第２の信号に応じて、前記ドライバのための制御信号を生成するための構成を有し、前記フィードバック回路は発振器を含まないフィードバック回路が提供される。

フィードバック回路は、零電圧スイッチングコンバータにフィードバックを供給する。当該零電圧スイッチングコンバータは、負荷回路に電力供給し、チョッパ、ドライバ及び共振タンクを有する。該チョッパは、該共振タンクを介して該負荷回路に電力供給する。該ドライバは、該チョッパを駆動する。該フィードバック回路は、例えば共振タンクからの共振タンク信号から導出される第１の信号を受信し、該負荷回路からの負荷回路信号から導出される第２の信号を受信するための構成を有する。該第１及び第２の信号に応答して、該構成は、該ドライバのための制御信号を生成する。該フィードバック回路は、非発振器型である。換言すれば、該フィードバック回路は、発振器を有さない。

ドライバを制御するために、共振タンク信号から導出される第１の信号と、負荷回路信号から導出される第２の信号とを同時に利用することにより、該零電圧スイッチングコンバータは、供給電圧のゆらぎ及び負荷の変動に対して比較的好適に影響を受けない。

第１の選択肢によれば、該共振タンク信号は、例えば該共振タンク（の一部）に亘る及び／又は該共振タンク（の一部）を通って流れる信号を定義するため、該共振タンク（の一部）に起因するものであっても良い。第２の選択肢によれば、該共振タンク信号は、該共振タンクの状態を定義するものであっても良く、この場合には当該共振タンク信号は、該共振タンク（の一部）又は別の位置に起因しても良い。

米国特許出願公開US2004/0056642はコンバータのためのフィードバック回路を開示しているが、該コンバータは零電圧スイッチングコンバータではない。当該フィードバック回路は、共振タンク信号から導出される第１の信号と、負荷回路信号から導出される第２の信号とを同時に利用しない。

米国特許US5,062,031は、零電流スイッチングコンバータのためのフィードバック回路を開示しているが、該零電流スイッチングコンバータは零電圧スイッチングコンバータではない。

一実施例によれば、本発明のフィードバック回路は、前記構成が、
前記第２の信号及び基準信号に応じて誤差信号を生成するための誤差回路と、
前記第１の信号及び前記誤差信号に応じて前記制御信号を生成するための結合回路と、
を有することにより定義される。誤差回路は、該第２の信号と基準信号との差に依存する誤差信号を生成するために利用される。結合回路は、該第１の信号及び該誤差信号に依存して、該ドライバを制御するための制御信号を生成するために利用される。

一実施例によれば、該フィードバック回路は、前記誤差回路が、
前記基準信号を受信するための第１のコンバータ回路と、
前記第２の信号を受信するための第２のコンバータ回路であって、前記第１のコンバータ回路の出力部と前記第２のコンバータ回路の出力部とが、前記誤差信号を供給するために互いに結合された、第２のコンバータ回路と、
前記誤差信号を積算するための積算回路と、
を有することにより定義される。該誤差回路の単純な実施例は、第１及び第２のコンバータ回路と、積算回路とを有する。第１のコンバータ回路は例えば、第１の電圧−電流コンバータ又は第１の電圧制御された電流生成器を有し、第２のコンバータ回路は例えば、係数乗算器が後続された、第２の電圧−電流コンバータ又は第２の電圧制御された電流生成器を有する。積算回路は例えば、コンデンサと抵抗との直列接続を有する。その他の及び／又は更に複雑な誤差回路も除外されるものではない。

一実施例によれば、該フィードバック回路は、前記結合回路が、
前記第１の信号及び前記誤差信号を受信するための第１の差分回路と、
前記第１の信号及び前記誤差信号の反転を受信するための第２の差分回路と、
記第１及び第２の差分回路からの出力信号を受信し、前記制御信号を供給するためのセット・リセット回路と、
を有することにより定義される。該結合回路の単純な実施例は、第１及び第２の差分回路と、セット・リセット回路とを有する。差分回路は例えば演算増幅器を有し、セット・リセット回路は例えばフリップフロップを有する。その他の及び／又は更に複雑な結合回路も除外されるものではない。

一実施例によれば、該フィードバック回路は、前記負荷回路は、第１の負荷回路及び第２の負荷回路を有し、前記負荷回路信号は、第１の負荷回路信号及び第２の負荷回路信号を有し、前記第２の信号は、前記第１の負荷回路信号から導出される第３の信号と、前記第２の負荷回路信号から導出される第４の信号とを有することにより定義される。該実施例は、２つ以上の負荷回路に電力供給するために同一の零電圧スイッチングコンバータが利用されるという事実により、非常に有利な実施例である。第２の信号は、第１の負荷回路からの第１の負荷回路信号から導出された第３の信号と、第２の負荷回路からの第２の負荷回路信号から導出された第４の信号とを有する。

２つ以上の負荷回路に電力供給するために同一の零電圧スイッチングコンバータが利用される場合、該フィードバック回路は、発振器を有さないものであっても良いし、又はそうでなくても良いことが分かる。換言すれば、２つ以上の負荷回路に電力供給するために同一の零電圧スイッチングコンバータが利用されるという事実は、発振器を有さないフィードバック回路と組み合わせて利用されても良いし、発振器を有するフィードバック回路と組み合わせて利用されても良い。

一実施例によれば、該フィードバック回路は、前記構成が、
前記第３及び第４の信号並びに前記第１及び第２の基準信号に応じて、誤差信号及び他の信号を生成するための誤差回路と、
前記第１の信号及び前記誤差信号並びに前記他の信号に応じて、前記制御信号を生成するための結合回路と、
を有することにより定義される。誤差回路は、該第３及び第４の信号と、第１及び第２の基準信号とに依存して、誤差信号及び別の信号を生成するために利用される。結合回路は、該第１の信号と、該誤差信号及び該別の信号とに依存して、該ドライバを制御するための制御信号を生成するために利用される。

一実施例によれば、該フィードバック回路は、前記結合回路が、
前記第１の信号及び前記誤差信号を受信するための第１の差分回路と、
前記第１の信号、及び前記誤差信号と他の信号との積の反転を受信するための第２の差分回路であって、前記他の信号はデューティサイクル信号である、第２の差分回路と、
前記第１及び第２の差分回路からの出力信号を受信し、前記制御信号を供給するためのセット・リセット回路と、
を有することにより定義される。該結合回路の単純な実施例は、第１及び第２の差分回路と、セット・リセット回路とを有する。差分回路は例えば演算増幅器を有し、セット・リセット回路は例えばフリップフロップを有する。その他の及び／又は更に複雑な結合回路も除外されるものではない。

一実施例によれば、該フィードバック回路は、前記結合回路が、
前記第１の信号及び前記誤差信号を受信するための第１の差分回路と、
前記第１の信号、及び他の信号の反転を受信するための第２の差分回路であって、前記他の信号は更なる誤差信号である、第２の差分回路と、
前記第１及び第２の差分回路からの出力信号を受信し、前記制御信号を供給するためのセット・リセット回路と、
を有することにより定義される。該結合回路の他の単純な実施例は、第１及び第２の差分回路と、セット・リセット回路とを有する。差分回路は例えば演算増幅器を有し、セット・リセット回路は例えばフリップフロップを有する。その他の及び／又は更に複雑な結合回路も除外されるものではない。

一実施例によれば、該フィードバック回路は、前記第１の信号は、積算器及び／又はフィルタ回路及び／又は第１の接続部を介して前記共振タンク信号から導出され、前記第２の信号は、第２の接続部を介して前記負荷回路信号から導出されることにより定義される。積算器及び／又はフィルタ回路は、該フィードバック回路の動作を改善し得る。

一実施例によれば、該フィードバック回路は、前記共振タンク信号は、前記共振タンクの１つ以上の要素にかかる電圧又は該要素を流れる電流であり、前記負荷回路信号は、前記負荷回路の１つ以上の要素にかかる電圧又は該要素を流れる電流であることにより定義される。該共振タンクの要素は、コンデンサ若しくはコイル又は抵抗であっても良い。該負荷回路の要素は、負荷又は抵抗であっても良い。

該構成、該構成における各回路及び／又は該構成における２つ以上の回路の各組み合わせは、例えば第１及び第２の信号に応答して制御信号を生成するための、及び／又は例えば第２の信号及び基準信号に応答して誤差信号を生成し、第１の信号及び誤差信号に応答して制御信号を生成するための、及び／又は例えば第３及び第４の信号並びに第１及び第２の基準信号に応答して誤差信号及び別の信号を生成し、第１の信号及び誤差信号及び他の信号に応答して制御信号を生成するための、方法ステップ及び／又は機能を実行するためのコンピュータプログラム製品を動作させるためのコンピュータ、プロセッサ又はコントローラ等を有しても良いし、斯かるコンピュータ、プロセッサ又はコントローラ等を介して実現されても良い。

本発明の第２の態様によれば、負荷回路に電力供給するための零電圧スイッチングコンバータであって、前記零電圧スイッチングコンバータは、チョッパ、ドライバ及び共振タンクを有し、以上に定義されたフィードバック回路を有する零電圧スイッチングコンバータが提供される。

一実施例によれば、該零電圧スイッチングコンバータは、前記零電圧スイッチングコンバータと前記フィードバック回路との組み合わせが自励発振コンバータを形成することにより定義される。

一実施例によれば、該零電圧スイッチングコンバータは、前記チョッパが、フルブリッジ若しくはハーフブリッジ又はハーフブリッジモードで動作するフルブリッジを有することにより定義される。

本発明の第３の態様によれば、以上に定義された零電圧スイッチングコンバータを有し、更に前記負荷回路を有する装置が提供される。該負荷回路は、１つ以上の発光ダイオードを備えた回路を有しても良いが、他の種類の負荷回路も除外されるものではない。

本発明は、零電圧スイッチングコンバータは供給電圧のゆらぎ及び負荷の変動に対して比較的影響を受け易いという洞察に基づく。本発明は、零電圧スイッチングコンバータにおけるチョッパを駆動するためのドライバを制御するために、フィードバック回路において、共振タンク信号から導出された第１の信号と負荷回路信号から導出された第２の信号とが同時に利用されるべきであるという基本的な概念に基づく。

本発明は、上述した問題を解決し、供給電圧のゆらぎ及び負荷の変動に対して比較的好適に影響を受けない零電圧スイッチングコンバータのためのフィードバック回路を提供する。本発明は更に、該フィードバック回路は比較的単純であるという点で有利である。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

負荷回路に接続された零電圧スイッチングコンバータを示す。誤差回路を示す。結合回路を示す。共振タンクの実施例を示す。ドライバに接続されたチョッパの実施例を示す。シミュレートされた定常状態波形を示す。シミュレートされた定常状態波形を示す。シミュレートされた定常状態波形を示す。シミュレートされた立ち上がり過渡波形を示す。立ち上がりから定常状態への遷移を示す。負荷回路に接続された零電圧スイッチングコンバータを示す。結合回路の第１の実施例を示す。結合回路の第２の実施例を示す。シミュレートされた定常状態波形を示す。変換器を介して負荷回路に接続されたチョッパを示す。シミュレートされた過渡応答を示す。シミュレートされた誤ったフィードバックに対する立ち上がり過渡波形を示す。装置を示す。

図１において、１つの負荷回路２、３に接続された零電圧スイッチングコンバータ１が示されている。零電圧スイッチングコンバータ１は、負荷回路２、３に電力供給し、チョッパ４と、チョッパ４を駆動するためのチョッパ４に接続されたドライバ５と、チョッパ４に接続された共振タンク６を有する。共振器を含まないフィードバック回路は、例えば共振タンク信号から導出された第１の信号を受信するための共振タンク６に結合された、及び負荷回路信号から導出された第２の信号を受信するための負荷回路２、３に結合された、構成１０を有する。構成１０は、第１及び第２の信号に応答して、ドライバ５のための制御信号を生成する。

チョッパ４と共振タンク６との間、及び／又は共振タンク６と負荷回路２、３との間
には、変圧回路、整流回路、フィルタ回路、測定回路等のような更なるブロック（図示されていない）が存在しても良い。

チョッパ４は例えば、フルブリッジ若しくはハーフブリッジ又はハーフブリッジモードで動作するフルブリッジを有する。

零電圧スイッチングコンバータ１とフィードバック回路との組み合わせは、例えば自励発振コンバータを形成する。

構成１０は、共振タンク信号から導出された第１の信号を積算及び／又はハイパスフィルタリングするための回路１１を有しても良く、更に、負荷回路信号から導出された第２の信号に応じて及び基準信号に応じて誤差信号を生成するための誤差回路１２を有しても良い。構成１０は更に、（ことによると積算された及び／又はことによるとハイパスフィルタリングされた）第１の信号及び誤差信号に応じて、ドライバ５を制御するための制御信号を生成するための結合回路１３を有しても良い。

図２において、誤差回路１２が示されている。誤差回路１２は、基準信号を受信するための第１の変換回路２１、第２の信号を受信するための第２の変換回路２２、及び誤差信号を積算するための積算回路２３を有し、第１の変換回路２１及び第２の変換回路２２の出力部は、誤差信号を供給するために互いに結合される。第１の変換回路２１は例えば、電圧制御された電流発生器を有し、第２の変換回路２２は例えば、係数乗算器に後続された、電圧制御された電流発生器を有する。積算回路２３は例えば、コンデンサ及び抵抗の接地された直列接続を有する。

図３において、結合回路１３が示されている。結合回路１３は、正入力端子において第１の信号を受信し負入力端子において誤差信号を受信するための第１の差分回路３１と、負入力端子において第１の信号を受信し正入力端子において誤差信号の反転を受信するための第２の差分回路３２と、第１の差分回路３１及び第２の差分回路３２からの出力信号を受信し制御信号を供給するためのセット・リセット回路３４と、を有する。誤差信号を反転させるため、反転器３３が利用される。差分回路３１、３２は例えば演算増幅器を有し、セット・リセット回路３４は例えばフリップフロップを有する。

図４において、共振タンク６の実施例が示されている。図４Ａにおいて、ＬＣＣの実施例が示されている。図４Ｂにおいて、直列共振の実施例が示されている。図４Ｃにおいて、ＬＬＣＣの実施例が示されている。図４Ｄにおいて、並列共振の実施例（積算器を有する回路１１が利用されることを必要とし得る）が示されている。図４Ｅにおいて、プッシュプル（非共振）の実施例（積算器を有する回路１１が利用されることを必要とし得る）が示されている。

図４を参照すると、共振タンク信号は、共振タンク６の１つ以上の要素にかかる電圧又は該要素を流れる電流であり得る。同様に、負荷回路信号は、負荷回路２、３の１つ以上の要素にかかる電圧又は該要素を流れる電流であり得る。

図５において、ドライバ５に接続されたチョッパ４の実施例が示されている。図５Ａにおいて、単一バスコンデンサを備えたハーフブリッジの形をとるチョッパ４が示されている（図４Ａ乃至４Ｃの共振タンクの実施例と組み合わせて利用されるべきである）。該単一バスコンデンサに、バス電圧が存在する。出力端子間に出力電圧が存在し、上部の出力端子を通って出力電流が流れている。図５Ｂにおいて、分割バスコンデンサを備えたハーフブリッジの形をとるチョッパ４が示されている（図４Ｄ乃至４Ｅの共振タンクの実施例と組み合わせて利用されるべきである）。該分割バスコンデンサに、バス電圧が存在する。出力端子間に出力電圧が存在し、上部の出力端子を通って出力電流が流れている。

零電圧スイッチングコンバータ１は、該バス電圧の供給電圧のゆらぎ及び負荷の変動に対して影響を受けない。

図６において、シミュレートされた定常状態波形が示されている。図４Ａに示された共振タンクの実施例（ＬＣＣの実施例）については、図６において波形Ａが、図４Ａにおける直列コンデンサに存在する電圧の形で共振タンク信号から（ことによると回路１１におけるハイパスフィルタを介して）導出されたときの第１の信号に対応する。上下の破線は、図２に示された誤差回路１２により生成された誤差信号の正及び負のバージョンである。

波形Ｂは、結合回路１３により生成された制御信号に対応する。波形Ｃは、図５Ａに示された下部のトランジスタの制御電極における電圧に対応する（Ｔｄは波形Ｂとして示される制御信号に反応するときの遅延である）。波形Ｄは、図５Ａに示された上部のトランジスタの制御電極における電圧に対応する（Ｔｄは波形Ｂとして示される制御信号に反応するときの遅延である）。波形Ｅは、図５に示された出力端子間の出力電圧に対応し、該出力電圧は共振タンク６に供給される。波形Ｆは、図５Ａに示された上部の出力端子を流れる出力電流（実線）及び負荷回路２、３を流れる出力電流（破線）に対応する。

図７及び８において、シミュレートされた定常状態波形が、図６に示されたものと合わせた形で示されているが、ここでは擾乱としてバス電圧の種々の値に関連している（波形Ｅの近くの破線を参照されたい）。基準信号は変化させられていない。明らかに、（図７及び８における波形Ｅに比べて）大きな擾乱が対処されることができる。

図９及び１０において、シミュレートされた立ち上がり遷移波形（図９）及び立ち上がり状態から定常状態への遷移（図１０）が、図６に示されたものと合わせた形で示されている。予め設定された時間Ｔ１及びＴ２の間、チョッパ４がスイッチオン及びオフされる必要がある。その後、コンバータ１が自励発振する。

図１１において、（異なる）第１及び第２の負荷回路２及び３に接続された零電圧スイッチングコンバータ１が示されている。零電圧スイッチングコンバータ１は、負荷回路２及び３に電力供給し、チョッパ４、チョッパ４を駆動するためのチョッパ４に接続されたドライバ５、及びチョッパ４に接続された共振タンク６を有する。フィードバック回路は、例えば共振タンク信号から導出される第１の信号を受信するために共振タンク６に結合され、更に負荷回路信号から導出される第２の信号を受信するために負荷回路２及び３に結合された、構成１０を有する。構成１０は、該第１及び第２の信号に応答して、ドライバ５のための制御信号を生成する。

チョッパ４と共振タンク６との間、及び／又は共振タンク６と負荷回路２及び３との間には、変形回路、整流回路、フィルタ回路、測定回路等のような、図示されていない更なるブロックが存在しても良い。

チョッパ４は例えば、ハーフブリッジ又はハーフブリッジモードで動作させられるフルブリッジを有する。

零電圧スイッチングコンバータ１とフィードバック回路との組み合わせは、自励発振コンバータを形成する。

２つの負荷回路２及び３を考慮すると、負荷回路信号は、第１の負荷回路に起因する第１の負荷回路信号と、第２の負荷回路３に起因する第２の負荷回路信号とを有する。その結果、第２の信号は、第１の負荷回路信号から導出された第３の信号と、第２の負荷回路信号から導出された第４の信号とを有する。

構成１０は、共振タンク信号から導出された第１の信号を積算及び／又はハイパスフィルタリングするための回路１４を有しても良く、更に第３及び第４の信号並びに第１及び第２の基準信号に応答して誤差信号及びその他の信号を生成するための誤差回路１５を有しても良い。構成１０は更に、（ことによると積算された及び／又はことによるとハイパスフィルタリングされた）第１の信号及び誤差信号並びにその他の信号に応答して、ドライバ５を制御するための制御信号を生成するための結合回路１６、１７を有しても良い。

誤差回路１５においては、例えば２つの（作動／閾値）信号が処理される。単純な実施例によれば、このことは図２に関して説明されたものと同じ方法で実行されても良く、例えば２つの誤差信号に帰着する２つの誤差ユニット、及び結合回路１６、１７のための２つの（作動／閾値）信号に帰着する２つの制御ユニットにより実行されても良い。他の実施例も除外されるものではない。

図１２において、結合回路の第１の実施例１６が示されている。結合回路１６は、正入力端子において第１の信号を受信し、負入力端子において誤差信号を受信するための、第１の差分回路６１と、負入力端子において第１の信号を受信し、正入力端子において誤差信号と他の信号（デューティサイクル信号）との積の反転を受信するための、第２の差分回路６２と、第１及び第２の差分回路６１及び６２から出力信号を受信し、制御信号を生成するための、セット・リセット回路６５と、を有する。該誤差信号と他の信号とを乗算するために乗算器６４が利用され、該誤差信号と他の信号との積を反転するために反転器６３が利用される。差分回路６１、６２は例えば演算増幅器を有し、セット・リセット回路６５は例えばフリップフロップを有する。

図１３において、結合回路の第２の実施例１７が示されている。結合回路１７は、正入力端子において第１の信号を受信し、負入力端子において誤差信号を受信するための、第１の差分回路７１と、負入力端子において第１の信号を受信し、正入力端子において他の信号（更なる誤差信号）の反転を受信するための、第２の差分回路７２と、第１及び第２の差分回路７１及び７２から出力信号を受信し、制御信号を生成するための、セット・リセット回路７４と、を有する。該他の信号を反転するため、反転器７３が利用される。差分回路７１、７２は例えば演算増幅器を有し、セット・リセット回路７４は例えばフリップフロップを有する。

図１４において、シミュレートされた定常状態波形が、図６に示されたものと合わせた形で示されているが、ここでは図１１に示されたコンバータ１及び図１２に示された結合回路１６に関連している。波形Ａの近くの上側及び下側の破線は、誤差信号の正のバージョン及び誤差信号とデューティサイクル信号との積の負のバージョンである。誤差信号及びデューティサイクル信号により生成される当該非対称な誤差帯は、非対称なデューティサイクル動作に帰着する。

図１５において、変圧器８を介して負荷回路２及び３に接続されたチョッパが示されている。ハーフブリッジの形をとるチョッパ４は、供給源９から供給電圧（バス電圧）を受ける。出力端子間に出力電圧が存在し、上側の出力端子を通って、コンデンサ７を介して変圧器８の一次巻線へと出力電流が流れる。変圧器８の２つの二次巻線が、例えばダイオードを介して第１及び第２の負荷回路２及び３に結合されるか、又は変圧器８の１つの二次巻線が、例えばダイオードを介して第１及び第２の負荷回路２及び３に結合される２つの部分に分割される。２つの負荷回路２及び３は、ＬＬＣの実施例において単一のコンバータ１を介して個別に制御されることができる。

ここで、コンデンサ７と変圧器８とが共振タンクを形成する。当該共振タンクは、図１１に示されるように２つの負荷回路２及び３用の２つの出力部を持つ。代替としては、図４に示されるように、１つ以上のコンデンサ及び／又は１つ以上のコイルからできた共振タンクが形成されても良い。斯かる共振タンクは、１つの出力部のみを持つ（図１１には示されていない）。この場合には、該共振タンクは、例えば変圧器（図１１には示されていない）等により後続されても良い。

図１６において、シミュレートされた過渡応答が示されている。上のグラフはバス電圧（供給電圧のゆらぎ±２５％）を、時間（ｍｓｅｃ）に対するボルトで示している。中央のグラフは、コンデンサ電圧と比較されるスイッチ電圧の形で制御値を、時間（ｍｓｅｃ）に対するボルトで示している。下のグラフは、２つの制御された発光ダイオード列の形をとる負荷回路２及び３を流れる電流を、時間（ｍｓｅｃ）に対する水平の破線により示された第１及び第２の基準信号に鑑みて正規化した形で示す。

図１７において、シミュレートされた誤ったフィードバックに対する立ち上がり過渡波形が、図６に示されたものと合わせた形で示されているが、ここでは立ち上がり試験及び誤ったフィードバック信号の場合に自身をスイッチオフするコンバータに関連している。バス電圧が低すぎる場合、又は（これ以上の）フィードバックがない場合、構成１０は、図１７に示されるように、数サイクルの後にコンバータ１の自己ロックオフを引き起こす。過剰電流保護は、サイクルの半分の間にコンバータ１へと流れる全電流を表す第１の信号の振幅を監視することにより得られる。

図１８において、零電圧スイッチングコンバータ１を有し、更に負荷回路２、３を有する装置１００が示されている。

斯くして、一般的な負荷共振コンバータのチョッパを起動するための、単純で頑強な手段が生成された。該手段は、外部の発振器を必要とすることなく、切り換え信号を直接に処理する。興味深いが限定するものではない可能性は、出力電流又は電圧のフィードバック制御、多様なコンバータのトポロジに対する適用可能性、付加的な手段を必要としない固有の零電圧スイッチング、最大の変換電力の完全な利用、大きな入力電圧の変動が許容されること、高速且つ安定したコントローラ応答、高い調光周波数でのパルス幅変調調光が可能とされること、突入電流保護を必要としない単純な立ち上がりシーケンス、及び障害状態対処が必要とされないことであり、このことは、電圧不足又はフィードバックがない場合に、制御が単純にスイッチングを停止し、本手法は周波数及びデューティサイクルの両方により制御される二重出力タイプのコンバータに適用されることができ、第２の制御された値に対応する能力が、事前調節器即ちパワー係数訂正段階を統合するために利用され得るからである。

要約すると、負荷回路２、３に電力供給するための零電圧スイッチングコンバータ１のためのフィードバック回路であって、該コンバータ１はチョッパ４、ドライバ５、及び共振タンク６を有するフィードバック回路は、共振タンク信号から導出される第１の信号と、負荷回路信号から導出される第２の信号と、を受信し、これら信号に応じてドライバ５のための制御信号を生成するための構成１０を備える。斯かるコンバータ１は、供給電圧のゆらぎ及び負荷の変動に対して比較的好適に影響を受けない。構成１０は、第２の信号及び基準信号に応答して誤差信号を生成するための誤差回路１２と、第１の信号及び誤差信号に応答して制御信号を生成するための結合回路１３と、を有しても良い。２つ以上の負荷回路２、３に電力供給するために同一のコンバータ１が利用されても良く、この場合には、誤差回路１５は、誤差信号及びデューティサイクル信号又は２つの誤差信号を生成しても良い。

本発明は図面及び以上の記述において説明され記載されたが、斯かる説明及び記載は説明するもの又は例示的なものとみなされるべきであり、本発明は開示された実施例に限定されるものではない。例えば、異なる開示実施例の異なる部分が新しい実施例へと組み合わせられた実施例で、本発明を動作させることも可能である。

図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され実行され得る。請求項において、「有する（comprising）」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又はその他のユニットが、請求項に列記された幾つかのアイテムの機能を実行しても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims

負荷回路に電力供給するための零電圧スイッチングコンバータのためのフィードバック回路であって、前記零電圧スイッチングコンバータは、チョッパ、ドライバ及び共振タンクを有し、前記フィードバック回路は、共振タンク信号から導出される第１の信号を受信し、負荷回路信号から導出される第２の信号を受信し、前記第１及び第２の信号に応じて、前記ドライバのための制御信号を生成するための構成を有し、前記フィードバック回路は発振器を含まないフィードバック回路。
前記構成は、
前記第２の信号及び基準信号に応じて誤差信号を生成するための誤差回路と、
前記第１の信号及び前記誤差信号に応じて前記制御信号を生成するための結合回路と、
を有する、請求項１に記載のフィードバック回路。
前記誤差回路は、
前記基準信号を受信するための第１のコンバータ回路と、
前記第２の信号を受信するための第２のコンバータ回路であって、前記第１のコンバータ回路の出力部と前記第２のコンバータ回路の出力部とが、前記誤差信号を供給するために互いに結合された、第２のコンバータ回路と、
前記誤差信号を積算するための積算回路と、
を有する、請求項２に記載のフィードバック回路。
前記結合回路は、
前記第１の信号及び前記誤差信号を受信するための第１の差分回路と、
前記第１の信号及び前記誤差信号の反転を受信するための第２の差分回路と、
前記第１及び第２の差分回路からの出力信号を受信し、前記制御信号を供給するためのセット・リセット回路と、
を有する、請求項２に記載のフィードバック回路。
前記負荷回路は、第１の負荷回路及び第２の負荷回路を有し、前記負荷回路信号は、第１の負荷回路信号及び第２の負荷回路信号を有し、前記第２の信号は、前記第１の負荷回路信号から導出される第３の信号と、前記第２の負荷回路信号から導出される第４の信号とを有する、請求項１に記載のフィードバック回路。
前記構成は、
前記第３及び第４の信号並びに前記第１及び第２の基準信号に応じて、誤差信号及び他の信号を生成するための誤差回路と、
前記第１の信号及び前記誤差信号並びに前記他の信号に応じて、前記制御信号を生成するための結合回路と、
を有する、請求項５に記載のフィードバック回路。
前記結合回路は、
前記第１の信号及び前記誤差信号を受信するための第１の差分回路と、
前記第１の信号、及び前記誤差信号と他の信号との積の反転を受信するための第２の差分回路であって、前記他の信号はデューティサイクル信号である、第２の差分回路と、
前記第１及び第２の差分回路からの出力信号を受信し、前記制御信号を供給するためのセット・リセット回路と、
を有する、請求項６に記載のフィードバック回路。
前記結合回路は、
前記第１の信号及び前記誤差信号を受信するための第１の差分回路と、
前記第１の信号、及び他の信号の反転を受信するための第２の差分回路であって、前記他の信号は更なる誤差信号である、第２の差分回路と、
前記第１及び第２の差分回路からの出力信号を受信し、前記制御信号を供給するためのセット・リセット回路と、
を有する、請求項６に記載のフィードバック回路。
前記第１の信号は、積算器及び／又はフィルタ回路及び／又は第１の接続部を介して前記共振タンク信号から導出され、前記第２の信号は、第２の接続部を介して前記負荷回路信号から導出される、請求項１に記載のフィードバック回路。
前記共振タンク信号は、前記共振タンクの１つ以上の要素にかかる電圧又は該要素を流れる電流であり、前記負荷回路信号は、前記負荷回路の１つ以上の要素にかかる電圧又は該要素を流れる電流である、請求項１に記載のフィードバック回路。
負荷回路に電力供給するための零電圧スイッチングコンバータであって、前記零電圧スイッチングコンバータは、チョッパ、ドライバ及び共振タンクを有し、請求項１に記載のフィードバック回路を有する、零電圧スイッチングコンバータ。
前記零電圧スイッチングコンバータと前記フィードバック回路との組み合わせが自励発振コンバータを形成する、請求項１１に記載の零電圧スイッチングコンバータ。
前記チョッパは、フルブリッジ若しくはハーフブリッジ又はハーフブリッジモードで動作するフルブリッジを有する、請求項１１に記載の零電圧スイッチングコンバータ。
請求項１１に記載の零電圧スイッチングコンバータを有し、更に前記負荷回路を有する装置。