JP2014176294A - パワーコンバータコントローラ、パワーコンバータ、およびパワーコンバータの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パワーコンバータコントローラは、二次コントローラから直流的に絶縁された一次コントローラを含む。一次コントローラは、一次コントローラによって規定されるスイッチングパターンに従って第1の動作モード中にパワースイッチの状態を制御する。第2の動作モード中、一次コントローラは、通信リンクを介して受信される制御信号に応答してパワースイッチの状態を制御する。二次コントローラは、第1の動作モード中は、パワーダウン状態で動作する。二次コントローラは、一次コントローラにより、一次コントローラおよび二次コントローラを第1の動作モードから第2の動作モードに移行させる移行動作を開始させる。第2の動作モードにおいて、二次コントローラは、通信リンクを介して制御信号を一次コントローラに送信する。
【選択図】図1
Description
開示の分野
本開示は、パワーコンバータに関し、より特定的にはパワーコンバータのための制御回路に関する。
家庭用電気機器または産業用電気機器においては、低周波数(例えば50Hzまたは60Hz)高電圧交流(ac)入力電圧を必要なレベルの直流(dc)出力電圧に変換するためにスイッチモードパワーコンバータが広く用いられている。例えば、スイッチモードパワーコンバータは、携帯電子機器のための電池充電器などの一般に用いられている電子機器に含まれ得る。安全機能および保護機能に加えて、出力が十分に調整される、効率が高い、およびサイズが小さいという理由で、さまざまなタイプのスイッチモードパワーコンバータが普及している。スイッチモードパワーコンバータの普及しているトポロジは、共振タイプを含む多くの他のタイプの中でも、フライバック、フォワード、昇圧、降圧、ハーフブリッジおよびフルブリッジを含む。
以下の説明では、本発明が完璧に理解されるようにするために多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、当該具体的な詳細が本発明を実施するために使用される必要のないことは当業者に明らかであろう。他の例では、本発明を曖昧にすることを避けるために、周知の材料または方法については詳細に説明していない。
Claims (43)
- パワーコンバータコントローラであって、
パワーコンバータのパワースイッチに結合される一次コントローラを備え、
前記一次コントローラは、前記一次コントローラによって規定される一次スイッチングパターンに従って第1の動作モード中に前記パワースイッチの状態を制御するように結合され、
前記一次コントローラは、通信リンクを介して第2の動作モード中に受信される制御信号に応答して前記パワースイッチの状態を制御するように結合され、さらに、
前記一次コントローラから直流的に絶縁された二次コントローラを備え、
前記二次コントローラは、前記第1の動作モード中に前記一次コントローラにより移行動作を開始させるように結合され、
前記移行動作は、前記一次コントローラおよび前記二次コントローラを前記第1の動作モードから前記第2の動作モードに移行させ、
前記二次コントローラは、前記第2の動作モード中に前記通信リンクを介して前記制御信号を前記一次コントローラに送信するように結合される、パワーコンバータコントローラ。 - 前記パワーコンバータは非絶縁型パワーコンバータである、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記パワーコンバータは絶縁型パワーコンバータであり、
前記一次コントローラは、前記パワーコンバータの一次側に結合されるように構成され、
前記一次コントローラは、前記パワーコンバータの二次側から前記制御信号を受信するように結合され、
前記二次コントローラは、前記パワーコンバータの前記二次側に結合されるように構成される、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。 - 前記二次コントローラは、最初は前記第1の動作モード中にパワーダウン状態で動作し、
前記一次スイッチングパターンに従う前記パワースイッチのスイッチングは、エネルギを前記二次側に伝達し、
前記二次コントローラは、前記二次側に伝達された前記エネルギに応答して前記パワーダウン状態から動作状態に移行し、
前記二次コントローラは、前記二次コントローラが前記動作状態にある時に前記移行動作を開始させる、請求項3に記載のパワーコンバータコントローラ。 - 前記二次コントローラは、前記二次側の電圧を監視し、かつ、監視された前記電圧がしきい電圧よりも大きい場合に前記移行動作を開始させるように結合される、請求項4に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記一次スイッチングパターンは、前記一次コントローラがいつ前記パワースイッチをオン状態に設定し、前記一次コントローラがいつ前記パワースイッチをオフ状態に設定するかを規定する、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記第2の動作モード中に前記パワーコンバータの出力量を検知するように結合され、
前記二次コントローラは、検知された前記出力量が所望の出力量未満である場合に前記制御信号を前記一次コントローラに送信するように結合される、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。 - 前記一次コントローラは、前記第2の動作モード中に受信される各制御信号に応答して前記パワースイッチをオン状態に設定するように結合される、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記一次コントローラは、前記第2の動作モード中におけるターンオフ条件に応答して前記パワースイッチをオフ状態に設定するように結合される、請求項8に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記ターンオフ条件は、前記パワースイッチを通る電流のしきい電流限界および前記パワースイッチのオン時間のしきい量のうちの少なくとも1つを含む、請求項9に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、単一の制御信号を前記一次コントローラに送信して前記移行動作を開始させ、
前記一次コントローラは、前記単一の制御信号の受信に応答して前記第1の動作モードから前記第2の動作モードに移行し、
前記二次コントローラは、前記単一の制御信号の送信に応答して前記第1の動作モードから前記第2の動作モードに移行する、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。 - 前記二次コントローラは、前記移行動作中に1つ以上の制御信号を送信するように結合される、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記第1の動作モード中に前記パワースイッチのスイッチング事象を検出するように結合され、
前記二次コントローラは、前記スイッチング事象が検出される時に基づいて前記1つ以上の制御信号の送信をスケジューリングするように結合される、請求項12に記載のパワーコンバータコントローラ。 - 前記二次コントローラは、前記パワースイッチがオン状態からオフ状態に移行する時を検出するように結合され、
前記二次コントローラは、前記二次コントローラが前記オン状態から前記オフ状態への前記パワースイッチの移行を検出した後にある期間を生じさせるように、前記1つ以上の制御信号の送信をスケジューリングするように結合される、請求項13に記載のパワーコンバータコントローラ。 - 前記一次コントローラは、前記移行動作中に前記1つ以上の制御信号の受信を確認するように結合される、請求項12に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記一次コントローラは、前記一次スイッチングパターンとは異なるように前記パワースイッチのスイッチングパターンを修正することによって、前記移行動作中に前記1つ以上の制御信号の受信を確認するように結合される、請求項15に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記一次コントローラは、ある期間の間は前記パワースイッチのスイッチングを控えることによって、前記移行動作中に前記1つ以上の制御信号の受信を確認するように結合される、請求項16に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記一次コントローラは、前記1つ以上の制御信号の受信の確認に応答して前記第2の動作モードに移行するように結合され、
前記二次コントローラは、前記確認の検出に応答して前記第2の動作モードに移行するように結合される、請求項16に記載のパワーコンバータコントローラ。 - 前記一次コントローラは、前記第2の動作モード中に第1の期間にわたって受信される制御信号の数を監視するように結合され、
前記一次コントローラは、前記第2の動作モード中に前記第1の期間にわたって受信される過剰な数の制御信号に基づいて電位異常動作条件を検出するように結合され、
前記一次コントローラは、第2の期間の間は前記パワースイッチをオフ状態に維持して前記二次コントローラをパワーダウンさせるように結合される、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。 - 前記一次コントローラは、前記第2の動作モード中にある期間にわたって受信される制御信号の数を監視するように結合され、
前記一次コントローラは、前記第2の動作モード中に前記ある期間にわたって受信される制御信号が無いことに基づいて電位異常動作条件を検出するように結合され、
前記一次コントローラは、前記電位異常動作条件の検出に応答して前記第2の動作モードから前記第1の動作モードに移行する、請求項1に記載のパワーコンバータコントローラ。 - パワーコンバータであって、
前記パワーコンバータの一次側の一次巻線と、前記パワーコンバータの二次側の二次巻線とを含むエネルギ伝達素子と、
前記一次巻線に結合されたパワースイッチと、
前記パワースイッチに結合された一次コントローラとを備え、
前記一次コントローラは、前記一次コントローラによって規定される一次スイッチングパターンに従って第1の動作モード中に前記パワースイッチの状態を制御するように結合され、
前記一次コントローラは、第2の動作モード中に前記二次側から受信される制御信号に応答して前記パワースイッチの状態を制御するように結合され、さらに、
前記二次側に結合され、前記一次コントローラから直流的に絶縁された二次コントローラを備え、
前記二次コントローラは、前記第1の動作モード中に前記一次コントローラにより移行動作を開始させるように結合され、
前記移行動作は、前記一次コントローラおよび前記二次コントローラを前記第1の動作モードから前記第2の動作モードに移行させ、
前記二次コントローラは、前記第2の動作モード中に前記制御信号を前記一次コントローラに送信するように結合される、パワーコンバータ。 - 通信リンクをさらに備え、
前記二次コントローラは、前記通信リンクを介して前記制御信号を送信するように結合され、
前記一次コントローラは、前記通信リンクを介して前記制御信号を受信するように結合され、
前記通信リンクは、光通信リンク、容量性通信リンクおよび磁気通信リンクのうちの少なくとも1つを含む、請求項21に記載のパワーコンバータ。 - 前記一次スイッチングパターンは、前記一次コントローラがいつ前記パワースイッチをオン状態に設定し、前記一次コントローラがいつ前記パワースイッチをオフ状態に設定するかを規定する、請求項21に記載のパワーコンバータ。
- 前記二次コントローラは、前記パワーコンバータの出力量が所望の出力量未満である場合に前記制御信号を前記一次コントローラに送信するように結合され、
前記一次コントローラは、前記第2の動作モード中に受信される各制御信号に応答して前記パワースイッチをオン状態に設定するように結合され、
前記一次コントローラは、前記第2の動作モード中におけるターンオフ条件に応答して前記パワースイッチをオフ状態に設定するように結合される、請求項21に記載のパワーコンバータ。 - 前記二次コントローラは、前記移行動作中に1つ以上の制御信号を前記一次コントローラに送信するように結合される、請求項21に記載のパワーコンバータ。
- 前記二次コントローラは、前記第1の動作モード中に前記パワースイッチのスイッチング事象を検出するように結合され、
前記二次コントローラは、前記スイッチング事象が検出される時に基づいて前記1つ以上の制御信号の送信をスケジューリングするように結合される、請求項25に記載のパワーコンバータ。 - 前記一次コントローラは、前記一次スイッチングパターンとは異なるように前記パワースイッチのスイッチングパターンを修正することによって、前記移行動作中に前記1つ以上の制御信号の受信を確認するように結合され、
前記二次コントローラは、前記一次コントローラによる確認を検出するように結合される、請求項25に記載のパワーコンバータ。 - パワーコンバータの制御方法であって、
一次スイッチングパターンに従って第1の動作モード中に前記パワーコンバータの一次側のパワースイッチの状態を制御するステップを含み、前記一次スイッチングパターンは、前記パワーコンバータの前記一次側の回路によって規定され、さらに、
前記第1の動作モードから第2の動作モードに移行するステップを含み、前記移行するステップは、前記パワーコンバータの二次側から前記一次側に1つ以上の制御信号を送信するステップを含み、さらに、
前記第2の動作モード中に前記パワーコンバータの前記二次側から前記一次側に制御信号を送信するステップと、
前記第2の動作モード中に前記二次側から受信される制御信号に応答して前記パワースイッチの状態を制御するステップとを含む、方法。 - 前記一次スイッチングパターンは、前記パワースイッチがいつオン状態に設定され、前記パワースイッチがいつオフ状態に設定されるかを規定する、請求項28に記載の方法。
- 前記パワーコンバータの出力量が所望の出力量未満である場合に、前記第2の動作モード中に前記二次側から前記一次側に前記制御信号を送信するステップと、
前記第2の動作モード中に前記一次側で受信される各制御信号に応答して前記パワースイッチをオン状態に設定するステップと、
前記第2の動作モード中に前記一次側で検出されるターンオフ条件に応答して前記パワースイッチをオフ状態に設定するステップとをさらに含む、請求項28に記載の方法。 - 前記移行するステップは、
前記第1の動作モード中に前記二次側の前記パワースイッチのスイッチング事象を検出するステップと、
スイッチング事象が検出される時に基づいて前記1つ以上の制御信号の送信をスケジューリングするステップとをさらに含む、請求項28に記載の方法。 - 前記移行するステップは、
前記一次スイッチングパターンとは異なるように前記パワースイッチのスイッチングパターンを修正することによって、前記一次側での前記1つ以上の制御信号の受信を確認するステップと、
前記二次側における前記パワースイッチの前記スイッチングパターンの修正を検出することによって、前記二次側での確認を検出するステップとをさらに含む、請求項28に記載の方法。 - パワーコンバータコントローラであって、
パワーコンバータのパワースイッチに結合される一次コントローラを備え、
前記一次コントローラは、前記一次コントローラによって規定される一次スイッチングパターンに従って第1の動作モード中に前記パワースイッチの状態を制御するように結合され、
前記一次コントローラは、通信リンクを介して第2の動作モード中に受信される制御信号に応答して前記パワースイッチの状態を制御するように結合され、さらに、
前記一次コントローラから直流的に絶縁された二次コントローラを備え、
前記二次コントローラは、前記第2の動作モード中に前記通信リンクを介して前記制御信号を前記一次コントローラに送信するように結合され、
前記一次コントローラは、前記二次コントローラによって開始された移行動作に応答して前記第1の動作モードから前記第2の動作モードに移行するように結合され、
前記一次コントローラは、第1の期間にわたって前記二次コントローラから受信されるいくつかの制御信号、または第2の期間にわたって前記二次コントローラから受信される制御信号が無いことに応答して、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードに移行するように結合される、パワーコンバータコントローラ。 - 前記一次コントローラは、前記一次コントローラが前記第2の動作モード中に前記第1の期間にわたって過剰な数の制御信号を検出した場合に、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードに移行するように結合される、請求項33に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへの前記一次コントローラの移行を検出するように結合される、請求項34に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記パワースイッチのスイッチングパターンの変化を検出することによって、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへの前記一次コントローラの移行を検出するように結合される、請求項35に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへの前記一次コントローラの移行を確認するように結合される、請求項35に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記一次コントローラへの制御信号の送信を修正することによって、前記一次コントローラの移行を確認するように結合される、請求項37に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記一次コントローラは、前記一次コントローラが前記第2の動作モード中に前記第2の期間にわたって制御信号が無いことを検出した場合に、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードに移行するように結合される、請求項33に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへの前記一次コントローラの移行を検出するように結合される、請求項39に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記パワースイッチのスイッチングパターンの変化を検出することによって、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへの前記一次コントローラの移行を検出するように結合される、請求項40に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへの前記一次コントローラの移行を確認するように結合される、請求項40に記載のパワーコンバータコントローラ。
- 前記二次コントローラは、前記一次コントローラへの制御信号の送信を修正することによって、前記一次コントローラの移行を確認するように結合される、請求項42に記載のパワーコンバータコントローラ。
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