JP2014509169A - 固体照明負荷を駆動するための電力変換器デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
vC0ref=vb*dref0(負の値の主電源電圧vmにおいて)及び
vC0ref=vb*(1−dref0)(正の値の主電源電圧vmにおいて)。
Claims (20)
- 固体照明負荷に電力を供給するために主電源からの電力を変換する電力変換器デバイスであって、
ブーストインバータ及び出力段インバータとして機能するハーフブリッジインバータを含み、前記ハーフブリッジインバータは複数のスイッチを含む、コンバータと、
前記ハーフブリッジインバータ内の前記複数のスイッチにスイッチング信号を提供することによって、前記電力変換器デバイスの主電源入力電流及び出力電流を独立して制御する制御回路であって、前記スイッチング信号はデューティサイクル、周波数、及びサイクルスキッピングデューティサイクルを有する、前記制御回路と、
を含む、電力変換器デバイス。 - 前記コンバータは、前記ハーフブリッジインバータ及び共振コンデンサを含む出力段を更に含み、
前記制御回路は、第1及び第2の閾値信号を使用して前記スイッチング信号を提供し、前記第1の閾値信号は前記電力変換器デバイスの前記出力電流と基準出力電流との差に基づき、前記第2の閾値信号は前記共振コンデンサにおいて測定されたコンデンサ電圧と基準コンデンサ電圧との差に基づく、請求項1に記載の電力変換器デバイス。 - 前記基準コンデンサ電圧は、測定された主電源電圧、測定されたバス電圧、及び、測定された主電源入力電流と基準主電源入力電流との差から導出される基準デューティサイクル信号から決定される、請求項2に記載の電力変換器デバイス。
- 前記制御回路は、スキッピング動作を実施するために、状態変数を、前記第1及び第2の閾値信号の各々と比較することによって前記スイッチング信号を発生させる状態変数監視回路を更に含む、請求項2に記載の電力変換器デバイス。
- 前記状態変数監視回路は、
前記第1及び第2の閾値信号の合計を前記コンデンサ電圧と比較して、オフ信号を提供する第1の比較器と、
前記第1及び第2の閾値信号間の差を前記コンデンサ電圧と比較して、オン信号を提供する第2の比較器と、
前記第1の比較器からの前記オフ信号と、前記第2の比較器からのオン信号とに基づいて前記スイッチング信号を発生させるフリップフロップと、
を含む、請求項4に記載の電力変換器デバイス。 - 前記フリップフロップは更に、前記基準デューティサイクル信号から導出されるイネーブル信号及びリスタート信号に基づいて前記スイッチング信号を発生させる、請求項5に記載の電力変換器デバイス。
- 前記イネーブル信号及び前記オフ信号は、前記スイッチング信号のパルスの終わりを示し、前記リスタート信号及び前記オン信号は、前記スイッチング信号のパルスの始まりを示す、請求項6に記載の電力変換器デバイス。
- 前記制御回路は、前記フリップフロップの出力及び前記測定された主電源電圧の符号を表す信号に排他的OR演算を行い、これにより、前記ハーフブリッジインバータが集積主電源整流器として更に機能するように、前記スイッチング信号を提供するために前記測定された主電源電圧の正符号において前記フリップフロップの前記出力を反転させる論理ゲートを更に含む、請求項7に記載の電力変換器デバイス。
- 発光ダイオードベースの照明ユニットに電力を供給するために主電源からの電力を変換する電力変換器であって、前記発光ダイオードベースの照明ユニットは、前記電力変換器から出力電流を受け取るようにトランスの二次側に接続され、前記電力変換器は、
複数のスイッチを含むハーフブリッジインバータと、
前記ハーフブリッジインバータと前記トランスの一次側との間に接続される共振コンバータと、
前記共振コンバータに入力されるパルス電圧信号を発生させるように前記ハーフブリッジインバータ内の前記複数のスイッチを選択的に起動するためのハーフブリッジ制御信号を出力する制御回路と、
を含み、
前記ハーフブリッジ制御信号は、スイッチングデューティサイクル及びスキッピング動作デューティサイクルを有する方形波を含む、電力変換器。 - 前記制御回路は、
前記電力変換器の前記出力電流と基準出力電流との差に基づく第1の閾値信号と、主電源入力電流と基準主電源入力電流との差に基づく第2の閾値信号とを受け取る信号発生器回路と、
前記主電源入力電流と前記基準主電源入力電流との前記差に基づく内部基準デューティサイクル信号に呼応してイネーブル信号を提供するタイマブロックと、
前記イネーブル信号に呼応してリスタート信号を提供するモノフロップと、
を含み、
前記イネーブル信号及び前記リスタート信号は、前記信号発生器回路に、前記スキッピング動作デューティサイクルに従って前記スイッチングデューティサイクルを選択的に中断させる、請求項9に記載の電力変換器。 - 前記信号発生器回路は、
前記共振インバータ内のコンデンサにおいて測定されるコンデンサ電圧を、前記第1及び第2の閾値信号の合計と比較して、第1の比較結果を出力する第1の比較器と、
前記コンデンサ電圧を、前記第1及び第2の閾値信号間の差と比較して、第2の比較結果を出力する第2の比較器と、
前記第1の比較結果及び前記イネーブル信号を受け取り、オフ信号論理結果を出力する第1の論理ゲートと、
前記第2の比較結果及び前記リスタート信号を受け取り、オン信号論理結果を出力する第2の論理ゲートと、
前記オフ信号論理結果及び前記オン信号論理結果に呼応して前記ハーフブリッジ制御信号を発生させるフリップフロップと、
を含む、請求項10に記載の電力変換器。 - 前記フリップフロップは、RSフリップフロップを含み、前記オフ信号論理結果は、前記RSフリップフロップの前記リセット入力部に入力され、前記オン信号論理結果は、前記RSフリップフロップの前記セット入力部に入力され、前記ハーフブリッジ制御信号が、前記RSフリップフロップの出力部から出力される、請求項11に記載の電力変換器。
- 前記第1及び第2の論理ゲートの各々が、OR論理ゲートを含む、請求項12に記載の電力変換器。
- 前記制御回路は、
主電源電圧と、前記電力変換器のバスコンデンサにおいて測定されたバス電圧信号とを乗算し、前記基準主電源入力電流を出力する第1の乗算器と、
前記主電源入力電流と、前記第1の乗算器によって出力された前記基準主電源入力電流との前記差を決定する減算器と、
前記主電源電圧と、前記バス電圧と、前記減算器によって決定された前記主電源入力電流と前記基準主電源入力電流との前記差に基づくフィードバック基準デューティサイクルとを乗算し、基準コンデンサ電圧を出力する第2の乗算器と、
を更に含み、
前記第2の閾値信号は、前記第2の乗算器によって出力された前記基準コンデンサ電圧と前記コンデンサ電圧との差から決定される、請求項10に記載の電力変換器。 - 前記第1の閾値信号は、基準出力電流と、前記電力変換器の前記出力電流との差から決定される、請求項14に記載の電力変換器。
- 前記制御回路は、
前記基準出力電流と前記電力変換器の前記出力電流との前記差を積分し、前記第1の閾値信号を提供する第1の比例積分器と、
前記基準コンデンサ電圧と前記コンデンサ電圧との前記差を積分し、前記第2の閾値信号を提供する第2の比例積分器と、
を更に含む、請求項15に記載の電力変換器。 - 前記制御回路は、
前記主電源入力電流と前記基準主電源入力電流との前記差を積分し、内部基準デューティサイクル信号を出力する第3の比例積分器を更に含む、請求項16に記載の電力変換器。 - 前記制御回路は、
前記第3の比例積分器によって出力された前記内部基準デューティサイクル信号に基づいて前記フィードバック基準デューティサイクル信号を決定するリミッタ回路を更に含む、請求項17に記載の電力変換器。 - 前記リミッタ回路は更に、前記内部基準デューティサイクル信号が所定値に到達するとフラグを発生させ、前記フラグは、前記タイマブロックに前記イネーブル信号を発生させて、前記内部基準デューティサイクル信号が上限又は下限の何れかを超えないようにするように前記タイマブロックに提供される、請求項18に記載の電力変換器。
- 発光ダイオードベースの照明ユニットに電力を供給するために主電源からの電力を変換する電力変換器デバイスであって、
複数のスイッチを含み、集積主電源整流器及び出力段として機能するハーフブリッジインバータであって、前記出力段は共振コンデンサ及びトランスを含む、ハーフブリッジインバータと、
前記ハーフブリッジインバータ内の前記複数のスイッチにスイッチング信号を提供することによって、前記電力変換器デバイスの主電源入力電流及び出力電流を独立して制御する制御回路であって、前記スイッチング信号は、デューティサイクル、周波数及びサイクルスキッピング動作に対応するサイクルスキッピングデューティサイクルを有し、前記サイクルスキッピングデューティサイクルは、複数の差信号を、対応する複数の閾値信号と比較することに基づき、第1の差信号は、前記電力変換器デバイスの前記出力電流と基準出力電流との差を含み、第2の差信号は、共振コンデンサ電圧と基準コンデンサ電圧との差を含む、制御回路と、
を含む、電力変換器デバイス。
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