JP2017536076A - 電力変換器のための起動コントローラ - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2014年10月20日に出願された“Start−Up AC/DC Converter”と題されたThomas Quigleyによる同一出願人の米国仮特許出願第62/082,317号に対する優先権を主張するものであり、該仮出願は、あらゆる目的のために本明細書中に参照により援用される。
Claims (39)
- 電力変換器を起動するための方法であって、
第1のDC電圧を起動コントローラに印加するステップと、
前記起動コントローラを用いて電源スイッチをオンおよびオフにするステップであって、前記第1のDC電圧および前記電源スイッチは、変圧器の一次巻線に結合され、それによって、AC電圧が前記変圧器の二次巻線上で生成される、ステップと、
二次側コントローラおよび負荷に給電するための第2のDC電圧を提供するように、第2の整流器を用いて前記変圧器の前記二次巻線からの前記AC電圧を整流するステップと、
前記第2のDC電圧が所望の電圧値にあるときに、前記起動コントローラから前記二次側コントローラに前記電源スイッチの制御を移譲するステップと、
を含む、方法。 - 前記起動コントローラは、最初に、前記第1のDC電圧から直接、次いで、前記変圧器の三次巻線から給電される、請求項1に記載の方法。
- 前記起動コントローラを用いて前記電源スイッチをオンおよびオフにするステップは、
前記変圧器の前記一次巻線を通した最大電流に達するまで、前記電源スイッチをオンにするステップと、
その後、固定時間周期にわたって前記電源スイッチをオフにするステップと、
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記固定時間周期は、前記起動コントローラに結合されるコンデンサの静電容量値によって判定される、請求項3に記載の方法。
- 前記負荷を前記第2のDC電圧に結合するように要求されるまで、前記第2のDC電圧から前記負荷を分断するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記負荷は、前記二次側コントローラが前記電源スイッチを制御し始めた後に前記第2のDC電圧に結合される、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- それを横断して電圧分路を結合することによって、前記第2のDC電圧の過電圧を防止するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記電圧分路は、前記第2のDC電圧の所望の値より高い破壊電圧を有する、ツェナーダイオードである、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記起動コントローラから前記二次側コントローラに前記電源スイッチの制御を移譲するステップは、
前記第2のDC電圧が前記所望の電圧値にあるときに、前記二次側コントローラから前記起動コントローラにPWM信号を送信するステップと、
前記起動コントローラを用いて、前記二次側コントローラからの前記PWM信号を検出するステップと、
前記二次側コントローラからの前記検出されたPWM信号を用いて、前記電源スイッチをオンおよびオフにするステップと、
を含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第2のDC電圧は、前記起動コントローラが前記二次側コントローラからの前記PWM信号を検出した後に、前記二次側コントローラによって調整される、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記電源スイッチを制御するステップはさらに、
電力を節約するように、前記起動コントローラを用いて低い周波数で前記電源スイッチをオンおよびオフにするステップと、
前記二次側コントローラを用いて高い周波数で前記電源スイッチをオンおよびオフにするステップと、
を含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 前記二次側コントローラから前記起動コントローラにPWM信号を送信するステップはさらに、電圧分離回路を通してPWM信号を送信するステップを含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記電圧分離回路は、光学結合器である、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記電圧分離回路は、パルス変成器である、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記AC−DC電力変換器は、AC−DCフライバック電力変換器を備える、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記AC−DC電力変換器は、AC−DCフォワード電力変換器を備える、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記起動コントローラは、不足および過電圧から電源スイッチドライバを保護する、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記起動コントローラを用いて、最大許容変圧器一次巻線電流を制限するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 電流感知比較器を用いて、前記フライバック電力変換器が過度に深く連続伝導モードになることを防止するステップをさらに含み、それによって、前記フライバック電力変換器は、過電流故障から保護される、請求項15に記載の方法。
- 前記変圧器の一次側三次巻線から前記起動コントローラにバイアス電圧を提供するステップであって、前記バイアス電圧は、前記第2のDC電圧に結合され、その電圧フィードバックを提供する、ステップと、
前記二次側コントローラが適切に動作できないときに、前記バイアス電圧から過電圧状態を検出するステップと、
前記過電圧状態が検出されるときに、前記起動コントローラをロックアウトするステップと、
をさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 前記変圧器の一次側三次巻線の出力と前記起動コントローラのバイアス入力との間に線形レギュレータを提供するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 変圧器リセットを提供するように、前記変圧器の二次側リセット巻線をクランプするステップをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 出力フィルタインダクタの三次巻線からのバイアスが確立されるまで、能動クランプ回路から前記二次側コントローラのための初期バイアスを提供するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のDC電圧を提供するための第1の整流器にAC電力を印加するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 第1のDC電圧に結合される起動コントローラと、
一次および二次巻線を有する、変圧器であって、変圧器一次巻線は、前記第1のDC電圧に結合される、変圧器と、
前記変圧器の前記一次巻線を通る電流を測定し、前記測定された一次巻線電流を起動コントローラに提供するための電流測定回路と、
変圧器一次に結合され、前記起動コントローラに結合され、それによって制御される、電源スイッチと、
第2のDC電圧を提供するための変圧器二次巻線に結合される二次側整流器と、
前記起動コントローラおよび前記二次側整流器に結合される二次側コントローラと、
を備え、
前記起動コントローラが前記第1のDC電圧を受電するとき、それは、前記電源スイッチをオンおよびオフに制御し始め、それによって、電流が前記変圧器一次を通って流動し、
AC電圧が、前記変圧器二次巻線を横断して発生し、
前記二次側整流器からのDC電圧が、前記二次側コントローラの電源を入れ、
前記二次側コントローラは、前記第2のDC電圧が所望の電圧レベルに達するときに、前記起動コントローラから前記電源スイッチの制御を引き継ぐ
電力変換器。 - 前記電力変換器は、フライバック電力変換器を備える、請求項25に記載の電力変換器。
- 前記電力変換器は、フォワード電力変換器を備える、請求項25または26に記載の電力変換器。
- 前記二次側整流器と負荷との間にスイッチングポストレギュレータをさらに備え、前記スイッチングポストレギュレータは、前記二次側コントローラによって制御される、請求項27に記載の電力変換器。
- 前記電源スイッチは、電力金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)である、前記請求項25〜28のいずれか1項に記載の電力変換器。
- 前記二次側コントローラは、前記起動コントローラに結合され、分離回路を通してそれを制御する、前記請求項25〜29のいずれか1項に記載の電力変換器。
- 前記分離回路は、オプトカプラである、請求項30に記載の電力変換器。
- 前記分離回路は、パルス変成器である、請求項30に記載の電力変換器。
- 前記起動コントローラが前記電源スイッチをオフにした後に、ある時間周期にわたって前記電源スイッチをオフに保つための固定オフ時間回路をさらに備える、前記請求項25〜32のいずれか1項に記載の電力変換器。
- 前記ある時間周期は、前記固定オフ時間回路に結合されるコンデンサの静電容量値によって判定される、前記請求項25〜33のいずれか1項に記載の電力変換器。
- AC電源に結合するため、ならびに前記第1のDC電圧を提供するために適合される、AC−DC整流器およびフィルタをさらに備える、前記請求項25〜34に記載の電力変換器。
- 前記請求項25〜35のいずれか1項に記載の電力変換器を備える、マイクロコントローラ集積回路。
- 入力および出力を有する、高電圧レギュレータと、
前記高電圧レギュレータ出力に結合される、内部バイアス電圧回路と、
前記高電圧レギュレータ出力に結合される、不足および過電圧ロックアウト回路と、
電流レギュレータと、
パルス幅変調(PWM)制御信号を生成するための論理回路と、
前記論理回路に結合される、固定オフ時間回路と、
前記論理回路に結合され、外部電源スイッチの制御のためのPWM制御信号を提供するための電力ドライバと、
前記論理回路に結合され、外部PWM制御信号を受信するように適合される、外部ゲートコマンド検出回路であって、前記外部PWM制御信号が検出されるときに、前記外部ゲートコマンド検出回路は、前記外部電源スイッチの制御を、前記論理回路から前記外部PWM制御信号に変化させる、外部ゲートコマンド検出回路と、
前記内部電流レギュレータに結合される出力ならびに電流感知入力に結合される入力を有する、第1および第2の電圧比較器と、
を備える、起動コントローラ。 - 前記電流感知入力と前記第1および第2の電圧比較器入力との間に結合される、ブランキング回路をさらに備える、請求項37に記載の起動コントローラ。
- 前記固定オフ時間回路時間周期は、コンデンサの静電容量値によって判定される、請求項37または38に記載の起動コントローラ。
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