JP4610245B2 - 直列インターリーブブーストコンバータ力率補正パワーサプライ - Google Patents
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Description
(1.技術分野)
本発明は、概して、パワーサプライに関し、より具体的には、直列インターリーブ位相制御(series interleaved phasing)を用いて力率補正を実行するパワーサプライに関する。
Rfactor=1/N2 (等式1)
によって決定され得、ここで、Nは、ブーストスイッチの数である。図3によると、N=4およびリップル電流は、16分の1に低減する。さらに、インターリーブの使用によって、リップル周波数は、N倍増加する。図3の例において、リップル周波数は4倍になりこれにより、250KHzでのスイッチングは、1MHzリップル周波数になり得る。リップル電流が低減されるので、ブーストインダクタ340は、物理サイズおよびインダクタンスが著しく低減され得る。さらに、ラインフィルタ220(図2)のフィルタリング要件もまた低減され得る。さらなるブーストコンバータが入力段パワーコンバータ204に含まれた場合、リップル電流のさらなる低減、およびリップル周波数の増加が達成される。
力率補正パワーサプライは、入力段パワーコンバータおよび出力段パワーコンバータを備える。入力段パワーコンバータは、複数の直列で接続されたブーストスイッチおよび力率補正コントローラを備える。力率補正コントローラは、力率補正および電圧レギュレーションを実行するために、直列インターリーブ位相制御によってブーストスイッチの動作を方向付ける。ブーストスイッチには、パワーソースから入力電圧および入力電流が供給される。入力電圧は、ブーストスイッチの高周波数直列インターリーブスイッチングによってDCブースト電圧に変換される。DCブースト電圧は、出力段パワーコンバータによってDC出力電圧に変換される。DC出力電圧は、力率補正パワーサプライの負荷のDCレールに提供される。
102 オーディオ増幅器
104 出力パワーライン
106 正のDCレール
108 負のDCレール
110 入力ライン
112 パワーソース
114 オーディオ信号入力ライン
116 増幅されたオーディオ信号入力ライン
200 全波ブリッジ整流器(BR1)
202 入力段パワーコンバータ
204 出力段パワーコンバータ
206 前段
210 パワープラグ
212 フィーダライン
214 コモンライン214
216 グラウンド
220 ラインフィルタ
222 ソフトスタート回路
224 第1の起動スイッチ
226 第2の起動スイッチ
228 抵抗器
230 第1のブーストコンバータ
232 第2のブーストコンバータ
234 力率補正(PFC)コントローラ
236 第1の出力コンバータ
238 第2の出力コンバータ
240 出力フィルタ
302 第1のブーストサブ回路
304 第2のブーストサブ回路
306 ブーストスイッチの第1のペア
308 ブーストスイッチの第1のペア
310 ブーストダイオードの第1のペア
312 ブーストダイオードの第1のペア
314 ブーストキャパシタの第1のペア
316 ブーストキャパシタの第1のペア
318 正の中点
320 コンバータ中点
322 第3のブーストサブ回路
324 第4のブーストサブ回路
326 ブーストスイッチの第2のペア
328 ブーストスイッチの第2のペア
330 ブーストダイオードの第2のペア
332 ブーストダイオードの第2のペア
334 第3のブーストキャパシタ
336 第4のブーストキャパシタ
338 負の中点
340 ブーストインダクタ
342 第1のセグメント
344 第2のセグメント
346 第1の正のブーストコンバータ出力ライン
348 正の中点ライン
350 第2の正のブーストコンバータ出力ライン
352 第1の負のブーストコンバータ出力ライン
354 負の中点ライン
356 第2の負のブーストコンバータ出力ライン
360 正のブースト制御ライン
362 負のブースト制御ライン
364 入力電圧感知ライン
368 電流センサ
370 入力電流感知ライン
372 正のVcc感知ライン
374 負のVcc感知ライン
376 正のブースト電圧感知ライン
378 負のブースト電圧感知ライン
402 変調波形
404 変調波形
406 変調波形
406 変調波形
408 変調波形
410 変調位相制御図
412 第1のベクトル
414 第2のベクトル
416 第3のベクトル
418 第4のベクトル
502 差動増幅器
504 入力電圧フィードフォワード制御ループ
506 出力電圧フィードバック制御ループ
508 電流制御内部ループ
512 LPフィルタ
514 二乗乗算器
516 除算器
520 差動入力増幅器
522 加算器
524 積分器
526 乗算器備
530 加算器
532 誤差増幅器
534 スイッチコントローラ
536 PWM変長期
538 ゲートドライバ
602 入力電圧フィードフォワード制御ループ
604 出力電圧フィードバック制御ループ
606 電圧制御内部ループ
610 加算器
612 乗算器
616 PWM変調器
618 ゲートドライバ
702 出力電圧制御ループ
706 LPフィルタ
708 加算器
802 第1のスイッチモードコンバータ
804 第1の変圧器(T1)
806 第1の出力ブリッジ整流器(BR2)
808 第2のスイッチモードコンバータ
810 第2の変圧器(T2)
812 第2の出力ブリッジ整流器(BR3)
816 第1の出力スイッチ(S5)
818 第2の出力スイッチ(S6)
820 第3の出力スイッチ(S7)
822 第4の出力スイッチ(S8)
824 ダイオード
826 第1の2次キャパシタ(C5)
828 第2の2次キャパシタ(C6)
830 グラウンド接続
902 第1のブーストコンバータ
904 第2のブーストコンバータ
906 第1のブーストサブ回路
908 第2のブーストサブ回路
910 第3のブーストサブ回路
912 第4のブーストサブ回路
920 第1のブーストスイッチ
922 第2のブーストスイッチ
924 第1のブーストキャパシタ
926 第2のブーストキャパシタ
928 第1のブーストサブスイッチ
930 第2のブーストサブスイッチ
940 第3のブーストスイッチ
942 第4のブーストスイッチ
944 第1のキャパシタ
946 第2のキャパシタ
948 第3のブーストサブスイッチ
950 第4のブーストサブスイッチ
952 正のスイッチ制御ライン
954 負のスイッチ制御ライン
1002 入力段パワーコンバータ
1004 出力段パワーコンバータ
1006 前段
1012 ラインフィルタ
1014 ソフトスタート回路
1020 ブーストインダクタ
1022 インターリーブ方式全波ブリッジコンバータ
1024 第1のブーストサブ回路
1026 第2のブーストサブ回路
1028 ブーストキャパシタ
1030 第1のブーストスイッチ(S1)
1032 第1のブーストサブスイッチ(S1’)
1034 第2のブーストスイッチ(S2)
1036 第2のブーストサブスイッチ(S2’)
1042 第1のブースト信号ライン
1044 第2のブースト信号ライン
1046 入力電圧ライン
1048 電流センサ
1050 入力電流ライン
1052 ブースト電圧ライン
1054 DCレール電圧ライン
1056 出力コンバータ
1058 出力フィルタ
1060 スイッチモードコンバータ
1062 変圧器(T1)
1064 ブリッジ整流器(BR1)
1058 出力フィルタ
1060 スイッチモードコンバータ
1062 変圧器(T1)
1064 ブリッジ整流器(BR1)
1102 変調波形
1104 変調波形
1106 変調位相図
1108 第1の変調ベクトル
1110 第2の変調ベクトル
1202 前段
1204 入力段パワーコンバータ
1206 出力段パワーコンバータ
1208 ラインフィルタ
1210 ソフトスタート回路
1212 インターリーブ方式全波ブリッジコンバータ
1214 第2(負の)ブーストコンバータ
1216 第1のブーストサブ回路
1218 第2のブーストサブ回路
1220 第1のブーストスイッチ(S1)
1222 第1のブーストサブスイッチ(S1’)
1224 第2のブーストスイッチ(S2)
1226 第2のブーストサブスイッチ(S2’)
1230 第3のブーストサブ回路
1232 第4のブーストサブ回路
1240 第3のブーストスイッチ(S3)
1242 第3のブーストサブスイッチ(S3’)
1244 第4のブーストスイッチ(S4)
1246 第4のブーストサブスイッチ(S4’)
1250 第1の出力コンバータ
1252 第2の出力コンバータ
1254 全波ブリッジ非共振スイッチモードコンバータ(チョッパ)
1256 変圧器
1258 ブリッジ整流器
1302 第1の変調波形
1304 第2の変調波形
1306 第3の変調波形
1308 第4の変調波形
1310 変調位相制御図
1312 変調ベクトル
1314 変調ベクトル
1316 変調ベクトル
1318 変調ベクトル
1502 第1の変調波形
1504 第2の変調波形
1506 第3の変調波形
1508 第4の変調波形
1510 第5の変調波形
1512 第6の変調波形
1516 変調位相図
Claims (49)
- 力率補正パワーサプライであって、
直列に結合された第1のペアのブーストスイッチと、直列に結合された第2のペアのブーストスイッチと、インダクタと、複数のブーストキャパシタとを含む入力段パワーコンバータであって、該第1のペアのブーストスイッチと該第2のペアのブーストスイッチとは、直列に結合されており、該インダクタと該複数のブーストキャパシタとは、該第1のペアのブーストスイッチと該第2のペアのブーストスイッチとに結合されており、該第1のペアのブーストスイッチと該第2のペアのブーストスイッチとは、該インダクタを磁化し、かつ、該複数のブーストキャパシタを充電するようにスイッチ可能である、入力段パワーコンバータと、
該第1のペアのブーストスイッチと該第2のペアのブーストスイッチとに結合された、力率を制御する手段であって、該力率を制御する手段は、同じスイッチング周波数を用いて、かつ、スイッチングサイクル内で連続的に位相制御されるスイッチングデューティを用いて、該第1のペアのブーストスイッチおよび該第2のペアのブーストスイッチのそれぞれを制御することにより、ブースト電圧の一部分を提供するように構成されている、力率を制御する手段と、
該入力段パワーコンバータに結合された出力段パワーコンバータであって、該出力段パワーコンバータは、該第1のペアのブーストスイッチに結合された第1の出力コンバータと、該第2のペアのブーストスイッチに結合された第2の出力コンバータとを含み、該第1の出力コンバータおよび該第2の出力コンバータのそれぞれは、固定スイッチング周波数およびスイッチングデューティサイクルで動作可能な複数のスイッチを有することによって、該第1のペアのブーストスイッチおよび該第2のペアのブーストスイッチのそれぞれによって提供される該ブースト電圧の該一部分を平衡させるための電荷平衡器として機能する、出力段パワーコンバータと
を含む、力率補正パワーサプライ。 - 前記第1のペアのブーストスイッチは、第1のブーストキャパシタを充電するように協働してスイッチ可能であり、前記第2のペアのブーストスイッチは、第2のブーストキャパシタを充電するように協働してスイッチ可能である、請求項1に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のペアのブーストスイッチに含まれる第1のブーストスイッチおよび第2のブーストスイッチのそれぞれは、第1のブーストキャパシタおよび第2のブーストキャパシタをそれぞれ充電するようにスイッチ可能であり、前記第2のペアのブーストスイッチに含まれる第3のブーストスイッチおよび第4のブーストスイッチのそれぞれは、第3のブーストキャパシタおよび第4のブーストキャパシタをそれぞれ充電するようにスイッチ可能である、請求項1に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記入力段パワーコンバータは、前記第1のペアのブーストスイッチおよび前記第2のペアのブーストスイッチにそれぞれ結合された第1のペアのブーストサブスイッチおよび第2のペアのブーストサブスイッチを含み、該入力段パワーコンバータは、前記力率補正コントローラによって制御の関数としてパワーソースにパワーを供給し、該パワーソースからパワーを消費するように構成されている、請求項1〜3に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記入力段パワーコンバータは、前記第1のペアのブーストスイッチおよび前記第2のペアのブーストスイッチにそれぞれ結合された第1のペアのダイオードおよび第2のペアのダイオードを含み、該入力段パワーコンバータは、前記力率補正コントローラによって制御の関数としてパワーソースからパワーを消費するように構成されている、請求項1〜3に記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正パワーサプライであって、
第2のブーストサブ回路に結合された第1のブーストサブ回路を含む第1のブーストコンバータと、
該第1のブーストコンバータに直列に結合された第2のブーストコンバータであって、該第2のブーストコンバータは、第4のブーストサブ回路に結合された第3のブーストサブ回路を含み、該第1のブーストコンバータと該第2のブーストコンバータとは、入力電圧を受け取り、それぞれがブースト電圧の一部分を提供するように構成されている、第2のブーストコンバータと、
該第1のブーストコンバータと該第2のブーストコンバータとに結合された力率補正コントローラであって、同じスイッチング周波数を用いて、かつ、スイッチングサイクル内で連続的に位相制御されるスイッチングデューティを用いて、該ブースト電圧の関数として、該第1のブーストコンバータと該第2のブーストコンバータとを制御するように構成されている力率補正コントローラと、
該第1のブーストコンバータに結合された第1の出力コンバータと、
該第2のブーストコンバータに結合された第2の出力コンバータと
を含み、
該第1の出力コンバータおよび該第2の出力コンバータのそれぞれは、固定スイッチング周波数およびスイッチングデューティサイクルで動作可能な複数のスイッチを有することによって、該第1のペアのブーストコンバータおよび該第2のペアのブーストコンバータのそれぞれによって提供される該ブースト電圧の該一部分を平衡させるための電荷平衡器として機能する、力率補正パワーサプライ。 - 前記第1のブーストサブ回路と前記第2のブーストサブ回路とは、直列に結合されており、前記第3のブーストサブ回路と前記第4のブーストサブ回路とは、直列に結合されている、請求項6に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラは、前記第1のブーストコンバータと前記第2のブーストコンバータとをスイッチングサイクル内の少なくとも4つの位相で制御するように構成されている、請求項6〜7に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のブーストサブ回路、前記第2のブーストサブ回路、前記第3のブーストサブ回路、前記第4のブーストサブ回路のそれぞれは、ブーストスイッチを含み、該第1のブーストサブ回路、該第2のブーストサブ回路、該第3のブーストサブ回路、該第4のブーストサブ回路のそれぞれのブーストスイッチは、直列に結合されており、かつ、入力電圧に並列に結合されるように構成されている、請求項6〜8に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のブーストサブ回路、前記第2のブーストサブ回路、前記第3のブーストサブ回路、前記第4のブーストサブ回路のそれぞれは、それぞれのブーストスイッチとそれぞれのブーストキャパシタとを含み、該それぞれのブーストキャパシタは、それぞれのブーストスイッチによって該ブースト電圧の一部分になるように充電可能である、請求項6〜8に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のブーストコンバータは、第1のブーストキャパシタを含み、前記第2のブーストコンバータは、第2のブーストキャパシタを含み、該第1のブーストサブ回路と該第2のブーストサブ回路とは、該第1のブーストキャパシタを前記ブースト電圧の一部分になるように充電するように構成されており、前記第3のブーストサブ回路と第4のブーストサブ回路とは、該第2のブーストキャパシタを該ブースト電圧の一部分になるように充電するように構成されている、請求項6〜9に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のブーストサブ回路、前記第2のブーストサブ回路、前記第3のブーストサブ回路、前記第4のブーストサブ回路のそれぞれは、それぞれのブーストスイッチを含み、該ブーストスイッチの各々は、前記力率補正コントローラによって、前記ブースト電圧に基づいてスケーリング可能であるダブルエッジ自然パルス幅変調三角波形を用いて、該力率補正コントローラによって独立してスイッチ可能である、請求項6〜10に記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正パワーサプライであって、
直列に結合された少なくとも4つのブーストスイッチを含む入力段パワーコンバータであって、該少なくとも4つのブーストスイッチは、入力電圧に並列に結合されるように構成されている、入力段パワーコンバータと、
該少なくとも4つのブーストスイッチに結合された力率補正コントローラであって、該力率補正コントローラは、同じスイッチング周波数を用いて、かつ、スイッチングサイクル内で連続的に位相制御されるスイッチングデューティサイクルを用いて、各々、該入力電圧からDCブースト電圧の一部分を提供するように、該少なくとも4つのブーストスイッチを方向付けるように構成されており、該力率補正コントローラは、フィードフォワード制御で、該少なくとも4つのブーストスイッチを該DCブースト電圧の関数として方向付けるように構成されている、力率補正コントローラと、
該入力段パワーコンバータに結合された出力段パワーコンバータであって、該出力段パワーコンバータは、該少なくとも4つのブーストスイッチのうちの第1のペアのブーストスイッチに結合された第1の出力コンバータと、該少なくとも4つのブーストスイッチのうちの第2のペアのブーストスイッチに結合された第2の出力コンバータとを含み、該第1の出力コンバータおよび該第2の出力コンバータのそれぞれは、固定スイッチング周波数およびスイッチングデューティサイクルで動作可能な複数のスイッチを有することによって、該第1のペアのブーストスイッチおよび該第2のペアのブーストスイッチのそれぞれによって提供される該ブースト電圧の該一部分を平衡させるための電荷平衡器として機能する、出力段パワーコンバータと
を含む、力率補正パワーサプライ。 - 前記入力電圧と前記DCブースト電圧とは、前記少なくとも4つのブーストスイッチのそれぞれの間でほぼ均等に分割される、請求項13に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1の出力コンバータは、前記第1のペアのブーストスイッチに並列に結合されており、前記第2の出力コンバータは、前記第2のペアのブーストスイッチに並列に結合されている、請求項13に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1の出力コンバータおよび前記第2の出力コンバータのそれぞれは、スイッチモードコンバータと、変圧器と、ブリッジ整流器とを含み、前記DCブースト電圧を該DCブースト電圧から絶縁されたDCブースト電圧に変換する、請求項15に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1の出力コンバータおよび第2の出力コンバータのそれぞれは、固定周波数のレギュレートされてない半波ブリッジチョッパを含む、請求項15〜16に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記入力段パワーコンバータは、前記少なくとも4つのブーストスイッチと時間的に交互に動作するように構成された少なくとも4つのブーストサブスイッチを含む、請求項13〜17に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記入力電圧はAC入力電圧であり、前記少なくとも4つのブーストスイッチの2つは、第1の全波ブリッジコンバータとして構成されており、該少なくとも4つのブーストスイッチの2つは、第2の全波ブリッジコンバータとして構成されている、請求項13〜18に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記入力段パワーコンバータに結合されたブリッジ整流器をさらに含み、該ブリッジ整流器は、整流されたAC入力電圧を前記入力電圧として該入力段パワーコンバータに提供するように構成されている、請求項13〜19に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記入力段パワーコンバータに結合された同期整流器をさらに含み、該同期整流器は、整流されたAC入力電圧を前記入力電圧として該入力段パワーコンバータに供給し、かつ、該入力段パワーコンバータから出力電圧を受け取るように構成されている、請求項13〜19に記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正パワーサプライであって、
力率補正コントローラと、第2のブーストコンバータに直列に結合された第1のブーストコンバータとを含む入力段パワーコンバータであって、該第1のブーストコンバータと該第2のブーストコンバータとは、同じスイッチング周波数を用いて、かつ、スイッチングサイクル内で連続的に位相制御されるスイッチングデューティを用いて、該力率補正コントローラによって制御されることにより、該第1のブーストコンバータおよび該第2のブーストコンバータのそれぞれがDCブースト電圧を供給し、かつ、パワーソースによって該力率補正パワーサプライに供給可能なAC入力電流の波形を制御する、入力段パワーコンバータと、
該入力段パワーコンバータに結合された出力段パワーコンバータであって、該出力段パワーコンバータは、該第1のブーストコンバータと該第2のブーストコンバータとに結合された出力コンバータを含み、該出力コンバータは、固定スイッチング周波数およびスイッチングデューティサイクルで動作可能な複数のスイッチを有することによって、該第1のブーストコンバータおよび該第2のブーストコンバータのそれぞれによって供給される該ブースト電圧の該一部分を平衡させるための電荷平衡器として機能する、出力段パワーコンバータと
を含む、力率補正パワーサプライ。 - 前記第1のブーストコンバータおよび前記第2のブーストコンバータのそれぞれは、直列に結合された複数のブーストサブ回路を含み、該ブーストサブ回路の各々はブーストスイッチを含む、請求項22に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のブーストコンバータと前記第2のブーストコンバータとは、電磁干渉を低減するために前記力率補正コントローラによって周波数変調で制御される、請求項22〜23に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記出力段パワーコンバータは、固定周波数スイッチモードパワーコンバータと変圧器とを含み、該固定周波数スイッチモードパワーコンバータは、DC出力電圧をDCレールに提供するように構成されており、該変圧器は、前記第1のブーストコンバータおよび前記第2のブーストコンバータのスイッチングノイズを最小化するためにガルバニック絶縁を有する、請求項22〜24に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記出力段パワーコンバータは、前記DCブースト電圧を負荷に供給可能なDC出力電圧に変換するように構成された出力コンバータおよび出力フィルタを含む、請求項22〜24に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率コントローラは、前記DC出力電圧を前記DCブースト電圧および該DC出力電圧の関数としてレギュレートするように構成されている、請求項26に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラは、前記DCブースト電圧と、前記DC出力電圧と、前記AC入力電流との関数として該DC出力電圧をレギュレートするように構成されている、請求項26に記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正パワーサプライであって、
直列に結合された第1のブーストスイッチおよび第2のブーストスイッチであって、ACパワーソースに並列で結合されるように構成されている第1のブーストスイッチおよび第2のブーストスイッチと、
該第1のブーストスイッチに直列に結合された第1のブーストサブスイッチと、
該第2のブーストスイッチに直列に結合された第2のブーストサブスイッチと、
該第1のブーストサブスイッチに直列に結合された該第1のブーストスイッチと、該第2のブーストサブスイッチに直列に結合された該第2のブーストスイッチとのうちの少なくとも1つにわたって結合されたブーストキャパシタと、
該第1のブーストスイッチと該第2のブーストスイッチと該第1のブーストサブスイッチと該第2のブーストサブスイッチとに結合された力率補正コントローラであって、該第1のブーストスイッチ、該第2のブーストスイッチ、該第1のブーストサブスイッチ、該第2のブーストサブスイッチのそれぞれは、該ACパワーソースから供給可能なAC入力電圧から該ブーストキャパシタ上にDCブースト電圧の少なくとも一部分を提供するようにスイッチ可能である、力率補正コントローラと、
入力段パワーコンバータに結合された出力段パワーコンバータであって、該出力段パワーコンバータは、出力コンバータを含み、該出力コンバータは、該第1のブーストスイッチと該第1のブーストサブスイッチと該第2のブーストスイッチと該第2のブーストサブスイッチとに結合され、該出力コンバータは、固定スイッチング周波数およびスイッチングデューティサイクルで動作可能な複数のスイッチを有することによって、該第1のブーストスイッチおよび該第1のブーストサブスイッチの組み合わせと該第2のブーストスイッチおよび該第2のブーストサブスイッチの組み合わせとによって提供されるブースト電圧の該一部分を平衡させるための電荷平衡器として機能する、出力段コンバータと
を含む、力率補正パワーサプライ。 - 前記ブーストキャパシタは、前記第1のブーストスイッチおよび前記第1のブーストサブスイッチの両方にわたって結合されており、該ブーストキャパシタは、前記第2のブーストスイッチおよび前記第2のブーストサブスイッチにわたってさらに結合されている、請求項29に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記ブーストキャパシタは、第1のブーストキャパシタと第2のブーストキャパシタとを含み、該第1のブーストキャパシタは、前記第1のブーストスイッチおよび前記第1のブーストサブスイッチにわたって結合されており、前記第2のブーストキャパシタは、前記第2のブーストスイッチおよび前記第2のブーストサブスイッチにわたって結合されている、請求項29に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記出力段パワーコンバータの少なくとも一部分は、前記ブーストキャパシタに並列に結合されている、請求項29に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記ブーストキャパシタに並列で結合された前記出力段パワーコンバータをさらに含み、該出力段コンバータは、スイッチモードコンバータと、変圧器と、出力フィルタとを含み、前記DCブースト電圧を該DCブースト電圧から絶縁されたDC出力電圧に変換する、請求項29に記載の力率補正パワーサプライ。
- 非共振固定周波数スイッチモードコンバータと前記DCブースト電圧をガルバニック絶縁する絶縁変圧器とを含む出力段パワーコンバータをさらに含む、請求項29に記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正パワーサプライであって、
第2のブーストスイッチに直列に結合された第1のブーストスイッチであって、該第1のブーストスイッチと該第2のブーストスイッチとは、ACパワーソースに並列に結合されるように構成されている、第1のブーストスイッチと、
該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチのそれぞれに結合されたブーストインダクタと、
該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチに並列に結合されたブーストキャパシタであって、該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチは、該ブーストインダクタを磁化し、かつ、該ブーストインダクタが該ブーストキャパシタ上にDCブースト電圧を生成するように消磁される場合、該ブーストキャパシタを充電するするようにスイッチ可能である、ブーストキャパシタと、
該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチに結合された力率補正コントローラであって、該力率補正コントローラは、該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチのそれぞれが、該DCブースト電圧の一部分を提供するように該第1のブーストスイッチと該第2のブーストスイッチとを制御するように構成されており、該力率補正コントローラは、該DCブースト電圧に基づいて、該第1のブーストスイッチと該第2のブーストスイッチとをフィードフォワード制御で制御するように構成されている、力率補正コントローラと、
該第1のブーストスイッチに結合された第1の出力コンバータと、
該第2のブーストスイッチに結合された第2の出力コンバータと
を含み、
該第1の出力コンバータおよび該第2の出力コンバータのそれぞれは、固定スイッチング周波数およびスイッチングデューティサイクルで動作可能な複数のスイッチを有することによって、該第1のブーストコンバータおよび該第2のブーストコンバータのそれぞれによって提供される該DCブースト電圧の該一部分を平衡させるための電荷平衡器として機能する、力率補正パワーサプライ。 - 前記第1のブーストスイッチと前記第2のブーストスイッチとは、整流されないAC入力電圧を受け取るように構成されている、請求項35に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のブーストスイッチと前記第2のブーストスイッチと前記ブーストキャパシタとは、全波ブリッジコンバータを含む、請求項35に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のブーストスイッチおよび前記第2のブーストスイッチのそれぞれに結合された第1ブーストサブスイッチおよび第2のブーストサブスイッチをさらに含み、該第1のブーストスイッチおよび該第1のブーストサブスイッチは、第1の半波ブリッジを含み、該第2のブーストスイッチおよび該第2のブーストサブスイッチは、第2の半波ブリッジを含む、請求項35に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1の半波ブリッジと前記第2の半波ブリッジとは、直列に結合されている、請求項38に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記第1のブーストスイッチと前記第2のブーストスイッチと前記ブーストキャパシタとは、前記力率補正コントローラによって方向付けられるように、前記ACパワーソースからのパワーを消費し、かつ、該ACパワーソースにパワーを供給するように構成されている、請求項35に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラは、前記第1のブーストスイッチと前記第2のブーストスイッチとをスイッチングサイクル内の少なくとも2つの位相で制御する、請求項35に記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正パワーサプライを用いて力率補正を実行する方法であって、該方法は、
入力電圧と入力電流とを有するパワーソースを提供することと、
同じスイッチング周波数を用いて、かつ、スイッチングサイクル内で連続的に位相制御されるスイッチングデューティを用いて、該パワーソースにわたって直列に結合された少なくとも4つのブーストスイッチをスイッチングし、該入力電圧を第1のDC電圧に変換することと、
出力段パワーコンバータを用いて該第1のDC電圧を第2のDC電圧に変換することであって、該出力段パワーコンバータは、第1のモード出力コンバータと、第2のモード出力コンバータとを含む、ことと、
該第2のDC電圧をパワーレールに供給することにより、負荷を供給することと
を含み、
該出力段パワーコンバータは、該入力段パワーコンバータに結合されており、該第1の出力コンバータは、該少なくとも4つのブーストスイッチのうちの第1のペアのブーストスイッチに結合されており、該第2の出力コンバータは、該少なくとも4つのブーストスイッチのうちの第2ペアのブーストスイッチに結合されており、該第1の出力コンバータおよび該第2の出力コンバータのそれぞれは、固定スイッチング周波数およびスイッチングデューティサイクルで動作可能な複数のスイッチを有することによって、該第1のペアのブーストスイッチおよび該第2のペアのブーストスイッチのそれぞれによって提供される該ブースト電圧の該一部分を平衡させるための電荷平衡器として機能する、方法。 - 前記スイッチングすることは、前記第2のDC電圧を前記第1のDC電圧および該第2のDC電圧の関数として所望の大きさにレギュレートすることを含む、請求項42に記載の方法。
- 前記スイッチングすることは、少なくとも4つのブーストスイッチの少なくとも1つによってブーストキャパシタに供給されたパルス幅変調の波形を前記入力電圧の波形と実質的に一致させることを含む、請求項42に記載の方法。
- 前記スイッチングすることは、前記入力電圧と前記第1のDC電圧とを前記少なくとも4つのブーストスイッチの間で分割することを含む、請求項42に記載の方法。
- 前記スイッチングすることは、パルス幅変調電圧を生成して、ブーストキャパシタを前記第1のDC電圧の少なくとも一部分を充電することを含む、請求項42に記載の方法。
- 前記第1のDC電圧を第2のDC電圧に変換することは、該第2のDC電圧から該第1のDC電圧をガルバニック絶縁することを含む、請求項42に記載の方法。
- 前記入力電圧は整流されないAC入力電圧であり、前記入力電流は整流されないAC入力電流である、請求項42に記載の方法。
- 前記入力電圧は整流されたAC入力電圧であり、前記入力電流は、整流されたAC入力電流である、請求項42に記載の方法。
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