JP5693877B2 - 電源のためのコントローラ、電源、および電源を制御する方法 - Google Patents
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Description
開示の分野
この発明は、概して電源に関し、より具体的には、この発明は、電源入力から受けた充電量を測定することによって電源の出力を調整する制御回路に関する。
典型的なスイッチモード電源用途において、AC−DC電源は、実効値で100〜240ボルトの入力を通常のAC電気コンセントから受ける。電源中のスイッチは、オンとオフとに制御回路によって切換えられて、電子機器の操作または電子機器に電力を提供する電池の充電に適していてもよい調整された出力を提供する。調整出力は、典型的に、DC10ボルト未満のDC電圧である。さらに、出力からの電流は、通常、電源が電池を充電しているとき調整される。
この発明の非限定的かつ非網羅的な実施例および例を以下の図面を参照して説明する。図中、同様の参照番号は、特に指定がない限りさまざまな図面を通して同様の部品を指す。
電源が調整された電圧領域と調整された電流領域とを有するガルバニック絶縁された出力を提供することを可能にする方法および装置が開示される。以下の説明において、この発明の十分な理解を与えるために数多くの特定の詳細が述べられる。しかしながら、当業者にとっては、この発明を実施するためにはその特定の詳細を採用する必要はないことは明らかであるであろう。他の例では、周知の材料または方法は、この発明を曖昧にしないために、詳細には説明されていない。
Claims (25)
- 電源のためのコントローラであって、前記コントローラは、
入力電流検出信号、入力電圧検出信号および出力電圧検出信号を受けるように結合され、電源のスイッチの切換を制御する制御信号を生成することによって電源の出力電流を調整するように構成された定電流制御回路と、
前記定電流制御回路に含まれており、前記制御信号のスイッチング周期中に前記入力電流検出信号を積分して、電源の入力電圧源から取られた充電を表わす積分された信号を生成するように結合された積分器とを備え、前記定電流制御回路は、前記積分された信号が前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号の比に比例するよう前記スイッチの切換を制御するように構成されている、コントローラ。 - 前記制御信号は、第1の制御信号であり、前記コントローラは、前記出力電圧検出信号に応答して第2の制御信号を生成して、前記スイッチの切換を制御して、電源の出力電圧を調整する定電圧制御回路をさらに備える、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記定電圧制御回路に結合されていて、前記第2の制御信号に応答して前記スイッチの切換を制御して、前記出力電流がしきい値電流未満であるとき電源の前記出力電圧を調整する論理回路をさらに備え、かつ前記論理回路は、前記定電流制御回路に結合されていて、前記第1の制御信号に応答して前記スイッチの切換を制御して、前記出力電圧がしきい値電圧未満であるとき前記出力電流を調整する、請求項2に記載のコントローラ。
- 最大デューティサイクル信号を生成する発振器をさらに備え、前記論理回路の第1の入力は、前記第1の制御信号を受けるように結合されており、前記論理回路の第2の入力は、前記第2の制御信号を受けるように結合されており、前記論理回路の第3の入力は、前記最大デューティサイクル信号を受けるように結合されている、請求項3に記載のコントローラ。
- 出力電圧は、前記出力電圧の調整時、前記しきい値電圧に調整され、前記出力電流は、前記出力電流の調整時、前記しきい値電流に調整される、請求項3に記載のコントローラ。
- 前記コントローラは、前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号の比に比例した値に達している積分された信号に応答して、前記スイッチをオン状態からオフ状態に切換える、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記定電流制御回路は、前記入力電圧検出信号を乗算、除算、またはスケーリングするように結合された算術演算子回路をさらに含む、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記算術演算子回路は、前記出力電圧検出信号を前記入力電圧検出信号で除算して、基準信号を生成するよう結合されており、前記定電流制御回路は、前記基準信号を受けるように結合された第1の入力と、前記積分された信号を受けるように結合された第2の入力と、前記制御信号を出力するように結合された出力とを有する比較器をさらに含む、請求項7に記載のコントローラ。
- 前記算術演算子回路は、前記入力電圧検出信号を前記積分された信号で乗算して、乗算信号を生成するように結合されており、前記定電流制御回路は、前記乗算信号を受けるように結合された第1の入力と、前記出力電圧検出信号を受けるように結合された第2の入力と、前記制御信号を出力するように結合された出力とを有する比較器をさらに含む、請求項7に記載のコントローラ。
- 前記入力電圧検出信号によって制御されて、第1の電流を生成する第1の可変電流源と、
前記第1の電流を積分して、電圧ランプ信号を生成するように結合された第1の積分器と、
前記出力電圧検出信号によって制御されて、第2の電流を生成する第2の可変電流源と、
前記スイッチがオフ状態のとき前記第2の電流を積分して、トラック・ホールド電圧を提供するように結合された第2の積分器とをさらに備え、前記トラック・ホールド電圧は、前記電圧ランプ信号が基準電圧に達する時間での前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号の比に比例し、
前記トラック・ホールド電圧を受けるように結合された第1の入力と、前記積分された信号を受けるように結合された第2の入力と、前記制御信号を出力するように結合された出力とを有する比較器をさらに備える、請求項1に記載のコントローラ。 - 電源の前記入力電圧および前記出力電圧を表わす合成電圧検出信号を受けるように結合される入力端子と、
前記入力端子と前記定電流制御回路との間に結合されて、前記合成電圧検出信号を前記入力電圧検出信号と前記出力電圧検出信号とに分離する信号分離器とをさらに備える、請求項1に記載のコントローラ。 - 電源のためのコントローラであって、前記コントローラは、
入力電流検出信号、入力電圧検出信号および出力電圧検出信号を受けるように結合され、電源のスイッチの切換を制御する制御信号を生成することによって電源の出力電流を調整するように構成された定電流制御回路と、
前記定電流制御回路に含まれており、前記制御信号のスイッチング周期中に前記入力電流検出信号を積分して、電源の入力電圧源から取られた充電を表わす積分された信号を生成するように結合された積分器と、
前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号の比に比例した基準信号を生成するように結合された算術演算子回路と、
前記積分器および前記算術演算子回路に結合された比較器とを備え、前記比較器は、前記基準信号の値に達している前記積分された信号に応答して、前記スイッチをオフ状態にするように結合される、コントローラ。 - 前記スイッチの切換を制御して、前記出力電圧検出信号に応答して電源の出力電圧を調整する定電圧制御回路をさらに備え、
出力電圧は、前記出力電圧の調整時、しきい値電圧に調整され、前記出力電流は、前記出力電流の調整時、しきい値電流に調整される、請求項12に記載のコントローラ。 - 前記算術演算子回路は、前記出力電圧検出信号を前記入力電圧検出信号で除算して、前記基準信号を生成するように結合されている、請求項12に記載のコントローラ。
- 前記算術演算子回路は、
前記入力電圧検出信号によって制御されて、第1の電流を生成する第1の可変電流源と、
前記第1の電流を積算して、電圧ランプ信号を生成するように結合された第1の積分器と、
前記出力電圧検出信号によって制御されて、第2の電流を生成する第2の可変電流源と、
前記スイッチがオフ状態のとき前記第2の電流を積分して、前記基準信号を提供するように結合された第2の積分器とを含み、前記基準信号は、前記電圧ランプ信号が基準電圧に達する時間での前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号の比に比例する、請求項12に記載のコントローラ。 - 電源のためのコントローラであって、前記コントローラは、
入力電流検出信号、入力電圧検出信号および出力電圧検出信号を受けるように結合され、電源のスイッチの切換を制御する制御信号を生成することによって電源の出力電流を調整するように構成された定電流制御回路と、
前記定電流制御回路に含まれており、前記制御信号のスイッチング周期中に前記入力電流検出信号を積分して、電源の入力電圧源から取られた充電を表わす積分された信号を生成するように結合された積分器と、
前記積分された信号で乗算された入力電圧検出信号に比例した乗算信号を生成するように結合された算術演算子回路と、
前記出力電圧検出信号を受けるように結合されており、前記算術演算子回路に結合された比較器とを備え、前記比較器は、前記出力電圧検出信号の値に達している前記積分された信号に応答して、前記スイッチをオフ状態にするように結合される、コントローラ。 - 前記スイッチの切換を制御して、前記出力電圧検出信号に応答して電源の出力電圧を調整する定電圧制御回路をさらに備える、請求項12または16に記載のコントローラ。
- 前記定電圧制御回路に結合されていて、前記スイッチの切換を制御して、前記出力電流がしきい値電流未満であるとき電源の前記出力電圧を調整する論理回路をさらに備え、かつ前記論理回路は、前記定電流制御回路に接続されていて、前記スイッチの切換を制御して、前記出力電圧がしきい値電圧未満であるとき前記出力電流を調整する、請求項17に記載のコントローラ。
- 最大デューティサイクル信号を生成する発振器をさらに備え、前記論理回路の第1の入力は、前記定電流制御回路に結合されており、前記論理回路の第2の入力は、前記定電圧制御回路に結合されており、前記論理回路の第3の入力は、前記最大デューティサイクル信号を受けるように結合されている、請求項18に記載のコントローラ。
- 前記出力電圧は、前記出力電圧の調整時、前記しきい値電圧に調整され、前記出力電流は、前記出力電流の調整時、前記しきい値電流に調整される、請求項18に記載のコントローラ。
- 前記スイッチおよび前記定電流制御回路は、単一のモノリシック集積装置に組込まれている、請求項1、12または16に記載のコントローラ。
- 電源であって、
入力電圧源と電源の出力との間に結合されたエネルギ伝達要素と、
前記エネルギ伝達要素に結合されたスイッチとを備え、前記スイッチは駆動信号に応答して開閉し、さらに、
前記スイッチに結合されて前記スイッチの切換を制御し、電源の出力電流を調整するように結合されたコントローラを備え、前記コントローラは、
制御信号に応答して前記駆動信号を生成するように結合された論理回路と、
前記論理回路に結合され、かつ受けた入力電流検出信号、入力電圧検出信号、および出力電圧検出信号に応答して前記制御信号を生成するように結合された定電流制御回路と、
前記定電流制御回路に含まれる積分器とを含み、前記積分器は、前記制御信号のスイッチング周期中に前記入力電流検出信号を積分して、前記入力電圧源から取られた充電を表わす積分された信号を生成するように構成され、前記定電流制御回路は、前記積分された信号が前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号との比に比例するように前記制御信号を生成するように構成されている、電源。 - 電源であって、
入力電圧源と電源の出力との間に結合されたエネルギ伝達要素と、
前記エネルギ伝達要素に結合されたスイッチとを備え、前記スイッチは駆動信号に応答して開閉し、さらに、
前記スイッチに結合されて前記スイッチの切換を制御し、電源の出力電流を調整するように結合されたコントローラを備え、前記コントローラは、
制御信号に応答して前記駆動信号を生成するように結合された論理回路と、
前記論理回路に結合され、かつ受けた入力電流検出信号、入力電圧検出信号、および出力電圧検出信号に応答して前記制御信号を生成するように結合された定電流制御回路と、
前記定電流制御回路に含まれる積分器とを含み、前記積分器は、前記制御信号のスイッチング周期中に前記入力電流検出信号を積分して、電源の入力電圧源から取られた充電を表わす積分された信号を生成するように構成され、さらに、
前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号との比に比例した基準信号を生成するように結合された算術演算子回路と、
前記積分された信号を受けるように結合された第1の入力、前記基準信号を受けるように結合された第2の入力、および前記基準信号の値に達している前記積分された信号に応答して前記スイッチをオフ状態にするように結合された出力を有する比較器とを含む、電源。 - 定電流出力を有するように電源を制御する方法であって、前記方法は、
入力電流検出信号、入力電圧検出信号、および出力電圧検出信号を受けることと、
電源のスイッチの切換を制御し、電源の出力電流を調整するための制御信号を生成することとを備え、前記制御信号を生成することは、
前記制御信号のスイッチング周期中に前記入力電流検出信号を積分して、電源の入力電圧源から取られた充電を表わす積分された信号を生成することと、
前記積分された信号が前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号との比に比例するように前記スイッチの切換を制御することとを含む、方法。 - 定電流出力を有するように電源を制御するためのコントローラであって、前記コントローラは、
入力電流検出信号、入力電圧検出信号、および出力電圧検出信号を受けるための手段と、
電源のスイッチの切換を制御し、電源の出力電流を調整するための制御信号を生成するための手段とを備え、前記制御信号を生成するための手段は、
前記制御信号のスイッチング周期中に前記入力電流検出信号を積分して、電源の入力電圧源から取られた充電を表わす積分された信号を生成するための手段と、
前記積分された信号が前記出力電圧検出信号と前記入力電圧検出信号との比に比例するように前記スイッチの切換を制御するための手段とを含む、コントローラ。
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