JP6067591B2 - 調整可能なフライバック又はバックブーストコンバータ - Google Patents
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Description
の振幅の増加に応答して上記スイッチの導通時間の期間(持続時間)を増加させる一方、
上記電圧信号の振幅の減少に応答して上記スイッチの導通時間の期間を減少させる回路を
有するような装置が提供される。
バックブーストコンバータのスイッチの導通時間の期間を増加させる一方、電圧源からの
電圧信号の(瞬時的)振幅が減少した場合に該スイッチの導通時間の期間を減少させるこ
とにより、上記フライバックコンバータ又はバックブーストコンバータは増加された歪力
率を有することになる。フライバックコンバータ又はバックブーストコンバータの歪を減
少させることにより、グリッド及び電力発生機における望ましくない損失は防止される。
一部を形成するという点で有利である。このような単段コンバータは相対的に安価である
。力率回路及び電力調整回路を有する二段解決策によれば、同様に歪は減少され得るが、
これら二段解決策は相対的に高価となる。
幅と設計パラメータとの和に実質的に比例することにより規定される。上記電圧信号の(
瞬時的)振幅と(相対的に一定の)設計パラメータとの和に実質的に比例してフライバッ
クコンバータ又はバックブーストコンバータのスイッチの導通時間の期間を増加及び減少
させることにより、歪は更に減少される。
くは90%〜110%、最も好ましくは100%と定義される。更に、上記期間は上記和
にステップ状に及び/又はヒステリシスを伴って実質的に比例することができる。
前記コンバータが前記スイッチに結合された一次コイル及び負荷に結合されるべき二次コ
イルを備えたトランスを有するフライバックコンバータである場合、該他の電圧信号は上
記一次コイルの巻線数により乗算されると共に上記二次コイルの巻線数により除算された
該二次コイルの出力電圧を有し、前記コンバータが前記スイッチに結合されると共に負荷
に接続されるべきコイルを有するバックブーストコンバータである場合、上記他の電圧信
号が上記コイルの入力部の巻線数により乗算されると共に上記コイルの出力部の巻線数に
より除算された該コイルの出力電圧を有することにより規定される。当該コンバータに供
給される平均入力電流Iinは、該コンバータに供給される電圧信号の瞬時振幅Uin(t)と
該コンバータにより負荷に供給される出力電圧Uoutの振幅をn(フライバックコンバータの場合、nは一次コイルの巻線数を二次コイルの巻線数により除算したものに等しく、バックブーストコンバータの場合、nはコイルの入力部の巻線数を該コイルの出力部の巻線数により除算したものに等しい)により乗算したものとの積、及び当該フライバックコンバータ又はバックブーストコンバータのスイッチの導通時間の期間D(t)を上記電圧信号の瞬時振幅Uin(t)と出力電圧Uoutの振幅をnにより乗算したものとの和により除算したものに比例することがわかる。歪を減少させるためには、上記平均入力電流Iinが上記電圧信号の瞬時振幅Uin(t)に相対的に比例しなければならない。これを実現するために、上記期間D(t)は上記電圧信号の瞬時振幅Uin(t)と出力電圧Uoutの振幅をnにより乗算したものとの和に相対的に比例しなければならない。
D(t)=T(t)*Uout/(Uout+Uin(t))
Ipeak-coil(t)=D(t)*Uin(t)/L
Iav-in(t)=(D(t)/T(t))*Ipeak-coil(t)/2=D(t)2*Uin(t)/(2*T(t)*L)
を導くことができる。これは、
Iav-in(t)=D(t)*Uin(t)*Uout/(2*L*(Uout+Uin(t)))
に変換することができる。トランス比がn:1である場合、UoutはnUoutとなる。一般的な場合、これは、
Iav-in(t)=D(t)*Uin(t)*nUout/(2*L*(nUout+Uin(t)))
となる。これは、相対的に一定した出力電圧Uout及び相対的に一定した出力電流を持つ境界モードの単段フライバックコンバータに対して有効である。該単段フライバックコンバータが力率コントローラとしても動作しなければならない場合、Iav-in(t)がUin(t)に実質的に比例して変化することが必要となる。このことは、D(t)*nUout/(2*L*(nUout+Uin(t)))が相対的に一定でなければならないという要件につながる。nUout及びLは相対的に一定であるので、D(t)は、Uin(t)に、
D(t)=constant*(nUout+Uin(t))
に従って依存する必要がある。
Claims (10)
- 電圧源に接続されるコンバータ、特にフライバックコンバータ又はバックブーストコンバータのスイッチ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、前記電圧源の電圧信号を受信し、前記電圧信号の瞬時的振幅が高くなると前記コンバータの前記スイッチの導通時間の期間が長くなり、前記電圧源の電圧信号の瞬時的振幅が低くなると前記スイッチの導通時間の期間が短くなり、前記スイッチの導通時間の期間が前記電圧信号の振幅と設計パラメータとの和に実質的に比例するように、制御信号を発生し、
前記コントローラが前記スイッチの導通時間の期間がグランドに接続された外部エレメントにより定められるタイプのものであり、該外部エレメントの値の増加の結果として前記スイッチの導通時間の期間が増加され、該外部エレメントの値の減少の結果として前記スイッチの導通時間の期間が減少され、
前記外部エレメントが外部抵抗であり、
制御信号を調整する回路が、
前記電圧信号を入力する入力端子と、
前記コントローラの制御入力端子に結合されるべき出力端子と、
共通端子と、
前記コントローラの電源端子に結合されるべき他の端子と、
前記入力端子に結合された第1抵抗、電圧規定エレメント及び前記共通端子に結合された第2抵抗の第1直列接続と、
制御電極が前記電圧規定エレメントと前記第2抵抗との間の接続点に結合され、第1主電極が前記共通端子に結合され、且つ、第2主電極が第3抵抗を介して前記他の端子に結合された第1トランジスタと、
を有し、
該第1トランジスタの前記第2主電極は第2トランジスタの制御電極に結合され、該第2トランジスタの第1主電極は前記共通端子に結合され、該第2トランジスタの第2主電極は第4抵抗及び第5抵抗の第2直列接続を介して前記共通端子に結合され、前記第4抵抗と前記第5抵抗との間の接続点が前記出力端子に結合される、
コントローラ。 - 電圧源に接続されるコンバータ、特にフライバックコンバータ又はバックブーストコンバータのスイッチ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、前記電圧源の電圧信号を受信し、前記電圧信号の瞬時的振幅が高くなると前記コンバータの前記スイッチの導通時間の期間が長くなり、前記電圧源の電圧信号の瞬時的振幅が低くなると前記スイッチの導通時間の期間が短くなり、前記スイッチの導通時間の期間が前記電圧信号の振幅と設計パラメータとの和に実質的に比例するように、制御信号を発生し、
前記コントローラが前記スイッチの導通時間の期間がグランドに接続された外部エレメントにより定められるタイプのものであり、該外部エレメントの値の増加の結果として前記スイッチの導通時間の期間が増加され、該外部エレメントの値の減少の結果として前記スイッチの導通時間の期間が減少され、
前記外部エレメントは外部コンデンサであり、
制御信号を調整する回路が、
前記電圧信号を入力する入力端子と、
前記コントローラの制御入力端子に結合されるべき出力端子と、
共通端子と、
前記入力端子に結合された第1抵抗、電圧規定エレメント及び前記共通端子に結合された第2抵抗の第1直列接続と、
制御電極が前記電圧規定エレメントと前記第2抵抗との間の接続点に結合され、第1主電極が前記共通端子に結合され、且つ、第2主電極が第1コンデンサ及び第2コンデンサの第2直列接続を介して前記共通端子に結合されたトランジスタと、
を有し、
前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の接続点が前記出力端子に結合される、
コントローラ。 - 前記設計パラメータが他の電圧信号の振幅を有し、前記コンバータが前記スイッチに結合された一次コイル及び負荷に結合されるべき二次コイルを備えたトランスを有する前記フライバックコンバータである場合、前記他の電圧信号は前記一次コイルの巻線数により乗算されると共に前記二次コイルの巻線数により除算された該二次コイルの出力電圧を有し、前記コンバータが前記スイッチに結合されると共に負荷に接続されるべきコイルを有するバックブーストコンバータである場合、前記他の電圧信号が前記コイルの入力部の巻線数により乗算されると共に前記コイルの出力部の巻線数により除算された該コイルの出力電圧を有する請求項1又は2に記載のコントローラ。
- 請求項1に記載のコントローラを有するフライバックコンバータ又はバックブーストコンバータ。
- 請求項4に記載のフライバックコンバータ又はバックブーストコンバータを有すると共に、負荷を更に有する機器。
- 電圧信号を供給する電圧源に接続されるべきフライバックコンバータ又はバックブーストコンバータを有するコンバータのスイッチを制御するための制御信号を調整する方法であって、
前記スイッチの導通時間の期間がグランドに接続された外部抵抗である外部エレメントにより定められるタイプのコントローラに、前記電圧源の電圧信号を受信させて、該コントローラに、前記電圧信号の振幅の増加に応答して前記スイッチの導通時間の期間を増加させる一方、前記電圧信号の振幅の減少に応答して前記スイッチの導通時間の期間を減少させ、前記スイッチの導通時間の期間が前記電圧信号の振幅と設計パラメータとの和に実質的に比例するように、前記制御信号を生成させるステップと、
前記コントローラに、前記電圧信号を入力する入力端子と、前記コントローラの制御入力端子に結合されるべき出力端子と、共通端子と、前記コントローラの電源端子に結合されるべき他の端子と、前記入力端子に結合された第1抵抗、電圧規定エレメント及び前記共通端子に結合された第2抵抗の第1直列接続と、制御電極が前記電圧規定エレメントと前記第2抵抗との間の接続点に結合され、第1主電極が前記共通端子に結合され、且つ、第2主電極が第3抵抗を介して前記他の端子に結合された第1トランジスタとを有し、該第1トランジスタの前記第2主電極は第2トランジスタの制御電極に結合され、該第2トランジスタの第1主電極は前記共通端子に結合され、該第2トランジスタの第2主電極は第4抵抗及び第5抵抗の第2直列接続を介して前記共通端子に結合され、前記第4抵抗と前記第5抵抗との間の接続点が前記出力端子に結合される、前記制御信号を調整する回路を使用させて、前記外部エレメントの値の増加の結果として前記スイッチの導通時間の期間が増加され、該外部エレメントの値の減少の結果として前記スイッチの導通時間の期間が減少されるように、前記制御信号を調整させるステップと、
を有する方法。 - 電圧信号を供給する電圧源に接続されるべきフライバックコンバータ又はバックブーストコンバータを有するコンバータのスイッチを制御するための制御信号を調整する方法であって、
前記スイッチの導通時間の期間がグランドに接続された外部コンデンサである外部エレメントにより定められるタイプのコントローラに、前記電圧源の電圧信号を受信させて、該コントローラに、前記電圧信号の振幅の増加に応答して前記スイッチの導通時間の期間を増加させる一方、前記電圧信号の振幅の減少に応答して前記スイッチの導通時間の期間を減少させ、前記スイッチの導通時間の期間が前記電圧信号の振幅と設計パラメータとの和に実質的に比例するように、前記制御信号を生成させるステップと、
前記コントローラに、前記電圧信号を入力する入力端子と、前記コントローラの制御入力端子に結合されるべき出力端子と、共通端子と、前記入力端子に結合された第1抵抗、電圧規定エレメント及び前記共通端子に結合された第2抵抗の第1直列接続と、制御電極が前記電圧規定エレメントと前記第2抵抗との間の接続点に結合され、第1主電極が前記共通端子に結合され、且つ、第2主電極が第1コンデンサ及び第2コンデンサの第2直列接続を介して前記共通端子に結合されたトランジスタとを有し、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の接続点が前記出力端子に結合される、前記制御信号を調整する回路を使用させて、前記外部エレメントの値の増加の結果として前記スイッチの導通時間の期間が増加され、該外部エレメントの値の減少の結果として前記スイッチの導通時間の期間が減少されるように、前記制御信号を調整させるステップと、
を有する方法。 - コンピュータに、電圧信号を供給する電圧源に接続されるべきフライバックコンバータ又はバックブーストコンバータを有するコンバータのスイッチを制御するための制御信号を調整させるコンピュータプログラムであって、
前記スイッチの導通時間の期間がグランドに接続された外部抵抗である外部エレメントにより定められるタイプのコントローラに、前記電圧源の電圧信号を受信させて、該コントローラに、前記電圧信号の振幅の増加に応答して前記スイッチの導通時間の期間を増加させる一方、前記電圧信号の振幅の減少に応答して前記スイッチの導通時間の期間を減少させ、前記スイッチの導通時間の期間が前記電圧信号の振幅と設計パラメータとの和に実質的に比例するように、前記制御信号を生成させるステップと、
前記コントローラに、前記電圧信号を入力する入力端子と、前記コントローラの制御入力端子に結合されるべき出力端子と、共通端子と、前記コントローラの電源端子に結合されるべき他の端子と、前記入力端子に結合された第1抵抗、電圧規定エレメント及び前記共通端子に結合された第2抵抗の第1直列接続と、制御電極が前記電圧規定エレメントと前記第2抵抗との間の接続点に結合され、第1主電極が前記共通端子に結合され、且つ、第2主電極が第3抵抗を介して前記他の端子に結合された第1トランジスタとを有し、該第1トランジスタの前記第2主電極は第2トランジスタの制御電極に結合され、該第2トランジスタの第1主電極は前記共通端子に結合され、該第2トランジスタの第2主電極は第4抵抗及び第5抵抗の第2直列接続を介して前記共通端子に結合され、前記第4抵抗と前記第5抵抗との間の接続点が前記出力端子に結合される、前記制御信号を調整する回路を使用させて、前記外部エレメントの値の増加の結果として前記スイッチの導通時間の期間が増加され、該外部エレメントの値の減少の結果として前記スイッチの導通時間の期間が減少されるように、前記制御信号を調整させるステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。 - コンピュータに、電圧信号を供給する電圧源に接続されるべきフライバックコンバータ又はバックブーストコンバータを有するコンバータのスイッチを制御するための制御信号を調整させるコンピュータプログラムであって、
前記スイッチの導通時間の期間がグランドに接続された外部コンデンサである外部エレメントにより定められるタイプのコントローラに、前記電圧源の電圧信号を受信させて、該コントローラに、前記電圧信号の振幅の増加に応答して前記スイッチの導通時間の期間を増加させる一方、前記電圧信号の振幅の減少に応答して前記スイッチの導通時間の期間を減少させ、前記スイッチの導通時間の期間が前記電圧信号の振幅と設計パラメータとの和に実質的に比例するように、前記制御信号を生成させるステップと、
前記コントローラに、前記電圧信号を入力する入力端子と、前記コントローラの制御入力端子に結合されるべき出力端子と、共通端子と、前記入力端子に結合された第1抵抗、電圧規定エレメント及び前記共通端子に結合された第2抵抗の第1直列接続と、制御電極が前記電圧規定エレメントと前記第2抵抗との間の接続点に結合され、第1主電極が前記共通端子に結合され、且つ、第2主電極が第1コンデンサ及び第2コンデンサの第2直列接続を介して前記共通端子に結合されたトランジスタとを有し、前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの間の接続点が前記出力端子に結合される、前記制御信号を調整する回路を使用させて、前記外部エレメントの値の増加の結果として前記スイッチの導通時間の期間が増加され、該外部エレメントの値の減少の結果として前記スイッチの導通時間の期間が減少されるように、前記制御信号を調整させるステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。 - 請求項8又は9に記載のコンピュータプログラムを記憶して持つ媒体。
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