JP6404581B2 - 電力変換器コントローラ、電力変換器、および電力変換器の入力を検知するための方法 - Google Patents
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Description
開示の分野
この発明は電力変換器に関する。より具体的には、この発明は、軽負荷において高効率で動作する電力変換器に関する。
オフライン電力変換器のためのコントローラは、不足電圧および過電圧保護のような機能を実行するために、しばしば、入力電圧を測定しなければならない。オフライン電力変換器は、典型的には、100ボルト交流より大きい入力電圧を受ける。交流電圧は、電力線の周波数でピークの正の値とピークの負の値との間において周期的に変動するので、交流線間電圧は典型的には正弦波の平方自乗平均(RMS)値として数値的に表わされる。交流電圧のrms値は、ピーク電圧の大きさを2の平方根によって除したものである。たとえば、米国においては、一般的な家庭の電圧は169.7ボルトのピーク値を伴う120ボルトの交流である。世界の他の多くの地域においては、一般的な家庭の電圧は339.4ボルトのピーク値を伴う240ボルトの交流である。交流RMS電圧が同じ数値の直流電圧に等価であるのは、双方が白熱灯のような同じ抵抗型負荷に適用されるときである。電力線上の過渡的な外乱および障害は、電圧を瞬間的に実質的により高い値に上昇させ得る。
この発明の非限定的かつ非網羅的な実施例が、添付の図面を参照して記載され、図面において、同様の参照番号は、別段の指定がない限り、さまざまな図を通じて同様の部分を指す。
以下の記載においては、この発明の完全な理解を提供するよう、多くの具体的な詳細を記載する。しかしながら、当業者であれば、これらの具体的な詳細はこの発明を実施するのに用いられることが必要ではないということが明らかであろう。他の例では、周知の材料または方法は、この発明を不明瞭にすることを回避するよう、詳細には記載されない。
Claims (32)
- 電力変換器コントローラであって、
駆動信号を生成するよう結合されて、電力スイッチの切換を制御して、電力変換器の入力から前記電力変換器の出力へのエネルギの伝達を制御するスイッチドライバ回路と;
電力変換器の入力を表わす入力検知信号を受ける入力検知回路と;
前記駆動信号を受けるよう結合され、検知イネーブル信号を生成して、前記入力検知回路を前記駆動信号に応答して制御する検知イネーブル回路とを含み、前記検知イネーブル信号は、前記電力変換器の出力における第1の負荷条件に応答して前記入力検知回路を制御して、前記入力検知信号を継続的に検知するよう結合され、前記検知イネーブル信号は、前記電力変換器の出力における第2の負荷条件に応答して前記電力スイッチの切換周期の何分の一かの間のみ前記入力検知信号を検知するよう前記入力検知回路を制御するよう結合される、電力変換器コントローラ。 - 前記入力検知回路および前記検知イネーブル回路に結合される比較器回路をさらに含み、前記比較器回路は、前記電力変換器の入力が1つ以上のしきい値より大きいかまたは小さいかどうかを検出するよう結合される、請求項1に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記1つ以上のしきい値は不足電圧しきい値および過電圧しきい値の1つ以上を含む、請求項2に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記入力検知回路は電流入力検知回路であり、前記電力変換器の入力を表わす前記入力検知信号は電流である、請求項1に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記入力検知回路は、前記入力検知信号を受けるよう結合される高電圧トランジスタを含む、請求項1に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記入力検知回路は、前記高電圧トランジスタに結合される低電圧トランジスタをさらに含み、前記低電圧トランジスタは、前記検知イネーブル信号に応答して切換えられるよう結合される、請求項5に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記高電圧トランジスタは、前記検知イネーブル信号に応答して切換えられるよう結合される、請求項5に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記入力検知回路は前記電力変換器の入力を表わす前記入力検知信号を受けるよう結合されるカレントミラー回路を含み、前記カレントミラー回路は前記入力検知信号の変倍された表現を生成するよう結合される、請求項1に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記入力検知回路は、前記カレントミラー回路に結合される緩衝増幅器回路をさらに含み、前記緩衝増幅器回路は、前記入力検知信号の変倍された表現を出力するよう結合される、請求項8に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記検知イネーブル回路は、前記駆動信号に応答して駆動延長信号を生成するよう結合される単安定マルチバイブレータを含み、前記検知イネーブル回路は、さらに、前記駆動延長信号に応答して前記入力検知回路を制御するよう前記検知イネーブル信号を生成するよう結合される、請求項1に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記検知イネーブル回路は、前記駆動信号および前記駆動延長信号に応答して前記検知イネーブル信号を生成するよう結合されるORゲートをさらに含む、請求項10に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記電力変換器の出力における前記第2の負荷条件に応答する前記電力スイッチの切換周期は、前記電力変換器の出力における前記第1の負荷条件に応答する前記電力スイッチの切換周期より大きい、請求項1に記載の電力変換器コントローラ。
- 前記電力変換器の出力における前記第1の負荷条件は、前記電力変換器の出力における前記第2の負荷条件より重い負荷条件である、請求項1に記載の電力変換器コントローラ。
- 電力変換器であって、
前記電力変換器の入力と前記電力変換器の出力との間に結合されるエネルギ伝達要素と;
前記電力変換器の入力および前記エネルギ伝達要素に結合される電力スイッチと;
前記電力変換器の出力を表わすフィードバック信号に応答して前記電力変換器の入力から前記電力変換器の出力へのエネルギの伝達を制御するよう前記電力スイッチの切換を制御するよう結合される駆動信号を生成するよう結合される電力変換器コントローラとを含み、前記電力変換器コントローラは:
前記駆動信号を生成するよう結合されて、前記電力スイッチの切換を制御して、前記電力変換器の入力から前記電力変換器の出力へのエネルギの伝達を制御するスイッチドライバ回路と;
電力変換器の入力を表わす入力検知信号を受ける入力検知回路と;
前記駆動信号を受けるよう結合され、検知イネーブル信号を生成して、前記入力検知回路を前記駆動信号に応答して制御する検知イネーブル回路とを含み、前記検知イネーブル信号は、前記電力変換器の出力における第1の負荷条件に応答して前記入力検知回路を制御して、前記入力検知信号を継続的に検知するよう結合され、前記検知イネーブル信号は、前記電力変換器の出力における第2の負荷条件に応答して前記電力スイッチの切換周期の何分の一かの間のみ前記入力検知信号を検知するよう前記入力検知回路を制御するよう結合される、電力変換器。 - 前記電力変換器コントローラは、前記電力スイッチを通る電流を表わす電流検知信号を受けるよう結合され、前記電力変換器コントローラは、電流検知信号に応答して前記電力変換器の入力から前記電力変換器の出力へのエネルギの伝達を制御するよう前記電力スイッチの切換を制御するよう結合される前記駆動信号を生成するようさらに結合される、請求項14に記載の電力変換器。
- 前記電力変換器コントローラは、さらに、前記入力検知回路および前記検知イネーブル回路に結合される比較器回路を含み、前記比較器回路は、前記電力変換器の入力が1つ以上のしきい値より大きいかまたは小さいかどうかを検出するよう結合される、請求項14に記載の電力変換器。
- 前記1つ以上のしきい値は不足電圧しきい値および過電圧しきい値の1つ以上を含む、請求項16に記載の電力変換器。
- 前記入力検知回路は電流入力検知回路であり、前記電力変換器の入力を表わす前記入力検知信号は電流である、請求項14に記載の電力変換器。
- 前記入力検知回路は、入力検知信号を受けるよう結合される高電圧トランジスタを含む、請求項14に記載の電力変換器。
- 前記入力検知回路は、前記高電圧トランジスタに結合される低電圧トランジスタをさらに含み、前記低電圧トランジスタは、前記検知イネーブル信号に応答して切換えられるよう結合される、請求項19に記載の電力変換器。
- 前記高電圧トランジスタは、前記検知イネーブル信号に応答して切換えられるよう結合される、請求項19に記載の電力変換器。
- 前記入力検知回路は前記電力変換器の入力を表わす前記入力検知信号を受けるよう結合されるカレントミラー回路を含み、前記カレントミラー回路は前記入力検知信号の変倍された表現を生成するよう結合される、請求項14に記載の電力変換器。
- 前記入力検知回路は、前記カレントミラー回路に結合される緩衝増幅器回路をさらに含み、前記緩衝増幅器回路は、前記入力検知信号の変倍された表現を出力するよう結合される、請求項22に記載の電力変換器。
- 前記検知イネーブル回路は、前記駆動信号に応答して駆動延長信号を生成するよう結合される単安定マルチバイブレータを含み、前記検知イネーブル回路は、さらに、前記駆動延長信号に応答して前記入力検知回路を制御するよう前記検知イネーブル信号を生成するよう結合される、請求項14に記載の電力変換器。
- 前記検知イネーブル回路は、前記駆動信号および前記駆動延長信号に応答して前記検知イネーブル信号を生成するよう結合されるORゲートをさらに含む、請求項24に記載の電力変換器。
- 前記電力変換器の出力における前記第2の負荷条件に応答する前記電力スイッチの切換周期は、前記電力変換器の出力における前記第1の負荷条件に応答する前記電力スイッチの切換周期より大きい、請求項14に記載の電力変換器。
- 前記電力変換器の出力における前記第1の負荷条件は、前記電力変換器の出力における前記第2の負荷条件より重い負荷条件である、請求項14に記載の電力変換器。
- 電力変換器の入力を検知するための方法であって:
駆動信号を生成して、前記電力変換器の電力スイッチの切換を制御して、前記電力変換器の入力から前記電力変換器の出力へのエネルギの伝達を制御するステップを備え、前記駆動信号は前記電力スイッチをONまたはOFFさせ;前記方法はさらに、
前記駆動信号に応答して駆動延長信号を生成するステップを含み、前記駆動延長信号は、前記駆動信号が前記電力スイッチをOFFにした後、延長された持続期間の間、論理ハイレベルにとどまり;前記方法はさらに、
前記電力変換器の入力を表わす入力検知信号を受けるステップと;
論理ハイレベルにおける前記駆動信号または前記駆動延長信号に応答して前記入力検知信号の検知を可能化するステップと;
論理ローレベルにおける前記駆動信号または前記駆動延長信号に応答して前記入力検知信号の検知を不能化するステップとを含む、方法。 - 前記電力変換器の出力における、より軽い負荷条件に応答して、前記電力スイッチの切換周期を増大させるステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- より重い負荷に応答して前記電力スイッチの切換周期を減少させるステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 前記入力検知信号が第1のしきい値より大きいことに応答して過電圧信号をアサートするステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 前記入力検知信号が第2のしきい値未満であることに応答して不足電圧信号をアサートするステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
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