JP6529045B2 - ゼロ電圧スイッチングのための装置および方法 - Google Patents
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Claims (17)
- ブリッジレストーテムポール力率改善(PFC)コンバータを制御するためのコントローラであって、
複数のスイッチングサイクルの各々において前記PFCコンバータの第1及び第2のスイッチを選択的に動作させるためにスイッチング制御信号を提供するように作用する駆動回路と、
前記PFCコンバータの第1及び第2のAC入力ノードと結合され、前記第1及び第2のAC入力ノードの電圧極性に少なくとも部分的に基づいて正及び負のAC入力半サイクルを検出するように作用する検出回路と、
負のAC入力半サイクルの間に、前記第1のスイッチをアクティブスイッチとして指定して前記第2のスイッチをフリーホイーリングスイッチとして指定し、正のAC入力半サイクルの間に、前記第2のスイッチを前記アクティブスイッチとして指定して前記第1のスイッチを前記フリーホイーリングスイッチとして指定する、ように作用する選択回路と、
所与のスイッチングサイクルの間に、前記指定されたフリーホイーリングスイッチのターンオフに続いて、前記指定されたアクティブスイッチの両端の電圧を感知するように作用する感知回路と、
制御回路であって、
前記第1及び第2のAC入力ノードの電圧の絶対値と前記所与のスイッチングサイクルにおけるアクティブスイッチ・オン時間との積を前記第1及び第2のAC入力ノードの前記電圧の前記絶対値と出力電圧との差で除算したものとして、前記所与のスイッチングサイクルのための公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を算出し、
次のスイッチングサイクルのための算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間を提供するために、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を選択的にオフセットする、
ように作用する、前記制御回路と、
パルス回路であって、
前記所与のスイッチングサイクルにおいて、前記アクティブスイッチ・オン時間の間に前記指定されたアクティブスイッチを作動させるために前記駆動回路にアクティブスイッチングパルス信号を提供し、
前記指定されたアクティブスイッチのゼロ電圧スイッチングを促進するために、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間の間に前記指定されたフリーホイーリングスイッチを作動させるために前記駆動回路にフリーホイーリングスイッチングパルス信号を提供する、
ように作用する、前記パルス回路と、
を含む、コントローラ。 - 請求項1に記載のコントローラであって、
前記感知回路が、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたフリーホイーリングスイッチのターンオフに続いて、前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧を所定の時間感知するように作用する、コントローラ。 - 請求項1に記載のコントローラであって、
前記制御回路が、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が正の閾値を上回るときに、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間を提供するために、第1の所定のオフセット時間を前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間に加算することにより、前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を選択的にオフセットするように作用する、コントローラ。 - 請求項3に記載のコントローラであって、
前記制御回路が、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が負であるときに、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間を提供するために、前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間から第2の所定のオフセット時間を減算することにより、前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を選択的にオフセットするように作用する、コントローラ。 - 請求項4に記載のコントローラであって、
前記第1及び第2の所定のオフセット時間が等しい、コントローラ。 - 請求項4に記載のコントローラであって、
前記制御回路が、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が、0より大きいか又は0と等しく、前記正の閾値より小さいか又は前記正の閾値と等しいときに、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間を前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間として提供するように作用する、コントローラ。 - 請求項6に記載のコントローラであって、
前記感知回路が、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたフリーホイーリングスイッチのターンオフに続いて、前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧を所定の時間感知するように作用する、コントローラ。 - 請求項6に記載のコントローラであって、
前記制御回路が、前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が0より大きく又は0と等しくなるまで、前記指定されたアクティブスイッチをオンにすることを選択的に待機するように作用する、コントローラ。 - 請求項4に記載のコントローラであって、
前記制御回路が、前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が0より大きく又は0と等しくなるまで、前記指定されたアクティブスイッチをオンにすることを選択的に待機するように作用する、コントローラ。 - 請求項1に記載のコントローラであって、
前記駆動回路が、各スイッチングサイクルにおいて、インターリーブされたPFCコンバータの第2の出力位相の第3及び第4のスイッチを選択的に動作させるためにスイッチング制御信号を提供するように作用する、コントローラ。 - 請求項1に記載のコントローラであって、
負のAC入力半サイクルの間に、前記PFCコンバータの第1のリターン回路スイッチを作動させるために第1のリターン制御出力信号を提供するように作用する第1のリターン回路制御出力と、
正のAC入力半サイクルの間に、前記PFCコンバータの第2のリターン回路スイッチを作動させるために第2のリターン制御出力信号を提供するように作用する第2のリターン回路制御出力と、
を更に含む、コントローラ。 - ブリッジレストーテムポール力率改善(PFC)変換システムであって、
第1のDC出力ノードと第1の内部ノードとの間に結合される第1のスイッチと、前記第1の内部ノードと第2のDC出力ノードとの間に結合される第2のスイッチとを含む、トーテムポールスイッチング回路と、
第1のAC入力ノードと前記第1の内部ノードとの間に結合されるインダクタと、
前記第1のDC出力ノードと第2のAC入力ノードとの間に結合される第1のリターン回路構成要素と、前記第2のAC入力ノードと前記第2のDC出力ノードとの間に結合される第2のリターン回路構成要素とを含む、リターン回路と、
コントローラであって、
前記第1及び第2のAC入力ノードの電圧極性に少なくとも部分的に基づいて正及び負のAC入力半サイクルを検出し、
負のAC入力半サイクルの間に、前記第1のスイッチをアクティブスイッチとして指定して前記第2のスイッチをフリーホイーリングスイッチとして指定し、正のAC入力半サイクルの間に、前記第2のスイッチを前記アクティブスイッチとして指定して前記第1のスイッチを前記フリーホイーリングスイッチとして指定し、
複数のスイッチングサイクルの各々において、アクティブスイッチ・オン時間の間に、前記指定されたアクティブスイッチを作動させるためにアクティブスイッチング制御信号を提供する、
ように作用する、前記コントローラと、
を含み、
前記コントローラが、各所与のスイッチングサイクルに対して、
前記第1及び第2のAC入力ノードの電圧の絶対値と前記所与のスイッチングサイクルにおけるアクティブスイッチ・オン時間との積を前記第1及び第2のAC入力ノードの前記電圧の前記絶対値と出力電圧との差で除算したものとして、前記所与のスイッチングサイクルのための公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を算出し、
次のスイッチングサイクルのための算出されるフリーホイーリングスイッチ・オン時間を提供するために、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたアクティブスイッチの両端の電圧に少なくとも部分的に基づいて前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を選択的にオフセットし、
前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間の間に、前記指定されたフリーホイーリングスイッチを作動させるためにフリーホイーリングスイッチング制御信号を提供する、
ように作用する、ブリッジレストーテムポールPFC変換システム。 - 請求項12に記載のブリッジレストーテムポールPFC変換システムであって、
前記コントローラが、
前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が正の閾値より大きいときに、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間を提供するために、第1の所定のオフセット時間を前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間に加算することにより、前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を選択的にオフセットし、
前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が負であるときに、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間を提供するために、前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間から第2の所定のオフセット時間を減算することにより、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を選択的にオフセットし、
前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が、0より大きいか又は0と等しく、前記正の閾値より小さいか又は前記正の閾値と等しいときに、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間を前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間として提供する、
ように作用する、ブリッジレストーテムポールPFC変換システム。 - 請求項13に記載のブリッジレストーテムポールPFC変換システムであって、
前記コントローラが、前記所与のスイッチングサイクルの間の前記指定されたフリーホイーリングスイッチのターンオフに続いて、前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧を所定の時間感知するように作用する、ブリッジレストーテムポールPFC変換システム。 - 請求項13に記載のブリッジレストーテムポールPFC変換システムであって、
前記コントローラが、前記指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が0より大きく又は0と等しくなるまで、前記指定されたアクティブスイッチをオンにすることを選択的に待機するように作用する、ブリッジレストーテムポールPFC変換システム。 - ブリッジレストーテムポール力率改善(PFC)コンバータを制御する方法であって、
複数のスイッチングサイクルの各々において、アクティブスイッチ・オン時間の間に、前記PFCコンバータのアクティブスイッチをオンにすることと、
前記PFCコンバータの第1及び第2のAC入力ノードの電圧の絶対値と所与のスイッチングサイクルにおけるアクティブスイッチ・オン時間との積を前記第1及び第2のAC入力ノードの前記電圧の前記絶対値と出力電圧との差で除算したものとして、前記所与のスイッチングサイクルのための公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間を決定することと、
前記所与のスイッチングサイクルの間の前記アクティブスイッチの両端の電圧が正の閾値より大きいときに、次のスイッチングサイクルのための算出されるフリーホイーリングスイッチ・オン時間を提供するために、第1の所定のオフセット時間を前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間に選択的に加算することと、
前記所与のスイッチングサイクルの間の前記アクティブスイッチの両端の前記電圧が負であるときに、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されるフリーホイーリングスイッチ・オン時間を提供するために、前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間から第2の所定のオフセット時間を選択的に減算することと、
前記所与のスイッチングサイクルの間の前記アクティブスイッチの両端の前記電圧が0より大きいか又は0と等しく、前記正の閾値より小さいか又は前記正の閾値と等しいときに、前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間を前記所与のスイッチングサイクルのための前記公称フリーホイーリングスイッチ・オン時間として提供することと、
前記次のスイッチングサイクルのための前記算出されたフリーホイーリングスイッチ・オン時間の間に、前記PFCコンバータのフリーホイーリングスイッチをオンにすることと、
を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
指定されたアクティブスイッチの両端の前記電圧が0より大きく又は0と等しくなるまで、前記指定されたアクティブスイッチをオンにすることを選択的に待機することを更に含む、方法。
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