JP6659566B2 - ノイズ耐性を改善する検証回路付きスイッチコントローラー - Google Patents
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Description
本出願は、発明の名称を「ノイズ耐性を改善する検証回路付きスイッチコントローラー」とする2014年7月03日に出願された米国仮特許出願第62/020,864号の利益を主張する。
Claims (31)
- オン状態とオフ状態との間またはオフ状態とオン状態との間におけるスイッチの所望の遷移を表す信号を送信する信号送信回路を含む一次側であって、
前記信号が信号持続期間をもつ、
当該一次側と、
前記一次側から絶縁されている二次側であって、
前記所望の遷移を表す前記信号を受信する信号受信回路と、
前記信号受信回路により受信された有効な信号に応答して前記有効な信号に従ってドライブ信号を生成するドライブ信号生成器と、
を含む当該二次側と、
前記一次側を前記二次側からガルバニック直流絶縁しながら前記信号送信回路を前記信号受信回路に誘導結合する信号変圧器であって、
当該信号変圧器が、
前記信号送信回路に接続された一次側巻線と、
前記信号受信回路に接続された二次側巻線と、
を有する、
当該信号変圧器と、
スイッチであって、
前記スイッチの前記所望の遷移を表す前記信号の送信間の中断中、前記一次側巻線への比較的小さなインピーダンスをスイッチングするように接続された、
当該スイッチと、
を備え、
前記二次側の前記信号受信回路が、前記信号受信回路により受信された前記信号を検証する検証回路をさらに有し、
前記検証回路が、
前記信号受信回路により受信された前記信号の大きさを大きさ閾値と比較する第1の比較器と、
前記信号受信回路により受信された前記信号の前記大きさが前記大きさ閾値を上回っている持続期間を測定するタイマーと、
前記測定された持続期間を閾値持続期間と比較し、前記測定された持続期間が前記閾値持続期間を上回ったことに応答して、前記信号受信回路により受信された特定の信号の有効性を示す信号を前記ドライブ信号生成器に出力する第2の比較器と、
をもち、
前記閾値持続期間が前記信号持続期間未満である、
スイッチコントローラー。 - 前記閾値持続期間が、前記信号持続期間の20%より大きい、
請求項1に記載のスイッチコントローラー。 - 前記閾値持続期間が、前記信号持続期間の40%より大きい、
請求項1に記載のスイッチコントローラー。 - 前記信号持続期間から前記閾値持続期間を減算したものが、100ナノ秒未満である、
請求項1に記載のスイッチコントローラー。 - 前記信号持続期間から前記閾値持続期間を減算したものが、50ナノ秒未満である、
請求項4に記載のスイッチコントローラー。 - 前記信号持続期間から前記閾値持続期間を減算したものが、30ナノ秒未満である、
請求項5に記載のスイッチコントローラー。 - 電力スイッチの所望の駆動を表す信号を送信する信号送信回路を含む一次側と、
前記一次側から絶縁されている二次側であって、
前記所望の駆動を表す前記信号を受信する信号受信回路と、
前記信号受信回路により受信された有効な信号に応答して前記有効な信号に従ってドライブ信号を生成するドライブ信号生成器と、
を含む当該二次側と、
前記一次側を前記二次側からガルバニック直流絶縁しながら前記信号送信回路を前記信号受信回路に誘導結合する信号変圧器と、
を備え、
前記二次側の前記信号受信回路が、前記信号受信回路により受信された信号を検証する検証回路をさらに有し、
前記検証回路が、
前記信号受信回路により受信された前記信号のパラメータを検証基準と比較する検証比較器と、
前記信号受信回路により受信された前記信号の前記パラメータが前記検証基準を満たす測定期間内における持続期間を測定するタイマーと、
前記測定された持続期間を閾値持続期間と比較して、前記測定された持続期間が前記閾値持続期間を上回ったことに応答して、前記信号受信回路により受信された特定の信号の有効性を示す信号を前記ドライブ信号生成器に出力する第2の比較器と、
をもち、
前記測定期間が、前記閾値持続期間より80ナノ秒未満ぶん大きい、
スイッチコントローラー。 - 前記検証比較器が、前記信号受信回路により受信された前記信号の大きさを大きさ閾値と比較する第1の比較器であり、
前記タイマーが、前記信号受信回路により受信された前記信号の前記大きさが前記大きさ閾値を上回っている前記測定期間内における持続期間を測定する、
請求項7に記載のスイッチコントローラー。 - 前記測定期間が、前記閾値持続期間より60ナノ秒未満ぶん大きい、
請求項7または請求項8に記載のスイッチコントローラー。 - 前記測定期間が、前記閾値持続期間より30ナノ秒未満ぶん大きい、
請求項7または請求項8に記載のスイッチコントローラー。 - 前記電力スイッチが、100ナノ秒より長い期間においてオフ状態とオン状態との間で遷移する絶縁ゲートバイポーラトランジスタを備える、
請求項7から請求項10のいずれか一項に記載のスイッチコントローラー。 - 前記電力スイッチは、遷移期間内にオフ状態とオン状態との間で遷移する絶縁ゲートバイポーラトランジスタを備え、
前記遷移期間が、前記測定期間より大きい、
請求項7から請求項11のいずれか一項に記載のスイッチコントローラー。 - 平均遷移期間にわたってオフ状態/オン状態の間とオン状態/オフ状態の間とで遷移する複数の電力スイッチの少なくとも1つの電力スイッチ用のスイッチコントローラーであって、
当該スイッチコントローラーが、
前記少なくとも1つの電力スイッチの所望の駆動を表す信号を送信する信号送信回路を備える一次側と、
前記一次側から絶縁されている二次側であって、
前記所望の駆動を表す前記信号を受信する信号受信回路と、
前記信号受信回路により受信された有効な信号に応答して前記有効な信号に従ってドライブ信号を生成するドライブ信号生成器と、
前記一次側を前記二次側からガルバニック直流絶縁しながら前記信号送信回路を前記信号受信回路に誘導結合する信号変圧器と、
を含む当該二次側と、
を備え、
前記二次側の前記信号受信回路が、前記信号受信回路により受信された信号を検証する検証回路をさらに有し、
前記検証回路が、
前記信号受信回路により受信された前記信号のパラメータを検証基準と比較する検証比較器と、
前記信号受信回路により受信された前記信号の前記パラメータが前記検証基準を満たす測定期間内における持続期間を測定するタイマーであって、
前記測定期間が、前記電力スイッチの前記平均遷移期間より短い、
当該タイマーと、
前記測定された持続期間を閾値持続期間と比較して、前記測定された持続期間が前記閾値持続期間を上回ったことに応答して、前記信号受信回路により受信された特定の信号の有効性を示す信号を前記ドライブ信号生成器に出力する第2の比較器と、
をもつ、
スイッチコントローラー。 - 前記検証比較器が、前記信号受信回路により受信された前記信号の大きさを大きさ閾値と比較する第1の比較器であり、
前記タイマーが、前記信号受信回路により受信された前記信号の前記大きさが前記大きさ閾値を上回っている前記測定期間内における持続期間を測定する、
請求項13に記載のスイッチコントローラー。 - 前記平均遷移期間が、100ナノ秒から1000ナノ秒の間である、
請求項13または請求項14に記載のスイッチコントローラー。 - 前記測定期間が、前記閾値持続期間より40ナノ秒未満ぶん大きい、
請求項13に記載のスイッチコントローラー。 - 前記測定期間が、前記閾値持続期間より30ナノ秒未満ぶん大きい、
請求項16に記載のスイッチコントローラー。 - 前記タイマーが、
コンデンサと、
前記信号受信回路により受信された前記信号の前記大きさが前記大きさ閾値を上回っている場合、前記測定期間中に前記コンデンサを充電する電流源と、
前記信号受信回路により受信された前記信号の前記大きさが前記大きさ閾値を上回っていない場合、前記測定期間中に前記コンデンサを放電する電流シンクと、
を備える、
請求項13に記載のスイッチコントローラー。 - 前記閾値持続期間は、オン状態とオフ状態との間またはオフ状態とオン状態との間における前記電力スイッチの遷移が所望されることを示す信号の持続期間の20%から60%の間である、
請求項13に記載のスイッチコントローラー。 - 前記閾値持続期間が、前記電力スイッチの前記遷移が所望されることを示す信号の持続期間の30%から50%の間である、
請求項19に記載のスイッチコントローラー。 - 前記信号変圧器の周囲に巻き付けられた一次側信号巻線と二次側信号巻線とを備え、
前記一次側信号巻線が、前記二次側信号巻線を部分的または完全に覆っている、
請求項13に記載のスイッチコントローラー。 - 前記電力スイッチの前記所望の駆動を表す前記信号の送信間の中断中、前記一次側信号巻線に対する比較的小さなインピーダンスをスイッチングするように接続されたスイッチをさらに備え、
前記比較的小さなインピーダンスが、90オーム未満の抵抗をもつ抵抗器である、
請求項21に記載のスイッチコントローラー。 - 前記比較的小さなインピーダンスが、50オーム未満、20オーム未満、または10オーム未満の抵抗をもつ抵抗器である、
請求項22に記載のスイッチコントローラー。 - 前記比較的小さなインピーダンスが、短絡である、
請求項22に記載のスイッチコントローラー。 - 前記検証回路が、
前記信号受信回路により受信されたオン信号を検証するオン信号検証回路と、
前記信号受信回路により受信されたオフ信号を検証するオフ信号検証回路と、
を含む、
請求項14に記載のスイッチコントローラー。 - 前記オン信号検証回路が、前記第1の比較器と、前記タイマーと、前記第2の比較器とを含み、
前記オフ信号検証回路が、
前記信号受信回路により受信された前記信号の前記大きさを第3の比較器の大きさ閾値と比較する第3の比較器と、
前記信号受信回路により受信された前記信号の前記大きさが前記第3の比較器の大きさ閾値を上回っている第2の期間内における第2の持続期間を測定する第2のタイマーと、
前記測定された第2の持続期間を第2の閾値持続期間と比較して、前記測定された第2の持続期間が前記第2の閾値持続期間を上回っていることに応答して、前記信号受信回路により受信された前記オフ信号の有効性を示す信号を前記ドライブ信号生成器に出力する第4の比較器と、
を含む、
請求項25に記載のスイッチコントローラー。 - 前記第3の比較器の大きさ閾値が、前記大きさ閾値とは異なる、
請求項26に記載のスイッチコントローラー。 - 前記第3の比較器の大きさ閾値と前記大きさ閾値との1つが、正の閾値であり、
前記第3の比較器の大きさ閾値と前記大きさ閾値との他の1つが、負の閾値である、
請求項26に記載のスイッチコントローラー。 - 前記所望の駆動を表す前記信号の各々が、前記信号変圧器の巻数比に基づいて選択された大きさをもつ電圧パルスを備え、ノイズが存在しない状態で、前記信号受信回路において前記大きさ閾値を上回る大きさをもつパルスの受信をもたらす、
請求項14に記載のスイッチコントローラー。 - 前記測定期間が、100ns未満である、
請求項13に記載のスイッチコントローラー。 - 前記測定期間が、90ns未満である、
請求項30に記載のスイッチコントローラー。
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