JP6859034B2 - 共振変換器における同期整流のための回路および方法 - Google Patents
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Description
12 CSRC
14 AC電源
16 電磁妨害(EMI)フィルタ
18 4ダイオード全波ブリッジ整流器(ダイオードブリッジ)
20 DCリンク
22 コンデンサバンク
24 フィルタコンデンサ
26 負荷
28 ハーフブリッジ回路
30 スイッチ
32 スイッチ
34 スイッチ本体
36 ボディダイオード
38 寄生接合コンデンサ
40 スイッチ本体
42 ボディダイオード
44 寄生接合コンデンサ
46 制御システム
48 クランプダイオード
50 クランプダイオード
52 共振回路
54 共振コンデンサ
56 共振インダクタ
58 ノード
60 磁化インダクタ
62 計器用変圧器
64 一次コイル
66 二次コイル
68 第1のコイル部分
70 第2のコイル部分
72 出力
74 出力
76 出力
78 全波整流器回路
80 整流ダイオード
82 ノード
84 整流ダイオード
86 電力変換回路
87 一次段階
88 CSRC
89 二次段階
90 DC電源
92 DCリンク
94 電圧安定化コンデンサ
96 負荷
98 同期整流器回路
100 整流スイッチ
102 整流スイッチ
104 ノード
110 スイッチ駆動回路
112 変流器
114 一次コイル
116 二次コイル
118 抵抗器
120 電圧フォロア回路
122 演算増幅器(op−amp)
124 非反転入力
126 反転入力
128 出力
129 出力
130 反転増幅器回路
134 op−amp
136 非反転入力
138 接地
140 反転入力
142 出力
146 出力
148 コンパレータ回路
150 コンパレータ回路
152 op−amp
154 反転入力
158 非反転入力
160 出力
162 op−amp
164 非反転入力
168 反転入力
170 出力
184 電力変換回路
186 CSRC
188 制御システム
Claims (19)
- 第1のスイッチと、
前記第1のスイッチと直列に結合される第2のスイッチと、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチに結合されて前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチの動作を制御するようプログラムされる制御器と、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチの間のノードに結合される一次コイルを備える第1の変圧器と、
前記第1の変圧器の前記一次コイルに結合される共振インダクタと、
を含む共振変換器一次段階と、
第2の変圧器であって、
前記共振インダクタに結合される一次コイルと、
第1のコイル部分および前記第1のコイル部分に結合される第2のコイル部分を備える二次コイルと、
を備える第2の変圧器と、
前記第2の変圧器の前記二次コイルの前記第1のコイル部分に結合される第3のスイッチと、
前記第2の変圧器の前記二次コイルの前記第2のコイル部分に結合される第4のスイッチと、
を含む共振変換器二次段階と、
同期整流のために前記第3のスイッチおよび前記第4のスイッチを駆動するように構成されるスイッチ駆動回路であって、前記スイッチ駆動回路が前記第1の変圧器の二次コイルを備える、スイッチ駆動回路と、
を備え、
前記スイッチ駆動回路が、
前記第1の変圧器の前記二次コイルに結合される入力および出力を含む電圧フォロア回路と、
前記電圧フォロア回路の前記出力に結合される入力および出力を含む反転増幅器回路と、
前記第3のスイッチを駆動するための第1のコンパレータ回路であって、前記第1のコンパレータ回路が前記反転増幅器回路の前記出力に結合される第1のコンパレータ回路と、
前記第4のスイッチを駆動するための第2のコンパレータ回路であって、前記第2のコンパレータ回路が前記反転増幅器回路の前記出力に結合される第2のコンパレータ回路とをさらに備える、
共振変換器。 - 前記第1の変圧器の前記一次コイルが、前記共振インダクタと一体化される、請求項1に記載の共振変換器。
- 前記第1の変圧器の前記一次コイルが、分割ボビン構成で前記共振インダクタと一体化される、請求項2に記載の共振変換器。
- 前記スイッチ駆動回路の前記第1のコンパレータ回路が、演算増幅器を備え、前記スイッチ駆動回路の前記第2のコンパレータ回路が、演算増幅器を備え、各演算増幅器が、非反転入力および反転入力を備える、請求項1に記載の共振変換器。
- 前記第1のコンパレータ回路の前記演算増幅器の前記非反転入力が、前記反転増幅器回路の前記出力に結合され、
前記第2のコンパレータ回路の前記演算増幅器の前記反転入力が、前記反転増幅器回路の前記出力に結合される、請求項4に記載の共振変換器。 - 前記第1の変圧器が、空気コア変圧器である、請求項1に記載の共振変換器。
- 前記第1の変圧器が、変流器である、請求項1に記載の共振変換器。
- 前記第1のスイッチと並列に結合される第1のダイオードと、前記第2のスイッチと並列に結合されて前記第1のスイッチと直列に結合される第2のダイオードと、
前記第2のダイオードと並列に結合されるコンデンサとをさらに備える、請求項1に記載の共振変換器。 - 共振変換器において同期整流するための方法であって、前記方法は、
スイッチの一次ペアをもたらすステップと、
スイッチの前記一次ペアに制御器を結合するステップであって、前記制御器がスイッチの前記一次ペアの動作を制御するよう構成されるステップと、
スイッチの前記一次ペアに変流器の一次コイルを結合するステップと、
前記変流器に計器用変圧器の一次コイルを結合するステップと、
を備える共振変換器一次段階を提供するステップと、
前記計器用変圧器の二次コイルを提供するステップと、
前記計器用変圧器の前記二次コイルに二次スイッチのペアを結合するステップと、
を備える共振変換器二次段階を提供するステップと、
二次スイッチの前記ペアをスイッチ駆動回路に結合するステップであって、
前記スイッチ駆動回路が前記変流器の二次コイルを備えるステップと、
前記共振変換器一次段階に電力をもたらすステップと、
前記変流器の前記一次コイルおよび前記計器用変圧器の前記一次コイルを通って電力を導くよう前記制御器でスイッチの前記一次ペアを制御するステップと、
を備え、
前記計器用変圧器の前記一次コイルを通って流れる前記電力により、電力が、前記計器用変圧器の前記二次コイルを通って流れ、
前記変流器の前記一次コイルを通って流れる前記電力により、電力が、前記変流器の前記二次コイルを通って流れ、
前記変流器の前記二次コイルを通って流れる前記電力により、前記スイッチ駆動回路が、二次スイッチの前記ペアを駆動し、前記計器用変圧器の前記二次コイルを通って流れる前記電力を負荷に導き、
二次スイッチの前記ペアにスイッチ駆動回路を結合するステップが、
前記変流器の前記二次コイルを電圧フォロア回路の入力に結合するステップと、
前記電圧フォロア回路の出力を反転増幅器回路の入力に結合するステップと、
前記反転増幅器回路の出力を第1のコンパレータ回路の入力に結合するステップと、
前記反転増幅器回路の前記出力を第2のコンパレータ回路の入力に結合するステップとを備える、
方法。 - 前記反転増幅器回路の前記出力を前記第1のコンパレータ回路の前記入力に結合するステップが、前記反転増幅器回路の前記出力を前記第1のコンパレータ回路の演算増幅器に結合するステップを備え、
前記反転増幅器回路の前記出力を前記第2のコンパレータ回路の前記入力に結合するステップが、前記反転増幅器回路の前記出力を前記第2のコンパレータ回路の演算増幅器に結合するステップを備える、請求項9に記載の方法。 - 前記反転増幅器回路の前記出力を前記第1のコンパレータ回路の前記演算増幅器に結合するステップが、前記反転増幅器回路の前記出力を前記第1のコンパレータ回路の前記演算増幅器の非反転入力に結合するステップを備え、
前記反転増幅器回路の前記出力を前記第2のコンパレータ回路の演算増幅器に結合するステップが、前記反転増幅器回路の前記出力を前記第2のコンパレータ回路の前記演算増幅器の反転入力に結合するステップを備える、請求項10に記載の方法。 - 前記共振変換器一次段階を提供するステップが、前記変流器の前記一次コイルと前記計器用変圧器の前記一次コイルとの間にインダクタを結合するステップをさらに備える、請求項9に記載の方法。
- 前記共振変換器一次段階を提供するステップが、前記変流器の前記一次コイルを、前記インダクタと、分割ボビン構成で一体化するステップをさらに備える、請求項12に記載の方法。
- 前記共振変換器一次段階を、前記共振変換器二次段階および前記スイッチ駆動回路から切り離すステップをさらに備える、請求項9に記載の方法。
- 第1のスイッチおよび前記第1のスイッチと直列に結合される第2のスイッチを備えるハーフブリッジ回路と、
前記ハーフブリッジ回路に結合されて、前記ハーフブリッジ回路を制御するようプログラムされる第1の制御器と、
前記ハーフブリッジ回路と並列に結合されるダイオードのペアであって、ダイオードの前記ペアが第2のダイオードと直列の第1のダイオードを備えるダイオードのペアと、
ダイオードの前記ペアの前記第2のダイオードと並列に結合される第1のコンデンサと、
前記ハーフブリッジ回路の前記第1のスイッチおよび前記ハーフブリッジ回路の前記第2のスイッチの間のノードに結合されるインダクタと、
変圧器であって、
前記インダクタに結合されて、前記第1のダイオードおよび前記第2のダイオードの間のノードに結合される一次コイルと、
第1のコイル部分および前記第1のコイル部分に結合される第2のコイル部分を備える二次コイルと、
を備える変圧器と、
前記変圧器の前記二次コイルの前記第1のコイル部分に結合される第3のスイッチおよび前記変圧器の前記二次コイルの前記第2のコイル部分に結合される第4のスイッチを含むスイッチのペアと、
前記第3のスイッチを通る電流を感知するために前記第3のスイッチに結合される第1の電流センサと、
前記第4のスイッチを通る電流を感知するために前記第4のスイッチに結合される第2の電流センサと、
前記第1の電流センサ、前記第2の電流センサ、およびスイッチの前記ペアに結合されて、前記第1の電流センサおよび前記第2の電流センサによって感知された電流に基づいて前記ハーフブリッジ回路で同期的にスイッチの前記ペアを制御するようプログラムされる第2の制御器と、
同期整流のために前記第3のスイッチおよび前記第4のスイッチを駆動するように構成されるスイッチ駆動回路であって、前記スイッチ駆動回路が第1の変圧器の二次コイルを備える、スイッチ駆動回路と、
を備え、
前記スイッチ駆動回路が、
前記第1の変圧器の前記二次コイルに結合される入力および出力を含む電圧フォロア回路と、
前記電圧フォロア回路の前記出力に結合される入力および出力を含む反転増幅器回路と、
前記第3のスイッチを駆動するための第1のコンパレータ回路であって、前記第1のコンパレータ回路が前記反転増幅器回路の前記出力に結合される第1のコンパレータ回路と、
前記第4のスイッチを駆動するための第2のコンパレータ回路であって、前記第2のコンパレータ回路が前記反転増幅器回路の前記出力に結合される第2のコンパレータ回路とをさらに備える、
クランプ直列共振変換器。 - スイッチの前記ペアの前記第3のスイッチが、第1の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を備え、スイッチの前記ペアの前記第4のスイッチが、第2のMOSFETを備え、
前記第1の電流センサが、前記第1のMOSFETに対するソース電流へのドレインを感知し、前記第2の電流センサが、前記第2のMOSFETに対するソース電流へのドレインを感知する、請求項15に記載のクランプ直列共振変換器。 - 前記第2の制御器が、前記第1の電流センサおよび前記第2の電流センサによって感知されたゼロ電流遷移に基づいて、スイッチの前記ペアをオンおよびオフにするようプログラムされる、請求項15に記載のクランプ直列共振変換器。
- 前記第2の制御器が、集積回路である、請求項15に記載のクランプ直列共振変換器。
- ダイオードの前記ペアの前記第1のダイオードと並列に結合される第2のコンデンサをさらに備え、前記第1のコンデンサおよび前記第2のコンデンサが分割構成である、請求項15に記載のクランプ直列共振変換器。
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