JP7082203B2 - 整流回路およびこれを備えるデバイス - Google Patents
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Description
詳細には、整流回路10.3の作動は、トランジスタM1およびM2の活性化およびスイッチング・オフを決定する制御モジュール50によって決定される。
本発明による制御モジュール50により、測定ユニットによって提供される測定値の読み取り、信号Vd1およびVd2を形成するためにパイロット・ブロック61において必要となる処理、ドライバ59による信号Vd1およびVd2の調節、およびそれぞれの信号Vd1およびVd2のスイッチングに対するトランジスタM1およびM2のリアクタンス速度にリンクされる遅延を解消することが可能になる。詳細には、前述の遅延の合計の結果から生じる総遅延は、通常、ns、数十ns、またはさらには数百ns程度となることもあり、これは、整流回路10.3(および同様に整流回路10.2、10.4~10.9)の最大作動周波数を実質的に低減する可能性がある。これらの遅延は、使用される単一の素子および製造プロセスの多様性だけでなく、経時的に可変である要因、たとえばその作動温度にも依存する。前述の遅延が、解消できずに大きくなるだけでなく、整流回路10.2~10.9に使用される単一の構成要素毎に可変であるということ、また、構成要素が完全に同一の特徴を有する理想的な場合においても、そのような構成要素間に特定の瞬間的状態(たとえば、作動温度、印加された電圧および電流など)に応じた変動が存在し、したがって整流回路10.2~10.9の挙動を最適化するのは困難であることは当業者に明確であろう。
提案される整流回路10は、その変形形態の各々において、特に絶縁されたタイプおよび絶縁されないタイプ両方の電力回路の分野において複数の応用を有する。
エネルギの誘導伝送に基づくシステムでは、伝送および受信素子は、通常、作動周波数において主に誘導挙動を有するリアクタンス、通常は伝送回路からおよび受信回路にエネルギを伝送するために互いに結合されたコイルである。
エネルギの容量性伝送に基づくシステムでは、伝送および受信素子は、通常、たとえば、コンデンサのアーマチュアとして作動するように一緒にされる一次(または伝送)回路および二次(または受信)回路上にそれぞれ配置された、たとえば金属製の伝導プレートである。
長距離にわたる伝送において特に適切である無線周波数エネルギ伝送に基づくシステムでは、伝送および受信素子は、単一の、またはアンテナのマトリクスとして作製されたアンテナを備える。
Claims (33)
- 出力ノードと基準ノードとの間に並列にある第1の回路分岐および第2の回路分岐を備える整流回路であって、
各回路分岐が、電流制御素子に直列である誘導素子と、該誘導素子と前記電流制御素子との間に配置された入力ノードとを備え、経時的に可変である入力電圧が、前記整流回路の作動中、前記入力ノード間に印加され、
各電流制御素子が、前記基準ノードに接続された第1の導通端子及び各前記入力ノードに接続された第2の導通端子を有するトランジスタと、前記基準ノードに接続されるアノード及び各前記入力ノードに接続されるカソードを有するダイオードと、を備え、
前記トランジスタが、前記ダイオードに並列である整流回路。 - 各トランジスタが、好ましくはタイプnまたは代替的にはタイプpのケイ素電界効果トランジスタ、好ましくは高い電子移動度を有する、好ましくはGaN、GaAs、AlGaN、AlGaAs、InGaN、InGaAs、SiCの電界効果トランジスタHEMT、バイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタまたはIGBTから選択される請求項1に記載の整流回路。
- 各トランジスタが、電界効果トランジスタであり、該電界効果トランジスタのソース端子が、前記基準ノードに接続され、前記電界効果トランジスタのドレイン端子が、各前記入力ノードに接続される請求項2に記載の整流回路。
- 各電流制御素子が、さらなるトランジスタを備え、各さらなるトランジスタのソース端子が、各前記トランジスタのソース端子に接続される請求項1に記載の整流回路。
- 容量素子および負荷素子が、前記整流回路の前記出力ノードと前記基準ノードとの間に並列に結合される、請求項1に記載の整流回路。
- さらなる電流制御素子を提供し、該さらなる電流制御素子が、互いに並列の前記容量素子および前記負荷素子に直列に接続されたトランジスタを備え、該トランジスタは、前記容量素子と前記負荷素子との間の並列部に直列に、前記出力ノードと前記基準ノードとの間に接続される請求項5に記載の整流回路。
- 前記回路分岐の前記入力ノードに接続された容量素子を備える請求項1に記載の整流回路。
- 前記容量素子が、前記誘導素子と組み合わせて所定の共振周波数を規定するようにサイズ設定される、請求項7に記載の整流回路。
- 前記入力電圧を受信するための一対の入力端子を備え、各回路分岐が、前記入力ノードおよび各入力端子に接続されたデカップリング素子を備える請求項1に記載の整流回路。
- 各デカップリング素子が、各容量素子を備え、該容量素子が、前記誘導素子と組み合わせて、所定の共振周波数を規定するようにサイズ設定される請求項9に記載の整流回路。
- 制御モジュールを備え、各トランジスタが、各パイロット信号を受信するための前記制御モジュールに接続された制御端子を備え、前記制御モジュールが、
前記整流回路のノードおよび前記整流回路の素子からの少なくとも1つにおいて電圧および電流からの少なくとも1つの値を測定するのに適した測定ユニットと、
トランジスタ毎に対して測定された少なくとも1つの値に基づいてパイロット信号を生成し、該パイロット信号を各前記トランジスタの前記制御端子に供給するのに適したパイロット・ユニットと、を備える請求項1に記載の整流回路。 - 前記測定ユニットが、
前記第1の回路分岐の前記入力ノードにおける電圧、
前記第1の回路分岐の前記電流制御素子を流れ抜ける電流、
前記第1の回路分岐の前記電流制御素子によって吸収される電力、
前記第2の回路分岐の前記入力ノードにおける電圧、
前記第2の回路分岐の前記電流制御素子を流れ抜ける電流、
前記第2の回路分岐の前記電流制御素子によって吸収される電力、および
前記整流回路の前記出力ノードにおける電圧からの少なくとも1つを測定するように構成される請求項11に記載の整流回路。 - 容量素子および負荷素子が、前記整流回路の前記出力ノードと前記基準ノードとの間に並列に結合され、
前記測定ユニットが、
前記負荷素子を流れ抜ける電流、
前記容量素子を流れ抜ける電流、および
前記負荷素子によって吸収される電力からの少なくとも1つを測定するように構成される請求項11に記載の整流回路。 - 前記制御モジュールが、前記出力ノード、前記パイロット・ユニット、および前記測定ユニットに接続された給電ユニットを備え、該給電ユニットが、前記出力ノードからエネルギを吸収し、前記エネルギを前記パイロット・ユニットおよび前記測定ユニットにこれらの作動のために供給する請求項11に記載の整流回路。
- 前記制御モジュールが、給電ユニットを備え、該給電ユニットは、入力ノードおよび前記給電ユニットに接続されたダイオードならびに前記給電ユニットおよび前記基準ノードに接続されたコンデンサを介して前記入力ノードに接続され、前記給電ユニットが、前記パイロット・ユニットおよび前記測定ユニットにも接続され、前記給電ユニットが、前記入力ノードからエネルギを吸収し、該エネルギを前記パイロット・ユニットおよび前記測定ユニットにこれらの作動のために供給する、請求項11に記載の整流回路。
- 前記給電ユニットが、低ドロップアウト・レギュレータまたはLDOレギュレータを備える請求項14に記載の整流回路。
- 前記パイロット・ユニットが、
前記それぞれのトランジスタに供給された前記パイロット信号のスイッチング、および前記少なくとも1つの測定された値に基づく前記整流回路の対応する応答に関連する少なくとも1つの遅延を推定するのに適した遅延推定ブロックと、
前記推定された遅延に基づいてトランジスタ毎に前記パイロット信号を生成するのに適したロジック・ブロックと、を備える請求項11に記載の整流回路。 - 前記ロジック・ブロックが、前記少なくとも1つの測定された値および前記推定された遅延に基づいてトランジスタ毎に前記パイロット信号を生成するのに適する請求項17に記載の整流回路。
- 前記遅延推定ブロックが、各前記トランジスタを活性化するのに適した、前記パイロット信号の第1のスイッチング、および該第1のスイッチングに対する前記整流回路の対応する応答に関連する活性化遅延を推定するように構成される請求項17に記載の整流回路。
- 前記遅延推定ブロックが、各前記トランジスタをオフに切り替えるのに適した、前記パイロット信号の第2のスイッチング、および該第2のスイッチングに対する前記整流回路の対応する応答に関連するスイッチング・オフ遅延を推定するように構成される請求項19に記載の整流回路。
- 前記ロジック・ブロックが、少なくとも1つの所定の第1のパイロット試験信号および第2のパイロット試験信号を生成し、これらを前記第1の回路分岐の前記トランジスタおよび前記第2の回路分岐の前記トランジスタにそれぞれ供給するように構成され、前記遅延推定ブロックが、前記パイロット試験信号に対する前記整流回路の応答における遅延を推定するように構成される請求項17に記載の整流回路。
- 前記ロジック・ブロックが、前記制御モジュールの活性化時に前記パイロット試験信号を生成するように構成される請求項21に記載の整流回路。
- 前記ロジック・ブロックが、前記遅延推定ブロックによって推定された前記遅延を補償するように、事前に前記パイロット信号の生成を起こさせるように構成される請求項17に記載の整流回路。
- 前記ロジック・ブロックが、各電流制御素子によって吸収される電力を最小化するように、前記推定された遅延を補償するように構成される、請求項23に記載の整流回路。
- 容量素子および負荷素子が、前記整流回路の前記出力ノードと前記基準ノードとの間に並列に結合され、
前記ロジック・ブロックが、前記負荷素子によって吸収される電力を最大化するように、前記推定された遅延を補償するように構成される請求項24に記載の整流回路。 - 前記入力電圧が、周期的に交番する、相反する半波を備える経時的に可変な電圧であり、各回路分岐が、前記入力電圧の各半波を連続的な出力電圧に変換するのに適しており、前記パイロット・ユニットが、前記入力電圧の各前記半波の変換を選択的に阻害するように、トランジスタ毎に前記パイロット信号を生成するように構成される請求項11に記載の整流回路。
- 各誘導素子が、磁気的に絶縁されたインダクタである請求項1に記載の整流回路。
- 請求項1から27のいずれか一項に記載の整流回路を備える電力デバイス。
- 請求項1から27のいずれか一項に記載の整流回路を備える誘導性レシーバ回路であって、各誘導素子が、各受信コイルを備える誘導性レシーバ回路。
- 前記受信コイルが、互いに重複する請求項29に記載の誘導性レシーバ回路。
- 請求項1から27のいずれか一項に記載の整流回路を備える容量性レシーバ回路であって、前記入力ノードのそれぞれが、各伝導受信プレートに結合される容量性レシーバ回路。
- 請求項1から27のいずれか一項に記載の整流回路を備える無線周波数レシーバ回路であって、前記入力ノードの少なくとも1つが、アンテナに結合される無線周波数レシーバ回路。
- 各アンテナに結合された少なくとも1つの追加の回路分岐を備え、各分岐が、各周波数において共振する各インダクタおよびコンデンサの対を備える請求項32に記載の無線周波数レシーバ回路。
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