JP7182544B2 - 疑似共振バック型の高周波dc電圧コンバータ - Google Patents
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Description
-例えば、フリップフロップを有する、スイッチの開閉を制御可能にするような、プログラムされた論理回路、または有線の論理回路の形態を取り得る制御回路107と、
-コンバータの出力電圧レベルと基準電圧との間の差に比例して設定信号Iconsを発生させる誤差増幅器MEAと、
-第1のスイッチを流れる電流からの信号と、設定信号との比較を可能にする比較器Compと、
を備える。
変換後の電圧レベルを供給するように設計された第1の端子を有する出力ポートと、前記入力ポートの第2の端子を前記出力ポートの第2の端子に接続している接地線と、入力ポートの前記第1の端子に直列に接続された第1のスイッチと、コンバータの出力ポートの前記第1の端子に接続された入力端子、および前記第1のスイッチの制御端子に接続された出力端子を有する調整回路と、を備え、前記調整回路が、
-前記第1のスイッチの閉成状態または開放状態に応じて、上昇または降下するリップル電圧を発生させるように構成され、
-変換後の電圧の平均レベルと基準電圧との間の差に比例して設定信号(Vcons)を発生させるように構成され、
-前記設定信号と、前記リップル電圧が加えられた前記変換後の電圧レベルとの間で第1の比較を実行するように構成され、かつ、
-前記第1の比較の結果に応じて、所定の期間の間、前記第1のスイッチの閉成を制御する起動信号をその出力上で発生させるか、または発生させないように構成されている、疑似共振バック型のDC電圧コンバータ。
-前記調整回路は、前記起動信号を送達するように設計された出力を有する制御回路と、前記比較の前記結果を送達するように設計された出力であって、前記制御回路の第1の入力に接続されている前記出力を有する比較器回路と、をさらに備えることができる。
-前記調整回路は、前記リップル電圧が加えられた前記変換後の電圧レベルを送達するように構成された追加のリップル回路であって、前記コンバータの出力ポートの前記第1の端子に接続された第1の入力、前記制御回路の出力に接続された第2の入力、および前記比較器回路の第1の入力に接続された出力を有する追加のリップル回路と、前記設定信号を送達するように設計された誤差増幅器であって、前記コンバータの出力ポートの前記第1の端子に接続された第1の入力、前記基準電圧を受け取るように構成された第2の入力、および前記比較器回路の第2の入力に接続された出力を有する前記増幅器と、をさらに備えることができる。
-前記制御回路は、前記第1のスイッチの閉成または開放、前記追加のリップル回路の前記第2の入力上での、前記上昇または降下する電圧の発生、を制御するようにさらに構成されてもよい。
-前記コンバータは、前記第1のスイッチと直列に接続された共振インダクタであって、第1の端子であって、前記第1のスイッチに接続されている前記第1の端子および第2の端子を有する共振インダクタと、第1の端子および第2の端子を有する共振キャパシタであって、前記第1の端子が、共振インダクタの第2の端子に接続されている共振キャパシタと、一方では、共振キャパシタの前記第1の端子に接続され、他方では、共振キャパシタの前記第2の端子に接続された第2のスイッチと、をさらに備えることができる。
-前記コンバータは、低域通過出力フィルタを備えてもまたよい。
-前記調整回路は、過負荷から保護するための回路であって、前記第2のスイッチを流れる電流を測定するための回路を含む回路と、所定の制限電流信号の第1の入力、前記第2のスイッチを流れる電流を測定するための前記回路に接続された第2の入力、を有する比較器回路と、を含むことができ、過負荷から保護するための前記回路は、前記制御回路の第2の入力に接続された出力をさらに有し、前記制御回路は、その出力上で、前記第1の入力と前記第2の入力との間の比較に応じて、信号を送達するように構成され、かつ、前記第2のスイッチを流れる電流を表す前記信号が、少なくとも前記所定の制限電流信号と等しい限り、前記第1のスイッチの開放を制御するように構成されている。より具体的には、前記電流測定回路は、共振キャパシタの第2の端子と、前記接地線との間に接続された抵抗器を備えることができる。
-前記コンバータは、前記第1のスイッチに並列に接続されたフライホイールダイオードであって、第1のポートの第1の端子に接続されたカソードを有するフライホイールダイオードを備えてもまたよく、前記第1のスイッチを通って流れる電流が前記フライホイールダイオードを流れるときに、前記第1のスイッチを開放するように前記所定の期間が選択されている。
-前記制御回路は、所定の最小期間の間、前記第1のスイッチを開放するように構成することができる。
-前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、100ns以下の、および好ましくは、10ns以下の切り換え時間を示すことができる。より具体的には、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、GaN技術を用いて製造することができる。
-前記第1のスイッチの閉成状態または開放状態に応じて、上昇または降下するリップル電圧を発生させるためのステップと、
-変換後の電圧の平均レベルと基準電圧との間の差に比例して設定信号を発生させるためのステップと、
-前記設定信号と、前記リップル電圧が加えられた前記変換後の電圧レベルとの間を比較するためのステップと、前記第1の比較の結果に応じて、
-所定の期間の間、前記第1のスイッチの閉成を制御する起動信号を発生させるか、または発生させないためのステップと、
を含む方法である。
-第1のスイッチQhsの閉成状態には上昇し、第1のスイッチQhsの開放状態には降下する、リップル電圧を発生させることと、
-平均的な変換後の電圧レベルと、基準電圧Vrefとの間の差に比例して、設定信号を発生させることと、
-設定信号Vconsと、リップル電圧が加えられた変換後の電圧レベルとの間で第1の比較を行うことと、
-第1の比較の結果に応じて、図4に示されている所定の期間TONの間、前記第1のスイッチの閉成を制御するための起動信号をその出力上で発生させるか、または発生させないことと、が可能になる。より正確には、図2の実施形態では、起動信号は、設定電圧以下の、リップル電圧が加えられた変換後の電圧レベル用の第1のスイッチの閉成を制御する。
-測定点MPと接地線との間の電圧が負になると、これはQlsと並列のフライホイールダイオードの伝導が差し迫っていることの指標であるが、第2のスイッチQlsを閉成するように構成され、
-V lowが「高」状態になると、これは第1のスイッチQhsがおそらく閉成状態(「ON」)になっていることの指標であるが、第2のスイッチQlsを開放するように構成されている。
Claims (10)
- 疑似共振バック型のDC電圧コンバータであって、変換の対象となる電圧レベルを受け取るように設計された第1の端子を有する入力ポートと、変換後の電圧レベルを供給するように設計された第1の端子を有する出力ポートと、前記入力ポートの第2の端子を前記出力ポートの第2の端子に接続している接地線と、前記入力ポートの前記第1の端子に直列に接続された第1のスイッチと、前記DC電圧コンバータの前記出力ポートの前記第1の端子に接続された入力端子、および前記第1のスイッチの制御端子に接続された出力端子を有する調整回路と、を備える疑似共振バック型のDC電圧コンバータにおいて、前記調整回路が、
-前記第1のスイッチの閉成状態または開放状態に応じて上昇または降下するリップル電圧を発生させるように構成され、
-変換後の電圧の平均レベルと基準電圧との間の差に比例して設定信号を発生させるように構成され、
-前記設定信号と、前記リップル電圧が加えられた前記変換後の電圧レベルとの間で第1の比較を実行するように構成され、かつ、
-前記第1の比較の結果に応じて、所定の期間の間、前記第1のスイッチの前記閉成を制御する起動信号をその出力上で発生させるか、または発生させないように構成されており、
-前記調整回路が、
-前記起動信号を送達することが可能な出力を有する制御回路と、
-前記比較の前記結果を送達するように設計された出力であって、前記制御回路の第1の入力に接続されている前記出力を有する比較器回路と、
をさらに備え、
-前記調整回路が、
-前記リップル電圧が加えられた前記変換後の電圧レベルを送達するように構成された追加のリップル回路であって、前記DC電圧コンバータの前記出力ポートの前記第1の端子に接続された第1の入力、前記制御回路の出力に接続された第2の入力、および前記比較器回路の第1の入力に接続された出力を有する前記追加のリップル回路と、
-前記設定信号を送達するように設計された誤差増幅器であって、前記DC電圧コンバータの前記出力ポートの前記第1の端子に接続された第1の入力、前記基準電圧を受け取るように構成された第2の入力、および前記比較器回路の第2の入力に接続された出力を有する前記誤差増幅器と、
をさらに備え、
-前記制御回路が、
-前記第1のスイッチの前記閉成または前記開放、
-前記追加のリップル回路の前記第2の入力上での、前記上昇または降下する電圧の発生、
を制御するようにさらに構成されており、
前記DC電圧コンバータが、
-前記第1のスイッチと直列に接続された共振インダクタであって、第1の端子であって、前記第1のスイッチに接続されている前記第1の端子および第2の端子を有する共振インダクタと、
-第1の端子および第2の端子を有する共振キャパシタであって、前記共振キャパシタの前記第1の端子が、前記共振インダクタの前記第2の端子に接続されている共振キャパシタと、
-一方では、前記共振キャパシタの前記第1の端子に接続され、他方では、前記共振キャパシタの前記第2の端子に接続された第2のスイッチと、
をさらに備え、
前記調整回路は、前記共振インダクタの前記第2の端子と、前記接地線との間の前記電圧が負になると、前記第2のスイッチ用の起動信号を発生させるように構成された電圧比較回路であって、かつ、前記第1のスイッチの前記閉成を制御する前記起動信号の前記発生に対応して前記第2のスイッチを開放するための信号を発生させるように構成された電圧比較回路を備えるDC電圧コンバータ。 - 請求項1に記載のDC電圧コンバータであって、低域通過出力フィルタもまた備えるDC電圧コンバータ。
- 請求項1に記載のDC電圧コンバータであって、前記調整回路が、過負荷から保護するための保護回路であって、前記第2のスイッチを流れる電流を測定するための電流測定回路を含む保護回路と、比較器回路であって、
-所定の制限電流信号の第1の入力、
-前記第2のスイッチを流れる前記電流を測定するための前記電流測定回路に接続された第2の入力、
を有する比較器回路と、を含み、
過負荷から保護するための前記保護回路が、前記制御回路の第2の入力に接続された出力をさらに有し、前記制御回路が、その出力上で、前記第1の入力と前記第2の入力との間の比較に応じて、信号を送達するように構成され、かつ、前記第2のスイッチを流れる前記電流を表す前記信号が、少なくとも前記所定の制限電流信号と等しい限り、前記第1のスイッチの前記開放を制御するように構成されている、DC電圧コンバータ。 - 請求項3に記載のDC電圧コンバータであって、前記電流測定回路が、前記共振キャパシタの前記第2の端子と、前記接地線との間に接続された抵抗器を備えるDC電圧コンバータ。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のDC電圧コンバータであって、前記第1のスイッチと並列に接続されたフライホイールダイオードであって、前記入力ポートの前記第1の端子に接続されたカソードを有するフライホイールダイオードを備えるとともに、前記第1のスイッチを通って流れる電流が前記フライホイールダイオードを流れるときに、前記第1のスイッチを開放するように前記所定の期間が選択される、DC電圧コンバータ。
- 請求項1、3、4のいずれか一項に記載のDC電圧コンバータであって、動作の最大周波数を制限するために、所定の最小期間の間、前記制御回路が前記第1のスイッチを開放するように構成されているDC電圧コンバータ。
- 請求項1、3、4のいずれか一項に記載のDC電圧コンバータであって、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチが、100ns以下の、および好ましくは、10ns以下の切り換え時間を示すDC電圧コンバータ。
- 前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチが、GaN技術を用いて製造される、請求項7に記載のDC電圧コンバータ。
- 前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチが、フライホイールダイオードを備える請求項1に記載のDC電圧コンバータ。
- 疑似共振バック型のDC電圧コンバータによって電圧を変換するための方法であって、前記DC電圧コンバータが、変換の対象となる電圧レベルを受け取るように意図された第1の端子を有する入力ポートと、変換後の電圧レベルを供給するように設計された第1の端子を有する出力ポートと、前記入力ポートの第2の端子を前記出力ポートの第2の端子に接続している接地線と、前記入力ポートの前記第1の端子に直列に接続された第1のスイッチと、前記DC電圧コンバータの前記出力ポートの前記第1の端子に接続された入力端子、および前記第1のスイッチの制御端子に接続された出力端子を有する調整回路と、を備え、
-前記第1のスイッチの閉成状態または開放状態に応じて、上昇または降下するリップル電圧を発生させるためのステップと、
-変換後の電圧の平均レベルと基準電圧との間の差に比例して設定信号を発生させるためのステップと、
-前記設定信号と、前記リップル電圧が加えられた前記変換後の電圧レベルとの間を比較するためのステップと、前記比較の結果に応じて、
-所定の期間の間、前記第1のスイッチの前記閉成を制御する起動信号を発生させるか、または発生させないためのステップと、
を含む方法であって、疑似共振バック型の前記DC電圧コンバータが、前記第1のスイッチと直列に接続された共振インダクタであって、第1の端子であって、前記第1のスイッチに接続されている前記第1の端子および第2の端子を有する共振インダクタと、第1の端子および第2の端子を有する共振キャパシタであって、前記共振キャパシタの前記第1の端子が、前記共振インダクタの前記第2の端子に接続されている共振キャパシタと、一方では、前記共振キャパシタの前記第1の端子に接続され、他方では、前記共振キャパシタの前記第2の端子に接続された第2のスイッチと、もまた備え、
-前記共振インダクタの前記第2の端子と前記接地線との間の前記電圧が、負になると、前記第2のスイッチを閉成するための信号を発生させるためのステップと、
-前記第1のスイッチの前記閉成を制御する前記起動信号の前記発生に対応して前記第2のスイッチを開放するための信号を発生させるためのステップと、
をさらに含む方法。
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