JP7471402B2 - スイッチモード電源における電力測定 - Google Patents

Description

本開示は、スイッチモード電源における電力測定に関する。

本セクションは、本開示に関連する、必ずしも先行技術ではない背景情報を提供する。

ＡＣ－ＤＣスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は、一般に、フィルタと、力率補正（ＰＦＣ）回路と、制御回路とを含む。制御回路は、検出されるパラメータに基づいて、ＳＭＰＳの入力電流、入力電圧、入力電力、他を計算し得る。典型的には、ＳＭＰＳは、入力電流および入力電圧の測定、入力電力の計算、他のために、電力計測チップを使用する。

本セクションは、本開示の一般的概要を提供するものであり、よって、その全範囲またはその特徴の全ての包括的開示ではない。

本開示の一態様によれば、ＳＭＰＳは、ラインレールと、ニュートラルレールと、ラインレールとニュートラルレールとの間に結合される、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力、Ｘ－キャパシタンスおよび出力を有するフィルタと、フィルタの出力へ結合される、ＰＦＣ ＡＣ電流を受け入れるための入力を有するＰＦＣ回路と、ＰＦＣ回路へ結合される制御回路とを含む。制御回路は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成し、該アナログ信号と規定されたしきい値とを比較してアナログ信号のゼロ交差を決定し、アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいてＡＣ入力電圧またはＡＣ入力電流の周波数を決定し、決定された周波数に基づいてフィルタ内のＸ－キャパシタンスを介して流れる無効電流を決定し、かつ決定された無効電流およびＰＦＣ ＡＣ電流に基づいてＳＭＰＳのＡＣ入力電流を決定するように構成される。

本開示の別の態様によれば、ＳＭＰＳのＡＣ入力電流を決定するための方法が開示される。ＳＭＰＳは、ラインレールと、ニュートラルレールと、ラインレールとニュートラルレールとの間に結合されるフィルタと、フィルタの出力へ結合されるＰＦＣ回路とを含む。本方法は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成することと、該アナログ信号と規定されたしきい値とを比較してアナログ信号のゼロ交差を決定することと、アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいてＡＣ入力電圧またはＡＣ入力電流の周波数を決定することと、決定された周波数に基づいてフィルタ内の無効電流を決定することと、決定された無効電流およびＰＦＣ ＡＣ電流に基づいてＳＭＰＳのＡＣ入力電流を決定すること、を含む。

本開示の別の態様によれば、ＳＭＰＳは、ラインレールと、ニュートラルレールと、ラインレールとニュートラルレールとの間に結合される、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力を有するフィルタと、フィルタの出力へ結合されるＰＦＣ回路と、差動増幅器およびデジタルコントローラを有する制御回路とを含む。差動増幅器は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成するように構成される。デジタルコントローラは、アナログ信号に基づいて、ＡＣ入力電圧、およびＡＣ入力電圧またはＡＣ入力電流の周波数を決定するように構成される。

本開示の別の態様によれば、ＳＭＰＳは、ＡＣ入力電流を受け入れるための入力、Ｘ－キャパシタンスおよび出力を有するフィルタと、該フィルタの出力へ結合されるＰＦＣ回路と、該ＰＦＣ回路へ結合される制御回路とを含む。制御回路は、ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータの値を決定し、ＳＭＰＳの規定された効率および出力電力に基づいて、ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータの値を推定し、ＡＣ入力電気パラメータの決定された値とＡＣ入力電気パラメータの推定された値との差が規定された許容しきい値未満である場合に、ＡＣ入力電気パラメータの平均値を決定し、ＡＣ入力電気パラメータの平均値に基づいて、ＡＣ入力電気パラメータの決定された値の精度を決定し、かつ、ＡＣ入力電気パラメータの決定された値の精度が規定された精度しきい値未満である場合に、ＡＣ入力電気パラメータの決定された値を外部デバイスへ報告するように構成される。

本開示の別の態様によれば、ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータを報告するための方法が開示される。ＳＭＰＳは、フィルタと、ＰＦＣ回路とを含む。本方法は、ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータの値を決定することと、ＳＭＰＳの規定された効率および出力電力に基づいて、ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータの値を推定することと、ＡＣ入力電気パラメータの決定された値とＡＣ入力電気パラメータの推定された値との差が規定された許容しきい値未満である場合に、ＡＣ入力電気パラメータの平均値を決定することと、ＡＣ入力電気パラメータの平均値に基づいて、ＡＣ入力電気パラメータの決定された値の精度を決定することと、ＡＣ入力電気パラメータの決定された値の精度が規定された精度しきい値未満である場合に、入力電気パラメータの決定された値を外部デバイスへ報告すること、を含む。

本開示の別の態様によれば、ＳＭＰＳは、ラインレールと、ニュートラルレールと、ラインレールとニュートラルレールとの間に結合されるフィルタと、該フィルタへ結合されるＰＦＣ回路と、該ＰＦＣ回路へ結合されるＤＣ／ＤＣ電源回路と、制御回路とを含む。フィルタは、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力と、Ｘ－キャパシタンスと、出力とを含む。ＰＦＣ回路は、ＰＦＣ ＡＣ電流を受け入れるための入力と、少なくとも１つの電源スイッチと、出力とを含む。ＤＣ／ＤＣ電源回路は、少なくとも１つの電源スイッチと、変圧器とを含む。制御回路は、ＰＦＣ回路の少なくとも１つの電源スイッチを制御するためにＰＦＣ回路へ結合され、かつＤＣ／ＤＣ電源回路の少なくとも１つの電源スイッチを制御するためにＤＣ／ＤＣ電源回路へ結合される。制御回路は、少なくとも１つの差動増幅器と、一次側デジタルコントローラと、二次側デジタルコントローラと、一次側デジタルコントローラと二次側デジタルコントローラとの間に結合される絶縁デバイスとを含む。差動増幅器は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成するように構成される。一次側デジタルコントローラは、アナログ信号に基づいてＡＣ入力電圧を決定し、アナログ信号に基づいてＡＣ入力電圧またはＡＣ入力電流の周波数を決定し、決定された周波数に基づいてＸ－キャパシタンスを流れる無効電流を決定し、かつ決定された無効電流およびＰＦＣ ＡＣ電流に基づいてＡＣ入力電流を決定するように構成される。

さらなる態様および適用可能領域は、本明細書において提供する説明から明らかとなるであろう。本開示の様々な態様が、個々に、または１つもしくは複数の他の態様と組み合わせて実装され得ることは、理解されるべきである。また、本明細書における説明および特定の実施例の意図が、単に例示目的であって、本開示の範囲の限定にはないことも、理解されるべきである。

本明細書における図面の説明の目的は、全ての可能な実装ではなく単に選択された実施形態を例示することにあり、よって、本開示の範囲の限定を意図するものではない。

本開示の例示的な一実施形態による、ＳＭＰＳのＡＣ入力電流を決定するための方法のフロー図である。 別の例示的な実施形態による、電力ライン周波数を決定するための信号のゼロ交差を示すグラフである。 さらに別の例示的な実施形態による、フィルタと、ＰＦＣ回路と、制御回路とを含むＳＭＰＳのブロック図である。 別の例示的な実施形態による、フィルタと、ＰＦＣ回路と、ＤＣ／ＤＣ電力変換器と、制御回路とを含むＳＭＰＳの略図である。 さらに別の例示的な実施形態による、図４のＳＭＰＳのインダクタ電流および入力電流の波形を示すグラフである。 別の例示的な実施形態による、図４のＳＭＰＳの無効電流および入力電流の波形を示すグラフである。 さらに別の例示的な実施形態による、図４の制御回路内のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）のオフセット誤差および利得誤差を決定するための、ＳＭＰＳの計算された入力電力値および実際の入力電力値を示すグラフである。 別の例示的な実施形態による、フィルタと、ブリッジ整流器と、ＰＦＣ回路と、ＤＣ／ＤＣ電力変換器と、制御回路とを含むＳＭＰＳのブロック図である。 さらに別の例示的な実施形態による、ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータを報告するための方法のフロー図である。 別の例示的な実施形態による、ＳＭＰＳのＡＣ入力電力を較正しかつ報告するための方法のフロー図である。 さらに別の例示的な実施形態による、ＳＭＰＳのＡＣ入力電流を較正しかつ報告するための方法のフロー図である。

幾つかの図面を通して、対応する参照数字は、対応する（ただし、必ずしも同一ではない）部分および／または特徴を示す。

例示的な実施形態は、本開示が完璧なものとなり、かつ当業者にその範囲を十分に伝えるものとなるように提供される。本開示の実施形態の完全な理解を提供するために、特異的なコンポーネント、デバイスおよび方法の実施例などの特異的詳細を多く記載する。当業者には、特異的詳細が使用される必要のないこと、例示的な実施形態は、多くの異なる形態で具現され得ること、および、これらのいずれも本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきでないことが明らかであろう。一部の例示的実施形態では、周知のプロセス、周知のデバイス構造、および周知の技術の詳述を省略している。

本明細書で使用する用語は、単に特定の例示的な実施形態を説明するためのものであり、よって、限定を意図するものではない。本明細書で使用する、単数形の冠詞「１つの（ａ、ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」は、文脈による明らかな別段の指摘のない限り、複数形も包含することが意図され得る。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包含的なものであり、よって、記載される特徴、完全体、ステップ、動作、エレメントおよび／またはコンポーネントの存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、エレメント、コンポーネントおよび／またはこれらのグループの存在または追加を排除するものではない。本明細書に記載される方法ステップ、プロセスおよび動作は、実行順序として明示的に特定されていない限り、考察または例示される特定の順序での実行を必然として要求するものと解釈されるべきではない。また、追加的または代替的ステップが使用され得ることも、理解されるべきである。

あるエレメントまたは層が別のエレメントまたは層「の上に」ある、「に係合」される、「へ連接」される、または「へ結合」される、と言及される場合、これは、他のエレメントまたは層の直上にある、該層に直に係合される、直に連接される、または直に結合されることもあれば、介在するエレメントまたは層が存在することもある。これに対して、あるエレメントが別のエレメントまたは層「の直上に」ある、「に直に係合」される、「直に連接」される、または「直に結合」される、と言及される場合、介在するエレメントまたは層は、存在しないことがある。エレメント間の関係性を記述するために使用される他の単語も、同様にして解釈されるべきである（たとえば、「間」と「直に間」、「隣接する」と「直に隣接する」、他）。本明細書で使用する「および／または」という用語は、列挙される関連アイテムのうちの１つまたはそれ以上のありとあらゆる組合せを包含する。

本明細書において、第１の、第２の、第３の、他、という用語は、様々なエレメント、コンポーネント、領域、層および／または部分を説明するために使用され得るが、これらのエレメント、コンポーネント、領域、層および／または部分は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、単に、あるエレメント、コンポーネント、領域、層または部分を別の領域、層または部分とは区別するために使用され得る。「第１の」、「第２の」および他の数値用語などの用語は、本明細書で使用される場合、文脈による明確な指示のない限り、連続性または順序を含意しない。したがって、以下で論じる第１のエレメント、コンポーネント、領域、層または部分は、例示的な実施形態の教示を逸脱することなく、第２のエレメント、コンポーネント、領域、層または部分と呼ばれる可能性もある。

「内側」、「外側」、「すぐ下」、「より下」、「下方」、「より上」、「上方」およびこれらに類似するものなどの空間的な相対用語は、本明細書では、図に示すように、１つのエレメントまたは特徴の、別のエレメントまたは特徴に対する関係性を記述する上で、説明を容易にするために使用され得る。空間的な相対用語は、図に示されている向きに加えて、使用または動作におけるデバイスの異なる向きを包含することが意図されるものであり得る。たとえば、図中のデバイスがひっくり返された場合、他のエレメントまたは特徴「より下」またはその「すぐ下」として記述されているエレメントは、今度は他のエレメントまたは特徴「より上」に向けられることになる。したがって、「より下」という例示的な用語は、より上およびより下の両方の向きを包含することが可能である。デバイスは、その他の方向に向けられる（９０度または他の向きに回転される）こともあり、よって、本明細書で使用される空間的な相対記述子は、それに応じて解釈され得る。

次に、添付の図面を参照して、例示的な実施形態をより完全に説明する。

図１には、本開示の例示的な一実施形態による、フィルタとＰＦＣ回路とを含むＳＭＰＳのＡＣ入力電流を決定するための方法が示され、概して参照数字１００で示されている。図１に示すように、方法１００は、ブロック１０２において、ＳＭＰＳにおけるＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成することと、ブロック１０４において、該アナログ信号と規定されたしきい値とを比較してアナログ信号のゼロ交差を決定することと、ブロック１０６において、アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいて、電力ライン周波数（たとえば、ＡＣ入力電圧および／またはＡＣ入力電流の周波数）を決定することと、ブロック１０８において、決定された周波数に基づいてフィルタ内を流れる無効電流を決定することと、ブロック１１０において、決定された無効電流およびＰＦＣ ＡＣ電流に基づいてＳＭＰＳのＡＣ入力電流を決定すること、を含む。

アナログ信号のゼロ交差を識別することにより、ＳＭＰＳの電力ライン周波数は、精確に計算され得る。この電力ライン周波数は、後に詳述するように、ＡＣ入力電流を決定する際に使用される。したがって、電力ライン周波数を精確に決定することは、決定される入力電流が精確であることを保証する。入力電流が精確に決定されることから、ＡＣ入力電流などの入力パラメータを監視するために使用される従来の電力計測デバイス（たとえば、電力計チップ）などの電流検出デバイスは、不要である。

先に説明したように、ＡＣ入力電流は、ＰＦＣ ＡＣ電流および無効電流に基づいて決定される。たとえば、図２は、ラインレールＬと、ニュートラルレールＮと、ラインレールＬとニュートラルレールＮとの間に結合される、ＡＣ入力電流ｉ＿ｉｎを受け入れるためのフィルタ２０２と、フィルタ２０２の出力へ結合されるＰＦＣ回路２０４とを含むＳＭＰＳ２００を示している。フィルタ２０２（たとえば、電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタ）は、ラインレールＬとニュートラルレールＮとの間に結合される１つまたは複数のＸ－キャパシタを含む。計算を目的として、１つまたは複数のＸ－キャパシタは、フィルタ２０２の等価Ｘ－キャパシタンスＣ＿ｅｑに組み合わされてもよい。これらのＸ－キャパシタは、無効電流ｉ＿ｃがラインレールＬとニュートラルレールＮとの間を流れるための経路を提供する。したがって、ＰＦＣ回路２０４へ供給される電流ｉ＿ｐｆｃは、必ずしもＡＣ入力電流ｉ＿ｉｎに等しくない。したがって、ＡＣ入力電流ｉ＿ｉｎを決定する際には、フィルタのＸ－キャパシタを通って流れる無効電流ｉ＿ｃの補償が行われるべきである。

再度図１を参照すると、電力ライン周波数は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号の少なくとも２つのゼロ交差に基づいて決定されてもよい。たとえば、図３は、アナログ信号３０２と矩形波信号３０４とを含むグラフ３００を示す。アナログ信号３０２は、先に説明したように、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表す。実施例によっては、アナログ信号３０２は、後に詳述するように、単一の差動増幅器によって生成されてもよい。

矩形波信号３０４は、アナログ信号３０２と規定されたしきい値との比較に基づいて生成されてもよい。たとえば、矩形波信号３０４を生成するために、比較器が使用されてもよい。このような実施例において、比較器は、アナログ信号３０２が規定されたしきい値に等しい、規定されたしきい値より大きい、規定されたしきい値より小さい、他、の場合に、高い、または低い信号を出力してもよい。その後、比較器は、リセットされてもよい。これにより、矩形波信号３０４の様々な立上りおよび立下りが生成される。

規定されるしきい値は、アナログ信号３０２のゼロ交差であってもよい。たとえば、規定されるしきい値は、ゼロに等しくてもよい。他の実施例では、信号がゼロより下へ落ちることを防止するためにアナログ信号がシフトされる場合、規定されるしきい値は、別の適切な正の値であってもよい。これは、情報を処理しかつ電力ライン周波数を計算するためにデジタルコントローラ（たとえば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が使用される場合に、必要であり得る。図３の特定の実施例において、アナログ信号は、１．６５Ｖ（たとえば、３．３ＤＳＰ電圧の半分）シフトされ、よって、規定されるしきい値は、１．６５Ｖである。

矩形波信号３０４の立上りおよび／または立下りは、アナログ信号のゼロ交差に対応してもよい。たとえば、図３の特定例において、矩形波信号３０４の各立上りおよび各立下りは、アナログ信号の１つのゼロ交差（たとえば、１．６５Ｖ）に対応する。他の実施例では、立上りのみ、または立下りのみが、ゼロ交差に対応してもよい。

図３の実施例において、電力ライン周波数は、連続する２つのゼロ交差に基づいて決定されてもよい。たとえば、周波数ｆを決定するために連続する２つのゼロ交差が使用される場合、連続する２つのゼロ交差点間の時間間隔（ｔ）は、以下の式（１）に示すように、主電源の周期（Ｔ）の半分であってもよい。式（１）は、周波数（ｆ）について解くために、式（２）へと置き換えられ得る。上述の式（２）において、時間間隔（ｔ）の測定、決定、他は、たとえば、制御回路（たとえば、本明細書に開示している制御回路のうちのいずれか１つ）におけるエッジ遮断機構によって行われてもよい。

式（１）

式（２）

実施例によっては、電源の電力ライン周波数は、４７Ｈｚ～６３Ｈｚで変わってもよい。周波数のこの変動は、図２のフィルタ２０２のＸ－キャパシタンスＣ＿ｅｑなどの電源におけるインピーダンスに大きな影響を与え得る。たとえば、図２のＸ－キャパシタンスＣ＿ｅｑの容量性リアクタンスは、１／（２^＊ｐｉ^＊ｆ^＊Ｃ）である。この容量性リアクタンスは、無効電流ｉ＿ｃに影響する。したがって、電力ライン周波数（ｆ）の精確な値を決定することにより、無効電流ｉ＿ｃは、（後に詳述するように）精確に計算され得る。その結果、入力電流ｉ＿ｉｎは、高精度で決定され得る。

さらに、先に説明した電力ライン周波数（ｆ）の決定は、周波数の変動に適応性がある。たとえば、入力電圧の未知の電力ライン周波数（ｆ）が変わる場合、アナログ信号のゼロ交差が相応して変化する。次には、連続する２つのゼロ交差点間の時間間隔（ｔ）が変化する。したがって、電力ライン周波数（ｆ）が（たとえば、４７Ｈｚ～６３Ｈｚ間で）変わったとしても、先に説明した周波数決定スキームは、周波数（ｆ）の値を精確に決定し得る。

決定される入力電流は、様々な方法で使用され得る。たとえば、決定される入力電流は、ＳＭＰＳの他の電気的パラメータ（たとえば、入力電力、他）を計算するために使用されてもよい。このような実施例では、入力パラメータを計算する従来の電力計測デバイス（たとえば、電力計チップ）が不要である。さらに、決定される入力電流は、監視目的で外部デバイスへ周期的に、ランダムに、または連続的に報告されてもよい。他の実施例において、決定される入力電流は、ＰＦＣ回路内の１つまたは複数の電源スイッチおよび／またはＳＭＰＳ内の他の電力変換回路を制御するために使用されてもよい。このような実施例において、決定される入力電流は、ＳＭＰＳの力率を高めるために使用されてもよい。

ＡＣ入力電流を決定するための上記方法は、たとえば、本明細書に開示している制御回路のうちのいずれか１つを含む任意の適切な制御回路において実装されてもよい。たとえば、図２に示すように、ＳＭＰＳ２００は、ＰＦＣ回路２０４へ結合される、ＰＦＣ回路２０４内の少なくとも１つの電源スイッチ２０８を制御するための制御回路２０６を含む。図２に示すように、制御回路２０６は、各々ＡＣライン電圧およびＡＣニュートラル電圧を表す検出された信号２１０、２１２を受信する。実施例によっては、制御回路２０６は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号（たとえば、図３のアナログ信号３０２）を生成し、かつ該アナログ信号に基づいて、ＳＭＰＳ２００のＡＣ入力電圧および／または電力ライン周波数を決定してもよい。インスタンスによっては、制御回路２０６は、アナログ信号と規定されたしきい値とを比較してアナログ信号のゼロ交差を決定し、次に、該アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいて電力ライン周波数を決定してもよい。実施例によっては、制御回路は、先に説明したように、決定された周波数に基づいてＸ－キャパシタンスＣ＿ｅｑを介して流れる無効電流ｉ＿ｃを決定し、かつ決定された無効電流ｉ＿ｃおよびＰＦＣ ＡＣ電流ｉ＿ｐｆｃに基づいてＳＭＰＳ２００のＡＣ入力電流を決定してもよい。

制御回路２０６は、電力ライン周波数、ＡＣ入力電圧、ＡＣ入力電流ｉ＿ｉｎ、他を決定するための様々なコンポーネントを含み得る。実施例によっては、制御回路２０６は、ＡＣ入力電流ｉ＿ｉｎを決定するための１つまたは複数の増幅器、比較器、フィルタ、コントローラ、他を含んでもよい。たとえば、図４は、差動増幅器４０８、４１０を有する制御回路４０６と、比較器４１２と、フィルタ４１４、４１６（たとえば、ＲＣフィルタ、他）と、デジタルコントローラ４１８（たとえば、ＤＳＰ）とを含むＡＣ－ＤＣ ＳＭＰＳ４００を示している。他の実施例において、制御回路４０６は、図４に示されているものより多い、または少ないコンポーネントを含んでもよい。図４の制御回路４０６は、図２の制御回路２０６の例示的な一実装である。

実施例によっては、差動増幅器４０８は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成してもよい。このような実施例において、デジタルコントローラ４１８は、アナログ信号に基づいて、ＡＣ入力電圧Ｖｉｎ＿ａｃおよび電力ライン周波数（たとえば、ＡＣ入力電圧Ｖｉｎ＿ａｃおよび／またはＡＣ入力電流ｉ＿ｉｎの周波数）を決定してもよい。実施例によっては、制御回路４０６（たとえば、デジタルコントローラ４１８）は、次に、ＳＭＰＳ４００の無効電流ｉ＿ｃ、ＡＣ入力電流ｉ＿ｉｎ、入力電力、他を決定してもよい。

図４に示すように、ＳＭＰＳ４００は、さらに、フィルタ４０２と、フィルタ４０２の出力へ結合されるアクティブＰＦＣ回路４０４とを含む。図示されているように、フィルタ４０２は、ラインレールＬとニュートラルレールＮとの間に渡って結合される等価Ｘ－キャパシタンスＣ＿ｅｑによって表される。図４のこの特定の実施例において、ＰＦＣ回路４０４は、ブーストトポロジを有する。したがって、ＰＦＣ回路４０４は、ブースト構成で配置されるインダクタＬと、電源スイッチＱと、ダイオードＤとを含む。図示されているように、電源スイッチＱは、Ｎ－チャネルＭＯＳＦＥＴである。他の実施例では、必要に応じて、別の適切なトポロジおよび／または適切なスイッチングデバイスが使用されてもよい。

ＰＦＣ回路４０４の電源スイッチＱは、ＰＦＣ電流ループ制御によって制御され得る。たとえば、制御回路４０６は、分圧器４２４を介してＰＦＣ回路４０４のバルク電圧を受け入れ、かつ差動増幅器４１０およびフィルタ４１６を介してインダクタ電流ｉＬを受け入れてもよい。次に、制御回路４０６は、ドライバ４２６によって、電源スイッチＱを制御するための制御信号を生成してもよい。

さらに、ＳＭＰＳ４００は、ＰＦＣ回路４０４の出力へ結合されるＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０（たとえば、ＤＣ／ＤＣ電源回路）を含む。ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０は、たとえば、フライバックコンバータ、フォワードコンバータ（たとえば、２トランジスタ・フォワード・コンバータ）、バックコンバータ、ブーストコンバータ、ブリッジコンバータ（たとえば、フルブリッジ、ハーフブリッジ、他）、共振コンバータ（たとえば、ＬＬＣコンバータ、他）、他を含む、任意の適切な変換器トポロジを含んでもよい。さらに、ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０は、絶縁型変調器トポロジ（たとえば、変圧器を有する）または非絶縁型変換器トポロジを含んでもよい。実施例によっては、ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０は、絶縁変圧器の二次側に同期整流器を含んでもよい。

さらに、ＳＭＰＳ４００は、ＡＣ入力を整流するための整流回路を含んでもよい。たとえば、図４に示すように、ＳＭＰＳ４００は、フィルタ４０２とＰＦＣ回路４０４との間に結合されるダイオードブリッジ整流器４２２を含む。実施例によっては、図４に示すように、整流器４２２とＰＲＣ回路４０４との間に高周波フィルタキャパシタＣが結合されてもよい。他の実施形態では、必要に応じて、他の適切な整流回路が使用されてもよい。

入力電流ｉ＿ｉｎは、ＰＦＣ回路４０４へ供給されるインダクタ電流ｉＬおよびフィルタ４０２内の無効電流ｉ＿ｃに基づいて決定されてもよい。入力電流ｉ＿ｉｎは、以下の式（１）に示すように表される。
ｉ＿ｉｎ（ｔ）＝Ｉａｃ×ｓｉｎ（ｗｔ）＝ｉＬ（ｔ）＋ｉｃ（ｔ）式（１）

図４に示すように、インダクタ電流ｉＬの瞬時値（たとえば、ＲＭＳ値）は、分路抵抗器Ｒ１に渡る電圧降下に基づいて測定されてもよい。この電圧降下信号は、単一の差動増幅器４１０によって増幅される。次に、増幅された信号は、フィルタ４１４を介してデジタルコントローラ４１８内のＡＤＣのピンへ供給される。図４のこの特定例では、差動増幅器４１０がオフセットを含む。たとえば、差動増幅器４１０は、出力が正であることを確実にすべく増幅器の出力をシフト（たとえば、オフセット）するための分圧器を含んでもよい。

このような実施例において、インダクタ電流ｉＬは、ＡＤＣ（たとえば、ＡＤＣ計数値）によりサンプリングされる電圧（Ｖｉｌ．ＡＤＣ）に基づいて決定され、かつ差動増幅器４１０により供給されてもよい。たとえば、差動増幅器４１０の出力を変換した後のＡＤＣの値は、次式（２）を用いて決定されてもよい。
ＶｉＬ．ＡＤＣ＝（Ｒ１×ｉＬ×Ｇｉ＋Ｖｏｆｆｓｅｔ）×ＡＤＣｉ 式（２）

式（２）において、Ｒ１は、分路抵抗器の値であり、Ｇｉは、差動増幅器４１０の利得であり、Ｖｏｆｆｓｅｔは、先に説明したように、差動増幅器４１０におけるオフセットであり、かつＡＤＣｉは、ＡＤＣの割込みビットである。割込みビットＡＤＣｉは、次式（３）のように表され得、ここで、Ｎは、ＡＤＣのビット数であり、Ｖｒｅｆは、ＡＤＣへ供給される基準電圧である。

式（３）

インダクタ電流ｉＬは、次式（４）に示すように、式（１）を置き換えることにより、計算され得る。

式（４）

式（４）において、Ｖｒｅｆ、Ｎ、Ｒ１、ＧｉおよびＶｏｆｆｓｅｔの値は、ＳＭＰＳ４００の設計に基づいて既知である。このような実施例において、ＡＤＣが（典型的であるように）１２ビットのＡＤＣである場合、基準電圧Ｖｒｅｆは、２．５Ｖであり、Ｖｏｆｆｓｅｔ／（Ｒ１ｘＧｉ）は、Ｉｏｆｆｓｅｔに等しく、式（４）は、次式（５）に簡略化され得る。

式（５）

式（５）は、さらに次式（６）へと簡略化され得る。式（６）において、Ｋｉは、２．５／２＾１２^＊１／Ｒｓ^＊Ｇｉに等しく、Ａは、ＶｉＬ．ＡＤＣに等しく、かつＢは、Ｉｏｆｆｓｅｔに等しい。このような実施例では、デジタルコントローラ４１８によりＡＤＣ計数値ＶｉＬ．ＡＤＣが取得されるとすぐに、インダクタ電流ｉＬの導出が可能である。
ｉＬ＝Ｋｉ×Ａ－Ｂ 式（６）

無効電流ｉ＿ｃは、次式（７）に示すように、等価Ｘ－キャパシタンスＣ＿ｅｑに基づいて決定され得る。

式（７）

式（７）において、Ｖｃは等価Ｘ－キャパシタンスＣ＿ｅｑに渡る電圧であり、次式（８）に基づいて決定される。式（８）において、Ｖａｃ（ｔ）は、ＡＣ主入力電圧であり、Ｖａｃは、ＡＣ入力電圧の実測値であり、ｗは、２ｘπ（ｐｉ）ｘｆ（周波数）に等しい。
Ｖｃ（ｔ）＝Ｖａｃ（ｔ）＝Ｖａｃ×ｓｉｎ（ｗｔ）式（８）

式（７）と式（８）とを組み合わせると、無効電流ｉ＿ｃは、次式（９）のように表され得る。
ｉ＿ｃ（ｔ）＝Ｃ＿ｅｑ×Ｖａｃ×ｗ×ｃｏｓ（ｗｔ）式（９）

たとえば、図５および図６は、ＳＭＰＳ４００における、シミュレートされた電流の様々な波形を含むグラフ５００、６００を示す。具体的には、図５のグラフ５００は、インダクタ電流ｉＬ（ｔ）を表す電流波形５０２と、入力電流ｉ＿ｉｎ（ｔ）を表す電流波形５０４とを含む。図６のグラフ６００は、無効電流ｉ＿ｃ（ｔ）を表す電流波形６０２と、入力電流ｉ＿ｉｎ（ｔ）を表す電流波形６０４とを含む。

グラフ６００は、軽負荷における無効電流ｉ＿ｃの影響を示す。たとえば、軽負荷（たとえば、負荷２０％以下、他）において、入力電流ｉ＿ｉｎ（ｔ）（波形６０４）およびインダクタ電流ｉＬ（ｔ）（たとえば、ＰＦＣ電流）は、小さい。したがって、無効電流ｉ＿ｃ（ｔ）（波形６０２）は、入力電流ｉ＿ｉｎ（ｔ）に対し、より大きい負荷、全負荷、他、より大きく影響し得る。よって、無効電流ｉ＿ｉｎ（ｔ）が、たとえば軽負荷時において精確に計算され得ない場合、（無効電流に基づいて決定される）入力電流ｉ＿ｉｎ（ｔ）は、所望される精度基準を満たさないことがある。

図４を再度参照すると、制御回路４０６は、ＡＣ主入力電圧および周波数（ｆ）を決定するために、単一の差動増幅器４０８を用いる。たとえば、かつ図４に示すように、差動増幅器４０８は、本明細書で説明しているように、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成する。このアナログ信号は、ＡＣ主入力電圧を得るためにデジタルコントローラ４１８へ供給される。たとえば、ＡＣ主入力電圧Ｖａｃの瞬時値（たとえば、ＲＭＳ値）は、次式（１０）に基づいて決定され得る。

式（１０）

式（１０）において、Ｖａｃ．ＡＤＣは、ＡＤＣによりサンプリングされて差動増幅器４０８により供給される電圧（たとえば、アナログ信号）を表し、Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は、主電圧をデジタルコントローラ４１８にとって許容可能な電圧レベルにスケールダウンするための分圧器を表し、Ｎは、ＡＤＣのビット数であり、Ｖｒｅｆは、ＡＤＣへ供給される基準電圧である。さらに、Ｚは、ＡＤＣ電圧範囲（たとえば、２．５Ｖ）に対応するための電圧シフト（たとえば、１．２５Ｖ）を表す。

制御回路４０６は、ＡＣ主入力電圧を得る際の周波数（ｆ）を決定し得る。たとえば、図４に示すように、差動増幅器４０８により生成されるアナログ信号は、比較器４１２へ提供される。比較器４１２は、アナログ信号（たとえば、図３のアナログ信号３０２）を規定されたしきい値と比較し、かつ、先に説明したように、該比較に基づいてデジタルコントローラ４１８のための矩形波信号（たとえば、図３の矩形波信号３０４）を生成する。規定されるしきい値は、矩形波信号の立上りおよび／または立下りがアナログ信号（および、延てはＡＣ主入力電圧）のゼロ交差に対応することを保証するように選択される。次に、デジタルコントローラ４１８内のＡＤＣは、先に説明したように、アナログ信号の立上りおよび立下り（ゼロ交差）に基づいて電力ライン周波数（ｆ）を計算する。

アナログ信号（ＡＣ主入力電圧）を単一の差動増幅器４０８で展開し、かつ精確なゼロ交差を比較器４１２で決定することにより、電力ライン周波数（ｆ）は、精確に計算され得る。たとえば、かつ本明細書で説明しているように、周波数（ｆ）は、差動増幅器４０８により生成されるアナログ信号（単一の波形）のゼロ交差点に基づいて決定される。これに対して、従来の手法は、複数の波形に基づいて周波数を決定している。具体的には、従来の手法は、ライン電圧信号のゼロ交差点、およびニュートラル電圧信号のゼロ交差点を決定し、次に、両方のゼロ交差点セットに基づいて周波数を決定している。したがって、ライン電圧信号およびニュートラル電圧信号間のゼロ交差時点での遅延は、決定される周波数を不精確にし得る。しかしながら、本開示の場合、電力ライン周波数（ｆ）は、この遅延なしに精確に決定され得る。次に、精確な電力ライン周波数（ｆ）は、先に説明したように、無効電流ｉ＿ｃを精確に決定するために使用され得る。

さらに、図４のこの特定の実施例において、ＡＣ主入力電圧および周波数（ｆ）は、単一の差動増幅器４０８（たとえば、高インピーダンス差動増幅器）を使用することによって決定される。このような実施例では、従来の制御スキームが、ＡＣライン電圧およびＡＣニュートラル電圧を測定しかつ２つ以上のＡＤＣポートを必要とすることに比較して、周波数（ｆ）を得るために、デジタルコントローラ４１８内のＡＤＣの１つのポートしか必要とされ得ない。

実施形態によっては、制御回路４０６は、ＳＭＰＳ４００へ供給される入力電力を決定し得る。たとえば、デジタルコントローラ４１８は、アナログ信号およびＡＣ入力電流に基づいて、ＳＭＰＳ４００の入力電力Ｐｉｎを決定してもよい。より具体的には、デジタルコントローラ４１８は、先の式（１０）において計算されたＡＣ主入力電圧ＶａｃのＲＭＳ値と、先の式（１）において計算されたＡＣ入力電流ｉ＿ｉｎのＲＭＳ値とを乗算することにより、入力電力Ｐｉｎを計算してもよい。このような実施例において、力率は、０．９９などの単位元（１）に近い値であるものとされる。

計算された入力電力Ｐｉｎは、実際の入力電力に基づいてＳＭＰＳ４００を較正するために使用され得る。たとえば、図７は、異なる負荷における、計算された入力電力Ｐｉｎの複数の値ＰＭ１～４と、実際の入力電力の複数の値Ｐ１～４とを含むグラフ７００を示す。具体的には、値ＰＭ１、Ｐ１は、負荷１０％に対応し、値ＰＭ２、Ｐ２は、負荷２０％に対応し、値ＰＭ３、Ｐ３は、負荷５０％（半負荷）に対応し、かつ値ＰＭ４、Ｐ４は、負荷１００％（全負荷）に対応する。

各々対応する計算値と実際の値との交点に基づいて、様々な負荷における、デジタルコントローラ４１８内のＡＤＣのオフセット誤差および利得誤差が決定され得る。たとえば、オフセット誤差および利得誤差は、負荷１０％、負荷２０％、負荷５０％および負荷１００％に対応する値ＰＭ１～４、Ｐ１～４に基づいて計算されてもよい。たとえば、以下の式（１１）および式（１２）は、各々、負荷１０％と負荷２０％との間のオフセット誤差および利得誤差を決定するために使用されてもよい。

オフセット誤差 式（１１）

利得誤差 式（１２）

さらに、以下の式（１３）および式（１４）は、各々、負荷５０％と負荷１００％との間のオフセット誤差および利得誤差を決定するために使用されてもよい。

オフセット誤差 式（１３）

利得誤差 式（１４）

オフセット誤差および利得誤差の計算は、ＳＭＰＳ４００の出力電力にも適用可能であり得る。たとえば、ＳＭＰＳ４００の計算された出力電力は、実際の出力電力に基づいてＳＭＰＳ４００を較正するために使用されてもよい。このような実施例において、式（１１）～（１４）に類似する式は、様々な負荷における、オフセット誤差および利得誤差を決定するために使用されてもよい。

実施例によっては、本明細書に開示される制御回路は、１つまたは複数の電気的パラメータを外部デバイスへ報告し得る。たとえば、図８は、外部デバイスと通信するためのインタフェースを有する制御回路８０６を含むＡＣ－ＤＣ ＳＭＰＳ８００を示す。図８のこの特定の実施例において、インタフェースは、電力管理バス（ＰＭＢｕｓ）を含む。他の実施例において、インタフェースは、追加的に、かつ／または代替として、Ｉ－二乗－Ｃバス、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、ワイヤ、コネクタ、端子、他を含んでもよい。

図８に示すように、ＳＭＰＳ８００は、図４のフィルタ４０２と、ブリッジ整流器４２２と、ＰＦＣ回路４０４と、ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０とを含む。たとえば、ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０は、少なくとも１つの電源スイッチ８０２と、電源スイッチ８０２へ結合される変圧器８０４とを含んでもよい。電源スイッチ８０２は、高ＤＣレールに沿って変圧器８０４の一次巻線へ結合されて示されているが、当業者には、電源スイッチ８０２および／または変圧器８０４は、たとえばＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０のトポロジに依存して別の適切な方法で結合され得ることが明らかであるはずである。

図８の制御回路８０６は、図４の制御回路４０６に類似するものであるが、ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０の電源スイッチ８０２を、ＰＦＣ回路４０４の電源スイッチＱと共に制御するための追加のコンポーネントを含む。たとえば、制御回路８０６は、主電圧調整回路８０８と、図４のデジタルコントローラ４１８（たとえば、一次側デジタルコントローラ）と、二次側デジタルコントローラ８１２と、一次側デジタルコントローラ４１８と二次側デジタルコントローラ８１２との間に結合されるオプト－カプラ８１０とを含む。主電圧調整回路８０８は、先に説明したように、ライン電圧およびニュートラル電圧ならびに電力ライン周波数に基づいて信号を展開するための、差動増幅器（たとえば、図４の差動増幅器４０８）、比較器（たとえば、図４の比較器４１２）、他を含んでもよい。さらに、デジタルコントローラ４１８は、先に説明したように、電力ライン周波数、フィルタ４０２内の無効電流、ＳＭＰＳ８００のＡＣ入力電流Ｉｉｎ、ＡＣ主電圧Ｖａｃ、入力電力Ｐｉｎ、他を決定してもよい。

デジタルコントローラ８１２は、ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０内の１つまたは複数の電源スイッチを制御する。たとえば、デジタルコントローラ８１２は、ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０の出力電圧Ｖｏｕｔおよび出力電流Ｉｏｕｔを表す信号を受信し、次に、受信された信号に基づいて、ＤＣ／ＤＣ電力変換器４２０内の電源スイッチを制御するための１つまたは複数の制御信号を生成する。

さらに、デジタルコントローラ８１２は、所望に応じて、ＳＭＰＳ８００の出力電力Ｐｏｕｔを計算してもよい。実施例によっては、かつ図８に示すように、制御回路８０６は、計算された出力電力Ｐｏｕｔを、二次側デジタルコントローラ８１２から一次側デジタルコントローラ４１８へ渡してもよい。このような実施例において、一次側デジタルコントローラ４１８は、（後に詳述するように）入力電力Ｐｉｎの推定、ＰＦＣ回路内の電源スイッチＱの制御、他、のために、出力電力Ｐｏｕｔを用いてもよい。他の実施例では、所望に応じて、二次側デジタルコントローラ８１２が入力電力Ｐｉｎを推定してもよい。

オプト－カプラ８１０は、制御回路８０６において、一次側制御コンポーネントと二次側制御コンポーネントとの間に分離を提供する。図示されているように、入力パラメータ（たとえば、ＡＣ主電圧Ｖａｃ、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ、入力電力Ｐｉｎ、他）を表す信号は、一次側コントローラ４１８からオプト－カプラ８１０を介して二次側デジタルコントローラ８１２へ渡されてもよく、かつ出力パラメータ（出力電力Ｐｏｕｔ、他）を表す信号は、二次側コントローラ８１２からオプト－カプラ８１０を介して一次側デジタルコントローラ４１８へ渡されてもよい。実施例によっては、入力および出力パラメータは、汎用非同期送受信器（ＵＡＲＴ）を介してオプト－カプラ８１０を通過してもよい。

入力および出力パラメータのうちの１つまたはそれ以上は、通信インタフェースを介して外部デバイスへ報告され得る。たとえば、図８のこの特定の実施例において、ＡＣ主電圧Ｖａｃ、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ、入力電力Ｐｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔ、出力電力Ｐｏｕｔ、他のうちの１つまたはそれ以上は、二次側デジタルコントローラ８１２により、ＰＭＢｕｓを介して外部デバイスへ送信されてもよい。これは、ユーザが、ＳＭＰＳ８００の入力および出力パラメータが所望されるレベルにあることを精査して確定し、かつパラメータの計算値の精度を確定することを可能にする。他の実施例では、一次側デジタルコントローラ４１８が、入力および出力パラメータのうちのいずれか１つまたはそれ以上を外部デバイスへ通信インタフェースを介して報告してもよい。

他の実施形態では、計算値の精度に依存して、１つまたは複数の電気的パラメータの計算値を報告することが望ましい場合がある。たとえば、図９は、フィルタとＰＦＣ回路とを含むＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータを報告するための方法９００を示している。図９に示すように、方法９００は、ブロック９０２において、ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータの値を計算することを含む。たとえば、後に詳述するように、ＡＣ入力電気パラメータは、たとえば、フィルタ内の無効電流、ＰＦＣ入力電流、他、に基づいて決定されてもよい。

方法９００は、さらに、ブロック９０４において、ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータの値を推定することを含む。ＡＣ入力電気パラメータの推定値は、ＳＭＰＳの効率、出力電力、他などの既知の特性に基づいて決定されてもよい。

さらに、方法９００は、ブロック９０６において、計算されたＡＣ入力電気パラメータの平均値を決定することを含む。たとえば、ＡＣ入力電気パラメータは、幾つかのＡＣサイクルの幾つかのサンプルに渡って平均されてもよい。計算されたＡＣ入力電気パラメータを平均することは、電気パラメータの精度を高め得る。実施例によっては、このステップは、ＡＣ入力電気パラメータの計算値とＡＣ入力電気パラメータの推定値との差が規定の許容しきい値未満である場合に実行される。

方法９００は、さらに、ブロック９０８において、ＡＣ入力電気パラメータの計算値の精度を決定することと、ブロック９１０において、入力電気パラメータの計算値を外部デバイスへ報告すること、を含む。計算されたＡＣ入力電気パラメータの精度は、たとえば、ＡＣ入力電気パラメータの平均値に基づくものであってもよい。さらに、実施例によっては、入力電気パラメータの計算値は、ＡＣ入力電気パラメータの計算値が規定された精度しきい値未満である場合に報告される。

図９のＡＣ入力電気パラメータは、ＳＭＰＳのＡＣ入力電流、入力電力、他などのＳＭＰＳにおける任意の適切な電気的パラメータであってもよい。たとえば、図１０は、ＳＭＰＳの入力電力を較正（または再較正）しかつ報告するための方法１０００を示す。

図１０に示すように、方法１０００は、ブロック１００２において、ＳＭＰＳのＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌを計算することと、ブロック１００４において、ＳＭＰＳのＤＣ出力電力Ｐｏｕｔ．ｃａｌを計算すること、を含む。たとえば、先に式（１）および式（１０）に関連して説明したように、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌは、計算されたＡＣ入力電流（たとえば、ＡＣ入力電流のＲＭＳ値）およびＡＣ入力電圧（たとえば、ＡＣ入力電圧のＲＭＳ値）に基づいて決定されてもよい。このような実施例において、計算されるＡＣ入力電流は、先に説明したように、フィルタ内の無効電流、ＰＦＣ電流、電力ライン周波数、他に基づくものであってもよい。ＤＣ出力電力Ｐｏｕｔ．ｃａｌは、図８に関連して先に説明したように、ＤＣ／ＤＣ電力変換器の検出された出力電圧Ｖｏｕｔおよび出力電流Ｉｏｕｔに基づいて決定されてもよい。

次に、方法１０００は、ブロック１００６において、テーブルを照会することと、ブロック１００８において、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔを推定すること、を含む。たとえば、テーブルは、実際の測定値に基づく様々な既知の効率曲線を含んでもよい。テーブルは、たとえば、方法１０００を実装する制御回路内に記憶されるルックアップテーブルであってもよい。推定されるＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔは、計算された出力電力Ｐｏｕｔ．ｃａｌ（典型的には、計算された入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌより精確である）および効率曲線に基づいて計算されてもよい。たとえば、推定されるＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔは、次式（１５）に基づいて計算されてもよい。式（１５）において、ηは、ＳＭＰＳの効率を表し、η_ＰＦＣは、ＰＦＣ回路の効率を表し、η_{ＤＣ／ＤＣ}は、計算された出力電力Ｐｏｕｔ．ｃａｌにおけるＤＣ／ＤＣ電力変換器、他の効率を表す。

式（１５）

方法１０００は、さらに、ブロック１０１０において、計算されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌと推定されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔとの差ΔＰｉｎが規定された許容しきい値ε未満であるかどうか、を決定することを含む。規定される許容しきい値εは、たとえば、推定されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔ、および所望されるＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌの精度に依存して、任意の適切な値であってもよい。たとえば、特定の値内の精度を有することが望ましい場合、規定される許容しきい値は、特定の値で乗算される推定されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔに等しくてもよい。たとえば、推定されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔが８６９Ｗであって、２％以内の精度を有することが望ましい場合、規定される許容しきい値εは、約１７Ｗ（８６９Ｗ^＊２％）に等しくてもよい。

ブロック１０１０において、計算されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌと推定されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔとの差ΔＰｉｎが規定された許容しきい値ε以上であることが決定された場合、方法１０００は、ブロック１００２における、ＳＭＰＳのＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌの計算に戻る。このような実施例において、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌは、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌのより精確な値を決定する試みにおいて、再計算され得る。たとえば、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌの計算に使用される様々なパラメータのうちのいずれか１つが変わってもよい。たとえば、無効電流、ＡＣ入力電流、電力ライン周波数、他などのパラメータは、より正確な値を決定するために再計算されてもよい。その結果、ＡＣ入力電流が決定され得、かつＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌは、より精確になり得る。したがって、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌは、より精確な値を得るために較正（または、再較正）され得る。

ブロック１０１０において、計算されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌと推定されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｅｓｔとの差ΔＰｉｎが規定された許容しきい値ε未満であることが決定された場合、ブロック１０１２において、ＡＣ入力電力の平均値Ｐｉｎ．ａｖｇが計算される。実施例によっては、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌの値を平均することは、精度を高め得る。たとえば、ＡＣ入力電力の平均値Ｐｉｎ．ａｖｇは、次式（１６）に基づいて計算されてもよい。式（１６）において、Ｎは、たとえば、幾つかのＡＣサイクルのサンプル数を含む任意の適切な値を表してもよい。実施例によっては、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌのより精確な平均値を達成するために、Ｎの値を増やすことが望ましい。

式（１６）

次に、方法１０００は、ブロック１０１４において、計算されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌの精度が規定された精度しきい値Ａｃｃ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ未満であるかどうかを決定することを含む。この決定は、次式（１７）に示すように、平均されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ａｖｇに基づいて行われ得る。

式（１７）

規定される精度しきい値Ａｃｃ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、たとえば、設計パラメータ、他に基づく任意の適切な値であってもよい。実施例によっては、規定される精度しきい値Ａｃｃ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、ＳＭＰＳへ結合される負荷に依存し得る。たとえば、規定される精度しきい値Ａｃｃ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、負荷２０～１００％、他、の範囲内の負荷に対して２％であってもよい。他の実施例において、規定される精度しきい値Ａｃｃ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、より軽い負荷（たとえば、負荷１０～２０％、他、の範囲内の負荷）に対して５％であってもよい。

ブロック１０１４において、計算されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌの精度が規定された精度しきい値以上であることが決定された場合、方法１０００は、先に説明したように、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌのより精確な値を決定する試みにおいて、ブロック１００２における、ＳＭＰＳのＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌの計算（または、再計算）に戻る。このような実施例において、ＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌは、より精確な値を得るために較正（または、再較正）され得る。しかしながら、ブロック１０１４において、計算されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌの決定された精度が規定された精度しきい値未満である場合、ブロック１０１６において、計算されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌが外部デバイスへ報告され得る。たとえば、先に説明したように、計算されたＡＣ入力電力Ｐｉｎ．ｃａｌは、ＰＭＢｕｓを介して報告されてもよい。

他の実施例において、図９のＡＣ入力電気パラメータは、ＡＣ入力電流であってもよい。たとえば、図１１は、ＳＭＰＳのＡＣ入力電流を較正（または再較正）しかつ報告するための方法１１００を示す。図１１の方法１１００は、図１０の方法１０００と略同様であるが、ＡＣ入力電流に関連している。

たとえば、かつ図１１に示すように、方法１１００は、ブロック１１０２において、ＳＭＰＳのＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌを計算することと、ブロック１１０４において、ＳＭＰＳのＤＣ出力電力Ｐｏｕｔ．ｃａｌを計算すること、を含む。ＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌは、先に説明したように、無効電流、ＰＦＣ電流、電力ライン周波数、他、に基づいて決定されてもよい。

方法１１００は、次に、ブロック１１０６において、テーブルを照会することと、ブロック１１０８において、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｅｓｔを推定すること、を含む。先に説明したように、テーブル（たとえば、記憶されているルックアップテーブル）は、実際の測定値に基づく様々な既知の効率曲線を含んでもよい。図１１における推定されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｅｓｔは、計算された出力電力Ｐｏｕｔ．ｃａｌ、効率曲線、およびＡＣ主電圧Ｖａｃに基づいて計算され得る。たとえば、推定されるＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｅｓｔは、次式（１７）に基づいて計算されてもよい。

式（１７）

次に、方法１１００は、ブロック１１１０において、計算されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌと推定されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｅｓｔとの差ΔＩｉｎが規定された許容しきい値ε未満であるかどうか、を決定することを含む。たとえば、規定される許容しきい値εは、入力電力の許容しきい値εに関連して先に説明したものと同様の方法で決定されてもよい。

ブロック１１１０において、計算されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌと推定されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｅｓｔとの差ΔＩｉｎが規定された許容しきい値ε以上であることが決定された場合、方法１１００は、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌのより精確な値を決定する試みにおいて、ブロック１１０２における、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌの計算（または、再計算）に戻る。このような実施例において、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌは、無効電流、ＰＦＣ電流、電力ライン周波数、他、のより精確な値が得られる場合に、より精確な値を得るために較正（または、再較正）されかつ／または決定されてもよい。しかしながら、ブロック１１１０において、計算されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌと推定されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｅｓｔとの差ΔＩｉｎが規定された許容しきい値ε未満であることが決定された場合、ブロック１１１２において、ＡＣ入力電流の平均値Ｉｉｎ．ａｖｇが計算される。これにより、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌの精度が高まり得る。たとえば、ＡＣ入力電流の平均値Ｉｉｎ．ａｖｇは、次式（１７）に基づいて計算されてもよい。式（１７）において、Ｎは、先に説明したように、幾つかのＡＣサイクルのサンプル数を表してもよい。

式（１７）

方法１１００は、さらに、ブロック１１１４において、計算されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌの精度が規定された精度しきい値Ａｃｃ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ未満であるかどうかを決定することを含む。計算されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌに関する規定された精度しきい値Ａｃｃ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、ＡＣ入力電力に関して規定される精度しきい値に関連して先に説明したように、２％、５％、他、などの任意の適切な値であってもよい。計算されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌの精度は、次式（１８）に示すように、ＡＣ入力電流の平均値Ｉｉｎ．ａｖｇに基づいて決定される。

式（１８）

ブロック１１１４において、計算されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌの精度が規定された精度しきい値以上である場合、方法１１００は、先に説明したように、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌのより精確な値を決定する試み（たとえば、再較正）において、ブロック１１０２における、ＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌの計算（または、再計算）に戻る。しかしながら、ブロック１１１４において、計算されたＡＣ入力電流Ｉｉｎ．ｃａｌの決定された精度が規定された精度しきい値未満である場合、ブロック１１１６において、計算されたＡＣ入力電力Ｉｉｎ．ｃａｌは、先に説明したように、たとえばＰＭＢｕｓを介して外部デバイスへ報告され得る。

ＡＣ入力電気パラメータを較正（または、再較正）しかつ／または報告するための方法９００、１０００、１１００は、たとえば、本明細書に開示している制御回路のうちのいずれか１つを含む任意の適切な制御回路によって、実装されてもよい。実施例によっては、これらの方法のうちの一部または全ての部分が、本明細書に開示しているデジタルコントローラのうちの１つまたはそれ以上によって実装されてもよい（たとえば、一次側デジタルコントローラ、二次側デジタルコントローラ、他が使用されてもよい）。さらに、ＡＣ入力電気パラメータを較正（または、再較正）しかつ／または報告するための方法は、ＡＣ入力電流を決定するための方法と併せて、制御回路において実装されてもよい。他の実施例において、ＡＣ入力電気パラメータを再較正しかつ／または報告するための方法（ＡＣ入力電流を決定するための方法ではない）は、制御回路において実装されてもよく、またはその逆であってもよい。

本明細書で開示している制御回路は、アナログ制御回路、デジタル制御回路またはハイブリッド制御回路（たとえば、デジタル制御ユニットおよびアナログ回路）を含んでもよい。デジタル制御回路は、１つまたは複数のタイプのデジタル制御回路によって実装されてもよい。たとえば、デジタル制御回路は各々、デジタル信号コントローラ（ＤＳＣ）、ＤＳＰ、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、他などのデジタルコントローラを含んでもよい。したがって、本明細書に開示している制御方法のうちのいずれもが、デジタルコントローラにより少なくとも部分的に（かつ時には完全に）実行されてもよい。

たとえば、制御回路がデジタル制御回路である場合、該制御回路は、１つまたは複数のハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアによって実装されてもよい。たとえば、本明細書に開示している特徴のうちの任意の１つまたはそれ以上を実行するための命令は、非一時的コンピュータ可読媒体、他、に記憶され、かつ／または非一時的コンピュータ可読媒体、他、から１つまたは複数の既存のデジタル制御回路、新規デジタル制御回路、他、へ転送されてもよい。このような実施例において、命令のうちの１つまたはそれ以上は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、１つまたは複数のハードディスク、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、リムーバブルメモリ、非リムーバブルメモリ、磁気テープカセット、フラッシュメモリカード、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、クラウドストレージ、他、に記憶されてもよい。

たとえば、対応する電源回路が絶縁変圧器を含む場合、制御回路の一部分は、絶縁バリアの二次側に存在してもよい。このような場合、制御回路からの制御信号は、図８に示すように、電源回路の一次側の電源スイッチを制御するために、絶縁バリアを（たとえば、絶縁変圧器、オプト－カプラ、他などの１つまたは複数の絶縁デバイスを介して）横断し得る。

さらに、本明細書に開示している制御方法は、必要に応じて繰り返されてもよい。たとえば、制御回路は、必要に応じて、かつ／または妥当であれば、これらの方法を連続的に実行可能であってもよい。

本明細書に開示している教示内容は、１つまたは複数の電源回路を有する任意の適切なＳＭＰＳに当てはまり得る。実施例によっては、この教示内容は、フロントエンドＡＣ－ＤＣ分散電源の少なくとも一部において実装されてもよい。このような実施例において、電源は、９０～２６４ＶＡＣの範囲のＡＣ入力電圧を４７～６３Ｈｚの範囲の電力ライン周波数で受け取り、かつ調整された１２ＶＤＣ出力または別の適切な出力電圧を提供し得る。たとえば、電源は、１２Ｖ／６６．７Ａで８００Ｗ、１２Ｖ／１４７．５Ａで１８００Ｗ、１２Ｖ／１６３．９Ａで２０００Ｗ、１２Ｖ／１９６．７Ａで２４００Ｗの出力電力定格、および／または別の適切な電力定格を有してもよい。実施例によっては、電源は、冗長アーキテクチャを含み、かつ単一の出力を提供してもよい。電源は、サーバアプリケーション、ストレージアプリケーション（たとえば、データベースアプリケーション、クラウドホスティングアプリケーション、他）、ネットワーキングアプリケーション、他、において特に有用であり得る。

本明細書に開示している制御方法を使用することにより、ＡＣ主電圧は、典型的には従来の手法においてライン電圧およびニュートラル電圧をサンプリングする際に見られる遅延がなく、精確なゼロ交差を含むように展開され得る。その結果、電力ライン周波数の精確な値がゼロ交差から入手され得、よって、入力電流の精確な決定が、電力ライン周波数に基づいて達成され得る。実施例によっては、ＡＣ主電圧は、単一の差動増幅器を用いて発生され得る。このような実施例では、従来の手法における複数のポートと比較すると、デジタルコントローラ（使用される場合）において必要とされ得るＡＤＣのポートは、１つのみである。

さらに、本制御方法は、従来の手法の場合のように電力計測デバイス（たとえば、電力計チップ）に依存することなく、入力電力を測定するためのソリューションを提供し得る。その結果、従来の手法と比較して、コストの削減、基板スペースの増大、他、がもたらされる。したがって、本明細書に開示している教示内容は、低コストでコンパクトなＳＭＰＳ設計を提供し得る。

さらに、本制御方法は、パラメータの精度を高めるべく、ＡＣ入力電流、入力電力、他などの入力パラメータを較正（または、再較正）するためのソリューションも提供し得る。パラメータの精度が適正である場合、パラメータは、必要に応じて外部デバイスへ報告されてもよい。入力パラメータの較正（または、再較正）は、ＳＭＰＳの動作中に（たとえば、オンラインで）実行されてもよい。したがって、較正は、リアルタイム計算に基づくものであり得る。

付番された以下の条項についても、開示する。
１．スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）であって、
ラインレールおよびニュートラルレールと、
前記ラインレールと前記ニュートラルレールとの間に結合されるフィルタであって、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力と、Ｘ－キャパシタンスと、出力とを含む、フィルタと、
前記フィルタの出力へ結合される力率補正（ＰＦＣ）回路であって、ＰＦＣ ＡＣ電流を受け入れるための入力を含む、ＰＦＣ回路と、
前記ＰＦＣ回路へ結合される制御回路と、を備え、前記制御回路は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成し、前記アナログ信号と規定されたしきい値とを比較して前記アナログ信号のゼロ交差を決定し、前記アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいて前記ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定し、決定された前記周波数に基づいて前記フィルタ内のＸ－キャパシタンスを介して流れる無効電流を決定し、かつ決定された前記無効電流および前記ＰＦＣ ＡＣ電流に基づいて前記ＳＭＰＳのＡＣ入力電流を決定するように構成される、ＳＭＰＳ。
２．前記制御回路は、前記アナログ信号を生成するように構成される差動増幅器を含む、条項１に記載のＳＭＰＳ。
３．前記制御回路は、前記アナログ信号を受信し、かつ前記アナログ信号および前記ＡＣ入力電流に基づいて前記ＳＭＰＳの入力電力を決定するように構成されるデジタルコントローラを含む、条項１又は２のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
４．前記制御回路は、前記アナログ信号と規定された前記しきい値とを比較し、かつ前記アナログ信号と規定された前記しきい値との前記比較に基づいて、立上りおよび立下りを有する矩形波信号を生成するように構成される比較器を含み、前記立上りまたは前記立下りは前記ゼロ交差に対応する、条項１から３のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
５．前記制御回路は、前記ＳＭＰＳの入力電力を決定し、前記入力電力の平均値に基づいて前記入力電力の精度を決定し、かつ、前記精度が規定された精度しきい値未満である場合に、前記入力電力を外部デバイスへ報告するように構成される、条項１から４のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
６．前記入力電力の決定された値は、前記入力電力の第１の決定値であり、かつ、前記制御回路は、前記入力電力の第１の決定値の精度が規定された前記精度しきい値以上である場合に、前記入力電力の別の値を決定するように構成される、条項１から５のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
７．前記制御回路は、前記ＡＣ入力電流の平均値に基づいて、決定された前記ＡＣ入力電流の精度を決定し、かつ、前記精度が規定された精度しきい値未満である場合に、決定された前記ＡＣ入力電流を外部デバイスへ報告するように構成される、条項１から６のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
８．前記ＡＣ入力電流の決定された値は、前記ＡＣ入力電流の第１の決定値であり、かつ、前記制御回路は、前記ＡＣ入力電流の第１の決定値の精度が規定された前記精度しきい値以上である場合に、前記ＡＣ入力電流の別の値を決定するように構成される、条項１から７のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
９．ＳＭＰＳであって、
ＡＣ入力電流を受け入れるための入力と、Ｘ－キャパシタンスと、出力とを含むフィルタと、
前記フィルタの出力へ結合されるＰＦＣ回路と、
前記ＰＦＣ回路へ結合される制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータの値を決定し、前記ＳＭＰＳの規定された効率および出力電力に基づいて、前記ＳＭＰＳのＡＣ入力電気パラメータの値を推定し、前記ＡＣ入力電気パラメータの決定された値と前記ＡＣ入力電気パラメータの推定された値との差が規定された許容しきい値未満である場合に、前記ＡＣ入力電気パラメータの平均値を決定し、前記ＡＣ入力電気パラメータの平均値に基づいて、前記ＡＣ入力電気パラメータの決定された値の精度を決定し、かつ、前記ＡＣ入力電気パラメータの決定された値の精度が規定された精度しきい値未満である場合に、前記ＡＣ入力電気パラメータの決定された値を外部デバイスへ報告するように構成される、ＳＭＰＳ。
１０．前記ＡＣ入力電気パラメータは、前記ＳＭＰＳのＡＣ入力電流またはＡＣ入力電力である、条項１から９のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
１１．前記制御回路は、前記フィルタ内の無効電流および前記ＰＦＣ回路に供給されるＰＦＣ電流を決定し、かつ、前記無効電流および前記ＰＦＣ電流に基づいて、前記ＡＣ入力電気パラメータの値を決定するように構成される、条項１から１０のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
１２．前記制御回路は、前記ＡＣ入力電流の周波数を決定し、かつ、前記ＡＣ入力電流の周波数に基づいて前記無効電流を決定するように構成される、条項１から１１のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
１３．前記制御回路は、前記ＳＭＰＳ内のＡＣライン電圧と前記ＳＭＰＳ内のＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成することと、前記アナログ信号と規定されたしきい値とを比較して前記アナログ信号のゼロ交差を決定することと、前記アナログ信号のゼロ交差に基づいて、前記ＳＭＰＳのＡＣ入力電流の周波数を決定することによって、前記ＡＣ入力電流の周波数を決定するように構成される、条項１から１２のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
１４．前記ＡＣ入力電気パラメータの決定された値は、前記ＡＣ入力電気パラメータの第１の決定値であり、かつ、前記制御回路は、前記ＡＣ入力電気パラメータの第１の決定値と前記ＡＣ入力電気パラメータの推定された値との差が、規定された前記許容しきい値以上である場合に、前記ＡＣ入力電気パラメータの別の値を決定するように構成される、条項１から１３のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
１５．前記ＡＣ入力電気パラメータの決定された値は、前記ＡＣ入力電気パラメータの第１の決定値であり、かつ、前記制御回路は、前記ＡＣ入力電気パラメータの第１の決定値の精度が、規定された前記精度しきい値以上である場合に、前記ＡＣ入力電気パラメータの別の値を決定するように構成される、条項１から１４のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
１６．ＳＭＰＳであって、
ラインレールおよびニュートラルレールと、
前記ラインレールと前記ニュートラルレールとの間に結合されるフィルタであって、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力を含む、フィルタと、
前記フィルタの出力へ結合されるＰＦＣ回路と、
差動増幅器とデジタルコントローラとを含む制御回路と、を備え、前記差動増幅器は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成するように構成され、かつ前記デジタルコントローラは、前記アナログ信号に基づいて、ＡＣ入力電圧および該ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定するように構成される、ＳＭＰＳ。
１７．前記制御回路は、前記差動増幅器と前記デジタルコントローラとの間に結合される比較器を含み、前記比較器は、前記アナログ信号と規定されたしきい値とを比較して前記アナログ信号のゼロ交差を決定するように構成され、かつ、前記デジタルコントローラは、前記アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいて、前記ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定するように構成される、条項１から１６のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
１８．前記比較器は、前記アナログ信号と規定された前記しきい値との前記比較に基づいて、立上りおよび立下りを有する矩形波信号を生成するように構成され、かつ、前記立上りまたは前記立下りは、前記ゼロ交差に対応する、条項１から１７のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
１９．前記アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つは、前記アナログ信号の連続する２つのゼロ交差である、条項１から１８のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
２０．前記フィルタは、Ｘ－キャパシタンスを含み、かつ、前記デジタルコントローラは、決定された前記周波数に基づいて、前記Ｘ－キャパシタンスを介して流れる無効電流を決定するように構成される、条項１から１９のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
２１．前記ＰＦＣ回路は、ＰＦＣ ＡＣ電流を受け入れるための入力を含み、かつ、前記デジタルコントローラは、決定された前記無効電流および前記ＰＦＣ ＡＣ電流に基づいて、前記ＡＣ入力電流を決定するように構成される、条項１から２０のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
２２．前記デジタルコントローラは、前記ＡＣ入力電流の平均値に基づいて、決定された前記ＡＣ入力電流の精度を決定し、かつ、前記精度が規定された精度しきい値未満である場合に、決定された前記ＡＣ入力電流を外部デバイスへ報告するように構成される、条項１から２１のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
２３．前記ＡＣ入力電流の決定された値は、前記ＡＣ入力電流の第１の決定値であり、かつ、前記制御回路は、前記ＡＣ入力電流の第１の決定値の精度が規定された前記精度しきい値以上である場合に、前記ＡＣ入力電流の別の値を決定するように構成される、条項１から２２のいずれか一項に記載のＳＭＰＳ。
２４．前記デジタルコントローラは、前記アナログ信号を受信し、かつ決定された前記ＡＣ入力電圧信号および決定された前記ＡＣ入力電流に基づいて、前記ＳＭＰＳの入力電力を決定するように構成される、条項１から２３のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
２５．前記デジタルコントローラは、前記入力電力の平均値に基づいて前記入力電力の精度を決定し、かつ、前記精度が規定された精度しきい値未満である場合に、前記入力電力を外部デバイスへ報告するように構成される、条項１から２４のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
２６．前記入力電力の決定された値は、前記入力電力の第１の決定値であり、かつ、前記制御回路は、前記入力電力の第１の決定値の精度が規定された前記精度しきい値以上である場合に、前記入力電力の別の値を決定するように構成される、条項１から２５のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
２７．ＳＭＰＳであって、
ラインレールおよびニュートラルレールと、
前記ラインレールと前記ニュートラルレールとの間に結合されるフィルタであって、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力と、Ｘ－キャパシタンスと、出力とを含む、フィルタと、
前記フィルタの出力へ結合されるＰＦＣ回路であって、ＰＦＣ ＡＣ電流を受け入れるための入力と、少なくとも１つの電源スイッチと、出力とを含む、ＰＦＣ回路と、
前記ＰＦＣ回路の出力へ結合されるＤＣ／ＤＣ電源回路であって、少なくとも１つの電源スイッチと、変圧器とを含む、ＤＣ／ＤＣ電源回路と、
前記ＰＦＣ回路の少なくとも１つの電源スイッチを制御するために前記ＰＦＣ回路へ、かつ、前記ＤＣ／ＤＣ電源回路の少なくとも１つの電源スイッチを制御するために前記ＤＣ／ＤＣ電源回路へ結合される制御回路と、を備え、前記制御回路は、少なくとも１つの差動増幅器と、一次側デジタルコントローラと、二次側デジタルコントローラと、前記一次側デジタルコントローラと前記二次側デジタルコントローラとの間に結合される絶縁デバイスとを含み、前記差動増幅器は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成するように構成され、かつ、前記一次側デジタルコントローラは、前記アナログ信号に基づいて前記ＡＣ入力電圧を決定し、前記アナログ信号に基づいて前記ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定し、決定された前記周波数に基づいて前記Ｘ－キャパシタンスを介して流れる無効電流を決定し、かつ決定された前記無効電流および前記ＰＦＣ ＡＣ電流に基づいて前記ＡＣ入力電流を決定するように構成される、ＳＭＰＳ。
２８．前記制御回路は、前記差動増幅器と前記一次側デジタルコントローラとの間に結合される比較器を含み、前記比較器は、前記アナログ信号と規定されたしきい値とを比較して前記アナログ信号のゼロ交差を決定するように構成され、かつ、前記一次側デジタルコントローラは、前記アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいて、前記ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定するように構成される、条項１から２７のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
２９．前記比較器は、前記アナログ信号と規定された前記しきい値との前記比較に基づいて、立上りおよび立下りを有する矩形波信号を生成するように構成され、かつ、前記立上りまたは前記立下りは、前記ゼロ交差に対応する、条項１から２８のいずれか一項に記載のＳＭＰＳ。
３０．前記アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つは、前記アナログ信号の連続する２つのゼロ交差である、条項１から２９のいずれか一項に記載のＳＭＰＳ。
３１．前記一次側デジタルコントローラは、決定された前記無効電流および前記ＰＦＣ ＡＣ電流に基づいて、前記ＡＣ入力電流を決定するように構成される、条項１から３０のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
３２．前記一次側デジタルコントローラは、前記ＡＣ入力電流の平均値に基づいて、決定された前記ＡＣ入力電流の精度を決定するように構成され、かつ、前記二次側デジタルコントローラは、前記精度が規定された精度しきい値未満である場合に、決定された前記ＡＣ入力電流を外部デバイスへ報告するように構成される、条項１から３１のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
３３．前記ＡＣ入力電流の決定された値は、前記ＡＣ入力電流の第１の決定値であり、かつ、前記一次側デジタルコントローラは、前記ＡＣ入力電流の第１の決定値の精度が規定された前記精度しきい値以上である場合に、前記ＡＣ入力電流の別の値を決定するように構成される、条項１から３２のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
３４．前記一次側デジタルコントローラは、前記アナログ信号を受信し、かつ決定された前記ＡＣ入力電圧信号および決定された前記ＡＣ入力電流に基づいて、前記ＳＭＰＳの入力電力を決定するように構成される、条項１から３３のいずれか一項に記載のＳＭＰＳ。
３５．前記一次側デジタルコントローラは、前記ＳＭＰＳの入力電力を決定し、かつ前記入力電力の平均値に基づいて前記入力電力の精度を決定するように構成され、かつ、前記二次側デジタルコントローラは、前記精度が規定された精度しきい値未満である場合に、前記入力電力を外部デバイスへ報告するように構成される、条項１から３４のいずれかに記載のＳＭＰＳ。
３６．前記入力電力の決定された値は、前記入力電力の第１の決定値であり、かつ、前記一次側デジタルコントローラは、前記入力電力の第１の決定値の精度が規定された前記精度しきい値以上である場合に、前記入力電力の別の値を決定するように構成される、条項１から３５のいずれかに記載のＳＭＰＳ。

実施形態に関するこれまでの記述は、例示および説明の目的で提示されたものである。網羅的であること、または本開示を限定することは、意図されていない。ある特定の実施形態の個々のエレメントまたは特徴は、概して、その特定の実施形態に限定されるものではなく、該当する場合は、具体的な指示または記述がない場合でも、交換可能であって、選択された実施形態において使用可能である。また、これらは、多くの方法で変えられてもよい。このような変形は、本開示からの逸脱と見なされるべきものではなく、よって、このような変更は全て、本開示の範囲に含まれることが意図される。

Claims (9)

1. スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）であって、
   ラインレールおよびニュートラルレールと、
   前記ラインレールと前記ニュートラルレールとの間に結合されるフィルタであって、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力と、Ｘ－キャパシタンスと、出力とを含む、フィルタと、
   前記フィルタの出力へ結合される力率補正（ＰＦＣ）回路であって、ＰＦＣ ＡＣ電流を受け入れるための入力を含む、ＰＦＣ回路と、
   前記ＰＦＣ回路へ結合される制御回路と、を備え、前記制御回路は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成し、前記アナログ信号と規定されたしきい値とを比較して前記アナログ信号のゼロ交差を決定し、前記アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいて前記ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定し、決定された前記周波数に基づいて前記フィルタ内のＸ－キャパシタンスを介して流れる無効電流を決定し、かつ決定された前記無効電流および前記ＰＦＣ ＡＣ電流に基づいて前記ＳＭＰＳのＡＣ入力電流を決定し、
   前記ＡＣ入力電流の平均値に基づき、決定された前記ＡＣ入力電流の精度を決定し、
   前記精度が、規定された精度しきい値未満である場合、決定された前記ＡＣ入力電流を外部デバイスに報告するように構成される、ＳＭＰＳ。
2. 前記制御回路は、前記アナログ信号を生成するように構成される差動増幅器を含む、請求項１に記載のＳＭＰＳ。
3. 前記制御回路は、前記アナログ信号を受信し、かつ前記アナログ信号および前記ＡＣ入力電流に基づいて前記ＳＭＰＳの入力電力を決定するように構成されるデジタルコントローラを含む、請求項１又は２に記載のＳＭＰＳ。
4. 前記制御回路は、前記アナログ信号と規定された前記しきい値とを比較し、かつ前記アナログ信号と規定された前記しきい値との前記比較に基づいて、立上りおよび立下りを有する矩形波信号を生成するように構成される比較器を含み、前記立上りまたは前記立下りは前記ゼロ交差に対応する、請求項１から３のいずれか一項に記載のＳＭＰＳ。
5. 前記ＡＣ入力電流の決定された値は、前記ＡＣ入力電流の第１の決定された値であり、
   前記制御回路は、前記ＡＣ入力電流の前記第１の決定された値の前記精度が、前記規定された精度しきい値以上である場合に、前記ＡＣ入力電流の別の値を決定するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のＳＭＰＳ。
6. ＳＭＰＳであって、
   ラインレールおよびニュートラルレールと、
   前記ラインレールと前記ニュートラルレールとの間に結合されるフィルタであって、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力を含む、フィルタと、
   前記フィルタの出力へ結合されるＰＦＣ回路と、
   差動増幅器とデジタルコントローラとを含む制御回路と、を備え、前記差動増幅器は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成するように構成され、かつ前記デジタルコントローラは、前記アナログ信号に基づいて、ＡＣ入力電圧および該ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定し、
   決定された前記ＡＣ入力電圧および決定された前記ＡＣ入力電流に基づいて、前記ＳＭＰＳの入力電力を決定し、
   前記入力電力の平均値に基づいて前記入力電力の精度を決定し、
   前記精度が規定された精度しきい値未満である場合、前記入力電力を外部デバイスに報告するように構成される、ＳＭＰＳ。
7. 前記制御回路は、前記差動増幅器と前記デジタルコントローラとの間に結合される比較器を含み、前記比較器は、前記アナログ信号と規定されたしきい値とを比較して前記アナログ信号のゼロ交差を決定するように構成され、かつ、前記デジタルコントローラは、前記アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいて、前記ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定するように構成される、請求項６に記載のＳＭＰＳ。
8. ＳＭＰＳであって、
   ラインレールおよびニュートラルレールと、
   前記ラインレールと前記ニュートラルレールとの間に結合されるフィルタであって、ＡＣ入力電圧およびＡＣ入力電流を受け入れるための入力と、Ｘ－キャパシタンスと、出力とを含む、フィルタと、
   前記フィルタの出力へ結合されるＰＦＣ回路であって、ＰＦＣ ＡＣ電流を受け入れるための入力と、少なくとも１つの電源スイッチと、出力とを含む、ＰＦＣ回路と、
   前記ＰＦＣ回路の出力へ結合されるＤＣ／ＤＣ電源回路であって、少なくとも１つの電源スイッチと、変圧器とを含む、ＤＣ／ＤＣ電源回路と、
   前記ＰＦＣ回路の少なくとも１つの電源スイッチを制御するために前記ＰＦＣ回路へ、かつ、前記ＤＣ／ＤＣ電源回路の少なくとも１つの電源スイッチを制御するために前記ＤＣ／ＤＣ電源回路へ結合される制御回路と、を備え、前記制御回路は、少なくとも１つの差動増幅器と、一次側デジタルコントローラと、二次側デジタルコントローラと、前記一次側デジタルコントローラと前記二次側デジタルコントローラとの間に結合される絶縁デバイスとを含み、前記差動増幅器は、ＡＣライン電圧とＡＣニュートラル電圧との差を表すアナログ信号を生成するように構成され、かつ、前記一次側デジタルコントローラは、前記アナログ信号に基づいて前記ＡＣ入力電圧を決定し、前記アナログ信号に基づいて前記ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定し、決定された前記周波数に基づいて前記Ｘ－キャパシタンスを介して流れる無効電流を決定し、かつ決定された前記無効電流および前記ＰＦＣ ＡＣ電流に基づいて前記ＡＣ入力電流を決定し、
   決定された前記ＡＣ入力電圧および決定された前記ＡＣ入力電流に基づいて、前記ＳＭＰＳの入力電力を決定し、
   前記入力電力の平均値に基づいて前記入力電力の精度を決定し、
   前記精度が規定された精度しきい値未満である場合、前記入力電力を外部デバイスに報告し、
   前記入力電力の決定された値は、前記入力電力の第１の決定された値であって、
   前記制御回路は、前記入力電力の前記第１の決定された値の前記精度が、前記規定された精度しきい値以上である場合に、前記入力電力の別の値を決定するように構成される、ＳＭＰＳ。
9. 前記制御回路は、前記差動増幅器と前記一次側デジタルコントローラとの間に結合される比較器を含み、前記比較器は、前記アナログ信号と規定されたしきい値とを比較して前記アナログ信号のゼロ交差を決定するように構成され、かつ、前記一次側デジタルコントローラは、前記アナログ信号のゼロ交差のうちの少なくとも２つに基づいて、前記ＡＣ入力電圧または前記ＡＣ入力電流の周波数を決定するように構成される、請求項８に記載のＳＭＰＳ。

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