KR20140008293A - 초고주파 스위칭 셀 기반 전력 컨버터 - Google Patents

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안소니 디. 사그네리
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저스틴 마이클 버크하트
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Abstract

일 측면에서, 본 발명은 고주파 스위칭 전력 컨버터를 제공한다. 고주파 스위칭 전력 컨버터는 직렬로 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. 고주파 스위칭 전력 컨버터는 플렉시블한 연결을 구성하고 입력 신호를 수신하도록 전력 셀을 제어하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 전력 셀 각각은 제어기에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 또한, 복수의 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다.

Description

초고주파 스위칭 셀 기반 전력 컨버터{VERY HIGH FREQUENCY SWITCHING CELL-BASED POWER CONVERTER}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 각 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된, 다음 가출원, 즉, 미국 출원 제61/374,993호(출원일: 2010년 8월 18일); 미국 출원 제61/374,998호(출원일: 2010년 8월 18일); 및 미국 출원 제61/392,329호(출원일: 2010년 10월 12일)의 이익을 청구한다.
분야
본 명세서에 설명된 방법 및 시스템은 초고주파 전력 변환 기술, 기법, 방법, 응용 및 시스템에 관한 것이다.
스위칭 모드 전력 공급 장치(SMPS: switched mode power supply)의 스위칭 주파수를 증가시키는 것은 전력 밀도를 증가시키고 과도 성능(transient performance)을 개선시키는 수단으로서 널리 추구되는 목표이다. 그러나, 종래의 전력 컨버터 토폴로지(부스트(boost), 벅(buck), 플라이백(flyback) 등)를 사용하여 스위칭 주파수를 증가시키는 것은 상당히 저하된 효율을 초래한다. 추가적으로, 스위칭 주파수가 증가될 때에는, 전력 밀도가 전력 밀도가 증가하다가 최적의 스위칭 주파수에 도달하면 이 점에서 전력 밀도가 다시 감소하기 시작한다. 따라서, 종래의 솔루션은 수요를 충족시키기에는 부족한 것으로 보인다.
본 명세서에 설명된 방법 및 시스템은 칩 스케일 성분(chip-scale component)을 사용하여 차세대 초고주파(VHF, 30 내지 300 ㎒) 전력 공급 장치 아키텍처를 포함할 수 있다. VHF 변환의 기본적인 기술과 방법 및 고체 조명 응용 등을 위한 예시적인 유익은 본 명세서에 설명된 방법과 시스템으로 이루어지는 여러 개선에 대해 본 명세서에 약술된다. AC-DC 및 DC-DC 모두의 코어 VHF 컨버터 아키텍처의 추가적인 응용은 도면 및 관련 상세한 설명에 설명된다. 이러한 요소들은 함께 기본적인 혁신과 방법에 대한 설명 및 이 혁신을 위한 유용하고 유익한 응용 범위를 모두 제공한다.
일반적인 조명 응용을 위한 AC-DC 컨버터인 라인 연결된 LED 드라이버의 경우, 유익은 10배를 초과하는 볼륨의 감소, 훨씬 더 낮은 비용, 더 높은 신뢰성, 높은 수준의 통합, 높은 효율 및 매우 빠른 과도 응답을 포함하여 여러 유익이 있다. 함께 취해진 이들 특성은 A19, MR16, GU10, 및 여러 PAR 형태와 같은 램프(lamp)를 개장(retrofit)할 뿐만 아니라 고체 조명(solid state luminaire)에 적합한 LED 드라이버 시스템의 유용한 배열의 기초를 형성한다. 그러나, 본 발명의 초고주파 칩 스케일 전력 공급 장치 아키텍처의 응용은 LED 및/또는 고체 드라이버에 국한되지 않는다. 이 기술은 본 명세서에 설명된 여러 유익으로부터 유익을 얻을 수 있는 임의의 응용 분야에 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 VHF 전력 공급 장치 아키텍처의 고유한 특성은 매우 적은 수의 성분(component)을 사용하면서 매우 높은 전력 밀도, 높은 성능, 및 높은 과도 응답으로 전력 컨버터를 사용하게 한다. 이것은 크기와 비용이 주요 관심인 고체 조명과 휴대용 모바일 기기, 및 더 간단하고 더 적은 수의 성분으로 인해 가장 높은 전력 밀도와 개선된 안정성이 중요한 군사적 및 산업적 응용과 같은 많은 공간에서 응용을 가능하게 한다. 하나의 예시적인 응용은 크기, 중량, 및 과도 성능이 주요 속성인, 레이더, 특히 전투기에 있는 공중 요격 레이더이다. 현재 전력 컨버터 시스템은 전송 시 레이더에 의해 요구되는 과도 상태를 유지하기 위하여 크고 무거운 커패시터 뱅크(bank)를 요구한다. 본 명세서에 설명된 발명을 이용하여, 이 커패시터는 과도 상태를 고려하여 크기 정할 필요가 없고 다만 리플(ripple)만 고려하면 된다. 이것은 주 전력 단(main power stage)의 감소와 함께 벌크 에너지 저장을 크게 감소시킨다. 이 특징 세트는 고성능 군사적 응용에 명확한 이점을 제공한다.
개장 램프 공간에서는 여러 요구들이 있다: 제일 먼저 저 비용에 대한 요구조건이 있고, 다음으로 중요한 것은 작은 크기이며, 이 경우 고성능(효율), 높은 신뢰성, 및 전체 기능 범위는 모두 특정 램프 유형 및 의도된 타깃 시장에 따라 첨예한 관심이 있는 것이다. 각 경우에, 현존하는 전력 컨버터 기술은 SSL 램프를 상업적 성공으로 추진하는데 필요한 요구되는 특성이 떨어진다. 본 명세서에서 설명된 본 발명의 기술은 이러한 영역에서 이러한 단점을 각각 해결하고 램프 제조사에 강력한 패키지를 제공한다.
일 측면에서, 본 발명은 고주파 스위칭 전력 컨버터를 제공한다. 고주파 스위칭 전력 컨버터는 직렬로 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. 고주파 스위칭 전력 컨버터는 플렉시블한 연결을 구성하고 입력 신호를 수신하도록 전력 셀을 제어하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 전력 셀 각각은 제어기에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 또한, 복수의 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다.
고주파 스위칭 전력 컨버터는 또한 결합된 출력을 제공하도록 복수의 전력 셀의 일부로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단(output stage)을 더 포함할 수 있다. 출력 단은 다수의 1차 권선을 구비하는 적어도 하나의 변압기를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 1차 권선 각각은 복수의 전력 셀 중 하나로부터 출력을 수신할 수 있다. 출력 단은 복수의 커패시터를 더 포함할 수 있고, 각 커패시터의 입력은 복수의 셀 중 하나로부터 출력에 연결될 수 있다. 또한, 복수의 커패시터 각각의 출력은 결합된 출력을 제공하기 위해 병렬로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 출력 단은 복수의 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진(facilitate)할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 출력 단 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 고주파 스위칭 전력 컨버터는 스택된(stacked) 셀의 복수의 세트를 포함할 수 있으며, 각 세트는 적어도 하나의 출력을 제공한다. 또한, 스택된 셀의 복수의 세트 중 일부는 병렬 출력을 제공하도록 구성될 수 있다. 고주파 스위칭 전력 컨버터는 자성 코어 물질, 버랙터(varactor)로 제어되는 네트워크 튜닝, 공진 스위칭 등과 함께 또는 없이 PCB 에칭 인덕터 및/또는 변압기를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 고주파 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응될 수 있고, 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있고, AC 라인 전력 코드 조립체에 통합될 수 있고, 휴대 전화에 사용하도록 구성될 수 있고, 무선 기지국에 통합될 수 있고, 전기 자동차에 통합될 수 있고, 공중 레이더(airborne radar) 등에 사용하도록 적응될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터를 제공한다. 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 직렬로 DC 입력 신호를 수신하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 스택된 전력 셀을 구비할 수 있고 DC 출력을 제공할 수 있다. 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 또한 플렉시블한 연결을 구성하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 DC 입력 신호를 수신하도록 복수의 스택된 전력 셀을 제어할 수 있고, 공진 스위칭을 촉진할 수 있다. 또한, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 결합된 DC 출력을 부하에 제공하도록 복수의 스택된 전력 셀의 일부 각각으로부터 출력을 결합하기 위한 출력 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 자성 코어 물질, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝, 공진 스위칭 등과 함께 또는 없이 PCB 에칭 인덕터 및/또는 변압기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응될 수 있고, 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있고, AC 라인 전력 코드 조립체에 통합될 수 있고, 휴대 전화에 사용하도록 적응될 수 있고, 무선 기지국에 통합될 수 있고, 전기 자동차에 통합될 수 있고, 공중 레이더 등에 사용하도록 적응될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터를 제공한다. 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 스택된 전력 셀을 포함할 수 있다. 또한, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 플렉시블한 연결을 구성하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 입력 신호를 수신하도록 스택된 전력 셀을 제어할 수 있고, 전력 셀 소프트 스위칭을 촉진할 수 있다. 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 또한 복수의 스택된 전력 셀의 일부 각각으로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 자성 코어 물질, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝, 공진 스위칭 등과 함께 또는 없이 PCB 에칭 인덕터 및/또는 변압기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응될 수 있고, 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있고, AC 라인 전력 코드 조립체에 통합될 수 있고, 휴대 전화에 사용하도록 적응될 수 있고, 무선 기지국에 통합될 수 있고, 전기 자동차에 통합될 수 있고, 공중 레이더 등에 사용하도록 적응될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 실리콘 기반의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터를 제공한다. 실리콘 기반의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 50V를 초과하는 피크 진폭을 가지는 입력 신호를 수신하고 복수의 실리콘 전력 셀 각각으로부터 출력을 제공하도록 직렬의 스택으로 구성된 복수의 실리콘 전력 셀을 포함할 수 있다. 실리콘 기반의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하도록 복수의 실리콘 전력 셀을 제어하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 5㎒를 초과하는 주파수에서 실리콘 기반의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진할 수 있다. 또한, 실리콘 기반의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 복수의 실리콘 전력 셀의 일부로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 실리콘 기반의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 자성 코어 물질, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝, 공진 스위칭 등과 함께 또는 없이 PCB 에칭 인덕터 및/또는 변압기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 실리콘 기반의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응될 수 있고, 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있고, AC 라인 전력 코드 조립체에 통합될 수 있고, 휴대 전화에 사용하도록 적응될 수 있고, 무선 기지국에 통합될 수 있고, 전기 자동차에 통합될 수 있고, 공중 레이더 등에 사용하도록 적응될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 낮은 전력 밀도의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터를 제공한다. 낮은 전력 밀도의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 직류로 50V를 초과하는 피크 진폭을 가지는 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 구성된 복수의 전력 셀을 포함할 수 있다. 또한, 낮은 전력 밀도의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하도록 복수의 전력 셀을 구성하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 5㎒를 초과하는 주파수에서 낮은 전력 밀도의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진할 수 있다. 낮은 전력 밀도의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 복수의 전력 셀의 일부로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 낮은 전력 밀도의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 실질적으로 동일한 기능을 제공하는 단일 셀 전력 컨버터에 의해 제공되는 전력 밀도보다 더 적을 수 있는 전력 밀도를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 낮은 전력 밀도의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 자성 코어 물질, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝, 공진 스위칭 등과 함께 또는 없이 PCB 에칭 인덕터 및/또는 변압기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 낮은 전력 밀도의 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응될 수 있고, 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있고, AC 라인 전력 코드 조립체에 통합될 수 있고, 휴대 전화에 사용하도록 적응될 수 있고, 무선 기지국에 통합될 수 있고, 전기 자동차에 통합될 수 있고, 공중 레이더 등에 사용하도록 적응될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터를 제공한다. 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 50V를 초과하는 피크 진폭을 가지는 입력 신호를 수신하고 복수의 출력을 제공하도록 직렬의 스택으로 구성된 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀을 포함할 수 있다. 또한, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 실리콘 전력 컨버터 셀이 60V를 초과하는 입력 신호를 수신하지 못하는 것을 보장하도록 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀을 제어하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 5㎒를 초과하는 주파수에서 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진할 수 있다. 또한, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 결합된 출력을 부하에 제공하도록 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀의 일부 각각으로부터 출력을 결합하기 위한 출력 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 자성 코어 물질, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝, 공진 스위칭 등과 함께 또는 없이 PCB 에칭 인덕터 및/또는 변압기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응될 수 있고, 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있고, AC 라인 전력 코드 조립체에 통합될 수 있고, 휴대 전화에 사용하도록 적응될 수 있고, 무선 기지국에 통합될 수 있고, 전기 자동차에 통합될 수 있고, 공중 레이더 등에 사용하도록 적응될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터를 제공한다. 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 50V를 초과하는 피크 진폭을 가지는 입력 신호를 수신하고 복수의 출력을 제공하도록 직렬의 스택으로 구성된 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀을 포함할 수 있다. 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 실리콘 전력 컨버터 셀이 20V 미만 또는 60V 초과 입력 신호를 수신하지 못하는 것을 보장하기 위해 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀을 제어하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 5㎒를 초과하는 주파수에서 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진할 수 있다. 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 결합된 출력을 부하에 제공하도록 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀의 일부 각각으로부터 출력을 결합하기 위한 출력 단을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 자성 코어 물질, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝, 공진 스위칭 등과 함께 또는 없이 PCB 에칭 인덕터 및/또는 변압기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응될 수 있고, 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있고, AC 라인 전력 코드 조립체에 통합될 수 있고, 휴대 전화에 사용하도록 적응될 수 있고, 무선 기지국에 통합될 수 있고, 전기 자동차에 통합될 수 있고, 공중 레이더 등에 사용하도록 적응될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 VHF 전력 컨버터를 제공한다. VHF 전력 컨버터는 스위칭 커패시터 단을 포함할 수 있다. 스위칭 커패시터 단은 입력 전압을 복수의 커패시터 중에 분할하기 위한 복수의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. VHF 전력 컨버터는 바이패스 스위치를 더 포함할 수 있다. 바이패스 스위치는 입력 전압과 스위칭 커패시터 단의 출력 사이를 선택할 수 있다. 또한, 바이패스 스위치의 제어는 입력 전압에 기초할 수 있다. VHF 전력 컨버터는 입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위한 VHF 조절 단을 더 포함할 수 있다. 스위칭 커패시터 단은 VHF 조절 단에 더 연결될 수 있는 바이패스 스위치에 의해 후속될 수 있다.
일 실시예에서, VHF 전력 컨버터는 자성 코어 물질, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝, 공진 스위칭 등과 함께 또는 없이 PCB 에칭 인덕터 및/또는 변압기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, VHF 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응될 수 있고, 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있고, AC 라인 전력 코드 조립체에 통합될 수 있고, 휴대 전화에 사용하도록 적응될 수 있고, 무선 기지국에 통합될 수 있고, 전기 자동차에 통합될 수 있고, 공중 레이더 등에 사용하도록 적응될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 VHF 전력 컨버터로부터 보조 출력으로 전달된 평균 전력을 제어하는 방법을 제공한다. 본 방법은 VHF 전력 컨버터의 인버터로부터 생성될 수 있는 AC 전력을 정류하는 단계 및 이를 제1위상에서 보조 전력 포트에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 보조 전력 포트는 하나 이상의 전력 디바이스의 게이트를 구동하는데 필요한 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 전력 디바이스는 LED 기반의 조명 유닛일 수 있다. 보조 전력 포트는 VHF 전력 컨버터의 일부로 전력을 제공하는 데 더 사용될 수 있다.
본 방법은 보조 전력 포트로부터 AC 전력을 생성하는 단계 및 이를 제2위상에서 VHF 전력 컨버터에 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제1위상에서 보조 전력과 제2위상에서 AC 전력을 스위칭하는 것은 VHF 전력 컨버터로부터 전달되는 평균 전력을 제어하는 것을 촉진하도록 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 본 방법은 전력을 부하에 제공하기 위해 VHF 전력 컨버터의 제어 루프와는 독립적일 수 있는 보조 전력 제어 루프의 보조 정류기를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 보조 전력 제어 루프는 피드 포워드 제어 루프일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀은 가변 입력 전압 신호로부터 출력을 생성하기 위한 것이다. 일 실시예에서, 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호일 수 있다. 또한, 출력은 DC 전압, 고정된 전류 등일 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 진폭에서 비활성화될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개발 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스될 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
본 방법은 가변 입력 전압 신호의 진폭을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 가변 입력 전압 신호의 진폭에 기초하여 출력을 생성하도록 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭, 가변 입력 전압 신호의 국부 평균 등에 기초할 수 있다.
일 실시예에서, 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀은 가변 입력 전압 신호로부터 출력을 생성하기 위한 것이다. 일 실시예에서, 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호일 수 있다. 또한, 출력은 DC 전압, 고정된 전류 등일 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 진폭에서 비활성화될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스될 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
본 방법은 가변 입력 전압 신호의 진폭을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 가변 입력 전압 신호의 진폭에 기초하여 출력을 생성하도록 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭, 가변 입력 전압 신호의 국부 평균 등에 기초할 수 있다.
일 실시예에서, 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 출력의 요구조건은 전류 요구조건, 전압 요구조건, 리플 요구조건, 전력 요구조건, 분리 요구조건 등일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀은 가변 입력 전압 신호로부터 출력을 생성하기 위한 것이다. 일 실시예에서, 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호일 수 있다. 또한, 출력은 DC 전압, 고정된 전류 등일 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 진폭에서 비활성화될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스될 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
본 방법은 가변 입력 전압 신호의 진폭을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 가변 입력 전압 신호의 진폭에 기초하여 출력을 생성하도록 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭, 가변 입력 전압 신호의 국부 평균 등에 기초할 수 있다.
일 실시예에서, 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 또한, 피드백은 출력 전류의 척도(measure)일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀은 출력을 생성하기 위한 것이다. 입력 전압은 복수의 셀 중 어느 하나에 의해 지속될 수 있는 것보다 더 큰 수 있다. 일 실시예에서, 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호일 수 있다. 또한, 출력은 DC 전압, 고정된 전류 등일 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 진폭에서 비활성화될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스될 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
본 방법은 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀이 셀에 의해 지속될 수 있는 것을 초과하는 입력의 일부를 수신하지 못하도록 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀이 입력 전압을 복수의 전력 컨버터 셀의 일부 중에 분배하는 것을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭, 가변 입력 전압 신호의 국부 평균 등에 기초할 수 있다.
일 실시예에서, 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 또한, 복수의 셀 각각은 실리콘 기반일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀은 가변 입력 전압 신호로부터 출력을 생성하는 것이다. 일 실시예에서, 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호일 수 있다. 또한, 출력은 DC 전압, 고정된 전류 등일 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 진폭에서 비활성화될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소될 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스될 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
본 방법은 출력 전압의 평균을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 결정된 평균에 기초하여 가변 입력 전압으로부터 출력을 생성하도록 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 동기적으로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭, 가변 입력 전압 신호의 국부 평균 등에 기초할 수 있다.
일 실시예에서, 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터는 복수의 출력값을 생성할 수 있다. 복수의 출력값은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 출력값은 출력 전류 값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 입력 전압 신호는 AC 입력, DC 입력, 고정된 전압, 가변 전압 등일 수 있다. 본 방법은 제1부하에 대해 제1시간 간격 동안 제1출력을 생성하고 제2부하에 대해 제2시간 간격 동안 제2출력을 생성하도록 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 제1시간 간격 동안 제2부하를 바이패스하고 제2시간 간격 동안 제1부하를 바이패스하는 것을 촉진하도록 적어도 하나의 부하 분리 제어 신호를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1출력은 전류 및 전압 중 하나일 수 있다. 또한, 제1출력은 제1시간 간격 동안 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2출력은 전류 및 전압 중 하나일 수 있다. 또한, 제2출력은 제2시간 간격 동안 조절될 수 있다. 실시예에서, 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압일 수 있다. 또한, 부하의 각 부분은 상이한 출력 전압, 실질적으로 고정된 전류, 상이한 전류 등을 수신할 수 있다. 단일 입력 전압 신호로부터 전력은 출력들 사이에 시분할 다중화될 수 있다. 또한, 제1부하 및 제2부하 중 적어도 하나는 LED 스트링(string)의 일부일 수 있다. 또한, 각 시간 간격 동안 제공된 출력은 실질적으로 일정한 색 온도의 조명 출력을 달성하는 것을 촉진하도록 별개의 LED를 구동할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 포함하는 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터는 복수의 출력값을 생성할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
본 방법은 제1부하에 대해 제1시간 간격 동안 제1출력을 생성하고 제2부하에 대해 제2시간 간격 동안 제2출력을 생성하도록 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 제1시간 간격 동안 제2부하를 바이패스하고 제2시간 간격 동안 제1부하를 바이패스하는 것을 촉진하도록 적어도 하나의 부하 분리 제어 신호를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1출력은 전류 및 전압 중 하나일 수 있다. 제1출력은 제1시간 간격 동안 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2출력은 전류 및 전압 중 하나일 수 있다. 제2출력은 제2시간 간격 동안 조절될 수 있다. 또한, 복수의 출력값은 개별적으로 제어될 수 있다. 복수의 출력값은 출력 전류 값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 입력 전압 신호는 AC 입력, DC 입력, 고정된 전압, 가변 전압 등일 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압일 수 있다. 또한, 부하의 각 부분은 상이한 출력 전압, 실질적으로 고정된 전류, 상이한 전류 등을 수신할 수 있다. 제1부하 및 제2부하 중 적어도 하나는 LED 스트링의 일부일 수 있다. 각 시간 간격 동안 제공된 출력은 실질적으로 일정한 색 온도의 조명 출력을 달성하는 것을 촉진하도록 별개의 LED를 구동할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 출력 포트에 복수의 출력값을 생성하기 위해 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 제1시간 간격 동안 제1출력을 생성하고 제2시간 간격 동안 제2출력을 생성하도록 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1출력은 전류 및 전압 중 하나일 수 있다. 제1출력은 제1시간 간격 동안 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2출력은 전류 및 전압 중 하나일 수 있다. 제2출력은 제2시간 간격 동안 조절될 수 있다.
또한, 복수의 출력값은 개별적으로 제어될 수 있다. 복수의 출력값은 출력 전류 값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 단일 입력 전압 신호는 AC 입력, DC 입력, 고정된 전압, 가변 전압 등일 수 있다. 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압일 수 있다. 본 방법은 또한 출력 포트와 실질적으로 병렬로 LED 스트링을 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. LED 스트링은 실질적으로 일정한 색 온도의 조명을 달성하는 것을 촉진하도록 LED의 제1부분이 제1시간 간격 동안 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 갖는 회로를 형성하도록 제어가능하고 LED의 제2부분이 제2시간 동안 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 갖는 회로를 형성하도록 제어가능하도록 구성된다.
또한, LED 스트링에서 각 LED는 상이한 출력 전압, 실질적으로 고정된 전류, 상이한 전류 등을 수신할 수 있다. 또한, 하나의 입력 전압 신호로부터 전력은 출력들 사이에 시분할 다중화될 수 있다. 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터는 출력 포트의 시분할 다중화를 사용할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 출력 포트에 복수의 출력값을 생성하기 위해 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 제1마더 보드 회로 부하에 대해 제1시간 간격 동안 제1출력을 출력하고 제2마더 보드 회로 부하에 대해 제2시간 간격 동안 제2출력을 출력하도록 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 복수의 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다.
제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1출력은 전류 및 전압 중 하나일 수 있다. 제1출력은 제1시간 간격 동안 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2출력은 전류 및 전압 중 하나일 수 있다. 제2출력은 제2시간 간격 동안 조절될 수 있다. 또한, 복수의 출력값은 개별적으로 제어될 수 있다. 복수의 출력값은 출력 전류 값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 입력 전압 신호는 AC 입력, DC 입력, 고정된 전압, 가변 전압 등일 수 있다.
또한, 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압일 수 있다. 본 방법은 제1시간 간격 동안 컨버터로부터 제2마더 보드 회로 부하를 분리하고 제2시간 간격 동안 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터로부터 제1마더 보드 회로 부하를 분리하는 것을 촉진하도록 적어도 하나의 출력을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1마더 보드 회로 부하 및 제2마더 보드 회로 부하는 상이한 출력 전압, 실질적으로 고정된 전류, 상이한 전류 등을 수신할 수 있다. 또한, 하나의 입력 전압 신호로부터 전력은 출력들 사이에 시분할 다중화될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 출력에 복수의 전압을 생산하기 위해 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 적어도 하나의 색 변화 LED를 출력에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 적어도 하나의 색 변경 LED 중에서 제1시간 간격 동안 제1색을 생성하고 제2시간 간격 동안 제2색을 생성하도록 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1색은 제1시간 간격 동안 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2색은 제2시간 간격 동안 조절될 수 있다. 복수의 전압은 개별적으로 제어될 수 있다. 복수의 전압은 전류 출력값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 입력 전압 신호는 AC 입력, DC 입력, 고정된 전압, 가변 전압 등일 수 있다. 또한, 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압일 수 있다.
실시예에서, 적어도 하나의 색 변화 LED에서 각 LED는 상이한 출력 전압, 실질적으로 고정된 전류, 상이한 전류 등을 수신할 수 있다. 또한, 하나의 입력 전압 신호로부터 전력은 출력들 사이에 시분할 다중화될 수 있다. 또한, 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터는 출력 포트의 시분할 다중화를 사용할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 시스템을 제공한다. 본 시스템은 LED 기반조명을 구동하도록 적응된 VHF 전력 컨버터를 포함할 수 있다. VHF 전력 컨버터는 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀 및 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다. 각 인덕터는 1 마이크로헨리(micro henry) 이하의 인덕턴스 값을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 인덕터는 PCB 에칭 기반 인덕터일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반일 수 있다. 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 5㎒를 초과하는 주파수로 스위칭될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 시스템을 제공한다. 본 시스템은 LED 기반 조명을 구동하도록 적응된 VHF 전력 컨버터를 포함할 수 있다. 전력 컨버터는 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀 및 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다. 각 인덕터는 5마이크로헨리 이하의 인덕턴스 값을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 인덕터는 PCB 에칭 기반 인덕터일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반일 수 있다. 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 5㎒를 초과하는 주파수로 스위칭될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 시스템을 제공한다. 본 시스템은 LED 기반 조명을 구동하도록 적응된 고효율 VHF 전력 컨버터를 포함할 수 있다. 전력 컨버터는 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀 및 복수의 전자 성분을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 전자 부품 중 그 어느 것도 1 마이크로헨리를 초과하는 인덕턴스 값을 구비하지 않는다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 인덕터는 PCB 에칭 기반 인덕터일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반일 수 있다. 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 5㎒를 초과하는 주파수로 스위칭될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 시스템을 제공한다. 본 시스템은 스택된 셀, 고효율, 소프트 스위칭 AC-DC 전력 컨버터를 포함할 수 있다. 전력 컨버터는 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀 및 복수의 전자 성분을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 전자 성분 중 그 어느 것도 1 마이크로헨리를 초과하는 인덕턴스 값을 구비하지 않는다. 또한, 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반일 수 있다. 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 5㎒를 초과하는 주파수로 스위칭될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 시스템을 제공한다. 본 시스템은 라인 DC-AC 변환을 위한 고효율, 소프트 스위칭 전력 컨버터를 포함할 수 있다. 전력 컨버터는 복수의 전자 성분을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 전자 성분 중 그 어느 것도 5 마이크로헨리를 초과하는 인덕턴스 값을 구비하지 않는다. 또한, 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반일 수 있다. 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 5㎒를 초과하는 주파수로 스위칭될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터를 제공한다. 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 직렬로 AC 입력 신호를 수신하고 DC 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 스택된 전력 셀을 포함할 수 있다. 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 DC 입력 신호를 수신하도록 복수의 스택된 전력 셀과 플렉시블한 연결을 구성하고 완전히 공진하는 스위칭을 촉진하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 병렬로 복수의 스택된 전력 셀의 일부 각각으로부터 출력을 수신하고 결합된 DC 출력을 부하에 전달하기 위한 하나 이상의 출력 동기 정류기를 더 포함할 수 있다. 또한, 복수의 스택된 전력 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 스택된 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다.
스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 복수의 스택된 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 또한, 복수의 스택된 전력 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 복수의 스택된 전력 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제어하는 단계는 복수의 스택된 전력 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 스택된 전력 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 또한 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 AC를 DC로 변환하는 방법을 제공한다. 본 방법은 AC 입력 신호를 수신하고 이로부터 DC 신호를 출력하도록 직렬의 스택으로 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 출력은 실질적으로 가시광의 깜박임이 없는 LED 기반 조명에 전력을 공급하는 것을 촉진할 수 있다. 일 실시예에서, 출력은 실질적으로 리플 전압(ripple voltage)을 포함하지 않을 수 있다. 또한, 실질적으로 AC 주파수 고조파가 출력에 전파되지 않을 수 있다.
본 방법은 결합된 출력을 형성하도록 병렬로 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 적어도 일부로부터 DC 신호 출력을 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 결합된 출력을 동기적으로 정류하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 완전히 공진하는 스위칭을 촉진하고 동기 정류를 위해 출력 정류기를 제어하기 위한 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 본 방법은 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다. 제어하는 단계는 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제어하는 단계는 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 더 포함할 수 있다. 출력은 실질적으로 가시광의 깜박임 없는 LED 기반 조명에 전력을 공급하는 것을 촉진할 수 있다. 출력은 실질적으로 리플 전압을 포함하지 않을 수 있다. 또한, 실질적으로 AC 주파수 고조파가 출력에 전파되지 않을 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 DC를 DC로 변환하는 방법을 제공한다. 본 방법은 DC 입력 신호를 수신하고 이로부터 DC 신호를 출력하도록 직렬의 스택으로 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 본 방법은 결합된 출력을 형성하도록 병렬로 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 적어도 일부로부터 DC 신호 출력을 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 결합된 출력을 동기적으로 정류하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 공진 스위칭을 촉진하기 위해 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 동기 정류를 위해 출력 정류기를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 DC를 DC로 변환하는 방법을 제공한다. 본 방법은 DC 입력 신호를 수신하고 이로부터 DC 신호를 출력하도록 직렬 스택으로 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 결합된 출력을 형성하도록 병렬로 복수의 컨버터 셀의 적어도 일부로부터 DC 신호 출력을 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 결합된 출력을 동기적으로 정류하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 공진 스위칭을 촉진하기 위해 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 공진 스위칭을 촉진하기 위해 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀를 제어하는 단계는 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 출력은 실질적으로 가시광의 깜박임이 없는 LED 기반 조명에 전력을 공급하는 것을 촉진할 수 있다. 출력은 실질적으로 리플 전압을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 다중 경로의 역률을 보정하는(power factor correction) 방법이 제공된다. 본 방법은 전압 가변 입력으로부터 복수의 에너지 전달 경로를 출력으로 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 에너지 전달 경로 중 적어도 하나의 경로의 입력에서 이용가능한 입력 에너지의 제1부분(fraction)을 하나 이상의 에너지 저장 네트워크로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 이용가능한 입력 에너지의 제2부분을 출력으로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 실질적으로 일정한 출력을 출력하는 것을 촉진하고 입력으로부터 인출되는 에너지를 제어하기 위한 제1부분과 제2부분을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어하는 단계는 복수의 에너지 경로를 포함하는 VHF 전력 컨버터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 에너지 경로의 일부는 복수의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀을 포함할 수 있다. 역률을 보정하는 단계는 인터리빙된 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나를 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다. 스위칭하는 단계는 1(unity)의 역률을 생성할 수 있다. 또한, 복수의 에너지 경로의 일부는 복수의 소프트 스위칭 스택된 셀 전력 컨버터를 포함할 수 있다. 스택된 셀 전력 컨버터의 일부는 공통 노드에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 전력 컨버터는 5㎒를 초과하여 동작될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, VHF 스위칭 전력 컨버터가 제공된다. VHF 스위칭 전력 컨버터는 LED에 전력을 공급하기에 적합한 출력을 제공하도록 AC 라인 입력 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 전력 셀을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전력 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. VHF 스위칭 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하도록 적어도 하나의 전력 셀을 구성하고 5㎒를 초과하는 주파수에서 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 또한, VHF 스위칭 전력 컨버터는 적어도 하나의 전력 셀로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 LED에 전달하기 위한 출력 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, VHF 스위칭 전력 컨버터는 적어도 하나의 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전력 셀은 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 전력 셀은 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다. 제어기는 적어도 하나의 전력 셀을 소프트 스위칭한다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 전력 셀을 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함할 수 있다. VHF 스위칭 전력 컨버터는 5㎒를 초과하여 동작될 수 있다. 또한, LED 기반 조명에 전력을 공급하는 단계는 전해 커패시터의 사용을 요구하지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, LED에 전력을 공급하는 방법이 제공된다. 본 방법은 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀에서 AC 라인 입력 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 LED에 전력을 공급하기에 적합한 DC 출력을 제공하기 위해 5㎒를 초과하는 주파수에서 전력 셀을 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 결합된 출력을 제공하도록 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀로부터 출력을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 결합된 출력을 LED로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전력 셀 각각은 개별적으로 조절될 수 있다. 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀은 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀은 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터가 제공된다. 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 AC 입력 신호를 수신하고 LED에 전력을 공급하기에 적합한 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 스택된 전력 셀을 포함할 수 있다. 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하도록 전력 셀과 플렉시블한 연결을 구성하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 또한, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 복수의 스택된 전력 셀의 일부 각각으로부터 출력을 수신하고 결합된 DC 출력을 LED에 전달하기 위한 출력 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 스택된 전력 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 스택된 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다. 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 복수의 스택된 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 복수의 스택된 전력 셀은 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 스택된 전력 셀은 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 적어도 하나의 전력 셀을 동작시키는 제어기는 적어도 하나의 전력 셀 기능을 바이패스할 수 있다. 또한, 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지할 수 있다. 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다. 또한, LED 기반 조명에 전력을 공급하는 단계는 스택된 전력 셀에서 적어도 하나의 셀의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 전력을 공급하는 단계는 스택된 전력 셀에서 적어도 하나의 셀을 펄스 폭 변조하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 전력을 공급하는 단계는 역률을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명은 방법을 제공한다. 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 입력 전압 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀은 출력 전압 또는 전류를 생성하기 위한 것이다. 본 방법은 출력 전류를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 출력 전류를 제어하도록 펄스 폭 변조를 통해 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 5개의 미국 25센트화(quarter dollar) 동전보다 크지 않는 경계 상자(bounding box) 내에서 높은 분리 AC-DC 전력 변환을 제공하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 AC 입력 신호를 수신하고 DC 출력을 제공하도록 배치된 전력 셀을 포함할 수 있다. 본 시스템은 입력 신호를 수신하도록 전력 셀을 구성하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 시스템은 전력 셀로부터 출력을 수신하고 분리된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제어기는 전력 셀을 소프트 스위칭할 수 있다. 또한, 제어기는 전력 셀에 대해 전력 셀 바이패스 기능을 동작시킬 수 있다. 제어기는 최소 효율 임계 값을 넘어 컨버터 효율을 유지할 수 있다. 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 일 실시예에서, 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다. 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에 높은 분리 AC-DC 전력 변환을 제공하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 본 시스템은 AC 입력 신호를 수신하고 DC 출력을 제공하도록 배치된 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. 본 시스템은 입력 신호를 수신하도록 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 구성하기 위한 VHF 속도 제어기를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 시스템은 소프트 스위칭 가능한 전력 셀로부터 출력을 수신하고 분리된 출력을 부하에 전달하기 위한 변압기 단을 포함할 수 있다. VHF 속도 제어기는 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 소프트 스위칭할 수 있다. 또한, VHF 속도 제어기는 전력 셀에 대해 소프트 스위칭 가능한 전력 셀 바이패스 기능을 동작시킬 수 있다. VHF 속도 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, VHF 속도 제어기는 수동 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 높은 분리 AC-DC 전력 변환을 제공하기 위한 시스템을 제공한다. 본 시스템은 직렬로 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. 본 시스템은 입력 신호를 수신하도록 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀과 플렉시블한 연결을 구성하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 시스템은 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀의 일부로부터 출력을 수신하고 결합된 분리된 출력을 부하로 전달하기 위한 변압기 단을 포함할 수 있다. 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀 각각은 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 본 시스템은 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진할 수 있는 출력 단을 더 포함할 수 있다. 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀은 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함할 수 있다. 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀은 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함할 수 있다. DC/DC 조절 컨버터는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치될 수 있다. 또한, 제어기는 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 소프트 스위칭할 수 있다. 제어기는 전력 셀에 대해 소프트 스위칭 가능한 전력 셀 바이패스 기능을 동작시킬 수 있다. 제어기는 또한 최소 효율 임계 값을 넘어 컨버터 효율을 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다. 또한, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않은 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 AC 소스로부터 임의의 작은 리플을 포함하는 DC 출력을 제공하기 위한 전력 컨버터를 제공한다. 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 배치된 전력 셀을 포함할 수 있다. 전력 컨버터는 입력 신호를 임의의 작은 리플을 포함하는 출력으로 변환하도록 전력 셀을 제어하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 또한, 전력 컨버터는 임의의 작은 리플을 제공하는 것을 촉진하도록 출력의 표현을 제어기에 제공하기 위한 피드백 경로를 포함할 수 있다. 제어기는 전력 셀을 소프트 스위칭할 수 있다. 제어기는 전력 셀에 대해 전력 셀 바이패스 기능을 동작시킬 수 있다. 제어기는 최소 효율 임계 값을 넘어 컨버터 효율을 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 더 구성될 수 있다. 또한, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않은 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함할 수 있다.
본 발명은 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 AC 소스로부터 임의의 작은 리플을 포함하는 DC 출력을 제공하기 위한 VHF 전력 컨버터를 더 제공한다. VHF 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 배치된 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. VHF 전력 컨버터는 입력 신호를 임의로 작은 리플을 포함하는 출력으로 변환하도록 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 더 포함할 수 있다. 또한, VHF 전력 컨버터는 임의의 작은 리플을 제공하는 것을 촉진하도록 출력의 표현을 제어기에 제공하기 위한 피드백 경로를 포함할 수 있다. 제어기는 전력 셀을 소프트 스위칭할 수 있다. 제어기는 전력 셀에 대해 전력 셀 바이패스 기능을 동작시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 최소 효율 임계 값을 넘어 컨버터 효율을 유지할 수 있다. 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 또한, 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 AC 소스로부터 적어도 2와트의 DC 출력 전력을 제공하기 위한 고효율 VHF 전력 컨버터가 제공된다. 고효율 VHF 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 컨버터에 배치된 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. 고효율 VHF 전력 컨버터는 적어도 70% 변환 효율을 가지고 입력 신호로부터 적어도 2와트의 전력을 생산하도록 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 전력 셀을 소프트 스위칭할 수 있다. 또한, 제어기는 전력 셀에 대해 전력 셀 바이패스 기능을 동작시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 최소 효율 임계 값을 넘어 컨버터 효율을 유지할 수 있다. 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않은 경계 상자 내에서 AC 소스로부터 적어도 2와트의 DC 출력 전력을 제공하기 위한 고효율 VHF 전력 컨버터를 제공한다. 고효율 VHF 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 컨버터에 배치된 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. 또한, 고효율 VHF 전력 컨버터는 적어도 75% 변환 효율을 가지고 입력 신호로부터 적어도 2와트의 전력을 생산하도록 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 전력 셀을 소프트 스위칭할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는 전력 셀에 대해 전력 셀 바이패스 기능을 동작시킬 수 있다. 제어기는 최소 효율 임계 값을 넘어 컨버터 효율을 유지할 수 있다. 최소 효율 임계값은 70%, 75%, 80% 등일 수 있다. 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 3개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않은 경계 상자 내에서 적어도 50와트의 DC 출력 전력을 제공하기 위한 고효율 VHF 전력 컨버터가 제공된다. 고효율 VHF 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하고 적어도 50와트의 전력을 출력으로 제공하도록 컨버터에 배치된 복수의 직렬의 스택된 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. 고효율 VHF 전력 컨버터는 입력 신호로부터 적어도 50와트의 전력을 생성하도록 복수의 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 3개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않은 경계 상자는 2430 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 1개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 적어도 15와트의 출력 전력을 제공하기 위한 고효율 VHF 전력 컨버터가 제공된다. 고효율 VHF 전력 컨버터는 입력 신호를 수신하고 적어도 15 와트의 전력을 출력에 제공하도록 컨버터에 배치된 복수의 직렬의 스택된 소프트 스위칭 가능한 전력 셀을 포함할 수 있다. 또한, 고효율 VHF 전력 컨버터는 입력 신호로부터 적어도 15와트의 전력을 생성하도록 복수의 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 1개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 810 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법과 시스템의 일 측면에서, 제어 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 전력 컨버터 셀은 상기 가변 입력으로부터 출력을 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계; 입력 전압의 평균을 결정하는 단계; 및 결정된 평균에 기초하여 가변 입력 전압으로부터 출력을 생성하도록 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 동기적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법과 시스템의 일 측면에서, 제어 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 전력 컨버터 셀은 상기 가변 입력으로부터 출력을 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계; 입력 전류의 평균을 결정하는 단계; 및 결정된 평균에 기초하여 가변 입력 전압으로부터 출력을 생성하도록 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 동기적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법과 시스템의 일 측면에서, 제어 방법은 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 전력 컨버터 셀은 상기 가변 입력으로부터 출력을 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계; 입력 전류의 평균을 결정하는 단계; 및 결정된 평균에 기초하여 가변 입력 전압으로부터 출력을 생성하도록 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 동기적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법과 시스템의 일 측면에서, 스택된 셀 VHF 전력 컨버터를 제어하는 방법은 컨버터에 대한 전압 입력을 센싱하는 단계; 상기 센싱된 입력 전압에 기초하여 적어도 하나의 스택된 셀에 대한 바이패스 기능을 조절하는 단계; 입력 전류를 센싱하는 단계; 출력 전류를 센싱하는 단계; 셍신된 입력 전류와 센싱된 출력 전류 중 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 입력 전류와 출력 전류를 제어하도록 적어도 하나의 스택된 셀의 동작을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법과 시스템의 일 측면에서, 스택된 셀 VHF 전력 컨버터를 제어하는 방법은 컨버터에 대한 전압 입력을 센싱하는 단계; 상기 센싱된 입력 전압에 기초하여 적어도 하나의 스택된 셀에 대한 바이패스 기능을 조절하는 단계; 입력 전류를 센싱하는 단계; 출력 전압과 출력 전류 중 적어도 하나를 센싱하는 단계; 센싱된 입력 전압, 센싱된 출력 전류, 출력 전압 및 센싱된 출력 전류 중 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 적어도 하나의 다른 스택된 셀에 대한 입력 전압을 제어하도록 적어도 하나의 스택된 셀의 동작을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 시스템, 방법, 목적, 특징 및 장점은 도면과 바람직한 실시예의 이하 상세한 설명으로부터 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 언급된 모든 문헌은 그 전체 내용이 참조 문헌으로 본 명세서에 병합된다.
본 발명과 특정 실시예의 이하 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 이해될 수 있을 것이다:
도 1은 스위칭 DC/DC 컨버터의 기본 구조를 도시한 도면;
도 2는 직렬의 부하 연결된 공진 정류기와 결합된 클래스 E 인버터를 도시한 도면;
도 3은 AC/DC 컨버터의 전류 및 전압 파형을 도시한 도면;
도 4는 부하가 감소될 때 ZVS의 손실을 나타내는 파형을 도시한 도면;
도 5는 저항 압축 네트워크를 도시한 도면;
도 6은 Φ2 인버터의 토폴로지를 도시한 도면;
도 7은 도 6의 회로의 스위치 양단의 전압 파형을 도시한 도면;
도 8은 온-오프 변조 컨버터를 개략적으로 도시한 도면;
도 9는 복수의 입력 전압에 대한 인터버 및 정류기 전압을 도시한 도면;
도 10은 정류기 듀얼 회로에 연결된 클래스 E 인버터를 도시한 도면;
도 11은 정류기 듀얼 회로에 연결된 Φ2 인버터를 도시한 도면;
도 12는 직렬의 스택된 셀 실시예의 여러 구성을 도시한 도면;
도 13은 VHF 컨버터 시스템의 두 실시예를 도시한 도면;
도 14는 VHF 단이 후속하는 스위칭 커패시터 단에 기초한 스위칭 셀을 도시한 도면;
도 15는 직렬의 스택된 셀 VHF 컨버터를 도시한 도면;
도 16은 137.5 VAC 입력의 하나의 정류된 사이클의 타임라인을 도시한 도면;
도 17은 입력 전류 제어 루프와 출력 전류 제어 루프를 도시한 도면;
도 18은 예시적인 VHF 컨버터 아키텍처 블록도를 도시한 도면;
도 19는 MR16 조명 응용에 사용하기에 적합할 수 있는 VHF 컨버터의 일 실시예를 도시한 도면;
도 20은 이중 위상 보조 전력 회로를 도시한 도면;
도 21은 1의 역률을 달성하는 전류 파형을 구비하는 정류된 AC 전압의 파형을 도시한 도면;
도 22는 역률 보정의 일 구현예를 보여주는 블록도를 도시한 도면;
도 23은 도 22의 역률 보정 실시예에 대한 단일 AC 라인 사이클에 대한 시뮬레이션 파형을 도시한 도면;
도 24는 역률 보정 회로의 스위치 네트워크 실시예를 도시한 도면;
도 25는 도 24의 실시예에 대한 전체 AC 사이클에 대한 샘플 파형을 도시한 도면;
도 26은 기본파 외에 홀수 고조파를 포함하는 예시적인 전류 파형을 도시한 도면;
도 27은 VHF 컨버터의 다중 채널 실시예를 도시한 도면;
도 28은 다수의 LED 조명으로 백열 전구를 교체하기 위한 VHF 컨버터의 응용을 도시한 도면.
스위칭 모드 전력 공급 장치(SMPS: switched-mode power supply)의 스위칭 주파수를 증가시키는 것은 전력 밀도를 증가시키고 과도 성능을 향상시키는 수단으로 널리 추구되는 목표이다. 그러나, 종래의 전력 컨버터 토폴로지(부스트(boost), 벅(buck), 플라이백(flyback) 등)를 사용하여 스위칭 주파수를 증가시키는 것은 상당히 저하된 효율을 초래한다. 추가적으로, 스위칭 주파수가 증가될 때 전력 밀도가 증가하다가 최적의 스위칭 주파수에 도달하면 이 점에서 전력 밀도가 다시 감소하기 시작한다. 컨버터 볼륨당 증가된 전력을 전달하면서 효율적인 고주파 동작을 가능하게 하는, 종래의 기술의 제한을 깨뜨리는 새로운 전력 컨버터 아키텍처가 본 명세서에 설명된다.
소프트 스위칭 공진 인버터는 고효율 무선 주파수(RF: radio-frequency) 송신기 응용을 위해 개발되었다. 이 기술은 100 ㎒를 초과하는 스위칭 주파수에서 효율적인 DC/DC 컨버터를 형성하도록 적응되었다. 이런 유형의 컨버터의 기본 구조는 도 1에 도시된다. 인버터 단은 입력으로부터 DC 전력을 취하고 RF AC 전력을 변환 네트워크에 전달한다. 변환 네트워크는 수동 성분 및/또는 변압기를 사용하여 AC 신호를 적절한 레벨로 스케일링한다. 정류기는 변환 네트워크로부터 AC 전력을 취하고 이를 다시 DC로 변환한다.
VHF에서 효율적인 동작을 하는데 적합한 인버터는 제로 전압 스위칭(zero-voltage switching)을 달성하는데 공진과 부하의 특성을 사용한다. 공진 정류기 토폴로지가 종종 사용되며 설명적 기능의 의미에서 임피던스로 모델링될 수 있다. 변환 단은 인버터와 정류기 임피던스 사이에 임피던스 매치(impedance match)를 형성하는 역할을 하며, 필요한 경우 적절한 전압과 전류 레벨 시프트(shift) 및 분리(isolation)를 제공한다. 변환 단은 수동 변환 네트워크, 종래의 변압기, 광대역 또는 전송 라인 변압기, 또는 유사한 수단으로부터 실현될 수 있다. 이런 유형의 컨버터의 예로는 도 2에 도시된 직렬의 부하 걸린 공진 정류기와 클래스 E 인버터를 결합하는 것에 의해 형성된다. 이 컨버터가 VHF에서 고효율로 동작하기 위해서는, 주파수와 함께 증가하는 3개의 주요 손실 메커니즘이 극복되어야 한다, 즉 스위칭 순간에 전압과 전류의 중복으로 인한 그리고 용량성 방전으로 인한 스위칭 손실, 사이클당 1번 게이트 커패시터를 충전하고 방전하는 것으로 인한 게이트 손실, 및 자성 물질에서의 손실. 스위칭 손실은 제로 전압 스위칭(ZVS: zero-voltage switching)으로 동작하는 것에 의해 극복된다. 도 3의 파형에 도시된 바와 같이, 스위치(S1)가 개방될 때, 스위치(VD(t)) 양단의 전압이 자연적으로 상승한 후 알려진 시간 기간 후에 다시 제로로 되돌아오도록 회로의 공진 성분이 구체적으로 튜닝되어, 페널티 없이 스위치를 다시 턴온하는 기회를 제공한다. 스위칭 손실이 극복되면, 사이클당 한번 게이트 커패시터를 충전하고 방전하는 것으로부터 발생하는 게이팅 손실은 게이트에 저장된 에너지의 일부를 접지로 방전하는 것이 아니라 이 에너지의 일부를 복구하도록 공진 게이트 구동 방식을 사용하는 것에 의해 또는 게이팅 손실이 전체 컨버터 손실의 작은 일부가 되도록 트랜지스터의 크기를 최적화하는 것에 의해 완화된다. 마지막으로, 스위칭 및 게이팅 손실이 최소화되면, 자성 물질에서의 손실은 높은 투자율의 코어 물질이 제거될 수 있고 공기 코어 자기학 또는 낮은 투자율의 RF 자성 물질이 사용되도록 충분히 높은 주파수에서 컨버터를 동작시키는 것에 회피된다.
도 2의 회로는 VHF에서 동작하는 것으로부터 종래의 전력 컨버터 회로를 금지하는 주요 주파수 의존 손실 메커니즘을 모두 극복하는 것이지만, 이것은 다수의 단점을 가지고 있다. 첫째, 스위치(S1)는 입력 전압의 약 3.6배의 피크 전압 스트레스를 견뎌야 한다. 트랜지스터의 항복 전압을 증가시키는 것은 증가된 온 상태 저항과 증가된 기생 커패시턴스를 초래하는 것이 잘 알려져 있다. 이런 유형의 컨버터의 성능은 온 상태 저항과 디바이스 출력 커패시턴스의 제곱의 곱과 직접 관련이 있는 것으로 보여왔다. 따라서, 낮은 피크 전압 스트레스를 가지는 토폴로지가 일반적으로 적은 디바이스 손실을 나타낸다. 둘째, 최소 출력 전력은 스위치(S1)의 기생 드레인-소스 커패시턴스에 의해 제한된다. 추가적으로, 이 회로는 매우 좁은 부하 범위에 대해 단지 ZVS로 동작할 수 있다. 공진 성분의 품질 계수(Q)가 부하 저항에 의해 설정되므로, ZVS는 하나의 부하에 대해서만 획득될 수 있다. 부하가 변할 때 회로는 튜닝 해제되고, ZVS는 손실된다. 이 효과는 도 4에서 예시되고 여기서 부하가 감소될 때 ZVS의 손실이 관찰된다. 도 5에 도시된 저항 압축 네트워크는 부하의 변동에 튜닝된 인버터 회로의 감도를 감소시키는데 사용될 수 있는 매칭/변환 수동 네트워크이다. 이러한 단점은 피크 전압 스트레스를 감소시키고 출력 전력 및 디바이스의 커패시턴스의 긴밀한 결합을 깨뜨리도록 고차원 공진 네트워크를 사용하는 수많은 다른 토폴로지의 발전을 야기했다. 이러한 토폴로지의 예는 도 6에 도시된 Φ2 컨버터이다.
Φ2는 도 7에 도시된 바와 같이 입력 전압의 약 2배의 피크 값을 가지는 대략 구형파(square-wave)로 근사하도록 스위치 양단의 전압 파형을 성형하기 위해 다중 공진 네트워크를 사용한다. 이것은 낮은 전압 트랜지스터가 사용될 수 있게 하여 디바이스의 손실을 감소시킨다. 그러나 추가적인 공진 성분이 필요하여 컨버터의 복잡성(및 잠재적 크기)을 증가시킨다. Φ2 외에도, 컨버터 파형의 형태에 대해 추가적인 제어를 얻기 위해 회로의 복잡성을 증가시키는 유사한 전략을 사용하는 수많은 다른 컨버터 토폴로지가 있다. 그러나, Φ2는 추가적인 복잡성과 성능 사이에 우수한 밸런싱을 맞출 때 바람직한 실시예로 고려된다. 저항 압축 네트워크는 컨버터가 ZVS의 손실 없이 넓은 부하 범위에 걸쳐 동작될 수 있게 하지만, 이것은 조절 수단을 제공하지 않는다. 펄스 폭 변조(PWM: Pulse-Width Modulation)는 전력 컨버터 회로를 제어하기 위해 일반적으로 사용되는 기법이다. 그러나, VHF에서 PWM 제어를 하는 것은 컨버터가 특정 듀티 사이클에서 ZVS를 달성하도록 설계되어 있어서 실용적이지 않다. 주파수 변조는 제어 방법을 제공하지만, 게이팅으로부터의 손실 및 ZVS를 달성하는데 필요한 공진 전류를 제공하는 것으로부터의 손실이 전력에 따라 다시 스케일링되지 않으므로 넓은 부하 범위에 걸쳐 높은 효율을 유지시키는 것이 문제이다.
넓은 부하 범위에 걸쳐 높은 효율을 달성하는 방법은 도 8에 도시된 온/오프 변조이다. 이 기술은 컨버터가 최대 출력에서 동작하도록 설계하고 이후 컨버터의 스위칭 주파수 미만의 주파수에서 컨버터를 온 및 오프로 변조하는 것에 의해 평균 전달 전력을 조절하는 것에 의해 에너지 변환 기능과 조절 기능을 분리한다. 이 기술을 통해 컨버터의 공진 성분은 스위칭 주파수에 대해 크기 조절되고, 입력 및 출력 필터 성분은 변조 주파수에 대해 크기 조절된다. 온/오프 변조를 통해 제어되는 컨버터에 저항 압축 네트워크를 포함하는 것은 컨버터의 입력 및 출력 전압 범위를 증가시킨다.
도 1의 정류기 단이 다이오드를 사용하여 전통적으로 실현되지만, 트랜지스터는 또한 동기 정류기를 구축하는 데 사용될 수도 있다. 제어된 스위치로 제어되지 않는 스위치를 교체하는 것은 사이클 내에서 스위치를 턴온하거나 턴오프하기 위해 정확한 시간을 알 필요를 추가한다. 이것은 도 2의 컨버터의 입력 전압을 변경시키고 정류기의 듀티 사이클과 위상이 인버터에 대해 변하는 것을 관찰하는 것에 의해 도 9에 도시된다. 전술된 소프트 스위칭 공진 인버터 토폴로지 전부는 정류기로 동작하는 듀얼 회로를 구비한다. 도 10 및 도 11은 각 정류기 듀얼 회로에 연결된 클래스 E와 Φ2 인버터의 개요를 도시한다. 이 예에서 변환 네트워크는 단순한 임피던스이지만, 다이오드 정류기를 가지게 구축된 컨버터에서와 같이, 더 복잡한 수동 변환 네트워크, 종래의 변압기, 광대역 또는 전송 라인 변압기, 또는 유사한 방법이 또한 사용될 수 있다.
온/오프 변조를 통해 제어되는 컨버터에 동기 정류기를 설계할 때 처음 작업은 원하는 스위칭 파형을 달성하기 위해 인버터와 정류기 사이에 위상 시프트뿐만 아니라 정류기와 인버터 스위치의 듀티 사이클을 제어하는 것이다. 이것은 다음과 같은 방법을 통해 달성될 수 있다:
1. 원하는 스위칭 파형을 초래하는 입력 및 출력 전압의 함수로서 인버터와 정류기 사이의 위상 시프트뿐만 아니라 인버터와 정류기 스위치에 대한 듀티 사이클을 결정한다. ZVS는 입력 및 출력 전압의 모든 결합에 대해 반드시 획득가능한 것은 아니기 때문에, 원하는 파형은 ZVS가 획득될 수 없는 경우에 대해 컨버터의 손실 및/또는 컨버터에 대한 손상을 최소화하도록 선택된다. 사용된 컨버터 토폴로지에 따라 이것은 서로 다른 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 솔루션에 대해 폐쇄된 컨버터는 듀티 사이클 및 위상 시프트가 수식의 분석으로부터 결정될 수 있는 동작을 설명한다. 만약 이 수식의 세트가 토폴로지에 대해 존재하지 않는다면 시뮬레이션이 파라미터에 걸쳐 또는 수치적 컨버터 솔루션을 통해 스위프된다.
2. 입력 및 출력 전압의 함수로 알려진 원하는 듀티 사이클 및 위상 시프트를 통해, 나머지 작업이 원하는 전송 기능을 구현하는 실제 시스템을 실현하는 것이다. 이것을 달성하는 하나의 방법은 스위칭 주파수 미만의 대역폭에서 입력 및 출력 전압을 판독하는 것이다. 이것은 듀티 사이클 및 위상이 DC 입력과 출력 전압으로 조정되는 것을 보장하며, 여기서 DC라는 용어는 스위칭 사이클에 대해 국부 평균이 천천히 변하는 것을 의미한다.
3. 측정된 국부 평균 입력 및 출력 전압을 사용하여 인버터와 정류기 회로의 듀티 사이클은 인버터와 정류기 사이의 위상 시프트와 함께 설정된다. 동기 정류기는 컨버터가 원하는 스위칭 파형으로 동작하는 것을 보장하는 외에 인버터와 정류기 사이에 위상 시프트의 조절을 통해 조절이 또한 제어되는 위상 시프트 제어 시스템을 구현하는 데 또한 사용될 수 있다.
주 스위칭 디바이스가 통합된 전력 공정으로 제조되는 VHF 전력 컨버터를 구축하는 것은 일반적으로 적절한 장치의 선택을 기껏 80 내지 100 볼트의 항복 전압을 갖는 것으로 제한한다. 이런 유형의 최상의 설계 공진 컨버터는 인버터의 입력 전압의 2배 및 정류기의 출력 전압의 2배의 피크 전압 스트레스를 구비하므로, 입력 및 출력 전압은 기껏 50볼트 미만으로 제한된다. 그러나, 더 높은 입력 또는 출력 전압을 요구하는 많은 응용이 존재한다. 예를 들어, AC 라인으로부터 직접 전력 공급되는 시스템은 약 190볼트의 피크 입력 전압과 380볼트의 피크 디바이스 스트레스를 처리하여야 하므로, 컨버터를 불량하게 통합된 장치 또는 외부 장치로부터 구축되게 한다, 여기서 우리는 더 높은 항복 전압을 가지는 장치를 필요로 함이 없이 VHF 공진 DC/DC 컨버터의 피크 입력 및/또는 출력 전압을 확장하는 방법 및 시스템을 설명한다. 하나의 컨버터 셀을 사용하는 것보다는, 컨버터는 다수의 컨버터 셀로부터 구축될 수 있으며, 피크 전압은 직렬로 컨버터를 연결하는 것에 의해 확장된다. 이 컨버터의 입력과 출력은 모두 직렬 연결되는 것이 반드시 필요한 것은 아니지만, 도 12에 도시된 바와 같이 셀 입력은 직렬로 연결될 수 있고, 그 출력은 예를 들어 피크 입력 전압을 확장하기 위해 병렬이다. 유사하게, 컨버터의 피크 출력 전압만을 증가시키기 위해, 셀 출력은 직렬로 연결되고 입력은 병렬로 연결될 수 있다. 추가적으로, 직렬 및 병렬의 일정 결합이 특정 피크 전압 및 전력을 달성하기 위하여 입력 및/또는 출력에 사용될 수 있다. 하나의 직렬 스택에 의해 제공될 수 있는 것보다 더 많은 전력을 제공하기 위해 직렬의 스택된 인버터 세트가 병렬(예를 들어, 병렬 출력)로 구성될 수 있는 것이 더 고려된다. 어느 유형으로 구성할지 결정은 필요한 양의 출력 전력을 전달하는데 필요한 요구 조건에 기초할 수 있다. 병렬로 직렬의 스택된 인버터를 구성하는 것은 출력 전력 전달 요구조건을 만족시키는 배열일 수 있다.
다중 셀 컨버터를 형성하는 데 사용되는 셀이 본 명세서에 설명되고, 크기, 비용, 성능 목표, 입력 전압 범위 제한 등을 포함하는 여러 요소에 따라 변할 수 있다. 특정 장치의 항복 전압에 대한 컨버터의 피크 입력 및/또는 출력 전압을 증가시키는 외에, 컨버터가 동작할 수 있는 범위가 또한 증가될 수 있다. 이것은 다중 셀 컨버터를 구성하는 셀의 서브 세트만을 선택적으로 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 다중 셀 컨버터가 모든 셀이 사용시 20 내지 30볼트의 입력 전압 범위에 걸쳐 각각 동작할 수 있는 5개의 컨버터 셀로부터 형성되는 경우 다중 셀 컨버터는 100볼트 내지 150볼트의 전압 범위에 걸쳐 동작할 수 있다. 그러나, 직렬의 스택에서 셀의 서브세트를 선택적으로 사용하는 것에 의해, 다중 셀 컨버터는 20 내지 150볼트의 입력 전압 범위에 걸쳐 동작할 수 있다. 다중 셀 컨버터는 활성 셀이 그 입력 및 출력 전압 범위 내에 유지되도록 각 셀에 대해 제어 기능을 추가적으로 포함할 수 있다.
본 명세서에서, VHF 컨버터의 일부 실시예는 VHF 스위칭 주파수로 효율적으로 동작할 수 있는 AC/DC 컨버터를 형성하기 위해 AC 브리지와 캐스케이드 연결된 VHF 소프트 스위칭 공진 DC/DC 컨버터 단을 포함하는 것으로 설명된다. 이 AC/DC 컨버터는 발광 다이오드뿐만 아니라 랩탑 컴퓨터 등에 전력을 공급하는데 사용되는 AC/DC 컨버터와 같은 공간 제약된 소비자 장치를 구동하는 데 사용될 수 있다.
이러한 VHF 컨버터 시스템의 2개의 유사한 실시예의 블록도가 도 13에 도시된다. 실시예 VHF 1302는 에너지 저장을 포함하는 반면, 실시예 VHF 1304는 포함하지 않는다. DC/DC 컨버터 단 VHF 1308은 라인 전압이 넓으나 천천히 변하는 DC 전압인 것으로 DC/DC 컨버터 VHF 1308에 나타나도록 라인 주파수보다 훨씬 더 큰 스위칭 주파수로 동작될 수 있다. VHF 1308 단은 그 결합을 포함하여 전술된 VHF 공진 DC/DC 컨버터 셀 및/또는 다중 셀 구성 중 임의의 것으로 형성될 수 있다.
이 단의 입력 전압 범위는 이 단이 동작될 수 있는 라인 사이클의 부분을 결정할 수 있다. 라인 전압이 이 단의 최소 입력 동작 전압 아래에 있는 라인 사이클의 일부에서, 에너지 저장은 특정 응용 시스템에 의해 지정된 리플 한도 내로 출력 전압 또는 출력 전류를 유지하는데 필요할 수 있다. 추가적으로, 많은 응용에서, AC 라인으로부터 전력이 인출되는 방법은 정부 기준에 의해 제약된다. 이것은 지정된 리플 한도 내로 출력 전압 또는 전류를 조절하도록 이 단의 능력을 더 감소시킬 수 있다. 그 한도 내로 출력 리플을 유지하는 하나의 옵션은 출력에서 에너지 저장 버퍼를 증가시키는 것이지만, 이것은 유연성을 감소시키고 복잡성을 증가시킬 수 있다.
대안적인 솔루션은 부하 조절 및 리플 감소를 수행하도록 에너지 저장을 구비하는 제2 DC/DC 컨버터 단을 케이케이드 연결하는 것이다. 이것은 저장된 에너지의 양이 라인 사이클 내에서 넓게 리플이 발생하게 하여, 필요한 에너지 저장의 총 양을 감소시켜, 복잡성, 전체 크기 및 비용을 감소시킬 수 있다.
더 큰 개별 성분 실시예의 크기, 효율 및 비용 한계를 극복하는 반도체 공정에 구현하기에 적합한 초고주파 전력 컨버터가 본 명세서에 설명된다. VHF 전력 컨버터는 지금까지 VHF 컨버터 기술에 의해 경계적으로 제공될 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 전력 출력을 제공하면서 고주파 동작의 상당한 혜택을 전달하도록 구성될 수 있다. VHF 전력 컨버터는 본 명세서에 설명된 바와 같은 현재 VHF 전력 컨버터에 의해 부여되는 성능, 비용, 크기 및 효율 레벨을 달성하면서 단일 셀에 의해 허용될 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 입력 전압을 컨버터가 허용하게 할 수 있는 스위칭 스택된 셀 아키텍처를 이용할 수 있다.
VHF 전력 컨버터는 스위칭 VHF 컨버터 단이 후속하는 스위칭 커패시터 단을 포함할 수 있는 코어 셀 아키텍처를 포함할 수 있다. 스위칭 커패시터 단은 제어가능한 전압 반분 기능(halving function)을 제공하는 것에 의해 입력 전압의 더 넓은 범위를 각 셀이 허용하는 것을 촉진할 수 있다. 하나 이상의 스위칭 커패시터를 사용하는 것에 의해 각 커패시터는 커패시터 충전과 커패시터 방전을 교대하는 것에 의해 입력 전압의 절반까지 충전될 수 있다. 따라서, 60V의 셀에 대한 입력 전압은 스위칭 커패시터 단을 통해 30V로 반분될 수 있다. 스위칭 커패시터의 수는 감소된 입력 전류 등과 같은 여러 요소에 따라 달라질 수 있다. 스위칭 커패시터 단의 출력은 VHF 전력 컨버터 단이 30V 이하를 수신하도록 VHF 전력 컨버터 단에 제공될 수 있다. 이 개념은 30V를 초과하지 않고 그리하여 스위칭 커패시터 단에 의해 절반으로 반분되는 것으로부터 반드시 혜택을 받는 것만은 아닌 입력 전압을 지원하기 위해 입력으로부터 VHF 컨버터로 스위칭 직접 경로를 제공하는 것에 의해 더 개선될 수 있다. 일례에서, 스위칭 커패시터 기반 VHF 컨버터 셀은 30V를 초과하는 전압을 VHF 단에 제공하지 않으면서 15V 내지 60V의 입력 전압을 허용할 수 있다.
VHF 컨버터가 복수의 스위칭 셀로 구성될 때, 예를 들어 전술된 커패시터 단 플러스 VHF 단 셀이 입력에 대해 직렬로 구성될 때, 컨버터의 입력 전압은 단일 셀에서 VHF 변환을 하는데 필요한 최소값만큼 작은 것으로부터 셀의 수에 의해 결정되는 최대값까지의 범위에 이를 수 있다. 일례에서, 전술된 4개의 스위칭 커패시터 단 플러스 VHF 단을 사용하는 VHF 컨버터는 최소 15V 내지 최대 240V 피크만큼 높은 입력 범위를 지원할 수 있다.
VHF 단이 후속하는 스위칭 커패시터 단에 기초하여 스위칭 셀의 예시적인 실시예가 도 14에 도시된다. 이 예시적인 셀 아키텍처는 한 쌍의 스위칭 커패시터 충전 회로(1402, 1404)를 포함할 수 있고, 여기서 각 커패시터의 에너지는 VHF 단(110)에 VHF 단 입력 스위치(1408)를 통해 제공될 수 있다. 각 커패시터 회로(예를 들어, 1402)는 상부 2개의 직렬 스위치와 하부 2개의 직렬 스위치의 교차점 사이에 연결된 커패시터와 4개의 직렬 스위칭 트랜지스터를 포함할 수 있다. 커패시터는 2개의 위상으로 스위치를 동작시키는 것에 의해 교대로 충전되거나 방전될 수 있다. 제1위상에서 상부 스위치와 중간점 바로 아래의 스위치는 폐쇄되고 나머지 2개의 스위치는 개방된다. 이 위상에서 입력 스위치(1408)를 통해 VHF 단(1410)에 의해 인출되는 에너지는 커패시터를 충전한다. 제2위상에서, 각 스위치의 상태는 역전되고, 입력 스위치(1408)를 통해 VHF 단(1410)에 의해 인출되는 에너지는 커패시터를 방전시킨다. VHF 단(1410)이 두 위상에서 실질적으로 동일한 에너지를 인출하는 경우, 스위칭 커패시터 회로는 입력 스위치(1408)를 통해 셀 입력 전압(1412)의 전압 절반을 VHF 단(1410)에 제공한다. 스위칭 커패시터 충전 회로(1404)는 스위칭 커패시터 충전 회로(1402)와 유사하게 동작한다. 스위칭 커패시터 충전 회로(1402 및 1404)는 컨버터의 RMS 전류 스트레스를 감소시키기 위해 반대 위상으로 협력하여 동작될 수 있다. 도 14의 예는 2개의 스위칭 커패시터 충전 회로를 포함하지만, 스위치 구성 또는 커패시터 충전 회로의 실제 수는 다른 셀 입력 전압(1412)을 촉진하고, 시스템 효율을 트레이드오프하게 하는 등에 사용될 수 있다.
VHF 단 입력 스위치(1408)는 셀 입력 전압(1412) 및 각 스위치 커패시터 충전 회로(1402 및 1404)의 중심점 사이에 직렬로 연결된 한 쌍의 스위치를 포함할 수 있다. 두 스위치의 접합점은 VHF 단(1410)에 대한 입력점일 수 있다. VHF 단 입력 스위치(1408)는 VHF 단(1410)에 입력으로 스위칭 커패시터 컨버터로부터 셀 입력(1412) 또는 전압을 선택하는 것을 촉진할 수 있다. VHF 단 입력 스위치(1408)에서 두 스위치가 오프/개방된 경우 전력이 VHF 단(1410)에 입력될 수 없다. VHF 단 입력 스위치(1408)와 함께 2개의 스위칭 커패시터 회로(1402 및 1404)를 제어하는 것은, VHF 단(1410)이, 작동시키기에는 충분하지만, 커패시터(1402 및 1404)의 충전을 제어하고 VHF 단 입력 스위치(1408)에 제공된 전력 소스 사이를 선택하는 것에 의해 안전한 동작 전압을 초과하지는 않는 전압을 수신하는 것을 보장하도록 협력될 수 있다. AC 셀 입력 전압(1412)을 가지고 도 14에 도시된 셀의 정상 상태 동작의 예에서, 셀 입력 전압(1412)이 VHF 단(1410)의 입력 전압 범위 내에 있으면서 VHF 단 입력 스위치(1408)는 VHF 단(1410)을 셀 입력 전압(1412)에 연결할 수 있다. 또한, 스위칭 커패시터 출력 전압이 VHF 단(1410)의 입력 전압 범위 내에 있으면서 단 입력 스위치(1408)는 VHF 단(1410)에 전력 소스로서 스위칭 커패시터 회로를 연결할 수 있다. VHF 단(1410)을 직접 활성화하기 위해 셀 입력 전압을 선택하는 일례는 셀 입력 전압이 VHF 단(1410)의 안전한 동작 입력 범위 내 DC 전압인 구성을 포함할 수 있다.
직렬로 스택된 셀 VHF 컨버터의 예시적인 실시예가 도 15에 도시된다. 도 15의 실시예는 변압기 분리를 통해 부하를 구동하기 위해 쌍으로 배치된 4개의 스위칭 VHF 셀을 포함한다. 4개의 스위칭 VHF 셀은 120VAC까지 정류된 AC 라인 전압을 처리하기 위해 협력하여 동작한다. 각각의 셀은 입력 전압에 기초하여 활성화되는 적어도 하나의 특정 기능을 구비한다. 셀(1 및 2)은 전체 라인 사이클에 걸쳐 출력 전력 조절을 제공한다. 셀(3)은 셀(3 및 4)에 걸쳐 입력 전압 조절을 제공하는 입력이 약 125V에 도달할 때까지 바이패스된다. 셀(4)은 전체 스택에 대한 입력 전류 조절을 제공하는 입력이 약 80V에 도달할 때까지 오프된다.
도 16은 4개의 셀 각각이 적어도 하나의 특정 기능을 수행하는 사이클의 일부를 시각화하는 것을 도와주는 137.5VAC 입력의 하나의 정류된 사이클의 타임라인을 제공한다. 도 16에서 사이클은 5개의 전압 영역, 0 - 80V 상승, 80 - 125V 상승, 125V 초과 상승 및 하강, 125 - 80V 하강, 80 - 0V 하강으로 분할된다. 전술된 바와 같이 셀(1 및 2)은 사이클 전체에 걸쳐 출력 전력 조절 기능을 제공한다. 상승 0 - 80V 영역 동안과 하강 80 - 0V 영역 동안 셀(3)은 바이패스되고 셀(4)은 오프된다. 상승 80 -125V 영역과 하강 125-80V 영역 동안 셀(3)은 바이패스되고 셀(4)은 입력 전류를 조절한다. 125V 초과 상승 및 하강 동안 셀(3)은 셀(3 및 4) 양단의 입력 전압을 조절하도록 활성화되고, 셀(4)은 입력 전류를 계속 조절하고, 셀(1 및 2)은 출력 전력을 계속 조절한다. 또한 도 16의 타임 라인에는 셀(1)에 대해 V1, 셀(2)에 대해 V2, 셀(3)에 대해 V3, 및 셀(4)에 대해 V4로 표시된 각 셀에 존재하는 일반적인 전압이 존재한다. 이 셀은 어느 시간에도 60V를 초과하는 전압이 어느 셀에도 존재하지 않도록 제어(스위칭)된다.
다시 도 15를 참조하면, 쌍으로 배열된 4개의 스위칭 셀 외에, 각 쌍은 변압기의 다수의 1차 권선을 통해 부하를 구동한다. 도 15의 실시예는 2개의 그룹으로 배열된 4개의 셀을 포함하므로, 2개의 변압기가 도시된다. 비록 도 15의 실시예가 다수의 1차 권선을 가지는 단일 변압기를 통해 연결된 셀의 쌍을 도시하고 있으나, 대안적인 실시예는 각 셀에 대해 별도의 변압기와 같은 다른 배열을 포함할 수 있다. 다른 유형의 분리가 가능하지만(예를 들어, 용량성), 변압기 분리가 또한 컨버터 에너지의 저장을 촉진하는 것과 같은 혜택을 제공할 수 있다. 따라서, 도 15에 도시된 바와 같이 VHF 스위치 전력 컨버터는 다수의 1차 변압기 권선을 통해 다수의 스위칭 셀의 출력에 연결된 변압기를 통해 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 변압기 회로에 복수의 이렇게 구성된 다수의 스위칭 셀은 LED 기반 조명과 같은 부하를 구동하기 위해 실질적으로 병렬로 구성될 수 있다. 도 15의 실시예는 본 명세서에 설명된 바와 같이 그리고 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바와 같이 여러 기능 및/또는 성능 목표를 달성하는 것을 용이하게 하기 위해 지정된 쌍 내 각 셀의 제어를 조정하고 및/또는 여러 기능 및/또는 성능 목표를 달성하기 위해 셀의 쌍 각각의 제어를 조정하면서 각 스위칭 셀을 개별적으로 제어하는 것을 더 도시한다.
도 15에 도시된 실시예는 또한 적어도 CPFC로 지정된 커패시터의 사용과 적어도 셀(3)의 제어를 통해 역률 보정을 용이하게 한다. 역률은 커패시터 CPFC가 전력 AC 라인 사이클에 걸쳐 충전하고 방전하도록 도 15에서 셀(3)을 제어하는 것에 의해 보정될 수 있다. 도 16에 도시된 AC 라인 사이클 부분에서, 0- 80V 상승 동안 및 80 -0V 하강 부분 동안 커패시터 CPFC가 방전한다. 사이클의 80V 초과 상승 및 하강 부분 동안 커패시터 CPFC는 충전한다.
도 16에 도시된 선택된 임계 값은 예시를 위한 것이며, 셀에 대해 선택된 제조 기술, 셀의 수, 스위칭의 주파수, 출력 전력, CPFC의 커패시턴스 값 및 임계 값에 영향을 미칠 수 있는 여러 다른 디자인 선택사항에 기초하여 조절될 수 있다.
도 15의 스택된 셀 구성의 각 셀은 AC 사이클에 걸쳐 각 셀의 적절한 제어를 촉진하는 제어 대역폭을 필요로 할 수 있다. 시스템 내 고조파가 일반적으로 1㎑인 일례에서, 셀(1)은 1㎒ 속도로 제어될 수 있고, 셀(2 및 3)은 100㎑ 속도로 제어될 수 있고, 셀(4)은 10㎑ 속도로 제어될 수 있다. 제어 주파수의 차이는 고효율, 정확한 셀 전압 밸런싱 등에 대한 제어를 가능하게 할 수 있다.
도 15의 실시예는 전압 스파이크, 과전압 조건 등으로부터 VHF 컨버터 회로를 보호하는 것을 촉진하기 위해 과전압 보호 회로(1504)를 더 포함한다. 보호 회로(1504)는 컨버터 및/또는 최대 안전 동작 임계값을 초과하는 컨버터의 임의의 요소 또는 요소의 그룹에 입력 전압이 이에 손상을 미치거나 또는 과스트레스를 미치는 것을 회피하도록 보호 회로(1504)에 의해 제한될 수 있도록 제어될 수 있다.
LED 기반 조명과 같은 조명을 구동하기 위해 도 15의 VHF 전력 컨버터의 응용에서. 예를 들어 위상 차단 라인 입력 스위치(예를 들어, 종래의 백열 전구 디밍(dimming)을 위한 트라이악(Triac))에 의한 디밍이 VHF 전력 컨버터에 의해 수용될 수 있다. 신뢰할만한 위상 차단 디밍을 위하여 최소 부하가 위상 차단 디밍 기능을 통해 위상 차단 디머(phase-cut dimmer)에 제공되는 것이 필요할 수 있다. 이것은 위상 차단 디머가 도 15에 있는 셀(3)에 의해 제어되는 스위치(1502)를 통해 AC 라인 전압을 차단할 때 낮은 임피던스를 제공하기 위해 VHF 컨버터를 제어하는 것에 의해 그리고 위상 차단 디머가 디밍 기능 동안 AC 라인 전압을 통과시킬 때 최소 유지 전류를 유지하기 위해 VHF 컨버터를 제어하는 것에 의해 달성될 수 있다.
조명 디밍을 위한 위상 차단 디머로 VHF 컨버터를 동작시키는 하나의 접근 방식은 VHF 컨버터가 AC 라인 전도 각도를 검출하고 커패시터 충전과 출력 전류를 적절히 조절하도록 하는 것이다. LED 기반 조명 응용에서 위상 차단 디머에 의해 필요한 최소 홀딩 전류는 LED에 전력을 공급하는데 필요한 전류보다 더 클 수 있다. 이 시나리오에서, 도 15의 셀(1 및 2)은 출력을 조절하도록 제어될 수 있고, 도 15에서 셀(3 및 4)은 필요한 유지 전류를 인출하고 출력 전력을 전달하지 않도록 제어될 수 있고, 도 15의 스위치(1502)는 위상 차단 디머가 AC 라인 전압을 차단하는 동안 출력 전력을 유지하도록 CPFC를 원하는 값으로 충전하도록 제어될 수 있다. 전도 각도(conduction angle)에 기초하여 제어 방식을 조절하는 것에 의해 VHF 전력 컨버터로 디밍시키는 것은 디밍 기능에 전용인 성분을 추가하지 않고 수행될 수 있다. 이것은 다른 다수의 성분의 디밍 솔루션에 비해 VHF 솔루션의 풋 프린트 및 비용을 줄일 수 있다.
VHF 컨버터, 특히 다수의 셀 VHF 컨버터는 셀 중에 정확한 클록 동기화로부터 혜택을 얻을 수 있다. 다수의 셀이 출력 정류기를 공유할 때(도 15에 도시된 바와 같이, 셀(1/3)과 셀(2/4)에 대해), 정류기 쌍의 셀의 클록이 동기화될 수 있다. VHF 주파수에서 동작될 때 일반적으로 500ps 이상의 셀 대 셀 클록 왜곡(skew)은 에너지 손실로 인해 효율의 감소를 초래할 수 있다. 셀이 하나의 집적 회로 내에서 구현될 수 있지만, 일부 응용은 추가적인 왜곡을 도입할 수 있는 인쇄 회로 보드 트레이스에 의해 및/또는 추가적인 성분을 통해 연결된 별개의 집적 회로와 셀의 분리를 요구할 수 있다. 셀 클록의 정확한 동기화를 수용하기 위해 참조 클록이 회로 관련 주파수 왜곡을 조절하는 데 사용될 수 있는 VHF 회로 토폴로지를 통해 제공될 수 있다. 또한, 클록 위상 왜곡은 위상 왜곡 클록이 이 분석으로부터 결정될 수 있는 플럭스 피크를 생성할 수 있으므로, 피크 및 힐 클라이밍 알고리즘(peak and hill climbing algorithm)으로 셀 스위칭과 변압기 커플링에 의하여 생성된 플럭스를 분석하는 것으로부터 검출될 수 있다. 셀에 대한 클록이 하나의 플럭스 피크를 검출하는 것에 의해 결정될 수 있는 셀 대 셀 클록 동기화를 개선시키는 목적을 가지고 검출된 피크 분석에 따라 조절될 수 있다. 셀이 정류기 단을 공유하지 않는 실시예에서, 셀 대 셀 클록 동기화를 위한 요구가 감소될 수 있다.
고효율 VHF 변환에 중요할 수 있는 클록 주파수 정밀도(예를 들어, 반복가능성)는 수정 발진기, 복잡한 보정 아키텍처 등을 사용하지 않고 정밀한 클록을 촉진할 수 있는 제로 전압 센싱(ZVS) 센서를 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 회로가 스위칭되기 전 순간에 하나 이상의 스위칭 회로의 입력의 진폭(전압)의 스냅숏(snapshot)을 취하는 것에 의해 스위치 클록이 원하는대로 정확히 발생하는지(예를 들어, 입력 전압이 0일 때)를 결정할 수 있다. 이 스냅숏 전압은 원하는대로 클록 주파수를 조절하기 위하여 위상 잠금 루프 등을 제어하는 데 사용될 수 있다. AC 라인 신호가 VHF 컨버터에 입력으로 사용되는 응용에서, 클록은 초기에 AC 라인 입력에 동기화될 수 있다. 이것은 일반적으로 약 10% 이내로 제어되는 AC 라인 입력의 제로 전압 교차를 추적하기 위해 위상 잠금 루프를 구성하는 것에 의해 위상 잠금 루프의 효율적인 사용을 촉진할 수 있다. 클록 주파수가 AC 라인 주파수의 배수에 고정되면, 컨버터가 동작하기 시작할 수 있으며, ZVS 센서는 클록 주파수를 더 설정하는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이 클록 기간 조절 및/또는 클록 동기화 기술은 광범위한 생산이나 테스트 시간 교정을 요구함이 없이 클록 관련 문제에 영향을 미칠 수 있는 제조 공정 및 온도 기반 드리프트의 변동을 극복하기 위해 더 사용될 수 있다.
동기 정류기 단을 포함하는 VHF 컨버터 구성에서, 동기 정류를 위해 특정 위상 각도를 유지하는 것은 변환 기능의 효율적이고 정확한 동작을 포함하는 혜택을 제공할 수 있다. 동기 정류기의 위상 각도를 검출하고 제어하는 것은 지연 고정 루프 등의 사용을 통해 위상 각도를 센싱하고 처리하는 기술을 통해 VHF 컨버터에서 구현될 수 있다. 동기 정류의 위상 각도를 제어하는 것은 피드 포워드 센싱, 제로 전압 검출 피드백, 평균 센싱, 듀티 비율/클록 주파수/센싱된 전압 변화에 기초한 위상 각도 조절 등을 포함할 수 있다.
도 15에 도시된 스위칭 스택된 셀 컨버터 아키텍처에 기초한 것과 같은 다수의 셀 VHF 컨버터는 클록 동기화 등과 같은 여러 기능 및 성능 목표를 달성하기 위해 셀 및 관련 성분의 협력적 동작을 촉진하는 제어를 포함할 수 있다. 제어는 입력을 출력 전압으로 변환하는 것과 관련된 피드백, 미리 결정된 파라미터, 학습된 파라미터, 유저 제공된 파라미터 등을 포함하여 여러 파라미터 중 어느 것에 기초하여 더 수행될 수 있다. 제어는 로직, 상태 머신, 마이크로 제어기 등과 같은 제어기에 의해 제공될 수 있다. 도 18은 제어를 포함하는 VHF 전력 컨버터의 블록도를 도시한다. 제어기는 AC 라인 전압과 같은 입력 전압의 측면에 기초하여 일정한 입력 전류, 일정한 출력 전류, 및 셀 제어의 정도를 달성하는 VHF 컨버터의 제어를 촉진할 수 있다.
제어는 일부가 중첩될 수 있는 복수의 제어 루프에 기초할 수 있다. LED 기반 조명에 전력을 공급하기 위한 VHF 컨버터의 일 실시예에서, 제어는 적어도 2개의 제어 루프를 포함할 수 있다 - 외부 루프와, 외부 루프보다 더 빠른 사이클 시간에서 동작하고 VHF 컨버터의 각 측면(예를 들어, 셀 클록, 피드백 샘플러 등)을 직접 제어하도록 비례 피드백을 구현할 수 있는 내부 루프. 외부 느린 루프는 내부 루프가 일정한 입력 전류를 유지하기 위해 VHF 컨버터를 제어할 때 내부 루프에 입력을 제공하는 것을 촉진할 수 있다. 외부 루프는 출력 전류의 평균이 더 제어되는 것을 보장하기 위해 출력 전류의 평균의 검출 및 피드백을 촉진할 수 있다. 외부 루프는 먼저 순간 출력 전류 및 출력 전류 참조(예를 들어, 이전의 AC 라인 사이클로부터 출력 전류의 평균) 사이의 차이를 적분할 수 있다. 이 적분은 내부 루프에 대한 참조 값을 생성하도록 처리된다.
요구될 수 있는 제어 루프의 임의의 수는 도 17에 도시된 바와 같은 제어기에서 구현될 수 있다. 일반적으로 VHF 컨버터는 원하는 입력 전류와 원하는 출력 전류 중 적어도 하나를 유지하기 위해 제어된다. 그러나, 입력 및 출력 전류 모두를 제어하는 것은 고효율 VHF 변환을 보장하기 위해, 열적 영향을 관리하기 위해, 역률 보정을 수행하는 등을 위해 요구될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기는 디밍, 라인 전압 변동(정상 사이클 및 예외적 변동), VHF 컨버터 시작 모드, 정상 상태 모드, 라인 과도 상태 등을 위한 제어를 포함할 수 있다. 시작 모드는 VHF 컨버터에 전력이 턴온될 때 셀에 손상을 피하는 것을 촉진하기 위해 제어될 수 있다. 정상 상태 모드는 효율적이고 고품질의 전력 변환을 촉진하도록 제어될 수 있고; 라인 과도 상태 또는 과전압은 본 명세서에 설명된 보호 회로(1704)를 구비하는 컨버터 셀 및 다른 디바이스의 검출을 촉진하기 위해 제어될 수 있다. 디밍은 본 명세서에 설명된 바와 같은 위상 차단 디머 등의 동작을 위해 제어를 요구할 수 있다.
도 17을 참조하면, 입력 전류 제어 루프와 출력 전류 제어 루프가 도시된다. 도 15의 설명에 언급된 바와 같이, 셀(1 및 2)은 주로 출력 전류를 제어하고 셀(3 및 4)은 주로 입력 전류를 제어한다. 도 17의 흐름도는 입력 및 출력 전류 모두에 대하여 제어 흐름의 시각화를 제공한다. 입력 전류(A) 및 출력 전류(B)는 입력 전류 참조(1704)에 영향을 미칠 수 있는 전력 밸런싱(1702)에 대한 피드백을 제공하기 위해 결합될 수 있다.
입력 전류 제어 루프는 셀(3 및 4)(1712)의 제어에 영향을 주기 위해 예를 들어 보상기(1710)를 통해 결합되고 처리될 수 있는 입력 전류 참조(1704)와 필터링된 입력 전류(1708)를 포함할 수 있다.
출력 전류 제어 루프는 셀(1 및 2)(1722)의 제어에 영향을 주기 위해 예를 들어 보상기(1720)를 통해 결합되고 처리될 수 있는 입력 전류 참조(1714)와 필터링된 입력 전류(1718)를 포함할 수 있다. 출력 전류 제어는 셀(1 및 2)(1722)의 센싱된 부분과 입력 전류(E)의 센싱된 부분을 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
컨버터의 셀은 입력 전류, 출력 전류 및 전압 등을 제어하기 위한 기본 수단으로서 온 및 오프 변조된다. 도 18에서 PWM 블록은 여러 셀, 전력 코어 등의 펄스 폭 변조 제어를 제공한다. PWM 블록은 또한 LED 기반 조명과 같은 부하에 제공되는 출력 전압 또는 전류를 펄스 폭 변조하기 위하여 컨버터 출력의 전체 PWM 제어를 더 제공할 수 있다. 이것은 LED 기반 조명의 PWM 동작이 LED 스트링의 색, LED의 밝기 등을 촉진할 수 있는 응용에 도움이 될 수 있다. 출력의 PWM 제어는 종래의 위상 차단 디머에 의해 제어되는 컨버터 입력에 응답하여 LED 기반 조명을 디밍하는 것을 촉진할 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, AC-DC 컨버터, VHF 스택된 셀, 소프트 스위칭 컨버터 등과 같은 VHF 컨버터의 제어는 입력 전압 요구조건, 출력 전압 요구조건, 순간 입력 전압, 평균 출력 전압 등에 기초할 수 있다. 도 15 및 도 16에 대해 전술된 바와 같이, AC-DC VHF 컨버터에서 스택 제어는 AC 사이클을 통해 변한다. 전술된 바와 같이, 제어기에 의해 실행될 수 있는 바와 같은 제어 루프는 활성 셀의 수를 조절하는 일을 담당하는데 이는 그 수가 입력 전압의 진폭 및/또는 진폭의 방향(상승 또는 하강)에 따라 변할 수 있기 때문이다. 일반적으로, 제어는 셀의 활성 수가 입력 전압의 척도에 비례하는 것을 보장하도록 시도할 수 있다. 셀을 활성화(추가/턴온)하는 것은 입력 전압이 증가할 때 적절할 수 있다. 셀을 비활성화(턴오프/바이패스/제거)하는 것은 전압이 감소할 때 적절할 수 있다. 제어는 특정 목적을 달성하기 위해 셀의 활성 스택으로부터 셀을 스위치 인/아웃할 수 있는 셀 바이패스 기능을 포함할 수 있다. 일례에서, 입력 전압이 증가할 때 셀 바이패스 스위치를 개방하면 더 큰 입력 전압을 지원할 수 있다. 다른 예에서, 입력 전압이 감소할 때 셀 바이패스 스위치를 폐쇄하면 효율을 유지하고 스택된 셀의 동작 범위 내에 유지되는 것을 촉진할 수 있다.
VHF 컨버터의 여러 기능, 셀, 스위치 등을 제어하는 것은 요소들 간에 통신 채널에 의해 제공될 수 있다. 통신 채널은 임의의 유형의 물리적인 버스로 구현될 수 있는 비동기 버스일 수 있다. 통신 채널은 분리될 수 있다. 예로는 레벨 시프팅 버스, 디지털 버스, 용량성 커플링, 자기 커플링, 광학 커플링 등이 있다. 통신 채널 인프라는 컨버터의 회로 상에 및 중에 개별적으로 어드레스지정가능한 셀 및 서브시스템을 포함할 수 있다. 통신 채널을 통해 메시지를 송신하는 것은 높은/낮은 우선순위 메시지, 방송 메시지, 단일 청취자 메시지 등을 포함할 수 있다.
도 19를 참조하면, MR16 유형 조명 전력 응용에 사용하기에 적합할 수 있는 본 명세서에 설명된 본 발명의 VHF 전력 컨버터 시스템의 일 실시예, 일부 추가적인 제어 관련 기술이 도시된다. PWM, 제어, 입력 및 출력 센싱 등에 더하여, 인버터 및/또는 동기 정류기 중 어느 것의 특성은 예를 들어 클록 위상, 왜곡, 제로 전압 스위칭 등을 제어하기 위하여 센싱되고 제어에 사용될 수 있다. 도 19의 실시예에서, DI로 표시된 인버터에 대한 파형 특성 및/또는 DR로 표시된 동기 정류기의 파형 특성이 센싱되고, 임계값과 비교되며, 개별 셀, 게이트 드라이버 등에 클록을 제어하는데 사용하기 위한 클록 제어 로직에 제공된다. DI 및/또는 DR을 센싱하는 것은 제조 변동, 온도 드리프트 등의 보상을 촉진하기 위하여 클록 관련 측면을 동적으로 제어할 수 있다. 도 19는 최대 AC 라인 전압, 입력 전류 센싱(1904), 출력 전류 센싱(1908), 제어기 상태/입력 센싱(1910) 등을 지원하기 위하여 분압기(1902)로 선택적으로 분할될 수 있는 VHF 컨버터 입력 전압을 샘플링하는 것을 포함하는 여러 다른 제어 입력을 더 도시한다.
VHF 전력 컨버터에서 스위치 구동 게이트에 전력을 공급하는 것은 상당한 양의 구동 에너지(예를 들어, 수 백 밀리와트)를 필요로 할 수 있다. 반도체 공정에서 스위치 구동 게이트는 0 내지 3볼트의 범위에서 구동될 필요가 있으나, 일반적인 VHF 전력 컨버터는 120VAC 입력만큼 많이 수신할 수 있다. 따라서, 정류된 AC 라인을 스위치 구동 게이트를 구동하는 데 필요한 3볼트로 변환하는 것은 실제 자산, 열, 효율 등이 고가일 수 있다. 스위치 구동 게이트에 전력 소스를 필요로 하는 것 외에, VHF 전력 컨버터를 위한 디지털 로직은 또한 예를 들어 VHF 전력 컨버터를 제어하는데 디지털 로직을 적절히 기능하게 유지하기 위해 연속적인 전력 소스를 더 요구한다. 디지털 로직 및/또는 스위치 구동 게이트 동작에 연속적인 전력을 제공하기 위해 전력 보조 소스가 제공될 수 있다. 이 보조 전력은 주 전력을 필요한 전압에 가깝게 변환하는 전용 VHF 컨버터 회로에 의해 제공될 수 있다.
보조 전력을 위한 전용 VHF 컨버터의 일 실시예는 연속적인 전력 소스를 제공하면서 전술된 단점을 많이 극복하기 위해 설계될 수 있다. 이러한 실시예는 (i) 보조 전력 부하에 에너지 저장을 제공하는 (보조 전력 서브시스템에 에너지를 송신하는) 보조 전력 커패시터를 충전하기 위한 주 VHF 전력 입력을 사용하여 및 (ii) 주 부하에 전력을 제공하는(보조 전력 서브시스템으로부터 주 전력 컨버터 시스템으로 전기 에너지를 송신하는) 주 VHF 컨버터로 다시 제공될 수 있는 전력을 생성하기 위해 보조 전력 커패시터를 방전하여, 두 개의 제어된 전력 위상에서 작동할 수 있다. 보조 전력 서브시스템에 대한 시간 구동 전력 대 보조 전력 시스템으로부터 기본 VHF 컨버터 시스템으로의 시간 구동 전력의 비율은 제공되는 평균 보조 전력을 결정할 수 있다. 보조 전력 시스템으로 전력을 구동하는 것과 보조 전력 시스템으로부터 전력을 구동하는 것 사이를 스위칭하는 것은 평균 보조 전력 소비를 관리하도록 조절(위상, 듀티 사이클 등)될 수 있다. 보조 전력을 제공하기 위해 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성된 전용 VHF 컨버터는 선형 조절기보다 훨씬 더 효율적이고 벅 유형 컨버터(Buck-type converter)보다 훨씬 더 작을 수 있다.
전용 보조 전력 컨버터의 동작은 주 VHF 컨버터 단의 일부(예를 들어, 인버터)로부터 생성된 AC 전력을 정류하고 사용과 저장을 위해 정류된 전력을 보조 출력으로 공급하는 제1위상과, 저장된 보조 전력으로부터 AC 전력을 생성하고 생성된 AC 전력을 주 VHF 컨버터로 제공하는 제2위상 사이를 교대하는 것을 포함할 수 있다.
이러한 이중 위상 보조 전력 회로는 도 20에 도시된다. 먼저 초기 전력 투입 동안(예를 들어, 보조 전력 VHF 정류기가 신뢰할 만한 전력 소스가 되기 전에) 적절한 동작을 촉진하기 위해 선형 조절기 회로(2002)가 전력 투입 동안 회로에 전력을 공급하기 위해 포함될 수 있다. 컨버터 제어 로직 및 전력 회로가 안정되면, 선형 조절기는 전체 전력 소비를 줄이기 위하여 선형 조절기 모니터(2004)를 통해 비활성화될 수 있다.
에너지 전달 방향은 보조 전력 전용 컨버터를 위한 클록 소스(2008)를 선택하는 것에 의해 제어될 수 있다. CLKFWD 및 CLKREV는 CLKFWD에 의해 클록될 때 보조 전력 커패시터(2010)로 에너지가 전달되는 것을 초래하기 위해 AC 사이클의 여러 위상에서 보조 VHF 컨버터를 클록할 수 있다. CLKREV에 의해 클록될 때, 에너지는 커패시터(2010)로부터 역전될 수 있다. 보조 전력 VDD는 커패시터(2010)에 저장된 에너지에 의해 CLREV 동작 동안 유지될 수 있다.
역률 보정(PFC)은 소스로부터 인출되는 무효 전력(reactive power)의 양을 제한하는 전력 변환 기술이다. 피상 전력(apparent power)에 대한 실제 전력의 비율로 정의되는 높은 역률은 부하가 실질적으로 저항성인 것으로 나타나도록 소스로부터 인출되는 전류를 제어하는 것에 의해 달성된다. PFC는 종종 무효 전력이 불필요하게 AC 그리드에 부하를 걸 때 AC 메인에 연결되는 장치에서 사용된다. 도 21은 1의 역률을 달성하는 전류 파형을 가지는 정류된 AC 전압의 파형을 보여준다. 이 도 21로부터 AC/DC PFC 컨버터에 의해 직면하는 문제와 주요 제한은 AC 소스로부터 인출되는 전력이 사이클마다 2번 제로로 감소될 때 AC 라인 주파수의 2배로 에너지를 버퍼링하는 것이 필요하다는 것이 쉽게 관찰된다.
에너지 버퍼는 입력 전력이 제로로 떨어지는 동안 DC 출력 전력을 유지하는데 필요할 수 있다. 이 에너지 버퍼는 종종 커패시터로 실현된다. 버퍼를 구현하는 간단한 방법은 단일 단 PFC 컨버터의 출력에 커패시터를 포함하는 것이다. 임의로 작은 출력 리플이 이 커패시터의 크기를 증가시키는 것에 의해 얻어질 수 있다. 그러나, 많은 공간 제약이 있는 응용에서 이것은 커패시터가 차지하는 볼륨이 매우 클 수 있어서 금지될 수 있다.
주어진 출력 전력에서, 에너지 버퍼 커패시터의 크기는 전압이 라인 전력의 함수로 리플 발생이 허용되는 경우 감소될 수 있다. 그러나, 이 방법은 이전에 설명된 간단한 단일 단 PFC 솔루션과 호환되지 않는다. 이 솔루션에서 커패시터는 출력에 걸쳐 직접 연결되고 부하 리플 전압과 커패시터 리플 전압은 동일하다. 대부분의 부하가 매우 작은 리플을 가지는 안정적인 DC 출력을 필요로 하기 때문에, 제2컨버터는 도 13에 도시된 바와 같이 출력으로부터 리플을 제거하기 위해 제1컨버터와 직렬로 캐스케이드 연결될 수 있다. 이러한 구성에서 제1컨버터의 출력 포트는 제2컨버터의 입력 포트에 부착되고 이 공통 포트는 또한 커패시터에 의해 공유된다. 이것은 커패시터 전압에 리플이 발생되는 동안 순수 DC 출력을 취득할 수 있게 하지만 효율은 각 단의 효율의 곱인 시스템 효율로 인해 나타난다.
커패시터 크기를 줄이기 위한 또 다른 접근 방식은 입력에 위치된 에너지 저장 커패시터와 하나의 단 AC/DC 컨버터를 포함한다. 에너지가 라인 전압에서 버퍼링되고 커패시터에 저장된 총 에너지는 단자 전압의 제곱에 비례하기 때문에 이것은 훨씬 더 적은 총 커패시턴스를 허용한다. 이것은 또한 작은 커패시턴스를 허용하는 동시에 2단 컨버터에서 나타나는 불량한 효율의 문제를 해결한다. 그러나, 커패시터는 정류된 라인 전압과 직교하는 전류 성분에 기여하기 때문에, 이 접근 방식의 현존하는 예는 불량한 역률(일반적으로 0.5 이하)을 구비한다.
여기서 우리는 작은 에너지 저장 커패시터의 사용으로 임의의 작은 리플, 높은 효율, 및 높은 역률을 가지는 완전히 조절된 DC 출력을 달성하는 AC/DC PFC 컨버터 아키텍처를 설명한다. 이 아키텍처는 소스로부터 부하로 다수의 단일 컨버터 셀 경로를 제공하기 위해 연결된 복수의 컨버터 셀을 사용한다. 이것은 시스템이 높은 역률을 구비하도록 컨버터 셀의 입력 측에 연결된 에너지 저장 커패시터에 의해 인출된 전류에 대한 제어를 제공하는 동시에 높은 효율을 허용할 수 있다. 이 커패시터는 비교적 높은 전압에서 상당한 리플을 가지고 에너지를 저장할 수 있게 하여 이를 매우 작게 할 수 있다. 아래에서 충분히 설명된 결과 컨버터는 최신 PFC 컨버터 기술에 비해 상당한 개선이다.
도 22는 본 명세서의 역률 보정 방법 및 시스템 중 하나의 구현을 보여주는 블록도를 제공한다. 이 구현은 정류된 AC 소스에 직렬로 연결되고 부하에 병렬 연결된 부하에 에너지를 전달하기 위한 2개의 경로로 동작한다. 이 구현은 또한 에너지 전달 경로 중 하나에 대한 입력과 병렬로 용량성 에너지 저장 네트워크를 포함한다. 에너지 전달 경로는 AC 소스로부터 인출된 에너지의 일부가 부하에 전달되고, 에너지의 나머지 부분은 커패시터에 전달되도록 제어된다. 도 22에 도시된 바와 같이, 에너지 전달 경로1(V1)의 입력 전압은 정류된 AC 전압(VLINE) 마이너스 커패시터 전압(VC)과 동일하다. 경로1은 정류기와 직렬이기 때문에, 이 경로로 인출되는 전력은 AC 소스(ILINE)로부터 인출되는 전류를 설정한다. 커패시터 전류(IC)는 에너지 전달 경로2(12)에 의해 인출된 전류와 ILINE 전류 사이의 차이에 의해 설정된다. 이것은 부하로 전달된 전력과 커패시터로 전달된 전력의 비율이 제어될 수 있게 한다.
이 아키텍처로 AC/DC PFC를 수행하는 하나의 방법은 AC 소스로부터 원하는 PFC 전류 파형을 그리기 위해 경로1을 제어하는 것이다. 전압(VI)은 VLINE와 VC 간의 차이에 의해 설정되기 때문에 경로1은 입력 전류를 제어하고 동시에 출력을 조절하여 PFC를 수행할 수는 없다. 그러나, 전체 라인 사이클에 걸쳐 경로1로 그려진 순간 전력은 부하로 전달된 DC 출력 전력보다 크지 않다면, 경로2는 경로1에 의해 전달된 전력과 DC 출력 전력 간의 차이를 공급하는 것에 의해 부하로 전달된 전력을 조절하는데 사용될 수 있다. AC 라인으로부터 인출되는 것과 부하로 전달되는 것 사이에 에너지의 차이(예를 들어, 순간 차이)는 자연적으로 커패시터에 의해 공급되거나 소비된다.
도 23은 도 22의 PFC 구현을 위한 하나의 AC 라인 사이클에 대한 시뮬레이팅된 파형을 도시한다. 에너지 전달 경로1은 VLINE이 VC 위로 상승할 때 전도 시작된다. P1과 P2의 합이 AC 소스로부터 인출되는 평균 전력과 같은 경우 순수 DC 출력이 얻어질 수 있다. 이 조건은 P1이 전도성일 때
Figure pct00001
인 경우 만족된다. 커패시턴스는 커패시터 전압이 이 관계를 위반하지 않도록 선택되어야 한다. VLINE이 VC 아래로 떨어질 때 경로1은 전도를 중단한다. 경로2는 사이클이 반복하는 그 다음 절반 라인 사이클에서 VLINE이 VC 위로 상승할 때까지 DC 출력 전력을 유지하도록 커패시터를 방전한다.
이 구성으로는 전류가 전체 라인 사이클에 걸쳐 AC 소스(즉, VC가 VLINE보다 더 큰 부분)로부터 인출되지 못할 수 있으므로 1의 역률이 얻어지지 못할 수 있다. 1의 역률이 얻어지지 못할 수 있지만, 도 23의 파형은 많은 응용에서 충분한 0.95보다 큰 역률을 달성한다.
각 에너지 전달 경로를 구현하는 하나의 방법은 높은 주파수 스위칭 모드 전력 공급 장치(SMPS)(예를 들어, 1 ㎒보다 더 큰 스위칭 주파수를 가지는)의 사용을 통해서이다. 온/오프 제어는 부하에 공급하기 위해 각 SMPS의 원하는 평균 출력을 얻는데 사용될 수 있다.
역률 보정의 제2구현은 1의 역률이 얻어질 수 있도록 전술된 구현에 추가하여 스위치 네트워크를 포함한다. 도 24는 구현의 블록도를 제공한다. 도 24에 S1로 표시된 스위치 네트워크는 전체 AC 사이클에 걸쳐 전류를 전도하도록 에너지 전달 경로1(예를 들어, 제어 ILINE)을 가능하도록 사용된다. VC가 VLINE보다 더 큰 있는 AC 사이클의 부분에서, 스위치(S1)는 경로 1의 입력에 대한 전압이 음으로 구동되지 않도록 커패시터 및 에너지 전달 경로(2)를 바이패스하는 데 사용된다. 이것은 경로1이 전체 라인 사이클을 통해 전류를 전도하게 하고 1의 역률이 달성될 수 있다. 도 25는 이 구현을 위한 완전한 AC 사이클에 대한 샘플 파형을 제공한다. 경로1이 전체 라인 사이클에 걸쳐 ILINE를 제어하도록 되어 있기 때문에, 1의 역률이 달성가능하다. 또한, ILINE는 전체 AC 사이클에 걸쳐 제어되기 때문에 ILINE의 주파수 성분이 제한되는 응용에서 사용될 때 이 구현은 장점이 있다.
본 발명의 범위 내에서 본 명세서에 설명된 PFC 아키텍처에 변형이 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, AC 소스로부터 인출되는 전류는 실질적으로 정현파일 필요는 없다. 많은 응용에서 기본파에 더하여 주파수 성분을 포함하는 AC 소스로부터 전류를 인출하는 것이 허용가능하다. 도 26에서 예시적인 전류 파형은 기본파에 더하여 홀수 고조파를 포함하는 것으로 제공된다. 전류 파형은 AC 사이클에서 AC 전압과 같은 시간에 피크를 가지지 않을 수 있는 형상을 구비한다. 그 결과, 순수한 DC 출력을 유지하기 위해 피크 최소 커패시터 전압이 감소될 수 있다. 이 감소된 피크에서, 최소값을 위반하지 않고 더 넓은 범위에 걸쳐 VC에 리플이 발생할 수 있기 때문에 더 작은 커패시턴스가 사용될 수 있다.
또한, 예시적인 실시예는 순수 DC 출력을 설명하였으나, 본 명세서의 범위로부터 벗어남이 없이 시간 가변 출력(예를 들어, AC)이 사용될 수 있다. 예를 들어, AC 소스의 것과 동일한 기본 주파수로 출력에 리플이 발생하는 것을 허용하는 것은 필요한 커패시터의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 많 응용에서, 예를 들어 온/오프 변조를 통해 평균 값으로 출력을 제어하는 것이 바람직하다. 하나의 응용은 LED로 전달되는 전력이 가변될 때 광 방출 특성의 일관된 세트를 달성하는 것이 바람직한 조명이나 다른 응용을 위해 하나 이상의 LED를 구동하는 것이다. 이것은 특정 순간 전력 레벨에서 LED를 구동하고 이후 LED의 온/오프 변조(예를 들어, 본 명세서에 설명된 고주파 스위칭 모드 전력 공급 장치와 같은)를 통해 평균 전력을 제어하는 것에 의해 달성될 수 있다. 출력으로 에너지를 전달하기 위해 다수의 경로로 이것을 구현하는 것은 에너지 전달 경로가 임의의 경로의 서브세트가 전도성일 때 부하에 일정한 출력 전력이 전달되도록 제어되는 것에 의해 달성될 수 있다. 이것이 달성될 수 있는 하나의 방법은 에너지 전달 경로의 각 서브세트의 온 시간을 인터리브하는 것이다. 그 결과, 각 서브세트는 원하는 순간 출력 전력을 전달할 수 있고, 단일 서브세트만이 특정 시간 순간에 전력을 제공할 수 있다.
전술된 구현은 두 개의 에너지 전달 경로와 용량성 에너지 저장 네트워크의 사용을 포함한다. 그 범위는 에너지의 일부를 용량성 에너지 저장 네트워크로 제공하고 에너지의 일부를 부하로 제공하도록 에너지 전달 경로가 제어되는, 에너지를 출력으로 전달하는 복수의 경로로 이 기술을 일반화하는 것을 포함한다.
많은 전자 시스템은 하나의 입력 소스로부터 유도된 다수의 조절된 출력 전압 또는 전류를 필요로 한다. 예를 들어, 휴대 전화에는 다수의 버스 전압이 일반적으로 있는데, 예를 들어 로직 코어 전압, 인터페이스를 위한 중간 전압 및 RF 전력 증폭기에 사용되는 제3 전압이 있다. 일부 휴대 전화는 또한 LED 카메라 플래시 또는 디스플레이를 구동하기 위한 높은 전압 또는 전력 출력을 요구할 수 있다. 대부분의 복잡한 시스템은 유사한 요구조건을 가지고 있다. 종종 이들은, 각각이 원하는 출력 중 하나를 생산하는, 선형 모드 또는 스위칭 모드에 상관없이, 독립적인 다수의 조절기를 사용하여 만족된다.
다수의 출력의 또 다른 일반적인 실현은 변압기 또는 인덕터 권선에 다수의 탭(tap)을 구비하는 스위칭 모드 전력 공급 장치(SMPS)와 같은 단일 컨버터이다. 권선의 각 점은 하나의 조절된 전압에 대해 원하는 출력 전압을 제공하는 데 사용될 수 있다. 이것은 시스템의 전반적인 복잡성(및 일반적으로 크기)을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있지만 하나의 출력 전압의 조절만을 허용할 수 있다. 다른 것은 출력 전압을 부하 전류의 함수로 만드는 변압기 누설 인덕턴스와 같은 AC 측 리액턴스에 의해 도입된 변동을 받는다.
다수의 출력 컨버터의 각 탭의 조절이 (필요한 경우) 선형 후 조절 단에 의해 전술된 바와 같이 달성될 수 있다. 낮은 드롭아웃 선형 조절기(LDO: low-dropout, linear regulator)가 탭 사이에 삽입하고, 일반적으로 발생하는 처짐(droop)에 대한 보상을 제공한다. 이것은 효과적이지만, 각 원하는 출력(이미 조절된 것을 제외하고)에 대해 LDO를 추가할 것을 요구하여, 시스템에 비용과 복잡성을 추가한다. 이것은 또한 일부 최소 드롭아웃 전압이 LDO가 제대로 작동하는데 요구되므로, 효율을 감소시킨다.
여기서 우리는 탭핑된 자기 구조, 또는 LDO 후 조절 단의 추가 없이 단일 컨버터를 사용하여 다수의 독립적으로 조절된 출력 전압 및/또는 전류를 생산할 수 있는 고효율 컨버터 시스템을 설명한다. 제안된 컨버터 시스템에서, 단일 컨버터 코어가 시간 공유에 기초하여 사용될 때 다수의 출력이 얻어질 수 있다. 이것은 단일 전력 단이 필요에 따라 조절을 수행하도록 부하 중 어느 하나에 교대로 연결하는 것을 허용한다. 대부분의 경우, 이것은 전형적인 스위칭 주파수(1 ㎒ 이하)에서 동작하는 SMPS 시스템에 대한 접근 방식을 제외하고는 매우 높은 대역폭 전력 단을 요구할 수 있다. 본 명세서에 설명된 것과 같은 VHF 전력 컨버터는 많은 출력이 높은 대역폭으로 서비스될 수 있게 하는 필요한 대역폭을 구비할 수 있다.
도 27은 전술된 바와 같이 구현되는 다수의 시간 공유 출력을 가지는 VHF 전력 컨버터 구현을 보여준다. 컨버터는 제어 시스템에 의해 부과되는 스케줄에 따라 복수의 부하에 에너지를 교대로 공급하는 높은 대역폭 컨버터일 수 있다. 컨버터 시스템은 각 부하로 전달되는 총 평균 전력과, 변조 사이클의 과정 동안 주어진 부하에 필요한 피크 전력을 공급할 수 있다. 이것은 또한 최소 및 최대 출력 전압의 차이에 의해 설정된 출력 전압 범위에 걸쳐 동작할 수 있다.
제어의 한 방법으로, 제어기는 도 27에 도시된 바와 같이 각 부하(V1, V2, V3 ...)를 동시에 모니터링할 수 있다. 컨버터는 스위치(S1, S2, S3...)를 통해 TM/N과 같은 총 변조 기간(TM)의 균등한 부분(fraction)에 걸쳐 각 부하에 연결되고 여기서 N은 부하의 개수이다. 개별 부하가 컨버터 셀(이후 부하 창이라고 언급되는 기간)에 연결되면, 이 컨버터는 TM에 걸쳐 평균 출력 전압 또는 전류가 제어기에 액세스가능할 수 있는 참조 값에 따라 원하는 값에서 유지되도록 동작할 수 있다. 이것은 부하 창 동안 컨버터 셀의 온-오프 변조 듀티 비율을 가변시키는 것에 의하여 달성될 수 있다. 부하가 더 많은 전력을 요구할 때, 듀티 비율이 증가될 수 있고 그 반대로도 될 수 있다. 제어기는 기간(TM)에서 모든 부하 창을 통해 사이클링하므로, 부하는 TM-TM/N보다 더 긴 기간 동안 조절되지 않고 유지되는 것은 없다. TM은 고성능 전력 단에서 짧을 수 있기 때문에, 효과적인 조절 대역폭이 매우 높을 수 있다.
전력 단이 최고 평균 부하 전력의 N배인 피크 출력을 할 때 이 조절 방법이 달성될 수 있다. 컨버터 셀은 변조 기간(TM)의 1/N 동안만 부하에 전력을 전달할 수 있기 때문에 이것이 유도된다. 일정한 출력이 요구되는 경우, 부하(V1, V2)와 병렬 도시된 부하 커패시터는 적어도 기간 (N-1)TM/N 동안 출력을 유지하는 크기인 것이 바람직하다.
제어의 다른 방법은 컨버터와 필터에 대한 요구조건을 완화시킨다. 이 방법에서, 부하 창 기간은 각 부하의 평균 출력 전력에 따라 동적으로 스케일링될 수 있다. 이것은 주어진 평균 부하 전력에 대한 컨버터에 요구되는 피크 전력을 줄이면서 컨버터가 더 큰 부하로 전력을 공급하는 시간을 더 많이 소비하게 할 수 있다. 하나의 이러한 방법은 부하로부터 요구되는 평균 전력에 정비례하는 부하 창 기간을 스케일링하는 것이다. 이것은 더 높은 부하에 더 긴 창을 제공한다. 안정 단에서 이것은 최소 피크 컨버터 전력을 요구하는 것에 대응할 수 있다. 부하 창 스케일링 기간은 컨버터의 제어 루프 주파수의 컷오프 아래의 주파수에서 조절될 수 있다. 그러나, 특정 경우에 부하 창 기간을 부하에 대하여 컨버터의 듀티 비율과 같거나 거의 같게 하는 것이 유리할 것이다.
도 27에 도시된 컨버터에서, 상이한 출력 전압을 3개의 부하에 공급할 때 동작이 이후 설명된다. 각 출력은 모두가 실제 동일할 수 있지만, 예시를 위하여 고유한 값인 것으로 고려된다.
변조 기간은 부하가 컨버터의 출력에 연결되는 한정된 3개의 별개의 기간으로 분할된다. 이 기간 각각은 각 부하 스위치(S1-3)가 폐쇄되고 다른 스위치는 개방되어 있을 때 발생하는 부하 창이다. 이 특정 예에서, 부하 창은 일정한 길이이고 순차적으로 활성된다.
동작 동안, 마스터 제어기는 연속적으로 각 부하의 출력 전압을 모니터링한다. 부하 창이 활성화될 때, 컨버터 출력 전압은 필요한 부하 전압에 가깝게 신속하게 상승(또는 하강)할 수 있다. 컨버터는 출력 전압이 전체 변조 기간에 걸쳐 미리 특정된 한도 내에 유지되도록 부하 창 기간의 부분에 대해 작동될 수 있다. 부하 창 기간의 일부는 0 내지 1 범위에 이를 수 있고 제어기에 의해 평균 의미에서 결정될 수 있다. 하나의 예시적인 제어 방식에서 각 부하는 창의 일부분이 표준 PWM 제어 방식과 유사한 듀티 비율에 대응하는 독립적인 창 루프에 의해 제어된다. 주요 차이점은 이 일부가 예를 들어 TW/TM의 스케일 팩터에 의해 실제 컨버터의 온 시간과 관련되어 있다는 것이다.
마스터 제어기가 "그 다음" 창을 선언할 때, 컨버터의 제어는 "그 다음" 창 루프에 기초한다. 컨버터 출력은 "그 다음" 출력 전압으로 바로 뒤틀릴(slew) 수 있다. 전술된 바와 같이 컨버터는 적절한 듀티 비율로 동작될 수 있다. 마스터 제어 루프가 순차적으로 활성 창을 시프트하므로 이 사이클은 연속적으로 반복될 수 있다.
VHF 전력 단에 내재된 매우 작은 에너지 저장으로 인해, 각각의 새로운 부하 창의 시작시에 출력 전압 뒤틀림 시간은 매우 짧을 수 있다. 그 결과, 평균적인 의미에서 제어 시스템에는 실질적으로 아무런 영향이 없다. 대신, 제어는 부하 출력 커패시터 시간 상수, 및 창-창 변조 지연에 의해 지배될 수 있다. 이것은 표준 PWM 방식이 직접 호환될 수 있게 한다. 컨버터 출력이 다수의 부하에 걸쳐 시간 공유하는 많은 다른 제어 방식이 가능하다. 이는 히스테리시스, 평균 전류 모드 제어 및 히스테리시스 오버라이드를 갖는 PWM을 포함한다.
이 방식의 주요 장점은 다수의 완전히 조절된 출력을 달성하면서 전체 컨버터 아키텍처를 단순화하는 능력이다. 이것은 본 명세서에 설명된 바와 같이 높은 대역폭 VHF 컨버터에 의해 인에이블되는 이 기술의 시간 공유 측면으로부터 유도된다.
특히 관심있는 하나의 응용은 색 시프트 및 전체 밝기의 변조에 영향을 주기 위해 다수의 LED 스트링을 제어하는 것이다. 이 경우, 컨버터는 전류 조절기로 동작될 수 있다. 각 스트링은 하나의 부하일 수 있다. 컨버터가 각 부하 창을 통해 사이클링하므로, 출력 전류는 원하는 값으로 조절될 수 있으며 전력 단은 자연적으로 매우 빠르게 원하는 스트링 전압을 얻을 수 있다. 각 단에 대한 전류가 이 방식을 사용하여 독립적으로 조절될 수 있기 때문에, 색 시프트는 쉽게 달성될 수 있다. 마스터 제어 루프는 색 온도와 밝기가 동시에 만족될 수 있도록 각 스트링의 전류를 설정할 수 있다.
본 명세서에 설명된 AC/DC VHF 컨버터 단은 매우 높은 제어 대역폭을 더 구비할 수 있기 때문에, VHF AC/DC 컨버터는 이런 방식으로 쉽게 제어될 수 있다. 그 결과 단일 단에서 다수의 출력 스트링의 독립적인 조절을 달성하는 컨버터 시스템이다. 이것은 각 스트링에 필요한 전압과 일치하도록 DC/DC 컨버터인 전용 제어기 세트가 후속하는 조절된 DC 레일을 제공하기 위해 별개의 AC/DC 단을 요구하는 현존하는 기술과 바람직하게 비교된다. 특히, LED 케이스에서, 변조 주파수가 사람 눈의 시력 한도의 지속도를 매우 많이 초과하여 유지될 수 있기 때문에 출력에서 홀드업(hold-up) 커패시터를 사용하는 것이 필요치 않을 수 있다.
특히 관심있는 또 다른 응용은 다수의 출력 전압을 필요로 하는 휴대용 전자장치, 예를 들어, 휴대 전화에 있다. 이 경우, 각 출력은 컨버터가 다른 부하에 서비스하는 간격 동안 출력을 유지하는 크기를 가지는 커패시터에 의해 버퍼링된다. 이 경우에 동적 창을 허용하는 것은 부하 커패시터 크기를 최소화할 수 있다. 다수의 전력 단은 동등하거나 더 큰 전력 밀도를 가질 수 있는 하나의 제어가능한 단으로 대체될 수 있기 때문에 전체 시스템 크기는 관계 없이 감소될 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이 VHF 전력 컨버터 아키텍처는 매우 높은 효율로 동작될 수 있다. 70% 이상의 효율은 적절한 제어 최적화를 통해 VHF 소프트 스위칭 전력 컨버터에 의해 전달될 수 있다. 더 높은 효율이 제한된 응용에서 바람직할 수 있지만, 본 명세서에 설명된 VHF 전력 컨버터 아키텍처는 효율을 위해 최적화된 제어를 통해 90% 이상의 효율에서 동작될 수 있다.
매우 높은 효율은 종종 스위치 모드 전력 공급 장치 통합에 중요한 고려 사항인 효율 손실로부터 열 구축 요구를 더 개량할 수 있다. 그 결과 주어진 출력 전력 요구조건에 대해 종래의 컨버터보다 단위 볼륨(전력 밀도)당 더 적은 열 에너지를 생산하는 매우 고효율 컨버터일 수 있다. 50% 효율에서 SMPS는 입력으로부터 소비하는 에너지의 절반을 열로써 발산해야 한다. 본 명세서에 설명된 소프트 스위칭 셀 기술 등에 기초하여 80% 효율 VHF 전력 컨버터만이 열로 소비되는 전력의 20%를 발산하는 것과 관련될 필요가 있다.
VHF 전력 컨버터의 크기는 필요한 성분 기술에 의해 영향을 받을 수 있으므로, 더 빠른 스위칭 속도는 일반적으로 더 작은 장치를 가능하게 한다. 주요 성분 크기 고려 사항은 인덕터 및 커패시터를 포함한다. 저장 에너지, 높은 효율의 양과 질을 감소시키는 것에 의해, 본 명세서에 설명된 소프트 스위칭 VHF 컨버터는 작은 값(따라서 작은 크기) 인덕터와 커패시터로 성공적으로 경제적으로 구현될 수 있다. 이 두 성분은 본 명세서에 설명된 아키텍처와 스위치 제어 기술의 유일한 수혜자인 것은 아니지만, 이들은 일반적으로 상당 크기 팩터이다. 자성 코어 물질이 있거나 없는 공기 코어 인쇄 회로 기판 에칭 기반 인덕터 및/또는 변압기를 사용하게 하는 것에 의해 물리적 장치 크기는 본질적으로 고려? 가치가 없다. 본 명세서에 설명된 스택된 셀의 고효율, 소프트 스위칭 VHF 전력 컨버터 아키텍처는 1마이크로헨리를 초과하는 인덕터를 요구함이 없이 LED 드라이버 응용에 적용될 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에 설명된 셀 기반 아키텍처에 기초하여 AC-DC 전력 컨버터를 스위칭하는 것은 5마이크로헨리를 초과하는 인덕터 없이 구현될 수 있다.
이러한 소형 폼 팩터 장치는 출력에 동기 정류를 더 포함하는 스택된 셀 직렬 입력, 병렬 출력 고효율 완전히 공진하는 스위칭 VHF AC-DC 전력 컨버터로 구현될 수 있다. 이러한 소형 폼 팩터 장치에 VHF 컨버터를 사용하는 것으로부터 다른 특징 및/또는 혜택은 빌트인 FCC 방출물 필터링, 낙뢰 보호, 다이오드 기반 입력 정류기, 전해 커패시터의 불요구, VHF 동작 주파수, 전혀 없거나 거의 없는 DC 에너지 저장을 포함하면서 가시광의 깜박임 없음, 실질적으로 출력 리플 없음, 출력 등으로 전파되는 실질적으로 2F 라인 주파수 없음을 포함하는 LED를 구동할 수 있는 AC 소스로부터 실질적으로 순수한 DC 출력을 제공할 수 있다. 소형 폼 팩터 VHF 컨버터는 AC 라인 사이클에 걸쳐 실질적으로 일정한 출력 전력을 전달할 수 있도록 순간 입력 전압에 독립적인 출력 전압을 생성하는 것을 더 포함할 수 있다.
(개별 인덕터 및/또는 대형 커패시터가 아니라) 세라믹 표면 마운트 커패시터 및 인쇄 회로 기판 에칭 인덕터를 사용하는 것에 의해 VHF 전력 컨버터 형태는 실질적으로 평면 형태로 발생할 수 있다. 이러한 형태는 랩탑 디스플레이 스크린, 휴대 전화 등과 같은 작은 공간에 쉽게 통합될 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이 VHF 셀 기반 전력 컨버터의 크기 혜택은 5개의 미국 25센트화 동전(약 4050 입방 밀리미터)미만의 볼륨에 AC-DC 높은 분리 컨버터를 제공하는 것을 촉진할 수 있다. 이 작은 볼륨에 제공될 수 있는 다른 특징은 실질적으로 리플 없는(임의의 작은 리플) 출력, 초고 효율(예를 들어, 75% 초과) 등을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 약 3개의 미국 25센트화 동전(약 2430 입방 밀리미터)의 볼륨에, 본 명세서에 설명된 VHF 변환 기술과 아키텍처는 매우 높은 전력 50W 가능한 VHF 전력 컨버터(예를 들어, 랩탑 컴퓨터용)를 제공할 수 있다. 대안적으로, 초소형 15W 가능한 VHF 전력 컨버터(예를 들어, LED 구동용)는 1개의 미국 25센트화 동전(약 800 입방 밀리미터)보다 더 작은 볼륨에 제공될 수 있다.
LED 조명은 본 명세서에 설명된 본 발명의 VHF 컨버터 셀 기반 아키텍처에 의해 제어/전력 공급될 수 있다. 도 28을 참조하면, 다수의 LED 조명(2802)으로 백열 전구를 교체하기 위한 회로가 본 명세서에 설명된 VHF 컨버터 기술과 아키텍처에 기초한 LED 드라이버(2804)와 비교된다. 컨버터의 크기가 실질적으로 감소될 뿐만 아니라, LED 드라이버(2802)에 의해 이전에 점유된 공간은 LED를 히트싱크/냉각하는데 사용될 수 있어, 이에 의해 동일한 크기 패키지(예를 들어, A19 스타일의 전구)로부터 훨씬 더 높은 잠재적인 조명 출력을 가능하게 한다).
본 명세서에 설명된 VHF 셀 기반 전력 컨버터 방법 및 시스템으로 가능할 수 있는 LED 조명 제어기는, LED를 펄스 폭 변조하는 AC-DC VHF 컨버터; LED를 펄스 폭 변조하는 VHF 컨버터; LED를 펄스 폭 변조하는 스택된 VHF 컨버터; LED에 전력을 공급하는 AC-DC VHF 스위칭 컨버터; LED에 전력을 공급하는 VHF 스위칭 전력 컨버터; LED에 전력을 공급하는 스택된 셀 VHF 컨버터; 전해 커패시터를 사용하지 않고 LED를 구동하는 5㎒보다 더 큰 주파수에서 동작하는 전력 컨버터; LED를 제어하는 VHF 컨버터의 전력 변환 단을 온/오프 사이클링; 펄스 폭 변조 방식으로 VHF 컨버터의 변환 단 사용; 선택적인 역률 보정을 가지는 LED를 PWM 제어하는 것을 포함하는 스택된 셀 직렬 입력, 병렬 출력 고효율 소프트 스위칭/완전 공진 스위칭 VHF LED 전력 공급 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터는 랩탑 전력 공급 장치, 휴대 전화, 스포츠 장비, 가전 장치, LED 기반의 조명, 무선 기지국, 전기 자동차, 레이더 시스템, 군인 운반 군사 분야 장비 등에서 사용될 수 있다. VHF 전력 컨버터는 12V와 같은 더 높은 전압이 디지털 전자 회로 등에 전력을 공급하는 3V와 같은 더 낮은 전압으로 변환될 필요가 있을 수 있는 응용에 사용될 수 있다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 빠른 과도 응답을 가질 수 있고 예를 들어 12V 직류(DC) 내지 240V 교류(AC)와 같은 매우 넓은 입력 범위를 수용하도록 구성될 수 있다. 여기에 전압 참조는 단지 예시적인 것이고 상이한 전압과 전류 유형(예를 들어, 15VAC 입력, 12V 출력)이 VHF 컨버터에 의해 사용 및/또는 제공될 수 있다는 것이 주목된다. 또한, 본 명세서에 설명된 VHF 전력 컨버터의 방법과 시스템은 전자 장치에 사용하는데 매우 작은 크기의 전력 소스의 구성을 가능하게 하여 제품 설계자에게 상당한 크기의 혜택을 제공할 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터 또는 다른 전력 회로로부터 DC 전력을 수신할 수 있는 전자 장치의 예로는 휴대용 컴퓨터, 소형 또는 착용가능한 장치, 휴대용 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 라우터, 액세스 포인트, 무선 통신 기능이 있는 백업 저장 장치, 휴대 전화, 음악 플레이어, 원격 제어기, 글로벌 위치지정 시스템 장치, 이러한 장치 중 하나 이상의 기능과 결합하는 장치 등을 포함할 수 있다.
랩탑은, 종종 프로세서, 버스 로직, 주변 장치, 디스플레이 백라이트 등을 동작시키는데 필요한 바와 같이 여러 DC 전압을 제공하기 위해 DC 마더 보드 전력을 변환하는 것을 포함하는 VHF 컨버터를 사용하기 위한 여러 기회를 제공할 수 있다. 이 보완적 전력 요구는 본 발명의 VHF 컨버터에 의해 충족될 수 있을 뿐만 아니라, (예를 들어, 랩탑 배터리를 충전하기 위해) AC 라인으로부터 주 전력 컨버터가 제공될 수 있다는 것이 주목된다. 전력 컨버터의 작은 크기는 다른 현대적인 솔루션에 비해 더 적은 공간을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 라인 코드와 인라인으로 발견되는 주 AC-DC 전력 공급 장치는 VHF 전력 컨버터가 랩탑이나 배터리 케이스 안에 배치될 수 있으므로 실질적으로 더 작게 만들어지거나 심지어 제거될 수 있다.
다른 랩탑 응용은 (예를 들어, 디스플레이 백라이트용) 디스플레이용 전력 소스로서 본 발명의 VHF 전력 컨버터를 사용하는 것이다. VHF 전력 컨버터에서 제공하는 빠른 과도 응답이 디스플레이 품질, 밝기, 선명도 등을 개선할 수 있기 때문에 이것은 디스플레이의 품질에 유익할 수 있다. 또한, VHF 전력 컨버터의 작은 크기 요구조건은 디스플레이 하우징(예를 들어, 랩탑 접이식 상단 커버)에 내장될 수 있도록 하여 랩탑 시스템의 조립의 복잡성을 줄일 수 있다.
본 명세서에 언급된 바와 같이, 전력 컨버터는 휴대용 라디오, 양방향 라디오, 텔레비전, 오디오 장비, 착용가능한 마이크, 헤드셋, 가상 현실 안경, 증강 현실 헤드기어 등과 같은 장치를 더 포함하여 본 명세서에 언급된 저전압 시스템에 전력을 공급하는 넓은 입력 범위를 수신할 수 있다. 이러한 대부분의 휴대용 장치에 더하여, 휴대 전화 충전기, 배터리 충전기 등과 같은 AC 라인으로부터 전력 공급될 수 있는 다른 소형 장치는 본 명세서에 설명된 본 발명의 VHF 컨버터의 응용으로부터 유익을 얻을 수 있다. 다른 AC 라인 응용은 팜탑, 스마트 폰, 글로벌 위치지정 시스템(GPS) 시스템, 전기 면도기 등을 충전하는 것을 제한 없이 포함한다. 실시예에서, 본 발명의 전력 컨버터는 전력 범위가 고전력 랩탑으로부터 저전력 휴대 전화에 이르는 장치에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다.
또한, 전력 컨버터는 무선 보안 모니터링 시스템, 에너지 절약 램프 및 다른 가전 장치에서 사용될 수 있다. 전력 컨버터는 집에서 표준 AC 전압 공급 장치를 무선 보안 모니터링 시스템, 에너지 절약 램프 및 다른 가전 제품에 필요한 DC 전압으로 변환할 수 있다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 매우 넓은 입력 범위를 수용할 수 있으며, 그리하여, 이것은 상이한 전압을 요구하는 다른 가전 제품에 사용될 수 있다. 또한, VHF 전력 컨버터의 작은 크기 요구조건은 임의의 가전 제품에 내장될 수 있게 한다.
VHF 전력 컨버터는 헬멧 카메라와 같은 스포츠 장비에 사용될 수 있다. 헬멧 카메라는 또한 메모리, 이미지 센서, 조명, 라디오 등에 전력을 공급하기 위해 여러 전압을 요구할 수 있다. VHF 전력 컨버터의 일 실시예는 배터리(예를 들어, 18V)로부터 공급될 수 있는 DC 전압을 헬멧 카메라의 동작에 필요한 여러 DC 전압으로 변환할 수 있다. 본 명세서에 설명된 다중 채널을 적용하는 것에 의해 적절한 동작을 위해 상이한 전압이나 전류를 요구하는 각 부하(조명, 센서, 라디오 등)는 본 명세서에 설명된 단일 다중 채널 컨버터에 의해 서비스될 수 있다. 또한, 작은 크기로 인해, VHF 전력 컨버터는 헬멧 카메라 하우징에 쉽게 장착될 수 있고, 컨버터에 의해 전력이 공급되는 로직과 기능적 요소를 포함할 수 있는 인쇄 회로 기판에 쉽게 통합될 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터는 랩탑 등의 디스플레이를 백라이트하는데 전력을 제공하도록 디스플레이 스크린 모듈에 통합될 수 있다. VHF 전력 컨버터에서 제공하는 빠른 과도 응답이 디스플레이 품질, 밝기, 선명도 등을 개선할 수 있기 때문에 이것은 디스플레이의 품질에 유익할 수 있다. 또한, VHF 전력 컨버터의 작은 크기 요구조건은 이것이 디스플레이 스크린 모듈 하우징에 장착될 수 있게 하여, 이에 의해 디스플레이 스크린 모듈의 조립의 복잡성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터는 AC 전력 코드에 통합될 수 있다. 전술된 바와 같이, 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 넓은 전력 입력 범위를 수신할 수 있다. 따라서, 본 발명의 VHF 전력 컨버터를 갖는 AC 전력 코드는 거의 임의의 유형의 전력 소스(예를 들어, AC 라인 코드, 12V 자동차 충전기 등)에 연결될 수 있다. 일반적인 응용에서 라인 AC 전력은 저전압 안전 요구조건(예를 들어, 30V 미만)을 만족시키는 낮은 전압으로 변환될 수 있다. 전력 컨버터의 작은 크기는 일반적인 50W 라인 코드 전력 컨버터가 5개의 미국 25센트화 동전(약 4050 입방 밀리미터)보다 크지 않는 인클로저에 배치될 수 있도록 다른 현대적인 솔루션에 비해 더 적은 공간을 필요로 할 수 있다.
VHF 전력 컨버터의 휴대 전화 응용은 배터리로부터 주 전자 제품 전력, 백라이트 디스플레이를 포함하는 휴대 전화, 키패드 백라이트, 카메라 플래쉬 램프 등을 위한 전용 전력을 제공하는 것을 포함한다. 본 명세서에 설명된 본 발명의 VHF 전력 컨버터에 의해 부여된 높은 레벨의 통합과, VHF 전력 컨버터와 호환되는 단순화된 PCB 기반의 임베디드 인덕터 기능은 주 전자회로 인쇄 회로 기판 위에 직접 통합을 제공할 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터는 또한 LED 기반 조명에서 사용될 수 있다. 현존하는 백열등 기구와 호환되는 LED 조명 제품은 표준 AC 라인 전압으로부터 동작할 필요가 있다. LED 전구는 직류(DC)를 사용하는 다수의 다이오드를 포함한다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 표준 AC 전압을 LED 전구의 다이오드에 필요한 DC 전압으로 변환할 수 있다. 또한, VHF 전력 컨버터의 작은 크기 요구조건은 LED 기반의 대체 전구의 베이스에 내장될 수 있게 하여 LED 전구의 조립의 복잡성을 줄이고 전구의 상당한 양의 내부를 LED 히트 싱크에 제공할 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터의 다중 채널 실시예는 각 조명/조명 그룹에 대해 별개의 출력값(전류 또는 전압)을 사용하는 것에 의해 각 조명 또는 조명 그룹이 밝기, 색, 온/오프(깜박임) 등을 개별적으로 제어될 수 있도록 LED 스트링에 전력을 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 작은 크기로 인해 LED 스트링의 디자인과 포장을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터는 색 변화 LED에도 사용될 수 있다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 색 조명 강도 제어를 제공할 수 있다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 LED 접합 온도 변화에 대해 색 점 유지를 더 제공하고, LED 수명을 연장하기 위해 LED 장치 온도를 제한할 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터는 무선 기지국에서도 사용될 수 있다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 입력 전압을 무선 기지국 트랜시버에 필요한 출력 전압 또는 전류로 변환할 수 있다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 빠른 과도 응답 시간, RF 엔벨롭 추적 출력 및 작은 크기를 통해 저전력 RF 응용에 유익할 수 있다.
VHF 컨버터는 차량 기반 전자장치에 다양한 응용을 찾을 수 있다. 일 실시예에서, 전력 컨버터는 12VDC 차량 전력 포트에 플러그인될 수 있는 휴대 전화 충전기, GPS 시스템, MP3 플레이어, 스테레오 시스템 등과 같은 차량 액세서리에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 GPS 시스템의 디스플레이 유닛에 전력을 제공할 수 있다. 이것은 VHF 전력 컨버터에 의해 제공되는 빠른 과도 응답으로 인해 향상된 디스플레이 품질, 밝기, 선명도 등을 생성할 수 있다. 또한, VHF 전력 컨버터의 작은 크기 요구조건은 디스플레이 유닛에 내장될 수 있게 하여 GPS 시스템의 조립의 복잡성을 감소시킬 수 있다. 작은 크기 때문에, 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 휴대 전화 충전기, GPS 시스템, MP3 플레이어 및 자동차의 스테레오 시스템에 통합될 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터는 공중 레이더에도도 사용될 수 있다. 공중 레이더는 주로 공중 레이더의 크기의 설치 제한으로 고유한 설계 문제를 나타낸다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터 소형 요구조건은 공중 레이더에 내장될 수 있게 하여 공중 레이더의 설치 제한을 해결할 수 있게 한다. 레이더 시스템은 VHF 전력 컨버터의 빠른 과도 응답 능력 및 넓은 범위의 출력 전압 성능, 극히 낮은 리플, 높은 분리 등으로부터 더 유익을 얻을 수 있다.
본 발명의 VHF 전력 컨버터는 군인 운반 군사 분야 장비에도 사용될 수 있다. 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 군사 분야 장비의 요구조건에 따라, 입력 신호를 출력 신호(예를 들어, 전압)로 변환하여, 효율적인 전력 관리에 도움을 줄 수 있다. 군사 분야 장비는 야간 비전 고글, 랩탑, 및 GPS, 센서 등과 같은 통신 장치를 포함할 수 있다. VHF 전력 컨버터의 작은 크기 요구조건은 군사 분야 장비에 내장될 수 있게 하여, 이에 의해 군사 분야 장비를 가볍고 신뢰성있고, 휴대용으로 만들 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 VHF 전력 컨버터는 모든 종류의 군사 분야 장비의 전력 요구에 적응할 수 있는 단일 전력 컨버터 설계를 군사 장비 디자이너에 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명된 본 발명의 VHF 컨버터 방법과 시스템은 매우 큰 부하 범위를 지원하기 위해 버랙터 기반 네트워크 튜닝과 결합될 수 있다. 이러한 결합은 부하의 함수로 임피던스 변화에 대한 보상을 촉진하기 위하여 버랙터로 공진 및 VHF 온/오프 스위칭 제어를 이용할 수 있다.

Claims (556)

  1. 고주파 스위칭 전력 컨버터로서,
    직렬로 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀;
    플렉시블한 연결을 구성하고 상기 입력 신호를 수신하도록 상기 전력 셀을 제어하기 위한 제어기; 및
    결합된 출력을 제공하도록 상기 복수의 전력 셀의 일부로부터 출력을 수신하고 상기 결합된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단(output stage)을 포함하는 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 전력 셀 각각은 상기 제어기에 의해 개별적으로 제어가능한 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 상기 출력 단 사이에 배치되는 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 출력 단은 상기 복수의 전력 셀 중 하나로부터 출력을 각각 수신하는 다수의 1차 권선을 가지는 적어도 하나의 변압기를 포함하는 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 출력 단은, 상기 복수의 셀 중 하나로부터 출력에 각각 연결된 입력과, 상기 결합된 출력을 제공하도록 각각 병렬로 연결된 출력을 구비하는 복수의 커패시터를 포함하는 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 출력 단은 상기 복수의 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  10. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 출력을 각각 제공하는 복수의 스택된(stacked) 셀 세트를 더 포함하되, 상기 복수의 스택된 셀 세트의 일부는 병렬 출력을 제공하도록 구성된 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  11. 제1항에 있어서, PCB 에칭 인덕터 및 변압기 중 적어도 하나를 더 포함하는 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  12. 제1항에 있어서, 버랙터(varactor)로 제어되는 네트워크 튜닝을 더 포함하는 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  13. 제1항에 있어서, 공진 스위칭을 더 포함하는 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  14. 제1항에 있어서, 상기 고주파 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응된 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  15. 제1항에 있어서, 상기 고주파 스위칭 전력 컨버터는 디스플레이 스크린 모듈에 통합된 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  16. 제1항에 있어서, 상기 고주파 스위칭 전력 컨버터는 AC 라인 전력 코드 조립체에 통합된 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  17. 제1항에 있어서, 상기 고주파 스위칭 전력 컨버터는 휴대 전화에 사용하도록 적응된 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  18. 제1항에 있어서, 상기 고주파 스위칭 전력 컨버터는 무선 기지국에 통합된 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  19. 제1항에 있어서, 상기 고주파 스위칭 전력 컨버터는 전기 자동차에 통합된 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  20. 제1항에 있어서, 상기 고주파 스위칭 전력 컨버터는 공중 레이더에 사용하도록 적응된 것인 고주파 스위칭 전력 컨버터.
  21. 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터로서,
    직렬로 DC 입력 신호를 수신하고 DC 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 스택된 전력 셀;
    상기 플렉시블한 연결을 구성하고, 상기 DC 입력 신호를 수신하도록 상기 복수의 스택된 전력 셀을 제어하고, 공진 스위칭을 촉진하기 위한 제어기; 및
    결합된 DC 출력을 부하에 전달하도록 상기 복수의 스택된 전력 셀의 일부 각각으로부터 출력을 결합하기 위한 출력 단을 포함하는, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  22. 제21항에 있어서, PCB 에칭 인덕터와 변압기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  23. 제21항에 있어서, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝을 더 포함하는, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  24. 제21항에 있어서, 공진 스위칭을 더 포함하는, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  25. 제21항에 있어서, 상기 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  26. 제21항에 있어서, 상기 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 디스플레이 스크린 모듈에 통합된 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  27. 제21항에 있어서, 상기 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 AC 라인 전력 코드 조립체에 통합된 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  28. 제21항에 있어서, 상기 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 휴대 전화에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  29. 제21항에 있어서, 상기 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 무선 기지국에 통합된 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  30. 제21항에 있어서, 상기 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 전기 자동차에 통합된 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  31. 제21항에 있어서, 상기 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 공중 레이더에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  32. 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터로서,
    입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 스택된 전력 셀;
    상기 플렉시블한 연결을 구성하고, 상기 입력 신호를 수신하도록 상기 복수의 스택된 전력 셀을 제어하며, 전력 셀 소프트 스위칭을 촉진하기 위한 제어기; 및
    상기 복수의 스택된 전력 셀의 일부 각각으로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단을 포함하되,
    상기 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 컨버터는 주어진 출력 전력에 대해 단일 셀 전력 컨버터에 의해 제공되는 것보다 더 낮은 전력 밀도를 촉진하는 높은 전력 변환 효율을 포함하는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  33. 제32항에 있어서, PCB 에칭 인덕터 및 변압기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  34. 제32항에 있어서, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝을 더 포함하는, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  35. 제32항에 있어서, 공진 스위칭을 더 포함하는, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  36. 제32항에 있어서, 상기 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  37. 제32항에 있어서, 상기 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 디스플레이 스크린 모듈에 통합된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  38. 제32항에 있어서, 상기 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 AC 라인 전력 코드 조립체에 통합된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  39. 제32항에 있어서, 상기 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 휴대 전화에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  40. 제32항에 있어서, 상기 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 무선 기지국에 통합된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  41. 제32항에 있어서, 상기 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 전기 자동차에 통합된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  42. 제32항에 있어서, 상기 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터는 공중 레이더에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  43. 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터로서,
    50V를 초과하는 피크 진폭을 가지는 입력 신호를 수신하고 복수의 실리콘 전력 셀 각각으로부터 출력을 제공하도록 직렬 스택으로 구성된 복수의 실리콘 전력 셀;
    상기 입력 신호를 수신하도록 상기 복수의 실리콘 전력 셀을 제어하고 5㎒를 초과하는 주파수에서 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진하기 위한 제어기; 및
    상기 복수의 실리콘 전력 셀의 일부로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단을 포함하는, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  44. 제43항에 있어서, PCB 에칭 인덕터 및 변압기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  45. 제43항에 있어서, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝을 더 포함하는, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  46. 제43항에 있어서, 공진 스위칭을 더 포함하는, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  47. 제43항에 있어서, 상기 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응된 것인, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  48. 제43항에 있어서, 상기 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 디스플레이 스크린 모듈에 통합된 것인, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  49. 제43항에 있어서, 상기 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 AC 라인 전력 코드 조립체에 통합된 것인, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  50. 제43항에 있어서, 상기 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 휴대 전화에 사용하도록 적응된 것인, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  51. 제43항에 있어서, 상기 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 무선 기지국에 통합된 것인, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  52. 제43항에 있어서, 상기 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 전기 자동차에 통합된 것인, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  53. 제43항에 있어서, 상기 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 공중 레이더에 사용하도록 적응된 것인, 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  54. 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터로서,
    50V를 초과하는 피크 진폭을 가지는 입력 신호를 직렬로 수신하고 출력을 제공하도록 구성된 복수의 전력 셀;
    상기 입력 신호를 수신하도록 상기 복수의 전력 셀을 구성하고 5㎒를 초과하는 주파수에서 상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진하기 위한 제어기; 및
    상기 복수의 전력 셀의 일부로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단을 포함하되,
    상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 실질적으로 동일한 기능을 제공하는 단일 셀 전력 컨버터에 의해 제공된 전력 밀도보다 더 낮은 전력 밀도를 제공하는 것인, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  55. 제54항에 있어서, PCB 에칭 인덕터 및 변압기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  56. 제54항에 있어서, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝을 더 포함하는, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  57. 제54항에 있어서, 공진 스위칭을 더 포함하는, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  58. 제54항에 있어서, 상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응된 것인, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  59. 제54항에 있어서, 상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 디스플레이 스크린 모듈에 통합된 것인, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  60. 제54항에 있어서, 상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 AC 라인 전력 코드 조립체에 통합된 것인, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  61. 제54항에 있어서, 상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 휴대 전화에 사용하도록 적응된 것인, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  62. 제54항에 있어서, 상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 무선 기지국에 통합된 것인, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  63. 제54항에 있어서, 상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 전기 자동차에 통합된 것인, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  64. 제54항에 있어서, 상기 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터는 공중 레이더에 사용하도록 적응된 것인, 저 전력 밀도 실리콘 기반 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  65. 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터로서,
    50V를 초과하는 피크 진폭을 가지는 입력 신호를 수신하고 복수의 출력을 제공하도록 직렬 스택으로 구성된 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀;
    실리콘 전력 컨버터 셀이 60V를 초과하는 입력 신호를 수신하지 못하는 것을 보장하도록 상기 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀을 제어하고 5㎒를 초과하는 주파수에서 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진하기 위한 제어기; 및
    결합된 출력을 부하에 전달하도록 상기 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀의 일부 각각으로부터 출력을 결합하기 위한 출력 단을 포함하는, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  66. 제65항에 있어서, PCB 에칭 인덕터와 변압기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  67. 제65항에 있어서, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝을 더 포함하는, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  68. 제65항에 있어서, 공진 스위칭을 더 포함하는, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  69. 제65항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  70. 제65항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 디스플레이 스크린 모듈에 통합된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  71. 제65항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 AC 라인 전력 코드 조립체에 통합된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  72. 제65항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 휴대 전화에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  73. 제65항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 무선 기지국에 통합된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  74. 제65항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 전기 자동차에 통합된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  75. 제65항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 공중 레이더에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  76. 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터로서,
    50V를 초과하는 피크 진폭을 가지는 입력 신호를 수신하고 복수의 출력을 제공하도록 직렬 스택으로 구성된 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀;
    실리콘 전력 컨버터 셀이 20V 미만 및 60V 초과하는 입력 신호를 수신하지 못하는 것을 보장하도록 상기 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀을 제어하고 5㎒를 초과하는 주파수에서 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진하기 위한 제어기; 및
    결합된 출력을 부하에 전달하도록 상기 복수의 실리콘 전력 컨버터 셀의 일부 각각으로부터 출력을 결합하기 위한 출력 단을 포함하는, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  77. 제76항에 있어서, PCB 에칭 인덕터 및 변압기 중 적어도 하나를 더 포함하는, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  78. 제76항에 있어서, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝을 더 포함하는, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  79. 제76항에 있어서, 공진 스위칭을 더 포함하는, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  80. 제76항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  81. 제76항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 디스플레이 스크린 모듈에 통합된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  82. 제76항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 AC 라인 전력 코드 조립체에 통합된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  83. 제76항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 휴대 전화에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  84. 제76항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 무선 기지국에 통합된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  85. 제76항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 전기 자동차에 통합된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  86. 제76항에 있어서, 상기 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터는 공중 레이더에 사용하도록 적응된 것인, 스택된 실리콘 셀 스위칭 전력 컨버터.
  87. VHF 전력 컨버터로서,
    스위칭 커패시터 단;
    바이패스 스위치; 및
    입력 전압을 출력 전압으로 변환하기 위한 VHF 조절 단을 포함하되,
    상기 스위칭 커패시터 단은 상기 VHF 조절 단에 더 연결된 상기 바이패스 스위치에 의해 후속되는 것인 VHF 전력 컨버터.
  88. 제87항에 있어서, 상기 스위칭 커패시터 단은 상기 입력 전압을 복수의 커패시터 중에 분할하기 위한 복수의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 VHF 전력 컨버터.
  89. 제87항에 있어서, 상기 바이패스 스위치는 상기 입력 전압과 상기 스위칭 커패시터 단의 출력 간을 선택하는 것인 VHF 전력 컨버터.
  90. 제87항에 있어서, 상기 바이패스 스위치의 제어는 상기 입력 전압에 기초하는 것인 VHF 전력 컨버터.
  91. 제87항에 있어서, PCB 에칭 인덕터 및 변압기 중 적어도 하나를 더 포함하는 VHF 전력 컨버터.
  92. 제87항에 있어서, 버랙터로 제어되는 네트워크 튜닝을 더 포함하는 VHF 전력 컨버터.
  93. 제87항에 있어서, 공진 스위칭을 더 포함하는 VHF 전력 컨버터.
  94. 제87항에 있어서, 상기 VHF 전력 컨버터는 랩탑에 사용하도록 적응된 것인 VHF 전력 컨버터.
  95. 제87항에 있어서, 상기 VHF 전력 컨버터는 디스플레이 스크린 모듈에 통합된 것인 VHF 전력 컨버터.
  96. 제87항에 있어서, 상기 VHF 전력 컨버터는 AC 라인 전력 코드 조립체에 통합된 것인 VHF 전력 컨버터.
  97. 제87항에 있어서, 상기 VHF 전력 컨버터는 휴대 전화에 사용하도록 적응된 것인 VHF 전력 컨버터.
  98. 제87항에 있어서, 상기 VHF 전력 컨버터는 무선 기지국에 통합된 것인 VHF 전력 컨버터.
  99. 제87항에 있어서, 상기 VHF 전력 컨버터는 전기 자동차에 통합된 것인 VHF 전력 컨버터.
  100. 제87항에 있어서, 상기 VHF 전력 컨버터는 공중 레이더에 사용하도록 적응된 것인 VHF 전력 컨버터.
  101. VHF 전력 컨버터로부터 보조 출력으로 전달되는 평균 전력을 제어하는 방법으로서,
    상기 VHF 전력 컨버터의 인버터로부터 생성된 AC 전력을 정류하고 이를 제1위상에서 보조 전력 포트로 제공하는 단계; 및
    상기 보조 전력 포트로부터 AC 전력을 생성하고 이를 제2위상에서 상기 VHF 전력 컨버터로 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 제1위상에서 보조 전력을 생성하는 단계와 상기 제2위상에서 AC 전력을 생성하는 단계 사이를 스위칭하는 것은 상기 VHF 전력 컨버터로부터 전달되는 평균 전력을 제어하는 것을 촉진하도록 제어되는 것인 방법.
  102. 제101항에 있어서, 전력을 부하에 제공하기 위해 상기 VHF 전력 컨버터의 제어 루프와 독립적으로 보조 전력 제어 루프에 있는 보조 정류기를 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  103. 제102항에 있어서, 상기 보조 전력 제어 루프는 피드 포워드 제어 루프인 것인 방법.
  104. 제101항에 있어서, 상기 보조 전력 포트는 하나 이상의 전력 장치의 게이트를 구동하는데 필요한 전력을 공급하는데 사용되는 것인 방법.
  105. 제104항에 있어서, 상기 전력 장치는 LED 기반 조명 유닛인 것인 방법.
  106. 제101항에 있어서, 상기 보조 전력 포트는 상기 VHF 전력 컨버터의 일부에 전력을 제공하는데 사용되는 것인 방법.
  107. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀은 상기 가변 입력 전압 신호로부터 출력을 생성하는 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 가변 입력 전압 신호의 진폭을 결정하는 단계; 및
    상기 가변 입력 전압 신호의 진폭에 기초하여 상기 출력을 생성하도록 상기 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  108. 제107항에 있어서, 상기 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호인 것인 방법.
  109. 제108항에 있어서, 상기 출력은 DC 전압인 것인 방법.
  110. 제108항에 있어서, 상기 출력은 고정된 전류인 것인 방법.
  111. 제107항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화되는 것인 방법.
  112. 제111항에 있어서, 상기 복수의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 진폭에서 비활성화되는 것인 방법.
  113. 제107항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스되는 것인 방법.
  114. 제107항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  115. 제107항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  116. 제107항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  117. 제107항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  118. 제117항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  119. 제107항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  120. 제107항에 있어서, 제어하는 단계는 상기 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭에 기초하는 것인 방법.
  121. 제107항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 가변 입력 전압 신호의 국부 평균에 기초하는 것인 방법.
  122. 제107항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  123. 제107항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  124. 제123항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  125. 제123항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  126. 제123항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  127. 제107항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  128. 제107항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  129. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀은 출력을 생성하는 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 가변 입력 전압 신호의 진폭을 결정하는 단계; 및
    상기 출력의 요구조건에 기초하여 상기 가변 입력 전압 신호로부터 상기 출력을 생성하도록 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  130. 제129항에 있어서, 상기 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호인 것인 방법.
  131. 제130항에 있어서, 상기 출력은 DC 전압인 것인 방법.
  132. 제130항에 있어서, 상기 출력은 고정된 전류인 것인 방법.
  133. 제129항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화되는 것인 방법.
  134. 제133항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 진폭에서 비활성화되는 것인 방법.
  135. 제129항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스되는 것인 방법.
  136. 제129항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  137. 제129항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  138. 제129항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  139. 제129항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  140. 제139항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  141. 제129항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  142. 제129항에 있어서, 제어하는 단계는 상기 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭에 기초하는 것인 방법.
  143. 제129항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 가변 입력 전압 신호의 국부 평균에 기초하는 것인 방법.
  144. 제129항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  145. 제129항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  146. 제145항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  147. 제145항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  148. 제145항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  149. 제129항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  150. 제129항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  151. 제129항에 있어서, 상기 출력의 요구조건은 전류 요구조건인 것인 방법.
  152. 제129항에 있어서, 상기 출력의 요구조건은 전압 요구조건인 것인 방법.
  153. 제129항에 있어서, 상기 출력의 요구조건은 리플 요구조건인 것인 방법.
  154. 제129항에 있어서, 상기 출력의 요구조건은 전력 요구조건인 방법.
  155. 제129항에 있어서, 상기 출력의 요구조건은 분리 요구조건인 방법.
  156. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀은 출력을 생성하는 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 가변 입력 전압 신호의 진폭을 결정하는 단계; 및
    상기 출력과 연관된 피드백에 기초하여 상기 가변 입력 전압 신호로부터 상기 출력을 생성하도록 상기 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  157. 제156항에 있어서, 상기 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호인 것인 방법.
  158. 제157항에 있어서, 상기 출력은 DC 전압인 것인 방법.
  159. 제157항에 있어서, 상기 출력은 고정된 전류인 것인 방법.
  160. 제156항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화되는 것인 방법.
  161. 제160항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 진폭에서 비활성화되는 것인 방법.
  162. 제156항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스되는 것인 방법.
  163. 제156항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  164. 제156항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  165. 제156항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  166. 제156항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  167. 제166항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  168. 제156항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  169. 제156항에 있어서, 제어하는 단계는 상기 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭에 기초하는 것인 방법.
  170. 제156항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 가변 입력 전압 신호의 국부 평균에 기초하는 것인 방법.
  171. 제156항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  172. 제156항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  173. 제172항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  174. 제172항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  175. 제172항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  176. 제156항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  177. 제156항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  178. 제156항에 있어서, 상기 피드백은 출력 전류의 척도인 것인 방법.
  179. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 전력 컨버터 셀은 출력을 생성하기 위한 것이고, 상기 입력 전압은 상기 복수의 셀 중 임의의 것에 의해 유지가능한 것보다 더 큰 것인, 상기 수신하는 단계; 및
    상기 셀에 의해 유지가능한 것을 초과하는 상기 입력의 일부를 셀이 수신하지 못하도록 상기 입력 전압을 상기 복수의 전력 컨버터 셀의 일부 중에 분배하도록 상기 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  180. 제179항에 있어서, 상기 입력 전압 신호는 AC 라인 신호인 것인 방법.
  181. 제180항에 있어서, 상기 출력은 DC 전압인 것인 방법.
  182. 제180항에 있어서, 상기 출력은 고정된 전류인 것인 방법.
  183. 제179항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화되는 것인 방법.
  184. 제183항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 진폭에서 비활성화되는 것인 방법.
  185. 제179항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스되는 것인 방법.
  186. 제179항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  187. 제179항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  188. 제179항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  189. 제179항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  190. 제189항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  191. 제179항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  192. 제179항에 있어서, 제어하는 단계는 상기 입력 전압 신호의 순간 진폭에 기초하는 것인 방법.
  193. 제179항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 입력 전압 신호의 국부 평균에 기초하는 것인 방법.
  194. 제179항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  195. 제179항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  196. 제195항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  197. 제195항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  198. 제195항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  199. 제179항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  200. 제179항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  201. 제179항에 있어서, 상기 복수의 셀 각각은 실리콘 기반인 것인 방법.
  202. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 전력 컨버터 셀은 상기 가변 입력으로부터 출력을 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 출력 전압의 평균을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 평균에 기초하여 상기 가변 입력 전압으로부터 상기 출력을 생성하도록 상기 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 동기적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  203. 제202항에 있어서, 상기 가변 입력 전압 신호는 AC 라인 신호인 것인 방법.
  204. 제203항에 있어서, 상기 출력은 DC 전압인 것인 방법.
  205. 제203항에 있어서, 상기 출력은 고정된 전류인 것인 방법.
  206. 제202항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 진폭이 변할 때 여러 결정된 진폭에서 활성화되는 것인 방법.
  207. 제206항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 진폭에서 비활성화되는 것인 방법.
  208. 제202항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 개별 셀은 상기 가변 입력 전압 신호의 결정된 진폭이 감소할 때 여러 결정된 진폭에서 바이패스되는 것인 방법.
  209. 제202항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  210. 제202항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  211. 제202항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  212. 제202항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  213. 제212항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  214. 제202항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  215. 제202항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 가변 입력 전압 신호의 순간 진폭에 기초하는 것인 방법.
  216. 제202항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 가변 입력 전압 신호의 국부 평균에 기초하는 것인 방법.
  217. 제202항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스를 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  218. 제202항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  219. 제218항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  220. 제218항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  221. 제218항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  222. 제202항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  223. 제202항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  224. 방법으로서,
    소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터는 복수의 출력값을 생성하는 것인, 상기 수신하는 단계;
    제1부하에 대해 제1시간 간격 동안 제1출력을 생성하고 제2부하에 대해 제2시간 간격 동안 제2출력을 생성하도록 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 제어하는 단계; 및
    상기 제1시간 간격 동안 상기 제2부하를 바이패스하고 상기 제2시간 간격 동안 상기 제1부하를 바이패스하는 것을 촉진하도록 적어도 하나의 부하 분리 제어 신호를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  225. 제224항에 있어서, 상기 제1출력은 전류 및 전압 중 하나인 것인 방법.
  226. 제225항에 있어서, 상기 제1출력은 상기 제1시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  227. 제224항에 있어서, 상기 제2출력은 전류 및 전압 중 하나인 것인 방법.
  228. 제227항에 있어서, 상기 제2출력은 상기 제2시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  229. 제224항에 있어서, 상기 복수의 출력값은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  230. 제224항에 있어서, 상기 복수의 출력값은 전류 출력값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택되는 것인 방법.
  231. 제224항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 AC 입력인 것인 방법.
  232. 제224항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 DC 입력인 것인 방법.
  233. 제224항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 고정된 전압인 것인 방법.
  234. 제224항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 가변 전압인 것인 방법.
  235. 제224항에 있어서, 상기 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 상기 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압인 것인 방법.
  236. 제224항에 있어서, 상기 부하의 각 부분은 상이한 출력 전압을 수신하는 것인 방법.
  237. 제224항에 있어서, 상기 부하의 각 부분은 실질적으로 고정된 전류를 수신하는 것인 방법.
  238. 제224항에 있어서, 상기 부하의 각 부분은 상이한 전류를 수신하는 것인 방법.
  239. 제224항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호로부터 전력은 상기 출력 중에 시분할 다중화된 것인 방법.
  240. 제224항에 있어서, 상기 제1부하와 상기 제2부하 중 적어도 하나는 LED 스트링의 일부인 것인 방법.
  241. 제224항에 있어서, 각 시간 간격 동안 제공되는 상기 출력은 실질적으로 일정한 색 온도 조명 출력을 달성하는 것을 촉진하도록 별개의 LED를 구동하는 것인 방법.
  242. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 구비하는 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터는 복수의 출력값을 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계;
    제1부하에 대해 제1시간 간격 동안 제1출력을 생성하고 제2부하에 대해 제2시간 간격 동안 제2출력을 생성하도록 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계; 및
    상기 제1시간 간격 동안 상기 제2부하를 바이패스하고 상기 제2시간 간격 동안 상기 제1부하를 바이패스하는 것을 촉진하도록 적어도 하나의 부하 분리 제어 신호를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  243. 제242항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  244. 제242항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  245. 제242항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  246. 제242항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  247. 제246항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 병렬로 배치되는 것인 방법.
  248. 제242항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  249. 제242항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 고주파 전력 컨버터 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  250. 제242항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  251. 제250항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  252. 제250항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  253. 제250항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  254. 제242항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  255. 제242항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  256. 제242항에 있어서, 상기 제1출력은 전류 및 전압 중 하나인 것인 방법.
  257. 제242항에 있어서, 상기 제1출력은 조절된 출력인 것인 방법.
  258. 제256항에 있어서, 상기 제1출력은 상기 제1시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  259. 제242항에 있어서, 상기 제2출력은 전류 및 전압 중 하나인 것인 방법.
  260. 제259항에 있어서, 상기 제2출력은 상기 제2시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  261. 제242항에 있어서, 상기 복수의 출력값은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  262. 제242항에 있어서, 상기 복수의 출력값은 전류 출력값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택되는 것인 방법.
  263. 제242항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 AC 입력인 것인 방법.
  264. 제242항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 DC 입력인 것인 방법.
  265. 제242항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 고정된 전압인 것인 방법.
  266. 제242항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 가변 전압인 것인 방법.
  267. 제242항에 있어서, 상기 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 상기 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압인 것인 방법.
  268. 제242항에 있어서, 상기 부하의 각 부분은 상이한 출력 전압을 수신하는 것인 방법.
  269. 제242항에 있어서, 상기 부하의 각 부분은 실질적으로 고정된 전류를 수신하는 것인 방법.
  270. 제242항에 있어서, 상기 부하의 각 부분은 상이한 전류를 수신하는 것인 방법.
  271. 제242항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호로부터 전력은 상기 출력 중에 시분할 다중화된 것인 방법.
  272. 제242항에 있어서, 상기 제1부하와 상기 제2부하 중 적어도 하나는 LED 스트링의 일부인 것인 방법.
  273. 제242항에 있어서, 각 시간 간격 동안 제공되는 출력은 실질적으로 일정한 색 온도 조명 출력을 달성하는 것을 촉진하도록 별개의 LED를 구동하는 것인 방법.
  274. 방법으로서,
    출력 포트에 복수의 출력값을 생성하기 위해 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계;
    제1시간 간격 동안 제1출력을 생성하고 제2시간 간격 동안 제2출력을 생성하도록 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 제어하는 단계; 및
    상기 출력 포트와 실질적으로 병렬로 LED 스트링을 연결하는 단계를 포함하되,
    상기 LED 스트링은 실질적으로 일정한 색 온도 조명을 달성하는 것을 촉진하기 위해 상기 LED의 제1부분이 상기 제1시간 간격 동안 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 가지는 회로를 형성하도록 제어가능하고, 상기 LED의 제2부분이 상기 제2시간 간격 동안 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 가지는 회로를 형성하도록 제어가능하도록 구성된 것인 방법.
  275. 제274항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  276. 제275항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  277. 제275항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  278. 제275항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  279. 제274항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  280. 제274항에 있어서, 상기 제1출력은 전류 및 전압 중 하나인 것인 방법.
  281. 제280항에 있어서, 상기 제1출력은 상기 제1시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  282. 제274항에 있어서, 상기 제2출력은 전류 및 전압 중 하나인 것인 방법.
  283. 제282항에 있어서, 상기 제2출력은 상기 제2시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  284. 제274항에 있어서, 상기 복수의 출력값은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  285. 제274항에 있어서, 상기 복수의 출력값은 전류 출력값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택된 것인 방법.
  286. 제274항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 AC 입력인 것인 방법.
  287. 제274항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 DC 입력인 것인 방법.
  288. 제274항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 고정된 전압인 것인 방법.
  289. 제274항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 가변 전압인 것인 방법.
  290. 제274항에 있어서, 상기 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 상기 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압인 것인 방법.
  291. 제274항에 있어서, 상기 LED 스트링에서 각 LED 부분은 상이한 출력 전압을 수신하는 것인 방법.
  292. 제274항에 있어서, 상기 LED 스트링에서 각 LED 부분은 실질적으로 고정된 전류를 수신하는 것인 방법.
  293. 제274항에 있어서, 상기 LED 스트링에서 각 LED 부분은 상이한 전류를 수신하는 것인 방법.
  294. 제274항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호로부터 전력은 상기 출력 중에 시분할 다중화된 것인 방법.
  295. 제274항에 있어서, 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터는 상기 출력 포트의 시분할 다중화를 사용하는 것인 방법.
  296. 방법으로서,
    출력 포트에 복수의 출력값을 생성하기 위해 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계;
    제1마더보드 회로 부하에 대해 제1시간 간격 동안 제1출력을 출력하고 제2마더보드 회로 부하에 대해 제2시간 간격 동안 제2출력을 출력하도록 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 제어하는 단계; 및
    상기 제1시간 간격 동안 상기 컨버터로부터 상기 제2마더보드 회로 부하를 분리하고 상기 제2시간 간격 동안 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터로부터 상기 제1마더보드 회로를 분리하는 것을 촉진하도록 적어도 하나의 출력을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  297. 제296항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  298. 제297항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  299. 제297항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  300. 제297항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  301. 제296항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  302. 제296항에 있어서, 상기 제1출력은 전류 및 전압 중 하나인 것인 방법.
  303. 제302항에 있어서, 상기 제1출력은 상기 제1시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  304. 제296항에 있어서, 상기 제2출력은 전류 및 전압 중 하나인 것인 방법.
  305. 제304항에 있어서, 상기 제2출력은 상기 제2시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  306. 제296항에 있어서, 상기 복수의 출력값은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  307. 제296항에 있어서, 상기 복수의 출력값은 전류 출력값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택되는 것인 방법.
  308. 제296항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 AC 신호인 것인 방법.
  309. 제296항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 DC 신호인 것인 방법.
  310. 제296항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 고정된 전압인 것인 방법.
  311. 제296항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 가변 전압인 것인 방법.
  312. 제296항에 있어서, 상기 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 상기 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압인 것인 방법.
  313. 제296항에 있어서, 상기 제1마더보드 회로 부하와 상기 제2마더보드 회로 부하는 상이한 출력 전압을 수신하는 것인 방법.
  314. 제296항에 있어서, 상기 제1마더보드 회로 부하와 상기 제2마더보드 회로 부하는 실질적으로 고정된 전류를 수신하는 것인 방법.
  315. 제296항에 있어서, 상기 제1마더보드 회로 부하와 상기 제2마더보드 회로 부하는 상이한 전류를 수신하는 것인 방법.
  316. 제296항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호로부터 전력은 상기 출력 중에 시분할 다중화된 것인 방법.
  317. 방법으로서,
    출력에 복수의 전압을 생성하기 위해 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터에서 하나의 입력 전압 신호를 수신하는 단계;
    상기 출력에 적어도 하나의 색 변화 LED를 연결하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 색 변화 LED에서 제1시간 간격 동안 제1색을 생성하고 제2시간 간격 동안 제2색을 생성하도록 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  318. 제317항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터의 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  319. 제318항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  320. 제318항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  321. 제318항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  322. 제317항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  323. 제317항에 있어서, 상기 제1색은 상기 제1시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  324. 제317항에 있어서, 상기 제2색은 상기 제2시간 간격 동안 조절되는 것인 방법.
  325. 제317항에 있어서, 상기 복수의 전압은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  326. 제317항에 있어서, 상기 복수의 전압은 전류 출력값과 전압 출력값으로부터 개별적으로 선택되는 것인 방법.
  327. 제317항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 AC 신호인 것인 방법.
  328. 제317항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 DC 신호인 것인 방법.
  329. 제317항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 고정된 전압인 것인 방법.
  330. 제317항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압 신호는 가변 전압인 것인 방법.
  331. 제317항에 있어서, 상기 제1 및 제2시간 간격 중 적어도 하나 동안 상기 전압 출력은 실질적으로 고정된 전압인 것인 방법.
  332. 제317항에 있어서, 상기 적어도 하나의 색 변화 LED에서 각 LED는 상이한 출력 전압을 수신하는 것인 방법.
  333. 제317항에 있어서, 상기 적어도 하나의 색 변화 LED에서 각 LED는 실질적으로 고정된 전류를 수신하는 것인 방법.
  334. 제317항에 있어서, 상기 적어도 하나의 색 변화 각 LED는 상이한 전류를 수신하는 것인 방법.
  335. 제317항에 있어서, 상기 하나의 입력 전압으로부터 전력은 상기 출력 중에 시분할 다중화된 것인 방법.
  336. 제317항에 있어서, 상기 소프트 스위칭 고주파 전력 컨버터는 상기 출력 포트의 시분할 다중화를 사용하는 것인 방법.
  337. 시스템으로서,
    LED 기반 조명을 구동하도록 적응된 VHF 전력 컨버터를 포함하며, 상기 VHF 전력 컨버터는 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀과 적어도 하나의 인덕터를 포함하되, 각 인덕터는 1마이크로헨리 이하의 인덕턴스 값을 구비하는 것인 시스템.
  338. 제337항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인덕터는 PCB 에칭 기반 인덕터인 것인 시스템.
  339. 제337항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반인 것인 시스템.
  340. 제337항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 5㎒를 초과하여 스위칭되는 것인 시스템.
  341. 시스템으로서,
    LED 기반 조명을 구동하도록 적응된 VHF 전력 컨버터를 포함하되, 상기 VHF 전력 컨버터는 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀과 적어도 하나의 인덕터를 포함하며, 각 인덕터는 5마이크로헨리 이하의 인덕턴스 값을 포함하는 것인 시스템.
  342. 제341항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인덕터는 PCB 에칭 기반 인덕터인 것인 시스템.
  343. 제341항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반인 시스템.
  344. 제341항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 5㎒를 초과하여 스위칭되는 것인 시스템.
  345. 시스템으로서,
    적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀과 복수의 전자 성분을 포함하는 LED 기반 조명을 구동하도록 적응된 고효율 VHF 전력 컨버터를 포함하되, 상기 복수의 전자 성분 중 그 어느 것도 1마이크로헨리를 초과하는 인덕턴스 값을 구비하지 않는 것인 시스템.
  346. 제346항에 있어서, 상기 복수의 전자 성분은 PCB 에칭 기반 인덕터인 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 것인 시스템.
  347. 제345항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반인 것인 시스템.
  348. 제345항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 5㎒를 초과하여 스위칭되는 것인 시스템.
  349. 시스템으로서,
    적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀과 복수의 전자 성분을 구비하는 스택된 셀 고효율 소프트 스위칭 AC-DC 전력 컨버터를 포함하되, 상기 복수의 전자 성분 중 그 어느 것도 1마이크로헨리를 초과하는 인덕턴스 값을 구비하지 않는 것인 시스템.
  350. 제349항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀은 실리콘 기반인 것인 시스템.
  351. 제349항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소프트 스위칭 전력 컨버터는 5㎒를 초과하여 스위칭되는 것인 시스템.
  352. 시스템으로서,
    복수의 전자 성분을 구비하는 라인 AC-DC 변환용 고효율, 소프트 스위칭 전력 컨버터를 포함하되, 상기 복수의 전자 성분 중 그 어느 것도 5마이크로헨리를 초과하는 인덕턴스 값을 구비하지 않는 것인 시스템.
  353. 제352항에 있어서, 상기 소프트 스위칭 전력 컨버터는 실리콘 기반 스위칭 요소를 포함하는 것인 시스템.
  354. 제352항에 있어서, 상기 소프트 스위칭 전력 컨버터는 5㎒를 초과하여 스위칭되는 것인 시스템.
  355. 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터로서,
    직렬로 AC 입력 신호를 수신하고 DC 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 스택된 전력 셀;
    DC 입력 신호를 수신하도록 상기 복수의 스택된 전력 셀과 상기 플렉시블한 연결을 구성하고 완전한 공진 스위칭을 촉진하기 위한 제어기; 및
    병렬로 상기 복수의 스택된 전력 셀의 일부 각각으로부터 출력을 수신하고 결합된 DC 출력을 부하에 전달하기 위한 하나 이상의 출력 동기 정류기를 포함하는, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  356. 제355항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  357. 제355항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  358. 제355항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  359. 제355항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  360. 제355항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  361. 제360항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  362. 제355항에 있어서, 제어하는 것은 상기 복수의 스택된 전력 셀의 소프트 스위칭을 포함하는 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  363. 제355항에 있어서, 제어하는 것은 상기 복수의 스택된 전력 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것을 포함하는 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  364. 제355항에 있어서, 제어하는 것은 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것을 포함하는 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  365. 제364항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  366. 제364항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  367. 제364항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  368. 제355항에 있어서, 제어하는 것은 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 것을 포함하는 것인, 스택된 셀 스위칭 전력 컨버터.
  369. AC를 DC로 변환하는 방법으로서,
    AC 입력 신호를 수신하고 이로부터 DC 신호를 출력하도록 직렬 스택으로 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 배치하는 단계;
    결합된 출력을 형성하도록 병렬로 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 적어도 일부로부터 상기 DC 신호 출력을 연결하는 단계;
    상기 결합된 출력을 동기적으로 정류하는 단계;
    완전히 공진하는 스위칭을 촉진하기 위해 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계; 및
    동기 정류를 위해 상기 출력 정류기를 제어하는 단계를 포함하는 방법
  370. 제369항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  371. 제369항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  372. 제369항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  373. 제369항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  374. 제369항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  375. 제374항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  376. 제369항에 있어서, 제어하는 단계는 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  377. 제369항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  378. 제369항에 있어서, 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  379. 제378항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  380. 제378항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  381. 제378항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  382. 제369항에 있어서, 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  383. 제369항에 있어서, 상기 출력은 실질적으로 가시광의 깜박임이 없이 LED 기반 조명에 전력을 공급하는 것을 촉진하는 것인 방법.
  384. 제369항에 있어서, 상기 출력은 실질적으로 리플 전압을 포함하지 않는 것인 방법.
  385. 제369항에 있어서, 상기 실질적으로 AC 주파수 고조파가 상기 출력으로 전파되지 않는 것인 방법.
  386. DC를 DC로 변환하는 방법으로서,
    DC 입력 신호를 수신하고 이로부터 DC 신호를 출력하도록 직렬 스택으로 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 배치하는 단계;
    결합된 출력을 형성하도록 병렬로 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 적어도 일부로부터 DC 신호 출력을 연결하는 단계;
    상기 결합된 출력을 동기적으로 정류하는 단계;
    공진 스위칭을 촉진하기 위해 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계; 및
    동기 정류를 위해 상기 출력 정류기를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  387. 제386항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  388. 제386항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  389. 제386항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  390. 제386항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  391. 제386항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 변환기를 포함하는 것인 방법.
  392. 제391항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  393. 제386항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  394. 제386항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  395. 제386항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  396. 제395항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  397. 제395항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  398. 제395항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  399. 제395항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  400. DC를 DC로 변환하는 방법으로서,
    DC 입력 신호를 수신하고 이로부터 DC 신호를 출력하도록 직렬 스택으로 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 배치하는 단계;
    결합된 출력을 형성하도록 병렬로 상기 복수의 컨버터 셀의 적어도 일부로부터 상기 DC 신호 출력을 연결하는 단계;
    상기 결합된 출력을 동기적으로 정류하는 단계;
    공진 스위칭을 촉진하기 위해 상기 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계; 및
    동기 정류를 위해 상기 출력 정류기를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  401. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  402. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 각각은 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  403. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  404. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  405. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  406. 제405항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  407. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀를 제어하는 단계는 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  408. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  409. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  410. 제409항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  411. 제409항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  412. 제409항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  413. 제400항에 있어서, 상기 복수의 완전히 공진하는 스위칭 VHF 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  414. 제400항에 있어서, 상기 출력은 실질적으로 가시 광의 깜박임이 없이 LED 기반 조명에 전력을 공급하는 것인 방법.
  415. 제400항에 있어서, 상기 출력은 실질적으로 리플 전압을 포함하지 않는 것인 방법.
  416. 다중 경로 역률 보정 방법으로서,
    전압 가변 입력으로부터 출력으로 복수의 에너지 전달 경로를 제공하는 단계;
    상기 복수의 에너지 전달 경로 중 적어도 하나의 입력에서 이용가능한 입력 에너지의 제1부분을 하나 이상의 에너지 저장 네트워크에 전달하는 단계;
    이용가능한 입력 에너지의 제2부분을 상기 출력에 전달하는 단계; 및
    실질적으로 일정한 출력을 출력하고 상기 입력으로부터 인출되는 상기 에너지를 제어하는 것을 촉진하기 위해 상기 제1부분과 제2부분을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  417. 제416항에 있어서, 제어하는 단계는 상기 복수의 에너지 경로를 포함하는 VHF 전력 컨버터를 제어하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  418. 제416항에 있어서, 상기 복수의 에너지 경로의 일부는 복수의 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀을 포함하는 것인 방법.
  419. 제418항에 있어서, 역률 보정은 상기 소프트 스위칭 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나를 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  420. 제416항에 있어서, 스위칭은 1의 역률을 생성하는 것인 방법.
  421. 제416항에 있어서, 상기 복수의 에너지 경로의 일부는 복수의 소프트 스위칭 스택된 셀 전력 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  422. 제416항에 있어서, 상기 스택된 셀 전력 컨버터의 일부는 공통 노드에 연결된 것인 방법.
  423. 제416항에 있어서, 상기 전력 컨버터는 5㎒를 초과하여 동작하는 것인 방법.
  424. VHF 스위칭 전력 컨버터로서,
    AC 라인 입력 신호를 수신하고 LED에 전력을 공급하기에 적합한 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 전력 셀;
    상기 입력 신호를 수신하도록 상기 적어도 하나의 전력 셀을 구성하고 5㎒를 초과하는 주파수에서 상기 전력 컨버터를 스위칭하는 것을 촉진하기 위한 제어기; 및
    상기 적어도 하나의 전력 셀로부터 출력을 수신하고 결합된 출력을 LED에 전달하기 위한 출력 단을 포함하는 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  425. 제424항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전력 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  426. 제424항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  427. 제424항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  428. 제424항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전력 셀은 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  429. 제424항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전력 셀은 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  430. 제429항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  431. 제424항에 있어서, 상기 제어기는 상기 적어도 하나의 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  432. 제424항에 있어서, 상기 제어기는 적어도 하나의 전력 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  433. 제424항에 있어서, 상기 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  434. 제433항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  435. 제433항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  436. 제433항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  437. 제424항에 있어서, 상기 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  438. 제424항에 있어서, 상기 VHF 스위칭 전력 컨버터는 5㎒를 초과하여 동작하는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  439. 제424항에 있어서, 상기 LED 기반 조명에 전력을 공급하는 것은 전해 커패시터의 사용을 필요로 하지 않는 것인 VHF 스위칭 전력 컨버터.
  440. LED에 전력을 공급하는 방법으로서,
    적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀에서 AC 라인 입력 신호를 수신하는 단계;
    LED에 전력을 공급하기에 적합한 DC 출력을 제공하기 위해 5㎒를 초과하는 주파수에서 상기 전력 셀을 동작시키는 단계;
    결합된 출력을 제공하도록 상기 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀로부터 출력을 수신하는 단계; 및
    상기 결합된 출력을 LED에 전달하는 단계를 포함하는 방법.
  441. 제440항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전력 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  442. 제440항에 있어서, 상기 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  443. 제440항에 있어서, 상기 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  444. 제440항에 있어서, 상기 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀은 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  445. 제440항에 있어서, 상기 적어도 하나의 VHF 스위칭 전력 셀은 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  446. 제445항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  447. 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터로서,
    AC 입력 신호를 수신하고 LED에 전력을 공급하기에 적합한 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 스택된 전력 셀;
    상기 입력 신호를 수신하도록 상기 전력 셀과 상기 플렉시블한 연결을 구성하기 위한 제어기; 및
    상기 복수의 스택된 전력 셀의 일부 각각으로부터 출력을 수신하고 결합된 DC 출력을 LED에 전달하기 위한 출력 단을 포함하는, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  448. 제447항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  449. 제447항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  450. 제447항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  451. 제447항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀은 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  452. 제447항에 있어서, 상기 복수의 스택된 전력 셀은 적어도 하나의 스택된 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  453. 제452항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  454. 제447항에 있어서, 상기 제어기는 적어도 하나의 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  455. 제447항에 있어서, 상기 제어기는 적어도 하나의 전력 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  456. 제447항에 있어서, 상기 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  457. 제456항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  458. 제456항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  459. 제456항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  460. 제447항에 있어서, 상기 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  461. 제447항에 있어서, 상기 LED 기반 조명에 전력을 공급하는 것은 상기 스택된 전력 셀에서 적어도 하나의 셀의 동작을 제어하는 것을 포함하는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  462. 제447항에 있어서, 상기 제어기는 적어도 하나의 스택된 전력 셀을 동작시키는 것과 바이패스하는 것 중 하나를 수행하도록 구성된 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  463. 제447항에 있어서, 전력을 공급하는 것은 상기 스택된 전력 셀에 적어도 하나의 셀을 펄스 폭 변조하는 것을 포함하는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  464. 제447항에 있어서, 전력을 공급하는 것은 역률 보정하는 것을 포함하는 것인, 스택된 셀 소프트 스위칭 가능한 전력 컨버터.
  465. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터는 출력 전압 또는 전류를 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계;
    출력 전류를 결정하는 단계; 및
    상기 출력 전류를 제어하도록 펄스폭 변조를 통해 상기 복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀의 일부를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  466. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 방법.
  467. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 방법.
  468. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 방법.
  469. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 방법.
  470. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀 중 적어도 하나는 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 방법.
  471. 제470항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 방법.
  472. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 소프트 스위칭하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  473. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀에 대해 적어도 하나의 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  474. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  475. 제474항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 방법.
  476. 제474항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 방법.
  477. 제474항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 방법.
  478. 제465항에 있어서, 상기 복수의 직렬의 스택된 초고주파 전력 컨버터 셀을 제어하는 단계는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  479. 5개의 미국 25센트화(quarter dollar) 동전보다 크지 않는 경계 상자(bounding box) 내에서 고분리 AC-DC 전력 변환을 제공하는 시스템으로서,
    AC 입력 신호를 수신하고 DC 출력을 제공하도록 배치된 전력 셀;
    상기 입력 신호를 수신하도록 상기 전력 셀을 구성하기 위한 제어기; 및
    상기 전력 셀로부터 출력을 수신하고 분리된 출력을 부하에 전달하기 위한 출력 단을 포함하는 시스템.
  480. 제479항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  481. 제479항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀에 대해 상기 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것인 시스템.
  482. 제479항에 있어서, 상기 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것인 시스템.
  483. 제482항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 시스템.
  484. 제482항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 시스템.
  485. 제482항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 시스템.
  486. 제479항에 있어서, 상기 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인 시스템.
  487. 제479항에 있어서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함하는 것인 시스템.
  488. 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않은 경계 상자 내에서 고분리 AC-DC 전력 변환을 제공하는 시스템으로서,
    AC 입력 신호를 수신하고 DC 출력을 제공하도록 배치된 소프트 스위칭가능한 전력 셀;
    상기 입력 신호를 수신하도록 상기 소프트 스위칭가능한 전력 셀을 구성하기 위한 VHF 제어기; 및
    상기 소프트 스위칭가능한 전력 셀로부터 출력을 수신하고 분리된 출력을 부하에 전달하기 위한 변압기 단을 포함하는 시스템.
  489. 제488항에 있어서, 상기 VHF 제어기는 상기 소프트 스위칭가능한 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  490. 제488항에 있어서, 상기 VHF 속도 제어기는 상기 전력 셀에 대해 상기 소프트 스위칭가능한 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것인 시스템.
  491. 제488항에 있어서, 상기 VHF 속도 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것인 시스템.
  492. 제491항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 시스템.
  493. 제491항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 시스템.
  494. 제491항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 시스템.
  495. 제488항에 있어서, 상기 VHF 속도 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인 시스템.
  496. 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 고분리 AC-DC 전력 변환을 제공하는 시스템으로서,
    직렬로 입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 플렉시블하게 연결된 복수의 소프트 스위칭가능한 전력 셀;
    상기 입력 신호를 수신하도록 상기 복수의 소프트 스위칭가능한 전력 셀과 상기 플렉시블한 연결을 구성하기 위한 제어기; 및
    상기 복수의 소프트 스위칭 가능한 전력 셀의 일부로부터 출력을 수신하고 결합된 분리된 출력을 부하에 전달하기 위한 변압기 단을 포함하는 것인 시스템.
  497. 제496항에 있어서, 상기 복수의 소프트 스위칭가능한 전력 셀 각각은 개별적으로 제어가능한 것인 시스템.
  498. 제496항에 있어서, 상기 복수의 소프트 스위칭가능한 전력 셀의 일부는 병렬 출력으로 배열되는 것인 시스템.
  499. 제496항에 있어서, 상기 복수의 소프트 스위칭가능한 전력 셀의 병렬 출력 결합을 구성하는 것을 촉진하는 출력 단을 더 포함하는 시스템.
  500. 제496항에 있어서, 상기 복수의 소프트 스위칭가능한 전력 셀은 하나 이상의 스위칭 커패시터를 포함하는 것인 시스템.
  501. 제496항에 있어서, 상기 복수의 소프트 스위칭가능한 전력 셀은 적어도 하나의 스위칭 커패시터 및 DC/DC 조절 컨버터를 포함하는 것인 시스템.
  502. 제501항에 있어서, 상기 DC/DC 조절 컨버터는 상기 적어도 하나의 스위칭 커패시터와 직렬로 배치되는 것인 시스템.
  503. 제496항에 있어서, 상기 제어기는 상기 소프트 스위칭가능한 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  504. 제496항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀에 대해 상기 소프트 스위칭 가능한 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것인 시스템.
  505. 제496항에 있어서, 상기 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  506. 제505항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 시스템.
  507. 제505항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 시스템.
  508. 제505항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 시스템.
  509. 제496항에 있어서, 상기 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인 시스템.
  510. 제496항에 있어서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함하는 것인 시스템.
  511. 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에 AC 소스로부터 임의의 작은 리플을 포함하는 DC 출력을 제공하는 전력 컨버터로서,
    입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 배치된 전력 셀;
    상기 입력 신호를 임의의 작은 리플을 포함하는 출력으로 변환하도록 상기 전력 셀을 제어하기 위한 제어기; 및
    상기 임의의 작은 리플을 제공하는 것을 촉진하도록 상기 출력의 표현을 상기 제어기에 제공하기 위한 피드백 경로를 포함하는 전력 컨버터.
  512. 제511항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  513. 제511항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀에 대해 상기 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  514. 제511항에 있어서, 상기 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것인 시스템.
  515. 제514항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 시스템.
  516. 제514항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 시스템.
  517. 제514항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 시스템.
  518. 제511항에 있어서, 상기 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인 시스템.
  519. 제511항에 있어서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함하는 것인 시스템.
  520. 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 AC 소스로부터 임의의 작은 리플을 포함하는 DC 출력을 제공하는 VHF 전력 컨버터로서,
    입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 배치된 소프트 스위칭가능한 전력 셀;
    상기 입력 신호를 임의의 작은 리플을 포함하는 출력으로 변환하도록 상기 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기; 및
    상기 임의의 작은 리플을 제공하는 것을 촉진하도록 상기 출력의 표현을 상기 제어기에 제공하기 위한 피드백 경로를 포함하는 전력 컨버터.
  521. 제520항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  522. 제520항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀에 대해 상기 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것인 시스템.
  523. 제520항에 있어서, 상기 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것인 시스템.
  524. 제523항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 시스템.
  525. 제523항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 시스템.
  526. 제523항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 시스템.
  527. 제520항에 있어서, 상기 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인 시스템.
  528. 제520항에 있어서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함하는 것인 시스템.
  529. 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 AC 소스로부터 적어도 2와트의 DC 출력 전력을 제공하기 위한 고효율 VHF 전력 컨버터로서,
    입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 상기 컨버터에 배치된 소프트 스위칭가능한 전력 셀; 및
    적어도 70% 변환 효율을 가지고 상기 입력 신호로부터 적어도 2와트의 전력을 생성하도록 상기 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 포함하는 고효율 VHF 전력 컨버터.
  530. 제529항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것인 시스템.
  531. 제529항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀에 대해 상기 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  532. 제529항에 있어서, 상기 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  533. 제532항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 시스템.
  534. 제532항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 시스템.
  535. 제532항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 시스템.
  536. 제529항에 있어서, 상기 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인 시스템.
  537. 제529항에 있어서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함하는 것인 고효율 VHF 전력 컨버터.
  538. 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 AC 소스로부터 적어도 2와트의 DC 출력 전력을 제공하기 위한 고효율 VHF 전력 컨버터로서,
    입력 신호를 수신하고 출력을 제공하도록 상기 컨버터에 배치된 소프트 스위칭가능한 전력 셀; 및
    적어도 75% 변환 효율을 가지고 상기 입력 신호로부터 적어도 2와트의 전력을 생성하도록 상기 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 포함하는 고효율 VHF 전력 컨버터.
  539. 제538항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀을 소프트 스위칭하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  540. 제538항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전력 셀에 대해 상기 전력 셀 바이패스 기능을 동작시키는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  541. 제538항에 있어서, 상기 제어기는 최소 효율 임계값을 넘어 컨버터 효율을 유지하는 것을 촉진하는 것인 시스템.
  542. 제541항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 70%인 것인 시스템.
  543. 제541항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 75%인 것인 시스템.
  544. 제541항에 있어서, 상기 최소 효율 임계값은 80%인 것인 시스템.
  545. 제538항에 있어서, 상기 제어기는 수동 스위칭 커패시터 전압을 밸런싱하도록 구성된 것인 시스템.
  546. 제538항에 있어서, 5개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 4050 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함하는 것인 고효율 VHF 전력 컨버터.
  547. 3개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않은 경계 상자 내에서 적어도 50와트의 DC 출력 전력을 제공하기 위한 고효율 VHF 전력 컨버터로서,
    입력 신호를 수신하고 적어도 50와트의 전력을 출력으로 제공하도록 상기 컨버터에 배치된 복수의 직렬의 스택된 소프트 스위칭가능한 전력 셀; 및
    상기 입력 신호로부터 상기 적어도 50 와트의 전력을 생성하도록 상기 복수의 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 포함하는 고효율 VHF 전력 컨버터.
  548. 제547항에 있어서, 3개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 2430 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함하는 것인 고효율 VHF 전력 컨버터.
  549. 1개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자 내에서 적어도 15와트의 출력 전력을 제공하기 위한 고효율 VHF 전력 컨버터로서,
    입력 신호를 수신하고 적어도 15와트의 전력을 출력으로 제공하도록 상기 컨버터에 배치된 복수의 직렬의 스택된 소프트 스위칭가능한 전력 셀; 및
    상기 입력 신호로부터 상기 적어도 15와트의 전력을 생성하기 위해 상기 복수의 전력 셀을 제어하기 위한 VHF 주파수 제어기를 포함하는 고효율 VHF 전력 컨버터.
  550. 제549항에 있어서, 1개의 미국 25센트화 동전보다 크지 않는 경계 상자는 810 입방 밀리미터 미만의 입방 볼륨을 포함하는 것인 고효율 VHF 전력 컨버터.
  551. 제156항에 있어서, 상기 피드백은 출력 전압의 척도인 것인 방법.
  552. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 전력 컨버터 셀은 상기 가변 입력으로부터 출력을 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 입력 전압의 평균을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 평균에 기초하여 상기 가변 입력 전압으로부터 상기 출력을 생성하도록 상기 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 동기적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  553. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 전력 컨버터 셀은 상기 가변 입력으로부터 출력을 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 입력 전류의 평균을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 평균에 기초하여 상기 가변 입력 평균으로부터 상기 출력을 생성하도록 상기 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 동기적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  554. 방법으로서,
    복수의 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀에 인가될 가변 입력 전압 신호를 수신하는 단계로서, 상기 전력 컨버터 셀은 상기 가변 입력으로부터 출력을 생성하기 위한 것인, 상기 수신하는 단계;
    출력 전류의 평균을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 평균에 기초하여 상기 가변 입력 전압으로부터 상기 출력을 생성하도록 상기 직렬의 스택된 고주파 전력 컨버터 셀을 동기적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  555. 스택된 셀 VHF 전력 컨버터를 제어하는 방법으로서,
    상기 컨버터에 대한 전압 입력을 센싱하는 단계;
    상기 센싱된 입력 전압에 기초하여 적어도 하나의 스택된 셀에 대해 바이패스 기능을 조절하는 단계;
    입력 전류를 센싱하는 단계;
    출력 전류를 센싱하는 단계; 및
    상기 센싱된 입력 전류와 상기 센싱된 출력 전류 중 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 입력 전류와 상기 출력 전류를 제어하도록 적어도 하나의 스택된 셀의 동작을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  556. 스택된 셀 VHF 전력 컨버터를 제어하는 방법으로서,
    상기 컨버터에 대한 전압 입력을 센싱하는 단계;
    상기 센싱된 입력 전압에 기초하여 적어도 하나의 스택된 셀에 대해 바이패스 기능을 조절하는 단계;
    입력 전류를 센싱하는 단계;
    출력 전압과 출력 전류 중 적어도 하나를 센싱하는 단계; 및
    상기 센싱된 입력 전압, 상기 센싱된 입력 전류, 상기 출력 전압; 및 상기 센싱된 출력 전류 중 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 적어도 하나의 다른 스택된 셀에 대한 입력 전압을 제어하도록 적어도 하나의 스택된 셀의 동작을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
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