KR20180013941A - 직-병렬 공진형 파워 컨버터용 1차측 시동 방법 및 회로 장치 - Google Patents

직-병렬 공진형 파워 컨버터용 1차측 시동 방법 및 회로 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180013941A
KR20180013941A KR1020177034605A KR20177034605A KR20180013941A KR 20180013941 A KR20180013941 A KR 20180013941A KR 1020177034605 A KR1020177034605 A KR 1020177034605A KR 20177034605 A KR20177034605 A KR 20177034605A KR 20180013941 A KR20180013941 A KR 20180013941A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
controller
voltage
transformer
primary side
power switch
Prior art date
Application number
KR1020177034605A
Other languages
English (en)
Inventor
토마스 퀴글리
Original Assignee
마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드 filed Critical 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
Publication of KR20180013941A publication Critical patent/KR20180013941A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • H02M1/0035—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode using burst mode control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • H02M2001/0006—
    • H02M2001/0009—
    • H02M2001/0035—
    • H02M2001/0058—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y02B70/1433—
    • Y02B70/1475—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

직-병렬 공진형 파워 컨버터는 1차측 시동 컨트롤러 및 2차측 컨트롤러를 포함하며, 여기서, 전력(전압)이 처음에 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 1차측에 인가될 때, 1차측 시동 컨트롤러는 2차측 컨트롤러에 전력을 송신하는데 이용된다. 시동 컨트롤러는 개루프 시동 기술을 사용하여 직-병렬 공진 파워 컨버터를 시동시키고, 여기서 2차측 폐루프 컨트롤러는 일단 전력이 공급되고 활성화되면 직-병렬 공진 파워 컨버터의 제어를 담당한다. 경부하 또는 무부하 동안에, 2차측 컨트롤러는 오프 공진 상위 주파수(off resonance higher frequency) 또는 스탠바이 코드 금지(인에이블) 명령을 시동 컨트롤러에 송신한다. 2차측 커패시터를 충전하기 위해 변압기의 2차측에 전력을 송신해야 할 때에는, 2차측 컨트롤러가 시동 컨트롤러에 인에이블 코드 명령을 송신하고, 이 명령은 시동 컨트롤러가 2차측 컨트롤러와 함께 평상시처럼 동작할 수 있게 하도록 시동 컨트롤러에서 검출된다.

Description

직-병렬 공진형 파워 컨버터용 1차측 시동 방법 및 회로 장치
관련 특허 출원
본 출원은, 2015년 6월 1일 출원된 동일 출원인에 의한 미국 가출원 62/169,382호의 우선이익을 주장하며, 2015년 11월 19일 출원된 미국 특허 출원 14/945,729호, 및 2015년 6월 1일 출원된 미국 가출원 62/169,415호와 관련되고, 상기 미국 출원 및 가출원들은 모두 Thomas Quigley(토마스 퀴글리)에 의해 발명되었으며, 모든 목적들을 위해 본 출원에 참조함으로써 통합된다.
기술 분야
본 개시는 파워 컨버터들에 관한 것으로, 특히, DC-DC 및 AC-DC 직-병렬 공진형 파워 컨버터들용 시동(start-up) 컨트롤러 방법 및 장치에 관한 것이다.
직-병렬 공진형 파워 컨버터들은 부하가 공진 "탱크" 회로와 직렬이거나 탱크 회로 구성요소들 중 하나와 병렬일 수 있는 컨버터들이다. 2개의 인덕터들(인덕터들 중 하나는 변압기의 자화 인덕턴스임) 및 단일 공진 커패시터를 포함하는 직-병렬 파워 컨버터는 "LLC 공진형" 파워 컨버터라고 불린다. 부하는 자화 인덕턴스와 병렬이다. "LCC 공진형" 파워 컨버터에는 자화 인덕턴스 및 부하와 병렬로 추가의 커패시턴스가 부가된다. LLC 및 LCC 파워 컨버터들의 이점은, 공칭 입력 전압에서 공진을 초과하여 동작할 때에 단락 회로 조건에 대해 무부하로 동작하고, 넓은 입력 전압 범위들에 걸쳐 동작하며, 그리고 전체 파워 컨버터 동작 범위에 걸쳐 제로 전압 스위칭(ZVS) 및 제로 전류 스위칭(ZCS)을 달성할 수 있는 능력이다. 파워 컨버터들, 예를 들어 DC-DC 및 AC-DC는 전형적으로 적절한 정품의(graceful) 시동(소프트 스타트)을 위해 그리고 정확한 동작 전압 바이어스들을 개발하기 위해 고유한 회로망을 갖는다. 이 고유한 회로망에는 이러한 파워 컨버터들의 비용 및 납기 일정을 증가시킬 수 있는 주문형 집적 회로 및/또는 전용 설계(proprietary design)가 요구될 수 있다.
따라서, 2차측 컨트롤러의 자원들을 복제하지 않고 그리고 1차측 전자 디바이스들에 필요한 개별 구성요소들을 최소화하는 1차측의 종래의 저비용 집적 회로(IC) 솔루션을 사용하여 오프라인 직-병렬 공진형 파워 컨버터들의 시동의 저비용 해결책이 필요하다.
일 실시예에 따르면, 직-병렬 공진형 파워 컨버터를 시동하기 위한 방법은, 1차측 시동 컨트롤러에 제1 DC 전압을 인가하는 단계; 상기 시동 컨트롤러를 이용하여 적어도 하나의 파워 스위치에 결합되는 변압기의 1차 권선을 포함하는 직-병렬 공진 회로의 공진 주파수보다 높은 주파수에서 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계; 상기 직-병렬 공진회로의 상기 공진 주파수를 향하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 온 및 오프 주파수를 감소시키는 단계 - 이로써 상기 변압기의 2차 권선에 AC 전압이 생성됨 -; 2차측 컨트롤러 및 부하에 전력을 공급하기 위한 제2 DC 전압을 제공하기 위해 제2 정류기들로 상기 변압기의 상기 2차 권선의 AC 전압을 정류하는 단계; 및 상기 제2 DC 전압이 원하는 전압 값일 때 상기 1차측 시동 컨트롤러로부터 상기 2차측 컨트롤러로 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는 고정된 상위 주파수(fixed higher frequency)에 있을 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는 고정된 하위 주파수에 있을 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는 고정된 상위 주파수에서 시작하여 하위 주파수로 변경될 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는 고정된 하위 주파수에서 시작하여 상위 주파수로 변경될 수 있다.
상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 1차측 시동 컨트롤러로부터 상기 2차측 컨트롤러로 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어를 전달하는 단계는, 상기 제2 DC 전압이 상기 원하는 전압 값에 있을 때 상기 2차측 컨트롤러로부터 상기 1차측 시동 컨트롤러로 신호들을 송신하는 단계; 상기 1차측 시동 컨트롤러에서 상기 2차측 컨트롤러로부터의 상기 신호들을 검출하는 단계; 및 상기 2차측 컨트롤러로부터의 상기 검출된 신호들을 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 제2 DC 전압은 상기 1차측 시동 컨트롤러가 상기 2차측 컨트롤러로부터의 상기 신호들을 검출한 후에 상기 2차측 컨트롤러에 의해 조정될 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 2차측 컨트롤러로부터 상기 1차측 시동 컨트롤러로 상기 신호들을 송신하는 단계는 아이솔레이션 회로를 통해 신호들을 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 아이솔레이션 회로는 광 커플러를 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 아이솔레이션 회로는 펄스 변압기를 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 제1 DC 전압을 제공하기 위해 AC 전력을 제1 정류기에 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 2차측 컨트롤러의 전류 감지 입력부에 결합되는 변류기를 이용하여 상기 변압기의 상기 1차 권선의 전류를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 1차측 시동 컨트롤러를 이용하여 최대 허용 가능한 변압기 1차 권선 전류를 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 제2 정류기들은 동기식 정류기들일 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 동기식 정류기들은 제로 전압에서 스위칭될 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 동기식 정류기들은 제로 전류에서 스위칭될 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 파워 스위치는 적어도 하나의 파워 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 직-병렬 공진 회로는 LLC 파워 컨버터 구성에서 하나의 인덕터, 하나의 커패시터 및 상기 변압기의 1차 권선을 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 직-병렬 공진 회로는 LCC 파워 컨버터 구성에서 2개의 커패시터, 하나의 인덕터 및 상기 변압기의 1차 권선을 포함할 수 있다.
상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 직-병렬 공진형 파워 컨버터가 스탠바이 모드에 들어갈 때에는, 상기 파워 스위치의 동작을 금지하기 위해 상기 2차측 컨트롤러로부터 상기 1차측 시동 컨트롤러로 디스에이블 신호를 송신하는 단계; 및 상기 직-병렬 공진 파워 컨버터가 동작 모드로 복귀할 때에는, 상기 파워 스위치의 동작을 인에이블하기 위해 상기 2차측 컨트롤러로부터 상기 1차측 시동 컨트롤러로 인에이블 신호를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 디스에이블 신호는 제1 코딩 신호를 포함할 수 있고 상기 인에이블 신호는 제2 코딩 신호를 포함할 수 있고, 상기 1차측 시동 컨트롤러는 상기 제1 코딩 신호 및 상기 제2 코딩 신호를 디코딩하기 위한 디코딩 로직을 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 인에이블 신호 및 상기 디스에이블 신호는 상기 2차측 컨트롤러로부터의 펄스 제어 주파수들보다 높은 주파수들에 있을 수 있다.
상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는, 상기 변압기의 바이어스 권선으로부터 바이어스 전압을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 1차측 시동 컨트롤러로부터 상기 2차측 컨트롤러로 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어를 전달하는 단계는, 상기 2차측 컨트롤러가 실질적으로 선형 전압 조정을 달성하기 위해 상기 시동 컨트롤러를 사용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 제어하도록 상기 시동 컨트롤러가 상기 2차측 컨트롤러로부터 스위칭 명령들을 받아들이는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는, 상기 시동 컨트롤러가 개루프 모드에 있을 때 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 시동 컨트롤러는 과전압 및 저전압 보호, 그리고 상기 변압기 1차측에 흐르는 최대 전류 제한을 제공할 수 있다. 상기 방법의 추가 실시예에 따르면, 상기 변압기로부터의 3차 권선 전압은 상기 시동 컨트롤러에 결합되어, 상기 2차측 컨트롤러가 정상적으로 동작하지 않을 경우 상기 시동 컨트롤러가 2차측 전압을 조정할 수 있게 할 수 있다.
또 하나의 실시예에 따르면, 직-병렬 공진형 파워 컨버터는, 제1 DC 전압에 결합되는 1차측 시동 컨트롤러; 상기 1차측 시동 컨트롤러에 결합되는 적어도 하나의 파워 스위치; 1차 권선 및 2차 권선을 구비한 변압기; 상기 적어도 하나의 파워 스위치에 결합되는 상기 변압기의 1차 권선을 포함하는 직-병렬 공진 회로; 상기 변압기의 상기 1차 권선을 통해 흐르는 전류를 측정하고 상기 측정된 1차 권선 전류를 상기 1차측 시동 컨트롤러에 제공하기 위한 전류 측정 회로; 제2 DC 전압을 제공하기 위해 상기 변압기 2차 권선에 결합되는 2차측 정류기; 상기 1차측 시동 컨트롤러 및 상기 2차측 정류기에 결합되는 2차측 컨트롤러를 포함할 수 있고, 상기 1차측 시동 컨트롤러가 상기 제1 DC 전압을 수신할 때에는 상기 변압기의 1차 권선을 포함하는 상기 직-병렬 공진 회로의 공진 주파수보다 높은 주파수에서 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 온 및 오프 제어하기 시작할 수 있고, 이로써 상기 변압기 1차측을 통해 전류가 흐르고, 상기 변압기 2차 권선 양단에 AC 전압이 발생하고, 상기 2차측 정류기로부터의 제2 DC 전압은 상기 2차측 컨트롤러에 전력을 공급하고, 상기 제2 DC 전압이 원하는 전압 레벨에 도달할 때에는, 상기 2차측 컨트롤러가 상기 1차측 시동 컨트롤러로부터 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어를 담당할 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 파워 스위치는 적어도 하나의 파워 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 2차측 컨트롤러는 아이솔레이션 회로를 통해 상기 1차측 시동 컨트롤러에 결합되어 상기 1차측 시동 컨트롤러를 제어할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 아이솔레이션 회로는 광 커플러일 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 아이솔레이션 회로는 펄스 변압기일 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 시동 컨트롤러는, 입력부 및 출력부를 구비한 전압 조정기; 상기 전압 조정기의 출력부에 결합되는 내부 바이어스 전압 회로들; 상기 전압 조정기의 출력부에 결합되는 저전압 록 아웃 회로; 상기 전압 조정기의 출력부에 결합되는 과전압 록 아웃 회로; 가변 주파수 제어 신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO) 및 로직 회로들; 상기 VCO 및 로직 회로들에 결합되는 고정된 오프-시간 회로; 상기 가변 주파수 제어 신호를 상기 적어도 하나의 파워 스위치에 제공하기 위해 상기 VCO 및 로직 회로들에 결합되는 파워 구동기; 외부 제어 신호를 수신하도록 구성된 외부 게이트 명령 검출 회로 - 상기 외부 제어 신호가 검출될 때 상기 외부 게이트 명령 검출 회로는 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어가 상기 로직 회로들로부터 상기 외부 PWM 제어 신호로 변경되게 함 -; 및 상기 변압기 1차 권선을 흐르는 과전류를 검출하기 위해 상기 VCO 및 로직 회로들에 결합되는 출력부를 구비하는 전압 비교기를 포함할 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 블랭킹 회로가 상기 전류 감지 입력부 및 상기 전압 비교기 입력부 사이에 결합될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 시동 주파수는 커패시터의 커패시턴스 값에 의해 결정될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 시동 주파수의 슬루 레이트는 저항기의 저항값에 의해 결정될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 1차측 시동 컨트롤러는 개루프 전압 제어 발진기(VCO) 및 파워 스위치 드라이버를 포함할 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 상기 2차측 컨트롤러는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 개시는 첨부 도면들과 결합된 이하의 설명을 참조하면 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 특정 예시의 실시예들에 따른, 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 시동 컨트롤러의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 개시의 특정 예시의 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 시동 컨트롤러를 사용하는 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 개시의 특정 예시의 실시예들에 따른, 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 동작의 개략적인 주파수-임피던스 그래프들을 도시한 도면이다.
본 개시는 다양한 변형들 및 대안의 형태들을 허용하지만, 그의 특정 예시의 실시예들이 도면들에 도시되었고 본 명세서에서 상세히 설명된다. 하지만, 그 특정 예시의 실시예들에 대한 설명은 본 개시를 여기에서 개시된 특정 형태들로 한정하고자 하는 것이 아님을 이해해야 할 것이다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 직-병렬 공진형 파워 컨버터는 1차측 시동 컨트롤러 및 2차측 컨트롤러를 포함할 수 있으며, 여기서, 전력(전압)이 처음에 상기 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 1차측에 인가될 때에는, 상기 1차측 시동 컨트롤러가 상기 2차측 컨트롤러에 전력을 송신하는데 이용된다. 1차측 시동 컨트롤러는 개루프 시동 기술을 사용하여 직-병렬 공진형 파워 컨버터를 시동하는데 사용될 수 있으며, 여기서 2차측 폐루프 컨트롤러는 일단 전력이 공급되어 활성화되면 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 선형의 폐루프 제어를 담당한다(take over).
이것은, 1차측의 종래의 디바이스들을 사용하여 DC-DC 및 AC-DC 직-병렬 공진형 파워 컨버터들의 시동을 위한 저가의 집적 회로(IC) 솔루션을 제공하는데, 이 저가의 집적회로 솔루션은 2차측 컨트롤러의 자원들을 복제하지 않고 그리고 1차측의 개별 구성요소들을 최소화한다. 본 개시의 교시에 따른, 파워 컨버터들의 구현 및 동작에 대한 보다 상세한 설명들은, Thomas Quigley(토마스 퀴글리)에 의해 2015년 11월 19일 출원된 발명의 명칭이 "파워 컨버터용 시동 컨트롤러(Start-Up Controller for Power Converter)"인 동일 출원인에 의한 미국 특허 출원 번호 14/945,729에 제공되어 있으며, 상기 미국 출원은 모든 목적들을 위해 본 출원에 참조함으로써 통합된다.
직-병렬 공진형 파워 컨버터들은 최근 인기가 높아진 토폴로지들을 포함한다. 이 직-병렬 공진형 파워 컨버터 토폴로지들은, 그것과 함께 사용되는 파워 스위칭 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터들(MOSFETs)의 고유의 제로-전압 스위칭(ZVS) 및/또는 제로-전류 스위칭(ZCS)을 이용하여 중간 범위(medium range) 전력의 저비용 변환을 제공한다(예: 150W ~ 300W 파워 컨버터들). 직-병렬 공진형 파워 컨버터들은 펄스 폭 변조(PWM) 제어의 파워 컨버터들에서 사용된 기술들(예를 들어, 위에서 언급된 미국 특허 출원 번호 14/945,729)과는 다른 제어 방법을 필요로 한다. 직-병렬 공진형 파워 컨버터용 컨트롤러는, 불감대가 짧고 스위칭 주기가 달라짐에 따라 고정되어 유지되는, 거의 고정된 듀티 사이클 파형을 생성한다. 이 스위칭 파형은 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 출력을 조정하기 위해 주파수가 변한다.
직-병렬 공진형 파워 컨버터의 "LLC" 명시는 공진 인덕터들(LR), 공진 커패시터(CR) 및 출력 변압기의 자화 인덕턴스(LMAG)로 이루어진 직렬 회로인 공진 "탱크" 회로 구성을 설명한다. 부하는 기본적으로 LMAG와 병렬이다. 부하가 단락 회로에 가까워짐에 따라, 탱크 회로의 공진 주파수는 LR 및 CR의 함수이다. 부하가 개방 회로에 접근함에 따라, 탱크 회로의 공진 주파수는(LR + LMAG) 및 CR의 함수이다. 컨트롤러는 직-병렬 공진형 파워 컨버터를 탱크의 공진 주파수보다 큰 주파수에서 구동시킨다. 이 범위 중 낮은 주파수들에서, 탱크 회로는 큰 전력이 부하로 전달되게 할 수 있는 낮은 임피던스를 제공한다. 이 범위 중 높은 주파수들에서, 탱크 회로는 적은 전력이 부하로 전달되게 할 수 있는 높은 임피던스를 제공한다. 스위칭 주파수를 탱크의 공진 주파수보다 높게 유지함으로써(그리고 탱크 회로의 충분한 "Q"를 유지함으로써) 컨버터는 자연스럽게 파워 MOSFET 스위치들의 제로-전압 스위칭을 달성한다. LCC 파워 컨버터는 동작면에서 LLC 파워 컨버터와 유사하지만, LMAG 및 부하와 병렬인 추가 커패시터를 사용한다.
직-병렬 공진형 파워 컨버터의 시동 방법은 AC 또는 DC 라인 전압의 인가시에 활성화되는 1차측 컨트롤러를 사용하고, 2차측 바이어스를 설정하기 위해 2차측에 낮은 전력을 가능케 하는 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 공진 주파수보다 높은 선택된 스위칭 주파수에서 시작하는 MOSFET 게이트 구동 파형들을 제공한다. 옵션으로서, 시동 방법은 개루프 방식으로, 초기에 선택된 스위칭 주파수를 그것의 공진 주파수 쪽으로 서서히 감소시킬 수 있다. 이를 통해, 2차측 컨트롤러가 활성화되어 MOSFET 파워 스위치(들)를 제어할 수 있을 때까지, 소프트-스타트 방식으로 2차측으로의 초기 저전력을 증가시킬 수 있다.
이제 도면들을 보면, 예시적인 실시예들의 세부 사항들이 개략적으로 도시되어 있다. 도면들에서 같은 요소들은 같은 번호들로 나타내어지며, 유사한 요소들은 같은 번호들에 다른 소문자 첨자를 붙여서 나타내어질 것이다.
이제 도 1을 보면, 본 개시의 특정 예시의 실시예들에 따른, 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 시동 컨트롤러의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 시동 컨트롤러(106)는 고전압(HV) 전압 레귤레이터(130), 저전압 및 과전압 록 아웃(UVLO/OVLO) 회로들(132), 전압 비교기(134), 고정 블랭킹 시간 회로(140), 외부 게이트 명령 검출 로직(142)(선택적인 인에이블/디스에이블를 검출함), 전압 제어 발진기(VCO) 및 제어/스탠바이 로직 회로들(144), 3-입력 AND 게이트(146), OR 게이트(148), MOSFET 게이트 드라이버(150), 및 신호 버퍼(154)를 포함할 수 있다.
커패시터(248)(도 2)는 시동 컨트롤러(106)의 PROG 노드(핀)와 접지 사이에 결합될 수 있고 초기 시동 주파수를 결정하는데 사용될 수 있다. 시동 컨트롤러(106)의 MODE 노드(핀)와 접지 사이에 결합된 저항기 값(208)(도 2)은 초기 시동 주파수가 감소하는 속도(rate)를 결정할 수 있다(저항이 없으면, 주파수 감소도 없음). 변압기(230)(도 2)의 1차 전류는 전압 비교기(134)와 고정 전압 기준부(VREF)를 사용하여 피크 전류 보호를 위해 시동 컨트롤러(106)의 입력 노드 C/S(전류 감지)에서 모니터링된다(C/S는 저항기(214) 양단의 전압 강하를 모니터링함). 고정 블랭킹 시간 회로(140)는 파워 스위칭 동안에 턴-온 전류 스파이크들로 인한 잘못된 과전류 트립(tripping)을 방지한다.
이제 도 2를 보면, 본 개시의 특정 예시의 실시예들에 따른, 도 1에 도시된 시동 컨트롤러를 사용하는 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 개괄적으로 도면 부호 200으로 표시된 직-병렬 공진형 파워 컨버터는 (AC 라인 전원(미도시됨)에 결합된) 1차측 브리지 정류기(202), (필터 감쇠 저항기(206)를 구비한) 필터 인덕터(204) 및 필터 커패시터(210), 공진 인턱터(226) 및 공진 커패시터(228), 커패시터들(218, 236, 246 및 248), 저항기들(208, 214 및 244), 변압기들(220 및 230) (및 변류기(216)), MOSFET 파워 스위치들(222, 224, 232 및 234), 1차측 바이어스를 위한 변압기(230)의 T1 권선에 결합된 브리지 정류기(250), 1차측 시동 컨트롤러(106), 2차측 컨트롤러(238), 제1 및 제2 아이솔레이션 회로들(240 및 242)(각각이 1차측 시동 컨트롤러(106)와 2차측 컨트롤러(238) 사이에 결합됨)을 포함할 수 있다. 직-병렬 공진형 파워 컨버터(200)는 시동 후에 애플리케이션 부하(도시되지는 않았지만 V_OUT 및 RTN에 걸쳐 위치함)에 조정된 전압을 제공한다. AC 라인 전원은 약 47Hz 내지 약 63Hz의 주파수에서 약 85 내지 265 볼트 교류 전류(AC)의 일반적인 범위(universal range)에 있을 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예는 다른 전압들 및 주파수들에도 적용될 수 있음이 예상되고 본 개시의 범위 내에 있다. DC 소스가 AC 소스에 결합된 1차측 브리지 정류기(202) 대신에 사용될 수 있다.
VCO 및 제어/스탠바이 로직 회로들(144)의 로직은, VDD가 적절한 동작 전압 범위 내에 있음을 UVLO/OVLO 회로(132)가 표시할 때, VCO 및 제어/스탠바이 로직 회로들(144)의 VCO가 1차측 시동 컨트롤러(106)의 PROG 노드(핀)에 결합된 커패시터(248)에 의해 결정된 주파수에서 시작하는 구동 파형들을 생성하는 것을 결정하고, 저항기(208)가 1차측 시동 컨트롤러(106)의 MODE 노드(핀)에 결합되어 있으면 구동 파형 주파수를 서서히(저항기(208)의 저항값에 의해 결정된 레이트로) 감소시킨다. 2차측 컨트롤러(238)가 활성화될 때에는, 2차측 컨트롤러(238)가 자신의 V/S 노드(핀)의 2차측 전압을 모니터링한다. 커패시터(236) 양단의 출력 전압 레벨(V/S 노드에서 모니터링됨)이 원하는 값에 도달할 때에는, 2차측 컨트롤러(238)는 시동 컨트롤러(106)가 아이솔레이션 회로(242), 예를 들어 광 커플러, 펄스 변압기 등을 통해 PWMD 노드(핀)를 풀다운함으로써 스위칭을 중단하도록 명령할 수 있다. 2차측 컨트롤러(238)가 변압기(230)의 2차측에 다시 전력을 인가하기로 결정하면, 2차측 컨트롤러(238)는 PWMD 노드에서 로직 로우를 해제한다. 이 해제는 VCO 및 제어/스탠바이 로직 회로들(144)에 의해 검출되고 그것의 VCO(144)는 최고 주파수로부터 다시 시작하여 게이트 드라이버(150)를 구동한다. 이것은 2차측 컨트롤러(238)가 활성 상태(낮은 스탠바이 파워 상태의 동작)를 유지하도록 2차측에 단지 충분한 전력을 제공하는 히스테리시스 "버스트 모드(burst mode)" 유형의 동작이다. 2차측 컨트롤러(238)가 부하에 전력을 인가하기로 결정할 때에는, 2차측 컨트롤러(238)는 1차측 컨트롤러(106)의 PULSE 노드를 통해 게이트 드라이버(150)에 구동 파형들을 제공함으로써 게이트 드라이버(150)를 제어할 수 있다. 외부 구동 신호가 외부 게이트 명령 검출 회로를 구비한 PULSE 노드에서 검출될 때에는, ULVO/OVLO 회로(132)가 VDD는 유효한 전압 레벨들 내에 있다고 결정하는 한, 게이트 드라이버(150)는 (VCO 회로들(144)로부터가 아닌) PULSE 노드에 결합된 버퍼(154)로부터 펄스 명령들을 수신한다.
VCO 및 제어/스탠바이 로직 회로들(144)은 또한, 전류 감지 비교기(134)의 상태를 모니터링한다. 과전류 트립 레벨 설정 포인트는 내부 전압 기준(VREF) 및 선택된 전류 감지 저항기(214) 값의 함수이다. 과전류가 검출되면, 게이트 드라이버(150)가 내부에서 또는 외부에서 명령을 받았는지에 관계없이, 로직 회로들(144)은 게이트 드라이버(150)에의 명령들을 순간적으로 인터럽트할 것이다. 인터럽트 시간 간격 후에, 게이트 드라이브(150)는 외부에서 명령받는 것을 다시 재개하거나, 또는 VCO 및 제어/스탠바이 회로들(144)이 프로그래밍 커패시터(248)에 의해 결정된 주파수에서 시작하는 구동 파형을 제공하기 시작할 것이다.
오프라인 동작 중에(어떤 부하도 연결되지 않음), 시동 순서는 다음과 같을 수 있다.
1) AC 라인 전압이 인가되면 커패시터(210) 양단에 DC 전압이 발생한다.
2) 커패시터(246)는 HV 레귤레이터(130)를 통해 충전된다. 시동 컨트롤러(106)의 VDD 노드의 전압이 ULVO/OVLO 회로(132)의 UVLO 임계값을 충족할 때에는 시동 컨트롤러(106)가 활성화 된다.
3) MOSFET 게이트 드라이버(150)는 VCO(144)의 명령들에 근거하여 게이트 구동 변압기(220)를 통해 MOSFET 파워 스위치들(222 및 224)을 구동한다. 구동 주파수는 PROG 노드에 결합된 주파수 프로그래밍 커패시터(248)의 값 및 시동 컨트롤러(106)의 MODE 핀에 결합된 저항기(208)의 저항값에 근거할 수 있다. 구동 파형은 커패시터(248)에 의해 선택된 주파수에서 시작하고 저항기(208)의 저항값에 근거하여 주파수가 서서히 감소하기 시작한다.
4) MOSFET 파워 스위치들(222 및 224)은 인덕터(226), 커패시터(228) 및 (LMAG를 포함하는) 출력 변압기(230)를 포함하는 공진 탱크 회로를 구동하여 커패시터(236)를 충전한다. 커패시터(236) 양단에는 2차측 컨트롤러(238) 이외의 어떤 부하도 존재하지 않는다.
5) 커패시터(236)의 전압이 충분한 레벨에 도달할 때에는, 2차측 컨트롤러(238)가 활성화된다. 2차측 컨트롤러(238)는 완전히 아날로그이거나, 완전히 디지털이거나, 또는 이들의 조합일 수 있다.
6) 2차측 컨트롤러(238)는 이 저전력 스탠바이 모드(어떤 부하도 적용되지 않음)에서 히스테리시스를 이용하여 자신의 V/S 노드에서 감지된 커패시터(236) 양단 전압을 조정한다. 히스테리시스 제어는 아이솔레이션 회로(242)에 결합되는 2차측 컨트롤러(238)로부터 시동 컨트롤러(106)의 PWMD 입력부로 DOUT 출력을 턴온 및 턴오프시킴으로써 달성된다. DOUT 출력이 턴온될 때에는, 이로 인해, PWMD 노드가 로우 레벨로 될 것이고, 이로 인해 시동 컨트롤러(106)의 VCO(144)로부터 그것의 게이트 드라이버(150)로의 신호들이 금지된다. DOUT가 턴오프 될 때에는, PWMD 노드는 더 이상 로우 로직 레벨로 풀다운되지 않고, 이로써 게이트 드라이버(150)는 회로들(144)의 VCO로부터 명령들을 다시 받아들이기 시작하고, 여기서 회로들(144)의 VCO는 커패시터(248)에 의해 선택된 주파수로 리셋되고 저항기(208)의 저항값에 의해 결정되는 속도로 주파수가 더 낮아지기 시작한다. 저항기(208)가 사용되지(존재하지) 않으면, 상기 주파수는 고정된 채로 유지되고 더 낮아지지 않는다.
7) 2차측 컨트롤러(238)가 부하를 파워 컨버터(200)의 출력부에 결합시킬 때에는, 2차측 컨트롤러(238)는 VCO(144)로부터 게이트 드라이버(150)의 제어를 담당한다. 이것은 아이솔레이션 회로(240)를 통해 2차측 컨트롤러(238)의 Gate Pri 출력부로부터 시동 컨트롤러(106)의 PULSE 입력 노드에 게이트 구동 명령을 제공함으로써 달성된다.
8) 2차측 컨트롤러(238)는 다음과 같은 특징들을 가질 수 있다:
a. VW/S 입력 노드는 변압기(230)의 2차 권선 전압을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 이 특징을 이용하여 2차측 컨트롤러(238)는 시동 컨트롤러(106)의 게이트 드라이버(150)의 파형 극성과 정확한 위상으로 동기식 정류기들(232 및 234)의 구동을 동기화할 수 있다.
b. 2차측 컨트롤러(238)는 게이트 드라이버(150)를 제어하기 위해 아이솔레이션 회로(240)을 통해 1차측 MOSFET들(222, 224)의 둘 다를 구동할 수 있으며, 변압기(230)의 2차측의 동기식 정류기들(232, 234)에 2개의 게이트 드라이브를 제공할 수 있다.
c. 2차측 컨트롤러(238)는 그것의 C/S 노드에서 모니터링되는 변류기(216)를 통해 (파워 스위치들(222 및 224)을 통과하는 임의의 크로스 컨덕션뿐만 아니라) 변압기(230)를 통과하는 1차측 전류를 모니터링할 수있다.
2차측 컨트롤러(238)는 아이솔레이션 회로(240)를 통해 시동 컨트롤러(106)에 송신된 가변 주파수 게이팅 신호를 생성하기 위해 내부 VCO 생성기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이 신호는 프로그램 가능한 고정 불감대(dead-time) 구간을 갖는 거의 50% 듀티 사이클을 유지한다. 부하가 작을(under load) 때(출력 전압을 선형으로 제어할 때), 이 신호는 출력 전압을 조정하기 위해 공진 탱크 회로의 임피던스를 제어하기 위해 (유효 주파수 범위에 걸쳐) 주파수가 변한다. 2차측 컨트롤러(238)의 VCO에 의해 명령 된 MOSFET 파워 스위치들(222, 224, 232 및 234)은 공진형 컨버터 토폴로지들에 고유한 제로 전압 스위칭(ZVS) 및/또는 제로 전류 스위칭(ZCS)에서 턴온 또는 턴오프할 수 있다.
파워 컨버터(200)의 부하가 경부하이고 무부하 조건에 근접할 때에는, 2차측 컨트롤러(238)가 더 이상 선형 방식으로 자신의 V/S 노드의 전압을 조정할 수 없을 것이다. 2차측 컨트롤러(238)는 이후 "버스트 모드" 유형의 제어에 의존해야 할 것이다. "버스트 모드"는 어떤 스위칭 활동(activity)도 없는 시간 사이에 잠깐 동안 PWM 신호들이 발생함을 의미한다. "어떤 스위칭 활동도 없는 시간"이 너무 길면, 시동 컨트롤러(106)는 2차측 컨트롤러(238)가 비활성 상태에 있다고 생각하여 시동 모드로 전환할 것이다. 따라서, 2차측 컨트롤러(238)는 "어떤 스위칭 활동도 없는 시간"의 지속 시간을 제어하기 위해 (스위칭 아이솔레이터(242)를 통해) 시동 컨트롤러(106)의 PWMD 노드를 사용한다. 2차측 컨트롤러(238)가 PWMD 포트를 해제할 때에는, 그것은 PWM 신호들이 (아이솔레이터(240)를 통해 전달된) 2차측 컨트롤러(238)에 의해 생성된 것인지 또는 시동 컨트롤러(106)에 의해 발생된 것인지를 결정할 수 있다.
"슬립" 모드는 또한, "버스트 모드" 유형의 동작이다. 차이는 "슬립" 모드에서는 컨트롤러들이 내부의 저전력 상태로 들어간다는 점이며, 이 경우에 (어떠한 스위칭 활동도 없는 시간 구간들을 상당히 길게 하여 입력원으로부터 전력을 매우 적게 인출할 목적으로) "슬립"을 유지하기 위해 지속적으로 아이솔레이터(242)를 구동하지 않는다는 장점이 있다는 점이다. 또 하나의 차이는 "슬립" 모드에서 2차측 컨트롤러(238)는 더 이상 자신의 V/S 노드의 전압을 정확하게 조정하려고 하지 않고, 대신에 2개의 컨트롤러들(106, 238)가 내부의 저전력 상태를 유지할 수 있도록 자신의 V/S 및 시동 컨트롤러(106)의 VDD 노드의 전압들을 단지 느슨하게 조정할 뿐이다. 2차측 컨트롤러(238)는, 내부에서 "슬립" 모드로 들어가기로 결정하거나 또는 상위 레벨 시스템 컨트롤러에 의해 외부에서 명령을 받는다. 2차측 컨트롤러(238)가 시동 컨트롤러(106)에 "슬립"하도록 명령하기 위해, 2차측 컨트롤러(238)는 시동 컨트롤러(106)를 슬립 상태로 래칭하는 코딩 메시지를 아이솔레이터(242)를 통해 송신하고, 이로써 연속적으로 아이솔레이터(242)를 구동하지 않고서도 "슬립"을 유지하는 것이 가능해지고, 그 결과 전력 소비가 감소한다. (파워 컨버터(200)를 웨이크하기 위해 "슬립" 상태를 빠져나가는 방법에는 3가지가 있다. 첫 번째 방법은 2차측 컨트롤러(238)가 아이솔레이터(240)를 통해 시동 컨트롤러(106)에 PWM 명령들을 송신하기 시작하는 것이다. 두 번째 방법은 2차측 컨트롤러(238)가 아이솔레이터(240)를 통해 단일 PWM 펄스를 시동 컨트롤러(106)에 송신하는 것으로, 이것은 시동 컨트롤러(106)에 시동 모드로 들어가게 명령한다. 세 번째 방법은 시동 컨트롤러(106)의 VDD 노드의 전압이 UVLO 임계값 미만으로 붕괴되어 시동 컨트롤러(106)를 시동 모드로 들어가게 함으로써 일어난다. "슬립" 모드는 Thomas Quigley에 의해 발명된 "스탠바이 모드일 때의 파워 컨버터의 전력 감소"라는 명칭으로 2016년 5월 31일자로 동일 출원인에 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 USSN 15/168,390호에 상세하게 설명되어 있으며, 상기 미국 출원은 모든 목적들을 위해 본 출원에 참조로 통합된다.
전술한 미국 특허 출원 USSN 15/168,390호는 또한, 2차측 컨트롤러(238)로부터 아이솔레이터(240)를 통해 시동 컨트롤러(106)로 인코딩된 "슬립" 명령을 송신하는 것이 가능하다고 설명한다. 파워 컨버터(200)의 특정한 설계로 인해 아이솔레이터(240)를 통해 PWM 신호 경로에 "슬립 커맨드"를 임베딩할 수 있다면, 이것은 시동 컨트롤러(106)로부터의 아이솔레이터(242) 및 PWMD 노드를 제거하는 것을 가능하게 하여 그 결과로서 앞서 설명한 바와 같은 "버스트 모드" 제어 특징들을 손실하지 않고도 파워 컨버터(200) 설계의 비용 및 복잡성을 감소시킬 수 있다.
이제 도 3을 보면, 본 개시의 특정 예시의 실시예들에 따른 직-병렬 공진형 파워 컨버터의 동작에 대한 개략적인 주파수-임피던스 그래프들이 도시되어 있다. 도 3a는 파워 컨버터(200)의 임피던스 곡선의 고 임피던스 지점에서의 고정된 시동 주파수를 도시한다. 도 3b는 파워 컨버터(200)의 임피던스 곡선의 고 임피던스 지점에서의 시동 주파수 및 개루프 방식으로 더욱 낮은 주파수로 드리프팅하는 것을 도시한다. 이들 그래프들은 공진 주파수가 "CR 및 LR"(과부하) 함수로부터 "CR 및 (LR + LMAG)"(경부하) 함수로 천이함에 따른 일군의 주파수 임피던스 그래프들을 나타낸다. 임피던스는 공진 주파수 f0에서 가장 낮다. LLC 컨버터 및 LCC 컨버터 둘 다는 f0보다 높은 주파수 범위에서 동작하는 것이 가능하다. 제로 전압 스위칭(ZVS)을 달성하기 위해서는 f0보다 높은 주파수 범위에서 동작하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 높은 주파수들은 출력에 저전력(높은 임피던스)을 제공하기 때문에 시동에 가장 적합하다. 시동 주파수는 시동 컨트롤러(106)의 "PROG" 노드에 결합된 커패시터(248)의 커패시턴스 값에 의해 결정될 수 있다. MODE는 2가지 시동 방법을 가능하게 하는데, 하나는 시동 주파수가 도 3a에 도시된 바와 같이 고정된 채로 유지되는 것이고, 다른 하나는 시동 주파수가 (PROG 상의 커패시터(248)에 의해 결정되는 바와 같이) 높게 시작하는 것이며, 이어서 개루프 방식으로 서서히 스위칭 주파수를 낮추는데, 이것은 도 3(b)에 도시된 바와 같이 시동 중에 2차측에 전달된 전력을 임피던스를 낮춤으로써 증가시킨다. LLC 컨버터와 LCC 컨버터 둘 다는 공진 주파수 f0보다 낮은 주파수 범위와 f0보다 높은 주파수 범위 중 어느 하나의 범위에서 동작할 수 있다는 점에 유의해야 한다. f0보다 높은 범위에서 동작할 때의 이점은 ZVS이다. 시동 주파수를 설정하는 시동 컨트롤러(106)의 PROG 기능은 컨버터가 f0 초과 또는 f0 미만의 주파수 범위에서 동작하든 관계없이 사용될 수 있다. 하지만, MODE 기능이 요망되면, f0 미만의 주파수 범위에서 동작하는 컨버터에 대해서는 서로 다른 버전의 시동 컨트롤러(106)가 필요할 것이다. 이 경우 MODE 기능은 개루프 방식으로 서서히 스위칭 주파수를 상승시킬 것이고, 이에 의해 시동 중에 2차측으로 전달된 전력이 증가될 것이다.
다시 도 2를 보면, 인덕터(226) 및 커패시터(228)는 도 3에 설명된 주파수 의존 임피던스인 공진 탱크 회로를 구성한다. 이 공진 탱크 회로는 파워 컨버터(200)에의 입력원과 컨버터 출력부의 부하 사이에 임피던스를 제공한다. 이 탱크 회로는 본질적으로 변압기(230)와 직렬이다. 따라서, MOSFET(222 또는 224) (및 그들 각각의 동기식 정류기 MOSFET들(232 및 234))이 온일 때마다, 변압기(200)의 1차 권선의 양단 전압은 (단자 T1-X 및 T1-Y로 표시된) 변압기(200)의 3차 권선의 양단 전압과 같이 파워 컨버터(200)의 출력 전압의 반영이다. 3차 권선 전압은 브리지 정류기(250)에 의해 정류되어 VDD 포트에서 시동 컨트롤러(106)에 바이어스를 제공한다. 도 1에서, VDD 포트의 전압은 시동 컨트롤러(106)의 UVLO/OVLO(132) 회로 블록에 의해 모니터링되는 것이 나타나 있다. 그러므로 시동 컨트롤러(106)가 과전압에 대한 파워 컨버터(200)의 출력 전압을 모니터링하고 보호를 제공하는 것이 가능하다. 이것은 중요한 특징이다. 시동 컨트롤러(106)는 직-병렬 컨버터를 시동시키는 개루프 방법이며, 시동 중에 활성화되고 그리고 출력 과전압이 발생하기 전에 파워 컨버터(200)의 출력 전압의 선형 제어를 획득하는 2차측 컨트롤러(238)에 의존한다. 하지만, 2차측 컨트롤러(238)가 정확하게 동작하지 않으면, 시동 컨트롤러(106)는 변압기(230) 크로스-커플링을 통해 출력 전압을 모니터링함으로써 과전압 보호를 제공할 수 있고, UVLO/OVLO(132) 회로 블록을 사용하여 출력 전압의 히스테리시스 조정을 제공할 수 있다. 이러한 과전압 보호 방법은 계류중인 미국 특허 출원 14/945,729호에 보다 상세하게 설명된 방법과 유사하며, 상기 미국 출원은 위에서 본 명세서에 이미 참고함으로써 통합되었다.

Claims (38)

  1. 직-병렬 공진형 파워 컨버터를 시동하기 위한 방법으로서,
    1차측 시동 컨트롤러에 제1 DC 전압을 인가하는 단계;
    상기 시동 컨트롤러를 이용하여 적어도 하나의 파워 스위치에 결합되는 변압기의 1차 권선을 포함하는 직-병렬 공진 회로의 공진 주파수보다 높은 주파수에서 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계;
    상기 직-병렬 공진회로의 상기 공진 주파수를 향하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 온 및 오프 주파수를 감소시키는 단계 - 이로써 상기 변압기의 2차 권선에 AC 전압이 생성됨 -;
    2차측 컨트롤러 및 부하에 전력을 공급하기 위한 제2 DC 전압을 제공하기 위해 제2 정류기들로 상기 변압기의 상기 2차 권선의 AC 전압을 정류하는 단계; 및
    상기 제2 DC 전압이 원하는 전압 값일 때 상기 1차측 시동 컨트롤러로부터 상기 2차측 컨트롤러로 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어를 전달하는 단계를 포함하는 방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는 고정된 상위 주파수(fixed higher frequency)에 있는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는 고정된 하위 주파수에 있는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는 고정된 상위 주파수에서 시작하여 하위 주파수로 변경되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는 고정된 하위 주파수에서 시작하여 상위 주파수로 변경되는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차측 시동 컨트롤러로부터 상기 2차측 컨트롤러로 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어를 전달하는 단계는,
    상기 제2 DC 전압이 상기 원하는 전압 값에 있을 때 상기 2차측 컨트롤러로부터 상기 1차측 시동 컨트롤러로 신호들을 송신하는 단계;
    상기 1차측 시동 컨트롤러에서 상기 2차측 컨트롤러로부터의 상기 신호들을 검출하는 단계; 및
    상기 2차측 컨트롤러로부터의 상기 검출된 신호들을 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 DC 전압은 상기 1차측 시동 컨트롤러가 상기 2차측 컨트롤러로부터의 상기 신호들을 검출한 후에 상기 2차측 컨트롤러에 의해 조정되는, 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러로부터 상기 1차측 시동 컨트롤러로 상기 신호들을 송신하는 단계는 아이솔레이션 회로를 통해 신호들을 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 아이솔레이션 회로는 광 커플러를 포함하는, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 아이솔레이션 회로는 펄스 변압기를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 DC 전압을 제공하기 위해 AC 전력을 제1 정류기에 인가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러의 전류 감지 입력부에 결합되는 변류기를 이용하여 상기 변압기의 상기 1차 권선의 전류를 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차측 시동 컨트롤러를 이용하여 최대 허용 가능한 변압기 1차 권선 전류를 제한하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 정류기들은 동기식 정류기들인, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 동기식 정류기들은 제로 전압에서 스위칭되는, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 동기식 정류기들은 제로 전류에서 스위칭되는, 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파워 스위치는 적어도 하나의 파워 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)인, 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직-병렬 공진 회로는 LLC 파워 컨버터 구성에서 하나의 인덕터, 하나의 커패시터 및 상기 변압기의 1차 권선을 포함하는, 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직-병렬 공진 회로는 LCC 파워 컨버터 구성에서 2개의 커패시터, 하나의 인덕터 및 상기 변압기의 1차 권선을 포함하는, 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직-병렬 공진형 파워 컨버터가 스탠바이 모드에 들어갈 때에는, 상기 파워 스위치의 동작을 금지하기 위해 상기 2차측 컨트롤러로부터 상기 1차측 시동 컨트롤러로 디스에이블 신호를 송신하는 단계; 및
    상기 직-병렬 공진 파워 컨버터가 동작 모드로 복귀할 때에는, 상기 파워 스위치의 동작을 인에이블하기 위해 상기 2차측 컨트롤러로부터 상기 1차측 시동 컨트롤러로 인에이블 신호를 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 디스에이블 신호는 제1 코딩 신호를 포함하고 상기 인에이블 신호는 제2 코딩 신호를 포함하고, 상기 1차측 시동 컨트롤러는 상기 제1 코딩 신호 및 상기 제2 코딩 신호를 디코딩하기 위한 디코딩 로직을 포함하는, 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 인에이블 신호 및 상기 디스에이블 신호는 상기 2차측 컨트롤러로부터의 펄스 제어 주파수들보다 높은 주파수들에 있는, 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는, 상기 변압기의 바이어스 권선으로부터 바이어스 전압을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차측 시동 컨트롤러로부터 상기 2차측 컨트롤러로 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어를 전달하는 단계는, 상기 2차측 컨트롤러가 실질적으로 선형 전압 조정을 달성하기 위해 상기 시동 컨트롤러를 사용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 제어하도록 상기 시동 컨트롤러가 상기 2차측 컨트롤러로부터 스위칭 명령들을 받아들이는 단계를 포함하는, 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시동 컨트롤러를 이용하여 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계는, 상기 시동 컨트롤러가 개루프 모드에 있을 때 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 턴온 및 턴오프하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시동 컨트롤러는 과전압 및 저전압 보호, 그리고 상기 변압기 1차측에 흐르는 최대 전류 제한을 제공하는, 방법.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변압기로부터의 3차 권선 전압은 상기 시동 컨트롤러에 결합되어, 상기 2차측 컨트롤러가 정상적으로 동작하지 않을 경우 상기 시동 컨트롤러가 2차측 전압을 조정할 수 있게 하는, 방법.
  28. 직-병렬 공진형 파워 컨버터로서,
    제1 DC 전압에 결합되는 1차측 시동 컨트롤러;
    상기 1차측 시동 컨트롤러에 결합되는 적어도 하나의 파워 스위치;
    1차 권선 및 2차 권선을 구비한 변압기;
    상기 적어도 하나의 파워 스위치에 결합되는 상기 변압기의 1차 권선을 포함하는 직-병렬 공진 회로;
    상기 변압기의 상기 1차 권선을 통해 흐르는 전류를 측정하고 상기 측정된 1차 권선 전류를 상기 1차측 시동 컨트롤러에 제공하기 위한 전류 측정 회로;
    제2 DC 전압을 제공하기 위해 상기 변압기 2차 권선에 결합되는 2차측 정류기;
    상기 1차측 시동 컨트롤러 및 상기 2차측 정류기에 결합되는 2차측 컨트롤러를 포함하고,
    상기 1차측 시동 컨트롤러가 상기 제1 DC 전압을 수신할 때에는 상기 변압기의 1차 권선을 포함하는 상기 직-병렬 공진 회로의 공진 주파수보다 높은 주파수에서 상기 적어도 하나의 파워 스위치를 온 및 오프 제어하기 시작하고,
    이로써
    상기 변압기 1차측을 통해 전류가 흐르고,
    상기 변압기 2차 권선 양단에 AC 전압이 발생하고,
    상기 2차측 정류기로부터의 제2 DC 전압은 상기 2차측 컨트롤러에 전력을 공급하고,
    상기 제2 DC 전압이 원하는 전압 레벨에 도달할 때에는, 상기 2차측 컨트롤러가 상기 1차측 시동 컨트롤러로부터 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어를 담당하는, 파워 컨버터.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파워 스위치는 적어도 하나의 파워 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)인, 파워 컨버터.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러는 아이솔레이션 회로를 통해 상기 1차측 시동 컨트롤러에 결합되어 상기 1차측 시동 컨트롤러를 제어하는, 파워 컨버터.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 아이솔레이션 회로는 광 커플러인, 파워 컨버터.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 아이솔레이션 회로는 펄스 변압기인, 파워 컨버터.
  33. 제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시동 컨트롤러는,
    입력부 및 출력부를 구비한 전압 조정기;
    상기 전압 조정기의 출력부에 결합되는 내부 바이어스 전압 회로들;
    상기 전압 조정기의 출력부에 결합되는 저전압 록 아웃 회로;
    상기 전압 조정기의 출력부에 결합되는 과전압 록 아웃 회로;
    가변 주파수 제어 신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO) 및 로직 회로들;
    상기 VCO 및 로직 회로들에 결합되는 고정된 오프-시간 회로;
    상기 가변 주파수 제어 신호를 상기 적어도 하나의 파워 스위치에 제공하기 위해 상기 VCO 및 로직 회로들에 결합되는 파워 구동기;
    외부 제어 신호를 수신하도록 구성된 외부 게이트 명령 검출 회로 - 상기 외부 제어 신호가 검출될 때 상기 외부 게이트 명령 검출 회로는 상기 적어도 하나의 파워 스위치의 제어가 상기 로직 회로들로부터 상기 외부 PWM 제어 신호로 변경되게 함 -; 및
    상기 변압기 1차 권선을 흐르는 과전류를 검출하기 위해 상기 VCO 및 로직 회로들에 결합되는 출력부를 구비하는 전압 비교기를 포함하는, 파워 컨버터.
  34. 제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 감지 입력부 및 상기 전압 비교기 입력부 사이에 결합되는 블랭킹 회로를 더 포함하는, 파워 컨버터.
  35. 제28항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    시동 주파수는 커패시터의 커패시턴스 값에 의해 결정되는, 파워 컨버터.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 시동 주파수의 슬루 레이트는 저항기의 저항값에 의해 결정되는, 파워 컨버터.
  37. 제28항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차측 시동 컨트롤러는 개루프 전압 제어 발진기(VCO) 및 파워 스위치 드라이버를 포함하는 파워 컨버터.
  38. 제28항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차측 컨트롤러는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 파워 컨버터.
KR1020177034605A 2015-06-01 2016-06-01 직-병렬 공진형 파워 컨버터용 1차측 시동 방법 및 회로 장치 KR20180013941A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562169382P 2015-06-01 2015-06-01
US62/169,382 2015-06-01
US15/168,569 2016-05-31
US15/168,569 US10277130B2 (en) 2015-06-01 2016-05-31 Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
PCT/US2016/035149 WO2016196545A1 (en) 2015-06-01 2016-06-01 Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180013941A true KR20180013941A (ko) 2018-02-07

Family

ID=57399050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177034605A KR20180013941A (ko) 2015-06-01 2016-06-01 직-병렬 공진형 파워 컨버터용 1차측 시동 방법 및 회로 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10277130B2 (ko)
EP (1) EP3304712B1 (ko)
JP (1) JP2018516530A (ko)
KR (1) KR20180013941A (ko)
CN (1) CN107660324B (ko)
TW (1) TW201707360A (ko)
WO (1) WO2016196545A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023058849A1 (ko) * 2021-10-08 2023-04-13 주식회사 파워엘에스아이 전원 공급 장치를 위한 동기 정류기 제어 방법 및 이를 위한 장치

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9712045B2 (en) * 2014-11-17 2017-07-18 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a startup cell circuit
US9819274B2 (en) * 2014-11-20 2017-11-14 Microchip Technology Incorporated Start-up controller for a power converter
US9912243B2 (en) 2015-06-01 2018-03-06 Microchip Technology Incorporated Reducing power in a power converter when in a standby mode
US10277130B2 (en) 2015-06-01 2019-04-30 Microchip Technolgoy Incorporated Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
US9705408B2 (en) 2015-08-21 2017-07-11 Microchip Technology Incorporated Power converter with sleep/wake mode
US20170117813A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Quanta Computer Inc. Method and system for testing a power supply unit
US10333415B2 (en) * 2016-07-01 2019-06-25 Rohm Co., Ltd. Insulated synchronous rectification DC/DC converter including synchronous rectification controller controlling synchronous rectification transistor
US10763755B2 (en) * 2016-12-16 2020-09-01 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Symmetrical isolated DC-DC power conversion circuit
IT201700050638A1 (it) * 2017-05-10 2018-11-10 St Microelectronics Srl Procedimento di funzionamento di dispositivi alimentati a radiofrequenza, circuito e dispositivo corrispondenti
CN107317491B (zh) * 2017-07-10 2019-08-13 昂宝电子（上海）有限公司 开关电源芯片及包括其的开关电源电路
US10256744B2 (en) * 2017-09-12 2019-04-09 Infineon Technologies Austria Ag Controller device with adaptive synchronous rectification
US10193457B1 (en) * 2017-09-15 2019-01-29 Abb Schweiz Ag System and method for starting up a high density isolated DC-to-DC power converter
JP6844509B2 (ja) * 2017-11-16 2021-03-17 オムロン株式会社 電源装置及び制御装置
CN108365766B (zh) * 2018-02-02 2020-06-12 昂宝电子（上海）有限公司 Llc准谐振开关电源
US10622883B2 (en) * 2018-06-18 2020-04-14 Semiconductor Components Industries, Llc Method and system of a resonant power converter
US10601333B2 (en) 2018-08-22 2020-03-24 Infineon Technologies Austria Ag Feedforward enhanced feedback control in isolated switched-mode power converters with secondary-side rectified voltage sensing
US11502595B2 (en) * 2018-09-06 2022-11-15 Infineon Technologies Austria Ag Voltage and current protection in isolated switched-mode power converters with secondary-side rectified voltage sensing
US10615694B2 (en) * 2018-09-07 2020-04-07 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Circuit and method for suppressing audio noise in DC-DC converters
US10666156B2 (en) * 2018-10-08 2020-05-26 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Method to dynamically configure and control a power converter for wide input range operation
US10666147B1 (en) 2018-11-14 2020-05-26 Navitas Semiconductor, Inc. Resonant converter control based on zero current detection
US10770983B2 (en) 2018-12-06 2020-09-08 Infineon Technologies Austria Ag Circuits and methods for secondary-side rectified voltage sensing in isolated switched-mode power converters
CN113330673B (zh) * 2019-01-24 2024-02-20 麦格纳国际公司 用于平衡具有可控开关电容器的多相llc功率转换器的方法和系统
US10951107B2 (en) * 2019-06-27 2021-03-16 Cypress Semiconductor Corporation Communicating fault indications between primary and secondary controllers in a secondary-controlled flyback converter
US11114945B2 (en) * 2019-08-22 2021-09-07 Cypress Semiconductor Corporation Secondary-controlled active clamp implementation for improved efficiency
US10985664B1 (en) 2019-10-18 2021-04-20 Raytheon Company Controlling operation of a voltage converter based on transistor drain voltages
US10938309B1 (en) * 2019-10-18 2021-03-02 Raytheon Company Controlling operation of a voltage converter based on inductor current
US10931204B1 (en) * 2019-11-12 2021-02-23 Monolithic Power Systems, Inc. Isolated resonant converter with fixed output ripple
US10944330B1 (en) * 2019-12-19 2021-03-09 Cypress Semiconductor Corporation Self-biased gate driver architecture
CN111555629B (zh) * 2020-05-14 2022-12-20 成都芯源系统有限公司 谐振变换器及其控制电路和控制方法
CN113740597A (zh) * 2020-09-08 2021-12-03 台达电子企业管理（上海）有限公司 开关管尖峰电压检测电路及方法
CN112332650B (zh) * 2020-10-14 2022-08-19 广州金升阳科技有限公司 一种开环启动电路时钟信号控制方法及其控制电路
US11496037B2 (en) * 2021-03-19 2022-11-08 Acbel Polytech Inc. Power supply having bidirectional gate driving impulse transformer and control method thereof
US11711023B2 (en) * 2021-05-14 2023-07-25 Queen's University At Kingston Methods and circuits for sensing isolated power converter output voltage across the isolation barrier
US20230032942A1 (en) * 2021-08-02 2023-02-02 Transient Plasma Systems, Inc. Power converter comprising series resonant converter(s) having a full-bridge series resonant topology and methods of operating same
TWI796013B (zh) * 2021-11-26 2023-03-11 通嘉科技股份有限公司 電源轉換器的電源控制器與控制方法
WO2023102509A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 Zoll Medical Corporation Electrotherapeutic waveform and pulse generator
TWI796201B (zh) * 2021-12-08 2023-03-11 通嘉科技股份有限公司 電源轉換器轉換操作模式的方法
US20230378877A1 (en) * 2022-05-19 2023-11-23 Cypress Semiconductor Corporation Drive scheme for secondary-controlled active clamp flyback (acf) mode
CN115995986B (zh) * 2023-03-24 2023-06-09 安徽微伏特电源科技有限公司 一种三角结构的串并联反激升压电路拓扑

Family Cites Families (75)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967332A (en) 1990-02-26 1990-10-30 General Electric Company HVIC primary side power supply controller including full-bridge/half-bridge driver
US5301095A (en) * 1991-10-01 1994-04-05 Origin Electric Company, Limited High power factor AC/DC converter
EP0689731A1 (en) * 1993-03-17 1996-01-03 National Semiconductor Corporation Frequency shift circuit for switching regulator
US5453921A (en) 1993-03-31 1995-09-26 Thomson Consumer Electronics, Inc. Feedback limited duty cycle switched mode power supply
US5757627A (en) 1996-05-01 1998-05-26 Compaq Computer Corporation Isolated power conversion with master controller in secondary
US6188276B1 (en) 1998-09-21 2001-02-13 Anastasios V. Simopoulos Power amplifier
US6490177B1 (en) * 1998-10-05 2002-12-03 Salvador Figueroa Resonant power converter with primary-side tuning and zero-current switching
JP4355058B2 (ja) 1999-07-27 2009-10-28 日本信号株式会社 電源装置
US6456511B1 (en) 2000-02-17 2002-09-24 Tyco Electronics Corporation Start-up circuit for flyback converter having secondary pulse width modulation
JP2001275345A (ja) 2000-03-27 2001-10-05 Sony Corp 電源装置
KR100438695B1 (ko) 2001-03-09 2004-07-05 삼성전자주식회사 전원 공급 제어 장치 및 방법
US6504267B1 (en) 2001-12-14 2003-01-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Flyback power converter with secondary-side control and primary-side soft switching
TWI354435B (en) 2004-12-21 2011-12-11 Rohm Co Ltd Switching regulator
US7616459B2 (en) 2005-12-07 2009-11-10 Active-Semi, Inc. System and method for a primary feedback switched mode power supply
JP4857888B2 (ja) 2006-04-26 2012-01-18 ミツミ電機株式会社 多出力型ｄｃ／ｄｃコンバータ
US7480159B2 (en) 2007-04-19 2009-01-20 Leadtrend Technology Corp. Switching-mode power converter and pulse-width-modulation control circuit with primary-side feedback control
US7800037B2 (en) 2007-04-30 2010-09-21 Carl Keith Sawtell Power supply control circuit with optical feedback
JP5167705B2 (ja) 2007-07-02 2013-03-21 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
WO2009110875A1 (en) 2008-03-03 2009-09-11 Thomson Licensing A switchable load for initializing an output voltage of a power supply
US8008960B2 (en) 2008-04-22 2011-08-30 Cisco Technology, Inc. Synchronous rectifier post regulator
US7995359B2 (en) 2009-02-05 2011-08-09 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for implementing an unregulated dormant mode with an event counter in a power converter
US8385088B2 (en) 2010-12-06 2013-02-26 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for implementing an unregulated dormant mode with output reset in a power converter
US7952895B2 (en) 2008-05-29 2011-05-31 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for implementing an unregulated dormant mode in a power converter
US8089783B2 (en) 2008-05-30 2012-01-03 Active-Semi, Inc. Constant current and voltage controller in a three-pin package with dual-use switch pin
US8199537B2 (en) 2009-02-19 2012-06-12 Iwatt Inc. Detecting light load conditions and improving light load efficiency in a switching power converter
US9077248B2 (en) 2009-06-17 2015-07-07 Power Systems Technologies Ltd Start-up circuit for a power adapter
WO2011002600A1 (en) 2009-06-30 2011-01-06 Microsemi Corporation Integrated backlight control system
CN201438266U (zh) 2009-07-22 2010-04-14 Bcd半导体制造有限公司 一种脉冲调制控制器
US8310847B2 (en) 2009-08-04 2012-11-13 Niko Semiconductor Co., Ltd. Secondary side post regulator of flyback power converter with multiple outputs
US8368361B2 (en) 2009-09-30 2013-02-05 Cirrus Logic, Inc. Switching power converter controller with direct current transformer sensing
US8416553B2 (en) 2009-10-30 2013-04-09 Intersil Americas Inc. Bias and discharge system for low power loss start up and input capacitance discharge
US8018740B2 (en) 2010-01-07 2011-09-13 Texas Instruments Incorporated LLC soft start by operation mode switching
US20110211370A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Texas Instruments Incorporated Systems and Methods of Resonant DC/DC Conversion
JP5170165B2 (ja) * 2010-06-11 2013-03-27 株式会社村田製作所 絶縁型スイッチング電源装置
US9948175B2 (en) 2010-10-25 2018-04-17 Analog Devices, Inc. Soft-start control system and method for an isolated DC-DC converter with secondary controller
US8659263B2 (en) 2010-12-03 2014-02-25 Motorola Solutions, Inc. Power supply circuit having low idle power dissipation
WO2012101905A1 (ja) * 2011-01-26 2012-08-02 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
TWI440288B (zh) 2011-03-11 2014-06-01 Neoenergy Microelectronics Inc 具有加速啓動功能之啓動控制電路及其操作方法
US8792257B2 (en) 2011-03-25 2014-07-29 Power Systems Technologies, Ltd. Power converter with reduced power dissipation
US8842450B2 (en) * 2011-04-12 2014-09-23 Flextronics, Ap, Llc Power converter using multiple phase-shifting quasi-resonant converters
TWI424677B (zh) 2011-05-04 2014-01-21 Anpec Electronics Corp 啟動電路及馬達驅動晶片
US20130016535A1 (en) 2011-07-12 2013-01-17 Power Systems Technologies, Ltd. Controller for a Power Converter and Method of Operating the Same
US20140254215A1 (en) 2011-08-29 2014-09-11 Power Systems Technologies Ltd. Controller for a power converter and method of operating the same
WO2013090852A2 (en) 2011-12-14 2013-06-20 Cirrus Logic, Inc. Adaptive current control timing and responsive current control for interfacing with a dimmer
US8531229B2 (en) 2012-01-31 2013-09-10 Macronix International Co., Ltd. Level shifting circuit
CN102570837B (zh) 2012-02-28 2014-09-03 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种恒压恒流控制电路及其控制方法
US9143043B2 (en) 2012-03-01 2015-09-22 Infineon Technologies Ag Multi-mode operation and control of a resonant converter
WO2013134573A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Massachusetts Institute Of Technology Resonant power converters using impedance control networks and related techniques
JP6008521B2 (ja) 2012-03-09 2016-10-19 キヤノン株式会社 電源装置及び画像形成装置
CN102655373B (zh) 2012-05-08 2015-06-03 成都芯源系统有限公司 一种隔离式电压转换电路及其控制方法
US9520794B2 (en) 2012-07-25 2016-12-13 Philips Lighting Holding B.V Acceleration of output energy provision for a load during start-up of a switching power converter
TWI463780B (zh) 2012-11-16 2014-12-01 Noveltek Semiconductor Corp 隔離式電源轉換器、反相式並聯穩壓器及其操作方法
US8854842B2 (en) 2012-12-11 2014-10-07 Dialog Semiconductor Inc. Digital communication link between secondary side and primary side of switching power converter
CN103066853B (zh) 2012-12-24 2015-02-04 成都芯源系统有限公司 控制电路、开关电源及其控制方法
JP2014166024A (ja) 2013-02-25 2014-09-08 Rohm Co Ltd 電力供給装置およびその起動方法、ａｃアダプタ、電子機器および電力供給システム
US9136765B2 (en) 2013-03-08 2015-09-15 Power Integrations, Inc. Techniques for controlling a power converter using multiple controllers
US8988142B2 (en) 2013-03-10 2015-03-24 Microchip Technology Incorporated Integrated high voltage isolation using low value capacitors
US8963622B2 (en) 2013-03-10 2015-02-24 Microchip Technology Incorporated Method and apparatus for generating regulated isolation supply voltage
US9318946B2 (en) 2013-04-23 2016-04-19 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Optimal trajectory control for LLC resonant converter for soft start-up
US9178434B2 (en) 2013-04-30 2015-11-03 Texas Instruments Incorporated Integrated primary startup bias and MOSFET driver
JP6218446B2 (ja) 2013-06-14 2017-10-25 キヤノン株式会社 電源装置及び画像形成装置
JP6218467B2 (ja) 2013-07-12 2017-10-25 キヤノン株式会社 電源装置及び画像形成装置
US9093899B2 (en) 2013-09-30 2015-07-28 Micrel, Inc. Timer based PFM exit control method for a boost regulator
US9350260B2 (en) 2013-11-07 2016-05-24 Futurewei Technologies, Inc. Startup method and system for resonant converters
US9479067B2 (en) 2014-04-01 2016-10-25 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switched-mode power supply
US9543844B2 (en) 2014-04-01 2017-01-10 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switched-mode power supply
TWI556563B (zh) 2014-09-12 2016-11-01 Alpha & Omega Semiconductor Cayman Ltd Fixed on-time switching type switching device
US9680386B2 (en) 2014-09-23 2017-06-13 Analog Devices Global Minimum duty cycle control for active snubber
US9712045B2 (en) 2014-11-17 2017-07-18 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a startup cell circuit
US9819274B2 (en) 2014-11-20 2017-11-14 Microchip Technology Incorporated Start-up controller for a power converter
CN104578826B (zh) 2014-12-31 2018-10-19 上海新进半导体制造有限公司 开关电源及在开关电源中提供恒压和恒流控制的方法
CN104660022B (zh) 2015-02-02 2017-06-13 昂宝电子（上海）有限公司 为电源变换器提供过流保护的系统和方法
US10277130B2 (en) 2015-06-01 2019-04-30 Microchip Technolgoy Incorporated Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
US9912243B2 (en) 2015-06-01 2018-03-06 Microchip Technology Incorporated Reducing power in a power converter when in a standby mode
US9705408B2 (en) 2015-08-21 2017-07-11 Microchip Technology Incorporated Power converter with sleep/wake mode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023058849A1 (ko) * 2021-10-08 2023-04-13 주식회사 파워엘에스아이 전원 공급 장치를 위한 동기 정류기 제어 방법 및 이를 위한 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US10277130B2 (en) 2019-04-30
EP3304712B1 (en) 2021-08-11
EP3304712A1 (en) 2018-04-11
TW201707360A (zh) 2017-02-16
JP2018516530A (ja) 2018-06-21
CN107660324A (zh) 2018-02-02
WO2016196545A1 (en) 2016-12-08
CN107660324B (zh) 2020-11-06
US20160352231A1 (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10277130B2 (en) Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
US20230336089A1 (en) Flyback converter with secondary side regulation
US10186976B2 (en) Peak switching and optimal SR drive timing control
US9912243B2 (en) Reducing power in a power converter when in a standby mode
US9960686B2 (en) System and method for detecting a loss of AC power in a switched-mode power supply
KR102613431B1 (ko) 멀티 모드 스타트업을 갖는 스위칭 모드 파워 제어기
US9543844B2 (en) System and method for a switched-mode power supply
US9787192B2 (en) Power-supply circuit, related transmission circuit, integrated circuit, and method of transmitting a signal
US8054655B2 (en) Tail current control of isolated converter and apparatus thereof
US7450402B2 (en) Soft switching high efficiency flyback converter
CN102013807B (zh) 使电源的功率容量增加的方法和装置
JP6170659B2 (ja) 電源コントローラ
KR20170086531A (ko) 파워 컨버터 용 스타트­업 컨트롤러
US20090201705A1 (en) Energy converting apparatus, and semiconductor device and switching control method used therein
KR20180020922A (ko) 공진형 변환기들에서의 공진형 커패시터 안정기
WO2015065603A1 (en) Reducing power consumption of synchronous rectifier controller
US7729136B2 (en) Isolated DC-DC converter
US10742125B1 (en) Direct feedback for isolated switching converters