KR20210139305A - 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러 - Google Patents

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알렉산다르 라딕
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실라나 아시아 피티이 리미티드
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Abstract

의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 영전압 교차 검출 회로 및 룩업 테이블을 갖는 밸리 튜닝 유한 상태 머신을 포함한다. 영전압 교차 검출 회로는 기준 전압을 수신하고 보조 권선으로부터 보조 신호를 수신한다. 영전압 교차 검출 회로는 보조 회로가 기준 전압 미만일 때 펄스들을 갖는 비교 신호를 생성한다. 밸리 튜닝 유한 상태 머신은 비교 신호에 기초하여 분할된 펄스 폭을 생성하고, 각 펄스의 분할된 펄스 폭을 룩업 테이블에 저장하고, 비교 신호로부터, 보조 신호가 기준 전압 미만이라고 결정하고, 보조 신호가 기준 전압 미만인 경우 룩업 테이블에 저장된 분할된 펄스 폭에 대응하는 시간 주기를 대기하고, 시간 주기를 대기한 후 밸리 포인트 신호를 생성한다.

Description

의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러
관련 출원에 대한 상호 참조
이 출원은 2019년 10월 25일자로 출원된 미국 비임시 출원 번호 제16/663,626호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 2019년 4월 12일자로 출원된 미국 임시 출원 번호 제62/833,076호에 대한 우선권의 혜택을 주장하며, 이 모두는 그 전체가 본원에 참조로서 통합된다.
플라이백 컨버터들은 최신 전원 공급 장치에서 일반적이며, 교류("AC")에서 직류("DC")로의 변환 및 전원 공급 장치의 입력과 출력 사이에 갈바닉 절연이 있는 DC-DC 변환에 모두 사용된다. 일반적으로, 플라이백 컨버터는 갈바닉 절연을 제공하는 트랜스포머를 형성하기 위해 분할되는 유도 장치가 있는 전력 컨버터이다. 일반적으로, 플라이백 컨버터는 1차측과 2차측을 가지며, 플라이백 컨버터의 1차측은 스위치(예를 들어, 트랜지스터)를 포함하고, 2차측은 플라이백 컨버터의 2차측에서 생성된 전류를 정류하기 위해 다른 스위치(예를 들어, 다이오드)를 포함한다. 동작 시, 플라이백 컨버터는 일반적으로 유도성 장치에 전류를 공급하는 1차측 스위치("메인 스위치")를 주기적으로 턴 온 및 턴 오프하는 스위치 모드에서 동작한다.
일반적으로, 플라이백 컨버터의 전력 손실에는 전도 손실, 뿐만 아니라 스위칭 손실을 포함할 수 있다. 이러한 전력 손실은 플라이백 컨버터의 효율을 감소시킬 수 있고, 차례로 플라이백 컨버터의 온도가 플라이백 컨버터에 대한 피크 동작 온도에 접근 및/또는 초과하도록 하는 열을 생성할 수 있다. 결과적으로, 플라이백 컨버터의 전력 손실은 플라이백 컨버터의 효율적이고/이거나 안전한 동작에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 전력 손실 중 일부를 완화시키기 위해, 플라이백 컨버터는 의사 공진(quasi-resonant) 스위칭 모드로 동작되어 메인 스위치에서 스위칭 손실을 줄이고 결과적으로 플라이백 컨버터의 효율을 높이고 메인 스위치의 동작 온도를 낮출 수 있다.
플라이백 컨버터의 인덕턴스 및 기생 커패시턴스에 의해 생성되는 의사 공진 진동 신호는 일반적으로 피크(로컬 전압 최대값)와 밸리(로컬 전압 최소값)를 포함하며, 밸리는 메인 스위치의 드레인 전압이 최소값일 때의 시간에 대응한다. 일반적으로, 의사 공진 스위칭 플라이백 컨버터는 컨트롤러 장치 또는 회로를 사용하여 의사 공진 신호에 밸리들이 존재할 때 스위치를 턴 온시켜 스위칭 손실을 최소화하도록 스위치들의 동작을 제어한다.
일부 실시예들에서, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 영전압 교차 검출 회로 및 룩업 테이블을 갖는 밸리 튜닝 유한 상태 머신을 포함한다. 영전압 교차 검출 회로는 기준 전압을 수신하고 보조 권선으로부터 보조 신호를 수신하도록 구성된다. 보조 신호는 다수의 진동 리플들을 포함하며, 다수의 진동 리플들 중 각 진동 리플은 피크 포인트와 밸리 포인트를 갖는다. 영전압 교차 검출 회로는 보조 신호가 기준 전압 미만일 때 다수의 펄스들을 포함하는 비교 신호를 생성한다. 다수의 펄스들의 각 펄스는 다수의 진동 리플들의 진동 리플의 반주기에 대응하는 펄스 폭을 갖는다. 밸리 튜닝 유한 상태 머신은 비교 신호의 다수의 펄스들의 각 펄스의 펄스 폭을 결정하고 각 펄스 폭으로부터 분할된 펄스 폭을 생성하도록 구성된다. 분할된 펄스 폭은 진동 리플의 1/4 주기에 대응한다. 밸리 튜닝 유한 상태 머신은 각 펄스의 분할된 펄스 폭을 룩업 테이블에 저장하고, 비교 신호로부터 보조 신호가 기준 전압 미만이라고 결정한다. 밸리 튜닝 유한 상태 머신은 보조 신호가 기준 전압 미만이면 룩업 테이블에 저장된 분할된 펄스 폭에 대응하는 시간 기간을 기다리며, 상기 시간 기간을 기다린 후 밸리 포인트 신호를 생성한다.
일부 실시예들에서, 방법은 기준 전압을 수신하고 플라이백 컨버터의 보조 권선으로부터 보조 신호를 수신하는 것을 포함한다. 보조 신호는 다수의 진동 리플들을 포함한다. 다수의 진동 리플들의 각 진동 리플은 피크 포인트와 밸리 포인트를 갖는다. 비교 신호가 생성되며, 비교 신호는 보조 신호가 기준 전압 미만일 때 다수의 펄스들을 포함한다. 다수의 펄스들의 각 펄스는 다수의 진동 리플들의 진동 리플의 반주기에 대응하는 펄스 폭을 갖는다. 비교 신호의 다수의 펄스들의 각 펄스의 펄스 폭이 결정된다. 분할된 펄스 폭은 각 펄스 폭으로부터 생성되며, 분할된 펄스 폭은 진동 리플의 1/4 주기에 대응한다. 각 펄스의 분할된 펄스 폭은 룩업 테이블에 저장된다. 방법은 비교 신호로부터 보조 신호가 기준 전압 미만이라고 결정하고 보조 신호가 기준 전압 미만일 경우 룩업 테이블에 저장된 분할된 펄스 폭에 대응하는 시간 기간을 기다리는 것을 더 포함한다. 밸리 포인트 신호는 시간 기간을 기다린 후 생성된다.
일부 실시예들에서, 메인 스위치가 있는 플라이백 컨버터의 1차측 컨트롤러는 보조 권선과 신호 통신하는 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러를 포함한다. 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 보조 권선에 의해 생성된 보조 신호로부터 밸리 포인트 신호를 생성하도록 구성된다. 혼합 신호 컨트롤러는 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러와 신호 통신한다. 혼합 신호 컨트롤러는 밸리 포인트 신호를 수신하고, 이에 응답하여 펄스 폭 변조("PWM") 신호를 생성하도록 구성된다. 게이트 드라이버는 메인 스위치를 구동하고 메인 스위치 및 혼합 신호 컨트롤러와 신호 통신한다. 게이트 드라이버는 PWM 신호를 수신하고 게이트 드라이버 신호를 생성하도록 구성된다.
본 발명의 다른 디바이스들, 장치들, 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은 다음의 도면들 및 상세한 설명을 검토할 때 당업자에게 명백하거나 명백해질 것이다. 이러한 모든 추가 디바이스들, 장치들, 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은 이 설명 내에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 있으며, 청구 범위에 의해 보호되도록 의도된다.
본 개시는 다음 도면들을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다. 도면들에서, 유사한 참조 부호들은 다양한 뷰(view)들에 걸쳐 대응되는 부분들을 지시한다:
도 1은 본 개시에 따른, 예시적인 플레이백 컨버터의 개략도이다.
도 2는 본 개시에 따른, 도 1에 도시된 예시적인 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러의 개략도이다.
도 3a는 본 개시에 따른, 도 1에 도시된 보조 권선에 의해 생성된 예시적인 보조 신호의 플롯이다.
도 3b는 본 개시에 따른, 도 2에 도시된, 영전압 교차 검출 회로에 의해 생성된 예시적인 오프셋 보조 신호의 플롯이다.
도 3c는 본 개시에 따른, 도 2에 도시된, 영전압 교차 검출 회로에 의해 생성된 예시적인 비교 신호의 플롯이다.
도 3d는 본 개시에 따른 도 1 및 2에 도시된, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러에 의해 생성된 예시적인 밸리 포인트 신호의 플롯이다.
도 4는 본 개시에 따른, 도 1 및 2에 도시된 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러의 동작에 대한 예시적인 프로세스의 일부를 예시하는 흐름도이다.
다음 설명에서, 유사한 참조 번호들은 유사한 요소들을 식별하는 데 사용된다. 또한, 도면들은 예시적인 실시예들의 주요 특징들을 도식적으로 예시하기 위한 것이다. 도면들은 실제 실시예들의 모든 특징을 묘사하기 위한 것은 아니다.
광범위의 입력 전압들(예를 들어, 85 내지 265볼트), 광범위의 출력 전압들(예를 들어, 3 내지 24V) 및 광범위의 출력 부하 전류 동작 조건에 걸쳐 의사 공진(quasi-resonant) 동작 동안 전압 밸리 포인트의 정확한 검출을 위한 플라이백 컨버터의 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러가 본원에 개시되어 있다.
의사 공진 신호의 전압 밸리 포인트(즉, 로컬 전압 최소값)의 정확한 검출은 종종 플라이백 컨버터의 의사 공진 동작에 바람직하다. 이는 플라이백 컨버터의 의사 공진 동작 동안, 메인 스위치의 드레인 전압이 최소일 때 플라이백 컨버터의 1차측 스위치("메인 스위치")가 이상적으로 스위칭되기 때문이다. 스위치의 드레인 전압이 최소일 때 메인 스위치를 전환하는 것은 전력 처리 효율을 향상시키고, 반도체 스위치 양단의 전압 스트레스를 감소시키며 전자기 간섭을 감소시킨다. 그러나, 현재로서는 광범위한 플라이백 컨버터 입력 전압들(예를 들어, 85VAC 내지 265VAC), 출력 전압들(예를 들어, 3VDC 내지 24VDC) 및 다양한 출력 로드에 걸친 의사 공진 전도 모드로 동작하는 플라이백 컨버터의 메인 스위치 드레인 전압 밸리 포인트를 정확하게 검출하기 어려운 경우가 종종 있다.
일부 알려진 관련 접근 방식들은 일반적으로 외부 컴포넌트들을 활용하여 수동 튜닝을 필요로 한다. 이러한 알려진 접근 방식들은 플라이백 컨버터의 입력 및 출력 전압들의 변동들로 인한 의사 공진 주기 변동들에 민감하다.
다양한 입력 및 출력 조건들에 걸쳐 밸리 포인트에서 메인 스위치를 정확하게 턴 온하기 위해, 그리고 게이트 드라이버 전파, 밸리 검출기 변환 및 처리 지연, 및 가변 의사 공진 주기(예를 들어, 대략 800ns 내지 2500ns 사이)와 같은 시스템 지연의 존재 시, 적응형/예측 밸리 검출 방법이 본원에 개시되어 있다.
전압 밸리 포인트를 정확하게 검출한 결과, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 메인 스위치의 드레인 전압이 최소일 때 플라이백 컨버터의 메인 스위치를 스위칭하여 플라이백 컨버터의 의사 공진 동작의 최적 구현을 허용한다. 결과적으로, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 AC 대 DC 전력 변환 효율을 개선하고, 반도체 스위치 양단의 전압 스트레스를 감소시키며, 전자기 간섭을 감소시킨다. 또한, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 외부 컴포넌트들의 수동 튜닝에 대한 필요 또는 의사 공진 주기 변동에 대한 민감도 없이 이러한 목표들을 달성한다.
일반적으로, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러의 동작 원리는 플라이백 컨버터의 보조 권선에 의해 생성된 보조 신호를 사용하여 의사 공진 신호의 다수의 진동 리플들의 반주기를 측정하는 것을 포함한다. 반주기는 1차측 컨트롤러의 영전압 교차 검출 회로를 사용하여 측정된다. 검출된 의사 공진 반주기는 1/4 주기(즉, 분할된 펄스 폭)로 변환되며, 룩업 테이블(LUT)(예를 들어, 메모리 장치)에 저장된다. 이 실시예에서, 진동 리플들의 각 1/4 주기는 진동 리플들의 밸리 포인트들(즉, 제1 밸리 포인트, 제2 밸리 포인트, 제3 밸리 포인트 등)에 대응한다. 플라이백 컨버터의 후속 스위칭 사이클 동안, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러가 스위칭하고자 하는 밸리(즉, 제1 밸리, 제2 밸리, 제3 밸리 등에서)에 대한 영전압 교차를 검출할 때, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 보조 신호(즉, 의사 공진 신호)의 해당 진동 리플의 추정된 밸리 포인트를 나타내는 밸리 포인트 신호를 생성하기 전에 측정된 1/4 주기 동안 대기한다. 플라이백 컨버터가 의사 공진 신호의 제1 밸리에서 독점적으로 스위칭하는 경우, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러가 전체 의사 공진 반주기를 측정하는 것이 불가능할 수 있다. 따라서, 일부 예들에서, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러가 플라이백 컨버터의 메인 스위치가 플라이백 컨버터의 임의 개수의 이전 스위칭 사이클 동안 의사 공진 신호의 제1 밸리 포인트에서 독점적으로 스위칭했다고 결정하는 경우, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 의사 공진 반주기를 측정하기 위해 주기적으로 하나 이상의 후속 스위칭 사이클 동안 의사 공진 신호의 제2 (또는 이후) 밸리 포인트에서 플라이백 컨버터를 강제로 전환하도록 동작 가능하다. 예를 들어, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 플라이백 컨버터가 이전 255 스위칭 사이클 동안 의사 공진 신호의 제1 밸리 포인트에서 독점적으로 스위칭했다고 결정 시 플라이백 컨버터가 255 스위칭 사이클마다 한 번 하나 이상의 스위칭 사이클 동안 의사 공진 신호의 제2 밸리 포인트에서 스위칭하도록 할 수 있다.
도 1로 돌아가서, 본 개시에 따른, 플라이백 컨버터(102)의 1차측 컨트롤러(100)의 예시적인 구현의 개략도가 도시된다. 동작 시, 플라이백 컨버터(102)는 입력 전압("VIn")(142)을 수신하고 출력 전압("VOut")(144)을 생성한다. 이 예에서, 1차측 컨트롤러(100)는 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104), 혼합 신호 컨트롤러(106) 및 게이트 드라이버(108)를 포함한다. 혼합 신호 컨트롤러(106)는 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104) 및 게이트 드라이버(108)와 신호 통신한다.
이 예에서, 플라이백 컨버터(102)는 1차측 회로(110), 2차측 회로(112), 및 보조 회로(148)를 포함한다. 보조 회로(148)는 일반적으로 트랜스포머(114)의 보조 권선(150), 보조 접지(152), 제1 분압 저항기(154), 제2 분압 저항기(156), 직렬 다이오드(158), 전압 레귤레이터(예를 들어, LDO)(160) 및 커패시터들(162, 164)을 포함한다. 1차측 회로(110) 및 2차측 회로(112)는 1차 권선(116), 2차 권선(118), 보조 권선(150) 및 코어(120)를 갖는 트랜스포머(114)를 통해 신호 통신한다. 1차 권선(116)은 1차측 회로(110)의 일부이고, 2차 권선(118)은 2차측 회로(112)의 일부이다. 1차측 회로(110)는 메인 스위치(122), 전류 감지 저항기(134), 및 저항기(128), 커패시터(130) 및 다이오드(132)를 포함하는 스너버 회로를 포함한다. 또한 자화 인덕턴스(124)의 표현 및 트랜스포머(114)의 기생 인덕턴스(126)의 표현이 도시되어 있다. 1차 권선(116), 커패시터(130), 및 다이오드(132)는 메인 스위치(122)의 드레인(136)과 신호 통신한다. 전류 감지 저항기(134)는 메인 스위치(122)의 소스(138) 및 1차측 접지(140)와 신호 통신한다. 이 예에서, 메인 스위치(122)는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터("MOSFET")일 수 있는 전계 효과 트랜지스터("FET")이다.
1차측 컨트롤러(100)는 보조 회로(148), 메인 스위치(122) 및 1차측 회로(110)의 전압 입력과 신호 통신한다. 특히, 메인 스위치(122)의 게이트(146)는 게이트 드라이버(108)와 신호 통신한다. 1차측 컨트롤러(100)는 입력 전압(VIn)(142), 메인 스위치(122)를 통한 전류를 나타내는 전압(Vsns)(191), 피드백 신호(190), 동작 전압(193) 및 보조 권선(150)으로부터 보조 신호(196)를 수신한다. 1차측 컨트롤러(100)는 동작 전압(193)을 수신하기 위해 전압 레귤레이터(160)와 신호 통신하고, 보조 신호(196)를 수신하기 위해 분압 저항기들(154, 156)과 신호 통신한다.
1차측 컨트롤러(100)는 또한 광커플러(180)와 신호 통신한다. 이 예에서, 2차측 회로(112)에서 1차측 회로(110)로의 피드백은 제너 다이오드(182) 및 제1, 제2, 제3 및 제4 저항기들(183, 184, 185 및 186)을 포함하는 저항성 네트워크와 조합하는 광커플러(180)에 의해 제공된다. 광커플러(180)는 LED(187) 및 포토트랜지스터(188)를 포함한다. 광트랜지스터(188)는 1차측 컨트롤러(100) 및 접지(189)와 신호 통신한다. 동작 시, 광커플러(180)는 트랜스포머(114)를 통해 1차측 회로(110)에서 2차측 회로(112)로 더 많거나 더 적은 전력이 전송되어야 하는지 여부를 나타내는 피드백 신호(190)를 1차측 컨트롤러(100)에 제공한다.
2차측 회로(112)는 2차측 권선(118), 2차측 스위치(166), 커패시터(168), 2차측 접지(170) 및 2차측 컨트롤러(172)를 포함한다. 2차측 컨트롤러(172)는 2차측 스위치(166) 및 2차측 접지(170)의 게이트(174), 드레인(176), 및 소스(178)와 신호 통신한다. 이 예에서, 2차측 스위치(166)는 또한 MOSFET와 같은 FET일 수 있다. 2차측 컨트롤러(172)는 또한 VOut(144)을 수신하도록 구성된다.
동작의 일 예에서, 혼합 신호 컨트롤러(106)는 게이트 드라이버(108)에 전달되는 펄스 폭 변조("PWM") 신호(192)를 생성함으로써 메인 스위치(122)의 동작을 제어한다. PWM 신호(192)는 게이트 드라이버(108)에 의해 수신되고, 메인 스위치(122)의 게이트(146)에 주입되고 메인 스위치(122)를 턴 온 또는 턴 오프하는 구동 전압 신호(194)로 변환된다. 메인 스위치(122)를 턴 온하고 메인 스위치(122)를 턴 오프하는 시퀀스는 플라이백 컨버터(102)의 스위칭 사이클로 간주된다. 게이트 드라이버(108)는 디지털 신호인 PWM 신호(192)를 메인 스위치(122)를 구동할 수 있는 구동 전압 신호(194)로 변환하는 회로부를 포함하는 회로, 장치 또는 컴포넌트일 수 있다. 이 예에서, PWM 신호(192)는 또한 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)로 전달된다. 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)는 밸리 검출 리셋 트리거로서 PWM 신호(192)를 이용한다. 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)는 전압 분배 저항기들(154, 156)을 통해 보조 권선(150)으로부터 보조 신호(196)를 수신한다. 이에 응답하여, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)는 혼합 신호 컨트롤러(106)에 전달되는 밸리 포인트 신호(198)(즉, 밸리가 발생했음을 나타내는 신호)를 생성한다. 그런 다음, 혼합 신호 컨트롤러(106)는 메인 스위치(122)가 스위칭되어야 하는 때를 결정하기 위해 밸리 포인트 신호(198)를 이용한다. 스위치 모드 전원 공급 장치를 설계 시, 설계자들이 드레인과 소스 사이의 전압("VDS")이 전압 밸리(즉, 최소 전압 레벨)에 있을 때 메인 스위치(122)를 전환하려고 시도함으로써 스위치 모드 전원 공급 장치의 효율성을 최대화하려고 한다는 것이 당업자에 의해 인식된다. 이와 같이, 혼합 신호 컨트롤러(106)는 밸리 포인트에서 발생하도록 메인 스위치(122)의 스위칭 시간을 최적화한다.
도 2에서, 본 개시에 따른, 의사-공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)의 구현의 일 예의 개략도가 도시된다. 이 예에서, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)는 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)과 신호 통신하는 영전압 교차 검출 회로(200)를 포함한다. 영전압 교차 검출 회로(200)는 비교 회로(204), 제1 분압 네트워크(206), 제2 분압 네트워크(208), 및 직렬 커패시터(210)를 포함한다. 비교 회로(204)는 반전 단자(212) 및 비반전 단자(214)를 포함하는 연산 증폭기("op-amp")로서 구현될 수 있다. 제1 분압기 네트워크(206)는 접지 노드(220)에 결합된 분압 저항기들(216, 218)을 포함한다. 제2 분압기 네트워크(208)는 접지 노드(220)에 결합된 분압 저항기들(222, 224)을 포함한다. 이 예에서, 제1 분압 네트워크(206)의 전압 분배 저항기들(216, 218) 및 직렬 커패시터(210)는 비교 회로(204)의 반전 단자(212)와 신호 통신한다. 제2 분압 네트워크(208)의 분압 저항기들(222, 224)은 비교 회로(204)의 비반전 단자(214)와 신호 통신한다. 비교 회로(204)의 출력 단자(226)는 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)과 신호 통신한다.
밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)은 임의의 주어진 시간에 유한 개수의 상태들 중 정확히 하나에 있을 수 있는 장치인 유한 상태 머신("상태 머신"라고도 함)이다. 유한 상태 머신은 외부 입력들에 응답하여 한 상태에서 다른 상태로 변경될 수 있으며, 그 상태들의 목록, 그 초기 상태 및 각 전환(즉, 한 상태에서 다른 상태로의 변경)에 대한 조건들에 의해 정의된다. 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)은 프로그램 가능 논리 디바이스, 프로그램 가능 논리 컨트롤러, 논리 게이트 및 플립플롭 또는 릴레이를 포함할 수 있는 디지털 회로로서 구현될 수 있다. 일 예로서, 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)은 상태 변수들을 저장하기 위한 레지스터, 상태 전환들을 결정하는 조합 논리 블록, 및 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)의 출력을 결정하는 조합 논리의 제2 블록을 포함할 수 있다.
이 예에서, 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)은 도시된 바와 같이 연결된 펄스 폭 룩업 테이블("LUT")(228), 및 조합 논리 회로부("논리 회로")(234)를 포함한다. 밸리 포인트 신호("ValleyPoint")(198)의 생성을 예시하기 위한 조합 논리 회로(234)의 단순화된 예시적인 동작 뷰(235)가 또한 도시된다.
고레벨에서, 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)은 플라이백 컨버터(102)의 메인 스위치(122)의 드레인 노드에 존재하는 의사 공진 파형의 반주기의 지속기간을 측정한다. 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)은 측정된 반주기(즉, 반펄스 폭)를 사용하여 의사 공진 파형(예를 들어, 분배기 회로를 이용하여)의 1/4 주기(즉, 분배된 펄스 폭)(1/4TQRperiod(n))를 결정하고, 1/4 주기에 대응하는 각 지속기간을 펄스 폭 LUT(228)에 저장한다. 다음에 의사 공진 파형의 영 교차가 검출되면, (즉, 플라이백 컨버터(102)의 후속 스위칭 사이클 동안), 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)은 밸리 포인트 신호를 발행하기 전에 펄스 폭 LUT(228)에 저장된 지속시간에 대응하는 시간의 지속기간(1/4TQRperiod(n))(즉, 이전에 결정된 1/4 주기에 대응하는 지속기간) 동안 대기한다. 밸리 포인트 신호(밸리포인트(198))는 혼합 신호 컨트롤러(106)에 의해 메인 스위치(122)의 드레인 노드에서의 전압이 원하는 의사 공진 파형의 밸리에 대응하는 전압 최소값이 되도록 메인 스위치(122)에 대한 스위칭 시간을 제어하는 데 사용된다. 예를 들어, 후속 스위칭 사이클 동안, 스위칭하고자 하는 밸리(예를 들어, 제1 밸리, 제2 밸리, 제3 밸리 등)에 대응하는 영 교차가 발생했다고 판단 시, 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)은 밸리 포인트 신호(밸리포인트(198))를 발행하기 전에 결정된 밸리 포인트에 대응하는 시간의 지속기간을 대기한다.
이 예에서, 펄스 폭 LUT(228)는 메모리 모듈, 프로그램 가능 논리 회로 또는 다른 컴포넌트 내의 룩업 테이블이다. 논리 회로(234)는 (예를 들어, 카운터 회로 블록을 사용하여) 펄스 폭을 결정하고, (예를 들어, 분할 회로 블록을 사용하여) 결정된 펄스 폭을 분할하고, (예를 들어, 지연 회로 블록을 사용하여) 지연된 펄스를 생성하도록 동작 가능할 뿐만 아니라, 다른 동작들을 수행하도록 동작 가능할 수 있다.
예를 들어, 논리 회로(234)는 비교 회로(204)에 의해 생성된 비교 신호("compQr")(236)의 다수의 펄스들의 각 펄스의 펄스 폭에 대응하는 시간 길이를 카운트하도록 동작 가능할 수 있다.
플라이백 컨버터(102)의 동작 동안, 유도 전류가 보조 권선(150)에서 발생하여, 보조 권선(150) 양단에 걸친 보조 전압(Vaux(t))(195)을 생성한다. 보조 전압(Vaux(t))(195)은 영전압 교차 검출 회로(200)에 의해 수신되는 보조 신호(196)를 생성하기 위해 분압 저항기들(154, 156)(도 1에 도시됨)에 의해 분할된다. 직렬 커패시터(210)(도 2에 도시됨)는 보조 신호(196)의 임의의 DC 성분을 제거한다. 제1 분압 네트워크(206)는 소스 전압("VCC")(242)(예를 들어, 동작 전압(193))으로부터 생성된 DC 성분으로 보조 신호(196)의 나머지 AC 성분을 오프셋하여 비교 회로(204)의 반전 단자(212)로 전달되는 오프셋 보조 신호(244)를 생성한다. 오프셋 보조 신호(244)("VauxOffset")는 다음과 같이 표현될 수 있다;
VauxOffset = H Х Vaux(t) + VDC (수학식 1)
여기서, H는 분압 저항기들(154,156 및 216, 218)에 의해 생성된 스칼라이고, Vaux(t)는 보조 권선(150)에 의해 생성된 보조 전압(Vaux(t))(195)이며, VDC는 VCC(242)를 제1 분압 네트워크(206)로 나눔으로써 생성된 오프셋 전압이다. 결과적인 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)는 비교 회로(204)의 반전 단자(212)에서 수신된다.
제2 분압 네트워크(208)는 DC 전압 값(VDC)을 갖는 비교 기준 신호(246)를 생성하기 위해 VCC(242)를 전압 분배 저항기들(222, 224)로 분배한다. 비교 기준 신호(246)는 비교 회로(204)의 비반전 입력에서 수신된다. 비교 회로(204)는 비교 회로(204)의 반전 및 비반전 단자들(212, 214)에서 수신된 신호들을 비교하여 비교 신호(compQr)(236)를 생성한다. 따라서, VCC(242)가 변동할 수 있는 경우에, VauxOffset(244)의 DC 오프셋과 비교 기준 신호(246)의 DC 전압 레벨 둘 다 이에 따라 변동할 것이다.
이 예에서, 보조 신호(196)의 AC 성분은 의사 공진 파형의 일련의 진동 리플들을 포함하며, 이에 의해 일련의 진동 리플들의 각 진동 리플은 피크 포인트와 밸리 포인트를 갖는다. 보조 신호(196)에서의 이러한 진동 리플들은 메인 스위치(122)의 드레인(136)(즉, VDS)에서의 의사 공진 진동의 결과라는 것이 당업자에 의해 이해된다. 이러한 진동들은 플라이백 컨버터(102)에서 회로부의 기생 인덕턴스 및 커패시턴스에 의해 발생된다.
일부 실시예들에서, 전압 분배 저항기(216)는 전압 분배 저항기(222)의 저항 값과 동일한 저항 값을 갖는다. 마찬가지로, 이러한 실시예들에서, 전압 분배 저항기(218)는 전압 분배 저항기(224)의 저항 값과 동일한 저항 값을 갖는다. 이와 같이, 비교 기준 신호(246)의 DC 전압 값(VDC)은 오프셋 보조 신호(244)의 DC 오프셋 값(VDC)과 동일하다. 게다가, 오프셋 보조 신호(244)의 AC 성분은 VDC가 오프셋 보조 신호(244)에 대한 "제로 기준(zero-reference)"으로 간주될 수 있도록 VDC 위와 아래에서 교번한다. 이와 같이, 오프셋 보조 신호(244)의 AC 성분이 VDC 위의 전압 레벨에서 VDC 아래의 전압 레벨로 또는 VDC 아래의 전압 레벨에서 VDC 위의 전압 레벨로 전환될 때, 전환은 "영교차(zero-crossing)"로 간주된다.
비교 회로(204)는 오프셋 보조 신호(244)를 비교 기준 신호(246)와 비교하여 비교 신호(compQr)(236)를 생성한다. 비교 신호(compQr)(236)는 오프셋 보조 신호(244)가 비교 기준 신호(246) 이하인 전압 값을 갖는 경우 양의 펄스(즉, 디지털 1)를 가지며, 오프셋 보조 신호(244)가 비교 기준 신호(246)보다 큰 전압 값을 갖는 경우 펄스가 없는(즉, 디지털 0) 디지털 신호이다. 비교 신호(compQr)(236)는 펄스 폭 LUT(228) 및 논리 회로(234) 모두에 의해 수신된다. 이 예에서, 비교 신호(compQr)(236)의 펄스들은 오프셋 보조 신호(244)의 진동 리플들의 반주기에 대응하는 펄스 폭 지속기간들을 갖는다. 이러한 대응은 비교 신호(compQr)(236) 펄스의 각 펄스가 진동 리플이 오프셋 보조 신호(244)의 전압 값을 비교 기준 신호(246)(즉, VDC) 이하로 떨어뜨릴 때 시작하고 진동 리플이 오프셋 보조 신호(244)의 전압 값을 비교 기준 신호(246) 위로 상승시킬 때 종료하기 때문에 발생한다.
펄스 폭 LUT(228)는 비교 신호(compQr)(236)의 펄스 지속기간을 사용하여 오프셋 보조 신호(244)의 진동 리플들의 1/4 주기(즉, 진동 리플의 반주기 지속기간의 절반)에 대응하는 시간의 지속기간을 결정 및 저장한다. 오프셋 보조 신호(244)의 각 1/4 주기는 오프셋 보조 신호(244)의 전압 최소값(즉, 밸리)의 추정된 위치(즉, 제1 밸리, 제2 밸리, 제3 밸리 등)에 대응한다.
다음에 밸리가 검출될 때, 플라이백 컨버터(102)의 후속 스위칭 사이클에서, 논리 회로(234)는 밸리 검출 신호(밸리(n))(240)를 펄스 폭 LUT(228)에 전송한다. 펄스 폭 LUT(228)는 지연 값(1/4TQRperiod(n))(238)을 논리 회로(234)에 전송한다. 밸리 검출 신호(밸리(n))(240)로부터 1/4TQRperiod(n)에 대응하는 시간의 지속기간 동안, 논리 회로(234)는 밸리 포인트 신호(198)에 기초하여 메인 스위치(122)를 스위칭하는 혼합 신호 컨트롤러(106)에 밸리 포인트("밸리포인트")(198) 신호를 전송한다. 밸리 포인트 검출은 후속 PWM 신호(192)를 수신할 때 논리 회로(234)에 의해 리셋된다. 일부 예들에서, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)가 플라이백 컨버터(102)의 메인 스위치(122)가 플라이백 컨버터(102)의 임의 개수의 이전 스위칭 사이클(예를 들어, 63 스위칭 사이클, 127 스위칭 사이클, 255 스위칭 사이클, 511 스위칭 사이클 등) 동안 의사 공진 신호의 제1 밸리 포인트에서 독점적으로 스위칭했다고 결정하는 경우, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)는 의사 공진 반주기를 측정하기 위해 하나 이상의 후속 스위칭 사이클 동안 의사 공진 신호의 제2 (또는 이후) 밸리 포인트에서 플라이백 컨버터(102)를 강제로 전환하도록 동작 가능하다. 일부 실시예들에서, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)에 의해, 플라이백 컨버터(102)가 플라이백 컨버터(102)의 임의 개수의 이전 스위칭 사이클 동안 의사 공진 신호의 제1 밸리 포인트에서 독점적으로 스위칭되었다고 결정하는 것은 밸리 튜닝 유한 상태 머신(202)에 의해 수행된다. 일부 이러한 실시예들에서, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)에 의해, 플라이백 컨버터(102)가 플라이백 컨버터(102)의 임의 개수의 이전 스위칭 사이클 동안 의사 공진 신호의 제1 밸리 포인트에서 독점적으로 스위칭되었다고 결정하는 것은 조합 논리 회로부(234)에 의해 수행된다.
도 3a로 돌아가서, 보조 권선(150)에 의해 생성된 예시적인 보조 전압(Vaux(t))(195)의 플롯(300)이 본 개시에 따라 도시된다. 보조 전압(Vaux(t))(195)의 플롯(300)은 전압 대 시간으로 그래프화되며, 여기서 플롯(300)은 저전압(-Vin/trvin)에서 고전압(Vout/traux)으로 변하며, 여기서 trvin은 트랜스포머(114)의 1차 대 2차 권선비이고, traux는 트랜스포머(114)의 보조 대 2차 권선비이다. 이 예에서, 보조 전압(Vaux(t))(195)은 제1 밸리 포인트(310), 제2 밸리 포인트(312), 제3 밸리 포인트(313), 제1 피크(314), 및 제2 피크(316)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 보조 신호(196)의 진동 리플들은 고전압(Vout/traux)와 제2 저전압(-Vout/traux) 사이에서 변한다. 제1 밸리 포인트(310)는 -Vout/traux와 동일한 전압 값을 갖는다. 보조 전압(Vaux(t))(195)의 진동들이 감쇠되기 때문에, 후속 진동 리플들은 제2 저전압(-Vout/traux)보다 큰 밸리 포인트들 및 고전압(Vout/traux) 미만인 피크들을 가질 것이다.
이 예에서, 보조 전압(Vaux(t))(195)은 0 미만인 저전압(-Vin/trvin)에서 시작하여 메인 스위치(122)가 턴오프된 후에 고전압(Vout/traux)로 상승한다. 보조 전압(Vaux(t))(195)은 제1 시간(t1)에 0V 레벨에 걸쳐 천이한 다음, 제2 시간(t2)에서 다시 0V 레벨을 교차하여 제2 저전압(-Vout/traux)으로 강하한다 . 보조 전압(Vaux(t))(195)은 제1 밸리 포인트(310)에 대응하는 제3 시간(t3)에 제2 저전압(-Vout/traux)에 도달한다. 그런 다음, 보조 전압(Vaux(t)(195))은 제4 시간(t4)에서 0V 레벨을 교차함으로써 대략적으로 고전압(Vout/traux)으로 다시 상승한다. 그런 다음, 보조 전압(Vaux(t))(195)은 제5 시간(t5)에서 0V 레벨을 교차하여 제2 밸리 포인트(312)로 다시 하강한다. 그런 다음, 보조 전압(Vaux(t))(195)은 제6 시점(t6)에서 0V 레벨을 교차하여 고전압(Vout/traux) 미만의 전압으로 다시 상승한다. 그런 다음, 보조 전압(Vaux(t))(195)은 제7 시간(t7)에서 0V 레벨을 교차하여 다시 강하된다. 제8 시간(t8)에서, 메인 스위치(122)는 턴 온되며, 보조 전압(Vaux(t))(195)은 저전압(-Vin/trvin)으로 복귀한다.
도 3b에서, 영전압 교차 검출 회로(200)에 의해 생성된 예시적인 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)의 플롯(336)이 본 개시에 따라 도시된다. 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)의 플롯(336)은 전압 대 시간으로 그래프화된다. 앞서 논의된 바와 같이, 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)는 감쇠된 보조 전압(Vaux(t))(195)과 동일한 파형 형태를 갖지만, 진폭 및 DC 오프셋 VDC를 갖는다. 이와 같이, 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)는 0V 위아래 대신 DC 오프셋(VDC) 위아래로 변한다. 본 개시에서, 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)에 의한 DC 오프셋(VDC)의 교차는 보조 권선(150)에 의해 생성된 보조 전압(Vaux(t))(195)의 실제 영교차에 대응하기 때문에 여전히 영교차로 간주된다. 이 예에서, 오프셋 보조 신호(244)(VauxOffset)의 영교차는 보조 전압(Vaux(t))(195)의 영교차와 동시에 발생한다.
도 3c에서, 본 개시에 따른 영전압 교차 검출 회로(200)에 의해 생성된 예시적인 비교 신호(compQr)(236)의 플롯(340)이 도시된다. 비교 신호(compQr)(236)의 플롯(340)은 논리 값(즉, 디지털 1 또는 0) 대 도 3a 및 3b에 도시된 동일한 시간 범위로 그래프화된다. 이 예에서, 비교 신호(compQr)(236)는 제1 펄스(344), 제2 펄스(346), 제3 펄스(348), 및 제4 펄스(350)를 포함한다. 제1 펄스(344)는 오프셋 보조 신호(244)가 t1 이전의 VDC 미만임을 나타내는 (비교 회로(204)에 의한) 비교에 대응한다. 제2 펄스(346)는 오프셋 보조 신호(244)가 t2와 t4 사이의 VDC 미만임을 나타내는 비교에 대응한다. 제3 펄스(348)는 오프셋 보조 신호(244)가 t5와 t6 사이의 VDC 미만임을 나타내는 비교에 대응하고, 제4 펄스(350)는 t7 이후 오프셋 보조 신호(244)가 VDC 미만임을 나타내는 비교에 대응한다. 이 예에서, 제2 펄스(346)는 제1 밸리(도 3a에 도시됨)의 제1 반주기(354)에 대응하는 제1 펄스 폭(352)을 갖고, 제3 펄스(348)는 제2 밸리(도 3a에 도시됨)의 제2 반주기(358)에 대응하는 제2 펄스 폭(356)을 갖는다. 이 예에서, 제1 1/4 주기(360)는 제1 펄스 폭(352)의 절반에 대응하고, 제2 1/4 주기(362)는 제2 펄스 폭(356)의 절반에 대응한다. 제1 밸리 포인트(310)는 t2로부터 떨어진 제1 1/4 주기(360)(즉, 제1 분할된 펄스 폭)에 위치되고, 제2 밸리 포인트(312)는 t5로부터 떨어진 제2 1/4 주기(362)(즉, 제2 분할된 펄스 폭)에 위치된다. 이 예에서, 메인 스위치(122)는 t7로부터 떨어진 제3 1/4 주기(364)에서(제3 밸리 포인트(313)에서) 턴 온된다.
도 3d로 돌아가서, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)에 의해 생성된 밸리 포인트 신호("밸리포인트")(198)의 플롯(366)이 본 개시에 따라 도시된다. 밸리 포인트 신호(198)의 플롯(366)은 논리 값(즉, 디지털 1 또는 0) 대 도 3a 내지 3c에 도시된 동일한 시간 범위로 그래프화된다.
밸리 포인트 신호(198)의 플롯(366)은 제1 펄스(370), 제2 펄스(372), 및 제3 펄스(374)를 보여준다. 3개의 펄스들(370, 372, 374)은 비교 신호(compQr)(236)에 대한 3개의 펄스들(346, 348, 350)보다 짧고 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)의 1/4 주기 시간에서 시작한다. 즉, 제1 펄스(370)는 t2에서 떨어진 제1 1/4 주기(360)에서 시작하고, 제2 펄스(372)는 t5에서 떨어진 제2 1/4 주기(362)에서 시작하며, 제3 펄스(374)는 t7에서 떨어진 제3 1/4 주기(364)에서 시작한다. 이와 같이, 제1 펄스(370), 제2 펄스(372), 및 제3 펄스(374)는 각각 진정한 제1 밸리 포인트(310), 제2 밸리 포인트(312), 및 제3 밸리 포인트(313)에 대응한다.
도 4는 본 개시에 따른 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)의 동작에 대한 예시적인 프로세스(400)의 일부를 예시하는 흐름도이다. 프로세스(400)는 보조 권선(150) 및 비교 기준 신호(246)로부터 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)를 수신(402)함으로써 시작된다. 앞서 논의된 바와 같이, 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)는 일련의 진동 리플들(즉, 의사 공진 신호)을 포함하며, 여기서 일련의 진동 리플들의 각 진동 리플은 피크 포인트와 밸리 포인트를 갖는다. 그런 다음, 프로세스(400)는 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)를 비교 기준 신호(246)와 비교하여(404) 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)가 비교 기준 신호(246) 미만일 때 일련의 펄스들을 포함하는 비교 신호(compQr)(236)를 생성하며, 여기서 일련의 펄스들의 각 펄스는 일련의 진동 리플들의 진동 리플의 반주기에 대응하는 펄스 폭을 갖는다. 앞서 논의된 바와 같이, 오프셋 보조 신호(244)는 DC 오프셋 VDC 및 이득/감쇠 인자(H)를 갖는 보조 신호(196)와 관련된다. 그런 다음, 프로세스(400)는 비교 신호(compQr)(236)의 일련의 펄스들의 각 펄스의 펄스 폭을 결정(406)하고, 각 펄스 폭으로부터 분할된 펄스 폭을 생성(408)하며, 여기서 분할된 펄스 폭은 진동 리플의 1/4 주기, 즉, 펄스 폭의 절반에 대응하며, 그런 다음 각 펄스의 분할된 펄스 폭을 펄스 폭 LUT(228)에 저장(410)한다. 그런 다음, 후속 스위칭 사이클에서, 프로세스(400)는, 비교 신호를 사용하여, 오프셋 보조 신호(244)가 비교 기준 신호(246) 미만이라고 결정한다(즉, 예를 들어, 메인 스위치(122)의 후속 스위칭 사이클에서 또 다른 밸리가 검출됨). 오프셋 보조 신호(244)가 비교 기준 신호(246) 미만이 아닌 경우, 프로세스(400)는 단계들(402 내지 412)을 반복한다. 대신에, 오프셋 보조 신호(244)가 비교 기준 신호(246) 미만인 경우(즉, 후속 스위칭 사이클 동안 원하는 밸리에 대응함), 프로세스(400)는 펄스 폭 LUT(228)에 저장된 1/4 펄스 폭에 대응하는 시간 기간(414)을 대기한다. 그런 다음, 프로세스(400)는 시간 기간을 대기한 후 밸리 포인트 신호(198)를 생성(416)하며, 프로세스(400)가 반복된다.
이 예에서, 비교 신호(compQr)(236)를 생성하는 단계(404)는 직렬 커패시터(210)를 사용하여 보조 신호(196)로부터 DC 전압을 제거하고, 오프셋 보조 신호(244)를 생성하기 위해 기준 전압을 추가하고, 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)를 비교 기준 신호(246)와 비교함으로써 비교 신호(compQr)(236)를 생성하는 서브 단계들을 포함한다. 앞서 논의된 바와 같이, 비교 신호(compQr)(236)는 오프셋 보조 신호(VauxOffset)(244)가 비교 기준 신호(246) 미만일 때를 나타내는 일련의 펄스들을 포함한다. 게다가, 펄스 폭을 결정하는 단계(406)는 비교 신호(compQr)(236)의 일련의 펄스들 중 각 펄스의 펄스 폭에 대응하는 시간 길이를 카운팅하는 것을 포함하며, 여기서 시간 길이는 진동 리플들의 반주기에 대응한다. 더욱이, 분할된 펄스 폭을 생성하는 단계(408)는 분할된 펄스 폭을 생성하기 위해 각 펄스 폭을 2로 나누는 것을 포함하며, 여기서 분할된 펄스 폭은 진동 리플의 1/4 주기에 대응한다.
1차측 컨트롤러(100), 플라이백 컨버터(102) 및 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러(104)의 또는 이와 관련된 회로들, 컴포넌트들, 모듈들 및/또는 장치들이 서로 신호 통신하는 것으로 설명되어 있으며, 여기서 신호 통신은 회로, 컴포넌트, 모듈 및/또는 장치가 다른 회로, 컴포넌트, 모듈 및/또는 장치로부터 신호들 및/또는 정보를 전달 및/또는 수신하도록 하는 회로들, 컴포넌트들, 모듈들 및/도는 장치들 사이의 임의 유형의 통신 및/또는 연결을 지칭하는 것임을 당업자들에 의해 이해된다. 통신 및/또는 연결은 신호들 및/또는 정보가 하나의 회로, 컴포넌트, 모듈 및/또는 장치에서 다른 것으로 전달되도록 하는 회로들, 컴포넌트들, 모듈들 및/또는 장치들 사이의 임의의 신호 경로를 따를 수 있으며, 무선 또는 유선 신호 경로를 포함한다. 신호 경로들은, 예를 들어, 전도성 와이어, 전자기 도파관, 케이블, 부착 및/또는 전자기 또는 기계적으로 결합된 단자, 반도체 또는 유전 재료 또는 장치, 또는 기타 유사한 물리적 연결 또는 결합과 같은 물리적 경로일 수 있다. 추가로, 신호 경로들은 자유 공간(전자기 전파의 경우)과 같은 비물리적 경로이거나 통신 정보가 한 회로, 컴포넌트, 모듈 및/또는 장치에서 다른 장치로 직접적인 전자기 연결을 통해 전달하지 않고 다양한 디지털 형식으로 전달되는 디지털 컴포넌트들을 통한 정보 경로일 수 있다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 다양한 측면들 또는 세부사항들이 변경될 수 있음이 이해될 것이다. 이는 완전하지 않으며 청구된 발명들을 개시된 정확한 형태로 제한하지 않는다. 게다가, 전술한 설명은 예시의 목적일 뿐이며, 제한의 목적이 아니다. 수정 및 변형은 상기 설명에 비추어 가능하거나, 본 발명을 실시함으로써 획득될 수 있다. 청구범위 및 그 등가물은 본 발명의 범위를 정의한다.
구현들 중 일부 대안적인 예들에서, 블록들에 언급된 기능 또는 기능들은 도면들에 언급된 순서를 벗어나서 발생할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 연속으로 도시된 2 개의 블록들은 실제로 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 수반되는 기능들에 따라 상기 블록들이 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 흐름도 또는 블록도에 예시된 블록들 외에 다른 블록들이 추가될 수 있다.
구현들의 상이한 예들에 대한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었으며, 개시된 형태의 예들을 완전하게 하거나 제한하도록 의도되지 않는다. 많은 수정들 및 변형들이 당업자에게 명백해질 것이다. 또한, 구현들 중 상이한 예들이 다른 바람직한 예들과 비교하여 상이한 특징들을 제공할 수 있다. 선택된 예 또는 예들은 예들의 원리, 실제 적용을 가장 잘 설명하고 고려된 특정 용도에 적합한 다양한 수정들로 다양한 예들에 대한 본 개시를 당업자가 이해할 수 있도록 선택 및 설명된다.
게다가, 하나 이상의 예들이 첨부 도면들에 예시되어 있는, 개시된 발명의 구현들의 예들에 대해 상세히 참조하였다. 각 예는 본 기술을 제한하기 위한 것이 아니라, 본 기술을 설명하기 위해 제공된 것이다. 명세서가 본 발명의 구현들의 특정 예들과 관련하여 상세하게 설명되어 있지만, 당업자는, 전술한 내용의 이해를 달성 시, 이러한 구현들의 예들에 대한 변경, 변형 및 균등물을 쉽게 생각할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 구현들 중 한 예의 일부로서 예시되거나 설명된 특징들은 구현의 또 다른 추가 예를 산출하기 위해 다른 구현의 예로 사용될 수 있다. 따라서, 본 주제는 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에서 이러한 모든 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다. 본 발명에 대한 이들 및 기타 수정들 및 변형들은 첨부된 청구범위에 보다 구체적으로 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있다. 또한, 당업자는 전술한 설명이 단지 예시일 뿐이며 본 발명을 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다.

Claims (23)

  1. 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러에 있어서,
    영전압 교차 검출 회로; 및
    룩업 테이블을 갖는 밸리 튜닝 유한 상태 머신을 포함하며,
    상기 영전압 교차 검출 회로는,
    기준 전압을 수신하고;
    플라이백 컨버터의 보조 권선으로부터 보조 신호를 수신하되, 상기 보조 신호는 복수의 진동 리플들을 포함하고, 상기 복수의 진동 리플들 중 각 진동 리플은 피크 포인트와 밸리 포인트를 가지며;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만일 때 복수의 펄스들을 포함하는 비교 신호를 생성하되, 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스는 상기 복수의 진동 리플들 중 진동 리플의 반주기에 대응하는 펄스 폭을 갖도록 구성되며,
    상기 밸리 튜닝 유한 상태 머신은,
    상기 비교 신호의 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스의 상기 펄스 폭을 결정하고;
    각 펄스 폭으로부터 분할된 펄스 폭을 생성하되, 상기 분할된 펄스 폭은 상기 진동 리플의 1/4 주기에 대응하고;
    각 펄스의 상기 분할된 펄스 폭을 상기 룩업 테이블에 저장하고;
    상기 비교 신호로부터, 상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만이라고 결정하고;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 룩업 테이블에 저장된 상기 분할된 펄스 폭에 대응하는 시간 기간을 대기하고;
    상기 시간 기간을 대기한 후 밸리 포인트 신호를 생성하도록 구성되는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 영전압 교차 검출 회로는 직렬 커패시터를 포함하고;
    상기 영전압 교차 검출 회로는 상기 보조 신호로부터 상기 직렬 커패시터를 사용하여 직류("DC") 전압을 제거한 다음 상기 기준 전압을 추가하여 오프셋 보조 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 영전압 교차 검출 회로는 상기 오프셋 보조 신호를 상기 기준 전압과 비교하여 상기 비교 신호를 생성하고;
    상기 비교 신호는 상기 오프셋 보조 신호가 상기 기준 전압 미만일 때 상기 복수의 펄스들을 포함하는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 영전압 교차 검출 회로는 상기 직렬 커패시터와 신호 통신하는 비교 회로를 포함하고;
    상기 비교 회로는 상기 오프셋 보조 신호 및 상기 기준 전압을 수신하고 상기 비교 신호를 생성하도록 구성되는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 상기 플라이백 컨버터의 혼합 신호 컨트롤러와 신호 통신하도록 구성 가능하고;
    상기 혼합 신호 컨트롤러는 상기 밸리 포인트 신호를 수신하고;
    상기 혼합 컨트롤러는 상기 밸리 포인트 신호에 기초하여 상기 플라이백 컨버터의 메인 스위치를 제어하는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러에 의해, 상기 메인 스위치가 상기 플라이백 컨버터의 임의 개수의 이전 스위칭 사이클 동안 상기 복수의 진동 리플들 중 제1 밸리 포인트에서 독점적으로 스위칭했다고 결정 시, 상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 상기 플라이백 컨버터가 하나 이상의 후속 스위칭 사이클 동안 상기 복수의 진동 리플들 중 제2 밸리 포인트에서 상기 메인 스위치를 강제로 스위칭하도록 구성되는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 혼합 신호 컨트롤러는 상기 밸리 포인트 신호에 기초하여 펄스 폭 변조("PWM") 신호를 생성하도록 구성되는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 혼합 신호 컨트롤러는 상기 메인 스위치를 구동하기 위해 게이트 드라이버와 신호 통신하도록 구성 가능하며, 상기 게이트 드라이버는 상기 PWM 신호를 수신하고 게이트 드라이버 신호를 생성하도록 구성되는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 상기 PWM 신호를 밸리 포인트 검출 리셋 신호로서 수신하도록 구성되는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 밸리 튜닝 유한 상태 머신은,
    상기 룩업 테이블을 포함하는 저장 장치; 및
    논리 회로로서,
    상기 비교 신호의 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스의 상기 펄스 폭을 결정하고;
    각 펄스 폭으로부터 상기 분할된 펄스 폭을 생성하고;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만이라고 결정하고;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 룩업 테이블에 저장된 상기 분할된 펄스 폭에 대응하는 시간 기간을 대기하고;
    상기 시간 기간을 대기한 후 상기 밸리 포인트 신호를 생성하도록 구성된, 상기 논리 회로를 포함하는, 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러.
  10. 방법에 있어서,
    기준 전압을 수신하는 단계;
    플라이백 컨버터의 보조 권선으로부터 보조 신호를 수신하는 단계로서, 상기 보조 신호는 복수의 진동 리플들을 포함하고, 상기 복수의 진동 리플들 중 각 진동 리플은 피크 포인트와 밸리 포인트를 가지는, 상기 수신하는 단계;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만일 때 복수의 펄스들을 포함하는 비교 신호를 생성하는 단계로서, 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스는 상기 복수의 진동 리플들 중 진동 리플의 반주기에 대응하는 펄스 폭을 갖는, 상기 생성하는 단계;
    상기 비교 신호의 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스의 상기 펄스 폭을 결정하는 단계;
    각 펄스 폭으로부터 분할된 펄스 폭을 생성하는 단계로서, 상기 분할된 펄스 폭은 상기 진동 리플의 1/4 주기에 대응하는, 상기 생성하는 단계;
    각 펄스의 상기 분할된 펄스 폭을 룩업 테이블에 저장하는 단계;
    상기 비교 신호로부터, 상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만이라고 결정하는 단계;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 룩업 테이블에 저장된 상기 분할된 펄스 폭에 대응하는 시간 기간을 대기하는 단계; 및
    상기 시간 기간을 대기한 후 밸리 포인트 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 룩업 테이블의 각 펄스의 상기 분할된 펄스 폭은 저장 장치 내에 저장되고;
    상기 펄스 폭을 결정하는 단계는 상기 비교 신호의 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스의 상기 펄스 폭에 대응하는 시간 길이를 카운팅하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 비교 신호를 생성하는 단계는,
    상기 보조 신호로부터 직류("DC") 전압을 제거하는 단계;
    상기 기준 전압을 추가하여 오프셋 보조 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 오프셋 보조 신호를 상기 기준 전압과 비교함으로써 상기 비교 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 비교 신호는 상기 오프셋 보조 신호가 상기 기준 전압 미만일 때 상기 복수의 펄스들을 포함하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 플라이백 컨버터의 혼합 신호 컨트롤러에 의해, 펄스 폭 변조("PWM") 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 플라이백 컨버터의 상기 혼합 신호 컨트롤러에 의해, 상기 PWM 신호를 사용하여 상기 플라이백 컨버터의 메인 스위치를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 플라이백 컨버터의 상기 혼합 신호 컨트롤러에서 상기 밸리 포인트 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 혼합 신호 컨트롤러에 의해, 상기 밸리 포인트 신호에 기초하여 상기 플라이백 컨버터의 상기 메인 스위치를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 메인 스위치가 상기 플라이백 컨버터의 임의 개수의 이전 스위칭 사이클 동안 상기 복수의 진동 리플들 중 제1 밸리 포인트에서 독점적으로 스위칭했다고 결정 시, 상기 플라이백 컨버터가 하나 이상의 후속 스위칭 사이클 동안 상기 복수의 진동 리플들 중 제2 밸리 포인트에서 상기 메인 스위치를 강제로 스위칭하도록 하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 메인 스위치를 갖는 플라이백 컨버터의 1차측 컨트롤러에 있어서, 상기 1차측 컨트롤러는,
    보조 권선으로 신호 통신하는 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러로서, 상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 상기 보조 권선에 의해 생성된 보조 신호로부터 밸리 포인트 신호를 생성하도록 구성되는, 상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러;
    상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러로 신호 통신하는 혼합 신호 컨트롤러로서, 상기 혼합 신호 컨트롤러는 상기 밸리 포인트 신호를 수신하고, 이에 응답하여 펄스 폭 변조("PWM") 신호를 생성하도록 구성되는, 상기 혼합 신호 컨트롤러; 및
    상기 메인 스위치를 구동시키는 게이트 드라이버로서, 상기 게이트 드라이버는 상기 메인 스위치 및 상기 혼합 신호 컨트롤러와 신호 통신하며, 상기 게이트 드라이버는 상기 PWM 신호를 수신하고 게이트 드라이버 신호를 생성하도록 구성되는, 상기 게이트 드라이버를 포함하는, 1차측 컨트롤러.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 상기 PWM 신호를 밸리 포인트 검출 리셋 신호로서 수신하도록 구성되는, 1차측 컨트롤러.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는,
    영전압 교차 검출 회로; 및
    룩업 테이블을 갖는 밸리 튜닝 유한 상태 머신을 포함하며,
    상기 영전압 교차 검출 회로는,
    상기 보조 신호 및 기준 전압을 수신하되, 상기 보조 신호는 복수의 진동 리플들을 포함하고, 상기 복수의 진동 리플들 중 각 진동 리플은 피크 포인트와 밸리 포인트를 가지며;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만일 때 복수의 펄스들을 포함하는 비교 신호를 생성하되, 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스는 상기 복수의 진동 리플들 중 진동 리플의 반주기에 대응하는 펄스 폭을 갖도록 구성되며,
    상기 밸리 튜닝 유한 상태 머신은,
    상기 비교 신호의 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스의 상기 펄스 폭을 결정하고;
    각 펄스 폭으로부터 분할된 펄스 폭을 생성하되, 상기 분할된 펄스 폭은 상기 진동 리플의 1/4 주기에 대응하고;
    각 펄스의 상기 분할된 펄스 폭을 상기 룩업 테이블에 저장하고;
    상기 비교 신호를 사용하여, 상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만이라고 결정하고;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 룩업 테이블에 저장된 상기 분할된 펄스 폭에 대응하는 시간 기간을 대기하고;
    상기 시간 기간을 대기한 후 상기 밸리 포인트 신호를 생성하도록 구성된, 1차측 컨트롤러.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러에 의해, 상기 메인 스위치가 상기 플라이백 컨버터의 임의 개수의 이전 스위칭 사이클 동안 상기 복수의 진동 리플들 중 제1 밸리 포인트에서 독점적으로 스위칭했다고 결정 시, 상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러는 상기 플라이백 컨버터가 하나 이상의 후속 스위칭 사이클 동안 상기 복수의 진동 리플들 중 제2 밸리 포인트에서 상기 메인 스위치를 강제로 스위칭하도록 구성되는, 1차측 컨트롤러.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 영전압 교차 검출 회로는 직렬 커패시터를 포함하고;
    상기 영전압 교차 검출 회로는 상기 보조 신호로부터 상기 직렬 커패시터를 사용하여 직류("DC") 전압을 제거한 다음 상기 기준 전압을 추가하여 오프셋 보조 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 영전압 교차 검출 회로는 상기 오프셋 보조 신호를 상기 기준 전압과 비교하여 상기 비교 신호를 생성하고;
    상기 비교 신호는 상기 오프셋 보조 신호가 상기 기준 전압 미만일 때 상기 복수의 펄스들을 포함하는, 1차측 컨트롤러.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 영전압 교차 검출 회로는 상기 직렬 커패시터와 신호 통신하는 비교 회로를 포함하고;
    상기 영전압 교차 검출 회로는 상기 오프셋 보조 신호 및 상기 기준 전압을 수신하고, 상기 비교 회로를 사용하여, 상기 비교 신호를 생성하도록 구성되는, 1차측 컨트롤러.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 밸리 튜닝 유한 상태 머신은,
    상기 룩업 테이블을 포함하는 저장 장치; 및
    논리 회로로서,
    상기 비교 신호의 상기 복수의 펄스들 중 각 펄스의 상기 펄스 폭에 대응하는 시간 길이를 결정하되, 상기 시간 길이는 상기 진동 리플의 반주기에 대응하고;
    각 펄스 폭으로부터 상기 분할된 펄스 폭을 생성하되, 상기 분할된 펄스 폭은 상기 진동 리플의 상기 1/4주기에 대응하고;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만이라고 결정하고;
    상기 보조 신호가 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 룩업 테이블에 저장된 상기 분할된 펄스 폭에 대응하는 상기 시간 기간을 대기하고;
    상기 시간 기간을 대기한 후 상기 밸리 포인트 신호를 생성하도록 구성된, 상기 논리 회로를 포함하는, 1차측 컨트롤러.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 의사 공진 자동 튜닝 컨트롤러, 상기 혼합 신호 컨트롤러 및 상기 게이트 드라이버는 모두 단일 집적 회로에 통합되는, 1차측 컨트롤러.
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